بحث
مجلة فنّات
وظائف شاغرة
اشتراك القائمة البريدية
  اسم المشترك:
  البريد الإلكتروني:
آخر فيديو السيارات

تعرّف إلى سيارتك

وحدة التحكم الإلكتروني في السيارات (ECU)... الجندي المجهول

18-08-2010

بسم الله الرحمن الرحيم

 

تعتبر وحدة التحكم الالكترونية في السيارات (يتعارف عليها بين الناس غالباً باسم الكومبيوتر.. مثل كومبيوتر المحرك.. كومبيوتر علبة السرعة.. الخ)، السبب الرئيس في الثورة التي شهدتها صناعة السيارات في الربع الأخير من القرن المنصرم، حيث استطاع صانعو السيارات من خلال استخدام وحدات التحكم الالكتروني من تأدية وظائف تحكم آلي برمجياً، والتي كانت سابقاً إما غير ممكنة نهائياً أو أنه كان يتم تنفيذها ميكانيكياً، وبالتالي كانت ذات تكلفة عالية وأداء ضعيف، كما أنه كان يجب تغيير أجزاء ميكانيكية في السيارة من أجل الحصول على أداء مختلف لنفس الجهاز، في حين أنه من أجل تحقيق نفس الهدف يكفي على الأغلب تغيير بضعة أسطر في البرنامج أو تغيير بعض بارامتراته، وذلك في حالة استخدام وحدة التحكم الإلكترونية. ربما يكون من المثير معرفة أن سيارة حديثة من الجيل الحالي تتضمن ما يزيد على 50 وحدة تحكم إلكترونية (يمكن تشبيه وحدة التحكم الإلكتروني بالكومبيوتر الشخصي)، تقوم هذه الوحدات بتبادل المعلومات فيما بينها عن طريق شبكة نقل المعلومات، والتي هي على الأغلب CAN-Bus من أجل تأدية وظائف معينة مثل التحكم بالمحرك Motor Control Unit ، التحكم بثبات وتوازن السيارةABS ،ESP ، التحكم بالمولد Generator Control Unit، التحكم بالمكابح... الخ.

 

image001.jpg

 

 

لمحة تاريخية:

كانت وحدات التحكم الالكتروني الأولى تحتوي الكثير من الأجزاء الميكانيكية، بالإضافة إلى استخدامها للتحكم التشابهي والدارات المتكاملة من أجل تأدية وظيفتها، الشيء الذي جعلها عالية الكلفة وقليلة المرونة، حيث أنه كما ذكرنا أعلاه فإن تغيير بسيط في أداء الوحدة يتطلب تغييراً لأجزاء ميكانيكية أو على أحسن تقدير لبعض الدارات المتكاملة أو العناصر الإلكترونية الموجودة في الدارة الإلكترونية. وأدى ظهور المعالجات المصغرة Microprocessors والمتحكمات المصغرة Microcontrollers (يستخدم التحكم الرقمي)، وتوافرها بأسعار معقولة إلى إحداث ثورة حقيقية في صناعة السيارات، أدت إلى تحسين أدائها بشكل مذهل وتضمين أنظمة جديدة لم يكن تنفيذها سابقاً ممكناً على الإطلاق. 

 

ما هو نظام التحكم الالكتروني؟

إن نظام التحكم الالكتروني المستخدم في السيارات بشكله الحالي هو عبارة عن دارة إلكترونية تتألف من أجزاء تشابهية (مرشحات، مبدلات تشابهية رقمية، عناصر حماية)، وأخرى رقمية (مايكروكونترولر أو مايكروبوسيسور، قلابات، ذواكر.. الخ). يقوم البرنامج المخزن في المايكروكونترولر بمعالجة المعطيات والمعلومات الواردة من العناصر المحيطية المذكورة مسبقاً، سواء التشابهية أو الرقمية من أجل أداء وظيفة معينة، حيث يقوم بالتحكم بعناصر إلكترونية أخرى (ترانزستورات، ريليات، محركات سيرفو .. الخ).

غالباً ما يتضمن المايكروكوترولر نظام تشغيل Operation System، يتولى إدارة الموارد و إدارة تعدد المهام Multi Tasking Management والتواصل مع وحدات التحكم الأخرى عن طريق الـ CAN-Bus.

يسمى هذا النوع من الأنظمة بالأنظمة المضمنة أو الدفينةEmbedded Systems ، وغالباً ما تعمل ضمن ما يعرف بالزمن الحقيقي Real Time Systems .

