デュアルモーター搭載の電動パワートレイン

アーキテクチャ

デュアルモーター搭載のパワートレインは、Altair Twin Activateを使用して構築され、Functional Mock-up Unit(FMU)としてMotionViewに統合されます。2つのモーター、2つのインバーター、1つのバッテリーパック、および回生ブレーキとアクティブトルクの分配アルゴリズムを実装した車両制御ユニット(VCU)で構成されています。このパワートレインのアーキテクチャを次の図に示します。
1. デュアルモーター搭載パワートレインのアーキテクチャ


Twin Activateのパワートレインアーキテクチャ

このパワートレインのTwin Activateアーキテクチャは、主にDual MotorVehicle Control Unit(VCU)という2つのメインスーパーブロックに分割されます。VCUの役割は、ドライバのスロットルからの入力を受け取ること、および車両の現在状態を監視することです。VCUはこの情報に基づいて、車両内のトルク配分と、各モーターのトルクの利用方法を決定します。デュアルモーターはVCUから出力を受け取り、適切なパルス幅変調(PWM)値を計算してモーターを制御します。また、各モーターのトルク出力を決定し、電力需要を評価し、最後に、車両バッテリーの充電状態(SOC)レベルを追跡します。
2. Twin ActivateのVCUモデルを使用したデュアルモーター搭載の電動パワートレイン


デュアルモータースーパーブロック
デュアルモータースーパーブロックは、2つの永久磁石同期モーター、2つの電圧-電流コントローラー、2つのインバーター / コンバーター、1つのバッテリーパックで構成されます。
3. Twin Activateのデュアルモータースーパーブロック


永久磁石同期モーター
永久磁石同期モーター(PMSM)の包括的なモデルは、その速度-トルク特性と効率データに基づいて構築されます。この情報は、モーターのトルク-速度特性曲線とトルク-速度-効率特性曲線を含む外部効率マップファイル(.efmp)から得られます。このデータは、関連する変数を含む.matファイルの形式でルックアップテーブルを通じて明示的に取得されます。この手法では、ユーザー定義の電気モーターデータを車両シミュレーションに取り込むことができ、消費電力の正確な計算が保証されます。
トルク-速度特性曲線は、下の図に示すように、モーターのトラクション(正)領域と回生制動(負)領域の両方のトルク境界を示すため、特に重要です。これらの境界は、モーターが生成できる最大の正 / 負のトルクを表します。PMSMモーターの特性には、定トルク領域と定出力領域という2つの領域が含まれます。モーターは定格速度まで最大トルクを提供し、その後は、最大出力を提供できます。
4. トルク-速度特性曲線


トルク-速度-効率曲線は、効率マップとも呼ばれ、各モーターの効率値をその動作領域に応じて示します。この曲線には、モーターのトラクション領域と回生制動領域の情報も含まれています(下図を参照)。
5. トルク-速度-効率特性曲線


電圧-電流モーターコントローラー
電圧-電流コントローラーブロックは、モーターに供給されるACの制御に使用されます。制御電圧は、車両速度、モーター速度、アクセルペダル入力、およびバッテリー充電状態によって異なります。モーターに加える適切な電圧を決定するために、このコントローラーはパルス幅変調(PWM)を使用し、トルクのルックアップテーブルを参照します。さらに、電圧は、バッテリーの充電状態(SOC)によって課される制約を受けます。特に、バッテリーのSOCが80%を超えると、コントローラーは回生制動を禁止することで、バッテリーセルの整合性が損なわれないようにします。このような制動は損傷をもたらす可能性があるためです。逆に、バッテリーのSOCが20%を下回った場合も、同じくバッテリーセルの保護措置として、バッテリーは電流を供給しなくなります。

PWMルックアップテーブルは、車両速度とアクセルペダル入力からPWM値を計算するために使用されます。PWM値は0~250の範囲です。50という値は惰行に使用されます。つまり、この値では、モーターが出力するトルクは0です。PWM値が50を下回ると、モーターは発電機として機能し、回生モードに入ります。50を上回るPWM値は、モーターがトラクションに対して正のトルクを提供していることを意味します。

インバーター / コンバーターブロック
インバーター / コンバーターブロックの役割は、モーター制御によって実行される周波数変換プロセスに起因する電力損失をモデル化することです。このブロックは、モーターとバッテリーパックの間に位置して、各モーターの最終的な電力需要を提供します。
バッテリーブロック
バッテリーモデルは、両方のモーターの合計電力需要を入力として受け取ります。このモデルには、バッテリーパックの容量を決定するために必要な情報が含まれています。このモデルは、車両の動作に起因する充電 / 放電損失を指定して、バッテリーの充電状態を推定します。
車両制御ユニットスーパーブロック
車両制御ユニットブロックは、トルク需要推定、トルク分配アルゴリズム、トルク比計算で構成されています。
6. Twin Activateの車両制御ユニットブロックの1Dリプリゼンテーション


トルク需要推定ブロック
トルク需要推定は、惰行領域とワンペダル運転を使用した回生制動を定義して、 1 合計モータートルク需要を推定します。惰行領域は、2つの別々の境界で構成されています(下図を参照)。
7. スロットルペダルの上下の惰行境界とさまざまな車両速度のマッピング


