IVIシステムのエネルギー消費
車載インフォテインメント (IVI) システムは、メディア再生や高度な接続オプションなどの機能が追加され、ますます複雑になっています。その結果、これらのシステムはより多くの電力を消費することになります。車両がどれだけのエネルギーを消費するかを完全に理解することは、最高のパフォーマンスを保証するだけでなく、移動という車両の主な目的を守ることにもつながります。
さまざまな部品の電力要件
IVIシステムはさまざまな部品で構成されており、各部品が動作するために必要な電力はそれぞれ異なります。
ディスプレイ画面: 最近のIVIシステムには、高解像度の画面が組み込まれていることがよくあります。これらの画面の中には、特に大型のものやOLED技術を採用したものは、大量の電力を消費することがあります。
プロセッサとメモリ: 中央処理装置 (CPU) とグラフィックス処理装置 (GPU) は、IVIシステムの頭脳です。特にメディアのデコードやリアルタイムナビゲーションなどの負荷の高い作業を実行する場合、多くの電力を消費する可能性があります。同様に、RAMとストレージオプションも電力を消費しますが、通常は他の部品ほど電力を消費しません。
接続モジュール: Wi-Fi、Bluetooth、携帯電話通信などの機能には独自のチップとアンテナが必要であり、それらはすべて動作方法と送信するデータ量に応じて電力を消費します。
オーディオシステム: 完全なサウンド体験には高忠実度のスピーカーとアンプが必要ですが、特に音量を最大にすると多くの電力を消費する可能性があります。
センサとカメラ: 多くのIVIシステムには、ビデオ通話や拡張現実ガイダンスなどのためのカメラが組み込まれています。これらや他のモニタよって電力需要が増加しますが、それらは総電力のほんの一部にすぎません。
各部品がどれだけの電力を消費するかを知ることで、プランナーはリソースを最適に使用する方法を決定し、最も重要な機能に十分な電力が供給されるようにしながら、システム全体を可能な限り効率的にすることができます。
表1: 最新自動車におけるIVI電力消費分布の例
| インフォテインメントシステムに搭載される電子機器の電力推定 | |
| 部品 | 電力コスト |
| リアルタイム通信 (インフォテインメントゲートウェイ) およびユーザーインタフェースアプリケーション用のヘッダーユニットCPUおよびGPU | 400W〜500W |
| オーディオシステム (プレミアム) | 250W |
| デジタル信号プロセッサ (DSP) | 100W | 柔軟な3つのディスプレイの同時表示 (1080pセンターコンソール、計器クラスター用の720p60ナビゲーションウィンドウ、および540p60HUD) | 80W〜120W | Wi-Fi | 20W |
表からわかるように、総消費電力は約1kWで、その大部分をステレオシステムとヘッダーユニットが占めています。標準の12Vセットアップの場合、これは約84Aの負荷電流に相当します。すべての部品が直接48Vに変換されると、合計電流は21Aまで低下します。
車両バッテリー寿命への影響
IVIシステムの電力使用を組み合わせると、特にエンジンがオフで車が「アクセサリ」モードのときに、車のバッテリーに大きな負担がかかる可能性があります。通常のガソリン車の場合、エンジンをかけずにIVIシステムを頻繁に使用すると、バッテリーの消耗が早くなり、バッテリーの寿命が短くなり、車の始動ができなくなる可能性があります。
電気自動車 (EV) には、一次トラクションバッテリーと電子機器に電力を供給する補助バッテリーが搭載されています。ただし、車両が停止しているときに補助バッテリーが一次トラクションバッテリーから充電され、その電圧が低すぎると、長時間使用した後に走行距離が短くなる可能性があります。
また、高電力消費が頻繁に発生し、長時間続くと、バッテリーの消耗が早くなる可能性があります。その結果、IVIシステムは多くの便利で役立つ機能を提供しますが、それらがどのようにエネルギーを使用するか、そしてその使用と車の全体的な健全性および機能性とのバランスをとることが重要です。
次のセクションでは、車のパフォーマンスや寿命に影響を与えずにIVIシステムが最適に動作するように、これらの電力ニーズを管理および削減する方法について説明します。
電力管理戦略とテクニック
IVIシステムは常に複雑化し、機能が増えるため、強力な電力管理技術がこれまで以上に重要になっています。適切に機能する電力管理により、車両部品が良好な状態を保ち、バッテリーが健全に保たれ、電気自動車の場合は総走行距離の延長にも役立ちます。高度な方法と戦略的な設計原則を使用することで、IVIシステムの機能性に影響を与えることなく、エネルギー消費を削減することができます。
エネルギー効率の高い設計原則
効果的に機能する電力管理は計画段階から始まります。エネルギーを節約するために設計された基本ルールを導入すると、IVIシステムが一般的に使用するエネルギー量に大きな影響を与える可能性があります。
部品の選択: 低電力プロセッサ、エネルギー効率の高いメモリソリューション、および電源を部品として選択すると、電力使用量を大幅に削減できます。現在の省エネ基準を満たしているか、省電力モードが組み込まれている部品を選択するのが最適です。
最適化されたソフトウェア: 特定のハードウェアで動作するように設計されたソフトウェアを使用すると、多くの電力を節約できます。これには、よりシンプルなコーディング方法を使用する、メソッドの動作をより良くする、不要なバックグラウンドプロセスを削除することなどが含まれます。
スリープモードとスタンバイモード: エネルギーを節約するために、使用されていない部品をスリープ状態にすることを厳格に実施できます。たとえば、ユーザーが音楽だけを聴いている場合は、画面などの重要でない部分をミュートしたりオフにしたりすることができます。
アダプティブ明るさ: 室内の光量に応じて画面の明るさを変えるシステムは、多くの電力を節約できます。
動的な電力割り当てとスケーリング
リアルタイムの電力管理方法により、設計原理のみの場合よりもエネルギー効率をさらに向上させることができます。
動的電圧と周波数スケーリング (DVFS): DVFSは、ジョブのニーズに応じて、部品 (CPUなど) の電圧と周波数をリアルタイムで変更します。部品は、あまり動作していないときは低い電圧と周波数で動作し、電力を節約します。DVFSを使用するには、CPUとその電源の両方がDVFSで動作するようにする必要があります。
ロードバランシング: ジョブが複数のコアまたはプロセッサ間で効率的に分割されるため、負荷分散によって単一コアのピーク電力要件を下げることができます。この方法は電力を節約できるだけでなく、システムの効率も向上します。
コンテキストアウェアな電源管理: システムは、ユーザーの運転モード、時間帯、デバイスの通常の使用方法などを確認して、ユーザーが気付く前に電力を処理できます。たとえば、車が停止し、エンジンがオフになっている場合、バッテリー寿命を節約するために、一部の重要度の低い機能が低電力状態になることがあります。
部品のパワーゲーティング: 文字通り、使用されていない部品やサブシステムの電源をオフにすることを、部品のパワーゲートと呼びます。IVIシステムの使用されていない部分を分離して遮断することで、大量のエネルギーを節約できます。ただし、パワーゲーティングが正しく機能するようにするには、状態の保持、ウェイクアップ時間、制御ハードウェアのオーバーヘッドなどについて考慮する必要があります。
最後に、IVIシステムが最近の運転にとってより重要になるにつれて、IVIシステムが使用する電力の量が自然に改善の焦点となるでしょう。これらのシステムは、革新的な設計と柔軟な制御方法により、車両の電力リソースに過度の負担をかけずに多くの利点を提供できます。後半で、これらのシステムを安全に保ち、電力を確保して、効率性と信頼性を高める方法について説明します。
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