Пятница, 23.06.2017, 09:57
Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Статистика



Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Мини-чат
Ресурсы

Канал YOUTUBE autoscienceAiD

Профиль Google+ Autoscience

Группа Вконтакте Autoscience

Главная » 2014 » Декабрь » 14 » Электронный блок управления
12:32
Электронный блок управления

Эксплуатационные условия

К ЭБУ предъявляются очень высокие требования по отношению к следующим факторам:

- температуре окружающей среды (во время нормальной работы находится в пределах от –40 оС до +60…125 оС);

- воздействию со стороны таких веществ как масло, топливо и т.д.;

- влажности окружающей среды;

- механической прочности, например, при наличии вибраций при работе двигателя.

Даже при прокручивании двигателя со «слабой» аккумуляторной батареей ЭБУ должен работать надежно, как при максимальном рабочем напряжении. Одновременно очень высокие требования касаются электромагнитной совместимости и защите от высокочастотных помех.

Устройство и конструкция

Печатная плата с электронными компонентами размещается в металлическом корпусе и соединяется с датчиками, исполнительными устройствами и источником питания через разъем при помощи шин данных. Если ЭБУ устанавливается непосредственно на двигателе, то отвод тепла через встроенный в корпус ЭБУ охладитель осуществляется в топливо, которое постоянно протекает через ЭБУ. Такой охладитель ЭБУ используется только в коммерческих автомобилях. Компактные, монтируемые на двигателе ЭБУ , изготовляемые по гибридной технологи могут работать даже при более высокой тепловой нагрузке. Большинство компонентов ЭБУ выполняются по технологии SMD (Surface-Mounted Device – плата с поверхностным монтажом). Обычная проводка используется только в некоторых элементах питания и в разъемах, так что здесь могут быть применены компактные конструкции небольшой массы.

Обработка данных

Входные сигналы

В качестве периферийных компонентов исполнительные устройства и датчики представляют интерфейс между автомобилем и ЭБУ, который являются блоком обработки данных. ЭБУ получает электрические сигналы от датчиков по проводке автомобиля. Эти сигналы могут быть следующих типов:

Аналоговый входной сигнал

В пределах данного диапазона аналоговые входные сигналы могут принимать практически любые значения напряжения. Примерами физических величин, которые рассматриваются как аналоги измеренных значений напряжения, является массовый расход воздуха на впуске, напряжение аккумуляторной батареи, давление во впускном коллекторе и давление наддува, температура охлаждающей жидкости и воздуха на впуске. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в микропроцессоре ЭБУ преобразует эти значения в цифровые сигналы, с которыми затем микропроцессор проводит расчеты. Максимальная разрешающая способность этих сигналов является ступенчатой, 5мВ на один бит (приблизительно 1000 шагов).

Цифровые входные сигналы

Цифровые входные сигналы имеют только два значения. Они могут быть только «высокими» или «низкими» (логическая единица («1») или логический нуль («0») соответственно). Примерами цифровых входных сигналов являются сигналы включения/выключения или сигналы цифровых датчиков, такие как импульсы от датчика Холла или от магниторезистивного датчика. Такие сигналы обрабатываются непосредственно микропроцессором.

Импульсные входные сигналы

Импульсные входные сигналы от индуктивных датчиков, содержащие информацию о частоте вращения и положения вала, обрабатываются в их собственном контуре в ЭБУ. Здесь мнимые сигналы подавляются, а импульсные сигналы преобразуются в цифровые прямоугольные сигналы.

Формирование сигналов

Для ограничения напряжения входных сигналов до максимально допустимого значения в ЭБУ используются защитные цепи. Путем применения устройств фильтрации наложенные сигналы помех в большинстве случаев отделяются от полезных сигналов, которые в случае необходимости затем усиливаются до допустимого в микропроцессоре уровня входного сигнала (0….5 В) Формирование сигналов в датчиках может быть полным или частичным в зависимости от уровня их интегрированности. Обработка сигналов ЭБУ является управляющим центром системы, ответственным за последовательность функциональных операций по управлению двигателем. Программы управляющих функций с учетом и без учета обратной связи выполняются в микропроцессоре. Входные сигналы, формируемые датчиками и интерфейсами других систем, служат как входные переменные и подвергаются дальнейшей проверке на достоверность в компьютере. Входные сигналы рассчитываются с использованием программ.

Микропроцессор

Микропроцессор является основным элементом ЭБУ, поскольку осуществляет оперативное управление последовательностью операций. Кроме центрального процессора, микропроцессор имеет входные и выходные каналы, а также блок синхронизации (программное устройство), оперативную память (RAM), программируемую или перезаписываемую память (ROM), последовательные интерфейсы и другие периферийные устройства, интегрированные в единственный микрочип. В микропроцессоре используются кварцевое синхронизирующее устройство. Программное обеспечение и память для хранения данных Для выполнения расчетов м. (микропроцессор) должен иметь програмное обеспечение («software»). Оно задается в виде двоичных чисел как запись данных и хранится в памяти программ. Эти двоичные числа доступны центральному процессору, который интерпретирует их в команды, обрабатывая одну за другой. Такая программа может храниться в постоянно запоминающемся устройстве (ROM, EPROM, FLASH-EPROM), которое содержит такие универсальные данные (индивидуальные данные, характеристики и матрицы). Это неизменяемые данные, которые не могут быть изменены во время работы автомобиля. Они используются для регулирования запрограммированных процессов управления с обратной связью и в разомкнутых контурах. Память для хранения программ может быть интегрирована в микропроцессор и в зависимости от особенностей применения расширена добавлением отдельных компонентов (внешней памятью EPROM или FLASH-EPROM).

Модуль памяти ROM

Память для хранения программ может быть выполнена в форме постоянно запоминающего устройства (ROM- Read Only Memory). Это память, постоянное содержание которой было определено во время изготовления и которая, таким образом, является неизменяемой. ROM , установленная в микропроцессоре, имеет ограниченный объем памяти, а это означает, что в случае применения для решения сложных задач потребуется дополнительный объем памяти ROM.

Модуль памяти EPROM

Данные в памяти EPROM (Erasable Programmable ROM) могут быть стерты путем воздействия ультрафиолетовой лампой. Новые данные могут затем введены при использовании программирующего устройства. EPROM находится обычно в форме отдельных компонентов и оказывается доступной центральному процессору через адресную шину передачи данных.

Модуль памяти FLASH-EPROM (FEPROM)

Flash-EPROM часто называется просто «Flash». Она может быть стерта электрическим способом, так что оказывается возможным перепрограммировать ЭБУ в техническом центре автосервиса без вскрытия блока. В процессе перепрограммирования ЭБУ присоединяется к перепрограммирующему устройству через последовательный интерфейс. Если микропроцессор оснащен также памятью ROM, то он содержит стандартную программу для Flash программирования. Память Flash-EPROM установлена в одном микрочипе микропроцессора (как в блоках управления серии Bosch EDC16). Большое преимущество такой системы привело к интенсивному вытеснению обычной памяти EPROM. Переменные данные или оперативная память Эта память с оперативной записью и считыванием требуется для хранения таких переменных, как расчетные и значения сигналов.

Модуль памяти RAM

Мгновенные значения величин сохраняются в оперативной памяти (RAM - Random Access Memory) – памяти с оперативной записью и считыванием. При работе со сложными приложениями объем оперативной памяти в микропроцессоре может оказаться недостаточным и в этом случае потребуется дополнительный модуль оперативной памяти. Он соединяется с ЭБУ через адресную шину передачи данных. Когда ЭБУ выключается из работы при повороте ключа «зажигания». Все данные в оперативной памяти теряются (энергозависимая память).

Модуль памяти EEPROM (известная также как E2PROM)

Как констатировалось выше, RAM теряет всю свою информацию, как только выключается питание (то есть при повороте ключа «зажигания» в положение «OFF»). Данные , которые не должны быть стерты, например коды для иммобилайзера автомобиля и коды неисправностей, должны, следовательно, сохраняться в нестираемой, энергонезависимой памяти. Постоянная память EEPROM является электрически стираемой памятью EPROM, в которой в отличие от Flash-EPROM каждая ячейка памяти может быть стерта индивидуально. Постоянная память спроектирована для большого числа циклов записи, а это означает, что EEPROM может использоваться как энергонезависимая память с оперативной записью и считыванием.

Модуль ASIC

Постоянно увеличивающаяся сложность функций ЭБУ означает, что вычислительные возможности стандартных микропроцессоров, имеющихся на рынке, не являются достаточными. Решением, которое было сегодня принято, является использованием так называемых модулей со специализированными интегральными схемами (ASIC – Application-Specific Integrated). Эти интегральные схемы спроектированы и изготовлены в соответствии с данными службы развития ЭБУ , так как , например, при установке дополнительных модулей RAM, входные и выходные блоки могут генерировать и передавать сигналы широтно-импульсной модуляции. Модуль текущего контроля ЭБУ оснащаются модулями текущего контроля. Используя цикл «Вопрос и Ответ», микропроцессор и модуль текущего контроля следят друг за другом, как только определяется наличие неисправностей один из них вырабатывает резервную функцию, независимую от других.

Выходные сигналы

Своими выходными сигналами микропроцессор запускает задающиеся каскады, которые обычно являются достаточно мощными, чтобы непосредственно управлять исполнительными устройствами. Задающие каскады могут также выдавать управляющий сигнал на специальные (индивидуальные) реле. Задающие каскады защищены от короткого замыкания на массу, также как против разрушения из-за электрической или термической перегрузки. Также нарушения в работе вместе с обрывами в электрических цепях или неисправностями датчиков определяются интегральной схемой задающих каскадов как ошибка, чем передается сообщение микропроцессору.

Переключающиеся сигналы

Эти сигналы используются для включения/выключения исполнительных устройств (например, вентилятора систем охлаждения двигателя).

Сигналы широтно-импульсной модуляции (PWM сигналы)

Цифровые выходные сигналы могут быть в форме сигналов широтно-импульсной модуляции (PWM- Pulse-width modulated). Это прямоугольные сигналы с постоянной частотой и с переменной длительностью, которые служат для перемещения рабочих органов исполнительных устройств в необходимое положение (клапан системы рециркуляции ОГ, вентилятор, нагревательные элементы, привод клапана регулирования давления наддува).

Передача данных внутри ЭБУ

Для обеспечения нормальной работы микропроцессора периферийные компоненты должны иметь возможность обмениваться и ним данными. Это имеет место при использовании адресной шины или шины передачи данных, через которую микропроцессор выдает, например, адрес оперативной памяти RAM, содержание которой должно быть доступным. Шина передачи данных используется затем для передачи соответствующих данных. Предшествующим автомобильным системам удовлетворяла 8-битовая шинная топология с шиной передачи данных, включавшей в себе восемь линий, которые все вместе могли передавать 256 данных одновременно. 16-битовая адресная шина, которая обычно использовалась с такими системами, могла достигать 65536 адресов. Современные, более сложные системы требуют для шины передачи данных 16 бит или даже 32 бит. Для адресных шин или шин передачи данных может быть использована мультиплексная передача. То есть, данные и адреса отправляются по тем же самым линиям передачи, но смещаются один от другого во времени. Последовательные интерфейсы с одной только линией передачи используются только в тех случаях, когда нет необходимости быстрой передачи данных (например, данных о сохранении кода неисправности). EoL программирование Все увеличивающееся число автомобилей с различными программами управления и различною записью данных делает необходимым иметь систему, которая уменьшает число типов ЭБУ, необходимых данному изготовителю. С этой целью полный объем памяти Flash-EPROM может быть запрограммирован в конце производственного цикла программным обеспечением и специальной вариантной записью данных, так называемым EoL программированием (EoL – End of Line Programming - программирование на линии конвейера). Дальнейшей возможностью может быть наличие различных вариантов данных (например, варианты для различных коробок передач), которые могут быть затем выбраны специальным кодированием в конце линии конвейера (EoL). Это кодирование сохраняется в постоянной памяти EEPROM.

Просмотров: 1393 | Добавил: cia1 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]