今日の自動車コラム その1 2009.11.9
自動車の EMC対策
間近に迫るマルチコアプロセッサ時代l自動車メ力卜口二クス技術 l自動車用リチウムイオン電池の最新技術動向 iテ‘トロイトモーターショー2008レポートl
地球にやさしく、安全で快適なクルマの実現に向けて、エレクト口ニクス化が進んでいます。
.
乙うした次世代のクルマをかたち創るうえで欠かせないのがムラタの電子部品です。クルマの
基本性能や安全性能を高めるセンシング技術、快適性向上や燃費向上を支える信号処理
技術、エレク卜口ニクス化の基礎となる高信頼性部品一一一。クルマが求める新たな機能の
実現や課題解決を通じて、ムラタはクルマの一部となって未来へと走り続けます。
.
カーエレクトロニクスを支えるムラタの電子部晶
Sensing
.
.
Processing
走る、曲がる、止まるを的確にとらえる
車両の走行状態や車内・車外環境の変化を的確にとらえる。ムラタは、モーションセンシングをテーマに、回転、加速、距離などを検知する多様なセンサをご提供。高精度なセンシングによって、安全で快適なクルマの走りに貢献します。
〉ヘッド…照射角度を一一ル快適な走りを支える
町ー開司関同開，関関司.司関関
センシング部品
惨MEMSジャイロセンサ口ータリポジションセンサ〉周叫体を高信頼に検知一一一・陰惨ノッキングセンサ
超音波センサ
司・・.，2
〉T……→ープlこ貢献砂サーミスタ
・・-司など
ショックセンサ毎，高周波技術で電子制御と通信の課題に応える
クルマの快適性向上、燃費向上のために進展するクルマの電子制御化。ネットワークで車内外を自由につなげることによる、車体の軽量化や車室空間の拡大、エンタテイメントの充実、スムーズなドライブ。ムラタは情報通信市場で培った高周波技術でこれらの実現に貢献します。
〉 ECU叫化高密度実装に貢献
クルマの楽しさを広げる低温焼成セラミック多層基板(LFC��)
通信モジュール
~一車載LANの信号品質を維持しながらノイズを除去 ι 惨Bluetooth@モジュール
モジュールRF用ETC砂"'1曹JII対応コモンモードチョークコイFlexRay@.，.
惨PND用GPSモジュール
九振動・衝撃に強く、安定した基準知ツク信号を発振
h
、司、
rI" CAN対応セラミック発振子(セラロック��)
Reliability
過酷な環境下でエレクトロニクス化の基礎を支える
.
高温下に置かれたり、振動にさらされたりする車載用電子部品には高い信頼性が求められます。ムラタは熱や振動に強いセラミックスの特長を最大限に活かし、高信頼な電子部品を実現。さらに接合信頼性技術、ノイズ対策技術、品質管理の取り組みなどで、クルマのエレクトロニクス化の基礎を支えます。〉接合の信頼性を向上高温対応(120-150・'C)部品
ーーーーーーーーーーーー司，司胆司開・，司.司
導電性接着剤対応部品砂コンデンサ砂ノイズ対策部品
〉モ干一伺加イ作仰似ン刈パ…て
ω
砂サーミスタ
インパ一タ用セラミツクコンデンサ
など
〉優枇伽れ枕た…除融去性一の電輔磁環肘る
など
-司---ーーー
ノイズ対策部晶
務自動車授術展AInon前'1I"'m~必
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圃本社/干617-8555
人と〈るまの7IJJロヨー屋
京都府長岡京市東神足1丁目 10番 1号 E営業本部/干150一口002
2(0)8
東京都渋省区渋奇3丁目E白番 12号晶UYOMOYI曹EENGINEERI自由 EKPOSITION
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会期:2008年明21自体)-23日(量的 10:00-17:∞村田製作所到底rMMQJ江田JrセラD.クJ聞蜘材国製作所の盟録商標です.岨皿E・会場.パシフィコ横浜・展示ホール ::f-ANo.271 擦F抱桐聞位。alml町Ai3の登録諮珊です.議Blc成田thlet.Bll回国th回G，lnc.'の畳録商欄です.
新しい試みとして、
ビン配量を自由に
変えられるようになりました。
(ということは、こんなゲームにも強いはずなんだけど。)
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a圏直冨量、
マHBS
Tiny
さらなる高性能化のニーズにお応えして、 H8S版のTiny新登場。ビン配置の設定変更も可能な、ユニークな機能も特長です。
H8/TinyがコアをH8S/2000に変更し、H8S/Tinyとして進化しました。第1弾としては、64ピンと80ピン。 Tinyとしては、多めのピン数ニーズをカバーするのが特長です。いままでのH8/300Hコアをもっ H81 Tinyでは2ステートの基本命令の実行が、 H8S/Tinyでは1ステートで実行。強化された割り込みコントローラも内蔵。 H8S/2000が得意とするOA機器のサブマイコン、 H8/300Hが数多く使われている産業分野での高性能少ピン用途、またR8C/Tinyではカバーできない、より大容量なメモリを使うアプリケーションなどにも対応します。
H8SlTinyロードマップ
ピン配置をユーザが任意に設定できるペリフェラル1/0マッピング・コントローラ(PMC)を搭載。ほとんどのピン配置をユーザーが自由に設定できるペリフェラル1/0
マッピング・コントローラ (PMC)を搭載。新設したレジスタの各ピンの機能を定義して、ユーザーが書き込めるようにしました。デフォルトではシリアルだったピンを、外部の割り込み入力に変更したり、タイマのポートとして使ったり、ということが可能に。いままでのように、固定されたピンの機能に対して、周辺機能の配線や全体のレイアウトを考える必要はなくなり、ボードよで周辺部品の配置に合わせて量短距離の配線にする、ノイズの拾いやすい機能を持つピンとノイズ源を遠ざける、既存設計のボードパターンに合わせてマイコン位置はそのままピン配置を変更、といままでの固定された機能をもっピンの不自由さから解放されます。
PMCによるピン配置の任意変更
SCI poは
データ転送を、CPUに通さずに実行するデータ開トランスファ・コントローラ (DTC)、内蔵モジュールをCPU負担なしに起動するイベント・リンク・コントローラ(ELC)。 H8S/Tinyは、 H8Sファミリで採用され好評のデータ・トランスファ・
コントローラ (DTC)を搭載しました。これは、割り込みによる連続したデータ転送を、CPUに介さずに高速実行する機能。またH8S/Tinyで初めて搭載された機能が、イベント・リンク・コントローラ (ELC)。タイマやADコンパータなどの内蔵モジュールを、CPUの負担なしに起動・管理することによって、割り込み処理をシンプルにし、リアルタイム性能を大幅に向上させる機能です。これによりCPUはメインル一子ィンの処理に専念できます。ソフトウェア自体もシンプルになり、プログラムサイズも小さくなる、というメリットも生み出します。
DTCによるシリアルデ-~転送
動作例 :AD変換結果をRAMに転送起動要因
転送
処理時間 (OTC未使用時〉
転送
処理時間 (OTC使用時〉
-圃
CPUによる処理
ELCによる割り込み処理
動作例:~イマのオーバフロー割込み=今AD変摸=今SCI転送
ELCによる処理 CPU
CPUが各モジューM附宇を個別に制御 ELCfl'各モジュー J~聞でイベント信号を接続
1.割込み岨曜の軽減=今リアル$rイム性向上
l
.搭載ソフトウェア簡略化功 ROMサイズ1
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司 一一園理
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O.LT.LTC、 LTMおよび Over~the-Topl立、りニアテクノロジ祉の萱録商様です。 μModule、TrueColor PWM、ThinSOTおよびLlNEAREXPAESSは、リヱアテクノロジー社の商標です。他の全ての筒穣はそれぞれの所有者に所有権があります.
開発方法を革新するモデルベース開発
近年、自動車をはじめとする組込みシステ
ム開発において、最も注目されている開発
手法が“モデルベース開発"である。
次世代DVDレコーダ、携帯電話などに代表されるとおり、組込みソフトのステップ数は年々増大し、今では1，000万ステップを超えるケースもある。その背景には、プロセッサの高性能化と大容量メモリー化、アプリケーションの複雑化や高機能化が挙げ‘られよう。組込みソフトの大規模化、複雑化に歯止めがかかる気配はなく、開発期間の短縮化も求められるため、開発方法の革新は、今最も切実なテーマとなっている。
そうした中、脚光を浴びているのがL開発工程の上流から下流までのプロセスでモデルを利用するモデルベース開発だ。モデルベース開発手法には、 MATLABやUMLなどさまざまなものが存在するが、円士様を明確化する」、「開発の上流工程を重視する」というコンセプ卜においては共通である。
この中でも、自動車業界で多く採用されているのが~ MATLAB/Simulinkをイ吏ったモデルベース開発である。
MATLAB/Simulinkは、米国The MathWorks社が開発し、日本国内での販売・サポートをサイパネットシステムが担当する、科学・工学の生産性の向上と拡大、開発の高速化と効率化のために開発された科学技術計算ソフトウエアだ。
MATLAB/SimulinkプロダクトファミリとR乎ば‘れる80以上のモジュール群を統合した環境下で、アルゴリズム開発、データ解析・可ネ見イヒ、モデリング、シミュレーションなどを行う事ができる。産業界、官庁、研究機関、教育機関において、実験、計測、制御、信号処理、金融といった幅広い分野で利用されており、テクニカルコンピューティング‘環境市場では圧倒的なシェアを誇る存在だ。
MATLAB/Simulinkプロダクトファミリは、図1のように、 3つの部分から構成される。青色の部分がMATLABプロダクトファミリと呼ばれる対話型テクニカルコンビューティング環境で、高レベルのプログラミング言語、アルゴリズム開発、データ解析・可視化、数値計算のための関数群を利用できる。モデルベース開発のコアとなる数値演算機能や、可視化機能を提供するものだ。
その上に位置する黄緑色の部分が、 Simulinkプロダクトファミリと呼ば‘れるモデリング・シミュレーションを行うためのブ
ロック線図環境で、制御、信号処理、画像処理、通信、物理システムの挙動を正確に記述・実装することができる。オプション製品を利用することで、固定小数点モテ!1)，ングや、各種コード、生成といったより下流の実装系への適用が可能になる。
右側のオレンジ色の部分は、個々のアプリケーション毎に特イヒした製品群で、例えば、制御システム開発、信号処理といった分野から、バイオ、金融といった分野までカバー
している。これを見る限り、 MATLABは、必ずしも自動車業界、組込みソフト開発に特
化したものではなく、極めて汎用なテクニカ
ルコンビューティング環境と言えるだろう。
自動車業界のビジネスモデルに適したMATLAB
トヨタ自動車とデンソーが、 MATLAB /Simulinkでのモテツレベーステ'ザインを、これまでのパワートレイン制御だけでなく他の用途の量産ソフト開発にも適用する方針を表明したことは記憶に新しい。
これまで、多くの自動車メーカーやECUサプライヤがモデルベース開発にMATLAB /Simulinkを採用している。なぜMATLAB /Simulinkが自動車業界にこれほど多く採用されているのか。そのポイントを4つにまとめてみた。
(1)自動車業界の開発対象にフィット
自動車の代表的な開発対象システムは、
コントローラ(実ECU)とプラント(エンジンや
シャシーなど)で構成されるフィードパック
“制御"系である(図2)。
実ECU上のソフトウエアが最終的な成果物であっても、ソフトウエアのモデルだけではモデルベース開発はできない。検証を行なうためには、マルチドメイン、即ち、機構系、電気系、油圧系といった構成要素までモデル化できることが必要となる。本質的に、プラント系要素は連続時間であり、 ECU上のソフトウエアは、非同期・離散時間系として動作する。このため、モデルを実行するツールには、これら異なる時間体系
.
