Automobil-Sensorik 2 Systeme, Technologien und Applikationen
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|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer Vieweg
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
V ORW
ORT..................................................................................................................
5
KAPITEL 1
TRENDS IN DER
AUTOMOBIL-SENSORIK.......................................................................
17
RICHARD DIXON
1.1
EINLEITUNG.......................................................................................................
17
1.2 UEBERSICHT VON SENSOREN IM AUTOM
OBIL........................................................ 18
1.2.1 ANWENDUNGEN FUER SENSOREN
..............................................................
18
1.2.2
MARKTFAKTOREN....................................................................................
21
1.2.2.1 PREISE VON SENSOREN IM A U TO M O B IL
..................................
22
1.2.2.2 CONSUMER-ELECTRONICS SENSOREN FUER AUTOMOBIL
ANWENDUNGEN
....................................................................
23
1.3 IMPULSE UND TRENDS FUER SENSOREN IM AUTOM OBIL
.........................................
24
1.3.1 SENSOREN FUER AUTONOMES F A H R E N
..................................................... 24
1.3.2 SENSOREN FUER INTELLIGENTE C O C K P ITS
.................................................. 26
1.4
ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................
27
KAPITEL 2
LIDAR-SENSORSYSTEM FUER AUTOMATISIERTES UND AUTONOMES FAHREN
...............
29
JUERGEN KERNHOF, JAN LEUCHFELD, GUISEPPE TAVANO
2.1
EINLEITUNG.......................................................................................................
29
2.2 L ID A R
..........................................................................................................
30
2.3
MESSTECHNIK....................................................................................................
32
2.3.1 OPTISCHE DISTANZMESSUNG
.................................................................
32
2.3.2 MESSGENAUIGKEIT
.....................
34
2.3.3 DIGITALE DATENVERARBEITUNG
..............................................................
37
2.4 INTEGRIERTES
MESSSYSTEM.................................................................................
43
2.4.1
LASERDIODEN.......................................................................................
43
2.4.2
FOTODIODEN..........................................................................................
43
2.4.3 ANALOG-DIGITAL-WANDLER
....................................................................
45
2.4.4 SIGNALKONDITIONIERUNG DER
FOTODIODE............................................... 45
2.4.5 FUNKTIONALE SICHERHEIT UND D
IAGNOSE............................................... 47
2.4.6
TAKTSYSTEM..........................................................................................
49
2.4.7 LICHTDATENERFASSUNGS-MODUL
..............................................................
49
2.4.8 ARCHITEKTUR DES M ESSSYSTEM S
...........................................................
50
2.5
ZUSAMMENFASSUNG.......................................................................................
52
KAPITEL 3
POROESIZIERTE GLASKERAMIK-SUBSTRATE FUER DIE RADARSENSORIK
.............................
55
ARMIN TALAI, ALEXANDER KOELPIN, ACHIM BITTNER, FRANK STEINHAEUSSER, ULRICH
SCHMID
3.1
EINLEITUNG........................................................................................................
55
3.2 HOCHFREQUENZRADARSENSOREN
...........................................................................
56
3.2.1
AUFBAUKONZEPTE..................................................................................
58
3.2.2 GLASKERAMISCHE MEHRLAGENSUBSTRATE
..................................................
60
3.3 POROESIZIERTE
GLASKERAMIKSUBSTRATE...............................................................
61
3.3.1 NASSCHEMISCHES AETZEN
........................................................................
61
3.3.1.1 AE TZ V O RG A N G
........................................................................
62
3.3.1.2 POROESES SUBSTRATMATERIAL
.....................................................
63
3.3.2
HOCHFREQUENZCHARAKTERSIERUNG.........................................................
65
3.3.2.1 MESSMETHODE
........................................................................
66
3.3.2.2 ERGEBNISSE
...........................................................................
67
3.3.3 EIGNUNG FUER
RADARSENSOREN...............................................................
70
3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK..................................................................
72
KAPITEL 4
...................................................................................................................
77
OPTISCHE BATTERIESENSORIK FUER ELEKTRO-FAHRZEUGE
..............................................
77
VALENTIN ROSCHER, KARL-RAGMAR RIEMSCHNEIDER
4.1
EINFUEHRUNG....................................................................................................
77
4.2 DIREKTE OPTISCHE
ZUSTANDSERKENNUNG............................................................
80
4.2.1 BEOBACHTUNG OPTISCHER E FFE K TE
......................................................... 80
4.2.2 MESSSYSTEM FUER LABORUNTERSUCHUNGEN
...............................................
