Vývoj řízení skupin automobilů

1. Vývoj řízení skupin automobilů • klasickým příslušenstvím (mechanickými, pneumatickými, hydraulickými a termickými metodami) • elektronickými metodami (neelektrické řídící veličiny jsou převedeny na elektrické signály a výstupní elektrický signál je převeden akčními členy na zákroky v regulovaném procesu) Elektronické systémy automobilů • Motormanagement (ECU) • Antiblock Braking System (ABS) • Protiprokluzové systémy (ASR, ASC, DTC, EDS, ETC, ETS) • Elektronické stabilizační systémy (AHS, DSC, ESP, VDC) • Aktivní podvozek (ADS) • Automatické převodové systémy • Klimatizace (tzv. digitální klimatizace) • Navigační systém (GPS navigace) • Audiovizuální systémy • Bezpečnostní systémy (airbagy, imobilizéry)

2. Řídící jednotka (Electronic Control Unit) • Řídí pracovní cyklus s cílem dosáhnout optimálního výkonu, spotřeby i minimální produkce škodlivin • V paměti ŘJ jsou zaneseny ideální hodnoty sledovaných parametrů, které jsou za chodu motoru porovnávány se skutečnými • Je-li zjištěna větší odchylka od optimálních hodnot provádí ŘJ kroky, které vedou k odstranění odchylky • Pokud ani tento postup nepostačuje, je nutno zabránit poškození motoru a ŘJ přejde do nouzového režimu na dojetí • Zásah palubní diagnostiky toto signalizuje na informačním displeji • Jestliže ani nastavení nouzového režimu nepostačuje, dojde po výstraze k zastavení motoru obr.1

3. Komunikační sítě automobilu • běžné sítě určené pro přenos dat - podstatou je objem dat přenesený v určitém čase • sítě určené pro práci v reálném čase - je podstatné, za jak dlouho dokáží přenést informaci z jednoho zařízení do druhého Specifikace SAE J2057 rozděluje sítě pro použití v automobilech: • Class A - 1 kb/s až 10 kb/s. Ovládání zařízení integrovaných do automobilu (okna, zrcátka, sedadla atd.). Dále se používají pro testování a diagnostiku. Zástupcem je např. K-Line • Class B - 10 kb/s až 125 kb/s. Pro ovládání zařízení u kterých jsou kladeny vyšší nároky na rychlost, neboť slouží mj. k zajištění spolupráce různých zařízení v reálním čase. Příkladem těchto sítí je rozhraní SAE J1850 (GM a Ford). • Class C - 125 kb/s až 1 Mb/s. Vysoká rychlost, spolehlivost a bezpečnost. Jsou obvykle vystavěny na bázi sběrnice CAN a používají se např. pro ABS, řízení motoru, a stabilizační funkce.

4. Diagnostika elektronických systémů automobilu • Vnitřní diagnostika (sériová komunikace) - kontrolovaná soustava je vybavena obvody samokontroly sledujícími průběžně její stav. Tyto obvody (On Board Diagnostic, OBD II, EOBD) komunikují s ŘJ (ECU) motorů • Vnější diagnostika (paralelní komunikace) - kabelový adaptér externího analyzátoru se připojí přímo mezi ECU a její kabelový konektor a dochází ke komplexnímu monitorování jejího stavu • Funkční diagnostika (paralelní komunikace) - externí přístroj umožňuje zjištění závad na elektronických i neelektronických systémech při běžícím motoru. Sleduje signály od a k ECU a porovnává je s mezními hodnotami, které má uloženy v paměti • Speciální diagnostika - využívá OBD pro monitorování vozidla při jeho vývoji, testování a sportovním nasazení

5. On Board Diagnostic • diagnostika poruch (umožňuje vypsat chybové kódy z registru událostí ve voze) • mazáni a nulování chybových servisních navěstí (např. při výměně oleje atd.) • nastavení parametrů součástí vozu (motor, imobilizier atd.) • zobrazeni a uložení parametrů z jízdy - spotřeba, teplota, otáčky, dávkování paliva atd. • nulování tachometru, odebírání, přidávání klíčů od auta atp Technická realizace OBD • K-Line (Bosch - blikací kód) obr.2 • K+L Line (diagnostická zásuvka) • OBD2, EOBD (od 1996, od 2000 povinně) obr.3obr.4obr.5 • Protokol komunikace (ISO 9141, SAE J1850 VPW) • CAN Bus (Controller Area Network) obr.6 • Softverová podpora (VW – VagCom) obr.7obr.8

6. Sériová komunikace • přímá – probíhá pomocí kabelů, kterými jsou zařízení propojena • nepřímá – pomocí zprostředkovacího média (telefonní síť, optický kabel, radiové vlny) Pro převod signálů na signály vhodné pro zprostředkovací médium se používá tzv. modem (modulátor/demodulátor), který se připojuje k počítači jako běžné sériové zařízení. • jednosměrná komunikace (v nejjednodušším případě pouze dva vodiče – datový a signálová zem, další vodiče pro řízení spojení (handshaking) • dvousměrná komunikace (minimálně tři vodiče (TxD, RxD, SG), handshaking další čtyři vodiče (DSR, DTR, RTS, CTS), přídavné informace CD (detekce nosné) a RI (indikátor vyzvánění)

7. Data se přenášejí po slovech různé délky. Obvykle se používá terminologie spojená s kódováním textu, tj. přenos probíhá po znacích, které mají podle ASCII tabulky délku 7 nebo 8 bitů. Vysílač i přijímač musí používat stejnou délku slova. Přenosové rychlosti v bps (bity za sekundu) – obyčejně v řadě 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 a 19200. • synchronní přenos – znaky jsou vysílány v blocích, jsou mezi nimi pravidelné mezery, po příjmu prvního znaku může přijímací zařízení přesně předpokládat, kdy přijde znak další, tj. může se synchronizovat s vysílačem • asynchronní přenos – znaky nejsou vysílány bez přerušení, před a po každém znaku je třeba vložit zvláštní bity, které indikují začátek a konec znaku (spouštěcí a závěrný bit), pro detekci chyb se vkládá ještě tzv. paritní bit

8. Komunikace na bázi sběrnice CAN(Controller Area Network) Průmyslová sběrnice CAN byla původně vyvinuta firmou Bosch pro řídicí systémy v automobilech. V průmyslové automatizaci ji využívá stále více výrobců řídicích systémů, senzorů a akčních členů. Značné celosvětové rozšíření této sběrnice je dáno především jejími význačnými vlastnostmi: • vynikající poměr cena/výkon • flexibilita přenosových rychlostí a dosahu (např. při rychlosti 1Mbit/s je dosah 40m, při 10kbit/s až několik kilometrů) • komunikace je zajištěna přímo na úrovni běžně dostupného čipu od více výrobců • snadná implementace a propojování (kroucený pár vodičů) • snadná diagnostika zpráv na síti