【東京モーターショー 2019】コンチネンタルの考える次世代自動車世界とは？　タイヤの回転エネルギーで自動的に空気圧を調整するスマートタイヤも展示

自動運転（Autonomous Driving）技術関連の展示

　自動運転技術を構築する上で欠かせないのが、周辺環境を把握するための技術だ。そのキー技術の1つがLiDARだが、コンチネンタルではこのLiDAR技術において先進的な製品を発表している。ブースで展示されているのは短距離LiDAR「HFL110」だ。

面照射型短距離LiDAR「HFL110」

　これまでにも米国 ラスベガスのCESなどで何度か展示されているHFL110だが、ついにリリースされることになる。HFL110の最大の特徴は、いわゆるレーザーを照射・走査するのではなく、面照射するところにある。

　レーザー走査タイプでは、レーザー光を一定時間をかけて外界に向けて「横方向照射」×「徐々に下方向に照射軸をずらす」という文字通り“走査”を行なう必要があるが、この方式では高速移動時や振動時に取得深度イメージが歪んだりずれたりしてしまう。これは、レーザー走査中に外界が動くことになってしまうため。コピー機にセットした原稿をコピー中に動かすと、印刷されたコピーの画像が曲がったりすることと同じだ。HFL110ではレーザー光を面照射するため、こうした現象が起きない。

　ただし、解像度においては一定の妥協があり、HFL110で得られるのは画角垂直120度×水平30度の画角に対して128×32ピクセル程度の深度情報となる。フレームレートは25FPS相当。

　コンチネンタル側の説明としては「HFL110の守備範囲とする50m範囲では解像度は必要十分である」「スキャン用の構造物を持たないため耐久性に優れている」ことなどをHFL110の特徴として挙げていた。

ブース前に立つ説明担当者をHFL110が捉えたときの取得深度イメージ

接続性（Connectivity）技術関連展示

　フランクフルトモーターショーに出展された「スマートタイヤ」アーキテクチャともいうべきコンチネンタルの「Conti C.A.R.E.」のコンセプトモデルが、今回の東京モーターショー 2019で一般向けに日本初お披露目となっている。ちなみに、Conti C.A.R.E.の「C.A.R.E.」の部分はConnected/Autonomous/Reliable/Electrifiedの頭文字を取ったものである。

「Conti C.A.R.E.」採用コンセプトタイヤ

　Conti C.A.R.E.のコンセプトは注目すべき点が2つある。1つは「ContiSense」と名付けられたシステムで、このシステムにより、タイヤの表面温度と空気圧はもちろん、タイヤの摩耗度、損傷箇所などをセンシングすることが可能となっている。

　実は、ContiSense対応タイヤでは、使用されるゴム材に新開発の導電性材質を混ぜ込んでおり、この電導性を利用することでタイヤの内部に微弱電気パルスを出力し、その状態を監視するのだ。タイヤのトレッドパターンのゴムが薄くなったり、釘などが刺さって損傷するとこの電気情報が平常時から変化するため、タイヤのトラブルを早期に検出できるというわけである。

釘が刺さるといったタイヤ面への損傷は「損傷した」という事実以外に、タイヤ表面上の位置までを検出できる。これも電気パルスの変化から検出が可能なのだ

　すでにタイヤ内の空気圧や空気温度を検出する仕組みは高級車向けのタイヤで実現されており、そのセンサーは通常はホイール側に取り付けられている。ところがContiSense対応タイヤでは、このセンサーがタイヤ側に取り付けられているため、温度についてはタイヤの表面温度を計測できる。ここも特長としてアピールされていた。

これまでの高級車などが搭載していた無線空気圧センサーはホイール側に実装されていたが、ContiSenseはタイヤ側に実装される

　なお、こうしたContiSenseが取得した情報はリアルタイムに「ContiConnectLive」と呼ばれる情報集約システムによって集計され、自動車の管理者や担当ドライバーが随時参照することができる。

　Conti C.A.R.E.を支える2つ目の技術は「自動空気圧調整システム」だ。これは、タイヤのホイール側に内蔵された遠心ポンプを利用して、リアルタイムに空気圧を制御する仕組み。

　空気の出し入れはどうやって行なうのか。これを実現する仕組みが実に画期的だ。というのもクルマが走行している際に、必然的に回転することとなるタイヤの遠心力を利用するのだ。なので、電動ポンプなどは不要なのである。具体的にはタイヤが回転することで発生する遠心力でシリンダー内のピストンを往復させる。

遠心ポンプのクローズアップ。遠心力でピストンが外側に振りまわされることで、空気が空気リザーブタンク（青く丸い部位）に送られる。遠心力が弱まるとバネがシリンダーを押し戻す。なお、吸入される空気はそのままホイール外の外気から取り入られる

　なお、この遠心ポンプで得られた空気は直接タイヤ内には送られず、いったん空気リザーブダンクに蓄えられる。ではどのタイミングで空気がタイヤ内に送られるかというと、前出のContiSenseが取得した情報で判断する。

　例えば、乗車人数や荷物が多く車重が重い時には空気をより多く入れ、逆に車重が軽い時には空気を抜く。走行中のタイヤ温度によっても空気体積は変わり、雨天/晴天といった路面状況によっても適切な空気圧は変わる。それこそ1輪ごとの最適な空気圧をリアルタイムに維持できるというわけである。

「そこまでタイヤをケアする必要ってあるの？」という疑問はごもっとも。実はこのConti C.A.R.E.は（当面は）一般ユーザー向けのソリューションではなく、運送業、運輸業向けのソリューションだという。

「ContiConnectLive」が提供する情報の例。企業が所有する複数車両の各車両のタイヤ状況が一目瞭然となる

　多数のトラック、バスを管理・運行している運送業、運輸業を営む企業ではタイヤの管理が最重要項目になっているという。例えば、バスであれば時間帯、トラックであれば往路と復路で車重がまったく異なっており、最適な空気圧管理を行なうことは、そのままタイヤ寿命延命（実質的なコスト削減）や安全運転の実践に直結する。コンチネンタルとしては、無人の自動運転のバスやトラックが走行する未来において、Conti C.A.R.E.は非常に重要な技術となると考えているようである。

今回展示されていたConti C.A.R.E.対応コンセプトタイヤは横溝がないことも特長として挙げられていた。これは自動運転×電動ベースのバスやタクシーでは最高速がそれほど高くならないため。縦溝のみにすることで転がり抵抗が低減され、電費の向上に貢献する。また、縦溝の中に空いている「無数の微細穴付き突起」はロードノイズを低減させる役割を果たす。具体的には、凹部に溜め込まれた衝撃音を、この無数の微細穴付き突起構造によって拡散することで低減している

電動化移動手段（Electric Mobility）

「世の中に電気自動車が増えてくると、ブレーキシステムの様相が変わってくるはずだ」。そう考えたコンチネンタルでは、EV時代を見据えた新ブレーキシステムを考案し、研究開発をスタートさせている。ブースではその最新成果物が展示されている。

　ハイブリッドカーを含めた、電動動力を組み合わせた自動車において、多くの車両は回生ブレーキシステムが備えている。走行中の車輪の回転エネルギーでモーターを回して発電するとともに、その回転抵抗を制動力（ブレーキ）として利用するのが回生ブレーキの動作原理である。

　EVにおいては、この回生ブレーキの役割が大きいため、従来のガソリンエンジンベース車両向けのブレーキステムがややオーバースペックな場合が多くなってくるのだという。

　例えば、かなりの割合の制動力が回生ブレーキで得られるため、ブレーキシステム側の発熱量が減ることになるという。そこで、これまでは適用できなかった軽量化技術や、使えなかった素材ができるようになってくるのだとか。

　このテーマでコンチネンタルが展示していたのは2つ。1つは徹底した肉抜きを行なったブレーキキャリパーの「Bionic Caliper」だ。まるで生き物の骨のような見た目のこのキャリパーは、まさに人体の背骨をモチーフにしてCAE（Computer Aided Engineering）で構造解析を行なってデザインされたもの。従来のブレーキキャリパーのような堅牢性でブレーキパッドをローターに押しつける必要がないため、このようなデザインでOKなのだ。そして、このヒートシンクのような表面積が多い形状は、放熱効果の高効率化にも貢献する。

EV時代のブレーキキャリパー「Bionic Caliper」。回生ブレーキの存在があることで、ブレーキパッドの依存率も下がることから、このキャリパーは従来の半分程度の厚さのブレーキパッドの装着を想定しているという

　2つ目は新構造のドラムブレーキだ。ドラムブレーキは制動力を発生する構造物が密閉構造の中にあるために発熱量が大きい。しかし、EVでは回生ブレーキの存在があることで、ドラムブレーキの依存率も低い。実際、コンチネンタルの分析によれば、想定される発熱量は従来のガソリン車と比べて半分以下になるのだとか。そこでEV向けのドラムブレーキでは、ガソリン車向けのドラムブレーキには使えなかったアルミ素材が使えるようになるという。アルミは軽量なのでドラムブレーキの軽量化が見込めて、軽量化は電費向上にも繋がる。

EV時代での活用を想定したドラムブレーキの切断モデル。アルミ素材ボディであることをアピールするため、左側はアルミの素地をわざと露出させている

　展示されていたアルミ材使用のEV向けドラムブレーキにはもう1つ仕掛けがある。それはブレーキトルクセンサーだ。

　従来のABSやESCといった電子制御ブレーキシステムにおいて、ブレーキの作動状況を把握するために車軸の回転量から推測していた。このブレーキトルクセンサーでは、その時点で発生している制動力そのものを計測できる構造となっており、制動力を最適化できるという。もちろん、4つのブレーキを個別に制御することも可能。コンチネンタルの担当者は、このブレーキトルクセンサーを使った電制ブレーキは、自動運転の実現において欠かせないものになるだろうと語っていた。

この構造物がブレーキトルクセンサー。ドラムブレーキ専用のもの