パナソニック オートモーティブ システムズと TI

重要なポイント

• 自動車メーカーは、配線のサイズ、重量、コストを削減するために、従来の 12V システムから 48V システムに移行していますが、48V ソリューションでは部品の選定に、多くの制約があります。
• パナソニック オートモーティブ システムズは、TI の統合型降圧コンバータを GaN FET と組み合わせ、48V システム向けに信頼性の高い高品質なオーディオ ソリューションを開発しました。
• パナソニック オートモーティブ システムズは、既存の設計を、フロントエンド電力段のみを TI の 48V 降圧コンバータに置き換えることで適応させ、同じ PCB フットプリントを維持しながら、性能を犠牲にすることなく開発期間を短縮しました。
• この協業は、自動車メーカーが完全な 48V エコシステムを待たずに、現在の 48V の車両アーキテクチャを導入できる仕組みを示しています。

ケース スタディの概要

たとえ 30 分の通勤、または 1 週間のドライブ旅行であっても、乗り物は私たちの移動や、世界とのつながりを実現してくれます。安全性、快適性、性能、インフォテインメントに関するドライバーと同乗者のニーズを満たすために、乗り物の進化に伴い、車両アーキテクチャも進化してきました。たとえばハイブリッド車と電気自動車 (EV) の場合、配線のサイズ、重量、コストを低減し、航続可能距離を延長するために、自動車メーカー各社は従来の 12V システムから 48V システムに移行しつつあります。

車載オーディオ アプリケーションの場合、48V システム専用に開発された部品はまだ初期の段階です。自動車メーカーがこの新しいアーキテクチャへ移行できるようにするため、パナソニック オートモーティブ システムズは TI の GaN 技術を使用して 48V システム用の高品質オーディオ システムを開発しました。

「48V が普及するかどうかではなく、いつ普及できるかが問題なのです」と、パナソニック オートモーティブ システムズで電気エンジニアを務める Daniel Gavora 氏は語ります。「私たちは将来の普及に備えられるよう、今、確信が持てるソリューションを開発しています。」

課題

パナソニック オートモーティブ システムズは、48V システム向けオーディオの専門知識を確立する準備ができていましたが、48V ソリューションでは 12V よりも部品の選定に制約があり、また、48V のオーディオ集積回路はまだ存在していないため、その性能も不明です。コストや実装に関する要件は不明確であり、サプライ チェーンが成熟していないため、必要な材料や部品の入手には限界があります。パナソニック オートモーティブ システムズでは、エンジニアが設計上の課題を最小限に抑えながら短期間で導入できる、十分に練られたソリューションを必要としていました。

ソリューション

現在 48V システムの採用を希望する OEM をサポートするために、パナソニック オートモーティブ システムズでは、TI の統合型降圧コンバータを窒化ガリウム (GaN) 電界効果トランジスタ (FET) と組み合わせ、信頼性の高いオーディオ ソリューションを開発しました。業界初のこのスイッチング レギュレータは、放熱性能の向上、スイッチング速度の高速化、損失の低減を実現する、完全な垂直統合型のソリューションであり、高温で動作可能である事と同時に、高い電力密度と効率を維持することができます。コントローラと GaN 電力段を単一のデバイスに統合しているため、パナソニック オートモーティブ システムズでは複数のサプライヤから部品を入手する必要はありません。

結果

パナソニック オートモーティブ システムズでは、統合型降圧コンバータを使用することで、使用する部品数を削減し、フットプリントを変更せずに、設計の実装を簡素化しました。パナソニック オートモーティブ システムズは、高品質なオーディオ システムをより多くの自動車メーカーに展開し、48V システムがまだ進化している中で、信頼性の高いオーディオ ソリューションを提供できるようになりました。また、ドライバーは、車内で一貫性のある高品質な音響体験を期待できます。

パナソニック オートモーティブ システムズは、TI の GaN に関する専門知識を活かし、48V オーディオ システムへの移行を実現

パナソニック オートモーティブ システムズでは、約 100 年にわたり、ライダーやドライバーが快適で楽しいドライブができるようにする自動車メーカー向けの製品とソリューションを開発してきました。

オーディオ システムは、人々をその環境に没入させるうえで重要な役割を果たします。パナソニック オートモーティブ システムズは自動車メーカーと提携し、スタジオで聴く品質を車内にもたらすオーディオ システムを生産しています。それは、みんなで歌える音楽を流すことから、通勤時間を特別な体験に変えるポッドキャストのエピソードまで、幅広い用途に対応しています。

車載サウンド システムや人工知能などの高品質機能から、リスナーが豊かで没入感のあるオーディオ体験を期待するようになるにつれ、車両アーキテクチャはより高い電圧と電力負荷に対応できるように進化しています。

現在の車両の大半は 12V システムで動作していますが、自動車メーカー、特に EV を製造する自動車メーカーは 48V システムを検討しています。

TI の車載システム チームで車体エレクトロニクスおよびライティング部門の責任者を務める Donovan Porter は次のように述べています。「自動車の配線を減らし、ステア バイ ワイヤなどの新機能に対応するために利用可能な総電力を増やす目的で、48V 電源網への移行が進んでいます。

自動車メーカーにとって、48V システムはこれらの電力需要に対応し、車両の重量軽減とケーブル ハーネス コストの削減によって効率を向上させます。

依然として 12V システムが車載分野の支配的な要素になっているため、エンジニアは新しい設計で 48V システム用のほとんどの部品を開発する必要があります。

「48V では、部品選定に、多くの制約があります。48V と互換性のある、または 48V に最適化された部品の種類は、12V で利用可能な部品よりも少ないのです。これらの部品はコストが高く、物理的に大きくなる場合があり、マージンも少ない」と、Gavora 氏は語ります。

48V と互換性があり、自動車メーカーが市場に参入しやすくすると同時にドライバーに高品質なオーディオ体験を提供することができるオーディオ ソリューションを開発するために、パナソニック オートモーティブ システムズは TI との長年にわたる関係を構築してきました。パナソニック オートモーティブ システムズは、オーディオ ソリューションとして、TI の業界初の GaN FET を使用した統合型降圧コンバータを採用しました。統合型降圧コンバータの高い放熱性能、速いスイッチング速度、低い損失という特長により、スイッチング レギュレータは、高温で動作すると同時に、高い電力密度と効率を維持できます。

TI の降圧コンバータは複数の GaN FET を単一のパッケージに統合しているので、パナソニック オートモーティブ システムズでは、既存の設計に迅速に適応させ、12V ソリューションでの PCB 面積を広げずに、フロントエンドの電力段のみを 48V 降圧コンバータに置き換えることができました。既存の設計は成熟していたため、パナソニック オートモーティブ システムズは、同じ特性、性能を維持し、48V ソリューションを採用する自動車メーカーに対して同じレベルの信頼を保つことができました。

統合型降圧コンバータにより、部品点数と複雑さが低減されるため、パナソニック オートモーティブ システムズのエンジニアは調達および配置する部品が減り、設計時間が短縮され、48V の高品質オーディオ システムの市場展開までの期間が短縮され、48V システム採用の迅速化を実現できました。

現在では、自動車業界は 48V オーディオ システムへ移行するための実用的でアクセスしやすく信頼性の高い方法を確立しています。完全な 48V エコシステムを待っていたり、新技術を採用した部品を再評価したりする代わりに、自動車メーカーには現在、パナソニック オートモーティブ システムズの高品質オーディオ システムなどのソリューションで 48V の車両アーキテクチャを採用できるリソースがあります。同時に、ドライバーと同乗者は、通勤を楽しく、個性的で快適なものする高品質オーディオを引き続き楽しむことができます。

「統合型降圧コンバータでの TI と協業は、48V の物語における序章にすぎませんす。このような取り組みにより、すでに信頼性の高い 48V オーディオ システムに対するお客様のニーズに対応できますが、移行はまだ始まったばかりです。それは適切なタイミングでの最適な技術です」と Gavora 氏は述べています。

パナソニック オートモーティブ システムズについて

パナソニック オートモーティブ システムズ株式会社 (PAS) は、日本に本社を置き、海外 8 カ国に子会社を持つグローバル企業であり、Tier 1 企業として、国内外の自動車メーカーにインフォテインメント システムなどの先進の独自技術を提供し、快適で安全、安心な自動車の実現に貢献しています。PAS は、「移ごこちデザイン」カンパニーになるという企業ビジョンを追求し、人々に寄り添った技術で、世界中のお客様の期待に応えることに尽力しています。

パナソニック オートモーティブ システムズは、2027 年 4 月 1 日付で社名とブランドをモビテラ (株) に変更します。