www.dspace.jp 自動車用シミュレーションモデル n 内燃エンジンのシミュレーション n ビークルダイナミクスシミュレーション n トラックおよびトレーラシミュレーション n トラフィックシミュレーション n エレクトリックコンポーネントのシミュレーション n ModelDesk/MotionDesk 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 自動車用シミュレーションモデル エンジン、ビークルダイナミクス、電気システム、および交通のシミュレーション 主な特長 nオープンな MATLAB®/Simulink® モデル nECU テストおよび機能開発向け nModelDesk の GUI 環境で、パラメータ値の設定、および道路、 運転操作、交通の作成を直感的に実行可能 適用分野 ASM（Automotive Simulation Models）は、乗用車やトラッ 主な利用効果 ク、およびそのコンポーネントのリアルタイムシミュレーションを行 ASM 内の Simulink ブロックはオープンなモデルであるため、簡 単に、ASM にカスタムモデルを追加したり既存モデルと置き換 うためのオープンな Simulink モデルです。これらは、エンジン制 えたりできます。これにより、個々のコンポーネントモデルの特性 御、ビークルダイナミクス制御、車載パワーエレクトロニクス、およ を要件に正確に合わせることができます。また、ASM のインター び運転支援システムの開発およびテストのためのプラントモデルと フェースは標準化されているので、拡張も容易に行えます。単一の して使用されます。 モデル（エンジンやボディ）を拡張できるだけでなく、仮想車両を ASM が使われる主な場面としては、dSPACE シミュレータ／ SCALEXIO® 上で電子制御ユニット（ECU）の HIL（Hardwarein-the-Loop）テストを実施する場合や、初期の設計フェーズで制 作成することもできます。さらに、プレビュー機能と可視化機能を 備えた GUI ツールを使って、道路特性と運転操作を簡単かつ直 感的に作成できます。 御アルゴリズムの妥当性検査を実施するためにオフラインシミュ レーションを行う場合などがあります。 モジュール型コンセプト ASM は、組み合わせ可能な自動車用コンポーネントモデルで構 オフラインシミュレーションとオンラインシミュレーション ASM は、HIL（Hardware-in-the-Loop）環境（HIL またはオン 成されています。トレーラをはじめ、ガソリン、ディーゼルおよびハ ラインモード）で実際のコントローラに接続して使用したり（オ イブリッドエンジン、排気システム、ターボチャージャ、油圧ブレー ンラインモード）、MIL（Model-in-the-Loop）シミュレーション キ、電気システム、モーター、環境センサ、道路、および交通に関 （PC またはオフラインモード）で使用することができます。同じモ する ASM を車両モデルに統合することができます。ASM は、個々 デルの設定とパラメータを、機能開発から ECU テストまでのすべ のコンポーネントから複雑な仮想トラフィックシナリオまで、あらゆ てのステップでシームレスに使用できます。 るシミュレーションをサポートします。 2 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 主な特徴と利用効果 機能 説明 オープンな Simulink モデル n ほぼすべてのモデルが Simulink ブロックレベルまで開示され n 利用効果 ModelDesk n オンラインシミュレーション n リアルタイムハードウエア上でリアルタイムシミュレーション n オフラインシミュレーション n 初期の設計フェーズでシミュレーションを実行できます。 ASMSignalBus n シミュレーション信号は、構造化 Simulink 信号バスの一要 n 標準化された方法でモデル変数にすばやくアクセス オンラインパラメータ調整 n リアルタイムシミュレーションの実行中にパラメータ値を直 n パラメータ最適化作業とモデルの挙動の調査をオン モデルの相互結合性 n たオープンモデル GUI を使用したパラメータおよびシミュレーションの管理 を実行できます。 ASM へのカスタムモデルの追加、カスタムモデルによ る ASM 既存のモデルの置き換えも容易 n 容易かつ直観的なパラメータ設定とシームレスなシ ミュレーション処理 ECU を使った HIL（Hardware-in-the-Loop）シミュレー ションを実行可能。 n 初期の設計フェーズで制御ソフトウエアの妥当性検証 を実行可能 素です。 可能 接変更できます。 ラインで実行可能 ASM モデルを組み合わせることにより、仮想車両を簡単に n 仮想車両全体をシミュレーション可能 作成できます。 注文情報 分類 種類 注文番号 パッケージ ASM – Gasoline Engine Basic Simulation Package ASM – Gasoline Engine Simulation Package ASM – Diesel Engine Simulation Package ASM – Gasoline Engine InCylinder Simulation Package ASM – Diesel Engine InCylinder Simulation Package ASM – Vehicle Dynamics Simulation Package for VEOS® ASM – Vehicle Dynamics Simulation Package ASM – Truck and Trailer Simulation Package ASM – Turbocharger ASM – Electric Components XSG – Electric Component ASM – Brake Hydraulics ASM – Diesel Exhaust System ASM – Traffic ASM – Pneumatics ASM – KnC n お問い合わせください。 ライブラリ n お問い合わせください。 n お問い合わせください。 n お問い合わせください。 n お問い合わせください。 n お問い合わせください。 n お問い合わせください。 n お問い合わせください。 n n n n n n n n ASM_L_TC ASM_L_EC XSG_EC_LIB ASM_L_BH ASM_L_DEXH ASM_L_TRF ASM_L_PNEU ASM_L_KNC 関連するソフトウエアとハードウエア ソフトウエア 必須 統合開発環境 dSPACE 実装ソフトウエア dSPACE 試験ソフトウエア 追加ソフトウエア オペレーティングシステム n n n n n n n MathWorks 社製 MATLAB/Simulink Simulink® Coder ™（旧称：Real-Time Workshop®）2) Simulink Accelerator1) Real-Time Interface（RTI）2) ControlDesk® 2) Next Generation Microsoft® Excel® www.dspace.jp/goto.cfm/ja_0907 ハードウエア 必須 最小システム 推奨システム Pentium® 4 プロセッサ、1.4 GHz 以上 2 GB RAM MotionDesk の要件に適合したグラフィックアクセラレータカード 3) n Intel® Core ™ i5 プロセッサ、3 GHz 以上 n 4 GB 以上の RAM n MotionDesk の要件に適合したデュアルヘッドグラフィックアクセラ n n n レータカード 3) SCALEXIO または dSPACE シミュレータ（DS1005 PPC Board または DS1006 Processor Board 搭載）4) 1) 2) 3) 4） オフラインシミュレーションのみ オンラインシミュレーションのみ MotionDesk（ASM Vehicle Dynamics Simulation Package に付属）に必要なグラフィックカード。 グラフィックカードの要件および互換性の詳細については、www.dspace.jp/go/jpn-mdhwrequ を参照してください。 ASM Traffic、ASM Truck、ASM Trailer、および ASM Engine InCylinder モデルは DS1006 のみをサポートしています。 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 2015 3 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 概要 シミュレーションとモデルを使用する理由 モデルベース設計（MBD）では、シミュレーションが幅広く使用さ れ、実績のある手法となっています。これは、制御アルゴリズムを 実際に制御されるデバイス上ではなく、仮想的な世界でテストおよ び検証する場合に使用されています。自動車アプリケーションの場 合、その範囲はエンジンなどの個別のシミュレート対象コンポーネ ントから完全なバーチャルビークル、さらに車両およびその周辺の 交通状況、道路標識などで構成される仮想環境にまで及びます。 仮想化された被制御デバイス（車両）および 制御ループ内のコントローラ（ECU） ASM シミュレーションツールスイート ASM（Automotive Simulation Models） は、dSPACE の シ ミュレーションツールスイートで、内燃エンジン、エレクトリックコ ンポーネント、ビークルダイナミクス、および交通環境という 4 つ の適用分野をカバーしています。これらのすぐに使用できるシミュ レーションモデルは、被制御デバイスの挙動を正確に表現します。 ASM ツールスイートは、MBD の手法に完全に準拠するように設 計されています。すべてのモデルは、MATLAB®/Simulink® を使 用して実装されます。 