Autoelektronik: Mikroelektronik kennzeichnet den Automobilbau

Autoelektronik: Mikroelektronik kennzeichnet den Automobilbau

 

Die Autoelektronik bestimmt heute in weiten Teilen über den Betrieb eines Fahrzeuges. Neuere Entwicklungen in der Kfz-Technik wie Airbag oder ABS/ASR wären ohne Mikroelektronik nicht realisierbar. In modernen Pkws spielt die Elektronik an vielen Stellen eine Rolle.

 

 Lichtmaschine

 

Wichtigstes Bauteil zur Erzeugung der für den Betrieb sämtlicher elektrischen Anlagen notwendigen elektrischen Energie ist der Generator, auch Lichtmaschine genannt. Gleichzeitig dient der Generator dazu, die Startbatterie wieder aufzuladen. Die früher eingesetzten Gleichstromgeneratoren wurden durch kompaktere und leichtere Drehstromgeneratoren verdrängt, die bereits im Leerlauf Leistung zur Verfügung stellen. Derartige Generatoren (System Bosch) enthalten einen fest stehenden Ständer mit drei um 120 º zueinander versetzten Ständerwicklungen und einem rotierenden Klauenpolläufer, der aus einer Erregungswicklung und zwei klauenartigen Polhälften besteht. Das rotierende Magnetfeld erzeugt im fest stehenden Ständer drei sinusförmige Wechselspannungen gleicher Größe und Frequenz. Um diese dreiphasige Wechselspannung gleichzurichten, sind in die Gleichrichterkühlkörper Leistungsdioden eingearbeitet.

 

Die erzeugte Wechselspannung ist unter anderem abhängig von der Stärke des Magnetfeldes, also des Erregerstroms, und der zeitlichen Feldänderung, d. h. der Läuferdrehzahl. Die Aufgabe, die Generatorspannung über den gesamten Drehzahlbereich des Motors konstant zu halten, übernimmt der Transistorregler. Dieser schützt die Verbraucher (Radio, Scheinwerfer etc.) bei hohen Drehzahlen vor Überspannungen und verhindert eine Überladung der Batterie.

 

 Scheinwerfer

 

Seit Einführung des elektrischen Autolichts im Jahre 1910 haben verschiedene Entwicklungen zu einer weiteren Verbesserung des Fahrlichts geführt:

 

∙ Die Einführung des asymmetrischen Abblendlichts führte zu größeren Sichtweiten an der rechten Fahrbahnseite

 

∙ Einsatz von Halogenlampen, die ebenfalls asymmetrisches Abblendlicht ausstrahlen, jedoch gegenüber konventionellen Lampen den Vorteil einer gesteigerten Leuchtdichte besitzen

 

∙ Verwendung neuer Abblendscheinwerfer mit Poly-Ellipsoid-System (PES), die einen bis zu 50 % verbesserten Wirkungsgrad haben

 

∙ Mitte der 1980er-Jahre Entwicklung von Scheinwerfersystemen mit PES und Xenon-Gasentladungslampen (Litronic)

 

PES-Scheinwerfer haben gegenüber konventionellen Scheinwerfern die gleiche Lichtausbeute, allerdings bei deutlich verkleinertem Lichtaustrittsdurchmesser (Einbau in Fahrzeugen mit flacher Frontpartie). Statt des herkömmlichen Parabolspiegels hat ein PES-Scheinwerfer einen Reflektor, dessen Grundform zwei Ellipsen sind, der sehr weit um die Lampe herumgreift und dadurch fast dessen gesamtes Licht nutzt. PES-Scheinwerfer eignen sich nur für Abblendlicht, für Fernlicht werden zusätzlich normale Parabolspiegelscheinwerfer benötigt.

 

Neuartige Litronic-Systeme (Light-Electronic) bestehen aus PES-Abblendscheinwerfern, einer Xenon-Gasentladungslampe sowie einem elektronischen Vorschaltgerät (EVG). Das EVG beinhaltet ein Zündgerät, das die zum Zünden der Lampe erforderliche Hochspannung (10-20 kV) liefert, und ein Steuergerät, das den Lampenstrom in der Anlaufphase erhöht (damit die Lampe sofort aufleuchtet) und zudem Lampenstrom und Stromspannung für eine gleichmäßige Lichtausstrahlung regelt. Litronic-Systeme haben im Vergleich zu Halogenlampen eine deutlich höhere Farbtemperatur (kein »Gelbstich«), eine erheblich verbesserte Lichtausbeute bei gleichzeitig weiterer Reduzierung des Frontflächenbedarfs und eine 5fach höhere Lebensdauer.

 

 Anlasser

 

Ein weiteres wesentliches elektrisches Bauteil ist der Anlasser/Starter. Da Verbrennungsmotoren nicht aus eigener Kraft anlaufen können, muss ein Anlasser diese Aufgabe übernehmen. Der Anlasser versetzt das Schwungrad des Motors so lange in Drehung, bis der Motor allein weiterlaufen kann. Üblicherweise werden in Pkws Schub-Schraub-Starter mit einer Leistung bis etwa 2 kW eingesetzt. Bei diesem Anlassertyp ist ein Ritzel entlang der Ankerwelle auf einem Steilgewinde verschiebbar angeordnet. Bei Betätigung des Startschalters betätigt das Einrückrelais gegen die Kraft der Rückstellfeder den Einrückhebel, der wiederum das Ritzel vorschiebt, bis es in den Zahnkranz des Schwungrades eingreift. Durch den Antriebsmotor des Anlassers, einen aus der Batterie mit Gleichstrom betriebenen Elektromotor, werden das Ritzel und damit das Schwungrad des Motors in Drehung versetzt. Wenn der Motor von alleine läuft, wird das Ritzel wieder zurückgezogen.