تاریخچه برق خودرو

از اولین سال‌های تولید خودرو این ساخته دست بشر تا به امروز شاهد پیشرفت‌های زیادی بوده است و امروزه، یکی از بنیادی‌ترین صنعت‌های قرن حاضر و جزو صنایع مادر به شمار می‌آید. در این بین مقوله برق و الکترونیک خودرو از قافله پیشرفت عقب افتاد. چرا که در زمان‌های اولیه، بیشترِ توجه خودروسازان، بر روی طراحی موتور ،شاسی ،شکل اتاق و غیره بود.

تا اینکه کار به جایی رسید که شرکت‌های تولید کننده برای جذب بیشتر مشتری و رضایت آنان ناچار به افزایش و نصب آپشن‌های متعدد و همچنین ایجاد پیشرفت در پیشرانه‌ها، به جهت قدرت بیشتر و کاهش مصرف سوخت و کاهش استهلاک و کاهش آلایندگی و افزایش ایمنی خودرو شد و این امکانات با علوم سنتی و صرفاً مکانیکی مقدور نبود.

و همچنین اندازه و وزن دست سیم به مشکل مهمی تبدیل شده بود .چون افزایش این دو مورد عیب یابی سخت و افزایش مصرف سوخت را به دنبال داشت.

برای مثال: دسته سیم لازم برای کنترل همه کارکردهایی که به در سمت راننده مربوط می‌شود ،ممکن است تا ۵۰ رشته سیم داشته باشد.وادوات قرارگرفته در ناحیه داشبرد ممکن است به تنهایی بیش از ۱۰۰ رشته سیم و اتصال داشته باشند. بنابراین آشکار است که گذشته از مشکل بدیهی اندازه و وزن دسته سیم،با افزایش اتصال‌ها و سیم‌ها، احتمال بروز عیب هم بیشتر می‌شود. تخمین زده می‌شودکه هرده سال پیچیدگی سیمکشی خودرودوبرابر میشود.

با توجه به مسائل یاد شده و سعی بر کاهش هزینه‌هاوبالا بردن کیفیت و در نتیجه این عقب ماندگی، چند خودروساز پیشرو و برتر جهان را بر آن داشت تا تحقیقات گسترده‌ای در جهت پیشرفت صنعت خودرو انجام دهند.پس از سال‌ها تحقیق، خودروسازان با استفاده از علوم نوین در بخش الکترونیک ،سخت‌افزار، نرم‌افزار، مخابرات و غیره و تلفیق و الحاق این علوم به صنعت خودرو توانستند انقلاب بزرگی در صنعت خودرو ایجاد کنندومحصول سال‌ها مطالعه و تلاش و آزمون و خطا خلق شبکه و هوش مصنوعی بود. با این دستاورد دیگر محدودیتی برای خلق ایده‌ها و امکانات جدید در خودرو نبود. و مامی‌توانستیم با استفاده از شبکه و هوش مصنوعی به هر چیزی که فکر می‌کردیم رنگ واقعیت ببخشیم وبه هر چیزی که نیاز پیدا می‌کردیم دسترسی پیدا کنیم و نامی که دانشمندان برای این دستاورد گذاشتند مالتی پلکس بود.

که اگر بخواهیم برای این فناوری مدرن یک مثال بزنیم خودروی ۲۰۶ و ۲۰۷ می‌باشد که از سال ۲۰۰۰ وارد چرخه تولید شد که در بسیاری از موارد مثبت و ایده‌آل ،در اروپا در دو سال متوالی خودروی نمونه شناخته شد. معنای لغوی مالتی پلکس چند جزئی بودن است و به هر مجموعه که دارای تعدادی عضو هم راستا در جهت یک هدف مشخص باشد مالتی پلکس گفته می‌شود. این اعضا باید ویژگی‌های مشترکی را دارا باشند که در عین مجزا بودن و عملکرد مستقل، مفهوم مشترکی را ظاهر کنند. مالتی پلکس در تعریف ساده استفاده از سیم‌های مشترک و ساماندهی آنها توسط یک مغز الکترونیکی یا ایسیو است. مالتی پلکس یکی از پیشرفته‌ترین و مدرن‌ترین سیستم‌های جامع برقی در خودرو است که قابلیت تشخیص عیب را دارد.

این سامانه علاوه بر اینکه رله‌ها فیوزها و مزایای سیستم هشدار دهنده قبلی و دیگر قطعات برقی را به صورت یکپارچه در بر دارد، از نظر کیفی شرایط الکترونیک خودرو را نیز ارتقا داده. و به دلیل ارتباط سیستم‌های برقی با نرم‌افزار مربوطه قابلیت‌های جدیدی از قبیل اعلام وضعیت لامپ‌های خودرو درجلوآمپروغیره رانیزشامل میشود. از نقاط مثبت این سیستم می‌توان به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری خودرو ،سهولت افزودن قابلیت‌های جدید و صرفه‌جویی در زمان مونتاژ و خدمات پس از فروش اشاره کرد.

