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7/23/2019 Teoria Ecus

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Diseo y Prueba de ECU usando Productos de National Instruments."ec#a de Publicaci$n% ay &'( ')&) * &+ Cali,icaciones * 4,50,uera de - *.ead in Englis#

* PD"

Visin eneral

National Instruents tiene varios productos /ue pueden usarse en varias aplicaciones en la Industria 0utootri1! 0l usar los Productos de National Instruents puede disear y probar

coponentes electr$nicos autootrices! Este docuento #abla sobre ECU2s y los di,erentes protocolos /ue co3nente se usan en la Industria 0utootri1! Tabin describe las di,erentesopciones /ue o,rece National Instruents para disear y probar ECU!br>

Contenido

&! Introducci$n

'! Di,erentes Tipos de ECU2s

4! Entradas5Salidas T6picas de un ECU

+! Di,erentes tipos de Protocolos usados

-! Diseo y Pruebas

!. Introduccin

En la industria autootri1 una unidad de control electr$nico 7ECU8 es un dispositivo electr$nico ebebido( bsicaente una PC digital( /ue lee seales provenientes de sensores ubicados en

varias partes y en di,erentes coponentes del auto$vil y dependiendo de esta in,oraci$n controla varias unidades iportantes por e9eplo el otor y operaciones autoati1adas en el autoy tabin veri,ica el rendiiento de algunos coponentes clave usados en el auto$vil!

Un ECU est #ec#o bsicaente de #ard:are y so,t:are 7,ir:are8! El #ard:are est #ec#o de varios coponentes electr$nicos en un PC;! El coponente s iportante es un c#ipicrocontrolador 9unto con un EP.


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dispositivo de inter,a15control de potencia di,erentes protocolos de counicaci$n 7C0N( ?@PA')))( etc!8! grandes atrices de conutaci$n para seales de alta y ba9a potencia pruebas de alto volta9e adaptadores inteligentes de inter,a1 de counicaci$n 7estndares o personali1ados8 reconociiento autotico de e/uipo y #abilitar secuencia de so,t:are siulaci$n de dispositivo de potencia

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". Di#erentes $i%os de ECU&s

Bos ECU2s son nobrados y di,erenciados dependiendo de lo /ue se usa%

EC' ( 'dulo de Control de 'otores. )Con #recuencia en la industria, los EC' son llamados ECU * Unidad de Control de 'otores+.

El EC= tabin conocido coo E=S 7sistea de adinistraci$n de otores8 es un ECU en un otor de cobusti$n interna /ue controla varias ,unciones de otor coo inyecci$n decobustible( sistea de control de tiepo de inyecci$n y de distribuci$n de vlvulas! Todo este control se reali1a basado en datos 7coo teperatura del anticongelante del otor( ,lu9o de aire(posici$n de palanca8 recibidos desde varios sensores!El EC= tabin aprende sobre el otor con,ore ane9aos nuestro auto$vil! El aprendi1a9e es un proceso /ue el ECU utili1a para rastrear los cabios de tolerancia de los sensores yactuadores en el otor! Por e9eplo( la vlvula bypass idleAair 7carburador autotico8 con el 05C en el 0uto$vil en encendido y apagado! El EC= alacena estas vlvulas aprendidas en.0= respaldada en bater6a as6 no tiene /ue iniciar desde cero la pr$ia ve1 /ue el otor es encendido! Se reali1a una discusi$n en detalle sobre EC= en la parte ,inal de este docuento!Con la aplicaci$n de las .egulaciones de Eisi$n "ederal el &F&( los ECUs se #an usado en la ayor6a de los ve#6culos! En las aplicaciones aeronuticas estos sisteas co3nente sellaan G"0DECsH 7Control de =otor Digital de 0utoridad Copleta8!

EC' ( 'dulo de Control de -renos Electrnicos.Este en un ECU /ue es usado en el $dulo 0;S 7sistea de ,reno antiblo/ueo8 de un auto$vil! Se introdu9eron a principios de &) para e9orar el ,renado del ve#6culo sin iportar lascondiciones del caino o clia! 0un/ue es uy reciente( ya #a obtenido popularidad!El E;C= regula los sisteas de ,renado en las cinco entradas /ue recibe!
http://www.ni.com/white-paper/3312/es/#tophttp://www.ni.com/white-paper/3312/es/#top


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&! El "reno% Esta entrada le proporciona el estado del pedal del ,reno( por e9eplo ,lei$n o ad#esi$n! Esta in,oraci$n se ad/uiere en un ,orato digital o anal$gico!

'! El + @!D% Esta entrada proporciona el estado en ,orato digital si el ve#6culo est en odo de ane9o en + ruedas!

4! El encendido% Esta entrada registra si la llave de encendido est en su lugar y si el otor est andando o no!

+! Jelocidad del Je#6culo% Esta entrada proporciona la in,oraci$n sobre la velocidad del ve#6culo!

-! Jelocidad de las llantas% En una aplicaci$n t6pica esto representa un 9uego de + seales de entrada /ue transiten la in,oraci$n re,erente a la velocidad de cada llanta! Esta in,oraci$n seusa para obtener toda la in,oraci$n necesaria para los algoritos de control!

PC' ( 'dulo de control del tren de %otencia.

PC= es un ECU /ue onitorea y controla velocidad( 05C y Transisi$n 0utotica! Bas entradas /ue son alientadas al PC= son de% sensor de posici$n del acelerador( sensor de velocidad de ,lec#a de transisi$n( sensor de velocidad del ve#6culo sensor de velocidad del otor 7C?P8 interruptor de ,reno interruptores de control de velocidad encendido interruptor on5o,, de overdrive sensor del gobernador de presi$n!

Usando estas entradas reali1a control de transisi$n( control de vlvula a travs de salidas P@=( control del ebrague convertidor de torsi$n y del rel de protecci$n de transisi$n yproporciona in,oraci$n al controlador a travs de la lpara del tablero de overdrive!

VC' ( 'dulo de control del e/culo

JC= es un ECU /ue cuida los sisteas coo%

sisteas de Direcci$n Elctrica 0sistida 7EPS8 sisteas de control de velocidad inteligente 70CC8 sisteas de control de bolsa de aire 70CS8! sisteas de Control Electr$nico de Estabilidad 7ESC8!

El JC= generalente es instalado a la itad del auto$vil entre el pasa9ero y el copartiiento del otor! Estn conectados a varios tipos de sensores para controlar varios sisteas en elauto$vil! Toan entradas de sensores de ipacto 7aceler$etros de icro /uina8 y sensores /ue detectan el peso del ocupante( posici$n de asientos( cintur$n de seguridad y posici$n deasiento para deterinar la ,uer1a con la cual las bolsas de aire ,rontales deben desplegar! 0s6 iso( toan entradas de los sensores de ngulo de direcci$n( sensores de velocidad de lasllantas( sensores del rango de vira9e( sensores de aceleraci$n lateral para proporcionar una salida al ESC para seguridad de ane9o!

C' ( 'dulo de control de la unidad.;C= es un ECU /ue cuida la unidad de control del asiento( control del lipiador( ventanas y toldos en auto$viles convertibles 7e9! ;en1 SB .oadster8!

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1. Entradas23alidas $%icas de un ECU

Un ECU consiste en un n3ero de blo/ues ,uncionales%

&! "uente de 0lientaci$n A digital y anal$gica 7potencia para sensores anal$gicos8'! =PU K icroprocesador y eoria 7generalente "las# y .0=84! Enlace de Counicaci$n K 7e9! bus C0N8+! Entradas Discretas K entradas tipo interruptor


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F! Salidas P@= A ,recuencia variable y periodo 7e9! inyector o encendido8! Salidas de "recuencia A periodo constante 7e9! otor de pasos A control de tiepo de inyecci$n8

M generalente en una Unidad de Control de =otores eisten varios tipos de sensores y actuadores conectados y es iportante saber el tipo de E5S /ue re/uieren!

Jeaos algunos de los tipos de sensores y actuadores /ue generalente son conectados a un $dulo de control de otores y el tipo de E5S /ue re/uieren!

3ensor 'ani#old de $em%eratura del ire )'$+El sensor es un teristor! Es ontado noralente en el ducto de aire alo9ado en el ani,old! Ba resistencia elctrica del teristor disinuye coo respuesta al auento de teperatura y estose puede edir usando canal anal$gico con alg3n acondicionaiento de seal! 7ecitaci$n( apli,icaci$n( etc!8


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3ensor de $em%eratura del nticonelante )C$3+El CTS tabin usa un teristor para detectar la teperatura del anticongelante en el otor y alienta la seal de volta9e a un canal de entrada anal$gica del EC=!

3ensor de Posicin Cams/a#t2Cran6s/a#t )CP3+El CPS es uy iportante al onitorear la velocidad del otor y la posici$n del pist$n en el otor! Tradicionalente( los sensores de renuencia variable eran usados para edir esto pero #oyen d6a varios sensores I. y los 3ltios codi,icadores rotativos son usados para #acer lo iso! Estas seales de codi,icador son proporcionados coo entradas de ,recuencia a los ECU2s!

3ensor de ol%e )73+El ?S es un sensor pie1oelctrico t6pico( detecta la vibraci$n de golpe desde el blo/ue de cilindro donde est su9eto y esta seal anal$gica cople9a5dinica se anda al ECU!

3ensor de 89eno ):8"3+El


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OQ 0pliar Iagen

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4. Di#erentes ti%os de Protocolos usados

Bos protocolos autootrices se pueden dividir en las siguientes categor6as principales!;DiansticosBos diagn$sticos internos eisten desde principios de &F)! Pero en los 3ltios aos se #an vuelto altaente so,isticados! Por lo tanto( son protocolos altaente con,iables usados paradiagn$sticos internos!

0lgunos de los usados con ayor ,recuencia son%
http://www.ni.com/white-paper/3312/es/http://www.ni.com/white-paper/3312/es/#tophttp://www.ni.com/white-paper/3312/es/http://www.ni.com/white-paper/3312/es/http://www.ni.com/white-paper/3312/es/#top


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Protocolo


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Priero( es costoso crear todas las tar9etas de #ard:are necesarias!Segundo( los re/ueriientos del rendiiento de los ECU2s s potentes 7a/uellos usados para control del tren de potencia8 son tan deandantes /ue ya no es posible construir tar9etas /ueperitan adecuar las edidas /ue sern toadas!"inalente( y s iportante( este en,o/ue de pruebas de laboratorio est basado en un proceso secuencial de diseo donde el #ard:are es desarrollado( los prototipos del odelo de plantason construidos y el desarrollo de so,t:are coien1a!

Para resolver estas liitaciones los ingenieros de diseo de control #an adoptado un proceso de diseo altaente e,iciente generalente re,erido coo el diagraa J! 0un/ue originalente,ue diseado para encapsular el proceso de diseo de las aplicaciones de so,t:are( se pueden encontrar di,erentes versiones de este diagraa para describir di,erentes ciclos de diseo deproducto! El /ue se proporciona a continuaci$n generalente es usado en el ciclo de diseo ECU!

En este diagraa la progresi$n del tiepo general en las etapas de desarrollo se uestra de i1/uierda a derec#a! Sin ebargo( este es siepre un proceso repetitivo y el desarrollo actual noproceder linealente a travs de estos pasos! 0 cabio( usted podr eplear el tiepo en cada paso y #asta tener /ue regresar de ve1 en cuando! Ba eta es #acer este ciclo lo se,iciente posible al inii1ar la cantidad de reproducciones entre los pasos( as6 coo el tiepo epleado en cada paso!El e9e y de este diagraa se le puede conocer coo el nivel al cual los coponentes del sistea son considerados! Bos re/ueriientos del sistea se deben considerar al coien1o deldesarrollo! Con,ore el sistea es dividido en sub sisteas y coponentes( el proceso se vuelve de ba9o nivel #asta el punto de cargar el c$digo en los procesadores individuales!Despus( los coponentes son integrados y probados 9untos #asta ese tiepo en el /ue el sistea copleto puede entrar a las pruebas de producci$n ,inales! Por lo tanto( la parte superior deldiagraa representa la vista del sistea de alto nivel y la parte in,erior del diagraa representa una vista de uy ba9o nivel!

0naliceos estos pasos uno por uno!De#inicin del 3istema.

En este paso los ingenieros de diseo inicialente docuentan las necesidades y re/ueriientos del proyecto usando aplicaciones de #o9as de clculo o procesaiento de palabras! Badocuentaci$n tabin se encarga de las di,erentes especi,icaciones del otor y las di,erentes noras /ue necesita para cuplirlas! Tabin arca los l6ites de los paretros involucradosen controlar el otor!

Una ve1 /ue las especi,icaciones son docuentadas( el proceso actual de diseo coien1a( en el /ue priero se construyen un odelo de so,t:are del ECU y el otor!

M una ve1 /ue los odelos son construidos( el tercer paso involucra siulaci$n de so,t:are en el ciclo! En este paso los dos odelos de so,t:areV odelo del ECU y odelo del =otorV sonconectados 9untos en un ciclo cerrado y despus siulados para anali1ar las caracter6sticas dinicas del sistea copleto! Durante la siulaci$n el odelo del ECU onitorea la salidadesde el odelo del =otor y a9usta las entradas al odelo del =otor para e9orar el rendiiento de varias ,unciones del otor coo inyecci$n del cobustible( encendido( etc!


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National Instruents o,rece tres opciones para construir un odelo de so,t:are!

OQ 0pliar Iagen

!ra. 8%cin *** *Este 9uego de #erraientas contiene varios JI2s para Identi,icaci$n de Sisteas /ue ayuda a construir odelos ateticos de lossisteas dinicos de un otor! Estos odelos pueden ser integrados 9untos para generar un odelo copleto del otor( el cual al usarlos JIHs para diseo de control se puede anali1ar y usar para disear el odelo atetico del ECU!

'dulo de 3imulacin>A El $dulo de siulaci$n o,rece un entorno de siulaci$n en BabJIE@! Bos clientes tabin pueden construir el otor y los odelos ECU en ,ora de diagraa deblo/ues 7coo odelos SiulinW8 usando varios JI2s en BabJIE@ para ,unciones l$gicas y aritticas( procesaiento de seales(,iltros( etc! 9unto con eleentos Dinico( tablas de consulta( etc! proporcionadas por el $dulo de siulaci$n! Despus /ue el odelo es diseado( se puede reali1ar la s iulaci$n delso,t:are en el ciclo usando el iso entorno de siulaci$n!

Ba docuentaci$n para el odelo se puede preparar usando cual/uier aplicaci$n de palabras o #o9as de clculo!

"da 8%cin *** '$?I@9
http://www.ni.com/white-paper/3312/es/http://www.ni.com/white-paper/3312/es/http://www.ni.com/white-paper/3312/es/


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=0T.I tiene #abilidades siilares a =atlabW5SiulinW! Es una #erraienta ideal para clientes /ue estn planeando construir sus odelos desde cero y estn buscando #erraientas /uepuedan lograr una aplicaci$n cople9a de diseo de control y siularla a alta velocidad!=0T.I est #ec#o bsicaente de cuatro productos%A&8 =at#'8 Syste;uild48 0UT


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b!8 E9ecutar el odelo en un sistea en tiepo real al convertir el odelo SiulinW a un DBB! Una ve1 /ue el DBB est construido( no son necesarios el servidor SIT ni el odelo!

?%ida eneracin de Prototi%os de Control

Tabin se conoce coo siulaci$n de odelo en el ciclo 7EIB8! No se debe con,undir con el trino rpida generaci$n de prototipos7.P8 la cual se re,iere a una clase de tecnolog6as /uepueden construir odelos ,6sicos autoticaente desde datos de Diseo 0sistido por Coputadora 7C0D8! Para .CP( el odelo de so,t:are ECU /ue #a sido diseado es descargado a unob9etivo prototipo de #ard:are en tiepo real! El


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De cual/uier anera si el cliente est usando =0T.I para construir el odelo( entonces nosotros teneos un producto llaado G0UT

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