FlexRay

FlexRay：車載ネットワークの未来を担う通信プロトコル

FlexRayは、自動車業界において高度な信頼性とリアルタイム性を求める車載ネットワークシステムのために開発された通信プロトコルです。Controller Area Network (CAN)の後継技術として、特に欧州の高級車を中心に広く採用されています。

CANからの進化とFlexRayの誕生

CANは車載ネットワークにおいて広く普及していますが、特許の問題やリアルタイム性の限界、相互接続性の課題など、いくつかの欠点がありました。FlexRayはこれらの問題を解決するために、2000年前後から欧州の自動車メーカー主導で開発が始まりました。その後、日本の自動車メーカーも規格策定に参加し、ISO標準(17458-1～17458-5)として確立されました。

FlexRayは、最大10 Mbit/sの高速データレートに対応し、CANよりも優れたリアルタイム性とフォールトトレランスを実現しています。これは、2つの独立したデータチャネルを持つことで、1つのチャネルに障害が発生しても通信を継続できるためです。また、静的セグメントと動的セグメントという2つの通信モードを持つことで、リアルタイム性の高い制御と、イベント駆動型の通信を柔軟に組み合わせることができます。

規格の変遷と日本の取り組み

FlexRayは、1.0、2.0、2.1aといったバージョンを経て進化してきました。2009年にはFlexRayコンソーシアムが解散しましたが、規格自体は現在も利用されています。一方、日本の自動車メーカーは、欧州版FlexRayの高コスト化を課題と捉え、低コスト化を目指した3.0（仮称）規格の開発を進めてきました。これは、Japan Automotive Software Platform and Architecture (JASPAR) という団体を中心に、バス型トポロジの採用や通信速度の調整などによって実現しようとする試みでした。しかし、マイコンやトランシーバICの開発の遅れ、自動車メーカー側の導入への躊躇などから、日本におけるFlexRayの普及は思ったように進んでいません。

FlexRayの技術仕様

FlexRayの技術仕様は、複雑なクロック同期機構やエラー処理機構を備えています。各ECUは独立したクロックを持ち、クロックドリフトを最小限に抑えるための工夫が施されています。データはフレーム形式で送信され、各ビットは8サンプルのクロック周期でバス上に保持されます。多数決方式によるエラー検出、複数の同期機構により、高い信頼性を確保しています。

FlexRayの将来

FlexRayは、高い信頼性とリアルタイム性を必要とする車載システムに最適な通信プロトコルですが、動作電圧レベルの低さやネットワーク長の制約など、改善すべき点もあります。Ethernetなどの新しい技術の進歩も考慮すると、FlexRayの将来は必ずしも明るいとは言い切れません。今後、Ethernetなどの新たな車載ネットワーク技術との共存や、FlexRay自体の更なる進化が期待されます。

まとめ

FlexRayは、CANの限界を超える高度な車載ネットワーク通信プロトコルとして開発されましたが、高コストや導入の複雑さといった課題も抱えています。欧州では高級車を中心に普及していますが、日本においてはコスト競争の激しい市場環境の中で、その普及にはまだ多くのハードルが存在します。今後の技術開発と市場動向に注目していく必要があります。

参考資料

トヨタ!? 日産!? どうなるFlexRay普及への道 － ＠IT MONOist
FlexRay Consortium
JasPar
FlexRay Overview Technical Overview of FlexRay by National Instruments
* FlexRay Specification

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