エンジン、エレクトリックコンポーネント、ビークルダイナミクス、 およびトラフィックのシミュレーション用ツールスイート シミュレーションプラットフォーム 複数のプラットフォームをサポートすることにより、 MIL（Model-in- the-Loop）から SIL（Software-in-the-Loop）や HIL（Hardwarein-the-Loop）まで、シームレスなシミュレーションプロセスが可能 になります。ASM ツールスイートは、SCALEXIO、dSPACE シミュ レータ、VEOS、または MATLAB/Simulink 搭載 PC など、さま ざまなシミュレーションプラットフォーム上で実行できます。シミュ レーションは、プラットフォームに応じてコントローラソフトウエア または制御ループ内のコントローラハードウエア（ECU）のいずれ かで実行することができます。いずれの場合でもシミュレーション モデルは同じ状態を維持します。 ASM シミュレーションツールスイートは複数のシミュレーション プラットフォームをサポートします。 4 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 設計理念 モデルベース設計をサポート nリアルタイム対応 Simulink モデル nブロックレベルまでの詳細な内部モデリングへのアクセスを 提供 n制御ソフトウエア開発のすべての段階（MIL、SIL、HIL）をサ ポート nソフト ECU ネットワーク n自動車アプリケーション向けのシグナルインターフェース すぐに使用できる商用（COTS）モデル nパラメータ設定、妥当性確認、テストオートメーション用の統 合されたツールチェーン n数式を含むオープンなドキュメンテーション nMATLAB リリース間を含む移行をサポート nワールドワイドな顧客ベースと完成度の高いモデル 完全な ASM 製品ポートフォリオ nすべての自動車関連モデリング分野をサポート n容易に組み合わせ可能なモデルでバーチャルビークルを作成 nあらゆるコントローラ設計およびテストの使用事例に対応する さまざまなレベルのモデル複雑性（平均値、物理量など） エンジニアリングおよび HIL に関する総合的な知識 nすべての HIL 関連タスクに対応する総合サプライヤ nお客様向けのトレーニングおよびワールドワイドなサポート nCOTS モデルおよびユーザ固有のモデルエンジニアリングを 融合 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 5 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 内燃エンジンのシミュレーション ディーゼルおよびガソリンエンジンシミュレーション用のリアルタイムモデル シミュレーション用パッケージおよびモデル nディーゼルおよびガソリンエンジン n平均有効圧および物理プラントモデル n物理ターボチャージャ nディーゼル排気の後処理システム エンジンモデルのグラフィカルな パラメータ設定による正確な シミュレーション 使用例：エンジンモデルのパラメータ設定 タスク 内燃エンジンモデルのパラメータ設定。 課題 エンジンのテストベンチデータとシステムパラメータの組み合わせ による、リアルタイム対応エンジンモデルのパラメータ化。 ソリューション ModelDesk が提供する高度な処理機能により、内燃エンジンに 関して柔軟なデータ処理、機能定義、およびパラメータ構成が実 現しています。 6 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Gasoline Engine Basic 燃焼トルク変動の付加機能を備えたベーシックな平均有効圧エンジンモデル 主要モデルコンポーネント n吸排気システム n燃料システム nピストンエンジン nターボチャージャ n ドライブトレイン（ベーシック） nビークルダイナミクス（前後方向） n環境（ベーシック） 主な特徴 n気筒数無制限のガソリンエンジンを表現可能 n圧力と温度の計算を組込んだ吸気マニホールド n過給圧計算用のマップベースのターボチャージャ n燃料タンクモデルを含む燃料噴射システム n液膜の気化を考慮 n標準的な走行サイクル（FTP75、NEDC、J10-15 など）に対 応した前後方向のドライバーモデルを用意 nNEW：ModelDesk でのグラフィカルなプリプロセス処理 nHIL（Hardware-in-the-Loop）システム上で実際の ECU を 使ったシミュレーションと MIL（Model-in-the-Loop）シミュ レーションのソフト ECU のシミュレーションが可能 nスタート／ストップシステムのサポート シミュレーションモデルの特徴 エンジンの特性は、平均有効圧エンジンモデルで表されます。この モデルは、クランク角に基づくトルク変動、動的なマニホールド圧 吸排気通路 ターボチャージャ スロットル 吸気マニホールド 燃料システム 力、温度計算、燃料噴射モデルの各機能を備えています。自動車 システム（乗用車またはトラック）内のエンジンをシミュレーション qinj できるようにするため、エンジンモデルには前後方向のドライブト レインモデルが組込まれています。このドライブトレインモデルは、 マニュアルトランスミッション、オートマチックトランスミッション、 エンジン 冷却 クラッチ、トルクコンバータ、スタータ、およびテストベンチモード エンジン 燃焼 を備えています。また、環境モデルやドライバーモデルを組込むこ nEngine Trqeng とで、より現実的な仮想パワートレインを実現します。 詳細情報 nwww.dspace.jp/goto.cfm/ja_0909 吸排気システムの概略図 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 7 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Diesel/Gasoline Engine 燃焼トルク変動の付加機能を備えた平均有効圧エンジンモデル 主要モデルコンポーネント n吸排気システム n燃料システム nピストンエンジン nディーゼル排気の後処理システム nターボチャージャ n ドライブトレイン（ベーシック） nビークルダイナミクス（前後方向） n環境（ベーシック） 主な特徴 n最大 20 気筒のディーゼル／ガソリンエンジンを表現可能 n過給圧計算用のマップベースのターボチャージャ nガソリン噴射システム：直噴インジェクタ、吸気マニホールドイ ンジェクタ、タンクモデルを含むコモンレールシステム nEGR クーラーによる排気および未燃焼混合気の排気ガス再循 環装置（EGR） n低圧 EGR n標準的な走行サイクル（FTP75、NEDC、J10-15 など）に対 応した前後方向のドライバーモデルを用意 n均一混合燃焼および成層燃焼用モデルを備えたガソリンエン ジン nディーゼルエンジン燃料噴射システム：コモンレールインジェ クタ、ユニットインジェクタ、ユニットポンプ、およびタンクモ デル nDOC（ディーゼル用酸化触媒）および DPF（ディーゼルパティ nHIL（Hardware-in-the-Loop）システム上で実際の ECU を 使ったシミュレーションと MIL（Model-in-the-Loop）シミュ レーションのソフト ECU のシミュレーションが可能 nNEW：ModelDesk でのグラフィカルなプリプロセス処理 nスタート／ストップシステムのサポート キュレートフィルタ）を備えたディーゼルエンジン排気システム シミュレーションモデルの特徴 エンジンの特性は、平均有効圧エンジンモデルで表されます。この 詳細情報 モデルは、クランク角に基づくトルク変動、動的なマニホールド圧 nwww.dspace.jp/goto.cfm/ja_0909 力、温度計算、いくつかの燃料噴射モデルの各機能を備えていま す。オフラインシミュレーションのような、実際の ECU が使用でき ない場合向けに、ソフト ECU が搭載されています。自動車システ ム（乗用車またはトラック）内のエンジンをシミュレーションでき るようにするため、エンジンモデル には前後方向のドライブトレインモ 吸排気通路 インタークーラ スロットル 吸気マニホールド デルが組込まれています。このドラ イブトレインモデルは、マニュアル トランスミッション、オートマチック トベンチモードを備えています。ま た、環境モデルやドライバーモデル を組込むことで、より現実的な仮想 パワートレインを実現します。 8 コンプレッサ EGR PosEGR nTC PosVTG qinj EGR バルブ VTG タービン 燃料システム ポート噴射 燃料システム 筒内直噴 PosThr ターボチャージャ トランスミッション、クラッチ、トル クコンバータ、スタータ、およびテス qinj エンジン 冷却 エンジン 燃焼 Trqeng EGR クーラー PosWGT ウェストゲート neng 排気マニホールド 吸排気システムの概略図 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Diesel/Gasoline Engine In-Cylinder 筒内圧力および温度のシミュレーションが可能なリアルタイムエンジンモデル 主要モデルコンポーネント nリアルタイムシミュレーションに対応したコモンレールとターボ チャージャを備えた最大 12 気筒のディーゼルエンジン。オフラ n吸排気システム n燃料システム nバルブシステム nピストンエンジン nディーゼル排気の後処理システム nターボチャージャ n ドライブトレイン（ベーシック） nビークルダイナミクス（前後方向） n環境（ベーシック） インシミュレーションの場合は気筒数無制限 nリアルタイムシミュレーションに対応した直噴またはポートイン ジェクションとターボチャージャを備えた最大 12 気筒のガソリ ンエンジン。