急速に進化する自動車製造の世界では、ECU満載のこれまでの車両から、合理的でデータ中心の未来型車両への変革が進行中です。ゾーンアーキテクチャのコンセプトは、車両設計からオンロード性能、メンテナンス、製造プロセスに至るまで、すべてを再定義します。

輸送業界は変革の時代にあり、ゾーンアーキテクチャの統合は、車両設計を効率性と接続性の新たなレベルに引き上げることを約束します。この革命的な戦略は、これまでの複雑すぎるシステムを合理化し、車両エレクトロニクスの基準を定めます。

ドメインアーキテクチャとゾーンアーキテクチャは、自動車の電気インフラに対する2つの設計アプローチです。ドメインアーキテクチャは長い間、車両の機能性を高めるための従来的手法でしたが、オートモーティブの性能と消費者の要求により、より機敏なゾーンアーキテクチャへの重要な転換を余儀なくされています。ただし、そのために必要となる大規模な設計の切り替えには、開発のあらゆる段階（とインフラのあらゆるレベル）で、慎重かつ思慮深いアプローチが求められます。

ドメインアーキテクチャとは、機能別に配線を構築して車両全体を制御する、車両の電気インフラに対するアプローチです。パワートレイン、安全システム、インフォテインメントなど、それぞれの機能要素別にドメインコントローラーを搭載します。

しかし、何十年にもわたって新しいシステムや機能が追加され、車内の配線はどんどん増えていきました。電源から電子制御ユニット（ECU）やデバイスへの接続が繰り返されることで、配線は冗長化し、混み合っています。このようにして徐々に増えた配線は、フラットアーキテクチャとみなされ、拡張性の限界に直面しています。 

ドメインアーキテクチャは、フラットレイアウトから離れて適応性を高めるための取り組みでした。ほとんどのメーカーがドメイン指向の設計に移行したものの、現在、新たな限界に直面しています。1つのドメインで車両全体をカバー可能ですが（実際、多くの場合はそうです）、各デバイスがそれぞれコントローラーへの独自の接続を必要とします。車両に広がるこの複雑なドメイン網は、信じられないほどの量の配線を必要とし、重量を増加させ、効率を低下させます。 

従来型やドメインアーキテクチャの車両は、100～150個の電子制御ユニット（ECU）を搭載しており、それぞれが専用の配線を必要とするため、非常に複雑でスペースを消費するケーブルハーネスシステムになります。驚くべきことに、オートモーティブシステムの他の部分は自動化やロボット工学を活用した組み立てに移行しているにもかかわらず、これらのハーネスはいまだに車種ごとにカスタマイズされ、手作業で組み立てる必要があります。

ドメインアーキテクチャは、従来のフラットな配線システムに比べれば改善されていますが、適応性のある完全なモジュラーアプローチに至るまでの中間段階にすぎません。 

ゾーンアーキテクチャは、電気コントローラーを車両全体のポイントに配置した複数のモジュラーゾーン（ハードウェアゲートウェイ）に分散します。さまざまな機能を持つデバイスを、ドメイングループではなく、最も近いゲートウェイに接続するのです。ゾーンアーキテクチャは、電気機能の各クラスターを専用のゾーンコントローラーに割り当てることにより、車両エレクトロニクスのアプローチ全体を考え直すものです。コントローラーを戦略的に配置することで、配線長を大幅に短縮し、電力とシグナルの伝送を簡素化して、スペースを解放し、車輪付きデータ・センターとなる車両を準備します。

デバイスとコンピューター制御をそれぞれ独立したハブに構造化することで、高速伝送データや幅広い電子システムに対応するために必要な拡張性を実現します。また、ゾーンアーキテクチャは、効率性、安全性、メンテナンス性、生産性の面で、自動車メーカーに新たな利点をもたらします。

従来の車両設計では、銅配線を大量に使用していたため、車両重量が大幅に増え、効率や性能に悪影響を及ぼしていました。ハーネス構成の中には、最大5キロメートルのワイヤーを含むものもあります。ドメインシステム配線は、車両重量のうち平均45～55キログラム、最大約68キログラムを占めています。 

テスラのモデル3など、ゾーンアーキテクチャを試験的に取り入れている自動車組み立てラインでは、配線の長さを大幅に短縮し（3 kmから1.5 km）、ハーネス全体の重量を85%削減しました。

