Электрическое и электронное оборудование, системы навигации и автопилотирования в автомобилях и электромобилях
Beschreibung: Дисциплина изучает электронное оборудование электромобиля. Представлена его классификация, рассмотрены типовые конструкции электронных систем и их компоненты, элементы периферии и принцип их действия. Анализируются тенденции развития электронного оборудования. Студенты изучают бортовые компьютеризированные системы мультимедиа и голосового помощника, передовые системы безопасности ADAS, встроенные системы спутниковой навигации и связи, системы компьютерного видения и автопилотирования.
Betrag der Credits: 8
Пререквизиты:
- Устройство электромобиля и гибридного автомобиля
Arbeitsintensität der Disziplin:
| Unterrichtsarten | Uhr |
|---|---|
| Vorträge | 45 |
| Praktische Arbeiten | |
| Laborarbeiten | 30 |
| AASAL (Autonomes Arbeiten der Schüler unter Anleitung des Lehrers) | 45 |
| SE (Studentisches Eigenarbeiten) | 120 |
| Endkontrollformular | экзамен |
| Form der Endkontrolle | Экзамен |
Komponente: Вузовский компонент
Zyklus: Базовые дисциплины
Цель
- Ознакомить обучающихся с устройством и работой элементов, электро и автотронного оборудования автомобилей и систем навигации и автопилоьирования в автомобилях и электромобиляхИ
Задача
- Приобретение обучающимися теоретической основ работой элементов, электро и автотронного оборудования автомобилей и систем навигации и автопилоьирования в автомобилях и электромобилях
Результат обучения: знание и понимание
- Знать и понимать принципы работы существующих элементов, электро и автотронного оборудования автомобилей и систем навигации и автопилоьирования в автомобилях и электромобилях
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- применение знаний при ТО и ТР элементов, электро и автотронного оборудования автомобилей и систем навигации и автопилоьирования в автомобилях и электромобилях
Результат обучения: формирование суждений
- формирование суждений об особенностях с устройством и работой элементов, электро и автотронного оборудования автомобилей и систем навигации и автопилоьирования в автомобилях и электромобилях
Результат обучения: коммуникативные способности
- Умение решать поставленные задачи во взаимодействии с другими членами коллектива
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- навыки обучения новым технологиям с устройством и работой элементов, электро и автотронного оборудования автомобилей и систем навигации и автопилоьирования в автомобилях и электромобилях
Lehrmethoden
Технология проблемно- и проектно-ориентированного обучения
Bewertung des Wissens der Studierenden
| Period | Art der Aufgabe | Gesamt |
|---|---|---|
| 1 Bewertung | 1 задание | 0-100 |
| 2задание | ||
| тест | ||
| 2 Bewertung | 1 задание | 0-100 |
| 2 задание | ||
| тест | ||
| Endkontrolle | экзамен | 0-100 |
Die Bewertungspolitik der Lernergebnisse nach Arbeitstyp
| Art der Aufgabe | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Exzellent | Gut | Befriedigend | Ungenügend | |
| практическая работа | Работа выполнена в полном объёме, аккуратно, с необходимыми пояснениями; приведены исходные данные; результаты расчета, единицы измерений; выводы. | Работа выполнена в полном объёме с незначительными замечаниями, аккуратно; с необходимыми пояснениями; приведены исходные данные; результаты расчета, единицы измерений; выводы. | Работа выполнена с ошибками, не достаточно аккуратно; отсутствуют необходимые пояснения; отсутствуют исходные данные; результаты расчета, единицы измерений или выводы. | Работа выполнена с грубыми ошибками, неаккуратно; необходимые пояснения отсутствуют; отсутствуют исходные данные; результаты расчета, единицы измерений или выводы. |
| тестирование | 100-90% правильных ответов | 89-70% правильных ответов | 69-50% правильных ответов | 49-0% правильных ответов |
| экзамен | 1. Даны правильные и полные ответы на все теоретические вопросы; 2. Полностью решена задача; 3. Материал изложен грамотно с соблюдением логической последовательности | 1. Даны правильные, но неполные ответы на все теоретические вопросы, допущены несущественные погрешности или неточности; 2. Задача решена, однако допущена незначительная ошибка; 3. Материал изложен грамотно с соблюдением логической последовательности. | 1. Ответы на теоретические вопросы в принципе правильные, но неполные, допущены неточности в формулировках и логические погрешности; 2. Задача решена, но не полностью; 3. Материал изложен грамотно, однако нарушена логическая последовательность. | 1. Ответы на теоретические вопросы содержат грубые ошибки; 2. Задача не решена; 3. В изложении ответа допущены грамматические, терминологические ошибки, нарушена логическая последовательность. |
Bewertungsbogen
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Введение в архитектуру электронных систем автомобиля Эволюция автомобильной электроники: от простых цепей к высокоинтегрированным системам (Domain Architecture, Zone Control). Основные компоненты: ЭБУ, датчики, исполнительные механизмы, шины данных (CAN, LIN, FlexRay, Automotive Ethernet). Особенности электрооборудования электромобилей (Вольтаж, EMC).