、
Simulink' Product Family
混在のシステムを高速にシミュレーションで
きる能力が;必要だ。
MATLAB/Simulinkの主要な特長は、単一のツールで、マルチドメインシステムをグラフイカルに記述できること、友ぴ、連続時間、離散系・イベントドリブン系混在システムを高速にシミュレーションできることにある。このため、自動車業界の開発対象に最適な開発環境として、 MATLAB/Simulinkは必要不可欠な存在になっている。
モデルは、多くのパラメータを含む。但し、その値は、一般的に理想的なものであるため、実機ベースでの検証は不可欠だ。加えて、開発効率を上げるためには、抽象度の
高いプラントモデルによる高速なシミュレーションと、実プラントモデルを{反想コン卜ローラモデルに接続した精度の高いシミュレーションの使い分けが重要になる。 MATLAB/Simulinkは高効率で汎用的なコード生成ツールを提供しているため、仮想
Application-Speci古cProducts
検証と実機検証を容易に組合せ可能である。実際に、自動車業界ではラピッドプ口卜と呼ばれる仮想・実機の組合せ検証を開発上流工程から導入し、ソフトウエアの仕様作成に効果を上げている。この特長も、 MATLAB/Simulinkが自動車業界で採用さ
れている理由の一つである。
(2)開発プロセスにフィット
MATLAB/Simulink拭開発プロセス全体に適用できることも、自動車業界のビジネスモデルに適している理由の1つである。自動車系の開発プロセスは、データ解析からモデル作成、制御系開発、実装設計、検証、実ECU向けコード生成といった広範な工程を含む。 MATLAB/Simulinkは、単にソフトウエアの仕様を決定するだけではなく、プロセス全体にEって同一環境で適用可能だ。テsファク卜になっている制御アルコリスeム開発支援ツール群、直感的なプラント系モデリング支援ツール群、量産向けコード生成ツールの存在も、他のモデルベース
ツールとの決定的な遣いである。
また、自動車の開発は通常、先行開発と量産開発の2段階に分かれている。先行開発では浮動小数点のマイコンを使用し、量産開発ではコストを考慮して固定小数点のマイコンに切り替えることが多いが、 MATLAB/Simulinkでは、モデルの構造を変える事なくプロパティ設定で、浮動小数点・固定小数点の切り替えが、可能である。このため、先行開発と量産開発のプロセス全体を通じて同一のモデルを適用することが可能だ。
このほか、自動車業界では、 OEMとサプライヤなど企業聞をまたいだ開発が一般的である。このため、作成したモデルを知的財産として秘匿することが要求されるが、これも、 MATLAB/Simulinkはサポー卜していることも大きな強みである。
(3) The MathWorks社と自動車業界の強固な関係
開発元の'TheMathWorks社と自動車業界の繋がりは古く、主要企業が集まった世界規模の活動も行われている。日本でも大手自動車関連メーカーをはじめとした MATLABユーザーが集まる fJMAABJ μapan MATLAB Automotive Advisory Boa同)カてより優れたモデルベース開発環境の実現を目指し、活発な情報共有や議論を進めている。
(4)豊富なサードパーティとの連携
自動車業界では、Vプロセスという巨大な開発プロセスを適用し、そこには、 The MathWorks社以外にも多くのベンダーがツールを提f共している。 MATLAB/SimulinkはオープンAPIアーキテクチャを採用し、互換性を維持しながら容易にサード、パーティとの連携を実現している。優れたサードパーティ製品と数多くのパートナーによって、自動車ECUの開発のさらなる草新を図ってい
く考えだ。
-・・・・・・・1:詞笛l
lDi語恒jo
瀧奨詑語講義語悲惨
マーケティング室
TEL:03・5297開3562
E-mail: i川n巾叩rm旧副剖.t陥 剖t.仏叫
fo町1l∞.j
問aab@cyberne
製晶紹介URLじ:ht社戸:llwww.cybern砲凶t.∞oc伊 討陥
tpeco.jp/maltlabl/
MATLAB' Product Family
図1 MATLAB/Simulinkプロダクトファミリ全体構成
図2開発対象システム
を使用するEとによ D、要量陸や棋通性、デザイン性などが求め5れる自動車の外装ランプや室
「旦
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「ロ片一件 「
Eao(aoG
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巾 「00ω
内照明の設計開発を大幅に効率化、スピードアップすることが可能だ。 量5(aoG
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開発効率化を髄する
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山叫
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田閉山，闘
四則一-司1
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AU
戸建闘の把握や公差解析も
間
a‘最適化機能"可能に :ii~¥←
近年の自動車照明の制御にはこれまで最適化機能について、もう少し詳しく見て以上に高度な技術が求められている。配光いこう。
左竺主
可変型前照灯やナイトビジョンシステムな
ど、より安全な運転のための機能、快適な
室内空間を演出するルームランプやメー
ターパネル照明など、安全性や快適性、意
匠性を満たすための光の制御はより複雑化
しているのが実状だ。
こうした光の制御を行う解析ソフトウエ
アには、“誰もがすぐに使える"手軽さが求
められている。高度で複雑な光の制御をス
ピーテεイかつ簡単に行いたい、というニーズ
に応えたのが、照明解析設計ソフトウエア
rghtToolsJである。
Li
液品テeィスプレイのパックライトやプロ
ジ、エクタ一、各種照明器具などの設計開発
で幅広く使われているrghtToolsJだか:自
Li動車分野にも、ヘッドランスリアコンビネーションラン丈ドアミラーのターンシグナル、室内照明全般やメータ一関係などに利用されている。赤外線を用いたナイトビ、ジョンシステムなどでも適用可能だ。
三次元モデルに光学特性を与えることで、高精度の照度分布や配光分布、輝度分布、色度分布を高速に得られるrghtToolsJの
Li最大の特徴拭“最適化機能"である。照明に特化した独自アルゴリズムを採用し、目的と変数を与えるだけで、目的とする性能を満たす部品の形状や光源の配置位置などを求めることができる画期的な機能だ。ヘッドランプの配光分布では、まず目的と
する配光分布を数値で与えるか二光度の入
力は実測に基づく値でも相対的な値でも構
わない。確保しなければならない全体の光
東量がある場合は、それを満たすよう併せて
最適化することもできる。
リフレクタの形状や曲率を変更することで目的が達成できる場合は、その曲率やスプラインカーブの制御点を変数として指定できる。形状だけでなく部品の位置(配置座標)も対象となり、変数は、 100個以上指定できる。マルチセグメントリフレクタなどでは、本来、セグメント単位での形状変更・確認が必要となるが:~ rghtToolsJでは、全体
Liを1つのリフレクタと見なして一括で最適化をかけることができる。同様に、プロジ、ェクタタイプのヘッドランプでは、リフレクタ形状とシェードの位置、非球面レンズの形状などを1つのユニットとして一度に最適化することも可能だ。これらの機能は、スピードメーターなど他の部品にも適用できる。
この最適化機能を活用することで、設計空間の把握や公差解析的な使い方を視野に入れた設計開発も可能となる。
(1)設計空間の把握
パラメータ変更時に配光分布などの性能変化を視覚化できるため、急な設計変更が必要になった際や製造上問題があることが判明した際に、空間を把握することにより次の解を探す工数が大幅に低減される。また、複数の解を得ることで設計フィールド全体を把握するツールとしても利用でき、新規開発にも役立てられる。
(2)公差解析
シミュレーションが最も性能を発揮する理想的な状態で行われるのに対し、実際のものづくりには成形による歪みや組み付け誤差が伴う。LightTools';J:，設計値から公差内での位置がずれたときの性能変化をグラフ化して解析でき、許容範囲や誤差などを一目で把握できる。もし、性能を満たす範囲が極端に狭い、という解析結果が導かれた場合、製造時の歩留まりに影響を与えると予測でき、設計自体の条件設定が厳しいのではないかと考えられる。
最適化機能は、評価・解析にとどまらず設計支援ツールとしてのLightToolsの可能性をさらに広げるものであり、これからの自動車の照明設計解析の大幅な効率化・迅速化を実現するための主役となりそうだ。
オプテイカルソリユーション部
TEL: 03-5297-3405 E-mail: optsales@cybernet.co.jp 製品紹介URL: http://www.cybernet.co.jpllighttools/
表紙説明ドライバーモニター付きプリクラッシュ、ナピ・ブレーキアシスト、歩行者検知機能を
持つナイトビューなど最新技術を多数採用したトヨタ自動車の新型クラウン。ハイブリッドモデルには、全面液晶パネルのファイングラフィックメーターを採用したー
スutomotive
・i:lectronics
CONTENTS 2008 Vol.2
T'OP INTERVIEW
14 高度な電子制御技術がクリーンディーゼルを進化させる
伊藤悟氏
ボッシュ常務執行役員テーイーゼルシステム事業部開発部門長
16 Power Architectureで車載マイコンの業界標準を狙う
Denis Griot氏
Freescale Semiconductorヰ土シニアパイスプレジデント
18 自動車向け計測器もソフトウエアと制御が付加価値になる小野碓道氏
小野測器代表取締役社長
Cover Story
謹盤露顕癒欝審議選纏密密湿器灘麗盛露惑調密密揺瀦瞳接調盟璽趨磁路鶴翻翻漉廼磁器輯鶴塑摺蝿噛
44 自動車の EMC対策
自動車の電子化で増加する電磁波や静電気芯と‘のノイズ発生源は、 ECU内の電子回路で動作不良を起こすだけでなく、 ECU聞を接続するネットワークの信号伝達や力一ラジオをはじめ無線信号の受信を妨害する可能性もある。一
般の電子機器と遣い、一度の不具合発生が生命の危機に直結する可能性もある自動車という製晶にとって、これ5電磁ノイズをはじめとしたEMC(electnひ magnetic compatibility、電磁両立性)対策は大きな課題となっている。
Feature
櫨幽臨翻瞳雛醸盟甥覇軍書麗聾極量臨睡瞳躍聴趨麗欝越灘躍盟麗麗覇鶴艶鶴磁調蹴瞳臨調髄趨調融密磁郵懇磁麓鶴欝型懸頚離
52間近に迫るマルチコアプロセッサ時代
Mechαtronics
62自動車メカトロニクス技術:最新トピックス
Tech Report
76自動車用リチウムイオン電池の最新技術動向
Au↑omo↑ive Electronics 2∞8 Vol.2 9
スutomofive
・t:lectronics
CONTENTS 2008 Vol.2
Tech& Biz
" 一
21 新型クフウンは最新技術が目白押し
24 NEC工レ、 JasParにも準拠、 FlexRay対応 ICを発表
26 クリーンディーゼル投入に向け開発ツールも進化
28 燃料電池車の課題は電極の劣化抑制とコスト低減
30 松下、ケンウッドに Garmin社がナビ‘コアを供給
32 2008年度の ITS合同実証実験、統一仕様車載器を採用
Global Automotive Trends
品富SE i謹話宮露軍SE高轟霊童
-宵 From US
34 アウディのクリーンディーゼル 'TDI'の実力 From US&Europe 38 電動化する小型車市場 Fro円、 Japan 40 自動車・エレクトロニクス業界への提言
Exposition
80 ホール素子統合型 360度ロータリーエンコーダの優位性
Exhibition Report
84 デトロイトモーターショー 2008環境対応、戦略が分かれるビ、ツグ 3プラグイン八イブ"uッド車が2010年に登場
90 FC EXPO 2008
自動車用燃料電池関連の出展が多数水素貯蔵で新提案
麗露欝額鑓議選題諮露器議議議i彊露磁器護霊題聾 謹讃露遜議題彊露華麗轟轟
93 New Products
21. ↑omo↑Au
ive Electronics 2008¥/0 11
On the cover: The new Toyota CROWN introduces many advanced features，including a pre-crush safety system with driver monitoring，a brake control system assisted by car navi-gation，and night vision也atdeteets pede.ト仕 ians.The dashboard on its HEV modelis fully equipped with an LCD display dub-bed "Fine Graphic Meter".
Rutomofive
・ t: lectronics
CONTENTS 2008 Vol.2
Top Interviews 14 Satoru Ito Senior Executive Officer，Vice President 01 Diesel Systems Division，Engineering/R&D，Bosch Corporation "The clean diesel system evolves with advanced electronic control technologies" 16 Denis Griot Senior Vice President and General Man晶Iger，Europe，Middle East and Alrica，Freescale Semiconductor，Inc. "Power architecture strives to set the standard of automotive
microcontrollers" 18
Masamichi On。 President and CEO，Ono Sokki，Co.，Ltd. "50'代:wareapplications and electronics controls add value for auto圃
motive measuring equipment"
Tech & Biz 21 New Toyota CROWN comes with fully high-tech gears 24 NEC Electronics intros new FlexRay ICs 26 Clean diesel fuels new development tools 28 FCV development faces deterio問 tionof electrodes，and high costs 30 Garmin supplies "navトcore"for both Panasonic and Kenwood 32 ITS2008 Trial in Japan adopts car-mount units with unified specs
Global Automotive Trends 34 U.S.A.: Audi winter diesel experience 2008 38 U.S.A. & Europe: Small-vehicle market goes electric 40 Japan: A proposal for automotive and electronics industries
Cover Story
F“ocus on electro-magnetic compatibility for auton可otiveelectronics
Features 52 Applying multi圃 coreprocessors for ca陪 tocome 62 Automotive mechatronics: Some new approaches
Tech Report 76 Technology trends of lithium圃 ionbatteries for automotive installation
Exposition 80 Advantages of integrated 360・degreehall-based rota叩 encoders
Exhibition Repo叶
84 NAIAS2008 in Detroit The Big Three promote green cars in their individual contexts Plug-in hybrid vehicles due in 2010
90 FC EXP02008
93 New Products
2 13 1.ronics2008¥/0↑Elec↑同omo↑Au
E
高度な電子制御技術がクリーンデイ}ゼルを進化させる
伊藤悟氏
ボッシュ常務執行役員ディーゼルシステム事業部開発部門長7人
自動車部品サプライヤ大手のドイツ RobertBosch社(以下、 B09Ch)[ホコrモンレールをはじめクリーンディーゼJレエンジシ!と必要なジステムでも高い市場シェアと技術力を持つ。圏内市場では「うるさいJf汚いJと悪者扱いされてきたディーゼルエンジンだが、現在は二酸化炭素(以下、 002)排出削減の有効な手段として注目を集めている。 Boschの日本法人・meLシユの常務執行役員でディーゼルシステム事業部開発部門畏を務める伊藤悟氏に、クリーンディーゼルを実現する電子技術や、今後の園内市場への期待について聞いた。
現在、圏内市場で市販されている乗用車でディーゼルエンジンを搭載している機種はほぼない。 .1980年代にはRV車などで採用されていたが、東京都の条例などで排気ガス中の粒子状物質の問題がクローズアップされてからデイーゼル車に対するイメージは悪化し、圏内向けの新車として開発されることはなくなった。
