Das Automobil Teil 1-1.pdf - Technische Universität Dresden
Das Automobil Teil 1-1.pdf - Technische Universität Dresden
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INFORMATIK ▪ CONSULTING ▪ SYSTEMS AG<br />
Vorlesung<br />
Automotive Software Engineering<br />
<strong>Teil</strong> 4 <strong>Das</strong> <strong>Automobil</strong> (1-1)<br />
Sommersemester 2013<br />
Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Hohlfeld<br />
Bernhard.Hohlfeld@mailbox.tu-dresden.de<br />
<strong>Technische</strong> <strong>Universität</strong> <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik<br />
Honorarprofessur Automotive Software Engineering
Vorlesung Automotive Software Engineering<br />
Motivation und Überblick<br />
SW-Entwicklung<br />
E/E-Entwicklung<br />
Beispiele aus<br />
der Praxis<br />
<strong>Das</strong> <strong>Automobil</strong><br />
Normen und<br />
Standards<br />
Die <strong>Automobil</strong>herstellung<br />
Die <strong>Automobil</strong>branche<br />
2<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Lernziele<br />
<strong>Das</strong> <strong>Automobil</strong><br />
<strong>Das</strong> <strong>Automobil</strong> (PKW) als technisches System verstehen<br />
Die verschiedenen technischen <strong>Teil</strong>systeme („Domänen“) kennenlernen<br />
Beispiele für softwarebasierte Funktionen in den verschiedenen Domänen kennenlernen<br />
X-by-Wire Technologien kennenlernen<br />
Grundlegende Unterschiede PKW / LKW und deren Auswirkung auf softwarebasierte Funktionen<br />
kennenlernen<br />
Softwarebasierte Funktionen in Landmaschinen kennenlernen (evtl. Prüfung)<br />
3<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
4. <strong>Das</strong> <strong>Automobil</strong><br />
1. Domänen<br />
2. X-by-Wire: Technologien und Anwendungen<br />
3. Lastkraftwagen (LKW)<br />
4. Landmaschinen<br />
4<br />
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4. <strong>Das</strong> <strong>Automobil</strong><br />
1. Domänen<br />
2. X-by-Wire: Technologien und Anwendungen<br />
3. Lastkraftwagen (LKW)<br />
4. Landmaschinen<br />
5<br />
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Entwicklungshistorie<br />
1886:<br />
Daimler bestellt bei der Wagenbaufirma Wilhelm Wimpff<br />
& Sohn in Stuttgart eine Kutsche und baut seinen Motor<br />
ein.<br />
Heute:<br />
Komplexe mechatronische Systeme<br />
6<br />
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Entwicklungshistorie<br />
Heute:<br />
E/E-Umfänge inkl.<br />
Heizung,<br />
Lüftung,<br />
Klima und<br />
Kabelbaum<br />
erfordern 20-40% der Herstellungskosten eines PKW<br />
Zukunft:<br />
Umfassendes Energiemanagement auf E/E-Basis<br />
Ersatz mechanisch-hydraulischer Strukturen durch E/E<br />
Adaptive Systeme<br />
Kostenanteil der E/E-Umfänge > 50% bei Entwicklung und Produktion!<br />
7<br />
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Entwicklungshistorie<br />
8<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
An ein modernes <strong>Automobil</strong> werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt.<br />
Unterschiedliche Anforderungen erfordern unterschiedliche Lösungen.<br />
9<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
An ein modernes <strong>Automobil</strong> werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt.<br />
Unterschiedliche Anforderungen erfordern unterschiedliche Lösungen.<br />
NVH: Noise, Vibrations, Harshness<br />
10<br />
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NVH Noise Vibration Harshness<br />
Noise, Vibration, Harshness (deutsch.: Geräusch, Vibration, Rauheit) oder kurz NVH ist inzwischen auch<br />
im deutschsprachigen Raum die Bezeichnung für als Geräusch hörbare oder als Vibration spürbare<br />
Schwingungen in Kraftfahrzeugen oder an Maschinen. Rauheit bzw. Harshness bezeichnet den sowohl<br />
hör- als auch fühlbaren Übergangsbereich im Bereich von 20 Hz bis 100 Hz („Dröhnender Bass“).<br />
