Hardware, Software, Systeme und Projektmanagement 2., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 191 Abbildungen und 28 Tabellen

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1 Kai Borgeest Hardware, Software, Systeme und Projektmanagement 2., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 191 Abbildungen und 28 Tabellen PRAXIS ATZ/MTZ-Fachbuch I VIEWEG+

2 VII Vorwort V 1 Einleitung 1 2 Borclelektrik Bordnetz Leitungen und Kabelbäume Verdrahtungspläne Steckverbinder Sicherungen Energiespeicher Bleiakkumulatoren Nickel-Cadmium-Akkumulatoren Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren Li-lonen-Akkumulatoren Natrium-Schwefel-Akkumulatoren Kondensatoren als Energiespeicher Brennstoffzellen Weitere Energiespeicher Mehrspannungs-Bordnetz Energiemanagement 19 3 Hybridantriebe und elektrische Antriebe Elektrische Maschinen Gleichstrommaschinen Synchronmaschinen Asynchronmaschinen Umrichter Lichtmaschine Starter Starter-Generatoren Hybridfahrzeuge Elektrofahrzeuge Brennstoffzellen-Fahrzeuge Fahrzeuge mit Aufladung am öffentlichen Netz Solarfahrzeuge 38 4 Beispiel Elektronische Dieselsteuerung (EDC) Aufgaben 40 "4.2 Einspritzung Winkeluhr 41

3 VIII Inhaltsverzeichnis Berechnung der Einspritzmenge Berechnung des Spritzbeginns Ansteuerung des Einspritzsystems Ansteuerung der Injektoren Regelung des Raildrucks Drehzahlregelung Regelung des Luftsystems Abgasrückführung Aufladung Abgasnachbehandlung Partikelfilter Stickoxid-Filter Lambda-Sonde NO x -Sonde Ruß-Sensoren Thermomanagement 70 5 Bussysteme Zuordnung von Funktionen zu Geräten Kfz-Elektronik als LAN CAN-Bus Physikalische Schicht des CAN Sicherungsschicht des CAN Beispiele Tür aufgesetzte Protokollschichten Weitere Bussysteme LIN Zeitgesteuerte Bussysteme (Byteflight, TTCAN, TTP, FlexRay) Busse für Rückhaltesysteme Busse für Multimedia-Anwendungen Drahtlose Netze Praktisches Vorgehen Hardware Steuergeräteschaltungen Rechnerkern Sensorik Auswertung von Sensorsignalen Ansteuerimg der Aktoren Spannungswandler Elektromagnetische Verträglichkeit Störquellen und Störsenken Kopplungsmechanismen EMV-Normen und Gesetzgebung Maßnahmen zur Sicherstellung der EMV Simulation in der EMV EMV-Mess- und Prüftechnik Mechanische Anforderungen Thermische Anforderungen 167

4 Inhaltsverzeichnis IX_ 6.5 Chemische Anforderungen und Dichtigkeit Anforderungen an den Umweltschutz Akustische Anforderungen Aufbau- und Verbindungstechnik Software Architektur der Steuergeräte-Software Echtzeit-Betriebssysteme Aufgaben eines Echtzeit-Betriebssystems OSEK/VDX AUTOSAR Steuer- und regelungstechnische Funktionen der Software Steuerungen Pl- und PID-Regler Modellbasierte Regler Diagnosefunktionen der Software Erkennung und Behandlung von Fehlern Entprellung und Heilung von Fehlern Fehlerspeicher-Management Kommunikation zwischen Steuergerät und Tester On-Board-Diagnose (OBD) Programmierung über die Diagnose-Schnittstelle ODX Entwicklung der Anwendungs-Software Programmierung Bypass Datensatz und Applikation Softwaretests Flash-Programmierung Projekte, Prozesse und Produkte Besonderheiten der Kfz-Branche Stufen der Elektronik-Entwicklung Projekte und Prozesse Projekte in der Praxis Projektphasen Akquisitionsphase Planungsphase Entwicklungsphase Product Lifecycle Management Architekturbasierte Entwicklung Serienbetreuung Serienbetreuung durch die Entwicklung Produktion Service Qualität 270 : Qualitätsmanagement Qualitätsstandards 277

5 X Inhaltsverzeichnis 9 Sicherheit und Zuverlässigkeit Ausfälle elektronischer Systeme Alterung und Ausfall elektronischer Bauelemente Ausfälle von Software Methoden zur Analyse von Sicherheit und Zuverlässigkeit FMEA Fehlerbaumanalyse Ereignisfolgenanalyse Verbesserungsmaßnahmen Qualifizierung von Bauelementen Überwachung und Diagnose Komplexität und Redundanz Anwendungen Funktionsentwicklung am Beispiel Klimaregelung Prinzip der Klimaregelung Struktur der Klimaregelung (Beispiel) Funktionsentwicklung im Klimasteuergerät (Beispiel) Systeme im Antriebsstrang Motorsteuergeräte (Otto) Steuergeräte für variable Nockenwellen Getriebesteuergeräte Kupplungssteuergeräte Elektronische Differenzialsperre Systeme für die Fahrdynamik und die aktive Sicherheit Längsdynamik und Bremsen Querdynamik, Lenkung und ESP Vertikaldynamik Reifenüberwachung Systeme für die passive Sicherheit Airbag Gurtstraffer Fußgängerschutz Fahrerassistenz- und Informationssysteme Spurhalte- und Spurwechselassistenten Einparkhilfen Navigationssysteme Telematik Scheibenreinigungssysteme Beleuchtung Nachtsichtsysteme Mensch-Maschine-Schnittstelle Komfortsysteme 337 =10.8 Unterhaltungselektronik Diebstahlschutz 339

6 Inhaltsverzeichnis XI 11 Selbstbau und Tuning Zukunftstechnologien im Fahrzeug Adaptronik Beispiel Motorlagerung Beispiel Strukturversteifung mit Memory-Metallen Nanotechnologie Photonik Weitere Zukunftsentwicklungen 347 A Abkürzungen 348 B Symbole in Formeln und Naturkonstanten 355 C Literaturverzeichnis 358 Sacliwortverzeichnis 375