しかし、欧州市場では、園内とは逆、にディーゼル車の比率が高い。西欧全体の登録乗用車の 50%以上がデイーゼル車で、フランスやスペイシに至九
4
つては約70%を占める。全世界の年間車両生産台数でも、デイーゼル車の比率は2002年の22%から、 .2006年には26%と拡大を続ける。今後も新興市場を中心に成長を続け、 2013年には全体の 31%、2002年比で約2倍まで生産台数は拡大すると予測している。
きっかけはコモンレール
欧州市場でディーゼル車比率が高まりを見せ始めたのは1997年からになるが、そのきっかけとなったのが、
14 Au↑omotive Elec↑ronics 2008 Vol.2
h
ロモンレールシステムの開発だo 100 MPa:を超える超高圧で「ヨモジレールjという部品に燃料をためでi電子制御で最適な燃料噴射を行うことで、燃料燃焼効率を高めて、従来のデイーゼル車の欠点だうた粒子状物質(以下、 PM)や窒素酸化物(以下、 NOx)の排出量を大幅に削減するだけでなく、エンジン回転時の騒音や振動も抑えら
J
れるようになった占そじてよ燃料が低
価格の軽油であることやガツリンエ
ンジンに比べて燃費が良いこともあ
り、 802排出の少ない駆動源として、
ヨモンレールジステムを採用じたク
リーンディーゼJレエンジンの採用が
一気に拡大したb
現在のクリーンディーゼJレは、一般
的なガソリンエンジンと比ペで燃費
が約33%よく、 C02排出量も 25%少
ない。環境面に加えて、機能面でもト
ルクが50%高いので、低速域の多い
街乗り用途でも有利だロ
そもそもコモンレールというコン
セプトは古くからあったが、実用化す
るには最適な燃料噴射が必要になる。
低コストの新型ソレノイド
コモンレールシステム開発では、 PMやNO玄の削減につながる噴射圧力の向上が目標になる。当初はソレノイドインジ、エクタを使った 135MPaの製品だったが、 2000年の第2世代は 160MPaになり、 2006年にはソレノイ
ドの約2倍の応答性を持つピエゾインジェクタを使った第3世代製品で180 MPaを達成した。現在は200MPaの製品を市場投入する段階に入っている。
高圧化により性能が高めることはできるが、そのためには材料強度の向上に加え、部品にかかる負荷や磨耗を避けるために応力集中をなくす技術など、コストアップの要素も増える。 Boschでは、将来の排ガス規制に対応するためにさらなるコモンレールの高圧化を進めているが、コストとのバランスから 250MPa前後の圧力での開発を検討している。
そして、クリーンデイーゼルの採用を拡大するためには、現行のコモンレールシステムを低コスト化することが必要だ。現在、パルプの制御部を改良することでソレノイドインジ、エクタ
イトヴ・サトル 1979年早稲田大学理工学部卒業。 1980年、デ〉ーゼル機器(現ボッシュ)に入社。 1998年にコモンレールシステム開発部部長、 2001年にプロジ‘ヱクト統括部部長を歴任し、 2003年に執行役員及びテsイーゼル開発部門長に就任。 2006年から現職。入社以来、テsイーゼル用燃料噴射装置の開
発を担当している。
の性能を高価なピエゾインジ、ェクタ並みに向上する開発を進めており、 2009年に量産する計画だ。
日本の新ポスト長期規制、米国の iTier2Bin5J、欧州の iEuro6Jなど、次世代の排ガス規制では、コモンレールやPMを削減する DPF(diesel par-ticulate日ter)に加えて、触媒系の後処理装置が必要になるといわれている
O
Boschで、も開発を進めており、乗用車向けに実用化した選択還元触媒用尿素噴射システムは、 2008年発売の新車に採用される予定だ。しかL、燃焼制御の効率化が進んでいることもあり、排気量が2.0リヅトル〈らいまでの乗用車であれば、後処理装置なじで DPFだけでも次世代排ガス規制をク
リアできる見通じが立Jってきた。
最先端の電子制櫛
ディーゼルエンジンの開発というと、機械工学的なイメージが強いが、高度な電子制御技術も排気の清浄化に貢献Lでいる。現在のコモンレールは、最適な燃焼と PMやNOx低減のために、 1回の燃料爆発の聞に最大5回の燃料噴射を行っている。応答性の高いピエゾインジ、エクタでは、最小で200μ秒の聞に 1mm3の噴射を行っている
O
クリーンデ子ーゼルのECUは、エンジシの回転数、レール内圧力、排気の状態などに併せて、噴射圧力、噴射量、タイミングなどを高い応答性で制御しなければならない。さらに、 NO玄を低減する排気ガス再循環装置やターボチャージャと連動して制御する必要があり、今後はDPFの再生機能や後処理装置も加わってくる デイー
O
ゼルエンジンの運転パラメータと関連するマップの件数は、 1995年の1000件に対して、最新のクリーンディーゼルでは2万件以上にまで増加した。
この複雑な制御システムの開発を、 2002年からはモデルベースで行うようになった。エンジン回転数と圧力を対応させた制御モデルを基本に、機体ごとのパラっき、温度変化、経年劣化などに対応するための細かな調整は、センサーの情報を基にフィードパック制御することになる。センサー情報のモデルへの取り込みを熟成させてきたことで、モデルベース開発というコンセプトを現実的なシステムに役立てられるようになった。
国内はワンボックス系から
クリーンディーゼル車の園内市場拡大への期待は大きい。個人的な意見だが、国内市場ではワンボックス系のファミリーカーからクリーンデイーゼル車が登場すると見ている。車体重量が大きいので、低速時の高いトルクというディーゼルの特徴が出しやすく;振動を抑えられることも有利に働くからだ。(聞き手:朴尚沫)AE
Au↑omo↑ive Elec↑ronics 2008 Vol.2 15
E子ニコ立はごニヱじでヱコヰ:ニエロ立ムtむな出口出立は:おおお
Power
DenisGriot氏
Freescale Semiconductor社シニアバイスプレジデン卜
米FreescaleSemiconductor社!志、 1970年代か5車載半導体を供給じタ}のノードからは通信が行えるシス続けており、自動車の電子化に深いかかわりを持つ半導体メーカーの 1社だE テムなので、:ロバスト性が高い。
2007年度の全社売上高lインフォテインメント機器(車載情eI:57憶米ドルで、とのうち約30%が自動車向け
l
となっている。特iこ、バワートレイン市場での強みを生かし、 Power 報機器)にはナピゲーシヨン機能に加Architectureを車載マイクロコントローラの業界標準としたい考えだ。同社えて、外部との通信機能やマルチメデのシニアパイスプレジデントで夕、ローパル・オートモーティブ・マーケテインタィア機能などが搭載されている。こ責任者芯どを務める DenisGriot氏lζ、車載半導体事業の戦略を聞いた。;ベ「の分野は日本メーカーが先行してお
1
り、'日本メーカーにおける当社製品のFreescaleの車載半導体事業は、世いきたいo【←採用率を高めることが、世界の車載 界中のほぼすべての車載モジ、ュールパワートレイン向けでは、 2気筒か γ情報機器市場を制することになろう。メーカーと密接なかかわりを持ってら8気筒までのエンジンを 1つのアー ¥Jマイクロコントローラやセンサーいる。そじで、不良品ゼロの品質で、キテクチャでシームレスにサポートメのほかに、アナログ機能とデジタル機自動車の電子化に対応するための製できる Power Archite.ctureの32ピッ勺離2を融合した製品もある。その1つが品開発やソリューションを提供じてトマイクロコントローラ製品群を用 8ピットマイクロコントロ六:ラとモ;~きた。 FteescaleのDNAには車載の意している。パワートレインは、自動タドライパを 1パッケージにじた製品遺伝子が組み込まれているといって車からの C02排出を削減するための、九だ己現在は簡単なモーター制御用途も過言ではない。きわめて重要な部分である。この分だが、今後はパワーウインドウやサン車載3分野に照準 野でFre田 caleは約45%のシェアを持 Jレーフの制御、カーエアコシのダンパっている。 ーやプロアの制御などの用途にも向
τ
Freescaleは車載半導体事業におい安全システムにかかわるエアパッけたい。て、「パワートレイン」、「安全」、「イグシステムでは独自技術を提案してンフォテインメント」の3分野を戦略いる。それは rnSI(distributed sen幽 制御系もマルチコアの時代的に強化していく。この3分野はグロsorinterface) Jと当社が呼ぶパス技次世代のEBS(電子ブレ}キシステーパルな市場でいずれも年率8"'-'10%術だ。このDSI技術を使えば、エアム)およびシャーシ制御システム用との成長が期待できるからだ。特に、日バッグシステムを構成する複数のセして、ドイツ Continental社の車載シ本市場はこの傾向が強く、日本メーカンサーやECUなどをつなぐネッドワステム部門である CotinentalAuto-ーの自動車生産台数は 2000年から ークを 2本線で構築できる。そのた.
motive SystemsのEBS事業部と、マ2013年までに年平均7%増で成長すめ、従来のワイヤーハーネスを使っルチコアのマイクロコントローラをると予測されている。 Freescaleは、た場合に比べて、ハードウエアを簡共同で開発して行くこととなった。プロセッサやセンサー、ネットワー素化し軽量化できる。その上、ある部共同開発している rSPAcEJと呼ク、スマートパワーの各技術と、完壁分でパスが断線した場合、従来はネッぶこのカスタムコントローラは、 Power な品質/信頼性を提供することで、日トワーク上にあるシステムすべでがArchitecture技術をベースとした3個本の自動車メーカーをサポートして ダウンしていたが、 DSIは断線個所以のe200コアと、 Cotinentalネ士のフェイ
16 Au↑omotive Electronics 2008 Vol.2
………引開…………ハー……
ぺ身川品叱h川畑刊日停…叫にん川山口句九山町川内戸町
デニス・グリオット 1984年、 Motorola社に入社。欧州におけるロジ
ック、アナログ、インテリジ‘ェン卜・パワー・システム事業本部長、ウェーハ製造本部長、自動車のボテ‘千エレク卜口ニクスおよび、セーフティ部門の責任者を経て、 2004年より FreescaleEMEA ( Europe，Middle East & Africa)の責任者を務める。 2008年よりグローバル・オートモーティブ・マーケテインク、責任者を兼務。
ルセーフ EBS技術を組み合わせたチップとなる oSPACEは、従来のマイクロコントローラに比べて 2倍の演算性能を持ち、 3Mバイトのフラッシュメモリー、 96Kバイトの SRAMおよ
コントローラなどを内蔵FlexRayび、
する。その上、 SIL3CSafety Integrity Level 3)対応機器に必要な要件もすべてクリアされることになる
開発する製品は、 2~3年後の実用化を目指しでおり、 Continental社の次世代 EBS製品に搭載される予定だ。
いずれは日本のメーカーにもこの製品の採用を働きかけていきたい。
あらゆる車載ネット技術に対応
Freescaleはこれまで、ネットワーク技術に関して積極的に開発投資を行ってきた。 rX-by-WireJは将来の自動車にと 9て欠かせない技術の 1つであり、それを可能とするのが次世代の車載ネットワークといわれる Flex-Ray技術だ。これまでに比べて、より高いコミュニケーション能力を実現することができ、衝突防止システムや緊急時のブレ」キシステムなど、より安全性に優れたシステムを構築することが可能となる。
FlexRay規格に対する考え方として、世界的には Xby.Wireを実現するための技術として注目されているが、日本では CANの高速版という見方もあり、業界内でも考え方に違いがあることは言君、詰tしている。 Freescaleは、 FlexRayコンソ}シアムの仕様にも、日本の JasPar仕様にも対応できる技術力を持っており、世界のさまざまなユーザーのニーズに応えて行くことも重要な使命だと考えている。
累計出荷数は H意儲
2007年には PowerArchitecture マイクロコントローラの年間出荷数が3000万個に達し、累計出荷数は 1億個を超えた。顧客はこのマイクロコントローラを搭載した当社のプラットフォーム製品を活用することで¥ ECU (electronic control unit)の設計期聞を忽縮し、開発コストを低減することが可能となる。
2年前から、スイス STMicroelectro-nicsネ土と PowerArchitectureマイクロコントローラの共同設計を行っている。これによって、 2008年春には 5つの新製品を一度に発表できた。当社だけで開発していると、せいぜい 2----3品種の発表にとどまっていただ、ろう。両社で開発することにより、ハイエンドからミドルレンジの製品まで、速いペースで用意することができた。
品種の拡大によって、エンジンやシヤシーの制御に加えて、ボディ制御にもPowerArchitectureマイクロコントローラが採用されると確信している。そして PowerArchitectureが車載マイクロコントローラの標準ア}キテクチャになることを期f寺したい。
(聞き手:馬本隆綱 )AE
Au↑omotive Electronics 2008 Vol.2 17
一一一一…ー…
昨
一一一一一一一一一一
自動車向け計測器も民 ιソフトウエアと制御が付加価値になる
小野雅道氏
小野測器代表取締投社長
小野測器が創業時に開発したのが、真空管による二進法のスイッチングサーキットを使った圏内初のデジタル回転計だ。通産省の機械試験所(現機械技術研究所)が購入したジェットエンジンや、囲内メーカーが開発していたディーゼルのターボチャージャなど、当時では超高速となる 2万-3万回転/分の回転数計測は、このデジタル回転計でなければ計測できなかった。このように創業から自動車業界との関係は深く、圏内の自動車メーカ}に育ててもらったと言っても過言ではない。
ソフトウエア開発の新社屋を建設
1960年ごろには、トランジスタが登場したことで小型・軽量の製品を開発できるようになり、スイッチング速度も向上してさらに高速な計測ができるようになった。半導体の登場でその傾向は加速して行った。
元々は部品を集めて組み立てる技術やノウハウが付加価値の源泉だったわけだが、半導体技術が現在のような進化を遂げたことで、その付加価値
18 Automo↑ive Elec↑ronics 2008 Vol.2
i.:lfう乙とも一ある。以前は、自動車メーカーの指示通りに製品を開発して納めるだけだったがi現在は運用方法まで含めて自動車メーカーとの共同開発に近い状態になっている。新規の製品提案まで考えれば、これらの開発体制と設備導一えは必要不可欠だ。
計測器メーカ』の役割が変化
自動車計測の原点といえばエンジン回転数の測定だあ:うポイント式ディス Jド1)ビュータを使うエシジシではミポイ Jンb接点の切断回数をパ1レ
日スとして計ず測じ回転数を求めていだ。自動車の電子化は、燃料着火にポイントを使わ会いために導入した点火プラグが始まりだが、本格化したのは排ガス規制に対応するためにエンジン制御を ECUで行うようになってからだろう。実際に、三元触媒を使うための理論空燃費の近傍という狭い範囲で燃焼制御を行うには、マイコンを使ったECUは必須だった。その後一気に電子化が進展したことで、計測の内容も急速に高度化していった。かつてのように、回転数や温度、圧力を計測するだけでは、計測器メーカーとしてはやっていけなくなっている。
例えば、コモンレールシステムをイ吏ったデイーゼルエンジンでは、 ECUによる制御で数回に分けて燃料噴射することで適切な燃料燃焼を行い、排
γ円戸川ザ…山.-叫…町一市川内一口、叩日 F判 h一一一一一一山内川町山戸市川和町昨
lらは常務取締役、 1991年から専務取締役を務める。 1999年には顧問に就任し、 2000年に特別顧問。 2001年から現職。入社以来、自動車向け計測器事
業の拡大に貢献してきた。
気をクリーンにしている。小野測器では、この噴射量を計測するシステムを5年前に多段噴射に対応させることで、クリーンディーゼ、ル開発に貢献している 現在は10段噴射にも対応で
O
きるようになっており、 2007年度の機械学会賞技術賞も受賞した。
また、実車をテストコースで走らせることなく、室内で燃費計測や排ガス分析などを行えるシャシーダイナモのトルク制御では、フライホイールによる「機械慣性」から、加速抵抗を精度良く実現できる電子制御の「電気
慣性」に移行しつつある。さらに、エンジンやトランスミッションなどパワ}トレイン部品の試験を、車重や走行4犬況などさまざまな条件をソフトウエアで制御して行う rVRSJも開発している。通常のエンジンベンチと異なり過渡的にデータを計測するので、エンジン、トランスミッションの完成度を高めることができる ハイ
O
ブリッド車のように動力分配の複雑な自動車開発では、特に有用だろう。 1億円ともいわれる試作車の数を極力減らしたい自動車メーカーの開発方針とも一致しており、需要は確実に伸ぴる
O
VRSなどを含めて、新しい製品開
発の中核を担っているのがソフトウエアだ。自動車で使われるソフトウエアの規模が増えているが、計測器も状況は変わらない。 I万行程度のプログラムで、あれば一人の技術者で開発できたが、数十万、数百万行レベルになれば、複数の人員で開発することになるし、さらにプログラムの実作業をオフショアでタ村主に出すなど、開発体制は複雑になってくるOそこで、開発効率を向上するために、ソフトウエア開発プロセスを含めて徹底的な標準化に取り組んでいる 標準化を進
O
めることで、他社のソフトウエアとの連携機能なども視野に入れている
O
強自開発のタイミング
国内にとどまらず、日米欧の自動車メーカーで小野測器の製品を採用してもらっている 今後の成長が期
O
待されている BRICsをはじめ新興市場への展開は、現時点ではノックダウン生産をしている現地メ}カーが独自開発を始めるタイミングに行うことになるだろう
O
