Hlavní navigace

Jak se automobily naučily komunikovat? Začalo to u zapalovače

Lukáš Erben 22. 7. 2015

Na naší malé planetě existuje patrně jediný skutečně globální standard elektrické zásuvky: stejnosměrná zdířka pro cigaretový zapalovač v autě.

Ve světě rozděleném různým napětím a počtem cyklů střídavého proudu za vteřinu, jež dále komplikuje myriáda nejrůznějších variant zástrček a zásuvek, to byl právě automobilový průmysl (a nepřímo i kuřáci), kdo dokázal prosadit, prakticky bez jakékoliv regulace, skutečně globální standard pro elektrické napájení.

Svou roli možná hrála i dlouhá historie elektrického zapalovače cigaret, která sahá až do 80. let předminulého století, kdy si první elektrický zapalovač doutníků a cigaret nechal patentovat Němec F.W. Schindler

Do automobilů se cigaretové zapalovače začaly montovat coby standardní výbava v průběhu 20. a 30. let – jednalo se už o tzv. „Morrisův“ typ, který se nahříval ve zdířce a poté vyndal. Moderní „automatický“ (sám se po nahřátí vypne / vyskočí) zapalovač s cívkou pak vyvinula v roce 1956 společnost Casco, ten se stal základem standardu ANSI/SAE J563 z roku 1960 – a tedy i zdířky autozapalovače tak, jak ji známe dnes.


Autor: United States Patent and Trademark Office

Patent na první elektrický autozapalovač se „zásuvkou“ udělený v USA v roce 1921.


Autor: United States Patent and Trademark Office

A konečně i patent Casco z roku 1956 na autozapalovač a jeho zásuvku, tak jak ji známe dnes.

Standard nebo tolerance? 

Ani zásuvka autozapalovače ale není do kamene tesaným standardem. Její (ne)výhodou je poměrně velký rozsah – a tedy i nezbytná tolerance pracovních napětí, kterou musí připojené napájecí adaptéry či zařízení zvládnout. Dokonce i v rozměrech (průměr zásuvky a zástrčky) existují mírné odlišnosti – jedná se ale o rozdíl zhruba půl milimetru, který lze při vhodné konstrukci napájecího konektoru tolerovat. 

Krom toho, že existují varianty (zejména u starších vozů) s napájením 6V, respektive 24 V u nákladních vozidel, je tu značný rozsah napětí a teplot, s nimiž je nutné se vyrovnat i při provozu v klasických autech. Naprosto běžné je značné kolísání napětí ve voze – standardních 12 či spíše 12,5 V je „klidová hodnota“, při běhu motoru se ale může běžně jednat i o 14 V. Zařízení připojená k zásuvce autozapalovače by tak měla běžně tolerovat rozsah pracovního napětí od 9 do 16V a musí se vyrovnat i s krátkodobými špičkami – 20 V po dobu jedné hodiny, 24 V po dobu jedné minuty a dokonce 40 V po dobu 400 ms. Předepsána je i vysoká teplotní tolerance od –40 do 85 stupňů Celsia. 

Zatímco CL zásuvka se jako standard prosadila víceméně samospádem, s vytvořením standardu pro diagnostiku a komunikaci motorových řídících jednotek (a později i dalších počítačem řízených systémů v autech) to tak snadné nebylo.

ECU se učí mluvit

Když na konci 60. let začal Volkswagen montovat do prvních vozů vstřikovací systémy Bosch D-Jetronic, vypadala myšlenka řídící jednotky motoru schopné sdělovat případné „chyby“ jako vzdálená budoucnost. 

Uběhlo ale jen pár let a objevily se první pokusy o elektronickou diagnostiku – nejprve ve značně omezené podobě u sportovního Datsunu 280z (již v polovině 70. let) a posléze coby vůbec první diagnostický interface a komunikační protokol pro testování řídících jednotek ALDL. 

Ten vyvinuli v General Motors v roce 1980. Původně měl sloužit jen pro rychlejší seřízení motoru přímo na výrobní lince, nakonec se ale ALDL (Assembly line diagnostic link) s přenosovou rychlostí 160 bitů za vteřinu dostal v podobě jednoduchých „blikacích“ kódů do rukou i servisům (a věci znalým majitelům vozů). Na ALDL tak ještě nebylo možné se napojit, zobrazoval chybové hlášky pomocí různých sekvencí rozsvěcení kontrolky „check engine“. 

Prakticky celá 80. léta se nesla v duchu proprietárních technologií jednotlivých automobilek, nebo v lepším případě jejich dodavatelů motorových řídících jednotek. To byl problém zejména pro servisy, které pro každou značku či model auta, nebo typ řídící jednotky, potřebovaly specifické znalosti a případně i diagnostické nástroje. 

Navíc to komplikovalo kontrolu funkce elektronických řídicích jednotek motoru (ECU) a hodnot jejich čidel při měření emisí, které se v 80. letech začalo povinně zavádět (nejprve v Kalifornii a později i v dalších státech USA a Evropy).

Přichází OBD

První návrh na standardizovaný diagnostický konektor a sadu signálů napříč celým automobilovým odvětvím navrhlo sdružení SAE (Society of Automotive Engineers), věci se ale začaly hýbat kupředu, až když se do všeho vložila regulacemi posedlá Kalifornie, jejíž CARB (California Air Resources Board) předepsala povinnost, aby všechny vozy prodávané ve státě od roku 1991 měly alespoň základní diagnostické funkce – zatím ovšem bez definice konektoru, protokolu či diagnostických zpráv. 

Později byl tento požadavek označen jako OBD-I (On Board Diagnostics I), tedy palubní diagnostický systém první generace. Ve většině případů se jednalo o podobné řešení jako to, které zavedli v General Motors na počátku 80. let – tedy sekvence blikajících kontrolek na palubní desce. 

Některé luxusní vozy jako Cadillac už ale dokázaly pomocí LED či LCD displejů na přístrojové desce chybové kódy či hodnoty snímané senzory napojenými na řídící jednotku motoru (ECU) zobrazovat i přímo a některá auta měla i dvanáctipinový OBD-I konektor. OBD-I tak představovalo značnou džungli, v níž bylo stále obtížné se vyznat a orientovat.

Změna přišla o tři roky později, právě v souvislosti se snahou vše standardizovat, zjednodušit a zvýšit spolehlivost při měření emisí. V roce 1994 CARB vytvořilo, na základě dřívějších materiálů a návrhů SAE, detailní specifikaci a skutečný standard v podobě OBD-II a předepsalo jeho instalaci do všech aut prodávaných v Kalifornii od roku 1996.

Standard v mnoha variantách

Šestnáctipinový OBD-II konektor je kouzelný v tom, že výrobcům umožňuje při splnění požadavků na přenos základních diagnostických kódů (z motoru, převodovky, šasi a komunikační sítě automobilu) zároveň značnou „customizaci“. Většina automobilek se totiž rozhodla použít jej nejen pro povinnou diagnostiku, ale i jako hlavní komunikační rozhraní pro plnou diagnostiku a přizpůsobení (nastavení, programování) jednotlivých řídících jednotek ve voze. 

Vzhledem k tomu, že sedm ze šestnácti pinů v konektoru může výrobce vozu využít dle svého uvážení, jsou už tyto doplňkové funkce mezi jednotlivými značkami nekompatibilní a vyžadují proprietární diagnostické zařízení nebo speciální univerzální sady podporující na jednotlivých pinech odlišné funkce.

I tak ale OBD-II nabízí mnohem víc než pouhé čtení chybových kódů. Lze například odečítat hodnoty měřené na řadě senzorů, testovat některé prvky jako jsou lambda sondy, nebo kontrolovat některé informace o vozidle z řídící jednotky. 

S několikaletým zpožděním se OBD-II dostalo i do předpisů pro evropský trh. Vlastní konektor a signálové protokoly „Euro OBD“ (EOBD) jsou identické, liší se ale definice chybových kódů. Také EOBD umožňuje výrobcům přidávat vlastní dodatečné funkce. Svou vlastní variantu OBD-II má i Japonsko – JOBD.

Další krok k připojeným autům

Nástup OBD-II a EOBD představoval zásadní zlom. Díky povinnému zavedení standardního konektoru, komunikačního protokolu a chybových kódů se na přelomu století nejen stanicím pro měření emisí, ale také servisům a zdatnějším motoristickým nadšencům otevřela nová dimenze sledování, komunikace a konfigurace automobilů. 

Záhy bylo možné pomocí vhodného kabelu, softwaru a notebooku nebo speciálního přenosného diagnostického zařízení nejen odečítat chybové kódy, nebo kontrolovat hodnoty na nejrůznějších senzorech (a mimo jiné je třeba porovnat s uváděným počtem najetých kilometrů), ale v některých případech také měnit nastavení řídících jednotek motoru (ECU) či automatické převodovky (TCU), nebo chování různých elektronických systémů – například automatické dovírání elektrických oken apod.


Autor: Florian Schäffer, zdroj: Wikimedia Commons, podle licence: CC BY-SA 3.0

USB KKL Diagnostic Interface


Autor: Florian Schäffer, zdroj: Wikimedia Commons, podle licence: CC BY-SA 3.0

OBD data logger s USB interfacem

Navíc bylo možné použít zařízení připojená přes OBD-II/EOBD rozhraní jako doplňkový palubní instrument pro zobrazování informací, které klasická palubní deska nenabídla (nebo je nabízela ve vyšší výbavě). Nově se daly aktivovat některé funkce zamčené výrobcem pouze v řídící jednotce, nebo po záruce přidávat prvky, které bylo dřív možné montovat prakticky výhradně ve výrobě (např. tempomat). 

Rozhraní OBD-II ale nepřineslo jen samá pozitiva. Zejména u některých typů vozidel představovalo novou příležitost pro zloděje, kteří pomocí diagnostického konektoru (jehož umístění vyžaduje standard uvnitř vozu, do vzdálenosti cca 60 cm od volantu) a vhodného softwaru mohli odstavit některé z elektronických zabezpečovacích prvků. 

Přesto ale pozitiva převažují. Mimo jiné i v podobě OBD-II/EOBD rozhraní komunikujících bezdrátově například s navigacemi (Garmin) nebo PDA a chytrými telefony (dostupné za pár dolarů na Aliexpres). 

Tou nejzajímavější oblastí je ale bezesporu telematika – možnost data z řídících jednotek automobilu dlouhodobě sbírat a buď přenášet online pro vyhodnocení na počítači nebo v cloudové aplikaci a následně využívat například v rámci sledování flotily vozů, snížení pojistného (pro řidiče, kteří se ve svém autě a ke svému autu chovají šetrně – a nevadí jim, že je pojišťovna nepřetržitě šmíruje), nebo prostě pro lepší přehled o využívání rodinného vozu.

CIF16

Je vlastně překvapující, že prakticky posledním, kdo si (po nadšencích, autopůjčovnách, logistických firmách a pojišťovnách) reálné možnosti telematiky coby přidané hodnoty pro majitele běžného rodinného vozu uvědomil (či spíše se rozhodl je využít), jsou automobilky

Nicméně i u nich se situace mění, a dokonce i u kompaktních rodinných vozů dnes podobné funkce (v podobě cloudového nástroje, nebo mobilní appky) v rámci balíčků připojeného auta, který obvykle doplňuje či rozšiřuje „zábavní systém“, můžete využít. Tomu, jak se ze zábavních systémů staly systémy připojené, se budeme věnovat v následujícím díle.

Našli jste v článku chybu?
Lupa.cz: Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Měšec.cz: TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

DigiZone.cz: WorldDAB: jak si stojí klíčové trhy?

WorldDAB: jak si stojí klíčové trhy?

Podnikatel.cz: Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

DigiZone.cz: Na jaká videa se vlastně díváme

Na jaká videa se vlastně díváme

DigiZone.cz: Pure má tři nové přijímače DAB

Pure má tři nové přijímače DAB

Lupa.cz: Jak levné procesory změnily svět?

Jak levné procesory změnily svět?

DigiZone.cz: Samsung EVO-S: novinka pro Skylink

Samsung EVO-S: novinka pro Skylink

Vitalia.cz: Když všichni seli řepku, on vsadil na dýně

Když všichni seli řepku, on vsadil na dýně

Vitalia.cz: dTest odhalil ten nejlepší kečup

dTest odhalil ten nejlepší kečup

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Vitalia.cz: Test dětských svačinek: Tyhle ne!

Test dětských svačinek: Tyhle ne!

Vitalia.cz: Tahák, jak vyzrát nad zápachem z úst

Tahák, jak vyzrát nad zápachem z úst

DigiZone.cz: Nejnovější špičkové TV ve videu

Nejnovější špičkové TV ve videu

DigiZone.cz: DVB-T2 ověřeno: seznam TV zveřejněn

DVB-T2 ověřeno: seznam TV zveřejněn

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

Podnikatel.cz: Znáte už 5 novinek k #EET

Znáte už 5 novinek k #EET

Podnikatel.cz: Takhle se prodávají mražené potraviny

Takhle se prodávají mražené potraviny

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Podnikatel.cz: Babišovi se nedá věřit, stěžovali si hospodští

Babišovi se nedá věřit, stěžovali si hospodští