自動運転時代の前夜、ACCクルーズテクノロジーが台頭

自動車が発明された日から、自動運転機能への要望は、何世代にもわたるエンジニアたちの焦点となってきました。アダプティブクルーズコントロール（ACC）の登場により、一般消費者は自動運転車を期待し、想像するようになりました。 20世紀に遡ると、自動車メーカーは17世紀のエンジニアたちの仕事にインスピレーションを求め始め、1958年に世界初の運転支援システムを搭載した自動車、クライスラー インペリアルが誕生した。

このクラシックカーに搭載されていたシステムも「オートパイロット」と呼ばれていましたが、テスラとは何の関係もありません。これはエンジンの駆動軸に接続されており、ダッシュボードには巡航速度を設定するためのダイヤルがあり、追加の電気モーターがギアを調整して速度を維持します。現在量産車に使用されている ACC システムは、長い技術的改良期間を経て以前のものとは大きく異なりますが、目標は同じで、運転を可能な限り自動化することです。

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真の自動運転車はまだ消費者市場に登場していませんが、アダプティブクルーズコントロールシステムの応用により、ユーザーは無人運転車の時代を事前に垣間見ることができます。システムをオンにすると、車両は設定された車間距離に従って走行し、速度を連続的に調整することで2台の車両間の距離を維持します。このとき、運転者は両手でハンドルを握る必要があり、緊急事態が発生しない限り車両に介入する必要はありません。

この機能の開発の歴史を振り返ると、技術の反復とアップグレード、そして経験を通じて徐々に蓄積され構築されてきたユーザーの信頼と満足が見て取れます。これは、自動運転時代にはなかったものです。

クルーズ機能の技術的変化

まず明確にしておきたいのは、定速クルーズであれアダプティブクルーズであれ、クルーズ機能は安全機能とは言えないということです。クルーズ機能の最大の機能は、ストレスの多い運転をより快適にすることです。クルーズ コントロールは、技術の発祥の地であり、ジェームズ ワットとマシュー ボールトンが蒸気機関の運転を制御するために使用した 1788 年にまで遡ります。調速機 (クルーズ コントロールも調速機の一種) は 17 世紀に使用されました。

そこから発展したクルーズコントロールシステムは、発明家で機械エンジニアのラルフ・ティーターによって1948年に発明されました。このシステムを搭載した最初の車種は、1958年に発売されたクライスラー インペリアルでした。

技術的な観点から見ると、クルーズコントロールはEMSによって制御され、トランスミッション信号、現在の車速、ドライバーの設定速度を同時に参照し、スロットル開度とトランスミッションおよびその他の制御ユニットを調整して車速を調整し、巡航を実現します。

しかし、社会全体の進歩に伴い、道路交通はますます複雑になり、単に車両の速度を制御するだけでは運転プロセスを快適にすることができなくなりました。このとき、アダプティブクルーズシステムが機能します。

名前が示すように、このシステムの鍵は「適応型」という言葉にあります。外部センサー（レーダー、カメラ、レーザーセンサーなど）を使用して、車両と先行車との距離と相対速度を検出し、先行車との一定の距離を保つように自身の速度を制御します。前方車両が車線変更して離脱することを想定し、新たな対象物を識別する前に設定速度で走行するように車両を制御します。

達成可能な機能レベルの観点から、現在主流の ACC システムは次の 2 つのカテゴリに分類できます。

アダプティブクルーズコントロール。自動的に加速および減速し、車両があらかじめ設定された速度で走行したり、前方の車両との一定の距離を維持したりできるようにします。一定の速度（通常は時速 30 km）以下で出口を出てください。

アダプティブクルーズコントロール+自動スタート＆ストップ（ストップ＆ゴー）。前方の車両が動き出すと完全に停止した後、以前の運転状態に戻るなど、あらゆる速度で巡航できます。

米国のコンシューマー・レポートが実施した「先進安全システム」に関するユーザー調査では、自動車所有者の85％がACCに「非常に満足」しており、19％のユーザーがアダプティブ・クルーズ・コントロール・システムによって交通事故をうまく回避できたと回答し、72％の回答者が同システムに十分な信頼を置いているという結果が出ました。

