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E-Book

Elektronik in der Fahrzeugtechnik

Hardware, Software, Systeme und Projektmanagement

AutorKai Borgeest
VerlagVieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr2008
Seitenanzahl346 Seiten
ISBN9783834894595
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis26,99 EUR
Heutige Fahrzeuge erreichen durch den intensiven Einsatz elektronischer Systeme bisher ungeahnte Standards bei den Emissionen (z.B. elektronische Motorsteuerung), der Sicherheit (z.B. ESP) und dem Komfort (z.B. Navigationssysteme). Gleichzeitig führt der intensive Elektronikeinsatz aber auch zu neuen Problemen, z.B. bei der Zuverlässigkeit und im Service.
Das Buch vermittelt die Grundlagen, um zu verstehen, wie sich die Elektronik im Kfz von anderen elektronischen Geräten und Systemen unterscheidet. Gleichzeitig wird an Beispielen die Komplexität realer Systeme im Fahrzeug vorgeführt und gezeigt, welche Anwendungen durch die Elektronik erst möglich werden. Die hohen Anforderungen an die Sicherheit und die Zuverlässigkeit prägen in Verbindung mit branchenüblichen Abläufen das Vorgehen bei der Entwicklung, das ein in diesem Bereich tätiger Ingenieur verstehen muss.


Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest leitet das Labor für Fahrzeugmechatronik an der Hochschule Aschaffenburg.

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Leseprobe
10 Selbstbau und Tuning (S. 303-304)

Für den Bastler wäre es sicher eine interessante Vorstellung, sich die Elektronik seines Fahrzeugs selber zu bauen oder auch nur zu verändern. Dieser Versuchung sind jedoch rechtliche, technische und auch Sicherheits-Grenzen gesetzt. Jedes im Straßenverkehr zugelassene Fahrzeug besitzt eine allgemeine Betriebserlaubnis gemäß [StVZO] §20, die dem Hersteller für den jeweiligen Fahrzeugtyp erteilt wurde. Durch Umbauten erlischt die Betriebserlaubnis und damit auch die Zulassung. Dies gilt keineswegs nur für Eingriffe in den Antrieb oder in Sicherheitssysteme, sondern auch für manch „harmlose" Bastelei, z. B. in Form von Lichteffekten, die den Fahrer oder andere Verkehrsteilnehmer ablenken können.

Das Führen eines nicht zugelassenen Fahrzeugs im öffentlichen Straßenverkehr ist nicht nur eine Ordnungswidrigkeit, sondern eine Straftat. Nach einem Umbau ist nach [StVZO] §21 eine Betriebserlaubnis für Einzelfahrzeuge zu beantragen. Diese ist gemessen an den Kosten, die bei der Anmeldung eines Serienfahrzeugs entstehen, teuer. Wer in Sicherheits- und Fahrdynamik-Systeme eingreift, sollte sehr genau wissen was er tut. Das System sollte so intensiv erprobt werden wie ein Serienprodukt.

Da dem durchschnittlichen Bastler nicht die Simulationssysteme und Teststrecken der Fahrzeughersteller und Zulieferer zur Verfügung stehen, sollte im Interesse der eigenen Sicherheit und der Sicherheit anderer von Basteleien in diesem Bereich abgesehen werden. Daneben wird der Bastler im Fahrzeug aber technisch sehr schnell an seine Grenzen stoßen. Während Serienprodukte von Teams aus Experten unterschiedlichster Richtung mit einem Aufwand von mehreren Mannjahren in entsprechend ausgestatteten Laboren entwickelt werden, muss der Selbstbauer Erfahrung in Leistungselektronik, elektromagnetischer Verträglichkeit, Mikrocontrollerprogrammierung und Fahrzeugtechnik nebst entsprechender Laborausrüstung mitbringen.

Diese Liste lässt sich in vielen Fällen noch verlängern. Selbst in Entwicklungsabteilungen wird der Tatendrang nicht selten z. B. durch eine störrische Wegfahrsperre aufgehalten, für die dann meist aus gutem Grunde keine Dokumentation erhältlich ist. Das alles heißt aber nicht zwangsläufig, dass Fahrzeuge für Selbstbauer oder gar Selbst- Entwickler eine Tabuzone sind. So sind einige Basteleien im Komfortbereich durchaus möglich und auch gegen einen selbst gebauten Drehzahlmesser ist nichts einzuwenden. Ein besonders dankbares Tätigkeitsfeld, zu dem vereinzelt auch in Elektronikzeitschriften und in der Hobby-Literatur Bauanleitungen veröffentlicht werden, ist die Test- und Diagnose-Elektronik [Elekto05, Elekto06, Elekto07, Schäff07].

