Tata Motors が世界一の低価格車 Tata Nano のエンジンマネジメントシステムを開発

Nano は他の車とは非常に異なるため、エンジンと部品の両方を白紙の状態から設計および開発しなければなりませんでした。このため、プロジェクトの開始後、EMS の要求仕様は頻繁に変更されました。

安全性、排ガス乗り心地およびドライバビリティに関する目標をできる限り低いコストで達成することが要求されました。エンジニアは、ソフトウェアの機能で置換できる部品など、不要な部品を特定して排除する必要がありました。同時に、ソフトウェアで必要なメモリを最小に抑え、ソフトウェアが迅速に実行することを確認しなければなりませんでした。

製品のコストに加え、開発期間も大きな課題でした。Nano 以前には、Tata Motors はベンダーから実際に機能する EMS が納品されるまでエンジンを始動することができませんでした。Tata Technologies の Assistant General Manager である Prasanta Sarkar 氏は次のように述べています。「インド市場では既存の EMS 機能を見直すだけでは、Nano のコスト目標を達成することはできないと感じていました。一方で、まったく新しい設計でサプライヤーと繰り返しの作業を行うのは、時間を要します。このため、初期開発を社内で行わなければならなかったのです。」

Tata Motors ではモデルベース デザインを採用しました。理由はエンジニアが設計の選択肢を検討して、すばやくプロトタイプを作成し、制御方法を改良できるからです。スケジュールとコストの制約を考えると、これらはいずれも重要な機能でした。Tata では以前に EMS を改良できる開発したことがなかったため、エンジニアは立ち上げ期間を短縮するため、確立されたツール チェーンの利用を希望していました。そこで選ばれたのが、MATLAB^®、Simulink^®、Stateflow^® および Simulink Coder™ です。

プロトタイプのエンジンが完成する前に、Tata Motors のエンジニアはスタート、アイドル、部分負荷、全負荷のモードの運転状態を含む、制御システムのモデル化を行いました。

閉ループ シミュレーションを実行するために、ソフトウェアインザループ テストとハードウェアインザループ テスト用コントローラーのモデルが Simulink のエンジン モデルに統合されました。これらのテストによって、電気系統やアース ラインの電子制御装置 (ECU) とのショート、センサーやアクチュエーターの開回路状態、ならびに ECU の予期しないリセットといった、コントローラーの通常の動作と、支障が発生した場合の処理能力を検証することができました。

さらに、シミュレーションと HIL テストによって、エンジンの排気量、トルク出力および電気的アーキテクチャを評価することができました。このプロジェクトでは設計の実現可能性を検証するベンチマークとなる車がなかったため、これらの初期評価は非常に重要なものでした。

HIL テストの後、オンターゲット ラピッド プロトタイピング ECU を使用して一連の Nano のプロトタイプに制御アルゴリズムが実装されました。そして、ソフトウェアを再生成する前に、繰り返しの作業がすばやく行われ、テストで明らかになった問題を解決するために Simulink モデルの調整が行われました。

Nanoの プロトタイプで要求仕様を検証した後、Tata Motors は EMS の詳細な要求仕様をまとめ、サプライヤーを選定しました。その後、Tata Motors とサプライヤーが共同して量産バージョンが作成されました。

量産用の EMS の設計は、安全性、コスト、燃費に関する主要な目標をすべて上回り、インドの非常に厳しいバーラト ステージ IV 排ガス規制を満たしています。この Nano プロジェクトの成功を受け、Tata では量産用コード生成に Embedded Coder™ を使用した組込みソフ