Электронные системы энергоснабжения.

Электрооборудование автомобиля является главной составной частью полного комплекса бортового оборудования.

В электрооборудование включают все бортовые устройства, работа которых непосредственно связана с электричеством. Первыми такими устройствами были свечи зажигания. Позднее появились аккумулятор, электрогенератор и электростартер, далее - элементы системы освещения и оповещения, контрольно-измерительные приборы. Двадцать лет назад мощности генераторов большинство людей было достаточно 300…1000Вт.

Сегодня «потолок» поднялся до 2000Вт, а в перспективе уже 5000Вт.

Пока на автомобилях превалируют свинцово-кислотные аккумуляторы, которые можно характеризовать как очень тяжелый сосуд для хранения электроэнергии, имеющий две горловины малого диаметра. АКБ / аккумуляторные батареи/ могут эффективно работать при их заряде и разряде малыми токами.

На практике АКБ в основном используются на этапе запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), когда необходимы большие пусковые токи, что является нежелательным для них.

Одним из выходов из этого положения является применение конденсаторного запуска. При этом конденсатор большой емкости заряжается от маломощной АКБ сравнительно длительное время в промежутки между моментами пуска и разряжается на стартер за короткое время запуска. Конденсатор обеспечивает большие пусковые токи.

Конденсаторы очень долговечны, работоспособны в широком температурном диапазоне и обладают малым внутренним сопротивлением. Другим возможным решением проблемы является разработка и внедрение стартер – генераторов, таких как стартер – генератор «Sachs».

Он представляет собой принципиально новую конструкцию – бесщеточный генератор постоянного тока, объединенный со стартером. Он монтируется вблизи от маховика двигателя и имеет толщину 60 мм.

Система Multiplex, появление стартер-генераторов - отражает наметившуюся тенденцию к интеграции электрооборудования.

Многочисленные приборы – потребители долгое время вели автономное существование в системе электрооборудования. Пучки проводов множились и усложнились, росли потери в электропроводке, увеличивалось число разъемов и контактов.

В обычном автомобиле длина проводки превышает 1,6 км и включают до 300 разъемов с числом контактов до 2000.

Логическим выходом представляется мультиплексная система электрооборудования. Эта система применяется на многих моделях современных автомобилей. В ней нет пучка проводов – лишь один кабель.

Multiplex – это многофункциональная система, включает в себя различные электронные системы, которые взаимодействуют и управляются друг другом. Эта система объединяет ряд важнейших агрегатов автомобиля через шины связи электронных блоков

VDB – Vehicle data BUS – шина автомобильных блоков.

CAN – Controller area network – бортовой контроллер связи.

EDS – электронное управление работой двигателя.

EGS – система управления работы трансмиссии.

EBS - электронная тормозная система.

ESP – система курсовой устойчивости

CODE – иммобилайзер.

DDM и PDM – (driver and passenger door module) – модули управления дверью водителя и пассажира.

CC – climat control - электронный блок управления климатом в салоне автомобиля.

Структурная схема Multiplex-системы приведена на рис.1.

Рис.1 Структурная схема Multiplex-система

Центральный компьютер ВС установлен в корпусе блока предохранителей и является основным элементом системы. Он получает и передает все сигналы в бортовой электронной системе, представляет на мониторе информацию о имеющихся неисправностях и снабжен системой самодиагностики.

ВС формирует кодированные сигналы, поступающие через шину IB – (information bus) для управления работой всех блоков, подключенных к этой шине.

Все модули получают управляющие сигналы по шине IB. Модули являются интеллектуальными устройствами, так как имеют возможность принимать, распознавать и автоматически выполнять полученные команды.

Рассмотрим это на примере модуля двери водителя (ДДМ), структурная схема которого приведена на рис. 2.

Рис. 2 структурная схема модуля двери (DDM)

Интерфейс модуля принимает кодированные сигналы, поступающие от центрального компьютера ВС и содержащие информацию о необходимой операции, задаваемой водителем (закрытие замка, подъем и т.д.). Микроконтроллер воспринимает эти сигналы, распознает их и через силовые ключи (драйверы) управляет соответствующим исполнительным механизмом.

Исполнение команды контролируется датчиками. В случае неисправности микроконтроллер формирует код неисправности, который через интерфейс и линию CAN поступает в центральный компьютер для индикации водителю и запоминается для считывания при диагностики на СТОА.

Аналогичным образом работают все модули.

Модульная конструкция позволяет оперативно и просто менять комплектацию автомобиля, добавлять необходимые опции по желанию покупателя без изменения схемы электропроводки.

Система CAN стандартизирована для обмена данными на автомобилях по ISO (International standard organization) и SAE (Society of automotive engineers)

- для низкоскоростного обмена данным (125 кбит/с) (ISO ||519-2)

- для высокоскоростного обмена данными (125 кбит/с) (ISO || 898, SAE У 22584)

- для диагностики по шине CAN (ISO 9141)

Доступ к шине CAN имеют все модули через интерфейсы.

Система CAN поддерживает два формата данных:

- стандартный – 11 байт

- расширенный – 29 байт. Эти системы совместимы.

Информационный кадр состоит из 7 полей и содержит 130 бит для стандартного формата и 150 бит для расширенного. Формат сообщения представлен на рис.3.

Рис.3 Формат сообщения

Начало кадра – показывает начало сообщения и синхронизирует все модули.

Поле арбитража – передающее устройство информирует другие передатчики о приоритете сообщения.

Поле контроля – содержит код показывающий число байтов данных в поле данных.

Поле данных – содержит информацию в 0…18 байтах.

Поле проверки (CRC) – содержит контрольное слово для определения возможных помех передачи.

Поле уведомления (АСК) – содержит сигналы подтверждения, с помощью к4оторых все приемники работают в режиме, приема непрерывных сообщений.

Конец кадра – служит для отметки конца сообщения.