Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug an der TU München
Karteikarten und Zusammenfassungen für Elektrik-Elektroniksysteme im Kraftfahrzeug an der TU München
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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
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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
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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
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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
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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)
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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)
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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
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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
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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?)
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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
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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
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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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