Fedélzeti hálózat
description
Transcript of Fedélzeti hálózat
Fedélzeti hálózat
közúti járművekhez, motiváció és innováció
1996. februárAz AUDI, BMW, MERCEDES BENZ, OPEL, PORSCHE, VW cégek kezdeményezése:Az autóipar 2005-re megígérte a vevőknek, hogy az 1990-es évet alapul véve a CO2-kibocsátást 25 %-al csökkenti. Ez az üzemanyag-fogyasztás 70 %-os csökkentését jelenti, amit az autóipar 3 l/100 km-es fogyasztással definiált.A járművek energiaszükségletét próbapadon határozzák meg, ahol a villamos fogyasztók nem üzemelnek.Normál üzemben azonban a villamos fogyasztók akár 1,5 l/100 km többletfogyasztást okozhatnak.Megoldás: Olyan fedélzeti architektúra kialakítása, ami a fogyasztók teljesítmény-kihasználásának optimalizálása mellett a villamos energia előállításának és elosztásának a hatásfokát is megjavítja olyan mértékben, hogy minimális üzemanyag-felhasználás ellenére minden fogyasztó biztonságos üzeme teljesíthető legyen.
Tartalom
Mit jelent SCI-WORX (volt Sican)?
Fedélzeti hálózati architektúra
A 42 V-os hálózat motivációja
Jövőbeni energiaellátó rendszerek
Elektromos/elektronikus rendszerek és
komponensei a 42 V-os hálózathoz
Energiamenedzsment
A 42 V-os fedélzeti hálózat szabványosítása
42 V már nem utópia
12 V 36 , hanem 42 V
Villamos működtetések verseny és gazdaságossági okokból
14 V esetén nagy áramok, nagy veszteségek (Pv=RxI2)
Innovatív megoldások lehetősége( EVT, EMB, ISAD, stb.)
Hálózat egyre bonyolultabb (energiatakarékosság, működőképesség garantálása, energiamenedzsment
Villamos rendszerek csak működéskor fogyasztanak
Egyszerűen programozhatók, vezérelhetők, szabályozhatók
Egyszerűsödik a szerelés
Növekszik az elhelyezés rugalmassága
Recycling könnyebb, nincs pl. hidraulikaolaj
Méretezés a tényleges igényre (pl. vízszivattyú, klímakompresszor)
EMB, Steer by Wire kiegészítő funkciói szoftveresen megoldhatók (ABS, ESP, ASC)
Folyamatok próbaállomáson szimulálhatók, járműre jellemző tulajdonságok szoftveresen beállíthatók (pl. egyéni kormányjellemzők)
Helymegtakarítás, zajcsökkentés, rugalmas elhelyezés az új megoldásokkal
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Tegnap
Ma
Holnap
6 kW közepes teljesítmény, csúcsban 20 kW-ig
40 vezeték, 60 érintkező
1900 vezeték, 3800 érintkező
3 km vezeték, 40 kg
> 100 villamos motor, μCs
+ „X-by-WIRE”, EVT, KSG, ??
+ vill. Szivattyúk, klimakompr. ??
+ támogató rendszerek, infotainment, ??
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Egyenértékek:
?? Miért kell több villamosság/elektronika ??
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Villamos motoros hajtások előnyei
Energia csak „szükség esetén” (szervo, ABS, szivattyúk)
Mechanikus kapcsolatok elmaradása (költség, zaj, súrlódás)
Egyszerűbb elhelyezés és szerelés (pl.: kormányzás)
„Egyszerű” vezérelhetőség és szabályozhatóság (programozás)
Fejlesztési költségek és idő csökkentése
Hidraulika elhagyása (recycling)
Asszisztens rendsz.-hez kedvezőbb (pl.: korm. beavatkozás)
Komfortjellemzők javulása (memória)
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Példák
Jármű + („X-by-Wire”, EVT, KSG, Vill.-szivattyúk/
-szellőzők, Vill.-klíma
egyenlő
Jármű – (kormányoszlop, kapcsoló rudazat, mech.
pedálok, hidraulika, vezértengely(ek),
vezérműlánc/fogasszíjak,
ékszíjak, önindító, lendítőkerék)
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Energiaáramok az automobilban
Tankolt energia
Továbbítási energia
Hőenergia
Jármű
ZajenergiaVillamos energia
x U x I x t
100 W villamos energia 50 kg-nak felel meg
Hagyományos generátorok hatásfoka kb. 50 % (fordulatszámfüggő)
Azonos teljesítmény esetén 1/3-ad áram
1/9-ed, vagy 1/3-ad vezetékkereszt-metszet esetén 1/3-ad veszteség
Vezetékkeresztmetszet növelés súlynövekedést és szerelési problémákat okoz a térfogat-növekedés és a nagyobb merevség miatt
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Villamos fogyasztók teljesítményei és bekapcsolási idői
villamos teljesítmény
Bekapcsolási idő
Aktív futómű
EMB
Katalizátorfűtés
FékekShift-by-wire
Indítómotor
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
14 V-os fedélzeti hálózat megtartása
42 V-os fedélzeti hálózat bevezetése
Veszteségek a vezetékekben (vezetékkeresztmetszetek)
Szerelési/súly-problémák(vezetékek, akkumulátor)
E-rendszerek (fék, EVT nem lehetségesek)
Áram 1/3, veszteségek 1/9, nem kell érintésvédelem
Csökk. Vezeték-ker. metszetek (fóliavezetők, súly)
„X-by-WIRE”, EVT, E-kat lehetséges
KSG bevezetése (start-stop-rendszerek)
Félvezetőköltségek jelentős csökkenése
Veszteségek a vezetékekben (vezeték-keresztmetszetek)
Szerelési/súly-problémák(vezetékek, akkumulátor)
E-rendszerek (fék, EVT nem lehetségesek)
A 6(7) V-ról a 12(14) V-ra történő átálláskor a félvezető-technológia nem volt téma
Ma ez a a jármű „agyának” alapja, a mikroelektronika
A mikroelektronika teszi lehetővé, hogy pl. a motor tartalékai kihasználjuk
Félvezetők a működtető és biztonsági áramkörökben
Méginkább a komfort és informatikai rendszerekben
Kb. 80 V-ig kevésbé a feszültség, inkább az áram a döntő
Nagy áramok nagy veszteséget, nagy melegedést okoznak, ami nagy méreteket és hűtőfelületet követel meg
Pl. egy teljesítmény FET 42 V-nál 20 % felület mellett képes azonos teljesítmény kapcsolására
Az előbbi nagyobb integráltságot tesz lehetővé
Félvezető kapcsolók alkalmazása lehetséges
Szabványok szerint 42 V esetén 400 ms-ig 300 V zavarfeszültség megengedett
Ez megsemmisítené az előbbieket, vagy drága védelmi áramköröket követelne meg
Jármű esetében a zavarfeszültséget 4000 ms-ra és 58 V-ra korlátozták
A 42 V és a rögzített csúcsfeszültségek nem igénylik az érintésvédelmet
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
félvezetőkAutóipar: legnagyobb növekedési ráta 1999-ben
Villamosság/elektronika 2005-ben az értékteremtés kb. 30 %-a
Félvezetőeszközök és (mikro-) elektronika növekvő költségei
42 V: a félvezetők felületének 20 %-ra csökkenése
Trend: rendszer-egy csip-en
Feszültségkorlátozás szükséges (terhelés megszüntetés)
Azonnali átállás nem képzelhető el
Izzólámpák 42 V-al nem üzemeltethetők
Alternatív fényforrások: xenon-lámpa, fénycső, LED, stb.
Megoldás lehetne a helyi DC/DC átalakító, de drága
Érintettek a információs és szórakoztató elektronikai eszközök
Nem szabad megfeledkezni a „bikázás”-ról sem
Átmeneti megoldás a két feszültségű hálózat
A 14-ről 42 V-ra történő lépcsőzetes átállás elsősorban gazdasági és gyakorlati előnyöket rejt
Először a nagyteljesítményű fogyasztók kerülnek a 42 V-os rendszerbe
Korábbi izzólámpák használhatók
Idegen indítási segítség megoldott (ha az indítómotor 42 V-os, akkor DC/DC átalakító kell)
A 42 V-os akkut védeni kell, nehogy azzal hozzanak létre párhuzamos kapcsolatot (kivezetések zárlatvédelme is fontos)
A biztonság miatt is szükséges a második akku
A két feszültségű rendszer bonyolult
Rövidzár lehet a két feszültségszint között is (a kisebb áram miatt a 14 V-os biztosíték nem szólal meg, a különálló kábalköteg nem realizálható)
Várhatóan 2005-ben jelennek meg az első járművek
Kezdetben költségnövekedés, emiatt a bevezetés a „felső” kategóriában várható
Mikor lesz nyereséges az átállás?
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Átállás a 42 V-os fedélzeti hálózatra
Hirtelen átállás problematikus:A fogyasztók nagy száma, különösen az
Izzólámpák (PWM?)
Információs és szórakoztató elektronika
Idegen indításMigráció szükséges
Megoldás: 14V/42V-kétfeszültségű fedélzeti hálózat
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Még megválaszolandó kérdések:
Architektúra
Rövidzárvédelem 14 V 42 V
Póluscserevédelem
Extra költségek (Renault: kb. 100 EU)„Break-Even”-pont
Logisztika
Ki fizeti ??
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Az előnyök összefoglalása
Azonos aktorteljesítménynél kisebb terhelőáram
Kisebb vezeték-veszteségek, kisebb keresztmetszetek
Nagyobb aktor-hatásfok
Kisebb félvezetőköltségek azonos kapcsolási telj.-re
Rendszermegoldások egy-chip-megoldásként
A villamos veszteségek csökkenése következtében üzemanyag megtakarítás
Egy 42 V-os fedélzeti hálózat motivációi
Új funkciók egyszerűbb megvalósíthatósága
A fejlesztés javítása és gyorsítása
A szerelés, karbantartás és recycling egyszerűsödése
Az el. hajtások „multifunkcionalitása” következtében az azonos részek részesedésének növekedése
Mechanikus kapcsolatok elmaradása
Időhorizont: