CHƯƠNG 1 : NHỮNG CƠ BẢN CỦA CƠ ĐIỆN TỬ
2.2. Cấu trúc hệ thống xe
2.2.1. Cấu trúc
Cấu trúc của một hệ thống đại diện cho kế hoạch xây dựng của nó. Nó mơ tả các đặc điểm hệ thống cấu tạo và hệ thống động lực nói chung. Cấu trúc thường được chỉ định trong một ngôn ngữ mô tả. Cơ chế dự thảo đặc biệt được sử dụng cho các yêu cầu cụ thể. Với cấu trúc là một kế hoạch xây dựng các cơng nghệ hiện thực hóa khác nhau, ngồi ra cấu trúc cịn là một phương tiện để chứng minh rằng các yêu cầu chức năng và không chức năng đã được đáp ứng trong dự thảo hệ thống, mặt khác phải cần có các quan điểm khác nhau về cấu trúc hệ thống. Ví dụ về điều này bao gồm:
Cấu trúc phần cứng.
Cấu trúc phần mềm.
Cấu trúc mạng trong lĩnh vực công nghệ hiện thực hóa.
Chi phí và tiêu thụ tài nguyên trong.
Lĩnh vực phân tích kinh tế.
Đối với lĩnh vực yêu cầu xã hội, các khía cạnh như an tồn, sẵn
có và tuân thủ pháp luật.
Các vấn đề phát sinh trong việc tích hợp các hệ thống con có cấu trúc khác nhau có thể được giảm bớt bằng phương pháp dựa trên cấu trúc.
2.2.2. Cấu trúc chức năng
Miền chuyển động của xe có nhiệm vụ đảm bảo việc kiểm soát chuyển động của xe cũng như sự ổn định hướng của nó. Nhiệm vụ này có thể được chia thành nhiều cấp độ khác nhau (Hình 2.3).
Hình 2.3 Cấp độ trong miền chuyển động ô tô
Cấp độ điều hướng là nơi chứa các công cụ lập kế hoạch cho tuyến đường lái xe. Đây chỉ là thơng tin trong tự nhiên và khơng có ảnh hưởng hay can thiệp vào chuyển động của xe
Ở cấp độ hướng dẫn, các quyết định của người lái xe được thực hiện bằng tay lái và chân ga nhưng vẫn hiển thị các hệ thống khác nhau để hỗ trợ cho việc lái xe (ví dụ: ACC, hệ thống điều khiển chủ động). Ở cấp độ này, tài xế có thể tắt các hệ thống hỗ trợ bất cứ lúc nào.
Ở cấp độ ổn định, nếu các thơng số của cấp độ xử lý nằm ngồi phạm vi của các biến an tồn thì các hệ thống con sẽ thay đổi các quyết định đó (ví dụ: ABS, ESP). Đây có thể là trường hợp khi vào cua hoặc chẳng hạn trên bề mặt đường ướt.
Ở mức độ ổn định, khi mà đã điều chỉnh các biến cho đúng cho các hoạt động của bộ chấp hành thì thơng tin về mơi trường (ví dụ: điều kiện đường xá, nhiệt độ khơng khí, tín hiệu cảm biến mưa), các biến vẫn được yêu cầu tại các cấp độ khác
nhau cho các việc thực hiện liên quan đến biến đó.
Các tác vụ này có thể được gán cho các thành phần chức năng, chúng được hiểu là các yếu tố cấu trúc của cấu trúc chức năng. Bằng cách này, thông tin thành phần trình điều khiển chức năng đại diện cho các nhiệm vụ của cấp độ điều hướng, để thông báo cho người lái xe về tuyến đường lái xe đã được xác định bằng hệ thống bản đồ (Hình 2.2). Việc điều khiển ơ tơ thể hiện mức độ hướng dẫn, và can thiệp ổn định các nhiệm vụ của cấp độ ổn định. Việc điều phối chuyển động xe xác định các biến chính xác cho bộ truyền động, ví dụ: của ổ đĩa và hệ thống cân bằng điện tử (ESP)
(Hình 2.4) Cho thấy rằng khi xe chuyển động thì các thành phần chức năng của cấp độ hướng dẫn, mức độ ổn định và bộ truyền động xe có liên với nhau như thế nào. Ngoài ra, mối quan hệ giao tiếp giữa các thành phần và sự tương tác với các miền khác cũng được đặc trưng trong mơ hình, ví dụ: thân xe và nội thất.