 

مكونات نظام التحكم الالكتروني:

الجزء الميكانيكي:

يتضمن الجزء الميكانيكي الصندوق أو القالب المعدني الذي توضع الدارة الالكترونية بداخله، والذي يلعب دوراً إضافيا في حماية الدارة من التشويش الكهرومغناطيسي، كما يتضمن الجزء الميكانيكي الدارة المطبوعة PCB وأماكن تثبيتها ودارة التبريد. يحتوي هذا الصندوق على أماكن التوصيل مع التغذية الكهربائية ومع خط نقل المعطيات. يوضح الشكل أدناه الجزء الميكانيكي من وحدة التحكم الالكترونية الخاصة بمحرك الاحتراق الداخلي.

image003.jpg

Hardware:

وهو ببساطة كل العناصر الالكترونية والكهربائية التي نراها على الدارة المطبوعة. يتضمن الهاردوير مرحلتين أساسيتين وهما مرحلة قياس ومعالجة وملائمة الإشارات الكهربائية، حيث يتم قياس الإشارات المطلوبة ومن ثم ترشيحها وتضخيمها إلى المستوى المطلوب الذي يستطيع المايكروكونترولر أو المعالج التعامل معه، حيث يقوم المايكروكونترولر بالمعالجة البرمجية لهذه المعلومات حسب البرنامج المخزن فيه ومن ثم إصدار أوامر على شكل إشارات تشابهية أو رقمية إلى مرحلة تنفيذ الأوامر، حيث يتم غالباً تضخيم الاشارت مرة ثانية إلى المستوى المطلوب من أجل قيادة العناصر الكهربائية والالكترونية المنفذة. يوضح الشكل أدناه الهاردوير لوحدة التحكم الالكتروني الخاصة بالمحرك.  

 

image005.jpg

 

Software:

وهو الجزء البرمجي من وحدة التحكم الالكترونية، كانت البرامج في الأجيال الأولى من وحدات التحكم الالكترونية تكتب بلغات برمجية منخفضة المستوى ومعقدة الأداء مثل الاسمبلي، مما كان يحد بشكل كبير من تنفيذ الخوارزميات المعقدة، بالإضافة إلى صعوبة التعامل مع هذا النوع من لغات البرمجة. حالياً يتم برمجة وحدات التحكم الالكترونية بلغات عالية المستوى مثل C/C++، كما أنه من الممكن استخدام برنامج Matlab/Simulink من أجل توليد برنامج مباشرة من الموديل الرياضي للنظام المراد التحكم به، الشيء الذي أدى إلى سهولة كتابة البرمجيات بشكل كبير والى تخفيض تكلفة تطويرها بشكل ملحوظ، كما أن ذلك مكن من استخدام البرمجة غرضية التوجهObject-Oriented Programming والاستفادة من مزاياها المتعددة مقارنة مع البرمجة الإجرائية.

غالباً ما يتضمن البرنامج على جزء ثابت وهو ما يعرف بنظام التشغيلOperation System  (يمكن مقارنته بالويندوز في الكومبيوتر الشخصي)، وعلى الجزء البرمجي الخاص بالوظيفة المطلوب تنفيذها (والذي يقارن بالبرامج الأخرى غير الويندوز والتي تعمل اعتماداً على الويندوز مثل Internet Explorer على سبيل المثال).

 

Untitled-1.jpg

 

أنظمة الربط بين أجهزة التحكم الالكتروني:

يستخدم الـ CAN-Bus بشكل أساسي كخط نقل معطيات في السيارة، وهو عبارة عن خط نقل معطيات تسلسلي ذو بروتوكول خاص تم تطويره من قبل شركة Bosch ويستخدم من قبل جميع صانعي السيارات في العالم. يتميز الـ CAN-Bus بالأمان العالي وانعدام نسبة الخطأ فيه، كما أنه يمكن عشرات وحدات التحكم الالكترونية من التواصل فيما بينها بسرعة كبيرة وموثوقية عالية. أدى استخدام الـ CAN-BUS إلى تقليل وزن السيارة بشكل كبير، وذلك بسبب الحاجة لسلكين فقط من أجل تواصل جميع الأجهزة الالكترونية فيما بينها، عوضاً عن عشرات الكابلات التي كانت تستخدم سابقاً، كما أن استخدامه يدعم تقنية الـ Multi-Master Systems.

 

image009.jpg

 

هناك أنواع أخرى من أنظمة نقل المعطيات والتي تستخدم إلى جانب الـCAN-Bus ، وهي على سبيل المثال LIN-Bus و MOST. يتم حالياً تطوير نوع جديد من أنظمة نقل المعطيات ويعرف هذا النظام الجديد بـ FlexRay وهو آخر ما توصل أليه العلم في هذا المجال، ويتميز بسرعته العالية جداً وموثوقيته الكبيرة، وهو ما سيمكن من الانتقال إلى استخدام ما يعرف بـ X-By-Wire (استبدال الأوامر الميكانيكية بأوامر كهربائية) بشكل كبير في صناعة السيارات. من الجدير بالذكر أن أغلب الأنظمة المذكورة تستخدم نفسها في صناعة الطائرات.

