Verfügbarkeit: Expertenwissen Kfz-Elektrik, Elektronik

Expertenwissen Kfz-Elektrik, Elektronik:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteiligte Personen:	Herner, Anton 1960- (VerfasserIn), Riehl, Hans-Jürgen 1952- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Würzburg Vogel Communications Group 2022
Ausgabe:	1. Auflage
Schlagwörter:	Fahrerassistenzsystem Kraftfahrzeugelektronik Kraftfahrzeugelektrik Kraftfahrzeug Kraftfahrzeughandwerk Motorsteuerung Bordnetz Mechatronik Steuerungssystem Meisterprüfung Regelungssystem Datenübertragung Systemanalyse Signalflussplan Digitaltechnik Datenaustausch Kfz Werkstattoszilloskop Datenbussystem Zündsystem Einspritzsystem Sicherheitssystem Diebstahlschutz CAN-Bus On-Board-Diagnose Systemdiagnose Motormanagement Sicherheitselektronik Kfz-Betrieb Elektronik Komfortelektronik Fahrerinformationssystem Hybridsystem Meisterprüfung Multimeter MOST-Bus Elektrische Grundgrößen Schaltpläne Messwerterfassung Elektrische Grundschaltungen Systemanalyse Elektrik
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Beschreibung:	Auf dem Umschlag: Ein Fachbuch von AutoFachmann Neuausgabe des bisherigen Werks: Herner, Anton: Elektrik, Elektronik
Umfang:	xx, 826 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783834334978 3834334979

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adam_text	VII INHALTSVERZEICHNIS VORWORT ................................................................................................................ V 1 DATENBUSSYSTEME .............................................................................. 1 1.1 BEISPIEL EINES AKTUELLEN BUSSTRUKTURPLANES ................................... 1 1.2 ENTWICKLUNG DER ELEKTRONISCHEN SYSTEME UND NOTWENDIGKEIT VON BUSSYSTEMEN ..................................................... 3 1.3 GRUNDLAGEN DER VERSCHIEDENEN BUSSYSTEME ............................ 5 1.4 CAN-BUS ............................................................................................... 9 1.4.1 SIGNALAUFPRAEGUNG ........................................................................ 9 1.4.2 KOMMUNIKATIONSABLAUF .............................................................. 13 1.4.3 DIAGNOSE ...................................................................................... 16 1.4.4 CAN FD ........................................................................................ 19 1.5 LIN-BUS .......................................................................... 20 1.6 OPTISCHE DATENBUSSYSTEME ............................................................... 23 1.6.1 SIGNALUEBERTRAGUNG UEBER LICHTWELLENLEITER ................................. 23 1.6.2 MOST-BUS ..................................................................................... 26 1.6.3 DIAGNOSE MOST-BUS ................................................................... 27 1.6.4 BYTEFLIGHT ..................................................................................... 28 1.7 BLUETOOTH ...... 29 1.8 FLEXRAY ................................................................................................ 30 1.9 ETHERNET IM KFZ .................................................................................. 32 1.10 LESEN UNSERES ALS BEISPIEL GEWAEHLTEN BUSSTRUKTURPLANES ............. 33 1.11 PROGRAMMIEREN, CODIEREN, PERSONALISIEREN, INDIVIDUALISIEREN ....... 39 2 BORDNETZMANAGEMENT UND BORDNETZSTRUKTUREN 47 2.1 BORDNETZSTRUKTUREN .......................................................................... 47 2.1.1 12-VOLT-BORDNETZ MIT EINER BATTERIE ........................................... 47 2.1.2 EINSPANNUNGSBORDNETZ MIT ZWEI BATTERIEN .............................. 49 2.1.3 ZWEISPANNUNGSBORDNETZ MIT 48-VOLT-TEILBORDNETZ .................. 51 2.2 ELEKTRISCHES ENERGIEMANAGEMENT / BORDNETZMANAGEMENT ........ 53 2.3 AKTUELLE BESTANDTEILE DES BORDNETZES IM DETAIL ........................... 56 2.3.1 BATTERIESENSOR ............................................................................ 56 2.3.2 FAHRZEUGGENERATOREN ................................................................ 57 2.3.3 AKTUELLE ENTWICKLUNGEN (STARTERGENERATOR) .............................. 58 2.3.4 BATTERIEN ..................................................................................... 60 VIII INHALTSVERZEICHNIS 3 ELEKTRONISCHE MOTORSTEUERUNG 65 3.1 MOTORELEKTRONIK FUER BENZIN-DIREKTEINSPRITZER ............................... 66 3.1.1 SYSTEMUEBERSICHT UND BESCHREIBUNG EINER DIGITALEN MOTORELEKTRONIK EINES BENZIN-DIREKTEINSPRITZERS ..................... 66 3.1.2 EIN UND AUSGANGSSIGNALE IM DETAIL, IHRE BEDEUTUNG FUER DIE FUNKTION UND AUSWIRKUNG IM FEHLERFALL ....................... 69 3.2 MOTORELEKTRONIK FUER DIESEL-DIREKTEINSPRITZER ................................ 75 3.2.1 SPEICHEREINSPRITZSYSTEM - COMMON RAIL FUER DIESELMOTOREN ... 75 3.2.2 MASSNAHMEN ZUR ABGASREDUZIERUNG BEI DIESELMOTOREN .......... 82 3.3 EUROPAEISCHE ON-BOARD-DIAGNOSE (E-OBD) ....................................... 84 3.4 ALTERNATIVE ANTRIEBE MIT GAS ........................................................... 86 3.4.1 EINFUEHRUNG UND BEGRIFFSDEFINITIONEN ......................................... 86 3.4.2 ERDGASANTRIEB .............................................................................. 88 3.4.3 AUTOGASANLAGEN UND NACHRUESTUNGEN ....................................... 93 3.4.4 GESETZLICHE ANFORDERUNGEN ....................................................... 95 3.5 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER ELEKTRONISCHEN ZUENDUNG ................. 96 3.5.1 KONTAKTLOS GESTEUERTE ZUENDUNG ................................................. 96 3.5.1.1 INDUKTIVE SIGNALAUSLOESUNG BEI DER TRANSISTORSPULENZUENDUNG ........................................ 99 3.5.1.2 SIGNALAUSLOESUNG DURCH HALLGEBER ........................... 99 3.5.1.3 FEHLERSUCHE AN KONTAKTLOS GESTEUERTEN ZUENDANLAGEN ............................................................... 101 3.5.2 ELEKTRONISCHE ZUENDUNG ................................................................ 