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Heutige Fahrzeuge erreichen durch den Einsatz elektronischer Systeme bisher ungeahnte Standards bei den Emissionen, der Sicherheit und dem Komfort. Der intensive Elektronikeinsatz schafft aber auch neue Probleme. Das Buch vermittelt die Grundlagen, um die Besonderheiten der Elektronik und Software im Kfz nicht nur zu kennen, sondern auch zu verstehen. Zusätzlich wird an Beispielen die Komplexität realer Systeme im Fahrzeug vorgeführt und gezeigt, welche Anwendungen durch die Elektronik erst möglich werden. Das Spannungsfeld zwischen Sicherheit, Zuverlässigkeit und Komplexität prägt in Verbindung mit branchenüblichen Abläufen das Vorgehen bei der Entwicklung, das ein in diesem Bereich tätiger Ingenieur verstehen muss.
汽车电子技术:硬件、软件、系统集成和项目管理
(2014)
Tested once, forever right
(2015)
EMC tests are usually done with electronic systems from production under comfortable environmental conditions. The scope of the paper is to analyze how aging and variable environment conditions, in particular temperature, change the electromagnetic behavior. For this purpose typical circuits are selected and sensitive parameters are identified.
In this paper a new teaching-learning-method including
the LEGO Mindstorms EV3 is presented. This computer
sciences course is part of the studies of mechatronics in the first
two semesters. The programming language being mediated is
ANSI-C. Computer science is not the most popular subject in
the interdisciplinary engineering field of mechatronics, therefore
the EV3 should be included to increase motivation. For the new
approach the former course – without the usage of EV3s – was
evaluated and a competency profile was identified. On this basis
a new didactical method was designed and implemented.
The EV3 is programmed with the IDE Eclipse and with a self
programmed plug-in.
Wir stellen einen neuen Ansatz vor um den Test und die Optimierung von Steuergeräten mit evolutionären Verfahren zu automatisieren und zu vereinfachen. Hierfür wurde ein Simulationsmodell des Testroboters erstellt, das den Optimierungsalgorithmen als Stützfunktion dient. Die Kombination der Simulation mit evolutionären Algorithmen erlaubt eine schnelle und systematische Auswertung der Roboterbewegungen, um optimierte Bewegungsparameter zu erhalten. Anhand der Optimierungsergebnisse kann die Fahrzeugsteuerung des Testfahrzeugs angepasst werden. Dieser neue Optimierungsansatz ist eine kostensparende, strukturierte und einfache Alternative zu aktuell eingesetzten Optimierungsprozeduren.
Comparison of Control Strategies by the Example of the Cooling Fan Control of a Mobile Machine
(2014)
In order to compare different control strategies the cooling system of a mobile machine has been chosen. The example control problem was to run the cooling system for m control variables and with n≤m correction variables in a way to minimize power in order to save energy and to reduce fan noise while maintaining sufficient cooling. The plant is nonlinear. Three different kinds of controllers have been investigated in several variations, i.e. fuzzy control, PI(D) and model predictive control (MPC). 14 different criteria have been used for evaluation. In many respects a linear controller with fuzzy prediction proved best, in particular the prediction model can handle nonlinear properties of the plant.
Das Projekt Etara (Entwicklungs- und Testzentrum für Automatisierung, Robotik und Automo-tive) des Zentrums für wissenschaftliche Services der Hochschule Aschaffenburg entwickelt als Referenzanwendung seiner Hardwareplattform einen Mobilroboter EtaBot für Erkundungs-zwecke. Dieser Roboter dient mittlerweile als Technologieträger für verschiedenste Sensorik, Aktorik und Algorithmen zur Berechnung von Wegen, Karten und vieles mehr. Viele Kompo-nenten des EtaBots sind bedeutende Verbraucher von elektrischer Energie welche nachein-ander analysiert und optimiert werden müssen. So fällt neben dem Rechner auch der Antrieb des EtaBots als großer Energieverbraucher auf, welcher unter anderem mit einer selbst entwickelten Ansteuerung optimiert werden kann.
In allen Projektphasen von der Spezifikation bis zum Test hilft die Verfügbarkeit einer simulierten Steuergeräteumgebung. Diese kann modellbasiert, softwarebasiert oder eine Hardwareumgebung sein. Bei der Hardware gibt es einfache Signalgeneratoren und Ersatzlasten als billigste Lösung. Die aufwändigste Lösung ist ein digitaler HiL-Simulator (Hardware in the Loop). Der Beitrag zeigt eine Lösung, die preislich und in der Benutzerfreundlichkeit einen Kompromiss zwischen diesen Extremen darstellt sowie aufgrund ihrer Modularität leicht anpassbar ist.
For the cooling system of a mobile machine with m control variables and with n≤m correction variables different control strategies have been investigated in order to minimize power to save energy and to
reduce fan noise with sufficient cooling. The plant is nonlinear and not identified. Three different
kinds of controllers have been investigated in several variations, i.e. fuzzy control, PI(D) and model
predictive control (MPC). 14 different criteria have been used for evaluation. In many respects a linear controller with fuzzy prediction proved best, in particular the prediction model can handle
nonlinear properties of the plant. A problem of advanced control schemes with unidentified plants
is the difficulty to prove stability.
Ein neues Lehr-/Lernarrangement als Einstieg in die C-Programmierung mittels LEGO Mindstorms EV3
(2015)
Ziel ist es, die Qualitätsverbesserung des Lehr-/Lernprozesses in der C-Programmierung
durch die Integration eines Roboters darzustellen. Dieses neue Konzept wurde bereits
teilweise in der Informatikveranstaltung (Studiengang Mechatronik – erstes und zweites
Semester mit 180 Minuten pro Woche) umgesetzt.
Messtechnik und Prüfstände für Verbrennungsmotoren helfen, Kraftstoff einzusparen, Treibhausgase und Schadstoffe zu reduzieren, mit kleineren Motoren mehr Leistung abzugeben sowie Komponenten und Betriebsstoffe zu optimieren. Mit den Motoren und der Abgasgesetzgebung entwickelt sich auch die für die Entwicklung erforderliche mechanische, thermodynamische und Abgasmesstechnik weiter.
Dieses Buch vermittelt sowohl Studenten, als auch Planern und Betreibern in Industrie
und Wissenschaft das nötige umfangreiche Wissen, um Messungen an Motorenprüfständen durchführen zu können.
Manipulation von Abgaswerten
(2017)
Dieses kleine Buch stellt Hintergründe zum Abgasskandal dar, z. B. welche Schadstoffe kritisch sind, wie Motorsteuergeräte, Abgasrückführung und Abgasnachbehandlung funktionieren, wie Manipulationen auf dem Prüfstand möglich sind, mit welchen Fahrzyklen getestet wird und in welchem rechtlichen und politischen Umfeld dies lange Zeit unbemerkt mit unterschiedlichen Konsequenzen in der EU und den USA geschehen konnte. Es werden Maßnahmen vorgestellt, mit denen Fahrzeuge auch real gesetzliche Grenzwerte einhalten können und wie Manipulationen zukünftig rechtlich und politisch verhindert werden können. Dem Leser werden durch Literaturhinweise zusätzliche Details erschlossen.
Model Based EGR Control
(2017)
Almost stationary control of the correct EGR rate (Exhaust Gas Recirculation) is state of the art. More aggressive emission tests such as WLTP and RDE require a dynamic control of the EGR rate, otherwise a too low EGR rate results in increased NOx emissions, a too high EGR rate in particulate emissions. The difficulty in any EGR control is the missing plant knowledge; the EGR rate is controlled although the present EGR rate is not exactly known. EGR flow sensors are available, but due to additional costs they have not found a broad acceptance. A different approach for high pressure EGR investigated in this paper is a control using a second lambda sensor between EGR and inlet valves. This approach improves the dynamic response, but it might come with costs similar to an EGR flow sensor. Alternatively a model based approach can be used which shows high potential.
Experience in automotive industry shows that there are in particular two technical reasons why electronic systems in vehicles do not work as expected: software bugs and electromagnetic interference. Malfunctions are more than a mere annoyance, they can damage cars or other goods, injure people or kill people.
This book focuses on electromagnetic compatibility (EMC) keeping a close relation to functional safety as required by ISO 26262. It first introduces functional safety and EMC experts to automotive electronics. Since functional safety is still an emerging field, a primer might be useful to automotive engineers and EMC engineers as well. It then introduces to EMC. Signal and power integrity are topics which share the same fundamentals as EMC and are also relevant in some cases.
In automotive industry the V-model is still common to describe a development process. For this reason it is necessary to discuss the model and to integrate the safety life cycle and the EMC design flow into the model.
After the lecture the reader should be able to recognize and avoid hazards, to avoid expensive EMC problems, to simulate and test for EMC compliance of the car and its components and to fix problems. It helps to learn automotive EMC and functional safety and will stay a reference book after lecture. The book considers all levels from the whole car down to the single electronic control unit (ECU). EMC on integrated circuit level is considered in a few points which are relevant to vehicles. Additionally the charging infrastructure for electric cars is considered.
Conception of a LEGO Mindstorms EV3 Simulation for Programming in C in computer science courses
(2018)
Robots can substitute for men in radioactively-contaminated areas. This is a suitable field to deploy robots for measurements, repair, or clearance, but development and test of such robots could be dangerous, because radiation sources need to be handled. To avoid these hazards in development or public demonstrations, safe alternatives to radiation samples have been sought using an already existing robot
(EtaBot). One proposed solution is an optical substitution (“light follower”), the other one a fully-digital simulation of the contaminated area and the robot movement inside it using a hardware-in-the-loop simulator (HiL).
Das Buch vermittelt die Grundlagen, um die Besonderheiten der Elektronik und Software im Kfz nicht nur zu kennen, sondern auch zu verstehen. Zusätzlich wird an Beispielen die Komplexität realer Systeme im Fahrzeug vorgeführt und gezeigt, welche Anwendungen durch die Elektronik erst möglich werden. Das Spannungsfeld zwischen Sicherheit, Zuverlässigkeit und Komplexität prägt in Verbindung mit branchenüblichen Abläufen das Vorgehen bei der Entwicklung, das ein in diesem Bereich tätiger Ingenieur verstehen muss.
Manipulation von Abgaswerten
(2021)
Dieses Buch stellt Hintergründe zum Abgasskandal dar, z. B. welche Schadstoffe kritisch sind, wie Motorsteuergeräte, Abgasrückführung und Abgasnachbehandlung funktionieren, wie Manipulationen auf dem Prüfstand möglich sind, mit welchen Fahrzyklen getestet wird und in welchem rechtlichen und politischen Umfeld dies lange Zeit geschehen konnte. Es werden Maßnahmen vorgestellt, mit denen Fahrzeuge auch real Grenzwerte einhalten können und wie Manipulationen zukünftig rechtlich und politisch verhindert werden können. Dem Leser werden durch Literaturhinweise zusätzliche Details erschlossen.
Manipulation von Abgaswerten
(2023)
Dieses kleine Buch stellt Hintergründe zum Abgasskandal dar, z. B. welche Schadstoffe kritisch sind, wie Motorsteuergeräte, Abgasrückführung und Abgasnachbehandlung funktionieren, wie Manipulationen auf dem Prüfstand möglich sind, mit welchen Fahrzyklen getestet wird und in welchem rechtlichen und politischen Umfeld dies lange Zeit unbemerkt mit unterschiedlichen Konsequenzen in der EU und den USA geschehen konnte. Es werden Maßnahmen vorgestellt, mit denen Fahrzeuge auch real gesetzliche Grenzwerte einhalten können und wie Manipulationen zukünftig rechtlich und politisch verhindert werden können. Dem Leser werden durch Literaturhinweise zusätzliche Details erschlossen.
Das Buch vermittelt die Grundlagen, um die Besonderheiten der Elektronik und Software im Kfz nicht nur zu kennen, sondern auch zu verstehen. Zusätzlich wird an Beispielen die Komplexität realer Systeme im Fahrzeug vorgeführt und gezeigt, welche Anwendungen durch die Elektronik erst möglich werden. Das Spannungsfeld zwischen Sicherheit, Zuverlässigkeit und Komplexität prägt in Verbindung mit branchenüblichen Abläufen das Vorgehen bei der Entwicklung, das ein in diesem Bereich tätiger Ingenieur verstehen muss.
Kraftfahrzeug-Hybridantriebe
(2012)
Dieses Buch vermittelt sowohl Studenten, als auch Planern und Betreibern in Industrie und Wissenschaft das nötige umfangreiche Wissen, um Messungen an Motorenprüfständen durchführen zu können. Messtechnik und Prüfstände für Verbrennungsmotoren helfen, Kraftstoff einzusparen, Treibhausgase und Schadstoffe zu reduzieren, mit kleineren Motoren mehr Leistung abzugeben sowie Komponenten und Betriebsstoffe zu optimieren. Mit den Motoren und der Abgasgesetzgebung entwickelt sich auch die für die Entwicklung erforderliche mechanische, thermodynamische und Abgasmesstechnik weiter.
内燃机测量技术和试验台架
(2023)