امروزه تعداد سیستم‌هایی که به صورت الکترونیکی کنترل می‌شود پیوسته رو به افزایش است.هم اکنون استفاده از بعضی از این سیستم ها متداول شده و استفاده از بعضی دیگر نیز رو به افزایش است. به عنوان مثال:1)سیستم مدیریت موتور(ECUیاPCM) 2) سیستم ترمز ضد قفل یا(ABS) 3) سیستم پایداری یا(ESP) 4)زمانبندی متغیر سوپاپها یا(CVVT) 5)سیستم کنترل جعبه دنده یا گیربکس یا(TCUیاTCM) 6)تعلیق فعال یا(ACS) همه این واحدها در عین حال که به صورت مستقل کار خود را انجام می‌دهند با یکدیگر هم مرتبطند و از یکدیگر خبر دارند.

فایده استفاده از سیستم مالتی پلکس در خودرو همانطور که گفته شد با افزایش روزافزون سیستم‌های برقی خودرو، بر حجم و پیچیدگی سیم کشی آن نیز افزوده می‌شد که علاوه بر بالا رفتن هزینه تولید باعث مشکل شدن تعمیرات نیز می‌شد.در سیستم مالتی پلکس به جای اینکه برای هر ابزار چند رشته سیم مجزا برده شود بین کل این واحدهای مدیریتی دو رشته سیم به هم تابیده شده، کشیده شده. و ارتباط اعضاء از طریق این دو رشته سیم می‌باشد.

برای مثال: برای روشن کردن چراغ‌های جلو در مدل‌های قدیم ۲ الی ۳ رشته سیم تغذیه از داخل موتور به داخل اتاق و دسته چراغ کشیده می‌شد و پس از چرخاندن کلید دسته چراغ ۲ الی چند رشته سیم دیگر نیاز بود که به قسمت‌های مختلف خودرو کشیده شود تا چراغ‌ها روشن شودو این روش بسیار دارای عیب بود و در مواردی باعث آتش سوزی و به خطر افتادن جان راننده می‌شد اما در سیستم‌های جدید و مدرن برای هر قسمتی از خودرو یک واحد کنترلی نصب شده که دستورات کد شده و ایمنی را اجرا می‌کنند.

و این روش باعث شده در صورت آسیب به هر بخشی از خودرو بخش‌های دیگر از آسیب،مصون بمانند و هر اتصالی و آسیب در هر بخش به بخش‌های دیگر سرایت نکند

البته یکی از عیوب این فناوری که اگر عیب محسوب شود، لزوم عیب یابی توسط یک تکنسین دوره دیده و مجرب وآشنابه فناوری شبکه در خودروها و آشنا به روش‌ها و فنون جدید عیب یابی ودستگاه‌های عیب یاب برای عدم اعمال هزینه‌های اضافی و خسارت به صاحب خودرو می‌باشد.

که این موضوع در کشور ما به دلیل عدم هماهنگی دستگاه‌های صنفی و سایردستگاه‌های مرتبط به جهت ارتقاء سطح دانش و سواد و مهارت و به روزآوری تکنسین‌ها ،بسیار پررنگ دیده می‌شود و همچنین به دلیل عدم سطح بندی و عدم وجود ترازنامه مهارتی برای تعمیر کارها و تکنیسین‌ها،شناخت این افراد برای مردم بسیار دشوار شده و این موضوع نارضایتی مردم در استفاده از این خودروهای مجهز به فناوری جدید را به همراه داشته است.

1. استانداردCANساخت آلمان,که در خودروهای بنز,بی‌ام‌و ,فیات و ولوو به کار می‌رود.
2. استانداردVANساخت کشور فرانسه بوده و در محصولات رنو و پژو مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. استانداردJ1850,ساخت کشور آمریکاست که بر روی محصولات تولیدکرایسلر,فورد و جی ام ,مورد استفاده قرار گرفته است.
4. استانداردPROPRIETARY:دستاوردکشور ژاپن است که بر روی محصولات این کشور مورد استفاده قرار گرفته است.
5. استانداردABSUS:دستاوردآلمان و مورد استفاده برروی محصولات گروه فولکس واگن

شبكه CAN:

اين شبكه اولين بار در كشور آلمان و توسط شركت بوش به دنياي اتومبيل معرفي شد، كه در اوايل دهه 80 اين اتفاق رخ داد و چندين سال طول كشيد كه قابليت تطبيق با سيستم­هاي خودرو و كسب مجوز را داشته باشد و بعد از آن توسط شركت بنز و در يكي از كلاس­هاي گران اين شركت كه همان كلاس «اس» است، مورد استفاده قرار گرفت. اين شبكه بر خلاف شبكه قبلي از دو لايه براي ارتباط استفاده مي­كند و سرعت انتقال اطلاعات نيز در آن به مراتب از شبكه قبلي بي،ش‌تر است.

شبكه VAN:

اين شبكه در سال هاي 1985 تا 1986 پا به عرصه وجود گذاشت. در سال هاي 1992 تا 1993 توانست مجوزهاي كامل را كسب كند و با آغاز توليد صنعتي­اش كم كم فراگير شد.

انواع شبكه VAN:

1.  شبكه Body Bus: در اين شبكه نوع طبقه‌بندي دستگاه­ ها و ساير اجزاي خودرو به صورت Master/Slave است كه نوع مشخصه و اطلاعات هر ECU از نظر مهم بودن مشخص شده و تغييرات ايجاد شده بنا به مهم بودن، انجام شده و يا نمايش داده مي­شود.
2. شبكهBus Comfort: اين شبكه بر خلاف نوع قبلي از قابليت انعطاف­پذيري بيش­تري برخوردار هست و در آن سيستم كاري بر مبناي MultiMasterاست كه هر ECU مي­تواند اطلاعات را بر روي شبكه بفرستد و در همان زمان نيز نشان داده شود.
3. واحد كنترل الكترونيكي (Electronic Control Unit): سیستم­های الکترونیکی خودرو که دارای یک میکروکنترلر هستند، واحد کنترل الکتریکی یا ECU نامیده می­شوند. یکECU شامل مجموعه­ای از سخت­افزار و نرم­افزار است که با سه وظیفه پايش (Monitoring)، تنظیم (Regulating) و یا کنترل (Controlling)، کارکرد ویژه­ای در خودرو بر عهده دارد.

آغاز فناوري استفاده از ECU به سیستم انژکتوری شرکت بوش آلمان به نام جترونيك باز می­گردد که در سال 1968 در خودروی فولکس واگن 1600 تي‌ال نصب شد.

نحوه كار ECU

واحد کنترل الکترونیکی به طور معمول داده ­های لازم را به وسیله حسگرها از محیط پیرامون می­گیرد و پس از پردازش آن‌ها، فرمان­های مناسب را به (کنشگرهاActuators) منتقل می کند.

کنشگرها يا عملگرها به نوبه خود، مطابق فرمان­هایی که از واحد کنترل الکترونیکی می­گیرند، کار ابزار مکانیکی، هیدرولیکی، پنوماتیکی یا برقی مورد کنترل را هدایت می­کنند.

انواع قرارگيري ECUها در شبكه

• شبکه Star: پیکربندی ستاره كه در اين چيدمان، تمام ECUهاي موجود به صورت جداگانه به ECU مركزي وصل می شود.
• شبکهBus: در اين حالت تمامي ECUها به طور جداگانه پس از اتصال به دو خط گذرگاه داده ها به یکدیگر متصل می شوند.
• شبکه Tree: تلفيقي از دو شبكه بالا است.
• شبکه Lattice: در اين نوع شبكه، ارتباط ECUها به صورت تصادفي (رندوم) برقرار مي­شود.
• شبکه Ring: در اين حالت بين دو ECU، يك ECU ديگر قرار گرفته­است.

ساختار سخت‌افزاری

هر ECU در مالتی‌پلکس دارای یک سری پایه های ورودي و خروجي و یک اوسیلاتور تولید فرکانس، یک كنترل‌گر VAN یا CAN (بر اساس این که ECU مربوطه به شبکه VAN یا CAN متصل باشد.) و یک درگاه ترانسیور فرستنده و گیرنده است که به صورت هم‌زمان، می تواند اطلاعات ارسالی را دریافت کند. تمامی ECUها در هنگام ارسال و دریافت اطلاعات توسط ECU دیگر قادر به مشاهده اطلاعات روی گذرگاه داده ها (که شامل دو سیم اطلاعاتی به‌هم‌پیچیده است) هستند و از این طریق می توانند اطلاعات مربوطه را ارزیابی و در صورت مرتبط بودن با اطلاعات از آن استفاده کنند.

ساختار داخلی ECUها:

يكي از مهم­ترين اجزاي سيستم­هاي مالتي‌پلكس Bcm یا Body controll module است.
Bcm در واقع يك سيستم داخلي است كه كنترل تمام سيستم­هاي برقي اعم از الكترونيكي يا الكتروتكنيكي در خودرو را بر عهده دارد. وجود اين سيستم در واقع تضمين‌كننده صحت و سلامت كامل وسايل برقي خودرو شما نيز هست.

وظایفBCM در سیستم مالتی‌پلکس

اين سيستم وظيفه ساده‌سازي شبكه در عين پيچيدگي آن را بر عهده دارد. اولين مورد، كنترل تمام ادوات به وسيله واحد رايانه‌اي است كه جز نظارت دقيق و مطمئن چيزي مد نظر نيست. دومين مساله كمك به آسايش راننده و سرنشين خودرو است.

این واحد، قلب ساختار مالتی‌پلکس بوده و وظیفه اصلی را به عنوان سِرور شبکه به عهده دارد. BCM گذرگاهی برای ارتباط سه BUS مختلف بوده و این اطلاعات را بین ECU فرستنده تا گیرنده منتقل می کند. BCM وظیفه فعال‌سازی و آماده‌باش سیستم VAN را نیز بر عهده دارد و برق اصلی سیستم شبکه را نیز کنترل می کند. همچنین واسطه بین تجهیزات عیب یابی و ECUهایی است که به سیستم VAN متصلند.