 

معلومات عن كاتب المقال:

الاسم: وليد سحاري

الدراسة: ماجستير هندسة كهربائية وأنظمة المعلومات من جامعة هانوفر في ألمانيا عام 2005، هندسة كهربائية وإلكترونية من جامعة حلب عام 2001.

العمل: حالياً مهندس تطوير في شركة دايملر (قسم البحث والتطوير في Mercedes-Benz)K في مجال السيارات الهجينة والسيارات الكهربائية.

 

خاص بموقع فنّات.كوم


كم نجمة تعطي لهذه المقالة؟
نتيجة التقييم:   عدد المشاركين بالتقييم: 41
عدد التعليقات: 20
 العراق
السلام عليكم اخي عندي شفر اوبيترى درجة المياه تغلي غلي مع صوت الصبابات عالي جدا وعند التشغيل المحرك ثقيل عند الاقلاع السيارة يعني بس اعطيها مرش المحرك بزور لايشتغل اذا عندك حل امانة اسعفني بيه
خليل خليل 30-06-2014 12:37
 الاخ عمر معتصم
الاخ عمر معتصم .. أرجو منك القليل من التفصيل ... عن أي كمبيوتر بالضبط تتحدث ... فهناك على الاقل 20 كمبيوتر في أي سيارة حديثة ... هل تقصد الكمبيوتر الخاص بالمحرك .. أم علبة السرعة ... أم الخاص بنظام التوازن على سبيل المثال؟ هل تريد تصميم السوفت وير أم الهادر وير ؟؟؟ أي مايكروكونترولر تريد أن تستخدم .. وكيف تريد أن تبرمجه؟ ماهي درجة تعقيد النظام الذي تريد بناءه؟... لدي سؤال آخر ... من أسم الكلية أعتقد أنك تدرس في جامعة حلب .. هل هذا صحيح؟ ... مع التمنيات بالتوفيق والنجاح
وليد سحاري 06-12-2013 07:00
 أرجو نصيحتكم...
أستاذ وليد،بعد التحية والسلام،أنا طالب أدرس الهندسة الكهربائية والإلكترونية بالسنة الأخيرة،مشروع التخرج هو تصميم الكمبيوتر الخاص بشركة هونداي بإستخدام مايكروكونترولر أرجو أن تفيدني ببعض النصائح حتى أتمكن من إكمال المشروع...
عمر معتصم 03-11-2013 18:17
 بوسعيد
اشكرك جدا على هده النصائح المفيده
علاء الدين 01-07-2013 14:42
 بيردوا كيليسيا
بيردوا 2004 ماشية 150 الف عند تشغيل المكيف لمدة ربع ساعة مع مشي السيارة بتطفي السيارة وما بقى دور لبعد ربع ساعة او فك خرطوم البينزين و تنفيسيه تكرر الامر عند المشي بالسيارة بالطريق القاسي + حمل 5 ركاب تم الغاء خط المضخة من مخرج الكمبيوتر و توصيلها مباشر من دون الكمبيوتر يعني عند الطقة الاولى للمرش بتضل اسمع صوت المضخة شغالة وما بقى تطفي عند تشغيل المكييف او عند الحمل و الطرقات القاسية شو سبب العطل واذا يوجد مشكلة في هذا الحل وما الحل الانسب اذا بتريد
ابو مجد 28-12-2012 22:57
 الى الاخ توسان 2010
الاخ السائل عن سيارة توسان ... في البداية شكراً جزيلاً لك ... من وصفك للمشكلة أعتقد أن المشكلة هي مشكلة ميكانيكية وليست كهربائية أو الكترونية ... اذا كانت المشكلة تحدث عند غيار محدد (الثاني أو الثالث مثلاً) فأذن أن المشكلة في هذا المسنن بالتحديد ... أما اذا كانت المشكلة تحدث عن عدة غيارات فهذا الشيء يدل على مشكلة بالدبرياج ... عملية الخبط هي شيء طبيعي وذلك بسبب كون المسننات معشقة ببعضها بشكل غير طبيعي ... حيث يحاول الدبرياج فصلها عن بعضها بقوة كبيرة مما يؤدي الى عملية الخبط عند الافلات
وليد سحاري 20-11-2012 00:08
 توسان 2010
الأستاذ وليد سحاري المحترم حياك الله و وفقك . أرجو منك بعد الاستئذان من حضرتك الكريمة أن تجيبني على مشكلتي ( السيارة جيب توسان شد أمامي فقط تيبترونيك .. أثناء السير فجأة تختفي إشارة D و يتوقف الفيتاس عن التبديل مما أضطر للوقوف و إطفاء السيارة ثم الإقلاع من جديد.. أحيانا تتكرر الحالة و أحيانا لا تظهر .. و إذا ظهرت الحالة و توقفت عن السير و نقلت غيار الفيتاس إلى R فإنه يخبط خبطا شديدا ... أرجو من حضرتك التكرم بالنصيحة .. و لك مني كل التقدير و الاحترام .. مع تمنياتي لكم بالتوفيق الدائم
السنديان 08-11-2012 00:40
 طق عمل كمبيوترات السيارات
أعجبني جداًشرح نضام كمبيوترات السيارت وبارك الله من قام بهذا العمل ومن ساعد في أنشاء مثل هذه المواضيع القيمة
فؤاد حقلان 07-10-2012 16:19
 الجزائر
رائع مافعلة سيدي أتمن لك النجاح الدائم و لي أئلة كثير فأن جديد في كهررباء السيارات و أريد أن أعرف هل يمكنن الحصول على مخططات كهربائية لسيارات الجديدة و شرحا مفصلا عنها اذا كان باستطاعتك ذالك و 1000 شكر.
يوسف 23-08-2012 22:33
 ابحث عن نصيحة
املك سيارة فيات سيينا 2006 فيها عطل منذ ان امتلكتها من ثلاث اشهر . العطل يتعلق بساعة الحرارة و ساعة rpm وهو الفصل الساعتين معا بعد فترة من سير السيارة بدون العلاقة مع اي شيء. ولم يستطيع احد معرفة السبب اريد الحل وليس التجريب.
marwan 31-03-2012 19:50
 شكرا
شكرا للمعلومات القيمة التي زودنا بها كاتب المقالة ولموقع فنات المحترم، وأتمنى لكليهما التوفيق في عملهما
د. وائل 26-03-2012 12:56
 كثيير من الشكر
شكراً جزيلاً على المعلومات المفيدة وكنت متأثراً جداً بسماعي عن الكاتب ومركزه المؤموق بشركة مرسيدس وأتمنى له التوفيق في عمله
Youssef 12-04-2011 15:23
 ESP
الاخ معاذ .. آسف على تأخري بالاستجابة .. نظام الـ ESP هو نظام التوازن الالكتروني electronic stability program حيث يقوم هذا النظام بالتحكم المنفصل بالعجلات الاربعة وذلك بكبح بعضها أو تسريعه (في سيارات الدفع الرباعي) وذلك للحفاظ على توازن السيارة عند حدوث ما يعرف بالدفع الزائد Ubersteuern حيث ينزاح مركز عطالة السيارة الى مؤخرتها او الدفع الناقص Untersteuern حيث ينزاح مركز العطالة نحو مقدمة السيارة، تتم عملية الكبح والتسريع بما يتوافق مع رغبة السائق والتي يتم تحديدها من زاوية مقود السيارة.
وليد سحاري 03-03-2011 02:06
 esp
ماهو نظام esp وما علاقتة بحركة المقود
muaaz 23-02-2011 20:02
 سؤال
شكرا لك على جهودك على المعلومات التعريفية القيمه ولموقع فنات المساهم بذالك. عندي سؤال ارجو الاجابة عليه وهو فى مجال عملك وعن السيارات الهجينة تحديدا لاحظت ان انتشار السيارات الهجينة مع انه بطئ بسبب عدم جرأة الناس على الجديد بسبب الكلف العالية لثمن السيارات فى الشرق الاوسط الا ان الترويج للسيارات الكهربائية اخذ منحى سريع حيث ان العام القادم وحسب ترويج شركة نيسان-الاردن ستصل السيارة الكهربائية فهل اثبتت السيارة الهجينه عدم عمليتها اي ما يتم توفيرة من وقود يتم دفعة ثمن للبطارية؟؟؟
فوزى ابوعيده-الاردن 14-09-2010 08:57
 مقال مفيد جدا ومتعوب عليه
شكرا للراعي الذهبي لهذه المقالات القيمة ....
القيصر 25-08-2010 06:47
 هكذا نريد من المتخصصين
جهد تشكر عليه
مهندس/ عبد الجليل أحمد - مصر 24-08-2010 07:37
 ألف شكر
ألف شكر لفنات عالمقال الرائع.......... أنا وعم اقرا المقال اتذكرت ايام الجامعة وخصوصاً مادة الـControl Systems
عاشق المرسيدس 19-08-2010 01:41
 عمل ممتاز
مفصل مبسط وشامل, عمل اكبر من رائع, بارك الله فيك
غزوان علم الدين 19-08-2010 01:33
 و نعم الكاتب
أنت فخر لكل شاب سوري ما شاء الله شهادات و مركز مرموق الله و يوفقكو شكرا لفنات على استضافة المقال
أبو العبد من الامارات 18-08-2010 23:34
 
أرسل لصديق طباعة
 
 

Copyright ©2006 fannat.com All Rights Reserved. Designated trademarks and brands are the property of their respective owners. Use of this Web site constitutes acceptance of the fannat.com User Agreement and Privacy Policy.