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ハイブリッドおよび完全電動パワートレインに対応したRCPシステム

コンバータ制御方式の開発

適用分野

  • パワートレインシステム向けの制御方式および分散型のECU機能の開発および検証
  • 妥当性確認をすばやく便利に実行するための車載およびラボシステム

要点

  • さまざまなモーターに合わせて調整可能な柔軟なソリューション
  • Electric Driveアプリケーション向けの便利なSimulink®ブロックセットを搭載した専用のFPGAベースI/Oインターフェース
  • ユーザによるプログラミングが可能なFPGAに既製のライブラリを搭載することにより、極めて高速な制御ループにも対応
  • TWINsyncやEtherCATなどの専用コンバータプロトコルをサポート
  • すべての主要な自動車バスシステムをサポートすることにより、ECUネットワークへの統合が容易

dSPACEでは、LTi ServoOneなどのLTI社製コンバータを使用するアプリケーションに対応するため、SCALEXIOまたはPHSベースのプラットフォーム向けに2つの専用TWINsyncソリューションを提供しています。

  • SCALEXIO TWINsyncソリューションはConfigurationDeskで設定し、TWINsyncを介してDS6001プロセッサボードが含まれたSCALEXIO LabBoxをさまざまなコンバータに接続することができます。SCALEXIO LabBoxの現行バージョンは、ラボで使用することを目的としています。
  • 2つ目のソリューションは、Programmable Generic Interface(PGI)と呼ばれるFPGAベースのハードウェアとSimulinkブロックセットで構成されており、利便性の高い構成となっています。これにより、RCPプラットフォーム(MicroAutoBox IIまたはAutoBoxに搭載されたDS1007)ではTWINsyncを介してさまざまなコンバータを接続することができます。MicroAutoBoxとAutoBoxは、ラボ内または実車に設置した状態のいずれかで使用可能です。

dSPACE製品では、複数のコンバータの同期制御が可能であり、プロトタイピングのセットアップを極めて柔軟に行えるようにしています。また、LTI社のコンバータの代わりに追加のサードパーティ製コンバータを利用することもできます。このため、dSPACE製品ではSCALEXIO Fieldbus Solutionを使用して、CAN、Ethernet、およびEtherCAT経由の通信をサポートしています。将来的には、より多くの通信ネットワークが利用できるようになります。いずれのコンバータの場合でも、アルゴリズムの演算処理はプロセッサベースで行われるため、最小20 µsのサンプル時間に対応することが可能です。

ご使用のテストセットアップにECUが含まれている場合は、RCPプラットフォーム(MicroAutoBox IIまたはAutoBoxに搭載されたDS1007)により、バイパス手法を通じてECUを拡張することができます。ECUをRCPシステムに完全に置き換えるフルパスのアプローチとは異なり、バイパス処理は、モーターの制御機能など、ECUソフトウェアの特定のパーツのみをゼロから開発する場合に使用します。この場合、新しい機能の計算は、低レイテンシのECUインターフェース(DCI-GSI2など)上、またはCAN、FlexRay、またはEthernetなどの車載バスシステム経由でECUに接続されたRCPシステム上で計算されます。この手法では、ECUやモーターへのケーブルハーネスに実装されているパワーステージを再利用することができます。
ControlDeskではランタイム中にすべての変数にアクセスできるため、計測および適合を簡単に行うことができます。また、ランタイム中にUSBデバイスにデータを記録したうえで後処理を行うことも可能です。

20 µs未満の非常に高速なサンプル時間が求められるテストセットアップでは、ユーザによるプログラミングが可能なFPGAを搭載したRCPプラットフォームが必要です。これには次のものがあります。

  • MicroAutoBox II:ユーザによるプログラミングが可能なFPGAモジュールを備えたバリアントに使用することができます。
  • DS1007を搭載したAutoBox:DS5203 FPGA Boardを追加することができます。
  • DS6001を搭載したSCALEXIO LabBox:DS2655 FPGA Base Boardと対応するI/OモジュールDS2655M1およびDS2655M2を追加することができます。

完全にモデルベースのツールチェーンが存在するので、FPGAプログラミングを便利に行うことができます。RTI FPGA Programming BlocksetおよびXilinx® System Generator for DSPを備えたMATLAB®/Simulinkを使用すると、FPGAコントローラモデルを開発することができます。開発の労力を削減するために、dSPACEではXSG AC Motor Control Libraryも提供しています。このライブラリには、PWM生成、ホール、エンコーダ、レゾルバ、EnDatおよびSSIセンサ処理、および角度計算などのあらゆる主要なモーター機能に対応する事前設定済みのファンクションブロックが用意されています。
サンプル時間が20 µsより長い場合は、ACモーター制御ソリューションを使用することができます。

アプリケーションごとにプログラミング可能なFPGA

dSPACEではSCALEXIO、MicroAutoBox II、MicroLabBox、およびPHSベースのシステム向けのFPGA拡張製品を提供しています。dSPACE FPGAプラットフォーム(SCALEXIO向けのDS2655 FPGA Base Board、MicroAutoBox向けのDS1514 FPGA Board、およびPHSベースのシステム向けのDS5203 FPGA Board)はさまざまなタスクに合わせて調整できるため、信号のプリプロセス処理やモデル要素の高速な実行など、より厳格なタイミング要件に柔軟に対応することができます。これらのプラットフォーム向けのI/Oモジュールには、追加のアナログ、デジタル、および特殊チャンネルが用意されています。FPGAは、ECU開発において信号のプリプロセス処理などのタスクからプロセッサボードを解放する場合に使用すると特に便利です。(プラットフォームに応じて)80、100、または125 MHzで動作するdSPACE FPGAプラットフォームは、高速な電流制御ループや信号生成のカスタマイズといった適用分野での使用に最適です。