DRIVESIM 11.2

自動車走行性能・燃費シミュレーションソフト

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＜DRIVESIM の特徴と機能＞

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特徴■バーチャル車両をコンピュータ上で走行させ動力性能・燃費性能を予測する

■（メーカ カタログ＋α） の諸元データから車両モデルを素早く構築し走行させる＋αとはカタログからは入手できないエンジン燃費やモータ効率マップでありそのために推定マップ自動作成機能あり

モータ特性入力画面エンジン燃費マップ入力画面

車両基本諸元車両駆動系入力画面

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機能

・自動車（含む二輪車）の動力性能・燃費性能を予測し動力性能・燃費の両面から

パワートレインの最適化検討を行う

■変速機タイプによる動力性能・燃費性能差

■ハイブリッドシステムタイプによる動力性能・燃費性能差

■パワートレイン諸元の机上セッティング

減速比（変速機・最終）・トルコン特性

■低燃費技術の定量評価

回生ブレーキ・補機駆動制御・エンジンアイドリング停止

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▼対象車両システム

■パワーソース

エンジン / HEV（パラレル・シリーズ方式） / EV（電気自動車）■変速機

MT/AMT（手動変速機）/ AT(トルコン使用自動変速機）CVT (無段変速機) 発進用クラッチまたはトルコン付遊星歯車式CVT(プラネタリギア式動力分割機構）－1PLG方式(THS) , 2PLG方式（GM VOLTECⅡ)

■補機

エンジン・モータ・バッテリ駆動（電気負荷）補機が定義可

▼計算機能

■動力性能計算

走行性能線図出力・発進＆追い抜き加速・最高速性能計算

■モード燃費計算

国内10.15、JC08、JE05、US City、High Way、NEDC、WLTCの各モードに加えユーザ独自のモードの作成も可能.

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＜動力性能シミュレーション＞

・パワーソースの動力と走行抵抗から運動方程式を用いて加速度を計算

・発進および追い抜き加速ではタイヤのトラクションを考慮

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走行性能線図 (JASO様式）

6速-MT 4速-AT ベルト式CVT

電気自動車5速MT遊星歯車式CVT7

加速性能

発進加速と最高速

追い抜き加速

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＜モード走行シミュレーション＞

車両モデルを走行モードにしたがい走行させ燃費やエネルギ消費を出力

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DRIVESIM のモード走行解析計算の特徴

順解析 逆解析

仮想ドライバ 自身で車速を目標値に合わせることができない。アクセル・ブレーキ操作手順の指令（モデル化）要

F: 駆動力

ΔF: 修正量

m:車重α加速

度V:車速Vr:目標

車速Δt:時間刻

み

自身で車速を目標値に合わせることができる理想ドライバ。アクセル・ブレーキ操作の指令不要

F=m ・αr

αr:目標加速度

運動解析 運動方程式を微分方程式の

初期値問題として解く

運動方程式を代数方程式

として解く

要求走行動力=駆動動力（左記フローチャート）

時間刻み 刻みを大きくすると計算が破綻

1～10mの細かい時間刻みが必要計算刻みによる計算破綻なし。

1sの時間刻みも可

モード走行では逆解析（ Kinematic Analysis)を使用 Simulinkベースのシミュレーションで用いられる順解析(Dynamic Analysis)

に比べドライバモデルが不要でしかも計算ステップ時間を大きく設定することができるので計算時間が大幅に短縮

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走行モード

・10.15 , JC08, JE05, NEDC ,LA-4 , High Way, WLTC モードのほかユーザよる走行モードも作成可

・同一走行パターンの繰り返しからなるパターンも作成. （EVの航続距離予測時などに使用）

・走行区間の路面勾配を与えることも可.