オフラインシミュレーションの場合は気筒数無制限 nディーゼルエンジン：プリ、メイン、ポスト噴射などの多段噴射 パターン n吸排気バルブのリフト量に関連したガス交換シミュレーション n燃料噴射システム：コモンレールインジェクタ（ディーゼルエン ジン）、直噴またはポートインジェクション（ガソリンエンジン） 主な特徴 n筒内圧力および温度のリアルタイムでのシミュレーション：燃 料噴射や可変バルブタイミングなどに対応 シミュレーションモデルの特徴 n排気ガスの中の酸素濃度を考慮したクーラー付き排気ガス再 循環装置（EGR） nスタート／ストップシステムのサポート ガス交換シミュレーションは、吸排気バルブのリフト量に基づいて ASM の Diesel Engine In-Cylinder Simulation Package およ び Gasoline Engine In-Cylinder Simulation Package は、筒 シミュレーションを行います。吸排気経路の気体の動的挙動は、マ 内圧力に基づくエンジンマネージメント機能を備えた電子制御ユ ニホールド圧、温度、および質量計算を伴う平均値システムとして ニット（ECU）の開発やテストに適したオープンな Simulink モデ 実装されています。吸排気バルブは、等エントロピーオリフィスとし ルです。これらのモデルは、無次元化による熱力学的解析手法によ てモデル化されています。これらは、可変バルブタイミング（VVT）、 り筒内圧力をリアルタイムにシミュレートします。ディーゼル燃焼 可変バルブリフト（VVL）、およびカムシャフト機構を搭載していな プロセスのシミュレーションでは、プリ、メイン、ポスト噴射などの いエンジンのシミュレーションにも対応できます。自動車システム 多段噴射パターンをシミュレートできます。燃焼プロセスにおける （乗用車またはトラック）内でのエンジンをシミュレートするため、 エンジンモデルには基本的な前 吸排気通路 インタークーラ 吸気マニホールド スロットル qinj 吸気バルブ PosThr ターボチャージャ コンプレッサ PosVTG 後方向のドライブトレインモデル が含まれています。また、環境モ デルやドライバーモデルを組込む ことで、より現実的な仮想パワー トレインを実現します。 EGR バルブ qinj エンジン 冷却 エンジン 燃焼 VTG タービン 燃料システム ダイレクト噴射 EGR PosEGR nTC 燃料システム マニホールド 噴射 neng Trqeng EGR クーラー 詳細情報 n ww.dspace.jp/goto.cfm/ w ja_0909 排気バルブ PosWGT ウェストゲート 排気マニホールド 吸排気システムの概略図 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 9 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Turbocharger 物理ターボチャージャモデル 主要モデルコンポーネント nコンプレッサ nタービン nウェストゲートバルブ 主な特徴 n物理モデルの精度で空気通路を計算 nウェストゲートバルブと可変タービンジオメトリ（VTG）に対応 nタービン出力とタービン出口温度 n等エントロピー効率に応じて温度を計算 nタービン質量流量およびタービン効率のマップ nコンプレッサ出力と出口温度 nコンプレッサ圧力比とコンプレッサ効率のマップ nマップベースモデルの代替として選択可能 n2 つのモデル間で切り替え可能 nディーゼルエンジンモデルとガソリンエンジンモデルをサポート nSAE J922 タービンモデルデータ形式のサポート n2 ステージターボチャージャ n熱損失の計算 シミュレーションモデルの特徴 ASM - Turbocharger Model は、ディーゼルおよびガソリンエン ジンモデルのための拡張モデルです。マップベースのターボチャー ジャモデルと比較して、より現実的なターボチャージャ部品および ターボチャージャ エンジンの吸排気通路のモデルを提供します。ターボチャージャ コンプレッサ モデルは、コンプレッサ、タービン、およびターボチャージャシャフ トから成る、排気ターボチャージャをシミュレートします。可変ター ビンジオメトリ（VTG）およびウェストゲート付きのターボチャー ジャをシミュレートできます。 nTC PosVTG タービンモデルでは、ウェストゲートまたは VTG の位置に応じて、 VTG 質量流量、出力温度、 および出力を計算します。コンプレッサとター ビンはシャフトによって接続され、モデルによりシャフト速度が提 供されます。コンプレッサモデルでは、コンプレッサ出力とコンプ タービン レッサ出口温度を使用して、過給圧とコンプレッサ内の温度を計算 します。 PosWGT ウェストゲート 詳細情報 nwww.dspace.jp/goto.cfm/ja_0909 ターボチャージャシステムの概略図 10 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Diesel Exhaust System ディーゼル排気のリアルタイム後処理システム 主要モデルコンポーネント nディーゼル用酸化触媒（DOC） nディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF） n選択接触還元触媒（SCR） nすべての ASM エンジンディーゼルモデルのサポート ディーゼル排気の後処理システム ディーゼル排気の後処理システムは、酸化触媒、パーティキュレー トフィルタ、および選択接触還元触媒のモデルを組み合わせたもの です。このシステムは、気体定数が一定の理想気体を前提としてい ます。異なる複数の触媒モデルやフィルタモデルを任意の順序で 組み合わせることができます。シミュレーション時には、ディーゼ ル排気の後処理システムの前後の温度やラムダの他に、後処理シ ステムでの圧力低下が計算されます。 ディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF）モデル DPF モデルは、排気ガスからディーゼル微粒子（DPM）を除去す るためのモデルです。 ディーゼルエンジン酸素触媒モデル ディーゼルエンジンの酸素触媒モデルでは、排気ガスの酸化プロ セスの物理的な影響がシミュレートされます。基礎となるモデル化 前の化学プロセスは、排気ガス中の余分な O2（酸素）を使用して CO（一酸化炭素）を CO2（二酸化炭素）に酸化し、HC（炭化水 素）を H2O（水）と CO2 に酸化することを表しています。 選択接触還元触媒（SCR）モデル NOx を抑制するために、選択接触還元触媒（SCR）を備えたモデ ルが搭載されています。このモデルは、排気ガスへの AdBlue 噴 射の物理的および化学的プロセスを計算します。 要素と特徴 n集中パラメータモデル n1 層アプローチ nフィルタ再生のサポート 要素と特徴 nDOC/DPF での圧力低下 nDOC/DPF 前後の温度 nDOC/DPF 前後のラムダ nDPF の粒子質量 nポスト噴射または追加噴射による DPF 再生 要素と特徴 n無次元方式 n同一セルの直列接続 nセルの数は部分的離散化を表す n1 つのセルの出力が後続のセルの入力に n尿素水噴射システム（空気供給ありまたはなし） nSCR 触媒上流での尿素分解 詳細情報 nwww.dspace.jp/goto.cfm/ja_0909 DOC、DPF、および SCR モデルを使用したディーゼルエンジン排気システムの概略図 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 11 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル エレクトリックコンポーネントのシミュレーション 車載電装系および駆動系シミュレーション用のリアルタイムモデル シミュレーション用パッケージおよびモデル n ドライブおよびバッテリなどのエレクトリックコンポーネント nFPGA ベースのプラントモデル 車載電気システム、ドライブ、その他の電装 品のパラメータ設定 使用例：パラレルハイブリッドドライブトレインのシミュレーション タスク ハイブリッドドライブトレインアプリケーションを使用したエンジ ン、トランスミッション、またはドライブトレイン管理用のコントロー ラのテスト。 課題 適切なレストバスシミュレーションを実現するソフト ECU を含む ハイブリッドドライブトレインアプリケーションの詳細なシミュレー ションの実施。 ソリューション ASM Electric Components は、ASM Engine Gasoline また は ASM Vehicle Dynamics と組み合わせたパラレルハイブリッ ドドライブトレインアプリケーションのシミュレーションをサポー トするようになっています。ライブラリには、駆動モーター、バッ テリ、クラッチなど、必要なすべてのコンポーネントが含まれてい ます。ハイブリッド管理用のソフト ECU を含むデモモデルが利用 可能です。 12 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Electric Components 自動車の電装および Electric Drive システムのシミュレーション 主要モデルコンポーネント nバッテリ nマルチセルバッテリ nスタータ nオルタネータ n負荷 n電動モーター（DC、BLDC、PMSM、非同期 AC 誘導モーター） nコントローラ n各種補助ブロック n3 レベルインバータ nNEW：不連続伝導モード（DCM）インバータ 主な特徴 n自動車用の機能を備えたすぐに使用できるコンポーネント nバッテリ管理制御システムのテストに対応 n完全な自動車電気システムのシミュレーション nECU を使用した閉ループでの電動コンポーネントおよびパワー エレクトロニクスのシミュレーション nNEW：ASM Vehicle Dynamics または ASM Engine シミュ レーションモデルを使用した、ハイブリッド車やパワートレイン のシミュレーション用デモモデル（dSPACE Release 2015-A からサポート） nパルス幅変調（PWM）による同期計算に対応した可変サンプ ル時間 n 電 流依存性微分インダクタンスをもつ PMSM（永久磁石同 期）モーター シミュレーションモデルの特徴 ASM Electric Components Model は、車両電装システムのリ ンにも最適です。