ما هو الفرق بين VCU و ECU؟

مقدمة

مع تقدم صناعة السيارات نحو كهربة ، تمر الهندسة المعمارية الداخلية للمركبات بتحول هائل. السيارات التقليدية ، التي تعتمد بشكل كبير على محركات الاحتراق الداخلي (ICE) ، تم تصميمها مع أنظمة لا مركزية تديرها العديد من وحدات التحكم الإلكترونية (ECUS). ومع ذلك ، قدمت السيارات الكهربائية (EVS) متطلبات جديدة للتنسيق في الوقت الفعلي ، وإدارة الطاقة ، والسلوك المعرفة بالبرامج. لتلبية هذه المطالب ، ظهر نوع جديد من نظام التحكم - وحدة التحكم في السيارة (VCU).

في حين أن كل من وحدة العناية المركزة و VCUs ضرورية للمركبات الحديثة ، فإن أدوارها ووظائفها وأهميتها تختلف اختلافًا كبيرًا ، خاصة في سياق EVs. تستكشف هذه المدونة الفروق بين وحدة التحكم في المركبات ووحدة التحكم الإلكترونية ، مع التركيز على أدوارها في EVs. سوف نتعمق أيضًا في كيفية تأثير هذه المكونات على أداء المركبات ، وكفاءة الطاقة ، والسلامة ، والاتجاهات المستقبلية في إلكترونيات المركبات.

ما هي وحدة التحكم الإلكترونية (وحدة التحكم الإلكترونية)؟

وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) هي نظام كمبيوتر مضمن داخل سيارة تدير وظائف محددة. عادة ما تكون كل وحدة التحكم الإلكترونية مسؤولة عن مجال واحد أو وظيفة داخل السيارة. في المركبات الجليدية التقليدية ، قد تجد وحدة التحكم الإلكترونية التي تدير المحرك (وحدة التحكم في المحرك - ECM) ، أو ناقل الحركة (وحدة التحكم في النقل - TCM) ، أو نظام الكبح (وحدة التحكم في الفرامل - BCM).

وظائف رئيسية من وحدة التحكم الإلكترونية:

• إدارة المحرك: تتحكم في حقن الوقود ، وتوقيت الإشعال ، وتناول الهواء ، والانبعاثات.
• التحكم في الإرسال: يدير تحولات التروس ، ومشاركة القابض ، وتوزيع عزم الدوران.
• نظام الوسادة الهوائية: ينشر الوسائد الهوائية استجابة لمدخلات المستشعر أثناء التصادم.
• ABS (نظام الكبح المضاد للانغلاق): يمنع العجلات من القفل أثناء الكبح الصعب.
• الترفيه والتنقل: يتعامل مع الوسائط المتعددة ، GPS ، وواجهة المستخدم.

سمات:

• العمارة المعيارية: تعمل كل وحدة التحكم الإلكترونية بشكل مستقل ، مما يسمح باستبدال مكون أسهل.
• المعالجة في الوقت الفعلي: يستخدم بيانات المستشعر لإجراء الحسابات واتخاذ إجراءات فورية.
• التواصل السلكي: يتواصل مع بروتوكولات CAN أو Lin أو Flexray Can أو Lin أو Flexray.

في المركبات الجليدية ، يمكن أن يتراوح متوسط ​​عدد وحدات التحكم الإلكترونية من 70 إلى 100. في حين أن هذا النموذج له مزاياه ، يمكن أن يؤدي إلى الأسلاك المعقدة وزيادة وزن النظام.

ما هو VCU (وحدة التحكم في المركبات)؟

وحدة التحكم في المركبات (VCU) هي نظام تحكم مركزي مصمم خصيصًا للمركبات الكهربائية والهجينة. على عكس وحدة العناية المركزة التقليدية ، التي تعمل بشكل مستقل ، تشرف VCU وتدمج تشغيل أنظمة فرعية متعددة داخل السيارة. يلعب دورًا محوريًا في كفاءة الطاقة والتنسيق الحركي وأداء السيارة بشكل عام.

الوظائف الرئيسية لـ VCU في EVS:

• إدارة عزم الدوران: تحدد مقدار الطاقة التي يجب أن يقدمها المحرك الكهربائي بناءً على ظروف إدخال السائق وقيادة.
• تنسيق البطارية: يعمل عن كثب مع نظام إدارة البطارية (BMS) لمراقبة الشحن ودرجة الحرارة والجهد.
• الكبح التجديدي: يتحكم في التقاط الطاقة الحركية والتحويل إلى الطاقة الكهربائية أثناء الكبح.
• الإدارة الحرارية: تنظم أنظمة التبريد للمحرك والبطارية والمكونات الإلكترونية الأخرى.
• الإدارة الشحن: واجهات مع الشاحن على متن الطائرة ومحطات الشحن الخارجية.

سمات:

• التحكم المركزي: يدمج وظائف مختلفة لمعالجة البيانات الأكثر كفاءة وصنع القرار.
• برنامج EV الخاص: يحتوي على خوارزميات معقدة لتوزيع الطاقة ، وتجديد الطاقة ، واكتشاف الأعطال.
• مركز الاتصالات: بمثابة العقدة المركزية في الشبكة الإلكترونية للسيارة.

في جوهرها ، يشبه VCU المدير العام الذي يضمن جميع الإدارات (المحرك ، البطارية ، الفرامل) في وئام لتقديم تجربة قيادة آمنة وفعالة وممتعة.

الاختلافات الرئيسية بين VCU و ECU

في حين أن كل من VCUs و ECUS أمران ضروريان لتشغيل المركبات ، إلا أنهما يختلفان بشكل أساسي في الهندسة المعمارية والغرض والتطبيق.

في المركبات التقليدية ، تعد وحدة العناية المركزة ضرورية للوظائف المعزولة. على النقيض من ذلك ، يعمل VCU في سيارة كهربائية كوحدة تحكم رئيسية ، ودمج وتنسيق جميع الأنظمة الفرعية للأداء الأمثل.

كيف تعمل VCU في السيارات الكهربائية

أوحدة التحكم في المركبات في EVSهو مكون متكامل للغاية يؤدي الإدارة في الوقت الفعلي لجميع أنظمة المركبات. إليك تفاصيل مفصلة لعملياتها:

أ. التحكم في مجموعة الحركة

عندما يضغط السائق على دواسة التسريع ، يحسب VCU طلب عزم الدوران ويرسل الأمر إلى العاكس ، الذي يدفع المحرك الكهربائي. يجب أن يحدث هذا على الفور والتكيف مع التغييرات في التضاريس أو الحمل أو حالة البطارية.

ب. إدارة البطارية والطاقة

يتواصل VCU بشكل مستمر مع BMS إلى:

• مراقبة صحة البطارية (حالة الصحة - SOH)
• تقدير الطاقة المتاحة (حالة الرسوم - SOC)
• توازن الفولتية الخلايا
• ضبط معدلات الشحن

ج. الكبح التجدد

من خلال تحويل الطاقة الحركية مرة أخرى إلى الطاقة المخزنة في البطارية أثناء التباطؤ ، يساعد VCU على تمديد نطاق السيارة. وهو يحدد المزيج الأمثل بين الفرامل الميكانيكية والتجدد.

د. التنظيم الحراري

المحركات الكهربائية وبطاريات ليثيوم أيون حساسة لدرجة الحرارة. يقوم VCU بتنشيط أنظمة التبريد أو التدفئة كما هو مطلوب ، مما يضمن تشغيل المكونات ضمن حدود آمنة.

ه. وظائف السلامة

يتضمن VCU آليات تشخيصية وتتحمل الأخطاء. يمكنه اكتشاف الحالات الشاذة وبدء تدابير وقائية مثل الحد من القوة ، أو إصدار تحذيرات ، أو إغلاق السيارة بأمان.

أهمية وحدة التحكم في المركبات الكهربائية

تعد وحدة التحكم في المركبات الكهربائية أمرًا حيويًا للأداء الكبير وكفاءة السيارات الكهربائية الحديثة. تضمن ذكائها المركزي الاستخدام الأمثل للطاقة ، وتنسيق أفضل للأنظمة الفرعية ، ومعايير السلامة الأعلى.

الفوائد الرئيسية:

• تحسين الكفاءة: استراتيجيات التحكم الذكية تقلل من فقدان الطاقة وزيادة النطاق.
• انخفاض التعقيد: الإدارة المركزية تقلل من الحاجة إلى العشرات من وحدة التحكم الإلكترونية المنفصلة.
• السلامة المحسنة: تتيح المراقبة في الوقت الفعلي إدارة الفشل الاستباقي.
• تجربة مستخدم أكثر ذكاءً: يتم تمكين الميزات التكيفية مثل أوضاع محرك الأقراص ، وتوجه عزم الدوران ، وتخصيص الكبح التجديدي.
• الاتصال: يدعم الاتصالات من مركبة إلى أخرى (V2G) ، والسيارة إلى المنزل (V2H) ، والبنية الفرعية (V2X).

VCus هي في الأساس ما يجعل القيادة الكهربائية الذكية والفعالة والآمنة ممكنة.

هل لا تزال EVs تستخدم وحدة التحكم الإلكترونية؟

على الرغم من بروز VCUs في EVs ، لم يتم تقديم وحدة التحكم الإلكترونية قديمة. لا تزال العديد من وحدة التحكم الإلكترونية تتعايش مع VCU لإدارة الوظائف الفردية التي لا تتطلب بالضرورة التنسيق المركزي.

أمثلة على وحدة التحكم الإلكترونية التي لا تزال تستخدم في EVs:

• وحدة التحكم في الوسادة الهوائية
• نظام المعلومات والترفيه
• التحكم في المناخ وحدة التحكم الإلكترونية
• ADAS ECU (أنظمة مساعدة السائق المتقدمة)
• إضاءة التحكم وحدة التحكم الإلكترونية

التكامل مع VCU:

يعمل VCU كمحور مركزي ، بينما تعمل وحدة التحكم الإلكترونية الأخرى مثل العقد المتخصصة.

توفر هذه البنية الهجينة المرونة والتكرار.

مع انتقال المركبات نحو تعريف برنامج أكبر ، قد يتم دمج المزيد من الوظائف في وحدات الحوسبة المرتفعة من VCU أو وحدات الحوسبة ذات الترتيب العالي. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، تظل وحدة التحكم الإلكترونية جزءًا حيويًا من مشهد السيارات.

الاتجاهات المستقبلية في أنظمة التحكم في المركبات

تتطور أنظمة التحكم في المركبات بسرعة ، مدفوعة بالتقدم في الإلكترونيات والبرامج والاتصال. فيما يلي بعض الاتجاهات المستقبلية التي ستحدد الجيل القادم من وحدات التحكم في المركبات:

أ. بنيات المناطق

بدلاً من وحدة التحكم الإلكترونية الخاصة بالوظيفة ، يتم تصميم المركبات بوحدات تحكم قائمة على المنطقة (على سبيل المثال ، المنطقة الأمامية ، المنطقة الخلفية). كل منطقة تتعامل مع وظائف متعددة ، وتقليل تعقيد الأسلاك وتعزيز الموثوقية.

ب. المركبات المعرفة بالبرامج (SDVS)

أصبحت وحدات التحكم مثل VCU منصات لتحديثات البرامج. تتيح تحديثات Onter-Air (OTA) للمصنعين إصلاح الأخطاء أو إضافة الميزات أو تعزيز الأداء دون تدخل مادي.

ج. منظمة العفو الدولية والتعلم الآلي

قد تستخدم VCUs المستقبلية الذكاء الاصطناعي لتحليل أنماط القيادة أو التنبؤ باحتياجات الصيانة أو تحسين استخدام البطارية. هذا التحول من التفاعل إلى السيطرة التنبؤية التحويلية.

د. التركيز الأمن السيبراني

عندما تصبح المركبات متصلة ، ستتضمن VCUs بروتوكولات الأمان المتقدمة ، بما في ذلك أنظمة الاتصال والكشف عن التسلل المشفرة ، للحماية من القرصنة.

ه. توحيد ecus

لتقليل التكلفة والوزن ، تقوم شركات صناعة السيارات بتوحيد وحدة التحكم الإلكترونية. يمكن أن تحل VCU القوي محل وحدة التحكم الإلكترونية المتعددة ، وتبسيط التصميم وتحسين سرعة الاتصال.

خاتمة

يمثل التطور من وحدات التحكم الإلكترونية (ECUS) إلى وحدات التحكم في المركبات (VCUS) تحولًا كبيرًا في هندسة السيارات. لا تزال وحدة العناية المركزة ذات صلة ، لا سيما لإدارة الأنظمة المتخصصة ، ولكن VCU هي التي تحدد أداء السيارات الكهربائية وكفاءتها وسلامتها.

من خلال العمل باعتباره الدماغ المركزي للمركبة الكهربائية ، تقوم وحدة التحكم في المركبات في EV بتنسيق التحكم في المحرك ، وإدارة البطارية ، والفرامل التجديدية ، وأكثر من ذلك. وحدة التحكم في المركبات الكهربائية ليست مجرد بديل للوحدة الإلكترونية - إنها ترقية كاملة في الذكاء والتكامل والقدرة.

مع استمرار ارتفاع EVs في الشعبية ، ومع تحول الصناعة نحو الحكم الذاتي والاتصال الكامل ، فإن دور VCU لن ينمو إلا في الأهمية. يعد فهم الفرق بين VCU و ECU أمرًا بالغ الأهمية لأي شخص يشارك في تصميم أو تصنيع أو استخدام المركبات الحديثة.