TalTech Iseauto valmib TalTech infotehnoloogia-ja inseneriteaduskonna tudengite ning Silberauto AS koostööna. Projekti ühe partnerina on kaasatud ka ABB.
Sissejuhatus
21. sajand on meid ümbritsevat digimaailma väga palju muutnud: lauaarvutid on asendatud sülearvutitega, nuputelefonid nutitelefonidega ja enam ei ole kaugel aeg, kui tänavatel hakkavad sõitma sõidukid, millel puuduvad rool, pedaalid ja muud juhtimiseks vajalikud seadmed. Selliseid sõidukeid kutsutakse isejuhtivateks sõidukiteks ja ühe sellise arendamisega tegeletakse ka Tallinna Tehnikaülikoolis (TalTech). Järgnevate kuude jooksul kirjeldame neljas osas TalTechi Iseauto valmimist. Esmalt aga uurime välja, mida üks elektriauto endas peidab ja kuidas me selle juhtimise üle saaksime võtta.
TalTech Iseauto projekti idee
2017. aasta kevadel sõlmisid TalTech ja Silberauto AS koostöölepingu, et arendada TalTech 100. aastapäevaks isejuhtiv buss. Tegemist on kuuekohalise bussiga, mis baseerub Mitsubishi i-Miev elektriauto alusvankril ja Silberauto AS-i poolt valmistatud pealisehitusest. Bussi eesmärk on liigelda iseseisvalt TalTech linnakus. Samuti puuduvad tal juhtimiseks vajalikud seadmed, sh rool, pedaalid, käigukang. Projekti teiseks suuremaks eesmärgiks on kasvatada kompetentsi isejuhtivate sõidukite vallas. Lisaks teeb TalTech Iseauto veel eriliseks see, et suurem osa arendustööst tehakse ära tudengite poolt, mis loob võimaluse omandamaks meeskonnatöö kogemusi ning annab tööstuses töötamiseks vajalikke praktilisi oskusi.
Mitsubishi i-Miev
Iseauto valmistamise aluseks võeti juba olemasolev elektriauto. Projekti jaoks sobivaks autoks leiti olevat Mitshubishi i-Miev. Et TalTechis arendatav sõiduk on mõeldud kui nn viimase-miili lahendus, siis on i-Mievi 47kW mootor piisav selleks otstarbeks. Sõiduulatus ühe laadimisega on tal samuti veidi enam kui 100km, mis võimaldab väikesel maa-alal ringi sõites akul suure osa päevast vastu pidada. Samuti võimaldavad tema väikesed mõõtmed ja pöörderaadius TalTech linnakus olevatel kitsastel teedel manööverdamisel hõlpsasti hakkama saada. Et aga eesmärk on autost teha buss, tuli alustada kere lammutamisest. Tulemuseks on pildil olev alusvanker, millelt on eemaldatud kõik ülejääv.
Mitsubishi i-Mievi juhtloogika tundma õppimine
Mitsubishi i-Mievi juhtloogikaga tutvumine oli projekti üks esimesi eesmärke. Meie eesmärk oli välja selgitada, missuguse signaali me peame auto elektroonilisse vooluringi edastama, et me saaksime imiteerida mõnda seadet, nt gaasipedaali või käigukangi. Selleks kasutasime väga palju nn reverse engineering’ut, kus sisuliselt mõõtsime nt gaasipedaalist väljuvat signaali ja selle muutumist ajas, kui me gaasipedaali vajutasime. Samuti oli meil võimalik lugeda auto elektroonilise kontrollüksuse (ECU) poolt väljastatud sõnumeid, mis liiguvad mööda CAN-liidest. CAN-liides on kommunikatsiooniliides, mille vahel auto erinevad nn ajud vahetavad üksteisega infot. Nende sõnumite näol on tegu lühikeste sõnumitega, mida vahetatakse omavahel kuni 100 korda sekundis. Ühel autol võib olla mitukümmend ECU-t, millest igaühel on oma konkreetne ülesanne. Igal ECU väljastab erineva identifikaatoriga sõnumid, mis aitab aru saada, milliselt ECU-lt see sõnum tuli. Arusaamaks, mis identifikaatoriga sõnum, mida ning mis kujul edastab, tuli kasutada Interneti abi, sest dokumentatsioon meil selle kohta puudus ja seda polnud võimalik ka auto tootjalt saada. Paraku ei ole ka Internetis kõikide sõnumite selgitusi võimalik leida ning seetõttu saame kasutada vaid käputäit informatsiooni, millega peame hakkama saada, et auto juhtimine üle võtta.
Mitsubishi i-Mievi juhtloogika
Kuna auto üheks olulisemaks osaks lisaks roolile on gaas ja pidurid, siis esimesena tegime kindlaks gaasipedaali juhtloogika. Selleks vajutasime i-Mievi elektroonikaskeemi ühendatud gaasipedaali ja uurisime, kuidas signaalid muutuvad. Saime teada, et gaasipedaali pinge nn MAIN (põhi) signaal on kaks korda suurem, kui SUB (varu) signaal.
Käigukasti juhtimine elektrimootoriga autol on äärmiselt lihtne. ECU-l on iga käigu jaoks üks sisend ning kui see sisendi pingenivoo on kõrge, siis on vastav käik sees, ja kui madal, siis käik väljas. CAN-liidese peal liigub ka kindel sõnum, kust on võimalik saada tagasisidena informatsiooni, mis käik on sisse lülitatud. Kui sees on mitu käiku või mitte ühtegi, siis ka seda on võimalik teada saada.
Rooli käitumist uurides otsustasime auto rataste pööramise lahendada roolivõimendi mootorit otse juhtides. Selleks et auto rooli oleks autojuhil kergem pöörata, on tänapäeval iga auto rooli küljes roolivõimendi. Kuna roolivõimendi puhul on tegu elektrimootoriga, siis andes voolu ühtepidi peale, pööratakse rattaid ühele poole ja teistpidi voolu peale andes teisele poole. Infot rataste asendi kohta saame 0,5 kraadi täpsusega lugeda i-Mievis paiknevalt rooli sensorilt, mis sisuliselt annab teada, mis asendis on rool võrreldes null-asendiga. Et tegu on rooliasendi, mitte rataste asendiga, siis tuleb teha veel väike teisendus ja saamegi teada rooli sensorit kasutades rataste asendi.
Pidurite juhtimine ühel autol on ilmselt kõige keerulisem. Koos peavad töötavama väga paljud erinevad andurid, kuid mingem mitte väga tehniliseks. Meile olulised osad pidurite juures on piduripump, solenoidid ning nende tööl tekkiv rõhk pidurisüsteemis. Kuidas täpselt neid elemente Iseautol kasutame, sellest juba järgmistes postitustes.
I-Mievil on käsipiduriks tavaline mehaaniline trossiga lahendus, mida enamus vanemates ja odavama hinnaklassi autodes kohtame kahe esiistme vahel juhi paremal käel. Iseauto disainist tulenevalt sama lahendust pole võimalik jätta ja plaan on asendada mehaaniline käsipidur tänapäeval ühe enam leviva elektrilise käsipiduriga.
Sellega olemegi üle vaadanud kõik, mida on plaanis ise juhtima hakata. Kuidas me seda teeme, sellest juba järgmisel korral.
Blogi valmimist toetavad Haridus- ja Teadusministeerium ning SA Eesti Teadusagentuur.