자동차 기술 - 미스비시 전기의 자동차용 신기술 디스플레이

곡면에 표시 가능한 디스플레이
소형•경량의 EPS용 모터

Mitsubishi전기는, 항례의 「연구 성과 피로회」에서, 자동차 분야의 신규 개발 기술로서, 곡면에 표시할 수 있는 차재용 디스플레이, 소형•경량화한 전동 파워 스티어링(EPS)용 모터, 태양 전지(PV)와 전기자동차(EV)의 충방전을 연계 제어할 수 있는 파워 컨디셔너 등을 공개했다. 이번 Mitsubishi가 개발한 차재용 디스플레이(그림 1)는, 다양한 곡면에 자연스러운 영상을 표시할 수 있다. 최근 자동차의 Instrument Panel은, 곡면을 살린 디자인 제품이 많다. 그래서 자동차 업체의 요구인 차 실내 공간 디자인과 일체화한, 형상의 자유도가 높은 차재 디스플레이를 제작하게 된 것이다. 개발한 시스템은, 자유 곡면 스크린에 배면 투사(Rear Projection)하여 영상을 표시한다. 광원으로서는 RGB(적, 녹, 청) 3색의 LED(발광 다이오드)를 사용한다. 광원에서의 빛은 조명 광학계를 통해, 마이크로 디스플레이에 입사한다. 마이크로 디스플레이로서, 이번 시작품에서는 DLP(Digital Light Processing) 디바이스를 사용했다. DLP는, 반도체 가공 프로세스를 사용해 Si(실리콘) 기판을 가공해, μm오더 사이즈의 매우 작은 렌즈를 48만〜131만 장 만들어 넣은 것. 이 렌즈는 표면 아래에 배치한 전극에 전압을 가함으로써 각도를 바꿀 수 있고, 이에 의해 입사광의 반사 방향을 바꿈으로써 화상을 표시한다. Mitsubishi전기는 이전부터 DLP를 사용한 Rear • Projection • TV를 상품화 해왔으며, 이번 차재 디스플레이에 그 기술을 응용한 것으로 보인다. Mitsubishi는, 이번 디스플레이에 사용하고 있는 DLP개수를 밝히지 않았다. 시스템 구성도대로 1장밖에 사용하지 않은 경우에는, 3색을 표시하기 위해 RGB의 LED를 순차 점등한다. 거기에 타이밍을 맞춰 R용, G용, B용 화상을 DLP로 표시함으로써, 잔상에 의해 3색분 화상을 겹쳐 Full Color 표시하는 구조이다. DLP에서 나온 화상은, Mitsubishi가 새롭게 개발한 곡면 가변 광학계를 통해 스크린에 투영된다. 이 광학계는 곡면에 문자나 영상을 표시할 때에 발생하는 뒤틀림을 보정하여, 자연스러운 영상 표시를 실현하는 역할을 한다. 내부 상세 내용에 대해서, Mitsubishi는 확실히 밝히지 않았지만, 초점 심도를 깊게 잡은 광학계인 것 같다. 그러므로 스크린의 형상이 바뀌어도 동일 광학계로 대응할 수 있다.효율 높은 냉각기를 개발해, 차재 기기에서 요구되는 고온 시의 각 부품 성능 저하와 수명 열화를 억제하고 있다. 또, 주행 시 진동이 있어도 화상이 흐트러지지 않도록, 광학계 전체를 강성이 높은 구조로 만들었다. 스크린은, 실외에서 들어오는 빛을 흡수하는 수지제 제품을 사용해, 밝은 실내에서도 시인성을 확보했다. 표시용 광원으로서 LED를 사용함으로써, 백색 LED Back Light를 사용한 액정 디스플레이의 약 1.5배의 컬러 재현 범위도 실현했다.

긴급시 조작력을 가볍게

이번 피로회에서 Mitsubishi는, 업계에서 거의 최소・최경량 레벨의 EPS용 모터를 전시했다. 2013년 내에 실용화할 전망. 출력 차이로 몇 가지 타입이 있지만, 이번 전시한 EPS용 모터의 경우, 정격 출력을 기존의 566W에서 598W로 향상하면서, 질량은 3.3kg에서 2.4kg로 27% 경량, 용적은 1190cm 3에 590cm 3으로 반감시켰다. 이만큼 소형•경량화 할 수 있었던 이유 중 하나는, 지금까지 모터와는 별체였던 컨트롤러를 모터 본체의 케이스 안에 조립했기 때문이다. 그림 3 왼쪽 기존형 모터의 상부에 있는 Box형 부분이 컨트롤러로, 모터 축에서 컨트롤러 윗면까지의 높이는 97mm있지만, 신형 모터에서는 65mm로 단축시켰다. 모터 구조도 기존과 다르다. 기존에는 로터의 영구 자석이 링 형상이며, 1주에 극이 8회 반전하는 8극 링 자석으로, 여기에 12극 스테이터를 조립했지만, 신형 모터는 10장의 분할된 영구 자석을 로터 주위에 부착한 10극 세그먼트 자석으로서, 자석 상호의 자기 간섭을 줄였다. 신형 모터는 컨트롤러의 기능도 진화시켰다. 돌로 포장한 노면에서 스티어링에 미세한 진동이 전달되어 오는 경우에는, 스티어링계의 감쇠력을 올려, 진동을 감쇠시키는 제어를 한다. 또, 긴급 시에 위험을 회피하기 위해, 빠른 속도로 스티어링을 조작한 경우에는 그것을 검지해 보조력을 높여, 가벼운 조작력으로 신속히 스티어링을 조작할 수 있는 제어도 새롭게 첨가했다. 이번 피로회에는, PV와 EV를 연계 제어하는 파워 컨디셔너를 업계 최초로 전시했다(그림 4). 이것은, 평상시에는 PV 전력과 EV로 심야에 충전한 전력을 효율적으로 활용해 피크 시간대의 전력 소비량을 저감 하는 것 외에, 재해 시에 계통 전력이 정전된 경우에는 PV의 잉여 전력을 EV에 충전한다. 가정용 전력 소비를 절약하는 제어와 조합해, 1주일 이상 전력을 공급할 수 있다. 기존의 EV와 연계되어 있지 않은 파워 컨디셔너에서는, 계통 전력이 정전되고, PV 발전량이 규정치보다 커지면, 잉여 전력의 갈 곳이 없어져, 파워 컨디셔너가 정지했었다. 이번 파워 컨디셔너는 EV의 상태를 방전에서 충전으로 전환하기도 하고, PV 발전량을 억제하는 기능을 갖추기 때문에, PV 발전량이 많은 경우에도 기능을 정지하지 않고, 전력 공급을 계속할 수 있다.