Sterowniki elektroniczne w nowoczesnych pojazdach z reflektorami LED

Przydatna wiedza i cenne wskazówki na temat sterowników elektronicznych w nowoczesnych pojazdach z reflektorami LED.

Cyfryzacja układów oświetlenia, stale rosnąca złożoność techniczna zmiennych funkcji, prowadzą do coraz wyższych wymagań wobec elektroniki oświetleniowej Ukierunkowane sterowanie poszczególnymi diodami LED umożliwia optymalny rozkład światła i intensywność oświetlenia, zapewniając kierowcy najlepszą widoczność drogi w każdej sytuacji. Ponadto precyzyjne sterowanie umożliwia wyeliminowanie oślepiania innych użytkowników dróg.

Wskazówka dotycząca bezpieczeństwa Poniższe informacje i porady praktyczne zostały przygotowane przez firmę HELLA w celu zapewnienia profesjonalnego wsparcia dla warsztatów samochodowych. Informacje udostępnione na tej stronie powinny być wykorzystywane tylko przez odpowiednio wykwalifikowany personel.

 

Budowa i funkcja sterowników elektronicznych w nowoczesnych pojazdach z reflektorami LED: Budowa

Oprócz znanych już zastosowań świateł LED, takich jak światło do jazdy dziennej, światło pozycyjne, światło tylne czy kierunkowskaz, w technologii LED wykonane są coraz częściej również światła mijania i światła drogowe. Do działania tych funkcji niezbędne są dodatkowe sterowniki.

 

Głównym zadaniem sterowników świateł jest sterowanie i monitorowanie poszczególnych funkcji świateł w reflektorze. Oprócz centralnego sterowania wszystkimi funkcjami oświetlenia realizowane są również dodatkowe zadania koordynacyjne, takie jak dynamiczne dopasowanie rozkładu światła w systemach oświetlenia adaptacyjnego indywidualnie do aktualnej sytuacji na drodze. W pojazdach z asystentem świateł drogowych sterowniki połączone w systemie sterują aktywacją poszczególnych diod LED w zależności od sytuacji i zapotrzebowania. Dzięki temu intensywność światła jest regulowana indywidualnie.

 

Najnowocześniejsze reflektory LED najnowszych generacji, np. w VW Touareg, Audi A7 czy A8, są coraz częściej sterowane cyfrowo.

 

W zależności od pojazdu i systemu można zastosować kilka różnych rodzajów sterowników. Sterowniki są montowane zazwyczaj bezpośrednio na obudowie reflektora.

 

Przykładowe rozmieszczenie sterowników (modułów zasilania) na reflektorze Matrix LED.

STEROWNIK HELLA AUDI A7

W samochodzie Audi A7 w wariantach reflektorów LED zastosowano sterownik, który posiada skalowalną koncepcję z 4, 6 lub 8 kanałami i jest optymalnie dostosowany do sterowania różnymi funkcjami świetlnymi w reflektorze LED. Dzięki temu 32 diody modułu LED HD-Matrix mogą być sterowane indywidualnie. Dodatkowo nadaje ciekawy charakter sygnaturze świateł do jazdy dziennej, które w A7 składają się z dwunastu segmentów świetlnych. Tutaj reflektory pokazują „świetlną choreografię” po otwarciu zamka drzwi. Na koniec jazdy animacja odbywa się w odwrotnej kolejności. Ponadto sterownik steruje również pracą dynamicznych kierunkowskazów. Sterownik jest wyposażony również w tryb „fail safe”. Dzięki temu w przypadku awarii nadal zapewnione jest wystarczające oświetlenie.

Dane techniczne
Wymiary88 x 130 x 25 mm (dł. x szer. x wys.)
Masa300 g
Zakres temperatur roboczych-40°C – 105°C
Kanały LED8
Wyjścia LED3 – 8 Napięcie 2 - 60 V Prąd 100 -1400 mA Moc 40 W na kanał / maks. 90,120 lub 150 W
Stopień ochronyIP6K9K2
Funkcje
  • Matrix Beam
  • Światła drogowe
  • Światła mijania (przód, zasięg)
  • (dynamiczne) Światła do jazdy dziennej
  • (dynamiczne) Kierunkowskazy patrz wyżej
  • (dynamiczne) Światła pozycyjne patrz wyżej
  • Dynamiczna regulacja poziomu
  • Sterowanie silnikami krokowymi
Interfejs pojazdu
  • Zasilanie zacisk 30
  • Masa
  • Magistrala CAN
Cechy szczególne
  • Komunikacja CAN z modułem BCM (Body Control Modul)
  • Możliwość równoległego sterowania obciążeniem LED z obu kanałów
  • Interfejs diagnostyczny wraz z monitorowaniem błędów przez CAN
  • Komunikacja LIN z innymi sterownikami

Budowa sterownika LED: Budowa

Płytka drukowana z elementami elektronicznymi jest zamontowana bezpośrednio w dolnej części obudowy. Aby zapewnić optymalne odprowadzanie ciepła, zastosowano tu metalową obudowę z radiatorem.

