Simscape Driveline

回転機械と並進機械システムをモデル化してシミュレート

Simscape Driveline™ (旧 SimDriveline™) は回転機械と並進機械システムをモデル化してシミュレートするためのコンポーネントライブラリを提供します。これには、ウォームギアや送りねじなどに加え、エンジン、タイヤ、トルクコンバーターなどの車両コンポーネントのモデルが含まれています。これらのコンポーネントを使用して、ヘリコプターのドライブトレイン、産業機械、車両のパワートレイン、およびその他の適用対象をモデル化することができます。Simscape™ 製品ファミリのコンポーネントを使用して、電気、油圧、空気圧、およびその他の物理システムをモデルに統合できます。

Simscape Driveline は、制御システムを開発し、システムレベルでのパフォーマンスをテストする作業を支援します。MATLAB^® ベースの Simscape 言語を使用してカスタムコンポーネントモデルを作成できます。これにより、物理モデルコンポーネント、ドメイン、およびライブラリをテキストベースで構築することが可能になります。MATLAB 変数および式を使用してモデルのパラメーターを設定し、Simulink^® で物理システムの制御システムを設計できます。ハードウェアインザループ (HIL) システムを含むその他のシミュレーション環境へモデルを展開するため、Simscape Driveline では C コード生成をサポートしています。

Simscape Driveline とは

Simscape 入門

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車両パワートレイン

ハイブリッド、ピュア EV、および従来型のパワートレインを、乗用車、オフロード、およびカスタム車両向けにモデル化

アーキテクチャの評価

パワートレインのモデルを迅速に構築し、システム要件と性能を比較します。バッテリー、トランスミッション、エンジン、および太陽電池を統合してハイブリッド設計をテストします。どの条件下でも運転サイクルのテストを自動化します。

FMTC が Simscape を使用してハイブリッド油圧式パワートレインを最適化

2 モードハイブリッドトランスミッション

3 つの遊星歯車と 4 つのクラッチを用いた 2 モードハイブリッドトランスミッション

コンポーネントのサイジング

エンジンの排気量、ギア比、モーターのサイズ、およびバッテリーの容量を変化させて、車両レベルの性能を評価します。損失と熱効果も考慮されます。燃費とエネルギー効率を最大化するための最適なコンポーネント構成を見つけます。

MBTech がモジュラー車両コンポーネントライブラリを Simscape で作成 (15:14)

4 輪駆動テストベッド

オープンデフとリミテッド・スリップ・デフを用いて 4 輪駆動車両をモデル化

制御アルゴリズムの設計

ハイブリッドパワートレインでのモード切り替えと、トランスミッションのギア選択を制御するためのロジックをモデル化します。エンジン、モーター、およびアクチュエーター制御の安定性と堅牢性を解析します。アンチロックおよび回生式ブレーキシステムのアルゴリズムを設計します。

トヨタが SIL および MIL テスト向けに Simscape でエンジンモデルを開発

4 速トランスミッションを持つ車両

4 速トランスミッションとステートマシンで実装されたコントローラーを持つ車両のモデル

車両のトランスミッション

テンプレートを使用、またはカスタム設計を構築して、システムの性能を評価し、トランスミッション制御システムを開発

カスタムトランスミッションモデルの作成

ギア比、クラッチ、および動力源を任意に組み合わせてトランスミッションをモデル化します。非線形性と劣化したコンポーネントの動作も含めます。テストを高速化するために、詳細なモデルと抽象的なモデルを簡単に切り替えます。

Delphi が HIL テストのために Simscape Driveline でトランスミッションをモデル化

デュアルクラッチトランスミッションを持つ車両

噛み合いクラッチを介してギアの事前選択が行われるデュアルクラッチトランスミッションのモデル

熱効果を含む

ギア、クラッチ、および他のコンポーネントの温度に依存する動作を指定します。熱ネットワークに接続して、コンポーネントと環境の間の熱伝達をモデル化します。コンポーネントおよびシステムレベルの性能に対する温度の影響を評価します。

駆動系のコンポーネントで熱損失をモデル化

熱の発生が駆動系のコンポーネントの効率と温度にどのように影響するか調査するため使用される熱バリアント

損失の評価

ギアの負荷依存、形状依存、および温度依存の損失を設定します。システムレベルの性能に対する噛み合わせと粘性損失の影響を最小化するために、設計を最適化します。

ACE ラボがトランスミッション制御を Simscape Driveline でテスト

パワースプリットハイブリッドトランスミッション

パワースプリットハイブリッドトランスミッションを持つ車両モデル

産業機械

カスタムモデルを使用して、産業機械の負荷を調査して制御システムを設計

要件の改善

動的および静的テストを実行して、さまざまなシナリオでの予想される機械負荷を検証します。アクチュエーターとメカニズムの、トルク、速度、サイクル時間の要件を決定します。システムレベルの要件を個別のコンポーネントにマッピングします。

