ความแตกต่างระหว่าง VCU และ ECU คืออะไร?

การแนะนำ

ในขณะที่อุตสาหกรรมยานยนต์ก้าวหน้าไปสู่การใช้พลังงานไฟฟ้าสถาปัตยกรรมภายในของยานพาหนะกำลังอยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ รถยนต์แบบดั้งเดิมซึ่งพึ่งพาเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) นั้นถูกสร้างขึ้นด้วยระบบกระจายอำนาจที่จัดการโดยหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก (ECUs) อย่างไรก็ตามยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) ได้แนะนำข้อกำหนดใหม่สำหรับการประสานงานแบบเรียลไทม์การจัดการพลังงานและพฤติกรรมที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ระบบควบคุมรูปแบบใหม่ได้เกิดขึ้น - หน่วยควบคุมยานพาหนะ (VCU)

ในขณะที่ทั้ง ECUS และ VCUs มีความสำคัญต่อยานพาหนะที่ทันสมัยบทบาทหน้าที่และความสำคัญของพวกเขาแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของ EV บล็อกนี้สำรวจความแตกต่างระหว่างชุดควบคุมยานพาหนะและชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์โดยเน้นบทบาทของพวกเขาใน EV นอกจากนี้เรายังจะเจาะลึกว่าส่วนประกอบเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของยานพาหนะประสิทธิภาพการใช้พลังงานความปลอดภัยและแนวโน้มในอนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของยานพาหนะ

ECU (ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์) คืออะไร?

ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) เป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่ฝังอยู่ภายในยานพาหนะที่จัดการฟังก์ชั่นเฉพาะ ECU แต่ละตัวมักจะรับผิดชอบโดเมนหรือฟังก์ชั่นเดียวภายในยานพาหนะ ในยานพาหนะน้ำแข็งแบบดั้งเดิมคุณอาจพบ ECU ที่จัดการเครื่องยนต์ (โมดูลควบคุมเครื่องยนต์ - ECM), การส่งสัญญาณ (โมดูลควบคุมการส่งสัญญาณ - TCM) หรือระบบเบรก (โมดูลควบคุมเบรก - BCM)

ฟังก์ชั่นสำคัญของ ECUS:

• การจัดการเครื่องยนต์: ควบคุมการฉีดเชื้อเพลิงเวลาติดไฟการบริโภคอากาศและการปล่อยมลพิษ
• การควบคุมการส่งสัญญาณ: จัดการการเปลี่ยนเกียร์การมีส่วนร่วมคลัทช์และการกระจายแรงบิด
• ระบบถุงลมนิรภัย: ปรับใช้ถุงลมนิรภัยเพื่อตอบสนองต่ออินพุตเซ็นเซอร์ในระหว่างการชน
• ABS (ระบบเบรกป้องกันล็อค): ป้องกันไม่ให้ล้อล็อคระหว่างการเบรกอย่างหนัก
• Infotainment และการนำทาง: จัดการมัลติมีเดีย, GPS และอินเทอร์เฟซผู้ใช้

คุณสมบัติ:

• สถาปัตยกรรมแบบแยกส่วน: ECU แต่ละตัวทำงานอย่างอิสระช่วยให้สามารถเปลี่ยนส่วนประกอบได้ง่ายขึ้น
• การประมวลผลแบบเรียลไทม์: ใช้ข้อมูลเซ็นเซอร์เพื่อทำการคำนวณและดำเนินการทันที
• การสื่อสารแบบมีสาย: สื่อสารกับ ECU อื่น ๆ ผ่านโปรโตคอล Can, Lin หรือ Flexray

ในยานพาหนะน้ำแข็งจำนวน ECU โดยเฉลี่ยสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 70 ถึง 100 ในขณะที่โมดูลนี้มีข้อได้เปรียบ แต่ก็สามารถนำไปสู่การเดินสายที่ซับซ้อนและน้ำหนักของระบบที่เพิ่มขึ้น

VCU (ชุดควบคุมยานพาหนะ) คืออะไร?

