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モータ
HILS の概要
2 自動車の電子化及び、電気自動車やハイブリッド車の実用化に伴い、 モータの使用数が増大しています。従来行われていた駆動用モータ 単体のシミュレーション、レシプロエンジンとモータの駆動力分配制御 シミュレーションの利用に加え、パワーウインドやサンルーフなどのボ ディー系、電動パワーステアリングやそのアシスト機能など、高度な制 御、大電流の制御などが要求されています。この為、モータ制御シス テムの開発には、電源設備や実モータを使わずに制御系の検証をす る、シミュレーションによる試験が重要になっています。 A&DのモータHILSは、インバータ／モータを用いることなく、机上で制 御系全体の動きを見ながら開発・設計・動作検証を行うことが可能に なります。また、レゾルバ入力に対応した３相PWMモータコントロール ボードにより、モータコントローラの構築も可能です。■ モータHILSの需要
はじめに
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モータを回す
■ 実モータ（
DCブラシレスモータの例）を回す場合
モータコントローラからPWM信号を出力し、 モータから回転信号と電流センサ信号を モータコントローラにフィードバックします。■ モータHILSによるシミュレーンの例
実機との置換え
HILS （Hardware in the Loop Simulation）
実モータを置換えた例 実ECUを置換えた例
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実機との置換え
■ モータSILSによるシミュレーンの例
SILS （Software in the Loop Simulation） 実ECUと実モータの両方を置換えた例 設計者の机上でECUや電源設備・実モータなしに モータとコントローラの開発・設計や動作検証が可能 6
HILS / SILS 用プラットホーム
■
AD5435シリーズ
■ RPT用途の最適機 ■ 高性能スタンドアロン・コントローラ ・ Modelサイクル max.20kHz ・ シミュレーションDSPをDual構成 ・ Model駆動 Celeron-M 1.5GHz GUI駆動 SH4 200MHz ・ TFTカラーモニタ搭載 ・ タッチパネル ・ ハンドキャリー・サイズ7
モータHILSの事例
■ 実ECUと仮想モータの構成
モータコントローラ（実ＥＣＵ）にA&Dのモータシミュレータを接続する事 により、設計者の机上でモータコントローラの動作検証が可能です。 電源設備や実モータを使用しないため作業環境の安全が保たれます。モータHILSの事例
■ モータシミュレータの概要
AD5435 + AD5430-27の構成 ■AD5430-27インターフェース ・AD5435筐体に1枚実装可能 ・３スロット占有(23W消費) デジタル信号 ・PWM入力 : ６点 ・予備信号入力 : １点 ・PWM出力 : ６点 ・エンコーダ出力／9 レゾルバ模擬は、FPGA内 部で持っている電気角を SIN と COSに変換して出 力し、乗算器を使い入力さ れたキャリア信号に対し AM変調をかける事により 実現します。
モータHILSの事例
■ モータシミュレータの概要
AD5435 + AD5430-27のFPGA部 10モータHILSの事例
■ モータシミュレータの概要
AD5435 + AD5430-27のその他機能 モータをシミュレーションするにあたって重要な点 は 入力されたPWM信号に対応した電流センサ 信号を高速に返す必要が有ります。 その他の機能は、AD5435用に豊富に取り揃 えてあるオプションボードを使用する事により 構築可能です。11 ■ インバータモデルとモータモデル ・FPGA上で実行 高速なシミュレートが可能 ・インバータモデル，モータモデル A&D が作成・サンプル提供 ・モータモデルは下記３種をサポート DCBL モデル IPMSM モデル JMAG IPMSM モデル 注）モータモデルはユーザによる変更が可能 （Xilinx ブロックセットで構築） ＪＭＡＧは株式会社日本総合研究所 の登録商標です。
モータHILSの事例
■ インバータ
/ モータモデルの概要
モータHILSの事例
■ インバータ
/ モータモデルの構築
制御対象となるモータを高速でシミュレーションする為には、高い演算処理能力が 必要になります。弊社では、モデル化したインバータ／モータをFPGA上でリアル タイム演算を行い、高い応答速度でシミュレーションするモータシミュレータを提供 します。 モータパラメータ13
モータHILSの事例
■
IPMSM JMAGモデルによるシミュレーションの結果例
オシロスコープの波形 ・上段 ：レゾルバ信号 ・下段：電流センサ信号 シミュレーション条件 ・クローズドループ,速度制御 ・電気角周波数400Hz ・入力PWM 正弦波400Hz ・PWM搬送波 10kHz 正転 逆転 14 ・AD5430-18とAD5435を組み合わせる事に よりモータコントローラをMATLAB/Simulink で構築する事が可能ですモータコントローラの事例
■ モータコントローラの概要
AD5435 + AD5430-18の構成－１15
モータコントローラの事例
■ モータコントローラの概要
AD5435 + AD5430-18の構成 －２ ・レゾルバ入力 ：2ch (Sin/Cos)+励磁出力 ・アナログ入力 ：4ch 差動入力 16bitAD同時 ・PWM出力 ： 6ch（UH/UL/VH/VL/WH/WL） ・同期クロック信号出力 ：2ch(AD/PWM) ■AD5430-18インターフェース 特徴 ・レゾルバ信号をダイレクトに入力可能であり、多摩川精機社製R/Dコンバータを搭載 ・同期クロックが２種類（タイマ・角度）あり、動作中に切り替え可能 ・同期クロックにより、PWM出力とA/D入力の同期が可能 ・PWM出力のキャリア信号に対してA/Dサンプリングのディレイ時間（ディレイ角度）が設定可能 ・PWM出力のキャリア信号に同期してSimulinkモデルが駆動される ・PWM出力のキャリア信号に三角波を使用 ・PWM出力にデットバンド回路を実装 ・PWM出力のキャリア周波数が動作中に切り替え可能モータコントローラの事例
■ モータコントローラの概要
AD5435 + AD5430-18のアプリケーション例 想定したインバータ回路17
モータSILSの事例
■ モータSILSによるシミュレーンの例
SILS （Software in the Loop Simulation） ■ モータコントローラとモータシミュレータの組合せ
AD5435 + AD5430-18とAD5435 + AD5430-27
モータコントローラとモータシミュレータを組合わせることで、開発・設計・動作検証 を机上で行うことができます。仮想のモータやＥＣＵを自由に取扱うことができます。 また、電源設備や実モータを使用しないため、作業環境の安全が保たれます。 18 AD5435とAD5430-27（モータシミュレーションボード）を組み合わせる事により、実際 のインバータ／モータを使わずに机上で制御系全体の動きを見ながら開発・設計・動 作検証が可能になりモータシミュレータを構築する事ができます。 実際のモータHILSを構築する場合、モータ用の模擬信号の他にコイルの温度・イン バータ素子温度・故障状態信号の出力・電源電圧の入力・CAN通信等が必要になり ますが、これらのモータHILSに必要な入出力信号はモータ用の模擬信号ほどのレス ポンスは必要ありません。AD5435用に豊富に取り揃えてあるオプションボードを利 用することにより構築が可能になります。
