仮想環境による...
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富士通テン株式会社富士通テン株式会社富士通テン株式会社富士通テン株式会社ソフトウェア技術本部ソフトウェア技術本部ソフトウェア技術本部ソフトウェア技術本部
AEソフト技術統括部ソフト技術統括部ソフト技術統括部ソフト技術統括部
仮想環境による自動車制御ソフトウェアの評価手法
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モデルベース開発について
仮想環境(HILS-RPE)
HILS活用事例
HILSに関する最近の動向
仮想開発環境(MILS/SILS/PILS)
仮想環境の課題
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自動車制御ソフトの開発量推移自動車制御ソフトの開発量推移
開発量開発量開発量開発量
不足不足不足不足
工数工数工数工数
生産性生産性生産性生産性
1990199019901990 2020202011110000
開発量の急増
ユーザニーズのユーザニーズのユーザニーズのユーザニーズの多様化多様化多様化多様化
環境環境環境環境
安全安全安全安全 快適快適快適快適
2000200020002000
・部品化・構造化による効率化・ツール、標準化による効率化 構造改革?構造改革?構造改革?構造改革?
派遣・外注派遣・外注派遣・外注派遣・外注
・派遣、外注による人員確保
開発人員開発人員開発人員開発人員
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モデルベース開発モデルベース開発
� モデル化とシミュレーションによる開発のスパイラルアップ
システムを物理的システムを物理的システムを物理的システムを物理的に把握するに把握するに把握するに把握する(Modeling)
短期間に試行を繰返し短期間に試行を繰返し短期間に試行を繰返し短期間に試行を繰返しアルゴリズムを早期完成アルゴリズムを早期完成アルゴリズムを早期完成アルゴリズムを早期完成
(Spiral-up)
シミュレーションによるシミュレーションによるシミュレーションによるシミュレーションによる検証検証検証検証制御制御制御制御系系系系を理論的に設計を理論的に設計を理論的に設計を理論的に設計(Control Model)
ノウハウを再利用ノウハウを再利用ノウハウを再利用ノウハウを再利用可能な形式知可能な形式知可能な形式知可能な形式知
として蓄積として蓄積として蓄積として蓄積
(Verification, Validation)
ハードに依存しない自由度の高い開発手法ハードに依存しない自由度の高い開発手法ハードに依存しない自由度の高い開発手法ハードに依存しない自由度の高い開発手法
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モデルを使った開発モデルを使った開発モデルを使った開発モデルを使った開発モデルを使った開発モデルを使った開発モデルを使った開発モデルを使った開発
ホイールシリンダ圧変換
kz cz
kx
cz
rw
Ft
Vw Tb
横力マップ
Fsf
Ft
Fy
Fx
ββββδδδδ
スリップ角
ブレーキトルク変換
スリップ率
ECUECUECUECU
車体速
車輪速
y
x
z
p
q
r
Fz4
Fy4Fx4
車体系 摩擦係数
横力摩擦係数
ACT駆動信号
I/O
車輪速パルス
路面抗力
4輪分
操舵角マップ
操舵角
μ-Sマップ
車両運動シミュレーションによる制御アルゴリズムの評価車両運動シミュレーションによる制御アルゴリズムの評価車両運動シミュレーションによる制御アルゴリズムの評価車両運動シミュレーションによる制御アルゴリズムの評価
システム挙動の視覚的表現
創造の創造の創造の創造の場場場場が広がるが広がるが広がるが広がる
・空間的制約がない・空間的制約がない・空間的制約がない・空間的制約がない・・・・時間的制約がない時間的制約がない時間的制約がない時間的制約がない・・・・いつでも同じ結果いつでも同じ結果いつでも同じ結果いつでも同じ結果
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スロットルスロットルスロットルスロットル開度開度開度開度
制御系の動きを制御系の動きを制御系の動きを制御系の動きをリアルタイムリアルタイムリアルタイムリアルタイムで把握しながら設計で把握しながら設計で把握しながら設計で把握しながら設計開発の初期段階で製品評価を行い、製品設計の完成度を高める開発の初期段階で製品評価を行い、製品設計の完成度を高める開発の初期段階で製品評価を行い、製品設計の完成度を高める開発の初期段階で製品評価を行い、製品設計の完成度を高める
トルクトルクトルクトルク
電気電気電気電気信号信号信号信号
デジタルデジタルデジタルデジタル情報情報情報情報
デジタルデジタルデジタルデジタル情報情報情報情報
電気電気電気電気信号信号信号信号
回転数回転数回転数回転数
車速車速車速車速Plant ModelPlant Model
I/F
I/F
I/F
I/F
点火点火点火点火時期時期時期時期
燃料量燃料量燃料量燃料量
I/F
I/F
I/F
I/F
機構機構機構機構、、、、電気電気電気電気、、、、ソフトを含むシステム要素ソフトを含むシステム要素ソフトを含むシステム要素ソフトを含むシステム要素・・・・機能をモデル化し、機能をモデル化し、機能をモデル化し、機能をモデル化し、実物と同等な評価環境を提供するシステム実物と同等な評価環境を提供するシステム実物と同等な評価環境を提供するシステム実物と同等な評価環境を提供するシステム
空気量空気量空気量空気量
車速センサ車速センサ車速センサ車速センサ
クランク角クランク角クランク角クランク角
センサセンサセンサセンサ
AFセンサセンサセンサセンサ
HILSHILSHILSHILS((((Hardware Hardware Hardware Hardware IIIIn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulator))))HILSHILSHILSHILSHILSHILSHILSHILS((((((((Hardware Hardware Hardware Hardware Hardware Hardware Hardware Hardware IIIIIIIIn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulatorn The Loop Simulator))))))))
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RPE
・制御ソフト・制御ソフト・制御ソフト・制御ソフトを実マイコンで実行を実マイコンで実行を実マイコンで実行を実マイコンで実行
(必要に応じ(必要に応じ(必要に応じ(必要に応じPentiumで実行で実行で実行で実行))))
・・・・ECUハードは量産ハードは量産ハードは量産ハードは量産ECU同等同等同等同等
・・・・メモリ、メモリ、メモリ、メモリ、IOIOIOIOは豊富に装備は豊富に装備は豊富に装備は豊富に装備
ココココネネネネククククタタタタ
CPUCPUCPUCPU 周辺機能
周辺機能
周辺機能
周辺機能
ドライバ
ドライバ
ドライバ
ドライバ
レシーバ
レシーバ
レシーバ
レシーバ
ドライバ
ドライバ
ドライバ
ドライバ
レシーバ
レシーバ
レシーバ
レシーバ
アナログアナログアナログアナログIOIOIOIOアナログアナログアナログアナログIOIOIOIO
CPU 汎用ECUハード汎用ECUハード汎用ECUハード汎用ECUハード
デジタルデジタルデジタルデジタルIOIOIOIOデジタルデジタルデジタルデジタルIOIOIOIO
パワードライバパワードライバPentiumIFIFIFIF board
ココココネネネネククククタタタタ
Simulation PF 周辺回路
メリットメリットメリットメリット・・・・性能やメモリの制約なく性能やメモリの制約なく性能やメモリの制約なく性能やメモリの制約なくアルゴリズム開発可能アルゴリズム開発可能アルゴリズム開発可能アルゴリズム開発可能
・・・・MBDの開発段階に応じたの開発段階に応じたの開発段階に応じたの開発段階に応じた
手法で開発期間を短縮手法で開発期間を短縮手法で開発期間を短縮手法で開発期間を短縮①①①①Full Pass:制御ソフトを:制御ソフトを:制御ソフトを:制御ソフトを
全て全て全て全てPentium上に搭載。上に搭載。上に搭載。上に搭載。②②②②Bypass:一部のアプリを一部のアプリを一部のアプリを一部のアプリをPentium上に搭載。上に搭載。上に搭載。上に搭載。
RPE((((Rapid Prototype ECU))))RPE((((Rapid Prototype ECU))))
周辺回路
実実実実ECUECUECUECU構成構成構成構成
RPERPERPERPEハード構成ハード構成ハード構成ハード構成
MBDMBDMBDMBDの効果を最大限に引き出すにはの効果を最大限に引き出すにはの効果を最大限に引き出すにはの効果を最大限に引き出すにはモデルを直接実行できるハードが必要モデルを直接実行できるハードが必要モデルを直接実行できるハードが必要モデルを直接実行できるハードが必要
制御制御制御制御モデルモデルモデルモデル周辺回路
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制御仕様