82
4.2.3 ELEKTRODENANORDNUNG IN DER TESTZELLE
...............................................
84
4.2.4 KORRELATION ZWISCHEN LADUNG UND R
EFLEXION................................... 85
4.3 FASERSENSOR FUER KONVENTIONELLE Z ELLAUFBAUTEN
............................................
87
4.3.1 AUFBAU UND
FUNKTIONSWEISE...............................................................
87
4.3.2 EXPERIMENTELLE FASERSENSOREN IN BATTERIEZELLEN
...............................
90
4.3.3 MESSERGEBNISSE MIT F ASERSENSOREN
..................................................
91
4.3.4 KALIBRIERUNG DER
FASERSENSOREN.........................................................
91
4.4
ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................
94
KAPITEL 5
IMPEDANZSENSORIK FUER BATTERIEZELLEN IN ELEKTRO-FAHRZEUGEN
...........................
99
JAN PHILIPP SCHMIDT, THOMAS HAMMERSCHMIDT
5.1
EINLEITUNG........................................................................................................
99
5.2 STAND DER TECHNIK IMPEDANZSPEKTROSKOPIE UND ZELLIM PEDANZ
......................
100
5.2.1 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE ( E I S )
................................100
5.2.2 ZELLIM
PEDANZ........................................................................................
102
5.3 SENSITIVITAETEN DER ZELLIMPEDANZ UND ABLEITBARE ANWENDUNGSFALLE
................
104
5.3.1
TEMPERATUR..............................................................................................105
5.3.2 LADEZUSTAND (S O C
)..............................................................................
107
5.3.2.1 EINFLUSS AUF TEMPERATURBESTIMMUNG
.....................................
108
5.3.2.2 ANWENDUNGSSZENARIO SOC-BESTIMMUNG
...............................
108
5.3.3 ALTERUNGSZUSTAND
(SOH)........................................................................109
5.3.3.1 EINFLUSS AUF DIE TEMPERATURBESTIMMUNG
...............................
109
5.3.3.2 ANWENDUNGSSZENARIO SOH-BESTIMMUNG
...............................
110
5.3.4 D R U C K
....................................................................................................
111
5.3.4.1 EINFLUSS AUF DIE
TEMPERATURBESTIMMUNG................................111
5.3.4.2 ANWENDUNGSSZENARIO DEFORMATIONSDIAGNOSE
......................
111
5.3.5 S TRO M
....................................................................................................
112
5.4 IMPEDANZSENSOR ZUR TEMPERATURMESSUNG
.........................................................
113
5.4.1 PROZESSGLEICHUNG UND UNSICHERHEITSEINFLUESSE
....................................
114
5.4.2 WAHL DER OPTIMALEN ANREGUNGSFREQUENZ FEIS
.......................................
117
5.4.3 MESSUNSICHERHEITSBUDGET UND
OPTIMIERUNG.........................................120
5.5 ZUSAMMENFASSUNG
..........................................................................................
124
KAPITEL 6
INTEGRIERTE FLUXGATE-SENSOREN ZUR STROMMESSUNG IN HYBRID- UND
ELEKTROFAHRZEUGEN..................................................................................................
127
CHRISTIAN BERGER, MARCO WOLF, MARTIN RIEDER
6.1
EINLEITUNG..........................................................................................................
127
6.2 TECHNOLOGIEUEBERSICHT STROMSENSOREN
..............................................................
128
6.2.1
HALL-SENSOREN.......................................................................................
128
6.2.1.1 DIREKTE STROMMESSUNG
...........................................................
129
6.2.1.2
KOMPENSATIONSSTROMSENSOREN...............................................129
6.2.2
SHUNT-SENSOREN....................................................................................
130
6.2.3 FLUXGATE-SENSOREN MIT KERN
.................................................................
131
6.3 STROMMESSUNG MITTELS INTEGRIERTER FLUXGATE-SENSOREN
..................................
133
6.3.1 DIFFERENTIELLER FLUXGATE-SENSOR
...........................................................
133
6.3.1.1 BUS-BAR
DESIGN........................................................................134
6.3.1.2 SENSOR-PC B
...........................................................................137
6.3.2 INTEGRATION DES FLUXGATE-SENSORS
...........................................................
141
6.3.2.1 VERSUCHSAUFBAU ZUR CHARAKTERISIERUNG
..................................
141
6.3.3.1 APPLIKATIONS- UND
PERFORMANCETEST.........................................143
6.3.3.2 PERFORMANCEVERGLEICH IM APPLIKATIONSTEST
............................
145
6.4 ZUSAMMENFASSUNG
..........................................................................................