ユーザモード

10.15モード

JC08モード

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WLTCモードデータファイルの作成

MT車のWLTCの変速スケジュールは従来の走行モードのような車速基準ではなくWLTP(試験手順書）に則り車両諸元・エンジン性能に応じた変速スケジュールを決める必要があります。

DRIVESIMでは車速スケジュールのみが入力されたテーブル用いてWLTPに則り現時点での車速、加速度、エンジン回転数、変速履歴を元に変速位置を決定しながら試験サイクルを走行します。また走行終了時に変速スケジュールがテーブルに書き込まれテーブルが完成します。

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HEV車の燃費計算・ハイブリッド車はモード走行前後のバッテリ充電量（SOC）が許容誤差内に入る（0に近くなる）よう走行した時の燃費を以って正しいモード燃費とします。DRIVESIMでは目的変数を走行前後SOC差、最適化変数を制御プログラム中のいずれかのパラメータに設定し目的変数を最小化するよう何サイクルか試走しその結果から回帰式により充電量ゼロの条件とその時の燃費を求めこれをモード燃費とします.

試走結果

最適化計算の設定13

▼『等価慣性重量区分の表による』をチェックした場合

車両ファイルに入力された車両重量を元に選択された換算表を用いて求めた等価慣性重量で走行することができます. 表は各国試験規定に合わせて作成しておきます.

▼『等価慣性重量区分の表による』をチェックしない場合車両ファイルに入力された走行時実重量を用いて走行します. 実走燃費予測などの際はこちらを使用します.

等価慣性重量

・シャーシダイナモでのモード走行試験では車両重量を元に試験重量を求め、換算表を用いて等価慣性重量を求めて試験時のローラ慣性モーメントを選定するように規定されています.

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計算結果の出力

走行時系列データドライブアニメーション

・走行時の車速、駆動力ほか合計40項目以上の時系列データがグラフ表示できる ほか

CSVファイル、Excelに一括保存

・ドライブアニメーションではドライバパネル上の車速計、エンジン・MGの回転計、トルク計、

バッテリ残量(SOC)計や変速比計で走行を再現表示

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エネルギバランスエンジン使用ポイントの分布図

(HEV車のJC08モード走行時の例）

テキスト印刷

モータ使用ポイントの分布図

(EV車のJC08モード走行時の例）16

＜車両モデル作成＞

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車両基本諸元

車両システム入力画面

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パワートレイン構成

各要素のアイコンを使って複雑なパワートレインシステムも簡単に入力

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パワーソース・補機

エンジン燃費マップ モータ効率マップ

補機 オルタネータ

エンジン、モータの効率マップは基本諸元を基に自動作成可能。

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要求トルク Treq

要求角速度 ω

電圧 |V| ∠θV

電流 |I| ∠θI

力率 COSΦ Φ=∠θV -∠θI

入力 Pin=|V|・|I|・cosΦ

要求出力 Pout=Treq・ω

目標車速

車両諸元

効率 η=Pout/Pin

車両全体の電力収支計算（補機・バッテリ充放電ほか）

モータモデルモータ計算のフロー

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永久磁石同期モータ(PMSM)

q-d軸変換による電圧・電流のベクトル演算 22

３相誘導モータ

T型等価回路のフェーザ表示による電圧・電流のベクトル演算

↓

実際のベクトル制御による誘導モータの定常特性を表す「準定常モデル」となる

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モータ特性比較

「滑り周波数制御」を選択すると

誘導モータのベクトル制御で用いられる「２次磁束一定制御」時のモータ特性を再現した*準定常モデルとなる。

これにより実際の誘導モータのベクトル制御のシミュレーションに必要な磁束座標系で表した誘導モータの電圧電流方程式とトルク方程式による複雑な**ベクトル制御演算なしで誘導モータ特性予測が可能。

→逆解析法の利点

*モード走行シミュレーションには準定常モデルが適用できるが急加減速走行等の厳密なシミュレーションには**ベクトル制御演算が必要になるので注意

←DRIVESIM準定常計算による

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モータのSweet Spot表示

モータの効率が最も高い点（領域）を意味するSweet Spotを表示。モータ：タイヤ減速比設定やトランスミッション各段の変速比、CVTの変速比マップ作成などに使用。