Quelle: Wikipedia (Text)<br />
http://www.daypp.com/products_nvh.html<br />
(Bilder)<br />
11<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
Unterschiedliche Anforderungen erfordern unterschiedliche Lösungen.<br />
Die Lösungen beeinflussen sich gegenseitig.<br />
12<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Automotive Markt: Anforderungen<br />
13<br />
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Fahrzeugsysteme<br />
14<br />
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Hersteller intern: Matrix-Struktur<br />
Smart<br />
A-Klasse, B-Klasse<br />
C-Klasse, E-Klasse<br />
S-Klasse, Maybach<br />
M-Klasse, G-Klasse<br />
Domänen<br />
Elektrik Fahrwerk Antrieb Karosserie<br />
...<br />
15<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Domänen im <strong>Automobil</strong> - Komponenten (Auswahl)<br />
Fahrwerk / Chassis<br />
Bremsen<br />
Lenkung<br />
Federung<br />
Antriebsstrang / Powertrain<br />
Motor<br />
Getriebe<br />
Karosserie / Body<br />
Türen<br />
Fenster<br />
Sitze<br />
Beleuchtung<br />
Scheibenwischer<br />
Telematik<br />
Navigation<br />
Audio<br />
Telefonie<br />
16<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme im Fahrzeug<br />
Anwendungsdomänen und elektronische Subsysteme<br />
(in diesem Abschnitt nach Schäuffele / Zurawka: Automotive Software Engineering)<br />
Antriebsstrang (Powertrain)<br />
Fahrwerk (Chassis)<br />
Karosserie (Body)<br />
Multi-Media (Telematics)<br />
Auch andere Klassifizierungen gebräuchlich<br />
(Beispiel Mercedes-Benz Technik transparent)<br />
Aktive Sicherheit<br />
Passive Sicherheit<br />
Karosserie<br />
Fahrwerk<br />
Innenraumtechnik<br />
Elektronik<br />
Motoren/Getriebe<br />
17<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme im Fahrzeug<br />
Anwendungsdomänen und elektronische Subsysteme<br />
(in diesem Abschnitt nach Schäuffele / Zurawka: Automotive Software Engineering)<br />
Antriebsstrang (Powertrain)<br />
Fahrwerk (Chassis)<br />
Karosserie (Body)<br />
Multi-Media (Telematics)<br />
A<br />
F<br />
K<br />
T<br />
Auch andere Klassifizierungen gebräuchlich<br />
(Beispiel Mercedes-Benz Technik transparent)<br />
Aktive Sicherheit<br />
Passive Sicherheit<br />
Karosserie<br />
Fahrwerk<br />
Innenraumtechnik<br />
Elektronik<br />
Motoren/Getriebe<br />
F<br />
K<br />
K<br />
F<br />
K<br />
T plus Elektronik-Anteile in A, F, K<br />
A<br />
18<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Innovationen in den einzelnen Domänen<br />
K<br />
A<br />
K<br />
A<br />
K<br />
F<br />
T<br />
Quelle: Mercer / Hypovereinsbank<br />
19<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
1. Domänen<br />
1. Antriebsstrang<br />
2. Fahrwerk<br />
3. Karosserie<br />
4. Multi-Media<br />
5. Domänenübergreifende Systeme<br />
Dieser Abschnitt basiert auf Schäuffele / Zurawka: Automotive Software Engineering, Kapitel 1.2<br />
Abbildungen teilweise mit freundlicher Genehmigung der Autoren übernommen.<br />
20<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Subsysteme / Domänen und elektronische Steuergeräte<br />
Subsystem<br />
Gateway-<br />
Steuergerät<br />
Subsystem<br />
Fahrwerk<br />
Subsystem<br />
Antriebsstrang<br />
SG<br />
Subsystem Komfort<br />
SG<br />
Bus<br />
Karosserie<br />
Passive Sicherheit SG<br />
SG<br />
Bus<br />
SG<br />
SG<br />
SG SG<br />
Bus<br />
SG SG<br />
SG SG<br />
SG<br />
SG<br />
Steuergerät<br />
Subsystem<br />
Multi-Media<br />
Bus<br />
SG<br />
SG<br />
Fahrzeug<br />
Fahrzeug<br />
Elektronische Systeme<br />
21<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Subsysteme / Domänen und elektronische Steuergeräte<br />
Subsystem<br />
Gateway-<br />
Steuergerät<br />
Subsystem<br />
Fahrwerk<br />
Subsystem<br />
Antriebsstrang<br />
SG<br />
Subsystem Komfort<br />
SG<br />
Bus<br />
Karosserie<br />