海外展開で重要なのが、国内自動車メーーカーの現地向け製品のローカライズ開発に必要な計測器のサポー
トだ。規制対応などを含めて、国内向けとは異なるチューニングが必要なので、開発拠点の囲内だけでなく海外現地でも計測器が必要になる。囲内大手メーカーの現地開発を見て、小野測器製品の実力を知った海外メーカーから受注が入ることも多い。新興市場関連の海外法人は現在タイにしか置いていないが、今後はインドなどでの現地展開も必要になってくるだろう o聞き手:朴尚洗)庄
Automotive Elec↑ronics 2∞8 Vol.2 19
世界でいち早くオートモーティブ晶質を確立
ザイリンクスの車載向けの PLDシェアは、 2006年で52.7%、2007年で54%程度を確保している。その背景には、 2005年に PLDサプライヤとして、世界ではじめてオートモーティブ品質を確立したことがある。もちろん、一言でオートモーティブ品質といっても、それを実現するためには、さまざまな方面からのアプローチが必要となる。ザイリンクスが各種コンソーシアムにいち早く参加しているのも、そのひとつだ。具体的には、 AutomotiveElectronics Council (AEC)技術仕様書委員会正会員であるとともに、 AUTOSAR、MOSTCooperation の会員で、かつ FlexRayConsortium、 JASPARの準会員ともなっている。また、オートモーティブICのための限界ストレス試験の認定基準 rAEC-Q100Jの認定製品としている上に、オートモーティブアプリケーション対応の多様な集積度とパッケージに対するピン互換性も実現させている。
図 1白線認識システムでのエッジ検出例さらに、ザイリンクスオートモーティブ‘製品ラインのすべてに PPAP(Production Part Approval Process:製品部品認可プロセス)のための書類を完備しているのも大きなポイン卜といえるだろう。
その結果、さまざまな自動車メーカーの製品に、聞社の PLDが数多く搭載されているのだ。例を挙げると、ヨーロッパの有名高級車には 18個も搭載されており、リアシートエンタテインメン卜周に4つ、ナビおよびナイトビ、ジ‘ョン用に2つ、ミリ波レーダー用に6つ、 ACC(オートクルーズコントロール)用に 1つ、などとなっている。
白線認識などソフトまで含めたソリューションを提供
そうした中、同社が2008年に集中的に製品展開しているのがドライバーアシスタンスの分野だ。従来、ビジネスの中，j)~;I: チップそのものであったが、ドライバーアシスタンスとなると、ソリューションの提供が重要となるため、チップはもちろん、 IP、OS、ミドルウエア、開発用ボードからデモ機の
作成まで、幅広い対応を行なっている。
その例が FPGA画像処理 IPだ。これはさまざまな機能を有しており、まずはカメラとのインターフェースからはじまり、カラーでのフレームバッファコントロール、ビデオインターフェースやコン1'¥ージ.ョンなども行なう。要
はイメージをよりキレイなものにしていき、道路に何かがあれば、それを認識して、トラッキングしてテεイスプレイさせるという一連の動作を実現させるのだ。
現在、デモシステムとしてリリースしているのが、白線認識システムだ。この白線認識においては、図 1に示すように、まず線のエッジを捉えることが重要となるが、フィルタを介して FPGAで処理することでリアルタイムに認識することができる。しかも、現在4つのカメラまでリアルタイムに処理できるようになっているが、これは DSP一個では決しでできないものだ。
実際の用途はトンネルに入る際の安全管理などだ。急に暗いところに入ると、車線カて見えなくなることがあるが、こうした FPGA処理によって、トンネルの奥まで白線を t足えることカずできるわけだ。ザイリンクスは
こうしたソリューションまで含めて、自動車
メーカーヘ提案を進めている。
もちろん、白線認識に限らず、ドライバーアシスタンスという分野においてはナイトビ‘ジ‘ョン、パークアシス卜、 ACC、衝突回避などのソリューションを提f共しているほか、車内のカメラを使って、各座席に大人が座っているのか、子どもが座っているのか、さらにはどんな格好で座っているのかなどを捉えて、衝突時にそれに対応した形でエアバッグを出すシステムなども開発している。
お問い合わせ
ザイリンクス株式会社
干 141-0032東京都品川区大崎 1-2-2アートヴィレッジ‘大崎セントラルタワー 4階 m日03-6744-7740
回Eコhtlp:川apan.xilinx.com
新型クラウンは最新技術が目白押し
図1トヨタ自動車のクラウン・ハイブ・1)ッド
トヨタ自動車は2008年2月、高級車ブランド「クラウンJをフルモデルチェンジした。 1955年の発売以来、 13代目となる。レクサス向けに開発してきた最新技術のほか、“世界初"をうたう機能を多数採用しており、意欲的な新車となっている。そして、 5月には、クラウンと Lては初めてTHS (Toyota Hybrid System) IIを採用したハイブリッドモデルを発売する(図1)0売れ行きも好調で、発売後1カ月間の新型クラウンの受注台数は、月販目標台数5500台の4倍以上となる約2万4000台を達成している。
全面液晶パネルのメーター
今回のクラウンのフルモデルチェンジでは、安全性を高める最新技術を数多く採用したことが大きな特色になっている。
従来型デザ、インの「ロイヤルサルーン」とスポーツタイプの「アスリート」で採用した世界初の機能は3つ。ドライパーの目の開閉状態を検知し
て居眠り状態などを警告する「ドライパーモニター」を採用したミリ波レーダー方式のプリクラッシュセーフティシステム、近赤外線カメラにより夜間走行時の歩行者を検知して表示する「ナイトピューJ、カーナピと連動して高速道路の出口や一時停止交差点など一時停止地点の情報を案内し、その後注意喚起と急ブレーキ操作の支援まで行う「ナピ・ブレーキアシスト」である。
ハイブリッドモデルでは、インパネ全面を TFT液晶ディスプレイとした「ファイングラフイックメーターJを世界で初めて採用した(次ページの図
2)。エンジンメーターや速度計以外
に、ハイブリッドシステムのエネル
ギフローや通算燃費、ナイトピューの
歩行者検知状況など、ドライパーに提
供する各種情報を鮮明に、見やすく
表示する。メーターの開発はデンソ
ーが担当した。採用した液晶パネル
はシャープ製で、パネルサイズは12.3
インチ、画素数は 1280x 480。
他にも、高い車両安定性と予防安全
性能を確保し、滑りやすい道でも安定
した走行を可能にする統合車両姿勢
安定制御システム rVDIMJと、急制
動時にストップランプが点滅し、後続
車に注意を促す「緊急ブレーキシグ
ナル」を標準装備している。超音波
センサーなどにより半自動で駐車が
行える「インテリジ、ェントパーキン
グアシスト」なども設定した。
また、電子制御システムの基盤とな
る電子プラットフォームを一新した。
Automotive Elec↑ronics 2008Vol.2 21
圃
図2ファインク.ラフィックメーターによるナイトビュー表示
天井スピーカ (TPDS)
AAAla
I¥
窓からの反射音をDSPで算出(赤い部分)
川叫首
J
赤字:広い空間の音の響きを再生
青字:通常の音 (CDなどの音)を再生
図3次世代音響空間コントロールシステムのスピーカレイアウト(左)と不要反射音除去の仕組み
(提供:富士通テン)
ECUの処理能力を向上するなどして、通信容量を従来の 2倍にまで拡大しており、これらの高い機能により高次元な統合制御を実現している。
EVモードを搭載
発売間近のハイブリッドモデルは、排気量 3.5リットルの V6ガソリンエンジンと、「レクサス GS450hJなどで採用している FR車用の 2段変速式リダクション機構付きハイブリッドシステムを搭載している。 10・15モード走行時の燃費は、 1リットルあたり15.8km(C02排出換算値 147g/km)。より実際の走行に近い試験による ]C08モード走行では 1リットルあたり14.0km(同 166g/km)で、 2015年度
22 Automotive Electronics 2008 Vol.2
の新燃費目標「ポスト新長期規制」をクリアしている。
電気モーターの性能は、最大出力 147kW、最大トルク 275Nm。バッテリは、プリウスなどと同じ、定格電圧 288Vのニッケル水素二次電池。スイッチ操作によりモーターのみで走行する IEVドライブモードJは、最大 2km程度の走行が可能だ。クラウンは 2001年モデルで、停車・発進時のエンジン停止を目的としたマイルドハイブリッドシステムを採用したモデルを投入しているが、本格的なハイブリッド仕様は今回が初となる。
ノイズキャンセル新型クラウンは、音響システムにつ
いても新技術を取り入れた。採用したのは、富士通テンが開発した、自動車内に配置した 18個のスピーカと、デジタル信号処理によるノイズキャンセル技術を応用し、音がこもり易い車室内でも広い空間の音の響きを再現する「次世代音響空間コントロールシステム」である(図 3)。
同システムでは、車室内の聴取者に最初に届く直接音をできる限り正確に伝えるため、家庭用タイムドメインスピーカのノウハウを応用してスピーカの振動が車に伝わり発生する不要な響きを抑制した。スピーカと車の聞の特殊な緩衝材や、スピーカが車に直接触れないフローテイング構造のメインスピーカ、中~低音を再生するドライパユニットには強固な足場
となるグランドアンカを採用し、原音
μ一消
」
ス汀
・町、記tu
転一腕
h
V
Eh--hu
5cmスコーカ O16cmミッドウーファフルレンジスピーカ
O6. 世16cm
止閏こ
たるじす出生算再
根回
ら劫す
を忠実に再生できるようにした。
また、 DSP回路を使ったデジタル信号処理により、窓ガラスなどからの反射音と逆位相の音を生成し、衝突時の安全性と取り付け性を考慮した座席用スピーカから出して打ち消すようにしている。ノイズキャンセルイヤホンなどと同じ仕組みで、狭さを感じさせる不要な反射音を除去できる(図 3)。同じデジタル信号処理によ
り、広い部屋の壁からの反射音に相当する音である「空間情報」を、座席、車の前・後部、天井に設置したスピーカから再生し、リスニングルームの自然な響きを再現できるようにしている。
さらに、従来の車内音響システムで不足しがちだ、った上方・後方からの音響効果を出すため、座席用に加えて天井にもスピーカを設置した。天井に設置するため、 8.5mmの厚みで高品位な音を再生する超薄型高音質・高性能スピーカ fTPDSJを開発した。
(朴尚涼)雄
HIL Testing
その走りは HILSで進化した。
三菱自動車のランサーエボリュ}ションX(テン)は、車載ECUの品質と安全性を dSPACEのHILシミュレータで評価しました。
数十個におよぶECUが稼働する車載ネットワークを車一台分丸ごと仮想化し、徹底的なシミュレーションテストを実現するHILS (Hardware-inぺhe-LoopSimulation)。次世代の話ではありません。三菱自動車が「ランサーエボリューションXJの市場投入にあたって選んだ、ノリューションです。そして、そのパートナーが私
たちdSPACEo rバーチャルビークルシミュレータ」と呼ばれる dSPACEのHILSは、ターンキーシステムにより導入直後からすぐに稼働、すべてのECUを仮想上で評価し、台上/実車テストでは再現できない状況も短期間で実現します。世界屈指の自動車メーカーが信頼を寄せるdSPACEの先進テクノロジーと実績は、究極の安全性と効率を目指す圏内自動車メーカーにおいても本格
始動しています。
園田野掴圃圃圃圃圃圃
『宮里・・・・・・・・・・・・画面越樹園逼
酢~:'肱!，，'l耳友.~周目.;;J昼前白書
.5月14日{水)-16日(金}5月21日{水)-23(金}dSPACE
東京ビッグサイトパシフィコ横浜
小間No東44-38に出展致しまれ小間No.85!乙出展致します。
Embedded Su仁cess
dSPACE Japan株式会社/東京都品川区北品)114目下35御殿山トラストタワーlOFTEL: 03-5798-5460 FAX:03-5798-5464 info@dspace.jp
@Copyri日ht2008 by dSPACE ブランド名および製品名は、各社または各組織の商標または畳録商標です。
NECエレ、 JasParにも準拠 FlexRay対応ICを発表
NECエレクトロニクスは2008年3月、車載LANの次世代規格である rFlexRayJのコントローラ機能を内蔵する 32ピットマイコン rV850EI PH03Jの量産を開始したと発表した。併せて、 FlexRay対応トランシーパIC「μPD72751Jのサンプル出荷開始も発表した。 V850E/PH03のサンプル価格は5000円で、 2012年度に月産20万個を計画している。一方、 μPD-72751のサンプル価格は 1000円で、
1
2009年から量産を開始し、 2012年度
に月産40万個を計画している。
同社マイクロコンピュータ事業本部自動車システム事業部の事業部長を務める金子博昭氏は、 rFlexRay対応製品をいち早く展開することで、 2015年度の車載マイコン売上高目標の2000億円 (2007年度は1000億円)という数字の達成につなげたい。この売上高目標のうち、半分に当たる 1000億円を第4世代の90nmプロセス製品が占めると期待しており、 FlexRay対応マイコンはその半分の500億円を占めると見ているJと語った。
V850E/PH03は、 Flex-Rayパージ、ヨン2.lに準拠した通信コントローラを内蔵する。 32ピット CPUコアである rV850ElJ(動作周波数は128MHz)と、 1Mバイトのフラッシュメモリー、 60Kノfイトの RAMを搭載する。 16ピットのPWM(パルス幅変調)タイマーなどの周辺機能も組み込むなどして、電レーキ、サスペンションなどのシャシー制御系向けに設計されている。動作温度範囲は -40-1250C。パッケージは20mmx20mmの357端子FBGA。
現在、 NECエレクトロニクスはV850コアを搭載した 150nmプロセスの32ピットマイコン製品を、ダッシュボード、エアバッグ、ボディ電装、オーデイオの4分野でシリーズ展開している。同社は2009年にサンプル出荷を予定している 90nmプロセスの第4世代製品で、シャシー制御系向けのrpシリーズ」を計画していた。 V850EIPH03によって、 150nmプロセス品にもPシリーズを投入する形となった。
一方の μPD72751は、 FlexRayパージョン2.lだけでなく、囲内の車載ソフトウエア標準化団体rJasParJの要求規格にも準拠する。現在利用されている最高通信速度1Mピット/秒の車載LAN規格 rCANJでは、コン
トローラ 1つに対してトランシーパは lつだけしか必要なかった。それに対し、 FlexRayでは通信の二重化による高信頼性が特徴となっていることか
ECU(電子制御ユニット)
マイコン(V850E/PH03)ないという。FlexRay対応のトランシーパは、オランダNXPSemi-FlexRay conductors宇土が rTJA1080J
コントローラ
を2006年末に発表しているカ宮、 NECエレクトロニクスは圏内自動車メーカーが参画する JasPar仕様に特化することで差異化を図ってい
NECエレクトロニクスの金子氏
ら、 1つのコントローラに対して2つのトランシーパを使用することじなるという(図 1)。動作温度範聞は -40-125t。パッケージは6.65mmx 6.10 mm、20端子のプラスチック SSOP。
NECエレクトロニクスでは、 μPD-72751の特徴を「高耐電磁気性、低ノイズ放射特性を両立しており、長い配線や多数のECU接続に適する」と表現している。これは、 JasParが独自に策定し、 FlexRayの正式仕様としても認定される見通しの、パス接続が可能なデータ転送速度2.5Mピット/秒と 5Mピット/秒の仕様に最適化しているという意味。現在のFlexRayは10Mピット/秒が正式仕様であり、このデータ転送速度で利用する場合には反射による損失の問題からパス接続ができず、スターカブラを使って信号を配分する必要がある。 μPD72751は、 10Mピット/秒でも ECU側では使用で
きるが、スターカブラのトラ
ンシーパとしては使用でき
動パワーステアリング、ブ図1 V850EIPH03とf.IPD72751の使用例 るもようだ。(朴尚涼)AE 24 Au↑omo↑ive Eledronics 2008 Vol.2
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笑顔への
アクセルを
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カーエレクトロニクスの重要性は、ます
大きくなっています。
アンリツは、自動車の電子化や情報化、工
車の安全性と快適さに貢献するアンリツの測定ソリューション。
キーレスエントリーなどのフィールド測定に車載アンテナやケーブルなどのVSWR測定に
コンJtヲトスベヲトラムアナライザ コンパヲト・ネットワ-'11:7..ペヲトラムアナライザ
MS2721B MS2034A!36A
.100kHz-7.1GHz 〈ベヲトルネットワーヲアナライザ機能〉
・
313x211x77mm、3kg以下のコンパヲトサイズ2MHz-4GHz(MS2034A)、
・
ワン~ッチ測定機能(電界強度、チャンネ Jレパワー、 OBW他)2MHz-6GHz(MS2036A) .S11(反射損失、VSW失)、
円、スミスチャート)、S21(ゲイン、伝送損圃ー143dBmの平地雑音レベル伝送線路障害位置測定(日午円、ケーブル損失(1端子法)
園事・
圃 LAN友ぴUS日ポートによる高速デ-~転送機能〈スベヲトラムアナライザ機能〉
・周波数範囲:100附Iz-4GHz側S2034A)、1∞附z-7.1GHz側S20ぉA)
間近に迫るマルチコアプロセッサ時代l自動車メ力卜口二クス技術 l自動車用リチウムイオン電池の最新技術動向 iテ‘トロイトモーターショー2008レポートl
地球にやさしく、安全で快適なクルマの実現に向けて、エレクト口ニクス化が進んでいます。
.
