Handbuch der Mess- und Automatisierungstechnik im Automobil - Fahrzeugelektronik, Fahrzeugmechatronik

Handbuch der Mess- und Automatisierungstechnik im Automobil - Fahrzeugelektronik, Fahrzeugmechatronik

 

 

 

von: Hans-Jürgen Gevatter, Ulrich Grünhaupt

Springer-Verlag, 2006

ISBN: 9783540299806

Sprache: Deutsch

634 Seiten, Download: 14987 KB

 
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Handbuch der Mess- und Automatisierungstechnik im Automobil - Fahrzeugelektronik, Fahrzeugmechatronik



  Vorwort 5  
  Autoren 8  
  Inhaltverzeichnis 9  
  Teil A Begriffe, Benennungen, Definitionen 17  
     1 Mensch-Maschine-Interaktion bei der Fahrzeugführung 19  
        1.1 Das System Fahrer-Fahrzeug 19  
        1.2 Schwerpunkte der Fahrer-Fahrzeug-Interaktions gestaltung 21  
           1.2.1 Informationsdarbietung 21  
           1.2.2 Fahrerassistenzsysteme 22  
        1.3 Entwicklungstendenzen 23  
        Literatur 23  
     2 Mechatronik 25  
        2.1 Mechatronik im Automobil 25  
        2.2 Funktionale und Lokale Integration 27  
        2.3 Beherrschung der System-Komplexität 30  
        2.4 Beispiele für Mechatronische Systeme im Fahrzeug 31  
           2.4.1 Fahrwerks- und Fahrassistenz-Systeme 31  
           2.4.2 Mechatronische Systeme im Triebstrang 33  
           2.4.3 Komfort- und Sicherheitssysteme im Innenraum 35  
        Literatur 36  
     3 Regeln und Steuern 39  
        3.1 Einleitung 39  
        3.2 Regeln 40  
           3.2.1 Definition und Grundstruktur 40  
           3.2.2 Entwurf von Reglern 41  
           3.2.3 Anforderungen an Regelkreise 42  
           3.2.4 Der lineare Standardregelkreis 42  
           3.2.5 Lineare Regler 44  
           3.2.6 Nichtlineare Regler 46  
        3.3 Steuern 47  
           3.3.1 Definition und Grundstruktur 47  
           3.3.2 Verknüpfungssteuerungen 48  
           3.3.3 Ablaufsteuerungen 49  
           3.3.4 Vergleich der Steuerungsarten 51  
        Literatur 52  
     4 Hilfsenergiequellen 53  
        4.1 Elektrische Hilfsenergie 53  
        4.2 Hydraulische Hilfsenergie 55  
        4.3 Pneumatische Hilfsenergie 55  
     5 Gebiete der Automatisierungstechnik im Automobil 57  
        5.1 Triebstrang 57  
        5.2 Fahrwerk und Fahrassistenz 61  
        5.3 Innenraum 63  
     6 Umgebungsbedingungen und Einbauorte 65  
        6.1 Qualität und Serienanforderung 65  
        6.2 Einbauorte 65  
        6.2 Abnahmetests 66  
  Teil B Sensoren 68  
     1 Kraft, Drehmoment 71  
        Literatur 72  
     2 Drucksensoren 73  
        Literatur 78  
     3 Weg, Winkel, Position 79  
        Literatur 85  
     4 Geschwindigkeit 87  
        Literatur 89  
     5 Beschleunigung 91  
        Literatur 92  
     6 Temperatur 93  
        Literatur 96  
     7 Gassensorik 97  
        Literatur 101  
     8 Betriebsstoffsensorik 103  
        Literatur 104  
     9 GPS 107  
     10 Optische Sensorik 109  
        Literatur 113  
     11 Antennen 115  
        Literatur 120  
  Teil C Bauelemente für die Signal verarbeitung mit elektrischer und nichtelektrischer Hilfsenergie 122  
     1 Elektrische Hilfsenergie 123  
        1.1 Bipolartransistoren 123  