 

Nad płytką drukowaną umieszczona jest również płytka ekranująca, która zapobiega wpływowi zakłóceń elektromagnetycznych lub wysokiej częstotliwości na działanie sterownika. Metalowy ekran pochłania sygnały zakłócające i odprowadza je poprzez odpowiednie uziemienie. Górna część obudowy składa się z plastikowej osłony, która jest przypięta i przykręcona do dolnej części obudowy. Dodatkowo wokół wtyczki przyłączeniowej jest zamontowana uszczelka, która zapobiega zanieczyszczeniu lub zawilgoceniu pomiędzy sterownikiem a obudową reflektora.

Inny sterownik świateł HELLA jest stosowany w reflektorach LED, np. w samochodach marki Porsche.

 

Za pomocą tego sterownika realizowane są następujące funkcje.

 

  • Zasilanie świateł mijania, drogowych i do jazdy dziennej
  • Zasilanie wewnętrznych urządzeń peryferyjnych +5 V i +12 V (3 transformatory napięciowe)
  • Wykrywanie kierunku jazdy prawo/lewo
  • Sterowanie funkcjami zewnętrznymi (np. oświetlenie zakrętów)
  • Sterowanie wentylatorami w reflektorze
  • Integracja do siedmiu wejść sygnałowych do kodowania klas temperatury lub światła

Architektura sprzętowa: Budowa

Do sterowania nowoczesnymi reflektorami LED wymagany jest sterownik, aby spełnić specyficzne wymagania technologii LED oraz szeroką gamę zastosowań.

 

Sterownik LMS firmy HELLA został zaprojektowany tak, aby zapewnić maksymalną elastyczność poprzez dostosowanie zestawu danych do danego reflektora i zainstalowanych komponentów.

 

Funkcje Matrix Beam z przyciemnionymi przejściami i animacjami (np. Coming home / Leaving home) mogą być skonfigurowane przez zestaw danych, podkreślając cechy rozpoznawcze samochodu. Ponadto sterownik może być konfigurowany w stopniach rozbudowy sprzętowej.

 

Sterownik w systemie pojazdu jest sterowany poprzez magistralę CAN, która oprócz rzeczywistego zasilania dostarcza istotnych danych wejściowych. Urządzenie otrzymuje wszystkie informacje ze sterownika sieci pokładowej poprzez wejście danych. Na wyjściu dostępnych jest do 8 kanałów LED, z których wszystkie są ściemniane z modulacją szerokości impulsu (PWM), a w niektórych przypadkach mogą obsługiwać kilka funkcji oświetlenia na kanał. Ponadto urządzenie posiada różne wyjścia sterowników high-side, a także sterowanie wentylatorem, co jest potrzebne często w reflektorach w celu zmniejszenia obciążenia termicznego. Temperatury występujące na płytkach LED są wykrywane przez czujniki i w celu ochrony LED aktywowana jest w razie potrzeby funkcja ściemniania.

 

Fizyczna magistrala CAN na wyjściu zapewnia interfejsy do modułów LED Matrix Manager na płytce LED. Przewidziano również zasilanie modułów LMM. Urządzenie posiada również wyjścia magistrali LIN, które zapewniają dodatkowe interfejsy komunikacyjne w obrębie reflektora.

Integracja systemu w pojeździe

Komunikacja w pojeździe z dodatkowymi urządzeniami magistrali odbywa się poprzez połączenie sterowników świateł ze sterownikiem sieci pokładowej oraz sterownikami poszczególnych systemów wspomagania kierowcy. Sterowniki świateł komunikują się za pomocą magistrali danych i w ten sposób otrzymują dane, które są trwale i niezawodnie przetwarzane na wymagany rozsył światła. W zależności od modelu pojazdu i systemu przedstawione tu schematy sieci mogą się różnić od innych modeli pojazdów.

Badanie i diagnoza: Diagnostyka

Badanie i diagnoza

Monitorowanie funkcji reflektora LED, a tym samym również sterowników świateł, odbywa się za pośrednictwem nadrzędnych sterowników w instalacji pokładowej. Występujące błędy są zapisywane w pamięci błędów sterownika i mogą być odczytywane za pomocą odpowiednich urządzeń diagnostycznych. W niektórych modelach pojazdów kierowca jest informowany dodatkowo o błędzie w systemie za pomocą ostrzeżenia na wyświetlaczu na desce rozdzielczej.

 

W ramach diagnozy reflektora LED poprzez odczyt sterowników, w zależności od urządzenia diagnostycznego do usuwania usterek można wykorzystać następujące funkcje.

 

  • Kod błędu (odczytać, ocenić i skasować wpisy w pamięci błędów)
  • Parametry (wyświetlanie poszczególnych wartości pomiarowych)
  • Test (aktywacja funkcji świateł z urządzenia diagnostycznego)
WSKAZÓWKA

Przed przystąpieniem do lokalizacji usterki za pomocą urządzenia diagnostycznego należy najpierw przeprowadzić kontrolę wzrokową poszczególnych elementów instalacji, ponieważ niektóre usterki można już w ten sposób wykryć i usunąć.

