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自動車エレクトロニクスの新展開
−走行安全技術、ネットワーク化、情報通信技術の動向−


 自動車における技術課題である「安全」「信頼」「快適」「環境」を実現する上で、自動車のエレクトロニクス化が急速に進んでおり、これなくして自動車の発展はないとまで言われています。
  また、従来、自動車の基本機能は、「走る」「曲がる」「止まる」の3つに統括されてきました。最近では、通信技術、情報技術を積極的に取り込み、情報化を図ることで、新たに「つながる」という重要な基本機能が加わり進化しています。
  本調査レポートは、自動車のエレクトロニクス化・電子制御化の最新技術について、以下の点に重点を置いてまとめました。

走行安全技術の現状および各社の取り組み、カーナビゲーションシステムの動向
車載情報システム:各種ディスプレイ、ドライブレコーダやEDRなどの電子デバイスおよびITS関連車載機器に関する最新技術、自動車制御ソフトウエアの課題と今後の方向性
情報通信技術:ITS(Intelligent Transport System)および車内ネットワーク、車外ネットワーク技術
半導体技術:パワーエレクトロニクス、車載センサ、半導体集積回路、実装に関する最新技術
車載エレクトロニクス関連技術:電力保存(蓄電)技術、放熱技術、EMC対策技術、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術、プリント配線基板材料、振動子、発信器、ワイヤハーネス・コネクタ、発光ダイオード(LED)などの電子部品
         
          □体  裁  A4判448ページ
          □価格 本体68,000円+消費税
          □送  料  弊社負担
          □発  行  2009.02

章 目 次

序論
I編 自動車走行安全支援
第1章 走行安全支援技術
第2章 更なる走行安全支援システム
第3章 カーナビゲーションシステム
II編 車載情報システム
第1章 車載電子デバイスの最新技術
第2章 ITS関連車載機器
第3章 自動車制御ソフトウエア
III編 情報通信技術
第1章 ITS(Intelligent Transport System)
第2章 車内ネットワーク
第3章 車外ネットワーク
IV編 車載半導体
第1章 パワーエレクトロニクス
第2章 車載センサ
第3章 半導体集積回路
第4章 実装技術
V編 車載エレクトロニクス関連技術
第1章 パワーエレクトロニクスの応用製品
第2章 電力保存(蓄電)技術
第3章 放熱技術
第4章 EMC対策技術
第5章 MEMS(Micro Electro Mechanical System ) 技術
第6章 プリント配線基板材料
第7章 電子部品

詳 細 目 次


序論
1
1.自動車進化の経緯 1
2.電子制御の進展  4
3.自動車進化の方向性 9
4.安全性向上技術  11
5.快適性について 15
6.環境負荷の低減 16
7.情報化 16

