MATLABを用いた自動変速機の変 …tauchi/FFIRmeeting/feedback/...Engine revolutions Driving torque 6．変速ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝの結果 12 Toshio Matsumura and Fuyuku

Toshio Matsumura and Fuyuku Katsu　 November 2, 2000.　

MATLABﾕｰｻﾞ会＠東京　 1

MATLAB 自動車業界ﾕｰｻﾞ事例発表会 2000年11月2日東京Toshio Matsumura and Fuyuku Katsu

MATLABを用いた自動変速機の変速ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ事例

松村　利夫，　勝　生水

先行開発部

ジヤトコ・トランステクノロジー株式会社

MATLAB 自動車業界ﾕｰｻﾞ事例発表会 2000年11月2日東京

2MATLAB 自動車業界ﾕｰｻﾞ事例発表会 2000年11月2日東京Toshio Matsumura and Fuyuku Katsu

１．はじめに２．電子制御システムの構成３．シームレス開発支援システム４．自動変速機の電子制御システム５．変速シミュレーションシステム６．変速シミュレーション結果７．MATLABの新機能と効果８．まとめ

<　発　表　手　順　>




１．は　じ　め　に

１）背景

近年，自動変速機に対する性能向上要求は益々高まってきている．また，開発規模の拡大，開発期間の短縮など開発効率向上も不可欠である．

これらを達成するために，弊社では電子制御ｼｽﾃﾑ開発ﾂｰﾙとして，MATLABを中心としたｼｰﾑﾚｽな開発体制の整備を進めている．　

２）本講演では，

MATLABを用いた弊社５速自動変速機の変速ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ概要と幾つかのｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ結果の例を紹介する．


２．電子制御システムの構成

(車両等)

(フィードバック制御ルー(フィードバック制御ループ)

(追従型制御部)

[制御対象]

ｱｸﾁｭｴｰﾀｱｸﾁｭｴｰﾀ

群群

制御量制御量

(出(出力)

ｾﾝｻｾﾝｻ

群群

(A/T) [多変数](設定(設定値)

(観測(観測量)

目標値

生成

[多目的]

追従制御系追従制御系

(ﾌｨｰﾄﾞﾌｫﾜｰﾄﾞ制御）　　　and/or

(ﾌｨｰﾄﾞﾊﾞｯｸ制(ﾌｨｰﾄﾞﾊﾞｯｸ制御)

[多変[多変数]

目標値目標値

[多変数]

<フェイルセｰフ機構 ><フェイルセｰフ機構 >

・制御状況，状態の監視・制御状況，状態の監視

・制御ｼｽﾃﾑ異常時の対処

・制御ｼｽﾃﾑの異常判断

(入(入力)

< 制御系の選択機構 > ・制御領域の監視，判定・制御領域の監視，判定

・状況に応じた制御系選択・状況に応じた制御系選択

操作量操作量

[多変数]

(目標値生成部など)

運転操作量

ｱｸﾁｭｴｰﾀ運転操作

(運転操作)

状況，条件状況，条件

(運転操作量を

含む各種信号

から判断)

ｾﾝｻ

運　転　者運　転　者




OK

OK

NG

OK

終了

2.1 電子制御システム開発の流れ

OK?

ｼｽﾃﾑ設計

性能予測(ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ)

NGOK?

性能予測(ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ)

ﾛｼﾞｯｸ設計

開始

評価実験

ｿﾌﾄ試作

ｿﾌﾄ機能検証

ｿﾌﾄﾃﾞﾊﾞｯｸﾞ

OK

NG

OK?NG

ﾃﾞｰﾀ計測

OK?