- Электронные системы управления силовой установкой (ДВС и электроприводом) Для ДВС: Система управления двигателем (ECU), впрыск топлива, зажигание. Источники энергии. Потребители. Для электромобиля: Трансмиссия электромобиля. Управление тяговым электродвигателем (инвертор, векторное управление). Восстановление кинетической энергии (рекуперативное торможение).
- Бортовое электрооборудование и системы комфорта Бортовая сеть: генератор, аккумуляторные батареи (12В/48В Li-Ion, AGM), система управления энергопотреблением. Освещение (светодиодное, адаптивное). Климат-контроль, аудиосистемы, стеклоподъемники, сиденья с памятью
- Системы активной и пассивной безопасности (ADAS) Основы Advanced Driver-Assistance Systems (ADAS). Электронная система динамической стабилизации (ESC). Антиблокировочная система (ABS). Система помощи при торможении (BAS). Подушки безопасности, преднатяжители ремней.
- Датчики в автомобиле: типы, принципы работы и применение Классификация датчиков. Основные типы: Массового расхода воздуха (ДМРВ), положения коленвала, кислорода (лямбда-зонд), скорости, давления, температуры. Датчики для ADAS и автономии: Радар, лидар, камера, ультразвуковой датчик.
- Автомобильные сети передачи данных Необходимость сетевого взаимодействия ЭБУ. Протоколы: CAN (контрольная шина), LIN (для простых устройств), FlexRay (высокая скорость, отказоустойчивость), MOST (мультимедиа). Перспективы Automotive Ethernet.
- Основы навигационных систем и технологий. Принципы спутниковой навигации (GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou). Понятие псевдодальности, эфемерид. Точность и источники погрешностей. Дифференциальные методы (DGPS). Инерциальные системы навигации (IMU) и их роль.
- Особенности электрооборудования и архитектуры электромобилей. Высоковольтная система электромобиля: тяговая батарея, бортовое зарядное устройство (OBC), инвертор, ВУТ (DC-DC преобразователь). Система терморегулирования (обогрев/охлаждение батареи и двигателя). Управление энергопотреблением для максимизации запаса хода
- Введение в системы автопилотирования (автономного вождения). Уровни автономности по классификации SAE J3016 (от 0 до 5). Функциональная архитектура беспилотного автомобиля: восприятие, планирование, исполнение. Правовые и этические аспекты
- Системы восприятия окружающей среды (Sensing). Сенсорный комплекс автономного автомобиля: радар (дальность, скорость), лидар (3D-карта окружения), камера (распознавание объектов, цвет, текст), ультразвук (парковка). Сравнительный анализ технологий, их сильные и слабые стороны
- Обработка данных и построение модели окружающего мира. Алгоритмы компьютерного зрения: обнаружение, классификация и отслеживание объектов (Object Detection & Tracking). Data Fusion (сенсорное слияние) — объединение данных с радаров, лидаров и камер для создания точной и надежной модели окружения.
- Планирование траектории и принятие решений. Блок-схема принятия решений: маршрутное планирование (Global Planning), поведенческое планирование (Behavioral Layer), локальное планирование (Local Planning). Алгоритмы поиска пути (A, D). Модели предсказания поведения других участников движения.
- Интеграция систем навигации и автопилота. Связь ADAS, навигации и систем позиционирования. Использование HD-карт. Слияние данных с камер, лидаров, GPS и радаров
- Системы управления движением автомобиля (Actuation). Воздействие автономной системы на органы управления. Синхронизация систем для точного следования траектории. Воздействие автономной системы на органы управления. Синхронизация систем для точного следования траектории.
- Современные тенденции, кибербезопасность и будущее автомобильной электроники Централизованная компьютерная архитектура (например, от Tesla). Обновления "по воздуху" (OTA). Угрозы кибербезопасности автомобильных систем и методы защиты. Перспективы развития: подключенные автомобили, умные города.
Основная литература
- 1 Соснин Д.А., Яковлев В.Ф. Новейшие автомобильные электронные системы: учеб. пособие для специалистов по ремонту автомобилей, студентов и преподавателей вузов и колледжей. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 240 с 2 Соснин Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей: Учебное пособие. М.: СОЛОН-Р, 2001,- 272 с. 3 Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учебник для вузов.-М. Горячая линия - Телеком, 2006, - 440 с.. 4 Доровских, Д.В.Д69 Электронные системы мобильных машин : практикум /Д.В. Доровских, И.М. Курочкин. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2011. – 264 с. – 100 экз. 5 Волков, B.C. Электрооборудование транспортных и транспортнотехнологических машин : учебное пособие / B.C. Волков. – Воронеж : Изд-во Воронежской ГЛТА, 2006. 6 Волков, B.C. Светотехническое и приборное оборудование транспортных машин : учебное пособие / B.C. Волков. – Воронеж : Изд-во Воронежской ГЛТА, 2004. – 88 с. 7. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. - М.: Рэндал; СПб.: Алфамер Паблишинг, 2008. - 284 с. 8. Хронусова Т.В., Асанов А.З., Назаренко М.А. Бортовые информационно - управляющие системы, обеспечивающие автоматизацию движения автомобилей в колонне на примере большегрузных автомобилей // Кибернетика и программирование. 2019. 9. Постолит, А. В. Информационное обеспечение автотранспортных систем : учебное пособие / А. В. Постолит, В. М. Власов, Д. Б. Ефименко ; МАДИ (ГТУ) ; под ред. В. М. Власова. – М., 2004. – 242 с. 10. Советов, Б. Я. Информационные технологии : учеб. для вузов / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский. – 3-е изд., стер. – М. : Высш. шк., 2006. – 263 с 11. Автоматические и интеллектуальные системы транспортных средств. Автомобили и тракторы, многоцелевые колѐсные и гусеничные машины, наземные транспортно-технологические комплексы, мобильные роботы и планетоходы: Учебник / Под общ. ред. В. В Белякова и Л. Палковича. – Н. Новгород: НГТУ им. Р. Е. Алексеева, 2012. – 475 с. 12. Ахметшин А. М. Автоматика автомобиля: введение в теорию. Часть 1: Учеб. пособие. – М.: МГИУ, 2006. – 230 с. 13. Борщенко Я. А., Васильев В. И. Электронные и микропроцессорные системы автомобилей: Учеб. пособие. – Курган: КГУ, 2007. – 207 с.
Дополнительная литература
- 1 Набоких В. А. Системы электроники и автоматики автомобилей: Учеб. пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2016. – 204 с. 2. Соснин Д. А. Электрическое, электронное и автотронное оборудование легковых автомобилей (Автотроника-4): Учеб. для вузов. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2015. – 416 с. 3. Гируцкий О. И., Есеновский-Лашков Ю. К., Поляк Д. Г. Электронные системы управления агрегатами автомобиля. – М.: Транспорт, 2000. – 213 с. 4. Мельников А. А. Теория автоматического управления техническими объектами автомобилей и тракторов: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Академия, 2003. – 280 с. 5. Данов, Б.А. Электронные системы управления иностранных автомобилей / Б.А. Данов. – М. : Горячая линия–Телеком, 2002. – 224 с. 6. Богданов, В.И. Электротехника и электроника в автомобиле и автомобильном хозяйстве: учебное пособие / В.И. Богданов. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2000. – 339 с. 1. IPR SMART http://www.iprbookshop.ru 3. ScienceDirect - http://www.sciencedirect.com. 4. EBSCO Discovery Service (EDS) - http://search.ebscohost.com