I編 自動車走行安全支援
21

第1章 走行安全支援技術
21
 1.1 技術の現状 21
  1.1.1 運転支援技術 22
   (1) Adaptive Front Lighting System(AFS) 22
    A.インテリジェントAFS デンソー 23
   (2) Adaptive Cruise Control(ACC) 25
    A.車間距離制御システムへの二自由度制御手法の応用 日産自動車 26
   (3) レーンキーピングアシスト(LKA) 28
   (4) 自動操舵後退車支援システム トヨタ自動車、アイシン精機 29
  1.1.2 予防安全(アクティブセーフティー)技術 31
   (1) 車輪ロック防止装置(ABS) 32
   (2) スタビリティーコントロール 32
   (3) 横滑り防止装置(ESP) 33
   (4) タイヤ空気圧モニタリングシステム(TPMS) 35
  1.1.3 衝突安全(パッシブセーフティー)技術 36
   (1) プリクラッシュセーフティーシステム(PCS) 36
   (2) ポップアップフードシステム 37
 1.2 安全支援技術に関する企業の取り組み 37
  1.2.1 トヨタ自動車の予防安全システム 37
   (1) レーダクルーズコントロール 37
   (2) プリクラッシュセーフティ 39
   (3) ナイトビュー 40
   (4) レーンキーピングアシスト 41
   (5) クロールコントロール 43
  1.2.2 本田技研工業の予防安全システム 43
   (1) インテリジェント・ナイトビジョン 43
   (2) 追突軽減ブレーキ+E-プリテンショナー 45
   (3) 高速道路運転支援システム(HiDS) 46
   (4) 追突事故防止支援情報提供システム(DSSS) 48
  1.2.3 富士重工業の予防安全システム 49
   (1) ADA IIIおよび次世代ADA 49
   (2) VDC(Vehicle Dynamic Control) 53
  1.2.4 日産自動車の予防安全システム 53
   (1) ホップアップエンジンフード 53
   (2) アラウンドビューモニター 54
   (3) 飲酒運転防止システム 55
   (4) 車線変更支援システム 55
  1.2.5 マツダの取り組み 56
  1.2.6 三菱自動車の取り組み 57
   (1) アダプティブ クルーズ コントロール(ACC) 57
   (2) レーンキーピングアシスト(LKA) 57
   (3) 車両周辺監視システム 57
   (4) VHP(Vehicle Home Page )  57
  1.2.7 パイオニアの取り組み 58
  1.2.8 「コクーン・オブ・セーフティー・システム」デルファイ 59
  1.2.9 FORDの取り組み 61
   (1) ブラインドスポットミラー 61
   (2) Cross Traffic Alert with Blind Spot Monitoring System 61

第2章 更なる走行安全支援システム
64
 2.1 ASV(先進安全自動車) 64
  2.1.1 ASV-3 65
   (1) トヨタ自動車 66
   (2) 本田技研工業 67
   (3) 日産自動車 67
   (4) 三菱自動車 68
   (5) マツダ 69
    A.路側情報利用型運転支援システム 69
    B.情報交換型運転支援システム 70
  2.1.2 ASV-4 71
   (1) 「日産ASV-4」 71
   (2) 「マツダASV-4」 72
   (3) 本田技研工業のASV-4 72
   (4) 「SUBARU ASV-4」 72
   (5) スズキのASV-4 73
  2.1.3 車両通信による予防安全 73
   (1) 路車間通信 73
    A.スマートウェイ 74
    B.安全運転支援システム(DSSS) 74
   (2) 車車間通信 75
    A.LEDテールランプとイメージセンサを用いた可視光車車間通信および
      測距方式の検討 慶應義塾大学
76
 2.2 X-by-Wire 77
  2.2.1 航空機のby-Wire技術 78
   (1) EPS(Electric Power Steering) 81
   (2) Brake-by-Wire 83
 2.3 車載カメラ技術 84
  2.3.1 色情報と知識処理による車載カメラ映像のインデキシング デンソー 84
  2.3.2 車載用カメラによるRegistration 問題の解決 熊本大学 86
  2.3.3 車載TVカメラによる路面状態検出センサ 名古屋電機工業、名城大学 87
  2.3.4 車載カメラにおける画像認識技術 東京工業大学 89
  2.3.5 車載カメラを用いた単眼測距検証システムの開発
       オートネットワーク研究所
91
  2.3.6 周辺視界支援システム 94
 2.4 レーザレーダによる認識技術 97
  2.4.1 歩行者認識技術 97
  2.4.2 車線認識技術 98
 2.5 センサフュージョン 100
  2.5.1 センサフュージョン技術 日立グループ 100
  2.5.2 ベイズ推定法のネットワーク化によるADAS用途のセンサ融合手法
       デンソー、独カールスルーエ大学
102
 2.6 予防安全のためのヒューマンファクター 103
  2.6.1 ドライバ特性を踏まえた運転支援  105
  2.6.2 ワークロード(負荷)と安全 香川大学 108
 2.7 自動運転 110
  2.7.1 自動運転の基礎技術 110
  2.7.2 電動化による制御系の運動性向上 111
  2.7.3 自動車の最適経路生成 日産自動車 114