Selbst Eingriffe in den Antriebsstrang sind möglich. Ein Beispiel ist der Einbau selbstgebauter Zündanlagen [Clarke05]. Damit diese ohne rechtliche Konsequenzen und ohne nachteilige Folgen für die Umwelt bleiben, sind Abgasmessungen auf einem Rollenprüfstand sowie eventuelle technische Gutachten zur OBD (Kapitel 6) erforderlich, um die Betriebserlaubnis für Einzelfahrzeuge zu bekommen. Wie sich Umbauten auf die Lebensdauer auswirken, weiß man eventuell nach einem frühzeitigen Motorschaden. Damit wird der Eingriff zwar sehr kostspielig, aber legal. Da Eingriffe in den Antriebsstrang auch technische Erfahrung und die entsprechende Ausrüstung erfordern, bieten zahlreiche Tuner Leistungssteigerungen als Dienstleistung an. Seriöse Tuner kümmern sich auch um sämtliche rechtliche Belange und man bekommt gegen einen entsprechenden Preis wieder ein zugelassenes Fahrzeug.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis8
1 Einleitung12
2 Bordelektrik14
2.1 Bordnetz14
2.2 Energiespeicher20
2.3 Mehrspannungs-Bordnetz27
2.4 Generatoren29
2.5 Energiemanagement31
2.6 Starter33
2.7 Starter-Generatoren34
2.8 Hybridfahrzeuge35
3 Beispiel Elektronische Dieselsteuerung (EDC)38
3.1 Aufgaben39
3.2 Einspritzung39
3.3 Drehzahlregelung52
3.4 Regelung des Luftsystems53
3.5 Abgasnachbehandlung59
3.6 Thermomanagement62
4 Bussysteme64
4.1 Zuordnung von Funktionen zu Geräten64
4.2 Kfz-Elektronik als LAN66
4.3 CAN-Bus69
4.4 Weitere Bussysteme86
4.5 Praktisches Vorgehen93
5 Hardware96
5.1 Steuergeräteschaltungen96
5.2 Elektromagnetische Verträglichkeit127
5.3 Mechanische Anforderungen143
5.4 Thermische Anforderungen144
5.5 Chemische Anforderungen und Dichtigkeit149
5.6 Anforderungen an den Umweltschutz150
5.7 Aufbau- und Verbindungstechnik151
6 Software154
6.1 Architektur der Steuergeräte-Software154
6.2 Echtzeit-Betriebssysteme157
6.3 Steuer- und regelungstechnische Funktionen der Software165
6.4 Diagnosefunktionen der Software176
6.5 Entwicklung der Anwendungs-Software191
7 Projekte, Prozesse und Produkte210
7.1 Besonderheiten der Kfz-Branche210
7.2 Stufen der Elektronik-Entwicklung212
7.3 Projekte und Prozesse214
7.4 Projekte in der Praxis216
7.5 Projektphasen217
7.5 Serienbetreuung240
7.6 Product Lifecycle Management243
7.7 Qualität244
8 Sicherheit und Zuverlässigkeit256
8.1 Ausfälle elektronischer Systeme257
8.2 Ausfälle von Software264
8.3 Methoden zur Analyse von Sicherheit und Zuverlässigkeit265
8.4 Verbesserungsmaßnahmen270
9 Anwendungen275
9.1 Funktionsentwicklung am Beispiel Klimaregelung275
9.2 Systeme im Antriebsstrang280
9.3 Systeme für die Fahrdynamik und die aktive Sicherheit285
9.4 Systeme für die passive Sicherheit296
9.5 Fahrerassistenz- und Informationssysteme298
9.6 Mensch-Maschine-Schnittstelle307
9.7 Komfortsysteme310
9.8 Unterhaltungselektronik311
9.9 Diebstahlschutz312
10 Selbstbau und Tuning314
11 Zukunftstechnologien im Fahrzeug316
11.1 Adaptronik316
11.2 Nanotechnologie318
11.3 Photonik318
11.4 Weitere Zukunftsentwicklungen319
A Abkürzungen320
B Symbole in Formeln und Naturkonstanten326
C Literaturverzeichnis328
Sachwortverzeichnis344

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