Automotive Engineering I - Cheatsheet

Geschichte der Fahrzeugentwicklung

Definition:

Details:

• Erste Dampfwagen - Ende 18. Jahrhundert
• Erfindung des Verbrennungsmotors - 19. Jahrhundert
• Karl Benz und das erste Automobil - 1886
• Fließbandproduktion - Henry Ford, 1913
• Einführung elektronischer Systeme - 1970er
• Heutige Trends: Elektromobilität, autonomes Fahren

Elektroantriebe: Batterie- und Brennstoffzellensysteme

Definition:

Elektroantriebe: Batterien verwenden chemische Reaktionen zur Energiespeicherung und -abgabe. Brennstoffzellensysteme wandeln chemische Energie direkt in elektrische Energie um.

Details:

• Batterien: Hohe Energiedichte, begrenzte Lebensdauer
• Brennstoffzellen: Effizient, lange Lebensdauer, teurer
• Batteriekapazität: \(E = Q \cdot V\) - Energie = Ladung \(Q\) * Spannung \(V\)
• Brennstoffzellenwirkungsgrad: \(\eta = \frac{P_{out}}{P_{in}}\)

Hybridsysteme: Kombination von Elektro- und Verbrennungsantrieben

Definition:

Hybridfahrzeuge kombinieren elektrische und Verbrennungsmotoren zur Verbesserung der Effizienz und Reduzierung der Emissionen.

Details:

• Besserer Kraftstoffverbrauch durch Kombination der Vorteile beider Systeme.
• Reduzierte Emissionen aufgrund elektrischen Fahrens im Stadtverkehr.
• Rekuperation: Rückgewinnung von Bremsenergie zur Ladung der Batterie.
• Parallele Hybride: Beide Antriebe gleichzeitig aktiv.
• Serielle Hybride: Verbrennungsmotor lädt Batterie, die elektrischen Antrieb antreibt.
• Gesamtwirkungsgrad erhöht durch optimale Nutzung der Betriebszustände.

Aktive Sicherheitssysteme wie ABS und ESP

Definition:

Aktive Sicherheitssysteme wie ABS und ESP unterstützen den Fahrer, indem sie die Fahrzeugkontrolle und Stabilität in kritischen Fahrsituationen verbessern.

Details:

• ABS (Anti-Blockier-System): Verhindert das Blockieren der Räder beim Bremsen \rightarrow ermöglicht Lenken bei Vollbremsung
• ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm): Verhindert das Ausbrechen des Fahrzeugs \rightarrow stabilisiert durch gezielten Bremseingriff einzelner Räder
• Sicherheitsvorteil: verringerte Unfallwahrscheinlichkeit durch verbesserte Fahrzeugkontrolle

Sensorik und Datenverarbeitung für Assistenzsysteme

Definition:

Integration von Sensoren und Verarbeitungsmechanismen zur Unterstützung von Fahrerassistenzsystemen.

Details:

• Sensorenarten: Radar, Lidar, Kameras, Ultraschall
• Datenverarbeitung: Signalaufbereitung, Feature-Extraktion, Fusion von Sensordaten
• Algorithmen: Kalman-Filter, maschinelles Lernen, Bildverarbeitung
• Systemarchitektur: Echtzeitverarbeitung, eingebettete Systeme
• Anwendungsbereiche: Notbremsassistent, Spurhalteassistent, adaptiver Tempomat

Autonomes Fahren: Technologien und Herausforderungen

Definition:

Technologien und Herausforderungen beim autonomen Fahren sind zentrale Themen in der modernen Fahrzeugentwicklung. Fokus auf Algorithmen, Sensorik und Entscheidungsfindung.

Details:

• Sensoren: Lidar, Radar, Kameras
• Algorithmen: Bildverarbeitung, maschinelles Lernen
• Kommunikation: V2X, DSRC
• Herausforderungen: Sicherheit, ethische Fragen, Gesetzgebung, Datenverarbeitung
• Testen: Simulationen, reale Testfahrten

Vernetzte Fahrzeuge und Car-to-X-Kommunikation

Definition:

Kommunikation zwischen Fahrzeugen untereinander (C2C) sowie mit der Infrastruktur (C2I) zur Erhöhung von Sicherheit und Effizienz.

Details:

• V2V (Vehicle-to-Vehicle): Direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen.
• V2I (Vehicle-to-Infrastructure): Kommunikation mit Verkehrsinfrastruktur.
• Ermöglicht durch WLAN und Mobilfunk (z.B. 5G).
• Anwendungen: Kollisionsvermeidung, Verkehrsmanagement, Infotainment.
• Sicherheitsaspekte: Authentifizierung, Verschlüsselung.

Nachhaltigkeit und Umwelteinflüsse

Definition:

Nachhaltigkeit bezieht sich auf die Entwicklung, Produktion und Nutzung von Kraftfahrzeugen unter Berücksichtigung der Umweltverträglichkeit und Ressourceneffizienz.

Details:

• Fokus auf Verringerung von CO2-Emissionen und Umweltauswirkungen entlang des gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs
• Maßnahmen zur Energieeinsparung und Nutzung erneuerbarer Energien in der Fahrzeugproduktion
• Recycling und Wiederverwertung von Materialien
• Entwicklung energieeffizienter Antriebe (z. B. Elektromotoren, Hybridtechnik)
• Technologien zur Abgasreinigung (z. B. Katalysatoren, Partikelfilter)
• Regulatorische Anforderungen und Normen einhalten (z. B. EU-Flottenverbrauchsgrenzen)