閉ループコンポーネントは、閉制御ループでの駆 アルタイムシミュレーション用のモデルです。このモデルは、電動 動装置やインバータなどの電気駆動装置の HIL シミュレーション 装置、インバータを含む閉ループシミュレーションから、バッテリ、 に最適です。これらのモデルでは、パルス幅変調（PWM）による オルタネータ、および負荷を含む、完全な自動車用電装に、幅広 同期モデル計算に対応した可変サンプル時間やリアルタイムシミュ く対応しております。代表的な使用事例は、スタータ始動時の実 レーション向けに最適化されたソルバーが利用できます。ASM 際のバッテリ動作のシミュレーションやハイブリッド車（HEV）の Electric Components は、他の ASM 製品（エンジンモデルや パワートレインに組み込まれる電動装置などです。ASM Electric ビークルダイナミクスモデルなど）と組み合わせて使用できるほか、 Components は、自動車電装システムシミュレーションコンポー デモモデルを備えています。 ネントと閉ループシミュレーションコンポーネントで構成されてい ます。前者にはすでに必要なすべての自動車機能が備わっている 詳細情報 ため、これを使用して自動車システムの電気回路を直接作成するこ n製品パンフレット：ASM Electric Component Models nwww.dspace.jp/goto.cfm/ja_0909 とができます。これらのモデルは、リアルタイム HIL シミュレーショ モーター AC/DC 3 相パワー コンバータ 基本的な電気システムの概略図 トランス ミッション バッテリ ハイブリッドパワートレインシステムの概略図 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 13 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Multi Cell Model リチウムイオンバッテリなどの直列に接続された複数のバッテリ 抗、拡散、二重層容量等の物理的影響を個別にパラメータに設 セルで構成される高電圧バッテリをシミュレーションするために、 定できます。充電状態モデルでは、セルの充放電電流に加えて、 ASM Electric Component Model にはセルシミュレーションモ デルが追加されています。ASM セルモデルは、セル電圧モデルと NiMH セル充電中のガス発生の結果によって生じる漏れ電流等も 処理します。 充電状態モデルにより構成されます。セル電圧モデルでは内部抵 リファレンスモデルとデルタモデル ASM で使用するアプローチでは、同一構造をもつ複数の単セル モデルを接続することによって、セルの直列配列を作成します。こ のモデルは、使用するバッテリタイプに応じた基本挙動を記述す るリファレンスセルモデルと、リファレンスセルの電圧に対する個々 のセルの電圧偏差を計算するデルタモデルにより構成されます。 個々のセルに対しては、容量および初期充電状態と、内部抵抗の リファレンス値からの偏差を定義できます。 要素と特徴 n複数バッテリセルのリアルタイムシミュレーション nモデルの複雑さはセル数には依存しない nLi-Ion、NiMH、Pb などのパラメータ設定 n内部抵抗、拡散、二重層容量等の個別の物理的影響 n充放電電流および漏れ電流のサポート nオンラインおよびオフラインのシミュレーション ndSPACE のセル電圧エミュレーションハードウエアのサポート nModelDesk でのグラフィカルなパラメータ設定 n直列および並列接続バッテリモジュールのシミュレーションを サポート リファレンスセル モデルがリファレンス ターミナル電圧を規定 リファレンスセルの ターミナル電圧 Vcell I bal ECU リファレンス抵抗値と 充電状態 ここのパラメータに 基づきセルの 電圧偏差を計算する デルタモデル EV1077 バッテリ マネージ メント C1 C2 セルの ターミナル電圧 C3 C4 セルの電位差 バランシング電流 CAN EV1077 バス C5 C6 セルモジュール ASM セルモデルは、リファレンスセルモデルと、リファレンスセルの 電圧に対する個々のセルの電圧偏差を計算するデルタモデルによ り構成されます。 車両ECU C7 C8 ASM Multi Cell Model バッテリの ターミナル電流 シミュレータ 高精度電圧増幅器（EV1077）を使用したセル電圧エミュレーショ ンの ASM Multi Cell Model による制御 14 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル XSG Electric Components FPGA ベースのシミュレーション用プラントモデル 適用例 非常に高い精度とそれに対応する高いサンプリングレートが要 求されるモーター制御アプリケーションのシミュレーションでは、 FPGA（フィールドプログラマブルゲートアレイ）に基づく高速な計 算処理が必要となります。 制御システムの開発とテスティングのどちらのプロセスに対し ても同一のワークフローをサポートするために、XSG Electric Component Models（閉ループシミュレーションコンポーネン ト）は、Xilinx® System Generator（XSG）1) モ デ ルとして 実 装 さ れ、dSPACE DS5203（PHS Systems）ま た は DS2655 FPGA Board（SCALEXIO 用）上で動作します。電子デバイスの 閉ループシミュレーションや制御は、リアルタイムの非常に高いサ ンプリングレートが必要となります。 FPGA I/O への直接アクセス プラントモデルに加えて、XSG Electric Component Library は、 タイミング解析やデジタル入力ソースのキャプチャなど、DS5203/ DS2655 FPGA Board 上に含まれる XSG Utils Library の拡張 された I/O 機能にも対応しています。 XSG Electric Components Library と DS5203/DS2655 FPGA Board を組み合わせて、シグナルレベルおよびパワーレベ 要素と特徴 2)： n永久磁石同期モーター（PMSM） nブラシレス DC モーター（BLDC） nNEW：DCM（不連続伝導モード）をサポートする先進イン バータモデル ルのモーターシミュレーションで使用することができます。 n非同期かご型誘導モーター nレゾルバ、サイン、TTL、およびホールエンコーダ nXSG EC Lib が XSG utlis を備え、さらなる機能を提供 簡単な Electric Drive アプリケーションの例 利用効果 FPGA での処理 nモーターモデル n三相インバータ用モデル プロセッサでの処理 n力学モデル nFPGA モデルのパラメータ設定 高度に非線形のモーターモデル nステータ電流に依存するインダクタンスおよび磁束 n空間高調波 1) 2) n高い精度と安定性 nPWM スイッチング周波数に対応した非常に高いオーバーサン プリングレート nPWM の同期化が不要 n電流リップル（PWM 効果）のシミュレーションが可能 n高い基本周波数でのシミュレーション精度向上 nオープンなモデル – ユーザによる変更や部分的な交換が可能 nランタイムライセンスが使用可能 nFEA ツール JMAG®-RT から FPGA モデルまで連続した統合 パラメータ設定ワークフロー nご要望に応じて提供 Vivado® ソフトウエアの導入により、MathWorks® MATLAB® および Simulink® Release R2013b 以降、Xilinx® では Xilinx System Generator for DSP と ISE Design Suite の組み合わせをサポートしていません。 ラピッドコントロールプロトタイピングプロジェクトでは、XSG Utils Library を使用して、FGPA モデルですぐ使用できる機能ブロックを実装できます。 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 2015 15 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ビークルダイナミクスシミュレーション 車両運動力学シミュレーション用のリアルタイムモデル シミュレーションパッケージおよびモデル n乗用車 n トラック n トレーラ nブレーキの油圧および空気圧機器 ビークルダイナミクスモデルの パラメータ設定。 使用例：電動パワーステアリング（EPS） タスク パワーステアリング制御機能の開発およびテスト。 課題 シミュレーションによる、EPS 制御の機能解析および妥当性確認 の前倒し。 ソリューション ASM Vehicle Dynamics および新しい洗練されたステアリング モデルによるステアリング操作のシミュレーション。ステアリング モデルは最大 3 DoF をシミュレートし、ラックベースおよびピニオ ンベース EPS をサポートします。モデルには、機械式テストベンチ でのシミュレーションを実現するさまざまな種類のインターフェー スが含まれています。 16 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Vehicle Dynamics 車両マルチボディシステムとドライブトレイン、道路、運転操作、およびドライバー 主要モデルコンポーネント nエンジン（テーブルベース） n ドライブトレイン nビークルダイナミクス n環境 nブレーキの油圧および空気圧機器 nNEW：3DoF ステアリングモデル エンジンモデル ECU 介入をサポートするテーブルベースのエンジンモデルを備え ています。全機能を備えたガソリンエンジンモデルまたはディーゼ ルエンジンモデルと容易に交換可能です。 アプリケーションソフトウエア nModelDesk nMotionDesk 要素と特徴 nESP/TCS ECU の要求に従ってトルクを増減するためのいくつ かの方法（インジェクション、スロットル）が使用可能 nスタータ機能により、アイドリングスピードまでエンジンの加速 が可能 ドライブトレインモデル ドライブトレインモデルには、マニュアルトランスミッションとオー トマチックトランスミッション、前輪駆動、後輪駆動、四輪駆動が 含まれています。