HiLシステムと計測データに基づくモデルを使用したコントロールユニットの適合

MBD 中 部 コンファレンス HiLシステムと 計 測 データに 基 づくモデルを 使 用 した コントロールユニットの 適 合 イータス 株 式 会 社 島 﨑 喜 成 yoshinari.shimazaki@etas.com 1 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

はじめに 今 回 のプレゼン 内 容 は 計 測 と 制 御 VOL.53 2014 8 にて 紹 介 させていただいた 記 事 と 同 内 容 です 評 価 はRobert Bosch 社 と 共 同 で 実 施 し イータス 株 式 会 社 マネージャである Tobias Kreuzingerが 携 わりました 本 日 はTobias Kreuzingerの 都 合 がつかないため 島 﨑 が 代 理 で 発 表 させていた だきます 2 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

はじめに 評 価 内 容 の 概 要 テストの 目 的 OBD 適 合 適 合 の 内 容 触 媒 劣 化 の 程 度 によるMIL ランプ 点 灯 の 基 準 を 適 合 する その 際 モード 走 行 したテール パイプエミッションを 考 慮 する 評 価 内 容 過 去 実 車 で 行 っていた 作 業 を 机 上 (HiLS)で 実 施 車 両 モデルのうち エンジンの 燃 焼 モデルをASCMOに 置 き 換 え HiLSを 使 用 した 適 合 のメリット コストの 高 い 試 作 車 シャシダイナモを 長 時 間 占 有 して 実 施 していた 試 験 を 机 上 で 行 うことによるコストダウン テストの 再 現 性 向 上 実 車 の 場 合 条 件 を 合 わせるのに 時 間 や 手 間 がかかる エンジン 温 度 触 媒 の 劣 化 等 テストの 自 動 化 MIL: Malfunction Indicator Lamp の 略 3 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

モチベーション: 今 日 のECU 適 合 の 課 題 * 複 雑 度 市 場 投 入 までの 時 間 ECUのラベル 数 40.000 30.000 20.000 10.000 0 2000 2005 2010 2015 短 い 開 発 期 間 他 社 との 競 合 市 場 動 向 新 技 術 : ハイブリッド 燃 料 電 池... 法 制 度 の 違 い 一 層 の 個 別 化 OEMとサプライヤの 間 のワールドワイ ドな 共 同 開 発 体 制 新 しい 市 場 相 違 *Source: Bosch 分 散 開 発 4 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

モチベーション: 今 日 のECU 適 合 の 課 題 * 複 雑 度 市 場 投 入 までの 時 間 ECUのラベル 数 40.000 30.000 20.000 10.000 0 2000 2005 2010 2015 短 い 開 発 期 間 他 社 との 競 合 市 場 動 向 新 技 術 : ハイブリッド 燃 料 電 池... 法 制 度 の 違 い 一 層 の 個 別 化 OEMとサプライヤの 間 のワールドワイ ドな 共 同 開 発 体 制 新 しい 市 場 相 違 *Source: Bosch 分 散 開 発 5 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

複 雑 化 の 主 要 要 因 : エンジンパラメータ 数 の 増 加 エミッション 燃 費 目 標 の 先 鋭 化 Example: Modern Gasoline Engine Operating Range: Speed Load Engine Parameter: Injection Timing Ignition Timing Fuel Pressure Exhaust Gas Recirculation Exhaust Camshaft Intake Camshaft Swirl Valve Complex Interactions Conflicting Targets Targets: Consumption/CO 2 Emissions: Soot / Particle NO x HC Stability (CoV) Noise Exhaust-Temperature... 新 しいエンジンパラメータはECUラベルの 増 大 につながる 従 来 の 手 法 を 採 用 した 場 合 適 合 の 労 力 は 指 数 関 数 的 に 増 大 6 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

適 合 プロセス: 従 来 の 手 法 適 合 フェーズ エンジン 適 合 Base Emission & Fuel Optimization Base ECU Models Start & Fuel Compensation 車 両 適 合 Mixture- Control Emission & Driveablity OBD Monitoring Test & Validation 課 題 膨 大 な 数 のエンジン パラメータ エンジン 触 媒 車 両 の 過 渡 的 な 挙 動 車 両 に 搭 載 されたECUの 依 存 関 係 相 互 作 用 従 来 の 手 法 時 間, コストおよび 試 作 品 の 可 用 性! テストベンチにおける 大 規 模 な 計 測 ベンチ 上 での 非 常 に 多 く の 車 両 試 験 性 能 試 験 場 や 路 上 での 非 常 に 多 くの 車 両 試 験 7 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

