Электронные системы управления автомобилем

Электронные системы управления автомобилем

Электронные системы управления автомобилем

Контроль за механическими, гидравлическими и пневматическими системами автомобиля. Управление электроникой. Локальная система связи (Controller Area Network).

Электронные системы управления автомобилем предназначены для осуществления контроля и управления за его различными механическими, гидравлическими и пневматическими системами. Задача электронных систем управления — облегчение управляемостью транспортным средством, увеличение контроля за ситуацией на дороге, повышение безопасности езды, улучшение тяговых характеристик авто. Обширная база знаний по электронным системам доступна при приобретении лицензий и ваучерных кодов системы дистанционного обучения ELECTUDE.

Управление электроникой

  • Двигателя. Специальные датчики позволяют произвести измерения конкретных параметров работы двигателя. Количество датчиков впечатляет разнообразием. Среди самых распространённых – датчик давления топлива в контуре низкого давления, датчик давления во впускном коллекторе, датчик положения дроссельной заслонки, датчик массового расхода воздуха .
  • Подвески. Электронные средства важны для управления кинематикой подвески, стабилизаторами поперечной устойчивости, гасящими и упругими элементами подвески. Напрямую с управлением подвески связаны вопросы устойчивости автомобиля.
  • Трансмиссии. Благодаря компьютерным системам, например, оперативно оптимизируется процесс управления фрикционными сцеплениями. В процессе разгона транспортного средства отпадает надобность в получении разности частот вращения коленвала двигателя и ведущего вала коробки передач.
  • Рулевого управления. В том числе, доступно электронное управление подачей тока к соленоиду обводного клапана.
  • Тормозной системы. С помощью современных электронных систем можно регулировать тормозное давление на каждом отдельном колесе, влиять на пробуксовку задних колес в режиме притормаживания и оптимизировать управляемость транспортным средством при торможении непосредственно до наступления момента блокировки колес.
  • Инструментальной панели (информационных и предупреждающих приборов).
  • Удерживающих устройств. Как системы безопасности водителя, так и пассажиров.
  • Осветительного оборудования. Компьютерные системы помогают современному водителю управлять светом, внутренним освещением салона, омывателями, стеклоочистителями, системами.

Установка электронных систем управления авто – это возможность снабдить транспортное средство средствами самодиагностики, предупредить водителя о потенциальных сбоях функционировании систем, сделать более рациональной работу персонала автосервиса.

Современные автомобильные компьютеры способны мгновенно оценивать дорожную ситуацию и отклонения от нормального режима управления автомобилем. Они способны вывести автомобиль из сложного заноса, перехватывая управление автомобилем, своевременно предупреждают водителя об опасности, согласуют управление автомобиля с движущимися по соседней полосе автомобилями, и позволяют выбрать наиболее выгодный режим разгона или замедления на слиянии, пересечении дорог.

Компоненты электронной системы управления автомобилем: что есть что?

Современный автомобиль оснащен несколькими электронными модулями управления, десятками датчиков и актуаторами – исполнительными устройствами, способными передавать данные главному процессору.

  • Сенсоры (датчики) – устройства, которые предназначены для ввода информации. Устройства необходимы для отправки сигналов от устройств во внешнюю среду. Датчики способны преобразовать в электрические сигналы перемещение, температуру, давление, скорость, изменение позиционирования. Образно их можно назвать органами чувств автомобильных компьютерных систем. Это «нос», «глаза» и «уши» транспортного средства.
  • Электронный модуль управления представляет собой компьютер (комплекс электронных схем). Объединяет программное и аппаратное обеспечение. Используя сигналы от входящих устройств (датчиков), электронный модуль осуществляет управление различными системами, подсистемами, устройствами вывода (приводами). Позволяет управлять и контролировать мощность, расход топлива, состав отработавших газов и другие важные параметры. Электронный модуль управления является «мозгом» компьютерной автомобильной системы. При этом при существенных изменениях: например, установке турбокомпрессора, электронный модуль управления может быть перепрограммирован.
  • Актуаторы (приводы) – исполнительные устройства, которые представлены миниатюрными электромоторами, электромагнитами. Они и преобразуют электрические сигналы в движение или перемещение органов управления. Приводы справедливо сравнивают с «руками» компьютерных автомобильных систем.

