Suchen und Finden
Vorwort
6
Autorenverzeichnis
8
Firmen- und Institutionenverzeichnis
13
Inhaltsverzeichnis
16
1 Einleitung
32
2 Motor und Antriebsstrang
36
2.1 Motormanagement
36
2.1.1 Anforderungen
36
2.1.2 Funktionen
39
2.2 Getriebesteuerung
60
2.2.1 Getriebekonzepte
60
2.2.2 Funktionen und Software
64
2.3 Steuerungen für Motor und Getriebe
70
2.3.1 Konzeptionelle Gemeinsamkeiten bei Motor- und Getriebesteuerungen
70
2.3.2 Besonderheiten der Motorsteuergeräte-Hardware
77
2.3.3 Besonderheiten der Getriebeelektronik
80
2.3.4 Software
83
2.4 Getriebesteuerung im Nutzfahrzeug
89
2.5 Fahrzeug-Starter
97
2.5.1 Einleitung
97
2.5.2 Elektromotorische Grundlagen
98
2.5.3 Schaltungsarten
99
2.5.4 Starter für Personenkraftwagen
101
2.5.5 Starter für Nutzfahrzeuge
105
2.5.6 Schraubtrieb-Starter der Motorradtechnik
107
2.5.7 Startsteuerungen
107
2.6 Hybridantriebe
108
2.6.1 Motivation zur Entwicklung von Hybridantrieben
108
2.6.2 Hybride Antriebsstrukturen
111
2.6.3 Schlüsselkomponenten
113
2.6.4 Betriebsstrategie
115
2.6.5 Antriebsintegration
117
2.6.6 Fahrzeugbeispiele
118
2.6.7 Bewertung
119
2.7 Brennstoffzellen
120
2.7.1 Einführung
120
2.7.2 Polymer-Elektrolyt-Membran- Brennstoffzelle
122
2.7.3 Brennstoffzellensystem und -antrieb
125
2.7.4 Brennstoffzellen-Fahrzeuge
130
2.7.5 Ausblick
134
2.8 Simulation und Modellbildung in der Motorentechnik
134
2.8.1 Motorenentwicklungsprozess
135
2.8.2 Baugruppen des Motors
136
2.8.3 Berechnungsmethoden und Berechnungsaufgaben
136
2.8.4 Optimierung
141
3 Fahrwerksysteme
144
3.1 Physikalische Grundlagen zur Fahrdynamik-Regelung
144
3.2 Fahrdynamik-Regelung für Personenkraftwagen
146
3.2.1 Antriebs- und Bremsregelsysteme
147
3.2.2 Achsregelsysteme
160
3.2.3 Lenkungsregelsysteme
165
3.2.4 Integration von Fahrwerksregelsystemen
173
3.2.5 Steer-by-Wire
176
3.2.6 Brake-By-Wire
183
3.3 Fahrdynamikregelung für Nutzfahrzeuge
191
3.3.1 Nutzfahrzeug-Bremsanlage
191
3.3.2 Fahrdynamik-Regelung von Sattelzügen
196
3.4 Simulation von Fahrwerksystemen
200
3.4.1 Modellbildung
200
3.4.2 Reifen
201
3.4.3 Rad- und Achskinematik
203
3.4.4 Aufbaufederung
205
3.4.5 Lenksystem
207
3.4.6 Simulationsumgebung
209
4 Bordnetz und Vernetzung
211
4.1 Systemarchitekturen im Kraftfahrzeug
211
4.1.1 Einleitung
211
4.1.3 Gestaltungselemente einer Systemarchitektur
213
4.1.4 Software-Architekturen
219
4.1.5 Systemdesignprozess
221
4.1.6 Architekturbewertung
229
4.1.7 Zusammenfassung
229
4.2 Bussysteme, Vernetzungen, verteilte Systeme
230
4.2.1 Grundlagen der Datenkommunikation
230
4.2.2 ISO 9141-2 (K-Leitung)
236
4.2.3 SAE J1850
238
4.2.4 CAN
238
4.2.5 LIN
246
4.2.6 FlexRay und TTP
251
4.2.8 Gateway-Strategien
261
4.3 Fahrzeuggeneratoren
263
4.3.1 Einleitung
263
4.3.2 Aufbau eines Klauenpolgenerators
263
4.3.3 Generatorbauart-Varianten
266
4.3.4 Dreiphasenwechselspannung
267
4.3.5 Gleichrichtung der Dreiphasenwechselspannung
268
4.3.6 Spannungsregelung in herkömmlichen Systemen
270
4.3.7 Spezielle Schutzmaßnahmen
273
4.3.8 Generatorsysteme mit Mehrfunktionsregler
273
4.3.9 Busgesteuertes Generatorsystem
275
4.3.10 Leistungserhöhung durch Mittelpunktsdioden
276
4.3.11 Spannungsregelung bei Schwungmagnet-Generatoren
277
4.3.12 Diagnosemöglichkeiten der Kfz-Werkstatt
277
4.4 Starter-Generatoren
278
4.4.1 Der Micro-Hybrid
278
4.4.2 Der Mild-Hybrid
279
4.4.3 Elektrische Antriebe für Starter- Generatoren
280
4.4.4 Elektronik
282
4.4.5 Anforderungen an elektrische Energiespeicher
283
4.5 Batterien und Energiespeicher
283
4.5.1 Überblick: Rolle der Energiespeicher
283
4.5.2 Bleibatterie
284
4.5.3 Elektrochemische Doppelschichtkondensatoren
295
4.5.4 Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren
297
4.5.6 Anwendung elektrochemischer Speicher in Kraftfahrzeugen
310
4.6 Energiemanagement
315
4.6.1 Übergeordnetes Energiemanagement
319
4.6.2 Elektrisches Energiemanagement
320
4.7 Simulation von Bordnetzen
325
4.7.1 Grundlagen der Bordnetz- Simulation
325
4.7.2 Methodenüberblick
325
4.7.3 Grundlagen von VHDL-AMS
326
4.7.4 Simulationsaufgaben
329
4.8 4 2-V-Bordnetz
337
4.8.1 Energienetz
339
4.8.2 Verbrauchersysteme
344
4.9 Entwicklungsprozess und Produktlebenszyklus
345
4.9.1 Einführung
345
4.9.2 Produktlebenszyklus
346
4.9.3 Systems Engineering
346
4.9.4 Software-Qualitätssicherung
348
4.9.5 Flashprozess in der Fahrzeugproduktion
350
5 Beleuchtung
351
5.1 Lichterzeugung und menschliche Wahrnehmung
351
5.1.1 Lichttechnische Größen und Einheiten
352
5.1.2 Künstliche Lichtquellen
353
5.1.3 Elektrische Versorgung und elektronische Ansteuerung
357
5.2 Mensch im Verkehr
358
5.2.1 Objekte im Verkehrsraum
359
5.2.2 Sehen, wahrnehmen und erkennen
360
5.2.3 Dynamische Phänomene
361
5.2.4 Sichtverhältnisse
361
5.2.5 Fahrzeug, Straße und Verkehr
362
5.2.6 Gesetzliche Zulassungsvorschriften
364
5.3 Scheinwerfer
365
5.3.1 Fahrzeuganbau und Funktion
365
5.3.2 Lichttechnischer Aufbau
367
5.3.3 Konstruktiver Aufbau
370
5.3.4 Qualität in Entwicklung und Produktion
373
5.3.5 Tag- und Nachtdesign
374
5.3.6 Adaptives Licht
374
5.3.7 LED-Scheinwerfer
376
5.4 Signalleuchten
377
5.4.1 Vorschriften zu Anbau und Funktionen
377
5.4.2 Konstruktiver Aufbau
378
5.4.3 Lichttechnische Konzepte
379
5.4.4 Formensprache
380
5.4.5 Signale mit höherem Informationsgehalt
382
5.5 Innenleuchten
383
5.5.1 Innenlicht auch während der Fahrt
383
5.5.2 Raumgestaltung mit Licht und Farbe
385
5.5.3 Lichtquellen für den Innenraum
385
5.5.4 Komfort durch Beleuchtung
386
5.5.5 Inszenierung durch intelligentes Innenlicht
390
6 Sicherheitssysteme
392
6.1 Passive Sicherheit
392
6.1.1 Einleitung
392
6.1.2 Die Rückhaltesysteme
392
6.1.3 Das vorausschauende Insassenschutzsystem
401
6.1.4 Überrollsensierung
