自動車技術

＜技術の窓＞設計者になりたかった私の話
─ちょっと昔のリアルストーリー

＜測る・モデル化する・予測する＞測る・モデル化する・予測する
～産官学をあげたモノづくりへの挑戦～

全てのモノづくりは「測ること」から始まる。それはエンジン筒内光学計測かもしれないし、各種センサや推定手法による温度計測や摩擦計測かもしれない。近年の機械学習の発展は、観測事実がどのような原因に基づくものか逆推定する試みをも可能にしつつある。さらにMEMS 技術の発展は、従来考えられなかったようなセンサを提供し、自動車開発の現場を大きく変えつつある。「測ること」は実に奥深い。そしてそこから導かれる学理によって物理現象は数式化されていく。この「モデル化」が数値解析による「予測」への道を拓き、モデルベース開発の礎となる。日本の自動車産業を支える「測る」「モデル化する」「予測する」という開発サイクルと、産官学をあげたモノづくりへの挑戦についてじっくりと考えてみたい。

＜測る・モデル化する・予測する＞自動車技術会 計測・診断部門委員会の取組みと今後の展望

計測・診断部門委員会は、産・学の幅広い領域の専門家による技術交流・討論から、計測・診断技術の深遠化を図ることを目的とする。技術大目標（熱効率向上・パワートレイン最適化・ゼロエミッション化）を掲げ、ロードマップを策定してきた。本項では、計測・診断技術の最新の動向と向かうべき方向について概説する。

＜測る・モデル化する・予測する＞AICE（自動車用内燃機関技術研究組合）の排気後処理技術研究の現状と展望

本研究は、AICEがGI事業で推進する高浄化率コンパクト排気後処理技術の中間成果を、計測とモデルベース研究の観点から報告する。要素技術研究の計測データをモデルに反映し、システム検証により乗用車・重量車で低温域でも高浄化性能を確認し、SG目標を概ね達成した。

＜測る・モデル化する・予測する＞LESによるガソリン機関のサイクル間変動解析

単気筒エンジンを対象に、燃料噴射方式（PFI、DI）と空気過剰率を変化させ、LES多サイクル計算で点火プラグ近傍の燃料濃度や速度を評価した。DIで変動が大きく、リーン条件でさらに増大する傾向を再現した。燃料濃度の不均一性が主要因であることが示唆された。

＜測る・モデル化する・予測する＞燃焼分野への機械学習手法の応用と燃焼不安定性ダイナミクスの研究

データ駆動型アプローチにより燃焼不安定現象の力学系の解析を行っている。水素過濃燃焼時の燃焼不安定生の観察データに対し、ガウス過程やニューラルネットを応用した次元削減を適用し、非定常モード遷移や現象を支配する低次元構造を抽出した。メカニズム解明、予測、異常検知、制御高度化への有効性を示している。

＜測る・モデル化する・予測する＞MBD（Model-Based Development）を活用した近接SCRシステムの設計

今後も排ガス規制の強化が計画されており、制御含めて後処理システムが更に高度・複雑化していく。そのため実機での検証工数を如何に削減するかが課題となっている。本報では近接SCRシステムの設計を制御性も含めてMBDで行い、大幅に実機検証工数を削減した事例について報告する。

＜測る・モデル化する・予測する＞磁気クラーク変換
─磁気干渉を利用したインバータ用電流検出方式の解説

本記事では、EVインバータ向けの新しい電流検出手法である磁気クラーク変換紹介する。バスバー間隔縮小で増える磁気干渉を利用し、二軸コアレス磁気センサでクラーク変換を物理的に実現。α-β電流を直接取得し、演算やシールドを不要化。部品削減と小型化を可能にする。

＜測る・モデル化する・予測する＞1D車両システムモデルを活用したMBDによるバッテリ熱マネジメントシステムの検討

電動車両のLiBでは、劣化や熱暴走への対策として温度の適切な管理が求められ、熱マネージメントが重要である。しかし、システムの構成が多岐にわたるため、時間とコストの観点から実機主体の検討が困難であり、MBDの活用が有効である。そこで、1D車両システムモデルを用いて、BEVの熱マネージメントシステムの検討を行った。

＜測る・モデル化する・予測する＞車両の多機能同期開発に向けたドライビングシミュレータとパワートレインベンチ連携による評価法開発

ドライビングシミュレータとパワートレーンベンチを連携させることで、操縦安定性、ドライバビリティ、燃費、NVHを同期開発する評価法を開発。ドライビングシミュレータに実装するモデルの中でも、精度が要求されるパワートレーンとECUは実機に置き換え、官能評価とパワートレーン制御適合評価の同時開発を実現。

＜測る・モデル化する・予測する＞車室内の聴覚刺激を計測するヒト内耳模倣MEMSセンサ

車室内の聴覚刺激を計測するヒト内耳模倣MEMSセンサを提案した。本センサは、自動車の振動による気導音と骨導音の両方を同時計測し、可聴域内においてヒト蝸牛の周波数分解能特性を模倣する。実車走行データを用いたセンサ評価より、ヒトの感じる臨場感や聴覚刺激を「内耳指標」として数値的に可視化する可能性が示された。

＜ホットトピックス＞エンジン制御に依存しない不規則性を伴うPN発生のメカニズム検証

エンジン制御に依らず、不規則性を伴うPN発生が確認された。可視化や仕様を振った試験を通してメカニズム解明を行い、そのメカニズムとしてピストンTopリング合口におけるオイル掻き残しが発生したことにより、そのオイルが燃焼し、局所リッチとなってPN発生している可能性が高いことが示された。

＜ホットトピックス＞ドライビングシミュレータを利用した長期間自然運転実験の試みとドライバの潜在的な不安全意識の動的推定

約3か月間の自然運転シミュレータ実験（NDSS）を実施した。安全運転に対する潜在的な危険意識を動的に分析する新たな手法を提案し、その妥当性を示した。NDSSでなければ導かれなかった知見を明らかにし、潜在的な危険意識と顕在的な危険行動の両面から運転行動を分析することにより、新たな安全対策検討への道筋を示した。

＜ホットトピックス＞粉末光触媒を活用する低電圧水素製造法

クリーンエネルギー源として注目を集めている水素は、基礎化学物質や合成燃料の重要な原料でもある。半導体粉末を用いた光触媒反応は、太陽エネルギーを化学エネルギーに変換する簡便な方法として注目されている。本稿では、光触媒技術を活用した経済的な水素製造法確立を目指した取組について紹介する。

＜ホットトピックス＞自動車産業に向けた金属AMにおける形状・金属組織を活用した力学機能設計

本稿では、自動車産業への展開が期待される金属AMについて、粉末床溶融結合（PBF）法を中心にプロセスと適用動向を概説するとともに、形状設計と、結晶集合組織・セル組織といった金属学的設計指針を統合した力学機能設計の枠組みを示し、自動車用構造部材への応用可能性について解説する。

＜ホットトピックス＞次世代サブストレート材料としてのガラスコアへの期待とその要素技術

多数の半導体を実装するチップレット技術において、ガラスコアサブストレートは次世代の半導体パッケージサブストレートとして期待されている。本論文ではサブストレート材料としてのガラスの優位性、及びガラスコアの要素技術である、ガラスの組成・溶解・成形技術、TGV・メタライゼーション技術について概説する。

＜ホットトピックス＞空気抵抗の要因をグラフ構造で分析する新たなアプローチ

空気抵抗に関連する流れ場の特定を支援する新たなアプローチであるグラフ構造化分析について解説する。本手法は、時系列データから各変数間の依存関係を確率的な親子関係に基づくグラフ構造として可視化するものである。さらに、本手法を用いて、空気抵抗に関連する後流構造を特定した事例を紹介する。

＜超の世界＞分子の世界の二段階スイッチ：電気で“向き”と“形”を制御する新発見

＜スポットライト＞リチウムイオン電池リサイクル最前線
─持続可能な資源循環を目指して─

＜匠の技＞“超える力”を次世代へ，原理原則に根ざし育む技と人　鈴木　聖史氏

＜編集会議レポート＞論文投稿規定および執筆要領の改正についての考え方