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出典：Locha79 / Dreamstime.com
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多くの部門を持つ大規模な組織のように、車には適切に動作するために相互に通信する必要がある多くのシステムがあります。これは、コントローラーエリアネットワークによって処理されます。
過去何年かの間、日陰の木の整備士は自分の自動車をある程度簡単に診断して修理することができました。今日では、より高度な技術とコンピューターのノウハウが必要になる場合があります。あなたの車は単なる機械的な運搬手段ではなく、非常に複雑なコンピューターシステムです。実際、あなたの車には、バスネットワークアーキテクチャに沿ってリンクされたコンピューターノードのコレクションを含めることさえできます。ノードはECUと呼ばれ、バストポロジはController Area Network（CAN）と呼ばれます。
電子制御ユニット
電子制御ユニット（ECU）は、今日の自動車の電気システムを制御するデバイスの総称です。 ECUには多くの種類があり、その機能はさまざまです。高度に設計された車の中には、100個ものECUが含まれる場合があります。これらは、以下を含むさまざまな機能を実行します。
- エンジン制御
- トランスミッション制御
- ブレーキ制御
- スピードアシスト
- パークアシスト
- 自動空調
- けん引制御
- アンチロックブレーキシステム制御
命名法は、自動車メーカーによって異なる場合があります。エンジンを管理するECUは、エンジン制御モジュール（ECM）またはエンジン制御ユニット（ECU）と呼ばれます。汎用の電子制御ユニットまたは特定のエンジン制御モジュールのいずれかを指すECUのこの重複した使用は、混乱の原因となります。多くの場合、エンジン制御モジュールとトランスミッションを制御するユニットは、パワートレイン制御モジュール（PCM）と呼ばれるECUに統合されています。多くの人々は、ECMまたはPCMを自動車の「CPU」と考えています。真実は、自動車全体に設置されたさまざまなECUが個別の操作を実行し、自動車ネットワークアーキテクチャ内の個々のノードとして機能することです。 （現代の自動車に見られる技術の詳細については、「新しい自動車の購入... Er、コンピューター」を参照してください。）
製造業者は、車両の技術を改善および前進させるという野心的な目標を追求してきました。 2016年の自動車技術における10の主要な進歩のComputerworldのリストは、主にこの新しく発展しているコンピューター環境のために可能になりました。設計者は、搭載コンピューターを使用して、理想的な空燃比14.7〜1を目標とするなど、さまざまな方法で最適化を目指しています。
ECUは、これらの改善プロセスを自動かつリアルタイムで行います。閉ループシステムでは、複数のセンサーがネットワークから情報を収集し、最良の結果を得るために必要な介入を提供するアクチュエーターにコマンドを送信します。センサーの出力は、車が何をしているかをシステムに伝えます。その後、新しい指示の入力により必要な修正が行われます。 ECUは、次のようなセンサーによって提供される情報を利用します。
- エンジン冷却水温度センサー
- 気温センサー
- マニホールド絶対圧センサー
- マスエアフローセンサー
- アイドルエアコントローラー
- クランクシャフト・センサー
- カムシャフトセンサー
- 酸素センサー
- ノックセンサー
ECUのコンポーネントには、A / Dコンバーター、D / Aコンバーター、シグナルコンディショナー、通信チップ、計器クラスター、スマートセンサーが含まれます。アナログとして入力される情報は、電子処理のためにデジタルに変換できます。このデータはすべて、バストポロジに沿って送信されます…
コントローラエリアネットワーク
これは実際には、自動車全体のさまざまなECUと通信するデジタルコンピューターネットワークです。各ECUノードは、車両の機械的および電気的コンポーネントとのインターフェースとして、情報の入出力を処理します。周囲温度、冷却液温度、空気流量、加速位置などの入力が処理され、燃料噴射、点火タイミング、ターボブーストなどとして作動します。 CANネットワークは、継続的なフィードバックループを提供します。
