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Electric and electronic systems in vehicles
02MRFLO
A.A. 2019/20
Course Language
Inglese
Degree programme(s)
Master of science-level of the Bologna process in Automotive Engineering (Ingegneria Dell'Autoveicolo) - Torino
Course structure
| Teaching | Hours |
|---|---|
| Lezioni | 100 |
Lecturers
| Teacher | Status | SSD | h.Les | h.Ex | h.Lab | h.Tut | Years teaching |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Crovetti Paolo Stefano | Professore Associato | IIET-01/A | 50 | 0 | 0 | 0 | 8 |
Co-lectures
Context
| SSD | CFU | Activities | Area context | ING-INF/01 ING-INF/03 |
5 5 |
C - Affini o integrative C - Affini o integrative |
A11 A11 |
|---|
Acquisizione di una visione sistemistica dei sistemi elettrici ed elettronici dell¿autoveicolo.
Conoscenza degli aspetti affidabilistici, di diagnostica, di regolamentazione.
Acquisition of a system-level view of electrical and electronic systems in vehicles, including a good understanding of the main techniques for acquiring and transmitting information in a vehicle. Knowledge of related reliability, diagnostics and regulation issues.
Conoscenza approfondita degli argomenti di teoria dei circuiti (analisi a regime di circuiti con eccitazione costante e sinusoidale, analisi in transitorio) e dell¿elettronica di base (transistori, amplificatori operazionali) trattati nei corsi della Laurea triennale
Understanding of the operation of the main electric (alternator, accumulator, wiring harness, starter motor) and electronic (electronic control units (ECUs), sensors, actuators) systems in a vehicle. Ability to describe the main electric and electronic components for vehicles in terms of system-level parameters and/or performance benchmarks. Definition of the electrical specifications of components/subsystems employed in vehicle applications. Knowledge of the targets and of the operation of the main electronic systems in a car considering different requirements and regulation issues (pollutant emissions, active and passive safety, performance, reliability).
Understanding of data acquisition techniques and packet-based networks.
Knowledge of wired networks (CANbus, LINbus, FlexRay, Ethernet) and their application in vehicles.
Conoscenza del funzionamento dei principali sistemi elettrici (alternatore, accumulatore, rete di distribuzione) ed elettronici (unità di controllo elettronico (ECU), sensori, attuatori) a bordo auto. Capacità di descrivere i principali componenti elettrici ed elettronici per autoveicoli in termini di parametri sistemistici e/o indici di prestazione. Definizione delle specifiche elettriche dei componenti/sottosistemi utilizzati in applicazioni veicolistiche. Conoscenza delle problematiche di sicurezza, affidabilità, compatibilità elettromagnetica e diagnostica dei principali sistemi elettronici a bordo auto in relazione ad esigenze funzionale e requisiti normativi.
Conoscenza delle tecniche di acquisizione dati e delle reti a pacchetto
Conoscenza delle reti cablate (CANbus, LINbus, FlexRay, Ethernet) e relative applicazioni nei veicoli.
A sound understanding of the topics in circuit theory (steady-state analysis of linear electric circuits with constant and sine-wave excitations, transient analysis) and basic electronics (transistors, opamps).
Sistemi elettrici a bordo auto: alternatore, raddrizzatore, accumulatore elettrochimico (piombo¿acido e ioni di Litio), motorino d¿avviamento, bilancio elettrico a bordo auto. Tecnologie emergenti. Cablaggio: topologia e progetto delle interconnessioni elettriche, protezioni, multiplex wiring, problematiche di diagnostica.
Sorgenti di informazione a bordo auto e conversione elettrica dell¿informazione: sorgenti analogiche e digitali, trasduttori audio, video e di vibrazioni, entropia di sorgente.
Sistemi Elettronici a bordo auto: architettura di un¿unità di controllo elettronico (ECU): conversione analogico/digitale (A/D) e front-end di acquisizione, sistema a microcontrollore ed elaborazione digitale, alimentazione (regolatori di tensione lineari ed a commutazione) driver ed attuatori.
Controllo motore a benzina: obiettivi del controllo, ingressi e sensori (EPS, TPS, RPM, MAF, CT, sonda lambda), strategie di controllo, modalità operative. Aspetti di sicurezza e normativa. Controllo motore Diesel: obiettivi del controllo, attuatori specifici
Controllo dell¿impianto frenante e della dinamica del veicolo: obiettivi, ingressi e sensori (accelerometri, sensori di velocità angolare, sensore di velocità d¿imbardata), sistema frenante ABS, cenni ad altri sistemi per il controllo della dinamica del veicolo (ESP, CBC,¿). Aspetti di sicurezza e normativa.
