Inženjerstvo sistema za električna vozila

• Uvodne informacije o kolegiju
• Pregled inženjerstva sustava
• V-model
• Standardi i priručnici u inženjerstvu sustava
• Trenutno stanje tehnike
• Osnove teorije sustava: funkcije, elementi, veze, granica sustava
• Električno vozilo (EV) ? integrirani sustav
• Usporedba klasičnog i električnog vozila
• Primjeri
• Sustavi kod energetskih vozila
• Energetski sustav kod EV: baterija ? osnovni pojmovi, funkcije
• Sustav upravljanja baterijom (BMS) ? osnovni pojmovi, funkcije
• Primjeri
• Sustavi kod energetskih vozila ? nastavak
• Pogonski sustav kod EV: AC/DC pretvarač, DC/AC pretvarač, DC/DC pretvarač, elektromotor
• Toplinski sustav kod EV: sustav hlađenja kod baterije i elektromotora
• Primjeri
• Sustav upravljanja kod EV: glavna upravljačka jedinica, lokalni kontroleri, komunikacijski sustav
• Primjeri
• Analiza korisnika: identificiranje korisnika, koncept operacija (CONOPS)
• Analiza mreže vrijednosti korisnika (SVN)
• Zahtjevi: definicija, primjeri, evolucija, standardi
• Proces definiranja tehničkih zahtjeva
• Tipovi zahtjeva
• Razlika između zahtjeva i specifikacija proizvoda
• Karakteristike proizvoda
• Primjeri
• Dekompozicija, raspodjela i validacija zahtjeva
• Margine zahtjeva
• Prikupljanje zahtjeva
• Proces raspodjele zahtjeva
• Metodologija izoperformansi
• Verifikacija i validacija zahtjeva
• Pregled sustavnih zahtjeva (SRR)
• Volatilnost zahtjeva
• Primjeri
• Arhitektura sustava
• Definicije i razlike ? integralna i modularna arhitektura
• Primjeri
• Radni parametri sustava
• Varijable sustava
• Funkcije sustava
• Logička i funkcijska dekompozicija sustava
• Sučelja među modulima
• Metode za kreiranje i prikaz modula: MIM, DSM
• Primjeri
• Jezici za modeliranje sustava
• Pojmovi: ontologija, semantika, sintaksa
• Metodologija objektno orijentirane paradigme (OPM)
• System
• Modelling
• Language (SysML)
• MATLAB / Simulink/ SimScape
• Modelica
• Primjeri
• Metode i alati u procesu odlučivanja
• Generiranje i odabir koncepata
• Grupno odlučivanje
• Neizvjesnost u procesu odlučivanja
• Odabir koncepata
• Metode u odabiru koncepata: Pugh-ova matrica, MFD metoda
• Teorija korisnosti
• MATE metoda
• Matrica dominacije
• Pareto optimizacija
• Izvještaj provjere rane faze konstruiranja sustava (PDR)
• Primjeri
• Pretvorba odabranih koncepata u jasne, detaljne specifikacije i modele sustava
• Razvoj alternativa sustava
• Trade-off analize
• Glavni kriteriji u analizi: cijena, performanse, vremenski raspored
• Odabir konačnog rješenja
• ?Drive down to lowest? razina
• Prepoznavanje postojećih proizvoda, komponenata i tehnologija
• Primjeri
• I kontrolna zadaća
• MDO metodologija – optimizacija konstrukcije sustava kroz istovremeno više inženjerskih disciplina
• Konceptualne komponente MDO metodologije: matematičko modeliranje sustava, analiza sustava fokusirana na konstrukciju parametara, aproksimacijski koncepti, analiza osjetljivosti sustava, primjena poznatih matematičkih metoda za optimizaciju, alati i vizualizacije za interakciju sa MDO sustavom
• Primjeri
• Metoda optimizacije i odlučivanja koja kombinira dvije razine dizajna ? BLISS
• Primjeri
• Metodologija paralelne ili simultane konstrukcije
• Critical
• Design
• Review (CDR)
• Integracijske strategije u električnim vozilima
• Bottom ? up i
• Top-down strategija
• V model pristup
• Integracija kroz razine ispitivanja: MIL (Model-in-the-loop), SIL (Software-in-the-loop), HIL (Hardware-in-the-loop), ispitivanje vozila
• Problemi integracije u EV: problemi sučelja, latencija i sinkronizacija, konflikt zahtjeva, toplinske interakcije, različite procjene u sustavu, integracija softwarea, nedovoljno ispitivanje, edge case scenariji
• Primjeri: trzanje pri vožnji, gubitak snage, pregrijavanje, problemi pri punjenju
• Verifikacija i validacija
• Metode verifikacije u električnim vozilima: analitička verifikacija, verifikacija bazirana na simulacijama (SIL/ HIL), ispitivanje pojedinih komponenti, formalni inženjerski pregledi (PDR, CDR)
• Metode validacije u EV: ispitivanje integriranih podsustava, ispitivanje cijelog vozila, rani prototip u stvarnom okruženju, test u stvarnom prometu, napredne metode
• Tok pri razvoju EV: verifikacija komponenata, verifikacija podsustava, verifikacija sustava i validacija sustava
• Proces identifikacije, procjene i mitigacije tehničkih rizika u razvoju EV ? TRM: identifikacija rizika, procjena rizika, mitigacija rizika i praćenje rizika
• Kategorije tehničkih rizika
• Puštanje u rad i stavljanje u pogon električnih vozila
• Aktivnosti: integracijski test, kalibracija senzora i ECU, softverska aktivacija i HIL ispitivanje, ispitivanje sigurnosti, dokumentacija i trening
• Operacije i uporaba sustava u stvarnom okruženju
• Aktivnosti: održavanje i nadogradnje, upravljanje kvarovima, optimizacija performansi, upravljanje grupom vozila
• Primjeri
• Upravljanje sustavom kroz cijeli životni ciklus električnih vozila
• Uvod
• Povezanost sa inženjerstvom sustava, procesom verifikacije i validacije, te s upravljanjem rizicima
• Faze životnog ciklusa električnih vozila
• Aktivnosti kroz životni ciklus
• Upravljanje konfiguracijama električnih vozila
• Analiza performansi
• Kraj životnog vijeka
• Primjeri
• Digitalni alati i pristupi: ?Digital
• Twin? koncept, PLM sustavi, simulacije i MDO kroz životni vijek električnih vozila
• Primjeri
• Regulativa i sigurnost
• Budućnost inženjerstva sustava u električnim vozilima
• II kontrolna zadaća