        1.2 MOS-Feldeffekttransistoren 127  
        1.3 Operationsverstärker (OPV) 128  
           1.3.1 Grundschaltungen mit OPV 129  
        1.4 Optoelektronische Bauelemente 131  
           1.4.1 Lichttechnische Grundbegriffe 131  
           1.4.2 Passive optische Bauelemente 133  
              1.4.2.1 Berechnung optischer Elemente 133  
              1.4.2.2 Optische Werkstoffe 135  
              1.4.2.3 Linsen 136  
              1.4.2.4 Lichtwellenleiter 137  
           1.4.3 Strahlungssender 139  
              1.4.3.1 Leuchtdioden 139  
              1.4.3.2 Laserdioden 139  
           1.4.4 Strahlungsempfänger 140  
              1.4.4.1 Fotowiderstand 140  
              1.4.4.2 Fotodiode 140  
              1.4.4.3 Fototransistor 140  
        1.5 Digitale Schaltungen 141  
           1.5.1 Grundlegende Betrachtungen 141  
           1.5.2 Schaltkreisfamilien und Schaltkreistechnologien 143  
           1.5.3 Funktionen digitaler Bauelemente 150  
           1.5.4 Anwendungsspezi. sche Schaltungen (ASIC) 158  
        1.6 Analog-Digital-Umsetzer 161  
        1.7 Digital-Analog-Umsetzer 168  
        1.8 Aufbau- und Ver bindungstechnik 171  
           1.8.1 Aufgaben der AVT 171  
           1.8.2 Packungsebenen der AVT 172  
              1.8.2.1 Bauelementebene 172  
              1.8.2.2 Modulebene 173  
              1.8.2.3 Mechatronik 174  
           1.8.3 Baugruppentechnik 174  
              1.8.3.1 Leiterplatten 174  
              1.8.3.2 SMT Montagetechnik 177  
           1.8.4 Hybride und Module 180  
              1.8.4.1 Substrattechnologien 180  
              1.8.4.2 Montagetechniken 184  
              1.8.4.3 Kontaktierungstechniken 187  
              1.8.4.4 Leistungsmodule 191  
           1.8.5 Entwurf zuverlässiger AVT 192  
              1.8.5.1 Fehlermechanismen 192  
              1.8.5.2 Thermal Management 194  
              1.8.5.3 Mechanische Belastungen 196  
              1.8.5.4 Quali. zierungsstrategien 199  
              1.8.5.5 AVT-Normen 200  
        1.9 Kamerasysteme im Automobil 201  
           1.9.1 Das sehende Fahrzeug 201  
           1.9.2 Anforderungen an fahrzeugtaugliche Kameras 203  
           1.9.3 Fahrerassistenz „Lane Departure Warning“ LDW 206  
              1.9.3.1 Aufbau eines LDW-Systems 207  
              1.9.3.2 Eigenschaften einer LDW-Kamera 207  
              1.9.3.3 Auswertung der Fahrspurinformation 209  
              1.9.3.4 Warnalgorithmus 210  
           1.9.4 Fahrerassistenz „Night Vision“ 210  
              1.9.4.1 Technologien für Nachtsichtsysteme 210  
              1.9.4.2 Visualisierung des Unsichtbaren 212  
              1.9.4.3 Leistungsfähigkeit eines NIR-Nachtsichtsystems 213  
           1.9.5 Die dritte Dimension: 3D-Kameras 216  
        Literatur 218  
     2 Nichtelektrische Hilfsenergie 223  
        2.1 Hydraulische Signal- und Leistungsverstärker 223  
        2.2 Elektro-hydraulische Umformer 224  
           2.2.1 Elektromechanische Wandler 225  
  Teil D Aktoren für mechanische Verstellung 235  
     1 Aktoren mit elektrischer Hilfsenergie 237  
        1.1 BegriffsdeFInition 237  
        1.2 Einleitung 237  