制御アルゴリズム
プログラム設計
実装
単体検査
結合検査
システム検査
構造設計
機能検査
制御制御制御制御系系系系のモデル化のモデル化のモデル化のモデル化シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証
Verification
Validation妥当性検証妥当性検証妥当性検証妥当性検証
等価性検証等価性検証等価性検証等価性検証
MBDにおける制御開発プロセスMBDにおける制御開発プロセス
アプリ開発アプリ開発アプリ開発アプリ開発
ソフト開発ソフト開発ソフト開発ソフト開発
境界線の橋渡し境界線の橋渡し境界線の橋渡し境界線の橋渡しが効率化の鍵が効率化の鍵が効率化の鍵が効率化の鍵
モデル仕様書モデル仕様書モデル仕様書モデル仕様書
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①①①①制御モデル制御モデル制御モデル制御モデル開発開発開発開発シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証
②②②②Cソースの自動生成Cソースの自動生成Cソースの自動生成Cソースの自動生成伝達ミスの排除伝達ミスの排除伝達ミスの排除伝達ミスの排除
③③③③実機搭載での検証実機搭載での検証実機搭載での検証実機搭載での検証シミュレーション結果と照合シミュレーション結果と照合シミュレーション結果と照合シミュレーション結果と照合
制御仕様書制御仕様書制御仕様書制御仕様書 →→→→ 実行可能な仕様書(明確な情報伝達)実行可能な仕様書(明確な情報伝達)実行可能な仕様書(明確な情報伝達)実行可能な仕様書(明確な情報伝達)
制御プログラムの自動生成制御プログラムの自動生成制御プログラムの自動生成制御プログラムの自動生成制御プログラムの自動生成制御プログラムの自動生成制御プログラムの自動生成制御プログラムの自動生成
物理世界物理世界物理世界物理世界
ハード世界ハード世界ハード世界ハード世界
ソフト世界ソフト世界ソフト世界ソフト世界制御アルゴリズムを制御アルゴリズムを制御アルゴリズムを制御アルゴリズムを信号に置換える信号に置換える信号に置換える信号に置換えるインターフェイスが必要インターフェイスが必要インターフェイスが必要インターフェイスが必要
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PFPFPFPFへの搭載への搭載への搭載への搭載(実装)(実装)(実装)(実装)
MBDMBDMBDMBDととととPFPFPFPFベース開発の関係ベース開発の関係ベース開発の関係ベース開発の関係MBDMBDMBDMBDととととPFPFPFPFベース開発の関係ベース開発の関係ベース開発の関係ベース開発の関係
RTEBSW
Hardware
検証検証検証検証
ソフト構造設計ソフト構造設計ソフト構造設計ソフト構造設計
P1I/O
A3aplA2aplA1apl
P2I/OP3I/OP4I/O
T5timerT6timerT7timerT8timer
ΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣF/B
ソフトモジュールソフトモジュールソフトモジュールソフトモジュールライブラリライブラリライブラリライブラリ
再利用再利用再利用再利用
MBDMBDMBDMBDの領域(PFレス)の領域(PFレス)の領域(PFレス)の領域(PFレス)
アプリ開発アプリ開発アプリ開発アプリ開発
PFPFPFPFベースベースベースベース開発の領域開発の領域開発の領域開発の領域
アプリの実装アプリの実装アプリの実装アプリの実装
制御モデル制御モデル制御モデル制御モデル
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仮想環境(HILS-RPE)仮想環境(HILS-RPE)
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従来の従来の従来の従来のデバッグデバッグデバッグデバッグ作業における課題作業における課題作業における課題作業における課題従来の従来の従来の従来のデバッグデバッグデバッグデバッグ作業における課題作業における課題作業における課題作業における課題
制御仕様書制御仕様書制御仕様書制御仕様書チェックシートチェックシートチェックシートチェックシート
制御制御制御制御仕様仕様仕様仕様書書書書に記述されたに記述されたに記述されたに記述された制御機能制御機能制御機能制御機能をををを擬似信号発生装置擬似信号発生装置擬似信号発生装置擬似信号発生装置(チェッカ-)を使い一つ一つ確認する作業(チェッカ-)を使い一つ一つ確認する作業(チェッカ-)を使い一つ一つ確認する作業(チェッカ-)を使い一つ一つ確認する作業
1. 人手による作業で膨大な工数が必要
2. 確認漏れ、判断ミスが生じる可能性有り
3. 複合条件、過渡条件の設定困難
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スロットルスロットルスロットルスロットル開度開度開度開度
トルクトルクトルクトルク
電気電気電気電気信号信号信号信号
デジタルデジタルデジタルデジタル情報情報情報情報
デジタルデジタルデジタルデジタル情報情報情報情報
電気電気電気電気信号信号信号信号
回転数回転数回転数回転数
車速車速車速車速Plant ModelPlant Model
I/F
I/F
I/F
I/F
点火点火点火点火時期時期時期時期
燃料量燃料量燃料量燃料量
I/F
I/F
I/F
I/F空気量空気量空気量空気量
車速センサ車速センサ車速センサ車速センサ
クランク角クランク角クランク角クランク角
センサセンサセンサセンサ
AFセンサセンサセンサセンサ
GUI
GUI
GUI
GUI操作操作操作操作
自動自動自動自動運転モード
運転モード
運転モード
運転モード
パソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図るパソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図るパソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図るパソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図るパソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図るパソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図るパソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図るパソコン機能を活用した自動化で効率化と品質向上を図る
HILHILHILHILSSSSによる制御ソフトのデバッグによる制御ソフトのデバッグによる制御ソフトのデバッグによる制御ソフトのデバッグHILHILHILHILSSSSによる制御ソフトのデバッグによる制御ソフトのデバッグによる制御ソフトのデバッグによる制御ソフトのデバッグ
モニタ・解析
モニタ・解析
モニタ・解析
モニタ・解析
レポート
レポート
レポート
レポート
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実機検証実機検証実機検証実機検証
開発サイクルが大きい開発サイクルが大きい開発サイクルが大きい開発サイクルが大きい
HILSによるによるによるによる検証検証検証検証
シミュレーション活用で開発初期段階に課題解決シミュレーション活用で開発初期段階に課題解決シミュレーション活用で開発初期段階に課題解決シミュレーション活用で開発初期段階に課題解決
仮想環境(仮想環境(仮想環境(仮想環境(HILS-RPE)による検証のメリットによる検証のメリットによる検証のメリットによる検証のメリット
①①①① シミュレーションにより開発初期段階で検証シミュレーションにより開発初期段階で検証シミュレーションにより開発初期段階で検証シミュレーションにより開発初期段階で検証
②②②② 製品の使用環境と同一条件で動的に検証製品の使用環境と同一条件で動的に検証製品の使用環境と同一条件で動的に検証製品の使用環境と同一条件で動的に検証
③③③③ スパイラルアップで完成度を高めるスパイラルアップで完成度を高めるスパイラルアップで完成度を高めるスパイラルアップで完成度を高める
開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング開発課題のフロントローディング
システムを物理システムを物理システムを物理システムを物理的に把握する的に把握する的に把握する的に把握する(Modeling)
短期間に試行を繰返し短期間に試行を繰返し短期間に試行を繰返し短期間に試行を繰返しアルゴリズムを早期完成アルゴリズムを早期完成アルゴリズムを早期完成アルゴリズムを早期完成
(Spiral-up)
シミュレーションによるシミュレーションによるシミュレーションによるシミュレーションによる検証検証検証検証(Verification, Validation)
制御制御制御制御系系系系を理論的に設計を理論的に設計を理論的に設計を理論的に設計(Control Model)
ノウハウを再利用ノウハウを再利用ノウハウを再利用ノウハウを再利用可能な形式知可能な形式知可能な形式知可能な形式知
