電子部品のための自動車基準

私たちの日常生活のあらゆる要素に技術が浸透している今、家庭のセキュリティシステムから私たちが食べる食品に至るまで、私たちが運転する車両は、高度な電子機器にますます依存するようになっています。車線逸脱警告や自動緊急ブレーキなどの先進運転支援システム（ADAS）から、複雑なパワートレイン制御ユニット、精巧なインフォテインメントシステムに至るまで、電子機器は現在、自動車セクターのあらゆる側面に浸透しています。この広範な統合は、厳しい自動車環境に耐えられる堅牢で信頼性の高い電子部品を要求しています。それらは故障なく長距離を走行できる必要があります。

そして、自然に、自動車は標準的な家庭用電化製品では見られない電子部品への課題をもたらします。極端な温度変動、絶え間ない振動、湿気や化学物質への露出、電磁干渉（EMI）の存在などが、部品の信頼性と、その結果としての車両の安全性に脅威をもたらします。これらの重要なシステムの安全性と長寿命を開発者の最優先事項とするためには、多くの国内外の基準への遵守が最も重要です。これらの基準は、部品選択、設計、およびテストのための枠組みを提供し、部品が自動車運転の厳しい条件に耐え、最高レベルの品質と安全性を満たすことを保証します。

電子部品の設計と選択を統制する主要な自動車基準について知りたい場合、ここが正しい場所です。これらの基準が信頼性、安全性、環境要素などの主要な懸念事項にどのように対処しているかを探るために読み進めてください。

主要な自動車基準

いくつかの重要な自動車基準が電子部品の開発と選択を指導し、車両のライフサイクル全体を通じて安全性、信頼性、品質を確保するための枠組みを提供します。以下はその主要なものです。

ISO 26262

この国際標準は、道路車両の機能安全に焦点を当てています。電子機器に大きく依存する安全関連システムの開発にリスクベースのアプローチを確立します。ISO 26262は、安全機能の重要性を分類する4つの自動車安全完全性レベル（ASIL）を定義しています。より高いASILレベルは、より厳格な設計および検証プロセスを要求します。この標準は、ADAS、ブレーキシステム、ステアリングシステムなどの安全クリティカルシステムに関わる電子部品に特に関連しています。

AEC-Q100/Q101/Q102

自動車エレクトロニクス評議会（AEC）によって開発されたこれらの基準は、さまざまなタイプの電子部品に対するストレス適格性要件を提供します。AEC-Q100は統合回路に関するもので、AEC-Q101はディスクリート半導体に対応し、AEC-Q102は光電子半導体に焦点を当てています。これらの基準は、温度サイクル、湿度、振動、電磁干渉などの極端な条件下でのコンポーネント性能を評価するための厳格なテスト手順を概説しています。これらの基準に従って成功裏に資格を得ることは、厳しい自動車環境におけるコンポーネントの信頼性と長寿命に対する信頼を提供します。

IATF 16949:2016

以前はISO/TS 16949として知られていたこの国際標準は、自動車供給チェーンにおける組織の品質管理システム要件を指定しています。コンポーネント選択に直接焦点を当てているわけではありませんが、IATF 16949:2016は、自動車製品の全体的な品質と信頼性を確保する上で重要な役割を果たします。これは、継続的な改善、リスク管理、顧客満足を強調し、プロセス指向の品質管理システムの作成を通じて、継続的な改善、欠陥の予防、および「供給チェーン内の変動と廃棄物の削減」を実現します。これらはすべて、信頼性の高い電子コンポーネントの成功した開発と展開に不可欠です。

その他の関連基準

自動車業界に関連する他の基準には、道路車両のサイバーセキュリティに焦点を当てたISO/SAE 21434や、車両の排出ガスと環境への影響を扱う国連欧州経済委員会の規制などがあります。これらの基準は、車両の全体的な安全性と性能に貢献し、設計および開発プロセス中に考慮されなければなりません。

コンポーネント選択における考慮事項

自動車業界を支配するいくつかの重要な基準を理解した今、自動車アプリケーションに適した電子部品を選択する際には、多くの要因を非常に慎重に考慮する必要があることを付け加えるべきです。これらの要因は、以下の表に記載されています：

