Protocoale de comunicaţie pentru automobile (0) În prezent sistemele electronice electronice de pe automobile cunosc o dezvoltare fără precedent. Pentru automobilele de lux se estimează că sistemele electronice electronice reprezintă aproximativ aproximativ 23% din costul total al automobilului. De asemenea exper!ii estimează că aproximativ aproximativ "0% din inova!iile aduse #n domeniul auto fac parte din cate$oria sistemelor electronice. electronice.
oto& 'istemele electronice electronice aate la bordul unui automobil 'ursa& 'iemens D* (+ontinental) Evoluţia sistemelor electrice/electronice de pe automobile
Încep,nd cu cu -/0 -/0 se poate observa o cretere cretere exponen!ială a numărului numărului de componente electronice utilizate pe automobile ce au ca scop #nlocuirea componentelor mecanice i 1idraulice. 'copul principal al sistemelor electronice de pe automobile este de a asista conducătorul auto în ceea ce priveşte controlul automobilului prin intermediul trac!iunii (motor) direc!iei (servodirec!ie (servodirec!ie electrică) sistemului de fr,nare (' ( ' 4'P 4'P)) sau a suspensiei (suspensie activă). 5n alt scop al sistemelor s istemelor electronice electronice este de a controla luminile ter$ătoarele ter$ătoarele uile i mai nou sistemele multimedia
(radio DD) sistemele de comunica!ie (telefonie 61ands free6) i de pozi!ionare $lobala (7P').
oto& 4volu!ia procentului de sisteme electronice de pe automobile 8iterele din $ra9cul de mai sus reprezintă pro$resele semni9cative făcute #n domeniul sistemelor electrice:electronice de pe automobile& . semnalizare optică acustică radio demaror dinam; . aprindere tranzistorizată alternator; +. controlul vitezei de croazieră in
7. multiplexare dia$noză sistem de navi$are; >. senzori de impact lateral senzor de măsura a presiunii din pneuri; ?. sistem de acces #n automobil bazat pe perimetru detectarea prezentei ocupan!ilor automobilului detectarea i prevenirea răsturnării automobilului; @. ++ 4'P; A. sisteme BCbCEire (sistem de fr,nare i direc!ie electronică); ?ntroducerea sistemelor electrice pe automobile #ncepe #n
Pentru a putea discuta despre protocoale de comunica!ie utilizate pe automobile mai #nt,i trebuie să clari9cam modul #n care calculatoarele ce ec1ipează un automobil sc1imbă informa!ii #ntre ele. 'ă presupunem că automobilul este ec1ipat cu un calculator de in
=ura!ia motorului Pozi!ia clapetei obturatoare =emperatura motorului
E"#
$"#
%&'
=x =x =x
Jx Jx Jx
C C C
=ensiunea bateriei iteza automobilului ' activ +uplul motor cerut 'c1imbarea de treapta este activă
=x Jx Jx Jx Jx
C Jx Jx =x =x
Jx =x =x C C
Pentru a explica con!inutul tabelului luăm ca exemplu informa!ia 6viteza automobilului6. cesta este trimisă de calculatorul sistemului de fr,nare (') i este recep!ionată de calculatorul de in
oto& +onexiunea electrică clasică #ntre calculatoarele unui automobil stfel pentru a putea #mpăr!ii aceste informa!ii intre cele trei calculatoare pentru 9ecare semnal trebuie realizata o conexiune electrică. cest mod de a comunica anumite informa!ii prezintă numeroase de(avanta)e cum ar 9& •
•
•
creterea $reută!ii totale a automobilului datorită numărului mare de cabluri i conectori electrici; scăderea 9abilită!ii automobilului datorită posibilită!ii de defectare a unei conexiuni; complexitatea crescută a cabla
oto& +onexiunea electrică dintre calculatoarele unui automobil pentru protocolul +G În prezent datorită numărului mare de calculatoare utilizate pentru un automobil acest mod de a sc1imba informa!ii este imposibil de folosit. Pentru a #ndepărta aceste inconveniente sCa trecut la multiplexare care reprezinta de fapt transmiterea mai multor informa!ii utiliz#nd aceleai 9re electrice. %vanta)ele utilizării comunica!iei multiplexate sunt evidente& •
mai pu!ini senzori cabluri i conectori;
•
reducerea $reută!ii automobilului;
•
reducerea spa!iului ocupat de partea electrică a automobilului;
•
creterea 9abilită!ii automobilului datorită reducerea numărului de componente care se pot defecta.
În func!ie de protocolul de comunica!ie utilizat conexiunea electrică poate 9 realizată cu un sin$ur 9r (protocolul 8?G) sau cu două 9re (protocolul +G). Despre acestea vom discuta #ntrCun articol viitor. "%*+ ,I*+ -lex.a+ M'$ şi &luetoot
Protocoalele de comunica!ie utilizate #n industria automobilelor se clasi9ca #n principal #n func!ie de viteza de transmitere a datelor. '4 ('ociet of utomotive 4n$ineers) societatea in$inerilor de automobile propune următoarea clasi9care a sistemelor:re!elelor de comunica!ie&
"la 2ite(a sa
%plicaţii
c!ionare o$linzi $eamuri electrice
+ D
L -0 Mb:sec
Exemple Protocol
8?G +G 6loE -0 ... -2F Mb:sec ?nstrumente de bord speed6 -2F Mb:sec ... - Kana$ement motor transmisie sisteme +G 61i$1 Kb:sec de fr,nare (') speed6 lexJa N - Kb:sec 'isteme 6BCbCEire6 multimedia K*'=
oto& 8o$o protocol +G (+ontroller rea GetEorM) Încep,nd cu mi
oto& 8o$o protocol 8?G (8ocal ?nterconnect GetEorM) Protocolul 8?G este rezultatul colaborării dintre udi 7 KO 7 Daimler 7 reescale O i olvo. 'copul colaborării este de a crea un protocol simplu ieftin de viteza mica care sa 9e utilizat la controlul sistemului de #nc1idere centralizată climatizare o$linzi electrice etc. a!ă de protocolul +G care utilizează doua 9re pentru a transmite informa!iile protocolul 8?G este mono9lar utilizează doar un 9r.
oto& 8o$o protocol lexJa 'istemele 6BCbCEire6 (control electronic prin 9r) cum ar 9 6steerCbCEire6 (sistem de directie actionat electric) sau 6braMeCbCEire6 (sistem de fr,nare ac!ionat electric) necesită un protocol de comunica!ie stabil tolerant la erori i cu viteza mare de transport a informa!iilor. Jăspunsul la aceste cereri lCa dat cooperarea dintre KO Daimler P1ilips i reescale av,nd ca rezultat protocolul lexJa. Prima implementare a protocolului lexJa sCa făcut #n 200 pentru suspensia adaptiva a KOCului BF. ?ndustrializarea protocolului sCa făcut #n 200" pe noul KO seria /.
oto& 8o$o protocol K*'= plica!iile multimedia de pe automobile (7P' DD comenzi vocale etc.) necesită protocoale dedicate at,t din punct de vedere al vitezei de transport a datelor c,t i din punct de vedere al suportului 9zic. Protocolul K*'= utilizează 9bra optică pentru transportul datelor i este rezultatul colaborării dintre udi KO Daimler s.a.
oto& 8o$o protocol luetoot1 cest protocol Eireless (utilizează undele radio pentru transmiterea informa!iilor) este caracterizat prin costuri scăzute consum mic de ener$ie i cu arie de acoperire #ntre -0 i -00 de metri. În domeniul automobilelor este utilizat pentru conectarea automobilului cu diferite terminale externe multimedia (telefoane mobile KP3 plaerCe DDCuri portabile etc.) calculatoare portabile cat i cu ec1ipamente de dia$noza auto. 5tilizarea unui anumit protocol se face pe baza cerin!elor pe care trebuie sa le #ndeplinească cat i pe baza costurilor aferente implementării pe automobil. 4ste de la sine #nteles că odată cu creterea performan!elor (viteza de transport a datelor toleranta la erori etc.) crete i costul implementării. De obicei protocoalele lexJa i cele multimedia (K*'= luetoot1) se utilizează pe automobile de clasa mare limuzine la care costul sistemului este relativ mic #n compara!ie cu costul total al automobilului.
oto& iteza de transfer a datelor pentru protocoalele de comunica!ie utilizate pe automobile Descrierea detaliată a 9ecărui protocol se va face #n articole dedicate acest articol av,nd scopul de a prezenta #ntrCo manieră simpli9cată diversitatea protocoalelor de comunica!ie utilizate #n industria automobilelor precum i domeniul lor de utilizare.