シャフトドライブは、弾性コンポーネントとしてモ デル化されています。 要素と特徴 n弾性のある（トーションスプリング付き）クラッチ n弾性シャフトを含む nディファレンシャルを含む前輪駆動、後輪駆動、四輪駆動 nマニュアルトランスミッションおよびトルクコンバータを装備し たオートマチックトランスミッション nオイラーの半陰解法によるモデルの安定化 n13 自由度（DoF）のドライブトレイン 四輪駆動で構成されたドライブトレインモ デルの概要。前輪および後輪駆動モードも 使用可能です。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 17 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Vehicle Dynamics 車両マルチボディシステムモデル このシステムは、幾何学的ベースまたはテーブルベースのサスペン ション運動学およびテーブルベースのコンプライアンスを備えた非 線形車両マルチボディシステムとしてモデル化されています。垂直、 要素と特徴 n車両マルチボディシステム（MBS）は車体と四輪から構成 n10 自由度（DoF） nサスペンション用のテーブルベースのキネマティクスおよびコンプ 前後左右方向の動力学のシミュレーションをサポートしています。 ASM Kinematics and Compliance (KnC) Testbench ASM Kinematics and Compliance（ASM KnC）は、仮想テス トベンチでホイールサスペンションを設計およびシミュレートする 機能を提供する ASM Vehicle Dynamics モデルへのアドオンで す。ユーザは数多くの車両バリアントと運転操作の仮想テストを実 行し、車両サスペンションを最適化してそれらを HIL（Hardware- in-the-Loop）アプリケーションで使用できます。 ライアンス n非線形のスプリングとダンパーの特性を備えたサスペンション nエアロダイナミクスによる力とトルクを含む n物理的なブレーキブースタモデルを含むブレーキモデル n追加質量の付加が可能（車体に固定） nNEW：3 DoF の高度なステアリングモデル、摩擦要素、ラッ クピニオンベース EPS のサポート。 nタイヤモデル：Magic Formula および TMEasy nご要望に応じて、ADAMS などのサスペンション設計ツールか らのデータインポートが可能 仮想キネマティクスおよび コンプライアンス（KnC） テストベンチ アイテム 自由度（DoF） 弾性パワートレイン 13 車体 6 ステアリングロッド 3 ホイール 41) 1) 環境 垂直方向の自由度はホイールごとに独立しています。ホイールの運動学は MBS アルゴリズムによって実現されています。 環境は、道路モデル、運転操作モデル、およびドライバーモデルか 詳細情報 ら構成されます。道路と運転操作（データ）は ModelDesk で作 n 製 品パンフレット：ASM Vehicle Dynamics n ww.dspace.jp/goto.cfm/ w ja_0909 成します。 要素と特徴 n左右および前後方向の制御機能を持つドライバー n坂、傾斜、個別のプロファイルを備えたセグメントからなる道路 nModelDesk またはマニュアルによる運転操作 道路は、バンプや縦方向および横方向の傾斜などを個別に設定で きる複数のセグメントで構成されます。 18 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Truck トラクタとトレーラのシミュレーションのための トラックモデル トラックトラクタモデル ASM Truck は、トラック（ドリー付きトラクタ）またはトラクタと セミトレーラの組み合わせのシミュレーションでは、ASM Trailer と併用されます。このモデルは、マルチボディダイナミクスに関して 最大 34 の自由度（DOF）と、パワートレインに関して最大 25 の 自由度（DOF）を備えています。このトラックモデルはねじりフレー ムを備えています。車両モデル全体では、オプションでダブルタイ ヤを装着可能な最大 8 軸の操舵可能な車軸を含んでいます。ま た、実行時に Simulink のモデルを変更せずに設定を容易に変更 できます。たとえば、シミュレーション中に車軸を有効化／無効化 でき、トレーラを連結／分離することができます。 要素と特徴 n 最高 36 の自由度（DoF）を持つマルチボディダイナミクス （DoF 数はトラックの設定による） n 25 の自由度（DoF）を持つパワートレイン（DoF 数はトラック の設定による） nねじりフレームをベースにしたトラックのボディ n最大 4 軸の操舵可能な車軸を含むトラクタと最大 4 軸の操舵 可能な車軸を含むトレーラ n油圧または空気圧ブレーキシステム（ASM Brake Hydraulics、 ASM Pneumatics） n各ホイールにブレーキを装備 n3 つの DoF によるテーブルベースの車軸 nオプションのダブルタイヤ（すべての車軸） n車軸はシミュレーション中に有効化または無効化可能 n トレーラはシミュレーション中に連結または分離可能 nロードトレイン（連結トレーラ）シミュレーション用ドリー拡張 n要望に応じて車軸を任意の数使用できる車両設定 nDoF が追加されたトラックキャビン ASM Truck と ASM Trailer がサポートしているトレーラと車軸のバリアントの例。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 19 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Trailer ヒッチと 4 本の車軸を備えたトレーラモデル 自動車およびトラック用のトレーラモデル ASM Trailer は、ASM Vehicle Dynamics Simulation Package の拡張モデルです。このモデルは、1 つのトレーラボディ と最大 4 つの車軸、およびオプションのドリートレーラで構成され るマルチボディシステムに基づいています。このモデルには、サスペ ンション、タイヤ、ブレーキ、およびエアロダイナミクスも含まれて います。牽引車両へは、機械式固定装置を含むヒッチを通して接 続されます。トレーラとすべての車軸の有効化または無効化の際に その都度モデルのビルドをする必要はありません。 要素と特徴 nモジュール型のマルチボディシステム（MBS） n トレーラボディ n最大 4 つの車軸（すべての車軸の操舵が可能） nフルトレーラシミュレーション用ドリー拡張 nタイヤモデル： TMEasy および Magic Formula nテーブルベースのサスペンション nボールジョイントヒッチ（機械式固定装置を含む） nブレーキ nエアロダイナミクス n追加負荷 nModelDesk でのグラフィカルなパラメータ設定 トレーラはセミトレーラとして構成することも、オプションのドリートレーラを連結することもできます。トラックトラクタと複数のトレーラ で構成されたロードトレインのシミュレーションをサポートしています。 20 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル トレーラモデルは異なる種類のトレーラに設定することが可能で、 さまざまな牽引車両で使用することができます。 トレーラの連結／解除 車軸の有効化／無効化 シミュレーション時に、トレーラ、車軸、およびホイールを変更す ることができます。たとえば、トレーラの連結／解除、車軸の有 効化／無効化、ホイールのダブルタイヤまたはシングルタイヤの 選択が可能です。コード生成は必要ありません。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 21 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Pneumatics エアブレーキおよびエアサスペンションモデル 適用分野 nエアブレーキ nエアサスペンション nABS/EBS およびサスペンションをサポート（自動車、バス、ト ラック、トラックドーリー、トラクタトレーラ、ロードトレイン） 適用分野 nコンプレッサ、タンク、バルブ、ブレーキチャンバを含む完全な モデル nすぐに使用できる ABS/EBS およびサスペンション設定 n機械／空気圧バックアップ機能のサポート n トレーラブレーキシステムのサポート nパラメータ設定用の GUI nオフラインシミュレーションとオンラインシミュレーション nリアルタイム処理に対応 nモジュール形式の、ライブラリを使用したモデルの実装 n変数への容易なアクセス nASM Vehicle Dynamics、ASM Truck、および ASM Trailer 空気圧機器モデルのコンセプト 空気圧機器モデルは、エアブレーキおよびエアサスペンションのシ ミュレーション用としてすぐに使用できる設定を提供します。処理 およびパラメータ設定は、使いやすい GUI で行えます。 用のアドオンライブラリ ASM Brake Hydraulics 2 つの回路からなる油圧ブレーキ ブレーキシステム用の油圧モデル ESP 搭載ブレーキシステムのモデルは、2 つのブレーキ回路からな る油圧システムで構成されています。このモデルには、標準的な最 新の ESP 搭載ブレーキシステムをシミュレーションするために必 要な要素（バルブ、チャンバ、アキュムレータ、ブレーキシリンダな ど）がすべて含まれています。 