Разработанный компанией DENSO электронный комплекс Advanced Drive для Lexus и Toyota представляет собой одну из наиболее продвинутых серийных усовершенствованных систем помощи водителю (Advanced Driver-Assistance Systems, ADAS).

Комплекс Advanced Drive уже используется в автомобилях Lexus LS и Toyota Mirai текущего поколения.
В рамках системы Advanced Drive инженерам компании DENSO удалось объединить несколько продвинутых датчиков и высокопроизводительных блоков управления в единый комплекс, функционирующий максимально эффективно и надежно.

Задача Advanced Drive заключается в том, чтобы в полностью автоматическом режиме распознавать любые опасные объекты, находящиеся на траектории движения автомобиля, дорожную разметку и некоторые объекты инфраструктуры, а также взаимодействовать с системами автономного управления автомобилем для создания безопасной и комфортной среды для водителя, пассажиров и пешеходов.

Получение информации об окружающей обстановке

В основе функционирования комплекса Advanced Drive лежит работа двух датчиков: лидара и оптической камеры. Лидар (LiDAR) — активный лазерный датчик, постоянно «сканирующий» пространство в передней полусфере автомобиля. Улавливая собственные лучи, отраженные объектами (препятствиями, пешеходами, другими автомобилями), датчик направляет полученную информацию в электронный блок управления, который воссоздает объемную цифровую копию реального окружения автомобиля.

Технология лазерных датчиков, разрабатываемая DENSO на протяжении нескольких лет, уже реализована в устройствах для серийных автомобилей. Лидар для Advanced Drive — это лазер нового поколения, более «дальнобойный», точный и быстрый.

Второй датчик системы Advanced Drive — оптический сенсор под названием Locator Telescopic Camera. Он способен обнаруживать и распознавать невидимые для лазера плоские изображения, функционально дополняя лидар. Датчик Locator Telescopic Camera выполнен по бинокулярной схеме и оснащен двумя камерами с различными рабочими характеристиками. Одна камера оптимально работает на дальних (до 200 м) дистанциях, другая — на ближних. Использование бинокулярной схемы позволило реализовать функцию измерения расстояния до объекта.

Обработка информации и возможности системы

Информация с датчиков передается на блоки управления (в системе Advanced Drive их три). Впервые для систем ADAS инженеры DENSO разработали и установили отдельный блок, отвечающий за точное позиционирование автомобиля. Он известен как блок обработки информации о пространственном положении (Spatial Information Service Electronic Control Unit, SIS ECU).

Благодаря информации, получаемой сразу от нескольких систем позиционирования (спутниковой GPS, собственной системы навигации посредством GPRS), он с точностью до сантиметра определяет положение, траекторию движения и ускорение автомобиля. Блок SIS ECU постоянно «сверяется» с лидаром и оптическим сенсором и соотносит положение найденных ими объектов с положением самого автомобиля.

За интеграцию системы в автомобиль и за управление датчиками отвечают два других блока управления: Advanced Drive System Electronic Control Unit (ADS ECU) и Advanced Drive Extension Electronic Control Unit (ADX ECU). Последний руководит взаимодействием Advanced Drive с системами, отвечающими за автономное управление: активным электроусилителем руля и активной тормозной системой. Именно благодаря общему блоку управления ADX ECU Advanced Drive отличается по-настоящему высоким уровнем автоматизации и возможностью быстрой и простой интеграции в конкретную модель автомобиля.

Посредством ADX ECU обеспечивается реализация «автономного» функционала системы Advanced Drive, а именно: удержание в полосе или движение по разметке (с возможностью перестроения или движения по траектории навигатора), адаптивный круиз-контроль с возможностью полной остановки и последующего трогания с места, аварийная реакция на внезапно возникшее препятствие (автомобиль, пешеход или любую опасную преграду). Помимо прочего, блок ADX ECU может обновляться из облачного хранилища.

Безопасность для автомобилей Toyota и Lexus

Первыми автомобилями, оборудованными системой DENSO Advanced Drive, стали Lexus LS и Toyota Mirai 2021 модельного года. Комплекс Advanced Drive значительно снижает нагрузку на водителя при движении в плотном и быстром потоке. Кроме того, новое решение DENSO способно обеспечить полностью автоматическую безопасную экстренную остановку.

Использование технологичных и при этом надежных сенсоров DENSO — лидара и оптического датчика — обусловливает высокую надежность комплекса в целом. Вместе с тем инженерам DENSO удалось снизить стоимость компонентов системы по сравнению с аналогами прошлых поколений. Это положительно сказалось на цене решения, а значит, система Advanced Drive может получить широкое распространение.

