Электронные системы автомобиля

Современные автомобили в изобилии предлагают водителям разнообразных электронных помощников. В этой статье мы разберем причины появления таких систем, а также их работу.

Именно зимой, на скользкой дороге, и проявляются все преимущества высоких технологий, которые добавляют водителю спокойствия и уверенности. С другой стороны, рассмотрев подробно работу электроники, мы четко поймем ее возможности и перестанем приписывать ей чудесные свойства. Мысль о том, что на дорогом автомобиле все можно, крайне опасна.

Режимы работы АКПП

Автоматические коробки переключения передач имеют, как правило, несколько режимов работы:

• нормальный;
• спортивный;
• зимний.

Все отличие между ними заключается лишь в том, в какой момент и какие передачи включаются. В одной из предыдущих статей мы рассматривали принципы подбора передач. Напомним – передачи подбираются из тех соображений, чтобы двигатель работал в том режиме, который требуется для достижения определенных целей.

Например, спортивный режим подразумевает подбор передач таким образом, чтобы двигатель все время работал на высоких оборотах, выдавая наибольшую мощность. Нормальный режим, наоборот, поддерживает двигатель в зоне умеренных оборотов – экономичном диапазоне. Конечно, когда водитель значительно утапливает педаль газа, электроника воспринимает это, как желание интенсивно ускоряться и включает более низкую передачу, что повышает обороты двигателя, соответственно, и его мощность – функция kick-down. Как только разгон закончен (педаль газа отпущена), автоматика снова включает высокую передачу, а вместе с ней и экономичный режим работы двигателя.

Оптимальный вариант для зимних дорог

Самый актуальный на сегодняшний день, зимний режим, отличается не только тем, что двигатель поддерживается на небольших оборотах, но и тем, что включаются по возможности более высокие передачи. В результате электроника не позволяет получить на колесах максимальный крутящий момент для предотвращения пробуксовки ведущих колес. В таком режиме, конечно, затруднительно взбираться на подъемы или кого-то буксировать, зато не требуется тонкая работа с газом при движении по скользкому покрытию.

Современные антипробуксовочные системы, которые будут рассмотрены ниже, больше не требуют от водителя вмешиваться в работу АКПП, поэтому зимний режим как таковой отсутствует. Электроника самостоятельно регулирует режимы работы двигателя и АКПП для достижения наилучших результатов в любой момент времени.

Последнее достижение технической мысли, которое появилось на современных автомобилях, – бесступенчатые КПП – вариаторы. Здесь вообще нет фиксированных передач – передаточное отношение может меняться плавно, без разрыва потока мощности и практически в бесконечном диапазоне. Конечно, современная электроника может управлять таким устройством с максимальной точностью, что позволяет добиться прекрасных результатов в любых условиях.

Антиблокировочная система тормозов (ABS)

Эта система была разработана самой первой из устройств активной безопасности. Причина ее появления следующая – тормозные механизмы любого автомобиля рассчитаны на большие нагрузки, поэтому при интенсивном торможении может возникнуть такая ситуация, когда тормоза настолько сильно зажмут колеса, что те перестанут вращаться. Автомобиль продолжает двигаться по инерции, а колеса скользят, как лыжи, происходит блокировка колес.

Когда колеса заблокированы, они в значительной мере теряют сцепление с дорогой. И что самое неприятное – они теряют его во всех направлениях. В результате, автомобиль не только начинает хуже тормозить, он вообще начинает хуже держаться за дорогу – его может развернуть или снести в сторону.

Как работает система ABS

На каждом из колес находится специальный датчик, который определяет – вращается колесо или нет. Как только этот датчик дает команду о том, что колесо остановилось, электроника, при помощи специального перепускного клапана, сбавляет давление в соответствующей тормозной магистрали. Это позволяет ослабить тормозное усилие, и колесо снова может вращаться. Теперь тот же датчик отвечает – колесо вращается, электроника снова зажимает тормозные механизмы. Так происходит много раз в секунду.

В результате работы системы ABS в тормозных магистралях возникают импульсы давления, и водитель ощущает значительную вибрацию педали тормоза. Кроме того, раздается характерный треск. Иногда это даже пугает водителя, впервые столкнувшегося с работой ABS – ему кажется, что автомобиль разваливается.

Эффективность работы системы

Иногда мы слышим от водителей недовольство системой ABS – я давлю на тормоз, все трещит, а машина продолжает двигаться вперед, без ABS я бы остановился быстрее. При работе антиблокировочной системы колеса продолжают немного проворачиваться, и водителю кажется, что система не позволяет использовать весь их потенциал по торможению. Это ошибочное ощущение – без ABS водитель бы заблокировал колеса надолго, и тормозной путь был бы намного больше.

Конечно, справедливости ради, нужно сказать о том, что на различных покрытиях максимально эффективное торможение может достигаться по-разному – бывают ситуации, когда даже полная и длительная блокировка колес приводит к отменному результату. ABS выполняет некую усредненную программу, поэтому, например, на гоночной технике таких систем не ставят – там опытный пилот добивается лучших результатов самостоятельно. Тем не менее, в обычной жизни случаи, когда профессионал может своими действиями достичь большего, чем электроника, редки.

