मोटर वाहन इलेक्ट्रॉनिक्स

ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम हैं जिनका उपयोग इंजन प्रबंधन, इग्निशन, रेडियो, कारपुटर्स, टेलीमैटिक्स, इन-कार एंटरटेनमेंट सिस्टम और अन्य सहित वाहनों में किया जाता है।इग्निशन, इंजन और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉनिक्स ट्रकों, मोटरसाइकिल, ऑफ-रोड वाहनों और अन्य आंतरिक दहन संचालित मशीनरी जैसे कि फोर्कलिफ्ट, ट्रैक्टर और उत्खननकर्ताओं में भी पाए जाते हैं।प्रासंगिक विद्युत प्रणालियों के नियंत्रण के लिए संबंधित तत्व हाइब्रिड वाहनों और इलेक्ट्रिक कारों पर भी पाए जाते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम एक ऑटोमोबाइल की लागत का एक बड़ा बड़ा घटक बन गया है, जो कि 1950 में केवल 1% से लगभग 1% से लेकर 2010 में लगभग 30% है। आधुनिक इलेक्ट्रिक कारें मुख्य प्रोपल्शन मोटर कंट्रोल के साथ -साथ बैटरी सिस्टम के प्रबंधन के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स पर भरोसा करती हैं।भविष्य की स्वायत्त कारें शक्तिशाली कंप्यूटर सिस्टम, सेंसर, नेटवर्किंग और सैटेलाइट नेविगेशन की एक सरणी पर भरोसा करेंगी, जिनमें से सभी को इलेक्ट्रॉनिक्स की आवश्यकता होगी।

इतिहास
फैक्ट्री इंस्टॉलेशन के रूप में उपलब्ध सबसे पहले इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम वैक्यूम ट्यूब कार रेडियो थे, जो 1930 के दशक की शुरुआत में शुरू हुए थे।द्वितीय विश्व युद्ध के बाद अर्धचालकों के विकास ने ऑटोमोबाइल में इलेक्ट्रॉनिक्स के उपयोग का विस्तार किया, ठोस-राज्य इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ। ठोस-राज्य डायोड्स ने ऑटोमोटिव अल्टरनेटर को लगभग 1960 के बाद मानक बनाया, और 1955 के बारे में पहला ट्रांजिस्टर इग्निशन सिस्टम दिखाई दिया।।

