車載電装化の「ノイズ」を解消　圧倒的なノイズ耐性を実現した日本のブランド

　電気自動車やADAS(先進運転支援システム)などの登場により、自動車業界は今、大きな変革期を迎えている。そして、その大きな波の中心にあるのが車載電装システムだ。

　富士キメラ総研がまとめた「車載電装デバイス&コンポーネンツ総調査 2019」によると、2018年の車載電装システムの世界市場は前年比103.5%の24兆781億円と見込まれている。さらに市場は今後も堅調に推移すると期待しており、2030年には2018年比200%以上の約50兆円を超えるだろうと予想している。

　しかし、この予想通りに、もしくはそれ以上の発展を期待するならば、解決すべき課題がある。それはノイズの対策だ。

　一般の電子機器類でもノイズはたびたび問題となるが、部品点数が圧倒的に多く、機能や用途も多岐にわたる車載関係でのノイズ対策は、一般電子機器類に比べてはるかに難度が高くなる。もしも誤動作を起こせば人の命にも関わってしまうかもしれない。

　電動化、自動化、コネクテッド化、今後の自動車業界を牽引するであろう、これらの3大技術が発展し、普及を遂げるためには、より精度の高いノイズ対策が必要不可欠となる。

　ノイズ対策が必須な回路の一例として、各種センサの信号処理がある。電動化、自動化、コネクテッド化にあたっては、膨大な数のセンサによって車内外の情報を取得し、車載システムを正常に駆動させている。その際、周辺部品によるノイズからセンサ信号を守り、正しく処理・伝送しなければ誤動作の要因となるが、信号とノイズの分離は極めて難しいため、フィルタやシールドによる入念なノイズ対策が行われる。

　センサの信号処理において、キーポイントとなるのが、オペアンプ・コンパレータの存在だ。オペアンプは増幅器とも呼ばれ、センサからの微弱な信号をA/Dコンバータとマイコンが認識できるレベルにまで電圧レベルを増幅する。一方、コンパレータは比較器とも呼ばれ、電圧または電流を比較、しきい値以上か、しきい値以下かを判定し、どちらが大きいかでデジタル信号の出力を切り替える回路だ。センサで読み取ったアナログ信号をしきい値判定し、デジタル(High / Low)信号化する役割がある。車載電装システムの電子化、高密度化が進めば進むほど、ノイズのリスクは高まり、それに伴って、より耐ノイズ性能に優れたオペアンプ・コンパレータが必要になるのだ。

　ちなみに、自動車開発において、ノイズ評価は基板やシステム単体で行うことが難しく、組み立て後に行う必要がある。機能設計とノイズ設計が行われた後にシステムが組み立てられ、システム評価、ノイズ評価が行われるのが一般的だ。つまり、ノイズ設計時点では完成システムは存在せず、イメージだけを頼りに開発を行っていかなければならない。そのため、ノイズ評価時にNGが出てしまうと、大規模な修正や、最悪の場合は設計段階からやり直す羽目になってしまう。これが大きな負担となってしまうのは、言うまでもないだろう。

　しかし、オペアンプ・コンパレータのノイズ耐性を高めることで、このリスクを大きく回避することができる。先日、発表と同時に自動車業界で注目されているのが、日本の電子部品企業・ローム〈6963〉の「EMARMOUR?(イーエムアーマー)」というブランドだ。EMARMOUR?は、ISO11452-2による国際的ノイズ評価試験において、全ノイズ周波数帯域での出力電圧変動が±3%以下というノイズ耐量を実現した製品にのみ与えられるブランド名として同社が展開したもので、これまでにも高EMI(電磁妨害)耐量グランドセンスオペアンプの「BA8290xYxxx-C シリーズ」を発表し、好評を得ている。

　その「EMARMOUR?」シリーズの新製品として9月に発表されたのが、高EMI耐量グランドセンスコンパレータ「BA8290xYxxx-C シリーズ」だ。

　一般品は、ノイズの影響で出力電圧変動が±20%以上ばらつき、誤動作を起こす可能性もあるが、ロームの新製品は、圧倒的なノイズ耐量で出力電圧変動±1%以下を実現。ノイズの影響を一切受けず、理想電圧を保持することができるという。

　従来さまざまなフィルタを用いて対策していたノイズ設計の負荷を軽減し、設計工数削減や高信頼化に貢献するだけでなく、外付けのノイズ対策部品など、部品点数削減により省スペース化にもつながる。

　自動車は便利なものだが、小さな誤動作一つで人の命をも奪いかねないものだ。便利になればなるほど、そのリスクも高まっていることを忘れてはならない。市場が急速に拡大すると、質よりも量、そして価格競争に陥りがちなものだが、日本の自動車関連企業には、ローム「EMARMOUR?」シリーズのような高品質で、世界から信頼されるものづくりで勝負してもらいたいものだ。(編集担当:藤原伊織)

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