ANDROMEDA Andromeda Simulation system
背景 自動車開発プロセスにおける試験機の位置づけと業界の動向 先行開発 製品開発 製品開発時の コンポーネント開発メニューとして提供する車両テスト実走行テスト E/G T/Mなどパワートレイン耐久 性能 適合試験などを行う完成車の試験を行う完成車の実走行試験を行う ECUなどエレクトロニクス関連 エンジン単体試験 耐久 性能試験 実走耐久 性能試験 ETC, 電子キーなど トランスミッション単体試験 エミッション適合 認証試験 ドライバビリティー試験 コンポーネント用ソフトウェア E/G + T/M 試験 ドライバビリティー評価試験 試作コスト + 人件費 + 開発時間 大 A&D の推奨キーワード データベースの共有化やモデルベースによる試験パラメータの共通化 シミュレーション技術の採用を増やすことで期間やコストの軽減 試験の代替え 試験の代替え 試作コスト + 人件費 + 開発時間 抑制 自動車業界の動向 HILS によるコンポーネント開発 フレキシブル性の高いシステム 自動車業界の動向 コストのかかる後プロセスの試験を前プロセスに代替し 試作費用や人件費を抑える手法 シミュレーションにより試験を代替し 開発時間を短縮する
背景 自動車開発プロセスにおける試験機の提供概要
システムの主要なコンポーネント Andromeda Simulation System エンジンベンチシステムの基本構成
Andromeda Simulation System 過渡適合支援エンジンベンチシステムの例 ( 高速計測 シミュレーション対応 ) (DOE ツール (MBC) により DOE を作成し ORION にて限界探査を行い運転計測 最適化ツールにより適合 ) Simulink DoE MBC Spark Timing VVT EGR AFR ASAP3 Knock convimep CA50 Test Data Calibration Table ASAP3 ECU Control Logic (Simulink Model) Accessory F.B. EGR Control Injection Duration Spark Advance Variable Value Actuator Torque Amp Throttle Dyno Speed Dyno Load Sensor NOx HC CO CO2 etc. Cylinder Pressure Crank Angle
Andromeda Simulation System 過渡 シミュレーションエンジンベンチシステムの例 ( 高速計測 シミュレーション対応 ) (MAT/Sim + DSP システム ANDROMEDA でシミュレーションモデルを構築し 実走行状態をエンジンベンチシステムで再現 ) Torque Amp Actuator Throttle Dyno Speed Dyno Load Sensor
Andromeda Simulation System itest & iconnect の概要 itest ベンチコントロールソフトウェア ( エンジンベンチ計測制御基本ソフト ) 特徴 運転パターン作成機能 表形式プロシージャ カスタマイズに対応運転モニタ画面作成機能 多彩な表示部品の設定でカスタマイズが可能 iconnect I/O モジュール サンプリング 100Hz 現場中継 BOX に設置モジュール内で PC にデータ変換後 イーサネットケーブル一本で itest 用 PC にデータ転送 ( 設置 配線が容易 ) 拡張も容易に対応最大 256 モジュールまで接続可能
Andromeda Simulation System 車両モデルのパラメータ設定画面 車両モデルの各種パラメータは GUI 上で変更が可能です パラメータの変更より さまざまな車両を模擬した走行抵抗負荷を設定できます Vehicle Model Parameter
Andromeda Simulation System 車両モデル (4 端子車両モデル ) 過渡シミュレーションエンジンベンチで使用している車両モデルです ダイナモメータへの指令値を車両モデルにより演算し 走行抵抗負荷を再現します E/G - rpm
Andromeda Simulation System 車両モデル (4 端子車両モデル ) の概念 エネルギー フローモデル理論から開発したシミュレーションモデルです Fuel E/G Torque Axle Torque Drive Torque Drive & Brake Force Engine Model Torque Conv. Model Power Train Model Tire Model Car Body Model E/G-rpm rpm rpm Vehicle Speed Inertia Moment Model Road Load Model Throttle Control Load Control Dynamometer
車両モデル コンポーネント Andromeda Simulation System
JC08 モード シミュレーション結果の例
Andromeda Simulation System 定常データと過渡データの整合性検証の例 定常運転計測データ 過渡運転データからスロットル開度 MAP を抽出 定常ステップモード運転による性能曲線 ( スロットル開度をパラメータとしたグラフ ) 噴射時間から演算による推定トルクをベースに解析したスロットル開度 MAP * 定常と過渡の相似性を訴求することで モデルベース解析の妥当性を検証した例です
Andromeda Simulation System ドライバーモデル ( 過渡シミュレーションエンジンベンチで使用 ) スロットルの指令値をドライバーモデルにより演算し 目標車速に追従させることで各種モード運転を再現します Simulation Model itest Speed Command Driver Model Accelerator Angle Shift MAP Brake Sig. Shift Position Vehicle Model Engine rpm Vehicle Load ALR Torque Torque Command Engine Torque Dynamometer Vehicle Speed Engine Bench Driver Model Open times of the throttle necessary for acceleration from an engine power and a car heavy so on are forecast. Speed Command Interpolate Digital Filter Early Acceleration Differential Forecasting Model The correction value is studied from the running experience of the past. - Vehicle Speed from Vehicle Model + Leaning + The error margin is corrected with the feedback control. Accelerator Angle PID Control Brake Sig.
車両モデルによるアクセル 25% 加速試験の例 200 軸トルク [Nm] 4000 150 車速 [km/h] スロットル開度 [%] エンジン回転 [rpm] 3000 100 2000 50 1000 0 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Andromeda Simulation System モード運転 ( ドライバーモデルと車両モデルを使用 ) 各種モード運転をエンジンベンチで再現します 目標車速 スロットル開度 車速 = 実エンシ ン回転から車両モテ ルで演算した車速
実走行トレース運転の概要 Andromeda Simulation System
Andromeda Simulation System ANDROMEDA Simulation System ANDROMEDA Simulation System は A&Dが開発した高性能 DSPとMALAB/Simulink をプラットフォームにしたModel Based Engineering の主要なコンポーネントとして開発しました 車両モデルやドラバーモデルなど高精度でリアルタイム制御を実現したことで エンジン単体試験でありながら Transmission や Trans-Axle Car Body などを仮想負荷としたシミュレーションが可能になりました この技術により 従来のシャシーダイナモや路上走行で検証してきた試験のいくつかをエンジンベンチシステムで検証試験ができるようになります ANDROMEDA Simulation System の融通性と拡張性 A&D のシステムは 全てオープンであり ユーザが機能に追加や改造を加えることが可能です また ANDROMEDAをはじめ itest ORION icentral といった制御や管理システムが同一プラットフォームの中で扱えるように統一設計されているため 小規模から大規模システムへの拡張性に優れた融通性の高い試験環境を提供できます まとめ 車両モデルやドライバーモデルを採用したシミュレーションシステムは 製品開発や先行開発においてドライブトレーンや車体形状をモデル化することで 事前に走行性能やエミッション性能を検証することができ 試作回数の軽減や開発期間短縮 コスト削減に大きく貢献できると確信します
まとめ 自動車開発における試験機への要求は 定常試験から過渡試験 ( シミュレーションを含む ) を取り入れる方向に転換しています その中で A&D の取組み姿勢を ANDROMEDA シミュレーション技術という切り口で紹介しました これらを含む A&D の試験システムは HILS によるコンポーネント開発支援システムから過渡適合支援システムなど Model Based Engineering によりシームレスにつなぐ思想で構築しています A&D は ユーザの要求に応えるべくシステム開発を推進しています A&D グループのキーワードとコア技術 Key-word Core-technology
Thank you