Электронные системы управления автомобилем

  • U= Напряжение (от датчика холостого хода и от датчика полной нагрузки);
  • Q = электросигнал, поступивший от датчика массового расхода воздуха;
  • nK = сигнал, идущий от датчика частоты вращения коленчатого вала;
  • TM = сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости в двигателе;
  • TL = сигнал от датчика температуры воздуха;
  • RAM = Random Access Memory = оперативная память – хранит информацию о быстро-изменяющихся параметрах состояния двигателя и внешней среды;
  • ROM = Read-Only Memory = Постоянное запоминающее устройство – хранит информацию о практически неизменных параметрах;
  • ECU = Электронный модуль управления – процессор, способный вычислить длительность впрыска топлива каждой из топливных форсунок (инжекторов), опираясь на информацию, хранящуюся в оперативной памяти и в постоянном запоминающем устройстве.

Длительность открытого состояния инжектора ti = 2,4 мс позволяет сформировать необходимое соотношение воздуха и топлива в цилиндре двигателя.

Controller Area Network

Современные транспортные средства активно освещают локальной системой связи (Controller Area Network). Мощный процессор, направлен на комплексное управление электронными системами и механизмами автомобиля.

Для обмена информацией модули управления системами автомобиля подключают к этой локальной сети. В этом случае легко решается вопрос с получением сигналов от датчиков и реагированием на изменения положения органов управления.

Controller Area Network

В случае выявления ошибки электронным модулем управления центральный процессор сразу же видит сигнал и запускает процесс, направленный на сохранение работоспособности той или иной системы и поддержание безопасности во время движения. Водитель о возникшей неисправности также сразу получает соответствующий сигнал.

Считывать автоэлектрикам информацию о неисправностях, получить данные с датчиков и исследовать форму электросигнала исходящего от них можно посредством мотор-тестеров. Умения пользоваться этими устройствами становятся необходимыми для каждого современного диагноста, мехатроника.

Среди образовательных продуктов SENSYS на базе платформы ELECTUDE обязательно обратите внимание на тренинг «Автодиагност. Диагностика электронных систем управления двигателя при помощи мотор-тестера». Это эффективная тренировка навыков в области диагностики автомобиля с электронными системами управления.

Читать статью  Самодельный электромобиль — всё не так, как думаешь

Автоматизированные электронные помощники автомобилистов

А знаете ли вы, что в ближайшем будущем водитель автомобиля сможет даже спать в дороге, полностью доверив управление транспортным средством роботу? Что, не верится? Кажется сюжетом из фантастического фильма? Уже сегодня известны электронные помощники автомобилиста, о которых лет десять назад можно было только мечтать. Такие программы, как контроль ухода с полосы движения, система автоматической парковки, активный круиз-контроль и другие, сегодня считаются привычными и удивления у современного человека не вызывают, хотя раньше к ним относились с недоверием. Попробуем в этой статье рассмотреть самые популярные электронные помощники автомобилиста.

Автомобиль-беспилотник от BMW

Автомобиль-беспилотник от BMW

Взгляд со стороны

Автомобиль, который сам контролирует ситуацию, — это мечта водителя былых лет, которого тогда ещё не так «доставали» городские пробки и неравномерный темп езды. Машина, которая едет сама, а водитель только контролирует ситуацию — цель и задача, над которыми работали практически все конструкторы того времени, и своего они достигли за какие-то несколько лет.

Сегодня автомобилей, способных передвигаться по улицам самостоятельно, без водителя, существует немало. Тем, кто следит за последними новостями из мира науки, будет известно, что такими автомобилями можно назвать транспортное средство от Google или итальянский ромобиль VisLab, который удачно совершил беспилотный рейс из Милана до края планеты. Такое раньше можно было увидеть только в кино или прочитать в романах известного писателя Яна Флеминга. Но как известно, человеческая мысль — это нечто удивительное и до конца не раскрытое. Мы, люди, способны на многое и это доказываем ежедневно, участвуя в прогрессе технологий на планете Земля.

