Elektronik im Kraftfahrzeugwesen: Steuerungs-, Regelungs- und Kommunikationssysteme ; mit 14 Tabellen
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Renningen
expert-Verl.
2004
|
| Ausgabe: | 4. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Kontakt & Studium
437 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturangaben |
| Beschreibung: | [16], 417 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783816923725 3816923720 |
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Einführung
1 Allgemeines
1.1 Steuern und Regeln im Kraftfahrzeug 5
Zusammenfassung
W. Goldbrunner
1.1.1 Einleitung
1.1.2 Elektronische Dämpfkraftregelung EDCC 8
M. Spielmann
1.1.2.1 Einleitung
1.1.2.2 Grundlagen ^
1.1.2.3 Systembeschreibung
1.1.2.4 Kennfeld Verstelldämpfer ]2
1.1.2.5 Steuergerät 1
1.1.2.6 Literaturverzeichnis
1.1.3 Aktive Wank Stabilisierung Dynamic Drive 1
R. Bartz, F. Bärnthol, H. Bruns, R. Jurr, M. Wimmer
1.1.3.1 Anforderungen an ein aktives Fahrwerk jjj
1.1.3.2 Systembeschreibung j
1.1.3.2.1 Aktiver Stabilisator ^
1.1.3.2.2 Ventilblock mit integrierten Sensoren ^
1.1.3.2.3 Steuergerät ™
1.1.3.2.4 Zusammenwirken der Komponenten
1.1.3.3 Funktionsbewertung
1.1.3.3.1 Quasistationäre Kreisfahrt 2°
1.1.3.3.2 Gewobbelter Lenkwinkelsinus 2
1.1.3.3.3 Subjektive Systembewertung 2
1.1.3.4 Zusammenfassung
1.1.3.5 Literaturverzeichnis
1.1.4 Adaptive Cruise Control ACC 25
W. Prestl, T. Sauer, O. Tschernoster
1.1.4.1 Einführung 25
1.1.4.2 Die ACC Funktion 2
1.1.4.2.1 Grundfunktion 25
1.1.4.2.2 Möglichkeiten und Systemgrenzen 2^
1.1.4.2.3 Funktionsauslegung und Systemphilosophie 2^
1.1.4.3 Systembeschreibung 2
1.1.4.3.1 ACC Sensor Steuergeräteeinheit 2
1.1.4.3.1.1 Radarsensorik Analogkomponente
1.1.4.3.1.2 Radarsensorik Digitalkomponente 29
1.1.4.3.2 Digitale Motorelektronik DME/DDE 31
1.1.4.3.3 Getriebesteuerung AGS 31
1.1.4.3.4 Dynamische Stabilitäts Control DSC 31
1.1.4.3.5 Bedienelemente 32
1.1.4.3.6 Instrumenten Kombination 32
1.1.4.4 Systemfunktionen 33
1.1.4.4.1 Spurzuordnung, Objektselektion 33
1.1.4.4.2 Längsregelfunktionen 34
1.1.4.4.2.1 Geschwindigkeits und Abstandsregelung 34
1.1.4.4.2.2 Kurvendynamikregelung 34
1.1.4.4.2.3 Beschleunigungsregelung und Stellerkoordination 35
1.1.4.5 Systemsicherheit 35
1.1.4.5.1 Sicherheitskonzept bei verteilter Funktionalität 35
1.1.4.5.2 Überwachungsmaßnahmen 35
1.1.4.5.3 Abschaltkonzept bei verteilter Funktionalität 36
1.1.4.6 Literatur 37
1.1.5 Elektronisches Bremsen Management EBM 38
R. Müller
1.1.5.1 Schlupfregelsysteme 39
1.1.5.2 Stabilitätsregelsysteme 40
1.1.5.3 Assistenzsysteme 43
1.1.5.4 Servosysteme 43
1.1.5.5 Servicefunktionen 43