ユーザーの観点から見ると、適応はクルーズ コントロールよりもわずかに複雑ですが、自動車工学の観点から見ると、2 つのテクノロジを実装する難しさはまったく異なります。

ACCは自動車の自動加速・減速制御に関わるため、エンジン管理システムEMSの制御だけでなく、オートマチックトランスミッションコントローラーTCU、電子安定性プログラムESP、電子パーキングブレーキEPBも制御に参加する必要があります。また、より複雑なヒューマンコンピューターインタラクションインターフェースの設計や、レーダーやカメラなどの外部センサーの制御も関わってきます。コストは必然的に増加しましたが、運転体験の向上に対する効果も非常に明白です。特に高速道路では人々の緊張を大幅に緩和することができます。

オートマチックトランスミッションが左足を解放し、アダプティブクルーズコントロールが右足を解放するとすれば、次世代のナビゲーション技術（オートパイロット）により、私たちはハンドルから一時的に手を離し、徐々に自動運転へと移行できるようになります。

メルセデス・ベンツは、この技術を自社の車両に導入した最初の OEM です。 2013 年に発売されたメルセデス・ベンツ S クラスの最新モデルには、「ステアリングアシスト付きディストロニック プラス」インテリジェント システムが搭載されています。本質的には、ACC にステアリング アシスト機能を追加することで、低速状態で前方車両との車線維持や小さな横揺れを実現するために、システムがステアリング ホイールの回転を自動的に制御し、ドライバーの手を自由にすることができます。

機能がさらに向上すると、新しいハードウェアのアップグレードも必要になります。ステアリングを制御するには、前方監視カメラを追加し、車線を検出するために人工知能アルゴリズムを使用し、レーダーセンサーの欠点（縦方向の速度と距離の測定精度は高いが、横方向の精度が低いなど）を補う必要があります。さらに一歩進んで、全速度域での加速と減速、および能動的な車線変更機能を実現するには、より多くのセンサーと制御およびアクチュエータ機構が必要です。もちろん、車両に搭載される電子制御ユニットの数も大幅に増加し、ソフトウェア アルゴリズムや生産前テスト作業もそれに応じて複雑になります。

機能面から見ると、テスラのオートパイロットは主にアダプティブクルーズコントロールと自動ステアリングで構成されています。しかし、テスラはこれを「トラフィック・アウェア・クルーズ・コントロール（TACC）」と呼んでいます。自動操舵に関しては、車線維持が可能であることに加え、最新バージョンのオートパイロットでは、オーナーに指示することなく自動的に車線変更できる「Navigate on Autopilot」機能が導入されました。まだベータ版なので、実際の経験では、システムが不合理なタイミングで車線変更することが多く、ストレスが軽減されないだけでなく、汗をかくことになります。コンシューマー・レポートの試乗編集者は、「まるで自分の子供が車を運転しているのを見ているようだ。怖いよ、アレクサンダー！」と冗談を言った。

しかし、テスラはすでにクルーズコントロールとステアリング機能の最適化に優れたブランドであり、FSDハードウェアプラットフォームへの投資により、今後は「TACC+Auto Steer」をベースにしたさらなる自動運転機能をリリースしていくことになるだろう。コンシューマー・レポートの調査によると、テスラに加えて、キャデラック、フォード、ヒュンダイ・ジェネシス、リンカーン、メルセデス・ベンツ、ポルシェ、ボルボのモデルの ACC 機能が最も優れたパフォーマンスを発揮しています。

ACC の仕組みとその限界

前述の通り、ACC機能を実現する上で最も重要な部分はレーダーセンサーです。システム起動後、レーダーは最大200メートル先にある前方車両を検知します。目標物体を検知すると、車速を下げて設定距離を保って走行します。

