自動運転車の仕組み： PCB技術の役割

はじめに

テスラが自動運転車を開発しているという報道があった。そのRobotaxiは2026年に生産が開始され、2027年には量産されるはずだ。モデル3/YのFSDが2025年第1四半期に中国と欧州で認可されれば、無人運転を初めて体験し、タクシーになる。ファーウェイADS4.0や小鵬など、他の新エネルギー車メーカーも同様のプログラムを開始している。

さらに、自動車の電動化の深化により、PCBの使用量も増加している、高密度実装, フレキシブルボード, 多層基板 and other segments have their own application scenarios and development characteristics in the field of automotive electronics.

FSテックPCB技術の進歩は、テスト車両の製作からプロトタイプの製作に至るまで、自動車メーカーが自動運転車を設計する方法にも変化をもたらしている。

お願いお問い合わせに関するお問い合わせは、できるだけ早くご連絡ください。プリント基板製造および自動車産業向けPCBA関連サービスを提供しています。私たちは常に「THE STANDARDS OF STANDARDS」を大切にしています。オートモーティブPCB.また、自動車用PCBに関する以下の規格をすべて満たしています：

自動車用PCB製造およびアセンブリ

ここをクリック

自動運転車を理解する

一般に自律走行車（AV）またはドライバーレス自動車として知られる自動運転車は、私たちの移動手段を徐々に変えつつある。人間の手を煩わせることなく、最初から最後まで運転タスクを遂行することができるのだ。

自動運転車は、周囲の環境からデータを取得し、動きを制御するエンジンのオンボード・システムと相対し、実行すべき行動をリアルタイムで決定することで機能する。

自動車技術会（Society of Automotive Engineers）は、自動車の自律性を、自律性がまったくないことを意味するレベル0から、究極の完全自動化を意味するレベル5までの6段階に分類している。この分類は、自律走行開発の技術的マイルストーンを概説するのに役立つ。

自動運転車の構成要素

センサー、プロセッサー、通信モジュール、電源管理システムなど、さまざまなコンポーネントに必要な電気的接続とサポートを提供するPCBは、自己制御車両の機能に不可欠なコンポーネントである。以下は、この技術の核となるコンポーネントと考えられている：

センサーとカメラ

自動運転車では、周囲の環境を観察するためにさまざまなセンサーやカメラが必要となる。これらのデバイスは、他の車の位置、人の存在、信号機、道路などの環境に関するデータを取得することができる。

これらのデバイスは、他の車の位置や人の数、信号機の有無、単に道路の状況といった形で、環境に関連するデータを収集する。主なセンサーの種類は以下の通り：

カメラ:障害物の視認性、道路標識の読み取り、車線の認識などを確保するため、高解像度のカメラが複数の角度で使用されている。
超音波センサー:これは近距離センサーで、駐車や近くの物体を認識するために使用される。
レーダーとライダー(テスラ車以外では）：レーダーは電波を発することで距離を測り、速度を推定する機能を持ち、LIDARはレーザー光線を用いて地形図を作成する。一方、テスラはどちらの技術も利用しない、純粋に視覚に頼ったより高度な方法を開発している。

人工知能と機械学習

AIは、すべての動く自動運転車技術のバックボーンである。自動運転車には人工知能システムが組み込まれており、センサーやカメラからの入力を処理して周囲の「世界」を見る。AIシステムには以下のことが求められる：

周囲の物体、特に自動車を運転する顧客や歩行者を検知し、監視する。
同じエリアにいるドライバーや歩行者がどのように行動するかを予測し、邪魔にならないようにする。
アクセルやブレーキペダルを踏むなど、筋肉の記憶と素早い反応が必要な場面。

中央制御ユニット

今日の自動運転車では、最も重要なコンポーネントは中央制御ユニットであり、さまざまなセンサーやセンサーからの情報を組み合わせて、移動、加速、ブレーキを調整する。 AI システムである。

このユニットは、システム間の高速データ転送を可能にするプリント基板のおかげで、すべてを接続し、統合している。

中央制御ユニットは、AIが故障した場合でも車両を安全に制御できるセーフティ・クリティカルなシステムを担当しなければならない。この種のシステムは時間依存性が大きいため、自律走行車には高度なコンピューティング・ハードウェアと驚異的な信頼性を持つPCBが必要となる。

自動運転車を理解するPCB

AVとは何か？ドライバーレスPCBについて掘り下げてみよう。

自動運転車用PCBは、これらの車のバックボーンであり、センサー、カメラ、レーダー、制御ユニットなどを接続・統合し、データを処理し、意思決定を行い、車両を制御してさまざまな機能を実行し、車両の安全を確保する。

自動運転車のPCBを理解した上で、以下はそのコアコンポーネントの詳細である。 FSテック PCB製造における自動運転車とアセンブリ.