Компания DENSO постоянно работает над тем, чтобы обеспечить максимальную доступность передовых технологий. Представители DENSO уверены, что широкое распространение системы Advanced Drive и подобных решений способно сыграть важную роль в повышении безопасности дорожного движения в глобальном масштабе.

DENSO начинает выпуск автомобильной силовой электроники нового поколения

Компания DENSO запустила в массовое производство изделия силовой электроники нового поколения. Специалистам DENSO удалось создать технологию массового серийного производства полупроводников на основе карбида кремния (SiC) и одним из первых подтвердить целесообразность применения этого материала в автомобильной промышленности. Новый полупроводниковый элемент входит в блок управления мощностью водородной топливной ячейки, который устанавливается на серийный автомобиль Toyota Mirai 2021 модельного года. 

Компания DENSO уже несколько лет работает над реализацией новой карбид-кремниевой технологии с коммерческим названием REVOSIC ®. Задачей инженеров была разработка методов применения силовых компонентов на основе SiC (диодов и транзисторов) в транспортных средствах. Карбид кремния — это полупроводниковый материал нового поколения, обладающий существенными преимуществами перед традиционным кремнием. 

Преимущества нового материала

Силовые полупроводниковые приборы, изготовленные на основе карбида кремния, по целому ряду показателей превосходят обычные изделия на основе кремния. У SiC выше теплопроводность и напряжение пробоя.

Благодаря высокой теплопроводности полупроводник SiC значительно лучше справляется с перегревом. Отвод тепла от таких полупроводников производится значительно проще, а значит, систему охлаждения силовых блоков для автомобилей можно сделать более легкой и компактной.

Сам полупроводник способен в теории выдержать температуру до 1000°C, что предохраняет оборудование на основе SiC от разрушения даже при кратковременном выходе системы охлаждения из строя. На практике силовые элементы оказываются более надежными при повышении рабочей температуры.

Высокое напряжение пробоя позволяет полупроводниковым приборам на основе SiC работать при напряжении даже в 10 раз выше того, на которое рассчитаны обычные кремниевые. Это свойство стало очередным убедительным аргументом для применения карбида кремния в силовой электронике. К тому же компоненты на основе SiC при сравнимом значении сопротивления имеют меньшую площадь, чем на основе традиционных полупроводников. Благодаря этому уменьшается размер конечного изделия  и увеличивается его КПД. Силовой блок можно сделать компактнее и легче без потери мощности.

Разработка DENSO

Уникальные физические свойства карбида кремния открыли новые перспективы его использования в силовой электронике. Основной проблемой, до недавних пор препятствующей широкому применению этого материала, была высокая стоимость изготовления изделий на его основе, что делало их коммерчески невыгодными для автомобильной отрасли.

Компания DENSO осваивала этот материал постепенно, задействовав свой многолетний опыт разработки автомобильной электроники. Еще в 2014 году в рамках развития этого проекта она выпустила SiC-транзистор для неавтомобильного применения и внедрила его в коммерческую эксплуатацию для аудиопродукции. В дальнейшем компания продолжала исследовать возможности применения компонентов на основе SiC в транспортных средствах и в 2018 году впервые создала продукт, который был использован в автобусах Toyota Sora, работающих на водородных топливных элементах.

Итогом многолетней работы DENSO стало появление первой коммерческой технологии автомобильных транзисторов на основе SiC, получившей название REVOSIC. Специалистам компании удалось создать из этого материала доступный для массового производства, надежный и эффективный полупроводник, который сразу нашел применение в автомобильной промышленности.

Практическое применение технологии REVOSIC

Специалисты DENSO и Toyota применили полупроводниковую карбид-кремниевую технологию REVOSIC в блоке управления мощностью силового агрегата последней модели Toyota Mirai. Новый материал использован в повышающих преобразователях напряжения, которые входят в блок управления мощностью, а также в инверторе для питания тягового электродвигателя. Применение таких преобразователей позволило значительно повысить напряжение в бортовой сети, а в итоге — и КПД силового агрегата в целом. Блок управления мощностью, сохранив показатели эффективности блока, установленного на Toyota Mirai предыдущего поколения, стал меньше и легче.

Габариты нового блока уменьшились на 30%, при этом технология REVOSIC обеспечила примерно на 70% меньшие потери мощности на нагрев. Высокая производительность и уменьшение потерь на тепловыделение позволили более эффективно работать с топливной ячейкой, в результате чего увеличилась дальность хода новой Toyota Mirai.

Компания DENSO намерена и в дальнейшем активно исследовать и применять полупроводниковую карбид-кремниевую технологию REVOSIC. Новое поколение полупроводниковых компонентов уже доказало свою высокую эффективность, а снижение их стоимости вскоре позволит реализовать более эффективные силовые схемы на широком модельном ряде электромобилей и гибридов.