今日のコネクテッドカーや自律走行車には、運転支援機能を実行するための多くの電子機器と計算能力が搭載されています。これらの装置は大量のエネルギーを消費するだけでなく、車の重量も大幅に増加させます。
2005年、オリジナルの優勝者である「スタンドリー」は ダーパ 自律走行車のためのこのチャレンジには、ルーフに取り付けられた5つのSick AG LIDARユニット、ジャイロスコープと加速度計を使用した内部誘導システム、80メートル先 (LIDARの範囲外) の運転状況を観察するビデオ カメラ、トランクに搭載された6台のIntel Pentium Mベースのコンピューターが搭載されていました。これらすべての装備のおかげで、スタンドリーはモハーベ砂漠を横断するあらかじめ決められた150マイルのルートを自力で航行することができた。
この車は欧州のフォルクスワーゲン・トゥアレグの改造版で、ディーゼルエンジンを搭載していた。もしそれが今日のバッテリーを搭載した電気自動車であったなら、数マイル以上走行することはできなかっただろう。車載システムにより、数分でバッテリーが消耗してしまうだろう。
17年後の今日、コネクテッドカーは 先進運転支援システム（ADAS） レベル2は、車線変更警告、緊急ブレーキ、駐車支援などのいくつかの自動タスクを実行し、処理能力とセンサー機能が100倍になり、消費電力はわずかになります。
完全電気自動車の登場は、エレクトロニクス業界にさらなる課題をもたらします。内燃機関の車とは異なり、EVはバッテリーに蓄えられたエネルギーをあらゆる用途に使用しており、電気モーター以外の車載電子機器も大量のエネルギーを消費するため、EVの航続距離が短くなります。
さらに、自動車メーカーは、ADAS機能、インフォテインメント機器、快適性の向上など、EVの機能をさらに充実させ続けていますが、これによっても電力消費が増加します。
接続性だけでも、電力消費が大きくなります。自動運転機能のないコネクテッドカーは、携帯電話ネットワークを使用して毎日数ギガバイトのデータを送受信する可能性があります。基本的なADASレベル1の車は、主に地図の更新とセンサー データの送信のために、5年未満で100テラバイトを超えるデータを交換できると推定されています。5GネットワークとC-V2X通信を使用することで、完全自律走行車は24時間の運転で5テラバイトを超えるデータを送信します。
車両の能力を低下させるという選択肢はない
必要な電力を削減するには、小型の電子機器と低電力コンピューティングへの投資が必要です。さらに、効率的なエッジ コンピューティングにより、大量のデータをクラウドにアップロードする必要性が減り、電力を大量に消費するセルラー接続の使用も減ります。
今日のコネクテッド電気自動車には、環境を把握するための多数のセンサーと、他の車両 (V2V) や道路インフラ (V2X) にリンクするための追加の通信機能が搭載されています。最も基本的なモデルでも、ドライバーが駐車したり狭い場所で移動したりできるように近接センサーが搭載されています。上級モデルには、周囲の他の車両やインフラを検出するためのカメラも複数搭載されており、高度なADAS機能を備えた車には、レーダーやLiDARなどの他のセンサーも搭載されています。
幸いなことに、これらの電子サブシステムは車両自体よりもはるかに速いペースで進歩しました。Velodyne社の最新のLiDARユニットは、1秒あたり数百万のデータ ポイントをキャプチャし、前方の道路の正確な画像を作成できます。Darpaチャレンジに使用されたものと比較すると、Velarray H800はトラック、バス、または車のフロントガラスの後ろにすっきり収まり、消費電力は5% 未満です。
車載電子機器とプロセッサはコンピュータの速度で進化している
Nvidia、Arm、NXP、Infineon、Qualcommなどの多くの企業が自動車業界に多額の投資を行っています。自動車が車輪の付いたコンピューターのようになるにつれて、消費電力を削減するためには、パフォーマンスを向上させながらCPUを最適化して小型化することが必要になります。
最近、 腕を公開 同社のScalable Open Architecture for Embedded Edge (SOAFEE) アーキテクチャは、ADASレベル4およびレベル5に必要な電力パフォーマンス ウィンドウ内で自動車向けに最適化された異種コンピューティング環境であり、すべて外部冷却をほとんどまたはまったく必要としないSoC内で実現されています。昨年、Nvidiaは、単一チップで毎秒1,000兆演算 (TOPS) を超える処理能力を実現する次世代SoC、Atlan Autonomous Vehicle Platformを発表しました。
これらは、自動車業界におけるコンピュータ処理の進歩の速さを示すほんの一例です。ダッシュボードの下に簡単に収まるこの新しいレベルのコンピューターパワーにより、すべての車両センサーとその他のサブシステムのオンボード処理が可能になり、クラウドに情報をアップロードする必要性が減少します。
現在および将来の自動運転車は、他の車両や道路インフラとのローカル通信を除き、外部からの支援なしで動作できるようになります。
DC充電により車載電子機器がさらに削減され、急速充電が可能になる
自宅で電気自動車を充電する人にとって、最も人気のある選択肢は壁に設置するAC充電ステーションです。残念ながら、電気自動車をAC充電ステーションに接続すると、バッテリーを充電するために必要なACからDCへの変換が車両内で行われることになります。
電気自動車を急速充電するには、DC電源を使用する急速充電ステーションに接続する必要があります。現在、企業の駐車場、市街地の道路、高速道路、一部の従来のガソリンスタンドなどに設置されている急速充電ステーションのインフラには、AC電源やDC電源など、さまざまなコネクタが備わっています。
電気自動車メーカーがAC変圧器を廃止し、EV所有者が自宅でDC充電も利用できるようになると、状況は大きく変わることになるだろう。
Wallboxなどの企業は現在、DC充電用の家庭用ソリューションを販売しています。Wallboxの家庭用Quasar 2充電器は、CHAdeMOコネクタを使用して最大11.5kWのDC充電が可能で、停電時でも車のバッテリーから家に電力を供給できます。 たとえば、75kWhの容量を持つフル充電の電気自動車は、一般的な家庭の基本的なニーズを1週間以上満たす電力を供給できます。EV充電の詳細については、「 OBCと高速DC充電器がEVの航続距離不安を克服する方法」をお読みください。
電気自動車メーカーはコンピュータ企業のように考え始める必要がある
内燃機関車は世界中で段階的に廃止されつつあります。EVメーカーは、このトレンドを活用するために、車載電子機器、携帯電話通信インフラ、充電ステーション、クラウド サービスを製造するテクノロジー企業と緊密に連携する必要があります。
既存の電子機器を最適化するだけでは不十分です。自動車メーカーは、電子設計の柔軟性に合わせて生産ラインを適応させる必要があります。これにより、企業は新しいテクノロジーを迅速に活用し、一部の部品の調達が困難な場合にサプライチェーンの不足をより適切に管理できるようになります。今日の電気自動車は、純粋な輸送システムというよりも、車輪の付いたコンピューターとバッテリーです。自動車メーカーは既成概念にとらわれずに考え、この止められない現実を認識する必要があります。
