Grundlagen der Fahrzeugmechatronik: Eine praxisorientierte Einführung für Ingenieure, Physiker und Informatiker

Insgesamt ist das Werk aufgrund der guten Balance zwischen notwendigen Grundlagen und der Besprechung von in der täglichen Praxis relevanten Systemen gut für einen Einstieg in die Thematik, das Wiederauffrischen von Grundlagenwissen aus dem Studium und auch als Referenzwerk geeignet





In diesem Lehrbuch werden die notwendigen Grundlagen für ein Verständnis der in modernen Fahrzeugen eingesetzten Steuerungen und Regelungen vermittelt. Ausgehend vom Systemaufbau werden die Einzelkomponenten wie Sensoren und Aktoren vorgestellt und nachfolgend ihr Zusammenwirken in einfachen Steuerungen und Regelungen besprochen. Dabei stehen die für den Fahrzeugtechniker relevanten Schnittstellen im Vordergrund, weniger das physikalische Wirkprinzip der Sensoren oder die Details der elektronischen Signalverarbeitung. Wichtige Systeme wie ESP und künftige elektronische Bremssysteme werden ausführlich vorgestellt und diskutiert, dabei wird besonders auf die Rolle von Patentschriften als aktuellem Stand der Technik eingegangen.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Einführung
1.1 Notwendigkeit mechatronischer Systeme.
1.2 Mechatronische Systeme in Kraftfahrzeugen.
1.3 Patente als Informationsquelle
2 Beschreibung von Systemen
2.1 Einführung
2.2 Beschreibung dynamischer Systeme
2.2.1 Aufstellung und Lösung der Differentialgleichung
2.2.2 Laplace-Transformation zur Lösung der Differentialgleichung
2.2.3 Analyse einer Antwortfunktion zur Systemidentifikation
2.3 Grundlegende Systeme und deren Verknüpfung
2.4 Systematische Aufstellung von Signalflussplänen
3 Regelungstechnik
3.1 Der Standardregelkreis
3.1.1 Grundlagen.
3.1.2 P-Regler an PT1-Strecke
3.1.3 PI-Regler an PT1-Strecke
3.1.4 P-Regler an I-Strecke
3.2 Kriterien der Reglerauslegung
3.3 Reglerentwurf für einfache Systeme
3.4 Empirische Entwurfsverfahren
3.4.1 Experimentelle Parameterermittlung am Regelkreis
3.4.2 Parameterableitung aus Regelstreckenparametern
3.4.3 Optimierung
3.5 Technische Realisierung kontinuierlicher Regler
3.6 Unstetige Regelung
3.7 Digitale Regelung
3.8 Nichtlineare Elemente
3.9 Weitere Regelungsarten
4 Steuerungstechnik
4.1 Grundlagen.
4.2 Elektronische Schaltnetze.
4.3 Computerbasierte Steuerung
4.3.1 Einführung
4.3.2 Programmablaufplan
4.3.3 Zustandsautomaten.
4.3.4 Fuzzy-Logik
5 Komponenten und Methoden
5.1 Übersicht
5.2 Sensoren
5.3 Steuergeräte
5.4 Aktoren
5.5 Methoden der Fehlererkennung
6 Bussysteme
6.1 Notwendigkeit und Einteilung von Bussystemen.
6.2 Schichtenmodell der Kommunikation
6.3 CAN-Bus
6.3.1 Grundprinzip der Datenübertragung
6.3.2 Hardware
6.3.3 Botschaftsaufbau
6.3.4 Bearbeitung der Nutzdaten
6.3.5 Analyse des Zeitverhaltens
6.4 LIN-Bus
6.5 FlexRay
6.5.1 Grundprinzip der Datenübertragung
6.5.2 Aufbau von Botschaft und Übertragungszyklus
6.5.3 Synchronisation und Initialisierung
6.5.4 Einsatz in Serienfahrzeugen
7 Mechatronische Fahrwerkregelung
7.1 Antiblockiersystem.
7.2 Elektronisches Stabilitätsprogramm
7.2.1 Aufbau und Funktionsweise
7.2.2 Regelungskonzept
7.2.3 Systemkomponenten
7.2.4 Beispiele zur Regelung
7.2.5 Zusatzfunktion Bremsassistent
7.2.6 Vermeidung von Mehrfachkollisionen
7.3 Fehlererkennung und Sicherheitskonzept
7.3.1 Überblick
7.3.2 Signalbasierte Fehlererkennung
7.3.3 Modellbasierte Fehlererkennung
7.4.4 Adaption von Reglerparametern
7.4 Elektrohydraulische und elektromechanische Bremssysteme
7.4.1 Gegenüberstellung der Systeme
7.4.2 Elektrohydraulische Bremse
7.4.3 Elektromechanische Bremse
7.4.4 Hybridbremssystem
7.5 Überlagerungslenkung
7.6 Integrierte Fahrwerkregelung
8 Verteilte Funktionen
8.1 Licht- und Scheibenwischersteuerung
8.1.1 Grundfunktionalität
8.1.2 Verbesserung der ESP-Funktionalität
8.1.3 Adaption der Motorsteuerung
8.1.4 Parametrierung eines Spurwechselassistenten
8.1.5 Erweiterung der Scheibenheizung
8.1.6 Verbesserung der Einparkunterstützung
8.1.7 Bestimmung einer Unfallwahrscheinlichkeit
8.1.8 Anforderungen an die Kommunikation
8.2 Adaptive Geschwindigkeitsregelung
8.2.1 Grundlagen.
8.2.2 ACC-Regelungskonzept
8.2.3 Steuerung des Systems
8.2.4 Radarsensor
8.2.5 Kursberechnung
8.2.6 Systemerweiterung Stopp-and-Go
8.2.7 Systemerweiterung Notbremsassistent
8.2.8 Systemerweiterung Adaptives Fahrpedal
8.2.9 Optische Detektion
8.3 Start/Stopp-Funktion für Verbrennungsmotoren
8.4 Elektronische Parkbremse
8.5 Regenerative Bremssysteme
Anhang
Tabelle der Laplace-Transformation
Beispiele zur Laplace-Transformation
Umformung eines Blockschaltbildes
Tabelle der wichtigsten Regelkreisglieder
Tabelle zur Entwicklung eines Signalflussplans
Gierverstärkungsverläufe für verschiedene Fahrzeuge
Beispiele zur ESP-Regelung
Paritätsgleichungen und Fehlersymptome
Vernetzungsstruktur des Audi A6
Vernetzungsstruktur der Mercedes-Benz A-Klasse.
Signalverläufe für eine automatische Start/Stopp-Funktion
Vernetzung der EPB im VW Passat
Informationsaustausch bei einer Elektronischen Parkbremse
Literaturverzeichnis
Sachwortverzeichnis