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| July 2005 |
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信頼性の確保が必要
車載応用における信頼性の確保にセンサーメーカーはいかに取り組んでいるか。
Bill Schweber, EDN North America, Executive Editor
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どの市場でもコスト圧力があるが、特に自動車市場はコストと信頼性の複合的な圧力を受けている。つまり、重大故障(Walk home failures)やリコール、迷惑な“エンジン点検”表示などは、評判や売り上げ、収益に悪影響を及ぼすからである。性能が第一のセンサーにとって、こうした増大していく信頼性に対する圧力は、センサーそのものからパッケージング、そしてアルゴリズムに至るまで、すべてのレベルにおいて高い信頼性を考慮した設計が必要となる。もちろん、ほとんどのセンサーの場合、対象となるパラメータを調べるためにセンサー・ユニットを何らかの方法で外部と接触させることになる。しかも、測定すべき対象のオイル、燃料、蒸気、よごれ、カーボンダストなどだけでなく、接点や端子、センサー素子自身に支障をきたすような厳しい自動車の環境に、ユニットをさらすことになるというジレンマがあるのだ。
電子部品のレベルでは、ICセンサーは特殊なオーバーモールド技法によって特別なパッケージ保護を行い、内部に空洞を保っている。次の段階として、第2階層(Tier2)のサプライヤは、センサーそのものと電子回路とを合わせてパッケージ化し、第1階層のサプライヤが作る総合システムに組み入れるためのモジュールを作る。第1階層(Tier1)のサプライヤは、モジュールを特別な密閉ハウジングに納めるだけでなく、配線や接続部分も絶縁保護コーティングやシリコンゲルなどを利用して保護している。米Visteon社、独Bosch社および米TRWなどの主要な第1階層のサプライヤはそれぞれ、これらのモジュールの設計に独自の手法を用いている。
複数の冗長センサーを用いることにより、冗長性を高めるシステムレベルでの容易なソリューションがあると思うかもしれないが、かならずしもそうとは限らない。明らかにコストが高くなるだけでなく、センサー増加に伴う故障も増えることになる。弱いリンクをなくすために、信号チェーン内にあるいずれかのセンサーを冗長する必要が生じるなど、古典的なシステム･ジレンマにぶつかる。
また、2個の冗長センサーの測定値が異なる場合、1つの測定値が完全にレンジ外でない限り、どちらのセンサーが故障しているかが分からない。
それでもなお、いくつかのセンサーは二重系構造になっている。ベルギーのMelexis社は、1つのパッケージ内に2つの同じダイを組み込んだホール効果センサーを作成している。ダイは完全に独立していて、電気的に絶縁され、電源、グラウンドおよび出力の接続は分離されている。シングルパッケージを採用してコスト削減を行うと同時に、システムの信頼性を高めている。
別の方法は、コンポーネントに、より多くの自己診断機能を組み込むことである。より精度の高いセンサーは、測定値の読み取り、入力対出力、変化率、およびそのほかの要素を検討した上で、不具合個所を自己診断して出力を公称値まで調整し、セーフモードに入る。
最終的に、ソフトウエアとアルゴリズムの開発者は、センサーからの論理的な、または非論理的な測定値とセンサーの組み合せから最適な評価をしなければならない。Allegro社のDoogue氏は、トランスミッションの場合、入力シャフトの速度と方向に対応したセンサー1つ、出力シャフト用に1つを装備し、「入力/出力ペアは相互に関連しなければならない。そうでなければ問題が起き、リンプ･ホーム（縮退運転）モードに入る」と指摘している。Melexis社のPeter Riendeau氏によれば、「センサー部品のサプライヤは、プロセッサ、ドライバー、電気的保護、バスインターフェースのほかに、シングルチップ内のファームウエアさえも供給するボードレベルのソリューションをICに組み込むことが増えている」と語っている。
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EDN GLOBAL REPORT 目次 |
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