ทำไมรถยนต์ต้องมี ECU

ถ้ามองว่ามันคือกีฬาชกมวย มุมแดงคือวิศวกรรมเครื่องกลที่ไม่ว่าใครต่อใครบนโลกใบนี้เห็นรถยนต์ก็ต้องคิดไว้ก่อนว่ามันมีหลักการทำงานในทางเครื่องยนต์กลไกเป็นหลักแน่ๆ ซึ่งนั่นก็เป็นเรื่องจริงหลายส่วนของรถยนต์ตั้งแต่เครื่องยนต์ พวงมาลัย เบรก ฯลฯ ล้วนทำงานบนพื้นฐานของศาสตร์แห่งวิศวกรรมเครื่องกล จนกระทั่งมุมน้ำเงินที่เป็นผู้ท้าชิงมีการก้าวย่างเข้าสู่เวทีโดยนำศาสตร์ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ นับตั้งแต่นั้นมาวงการรถยนต์ก็ไม่ได้เป็นเรื่องของเครื่องยนต์กลไกลเพียงอย่างเดียวอีกต่อไป

ECU ในรถยนต์เริ่มเอามาใช้เมื่อไร

ด้วยเหตุที่ว่าเพียงแค่ความรู้ทางด้านวิศวกรรมเครื่องกลนั้นไม่เพียงพอที่จะสร้างรถยนต์ให้ดีอย่างที่เป็นในปัจจุบันได้ ด้วยข้อจำกัดบางอย่างด้านความแม่นยำ ซึ่งความแม่นยำมากๆที่จำเป็นต่อการสร้างรถยนต์และการทำงานของรถยนต์นี้หากไม่ทำให้เที่ยงตรงแล้ว เมื่อเกิดการผิดพลาดก็ยากที่จะตรวจสอบได้และนั่นอาจจะส่งผลต่อชีวิตของผู้ขับขี่อีกด้วย นี่เองเป็นที่มาของแนวคิดที่นำเอาความรู้และศาสตร์ทางด้านอิเล็กทรอนิกเข้ามาสู่วงการรถยนต์และก็ใช้กันอย่างแพร่หลายตราบเช่นปัจจุบัน

ตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่า ECU มีมากมายในรถยนต์เพื่อควบคุมฟังก์ชั่นต่างๆ

ในปี 1950 ECU หรือ Electronics Control Units ถูกนำมาใช้งานในอุสาหกรรมรถยนต์เป็นครั้งแรกและก็ตั้งแต่นั้นยังใช้กันมาโดยตลอด (ก็มันดีนี่) จนกลายเป็นชิ้นส่วนพื้นฐานของรถยนต์ในปัจจุบันไปแล้วและก็ยังเป็นพระเอกของการวิวัฒนาการด้านรถยนต์อีกด้วย เพราะถ้าไม่เอา ECU มาใช้ในวันนั้นเทคโนโลยีต่างๆในรถยนต์ที่่เราเห็นในวันนี้ก็คงไม่เกิดขึ้น หลายๆท่านอาจจะไม่เคยเอะใจจากวันนั้นถึงวันนี้ รถยนต์หรูๆในปัจจุบันมีการใช้ ECU ต่างๆในการควบคุมฟังก์ชั่นมากถึง 100 ตัว ยกตัวอย่างเช่น BMW Series 7 มีการใช้ ECU ต่างๆมากมายถึง 150 ตัวในการควบคุมฟังก์ชั่นต่างๆของรถยนต์

หน้าที่ของ ECU

ในวงการรถยนต์เราสามารถแบ่งหน้าที่ของ ECU ออกเป็นกลุ่มใหญ่ๆได้ 3 กลุ่ม

1. Power train Control Module: ECU ที่เกี่ยวของกับระบบส่งกำลัง

2. Body Control Unit: ECU ที่เกี่ยวของกับตัวรถยนต์

3. Chassis System: ECU ที่เกี่ยวของกับระบบช่วงล่าง

ตัวอย่างเช่น รถยนต์ในปัจจุบันนี้มีการทำงานของเครื่องยนต์โดยส่วนใหญ่ขึ้นตรงกับการเผาไหม้ แตกต่างจากเมื่อสมัยโบราณคือใช้ ECU ในการควบคุม  เราเรียกมันว่า Engine ECU มันจะควบคุมการปิดเปิดของวาล์ว การพ่นละอองน้ำมันและการจุดระเบิดโดยมีคำสั่งมาจากคันเร่งของรถยนต์เป็นหลัก ทำให้เราได้กำลังของเครื่องยนต์ไปตามการบังคับของเท้าผู้ขับ

ECU ที่ประกอบด้วยแผ่นบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์เล็กๆต่างๆมากมายแบบนี้ที่อยู่ในรถยนต์

ปัจจัยที่ทำให้ผู้ผลิตรถยนต์หันมาสนใจการใช้ ECU

1. ความง่ายในการควบคุม ขณะที่ผู้ผลิตคิดว่าจะพัฒนารถยนต์ให้ดีกว่าเดิมได้อย่างไร ปัญหาต่างๆมันก็มาตันตรงที่ว่าไม่สามารถที่จะนำเทคโนโลยีต่างๆมารวมอยู่ในรถยนต์ได้หากไม่เอา ECU มาช่วยในการควบคุม ลองคิดดูง่ายๆก็ได้ว่า ระบบ Cruise Control, Head-up display, Connected car และฟังก์ชั่นอื่นๆอีกมากมายที่กำลังก้าวไปที่รถยนต์ไร้คนขับ สิ่งเหล่านี้จะทำงานอย่างไรหรือควบคุมให้มันถูกต้องแม่นยำได้อย่างไรหากไม่ใช้คอมพิวเตอร์มาควบคุม

ดูเพิ่มเติม
>> รถยนต์คันแรกของโลกหน้าตาเป็นอย่างไร
>> อยู่ด้วยกันยาวๆ! กับ 10 เคล็ดลับรักษาสภาพเครื่องยนต์รถคุณให้สมบูรณ์

2. ความปลอดภัย การขาดสมาธิในการขับรถไม่ได้ส่งผลเสียต่อแค่ผู้ขับเท่านั้นแต่ส่งผลต่อคนเดินถนนรอบข้างด้วย นั่นทำให้ความปลอดภัยเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเป็นอันดับหนึ่งของผู้ผลิตรถยนต์และกฎหมายจากรัฐบาล อย่างเช่นในแบรนด์รถยนต์อย่าง Volvo ได้ประกาศออกมาอย่างเป็นทางการเลยเกี่ยวกับวิสัยทัศน์และนโยบายที่จะลดอัตราการเสียชีวิตจากอุบัติเหตุทางรถยนต์ให้เป็นศูนย์ให้ได้ในปี 2020 (แต่ทำได้ไหมอีกเรื่องหนึ่ง) ซึ่งนโยบายนี้จะเป็นจริงไม่ได้อย่างแน่นอนถ้าไม่มี ECU เพราะ ECU เป็นผู้เล่นสำคัญในการพัฒนาระบบช่วยเหลือการขับขี่ที่เรียกว่า Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) ก็ระบบนี้ต้องใช้ทั้งการจดจำภาพ การวิเคราะห์ภาพจากกล้อง การควบคุมและตอบสนองของเซนเซอร์ต่างๆ เช่นระบบช่วยเบรกอัตโนมัติ ระบบป้องกันการหลุดออกนอกเลน เป็นต้น

เทคโนโลยีป้องกันการชนที่ต้องตรวจสอบสิ่งที่อยู่ข้างหน้าจำเป็นต้องใช้ ECU เข้ามาช่วยเหลือ

3. การทำตามกฎหมายของรัฐบาลต่างๆ  หลังจากที่รัฐบาลต่างๆรู้ว่า ECU สามารถนำมาช่วยเหลือให้รถมีประสิทธิภาพดีขึ้นได้ก็เลยนำมันมาร่างเป็นกฎหมายเสียเลย การทำแบบนี้ไม่ได้เพียงแต่สร้างความลำบากขึ้นมาอีกหน่อยให้กับบริษัทผู้ผลิตรถยนต์เท่านั้นแต่มันมีข้อดีตรงที่ว่าผู้ที่จะเข้ามาสู่อุตสาหกรรมรถยนต์ได้ต้องมีความรู้ความสามารถในการนำเทคโนโลยีที่เกี่ยวพันกับECUมาใช้ซึ่งนั่นก็นำมาซึ่งความปลอดภัยที่มากขึ้นด้วย ถ้าไม่ทำเป็นกฎหมายใครทำเครื่องยนต์กลไกลอะไรได้ก็เข้ามาเป็นผู้ผลิตได้มันจะทำให้มีผู้ผลิตมากเกินไปและก็จะมีบางส่วนที่ไม่ใส่ใจกับเรื่องความปลอดภัยแน่ๆ ซึ่งในความเป็นจริงไม่ใช่แค่เรื่องความปลอดภัยที่ ECU สามารถทำได้ดีเท่านั้น ยังมีเรื่องการปล่อยไอเสีย การประหยัดน้ำมันที่เป็นผลมาจากการควบคุมของ ECU ด้วยเช่นกัน (ซึ่งรัฐบาลก็มีกฎหมายมาควบคุมอีก) ยกตัวอย่างแปลกๆที่เคยเห็นในสหรัฐอเมริกาก็คือ การตรวจสอบเรื่องอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นทางถนนของบริษัทรถบรรทุกเกี่ยวกับการทำตามกฎชั่วโมงการทำงาน (เพราะรถพวกนี้ได้เงินตามรอบการวิ่งแต่การวิ่งรอบมากเกินไปจะทำให้ร่างกายเหนื่อยล้าและนำมาซึ่งอุบัติเหตุ) ดังนั้นบริษัทที่ใช้รถบรรทุกในการขนส่งต่างๆต้องทำตามกฎนี้โดยการติดตั้ง Electronics Logging Device (ELD) ในรถบรรทุกเพื่อที่จะนำมาดูข้อมูลการใช้รถย้อนหลังได้ว่าใช้ชั่วโมงการทำงานเกินรึเปล่า
4. สมาร์ทโฟน ในช่วง10ปีหลังมานี้ ปฏิเสธไม่ได้ถึงเรื่องการเข้ามามีบทบาทของอินเตอร์เน็ตและสมาร์ทโฟน และกลายเป็นการเชื่อมต่อระหว่างรถยนต์และสมาร์ทโฟน ระบบนำทาง สังคมออนไลน์ ทำให้รถยนต์เริ่มจะไม่ใช่แค่ยานพาหนะแล้วแต่กลายเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกชิ้นหนึ่ง การเปลี่ยนไปของพฤติกรรมของคนทั่วโลกหลังจากมีอินเตอร์เน็ตและสมาร์ทโฟนทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ต้องเดินตามเพราะการตอบสนองความต้องการของผู้คนทั่วโลกด้วยรถยนต์ได้นั้นจะนำมาซึ่งขุมทรัพยน์ของบริษัทได้เลยทีเดียว เพราะหากมีสักบริษัทหนึ่งนำหน้าไปก่อนโดยใช้ ECU มาควบคุมเชื่อมต่อรถยนต์เข้ากับสมาร์ทโฟน ค่ายอื่นๆก็จำเป็นต้องทำตามมิเช่นนั้นคงอยู่ในตลาดไม่ได้เป็นแน่