Хотя примеры высокотехнологичных беспилотных автомобилей и существуют, но до дилерских центров сегодня им ещё далеко. Может быть, лет через десять или ещё раньше их можно будет свободно приобретать, но пока сделать это не удастся простым смертным. И дело не в ограниченности количества выпускаемых беспилотников, а в цене, которую заплатить за такой автомобиль сможет разве что Билл Гейтс или кто-нибудь ещё из его братии.

Но напомним вновь, что человеческий гений не дремлет и железо куёт горячим. Когда в 1978 году была представлена первая в мире антиблокировочная система тормозов, которую сегодня все узнают под названием АБС, её никто не воспринимал всерьёз и вряд ли надеялся, что с этого самого момента электроника станет незаменимым помощником водителя в экстренных ситуациях. Технологический прогресс сделал огромный шаг вперёд, и электроника сегодня решает огромное количество различных задач.

Итальянский ромобиль VisLab

Итальянский ромобиль VisLab

На сегодняшний день главнейшей целью инженеров является создание такой электроники, которая бы сделала управление автомобилем более комфортным и безопасным. Сократить количество ДТП на дорогах всех стран мира — глобальная задача! Именно ради этой цели автомобиль и снабжают всевозможными датчиками и вооружают мощными программами, способными думать практически как человек.

Сегодня автомобильный мир переживает настоящую революцию. Высокие технологии и их прогресс затронули практически все сферы человеческой деятельности, не оставив за бортом и автомобили. Потребительский спрос постоянно и на протяжении веков изучался и изучается наукой. Сегодня автопроизводители и различные независимые эксперты пытаются найти верные решения и собрать общую информацию, касающуюся потребностей людей, заинтересованных в покупке авто.

Как говорится, сколько людей, столько и мнений, но всё же существуют общие принципы, которыми руководствуется определённая часть человечества. Знание этих самых принципов и становится полезным при создании новых автомобилей.

Примечательно, что результаты опроса, проведённого онлайн-порталом Autoscout24, показали, что из 800 человек Европы только 160 предпочли безопасности что-либо другое. Остальные все, как один, заявили, что самым важным для них в автомобиле является его безопасная функциональная возможность.

На второе место после безопасности 800 европейцев из различных социальных слоёв общества поставили различные сетевые технологии, которые бы брали на себя управление автомобилем, тем самым давая одновременно человеку комфорт и безопасность. К таким технологическим системам, к примеру, европейцы отнесли автоматическое торможение, которое бы подключалось в тот момент, когда впереди распознавалась опасность или преграда. Полезно было бы, по мнению опрошенных, чтобы, в случае ДТП, в соответствующие службы поступал автоматический звонок. Ниже приведены все подобные системы, которые уже существуют или же создание которых планируется вскоре.

Кроме того, в последнее время появляется большое количество новейших радаров, ультразвуковых и инфракрасных датчиков, телекамер и тому подобного. Современные антенны GPS способны определять местоположение автомобиля с погрешностью всего лишь в несколько сантиметров.

Датчики — это разговор отдельный. С каждым днём создаются всё более сложные и чувствительные устройства. Они способны и видеть, и слышать то, что происходит вокруг. Кроме того, создаются датчики, которые предназначены для систем стабилизации. Они способны обрабатывать информацию, которая поступает из всех источников, а электроника рассчитывает динамику движения, посылая соответствующие сигналы тормозам, педали газа, коробке передач и другим элементам автомобиля. Именно на этом принципе и строится вся работа беспилотного устройства.

Системы автоматизации автомобиля

Радар дальнего радиуса действия
Телекамера ночного видения
Передний радар среднего радиуса действия
Телекамера среднего радиуса действия
Ультразвуковые датчики
Телекамера заднего обзора
Телекамера малого радиуса действия
Задний радар среднего радиуса действия

Контроль ухода с полосы движения

Система, которая является одной из лучших в плане сохранения безопасности. Когда автомобиль по какой-либо причине уходит с полосы движения, робот получает сигнал от вибрации руля и возвращает машину обратно на нужный путь.