要素と特徴 n線形かつ物理的なマスターブレーキシリンダモデル n継続的に制御可能な断面をもつバルブ n非線形のルックアップテーブルベースのホイールブレーキシリ ンダ nModelDesk でのグラフィカルなパラメータ設定 nアクティブブレーキブースタ nX- ブレーキおよび II- ブレーキシステム構造のシミュレーション 22 詳細情報 n製品パンフレット：ASM Vehicle Dynamics nwww.dspace.jp/goto.cfm/ja_0909 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル トラフィックシミュレーション 交通および道路環境シミュレーション用のリアルタイムモデル シミュレーションパッケージ n トラフィック 交差点のグラフィカルな定義 使用例：歩行者認識および自律非常ブレーキ タスク 横断中の歩行者の検知など、道路ベースのオブジェクト情報に依 存する ADAS 機能のテスト。 課題 都市のトラフィックシナリオで歩行者や自転車などの交通弱者 （VRU）の動きをシミュレートし、これらのオブジェクトおよびオブ ジェクトの特定パラメータを高度なセンサモデルで検知して衝突 を回避 ソリューション VRU を ModelDesk でオブジェクトライブラリから選択するか、 または Traffic Object Manager（TOM）でグラフィカルに定義 します。ModelDesk できめ細かな動作を定義します。VRU は、セ ンサモデルおよび自律非常ブレーキアルゴリズムを備えたテスト車 両と合わせてシミュレートします。MotionDesk のハイエンドなア ニメーションを介して、シミュレートするトラフィックシナリオを確 認します。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 23 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM Traffic トラフィックおよびオブジェクトを使用したリアルタイム環境シミュレーション 主な特徴 n複雑なトラフィックシナリオのシミュレーション n道路網のシミュレーション n道路標識や交通弱者などの静止および移動オブジェクト n複数のトラフィックセンサをサポート n道路、運転操作、および環境をグラフィカルに定義 （トラフィックシナリオの定義については、ModelDesk の一部であ る Traffic Editor を参照。31 ページ）。 適用分野 主な利用効果 ASM Traffic により、dSPACE の ASM（Automotive Simulation Models）にトラフィックおよび環境シミュレーションが追加されま す。アダプティブクルーズコントロール（ACC）や交差点アシスタン ASM Traffic は非常に柔軟性が高く、ほぼどのようなトラフィッ クシナリオでも作成することが可能です。そのため、ADAS コント トのような、他の車両やオブジェクトに対し反応する先進運転支援 トし、トラフィックを含む路上でのきめ細かな運転操作を定義でき システム（ADAS）の開発とテストをサポートします。モデルによって ます。シミュレートする環境は、道路標識や歩行者などの静止およ 道路網、テスト車両、多数の周辺車両、および必要な環境がシミュ び可動オブジェクトで構成できます。さまざまなセンサモデルおよ レートされます。テスト車両は物体検知および（自車）認識用のセ びユーザ定義が可能なセンサを利用して、これらのオブジェクトを ローラを徹底的にテストできます。複雑な道路網の作成をサポー ンサを複数装備しています。ASM Traffic は、主に電子制御ユニット 検知することができます。プリクラッシュ機能のテストでは、現実 （ECU）の HIL（Hardware-in-the-Loop）テストや、コントローラ の世界で事故につながる恐れのあるトラフィックシナリオを定義し アルゴリズムの設計フェーズ中のオフラインシミュレーションによる たり、厳しい条件下でシステムの挙動を観察したりできます。トラ 早期段階での機能検証用として使用されます。 フィックシナリオは、修正してすぐにシミュレートすることが可能で あり、コードを再生成する必要はありません。 要素と特徴 24 ASM Traffic は、グラフィカルユーザインターフェース（GUI）、お 義されたトラフィックを含む運転操作に応じてリアルタイムで計算 よびリアルタイムで実行される一連のシミュレーションモデルで構 されます。ASM Traffic は、対面交通、交通渋滞、歩行者などの 成されます。GUI により、道路網、道路標識、交通車両、センサな 特定のシナリオもサポートします。トラフィックエディタは、非常に どの必要コンポーネントを定義するための複数のインターフェース 柔軟性の高いユーザインターフェースで、トラフィックシナリオの定 が提供されます。すべての車両、物体、および歩行者の軌跡が、定 義を容易にします。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 道路網 機能 n道路および交差点を備えた道路網により、ビークルダイナミク スおよび ADAS の使用事例に対応 nセグメントおよび座標ベースの道路定義 nスムーズに移行する車線と特定のラインの定義 n車線セグメントごとに最大 5 つの車線 n車線検知センサのサポート nターンバイターンナビゲーション開発ツールとの GPS 座標交換 nタイヤ特性、およびスプリット µ 路面、バンプ、くぼみなどの路 面条件のシミュレーション 道路やジャンクションをグラフィカルに定義します。 運転操作 機能 nテスト車両（自車）の動作制御 n距離または時間による運転操作セグメントの定義 nイベントベースのセグメント変更 n走行車線および車線移行／変更の定義 n特定の運転操作に対してイベントをトリガ n開ループおよび閉ループ運転操作 n計測データを使用することにより、速度、ステアリング、および ペダルの作動を設定可能。 n距離および時間によりプログラム可能なユーザ出力信号 n 「man-in-the-loop」シナリオでの外部速度およびペダルアク セス 道路網上での自車の走行位置および走行方法を定義します。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 25 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル トラフィック 機能 n自車周辺オブジェクトのシミュレーション n様々なトラフィックシナリオおよび複雑なシナリオの定義 n走行車線および車線変更の定義 n接近中および横断方向の交通をもつ交差点のサポート n距離、速度、加速度に基づく運転操作 n独立した動作および相互に依存した動作 n時間および道路ベースのトリガイベント nモデルとアニメーションアップデートを直接リンク 道路網上での周辺車両の走行位置および走行方法を定義します。 オブジェクトおよびセンサ 機能 nいくつものトラフィックオブジェクトを定義 n道路および交差点ベースの位置決め nMotionDesk でのグラフィカルな表示 n歩行者などの移動オブジェクト n道路標識、交通信号、駐車車両、家屋などの静止オブジェクト n2D オブジェクトセンサ n3D オブジェクトセンサ nカスタムセンサ n道路標識センサ 車両および道路標識上のセンサ、障害物、および道路沿いの景色 を定義します。 オブジェクトおよびセンサの 概要 センサタイプ 道路標識 オブジェクト センサ出力 80 制限速度 = 80 2-D 詳細情報の入手先： n製品パンフレット： ASM Traffic nwww.dspace.jp/goto. cfm/ja_0909 26 カスタム設定 大人／子供 3-D 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ModelDesk グラフィカルなユーザインターフェース ModelDesk のコンセプト ModelDesk は、シミュレーション、直感的なモデルパラメータ設 定、およびパラメータセット管理のためのグラフィカルユーザイン ターフェースです。また、このツールはプロジェクト管理機能も備 え、パラメータセットをオフラインおよびオンラインシミュレーショ ン中にダウンロードすることができます。Python スクリプトによる ツールの自動化をサポートしています。ModelDesk は、パラメー タ設定から、オフライン／オンラインシミュレーション、最終的に パラメータ／結果の管理に至るまで、シームレスに使用することが できます。 主な特徴 nオフラインシミュレーションとオンラインシミュレーション nグラフィカルユーザインターフェース（GUI） nパラメータセットの管理機能 nRoad Generator nManeuver Editor nTraffic Editor nツールの自動化 nNEW：エンジンモデルのプリプロセス処理 nカスタムモデルのパラメータ設定 利用効果 nMIL から HIL までのシームレスなシミュレーションプロセス n直感的かつグラフィカルにパラメータ設定をサポート nオンラインでもオフラインでもパラメータ変更可能 nパラメータセットとプロジェクト全体の管理機能 PC、dSPACE VEOS、および dSPACE シミュレータなどのプラットフォーム上で、構成、パラメータ設定、シミュレーションを行うモデルの サブシステムを選択するための ModelDesk のユーザインターフェース グラフィカルなパラメータ設定 パラメータ管理 現されます。パラメータ設定対象のモデル要素は、トップ階層から メータ設定作業を体系化し、管理することができます。パラメータ 選択することができます。ユーザは画面に車両モデルを表示し、モ ファイルは、各モデル要素（ディファレンシャル、タイヤ、道路など） モデル要素とそのサブシステムはグラフィカルな階層構造により表 ModelDesk のプロジェクトナビゲータは、大規模なモデルのパラ デル要素のグラフィカルな表示に従って、そのシステムの中身を閲 ごとに作成して割り当てることができ、また車両のパラメータセッ 覧できます。 ト全体を作成して管理することができます。既存のパラメータファ イルは、パラメータプールから選択してドラッグアンドドロップによ り適用することができます。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 27 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル シミュレーション管理機能 ModelDesk には、シミュレーションを直接実行および表示し、結 果を管理するための強力な機能が含まれています。 