104 3.5.2.1 FUNKTIONSSCHEMA MIT EIN UND AUSGAENGEN AM STEUERGERAET ......................................................... 105 3.5.2.2 DIE EINGANGSSIGNALE DER ELEKTRONISCHEN ZUENDUNG .................................................................... 106 3.5.2.3 AUSGANGSSIGNALE UND HINWEISE ZUR FEHLERSUCHE ... 110 3.5.3 VOLLELEKTRONISCHE ZUENDUNG ...........................................................110 3.5.3.1 AUFBAU UND VORTEILE DER RUHENDEN HOCHSPANNUNGSVERTEILUNG ....................................... 110 3.5.3.2 RUHENDE HOCHSPANNUNGSVERTEILUNG UEBER DOPPELFUNKENSPULEN ................................................ 111 3.5.3.3 ZUENDSTROMRUECKMELDUNG BEI DER RUHENDEN HOCHSPANNUNGSVERTEILUNG ....................................... 112 3.5.3.4 HINWEISE ZUR FEHLERSUCHE ........................................ 113 3.6 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER BENZINEINSPRITZSYSTEME .................... 114 3.6.1 KONTINUIERLICHE EINSPRITZUNG (K-JETRONIC) ....................................114 3.6.1.1 FUNKTIONSBESCHREIBUNG UND SYSTEMUEBERSICHT ........ 114 3.6.1.2 BAUTEILE UND IHRE FUNKTIONSWEISE ............................116 3.6.1.3 ZUSAETZLICHE ELEKTRISCH GESTEUERTE BAUTEILE .............. 123 3.6.1.4 ELEKTRISCHE SCHALTUNG ................................................124 3.6.1.5 K-JETRONIC MIT LAMBDAREGELUNG .............................. 125 3.6.2 KE-JETRONIC ....................................................................................126 INHALTSVERZEICHNIS IX 3.6.2.1 EINGANGSSIGNALE UND DEREN BEDEUTUNG FUER DIE ELEKTRONISCHE STEUERUNG .......................................... 127 3.6.2.2 BEEINFLUSSUNG DER EINSPRITZMENGE DURCH DEN ELEKTROHYDRAULISCHEN DRUCKSTELLER ............................ 129 3.6.3 INTERMITTIERENDE EINSPRITZUNG (L-JETRONIC) ...................................130 3.6.3.1 ALLGEMEINE FUNKTIONSBESCHREIBUNG .......................... 130 3.6.3.2 BAUTEILE UND IHRE FUNKTIONEN .................................... 131 3.6.3.3 STEUERGERAETEFUNKTIONEN ............................................140 3.6.3.4 GESAMTUEBERSICHT MIT SCHALTPLAN .............................. 142 3.6.4 MONO-JETRONIC .............................................................................. 144 3.6.4.1 KRAFTSTOFFSYSTEM ......................................................... 145 3.6.4.2 EINGANGSSIGNALE ZUR ERFASSUNG DES BETRIEBSZUSTANDES ..................................................... 147 3.6.4.3 STEUERGERAETEFUNKTIONEN UND AUSGANGSSIGNALE ....148 3.7 LAMBDA-REGELUNG ................................................................................ 150 3.7.1 GEMISCHADAPTION ......................................................................... 152 3.7.2 AUFBAU UND FUNKTION DER LAMBDASONDE .................................... 152 3.7.3 TITANDIOXID-LAMBDASONDE ............................................................ 155 3.7.4 PLANARSONDE ..................................................................................156 3.7.5 PLANARE BREITBAND-LAMBDASONDE .................................................156 3.8 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER ELEKTRONISCH GEREGELTEN DIESELEINSPRITZSYSTEME .............................................................. 157 3.8.1 ALLGEMEINE BESCHREIBUNG MIT SYSTEMUEBERSICHT .......................... 158 3.8.2 EINGANGSSIGNALE IM DETAIL UND IHR EINFLUSS AUF DIE FUNKTION ... 159 3.8.3 ANSTEUERUNG DER VERSCHIEDENEN EINSPRITZPUMPEN UND SONSTIGE AUSGANGSSIGNALE ........................................................... 161 3.8.4 DIESELDIREKTEINSPRITZUNG MIT EINER RADIALKOLBEN VERTEILEREINSPRITZPUMPE ..............................................................166 3.8.5 DIESELDIREKTEINSPRITZUNG MIT EINZELPUMPENSYSTEMEN (PUMPE-DUESE-EINHEIT, PUMPE-LEITUNG-DUESE) ............................ 168 ELEKTRONISCHE GETRIEBESTEUERUNG...... ....... 171 4.1 ALLGEMEINE SYSTEMBESCHREIBUNG ...................................................... 171 4.2 ELEKTROHYDRAULISCHE AUTOMATIKGETRIEBE-STEUERUNG ........................ 173 4.3 STUFENLOSES AUTOMATIKGETRIEBE .......................................................... 179 4.4 AUTOMATISIERTE SCHALTGETRIEBE UND DOPPELKUPPLUNGSGETRIEBE ... 182 ELEKTRISCHE UND ELEKTRIFIZIERTE ANTRIEBE 187 5.1 ELEKTRISCHER ANTRIEB ............................................................................ 187 5.1.1 KOMPONENTEN UND BORDNETZ EINES BEVS ....................................188 5.1.2 ELEKTROMOTOREN ............................................................................ 191 5.1.3 LEISTUNGS UND STEUERELEKTRONIK (INVERTER/KONVERTER) ................. 192 5.1.4 HOCHVOLTBATTERIE ........................................................................... 193 5.1.5 HEIZUNG UND KUEHLUNG ................................................................. 194 X INHALTSVERZEICHNIS 5.1.6 BREMSEN UND REKUPERATION ...................................................... 196 5.1.7 LADEN .................................................................................. 197 5.1.7.1 LADEARTEN ................................................................ 197 5.1.7.2 LADESTECKER UND LADEANSCHLUESSE .......................... 197 5.1.7.3 LADESTEUERUNG UND KOMMUNIKATION IM UND MIT DEM FAHRZEUG ....................................................... 199 5.1.7.4 SICHERHEITSKONZEPT ...................................... 200 5.1.8 BEV MIT RANGE EXTENDER (REX) ................................................ 201 5.2 SICHERHEITSHINWEISE FUER ARBEITEN AN HOCHVOLTSYSTEMEN ............... 201 5.2.1 WARNKENNZEICHNUNGEN ............................................................ 201 5.2.2 QUALIFIKATION FUER HV ................................................................. 203 5.2.3 SICHERHEITSPRINZIPIEN UND TECHNISCHE SCHUTZMASSNAHMEN .... 204 5.2.3.1 EIGENSICHERHEIT VON HOCHVOLT-FAHRZEUGEN .......... 204 5.2.3.2 VORGEHENSWEISE BEI ARBEITEN AN HV-FAHRZEUGEN ...................................................... 205 5.2.3.3 ALLGEMEINE HINWEISE FUER ARBEITEN AN HV-FAHRZEUGEN ...................................................... 207 5.3 HYBRIDSYSTEME .................................................................................... 