ชุดควบคุมยานพาหนะ (VCU) เป็นระบบควบคุมส่วนกลางที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าและไฮบริด ซึ่งแตกต่างจาก ECU แบบดั้งเดิมซึ่งทำงานอย่างอิสระ VCU ดูแลและรวมการทำงานของระบบย่อยหลายระบบภายในยานพาหนะ มันมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพการใช้พลังงานการประสานงานของมอเตอร์และประสิทธิภาพของยานพาหนะโดยรวม

ฟังก์ชั่นสำคัญของ VCU ใน EVS:

• การจัดการแรงบิด: กำหนดจำนวนพลังงานที่มอเตอร์ไฟฟ้าควรส่งมอบตามอินพุตของผู้ขับขี่และสภาพการขับขี่
• การประสานงานแบตเตอรี่: ทำงานอย่างใกล้ชิดกับระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) เพื่อตรวจสอบการชาร์จอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้า
• การเบรกแบบปฏิรูป: ควบคุมการจับพลังงานจลน์และการแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าในระหว่างการเบรก
• การจัดการความร้อน: ควบคุมระบบระบายความร้อนสำหรับมอเตอร์แบตเตอรี่และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ
• การจัดการการชาร์จ: อินเทอร์เฟซกับเครื่องชาร์จออนบอร์ดและสถานีชาร์จภายนอก

คุณสมบัติ:

• การควบคุมส่วนกลาง: รวมฟังก์ชั่นต่าง ๆ เพื่อการจัดการข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการตัดสินใจ
• ซอฟต์แวร์เฉพาะ EV: มีอัลกอริทึมที่ซับซ้อนสำหรับการกระจายพลังงานการฟื้นฟูพลังงานและการตรวจจับความผิดพลาด
• ศูนย์กลางการสื่อสาร: ทำหน้าที่เป็นโหนดกลางในเครือข่ายอิเล็กทรอนิกส์ของยานพาหนะ

ในสาระสำคัญ VCU เป็นเหมือนผู้จัดการทั่วไปที่รับรองว่าทุกแผนก (มอเตอร์แบตเตอรี่เบรก) ทำงานร่วมกันเพื่อมอบประสบการณ์การขับขี่ที่ปลอดภัยมีประสิทธิภาพและสนุกสนาน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง VCU และ ECU

ในขณะที่ทั้ง VCUS และ ECUs มีความสำคัญต่อการทำงานของยานพาหนะ แต่พวกเขาแตกต่างกันอย่างมากในสถาปัตยกรรมวัตถุประสงค์และแอปพลิเคชัน

ในยานพาหนะแบบดั้งเดิม ECUs มีความจำเป็นสำหรับการใช้งานที่แยกได้ ในทางตรงกันข้าม VCU ในยานพาหนะไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมหลักการรวมและประสานระบบย่อยทั้งหมดเพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

VCU ทำงานอย่างไรในรถยนต์ไฟฟ้า

อันชุดควบคุมยานพาหนะใน EVSเป็นส่วนประกอบแบบบูรณาการสูงที่ดำเนินการจัดการแบบเรียลไทม์ของระบบยานพาหนะทั้งหมด นี่คือรายละเอียดของการดำเนินการ:

. การควบคุมระบบส่งกำลัง

เมื่อคนขับกดคันเร่งคันเร่ง VCU จะคำนวณคำขอแรงบิดและส่งคำสั่งไปยังอินเวอร์เตอร์ซึ่งขับมอเตอร์ไฟฟ้า สิ่งนี้จะต้องเกิดขึ้นทันทีและปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงในภูมิประเทศโหลดหรือสถานะแบตเตอรี่

ข. การจัดการแบตเตอรี่และพลังงาน

VCU สื่อสารอย่างต่อเนื่องกับ BMS ถึง:

• ตรวจสอบสุขภาพของแบตเตอรี่ (สถานะของสุขภาพ - SOH)
• ประเมินพลังงานที่มีอยู่ (สถานะของประจุ - SOC)
• สมดุลแรงดันไฟฟ้าของเซลล์
• ปรับอัตราการชาร์จ

