Regelungstechnik in der Anwendung – Anwendungen und ... · (Bei Halogen wird nur eine manuelle...

Regelungstechnik in der Anwendung –Anwendungen und Kundennutzen

Matthias Thiemann, Hella KGaA Hueck & Co.

Dortmund, 2006-05-18

PBLE/Vortrag Regelungstechnik 2006-05-18.ppt2Confidential.The Contents may only be passed on, used or made known with our express permission. All rights reserved.

Regelungstechnik in der Anwendung

� Die Hella KGaA Hueck und Co.

� Anwendungsgebiete der Regelungstechnik

� Entwicklungsrichtungen der Regelungstechnik


Internationalität, profitables Wachstum und finanzielle SoliditätWir sind dort, wo unsere Kunden sind

Neuseeland Hella-New Zealand

Mexiko EASA EOSA

Finnland Hella Lighting Finland

Spanien CEDASA MAESA

Österreich

Italien

Frankreich

Hella Fahrzeugteile Austria

Hella S.p.A.

Hella S.A.

Tschech. Republik Hella Autotechnik Hella Autotechnik NovaHBPO Czech

Südafrika Hella South Africa (Lizenz)

Australien Hella Australia

Philippinen

Singapur

Japan

Hella-Phil.

Hella Asia Singapore

Hella Asia Pacific Liaison-Office

Süd-Korea Hella Korea Hella-Samlip Electronics

IndienHella India Lighting Padmini Engineering

China

Dänemark

Schweden

Holger Christiansen

SlowenienHella Lux Slovenija

GroßbritannienHella Manufacturing

USA Hella Electronics Corp.

Hella Lighting Corp.HBPO North America

Deutschland Hella KGaA Hueck & Co. Hella Leuchten-Systeme Hella Fahrzeugkomponenten Hella Innenleuchten-Systeme Hella Distribution Hella Trailer Systems D-Tech

Intedis

Stand 02-2005

HBPO Headquarter HBPO Germany Behr-Hella Thermocontrol hitzing & paetzold Elektronik, MotormanagementBremer Werk für Montagesysteme

Hella Umform- und StanztechnikHella Werkzeugbau Paderborn

Tec-ToolHBPO

SlowakeiHella Innenleuchten-Systeme BratislavaHBPO SlovakiaHella Slovakia Signal-LightingHella Slovakia Front-Lighting

HBPO Iberia

Hella-Micron Engineering

RumänienHella Lighting Romania

Regional Headquarters Handel

Regional Headquarters Automobilindustrie

Produktionsstätte

Vertriebsbüro

Hella-Produktionsstättenund Vertrieb Automobilindustrie

Hella Sate-Lite Bike Lighting (Shunde)Hella Shanghai General Electronics Comp.Hella Shanghai Development ElectronicsHella Changchun ToolingHella Changchun Development LightingBeijing Hella Automotive LightingChangchun Hella Automotive LightingChangchun Changhai Auto Lighting


Profitables Wachstum und finanzielle Solidität.Das Hella-Kurzprofil.

Unternehmen:

� weltweit aktiv

� führender Partner der Automobilindustrie sowie von Handel und Special OE

� eigenständig seit über 100 Jahren

Umsatzerlöse:

� 3,1 Mrd. Euro Konzernumsatz (2004/2005)

Investitionen in Sachanlagen:

� 221 Mio. Euro (2004/2005)

Unternehmenspolitik:

� organisches Wachstum statt Merger and Acquisitions Growth

Finanz-Strategie:

� Zugang zu breitem Investorenspektrum

� geringe Abhängigkeit vom Kapitalmarkt

� Einsatz unterschiedlicher Finanzierungsinstrumente


Kundenorientierung und unternehmerische EigenverantwortungDie Hella-Unternehmensstruktur

Geschäftsbereiche

Un

tern

ehm

ensb

erei

che

Vertrieb Automobilindustriemit Key Accounts, Marketingund Vertriebsbüros

Geschäftsführungsvorsitz

Finanzen, Controlling undInformation Management

Personal

� Vertrieb und Marketing

� Vertriebsgesell-schaften und Vertriebsbüros

� Produktbereiche

� Entwicklung

� Produktion

Aftermarket &Special OE

Licht

� Produktbereiche

� Produktmarketing

� Grundlagen- undProzessentwicklung

� Entwicklung

� Produktion

Elektronik

� Produktbereiche

� Produktmarketing

� Grundlagen- undProzessentwicklung

� Entwicklung

� Produktion

Forschung

Qualität, Standardisierung, Einkauf

Internationale Hella-Gesellschaften

Persönlich haftende Gesellschafter: Dr. Jürgen Behrend und Hella Geschäftsführungsgesellschaft mbH

Geschäftsführer der Hella Geschäftsführungsgesellschaft mbH:Dr. Rolf Breidenbach (Vorsitz), Werner Boekels, Martin Herbst, Hans Sudkamp, Jean-Francois Tarabbia


Die Kernkompetenzen Licht und Elektronik. Kompentenzfelder und Joint Ventures des Geschäftsbereichs Elektronik.

Relais und Hörner

Sonderf. und Refabrikation

Karosserie-Elektronik II

Karosserie-Elektronik I

Klimaregelungen(BHTC)

Sensoren X-By-Wire Systeme

SensorenFahrerassistenz

Komponenten

Bordnetzsysteme(INTEDIS)


Die Kernkompetenzen Licht und Elektronik. Kompentenzfelder und Joint Ventures des Geschäftsbereichs Licht.

Innenleuchten

Scheinwerfer

Signalleuchten

Fahrzeugmodule(Joint Venture HBPO)Lichtelektronik





� Lichtelektronik� X-By-Wire

� Komponenten

� Karosserieelektronik� Fahrerassistenzsysteme




Regelungstechnische Anwendungen sind in den meisten elektronischen Produkten für die KfZ-Ausrüstung zu finden

� Lichtelektronik

� X-By-Wire

� Komponenten� Karosserieelektronik

� Fahrerassistenzsysteme

Die meisten Anwendungen hiervon kann man im Allgemeinen in 3 Kategorien unterteilen

Steuerungen Steuerungen mit Subfunktionen, die

unterlagerte� Regelkreise oder

� Failsafe-Mechanismen

beinhalten

Regelungen






� Komponenten




Regelungstechnik in der AnwendungProduktportfolio Lichtelektronik

Aktuelles Produktportfolio

� Leuchtweiten-Regulierungssysteme� Leuchtweite-Steuergeräte� Aktuatoren für Leuchtweite-Regelung� Fahrzeug-Niveausensoren� Sensorintegrierte Steuergeräte

� Xenon-Vorschaltgeräte� Elektronik für Advanced Frontlighting

Systems (Pre-AFS)

Innovationen

� Intelligenter Schrittmotor für dynamische Leuchtweite-Regulierung

� Bauraumreduzierte Fahrzeugniveau-Sensor� Elektronik für Advanced Frontlighting

Systems (Full-AFS)� Vorschaltgerät für Quecksilberfreie Brenner


Elektrische Leuchtweiteregelung (LWR)Elektrische Leuchtweiteregelung (LWR)

Regelungstechnik in der AnwendungBeispiele der Lichtelektronik – Leuchtweitenregulierung

Autom. LWR (Statisch) Autom. LWR (Dynam.)Manuelle LWR


Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele der Lichtelektronik – Automatische Leuchtweitenregulierung

StreckeSollwertvorgabeScheinwerfer-Neigung inRelation zur Fahrbahn

Anwendungsbereich und Kundennutzen� Gesetzliche Vorgabe bei Xenon-Scheinwerfern

(Bei Halogen wird nur eine manuelle Steuerung verlangt)

