車両アーキテクチャー: イノベーションのターニングポイント

自動車産業には、新たなテクノロジーを受け入れてきた長い歴史があります。自動車メーカーが、安全性・効率性・快適性を向上させる新機能を導入するにつれ、自動車は世代を重ねるごとに進化しています。このような継続的な改善にもかかわらず、自動車の全体的なデザインは、自動車の製造方法とそのアーキテクチャーの両方において、数十年間ほとんど変わっていません。

電子コンテンツは新車の多くの最先端機能を駆動していますが、電子機器を接続するための製造技術は、ハードウェアやソフトウェアと同じ速度で進歩してきたわけではありません。このままでは、将来の自動車開発に支障をきたしかねません。事実、モレックスとマウザー社が主催した最近の調査では、調査対象となった専門家の57%以上が、次世代の車両アーキテクチャーを実現するために克服しなければならない最大の障壁の1つとして、製造に関する技術的問題を挙げています。

この変化のなさの理由は、レガシーにあります。新たな車両を開発するたびに、メーカーは前世代をベースにしています。また、最新のイノベーションの多くが自動車の電子制御で起こっているため、レガシー設計に依存することは、新たな機能が追加されるたびに既存の構造に組み込まなければならないことを意味します。

今、その転換期を迎えています。エレクトロニクスは自動車製造において非常に重要であり、今日の多くの自動車の価値の半分以上を占めています。新しい機能は専用の電子制御ユニット（ECU）で制御され、多くの自動車が正しく機能するために100から150のECUを必要とするようになりました。ECUは、車体全体に張り巡らされた既存のケーブルハーネスに接続する必要があります。

しかし、この進化は、同時に出現したいくつかの新しい技術によって、急速に革命になりつつあります。

その代表的なものが電動化です。環境問題への関心の高まりから、多くの自動車メーカーが化石燃料の代替燃料を探し求めています。すでに多くのメーカーがハイブリッド車や電気自動車を生産しており、いくつかのメーカーは従来の動力による自動車の生産を完全に終了することを公約しています。バッテリー駆動の自動車が普及すると、より大きな電流を流す必要のあるケーブルハーネスが大きく変化します。

また、安全性や利便性の向上が期待される先進運転支援システム（ADAS）の採用も進んでいます。しかし、ADASの導入には、車両が周囲の状況を検知し、ドライバーに危険を知らせるためのセンサーが必要です。各センサーの制御にはECUが必要であり、電力供給や高速データ通信のためのケーブルも必要です。

ADASの論理的な技術的ステップは、自律走行（自動運転）車への移行です。実際、モレックス/マウザモレックス/マウザー社の調査 に回答した専門家の81%は、今後10年以内にレベル4の自律走行が新車の標準機能として利用できるようになると考えています。

自律走行車は、センサーアレイで収集したデータをもとに、危険の回避やより安全な走行のために必要な瞬時の判断を行います。この大量のデータを最小限のレイテンシー(遅延)で処理するために必要なコンピューティングパワーは、現世代の自動車をはるかに凌ぐものになるでしょう。

自律走行車は、より多くのセンサーとコンピューターに依存するだけでなく、高速ワイヤレス接続を使用して他の道路利用者とデータを共有することになります。Vehicle-to-Everything (V2X) テクノロジーVehicle-to-everything (V2X) テクノロジーは、車両が他の道路利用者、歩行者、さらには交通管制インフラと通信し、より安全で効率的な交通システムを構築することを可能にします。

転機が訪れました。エレクトロニクスは現在、自動車製造にとって非常に重要であり、現在の多くの自動車の価値の半分以上を占めています。新機能は専用の電子制御ユニット（ECU）で制御され、多くの車が正常に機能するためには100～150個のECUを必要とするようになりました。各ECUは、車体全体に張り巡らされた既存のケーブルハーネスに接続する必要があります。