ค. เบรก

โดยการแปลงพลังงานจลน์กลับเป็นพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ในระหว่างการชะลอตัว VCU จะช่วยขยายช่วงของยานพาหนะ มันกำหนดการผสมผสานที่ดีที่สุดระหว่างการเบรกเชิงกลและการปฏิรูป

d. กฎระเบียบความร้อน

มอเตอร์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความไวต่ออุณหภูมิ VCU เปิดใช้งานระบบทำความเย็นหรือทำความร้อนตามที่ต้องการเพื่อให้มั่นใจว่าส่วนประกอบทำงานภายในขอบเขตที่ปลอดภัย

ก. ฟังก์ชั่นความปลอดภัย

VCU รวมถึงกลไกการวินิจฉัยและความผิดพลาด มันสามารถตรวจจับความผิดปกติและเริ่มต้นมาตรการป้องกันเช่นการ จำกัด พลังงานออกคำเตือนหรือปิดยานพาหนะอย่างปลอดภัย

ความสำคัญของชุดควบคุมรถยนต์ไฟฟ้า

ชุดควบคุมยานพาหนะไฟฟ้ามีความสำคัญต่อการทำงานและประสิทธิภาพที่เหมาะสมของยานพาหนะไฟฟ้าที่ทันสมัย หน่วยสืบราชการลับส่วนกลางของมันช่วยให้มั่นใจได้ว่าการใช้พลังงานที่ดีที่สุดการประสานงานที่ดีขึ้นของระบบย่อยและมาตรฐานความปลอดภัยที่สูงขึ้น

ประโยชน์หลัก:

• ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น: กลยุทธ์การควบคุมอัจฉริยะช่วยลดการสูญเสียพลังงานและเพิ่มช่วง
• ความซับซ้อนที่ลดลง: การจัดการแบบรวมศูนย์ช่วยลดความต้องการ ECUs แยกต่างหากหลายสิบ
• ความปลอดภัยที่ได้รับการปรับปรุง: การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ช่วยให้การจัดการความล้มเหลวเชิงรุก
• ประสบการณ์การใช้งานที่ชาญฉลาด: คุณสมบัติการปรับตัวเช่นโหมดไดรฟ์, เวกเตอร์แรงบิดและการปรับแต่งเบรกแบบปฏิรูปได้รับการเปิดใช้งาน
• การเชื่อมต่อ: รองรับยานพาหนะกับกริด (V2G), ยานพาหนะกับบ้าน (V2H) และการสื่อสารระหว่างยานพาหนะกับโครงสร้างพื้นฐาน (V2X)

VCUs เป็นสิ่งที่ทำให้การขับขี่ด้วยไฟฟ้าที่ชาญฉลาดมีประสิทธิภาพและปลอดภัยเป็นไปได้

EVs ยังคงใช้ ECU หรือไม่?

แม้จะมีความโดดเด่นของ VCUs ใน EVs แต่ ECU ยังไม่ได้ล้าสมัย ECUs หลายคนยังคงอยู่ร่วมกับ VCU เพื่อจัดการฟังก์ชั่นส่วนบุคคลที่ไม่จำเป็นต้องมีการประสานงานกลาง

ตัวอย่างของ ECU ที่ยังคงใช้ใน EVS:

• โมดูลควบคุมถุงลมนิรภัย
• ระบบสาระบันเทิง ECU
• ECU ควบคุมสภาพอากาศ
• ADAS ECU (ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง)
• การควบคุมแสง ECU

การรวมเข้ากับ VCU:

VCU ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางกลางในขณะที่ ECU อื่น ๆ ทำงานเช่นโหนดพิเศษ

สถาปัตยกรรมไฮบริดนี้ให้ความยืดหยุ่นและซ้ำซ้อน

เมื่อยานพาหนะเคลื่อนไปสู่คำจำกัดความของซอฟต์แวร์ที่มากขึ้นฟังก์ชั่นเพิ่มเติมอาจถูกรวมเข้ากับ VCU หรือหน่วยคอมพิวเตอร์ที่มีลำดับสูงกว่า อย่างไรก็ตามสำหรับตอนนี้ ECUs ยังคงเป็นส่วนสำคัญของภูมิทัศน์ยานยนต์

แนวโน้มในอนาคตในระบบควบคุมยานพาหนะ

ระบบควบคุมยานพาหนะมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วขับเคลื่อนด้วยความก้าวหน้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซอฟต์แวร์และการเชื่อมต่อ นี่คือแนวโน้มบางส่วนในอนาคตที่จะกำหนดหน่วยควบคุมยานพาหนะรุ่นต่อไป:

. สถาปัตยกรรม zonal

แทนที่จะเป็น ECUs เฉพาะฟังก์ชั่นยานพาหนะจะถูกออกแบบมาพร้อมกับหน่วยควบคุมโซน (เช่นโซนด้านหน้า, โซนด้านหลัง) แต่ละโซนจัดการกับฟังก์ชันหลายฟังก์ชันลดความซับซ้อนของการเดินสายและเพิ่มความน่าเชื่อถือ

ข. ยานพาหนะที่กำหนดซอฟต์แวร์ (SDVs)

หน่วยควบคุมเช่น VCU กำลังกลายเป็นแพลตฟอร์มสำหรับการอัปเดตซอฟต์แวร์ การอัปเดต Over-the-Air (OTA) ช่วยให้ผู้ผลิตแก้ไขข้อบกพร่องเพิ่มคุณสมบัติหรือเพิ่มประสิทธิภาพโดยไม่ต้องแทรกแซงทางกายภาพ

ค. AI และการเรียนรู้ของเครื่องจักร

VCU ในอนาคตอาจใช้ AI เพื่อวิเคราะห์รูปแบบการขับขี่ทำนายความต้องการการบำรุงรักษาหรือเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบตเตอรี่ การเปลี่ยนแปลงนี้จากการตอบโต้เป็นการควบคุมการทำนายคือการเปลี่ยนแปลง

d. โฟกัสความปลอดภัยทางไซเบอร์

เมื่อยานพาหนะเชื่อมต่อกัน VCUS จะรวมโปรโตคอลความปลอดภัยขั้นสูงรวมถึงการสื่อสารที่เข้ารหัสและระบบตรวจจับการบุกรุกเพื่อป้องกันการแฮ็ค

ก. การรวม ECUS

เพื่อลดต้นทุนและน้ำหนักผู้ผลิตรถยนต์กำลังรวม ECU VCU ที่ทรงพลังสามารถแทนที่ ECU หลายตัวทำให้การออกแบบและปรับปรุงความเร็วในการสื่อสารง่ายขึ้น

บทสรุป

วิวัฒนาการจากหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECUS) ไปยังหน่วยควบคุมยานพาหนะ (VCUS) ทำเครื่องหมายการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในวิศวกรรมยานยนต์ ECUs ยังคงมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการระบบพิเศษ แต่เป็น VCU ที่กำหนดประสิทธิภาพประสิทธิภาพและความปลอดภัยของยานพาหนะไฟฟ้า

โดยทำหน้าที่เป็นสมองส่วนกลางของยานพาหนะไฟฟ้าหน่วยควบคุมยานพาหนะใน EV ประสานการควบคุมมอเตอร์การจัดการแบตเตอรี่การเบรกแบบปฏิรูปและอื่น ๆ ชุดควบคุมยานพาหนะไฟฟ้าไม่ได้เป็นเพียงการทดแทน ECU เท่านั้น - เป็นการอัพเกรดที่สมบูรณ์ในด้านข่าวกรองการรวมและความสามารถ

ในขณะที่ EVs ยังคงได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และเมื่ออุตสาหกรรมเปลี่ยนไปสู่ความเป็นอิสระและการเชื่อมต่ออย่างเต็มที่บทบาทของ VCU จะเติบโตอย่างมีความสำคัญเท่านั้น การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่าง VCU และ ECU เป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่เกี่ยวข้องในการออกแบบการผลิตหรือการใช้ยานพาหนะที่ทันสมัย