ECU y red de área del controlador

En años pasados, los mecánicos en la sombra simplemente podían diagnosticar y reparar sus propios autos.

De niño, pasé mucho tiempo trabajando con mi papá en nuestros propios autos: intercambiando partes, ajustando el tiempo, manipulando la mezcla de combustible, arreglando los frenos, lo que sea. Fue mecánico de aviación durante la Segunda Guerra Mundial y trabajó como electricista de fábrica durante 32 años.

Hoy, incluso esa amplia experiencia puede no ser suficiente. Este tipo de trabajo requiere más sofisticación técnica y conocimientos informáticos.

Su automóvil es más que un simple vehículo mecánico: es un sistema informático increíblemente complejo. De hecho, su automóvil podría incluso contener una colección de nodos informáticos vinculados a lo largo de una arquitectura de red de bus. Estos nodos se denominan unidades de control electrónico (ECU), y la topología de bus se denomina red de área de controlador (CAN).

Unidad de control electrónico

ECU es el término general para los dispositivos que controlan los sistemas eléctricos en los automóviles de hoy. Hay muchos tipos de ECU con diferentes funciones. Algunos automóviles de alta ingeniería pueden contener hasta 100 ECU. Realizan diversas funciones, entre ellas:

La nomenclatura puede variar entre los fabricantes de automóviles. La ECU que gestiona el motor se denomina módulo de control del motor (ECM) o unidad de control del motor (ECU). Esta reutilización de ECU para referirse a una unidad de control electrónico genérica o un módulo de control de motor específico puede resultar confuso. Por lo general, el módulo de control del motor y la unidad que controla la transmisión se combinan en una ECU llamada módulo de control del tren motriz (PCM). Mucha gente piensa en el ECM o PCM como la «unidad central de procesamiento (CPU)» del automóvil.

De hecho, las diversas ECU instaladas en todo el automóvil realizan diferentes operaciones y funcionan como nodos independientes en la arquitectura de red del automóvil. ¡Y eso es solo el comienzo! (Para obtener más información sobre la tecnología que se encuentra en los autos modernos, consulte esta función sobre autos sin conductor, «¿Están listos estos autos sin conductor para nuestro mundo?») Y considere cuánto de esta tecnología ya se está utilizando. modelo lanzado! )

Los fabricantes persiguen metas ambiciosas para mejorar y hacer avanzar las tecnologías de sus vehículos. Ahora, el uso de ECU y sistemas relacionados ha llevado a un nuevo cambio radical hacia los llamados «lidar» o «lidar», en los que complejos grupos de sensores ayudan a los vehículos a «ver» lo que les rodea para implementar advertencias de salida de carril, automáticas. frenado y otras funciones mencionadas anteriormente.

Los fabricantes de automóviles también están innovando en la forma en que los conductores se comunican con los vehículos a través de sistemas biométricos y sistemas de control de vanguardia, lo que hace que los volantes y las llaves de encendido sean obsoletos.

La ECU automatiza estos procesos de mejora y los implementa en tiempo real. En un sistema de circuito cerrado, varios sensores recopilan información de la red y envían comandos a los actuadores, que brindan la intervención necesaria para lograr resultados óptimos. La salida de los sensores le dice al sistema lo que está haciendo el automóvil; luego se introducen nuevas instrucciones para hacer las correcciones necesarias. La ECU utiliza información proporcionada por sensores como:

Los componentes de una ECU incluyen convertidores de analógico a digital, convertidores de digital a analógico, acondicionadores de señal, chips de comunicación, grupos de instrumentos y sensores inteligentes. La información que puede estar en formato analógico puede convertirse a formato digital para su procesamiento electrónico. Todos estos datos se envían a lo largo de una topología de bus conocida como red de área del controlador.

Controlador de Red de Zona

Esta es en realidad una red informática digital que se comunica con varias ECU en todo el automóvil. Cada nodo de ECU maneja la entrada y salida de información mientras interactúa con los componentes mecánicos y eléctricos del vehículo. Las entradas como la temperatura ambiente, la temperatura del refrigerante, el flujo de aire y la posición del acelerador se procesan y conducen a la inyección de combustible, el tiempo de encendido, el impulso del turbo y más. Las redes CAN proporcionan un circuito de retroalimentación continuo.

La pila de protocolos CAN se puede comparar con las dos capas inferiores del modelo OSI. La capa física OSI está relacionada con las tres capas físicas del modelo CAN. La capa de enlace de datos es similar a las capas de control de enlace lógico (LLC) y control de acceso a medios (MAC) en CAN. Puede encontrar más información sobre esta tecnología en ISO 11898-1:2015 – Vehículos de carretera – Red de área de controlador (CAN).

El bus Controller Area Network fue introducido en 1983 por Robert Bosch GmbH. Cada nodo CAN incluye un microcontrolador, un controlador CAN y un transceptor CAN. CAN es un protocolo basado en mensajes que utiliza identificadores de 11 bits (formato estándar) o identificadores de 29 bits (formato extendido con 18 bits adicionales). Los componentes del bus CAN consisten en hardware y software (en realidad, firmware), que en realidad se pueden ajustar y modificar mediante chips adicionales o comandos de software.

CAN utiliza un proceso de arbitraje similar a CSMA/CD en el protocolo Ethernet para regular el tráfico. En tecnología de vehículos, CAN puede complementarse con otros métodos, como Flexray, que utiliza TDMA y funciona a 10 megabits por segundo, o el protocolo de red en serie de un solo cable Red de interconexión local (LIN). Ethernet se ha considerado como un reemplazo para Flexray, lo que ofrecería algunas ventajas significativas. El bus CAN es uno de los cinco estándares de protocolo aprobados por la tecnología conocida como On-Board Diagnostics (OBD).

Diagnóstico a bordo (OBD)

OBD-II reemplazó al OBD original en 1996. Originalmente destinado a gestionar las emisiones para cumplir con las regulaciones gubernamentales, el nuevo estándar ha crecido para incluir muchas características. Como diagnóstico digital, OBD-II utiliza una gran base de datos de códigos, que puede encontrar en www.troublecodes.net. Por ejemplo, el código P0171 es un código general del tren motriz y significa «sistema demasiado delgado». El código de cinco dígitos se representa de esta manera:

• [Alpha] – Área (carrocería, chasis, tren motriz, red en U)

• # – código del fabricante

• # – sistema

• # – Problemas específicos

• # – Problemas específicos

Puede extraer códigos OBD-II de su vehículo de varias maneras. La mayoría de las tiendas de autopartes tienen un dispositivo que se conecta a un puerto de computadora debajo del tablero. O puede obtener una herramienta de escaneo usted mismo y seguir el wikihow para leer el código. Incluso puede piratear la computadora del automóvil con los cables, la computadora portátil y el software especializado adecuados. Algunas interfaces gráficas pueden brindarle información sobre el funcionamiento interno de la computadora de su automóvil. ¡Tenga en cuenta que cualquier piratería que pueda hacer es bajo su propio riesgo y no es recomendado por el fabricante del automóvil o este sitio! (Para obtener más información sobre la conectividad en la nube en los vehículos, consulte Informática en la nube para vehículos: el automóvil de alta tecnología del mañana).

en conclusión

Dijimos que tu auto es una computadora. Más precisamente, su automóvil en realidad está compuesto por varias computadoras en una red compleja. Los microprocesadores en los automóviles más nuevos pueden proporcionar un control sofisticado del motor, diagnósticos avanzados, nuevas funciones de seguridad o comodidad, e incluso reducir el cableado. Esta computación automotriz de última generación brinda enormes ventajas, pero algunos dirían que la simplicidad del mantenimiento del automóvil en el hogar se ha ido.

Cuando era niño y trabajaba con mi padre, nunca imaginé que podría igualar su comprensión en lo que respecta a la reparación de automóviles. Ahora me pregunto si esos años como ingeniero de redes se pueden aplicar aquí.

También me pregunto cuánto tardará un automóvil en volverse consciente de sí mismo, como el automóvil KITT de David Hasselhoff en la serie de televisión Knight Rider.

No puedes dejar de progresar.