VL EFS - Teil 6 Bordnetz V6 - TU BS 2019 PDF

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Vorlesung Elektronische Fahrzeugsysteme 2019 Elektronische Fahrzeugsysteme...

Description

6 Bordnetz - Bordnetz allgemein (Topologie allg, Kompexität und Steuerung) - Komponenten (Leitungen, Steckberbinder, Halteelemente, neue Technolgien) - Auslegung (Sicherungen, Kontakte, Topologie, Package) - Entwicklungsprozess und –werkzeuge - Fertigung (Qualitätskontrolle, Logistikströme)

Bordnetz Elektrische Sichtweise 30

•

•

•

Dauerplus

30

Geschaltetes Plus

15

•

Zündschloss

• GeneratorKontrollLampe

• Starterbatterie

30

50

B+ = 30

D+ Starter

Regler

DF

•

Generator

D-

…

B- = 31

•

Fahrzeugmasse

•

31

•

•

Dauerverbraucher

•

Fahrverbraucher

15

…

Bordnetz Übersicht und Definition Das Bordnetz ist die physikalische Verbindung aller Sensoren und Aktoren in einem Fahrzeug mit den Prämissen: • Qualität vor Kunde, • Kosten • Gewicht • Verfügbarkeit

Beispiel: Leitungsstrangverlegung Transporter

Quelle: Volkswagen AG, EEB

Bordnetz Übersicht Motor-Spiegelanklappung el. Spiegel Spiegelheizung

Flüssigkeitsstand (Waschwasser)

Lock/Unlock-Schalter

Schalter FH Lautsprecher

ABS-Sensor

seitl.Blinkleuchte

ZV-Motor

Türsteuergerät

Drehfalle FH-Motor

Schalter FH

Einstiegs-/ Türwarnleuchte

ZV-Motor

Lautsprecher

Türsteuergerät

LDP

SRA-Pumpe Waschpumpe(Dualpumpe)

beheizb. Frontscheibe (+)

Scheinwerfer / LWR, re.

Kofferraumleuchte

Seitenairbag

Gurtstraffer Klima Druckschalter- / Sensor

Kühlmittelmangelgeber

Kofferraumsteckdose

Drehfalle

AKF-Ventil

Blinkleuchte,re.

Tankentriegelung

ABS-Sensor

Antenne Keyless

FH-Motor

Antenne Keyless

Beschl. sensor Kopfairbag

CD-Wechsler

SG Parkpilot Horn-Parkpilot

SBBR-Leuchte re. Sensor Parkpilot

Kopfairbag Anschluß beh. Heckscheibe

Frontairbag-Sensor

Nebelscheinwerfer

Handschuhkastenleuchte BF-Airbag

Seitenairbag

Beschl. sensor Seitenairbag

TV-Antenne

Leseleuchte IRUE

Interfacebox

Längsbeschl.

or Parkpilot

Ha

AD

nzeichenhte

Was ist das optimale Bordnetz ?

selschalter lle AHK e Keyless

nnzeichenchte

or Parkpilot Nebe sche Bremsflüssigkeitsgeber

Scheinwerfer/ LWR,li.

Zündschloß Lenkwinkelsensor

Sensor Kuppl.-Schalter

Frontairbag-Sensor Kühlerlüftersteuergerät

Lenksäulenverstellung

Marders chutz SG ABS /ESP

Blinkleuchte,li.

Seitenairbag Sonnenblende mit Homelink

beheizb. Frontscheibe (-)

BVA

Lautsprecher

Beschl. sensor Kopfairbag

Gurtstraffer

ABS-Sensor

Sensor Parkpilot Anschluß + beh. Heckscheibe

Seitenairbag

Antenne Keyless

Nebelschlußleuchte SBBR-Leuchte li.

Drehfalle

GDL

GDL Türsteuergerät

seitl.Blinkleuchte

Licht ABS / ESP ZV/FH Entertainment Airbag Spiegel Waschanlage/Heizgeräte Kühler/Klimaanlage Antriebskomponenten sonstiges

Aktivierungsanzeige FH-Motor

TV-Antenne

Leseleuchte Kopfairbag

Keylessentry-SG

Außentemperatur Fühler Doppelton-Horn

IRUE

Seitenairbag

Querbeschl.Sensor ZV-/FH Steuergerät inkl. DWA Lichtschalter LWR Schalter-/ Instrumentenbeleuchtung

Lichtsteuergerät

HDF-Taster

el. Spiegel Spiegelheizung Motor-Spiegelanklappung

Bedieneinheit FH Lock/Unlock-Schalter

ZV-Motor

FH-Motor

Einstiegs-/ Türwarnleuchte

Drehfalle

Schalter FH

Antenne Keyless Türsteuergerät ZV-Motor

ABS-Sensor

Steuergerät E-Kat 2. Batterie für E-Kat

Lautsprecher

Spiegelverstellschalter Tankdeckelfernentriegelungs-Taster

Quelle: Volkswagen AG, EEB

Bordnetz Variantenbildung Entstehung von Varianten durch • Ausstattungsoptionen (Radio/Navigation, mech./elektr. Fensterheber…) • Motor- bzw. Getriebevarianten • Karrosserieform (2/4-Türer, Limousine/Kombi/Cabrio/MPV,…) • Länderspezifische Ausstattung (Tagesfahrlicht in Schweden, Kanada,…) Beherrschung der Bordnetzvarianten durch Modularisierung: bei der Fahrzeugmontage:

in der Leitungssatzfertigung:

