産業車両および商用車向けのデータ接続ソリューション

農業や建設業などで使用するヘビー デューティー車両は、車両の種類によっても異なりますが、数年以上の耐用年数を想定して製造されるのが一般的です。 そのためメーカー各社は、顧客に長期的な価値を提供できるように、将来のトレンドを見据えて設計する必要があります。技術が変化するペースは速いため、そのような設計は困難を伴います。ただし、建機農機、商用車および 2 輪業界が持つ利点の 1 つとして、自動車業界で既に実証済みの将来に重点を置いた用途から知識や技術を応用できる点が挙げられます。

建機農機、商用車および 2 輪の分野では自動化機能とデータ接続の需要が増加の一途をたどっており、CAN バス プロトコルは早急にその限界に達しようとしています。環境性能、安全性、接続性、生産性といった需要を後押しする大きな流れの中で最先端のポジションを確保するためには、近い将来やその後の顧客からの要求に応えられるように、Ethernet システムを取り入れた設計を検討する必要があります。

産業車両および商用車の業界では、次世代型のトラック、バス、オフロード車両がより安全で環境に優しく、接続性と生産性が高くなるような設計に取り組んでいます。 これを実現するため、高度な自動化機能の導入が進められています。これは、元々乗用車用に開発されたもので、生産性の向上と総所有コストの低減を目的としています。
新しいヘビー デューティー車両では、運転者支援やオートメーション機能、インフォテインメント オプション、360 °カメラ システム、高速な車両対車両 (V2V) 通信、車両対インフラストラクチャ (V2I) 通信のほか、さまざまな必須の安全機能も標準的な要件になりつつあります。現在この業界はレベル 2、つまり部分的な自動化の段階にあります。当社の予想では、今後 4 ～ 5 年で最新の車両にはレベル 4 の高度な自動化機能が導入されると考えられます。そのため、ISO 26262 や将来策定される規格に適応できるように、設計だけでなく開発プロセスや品質管理プロセスの一部としても機能的な安全性を取り入れる必要があります。
将来の商用車は周囲の環境や進行先経路に関する多くの情報を「認識」し、本部などの拠点にフィードバックを送信して分析することで、性能と生産性を向上させることができます。このような技術とこの後説明する技術により、ドライバーの満足感と生産性が向上し、車両所有者の総所有コスト (TCO) が低減して、優れた性能フィードバックがメーカーにもたらされます。

このようなトレンドと技術は、すべて高度なネットワーク インフラを必要とします。これは、増加するデータ需要の処理に対応し、車両内だけでなく車両から別の車両、あるいは倉庫や管理センタ、さらにメーカーなど、別の場所とのあらゆる通信を可能にするものでなければなりません。 このようなネットワークには、データを高速かつ低レイテンシで伝送し、過酷な条件でも動作することが求められます。これまでは CAN バス アーキテクチャが、車両ネットワークのバックボーンとしての役割を果たしてきました。設計者は、安全性や生産性を向上させるためにより多くの自動化機能を導入しようとしますが、高度な車両機能に必要なデータ帯域幅は、CAN 単独で処理するには大きすぎます。そのため、まずは高い帯域幅と性能が要求される領域で Ethernet への移行が始まっていますが、自動化の普及が進み、より高い性能と帯域幅をシステム全体に統合する必要が生じれば、最終的に CAN は置き換えられると考えられます。

現在のところ、ADAS 用の車載センサ システムおよび接続システムはほとんどが専用のシステムです。適応走行制御などの機能やアプリケーションは、それぞれが電子制御ユニット (ECU) にデータを供給するためのレーダー/ライダーとコネクタを備えています。このような車両で自動化機能が増加すると、より正確な位置情報や環境情報を収集するためにセンサの融合がますます重要になります (センサを融合すると、複数のセンサから取得したデータを組み合わせて分析できるようになります)。たとえば、乗用車のセンサでは舗装路にある障害物を検出する必要があるのに対し、建設、採鉱、農業用車両のセンサでは材質の特性を検出しなければなりません。一例を挙げると、農場のコンバインで農地の作物を収穫しているときに、その経路で棒状の障害物が検出された場合は、その物体が機械で容易に対処できる軽量な棒なのか、放置された鋼製のパイプなのかを認識できる必要があります。後者の場合はコンバインが損傷を受け、運転を停止させて修理に出す必要が生じ、何らかの対策を取らなければならなくなる可能性があります。このような処理を正確かつ迅速に実現するには、さらなるコンピューティング能力が必要とされます。

このような融合モデルでは、車載の複数あるいはすべてのアプリケーションにわたりセンサを相互接続し、単一の ECU につなげます。処理対象のデータ量が多くなるほど高い帯域幅が必要になり、高い帯域幅を処理するためには高速なデータ通信を処理できるコネクタとケーブル、そして最大で 1 Gbit/s のデータ伝送を確実に処理できる Ethernet ネットワークが必要になります。

このようなタイプの技術と自動化機能に移行することで、エンジニアにとってはまったく新しい課題が生まれることになります。それは、極めて過酷な環境でも確実に動作し、長期の使用にも耐えられる車両を設計することです。

産業用および商用の車両設計者は、車載の接続システムおよびネットワークのアップグレードに目を向けていますが、多くの高速データ用途は、過去数年間に自動車業界で開発されてきたコネクタ技術を使用して設計することができます。 ただし、商用車が直面する環境や課題は、乗用車やライト デューティー トラックと比較してはるかに過酷であることが一般的です。ほこり、泥、湿気、極端な温度、激しい振動にさらされることが多い用途では、防水型 enetSEAL+ コネクタや MATEnet インサート付きヘビー デューティー防水型コネクタ シリーズなどの当社の新しいコネクタを使用できます。enetSEAL+ コネクタは最大で 1 秒あたり 100 MB のデータ接続が必要な場合に、MATEnet インサート付きヘビーデューティー防水型コネクタ シリーズは最大で 1 秒あたり 1 Gbit の伝送が必要な場合に、それぞれ使用できます。

市場での競争力を維持し、安全性、生産性、持続可能性を実現する自動化のトレンドと機能性を先取りするため、 設計者やメーカーは最新の設計に Ethernet を取り入れ、増大するデータ接続の要件に対応できるようにする必要があります。そのための最良の方法は、早い段階で TE のようなエンジニアリング専門家に相談し、過酷な条件でも信号の完全性を維持しながらセンシングおよびコンピューティング能力を増大させることができる革新的なコンポーネントを設計および製造するために必要なトポロジやテクノロジについてアドバイスを受けることです。