Traktorin hybridijärjestelmän ohjelmallinen sovittaminen
Herranen, Ville (2024)
2024
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202404025534
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202404025534
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa jälkiasennettavan sähkökäytön ohjelmointi ja ohjelmallinen sovitus Oulun ammattikorkeakoulun auto- ja työkonelaboratorion opetuskäytössä olevaan Valtra N155 -traktoriin. Työssä tehdyn ohjelmoinnin tarkoituksena on mahdollistaa traktorin muuttaminen täysin dieselkäyttöisestä sähködiesel-rinnakkaishybridiksi.
Opinnäytetyön tilaajana toimi HAWE Finland Oy, joka on Saksalaislähtöisen HAWE Hydraulik-konsernin Suomen maayhtiö. HAWE on erikoistunut hydrauliikkatuotteisiin sekä sähköistys- ja hydrauliikkajärjestelmiin. Yritys toimitti kaikki hybridijärjestelmän sähkökäytön komponentit, mukaan lukien ohjainlaitteen.
Sähkökäytön ohjainlaitteena tässä työssä käytettiin traktoriin ennestään asennettua HAWE:n toimittamaa ohjainyksikköä. Ohjainlaite oli yhdistetty CAN-väylän välityksellä traktoriin asennettuun MoTeC-tiedonkeruujärjestelmään osana aiempaa projektia, jossa se konfiguroitiin anturoimaan traktorin hydrauliikkajärjestelmän toimintaa.
Tiedonkeruujärjestelmä ohjelmoitiin siten, että se tarkkailee traktorin dieselmoottorin hyötysuhdetta ja tarpeen mukaan ohjaa sähkökäyttöä tuottamaan dieselmoottorin avuksi lisävääntöä tai käyttämään dieselmoottorin tuottamaa ylimääräistä vääntöä akuston lataamiseksi. Tämän on määrä parantaa traktorin hyötysuhdetta laskemalla polttoaineen kulutusta. Sivutuotteena hybridijärjestelmä myös laskee dieselmoottorin pakokaasupäästöjä.
Osana sähkökäytön ohjelmallista sovittamista traktoriin työssä ohjelmoitiin sähkökäytön ohjainlaitteen logiikka sopivaksi käyttötarkoitukseen. Ohjainlaite ohjelmoitiin vastaanottamaan CAN-väyläviestejä traktoriin asennetusta tiedonkeruujärjestelmästä, ohjaamaan sähkömoottoria ja muita sähkökäytön komponentteja viestien mukaisesti sekä lähettämään tietoa sähkökäytön tilasta traktorin hyttiin sijoitettavalle näytölle. Työn osioissa käsitellään hybridijärjestelmän sähkökomponentteja, CAN-väylätekniikkaa, hybridijärjestelmän suunnittelua sekä työn toteuttamista ohjelmallisen sovittamisen ja ohjelmoinnin näkökulmasta.
Järjestelmän ohjelmallinen sovittaminen suoritettiin onnistuneesti ja laitteistoihin tehdyt ohjelmalliset muutokset todettiin toimiviksi traktorilla tehdyillä koeajoilla. Työn tuloksena tehdyt muutokset mahdollistavat sähkökäytön asentamisen traktoriin osana hybridisointiprojektia, jonka on määrä toteutua kevään 2024 aikana. Opinnäytetyön liitteet ovat salassa pidettäviä.
Opinnäytetyön tilaajana toimi HAWE Finland Oy, joka on Saksalaislähtöisen HAWE Hydraulik-konsernin Suomen maayhtiö. HAWE on erikoistunut hydrauliikkatuotteisiin sekä sähköistys- ja hydrauliikkajärjestelmiin. Yritys toimitti kaikki hybridijärjestelmän sähkökäytön komponentit, mukaan lukien ohjainlaitteen.
Sähkökäytön ohjainlaitteena tässä työssä käytettiin traktoriin ennestään asennettua HAWE:n toimittamaa ohjainyksikköä. Ohjainlaite oli yhdistetty CAN-väylän välityksellä traktoriin asennettuun MoTeC-tiedonkeruujärjestelmään osana aiempaa projektia, jossa se konfiguroitiin anturoimaan traktorin hydrauliikkajärjestelmän toimintaa.
Tiedonkeruujärjestelmä ohjelmoitiin siten, että se tarkkailee traktorin dieselmoottorin hyötysuhdetta ja tarpeen mukaan ohjaa sähkökäyttöä tuottamaan dieselmoottorin avuksi lisävääntöä tai käyttämään dieselmoottorin tuottamaa ylimääräistä vääntöä akuston lataamiseksi. Tämän on määrä parantaa traktorin hyötysuhdetta laskemalla polttoaineen kulutusta. Sivutuotteena hybridijärjestelmä myös laskee dieselmoottorin pakokaasupäästöjä.
Osana sähkökäytön ohjelmallista sovittamista traktoriin työssä ohjelmoitiin sähkökäytön ohjainlaitteen logiikka sopivaksi käyttötarkoitukseen. Ohjainlaite ohjelmoitiin vastaanottamaan CAN-väyläviestejä traktoriin asennetusta tiedonkeruujärjestelmästä, ohjaamaan sähkömoottoria ja muita sähkökäytön komponentteja viestien mukaisesti sekä lähettämään tietoa sähkökäytön tilasta traktorin hyttiin sijoitettavalle näytölle. Työn osioissa käsitellään hybridijärjestelmän sähkökomponentteja, CAN-väylätekniikkaa, hybridijärjestelmän suunnittelua sekä työn toteuttamista ohjelmallisen sovittamisen ja ohjelmoinnin näkökulmasta.
Järjestelmän ohjelmallinen sovittaminen suoritettiin onnistuneesti ja laitteistoihin tehdyt ohjelmalliset muutokset todettiin toimiviksi traktorilla tehdyillä koeajoilla. Työn tuloksena tehdyt muutokset mahdollistavat sähkökäytön asentamisen traktoriin osana hybridisointiprojektia, jonka on määrä toteutua kevään 2024 aikana. Opinnäytetyön liitteet ovat salassa pidettäviä.