Vorteil: wenig Leitungsstrangvarianten

Vorteil: exakte Verlegung, 100% Vorprüfung des ZSB, minimale Montagezeit beim Autohersteller

Nachteil: Montageaufwand im fahrzeugbauenden Werk, Ungenaue Verlegung, Befestigungsteile Fahrzeugfest bedeutet Zusatzaufwand, zusätzliche Steckverbindungen Sinnvoll meist nur für ausgelagerte Fertigungsmodule (Tür, Cockpit…)

Nachteil: Aufwendige Logistikkette beim Zulieferer, Zusammenbau fahrzeugspezifisch verlangt just-in-time Anlieferung, sehr große Hauptleitungssätze

Bordnetz Karosserievarianten am Beispiel Transporter Kurzer Radstand PKW:

Langer Radstand

Multivan / Camper Traveller Camper Normaldach Mittelhochdach

Normaldach

Fahrgestell

Fahrgestell

Mittelhochdach

Hochdach

Nutzfahrzeuge: Shuttle geschl. Aufbauten

Kombi Kasten

Nutzfahrzeuge: offene Aufbauten

Pritsche

Pritsche

Tiefladerpritsche

Einzelkabine Zugkopf / Doppelkabine Quelle: Volkswagen AG, EEB

Bordnetz Bordnetz T5

Quelle: Volkswagen AG, EEB

Bordnetz - Komponenten Übersicht •

Hauptleitungssatz –

• • •

Autarke Leitungssätze (Motor, Tür, Sitz, Cockpit, Frontend, Dach/Himmel…) Kabelschwänze an Komponenten Schutzelemente – – –

•

Clips Kabelkanäle

Formteile – –

• • •

Schläuche Wellrohr Schaumrohr (Klapperschutz)

Befestigungsteile – –

•

Leitungssatzmodule • Einzelleitungen • Steckgehäuse • Kontakte • Splices (Crimp, Ultraschall-geschweisst)

Kabelführungen Einschäumung

Relais- und Sicherungsboxen Elektronische Leistungsmodule Massebolzen

Bordnetz - Komponenten Beispiele für Einzel- und Sonderleitungen

Quelle: LEONI

Bordnetz - Komponenten Leitungstrangquerschnitte Golf 18,8 mm

24,5 mm

26,3 mm

Da s Bild kann nicht a ngezeigt werden.

14,8 mm 31,1 mm Sitz

Sitz

13,7 mm

-11% 24,5 mm

-23% 27,9 mm

-48% 18,3 mm

15,6 mm

-4% 34,9 mm

Quelle: VW Bordnetze GmbH

Bordnetz - Komponenten Bordnetzarchitektur Renault Megane

Bordnetz - Komponenten Prozesssichere Steckverbindungen

Bordnetz - Komponenten Kontaktierungssystem

Quelle: Volkswagen

Bordnetz - Komponenten Crimpen

Quelle: VW Bordnetze GmbH

Bordnetz - Komponenten Kontaktierungssystem

Quelle: Volkswagen

Bordnetz - Komponenten Ultraschallschweissen

Quelle: VW Bordnetze GmbH

Bordnetz - Komponenten Kontaktoberfläche

Bordnetz - Komponenten Auslegung von Steckgehäusen 1 • •

• •

•

•

Verwendungszweck – Kupplung Geräteanschluss – Einbauort: Bauraum, Feuchtigkeit, Befestigung Kontaktzahl Qualität: Rastarmschutz, Verriegelung haptische, akustische und – Verrastung optische Rückmeldung – Go-nogo – Hebelverriegelung Kontaktauswahl möglichst Standardkontakte – Sekundärverriegelungsfähig bei gesteckten Einzelkontakten – Schneid-Klemm-Kontaktierung (IDC) – Vibrationsfestigkeit (Hochdruckkontakte) – Strombelastung (ggf. Goldbeschichtung) Gehäusedichtung – Druck (unzuverlässig!) – Radialdichtung mit mehreren Dichtlippen – Mechanischer Schutz der Dichtung (Kragen)

Stahlüberfeder

Leitungscrimp

Wirkebene für Primärverrastung

Wirkebene für Sekundärverrriegelung

Isolationscrimp

Bordnetz - Komponenten Auslegung von Steckgehäusen 2 •

Radialgedichtete Kupplung mit Sekundärverriegelung und Einzeldrahtabdichtung

• •

•

•

Leitungsabdichtung – Keine (nur Trockenraum) – Einzeldrahtdichtung (Seals) – Dichtmatten – Gel-Dichtungen – Vergießen Zugentlastung für Leitungen – Ggf. mit Dämpfung von Leitungsschwingungen Mechanischer Schutz für Kontakte – Koshiri-Test (Missbrauch beim Einführen des Steckers) – Sekundärverriegelung mit Stecksperre – Schutzhaube in Scharnierform – Schutzverpackung als Umlaufmaterial Codierung – Mechanisch: Formcodierung – Farbe (nicht prozesssicher, nur als Montagehilfe ergänzend zur Formcodierung) Modularität