धातु -ऑक्साइड -सेमिकंडक्टर (MOS) तकनीक के उद्भव ने आधुनिक मोटर वाहन इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास का नेतृत्व किया। MOSFET (MOS फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर, या MOS ट्रांजिस्टर), 1959 में बेल लैब्स में मोहम्मद एम। अटला और डावन काहंग द्वारा आविष्कार किया गया था, 1969 में हिताची द्वारा पावर मोसफेट के विकास के लिए नेतृत्व किया, और 1971 में इंटेल में फेडरिको फागिन, मार्सियन हॉफ, मसाटोशी शिमा और स्टेनली मजोर द्वारा सिंगल-चिप माइक्रोप्रोसेसर। MOS इंटीग्रेटेड सर्किट (MOS IC) चिप्स और माइक्रोप्रोसेसर्स के विकास ने 1970 के दशक में आर्थिक रूप से संभवतः मोटर वाहन अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला बनाई।1971 में, फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर और आरसीए प्रयोगशालाओं ने एक ट्रांसमिशन कंट्रोल यूनिट (टीसीयू), एडेप्टिव क्रूज़ कंट्रोल (एसीसी), अल्टरनेटर, ऑटोमैटिक हेडलाइट सहित ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक एप्लिकेशन की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एमओएस बड़े पैमाने पर एकीकरण (एलएसआई) चिप्स के उपयोग का प्रस्ताव दिया।डिमर्स, इलेक्ट्रिक ईंधन पंप, इलेक्ट्रॉनिक ईंधन-इंजेक्शन, इलेक्ट्रॉनिक इग्निशन कंट्रोल, इलेक्ट्रॉनिक टैकोमीटर, क्रमिक टर्न सिग्नल, स्पीड इंडिकेटर्स, टायर-प्रेशर मॉनिटर, वोल्टेज रेगुलेटर, विंडशील्ड वाइपर कंट्रोल, इलेक्ट्रॉनिक स्किड रिवेंस (ईएसपी), और हीटिंग, वेंटिलेशन, और हीटिंग, वेंटिलेशन औरएयर कंडीशनिंग (HVAC)। 1970 के दशक की शुरुआत में, जापानी इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग ने जापानी ऑटोमोबाइल उद्योग के लिए एकीकृत सर्किट और माइक्रोकंट्रोलर का उत्पादन शुरू किया, जिसका उपयोग इन-कार मनोरंजन, स्वचालित वाइपर, इलेक्ट्रॉनिक लॉक, डैशबोर्ड और इंजन नियंत्रण के लिए किया गया था। Ford EEC (इलेक्ट्रॉनिक इंजन कंट्रोल) सिस्टम, जिसने Toshiba TLCS-12 PMOS माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग किया, 1975 में बड़े पैमाने पर उत्पादन में चला गया। 1978 में, कैडिलैक सेविले में मोटोरोला 6802 | 6802 माइक्रोप्रोसेसर पर आधारित एक ट्रिप कंप्यूटर दिखाया गया।इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित इग्निशन और ईंधन इंजेक्शन प्रणालियों ने मोटर वाहन डिजाइनरों को ईंधन अर्थव्यवस्था और कम उत्सर्जन के लिए वाहनों की बैठक की आवश्यकताओं को प्राप्त करने की अनुमति दी, जबकि अभी भी ड्राइवरों के लिए उच्च स्तर के प्रदर्शन और सुविधा को बनाए रखा है।आज के ऑटोमोबाइल में इंजन प्रबंधन, ट्रांसमिशन कंट्रोल, क्लाइमेट कंट्रोल, एंटीलॉक ब्रेकिंग, पैसिव सेफ्टी सिस्टम, नेविगेशन और अन्य फ़ंक्शंस जैसे कार्यों में एक दर्जन या अधिक प्रोसेसर होते हैं। पावर MOSFET और माइक्रोकंट्रोलर, एक प्रकार का एकल-चिप माइक्रोप्रोसेसर, ने इलेक्ट्रिक वाहन प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण प्रगति का नेतृत्व किया।MOSFET पावर कन्वर्टर्स ने बहुत अधिक स्विचिंग आवृत्तियों पर ऑपरेशन की अनुमति दी, जिससे ड्राइव करना, बिजली के नुकसान को कम करना और कीमतों में काफी कमी आई, जबकि सिंगल-चिप माइक्रोकंट्रोलर ड्राइव कंट्रोल के सभी पहलुओं का प्रबंधन कर सकते थे और बैटरी प्रबंधन की क्षमता थी। MOSFET का उपयोग वाहनों में किया जाता है जैसे कि ऑटोमोबाइल, कारें, ट्रक, बिजली के वाहन, और स्मार्ट कारें। MOSFETS का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल यूनिट (ECU) के लिए किया जाता है, जबकि पावर MOSFET और IGBT का उपयोग ऑटोमोटिव लोड जैसे कि मोटर्स, सोलनॉइड, इग्निशन कॉइल, रिले, हीटर और लैंप के लिए लोड ड्राइवरों के रूप में किया जाता है। 2000 में, औसत मिड-रेंज यात्री वाहन का अनुमान $ 100 था–पावर सेमीकंडक्टर सामग्री के 200, संभावित 3 से बढ़ते हुए–इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहनों के लिए 5 बार।, औसत वाहन में 50 से अधिक एक्ट्यूएटर होते हैं, जो आमतौर पर पावर MOSFETS या अन्य पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों द्वारा नियंत्रित होते हैं।

एक अन्य महत्वपूर्ण तकनीक जो आधुनिक राजमार्ग-सक्षम इलेक्ट्रिक कारों को सक्षम करती है, वह है लिथियम-आयन बैटरी। यह 1980 के दशक में जॉन गुडेनो, रचीद यज़ामी और अकीरा योशिनो द्वारा आविष्कार किया गया था, और 1991 में सोनी और असाही कासेई द्वारा व्यवसायीकरण किया गया। लिथियम आयन बैटरी 2000 के दशक तक लंबी दूरी की यात्रा में सक्षम इलेक्ट्रिक वाहनों के विकास के लिए जिम्मेदार थी।