208 5.3.1 EINTEILUNG DER VERSCHIEDENEN ARTEN VON HYBRIDSYSTEMEN .... 208 5.3.1.1 MICRO-HYBRID ......................................................... 209 5.3.1.2 MILD HYBRID ............................................................ 210 5.3.1.3 FULL HYBRID (HEV) UND PLUG-IN-HYBRID (PHEV) ...... 212 5.3.2 TOYOTA PRIUS ALS BEISPIEL FUER EINEN LEISTUNGSVERZWEIGTEN HYBRIDEN .................................................................................. 212 5.3.3 PARALLELER HYBRIDANTRIEB .............................................................. 214 5.4 BRENNSTOFFZELLENANTRIEB ..................................................................... 214 5.5 EXKURS: NEFZ/WLTP ............................................................................................... 216 6 FAHRDYNAMISCHE REGELSYSTEME................................... .......... 219 6.1 FAHRSTABILITAETSREGELUNG ......................................................................219 6.1.1 ANTI-BLOCKIER-SYSTEM (ABS) ...................................................... 219 6.1.1.1 GRUNDSAETZLICHE FUNKTIONEN DES ABS UND ALLGEMEINER AUFBAU .................................................. 220 6.1.1.2 RADDREHZAHLFUEHLER .................................................... 221 6.1.1.3 GESCHLOSSENES SYSTEM MIT 2/2-MAGNETVENTILEN .............................................. 223 6.1.2 ANTRIEBSSCHLUPFREGELUNG .......................................................... 226 6.1.3 FUNKTIONSBESCHREIBUNG DER FAHRSTABILITAETSREGELUNG .............. 228 6.1.4 EIN-UND AUSGANGSSIGNALE ........................................................ 231 6.2 GEREGELTE SPERREN ................................................................................ 237 6.2.1 EIN-UND AUSGAENGE AM STEUERGERAET ........................................ 238 6.2.2 ELEKTROHYDRAULISCHE UND ELEKTROMAGNETISCHE SPERREN ........... 240 6.2.3 SYSTEMSCHALTPLAN GEREGELTE SPERREN ........................................ 243 6.3 ELEKTRONISCHE DAEMPFERKRAFTVERSTELLUNG ........................................... 245 6.4 HISTORISCHE ENTWICKLUNGEN .................................................................249 6.4.1 GESCHLOSSENES ANTIBLOCKIERSYSTEM MIT 3/3-MAGNETVENTILEN ................................................................. 249 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.4.2 OFFENES ANTIBLOCKIERSYSTEM MIT 2/2-MAGNETVENTILEN ............... 252 6.4.3 DIE ERSTEN ANTRIEBSSCHLUPF-REGELUNGEN MIT 3/3-MAGNETVENTILEN ................................................................. 254 6.4.4 SCHALTPLAN EINER OFFENEN ANTRIEBSSCHLUPFREGELUNG MIT 2/2-MAGNETVENTILEN ................................................................. 258 LICHTSYSTEME 261 7.1 BELEUCHTUNG VORNE ............................................................................. 261 7.1.1 VERNETZUNG UND MOEGLICHE FUNKTIONEN EINES AKTUELLEN MATRIX-LED-SCHEINWERFER-SYSTEMS .......................................... 261 7.1.2 VERSCHIEDENE KOMPONENTEN UND FUNKTIONEN IM DETAIL ....... 263 7.2 BELEUCHTUNG HINTEN ............................................................................. 271 7.3 BELEUCHTUNG INNEN ............................................................................... 272 7.4 SERVICEHINWEISE UND BEGRIFFE RUND UMS LICHT (VON A BIS Z) .......... 274 ELEKTRONISCHE EINPARKHILFEN --------------------------------------------------- 277 8.1 FUNKTIONSWEISE DER ELEKTRONISCHEN EINPARKHILFE ............................ 277 8.2 RUECKFAHRKAMERA ................................................................................... 282 8.3 PARKASSISTENT ........................................................................................ 283 8.4 FERNGESTEUERTES EINPARKEN ................................................................ 286 PASSIVE SICHERHEITSSYSTEME (PYROTECHNISCHE RUECKHALTESYSTEME) 291 9.1 AKTUELLES SYSTEM ................................................................................. 291 9.2 FUNKTION UND BAUTEILE DES FAHRER UND BEIFAHRERAIRBAGS ............... 294 9.3 SEITENAIRBAG ......................................................................................... 300 9.4 KOPFAIRBAG/WINDOWBAG ..................................................................... 303 9.5 KNIEAIRBAG ............................................................................................. 305 9.6 PYROTECHNISCHER GURTSTRAFFER ............................................................... 305 9.7 AIRBAG-GURTE ........................................................................................ 309 9.8 AKTIVE KOPFSTUETZE ................................................................................ 310 9.9 KOMPAKT-AIRBAG (EUROBAG) ................................................................. 310 9.10 FUSSGAENGERSCHUTZ ................................................................................. 312 9.11 SYSTEMUEBERWACHUNGUNDSICHERHEITSVORSCHRIFTEN .......................... 313 10 SYSTEME DER SICHERHEITS UND KOMFORTELEKTRONIK 319 10.1 HEIZ UND KLIMAREGELUNG .................................................................... 319 10.1.1 ALLGEMEINE FUNKTIONSWEISE UND SYSTEMAUFBAU .................... 319 10.1.2 FUNKTIONSPRINZIP EINER KLIMAANLAGE ........................................ 322 10.1.3 EIN-UND AUSGANGSSIGNALE UND DEREN WIRKUNGSWEISE ........... 324 10.1.4 SCHALTPLAN .................................................................................... 329 10.1.5 SICHERHEITSHINWEISE/-VORSCHRIFTEN ............................................... 331 10.1.6 SERVICEARBEITEN AN KLIMAANLAGEN (EVAKUIEREN, BEFUELLEN, WARTEN UND LECKSUCHE) .............................................................. 333 XII INHALTSVERZEICHNIS 10.2 ZUSATZHEIZUNGSSYSTEME ..................................................................... 337 10.2.1 VERSCHIEDENE VARIANTEN .............................................................. 337 10.2.1.1 ELEKTRISCHE HEIZUNG BEI EINEM ELEKTRO-/HYBRIDFAHRZEUG ........................................... 338 10.2.1.2 KRAFTSTOFFBETRIEBENE ZUHEIZER / STANDHEIZUNG ........... 342 10.2.2 FUNKTION DES KRAFTSTOFFBETRIEBENEN HEIZGERAETES ....................... 344 10.2.3 HINWEISE FUER DIE NACHRUESTUNG EINER STANDHEIZUNG UND GESETZLICHE VORSCHRIFTEN .............................................................. 345 10.2.4 DIAGNOSE UND SCHALTPLAN EINER STANDHEIZUNG ............................ 347 10.3 DIEBSTAHLSCHUTZSYSTEME ..................................................................... 349 10.3.1 ZENTRALVERRIEGELUNGEN .................................................................. 349 10.3.2 ELEKTRONISCHE WEGFAHRSICHERUNGEN ............................................ 353 10.3.3 DIEBSTAHL ALARMANLAGEN .............................................................. 355 10.3.3.1 SYSTEMBESCHREIBUNG UND NOTWENDIGKEIT ............... 355 10.3.3.2 EIN-UND AUSGANGSSIGNALE IM DETAIL ..................... 357 10.3.4 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER DIEBSTAHLSCHUTZSYSTEME ................ 359 10.3.4.1 ZENTRALVERRIEGELUNG MIT PNEUMATISCHEN STELLELEMENTEN .......................................................... 359 10.3.4.2 ZENTRALVERRIEGELUNG MIT ELEKTRISCHEN STELLMOTOREN 363 10.3.4.3 BEISPIEL EINER NACHGERUESTETEN WEGFAHRSICHERUNG .................................................... 366 10.4 REIFENDRUCKKONTROLLSYSTEME ..............................................................368 10.4.1 INDIREKT MESSENDE REIFENDRUCKKONTROLLSYSTEME .................... 368 10.4.2 DIREKT MESSENDE REIFENDRUCKKONTROLLSYSTEME ............................ 369 11 INTEGRIERTE FAHRERINFORMATIONS UND ASSISTENZSYSTEME........... 373 11.1 ALLGEMEINES ZU FAHRERINFORMATIONSSYSTEMEN ......................... .....373 11.2 VERSCHIEDENE EINGABEMOEGLICHKEITEN UND EINGANGSSIGNALE ........... 375 11.3 ANZEIGE UND WIEDERGABE ................................................................. 379 11.4 NAVIGATIONSSYSTEME .......................................................................... 381 11.4.1 ALLGEMEINES .................................................................................. 381 11.4.2 POSITIONSBESTIMMUNG UND ROUTENBERECHNUNG .......................... 381 11.4.3 KOMPONENTEN UND TECHNIK IM FAHRZEUG ............................... 383 11.4.4 MOEGLICHE FUNKTIONEN .................................................................... 385 11.4.5 MOEGLICHE FEHLFUNKTIONEN UND DEREN URSACHEN .......................... 387 11.5 AKTUELLE FAHRERASSISTENZSYSTEME ...................................................... 388 11.5.1 SENSOREN UND SYSTEMZUSAMMENHAENGE ................................. 389 11.5.2 SPURVERLASSENSWARNUNG, AKTIVER TOTWINKEL-ASSISTENT, SEITENKOLLISIONSWARNUNG UND SPURHALTEASSISTENT ..................... 391 11.5.2.1 AKTIVER SPURWECHSEL-ASSISTENT ................................ 392 11.5.3 ATTENTION ASSIST UND AKTIVER NOTHALT-ASSISTENT .......................... 394 11.5.4 COLLISION PREVENTION ASSIST, KREUZUNGS-ASSISTENT, AUSWEICH-ASSISTENT, PRE-SAFE PLUS ............................................. 396 11.5.5 VERKEHRSZEICHENERKENNUNG, FALSCHFAHRWARNUNG, VORFAHRTWARNUNG, PERSONENWARNUNG USW .................................. 398 INHALTSVERZEICHNIS XIII 11.5.6 NACHTSICHTASSISTENT .................................................................... 399 11.5.7 SYSTEM UND FUNKTIONSGRENZEN DER ASSISTENZSYSTEME, HINWEISE ZUR FEHLERSUCHE .......................................... 400 12 AUTONOMES FAHREN 403 12.1 DIE VERSCHIEDENEN STUFEN DES AUTONOMEN FAHRENS ....................... 404 12.2 SENSOREN, KARTEN UND SOFTWARE ....................................................... 405 12.3 PROBLEME, UEBERLEGUNGEN UND OFFENE THEMEN ............................... 409 13 TELEFON UND TELEMATIK ...415 13.1 AKTUELLES TELEFONSYSTEM ..................................................................415 13.2 AKTUELLE TELEFON UND TELEMATIKFUNKTIONEN ...................................417 13.2.1 TELEFONFUNKTIONEN ........................................................................ 417 13.2.2 VERKEHRSTELEMATIK ......................................................................... 417 13.2.3 NOTRUFFUNKTION ............................................................................. 419 13.2.4 ONLINE-DIENSTE ............................................................................. 420 13.2.5 FAHRZEUGSPEZIFISCHE TELEMATIKFUNKTIONEN .................................. 421 13.3 GRUNDLAGEN DES MOBILFUNKTELEFONS ................................................ 424 13.4 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DES AUTOTELEFONS ................................ 425 13.4.1 ALLGEMEINE INFORMATIONEN .......................................................... 425 13.4.2 FESTEINBAU UND HANDYVARIANTE IM FAHRZEUG INTEGRIERT STAND ENDE DER 1990ER-JAHRE ..................................................... 426 13.4.3 EINFACHE HANDYNACHRUESTUNG ANFANG 2000ER ............................. 429 13.4.4 FESTEINBAU MIT INTEGRATION IN FAHRERINFORMATIONSSYSTEME ANFANG 2000ER ............................................................................ 430 13.4.5 TELEFON MIT BLUETOOTH-TECHNIK UND INTEGRIERT IN FAHRERINFORMATIONSSYSTEME CA. 2005 BIS 2011 .......................... 432 14 ELEKTRISCHE GRUNDGROESSEN -------------------------------------------------------- 435 14.1 ATOMAUFBAU ....................................................................................... 435 14.2 SPANNUNG ........................................................................................... 437 14.3 STROM ................................................................................................... 438 14.4 WIDERSTAND ......................................................................................... 440 14.5 MOEGLICHKEITEN DER SPANNUNGSERZEUGUNG .......................................442 14.6 WIRKUNGEN DES ELEKTRISCHEN STROMS ................................................. 445 14.7 SICHERHEITSBESTIMMUNGEN ................................................................. 448 14.7.1 NERVENSCHAEDIGUNG ....................................................................... 