として蓄積として蓄積として蓄積として蓄積
HILSHILSHILSHILS RPERPERPERPE
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機能検証機能検証機能検証機能検証
MBDMBDMBDMBDにおけるにおけるにおけるにおけるデバッグデバッグデバッグデバッグ作業作業作業作業MBDMBDMBDMBDにおけるにおけるにおけるにおけるデバッグデバッグデバッグデバッグ作業作業作業作業
制御仕様はシミュレーション結果を比較検証(制御仕様はシミュレーション結果を比較検証(制御仕様はシミュレーション結果を比較検証(制御仕様はシミュレーション結果を比較検証(Verification))))
MBDにおけるデバッグの重点(Validation)1. 全ての条件で動作が一致しているか?(カバレッジ率)2. 制御条件外で異常な動作がないか?(FMEA)3. 境界条件で制御が正常に移行しているか?(状態遷移)
シミュレーションシミュレーションシミュレーションシミュレーションPFPFPFPF
実実実実ECUECUECUECU----PFPFPFPF
RPERPERPERPE
実実実実ECUECUECUECU
比較一致比較一致比較一致比較一致
MBDでは仕様の曖昧さや、ロジック設計のミスは回避される。
開発開発開発開発
量産量産量産量産
ReferenceReferenceReferenceReferenceReuseReuseReuseReuse
自動生成自動生成自動生成自動生成
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シミュレーション結果シミュレーション結果シミュレーション結果シミュレーション結果・・・・レポートレポートレポートレポート制御ロジックの考案制御ロジックの考案制御ロジックの考案制御ロジックの考案から評価のサイクルをから評価のサイクルをから評価のサイクルをから評価のサイクルを短時間で繰り返す短時間で繰り返す短時間で繰り返す短時間で繰り返す
プロトプロトプロトプロトECU(RPE)ECU(RPE)ECU(RPE)ECU(RPE)
制御アプリを制御アプリを制御アプリを制御アプリを実装し、実装し、実装し、実装し、評価を自動化評価を自動化評価を自動化評価を自動化
⇒⇒⇒⇒開発期間短縮開発期間短縮開発期間短縮開発期間短縮
検査仕様検査仕様検査仕様検査仕様・・・・評価評価評価評価パターンパターンパターンパターン
制御モデル制御モデル制御モデル制御モデル
仮想仮想仮想仮想環境環境環境環境((((HILSHILSHILSHILS))))
プラントプラントプラントプラントモデルモデルモデルモデル
実績のあるアプリを実績のあるアプリを実績のあるアプリを実績のあるアプリを検査仕様と共に蓄積検査仕様と共に蓄積検査仕様と共に蓄積検査仕様と共に蓄積
⇒⇒⇒⇒設計品質の向上設計品質の向上設計品質の向上設計品質の向上
制御アプリ制御アプリ制御アプリ制御アプリののののスパイラルアップ開発スパイラルアップ開発スパイラルアップ開発スパイラルアップ開発制御アプリ制御アプリ制御アプリ制御アプリののののスパイラルアップ開発スパイラルアップ開発スパイラルアップ開発スパイラルアップ開発
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HILS活用事例HILS活用事例
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実行条件設定実行条件設定実行条件設定実行条件設定
分岐条件設定分岐条件設定分岐条件設定分岐条件設定
実行結果計測実行結果計測実行結果計測実行結果計測
実行時間計測実行時間計測実行時間計測実行時間計測
分岐条件変更分岐条件変更分岐条件変更分岐条件変更
検査項目変更検査項目変更検査項目変更検査項目変更
検査内容検査内容検査内容検査内容HILSの効果の効果の効果の効果
多種多種多種多種DATAのののの
同時計測・表示同時計測・表示同時計測・表示同時計測・表示
定型検査条件定型検査条件定型検査条件定型検査条件の再利用の再利用の再利用の再利用
・準備作業の大幅短縮・準備作業の大幅短縮・準備作業の大幅短縮・準備作業の大幅短縮・モデルを使用により・モデルを使用により・モデルを使用により・モデルを使用により条件設定が容易条件設定が容易条件設定が容易条件設定が容易((((過渡状態過渡状態過渡状態過渡状態、、、、フィードバック状態)フィードバック状態)フィードバック状態)フィードバック状態)
・検査手順の再利用が可能・検査手順の再利用が可能・検査手順の再利用が可能・検査手順の再利用が可能(キートレース、検査パターンエディタ)(キートレース、検査パターンエディタ)(キートレース、検査パターンエディタ)(キートレース、検査パターンエディタ)
工数にして工数にして工数にして工数にして
約26%効率化約26%効率化約26%効率化約26%効率化を実現を実現を実現を実現
定型の評価業務では定型の評価業務では定型の評価業務では定型の評価業務では
最大60%効率化最大60%効率化最大60%効率化最大60%効率化を実現を実現を実現を実現
「エンジン制御ECU」開発への適用
HILSHILSHILSHILSのプログラムデバッグへののプログラムデバッグへののプログラムデバッグへののプログラムデバッグへの適用適用適用適用HILSHILSHILSHILSのプログラムデバッグへののプログラムデバッグへののプログラムデバッグへののプログラムデバッグへの適用適用適用適用
簡単条件設定簡単条件設定簡単条件設定簡単条件設定過渡条件設定過渡条件設定過渡条件設定過渡条件設定
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センサ、スイッチ、通信センサ、スイッチ、通信センサ、スイッチ、通信センサ、スイッチ、通信センサ、スイッチ、通信センサ、スイッチ、通信センサ、スイッチ、通信センサ、スイッチ、通信等の組合せやタイミング等の組合せやタイミング等の組合せやタイミング等の組合せやタイミング等の組合せやタイミング等の組合せやタイミング等の組合せやタイミング等の組合せやタイミングを変えながらを変えながらを変えながらを変えながらを変えながらを変えながらを変えながらを変えながら検査検査検査検査検査検査検査検査の自動の自動の自動の自動の自動の自動の自動の自動実行実行実行実行実行実行実行実行・・・・・・・・判定判定判定判定判定判定判定判定を行いを行いを行いを行いを行いを行いを行いを行い、、、、、、、、プログラムプログラムプログラムプログラムプログラムプログラムプログラムプログラム検査検査検査検査検査検査検査検査工数を工数を工数を工数を工数を工数を工数を工数を大幅大幅大幅大幅大幅大幅大幅大幅削減削減削減削減削減削減削減削減
検査仕様書検査仕様書検査仕様書検査仕様書
チャタリングの自動設定チャタリングの自動設定チャタリングの自動設定チャタリングの自動設定
AAAA
BBBB
CCCC
AAAABBBB’BBBB’’
BBBB’’’
BBBB’’’’
SWSWSWSW組合せの自動生成組合せの自動生成組合せの自動生成組合せの自動生成
タイミングの自動変更タイミングの自動変更タイミングの自動変更タイミングの自動変更
自動実行自動実行自動実行自動実行・・・・自動判定自動判定自動判定自動判定
HILSの活用事例(網羅的テストの自動実行)HILSの活用事例(網羅的テストの自動実行)
結果結果結果結果レポートレポートレポートレポート
無人で長時間運転が可能無人で長時間運転が可能無人で長時間運転が可能無人で長時間運転が可能
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HILSの活用事例(信頼性試験の自動実行)HILSの活用事例(信頼性試験の自動実行)
+B
DELAY
固定電源
可変電源
電源変動I/F
リレー制御信号
+B MREL IGSW BATT VB-LOAD実負荷電源
AUX1 AUX2 AUX3
EV7
EV8
EV11
EV12
EV9
EV10
EV5
EV6
EV3
EV4
EV1
EV2EV19
EV18
V.CTRL1
V.CTRL2
V.CTRL3
V.CTRL4
V.CTRL5
PWR-5
PWR-4
PWR-3
PWR-2
PWR-1
SPST9
SPST7
SPST5
SPST3
SPST1
DO
AO
(+B) (ACC) (IGSW)
検査パターン切替検査パターン切替検査パターン切替検査パターン切替ECUECUECUECU初期化初期化初期化初期化
検査パターン切替検査パターン切替検査パターン切替検査パターン切替ECUECUECUECU初期化初期化初期化初期化
変動前データ計測変動前データ計測変動前データ計測変動前データ計測変動前データ計測変動前データ計測変動前データ計測変動前データ計測
変動パターン出力変動パターン出力変動パターン出力変動パターン出力変動パターン出力変動パターン出力変動パターン出力変動パターン出力
変動後データ計測変動後データ計測変動後データ計測変動後データ計測変動後データ計測変動後データ計測変動後データ計測変動後データ計測
OK/NGOK/NGOK/NGOK/NG判定判定判定判定OK/NGOK/NGOK/NGOK/NG判定判定判定判定
繰り返し回数繰り返し回数繰り返し回数繰り返し回数>N>N>N>N繰り返し回数繰り返し回数繰り返し回数繰り返し回数>N>N>N>N
終了終了終了終了終了終了終了終了
全試験終了全試験終了全試験終了全試験終了????全試験終了全試験終了全試験終了全試験終了????
