• Oct 16, 2020

    クルマの電動化による車載電圧ボード・ネットの発展

    この記事では、次世代の車載アーキテクチャ向けの電圧ボード・ネットについて考察します。自動運転機能が普及し、快適で便利な各種機能やインフォテインメントなどの人気も高まる中、車の内部で必要となる電気エネルギーが急増しています。現在の車両では、センサやアクチュエータに加え、センサの情報を読み取りアクチュエータを制御する電子制御ユニット(ECU)が増え続けています。また、ハイブリッド車や電気自動車の需要の高まりから、電力効率が重要な設計目標になります。なぜなら、効率が向上すれば車の走行距離が伸びるからです。 車載設計の電力効率を高めるために、より高電圧のボード・ネットが車に組み込まれるようになっています。高電圧ボード・ネットを使用すれば、(例えばハーネスの重量の減少により)車両が全体的に軽量化するだけでなく、高電圧によりアクチュエータに直接給電できることで、電圧変換が不要になります。 高電圧ボード・ネットが1つしかないのがベストのように思われますが...
    • Oct 14, 2020

    車載用カメラ・モジュール電源の選択

    車載用カメラ・テクノロジの解像度、ダイナミック・レンジ、フレーム・レートの向上に伴って、特定の使用用途の要件に合った電源アーキテクチャの構築が必要になっています。この記事では、車載用カメラ・モジュールの電源に適用できる次の3つの考え方を見ていきます。 完全ディスクリート 完全一体化 部分的一体化 この記事では、データ処理機能を持たず、生のビデオ・データを別の電子制御ユニットに出力する小型カメラ・モジュールに焦点を当てます。このようなモジュールは、 サラウンド・ビュー や ドライバー監視 、 スマート・ミラー などのシステムによく使われており、ビデオ・データ出力と同じ同軸ケーブルによりレギュレーション前の電源電圧が供給されます。 カメラ・モジュールに必要な電力の見積もり カメラ・モジュールの電源部を設計する際の最初のステップは、大まかにそれぞれのレールの電力バジェットを計算で求めることです。この計算結果と...
    • Oct 14, 2020

    車載および産業における機能安全認証の合理化

    機能安全設計は、正しく行うために厳密であること、文書化に加えて、時間も要します。 このホワイトペーパーでは、工場のフロア用に設計する場合でも、高速道路の自動車用に設計する場合でも、機能安全設計する際にICを簡単に見つけて使用できるようにする方法について説明します。 ホワイトペーパーを読む 「 車載および産業における機能安全認証の合理化 」(日本語PDF) ※すべての登録商標および商標はそれぞれの所有者に帰属します。 ※上記の記事はこちらの 技術記事 (2020年10月7日)より翻訳転載されました。 ※ご質問は E2E Support Forum にお願い致します。
    • Sep 29, 2020

    デバイス・レベルの機能とパッケージ・オプションで車載設計のEMIを削減する方法

    車載システムの進化が続く中、電力をさらに必要とするアプリケーションの数がますます増えています。高電力システムを設計するエンジニアは、低ドロップアウト(LDO)レギュレータから、効率が高く熱特性も良いDC/DC降圧コンバータに切り替えようとします。しかし、DC/DC降圧コンバータはLDOレギュレータに比べて電磁干渉(EMI)がかなり大きくなります。 EMIは、AM/FMラジオ受信機や運転アシスト・センサといった感度の高いコンポーネントに影響する場合があり、実際に多量のEMIは正常なシステムの動作を低下させたり、妨害したりもするので、CISPR(国際無線障害特別委員会)25クラス5のような公的規格では、内燃エンジンを有する車両および船舶に対してEMIの制限が定められています。 基板レイアウトの制約の裏をかく 最も簡単にEMIを低減する方法の1つが、正しいプリント基板(PCB)レイアウトを用いることです。降圧コンバータの場合...
    • Aug 31, 2020