401
6.1.5 Fußgängerschutz
402
6.2 Zugangs- und Fahrberechtigungssysteme
404
6.2.1 Systemfunktionen
405
6.2.2 Technik
407
7 Komfortsysteme
415
7.1 Einleitung
415
7.2 Bewegliche Dachsysteme
415
7.2.1 Schiebedächer
415
7.2.2 Cabriosysteme
419
7.3 Heiz- und Klimasysteme
422
7.3.1 Stand- und Zuheizsysteme
423
7.3.2 Steuergerätefunktionen
423
7.3.3 Klimasysteme in Nutzfahrzeugen und Bussen
427
8 Instrumentierung
429
8.1 Instrumente mit Zeigerantrieben
430
8.1.1 Drehmagnetquotienten-Messwerk
431
8.1.2 Schrittmotor-Messwerk
431
8.2 Digitale Anzeigegeräte
431
8.2.1 LCD-Aktivmatrix
432
8.2.2 Vakuum-Fluoreszenz-Display
432
8.2.3 Organic Light Emitting Diodes
432
8.3 Beleuchtung
433
8.3.1 Lichtquellen
433
8.3.2 Integration in das Instrument
434
8.4 Instrumentierungsaufbau
434
8.4.1 Head-up-Display
435
8.4.2 Bordmonitore
436
8.5 Bedienelemente
436
8.5.1 Zentrale Bedienkonzepte
437
9 Fahrerassistenzsysteme und Verkehr
439
9.1 Fahrerassistenzsysteme in Personenkraftwagen
439
9.1.1 Übersicht
439
9.1.2 Unfallursachen und daraus abgeleitete Fahrerassistenzsysteme
440
9.1.3 Kommunikation Fahrzeug-Fahrzeug und Fahrzeug-Infrastruktur
442
9.1.4 Sensoren für prädiktive Fahrerassistenzsysteme
442
9.1.3 Kommunikation Fahrzeug-Fahrzeug und Fahrzeug-Infrastruktur
442
9.1.4 Sensoren für prädiktive Fahrerassistenzsysteme
442
9.1.5 Rundumsichtsysteme, prädiktive Fahrerassistenzsysteme
458
9.2 Fahrerassistenzsysteme in Nutzfahrzeugen
471
9.2.1 Aktuelle Fahrerassistenzsysteme
471
9.2.2 In Entwicklung befindliche Fahrerassistenzsysteme
476
9.3 Verkehrsleitsysteme
478
9.3.1 Verkehrsentwicklung
478
9.3.2 Strategien der Verkehrsleitung
479
9.3.3 Technische Vorraussetzungen zur Verkehrsbeeinflussung
481
9.3.4 Mobilitätsmanagement
487
10 Telematik
490
10.1 Allgemeines
490
10.1.1 Begriffsbestimmung
490
10.1.2 Geschichtliche Entwicklung
491
10.1.3 Systemarchitektur im Fahrzeug
492
10.1.4 Systemarchitektur außerhalb des Fahrzeugs
492
10.1.5 Schwierigkeiten und Herausforderungen
493
10.1.6 Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine
494
10.1.7 Angebot und Nachfrage
495
10.2 Navigation
495
10.2.1 Geschichte und Marktentwicklung
495
10.2.2 Funktionsweise und Systemkomponenten
496
10.2.3 Navigation Services
509
10.3 Multimedia
511
10.3.1 Entwicklung und Stand der Technik
511
10.3.2 Multimedia-Architektur
515
10.3.3 Vernetzung interner Systeme
516
10.3.4 Vernetzung externer Systeme
517
11 Sensorik
521
11.1 Positions- und Winkelsensorik
521
11.1.1 Überblick und Messprinzipien
521
11.1.2 Klassifizierung
523
11.1.3 Anwendung
532
11.2 Mikrosensoren im Automobil
537
11.2.1 Einleitung
537
11.2.2 Mikrosystemtechnik
537
11.2.3 Sensoren im Automobil
541
11.2.4 Ausblick
546
12 Elektrische Aktorik
549
12.1 Einleitung
549
12.2 Kenngrößen von Aktoren
549
12.3 Elektromagnete
551
12.3.1 Elektrische Relais
552