CANプロトコルスタックは、OSIモデルの2つの下位層と比較できます。 OSI物理層は、CANモデルの3つの物理層と相関しています。データリンク層は、CANの論理リンク制御（LLC）およびメディアアクセス制御（MAC）層とのパリティを見つけます。この技術の詳細については、ISO 11898-1：2015-道路車両-コントローラーエリアネットワーク（CAN）を参照してください。
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コントローラーエリアネットワークバスは、1983年にRobert Bosch GmbHによって導入されました。各CANノードには、マイクロコントローラー、CANコントローラー、およびCANトランシーバーが含まれています。 CANは、11ビットの識別子（標準形式）または29ビットの識別子（18ビットを追加した拡張形式）を使用するベースのプロトコルです。CANバスコンポーネントには、ハードウェアとソフトウェア（実際にはファームウェア）が含まれます。これらは、追加のチップまたはソフトウェアコマンドで実際に調整および変更できます。
CANは、調停プロセスを使用して、イーサネットプロトコルのCSMA / CDと同様のトラフィックを調整します。車両技術では、TDMAを使用して最大10メガビット/秒で動作するFlexrayや、単線シリアルネットワークプロトコルであるLocal Interconnect Network（LIN）など、他の方法でCANを補完できます。 Flexrayをイーサネットに置き換えるための考慮事項がいくつかあります。これにより、いくつかの顕著な利点が得られます。 CANバスは、次の技術で知られる5つのプロトコル標準の1つです。
オンボード診断（OBD）
OBD-IIは1996年に元のOBDに取って代わりました。当初は政府規制を満たすために排出量を管理することを目標としていましたが、新しい標準は多くの機能を含むように進化しました。デジタル診断として、OBD-IIはhttp://www.troublecodes.net/にあるコードの大規模なデータベースを利用します。たとえば、コードP0171は「システムがスリムすぎる」ことを意味する一般的なパワートレインコードです。5桁のコードは次のように表されます。
- –エリア（ボディ、シャーシ、パワートレイン、U –ネットワーク）
- ＃-メーカーのコード
- ＃-システム
- ＃-特定のトラブル
- ＃-特定のトラブル
OBD-IIコードは、さまざまな方法で車両から取得できます。ほとんどの自動車部品店は、ダッシュの下のコンピューターポートに差し込むデバイスを持ち出します。または、自分でスキャナーツールを入手し、Wikihowの説明に従ってコードを読むこともできます。適切なケーブル、ラップトップ、専用ソフトウェアを使用して、車のコンピューターにハッキングすることもできます。グラフィックインターフェイスの一部は、車のコンピューターの内部動作に関する非常に優れた洞察を提供します。あなたが行うハッキングはあなた自身のリスクであり、このウェブサイトで推奨されていないことに注意してください！ （車両のクラウド接続については、「車両向けクラウドコンピューティング：明日のハイテク車」を参照してください。）
結論
あなたの車はコンピューターだと言いました。実際、あなたの車は複雑なネットワーク内の複数のコンピューターでできているようです。後期モデルの自動車のマイクロプロセッサは、洗練されたエンジン制御、高度な診断、新しい安全性または快適性機能、さらには配線の削減さえも可能にします。この最先端の車両コンピューティングの利点は非常に大きな利点をもたらしますが、家庭用車両の修理のシンプルさはもうなくなったと言う人もいます。
幼い頃、父親と一緒に自分の車で部品を交換したり、タイミングを調整したり、燃料混合物を操作したり、ブレーキに取り組んだりして、何時間も過ごしました。彼は第二次世界大戦で航空整備士であり、工場で電気技師として32年間働いていました。車の修理に関して、私の理解が彼にろうそくを保持できるとは想像もしていませんでした。ここで、ネットワークエンジニアとしてのこれらの年月がすべてここに適用されるのではないかと考えています。テレビシリーズ「ナイトライダー」のデビッドハッセルホフの車KITTのように、車が自覚するのにどれくらいの時間がかかるのかと思っています。進行を止めることはできません。