上図で、pcuより上の領域はトラクション領域で、下の境界(pcl)より下の領域は回生領域です。これらの境界間の惰行帯は車両速度と共に増加します。この拡大は、車両速度が速いときにアクセルペダルの感度を下げることを目的とした意図的な設計上の選択です。パワートレイン内の回生トルクは、通常のトラフィック状態での車両を制動するために使用できます。モーターは、都市での運転で1つのペダルだけを使用して車両を操作するのに十分な負のトルクを提供します1。 車両速度が速い場合は、回生トルクだけでは車両を停止させるのに十分ではないため、摩擦制動を使用する必要があります。このモデル内の回生トルク比率は、下の図に示すように、車両速度に伴って変化します。
8. モーターの利用可能なトルクの回生トルク比率と車両速度の関係


アクセルペダルを完全に解放した場合に停止状態を実現するには、車両速度が0で回生トルクを0に設定します。これは、PWMルックアップテーブルの1つ目のセルの値を惰行を意味する50に設定することによって行われます。
トルク分配アルゴリズムブロック
バッテリー消費量の低減に重点を置いた以下の4種類のトルク分配手法を使用できます:
  1. Evenly Distributed (ED): 十分なトルクを供給できなくなるまで、50-50%の固定トルク配分が考慮されます。この制限に達して、追加のトルクが必要になった場合、システムでは、さらに高いトルク能力を持つモーターの残存トルク容量が使用されます。この手法は、モーターの最大トルク情報(トルク曲線)のみに依存します。
  2. Single Axle (SA):(オーバーフロー法式) - 1つのモーターがトルク全体を供給できる間は、そのモーターに対してトルクが要求されます。1つのモーターがトルクを供給できなくなると、2つ目のモーターによって残りのトルクが供給されます。すなわち、トルク要求はオーバーフローして、2つ目のモーターに移ります。この手法では、モーターの最大トルク情報(トルク曲線)のみが使用されます。
  3. Switch Threshold (ST):提供されたモーター効率マップに基づいて電力損失をオンラインで計算し、‘SA’と‘ED’を切り替えることで消費電力を低減します23

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    ここで、
    • ω MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaam4DaiabeM8a3baa@38D2@ : モーター速度
    • T d e m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiva8aadaWgaaWcbaWdbiaadsgacaWGLbGaamyBaaWdaeqaaaaa @3A01@ : トルク需要
    • P l o s s S A MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiua8aadaWgaaWcbaWdbiaadYgacaWGVbGaam4CaiaadohapaWa aSbaaWqaa8qacaWGtbGaamyqaaWdaeqaaaWcbeaaaaa@3D02@ : シングル(リア)モーター動作による電力損失
    • P l o s s E D MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiua8aadaWgaaWcbaWdbiaadYgacaWGVbGaam4CaiaadohapaWa aSbaaWqaa8qacaWGfbGaamiraaWdaeqaaaWcbeaaaaa@3CF7@ : デュアルモーターの50-50トルク配分動作による電力損失
    • η S A MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaam4uaiaadgeaa8aabeaaaaa@39AD@ : モーターの特性効率マップによって決定される、リアモーターの効率 η S A MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaam4uaiaadgeaa8aabeaaaaa@39AD@ = η S A w ,   T d e m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaam4uaiaadgeaa8aabeaak8qadaqa daWdaeaapeGaam4DaiaacYcacaGGGcGaamiva8aadaWgaaWcbaWdbi aadsgacaWGLbGaamyBaaWdaeqaaaGcpeGaayjkaiaawMcaaaaa@4251@
    • η E D f MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaamyraiaadseapaWaaSbaaWqaa8qa caWGMbaapaqabaaaleqaaaaa@3AE4@ : モーターの特性効率マップによって決定される、フロントモーターの効率 η E D f MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaamyraiaadseapaWaaSbaaWqaa8qa caWGMbaapaqabaaaleqaaaaa@3AE4@ = η E D f w ,   0.5 T d e m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaamyraiaadseapaWaaSbaaWqaa8qa caWGMbaapaqabaaaleqaaOWdbmaabmaapaqaa8qacaWG3bGaaiilai aacckacaaIWaGaaiOlaiaaiwdacaWGubWdamaaBaaaleaapeGaamiz aiaadwgacaWGTbaapaqabaaak8qacaGLOaGaayzkaaaaaa@45B3@
    • η E D r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaamyraiaadseapaWaaSbaaWqaa8qa caWGYbaapaqabaaaleqaaaaa@3AF0@ : モーターの特性効率マップによって決定される、リアモーターの効率 η E D r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaamyraiaadseapaWaaSbaaWqaa8qa caWGYbaapaqabaaaleqaaaaa@3AF0@ = η E D r w ,   0.5 T d e m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaamyraiaadseapaWaaSbaaWqaa8qa caWGYbaapaqabaaaleqaaOWdbmaabmaapaqaa8qacaWG3bGaaiilai aacckacaaIWaGaaiOlaiaaiwdacaWGubWdamaaBaaaleaapeGaamiz aiaadwgacaWGTbaapaqabaaak8qacaGLOaGaayzkaaaaaa@45BF@
    • e r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamyza8aadaWgaaWcbaWdbiaadkhaa8aabeaaaaa@3844@ : ゼロ除算を避けるための小さい数値

    アルゴリズム

    時間ステップごとに、以下の処理が実行されます:
    1. 次の両方を計算します: P l o s s S A MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiua8aadaWgaaWcbaWdbiaadYgacaWGVbGaam4CaiaadohapaWa aSbaaWqaa8qacaWGtbGaamyqaaWdaeqaaaWcbeaaaaa@3D02@ P l o s s E D MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiua8aadaWgaaWcbaWdbiaadYgacaWGVbGaam4CaiaadohapaWa aSbaaWqaa8qacaWGfbGaamiraaWdaeqaaaWcbeaaaaa@3CF7@
    2. P l o s s S A MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiua8aadaWgaaWcbaWdbiaadYgacaWGVbGaam4CaiaadohapaWa aSbaaWqaa8qacaWGtbGaamyqaaWdaeqaaaWcbeaaaaa@3D02@ < P l o s s E D MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiua8aadaWgaaWcbaWdbiaadYgacaWGVbGaam4CaiaadohapaWa aSbaaWqaa8qacaWGfbGaamiraaWdaeqaaaWcbeaaaaa@3CF7@ の場合は、トルクバイアスを1に設定します。