トランスミッションなし JC08走行時運転ポイントの分布

同２速切り替え式トランスミッション搭載時 同CVT搭載時 25

エンジン燃費マップの自動作成

全域の燃費マップを作成

エンジンの全開トルク特性と基本諸元を入力

燃費マップの自動作成操作をYOUTUBE動画で紹介しています。

動画タイトル： Engine FC Auto Mapping

URL: https://youtu.be/AWF6OIEGx5c

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変速機－AT

AT_トルコン特性

AT(AMT)_シフトダイアグラム27

変速機－CVT

CVT変速比設定画面

CVT変速比マップ（車速-動力）

遊星歯車（プラネタリギア）CVT

ベルト式CVT

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電力系統

バッテリ特性入力

HEVシステムでは電力源・蓄電装置として

・バッテリ（走行駆動用主バッテリ、補機用バッテリ）

・キャパシタをもつことが可能

キャパシタ 主バッテリ 補機バッテリ

電気負荷

AC/DCコンバータ

モータ発電機

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＜制御プログラム作成＞

■エンジン車とEV車両

走行にはアクセルやブレーキ、クラッチの操作が必要ですがDRIVESIMでは必要な操作を

自動的に判断し走行するので補機を持つモデルを除き制御プログラムは不要

■ハイブリッド車

パラレルハイブリッド車ではエンジンとモータの動力分担をプログラム

またモータとは別に発電機を持つ場合には発電電力をプログラム

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制御指令

1Step計算毎に実行される制御指令は6つあり各指令毎にプログラムを作成。

● クラッチ/エンジン動作指令

クラッチON-OFF, エンジン停止-起動に関する指令

注）エンジン車はクラッチON-OFF指令不要

アイドリングストップ設定によりクラッチOFFまたは変速位置ニュートラル時自動的にエンジン停止

● 補機指令（補機を持つ場合のみ）

エンジン補機・MG補機・電気負荷の各動力（電力）値を指令

●オルタネータ指令：エンジン駆動の特殊補機とし発電電力または電圧値を指令

● 動力指令（パラレルハイブリッド車のみ）

エンジンとMGの動力分担を指令 （遊星歯車CVTではエンジン、MG、SGの動力）

● SG指令（発電機をもつ場合のみ）

エンジンによるジェネレータの駆動動力またはジェネレータの発電電力値を指令

● CVTマップ選択指令（遊星歯車CVTでは制御モード選択指令）

エンジンで駆動・MGで駆動・エンジンとMGの両方で駆動の３マップの中から選択

●充放電指令

電力系統の電力源、蓄電装置への充放電電力をまとめて指令31

制御プログラム作成方法

・DRIVESIMのプログラムテンプレート画面でプログラムを作成することが可能

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●制御指令毎にプログラムを作成

■動力指令

■クラッチ、エンジン動作指令

■補機指令

■CVTマップ選択指令

■SG指令

■オルタネータ指令 (1) 制御指令を選択

(2) 条件判断文を入力

(3) 条件に対する処理内容を入力

(4) 書き込まれたプログラム

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●演算式

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●プログラム構造

多重構造のIFブロックが使用できるので条件分岐が多いケースも簡潔にプログラミング.

●プログラムの保存と実行

「制御ファイル」として保存. 車両諸元ファイルでは[Controller」アイコンで「制御ファイル」名を指定.

指定する「制御ファイル」を変更すれば同じ車両諸元でいろいろな制御パターンでの走行シミュレーション

が可能35

開発販売元（お問い合わせ先）

MECWARE松尾技術士事務所

〒436-0062静岡県掛川市旭ヶ丘1-15-12TEL/FAX: 0537-24-8240E-mail:mec-matsuo@mail.wbs.ne.jp

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