　　<ねらい>

ｼｽﾃﾏﾃｨｯｸな開発

　　　　↓

ﾊﾞｰﾁｬﾙﾛｯﾄ開発


"AutoCoding"

Drive Recorder

ADAMSDADSI_DEASABAQUSEasy5SaberAMESim

"Service"

"Automatic Calibration Systems"Data Base

Diagnostic Testing Tools

I/F

Monitoring ToolsI/F

ROM Emulation Tool

ECU

Hardware in the Loop Simulations

Performance

Time

Actuator

ECU I/F

"ECU Verification"

Data BasePerformance

Time

Plant Model

Controller

"Simulations"

(engine)-

"Actual Plant"

"Experimental Tools"

Bench Control Systems

Data & Information Management Systems

"Calibration Tools"

Monitoring Tools

Bypass SystemTime

I/F I/F

（"HILS”） "Actual Plant"

Performance

Time

"Rapid Prototyping"

"Control Verification""Control Design"

“Simulations” using MATLAB and other tools

Mass Production Code

３．シームレス開発支援システム

“Other Tools”




制御ｼｽﾃﾑ設計とその机上検証

制御ﾛｼﾞｯｸのﾗﾋﾟｯﾄﾞﾌﾟﾛﾄﾀｲﾋﾟﾝｸﾞ

量産用の自動ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ作成

量産制御装置の机上機能検査

量産制御ﾊﾟﾗﾒｰﾀのｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝ制御性能評価

MATLAB，Simulink

AutoBox,ﾏｲｸﾛｵｰﾄﾎﾞｯｸｽ　　(MABX)

ﾀｰｹﾞｯﾄﾘﾝｸ(TargetLink)

ﾊｰﾄﾞｳｪｱｲﾝｻﾞ　ﾙｰﾌﾟｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ　(HILS)

ETASｲﾝｶ　(INCA)実験計測ｼｽﾃﾑ　(VARTS，DIS)

（工程）　　　　　（ﾂｰﾙ）　　　　　　　（ねらい）　　　　　　（備考）ｼｽﾃﾏﾃｨｯｸな　制御ｼｽﾃﾑ構築

実機による制御　ﾛｼﾞｯｸのﾚﾍﾞﾙｱｯﾌﾟ，開発ｽﾋﾟｰﾄﾞｱｯﾌﾟ

ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ作成工数削減ｿﾌﾄﾊﾞｸﾞの発生防止

制御機能検証の品質　向上と省力化の両立

ﾌｨｰﾘﾝｸﾞｿﾞｰﾝの味付け

制御性能評価，実車ﾃﾞｰﾀﾌｨｰﾄﾞﾊﾞｯｸ

世界標準

世界標準(新機種も豊富）　　

量産型は新市場→　世界標準化

多くの機種，ﾒｰｶが乱立状態→　世界標準化

世界標準

自社標準

3.1 開発手順と開発支援ﾂｰﾙ


A/TController

Vehicle

“Feedback as Human-Machine Systems”

“Environments”

AutomaticTransmissionEngine

EngineController (CAN)

“Driver”

４．自動変速機の電子制御ｼｽﾃﾑ

１）適正な駆動力の伝達

２）燃費の低減

３）スムーズな変速

４）適正な機構系や制御系設計

<特徴>　*ｴﾝｼﾞﾝや車両系を含む

　*ｴﾝｼﾞﾝ制御系との協調制御

　*ﾋｭｰﾏﾝﾏｼﾝｼｽﾃﾑ

“小型化” “軽量化” “高機能化”




EngineCombustion

(Intake)

Operations Accelerator, Shift position, Brake, (Steering)

(CAN)

(AT)

Shift ChangeController

Locked upController

Locked upActuator

Shift ChangeActuators

“Models of engine, engine controller and vehicle are needed to do the simulations”

Torque ConverterHydraulic(Stiffness)

TorqueConverter(Inertia)

TransmissionInput Shaft(Stiffness)

Transmission&Differential

(Inertia)(&loss)

& Clutches

Oil pump(Inertia)(& loss)

Damper(Stiffness)(& Inertia)

Locked upClutch

(Stiffness)