Читать статью  Требуются Автомеханик, Слесарь, Авто - Электрик

О таком впервые человечество услышало в 2000 году, когда подобными электронными системами стали оснащать грузовые автомобили. Робота назвали Lane Departure Warning и он устанавливался в первую очередь на грузовики, потому что водитель-дальнобойщик проводил в монотонном движении много часов подряд.

Сначала электроника работала примитивно. Стоило грузовику пересечь разделительную линию без включения поворотника, как в кабине моментально раздавался звуковой сигнал.

Спустя год японцы создали электронику подобного вида для легковых автомобилей и устанавливали роботы на модели машин исключительно отечественного производства. И затем пошло-поехало. В 2005 году таким роботом оснастили Ситроен C5, а спустя некоторое время и другие модели.

На видео — Ситроен C5:

В первое время роль «глаз» выполняли инфракрасные датчики, которые ставились под днищем автомобиля (напомним, что сегодня эту роль выполняет телекамера, которая устанавливается за ветровым стеклом машины). В тот момент, когда автомобиль начинал уходить с нужной полосы, начинало вибрировать сидение водителя или рулевое колесо.

Отметим, что сегодня известны системы контроля, которые активно удерживают автомобиль на полосе движения, — Lane Keeping System. Такая электроника способна воздействовать на тормоза и руль транспортного средства, не только давая подсказки водителю, но и корректируя траекторию движения. И это ещё не всё. Сегодня компания Вольво работает над созданием такой электроники, которая бы могла распознавать обочину дороги и различные ограждения, а Мерседес S-класса уже сегодня сам наблюдает за обстановкой на дороге и самостоятельно может изменять траекторию, если что.

Система автопарковки

Для многих водителей-новичков эта система стала просто спасением. Она помогает водителям удачно припарковать автомобиль пока что под частичным управлением электроники. Скоро уже будут созданы роботы, которые сами будут парковаться, без участия в процессе человека.

Увидеть в сети множество смешных роликов о том, к чему приводят неудачные попытки припарковаться, может каждый. И для устранения этого и предназначены роботы-помощники, снабжённые ультразвуковыми датчиками. Эти самые электронные датчики автоматически определяют, хватит ли свободного места транспортному средству. Водителю остаётся только нажимать на педали газа и тормоза, а рулевым колесом управляет электроника.

Впервые такая система была установлена на Тойоту Приус. Она могла не просто парковать автомобиль параллельно, но и делать это под углом к тротуару. Систему постоянно совершенствовали и постепенно ей нужно было всё меньше и меньше места, чтобы припарковать автомобиль.

Система автопарковки на Тойоте Приус

Система автопарковки на Тойоте Приус

В 2006 году появился первый в мире робот-парковщик, который мог парковаться без помощи водителя. Такой электроникой снабдили БМВ, но, конечно же, пока экспериментальный и напичканный электроникой. Но уже это лишний раз доказывает, что вскоре роботы станут всё делать вместо человека. Кроме того, пока закон ни одной страны мира не предусматривает положения, которое бы предусматривало движение транспортного средства без водителя, даже если речь идёт только о парковке.

Активный круиз-контроль

Такая электроника даёт водителю комфорт. Нога уже не будет так уставать, как раньше. А продвинутые системы способны не только самостоятельно разгонять автомобиль или тормозить, но и поворачивать в нужную сторону.

Первый автомобиль, который снабдили такой вот системой, — Мицубиси Диамант 1995 года. Его оснастили активным круиз-контролем. Система замеряла расстояние до впереди идущего автомобиля с помощью радара, воздействуя на акселератор и коробку-автомат и сохраняя безопасное расстояние. Активировать тормоза система ещё не умела и о высокой функциональности ещё не было речи.

