モータ1台か2台分のシミュレーションに合わせIOを統合
スロット数：4
DS5202-PWM (PWM measurement):
故障検出を含めた3相PWM計測
(機能はDS5202-EMHのPWM計測と同じ)
32チャンネル (8チャンネルごとの4グループに分割)
スロット数：2
DS5202-PSS (Position Sensor Simulation):
機能はDS5202-EMHの位置センサシミュレーションと同じ
2つのアナログセンサシミュレーション
2つのデジタルセンサシミュレーション
スロット数：2
DS5202-PWM
DS5202-PSS
DS5202-EMH
DS5202-ACMC – モーター制御システム
DS1005/1006 2x DS1668
(replace by DS176x later)
RapidPro Power Unit
(or other power stage)
RCPにおける、電動モータ制御 のためのFPGAを用いたＩＯを提 供。
DS5202 FPGA
RTI Blockset
FPGA: Spartan3 ← Current signals Control signals →
Hall / Encoder
Resolver
EV1048 IO module PHS Bus
モータを含むシステムのシミュレーション
Controller Power stage E-Motor Mechanics
制御器
自動車／建機業界でのハイブリッド化をはじめ、大電力モータの需要が増大
Controller
実機
モーター HIL – 信号レベルのシミュレーション構成例 : DS5202-EMH
Power stage Electric Motor Mechanics
ECU出力の PWM計測
シミュレーションモデル
シミュレーション
モータモデル
(ASMElectricComponents library) DS5202-EMH
モータポジションセ ンサの波形生成
アナログ出力
汎用IO
Electric Motor HIL DS5202-FPGAボード上の
IOで処理
DS5202-EMH-Blockset
Processor Board (DS1005/1006)
駆動電流レベルのシミュレーション
Controller Power stage
Real component
DS5202-EMS
Electric Motor Mechanics プロセッサボード
(DS1005/1006)
DS5202-PSS
センサー信号生成 Simulation model 大電力電子負荷
FPGAによる
超高速シミュレーション
Slow parts of electric motor model
Simulation
B C
A
B C
A
制御器
Page 51
EPS用電子負荷内蔵シミュレータの例
330A電源
電子負荷装置12台
120 A per phase(3.6kW) 大電流対応コネクタ
ー
Electronic Load Simulation Module
高速FPGAボード
100nsecサンプルタイム
DS5203 FPGA ボード
FPGA – Xilinx Virtex®-5 SX95T
Logic cells: 94298
Virtex-5 slices: 14720
DSP slices: 640
Distributed RAM: 1520 kBits
Block RAM: 8784 kBits
FPGA入力クロック: 100 MHz
ピギーバックモジュールによりI/O 拡張が可能
製品版のモジュール (今後リリース予定)
dSPACEによるカスタムモジュール
必要なコンポーネント
ハードウェア: DS5203 FPGA ボード
ソフトウェア:
Simulink®でのFPGA動作モデル構築: Xilinx®
System Generator (XSG)
FPGAとプロセッサボード(DS1005 / DS1006)間の接 続とDS5203 FPGA Board上に搭載したI/Oインタ フェース: RTI FPGA Programming Blockset
Page 53
RTI FPGA Programming Blockset + Xilinx System Generator
プロセッサーモデル
FPGAモデル
Processor Board (DS1005/1006)
FPGA Board (DS5203)
Build
Build
dSPACE Simulator
ボード間通信
（PHSバス）
Page 54
制御 設計
適合
&
計測
HIL RCP
ACG
実ECU 実機
モデル 実機
バッテリマネジメントシステムの事例
ＲＣＰ事例 ＨＩＬ事例
Page 55
三洋電機株式会社様 バッテリ制御ソフトウェアの開発
弊社ユーザカンファレンス2010でのご講演資料を抜粋
Page 56
三洋電機株式会社様 バッテリ制御ソフトウェアの開発
弊社ユーザカンファレンス2010でのご講演資料を抜粋
Page 57
三洋電機株式会社様 バッテリ制御ソフトウェアの開発
弊社ユーザカンファレンス2010でのご講演資料を抜粋
Page 58
BMWグループ様：Virtual Energy Cells
リチウムイオンバッテリマネージメント システム（BMS）のテスト
課題
高電圧
高精度
単一セルエミュレーション
セル温度エミュレーション
ISO 26262に定義されている開発要件を 満たすこと