      そうでない場合は、トルクバイアスを0.5に設定します。

  4. Optimal Torque Ratio (OTR):モーターの能力内のすべてのトルク-速度シナリオについて最適なトルク配分を決定するオフラインの網羅的探索手法4。 モーターのトルク制限と効率データが自動的に利用され、最適トルクマップが事前に形成されます。各モーターの最も効率的な動作点を目標にすることで、総消費電力が最少化されます。その後、これは、0~100%の範囲内で最も効率的なトルク配分比を選択するためのルックアップテーブルとして使用されます。

    この手法では、.efmpファイルで定義される各モーターの能力範囲内で、モーター角速度とトルクの可能なすべての組み合わせが考慮されます。その後、可能なすべてのトルク配分比について、次の式を使用して全体的なシステム効率が計算されます。モーターのトルク-速度範囲外では、マップにより最大合計トルクをもたらすトルク比が提供されます。最後に、最適な効率をもたらすトルク配分比が選択され、最適トルク比マップが形成されます。

    η s y s   =   1 r   T d e m   ω f   +   r   T d e m   ω r   1 r   T d e m   ω f η f ω ,     1 r   T d e m   +   e r + r   T d e m   ω r η r ω ,     r   T d e m +   e r + e r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaam4CaiaadMhacaWGZbaapaqabaGc peGaaiiOaiabg2da9iaacckadaWcaaWdaeaapeWaaeWaa8aabaWdbi aaigdacqGHsislcaWGYbaacaGLOaGaayzkaaGaaiiOaiaadsfapaWa aSbaaSqaa8qacaWGKbGaamyzaiaad2gaa8aabeaak8qacaGGGcGaeq yYdC3damaaBaaaleaapeGaamOzaaWdaeqaaOWdbiaacckacqGHRaWk caGGGcGaamOCaiaacckacaWGubWdamaaBaaaleaapeGaamizaiaadw gacaWGTbaapaqabaGcpeGaaiiOaiabeM8a39aadaWgaaWcbaWdbiaa dkhaa8aabeaak8qacaGGGcaapaqaa8qadaWcaaWdaeaapeWaaeWaa8 aabaWdbiaaigdacqGHsislcaWGYbaacaGLOaGaayzkaaGaaiiOaiaa dsfapaWaaSbaaSqaa8qacaWGKbGaamyzaiaad2gaa8aabeaak8qaca GGGcGaeqyYdC3damaaBaaaleaapeGaamOzaaWdaeqaaaGcbaWdbiab eE7aO9aadaWgaaWcbaWdbiaadAgaa8aabeaak8qadaqadaWdaeaape GaeqyYdCNaaiilaiaacckacaGGGcWaaeWaa8aabaWdbiaaigdacqGH sislcaWGYbaacaGLOaGaayzkaaGaaiiOaiaadsfapaWaaSbaaSqaa8 qacaWGKbGaamyzaiaad2gaa8aabeaaaOWdbiaawIcacaGLPaaacaGG GcGaey4kaSIaaiiOaiaadwgapaWaaSbaaSqaa8qacaWGYbaapaqaba aaaOWdbiabgUcaRmaalaaapaqaa8qacaWGYbGaaiiOaiaadsfapaWa aSbaaSqaa8qacaWGKbGaamyzaiaad2gaa8aabeaak8qacaGGGcGaeq yYdC3damaaBaaaleaapeGaamOCaaWdaeqaaaGcbaWdbiabeE7aO9aa daWgaaWcbaWdbiaadkhaa8aabeaak8qadaqadaWdaeaapeGaeqyYdC NaaiilaiaacckacaGGGcGaamOCaiaacckacaWGubWdamaaBaaaleaa peGaamizaiaadwgacaWGTbaapaqabaaak8qacaGLOaGaayzkaaGaey 4kaSIaaiiOaiaadwgapaWaaSbaaSqaa8qacaWGYbaapaqabaaaaOWd biabgUcaRiaadwgapaWaaSbaaSqaa8qacaWGYbaapaqabaaaaaaa@A48A@

    ここで、
    • r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamOCaaaa@3700@ : トルク配分比
    • T d e m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiva8aadaWgaaWcbaWdbiaadsgacaWGLbGaamyBaaWdaeqaaaaa @3A01@ : 両方のモーターの合計トルク需要
    • ω f , r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaeqyYdC3damaaBaaaleaapeGaamOzaiaacYcacaWGYbaapaqabaaa aa@3AC2@ : フロント / リアアクスルの角速度(これらは等しいと想定)
    • η f , r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaeq4TdG2damaaBaaaleaapeGaamOzaiaacYcacaWGYbaapaqabaaa aa@3AA1@ : 次の関数としてのフロント / リアモーターの効率: ω MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaeqyYdChaaa@37D6@ r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamOCaaaa@3700@ T d e m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiva8aadaWgaaWcbaWdbiaadsgacaWGLbGaamyBaaWdaeqaaaaa @3A01@

