ヨーロッパのトラック

トレンド

自動運転の Ethernet

自動運転のトレンドは、乗用車の域をはるかに超えています。ますます多くの商用・産業車両が高度な機能の導入を検討しています。

著者

Mark Brubaker、TE Connectivity Data Connectivity 部門 Product Manager

『Markt & Technik』掲載記事より

 

自動運転のトレンドは、乗用車の域をはるかに超えています。ますます多くの商用・産業車両が、運転者支援やオートメーション、インフォテインメント オプション、360° カメラ システム、V2V/V2I 高速通信などの高度な機能と重要な各種安全機能の導入を検討しています。 新しい機能やテクノロジーは、商用・産業車両にさまざまなメリットをもたらします。ドライバーの満足感と安全性を増強すると同時に、オペレータの生産性と性能の向上を図り、車両所有者の総所有コスト (TCO) を低減します。これらの先進機能を搭載したトラック、バス、オフハイウェイ車両は、周囲の環境や進行先経路に関する詳細な情報を「認識する」ようになります。また、燃料消費と環境への影響が大幅に削減され、すべての人を対象により安全な運転が実現します。

 

先進運転者支援システム (ADAS) は、レーダーやライダーなどの一連の車載用センサ・カメラ システムによって実用化されます。これにより、車線維持アシスト、死角検出、緊急ブレーキ、同乗者モニタ、眠気監視などの高度な安全機能が使えるようになります。インフォテインメント機能には、ドライバーに満足感と楽しさを与えるエンターテインメントと通信システムだけでなく、360° サラウンド ビューやマルチメディア オーディオ/ビデオ ストリーム、高解像度デジタル ディスプレイ・ダッシュボードなど、車両の監視と操縦を可能にする重要なシステム情報へのアクセスも含まれます。

 これらのシステムと装置はすべて、車体の全域にわたって、高速データを低レイテンシで転送する高度なネットワークを通じて相互接続する必要があります。

 

しかし、これらの高度な新機能が搭載されるようになるには、まだ克服すべき課題が残されています。商用車は、過酷な条件のもとで動作します。したがって、コンポーネントの堅牢性は重要な必須条件です。車載ネットワークに欠かせない端子とコネクタは、過酷な環境においてもリアルタイムで確実に動作する必要があります。激しい振動と機械的衝撃に対する耐性を備え、商用車が動作する過酷な環境においてフィールド メンテナンスを行えることが条件です。このような環境には、ほこり、土、湿気のある状況に加え、-40°C ~ +125°C の温度範囲が含まれます。

自動運転のトラクタ

車載ネットワークは、車両のバックボーンです。すべての通信を可能にする基盤となるインフラです。 これらの通信には、車内通信、車両間通信 (V2V)、車両とオペレータ・コントロール センタ・メーカなどのインフラ間通信 (V2I)、さらに、増大しつつある車内環境とすべてのモノをつなぐ通信 (V2X) があります。ネットワークは、リアルタイムでデータ転送を行います。遠隔計測、クラウド コンピューティングなどの高度な機能と自動運転車両の車体構造によって、車両のあらゆる面に関する完全な情報を常に確実にドライバーに伝えます。


車両が完全自律型へと進化すると、現在のシステムよりも多くのデータが必要となり、データは指数関数的に生成されます。これらのデータは、増え続けるセンサと外部アンテナによって配送信されます。また、車両の整備と更新の大部分は、より高速のデータ伝送を必要とする OTA (Over The Air) ソフトウェアのアップデートを経由して行われるようになります。
 

自動運転の小型トラック

かなり幅広い範囲において ECU (電子制御ユニット) が共有するリアルターム データの数が増えており、それに伴ってネットワーク周波数帯の需要も増大しています。 現在、産業・商用車両に最も多く使われているネットワーク アーキテクチャは、SAE J1939 プロトコルの CAN ネットワークです。CAN ネットワークを追加すればするほど、既存のシステムの周波数帯も拡大されます。ただし、要件の増大に伴い、データ通信の要件を満たすまったく新しいアーキテクチャが必要になります。これに伴い、自動車業界では OPEN Alliance 仕様に基づく 100BASE-T1 物理層通信プロトコルを使って、産業車両の通信ネットワークの過酷な要件に対応する、新たな Ethernet 基準を開発しています。


Ethernet は、自動車通信ネットワークに強力な価値提案を生み出します。乗用車の自動運転に対応する Ethernet プロトコルの技術的研究によって、商用車市場が自らの新しいトレンドに取り組むための道は、すでに生み出されています。

100

BASE-T1 Ethernet プロトコル

1000

BASE-T1 Ethernet プロトコル

 Ethernet は CAN に比べるとかなり高速です。CAN ではわずか 500 kB、CAN-FDでも 1 MB/s のデータ伝送速度に比べ、100 BASE-T1 および 1000 BASE-T1 Ethernet プロトコルは、UTP (非シールド ツイスト ペア) ケーブル経由で 1 Gb/s の高速データ伝送を実現します。Ethernet は、高速を実現すると同時に、ネットワークで対応できる装置の数を著しく増加させます。


単に電気的観点から見ると、乗用車向け Ethernet と産業・商用車向け Ethernet の間に大差はありません。しかし用途に関しては、商用車のより過酷な環境において Ethernet が満たすべき 2 つの重要な性能のニーズがあります。

 

機械的復元力と激しい振動には、より大型の構成部品とピンが必要とされます。構成部品が大型になればなるほど、より多くの機能を搭載して、過酷な環境において確かな信頼性を確保することができます。大型の構成部品には、高度な保守性も要求されます。商用車のサービス担当者は、小型の壊れやすい部品を取り扱いたいとは思いません。これらの要件は、高速性能がますます高まる中で、「小型化」と「より多くの装置の一体化」のニーズと相反しています。

腐食・温度・ほこり・振動に対する優れた耐性と高速性能を保証するため、TE Connectivity では産業・商用車両向けのまったく新しい高度データ コネクティビティ システムの開発を続けています。 この用途を目的として、TE Connectivity では、車載プロトコルと自動運転の要件における長年の経験を活かし、拡大された帯域幅と高速化された速度に対応する Ethernet プロトコルのニーズを満たす新製品を開発しました。それと同時に、厳しい動作環境において長距離と長期間にわたり故障せずに動作しなければならない産業車両特有の過酷な環境における、高いレベルの信頼性の維持にも努めています。万が一故障した場合でも、すばやく簡単に使えるサービス プロトコルが定められています。広範な TE 製品ラインは、商用車産業におけるコネクタ製品の重要性を高め、Ethernet プロトコルを支援します。

密閉型 MCON Ethernet コネクタ

密閉型 MCON Ethernet コネクタ

Ethernet コネクタのこの新しい製品ラインナップは、堅牢な全二重電線対電線接続を提供し、多機能ディスプレイ、テレマティックス、遠隔計測ユニット、インフォテインメント モジュール、メディア アクセス コントローラなどの用途に対応します。また、ヘビー デューティ環境における操作とフィールド メンテナンスに対応する堅牢性と密閉性を備えています。接点保持を確保する二次ロック機能を備え、複数のパネル厚によりモジュール用途に対応します。

HDSCS Ethernet コネクタ

HDSCnet+ ETHERNET コネクタ

過酷な環境下での使用に耐える堅牢な熱可塑性樹脂コネクタは、IEEE 100BASE-T1 および 1000BASE-T1 規格に適合する 1 GB/s 以上の車載用 Ethernet 用途向け MATEnet 相互接続システムと組み合わせることができます。最新の E/E アーキテクチャの一因である TE Connectivity の MATEnet 相互接続システムは、今日の車載コネクティビティの要件に対応するために特化されており、未来の成長の基盤もすでに築かれています。MATEnet は、IEEE 車載 Ethernet ネットワーク用に特別に開発されたもので、非シールド ケーブル システムの基準とされています。自動車グレード、小型化、堅牢性と実績ある相互接続技術に裏付けられ、厳しい試験と検証に合格しています。TE の HDSCnet+ Ethernet コネクタは、電線対電線および電線対デバイス用途に使用できます。優れた柔軟性を備え、非シールドまたはシールド ツイストペアを使用することにより、複数のハイブリッド インタフェースと拡張性を実装できます。