ソリューション：dSPACEシミュレータによるリ チウムイオンバッテリの正確なリアル
タイムシミュレーション
Page 59
BMWグループ様：Virtual Energy Cells
テストされる主なBMS機能
セルバランシング
温度管理
充電制御
安全機能
絶縁の監視
オンボード診断
テストには、自動化された再現可能なテストケースを使用
Page 60
BMWグループ様：Virtual Energy Cells
バッテリの管理は、BMSとセルECU（CE）の連携によって行われ、バッテリモジュールに 直接接続されて、バッテリモジュールの監視を行います。
Page 61
BMWグループ様：Virtual Energy Cells
BMS、複数のセルモジュールエミュレータ、さらに実際のパーツがHILシミュレータに統合されて います。dSPACEの各種コンポーネントによりテスト環境が実現します。
Agenda
会社概要説明
モデルベース開発手法の概要と優位性
福岡スマートハウスにおける
電源制御システムへの適用と成果
スマートハウスとEV
Page 63 双方向
DC/AC インバータ
双方向 DC/AC インバータ
交流（AC）
直流（DC）
DC/DC コンバータ
系統
（グリッド）
風力発電
Service Provider Data Center
遠隔管理・制御
MPPT DC/DC
コンバータ
太陽光発電
家電
インホーム
ディスプレイ インターネット
Energy Management System
モニター
電気自動車
蓄 電 制 御
自律的な エネルギー制御
システム
センサ端末 制御端末
管 理
ＨＥＭＳ による統合管理
（見 える 化）
LED照明 CO2給湯機
スマートメーター Smart Power
Manager Unit PLC
HVDC 360V – 420V
福岡スマートハウスコンソーシアム代表：中村良道 企画・推進： 株式会社 スマートエナジー研究所 事務局：ｄＳＰＡＣＥ Ｊａｐａｎ 株式会社 MPPT : Maximum Power Point Tracking
HVDC : High-Voltage Direct Current PLC : Power Line Communication
自宅でＥＶ充電
*ＥＶ普及促進
自然エネルギーのスムーズな導入
*系統逆潮流問題の解決
系統電力のピークカット・平準化
*オール電化、ＥＶ導入による 電力消費量の管理
OSGi : Open Services Gateway initiative CIGS : Copper Indium Gallium DiSelenide
Fukuoka Smart House Consortium
日射量予測
VHF帯域 IPDC 太陽熱集熱器
AC200V
CIGS
創 電
自然エネルギーの活用
RL
V2H
双方向 DC/DC コンバータ
高電圧 電池パック 蓄電池
Smart Power Control System
スマートハウスシステム構成
企画・推進
デジタル電源プロセッサ C2000 (Piccolo)
ZigBee無線 CC2520/MSP430
SCALE
（電源回路シミュレーションエンジン）
Smart Energy System Home Energy Management System Smart House System
LED照明用電源モジュール 焦電型赤外線センサ
・無線ネットワーク・アプリ構築
・太陽電池リアルタイムパワー コントローラ
高電圧電池パック CO2 給湯機
HEMS クラウドサーバ ホームゲートウェイ
インホームディスプレイ 無線モジュール センサ端末／制御端末 エネルギー制御装置
Smart Power シリーズ
レンガハウス
・代 表： 中村 良道 （㈱スマートエナジー研究所 CTO ﾌｧｳﾝﾀﾞｰ）
・副代表： 中原 正俊 （崇城大学 ｴﾈﾙｷﾞｰｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ研究所 所長）
有馬 仁志 （dSPACE Japan ㈱ 代表取締役社長）
川浪 義光 （㈱ アバール長崎 代表取締役社長）
・オブザーバー
九州大学 大学院システム情報科学研究院 庄山研究室 宇宙航空研究開発機構（JAXA） 研究開発本部 電源グループ 特定非営利法人 九州組込みソフトウェアコンソーシアム（ＱＵＥＳＴ）
財団法人 九州先端科学技術研究所（ＩＳＩＴ）、㈱正興電機製作所 事務局 ： ｄＳＰＡＣＥ Ｊａｐａｎ社内
マルチ帯域 無線システム LOGICAL PRODUCT リチウムイオン・バッテリー
太陽光発電 ＥＥ研究所
VHF帯域 IPDC 日射量予測
福岡タワー
企画・推進：スマートエナジー研究所
M2M（機器間通信）
ソリューション
充電コネクタ 太陽熱集熱器
太陽熱 開発用シミュレータ 集熱器
RCP / HILS
コンソーシアムの構成
Page 65 双方向
DC/AC インバータ
双方向 DC/AC インバータ
交流（AC）
直流（DC）
DC/DC コンバータ
系統
（グリッド）
風力発電
Service Provider Data Center
遠隔管理・制御
MPPT DC/DC
コンバータ
太陽光発電
家電
インホーム
ディスプレイ インターネット
Energy Management System
モニター
電気自動車
蓄 電 制 御
自律的な エネルギー制御
システム
センサ端末 制御端末
