Definizione e validazione dei requisiti di funzioni per un veicolo dimostrativo BEV

This thesis has a twofold purpose: first, to explain the theoretical concept at the base of MBSE (Model Based System Engineering) in the automotive sector, and second, to apply them in a real context. Specifically, in the first chapter, after focusing the System Engineer role and the MBSE cardinal concepts, the steps of V-Cycle are discussed. Moreover, the SysML (System Modelling Language) is used as language tool for MBSE. The second chapter presents the study case. The goal is to define the requirements and design the TCs (Test Case) of Vehicle Functions (VF) for BEV (Battery Electric Vehicle) prototype vehicle with the following validations. To begin with, the system vehicle architectures involved in the development of the requirements and TCs are shown: "Network" vehicle architecture, High Voltage architecture (HV), Low Voltage architecture (LV), Racepad architecture, Brake System architecture. In the following chapters, the steps of V-cycle will be covered till the Hardware-in-the-Loop (HiL) testing phase. More precisely, in the third chapter, the first step of V-Cycle is developed, i.e. Requirement Management (RM) in which the vehicle function, evaluated in this paper (RND Management, Brake Pressure Manage-ment, High Voltage InterLock (HVIL), High Voltage Isolation Monitoring (HVIM), Emergency stop, Safety Light Management, Contactor Status High Energy Battery (HEB)). The requirements have been defined based on the System Level Structure. For each VF, the SysML diagrams are shown to understand how the sub-systems (i.e. inverters, electric motors, batteries, ...) interact. In the next phase, TCs have been depicted in order to comprehend the test to execute with the scope to compare the results with the expected ones. In the fourth chapter the validation processes are illustrated where some VFs were tested on LV test bench (Brake Pressure Management, HVIL, Contactor status, Safety indicator Management) while others were tested on the vehicle in commisioning phase (RND Management, Emergency Button, HVIM). At last, the results are showed evaluating if the requirements have been satisfied or not.

L’obiettivo di questo elaborato è duplice: in primo luogo si tratteranno i concetti teorici alla base della metodologia del Model Based System Engineering (MBSE) in ambito automotive, successivamente si applicheranno quest’ultimi ad un problema reale. Nello specifico il primo capitolo, dopo aver posto l’attenzione sul ruolo del System Engineer e spiegato i concetti cardine del MBSE, vengono spiegati i vari step che compongono lo schema di progettazione a V (V-Cycle). Inoltre, in questa fase, viene posto l’accento sul linguaggio adottato per l’attuazione del MBSE, ovvero il Systems Modelling Language (SysML). All’interno del secondo capitolo viene preso in considerazione un caso di studio reale. L’obiettivo è quello di definire i requisiti e in seguito progettare dei Test Case (TC) per delle funzioni veicolo (VF) di un veicolo dimostrativo BEV e andare ad effettuare la validazione di quest’ultime. In particolare, vengono presentati le seguenti architetture dei sistemi del veicolo coinvolti nello sviluppo dei TC: architettura “network” veicolo, architettura High Voltage (HV), architettura Low Voltage (LV), architettura Racepad, architettura Brake System. Nei conclusivi capitoli, verrà percorso step-by-step lo schema a V, fino alla fase di testing di tipo Hardware-in-the-Loop (HiL). Più precisamente, nel terzo capitolo viene sviluppata la prima fase del V-Cycle, ovvero il Requirement Management (RM). Fase nella quale, una volta definiti i requisiti delle funzioni del veicolo, prese in considerazione nell’elaborato (RND Management, Brake Pressure Management, High Voltage InterLock (HVIL), High Voltage Isolation Monitoring (HVIM), Emergency stop, Safety Light Management, Status contattori High Energy Battery (HEB)), secondo la struttura a livelli System Level Structure, vengono descritti i TC da eseguire in fase di testing per testare i requisiti funzionali degli elementi del sottosistema coinvolti nella funzione del veicolo in analisi. In aggiunta, per ogni VF, viene mostrato il corrispettivo diagramma SysML per avere una maggiore comprensione di come i sottosistemi (es. Inverter, motore elettrici, batteria, …) interagiscono tra di loro. Nel capitolo quattro viene spiegata l’ultima fase del V-cycle: il processo di validazione. Per alcune delle funzioni del veicolo trattate viene realizzato un banco di prova LV (Brake Pressure Management, HVIL, Contactor status, Safety indicator Management) mentre per altre il test viene fatto al livello veicolo, in fase di commisioning (PRND Management, Emergency Button, HVIM). In conclusione, vengono mostrati i risultati dei test eseguiti, valutandoli in maniera approfondita e critica comprendendo se vengono soddisfatti i requisiti prestabiliti.