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Automobil-Sensorik 2 - Systeme, Technologien und Applikationen
von: Thomas Tille
Springer Vieweg, 2018
ISBN: 9783662563106 , 323 Seiten
Format: PDF, OL
Kopierschutz: Wasserzeichen
Preis: 69,99 EUR
Vorwort
5
Inhaltsübersicht
7
Inhaltsverzeichnis
9
Trends in der Automobil-Sensorik
17
1.1 Einleitung
17
1.2 Übersicht von Sensoren im Automobil
18
1.2.1 Anwendungen für Sensoren
18
1.2.2 Marktfaktoren
21
1.3 Impulse und Trends für Sensoren im Automobil
24
1.3.1 Sensoren für Autonomes Fahren
24
1.3.2 Sensoren für Intelligente Cockpits
26
1.4 Zusammenfassung
27
LiDAR-Sensorsystem für automatisiertes und autonomes Fahren
29
2.1 Einleitung
29
2.2 LiDAR
30
2.3 Messtechnik
32
2.3.1 Optische Distanzmessung
32
2.3.2 Messgenauigkeit
34
2.3.3 Digitale Datenverarbeitung
37
2.4 Integriertes Messsystem
43
2.4.1 Laserdioden
43
2.4.2 Fotodioden
43
2.4.3 Analog-Digital-Wandler
45
2.4.4 Signalkonditionierung der Fotodiode
45
2.4.5 Funktionale Sicherheit und Diagnose
47
2.4.6 Taktsystem
49
2.4.7 Lichtdatenerfassungs-Modul
49
Architektur des Messsystems
50
2.5 Zusammenfassung
52
Porösizierte Glaskeramik-Substrate für die Radarsensorik
55
3.1 Einleitung
55
3.2 Hochfrequenzradarsensoren
56
3.2.1 Aufbaukonzepte
58
3.2.2 Glaskeramische Mehrlagensubstrate
60
3.3 Porösizierte Glaskeramiksubstrate
61
3.3.1 Nasschemisches Ätzen
61
3.3.2 Hochfrequenzcharaktersierung
65
3.3.3 Eignung für Radarsensoren
70
3.4 Zusammenfassung und Ausblick
72
Optische Batteriesensorik für Elektro-Fahrzeuge
76
4.1 Einführung
76
4.2 Direkte optische Zustandserkennung
79
4.2.1 Beobachtung optischer Effekte
79
4.2.2 Messsystem für Laboruntersuchungen
81
4.2.3 Elektrodenanordnung in der Testzelle
83
4.2.4 Korrelation zwischen Ladung und Reflexion
84
4.3 Fasersensor für konventionelle Zellaufbauten
86
4.3.1 Aufbau und Funktionsweise
86
4.3.2 Experimentelle Fasersensoren in Batteriezellen
89
4.3.3 Messergebnisse mit Fasersensoren
90
4.3.4 Kalibrierung der Fasersensoren
90
4.4 Zusammenfassung
93
Impedanzsensorik für Batteriezellen in Elektro-Fahrzeugen
97
5.2 Stand der Technik Impedanzspektroskopie und Zellimpedanz
98
5.2.1 Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)
98
5.2.2 Zellimpedanz
100
5.3 Sensitivitäten der Zellimpedanz und ableitbare Anwendungsfälle
102
5.3.1 Temperatur
103
5.3.2 Ladezustand (SOC)
105
5.3.3 Alterungszustand (SOH)
107
5.3.4 Druck
109
5.3.5 Strom
110
5.4 Impedanzsensor zur Temperaturmessung
111
5.4.1 Prozessgleichung und Unsicherheitseinflüsse
112
5.4.2 Wahl der optimalen Anregungsfrequenz fEIS
115
5.4.3 Messunsicherheitsbudget und Optimierung
118
5.5 Zusammenfassung
122
Integrierte Fluxgate-Sensoren zur Strommessung in Hybrid- und Elektrofahrzeugen
125
6.1 Einleitung
125
6.2 Technologieübersicht Stromsensoren
126
6.2.1 Hall-Sensoren
126
6.2.2 Shunt-Sensoren
128
6.2.3 Fluxgate-Sensoren mit Kern
129
6.3 Strommessung mittels Integrierter Fluxgate-Sensoren
131
6.3.1 Differentieller Fluxgate-Sensor
131
6.3.2 Integration des Fluxgate-Sensors
139
6.4 Zusammenfassung
143
Hoch integrierte Strom- und Positionssensoren für elektrische Antriebssysteme
145
7.1 Einleitung
145
7.2 Rotorlagesensorik
148
7.2.1 Sensorsysteme
148
7.2.2 Schnittstelle
150
7.3 Stromsensorik
165
7.3.1 Überblick Prinzipien zur Strommessung
165
7.3.2 Magnetische Stromsensoren
166
7.4 Zusammenfassung
173
GMR-basierter, störfeldrobuster Kurbelwellensensor für Hybridfahrzeuge
174
8.1 Einleitung
174
8.2 Fehlzündungserkennung
175
8.2.1 Fehlzündungserkennung mit Klopfsensor
176
8.2.2 Fehlzündungserkennung mit Drucksensor, Gassensor oder Drehmomentsensor
176
8.2.3 Fehlzündungserkennung mit einem hoch wiederholgenauen Kurbelwellensensor
176
8.2.4 Wiederholgenauigkeit von Kurbelwellensensoren
177
8.2.5 TLE5028C als Demonstrator für hohe Wiederholgenauigkeit
179
8.3 Stopp-Start-Anwendung
180
8.3.1 TLE5028C für fehlerfreie Stopp-Start-Applikation
182