        1.3 Allgemeine Beschreibung elektrischer Stellantriebe 239  
           1.3.1 Hauptgrößen 239  
           1.3.2 Störgrößen und Umgebungsbedingungen 240  
        1.4 Auslegung von Stellantrieben unter Fahrzeugbedingungen 241  
           1.4.1 Vorwiderstand 241  
           1.4.2 Bordnetzspannung 241  
           1.4.3 Leistungsgrenzen im Bordnetz 242  
        1.5 Aktoren 244  
           1.5.1 Elektromotorische Stellantriebe 244  
           1.5.2 Getriebe 250  
           1.5.3 Elektromagnete 253  
           1.5.4 Piezo-Direktantriebe 255  
        1.6 Ansteuer- und Steuerelektronik 257  
        Literatur 264  
     2 Aktoren mit hydraulischer Hilfsenergie 265  
        2.1 Aktoren mit hydraulischer Hilfsenergie für stetige Bewegungen 265  
        2.2 Aktoren mit hydraulischer Hilfsenergie für absätzige Bewegungen 271  
        Literatur 274  
  Teil E Leistungsübertragung und -steuerung 276  
     1 Elektrische Kontakte 277  
        1.1 Ruhender Kontakt 277  
        1.2 Schaltender Kontakt 284  
        1.3 Kontaktwerkstoffe 288  
        Literatur 293  
     2 Elektromechanische Relais 295  
        2.1 Einsatzbereiche und Relaistypen 296  
        2.2 Elektromagnetischer Relaisantrieb 298  
        2.3 Schaltvorgänge von Relais 303  
        2.4 Relaisausführungen 305  
        Literatur 312  
     3 Mikromechanische Relais 313  
        3.1 Schaltverhalten bei kleinen Kontaktkräften 313  
        3.2 Spannungsfestigkeit 315  
        3.3 Konzepte für Mikroantriebe 316  
        3.4 Technologische Realisierungen von Mikrorelais 320  
        3.5 Hochfrequenzschalter (RF MEMS) 326  
        Literatur 327  
     4 Halbleiter-Relais 331  
        4.1 Elektronische Schalter 333  
        4.2 Halbleiter-Relais mit galvanischer Trennung 336  
        4.3 Elektronische Lastrelais für Wechselstrom 338  
        Literatur 339  
     5 Leistungselektronische Bauelemente 341  
        5.1 Grundlagen der Leistungselektronik 341  
        5.2 Bauelemente der Leistungselektronik 348  
        Literatur 364  
  Teil F Hilfsenergiequellen 367  
     1 Elektrische Hilfsenergiequellen 369  
        Literatur 373  
     2 Pneumatische Hilfsenergiequellen 375  
        Literatur 376  
     3 Hydraulische Hilfsenegiequellen 377  
        Literatur 380  
  Teil G Anzeigegeräte und Bedienelemente 382  
     1 Einleitung, Sehen und Bedienen 383  
        1.1 Zentrale Anzeigegeräte, Primäranzeigen 383  
        1.2 Sekundäre Anzeigegeräte, Sekundäranzeigen 383  
        1.3 Eingabeelemente für den Fahrer 384  
     2 Anzeigegeräte 385  
        2.1 Analoge Anzeigegeräte 385  
        2.2 Digitale Anzeigegeräte 391  
     3 Integration der Anzeigegeräte ins Fahrzeug 403  
        3.1 Einzel-Instrumente 403  
        3.2 Kombinations-Instrumente 403  
        3.3 Hybrid-Instrumente 404  
        3.4 Frei kon. gurierbares Kombinations-Instrument 404  
        3.5 Head-up-Display (HUD) 405  
     4 Bedienelemente 407  
        4.1 Ergonomie und kurzer Rückblick 407  
        4.2 Einzelne Stellelemente im Umfeld des Kombinations-Instrumentes 408  
        4.3 Automobile Schaltertechnik 409  
        4.4 Zentrale Bedienkonzepte 409  
  Teil H Anwendungsbeispiele 413  
     1 Triebstrang 415  
