変革する自動車アーキテクチャ

自動車には、一般のオーナーが想像する以上に多くのセンサが搭載されています。 タイヤ空気圧、燃料レベル、エンジン温度など、ダッシュボードに表示されるすぐに分かる情報に加え、現代の自動車は、効率を維持するためのモーター部品の位置、トラクションやアンチロック ブレーキ システムを制御するための車輪速度、および車内を快適に保つための内外気温など、さまざまな情報を監視するのが一般的です。

車はセンサが多ければ多いほど、よりスマートになります。ただし、それらのセンサが提供する情報を収集、分析、および活用できる性能がある場合に限ります。現代の電気自動車ではない乗用車には、60 ～ 100 個のセンサがあり、そのうち15～30個はエンジン管理専用です。トラックでは、その数は平均 400 個のセンサに上り、70 個ものセンサがエンジン専用になります。より高度な電気自動車、特に半自動運転を可能にする電気自動車の場合、その数はその 2 倍から 3 倍になる可能性があります。

メーカーによる車両システムの設計方法を変更することで、より多くのセンサを使用して、これまで以上に安全で、信頼性が高く、効率的で、快適な自動車を実現できる可能性があります。今後 1 年間で、高級車に搭載されるセンサの数は平均して 2 倍になると予想されています。センサを増やすにはコストがかかります。自動車メーカーへの妥当な価格と利幅を維持しつつ、より高度な機能のバランスを取るには、エンジニアは、新型車両アーキテクチャにこれらのセンサを効率的かつコスト効率よく統合する方法を見出す必要があります。

イグニッション タイミングのようなシステムを監視するために、センサが機械的なシステムに取って代わり始めたとき、 これらのセンサは、エンジン コントロール ユニットという車両内の単一の中央「頭脳」により制御されていました。メーカーが車両全体に機能や性能を追加するにつれて、それらを制御する専用のコンピューティング パワーを備えたサブシステムの開発が始まりました。今日、部品は、他の電子機器と同様に、標準化されたネットワークを介して接続されることが多くなっています。

より均質なバスベースのアーキテクチャの台頭は、部品担当エンジニアに課題と機会の両方をもたらします。このタイプのシステムは、より多くのセンサをサポートすることができ、幅広い価値あるアプリケーションを提供することができます。しかし、このような新しいアーキテクチャの進化する要件を効率的かつ経済的に満たすためにセンサをパッケージするには、高度な市場理解およびメーカーと協力するための積極的で協力的なアプローチが必要です。

センサは、基幹システムの性能など多くの重要分野で、コストを相殺する価値を提供します。 さらに、各メーカーが航続距離の延長に取り組む中、電気自動車における効率性は大きな関心事です。TE Connectivity は、3つの主要分野で役立つセンサ技術を開発しています。

• 10 年前であれば、モーターの位置を正確かつ詳細に把握できるレゾルバは、軍事用途や航空宇宙用途のみに限られていました。今日、これらのセンサにより、メーカーはよりパワフルで応答性の高いモーターを乗用車市場に迅速に投入することができます。
• バッテリー管理と電流センシングは、もうひとつの大きな関心分野です。これまで自動車に電力を供給してきた 12 ボルトのバッテリー システムは、電気自動車に使用される大型で複雑なバッテリー システムほど細かな制御を必要としません。これらのレガシー システムで使用されているセンサは、新しいアーキテクチャに簡単に適応できないため、部品メーカーはバッテリーの充放電サイクルや過電流保護を監視するための新しいシステムを開発する必要があります。
• 電気自動車の回生ブレーキ システムには、ブレーキ圧と位置を監視する新しいセンサが必要となり、車両が安全かつ効率的に、運転者の意図に沿って減速できるようにしています。

電気自動車市場が成熟し続ける中、 部品メーカーのシステム要件はより標準化されるでしょう。しかし今日、エンジニアは市場の動向を予測し、メーカーが何ができるかを見出すための幅広いソリューションを開発しなければなりません。そのプロセスには、素材と製造能力に対する深い理解が必要です。実用的なソリューションは、高温や振動に耐える堅牢性が必要であり、車両の他のシステムとシームレスに統合する必要があります。

現代のセンサはまた、より詳細な情報を提供する必要があります。自動運転ソリューションにますます使用されるビジョンベースの技術は、安全性と応答性を維持するために、広帯域幅と高速応答時間を必要とします。これらの要件により、車両全体でデータ伝送する通信プロトコルが変化しています。同時に、部品メーカーは航続距離を維持するために車両のサブシステムの電力消費を最小限に抑えなければなりません。これは、すべての車両がエンジン始動時にバッテリーを充電していた時代には、それほど優先度の高い課題ではありませんでした。

TE は、新世代の自動車の複雑なシステムと統合するセンサ アプリケーションを開発しています。そのため、センサのサポートが必要な最終用途および変化する自動車設計への適合方法を理解している当社のシステム設計者に大きく依存しています。一方、私たちの製品ラインの専門家は、メーカーと手を取り合って、彼らが使おうとするコア技術を理解し、顧客がその必要性にまだ気づいていないソリューションを追加する可能性について判断する手助けをします。

データ センター レベルでますます高度化する AI の用途に対応するため、さらなる高速化と帯域幅を求める動きは、事実上とどまるところを知りません。 センサ技術自体に過去数十年間劇的な変化はないものの、部品メーカーは、運転者に的確なソリューションをもたらす高度に統合された方法で、これらのセンシング技術を接続するソリューションを開発する必要がありました。次世代の自動車は、運転者と同乗者の体験を中心に差別化されるでしょう。センサはその進化において重要な役割を果たし、運転者や同乗者の特定のニーズに合わせて車両プラットフォーム上で機能や特徴を提供します。

このようなソリューションの中には、複数の種類の機能を単一デバイスに統合し、特定の機能をより低コストで実現するコンビネーション センサが含まれるものもあります。例えば、光、太陽、および結露センサを組み合わせたモジュールは、フロントガラスのワイパーやデフロスターの設定を自動化し、運転者が何もしなくてもフロントガラスをクリアに保つことができます。多くの場合、このようなソリューションには、部品自体に洗練性とインテリジェンスを構築し、部品が存在するサブシステムからコンピューティング負荷の一部を取り除くことが含まれます。

センシング技術と機器をシングル チップに搭載する巧みなエンジニアリングにより、ますますコスト効率が高く、高性能なソリューションを生み出し、市場でのイノベーションを促進することができます。これらのソリューションが多用途になればなるほど、次世代の自動車はよりインテリジェントで、安全で、快適で、信頼性の高いものになるでしょう。