産業とアプリケーション
運転の自動化が進むにつれて、自動車メーカーは工程と設計を見直す必要があります。その一環として、エンジニアは、増大の一途をたどるセンサーとカメラを搭載するスペースを見いだすことが求められます。特に電気自動車には機器が満載されており、上位モデルのEVには一般的に100個を超えるセンサーが搭載されています。
この傾向は、消費者からの強い要望に後押しされています。マッキンゼー アンド カンパニーの調査によると、消費者の66%が、より優れた先進運転支援(ADAS)機能を得られるなら自動車メーカーを替えてもよいと答えました。
その典型的な例は、車線逸脱防止機能です。2021年上半期において、この機能は、米国内で販売された新車の63%、ヨーロッパ域内では56%、日本国内では52%に搭載されています。しかし、アダプティブクルーズコントロール、自動緊急ブレーキ、死角の危険検知といったさらに高度な支援機能となると、それらを搭載した車はかなり少なくなります。
ほとんどの消費者が、完全自動運転車を運転する準備は整っていないと述べていますが、J.D.パワーが最近実施した調査によると、回答者の55%は、自動運転の講習を受けることができれば受けたいと回答しています。
ADASシステムの採用は順調に進んでいますが、完全自動運転にはやはりこの先、乗り越えるべき多数の技術上・規制上のハードルを伴う巨大なステップがいくつか存在しており、その実現はかなり先のことです。自動車技術者協会(SAE)は、自動運転の度合いを0(運転自動化なし)から5(完全自動運転)までレベル分けしています。
では、自動化の各レベルについて詳しくみていきましょう。
- レベル1では、車線内走行機能、またはブレーキを調整して周囲車両との安全な距離を保つアダプティブクルーズコントロールが含まれ、どちらか一方が機能する必要がありす。
- レベル2では、ハンドル、ブレーキ、アクセルが作動する運転支援機能を提供します。ドライバーはハンドルに手を触れた状態を維持する必要があり、ハンドル操作が行われていないことをADASシステムが検知するとドライバーに注意を促します。テスラのAutopilotやGMのSuper Cruise™など、より高度なレベル2の機能の場合、一定条件下でハンズオフ運転が許可されます。ただし、ドライバーは自車の位置を監視し、道路に視線を向けておく必要があります。
多くのレベル2システムは、カメラを使用してドライバーの前方注視状況を監視しています。こうした車両には、効率的なカーエレクトロニクスアーキテクチャが採用されており、車両上の主要領域ごとにミニコンピューターを戦略的に配置して、それらを中央の高性能コンピューターに接続しています。小さなエレクトロニックコントロールユニット(ECU)を100個以上搭載する方式は採用されていません。このゾーンアーキテクチャーが、高度な自動運転機能を実現する鍵となります。スタティスタによると、2025年までに、全世界で販売される車両の63%がレベル2以上の機能を搭載すると予測されています。
- レベル3では、自動車自身が自律走行しますが、ドライバーは運転席に座って常に注意を払い、すぐに運転操作を引き継げるようにする必要があります。メルセデスのDrive Pilotは世界初の自動運転レベル3認証を完全に取得したシステムで、現在ドイツ国内の車で利用されています。その他のメーカーも、2023年にレベル3自律走行車の発売を計画しています。
- レベル4では、人間による運転操作の介入なしで自動車が運転を実行しますが、これは指定されたエリア内で気象状況が安定している場合に限定されています。緊急時には自動化された機能が介入し、車両に何らかの機械的不具合が発生した場合、車両は路肩に自動停止します。
フランス企業であるNavyaは、レベル4の自動車を販売しており、その一部は米国内の限定地域で運用されています。また、ダイムラー、Waymo、GMはいずれもレベル4の実用化を進めており、一部のモデルは2024年に市場に投入される可能性があります。
アーリーアダプター: トラクター、トラック、ロボタクシー
レベル5の完全自動運転を実現する乗用車の登場はまだ何年も先です。しかし、ある程度制御可能な環境下で運用されるその他の車両については、本格的な自動運転が着実に進んでいます。
工場内を移動する車両などは、長年にわたって自動運転で運用されています。農業では、農家がコンピューターやスマートフォンのアプリで制御する無人の自動運転トラクターが畑を耕しています。このような車両は、障害物を回避しつつ、停止せずに毎日8~12時間運用できるため、時間と労力を大幅に節約できます。
高速道路上では、トラックが自動運転を最初に実現することになります。トラックは予測可能なルートを走行し、疲労が生じることもないため、法的に義務付けられた休憩時間を取る必要がありません。都市近郊では、より低いレベルのADASシステムを搭載した車両が引き継ぎ、混雑した街の通りをナビゲートするようになるでしょう。テスラとダイムラーはすでに、自動運転トラックの実用化計画を策定し、一部のモデルでは路上走行テストが行われています。
スマートフォンのアプリで呼び出せる無人のロボタクシーはすでに中国で稼働しており、テクノロジー企業のバイドゥは、5年前にロボタクシーのテスト走行を開始して以降、その輸送回数が百万回に到達したと報告しています。バイドゥは、2030年までに中国国内のさらに数十都市に展開を拡大する予定です。米国では、テスラ、GM、Waymoなどの企業がロボタクシー事業に参入しています。しかし、他分野での自動運転の場合と同様、法律面や技術面における障壁が多数残っています。
自動化とコネクテッドの未来
自動運転は、車両間の直接通信だけでなく、車両とインフラストラクチャおよび地方自治体のシステムとの直接通信(Vehicle to Everything: V2X)によって、拡張する5Gネットワークの一環として、コネクテッドの未来へのビジョンを形作ることになります。車両がルートを調整し、渋滞や危険を回避しながら交通の流れを最適化するようになります。緊急車両には前もって道を開け、緊急車両が病院への到着時間を連絡することによって、搬送患者に適した医療機器やスタッフが整えられるようになります。
自動運転によって輸送を変革するチャンスがもたらされます。安全性が高く、よりサステナブルな手段となり、ドライバーはリラックスしながら映画を楽しんだり、いろんな作業をこなしたりして移動できるようになります。
このビジョンを達成する、つまりレベル3やレベル4の機能に達するには、自動車メーカーはパートナー企業と連携し、自社のテクノロジーを大きく刷新する必要があります。センサーやカメラから収集するギガビット単位のデータを伝送するには、極めて大きな帯域幅が求められ、熱や振動に耐えるケーブルも必要になります。特にEVの場合、ケーブルは、重量を増やすことなく限られたスペース内で高負荷に対応しなければなりません。5G通信には、前例のない信号強度と整合性を備えた、まったく新しい高品質アンテナが必要になるでしょう。
車載専用電子部品の設計に数十年の経験を有するMolexは、高速で信頼性の高いマイクロコネクターの開発を行っており、自動車メーカーやサプライヤーと直接連携して信頼できるADAS向け車載カメラ、レーダー、LiDARシステムの開発を進めています。また、双方向の情報を統合して伝送を最適化するV2X通信用アンテナシステムも開発しました。
Molexは、長年にわたるこうした取り組みで全世界のさまざまな専門家グループと連携し、コネクテッドの未来を築き上げてきました。