Passive Sicherheit SG<br />
SG<br />
Bus<br />
SG<br />
SG<br />
SG SG<br />
Bus<br />
SG SG<br />
SG SG<br />
SG<br />
SG<br />
Steuergerät<br />
Subsystem<br />
Multi-Media<br />
Bus<br />
SG<br />
SG<br />
Fahrzeug<br />
Fahrzeug<br />
Elektronische Systeme<br />
21<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Subsysteme / Domänen und elektronische Steuergeräte<br />
Subsystem<br />
Gateway-<br />
Steuergerät<br />
Subsystem<br />
Fahrwerk<br />
Subsystem<br />
Antriebsstrang<br />
SG<br />
Subsystem Komfort<br />
SG<br />
Bus<br />
Karosserie<br />
Passive Sicherheit SG<br />
SG<br />
Bus<br />
SG<br />
SG<br />
SG SG<br />
Bus<br />
SG SG<br />
SG SG<br />
SG<br />
SG<br />
Steuergerät<br />
Subsystem<br />
Multi-Media<br />
Bus<br />
SG<br />
SG<br />
Fahrzeug<br />
Fahrzeug<br />
Elektronische Systeme<br />
21<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
1. Domänen<br />
1. Antriebsstrang<br />
2. Fahrwerk<br />
3. Karosserie<br />
4. Multi-Media<br />
5. Domänenübergreifende Systeme<br />
22<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Antriebsstrang<br />
23<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Antriebsstrangs (I)<br />
Aggregate und Komponenten des Antriebsstrangs<br />
Antrieb<br />
Verbrennungsmotor<br />
Elektromotor<br />
Hybridantrieb<br />
Brennstoffzelle<br />
Kupplung<br />
Getriebe<br />
Schaltgetriebe<br />
Automatikgetriebe<br />
Verteilergetriebe<br />
Vorderachsgetriebe<br />
Hinterachsgetriebe<br />
Antriebs- und Gelenkwellen<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013<br />
24
Elektronische Systeme des Antriebsstrangs (II)<br />
Nebenaggregate<br />
Starter<br />
Generator<br />
Beispiele für elektronische Systeme des<br />
Antriebsstrangs<br />
Motorsteuergeräte<br />
Getriebesteuergeräte<br />
Wenige Benutzerschnittstellen und Sollwertgeber<br />
Starten und Abschalten des Motors<br />
Fahrpedal („Gaspedal“)<br />
Gangwahlhebel („Schaltknüppel“)<br />
Kupplungspedal (bei Handschaltgetrieben)<br />
25<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Antriebsstrangs (III)<br />
Viele Sensoren und Aktuatoren<br />
Sensoren zur Erfassung von<br />
Lage und Position (z. B. von Zylindern)<br />
Drehzahlen<br />
Drücken<br />
Temperaturen<br />
Drosselklappe<br />
Steuerung der Luftzufuhr zum Motor<br />
Zwischen Luftfilter und Ansaugkrümmer des Motors<br />
Bei Hochleistungsmotoren (Rennsport) teilweise eine<br />
Drosselklappe pro Zylinder<br />
Bilder: Wikipedia<br />
Lambda-Werten<br />
Klopfintensität<br />
...<br />
Aktuatoren zur Ansteuerung von<br />
Zündung<br />
Einspritzung<br />
Drosselklappe<br />
Kupplung<br />
Ventilen<br />
..,<br />
Hohe Anzahl von Schnittstellen bei den<br />
Steuergeräten<br />
26<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Antriebsstrangs (IV)<br />
Sollwertgeber:<br />
• Fahrpedalstellung<br />
• Getriebestufe<br />
Sensoren:<br />
• Drosselklappenstellung<br />
• Luftmasse<br />
• Batteriespannung<br />
• Ansauglufttemperatur<br />
• Motortemperatur<br />
• Klopfintensität<br />
• Lambda-Sonden<br />
• Kurbelwellendrehzahl<br />
und Oberer Totpunkt<br />
• Nockenwellenstellung<br />
• Fahrzeuggeschwindigkeit<br />
Sensoren<br />
Motorsteuergerät<br />
Sollwertgeber<br />
Aktuatoren<br />
• On-Board-Kommunikationsschnittstelle<br />
(z.B. CAN)<br />
• Off-Board-Diagnoseschnittstelle<br />
(z.B. K-Leitung oder CAN)<br />
Aktuatoren:<br />
• Zündkerzen<br />
• E-Gas-Steller<br />
• Einspritzventile<br />
• Kraftstoffpumpenrelais<br />
• Heizung Lambda-Sonden<br />
• Tankentlüftung<br />
• Saugrohrumschaltung<br />
• Sekundärluftventil<br />
• Abgasrückführventil<br />
...<br />
...<br />
Schnittstellen eines Motorsteuergerätes<br />
27<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Antriebsstrangs (V)<br />
Software-Funktionen<br />
Mehrere hundert Software-Funktionen<br />
Zusammenwirken intern: Antriebsstrang<br />