      モーターの効率マップを補間してPythonで計算されます。

    • e r MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamyza8aadaWgaaWcbaWdbiaadkhaa8aabeaaaaa@3844@ : ゼロ除算などの計算エラーを処理するための小さい数値
    下の図は、デフォルトのモーター構成の最適トルク比を含む3Dマップを示しています。このマップは、.efmpファイルによって提供されるモーターデータに基づいて、それぞれのシミュレーション前に自動的に生成されます。
    9. 最適トルク比の手法で指定された最適トルクマップ


トルク比計算ブロック
モーターの能力や車両の状態(トラクションまたは回生制動)などのパラメータを考慮して、モーターの最終的なトルク比を決定します。モーターのトルク比は、トルク配分比とは異なり、VCUによって決定されるモーターのトルク使用率であり、次の式で表されます。

t r m = T m Τ m max ω MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamiDa8aadaWgaaWcbaWdbiaadkhapaWaaSbaaWqaa8qacaWGTbaa paqabaaaleqaaOWdbiabg2da9maalaaapaqaa8qacaWGubWdamaaBa aaleaapeGaamyBaaWdaeqaaaGcbaWdbiabfs6au9aadaWgaaWcbaWd biaad2gapaWaaSbaaWqaa8qacaWGTbGaamyyaiaadIhaa8aabeaaaS qabaGcpeWaaeWaa8aabaWdbiabeM8a3bGaayjkaiaawMcaaaaaaaa@46B7@

ここで、
  • T m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaamiva8aadaWgaaWcbaWdbiaad2gaa8aabeaaaaa@382E@ : モーターのトルク
  • Τ m m a x ω MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaeuiPdq1damaaBaaaleaapeGaamyBa8aadaWgaaadbaWdbiaad2ga caWGHbGaamiEaaWdaeqaaaWcbeaak8qadaqadaWdaeaapeGaeqyYdC hacaGLOaGaayzkaaaaaa@3F96@ : 速度の関数としてのモーターの最大トルク
トルク比は-100~100の範囲内の値を受け入れることができ、正の値はトラクションモード、負の値は回生制動モードでのモーター動作を示します。
注: このパワートレインモデルの完全なTwin Activate図には、以下からアクセスできます:<install_dir>\ hwdesktop\hw\mdl\mdllib\Common\FMU_Library\Motor\FMU_source\Activate_Models

MotionViewのパワートレインモデル

MotionViewのMDLシステムでは、モーター、インバーター、バッテリーは、質量および慣性プロパティを含む剛体として表され、これらはBEVの合計の質量および慣性の大部分を占めます。変速機システムの2つの力は、ドライブシャフトにかかる駆動トルクを表します。4つのソルバー変数によって、FMUチャンネルがAltair Driverに接続されます。データセットには、モーターボディのプロパティに関する重要情報が含まれています。さらに、各モーターのブッシュが提供されており、これらによってモーターの位置が決定されます。最後に、Altair Driverはフィードバックコントローラーを使用して速度と加速度を制御します。

下の図は、Twin ActivateのFMUがどのようにMotionSolveと接続し、車両モデルでデュアルモーター搭載パワートレインを結合しているのかを示しています。この図は、モーターの情報を取り込んでシミュレーションを初期化する際のMotionViewの役割も示しています。
10. Twin Activate FMUとMotionSolveの結合


MotionViewのパワートレインシステムは、DatasetOutputsTemplateSolver VariablesFMU entity、および4つの個別サブシステムであるMotor FrontMotor RearGearbox FrontGearbox Rearで構成されています。モデルの作成時にAssembly WizardでBattery Packシステムを選択した場合は、このシステムもモデル内で使用できるようになります。
データセット
モータープロパティ

VCU上のトルク分配アルゴリズムは、外部の効率マップファイル(.efmp)によって提供される実際のモーターのトルク-速度-効率データに依存しています。これらのファイルは、モーターのトルク-速度特性曲線とトルク-速度-効率特性曲線を表します。これらのファイルのパスは、モータープロパティデータセットの入力として受け取られます。

テンプレート
モータープロパティの評価
これは、それぞれのシミュレーションの前に内部スクリプト(MotorProperties.py)を初期化する役割を担い、以下の目的で使用されます:
  • Teimorbit形式の.efmpファイルを読み取ります。
  • モータープロパティを抽出します。
  • .xmlファイル固有の.matファイルを生成し、実行フォルダーに保存します。
  • FMUパラメータセクションで正しい.matファイルのパス / 変数を割り当てます。
  • 最後に、OTRトルク配分手法を実行して(選択されている場合)、最適なトルク比マップを生成します。
ソルバー変数
エンティティ タイプ 説明 コメント
Driver Throttle Output アタッチメントソルバー変数 ドライバからのスロットル信号 0-1
Driver Clutch Output アタッチメントソルバー変数 ドライバからのクラッチ信号 モデルでは使用されませんが、ドライバのアタッチメントに必要です。
Driver Gear Output アタッチメントソルバー変数 ドライバからのギア信号 モデル内では使用されませんが、ドライバのアタッチメントに必要です。
FMU Torque - rear/front ソルバー変数 リア / フロントモーター出力トルク N-mm
FMU Omega rear/front ソルバー変数 リア / フロントモーター出力ホイール速度 rad/s
Torque Ratio - rear/front ソルバー変数 リア / フロントモーター速度トルク使用率 0-100
Vehicle Longitudinal Velocity m/s ソルバー変数 車両の縦速度 m/s
Battery SOC ソルバー変数 バッテリーの充電状態 0 - 1
Combined battery power demand ソルバー変数 両方のモーターからの合計バッテリー電力需要 W
Combined motor torque demand ソルバー変数 両方のモーターからの合計トルク需要 N-m
Predicted combined torque demand ソルバー変数 VCUによって予測された合計モータートルク需要 N-m
Torque split - rear ソルバー変数 リアとフロントのトルク配分率であり、100%は後輪駆動を表し、0%は前輪駆動を意味します。 0 - 100
FMUエンティティ
入力、出力、パラメータ、ソルバー設定を含むデュアルモーター搭載電動パワートレインのFMUを表します。FMUパワートレインの入力はカスタマイズしてシステムを自由に変更できますが、ドライバイベントを正しくシミュレートするには、いくつかの入力と出力が存在する必要があります。下の図は、FMUパワートレインブロックの必要な入力と出力を示しています。パワートレインは、スロットル、トランスミッション入力シャフト速度(フロント / リア)、車両速度、および出力トルクを受け取ります。
11. Twin Activateのデュアル電気モーター搭載パワートレインとVCUの連成シミュレーション