448 14.7.2 BLENDGEFAHR ................................................................................. 450 14.7.3 VERBRENNUNGEN ........................................................................... 451 14.7.4 ANSTOSS UND SCHNITTGEFAHR ......................................................... 451 14.7.5 ERSTE HILFE BEI STROMUNFAELLEN ....................................................... 451 14.8 SPANNUNGSARTEN .................................................................................452 XIV INHALTSVERZEICHNIS 15 SCHALTPLAENE ...... 455 15.1 BAUTEILE UND AUFBAU EINES STROMKREISES ....................................... 455 15.2 SCHALTZEICHEN ..................................................... 457 15.3 ARBEITEN MIT SCHALTPLAENEN ............................................................... 459 15.3.1 EINTEILUNG DER SCHALTPLAENE .......................................................... 459 15.3.2 UEBERSICHTSSCHALTPLAN .................................................................... 459 15.3.3 UNTERSCHEIDUNG NACH ANORDNUNG DER SCHALTZEICHEN .............. 460 15.4 KENNZEICHNUNG ELEKTRISCHER GERAETE ................................................ 461 15.5 KLEMMENBEZEICHNUNGEN IM SCHALTPLAN ..........................................463 15.6 LEITUNGSFARBEN IM SCHALTPLAN ................................................. 465 15.7 ANSCHLUSSPLAN ........................................................ 466 15.8 LESEN VON SCHALTPLAENEN .................................................................... 467 15.9 SYSTEMARCHITEKTUR MODERNER FAHRZEUGE ....................................... 469 15.10 LAGE VON KOMPONENTEN IM KRAFTFAHRZEUG ..................................... 470 16 MESSWERTERFASSUNG MIT DEM MULTIMETER 473 16.1 MULTIMETERARTEN ................................................................................ 473 16.2 BEZEICHNUNGEN AM ANALOG-MULTIMETER ......... 475 16.3 BEZEICHNUNGEN AM DIGITAL-MULTIMETER ........................................... 476 16.4 TOLERANZANGABEN BEI MULTIMETERN .................................................. 478 16.4.1 ANALOGE MULTIMETER ..................................................................... 478 16.4.2 DIGITALE MULTIMETER ...................................................................... 478 16.4.3 UMRECHNUNGSTABELLEN ................................................................... 479 16.5 FEHLERSUCHE MIT HILFE DER SPANNUNGSMESSUNG ............................... 480 16.6 FEHLERSUCHE MIT HILFE DER STROMMESSUNG ....................................... 486 16.7 FEHLERSUCHE MIT HILFE DER WIDERSTANDSMESSUNG .......... 491 16.8 WIDERSTANDSMESSUNGEN BEI KLEINEN WIDERSTAENDEN ...................... 499 16.9 ARBEITEN MIT FEHLERSUCHPROGRAMMEN ............................................. 503 17 ELEKTRISCHE GRUNDLAGEN 507 17.1 OHMSCHES GESETZ ............................................................................... 507 17.2 MECHANISCHE ARBEIT, ENERGIE UND LEISTUNG .................................... 510 17.3 ELEKTRISCHE ARBEIT, ENERGIE UND LEISTUNG ........................................ 512 17.4 SPANNUNGSVERLUST .............................................................................. 514 17.4.1 SPANNUNGEN IM GESCHLOSSENEN STROMKREIS ................................ 514 17.4.2 SPANNUNGEN IM GEOEFFNETEN STROMKREIS ..................................... 515 17.4.3 EINFLUSS EINES ZUSAETZLICHEN VERBRAUCHERS AUF DEN SPANNUNGSFALL IN DEN ZULEITUNGEN .............................................. 516 17.5 SPEZIFISCHER WIDERSTAND EINES LEITERS ............................................. 517 17.6 REIHENSCHALTUNG - PARALLELSCHALTUNG ............................................... 518 17.6.1 REIHENSCHALTUNG ............................................................................ 518 17.6.2 PARALLELSCHALTUNG .......................................................................... 520 17.6.3 UEBERSICHT ........................................................................................ 523 INHALTSVERZEICHNIS XV 17.7 GEMISCHTE SCHALTUNGEN .................................................................... 523 17.7.1 ERWEITERTE REIHENSCHALTUNG ......................................................... 524 17.7.2 ERWEITERTE PARALLELSCHALTUNG ......................................................... 525 17.8 SPANNUNGSTEILER, POTENTIOMETER .......... 527 17.8.1 UNBELASTETER SPANNUNGSTEILER .....................................................527 17.8.2 BELASTETER SPANNUNGSTEILER .......................................................... 528 17.9 KONDENSATOR ....................................................................................... 529 17.9.1 KONDENSATOR ALS LADUNGSSPEICHER ............................................... 529 17.9.1.1 AUFBAU ....................................................................... 529 17.9.1.2 VERHALTEN ................................................................... 530 17.9.1.3 STROMRICHTUNG ........................................................... 531 17.9.1.4 LADE UND ENTLADEZEIT DES KONDENSATORS ................532 17.9.1.5 BAUARTEN UND SCHALTZEICHEN ....................................533 17.9.1.6 REIHENSCHALTUNG UND PARALLELSCHALTUNG VON KONDENSATOREN ..........................................................533 17.9.2 KONDENSATOR ALS LADUNGSSPEICHER IM KFZ .................................. 535 17.9.2.1 KONDENSATOR ZUR GLAETTUNG DER SPANNUNG IM KFZ .. 535 17.9.2.2 KONDENSATOREN IM AIRBAG-STEUERGERAET .................... 535 17.9.2.3 KONDENSATOREN IM ZWISCHENKREIS VON HV-FAHRZEUGEN .......................................................... 535 17.9.2.4 VERSTAERKERANLAGE ...................................................... 536 17.9.2.5 FAHRZEUGE MIT START-STOPP-SYSTEMEN .....................537 17.9.3 KONDENSATOR IM WECHSELSTROMKREIS ......................................... 538 17.10 INDUKTIVITAET .......................................................................................... 539 17.10.1 MAGNETISMUS ............................................................................. 539 17.10.2 ERDE ALS MAGNETFELD ....................................................................542 17.10.3 MAGNETFELD STROMDURCHFLOSSENER LEITER ....................................542 17.11 MAGNETISCHE INDUKTION ...................................................................... 543 17.11.1 INDUKTION DER BEWEGUNG ..........................................................543 17.11.2 INDUKTION DER RUHE ....................................................................545 17.12 SPULE .................................................................................................... 546 17.12.1 SELBSTINDUKTION BEIM EINSCHALTEN EINER SPULE .......................... 546 17.12.2 SELBSTINDUKTION BEIM AUSSCHALTEN EINER SPULE ..........................547 17.12.3 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) .............................. 548 17.12.4 ANWENDUNGSBEISPIELE IM KFZ: ELEKTROMAGNETISCHES EINSPRITZVENTIL .............................................................................. 549 17.13 RELAIS ..................................... 550 17.13.1 ARBEITSWEISE ............................................................................... 550 17.13.2 BAUARTEN ..................................................................................... 554 17.13.3 PRINZIPIELLER AUFBAU EINES REEDRELAIS ........................................ 554 17.13.4 BEISPIELE FUER DEN EINSATZ VON REEDRELAIS IM KRAFTFAHRZEUG .....555 17.13.5 FEHLERSUCHE IN EINER RELAISSCHALTUNG ........................................ 557 17.13.6 SCHUETZE IN ELEKTRISCH ANGETRIEBENEN FAHRZEUGEN .................... 561 17.14 MOTOR UND GENERATORPRINZIP ........................................................... 562 17.14.1 MOTORPRINZIP .............................................................................. 562 17.14.2 GENERATORPRINZIP .......................................................................565 17.14.3 BAUARTEN VON ELEKTROMASCHINEN ............................................... 566 XVI INHALTSVERZEICHNIS 17.14.3.1 GLEICHSTROMMASCHINEN -FREMDERREGT ................... 567 17.14.3.2 GLEICHSTROMMASCHINEN - PERMANENTREGT ............... 567 17.14.3.3 WECHSELSTROMMASCHINEN - GENERATOR ................... 568 17.14.3.4 WECHSELSTROMMASCHINE-ASYNCHRONMASCHINEN ...570 17.14.3.5 WECHSELSTROMMASCHINE - SYNCHRONMASCHINEN ... 571 17.14.3.6 WECHSELSTROMMASCHINE - RELUKTANZMOTOR ............573 17.14.3.7 BEZEICHNUNG UND KENNZEICHNUNG DER ELEKTROMASCHINEN ..................................................... 575 17.14.3.8 WECHSELSTROMMOTOREN ALS ANTRIEB IN ELEKTROFAHRZEUGEN .................................................... 576 17.14.3.8.1 MOTOR .................................................. 576 17.14.3.8.2 SPANNUNGSWANDLER ............................ 576 17.14.3.8.3 LEISTUNGSELEKTRONIK ZUR ANSTEUERUNG DER ELEKTROMASCHINE .......................... 578 17.14.3.8.4 VERGLEICH: ELEKTROMOTOR VERBRENNUNGSMOTOR .......................... 578 17.14.3.8.5 SONDERFORMEN VON MOTOREN IM KFZ ................................................. 579 GRUNDSCHALTUNGEN DER ELEKTRONIK ............................................ 581 18.1 DIODE .................................................................................................... 581 18.1.1 DIODE ALS ELEKTRISCHES VENTIL ......................................................... 581 18.1.2 DIODENPRUEFUNG .............................................................................. 585 18.1.3 ANWENDUNGEN DER DIODE - GLEICHRICHTUNG VON WECHSELSTROEMEN .......................................................................... 586 18.1.3.1 EINWEG-GLEICHRICHTUNG .............................................. 586 18.1.3.2 ZWEIWEG ODER BRUECKENGLEICHRICHTUNG .................... 587 18.1.3.3 GLEICHRICHTERSCHALTUNG MIT GLAETTUNG ....................... 588 18.1.4 BRUECKENSCHALTUNG ZUR DREHSTROMGLEICHRICHTUNG ....................... 588 18.1.5 DIODE ZUR ENTKOPPLUNG VON STROMKREISEN ................................. 589 18.1.6 DIODE ZUR UNTERDRUECKUNG VON INDUKTIONSSPANNUNGEN (FREILAUFDIODE) .............................................................................. 590 18.1.7 KENNZEICHNUNG VON DIODEN ......................................................... 591 18.2 ZENERDIODE .......................................................................................... 591 18.2.1 EIGENSCHAFTEN ................................................................................ 591 18.2.2 Z-DIODE IM UEBERSPANNUNGSSCHUTZRELAIS ......................................592 18.2.3 Z-DIODE ZUR SPANNUNGSSTABILISIERUNG ......................................... 593 18.2.4 Z-DIODE ZUR BEREICHSBEGRENZUNG (NULLPUNKTUNTERDRUECKUNG) .. 593 18.2.5 Z-DIODE ALS GLEICHRICHTERDIODE IM DREHSTROMGENERATOR ........... 594 18.3 TRANSISTOR ............................................................................................. 595 18.3.1 PRINZIPIELLE ARBEITSWEISE EINES TRANSISTORS .................................. 595 18.3.2 VERGLEICH: RELAIS-TRANSISTOR ........................................................ 598 18.3.3 TRANSISTOR ALS VERSTAERKER ............................................................... 599 INHALTSVERZEICHNIS XVII 19 18.4 FET-MOSFET ..................................................................................... 600 18.4.1 PRINZIPIELLE ARBEITSWEISE ............................................................ 601 18.4.2 VERGLEICH DER EIGENSCHAFTEN VON NORMALEN TRANSISTOREN UND MOSFET ............................................................................... 602 18.5 IGBT-TRANSISTOR ................................................................................... 603 18.6 TASTVERHAELTNIS ..................................................................................... 604 MESSEN MIT DEM OSZILLOSKOP .......................................... 607 19.1 PRINZIPIELLE ARBEITSWEISE EINES OSZILLOSKOPS .................................. 607 19.2 ANSCHLUSS EINES OSZILLOSKOPS ........................................................... 608 19.3 EINSTELLUNGEN AM OSZILLOSKOP .......................................................... 