    優れた測定システムにより、高ノイズ環境でのEV/HEVのバッテリの健全性を改善する方法

    電気自動車およびハイブリッド電気自動車(EV/HEV)が主流として受け入れられるには信頼性が不可欠ですが、信頼性を高めるには、車内のバッテリ・セルの測定精度が向上しなければなりません。測定精度のレベルを上げるには、データを取得する際や取得したデータをメイン・プロセッサに伝送する際の妨げとなる、高レベルのノイズへの対策が必要です。バッテリ・セルの電圧、温度、電流を高い精度で測定するだけでは不十分であり、これらを同期させることが要求されます。 図 1 :バッテリ・セルのモニタリングを要する電気自動車内の電源の例 EV/HEVのノイズ源は異なる周波数で発生し、振幅もさまざまなので、セルの電圧、温度、バッテリ・パックの電流の測定に影響しないようにノイズをフィルタリングする最適な方法を判断するのは、非常に困難です。測定に誤差があると、バッテリ充電状態の誤通知、過充電のおそれ、バッテリ・セルの過度の放電といった、さまざま結果につながりかねず...
    • Aug 27, 2020

    車載システムの12Vおよび24Vのエンジン負荷を効率的に駆動する方法

    内燃エンジン(ICE)は、19世紀頃から存在している機械システムです(図1)。燃料だけで何千馬力もの力を生み出し、止まっている状態の車を3秒以内でおよそ時速96キロに加速することを考えると、その働きは驚異的です。しかし、その恩恵をいつまでも受けられるわけではありません。アメリカやEU、中国といった各国政府の規制強化により、輸出車の排ガスを最低レベルにすることが求められています。自動車産業はそれに応えて、電気自動車(EV)に加え、従来のICEの内部に電気サブシステムを組み込んだハイブリッド電気自動車(HEV)を作るための電化に取り組んでいます。 図 1 :従来の内燃エンジン TI の車載 12V ~ 24V エンジン負荷インターフェイスのリファレンス・デザインをご覧ください。 設計の準備はいいですか? どのようにエンジンを電化するのか? もちろん、燃焼プロセス自体を電化することはできません...
    • Aug 26, 2020

    DC/DC降圧コンバータを使用して商用車の先進的安全機能を強化する

    運転手と歩行者の安全は、現在、そしてこれからの車両を設計するエンジニアにとって最重要課題です。それは、自動運転であっても半自動運転であっても同じです。最近の統計によると、交通事故のうち73%以上が、特に商用車の場合に、死角、携帯電話の使用、運転手の疲労や不注意が原因で生じています。また、車線逸脱警告や自動緊急ブレーキといった先進運転支援システム(ADAS)を車に搭載することで、事故の確率を80%以上も減らせることが研究でわかっています。これらのシステムが、運転手がよく起こすミスを効果的に防ぐことができるからです。 多くの国の政府が、ADASやその他の高度な安全機能を商用車に装備することを義務付ける規制を定めています(図1)。例えば、死角検知、アダプティブ・クルーズ・コントロール、車線逸脱警告といった機能です。しかし、車載システムを設計している設計者にとって、これはセンサ(レーダーやカメラ)と高性能プロセッサを増やすという意味になり...
    • Aug 25, 2020

    車載インフォテインメント・システムの温度測定機能の向上

    現在の自動車には、これまで以上に複雑なインフォテインメント・システムやクラスタ・システムが搭載され、ヘッド・ユニットや統合型コックピットで驚くほど豊富な機能を提供しています。たとえば、ナビゲーション、車両診断情報、ワイヤレスおよびBluetooth®接続、音楽の再生、ビデオ・エンターテインメントなどです。車のダッシュボード上に増え続ける電子コンテンツは、直感的で楽しい体験を乗る人に提供する一方で、より多く、エネルギーを消費し、熱を発します。 インフォテインメント・システムやクラスタ・システムによる発熱量が増加していることで、自動車メーカーは新たな熱管理の課題に対処する必要に迫られています。顧客を惹きつけるために機能豊富で快適な運転体験を提供しながら、これらのシステムの重要な機能を安全かつ高い信頼性で確実に動作させることを、限られた予算内ですべて実現する必要があります。 ...
    • Aug 18, 2020

