Spannungsschwankungen in zukuenftigen Fahrzeugbordnetzen - Methodische Untersuchung der Auswirkungen auf Frontbeleuchtungssysteme

Voltage fluctuations in future vehicle powernets - Investigations of the effects on front lighting systems

Die Einfuehrung moderner Fahrzeugkomponenten im Bereich der Komfort- und Heizsysteme, sowie die zunehmende Elektrizifizierung von konventionellen mechanischen Baugruppen, zum Beispiel Lenk- oder Bremssysteme, bedingen einen wachsenden Bedarf an elektrischer Energie aus dem Fahrzeugbordnetz. Obgleich eine Reduktion des Treibstoffverbrauches durch den Einsatz elektrischer Lenk- und Bremssysteme erwartet werden kann, wird das Fahrzeugbordnetz hierdurch staerker hochdynamisch beansprucht. Zwar haben die elektrischen Komponenten eine geringe mittlere Leistungsaufnahme im Bereich weniger Watt, jedoch treten zwischenzeitlich Spitzenwerte in der Groessenordnung von 1.000 Watt und mehr auf. Dieses hochdynamische Verhalten induziert starke Spannungsschwankungen innerhalb des Bordnetzes, welche insbesondere dann zu Kundenreklamationen fuehren koennen, wenn fuer den Fahrer bemerkbare Einfluesse auftreten, wie beispielsweise Veraenderungen an der Beleuchtungsanlage oder der Geschwindigkeit des Innenraumluefters. Diese Veroeffentlichung beschreibt den Ablauf 1) der Akquisition von Daten aus Worst-Case-Untersuchungen von Hochlastverbrauchern, 2) die qualitative Klassifizierung von Spannungsschwankungen im Fahrzeugbordnetz und 3) die methodische Durchfuehrung von Probandenversuchen einschliesslich der Beurteilung der subjektiven Auswirkungen durch die identifizierten, zeitabhaengigen Spannungsverlaeufen. Die benoetigten Daten wurden bei Messungen an einem CD-Klasse Fahrzeug, ausgestattet mit einem elektrisch unterstuetzten Lenksystem (Electric Power Assisted Steering, EPAS) und konventionellem elektrischen Bordnetz, waehrend der Durchfuehrung von Worst-Case-Lenkmanoevern aufgenommen. Die erlangten Messdaten fuer Stroeme und Spannungen werden sowohl hinsichtlich der Spannungsschwankungen analysiert, als auch mit Blick auf die Funktionsbeeintraechtigung der Beleuchtungsanlage. Einen Schwerpunkt dieser Ausarbeitung bildet das methodische Vorgehen bei der Durchfuehrung von Probandenversuchen zur subjektiven Beurteilung der Spannungsschwankungen. Hierbei konnte festgestellt werden, dass Spannungsschwankungen einen grossen Einfluss sowohl auf die externe, als auch auf die Innenraumbeleuchtung haben. Diese Tatsache wiederum beeintraechtigt zu einem hohen Masse die Akzeptanz der Randbedingungen des Fahrers beim Fuehren des Kraftfahrzeuges. Abschliessend werden Empfehlungen zur Entkopplung der Spannungsfluktuationen an den betroffenen Komponenten, wie zum Beispiel Frontbeleuchtung, gegeben. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: Future vehicles will have an increased amount of total installed electric power through more comfort / heating features and through the electrification of mechanical and hydraulic functions, like steering or brakes. Although improvements regarding fuel economy are expected with the electrification of steering and brakes, they have an extremely dynamic character from a power consumption point of view. This means that electrified systems have a low average electric power consumption of only a few watts, but very high peak power demands in the order of 1000 W and higher. This dynamic behaviour introduces voltage fluctuations in the vehicle electrical system, which can lead to customer complaints when driver noticeable functions are effected, e.g. lighting or interior blower fan. This paper describes the sequence of 1) obtained worst-case measurements of high-power electric loads, 2) a way of analysing voltage quantity in the electrical system and 3) the set-up of a customer clinic on subjective voltage fluctuation perception. Measurements were obtained through worst-case steering scenarios in a CD class vehicle with an electric power assisted steering (EPAS) system and a conventional electrical system. The measurements of electric currents and voltages are analysed with regard to voltage fluctuations and functional degradation of lighting systems. Emphasis in this paper is on the methodology of the set-up of a customer clinic on voltage fluctuations, where the measurements with the EPAS system assisted by the parameter design of the voltage fluctuation experiments are considered. It was found that voltage fluctuations have a strong effect on the functionality of interior and exterior lighting systems, which in turn has a strong influence on customer acceptance. Recommondations are given to isolate customer noticeable functions, like lighting etc, from powernet voltage fluctuations. (A) Beitrag zum Themenbereich "EE-Systemarchitektur" der Tagung "Elektronik im Kraftfahrzeug" der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik, Baden-Baden, 25. und 26. September 2003.

  • Availability:
  • Authors:
    • VISCIDO, T
    • GROSSE, R
    • DEUTSCH, E
    • GAEDT, L
    • LEYTEN, M J
    • KOK, D
  • Publication Date: 2003

Language

  • English

Media Info

  • Pagination: 697-722
  • Monograph Title: Elektronik im Kraftfahrzeug. Tagung der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik, Baden-Baden, 25. und 26. September 2003
  • Serial:
    • VDI-Berichte
    • Issue Number: 1789
    • Publisher: VDI Verlag GmbH
    • ISSN: 0083-5560

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01204130
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 3-18-091789-X
  • Files: ITRD
  • Created Date: Oct 7 2010 7:53PM