第3章 カーナビゲーションシステム
116
 3.1 システムの概要 116
  3.1.1 経路案内技術の進化 118
  3.1.2 交通情報技術の進化 120
  3.1.3 エンターテインメント技術 121
  3.1.4 運転支援への取り組み 121
 3.2 PND(Personal Navigation Device) 122
 3.3 カーナビゲーション用地図 124
  3.3.1 最近のカーナビゲーション用地図製作 トヨタトップマスター 124
  3.3.2 「道路の走りやすさマップ」のカーナビ等への展開と
       デジタル道路地図の高度化 東京大学、国土交通省
126
  3.3.3 三次元道路地図製作のためのグラフィカルな構築システムの開発
       九州工業大学、ジオ技術研究所
129
 3.4 今後の見通し 132
  3.4.1 最速ルート探索機能搭載ナビゲーション 日産自動車 132
  3.4.2 カーナビ表示のユニバーサルデザイン 名城大学、産業技術総合研究所 135
  3.4.3 カーナビゲーションシステムのサウンドデザイン 中央大学 137
  3.4.4 道路案内標識とカーナビゲーションの機能連携に関する考察 九州大学 138
  3.4.5 カーナビゲーションシステムを適用した新しい走行環境認識技術
       日立グループ
141
  3.4.6 進化し続けるカーナビの未来 145
 3.5 企業の取り組み 147
  3.5.1 UNIXをベースとしたマルチメディア系OSの開発 トヨタ自動車 147
  3.5.2 マルチメディア系ECUへの統合 日産自動車 147
  3.5.3 アプリケーションソフトの標準化 パイオニア 148
  3.5.4 Windows Automotive 5.0 マイクロソフト 148
  3.5.5 反復開発手法 ソニー 149
  3.5.6 Web Destination Entry 米OnStar 151
  3.5.7 Google Earthを導入したシステム フォルクスワーゲン 151
  3.5.8 12セグ/ワンセグを標準搭載 クラリオン 151
  3.5.9 エンターテインメント性の充実 ケンウッド  151
  3.5.10 好みのメディア搭載機種の選択が可能 メルセデスベンツ 151
  3.5.11 快適性と利便性の向上 三洋電機コンシューマエレクトロニクス  152
  3.5.12 HDDによる地図更新システムを採用 ボルボ 152
  3.5.13 メモリタイプのポータブルナビ パナソニック オートモーティブシステムズ 152
  3.5.14 ワンタッチ操作画面の採用 本田技研工業 153

II編 車載情報システム
155

第1章 車載電子デバイスの最新技術
155
 1.1 車載用ディスプレイ 155
  1.1.1 液晶ディスプレイ(LCD) 155
   (1) 半透過型液晶 シャープ 156
   (2) デュアルビュー液晶 シャープ 157
   (3) 高機能・高信頼性車載用TFT液晶技術 日立ディスプレイズ 159
  1.1.2 Field Emission Display(FED) 162
  1.1.3 ヘッドアップディスプレイ 164
  1.1.4 ウインドシールドディスプレイ デンソー 165
  1.1.5 低反射タッチパネル 167
 1.2 ドライブレコーダとEDR 168
  1.2.1 ドライブレコーダ 168
  1.2.2 EDR(Event Data Recorder) 172
 1.3 携帯電話 NTTDOCOMO 174
 1.4 AV機器  175
  1.4.1 地上デジタル放送チューナ搭載HDD カーナビゲーションシステム
       パナソニック
175
  1.4.2 FM多重VICSチューナ内蔵ポータブルカーナビゲーションシステム
       三洋電機
175
  1.4.3 東芝の取り組み 176

第2章 ITS関連車載機器
179
 2.1 カーナビゲーションシステム 179
  2.1.1 SMP搭載カーナビゲーション用システムLSI NECエレクトロニクス 181
  2.1.2 カーナビゲーション開発におけるフロントローディング型実装設計
       三菱電機 
182
  2.1.3 カーナビ用地図を携帯電話で自動更新 トヨタ自動車 184
 2.2 ETC車載機器 186
 2.3 VICS車載機器 187
 2.4 DSRC対応車載機器 188
 2.5 ITS車載機器の通信方式 190

