インテリジェント シャーシ。車の動きを変える、静かなアップグレード

次の状況を想像してみてください。時速70マイルで高速道路を走行中、あなたが遠くに路面の穴が見えました。通常なら車内の全員が揺れるはずですが、あなたの車はすでにその障害物を検知しています。前輪が穴の端に到達する前に、サスペンションが柔らかくなり、ダンピングが再調整され、車は穴をスムーズに乗り越え、あなたと同乗者を揺るがすことなく走行します。

この優雅な一連の調整は、インテリジェントシャシーと呼ばれる車両アーキテクチャの働きによるものです。このアーキテクチャでは、センサー、プロセッサー、電子アクチュエーターが、過去100年間自動車を制御してきた機械部品に取って代わります。

インテリジェント シャーシとは？

これまで、車の走行を制御するシステムは、油圧作動油、金属製のリンケージ、鋼製スプリングといった機械的な部品で構成されていました。インテリジェント シャーシは、このような機械的な接続を電気的な接続に置き換えたものです。運転手は依然としてハンドルを握りますが、ハンドルはもはやタイヤを直接回転させるものではありません。その代わりに、センサが操舵方向を検知し、プロセッサがリアルタイムで信号を解釈し、車両の各コーナーにあるアクチュエータが動作を完了させます。

「私たちは機械式システムから、いわゆる 『x by wire』、つまりワイヤによるステアリング、ワイヤによるブレーキ、ワイヤによるスロットルへと移行しつつあります」と、TI の自動車システム担当ディレクター、 Mark Ng は語ります。その変化は急速に進んでいます。2024 年、「x by wire」システムの価値は 258 億 8000 万米ドルと評価されていました。2030 年までに、その収益は 579 億 9000 万米ドルに達すると予想されています。

「バイワイヤ方式とは、半導体が車両の中核を担うことを意味します」と Mark は言います。「自動車メーカーは、電気的な刺激と電気的なインテリジェンスを用いて、シャーシの機能を制御しています。」

では、なぜインテリジェント シャーシが今、注目が集められているのでしょうか？

電動パワートレイン、ソフトウェア定義プラットフォーム、そしてより高い自律性を実現するために設計された技術革新が、すべて融合しつつあります。インテリジェント シャーシこそが、これらの技術革新を結びつけるミッシングリンクなのです。この技術によって、ステアリング、ブレーキ、サスペンションがソフトウェアによる直接制御下に置かれるようになります。

「多くの人たちは、自動車の未来は単に『もっと』、つまりスクリーンやソフトウェアが増えることだと考えています。」と、TI のパワートレインとシャーシ担当ゼネラル マネージャー、Jerry Shi は言います。「しかし、最も大きな変化の一つは、目には見えないけれど、体感できる変化です。インテリジェント制御とは、車がどのように動き、停止し、状況に適応するかを決めることです。」

自動車メーカーにとって、この変化は新たな設計の可能性を切り開くものです。ダッシュボードを貫通するステアリング コラムや、床下を這う油圧配管がないため、エンジニアはキャビン レイアウトを再考し、電気自動車へのバッテリ搭載をより効率的に行うことができます。

運転手にとっては、車の状態を常に警戒する必要がなくなりました。代わりに、搭載されているセンサとプロセッサが前方の道路状況を解釈し、正確に反応してくれます。「車は、素早い思考と反応で人間の運転手をサポートできます。」と Jerry は言います。「機械的な接続を精密な電子制御に置き換えることで、よりスムーズで安全、かつ予測可能な運転体験が実現します。」

「x by wire」への移行を実現する

機械式のステアリング コラムをワイヤ式に交換するのは、決して簡単な作業ではありません。機械的なバックアップがなくなるということは、すべての電子部品が以前のものよりも安全で、高速で、かつ信頼性の高いものでなくてはなりません。

センシングは極めて高精度でなければなりません。システムはあらゆる動きの正確な角度、トルク、位置を把握し、応答時間をミリ秒ではなくマイクロ秒単位で測定する必要があります。自動車メーカーは、信号経路上のすべての機器について冗長性を優先的に確保し、一件の故障が連鎖的な故障につながることがないようにする必要があります。

インテリジェント シャーシの要求を満たすために、メーカーには連携して動作する半導体のエコシステムが必要になります。「市場が成熟するにつれて、統合のレベルは大幅に高まるでしょう」と Mark は言います。「ムーアの法則です。消費者は、マイクロコントローラ、ドライバ、通信インターフェイスなど、あらゆる機能を一つのチップに搭載したデバイスを期待するようになるでしょう。」

半導体技術は、より安全で、よりスマートで、より応答性の高い次世代車両を、以下の四つの分野で支えています。

1. 高精度センシングにより、極端な温度や過酷な電気的条件下でも、現実世界の信号の完全性が維持されるため、あらゆる制御判断は信頼できるデータに基づいて開始されます。
2. ロックステップ コアを備えた高性能マイクロ コントローラは、計算結果を検証することで、（例えば）安全性が重要なプロセスを損なうことなく、制動距離を短縮したり、ステアリングの遅延を低減したりします。
3. フレキシブル ゲート ドライバは、スイッチング速度と電磁干渉のバランスを取り、ステアリング操作に自然な感触、ブレーキ操作にしっかりとした感触をもたらします。
4. 国際標準化機構 26262 に準拠したデバイス (自動車安全完全性レベル D まで) なら、システム設計者は車両全体の認証に必要な文書とアーキテクチャを手に入れられます。

インテリジェント シャーシの今後はどうなるのか？

道路の陥没をスムーズに乗り越えた時の状況を覚えていますか？もしあなたの車があの状況を自力で乗り越えられたらどうでしょう？

インテリジェント シャーシは、自動車業界、特に自動運転車における次世代の技術を象徴しています。

「車が自動運転できるようになるには、まず動き方をもっと上手に学ぶ必要があるんです。」と Jerry は言います。「インテリジェント シャーシは、自動運転への移行において不可欠なステップです。」

インテリジェント シャーシを備えた未来の車は、単に目的地まで連れて行ってくれるだけではありません。この過程自体が移動方法を根本的に変えるでしょう。不安や疲労が軽減され、考える時間、話す時間、仕事をする時間、あるいは単にドライブを楽しむ時間が増えるのです。