電気自動車開発向け MATLAB および Simulink

モデルベースデザインを使用したバッテリー、モーター、コントローラーのモデル化、シミュレーション、開発

MATLAB®、Simulink®、Simscape™ を使用することで、エンジニアはデータとモデルを体系的に使用して電気自動車 (EV) のフロントローディング開発を行うことができます。事前構築済みのリファレンス アプリケーションを使用することで、シミュレーションのハードルを下げることができます。MATLAB と Simulink を使用すると、次のことが可能になります。

  • モデルベース システム エンジニアリングを使用した複雑な EV アーキテクチャの設計とシステムの最適化
  • バッテリーのモデル化とバッテリー マネジメント システム (BMS) の開発
  • 燃料電池システム (FCS) のモデル化と燃料電池制御システム (FCCS) の開発
  • トラクションモーターのモデル化とモーター制御ユニット (MCU) の開発
  • 制御アルゴリズムの展開、統合、テスト
  • EV 開発におけるデータ駆動型のワークフローと人工知能 (AI) の使用
電気自動車の概要

システム アーキテクチャの開発とシステム シミュレーションの実行

電気自動車にはマルチドメイン システムの統合を含む車両レベルでの設計と解析が必要です。MATLAB、Simulink、Simscape を使用すると、次のことが可能になります。

  • 一般的なパワートレイン構成のための事前構築済みリファレンス アプリケーションを使用して、モーター、ジェネレーター、エネルギー貯蔵のコンポーネントを備えた完全な EV シミュレーションを迅速に立ち上げて運用
  • アーキテクチャのトレードオフ、モーターやバッテリーのサイズ設定、制御パラメーターの最適化などの解析の実行
  • マルチドメイン システムの統合、解析、テスト
  • さまざまな処理手順からモデル間でデジタルトレースを使用し、システム アーキテクチャ、詳細設計、実装の詳細を単一環境内で取得
  • アーキテクチャや解析からハードウェアインザループ (HIL) テストに至る設計フロー全体でのモデルの再利用

バッテリーのモデル化と BMS の開発

バッテリーの正確なモデル化により、さまざまな充放電および環境条件に対応したバッテリーや BMS のフロントローディング開発を行うことができます。MATLAB、Simulink、Simscape を使用すると、次のことが可能になります。

  • バッテリーのモデル化およびシミュレーションと BMS の開発
  • 等価回路を使用したバッテリーのモデル化と詳細な回路トポロジによる忠実度の向上
  • バッテリーの非線形性、熱効果、SOC/SOH、劣化のシミュレーション
  • AUTOSAR および認証ワークフローのための、制御ロジック、自動コード生成、閉ループのシミュレーションを含む BMS 開発の実施
  • BMS における電圧および温度監視、過熱保護および過充電保護、セルバランシングおよびセル分離などの機能の実現

燃料電池システムのモデル化と燃料電池制御システムの開発

高分子電解質膜 (PEM) などの燃料電池システム (FCS) の正確なモデル化により、さまざまな運用および環境条件に対応した FCS および燃料電池制御システム (FCCS) のフロントローディング開発を行うことができます。MATLAB、Simulink、Simscape を使用すると、次のことが可能になります。

  • FCS のモデル化およびシミュレーションと FCCS の開発
  • 電気化学または実験データに基づく第一原理を使用した PEM 燃料電池のモデル化
  • 燃料電池自動車 (FCEV) の燃費、性能、熱効果のシミュレーション
  • AUTOSAR および認証ワークフローに対応した制御ロジック、自動コード生成、閉ループ検証を含む FCCS 開発の実施
  • 電流、電圧、電力監視および熱管理などの機能の実現

インバーターおよびトラクションモーターのモデル化とモーター制御ソフトウェアの開発

モーターの正確なモデル化により、ハードウェアテストの前にモーターおよびモーター制御ユニット (MCU) のフロントローディング設計を行うことができます。MATLAB、Simulink、Simscape を使用すると、次のことが可能になります。

  • モーター、パワー エレクトロニクス、MCU のモデル化とシミュレーション
  • 自動パラメーター推定などの機能を使用して、システムレベル、制御設計レベル、モーター設計レベルのうち望ましい忠実度レベルでモーターをモデル化
  • エネルギー源、パワー半導体、永久磁石同期モーター (PMSM) や誘導モーター (IM) などのマシンのモデルライブラリを使用した、電力変換システムの設計、シミュレーション、検証
  • ベクトル制御の作成と調整、PID コントローラーの自動調整、自動コード生成のためのブロックを使用した MCU 開発の実施と、 AUTOSAR および認証 ワークフローに対応した HIL を含む閉ループのシミュレーションでの検証

制御アルゴリズムの展開、統合、テスト

EV 開発者には、安全規格への準拠がますます求められています。MATLAB と Simulink を使用すると、次のことが可能になります。

  • 最適化された C および HDL コードの自動生成
  • 要件のトレース、コード/モデルの品質の測定、テストケースの自動生成
  •  ISO 26262 リファレンス ワークフローへの準拠による機能安全要件への対応
  • ISO 26262 対応の事前認定されたツールを使用
  • AUTOSAR Blockset (Classic および Adaptive) を活用した AUTOSAR ソフトウェア コンポーネントのモデル化、コンポジションのシミュレーション、ARXML ファイルのインポート/エクスポート
  • CI/CD/CT パイプラインとの統合、コード生成、展開のためのパッケージ化、回帰テストの自動化

EV 開発におけるデータ駆動型のワークフローと AI の使用

EV 開発におけるデータ駆動型のワークフローと AI の使用

テストデータと実際の運転データを使用して、設計上の意思決定を行い、シミュレーションを高速化する低次元モデルを構築し、保守サービスを開発することができます。MATLAB と Simulink を使用すると、次のことが可能になります。

  • 完全な AI ワークフローの活用: データの準備、AI モデリング、シミュレーションとテスト、および組み込みハードウェア、エッジデバイス、クラウドまたはエンタープライズ サーバーでの展開
  • AI モデリングのための事前構築済みのアルゴリズム、モデル、参照例から開始
  • データベース、クラウドソース、MDF などのバイナリファイルからデータにアクセス
  • 機械学習とディープラーニングのためのポイントアンドクリック アプリを使用したモデルの学習
  • 幅広い AI コミュニティから転移学習と展開のためのモデルをインポート
  • AI をシステム全体のモデルに統合し、ハードウェアへの移行前にシミュレーションおよび検証を実行
  • 残存耐用時間の予測、予知保全、デジタルツインの構築、Simulink への AI の導入のために AI 機能を使用

EV 開発に MATLAB と Simulink を使用する理由

統合

Simulink は 153 以上のサードパーティのツールおよび言語と統合可能な、広く使用されている統合プラットフォームです。

速度

さまざまなモデルから選択することで、ユースケースに応じたモデルの忠実度と実行速度の適切なトレードオフを実現します。

速度

参照例、トレーニングコース、ドキュメンテーションを使用して、シミュレーションのハードルを下げることができます。

技術コンサルティング

MathWorks の技術コンサルティング専門知識を活用して開発プロジェクトを高速化します。

規格

モデルベースデザインのワークフローによりコンプライアンスと認証規格 (ISO 26262、ASPICE、MISRA-C など) に対応します。

開発サイクル

MATLAB と Simulink 環境内でコンセプトから展開まで対応します。