統合テレマティクスゲートウェイ:安全性、接続性、効率性を備えた車両システム

車両からインテリジェントなコネクテッドシステムまで

自動車業界は変革期を迎えており、自動車はもはや単なる移動手段ではなく, インテリジェントでコネクテッドなシステムへと進化しています。 消費者がより高い利便性、安全性、効率性を求める中、よりスマートな自動車技術の重要性はこれまでになく高まっています。 高速ネットワークと無線通信の進化により、現代の自動車はOTA（Over-the-Air）アップデートを受信し、交通インフラと連携し、さらには自らの不具合を診断することさえ可能になっています。 これらの機能は、運転体験を向上させるだけでなく、進化する安全規制、持続可能性の目標、日常生活におけるシームレスなデジタル統合への期待の高まりに対応するために不可欠です。 このブログでは、ルネサスが3つの主要なリファレンスデザインを使用して、この変革をどのように可能にしているかを探ります。

• AS260-VCU-V1: 車両制御ユニット リファレンスデザイン
• AS049-1-REIN-WCU-V1: 無線通信ユニットのリファレンスデザイン
• Y-IPD-EFUSE-PDB-01: 配電ボックス(電子ヒューズリファレンスボード付き)

これらのボードは、テレマティクス・ゲートウェイとゾーン・コントロールの基盤となり、車両をよりスマートに、より安全に、そして常に接続された状態に保ちます。

ルネサスの車両制御ユニット

コネクテッドカーの頭脳: 車両制御ユニット(VCU)は、自動車のE/Eアーキテクチャの重要なコンポーネントであり、車両の操作を管理する中核的な電子制御ユニット(ECU)の1つとして機能します。 AS260-VCU-V1リファレンスデザインは、包括的な車両制御ユニットとして機能し、CAN、LIN、およびイーサネットインターフェースを介してさまざまなECUとのシームレスな統合に統合できます。 また、SENT、PSI、I²C、SPIによるセンサー接続に対応し、クラウド統合用の通信カードコネクターも備えており、コネクテッドカー技術をサポートします。

乗用車および商用車向けに設計されたAS260-VCU-V1は、中央計算ユニットまたはゲートウェイとして機能し、高度なセンサーネットワークの統合を促進し、ゾーンE/Eアーキテクチャの効率的な実装を可能にします。 たとえば、自律走行シャトルのフリートにおいて、このボードは車両の認識システム、ルート計画アルゴリズム、クラウドベースのフリート管理とのリアルタイム通信を管理し、安全かつ効率的な自律運用を実現します。

オンボードの組み込みマルチメディアカード(eMMC)は大容量ストレージを提供し、車両診断のロギングからAIベースの処理のための高解像度センサーデータの保存まで、幅広いユースケースをサポートします。 AS260-VCU-V1は、性能と信頼性をさらに向上させるために、車載アプリケーション向けに設計された主要コンポーネントを統合しています。

ルネサスの RH850/U2A MCUを搭載したこのボードは、ソフトウェア指向アーキテクチャ（SOA）およびソフトウェア定義型ビークル（SDV）フレームワークをサポートするように設計されています。 その高度なマルチコアアーキテクチャは、今日の複雑な自動車システムに必要なハイパフォーマンスコンピューティングを提供すると同時に、ASIL BからASIL Dまでの厳格な機能安全規格に準拠しています。 このMCUは、No-wait Over-the-Air (OTA)アップデートをサポートしており、車両の運用を中断することなくシームレスなソフトウェアアップグレードを実現します。 そのデュアルバンク組み込みフラッシュメモリは、この機能を可能にし、システムはアクティブな状態でソフトウェアイメージを更新および保存できます。 更新に失敗した場合、システムは元の状態に戻すことができ、継続的な機能と安全性を確保できます。 さらに、AS260-VCU-V1ボードはCE認証も取得しています。 このリファレンス・デザイン・ボードは、高効率のデュアル3A出力電源を提供するISL78208デュアル標準降圧レギュレータを搭載しており、マルチコアRH850/U2Aマイクロコントローラやその他の重要なサブシステムに対して、安定した電圧レギュレーションを提供します。 ISL78206ステップダウンレギュレータは、高電圧入力を安定した2.5A出力に効率的に変換することにより、電力供給をさらに最適化し、堅牢な性能を維持しながら低電力動作をサポートします。 安全で信頼性の高いデータストレージを実現するため、このボードには、128Mbitの容量、高速読み取り速度、クワッドI/Oサポートを提供するAT25QF128A SPIシリアルフラッシュメモリが搭載されており、ファームウェアストレージ、ロギング、リアルタイムデータバッファリングに最適です。

ルネサスの無線通信ユニット

Connectivity Enabler: 車両が完全に接続されたスマートデバイスへと進化する中で、ワイヤレス通信ユニット(WCU)の役割がますます重要になっています。 AS049-REIN-WCU-V1 リファレンスデザインは、この目的のために特化して設計されています。 Bluetooth^® Low Energy (LE)、Wi-Fi、LTE+GPSなどの複数のワイヤレスモジュールを統合し、自動車のエコシステム及びそれを超えた高性能な接続性を提供します。

