自動車産業

自動車と車両のモデリングとシミュレーション

Modelon Impact で利用できる自動車業界向けのシステムシミュレーション機能と、検証済みのマルチフィジックス解析に対応している業界トップレベルの包括的なライブラリ製品を組み合わせることで、大手自動車企業はほぼ全ての車両システムのモデル化、シミュレーション、最適化を行うことができます。

世界的な大手自動車企業では、F1 レーシングカーの性能向上から大型車両の燃費削減に至る幅広い領域でモデロンの製品と専門知識を利用しています。モデロンは以下の産業分野での実績が豊富です:

  • 乗用車・小型トラック
  • レーシングカー
  • オートバイ
  • 自動車業界のサプライヤー
  • 大型トラック・バス
  • 電車などの他の交通機関
自動車業界オーバービュー
   

車両統合システムソリューション

   
   

トランスミッション

性能試験
発進
操縦安定性
シフト性能
騒音
快適性

   

エンジン

空気経路の管理
エンジン制御
後処理モデル
快適な振動モード
Start/Stopシステム
小型化

   

熱マネジメント

冷間起動と暖気運転
冷却回路
エアコンシステム
パワートレイン冷却システム
ハイブリッドシステムの冷却
熱交換器スタック
熱性能の制限

   

電気推進

ハイブリッドパワートレイン
バッテリーマネジメント
モーター&パワー電子制御
走行性能

   

シャシー

ハンドリング操作
乗り心地
操縦安定性
アクティブセーフティ
モータースポーツ

   

ドライブライン

操縦安定性
トルク制御
振動

   

燃料電池

高分子固体電解質燃料電池 (PEMFC)システム
燃料改質
反応器(リアクター)
温度制御

適用事例

マルチドメイン車両ダイナミクスシミュレーション

バッテリーやハイブリッドによる電気駆動は、未来の自動車における主力となることが予想されます。また操舵やブレーキシステム等のサブシステムも、益々電力を使用したものとなって行くことでしょう。これによって車両ダイナミクスの領域では、新しい機会が生まれると同時に挑戦すべき課題も生じます。

車両における熱マネジメント

自動車産業に従事するエンジニアは、車両の物理モデルと制御モデルが複雑に関係した複数領域にまたがる課題に向き合う必要が生じます。車両における熱マネジメントはその典型例です。燃費改善を目標とした熱解析の対象が車内、エンジン、その他の部分のいずれの場合でも、モデルベース・システム開発エンジニアリング(MBSE)アプローチによりDymolaやModelicaライブラリを利用して効果を上げることができます。

ハイブリッド車と未来の車両

モデロンは、企業がDymola及び車両ダイナミクスライブラリを利用して未来の車両のコンセプトを創り出す支援をしており、具体的にはその一例としてトヨタ自動車を挙げることができます。

トヨタの新しい個人用移動車両のコンセプトは従来のものとは全く異なり、その開発にはモデルベースの設計アプローチが欠かせませんでした。 要求に基づくモデルは車両ダイナミクスライブラリを利用として構築され、その各部位は必要な忠実度に沿った複合領域にまたがるモデルが制御設計と共に統合される形で実現されています。また構築された同一のモデルが、設計だけでなく挙動予測にも利用され、特にサスペンション部分の形状による影響や制御系の設計に利用されました。

アクティブセーフティ及び限界領域での操舵性

モデロンは、シミュレーションと検証による先進運転者支援システム(ADAS)を有する車両のダイナミクスの再現や予測に関して、豊富な理解とノウハウを有しています。モデロンのエンジニアは、世界中の自動車OEMに対して車両ダイナミクスライブラリに基づいたモデルを提供すると共に、支援サービスやトレーニングも実施しています。

モータースポーツ

モータースポーツでの勝利はドライバーのスキルとチームの力に依存することはもちろんのことですが、それに加えて車両の構成管理も決定的な要因となります。ドライバー、競争相手、路面や天候などの条件に対して車両が最高のパフォーマンスを発揮できるよう、その構成を決定する必要があります。

リアルタイムシミュレーター

Driver-in-the-loop (DIL) シミュレーションはF1やNASCARのチームで広く利用されており、また自動車 OEM や一次サプライヤーの間にも広まりつつあります。モデロンの車両ダイナミクスライブラリを利用することにより、150以上の自由度を有する車両モデルを driver-in-the-loop シミュレーターにおいて利用することができます。そのモデル内ではサスペンションは詳細にモデル化されており、ブッシュやその他の変形を考慮したコンポーネントも含まれています。

ModelicaのDelft-Tyre インターフェースによるタイヤのモデル化とシミュレーション

Modelica のDelft-Tyre インターフェースの利用により、業界標準であるTNOのDelftタイヤモデルをModelicaツール内で利用することができます。

このインターフェースにより、車両ダイナミクスにおけるハンドリングや乗り心地の解析において広く認知され妥当性が認められている、MF-Tyre と MF-Swift モデルを利用することができます。Delft-Tyreのバージョン6.2.0.3に対応しています。

ケーススタディー

Rimac社による車両全体のシステム解析への挑戦

クロアチアの自動車技術を牽引するRimac社は、複合物理領域にまたがるパワートレインシステムを評価するために、より効率的で柔軟な方法を必要としていました。この新しいケーススタディでは、Rimac社がパワートレインの電動化、バッテリのモデル化、フルビークルシステムシミュレーションの実現のニーズを、モデロンの電動化ライブラリを使用してどのように達成したかを知ることができます。

“モデロンのライブラリには、他社よりも多くのコンポーネントが存在しています。またそれらはそれぞれに役割があり、モデルの抽象化レベルに応じて選択できるため、我々が見つけた中では最高のライブラリでした。”
– Kruno Hrvatinić,
Head of Control and Simulation at Rimac
Technology
ケーススタティーを読む

ケーススタディー

Volvo社でのアクティブセーフティに関する研究

Volvo Car CorporationRoyal Institute of Technologyとの共同研究開発においてはモデロンのソリューションが活用され、車両操縦時のダイナミクスに対する新しい操舵介入や制御の技術によって、特に限界時の安全性や性能の改善に対する評価が行われてきました。

この共同研究開発では、2種類のModelicaモデルが使用されました。一つは、XC90を完全なマルチボディとして表現したモデルで、そのシミュレーションによって設計案のバーチャルな評価が実施されました。このモデルはModelonの車両ダイナミクスライブラリを使用して構築されており、また各段階での実験データによる妥当性評価も行われてています。このモデルでは各アクチュエータ入力に対して詳細な応答を得ることができるため、運転者やコントローラによる操作に対する再現度の高い応答を評価することができます。

もう一つは、動的な最適化に利用することを目的とした忠実度を下げたモデルです。モデロンのOPTIMICA Compiler Toolkitツールの利用により、構築されたModelicaモデルはCコードにコンパイルされ最先端の最適化ソルバーで使用されます。これを利用することで、与えられた車両モデルが最適な挙動を取るための制御信号を見つけることができます。よって、複数の車両構成案の中から早期の段階で所望する性能を持つものを見つけ出すことができます。

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