Мицубиси Диамант 1995 года

Мицубиси Диамант 1995 года

В 1998 году придумали систему, которая уже умела тормозить. Назвали её Distronic и установили на Мерседес S-класса. Вначале электроника срабатывала только на скоростях до 30 км/ч. Но впоследствии этот недостаток исправили. На современном Мерседесе S-класса активный круиз-контроль использует различные радары, прекрасно сохраняет дистанцию, наделён стереоскопической камерой для распознания разметки и работает практически на любой скорости. Кроме того, электроника способна давать команды ЭУР, чтобы держаться в полосе, что говорит о беспилотном вождении.

Система автоторможения

Система вначале даёт предупреждение водителю и если тот не реагирует, то электроника делает всё сама.

В первую очередь такая автоматическая система предназначена для сохранения безопасности на дорогах. Какому водителю не знакома ситуация, когда он на доли секунды избежал аварии или столкновении только благодаря мгновенной реакции. А если бы не успел? Именно из-за этого инженерами и была разработана система автоматического торможения.

Основными звеньями системы являются лидар, радар и камера, которая следит за тем, что происходит перед автомобилем. Если насчёт камеры и радара всё понятно, то лидар — это специальный лазер, имеющий низкую интенсивность излучения. Работает система следующим образом: когда возникает риск столкновения, электроника подаёт водителю звуковой либо световой сигналы. И опять же, если водитель никак на это не реагирует, робот берёт управление на себя.

Впервые такими системами оснастили автомобили производители Хонды и Тойоты, затем взяли на вооружение Мерседес, Вольво и другие.

Примечательно, что самые простые системы автоматического торможения с лидаром имеют ограничение скорости до 30 км/ч. Что касается систем, оснащённых телекамерой или радаром, то они функционируют уже на больших скоростях.

На видео — работа системы экстренного торможения на Volvo FH:

Существуют и ещё более продвинутые системы. В частности, Вольво оснастила одной из таких свою модель. Система способна распознавать пешеходов и не реагировать на стоящего человека, который просто ждёт, когда машина проедет, чтобы перейти дорогу. Но стоит отметить, что такая возможность системы подразумевает наличие отменного софта. Как заявляют эксперты, вскоре выйдут системы, которые смогут даже обнаруживать животных, выбегающих на дорогу тёмной ночью из леса.

Читать статью  Вся электроника для автомобиля своими руками

Вообще, система автоматического торможения и её высокий класс определяются в основном установленными датчиками. Чем лучше тип датчика и программное обеспечение, тем выше класс такой системы. Как и было сказано выше, самой простой считается система автоматического торможения с лидаром, или лазером и низкой интенсивностью излучения. Такой радар способен прощупать пространство впереди себя всего на десять метров. А вот применение телекамер и радаров даёт лучший эффект.

Компания Вольво сегодня работает над тем, чтобы научить систему распознавать пешеходов и в тёмное время суток. Кроме того, инженеры компании пытаются научить систему избегать наезда на крупных животных, например, лосей, чтобы как минимум свести к нулю последствия таких аварий, которые в лесистых местностях России и других стран довольно часты.

Автомобиль-беспилотник

Эти автомобили пока ездят там, где нет никаких препятствий. Но это сегодня уже реальность.

Более или менее удачные прототипы беспилотников, способные самостоятельно ездить по дорогам, известны человечеству уже 30 лет. Как утверждают, сильный импульс к развитию технологий для создания беспилотников дала гонка Darpa Grand Challenge, прошедшая в Соединённых Штатах в 2004 и 2007 годах.

Как и было сказано выше, самым известным беспилотником является гугломобиль, или Google Driverless Car.

Google Driverless Car, или гугломобиль

Google Driverless Car, или гугломобиль

Если, с одной стороны, человечество и заинтересовано в прогрессе таких технологий, с другой — наблюдается немало преград. В частности, мешают развитию беспилотников законы, которые нужно изменить.
Если не кардинально, то хотя бы так, как это сделали в некоторых штатах США, где дали разрешение на проведение экспериментальных работ, а в Германии создаётся даже нормативная база, открывающая дорогу транспортным средствам с различным уровнем автоматизации.

Кроме этого, не стоит забывать, что сегодня миром правит реклама и маркетологи яро, с неистовством эксплуатируют идею «комфорт от вождения». А для создания беспилотника необходимо сосредоточиться на автоматизации управления транспортным средством в тех условиях, где получение удовольствия невозможно. Например, это может быть автомобильный затор или скоростная магистраль.

