Розроблений компанією DENSO електронний комплекс Advanced Drive для Lexus й Toyota є однією з найбільш передових серійних вдосконалених систем допомоги водієві (Advanced Driver-Assistance Systems, ADAS).

Комплекс Advanced Drive вже використовується в автомобілях Lexus LS й Toyota Mirai поточного покоління.
В рамках системи Advanced Drive інженерам компанії DENSO вдалося об’єднати кілька просунутих датчиків і високопродуктивних блоків управління в єдиний комплекс, що функціонує максимально ефективно та надійно.

Завдання Advanced Drive полягає в тому, щоб у повністю автоматичному режимі розпізнавати будь-які небезпечні об’єкти, що знаходяться на траєкторії руху автомобіля, дорожню розмітку і деякі об’єкти інфраструктури, а також взаємодіяти з системами автономного управління автомобілем для створення безпечного та комфортного середовища для водія, пасажирів і пішоходів. 

Отримання інформації щодо навколишньої обстановки

В основі функціонування комплексу Advanced Drive лежить робота двох датчиків: лідара й оптичної камери. Лідар (LiDAR) — активний лазерний датчик, що постійно «сканує» простір в передній півсфері автомобіля. Вловлюючи власні промені, відбиті об’єктами (перешкодами, пішоходами, іншими автомобілями), датчик направляє отриману інформацію до електронного блоку управління, який відтворює об’ємну цифрову копію реального оточення автомобіля.

Технологія лазерних датчиків, що розробляється DENSO протягом декількох років, вже реалізована в пристроях для серійних автомобілів. Лідар для Advanced Drive — це лазер нового покоління, більш «далекобійний», точний і швидкий. 

Другий датчик системи Advanced Drive — оптичний сенсор під назвою Locator Telescopic Camera. Він здатний виявляти й розпізнавати невидимі для лазера плоскі зображення, функціонально доповнюючи лідар. Датчик Locator Telescopic Camera виконано за бінокулярною схемою й оснащено двома камерами з різними робочими характеристиками. Одна камера оптимально працює на дальніх (до 200 м) дистанціях, інша — на ближніх. Використання бінокулярної схеми дозволило реалізувати функцію вимірювання відстані до об’єкта.

Обробка інформації та можливості системи

Інформація з датчиків передається до блоків управління (в системі Advanced Drive їх три). Вперше для систем ADAS інженери DENSO розробили й встановили окремий блок, який відповідає за точне позиціонування автомобіля. Він відомий як блок обробки інформації про просторове розташування (Spatial Information Service Electronic Control Unit, SIS ECU).

Завдяки інформації, одержуваної відразу від декількох систем позиціонування (супутникової GPS, власної системи навігації за допомогою GPRS), він з точністю до сантиметра визначає розташування, траєкторію руху й прискорення автомобіля. Блок SIS ECU постійно «звіряється» з лідаром й оптичним сенсором і співвідносить положення знайдених ними об’єктів з положенням самого автомобіля.

За інтеграцію системи в автомобіль і за управління датчиками відповідають два інших блоки управління: Advanced Drive System Electronic Control Unit (ADS ECU) та Advanced Drive Extension Electronic Control Unit (ADX ECU). Останній керує взаємодією Advanced Drive з системами, що відповідають за автономне управління: активним електропідсилювачем керма й активною гальмівною системою. Саме завдяки спільному блоку управління ADX ECU Advanced Drive відрізняється по-справжньому високим рівнем автоматизації й можливістю швидкої та простої інтеграції у конкретну модель автомобіля.

За допомогою ADX ECU забезпечується реалізація «автономного» функціоналу системи Advanced Drive, а саме: утримання в смузі або рух по розмітці (з можливістю перестроювання або руху по траєкторії навігатора), адаптивний круїз-контроль з можливістю повної зупинки та подальшого зрушення з місця, аварійна реакція на перешкоду, що виникла раптово (автомобіль, пішохід або будь-яку небезпечну перешкоду). Крім іншого, блок ADX ECU може оновлюватися з хмарного сховища.

Безпека для автомобілів Toyota та Lexus

Першими автомобілями, обладнаними системою DENSO Advanced Drive, стали Lexus LS та Toyota Mirai 2021 модельного року. Комплекс Advanced Drive значно знижує навантаження на водія під час руху в щільному і швидкому потоці. Крім того, нове рішення DENSO здатне забезпечити повністю автоматичну безпечну екстрену зупинку.

Використання технологічних і при цьому надійних сенсорів DENSO — лідара й оптичного датчика — обумовлює високу надійність комплексу в цілому. Разом з тим інженерам DENSO вдалося знизити вартість компонентів системи в порівнянні з аналогами минулих поколінь. Це позитивно позначилося на ціні рішення, а значить, система Advanced Drive може набути широкого поширення.

