دنیای فناوری خودرو دنیایی است که به سرعت در حال تحول است که در آن نوآوری به موقع مورد استقبال و استقبال قرار می گیرد. یکی از این نوآوری ها که صنعت خودرو را متحول کرده است، واحد کنترل الکترونیکی (ECU) است. این جزء به بخشی جدایی ناپذیر از وسایل نقلیه مدرن تبدیل شده است و نوآوری را به روش های غیر قابل تصوری هدایت می کند .متخصصین و تعمیرکاران حرفه ای در این زمینه کم هستند برق کاران خودرو سنتی تا دوره ای تخصصی را نگذرانند قادر به تعمیر این دستگاه نخواهند بود و این موضوع عاملی برای عالی بودن بازار کار دوره آموزش تعمیرات ایسیو ECU خودرو می باشد.
به زبان ساده،ECU مغز ماشین (از نظر فنی - یکی از مغزها) است. این سیستم ها و عملکردهای مختلفی را کنترل می کند که باعث می شود یک وسیله نقلیه به آرامی و کارآمد عمل کند. این شامل همه چیز از مدیریت موتور و کنترل گیربکس گرفته تا سیستم های اطلاعات سرگرمی و سیستم های پیشرفته کمک راننده (ADAS) می شود. این نه تنها عملکرد روان را تضمین می کند، بلکه ایمنی و عملکرد خودرو را نیز افزایش می دهد. با ظهور رانندگی خودران و وسایل نقلیه الکتریکی، نقش ECU حتی مهم تر شده است.
واحد کنترل الکترونیکی خودرو (ECU) چیست؟
قبل از بررسی عمیق‌تر بینش‌های مربوط به واحد کنترل الکترونیکی خودرو - ECU، اجازه دهید ابتدا بفهمیم که چیست. ECU یک کامپیوتر دیجیتالی است که در یک وسیله نقلیه تعبیه شده است. داده‌ها را از حسگرهای مختلف دریافت می‌کند، آنها را پردازش می‌کند و سپس عملیات چندین زیرسیستم درون خودرو را کنترل می‌کند.
به عنوان مثال، واحد کنترل موتور (یک نوع ECU) داده ها را از حسگرهایی دریافت می کند که مواردی مانند سطح اکسیژن در اگزوز، دمای موتور و موقعیت دریچه گاز را اندازه گیری می کنند. سپس از این داده ها برای تنظیم مخلوط هوا و سوخت تزریق شده به سیلندرها استفاده می کند و عملکرد موتور را بهینه می کند.
ECU همچنین نقش حیاتی در ویژگی های ایمنی مدرن ایفا می کند. به عنوان مثال، در سیستم های ترمز ضد قفل، ECU داده ها را از سنسورهای سرعت چرخ دریافت می کند. اگر تشخیص دهد که یک چرخ در شرف قفل شدن است، می تواند فشار ترمز را تعدیل کند تا از این امر جلوگیری کند و ایمنی خودرو را افزایش دهد.
معماری ECU خودرو
اکنون که فهمیدیم ECU چیست، بیایید بینش عمیق تری در مورد واحد کنترل الکترونیکی خودرو - ECU به دست آوریم. هر واحد کنترل الکترونیکی در خودرو دارای یک میکروکنترلر (مغز ECU)، ماژول های حافظه برای ذخیره داده ها و رابط های جانبی برای اتصال با سیستم های دیگر است.
میکروکنترلر ECU نرم افزاری را اجرا می کند که زیرسیستم های خودرو را کنترل می کند. این نرم افزار اغلب به زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند C یا C++ نوشته می شود و گاهی اوقات از توسعه مبتنی بر مدل استفاده می کند. حافظه فرار برای ذخیره داده های موقت (مانند قرائت حسگر) و غیر فرار (EEPROM، NAND Flash و غیره) داده های دائمی (مانند پارامترهای کالیبراسیون) و گزارش تشخیصی که دارای رکوردی از خطاها یا خطاهای رخ داده است استفاده می شود.
در حالی که این یک توصیف عمومی است، بسته به کاربرد خاص ECU می تواند بسیار متفاوت باشد زیرا قابلیت ها و رابط های مورد نیاز را تعیین می کند.
تکامل معماری ECU خودرو
معماری ECU های خودرو در طول سال ها به طور قابل توجهی تکامل یافته است. اکثر خودروها دارای 100 واحد ECU جداگانه برای هر زیر سیستم هستند. با این حال، با پیچیده تر شدن و یکپارچه شدن خودروها، این رویکرد کمتر امکان پذیر شد. وجود ECU های مجزا برای هر زیرسیستم منجر به افزونگی زیادی شد، زیرا هر ECU به میکروکنترلر، ماژول های حافظه و رابط های خاص خود نیاز داشت.
برای رسیدگی به این موضوع، صنعت به سمت معماری متمرکزتر ECU حرکت کرد. در این معماری که معماری Zonal EE نامیده می شود، یک ECU واحد و قدرتمند چندین زیر سیستم را کنترل می کند. ECU ها در حال تبدیل شدن به واحدهای کنترل دامنه (DCU) هستند زیرا عملکردهای مورد نیاز برای یک دامنه را یکپارچه می کنند، افزونگی را کاهش می دهند و سیستم را کارآمدتر می کنند.
از نقطه نظر نرم افزار، Adaptive AUTOSAR به عنوان یک انتخاب برای چنین معماری DCU پیش بینی می شود. در بخش سخت‌افزار، فروشندگان سیلیکون مانند Renesas، NXP، TI و غیره، MCUهای چند هسته‌ای اختصاصی را برای پاسخگویی به معماری EE منطقه‌ای ارائه می‌کنند. MCU/MPUهای زیربنایی برای تامین حجم بیشتر داده ها و پردازش سریعتر قدرتمندتر می شوند.
