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Hitachi

日立産業制御ソリューションズ

パワーエレクトロニクスソリューション


EV(電気自動車)をはじめとする電動化開発で、お困りごとはありませんか?

• インバーター、DC/DCコンバーター、充電器等パワーデバイスを含む回路設計・機構設計、部品選定などを依頼したい。
• インバーターのモーター制御ソフトウエア開発を依頼したい。制御ソフトウエアのチューニングの方法が判らない。
• インバーター、DC/DCコンバーター等の上流設計や原理試作時に、熱やノイズの問題が解決できない。
• EV(電気自動車)特有の、安全規格対応や、AUTOSAR準拠の車載ソフトウェア開発などを支援して欲しい。

当社の「パワーエレクトロニクスソリューション」は、車載・医療・産業・民生品などの組込み機器開発で培った経験と技術を生かして、お客さまの電動化開発に関するさまざまな課題の解決を支援します。

トピックス

2022年6月9日
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1.概要

カーボンニュートラルや脱炭素など、社会的な要請を背景に、社会全体として電気エネルギーヘの依存度が高まっています。このような中、自動車はxEV化が進み、走行距離の延長や高い効率性、そして、高レベルの品質が求められています。また、これらの動きは、自動車だけでなく、あらゆる産業(建機、農機、船舶、製造機器など)にも広がり、さまざまな環境要件や新たな機能要件の下で、高い性能と品質基準を満たしていることを保証しなければなりません。つまり、電動化には、キーパーツであるモーター、インバーター、バッテリーそれぞれの性能と能力を最大限に引き出し、かつ、品質基準を満たすための最適な制御が求められます。

当社は、パワーエレクトロニクスの開発経験と蓄積された技術を生かし、「ハードウェア×ソフトウェアの総合力」で、お客さまの製品開発を支援します。たとえば、制御ソフトウェアにおいては、高効率、低消費電力の実現に加え、機能安全やサイバーセキュリティなどの各種規格への対応、モデルやシミュレーションを活用した検証・評価環境の自動化などへの対応も可能です。また、ハードウェアでは、部品選定から回路設計、放熱やノイズのシミュレーション・解析など、高いレべルで機能・性能・品質要件を満たし、更に、ソフトウェアとハードウェアの開発を並行して行うことで、ハードウェアとソフトウェア間で依存性の高い課題を早期に発見し、開発期間の短縮にも貢献します。

*1 SE/MBSE:Systems Engineering/Model-Based Systems Engineering
*2 CI:Continuous Integration (継続的インテグレーション)/CD:Continuous Deliver (継続的デリバリー)
*3 EMC:Electromagnetic Compatibility、*4 AUTOSAR:Automotive Open System Architecture

2.特長

@ 現場視点でのプロセス改善と検証・解析力

  • 『現場視点』での「開発プロセス改善」に加え、「熱と強度」や「回路と機構」など、複数の異なる要素をお互いの影響を考慮しながら開発する『連成解析』や『シミュレーション』の活用により、実機レスで高効率・高品質な開発を提供します。

プロセス:SE/MBSE適用実践、モデルベース開発(MBD)
規格・標準化:機能安全規格/SOTIF*5、 セキュリティ、AUTOSAR準拠BSW*6
運用支援:OTA*7(ソフトウェアアップデート)、DevSecOps*8、CI/CD

A 豊富なモーター制御改善実績と
マイコン/パワーデバイス活用実績

  • 静音化、高速域制御、センサレス制御、電流波形改善など、「モーター制御の改善」に関する支援が可能です。
  • 多くのメーカーの「マイコン/パワーデバイス」の活用が可能です。(MOSFET*9/IGBT*10/SiC*11への対応も可能)
  • 高速回路設計やSoC周辺のデジタル・アナログ回路設計、各種法令やEMC規格対応開発も可能です。

B ハードウェア×ソフトウェアの総合力

  • さまざまな分野で培ったパワーエレクトロニクスやモーター・インバーター制御の開発経験と技術を生かした『ハードウェア×ソフトウェアの総合力』で、お客さまの現場に適したコンサルティングやエンジニアリングをタイムリーに提供します。

*5 機能安全規格(IEC 61508,ISO 26262など)/SOTIF:Safety of the intended functionality(ISO 21448)、*6 BSW:Basic Software
*7 OTA:Over The Air、*8 DevSecOps:アプリケーションとインフラストラクチャのセキュリティを、開始時点から考慮すること
*9 MOSFET:metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
*10 IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor、*11 SiC:Silicon Carbide

