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自動車に搭載されたECUやセンサー、アクチュエータなどを繋ぐシステム構造「E/Eアーキテクチャ」。自動車の自動化やネットワーク化を進化させるために重要な「E/Eアーキテクチャ」の役割やトレンドについて解説します。

E/Eアーキテクチャとは

E/EアーキテクチャのE/Eは「電気/電子（Electrical/Electronic）」、アーキテクチャは「構成・設計思想・設計方法」を意味します。それらを合わせたE/Eアーキテクチャは、自動車に搭載された ECUやセンサー、アクチュエータなどを繋ぐシステム構造と定義されています。

近年の自動車は急激な進化を遂げており、運転支援や自動運転をはじめとした、コネクティビティ、パーソナライゼーション、インフォテイメントなど、新たな機能の搭載が続いています。

それぞれの目的に合った処理が必要とされるため、自動車に搭載されるECUの数は100を超えるようになりました。そうした複雑性が増すECUの接続を簡素化し、最適な状態に保つソフトウェアを開発するために、E/Eアーキテクチャの革新が始まっています。

現在のE/Eアーキテクチャの主流は、類似の処理を行うECUのドメイン（技術領域）をまとめる「ドメインアーキテクチャ」です。例えば、エンジン系統のECUはパワートレインのドメイン、スライドドアやパワーウィンドウのECUはボディ系ドメインに統合することで、ECUやワイヤ（電気配線）を削減しています。部品点数も減らすことで、車両の軽量化や開発コスト削減にも貢献しています。

そして、次世代のE/Eアーキテクチャとして注目されているのが、車両の中央コンピュータにECUを統合する車両集中型の「ゾーンアーキテクチャ」です。ドメインをつなぐ統合ECUによって、これまで各ドメイン別に行っていた情報集約や統合制御が可能となるため、さらに部品点数や開発に関わるコストを削減することができます。

E/Eアーキテクチャはどのように設計されているか

開発する自動車のユースケースに沿って、E/Eアーキテクチャの仕様や定義、設計を行います。開発する自動車別に現状の課題を把握し、目的に沿ったものをシミュレーションやテストを繰り返して構築し、初期のE/Eアーキテクチャのドラフト設計を完成させます。

E/Eアーキテクチャの設計に携わるエンジニアは、完成車メーカーや自動車部品メーカーとやりとりしながら、全体の構成設計、ワイヤ（電気配線）の最適化などを進めます。

これからのE/Eアーキテクチャはシステムをより簡素化させることで、ワイヤの量も減り、組み立て効率も上がり、車両の重量も軽減できるという目標があります。モジュールの小型化も求められるため、エンジニアにはいかに小型で目的に沿ったチップ（IC）を使用するかの選定も求められます。

自動車の高機能化には、ソフトウェアエンジニアの役割も重要です。例えば、ECU間やドメイン間の通信制御、コネクテッドカーのネットワークやソフトウェア開発、セキュリティの設計開発、ECUによってはプロトコル（通信規格）が異なる場合もあるので、それらを標準化するゲートウェイのソフトウェア開発も行います。

高機能化する自動車に求められるE/Eアーキテクチャの役割

これからの自動車には、高機能化するECUの最適化やソフトウェアの向上などに加え、サイバーセキュリティという観点からもE/Eアーキテクチャの役割が重要となります。次世代自動車はインターネット接続の頻度が多く、サイバー攻撃の危険性があるからです。

E/Eアーキテクチャを活用したサイバーセキュリティとしては、車両に不正なアクセスがあった場合の侵入・検知システムです。攻撃者側は常にサイバー攻撃のレベルを上げてくることも想定されるので、開発側は常にセキュリティレベルをアップグレードさせることが求められます。

スマートシティ化される未来の都市において自動車を走行する際は、社会インフラとの通信も必要となってきます。信号機や道路の路面状況、天気情報、路上駐車情報、災害時の移動支援などの情報を受信し、ドライバーに適切な警告と運転支援を行うためにE/Eアーキテクチャのさらなる向上が必要です。

また、自動車のオイルの状態、タイヤ圧、エンジン情報などを検知して、修理やメンテナンスの案内や警告を送信するシステムなどのサービスにも、E/Eアーキテクチャが担う役割は大きくなっていくでしょう。

未来のE/Eアーキテクチャはどう進化していくか

次世代の自動車は、ドライバーの安全を確保しながらの運転支援や自動運転、インフラとの通信やメンテナンス予測、インフォテイメントといった機能がさらに進化し、走るIoTデバイスになると言われています。

まさに自動車はモバイルコンピューティングセンターとして進化しており、そのソフトウェアコードは数億になると言われています。これほどの規模のシステムを管理するには革新的なE/Eアーキテクチャと強力な計算能力を持つコンピュータが必要とされています。

未来の自動車は便利で快適である以前に安全であることが重要であり、そのためにはE/Eアーキテクチャの発展が鍵を握っていると言えるでしょう。

【参考記事】

・現在と未来のE/Eアーキテクチャのためのソリューション

https://corporate.bosch.co.jp/news-and-stories/aee-2022/ee-architectures/

・ボッシュにおけるE/E アーキテクチャへの取り組み

https://www.bosch-mobility-solutions.com/en/mobility-topics/ee-architecture/