CANapeを用いたラピッドコントロールプロトタイピングのバイパス
導入企業 - アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 -近年、自動車のソフトウェア開発において、開発期間の短縮やコスト削減の面からモデルベース開発が注目されています。アイシン・エィ・ダブリュ株式会社は、ラピッドコントロールプロトタイピングのバイパス手法による制御モデル開発にベクターの測定/キャリブレーションツールCANape (キャナピー) を導入しました。本稿では、CANapeが導入された理由と機能的メリットを紹介します。 ラピッドコントロールプロトタイピングのバイパス手法 メカトロニクス中心であった自動車開発は、近年、急速にソフトウェアで制御させる機能が増加しており、制御ソフトウェア開発の大規模化/複雑化が進んでいます。そのため、開発期間の短縮やコスト削減の面から、新しい開発手法としてモデルベース開発(Model Based Development、以下MBD) が注目されています。MBDにはいくつか領域がありますが、設計段階において制御装置をモデル化し、試作検証する手法は、ラピッドコントロールプロトタイピング(Rapid Control Prototyping、以下RCP) と呼ばれています。 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社(以下、アイシンAW) は、主にオートマチックトランスミッション(以下、AT) とカーナビゲーションシステムの開発および製造を行っており、先端技術を駆使して環境に配慮したATを世界各国の自動車メーカーに提供しています。RCPで制御モデルを開発する手法には、既存電子制御ユニット(Engine Control Unit 以降ECU) 全体をRCP機器と置き換える「フルパス手法」と既存ECUの特定のコードをRCP機器と置き換える「バイパス手法」があり、アイシンAWでは以下の3つの理由からバイパス手法を採用しています。
図1:CANapeが導入されたRCPシステムの構成  表1: RCPの規模
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なぜCANapeなのか？ アイシンAWがCANapeを導入した理由は主に2つあります。 (1) Real-TimeWorkshop Embedded Coderとの相性が良い 2003年にトヨタ自動車(株)とデンソー(株)がReal - Time Workshop® Embedded Coder™(以下、RTW-EC) を採用したこともあり、トヨタ系列であるアイシンAWはRTW-ECと相性の良いRCP機器を重要事項としました。アイシンAWでは、いくつかのRCP機器を検討した結果、自動コード生成までを考慮すると、Simulinkデータオブジェクトに対応している製品が良いことが解ってきました。Simulinkデータオブジェクトは、RTW-ECのために作られた新しいデータ設定手法です。CANapeはSimulinkデータオ ブジェクトのASAP2クラスパッケージを使用し、シグナル値とパラメーター値の設定ができます。選定時にはCANapeが唯一Simulinkデータオブジェクトに対応した製品でした。 (2) 他のRCP機器と比較してコストが低い バイパス手法のRCPシステムを構成する場合、一般的には制御モデルの演算を行うRCP機器と動作テストの結果を測定するツール(ソフトウェア) が必要となります。CANapeでは、RTW-ECで生成した制御モデルの演算とテスト結果の測定およびキャリブレーションが単体で可能なため、他のRCP機器を追加で購入する必要がありません。そのため、低コストでRCPシステムを構築することができます。(図2) 図2: CANapeを用いたバイパス手法と一般的なバイパス手法のシステム構成  さらにアイシンAWはCANapeを導入したことで、以下のメリットを得ました。 (1) RCP、測定、キャリブレーションまでの開発サイクルを1つのツールで対応可能 現行の制御対象(ECU) に新しい制御ロジックを実装するためには、動作テストの結果を測定し、キャリブレーションするという開発サイクルを回す必要があります。CANapeには、RCP、測定、キャリブレーションまでを含めた開発サイクルに必要な機能が全て揃っているため、1つのツール(CANape) のみでRCP、測定、キャリブレーションまでの開発サイクルに対応できます。 (2) キャリブレーション結果をモデルに戻す「リバース」が可能 CANapeでは、キャリブレーション後のシグナル値やパラメーター値をMファイルにして自動出力できます。そのため、キャリブレーションした後のシグナル値とパラメーター値を制御モデルに戻す「リバース」が可能となり、より効率的に開発を進めることができます。 CANapeのさらなる活用 アイシンAWでは、制御モデルと制御対象モデルのDLL(Dynamic Link Library) を、結合した2台のCANapeで動作させて簡易的なHILS (Hardware in the Loop Simulation) による検査を実現しました。CANapeは物理モデルをそのまま動作させることができるため、制御対象モデルにSimulinkの拡張パッケージであるSimScape™を使用できます。(図3) まとめ 要約と展望 アイシンAWは、RCPのバイパス手法を用いた制御モデル開発にCANapeを導入したことで、Simulinkデータオブジェクトを使用したシグナル値およびパラメーター値の設定がRCPと自動コード生成で共有可能となりました。さらに、CANapeの機能的なメリットにより1 つのツールのみで一連の開発サイクル(RCP、測定、キャリブレーション) に対応可能なRCPシステムを構築しました。アイシンAWは、このRCPシステムで開発した制御モデルを、量産ECUで動作可能なモデルにするためにGUIをベースとしたサポートツールを開発しました。これにより、自動コード生成の量産採用に一歩近づきました。 図3:CANapeを活用した簡易的なHILSシステム  本プロジェクトを振り返って アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 技術本部解析技術部主任研究員 久保孝行氏 「RTW-ECの採用を前提とした場合、どうしてもRCPと自動コード生成の工程で2度手間となる作業があり、工数メリットが見出せず、自動コード生成に踏み込めなかったが、CANapeの新機能登場によりRCPと自動コード生成に関する最大の課題が解決しました。まだ、後1歩の作業(カスタムコードの開発とさらなる自動化の追及) が残っていますが、現時点では大きな課題はなく、自動コード生成技術に関して、ほぼ目処がつきました。今後も、高品質・高性能な制御を開発し省燃費化の技術開発を支援したいと思います。」 ベクター・ジャパン株式会社 適合ツール部マネージャー 庄井美章 「CANapeの持つモデルベース開発との連携機能を製品開発に役立てることが出来、非常にうれしく思います。CANapeはSimulinkXCP Serverというオプションによってモデルベース開発のすべての段階において有効なツールとなりました。今後もモデルベース開発の中で効率化に役立つツールの製品化をユーザーの声を聞きながら強力に進めていきます。」 Simulink®、Stateflow®、Real-TimeWorkshop®、EmbeddedCoder™、SimScape™は、米国The MathWorks, Incの登録商標ならびに商標です。 |
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