        1.1. Elektronische Motorkontrolle 415  
        1.2 Tiptronic 422  
        1.3 Nebenaggreate 426  
        1.4 Abgas 428  
        1.5 Kühlwasser-Temperaturregelung 432  
        1.6 Valvetronic 435  
        1.7 Wartungsanzeigen 440  
        Literatur 441  
     2 Fahrzeugbewegung 443  
        2.1 Systemvernetzung im Fahrwerk 443  
        2.2 Federung 469  
        2.3 Reifendruck-Kontrolle 478  
        2.4 Geschwindigkeits- und Distanzregelung 480  
        2.5 Dynamische Stabilitäts-, Brems- und Traktionskontrolle 486  
        2.6 Servolenkung 488  
        Literatur 493  
     3 Innenraum 497  
        3.1 Innenraum-Klimaregelung 497  
        3.2 Navigationssysteme 501  
        3.3 Zündschlüssel mit Funkfernbedienung 506  
        3.4 Airbagsystem 508  
        3.5 Sitzgurtstraffer 513  
        3.6 Parkdistanzkontrolle 514  
        3.7 Front- und Heckscheibenheizung 516  
        3.8 Verkehrsnachrichtenempfang 517  
        3.9 Zentral-Steuergerät 518  
        Literatur 520  
  Teil J Vernetzte Systeme im Automobil – Kommunikationsnetz und Datenverarbeitung 523  
     1 Anforderungen 525  
     2 Elektronische Steuergeräte 527  
        2.1 Eingangsschaltung 527  
        2.2 Logikteil zur Signalverarbeitung 528  
        2.3 Ausgangsschaltung mit Stell- und Regelgrößen 529  
     3 Architektur 531  
        Literatur 531  
     4 CARTRONIC 532  
        4.1 Vernetzte Teilsysteme 532  
        4.2 Beispiele für vernetzte Teilsysteme im Fahrzeug 532  
        4.3 Neue Anforderungen 534  
        4.4 Das Konzept 534  
        4.5 Strukturierung und Architektur 535  
        4.6 Regeln der Funktionsarchitektur 536  
        4.7 Anforderungsanalyse 536  
        4.8 Strukturierungselemente 537  
        4.9 Systeme, Teilsysteme und Komponenten 537  
        4.10 Strukturierungsregeln 538  
        4.11 Modellierungsregeln 538  
        4.12 Typische Architekturmerkmale 538  
        4.13 Der Produktentstehungsprozess 539  
        4.14 Konsequenzen und Ausblick 540  
        Literatur 540  
     5 Kommunikationsnetze 541  
        5.1 Multimedia-Vernetzung 542  
        5.2 Multiplexanwendungen für Karosserie und Innenraum 542  
        5.3 Echtzeitanwendungen in Antriebstrang und Fahrzeugbewegung 543  
     6 Controller Area Network (CAN) 545  
        6.1 Buskonfiguration 545  
        6.2 Adressierung 546  
        6.3 Logische Buszustände 546  
        6.4 Priorisierung 546  
        6.5 Buszugriff 546  
        6.6 Botschaftsformat 547  
        6.7 Data Frame und Remote Frame 548  
        6.8 Störungserkennung 548  
        6.9 Störungsbehandlung 549  
        6.10 Fehlereingrenzung 549  
        6.11 Implementierung 549  
        6.12 Standardisierung 549  
        6.13 Erweiterung auf zeitbestimmte Systeme 550  
  Teil K Das Kommunikationssystem FlexRay - ein Überblick 553  
     Das Kommunikationssystem FlexRay – ein Überblick 555  
     CAN 557  
     Anforderungen an FlexRay als ein zukünftiges Kommunikationssystem 559  
     Technische Eigenschaften von FlexRay 561  
     Literatur 572  
  Allgemeines Abkürzungsverzeichnis 573  
  Sachverzeichnis 651  

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