Automotive Mechatronics: Automotive Networking Driving Stability Systems Electronics – Konrad Reif – 1st Edition

Automotive Mechatronics: Automotive Networking Driving Stability Systems Electronics

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Descripción

Se presenta como una obra esencial para entender cómo los vehículos modernos integran mecánica, electrónica y software en una arquitectura compleja de sistemas distribuidos. Está dirigido a estudiantes universitarios de ingeniería automotriz, electrónica o mecatrónica, así como a jóvenes profesionales que desean profundizar en el diseño y control de sistemas mecatrónicos automotrices. El editor Konrad Reif agrupa en este volumen los principales avances en redes de a bordo (networking), en sistemas de estabilidad de conducción (driving stability) y en electrónica del vehículo (electronics), articulando la visión de sistema completo que exige la movilidad contemporánea. En sus primeros capítulos, el libro define qué es la mecatrónica en el contexto automotriz: no es únicamente “mecánica + electrónica”, sino la sinergia de mecánica, hidráulica, electrónica de potencia, sensores, actuadores y software que permite realizar funciones antes imposibles o muy costosas.

El lector joven aprenderá que el vehículo hoy es una red de sistemas diseminados, donde por ejemplo el módulo de freno electrónico, el sistema de estabilidad, el motor, la transmisión, el chasis y las redes CAN/LIN/FlexRay interactúan constantemente. Luego se adentra en la arquitectura de red del vehículo: se examinan los fundamentos de los buses (CAN, LIN, FlexRay, MOST), su topología, protocolos, requisitos de tiempo real, tolerancia a fallos, acoplamientos entre subsistemas de confort, seguridad y propulsión. Este enfoque permite al estudiante comprender cómo la información fluye por el vehículo y cómo los sistemas dependen de esa comunicación para funcionar correctamente: por ejemplo un sensor de rueda para ABS transmite datos al ECU de freno, que a su vez puede actuar sobre el módulo de estabilidad ESP, y ese a su vez coordina el motor y la frenada. Un bloque importante del libro está dedicado a los sistemas de estabilidad de conducción: ABS (anti-bloqueo), TCS (control de tracción), ESP (programa electrónico de estabilidad), funciones de frenado automático, modulación hidráulica electrónica, dirección activa, suspensión electrónica, etc.

Se explican tanto los fundamentos de control como los sensores involucrados (acelerómetro, yaw-rate, rueda, presión de freno) y cómo esas funciones mejoran la seguridad y el comportamiento dinámico del vehículo. Para un estudiante es clave ver cómo la teoría de control (realimentación, sensores, actuadores) se aplica al “vehículo real”. Finalmente, el texto aborda la electrónica del vehículo: módulos electrónicos, diseño de hardware, software embebido, gestión energética de la red de a bordo, compatibilidad electromagnética (EMC), diagnóstico a bordo (OBD), IoT/telemática, sensores de velocidad, presión, temperatura, flujo, gas. Este apartado permite al lector comprender cómo se diseñan los módulos del vehículo, cómo se integran en la red de comunicaciones, cómo se desarrolla el software y cómo se gestiona el sistema global. El tono es técnico-académico, pero apto para estudiantes con base en electrónica, control o mecánica. Permite ver el vehículo moderno como un sistema mecatrónico complejo, y no solo como piezas aisladas. El libro es especialmente útil para trabajos de fin de grado o máster centrados en electrónica vehicular, estabilidad de conducción, redes de vehículo, diseño de sensores y actuadores, integración de software y hardware en automoción.

Basics of mechatronics
Mechatronic systems and components
Development methods
Outlook
Architecture
Overview
Vehicle system architecture
Electronic control unit
Operating conditions
Design
Data processing
Digital modules in the control unit
Control unit software
Software Development
Basic principles of networking
Network topology
Network organization
OSI reference model
Control mechanisms
Automotive networking
Cross-system functions
Requirements for bus systems
Classification of bus systems
Applications in the vehicle
Coupling of networks
Examples of networked vehicles
Bus systems
CAN bus
LIN bus
Bluetooth
MOST bus
TTP/C
FlexRay
Diagnosis interfaces
Automotive sensors
Basics and overview
Automotive applications
Details of the sensor market
Features of vehicle sensors
Sensor classification
Error types and tolerance requirements
Reliability
Main requirements and trends
Overview of the physical effects for sensors
Overview and selection of sensor technologies
Sensor measuring principles
Position sensors
Speed and rpm sensors
Acceleration sensors
Pressure sensors
Force and torque sensors
Flowmeters
Gas sensors and concentration sensors
Temperature sensors
Imaging sensors (video)
Sensor types
Engine-speed sensors
Hall phase sensors
Speed sensors for transmission control
Wheel-speed sensors
Micromechanical yaw-rate sensors
Piezoelectric “tuning-fork” yaw-rate sensor
Micromechanical pressure sensors
High-pressure sensors
Temperature sensors
Accelerator-pedal sensors
Steering-angle sensors
Position sensors for transmission control
Axle sensors
Hot-film air-mass meters
Piezoelectric knock sensors
SMM acceleration sensors
Micromechanical bulk silicon acceleration sensors
Piezoelectric acceleration sensors
iBolt™ force sensor
Torque sensor
Rain/light sensor
Two-step Lambda oxygen sensors
LSU4 planar wide-band lambda oxygen sensor
Electric Actuators
Electromechanical actuators
Fluid-mechanical actuators
Electrical machines
Electrohydraulic Actuators
Application and function
Requirements
Design and operating concept
Actuator types
Simulations in Development
Electronic Transmission Control
Drivetrain management
Market trends
Control of Automated Shift Transmission (AST)
Control of Automatic Transmissions
Control of Continuously Variable Transmission
ECUs for electronic transmission control
Thermo-Management
Processes and Tools Used in ECU Development
Modules for transmission control
Application
Module types
Antilock Braking System (ABS)
System overview
Requirements placed on ABS
Dynamics of a braked wheel
ABS control loop
Typical control cycles
Traction Control System (TCS)
Tasks
Function description
Structure of TCS
Typical control situations
TCS for four-wheel drive vehicles
Electronic Stability Program (ESP)
Requirements
Tasks and method of operation
Maneuvers
Closed-loop control system and controlled variables
Automatic brake functions
Overview
Standard function
Additional functions
Hydraulic modulator
Development history
Design
Pressure modulation
Sensotronic brake control (SBC)
Purpose and function
Design
Method of operation
Common-rail systems
Areas of application
Design
Operating concept
Common-rail system for passenger cars
Common-rail system for commercial vehicles
High-pressure components
Overview
Injector
High-pressure pumps
Fuel rail (high-pressure accumulator)
High-pressure sensors
Pressure-control valve
Pressure-relief valve
Electronic Diesel Control (EDC)
System overview
Common-rail system for passenger cars
Common-rail system for commercial vehicles
Data processing
Fuel-injection control
Lambda closed-loop control for passenger-car diesel engines
Torque-controlled EDC systems
Data exchange with other systems
Serial data transmission (CAN)
Active steering
Purpose
Design
Method of operation
Safety concept
Benefits for the driver
Drive and adjustment systems
Power windows
Power sunroofs
Seat and steering column adjustment
Heating, ventilation and air conditioning
Electronic heater control
Electronically controlled air-conditioning system
Vehicle security systems
Acoustic signaling devices
Central locking system
Locking systems
Biometric systems
Electromagnetic compatibility (EMC) and interference suppression
EMC ranges
EMC between systems in the vehicle
EMC between the vehicle and its surroundings
Guarantee of immunity and interference suppression
Fault diagnostics
Monitoring during vehicle operation (on-board diagnosis)
OBD for passenger cars and light-duty trucks
OBD for heavy-duty trucks

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  • Título: Automotive Mechatronics: Automotive Networking Driving Stability Systems Electronics
  • Autor/es:
  • Edición: 1ra Edición
  • Tipo de archivo: eBook
  • Idioma: eBook en Inglés
  • ISBN-10: 3658039744
  • ISBN-13: 9783658039745
  • Subtema: Ingeniería Automotriz | Ingeniería Mecatrónica

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