Острая конкурентная борьба автопроизводителей за покупателей в последние годы привела к появлению большого числа электронных устройств. Электроника управляет двигателем, климатом в салоне, стеклами, дверьми и зеркалами. Невозможно представить, чтобы работа каких-либо устройств и элементов обходилась бы без потока струящихся электронов.
Дальнейшее совершенствование ныне распространенной системы электрооборудования со множеством проводов и единым монтажным блоком (назовем ее "классической") может привести к такому количеству жгутов, проводов, отдельных модулей управления и индикации, что неизбежно будет достигнут уровень, после которого начнется снижение надежности всей системы в целом.
Интерфейс как он есть
Основной путь решения надвигающейся проблемы, по которому идет сейчас автомобильная электроника всего мира, - внедрение принципиально иной схемы управления электрооборудованием, которая базируется на шине интерфейса. Этот путь уже выбрали для себя ведущие мировые автопроизводители, да и в нашей стране предпринимались подобные шаги, в том числе и на АВТОВАЗе. Но все эти робкие попытки были обречены на неудачу, так как не охватывали автомобиль в целом, а в этом случае, как известно, действует принцип "все или ничего". Тольяттинская фирма "Технополис" рискнула и разработала совместно со своим московским партнером фирмой "Альтоника" интерфейсную систему управления электрооборудования автомобиля, а в качестве наглядного образца оснастила ей ВАЗ-21113. Для обывателя этот пока что уникальный автомобиль выделяется только жидкокристаллическим дисплеем над панелью управления отопителем, но на самом деле вся электронная начинка, за исключением блока управления двигателем, принципиально иная.
Принципы и основы
Представим краткое описание принципов интерфейсной системы управления (ИСУ). По существу, ИСУ выделяется использованием упомянутой выше шины интерфейса для передачи сигналов управления между соответствующими контроллерами. Что же представляет собой это непривычное для классической схемы слово "шина"? Это всего лишь от 2-х до 5-ти (в зависимости от типа и метода реализации) параллельно проложенных проводов минимально возможного сечения. Однако эти несколько тонких проводов полностью меняют подход к принципу управления электрооборудованием.
Классический метод управления представляет собой прямую адресацию, при которой нажимаемая клавиша передает сигнал по проводнику непосредственно или через контакты реле на исполнительное устройство. Например, нажали выключатель - включилась лампа. Однако такой принцип управления ведет к тому, что автомобиль неизбежно покрывается паутиной проводов с соответствующим количеством разъемов и контактов. Для каждого нового исполнительного устройства нужно специально прокладывать новые провода, которые пересекаются с проводами основной системы. Результатом, как правило, является переработка нескольких жгутов проводов.
Интерфейсная система передает не сам сигнал включения клавиши, а его "адрес". Цепь прохождения сигнала получается следующая: от выключателя - к контроллеру передающему - по шине интерфейса - к контроллеру принимающему - и затем к исполнительному устройству. Для внедрения новых элементов управления или новых исполнительных устройств достаточно проложить короткий отрезок провода к ближайшему любому контроллеру. В результате все контроллеры будут знать об изменении состояния системы. Если устанавливается новый контроллер, его нужно только связать с шиной в ближайшей точке. Любой контроллер, установленный в любой точке кузова и подключенный к шине интерфейса, будет иметь абсолютно всю информацию об электрооборудовании автомобиля, вплоть до таких частностей, как информация о нажатии любой клавиши, о скорости и оборотах двигателя, а также о температуре, состоянии датчиков и исполнительных устройств.
Что дает такое решение? Установка шины интерфейса в автомобиль позволяет значительно повысить функциональность управления электрооборудованием, упростить схему построения жгутов, несколько уменьшить количество разъемных соединений и проводов, сделать дальнейшее совершенствование и развитие системы управления несравнимо более легкой задачей.
Особенности и функции
Для более полного понимания особенностей интерфейсной системы остановимся на основных функциях, которые она способна выполнять. Отметим, что разработчики не планируют загромоздить панель приборов разноцветными индикаторами и огромным числом выключателей, заменив их многофункциональным жидкокристаллическим дисплеем и клавиатурой. Основной принцип - "ничего лишнего, что может помешать водителю".
В базе предусмотрена встроенная система диагностики, в возможности которой входит полный тест всех исполнительных устройств электрооборудования на предмет работоспособности с выдачей информации о неподключенных или неработоспособных устройствах. Наиболее оптимальным является запуск тестовой программы при сходе автомобиля с конвейера перед выездом на испытательный трек. Выполняться она может в автоматическом режиме без участия водителя. А по окончании трекового пробега, взглянув на результат тестирования, водитель должен перегнать автомобиль на стоянку товарных автомобилей, если результат тестирования электрооборудования положительный, или в цех доводки автомобилей - при обнаружении системой неисправности. Данная функция позволит добиться почти 100% качества сборки электрооборудования. Она же найдет свое применение и при повседневной эксплуатации автомобиля, ведь каждому водителю просто необходимо знать, например, о неисправном контакте стоп-сигнала или габаритного огня, причем сразу после выхода из строя. Эта же функция послужит и для повышения безопасности движения.