自動運転車のための戦略 PCBアセンブリ

車載エレクトロニクスPCBアセンブリでは、適切なPCBアセンブリを選択する必要があります。 PCB材料そして、製造中に問題が発生しないように、使用基準で指定された要件を満たすための具体的な設計が必要である。従って、以下の基本戦略に従う必要がある。

コンポーネントの配置と向き

部品の配置と方向は、回路基板製造の信頼性において重要な役割を果たす。例えば、ウェーブはんだを使用する場合、部品はウェーブの方向と平行に配置する必要があり、ブリッジはんだやオープン回路を配置します。

電力熱管理

基板の配列厚さ、層数、ヒートパスの連続性、基板表面はすべて、動作部品の気候に影響を与える要因である。吸収が10mWを超えるか、電流が10mAを超える場合、部品は適切に熱管理され、電力管理された部品でなければならない。

コンポーネントのシーケンス

より微細な部品を最初に配置し、次に小さな部品を配置する。また、アナログ部品やハイブリッド部品は、デジタル部品とは別に、特定のPCBエリアに配置する必要があります。

DRC原則

自動運転車用PCBAのDRC（Design Rule Check）原則は、回路素子の間隔、アライメント幅、アパーチャサイズなどが製造公差内であることを確認するなど、PCB設計が製造および性能規格のルールを満たしていることを保証します。これにより、潜在的な製造上の問題を早期に特定し、コストを削減し、製品の品質を向上させます。

自律走行車におけるPCBの役割

コンピューター、オートメーション技術、自律走行車はすべて、プリント回路基板という重要な部品を利用している。プリント基板は、異なる電子システムを接続し、多数の通信連携を促進する役割を果たす。自動運転車におけるプリント基板の主な役割は、複数のセンサーデータの管理と、安全性と有効性を保証するためのミリ秒以内の意思決定の実行です。

ここでは、PCBが自律走行車にどのように電力を供給しているかを紹介する：

信頼性と耐久性

車載用PCBデバイスは、他のアプリケーションで一般的に使用されるPCBよりも過酷な環境に耐える堅牢性が求められます。一般的に、高温、ほこり、湿気、偶発的な衝撃（落下）、電源の過負荷/サージにさらされます。設計の際には、PCB材料と筐体が、過酷な環境に典型的な熱信頼性と長期試験に合格できることを確認してください。

統合

自動運転車産業が成長するにつれ、以前は独立していた多様なシステムの統合が進んでいます。自動運転車のさまざまな側面を制御するセンサー、電子制御ユニット（ECU）、さまざまな電気機械システムを含むPCB設計では、統合を優先することで、より高い処理能力を自動車で実現できます。

ハードウェア・インターフェース要件

自動運転車には、人間のドライバーを超える優れた能力が求められる。つまり、ECUが故障しても別のECUがその機能を引き継ぐことができるよう、複数のハードウェア・インターフェースの必要性を考慮する必要がある。そのためには、メッシュ型トポロジーを持つ車載ネットワークを使用して冗長性を確保する必要がある。

ライダー冷却と熱管理

自動運転車に搭載されるLIDARやレーダーシステムには、低損失で高周波特性のPCBが必要です。また、部品や相互接続の増加に伴い、高密度相互接続（HDI）設計の重要性が増しています。

車両制御アーキテクチャ

自動運転車の電子制御ユニットやさまざまなシステムは、データ処理や、瞬時の物体認識、車車間自己組織化ネットワーク（VANET）を介した通信などのリアルタイム・タスクの実行を可能にするため、高度な統合を必要とする。

高速データ伝送

PCBはまた、必要な速度で情報を送受信する目的も果たす。センサーは、車両のさまざまな部分に伝達される情報の収集を可能にします。急勾配で狭い状況では、車両は信頼できる十分な反応のために効果的に機能するカメラと制御ユニットを必要とします。

