SISTEME DE BORD INFORMATIZATE CURS ANUL IV I.A. FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRCĂ, ENERGETICĂ ŞI INFORMATICĂ APLICATĂ

BIBLIOGRAFIE Denton, T.: Automobile Electrical and Electronic Systems, Ed. Arnold - London, Ed. 3, 2005 Dobrescu, P.: Autovehicule inteligente, Ed. MatrixRom – Bucureşti, 1995 Helfrick, A.: Practical Aircraft Electronic Systems, Ed. Prentice Hall – New Jersey, 1995 Jurgen, R. K.: Sensors and Transducers, Ed. American Technical Publishers Ltd., 1997 Nwagboso, Ch. O.: Automotive Sensors Systems, Ed. Chapman & Hall – London, 1993 Tischler, M.: Advances in Aircraft Flight Control, Ed. Taylor & Francis – Cornwall, 1996 Westbrook, M. H., Turner, J. D.: Automotive Sensors, Institute of Publishing, 1994 Huang C.-M.: Chen Y.-S., Telematics Communication Technologies and Vehicular Networks: Wireless Architectures and Applications, Inf. Sc. Reference, Hershey - New York, 2010 Guo H.: Automotive Informatics and Communicative Systems: Principles in Vehicular Networks and Data Exchange, Inf. Sc. Reference, Hershey - New York, 2009 Vlacic L., Parent M.: Intelligent Vehicle Technologies: Theory and Applications, Butterworth-Heinemann, 2001 Bonnick A. W. M. : Automotive Computer Controlled Systems: Diagnostic tools and techniques, Butterworth-Heinemann, 2001 Leen G. and Heffernan D.: Expanding Automotive Electronic Systems, Computer, Jan. 2002

CUPRINS 1. AFIŞAREA INFORMAŢIEI LA BORDUL AUTOVEHICULELOR 1.1 Rolul şi structura aparatelor de bord 1.2 Sisteme de informare de bord pentru autovehicule 1.3 Tehnici de afişare 2. INTERFAŢAREA SISTEMELOR DE BORD INFORMATIZATE 2.1 Standarde de interfaţare 2.2 Interfaţa CAN 2.3 Interfaţa OBD 3. EXEMPLE DE SISTEME DE BORD INFORMATIZATE 3.1 Unitatea de control electronic, ECU 3.2 Sistemul de frânare cu evitarea blocării roţilor, ABS 3.3 Sistemul de control al tracţiunii, TCS 3.4 Sistemul de control al vitezei de deplasare, ACC 3.5 Sistemul de control al stabilităţii în deplasare, ESP 3.6 Sisteme de protecţie împotriva coliziunilor, AWARE 3.7 Sistemul activ de protecţie în caz de impact, SRS (SIS) 3.8 Sistemul de climatizare, HVAC 3.9 Sistemul de navigaţie, NAV

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Unitate de control electronic (ECU) este în fapt un sistem de calcul cu microprocesor, integrat cu dispozitive de achiziţie de date sau cu un sistem electromecanic, Fig. 3.1. Senzorii pot realiza măsurări specifice parametrilor vehiculului, într-un format digital adecvat microcontrollerului. În mod similar, actuatoarele sunt dispozitive acționate electric care reglează semnalele de ieşire al dispozitivelor pentru controlul lor direct. ECU efectuează un control în buclă prin detectarea parametrilor sistemului constituit de automobil, prelucrare a datelor prin calcul pentru determinarea reacției corespunzătoare, iar apoi produce semnalul de control pentru a regla funcționarea sistemului constituit de automobil. Această buclă de control începe să lucreze din nou, atunci când sistemul de parametri se schimbă. Fig. 3.1 Schema bloc completa a ECU

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Robustețea: Datorită mediului de operare sever dintr-un vehicul, în cazul în care hardware-ul nu este suficient de robust pentru aceasta, poate provoca defectarea software-ului. Componentele electronice și design-ul plăcii trebuie să fie dezvoltate pe un standard industrial strict pentru intervalele cerute de temperatură, umiditate, zgomot electric, sau interferențelor electromagnetice. Performanțe: Partea de control propulsie sau frânare sunt critice ca timp. Operarea în timp real, care garantează sarcinile desemnate poate fi terminat înainte de data limită critică, este necesară. Viteza vehiculului este foarte mare pe autostrada si timpul de reacție umană este scurt, astfel încât sistemul de de performanță trebuie să fie eficientă pentru a asigura controlul adecvat. Funcţiuni: Datorită unor cerințe diferite pentru subsistemele individuale dintr-un automobil, ECU sunt dezvoltate pentru implementarea de diverse funcții din acestea. Un sistem dedicat de calcul încorporat într-un ECU poate optimiza performanțele sale de control, deși arhitectura sistemului este similară, hardware-ul pentru senzori, componentele de acționare, procesul tehnologic, firmware și de achiziție de date, control și de procesare a semnalului sunt diferite. Fig. 3.1 Schema bloc completa a ECU

