アルプスアルパイン株式会社は、ハンドルの握り方を細かく判別することで自動運転支援システムに対応するハンズオフ検知(HoD:Hands Off Detection)用の ECU※1 を開発した。2021年春より量産を開始しており、順次搭載車種の拡大を計画している。自動運転支援機能の向上に伴い次世代モデル向けにも開発を開始しているという。
自動車業界ではCASE(Connected, Autonomous, Shared & Services, Electric)の技術革新が加速している。Autonomous(自動運転)の領域では、特定条件下において車線を維持しながら前方車両に自動追従して走行できる自動運転支援システムの普及が進んでおり、昨今では、高速道路走行時や低速走行時などの条件下に限り、システムが全ての運転タスクを実行する高度な自動運転支援システムが普及してきた。
これらの機能を搭載した自動車では、自動運転支援と手動運転の切り替えを安全かつスムーズに行うためにドライバーの運転状態を検知・判断する必要がある。その一つとしてドライバーのステアリングホイール掌握状態を判断するハンズオフ検知機能があり、その他複数の運転状態判断システムと連携することで安全な運転主体の切り替えが可能となる。自動運転支援システムの高度化に伴う安全機能の搭載は、国際規格R79ガイドラインに定められ、法制化が進められてい状況だだ。
自動運転支援と手動運転の切り替えタイミングの判断においては、安全を担保するために走行状態とドライバーの運転姿勢を常に検知する必要がある。自動運転支援の継続が不適切と判断された場合、ドライバーに対し迅速に自動運転支援中止を告知、即座に手動操作に戻ることを促す。安全担保のためには、これまで以上に高精度かつ多様なステアリングの掌握検知が求められている。また 2025年度には、自動運転支援機能のさらなる高度化が見込まれており、ハンズオフ検知機能のニーズ拡大が世界的に拡大していくと想定されている。
1． システム構成
ステアリングホイールのタッチ検知はコスト・性能面から静電容量方式が主流。ECUはステアリングホイールに巻きつけられた専用静電容量センサで検知した情報からドライバーのタッチ判定を行い、先進運転支援システム(ADAS)へタッチ合否を展開する。既存のハンズオフ検知システムは1極のみのモノゾーン仕様に対し、同社は4極のマルチゾーン仕様を開発(図1参照)。ステアリング、掌握パターン判定を細分化することでシステムの効率的な切り替えとタッチ判定の信頼性向上を実現した。
2． 製品概要
静電容量の制御では、温湿度や電磁ノイズに対する環境耐性とセンサ自体の感触性能を維持しつつ、物理的ストレス耐性も考慮する必要がある。さらに用途別のセンサ材に最適な個別制御も必須。同社では、1990年代からノートPCやゲーム機のタッチパネル向け、2010年代からは静電容量タッチ式のIVI(In Vehicle Infotainment)向け車載操作パネルを生産開始。民生から車載までさまざまなセンサ材と環境に対応した静電制御技術の実績を持つ。これら知見を生かし、ステアリングホイール専用静電容量センサに対応したハンズオフ検知用ECUを開発し、2021年春よりステアリングメーカーへ納品開始している。
●製品特長
① 業界初のセンサ4極対応(図1参照)
センサ電極を4分割して多彩な掌握状態の判定を実現しました。既存のセンサ1極による単純なタッチ有無の判定と比較し、より詳細な運転状態を把握できる。
② 独自の静電制御ASIC※2
耐久性と汎用性を上げ、車載の厳しい規格に適合した独自の静電制御ASICを開発した。
③ アプリケーションごとの最適なアルゴリズム提供
ステアリンング形状やセンサ材料、EMC※3 環境など車種ごとに条件が異なるため、静電容量センサで検出される情報に差が生まれる。これら個別事情に対して、パラメータ変更など個別最適を図ったアルゴリズムを独自開発し提供することが可能。
④ 自己故障診断機能
独自の故障判定にて信頼性を向上。自動車の電気/電子に関する機能安全についての国際規格ISO26262に適合している。
【販売計画】
| 量産開始 | 2021年春 |
| 月産能力 | 4万個 (2022年予定) |
| 開発拠点 | 古川開発センター (宮城県県大崎市) |
| 生産拠点 | 古川第2工場 (宮城県県大崎市) |
【主な仕様】
| 製品名 | ハンズオフ検知用ECU |
| 外形サイズ (W×D×H) | 40mm×45mm×12mm (参考) |
| I/F | LIN ver2.1 or ver2.2 |
| 動作電圧/電流 | 8v～16v/100mA以下 |
| 動作保証温度 | -40℃～+85℃ |
●用語
※1 Electronic Control Unitの略。自動車のエンジンや電子制御を行う組み込みシステム。
※2 特定の用途向けに特化した集積回路。
※3 Electromagnetic Compatibilityの略。電子機器が放出するノイズを抑える とともに、周囲からの電気的ノイズにより誤動作を起こさない性質。
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