FMU入力
結合 説明 Units コメント
Motor speed rear リア変速機入力シャフト速度 rad/s
Motor speed front フロント変速機入力シャフト速度 rad/s
Throttle from driver ドライバからのアクセルペダルの入力 0 - 100 MVの0~1からFMUの0~100への単位変換が必要です。
Vehicle speed 車両の縦速度 m/s MVのmm/sからFMUのm/sへの単位変換が必要です。
FMU出力
結合 説明 Units コメント
Torque from rear motor リアモーターからの出力トルク N-m FMUのN-mからMVのN-mmへの単位変換が必要です。
Motor speed rear output リアモーターシャフト速度 rad/s
Traction Coast Regen State rear リアモーターの動作モードを示す整数値:-1はパワートレインが回生制動モードにあることを示し、0はパワートレインが惰行帯にあることを示し、1はモーターがトラクション領域で動作していることを示します。 -1, 0, 1
PWM rear value リアモーターに適用される電圧に変換可能なパルス幅変調値に相当します。 0-250
Power demand rear motor リアモーターからバッテリーへの電力需要 W
Torque from front motor フロントモーターからの出力トルク N-m FMUのN-mからMVのN-mmへの単位変換が必要です。
Motor speed front output フロントモーターシャフト速度 rad/s
Traction Coast Regen State rear フロントモーターの動作モードを示す整数値:-1はパワートレインが回生制動モードにあることを示し、0はパワートレインが惰行帯にあることを示し、1はモーターがトラクション領域で動作していることを示します。 -1, 0, 1
PWM front value フロントモーターに適用される電圧に変換可能なパルス幅変調値に相当します。 0 - 250
Power demand front motor フロントモーターからバッテリーへの電力需要 W
Battery SOC バッテリーの充電状態 0 - 1
Combined battery power demand 両方のモーターからの合計バッテリー需要 W
Combined Motor Torque Demand 両方のモーターからの合計トルク需要 N-m FMUのN-mからMVのN-mmへの単位変換が必要です。
Rear motor efficiency リアモーターの効率 0 - 1
Front motor efficiency フロントモーターの効率 0 - 1
Rear torque spit トルク配分率(リアモーターを参照ポイントとして使用) 0 - 100
Predicted combined torque demand VCUによって予測された合計モータートルク需要 N-m FMUのN-mからMVのN-mmへの単位変換が必要です。
Torque ratio rear リアモーターのトルク比 0 - 100
Torque ratio front フロントモーターのトルク比 0 - 100
FMU Parameters
パラメータ 説明 Units
converter_efficiency コンバーターの効率値
inverter_efficiency インバーターの効率値
num_modules_pack_parallel 並列モジュールパックの数
num_cells_per_module_parallel 並列モジュールあたりのセル数
capacity_cell セルの容量 アンペア-時間
battery_charging_losses 回生領域においてバッテリー充電損失を決定するための係数
nominal_voltage_cell セルの公称電圧 V
num_cells_per_module_series モジュールあたりのセル列の数
num_modules_pack_series モジュールパック列の数
SOC_initial 初期充電状態レベル(%)
battery_discharging_losses トラクション領域においてバッテリー放電損失を決定するための係数
emotor_efficiency_scale 効率のスケーリングを有効にするためのパラメータ
max_pwm 最大PWM値
pwm_zero_torque 0トルク出力に対応するPWM値
SOC_limit_high SOCの上限
SOC_limit_low SOCの下限
max_vehicle_speed 車両の最大速度 m/s
coast_m 惰行領域を決定する多項式次数
coast_phi 惰行が必要となるペダル値
coast_ch pclとpcuの値を定義する惰行の範囲
max_pedal 最大スロットル値 0 - 100
traction_gamma トラクション領域のスロットルとトルク比との相関関係を定義する多項式次数
regen_psi 回生領域のスロットルとトルク比との相関関係を定義する多項式次数
traction_max 使用可能な最大トルクの比率 N-m
pedal_0_regen_percent 1-4 これらのパラメータは、制動全体に対する回生制動の寄与比率を速度の関数として定義します。具体的には、図8の3つのセクションを決定する回生制動の比率を指定できます。
pedal_0_vx 1-4 これらのパラメータは、特定の回生制動比率における対応する速度を指定します。具体的には、これらのパラメータを使用して、図8の3つのセクションを指定する速度値を定義します。
Path char
警告: このパラメータは自動的に更新されるため、手動で変更しないでください。
両方のモーター特性(定格速度、最大速度、定格トルクなど)を含むmatファイルのパス
Vcu_type VCUのトルク分配手法を設定します:

1: ED

2: SA

3: ST

4: OTR

matfilename - Rear Motor data mat file path
警告: このパラメータは自動的に更新されるため、手動で変更しないでください。
リアモーターのmatファイルのパス。FMUに複数回表示されます。
matfilename - Front Motor data mat file path
警告: このパラメータは自動的に更新されるため、手動で変更しないでください。
フロントモーターのmatファイルのパス。FMUに複数回表示されます。
matfilename - Optimal Torque ratio map mat file path
警告: このパラメータは自動的に更新されるため、手動で変更しないでください。
最適トルク比の.matファイルのパス。
matvarname
警告: このパラメータは固定されているため、変更しないでください。
データ抽出に使用される、リア / フロントモーター、または最適トルク比マップの.matファイルの変数名を参照します。FMUに複数回表示されます。
モーターのフロント / リアシステム
統合型モーター-インバーターユニットを搭載しています。
ボディ
Motor/Engine - 非動作状態の各モーターの集中質量と慣性を表します。モーターの出力シャフトは、変速機入力シャフトと固く連結されていると見なされるため、それらの速度は同じになります。モーターのシャフトとその回転はモデル化されません。回転シャフトの慣性はモデル化されないため、この慣性は駆動系の他の回転要素に追加できます。
モーターマウント
モーターは4つのブッシュによってシャーシに接続されています。マウント位置は、マウントの座標と各マウントに対応するベクトルを使用して指定されたブッシュの向きを指定することで、アタッチメントボディ上に設ける必要があります。
ソルバー変数
エンティティ タイプ 説明 コメント
FMU Torque ソルバー変数 FMUからのモーター出力トルク N-mm
FMU Omega ソルバー変数 FMUからのモーター出力ホイール速度 rad/s
Throttle input to motor 100 ソルバー変数 ドライバからのスロットル入力 0-100
FMU Power demand motor ソルバー変数 モーターの電力出力 W
Traction/Coast/Regen state ソルバー変数 モーターの動作モードを示す整数値:-1はパワートレインが回生制動モードにあることを示し、0はパワートレインが惰行帯にあることを示し、1はモーターがトラクション領域で動作していることを示します。 -1, 0, 1
PWM value ソルバー変数 リアモーターに適用される電圧に変換可能なパルス幅変調値に相当します。 0-250
Motor Efficiency ソルバー変数 モーターの効率 0-1
変速機のフロント / リアシステム
ボディ
Gearbox – 非動作状態の変速機ボディの質量および慣性プロパティが含まれます。変速機は、固定ジョイントを使用してモーターボディに直接接続されていると想定されます。モーターの出力シャフトは、変速機入力シャフトと固く連結されていると見なされるため、それらの速度は同じになります。
データセット
変速機データ
ラベル 説明
Final Drive Ratio ディファレンシャルの最終減速比であり、最終的な駆動トルクの計算に使用されます。
Gearbox Efficiency 変速機の全体的な効率であり、最終的な駆動トルクの計算に使用されます。
ソルバー変数
エンティティ タイプ 説明 コメント
Torque from Gear Box ソルバー変数 変速機の最終的な出力トルクの計算に使用される数式。 N-mm
Gear Box Input Shaft Speed ソルバー変数 変速機の入力シャフト速度の計算に使用される数式。 rad/s
Gearbox Output Torque - ディファレンシャルのキャリアボディ上のパワートレインの出力トルクを表します。このトルクは、‘Torque from Gear Box’というソルバー変数式によって計算されます。
バッテリーパック
Assembly Wizardでバッテリーパックモジュールを選択した場合、バッテリーパックモジュールは、プライマリのデュアルモーター搭載パワートレインシステムとは別個のシステムとなります。これには以下が含まれます:
ボディ
Battery Pack - ボディの質量および慣性プロパティを表します。
バッテリーマウント
バッテリーは4つのブッシュによってシャーシに接続されています。マウント位置は、マウントの座標と各マウントに対応するベクトルを使用して指定されたブッシュの向きを指定することで、アタッチメントボディ上に設ける必要があります。

フルビークルモデルの電動パワートレインへのアクセス

  1. Vehicle Tools拡張機能を読み込む必要があります。
    1. メニューバーからFile > Extensionsを選択します。
    2. Loadボタンを右側にスライドして、Vehicle Tools拡張機能を読み込みます。
      Vehicle ToolsリボンがMotionViewに追加されます。
      12.


  2. Vehicle Toolsリボンで、AssemblyツールをクリックしてAssembly Wizardを開きます。
  3. Full Vehicle with Driverモデルを選択して、Nextをクリックします。
    13. モデルタイプの選択


  4. Four wheel driveのドライブライン構成を選択してから、PowertrainドロップダウンメニューにあるDual Motor Electric Powertrain (FMU)を選択します。
    14.


  5. 車両のパワートレインタイプを選択したら、バッテリーパックボディも選択できます。
    15.


車両構築プロセスが終了したら、デュアル電動パワートレイン(FMU)を使用したフルビークルがMotionViewに読み込まれます。
16. デュアルモーター搭載の電動パワートレインFMUを使用した四輪駆動モデル


FMUパワートレインの変更

FMUのパラメータセクションでパラメータを調整することで、デフォルトのパワートレイン仕様を特定の要件に合わせて簡単にカスタマイズできます。主な変更可能パラメータは、スロットル応答、制動全体に対する回生制動の寄与比率、バッテリーの容量です。車両の動作のパラメータ化は、主にモーター仕様と回生制動に関する2つのセクションに分けられています。