第3章 自動車制御ソフトウエア
192
 3.1 ECUの統合 192
 3.2 標準化ソフトウエア 196
  3.2.1 JasParの標準化活動 196
  3.2.2 標準化団体AUTOSARの動向  197
 3.3 擦り合わせからの脱却 198
 3.4 企業の取り組み  199
  3.4.1 ヴィッツ社 199
  3.4.2 ドイツBosch社 200
  3.4.3 ドイツVector社 200

III編 情報通信技術
201

第1章 ITS(Intelligent Transport System)
201
 1.1 ITSの基盤技術と開発分野 203
  1.1.1 AHS(Advance Cruise-Assist Highway System) 205
   (1) 路車協調システム 207
    A.単路系走行支援道路システム 207
    B.交差点系走行支援道路システム 208
  1.1.2 ETC(Electronic Toll Collection System) 208
   (1) DSRC技術 209
    A.L1(物理層)の概要 210
    B.L2(データリング層)の概要 210
    C.L3(アプリケーション層)の概要 211
    D.通信プロトコル 211
   (2) DSRC利用サービス 212
  1.1.3 センシング技術 213
   (1) 車両検出センサ 214
   (2) 路面状況検出センサ 215
   (3) 新たな車両モデリング 215
  1.1.4 歩車協調ITSの実験例 215
 1.2 企業および研究機関の取り組み 216
  1.2.1 ITS技術を採用したサグ部渋滞対策について 
       国交省国土技術政策総合研究所
216
  1.2.2 ITSによる自動車の社会・環境負荷低減にむけて
       文科省科学技術動向研究センター
218
  1.2.3 DSRCを応用した次世代道路サービス 日立グループ 218
  1.2.4 交差点での安全性向上を目指すITS 住友電気工業 221

第2章 車内ネットワーク
223
 2.1 車載LAN 223
 2.2 車載ネットワークの種類と特性 223
 2.3 新しい車載LAN 225
  2.3.1 FlexRay  226
  2.3.2 エアバッグ用プロトコルASRB 228
  2.3.3 MOST 231
  2.3.4 将来の車内ネットワーク・システム 232
 2.4 車内光ネットワーク 234
 2.5 通信と標準化 236

第3章 車外ネットワーク
238
 3.1 テレマティクス 238
  3.1.1 プローブカーシステム 239
  3.1.2 インターネットITS 242
 3.2 通信による安全運転支援 246
  3.2.1 路車間通信・車車間通信 247
  3.2.2 車両情報を活用したテレマティクス安全支援への取り組み 日立製作所 248
 3.3 企業および機関の取り組み 250
  3.3.1 インターネットITSへの取り組み NEC 250
  3.3.2 車載用デジタル放送受信機「TU-TDV100」 パナソニック  252
  3.3.3 多重伝送システムの開発 住友電気工業 254
  3.3.4 高速移動体通信技術モバイルWiMAX端末チップ 富士通  256
  3.3.5 これからの自動車通信・放送技術の可能性 日産自動車 259
  3.3.6 自動車向けUWBでレーダと通信の共用システム 情報通信機構など 261
  3.3.7 動画伝送用車車間通信システム 沖電気工業 262