%brevieri din domeniul automobilelor (Q) daptive +ruise %%" +ontrol ntiClocM raMin$ %&' 'stem %" lternative +urrent utomatic %$ =ransmission luid lternator %M' Kana$ement 'stem
sistem automat adaptiv de control al vitezei de deplasare a automobilului sistem de fr,nare ce previne blocarea roRilor curent electric alternativ (ro& +) ulei de transmisie (cutie de viteze) automată sistem de control al #ncărcării alternatorului utilizat de >undaiCAia
dvanced =ec1nolo$
%$ Partial Sero 4mission P3E2
e1icle %45 ll O1eel Drive &100 iodiesel -00% &60 iodiesel 20% &%. arometric 'ensor raMe ssist 'stem &%' &"M od +ontrol Kodule aerisc1e Kotoren &M4 OerMe 7 +ontroller rea "%* GetEorM
nivel de poluare re$lementat de +J tracRiune inte$rală controlată electronic combustibil -00% biodiesel motorină ce conRine 20% biodiesel senzor presiune aer atmosferic sistem de asistare a forRei de fr,nare modulul de control electronic al 1abitaclului 5zina avareză de Kotoare ' protocol de comunicaRie dezvoltat de osc1
or$anizaRie care are ca obiect de activitate Ti +alifornia ir Jesource "%.& re$lemetarea nivelelor de emisii poluante ale oard automobilelor pentru statul +alifornia din '5 "" +ontinious +urrent curent electric continuu (ro& ++) +ranMs1aft Position "P' senzor de poziRie al arborelui cotit 'ensor +ams1aft Position senzor de poziRie a arborelui cu came "MP' 'ensor +ompressed Gatural $az natural comprimat "*8 7as +entral Processin$ 5nit unitatea centrală de procesare "P# sistem de in
+atalst Double *ver>ead 5" +ams1aft
diesel distribuRie cu două supape de admisie pe cilindru cu arborii cu came #n c1iulasă cu structură cristalină similară 5," Diamond 8iMe +arbon carbon diamantului 5M- Dual Kass lE1eel volantă dublă utilizată la automobile Dnamic 'tablit sistem de control a stabilităRii automobilului 5'" +ontrol Dia$nostic =rouble cod de eroare utilizat pentru dia$noza 5$" +ode automobilelor 525 Di$ital ideo Disc mediu de stocare optic 4lectronic raMeforce sistem electronic de distribuire a forRei de E&5 Distribution fr,nare 4n$ine +oolant E"$ senzor temperatură motor =emperature 'ensor mod de conducere al unui automobil cu E" 4+*nomical scopul reducerii consumului de combustibil:ener$ie 4lectronic +ontrol 5nit unitate electronică de control (calculator) E"# modulul de control al motorului (calculatorul E"M 4n$ine +ontrol Kodule de in
4lectronic uel ?n
sistem de in
4lectroCKa$netic EM"5 +ontrol Device
unitate de cuplare cu control eletroma$netic (utilizată la sistemul de tracRiune inte$rală de pe Dacia Duster)
4n$ine Kana$ement 'stem 4uropean Gorm E* 4uropean *n oard E&5 Dia$nosis 4nvironmental EP% Protection $enc
sistem de mana$ement al motorului
EM'
normă europeană varianta europeană a *D a$enRie din '5 ce are ca obiect de activitate protecRia mediului
4lectric PoEer 'teerin$ direcRie asistată electric 4ner$ 'mart sistem inteli$ent de $estionare a ener$ie E'M Kana$ement electrice (Jenault) 4lectronic 'tabilit sistem electronic de control a stabilităRii E'P Pro$ram automobilului E2 4lectric e1icle ve1icul cu propulsie electrică 4vaporative 4mission sistem de captare Ti recirculare a vaporilor de E2%P +ontrol 'stem benzină ixed 7eometr -8$ turbină cu $eometrie 9xă =urbine de in
brid 4lectrical E2 automobil 1ibrid (termic V electric) e1icle >idraulic ?mpulse cumulator 1idraulic de impuls utilizat la I' 'tora$e transmisiile automate S cai putere unitate de măsură a puterii (ro& P >orse PoEer +P) supapa de control al aerului admis la turaRia I%" ?dle ir +ontrol de ralanti ?ntaMe ir =emperature senzor de temperatură aer admisie I%$ 'ensor ?nformation and sistem cu bază de date ce comunică cu +ommunication automobilul pentru furnizarea de informaRii I"$ =ec1nolo$ 'stem (Gissan) supapă de re$lare a presiunii debitată de ?nlet Keterin$ alve IM2 pompa de inundaiCAia ?nternational or$anizaRia internaRională pentru I' *r$anization for standardizare 'tandardization EP'
%M
Aeep ive Kemor
4P
Ae Oord Protocol
memorie nonCvolatilă (datele se păstrează la #ntreruperea alimentării) protocol de comunicaRie utilizat pentru dia$noză automobilelor sau repro$ramarea
,E5
8i$1t 4mittin$ Diode
,i:Ion 8it1iumCion atter ,I*
8ocal ?nterconnect GetEorM