1.1.6 Active Front Steering (AFS) 45
R. Fleck, A. Pauly
1.1.6.1 Einführung 45
1.1.6.2 Aufgaben/Ziele aktiver Vorderradlenksysteme 46
1.1.6.3 Stand der Technik 47
1.1.6.3.1 Aktive Servolenkungen 47
1.1.6.3.2 Überlagerungslenkungen (ÜL) 49
1.1.6.3.3 Kombination Überlagerungslenkung/Aktive Servolenkung 50
(Steer by Wire System mit manuellem Lenkanteil)
1.1.6.3.4 Steer by Wire Systeme ohne manuellem Lenkanteil 51
1.1.6.4 Systemauswahl 53
1.1.6.5 AFS Systembeschreibung 55
1.1.6.5.1 Allgemeiner Aufbau 55
1.1.6.5.2 Regelungskonzept 56
1.1.6.5.2.1 Lenkwinkelregelung 57
1.1.6.5.2.2 Lenkmomentenregelung 58
1.1.6.6 Zusammenwirken von AFS und DSC (ESP) 58
1.1.6.7 Beispiele aus dem Fahrversuch 61
1.1.6.7.1 Variable Lenkübersetzung: Slalomkurs 61
1.1.6.7.2 Störungskompensation: Bremsung auf u split Fahrbahn 62
1.1.6.7.3 Gierratenregelung: Fahrspurwechsel in Kombination 64
mit einem Reibwertsprung (Eis » Schnee) 64
1.1.6.8 Zusammenfassung 66
1.1.6.9 Literaturverzeichnis 67
1.1.7 Sicherheit der Elektronik im Kraftfahrzeug 68
W. Goldbrunner, K. Kühner
1.1.7.1 Historie 69
1.1.7.2 Entwicklungsprozess sicherheitsrelevanter Systeme 69
1.1.7.3 Fertigung 70
1.1.7.4 Sicherheit im Fahrbetrieb 71
1.1.7.5 Fehlerspeicher/Diagnose an Feldfahrzeugen 71
1.1.7.6 Systemüberprüfung an Feldfahrzeugen 72
1.1.7.7 Fazit 72
1.1.8 Ausblick 73
W. Goldbrunner
1.1.8.1 Literatur 73
1.2 Kfz spezifische integrierte Schaltungen 74
U. Günther
1.2.1 Einleitung 74
1.2.2 Randbedingungen für ASICs im Kfz 76
1.2.3 Einsatzbereiche für ASICs im Kfz 79
1.2.4 Integrierte Bauelemente und Schaltungstechnik 82
1.2.5 IC Gehäuse für Kfz Anwendungen 85
1.2.6 Schlußbemerkungen 85
1.3 Vernetzung der Elektronik im Kfz 86
H. J. Mathony
Kurzfassung 86
1.3.1 Einleitung 86
1.3.2 Controller Area Network 87
1.3.3 Subnetze 92
1.3.4 X by wire Systeme 93
1.3.5 Multimedia/Telematik 96
1.3.6 OSEK/VDX 98
1.3.7 Zusammenfassung und Ausblick 101
1.3.8 Literaturhinweise 102
1.4 Geregelte Fahrwerke 103
H. Wallentowitz, T. Schrüllkamp
1.4.1 Einleitung 103
1.4.2 Fahrwerksentwicklung 104
1.4.3 Aufgaben einer Fahrwerksregelung 11°
1.4.4 Fahrwerksregelung beim Bremsen und Antreiben 11°
1.4.5 Fahrwerksregelung zur Verbesserung des Fahrkomforts 111
1.4.5.1 Adaptive Dämpfersteuerung 12°
1.4.5.2 Semiaktive Dämpferregelung 122
1.4.5.3 Aktive Federung 123
1.4.6 Fahrwerksregelung zur Kurshaltung 128
1.4.6.1 Hinterradlenkung 128
1.4.6.2 Zukünftige geregelte Vorderradlenksysteme 130
1.4.6.3 Wankstabilisierungssystem Dynamic Drive (BMW 7er 2001) 132
1.4.7 Zusammenfassung 134
1.4.8 Literaturhinweise 135
1.5 Hardware in the Loop Simulation . 136
G. Frey
Zusammenfassung/Summary 136
1.5.1 Entwicklungstendenzen im Automobilbereich 136
1.5.2 Werkzeuge für den Systementwurf 138
1.5.3 Entwurfsprozess 140
1.5.4 Simulations Bus 141
1.5.5 Hardware in the Loop Simulation 142
1.5.6 Steuergerätetest 143
1.5.7 Leistungsmerkmale 144
1.5.8 Ausblick 144
1.5.9 Literatur 144
1.6 Aufbau moderner Steuergeräte im Bereich
Antriebsstrang Derzeitiger Stand und Zukunft 145
S. Bolz, G. Lugert
1.6.1 Einleitung 145
1.6.2 Motor und Getriebetechnik 146
1.6.3 Diagnosesystematik 146
1.6.4 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 147
1.6.4.1 Störfestigkeit 147
1.6.4.2 Störaussendung 147
1.6.4.3 Maßnahmen zum EMV gerechten Steuergerätedesign 148
1.6.5 Steuerungselektronik 149
1.6.6 Anforderungen an die elektronischen Steuergeräte 150
1.6.6.1 Funktionalität und Integration 151
1.6.6.1.1 Mechanische Integration 151
1.6.6.1.2 Schaltungsintegration 152
1.6.6.2 Verlustleistung, Einbauort, Mechanikkonzept 155
1.6.6.2.1 Einbauort und Wärmeabfuhrkonzepte 155
1.6.6.2.2 Gehäusetechnologien 157
1.6.6.2.3 Substrattechnologien 159
1.6.6.2.4 Steckertechnologien 161
1.6.7 Entwicklungsstrategien 161
1.6.8 Allgemeine Trends 162
1.6.9 Schlussbetrachtung 163
1.6.10 Referenzen 163
2 Antriebsstrang 164
2.1 Steuerung für Ottomotoren 164
O. Glöckler
Zusammenfassung 164
2.1.1 Vom Maybach Vergaser zu integrierten Motorsteuerungssystemen 165
2.1.2 Entwicklungsstand heutiger Einspritzsysteme 174
2.1.2.1 Kraftstoffversorgung 174
2.1.2.2 Sensoren 176
2.1.2.3 Stellglieder 178
2.1.2.4 Elektronisches Steuergerät 178
2.1.2.5 EGAS 180
2.1.2.6 Abgasreinigung 181
2.1.2.7 Module 182
2.1.2.8 Onboard Diagnose 182
2.1.2.9 Gesamtsystem Motorsteuerung 184
2.1.3 Motorsteuerung der Zukunft 185
2.1.3.1 Weiterentwicklung des Lambda=1 Konzepts 185
2.1.3.2 Übergang zu extremen Magerkonzepten mit Schichtladung 187
2.1.3.3 Systemverknüpfungen 188
2.1.3.4 Ausblick 188
2.2 Diesel Motor Regelung 189
A. Kellner
2.2.1 Einleitung 189
2.2.2 Komponenten eines Common Rail Systems 190
2.2.2.1 Common Rail Einspritzsystem 190
2.2.2.2 Sensoren 194
2.2.2.3 Sonstige Aktoren 194
2.2.2.4 Steuergerät 195
2.2.3 Funktionen 196
2.2.3.1 Steuerung der Einspritzmenge und des Einspritzbeginns 196
2.2.3.2 Hochdruckregelung 198
2.2.3.3 Abgasrückführung 1
2.2.3.4 Ladedruckregelung 1
2.2.3.5 Laufruheregelung/Mengenausgleichsregelung 200
2.2.3.6 Ruckeldämpfung 200
2.2.4 Überwachung 201
2.2.4.1 Fehlerermittlung 201
2.2.4.2 Fehlerbehandlung 201
2.2.5 Service 202
2.2.6 Zusammenfassung 203
2.2.7 Literaturhinweise 203
2.3 Die Steuerung des Antriebstrangs bei Nutzfahrzeugen 204
L. Paulsen
2.3.1 Einleitung 204
2.3.2 Vollautomatische Lastschaltgetriebe 204
2.3.2.1 Prinzipbeschreibung 204
2.3.2.2 Elektroniksteuerung 206
2.3.2.3 Die Hardware der Getriebeelektronik 208
2.3.2.4 Die Software der Getriebeelektronik 209
2.3.2.4.1 Die Initialisierungsphase 209
2.3.2.4.2 Das Hauptprogramm 210
2.3.2.4.3 Die Notfahrfunktion 211
2.3.2.4.4 Der Sicherheitsanteil der Software 211
2.3.3 Elektronisch gesteuerte Schaltgetriebe 212
2.3.3.1 Anforderungen 212
2.3.3.2 Aufbau der EPS 213
2.3.3.3 Funktionsweise der EPS 214
2.3.4 Elektronisch gesteuerte Trockenkupplungen 216
2.3.4.1 Anforderungen 216
2.3.4.2 Aufbau 216
2.3.4.3 Software 218
2.3.4.3.1 Selbsttest 219
2.3.4.3.2 Input Modul 219
2.3.4.3.3 Fehlererkennungs und bewertungsmodul 219
2.3.5 Elektronische Antriebssteuerung 219
2.3.5.1 Prinzipbeschreibung 219
2.3.5.2 Bedienungs und Steuerungskonzept 221
2.3.5.2.1 Stationäre Fahrt 222
2.3.5.2.2 Anfahren und Rangieren 222
2.3.5.2.2.1 Regelung der Motordrehzahl über den Kupplungsweg 222
2.3.5.2.2.2 Regelung der Motordrehzahl über das Motormoment 223
2.3.5.2.2.3 Regelverfahren der elektronischen Antriebsteuerung 224
2.3.5.2.3 Gangwechsel 226
2.3.5.3 Notfahrfunktionen und Sicherheitskonzept 227
2.3.6 Ausblick 228
2.3.7 Literatur 228
3 Sicherheit 229
3.1 Aktive Fahrsicherheitssysteme ABS/ASR/ESP 229
H. J. Koch Dücker
3.1.1 Zusammenfassung 229
3.1.2 Einleitung 229
3.1.3 Kräfte und Momente an Fahrzeug und Rad 230
3.1.4 Prinzip der ABS Regelung 235
3.1.5 Systembeschreibung des Bosch ABS, ASR und ESP 236
3.1.6 Ausgeführte Systeme 244
3.1.7 Ausblick 249
3.1.8 Schrifttum 249
3.2 Nutzfahrzeug Bremsanlagen 251
G. Rist
3.2.1 Forderungen an die Bremsanlage 251
3.2.1.1 Bremsleistung 252
3.2.1.2 Energie (Wärmeenergie) 253
3.2.1.3 Radbremse 253
3.2.2 Antiblockiersystem (ABS) 254
3.2.2.1 Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn 254
3.2.2.2 ABS Komponenten 255
3.2.2.3 Regelprinzip 255
3.2.2.4 Warn und Informationseinrichtungen 257
3.2.3 Antriebsschlupfregelung (ASR) 258
3.2.3.1 Regelprinzip 258
3.2.4 Elektronisch geregeltes Bremssystem (EBS) 259
3.2.4.1 Komponenten 260
3.2.4.2 Regelung 260
3.2.4.3 Kompatibilität 261
3.2.4.4 Anhängersteuerung 262
3.2.4.5 Systemüberwachung 262
3.2.5 Zusammenfassung 264
3.2.6 Literaturliste 265
3.3 Servicekonzept für Eigendiagnose Auswertung 266
D. Nemec, R. Endermann
3.3.1 Einleitung und Obersicht 266
3.3.2 Service Prüfkonzept mit Motortestern 267
3.3.2.1 Prüfgeräte Konfiguration 268
3.3.3 Eigendiagnoseüberwachung und 269
On Board Eigendiagnoseauswertung
3.3.3.1 Möglichkeiten und Grenzen 269
3.3.3.2 Diagnoseauswertung 270
3.3.3.2.1 Beispiel Blinkcode 270
3.3.4 Eigendiagnoseauswertung mit Service Prüfgeräten 270
3.3.4.1 Diagnose Schnittstelle 271
3.3.4.2 Service Auswertegeräte 272
3.3.5 On Board Diagnose (OBD) in USA und Europa 272
3.3.5.1 Wer sind CARB, OBD, SAE und ISO? 272
3.3.5.2 Die OBD I 272
3.3.5.3 Von OBD I zu OBD II 273
3.3.5.4 OBD II und Diesel 273
3.3.5.5 Die europäische On Board Diagnose 273
3.3.5.6 Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und 273
Testgerät über diese genormte Schnittstelle
3.3.5.7 Beispielablauf mit dem Testgerät KTS500 274
4 Komfort 277
4.1 Mechanische und hydraulische Systemelemente 277
M. Oberhauser
Überblick 277
4.1.1 Aufgabe von Fahrzeuggetrieben 277
4.1.1.1 Getriebe als Kennungswandler 278
4.1.1.2 Verbrauchs und abgasoptimale Belastung 282
4.1.2 Föttinger Wandler als Anfahrelement 284
4.1.2.1 Aufbau und Funktion 284
4.1.2.2 Kennlinien 285
4.1.3 Leistungsübertragung über Planetengetriebe 286
4.1.3.1 Einzelplanetensatz 286
4.1.3.2 Gekoppelte Planetensätze 288
4.1.4 Hydraulik 290
4.1.4.1 Schaltelemente 290
4.1.4.2 Hydraulikblock 290
4.1.5 Literatur 291
4.2 Elektronische Getriebesteuerung 292
System und Funktionen
H. Vetter
Überblick 292
4.2.1 Einführung 292
4.2.2 Grundfunktionen einer elektronischen Getriebesteuerung 293
4.2.3 Systemübersicht 293
4.2.4 Schaltpunktsteuerung 295
4.2.4.1 Schaltkennlinien 295
4.2.4.2 Adaptive Schaltpunktsteuerung 297
4.2.4.3 Wandlerkupplung 297
4.2.5 Optimierter Schaltvorgang 298
4.2.5.1 Motoreingriff 298
4.2.5.2 Drucksteuerung 298
4.2.6 Adaption an Fahrstil und Fahrsituation 299
4.2.7 Elektronisches Steuergerät 300
4.2.7.1 Blockschaltbild 300
4.2.7.2 Sicherheitskonzept 301
4.2.8 Ausblick 302
4.2.9 Literatur 303
4.3 Aktive Fahrzeugfederung 304
F. Frühauf
4.3.1 Einleitung 304
4.3.2 Historie der Aktiven Federung:
vom 2 Massen Modell zum Serienprodukt
4.3.3 Die aktive Federung, ein klassisches
.mechatronisches Fahrzeugsystem 307
4.3.4 Gegenüberstellung der Fahrwerkskonzepte 308
4.3.5 S Klasse Coupe mit Active Body Control 313
4.3.6 Ausblick 314
4.3.7 Literatur 315
4.4 Heizung und Klimaregelung 316
R. Weible
4.4.1 Der Mensch im Mittelpunkt der Fahrzeugklimatisierung 316
4.4.2 Bedienoberfläche 318
4.4.2.1 Bedienteil und Klimasystem 318
4.4.2.2 Bedienelemente und Ergonomie 319
4.4.2.2.1 Gestaltung 319
4.4.2.2.2 Produktklinik 321
4.4.2.3 Bedienung in Fahrzeugen mit Zentral Bildschirm 322
4.4.3 Klimatisierungssystem 323
4.4.4 Klimaregler 324
4.4.4.1 Grundstruktur einer Regelung 325
4.4.4.2 Der Mensch als Regler 325
4.4.4.3 Regelungsphilosophie 328
4.4.4.4 Klima und Reglersimulation 331
4.4.5 Ausblick 334
5 Kommunikation 335
5.1 Mobilität 335
G. Zacharias, G. Maurer
5.1.1 Mobilfunk im Überblick 335
5.1.2 Funktelefone Entwicklung in Deutschland, Kurzcharakterisierung 336
5.1.3 Netzinfrastruktur 339
5.1.4 Wie entwickelt sich GSM zu UMTS? 341
5.1.5 Ausblick 347
5.2 Verkehrstelematik 349
P. Konhäuser
5.2.1 Einleitung 349
5.2.2 Verkehrstelematik 350
5.2.2.1 Definition 350
5.2.2.2 Nutzen, Potenziale, Handlungsebenen 351
5.2.2.3 Basis und Schrittmachertechnologien 352
5.2.2.3.1 Basistechnologien 352
5.2.2.3.2 Schrittmachertechnologien 352
5.2.2.4 Verkehrszustände 353
5.2.3 Anwendungsfelder 355
5.2.4 Trend: Von der Technologie zur Dienstleistung 359
5.2.5 Ausblick: Der Weg zum „Telematischen Fahren 361
5.2.6 Fazit 361
5.2.7 Literatur 362
6 Zukunftsentwicklung 363
6.1 Intelligente Sensorik 363
E. Schindler
6.1.1 Einleitung 363
6.1.2 Die Meßkette in der Meßgerätetechnik 364
6.1.3 Die Meßkette im mechatronischen System 367
Anforderungen an die Sensorik 367
6.1.4 Zusätzliche Anforderungen an die Sensorik im Kfz Einsatz 369
6.1.4.1 Funktionalität 369
6.1.4.2 Umgebungsbedingungen 371
6.1.4.3 Sicherheit und Verfügbarkeit 372
6.1.4.4 Diagnose 374
6.1.5 Definition „Intelligenter Sensor 374
6.1.6 Zusammenfassung 375
6.1.7 Literatur 375
Zusammenfassung/Summary 376
6.2 Cartronic als Ordnungskonzept für den Systemverbund 376
Analyse mechatronischer Systeme im Kraftfahrzeug
M. Walther, P. Torre Flores, T. Bertram
6.2.1 Einleitung 376
6.2.2 Strukturelemente der CARTRONIC Funktionsarchitektur 379
6.2.2.1 Stand der Technik 379
6.2.2.2 Definition CARTRONIC 380
6.2.2.3 Strukturierungsregeln für die Funktionsarchitektur 380
6.2.2.4 Modellierungsregeln für die Funktionsarchitektur 384
6.2.3 Beispiele der Funktionsarchitektur 389
6.2.3.1 Beispiel 1: Verfeinerung der Komponente „Antrieb 389
6.2.3.2 Beispiel 2: Verfeinerung der Komponente „Fahrzeugbewegung 390
6.2.4 Zusammenfassung und Ausblick 395
6.2.5 Literatur 397
6.3 Entwicklung der Kfz Elektronik Schwerpunkt Software 398
J. Bortolazzi, S. Steinhauer, T. Weber
6.3. 1 Einleitung 398
6.3.2 Software Architekturen, Gleichteilekonzepte 399
und Standardisierung von Software
6.3.2.1 Standardisierung 399
6.3.2.2 Wettbewerbsdifferenzierende Funktionen 400
6.3.3 Prozeßgestaltung an der Schnittstelle Hersteller/Zulieferer 401
6.3.3.1 Aufbau des DaimlerChrysler Software Qualitäts 403
und Lieferantenmanagementsystems 403
6.3.3.1.1 SW Qualitätsmanagement 403
6.3.3.2 SW Lieferantenmanagement 404
6.3.4 Aktuelle Software Engineering Methoden 405
6.3.4.1 Prozesse, Methoden und Tools zur Entwicklung verteilter Funktionen 405
6.3.4.2 Autocodegenerierung für Regelsysteme 411
6.3.4.3 Maßnahmen zur Sicherstellung des Reifegrads bei Know How
und Prozessen 412
6.3.5 Weiteres Vorgehen 413
6.3.6 Literatur 413
Sachregister 414
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