Elektronik und Regelsysteme

Arbeitsgebiet Konzeption und Aufbau von elektronischen Fahrzeug-Systemen mit Kfz-Bussystemen

Kurvenlicht-Modell
DemoBUS mit CAN und FlexRay

Einfache Kfz-Systeme mit fahrzeugspezifischen Sensoren und Aktuatoren werden im Labor aufgebaut und betrieben. Die Steuerung und Regelung erfolgt über Mikrocontroller-Entwicklungsboards oder selbstprogrammierbare Steuergeräte. In einem Kurvenlichtmodell wird der Lenkwinkel mit einem Steuergerät erfasst und via CAN Bus an ein Endstufensteuergerät übertragen, das die entsprechende Lichtverstellung berechnet und umsetzt.

Im Projekt DemoBUS werden anhand einer Steuergerätekommunikation die Unterschiede eines zeitgesteuerten Bussystems (FlexRay) gegenüber einem ereignisgesteuerten Bussystems (CAN) dargestellt. Das Projekt verwendet programmierbare Steuergeräte der Firma GIGATRONIK. 

 

Projekt Demonstrator Kfz Außenspiegel

Die komplette Entwurfskette eines modernen mechatronischen Kfz-Systems vom Lastenheft bis zum Prototypen wird anhand eines Außenspiegeldemonstrators dargestellt. Die Steuerung mit sehr vielen Funktionalitäten wie Einstellen, Anklappen, Umfeldbeleuchtung, Heizung etc. wird zunächst in einem Zustandsdiagramm dargestellt und auf der PC-Ebene verifiziert. Durch eine selbst entworfene Toolkette kann der Mikrocontroller programmiert werden. Zum Test der Hardware wird der PC auf dem die späteren Bedienelemente grafisch abgebildet werden mit der Zielhardware über eine LIN Schnittstelle verbunden.

Arbeitsgebiet Hardware-in-the-Loop Simulation

HiL-Platz TESIBO, Gesamtansicht
TeSiBo
HiL-Platz TESIBO, Detail

In einem Test- und Simulationsboard (TESIBO) mit smart Original-Komponenten werden Fahrzeug-Simulationsmodelle auf einer Echtzeit-Prototypen-Einheit in einer HIL-Simulation betrieben. Das Fahrzeugmodell und die Sensornachbildungen werden in MATLAB/Simulink erstellt. TESIBO entstand in Zusammenarbeit mit der früheren smart GmbH der Daimler AG.

Arbeitsgebiet Aufbau von Demonstrationsmodellen für elektronische Systeme

Motordemonstrator
TeSiBo
DemoASR, reales Modell
DemoASR, virtuelles Modell
 

Ein Demonstrator für ein „in Zeitlupe“ laufendes Modell eines 4-Takt-Ottomotors mit sichtbarem und bewegtem Kolben und Ventilen und einer bewegten Drosselklappe wird entwickelt. Der Demonstrator verdeutlicht die Funktionsweise einer Motorsteuerung mit originalen Komponenten und einem Simulink-Motormodell. Das Projekt erfolgt in Kooperation mit den Firmen Bosch und ETAS.

Das Projekt DemoASR zeigt die Grundfunktionen einer ASR Regelung an einem Demonstrationsmodell. In Projektarbeiten wurde das Regelsystem entwickelt und aufgebaut.

Arbeitsgebiet Charakterisierung von Aktuatoren

Charakterisierung pneumatischer Aktuatoren mit einem Laminar-Flow-Element-Sensor
Moderner Schaltungsentwurf

Im Arbeitsgebiet Aktuatorik werden elektrische, hydraulische und pneumatische Aktuatoren im Fahrzeug untersucht. Aus der experimentellen Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens werden mathematische Modelle für das Übertragungsverhalten entwickelt und als Grundlage für den Entwurf modellbasierter Regelungen und Steuerungen verwendet.

In Projektarbeiten wurde ein Prüfstand zur Bestimmung der Durchflusskennwerte pneumatischer Aktuatoren aufgebaut. Nach der Kalibrierung durch die Firma Ehrler (Lieferant des Laminar Flow Element), sind sehr präzise Messungen der C und b-Werte verschiedener Ventiltypen möglich.

 

Arbeitsgebiet Schulung an Aktuatoren und E-Motoren

Blended learning am Beispiel Drehstrommotor

Moderne Didaktikkonzepte kombinieren textuelle Information, Animationen und haptische Erfahrungen. Mit Hilfe eines Lehrsystems der Firma Lukas-Nülle können die Studierenden die Grundlagen elektrischer Stellsysteme auf diese Art und Weise erlernen. Durch Computeranimationen werden zunächst die physikalischen Hintergründe gezeigt. Danach müssen die Laborteilnehmer die Schaltungen mit Original-Industrieteilen aufbauen und können ihre Ergebnisse über eine serielle USB Schnittstelle auf dem PC Bildschirm mit sogenannten virtuellen Instrumenten anzeigen.

Laboreinrichtungen

Das Labor verfügt über Mikrocontroller-Entwicklungsplätze für C515C, Evaluationsboards für XC888, XC164, Freescale HC08 Familie und Steuergeräte mit 32 Bit Mikrocontrollern (GIGABOX gate Fa. GIGATRONIK).

Die Mikrocontrollerprogrammierung erfolgt in der Programmierspreche C und MATLAB/Simulink. Das Entwicklungstool für Kfz-Bussysteme ist CANoe, Fa. Vector.

 Für den Aufbau von Prototypengeräten steht eine mechanische Werkstatt zur Verfügung. Schaltungslayouts werden mit EAGLE erstellt. 

Für die Hardware-in the-Loop Simulation wird die Prototypen-Einheit MikroAutoBox von Fa. dSPACE eingesetzt.

Zur Entwicklung und Erprobung klassischer und unkonventioneller Aktuatoren mit der Industrie stehen Arbeitsplätze zur Verfügung. Eingesetzte Tools: MATLAB/Simulink, LabVIEW

Lehre

Im Labor werden Projekt- und Bachelorarbeiten für das Bachelor- und Masterstudium durchgeführt.

Laborveranstaltungen im Rahmen des Studiums:

 

  • Labor Aktuatorik
  • Labor Elektronik
  • Labor Kfz-Elektronik
  • Labor Mikrocomputertechnik