検査パターン(電圧制御信号・同期信号)
数百種の変動数百種の変動数百種の変動数百種の変動パターンパターンパターンパターン
自動検査ロジック自動検査ロジック自動検査ロジック自動検査ロジック検査パターン数が膨大な電源変動試験やFMEA試験を自動実行・自動判定する事で実動工数を大幅削減
動作状態で動作状態で動作状態で動作状態で試験が可能試験が可能試験が可能試験が可能
NO
NOYES
YES
当社実績当社実績当社実績当社実績80%工数削減%工数削減%工数削減%工数削減
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プロパティエディタプロパティエディタプロパティエディタプロパティエディタ
試験グループ試験グループ試験グループ試験グループマネージャマネージャマネージャマネージャ
チャートチャートチャートチャート
テンプレートテンプレートテンプレートテンプレート部品パレット部品パレット部品パレット部品パレット
検査検査検査検査一覧リスト一覧リスト一覧リスト一覧リスト
◆ 検査仕様を視覚的に分かり易く記述可能◆ GUI上から任意の判定ロジックが設定可能
プログラムレスで簡単に試験条件設定、合否判定ロジックの設定が可能
CATT::::CRAMAS AUTO TEST TOOL
検査仕様書作成支援(動的検証)検査仕様書作成支援(動的検証)
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●●定着化のポイント定着化のポイント★★HILSHILSを活用するうれしさを実感してもらうことを活用するうれしさを実感してもらうことを活用するうれしさを実感してもらうことを活用するうれしさを実感してもらうことを活用するうれしさを実感してもらうことを活用するうれしさを実感してもらうことを活用するうれしさを実感してもらうことを活用するうれしさを実感してもらうこと
効果を数値化することでHILS活用意欲(定着化)につながった。
★設計者設計者設計者設計者/評価者も頑張ってもらうこと評価者も頑張ってもらうこと評価者も頑張ってもらうこと評価者も頑張ってもらうことシステム構築はサポートするが魂(検査コンテンツ)は設計者システム構築はサポートするが魂(検査コンテンツ)は設計者//評価者が作る。評価者が作る。
★★開発開発開発開発開発開発開発開発//設計プロセスに設計プロセスに設計プロセスに設計プロセスに設計プロセスに設計プロセスに設計プロセスに設計プロセスにHILSHILS活用を組み込んでもらうこと活用を組み込んでもらうこと活用を組み込んでもらうこと活用を組み込んでもらうこと活用を組み込んでもらうこと活用を組み込んでもらうこと活用を組み込んでもらうこと活用を組み込んでもらうことHILSHILS活用を設計活用を設計//開発の標準プロセスにして定着化を図った。開発の標準プロセスにして定着化を図った。
●●改善効果改善効果検査検査検査検査検査検査検査検査//評価の自動化等評価の自動化等評価の自動化等評価の自動化等評価の自動化等評価の自動化等評価の自動化等評価の自動化等HILSHILS活用で活用で活用で活用で活用で活用で活用で活用で00Hの効率化00Hの効率化00Hの効率化00Hの効率化00Hの効率化00Hの効率化00Hの効率化00Hの効率化!!!!!!!!
事例)事例)・・ECUECU機能検査機能検査 00H00H・通信機能検査・通信機能検査 00H00H・ソフト出荷検査・ソフト出荷検査 00H00H
●●取組み内容取組み内容
次の活用につなげる次の活用につなげる次の活用につなげる次の活用につなげる
①①①①活用活用活用活用WGを立上げ、を立上げ、を立上げ、を立上げ、
目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動②②②②振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果
と課題を共有と課題を共有と課題を共有と課題を共有③③③③効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め
パワーシフトパワーシフトパワーシフトパワーシフト
①①①①①①①①活用活用活用活用活用活用活用活用WGWGを立上げ、を立上げ、を立上げ、を立上げ、を立上げ、を立上げ、を立上げ、を立上げ、
目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動目標を設定して活動②②②②②②②②振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果振り返りを行い、成果
と課題を共有と課題を共有と課題を共有と課題を共有と課題を共有と課題を共有と課題を共有と課題を共有③③③③③③③③効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め効果相当工数を予め
パワーシフトパワーシフトパワーシフトパワーシフトパワーシフトパワーシフトパワーシフトパワーシフト
HILS活用定着化の活動事例HILS活用定着化の活動事例
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HILSに関する最近の動向HILSに関する最近の動向
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課題課題課題課題・構成・構成・構成・構成システム間システム間システム間システム間の時定数差が大きいの時定数差が大きいの時定数差が大きいの時定数差が大きい
(エンジン(エンジン(エンジン(エンジン制御、制御、制御、制御、モータモータモータモータ制御、走行制御、ブレーキ制御・・・・制御、走行制御、ブレーキ制御・・・・制御、走行制御、ブレーキ制御・・・・制御、走行制御、ブレーキ制御・・・・))))
・システム構築にコスト・時間がかかる・システム構築にコスト・時間がかかる・システム構築にコスト・時間がかかる・システム構築にコスト・時間がかかる・システムを使いこなすスキルをもった人材の育成・システムを使いこなすスキルをもった人材の育成・システムを使いこなすスキルをもった人材の育成・システムを使いこなすスキルをもった人材の育成
統合制御システム統合制御システム
バッテリバッテリバッテリバッテリインバータインバータインバータインバータ
モータモータモータモータエンジンエンジンエンジンエンジン
発電機発電機発電機発電機
メカ部品:メカ部品:メカ部品:メカ部品:時定数大(ms)時定数大(ms)時定数大(ms)時定数大(ms)
電気部品:電気部品:電気部品:電気部品:
時定数小(us)時定数小(us)時定数小(us)時定数小(us)
HVHV
MortorMortor
Brake Brake
DSSDSS
EPSEPS
EngEngEngEngEngEngEngEng
統合制御、協調制御のため、車両全体の挙動をシミュレーションが統合制御、協調制御のため、車両全体の挙動をシミュレーションが統合制御、協調制御のため、車両全体の挙動をシミュレーションが統合制御、協調制御のため、車両全体の挙動をシミュレーションが可能な統合シミュレータが必要可能な統合シミュレータが必要可能な統合シミュレータが必要可能な統合シミュレータが必要
・目的にあったシミュレーションシステムを構築・目的にあったシミュレーションシステムを構築・目的にあったシミュレーションシステムを構築・目的にあったシミュレーションシステムを構築・簡略化したモデルと精密なモデルを必要応じて組み合わせる・簡略化したモデルと精密なモデルを必要応じて組み合わせる・簡略化したモデルと精密なモデルを必要応じて組み合わせる・簡略化したモデルと精密なモデルを必要応じて組み合わせる
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相電圧相電圧相電圧相電圧
モータ中性点モータ中性点モータ中性点モータ中性点
実機で測定不可実機で測定不可実機で測定不可実機で測定不可
相電流相電流相電流相電流
モータモータモータモータ インバータインバータインバータインバータ
VVVVACACACACIIIIACACACAC
coscoscoscosθθθθ
VVVVDDDDCCCC
IIIIDDDDCCCC
TTTTNNNN※※※※モータ効率モータ効率モータ効率モータ効率 ====
(T*N)(T*N)(T*N)(T*N)////(sqrt(3)*V(sqrt(3)*V(sqrt(3)*V(sqrt(3)*VACACACAC*I*I*I*IACACACAC*cos*cos*cos*cosθθθθ))))
高速・高精度なシミュレーション(モータ)高速・高精度なシミュレーション(モータ)高速・高精度なシミュレーション(モータ)高速・高精度なシミュレーション(モータ)高速・高精度なシミュレーション(モータ)高速・高精度なシミュレーション(モータ)高速・高精度なシミュレーション(モータ)高速・高精度なシミュレーション(モータ)
ゲートゲートゲートゲート駆動信号駆動信号駆動信号駆動信号
FPGA上にモータモデルを実装FPGA上にモータモデルを実装FPGA上にモータモデルを実装FPGA上にモータモデルを実装ハード的に演算処理することハード的に演算処理することハード的に演算処理することハード的に演算処理することでモータシミュレーションを実現でモータシミュレーションを実現でモータシミュレーションを実現でモータシミュレーションを実現
デッドタイム保障
自動車の電動化に対応し、電気系のシミュレーション技術の重要性が高まる自動車の電動化に対応し、電気系のシミュレーション技術の重要性が高まる自動車の電動化に対応し、電気系のシミュレーション技術の重要性が高まる自動車の電動化に対応し、電気系のシミュレーション技術の重要性が高まる
課題:ユーザモデルの容易な搭載方法、ローコスト化課題:ユーザモデルの容易な搭載方法、ローコスト化課題:ユーザモデルの容易な搭載方法、ローコスト化課題:ユーザモデルの容易な搭載方法、ローコスト化