乙うした次世代のクルマをかたち創るうえで欠かせないのがムラタの電子部品です。クルマの
基本性能や安全性能を高めるセンシング技術、快適性向上や燃費向上を支える信号処理
技術、エレク卜口ニクス化の基礎となる高信頼性部品一一一。クルマが求める新たな機能の
実現や課題解決を通じて、ムラタはクルマの一部となって未来へと走り続けます。
.
カーエレクトロニクスを支えるムラタの電子部晶
Sensing
.
.
Processing
走る、曲がる、止まるを的確にとらえる
車両の走行状態や車内・車外環境の変化を的確にとらえる。ムラタは、モーションセンシングをテーマに、回転、加速、距離などを検知する多様なセンサをご提供。高精度なセンシングによって、安全で快適なクルマの走りに貢献します。
〉ヘッド…照射角度を一一ル快適な走りを支える
町ー開司関同開，関関司.司関関
センシング部品
惨MEMSジャイロセンサ口ータリポジションセンサ〉周叫体を高信頼に検知一一一・陰惨ノッキングセンサ
超音波センサ
司・・.，2
〉T……→ープlこ貢献砂サーミスタ
・・-司など
ショックセンサ毎，高周波技術で電子制御と通信の課題に応える
クルマの快適性向上、燃費向上のために進展するクルマの電子制御化。ネットワークで車内外を自由につなげることによる、車体の軽量化や車室空間の拡大、エンタテイメントの充実、スムーズなドライブ。ムラタは情報通信市場で培った高周波技術でこれらの実現に貢献します。
〉 ECU叫化高密度実装に貢献
クルマの楽しさを広げる低温焼成セラミック多層基板(LFC��)
通信モジュール
~一車載LANの信号品質を維持しながらノイズを除去 ι 惨Bluetooth@モジュール
モジュールRF用ETC砂"'1曹JII対応コモンモードチョークコイFlexRay@.，.
惨PND用GPSモジュール
九振動・衝撃に強く、安定した基準知ツク信号を発振
h
、司、
rI" CAN対応セラミック発振子(セラロック��)
Reliability
過酷な環境下でエレクトロニクス化の基礎を支える
.
高温下に置かれたり、振動にさらされたりする車載用電子部品には高い信頼性が求められます。ムラタは熱や振動に強いセラミックスの特長を最大限に活かし、高信頼な電子部品を実現。さらに接合信頼性技術、ノイズ対策技術、品質管理の取り組みなどで、クルマのエレクトロニクス化の基礎を支えます。〉接合の信頼性を向上高温対応(120-150・'C)部品
ーーーーーーーーーーーー司，司胆司開・，司.司
導電性接着剤対応部品砂コンデンサ砂ノイズ対策部品
〉モ干一伺加イ作仰似ン刈パ…て
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砂サーミスタ
インパ一タ用セラミツクコンデンサ
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〉優枇伽れ枕た…除融去性一の電輔磁環肘る
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ノイズ対策部晶
務自動車授術展AInon前'1I"'m~必
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圃本社/干617-8555
人と〈るまの7IJJロヨー屋
京都府長岡京市東神足1丁目 10番 1号 E営業本部/干150一口002
2(0)8
東京都渋省区渋奇3丁目E白番 12号晶UYOMOYI曹EENGINEERI自由 EKPOSITION
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変えられるようになりました。
(ということは、こんなゲームにも強いはずなんだけど。)
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さらなる高性能化のニーズにお応えして、 H8S版のTiny新登場。ビン配置の設定変更も可能な、ユニークな機能も特長です。
H8/TinyがコアをH8S/2000に変更し、H8S/Tinyとして進化しました。第1弾としては、64ピンと80ピン。 Tinyとしては、多めのピン数ニーズをカバーするのが特長です。いままでのH8/300Hコアをもっ H81 Tinyでは2ステートの基本命令の実行が、 H8S/Tinyでは1ステートで実行。強化された割り込みコントローラも内蔵。 H8S/2000が得意とするOA機器のサブマイコン、 H8/300Hが数多く使われている産業分野での高性能少ピン用途、またR8C/Tinyではカバーできない、より大容量なメモリを使うアプリケーションなどにも対応します。
H8SlTinyロードマップ
ピン配置をユーザが任意に設定できるペリフェラル1/0マッピング・コントローラ(PMC)を搭載。ほとんどのピン配置をユーザーが自由に設定できるペリフェラル1/0
マッピング・コントローラ (PMC)を搭載。新設したレジスタの各ピンの機能を定義して、ユーザーが書き込めるようにしました。デフォルトではシリアルだったピンを、外部の割り込み入力に変更したり、タイマのポートとして使ったり、ということが可能に。いままでのように、固定されたピンの機能に対して、周辺機能の配線や全体のレイアウトを考える必要はなくなり、ボードよで周辺部品の配置に合わせて量短距離の配線にする、ノイズの拾いやすい機能を持つピンとノイズ源を遠ざける、既存設計のボードパターンに合わせてマイコン位置はそのままピン配置を変更、といままでの固定された機能をもっピンの不自由さから解放されます。
PMCによるピン配置の任意変更
SCI poは
データ転送を、CPUに通さずに実行するデータ開トランスファ・コントローラ (DTC)、内蔵モジュールをCPU負担なしに起動するイベント・リンク・コントローラ(ELC)。 H8S/Tinyは、 H8Sファミリで採用され好評のデータ・トランスファ・
コントローラ (DTC)を搭載しました。これは、割り込みによる連続したデータ転送を、CPUに介さずに高速実行する機能。またH8S/Tinyで初めて搭載された機能が、イベント・リンク・コントローラ (ELC)。タイマやADコンパータなどの内蔵モジュールを、CPUの負担なしに起動・管理することによって、割り込み処理をシンプルにし、リアルタイム性能を大幅に向上させる機能です。これによりCPUはメインル一子ィンの処理に専念できます。ソフトウェア自体もシンプルになり、プログラムサイズも小さくなる、というメリットも生み出します。
DTCによるシリアルデ-~転送
動作例 :AD変換結果をRAMに転送起動要因
転送
処理時間 (OTC未使用時〉
転送
処理時間 (OTC使用時〉
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CPUによる処理
ELCによる割り込み処理
動作例:~イマのオーバフロー割込み=今AD変摸=今SCI転送
ELCによる処理 CPU
CPUが各モジューM附宇を個別に制御 ELCfl'各モジュー J~聞でイベント信号を接続
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司 一一園理
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O.LT.LTC、 LTMおよび Over~the-Topl立、りニアテクノロジ祉の萱録商様です。 μModule、TrueColor PWM、ThinSOTおよびLlNEAREXPAESSは、リヱアテクノロジー社の商標です。他の全ての筒穣はそれぞれの所有者に所有権があります.
開発方法を革新するモデルベース開発
近年、自動車をはじめとする組込みシステ
ム開発において、最も注目されている開発
手法が“モデルベース開発"である。
次世代DVDレコーダ、携帯電話などに代表されるとおり、組込みソフトのステップ数は年々増大し、今では1，000万ステップを超えるケースもある。その背景には、プロセッサの高性能化と大容量メモリー化、アプリケーションの複雑化や高機能化が挙げ‘られよう。組込みソフトの大規模化、複雑化に歯止めがかかる気配はなく、開発期間の短縮化も求められるため、開発方法の革新は、今最も切実なテーマとなっている。
そうした中、脚光を浴びているのがL開発工程の上流から下流までのプロセスでモデルを利用するモデルベース開発だ。モデルベース開発手法には、 MATLABやUMLなどさまざまなものが存在するが、円士様を明確化する」、「開発の上流工程を重視する」というコンセプ卜においては共通である。
この中でも、自動車業界で多く採用されているのが~ MATLAB/Simulinkをイ吏ったモデルベース開発である。
MATLAB/Simulinkは、米国The MathWorks社が開発し、日本国内での販売・サポートをサイパネットシステムが担当する、科学・工学の生産性の向上と拡大、開発の高速化と効率化のために開発された科学技術計算ソフトウエアだ。
MATLAB/SimulinkプロダクトファミリとR乎ば‘れる80以上のモジュール群を統合した環境下で、アルゴリズム開発、データ解析・可ネ見イヒ、モデリング、シミュレーションなどを行う事ができる。産業界、官庁、研究機関、教育機関において、実験、計測、制御、信号処理、金融といった幅広い分野で利用されており、テクニカルコンピューティング‘環境市場では圧倒的なシェアを誇る存在だ。
MATLAB/Simulinkプロダクトファミリは、図1のように、 3つの部分から構成される。青色の部分がMATLABプロダクトファミリと呼ばれる対話型テクニカルコンビューティング環境で、高レベルのプログラミング言語、アルゴリズム開発、データ解析・可視化、数値計算のための関数群を利用できる。モデルベース開発のコアとなる数値演算機能や、可視化機能を提供するものだ。
その上に位置する黄緑色の部分が、 Simulinkプロダクトファミリと呼ば‘れるモデリング・シミュレーションを行うためのブ
ロック線図環境で、制御、信号処理、画像処理、通信、物理システムの挙動を正確に記述・実装することができる。オプション製品を利用することで、固定小数点モテ!1)，ングや、各種コード、生成といったより下流の実装系への適用が可能になる。
右側のオレンジ色の部分は、個々のアプリケーション毎に特イヒした製品群で、例えば、制御システム開発、信号処理といった分野から、バイオ、金融といった分野までカバー
している。これを見る限り、 MATLABは、必ずしも自動車業界、組込みソフト開発に特
化したものではなく、極めて汎用なテクニカ
ルコンビューティング環境と言えるだろう。
自動車業界のビジネスモデルに適したMATLAB
トヨタ自動車とデンソーが、 MATLAB /Simulinkでのモテツレベーステ'ザインを、これまでのパワートレイン制御だけでなく他の用途の量産ソフト開発にも適用する方針を表明したことは記憶に新しい。
これまで、多くの自動車メーカーやECUサプライヤがモデルベース開発にMATLAB /Simulinkを採用している。なぜMATLAB /Simulinkが自動車業界にこれほど多く採用されているのか。そのポイントを4つにまとめてみた。
(1)自動車業界の開発対象にフィット
自動車の代表的な開発対象システムは、
コントローラ(実ECU)とプラント(エンジンや
シャシーなど)で構成されるフィードパック
“制御"系である(図2)。
実ECU上のソフトウエアが最終的な成果物であっても、ソフトウエアのモデルだけではモデルベース開発はできない。検証を行なうためには、マルチドメイン、即ち、機構系、電気系、油圧系といった構成要素までモデル化できることが必要となる。本質的に、プラント系要素は連続時間であり、 ECU上のソフトウエアは、非同期・離散時間系として動作する。このため、モデルを実行するツールには、これら異なる時間体系
.