3.サービス紹介

当社サービス

モーター・インバーター制御ソフトウェア開発、ハードウェア設計(回路・構造)、解析技術などの経験を生かし、お客さまの開発に必要なエンジニアリングサービスをタイムリーにご提供します。

当社ソリューション

ハードウェア
開発支援サービス

インバーター、DC/DCコンバーター
充電器の回路・構造設計

  • 解析ツールの、『使いこなし』ノウハウを提供
  • 『連成解析』で開発期間短縮・コスト削減
  • 高多層板やSiCパワーデバイスの対応開発が可能

開発支援

  • 電動化開発に必要な技術・ノウハウ・リソースを現場状況に応じてタイムリーに提供
  • 電動化開発や組込み製品開発に必要な開発プロセスを現場状況に応じてタイムリーに提供

※ 未経験分野など、条件により対応できない場合があります。まずはご相談ください。

トータルソリューション
サービス

コンサルティング

  • 現場状況把握と改善項目抽出を目的とする『GAP分析』などを実施

セーフティ&セキュリティ(WP.29対応)

  • 機能安全規格/SOTIFへの対応開発を支援
  • 機能安全対応とセキュリティ設計を両立したソリューションを提供
  • DevSecOpsやOTAを活用したCI/CD環境の構築や運用を支援

モデルベース開発支援

  • モデルベース開発の導入、環境構築、制御設計〜評価、解析までを支援

SE/MBSE適用実践

  • 『SE/MBSE』の導入から現場定着までを支援

ソフトウェア
開発支援サービス

モーター制御ソフトウェア開発

  • モーター制御に関するさまざまな課題解決を支援
  • モデルベース開発により開発・評価コストを削減
  • 自社製評価ボード活用による開発期間の短縮

自動車関連開発

  • AUTOSAR準拠BSW開発を支援

保有技術

下記の技術を保有しております。詳細についてはお問い合わせください。

インバーター DC/DCコンバーター・充電器
ソフト モーター制御/回生制御
パワーエレクトロニクス制御
車載通信ドライバ(CAN*11/LIN*12/FlexRay*13
モデルベース開発/シミュレーション/オートコード/テスト自動化
AUTOSAR/T-Kernel/OSEK*14/Linuxなどの各種車載向けOS実装
ハード アナログ系回路・構造設計
部品選定(コスト/サイズ/放熱/ノイズ)
回路/放熱/ノイズのシミュレーション/解析
共通 セーフティ&セキュリティ(SOTIF/機能安全/サイバーセキュリティ)
OTA(ソフトウェアアップデート)
SE/MBSE

*11 CAN:Controller Area Network
*12 LIN:Local Interconnect Network、*13 FlexRay:次世代車載システム向けネットワーク
*14 OSEK:Open system together with interfaces for automotive electronics

