車両システム

自動車、船舶、航空宇宙システム用の機械と制御を実装する

以下の例を使用して、自動車システム、船舶システム、航空宇宙システム用の機械と制御を実装する方法を学習します。

注目の例

バッテリーを充電する自動車の交流機

この例では、交流機の動作を、効率的なシミュレーションが可能な DC モデルに抽象化する方法を示します。このテストハーネスは、最初に交流機の速度をゼロから標準的なアイドリング速度である 900 RPM まで上昇させます。生成された電圧が、整流ダイオードに関連付けられた順電圧降下を上回るのに十分である場合に、充電電流が上昇し始めます。次に、テストハーネスは速度を 5000 RPM まで上昇させます。すると、交流機は安定化電圧を維持するために、界磁電圧を下げなければなりません。交流機の温度上昇に伴う固定子の抵抗値の増大をモデルが捉えるため、デバイスのパフォーマンスが低下します。

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自動車の電気システム

この例では、自動車の電気システムの、単純化された動的モデルを説明します。モデルには電気システム、機械システム、熱システムが含まれ、電気回路網に対するエンジン始動の効果をシミュレートすることができます。

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電気自動車用 DC 高速充電器

この例では、電気自動車 (EV) のバッテリーパックに接続される DC 高速充電ステーションをモデル化します。

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ソーラーコジェネレーションを備えた電気自動車用 DC 高速充電ステーション

この例では、電気自動車 (EV) の 3 つのバッテリーパックに接続されるソーラーコジェネレーションを備えた DC 高速充電ステーションをモデル化します。

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Detailed Battery Electric Vehicle (BEV) Model

Design a battery electric vehicle (BEV) using high-fidelity models of vehicle components. You can use this model to perform detailed analysis at the component level. You can download this model in MATLAB® or access it from MATLAB Central File Exchange and GitHub®.

R2023b 以降
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電気エンジン動力計

この例では、電気自動車の動力計テストをモデル化する方法を説明します。テスト環境には、機械シャフトを介して背面合わせに連結された非同期機 (ASM) と埋込永久磁石同期機 (IPMSM) が含まれています。高圧バッテリーから、制御された三相コンバーターを通して両方のマシンに電力が供給されます。164 kW ASM が負荷トルクを生成します。35 kW IPMSM がテスト対象の電気機です。Control Machine Under Test (IPMSM) サブシステムは、IPMSM のトルクを制御します。コントローラーにはマルチレートの PI ベース制御構造が含まれています。開ループのトルク制御のレートは、閉ループの電流制御のレートより遅くなっています。コントローラーのタスクスケジューリングは、Stateflow® ステートマシンとして実装されます。Control Load Machine (ASM) サブシステムは、シングルレートを使用して ASM の速度を制御します。Visualization サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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電動パワーステアリング

この例では、永久磁石同期電動機 (PMSM) を使用して、自動車のパワーステアリングシステムでドライバーがかけた力を増幅する方法を説明します。

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HIL 用に構成された電気自動車

ハードウェアインザループ (HIL) の展開に適した電気自動車をモデル化します。

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48 V 始動発電機のエネルギーバランス

この例では、単純化された 48 V の車載システムにおいて始動機/発電機として使用される埋込永久磁石同期機 (IPMSM) を説明します。このシステムには、48 V の電気回路網と 12 V の電気回路網が含まれています。内燃エンジン (ICE) は、基本的な機械ブロックで表されます。IPMSM は、ICE がアイドリング速度に達するまでモーターとして動作し、その後は発電機として動作します。IPMSM は、R3 の電力消費源を含む 48 V 回路網に電力を供給します。48 V 回路網は次の 2 つの消費源を含む 12 V 回路網に電力を供給します。R1 および R2。合計シミュレーション時間 (t) は 0.5 秒です。t = 0.05 秒で ICE が始動します。t = 0.1 秒で R3 がオンになります。t = 0.3 秒で R2 がオンになり、12 V 電気回路網の負荷が増加します。EM Controller サブシステムには、外側の電圧制御ループと内側の 2 つの電流制御ループをもつ、マルチレートの PI ベースカスケード制御構造が含まれています。Control サブシステムのタスクスケジューリングは、Stateflow® のステートマシンとして実装されます。DCDC Controller サブシステムは、12 V 回路網に電力を供給する DC-DC 降圧コンバーター用の単純な PI コントローラーを実装します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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Hybrid Electric Vehicle (HEV) Model

Model a power-split hybrid electric vehicle (HEV) with a simple rule-based controller for speed tracking simulation. You can download this model in MATLAB® or access it from MATLAB Central File Exchange and GitHub®.

R2023b 以降
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IPMSG の電圧安定化

この例では、埋込永久磁石同期発電機 (IPMSG) をベースとしたハイブリッド電気自動車 (HEV) 用低電圧発電機システムを制御する方法を説明します。Control サブシステムには、外側の電圧制御ループと内側の 2 つの電流制御ループをもつ、マルチレートの PI ベースカスケード制御構造が含まれています。Control サブシステムのタスクスケジューリングは、Stateflow® のステートマシンとして実装されます。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。内燃エンジンを表す理想的な角速度源が IPMSG を駆動します。IPMSG は、負荷 R1 および R2 に低電圧電力を供給します。t = 0.4 秒で、スイッチが閉じ、負荷が増加します。

