新しい制御技術で、 環境にいいクルマを実現したい。

2014年5月30日掲載

(株)デンソーは、愛知県刈谷市を本拠とする世界有数の自動車部品メーカーです。グループ会社のトヨタ自動車をはじめとして、世界の30以上の国と地域で事業を展開しています。今回、インタビューにご登場いただいた竹内初美さんは、自動車の心臓部といってよい、ガソリンエンジンの制御システムに携わるエンジニアです。高専で電気工学を学ばれた後、京都大学を受験。物理工学科へ入学して、院では航空宇宙工学を専攻したというユニークな経歴をお持ちです。

プロフィール

2002年3月
新居浜工業高等専門学校電子制御工学科卒
2003年4月
京都大学工学部物理工学科入学
2008年3月
同上 卒
2008年4月
京都大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻 入学
2010年3月
同上 修了
2010年4月
(株)デンソー入社
2010年10月
パワトレインシステム開発部配属、現在に至る。

※2014年4月現在。本文中の敬称は略させていただきました。

ロボットやテレビが電気回路で動く理由を勉強したい

竹内さんは新居浜高専の電子制御工学科で電気工学を学ばれたということですが、まず高専に進まれた理由を教えてください。

竹内:高専へ進んだ理由は父親の影響がありました。父親が家電製品の修理の仕事をしていたので、家でも基板や回路を見る機会が多くあり「これはどうやって動いているんだろう」と自然に興味を持った感じですね。工業系の仕事の中でも、ものを動かす電気制御に興味を持ち、高専では電気・電子工学を学びました。

具体的にどんなものを電気制御したいと思われたのですか。

竹内:最初はやはりテレビやロボットなどですね。それらがどうしてこんな基板と回路で動くのか、すごく好奇心がそそられて電気回路を勉強したいと思って高専の電子制御科へ進みました。

女性は電気回路に興味を持たなそうなイメージがありますが?

竹内:私の周りはそういう電気回路に興味がある女子の友達が自然と集まりましたよ(笑)。

理論や数式がカタチになる、電気のものづくりは面白い

電気工学を学ばれて印象に残っていることはございますか。

竹内:理論や数式、記号がそのまま電気回路として表現できることに驚きました。余談ですが、電気工学は理論が先行して勉強しがちになるのですが、ものを触りながら学んでいくともっと理解が深まるのではないでしょうか。例えば高専ロボコンなんかもそうですね。学んだことがロボットというカタチになる。私も今思うと、やっておいたらよかったなぁと思っています(笑)。

なるほど。他に電気工学を学ばれて、思い出に残っていることはございますか。

竹内:電気回路を担当してくださった先生が、興味のあることはなんでも学生にやらせてくれる方でした。ある日、わたしと友達でクリスマスカードをつくろうとしたのです。二つ折りで開いたら、音楽が鳴るカードをつくろうと思ったのです。

よくクリスマスの季節に街中で売っているカードですね。

竹内:ええ。中に小さな回路が入っていて簡単そうに見えたのですが、あれを実際につくろうとすると、思った以上に大きくなり、音が全く鳴らないのです。なかなか音がならないので、先生もいっしょに休日返上で考えていただいて、苦労の末、やっと動きだしました。すごく感動しましたね。

研究に没頭できるのは学生時代だけです

そして京都大学の物理工学科へ編入ではなく受験をされました。

竹内:はい。高専は電気回路に興味があって入ったのですが、こんどはどういう動かし方をすればよいのかを知りたいとおもいました。そこで、その基礎から学びたいと思って受験しました。京都大学の物理工学科では、主に機械工学を学びました。院では、輸送機器の分野を手掛けようと思い、かねて興味のあった宇宙機の制御を研究するため、航空宇宙工学専攻に進みました。

航空宇宙工学専攻の研究室では、どのようなことを研究されていましたか。

竹内:人工衛星などの宇宙機はバッテリー交換をすることが難しく、また搭載燃料の量も限られているため、少ないエネルギーで姿勢制御や軌道修正することが求められています。私はその中でもできるだけ少ないエネルギーで、宇宙機を目標とする姿勢に制御する手法を研究していました。

研究室での思い出を教えてください。

竹内:理論大好きな学生が多かったです。不等号の“=”の有無で何時間も議論したこともあります(笑)。学生は研究においてコストパフォーマンスを求められているわけではありません。ですから、興味さえあれば何時間も研究ができる環境です。会社に入ったらそういうわけにはいきませんので、学生のうちに十分時間をとって研究に没頭できたのはよかったと思います。

宇宙機から自動車部品の制御へ、デンソーに入社した理由

宇宙機を研究されていた竹内さんが、自動車部品メーカーのデンソーに入社されたのはなぜですか。

竹内:就職活動を進めていくにつれて、宇宙機よりも小規模のシステム全体を見渡せるような制御系を対象とする仕事に就きたいと考えるようになりました。宇宙機はものが大きいので、どうしても一部分しか手掛けることができません。私は、小さくてもいいのですべて自分でつくりたいと思って、家電や輸送機器関係の会社を志望しました。

家電や輸送機器関係を志望していて、最終的にデンソーを決めたわけですね。

竹内:はい。デンソーは自動車部品のメーカーなので、機械系エンジニアが多いと思われていますが、電気系エンジニアも多く在籍しています。私は自動車のことはあまり詳しくなかったのですが、研究開発や人材育成に力を入れており一から教えてもらえるということで非常に良かったです。また大学時代にカナダのトロントへ留学してインターンシップの経験もあったので、国際的な仕事ができる点にも魅力を感じました。

撮影に使用させていただいた、愛知県刈谷市のデンソー本社ビル内の「デンソーギャラリー」。
デンソーの先端技術から沿革、会社概要、社会貢献などが分かりやすく紹介されています。

ミクロン単位で排気ガスを制御する、ガソリンエンジン制御技術

現在手掛けているお仕事を教えてください。

竹内:入社してから現在まで、ヨーロッパの自動車メーカー向けのガソリンエンジン制御システムの開発に携わっています。ガソリンエンジンは、空気と燃料を混ぜた気体をシリンダに吸入・点火し、燃焼に伴って膨張する力を利用してピストンを押し下げてトルクを出す構成ですが、私はその中でもECU(電子制御装置※1)による、燃料噴射系製品(※2)の制御開発を担当しています。

ガソリンエンジンシステム制御システムの図です。ガソリンエンジン制御システム(直噴)は、ガソリンの消費量(CO2排出量)低減と高出力化を実現するシステムとなります。竹内さんが指をさしている箇所(緑の基板)が「ECU(電子制御装置)」です。

指を差している四角い黒のECU(電子制御装置)の中のICに書き込むアルゴリズムを、竹内さんは担当されています。

ECUによる燃料噴射の制御によって、何が実現できるのですか。

竹内:燃料噴射量を精度良く制御できることです。これによって、自動車の燃費改善や、エミッション(自動車からの排気ガスなど大気中に排出される大気汚染物質)やドライバビリティー(運転性能)に対して貢献することができます。例えば地球環境面では、良くニュースで聞くPM2.5(微小粒子状物質)も減らせます。これは、ミクロン単位の制御で行っています。

燃料噴射を制御することで、排気ガス削減などに貢献できるわけですね。具体的に竹内さんはどのようにECUを使って燃料噴射系製品を制御されているのですか。

竹内:エンジンはECUに搭載されるIC(半導体集積回路)によって電子制御を行います。私はICに書き込まれる制御仕様(アルゴリズムのようなもの※3)をつくっています。エンジン試験や実車試験などを行って、どうすればお客様が満足してくれるような制御ができるか、改善を繰り返してより良いアルゴリズムをつくりあげます。ヨーロッパのお客様とWEB会議などで打ち合わせもよく行いますね。

これまでのお仕事の中で印象に残っていることはございますか?

フューエルポンプ(左:燃料ポンプ)で加圧された燃料は、最後インジェクタ(右:燃料を噴射する装置)で噴射されます。この燃料噴射を最適化して制御しているのが、竹内さんが担当しているECUです。

竹内:私は高専、大学、大学院と理論研究やシミュレーションに関する研究を行っていたため、ほとんど実機を使ったことはありませんでした。ですから実験装置や設備をつかって、はじめて自分の意図通りにエンジンの部品を動かして、パフォーマンスに改善が見られたときには感動しましたね。自分が書いたアルゴリズムを用いたICで、排気ガスが減ったところをリアルに見ることができました。

(※1)ECUとは、Electronic Control Unit(電子制御装置)の略。車載ECUは、エンジン制御の他、駆動系統など様々な制御に使用されている。
(※2)ガソリンエンジンにおいて、液体の燃料を吸入空気に霧状に噴射する製品群。
(※3)アルゴリズムとは、コンピュータを使用してある特定の目的を達成するための処理手順。

電気の知識や技術は、エンジニアにとって必ず必要になる

学生時代に学んだ電気工学は今のお仕事にどのように活かされていますか。

竹内:これは電気工学というより工学全般ですが、自分で組み立てた理論と仮説に従って、シミュレーションや実機で効果を検証し、結論を導くという研究開発の一連の流れは学生時代の研究で身に付けたスキルだと思います。

では今振り返って、電気工学を学んで良かったなぁと思うことをお教え下さい。

竹内:そうですね。制御は「電気」と「機械」に分けて考えるものではありません。私は高専で電気の基礎知識を身につけているので、電気的な話ができるのは助かっています。機械部品の挙動を把握するためには、電気回路の知識が必要になることが多々あります。そのおかげで、エンドユーザーの求めているものを制御に反映し、場合によっては部品の形状も変えてもらうような、エンドユーザーと製作部署との橋渡し的なことができるのも電気工学のおかげだと思います。

お仕事で今後どのような事をやってみたい、または目指したいと思いますか。

竹内:自動車は当然、高い信頼性が求められる輸送機器の制御ですが、個人的にはできるだけ新しい手法を取り入れて、お客様やエンドユーザーに満足してもらえるようなものづくりをしたいです。従来にない、新しい制御技術をぜひ生み出していきたいですね。

最後にこれから電気工学を学ぼうとする学生へのアドバイスをお願いします。

竹内:正直に言えば“パワトレインシステム開発部”という部署に配属され、機械系の仕事には電気工学はもう必要ないと思っていました。しかし、機械であっても電気回路を使用している限り、必ず電気工学は必要になります。電気工学はどういう道に進んでも必要になるので、身につけておけば、大きな活躍の場があるはずです。自動車分野でも今後、ハイブリッド車や電気自動車が普及するにつれて、電気工学の重要性はさらに増すのではないでしょうか。

工学系は女性が少ないのですが、女性の方へのメッセージもお願いします。

竹内:逆に、日本ではなぜ女性が工学部へ進まないのか不思議に思っています(※4)。実は潜在的には多いのではないでしょうか。女性の場合、興味があってもみんなが行かないから進まないということが多く見受けられる気がします。ですから、偏見を持たずに自分の興味がある道へ進んでいってほしいですね。仕事は一生を左右するものなので、自分の将来を見据えて進路を決めてほしいと思います。

(※4)工学系で女性が少ないのは日本特有の現象。詳しくは「電気工学で活躍する女性 東京大学オープンキャンパス」をご覧ください。

本日は電気と機械をつなぐ制御技術の大切さが、よく分かりました。今後の国際的なご活躍に期待しています。どうもありがとうございました。

※インタビューへのご質問、お問い合せにつきましては、「こちら」にお願いします。

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