このリファレンス・デザインは、主に車載テレマティクス・ユニットとして使用され、既存のECUをアップグレードしてクラウド接続をサポートし、OTA(Over-the-Air)アップデートを実現するのに最適です。 この機能により、車両はソフトウェアの強化、セキュリティパッチ、機能のアップグレードをリモートで受け取ることができ、対面でのサービス訪問の必要性を減らすことができます。 たとえば、フリート管理シナリオでは、このボードは車両診断、位置データ、およびリアルタイムのアラートを一元化されたシステムに継続的に中継できるため、運用効率と予知保全が向上します。

ワイヤレス性能を向上させるために、AS049-REIN-WCU-V1は、常時接続アプリケーション向けに設計された超低電力Wi-Fiシステムオンチップ(SoC)である DA16200を統合しています。 その省電力技術により、バッテリー寿命が延び、過度の電力消費なしで常時接続が必要なアプリケーションに最適です。 これを補完する DA14531 Bluetooth 5.1 SoCは、リファレンスデザインボードとさまざまな車載または外部スマートデバイスとの信頼性の高い低エネルギー通信を可能にし、テレマティクス、キーレスエントリー、モバイルアプリ統合のためのシームレスなデータ交換をサポートします。

車載アプリケーションだけでなく、そのエネルギー効率の高い設計により、リモート資産の監視と制御に信頼性の高い無線通信が不可欠な産業用IoT環境にも適しています。 スマートファクトリー、物流ハブ、コネクテッドインフラストラクチャのいずれにおいても、AS049-REIN-WCU-V1はシームレスなデータ伝送を保証し、よりスマートな意思決定と強化されたシステム自動化を実現します。

ルネサスの配電ボックス(電子ヒューズリファレンスボード付き)

最新の車両向けのスマートパワーマネジメント: 信頼性の高いテレマティクスゲートウェイは、その電源管理システムと同じくらい優れています。 Y-IPD-EFUSE-PDB-01は、10個の出力チャネルを備えたコンパクトな30cm²のボードで、各チャネルはルネサスのインテリジェントパワーデバイス(IPD)によって制御されます。 これらのIPDは、保護機能を内蔵した大電流スイッチングを可能にし、安全で効率的な配電を実現します。 また、このボードにはeFuse機能も統合されており、IPDからのリアルタイムの電流フィードバックを活用して過電流状態を防止し、システムの信頼性を向上させます。 使用されるIPDは RAJ2800024H12HPFで、大電流の車載アプリケーション向けに堅牢な保護とインテリジェントなスイッチングを提供し、過酷な環境でも信頼性の高い動作を保証します。 uPD166033T1Uは精密制御向けに設計されており、熱放散を抑えつつ効率的な電源切替を実現します。複数の電子負荷の管理に最適です。 また、 uPD166027T1J は、高度な過電流保護機能および熱保護機能により、システムの安全性を高め、重要部品の損傷を防ぎ、全体的な電力効率を向上させます。 即使用可能なソリューションであるeFuseは、RL78/F14 MCU上で動作するソフトウェアによって制御されるため、さまざまなケーブルタイプや動作条件に合わせて調整可能なヒューズ特性を備えています。 従来のヒューズとは異なり、このソリッドステート設計は、応答時間を大幅に短縮し、耐久性を向上させます。 このアプローチの主な利点は、強度と持続時間の両方に基づいて電流を調整するI²tヒューズアルゴリズムです。 たとえば、30A の負荷を必要とする車両のヘッドランプシステムでは、その電流を瞬時に流すと過度な発熱が生じ、より太く高価な配線が必要になる可能性があります。 しかし、eFuse により 30A の負荷を時間経過とともに動的に管理することで、熱ストレスを軽減し、性能や安全性を損なうことなく、より細いワイヤの使用が可能になります。 これにより、コストとエネルギー効率の両方を最適化しながら、信頼性の高い電力供給を確保します。 インテリジェントな配電と保護メカニズムを備えたこのリファレンスボードは、シームレスで安全な電力供給を保証し、最新のテレマティクスゲートウェイや車載電子システムに不可欠なコンポーネントとなっています。

ボードの統合:テレマティクスゲートウェイソリューション

統合された、コネクテッドエコシステム: これらの革新的なボードを統合すると、包括的なテレマティクスゲートウェイが形成され、車両をスマートでコネクテッドなエンティティに変換するソリューションが形成されます。 ルネサスは、3つのボードを統合するテレマティクスゲートウェイラボを開発し、システム全体の統合を実現しました。

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このラボでは、車両がシームレスな接続、リモート診断、OTAファームウェアの更新を実現する仕組みを示します。 ビークルコントロールユニット(VCU)とワイヤレス通信ユニット(WCU)を統合して、CANおよびワイヤレスネットワークを介したリアルタイムのデータ監視、GPS追跡、および効率的なECU再プログラミングを可能にします。 ユーザーは、UDSプロトコルを使用して、複数のECUをリモートで更新したり、ファームウェアバージョンをロールバックしたり、診断サービスと対話したりできます。 また、ヘッドライトやファンなどの車両機能のリモート制御に加え、マルチカメラによるビデオ録画・再生にも対応しています。 このセットアップにより、効率が大幅に向上し、従来の診断ツールにかかるコストが削減され、車両全体のインテリジェンスが向上します。 ラボの実際の動作を見るには、 テレマティクス ゲートウェイ ラボのデモ ビデオ をご覧になり、このラボにアクセスしたい場合は 、テレマティクス ゲートウェイにアクセスしてください。