距離を維持するために、レーダーは 2 台の車両間の距離を監視する中央制御ユニットに信号を送信します。テスラのオートパイロットを例にとると、前方に車両を検知すると、どんな速度でも（停止中でも）アクティブクルーズコントロールを作動させることができますが、前提条件として、車両が前方の車両から少なくとも 150 cm 離れていることが条件となります。前方の車両が車線を変更して発進すると、システムは車両を制御してあらかじめ設定された速度まで加速します。巡航速度を設定するには、Tesla Model 3 を例にとると、クルーズ コントロール レバーを一度下げてから放します。これにより、巡航速度は、検出された制限速度または現在の運転速度のいずれか高い方に設定されます。

複数車線の公道を走行中に、センサーが前方に複数の追跡可能な車両を検知すると、ACC システムは優先的に追従する対象を識別して選択します。他の車両があなたの車両を追い越した場合、ACC はエンジン制御とブレーキを実行して速度を徐々に減速します。システムが緊急ブレーキが必要であると判断したが、減速プロセスで消費されたエネルギーが車両が供給できる最大ブレーキ運動エネルギーの 30% を超える場合、計器に視覚的な信号が表示され、ブザーアラームが鳴ってドライバーに手動でブレーキをかけるよう促します。

各社の ACC テクノロジーはすでに非常に成熟していますが、センサー ハードウェアにはまだ制限があり、悪天候での使用に影響を及ぼし、一定の安全上のリスクも生じます。たとえば、大雨や大雪の場合には、フロントグリルやフロントフェンダーの下にあるセンサーが正常に動作しなくなる可能性があります。 Tesla Model 3 のユーザー マニュアルには、アクティブ クルーズ コントロールを有効にしてはいけない次のような状況が示されています。

• 道は急カーブになっている
• 視界不良（大雨、雪、濃霧などによる）
• 強い光（対向車のヘッドライトや直射日光など）がカメラの視界を遮っている場合
• レーダーセンサーがブロックされている（ほこり、カバーなど）
• フロントガラスがカメラの視界を遮る（水滴、ほこり、ステッカーなど）

さらに、ACC 自体に関しては、そのセンサー構成が現在のところ、変化する道路の速度制限に対応できていません。このため、ほとんどのブランドは、高速道路や環状道路などの構造化された道路での使用をユーザーに推奨しています。これらの場所では速度制限が統一されており、基本的に予期せぬことは何も起こらないからです。例えば、キャデラックのスーパークルーズは、作動できる範囲（高精度マッピングされた高速道路エリア）が厳密に設定されています。

また、前述の複数車線の状況では、ACC システムのハードウェアおよびソフトウェアの機能が限られているため、複数のターゲットに遭遇したときに認識エラーが発生する可能性が高くなります。特にカーブがある場合、前方の車両を識別する際のエラー率が高くなります。

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GM のスーパークルーズシステムには厳しい ODD 制限があり、高精度マップを備えた高速道路でのみ使用できます | Consumer Reports

したがって、ACC 自体は運転の快適性を高めることができますが、それでも真の自動運転技術ではなく、完全に信頼できるものではありません。システムが運転を引き継ぐ必要があるかもしれないことを警告したら、予期しない状況を避けるためにためらわずにブレーキをかけなければなりません。

自動運転時代の前夜

現段階では、アダプティブクルーズコントロールシステムは完全な自動運転体験を提供するには程遠いですが、コンシューマーレポートが実施したユーザー調査によると、この機能に対する人々の満足度と信頼は非常に高いようです。機能面では、ほとんどの ACC システムは前方の車両との安全な距離を維持できるため、ドライバーの足がある程度自由になります。 GM のスーパークルーズなどのより高度でスマートなシステムは、ODD (操作設計領域) が非常に制限されているものの、適切な作業条件下では手を完全に解放できると言えます。

ソフトウェア アルゴリズムとセンサー ハードウェアの機能が向上するにつれて、ACC は当然ますます複雑になり、マシンの制御がますます強化され、運転体験が大幅に向上することが期待されます。さらに重要なのは、クールなデモやデモンストレーション動画ではなく、体験の向上によって人々の信頼と満足が徐々に自動運転へと「流れていく」かもしれないということです。

自動運転技術の進歩により、「人」の規制役割が徐々に後退し、人と機械が協力して安全な移動を何度も実現することが十分に期待できます。