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Stabilitatea: Realizarea practică a unui ECU nu are nevoie numai de performanta, ci și de acuratețe. Acest lucru înseamnă a asigura funcționarea adecvată a sistemului de control. Dacă un sistem convențional mecanic poate fi investigat vizual sau cu ajutorul instrumentelor, funcționarea unui sistem electronic cu hardware-ul și software-ul este invizibilă și trebuie să fie verificat cu atenție printr-o suită definită de cazuri de testare. Cu toate acestea, acest lucru încă nu garantează perfecte funcțiile sale fără posibile erori. Abaterile tolerante sau mecanismul de auto-recuperare trebuie să fie luate în considerare pentru a fi puse în aplicare în sistem pentru a-i crește stabilitatea. Fig. 3.1 Schema bloc completa a ECU

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Fig. 3.2 Evoluţia sistemelor electronice în automobile

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Fig. 3.3 Evoluţia sistemelor electronice în automobile

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Sensors Transmission Path ECU Conventional SE (digital) Susceptible to Interference (analog) Signal Conditioning (Analog) A/D Sensors Transmission Path ECU SE (digital) Resistant to Interference (analog) A/D Signal Conditioning (Analog) Multiple Tap-off 1st Integration Level Fig. 3.4 Evoluţia sistemelor electronice în automobile

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Sensors Transmission Path ECU SE (digital) Resistant to Interference (analog) A/D Signal Conditioning (Analog) Multiple Tap-off 1st Integration Level 2nd Integration Level Sensors Transmission Path ECU SE (digital) Immune to Interference Signal Conditioning (Analog) Bus Compatible A/D Fig. 3.4 Evoluţia sistemelor electronice în automobile

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) 2nd Integration Level Sensors Transmission Path ECU SE (digital) Immune to Interference Signal Conditioning (Analog) Bus Compatible A/D 3rd Integration Level Sensors Transmission Path ECU SE (digital) Immune to Interference Signal Conditioning (Analog) Bus Compatible A/D mC Fig. 3.4 Evoluţia sistemelor electronice în automobile

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Fig. 3.5 Structura unui sistem ECU

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Fig. 3.6 Exemplu de sistem ECU http://www.datasheetarchive.com/files/intel/design/auto/mcs96/index.htm

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Application Interaction Layer Network Layer Data Link Layer Bus I/O Driver Bus Communication Hardware OSEK/VDX Network Management OSEK/COM Standard API Communication API Network API Bus Frame Standard Protocol Device Driver Interface Abrevieri: API = Application Program Interface; OSEK = Offene Systeme und Deren Schnittstellen für die Elektronik im Kraftfahrzeug (English: Open Systems and the Corresponding Interfaces for Automotive Electronics); VDX = Vehicle Distributed Executive (OSEK); Fig. 3.7 Tendinţe în dezvoltarea sistemelor electronice din automobile “OSEK-VDX Systems.pdf”

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Fig. 3.8 Principalii senzori şi actuatori în automobile

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) Abrevieri: TTP = Time-Triggered Protocol; HVAC = Heating, Ventilation, & Air Conditioning; Fig. 3.9 Interconectarea intrun autovehicul

CAPITOLUL 3 EXEMPLE DE SISTEME DE BORD 3.1 Unitatea de control electronic (ECU) PHAETON (VW): 11.136 componente electrice/electronice Comunicaţie: 61 ECU în total; 31 ECU pentru diagnoză externă cu comunicaţie serială; 35 ECU cu 3 interfeţe CAN; Bus optic de mare viteză pentru datele infotainement; Sub-reţele bazate pe bus serial propriu. Partajare: Aprox. 2.500 semnale; 250 mesaje CAN Fig. 3.10 Sistemul electronic dintr-un automobil modern