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エンジン回転数、エンジン回転数、エンジン回転数、エンジン回転数、点火点火点火点火時期、時期、時期、時期、混合気の状混合気の状混合気の状混合気の状況に応じて、況に応じて、況に応じて、況に応じて、筒内圧筒内圧筒内圧筒内圧シミュレーションを高速・シミュレーションを高速・シミュレーションを高速・シミュレーションを高速・高精度で実行高精度で実行高精度で実行高精度で実行
高速・高精度なシミュレーション(CPS)高速・高精度なシミュレーション(CPS)
筒内圧モデル筒内圧モデル
エンジン回転数筒内圧値筒内圧変化量
FPGAボード(CPS)
CPS出力補間CPS出力補間
パルス波形生成パルス波形生成
パルス波形計測パルス波形計測
CPUボード(マルチコア)
クランク角演算クランク角演算
クランク角噴射情報点火情報
エンジンモデルエンジンモデル50us50us50us50us
1us1us1us1us
1111mmmmssss
高精度高精度高精度高精度DADADADA
課題:インサイクルモデルの実用化課題:インサイクルモデルの実用化課題:インサイクルモデルの実用化課題:インサイクルモデルの実用化マルチコアマイコンの活用(モデル分割手法)マルチコアマイコンの活用(モデル分割手法)マルチコアマイコンの活用(モデル分割手法)マルチコアマイコンの活用(モデル分割手法)
マイコンの高性能化にともない、新たなモデル構築手法が可能となったマイコンの高性能化にともない、新たなモデル構築手法が可能となったマイコンの高性能化にともない、新たなモデル構築手法が可能となったマイコンの高性能化にともない、新たなモデル構築手法が可能となった
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仮想開発環境(MILS/SILS/PILS)仮想開発環境(MILS/SILS/PILS)
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HILSHILSHILSHILSRPERPERPERPE
PILSPILSPILSPILSProcessor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop Simulator
SILSSILSSILSSILSSoftware In The Loop SimulatorSoftware In The Loop SimulatorSoftware In The Loop SimulatorSoftware In The Loop Simulator
MILSMILSMILSMILSModel In The Loop SimulatorModel In The Loop SimulatorModel In The Loop SimulatorModel In The Loop Simulator
各シミュレーションツールの分類各シミュレーションツールの分類各シミュレーションツールの分類各シミュレーションツールの分類各シミュレーションツールの分類各シミュレーションツールの分類各シミュレーションツールの分類各シミュレーションツールの分類
制御制御制御制御アプリアプリアプリアプリ制御制御制御制御アプリアプリアプリアプリ車両車両車両車両モデルモデルモデルモデル車両車両車両車両モデルモデルモデルモデル
センサセンサセンサセンサ/ACT/ACT/ACT/ACTセンサセンサセンサセンサ/ACT/ACT/ACT/ACT電気信号電気信号電気信号電気信号
CPUCPU
ECUECUECUECUECUECUECUECU
PFPFPFPFPFPFPFPF
データ変換データ変換データ変換データ変換((((Hardware Model)
データ変換データ変換データ変換データ変換((((Hardware Model)
Hardware In The Loop SimulatorHardware In The Loop SimulatorHardware In The Loop SimulatorHardware In The Loop SimulatorRapid ProtRapid ProtRapid ProtRapid Prot----type ECUtype ECUtype ECUtype ECU
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制御仕様
制御アルゴリズム
プログラム設計
実装
単体検査
結合検査
システム検査
構造設計
機能検査
制御制御制御制御系系系系のモデル化のモデル化のモデル化のモデル化シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証シミュレーションによる検証
Verification
Validation妥当性検証妥当性検証妥当性検証妥当性検証
等価性検証等価性検証等価性検証等価性検証
開発プロセスと仮想環境開発プロセスと仮想環境
アプリ開発アプリ開発アプリ開発アプリ開発
ソフト開発ソフト開発ソフト開発ソフト開発
MILS: Model In The Loop SimulatorMILS: Model In The Loop SimulatorMILS: Model In The Loop SimulatorMILS: Model In The Loop SimulatorSILS: Software In The Loop SimulatorSILS: Software In The Loop SimulatorSILS: Software In The Loop SimulatorSILS: Software In The Loop SimulatorHILS: Hardware In The Loop SimulatorHILS: Hardware In The Loop SimulatorHILS: Hardware In The Loop SimulatorHILS: Hardware In The Loop SimulatorPILS:PILS:PILS:PILS: Processor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop SimulatorRPE: Rapid ProtRPE: Rapid ProtRPE: Rapid ProtRPE: Rapid Prot----type ECUtype ECUtype ECUtype ECU� 開発の各工程に適したシミュレーションツールが必要開発の各工程に適したシミュレーションツールが必要開発の各工程に適したシミュレーションツールが必要開発の各工程に適したシミュレーションツールが必要
境界線の橋渡し境界線の橋渡し境界線の橋渡し境界線の橋渡しが効率化の鍵が効率化の鍵が効率化の鍵が効率化の鍵
MILSMILSMILSMILS
RPERPERPERPE
SILSSILSSILSSILS
SILSSILSSILSSILS
PILSPILSPILSPILS
HILSHILSHILSHILS
HILSHILSHILSHILSHILSHILSHILSHILS
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・機能検証、性能評価・機能検証、性能評価・機能検証、性能評価・機能検証、性能評価実ECU実ECU実ECU実ECU----HILSHILSHILSHILS
SILSSILSSILSSILS ・ソフトウェアのデバッグ・ソフトウェアのデバッグ・ソフトウェアのデバッグ・ソフトウェアのデバッグ量産開発
量産開発
量産開発
量産開発
信号信号信号信号
MILSMILSMILSMILS////SILSSILSSILSSILS環境環境環境環境
HILSHILSHILSHILSRPERPERPERPE
信号信号信号信号
信号
信号
信号
信号
信号
信号
信号
信号
制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト プラントモデルプラントモデルプラントモデルプラントモデル
実機実機実機実機試作試作試作試作ECU ECU ECU ECU
・制御性の実証・制御性の実証・制御性の実証・制御性の実証・ソフトウェアのデバッグ・ソフトウェアのデバッグ・ソフトウェアのデバッグ・ソフトウェアのデバッグ
実ECU実ECU実ECU実ECU----HILSHILSHILSHILS
・アルゴリズムの性能評価・アルゴリズムの性能評価・アルゴリズムの性能評価・アルゴリズムの性能評価RPERPERPERPE----実機実機実機実機
・実環境と同等な機能評価・実環境と同等な機能評価・実環境と同等な機能評価・実環境と同等な機能評価RPERPERPERPE----HILSHILSHILSHILSシ
ステム開発
システム開発
システム開発
システム開発
・ハードを含む機能検証・ハードを含む機能検証・ハードを含む機能検証・ハードを含む機能検証PILSPILSPILSPILS
・機能の机上検討・機能の机上検討・機能の机上検討・機能の机上検討・精密モデルのシミュレーション・精密モデルのシミュレーション・精密モデルのシミュレーション・精密モデルのシミュレーション
SILSSILSSILSSILS
・考案・考案・考案・考案→→→→開発開発開発開発→→→→検証の検証の検証の検証のサイクルを早く回すサイクルを早く回すサイクルを早く回すサイクルを早く回す
MILSMILSMILSMILSアルゴリズム開発
アルゴリズム開発
アルゴリズム開発
アルゴリズム開発
構構構構 成成成成 用用用用 途途途途
開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境開発段階に応じた仮想開発環境
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HILSHILSHILSHILSの課題との課題との課題との課題とSILSSILSSILSSILSの必要性の必要性の必要性の必要性HILSHILSHILSHILSの課題との課題との課題との課題とSILSSILSSILSSILSの必要性の必要性の必要性の必要性
� HILSの課題の課題の課題の課題� 大規模、高精度なモデルの大規模、高精度なモデルの大規模、高精度なモデルの大規模、高精度なモデルの
シミュレーション実行が困難シミュレーション実行が困難シミュレーション実行が困難シミュレーション実行が困難� セットアップに時間と工数がセットアップに時間と工数がセットアップに時間と工数がセットアップに時間と工数が
かかるかかるかかるかかる� 社外委託先と同一な環境を社外委託先と同一な環境を社外委託先と同一な環境を社外委託先と同一な環境を
準備準備準備準備することが困難することが困難することが困難することが困難
� 先行開発でのニーズ先行開発でのニーズ先行開発でのニーズ先行開発でのニーズ� 精密なモデルを精密なモデルを精密なモデルを精密なモデルをClosed Loop
でシミュレーションがしたいでシミュレーションがしたいでシミュレーションがしたいでシミュレーションがしたい� ハード的な制約のない開発ハード的な制約のない開発ハード的な制約のない開発ハード的な制約のない開発
環境が必要環境が必要環境が必要環境が必要� 大学、研究機関と共同研究が大学、研究機関と共同研究が大学、研究機関と共同研究が大学、研究機関と共同研究が
可能な環境を即座に構築したい可能な環境を即座に構築したい可能な環境を即座に構築したい可能な環境を即座に構築したい
【【【【利点利点利点利点】】】】・ハードや実行速度によ・ハードや実行速度によ・ハードや実行速度によ・ハードや実行速度による制約が無いる制約が無いる制約が無いる制約が無い・環境構築が容易・環境構築が容易・環境構築が容易・環境構築が容易
【【【【欠点欠点欠点欠点】】】】・実装(量産)を考慮した・実装(量産)を考慮した・実装(量産)を考慮した・実装(量産)を考慮したアプリ開発ができないアプリ開発ができないアプリ開発ができないアプリ開発ができない・開発資産を量産開発・開発資産を量産開発・開発資産を量産開発・開発資産を量産開発で活用できないで活用できないで活用できないで活用できない
PILSPILSPILSPILS
SILSSILSSILSSILS
MILSMILSMILSMILS制御制御制御制御アプリアプリアプリアプリ制御制御制御制御アプリアプリアプリアプリ
車両車両車両車両モデルモデルモデルモデル車両車両車両車両モデルモデルモデルモデル
センサセンサセンサセンサ/ACT/ACT/ACT/ACTセンサセンサセンサセンサ/ACT/ACT/ACT/ACT電気信号電気信号電気信号電気信号
CPUCPU
ECUECUECUECUECUECUECUECU
PFPFPFPF
データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換
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-------------
-----------------
-----------------
--------------
--------------
仮想仮想仮想仮想ECUECUECUECU部分部分部分部分仮想仮想仮想仮想ECUECUECUECU部分部分部分部分
ターゲットソフトターゲットソフトターゲットソフトターゲットソフト
仮想仮想仮想仮想ECUECUECUECU・仮想車両演算用・仮想車両演算用・仮想車両演算用・仮想車両演算用PCPCPCPC
LANLANLANLAN
操作用操作用操作用操作用PCPCPCPC
仮想車両部分仮想車両部分仮想車両部分仮想車両部分仮想車両部分仮想車両部分仮想車両部分仮想車両部分 操作・表示部分操作・表示部分操作・表示部分操作・表示部分操作・表示部分操作・表示部分操作・表示部分操作・表示部分
マイコンマイコンマイコンマイコンモデルモデルモデルモデル
IIII////OOOOIFIFIFIF
H/WH/WH/WH/WIFIFIFIF
S/WS/WS/WS/W IFIFIFIF
ECUモデルECUモデルECUモデルECUモデル
ソフトウェアで演算ソフトウェアで演算ソフトウェアで演算ソフトウェアで演算 ソフトウェアで演算ソフトウェアで演算ソフトウェアで演算ソフトウェアで演算
仮想仮想仮想仮想仮想仮想仮想仮想ECUECUECUECUECUECUECUECUを用いたを用いたを用いたを用いたを用いたを用いたを用いたを用いた評価評価評価評価評価評価評価評価((((((((VirtualVirtualVirtualVirtualVirtualVirtualVirtualVirtual CRAMAS CRAMAS CRAMAS CRAMAS CRAMAS CRAMAS CRAMAS CRAMAS ))))))))
CRAMAS
GUICRAMAS PF
プラントプラントプラントプラントモデルモデルモデルモデルIFIFIFIFモデルモデルモデルモデル
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仮想環境下でのシステム評価を仮想環境下でのシステム評価を仮想環境下でのシステム評価を仮想環境下でのシステム評価をすべてソフトで実現すべてソフトで実現すべてソフトで実現すべてソフトで実現 ⇒⇒⇒⇒ S-PILS
「Virtual ECU Club™」「Virtual ECU Club™」
CoMETCoMETCoMETCoMET::::VastVastVastVast社(現社(現社(現社(現SynopsysSynopsysSynopsysSynopsys社)のマイコンシミュレータ社)のマイコンシミュレータ社)のマイコンシミュレータ社)のマイコンシミュレータSSSS----PILS:PILS:PILS:PILS: SoftwareSoftwareSoftwareSoftware----Processor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop SimulatorProcessor In The Loop Simulator
株式会社豊通エレクトロニクス株式会社豊通エレクトロニクス株式会社豊通エレクトロニクス株式会社豊通エレクトロニクス株式会社ガイア株式会社ガイア株式会社ガイア株式会社ガイア・・・・システム・ソリューションシステム・ソリューションシステム・ソリューションシステム・ソリューション株式会社トヨタテクノサービス株式会社トヨタテクノサービス株式会社トヨタテクノサービス株式会社トヨタテクノサービス
MATLAB/SimulinkMATLAB/Simulink
CoMET
VPM(マイコンシミュレータマイコンシミュレータマイコンシミュレータマイコンシミュレータ)
コードレベルでのマイコンコードレベルでのマイコンコードレベルでのマイコンコードレベルでのマイコン動作をシミュレーション動作をシミュレーション動作をシミュレーション動作をシミュレーション
Vehicle Model
MATLAB/Simulink
Vehicle Model
MATLAB/Simulink
CRAMAS
条件設定条件設定条件設定条件設定運転パターン運転パターン運転パターン運転パターン
データ計測データ計測データ計測データ計測・・・・モニタモニタモニタモニタ自動判定自動判定自動判定自動判定
自動化自動化自動化自動化
Hardware Model
ECU ModelECU ModelECU ModelECU Model
・閉ループでの検証・閉ループでの検証・閉ループでの検証・閉ループでの検証・自動運転・自動運転・自動運転・自動運転・HILS資産の活用・HILS資産の活用・HILS資産の活用・HILS資産の活用・ハード・ハード・ハード・ハード////ソフトの協調設計ソフトの協調設計ソフトの協調設計ソフトの協調設計
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マイコンマイコンマイコンマイコンモデルモデルモデルモデルマイコンマイコンマイコンマイコンモデルモデルモデルモデル プラントモデルプラントモデルプラントモデルプラントモデルプラントモデルプラントモデルプラントモデルプラントモデル
CMP
通信通信通信通信
AD
タイマタイマタイマタイマ
エンジンエンジンエンジンエンジン回転数回転数回転数回転数
燃料量燃料量燃料量燃料量吸気量吸気量吸気量吸気量
バルブバルブバルブバルブリフト量リフト量リフト量リフト量
要求要求要求要求トルクトルクトルクトルク
A/F量量量量
出力出力出力出力
車両モデル
定期起動(定期起動(定期起動(定期起動(1ms))))
CAP
PWM
回転数回転数回転数回転数/
割込み割込み割込み割込み
燃料噴燃料噴燃料噴燃料噴射時間射時間射時間射時間
バルブバルブバルブバルブ制御量制御量制御量制御量
トルクトルクトルクトルクデータデータデータデータ
A/F量量量量
定期処定期処定期処定期処理理理理
制御モデル
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
データデータデータデータ変換変換変換変換
V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)V-ECU開発のポイント(ハードウェアモデル)
クロック周期クロック周期クロック周期クロック周期
ECUECUECUECUモデルモデルモデルモデル////ハードウェアモデルハードウェアモデルハードウェアモデルハードウェアモデル制御モデルと車両モデルの対応するデータを相互が利用できる形態制御モデルと車両モデルの対応するデータを相互が利用できる形態制御モデルと車両モデルの対応するデータを相互が利用できる形態制御モデルと車両モデルの対応するデータを相互が利用できる形態に変換するモデルに変換するモデルに変換するモデルに変換するモデル