Zusammenwirken extern<br />
ASR (Antriebsschlupfregelung): Fahrwerk<br />
Klimaautomatik, Spiegelstellung: Karosserie<br />
...<br />
Hohe Anzahl von Parametern<br />
Kennwerte<br />
Kennlinien<br />
Antriebsschlupfregelung (ASR)<br />
Die Antriebsschlupfregelung (ASR), auch Traktionskontrolle<br />
genannt, sorgt dafür, dass die Räder beim Beschleunigen<br />
nicht durchdrehen. Die Traktionsregelung soll beim<br />
Anfahren mit viel Gas („Kavalierstart“) oder bei schlechtem<br />
Untergrund wie Eis, Schnee, Rollsplitt, nassem<br />
Kopfsteinpflaster (wenig Haftreibung) verhindern, dass ein<br />
oder mehrere Räder durchdrehen und das Fahrzeug<br />
seitlich ausbricht.<br />
Bei BMW: ASC+T (Automatic Stability Control+Traction) als<br />
<strong>Teil</strong> der Dynamic Stability Control (DSC), erweitert durch<br />
eine auf Vortrieb optimierte Variante des DSC, genannt<br />
Dynamic Traction Control (DTC)<br />
Quelle: Wikipedia<br />
Kennfelder<br />
siehe <strong>Teil</strong> 6 SW-Entwicklung<br />
Unterschiedliche Varianten<br />
Motor<br />
Getriebe<br />
Fahrzeug<br />
Verschiedene Betriebspunkte<br />
Beispiel Motortemperatur<br />
28<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Beispiele<br />
Kennlinie<br />
2-dimensional<br />
Geschwindigkeit y in Abhängigkeit von Motordrehzahl x bei<br />
konstantem Gang<br />
Viskosität in Abhängigkeit von Temperatur<br />
Kennfeld<br />
mehr-dimensional, i.a. 3-dimensional<br />
Geschwindigkeit z in Abhängigkeit von Motordrehzahl x und<br />
Gang y<br />
Zündungskennfeld: Zündwinkel in Abhängigkeit von<br />
Motordrehzahl und Motorlast<br />
29<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Antriebsstrangs (VI)<br />
Bauraum<br />
Meist nahe bei Aggregaten (Motor, Getriebe)<br />
Geringe räumliche Verteilung<br />
Raue Umweltbedingungen<br />
Temperatur<br />
Feuchtigkeit<br />
Erschütterungen<br />
Varianten und Skalierbarkeit<br />
Zahlreiche Motor- und Getriebvarianten<br />
siehe nächste Folie<br />
Wenig Skalierung (Erweiterung der Funktionalität durch<br />
Hinzufügen von Komponenten)<br />
30<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Motorvarianten C-Klasse Limousine<br />
Modell<br />
Zylinderanordnung/<br />
-anzahl<br />
Hubraum (cm3)<br />
Nennleistung<br />
(kW bei 1/min)[1]<br />
Höchstgeschwind<br />
-igkeit (km/h)<br />
Kraftstoffverbrauch<br />
kombiniert<br />
(l/100 km)[2]<br />
CO2-<br />
Emissionen<br />
kombiniert<br />
(g/km)[2]<br />
C 180 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
C 200 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
C 220 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
C 220 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
Edition<br />
C 250 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
R4 2.143 88/2.800–4.600<br />
(88/3.000–4.600)<br />
R4 2.143 100/2.800–4.600<br />
(100/2.800–4.600)<br />
R4 2.143 125/3.000–4.200<br />
(125/3.000–4.200)<br />
R4 2.143 125/3.000–4.200<br />
(125/3.000–4.200)<br />
R4 2.143 150/4.200<br />
(150/4.200)<br />
208 (206) 5,3–4,8 (5,3–4,9) 139–125 (140–129)<br />
218 (215) 5,3–4,8 (5,3–4,9) 139–125 (140–129)<br />
232 (231) 5,1–4,4 (5,2–4,8) 133–117 (136–125)<br />
232 (231) 4,1 (4,4) 109 (116)<br />
240 (240) 5,3–4,8 (5,2–4,8) 140–125 (136–125)<br />
C 250 CDI 4MATIC<br />
BlueEFFICIENCY<br />
R4 2.143 – (150/4.200) – (240) – (5,7–5,4) – (152–144)<br />
C 300 CDI 4MATIC<br />
BlueEFFICIENCY<br />
V6 2.987 – (170/3.800) – (250)[3] – (7,2–7,0) – (189–185)<br />
C 350 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
V6 2.987 – (195/3.800) – (250)[3] – (6,0–5,9) – (157–154)<br />
http://www.mercedes-benz.de/content/germany/mpc/mpc_germany_website/de/home_mpc/passengercars/<br />
home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html<br />
31<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Motorvarianten C-Klasse Limousine<br />
Modell<br />