Obavezna literatura

• Osnovna literatura / Basic literature:
  K. Osman, V. Jug: ?Inženjerstvo sustava u električnim vozilima?, autorizirana predavanja i auditorne vježbe, Tehničko veleučilište u Zagrebu, Zagreb, 2026., raspoloživo na stranici kolegija na moj tvz portalu
  I. Husain: ?Electric and Hybrid Vehicles: Design Fundamentals?, 3rd edition, CRC Press, 2021, doi: 10.1201/9780429490927
  J. M. Borky, T. H. Bradley: ?Effective Model-Based Systems Engineering?, Springer International Publishing AG, 2019, doi: 10.1007/978-3-319-95669-5
  ?NASA Systems Engineering Handbook?, revision 2, 2016.
  ?INCOSE Systems Engineering Handbook – A Guide for System Life Cycle Processes and Activities?, 4th edition, Wiley, 2015, doi: 10.1002/j.2334-5837.2015.00089.x
  International standard ISO/ IEC/IEEE 15288: Systems and software engineering ? System life cycle processes, 2nd edition, 2023.

Dodatna literatura

• Dopunska literatura / Additional literature:
  B. Müller, G. Meyer: ?Electric Vehicle Systems Architecture and Standardisation Needs?, Springer International Publishing Switzerland 2015, doi: 10.1007/978-3-319-13656-1
  E. Crawley, B. Cameron, D. Selva: "Systems Architecture: Strategy and Product Development for Complex Systems?, Pearson Education, 2015, ISBN: 9780133975345
  H. Hick, K. Kűpper, H. Sorger: ?Systems Engineering for Automotive Powertrain Development?, Springer Nature Switzerland AG, 2021, doi: 10.1007/978-3-319-99629-5
  M. Sh. Levin: ?Modular System Design and Evaluation?, Springer International Publishing Switzerland, 2015, doi: 10.1007/978-3-319-09876-0