モーター仕様は外部データによって指定されます。これらは.efmpファイルに含まれ、Single Motor Electric Powertrain(FMU)システムというMotionViewモデルの下のモータープロパティデータセット内に配置されています。車両モーターのプロパティは、.efmpファイルのデータを編集することで変更できます。さらに、モーター特性が含まれたユーザー独自の.efmpファイルを含めることができます(これらのファイルはteimorbit形式に準拠している必要があります)。ご参考までに、.efmpファイルのサンプルを以下に示します。
$---------------------------------------------------------------------ALTAIR_HEADER
[ALTAIR_HEADER]
FILE_TYPE     =  'efmp'
FILE_VERSION  =  1.0
FILE_FORMAT   =  'ASCII'
$--------------------------------------------------------------------------UNITS
[UNITS]
(BASE)
{length  force      angle       mass    time}
'm'   'newton'   'degrees'   'kg'    'sec'
(USER)
{unit_type    length  force  angle  mass  time  conversion}
'rpm'          0       0      1      0     -1     6.0
'torque'       1       1      0      0      0     1.0
$-------------------------------------------------------------------------Motor Details
[EFFICIENCY_MAP]
(X_DATA)
{speed}
+0.000000E+00
+8.537861E+01
+3.415145E+02
+7.684075E+02
+1.366058E+03
+2.134465E+03
+3.073630E+03
+4.183552E+03
+5.728759E+03
+7.273966E+03
+8.819173E+03
+1.036438E+04
+1.190959E+04
+1.345479E+04
+1.500000E+04
$-------------------------------------------------------------------------Efficiency
(YZ_DATA)
{a b c d e f g h i j k l m n o p}
+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00	+0.000000E+00
+1.218756E+00	+0.000000E+00	+8.323871E-01	+8.348879E-01	+8.207778E-01	+7.975356E-01	+7.686840E-01	+7.357196E-01	+6.984794E-01	+6.564586E-01	+6.174752E-01	+5.872302E-01	+5.100155E-01	+4.613040E-01	+4.190096E-01	+3.827032E-01
+4.875026E+00	+0.000000E+00	+8.814608E-01	+9.318992E-01	+9.365690E-01	+9.319987E-01	+9.231622E-01	+9.104752E-01	+8.949006E-01	+8.728267E-01	+8.505602E-01	+8.328031E-01	+8.007164E-01	+7.678712E-01	+7.359362E-01	+7.055424E-01
+1.096881E+01	+0.000000E+00	+8.376550E-01	+9.363595E-01	+9.546854E-01	+9.582281E-01	+9.565427E-01	+9.522109E-01	+9.459273E-01	+9.365793E-01	+9.269542E-01	+9.121204E-01	+8.934734E-01	+8.735761E-01	+8.534340E-01	+8.334711E-01
+1.950010E+01	+0.000000E+00	+7.779298E-01	+9.228859E-01	+9.543095E-01	+9.639408E-01	+9.664942E-01	+9.656404E-01	+9.628304E-01	+9.575883E-01	+9.519336E-01	+9.419017E-01	+9.290871E-01	+9.152123E-01	+9.008979E-01	+8.863836E-01
+3.046891E+01	+0.000000E+00	+7.155875E-01	+9.027567E-01	+9.474120E-01	+9.628555E-01	+9.686488E-01	+9.702265E-01	+9.695124E-01	+9.667733E-01	+9.626870E-01	+9.544688E-01	+9.441605E-01	+9.329200E-01	+9.210782E-01	+9.086153E-01
+4.387523E+01	+0.000000E+00	+6.563856E-01	+8.792230E-01	+9.373423E-01	+9.584760E-01	+9.673843E-01	+9.709935E-01	+9.718605E-01	+9.707183E-01	+9.671191E-01	+9.594001E-01	+9.499134E-01	+9.392034E-01	+9.267406E-01	+9.036660E-01
+5.056248E+01	+0.000000E+00	+6.314770E-01	+8.682518E-01	+9.322428E-01	+9.559373E-01	+9.662057E-01	+9.706858E-01	+9.721578E-01	+9.716095E-01	+9.679095E-01	+9.601471E-01	+9.505474E-01	+9.390330E-01	+9.168608E-01	NaN
+5.919049E+01	+0.000000E+00	+6.030777E-01	+8.548915E-01	+9.257981E-01	+9.525703E-01	+9.644708E-01	+9.699594E-01	+9.721433E-01	+9.722637E-01	+9.681889E-01	+9.601339E-01	+9.496912E-01	+9.281723E-01	NaN	NaN
+7.075054E+01	+0.000000E+00	+5.703066E-01	+8.382680E-01	+9.174994E-01	+9.480588E-01	+9.619707E-01	+9.686980E-01	+9.717496E-01	+9.726024E-01	+9.676793E-01	+9.586062E-01	+9.380106E-01	NaN	NaN	NaN
+8.699840E+01	+0.000000E+00	+5.315730E-01	+8.168210E-01	+9.063657E-01	+9.418017E-01	+9.583267E-01	+9.666546E-01	+9.708084E-01	+9.720695E-01	+9.655065E-01	+9.453839E-01	NaN	NaN	NaN	NaN
+1.114960E+02	+0.000000E+00	+4.823827E-01	+7.864047E-01	+8.898433E-01	+9.321732E-01	+9.524598E-01	+9.630950E-01	+9.688285E-01	+9.694182E-01	+9.487760E-01	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN
+1.540854E+02	+0.000000E+00	+4.040688E-01	+7.291549E-01	+8.564716E-01	+9.117700E-01	+9.393322E-01	+9.544374E-01	+9.631752E-01	+9.458014E-01	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN
+2.104600E+02	+0.000000E+00	+3.119294E-01	+6.435543E-01	+8.010837E-01	+8.758160E-01	+9.149455E-01	+9.372630E-01	+9.507810E-01	NaN	NaN	NaN	NaN 
$-------------------------------------------------------------------------ENGINE
[TORQUE_CURVE]
(DATA)
{speed torque}
+0.000000E+00	+2.104599E+02
+8.537861E+01	+2.104600E+02
+3.415145E+02	+2.104600E+02
+7.684075E+02	+2.104600E+02
+1.366058E+03	+2.104600E+02
+2.134465E+03	+2.104600E+02
+3.073630E+03	+2.104600E+02
+4.183552E+03	+2.104600E+02
+5.728759E+03	+1.540854E+02
+7.273966E+03	+1.114960E+02
+8.819173E+03	+8.699840E+01
+1.036438E+04	+7.075054E+01
+1.190959E+04	+5.919049E+01
+1.345479E+04	+5.056248E+01
+1.500000E+04	+4.387523E+01
+1.500000E+04	+0.000000E+00