Bordnetz - Komponenten Auslegung von Steckgehäusen 3 Kojiri effect kein beschädigen der Kontaktpins im Fügeprozess beim stecken

Quelle FCI

Bordnetz - Komponenten Hot Plugging – Stecken unter anliegender Spannung

Quelle: Weißbuch ZVEI Voreilende Kontakte in der Automobilindustrie, 7/2011

Bordnetz - Komponenten Hot Plugging – Fehlerbild

Quelle: Weißbuch ZVEI Voreilende Kontakte in der Automobilindustrie, 7/2011

Bordnetz - Komponenten Hot Plugging

Quelle: Weißbuch ZVEI Voreilende Kontakte in der Automobilindustrie, 7/2011

Bordnetz - Komponenten Voreilende Massekontakte

Quelle: Weißbuch ZVEI Voreilende Kontakte in der Automobilindustrie, 7/2011

Bordnetz - Komponenten Steckverbinderfertigung

Bordnetz - Komponenten Prüfplan nach DIN 46249 für Kontaktsysteme

Bordnetz - Komponenten Fertigung von Leitungen

Bordnetz - Komponenten Befestigungsteile In engen, verwinkelten Bauräumen ist eine prozessichere Leitungsverlegung nur mit Formgebenden Elementen (Kabelkanäle, Einwickelteile, Umschäumung) möglich. Um den Fertigungs- und Montageprozess abzusichern, werden diese möglichst bei der Leitungsstrangfertigung verbaut, sie können so in die 100%-Vorprüfung integriert werden, bei der Fahrzeugmontage verringert sich der Montageaufwand entsprechend und die Längen zwischen Verzweigungs- oder Fixpunkten sind genauer definiert.

Quelle: VW Bordnetze GmbH

Bordnetz - Komponenten Entwicklungstrends Flachleiter

Ausführungsformen von Folienleitern FFC – Flexible Flat Cable Als Meterware verfügbare Flachleitungen mit mehreren Leitern, ähnlich zu den in der Computertechnik Eingesetzten. Flache Leiter aus gewalzten Rundleitern oder geschnittener Kupferfolie werden zwischen zwei isolierende Folien eingeklebt (laminiert: FLC – flexible laminated cable), alternativ kann die Isolierung direkt auf die Leiter extrudiert werden (FEC – flexible extruded cable) Quelle: Coroplast

FPC – Flexible Printed Circuit Mit einer aus der Leiterplattenherstellung abgeleiteten Technologie hergestellte Leiterstrukturen, die zwischen einer flexiblen Träger- und einer Deckfolie einlaminiert werden.

Bordnetz - Komponenten FPC im Sitz (Flexible Printed Circuit)

Sitzverkabelung heute Quelle: Grote & Hartmann, Johnson Controls, Freudenberg

Sitzverkabelung in FPC-Technik

Bordnetz - Komponenten Kontaktierung von Folienleitern

Quelle: Coroplast

Schliffbild durch eine Crimpzone Hohe Funktionssicherheit Aktuell verbaut > 12.000.000 FLC FLC- Bestückung vollautomatisiert mit InlineProzesskontrolle FLC benötigt keine offen liegenden Cu- Leiterbahnen

Bordnetz - Auslegung Sicherungen Einsatzzweck: - Schutz von Komponenten und Leitungen gegen Beschädigung oder Zerstörung - Abtrennen defekter Bordnetzteile, um den Betrieb des Restnetzes zu gewährleisten

Bauformen:

Schmelzsicherungen

- preiswert, kompakt, nicht rücksetzbar

Rücksetzbare Sicherungen - verdeckt einbaubar Circuit Breaker

- Überstromschutz, manuell oder automatisch rücksetzbar

Auslegungskriterien: Nennspannung

- kritisch bezüglich des sicheren Abschaltens, Lichtbogenlöschung

Nennauslösestrom

- angegeben bei 25oC, entsprechend der Kennlinie der Anwendung anzupassen

Schutzanforderungen - Strom/Zeitverhalten des zu schützenden Stromkreises bzw. Bauelementes, z.B. Kurzschluss oder Überstromschutz. Gewünschtes Schutzverhalten bei kurzzeitiger Überlastung (flinkes/träges Auslöseverhalten) Umgebungsbedingungen

- Temperaturverhalten besonders zu beachten, da Auslösemechanismen im wesentlichen thermischer Natur sind -> Derating Kurve

Bordnetz - Auslegung Bauformen von Schmelzsicherungen

Quelle: Volkswagen

Bordnetz - Auslegung Sicherungsauslegung

Faustformel: Strom/10 = Querschnitt in mm

Bordnetz - Auslegung Absicherung von Leitungszweigen Sicherungsauslegung Risiko: Keine Sicherungsauslösung, wenn R2>>R1, d.h. IKs2=U/R2...