609 19.3.1 ZEITACHSE, ZEITABHAENGIGE DARSTELLUNG ......................................... 609 19.3.2 SPANNUNGSACHSE .......................................................................... 610 19.3.3 ANDERE BESCHRIFTUNGEN DER SPANNUNGS-UND ZEITACHSE ............ 611 19.3.4 TRIGGERN ......................................................................................... 611 19.3.4.1 TRIGGERPEGEL ............................................................. 611 19.3.4.2 TRIGGERFLANKE ............................................................ 613 1 9.3.4.3 VERSCHIEBUNG DER NULLLINIE DER X-ACHSE ................... 613 19.3.5 DC/AC-KOPPLUNG ......................................................................... 614 19.4 GRUNDBEGRIFFE DER OSZILLOSKOPDARSTELLUNG ..................................... 615 19.4.1 PERIODE ........................................................................................... 615 19.4.2 FREQUENZ ....................................................................................... 616 19.4.3 IMPULSDAUER .................................................................................. 616 19.4.4 TASTVERHAELTNIS ................................................................................ 617 19.5 VERGLEICH OSZILLOSKOP - MULTIMETER .................................................. 618 19.5.1 PULSIERENDE GLEICHSPANNUNGEN ................................................... 618 19.5.2 WECHSELSPANNUNGEN ................................................................... 618 19.5.3 MISCHSPANNUNGEN ........................................................................ 620 20 GRUNDLAGEN DER DIGITALEN SIGNALUEBERTRAGUNG ........................... 623 20.1 SYSTEMANALYSE UND SIGNALFLUSSPLAENE .............................................. 623 20.1.1 WIRKUNGSBEZOGENE ANALYSE ........................................................ 623 20.1.2 SYSTEM KRAFTFAHRZEUG .................................................................. 624 20.1.3 SIGNALFLUSSPLAN ............................................................................. 625 20.2 GRUNDLAGEN DER DIGITALTECHNIK ........................................................ 627 20.2.1 UNTERSCHEIDUNG: ANALOG - DIGITAL ............................................... 627 20.2.2 PRINZIP DER ANALOGEN UEBERTRAGUNG ............................................. 629 20.2.3 SCHALTLOGIK MIT HILFE DIGITALER GRUNDSCHALTUNGEN ...................... 632 20.2.4 LOGIKBAUSTEINE ALS VERARBEITUNGSGLIEDER .................................... 635 20.2.4.1 SIGNALPEGEL ............................................................... 635 20.2.4.2 SIGNALPEGEL IM KFZ .................................................... 636 20.2.5 LOGISCHE VERKNUEPFUNGEN ............................................................. 637 20.2.6 DUALES ZAHLENSYSTEM ................................................................... 643 20.3 DATENAUSTAUSCH IM KFZ ...................................................................... 646 20.3.1 BEISPIEL .......................................................................................... 648 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 20.3.2 INFORMATIONSVERARBEITUNG IM STEUERGERAET .................................. 649 20.3.3 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER .............................................................. 651 20.3.4 STECKVERBINDUNGEN ALS SCHWACHSTELLEN DES SYSTEMS ................ 653 20.3.5 EIGENDIAGNOSE .............................................................................. 654 20.4 DATENBUSSYSTEME ............................................................................... 663 20.4.1 ENTWICKLUNG DER ELEKTRONISCHEN SYSTEME ................................... 663 20.4.2 NOTWENDIGKEIT VON BUSSYSTEMEN ............................................... 664 20.4.3 UEBERSICHT DER BUSSYSTEME ............................................................ 665 20.4.4 CAN-BUS ....................................................................................... 665 20.4.4.1 SPANNUNGEN AM CAN CLASS-B ................................. 670 20.4.4.2 SPANNUNGEN AM CAN CLASS-C ................................ 671 20.4.4.3 EINFLUSS VON STOERSPANNUNGEN BEIM CAN-BUS ......... 671 20.4.4.4 ABSCHLUSSWIDERSTAND ................................................. 672 20.4.4.5 CAN IM SERVICE .......................................................... 672 20.4.4.6 CAN-FD ......................................................................... 673 20.4.5 LIN-BUS .......................................................................................... 674 20.4.6 OPTISCHE DATENBUSSYSTEME ......................................................... 675 20.4.6.1 SIGNALUEBERTRAGUNG UEBER LICHTWELLENLEITER ................ 676 20.4.6.2 VERGLEICH EINES OPTISCHEN NACHRICHTENSYSTEMS MIT EINEM KABELGEBUNDENEN NACHRICHTENSYSTEM . 678 20.4.6.3 MOST-BUS .................................................................. 679 20.4.7 BLUETOOTH ...................................................................................... 684 20.4.8 FLEXRAY .......................................................................................... 687 20.4.8.1 CAN-BUS UND FLEXRAY IM VERGLEICH ........................ 689 20.4.8.2 VERHALTEN DES FLEXRAY IM FEHLERFALL ......................... 689 20.4.9 ETHERNET-ZUGANG .......................................................................... 690 20.4.10 PROGRAMMIEREN, CODIEREN, PERSONALISIEREN, INDIVIDUALISIEREN ..692 STEUERN UND REGELN .............................................. 695 21.1 UNTERSCHEIDUNG: STEUERN - REGELN ................................................... 695 21.1.1 STEUERKETTE .................................................................................. 695 21.1.2 REGELKREIS ...................................................................................... 696 21.2 STEUERN .................................................................................................. 696 21.2.1 DEFINITION: STEUERN ........................................................................ 696 21.2.2 GLIEDER DER STEUERKETTE ................................................................. 697 21.2.3 EIN UND AUSGABEGROESSEN DER STEUERKETTE ................................... 697 21.2.4 STEUERUNGSARTEN (UNTERSCHEIDUNGSART: SIGNALDARSTELLUNG) .......... 699 21.2.5 STEUERUNGSARTEN (UNTERSCHEIDUNGSART: SIGNALVERARBEITUNG) ...... 703 21.3 REGELN .................................................................................................... 704 21.3.1 DER MENSCH ALS REGLER IN EINEM REGELKREIS .................................. 704 21.3.2 DEFINITION: REGELUNG ..................................................................... 705 21.3.3 BLOCKDARSTELLUNG DES REGELKREISES ................................................ 706 21.3.4 BESTANDTEILE DER REGELEINRICHTUNG ................................................ 707 21.3.5 UEBERGANGSVERHALTEN ...................................................................... 708 INHALTSVERZEICHNIS XIX 21.4 ADAPTIVE REGELSYSTEME........................................................................ 709 21.4.1 BEISPIEL: LAMBDA-REGELUNG ............................................................ 709 21.4.2 WEITERE BEISPIELE ............................................................................ 712 21.4.3 DIAGNOSEPROBLEME DURCH DIE ADAPTION ........................................ 713 SENSOREN UND AKTOREN 715 22.1 VERGLEICH: MENSCH - MASCHINE ............................................................ 715 22.2 AUFGABEN DER SENSOREN UND AKTOREN ................................................ 716 22.3 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN: ................................................................... 718 22.3.1 WELLEN ............................................................................................. 718 22.3.2 SCHALL ALS MECHANISCHE WELLE ......................................................... 722 22.3.3 LICHT ................................................................................................. 727 22.4 ANFORDERUNGEN AN SENSOREN UND AKTOREN IM AUTO ......................... 731 22.5 MECHANISCHE UND ELEKTRISCHE SCHALTER ............................................... 732 22.5.1 MECHANISCHER SCHALTER ................................................................... 732 22.5.2 ELEKTRISCHER SCHALTER: FUELLSTANDSMESSUNG ...................................... 733 22.5.3 POTENTIOMETER ................................................................................. 733 22.6 MAGNETISCHE SENSOREN ......................................................................... 736 22.6.1 INDUKTIVGEBER .................................................................................. 736 22.6.2 HALLGEBER ........................................................................................ 737 22.6.3 MAGNETORESISTIVE SENSOREN ............................................................ 745 22.6.4 TRANSFORMATORPRINZIP ..................................................................... 747 22.6.5 PLCD-SENSOR ................................................................................... 749 22.6.6 ROTOR-LAGENSENSOR ......................................................................... 750 22.6.7 GEBER FUER ROTORPOSITION DES FAHRMOTORS (RESOLVERPRINZIP) ......... 751 22.7 MAGNETISCHE AKTOREN ........................................................................... 752 22.7.1 ELEKTROMAGNET ................................................................................. 752 22.7.2 ELEKTROMOTOR ................................................................................... 753 22.7.3 MAGNETIC RIDE ................................................................................. 753 22.8 REEDKONTAKTE ........................................................................................ 755 22.9 PIEZOEFFEKTE .......................................................................................... 757 22.9.1 PIEZOELEKTRISCHER EFFEKT 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........................................................................ 779 22.14.1 FOTOWIDERSTAND .............................................................................. 779 22.14.2 FOTODIODE ....................................................................................... 780 XX INHALTSVERZEICHNIS 22.14.3 LICHTBASIERTE AKTOREN .................................................................... 784 22.14.4 LCD-ANZEIGEN ................................................................................ 786 22.15 RADARBASIERTE SENSOREN ....................................................................... 793 22.15.1 DIREKTE LAUFZEITMESSUNG ............................................................. 793 22.15.2 INDIREKTE LAUFZEITMESSUNG ........................................................... 793 22.15.3 DOPPLER-EFFEKT ............................................................................... 795 22.15.4 ERMITTLUNG VON GESCHWINDIGKEIT UND ABSTAND DES VORAUSFAHRENDEN FAHRZEUGS .......................................................... 795 22.15.5 ERMITTLUNG DER POSITION DES VORAUSFAHRENDEN FAHRZEUGS .......... 796 22.15.6 TECHNISCHE AUSFUEHRUNG .............................................................. 797 22.15.7 LIDAR............................................................................................. 798 22.15.8 VERGLEICH DER SENSORTECHNOLOGIEN .............................................. 799 22.16 GASSENSOREN.......................................................................................... 800 22.16.1 LAMBDA-SONDEN ........................................................................... 800 22.16.2 PARTIKELSENSOR ................................................................................ 805 22.16.3 NOX-SENSOR .................................................................................. 807 22.16.4 SENSOR FUER LUFTGUETE ...................................................................... 808 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