Системы транспортного средства
ВВЕДЕНИЕ
Сейчас практически любая система электрооборудования транспортного средства включает элементы электроники. Применение надёжных и доступных электронных устройств и микропроцессорной техники способствовало разработке систем автоматического управления двигателем и трансмиссией, блокировкой дверей, подъёмом стёкол, поворотом зеркал заднего обзора и т.д. Электронные устройства управляют системой зажигания, впрыскиванием топлива, осуществляют контроль за работоспособностью узлов и агрегатов, предоставляя водителю информацию о состоянии транспортного средства. Применение электронных систем для управления и регулирования различных физических процессов позволяет улучшить рабочие характеристики механизмов и повысить надёжность работы, упростить обслуживание автомобиля, разгрузить водителя и предоставлять ему лучшую информацию.
Увеличение энергопотребителей на автомобиле потребовало увеличения мощности электрогенераторов без существенного изменения их массы и габаритных размеров, что повлекло за собой создание компактных генераторов. Генераторы переменного тока с бесконтактными электронными регуляторами напряжения заменили генераторы постоянного тока с вибрационными регуляторами. Напряжение генераторов переменного тока стабилизируется регуляторами напряжения, построенными по схемам с применением широтно-импульсной модуляции. Используются необслуживаемые аккумуляторные батареи. Значительно улучшилась информативность о работе и состоянии узлов и агрегатов автомобиля, чему способствовало появление бортовой системы контроля и системы встроенных датчиков. Стартеры со встроенным редуктором и возбуждением от постоянных магнитов вытеснили стартеры традиционной конструкции.
Существенно изменились светооптические приборы системы освещения и сигнализации, занимающие особое место в электрооборудовании автомобиля, так как эта система определяет безопасность дорожного движения. Широко используются фары, в которых функции рассеивателя полностью или частично выполняет отражатель, а также светодиоды в светосигнальных фонарях. Фары с лампами газового свечения вытесняют нитевые.
Внедрение электронных устройств на автомобилях связано с созданием специальной элементной базы, так как их условия работы весьма специфичны. Это широкий диапазон изменения температур (от -50 до +150 °С) при высокой относительной влажности, вибрации с максимальным ускорением до 50 g в широком спектре частот, агрессивное воздействие окружающей среды; возможно возникновение кратковременных (переходных) импульсов напряжения в несколько сот вольт, напряжение питания сильно колеблется (9,5…15,5 В при 12-вольтовом аккумуляторе); при возникновении напряжений самоиндукции образуются сильные электромагнитные поля; имеется серьёзная опасность загрязнения. Не исключается возможность грубого и неквалифицированного обслуживания. Проектирование и изготовление электронных систем при стремлении к максимальной надёжности сопровождается увеличением расходов. Электронные узлы автомобиля содержат большее число защитных элементов и более сложны по сравнению с узлами такого же функционального назначения традиционных применений.
Применение электронных систем на автомобиле ускоряется из-за строгих требований, предъявляемых к автомобилю с точки зрения надёжности работы и защиты окружающей среды от загрязнения. Например, применение электронной системы, сигнализирующей о не застёгнутом состоянии ремней безопасности и препятствующей пуску двигателя, обусловлено требованиями безопасности. То же самое можно сказать и о требованиях, направленных на снижение загрязнённости воздуха, стимулирующих разработку систем управления зажиганием и подачей топлива. Автомобилестроение является одним из крупнейших рынков сбыта для электронной промышленности.
Усложнение электрооборудования автомобилей имеет и отрицательную сторону. Это связано с увеличением числа отказов. В современном автомобиле около четверти отказов приходится на электрооборудование. Поэтому остро стоит проблема разработки методов и средств диагностирования новых систем и узлов автомобиля.
Задача данного пособия – ознакомление с устройством, принципами работы и построения электронных узлов автомобильной электроники, особенностями их взаимодействия с другими электронными узлами и системами транспортных средств.
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Автомобильная электроника становится сетевой. Современные модели BMW могут связываться с ремонтными мастерскими с помощью мобильного телефона, чтобы… Онлайн-системы разрабатывают кратчайший и наиболее щадящий для окружающей…ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ
ë Система – группа устройств, выполняющих общую задачу. Рис. 1.1 – Система образована подсистемами Рис. 1.2 – Обобщённая структурная схема ЭУ 1- Блок…Системы транспортного средства
Рис. 1.3. – Упрощённая блок-схема систем автомобиля
Системы с открытым контуром
Рис. 1.4. – Система с открытым контуром управления
Системы с замкнутым контуром
Рис. 1.5. – Система с замкнутым контуром управления
Рис. 1.6. – Система отопления с замкнутым контуром управления
Рис. 1.7. – Функциональная схема автоматизированной системы управления
1.2 Распределённая информационно-управляющая система автомобиля[1]
Рис. 1.8 – Трёхуровневая информационно-управляющая система автомобиля
КАНАЛЫ СВЯЗИ АВТОМОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТЫ
| ë | Интерфейс – совокупность технических средств и правил, устанавливающих единые принципы взаимодействия устройств системы (протокол обмена) |
Автомобильные интерфейсы CAN и LIN
2.2 Интерфейс CAN[2]
Топология и протокол обмена интерфейса CAN
Рис. 2.1 – Топология сети CAN.
Рис.2.2 – Data frame стандарта CAN 2.0A.
Рис. 2.3 – Побитовый арбитраж на шине CAN.
Физический уровень протокола CAN
.
| скорость передачи | максимальная длина сети |
| 1000 Кбит/сек | 40 метров |
| 500 Кбит/сек | 100 метров |
| 250 Кбит/сек | 200 метров |
| 125 Кбит/сек | 500 метров |
| 10 Кбит/сек | 6 километров |
Интерфейс LIN
Структура LIN
Рис. 2.4 – Структура LIN
Протокол LIN
Рис. 2.5 – Протокол LIN
Рис. 2.6 – Временная диаграмма LIN
Рис. 2.7 – Поле идентификации LIN
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Мельников А.А. Управление техническими объектами автомобилей и тракторов: Системы электроники и автоматики. – М.: Изд. Центр "Академия", 2003. – 376 с.
2. Дентон Т. Автомобильная электроника. – М.: НТ Пресс, 2008. – 576 с.
3. Туревский И.С., Соков В.Б., Калинин Ю.Н. Электрооборудование автомобилей. – М.: ФОРУМ – ИНФРА – М, 2004. – 368 с.
4. Соснин Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей.: – Солон-ПРЕСС, 2010. – 384 с.