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カーエレクトロニクスの動向カーエレクトロニクスの動向

2006.7.20

日産自動車株式会社電子・電動要素開発本部

安保 敏巳

2

1. カーエレクトロニクスの概要

2. キーテクノロジー

2-1 環境

2-2 安全

3. カーエレクトロニクス動向

3-1. 今日のカーエレクトロニクス

3-2. 電子プラットフォーム

3-3. 品質

3-4. 将来のカーエレクトロニクス

4. Summary

2

3

1-1. 自動車の部品点数

自動車は高度なインテグレーションが必要な製品部品・システムの擦り合わせが重要な、日本の得意分野

出典：FRI（富士通総研）研究レポートNo.67 January 2000 他

部品点数

日本が得意な製品

日本が苦手な製品

1 10 100 1000 1万 10万 100万

カメラ

工作機械

オートバイ

テレビ

自動車

航空機

宇宙ロケット

2000点

2～3万点

20万点

4

Eng. D/T ChassisBodyStructure

Front-EndModule

CockpitModule

SuppSuppllierier InIn--househouse

60～70%

Interiorparts

Exteriorparts

60～70%

1-2. Parts - Electronics

Almost 100% of Electronics come from suppliers

関連企業との協力が不可欠

3

5

EngineECU

SuppSuppllierier

100%

Almost 100% of Electronics come from suppliers

Meter ABS BCM Radio NAVI Wireharness

1-3. Parts - Electronics

関連企業との協力が不可欠

6

Compact CarCompact Car

ElectronicsElectronics

OthersOthers

2020%%

OthersOthers

ElectronicsElectronics3131%%

Luxury CarLuxury Car

Cost of the Electronics Parts in a Car

1-4. Electronic Systems in Cars Today

4

7

■ 環境

■ 安全

2. Key Technologies

Technology Goal

環境 Dynamic Performance

Interior安全

8

2-1. 環境

5

9

2-1-1. Vision ZERO in Environment

環境への直接的、間接的影響をZEROにする。

Direct impact: EmissionDirect impact: EmissionDirect impact: Emission

Aim for life-time death risk of 10-5

(自然災害に遭遇するのと同レベル)

Indirect impact: CO2Indirect impact: COIndirect impact: CO22

CO2 stabilization at 550ppm in 2150

10

EVEV(Electric Vehicle)

■ Compact Li-ion battery

■ Super-Motor

■ 70MPa H2 Storage

■ Fuel Cell Stack

FCVFCV(Fuel Cell Vehicle)

HEVHEV(Hybrid Electric Vehicle)

IEIE(Internal combustion

Engine)

■ Hybrid System

■ Altima Hybrid (2006 USA)■ X-Trail FCV (2005)

■ Variable Compression System

Piston

Crank shaft

Multi-link

Cont. shaft

New Multi-link mechanisn

Cont. shaftActuator

2-1-2. パワープラントの変遷

■ 内燃機関の大幅効率向上、電動パワートレンへの移行

6

11

■ CO2 reduction through traffic management systemreducing congestion, by introducing high-quality traffic information.

■ Verify the effects in Kanagawa, and expand it to all Japan and to global.

2-1-3. Another Approach ( Kanagawa ITS project )

Partners

UTMS,National Police Agency, Kanagawa Police

Current VICS traffic info.

Traffic info. using probe data

Probe info.

CARWINGSportal

Probe info.center

Probe car

Concern government ministries

12

2-2. 安全

7

13

国内の交通事故の推移

死者数

交通事故件数

0

600,000

800,000

1,000,000

’92 ’93 ’94 ’95 ’96 ’97 ’98 ’98 ’00 ’01 ’020

8,000

10,000

80,000

重傷者数

（人）

（件）

（人）

70,000

14

安全技術の普及拡大の例

0

20

40

60

80

100

'91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01

運転席エアバッグ

日産車国内装備採用率

（％）（％）

ABS 助手席エアバッグ

ブレーキアシスト

8

15

Vision ZERO in Safety

2-2-1. Direction of Safety

日産車の係わる死亡・重傷者数を:■ 95年比で2015年までに半減

■ 技術のゴールは、実質ゼロF

ata

litie

s a

nd

se

rio

us

inju

rie

s /

10K

Nis

san

veh

icle

s

実質ゼロ

Milestone15.3

20152003 (current)1995

11.9

7.6

16

2-2-2. Safety Shield “vehicle helps protect people”

9

17

Normal Driving Risk Post Accident

Accident

Helps maintain safe driving

Helps mitigate

post-crashinjury

Helps correct to safer condition

Prepare for crash Helps mitigate

crash injury

Intervene to safer condition

2-2-3.Safety Shield “vehicle helps protect people”

■ A more advanced, proactive safety concept of “the vehicle helpsprotect people”, from normal driving to post accident condition.

Risk has not appeared

yet

Risk has appeared

Crash is unavoidable

Crash may happen

Crash Post-crash

Technologies

AA BB CC DD EE

18

2-2-4. Safety Shield “vehicle helps protect people”

10

19

Screen and voice message is an example.

Car Approaching from your left

Vehicle sensor

Roadside unit

Intersection Collision Avoidance System

CAR APPROACHING FROM YOUR LEFT

CAR APPROACHING FROM YOUR LEFT

Roadside unit ( Infrared Beacon )Over 42,000 Infrared Beacons have been already deployed in Japan

(as of 2003FY)

2-2-5. Another Approach ( Kanagawa ITS project )

20

Traffic Signal Violation Avoidance System

Screen and voice message is an example.

Roadside unit

TRAFFIC SIGNAL AHEAD

2-2-6. Another Approach( Kanagawa ITS project )

11

21

40School ahead. Go slow.

40

3030

Screen and voice message is an example.

GO SLOW

Intelligent Speed Assistance2-2-7. Another Approach( Kanagawa ITS project )

22

3. カーエレクトロニクス動向について

12

23

3-1. 今日のカーエレクトロニクス

24

3-1-1. 今日のLuxury Carのエレクトロニクス システム

Ａ.エンジン･パワートレイン制御

・ECCS,EGI,EFI

・電制ディーゼル

・TCM

・ASCD

・電制AT,CVT

・直噴（ｶﾞｿﾘﾝ、ﾃﾞｨｰｾﾞﾙ）

・電制エンジンマウント

・EV関連装置

Ｅ.シャシ･走行制御

・油圧アクティブサス

・４輪操舵

・電子制御４ＷＤ

・オートスポイラ

・電制パワーステアリング

・ACC（ｱﾀﾞﾌﾟﾃｨﾌﾞｸﾙｰｽﾞｺﾝﾄﾛｰﾙ

Ｂ.ブレーキ制御

・ABS

・TCS

・VDC (VSC)

・電制ブレーキ

Ｈ.車外/車内通信・ナビゲーション・路車間通信

(VICS,自動料金収受)

・自動車電話

・総合情報通信システム

・車内LAN

・オフボード診断装置

Ｃ.視界/ライト制御

・オートワイパ

・超音波雨滴除去ミラー

・オートライト

・放電灯

・DTRL

・室内灯制御

・超音波車外モニター

・赤外モニター

Ｄ.安全性/快適性

・エアバッグ（両席、サイド）

・シートベルトプリテンショナ

・シフトロック

・HUD（ﾍｯﾄﾞｱｯﾌﾟﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｰ)

・ドライビングポジション

・オートエアコン

・ANC（ｱｸﾃｨﾌﾞﾉｲｽﾞｷｬﾝｾﾗｰ)

Ｇ.AVシステム

・AM/FMラジオ

・CD/MD

・テレビ

・パワーアンテナ

Ｆ.盗難防止装置/施解錠

・盗難防止装置

・カードエントリ

・キーレスエントリ

・エンジンスタータ

・イモビライザー

・スーパーロック

13

25

3-1-2. 今日のLuxury Carのワイヤーハーネス

26

モーター

March/Micra(L4, 1.0L)

10

50

40

30

20

Infiniti M45(V8, 4.5L)

50 2157 28

ECU

Num

ber o

f EC

Us

and

Mot

ros

3-1-3. 今日のエレクトロニクス － モーターと ECU －

14

27

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

5-speed electronic ATThrottle

Engine mountSBW

Suspention Electronically controlled air suspension Electro hydraulic control

BBW

Adaptive cruise control system

Air conditioning Cooling Air conditioning Automated air conditioningRadiator fanAC for rear seats

8 tracks

CD NAVI

Rear combination lightsWipers Intermitting Sped sensing

Side widows HandleDoor locksSecurity Security

Memory seatTrunk/ tale gatePowe door

Hydraulic engine

Powertrain

Engine

ＡＴCVT

DBWElectric 4WD

Air bag for driver’s seatAirbag for passenger’s seat Passenger sensing

Passenger sensing

Mechanical Electric tail gate and trunkMechanical Power slide doors

Steering interlocking (tilt & telescopic)

Cable meter Electric meter Light-emitting/ virtual meter

LEDHID

Mechanical

Heated seat

Immobilizer

ＢＯＤＹ

Visibility

Information

Chassis

Others

Air conditioning

Headlight

Meter

ＮＡＶＩ

LED rear combination lightsSwitch over Hi/Lo Rain drop sensing

Mini van (cooling and heater)Mini van (cooling)

High efficiency electric compressorMechanical compressorCD

Cassette MD

Passenger sensing air conditioner

Full electric compressorHybrid compressor

Compressor

Mecanical Electroic

Intelligent brake assistBraking assist

Intelligent cruise control and lane keep supportElectric cruise control

Tire pressure monitoring

Seatbelt pretensioner Side airbag

Defogger Rear defogger Rear defogger with thin linesHeating coil on windwshield

Passenger protection

AUDIO

Power door lock Key-less Smart entry

Traction control

EHW (Heat generating surface)

Multi-information

AFS

EHW (Heat generating surface)

Valuable speed

Tungsten valve

Hydraulic VSCParking assist

Heated mirror

Halogen bulbTungsten valve

Obstacle sensing & Automatic power windows for four seatsKey-offPower windows

４ＷＤ Electronic control for longitudinal and lateral troque distributionElectronic control for longitudinal torque distribution

Mirrors Mechanical Power mirrorRetractable Key-interlocking automatic storage

Night vision

Mechanical1st generation (competitiveness) Second generation (adapting to cylinder deactivation)Mechanical

ABS

Viscous

EPS (large vehicle)Speed sensing power steering systemHydraulic power steering

Digitalization

External communication featuresEntertainment for rear passengers

HDD NAVI

Seats Mechanical Power sheat

Wire

ＡＭ radio AM/FM radio

DVD NAVI

Electronically controlled magnetic fluid typeLinear motor type

Methanol

Mechanical

Carburetor InjectionElectric vehicles

HybridFuel cell vehicle

4-speed electronic AT 6-speed electronic AT

Mechanical

Steering

Brake/ vehicle stabilizingsystem

Driving support

EPS (passenger vehicle)EPS (small vehicle)

Negative pressure cruise control

3-1-4. 自動車の各種システム - Mechanics to Integrated Control-

Jan..21, 2005 The Papers of Technical Meeting on Vehicle Technology, The Institute of Electrical Engineers of Japan

Mechanics to

Electric ElectronicallyControlled

IntegratedControl

28

3-1-5. 今日のカーエレクトロニクス システム

[LOG]

10K

100K

100M

1M

10M10M

1995 2000 2005

走行系

車両全体

19901K

1980 1985 [年]

-20年で 1000倍 -

ソフ

トウ

ェア

行数

（C

言語

に換

算）

1979年は約2000行

2001年は約200万行

車載ソフトウエアの爆発的増加

15

29

2000 2010 202019901980[year]

10K

100K

1M

1K

10M

100M

[ Com

mun

icat

ion

Spee

d (b

ps) ]

CAN

・Cooperation of individual system

Flex Ray・ITS,By Wire,HEV, etc・Large-scale electronic system

Amount of s

oftware in

the entire

vehicle[ N

umbe

r of l

ines

of C

lang

uage

con

vers

ion

]

10K

100K

1M

10M

1K

100M

OriginalProtocol

･Reduction in number of harness(cost and weight)

3-1-6. 通信の増大

Com

mun

icat

ion

spee

d in

car

30

3-2. 電子プラットフォーム

16

31

Meter Meter

RadiatorFan

Relays

Engine ECU Engine ECU

ＡＴＡＴ

Column switch

Engi

ne-A

T To

tal C

ontr

ol

3-2-1. 電子プラットフォーム以前

32

3-2-2. 日産の電子プラットフォーム

USMUSM

CAN

VDC ﾌﾞﾚｰｷﾌﾞｰｽﾀｰ

ﾚｰﾀﾞｰ ACC ﾅﾋﾞ

Column switch MeterMeter

Engine ECU Engine ECU

ＡＴＡＴ

ＡＴＡＴ

RadiateｒFan

Relays BCMBCM

17

33

EPS

M4WD

I-KEY

DIAG

ABS METER

BCM USM

AT Engine

MARCH

EPS

R-ST

AFS

PSB

VDC

FUGA

Multi-mediaCAN

Vehicle CANVehicle CAN

M4WD

BCM

AT

3-2-3. 日産のネットワークトポロジー

ADP

ACC

BCU

I-KEY

DIAG

METER

USM

EngineIT-MIT-M

34

3-3. 品質

今日のカーエレクトロニクスのキーワード

■ 最先端の技術が必要■ 厳しい環境条件で使用される■ 信頼性と安全性

18

35

3-3-1. 自動車の環境条件の例

From JASO

温度作動温度範囲 ‐30℃ ～ 80℃（120℃）

湿度、耐水 大気湿度 ～100％ＲＨ、 被水

その他雰囲気 火山地域、埃、塩、油脂類等

電気的環境

電源電圧の変動 （‐12）～6 ～ 24V

振動 数Ｈｚ ～ 200Ｈｚ

10万時間、 10 ～ 40万Ｋｍ作動時間

保存温度範囲 ‐40℃ ～ 85℃（120℃）

電磁波障害、 静電気放電

誘導負荷からの過渡電圧

36

3-3-2. 車内各部の最高温度の例

ｴﾝｼﾞﾝｵｲﾙﾄﾗﾝｽﾐｯｼｮﾝｵｲﾙ

ｲﾝｽﾄ内部

90

100

110

120

130

140

150

50

60

70

80

90

100

110

ﾄﾗﾝｸ内

ﾘｱﾊﾟｰｾﾙ上面

ﾀﾞｯｼｭｻｲﾄﾞ、ｼｰﾄ下

室内

ｲﾝｽﾄ上面

ｴﾝｼﾞﾝﾙｰﾑ

ｴﾝｼﾞﾝ表面

〔℃ 〕 〔℃ 〕

19

37

3-3-4. 例; ソフトウェア品質サプライヤーのソフトウェア品質管理システムの審査

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

BodyECU

ClusterMeter

Others

Company A

Company B

Company C

Company D

Company E

Company F

Company G

Company H

Company I

Company J

Company K

38

Process Review

Specification ReviewSW Architecture Review

RequirementSpecification

Coding

SW ArchtectureDesign

SW Detail Design

Code Review

Unit Test

Integration Test

Vehicle Test

3-3-5. Software ReviewCooperation of Suppliers and Nissan

Test Specification ReviewSQA Tool Review

20

39

3-4. 将来のカーエレクトロニクス

40

HigherSafetyRequierment

3-4-1. 統合システムの進化

In-vehicleNetwork

Mechatronics

Engine, AT/CVT,ABS, VDC, Power steering

Information Systems

Outside Information

Navigation, Camera, Rader,, etc

Telematics, Phone, etc

IntegratedMechatronics

EV, HEVX-by-Wire

All Electric

InfotronicsACC, LDPCOPColision AvoidanceDynamic Route Guidance

21

41

More Space(Cabin, Cargo, Overhead area)

Reduce Pilot WorkloadLess Weight

More PayloadLong Range

(fuel economy and more fuel tank)Good acceleration

(0 to 60mph in 6 second)

3-4-2. 将来のカーエレクトロニクスの例； X-by- Wire

FlyFly--byby--WireWire

X-by-Wire

Steer by wireSteer by wire

Shift by wireShift by wire

Brake by wireBrake by wire

Rear active steerRear active steer

42

4. Summary・カーエレクトロニクスの概要

コスト比率：20 ～ 30%

ほぼ全量をｻﾌﾟﾗｲﾔから

・キーテクノロジー

「安全」と「環境」がキードライバー

・カーエレクトロニクス動向

20年で約1000倍

ﾈｯﾄﾜｰｸの標準化と業界標準が必要最先端の技術厳しいを環境条件で統合制御、Ｘ－ｂｙ－Ｗｉｒｅ