    自動車業界を変革する4つのオーディオ関連トレンド

    自動車業界は、快適な運転体験を創出することに注力していますが、そのために燃費や製造コストを犠牲にするわけにはいきません。新しいオーディオ技術を組み込むことでユーザー体験を拡大し、安全を確保するために、OEMはオーディオ・システムのアーキテクチャの刷新に取り組んでいます。 マイク、アンプ、スピーカーに加えて高度なデジタル信号処理を使用する手法は、背景雑音の低減、クリアな車内会話、緊急通話および高忠実度ハンズフリー通話の実現に有効です。車載オーディオ設計を変える、オーディオに関する4つのトレンドを紹介します。 トレンド No. 1 :アクティブ・ノイズ・キャンセリング・システム 家電業界ではすでに一般的ですが、アクティブ・ノイズ・キャンセリングを採用するOEMが増えています。パッシブな遮音や特殊なタイヤといった従来のノイズ・キャンセリング技術では、車体重量が増し、燃費が悪くなります。 アクティブ・ノイズ・キャンセリング...
    • Aug 6, 2020

    [FAQ] ハイサイド・スイッチ(HSS)を使用してマルチモジュール車載LEDリア・ライト・システムにOFAF機能を組み込む方法

    この記事では、お客様から よく寄せられる質問とそれに対する回答 をまとめています。 図1のような標準的なLEDリア・ライトは、テール・ランプ、ブレーキ・ランプ、方向指示器といった複数の表示灯機能で構成されています。ランプの形やデザインに基づいて、複数のLEDドライバとLEDプリント基板(PCB)を使用してそれぞれの表示灯機能が実装されます。さらに、リア・ライトの各ランプは、車体制御モジュール(BCM)により個別に点灯/消灯します。 図1:リア・ライトとBCMとの接続 このような車載リア・ライト・シ...
    • Jun 23, 2020

    クロック・ジェネレータを使用した車載アプリケーション用eAVBブリッジングの最適化

    車載ヘッド・ユニット などの車載インフォテインメント・システムで最大の成長分野の1つとなっているのが高品質オーディオです。特にオーディオ/ビデオ・ブリッジング(AVB)に注目が集まっています。この記事では、クロック供給ソリューションを通じてeAVBを最適化することにより、車内での高速データ転送を実現する方法について説明します。 Ethernet AVB ( eAVB )規格 AVBの実装は、IEEE(米国電気電子学会)が定める802.1AS、802.1Qat、802.1Qav、802.1BA、802.1Q、1722という6つの規格によって定義されています。これらの規格は以下に挙げるような機能に対応しているので、他のプロトコルでは保証できないレベルの低レイテンシで、イーサネットを介してオーディオ/ビデオ・コンテンツをリアルタイムに転送するシステムの設計に役立つほか、広帯域幅オーディオ/ビデオ・データをイーサネット・ネットワーク上で時間同期させて転送することも可能になります...
    • May 13, 2020

    パワートレイン・システムを統合してEVのコンボボックス・アーキテクチャを構築

    少ない部品数で高機能の車載アプリケーションを作ることができたら、重量とコストのどちらも削減できて、信頼性も向上するでしょう。これが、 電気自動車(EV)とハイブリッド電気自動車(HEV) の設計にコンボボックス・アーキテクチャを組み込もうとする意図です。 コンボボックス・アーキテクチャとは コンボボックス・アーキテクチャとは、オンボード・チャージャ(OBC)、高電圧DC/DC(HV DCDC)、インバータ、配電ユニット(PDU)といったパワートレイン最終製品を一体化したものです。図1に示すように、機械部分、制御、またはパワートレインのレベルで統合を行うことが可能です。 図 1 : EV 内の標準的アーキテクチャの概観図 コンボボックス・アーキテクチャが HEV/EV に適している理由 パワートレインの最終機器コンポーネントを一体化すると、以下のようなことを実現できます。 電力密度の向上 信頼性の向上...
    • May 12, 2020

    レーダー技術が車内センシング市場に変化をもたらす3つのトレンド

    レーダー・センサは、車両が周囲の環境を検知する方法だけでなく、車内に何が置かれているか、誰が乗っているかを検知する方法にも変化をもたらしています。例えば、後部座席に置き去りにされた子供や健康上の問題を抱えたドライバーを検知できる自動車や、状況を改善するための処置を講ずるよう設計されたシステムを想像してみてください。 固体を透過して他の物体を検知できるレーダーの能力により、置き去りにされた子供の検出、在席状態の監視、ドライバーのバイタル・サインの評価などを、これまで以上に高い精度で行えるようになり...
    • Apr 20, 2020

    2020年に注目される3つの車載技術トレンド

    交通渋滞、大気汚染、高燃費、走行距離への不安。 現代の自動車運転の課題は、自動車購入者の需要を大きく変化させています。単純に見た目が良く信頼性の高い車が求められていたのは、はるか昔のことです。現在は、安全性機能、より快適な乗り心地、パーソナライズされたキャビン内テクノロジーも同様に求められています。 イノベーションによって私たちと自動車のつながりはますます深まっています。自動車メーカーが提供するのは、ハードウェアとソフトウェアだけではありません。メーカーは自動車に乗るという体験も提供しています。 TIの車載テクノロジーについての詳細 以下の3つの例は、車の購入者が今後の車に求めている機能が、現在のテクノロジーでいかに実現されているかを示したものです。 完全電動化の未来が少しずつ近づいている 世界各国の政府機関が排出削減に関する基準を設け、車の利用者がより電力消費の大きい機能を求めているなか...
    • Apr 6, 2020

    最高性能の前方レーダーでビジョン・ゼロを現実のものに

    この数年間、ヨーロッパ新車アセスメント・プログラム(Euro NCAP)2025の「交通安全プロジェクト ビジョン・ゼロ運動 」と、消費者向けファイブスター安全等級評価という、2つの大きな力が後押しして、先進運転支援システム(ADAS)の普及が進んでいます。 ビジョン・ゼロ運動のため、自動車メーカーは車の乗員だけでなく歩行者の安全にもより注目し、可能な限り最高のテクノロジをすべての国で提供するという、難しい課題に直面しています。OEMは、安全規格試験の評価を重視しています。これは、消費者に車種をどれだけアピールできるか直接影響すると考えられるためです。 そのため、自動緊急ブレーキ(AEB)、自動緊急操舵(AES)、自動クルーズ・コントロール(ACC)、前方衝突警告(FCW)などの、主要な安全対策の重要性が増しています。ADASの開発ペースが加速するにつれ、車の安全等級評価にもADASや衝突回避テクノロジがますます含まれるようになってきています...
    • Mar 26, 2020

    車載テレマティクス・アプリケーションでの暗電流測定

    現在の自動車は、20年前の携帯電話が持っていたよりも多くのインテリジェンスと接続性を備えています。これらの車は、サブスクリプション・ベースの通信サービスや組み込みのセルラー機能を介して、ほぼ常時、世界とつながった状態にあります。さらに将来は、車両間通信の導入も進むでしょう。外の世界との通信を制御する中心的な機器が、テレマティクス制御ユニット(TCU)です(図1)。 図1:車両を世界とつなぐ標準的な接続オプション 車両の走行中に行われる通信に加えて、車両の停止中にも、モジュール・ファームウェアのダウンロード、クラウド・サービスへの診断情報アップロード、ロケーション・サービスの通知など、各種の通信ニーズがあります。 内燃エンジンで走行する車両の場合、車両停止時の通信は常にバッテリを消費します。これは充電式の電気自動車では問題とならないかもしれませんが、非充電式の電気自動車は、内燃エンジン車両と同じ問題に直面します。通信でバッテリから消費される電力はそれほど大きくないとはいえ...
    • Mar 24, 2020

    車載Bluetooth Low Energyに関するコネクティビティのトレンド

    世界中どこでもつながるという動きは、自動車業界でも間違いなく勢いを増しています。車のオーナーの多くは、車載ワイヤレス接続といえば、車内のインフォテインメント・システムと単純なやり取りをするものだと考えていますが、実はさまざまな新しい活用例が生まれています。たとえば、オーナーと車とのやり取りをパーソナライズしたり、キーオフ時に低電力で接続動作ができるパスを構築したり、スマートフォンをキーとして使用する Phone-as-a-Key(PaaK) アプリケーションでパッシブ・エントリを実現したり、といったことです。 この数年、 ヘッド・ユニット 、タイヤ圧力監視システム(TPMS)、 テレマティクス制御ユニット(TCU) 、 PaaKによるカー・アクセス 、およびその他のアクセサリなど、車に搭載されたいくつもの構成要素の接続に、TIの Bluetooth ® Low Energyテクノロジが使われています。 TIは2014年に...
    • Mar 11, 2020

    ハイブリッド車/電気自動車向けワイヤレスBMSに関する3つの課題

    リチウム電池は、今も低価格化と電力密度の増加が続いており、ハイブリッド電気自動車(HEV)や電気自動車(EV)をより遠くまで、長時間走らせることができます。この進歩をうけて、設計者の関心は、 バッテリ管理システム(BMS) のサイズを縮小して軽量化することで、さらに効率化を図ることです。 バッテリ管理システムの背景については、「 HEV/EVのバッテリ管理システムの簡単な説明」(英語) をご覧ください。 従来からある有線BMSアーキテクチャは、ワイヤ・ハーネスを使ってデイジーチェーン構成でバッテリ・パックを接続します。そのため、製造が複雑で大掛かりになり、メンテナンスも頻繁に必要で、保守が困難です。 この課題を解決するために、ワイヤレスBMSへの進化が注目されています。このアーキテクチャでは、ワイアレス・チップセットがバッテリ・モニタと連携して、各バッテリ・セルから電圧や温度といったデータをシステムのメイン・マイコンに送信します...
    • Jan 27, 2020

    車両のADASテクノロジーをより身近なものに

    先進運転支援システム(ADAS)の機能は、事故を減らし、多くの人の命を救えることが実証されています。 Consumer Reports の記事によれば、Insurance Institute for Highway Safetyが調査した2017年の統計で、前方衝突警告および自動緊急ブレーキの技術を搭載した車両による追突事故は、それらのシステムを持たない車両と比べて50%少なかったことが示されています。悲しいことに、ほとんどの事故は、最も簡単なADASアプリケーションさえ備えていなかった車両のドライバーに起きています。 ADASは引き続き、自動車技術者協会(SAE)標準で定められたLevel 4およびLevel 5の自動運転車を中心に実装されていますが、より広い範囲の車両に使用できるADASテクノロジーを構築すれば、道路交通に大きなインパクトを与える機会となるでしょう。 すべての車両にADASテクノロジーを搭載するのは経済的に現実味がないとはいえ...
    • Jan 24, 2020

    常に正しく曲がるために:車載照明システムの障害検知回路の設計

    システム障害をユーザーに知らせることは大変重要ですが、車のライトであればなおさらです。 車載リア・ライトの方向指示器を例として取り上げてみましょう。方向指示器は、運転手が車線変更や方向転換をしようと考えていることを知らせる合図です。方向指示器の光源として一般に使われ、今も増え続けているのがLEDです。LEDは、1段目が電圧レギュレータ、2段目が定電流リニアLEDドライバの、デュアル・ステージLEDドライバ回路トポロジで駆動されます。デュアル・ステージ・トポロジには、熱効率が良いという利点があります。 図1に示すLEDベースの方向指示器モジュールは、標準的な車載バッテリ、スイッチ、入力フィルタ、降圧レギュレータ、そして複数のLEDドライバで構成されます。では、ライトがうまく動かなくなったらどうなるのでしょう。故障が起きたことをどうやって知らせるのでしょうか。また、システムのどの部分が故障したのでしょうか。 図 1 :方向指示器モジュール...
    • Jan 22, 2020

    車載演算ゲートウェイ・プラットフォームによりソフトウェア定義自動車(Software-defined car)を実現

    自動車分野には3つの明確なトレンドがあります。半自動または自動運転車への移行、データ帯域幅の増加によりクラウドとつながる車、そして車両の電化です。これらのトレンドは、車載アーキテクチャの変化も促しています。現在の車載アーキテクチャでは、増加し続ける多数のエンジン制御ユニット(ECU)が、低速のCAN(Controller Area Network)/LIN(Local Interconnect Network)通信バスでつながっています。しかし、このアーキテクチャには限界がいくつかあります。 例えば、ソフトウェアの開発、保守、検証は複雑です。各ECUのソフトウェアは、別々のサプライヤによって作られます。車載システムが効率的に作動するためには、車のシステム内全体でソフトウェアの整合が取れている必要があります。既存のシステムに機能を追加するのは、複雑で、時間がかかり、エラーが入り込みやすい作業です。車に機能や能力を新たに追加しながら自律性と接続性を実現することは...
    • Jan 15, 2020

    未来のレーダー・プロセッシングに求められるもの

    レーダー(電波探知測距)システムは、何十年にもわたり、天気予報から防犯用途まであらゆるところで多方面に利用されてきましたが、21世紀に入る頃から自動車関連にも採用され始めました。この技術記事では、車載機器での典型的なユースケースとそれに関連したトレンドを詳しく見ていきます。 現在、路上には24GHzベースのレーダー・システムが何百万台も存在し、さらに、 TIのRFCMOS AWRx製品ライン など、次世代の76~81GHzをベースにしたシステムも登場しています。大まかにレーダー・システムの構成は図...
    • Dec 19, 2019

    ドライバーレス・カーに不可欠となる透明ウィンドウ・ディスプレイ

    現在は、ドライバーは他のドライバーや歩行者に、ライトを使って合図したり手振りをしたりするなどのさまざまな方法で意図を伝えています。しかし、車からドライバーがいなくなったらどうなるのでしょうか。 自動運転車が現実化しつつあるということは、車に関する大事な情報を他のドライバーや歩行者に伝えるために使っている合図を、車と人間がやり取りしやすいように拡張する必要があることを意味します。ドライバーレス・カーには情報や意図を伝えるためのより効果的な方法が必要となり、ディスプレイ・テクノロジーが車とその周...
    • Nov 26, 2019

    車載ヘッドライトのLEDドライバを柔軟に設定する方法

    電子技術の進化により、車載フルLEDヘッドライトの機能を制御するための電子制御ユニット(ECU)が必須となっています。ECUは、ハイビーム、ロービーム、昼間走行灯、車幅灯、方向指示器、フォグ・ライトといったヘッドライト機能のためのLEDドライバで主に構成されます。この技術記事では、柔軟な設定が可能なLEDドライバを使用する利点について説明します。 LEDが初めに車載ヘッドライトに使われるようになったときは、LEDドライバに接続されたハイサイド・スイッチが、それぞれのヘッドライト機能の該当のLEDを駆動していました。図1は、対応するヘッドライト機能ごとにLEDドライバを使用する、従来の車体制御モジュール(BCM)のブロック図です。ヘッドライトの機能ごとのLEDと入力電圧との関係から、ベストなDC/DCトポロジが決まります。 図 1 :従来の車載 BCM で使用される LED ヘッドライト用 DC/DC LED ドライバ...
    • Nov 8, 2019

    半導体技術が変える車載照明のロードマップ

    アダプティブ・ヘッドライト・システム | リア・ライトのアニメーション | パーソナライズされた車内照明 | カスタマイズされた明るいパドル・ライト | 透明ウィンドウ・ディスプレイ 車載照明は、驚くべき速さで進化し続けています。LED光源により、効率の改善と独自な車体デザインが可能になってきており、OEMは斬新かつ有用なライティング用途の実現に取り組んでいます。この技術記事では、ヘッドライト、リア・ライト、車内照明システムのロードマップに影響を与えている半導体...