Подобным проектом можно назвать Sartre — полностью европейский проект, в котором принимают участие Вольво и другие автопроизводители. Цель проекта — создать автомобиль, который бы двигался без вмешательства водителя, пока что в колонне за одним ведущим. Это означает, что вскоре нам представится уникальная возможность наблюдать на автобанах и автострадах, где нет перекрёстков и препятствий, полностью беспилотные автомобили.

Система активного вмешательства при определении опасности

Эта система работает следующим образом. На автомобиль устанавливается специальный радар, сверхчувствительный к опасностям различного рода. Радар взаимодействует с колёсными датчиками, блоком управления и камерами. Таким образом, рассчитывается безопасная дистанция и при опасности столкновения транспортного средства с преградой происходит автоматическое торможение, частично или полностью останавливающее автомобиль.

Примечательна система ещё и тем, что её камеры легко определяют, остался ли автомобиль в пределах полосы или нет. Когда происходит отклонение от курса движения, в салоне раздаётся соответствующий сигнал, на который должен отреагировать водитель, или же автомобиль самостоятельно возвращается на родную полосу. Что касается индикатора объектов в мёртвой зоне, который также является обязательной и важной частью системы, то он сообщает о машинах, которые находятся на соседних полосах и могут быть не видимыми глазу водителя.

Система eCall

Система экстренного вызова Assist Advanced eCall в BMW

Система экстренного вызова Assist Advanced eCall в BMW

Очередная автоматизация, которая вызывает уважение абсолютно всех водителей, ведь система берёт на себя важные задачи. В частности, при попадании автомобиля в занос или при столкновении специальные датчики на кузове транспортного средства подают сигнал экстренного вызова. Блок управления автомобилем автоматически посылает данные о своём местоположении в ближайший диспетчерский пункт, тем самым гарантируя скорую помощь. Такой же сигнал SOS подаётся и машинам, которые находятся поблизости.

Получив экстренный сигнал, сотрудники служб, в свою очередь, пытаются связаться с водителем по телефону через eCall-соединение. Если ответа не следует, на место отправляется бригада спасателей.

Примечательно, что с 2015 года система eCall станет в Европе обязательной к установке на все автомобили, в основном новые.

Объезд пробок — удивительная автоматика

Действительно, умная система, которая сама определит наличие автомобильных заторов и отправит сведения в навигационные устройства в режиме реального времени — это то, о чём так долго мечтали водители транспортных средств крупных городов и мегаполисов. Система работает посредством датчиков, размещённых на улицах, или информации, поступающей с мобильных телефонов. Кроме того, благодаря приложению для смартфона, эти функции могут быть расширены.

Система Car to car communication

Система, которая даёт возможность автомобилям предупреждать друг друга об опасности или аварии. Кроме этого, система позволяет автоматически отправлять данные в диспетчерские службы, выдающие информацию о пробках.

Система Car to car communication предупреждает об опасности

Система Car to car communication предупреждает об опасности

Ещё одним преимуществом системы является то, что машина «Скорой помощи» переключают светофоры, встречающиеся на своём пути, на «зелёную волну» и отправляет предупреждение об этом всем участникам дорожного движения.

Лобовое стекло как монитор

И такое стало возможным в наш высокотехнологичный век. Все сообщения о пробках и предупреждениях, благодаря системе Car to car communication, проецируются на лобовом стекле автомобиля. Это очень удобно для водителя, который уже не будет отвлекаться от вождения. Что касается дополнительного оборудования, то сюда входят такие аппараты:

  • навигатор Garmin HUD;
  • проекционный дисплей Пионер, работающий под управлением Android и iOS, а также другие.

Приведённые выше электронные системы не единственные. Существуют и более продвинутые и сложные электронные роботы, которым люди доверили управление автомобилем.

Источник https://pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/elektronnye-sistemy-upravleniya-avtomobilem/

Источник https://365cars.ru/news/avtomatizirovannyie-elektronnyie-pomoshhniki.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *