مالتی پلکس خودرو چیست؟ نحوه عملکرد، مزایا و معایب

با پیشرفته‌تر شدن خودروها و اضافه‌شدن انبوهی از سنسورها و سیستم‌های ایمنی و رفاهی، بحث سیم‌کشی و مقدار سیم مورد استفاده در خودروها به یک موضوع جنجالی تبدیل شد. ازاین‌رو شرکت‌های دخیل در این امر به دنبال راهی برای حل این موضوع افتادند که نتیجه آن، استفاده از کامپیوترهای کوچک شبیه به ecu در قسمت‌های مختلف ماشین برای تحلیل داده‌هایی بود که از سیم‌کشی خودرو عبور می‌کنند تا بر اساس آنها، خروجی مدنظر از این داده‌ها به دست آید. این سیستم مالتی پلکس خودرو نام دارد.

پیدایش مالتی پلکس خودرو و هدف از آن

مالتی پلکس را در سیستم برق خودرو می‌توان تا حدودی به فیبر نوری در دنیای مخابرات تشبیه کرد. یعنی تحلیل داده‌های عبوری از یک مسیر مشترک و استخراج هر داده در انتهای مسیر که اجازه می‌دهد بر این اساس، دستورات متنوعی را که از یک مسیر مشترک ارسال شده است، بتوان اجرایی کرد. به‌این‌ترتیب تا حد بسیار زیادی از سیم‌کشی خودرو کاسته خواهد شد.

با این وجود که به کمک مالتی پلکس تا حد بسیار زیادی از مقدار سیم‌کشی خودرو کاسته می‌شود؛ اما باز هم حجم سیم‌های مورد استفاده در خودروهای امروزی به چند ده کیلومتر می‌رسد که اگر سیستم مالتی‌پلکس نبود، جادادن این حجم از سیم‌ها در قسمت‌های مختلف خودروها غیرممکن به نظر می‌رسید.

سیستم مالتی پلکس در دهه ۸۰ میلادی توسط شرکت بوش آلمان ابداع و معرفی شد. این سیستم سپس در شرکت‌های مختلف خودروسازی دنیا با تغییراتی، نام‌های مختلفی به خود گرفته است که در آنها از روش‌های مختلفی برای مالتی‌پلکس کردن سیم‌کشی خودروها استفاده می‌شود.

سیستم مالتی پلکس اولیه

اولین قدم‌های مالتی‌پلکس کردن سیم‌کشی خودروها به اختراع راهکاری به نام BSM یا ماژول کنترل بدنه بازمی‌گردد. این سیستم مربوط به کنترل ادوات و وسایل الکترونیکی مربوط به داخل اتاق خودرو می‌شود و به این منظور یک واحد پردازش یا همان ECU برای کنترل این قسمت‌ها در نظر گرفته شد. در واقع BCM وظیفه مدیریت تجهیزات کابین و هر سیستم غیرمرتبط با پیشرانه را بر عهده دارد. این یونیت در اکثر خودروها در پشت داشبورد و سمت راننده قرار دارد که در گذشته نیز در اکثر خودروها به خاطر حضور مجموعه نمایشگر کیلومتر و دیگر دکمه و کلیدهای کنترلی داخل اتاق، این قسمت بیشترین حجم و مقدار سیم‌کشی را دارد.

واحد BCM البته در برخی از خودروسازها با اختلافات اندکی که پیدا کرده است، به نام‌های دیگری نیز نامیده می‌شود. مثلاً در خودروهای پژو و سیتروئن این بخش به نام BSI/CPH نامیده شده، یا در خودروهای رنو به نام UCH است.

به کمک BCM راه‌اندازی دستگاه‌هایی مثل برف‌پاک‌کن، سیستم تهویه‌مطبوع، بوق، چراغ‌ها و روشنایی خودرو، قفل‌مرکزی، سیستم مالتی مدیا و… با کمترین مقدار از سیم‌کشی و رله‌ها انجام می‌شود و حتی برخی از سیم‌ها و رله‌ها نیز به صورت مشترک برای این سیستم ها استفاده خواهد شد. به‌این‌ترتیب می‌بینیم که هم مقدار قابل‌توجهی از حجم سیم‌کشی‌ها کاسته می‌شود و از آنجایی که برخی از این سیستم ها از مدارها و رله‌های مشترک استفاده می‌کنند، فیوزهای کمتری نیز برای یک خودرو به کار گرفته می‌شود که باز هم نتیجه آن، کاهش حجم جعبه‌فیوز و تعداد فیوزهاست. این کار در نهایت باعث عیب‌یابی سریع‌تر و آسان‌تر سیستم برقی و سیم‌کشی خودرو نیز می‌شود.

اما وجود BSI کارکرد بزرگ دیگری نیز دارد و آن هم ارتباط بین شبکه‌های مختلف سیم‌کشی است که در یک خودرو استفاده می‌شود. در واقع BSI نقش یک سرور را دارد که باید چندین شبکه را به هم مرتبط کرده و ارتباط آنها را به صورت هوشمند و دقیق برقرار کند. در واقع اطلاعات به صورت کدگذاری شده وارد این بخش می‌شوند و سپس این اطلاعات بعد از پردازش برای راه‌اندازی سیستمی که راننده مدنظر داشته استفاده می‌شود. به این صورت دیگر نیازی نیست برای راه‌اندازی هر وسیله‌ای، اطلاعات از طریق یک رشته سیم به ECU مرکزی خودرو ارسال شود و سپس بعد از پردازش، راه‌اندازی آن وسیله اتفاق بیفتد. به‌این‌ترتیب، مقدار سیم‌کشی خودرو به طرز چشمگیری کاهش پیدا می‌کند و در نتیجه احتمالاتی مثل خراب‌شدن اتصالات، اتصال کوتاه و… نیز کاهش پیدا خواهد کرد.

آشنایی با BUS در سیستم مالتی پلکس ماشین و دو پروتکل CAN و VAN

همان‌طور که گفته شد، فرض کنیم که یک شبکه مالتی‌پلکس دارای چندین شبکه زیرمجموعه‌ای هست که هر کدام از آنها یک واحد پردازش دارد. این شبکه‌ها را BUS می‌نامیم که باید به‌نوعی با یکدیگر در ارتباط و همکاری باشند؛ بنابراین هر خودرو می‌تواند چندین شبکه BUS داشته باشد که تمامی آنها در نهایت توسط واحد پردازش اصلی خودرو مدیریت می‌شوند.

سیستم مالتی‌پلکس در دنیای خودروسازی دارای مدل‌ها و اصطلاحاً پروتکل‌های مختلفی است که از معروف‌ترین و رایج‌ترین آنها می‌توان از دو پروتکل van و can نام برد. در واقع دو پروتکل گفته شده نیز نوعی از شبکه BUS هستند که توسط طراح آنها به این اسامی نامیده شده است.

استاندارد و پروتکل CAN که مخفف عبارت Controller Area Network است، توسط شرکت بوش آلمان اختراع شده است و بیشتر نیز در خودروهای آلمانی دیده می‌شود. استاندارد VAN نیز مخفف عبارت Vehicle Area Network بوده و یک استاندارد و تکنولوژی فرانسوی است و در محصولات پژو و سیتروئن و رنو دیده می‌شود. هرچند که دیگر شرکت‌های خودروسازی نیز از این استانداردها استفاده می‌کنند.

سیستم شبکه CAN

به طور خلاصه می‌توان گفت که در شبکه مالتی‌پلکس CAN کمی سادگی بیشتر نسبت به شبکه VAN داریم. هر ECU در شبکه مالتی‌پلکس دارای یک سری ورودی و یک سری خروجی است. وقتی قرار است تا یک پیغام مثل فعال‌شدن یک کلید از یک سیستم الکترونیکی خودرو مثل سنسور باران در شبکه ارسال شود، این پیغام تحویل کنترل‌کننده شبکه می‌شود. در نتیجه کدگذاری شده و برای فعال‌شدن به گیرنده پیام و واحد پردازش آن بخش ارسال می‌شود. در این وضعیت ممکن است که این پیغام توسط ECUهای مختلفی رویت شده و از شبکه آنها گذر کند؛ اما چون واحد پردازش تشخیص می‌دهد که این پیام برای او نیست، پیغام را پردازش نکرده و فقط ناظر و بیننده آن هست تا پیغام به واحد پردازش مربوطه برسد.

برای مثال وقتی واحد پردازش و ECU سیستم خنک‌کاری موتور، دمای موتور را ارسال می‌کند، سیستم سرعت‌سنج خودرو این پیام را مشاهده می‌کند؛ اما چون از روی کدگذاری این پیام، نمی‌تواند این پیام را پردازش کند، فقط نظاره‌گر آن خواهد بود. تا وقتی که این پیام بعد از پردازش به نمایشگر پشت فرمان برسد و ECU مربوط به این بخش آن را پردازش کرده و به اطلاع راننده برساند. البته تمام این عملیات در کسری از ثانیه انجام می‌شود.

سیستم شبکه VAN

اما از جمله مشکلاتی که شبکه CAN دارد، مستر بودن یا همان اصلی بودن تمام ECUها هست. به این معنی که تمام ECU می‌توانند در عین دریافت پیغام، پیغام نیز تولید و منتشر کنند. این وضعیت باعث می‌شود تا سرعت انتقال اطلاعات در شبکه کمی کاهش پیدا کند و از طرفی چون تمام واحدهای پردازش از نوع مستر هستند، وقتی یک Ecu قرار است تا پیامی را ارسال کند باید منتظر ساکت‌شدن شبکه شود و سپس بعد از ارسال یک پیام مبنی بر شروع ارسال اطلاعات، پیغام خود را بفرستد. یعنی در واقع یک تقدم و تأخر در این سیستم وجود دارد. در این شبکه اولویت ارسال با پیام‌هایی هست که درخواست زودتری برای ارسال پیام داده‌اند.

شبکه VAN کمی از شبکه CAN پیچیده‌تر است. ولی در شبکه VAN تمام ECUها مستر نیستند و بعضی از آنها فقط می‌توانند پیغام‌هایی را ارسال کنند و بقیه ممکن است فقط خواننده باشند یا با الزاماتی بتوانند پاسخ دهند. در واقع در شبکه VAN، فقط آن ECU می‌تواند پیغام را مشاهده کند که مسئول این کار باشد و پیغام برای دیگر ECUها قابل‌دیدن و خواندن نیست. در نتیجه در شبکه VAN داستان حق تقدم و اولویت‌ها مطرح نیست و شبکه می‌تواند هم‌زمان با چندین پیام برای ECUهای مختلف اشغال شده باشد بدون اینکه بحث اولویت‌بندی در پیغام‌ها مطرح باشد.

پژو ۲۰۶ فرانسوی؛ یک مثال خوب از سیستم مالتی‌پلکس

از بهترین مثال‌ها برای سیستم مالتی‌پلکس در بین خودروهای کشورمان، پژو ۲۰۶ است. این خودرو در واقع معرفی‌کننده این فناوری برق و سیم‌کشی خودرویی در کشورمان است و در واقع دیگر سیستم های مبتنی بر مالتی‌پلکس نیز از این خودرو الگوبرداری شده است. سیستم مالتی‌پلکس پژو 206 در عین اینکه پیچیدگی و حساسیت‌های خاص خود را دارد؛ اما برای افرادی که به دنبال اضافه‌کردن آپشن به خودروهای خود هستند، گزینه‌ای محسوب و دوست داشتنی محسوب می‌شود.

یکی از دلایل محبوبیت پژو 206، سیستم برق و الکترونیک و مالتی‌پلکس پیشرفته آن نسبت به کلاس و رنج قیمتی آن است. در پژو 206 از سه شبکه مالتی‌پلکس به صورت هم‌زمان استفاده شده که مدیریت همگی آن‌ها برعهده واحد کنترل مرکزی BSI است. شبکه CAN در این خودرو وظیفه برقراری ارتباطات محفظه پیشرانه و اتصال ECUهای سیستم سوخت‌رسانی، ABS و گیربکس اتوماتیک را برعهده دارد. شبکه VAN Body برای برقراری ارتباط یونیت کیسه هوا، Com2000 (یونیت دسته‌راهنما و برف‌پاک‌کن)، یونیت BSM (جعبه‌تقسیم) و سنسور نور و باران به‌کاررفته و شبکه Van Comfort نیز ارتباط صفحه کیلومتر، نمایشگر چندمنظوره، هدیونیت پخش صوت و تهویه‌مطبوع را برقرار کرده است. تمامی این شبکه‌ها به صورت هم‌زمان به BSI متصل هستند و مدیریت می‌شوند. این سیستم پیشرفته نسبت به زمان خود ضمن کاهش حجم سیم‌کشی و اتصالات و افزایش هوشمندی و انعطاف سیستم، موجب امکان افزودن امکانات جالب و کاربردی بدون نیاز به حجم قابل توجه سیم‌کشی است.

به عنوان مثال برای فعال‌کردن کروز کنترل در 206 کافی است اهرم کلیدهای کنترل آن را بر روی ستون فرمان سوار کنید و سپس با دیاگ این قابلیت را فعال کنید. کروز بدون هیچ‌گونه سیم‌کشی خاصی فعال می‌شود. همین شرایط برای سایر آپشن‌های فابریک این خودرو نظیر سنسورهای نور و باران، یونیت MK60 مجهز به ESP و ASR، ایربگ‌های پرده‌ای، مجموعه چشمی‌های چراغ شور، انواع مختلف نمایشگر چندمنظوره و تیپ‌های متنوع صفحه کیلومتر و… برقرار است.

لازم به ذکر است که در پژو 206های تولید قبل 1385 تقریباً تمامی دسته‌سیم‌ها و سوکت‌ها تکمیل بوده و بدون نیاز به سیم‌کشی خاصی بسیاری از امکانات قابل نصب هستند؛ اما برای مدل‌های تولیدی پس از آن سال باید برخی از دسته سیم‌ها را برای فعال‌کردن سخت‌افزار مورد نظر تهیه کرد.

مزایای مالتی پلکس ماشین

سیستم مالتی‌پلکس به ظاهر باعث کاهش حجم سیم‌کشی در خودروها می‌شود؛ اما این سیستم مزیت‌های زیادی دارد که روشن‌ترین آن، همان کاهش حجم سیم‌کشی‌هاست. از مزیت‌های این سیستم می‌توان گفت:

• کاهش چشمگیر حجم سیم‌کشی خودرو
• امکان اضافه‌کردن امکانات رفاهی و ایمنی بیشتر به خودرو بدون دست‌کاری در سیم‌کشی ماشین
• امکان اضافه‌کردن سیستم‌های ایمنی و رفاهی بیشتر به خاطر کاهش حجم سیم‌کشی‌ها
• عیب‌یابی راحت‌تر سیستم‌های مختلف ماشین
• بالارفتن ضریب اطمینان قسمت‌های مختلف الکتریکی و الکترونیکی خودرو
• کاهش چشمگیر فیوزها با توجه به افزایش سیستم‌های ایمنی و رفاهی خودرو
• ساده‌تر شدن سیم‌کشی خودرو به خاطر کاهش تعداد رشته‌های سیم
• افزایش ایمنی خودرو در برابر خطر اتصال کوتاه سیم‌کشی
• پایین آمدن قیمت تمام شده خودرو به خاطر کاهش حجم سیم‌کشی و…

معایب مالتی پلکس خودرو

اما شبکه مالتی‌پلکس در کنار مزایای زیادی که دارد، معایبی نیز دارد که باعث شده است تا برخی از مردم و تعمیرکاران، سادگی شبکه‌های سیم‌کشی قدیمی را ترجیح دهند.

• شبکه مالتی‌پلکس عیب‌یابی خودرو را راحت‌تر می‌کند؛ اما در صورت خراب‌شدن قطعات شبکه، عیب‌یابی خود شبکه سخت‌تر از یک سیم‌کشی ساده و معمولی است. مثلاً ممکن است با از کار افتادن برف‌پاک‌کن، چراغ داخل کابین و پخش صوت نیز از کار بیفتد.
• قیمت قطعات شبکه مالتی‌پلکس از جمله ECUهای آن یکی از نکات منفی این شبکه است.
• در صورت خرابی یکی از ECUها، ممکن است چندین سیستم و بخش از کار بیفتند که پیچیدگی عیب‌یابی را بیشتر کرده و از طرفی چندین سیستم خودرو را از مدار خارج کرده است.
• سیستم مالتی‌پلکس حساسیت بیشتری به برق خودرو دارد و مواردی مثل ضعیف‌شدن باتری، اتصالات بدنه ضعیف، نوسان ولتاژ، دینام معیوب، دزدگیر غیراستاندارد و… به‌راحتی باعث آسیب‌دیدن شبکه می‌شوند.
• خرابی در یک بخش اصلی از شبکه مالتی‌پلکس حتی می‌تواند منجر به روشن‌نشدن خودرو نیز شود. این در حالی است که در یک سیم‌کشی ساده و معمولی این اتفاق ممکن نیست.
• تعمیرات سیستم مالتی‌پلکس نیز گران‌تر است. در یک سیم‌کشی ساده با تعویض و نصب چند رله و یا سیم می‌توان عیب را برطرف کرد؛ اما در شبکه مالتی‌پلکس، این کار ممکن نبوده و باید یونیت مربوطه را تعمیر و تعویض کرد که معمولاً هزینه چندین برابری دارد.
• در سیستم مالتی‌پلکس اضافه‌کردن برخی از آپشن‌ها نیز سخت بوده و حتی ممکن است به علت همخوانی نداشتن با شبکه، باعث بروز عیب‌وایراد نیز شود. مثلاً اضافه‌کردن دزدگیر، ردیاب، نصب چراغ‌های خاص و… به این راحتی‌ها ممکن نیست.
• بعضی از کارهای ساده مثل تعویض باتری، تغییر در نوع لامپ چراغ‌ها، تعریف سوئیچ و… باید توسط دیاگ انجام شود.
• در سیستم مالتی‌پلکس احتمال برخی از خطاهای عجیب نیز وجود دارد. مثلاً با نصب یک لامپ که با شبکه همخوانی ندارد، فن خودرو نیز از کار بیفتد و یا مجموعه پشت آمپر دائم روشن بماند. چرا که شبکه از مجموعه‌های مشترک نیز استفاده می‌کند.
• تعمیر این شبکه نیز به تخصص و دستگاه‌های مناسب نیاز دارد. به همین خاطر هم عیب‌یابی و تعمیر شبکه مالتی‌پلکس را نمی‌توان به دست هرکسی سپرد.

چه خودروهای ایرانی از سیستم مالتی پلکس استفاده می‌کنند؟

امروزه اکثر خودروسازها مجبور به استفاده از سیستم مالتی‌پلکس هستند تا بتوانند با وجود انبوهی از امکانات ایمنی و رفاهی، از حجم بی‌شمار تعداد رشته‌های سیم‌کشی بکاهند.

در کشورمان مالتی‌پلکس با پژو 206 معرفی شد و سپس ایرانخودرو از این سیستم برای برخی از سمندها نیز استفاده کرد. امروزه خودروهایی مثل پژو 206 و 207، یک سری از سمندهای LX، دنا و دناپلاس، سورن، تارا و ریرا از سیستم مولتی پلکس استفاده می‌کنند. ضمن اینکه اکثر خودروهایی که این روزها در کشورمان شامل خودروهای چینی که حجم زیادی از امکانات و سیستم های ایمنی و رفاهی دارند، مونتاژ و تولید می‌شوند نیز از سیستم مولتی پلکس استفاده می‌کنند.

راه‌های تشخیص وجود مالتی پلکس در خودرو

وجود سیستم مالتی‌پلکس در خودرو با هدف کاهش حجم سیم‌کشی و افزایش امکانات رفاهی و ایمنی در خودرو و تشخیص و عیب‌یابی راحت‌تر ماشین ابداع و اختراع شده است؛ بنابراین از روی یک سری از همین نشانه‌ها می‌توان فهمید که آیا خودرو دارای سیستم مالتی‌پلکس هست و یا خیر.