145
KAPITEL 7
HOCH INTEGRIERTE STROM- UND POSITIONSSENSOREN FUER ELEKTRISCHE
ANTRIEBSSYSTEME......................................................................................................
147
LEO AICHRIEDLER, PETER SLAMA
7.1
EINLEITUNG...........................................................................................................147
7.2
ROTORLAGESENSORIK..............................................................................................
150
7.2.1
SENSORSYSTEME........................................................................................
150
7.2.2
SCHNITTSTELLE...........................................................................................
152
7.2.2.1
SENSOR-ROHSIGNAL.....................................................................
154
1.22.2 ANALOGE
SCHNITTSTELLE...............................................................
155
1.2.23 DIGITALE
SCHNITTSTELLE...............................................................157
7.2.2.4 SENSORBUS G P -H
SSI...............................................................161
7.3
STROMSENSORIK.....................................................................................................167
7.3.1 UEBERBLICK PRINZIPIEN ZUR STROMMESSUNG
...............................................
167
7.3.2 MAGNETISCHE
STROMSENSOREN..................................................................
168
7.3.2.1 MAGNETISCHE STROMSENSORSYSTEME MIT FELDKONZENTRATOR. . 169
13.2.2 MAGNETISCHE STROMSENSORSYSTEME OHNE FELDKONZENTRATOR . 171
7.4
ZUSAMMENFASSUNG...........................................................................................
174
KAPITEL 8
GMR-BASIERTER, STOERFELDROBUSTER KURBELWELLENSENSOR FUER
HYBRIDFAHRZEUGE....................................................................................................
177
KLAUS GRAMBICHLER, GEMOT BINDEN SIMON HAINZ, HELMUT KOECK
8.1
EINLEITUNG...........................................................................................................177
8.2
FEHLZUENDUNGSERKENNUNG..................................................................................178
8.2.1 FEHLZUENDUNGSERKENNUNG MIT KLOPFSENSOR
............................................
179
8.2.2 FEHLZUENDUNGSERKENNUNG MIT DRUCKSENSOR, GASSENSOR ODER
DREHMOMENTSENSOR...............................................................................179
8.2.3 FEHLZUENDUNGSERKENNUNG MIT EINEM HOCH WIEDERHOLGENAUEN
KURBELWELLENSENSOR...............................................................................179
8.2.4 WIEDERHOLGENAUIGKEIT VON KURBELW ELLENSENSOREN
............................
180
8.2.5 TLE5028C ALS DEMONSTRATOR FUER HOHE WIEDERHOLGENAUIGKEIT . . . 182
8.3
STOPP-START-ANWENDUNG..................................................................................183
8.3.1 TLE5028C FUER FEHLERFREIE STOPP-START-APPLIKATION
............................
185
8.3.1.1 TEMPERATURKOMPENSATION DER SIGNALAMPLITUDE DURCH
MAGNETISCHE
VERLUSTE...............................................................
186
8.3.1.2 TEMPERATURKOMPENSATION DES SCHALTPUNKTES (OFFSET) . . . 186
8.3.1.3 UEBERWACHUNG DER TEMPERATURVERAENDERUNG
............................
187
8.3.2 VERIFIKATION DER STOPP-START APPLIKATION AM P RUEFSTAND
......................
189
8.4 BACKBIAS-MAGNETDESIGN FUER GM R-SENSOREN
..................................................
190
8.4.1 MAGNETKREISDESIGN ALS
HERAUSFORDERUNG.............................................. 190
8.4.2 MAGNETKREISAUSLEGUNG FUER GMR-KURBELWELLENSENSOREN
...................
192
8.5 ROBUSTHEIT GEGEN MAGNETISCHES S TRE U FE LD
..................................................... 194
8.5.1 ERZEUGUNG VON STREUFELDEM AUFGRUND ELEKTRIFIZIERUNG
......................
194
8.5.2 VERMEIDUNG VON MAGNETISCHEN EINFLUESSEN AUF DAS SENSOMUTZSIGNAL 195
8.6
ZUSAMMENFASSUNG...........................................................................................195
KAPITEL 9
DYNAMISCHE MAGNETOELASTISCHE DREHMOMENTSENSORIK FUER ZUKUENFTIGE
ANTRIEBSSTRANGREGELUNG.........................................................................................
199
JOHANNES GIESSIBL
9.1
EINLEITUNG..........................................................................................................
199
9.2 GRUNDLAGEN DER MAGNETOELASTIK
.......................................................................
201
9.2.1 M
ESSPRINZIP..........................................................................................
