自動車業界は歴史的な変革の真っ只中にあります。 電動化、自動運転、ソフトウェア定義型アーキテクチャといった最近のトレンドは、クルマの設計と機能を再構築しています。 この変革を可能にする最も重要なイノベーションには、ステアリング、ブレーキ、スロットル、トランスミッションの機械的リンクを電子制御に置き換える X-by-Wireシステム、そして電動パワートレイン向けの 高速モーター制御技術 などがあります。
**出典:2030年Automotive X-by-Wire Systems Market Size Report, 2030
これらのテクノロジーは、より軽量で、より安全で、より効率的なクルマの実現に寄与しますが、従来のセンシングソリューションでは対応が困難な新しいエンジニアリング上の課題ももたらします。
現代の自動車システムにおける主な課題
- 大規模な機能安全: ステアリングとブレーキは安全上重要な機能です。 故障すると壊滅的な事故につながる可能性があります。 これらのシステムでは、ISO 26262 への準拠と ASIL D (自動車安全要求レベル) の達成が必須です。 コスト効率を維持しながら、複数のプラットフォームやアーキテクチャにわたって安全性を拡張することが重要です。 センサは、冗長チャネル、診断機能、およびフェイルセーフメカニズムを提供する必要があります。
- 電磁場に対する耐性: EVのパワートレインや高電圧システムは、強い浮遊磁場を発生させます。 従来の磁気センサ(ホールセンサ、磁気抵抗式センサ)は、信号の歪みやEMIに伴う検知精度不良に悩まされる可能性があります。 本質的に磁気干渉を受けにくいセンサーは、過酷な EV 環境でも信頼性の高い動作を保証します。
- コンパクトで軽量な設計: OEM (完成車メーカー)は、効率と航続距離を向上させるために、車両の軽量化を一つの課題として捉えています。 したがって、位置センサは、精度や堅牢性を損なうことなく狭いスペースに収まる必要があります。 これは、PCBベースで構成できるスリムな誘導型センサが、かさばるレゾルバや磁石ベースのシステムに取って代わることを意味します。
- 高速性能パフォーマンス: 電動トラクションモーターやステアバイワイヤアクチュエータは、最大600k rpmで動作します。 センサに対する要件は厳しく、正確な整流と制御のための超低遅延(<100ns)と高解像度が必要になります。 遅延やエラーが発生すると、トルクリップル、振動、または安全上の問題が発生する可能性があります。
- コストと持続可能性: 従来のセンサーに使用されている希土類磁石は高価で環境面でも懸念があります。 目標は、磁石への依存度を減らし、機構設計を簡素化することです。 このように、誘導型センサは、磁石を使用しないことによりコストを削減し、リサイクル性を向上させ、サステナブルな製品開発に寄与します。
**出典:2030年Automotive X-by-Wire Systems Market Size Report, 2030
ルネサスの誘導型位置センサ:ゲームチェンジャー
ルネサスが新たに発表した車載グレードの RAA2P452x、 RAA2P4500 誘導型位置センサ(IPS)ICは、従来の課題に対する画期的なソリューションを提供します。 磁石フリーの電磁誘導技術を活用したこれらのセンサは、次のような特長を有します。
- 浮遊磁場耐性: IPS テクノロジーは本質的に磁気干渉を受けないため、浮遊磁場環境がよりシビアなEV 環境に最適です。
- 高精度と速度: 最大19ビットの分解能と100ns未満の伝搬遅延により、高速モータ整流の正確な制御が保証されます。
- 柔軟な構成: ステアリング、ブレーキ、トラクションアプリケーション向けのモータ軸上、軸外、貫通軸、およびサイドシャフトの設計をサポートします。
- システム構成要素がシンプル・スリムで軽量: スペースに制約のある自動車システムに最適です。
- ISO 26262 準拠: システムレベルでASIL C/Dの安全要求を実現します。
- メンテナンスフリー: 磁石レス、非接触式につき摩耗の恐れなし、再校正が不要で、生涯コストを削減します。
IPS ICは、ルネサスのMCU、ゲートドライバ、およびモータドライバと組み合わせることで、ステアバイワイヤ、ブレーキバイワイヤ、およびトラクションモータ制御のための完全なソリューションを可能にします。
電磁誘導技術が勝つ理由
磁気エンコーダや光学式エンコーダと比較して、誘導型センサは過酷な自動車環境で活躍します。
- ほこり、湿気、振動、EMIの影響を受けません。
- 希土類磁石を使う必要がなく、コストが低く、環境への影響が低くなります。
- 長期的な安定性とサービスニーズの削減。
これにより、IPSは次世代EVおよびADASプラットフォームにとって理想的な選択肢となります。
誘導型位置センサ素子最適化ツールで設計を加速
カスタマイズを簡素化するために、ルネサスは、強力なWebベースの設計ツールである 誘導型位置センサ素子最適化ツールを提供しています。このツールは、
- コイルのレイアウトとシミュレーションを自動化します。
- 直線性誤差とインダクタンスを予測します。
- PCB製造用のガーバーファイルを提供します。
- 回転、線形、円弧のモーションテンプレートをサポートします。
- エンジニアは手作業による試行錯誤なしで最適なパフォーマンスを達成できます。
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未来へ続く道
車両がよりスマートで、より安全で、より電動化されるにつれて、位置センシングはミッションクリティカルになっています。 ルネサスの誘導型位置センサは、次世代の車載システムに必要な精度、堅牢性、柔軟性を提供し、OEM (完成車メーカー)がX-by-Wireおよび高速モータ整流の要求に自信を持って対応できるようにします。