、
Simulink' Product Family
混在のシステムを高速にシミュレーションで
きる能力が;必要だ。
MATLAB/Simulinkの主要な特長は、単一のツールで、マルチドメインシステムをグラフイカルに記述できること、友ぴ、連続時間、離散系・イベントドリブン系混在システムを高速にシミュレーションできることにある。このため、自動車業界の開発対象に最適な開発環境として、 MATLAB/Simulinkは必要不可欠な存在になっている。
モデルは、多くのパラメータを含む。但し、その値は、一般的に理想的なものであるため、実機ベースでの検証は不可欠だ。加えて、開発効率を上げるためには、抽象度の
高いプラントモデルによる高速なシミュレーションと、実プラントモデルを{反想コン卜ローラモデルに接続した精度の高いシミュレーションの使い分けが重要になる。 MATLAB/Simulinkは高効率で汎用的なコード生成ツールを提供しているため、仮想
Application-Speci古cProducts
検証と実機検証を容易に組合せ可能である。実際に、自動車業界ではラピッドプ口卜と呼ばれる仮想・実機の組合せ検証を開発上流工程から導入し、ソフトウエアの仕様作成に効果を上げている。この特長も、 MATLAB/Simulinkが自動車業界で採用さ
れている理由の一つである。
(2)開発プロセスにフィット
MATLAB/Simulink拭開発プロセス全体に適用できることも、自動車業界のビジネスモデルに適している理由の1つである。自動車系の開発プロセスは、データ解析からモデル作成、制御系開発、実装設計、検証、実ECU向けコード生成といった広範な工程を含む。 MATLAB/Simulinkは、単にソフトウエアの仕様を決定するだけではなく、プロセス全体にEって同一環境で適用可能だ。テsファク卜になっている制御アルコリスeム開発支援ツール群、直感的なプラント系モデリング支援ツール群、量産向けコード生成ツールの存在も、他のモデルベース
ツールとの決定的な遣いである。
また、自動車の開発は通常、先行開発と量産開発の2段階に分かれている。先行開発では浮動小数点のマイコンを使用し、量産開発ではコストを考慮して固定小数点のマイコンに切り替えることが多いが、 MATLAB/Simulinkでは、モデルの構造を変える事なくプロパティ設定で、浮動小数点・固定小数点の切り替えが、可能である。このため、先行開発と量産開発のプロセス全体を通じて同一のモデルを適用することが可能だ。
このほか、自動車業界では、 OEMとサプライヤなど企業聞をまたいだ開発が一般的である。このため、作成したモデルを知的財産として秘匿することが要求されるが、これも、 MATLAB/Simulinkはサポー卜していることも大きな強みである。
(3) The MathWorks社と自動車業界の強固な関係
開発元の'TheMathWorks社と自動車業界の繋がりは古く、主要企業が集まった世界規模の活動も行われている。日本でも大手自動車関連メーカーをはじめとした MATLABユーザーが集まる fJMAABJ μapan MATLAB Automotive Advisory Boa同)カてより優れたモデルベース開発環境の実現を目指し、活発な情報共有や議論を進めている。
(4)豊富なサードパーティとの連携
自動車業界では、Vプロセスという巨大な開発プロセスを適用し、そこには、 The MathWorks社以外にも多くのベンダーがツールを提f共している。 MATLAB/SimulinkはオープンAPIアーキテクチャを採用し、互換性を維持しながら容易にサード、パーティとの連携を実現している。優れたサードパーティ製品と数多くのパートナーによって、自動車ECUの開発のさらなる草新を図ってい
く考えだ。
-・・・・・・・1:詞笛l
lDi語恒jo
瀧奨詑語講義語悲惨
マーケティング室
TEL:03・5297開3562
E-mail: i川n巾叩rm旧副剖.t陥 剖t.仏叫
fo町1l∞.j
問aab@cyberne
製晶紹介URLじ:ht社戸:llwww.cybern砲凶t.∞oc伊 討陥
tpeco.jp/maltlabl/
MATLAB' Product Family
図1 MATLAB/Simulinkプロダクトファミリ全体構成
図2開発対象システム
を使用するEとによ D、要量陸や棋通性、デザイン性などが求め5れる自動車の外装ランプや室
「旦
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内照明の設計開発を大幅に効率化、スピードアップすることが可能だ。 量5(aoG
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開発効率化を髄する
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田閉山，闘
四則一-司1
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戸建闘の把握や公差解析も
間
a‘最適化機能"可能に :ii~¥←
近年の自動車照明の制御にはこれまで最適化機能について、もう少し詳しく見て以上に高度な技術が求められている。配光いこう。
左竺主
可変型前照灯やナイトビジョンシステムな
ど、より安全な運転のための機能、快適な
室内空間を演出するルームランプやメー
ターパネル照明など、安全性や快適性、意
匠性を満たすための光の制御はより複雑化
しているのが実状だ。
こうした光の制御を行う解析ソフトウエ
アには、“誰もがすぐに使える"手軽さが求
められている。高度で複雑な光の制御をス
ピーテεイかつ簡単に行いたい、というニーズ
に応えたのが、照明解析設計ソフトウエア
rghtToolsJである。
Li
液品テeィスプレイのパックライトやプロ
ジ、エクタ一、各種照明器具などの設計開発
で幅広く使われているrghtToolsJだか:自
Li動車分野にも、ヘッドランスリアコンビネーションラン丈ドアミラーのターンシグナル、室内照明全般やメータ一関係などに利用されている。赤外線を用いたナイトビ、ジョンシステムなどでも適用可能だ。
三次元モデルに光学特性を与えることで、高精度の照度分布や配光分布、輝度分布、色度分布を高速に得られるrghtToolsJの
Li最大の特徴拭“最適化機能"である。照明に特化した独自アルゴリズムを採用し、目的と変数を与えるだけで、目的とする性能を満たす部品の形状や光源の配置位置などを求めることができる画期的な機能だ。ヘッドランプの配光分布では、まず目的と
する配光分布を数値で与えるか二光度の入
力は実測に基づく値でも相対的な値でも構
わない。確保しなければならない全体の光
東量がある場合は、それを満たすよう併せて
最適化することもできる。
リフレクタの形状や曲率を変更することで目的が達成できる場合は、その曲率やスプラインカーブの制御点を変数として指定できる。形状だけでなく部品の位置(配置座標)も対象となり、変数は、 100個以上指定できる。マルチセグメントリフレクタなどでは、本来、セグメント単位での形状変更・確認が必要となるが:~ rghtToolsJでは、全体
Liを1つのリフレクタと見なして一括で最適化をかけることができる。同様に、プロジ、ェクタタイプのヘッドランプでは、リフレクタ形状とシェードの位置、非球面レンズの形状などを1つのユニットとして一度に最適化することも可能だ。これらの機能は、スピードメーターなど他の部品にも適用できる。
この最適化機能を活用することで、設計空間の把握や公差解析的な使い方を視野に入れた設計開発も可能となる。
(1)設計空間の把握
パラメータ変更時に配光分布などの性能変化を視覚化できるため、急な設計変更が必要になった際や製造上問題があることが判明した際に、空間を把握することにより次の解を探す工数が大幅に低減される。また、複数の解を得ることで設計フィールド全体を把握するツールとしても利用でき、新規開発にも役立てられる。
(2)公差解析
シミュレーションが最も性能を発揮する理想的な状態で行われるのに対し、実際のものづくりには成形による歪みや組み付け誤差が伴う。LightTools';J:，設計値から公差内での位置がずれたときの性能変化をグラフ化して解析でき、許容範囲や誤差などを一目で把握できる。もし、性能を満たす範囲が極端に狭い、という解析結果が導かれた場合、製造時の歩留まりに影響を与えると予測でき、設計自体の条件設定が厳しいのではないかと考えられる。
最適化機能は、評価・解析にとどまらず設計支援ツールとしてのLightToolsの可能性をさらに広げるものであり、これからの自動車の照明設計解析の大幅な効率化・迅速化を実現するための主役となりそうだ。
オプテイカルソリユーション部
TEL: 03-5297-3405 E-mail: optsales@cybernet.co.jp 製品紹介URL: http://www.cybernet.co.jpllighttools/
表紙説明ドライバーモニター付きプリクラッシュ、ナピ・ブレーキアシスト、歩行者検知機能を
持つナイトビューなど最新技術を多数採用したトヨタ自動車の新型クラウン。ハイブリッドモデルには、全面液晶パネルのファイングラフィックメーターを採用したー
スutomotive
・i:lectronics
CONTENTS 2008 Vol.2
T'OP INTERVIEW
14 高度な電子制御技術がクリーンディーゼルを進化させる
伊藤悟氏
ボッシュ常務執行役員テーイーゼルシステム事業部開発部門長
16 Power Architectureで車載マイコンの業界標準を狙う
Denis Griot氏
Freescale Semiconductorヰ土シニアパイスプレジデント
18 自動車向け計測器もソフトウエアと制御が付加価値になる小野碓道氏
小野測器代表取締役社長
Cover Story
謹盤露顕癒欝審議選纏密密湿器灘麗盛露惑調密密揺瀦瞳接調盟璽趨磁路鶴翻翻漉廼磁器輯鶴塑摺蝿噛
44 自動車の EMC対策
自動車の電子化で増加する電磁波や静電気芯と‘のノイズ発生源は、 ECU内の電子回路で動作不良を起こすだけでなく、 ECU聞を接続するネットワークの信号伝達や力一ラジオをはじめ無線信号の受信を妨害する可能性もある。一
般の電子機器と遣い、一度の不具合発生が生命の危機に直結する可能性もある自動車という製晶にとって、これ5電磁ノイズをはじめとしたEMC(electnひ magnetic compatibility、電磁両立性)対策は大きな課題となっている。
Feature
櫨幽臨翻瞳雛醸盟甥覇軍書麗聾極量臨睡瞳躍聴趨麗欝越灘躍盟麗麗覇鶴艶鶴磁調蹴瞳臨調髄趨調融密磁郵懇磁麓鶴欝型懸頚離
52間近に迫るマルチコアプロセッサ時代
Mechαtronics
62自動車メカトロニクス技術:最新トピックス
Tech Report
76自動車用リチウムイオン電池の最新技術動向
Au↑omo↑ive Electronics 2∞8 Vol.2 9
スutomofive
・t:lectronics
CONTENTS 2008 Vol.2
Tech& Biz
" 一
21 新型クフウンは最新技術が目白押し
24 NEC工レ、 JasParにも準拠、 FlexRay対応 ICを発表
26 クリーンディーゼル投入に向け開発ツールも進化
28 燃料電池車の課題は電極の劣化抑制とコスト低減
30 松下、ケンウッドに Garmin社がナビ‘コアを供給
32 2008年度の ITS合同実証実験、統一仕様車載器を採用
Global Automotive Trends
品富SE i謹話宮露軍SE高轟霊童
-宵 From US
34 アウディのクリーンディーゼル 'TDI'の実力 From US&Europe 38 電動化する小型車市場 Fro円、 Japan 40 自動車・エレクトロニクス業界への提言
Exposition
80 ホール素子統合型 360度ロータリーエンコーダの優位性
Exhibition Report
84 デトロイトモーターショー 2008環境対応、戦略が分かれるビ、ツグ 3プラグイン八イブ"uッド車が2010年に登場
90 FC EXPO 2008
自動車用燃料電池関連の出展が多数水素貯蔵で新提案
麗露欝額鑓議選題諮露器議議議i彊露磁器護霊題聾 謹讃露遜議題彊露華麗轟轟
93 New Products
21. ↑omo↑Au
ive Electronics 2008¥/0 11
On the cover: The new Toyota CROWN introduces many advanced features，including a pre-crush safety system with driver monitoring，a brake control system assisted by car navi-gation，and night vision也atdeteets pede.ト仕 ians.The dashboard on its HEV modelis fully equipped with an LCD display dub-bed "Fine Graphic Meter".
Rutomofive
・ t: lectronics
CONTENTS 2008 Vol.2
Top Interviews 14 Satoru Ito Senior Executive Officer，Vice President 01 Diesel Systems Division，Engineering/R&D，Bosch Corporation "The clean diesel system evolves with advanced electronic control technologies" 16 Denis Griot Senior Vice President and General Man晶Iger，Europe，Middle East and Alrica，Freescale Semiconductor，Inc. "Power architecture strives to set the standard of automotive
microcontrollers" 18
Masamichi On。 President and CEO，Ono Sokki，Co.，Ltd. "50'代:wareapplications and electronics controls add value for auto圃
motive measuring equipment"
Tech & Biz 21 New Toyota CROWN comes with fully high-tech gears 24 NEC Electronics intros new FlexRay ICs 26 Clean diesel fuels new development tools 28 FCV development faces deterio問 tionof electrodes，and high costs 30 Garmin supplies "navトcore"for both Panasonic and Kenwood 32 ITS2008 Trial in Japan adopts car-mount units with unified specs
Global Automotive Trends 34 U.S.A.: Audi winter diesel experience 2008 38 U.S.A. & Europe: Small-vehicle market goes electric 40 Japan: A proposal for automotive and electronics industries
Cover Story
F“ocus on electro-magnetic compatibility for auton可otiveelectronics
Features 52 Applying multi圃 coreprocessors for ca陪 tocome 62 Automotive mechatronics: Some new approaches
Tech Report 76 Technology trends of lithium圃 ionbatteries for automotive installation
Exposition 80 Advantages of integrated 360・degreehall-based rota叩 encoders
Exhibition Repo叶
84 NAIAS2008 in Detroit The Big Three promote green cars in their individual contexts Plug-in hybrid vehicles due in 2010
90 FC EXP02008
93 New Products
2 13 1.ronics2008¥/0↑Elec↑同omo↑Au
E
高度な電子制御技術がクリーンデイ}ゼルを進化させる
伊藤悟氏
ボッシュ常務執行役員ディーゼルシステム事業部開発部門長7人
自動車部品サプライヤ大手のドイツ RobertBosch社(以下、 B09Ch)[ホコrモンレールをはじめクリーンディーゼJレエンジシ!と必要なジステムでも高い市場シェアと技術力を持つ。圏内市場では「うるさいJf汚いJと悪者扱いされてきたディーゼルエンジンだが、現在は二酸化炭素(以下、 002)排出削減の有効な手段として注目を集めている。 Boschの日本法人・meLシユの常務執行役員でディーゼルシステム事業部開発部門畏を務める伊藤悟氏に、クリーンディーゼルを実現する電子技術や、今後の園内市場への期待について聞いた。
現在、圏内市場で市販されている乗用車でディーゼルエンジンを搭載している機種はほぼない。 .1980年代にはRV車などで採用されていたが、東京都の条例などで排気ガス中の粒子状物質の問題がクローズアップされてからデイーゼル車に対するイメージは悪化し、圏内向けの新車として開発されることはなくなった。