ツール利用実績

下記のツールライセンスを保有、利用実績があります。

No. 用途 ツール名称
1 組込み制御ソフトウェア開発支援 Ansys SCADE SUITE(ANSYS, Inc.)
2 安全性・信頼性分析 Ansys MEDINI ANALYZE(ANSYS, Inc.)
3 システム設計・アーキテクチャ設計支援 Ansys SCADE ARCHITECT(ANSYS, Inc.)
4 システムレベルシミュレーション・デジタルツイン Ansys TWIN BUILDER(ANSYS, Inc.)
5 回路・制御解析 MATLAB/Simulink(The MathWorks, Inc.)
6 ANSYS Simplorer(ANSYS, Inc.)
7 LTspice(Analog Devices, Inc.)
8 Scideam(Smart Energy Laboratory Co.,Ltd.)
9 インピーダンス解析 ANSYS Q3D xtractor(ANSYS, Inc.)
10 半導体プロセス解析 TCAD(Synopsys, Inc.)
11 熱流体解析 Simcenter Flotherm(Siemens Industry Software, Inc.)
12 ANSYS Icepak(ANSYS, Inc.)
13 Ansys FLUENT(ANSYS, Inc.)
14 Ansys CFX(ANSYS, Inc.)
15 伝熱・熱応力解析 ANSYS Mechanical(ANSYS, Inc.)
16 振動解析 ANSYS Mechanical(ANSYS, Inc.)
17 3D-CAD SolidWorks(Dassault Systemes SolidWorks Corp.)
18 SpaceClaim(SpaceClaim Corp.)
19 ANSYS DesignModeler(ANSYS, Inc.)
20 CATIA(Dassault Systemes S.E.)
21 電磁界解析 JMAG(JSOL Corp.)
22 ANSYS HFSS(ANSYS, Inc.)
23 AUTOSAR開発支援 CANalyzer (Vector Informatik GmbH) (ネットワークおよび分散システム用テスト)
24 CANape (Vector Informatik GmbH) (ECUの測定、キャリブレーション、診断、フラッシング)
25 CANdelaStudio (Vector Informatik GmbH) (診断通信仕様書を作成)
26 CANoe (Vector Informatik GmbH) (ネットワークおよびECUのシミュレーションとテスト)
27 CANoe.DiVa (Vector Informatik GmbH) (ECUの診断通信機能を自動評価)
28 DaVinci Configurator Classic (Vector Informatik GmbH) (AUTOSAR BSWおよびRTEの設定)
29 DaVinci Developer Classic (Vector Informatik GmbH) (AUTOSAR ECUのSWCアーキテクチャー設計)
30 TA Tool Suite (Vector Informatik GmbH) (AUTOSARマルチコアECUのタイミング挙動を管理)
31 vFlash (Vector Informatik GmbH) (複数ECUのリプログラミングにも対応したリプロツール)
32 vVIRTUALtarget (Vector Informatik GmbH) (仮想AUTOSAR ECUのテスト)
33 EB tresos Studio (Elektrobit Automotive GmbH) (ECU BSWの設定、検証、コード生成)
34 INCA (ETAS) (ECU開発やテスト、電子制御システムの検証、適合)
35 RTA-OS (ETAS) (ECUのためのリアルタイムオペレーティングシステム(OS))
36 C4K adaptive (KPIT Technologies Limited) (arxmlエディットとコンフィグレーション)

4.ソリューション事例

① モデル化・解析活用コンサルティング

モデル化・解析活用により試作回数を低減

モデル化・解析活用により技術的課題を明確化

【概要】
上流フェーズでの設計(システム企画、要件定義、基本設計など)や原理試作後に、それぞれのフェーズでパワーエレクトロニクス機器の設計の妥当性を回路・温度・ノイズなどの解析により定量的に検証し、お客さまが解決できない課題の原因特定や具体的解決策を提案します。

お客さまからヒアリング

【お客さまの困りごと】

  • 仕様の妥当性
  • 設計課題が解決策

解析ツールを活用した検討

【ツールを活用し分析・問題点特定】

  • 問題点の仮説導出
  • モデル化・解析による裏付け

お客さまへのご報告

【解決策のご提案】

  • 課題明確化・改善提案
  • 報告書のご説明

【お客さまの課題】
 ・上流フェーズでの設計方針の妥当性を試作前に検証したい。
 ・電源の試作機の温度・ノイズの課題が解決できない。

【解決策】
 ・「熱と強度」や「回路と機構」など、複数の異なる要素をお互いの影響を考慮しながら開発する『連成解析』で検証。
 ・各種ツール活用によるシミュレーションと解析で課題解決。

【開発実績】

No. 解析分野 コンサル内容 お客さま提供物 成果物
1 回路解析
熱流体解析
車載用電源モジュールの
小型化検討
回路図/パターン図/
構造図面/温度測定結果
回路・熱解析結果
改善提案内容とその解析検証結果
2 インピーダンス解析
回路解析、伝熱解析
車載インバーターユニットの
伝熱解析
3Dモデル/回路図/
回路入出力条件
回路解析および伝熱解析結果
3 熱流体解析 重機向けECUの熱流体解析 発熱条件/構造図面 解析結果と改善提案
4 電子機器内部の熱流体解析 発熱条件/冷却機構条件
/3Dモデル
冷却FAN配置
導風板などの最適化提案
5 ウェアラブル装置の熱対策検討 構造図面・材質/
発熱条件/実測データ
効果的な対策案の解析検討結果

