26 | 09 | 2017
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Elektrik/Elektronik


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Meilenstein und neue Batterie Technologie

autobatterie test

Ein sensationeller Meilenstein in der Geschichte der Batterie bzw. der Autobatterie steht jetzt kurz vor dem Durchbruch.

Der neu erfundene Batterietyp kann mit gleicher Größe dreimal mehr Spannung und Energie bereithalten als uns bekannte Lithium Ionen Akkumulatoren in der heutigen Zeit.

Akkus für E-Autos wurden zwar stets weiter verbessert, aber eine radikale Veränderung gab es Seitens der Autohersteller noch nicht.

Der Miterfinder der Liz-Ionen Batterie John Goodenough, Professor der Cockrell School of Engineering der The University von Texas in Austin ist sehr optimistisch.

Kosten,  Sicherheit,  die Lade- und Entladezyklen der derzeitigen Akkus, Reichweite und die Lebensdauer sind entscheidende Kriterien für den Einsatz und Kauf von Elektroautos.

Die Produktion für Lithium-Ionen-Zellen befindet sich fast aus­schließ­lich in Asien. Ca. 95 Prozent des Marktes wurde laut McKinsey & Company 2015 dort produziert.

Die Innovation an seiner neuen Technologie sind ein Feststoff und keine Elektrolyte mehr im Einsatz. Ihre Hausaufgaben hat Maria Helena Braga aus Portugal gemacht. Sie führte Experimente mit Gas Elektrolyten durch. Eine Anode befeuert Alkali Metalle.

Diese Erfindung wird nicht nur Elektroautos zu mehr Akzeptanz verhelfen, da Reichweiten verbessert und  Ladezeiten verkürzt werden.

Auch für den gesamten Markt von Smartphones, iPhones, und Notebooks wird es zu drastischen Veränderungen kommen.

 

Links:

Bauarten von Starterbatterien und Autobatterien

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LIN-BUS

Der LIN-BUS (Local Internet Network) trägt auch den Namen Subbus und wird eingesetzt falls die CAN-Bus Technologie zu teuer ist, da es auf kostengünstigen Standards von Komponenten aufbaut. In der Topologie ist es ein Master/Slave System. Erbesitzt die maximale empfohlene Geschwindigkeit von 19.200 bit/s

Als ungeschrirmter Eindrahtbus besitzt er die selbe Spannung wie das Bordnetz. Das zeitgesteuerete Sytem arbeitet als Master/Slave. Das System orientiert sich an Bytes und die Übertragung der Daten ist asynchron. Die Paketdaten werden wie beim CAN-Bus mit Identfier gehandelt.

Anwendungsgebiete sind der Scheibenwischermotor, Regen- und Lichtsensor. Die weitere Verbindung auf den CAN-BUS erfolgt über ein Gateway (Steuergerät).

Einsatz sind u.a. die geregelten Elektronikkomponenten der Karosserie, wie z.B. Klimaanlage, Rückspiegel, elektr. Fensterheber, elektr. Öffnen des Kofferraumes oder auch die Elektrik der Sitze.

MOST-Bus

CAN-Bus

FLEXRAY-Bus

AUTOMOTIVE-ETHERNET

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Can-Bus

Entwicklung ca. 1983 durch Bosch. Erste Vorstellung im Jahr 1985 durch Intel und Bosch. In der Automobilbranche sollte Gewicht durch reduzierte Kabellängen und dadurch Ausgaben reduziert werden. Das Controller Area Network (CAN) verbindet mehrere gleichberechtigte Teillehmer über einen 2-Draht Bus (Twisted Pair) miteinander. Der Zugriff ist eventgesteuert und erfolgt nach Priorität. Ereignisse hoher Priorität können eine niedrigere Priorität hinten anstellen. Die Übertragung per Frame erfolgt mit maximal 8 Bytet. Die Steuergeräte können autag und unabhängig voneinander Daten senden und empfangen. Deshalb werden viele Feldgeräte wie z.B. Sensoren und Messfühler, Anrtriebseinheitenn mit  Steueungsgeräten gekoppelt. Die Übertragung erfolgt in Echtzeit und bietet ein hohes Maß an Sicherheit. Bei Inaktivität stehen bei beiden Leitungen 2,5 Volt Spannung an. Bei Datenübertragung steigt der CAN H (CAN High) auf 3,75 Volt Spannung und der CAN L (CAN Low) sinkt auf 1,25 Volt und erzeugt dabei ein 2,5 Volt Spannungpotential. Aufgrund diese Spannungspotentials ist dieses Bussystem nicht anfällig gegen induktive Spannungsspitzen, Brummspannungen und elektrische Felder. Das Protokoll des CANBus ist  in „Schichten“ (Layers) aufgeteilt. Hier wird der Zusammenhang zwischen Hardware (Stecker, Signale, etc.) und Software (Priorität, Bitverarbeitung, Datenverteilung, etc.) beschrieben..Der Bus kann Prioritäten unterscheiden da eine Nachricht in 7 Frames der OSI Schicht (Layer, Kennfelder) unterteilt ist. Die maximale Datenrate beträgt 1 MBit.