しかし、欧州市場では、園内とは逆、にディーゼル車の比率が高い。西欧全体の登録乗用車の 50%以上がデイーゼル車で、フランスやスペイシに至九
4
つては約70%を占める。全世界の年間車両生産台数でも、デイーゼル車の比率は2002年の22%から、 .2006年には26%と拡大を続ける。今後も新興市場を中心に成長を続け、 2013年には全体の 31%、2002年比で約2倍まで生産台数は拡大すると予測している。
きっかけはコモンレール
欧州市場でディーゼル車比率が高まりを見せ始めたのは1997年からになるが、そのきっかけとなったのが、
14 Au↑omotive Elec↑ronics 2008 Vol.2
h
ロモンレールシステムの開発だo 100 MPa:を超える超高圧で「ヨモジレールjという部品に燃料をためでi電子制御で最適な燃料噴射を行うことで、燃料燃焼効率を高めて、従来のデイーゼル車の欠点だうた粒子状物質(以下、 PM)や窒素酸化物(以下、 NOx)の排出量を大幅に削減するだけでなく、エンジン回転時の騒音や振動も抑えら
J
れるようになった占そじてよ燃料が低
価格の軽油であることやガツリンエ
ンジンに比べて燃費が良いこともあ
り、 802排出の少ない駆動源として、
ヨモンレールジステムを採用じたク
リーンディーゼJレエンジンの採用が
一気に拡大したb
現在のクリーンディーゼJレは、一般
的なガソリンエンジンと比ペで燃費
が約33%よく、 C02排出量も 25%少
ない。環境面に加えて、機能面でもト
ルクが50%高いので、低速域の多い
街乗り用途でも有利だロ
そもそもコモンレールというコン
セプトは古くからあったが、実用化す
るには最適な燃料噴射が必要になる。
低コストの新型ソレノイド
コモンレールシステム開発では、 PMやNO玄の削減につながる噴射圧力の向上が目標になる。当初はソレノイドインジ、エクタを使った 135MPaの製品だったが、 2000年の第2世代は 160MPaになり、 2006年にはソレノイ
ドの約2倍の応答性を持つピエゾインジェクタを使った第3世代製品で180 MPaを達成した。現在は200MPaの製品を市場投入する段階に入っている。
高圧化により性能が高めることはできるが、そのためには材料強度の向上に加え、部品にかかる負荷や磨耗を避けるために応力集中をなくす技術など、コストアップの要素も増える。 Boschでは、将来の排ガス規制に対応するためにさらなるコモンレールの高圧化を進めているが、コストとのバランスから 250MPa前後の圧力での開発を検討している。
そして、クリーンデイーゼルの採用を拡大するためには、現行のコモンレールシステムを低コスト化することが必要だ。現在、パルプの制御部を改良することでソレノイドインジ、エクタ
イトヴ・サトル 1979年早稲田大学理工学部卒業。 1980年、デ〉ーゼル機器(現ボッシュ)に入社。 1998年にコモンレールシステム開発部部長、 2001年にプロジ‘ヱクト統括部部長を歴任し、 2003年に執行役員及びテsイーゼル開発部門長に就任。 2006年から現職。入社以来、テsイーゼル用燃料噴射装置の開
発を担当している。
の性能を高価なピエゾインジ、ェクタ並みに向上する開発を進めており、 2009年に量産する計画だ。
日本の新ポスト長期規制、米国の iTier2Bin5J、欧州の iEuro6Jなど、次世代の排ガス規制では、コモンレールやPMを削減する DPF(diesel par-ticulate日ter)に加えて、触媒系の後処理装置が必要になるといわれている
O
Boschで、も開発を進めており、乗用車向けに実用化した選択還元触媒用尿素噴射システムは、 2008年発売の新車に採用される予定だ。しかL、燃焼制御の効率化が進んでいることもあり、排気量が2.0リヅトル〈らいまでの乗用車であれば、後処理装置なじで DPFだけでも次世代排ガス規制をク
リアできる見通じが立Jってきた。
最先端の電子制櫛
ディーゼルエンジンの開発というと、機械工学的なイメージが強いが、高度な電子制御技術も排気の清浄化に貢献Lでいる。現在のコモンレールは、最適な燃焼と PMやNOx低減のために、 1回の燃料爆発の聞に最大5回の燃料噴射を行っている。応答性の高いピエゾインジ、エクタでは、最小で200μ秒の聞に 1mm3の噴射を行っている
O
クリーンデ子ーゼルのECUは、エンジシの回転数、レール内圧力、排気の状態などに併せて、噴射圧力、噴射量、タイミングなどを高い応答性で制御しなければならない。さらに、 NO玄を低減する排気ガス再循環装置やターボチャージャと連動して制御する必要があり、今後はDPFの再生機能や後処理装置も加わってくる デイー
O
ゼルエンジンの運転パラメータと関連するマップの件数は、 1995年の1000件に対して、最新のクリーンディーゼルでは2万件以上にまで増加した。
この複雑な制御システムの開発を、 2002年からはモデルベースで行うようになった。エンジン回転数と圧力を対応させた制御モデルを基本に、機体ごとのパラっき、温度変化、経年劣化などに対応するための細かな調整は、センサーの情報を基にフィードパック制御することになる。センサー情報のモデルへの取り込みを熟成させてきたことで、モデルベース開発というコンセプトを現実的なシステムに役立てられるようになった。
国内はワンボックス系から
クリーンディーゼル車の園内市場拡大への期待は大きい。個人的な意見だが、国内市場ではワンボックス系のファミリーカーからクリーンデイーゼル車が登場すると見ている。車体重量が大きいので、低速時の高いトルクというディーゼルの特徴が出しやすく;振動を抑えられることも有利に働くからだ。(聞き手:朴尚沫)AE
Au↑omo↑ive Elec↑ronics 2008 Vol.2 15
E子ニコ立はごニヱじでヱコヰ:ニエロ立ムtむな出口出立は:おおお
Power
DenisGriot氏
Freescale Semiconductor社シニアバイスプレジデン卜
米FreescaleSemiconductor社!志、 1970年代か5車載半導体を供給じタ}のノードからは通信が行えるシス続けており、自動車の電子化に深いかかわりを持つ半導体メーカーの 1社だE テムなので、:ロバスト性が高い。
2007年度の全社売上高lインフォテインメント機器(車載情eI:57憶米ドルで、とのうち約30%が自動車向け
l
となっている。特iこ、バワートレイン市場での強みを生かし、 Power 報機器)にはナピゲーシヨン機能に加Architectureを車載マイクロコントローラの業界標準としたい考えだ。同社えて、外部との通信機能やマルチメデのシニアパイスプレジデントで夕、ローパル・オートモーティブ・マーケテインタィア機能などが搭載されている。こ責任者芯どを務める DenisGriot氏lζ、車載半導体事業の戦略を聞いた。;ベ「の分野は日本メーカーが先行してお
1
り、'日本メーカーにおける当社製品のFreescaleの車載半導体事業は、世いきたいo【←採用率を高めることが、世界の車載 界中のほぼすべての車載モジ、ュールパワートレイン向けでは、 2気筒か γ情報機器市場を制することになろう。メーカーと密接なかかわりを持ってら8気筒までのエンジンを 1つのアー ¥Jマイクロコントローラやセンサーいる。そじで、不良品ゼロの品質で、キテクチャでシームレスにサポートメのほかに、アナログ機能とデジタル機自動車の電子化に対応するための製できる Power Archite.ctureの32ピッ勺離2を融合した製品もある。その1つが品開発やソリューションを提供じてトマイクロコントローラ製品群を用 8ピットマイクロコントロ六:ラとモ;~きた。 FteescaleのDNAには車載の意している。パワートレインは、自動タドライパを 1パッケージにじた製品遺伝子が組み込まれているといって車からの C02排出を削減するための、九だ己現在は簡単なモーター制御用途も過言ではない。きわめて重要な部分である。この分だが、今後はパワーウインドウやサン車載3分野に照準 野でFre田 caleは約45%のシェアを持 Jレーフの制御、カーエアコシのダンパっている。 ーやプロアの制御などの用途にも向
τ
Freescaleは車載半導体事業におい安全システムにかかわるエアパッけたい。て、「パワートレイン」、「安全」、「イグシステムでは独自技術を提案してンフォテインメント」の3分野を戦略いる。それは rnSI(distributed sen幽 制御系もマルチコアの時代的に強化していく。この3分野はグロsorinterface) Jと当社が呼ぶパス技次世代のEBS(電子ブレ}キシステーパルな市場でいずれも年率8"'-'10%術だ。このDSI技術を使えば、エアム)およびシャーシ制御システム用との成長が期待できるからだ。特に、日バッグシステムを構成する複数のセして、ドイツ Continental社の車載シ本市場はこの傾向が強く、日本メーカンサーやECUなどをつなぐネッドワステム部門である CotinentalAuto-ーの自動車生産台数は 2000年から ークを 2本線で構築できる。そのた.
motive SystemsのEBS事業部と、マ2013年までに年平均7%増で成長すめ、従来のワイヤーハーネスを使っルチコアのマイクロコントローラをると予測されている。 Freescaleは、た場合に比べて、ハードウエアを簡共同で開発して行くこととなった。プロセッサやセンサー、ネットワー素化し軽量化できる。その上、ある部共同開発している rSPAcEJと呼ク、スマートパワーの各技術と、完壁分でパスが断線した場合、従来はネッぶこのカスタムコントローラは、 Power な品質/信頼性を提供することで、日トワーク上にあるシステムすべでがArchitecture技術をベースとした3個本の自動車メーカーをサポートして ダウンしていたが、 DSIは断線個所以のe200コアと、 Cotinentalネ士のフェイ
16 Au↑omotive Electronics 2008 Vol.2
………引開…………ハー……
ぺ身川品叱h川畑刊日停…叫にん川山口句九山町川内戸町
デニス・グリオット 1984年、 Motorola社に入社。欧州におけるロジ
ック、アナログ、インテリジ‘ェン卜・パワー・システム事業本部長、ウェーハ製造本部長、自動車のボテ‘千エレク卜口ニクスおよび、セーフティ部門の責任者を経て、 2004年より FreescaleEMEA ( Europe，Middle East & Africa)の責任者を務める。 2008年よりグローバル・オートモーティブ・マーケテインク、責任者を兼務。
ルセーフ EBS技術を組み合わせたチップとなる oSPACEは、従来のマイクロコントローラに比べて 2倍の演算性能を持ち、 3Mバイトのフラッシュメモリー、 96Kバイトの SRAMおよ
コントローラなどを内蔵FlexRayび、
する。その上、 SIL3CSafety Integrity Level 3)対応機器に必要な要件もすべてクリアされることになる
開発する製品は、 2~3年後の実用化を目指しでおり、 Continental社の次世代 EBS製品に搭載される予定だ。
いずれは日本のメーカーにもこの製品の採用を働きかけていきたい。
あらゆる車載ネット技術に対応
Freescaleはこれまで、ネットワーク技術に関して積極的に開発投資を行ってきた。 rX-by-WireJは将来の自動車にと 9て欠かせない技術の 1つであり、それを可能とするのが次世代の車載ネットワークといわれる Flex-Ray技術だ。これまでに比べて、より高いコミュニケーション能力を実現することができ、衝突防止システムや緊急時のブレ」キシステムなど、より安全性に優れたシステムを構築することが可能となる。
FlexRay規格に対する考え方として、世界的には Xby.Wireを実現するための技術として注目されているが、日本では CANの高速版という見方もあり、業界内でも考え方に違いがあることは言君、詰tしている。 Freescaleは、 FlexRayコンソ}シアムの仕様にも、日本の JasPar仕様にも対応できる技術力を持っており、世界のさまざまなユーザーのニーズに応えて行くことも重要な使命だと考えている。
累計出荷数は H意儲
2007年には PowerArchitecture マイクロコントローラの年間出荷数が3000万個に達し、累計出荷数は 1億個を超えた。顧客はこのマイクロコントローラを搭載した当社のプラットフォーム製品を活用することで¥ ECU (electronic control unit)の設計期聞を忽縮し、開発コストを低減することが可能となる。
2年前から、スイス STMicroelectro-nicsネ土と PowerArchitectureマイクロコントローラの共同設計を行っている。これによって、 2008年春には 5つの新製品を一度に発表できた。当社だけで開発していると、せいぜい 2----3品種の発表にとどまっていただ、ろう。両社で開発することにより、ハイエンドからミドルレンジの製品まで、速いペースで用意することができた。
品種の拡大によって、エンジンやシヤシーの制御に加えて、ボディ制御にもPowerArchitectureマイクロコントローラが採用されると確信している。そして PowerArchitectureが車載マイクロコントローラの標準ア}キテクチャになることを期f寺したい。
(聞き手:馬本隆綱 )AE
Au↑omotive Electronics 2008 Vol.2 17
一一一一…ー…
昨
一一一一一一一一一一
自動車向け計測器も民 ιソフトウエアと制御が付加価値になる
小野雅道氏
小野測器代表取締投社長
小野測器が創業時に開発したのが、真空管による二進法のスイッチングサーキットを使った圏内初のデジタル回転計だ。通産省の機械試験所(現機械技術研究所)が購入したジェットエンジンや、囲内メーカーが開発していたディーゼルのターボチャージャなど、当時では超高速となる 2万-3万回転/分の回転数計測は、このデジタル回転計でなければ計測できなかった。このように創業から自動車業界との関係は深く、圏内の自動車メーカ}に育ててもらったと言っても過言ではない。
ソフトウエア開発の新社屋を建設
1960年ごろには、トランジスタが登場したことで小型・軽量の製品を開発できるようになり、スイッチング速度も向上してさらに高速な計測ができるようになった。半導体の登場でその傾向は加速して行った。
元々は部品を集めて組み立てる技術やノウハウが付加価値の源泉だったわけだが、半導体技術が現在のような進化を遂げたことで、その付加価値
18 Automo↑ive Elec↑ronics 2008 Vol.2
i.:lfう乙とも一ある。以前は、自動車メーカーの指示通りに製品を開発して納めるだけだったがi現在は運用方法まで含めて自動車メーカーとの共同開発に近い状態になっている。新規の製品提案まで考えれば、これらの開発体制と設備導一えは必要不可欠だ。
計測器メーカ』の役割が変化
自動車計測の原点といえばエンジン回転数の測定だあ:うポイント式ディス Jド1)ビュータを使うエシジシではミポイ Jンb接点の切断回数をパ1レ
日スとして計ず測じ回転数を求めていだ。自動車の電子化は、燃料着火にポイントを使わ会いために導入した点火プラグが始まりだが、本格化したのは排ガス規制に対応するためにエンジン制御を ECUで行うようになってからだろう。実際に、三元触媒を使うための理論空燃費の近傍という狭い範囲で燃焼制御を行うには、マイコンを使ったECUは必須だった。その後一気に電子化が進展したことで、計測の内容も急速に高度化していった。かつてのように、回転数や温度、圧力を計測するだけでは、計測器メーカーとしてはやっていけなくなっている。
例えば、コモンレールシステムをイ吏ったデイーゼルエンジンでは、 ECUによる制御で数回に分けて燃料噴射することで適切な燃料燃焼を行い、排
γ円戸川ザ…山.-叫…町一市川内一口、叩日 F判 h一一一一一一山内川町山戸市川和町昨
lらは常務取締役、 1991年から専務取締役を務める。 1999年には顧問に就任し、 2000年に特別顧問。 2001年から現職。入社以来、自動車向け計測器事
業の拡大に貢献してきた。
気をクリーンにしている。小野測器では、この噴射量を計測するシステムを5年前に多段噴射に対応させることで、クリーンディーゼ、ル開発に貢献している 現在は10段噴射にも対応で
O
きるようになっており、 2007年度の機械学会賞技術賞も受賞した。
また、実車をテストコースで走らせることなく、室内で燃費計測や排ガス分析などを行えるシャシーダイナモのトルク制御では、フライホイールによる「機械慣性」から、加速抵抗を精度良く実現できる電子制御の「電気
慣性」に移行しつつある。さらに、エンジンやトランスミッションなどパワ}トレイン部品の試験を、車重や走行4犬況などさまざまな条件をソフトウエアで制御して行う rVRSJも開発している。通常のエンジンベンチと異なり過渡的にデータを計測するので、エンジン、トランスミッションの完成度を高めることができる ハイ
O
ブリッド車のように動力分配の複雑な自動車開発では、特に有用だろう。 1億円ともいわれる試作車の数を極力減らしたい自動車メーカーの開発方針とも一致しており、需要は確実に伸ぴる
O
VRSなどを含めて、新しい製品開
発の中核を担っているのがソフトウエアだ。自動車で使われるソフトウエアの規模が増えているが、計測器も状況は変わらない。 I万行程度のプログラムで、あれば一人の技術者で開発できたが、数十万、数百万行レベルになれば、複数の人員で開発することになるし、さらにプログラムの実作業をオフショアでタ村主に出すなど、開発体制は複雑になってくるOそこで、開発効率を向上するために、ソフトウエア開発プロセスを含めて徹底的な標準化に取り組んでいる 標準化を進
O
めることで、他社のソフトウエアとの連携機能なども視野に入れている
O
強自開発のタイミング
国内にとどまらず、日米欧の自動車メーカーで小野測器の製品を採用してもらっている 今後の成長が期