適 合 プロセス: モデルベース 手 法 によるサポート 適 合 フェーズ エンジン 適 合 Base Emission & Fuel Optimization Base ECU Models Start & Fuel Compensation 車 両 適 合 Mixture- Control Emission & Driveablity OBD Monitoring Test & Validation 課 題 膨 大 な 数 のエンジン パラメータ エンジン 触 媒 車 両 の 過 渡 的 な 挙 動 車 両 に 搭 載 されたECUの 依 存 関 係 相 互 作 用 適 切 なモデル ベース 手 法 モデルで 全 ての 試 作 品 を 置 き 換 えることはできませ んが 試 作 品 数 を 減 らすことは 可 能 です データベースエンジンモデル ( 定 常 状 態 & 過 渡 状 態 DoE) ECU 機 能 の 組 合 せ (MiL / SiL) 実 ECUと 車 両 モデルの 組 合 せ (HiL-System) 8 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

適 合 プロセス: モデルベース 手 法 によるサポート 適 合 フェーズ エンジン 適 合 Base Emission & Fuel Optimization Base ECU Models Start & Fuel Compensation 車 両 適 合 Mixture- Control Emission & Driveablity OBD Monitoring Test & Validation 課 題 膨 大 な 数 のエンジン パラメータ エンジン 触 媒 車 両 の 過 渡 的 な 挙 動 車 両 に 搭 載 されたECUの 依 存 関 係 相 互 作 用 適 切 なモデル ベース 手 法 データベースエンジンモデル ( 定 常 状 態 & 過 渡 状 態 DoE) ECU 機 能 の 組 合 せ (MiL / SiL) 実 ECUと 車 両 モデルの 組 合 せ (HiL-System) 9 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

データベースモデリングと 実 験 計 画 法 ( DoE Design of Experiment) 基 本 方 針 実 データに 基 づいたエンジンのモデリング 数 学 的 な 近 似 によるモデリングで 物 理 的 な 表 現 を 必 要 としない 実 験 計 画 法 により 必 要 な 計 測 点 数 を 最 小 化 実 験 計 画 法 に 従 い 計 測 したデータを 基 にモデルを 同 定 DoE-Plan Mathematical Model g, (, ) 165 160 155 Systeminputs 150 145 100 80 60 40 350 300 250 200 150 20 Systemoutputs Optimising outputs based on the model 10 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

データベースモデリングと 実 験 計 画 法 適 合 で 使 用 する 際 の 要 求 適 格 なグローバルエンジンモデルを 生 成 するためのパラメータ 同 定 が 容 易 であること 多 項 式 あるいは ニューラルネットワークモデルはこれらの 要 求 を 満 たさない 新 しいモデリングアルゴリズムを 開 発 し ASCMOに 実 装 実 験 計 画 法 に 従 い 計 測 したデータを 基 にモデルを 同 定 DoE-Plan Mathematical Model g, (, ) 165 160 155 Systeminputs 150 145 100 80 60 40 350 300 250 200 150 20 Systemoutputs Optimising outputs based on the model *ASCMO = Advanced Simulation for Calibration, Modeling and Optimization, joint project between Bosch and ETAS 11 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

多 項 式 あるいは ニューラルネット 原 理 : 与 えられた 関 数 類 を 探 索 ( 多 項 式 ニューラルネット...) モデルパラメータは 熟 練 者 や 検 証 測 定 により フィッティング デメリット: 限 定 された 自 由 度 とオーバーフィッティングの 危 険 性 高 度 な 専 門 技 術 や 推 測 が 必 要 統 計 的 マシンラーニング 手 法 原 理 : 完 全 な 関 数 空 間 を 探 索 : 最 も 可 能 性 の 高 い 関 数 の 自 動 決 定 メリット 推 測 や 専 門 知 識 を 必 要 としない 高 い 自 由 度 部 分 的 な 信 頼 区 間 を 提 供 (モデル 分 散 ) 異 常 値 に 対 する 堅 牢 性 訓 練 データ 訓 練 データ& 推 定 モデル 推 定 モデル モデル 分 散 & 妥 当 性 Modeling a complex 1-D signal with classical DoE-Models ( Advanced Polynomials ) Modeling a complex 1-D signal with new statistical machine learning methods 12 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

少 数 のDoE 計 測 結 果 を 基 にASCMOを 使 用 してグローバルエンジンモデルを 生 成 自 動 も 出 る 生 成 深 い 数 学 の 知 見 は 必 要 ありません ユーザはデータか らエンジンの 入 力 と 出 力 を 指 定 するだ け 13 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

