電源の管理

電気自動車のパワーエレクトロニクスコンポーネントの開発とテスト

パワーエレクトロニクスシステムは、電気自動車における重要なコンポーネントです。当社のソリューションを使用すると、電気自動車コンポーネント全般にわたってDC/DCコンバータやその他のパワーエレクトロニクスシステムの妥当性確認をすばやく行うことができます。

課題

通常、電気自動車のさまざまな電気システムや装置は異なるDC電圧レベルで動作します。これらのシステム間や、充電コネクタから車両用高電圧バッテリへと効率的にエネルギーを伝送するには、インテリジェントに制御されたパワーエレクトロニクスコンポーネントが必要となります。これらは、バッテリ式電気自動車(BEV)やハイブリッドカー(HEV)を問わず、充電システムと電気自動車のいずれにも搭載する必要があります。また、燃料電池が供給するDC電圧は、さまざまな車載電装システムを効率的に動作させるため、異なる電圧に変換しなければなりません。そのため、燃料電池車(FCV)にもパワーエレクトロニクスコンポーネントは必要です。

BEVを充電すると、電気エネルギーは充電ステーションの充電コネクタから車両用高電圧バッテリに流れ、そこから車両のさまざまな低電圧バッテリ(12 Vおよび48 V)に到達します。

マイルドハイブリッドシステムの高電圧レベルは通常48 Vです。車両のスタータジェネレータユニットは48 Vバッテリに接続されますが、ステアリングシステムやインフォテイメントシステムなどの補助システムは12 Vバッテリに接続されます。これらの高電圧システムと低電圧システム間のエネルギー伝送は、双方向DC/DCコンバータによって行われます。

dSPACEソリューション

dSPACEでは、あらゆる電気自動車コンポーネントの制御アルゴリズムやパワーエレクトロニクスを開発およびテストするための幅広いソリューションを提供しています。

制御アルゴリズムの開発には、当社の強力なSCALEXIOおよびMicroAutoBoxプラットフォームをご使用いただけます。これらのプラットフォームは最新のFPGAテクノロジで拡張されており、ゲート駆動信号をナノ秒レベルで制御することができます。また、DC/DCコンバータを制御するための強力なパルス幅変調(PWM)生成機能を備えたモーター制御アプリケーション用ツールボックスもすぐに使用できます。

HIL(Hardware-in-the-Loop)環境で制御アルゴリズムの妥当性を確認するには、リアルタイム処理に対応したパワーエレクトロニクスモデルが必要です。当社のプラットフォームでは、すぐに使えるモデル、汎用的で使いやすいツール、および回路固有の実装を用途に応じて利用できます。当社のElectrical Power Systems Simulation(EPSS)Packageには、お客様がモデルを適切に生成できるようにするための総合的なツールボックスが提供されており、回路図に基づいてトポロジベースのモデリングを行うことができます。このツールボックスを使用すると、複雑なトポロジまたは小型の整流器やDC/DCコンバータなど、どのような使用目的であっても簡単なマウス操作だけで回路図からリアルタイム処理が可能なモデルを生成することができます。dSPACE DS6601およびDS6602 FPGAベースボードにEPSSツールボックスの最適化されたアルゴリズムを組み合わせて使用すると、高いスイッチング周波数と大規模なモデルトポロジを実現することができます。このdSPACEツールボックスは、スイッチ数の多い回路に対応するため、半自動のモデル分割アルゴリズムを提供しています。これは、モデルを分割するのに最適な箇所を決定するために、回路全体を分析してリソースの消費量や安定性に関する情報を提供します。

また、新しい光学高速通信インターフェース(MGT:マルチギガビットトランシーバ)を使用すると、大規模なトポロジを複数のFPGAに容易に分散させることができます。

代表的な使用事例

パワーエレクトロニクスECUのテスト

dSPACEのHIL(Hardware-in-the-Loop)システムを使用すると、DC/DCコンバータを強力にテストすることができます。

コンバータ機能の開発

dSPACEプロトタイピングシステムにより、DC/DCコンバータ用コントローラの容易な開発および妥当性確認を実現する方法をご確認ください。

動画 成功事例 使用事例

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