Hình 2.4 Ví dụ về cấu trúc chức năng cho miền chuyển động của xe
Cũng giống như cách mà chuyển động của xe được tinh chỉnh, các thành phần chức năng này yêu cầu thêm chi tiết cho đến khi các thành phần tinh chỉnh thể hiện được tính có thể quản lý, được phân tách rõ ràng để thực hiện linh hoạt, mơ đun hóa thơng qua các cơng nghệ hiện thực khác nhau. Giao diện phải được xác định giữa các thành phần để cho phép giao tiếp và trao đổi dữ liệu. Ví dụ, điều khiển hộp số đưa ra
yêu cầu thông qua hệ thống quản lý động cơ để giảm mơ-men xoắn cụ thể là trong q trình sang số. Giá trị này được trao đổi như một biến vật lý thơng qua giao diện.
Với sự tích hợp vào một mơ hình có phương pháp phù hợp, cấu trúc chức năng là điểm khởi đầu cho các giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển.
2.2.3. Triển khai cho cấu trúc hệ thống
Để triển khai các chức năng mới thì số lượng đường truyền mạng phải tăng theo, có thể sử dụng hệ thống hỗ trợ lái xe ACC (điều khiển hành trình chủ động) để làm ví dụ minh họa. Chủ động, lái cùng làn được thực hiện nhờ kết nối hệ thống kiểm sốt hành trình và kiểm sốt khoảng cách kết hợp với hệ thống quản lý động cơ, hệ thống phanh, hộp số và buồng lái. Ở đây, các hệ thống con từ các miền truyền động, khung gầm và thơng tin giải trí (tương tác với trình điều khiển) được sử dụng để hiện thực hóa chức năng mới với mức chi phí tối thiểu.
Quyết định bị ảnh hưởng bởi các yêu cầu phi chức năng như là sự an toàn, chi phí hoặc nguồn có sẵn. Ngồi các u cầu chức năng, các yêu cầu này chủ yếu xác định “làm thế nào” để chức năng được thực hiện. “Làm thế nào” được mô tả bởi cấu trúc hệ thống. Yêu cầu khác nhau dẫn đến cấu trúc hệ thống khác nhau.
2.2.4. Khái niệm CARTRONIC®
Với khái niệm cấu trúc CARTRONIC®, tất cả các nhiệm vụ điều khiển vịng kín và vịng hở trong xe đã được cấu trúc theo logic, chức năng được mơ hình hóa dưới dạng cấu trúc chức năng. Các chức năng được phân định, thực hiện các yêu cầu chức năng cụ thể đã được thể hiện bằng các yếu tố cấu trúc được xác định. Cấu trúc chức năng, tức là mô tả cấu trúc, thể hiện sự phân cấp của các hệ thống con xuống kích thước có thể quản lý. Tương tác giữa các yếu tố của cấu trúc chức năng đã được mô tả bởi mối quan hệ giao tiếp. Sử dụng khái niệm cấu trúc có thể dẫn đến các cấu trúc chức năng khác nhau, nên việc đạt được sự đồng nhất về các nhiệm vụ và giao diện là điều cần thiết. Cần phải chọn các giao diện đã dựa trên các biến vật lý do đó các khía cạnh được hỗ trợ như khả năng sử dụng lại và khả năng thay thế lẫn nhau.
Hệ thống ô tơ với tất cả các nhiệm vụ vịng mở và khép kín đã được tách ra thành các hệ thống con thực hiện các nhiệm vụ được xác định rõ ràng. Các hệ thống con này bao gồm quản lý động cơ, hệ thống phanh, điều khiển hộp số, ACC, quản lý
ánh sáng, vv Các mức độ khác nhau của chi tiết cấu trúc chức năng có thể được gán cho hệ thống và các cấp hệ thống con (Hình 2.5). Do đó, có thể tạo khung phát triển cho các thành phần chức năng được chọn và các nhóm thành phần để thực hiện cơ sở dưới dạng một phần để hiện thực .
Hình 2.5 : Cấu trúc chức năng
Điều này địi hỏi một q trình phát triển riêng biệt và khai thác được sự liên kết giữa các hệ thống con. Các khung phát triển phải xem xét các sự tương tác và nội dụng giao diện của từng miền riêng lẻ với các thành phần khác của chiếc xe, như trường hợp với một hệ thống được nối mạng như ACC, chẳng hạn
Bosch đã giới thiệu khái niệm này với Sáng kiến Autosar (Workpackage 10.x).