Zylinderanordnung/<br />
-anzahl<br />
Hubraum (cm3)<br />
Nennleistung<br />
(kW bei 1/min)[1]<br />
Höchstgeschwind<br />
-igkeit (km/h)<br />
Kraftstoffverbrauch<br />
kombiniert<br />
(l/100 km)[2]<br />
CO2-<br />
Emissionen<br />
kombiniert<br />
(g/km)[2]<br />
C 180 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
C 200 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
C 220 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
C 220 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
Edition<br />
C 250 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
R4 2.143 88/2.800–4.600<br />
(88/3.000–4.600)<br />
R4 2.143 100/2.800–4.600<br />
(100/2.800–4.600)<br />
R4 2.143 125/3.000–4.200<br />
(125/3.000–4.200)<br />
R4 2.143 125/3.000–4.200<br />
(125/3.000–4.200)<br />
R4 2.143 150/4.200<br />
(150/4.200)<br />
208 (206) 5,3–4,8 (5,3–4,9) 139–125 (140–129)<br />
218 (215) 5,3–4,8 (5,3–4,9) 139–125 (140–129)<br />
232 (231) 5,1–4,4 (5,2–4,8) 133–117 (136–125)<br />
232 (231) 4,1 (4,4) 109 (116)<br />
240 (240) 5,3–4,8 (5,2–4,8) 140–125 (136–125)<br />
C 250 CDI 4MATIC<br />
BlueEFFICIENCY<br />
R4 2.143 – (150/4.200) – (240) – (5,7–5,4) – (152–144)<br />
C 300 CDI 4MATIC<br />
BlueEFFICIENCY<br />
V6 2.987 – (170/3.800) – (250)[3] – (7,2–7,0) – (189–185)<br />
C 350 CDI<br />
BlueEFFICIENCY<br />
V6 2.987 – (195/3.800) – (250)[3] – (6,0–5,9) – (157–154)<br />
http://www.mercedes-benz.de/content/germany/mpc/mpc_germany_website/de/home_mpc/passengercars/<br />
home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html<br />
32<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Software is the intelligent “glue” for systems<br />
Funktionen in Motorsteuergeräten und Getriebesteuergeräten<br />
Siehe <strong>Teil</strong> 1 „Motivation und Überblick“<br />
Camshaft<br />
Phasing<br />
Adjuster<br />
Engine<br />
ECU<br />
Piezo<br />
Common Rail<br />
Injector<br />
Electrohydraulic<br />
Shift Gear<br />
Actuator<br />
Pressure<br />
Supply<br />
Lower Fuel<br />
Consumption and<br />
Raw Emissions,<br />
Improved Torque<br />
Optimization of<br />
Shift Comfort and<br />
Engine Set Point<br />
Conical<br />
Metal<br />
Substrate<br />
ProdMod<br />
Transmission<br />
ECU<br />
Integrated<br />
Air Fuel<br />
System<br />
HPDI Pump<br />
NOx Sensor<br />
Improved<br />
Emission Treatment<br />
SINOx Catalytic<br />
Converter<br />
Heated<br />
Catalytic<br />
Converter<br />
Source: Dr. Michael Reinfrank, Siemens VDO Automotive<br />
33<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
1. Domänen<br />
1. Antriebsstrang<br />
2. Fahrwerk<br />
3. Karosserie<br />
4. Multi-Media<br />
5. Domänenübergreifende Systeme<br />
34<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Komponenten des Fahrwerks<br />
Achsen und Räder<br />
Bremsen<br />
Federung und Dämpfung<br />
Lenkung<br />
35<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Fahrwerks (I)<br />
Beispiele für elektronische Systeme des<br />
Fahrwerks<br />
Antiblockiersystem (ABS)<br />
Elektronische Bremskraftverteilung (EBV)<br />
Fahrdynamikregelung / Elektronisches<br />
Stabilitätsprogramm (ESP)<br />
Feststellbremse<br />
Reifendrucküberwachung<br />
Luftfederung (adaptiv)<br />
Wankstabilisierung<br />
siehe 5. Domänenübergreifende Systeme, Folie<br />
Rotationsbewegungen<br />
Servolenkung<br />
Überlagerungslenkung<br />
Bremse<br />
<br />
<br />
Elektrohydraulisch<br />
Elektromechanisch<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
X-by-Wire<br />
Brake-By-Wire<br />
Steer-By-Wire<br />
Throttle-By-Wire (Antriebsstrang)<br />
siehe Abschnitt X-by-Wire<br />
Hohe Sicherheitsanforderungen zur<br />
Vermeidung von Fehlfunktionen<br />
Versagen der Bremse<br />
Unbeabsichtigtes Bremsen<br />
Versagen der Lenkung<br />
Ungewolltes Lenken<br />
Entwurfsprinzipien für sicherheitsrelevante<br />
Systeme<br />
Minimierung der Schnittstellen<br />
Modularisierung<br />
Überwachungs- und Sicherheitskonzepte<br />
ISO 26262 „Road Vehicles Functional Safety“, siehe <strong>Teil</strong><br />
7 „Normen und Standards“<br />
36<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Aktive Sicherheitssysteme<br />
Einige der elektronische Systeme des Fahrwerks wie z.B.<br />
Antiblockiersystem (ABS)<br />
Elektronische Bremskraftverteilung (EBV)<br />
Fahrdynamikregelung / Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)<br />
werden auch als Aktive Sicherheitssysteme bezeichnet<br />
Aktive Sicherheit<br />
Ziel: „Vermeidung von Unfällen“<br />
37<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Feststellbremse<br />
Klimaanlage<br />
fährt hoch<br />
Gaspedal drücken<br />
Drehzahl steigt<br />
Feststellbremse<br />
wird gelöst<br />
38<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Reifendrucküberwachung<br />
Kontinuierliche Überprüfung von<br />
Luftdruck<br />
Reifentemperatur<br />
Rotationsgeschwindigkeit<br />
Warnung des Fahrers bei Abweichungen vom Normbereich<br />
39<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Reifendrucküberwachung<br />
http://www.digades.de/<br />
40<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Überlagerungslenkung<br />
41<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Fahrwerks (II)<br />
Wenige Benutzerschnittstellen und Sollwertgeber<br />
Bremspedal („Fussbremse“, Betriebsbremse)<br />
Lenkrad<br />
Feststellbremse („Handbremse“)<br />
Rückmeldungen über Anzeige im Kombiinstrument<br />
Beispiel: Feststellbremse arretiert<br />
Zusätzliche Bedienelemente<br />
Beispiel: Umschalten<br />
Komfortfederung<br />
Sportfederung<br />
42<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Fahrwerks (III)<br />
Wenige Sensoren und Aktuatoren<br />
Sensoren<br />
Raddrehzahl (ABS)<br />
Lenkwinkel (ESP)<br />
Gierwinkel (ESP)<br />
Aktuatoren<br />
Radbremsen<br />
Sensoren:<br />
• Batteriespannung<br />
• Pumpenmotorspannung<br />
• Ventil-Relais-Spannung<br />
• Raddrehzahlsensoren<br />
• Rad vorne rechts<br />
• Rad vorne links<br />
• Rad hinten rechts<br />
• Rad hinten links<br />
• Bremslichtschalter<br />
Sensoren<br />
ABS-<br />
Steuergerät<br />
Sollwertgeber<br />
Aktuatoren<br />
• On-Board-Kommunikationsschnittstelle<br />
(z.B. CAN)<br />
• Off-Board-Diagnoseschnittstelle<br />
(z.B. K-Leitung oder CAN)<br />
Aktuatoren:<br />
• Magnetventile<br />
• Rad vorne rechts<br />
• Rad vorne links<br />
• Rad hinten rechts<br />
• Rad hinten links<br />
• Pumpen-Relais<br />
• Ventil-Relais<br />
Schnittstellen eines ABS-Steuergerätes<br />
43<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme des Fahrwerks (IV)<br />
Software-Funktionen<br />
Zahlreiche Software-Funktionen<br />
Zusammenwirken intern: Fahrwerk<br />
Zusammenwirken extern (nach Schäuffele/Zurawka)<br />
ASR (Antriebsschlupfregelung): Antriebsstrang<br />
?: Karosserie<br />
...<br />
Denkbar: Nutzung von Informationen über<br />
Lastverteilung, z. B. Sitzbelegung<br />
Googeln „domänenübergreifend Fahrwerk Karosserie“:<br />
Meine Vorlesung in <strong>Dresden</strong><br />
Ersatz von bisher hydraulisch oder mechanisch realisierten<br />
Funktionen durch softwaregesteuerte Mechatronik<br />
Siehe Abschnitt X-by-Wire<br />
Bauraum<br />
Lenkungssteuergerät<br />
Federungssteuergerät<br />
Dämpfungssteuergerät<br />
Raue Umweltbedingungen (siehe Antriebsstrang)<br />
Varianten und Skalierbarkeit<br />
Auswahl und Kombination von Sonderausstattungen<br />
Varianten<br />
Grundausstattung<br />
Unterschiedlich für verschiedene Absatzländer<br />
Sonderausstattung: Skalierung<br />
BMW-Konfigurator<br />
http://www.bmw.de/vc/ncc/xhtml/start/<br />
startWithModelSelection.faces?<br />
productType=1&country=DE&market=DE&language=de&br<br />
and=BM<br />
Sensoren und Aktuatoren räumlich verteilt<br />
Viele Steuergeräte, räumlich verteilt<br />
ABS-Steuergerät<br />
ESP-Steuergerät<br />
ABS/ASR-Steuergerät<br />
44<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Aktives Fahrwerk<br />
http://www.auto-motor-und-sport.de/bilder/aktivefahrwerke-neues-komfortsystem-vonmercedes-2747425.html?<br />
fotoshow_item=3#fotoshow_item=3<br />
1) Federbein, 2) Steuergerät,<br />
3) Stereokamera, 4) Federbein,<br />
5) Speicher, 6) Ventilblock HA,<br />
7) Niveausensor,<br />
8) Hydraulikleitungen,<br />
9) Beschleunigungssensor,<br />
10) Ventilblock und Speicher VA,<br />
11) Pumpe,<br />
12) Ölkühler<br />
45<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
1. Domänen<br />
1. Antriebsstrang<br />
2. Fahrwerk<br />
3. Karosserie<br />
4. Multi-Media<br />
5. Domänenübergreifende Systeme<br />
46<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Karosserie<br />
Quelle: http://www.bmw-muenchen.de/de/nl_muenchen/de/service/services/repair/body_repair.html<br />
47<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme der Karosserie (I)<br />
Komfortsysteme<br />
Fahrzeugzugangssystem<br />
Zentralverriegelung<br />
Funkschlüssel<br />
Diebstahlwarnanlage<br />
Fensterheber<br />
siehe<br />
<strong>Teil</strong> 1 „Motivation ...“<br />
Abschnitt 2 „Systementwicklung“<br />
Heckklappe<br />
Cabrioverdeck<br />
Wischer und Regensensoren<br />
Spiegel<br />
Verstellung<br />
Abblendung<br />
Heizung<br />
Lenkradverstellung<br />
48<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme der Karosserie (II)<br />
Komfortsysteme<br />
Heizung und Klimatisierung des Innenraums<br />
Beleuchtung des Innenraums<br />
Fahrzeugscheinwerfer<br />
Steuerung<br />
Reinigung<br />
Einparkhilfen<br />
Passive Sicherheitssysteme<br />
Rückhaltesysteme (z.B. Gurtstraffer)<br />
Airbagsteuerung incl. Sitzbelegungserkennung<br />
Aktive Sicherheitsüberrollbügel (Cabrio)<br />
Passive Sicherheit<br />
Ziel: „Minderung der Unfallfolgen“<br />
Aktive Sicherheit<br />
Ziel: „Vermeidung von Unfällfen“<br />
Gehört zur Domäne Fahrwerk<br />
49<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Einparkhilfe mit Ultraschallsensoren<br />
Aktivierung erfolgt selbstständig bei Einlegen des Rückwärtsgangs oder bei Geschwindigkeiten kleiner<br />
15 km/h<br />
Optische und/oder akustische Warnung, deren Wiederholfrequenz mit abnehmender Entfernung<br />
zunimmt<br />
50<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Trends E/E-Komponenten: Wischersysteme<br />
51<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Trends E/E-Komponenten: Lichtsysteme<br />
52<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Trends E/E-Komponenten: Lichtsysteme<br />
53<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme der Karosserie (III)<br />
Benutzerschnittstellen und Sollwertgeber<br />
Komfortsysteme<br />
Umfangreiche Benutzerschnittstellen<br />
Zahlreiche Bedienelemente für Fahrer und Beifahrer<br />
Schalter<br />
Knöpfe<br />
Schieberegler<br />
Drehregler<br />
Bild: Mittelkonsole Mercedes CLK<br />
Bedienelemente für Komfortsysteme (oben und unten)<br />
sowie Telematik (mitte)<br />
Passive Sicherheitssysteme<br />
Wenige Benutzerschnittstellen<br />
Gurt anlegen und ablegen<br />
Deaktivierung Beifahrer-Airbag bei Verwendung von<br />
Kindersitz<br />
54<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme der Karosserie (III)<br />
55<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Elektronische Systeme der Karosserie (IV)<br />
Zahlreiche Sensoren und Aktuatoren<br />
Sensoren<br />
Sitzbelegung<br />
Gurtschliessung<br />
Regen-Licht-Sensor<br />
Einklemmschutz<br />
...<br />
Aktuatoren<br />
Fensterheber<br />
Scheibenwischermotor<br />
Sitzverstellung<br />
Schiebedachverstellung<br />
...<br />
Viele eigenständige Software-Funktionen<br />
siehe <strong>Teil</strong> 1 „Türsteuerung“ und „Karosseriefunktionen“<br />
Weniger Parameter im Vergleich zu Antriebsstrang und<br />
Fahrwerk<br />
Bauraum<br />
Räumlich verteilt<br />
Konkurrenz um Bauraum z. B. in den Türen „Packaging“<br />
Varianten und Skalierbarkeit<br />
Ähnlich wie bei Fahrwerk<br />
Auswahl und Kombination von Sonderausstattungen<br />
Varianten<br />
Grundausstattung<br />
Unterschiedlich für verschiedene Absatzländer<br />
Sonderausstattung: Skalierung<br />
Mercedes-Benz Fahrzeug-Konfigurator<br />
http://www.mercedes-benz.de/content/germany/mpc/<br />
mpc_germany_website/de/home_mpc/passengercars/<br />
home/new_cars/models/e-class/_w212/configurator/<br />
configurator_w212.html?tp_ccci=/dsc_de/globalsessionid/<br />
DSC_de682F35653560612AFF666666075A5500/<br />
dsc_locale/de_DE/appId/DSC_de/siteLocale/de_DE/<br />
P3501ViewBean.jam1%3bjsessionid=0000QtAz-sJ7CsbPqRmLLQA6F4:16pcrf1qa#motorisation_tag<br />
siehe <strong>Teil</strong> 1 „Karosseriefunktionen“: Einfluss von<br />
Karosserievarianten auf die Architektur von Elektronik und<br />
Software<br />
56<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Türsteuerung: Standard heute (Mittelklasse)<br />
Funktion “Tür entriegeln”<br />
Von aussen über Schlüssel<br />
Von aussen über Funkschlüssel<br />
Von innen über Hebel<br />
Von innen über Schalter an Türe oder in Mittelkonsole<br />
Von innen über Airbagsensor<br />
Funktion “Tür verriegeln”<br />
Von aussen über Schlüssel<br />
Einklemmschutz (Fenster)<br />
Aussenspiegel verstellbar und heizbar, Blinker integriert<br />
Seitenairbag<br />
Lautsprecher<br />
Ausstiegsbeleuchtung<br />
Sitzverstellung (teilweise)<br />
Sitzheizung (teilweise)<br />
Von aussen über Funkschlüssel<br />
Von innen über Schalter an Türe oder in Mittelkonsole<br />
Von innen über Knopf<br />
Von innen zeitgesteuert<br />
Von innen geschwindigkeitsgesteuert<br />
Komfortfunktionen<br />
Einzeltür / Zentral für alle Türen<br />
Kindersicherung<br />
Ein- und Ausschalten der Geschwindigkeitsgesteuerung<br />
Anzeige des Verriegelungszustands im Display<br />
57<br />
Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: Automotive Software Engineering, TU <strong>Dresden</strong>, Fakultät Informatik, Sommersemester 2013
Karosseriefunktionen: Varianten und Gleichteile<br />
Steuerung von<br />
12 Funktionen<br />
Limousine mit<br />
Schiebedach<br />
Limousine ohne<br />
Schiebedach<br />
Coupé mit<br />
Schiebedach<br />
Coupé ohne<br />
Schiebedach<br />
Kombi mit<br />
Schiebedach<br />
Kombi ohne<br />
Schiebedach<br />
Cabrio 7<br />
Türschliessen<br />
vorne F<br />
Türschliessen<br />
vorne BF<br />
Türschliessen<br />
hinten F<br />
Türschliessen<br />
hinten BF<br />
Fensterheber<br />
vorne F<br />
Fensterheber<br />
vorne BF<br />
Fensterheber<br />
hinten F<br />
Fensterheber<br />
hinten BF<br />
Variante L Variante L Variante L Variante L Variante L Variante L Variante L 1<br />
Variante L Variante L Variante L Variante L Variante L Variante L Variante L 1<br />
Variante L Variante L entfällt entfällt Variante L Variante L entfällt 1<br />
Variante L Variante L entfällt entfällt Variante L Variante L entfällt 1<br />
Variante L Variante L Variante Coupé Variante Coupé Variante L Variante L Variante Cabrio 3<br />
Variante L Variante L Variante Coupé Variante Coupé Variante L Variante L Variante Cabrio 3<br />
Variante L Variante L Variante Coupé Variante Coupé Variante L Variante L Variante Cabrio 3<br />
Variante L Variante L Variante Coupé Variante Coupé Variante L Variante L Variante Cabrio 3<br />
Schiebedach Variante L entfällt Variante L entfällt Variante L entfällt entfällt 1<br />
Beleuchtung<br />
Innenraum<br />
Variante L Variante L Variante Coupé Variante Coupé Variante K Variante K Variante Cabrio 4<br />
Heckklappe Variante L Variante L Variante L Variante L Variante K Variante K Variante Cabrio 3<br />
Verdeck entfällt entfällt entfällt entfällt entfällt entfällt Variante Cabrio 1<br />
58<br />
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