Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug at TU München

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Wie wird E/E im Rahmen der Vorlesung definiert?

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Welche Anforderungen haben Kunden an E/E-Systeme?

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Aus welchen Bestandteilen bestehen E/E-Systeme? (9 Komponenten)

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Funktion von Steuergeräten und ein Beispiel

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Funktion von Sensoren und ein Beispiel

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Funktion von Aktoren/Aktuatoren und ein Beispiel

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Funktion von Energiespeichern und ein Beispiel

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Funktion von Kabel/Leitungen/Steckverbindern

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Funktion von Software und ein Beispiel

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Vor- und Nachteile des Aufbaus: Nur ein Steuergerät für alle Funktionen

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Vor- und Nachteile des Aufbaus: Ein Steuergerät je Funktion, direkte Verbindung

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Vor- und Nachteile des Aufbaus: Ein Steuergerät je Funktion, verbunden durch Bus-System

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Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Wie wird E/E im Rahmen der Vorlesung definiert?
E/E ist die gesamte Elektrik im Kraftfahrzeug, die im Niedervolt-Bereich liegt (<60V). Üblicherweise 12V und neuerdings auch 48V

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Welche Anforderungen haben Kunden an E/E-Systeme?
- Funktionen! +Mit dem Auto reden, +telefonieren, +navigieren, +Entertainment (Radio, Fernsehen, Filme),.... - Aktives Fahrwerk (Fahrspaß), 48V-Netze für Hybridisierung, Fahrerassistenzfunktionen - E/E muss zuverlässig sein (Qualität, bei allen Temperaturen funktionsfähig [-40° - +125°], langlebig, etc.) - Preis/Kosten

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Aus welchen Bestandteilen bestehen E/E-Systeme? (9 Komponenten)
1. Steuergeräte 2. Sensoren 3. Aktoren 4. Energiespeicher 5. Kabel / Leitungen 6. Steckverbindungen 7. Sicherungen 8. Kontakte / Relais 9. Software

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Funktion von Steuergeräten und ein Beispiel
Funktion: - Einlesen von Sensorsignalen - Verarbeiten der Inputs - Erfassung des Betriebszustands und Berechnung der Outputs - Stellen von Aktoren - Kommunikation mit anderen Steuergeräten Beispiel: - Motorsteuergerät (Steuerung Ventile, Einspritzmenge, Zündzeitpunkt) - Klimasteuergerät (Temperaturregelung für Fahrgastzelle) - ABS-Steuergerät (Regelung des Bremsdrucks, damit Räder nicht blockieren

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Funktion von Sensoren und ein Beispiel
Funktion: - Übersetzung von physikalischen/chemischen Größen in elektrische Größen - = "Messung von Werten" Beispiel: - Drehzahlsensor (Erfassung der Raddrehzahl oder Motordrehzahl) - Temperatursensor (Messung der Motortemperatur) - Ultraschallsensoren (Abstandserfassung von Objekten/Hindernissen) - Kamera (Erfassung der Umgebung)

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Funktion von Aktoren/Aktuatoren und ein Beispiel
Funktion: - Gegenstück zu Sensoren: Übersetzung von elektrischen Größen in physikalische/chemische Größen - ="Stellglied" Beispiel: - Elektromotoren (z.B. Klimakompressor, Anlasser, Elektromechanische Lenkung) - Nockenwellenverstellung (zur Motorsteuerung, Anpassung der Ventilsteuerzeiten)

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Funktion von Energiespeichern und ein Beispiel
Funktion: - Energieaufnahme (Laden) - Energiespeicherung - Energieabgabe (Entladen) Beispiel: - 12V Starterbatterie (Start des Verbrennungsmotors gewährleisten; Energiebereitstellung auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor) - Bei Hybrid- und Elektrofahrzeug auch Hochvolt-Speicher möglich

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Funktion von Kabel/Leitungen/Steckverbindern
Funktion: - Übertragung elektrischer Signale verschiedener Leistungsklassen (Niedervolt vs. Hochvolt) - Isolation ggü. Umwelt (Karosserie, Berührungen, ...) - EMV (resistent gegen Störeinflüsse, geringe Emission von Störsignalen -zuverlässige Funktionsweise trotz: +mechanischer Beanspruchung + thermischer Beanspruchung + hohe übertragene Energiemengen + EMV + Feuchtigkeit

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Funktion von Software und ein Beispiel
Funktion: - Realisierung der Steuergerätefunktion - flexible Anpassbarkeit auf verschiedene Fahrzeuge - Entwicklungsumgebung inkl, Simulation und Debugging ohne Fahrzeug möglich Beispiel: - ESP - Airbag-Steuerung (Wann sollen welche Airbags aufgehen?)

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Vor- und Nachteile des Aufbaus: Nur ein Steuergerät für alle Funktionen
Vorteile: - nur ein Steuergerät = nur einmal Hardware = günstig - Alle Sensor- und Aktor-Signale verfügbar Nachteile: - leistungsfähige Hardware benötigt - großes Steuergerät -> Package - lange Verbindungsstrecken zu Sensoren - Sicherheit: Ausfall Steuergerät, Eingriff ins Fahrzeug

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Vor- und Nachteile des Aufbaus: Ein Steuergerät je Funktion, direkte Verbindung
Vorteile: - durch Hardware definierter Informationsaustausch - Ausfallsicherheit, betrifft nur jeweilige Steuergeräte-Funktion Nachteile: - teuer (viele Kabel und Stecker benötigt) - unflexibel (nur Kommunikation, die bei Verkabelung gewollt war, kann stattfinden) - gleiche Signale werden von einem Steuergerät mehrfach an andere verteilt

Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug

Vor- und Nachteile des Aufbaus: Ein Steuergerät je Funktion, verbunden durch Bus-System
Vorteile: - gemeinsames Kommunikationsmedium für verschiedene Steuergeräte -> vergleichsweise geringe Kabellängen - Normung der Kommunikation durch Standards -> E/E-Struktur kann durch weitere Steuergeräte ergänzt werden - Flexibilität bei Variantenbildung, nicht jedes Steuergerät für Gesamtfunktion nötig -> Kostenersparnis Nachteile: - Sicherheit und Ausfall Bus-System; Maßnahmen: + Hardwareseitige Trennung relevanter Bussysteme +Softwareseitige Fehlererkennung

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