トラクション領域内のスロットル応答は、 t r a c t i o n g a m m a MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamiDaiaadkhacaWGHbGaam4yaiaadshacaWGPbGaam4Baiaad6ga paWaaSbaaSqaa8qacaWGNbGaamyyaiaad2gacaWGTbGaamyyaaWdae qaaaaa@428B@ t r a c t i o n m a x MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamiDaiaadkhacaWGHbGaam4yaiaadshacaWGPbGaam4Baiaad6ga paWaaSbaaSqaa8qacaWGTbGaamyyaiaadIhaa8aabeaaaaa@40C4@ の2つの主要パラメータの影響を受けます。正しく設定することにより、円滑さと応答性の適切なバランスが得られます。これらの設定を微調整すると、これら2つの要素の望ましいバランスが確保され、運転エクスペリエンスを向上させることができます。

関連するパラメータを操作することで、車両の回生制動量を決定することもできます。回生制動量を求める式は、1によって得られます。 回生制動の配分率は、デフォルトでは60-40(フロント-リア)に固定されています。モーターのトラクション、惰行、回生の各領域のマッピングは、1で詳述されています。 車両の惰行境界‘ p c l MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamiCaiaadogapaWaaSbaaSqaa8qacaWGSbaapaqabaaaaa@3931@ ’および‘ p c u MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamiCaiaadogapaWaaSbaaSqaa8qacaWG1baapaqabaaaaa@393A@ ’は、パラメータ‘ c o a s t m MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaam4yaiaad+gacaWGHbGaam4CaiaadshapaWaaSbaaSqaa8qacaWG Tbaapaqabaaaaa@3C08@ ’、‘ c o a s t p h i MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaam4yaiaad+gacaWGHbGaam4CaiaadshapaWaaSbaaSqaa8qacaWG WbGaamiAaiaadMgaa8aabeaaaaa@3DE6@ ’、‘ c o a s t c h MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape Gaam4yaiaad+gacaWGHbGaam4CaiaadshapaWaaSbaaSqaa8qacaWG JbGaamiAaaWdaeqaaaaa@3CEB@ ’、および車両の最大速度‘ m a x   v e h i c l e   s p e e d MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamyBaiaadggacaWG4bGaaiiOaiaadAhacaWGLbGaamiAaiaadMga caWGJbGaamiBaiaadwgacaGGGcGaam4CaiaadchacaWGLbGaamyzai aadsgaaaa@4653@ ’によって定義されます。車両の速度別の回生量は、ルックアップテーブルとして使用されるマップによって決定されます。‘ p e d a l _ 0 _ r e g e n _ p e r c e n t MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamiCaiaadwgacaWGKbGaamyyaiaadYgacaGGFbGaaGimaiaac+fa caWGYbGaamyzaiaadEgacaWGLbGaamOBaiaac+facaWGWbGaamyzai aadkhacaWGJbGaamyzaiaad6gacaWG0baaaa@4949@ ’と‘ p e d a l _ 0 _ v x MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamiCaiaadwgacaWGKbGaamyyaiaadYgacaGGFbGaaGimaiaac+fa caWG2bGaamiEaaaa@3F20@ ’は、速度と回生制動のマッピングのためのパラメータです。最後に、‘ r e g e n p s i MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVCI8FfYJH8YrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbb a9q8WqFfeaY=biLkVcLq=JHqpepeea0=as0Fb9pgeaYRXxe9vr0=vr 0=vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape GaamOCaiaadwgacaWGNbGaamyzaiaad6gapaWaaSbaaSqaa8qacaWG WbGaam4CaiaadMgaa8aabeaaaaa@3DE8@ ’は、スロットルと出力トルク間の相関関係の定義に使用されます。

制限事項

  • モーターのシャフトの回転慣性は、駆動系の回転体に追加する必要があります。
  • デフォルトのモーター構成では、効率マッピングの点においては、モーターの回生領域はトラクション領域と同じであると想定されています。

参考資料

1 J. J. P. B. I. J. M. &. N. H. Van Boekel, "Design and realization of a One-Pedal-Driving algorithm for the TU/e Lupo EL," World Electric Vehicle Journal 7.2, pp. 226-237, 2015.
2 S. Salamone, "On the investigation of energy efficient torque distribution strategies through a comprehensive powertrain model," Sustainability 13.8, p. 4549, 2021.
3 X. a. J. W. Yuan, "Torque distribution strategy for a front-and rear-wheel-driven electric vehicle," IEEE Transactions on Vehicular Technology 61.8, pp. 3365-3374, 2012.
4 K. Cao, "All-wheel-drive torque distribution strategy for electric vehicle optimal efficiency considering tire slip.," EEE Access 9, pp. 25245-25257, 2021.