nシミュレーションの開始と停止 nビジュアル表示のためのプロッタ nシミュレーションおよび計測データの保存、比較、および管理 機能 nシミュレーションエクスペリメント（運転操作、道路、交通流な ど）の保存 車両モデル、道路、運転操作、および車両パラメータで構成される シミュレーションエクスペリメントの設定 プロッタ ModelDesk には、ASMSignalBus からの信号を表示するプロッ タが統合されています。信号は Simulink モデルと同じ構造をもっ ション）でシームレスに使用できます。設定項目には、シミュレー ション結果、計測、および車両パラメータ、道路、運転操作、交通 ています。バスにはユーザ定義の信号を含めることができます。 流で構成されるパラメータセットなどが含まれます。設定では、プ プロッタの設定を定義して保存でき、同じ信号設定をオンライン ロットされた結果のベースとなるソースおよび条件をすべてまとめ （HIL シミュレーション）およびオフライン（Simulink シミュレー て設定します。 機能 nASM 信号バスのプロット nユーザ定義の信号のプロット nプロット設定を保存可能 nオンラインおよびオフラインで同じ設定を使用 nプロットのプリントアウト n設定には計測、シミュレーション、パラメータが含まれる さまざまなビークルダイナミクス信号を表示する ModelDesk の プロッタ MotionDesk によるビジュアル表示 ModelDesk および MotionDesk は、シームレスに連動します。 ModelDesk では、郊外の道路、並木道、都市部の道路などの場 面タイプを定義することができます。定義した場面は、ビル、樹木、 28 道路の境界、反射ポスト、街灯などの適切なオブジェクトとともに MotionDesk で自動生成されます。これらは、MotionDesk に統 合された Scene Editor で変更することもできます。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 道路網 Road Generator Road Generator は、道路網および複雑な路面条件を定義する ためのグラフィカルなユーザインターフェースです。道路は幾何学 的セグメントを組み合わせることも、インポートすることもできま す。1 次元のダイアグラムに表示されている属性を編集することに より、車線、交差点、高さ、傾斜、路面状態などの条件を簡単に 追加することができます。道路網全体は、2 次元のビューでビジュ アル表示されます。道路の設計を 3 次元アニメーションソフトウエ ア MotionDesk と密接に連携させて、環境を定義することもでき ます。Road Generator は、先進運転支援システム（ADAS）の 開発とテストで使用される複雑なトラフィックシナリオの作成に対 して最適なサポートを提供します。 特徴 nビークルダイナミクスおよび先進運転支援システムのトラフィッ クシナリオのサポート nセグメントおよび座標ベースの道路定義 n交差点およびジャンクション n車線、ライン、および道路標識の定義 nセグメントに依存しない道路座標を介して、高さ、傾斜、およ び路面状態を適用 nバンプ、プロファイル、スプリット µ 領域などの簡単な定義 n路面条件に対する 1 次元および 2 次元の専用ビュー n道路のインポート：地図データ（OpenStreetMap、Google Maps など）、ADAS RP（Nokia HERE）、および OpenDRIVE® フォーマット n道路網とあらかじめ定義された景色が自動的に MotionDesk へとインポートされます（市街地中心、地方道、高速道路） n走行ルートの定義 Road Generator は、交差点および複雑な道路網の定義をサポートしています。ユーザインターフェースには、道路セグメントのリスト（左上）、 道路網全体の概観（中央）、および車線の詳細ビュー（右側）が表示されます。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 29 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル 運転操作 Maneuver Editor Maneuver Editor は、道路網上で車両を動かす位置と方法を定 義するために使用されます。運転操作はそれぞれ独立した特性を 持ったいくつかのセグメントから構成されます。道路をたどるだけ の簡単な運転操作や、複数の stimulus 信号またはユーザ入力に 基づくきめ細かな運転操作を行うことができます。運転操作によっ て、テスト車の走行車線や車線変更を定義することもできます。運 転操作に関係する道路または道路網はビジュアル表示され、運転 操作を直感的に作成することができます。 機能 n道路網のルートに基づく運転操作の定義 n距離または時間による運転操作セグメントの定義 n走行車線および車線変更の定義 nステアリングおよびペダルによる stimulus 信号や運転者ベー スの運転操作の定義 n標準的な運転操作（車線変更、µ スプリット、定常旋回、フィッ シュフック（ロールオーバ性能評価のための運転操作）など） を含む n横方向および縦方向のスティミュラスシグナルを測定データ （MAT ファイル）からインポートすることができます。 n距離または時間によりプログラム可能なユーザ出力信号 ASM Maneuver Editor：画面中央は運転操作セグメントリストと運転操作設定が表示されたタブ、画面右側はセグメント情報ととも にインポートされた道路とプレビュー画面が表示されています。 30 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル トラフィック Traffic Editor Traffic Editor は、道路網上に周辺車両の動きを定義するグラフィ カルユーザインターフェースです。周辺車両に特徴を追加するに は、Traffic Object Manager（TOM）を使用します。看板や工 事用のフェンスなどのトラフィックオブジェクトも定義して、道路網 に配置できます。 トラフィックシナリオは、全体的な概要から最も詳細なレベルまで 完全にカスタマイズできる 1 ページで定義されます。 機能 n道路網のルートに基づく周辺車両の動きの定義 n周辺車両の動きのセグメントベースの定義 n1 ページ内のすべての車両 n概観および詳細ビュー n使いやすいグラフィカルな編集 nTraffic Object Manager での周辺車両およびトラフィックオ ブジェクトパラメータの定義 n使いやすい周辺車両の動作定義 トラフィック定義ページの例 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 31 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル NEW：プロセッサ パラメータ処理 ModelDesk により、パラメータ設定のワークフローを全面的に統 ミング環境でパラメータの処理ルーチンを記述できます。このカス 合ユーザ側で計測、関数、および設定などに関する初期データを タマイズ可能なパラメータ計算に加えて、高度なエラー処理手順 柔軟に入力して、シミュレーションモデルに最適なパラメータに仕 が組み込まれ、パラメータ設定中にユーザのサポートを行います。 上げることができます。ユーザは、使い慣れた MATLAB プログラ インポート 計測データ プロセス ModelDesk パラメータ ダウンロード dSPACE SCALEXIO® MATLAB®/Simulink® dSPACE VEOS® （オフラインシミュレーション） （リアルタイムシミュレーション） （オフラインシミュレーション） 処理機能は、計測、設定、および関数をシミュレーションに最適なパラメータへと変換します。 機能 n計測データの読込みと処理 n機能管理 n設定管理 n機能を実行しつつ、適切にエラーを処理 n処理機能の結果としてパラメータを調整 カスタムモデルおよびデモプロジェクト カスタムコンポーネントと組み合わせてこの機能を使用すると、個 別のライブラリのパラメータ設定を ModelDesk で行うこともでき ます。ASM エンジンモデル用のデモプロジェクトでは、あらかじめ 定義されたパラメータ設定ルーチンが提供されるため、すべてのモ デルパラメータについて半自動的な計算が実現します。 使用例 nテストベンチ計測に基づくエンジンのパラメータ設定 nインピーダンス分光法に基づくバッテリのパラメータ設定 nキネマティクスおよびコンプライアンステストベンチデータに基 づくサスペンション運動のパラメータ設定 32 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ツールの自動化 ModelDesk のリモート制御とバッチ処理 長期的なテストやパラメータ調査を実行するため、ModelDesk はスクリプトベースのツール自動化機能を搭載しています。これに より、カスタムシミュレーションシナリオを定義するための最大限 の柔軟性が実現します。ツール自動化は、Python や MATLAB M スクリプトなどのスクリプト言語により実行できます。 スクリプトは、ModelDesk をリモート制御するために外部で実行 機能 nスクリプトベースのツール自動化 nPython インタープリタの搭載 nプロジェクトへの直接アクセスとエクスペリメントの管理 nすべての車両モデルパラメータの直接変更 n運転操作セグメントの直接変更 n路面条件の直接変更 することも、ModelDesk のバッチモード使用時に内部で実行する こともできます。バッチモード機能は Python 2.5.1 をサポートす る Python インタープリタによって実現されています。 利用効果 n トラフィックを含めた運転操作の直接変更 nシミュレーションベースのパラメータ調査 n限界条件の自動分析／検出 n長期的な動作の調査 nシーケンシャルな運転操作の実行 機能 GUI で使 用 可 能な ModelDesk のエクスペリメントの管 理お トの読み込みやあらかじめ設定された試験の実行が可能です。