Enginerevolution(Inertia)(& loss)

Driveshaftand Vehicle(Stiffness)(& Inertia)

EngineController

4.1 ATを含む車両ｼｽﾃﾑ全体像


５．変速ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ

１）物理ﾒｶﾆｽﾞﾑに基づくﾓﾃﾞﾙ化

　　・AT系，ｴﾝｼﾞﾝ系，車両系のﾓﾃﾞﾙ

　　・部位毎の階層的なﾓﾃﾞﾙ

　　・制御系のﾓﾃﾞﾙ

２）ねらい，機能

　　・変速挙動の予測

　　・加減速応答など動力性能予測

　　・制御系のﾊﾟﾗﾒｰﾀ感度予測

　　・制御ﾊﾟﾗﾒｰﾀの机上ﾁｭｰﾆﾝｸﾞ

　　・制御ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑの機能検証

A/Tﾒｶ系のﾓﾃﾞﾙ

ATCUのﾓﾃﾞﾙ

(S-Function)

車両系のモデル

エンジン系のモデル

A/T油圧系のﾓﾃﾞﾙ

<MATLABでのﾓﾃﾞﾙ構成ｲﾒｰｼﾞ>




Vehicle acceleration

Engine revolutions

Driving torque

６．変速ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝの結果


0 0.5 1 1.5 2 2.50

100

200

300

400

500

600

time [sec]

torq

ue [

Nm

]

experimentsimulation

0 0.5 1 1.5 2 2.50

1000

2000

3000

4000

5000

time [sec]

engi

ne r

evol

utio

ns [

rpm

]


0 0.5 1 1.5 2 2.50

500

1000

1500

time [sec]

pres

sure

[kPa

]


0 0.5 1 1.5 2 2.50

10

20

30

40

50

time [sec]

vehi

cle

spee

d [k

m/h

]


6.1 実験値との比較：1-2ｱｯﾌﾟｼﾌﾄ

(1-2 shifting)

“oil pressure”

“shaft torque”

“vehicle speed”

“engine revolutions”




７．MATLABの新機能と効果

１）MATLABの新機能

　・S-Function化　（RTW)　・C-MEX　S-Function　（Simulink)

２）効果

　・ﾌﾞﾛｯｸ図の隠蔽　・ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝの高速化　・記憶容量の低減

　(C-MEX)　・ﾏﾙﾁﾚｰﾄｼｽﾃﾑ　・外部ﾊﾟﾗﾒｰﾀ

　　ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑﾌｧｲﾙ　　ﾊﾟﾗﾒｰﾀﾌｧｲﾙ　　（Ｃ言語ﾌｧｲﾙ）

MATLAB/Simulinkﾌﾞﾛｯｸ図　A/Tﾒｶ系のﾓﾃﾞﾙ

ﾘﾝｸﾌｧｲﾙ：Ｃ言語ﾌｧｲﾙをSimulinkにﾘﾝｸするﾌｧｲﾙ

変数

ｲﾝﾀﾌｪｰｽ部（ﾌﾞﾛｯｸ図）

(C-MEX型 S-Function)

MATLAB/Simulinkﾌﾞﾛｯｸ図　A/T油圧系のﾓﾃﾞﾙ

MATLAB/Simulinkﾌﾞﾛｯｸ図 ATCUのﾓﾃﾞﾙ


８．まとめ

１）MATLABを用いた　　・ｼｰﾑﾚｽな開発の全体ｲﾒｰｼﾞ例を紹介した．　　・変速性能ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ例を紹介した．

２）弊社5速ＡＴでの　　変速性能ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ結果例を紹介した．

３）MATLABの新機能が　　ﾓﾃﾞﾙ化に与えた効果を紹介した．

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MATLABを用いた自動変速機の 変 …tauchi/FFIRmeeting/feedback/...Engine revolutions Driving torque 6．変速ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝの結果 12 Toshio Matsumura and Fuyuku

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