少ない配線で大量のデータをやりとりする仕掛け
クルマがキャブレターで走っていた時代、自動車の電装と言えばエンジン点火と灯火類にワイパー程度のもので、使われている配線もごく限られたものだった。しかしコンピュータ制御による燃料噴射が導入されると、様々な情報をモニターするためのセンサーが必要になり配線は一気に増加、さらにエアコンにパワーウインドーといった快適装備が次々と搭載されることで、その勢いは増して行く。驚くことに、現代の高級車では太いものから細い線まで、総延長３０００ｍもの配線が使用されているという。それでも贅沢を極めた装備類の機能をコントロールするには不十分な量で、少ない配線で大量のデータをやりとりするための仕掛けが施されている。それがコントローラー・エリア・ネットワーク＝ＣＡＮバスだ。
それまではスイッチやリレーによって電流を流すか、遮断するか、というアナログ制御を行なうため、一つの装置に一つの回路が必要だった自動車の配線に、革命的な変化をもたらしたＣＡＮシステム。今回の企画では、このＣＡＮを搭載しているモデルをデジタル世代、それ以前のクルマをアナログ世代と区別することにした。ＣＡＮバスとはそれほどに意味を持つものだったのか？ 答えはもちろんＹＥＳだ。
ＣＡＮを実用化したのはボッシュ社。メルセデスとの共同開発で、90年に発売となった６００ＳＥＬに初めて搭載された。その後、93年には国際規格のＩＳＯ １１８９８として標準化され、その後の自動車用データ電送システムの主役となっている。
高速データ通信によって各電子ユニットが連携し最適な制御を実現する
ＣＡＮバスの搭載により電子ユニット同士で大量のデータ通信ができるようになった。例えばエンジンの状態を見ながら噴射する燃料を調整したり、ＡＢＳとＥＰＳを連動させることでより安全な走行を実現している。装備が増えることによって増える配線をＣＡＮバスを利用して少なくすることで軽量化にも一役買っているのだ。
【ESP】
横滑り防止装置であるＥＳＰはＡＢＳと連動することで、
より高度な制御を実現。安全性の向上にも繋がっている。
【ECU】
様々な情報が集められるＥＣＵはデジタル世代の頭脳というべき部分。
ここから各パーツへの指示が行なわれる。
データに優先順位がつくほど高度な制御を可能としている
ＣＡＮの基本的な考え方は、２本のケーブルに元の信号と逆位相の信号を電圧差として乗せて送るというもの。どちらの線もマイナスには接地されない。このためノイズの影響を受けにくく、振動や高温を受ける車内という過酷な環境下でも高い信頼性を発揮する。また、もし片方の線が断線した場合も、ノイズによる悪影響こそ受けやすくなるものの、データの通信は維持することができるというのも特長だ。
バスと呼ばれる幹線に関連するユニットが接続されるＣＡＮの配線では、大量のデータが集中してしまうことが考えられる。このような場合に備えて、送信されるデータには優先順位が割り振られていて、重要性の高いものから先に送ることで混雑を防止している。例えば「左の後輪がスリップ」というホイールセンサーからの情報と、水温が１℃上昇という水温センサーからの情報ではどちらが重要かは明らかで、それを判断してデータの交通整理をする機能が持たされているということだ。
バスからの差動電圧を受信したユニットには、トランシーバーと呼ばれる変換機が備わっていて、ここでデジタル信号に変換されＣＡＮコントローラーの入力ポートに入る。このデータが必要なものかどうかは、受け取ったユニットが判断して処理することになっている。
ここまで、ＣＡＮネットワークの素晴らしさを説明してきたが、維持の面では高度なシステムが大きな負荷を強いることも事実だ。例えばアナログ配線であれば、パワーウインドーのスイッチは単なるスイッチ。壊れたらその部分だけを交換すれば良かった。しかしＣＡＮ対応の場合はトランシーバーやコントローラーを備えた立派なユニットになっているため、前後左右４つのスイッチは一体構造で、交換する場合のコストも非常に高くなってしまう。診断機を使ってエラーコードを探ることが可能になった代わりに、あらゆる部分でＣＡＮに対応するために部品がモジュール化され、高価になってしまったのだ。
高い信頼性と過酷な環境に耐える耐久性を持つＣＡＮバスは現在、鉄道や航空機などの輸送システム全般へ普及しているばかりではなく、医療の現場へも活躍のステージを広めている。さらに望遠鏡や自動ドア、コーヒーメーカーにまで応用されるなど、その裾野は幅広い。
自動車のデジタル制御時代の幕を開いたＣＡＮバス。それは「もっと快適に」「もっと速く」「もっと燃費を良く」と求め続ける我々ユーザーを満足させるための必然だった。しかし今、改めて考えてみると、自動車が家電製品と化した現在の状況を生んだ、最初の一歩でもあったのかもしれない。
メルセデス初のCANデータバス搭載車はW140
メルセデス・ベンツが初めてＣＡＮデータバスを搭載したのが、90年に発売された600SEL（W140）。フラッグシップらしい堂々としたスタイルと豪華な快適装備を備えたモデルとして一時代を築いたＳクラスである。抜群の静粛性と加速性能を誇るV12エンジンは、ＣＡＮバスによって統括的にコントロールされ効率的な制御を実現。メルセデスの技術力を世界に知らしめるとともに、その後のメルセデス車にも大きな影響を与えた一台である。
クルマのデジタル化は整備性にも貢献
クルマのデジタル化によって大きく変わったのが故障診断。各メーカーごとにコンピュータ診断機があり、クルマのＥＣＵと直接繋ぐことで、現在の状態を簡単に把握できるようになったのだ。また、メーター内のディスプレイなどにトラブルが発生したポイントが表示されるようになり、ユーザー自身も一目でクルマの状態を把握できるようになったのが、アナログ世代とは大きく異なる部分。メンテナンス性においても大きな進化を遂げている。
トラブルが発生すると、メーター内にあるディスプレイに警告が出る。
ユーザー自身がクルマに何が起きているのかを把握しやすくなっている。
クルマに直接コンピュータ診断機を繋げてエラーコードを読み取る。
トラブルの原因を特定しやすくなっている。