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直列 HEV における IPMSM トルク制御

この例では、単純化された直列ハイブリッド電気自動車 (HEV) を推進する埋込永久磁石同期機 (IPMSM) を説明します。高電圧バッテリーに接続された理想的な DCDC コンバーターは、制御された三相コンバーターを通して IPMSM に電力を供給します。内燃エンジン駆動の発電機により高電圧バッテリーが充電されます。車両のトランスミッションと差動装置は、ギア減速比の固定されたモデルを使用して実装されています。Vehicle Controller サブシステムは、運転者の入力を、IPMSM と発電機用の関連指令値に変換します。Drive Controller サブシステムは IPMSM のトルクを制御します。コントローラーにはマルチレートの PI ベース制御構造が含まれています。開ループのトルク制御のレートは、閉ループの電流制御のレートより遅くなっています。コントローラーのタスクスケジューリングは、Stateflow® ステートマシンとして実装されます。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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直並列 HEV における IPMSM トルク制御

この例では、単純化された直並列ハイブリッド電気自動車 (HEV) を説明します。埋込永久磁石同期機 (IPMSM) と内燃エンジン (ICE) が車両に推進力を与えます。ICE はまた運転中に、発電機を使用して高電圧バッテリーの再充電も行います。車両のトランスミッションと差動装置は、ギア減速比の固定されたモデルを使用して実装されています。Vehicle Controller サブシステムは、運転者の入力をトルク指令に変換します。車両制御の手法は、Stateflow® のステートマシンとして実装されます。ICE Controller サブシステムは内燃エンジンのトルクを制御します。Generator Controller サブシステムは発電機のトルクを制御します。Drive Controller サブシステムは IPMSM のトルクを制御します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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車軸駆動 EV における IPMSM トルク制御

この例では、単純化された車軸駆動電気自動車を推進する埋込永久磁石同期機 (IPMSM) を説明します。高圧バッテリーは、制御された三相コンバーターを通して IPMSM に電力を供給します。IPMSM は、モーターモードと発電機モードの両方で動作します。車両のトランスミッションと差動装置は、ギア減速比の固定されたモデルを使用して実装されています。Vehicle Controller サブシステムは、運転者の入力を、関連するトルク指令に変換します。Drive Controller サブシステムは IPMSM のトルクを制御します。コントローラーにはマルチレートの PI ベース制御構造が含まれています。開ループのトルク制御のレートは、閉ループの電流制御のレートより遅くなっています。コントローラーのタスクスケジューリングは、Stateflow® ステートマシンとして実装されます。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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並列 HEV における IPMSM トルク制御

この例では、単純化された並列ハイブリッド電気自動車 (HEV) を説明します。埋込永久磁石同期機 (IPMSM) と内燃エンジン (ICE) が車両に推進力を与えます。IPMSM は、モーターモードと発電機モードの両方で動作します。車両のトランスミッションと差動装置は、ギア減速比の固定されたモデルを使用して実装されています。Vehicle Controller サブシステムは、運転者の入力をトルク指令に変換します。車両制御の手法は、Stateflow® のステートマシンとして実装されます。ICE Controller サブシステムは内燃エンジンのトルクを制御します。Drive Controller サブシステムは IPMSM のトルクを制御します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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船舶用フル電動推進力システム

この例では、典型的な船舶の 2 次元断面上の電力システムを説明します。このシステムは、ベース負荷、宿泊設備負荷、船首推進機、電気推進機を備えています。

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火星のヘリコプターのシステムレベル設計

この例では、Simscape™ Electrical™ を使用して、火星での飛行に適した同軸回転子をもつヘリコプターをモデル化する方法を説明します。このヘリコプターは NASA が開発したロボットヘリコプター Ingenuity をヒントにしています。これは、別の惑星での最初の動力飛行を実現しました。

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Model Electric and Hybrid Electric Aircraft

Evaluate architectures of electric and hybrid electric aircraft against design criteria like flight range and maximum flight time. You can modify many aspects of the design, including the battery size and payload. Electric aircraft is an active area of development in the aerospace industry. You can then select the power network architectures and size the components, based on the results of your analysis. You can also reduce the number of design iterations you need to meet system-level design requirements, by using parameter sweeps.

R2023b 以降
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Model Electric VTOL Aircraft Battery Pack

Model an electric vertical takeoff and landing (VTOL) aircraft and design the battery pack. You can download this model in MATLAB® or access it from MATLAB Central File Exchange and GitHub®.

R2023b 以降
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Model Quadcopter Drone

Model a quadcopter that navigates a path to deliver a package. You can download this model in MATLAB® or access it from MATLAB Central File Exchange and GitHub®.

R2023b 以降
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On-Board Charger for Two-Wheeler Electric Vehicle

Model an on-board charger for a two-wheeler vehicle by using an AC-DC converter and a DC-DC converter to achieve unity power factor (UPF) operation and constant current (CC) battery charging.

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パワースプリットハイブリッド車両の電気回路網

この例では、パワースプリットハイブリッドトランスミッションの基本アーキテクチャを説明します。遊星歯車が、モーターおよび発電機と共に、不等速比歯車として動作します。このテストでは、車両が 15 m/s から 20 m/s に加速し、その後減速して 15 m/s に戻ります。電力管理戦略によって、電力のみを使用して運転が実行されます。

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System-Level Battery Electric Vehicle (BEV) Model

Design a battery electric vehicle using abstract models of vehicle components. This is a simple, fast running model that you can use to estimate vehicle-level parameters like electrical efficiency. You can download this model in MATLAB® or access it from MATLAB Central File Exchange and GitHub®.

R2023b 以降
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