ชุดควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์

ชุดควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ (; ย่อ: ECU) เรียกอีกอย่างว่า มอดูลควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ (; ย่อ: ECM) เป็นระบบฝังตัวในอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ที่ควบคุมระบบไฟฟ้าอย่างน้อยหนึ่งระบบหรือระบบย่อยในรถยนต์หรือยานยนต์อื่น ๆ

รถยนต์สมัยใหม่มี ECU หลายตัว และอาจรวมถึงบางส่วนหรือทั้งหมดต่อไปนี้: มอดูลควบคุมเครื่องยนต์ (ECM), มอดูลควบคุมระบบขับเคลื่อน (PCM), มอดูลควบคุมระบบส่งกำลัง (TCM), มอดูลควบคุมเบรก (BCM หรือ EBCM), มอดูลควบคุมกลาง (CCM), มอดูลควบคุมจังหวะกลาง (CTM), มอดูลอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป (GEM), มอดูลควบคุมตัวถัง (BCM) และมอดูลควบคุมช่วงล่าง (SCM) ECU เหล่านี้บางครั้งถูกเรียกรวมกันว่าเป็น คอมพิวเตอร์ของรถยนต์ แม้ในทางเทคนิคแล้วพวกมันเป็นคอมพิวเตอร์แยกกันทั้งหมด ไม่ใช่คอมพิวเตอร์เครื่องเดียว บางครั้งการประกอบชิ้นส่วนก็รวมเอามอดูลควบคุมแต่ละตัวเข้าไว้ด้วยกัน (เช่น PCM มักควบคุมทั้งเครื่องยนต์และระบบส่งกำลัง)

ยานยนต์สมัยใหม่บางคันมี ECU มากสุดถึง 150 ตัว ซอฟต์แวร์ฝังตัวใน ECU ยังคงเพิ่มขึ้นทั้งในด้านจำนวนสาย ความซับซ้อน และความทันสมัย การจัดการกับความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นและจำนวน ECU ในยานพาหนะกลายเป็นความท้าทายหลักสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์เดิม (OEM)

ประเภท
 การตั้งชื่อตัวควบคุมทั่วไปในอุตสาหกรรม – เป็นการตั้งชื่อตัวควบคุมที่ใช้หลักคิดว่าชื่อของตัวควบคุมนั้นสื่อถึงระบบที่ตัวควบคุมมีหน้าที่รับผิดชอบ
 ระบบขับเคลื่อนทั่วไป – ระบบขับเคลื่อนทั่วไปเกี่ยวข้องกับระบบควบคุมมลพิษของยานพาหนะและเป็นชื่อตัวควบคุมเดียวที่มีการควบคุม (เป็นไปตามกฎระเบียบ) 
 ตัวควบคุมอื่น – ชื่อตัวควบคุมอื่น ๆ ทั้งหมดถูกกำหนดโดยผู้ผลิตอุปกรณ์เดิมแต่ละราย ตัวควบคุมเครื่องยนต์อาจมีชื่อแตกต่างกันไป เช่น "DME", "Enhanced Powertrain", "PGM-FI" และอื่น ๆ อีกมากมาย 
 ชุดควบคุมประตู (DCU)
 ชุดควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) – ระวังสับสนกับ ชุดควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นศัพท์ทั่วไปสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมด
 ชุดควบคุมพวงมาลัยเสริมกำลังไฟฟ้า (PSCU) – โดยทั่วไปตัวนี้จะถูกรวมอยู่ในชุดกำลังของ EPS
 ส่วนต่อประสานมนุษย์–เครื่องจักร (HMI)
 มอดูลควบคุมระบบขับเคลื่อน (PCM) – บางครั้งฟังก์ชันของชุดควบคุมเครื่องยนต์และมอดูลควบคุมระบบส่งกำลังจะถูกรวมเข้าไว้ในชุดเดียวที่เรียกว่ามอดูลควบคุมระบบขับเคลื่อน
 ชุดควบคุมเบาะนั่ง
 ชุดควบคุมความเร็ว (SCU)
 ชุดควบคุมการโทรสนเทศ (TCU)
 มอดูลควบคุมระบบส่งกำลัง (TCM)
 มอดูลควบคุมเบรก (BCM; ABS หรือ ESC)
 ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)

องค์ประกอบสำคัญ
 แกนหลัก 
 ไมโครคอนโทรลเลอร์
 หน่วยความจำ
 SRAM
 EEPROM
 แฟลช
 สัญญาณเข้า
 แรงดันไฟฟ้าและกราวด์
 สัญญาณเข้าแบบดิจิทัล
 สัญญาณเข้าแบบแอนะล็อก
 สัญญาณออก
 วงจรขับตัวกระตุ้น (เช่น หัวฉีด รีเลย์ วาล์ว)
 วงจรขับเอช-บริดจ์สำหรับเซอร์โวมอเตอร์
 สัญญาณลอจิก
 การเชื่อมโยงสื่อสาร
 ตัวเรือน
 ตัวรับส่งสัญญาณบัส (เช่น สำหรับ K-Line, CAN, Ethernet)
 ซอฟต์แวร์ฝังตัว
 บูตโหลดเดอร์
 ข้อมูลเมตาสำหรับระบุตัวตนของ ECU และซอฟต์แวร์, การจัดการเวอร์ชัน, ผลรวมตรวจสอบ
 รูทีนซอฟต์แวร์เชิงฟังก์ชัน
 ข้อมูลการกำหนดค่า

การออกแบบและพัฒนา
การพัฒนา ECU นั้นครอบคลุมทั้งส่วนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่จำเป็นต่อการทำงานตามที่คาดหวังจากมอดูลนั้น ๆ ECU สำหรับยานยนต์ได้รับการพัฒนาตาม V-model ช่วงหลังนี้ แนวโน้มคือการทุ่มเทเวลาและทรัพยากรจำนวนมากในการพัฒนามอดูลที่ปลอดภัยโดยปฏิบัติตามมาตรฐานต่าง ๆ เช่น ISO 26262 เป็นเรื่องยากที่จะพบว่ามีการพัฒนามอดูลขึ้นมาใหม่ทั้งหมดตั้งแต่เริ่มต้น การออกแบบมักเป็นแบบทำซ้ำและมีการปรับปรุงทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ การพัฒนา ECU ส่วนใหญ่ดำเนินการโดยซัพพลายเออร์ระดับ Tier 1 โดยอิงตามข้อกำหนดที่ได้รับจาก OEM

การทดสอบและตรวจสอบความถูกต้อง
ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ ผู้ผลิตจะดำเนินการ FMEA โดยละเอียดและการวิเคราะห์ความล้มเหลวอื่น ๆ เพื่อตรวจจับโหมดความล้มเหลวที่อาจนำไปสู่สภาวะไม่ปลอดภัยหรือสร้างความรำคาญแก่ผู้ขับขี่ การทดสอบและการตรวจสอบความถูกต้องอย่างครอบคลุมจะถูกดำเนินการเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการอนุมัติชิ้นส่วนการผลิต (PPAP) เพื่อสร้างความมั่นใจในด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ระบบวินิจฉัยบนรถ (OBD) ช่วยให้ข้อมูลเฉพาะเจาะจงที่เกี่ยวข้องกับระบบหรือส่วนประกอบที่ล้มเหลวหรือทำให้เกิดความล้มเหลวระหว่างการทำงานจริงและช่วยในการดำเนินการซ่อมแซม

การดัดแปลง
บางคนอาจต้องการดัดแปลง ECU ของตนเพื่อเพิ่มหรือเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันการทำงาน อย่างไรก็ตาม ECU สมัยใหม่มาพร้อมกับการล็อกป้องกันเพื่อป้องกันผู้ใช้จากการแก้ไขวงจรหรือเปลี่ยนชิป การล็อกป้องกันเหล่านี้เป็นรูปแบบหนึ่งของการจัดการสิทธิดิจิทัล (DRM) ซึ่งการหลีกเลี่ยงหรือถอดถอนถือเป็นสิ่งผิดกฎหมายในบางเขตอำนาจศาล ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐ DMCA กำหนดให้การหลีกเลี่ยง DRM เป็นอาชญากรรม แม้จะมีข้อยกเว้นที่อนุญาตให้เจ้าของยานยนต์บกสามารถหลีกเลี่ยงได้ หากจำเป็นสำหรับการวินิจฉัย ซ่อมแซม หรือการดัดแปลงที่ถูกต้องตามกฎหมาย (เช่น ที่ไม่ละเมิดกฎหมายที่เกี่ยวข้อง เช่น ข้อบังคับการปล่อยมลพิษ)

อ้างอิง

หมวดหมู่:ระบบควบคุมกำลัง
หมวดหมู่:เทคโนโลยีเครื่องยนต์
หมวดหมู่:ระบบหัวฉีดเชื้อเพลิง
หมวดหมู่:ระบบควบคุมเครื่องยนต์
หมวดหมู่:ส่วนประกอบเครื่องยนต์
หมวดหมู่:คอมพิวเตอร์ออนบอร์ด
หมวดหมู่:อะไหล่ยานยนต์
*