چالش های توسعه ECU
توسعه ECU یک کار پیچیده است که با چالش های زیادی همراه است. یکی از مهمترین چالش ها اطمینان از قابلیت اطمینان است. یک ECU سیستم های مهم خودرو را کنترل می کند و هر گونه خرابی می تواند عواقب جدی داشته باشد. استانداردهای ایمنی عملکردی مانند ISO26262 روند توسعه ای را که باید برای شناسایی و کاهش خطرات دنبال شود، تشریح می کند.
چالش دیگر مدیریت پیچیدگی فزاینده ECU است که منجر به طراحی نرم‌افزار پیچیده‌تر می‌شود و در بسیاری از موارد با طراحی مبتنی بر حلقه فوق‌العاده مخالف است.
علاوه بر این، توسعه ECU ها به تخصص در طیف گسترده ای از زمینه ها نیاز دارد. این شامل الکترونیک، مهندسی نرم افزار، مهندسی خودرو و غیره است.
با توجه به توسعه خودرو و استانداردهای ایمنی عملکردی مانند ISO26262، ما از یک رویکرد سیستماتیک برای توسعه ECU استفاده می کنیم که شامل برنامه ریزی دقیق، آزمایش کامل و بهبود مستمر است. ما همچنین از ابزارها و متدولوژی های پیشرفته برای مدیریت پیچیدگی نرم افزار ECU و اطمینان از قابلیت اطمینان آن استفاده می کنیم. این به ما امکان می دهد ECU های پیشرفته ای را طراحی و ارائه کنیم که نیازهای وسایل نقلیه مدرن را برآورده می کند.
واحد کنترل الکترونیکی خودرو - ECU جزء مهمی است که معماری آن در طول سال ها به طور قابل توجهی تکامل یافته است و انتظار می رود در آینده نیز به تکامل خود ادامه دهد.
علیرغم چالش های موجود در توسعه ECU، با تخصص و رویکرد مناسب، می توان ECU های قابل اعتماد، کارآمد و پیشرفته را توسعه داد. همانطور که ما به نوآوری در این زمینه ادامه می دهیم، واحد کنترل الکترونیکی در خودرو بدون شک نقش مهمی در شکل دادن به آینده صنعت خودرو مانند برقی کردن، تعمیر و نگهداری پیش بینی و رانندگی خودران خواهد داشت.
مدیریت دقیق سوخت
یک ECU هنگام تصمیم گیری نسبت مخلوط صحیح باید با متغیرهای زیادی سر و کار داشته باشد.
· تقاضای موتور
· دمای موتور / مایع خنک کننده
· دمای هوا
· دمای سوخت
· کیفیت سوخت
· محدودیت فیلتر متفاوت
· فشار هوا
· راندمان پمپاژ موتور
اینها به تعدادی حسگر نیاز دارند تا چنین متغیرهایی را اندازه گیری کنند و آنها را در منطق در برنامه ریزی ECU اعمال کنند تا نحوه جبران صحیح آنها را تعیین کنند.
افزایش تقاضای موتور (مانند شتاب گیری) مستلزم افزایش مقدار کلی مخلوط است. به دلیل ویژگی های احتراق سوخت های مورد استفاده، نیاز به تغییر در نسبت این مخلوط نیز دارد. وقتی پدال گاز را فشار می دهید، دریچه گاز شما باز می شود تا هوای بیشتری به موتور وارد شود. افزایش جریان هوا به موتور توسط سنسور Mass Flow Air (MAF) اندازه گیری می شود، بنابراین ECU می تواند مقدار سوخت تزریق شده را تغییر دهد و نسبت مخلوط را در محدوده نگه دارد.
اینجا متوقف نمی شود. برای بهترین سطح قدرت و احتراق ایمن خودرو ، ECU باید نسبت مخلوط را تغییر دهد و سوخت بیشتری را در زیر گاز کامل تزریق کند که در طول کروز انجام می شود - به این "مخلوط غنی" می گویند. برعکس، یک استراتژی سوخت‌رسانی یا نقصی که منجر به تزریق کمتر از مقدار معمولی سوخت می‌شود، منجر به «مخلوط ناب» می‌شود.
دما علاوه بر محاسبه سوخت بر اساس تقاضای راننده، نقش قابل توجهی در معادلات مورد استفاده دارد. از آنجایی که بنزین به صورت مایع تزریق می شود، قبل از احتراق باید تبخیر اتفاق بیفتد. در یک موتور داغ، مدیریت این امر آسان است، اما در موتور سرد، مایع کمتر بخار می‌شود و باید سوخت بیشتری تزریق شود تا نسبت مخلوط در محدوده مناسب برای احتراق حفظ شود.
فلاش بک: قبل از استفاده از ECU، این عملکرد توسط یک "چوک" روی کاربراتور مدیریت می شد. این چوک به سادگی یک فلپ بود که جریان هوا را به کاربراتور محدود می کرد و خلاء را در جت ها افزایش می داد تا جریان سوخت بیشتر شود. این روش اغلب نادرست، مشکل ساز بود و نیاز به تنظیم منظم داشت. بسیاری از آنها به صورت دستی توسط راننده در حین رانندگی تنظیم می شدند.
دمای هوا نیز مانند فشار اتمسفر متغیر در کیفیت احتراق نقش دارد.