Кроме того, система диагностики будет способна выполнять все функции диагностического тестера электронного управления двигателем, причем для активации этой возможности достаточно заложить определенную программу в центральный контроллер системы, а информация будет отображаться на встроенном дисплее. Таким образом, создатели готовы развеять недоверие к впрыску у покупателей из глубинки, ведь с таким встроенным устройством найти неисправный датчик можно даже в глухой деревне. Для более полного диагностирования разработчики системы предусмотрели возможность связи с персональным компьютером, на клавиатуре которого будет куда удобнее работать, чем на шести штатных кнопках панели.
Из других функций системы хочется отметить:
- полное отключение абсолютно всех нагрузок, кроме ламп габаритного света, при
- включении стартера с последующим восстановлением состояния;
- плавное включение внешней светотехники позволит увеличить срок службы ламп;
- звуковая и световая сигнализация поднятого ручного тормоза при начале движения;
- автоотключение забытых во включенном состоянии фар в светлое время суток или перевод их в экономичный режим в темное время;
- автоматическое включение ближнего света при резком наступлении темноты (например, при въезде в тоннель);
- дублирование работы светотехнического оборудования, т.е. временное выполнение функций вышедшей из строя лампы другими лампами;
- электронная защита от короткого замыкания, с информированием об этом водителя.
В большинстве случаев активизация этих и многих других функций решается только программным путем без добавления жгутов и контроллеров.
Развитие возможностей
ИСУ имеет больше перспектив развития и роста возможностей по сравнению с классическим электрооборудованием. Уже сейчас эта система при соответствующей доводке может быть установлена на новые модели. При этом номенклатура комплектующих изделий значительно снизится из-за того, что одни и те же контроллеры соответствующих модулей смогут работать с различными марками и моделями автомобилей. Отметим эту особенность, добавив, что максимальное отличие системы для разных моделей автомобилей будет сводиться только к возможному изменению конструктива. С центрального блока управления задается модель и номер комплектации. Остальное система сделает сама.
Развитие системы. Количество устанавливаемых контроллеров системы может быть в будущем значительно увеличено без серьезного изменения основных жгутов и контроллеров, поскольку новый контроллер можно подключить в любом месте, где есть шина интерфейса, и при этом он будет обладать информацией обо всех процессах системы. При этом не имеет значения, сколько контроллеров работает в сети: 5 или 50.
Питание +42 В. Система управления электрооборудованием может перейти на питание +42В очень легко, если в этом возникнет необходимость. Основная сложность видится в уровне тока потребления режима "стоянка". Необходимо отметить, что стоимость системы управления при этом, безусловно, снизится, поскольку управляющие токи станут меньше, а электронные ключи, управляющие нагрузками, по стоимости тем ниже, чем меньше управляющий ток.
Расширенная диагностика при помощи обычного персонального компьютера. Планируется принцип осуществления расширенной диагностики любым персональным компьютером. Для этого понадобится стандартный кабель связи для обмена по протоколу RS-232, недорогой переходной блок и программное обеспечение, которое войдет в комплект блока, а также будет размещено в Интернете.
Недостатки и финансы
Разумеется, и такая система не лишена недостатков, один из видимых - это повышение стоимости. Но уже на сегодняшний день цена разработанной системы, по предварительным данным, в расчете на г одовой выпуск 100 000 комплектов примерно равна стоимости классической системы. А учитывая тенденцию к удешевлению электронных компонентов при сохранении постоянной стоимости классической системы и потенциальных перспектив развития, внедрение ИСУ в массовое производство с течением времени может дать хорошую экономию средств.
К еще одному минусу можно отнести использование только импортной элементной базы контроллеров, однако отечественных аналогов комплектующих радиоэлементов практически нет.
Основным же техническим препятствием для широкого внедрения системы является необходимость полной модернизации кнопок выключателей и разъемов под малые управляющие токи, с помощью нынешних невозможно добиться необходимой надежности. Общее же количество таких разъемов уменьшится примерно на 20% по сравнению с ныне используемой системой.
Несмотря на серьезные трудности внедрения интерфейсной системы управления электрооборудованием автомобиля, следует признать ее необходимость для производства автомобилей, способных конкурировать на мировом рынке. Если на сегодняшний день еще не многие автопроизводители используют подобные системы, то уже через несколько лет таких будет большинство и у отечественных производителей, и в первую очередь АВТОВАЗа, есть все возможности, чтобы не отстать от поезда технического прогресса.
"Семь Верст", 2002г.
