SSK 株式会社 新社会システム総合研究所

■概要■
数々の先端技術を導入した「サイバートラック」テスラの設計思想と開発方針を読み解く
　テスラは、米国で人気のピックアップトラックの電気自動車（EV）として「サイバートラック」を2023年11月末に発売しました。数々の先端技術をいち早く導入し、自動車関連の技術者にとっては今後のEV開発において絶対に目を離せない存在です。日本への市場導入は未定なことから米国仕様車を入手し、分解調査を実施しました。
　最大の特徴は、ステアリングシャフトがなく、ステアリングの切れ角を電気信号で伝達し、操舵する「ステア・バイ・ワイヤ」を採用していること。後輪も±8.5度ほどステアリングと連動して操舵できるため、大きな車体にかかわらず普通車の感覚で運転することができるようになっています。
　車体は、前後に「ギガキャスト」と呼ばれる大型アルミ鋳造品で構成されています。さらに車体を構成する部品の多くに鋳造品を採用しており、キャスト構造の車体といっても過言ではありません。また、車体の下部は電池パックが構造部材として配置され、電池パックがフロアとして機能しています。
　電池パックは「4680」と呼ぶ円筒型セルを用いたリチウムイオン2次電池を採用し、電池パックの薄型化を実現しています。さらに、電池パック後部にある「ペントハウス」と呼ぶ高電圧ユニットに搭載されている車載充電器/DC-DCコンバーターを一体化したユニットは、新たに外部給電が可能な「V2H」の機能を装備したにもかかわらず、「モデル3」よりも小型・薄型化が進んでおり、驚きに値します。
　分解車両は四輪駆動車で、リア駆動ユニットは永久磁石式で、フロント駆動ユニットは誘導式を採用するものの、外観上の違いはなく、減速機やインバーターを含めて部品の共有化を図っています。インバーターは、驚異的に小型化されていたモデル3のインバーターよりも一回り小さくなっており、テスラの技術進化を垣間見ることができます。
　電装品としては、48V車載ネットワークを新たに構築し、電流値とハーネスの重量を大幅に低減させています。電子制御ユニット（ECU）は中央集権化を進めた「ゾーン型」を進化させ、電子部品に合わせて48Vや12Vなど各電圧で作動する新たなアーキテクチャーを開発しています。水冷式車載コンピューターは、自動運転支援システムの制御には自社開発のSoCを2つ搭載した基板を、マルチメディア系の制御にはAMDのSoCを搭載した基板を採用しています。
　自動運転支援システムのセンサーは、LiDARは用いずに8個の外部カメラで対応したほか、車内には室内カメラと乗員検知用のレーダーを装備しています。このほか、3段階で車高を変えられるエアサスペンションを採用し、その空気圧を利用して電池パック内部を加圧して水の侵入を防ぐ用途にも流用するなど、多彩な装備を満載しています。
　本レポートには、これまでの自動車にはない、新しい発想で技術導入を積極的に進めるテスラの設計思想や開発方針、技術動向を捉える上で欠かせない情報を多数掲載していますので、ぜひご活用ください。

■見どころ■
1．ステアリングシャフトを廃止したステア・バイ・ワイヤを初採用
　ZF製のステア・バイ・ワイヤ対応の操舵システムを搭載。
　ステアリングシャフトを廃止できるフェールセーフを実現。
　ステアリングから操舵システムまでの構造を掲載。
2．アルミ鋳造を多用する車体構造　前後にギガキャストを採用
　車体の前後に9000トン級のギガキャストを用いた大型アルミ鋳造部品を採用。多くの構造体を鋳造品で形成。その構造から材質まで徹底調査。
3．大型の円筒型セル「4680」を搭載　薄型化した電池パックをフロアに大型の円筒型セル「4680」を採用し、モジュールレス化して電池パックを薄型化。電池パックは車体のフロアとして機能。電池パックの構造から電池セルの材料分析まで解説。
4．薄型化・軽量化が進むPCS、
　　電解コンデンサーレスでプレーナートランスを採用
　薄型・軽量化を図った車載充電器/DC-DCコンバーターを一体化したユニット「PCS」を搭載。アルミ電解コンデンサーレスで、プレーナートランスを採用するなど新たな電力変換回路を徹底分析。
5．小型・低背化が進むインバーター　
　　永久磁石式と誘導式でモーター構造を共通化
　テスラ「モデル3」より小型化が進展したインバーター、前輪用の誘導モーターと後輪用の永久磁石式モーターの構造の多くを共通化。
　進化した駆動ユニットを徹底分解。
6．48V車載ネットワークを新構築　ECU間の情報伝送にEthernet
　他社に先駆け48V車載ネットワークを導入するとともに、ECU間の情報伝送にEthernetを採用。
　高電圧化と統合化が進む各種ECUを徹底分解。
7．自社開発SoCを搭載する車載コンピューター　
　　マルチメディア系のSoCはAMD製
　水冷式車載コンピューターは自動運転支援システム系用に自社開発のSoCを2個、マルチメディア系用にAMD製のSoCを1個採用。
　電子制御の心臓部である車載コンピューターを徹底分解。

＜1＞総論
1．全体概要
　・サイバートラックの仕様
　・サイバートラックの特徴
2．モデル3との比較
　・概要
　・駆動ユニット
　・モーター
　・インバーター
　・PCS
　・電池セル
3．ステア・バイ・ワイヤのフェールセーフ試験
　・概要
　・試験結果

＜2＞パワートレーン
1．パワートレーン概略
　・概要
2．パワートレーンの電気的接続
　・概要
3．フロント駆動ユニット
　・概要
　・ユニットの構成
4．リア駆動ユニット
　・概要
　・ユニットの構成
5．フロントモーター
　・概要
　・フロントモーターのステーター
　・フロントモーターのローター
　・レゾルバ
6．リアモーター
　・概要
　・リアモーターのステーター
　・リアモーターのローター
7．フロントインバーター
　・概要
8．リアインバーター
　・概要
　・内部の構成
　・冷却器
9．フロント減速機
　・概要
　・内部の詳細
10．リア減速機
　・概要
　・高圧端子台と冷却配管
　・電磁式デフロックユニット
11．高電圧ユニット
　・概要
　・内部の構成
12．PCS（車載充電器/DC-DCコンバーター）
　・概要
　・内部の構成
13．OBCの電源回路シミュレーション
　・概要
　・電源回路の構成
　・マトリックスコンバーターの動作原理
　・トランスと共振インダクター
　・PCSの電子部品
　・OBCの動作をシミュレーターで解析
14．電池パック
　・車体からの取り外し
　・電池パックの概要
　・内部の構成
　・電池セル監視基板
15．電池セル
　・電池セルの概要
　・電池セルのX線CT像
　・電池セルの分解
　・正極材の分析
　・正極単体での充放電特性
　・負極材の分析
　・負極単体での充放電特性
　・セパレーターの分析
　・電池セルの充放電特性
　・電池セルの高率放電/充電曲線
　・電池セルの充放電サイクル試験
　・電池セルのI-V特性（10秒放電）
　・ナイキストプロット測定
16．熱マネジメントシステム
　・概要
　・スーパーマニフォールドV2
　・オクトバルブ
　・ヒートポンプ用コンプレッサー
17．外部充電ユニット
　・概要
　・配線の詳細

＜3＞シャシー
1．シャシー概略
　・概要
2．エアサスペンション
　・概要
3．フロントサスペンション
　・概要
4．リアサスペンション
　・概要
5．ステア・バイ・ワイヤ
　・概要
6．室内操舵ユニット
　・概要
　・制御基板付きモーター
　・減速機
　・回転角センサー
7．前輪転舵ユニット
　・概要
　・アクチュエーターユニット
8．後輪転舵ユニット
　・概要
9．ブレーキシステム
　・概要
10．フロントブレーキ
　・概要
11．リアブレーキ
　・概要
　・電動パーキングブレーキ用モーターユニット
12．ペダル
　・アクセルペダル
　・ブレーキペダル
13．タイヤとホイール
　・概要

＜4＞車体
1．車体概略
　・概要
2．プラットフォーム（ギガキャスト骨格）
　・概要
　・車両剛性や衝突安全性向上への対策
3．ギガキャストとアルミ鋳造品の分析
　・成分分析
　・組織分析
4．ステンレス外板
　・成分分析
　・外側パネルの結晶構造
　・外側パネルの塩水噴霧試験
　・外側パネルの孔食電位測定
　・外側パネルの硬度試験
5．フロントドア
　・概要
6．リアドア
　・概要
7．フロントフード
　・概要
　・前面パネル
8．テールゲート
　・概要
9．フロントフェンダー
　・概要
10．リアフェンダー
　・概要
11．荷台
　・概要
　・荷台シャッター
12．フロントバンパー
　・概要
13．リアバンパー
　・概要

＜5＞内装
1．内装概略
　・概要
2．インストルメントパネル
　・概要
3．センターコンソール
　・概要
　・スマートフォン用ワイヤレス充電器
4．ステアリング周辺
　・概要
5．フロントシート
　・概要
　・内部分解
6．リアシート
　・概要
7．ステアリングメンバー
　・概要
8．フロアマット
　・概要

＜6＞電装品
1．電装品概略
　・概要
2．フロントカメラユニット
　・概要
　・ADAS用2眼カメラ
　・GPS/GNSSマルチバンドアンテナ基板
3．下部フロントカメラユニット
　・概要
4．リアカメラ
　・概要
5．フェンダーカメラ
　・概要
6．Bピラーカメラ
　・概要
7．室内カメラユニット
　・概要
8．室内ミリ波レーダー
　・概要
9．センターディスプレー
　・概要
10．リアディスプレー
　・概要
11．キーレスシステム
　・概要
　・Bluetooth/UWB受信機
　・NFC内蔵Bピラーカバー
12．オーディオシステム
　・概要
　・スピーカーの搭載場所
13．空調システム
　・概要
　・HVAC
14．エアバッグシステム
　・概要
　・エアバッグ用ECU
15．ヘッドライト
　・概要
　・メインヘッドライト
　・ヘッドライトバー
16．リアライト
　・概要
　・メインリアライト
　・リアライトバー
17．48V系蓄電池（リチウムイオン電池）
　・概要
　・電池ユニット分解
　・電池セルの分析

＜7＞ECU
1．ECU概略
　・概要
　・主要ECUの搭載位置と配線
2．車載コンピューター
　・概要
　・マルチメディア用基板
　・自動運転支援用基板
3．レフトボディコントローラー
　・概要
　・基板の詳細
4．ライトボディコントローラー
　・概要
　・基板の詳細
5．リアボディコントローラー
　・概要
　・基板の詳細
6．ドアコントローラー
　・概要
　・基板の詳細
7．TCU（テレマティクス・コントロール・ユニット）
　・概要
　・内部の詳細
　・基板の詳細
8．トレーラーECU
　・概要
　・基板の詳細