しかし、同時に出現しているいくつかの新たなテクノロジーによって、この進化は急速に「革命」になりつつあります。

電動化は、こうした新たなテクノロジーの主な例です。環境への影響に対する世界的な懸念から、多くのメーカーが化石燃料の燃焼に代わる燃料を探しています。大半の企業は、すでにハイブリッド車や電気自動車を生産しており、複数の企業は、従来型動力車の生産を完全に終了することを表明しています。バッテリー駆動の自動車が採用されると、必要とされる大電流を伝送しなければならないため、ケーブルハーネスに大きな変化が生じます。

自動車メーカーはまた、もう1つの革命的テクノロジーである先進運転支援システム（ADAS）の採用も進めています。安全性と利便性の向上が期待できるためです。しかし、ADASの導入には、各車両が周囲の状況を検知し、潜在的な危険をドライバーに警告するためのセンサーの数々が必要です。各センサーには、制御を行うECUと、パワー供給と高速データ接続のためのケーブルが必要です。

ADASの先にある論理的な技術的ステップは、自律走行（自動運転）車です。事実、モレックス/マウザー社の調査に参加した専門家の81%は、今後10年以内にレベルIVの自動運転が、新車の標準機能として利用可能になると考えています。

自律走行車は、センサーアレイが収集したデータをもとに、危険を回避し、より安全に走行するために必要な瞬時の判断を下します。この大量のデータを最小の待ち時間で処理するために必要なコンピューティング能力は、現世代の道路走行車よりもはるかに大きくなります。

自律走行車はより多くのセンサーやコンピューターに依存するだけでなく、高速伝送用ワイヤレス接続を使用して他の道路利用者とデータを共有するようになります。車両からあらゆるものまで（V2X）テクノロジーにより、車両は他の道路利用者や歩行者、さらには交通管制インフラと通信し、より安全で効率的な交通システムを構築することになるでしょう。

電力分野の進歩、ADASや自律走行車の高度化、そして無線通信の発達により、自動車の接続方法にも変革が求められています。設計者は、もはや単にECUとその関連配線を増やすだけでは済まなくなっています。現代の自動車にはすでに多くの技術が搭載されており、設計者はそのスペースを確保することができなくなっています。

さらに、これらのシステムを接続するための配線も大きな要因です。ワイヤーハーネスも大型で複雑なシステムであり、新しいデバイスを追加するたびに、重量と複雑さが増していきます。さらに、ケーブルハーネスは自動車製造の世界では数少ないハンドメイドの部品であるため、取り付けに最も時間とコストがかかるもののひとつです。

今後10年間で一般的になるであろう新技術は、従来のケーブルハーネスでは統合できません。高い電力需要と10ギガビット/秒（Gbps）を超える可能性のあるデータ速度の必要性から、新しいハードウェアと新しいデータ管理技術が必要とされるのです。

電力分野での進歩、ADASや自律走行車の高度化、そしてワイヤレス通信は、自動車の接続方法の革命を必要とします。設計者はもはや、単にECUとその関連配線を追加することはできません。現代の車にはすでにテクノロジーが満載されており、設計者はスペースが足りなくなっています。

これらすべてのシステムを接続するために必要なケーブル配線も大きな要因です。車両のワイヤーハーネスは大規模で複雑なシステムであり、新たなデバイスが増えるたびに重量と複雑さが増していきます。加えて、ケーブルハーネスは自動車製造の世界に残された数少ない手作り部品の1つであるため、取り付けには最も時間とコストがかかります。

今後10年間で一般的になる新たなテクノロジーは、従来のケーブルハーネスでは統合できません。高い電力需要と毎秒10ギガビット（Gbps）を超えるデータ速度の必要性から、新たなハードウェアと新規データ管理テクノロジーが必要になります。

車両の動力・通信・自律走行における革命と相まって、ゾーンアーキテクチャーの導入は、何世代にもわたる車両設計における最大の変化を意味します。従来の設計では、現代の消費者が求めるパフォーマンスと信頼性を提供することはできません。ゾーンアーキテクチャーは、自動車業界が必要とするソリューションを提供します。

モレックスは、自動車用コネクティビティにおける数十年の経験を、ゾーンアーキテクチャーのソリューション開発に活かしています。自動車製造におけるゾーンアーキテクチャーとその意味をご覧ください。