प्रकार
ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स या ऑटोमोटिव एम्बेडेड सिस्टम वितरित सिस्टम हैं, और ऑटोमोटिव क्षेत्र में विभिन्न डोमेन के अनुसार, उन्हें वर्गीकृत किया जा सकता है:
 * 1) इंजन इलेक्ट्रॉनिक्स
 * 2) ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉनिक्स
 * 3) चेसिस इलेक्ट्रॉनिक्स
 * 4) निष्क्रिय सुरक्षा
 * 5) ड्राइवर सहायता
 * 6) यात्री आराम
 * 7) मनोरंजन प्रणाली
 * 8) इलेक्ट्रॉनिक एकीकृत कॉकपिट सिस्टम

सीएनएन व्यवसाय के क्रिस इसिडोर के अनुसार, औसतन 2020 के दशक की कार में 50-150 चिप्स हैं।

इंजन इलेक्ट्रॉनिक्स
एक ऑटोमोबाइल के सबसे अधिक मांग वाले इलेक्ट्रॉनिक भागों में से एक इंजन नियंत्रण इकाई (ईसीयू) है।इंजन नियंत्रण उच्चतम वास्तविक समय की समय सीमा में से एक की मांग करता है, क्योंकि इंजन स्वयं ऑटोमोबाइल का एक बहुत तेज़ और जटिल हिस्सा है।किसी भी कार में सभी इलेक्ट्रॉनिक्स में से, इंजन नियंत्रण इकाई की कंप्यूटिंग शक्ति उच्चतम, आमतौर पर 32-बिट प्रोसेसर है। एक आधुनिक कार में 100 ईसीयू और 40 तक एक वाणिज्यिक वाहन हो सकता है। एक इंजन ECU ऐसे कार्यों को नियंत्रित करता है:

एक डीजल इंजन में:
 * ईंधन इंजेक्शन दर
 * उत्सर्जन नियंत्रण, NOX नियंत्रण
 * ऑक्सीकरण उत्प्रेरक कनवर्टर का उत्थान
 * टर्बोचार्जर नियंत्रण
 * कूलिंग सिस्टम कंट्रोल
 * थ्रॉटल नियंत्रण

एक गैसोलीन इंजन में:
 * वायु -ईंधन अनुपात | लैम्ब्डा नियंत्रण
 * OBD (ऑन-बोर्ड डायग्नोस्टिक्स | ऑन-बोर्ड डायग्नोस्टिक्स)
 * कूलिंग सिस्टम कंट्रोल
 * इग्निशन सिस्टम कंट्रोल
 * स्नेहन प्रणाली नियंत्रण (केवल कुछ में इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण है)
 * ईंधन इंजेक्शन दर नियंत्रण
 * थ्रॉटल नियंत्रण

कई और इंजन मापदंडों को वास्तविक समय में सक्रिय रूप से निगरानी और नियंत्रित किया जाता है। लगभग 20 से 50 हैं जो इंजन के भीतर विभिन्न बिंदुओं पर दबाव, तापमान, प्रवाह, इंजन की गति, ऑक्सीजन स्तर और NOX स्तर के अन्य मापदंडों को मापते हैं। इन सभी सेंसर संकेतों को ईसीयू में भेजा जाता है, जिसमें वास्तविक नियंत्रण करने के लिए लॉजिक सर्किट हैं। ईसीयू आउटपुट थ्रॉटल वाल्व, ईजीआर वाल्व, रैक (चर-जियोमेट्री टर्बोचार्जर | वीजीटीएस), ईंधन इंजेक्टर (एक पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन | पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेटेड सिग्नल), खुराक इंजेक्टर और अधिक के लिए अलग-अलग एक्ट्यूएटर्स से जुड़ा हुआ है। सभी में लगभग 20 से 30 एक्ट्यूएटर हैं।

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉनिक्स
ये ट्रांसमिशन सिस्टम को नियंत्रित करते हैं, मुख्य रूप से बेहतर शिफ्ट आराम के लिए गियर की शिफ्टिंग और शिफ्टिंग करते समय टॉर्क को कम करने के लिए।स्वचालित ट्रांसमिशन उनके संचालन के लिए नियंत्रण का उपयोग करते हैं, और कई अर्ध-स्वचालित ट्रांसमिशन भी पूरी तरह से स्वचालित क्लच या एक अर्ध-ऑटो क्लच (केवल डिक्लेचिंग) होते हैं।इंजन नियंत्रण इकाई और ट्रांसमिशन कंट्रोल एक्सचेंज संदेश, सेंसर सिग्नल और उनके संचालन के लिए नियंत्रण संकेत।