� Minimierung der Blendung� Optimierte Fahrbahnbeleuchtung

Regler StellgliedSchein-werfer-Neigung

SensorSW-pos. Sensor

Achssensor

-

• 1 Sensor für stat. Regelung

• 2 Sensoren für dyn. Regelung



Kostenoptimierung durch SystemintegrationInsbesondere bei statischer Leuchtweitenregulierung (nur 1 Sensor)bietet sich eine Integration an von � Sensor und� Steuergerät

SensorSG

Sensorintegriertes SG



Perfektionierung eines Regelkreises durch Integration� Einbringen eines LIDAR-Sensorsin den Scheinwerfer� Time-of-flight – Messung zur Abstandsbestimmung� Erweiterung des Sensors um weitere Strahlungsebenen zur

Bestimmung des Nickwinkels� Autonome Leuchtweiten-Regelung des Scheinwerfers wird möglich� Funktionskombination zur Ermittlung von

Streuscheibenverschmutzung und Sichtweite ist möglich

Scheinwerferintegrierte Leuchtweiteregelung )cos(12

)sin(1arctan χχα ∗−

∗= EEE

HE1

E2αχ



Kostenoptimierung durch Systemreduktion� Für die Bestimmung der Fahrzeuglage zur dynamischen

Leuchtweiteregulierung wird je ein Sensor an Vorder-und Hinterachse benötigt

� Durch Ausweitung der Fahrversuche kann die Regelungssicherheit soweit erhöht werden, dass eine dynamische Regelung mit nur 1 Sensor erfolgen kann

� Bei hohen Fahrzeugbauzahlen einer Plattformkönnen so die Gesamtkosten reduziert werden






� Komponenten




85 Entwickler (Oktober 2004)

Produkte und Produktlinien HellaProduktlinie Sensoren für X-By-Wire-Systeme

Produkte� Fahrpedalgeber� Fahrpedalgeber mit stehendem Pedal� Kontaktlose Lenkwinkelsensoren� Kontaktlose Drosselklappensensoren� El. Steuergeräte für Chassis und Getriebe

Innovationen� Lenkmomentsensoren� Wellenendsensoren� Sensoren für Getriebe


Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele X-By-Wire – Electronic Throttle Control

Anwendungsbereich und Kundennutzen� Nachfolge der klassischen

Bowdenzuglösung� Erfüllung aktueller Verbrauchs-

und Emissionsbestimmungen

Störgröße� Temperatur� Aerodynamische

Strömungsmomente an der Drosselklappe, ...

� ...

SensorLagerück-mel-dung

Sollwertvrg.Position Fahr-pedal

Var. Lader

Lagerückmeldg.

Sollwertvrg.Klappen-Stellung

Schaufelstellg.

Störgröße� ...

Motor-Zustand

ReglerMotor-mgt.

...

...... Schaufelstellg.

Integrier. SG

...

-

ReglerMotor-mgt.

StreckeDrossel-klappe

StellgliedDK-Antrieb

-

-

SensorTemperaturDrehzahlsensorKlopfsensor...


SOP 2008KostenoptimiertPotentiometer

Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele X-By-Wire – Electronic Throttle Control

Optimierung durch Systemintegration� Simplifizierung der Konstruktion sowie der Aufbau- und

Verbindungstechnik durch verstärkte Integration von Funktionen in Subkomponenten

� Reduktion des Bauraums� Erhöhung des Anteils

kontaktloser Sensorik

SOP 1996SeitenabgangPotentiometer

SOP 2001Mittenabgang

Potentiometer

SOP 2001SeitenabgangInduktivsensor

SOP 2003MittenabgangInduktivsensor

SOP 2005Bauraumreduz.Induktivsensor

SOP 2002Stehendes Pedal

Induktivsensor

SOP 20062. Generation

Stehendes Pedal

SOP 2009Hängendes Pedal

Induktivsensor


Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele X-By-Wire – Electronic Throttle Control – Funktionsprinzip Induktivsensorik