И если вы не хотите все время быть в полной концентрации, как раллист на спец.участке, ABS сослужит вам добрую службу.

Только не забывайте о том, что в конечном итоге все зависит от водителя. Старайтесь тормозить на прямой (мы ранее рассматривали силы, действующие на колеса автомобиля), так тормозной путь будет меньше. При срабатывании ABS на автомобилях с механической КПП колеса частично блокируются, и двигатель вынужден работать на предельно малых оборотах – он пытается тянуть автомобиль дальше. Нажав на сцепление, вы отсоедините двигатель от колес и облегчите работу ABS.

Антипробуксовочная система и системы стабилизации

Буксование ведущих колес при разгоне также характеризуется потерей сцепления с дорогой. Длительное буксование не позволяет эффективно разгоняться на прямой и приводит к сносу ведущих колес при движении по дуге – переднеприводные автомобили соскальзывают с дороги передними колесами, заднеприводные – задними. Со всеми этими неприятностями справляется антипробуксовочная система.

При поступлении сигнала о том, что какое-либо из колес начало вращаться намного быстрее, чем его коллеги – электроника ограничивает подачу топлива в двигатель, как будто водитель сбавил газ. При этом ничего не трещит и не вибрирует – автомобиль просто вяло реагирует на газ. В связи с тем, что система воздействует не на колеса, а на двигатель, наблюдается определенная инерционность и «тупость» в реакциях автомобиля.

Поэтому, для тех, кто умеет и готов действовать самостоятельно, предусмотрено отключение данной системы – при грамотной работе водитель может добиться лучших результатов и получить при этом море удовольствия от активной езды. Если же вы не хотите пребывать в состоянии ковбоя, сидящего на необъезженном скакуне, включайте систему и расслабьтесь – состояние плавания на барже вам гарантировано.

Дальнейшее слияние и совершенствование антиблокировочной и антипробуксовочной систем привело к появлению систем стабилизации. Такая система комплексно воздействует и на тормоза, и на двигатель. Она не только выполняет описанные выше функции, но и выборочным подтормаживанием отдельных колес, вызывает появление сил, которые противодействуют возникновению заносов. Те же функции используются и для повышения проходимости – специальное подтормаживание не позволяет одному из колес буксовать в то время, как другие бездействуют.

Что нас ждет в будущем

Развитие подобных систем продолжается и двигается в 2-х основных направлениях. Первое – увеличение и совершенствование датчиков, т.е. чем больше и точнее поступает информация о состоянии автомобиля и окружающей среды, тем более полные выводы можно из этого сделать. Современные автомобили буквально напичканы разными датчиками.

Причем, если раньше эти датчики анализировали только состояние самого автомобиля, то теперь они начинают осмыслять то, что происходит вокруг.

Второе направление – совершенствование контроля над отдельными частями автомобиля. Здесь, как это ни печально, оказалось, что самое ненадежное звено в автомобиле – это прокладка между рулем и сидением, т.е. мы с вами, – водители. Поэтому автомобильные инженеры изо всех сил стараются отобрать у водителя возможность делать «что ему вздумается».

• На многих автомобилях уже нет механической связи между педалью газа и дроссельной заслонкой, да и дроссельной заслонки, собственно, уже нет. Есть только датчик, который фиксирует ваши действия – степень нажатия на педаль газа, и компьютер, который думает, согласиться с вами или нет.
• На подходе рулевое управление, в котором вы не будете поворачивать колеса, а будете просить компьютер повернуть колеса в нужном направлении.
• То же и с тормозами, причем датчики сближения и ждать не будут, пока вы соизволите надавить на педаль тормоза. Mercedes ведет активные эксперименты по управлению автомобиля при помощи одного единственного джойстика… Все это одним словом называется «управление по проводам».
• А уж когда удастся на каждое из колес поставить свой электродвигатель-тормоз, тогда с автомобилем можно будет сделать вообще все, что вздумается. Но вздумается не вам, а компьютеру.

Добавим спутниковое слежение и информационную связь с дорогой – и вы смело можете садиться не на переднее сидение, а ложиться в багажник.

Послесловие

Пока еще это «светлое» будущее не наступило, водителю все же требуется вспоминать о законах физики. А они просты – никакая электроника не уменьшает массу автомобиля и не убирает лед из-под колес. Современная электроника – это лишь помощники на случай небольших погрешностей водителя.

Очень хорошо сделал Mercedes – когда срабатывает система ESP, на панели загорается треугольник с восклицательным знаком. Не зелененькая голова с улыбкой (мол, все оk), а желтый треугольник с восклицательным знаком – поаккуратнее мол там, ты уже ошибся, ошибаться осталось недолго!

Грамотное и вдумчивое вождение автомобиля, которое подстраховывает современная электроника – это истинное наслаждение за рулем и возможность реализовать весь потенциал автомобиля. Неграмотное и халатное вождение автомобиля, с которым пытается бороться современная электроника – это езда на грани фола, до первой серьезной ошибки, когда уже ничто не поможет.