IV編 車載半導体
264

第1章 パワーエレクトロニクス
264
 1.1 パワー素子による電力変換 265
  1.1.1 スイッチングによる電力変換の基礎 265
  1.1.2 可変周波数/電圧の電源を実現するインバータ回路の原理(1) 269
  1.1.3 可変周波数/電圧の電源を実現するインバータ回路の原理(2) 271
   (1) さまざまなPWM方式 271
   (2) ブラシレスDCモータの駆動 272
 1.2 パワー半導体素子 273
  1.2.1 パワーMOSFET 274
   (1) 自動車電装用パワーMOSFET 274
   (2) 大電流対応システム向けパワーMOSFETの量産 ドイツInfineon社 276
  1.2.2 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 276
   (1) IGBTの概要 276
   (2) ハイブリッド車用IGBTモジュール 278
   (3) 両面冷却構造IGBT 富士電機 278
  1.2.3 SiC(Silicon Carbide)パワーデバイス 280
   (1) SiC高周波MESFETの開発 新日本無線 282
   (2) SiC-SBD(Schottky Barrier Diode)ローム 283
   (3) SiC-DMOS ローム 285
  1.2.4 IPM(Intelligent Power Module) 285
   (1) パワーモジュールの開発動向と応用 285
   (2) IPM(Intelligent Power Module) 東芝 287
  1.2.5 インテリジェントパワーデバイス 288
   (1) 車載用保護機能付きパワーデバイスへの取り組み ルネサステクノロジ 288
   (2) 車載用インテリジェントパワーデバイスの開発 NECエレクトロニクス 290
  1.2.6 IPS(Intelligent Power Switch) 293
   (1) 自動車用大電流IPS 富士電機 293
   (2) 超小型IPS 富士電機 295
 1.3 パワーエレクトロニクスの自動車への適用  298
  1.3.1 電気自動車への適用 298
  1.3.2 ハイブリッド車への適用 トヨタ自動車 300
  1.3.3 ハイブリッド車に見るモータによる移動体の制駆動力制御 302
  1.3.4 電源の42V化 304
  1.3.5 自動車電源の42V化とモータ・インバータ技術 日立製作所 304

第2章 車載センサ
308
 2.1 はじめに 308
 2.2 物理センサ 312
  2.2.1 温度センサ 312
   (1) CMOS温度センサ TEXAS INSTRUMENT 312
   (2) SOIウェハを用いた高温測定センサ リコー 312
  2.2.2 圧力センサ 313
   (1) 拡散型の半導体圧力センサ フジクラ 313
   (2) 高温用半導体圧力センサ 科学技術振興機構 314
   (3) 燃料タンク漏れ検出用圧力センサ 富士電機 315
   (4) コモンレールシステム用超高圧センサの開発 デンソー 316
  2.2.3 回転・角度センサ 317
   (1) 磁気アレイ式回転センサ NTN 317
   (2) 巨大磁気抵抗効果を利用した角度センサ ドイツInfineon Technologie社 318
  2.2.4 加速度センサ 318
   (1) 高感度・低価格半導体加速度センサ 三菱電機 319
   (2) MEMS技術による半導体加速度センサ デンソー 319
  2.2.5 挟み込み防止センサ 日立グループ 320
  2.2.6 電動パワスアリング用トルクセンサ ジェイテクト 321
  2.2.7 カーナビに使用されるセンサ 323
   (1) ジャイロセンサ 323
   (2) 車速センサ 325
 2.3 環境対策・エンジン制御用センサ 326
  2.3.1 NOXセンサ 産業技術総合研究所 326
  2.3.2 ヒーター付O2センサ デンソー 326
  2.3.3 CO2センサ クリマテック 327
  2.3.4 水素漏洩を監視する水素ガスセンサ シチズン 328
 2.4 レーダ 329
  2.4.1 ミリ波レーダ 330
   (1) ミリ波レーダの小型化と高性能化 331
   (2) 高分解アルゴリズムを用いた車載ミリ波レーダ 332
   (3) 今後の課題と展望 333
  2.4.2 レーザレーダ 333
   (1) 車載レーザレーダ用高出力レーザダイオード デンソー 333
   (2) 車載半導体レーザレーダ受光素子 浜松ホトニクス 335
 2.5 視覚センサ 335
  2.5.1 CCDカメラ 335
   (1) CMOSイメージセンサ 335
   (2) 企業および研究機関の取り組み 338
    A.対数変換形CMOSイメージセンサ コニカミノルタテクノロジーセンター 338
    B.広ダイナミックレンジCMOSイメージセンサ 静岡大学 339
  2.5.2 赤外線カメラ  341
   (1) 遠赤外線式車両センサの開発 住友電気工業 341
   (2) 遠赤外線カメラを用いた歩行者検知システム 住友電気工業 344
 2.6 計測技術 347
  2.6.1 自動車分野における計測技術 デンソー 347
  2.6.2 エンジン運動部品計測用テレメータ デンソー 349
 
第3章 半導体集積回路
354
 3.1 マイクロコンピュータ 355
 3.2 デジタル化、再びアナログ的センスを要する集積回路 358
 3.3 IC集積化技術 デンソー 360
 3.4 車載メディア処理とLSIアーキテクチャ 361

第4章 実装技術
365
 4.1 半導体レベルでの実装技術 366
  4.1.1 SiP のあるべき姿 シャープ 366
  4.1.2 半導体パッケージ技術 368
   (1) 低熱抵抗QFP/SOP 368
   (2) FC-BGA 369
   (3) WLP(Wafer Level Package) 370
  4.1.3 ハイブリッドIC 370
  4.1.4 セラミック多層基板 371
   (1) 大電流対応基板 京セラ 371
    A.トラフ内蔵構造 371
    B.銅貼り窒化ケイ素基板 371
    C.大電流多層基板 372
  4.1.5 PALAP基板による半導体パッケージング デンソー 373
  4.1.6 接続技術 374
   (1) プレスフィット接続 374
   (2) ダイボンダによるパワー半導体実装 日立グループ 375
   (3) 高信頼性ボンディング用金線の開発 三菱マテリアル 376
   (4) パワーモジュール用鉛フリーはんだ  377
   (5) パワーデバイス裏面電極と鉛フリーはんだの界面構造と接合性 デンソー 378
 4.2 ユニットレベルでの実装技術  381
  4.2.1 小型実装技術 デンソー 383
  4.2.2 パワーモジュールの実装設計
       カルソニックカンセイ、日産自動車、神奈川県産業技術センター
384
 
V編 車載エレクトロニクス関連技術
387

第1章 パワーエレクトロニクスの応用製品
387
 1.1 複合工学の必要性 387
 1.2 多様な専門技術を結集する全体設計モデリング手法の活用 388
 
第2章 電力保存(蓄電)技術
391
 2.1 Liイオン電池 391
  2.1.1 Liイオン電池の原理 391
  2.1.2 車載用高出力・高容量リチウム二次電池 日立グループ 392
 2.2 大容量キャパシタ 394
 
第3章 放熱技術
398
 3.1 熱対策と熱設計 398
 3.2 車載用機器の熱解析、熱対策と冷却技術 古河電気工業    401
 3.3 カーボンナノチューブの半導体放熱基板への応用 富士通 403
 3.4 複合プラスチック材料系放熱材料 大阪市立工業研究所 404

第4章 EMC対策技術
408
 4.1 自動車用電子機器のEMC試験 408
 4.2 EMI/EMCの発生原理と基本的な抑制方法 410
 4.3 インバータにおけるEMI対策 412
 4.4 EMC回路の集積化 デンソー 413
 4.5 電波吸収体の設計、性能評価法とETC用電波吸収体への応用 414

第5章 MEMS(Micro Electro Mechanical System ) 技術
419
 5.1 MEMSヒューマンインターフェイス 慶応義塾大学 419
  5.1.1 装着型視線検出システム 419
  5.1.2 触覚ディスプレイ 420
 5.2 圧電薄膜によるMEMSデバイス応用 京都大学 421
  5.2.1 圧電薄膜RF(Radio Frequency)-MEMSスイッチ 421
  5.2.2 圧電MEMSによる可変鏡 422
 5.3 自己組織化単分子膜(SAM )の機能の利用 東京大学 423
 5.4 MEMSとナノテクノロジー 東京大学 427

第6章 プリント配線基板材料
431
 6.1 セラミック多層基板の材料技術 京セラ 431
  6.1.1 多層基板用セラミックス材料 431
  6.1.2 大電流用基板材料 432
 6.2 車載用プリント配線板材料 433
 6.3 自動車用ワイヤハーネス用フレキシブル基板(FPC)沖電線 434

第7章 電子部品
436
 7.1 振動子、発振器 436
  7.1.1 車載用水晶振動子の信頼性向上と小型化 436
  7.1.2 自動車および無線用途でのSi MEMS発振器など 437
 7.2 ワイヤハーネス・コネクタ 441
 7.3 発光ダイオード(LED) 443
  7.3.1 内装ランプヘのLEDの適用 445
  7.3.2 外装ランプヘのLEDの適用 445
  7.3.3 ヘッドランプヘのLEDの適用 446

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