Einsatz sind u.a Bremsysteme wie ABS, ESP, Getriebe, Übertragung der Kraft und Airbags.

 

Vorteile:

- Systemsicherheit

- großer Bedienkomfort

- gute Diagnose des Systems

- Kosteneinsprung durch effizienteren Kabelbaum

- vereinfachtere Softwareanpassungen

LIN-Bus

MOST-Bus

FLEXRAY-Bus

AUTOMOTIVE-ETHERNET

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FLEXRAY-Bus

Dieser offener Standard bzw. dieses Protokoll wurde ab dem Jahr 2000 durch Daimler, BMW, Motorola und Philips ins Leben gerufen bzw. entwickelt. Im Jahr 2010 wurda das Konsortium wiederaufgelöst.

FLEXRAY ist echtzeitfähig. Bei Sicherheit wie den Bremsen kommt FLEXRAY zu Einsatz. Die FLEXRAY Topologie kann in Strukturen wie Busform, Sternform aber auch gemischt eingesetzt werden. Die Technologie dieses Systems ist seriell und besitzt keine Arbitrierung. Die Datenrate beträgt 10 MBit und bei zwei Kanälen 20 MBit. Ein Frame kann bis 256 Byte enthalten Redudanz und Fehlererkennung sorgt für einen kollesionsfreien Buszugriff. Das Prinzip des Zugriffes ist zeitgesteuert. Ein Node (Knoten) setzt sich aus Bus-Guardian und Bus-Driver zusammen. Der Datenaustausch wird in Zyklen realisiert. Die Zyklen werden wiederum in Statik und Dynamik unterteilt. Das Sytem sendet Nachrichten im statischen Segment in vorhersehbaren Slots (Zeitschlitzen). Um die *deterministische Datenübertragung zu gewährleisten, arbeitet Flexray mit verschiedenen Korrekturverfahren.

Der Einsatz findet sich in sicherheitsrelevanten Baugruppen wie z.B. Abstandsregeltempomat, Lenkung, Drive-by-Wire (DbW) inkl. Brake-by-Wire (BbW) und Steer-by-Wire (SbW).

 

*Determinismus

Das Nomen hat seinen Ursprung in der lateinischen Sprache "determinare", was soviel bedeutet wie beeinflussen, feststellen oder bestimmen.In einem detreministischen Übertragungsweg sind alle Zustände zu jeder Zeit reproduzierbar und berechenbar.

Eine mögliche Definition könnte so lauten: Wenn in einem Ablauf jederzeit die "Ist-Situation" und die nachfolgende Situation eindeutig bestimmt und festgelegt ist.

LIN-Bus

MOST-Bus

CAN-Bus

AUTOMOTIVE-ETHERNET

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Automotive-Ethernet

ethernet-autoDieses Protokoll ist seit vielen Jahren in der IT getestet und besitzt keine Kinderkrankheiten mehr. BroadR-Reach wurde von der Firma Broadcom entwickelt. Nach der Gründung mit Broadcom, NXP, Freescale und Harman der "OPEN (One-Pair Ether-Net) Alliance Special Interest Group (SIG)" wurde der der BroadR-Reach-Ethernet-Standard für Automobile im Dezember des Jahres 2011 verabschiedet. One Twisted Pair Ethernet bezeichnet man auch als Open Alliance BroadR-Reach (OABR). Neben den günstigen Kosten und der hohen Bandbreite kann es das Fahrzeug mit Hilfe von Switchen zu einem Netzwerk ausbauen. Damit entsehen auch keine Arbitrierungsverluste im Gegensatz mit der Nutzung von CSMA. Die Datenübertragung erfolgt mit maximal 100 MBit/s über 2 verdrillte Adern (UTP: Unshielded Twisted Pair). Auch die EMV-Verträglichkeit soll hiermit erfüllt werden. Da Ethernet keine Echzeitfähigkeiten besitzt, wurde das Protokoll modifiziert. Aufgesetzt wurden AVB (Audio Video Bridging) für das Streaming von Videos und Time-Triggered-Ethernet (TTE) um die Echtzeit zu simulieren. Geignet für Enter- und Infotainment, Human Machine Interface (HMI), als auch für Autoassistent Systeme und On-Board Diagnostics. Das Backbone Netzwerk fungierende Time-Triggered Ethernet (TTEthernet) verbinden CAN und FLEXRAY mit Hilfe von Gateaways um eine Symbiose für das Realtime Ethernet zu etablieren. Audio Video Bridging (AVB) ist ein IEEE-Gruppenstandard für Audio/Video Netzwerke. Es baut auf den IEEE 802 Ethernet Standard aufund ist momentan bei IEEE802.3. Das AVB-Netz trennt seine Datenpakete vom Ethernet-Netzwerk um seine Performance auszuspielen.