管 理
ＨＥＭＳ による統合管理
（見 える 化）
LED照明 CO2給湯機
スマートメーター Smart Power
Manager Unit PLC
HVDC 360V – 420V
福岡スマートハウスコンソーシアム代表：中村良道 企画・推進： 株式会社 スマートエナジー研究所 事務局：ｄＳＰＡＣＥ Ｊａｐａｎ 株式会社 MPPT : Maximum Power Point Tracking
HVDC : High-Voltage Direct Current PLC : Power Line Communication
自宅でＥＶ充電
*ＥＶ普及促進
自然エネルギーのスムーズな導入
*系統逆潮流問題の解決
系統電力のピークカット・平準化
*オール電化、ＥＶ導入による 電力消費量の管理
OSGi : Open Services Gateway initiative CIGS : Copper Indium Gallium DiSelenide
Fukuoka Smart House Consortium
日射量予測
VHF帯域 IPDC 太陽熱集熱器
AC200V
CIGS
創 電
自然エネルギーの活用
RL
V2H
双方向 DC/DC コンバータ
高電圧 電池パック 蓄電池
Smart Power Control System
スマートハウスにおけるdSPACE
モデルベース開発を支援する プロトタイパ、ソフトウェアを提供 スマートハウスの制御領域において、
コンバータ／インバータのロジック開発 に御使い頂いている
ミニスマートハウスにより先行検証を実施
基板：アバール長崎製作
ミニスマートハウス基板
Page 67
制御 見える化
電気自動車 蓄電池
双方向 DC-AC インバータ
双方向 DC-DC コンバータ
DC-DC コンバータ
双方向 DC-DC コンバータ
急速充電器
系統
（グリッド）
DCバス
Mini Smart House System
ミニスマートハウスでエネルギー制御システムを開発
DCバスに接続された電源・バッテリーの自律制御
太陽光発電のＭＰＰＴ制御
ハウス内バッテリーアシストによるEV充電
系統給電の平準化
dSPACE DS1103ボード
コントローラモデル
SCALE <-> Simulink Co-Simulation環境の構築
SCALE Plant Model Simulink Controller Model
Simulink－SCALE間Co-Simulationを実現
コントローラ、プラント（回路）のモデルを作成するにあたり、
当初よりそれぞれ記述しやすいツールの使用が可能となる また、以後のモデルベース開発との親和性が格段に向上 する
Page 69
制御設計からRCPへコントローラモデルを継承可能
制御 設計
Rapid Control Prototype
SCALE Plant Model Simulink Controller Model
SCALE Plant Model Simulink Controller Model
コントローラモデルをdSPACEプロトタイパへ自動実装し、
実制御対象を制御する
モデルベース開発キット
dSPACE プロトタイプシステム SCALE：崇城大学中原教授開発 スイッチング電源シミュレータ スマートエナジー研究所企画
アバール長崎開発 Power SEL 200
Rapid Control Prototypingを強力にサ
ポートする 双方向DCDC
コンバータ搭載 dSPACE プロトタイパと TI社製 PiccoloTM MCU
F28035を切り替えて
使用可能 スイッチング
コンバータの高速シミュ
レーションが可能
Page 71
特徴
●先進的なエネルギー制御設計手法の体験
●インテリジェントな電源システムの習得
●ＤＣ／ＤＣコンバータをモデルベースで開発と活用
●ダイナミックなエネルギーの『見える化』
●ターゲットＭＣＵへのオートコード変換と実装
RCPで動作確認したモデルを 電源プロセッサへ実装 dSPACE社製のDS1103を使用
し、RCP実機検証。TargetLink により、自動コード変換。
※RCP : Rapid Control Prototyping
SCALEで設計した回路図をも とにSimulink でモデル作成と シミュレーション検証を行う SCALE（電源回路シミュレー
タ）を使用し、回路と制御アル ゴリズムの連携シミュレーショ ンで設計と検証を行う
崇城大学 ＥＥ研究所
SCALE Simulink RCP Piccolo
※MathWorks社製
TM
仕様
●回路方式：非絶縁昇降圧型 双方向DC/DCコンバータ
●定格出力：２００Ｗ（※使用条件により異なります）
●コントローラ：
① TI社製 PiccoloTMMCU F28035 （搭載）
② dSPACE 社製 DS1103 （Ｉ／Ｆ搭載）
（※コントローラは切り替えて使用可能）
●通信：RS232C , CAN
①電圧センサ用コネクタ
②電流センサ用コネクタ
③ＰＷＭ、Ｉ／Ｏ信号用コネクタ
①
②
③
【研究開発】 スマートエナジー研究所、dSPACE Japan 、アバール長崎 【協力】 崇城大学、日本テキサスインスツルメンツ
※会社名および商品名は、各社の登録および登録商標です。
モデル応用例
●バッテリー用ＤＣ／ＤＣコンバータ
●急速充電器
●太陽電池コンバータ
●スマートエネルギー機器全般に応用可能
ボード開発・製造 ： アバール長崎