Altri sistemi elettrici ed elettronici a bordo auto: sistemi per la sicurezza passiva: airbag, interruttore inerziale; cruscotto e strumentazione; immobilizer, sistemi di condizionamento.
Problematiche di Compatibilità Elettromagnetica (EMC) a bordo auto: emissioni, immunità e relative prove, normative di riferimento.
Reti di calcolatori: struttura, topologia, modalità di trasferimento (a circuito ed a pacchetto), modello di riferimento ISO/OSI, funzioni nei livelli ISO/OSI, concetti fondamentali su Internet
Reti a bordo veicolo: CANbus, LINbus, FlexRay, ed Ethernet.
Electric systems in a vehicle: alternator, rectifier, accumulator, starter motor, car-level energy balance. Emerging technologies. Reliability issues.
Information sources and electrical transducers: analogue and digital sources, audio, video and vibration transducers, A/D conversion, source entropy.
Electronic systems in a vehicle: Electronic Control Unit (ECU) architecture: acquisition front-end, microcontroller-based digital processing, power supply, voltage regulators, power drivers and actuators.
Gasoline engine control: control targets, input variables and sensors (EPS, TPS, RPM, MAF, CT, lambda sensor), control strategies and operating modes. Safety issues and regulations.
Common-Rail Diesel Engine Control: control targets, specific actuators.
Braking System and Vehicle Dynamics Control: targets, input quantities and sensors (acceletometers, wheel speed sensors, yaw rate sensor), antilock braking system (ABS) operation, an outline on the operation of other vehicle dynamics control systems (ESP, CBC). Safety issues and regulations.
Other electrical and electronic systems in a vehicle: passive safety systems: airbags, inertial switches; dashboard and instrumentation; immobilizers, air conditioning systems.
Wiring harness issues: wiring harness topology and design of electrical interconnects, protection design, multiplex wiring, diagnostic issues. Electromagnetic Compatibility (EMC): Emission and Immunity issues, regulations and tests.
Computer networks: structure, topology, transfer modes (circuit and packet), the ISO/OSI reference model, functions in the ISO/OSI layers, basic concepts on the Internet.
In-vehicle networks: CANbus, LINbus, FlexRay, and Ethernet..
Programma delle esercitazioni
1. Analisi di circuiti con diodi
2. Analisi di sistemi di alimentazione
3. Pilotaggio di attuatori
Programma del laboratorio
1. Introduzione alla strumentazione elettronica e circuiti con diodi
2. Convertitori a commutazione
3. Pilotaggio di attuatori
4. CANbus
Programma delle esercitazioni
1. Analisi di circuiti con diodi
2. Analisi di sistemi di alimentazione
3. Pilotaggio di attuatori
Programma del laboratorio
1. Introduzione alla strumentazione elettronica e circuiti con diodi
2. Convertitori a commutazione
3. Pilotaggio di attuatori
4. CANbus
TESTI E MATERIALE DIDATTICO
Gli appunti del corso verranno resi disponibili in rete.
Testi di riferimento:
¿T. Denton, Automobile Electrical and Electronic Systems, 3rd Edition, SAE International
¿W. Ribbens, Understanding Automotive Electronics, 6th Edition, Newnes (Elsevier Science)
¿J.F. Kurose, K. W. Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach, Addison-Wesley
Course notes will be made available through the course website.
Reference books:
T. Denton, Automobile Electrical and Electronic Systems, 3rd Edition, SAE International
W. Ribbens, Understanding Automotive Electronics, 6th Edition, Newnes (Elsevier Science)
J.F. Kurose, K. W. Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach, Addison-Wesley
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Orale
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Oral exam (a single oral exam of about 30 min. with 1-2 questions about each part of the course).
- A student should be sufficient in both the parts (Electric and Power/Control systems and Information/Communication systems) to pass the exam.
- If one part is not sufficient, the whole exam must be repeated.
- If both sufficient, the partial scores of the two parts give the same contribution to the final score.
The student will be asked to:
- illustrate the structure and the operation principles of electric and electronic systems and sub-systems in a vehicle (especially in terms of block diagrams and simplified electrical circuits);
- introduce the main performance parameters and/or characteristic curves of components and sub-systems having an idea of their order of magnitude in vehicle applications;
- discuss the main criteria to be considered in the design of different electric/electronic systems and subsystems with reference to vehicle applications.
- explain/discuss the main principle of communications (with particular focus to digital communications);
- illustrate the basic functionalities of a communication network;
- discuss possible architectural approaches/solutions highlighting possible strengths/weakness of every choice;
- describe the main architectures/protocols for on-board networks.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.