July 2005

どれが未来の道か 次世代の自動車の性能向上と、それを実現させるセンサー技術を展望する。 Bill Schweber, EDN North America, Executive Editor

車にセンサーを装備する場合、2つの方法がある。既存の型のセンサーならば、すき間など至るところに追加装備ができ、また、現在検出したいと思っている個所を調べることもできる。しかし、コストだけでなく厳格な技術的水準に適合するセンサーがないために、現実には不可能である。敢えて装備できるセンサーの候補としては、エンジンのバックラッシュ(がたつき)を測定するセンサーとアルゴリズムがある。エンジンのバックラッシュは、始動の過渡期には特に、通常の振動と混同することがある。 Advertisement 　また、自動車メーカー側からすると、カムシャフト、トランスミッション･シャフト、ドライブ・シャフトなどの回転部品は、相対的位置からではなく、絶対的位置から測定を行いたいとの意向がある。既存のセンサーはインクリメンタル式であり、インデックスマークを通過するまで再同期できない。従って、この検出機能がストップ･アンド･ゴーの状態の場合に有用となる。カムシャフトの絶対出力などをよりよく検出するには、ソフトウエアでの修正が不可能な測定値の急激な増加を排除する必要がある。 　さらに画期的なことに、Freescale社のHendry氏によれば、自動車メーカーにはエンジンの燃料噴射とタイミングを良くするために、シリンダ圧を直接検出したいとの意向がある。これには、高い温度と振動に耐えられるセラミック部品が必要と考えられる。また、同氏は、サプライヤはエンジンに搭載した加速度計を使用してエンジンの振動のほかに、トランスミッション内の主要な圧力の検出を考えている、と指摘する。この圧力の検出により、エンジンの損傷を引き起こし、燃費効率を低下させるエンジンノック（早期点火）を早期に見つけることができる。 　もう一方では、トランスミッション内のトルクを検出するためのセンサー技術がある。このパラメータは、自動車よりもさらに大きい産業用機械の場合でも難問といわれている。現在のところ、自動車の制御は、速度データを基にして間接的にトルクを推測しているが、より直接的で正確なソリューションが望まれている。考えられるアプローチとして、SAW（弾性表面波）素子、磁気抵抗素子またはホール効果センサーの使用があるが、いずれもコストと性能の面で妥協が必要である。しかし、設計と実装がうまくいけば、厳しい環境でも対処することができる。 　従来の検出パラメータについても、改善の余地が残っている。センサーの自己試験または検証が総合的な信頼性を向上させる。しかし、現在、完全な自己試験機能を実装しているセンサーは、加速度計だけである。加速度計はセンサーの内部にある慣性質量(Proof mass)に刺激を与えて、その反応を調べる。対照的に、ユビキタス圧力センサーは、ゼロ点以外の校正試験が非常に難しく、温度センサーは、直接的な確認よりも、データの信頼度を評価することによって試験が可能である。現在、冗長性のあるセンサーまたは自己検証を行うセンサーは、セーフティ・ブレーキシステム、すなわちアンチロック・ブレーキシステム（ABS）に唯一使われているが、パワートレインには使用されていない。

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