自動運転車用PCBと自動車用PCBの違い

技術が進歩し、安全性と信頼性の要求が高まるにつれ、自動運転車用のPCB設計は多くの点で独特で複雑なものとなっている。

自動運転車用PCBと一般的な自動車用PCBの主な違いは、技術的な複雑さ、統合性、信頼性、耐久性の要求が高いこと、そして高性能材料への要求が高まっていることである、電磁両立性多層基板、HDIの使用などである。さらに、自動運転車のPCBは、より多くのセンサーとコントローラを統合し、環境保護とエネルギー効率に対するより高い基準を持つ必要があります。

下の表は主な違いを示している：

特徴	自律走行PCB	従来の車両PCB
複雑さ	非常に複雑で、複数のセンサーとアクチュエーターを統合、先進運転支援システム（ADAS）をサポート	比較的複雑性が低く、主に車両の基本的な電子システムをサポートする。
データ転送速度	大量のセンサーデータを扱うには高速データ転送が必要	データ転送速度に対する要求が低い
レイヤー数と密度	多層基板、HDI基板、高密度配線	層数が少なく、密度が低い
素材と耐環境性	より過酷な温度、湿度、振動、化学腐食に耐えなければならない。	耐環境性の要求が低い
信頼性と耐久性	自律走行機能は安全にとって極めて重要であるため、より高い要件が求められる	信頼性と耐久性への要求が低い
電磁両立性	センサーや通信機器の増加による要件の向上	電磁両立性の要求が低い
センサーの統合	カメラ、レーダー、LiDARなど、より多様で多数のセンサーを統合	少ないセンサー統合
スマート・コックピットの特徴	マルチメディアやインターネット接続など、より複雑なスマートコックピット機能をサポート	スマート・コックピット機能が少ない、またはない
コネクテッド・ビークル・モジュール	高速通信とデータ転送のため、コネクテッド・カー・モジュールのサポートが必要	コネクテッド・ビークルの基本的な機能をサポートしていないか、持っていない可能性がある
価値	特にドメインコントローラーPCBでは高い値	下限値
成長の可能性	HDIボードの成長ポテンシャルは高く、CAGRは16.5%の見込み	成長ポテンシャルの低下

自動運転車の未来

2030年には、世界の自動車の10台に1台が自動運転になると推定されている。この成長は、多層PCBSの成長だけでなく、自動車、特に電気自動車（EV）や先進運転支援システム（ADAS）における電子コンテンツの増加も後押ししている。自律走行技術の進歩と投資の増加に伴い、自律走行車分野では高性能で信頼性の高いPCBSの需要が増え続けている。

商業用途

モビリティにおける数々の進歩を統合し、事実上ドライバーレスを実現したテスラのRobotaxiの導入により、ライドヘイリング分野は変わるに違いない。1マイルあたり約$0.20とされるテスラの先進的なタクシーシステムは、都市交通をより良く変え、高品質で簡単なものにするだろう。

技術的課題

進歩を遂げたとはいえ、完全な自動運転はまだ先の話だ。絶え間ない改良にかかわらず、テスラの完全自動運転システムはまだ規制のない運転には到達していない。WaymoやCruiseといったライバルは、ジオフェンシング技術によって遠隔操作される自律走行車の展開において、現在かなり先を行っている。

AI、センサー、ハードウェアの開発に重点を置くことは、完全自律走行による総合的な安全性というテスラの目標に関連している。これと同じ点で、プリント基板製造業は、より高速なデータ処理とより安全な車両システム通信を通じて、このような一般的な進歩を支える鍵となるだろう。

結論

PCB技術の革新と統合は、自動運転自動車の開発に不可欠です。PCBメーカーは、自動運転車がよりスマートで環境に優しくなるにつれて、自動車産業で不可欠な役割を果たしています。PCBは、エンターテイメントシステムから安全システムに至るまで、最新の自動車でますます活用されています。電気的な接続や機械的なサポートを提供するだけでなく、快適性、安全性、コミュニケーションに対する期待にも応えています。技術の発展に伴い、自動運転車が将来、私たちの移動手段を一変させることを期待しています。

自動車用PCBアセンブリは、FS Techをパートナーとしてお選びください。FSは10年以上にわたり、産業用PCBソリューションを提供してきました。お客様のPCBプロジェクトのために、当社は最も包括的な設備と献身的なスタッフを持っています。PCBの製造とアセンブリについてもっと知りたいですか？お気軽にお問い合わせください！

ぜひ、ご意見をお聞かせください