Naprawy i dostosowanie

Producent pojazdu nie przewiduje możliwości naprawy sterowników świateł. Jeśli warsztat zdiagnozuje usterkę w sterowniku, należy wymienić sterownik.

 

Możliwe przyczyny wadliwego działania lub usterek:

  • Brak lub nieprawidłowe zasilanie (+/-)
  • Wewnętrzne zwarcia, błędy styku na zaciskach
  • Uszkodzenia mechaniczne (np. kolizja)
  • Wpływy środowiska (woda, sól itp.)

 

Po wymianie sterownika lub reflektora LED może być konieczne przeprowadzenie kalibracji w pojeździe za pośrednictwem dostępnych portali OEM.

 

W zależności od producenta pojazdu, typu reflektora i odpowiedniego sterownika należy w tym przypadku przeprowadzić dodatkowe prace serwisowe przy użyciu odpowiedniego narzędzia diagnostycznego, aby zapewnić prawidłowe działanie systemu oświetlenia.

 

W instrukcjach naprawy producenci pojazdów używają pojęcia „kodowanie”, „zaprogramowanie” lub „flashowanie”. Co to oznacza dokładnie, wyjaśniono poniżej na przykładzie, bez przedstawiania szczegółowych procesów z mikroelektroniki.

WSKAZÓWKA!

Podczas wszystkich napraw przy reflektorze LED, zwłaszcza przy wymianie sterowników lub innych elementów elektronicznych, należy zapewnić ochronę ESD, ponieważ elementy elektroniczne, takie jak płytki drukowane lub sterowniki, mogą zostać uszkodzone przez wyładowania elektrostatyczne (ESD = Electro-Static-Discharge).

Kodowanie

Kodowanie sterownika w pojeździe oznacza zazwyczaj określenie pewnych funkcji, które są już wcześniej zapisane w oprogramowaniu.

 

Do wyjść fizycznych można przypisać określone funkcje świateł lub zdefiniować wartości zadane lub graniczne. Oznacza to, że w późniejszym czasie możliwe jest dostosowanie do danego pojazdu. Funkcja ta przez niektórych producentów nazywana jest również „kodowaniem wariantowym”.

 

Na przykład niektóre funkcje świateł można dostosować do wymogów obowiązujących w danym kraju.

 

Warunki włączania świateł do jazdy dziennej

  • Włączone światła do jazdy dziennej
  • Wyłączone światła do jazdy dziennej
  • Włączone światła do jazdy dziennej + włączone światło tylne

Programowanie

Programowanie polega na zmianie istniejącego oprogramowania. Powoduje przepisanie podstawowego programu pracy sterownika. W tym przypadku zmiany sprzętowe reflektora, na przykład w ramach aktualizacji modelu, można dostosować po stronie oprogramowania.

Flashowanie

Obecnie każdy nowoczesny sterownik posiada wbudowaną, programowaną elektronicznie pamięć. Elementy te, nazywane również flash EEPROM, zawierają system operacyjny (oprogramowanie sprzętowe) sterowników. Oprogramowanie sprzętowe może być aktualizowane w oprogramowaniu w stanie zamontowanym w pojeździe. Operacja ta jest nazywana również aktualizacją lub programowaniem flash.

  Ponieważ większość sterowników wymaga dostosowania online, poszczególne opcje dopasowania są pomieszane, przez co w warsztatach przyjęło się pojęcie „flashowanie”.

 

W wielu operacjach flashowania odbywa się jednocześnie programowanie i kodowanie. Ostatecznie jednak decydujące jest tylko to, że dopasowanie zostało przeprowadzone i że system świateł w pojeździe działa bez zarzutu.

Przykład naprawy Mercedes Benz

W ramach naprawy powypadkowej został wymieniony prawy reflektor LED w samochodzie W212. W tym celu na nowym reflektorze zamontowano stare sterowniki. Po zakończeniu naprawy podłączono urządzenie diagnostyczne w celu dopasowania kodu QR-LED i wykonano usługę macsRemote.  W celu uruchomienia sterowniki lewego i prawego reflektora zostały najpierw zaprogramowane na nową wersję oprogramowania, a następnie prawy reflektor został zakodowany za pomocą kodu QR-LED.

WSKAZÓWKA!

Programowanie, kodowanie czy flashowanie musi być przeprowadzone za pomocą odpowiedniego urządzenia diagnostycznego posiadającego stabilne połączenie sieciowe z serwerem producenta pojazdu!

WSKAZÓWKA DOTYCZĄCA NAPRAWY!

Należy przestrzegać wskazówek dotyczących naprawy i zasad bezpieczeństwa producenta danego pojazdu lub systemu! Przy wymianie elementów elektronicznych w reflektorze należy zapewnić możliwie największą czystość. Ponadto należy stosować środki ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD). Prace naprawcze przy instalacji oświetleniowej w pojeździe silnikowym może wykonywać wyłącznie odpowiednio wyszkolony personel. Niewłaściwie wykonanie naprawy może prowadzić do awarii układu i poważnych obrażeń ciała.