Satakunnan ammattikorkeakoulun sähköauton sähköjärjestelmän ohjauksen päivitys

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli korvata Satakunnan ammattikorkeakoulun Volkswagen Kleinbus sähköauton sähköjärjestelmän ohjaus sulautetulla järjestelmällä. Autossa oli Beckhoff:n logiikalla toteutettu ohjaus. Vanha ohjausjärjestelmä oli paljon tehoa kuluttava ja hidas käynnistymään ja sammumaan.

Ohjausjärjestelmä ohjaa muun muassa valoja, moottorin ja akkukotelon tuulettimia sekä mittaa lämpötiloja ja nopeutta. Moottorin ohjaukseen ja lataukseen on omat järjestelmänsä. Kosketusnäytöltä voidaan kytkeä päälle esimerkiksi stereot, invertteri ja alustavalot. Alustavalojen väri ja valon voimakkuus voidaan asettaa kosketusnäytöltä. Näytöllä näytetään nopeus, lämpötilat ja perinteiset symbolit valoille ja muille laitteille.

Työssä käytettiin Arduino Mega ADK:ta ohjaamaan järjestelmää ja lukemaan antureita. Kosketusnäyttöä ohjaa Raspberry Pi pienoistietokone. Arduinon päälle kytkentärimoihin kiinni suunniteltiin kytkentäpiirilevy, jossa on ruuviliittimet tuleville signaaleille ja lähteville ohjauksille sekä tarvittavat jännitetasomuutokset. Kytkentäpiirilevy tilattiin erillisosina ja koottiin juottamalla ammattikorkeakoulun tiloissa. Uusi ohjausjärjestelmä asennettiin sähköautoon ja testattiin sen toimivuus.

Työn toteutuksen pääosat olivat kytkentäpiirilevyn suunnittelu ja kokoaminen, Arduinon ohjelmoiminen C-kielellä, Raspberry Pi:n ohjelmoiminen Java-kielellä ja asennus autoon sekä testaus. Järjestelmä on pyritty tekemään siten, että sen muokkaaminen on mahdollista myöhemmin. Esimerkiksi kosketusnäytön grafiikat ovat yhdessä kansiossa png-muodossa ja vaihdettavissa mihin tahansa samassa muodossa olevaan samankokoiseen kuvaan.

The purpose of this thesis was to replace the electrical system of Volkswagen Kleinbus electric car with embedded system. The old system fitted in car was done with Beckhoff logic. The old system consumed a lot of power and was slow to start and shut down.

The control system controls for example lights and motor and battery casing fans. It also measures temperatures and vehicle speed. There are independent systems for controlling motor and charging. Stereos, inverter and chassis lights for example can be turned on from touch screen. The color and brightness of the chassis lights are adjustable through touch screen. Speed, temperatures and traditional symbols for lights and other apparatus are shown in the touch screen.

Arduino Mega ADK was used for controlling outputs and reading input data from sensors. Raspberry Pi, a small computer, controls the touch screen. Circuit board with screw connectors for inputs and outputs and necessary voltage level transforming was designed so that it can be fitted on top of Arduino using its pin headers. The individual components for circuit board were ordered and the circuit board was soldered in Satakunta University of Applied Sciences. The new controlling system was installed in the electric car and tested.

The main parts of the work were design and assembly of the circuit board, writing programming code for Arduino with C-language and raspberry pi with Java-language, installment in car and testing. The system is designed so that it can be modified with relative ease later on. For example the graphics on the touch screen are in one folder in png-form and interchangeable with any picture in the same form and size.