はじめに──「前走車を見失う」原因は、ソフトではないかもしれない

「さっきまで追従していた前走車を、システムが突然見失った」。

自動運転やADAS（先進運転支援システム）の開発現場では、こうした「原因不明の誤認識」に頭を悩ませるケースが報告されています。エンジニアはまずプログラムのバグを疑い、アルゴリズムを見直し、膨大なシミュレーションを繰り返す──しかし、どうしても再現できない。

もし原因が、ソフトウェアではなくセンサー本体の物理的な劣化にあるとしたら。

「ソフトウェアより先にハードウェアを疑ったほうが早いケースがある」という指摘は、試験や評価の現場ではときどき聞かれる声です。

本コラムでは、自動車業界で関心が高まりつつある「センサー・デグラデーション（経年劣化）」というテーマを取り上げます。

「出荷時100点」は、いつまで続くか

センサーの性能評価は、通常、温度・湿度が管理された静的な実験室の中で行われます。
仕様通りのインプットを与えれば、仕様通りのアウトプットが返ってくる。カタログ上のスペックは確かに正しい。

しかし、自動車は工場を出たその日から「走り始め」ます。

エンジンの振動、路面からの突き上げ、高速走行時の風圧と砂塵、真夏のアスファルト輻射熱、真冬の凍結。センサーが置かれるのは、実験室とは似ても似つかない過酷な日常です。

「実験室と実走行のギャップをどう評価するか」は、センサー評価の論点としても注目され始めています。

車という「動く器」がセンサーに与えるダメージ

車両特有の環境が、搭載されたセンサーにどのようなダメージを蓄積するのか。技術文献や試験関連の報告からは、主に3つのメカニズムが論じられています。

1. 振動──「見えないズレ」が精度を蝕む可能性

車の走行中に発生する振動は、一定のリズムではありません。路面の凹凸、エンジン回転数の変動、風圧のゆらぎ──これらが複雑に重なり合い、ランダム振動としてセンサーに伝わります。

特にLiDARのような精密光学系は、この影響を受けやすいと指摘されています。内部のレンズやミラーにわずかな位置ズレが生じると、距離計測にドリフト（緩やかな誤差の蓄積）が発生する可能性があるとも言われています。厄介なのは、これが「突然壊れる」のではなく「じわじわ精度が落ちていく」現象である点で、日々の点検では発見が難しい点です。

また、振動による基板への繰り返し負荷がはんだ接合部に微小な亀裂（クラック）を生じさせることがあるとも知られています。特に基板や筐体の固有振動数と走行中の加振周波数が一致する共振の状態では、局所的な応力が大きくなることがあり、長期的な故障の起点になり得るとされています。

2. 砂塵──蓄積が視認性能に影響しうる

カメラやLiDARのレンズ面は、走行環境のダメージを直接受けるパーツです。

高速道路のロードスプレー、砂利道の粉塵、冬季の融雪剤の飛沫など、走行を重ねることでレンズ表面の汚れや摩耗が蓄積し、光の散乱やSN比（信号対ノイズ比）の低下を引き起こしうると考えられています。一回ごとのダメージは微小でも、長距離走行の蓄積が視認性能に影響するという観点は、評価上の論点として挙げられることがあります。

3. 熱──膨張と収縮が接合面に影響する可能性

真夏のダッシュボードは80℃を超えることもあります。一方で、冬の早朝の外気温はマイナス10℃以下。

こうした急激な温度変化の繰り返し──いわゆる「ヒートサイクル」や「熱衝撃」──は、半導体チップ、基板、はんだ、封止材料といった異なる素材で構成されるセンサー内部に繰り返しの微小変形をもたらすとされています。素材ごとに熱膨張率が異なるため、接合界面への応力蓄積から電気的特性の変化につながり得るという指摘もあります。

「搭載状態のまま」「複合環境で」──評価アプローチへの関心

「センサー単体」から「車両搭載状態」へ

従来の環境試験は、センサーを単体で取り出し、試験装置に直接セットして行われることが多かったとされています。しかし、単体と搭載状態では、センサーが受ける力のかたちが変わるという認識も広がってきているようです。

センサーを直接加振台に固定して揺らすのと、車両のブラケットや筐体を経由して振動が伝わるのとでは、センサーに届く周波数特性や振幅分布が異なることがあります。途中の部材が特定の周波数を増幅（共振）させたり、減衰させたりするためです。こうした観点から、実装状態のまま試験するという発想が重要視されつつあるとも言われています。

「単独環境」から「複合環境」へ

近年議論が増えているもう一つの論点が、複合環境試験の考え方です。実車が走行する環境では、振動・高温・湿度・砂塵が同時に作用します。振動・温度・湿度などの環境因子を同時に印加することで、個別試験では顕在化しなかった劣化モードが確認されるケースが報告されており、こうした複合評価への関心も高まっているようです。

「変わらない精度」をどう考えるか

自動運転センサーをめぐる議論は、どうしてもスペック競争に向かいがちです。「何メートル先まで検知できるか」「何百万画素か」──こうした「最大性能」の指標はもちろん重要です。しかし、実際に人の命を預かるシステムに求められるものは、それだけではないという議論もあります。

「出荷時に100点のセンサーが、10万キロ後に何点になるか──この問いに定量的に答えられることが、長期的な信頼性評価の一つの論点になる」。そうした見方は、試験・評価の現場では耳にすることがあります。

センサーは「老化する」可能性がある。その前提を踏まえたうえで、劣化のプロセスを可視化し、許容範囲を定義し、試験で実証することへの関心は高まっています。「センサー・デグラデーション」は、次世代の信頼性評価で見逃せないテーマの一つとして位置づけられつつあります。詳細な評価設計は製品・使用条件によって大きく異なるため一概には言えませんが、試験・評価の観点からは引き続き注目しておきたいテーマです。

まとめ

お問い合わせ

詳細な評価設計は製品・使用条件によって異なりますが、振動や温度変化によるセンサーの経年劣化評価は、エボルテックが取り組んできた環境試験の領域と重なるテーマです。こうしたテーマの評価設計でお困りの際は、お気軽にご相談ください。