แทบจะไม่ใช่เรื่องแปลกแล้วที่จะเชื่อมต่อรถยนต์กับสมาร์ทโฟนเข้าด้วยกัน

หลักฐานที่บอกว่า ECU นำมาใช้มากขึ้นๆในรถยนต์

การนำ ECU มาใช้ในรถยนต์ทำให้ต้นทุนของรถยนต์เพิ่มขึ้นยิ่งมี ECU มากต้นทุนก็ยิ่งมากตามไปด้วยแต่ก็คุ้มค่าถ้ารถยนต์สามารถขายได้ นับตั้งแต่ช่วงปี 1950 ถึงประมาณการณ์ในปี 2030 อัตราการเพิ่มขึ้นของต้นทุนการใช้ ECU นั้นเติบโตอย่างมีนัยสำคัญ

กราฟที่แสดงว่า ECU กลายเป็นต้นทุนที่มากขึ้นของรถยนต์และถูกนำมาใช้รถยนต์มากขึ้นตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน

ในช่วงปี 1970  ที่เริ่มมีการนำถุงลมนิรภัยมาเป็นอุปกรณ์ในรถยนต์ทำให้ต้องใช้ Airbags Control Unitด้วย ประกอบกับการตระหนักถึงความสำคัญของอัตรการประหยัดน้ำมัน (ช่วงนั้นมีวิกฤตน้ำมันโลกพอดี) นั่นก็ทำให้ ECU ถูกนำมาใช้เพิ่มสูงขึ้นอย่างมากเข้าสู่เลขสองหลักที่ 10%

ช่วงปี 1990-2010 เป็นช่วงที่การเติบโตของการใช้ ECU มีมากที่สุด เพราะค่ายรถยนต์ดังๆอย่าง Toyota, Honda, Ford ฯลฯ เริ่มนำระบบนำทาง ระบบมิลติมีเดีย และระบบช่วยเหลือการขับขี่ต่างๆเช่นระบบหยุดรถอัตโนมัติก่อนการชน มาใช้ในรถยนต์หลายรุ่นมากขึ้น  

ส่วนปี 2030 มีการคาดการณ์ว่า ECU จะกลายเป็นต้นทุนถึงครึ่งหนึ่งของรถยนต์ทั้งคันเนื่องจากการเข้ามาของเซนเซอร์ต่างๆที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบรถยนต์ไร้คนขับ

เพื่อนๆชาว Chobrod คงพอจะเห็นที่มาที่ไปของการเข้ามามีบทบาทของ ECU ตั้งแต่เริ่มแรกจนถึงปัจจุบันและก็น่าจะมีต่อไปแน่ๆในอนาคตกันแล้วนะครับ นอกจากจะทำให้รถยนต์มีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าเมื่อก่อนแล้วECUยังจะกลายเป็นต้นทุนสำคัญของผู้ผลิตรถยนต์อีกด้วย แต่คิดๆแล้วก็เป็นสิ่งที่ดีเพราะนอกจากจะทำให้ได้ประสบการณ์การขับขี่ใหม่จากฟังก์ชั่นใหม่ๆแล้วยังทำให้เราได้รถยนต์ที่มีความปลอดภัยมากขึ้นด้วย เรียกได้ว่าจากนี้ไปไม่มีมุมแดงหรือมุมน้ำเงินอีกแล้ว แต่เป็นการร่วมมือกันของ2สาขาวิศวกรรมคือ วิศวกรรมเครื่องกลและวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ที่จะร่วมมือสร้างสรรค์สิ่งดีๆให้วงการรถยนต์ต่อไป

ดูเพิ่มเติม
>> กล่องพ่วง ECU สายซิ่ง.. จอมโมดิฟาย ต้องรู้จัก!?
>> รู้จักลักษณะเบื้องต้นของ Inline Engine