Автомобильные электронные системы (часть 1)

Рис. Delphi

Модуль автомобильной спутниковой навигации

Электроэлектронное оборудование современного автомобиля - это распределенная система. Он состоит из ряда микропроцессорных систем, работающих в режиме реального времени.

Микропроцессорные системы взаимодействуют и взаимодействуют друг с другом точно определенным и контролируемым образом (рисунок 1). Автомобиль среднего класса имеет около 30 различных микропроцессорных систем. В автомобилях более высокого класса это число может доходить до 100. Процентная доля стоимости электронных систем в общей стоимости автомобиля в настоящее время составляет около 30%, тогда как в автомобилях с гибридными и электрическими приводами может доходить до 40%.

СМОТРИ ТАКЖЕ:

Характерной особенностью современных автомобильных систем является широкое использование передовых технологий: электронных и IT, заменяющих существующие решения: аналоговые, механические и электромеханические. Электронные системы относительно дешевые, легкие, легко настраиваемые и надежные. Поэтому они очень хорошо подходят для применений в системах управления, основным элементом которых является реализация алгоритмов в режиме реального времени (например, управление двигателем, коробкой передач) и в критических системах по соображениям безопасности (например, торможение и управление системой вождения).

Рис. 1: Схема электронной «архитектуры» современного автомобиля

Современный микропроцессорный модуль, установленный в автомобилях, представляет собой специализированную электронную систему, оснащенную программным обеспечением, которое выполняет определенную функцию, и интерфейс, содержащий механические элементы (рис. 2). Такие системы известны как встроенные системы. Управление обычно реализуется на нестандартной аппаратной платформе, которая очень часто создается и конфигурируется специально для нужд данного устройства. Проектирование встроенной электронной системы автомобиля требует тщательного анализа требований, касающихся его, разработки соответствующей «архитектуры», то есть развертывания в космосе, и создания программного обеспечения.

Рис. 2: электромеханическая система автомобиля, состоящая из механического интерфейса,
электронная система и программное обеспечение

Затем и программное обеспечение, и вся система требуют многостороннего тестирования, поскольку возможные ошибки, допущенные на начальных этапах проектирования, могут иметь катастрофические последствия и в лучшем случае увеличивать продолжительность и увеличивать стоимость проекта. Каждый типичный проект координируется и контролируется многими специалистами, такими как системные инженеры, программисты, механики, электроники, организаторы испытаний, контролеры качества и инженеры-технологи.

При проектировании автомобильной электроники необходимо учитывать условия, при которых устройство будет работать. Встроенная система автомобиля должна правильно выполнять свои функции в диапазоне температур от -40 ° С до + 125 ° С и практически во всем диапазоне влажности. Он также должен быть устойчивым к изменениям напряжения питания (рис. 3), коротким замыканиям и перегрузкам, вибрациям, электростатическим разрядам и многим другим явлениям. Он должен быть изготовлен из соответствующих материалов, чтобы он не был поврежден потоком высоких токов в сотни ампер (рис. 4). Стабильность его структуры, устойчивость к сбоям и непредвиденные условия работы проверяется в ходе интенсивных испытаний, проводимых на каждом этапе разработки продукта.

Рис. 3: Курс напряжения аккумулятора при запуске двигателя

Рис. 4: Ток, потребляемый от батареи во время запуска двигателя

Растущее количество электроники, собираемой последовательно в автомобилях, заставляет управлять обменом информацией между отдельными модулями. В настоящее время для этой цели используются разные типы шин данных (рисунок 1). Для передачи быстро меняющихся сигналов, имеющих фиксированное время порядка нескольких миллисекунд (например, при управлении двигателем, коробкой передач, ABS, ESP), шины CAN (контроллерная сеть) изготавливаются в исполнении с высокой скоростью. Так называемый. Свободная сеть CAN (low speed can) поддерживает приложения, которые менее критичны по времени (например, управление кондиционером, центральным замком, освещением автомобиля и т. д.).

Шина MOST (транспортная система, ориентированная на медиа) используется для обмена информацией между автомобильными мультимедийными системами, такими как радио, спутниковая навигация (Рисунок 5) и автомобильным телевидением.

Протокол LIN (локальная сеть соединений) в настоящее время используется для связи с датчиками и исполнительными механизмами. Сеть FlexRay, отличающаяся высокой скоростью передачи, пропускной способностью и надежностью, заменяет стандартные механические соединения (например, кабели, рулевые тяги) электронными системами управления дросселем и рулевым управлением.

Центральным элементом электрической системы автомобиля является центральный модуль управления (рис. 6). Он использует входные данные, собранные с различных датчиков, например, уровня топлива, дождя, температуры наружного воздуха и других электронных модулей и клавиатур, доступных пользователю транспортного средства (встроенный переключатель на рулевой колонке, выключатель освещения, дистанционный ключ). Входные данные используются для реализации функций, связанных с безопасностью автомобиля (иммобилайзер), с дистанционным управлением открывания и закрывания дверного замка, с контролем внешнего освещения, стеклоочистителей и омывателей. Центральный блок управления в процессе своей работы постоянно проводит диагностические тесты, что позволяет быстро обнаруживать и определять места повреждения подключенных систем, а также информировать водителя о необходимости возврата автомобиля в сервис.

Похожие