※※※※ ハードウェアモデルの設計でシミュレーション負荷が大きく変わるハードウェアモデルの設計でシミュレーション負荷が大きく変わるハードウェアモデルの設計でシミュレーション負荷が大きく変わるハードウェアモデルの設計でシミュレーション負荷が大きく変わる
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Virtual ECUののののメリットと課題
①①①① マイコンモデルの開発が困難マイコンモデルの開発が困難マイコンモデルの開発が困難マイコンモデルの開発が困難②②②② ハードウェアモデルの開発に専門スキルが必要ハードウェアモデルの開発に専門スキルが必要ハードウェアモデルの開発に専門スキルが必要ハードウェアモデルの開発に専門スキルが必要
メリットメリットメリットメリット
課題課題課題課題
①①①①実機レスで詳細な機能評価環境を提供実機レスで詳細な機能評価環境を提供実機レスで詳細な機能評価環境を提供実機レスで詳細な機能評価環境を提供◆◆◆◆ 開発環境のスクラップ&ビルドが容易(システム変更が簡単)開発環境のスクラップ&ビルドが容易(システム変更が簡単)開発環境のスクラップ&ビルドが容易(システム変更が簡単)開発環境のスクラップ&ビルドが容易(システム変更が簡単)
◆◆◆◆ 異なるロケーション間で開発環境を統一(海外拠点での開発異なるロケーション間で開発環境を統一(海外拠点での開発異なるロケーション間で開発環境を統一(海外拠点での開発異なるロケーション間で開発環境を統一(海外拠点での開発))))◆◆◆◆ ハード的な不安定要因を排除できる(ノイズ、配線ミスの排除ハード的な不安定要因を排除できる(ノイズ、配線ミスの排除ハード的な不安定要因を排除できる(ノイズ、配線ミスの排除ハード的な不安定要因を排除できる(ノイズ、配線ミスの排除))))
②②②②詳細に、しかもダイナミックな評価が可能詳細に、しかもダイナミックな評価が可能詳細に、しかもダイナミックな評価が可能詳細に、しかもダイナミックな評価が可能◆◆◆◆静的評価と動的評価の統合静的評価と動的評価の統合静的評価と動的評価の統合静的評価と動的評価の統合
→→→→ 動的評価を行いながら動的評価を行いながら動的評価を行いながら動的評価を行いながらSTEPSTEPSTEPSTEP実行による詳細評価が可能実行による詳細評価が可能実行による詳細評価が可能実行による詳細評価が可能◆◆◆◆フルバーチャルでしか実現できないシミュレーション評価フルバーチャルでしか実現できないシミュレーション評価フルバーチャルでしか実現できないシミュレーション評価フルバーチャルでしか実現できないシミュレーション評価
→→→→ 適合モデル等の大規模適合モデル等の大規模適合モデル等の大規模適合モデル等の大規模・精密・精密・精密・精密モデルのシミュレーションモデルのシミュレーションモデルのシミュレーションモデルのシミュレーション→→→→ 回路モデル等の高速演算が必要なシミュレーション回路モデル等の高速演算が必要なシミュレーション回路モデル等の高速演算が必要なシミュレーション回路モデル等の高速演算が必要なシミュレーション
専門のサポート部隊が必要専門のサポート部隊が必要専門のサポート部隊が必要専門のサポート部隊が必要専門のサポート部隊が必要専門のサポート部隊が必要専門のサポート部隊が必要専門のサポート部隊が必要
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①①①① 高速シミュレーション高速シミュレーション高速シミュレーション高速シミュレーション(実機以上の動作スピード)(実機以上の動作スピード)(実機以上の動作スピード)(実機以上の動作スピード)②②②② HILSとの互換性(検査コンテンツ、モデルの流用)との互換性(検査コンテンツ、モデルの流用)との互換性(検査コンテンツ、モデルの流用)との互換性(検査コンテンツ、モデルの流用)③③③③ 複数複数複数複数ECUのシミュレーション(協調制御や通信の評価)のシミュレーション(協調制御や通信の評価)のシミュレーション(協調制御や通信の評価)のシミュレーション(協調制御や通信の評価)
④④④④ 使い勝手のよさ使い勝手のよさ使い勝手のよさ使い勝手のよさ
Virtual CRAMAS(ISSレス)の開発Virtual CRAMAS(ISSレス)の開発
アプリケーションの開発・評価に特化アプリケーションの開発・評価に特化アプリケーションの開発・評価に特化アプリケーションの開発・評価に特化
①①①① ISS (Instruction Set Simulator)を使用しないを使用しないを使用しないを使用しない
②②②② 制御ソフトとプラントモデルの同期をとる仕組みを開発制御ソフトとプラントモデルの同期をとる仕組みを開発制御ソフトとプラントモデルの同期をとる仕組みを開発制御ソフトとプラントモデルの同期をとる仕組みを開発③③③③ 複数複数複数複数ECU間のタスクを制御する仕組みを開発間のタスクを制御する仕組みを開発間のタスクを制御する仕組みを開発間のタスクを制御する仕組みを開発④④④④ MATLABから呼び出す仕組みを開発から呼び出す仕組みを開発から呼び出す仕組みを開発から呼び出す仕組みを開発
犠牲にした項目犠牲にした項目犠牲にした項目犠牲にした項目①①①①マイコン命令の忠実な実行(マイコン命令の忠実な実行(マイコン命令の忠実な実行(マイコン命令の忠実な実行(CCCCソースレベルで互換)ソースレベルで互換)ソースレベルで互換)ソースレベルで互換)②②②②マイコン処理負荷の計測(プログラムステップ数からの推定)マイコン処理負荷の計測(プログラムステップ数からの推定)マイコン処理負荷の計測(プログラムステップ数からの推定)マイコン処理負荷の計測(プログラムステップ数からの推定)③③③③コマンド実行中の割り込み処理(割込みはタスク終了後に実行)コマンド実行中の割り込み処理(割込みはタスク終了後に実行)コマンド実行中の割り込み処理(割込みはタスク終了後に実行)コマンド実行中の割り込み処理(割込みはタスク終了後に実行)④④④④ハードウェアモデルの簡素化(接続に必要な最小限のデータ変換)ハードウェアモデルの簡素化(接続に必要な最小限のデータ変換)ハードウェアモデルの簡素化(接続に必要な最小限のデータ変換)ハードウェアモデルの簡素化(接続に必要な最小限のデータ変換)
ユーザのニーズユーザのニーズユーザのニーズユーザのニーズ
対応策対応策対応策対応策
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開発した開発した開発した開発した開発した開発した開発した開発したSILSSILSSILSSILSSILSSILSSILSSILS((((((((VirtualVirtual CRAMASCRAMAS))))))))の構成の構成の構成の構成の構成の構成の構成の構成
CRAMAS
-IF
制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト((((GCCGCCGCCGCCコンパイラ)コンパイラ)コンパイラ)コンパイラ)
CRAMASGUI
制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト((((GCCGCCGCCGCCコンパイラ)コンパイラ)コンパイラ)コンパイラ)
車両車両車両車両 ECUECUECUECU実機実機実機実機
マイコンマイコンマイコンマイコン
incincincincincincincinc
liblibliblibliblibliblib
srcsrcsrcsrcsrcsrcsrcsrcengengengengengengengeng
pfpfpfpfpfpfpfpf
eafbeafbeafbeafbeafbeafbeafbeafb
apfapfapfapfapfapfapfapf
cpucpucpucpucpucpucpucpu
syssyssyssyssyssyssyssys
incincincincincincincinc
liblibliblibliblibliblib
srcsrcsrcsrcsrcsrcsrcsrcengengengengengengengeng
pfpfpfpfpfpfpfpf
eafbeafbeafbeafbeafbeafbeafbeafb
apfapfapfapfapfapfapfapf
cpucpucpucpucpucpucpucpu
syssyssyssyssyssyssyssys
制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト
SILSSILSSILSSILS----PFPFPFPF
SILSSILSSILSSILS----PFPFPFPF
車両車両車両車両モデルモデルモデルモデル
ECUECUECUECUモデルモデルモデルモデル
ECUECUECUECUモデルモデルモデルモデル
仮想仮想仮想仮想OSOSOSOS
Debug
-IFDebugger
SILSSILSSILSSILS
MATLAB/Simulink
同同同同期期期期 イベントイベントイベントイベント
管理管理管理管理
イベントイベントイベントイベント管理管理管理管理
SILSでもHILSとSILSでもHILSとSILSでもHILSとSILSでもHILSと同等なシミュレーションを可同等なシミュレーションを可同等なシミュレーションを可同等なシミュレーションを可能とする仕組み能とする仕組み能とする仕組み能とする仕組み
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システム開発システム開発システム開発システム開発 制御ソフト制御ソフト制御ソフト制御ソフト開発開発開発開発 先行開発先行開発先行開発先行開発
ISSISSISSISSレスレスレスレスSILSSILSSILSSILS
MILSMILSMILSMILS
SSSS----PILSPILSPILSPILS