Linearsensor(8mm – 70mm und mehr)

Segmentsensor(bis 110°)

Winkelsensor(10° bis 360°; Multi-turn)

Hella CIPOS - Contactless Inductive Position Sensor� Kontaktlose Messung von linearen und rotatorischen

Positionen durch Verwendung von elektromagnetischen Wechselfeldern

Rotor Stator Elektronik

Sender-Spule Empfänger-Spule

Induktion

i






� Komponenten




Produkte und Produktlinien Hella Produktlinie Komponenten

Produkte� Intelligente Aktuatoren für Motorraum-

Anwendungen� Elektromotorische Aktuatoren� Vakuumpumpen zur Bremskraftverstärkung� Wascherpumpen /Scheinwerfer-

Reinigungspumpen� Klimasteller und –sensoren� Ölniveausensoren/Ölniveauschalter� Flüssigkeitsniveauschalter

Innovationen� Mechanische und elektronische Hoch-

temperatur-Technologie für Motorraumsteller� Bus-Technologie� Micro-Steller mit push-push-Funktionalität für

Fondtüren und Tankklappenanwendungen� Leistungsstarker HighForce-Steller als

Schließhilfe für Schiebetüren und Sitzanwendungen

� Ölzustandssensor56 Entwickler (August 2005)


Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele Komponenten – Vakuum-Pumpen

Anwendungsbereich und Kundennutzen� Div. Verbraucher wie z.B. das Bremssystem

benötigen zum Betrieb Unterdruck� Moderne Antriebssysteme (Direkteinspritzer, Hybride)

erzeugen in vielen Fällen keinen ausr. Druck mehr� Die Unterdruckpumpe erzeugt on-demand den

notwendigen Unterdruck

Störgröße� Unterdruckverbrauch

- durch Bremskraftverstärker- durch pneum. Nebenverbr.

� Unterdruckzufuhr durchVerbrennungsmotor

StreckeUnterdruck-system

SollwertvorgabeDruck im System

ReglerSteuergerät

StellgliedVakuum-Pumpe

SensorDruck-sensor

-


Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele Komponenten – Vakuum-Pumpen

Kostenoptimierung durch Systemintegration� 1. Stufe: Drucksensor und Steuergerät sind getrennt� 2. Stufe: Sensorintegriertes Steuergerät� 3. Stufe: Ein Drucksensor wird an den freien Port eines

vorhandenen SG angeschossen. Die Auswertesoftware wird im SG integriert.

Sensorintegriertes Steuergerät

Sensor SteuergerätSensor Vorh. SG

mit implem. Fremd-S/W






� Komponenten




Produkte und Produktlinien Hella Produktlinie Karosserieelektronik

Produkte� Zentral-SG und Smart Junction Boxes� Dachbedieneinheiten einschließlich

Schiebedach-Steuerung und Einklemmschutz

� Anhängeranschluss-Steuergeräte� Intelligente Batteriesensorik� Remote Keyless Entry � Passive Entry/Go� Zentralsteuergeräte und Smart Junction

Boxes� Powermanagement� Programmierbare Positioniersteuergeräte� Heizungssteuergeräte

Innovationen� Elektronische Hauptsicherung� Intelligente Spannungsverteilung� Innenraum Infrarotsensoren� Spannungswandler und -stabilisatoren


Regelungstechnik in der Anwendung Produktlinie Karosserieelektronik – elektrisches Energiemanagement

Anwendungsbereich und Kundennutzen� Die zunehmende Zahl elektrischer Verbraucher,

erhöht die Notwendigkeit eines optimierten Energie-Mgt.- Erhalt der Startfähigkeit- Kraftstoffeinsparung durch Leerlaufdrehz.-Anpassung- Last-Mgt. zur Stabilisierung des Ladezustandes- Erk. des state of health der Batterie zum vorz. Austausch

Störgröße� Hohe Spitzenbelastung� Zu niedrige Lade-

spannung durch Leitungswiderstände

� „Aufwecken“ von Steuergeräten im Ruhezustand

� Niedrige Batterietemperatur

StreckeBatterie bzw. elektrische Energie-versorgung

SollwertvorgabeLadezustand der Batterie

ReglerIntelligente Leistungsflußregelung (Generatormanagementund Lastmanagement)

Stellglied- Motor (Leerlaufdrehz.)- Verbraucher-

mgt.

SensorBatteriesensor + Software„Batteriezustands-erkennung“

Batterie-management

Last-management

Generator-management

Batterie-management

Last-management

Generator-management

-



-+

VerfügbarkeitBatterie

Energieverbraucher� Infotainment� Heizung/Klima� Licht� Elektromotoren

Energiequellen� Generator� (Solarzellen)� (Brennstoffzelle)� (Ladestation)

Energiemanagement:� Bilanziert die verbrauchte Energie gegenüber der erzeugten Energie

� Sorgt für Ausgleich zwischen erzeugter, gespeicherter und benötigter Energie

Energiemanagement = Ladebilanzierung



Kostenoptimierung durch Systemintegration� Integration des Batterie-Sensors in der Polnischen-

Batterieklemme � Keine zusätzlichen Komponenten notwendig� Die Integration spart zusätzliche Verarbeitungsschritte

beim OEM� Die direkte Nähe zur Batterie erlaubt nahezu

unverfälschte Messergebnisse

Batterie-Sensorikals Stand-alone-Komponente bzw. Steuergeräte-Integriert

Batterie-Sensorikintegriert in diePolnischen-Klemme der Batterie

Batteriesensor

Batterieklemme

IBS






� Komponenten




148 Entwickler weltweit (März 2004)

Produkte und Produktlinien Hella Produktlinie Sensoren für Fahrerassistenz-Systeme

Produkte� Regen-/Lichtsensoren� Fahrerassistenzsysteme

Innovationen� Fahrerassistenzsysteme

� Lane departure warning(Kamera, Bildverarbeitung)

� Rückfahrkamera(Kamera, Bilderverarbeitung

� Spurwechselassistent (24 GHz)� LIDAR (ACC)

� Sensor-Integration


Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele Fahrerassistenzsysteme – Adaptive Cruise Control

Anwendungsbereich und Kundennutzen� Der adaptive Geschwindigkeitsregler

entlastet den Fahrer, indem er in Abhängigkeit des Abstands zu vorausfahrenden Fahrzeugendie Geschwindigkeit automatisch anpasst.

Störgröße� Beschleunigung Zielfahrzeug� Ein-/Ausscheren Zielfahrzeug� Luft-/Roll-/Kurvenwiderstand� Steigung/Gefälle� Beladung/Anhänger

StreckeACC FahrzeugZielfahrzeug

SollwertvorgabeSollgeschwindigkeitSollabstand

ReglerRelativ-Geschwindigk.Abstand unterlagert

StellgliederMotor(Bremse)(Getriebe)

SensorAbstandRelativ-v

-


Regelungstechnik in der Anwendung Beispiele Fahrerassistenzsysteme – Adaptive Cruise Control

Kostenoptimierung durch Systemintegration� Das ACC-System beinhaltet die gesamte Software zur

Auswertung der Sensorsignale und den gesamtenRegelprozess

� Die Steuerbefehle werden an das Motor-SG gegeben� Eine Trennung von Auswerte- und Regel-Software

ermöglicht- Verlagerung von Applikations- / Varianten-spezifischen Inhalten aus dem Sensor in das Fahrzeug

- Funktionalitätserweiterungen, die auf dezentralerem Einwirken aufbauen (Einwirken auf Bremse/Getriebe, Realisierung von Stop/Go)

Sensorintegriertes SG

ACC

Motor-SG

Motor-SG

Brems-SG

ACC

Brems-SG

Signalaufber.

Tracking-SW

Signalaufber.

Tracking-SW







Spurwechsel-assistent + Tote-

Winkel-Überwachg.24 GHz, Camera

Überwachung des Vor- und Seiten-feldes durch Infrarottechnologie,24-GHz-, Kamera- und Ultraschall-Sensoren (Beispiele)

� Automatische Abstands- und Geschwindigkeitsregelung

� Spurwechselassistent

� Toter-Winkel-Erkennung

� Fahrspurerkennung

� Automatische Notfallbremsung

� Elektronischer Einparkassistent

Überwachung des rückwärtigen Bereiches durch die Rückfahrkamera

� Einparkhilfe

� Erweiterung des Sichtfeldes

Regelungstechnik in der Anwendung Entwicklungsrichtungen – Ausgangssituation bei Assistenzsystemen

Stop & Go+ Kollisions-Verminderg.+ Precrash

Front24 GHz

Seitenauf-prall-

Erkennung24 GHz

Heckaufprall-Erkennung

24GHz

Rückfahrkamera + El. Einparkhilfe

24Ghz, Kamera, Ultraschall

Lane Depar-ture Warning

Kamera

ACCLidar / (Radar)

Fahrerassistenz-Systeme nehmen zukünftig einen weiten Bereich der KfZ-Elektronik ein


Regelungstechnik in der Anwendung Entwicklungsrichtungen – Ausgangssituation bei Assistenzsystemen

� Beide Sensoren erfassen das Fahrzeugvorfeld

� Komplementäre Sensoreigenschaften

Motivation

� Dezentrale Fusionsarchitektur

� Spezifische 2-Sensor Anordnung

� 1. Schritt: ACC+, LDW+

Zielsetzung

Ausgangssituation

� Einzelsensoren → Einzelapplikationen

• LDW – Bildsensorik

• ACC – Lidarsensorik (IDIS )


Regelungstechnik in der Anwendung Entwicklungsrichtungen – Funktionalität und Kundennutzen durch Fusion

� ACC-Ziele (stationär) zurVerbesserung Fahrspurmodell

50..70 m (Fahrspur, Objekte)45° horiz. Öffnungswinkel

Bildsensorik

150 m 16° horiz. Öffnungswinkel

IDIS

� Objektposition zur Fahrspur � Laterale Objektparameter und � Objektdimension


y

xIDIS

z

yBildsensorik

+� Abstandsmessung, vrel

� Initiale Objektdetektion

Fusions-Potential:Detektion stationärer Ziele

� Fahrspurgeometrie, Fzg.-Eigenposition

� Laterale Auflösung

+

Fusions-Potential: Mustererkennung Fahrzeuge

Regelungstechnik in der Anwendung Entwicklungsrichtungen – Funktionalität und Kundennutzen durch Fusion


Fahrerassistenz-Sensoren von Hella – Die zuverlässigen BeifahrerAusblick Hella: Datenfusion

Obj.1 [v,s,..]

Obj.2 [v,s,..]Obj.3 [v,s,..]

Obj.1 [v,s,..]

Obj.2 [v,s,..]Obj.3 [v,s,..]

LDW ACC� Gemeinsame Verarbeitung verschiedener Sensorsignale

� Generierung eines konsistenten Gesamt-Umfeld-Modells

� Erweiterung des Beobachtungsbereiches

� Genauere physikalische Beschreibung von Objekten

� Generierung neuer Informationen� Ableitung zusätzlicher Applikationen

� Erhöhung der Zuverlässigkeit

� Trennung von Sensor und Applikation� Sensoren erzeugen standardisierte

Objektlisten� Applikationen basieren auf fusionierten

Daten und Umfeldmodell






Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Date post:	16-Aug-2019
Category:	Documents
Upload:	lehanh
View:	214 times
Download:	0 times

Regelungstechnik in der Anwendung – Anwendungen und ... · (Bei Halogen wird nur eine manuelle...

Documents