モータHILSの電気自動車(EV)・ハイブリッド車(HV)への導入例

モータHILSシステム

電気自動車(EV)用モータHILS

電気自動車(EV)用モータHILSにJMAG-RTモデルを適用した事例です。 典型的なモータHILSの構成となっております。

「速度コントローラ」からの指示により、「RT-EVENTS PWMブロック」で速度指令としてのPWM信号が生成されます。
「内部/外部コントローラ切替」ブロックでは、モータHILS上で、コントローラを上記の内部ブロックを使用するか、外部の実機を使用するか(ハードウェア・イン・ザ・ループ)を決定します。
インバータ部分は、OPAL-RT社が供給するRT-EVENTSをベースにしたIGBTブロックを使っています。

モータモデルはJMAGから生成されたビヘイビアモデルJMAG-RTを使っています。
シミュレーション結果はモータモデルに接続されるセンサブロックでスピードやトルクなどが検出され、内部ブロックの場合は「速度コントローラ」へ外部の実機の場合は直接の信号としてフィードバックされます。

電気自動車(EV)用 モータHILS
電気自動車(EV)用モータHILS
OPAL-RT社資料による


ハイブリッド車(HV)用モータHILS

ハイブリッド車(HV)に使われるモータHILSの事例です。
バッテリー・DC-DCコンバータ・燃料電池(ここでは簡単な等価モデル)・インバータ・モータの構成です。

DC-DCコンバータのキャリヤは10KHz、モータはPMモータです。
このシステムにはDC-DCコンバータコントローラとモータコントローラの2個のコントローラをモデルとして使用しています。

インバータやコンバータのIGBTブリッジは、OPAL-RT社のTime Stamping Bridgesを 使用しています。 コントローラとPWM信号ブロックの間に介在するFPU(Firing Pulse Unit)ブロックは、OPAL−RT社のFPGAカードにより10nsecの分解能で時間管理を行なっています。

ハイブリッド車(HV)のモータHILS
ハイブリッド車(HV)のモータHILS
OPAL-RT社資料による


モータHILSとSimulinkブロック

ハイブリッド車(HV) モータHILSのSimulinkR ブロックです。
バッテリーブロックはSimulink、DC-DCコンバータ部分とインバータ部分はRT-EVENTSを主体にしたTime Stamped Bridges とIGBTブロック、モータはJMAGから生成したJMAG-RTベースのSimulinkブロックで構成されています。

ハイブリッド車(HV)のモータHILS Simulinkブロック
ハイブリッド車(HV)のモータHILS Simulink(R) ブロック
OPAL-RT社資料による

上記のインバータ部分とモータ部分をさらに詳しく表示したものです。インバータのもっと複雑な現象やモータのスピードをもっと速くしたい場合は、これらの全てがFPGA上に置かれます。

ハイブリッド車(HV)のモータHILS 駆動部
ハイブリッド車(HV)のモータHILS 駆動部
OPAL-RT社資料による


電気自動車(EV) モータHILS測定例

電気自動車(EV)モータHILSでOPAL-RT社のTime Stamping Technique の効果を検証したものです。

電気自動車(EV)のDC-DCコンバータのインダクタンス電流を測定した結果です。
測定は 1μsec の制御周期でTime Stamping Techniqueを使った場合(r) と使わない場合(c)、10μsecでTime Stamping Techniqueを使った場合(b) と使わなかった場合(c) のデータです。
キャリア周波数は10KHzです。

Time Stamping Techniqueを使わない場合は制御周期を1μsecとしてもリニアな結果は得られず、10μsecの場合はほぼ直線になってしまい変化が確認できません。

電気自動車(EV) モータHILS測定例
電気自動車(EV) モータHILS測定例
OPAL-RT社資料による

電気自動車(EV)のモータHILSで、Time Stamping Technique を使用した場合(左)と使用しない場合(右)の測定結果の違いです。
Time Stamping Techniqueを使わない場合、測定結果が非常に不安定になることが分かります。

電気自動車(EV)のモータHILS シミュレーション比較
電気自動車(EV)のモータHILS シミュレーション比較
OPAL-RT社資料による

お問い合わせ先
株式会社 NEAT
愛知県名古屋市千種区池下1-11-21
TEL:052-764-3311FAX:052-764-3632

Opal-RT Technologies,Inc.
1751 Richardson, Suite 2525 Montreal, Quebec, Canada, H3K 1G6
TEL:+1-514-935-2323FAX:+1-514-935-4994

* 記載の会社名および製品名は、各社の登録商標および商標です。

MBD・計測
リアルタイムシミュレータ
EMTP-RV
モデルベース開発
データ収録装置