Ein Automotive Marktführer setzt seit 2008 auf Automotive- Ethernet. Die bekannten Automobile-Busse werden weiterhin über viele Jahre parallel eingesetzt werden. In Bezug auf das Internet of Vehicles (IoV) und V2V (vehicle to vehicle communications) ist dieser Standard für das ADAS nicht mehr wegzudenken. Power over Ethernet (PoE) soll im Jahr 2015 als Standard eingeführt werden.

Das Ethernet für Automobile wird wahrscheinlich der nächste Bus der Zukunft werden.

 

Vorteile:

- Einsparung von Kosten (Netzwerk, Kabel)

- Gewichtseinsparung der Kabel

- hohe Datenübertragungsrate

 

 

LIN-Bus

 

MOST-Bus

 

CAN-Bus

 

FLEXRAY-Bus

 

 

 

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Übersicht der Bussysteme im KFZ

bus-anschlussSeit 1980 hat die Elektronik im KFZ sehr stark zugenommen.1993 wollte die Automobilindustrie neben bereits eingeführten Hardware-Standards auch Software Standards einzuführen. Einsparung von Kosten und Standardisierung waren die Beweggründe die Initiative "Offene Systeme und deren Schnittstellen für die Elektronik im Kraftfahrzeug", auch OSEK genannt. Gründer waren u.a. Daimler-Benz, BMW, VW, Opel und die Automobil Zulieferer Bosch und Siemens.Eine Fusion mit der "Initiative Vehicle Distributed Executive", kurz VDX genannt , führte zu dem Namen OSEK/VDX. Er ist ein offener Industie Standard. Entwickelt wurde das Betriebssystem OSEK/VDX-OS für einen einzelnen Prozessor (single processor).2005 wurde OSEK-OS-Standard als internationaler Standard unter ISO 17356-3 eingeführt. Im Jahr 2003 wurde AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) ins Leben gerufen. Ziel waren eine weitere Reduzierung von Kosten die hauptsächlich durch Steuergeräte verursacht wurden. Eine Reduzierung mit verbesserter Software waren angestrebt.

Früher einzelne arbeitende und unabhängige Steuergeräte sollen in Zukunft reduziert werden und mehr Daten und Informationen untereinander austauschen. Dies erfordert eine höhere Bandbreite und Technologie der Technik. Hier kommt jetzt die Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihres Autos ins Spiel. Dies ist eine hohe Herrausforderung für die Automobilhersteller.

 

LIN-Bus

MOST-Bus

CAN-Bus

FLEXRAY-Bus

AUTOMOTIVE-ETHERNET

Sensoren im Automobil

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Sensoren

sensor

 Sensoren haben eine Vielzahl von Aufgaben in der Industrie und im Automotive Bereich. Von der Regelung des Motors, über Funktionen des Komforts bis hin zu sicherheitsrelevanten und lebensrettenden Funktionen. Die Vielzahl an Sensoren im KFZ-Bereich  ist heutzutage nicht mehr wegzudenken. In einem zeitgemäßen Oberklasse PKW sind um die 100 Stück verbaut. ABS, Airbag, Nockenwellensensor, Regensensor, Einparhilfe-Sensoren oder Ferndedienung für die Türen. Die Einsatzgebiete werden sich in der Zukunft enorm steigern. Automotive- und Smartphonehersteller sind die Hauptabnehmer. Der weltgrößte Hersteller ist Bosch.

Der Verband für Sensorik und Messtechnik (AMA) stellte eine Prognose der Verdopplung der eingesetzten Sensoren innerhalb aller 5 Jahren vor. Die Industrie 4.0 sieht eine Revolution der Sensoren vor. Intelligente Sensoren sollen in den Industriestandard Einzug halten und eine selbstständie Prozessoptimierung verwirklichen. In der Produktion und Fertigung sollen mehr smarte Daten erfasst werden und auf Servern, Cloud und Internet verteilt werden um diese zu analysiern und verarbeiten.

 

Definition

Es gibt keinen genormten Begriff für die Definition für den Namen "Sensor". Der Begriff stammt aus der lateinischen Sprache (sentire, dt. "Sinn", „fühlen“ oder „empfinden“). Eine mögliche Definition könnte so lauten: Umsetzung einer physikalischen oder chemischen Größe in ein elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung.

Ausdrücke und Synonyme im technischen Bereichen sind unter weiteren: Fühler, Geber, Umformer, Aufnehmer, Pick Up, Messer, Messgeber, Messwertfühler, Meßumformer, Aktor, Antonym und Deketor.

 

Physikalische Meßgrößen

Kraft, Drehmoment, Beschleunigung, Masse, Druck, Durchfluss, u.a.

 

Meßprinzip

Mechanisch, Kapazitiv, Induktiv, Thermoelektrisch (Temperatur), Piezoelektriesch, Photoelektrisch, Chemisch, Optisch, Akustisch, Widerstand, u.a.

 

Indukativ

Die Induktivität wird durch eine physikalische Größe ausgewertet.

Für die Meßgröße sind eine Spule (Kupferwicklung mit Ferritkern), ein magnetisches Feld und ein Art der Bewegung erforderlich.

Das Ausgangssignal kann analog oder digital erfolgen.

Sie sind für die Erkennung von Metallen geeignet.

Vorteile sind Berührungslosigkeit, Kontaktlosigkeit, rückwirkungsfrei und damit kein Verschleiß.

Typische Einsatzgebite sind: Näherungsschalter für die Bestimmung und Erkennung der Position, Drehzahlmesser an der Kurbelwelle bei Automotiven, Impulsgeber für Motorzündung.

 

Kapazitiv

Die Arbeitweise beruht auf der aktiven Flächenbildung von 2 Elektroden aus Metall. Die Elektroden arbeiten wie ein Kondensator. Bei der Näherung eines Objektes an die Elektroden erfolgt eine Änderung der Kapazität und es ensteht ein elektrisches Signal.

Vorteile gegenüber einem indukativen Sensor ist die Erfassung auch von Dielektrikum (Nichtleiter), Berühungslosigkeik, Kontaktlosigkeit und frei von Rückwirkungen.

Nachteile sind die größeren Störungsanfälligkeiten auf Grund von Verschmutzungen.

Einsatzgebiete sind die Kontrolle von festen und flüssigen Materialien für Füllstände (flüssig und Granulat), Objekterfassung (Metalle, Holz, Kunststoffe, Glas, etc.) und lineare Abstandsmessung.

 

Man unterscheidet zwischen zwei Arten der Messung:

Aktives Meßprinzip: Umwandlung von mechanischer, chemischer, licht- und wärmeenergie in ein elekrisches Signal.

Passives Meßprinzip: Umwandlung von einer auszuwertenden Meßeinheit nur durch Zuführung von elektrischer Energie. Nichts ohne Ausnahme: Varistor gegen Überspannungen (VDR: Voltage Dependent Resistor)

 

Ausgabe des Signals

Der Sensor reagiert auf ein physikalisches Signal und gibt eine elektrische Meßgröße als Ausgangssignal wieder.Der Auslöser kann durch Kraft, Druck, Wärme, Licht, Beschleunigung, etc.

 

Verstärkung des Ausgangssignals

Falls das elektrische Ausgangssignal zu gering ist, setzt man einen Meßverstärker ein. Der Meßverstärker wandelt das schwache Signal in ein Ausgangssignal mit höherer Amplitude um.Hier kann auch ein analoges Ausgangssignal in ein digitales Singnal umgewandelt werden. Als digitale Schnittstellen können I²C-Bus oder TWI, SPI-Bus, Modbus, Profibus, SSI, CANopen, CAN-Bus, TTCAN-Bus, HART, etc. zur Verfügung stehen.

Die häufigst verwendeten Bussyteme in Kraftfahrzeugen sind heute CAN, LIN, FLEXRAY, MOST und Automotive Ethernet.

 

Weiterführende Links:

Bussysteme im KFZ

Liste von Sensoren nach Typ und Einsatzgebieten (Englisch)

 

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MOST-Bus

Initatoren waren BMW und Daimler-Chrysler. 1998 wurde die MOST Cooperation (MOSTCO) gegründet. Der MOST-Bus (Media Oriented System Transport) ist ein Feldbus (seriell und optisch) der in der Automobilindustrie für das Entertainment eingesetzt wird. Lichtleiter (plastic optical fiber oder polimere optische Fasern (POF)) stellen die Basis für diesen Bus bereit. Die Topologie ist ringförmig und es können bis zu 64 Endgeräte (devices) verwaltet werden. Die ISO/OSI stellen die Grundlage dar.

Er wurde erst für Audio entwickelt, unter anderem für die Vernetzung von Tunern, Radio, Sracheingabe, TV, Navigation, CD-Playern und DVD Playern. Da der Bus eine sehr große Datenübertragungsrate besitzt, kann er auch für Video, Digital-TV und andere Anwendungen auf einer Multimedia Konsole verwendet werden.

Fehler können durch einen Ringbruch entstehen. Sie werden durch einen schadhaften optischen Leiter, fehlende Versorgungsspannung oder Ausfall von Sender- oder Empfängersteuergerät verursacht.

Vorteile:

- Echtzeit

- Plug and Play

- EMV- Sicherheit

- Fehler können erkannt werden

Für den MOST-Bus existieren 3 Geschwindigkeitsstandarts.:

MOST25

Es besitzt eine Bandbreite von 23 megabaud. Die effektive Übertragungsrate liegt bei 10 kB/s. Die 60 Kanäle können jeweils mit 4 Bits angesprochen bzw.konfiguriert werden.

MOST50

Doppelte Bandbreite als MOST25.

MOST150

6-mal schneller als MOST25 und 3-mal schneller als MOST50.

Außerdem wird ein frei abstimmbarer Ethernet Channel mit 3 weiteren Kanälen (Kontrollkanal, synchroner Kanal für Streaming und asynchroner Kanal für Datenpakete) bereitgestellt.

LIN-Bus

CAN-Bus

FLEXRAY-Bus

AUTOMOTIVE-ETHERNET

 

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Testberichte Autobatterien 2017

autobatterie-test

Seit vielen Jahren ist Batterie die häufigste Pannenursache bei Kraftfahrzeugen. Das liegt am einem an der wachsenden Anzahl elektrischer Verbraucher die der Akkumulator zu versorgen hat.
Eine Kaufentscheidung bei Autobatterien ist oft schwierig. Neben der Vielzahl der Bauarten und Hersteller fällt die Entscheidung schwer. Eine günstige aus dem Baumarkt oder eine teurere Markenbatterie. Die verschiedenen Hersteller verprechen viel aber der Käufer ist immer verunsichert ob billige No-Name genauso zuverlässig wie teurere Akkus namenhafter Hersteller sind.

 

 

 

 

Wir stellen Ihnen die aktuellen und die in den  letzten Jahren veröffentlichen Autobatterie Tests von deutschsprachigen Automobilclubs aus Europa und in der Welt vor.

Vergleichen Sie die Tests und finden Sie Ihre beste und günstigste Batterie für Ihr KFZ.

 

Bei der Suche nach Testergebnissen im Internet werden viele Tests und Vergleiche gefunden, Manche Wertungen sind leider unklar. Einige Tests bieten einen Direktkauf auf Amazon oder Ebay. Vertrauen Sie lieber seriösen Testberichten oder fragen Sie Ihren KFZ-Experten des Vertrauens. So kommen Sie sicher durch die kalte Jahreszeit und den Winter!

 

ADAC Automobilclub Deutschland

ADAC Autobatterie Test 2011

ADAC Autobatterie Test 2012

 

ACE Automobilclub Deutschland

ACE Autobatterie Test 2009

ACE Autobatterie Ladegeräte Test 2014

 

GTÜ Automobilclub Deutschland

GTÜ Autobatterie Test 2012

GTÜ Autobatterie Test 2014

 

ÖAMTC Automobilclub Östereich

ÖAMTC Autobatterie Test 2011 1

ÖAMTC Autobatterie Test 2011 2

 

TCS Automobilclub Schweiz

TCS Schweiz Autobatterie Test 2012

 

 

Weitere Themen zur Autobatterie:

Geschichte des Akkumulators

Bauarten von Autobatterien

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