Разработка ПО и бортовой электроники

С 2004 года мы специализируемся на заказной разработке бортовой электроники: проектируем встраиваемые системы для легковых и грузовых автомобилей, морских и речных судов.

Наше портфолио включает успешно реализованные проекты для американских и европейских автомобильных концернов: бортовые компьютеры, трекеры; системы для управления двигателем, мультимедиа и навигации.

Устройства и аппаратное обеспечение

Помогаем своим клиентам создавать продукты для российского и мирового рынков: «подключенные» автомобили, бортовые информационно-развлекательные системы (IVI), комплексные решения для спецтранспорта на базе технологий интернета вещей (IoT).

Наши устройства и программы соответствуют строгим требованиям отрасли. Проектируем аппаратные платформы для бесперебойной работы в жестких условиях и пишем программный код для отказоустойчивых встраиваемых систем.

Программное обеспечение

Разрабатываем ПО с учетом отраслевых стандартов AUTOSAR и MISRA, используя специальные методики тестирования программ для создания систем максимальной надежности.

Интерфейсы на базе Embedded Linux, QT

ПО для приборных панелей и сенсорных сетей

Информационно-развлекательные системы на Linux и Android

Разработка диагностических и тестовых инструментов

Программное обеспечение, совместимое с AUTOSAR и MISRA

Системы обработки изображений и видео

Стандарты AUTOSAR и MISRA

AUTOSAR, Automotive Open System Architecture

AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) — международное партнерство в разработке открытой и стандартизированной архитектуры ПО для автомобильных электронных блоков управления. Цель партнерства — обеспечить доступность, безопасность, масштабируемость и переносимость программных платформ для транспорта; гарантировать ремонтопригодность на протяжении всего цикла жизненного цикла продукта.

MISRA, Motor Industry Software Reliability Association

MISRA (Motor Industry Software Reliability Association) — ассоциация производителей транспортных средств, поставщиков компонентов и инженерных компаний, созданная для обеспечения надежности программного обеспечения в автомобильной промышленности. Один из стандартов — MISRA C — создан для продвижения безопасности, переносимости и надежности программ для встраиваемых систем на языке Си.

Где применить технологии IoT в автомобильной электронике?

Мультимедийные системы (IVI)

– потоковое аудио/видео
– новостные ленты, прогнозы погоды
– развлечения и инфотейнмент
– пошаговая навигация
– поиск объектов на карте
– предупреждения о пробках
– реклама на основе местоположения

Системы помощи водителю

– контроль положения в полосе
– помощь при парковке
– мониторинг скорости
– контроль ремней безопасности
– профилактика сонливости
– предотвращение столкновений

– отслеживание расхода топлива
– контроль местоположения
– планирование рабочей нагрузки авто
– управление арендой и лизингом
– оптимизация логистики

Статистика и анализ данных

– отслеживание запусков приложений
– анализ больших данных по авариям
– отчетность в реальном времени
– проактивные уведомления
– телематика для автострахования
– оценка навыков вождения
– ведение истории техобслуживания

Облачные / серверные решения

– интеграция с умным домом и офисом
– автомобили с подключением к облаку
– дополненная реальность с GPS
– автономные и полуавтономные авто
– управление замком и HVAC
– услуги навигации и «авто по запросу»

Тесты и проактивное обслуживание

– испытания перед производством
– A/B-тестирование
– дистанционная диагностика
– удаленная техническая поддержка
– онлайн-мониторинг тех. состояния

Почему Promwad?

Экспертиза

Мы фокусируемся на тесном сотрудничестве с вендорами и обладаем богатым портфолио в сфере автоэлектроники и бортовых систем

Гибкость

Мы предлагаем гибкие модели сотрудничества, а глубокий опыт в сфере автоэлектроники позволяет моментально включаться в проекты любой сложности

Мы можем стать проводником работы с SDK чип-вендоров на локальных рынках, предоставления поддержку их клиентам и продвигая их продукцию

Современные бортовые системы и гаджеты

Проблема

Проекты по разработке устройств и программ на острие технологий всегда связаны с высокими рисками, поскольку получить экспертизу неоткуда, ее можно только наработать.

Выгода

Использование наших core-команд для построения таких проектов и накопления внутренних ресурсов позволит нашим клиентам сэкономить от 30-40% бюджетов, в сравнении с поиском, наймом и адаптацией таких ресурсов на местных рынках. Мы разделяем и риски при разработке инновационных решений. Средний объем таких проектов примерно $300 000- 400 000, и сотрудничество с нами позволит клиенту сохранить от $100 000 которые могут быть использованы для формирования компонентной базы и оборудования для тестирования.

Наше решение

Качество

Высокое качество услуги; высокая скорость осуществления проекта; помощь во внедрении разработки в готовое решение

Под ключ

Экономия времени и денег при реализации turnkey решений. Мы несем гарантию качества на всех этапах и быстро исправляем возникающие баги; можем предложить общее руководство проектом

Гибкость

Гибкость в вариантах сотрудничества; рост вместе с клиентом; быстрое решение актуальных задач клиента; предоставление готовых решений

https://pvm-school.ru/articles/elektronnye-sistemy-avtomobilya/
https://promwad.ru/avtoelektronika