12.3.2 Verriegelungsmagnete
552
12.4 Pyrotechnische Aktoren
556
12.5 Piezo-Aktoren
557
12.6 Thermische Aktoren
558
12.6.1 Peltierelemente
558
12.6.2 PTC-Heizer
558
12.6.3 Dehnstoffelemente
559
12.6.4 Bimetall-Schalter
560
12.6.5 Magnetschalter
560
13 Elektronik Hardware
561
13.1 Anforderungen
561
13.1.2 Umwelteinflüsse
562
13.1.3 Sicherheitssystemspezifische Methoden
564
13.2 Bauelemente
569
13.2.1 Leistungshalbleiter
569
13.2.2 Netzteilkomponenten
569
13.2.3 Mikrocontroller
570
13.2.4 Stecker und Kabel
576
14 Mechatronische Systeme
577
14.1 Einführung und Überblick
577
14.2 Mechatronische Systeme im Antrieb
580
14.2.1 Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie
580
14.2.2 Diesel-Einspritzsysteme
582
14.2.3 Mechatronische Getriebesteuerungen
582
14.3 Mechatronische Systeme im Komfortbereich
585
14.3.1 Integrierte mechatronische Auslegung einer Tür-Zuziehhilfe
585
14.3.2 Nutzung mechatronischer Synergiepotentiale bei Dachmodulen
592
14.3.3 Hardware-in-the-Loop-Simulation im Komfortbereich
595
15 Elektromagnetische Verträglichkeit
600
15.1 Motivation
600
15.1.1 Entwicklungstendenzen Automobil
600
15.1.2 EM-Systeme und Funktionen im Automobil
600
15.1.3 Betrachtung der EMV
600
15.2 Allgemeines zur EMV
601
15.2.1 Begriffe und Erläuterungen
601
15.2.2 EMV-Komplexität und Schutzziele im Kfz
602
15.2.3 EMV-Planung
603
15.2.4 Störquellen, Störsenken, Kopplungsmechanismen
603
15.2.5 Störmechanismen und Signale
607
15.2.6 EMV-Verbesserungsmaßnahmen
608
15.3 EMV im Fahrzeug
608
15.3.1 Elektronik und Steuergeräte
610
15.3.2 Mechatronik
611
15.3.3 Bordnetz und Kabelbaum
612
15.3.5 Gehäuse, Koppelelemente und weitere Systeme
613
15.3.6 Antennen
614
15.3.7 Zündanlagen
615
15.4 EMV-Simulation und Feldberechnung
616
15.4.1 Modellierung und Simulation
617
15.4.2 Elektromagnetische Felder und Wellen
617
15.4.3 Numerische Analyse elektromagnetischer Felder
618
15.4.4 Numerische Verfahren
619
15.4.5 Methoden und Werkzeuge
620
15.5 Messtechnik und Messmethoden
620
15.5.1 Komponenten- und Gesamtfahrzeugprüfung
621
15.5.2 Messplätze und Messräume
622
15.5.3 Nachbildung des Bordnetzes bei Komponentenmessungen
624
15.5.4 Störaussendungsmessungen
624
15.5.5 Störfestigkeitsprüfmethoden
627
15.6 Normen und Richtlinien
636
15.6.1 Gesetzliche Anforderungen für Fahrzeuge
636
15.6.2 Fahrzeugherstellerspezifische Vorschriften
639
16 Diagnose
640
16.1 Was verbirgt sich hinter dem Begriff Diagnose?
640
16.2 Aufgaben der Diagnose
642
16.2.1 Der Steuergerätelebenszyklus
642
16.2.2 Heutige Anwendungsfälle der Diagnose
643
16.2.3 Ein kurzer Blick ins Steuergerät
644
16.3 Diagnosekommunikation
646
16.3.1 Allgemeine Vorbemerkungen
646
16.3.2 Kommunikationswege im Fahrzeug
647
16.3.3 Grundlagen der Diagnosekommunikation
648
16.3.4 Diagnoseprotokolle und das ISO/OSI-Referenzmodell
652
16.3.5 Sicherheit der Diagnosekommunikation
658
16.3.6 Diagnoseprotokolle
659
16.4 Unified Diagnostic Services
663
16.4.1 Motivation
663
16.4.2 Sub-Function
663
16.4.3 Service-Parameter
664
16.4.4 Diagnosedienste der UDS-Norm
664
16.4.5 Zustandsautomaten am Beispiel UDS
664
16.4.6 Standardisierte Fehlercodes
666
16.4.7 Beispiel einer Diagnosesitzung mit Unified Diagnostic Services
666
16.5 On-Board-Diagnose
667
16.5.1 Historie
667
16.5.2 OBD-Funktionalität
667
16.5.3 Der OBD-Stecker
668
16.6 Datenaustauschformat und erweitertes V-Modell
669
16.6.1 Was ist ein Datenaustauschformat?
669
16.6.2 Motivation für einen Datenaustauschstandard
669
16.6.3 Anforderungen an ein standardisiertes Datenaustauschformat
670
16.6.4 Diagnoseprozesskette und erweitertes V-Modell
670
16.7 ODX-Überblick
671
16.7.1 Aufgaben
671
16.7.2 Historie des ASAM e.V.
671
16.7.3 Datenaustauschformate und -prozesse
673
16.7.5 Datenpool und Datenbasis
680
16.7.6 Autorensysteme
680
17 Software-Entwicklung
682
17.1 Entwicklungsprozesse, Methoden und Werkzeuge
682
17.1.1 Einleitung
682
17.1.2 Prozessstandards und Software-Qualitätsmodelle
682
17.1.3 Modellbasierte
685
17.1.4 Software-Komponenten und architekturbasierter Entwurf
686
17.2 Rapid Control Prototyping
687
17.2.1 Überblick
687
17.2.2 Fullpass
689
17.2.3 Bypassing
690
17.2.4 Mischformen von Fullpass und Bypassing
693
17.2.5 RCP in verteilten Systemen
693
17.3 Automatische Seriencode-Generierung
693
17.3.1 Motivation und Nutzen
693
17.3.2 Anforderungen und Werkzeugeigenschaften
694
17.3.3 Einbindung in den Entwicklungsprozess
695
17.3.4 Unterstützung relevanter Standards
696
17.3.5 Qualität und Support
698
17.4 Hardware-in-the-Loop-Simulation
698
17.4.1 Motivation und Nutzen
698
17.4.2 Rollenverteilung im Test von Steuergeräte-Software
699
17.4.3 Komponenten eines HIL-Simulators
701
17.4.4 Einbindung in den Elektronik-Entwicklungsprozess
704
17.5 Software-Testen
706
17.5.1 Grundbegriffe des Testens
706
17.5.2 Klassifikation der Testmethoden
706
17.5.4 Strukturelles Testen
708
17.5.5 Nichtfunktionales Testen
708
17.5.6 Formale Verifikation
709
17.5.7 Testen in der Funktionsentwicklung
709
17.5.8 Test von Steuergeräten
709
17.5.9 Testmanagement
710
17.6 Steuergeräte-Applikation
710
17.6.1 Einführung
710
17.6.2 Applikation von Motorsteuerungen
711
17.6.3 Software-Stand und Beschreibungsdateien für Steuergeräte
711
17.6.4 Mess- und Applikationssysteme
712
17.6.5 Ausblick in die Zukunft
714
Anhang
716
A Schaltzeichen und Schaltpläne
716
A 1 Einleitung
716
A 2 Klemmenbezeichnungen in der Kfz-Technik nach DIN 72552
717
A 3 Gerätekennzeichen nach DIN 40719-2 und DIN EN 61346-2
720
A 4 Schaltsymbole nach DIN EN 60617
721
A 5 Schaltpläne nach DIN 40719
723
B EMV-Normenübersicht für Fahrzeuge und Komponenten
726
Sachwortverzeichnis
728
Alle Preise verstehen sich inklusive der gesetzlichen MwSt.