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Jiafei Peng Braunschweig, 06.12.2009 Grobe Einführung  der Fahrzeugelektronik und Vernetzungssystem
Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Seit Einzug der Mikroelektronik nimmt die Anzahl der Funktionen im Fahrzeug immer mehr zu.  Elektronik ist auch durch Einführung vielfältiger Funktionen ein wesentlicher Innovationstreiber im Fahrzeugbau geworden.  Insbesondere:  Kommunikations- und Informationssystemen Komfort- und Fahrerassistenzsystemen Für die Aufgabe sind 3 wesentliche Bereiche definiert: a)  Primäre Funktionen Motormanagement, Automatikgetriebe b)  Sekundäre Funktionen Temperatureinstellung, Radio c)  Komfortfunktionen Telematik- und Kommunikationsfunktionen (Navigation und Telefon)
Übersicht 1 1  Steuergerät für Zusatzheizung 2  Steuergerät für ABS mit EDS 3  Steuergerät für Abstandsregelung 4  Sendeeinheit im Radkasten für ReifendruckÜberwachung vorn links 5  Steuergerät für Bordnetz 6  Türsteuergerät Fahrerseite 7  Steuergerät für Zugang und Startberechtigung 8  Steuergerät im Schalttafeleinsatz 9  Steuergerät für Lenksäulenelektronik 10  Steuergerät für Telefon, Telematik Sende- und Empfangsgerät für Telefon 11  Motorsteuergerät 12  Steuergerät für Climatronic 13  Steuergerät für Sitzverstellung mit Memory Lenksäulenverstellung 14  Steuergerät für Niveauregelung Steuergerät für Leuchtweitenregelung Steuergerät für Reifendrucküberwachung Steuergerät 2 für Bordnetz Steuergerät Anzeige- und Bedieneinheit für Information vorn Diagnose-Interface für Datenbus Antennen-Einlese-Einheit für schlüssellose Zugangsberechtigung 15  CD-Wechsler R41 CD-Rom-Laufwerk 16  Türsteuergerät hinten links 17  Steuergerät für Airbag 18  Geber für Drehrate 19  Türsteuergerät Beifahrerseite 20  Steuergerät für Sitzverstellung mit Memory Beifahrer
Übersicht 2 21  Türsteuergerät hinten rechts 22  Sendeeinheit im Radkasten für ReifendruckÜberwachung hinten links 23  Funkempfänger Standheizung 24  Steuergerät für Navigation mit CD-Laufwerk Steuergerät für Spracheingabe Steuergerät für Digitales Soundpaket Radio TV-Tuner Digital-Radio 25  Sendeeinheit im Radkasten für ReifendruckÜberwachung hinten rechts 26  Steuergerät für Einparkhilfe Steuergerät für Anhängererkennung 27  Zentralsteuergerät für Komfortsystem 28  Steuergerät für elektrische Park- und Handbremse 29  Steuergerät für Energiemanagement
Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
Bus-Topologie Audi A6/05
Bus-Topologie Audi Q7
Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
CAN ungeschirmte verdrillte Zweidrahtleitung, Querschnitt 0,35 mm2. bis zu 1Mkbit/s CAN-Low: 100 kbit/s CAN-High: 500kbit/s CAN High CAN Low Aufbau eines CAN Data Frame’s
CAN CAN-Kombi CAN-Antrieb CAN-Komfort CAN-Abstandsregelung MOST Diagnose-CAN Diagnose-Interface für Datenbus (Gateway) Pin-Belegung am Diagnosestecker 1 Klemme 15 4 Masse 5 Masse 6 CAN-Diagnose (High) 7 K-Leitung 14 CAN-Diagnose (Low) 15 L-Leitung 16 Klemme 30 CAN-Datenbus Diagnose dient dem Datenaustausch zwischen dem Diagnosegerät und der im Fahrzeug verbauten Steuergeräte. Auslesen der Fehlerspeicherinhalte Für die Diagnose ist weiterhin ein aktueller Stand der Basissoftware erforderlich
LIN Local Interconnect Network LIN-Master 1 Steuergerät für Klimaanlage LIN-Slave 1 Frontscheibenheizung LIN-Slave 3 PTC-Zusatzheizer rechts LIN-Slave 2 Frischluftgebläse LIN-Slave 4 PTC-Zusatzheizer links LIN-Slave 1 Schiebedachmotor –  Dachmodul LIN-Master 2 Dachmodul vorn Eindraht-Bus, 0,35 mm2, Abschirmung nicht notwendig, 1 - 20 Kbit/s 1 LIN-Master und bis zu 16 LIN-Slave.  Schedule Table Die Diagnose der LIN-Slave erfolgt über das LIN-Master.