O
待されている BRICsをはじめ新興市場への展開は、現時点ではノックダウン生産をしている現地メ}カーが独自開発を始めるタイミングに行うことになるだろう
O
海外展開で重要なのが、国内自動車メーーカーの現地向け製品のローカライズ開発に必要な計測器のサポー
トだ。規制対応などを含めて、国内向けとは異なるチューニングが必要なので、開発拠点の囲内だけでなく海外現地でも計測器が必要になる。囲内大手メーカーの現地開発を見て、小野測器製品の実力を知った海外メーカーから受注が入ることも多い。新興市場関連の海外法人は現在タイにしか置いていないが、今後はインドなどでの現地展開も必要になってくるだろう o聞き手:朴尚洗)庄
Automotive Elec↑ronics 2∞8 Vol.2 19
世界でいち早くオートモーティブ晶質を確立
ザイリンクスの車載向けの PLDシェアは、 2006年で52.7%、2007年で54%程度を確保している。その背景には、 2005年に PLDサプライヤとして、世界ではじめてオートモーティブ品質を確立したことがある。もちろん、一言でオートモーティブ品質といっても、それを実現するためには、さまざまな方面からのアプローチが必要となる。ザイリンクスが各種コンソーシアムにいち早く参加しているのも、そのひとつだ。具体的には、 AutomotiveElectronics Council (AEC)技術仕様書委員会正会員であるとともに、 AUTOSAR、MOSTCooperation の会員で、かつ FlexRayConsortium、 JASPARの準会員ともなっている。また、オートモーティブICのための限界ストレス試験の認定基準 rAEC-Q100Jの認定製品としている上に、オートモーティブアプリケーション対応の多様な集積度とパッケージに対するピン互換性も実現させている。
図 1白線認識システムでのエッジ検出例さらに、ザイリンクスオートモーティブ‘製品ラインのすべてに PPAP(Production Part Approval Process:製品部品認可プロセス)のための書類を完備しているのも大きなポイン卜といえるだろう。
その結果、さまざまな自動車メーカーの製品に、聞社の PLDが数多く搭載されているのだ。例を挙げると、ヨーロッパの有名高級車には 18個も搭載されており、リアシートエンタテインメン卜周に4つ、ナビおよびナイトビ、ジ‘ョン用に2つ、ミリ波レーダー用に6つ、 ACC(オートクルーズコントロール)用に 1つ、などとなっている。
白線認識などソフトまで含めたソリューションを提供
そうした中、同社が2008年に集中的に製品展開しているのがドライバーアシスタンスの分野だ。従来、ビジネスの中，j)~;I: チップそのものであったが、ドライバーアシスタンスとなると、ソリューションの提供が重要となるため、チップはもちろん、 IP、OS、ミドルウエア、開発用ボードからデモ機の
作成まで、幅広い対応を行なっている。
その例が FPGA画像処理 IPだ。これはさまざまな機能を有しており、まずはカメラとのインターフェースからはじまり、カラーでのフレームバッファコントロール、ビデオインターフェースやコン1'¥ージ.ョンなども行なう。要
はイメージをよりキレイなものにしていき、道路に何かがあれば、それを認識して、トラッキングしてテεイスプレイさせるという一連の動作を実現させるのだ。
現在、デモシステムとしてリリースしているのが、白線認識システムだ。この白線認識においては、図 1に示すように、まず線のエッジを捉えることが重要となるが、フィルタを介して FPGAで処理することでリアルタイムに認識することができる。しかも、現在4つのカメラまでリアルタイムに処理できるようになっているが、これは DSP一個では決しでできないものだ。
実際の用途はトンネルに入る際の安全管理などだ。急に暗いところに入ると、車線カて見えなくなることがあるが、こうした FPGA処理によって、トンネルの奥まで白線を t足えることカずできるわけだ。ザイリンクスは
こうしたソリューションまで含めて、自動車
メーカーヘ提案を進めている。
もちろん、白線認識に限らず、ドライバーアシスタンスという分野においてはナイトビ‘ジ‘ョン、パークアシス卜、 ACC、衝突回避などのソリューションを提f共しているほか、車内のカメラを使って、各座席に大人が座っているのか、子どもが座っているのか、さらにはどんな格好で座っているのかなどを捉えて、衝突時にそれに対応した形でエアバッグを出すシステムなども開発している。
お問い合わせ
ザイリンクス株式会社
干 141-0032東京都品川区大崎 1-2-2アートヴィレッジ‘大崎セントラルタワー 4階 m日03-6744-7740
回Eコhtlp:川apan.xilinx.com
新型クラウンは最新技術が目白押し
図1トヨタ自動車のクラウン・ハイブ・1)ッド
トヨタ自動車は2008年2月、高級車ブランド「クラウンJをフルモデルチェンジした。 1955年の発売以来、 13代目となる。レクサス向けに開発してきた最新技術のほか、“世界初"をうたう機能を多数採用しており、意欲的な新車となっている。そして、 5月には、クラウンと Lては初めてTHS (Toyota Hybrid System) IIを採用したハイブリッドモデルを発売する(図1)0売れ行きも好調で、発売後1カ月間の新型クラウンの受注台数は、月販目標台数5500台の4倍以上となる約2万4000台を達成している。
全面液晶パネルのメーター
今回のクラウンのフルモデルチェンジでは、安全性を高める最新技術を数多く採用したことが大きな特色になっている。
従来型デザ、インの「ロイヤルサルーン」とスポーツタイプの「アスリート」で採用した世界初の機能は3つ。ドライパーの目の開閉状態を検知し
て居眠り状態などを警告する「ドライパーモニター」を採用したミリ波レーダー方式のプリクラッシュセーフティシステム、近赤外線カメラにより夜間走行時の歩行者を検知して表示する「ナイトピューJ、カーナピと連動して高速道路の出口や一時停止交差点など一時停止地点の情報を案内し、その後注意喚起と急ブレーキ操作の支援まで行う「ナピ・ブレーキアシスト」である。
ハイブリッドモデルでは、インパネ全面を TFT液晶ディスプレイとした「ファイングラフイックメーターJを世界で初めて採用した(次ページの図
2)。エンジンメーターや速度計以外
に、ハイブリッドシステムのエネル
ギフローや通算燃費、ナイトピューの
歩行者検知状況など、ドライパーに提
供する各種情報を鮮明に、見やすく
表示する。メーターの開発はデンソ
ーが担当した。採用した液晶パネル
はシャープ製で、パネルサイズは12.3
インチ、画素数は 1280x 480。
他にも、高い車両安定性と予防安全
性能を確保し、滑りやすい道でも安定
した走行を可能にする統合車両姿勢
安定制御システム rVDIMJと、急制
動時にストップランプが点滅し、後続
車に注意を促す「緊急ブレーキシグ
ナル」を標準装備している。超音波
センサーなどにより半自動で駐車が
行える「インテリジ、ェントパーキン
グアシスト」なども設定した。
また、電子制御システムの基盤とな
る電子プラットフォームを一新した。
Automotive Elec↑ronics 2008Vol.2 21
圃
図2ファインク.ラフィックメーターによるナイトビュー表示
天井スピーカ (TPDS)
AAAla
I¥
窓からの反射音をDSPで算出(赤い部分)
川叫首
J
赤字:広い空間の音の響きを再生
青字:通常の音 (CDなどの音)を再生
図3次世代音響空間コントロールシステムのスピーカレイアウト(左)と不要反射音除去の仕組み
(提供:富士通テン)
ECUの処理能力を向上するなどして、通信容量を従来の 2倍にまで拡大しており、これらの高い機能により高次元な統合制御を実現している。
EVモードを搭載
発売間近のハイブリッドモデルは、排気量 3.5リットルの V6ガソリンエンジンと、「レクサス GS450hJなどで採用している FR車用の 2段変速式リダクション機構付きハイブリッドシステムを搭載している。 10・15モード走行時の燃費は、 1リットルあたり15.8km(C02排出換算値 147g/km)。より実際の走行に近い試験による ]C08モード走行では 1リットルあたり14.0km(同 166g/km)で、 2015年度
22 Automotive Electronics 2008 Vol.2
の新燃費目標「ポスト新長期規制」をクリアしている。
電気モーターの性能は、最大出力 147kW、最大トルク 275Nm。バッテリは、プリウスなどと同じ、定格電圧 288Vのニッケル水素二次電池。スイッチ操作によりモーターのみで走行する IEVドライブモードJは、最大 2km程度の走行が可能だ。クラウンは 2001年モデルで、停車・発進時のエンジン停止を目的としたマイルドハイブリッドシステムを採用したモデルを投入しているが、本格的なハイブリッド仕様は今回が初となる。
ノイズキャンセル新型クラウンは、音響システムにつ
いても新技術を取り入れた。採用したのは、富士通テンが開発した、自動車内に配置した 18個のスピーカと、デジタル信号処理によるノイズキャンセル技術を応用し、音がこもり易い車室内でも広い空間の音の響きを再現する「次世代音響空間コントロールシステム」である(図 3)。
同システムでは、車室内の聴取者に最初に届く直接音をできる限り正確に伝えるため、家庭用タイムドメインスピーカのノウハウを応用してスピーカの振動が車に伝わり発生する不要な響きを抑制した。スピーカと車の聞の特殊な緩衝材や、スピーカが車に直接触れないフローテイング構造のメインスピーカ、中~低音を再生するドライパユニットには強固な足場
となるグランドアンカを採用し、原音
μ一消
」
ス汀
・町、記tu
転一腕
h
V
Eh--hu
5cmスコーカ O16cmミッドウーファフルレンジスピーカ
O6. 世16cm
止閏こ
たるじす出生算再
根回
ら劫す
を忠実に再生できるようにした。
また、 DSP回路を使ったデジタル信号処理により、窓ガラスなどからの反射音と逆位相の音を生成し、衝突時の安全性と取り付け性を考慮した座席用スピーカから出して打ち消すようにしている。ノイズキャンセルイヤホンなどと同じ仕組みで、狭さを感じさせる不要な反射音を除去できる(図 3)。同じデジタル信号処理によ
り、広い部屋の壁からの反射音に相当する音である「空間情報」を、座席、車の前・後部、天井に設置したスピーカから再生し、リスニングルームの自然な響きを再現できるようにしている。
さらに、従来の車内音響システムで不足しがちだ、った上方・後方からの音響効果を出すため、座席用に加えて天井にもスピーカを設置した。天井に設置するため、 8.5mmの厚みで高品位な音を再生する超薄型高音質・高性能スピーカ fTPDSJを開発した。
(朴尚涼)雄
HIL Testing
その走りは HILSで進化した。
三菱自動車のランサーエボリュ}ションX(テン)は、車載ECUの品質と安全性を dSPACEのHILシミュレータで評価しました。
数十個におよぶECUが稼働する車載ネットワークを車一台分丸ごと仮想化し、徹底的なシミュレーションテストを実現するHILS (Hardware-inぺhe-LoopSimulation)。次世代の話ではありません。三菱自動車が「ランサーエボリューションXJの市場投入にあたって選んだ、ノリューションです。そして、そのパートナーが私
たちdSPACEo rバーチャルビークルシミュレータ」と呼ばれる dSPACEのHILSは、ターンキーシステムにより導入直後からすぐに稼働、すべてのECUを仮想上で評価し、台上/実車テストでは再現できない状況も短期間で実現します。世界屈指の自動車メーカーが信頼を寄せるdSPACEの先進テクノロジーと実績は、究極の安全性と効率を目指す圏内自動車メーカーにおいても本格
始動しています。
園田野掴圃圃圃圃圃圃
『宮里・・・・・・・・・・・・画面越樹園逼
酢~:'肱!，，'l耳友.~周目.;;J昼前白書
.5月14日{水)-16日(金}5月21日{水)-23(金}dSPACE
東京ビッグサイトパシフィコ横浜
小間No東44-38に出展致しまれ小間No.85!乙出展致します。
Embedded Su仁cess
dSPACE Japan株式会社/東京都品川区北品)114目下35御殿山トラストタワーlOFTEL: 03-5798-5460 FAX:03-5798-5464 info@dspace.jp
@Copyri日ht2008 by dSPACE ブランド名および製品名は、各社または各組織の商標または畳録商標です。
NECエレ、 JasParにも準拠 FlexRay対応ICを発表
NECエレクトロニクスは2008年3月、車載LANの次世代規格である rFlexRayJのコントローラ機能を内蔵する 32ピットマイコン rV850EI PH03Jの量産を開始したと発表した。併せて、 FlexRay対応トランシーパIC「μPD72751Jのサンプル出荷開始も発表した。 V850E/PH03のサンプル価格は5000円で、 2012年度に月産20万個を計画している。一方、 μPD-72751のサンプル価格は 1000円で、
1
2009年から量産を開始し、 2012年度
に月産40万個を計画している。
同社マイクロコンピュータ事業本部自動車システム事業部の事業部長を務める金子博昭氏は、 rFlexRay対応製品をいち早く展開することで、 2015年度の車載マイコン売上高目標の2000億円 (2007年度は1000億円)という数字の達成につなげたい。この売上高目標のうち、半分に当たる 1000億円を第4世代の90nmプロセス製品が占めると期待しており、 FlexRay対応マイコンはその半分の500億円を占めると見ているJと語った。
V850E/PH03は、 Flex-Rayパージ、ヨン2.lに準拠した通信コントローラを内蔵する。 32ピット CPUコアである rV850ElJ(動作周波数は128MHz)と、 1Mバイトのフラッシュメモリー、 60Kノfイトの RAMを搭載する。 16ピットのPWM(パルス幅変調)タイマーなどの周辺機能も組み込むなどして、電レーキ、サスペンションなどのシャシー制御系向けに設計されている。動作温度範囲は -40-1250C。パッケージは20mmx20mmの357端子FBGA。
現在、 NECエレクトロニクスはV850コアを搭載した 150nmプロセスの32ピットマイコン製品を、ダッシュボード、エアバッグ、ボディ電装、オーデイオの4分野でシリーズ展開している。同社は2009年にサンプル出荷を予定している 90nmプロセスの第4世代製品で、シャシー制御系向けのrpシリーズ」を計画していた。 V850EIPH03によって、 150nmプロセス品にもPシリーズを投入する形となった。
一方の μPD72751は、 FlexRayパージョン2.lだけでなく、囲内の車載ソフトウエア標準化団体rJasParJの要求規格にも準拠する。現在利用されている最高通信速度1Mピット/秒の車載LAN規格 rCANJでは、コン
トローラ 1つに対してトランシーパは lつだけしか必要なかった。それに対し、 FlexRayでは通信の二重化による高信頼性が特徴となっていることか
ECU(電子制御ユニット)
マイコン(V850E/PH03)ないという。FlexRay対応のトランシーパは、オランダNXPSemi-FlexRay conductors宇土が rTJA1080J
コントローラ
を2006年末に発表しているカ宮、 NECエレクトロニクスは圏内自動車メーカーが参画する JasPar仕様に特化することで差異化を図ってい
NECエレクトロニクスの金子氏
ら、 1つのコントローラに対して2つのトランシーパを使用することじなるという(図 1)。動作温度範聞は -40-125t。パッケージは6.65mmx 6.10 mm、20端子のプラスチック SSOP。
NECエレクトロニクスでは、 μPD-72751の特徴を「高耐電磁気性、低ノイズ放射特性を両立しており、長い配線や多数のECU接続に適する」と表現している。これは、 JasParが独自に策定し、 FlexRayの正式仕様としても認定される見通しの、パス接続が可能なデータ転送速度2.5Mピット/秒と 5Mピット/秒の仕様に最適化しているという意味。現在のFlexRayは10Mピット/秒が正式仕様であり、このデータ転送速度で利用する場合には反射による損失の問題からパス接続ができず、スターカブラを使って信号を配分する必要がある。 μPD72751は、 10Mピット/秒でも ECU側では使用で
きるが、スターカブラのトラ
ンシーパとしては使用でき
動パワーステアリング、ブ図1 V850EIPH03とf.IPD72751の使用例 るもようだ。(朴尚涼)AE 24 Au↑omo↑ive Eledronics 2008 Vol.2
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コンJtヲトスベヲトラムアナライザ コンパヲト・ネットワ-'11:7..ペヲトラムアナライザ
MS2721B MS2034A!36A
.100kHz-7.1GHz 〈ベヲトルネットワーヲアナライザ機能〉
・
313x211x77mm、3kg以下のコンパヲトサイズ2MHz-4GHz(MS2034A)、
・
ワン~ッチ測定機能(電界強度、チャンネ Jレパワー、 OBW他)2MHz-6GHz(MS2036A) .S11(反射損失、VSW失)、
円、スミスチャート)、S21(ゲイン、伝送損圃ー143dBmの平地雑音レベル伝送線路障害位置測定(日午円、ケーブル損失(1端子法)
園事・
圃 LAN友ぴUS日ポートによる高速デ-~転送機能〈スベヲトラムアナライザ機能〉
・周波数範囲:100附Iz-4GHz側S2034A)、1∞附z-7.1GHz側S20ぉA)
2009.11.09 Monday 20:23
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