Telematická jednotka elektro busu s integrovaným digitálním dvojčetem, predikcí poruch a životnosti vybraných mechanických komponent a 5G konektivitou

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23210%2F25%3A43975911" target="_blank" >RIV/49777513:23210/25:43975911 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Telematická jednotka elektro busu s integrovaným digitálním dvojčetem, predikcí poruch a životnosti vybraných mechanických komponent a 5G konektivitou

Popis výsledku v původním jazyce

Jádrem telematické jednotky je digitální dvojče pohonného systému ve formě redukovaného fyzikálního modelu pomocí neuronové sítě (ROM). Model, natrénovaný na datech ze simulací v Simcenter Amesim a reálných jízd, dosahuje přesnosti predikce přes 95 %. Pro nasazení v reálném čase na EDGE zařízení (Raspberry Pi) byl exportován do standardu Functional Mock-up Unit (FMU), což umožňuje online predikci stavu baterie, včetně její kapacity a vnitřního odporu.Jednotka dále umožňuje monitorovat mechanické namáhání rámu vozidla pomocí tenzometrických a akceleračních senzorů. V rámci projektu bylo implementováno hodnocení dle hypotézy lineárního kumulativního poškození.Pro přenos a zpracování dat byla navržena komplexní architektura. Data jsou z jednotky odesílána pomocí 5G sítě do cloudového prostředí MS Azure, kde jsou předzpracována a následně uložena v on-premise infrastruktuře využívající databázi InfluxDB. Vizualizace dat v reálném čase probíhá prostřednictvím uživatelsky přívětivých dashboardů v systému Grafana, které jsou přizpůsobeny potřebám provozovatelů i výrobců vozidel.Výsledkem projektu je komplexní a otestovaný funkční vzorek telematické jednotky a souvisejícího backendového a frontendového řešení. Vyvinutý systém poskytuje cenný nástroj pro online monitoring stavu vozidla, optimalizaci údržby, predikci životnosti baterie a zvýšení provozní spolehlivosti a bezpečnosti flotily elektrobusů.

Název v anglickém jazyce

Telematics Unit for Electric Buses featuring an Integrated Digital Twin, Predictive Analysis of Failures and Service Life for Key Mechanical Components, and 5G Connectivity

Popis výsledku anglicky

The core of the telematics unit is a digital twin of the powertrain system, implemented as a reduced-order physical model using a neural network (ROM). The model, trained on simulation data from Simcenter Amesim and real driving data, achieves prediction accuracy exceeding 95%. For real-time deployment on an EDGE device (Raspberry Pi), it was exported in the Functional Mock-up Unit (FMU) standard, enabling online prediction of battery state, including its capacity and internal resistance.The unit also enables monitoring of mechanical stress on the vehicle frame using strain gauge and acceleration sensors. As part of the project, evaluation based on the linear damage accumulation hypothesis was implemented.A comprehensive architecture for data transmission and processing was designed. Data from the unit is transmitted via a 5G network to the MS Azure cloud environment, where it is pre-processed and then stored in an on-premise infrastructure using an InfluxDB database. Real-time data visualization is provided through user-friendly dashboards in Grafana, customized to meet the needs of both vehicle operators and manufacturers.The result of the project is a fully functional and tested prototype of a telematics unit, including both backend and frontend components. The developed system provides a valuable tool for online vehicle condition monitoring, maintenance optimization, battery life prediction, and increasing the operational reliability and safety of electric bus fleets.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20301 - Mechanical engineering

Projekt

<a href="/cs/project/FW07010048" target="_blank" >FW07010048: Telematická jednotka elektro busu s integrovaným digitálním dvojčetem, predikcí poruch a životnosti vybraných mechanických komponent s využitím sítí 5G</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Interní identifikační kód produktu

FV009/2025/21200

Číselná identifikace

FV009/2025/21200

Technické parametry

1. Hardwarová specifikace jednotky (EDGE zařízení) Výpočetní jádro: Počítač Raspberry Pi Operační systém: Linux (64bitová verze) Datové připojení: 5G mobilní síť Lokalizace: GPS (integrováno s GNSS sběrem dat) Komunikace s CAN 2. Senzorický systém pro monitoring mechanického namáhání Tenzometry: min. 4 kanály Akcelerometry: min. 4 kanály Vzorkovací frekvence: minimálně 200 Hz Měřicí rozsah tenzometrů ± 2,707 mV/V Měřicí rozsah akcelerometrů ± 16 g Přesnost A/D převodníku pro tenzometry 0,00529 mV/V Přesnost A/D převodníku pro akcelerometry 0,0797 g 3. Digitální dvojče (ROM) pohonného systému Technologie: Redukovaný model (ROM) realizovaný jako neuronová síť (NN). Modelované komponenty: Baterie, elektromotor. Predikované veličiny: Stav baterie (SoH), kapacita, vnitřní odpor, proudový odběr. Dosažená přesnost modelu: &gt; 95 % (konkrétně 95,6 % na validačních datech). 4. Zpracování dat na jednotce (On-Board Processing) Filtrace signálu, datová redukce, statistika signálu 5. Datová architektura a Backend Přenos dat: Z jednotky přes 5G do cloudového prostředí. Cloudová platforma: MS Azure Smlouva o využití výsledku ze dne 14.07.2025 - SML/2100/0094/25 se společností TechSim Engineering s.r.o., adresa sídla: Budějovická 1550/15a, Michle, 140 00 Praha 4, IČO: 04352564, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, 301 00 Plzeň, Kontaktní osoba: Ing. Michal Křížek, Ph.D., Tel.: 377 638 729, e-mail: krizek4@fst.zcu.cz

Ekonomické parametry

Hardware telematické jednotky je v porovnání s pořizovací cenou elektrobusu zanedbatelný a je proto vhodně škálovatelný na celou flotilu provozovatele. Hlavní ekonomický přínos spočívá v prodloužení životnosti baterie, které zajistí díky trvalému monitorování a úpravě jízdního stylu díky zpětné vazbě pro uživatele, řidiče. Cena bateriového packu pro elektrobus se pohybuje mezi 1,5 – 3 miliony Kč. Pokud systém dokáže díky monitoringu a optimalizaci nabíjení prodloužit životnost baterie o pouhých 15 %, představuje to přímou úsporu 225 000 – 450 000 Kč na jednom vozidle.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

49777513

Název vlastníka

Západočeská univerzita v Plzni

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—