चेसिस इलेक्ट्रॉनिक्स
चेसिस सिस्टम में बहुत सारे उप-सिस्टम हैं जो विभिन्न मापदंडों की निगरानी करते हैं और सक्रिय रूप से नियंत्रित होते हैं:
 * ABS-एंटी-लॉक ब्रेकिंग सिस्टम
 * ASR / TCS - एंटी स्लिप रेगुलेशन / ट्रैक्शन कंट्रोल सिस्टम
 * बेस - ब्रेक असिस्ट
 * EBD - इलेक्ट्रॉनिक ब्रेकफोर्स वितरण
 * EDC - इलेक्ट्रॉनिक डम्पर कंट्रोल
 * EDS - इलेक्ट्रॉनिक अंतर फिसलन
 * ईएसपी - इलेक्ट्रॉनिक स्थिरता कार्यक्रम
 * ईटीएस - संवर्धित कर्षण प्रणाली
 * पीए - पार्किंग सहायता

निष्क्रिय सुरक्षा
ये सिस्टम हमेशा कार्य करने के लिए तैयार होते हैं जब प्रगति में टकराव होता है या इसे रोकने के लिए जब यह एक खतरनाक स्थिति को महसूस करता है:
 * एयर बैग
 * हिल डिसेंट कंट्रोल
 * आपातकालीन ब्रेक सहायता प्रणाली

ड्राइवर सहायता

 * लेन असिस्ट सिस्टम
 * स्पीड असिस्ट सिस्टम
 * ब्लाइंड स्पॉट डिटेक्शन
 * पार्क सहायता प्रणाली
 * अनुकूली क्रूज नियंत्रण प्रणाली
 * पूर्व-टकराव सहायता

यात्री आराम

 * स्वचालित जलवायु नियंत्रण
 * मेमोरी के साथ इलेक्ट्रॉनिक सीट समायोजन
 * स्वचालित वाइपर
 * स्वचालित हेडलैम्प्स - बीम को स्वचालित रूप से समायोजित करता है
 * स्वचालित शीतलन - तापमान समायोजन

मनोरंजन प्रणाली

 * दिशानिर्देशन प्रणाली
 * वाहन ऑडियो
 * सूचना का उपयोग

उपरोक्त सभी सिस्टम एक इन्फोटेनमेंट सिस्टम बनाते हैं।इन प्रणालियों के लिए विकासात्मक तरीके प्रत्येक निर्माता के अनुसार भिन्न होते हैं।हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर विकास दोनों के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक एकीकृत कॉकपिट सिस्टम
ये नई पीढ़ी हाइब्रिड ईसीयू हैं जो इन्फोटेनमेंट हेड यूनिट, एडवांस्ड ड्राइवर असिस्टेंस सिस्टम (एडीएएस), इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर, रियर कैमरा/पार्किंग असिस्ट, सराउंड व्यू सिस्टम आदि के कई ईसीयू की कार्यक्षमताओं को जोड़ती हैं। मैकेनिकल/भौतिक भागों जैसे ईसीयू के पार इंटरकनेक्ट्स आदि। एक अधिक केंद्रीकृत नियंत्रण भी है, इसलिए सिस्टम के बीच डेटा को मूल रूप से आदान -प्रदान किया जा सकता है।

बेशक चुनौतियां भी हैं। इस हाइब्रिड सिस्टम की जटिलता को देखते हुए, मजबूती, सुरक्षा और सुरक्षा के लिए सिस्टम को मान्य करने के लिए बहुत अधिक कठोरता की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, यदि इन्फोटेनमेंट सिस्टम का एप्लिकेशन जो एक ओपन-सोर्स एंड्रॉइड ओएस को चला सकता है, तो उसे भंग कर दिया जाता है, तो हैकर्स की कार को दूर से नियंत्रण करने की संभावना हो सकती है और असामाजिक गतिविधियों के लिए संभावित रूप से इसका दुरुपयोग किया जा सकता है। आमतौर पर, एक हार्डवेयर+सॉफ्टवेयर सक्षम हाइपरविज़र का उपयोग अलग -अलग ट्रस्ट और सुरक्षा क्षेत्रों को वर्चुअलाइज करने और बनाने के लिए किया जाता है जो एक दूसरे की विफलताओं या उल्लंघनों के लिए प्रतिरक्षा हैं। इस क्षेत्र में बहुत सारा काम हो रहा है और संभावित रूप से पहले से ही इस तरह के सिस्टम होंगे।

