Software and hardware - in the - loop methodology to explore anti block system by regenerative braking for motorcycles

Nowadays, the transportation field is moving towards the electrification of vehicles. In the electric motorcycle market, the powertrain architectural complexities impact the develop- ment and validation of the products. Thus, testing time on proving ground and control logic issues slow down these processes. It is hard to define if an implemented control logic or the behavior of electric components are suitable for critical situations that can occur. Furthermore, various components come from different suppliers. An example is the behavior of the vehicle during the regeneration phase when it encounters challeng- ing road conditions, such as a wet surface with reduced friction. It is hard to deep dive into what the system’s objective performances are and what the system is doing exactly. This becomes even harder when thinking about the control logics of Electric Powertrains (EPT). From here arise the problem of locking up the rear tire. In fact conventional ABS should prevent this, but how the electric motorcycles regenerative logics behave should be explored in depth. Therefore, due to the amount of design parameters and variables that have a considerable impact on the development process, some tools are necessary to manage everything. Two software have been embedded to work together: IPG MotorcycleMaker and Typhoon HIL. The idea is to connect a real motorbike to be driven by a tester that validates the be- havior of the vehicle inside the safe simulated environment of IPG MotorcycleMaker. For the conventional ABS working system, it is possible to use the Real Time (RT) Hardware - In the - Loop of the motorbike rear tire, but when it comes to the electric powertrain, it is necessary to have a reliable model to work on. Thanks to Typhoon Hardware, it is possible to RT simulate the powertrain and switch from an Internal Combustion Engine to a fully customizable Battery Electric Motorcycle. Fully parametrizable use cases have been implemented, enabling to test on-road realistic critical situations. The final scope of the presentation is to develop an Anti-Lock Control Logic that can achieve the highest regenerative power without affecting the motorcycle dynamic.

l settore dei trasporti si sta sempre più spostando verso l’elettrificazione dei veicoli. Nel mercato delle motociclette elettriche, le complessità delle architetture del gruppo moto- propulsore influenzano lo sviluppo e la convalida dei veicoli. Inoltre, i tempi di prova su pista e i problemi legati alla logica di controllo rallentano questi processi. È difficile definire se una logica di controllo o il comportamento dei componenti elettrici siano adatti al verificarsi di situazioni critiche. Un esempio è il comportamento del veicolo durante la fase di rigenerazione quando si trova in condizioni stradali impegnative, come una su- perficie bagnata con aderenza ridotta. È difficile approfondire quali siano le prestazioni effettive del sistema e capire come si stia comportando il veicolo. Questo diventa ancora più complesso quando si pensa alle logiche di controllo dei powertrain elettrici. Da qui nasce il problema del bloccaggio dello pneumatico posteriore. Infatti, l’ABS convenzionale previene il bloccaggio, ma il comportamento delle logiche di rigenerazione delle motoci- clette elettriche deve ancora essere esplorato. Pertanto, a causa di questa quantità di parametri di progettazione e variabili che hanno un impatto considerevole sul processo di sviluppo, sono necessari degli strumenti in grado di semplificarne lo sviluppo. Sono stati collegati due software per lavorare in cooperazione tra loro: IPG MotorcycleMaker e Ty- phoon HIL. L’idea è quella di collegare una vera motocicletta da far guidare ad un utente che convalidi il comportamento del veicolo all’interno dell’ambiente simulato di IPG Mo- torcycleMaker. Per il sistema dell’ABS convenzionale è possibile utilizzare un’architettura HIL già esistente con il modello dello pneumatico posteriore della motocicletta, ma quando si tratta del gruppo motopropulsore elettrico è necessario disporre di un modello affidabile su cui lavorare. Grazie all’hardware Typhoon è possibile simulare in tempo reale il gruppo di powertrain di un motore elettrico. Sono stati implementati casi d’uso completamente parametrizzabili, consentendo di testare situazioni critiche realistiche su strada. L’obiettivo finale della presentazione è sviluppare una logica di controllo anti-bloccaggio in grado di raggiungere la massima potenza rigenerativa senza gravare sulla dinamica della motocicletta.