,*8 8on$Cterm uel =rim -$ ,P8 ,'5 ,'# M%M%P
Mi,
8iXue9ed Petroleum 7as 8imited 'lip DiUerential 8ambda 'ensor 5niversal Kass ir loE 'ensor Kanifold bsolute Pressure Kalfunction ?ndicator 8amp
Kotor Jesearc1 Gumber Kedia *riented M'$ 'stems =ransport M*
MPI
KultiCPoint ?n
Gort1 merican ree =rade $reement GeE 4uropean Drivin$ *E5" +cle Gational >i$1Ea *'$% =raYc 'afet dministration GicMelZKetal >dride *i:M atter *%-
%$*28 *$" &5
calculatoarelor de pe automobile diodă luminiscentă (emite lumină c,nd este alimentată la o tensiune electrică) baterie cu electrodul ne$ativ din carbon cel pozitiv din oxid metalic electrolitul 9ind o sare pe bază de litiu protocol de comunicaRie corecRie de lun$ă durată a cantităRii de combustibil in
baterie cu electrodul ne$ativ din 1idrură metalică Ti electrodul pozitiv din cadmiu companie producătoare de transmisii pentru GeE enture 7ear automobile Ge$ative =emperature termistor cu coe9cient ne$ativ de +oeYcient temperatură setul de re$ulamente ce de9nesc dia$noza la *n oard Dia$nosis bordul automobilelor
Premier utomotive premiu acordat de autoneEs.com P%"E 'uppliers[ +ontribution producătorilor de componente auto to 4xcellence aEard modulul de control al $rupului motoCpropulsor PoEertrain +ontrole (calculator care controlează motorul termic Ti P"M Kodule cutia de viteze automată) Positive +ranMcase sistem de recirculare a $azelor de carter la un P"2 entilation motor cu ardere internă PoEer 4lectronics modul ce conRine electronica de putere PEM Kodule pentru controlul unei maTini electrice sistem de inbrid bateriile se pot #ncărca Ti de la reReauă de PE2 4lectrical e1icle ener$ie electrică P'5
PoEer 'plit Device
P$#
PoEer =ransfer 5nit
P4M
Pulse Oidt1 Kodulation
.6' .%M .* '%"
Je$ulated 2C'ta$e turboc1ar$in$ Jandom ccess Kemor Jesearc1 *ctane Gumber 'elf d
mecanism cu roRi dinRate planetare utilizat de =oota prius unitate de transfer a puterii (utilizată la sistemul de tracRiune inte$rală de pe Dacia Duster) te1nică de control a unui ec1ipament electronic analo$ic prin utilizarea unei tensiuni de amplitudine constantă forma de unda 9ind dreptun$1iulară Ti frecvenRă variabilă turbosupraalimentare #n două eta
'ociet of utomotive societatea in$inerilor de automobile 4n$ineers 'elective +ataltic '". Jeduction metodă de tratare a $azelor de evacuare (G*x) pe bază de uree 'elective +ataltic '".$ Jeduction =ec1nolo$ corecRie de scurtă durată a cantităRii de '.$'1ortCterm uel =rim combustibil in
'#2 $" $""' $"'
4mission e1icle 'port 5tilit e1icle =otal +ost of *Eners1ip =orXue +onverter +lutc1 'olenoid =raction +ontrol 'stem
automobil sportiv utilitar costul total al posesiei (include costul ac1iziRiei utilizării Ti a #ntreRinerii unui produs) supapa de control al ambreia
unitate de control telematică de transmitere =elematic +ontrol 5nit la distaRă a informaRiilor (Gissan 8eaf) =ransmission +ontrol unitatea electronică de control a transmisiei $"# 5nit (cutiei de viteze) $' =oota >brid 'stem sistemul de propulsie 1ibridă de la =oota =Ein ?ndependent C sistem de distribuRie dual (admisieCevacuare) $I:2"$ ariable de la ord +ams1aft =imin$ $"#
=ire Pressure Konitorin$ 'stem =ransportation Jecall 4n1ancement $.E%5 ccountabilit and Documentation =urboc1ar$ed $'I 'trati9ed ?n
$4I
=read Oear ?ndicator
sistem de monitorizare a presiunii aerului din anvelope document pentru re$lementarea automobilelor de transport #n '5 motoarele pe benzină supraalimentate cu in+ Ti G*x indicator al nivelului de uzură al benzii de rulare
5niversal 4x1aust 7as sondă lambda planară *x$en #I' 5nit ?n
ariable Pulse Oidt1 Kodulation ariable alve =imin$ 2$E" and 8ift 4lectronic +ontrol ariable alve =imin$ 22$:i Eit1 intelli$ence Oorld Kanufacturer 4MI ?denti9er Oorld Jall 4." +1ampions1ip 3E2 Sero 4mission e1icle 2P4
3-
Sa1nradabriM
semnal electric dreptun$1iular cu perioadă variabilă (modulare #n frecvenRă) sistem de distribuRie variabilă de la >onda sistem de distribuRie variabilă utilizat de =oota numărul de indeti9care internaRional al producătorului de automobile (utilizat la ?G) campionatul mondial de raliu automobil cu zero emisii poluante companie $ermană de componente pentru industria automobilelor