信頼性設計技術

自動車電子機器の信頼性を確保するために、エンジニアは設計初期段階で潜在的な故障モードを特定し、軽減することを目的とした堅牢な信頼性設計（DfR）技術を採用する必要があります。

回路シミュレーションと解析

• 熱解析： 回路の熱挙動を分析することは、過熱とコンポーネントの故障を防ぐために重要です。シミュレーションツールは、ホットスポットを特定し、熱設計を最適化するのに役立ちます。
• 最悪ケース分析： この技術は、最も極端な運用条件下での回路性能を分析し、潜在的な故障点を特定することを含みます。
• フォールトツリー分析： この方法は、潜在的な故障モードとその寄与要因を体系的に特定し、予防的な軽減戦略を可能にします。

冗長性とフォールトトレランス

• 重要なシステムに冗長性を実装すること、例えばデュアルプロセッサーや冗長センサーの使用などは、コンポーネントの故障時にバックアップ機能を提供することでシステムの信頼性を向上させることができます。
• フォールトトレラント設計は、故障を検出して隔離するメカニズムを取り入れ、修理が行われるまでの間、性能が低下した状態でシステムが稼働し続けることを可能にします。

経年劣化と劣化メカニズム

• 電子コンポーネントの経年劣化と劣化メカニズムを理解することは、それらの寿命を予測し、長期的な信頼性のために設計する上で重要です。電気移動、誘電体の破壊、熱サイクリングなどの要因が、時間とともにコンポーネントの劣化に寄与する可能性があります。

故障モード及び影響分析（FMEA）

• FMEAは、潜在的な故障モード、その影響、及び原因を特定するための体系的なアプローチです。これにより、潜在的な問題を優先順位付けし、緩和戦略を開発するのに役立ちます。

設計の検証とバリデーション

• 設計プロセス全体を通じての厳格なテストとバリデーションは、最終製品が必要な信頼性と安全基準を満たしていることを保証するために不可欠です。これには、コンポーネントレベルのテスト、ボードレベルのテスト、及びシステムレベルのテストが含まれることがあります。

加速寿命試験

• 温度サイクリングやバーンインテストなどの加速寿命試験技術を使用して、コンポーネントの老化プロセスを加速し、長期的な信頼性を予測することができます。

予測保全

• 振動分析やサーモグラフィーなどの予測保全戦略を実施することで、発生前に潜在的な故障を特定し、タイムリーな修理を可能にし、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。

先進自動車電子工学

自動車用電子部品の厳格な基準への遵守は、安全で信頼性が高く、長持ちする車両を販売することを目指す設計チームにとって絶対必須です。これらの基準は、機能安全性や環境への影響が少ないことから部品の信頼性に至るまで、多岐にわたる側面を対象としています。このような部品を提供することに秀でたいと願う人々にとって、強力なDfR技術の実装、材料と部品の慎重な選択、そしてAltium 365のような先進的なツールの使用は、現代の車両が要求する厳しい要件を満たす最高品質の自動車電子機器を開発するのに役立ちます。

Altium 365は、協調した自動車電子設計のための独自の利点を提供するクラウドベースのプラットフォームを提供します：

• 世界中のどこにいてもメンバー間の障害なく協力でき、プロジェクトに同時に取り組み、リアルタイムの設計データを共有し、設計変更を迅速にレビューして承認できます。  
• データ管理とバージョン管理の機能を組み込んでおり、設計データをクラウドに安全に保存し、簡単にアクセス可能で追跡可能にすることを保証します。この機能は、自動車基準のさまざまな追跡性とコンプライアンス要件を満たすのに素晴らしいです。
• 事前に検証された多数のコンポーネントのライブラリにアクセスでき、自動車アプリケーションに適した多くのコンポーネントが含まれています。このプラットフォームは、効率的なコンポーネント管理を促進し、最新のコンポーネントデータを設計チームに迅速に提供します。

これは、プロセスを改善する機能のほんの一部です。自動車電子設計のためのクラウドコラボレーションについてもっと学び、開発を加速し、コンプライアンスを確保し、コンポーネント調達を効率化しましょう。