203
9.2.2
SENSORELEKTRONIK....................................................................................203
9.2.3
SENSORPARAMETER....................................................................................205
9.2.3.1 M ESSBEREICH
.........................................................................
205
9.2.3.2 LINEARITAET UND
HYSTERESE........................................................205
9.2.3.3 R S U
......................................................................................206
9.2.3.4 R S E
.......................................................................................
208
9.2.3.5 C OM PASSING
.........................................................................
208
9.2.3.6 BEWEGUNG UND T EM P ERATU R
................................................
209
9.2.3.7
RISIKOFAKTOREN......................................................................
209
9.2.3.8
DESIGNPARAMETER...................................................................
210
9.2.4
LANGZEITSTABILITAET.................................................................................210
9.3 APPLIKATIONSBEISPIEL
MITNEHMERSCHEIBE........................................................212
9.3.1
SENSORINSTALLATION.................................................................................213
9.3.2
SENSORAUFBAU.......................................................................................
214
9.3.3
KRAFSTOFFQUALITAET....................................................................................216
9.3.4 M
OTORSTEUERUNG....................................................................................217
9.3.5
GETRIEBESTEUERUNG.................................................................................218
9.4 APPLIKATIONSBEISPIEL
HYBRIDGETRIEBE..............................................................
220
9.4.1 ANPASSUNG DER KUPPLUNG KISS-PUNKTES
..............................................
221
9.4.2 ANPASSUNG DES KUPPLUNGSMOMENTS AN P O S ITIO N
...............................
221
9.4.3 DREHMOMENTREGELUNG BEIM SCHLUPFSTART DES
VERBRENNUNGSMOTORS
..........................................................................
221
9.5
ZUSAMMENFASSUNG..........................................................................................
222
KAPITEL 10
BELADUNGSREGELUNG EINES NH3-SCR-KATALYSATOR-SYSTEMS AUF
MINIMALE NOX-EMISSIONEN MITTELS HOCHFREQUENZSENSORIK
...............................
225
RALF MOOS, MARKUS DIETRICH
10.1
EINLEITUNG..........................................................................................................
225
10.2 GRUNDLAGEN UND STAND DER
TECHNIK..................................................................227
10.2.1 GRUNDLAGEN DES HOCHFREQUENZBASIERTEN VERFAHRENS
............................
227
10.2.2 PRUEFSTANDSUNTERSUCHUNGEN AM SCR-KATALYSATOR MIT DER
HOCHFREQUENZMETHODE........................................................................
227
10.3 UMSETZUNG AM
MOTORPRUEFSTAND........................................................................
230
10.3.1
VERSUCHSAUFBAU.....................................................................................230
10.3.2 STATIONAERBETRIEB MIT EINEM FE-ZEOLITHEN ALS SCR-KATALYSATOR. . .
232
10.3.3 TRANSIENTER BETRIEB MIT EINEM CU-ZEOLITHEN ALS SCR-KATALYSATOR .
233
10.4
ZUSAMMENFASSUNG...........................................................................................241
KAPITEL 11
MINIATURISIERTER, THERMISCH GEPULSTER
VOC/C02-SENSOR ZUR
LUFTGUETEDETEKTION.............................................................
245
OLAF KIESEWETTER, ALEXANDER KRAUSSER, NILS KIESEWETTER, JUERGEN MUELLER,
MARCUS BOSE, STEFAN SCHENK, MATTHIAS MAY
11.1
EINLEITUNG..........................................................................................................
245
11.2 SENSORPRINZIPIEN ZUR DETEKTION VON C 0 2 UND
VOC.........................................246
11.2.1 PHOTOAKUSTISCHES MESSPRINZIP ZUR C 02-DETEKTION
............................
246
11.2.2 METALLOXID(MOX)-GASSENSORELEMENT ZUR DETEKTION VON VOCS . . 249
11.3 MINIATURISIERTER VOC/C02-S E N SO
R..................................................................249
11.3.1 AUFBAU UND
FUNKTIONSWEISE...............................................................249
11.3.2 TECHNISCHE
PERFORMANCE.....................................................................253
11.4
MESSERGEBNISSE.................................................................................................
254
11.4.1 L AB O
RTESTS...........................................................................................254
11.4.2 PRAXISTESTS: LUFTQUALITAETSMESSUNGEN IM FAHRZEUGINNENRAUM. . . .
261
11.5 ZUSAMM
ENFASSUNG...........................................................................................265
KAPITEL 12
INTELLIGENTE INNENRAUM-TEMPERATURSENSORIK IM AUTOM OBIL
...........................
267
R. TRAPP, D. NAGEL, E. PANKRATZ
12.1
EINLEITUNG..........................................................................................................
267
12.2 MESSVERFAHREN ZUR ERMITTLUNG DER KABINENTEMPERATUR
..................................
268
12.2.1 ZWANGSBELUEFTETE
TEMPERATURMESSUNG...............................................269
12.2.2 MESSUNG DER INFRAROTSTRAHLUNG
...........................................................
269
12.2.3 SIMULATION DER KABINENTEMPERATUR
.....................................................
271
12.3
ITOS-SENSORSYSTEM.......................................................................................273
12.3.1
SENSORPRINZIP.......................................................................................273
12.3.2 KOMPENSATION DIREKTER SOLARSTRAHLUNG
..............................................
277
12.3.3 ITOS-ALGORITHMUS
..........................................................................
278
12.3.4 EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE.................................................................
279
12.3.4.1 M ESSAUFBAU
.......................................................................
279
12.3.4.2
MESSERGEBNISSE.................................................................
279
12.3.5 EINBAULAGE UND
BEWERTUNG.................................................................
282
12.3.6 ITOS MIT LIN-BUS IN TE RFA C E
...........................................................283
12.3.7 INTELLIGENTER IT O S
..........................................................................
285
12.3.8 TECHNISCHE
DATEN.................................................................................286
12.4
ZUSAMMENFASSUNG..........................................................................................
288
KAPITEL 13
SICHTWEITENSENSOR ZUR OPTIMIERUNG DER AUTOMATISCHEN LICHTFUNKTIONEN
IM
AUTOMOBIL..........................................................................................................
291
BENEDIKT BUETTNER, HANS-MICHAEL SCHMITT
13.1
EINLEITUNG..........................................................................................................291
13.1.1 M
OTIVATION..........................................................................................
291
13.1.2 FUNKTIONEN DES AUTOMATISCHEN F AH RLICH TS
........................................
292
13.1.3 DEFINITION
SICHTWEITE...........................................................................294
13.2 SICHTWEITENERKENNUNG - STAND DER
TECHNIK.....................................................294
13.3
SICHTWEITENSENSOR.............................................................................................
296
13.3.1
FUNKTIONSPRINZIP.................................................................................296
13.3.2 A
UFBAU................................................................................................
299
13.3.2.1 O P TIK
.................................................................................299
13.3.2.2 H ARDW ARE
..........................................................................
301
13.3.2.3
SOFTWARE..............................................................................302
13.3.2.4 M
ECHANIK...........................................................................303
13.4 EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE..............................................................................304
13.4.1
MESSAUFBAU..........................................................................................
304
13.4.2
MESSERGEBNISSE....................................................................................307
13.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
....................................................................
309
KAPITEL 14
SENSORIK FUER INTELLIGENTE STECKVERBINDER IM
AUTOMOBIL.................................... 311
FRANK ANSORGE, CHRISTIAN BAAR, IXCHEN ELIAS ILOSVAY, CHRISTOF
LANDESBERGER,
CHRISTOPH KUTTER
14.1
EINLEITUNG...........................................................................................................311
14.2 MOTIVATION UND
INNOVATIONSPOTENTIAL...............................................................312
14.3 ANFORDERUNGEN UND ANWENDUNGEN INTELLIGENTER ELEKTRISCHE
STECKVERBINDER.................................................................................................
313
14.3.1
DEFINITION..............................................................................................
313
14.3.2
ANFORDERUNGEN.....................................................................................313
14.3.3 STECKVERBINDER FUER ANWENDUNGEN IN HOEHEREN
LEISTUNGSBEREICHEN..............................................................................
315
14.4 KONTAKTPHYSIKALISCHE G
RUNDLAGEN..................................................................316
14.4.1 ENGEWIDERSTAND UND RUHENDER
KONTAKT............................................... 316
14.5
SENSORIK..............................................................................................................319
14.5.1 STROM
SENSORIK.....................................................................................320
14.5.1.1 SHUNTS
.................................................................................
320
14.5.1.2
HALL-SENSOREN.....................................................................320
14.5.1.3
FLUXGATE-SENSOREN...............................................................322
14.5.2
TEMPERATUR-SENSORIK...........................................................................
322
14.5.3 INTRINISCH-INHAERENTE
SENSORIK...............................................................323
14.6
PACKAGING-TECHNOLOGIE.....................................................................................324
14.7 ERWARTETE
DEGRADATIONSEFFEKTE........................................................................
326
14.8 ZUSAMM
ENFASSUNG...........................................................................................326
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