FlexRay -. BMW und DaimlerChrysler -. konfigurierbare synchrone und asynchrone Übertragung mit hoher Bandbreite bis zu 10 Mbit/s. -. arbitrierungsfrei, unabhängig von der Buslast. -. FlexRay spezifiziert keinen konkreten Physical Layer, es sollen sowohl elektrische als auch optische Übertragungsmedien unterstützt werden. Anforderungen von FlexRay, CAN, LIN und MOST Aufbau einer Nachricht in Flexray
MOST Media Oriented Systems Transport adressorientierte Botschaften an einen bestimmten Empfänger. Infotainment-System bis zu 21,2 Mbit/s MOST-Transceiver: Transmitter und Receiver LWL: von - 40 °C bis 85 °C Gewährleistung Taktfrequenz: 44,1 KHz 4,4 Mbit/s Ultraviolett Infrarot 400 nm 650 nm
Die Datenübertragungsrate beträgt bis zu 1 Mbit/s. Reichweite von zehn bis 100 Metern. Jedes Gerät hat eine weltweit einmalige 48-Bit-lange Adresse. bis zu 281 Billionen Geräten. Funkwellen Frequenzbereich von 2,40 bis 2,48 GHz.  Schnurloser Telefonhörer Mobiltelefon zukünftige Nutzungen Notebook Steuergerät für Telefon Aufnahme für Schnurlos-Telefonhörer Ein Piconet bietet Platz für maximal 8 aktive BluetoothTM-Geräte 256 nicht aktive Geräte. Jedes Gerät kann jedoch gleichzeitig mehreren Picozellen angehören. In jedem Piconet übernimmt ein Gerät die Master-Funktion: –  Der Master baut die Verbindung auf. –  Die anderen Geräte synchronisieren sich auf den Master. –  Nur das Gerät, welches ein Datenpaket vom Master erhalten hat, darf eine Antwort senden.
Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug Erfolgsdeterminanten der Entwicklung Handlungsoptionen Fraktale Spezifikation Spezifikationswerkzeuge Bild: Wirkungsweise der Handlungsoptionen Zur Beherrschung der aus vielfältiger Funktionen resultierenden Komplexität werden die fraktale Spezifikation und die methodische Grundlagen eingesetzt.
Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug 2. Handlungsoptionen Wiederverwendung :  •  Vollständige Spezifikation •  Modularisierte Spezifikation Parallelisierung :  •  Modularisierte Spezifikation •  Separierbare Arbeitspakete
Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug 3. Fraktale Spezifikation   Fraktale Spezifikationsstrukturen Regel 1: Überschaubarkeit Kolmogorov Theorie:  Die wahrscheinlichste Erklärung von komplexen Systemen ist deren einfachste Beschreibung. Regel 2: Wertigkeit Regel 3: Separierbarkeit Regel 4: Nachvollziehbarkeit
Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug 4. Spezifikationswerkzeuge Die konsequente Einführung einer anforderungsgetriebenen Spezifikationsumgebung kann schon viele Schwierigkeiten bei der Spezifizierung elektronischer Systeme im Ansatz beheben. Entscheidend  sind jedoch nicht die Werkzeuge, sondern die zugrunde gelegte Struktur. Zur Umsetzung des fraktalen Spezifikationsgedankens ist eine geeignete Toolkette erforderlich. Nachvollziehbarkeit Einfrieren
Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! Habt Ihr Frage? M.Sc. Jiafei Peng [email_address]

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Grobe einführung der fahrzeugelektronik und vernetzungssystem

  • 1. Jiafei Peng Braunschweig, 06.12.2009 Grobe Einführung der Fahrzeugelektronik und Vernetzungssystem
  • 2. Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
  • 3. Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Seit Einzug der Mikroelektronik nimmt die Anzahl der Funktionen im Fahrzeug immer mehr zu. Elektronik ist auch durch Einführung vielfältiger Funktionen ein wesentlicher Innovationstreiber im Fahrzeugbau geworden. Insbesondere: Kommunikations- und Informationssystemen Komfort- und Fahrerassistenzsystemen Für die Aufgabe sind 3 wesentliche Bereiche definiert: a) Primäre Funktionen Motormanagement, Automatikgetriebe b) Sekundäre Funktionen Temperatureinstellung, Radio c) Komfortfunktionen Telematik- und Kommunikationsfunktionen (Navigation und Telefon)
  • 4. Übersicht 1 1 Steuergerät für Zusatzheizung 2 Steuergerät für ABS mit EDS 3 Steuergerät für Abstandsregelung 4 Sendeeinheit im Radkasten für ReifendruckÜberwachung vorn links 5 Steuergerät für Bordnetz 6 Türsteuergerät Fahrerseite 7 Steuergerät für Zugang und Startberechtigung 8 Steuergerät im Schalttafeleinsatz 9 Steuergerät für Lenksäulenelektronik 10 Steuergerät für Telefon, Telematik Sende- und Empfangsgerät für Telefon 11 Motorsteuergerät 12 Steuergerät für Climatronic 13 Steuergerät für Sitzverstellung mit Memory Lenksäulenverstellung 14 Steuergerät für Niveauregelung Steuergerät für Leuchtweitenregelung Steuergerät für Reifendrucküberwachung Steuergerät 2 für Bordnetz Steuergerät Anzeige- und Bedieneinheit für Information vorn Diagnose-Interface für Datenbus Antennen-Einlese-Einheit für schlüssellose Zugangsberechtigung 15 CD-Wechsler R41 CD-Rom-Laufwerk 16 Türsteuergerät hinten links 17 Steuergerät für Airbag 18 Geber für Drehrate 19 Türsteuergerät Beifahrerseite 20 Steuergerät für Sitzverstellung mit Memory Beifahrer
  • 5. Übersicht 2 21 Türsteuergerät hinten rechts 22 Sendeeinheit im Radkasten für ReifendruckÜberwachung hinten links 23 Funkempfänger Standheizung 24 Steuergerät für Navigation mit CD-Laufwerk Steuergerät für Spracheingabe Steuergerät für Digitales Soundpaket Radio TV-Tuner Digital-Radio 25 Sendeeinheit im Radkasten für ReifendruckÜberwachung hinten rechts 26 Steuergerät für Einparkhilfe Steuergerät für Anhängererkennung 27 Zentralsteuergerät für Komfortsystem 28 Steuergerät für elektrische Park- und Handbremse 29 Steuergerät für Energiemanagement
  • 6. Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
  • 9. Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
  • 10. CAN ungeschirmte verdrillte Zweidrahtleitung, Querschnitt 0,35 mm2. bis zu 1Mkbit/s CAN-Low: 100 kbit/s CAN-High: 500kbit/s CAN High CAN Low Aufbau eines CAN Data Frame’s
  • 11. CAN CAN-Kombi CAN-Antrieb CAN-Komfort CAN-Abstandsregelung MOST Diagnose-CAN Diagnose-Interface für Datenbus (Gateway) Pin-Belegung am Diagnosestecker 1 Klemme 15 4 Masse 5 Masse 6 CAN-Diagnose (High) 7 K-Leitung 14 CAN-Diagnose (Low) 15 L-Leitung 16 Klemme 30 CAN-Datenbus Diagnose dient dem Datenaustausch zwischen dem Diagnosegerät und der im Fahrzeug verbauten Steuergeräte. Auslesen der Fehlerspeicherinhalte Für die Diagnose ist weiterhin ein aktueller Stand der Basissoftware erforderlich
  • 12. LIN Local Interconnect Network LIN-Master 1 Steuergerät für Klimaanlage LIN-Slave 1 Frontscheibenheizung LIN-Slave 3 PTC-Zusatzheizer rechts LIN-Slave 2 Frischluftgebläse LIN-Slave 4 PTC-Zusatzheizer links LIN-Slave 1 Schiebedachmotor – Dachmodul LIN-Master 2 Dachmodul vorn Eindraht-Bus, 0,35 mm2, Abschirmung nicht notwendig, 1 - 20 Kbit/s 1 LIN-Master und bis zu 16 LIN-Slave. Schedule Table Die Diagnose der LIN-Slave erfolgt über das LIN-Master.
