ТехНовБум – Онлайн журнал о новых технологиях

Электроника современных автомобилей – дигитальное управление

За несколько последних десятков лет автомобили в процессе своей эволюции претерпели кардинальные изменения. Внешне изменив лишь форму, современные автомобили (практически 100% машин с 2003 года выпуска) более не ограничиваются выполнением одних лишь механических действий. Фактически они стали подобием компьютерного кластера, согласовывающего действия множества элементов системы (электронных датчиков автомобиля, дигитальных модулей контроля и водителя). Средней «наворочености» новая машина управляется (помимо водителя) специальным кодом около 100 Mb, распределенного между 50-70 Электкронных приборов контроля (Electronic Control Units (ECUs)), соединенных между собой внутреней сетью шин.

Для более удобного понимания работы современного автомобиля стоит отметить некоторый наиболее популярные модули ECU, входящие в комплект стандартной авто-электроники:

• Engine Control Module (ECM) – модуль контролирующий двигатель путем анализа поступающей от сенсоров информации. Регулирует время зажигания, количество топлива поступающего в каждый из циллиндров, клапаны и другие составляющие двигателя.

• Speed control unit – называемый также круиз-контроль. Модуль, поддерживающий постоянную заданную скорость автомобиля, регулируя ее на подъемах и спусках. Режим круиз-контроль отключается автоматически после нажатие одной из педалей водителем. Наиболее распростанен Адаптивный Круиз-контроль, позволяющий также следить за расстоянием до впереди идущего автомобиля.

• Electronic Brake Control Module (EBCM) – модуль, ответственный за Антиблокировочную систему (АБС, ABS), предотвращающую блокировку колес регулированием гидравлического давления на колеса. ABS позволяет водителю сохранять полный контроль над автомобилем во время экстренного торможения.

Примерами второстепенных по важности, но очень популярных модулей могут быть:

• Telematics – модуль, ответственный за связь автомобиля с внешним миром посредством коммуникационных технологий, а также за всевозможные услуги, предоставляемые автомобилю современными телекоммуникациями: связь со спецслужбами в случаях аварий, навигация, отслеживание автомобиля, телеразвлечения и другие

• HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning) – модуль регулирующий кондиционирование воздуха внутри машины.

• RCDLR Remote Control Door Lock Receiver – модуль открывающий/закрывающий двери автомобиля дистанционным брелком, а также принимающий данные системы сенсоров для мониторинга давления в шинах.

Разработка дигитальных модулей контроля началась в Америке в конце 70-ых годов. Вследствие законодательного требования Калифорнии сохранять воздух чистым, а также из-за быстрорастущих цен на топливо, были разработаны первые модули Engine Control. Первоначальная задача тех модулей была регулировать отношение топлива к кислороду в горючей смеси путем измерения уровня кислорода в выхлопных газах.
Первые модули не только уменьшили загрязнение воздуха и улучшили производительность двигателя, но и послужили примером успешного электронного вмешательства в механическую работу машины. С тех пор разрабатывались подобные системы, улучшающие все аспекты функционирования машины: от трансмиссии и тормозного контроля до климатного контроля и света.

дигитальные модули автомобиля в сети Controller Area Network

Современные активные режимы дигитального контроля требуют максимально быстрого и эффективного взаимодействия между модулями. К примеру, контроль стабильности автомобиля (ESC) осуществляет мониторинг скорости каждого колеса, рулевого угла и учитывает множество акселометров. ESC автоматически регулирует крутящий момент двигателя и скорость колес, чтобы улучшить тягу двигателя. При нажатии на тормоз ESC взаимодействует в реальном времени с антиблокировочной системой ABS. Не стоит забывать, что контроль стабильности – это лишь режим работы, для реализации которого требуется слаженная работа между модулями контроля.

Слаженная передача сигналов в современных машинах происходит через шину данных, названную Controller Area Network. Шина CAN заключает все модули-контроллеры в единую сеть, объединенную этой шиной, отсюда и название. CAN отличается высоким уровнем защиты передаваемых данных, даже в условиях сильных помех и высоким уровнем распознавания и исправления ошибок, а также отвечает требованиям электромагнитной совместимости. Именно поэтому используют CAN в условиях жесткого реальног времени. Внутренняя сеть CAN распределяется на высокоскоростную шину и низкоскоростную, с соответствующими скоростями передачи данных в 500 Кбит и 100 Кбит. Первая обслуживает модули первостепенной важности – ECM контроль двигателя (ECM), модуль speed control, контроль стабильности, ABS и другие, вторая несет ответственность за контроль климата, радио, стеклоподъемников, ремней и прочих элементов машины.

Вот что из себя представляет современный автомобиль. Хорошо это, плохо ли это – на этот счет существует немало противоречивых мнений. Да, добавление электроники в механизмы машины безусловно улучшили ее устойчивость и безопасность, а также сделали управление автомобилем более легким. Но, вместе с этим существует возможность ошибки в запрогрованном коде машины (багов), которая может обернуться серьезной проблемой. Другой аргумент против тотальной компьютеризации – поскольку существует код, злоумышленику негодяю под силу его хакнуть, но об этом уже в следующий раз.

Метки: CAN, автоэлектроника, системы безопасности