ソリューションモータドライブ

電気機器の進化に伴い、モータドライブ開発にも新しい方法論が望まれています。モータ設計と制御設計を協調して行うモデルベース開発はその有力な候補の一つです。"JMAG-RT"はモータ設計者が設計したモータの特性をそのままにプラントモデルを作成し、制御シミュレーター、システムレベルシミュレーター、リアルタイムシミュレーターに取り込んだモデルベース開発を完成させます。


  • リアルなモータ特性を取り込んだモータドライブシステム開発
  • モータドライブシステム開発の手戻りの削減、効率化
  • MILSによる制御アルゴリズムの検証
  • HILSによるDSP、ECUの動作検証・不具合対策

JMAG-RTについてはこちら >>

V字開発サイクル



JMAG-RTモータモデルをSIL/HILで利用することで、初期段階から信頼できる設計が行えます。
また、実機を待つことなく、モータ設計直後に組み合わせテストを行えます。
JMAG-RTは、FEAの結果から作成されたモデルです。モータ設計、回路設計、制御設計などの各部門で同一のモデルを用いることができます。

SILS/MILSでのJMAG-RT利用

JMAG-RTを利用すると、モータ設計部門の3Dモータモデルは1Dのプラントモデルとして、制御シミュレーター上に継承されます。
制御シミュレーター上では理想モータを使用した場合とほぼ同じスピードでJMAGによる詳細なモータ特性を活用することができます。


事例:駆動中にインバーターのIGBTが破壊

モータドライブシステムのECUのテストケースとして断線による故障検知が挙げられます。インバータの配線の一部が断線した場合、モータに異常な電流が流れます。この例では、U相上アームが0.05秒で短絡している様子がわかります。また、3相それぞれにアンバランスな電流も確認できます。

対応しているシステムレベルシミュレータ

Company NameProductCountry
The MathWorks, Inc.MATLAB/SimulinkUSA
Gamma TechnologiesGT-SUITEUSA
LMS, A Siemens BusinessLMS Imagine.LabBelgium
MapleSoftMapleSimCanada
Mentor GraphicsSystemVisionUSA
National InstrumentsLabVIEW/VeriStandUSA
Powersim Inc.PSIMUSA
Synopsys, Inc.SaberRDUSA
ITI GmbHSimulationXGermany

HILSでのJMAG-RT利用

モデルベース開発において、実機が無い状態でのシステムの動作検証、不具合対策を可能にするHILSの重要性が高まっています。
HILSではリアルタイムシミュレータ上でモータモデルを実速度で演算することにより、コントローラから見てあたかも実際のモータを駆動しているような状態を作り出します。
しかし、リアルタイムシミュレータで演算するモータのプラントモデルが実際のモータと異なる振る舞いをしてしまってはHILSが有効に機能せず、システムの動作検証、不具合対策が行えません。
JMAG-RTは、高精度プラントモデル“JMAG-RTモデル”をリアルタイムシミュレータに導入することで、モデルベース開発におけるHILSによるシステムの動作検証、不具合対策を可能にします。

事例:HV駆動用モータドライブシステムECUの制御アルゴリズム検証とテスト


HV用駆動モータドライブシステムのECUはエンジンとモータのパワーバランスを最適に制御することが求められます。
この例では、詳細度の低いモータモデルを使用した場合、低回転数域ではトルクを過大評価、高回転数域では過小評価しています。JMAG-RTを使用することで、制御アルゴリズムの詳細な検証、テストが可能になります。



対応しているリアルタイムシミュレータ

Company NameProductCountry
dSPACE GmbHASMGermany
National Instruments ---USA
ETAS GmbH ---Germany
富士通テン株式会社CRAMASJapan
OPAL-RT Technologies Inc.RT-LABCanada
Smart Embedded Technologies GmbHMotor EmulationGermany
ディエスピーテクノロジ株式会社RTSimJapan

JMAG-RTモデルでモータサプライチェーンを効率化

JMAG-RTモデルにはそのモータがどの様な形状であるか、どのグレードの電磁鋼板や磁石を用いているかなど、モータの知的財産に関する情報は含まれていません。
また、JMAG-RTモデルを作成するモータ設計者が項目ごとに情報の公開の許可/不許可を設定することもできます。
そのため、重要な情報を秘匿して異なる企業間でプラントモデルの受け渡しを可能にします。
この結果、これまでの仕様書や実機による製品動作の確認作業が不要になります。
JMAG-RTは動作検証可能な仕様書としてJMAG-RTモデルを市場に流通させることで、新たなサプライチェーンを創出し、モータドライブビジネスを大きく加速します。


参考文献


No出典
931JMAG-RTを用いたHILSによるモータ制御ECUのソフトウェア検証事例
富士重工業株式会社 森田 知洋氏
932JMAG-RTおよびPSIMを用いたモータシステムモデルを活用した自動車のモデルベース開発プロセス
マツダ株式会社 宮腰 穂氏、戸田 浩隆氏、椛嶌 寿行氏
875HILS環境におけるIPMモータのシミュレーション
株式会社東芝生産センター 制御技術センター 研究主務 鈴木 信行氏
957Virtual Motor bench for high bandwidth ECU testing using JMAG-RT modeling approach on a FPGA chip
Mr. Sebastien Cense, Opal-RT
- NI電気モータシミュレーションツールキットを使用した電気モータの高精度シミュレーション
933EV/HEV制御開発向け高精度HILSソリューション(JMAG-RTサポート, 空間高調波モデル)
dSPACE Japan株式会社 福住 公志氏

Topへ戻る