कार्यात्मक सुरक्षा आवश्यकताएं
खतरनाक विफलताओं के जोखिम को कम करने के लिए, सुरक्षा से संबंधित इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को लागू उत्पाद देयता आवश्यकताओं के बाद विकसित किया जाना है। इन मानकों के अपर्याप्त अनुप्रयोग के लिए अवहेलना न केवल व्यक्तिगत चोटों को जन्म दे सकती है, बल्कि गंभीर कानूनी और आर्थिक परिणाम जैसे उत्पाद रद्द या याद आती है।

IEC 61508 मानक, आमतौर पर इलेक्ट्रिकल/इलेक्ट्रॉनिक/प्रोग्रामेबल सुरक्षा-संबंधित उत्पादों के लिए लागू होता है, केवल मोटर वाहन-विकास आवश्यकताओं के लिए आंशिक रूप से पर्याप्त है। नतीजतन, मोटर वाहन उद्योग के लिए, इस मानक को मौजूदा आईएसओ 26262 द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, जो वर्तमान में एक अंतिम मसौदा अंतर्राष्ट्रीय मानक (एफडीआईएस) के रूप में जारी किया गया है। आईएसओ/डिस 26262 सड़क वाहनों के लिए सुरक्षा-संबंधी इलेक्ट्रिकल/इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के पूरे उत्पाद जीवन-चक्र का वर्णन करता है। यह नवंबर 2011 में अपने अंतिम संस्करण में एक अंतरराष्ट्रीय मानक के रूप में प्रकाशित किया गया है। इस नए मानक के कार्यान्वयन से ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स विकास प्रक्रिया में संशोधनों और विभिन्न नवाचारों का परिणाम होगा, क्योंकि यह अवधारणा चरण से पूर्ण उत्पाद जीवन-चक्र को कवर करता है इसका डिकॉमिशनिंग।

सुरक्षा
चूंकि ऑटोमोबाइल के अधिक कार्य लघु या लंबी दूरी के नेटवर्क से जुड़े होते हैं, इसलिए अनधिकृत संशोधन के खिलाफ सिस्टम की साइबर सुरक्षा की आवश्यकता होती है। इंजन नियंत्रण, ट्रांसमिशन, एयरबैग, और आंतरिक नैदानिक ​​नेटवर्क से जुड़े ब्रेकिंग जैसे महत्वपूर्ण प्रणालियों के साथ, रिमोट एक्सेस के परिणामस्वरूप एक दुर्भावनापूर्ण घुसपैठिया हो सकता है जो सिस्टम के कार्य को बदल सकता है या उन्हें अक्षम कर सकता है, संभवतः चोटों या घातकता का कारण बन सकता है। हर नया इंटरफ़ेस एक नई हमले की सतह प्रस्तुत करता है। वही सुविधा जो मालिक को स्मार्टफोन ऐप से कार को अनलॉक करने और शुरू करने की अनुमति देती है, रिमोट एक्सेस के कारण जोखिम भी प्रस्तुत करती है। ऑटो निर्माता अनधिकृत परिवर्तनों से उन्हें सुरक्षित करने के लिए विभिन्न नियंत्रण माइक्रोप्रोसेसरों की स्मृति की रक्षा कर सकते हैं और यह भी सुनिश्चित करने के लिए कि केवल निर्माता-अधिकृत सुविधाएं वाहन का निदान या मरम्मत कर सकती हैं। बिना चाबी के प्रविष्टि जैसे सिस्टम क्रिप्टोग्राफिक तकनीकों पर भरोसा करते हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि रीप्ले या मैन-इन-द-मिडिल हमलों के हमलों ने ऑटोमोबाइल को बाद में ब्रेक-इन की अनुमति देने के लिए अनुक्रम रिकॉर्ड नहीं किया। 2015 में जर्मन जनरल ऑटोमोबाइल क्लब ने एक निर्माता की इलेक्ट्रॉनिक्स सिस्टम की कमजोरियों की जांच की, जिसके कारण वाहन के अनधिकृत दूरस्थ अनलॉकिंग जैसे कारनाम हो सकते थे।

यह भी देखें

 * सेलपोर्ट सिस्टम
 * वेट्रोनिक्स

बाहरी संबंध

 * International Automotive Electronics Congress
 * Society of Automotive Engineers
 * Clemson Vehicular Electronics Laboratory (Automotive Electronics Section)