重いケーブル配線を減らすことで、ゾーン設計は車両を大幅に軽量化します。これは特に電気自動車（EV）にとって有益で、1 kg軽量化するたびに航続距離が伸び、性能が向上します。この軽量化は、同じ電力をより低い電流で供給できる12Vから48Vの電気システムに車両が移行するにつれてさらに進み、ワイヤーの太さが細くなるとそれに応じて重量も減少します。ワイヤーが細くなり配線がシンプルになると、設計者は他のシステムにより多くのスペースを割くことができます。

従来の車両システムは、動作環境に翻弄されることが多く、特にコネクターは、日常的な車両使用につきものの頻繁な衝撃や振動に対して脆弱です。ドメインアーキテクチャの集中型レイアウトは、1つのエラーで電気ネットワーク全体がダウンするような、包括的な故障の影響を受けやすく、安全性の問題のリスクが高まります。

しかし、ゾーンシステムの耐久性は、より高度で頑丈なコネクターで強化されています。その相互接続は、極端な温度、水分やほこりの侵入、振動など、路上での使用に耐えるように設計されており、中断することのない電力供給と高速データ転送を確保できます。ゾーン内では、フェイルセーフプロトコルが誤動作を切り離し、広範囲に及ぶ電気的障害を防止します。こうした耐久性の向上は、先進運転支援システム（ADAS）や新しい自動運転車分野の安全性と機能性に欠かせません。 

従来の電気システムでは、時間のかかるメンテナンス作業を要することがあります。メカニックは、複雑な各システムの微妙に異なる配線を把握する必要があり、単純なアクセス、修理、アップデートでさえ、しばしば専門的なスキルと機器を要する手間のかかるプロセスになります。こうした複雑性はまた、1つの機能に対する修理作業によって、他の機能が中断するリスクも高めます。

ゾーンアーキテクチャのユニバーサルなモジュラーアプローチでは、車両を簡単に改良したり修理したりすることができ、ダウンタイムとコストの大幅な削減につながります。ゾーンの隔離によって、アクセス、診断、トラブルシューティングははるかに単純化し、平均的な技術者の手の届く範囲に収まります。 

また、Wi-Fiや5Gを経由した遠隔操作でソフトウェアのアップデートができるため、技術者や手作業を必要とせずに車両に最新の機能、アップデート、安全パッチを導入し、状態を維持することができます。

 ドメインアーキテクチャを統合した車両の製造は、従来、特に個々のハーネスを製作する際には、労働集約的な作業です。各ハーネスは、特定の製品に合わせてそれぞれ調整されます。組み立てラインは、機能ごとに各ステーションでワイヤーをテーピングして取り付けるという細かいプロセスに悩まされています。

 この製造プロセスは、ゾーンパラダイムの採用によって革命の一歩手前にあります。ゾーンアーキテクチャの標準化したモジュラー設計は、組み立て済みハーネスとプラグアンドプレイ相互接続を特徴とする合理的な組み立てラインの実現を容易にします。こうした進歩により、電気サブシステムの柔軟性が向上し、自動化が容易になり、エラーが減少し、製造コストが大幅に削減されます。 

効率性の向上は、より手頃な価格の自動車につながる可能性があるため、メーカーにとってだけでなく、消費者にとっても大きなメリットがあります。

車両設計にゾーンアーキテクチャを採用することは、輸送業界における重要な転換点を示しています。ゾーンアーキテクチャは、自動車メーカーを長い間悩ませてきた複雑性、重量、耐久性、メンテナンス、組み立てという大きな課題に対処します。 

輸送セクターがADAS、電動化、共有モビリティモデルで革新を続ける中で、ゾーンアーキテクチャは輸送の未来を築くための新たな基盤になりつつあります。 

モレックスはこの変化の最前線に立ち、その広範なエンジニアリングの専門知識を活用して、将来の自動車が高性能なだけでなく、信頼性が高く、効率的で、適応性のあるものになるようなコネクターとシステムを開発しています。たとえば、当社のMX-DaSHハイブリッドインラインおよび電線対基板用コネクターは、ゾーンアーキテクチャを念頭に置き、従来の電力とシグナルを1つのコンパクトなコネクターシステムで高速データと組み合わせて設計しています。

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