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
  • すばやく便利に検証を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、KEBA ServoOneなどのKEBA(旧LTi Motion GmbH)社製コンバータを使用する用途に対応した2つのソリューションを提供しています。

  • 1つ目はSCALEXIO TWINsync Solutionをベースとしたソリューションであり、設定はConfigurationDeskで行います。このソリューションを使用すると、TWINsyncを介してDS6001 Processor Board搭載のSCALEXIOプラットフォーム(SCALEXIO LabBoxまたはSCALEXIO AutoBox)をさまざまなコンバータに接続することができます。
  • 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。このソリューションでは、TWINsyncを介してRCPプラットフォーム(MicroAutoBox II)をさまざまなコンバータに接続することができます。MicroAutoBoxは、ラボ内または実車のいずれでも使用可能です。

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、KEBA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。

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SCALEXIO AutoBox)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)経由で、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ではソフトウェア実行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、ソフトウェア実行中に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。

dSPACEでは、先進的なElectric Drive制御を必要とするテストセットアップ向けに、サードパーティ製パワーアンプをゲートドライバレベルで接続できるインターフェース、電流および電圧計測用インターフェース、およびエンコーダ処理専用インターフェースを提供しています。

また、DS6121 Multi-I/O Boardを組み合わせたDS6001 Processor Boardや、dSPACE MicroAutoBox III AC Motor Control Solutionなど、専用のI/Oボードを備えた各種のRCPプラットフォームを使用すれば、20 µs以上の制御ループに対して制御アルゴリズムを実行することができます。

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: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で使用することができます。
  • DS6001を搭載したSCALEXIO LabBoxまたはSCALEXIO AutoBox:FPGAベースボードやFPGA I/Oモジュールを増設できます。

FPGAプログラミングには、完全なモデルベースのツールチェーンの利用が便利です。RTI FPGA Programming BlocksetおよびXilinx ® System Generator for DSPを使用して、MATLAB ® /Simulink ® で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。

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、およびMicroLabBox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DS6602、DS6601、およびDS2655 FPGA Base Board、MicroAutoBox向けのDS1514 FPGA Board)はさまざまな要求に対応でき、具体的には信号のプリプロセス処理や、モデルの一部をより高速に実行するなど、より厳密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。

MicroAutoBox Hardware リアルタイムハードウェア、入出力、およびシグナルコンディショニングを備えた小型スタンドアロンプロトタイピングシステム DS1553 AC Motor Control Module DS1553 AC Motor Control Moduleは、各種Electric Driveの制御に最適化されたI/Oプラグオンモジュールです。 SCALEXIO AutoBox 強力な車載用途向けモジュール型リアルタイムシステム SCALEXIO LabBox コンパクトなモジュール型リアルタイムシステム DS6001 Processor Board SCALEXIOシステム向けの高性能プロセッサボード DS6121 Multi-I/O Board Electric Driveおよびパワーエレクトロニクス制御アプリケーション向けのSCALEXIO I/Oボード DS6602 FPGA Base Board 電気自動車向けの高度なアプリケーションに対応した最新のXilinx® FPGAテクノロジ搭載の高性能FPGAボード DS6601 FPGA Base Board 電動化モビリティ向けの高度なアプリケーションに対応したXilinx® FPGAテクノロジ搭載の高性能FPGAボード DS2655 FPGA Base Board ユーザによるプログラミングが可能なFPGAを備えたSCALEXIO I/Oボード FPGA I/O Modules SCALEXIO FPGA I/O modules for expanding the I/O channels of the SCALEXIO FPGA base boards DS6651 Multi-I/O Module 極めて動的な制御アプリケーションの開発およびテストに対応したSCALEXIO FPGA I/O拡張モジュール Programmable Generic Interface (PGI1) センサおよびアクチュエータとdSPACEシステムとの分散接続 SCALEXIO TWINsync Solution dSPACE SCALEXIOによるテストベンチ用同期負荷モーター制御 SCALEXIOフィールドバスソリューション SCALEXIOシステムを各種フィールドバスタイプに接続 XSG AC Motor Control Library MicroAutoBox II、MicroLabBox、およびSCALEXIOのFPGAベース制御設計 ControlDesk ControlDeskは、シームレスなECU開発のための試験用ソフトウェアです。あらゆるタスクを処理できる単一の作業環境を提供します。 ConfigurationDesk Configuration and implementation software for dSPACE real-time hardware

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