車 よび モデル の パラメー タ設 定 の 機 能 に、COM（Microsoft® 両重量、サスペンションの運動、エンジントルク、追加負荷などの Windows の Component Object Model）インターフェース すべての車両パラメータ、さらに道路摩擦や車速といった環境また 経由でもアクセスできるようになりました（ただし道路および運転 は運転操作の設定も同様にスクリプト内から制御できます。 ® 操作の作成を除きます）。既存のモデルパラメータ設定プロジェク ModelDesk スクリプト プロジェクトの処理 パラメータ設定 パラメータのダウンロード ModelDesk のスクリプトベースのツール 自動化は、パラメータセット管理機能、 およびモデルパラメータの直接変更の ための機能を提供します。オンライン dSPACE SCALEXIO® dSPACE VEOS® MATLAB®/Simulink® （オフラインシミュレーション）（オンラインシミュレーション）（オフラインシミュレーション） およびオフラインシミュレーションの パラメータは、シミュレーション実行中 に変更できます。 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 33 リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル カスタムモデルのパラメータ設定 カスタムモデルのグラフィカルなパラメータ設定 ModelDesk では GUI により、カスタムモデル、または ASM の中 で一部をカスタムモデルと置き換えたモデルパーツについて、パラ メータ設定を行えるようになりました。これにより、単一のツールか らプロジェクトのすべてのパラメータを管理できるようになります。 機能 nカスタムモデルに基づいた新規パラメータページの自動生成 nパラメータの次元（スカラー、ベクトル、テーブル）に応じてコ ントロールを提供 n元の ASM とカスタマイズされたモデルパーツを 1 つのシステ ムとして表示 利用効果 nパラメータの中央管理 n詳細なモデル知識を必要としない GUI によるパラメータ設定 モデルの準備 ASM 内でカスタムモデルライブラリを使用するには、ライブラリを ASM ガイドラインに従って作成し、ModelDesk でパラメータ設 カスタムライブラリの登録 ModelDesk の登録機能を使って、新規ライブラリを選択して解 析し、パラメータをグラフィカルな環境で使用できるようにします。 定を行っておく必要があります。これらのガイドラインは主にマス 登録中、マスクされたサブシステムの数に応じて、1 つまたは複数 クされた変数と固有の宣言構造を使って、どのようにパラメータを のパラメータページが自動的に作成されます。それぞれのページ 宣言するかを定義しています。ライブラリは複数のマスクされたサ には、宣言されたパラメータのコントロールが表示されます。コン ブシステムを持つことができます。各サブシステムには個別のパラ トロールは、スカラー型については単一の入力フィールドに、ベク メータページが用意されるため、各サブシステムのパラメータ設定 トル型については複数の入力フィールドに、テーブル型のパラメー は個別に行います。 タについては複雑なテーブルにすることができます。 カスタムパラメータのナビゲート 登 録 され たカスタムライブラリのブロックを 含 むモ デル が ModelDesk のエクスペリメントに読み込まれると、これらのブロッ クに関連するパラメータページが表示されます。これらのパラメー タはナビゲータで選択できます。各ライブラリは、サブシステムペー ジへのリンクを備えた階層内では分岐として表されます。新しい ページは、標準のページとまったく同じように使用できます。 ModelDesk によって作成されたカスタムパラメータページ。スカ ラー、ベクトル、またはテーブル型のパラメータのコントロールは、 カスタムライブラリで定義された単位とキャプションのラベルが自 動的に付きます。 34 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp リアルタイムモデル / 自動車用シミュレーションモデル ASM のバージョンとライセンスコンセプト ASM ライセンスコンセプト ASM モ デ ル の ラ イセンス に は、Developer License お よ び Runtime License があります。これにより、ASM の長所である柔 軟性を失うことなく、 各種用途にモデルを適用することができます。 n 交換可能性 – お客様が Operator License と Developer License の 2 つのライセンスタイプをお持ちの場合、モデルに 対するライセンスタイプを Operator License から Developer License に切り替えることができます。またその逆も可能です。 n パラメータ設定の相互運用性 – すべての種類のライセンスで、 ModelDesk のパラメータ設定オプションを使用して、すべて のモデルのパラメータ設定を行い、PC（オフライン）上または dSPACE リアルタイムハードウエア（オフライン）上でシミュ レーションを行うことができます。 n シームレスな 3D アニメーション – ビークルダイナミクスモデ ルでは、すべての種類のライセンスで MotionDesk にアクセス できます。モデルには、MotionDesk ブロックセットを含める 必要があります。 利用効果 n オフライン環境とオンライン（リアルタイム）環境をシームレス にカバーするシミュレーション環境 n ModelDesk はプロセス全体のパラメータ設定ツールです。こ れは、パラメータ設定を再利用できることを意味します。 n ModelDesk で Runtime License を使用してパラメータ 設定および再設定したシミュレーションモデル。これにより、 MATLAB の追加ライセンスを購入することなく dSPACE HIL システムでリアルタイムシミュレーションを実行できます。 n オフラインとオンライン（リアルタイム）シミュレーションにとっ てコストパフォーマンスの高いライセンスタイプ ASM Developer License Developer License は使用可能なすべてのモデルオプションを提 供し、すべての開発手順およびアプリケーションの種類をサポート しています。 プロパティ n Simulink ブロックレベルまで開示されたオープンなモジュール 型モデル n ユーザ固有のモデル部分は容易に置き換えたり、ASM モ ジュールを拡張したりできます。 n リアルタイムコード生成のサポート n PC 上（オフライン）または dSPACE リアルタイムハードウエア 上（オンライン）でのシミュレーション ASM Runtime License Runtime License は、リアルタイムハードウエア上（オンライン） のシミュレーション専用に設計されています。 プロパティ n dSPACE リアルタイムハードウエア上でのシミュレーション用リ アルタイムコード n dSPACE VEOS 上でのシミュレーション用コード n Developer License を使用してモデルからすでに生成された コード n ユーザ固有の変更はサポート外 2015 自動車用シミュレーションモデル • © dSPACE GmbH, Paderborn • Germany • [email protected] • www.dspace.jp 35 www.dspace.jp © Copyright 2015 by dSPACE GmbH. All rights reserved. 書面による許可なしに、本ウェブページの全部または一部を複製することを禁じます。複 製する場合は、出典を明記する必要があります。dSPACE では常に製品の品質向上に努めており、本出版物 に記載された内容については予告なく変更になる可能性がございます。"CalDesk"、"ConfigurationDesk"、 "ControlDesk"、"dSPACE"、"Embedded Success dSPACE"、"Green Success"、"MicroAutoBox"、"ProMINT"、 "SCALEXIO"、"SYNECT"、"SystemDesk"、"TargetLink"、および "VEOS" は、米国、その他の国、またはその両 方における dSPACE GmbH の商標または登録商標です。その他のブランド名または製品名は、その企業または 組織の商標または登録商標です。 日本 ドイツ本社 フランス dSPACE Japan 株式会社 dSPACE GmbH Rathenaustraße 26 33102 Paderborn Tel.: +49 5251 1638-0 Fax: +49 5251 16198-0 [email protected] dSPACE SARL 7 Parc Burospace Route de Gisy 91573 Bièvres Cedex Tel.: +33 169 355 060 Fax: +33 169 355 061 [email protected] （本社） 〒 140-0001 東京都品川区北品川 4-7-35 御殿山トラストタワー 10F Tel.: 03-5798-5460 Fax: 03-5798-5464 [email protected] （中部支店） 〒 450-0002 名古屋市中村区名駅 4-5-28 桜通豊田ビル 9F Tel.: 052-856-7700 Fax: 052-856-7701 （宇都宮出張所） 〒 321-0953 栃木県宇都宮市東宿郷 3-1-7 NBF 宇都宮ビル 2F Tel.: 028-346-5500 Fax: 028-346-5501 米国およびカナダ dSPACE Inc. 50131 Pontiac Trail Wixom . 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