ECU چیست؟
ECU را میتوان کامپیوتر خودرو تعریف کرد که مسئولیتهای فراوان و مهمی دارد.
برای آشنایی با این قطعهی مدرن خودروسازی، همراه زومیت باشید.
به گزارش رنوپلاس ، اگر هر سال به روند پیشرفت صنعتخودروسازی و مدلهای جدید توجه کنیم،
متوجه پیچیدهتر شدن سیستمها و فناوریهای بهکار رفته در محصولات برندهای مختلف،
برای خرید لوازم یدکی ال۹۰ کلیک کنید
میشویم. بهخصوص در چند دههی گذشتهی استفاده از انواع تجهیزات الکترونیک و ریزپردازندهها در خودروها بیشتر شده است؛ شاید استفاده بیشتر
از ریزپردازندهها، تعمیر و دستکاری خودرو توسط مالک یا افرادی که اطلاعات کافی
از مسائل فنی ندارند را مشکلتر کرده باشد، اما در مجموع سرویس و خدمات خودرو، آسانتر و سریعتر شده است.
ECU؛ قدرتمندترین کامپیوتر خودرو
پیش از تنظیم قوانین مختلف آلایندگی، تولید خودروها بدون ریزپردازندهها و کاملاً با ارتباط مکانیکی
بین قطعات انجام میشد؛ اما با ایجاد قوانین جدید آلایندگی و مصرف سوخت، وجود برنامههای
کنترلی پیچیده برای تنظیم دقیق ترکیب سوخت و هوا و کاراییتر بهتر مبدل کاتالیست
برای کاهش دادن آلایندگی خروجی اگزوز لازم شد. کنترل اعمال پیشرانه ، مسئولیت اصلی
ریزپردازندههای خودرو است؛ واحد کنترل الکترونیک (Electronic Control Unit) یا ECU بهعنوان
قدرتمندترین کامپیوتر خودروها، مکانی برای گردهم آمدن ریزپردازندهها در یک مجموعه است.
ECUها از سیستم کنترل حلقه بسته استفاده میکنند؛ درواقع یک طرح کنترلی،
که خروجیها سیستم را برای کنترل ورودیهای سیستم؛ وضعیت مصرف سوخت،
آلایندگی پیشرانه و چند عامل دیگر، بررسی و نظارت میکند. جمعآوری داده از سنسورهای موجود
در خودرو که تعداد آنها هم کم نیست، انجام میشود تا ECU اطلاعات کاملی
از وضعیت کلی خودرو از حرارت آب رادیاتور تا میزان اکسیژن موجود در سیستم اگزوز، در اختیار داشته باشد.
در هر ثانیه، میلیونها محسابه و پردازش در ECU انجام میشود؛ تصمیمگیری
بر بهترین زمان چرقهزنی شمعها یا مدت زمان باز بودن انژکتور بر عهدهی کامپیوتر خودرو است
تا آلایندگی و مصرف سوخت در بهترین شرایط باشد. یک ECU مدرن میتواند پردازندهی
۴۰ مگاهرتزی ۳۲ بیتی داشته باشد؛ شاید این مشخصات در برابر پردازندههای پیسی، قابل توجه نباشد
اما پردازندهی ECU خودرو کد بسیاری کارآمدتری از پیسیها اجرا میکند.
یک کد در ECU خودرو کمتر از یک مگابایت حافظه اشغال میکند که در برابر برنامههای
نصب شده روی پیسی قابل مقایسه نیست. لازم به ذکر است که خودروهای مدرن چند ECU دارند و مجموع آنها را کامپیوتر مرکزی خودرو شناسایی میکنند.
قسمتهای مختلف ECU
پردازنده در یک ماژول با صدها قطعهی دیگر روی برد مدار چند لایهای، قرار گرفته است.
اجزای زیر در ECU به پردازنده کمک میکنند.
مبدلهای آنالوگ به دیجیتال
این قطعات، خروجی برخی سنسورهای موجود در خودرو، مانند سنسور اکسیژن را بررسی میکنند.
خروجی سنسور اکسیژن، ولتاژ آنالوگ بین صفر تا ۱.۱ ولت است؛ پردازنده فقط عددهای دیجیتال را پردازش میکند،
بنابراین مبدلهای آنالوگ به دیجیتال، ولتاژ سنسور اکسیژن را به یک عدد دیجیتال ۱۰ بیتی تبدیل میکنند.
خروجیهای دیجیتال H Level
در خودروهای مدرن، ECU در جرقهزنی شمعها، باز و بسته شدن انژکتورها و روشن و خاموش شدن
فن تصمیمگیرندهی اصلی است. تمام این وظایف نیازمند خروجیهای دیجیتال هستند که تنها یا روشن،
یا خاموش است. برای نمونه، خروجی کنترل فن میتواند ۱۲ ولت و ۰.۵ آمپر به رله (Relay) فن خنک کننده
در زمان روشن بودن یا صفر ولت در زمان خاموش بودن باشد. یک خروجی دیجیتال خود هم مانند رله عمل میکند؛
نیروی کمی که پردازنده ارسال میکند، ترانزیستور خروجی دیجیتال را تقویت خواهد کرد
تا نیروی بیشتری به رله فن و در نهایت نیروی بیشتری هم به فن برسد.
مبدلهای دیجیتال به آنالوگ
ECU باید بتواند خروجی ولتاژ آنالوگ هم داشته باشد تا بر برخی از اجزای پیشرانهی خودرو هم تأثیر داشته باشد
. پردازندهی ECU یک قطعهی دیجیتال است، بنابراین برای تبدیل اعداد دیجیتال به ولتاژ آنالوگ، نیازمند قطعهای دیگر است.
فرم دهندههای سیگنال
فرهمدهنده یا کاندیشنر سیگنال (Conditioner)، برای تنظیم ورودیها یا خروجیها
پیش از خوانده شدن (Read) استفاده میشوند. برای مثال، ممکن است که مبدل آنالوگ به دیجیتال برای
خواندن سیگنال صفر تا ۵ ولت ولتاژ سنسور اکسیژن تنظیم شده باشد، اما خروجی سنسور
اکسیژن صفر تا ۱.۱ ولت باشد. سیگنال کاندیشنر مداری است که سطح سیگنالهای ورودی و
خروجی را تنظیم میکند؛ اگر سیگنال کاندیشنر ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن را ۴ برابر کند،
در نهایت سیگنال صفر تا ۴.۴ ولت خواهیم داشت که بنابراین، مبدل آنالوگ به دیجیتال بهصورت دقیقتر ولتاژ را دریافت میکند.
تراشههای ارتباطی
چیپهای ارتباطی ECU، استانداردهای ارتباطی متنوعی در خودروها اجرا میکنند. چند نوع استاندارد ارتباطی
در خودروها استفاده شده است، اما یکی از مرسومترین موارد ارتباطی خودرو CAN یا «شبکهسازی ناحیه کنترل کننده» است.
دراستاندارد CAN، سرعت ارتباطات تا ۵۰۰ کیلوبیت بر ثانیه میرسد که در مقایسه با
استانداردهای ارتباطی گذشتهی خودروها، سرعت بالاتری دارد. این سرعت برای ارتباط
چند صد گذرگاه (Bus) در هر ثانیه ضروری است. گذرگاه ارتباطات باعث میشود تا هر ماژول نقصها را به یک ماژول مرکزی مخابره کند؛ این ماژول مرکزی میتواند
تمام نقصها را ذخیره و به یک ابزار شناسایی خارجی ارسال کند. همین مورد، کار مکانیکها را آسانتر میکند؛
در واقع شناسایی مشکلات متناوب فنی خودرو با وجود ماژول مرکزی ECU بسیار سادهتر شده است.
امروزه تعمیرکاران با اتصال راحت یک اسکنر و اصطلاحاً دیاگ کردن (Diagnostic یا خطایابی)،
میتوانند مشکلهای سطحی و عمقی ECU را تشخیص دهند. با دیاگ کردن هر خودرو، در اسکنر کدهای مشخص نمایش داده
میشود؛ هر کد بیانگر نقش در یک قسمت خاص از سیستم کلی است که معمولاً
مجموعهای کامل از کدها و مفهوم آن در اختیار تعمیرگاههای بهروز قرار دارد. در برخی خودروها نیازی به دیاگ کردن هم نیست؛
در این مدلها هنگام مشکل فنی، چراغ چک یا خطای پیشرانه با الگوی خاصی که در دفترچه راهنمای آن ذکر شده است، روشن و خاموش میشود و راننده میتواند نسبت به رفع آن اقدام کند.