アプリアプリアプリアプリ
プラントプラントプラントプラントモデルモデルモデルモデル
演算負荷
演算負荷
演算負荷
演算負荷
シミュレーションシミュレーションシミュレーションシミュレーション精度精度精度精度
アプリアプリアプリアプリプラントプラントプラントプラントモデルモデルモデルモデル
SILSプラットホームプラットホームプラットホームプラットホーム
PF
ECUモデルモデルモデルモデル
アプリアプリアプリアプリ
プラントプラントプラントプラントモデルモデルモデルモデル
SILSプラットホームプラットホームプラットホームプラットホーム
PF
マイコンモデルマイコンモデルマイコンモデルマイコンモデル
ECUモデルモデルモデルモデル
対象:制御の精密な検証対象:制御の精密な検証対象:制御の精密な検証対象:制御の精密な検証形態:オブジェクト形態:オブジェクト形態:オブジェクト形態:オブジェクト抽象度:マイコン命令セット抽象度:マイコン命令セット抽象度:マイコン命令セット抽象度:マイコン命令セット速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比1/100
対象:制御の精密な検証対象:制御の精密な検証対象:制御の精密な検証対象:制御の精密な検証形態:オブジェクト形態:オブジェクト形態:オブジェクト形態:オブジェクト抽象度:マイコン命令セット抽象度:マイコン命令セット抽象度:マイコン命令セット抽象度:マイコン命令セット速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比1/100
対象:制御ロジック開発対象:制御ロジック開発対象:制御ロジック開発対象:制御ロジック開発形態:形態:形態:形態:Simulinkモデルモデルモデルモデル
抽象度:データ渡し抽象度:データ渡し抽象度:データ渡し抽象度:データ渡し速度:等速以上速度:等速以上速度:等速以上速度:等速以上
対象:制御ロジック開発対象:制御ロジック開発対象:制御ロジック開発対象:制御ロジック開発形態:形態:形態:形態:Simulinkモデルモデルモデルモデル
抽象度:データ渡し抽象度:データ渡し抽象度:データ渡し抽象度:データ渡し速度:等速以上速度:等速以上速度:等速以上速度:等速以上
SILSプラットホームプラットホームプラットホームプラットホーム
プラントプラントプラントプラントモデルモデルモデルモデル
コード実行コード実行コード実行コード実行
SILSSILSSILSSILS アプリアプリアプリアプリ
PF
コード変換コード変換コード変換コード変換
ECUモデルモデルモデルモデル
対象:制御ソフト検証対象:制御ソフト検証対象:制御ソフト検証対象:制御ソフト検証形態:形態:形態:形態:Cソース(ソース(ソース(ソース(RTW使用)使用)使用)使用)
抽象度:レジスタ渡し抽象度:レジスタ渡し抽象度:レジスタ渡し抽象度:レジスタ渡し速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比 1/2~~~~2/1
対象:制御ソフト検証対象:制御ソフト検証対象:制御ソフト検証対象:制御ソフト検証形態:形態:形態:形態:Cソース(ソース(ソース(ソース(RTW使用)使用)使用)使用)
抽象度:レジスタ渡し抽象度:レジスタ渡し抽象度:レジスタ渡し抽象度:レジスタ渡し速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比速度:実時間比 1/2~~~~2/1
Virtual CRAMASラインアップVirtual CRAMASラインアップ
・簡易シミュレーションから高精度シミュレーションまで、必要な精度に使い分けが可能。・CRAMASと同じ操作環境が使用可能(プラントモデル、検査パターン、設定条件)
SILSプラットホームプラットホームプラットホームプラットホーム
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SILS活用事例SILS活用事例
� 新規制御アプリの開発� 制御対象となる車両もECUもない中で、ハード開発と並行して
制御アルゴリズムを先行検討
� HILS構築前にシステム構成の妥当性をSILSで検討使用したモデルはHILSでも利用可能
� 制御ソフトの評価� ソフト部品の単体検査、結合検査
� HILS検査用の評価パターン設計(検査仕様の妥当性を事前チェック)
SILSのメリット� HILSに比べて構築時間が圧倒的に短い
� 設定ファイルの読み込みだけで、同一のSILS環境が構築できる
� デバッグスペース不要(PC一台あればソフトの開発環境ができる)
� HILSでは実行できない大規模な制御系シミュレーションができる
� 加速試験が可能
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仮想環境の課題仮想環境の課題
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仮想環境の課題1仮想環境の課題1
モデル設計の教育とサポート専任者の育成モデル設計の教育とサポート専任者の育成
プラントプラントプラントプラントモデル設計に熟練モデル設計に熟練モデル設計に熟練モデル設計に熟練者者者者が必要が必要が必要が必要
①①①①専任のモデル設計者を育成専任のモデル設計者を育成専任のモデル設計者を育成専任のモデル設計者を育成 …… 約約約約2222年年年年
MATLAB、エンジン制御未経験の機械系エンジニア、エンジン制御未経験の機械系エンジニア、エンジン制御未経験の機械系エンジニア、エンジン制御未経験の機械系エンジニア
②②②②モデルの適合が必要モデルの適合が必要モデルの適合が必要モデルの適合が必要実機との合わせ込み実機との合わせ込み実機との合わせ込み実機との合わせ込み:::: 3週間~3ヶ月3週間~3ヶ月3週間~3ヶ月3週間~3ヶ月
システム開発経験がないとシステム開発経験がないとシステム開発経験がないとシステム開発経験がないと実機とあったモデルならない実機とあったモデルならない実機とあったモデルならない実機とあったモデルならない
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仮想環境の課題2仮想環境の課題2
設定ミスや動作異常が判断できない設定ミスや動作異常が判断できない設定ミスや動作異常が判断できない設定ミスや動作異常が判断できないデバッグデバッグデバッグデバッグ機能を機能を機能を機能をモデルに組込む必要があるモデルに組込む必要があるモデルに組込む必要があるモデルに組込む必要がある
機種毎に機種毎に機種毎に機種毎に判定ソフトやモデル判定ソフトやモデル判定ソフトやモデル判定ソフトやモデルを標準化を標準化を標準化を標準化
②②②②使いこなしにノウハウが必要使いこなしにノウハウが必要使いこなしにノウハウが必要使いこなしにノウハウが必要初期設定が煩雑(特に機種変更を行う場合)初期設定が煩雑(特に機種変更を行う場合)初期設定が煩雑(特に機種変更を行う場合)初期設定が煩雑(特に機種変更を行う場合)制御仕様に合った運転条件設定が必要制御仕様に合った運転条件設定が必要制御仕様に合った運転条件設定が必要制御仕様に合った運転条件設定が必要
制御機能毎に設定を標準化制御機能毎に設定を標準化制御機能毎に設定を標準化制御機能毎に設定を標準化運転パターンの標準化運転パターンの標準化運転パターンの標準化運転パターンの標準化
①①①①制御系を理解する必要がある制御系を理解する必要がある制御系を理解する必要がある制御系を理解する必要がある
専門のサポートチームが必要専門のサポートチームが必要
シミュレータシミュレータシミュレータシミュレータの使いこなしが難しいの使いこなしが難しいの使いこなしが難しいの使いこなしが難しい
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①①①① 仮想環境を構築するには関係各分野の協力が必要仮想環境を構築するには関係各分野の協力が必要仮想環境を構築するには関係各分野の協力が必要仮想環境を構築するには関係各分野の協力が必要
②②②② シミュレーションによりシミュレーションによりシミュレーションによりシミュレーションにより制御システムの共通認識制御システムの共通認識制御システムの共通認識制御システムの共通認識
③③③③ 共通認識から共通認識から共通認識から共通認識から制御制御制御制御開発をクロスファンクショナルに進める開発をクロスファンクショナルに進める開発をクロスファンクショナルに進める開発をクロスファンクショナルに進める
シミュレーションシミュレーションシミュレーションシミュレーション によりによりによりにより
システム仕様を共通認識システム仕様を共通認識システム仕様を共通認識システム仕様を共通認識
最後に最後に最後に最後に最後に最後に最後に最後に最後に最後に最後に最後に
日本型の“すりあわせ”文化を活かした開発スタイルが必要日本型の“すりあわせ”文化を活かした開発スタイルが必要日本型の“すりあわせ”文化を活かした開発スタイルが必要日本型の“すりあわせ”文化を活かした開発スタイルが必要
HILSHILSHILSHILSRPERPERPERPE
PILSPILSPILSPILS
SILSSILSSILSSILS
MILSMILSMILSMILS制御制御制御制御アプリアプリアプリアプリ制御制御制御制御アプリアプリアプリアプリ
車両車両車両車両モデルモデルモデルモデル車両車両車両車両モデルモデルモデルモデル
センサセンサセンサセンサ/ACT/ACT/ACT/ACTセンサセンサセンサセンサ/ACT/ACT/ACT/ACT電気信号電気信号電気信号電気信号
CPUCPU
ECUECUECUECUECUECUECUECU
PFPFPFPFPFPFPFPF
データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換データ変換