8.3.2 Verifikation der Stopp-Start Applikation am Prüfstand
186
8.4 Backbias-Magnetdesign für GMR-Sensoren
187
8.4.1 Magnetkreisdesign als Herausforderung
187
8.4.2 Magnetkreisauslegung für GMR-Kurbelwellensensoren
189
8.5 Robustheit gegen magnetisches Streufeld
191
8.5.1 Erzeugung von Streufeldern aufgrund Elektrifizierung
191
8.5.2 Vermeidung von magnetischen Einflüssen auf das Sensornutzsignal
192
8.6 Zusammenfassung
192
Dynamische magnetoelastische Drehmomentsensorik für zukünftige Antriebsstrangregelung
196
9.1 Einleitung
196
9.2 Grundlagen der Magnetoelastik
198
9.2.1 Messprinzip
200
9.2.2 Sensorelektronik
200
9.2.3 Sensorparameter
202
9.2.4 Langzeitstabilität
207
9.3 Applikationsbeispiel Mitnehmerscheibe
209
9.3.1 Sensorinstallation
210
9.3.2 Sensoraufbau
211
9.3.3 Krafstoffqualität
213
9.3.4 Motorsteuerung
214
9.3.5 Getriebesteuerung
215
9.4 Applikationsbeispiel Hybridgetriebe
217
9.4.1 Anpassung des Kupplungs-Kiss-Punktes
218
9.4.2 Anpassung des Kupplungsmoments an Position
218
9.4.3 Drehmomentregelung beim Schlupfstart des Verbrennungsmotors
218
9.5 Zusammenfassung
219
Beladungsregelung eines NH3-SCR-Katalysator- Systems auf minimale NOx-Emissionen mittels Hochfrequenzsensorik
221
10.1 Einleitung
221
10.2 Grundlagen und Stand der Technik
223
10.2.1 Grundlagen des hochfrequenzbasierten Verfahrens
223
10.2.2 Prüfstandsuntersuchungen am SCR-Katalysator mit der Hochfrequenzmethode
223
10.3 Umsetzung am Motorprüfstand
226
10.3.1 Versuchsaufbau
226
10.3.2 Stationärbetrieb mit einem Fe-Zeolithen als SCR-Katalysator
228
10.3.3 Transienter Betrieb mit einem Cu-Zeolithen als SCR-Katalysator
229
10.4 Zusammenfassung
237
Miniaturisierter, thermisch gepulster VOC/CO2-Sensor zur Luftgütedetektion
241
11.1 Einleitung
241
11.2 Sensorprinzipien zur Detektion von CO2 und VOC
242
11.2.1 Photoakustisches Messprinzip zur CO2-Detektion
242
11.2.2 Metalloxid(MOX)-Gassensorelement zur Detektion von VOCs
245
11.3 Miniaturisierter VOC/CO2-Sensor
245
11.3.1 Aufbau und Funktionsweise
245
11.3.2 Technische Performance
249
11.4 Messergebnisse
250
11.4.1 Labortests
250
11.4.2 Praxistests: Luftqualitätsmessungen im Fahrzeuginnenraum
257
11.5 Zusammenfassung
261
Intelligente Innenraum-Temperatursensorik im Automobil
263
12.1 Einleitung
263
12.2 Messverfahren zur Ermittlung der Kabinentemperatur
264
12.2.1 Zwangsbelüftete Temperaturmessung
265
12.2.2 Messung der Infrarotstrahlung
265
12.2.3 Simulation der Kabinentemperatur
267
12.3 ITOS
269
-Sensorsystem
269
12.3.1 Sensorprinzip
269
12.3.2 Kompensation direkter Solarstrahlung
273
12.3.3 ITOS
274
-Algorithmus
274
12.3.4 Experimentelle Ergebnisse
275
12.3.5 Einbaulage und Bewertung
278
12.3.6 ITOS
279
mit LIN-Bus Interface
279
12.3.7 Intelligenter ITOS
281
12.3.8 Technische Daten
282
12.4 Zusammenfassung
284
Sichtweitensensor zur Optimierung der automatischen Lichtfunktionen im Automobil
286
13.1 Einleitung
286
13.1.1 Motivation
286
13.1.2 Funktionen des automatischen Fahrlichts
287
13.1.3 Definition Sichtweite
289
13.2 Sichtweitenerkennung - Stand der Technik
289
13.3 Sichtweitensensor
291
13.3.1 Funktionsprinzip
291
13.3.2 Aufbau
294
13.4 Experimentelle Ergebnisse
299
13.4.1 Messaufbau
299
13.4.2 Messergebnisse
302
13.5 Zusammenfassung und Ausblick
304
Sensorik für intelligente Steckverbinder im Automobil
306
14.1 Einleitung
306
14.2 Motivation und Innovationspotential
307
14.3 Anforderungen und Anwendungen intelligenter elektrische Steckverbinder
308
14.3.1 Definition
308
14.3.2 Anforderungen
308
14.3.3 Steckverbinder für Anwendungen in höheren Leistungsbereichen
310
14.4 Kontaktphysikalische Grundlagen
311
14.4.1 Engewiderstand und ruhender Kontakt
311
14.5 Sensorik
314
14.5.1 Stromsensorik
315
14.5.2 Temperatur-Sensorik
317
14.5.3 Intrinisch-inhärente Sensorik
318
14.6 Packaging-Technologie
319
14.7 Erwartete Degradationseffekte
321
14.8 Zusammenfassung
321
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