② モーター向けインバーター制御ソリューション

当社ソフトIPを活用した短期開発

制御ソフトの性能向上・品質向上

【概要】
パワーエレクトロニクス分野のキー技術であるインバーター制御ソフトやモーター駆動システム、周辺ソフトの設計・開発を、モーター制御に精通したソフトウェアエンジニアとハードウェアエンジニアと連携し、コンサルティングやエンジニアリングで支援します。
詳細については、「インバーター制御ソリューション」をご参照ください。

【お客さまの課題】
 ・モーター向けインバーター駆動を行いたいが制御ソフトウェアが無い。
 ・制御ソフトは有るがチューニングすることが難しい。
 ・モデルを作成し、仕様変更時のリスクを改善したい。

【解決策】
 ・当社ソフトIPを活用
 ・コンサルティングやエンジニアリングで技術支援。
 ・モデルベース開発、シミュレーション、オートコード、テスト自動化などをご提案。

【開発実績】

No. 適用先 制御方式 モーター容量 作業範囲
1 車載 電動ACT用ECU 120度方形波制御 300W 制御ソフト(MBD)、周辺ソフト、機能安全対応
2 2輪車両 EV用PCU ベクトル制御 4〜6kW コンサル、制御ソフト(MBD)
3 三相パワーコンディショナー dq電流制御 10kW 制御モデル構築
4 産業用サーボコントローラ ベクトル制御 50W〜200W 制御設計、制御ソフト、周辺ソフト、ハード設計
5 電動自転車 120度方形波制御 240W〜250W 制御設計、制御ソフト、周辺ソフト、ハード設計
6 電動開閉機 V/f制御 500W以下 制御設計、制御ソフト、周辺ソフト、ハード設計
7 小型コンプレッサ制御 ベクトル制御 100W以下 制御設計、制御ソフト、周辺ソフト
8 ファン制御ECU 120度方形波制御 400W以下 制御ソフト、周辺ソフト、ハード設計
9 モーター評価装置 ベクトル制御 100W 制御ソフト、周辺ソフト
10 モーター制御デモセット 120度方形波制御 6W 制御ソフト、周辺ソフト、ハード設計
11 アシストロボット制御 ベクトル制御 100W 制御ソフト、周辺ソフト、ハード設計
12 電動カート ベクトル制御 300W 制御ソフト、周辺ソフト、ハード設計
13 制御設計、制御ソフト、
周辺ソフト、ハード設計
ベクトル制御他 - 日立グループ内、各種民生、産業機器の
インバーター制御開発支援

③ 開発後方支援

お客さまが新製品の開発業務に専念できるよう支援

【概要】
評価治具、検査治具の開発・製造、旧製品の量産サポート実機評価、試作機の管理などの業務をお客さまの開発スタイルに合わせて柔軟に支援します。

【お客さまの課題】
 ・量産時期が直近で評価工数が足りない。
 ・量産済製品の保守と新機種開発の両立ができない。
 ・開発製品を評価できる装置(治具)がない。

【解決策】
 ・評価治具、検査治具の開発・製造をサポート。
 ・部品EOLによる代替品選定や機種展開時の試作開発、評価をサポート。

【開発実績】
下記の事例は一例です。詳細はお問合せください。

No. 分類 支援内容
1 評価治具、検査治具の開発・製造 ・開発環境でのお困り事に対して、回路・FPGA・ソフト・構造の設計者が連携して最適な治具構成をご提案
・市場不具合品の一次解析治具
2 旧製品の量産サポート ・部品EOLによる代替え品選定
・地震、火災などの影響で部品供給難が発生した際の置換え検討
・機種展開時の試作製作、評価サポート
・DRBFM作成
・試作品の動作・性能評価
・VE(コスト低減)検討
3 実機評価 ・評価台数のN倍化対応 (バラつき確認)
・故障注入評価
4 試作機の管理 ・開発用・品質確認用・顧客サンプル用などの実機管理
・サンプル出荷前の初期データ取得

開発体制につきましては、お客さまの開発スタイルに合わせオンサイト開発、オフサイト開発など柔軟に対応します。詳細はお問合せください。

国際規格から機能安全や組込みセキュリティ対応開発を、導入から製品開発、評価までトータルで支援

コンサルティングから設計開発まで、機能安全規格に沿った製品開発をトータルで支援

自動車分野での豊富なモデルベース開発経験・ノウハウ・エンジニアリング力で支援

複雑化するシステム・製品開発を成功に導くSE/MBSE適用を実践&現場定着まで支援