• وجود سیستم‌های مختلف ایمنی و رفاهی در خودرو، می‌تواند نشانه‌ای از وجود سیستم مالتی‌پلکس باشد.
• در دفترچه راهنما و نگهداری خودرویی که سیستم برقی آن از نوع مالتی‌پلکس است، حتماً به این نکته اشاره شده است.
• وجود سیستم الکترونیکی پیشرفته در خودرو از دیگر نشانه‌های وجود و بهره‌مندی از سیستم مالتی‌پلکس است.
• در سیستم مالتی‌پلکس از ECUهای مختلفی در نقاط مختلف اتاق استفاده می‌شود که همین عامل از دیگر نشانه‌های بهره‌مندی خودرو از این سیستم سیم‌کشی و الکترونیکی است.
• در خودروهایی که از سیستم مالتی‌پلکس استفاده می‌کنند، ظاهر سیم‌کشی با انبوهی از امکاناتی که در آن خودروها پیاده شده است، همخوانی ندارد. به این معنی حجم سیم‌کشی کمتر از مقدار مورد انتظار خواهد بود.
• وجود سیستم عیب‌یابی پیشرفته‌ای که می‌تواند کوچک‌ترین معایب ایجاد شده در خودرو را نشان دهد از ویژگی‌های سیستم مالتی‌پلکس است.

جمع‌بندی

سیستم مالتی‌پلکس را می‌توان یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های برق خودروهای مدرن دانست؛ سیستمی که با ایجاد ارتباط شبکه‌ای میان ECUها و قطعات مختلف، باعث کاهش حجم سیم‌کشی، مدیریت بهتر مصرف برق، افزایش امکانات رفاهی و بهبود هماهنگی میان بخش‌های مختلف خودرو شده است. در این فناوری، اطلاعات به‌جای انتقال از طریق سیم‌های متعدد، از طریق شبکه‌های ارتباطی مانند CAN Bus منتقل می‌شوند و همین موضوع باعث ساده‌تر شدن ساختار کلی خودرو و افزایش قابلیت‌های الکترونیکی آن شده است.

با این حال، مالتی‌پلکس معایبی نیز دارد. مهم‌ترین ضعف آن، پیچیده‌تر شدن عیب‌یابی و تعمیرات است؛ به‌طوری‌که خرابی یک یونیت یا اختلال در شبکه می‌تواند چندین بخش خودرو را هم‌زمان دچار مشکل کند. همچنین این سیستم به کیفیت برق خودرو، سلامت باتری و اتصالات بدنه حساسیت بالایی دارد و نصب تجهیزات غیراستاندارد می‌تواند باعث بروز خطاهای مختلف شود. هزینه تعمیرات، نیاز به دستگاه دیاگ تخصصی و وابستگی به برنامه‌ریزی نرم‌افزاری نیز از دیگر نقاط ضعف این فناوری به شمار می‌روند.

اگرچه مالتی‌پلکس ممکن است برای تعمیرکاران سنتی یا کاربران عادی دردسرهایی ایجاد کند، اما به دلیل مزایای فراوان، امروزه به بخش جدایی‌ناپذیر خودروهای جدید تبدیل شده است و نقش مهمی در توسعه خودروهای هوشمند و مدرن ایفا می‌کند.

در مجموع می‌توان گفت که سیستم مالتی‌پلکس سیم‌کشی را کم می‌کند، امکانات بیشتری می‌دهد، مصرف برق را بهتر مدیریت می‌کند، ایمنی و هماهنگی ECUها را بالا می‌برد. اما مشکل وقتی ایجاد می‌شود که تعمیرکار تخصص نداشته باشد یا تجهیزات غیراستاندارد نصب شود، برق خودرو ضعیف شود یا کیفیت قطعات و ساخت پایین باشد.

نوشته: علیرضا داودی

https://khodro45.com/mag/?p=108152