Компанія DENSO постійно працює над тим, щоб забезпечити максимальну доступність передових технологій. Представники DENSO впевнені, що широке поширення системи Advanced Drive і подібних рішень здатне зіграти важливу роль у підвищенні безпеки дорожнього руху в глобальному масштабі.

DENSO починає випуск автомобільної силової електроніки нового покоління

Компанія DENSO запустила у масове виробництво вироби силової електроніки нового покоління. Фахівцям DENSO вдалося створити технологію масового серійного виробництва напівпровідників на основі карбіду кремнію (SiC) та одним з перших підтвердити доцільність застосування цього матеріалу в автомобільній промисловості. Новий напівпровідниковий єлемент входить до блоку управління потужністю водневої паливної комірки, який встановлюється на серійний автомобіль Toyota Mirai 2021 модельного року.

Компанія DENSO вже кілька років працює над реалізацією нової карбід-кремнієвої технології з комерційною назвою REVOSIC ®. Завданням інженерів була розробка методів застосування силових компонентів на основі SiC (діодів і транзисторів) у транспортних засобах. Карбід кремнію — це напівпровідниковий матеріал нового покоління, що має суттєві переваги перед традиційним кремнієм.

Переваги нового матеріалу

Силові напівпровідникові прилади, виготовлені на основі карбіду кремнію, за цілою низкою показників перевершують звичайні вироби на основі кремнію. У SiC вищі теплопровідність і напруга пробою. 

Завдяки високій теплопровідності напівпровідник SiC значно краще справляється з перегрівом. Відводити тепло від таких напівпровідників значно простіше, а значить, систему охолодження силових блоків для автомобілів можна зробити легшою та компактнішою.

Сам напівпровідник здатний в теорії витримати температуру до 1000°C, що запобігає руйнуванню обладнання на основі SiC навіть при короткочасному виході системи охолодження з ладу. На практиці силові елементи виявляються більш надійними при підвищенні робочої температури.

Висока напруга пробою дозволяє напівпровідниковим приладам на основі SiC працювати за напруги навіть в 10 разів вище тої, на яку розраховані звичайні кремнієві. Ця властивість стала черговим переконливим аргументом для застосування карбіду кремнію в силовій електроніці. До того ж компоненти на основі SiC при порівнянному значенні опору мають меншу площу, ніж на основі традиційних напівпровідників. Завдяки цьому зменшується розмір кінцевого виробу та збільшується його ККД. Силовий блок можна зробити компактнішим і легшим без втрати потужності. 

Розробка DENSO

Унікальні фізичні властивості карбіду кремнію відкрили нові перспективи його використання в силовій електроніці. Основною проблемою, що до недавніх пір перешкоджала широкому застосуванню цього матеріалу, була висока вартість виготовлення виробів на його основі, що робило їх комерційно невигідними для автомобільної галузі.

Компанія DENSO освоювала цей матеріал поступово, використовуючи свій багаторічний досвід розробки автомобільної електроніки. Ще у 2014 році в рамках розвитку цього проєкту вона випустила SiC-транзистор для неавтомобільних застосувань і впровадила його в комерційну експлуатацію для аудіопродукції. Надалі компанія продовжувала досліджувати можливості застосування компонентів на основі SiC у транспортних засобах і у 2018 році вперше створила продукт, який був використаний в автобусах Toyota Sora, що працюють на водневих паливних елементах.

Підсумком багаторічної роботи DENSO стала поява першої комерційної технології автомобільних транзисторів на основі SiC, що отримала назву REVOSIC. Фахівцям компанії вдалося створити з цього матеріалу доступний для масового виробництва, надійний і ефективний напівпровідник, який відразу знайшов застосування в автомобільній промисловості.

Практичне застосування технології REVOSIC

Фахівці DENSO та Toyota застосували напівпровідникову карбід-кремнієву технологію REVOSIC в блоці управління потужністю силового агрегату останньої моделі Toyota Mirai. Новий матеріал використано в підвищувальних перетворювачах напруги, які входять до блоку управління потужністю, а також до інвертора для живлення тягового електродвигуна. Це дозволило значно підвищити напругу в бортовій мережі, а в підсумку — і ККД силового агрегату в цілому. Блок управління потужністю, зберігши показники ефективності блоку, встановленого на Toyota Mirai попереднього покоління, став менше і легше.

Габарити нового блоку зменшилися на 30%, при цьому технологія REVOSIC забезпечила приблизно на 70% менші втрати потужності на нагрівання. Висока продуктивність і зменшення втрат на тепловиділення дозволили ефективніше працювати з паливною коміркою, в результаті чого збільшилася дальність ходу нової Toyota Mirai.

Компанія DENSO збирається й надалі активно досліджувати та застосовувати напівпровідникову карбід-кремнієву технологію REVOSIC. Нове покоління напівпровідникових компенентів вже довело свою високу ефективність, а зниження їхньої вартості незабаром дозволить реалізувати більш ефективні силові схеми на широкому модельному ряді електромобілів і гібридів.