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Konzept
ein Plan, ein Programm für ein Vorhaben
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Konzeption
eine Umfassende Zusammenstellung der Ziele und daraus Abgeleiteten Maßnahmen und Strategien
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Bordnetz allgemein
Gesamtheit aller elektrischen / elektronischen Komponenten
- Im engeren Sinne dieser Vorlesung:
- die Stromversorgung der Verbraucher im Fahrzeug mit den zugehörigen Steuer- und Regeleinheiten und deren Kommunikationswege
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Vernetzung
- Kommunikationsnetze mit unterschiedlichen Bussystemen
- Versorgungsnetz
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Systemeigenschaften des Bordnetzes
- offen
- nichtlinear
- zeitvariant
- kausal
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Ziele einer Bordnetzkonzeption
- Verfügbarkeit des Gesamtsystems (Startfähigkeit / Standzeit / Betriebssicherheit)
- Optimale Verfügbarkeit der el. Systeme und Funktionen im Fahrzeug (Einzelsysteme und Steuergeräte)
- Baubarkeit und Wartbarkeit des Fahrzeugs
- Kosten und Gewicht
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Ist eine entladene Batterie ein Fehler?
Nein, nur ein Betriebszustand
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Generator und Batterie sind nicht redundant.
Was bedeutet das im Falle eines Batterieausfalls?
Es ist keine Detektion des Batterieausfalles möglich. Generator übernimmt Bordnetzspeisung. Bei Überlastung gibt es jedoch einen schlagartigen Ausfall.
Die Pufferwirkung der Batterie ist wichtig
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Folgen eines Generatorausfalls?
Langsame Entladung - Liegenbleiber!
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Aufgaben der Generatorsteuerung
- Optimierung der Fahrbarkeit (Startverhalten des Motors, Leerlaufverhalten
- Optimierung von Emissionen
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Aufgaben des Batteriemanagments
- Erfassung der äußeren Zustände der Batterie (Temperatur, Spannung, Strom)
- Aufbereitung der sensierten Größen (Ruhespannung, Ladebilanz)
- Ableiten der übergeordneten Größen (Ladezustand SOC, Alterung SOH und Belastbarkeit SOF
- Batteriestrategien bei mehreren Batterien
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Aufgaben Bordnetzmanagment
- Ruhestrommanagement (Abschalten von Verbrauchern bei ruhendem Verbrennungsmotor)
- Verbrauchermangement
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Der SL ist ein Saisonfahrzeug! Welche Maßnahmen werden unternommen um die Startfähigkeit zu sichern?
Ein Zweibatteriensystem das den Ruhestrom der Verbraucher von der Starterbatterie trennt.
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Zustände im 2-Batterien Bordnetz:
normaler Ruhezustand
Fahrzeug ist abgestellt, der Verbrennungsmotor läuft nicht. Beide Batterien sind geladen. Der Ruhestrombedarf einelner Systeme wird von der Versorgungsbatterie gedeckt.
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Zustände im 2-Batterien Bordnetz:
eingeschränkter Ruhezustand
Das Fahrzeug und der Verbrennungsmotor sind abgestellt. Die Starterbatterie ist geladen. Die Versorgungsbatterie wurde durch den Ruhestrom über eine längere Standzeit entladen
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Zustände im 2-Batterien Bordnetz:
normaler Fahrzustand
Der Verbrennunsgmotor läuft, der Generator gibt Leistung ab. Die Verbraucher im Bordnetz nehmken in Abhängigkeit verschiedener Randbedingungen elektrische Leistung auf. Die Batterien werden geladen.
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Zustände im 2-Batterien Bordnetz:
Sonderbetrieb
Durch eine entladene oder geschädigte Versorgungsbatterie resultiert eine Unterspannung im Bordnetz. Der Verbrennungsmotor läuft, der Generator gibt Leistung ab. Definierte Verbraucher im Bordnetz nehmen durch eine CAN-Botschaft des Bordnetzsteuergeräts gesteuert nur die minimale elektrische Leistung auf bzw. werden abgeschaltet. Die Batterien werden geladen.
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Zustände im 2-Batterien Bordnetz:
Fehlersituation
Durch einen Defekt sind bei abgestelltem Fahrzeug beide Batterien entladen. Das Fahrzeug kann nur durch einen Tausch der Batterien oder durch einen Fremdstart gestartet werden.
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2-Batterien Bordnetz:
VW-Fahrzeuge mit 2 Batterien fahren welche Strategie bezüglich Start des Motors und Versorgung der Verbraucher?
Wenn die Leistung der einen Batterie für dessen Aufgabe nicht ausreicht unterstützt die Zweite!
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Zweispannungsbordnetz (zB im Bus)
Wie sieht der Aufbau aus?
- 2 Generatoren (Starter und Generator)
- 2 Batterien
- Starter wird für Hochlastverbraucher verwendet
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Gründe für die verzögerte Einführung von 42V Bordnetzen?
Die mittlere benötigte Leistung im Bordnetz steigt nur moderat an. Dur Wirkungsgradoptimierungen kann sie von 14V Generatoren ausgeglichen werden
Auch 42V Systeme können nicht alle Verbraucher gleichzeitig versorgen. Batteriemanagement reicht bei 14V Systemen aus
Höhere Lichtbogenproblematik bei 42V Netzen
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Problemstellung bei Bordnetzen mit neuen Technologien
- Energiemanagmentalgorithmen müssen bei der Auslegung und Bewertung von Bordnetzen mitbetrachtet werden
- Da das Energiemanagement durch Abschaltung bzw Leistungsreduzierung Funktionseinschränkungen verursacht, reicht eine reine Bwertung des Bordnetzes anhand elektrischer Größen nicht aus. Kundenkomfort muss mitbetrachtet werden
- Forderungen zur Emission- und Verbrauchsreduzierung führen zu Ansätzen, die Belastungen für das Bordnetz verursachen.
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FMEA
Fehlermöglichkeits und Einflussanalyse
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kaual
hat eine feste zeitliche Richtung, die immer von der Ursache ausgeht, auf die die Wirkung folgt
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Erste Schritte zur BN-Auslegung
- Ermittlung der Bordnetzlast (Erfassen der Verbraucher und des Bedarfs / Bewertung des Einschaltverhaltens und Einschaltwahrscheinlichkeit)
- Generatordimensionierung (Leerlaufniveau und Drehzahlbereiche im Fahrbetrieb - Häufigkeitsverteilung / Strompotential im Leerlauf und Fahrbetrieb)
- Batterie Dimensionierung (Kaltstartfähigkeit / Standzeit)
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Veränderungen im Bordnetz
- Zunahme des el. Leistungsbedarfs im Fahrbetrieb (Komfortsysteme, Heizsysteme)
- Anstieg der Grundlast und starker Anstieg der möglichen Spitzenlast
- Erhöhte Anforderungen an Spannungsstabilität
- Hoher kurzzeitiger Leistungsbedarf
- Erhöhter Ruhestrombedarf
- Motorische Anforderungen (Emissionen, Verbrauch)
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