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自動車通信と情報技術

 

I.自動車通信・情報技術の発展

従来、自動車は機械的なシステムであった。情報技術の発展と継続的な応用に伴い、自動車にはより多くの電子技術や情報技術が使用されるようになった。ほとんどすべてのアセンブリやシステムがメカトロニクスと情報システムを統合したものとなり、情報技術に基づく機能や装置がますます多く出現している。車載情報システムと情報技術は、自動車新技術の中で最も重要な部分のひとつである。自動車における新技術の成長点はほとんどすべて、電子技術と情報技術に関連している。車載電子・情報システムの増加は、車載ネットワーク通信技術を誕生させた。インターネットに基づくモノのインターネットの発展は、必然的に、図1-1に示すように、車対車、車対路、車対人、車対サービスセンター間の相互接続を実現し、自動車をグローバル・インターネットのモバイル・ネットワークの一部とする車載ネットワーク化をもたらす。自動車インテリジェンスの発展、インテリジェント制御とインテリジェント知覚能力の向上により、自動車の自律作業能力は向上し続ける。

 

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1.車載ネットワーク技術の開発

車載電子技術の絶え間ない発展に伴い、自動車に搭載される電子機器の数は急速に増加している。電子部品の価格が下がるにつれて、低価格車への電子技術の普及スピードも非常に速くなっている。現在、自動車のほとんどすべてのアセンブリは、機械、電子、情報デバイスが統合されたものとなっている。システムにおいて、電子部品や情報部品が果たす役割はますます重要になってきており、自動車は、多数の電子技術や電子デバイスを搭載した機械システムから、ある種の機械デバイスに支えられた電子情報システムへと変化しつつあるという見方もあるほどだ。自動車に搭載される電子情報デバイスの継続的な増加により、これらのデバイスを接続する電子回路は急速に拡大している。そのため、電子デバイスが増加し続ける状況下で、これらのデバイスの相互接続を効果的に実現することが解決すべき課題となっている。従来のポイント・ツー・ポイントの並列接続方式では、この苦境から逃れられないことは明らかであり、シリアル情報伝送をベースとしたネットワーク構造が必然的な選択肢となっている。一方、自動車の電子化の深化に伴い、ネットワーク通信をベースとしたCBW(Control By Wire)技術が自動車に広く採用されるようになり、これもネットワーク技術が求められる理由の一つとなっている。いわゆるワイヤーコントロールとは、シフトロッド、スロットルケーブル、ステアリングギア伝動機構、ブレーキオイル回路システムなど、これまで機械式、油圧式、空圧式で接続されていた伝動部品を電子情報伝達で置き換えることを意味する。ワイヤーコントロール技術は、これらの接続方法の変更だけでなく、制御機構や制御方法の変更、アクチュエータの変更(電動化)を伴う。ワイヤ制御技術の普及は、全く新しい自動車構造を形成することになる。図1-2にワイヤ制御の基本原理を示す。制御の意思は、ヒューマン・マシン・インターフェースを介して電気信号に変換され、アクチュエータに伝達され、アクチュエータは機能デバイスを制御し、センサーは機能デバイスの状態を感知して電気信号をヒューマン・マシン・インターフェースに伝達し、ドライバーにフィードバックする。ワイヤ・コントロール・システムは、ヒューマン・マシン・インターフェース、アクチュエータ、センシング機構、および他のシステム間で大量の情報を伝送する必要があります。シリアル通信をベースとしたネットワーク技術は、この通信機能を実装するのに最適な構造である。ワイヤー制御技術には、リアルタイム性能に優れ、信頼性の高いネットワークが必要であり、ワイヤー制御部品の中には、故障が発生した場合(Fail-Operational)でも装置(アセンブリ)の基本機能が実現できるように、冗長化された「機能実装」が必要なものもある。現在のABS(アンチロック・ブレーキ・システム)やパワー・ステアリングのように、回路が故障しても基本的なブレーキやステアリングの機能は維持される。このため、ワイヤーコントロールに使用されるネットワークには、データ伝送速度が速いこと、時間特性が良いこと(通信イベントが発生する時間が確定的であること)、信頼性が高いこと、必要な冗長化技術が必要であり、これらは車載ネットワークの特徴でもある。自動車にネットワークを利用する最も根本的な理由は、コンピュータネットワークに対する社会的要請と、そのようなネットワークに基づく様々なものの相互接続である。インテリジェント交通システムの下で、相互接続されたインテリジェントな自動車が開発される流れは、必然的に自動車をインターネット上のエンドポイントまたはモバイルネットワークにする。インテリジェント交通システムにおいて、自動車は、測位信号の受信、地理情報サービスの提供、管理情報の受信、車両状態情報の送信、安全サービス要求など、関連情報を受信・提供する機能を持たなければならない。インテリジェント交通システムのサイバーフィジカル統合の流れに伴い、車両へのリモートアクセス、リモートコントロール、ネットワークを通じて得られる複数の情報と車両制御の組み合わせ、自律的なインテリジェント運転などの機能も向上し続ける。これらの機能の要求を満たすためには、強力な通信機能、計算機能、データ共有機能が必要であり、これらはコンピュータネットワークの最も基本的な機能でもある。コンピュータ・ネットワークによる通信と、それに基づく新しい技術やアプリケーションは、自動車にとって最も重要なキーテクノロジーのひとつとなり、自動車の「遺伝子」を変えながら急速に発展している。現在、自動車において、情報サービス部は多くの場合、車載メディアシステムとネットワークを共有する、すなわちメディア・情報ネットワークを持っているが、制御部は比較的独立したネットワークを持っている。サイバーフィジカル統合により、車載ネットワークの役割分担は絶えず崩れ、再編成され、情報フローと制御フローのキャリアネットワークが統合される可能性がある。初期の車載ネットワークは、独自のユニバーサル・ネットワーク規格を開発せず、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)のような既存の規格を採用した。自動車メーカーもまた、主に自動車技術の伝統的な開発モデルを踏襲し、ニーズと自社の基盤に基づいてネットワークシステムを開発し、外部との協力はほとんどなく、開放性も乏しかった。車載ネットワークシステムや、ネットワークを応用した制御・情報ユニットは、地域やメーカーによって仕様が異なり、複数の異なるソースを持っていることが多い。しかし、ネットワーク技術そのものが規格に依存する特性を持っている。導入コストの削減や設計・保守の利便性向上のためには、車載ネットワークに業界標準を形成・採用し、情報・エレクトロニクス業界と緊密に連携してオープンな構造を形成することが必然的に求められる。協力の信頼性が高まり、協力によって生み出される利益が増大するにつれ、自動車業界内や電子部品・情報技術企業との協力を通じてオープン規格を採用するこの傾向は、ますます明白になっている。センサー、アクチュエーター、制御ユニットなど、自動車のネットワークに接続される製品は、さまざまな業界のメーカーから提供される可能性がある。このような標準化は、異なる部品メーカーや機器メーカーの製品を統合する上で有益であり、設計、組み立て、メンテナンスの操作性にも有利です。統一された規格があれば、まだ存在しないデバイスや設計中に交換可能なデバイスのためにインターフェースを確保することができ、最も明らかなのは自動車用ソフトウェアのインターフェースである(現在の自動車の組み込みシステムハードウェアのレベルは、自動車におけるコンポーネントまたはアセンブリとみなされるべき比較的独立したソフトウェアをサポートするのに十分である)。この標準化によって、いわゆるオープン・アーキテクチャ、つまり、一定の技術標準とその認知度、標準への準拠が生まれた。車載ネットワークが自動車に本格的に適用され始めたのは1980年代からである。1990年代には、車体ネットワークや、故障診断システムを含む一部の電子制御ユニットを接続する制御ネットワークが、さまざまな車種で広く使用されるようになった。最も広く使用され、豊富なサポート技術とコンポーネントを持つ規格は、CAN(コントローラー・エリア・ネットワーク)とSAE J1850である。1990年代には、車載メディア・ネットワーク、ワイヤー制御システム・ネットワーク、インテリジェント輸送システム・ネットワークはまだ初期段階にあり、ネットワーク・プロトコル、サポートするソフトウェアとハードウェア技術、コンポーネントはほとんどが試作段階であった。一部の大手自動車会社は、技術的な理由とグループの利害を考慮して、ネットワークプロトコル標準について異なる選択をしている。1つはTTP/C(Time Triggered Protocol, SAE Class C、つまりSAE Class Cネットワークに適合するタイムトリガプロトコル)で、現在アウディ、フォルクスワーゲン、ハネウェル、デルファイはこのプロトコルをワイヤーコントロールネットワークのプロトコル標準として選択する傾向にある。もう1つはFlexRayで、これはタイムトリガとイベントトリガの両方のアクセス方式をサポートするプロトコルである。現在、BMW、モトローラ、フィリップス・セミコンダクター、ボッシュ、GMは、このプロトコルを有線制御ネットワークのプロトコル標準として選択する傾向にある。リアルタイム制御アプリケーションにおけるCANイベントトリガーアクセス方式の欠点を補うため、ボッシュはタイムトリガーアクセス方式をサポートするCANプロトコル、TTCANも発表した。車載専用メディアネットワークでは、MOST(Media Oriented System Transport)規格が一部のハイエンド車両で採用されている。車載電子制御・情報機器と情報サービス需要の継続的な増加に伴い、より良く、より速く、より信頼性の高い車載ネットワーク設備に対する要求も継続的に高まっている。特に、マルチメディア情報、電子地図、インターネット・ネットワーク情報などの自動車への応用に伴い、バス・ネットワークは帯域幅と情報伝送形式の要求を満たすことが難しくなっている。このような背景から、マルチメディアや大容量データ伝送をサポートする車載ネットワーク技術が登場し始めており、次のようなものがある。 車載イーサネット 典型的な代表である。車載イーサネットは、イーサネットの特長である伝送速度の速さや拡張性の高さを受け継ぎ、登場以来広く注目を集めている。車載イーサネット規格の策定・普及を推進する「OPEN(One-Pair Ether-Net) Alliance SIG」のメンバーも急増している。OPEN Alliance SIGの急成長は、自動車業界が車載イーサネットを利用する傾向を強めていることが背景にある。イーサネットは、2008年頃から自動車のオンボード診断(OBD)で実用化され始めた。今後、リアルタイム性能の向上、故障時の安全性の確保、コスト削減、データ伝送速度の向上などを実現しながら、その適用範囲はさらに拡大していくでしょう。イーサネットの応用範囲は、車載AV機器の画像伝送(情報)システム、ボディシステム、制御システム、安全システム、情報システムなど、様々なシステムのゲートウェイを接続するバックボーンネットワークにまで広がる可能性があります。現在、イーサネットをベースとした車載ネットワーク規格がいくつか登場し、主に情報・メディア用のAVB(Audio Video Bridging)やリアルタイム性に優れたTTEシステムなど、継続的に改良・展開されています。車載ネットワークの応用には、自動車内のさまざまな電子機器間のハードウェア接続だけでなく、ネットワーク関連のソフトウェアも必然的に各制御ユニットのソフトウェアの一部にならざるを得ない。車載ソフトウェア・システムは、やがて比較的独立した部品となり、自動車(に搭載された電子システム)との関係は、現在のコンピュータ・ソフトウェアとハードウェア・システムと同じような関係へと徐々に発展していくだろう。車載アプリケーション・システムは、ネットワーク機能サービス・プログラムやその他の一般サービス機能ソフトウェア(またはファームウェア)を、組込みオペレーティング・システムから直接呼び出すことができるようになる。自動車におけるソフトウェア設計は、エンジン設計、シャシー設計、ボディ設計と同様に、自動車設計において重要なものとなるだろう。車載ネットワーク技術は広く応用されているが、さらなる要求のためにやるべきことはまだたくさんある。現在のところ、低コスト、高信頼性、耐障害性、優れた時間特性(リアルタイム性能と決定論的イベント応答時間を含む)、優れた拡張性といった要件を満たすネットワークシステムは存在しない。車載ネットワーク・アプリケーションのレベルや目的は千差万別であるため、レベルや目的によってネットワーク・パフォーマンスに対する要求も大きく異なる。自動車そのものは価格に非常に敏感である。低レベルのアプリケーションをカバーするために高性能なネットワーク・システムを使用すると、コストが許容できなくなる。そのため、自動車は異なるレベルで複数のネットワーク標準を持つことになる。このことから、自動車用ネットワークはマルチレベルで相互接続されたネットワーク構造になると考えられる。

2.車載情報技術の開発

車載インフォテインメント・システムは、コンピュータ、衛星測位、ネットワーク通信、エレクトロニクス、制御技術に基づくソフトウェアおよびハードウェア・システムであり、自動車の安全性、環境保護、快適性、エンターテインメント機能およびサービスを提供する。現代の自動車を構成する要素となっており、自動車工学や自動車アプリケーションにおいてますます重要な役割を果たしている。車載情報システムは、高位から低位まで、顧客層、サービス層、通信層、車載層の4つのレベルに分けられる。現在、車載電子情報技術は主に車両安全システム、ネットワーク、通信、ナビゲーションシステム、モバイルマルチメディアシステム、ヒューマンマシンインタラクションシステムに使用されている。(1) 車両安全システム電子情報技術を応用することで、自動車は高い知能を実現し、自動車の人間-機械システムの安全性を大幅に向上させ、事故を回避し、傷害の程度を軽減する。

  1. アダプティブ・クルーズ・コントロール・システム:アダプティブ・クルーズ・コントロール・システムは、車両を制御し、希望の低速走行速度を設定した後、レーダー、ソナー、またはレーザー光線を使用して前方の道路をスキャンします。必要に応じて、アダプティブ・クルーズ・コントロール・システムが自動的にスロットル開度を下げたり、シフトダウンしたり、あるいはブレーキをかけたりして、安全な後続車との車間距離を維持する。世界で初めてアダプティブ・クルーズ・コントロール・システムを搭載したのはメルセデス・ベンツのSクラス2000年モデルで、その後、他社も独自のアダプティブ・クルーズ・コントロール・システムを発売している。
  1. 衝突警告システムと衝突通知システム:作動原理はアダプティブ・クルーズ・コントロール・システムに似ており、レーダー、ソナー、レーザー光線を使用して潜在的な障害物をスキャンする。衝突の危険性がある場合、警告信号を発し、自動ブレーキが作動する。GPSレシーバーと組み合わせて使用することで、衝突通知システムは救助機関に車両の正確な位置情報を提供することもできる。
  1. 統合安全システム:このシステムは、電子機器、マイクロコントローラー、センサー、その他発売済みまたは発売予定の技術や製品を含む50の技術で構成されている。先進的な電子技術と統合の専門技術を駆使し、カーテンヘッドエアバッグ、シートベルトプリテンション・オーバーテンション装置、適応型エネルギー吸収ステアリングコラム、アクティブニーガードなど、運転のあらゆる側面に焦点を当て、車両のあらゆる安全要素を総動員して、乗員を総合的にフルコースで保護します。
  1. 盗難車回収システム:この技術は、自動車両追跡に基づく盗難防止方法を提供する。盗難車回収システムの中には、自動車両追跡のために送信機の起動に車両所有者の承認が必要なものもあれば、車両が侵入されたり、許可なく走り去ったりした場合に自動的に車両追跡のために送信機を起動するシステムもある。

(2) ネットワーク、通信、ナビゲーション・システム

  1. ネットワークと通信システム:このシステムにより、ドライバーは前方から目を離すことなく、またステアリングホイールから手を離すことなく、ラップトップコンピューターやコードレス電話を通じてネットワークニュースや電子メール、その他の情報を受信し、音声コントロールを通じてドライバーに情報を伝えることができる。ステアリングホイールのボタンに触れるだけで作動する。この車載ネットワーク通信は2つの方法で実現できる。1つは、デジタルディスプレイを通して電子メールのテキストを読み上げる方法、もう1つは、テキストファイルを音声ファイルに変換し、電子メールの内容を電子音声で読み上げる方法だ。電子メールの返信は、音声ファイル形式で送信したり、音声認識システムでテキストファイルに変換してから送信したりすることができる。
  1. 電子ナビゲーションシステム:車載ナビゲーション・システムのGPSナビゲーション機能は優れており、複雑な都市交通道路網の中で、ドライバーがタイムリーかつ迅速に目的地に到着できるようサポートします。マルチレイヤーガイドメニューにより、地域、都市、施設機能の分類から目的地を選択することができます。ナビゲーション・システムは即座に最短走行ルートを計算し、二次元または三次元の電子地図上に線で表示します。クルマが発進すると、クルマのリアルタイム位置を表すシンボルが、設定されたルートを自動的に走行する。前方で渋滞に遭遇したり、走行ルートを変更しなければならない不測の事態に遭遇した場合、衛星ナビゲーション・システムは自動的にリセットされ、数秒以内に新しい走行ルートを自動的に設定し、ナビゲーション機能を回復します。
  1. リアルタイム交通情報相談システムリアルタイム交通情報相談システムは、交通ルートに詳しい人に適した車両ナビゲーション装置である。リアルタイムの交通情報を伝達する方式には様々なものがある。音声システムでリアルタイムの交通情報を聞くRDS方式は以前からあった。現在では、各社がインターネット上でリアルタイムの交通情報を追跡するサービスを開始し、オフィスや自宅を出る前にコンピューターを使って照会できるようになっている。現在開発中の最も先進的なリアルタイム交通相談システムは、車載ナビゲーション・システムがデジタル・パルス情報を送信し、地域地図に表示したり、他の実現可能なルートを計算したりするものである。

(3) モバイル・マルチメディア・システムモバイル・マルチメディア技術は、主に後部座席用エンターテインメント・システムの開発に使用されている。このリアシートAV技術には、フルカラースクリーン、ゲーム機器、DVDプレーヤー、電源、CDプレーヤー、ビデオレコーダー、プレーヤーなどが含まれる。モバイル・マルチメディア技術は、インテリジェント・ワイヤレス製品、遠隔通信機器、情報処理製品にも反映されており、多言語に対応した音声認識システムを提供することで、ドライバーが手動操作なしでインテリジェントな情報/エンターテインメント・システムを制御できるようにし、ハンドル操作の手を自由にすることもできる。また、インターネット機能を自動車に統合し、車内でウェブの閲覧や電子メールの送受信、株式取引などを行うこともできる。同時に、「プラグ・アンド・プレイ」方式を使用することで、自動車消費者は便利かつ迅速にマルチメディア製品を更新し、より豊かな新サービスを享受することができる。(4) ヒューマン・マシン・インタラクション・システム自動車における最も古典的なヒューマンマシンインタラクションシステムは、自動車の計器類と各種車載機器の制御システムである。自動車情報化の継続的な進展に伴い、ドライバーが得る情報も、情報を得る方法も大きく変化している。様々な新しいデジタル表示技術に基づく計器クラスタや新しい情報提供方式が自動車に続々と登場しており、制御方式も様々なスイッチボタンからタッチスクリーン、音声、その他の方式へと進化している。今後の車載情報技術の高い発展性と優位性は、車載機能や車載ソフト・ハード技術だけでなく、全く新しいユーザー体験の創出にも反映される。自動車は、様々な情報機能に富んだモバイル機器となり、情報技術の応用が広く期待される分野の一つである。自動車産業分野における情報技術の発展水準とその応用状況は、将来のグローバルな自動車産業競争における地位を決定する。車載情報技術は自動車技術全体のレベルを示す重要な指標となり、インテリジェント自動車技術の基礎ともなる。

II.イントロダクション車両ネットワークs

自動車技術会(SAE)では、車載ネットワークシステムを低性能から高性能までクラスA、クラスB、クラスCのネットワークに分類している。自動車のナビゲーション、マルチメディア、安全システムの適用に伴い、ネットワークの信頼性と帯域幅に対するより高い要件が提案されている。SAEの分類方法に従って、表1-1に示すように、クラスDとクラスEネットワークが追加された。表1-1 車載ネットワークの分類

ネットワーククラス ビット伝送速度 適用範囲 主流プロトコル
クラスA <10kbit/s 少量のデータ送信しか必要としない場合(ワイパーのオン/オフ制御など) LIN
Bクラス 10~125kbit/s 信号数が多く、リアルタイム性が低いユニット(照明や窓の制御など) 低速CAN
クラスC 0.125~1Mbit/s リアルタイム性が要求される制御ユニット(エンジンやABSなど) 高速CAN
Dクラス 0.25~400Mbit/s 大容量のデータと高い帯域幅を必要とするマルチメディアシステム(ナビゲーションやマルチメディアシステムなど) IDB-1394、MOST、車載イーサネットAVB
クラスE 10Mbit/s 非常に高いリアルタイム性と安全性が要求されるシステム(エアバッグなど) FlexRay、車載イーサネットTTE
  1. クラスAネットワークは、主に車体システムのドア、窓、トランク・ネットワーク・システムなど、低価格、低データ伝送速度、リアルタイム性能、信頼性が要求される状況で適用される。また、クラスAネットワークは、センサーレベルやアクチュエーターレベルのアプリケーションのボトムレベルのローカル接続バスとしても使用されています。
  1. クラスBネットワークは、車体制御システム、計器パネル、低レベルのリアルタイム制御システム、故障診断システム(OBD)など、より高速なデータ伝送が要求されるシステムに使用される。
  1. クラスCのネットワークは、主にエンジンやパワートレインの高度なリアルタイム制御システムや、ワイヤー制御システムなど、高い信頼性とリアルタイム性が要求されるシステムに使用される。
  1. クラスDネットワークは、主にマルチメディアとナビゲーション・システム分野を指向している。現在、クラスDネットワークの主流プロトコルには、IDB-1394、MOST、車載イーサネットAVBなどがある。
  1. クラスEネットワークは、主に高い安全性とリアルタイム性が要求される制御システムに適用される。主なネットワークには、FlexRayやAutomotive Ethernet TTEなどがある。

LIN(Local Interconnect Network)は、自動車メーカーのアウディ、BMW、ダイムラークライスラー、ボルボ、フォルクスワーゲンと、部品メーカーのモトローラ、開発ツールのVCT(Volcano Communications Technologies)が1998年に共同で開始した自動車用ローエンドネットワークプロトコル。LIN規格は、通信プロトコルだけでなく、開発ツールのインターフェースやアプリケーション・ソフトウェア・インターフェース(API)も定義している。その目的は、安価なボトムレベルのセンサーやアクチュエーターレベルのローカルネットワーク規格を提供することである。LINコンソーシアムはプロトコル標準だけでなく、開発ツールやAPI標準も提案しており、自動車設計ユーザーに利便性を提供し、将来の自動車ネットワーク標準化作業のモデルを提供している。LINのプロトコル規格はシリアル通信インターフェース(SCI)をベースとしており、物理層は自動車故障診断規格ISO 9141に適合し、車両環境における電磁両立性(EMC)と静電気放電(ESD)の要件を満たしています。従来LINバスネットワークを使用していた部品は、低速CANネットワークに置き換えられることが多くなっています。ボッシュが提唱したCAN規格は、まず欧州の自動車に広く採用された。その後、米国や日本の自動車メーカーもクラスBやクラスCの車載ネットワークとして採用している。CANは最も広く使われている車載ネットワーク規格の一つであり、他の多くの産業でも採用されている。MOSTと 車載イーサネット AVBは、車載マルチメディアシステム接続を指向する規格である。メディア情報である音声や映像の伝送データ量が多いため、車内の制御ネットワークに比べてより高速な伝送速度(帯域幅)が要求される。一般に物理層メディアとしては光ファイバーや同軸ケーブルが必要とされ、コスト面を考慮するとツイストペアも広く使用されている。FlexRayとAutomotive Ethernet TTE規格は、タイムトリガー方式の車載ネットワーク規格で、リアルタイム性能と安全性の面で車載ワイヤー制御システムに適している。ワイヤレス・ローカル通信技術は、Bluetooth技術に基づく車載機器など、自動車のボディ・コントロール・システムやメディア・システムに応用されている。車載イーサネットは、イーサネットの高速伝送速度と強力なスケーラビリティという特徴を維持している。将来の車載イーサネット信号伝送速度は1Gbit/sまで向上させることが可能です。拡張性の面では、通信機器や消費者製品で一般的に使用されているTCP/IPをサポートする場合、外部ネットワーク機器やネットワークサービスとの接続は、通信やアプリケーション機能において非常に便利です。プロトコルが車載アプリケーションの要件で改善され続けるにつれて、車載制御および情報システムでますます使用されるようになるでしょう。自動車の種類は多様であり、車載ネットワーク技術も発展し続けているため、自動車に適用されるネットワークシステムの規格は複数存在する。航空機、船舶、農業機械など、自動車と共通する特徴(長距離移動、相対的独立性、自己完結型電源)を持つ自立移動・運搬用具を含めると、ネットワーク規格は数十種類にのぼる。これらのネットワークの多くは、さまざまな分野で応用されている。例えば、CANは自動車、オフロード車、航空機などの分野で利用されている。表1-2に、車両系システムに適用されているネットワークシステム規格の一部を示す。

III.車載ネットワークと情報システムの特徴

自動車は、安全性、使いやすさ、簡単な操作、信頼できる性能を要求し、価格にも敏感である。また、自動車の使用環境は過酷であり、道路環境、電磁環境、気候環境など、ありとあらゆる環境に遭遇します。このような自動車の使用要件を踏まえ、車載システム設計では以下の要素を考慮する必要がある:

  1. 一般的に必要とされる温度範囲は-40~125℃である。
  1. 油、水、塩水噴霧、ほこり、化学腐食性物質の影響。
  1. 機械的振動、衝突、衝撃の影響。
  1. 電磁両立性の問題。システムは外部からの電磁干渉に耐える能力を持たなければならず、環境に電磁干渉を引き起こしてはならない(家庭環境の電磁界は3V・m・¹、工場環境の電磁界は10V・m・¹、自動車環境の電磁界は200V・m・¹を超える場合がある)。
  1. 環境保護の問題。運転中の排出物(音、光、電磁波、油、ガスを含む)は環境保護要件を満たす必要があり、また廃車時の部品や車両の廃棄問題もある。
  1. 電源の逆接続、ワイヤーの緩み、短絡/開回路、摩擦など、起こりうる故障や誤動作は、損失を最小限に抑える必要がある。
  1. 事故時の保護措置や安全への影響は十分に考慮されるべきである。
  1. どのような部品であれ、必要な耐用年数内に故障する確率が十分に小さく、高い信頼性を確保しなければならない。
  1. 大量生産コスト。

車載ネットワークシステムは、以下の要素も考慮すべきである:

  1. ノード間接続ヘッダーの電気的および機械的特性と接続ヘッダーの数。
  1. ネットワークシステムおよびアプリケーションシステムの評価および性能試験方法。
  1. フォールト・トレランスとフォールト・リカバリーの問題。
  1. リアルタイム制御ネットワークの時間特性。
  1. ネットワーク配線の製造工程と使用保守工程の安全性。
  1. ネットワークノードの追加とソフトウェア/ハードウェアの更新(スケーラビリティ)。
  1. 通信プロトコルと情報セキュリティ

 

 

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