パワーウィンドウシステム

ケーブルドラムと4 つのプーリがすべてケーブルで接続されたパワーウィンドウのメカニズムニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

ニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

ギア、ベルト、クラッチ、ブレーキ、エンジン、および他のコンポーネントを持つメカニズムのカスタムモデルを作成します。MATLAB ベースの Simscape 言語を使用してカスタムコンポーネントをモデル化します。非線形効果を追加、またはリアルタイムシミュレーションのためモデルを単純化します。

ラチェット送りねじメカニズム

セルフロックの送りねじとクラッチから構成されたステップメカニズム振動の解析

振動の解析

設計でシャフトにねじりと横方向の柔軟性を加えます。クランク角ベースとノイズベースのソースから振動を発生させます。MATLAB を使用して振動の影響を解析し、その影響を補償する制御システムを設計します。

ヘリコプターのトランスミッション

遊星歯車でメインと後部のローターに動力を供給するヘリコプターのガソリンエンジンとトランスミッションのモデル

フォールトトレランス

障害条件下で設計の検証を行い、損失、機器の停止時間、コストを最小化

ロバスト設計を作成

時間、負荷、または温度ベースの条件など、コンポーネントにおける障害の基準を設定します。磨耗したギアの歯や大きくなった摩擦など、劣化したコンポーネントの挙動をモデル化します。自動的にモデルを設定し、効率的に障害条件に対して設計を検証します。

ロッキード・マーチンがオリオン宇宙船ミッションで故障シナリオをシミュレーション

ギアの歯の故障

前進７段、後進１段、およびニュートラルを可能にする、6 つの摩擦クラッチで制御されたラビニヨ型ギアと遊星歯車を持つトランスミッションのモデル

予知保全の実行

データを生成して、予知保全アルゴリズムを学習させます。通常または異常時のシナリオで仮想テストを使用してアルゴリズムを検証します。保守が適切な間隔で行われるようにすることで、停止時間と設備のコストを削減します。

シミュレーションデータを使用したマルチクラス故障検出

漏れ故障、ブロック故障、およびベアリング故障がある 3 重往復ポンプモデル

損失を最小化

機械部品によって散逸される電力を計算します。コンポーネントが安全動作領域内で動作していることを確認します。特定のイベントと一連のテストシナリオを自動的にシミュレーションして、結果を MATLAB で後処理します。

パラレルハイブリッドトランスミッション

電力と内燃エンジンの動力を並列に配した、パラレルハイブリッドトランスミッションのモデル

仮想テスト

ハードウェアのプロトタイプでは簡単にテストできない条件でのシステムの挙動を検証

より多くのシナリオをテスト

MATLAB を使用して、バリアントを選択し、環境条件を設定して、実験計画を準備することにより、モデルをテスト用に自動的に構成します。ローカルソルバーのパーティショニング機能を使用して、クラッチを含むシステムを高速にシミュレーションします。一連のテストまたはパラメータースイープをマルチコアのデスクトップまたはクラスターで並行して実行します。

Vintecc が Simscape により、ハードウェアなしで収穫機の設計の 90% を検証

４輪駆動の車両

トランスミッションと 2 つのデファレンシャルにより、エンジンと 4 つのすべての車輪が直接接続された車両のモデル

挙動を正確に予測

線形方程式、非線形方程式、およびイベントベースのロジックを使用して、ギアとクラッチの挙動をモデル化します。測定データに合わせて、パラメーターを自動的に調整します。ステップサイズと許容誤差を Simulink で自動的に制御して、正確な結果を確保します。

ラビニヨ型 4 速トランスミッション

ラビニヨ型ギアブロックと 5 つの摩擦クラッチを使用してモデル化された、4 速トランスミッション

解析の自動化

さまざまな運転サイクルで設計をテストして、システムの効率性を評価します。設計での振動の分析のため FFT を計算します。MATLAB を使用してシミュレーションの実行と結果の後処理を自動化します。

板金の供給機

平歯車、ウォームギア、およびチェインドライブにより構成された機械ドライブトレインにより駆動する、2 つのスリットロールを持つ板金供給機のモデル

モデルの展開

組み込みコントローラーのテストも含め、開発プロセス全体でモデルを使用

ハードウェアを試作せずにテスト

Simscape Driveline のモデルを C コードに変換し、dSPACE^®, Speedgoat、OPAL-RT、および他のリアルタイムシステムでのハードウェアインザループテストを使用して、組み込み制御アルゴリズムをテストします。生産システムのデジタルツインを使用してテストを構成することによって、仮想試運転を行います。

Vintecc が Simscape を使用して多軸収穫機をモデル化

HIL 用に構成された電気自動車