車載ネットワークは、現代の自動車技術において重要な役割を担っています。複雑化する車両システムを効率的に連携させ、通信をスムーズに行うために、多様なネットワーク技術が活用されています。自動車業界では、時代とともに車載ネットワークが進化し、車両の高度化・多機能化に対応するために、通信プロトコルやネットワークアーキテクチャが発展してきました。本記事では、車載ネットワークの主な種類とその進化の過程について詳しく解説します。
1. 初期の車載ネットワーク：ポイント・トゥ・ポイント通信
1980年代までの車載ネットワークは、主にポイント・トゥ・ポイント通信と呼ばれる単純な方式を採用していました。この方法では、車両の各ECU（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が1対1の通信を行っていました。例えば、エンジン制御やトランスミッション制御、ABSなどのシステムが独立しており、相互通信が必要な場合は、個別の配線を介してデータがやり取りされていました。しかし、この方式では配線が複雑化し、コストや重量が増加するという問題がありました。
2. CAN（Controller Area Network）の登場
1990年代に入り、車載ネットワークの中で最も重要な技術の一つであるCAN（Controller Area Network）が登場しました。CANは、複数のECUが共通の通信バスを介してデータをやり取りできるように設計されており、配線の簡素化と通信効率の向上が図られました。以下はCANの主な特徴です。
- 多ノード接続：1本のバスラインに複数のECUが接続でき、相互通信が可能。
- エラーチェック機能：通信データの整合性をチェックする機能が組み込まれており、信頼性が高い。
- 低コスト・軽量化：配線が簡素化され、従来のポイント・トゥ・ポイント通信と比較してコストが削減されました。
CANはエンジン制御、ブレーキシステム、ボディエレクトロニクスなど多くの車両制御に使用され、現在でも多くの車両に搭載されています。
3. LIN（Local Interconnect Network）の導入
LIN（Local Interconnect Network）は、CANに続く車載ネットワーク技術で、特に低速でコストの低い通信が求められる用途向けに開発されました。主に、ドアミラー、ウィンドウリフト、シート制御などのボディエレクトロニクスに使用されます。LINの特徴は以下の通りです。
- シンプルで低コスト：CANよりも低速でありながら、通信に必要なハードウェアが少なく、コストが削減できる。
- マスター/スレーブ型の通信：1つのマスターユニットが通信を制御し、複数のスレーブユニットに命令を送る構造。
- 適用範囲が限定的：車両のクリティカルな制御ではなく、補助的なシステムに適用されることが多い。
4. FlexRayの登場
2000年代に入ると、車両の安全性や自動運転支援システム（ADAS）の進化に伴い、より高い帯域幅とリアルタイム性を備えた通信が求められるようになりました。これに応える形で登場したのがFlexRayです。FlexRayは、高速通信と冗長性を提供し、ブレーキシステムやステアリングなど、車両の安全に直結する部分での使用が増えました。
- 高速通信：最大10 Mbpsの通信速度が可能で、従来のCANの10倍以上の帯域を持つ。
- 冗長性：二重化された通信バスにより、通信の信頼性を確保。
- リアルタイム性：制御システムに対して正確なタイミングでの通信が求められるADASなどの用途に適している。
5. CAN FD（Flexible Data-rate）と次世代ネットワーク
自動車の機能が高度化するにつれ、従来のCANでは帯域が不足し始めました。これに対応するために、CAN FD（CAN Flexible Data-rate）が登場しました。CAN FDは、従来のCANの強みを維持しつつ、通信速度とデータ量を向上させるために開発されました。
また、次世代の車載ネットワークとしてEthernet（車載イーサネット）も注目されています。Ethernetは、車両全体のデータ通信を統一する基盤として期待されており、高速かつ大量のデータを効率的に扱うことが可能です。特に、自動運転や車内エンターテイメントシステムの分野で重要な役割を果たしています。
6. まとめ
車載ネットワークは、初期の単純な通信方式から始まり、CANやLIN、FlexRay、CAN FD、そしてEthernetなど、車両の進化と共に発展を遂げてきました。自動車の安全性、快適性、そして自動運転の実現に向け、これらのネットワーク技術は今後も進化を続けるでしょう。