500 点 のDoEデータを 基 にASCMOで 生 成 した 直 噴 ガソリンエンジンのグローバルモデル 7 次 の 入 力 空 間 における 全 ての 関 連 出 力 の 正 確 な 予 測 エンジン 出 力 抜 粋 黒 線 : 推 定 モデル 測 赤 線 : モデル 信 頼 性 モデルは 全 ての 作 動 領 域 をカバー 速 度 や 負 荷 等 関 連 する 全 ての 適 合 パラメータのインタラクティブな 設 定 14 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

ASCMOを 使 用 したプリキャリブレーションの 標 準 的 なワークフロー サイクルオプティマイザ DoE 試 験 計 画 モデル 生 成 & 最 適 化 サイクル 運 転 を 考 慮 した 最 適 化 実 験 計 画 実 機 試 験 モデル 生 成 システム 解 析 表 示 最 適 化 ECU 適 合 ECUデータ 仮 想 テストベンチ モデルより 仮 想 データを 生 成 ASCMO-Toolchain 利 点 : 効 率 化 : 最 大 80%の 計 測 作 業 の 削 減 品 質 : オプティマイザが 最 善 の 適 合 結 果 を 体 系 的 に 発 見 コスト: 試 作 品 をモデルで 置 き 換 え 可 能 統 合 開 発 : エンジン 適 合 作 業 で 使 用 したモデルを 他 の 用 途 に 再 利 用 モデル 出 力 Simulinkモデル 生 成 HiLシステムへの 実 装 15 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

ASCMOを 使 用 したプリキャリブレーションの 標 準 的 なワークフロー サイクルオプティマイザ DoE 試 験 計 画 モデル 生 成 & 最 適 化 サイクル 運 転 を 考 慮 した 最 適 化 実 験 計 画 実 機 試 験 モデル 生 成 システム 解 析 表 示 最 適 化 ECU 適 合 ECUデータ 仮 想 テストベンチ モデルより 仮 想 データを 生 成 ASCMO-Toolchain 利 点 : 効 率 化 : 最 大 80%の 計 測 作 業 の 削 減 品 質 : オプティマイザが 最 善 の 適 合 結 果 を 体 系 的 に 発 見 コスト: 試 作 品 をモデルで 置 き 換 え 可 能 統 合 開 発 : エンジン 適 合 作 業 で 使 用 したモデルを 他 の 用 途 に 再 利 用 モデル 出 力 Simulinkモデル 生 成 HiLシステムへの 実 装 16 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

適 合 プロセス: モデルベース 手 法 によるサポート 適 合 フェーズ エンジン 適 合 Base Emission & Fuel Optimization Base ECU Models Start & Fuel Compensation 車 両 適 合 Mixture- Control Emission & Driveablity OBD Monitoring Test & Validation 課 題 膨 大 な 数 のエンジン パラメータ エンジン 触 媒 車 両 の 過 渡 的 な 挙 動 車 両 に 搭 載 されたECUの 依 存 関 係 相 互 作 用 適 切 なモデル ベース 手 法 データベースエンジンモデル ( 定 常 状 態 & 過 渡 状 態 DoE) ECU 機 能 の 組 合 せ (MiL / SiL) 実 ECUと 車 両 モデルの 組 合 せ (HiL-System) 17 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

グローバルエンジンモデルによるキャリブレーション 向 けのHiLシステム ASCMO エンジンモデル: エミッション, 燃 料, トルク,... + プロジェクト 固 有 のパラメータ: インジェクション 流 量 マニホールド 量. LabCar へのモデル 統 合 = LABCAR: 適 合 向 けの バーチャルビークル Optional + その 他 モデル: 触 媒 パワートレーン, センサー 類, 18 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

事 例 : ECEサイクルにおける 触 媒 前 ガス 濃 度 計 測 値 およびHiLSによる 予 測 値 : エミッションの 累 積 誤 差 : HC & NO x < 20%, CO < 10% HiLSを 適 合 作 業 に 活 用 することが 可 能 ( 全 てを 置 き 換 えるわけではありません) 19 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,

標 準 的 な 活 用 法 : ソフトウェアの 試 験 向 けのHiLシステム 定 性 的 モデルで 十 分 新 しい 活 用 法 : 適 合 作 業 向 けに 強 化 されたHiLシステム 正 確 な 定 量 的 モデルが 必 要 ソフトウェア 開 発 プロセス 適 合 プロセス 機 能 開 発 ソフトウェア 試 験 プリ キャリブレーション ロバスト 性 評 価 ソフトウェア 統 合 パラメータ 適 合 20 Public ETAS/PJ-SMV 12.14 ETAS KK 2014. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing,