خوش آمدید

جستجو

تبلیغات





برق در خودرو تا چه اندازه؟

    بررسي سيستم هاي الكترونيكي خودرو (۱)

    طبق برخي برآوردها حدود ۳۰ درصد از سود حاصل از صنايع خودرو از بخش الكترونيك خودرو تامين مي شود و اين نسبت در آينده رو به افزايش خواهد بود. اين در حالي است كه علي رغم اهميت و جايگاهي كه الكترونيك خودرو مي تواند در توسعه صنايع خودرو و افزايش رضايتمندي مشتريان داشته باشد، به پتانسيل هاي عظيم دانشگاهي و صنعتي كشور در بخش الكترونيك خودرو كم توجهي شده است و اين ظرفيت عظيم ملي در حال هدررفت مي باشد.
    در اين گزارش كه توسط مركز پژوهش هاي صنعت الكترونيك كشور به عنوان يكي از كانون هاي تفكر شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران (ايتان) تهيه شده است، تلاش شده است تا با معرفي حدود 40 سيستم در الكترونيك خودرو كه بخش قابل توجهي از آنها سيستمهاي نوين هستند، به مسئولين صنايع خودروي كشور در جهت افزايش كارامدي و همچنين قدرت رقابت پذيري بين المللي صنايع خودروي كشور كمك شود.




    جهت تهيه گزارش تحليلي و به جهت عدم آشنايي برخي مسئولين و صاحبنظران حوزه هاي سياستگذاري با مباحث فني، بعضا نياز است تا گزارش ديگري با اندكي ورود به ابعاد تكنولوژيك موضوع تهيه شود. لذا گزارش فناورانه گزارشي با ماهيت دوگانه تحليلي- فني خواهد بود. اين گزارش تلاش مي كند تا در ابتدا از منظري كلان موضوع مورد نظر را مطرح نموده و سپس جنبه هاي تكنولوژيك آن را تشريح نمايد. از همين رو، معمولا در ادامه گزارشهاي فناورانه، گزارشهاي تحليلي اي نيز از سوي اين مركز ارائه مي گردد كه به گزارشهاي فناورانه ارجاع داده و ديگر خود را درگير جزئيات تخصصي حوزه مربوطه نمي نمايد.


    فصل 1: صنعت خودرو از منظري كلان


    1-1- صنايع خودرو و الكترونيك خودرو در جهان




    توسعه صنايع الكترونيك در كشورهاي توسعه يافته، همواره ملازم با وجود يك بازار بزرگ صنعتي در آن كشورها بوده است. يكي از بازارهاي بزرگ صنايع الكترونيك در جهان، بازار خودرو مي باشد. صنعت خودرو با گردش مالي 2000 ميليارد دلار پس از صنعت نفت و بانكداري (1)، رتبه سوم اقتصادي صنايع جهان را به خود اختصاص داده است (2). اين صنعت همچنين توانسته است با ايجاد 8 ميليون شغل به صورت مستقيم و در حدود 6 برابر اين مقدار به صورت غير مستقيم، در حوزه اشتغال نيز وضعيت مناسبي داشته باشد به نحوي كه در حدود 5 درصد اشتغال صنعتي جهان مربوط به صنايع خودروسازي مي باشد.

    طبق برخي برآوردها در حدود 30 درصد سود حاصل از صنايع خودرو از بخش الكترونيك خودرو تامين مي شود و اين نسبت در آينده رو به افزايش خواهد بود.

    1-2- صنايع خودرو كشور




    كشور ما نيز از كشورهاي داراي صنايع خودروسازي مي باشد. طبق آمارها در سال 2010 در حدود هفتاد و هفت ميليون و ششصد هزار خودرو در جهان توليد شده است كه از اين مقدار، يك ميليون و ششصد هزار خودرو(3) آن در كشور ما توليد شده است. صنعت خودرو در كشور ما توانسته است، در حدود 600 هزار شغل ايجاد كند. همچنين اين صنعت توانسته است به لحاظ ارزش توليد، رتبه اول را در بخش صنعت با سهم 19.07 %، از آن خود كند.

    اين مساله بيانگر وجود يك بازار بزرگ در حوزه تجهيزات و قطعات خودرو در كشور بوده و سبب شده است تا دو خودروساز اصلي كشور دو مجموعه بزرگ به نامهاي ساپكو و سازه گستر را به منظور تامين قطعات مورد نياز خود تاسيس نمايند.
    اين دو مجموعه توانسته اند، به ميزان قابل توجهي سياستهاي مدنظر مجموعه هاي خودروسازي كشور را در بين شركتهاي سازنده قطعات پياده كنند. موفقيت هاي ساپكو و سازه گستر در برخي از حوزه هاي قطعه سازي قابل توجه بوده به نحوي كه برخي از شركتهاي قطعه ساز همكار اين دو مجموعه توانسته اند، كيفيت محصولات خود را به حد استانداردهاي جهاني رسانيده و بعضا صادارات به كشورهاي خارج از ايران نيز داشته باشند. توان صادراتي اين شركتها، برخي از صاحبنظران حوزه سياستگذاري صنعتي كشور را به اين نتيجه رسانيده است كه حتي اگر كشور در حوزه صنايع خودرو مزيت نداشته باشد، در برخي از حوزه هاي قطعه سازي و برخي زيربخش ها من جمله الكترونيك خودرو، حتما مزيت اقتصادي خواهد داشت.

    1-3- وضعيت دانشگاهي كشور در حوزه الكترونيك



    در حوزه دانشگاهي وضعيت كشور در رشته الكترونيك در هر دو بخش كمي و كيفي وضعيت مناسبي است. رشته مهندسي برق با جذب بخش قابل توجهي از نخبه ترين اقشار دانشگاهي كشور، از لحاظ كيفي وضعيت بسيار مناسبي در كشور داشته و از لحاظ كمي -تعداد دانشجو- نيز اين رشته در رديف 5 رشته اول پر تعداد در كشور است. طبق آمارهاي رسمي اعلام شده از سوي وزارت علوم، تحقيقات و فناوري، در حدود 9 درصد از جامعه دانشگاهي كشور، را دانشجويان رشته مهندسي برق و در حدود 11 درصد را نيز دانشجويان رشته مهندسي كامپيوتر تشكيل مي دهد. تمركز اين حجم قابل توجه از جامعه دانشگاهي نخبه كشور در اين حوزه مي تواند زمينه يك جهش بزرگ تكنولوژيك را در حوزه الكترونيك خودرو در كشور بوجود آورد.

    1-4- وضعيت كنوني الكترونيك خودرو در كشور



    متاسفانه علي رغم وجود اين پتانسيل هاي گسترده در كشور كه در كمتر رشته ديگري مي توان وضعيت مشابه آنرا را از لحاظ هر دو پارامتر كميت و كيفيت مشاهده كرد، از آنها در حوزه صنايع بزرگ خودرو سازي كشور استفاده در خوري نشده و ميزان استفاده از سيستم هاي الكترونيكي در خودروهاي داخلي در مقايسه با صنايع خودرو سازي ساير كشورهاي جهان بسيار پايين بوده و حتي نسبت به ساير حوزه هاي صنايع خودرو كشور نيز الكترونيك خودرو، جايگاه نسبي چندان مناسبي ندارد.

    1-5- اهميت توجه به بخش الكترونيك خودرو



    همين طور كه در ادامه اين گزارش ديده خواهد شد، برخي از تكنولوژي هاي استفاده شده در خودروهاي امروزين، تكنولوژي هاي بسيار ساده اي مي باشند كه حتي مي تواند در حد يك پروژه معمول كارشناسي در دانشگاههاي كشور انجام شود. قيمت تمام شده برخي از اين محصولات نيز قيمت قابل توجهي نبوده(4) و طبعا با توجه به توليد خودرو در مقياس انبوه، قيمت نهايي نيز كاهش قابل ملاحظه اي خواهد داشت.



    اهميت برخي از اين تكنولوژي ها از دو جهت «افزايش رضايت عمومي» و «توانمند سازي شركتهاي توليد كننده داخلي» قابل توجه مي باشد. به عبارت ديگر، پياده شدن چند تكنولوژي جديد در خودروهاي توليدي كشور مي تواند در حالي كه افزايش هزينه چنداني در قيمت تمام شده خودروهاي كشور ندارد(5) ، رضايت مندي نسبي اي براي مشتريان ايجاد نمايد و بعضا برخي خلاها و نواقص حوزه هاي ديگر تجهيزات خودرو را در چشم مشتريان تا حدي كمرنگ كند. همچنين خريد مجموعه هاي خودروسازي كشور از شركتهايي سازنده اين محصولات، مي تواند زمينه ساز ايجاد صنعت الكترونيك خودرو در كشور باشد و در نتيجه استفاده از پتانسيل بخش خصوصي، اين بخش به صورت خودكار به سمت استفاده از پتانسيل هاي بالاي دانشگاهي كشور خواهد رفت و نهادينه شدن چنين ارتباطي مي تواند زمينه ساز يك جهش بزرگ در صنايع الكترونيك خودرو كشور باشد و حتي برخي محصولات توليدي اين حوزه را قابل رقابت با محصولات شركتهاي معتبر خارجي كند.


    1-6- هدف از ارائه اين گزارش



    مركز پژوهش هاي صنعت الكترونيك كشور، با شناخت اين مساله، بحث الكترونيك خودرو را در دستور كار خود قرار داده و بنا دارد با تحليل دقيق وضعيت صنايع خودروسازي جهان و همچنين بررسي دقيق وضعيت شركتهاي قطعه سازي حوزه الكترونيك خودرو كشور، مزيت هاي نسبي كشور را شناسايي كرده و راهكارهاي عملياتي براي توسعه بخش الكترونيك خودرو در كشور ارائه نمايد.



    گزارش ذيل تلاشي مقدماتي در اين زمينه بوده و بنا دارد با ارائه برخي از تكنولوژي هاي كنوني استفاده شده در صنايع خودروسازي جهاني فتح بابي در اين زمينه داشته باشد.

    يكي از اهداف اين گزارش آشنا كردن جمعي از نخبگان كشوري، بخصوص مسئولين حوزه صنعتي كشور با برخي از كاربردهاي صنعتي الكترونيك در صنعت خودرو در جهان است(6) . حوزه اي كه صنعت خودروي كشور ما به جهت بقاي خود چاره اي جز ورود به آن در آينده اي نه چندان دور نخواهد داشت. چنانچه مسئولين مربوطه توجه بهنگامي به توانمنديهاي كشور در اين حوزه نداشته باشند، عملا كشور فرصت هاي زيادي را از دست خواهد داد و از اين پتانسيل استثنايي و عظيم دانشگاهي كشور، استفاده اي نخواهد شد.


    در ادامه گزارش ملاحظه خواهد شد كه جنس تكنولوژي ها و نوآوري‌هايي كه امروزه در خودروهاي جهاني استفاده مي شود، ديگر صرفا در بخش هاي موتوري و مكانيكي نبوده و سهم بخش الكترونيك روزبروز در حال پررنگ تر شدن است و اين مساله اي است كه آمارهاي جهاني كه در قبل ارائه شد نيز آنرا تاييد مي كند. در واقع خودرويي كه امروزه به برخي از اين تكنولوژي هاي جديد توجه نكند، عملا مقبوليت و مرغوبيت خود را از دست خواهد و امكان فتح بازارهاي كشورهاي جهان سوم را نيز ديگر نخواهد داشت.



    لازم به ذكر است كه عدم توجه جدي به بخش الكترونيك خودرو در كشور حتي ممكن است صنعت خودروي كشور ما را به نقطه اي برساند كه عملا امكان جبران فاصله خودش با صنايع بزرگ خودرو سازي جهان را هرگز پيدا نكند. در واقع زيادتر شدن فاصله كيفي خودروهاي كشور با برخي از خودروسازهاي جهاني، ممكن است زمينه ساز برخي نارضايتي ها در بين بدنه مردم شده و در يك روند طبيعي يك مطالبه عمومي در جهت حذف صنايع خودروسازي كشور در بين مردم شكل بگيرد.



    در گزارش فناورانه ذيل برخي از تكنولوژي هاي جديد حوزه الكترونيك خودرو كشور معرفي گرديده است كه بخش عمده اي از اين تكنولوژي ها در خودروهاي كنوني كشور استفاده نمي شوند. بخش ديگري نيز كه هم اكنون در برخي از خودروهاي كشور محل استفاده هستند، بعضا از همه مولفه هاي جديد و بروز اين تكنولوژيها استفاده نكرده و نسخه ناقصي از آنها هستند.


    فصل 2: سيستمهاي نوين در صنايع خودرو




    اكثر سيستم هاي الكترونيكي مورد استفاده در خودروها از يك يا چند سنسور استفاده مي كنند. در خودروهاي پيشرفته امروزي تا 150 سنسور در خودروها نصب مي شود. با توجه به اهميت سنسورها در خودرو و گستره نفوذ آنها، در اين بخش به سنسورها توجه ويژه اي شده است و تلاش شده است تا سيستهاي نوين در صنايع خودرو بر اساس سنسورهايي كه در آنها مورد استفاده قرار گرفته است، مورد بررسي اجمالي قرار داده شود.


    1-2- سنسورها در صنايع خودرو

    2-1-1

    - سنسورهاي ضبط كننده تصادف(7) يا داده هاي رويداد

    سنسورهاي ضبط كننده داده هاي رويداد(8) كه به عنوان ثبت كننده اطلاعات برخورد يا تصادف نيز شناخته مي شوند، سيستم هايي هستند كه اطلاعات مرتبط با فعاليت خودرو را ثبت مي كنند و در صورت بروز تصادف مي توان به كليه اطلاعات بخش هاي مختلف يك ماشين در چند ثانيه قبل و بعد از تصادف دسترسي داشت.
    ساختمان اين سيستم ها مانند جعبه سياه هواپيماهاست. اين سيستم ها پارامترهاي مختلف خودرو را از قبيل سرعت خودرو، موقعيت پدال، موقعيت فرمان خودرو و ديگر اطلاعات خودرو را ثبت مي كنند و اين اطلاعات مي تواند توسط كارشناسان تصادفات بعدا مورد استفاده قرار داده شود.
    لازم به ذكر است كه شركت تويوتا اعلام كرده است كه تا قبل از پايان سال 2010 تمامي محصولات جديد تويوتا و لكسوز به EDRs مجهز خواهند شد.
    برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:

    Bosch, Fujitsu, HK E-CAR, KCI Communications, Mobile Watchman.

    2-1-2- پارازيت گيري كابين



    بيشتر سازندگان خودرو هاي با موتور احتراق داخلي، از مواد و طراحي اي براي اتاق سرنشينان استفاده مي كنند كه محل سرنشينان خودرو به دور از سر و صدا و نويز ناشي از موتور و جاده قرار گيرد. اما در برخي از خودروها از سيستم هايي استفاده مي كنند كه به صورت فعال يك سيگنال ضد نويز در درون كابين توليد مي كند كه از چند اسپيكر با محل هاي خاص و يك ميكروپروسسور استفاده مي‌كند. اين سيستم ها با استفاده از ميكروفن نويز درون خودرو را بدست آورده و براي از بين بردن اين نويز توسط توليد يك سيگنال متضاد مشابه تلاش مي كنند. اين سيستم هاي پارازيت گيري كابين(9) امروزه به صورت معمول براي كاهش نويز پايدار ( مانند نويز موتور و جاده) در فركانس هاي تا چند صد هرتز و با قدرت 5 تا 10 دسيبل، موجود مي باشند.

    برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:
    Bose, Harman, Pioneer.

    شكل 2-1 سيستم نويزگير خودرو


    2-1-3- كاهش دهنده فعال نويز اگزوز



    در تمامي خودرو هاي با موتور احتراق داخلي يك صدا خفه كن براي لوله اگزوز تعبيه مي كنند كه به كاهش نويز و سر و صداي توليد شده توسط موتور كمك مي‌كند. بيشتر صدا خفه كن ها دستگاه هايي پسيو (غيرفعال) هستند كه گازهاي اگزوز را از محفظه ها و تيوب هاي سوراخ دار به منظور فيلتر فركانسي ارتعاشات صوتي بدون مسدود كردن جريان گازها، عبور مي دهند. سيستم هاي از بين برنده فعال صداي اگزوز (10) از يك يا چند پنل لرزنده ( در اصل بلندگو) كه بوسيله يك ميكروپروسسور كنترل مي‌شوند؛ استفاده مي كنند. اين ميكروپروسسور فعاليت هاي موتور و فركانس هاي منتشر شده را نظارت مي كند و صدايي غير همفاز با نويز توليدي توسط موتور توليد مي كند.



    شكل 2-2 سيستم نويزگير اگزوز


    لازم به ذكر است كه در حال حاضر توليدكننده عمده اي براي اين محصول وجود ندارد.

    2-1-4- سيستم هاي تعليق فعال



    سيستم تعليق خودرو معمولا شامل فنر و كمك فنر (ضربه گير) مي باشد كه باعث حفظ شاسي هاي خودرو و سرنشينان آن از جابه جايي هاي ناگهاني عمودي در طول رانندگي مي شود و بدين طريق لرزش داخل كابين را كم مي كند. اهميت يك سيستم تعليق تنظيم شده خوب، در حوزه هاي تامين راحتي و ايمني براي سرنشينان خودرو و افزايش طول عمر قطعات الكترونيكي و مكانيكي خودرو مي باشد.


    سيستم تعليق بسياري از خودرو هايي كه امروزه در حال حركتند غير فعال و پسيو است. در اين خودروها براي كمك به حفظ شاسي ها از نيروها و ضربه هاي ناگهاني، آنها در طول يك فنر پيچشي يا فنر تيغه اي به محورهاي انتقال يا چرخ ها، متصل هستند.

    سيستم هاي تعليق فعال نيروهاي به وجود آمده از چرخ ها را حس مي‌كنند و به صورت مداوم اتصالات مكانيكي بين شاسي ها و چرخ ها را براي حفظ سطح شاسي ها و جذب بهينه انرژي حاصل از حركت عمودي چرخ ها، تنظيم مي كند.
    سيستم هايي كه فقط توانايي تنظيم گرانروي(11) ضريب ميرايي ضربه گير را دارند به عنوان نيمه فعال شناخته مي شوند. بيشتر ابتكارات جديد از ميدان مغناطيسي توليد شده براي تغيير گرانروي مايع ضربه گير استفاده مي كنند.
    سيستم هايي با محرك بوبين شامل يك سوپاپ مغناطيسي هستند كه جريان هيدروليكي ورودي به ضربه گير را متناسب با لرزش ها و ناهمواري جاده تغيير مي‌دهد.

    شكل 2-3 سيستم تعليق فعال




    در مدل تعليق فعال(12) از محرك هاي جداگانه اي براي اعمال نيرو مستقل به دستگاه تعليق استفاده مي شود تا خصوصيات سواري را بهبود بخشد . اشكال طراحي اين سيستم هزينه بالا و پيچيدگي دستگاه عملگر آن و نياز به نگهداري زياد و مكرر آن است. سيستم چرخ فعال (13) Citroen از يك موتور تعليق الكتريكي داخل چرخ استفاده مي‌كند تا گشتاور توزيع، كشش، مانور هاي سر پيچ، گردش و تعليق نوسانات براي آن چرخ را كنترل كند. اين سيستم به علاوه از يك موتور كششي الكتريكي داخل چرخ نيز استفاده مي‌كند.



    مدل تعليق تحريك شده هيدروليكي با استفاده از سروومكانيزم هيدروليكي كنترل مي شود. فشار هيدروليكي بر روي سرووها از يك پمپ هيدروليكي فشار بالا تأمين مي شود. سنسور ها مدام حركات بدنه را نظارت مي كنند و سطح خودرو را به كامپيوتر گزارش مي دهند.

    كارايي اين سيستم سبب شده است كه اكثر شركتهاي خودروسازي جهان به سمت استفاده از اين سيستمها در خودروهاي جديد خود حركت كنند. اين سيستم تبديل به سيستمي فراگير در خودروهاي نسل جديد خواهد شد.

    شكل 2-4 شماتيك عملكرد سيستم تعليق خودرو



    برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:

    Bose, Continental, Hitachi, Tanabe, Tenneco, TRW, ZF.

    2-1-5

    كنترل لرزش فعال


    موتور و سيستم هاي انتقال قدرت منابع اصلي توليد لرزش در يك خودرو هستند. سيستم هاي ايزوله كننده لرزش مرسوم سيستم هايي پسيو و غير فعال با محدوديت هاي ذاتي هستند. كنترل لرزش فعال (AVC)(14) با استفاده از كنترلر هاي الكترونيكي بر بسياري از اين محدوديت ها غلبه مي‌كند.


    به منظور داشتن درك بهتري از اين سيستم ها ابتدا بايد محدوديت-هاي يك سيستم پسيو و غيرفعال را دانست. ‏شكل 2-5 به بيان برخي از اين محدوديت ها مي پردازد.





    شكل 2-5 نمودار لرزش در حالات مختلف




    با توجه به نمودار موجود در ‏شكل 2-1 مي بينيم كه:


    در حالت اول وقتي تضعيف و ميرايي قوي باشد ايزوله كردن لرزش پايين مي آيد.

    در حالت دوم وقتي تضعيف و ميرايي ضعيف باشد يك پيك و نقطه اوج تشديد در برخي فركانس ها مشاهده مي شود.

    در حالت سوم يك طراحي پايه كلاسيك سعي مي‌كند تا به يك تناسب خوب بين ميرايي مناسب و ايزولاسيون قابل قبول دست يابد.




    شكل 2-6 شماتيك سيستم كنترل لرزش فعال



    سيستم‌هاي ايزولاسيون لرزش فعال، سيستم هايي حلقه بسته و داراي فيدبك هستند كه شامل سنسور، كنترلر و محرك مي‌باشند. در بيشتر مواقع سنسور مورد استفاده يك شتاب سنج پيزوالكتريك است كه ميزان تحريك(15) پايه موتور(16) پسيو را حس مي‌كند. سيگنال هاي دريافت شده توسط كنترلر پردازش شده و در نتيجه سيگنال‌هاي از بين برنده لرزش توليد مي شده و توسط تقويت كننده تقويت مي‌گردد. اين تقويت كننده، سيگنال با ولتاژ پايين را به يك جريان تحريك تبديل مي‌كند. اين نيروي توليد شده توسط محرك، اغتشاشات اصلي و ابتدايي را از بين مي-برد.


    هنوز هيچ خودرويي به اين سيستم كنترلي مجهز نشده است؛ اما اين يك توسعه و پيشرفت مهم جديد محسوب مي شود كه برخي كمپاني ها مانند كانتيننتال در حال ساخت نمونه اوليه و تست مراحل اين سيستم هستند. انتظار مي رود سيستم مذكور در طول چند سال آينده وارد عرصه خودرو سازي شود.



    منبع>وبلاگ برق الکترونیک خودرو


    این مطلب تا کنون 5 بار بازدید شده است.
    منبع
    برچسب ها : خودرو ,سيستم ,استفاده ,برخي ,الكترونيك ,صنايع ,الكترونيك خودرو ,صنايع خودرو ,سيستم هايي ,صنايع خودروسازي ,سيستم تعليق ,شركتهاي توليد كننده ,برخي شركتهاي توليد ,حوزه الكترونيك خودرو ,سيستم تعليق خودرو ,
    برق در خودرو تا چه اندازه؟

تبلیغات


    محل نمایش تبلیغات شما

پربازدیدترین مطالب

آمار

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

آخرین کلمات جستجو شده