  • 13. FlexRay -. BMW und DaimlerChrysler -. konfigurierbare synchrone und asynchrone Übertragung mit hoher Bandbreite bis zu 10 Mbit/s. -. arbitrierungsfrei, unabhängig von der Buslast. -. FlexRay spezifiziert keinen konkreten Physical Layer, es sollen sowohl elektrische als auch optische Übertragungsmedien unterstützt werden. Anforderungen von FlexRay, CAN, LIN und MOST Aufbau einer Nachricht in Flexray
  • 14. MOST Media Oriented Systems Transport adressorientierte Botschaften an einen bestimmten Empfänger. Infotainment-System bis zu 21,2 Mbit/s MOST-Transceiver: Transmitter und Receiver LWL: von - 40 °C bis 85 °C Gewährleistung Taktfrequenz: 44,1 KHz 4,4 Mbit/s Ultraviolett Infrarot 400 nm 650 nm
  • 15. Die Datenübertragungsrate beträgt bis zu 1 Mbit/s. Reichweite von zehn bis 100 Metern. Jedes Gerät hat eine weltweit einmalige 48-Bit-lange Adresse. bis zu 281 Billionen Geräten. Funkwellen Frequenzbereich von 2,40 bis 2,48 GHz. Schnurloser Telefonhörer Mobiltelefon zukünftige Nutzungen Notebook Steuergerät für Telefon Aufnahme für Schnurlos-Telefonhörer Ein Piconet bietet Platz für maximal 8 aktive BluetoothTM-Geräte 256 nicht aktive Geräte. Jedes Gerät kann jedoch gleichzeitig mehreren Picozellen angehören. In jedem Piconet übernimmt ein Gerät die Master-Funktion: – Der Master baut die Verbindung auf. – Die anderen Geräte synchronisieren sich auf den Master. – Nur das Gerät, welches ein Datenpaket vom Master erhalten hat, darf eine Antwort senden.
  • 16. Inhaltsverzeichnis Fahraufgabe-Funktionen-Fahrzeugelektronik Bus-Topologie Bus Typen (CAN, LIN, FlexRay, MOST, Bluetooth) Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug
  • 17. Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug Erfolgsdeterminanten der Entwicklung Handlungsoptionen Fraktale Spezifikation Spezifikationswerkzeuge Bild: Wirkungsweise der Handlungsoptionen Zur Beherrschung der aus vielfältiger Funktionen resultierenden Komplexität werden die fraktale Spezifikation und die methodische Grundlagen eingesetzt.
  • 18. Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug 2. Handlungsoptionen Wiederverwendung : • Vollständige Spezifikation • Modularisierte Spezifikation Parallelisierung : • Modularisierte Spezifikation • Separierbare Arbeitspakete
  • 19. Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug 3. Fraktale Spezifikation Fraktale Spezifikationsstrukturen Regel 1: Überschaubarkeit Kolmogorov Theorie: Die wahrscheinlichste Erklärung von komplexen Systemen ist deren einfachste Beschreibung. Regel 2: Wertigkeit Regel 3: Separierbarkeit Regel 4: Nachvollziehbarkeit
  • 20. Methodik zur Spezifikation von Elektronik im Fahrzeug 4. Spezifikationswerkzeuge Die konsequente Einführung einer anforderungsgetriebenen Spezifikationsumgebung kann schon viele Schwierigkeiten bei der Spezifizierung elektronischer Systeme im Ansatz beheben. Entscheidend sind jedoch nicht die Werkzeuge, sondern die zugrunde gelegte Struktur. Zur Umsetzung des fraktalen Spezifikationsgedankens ist eine geeignete Toolkette erforderlich. Nachvollziehbarkeit Einfrieren
  • 21. Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! Habt Ihr Frage? M.Sc. Jiafei Peng [email_address]