Energiemanagement Ethernet-basierter Fahrzeugnetze

Balbierer, Norbert GND

Die Einführung von Ethernet als Vernetzungstechnologie für neue Fahrzeuggenerationen eröffnet ein weites Feld an Möglichkeiten für vernetzte Funktionen und Systeme im Automobil. Die wachsende Anzahl elektronischer Systeme heutiger Fahrzeuge hat jedoch auch einen zunehmend deutlichen Anteil am gesamten Energiebedarf und damit einhergehend an Kraftstoffverbrauch und CO2-Emission. Gleichzeitig steigt das Bestreben, Fahrzeuge effizienter zu gestalten, um Energieverbrauch und Emissionen zu reduzieren. Neben der Erhöhung der Energieeffizienz der einzelnen Komponenten ist das selektive Abschalten vernetzter Steuergeräte während des Betriebs des Fahrzeugs (Teilnetzbetrieb) ein Mittel zur Optimierung der Leistungsaufnahme der Bordelektronik. In der vorliegenden Arbeit werden Konzepte zur Umsetzung von Teilnetzbetrieb für Ethernet-basierte Netzwerke vorgeschlagen. Um Steuergeräte durch das Netzwerk aufwecken zu können wurde ein ruhestromloser Weckempfänger entwickelt, realisiert und getestet. Zur Koordination des Teilnetzbetriebs wurden zwei Netzwerkmanagement-Protokolle erarbeitet, implementiert und evaluiert. Die beschriebenen Konzepte wurden in einem Testfahrzeug unter realen Bedingungen eingesetzt und erprobt.

The introduction of Ethernet as a next-generation networking technology for passenger and commercial vehicles enables a multitude of networked functions and systems. However, the growing number of on-board electronics also leads to a significant rise in overall power consumption and thus fuel usage and CO2 emissions. At the same time, it is crucial that cars become more efficient, in order to reduce overall energy consumption and emission of greenhouse gases. Besides improving energy efficiency of electronic components in general, selective activation and deactivation of networked devices during operation of the car (partial networking) is a newly introduced way of optimizing power consumption. This work presents a set of concepts that enable partial networking for Ethernet networks. In order to wake up devices over the network, a zero-power wake-up receiver has been developed, built as a prototype and tested. Two network management protocols that allow coordination of partial network states have been developed and implemented. All discussed approaches have been evaluated on board of a testing vehicle within a real in-car environment.

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Balbierer, Norbert: Energiemanagement Ethernet-basierter Fahrzeugnetze. Ilmenau 2018. Universitätsverlag Ilmenau.

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