Bordcomputer mit Mikrocontroller und TFT (Wegfahrsperre, Batteriemanagement, Standheizung, OBD uvm.)

[macmoran]

ET, IT oder KFZ ?

Metalltechnik, Informatik und Erziehungswissenschaften. Führt bei Erfolg irgendwann mal zum Lehramt für Berufliche Schulen.

Ich möchte keine große Diskussion über zulässige Veränderungen an einem typgenehmigten Fahrzeug lostreten, aber doch darüber nachdenken, ob allenfalls ein Sachverständiger die Basteleien als unfallkausal bewerten könnte. Darum auch der Hinweis auf die Rückfallebene, die vielleicht auch zur Vorführung beim TÜV brauchbar wäre (wenig Wissen um Veränderungen macht dem Prüfer wenig Kopfzerbrechen).

Ich habe meinen Techniker in Karosserie- und Fahrzeugbautechnik. Ist zwar schon etwas her, bin aber ein wenig vertraut damit.
Ich habe mir auch bereits §38a StVZO angeschaut. Dort steht lediglich das ein Fahrzeug gegen unbefugte Benutzung gesichert sein muss (Lenkradschloss) und
Personenkraftwagen über eine zusätzliche Wegfahrsperre.

Zu der technischen Änderung, das wäre dann §19 StVZO Änderungsmaßnahmen.

Dort steht zussammengefasst:

[...] Wird eine Änderung durch den Ein- oder Anbau/Ab- oder Ausbau von Teilen oder das Ändern von Teilen vorgenommen, durch die - sich die mit der Betriebserlaubnis genehmigte FAHRZEUGART ändert oder - eine GEFÄHRDUNG von Verkehrsteilnehmern zu erwarten ist oder - sich das ABGAS- ODER GERÄUSCHVERHALTEN verschlechtert. [...]

• Also durch meinen Einbau ändert sich die Fahrzeugart nicht. Es bleibt ein Sonder KFZ Wohnmobil bis 3,0t.
• Das Abgas- oder Geräuschverhalten wird hierdurch auch nicht beeinflusst. (Interessant und Off-Topic aber mein Bus als WoMo bis 3,0t -> Gelbe Plakette, mein WoMo bis 2,8t -> Grüne Plakette)
• Eine Gefährdung von Verkehrsteilnehmern zu erwarten ist ... Nun darauf können wir ein wenig eingehen.

Fall 1:

Gehen wir vom Worst Case aus, das System funktioniert noch, Fahrzeug startet und fährt auch. Während der fahrt fällt der Arduino aus (Hardware und Software).
Das Hella Relais sollte weiterlaufen, da kein Schließimpuls vom Arduino kommt. Fahrzeug fährt also ohne Einschränkung weiter.

Fall 2:

Der Arduino schickt während der Fahrt ein Schließimpuls an das Relais. Das Hella Relais schließt somit sämtliche dort angeschlossenen Wegfahrsperren.
Fahrzeug sollte ausgehen, bleibt aber Manövrierbar. Denn weder die Lenkeinrichtung noch die Bremseinrichtung werden beeinträchtigt. (Ich würde auch nie auf die Idee kommen)
Hierfür könnte man aber das Geschwindigkeitssignal vom Tacho abgreifen und auswerten, damit das Softwareseitig ausgeschlossen wird.

Zusammenfassung:

Ein versagen meines Systems führt im Grunde nur dazu das der Motor ausgeht. Und das der Motor ausgeht durch eine Fehlfunktion im Kraftfahrzeug, ob nun elektrischer oder mechanischer Herkunft,
dass habe ich als Kfz-Mechatroniker nun all zu oft erlebt. Ich sehe hier also erstmal keine Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer. Vielleicht seht ihr das aber anders? Schreibt gerne Eure Meinung.

Jedenfalls ist mit einem Spulenstrom von 3A zu rechnen, bis 10 A können die Relais auf der Arduino-Zusatzplatine, das sollte funktionieren. Denkbar wäre auch eine kontaktlose Ansteuerung mit MOS-Transistoren.

Jedenfalls würde ich mir auch eine Rückfallebene überlegen: völlige Umschaltung der Steuerleitungen vom Arduino durch einen mehrpoligen Schalter auf eine Handbedienebene (Taster oder Schalter). So bliebe das Fahrzeug auch bei Versagen der Zusatzelektronik betriebsbereit.

Okay, das mit dem Spulenstrom habe ich auch so berechnet. Wunderbar, sind meine Kenntnisse doch noch nicht so eingerostet. Danke dir!

Zur Rückfallebene ... ist vorgesehen, allerdings nicht über Schalter. Dazu gerne per PN aber das wollte ich hier nicht öffentlich ins Forum schreiben. Sonst könnte ich gleich meinen PIN zum starten hier veröffentlichen

Ich habe heute leider keinen Feiertag

 

[CarstenH]

Ist Dir schon einmal bei einer Kurvenfahrt die Servounterstützung weggefallen? Da macht man schon schnell den Abflug. Ob ein Arduino da wirklich die beste Lösung ist? Das ist ja eher ne "Experimentierplatine für drinnen". Im Auto hast Du schon allein temperaturmäßig andere Anforderungen.

Carsten

 

[10ei61]

....auf den Ausfall von Lenk- UND BREMSservo bei Stillstand des Motors wollte ich eben auch hinweisen. Vielleicht kann man eine Art "Selbsthaltung" einbauen. Der laufende Motor (Signal der LIMA z.B.) verhindert einen Abschaltimpuls an das Trennrelais.

Ich habe heute leider keinen Feiertag

Na, dann eben: Frohes Schaffen!

 

[macmoran]

Der Wegfall der Lenkunterstützung kann auch ohne Arduino jederzeit erfolgen. Dafür hilft es nur beide Hände am Lenkrad zu haben.
Fahrschule, erste Fahrstunde!

Bremsunterstützung ist in den meisten Fahrzeugen noch Pneumatisch unterstützt mit Reservespeicher der für einen Bremsvorgang locker ausreicht.

Und ja, mir ist meine Lenkunterstützung auch ohne Arduino mal ausgefallen. Motor ging aufgrund von Kraftstoffmangel aus -> letzte Kurve vor der Tankstelle. Eingebaut war ein 30cm Lenkrad.
Es war nicht angenehm, aber alles im machbaren Rahmen.

Laut Data-Sheet arbeitet der Arduino Prozessor in einem Temperaturbereich von -40°C bis 85°C und auch alle anderen Bauteile arbeiten in einem ähnlichen Bereich.

Es gibt auch keine gesetzlichen Vorgaben, die dafür sorge tragen, dass Fahrerunterstützungssysteme auch bei Ausfall des Motors noch funktionieren müssen.

Bei meinem ersten Fahrzeug ist mir während der Fahrt auch öfter der Motor ausgegangen.
Irgendwann habe ich bemerkt das es immer bei Bodenwellen passierte.
Und die Ursache war dann, dass das Zündschloss ausgeleiert war und ein normaler Schlüsselbund vom Gewicht her die Zündung abschaltete.
Ihr seht, es gibt viel banalere Dinge die ein Fahrzeug lahmlegen können.

Gefährlich wird es erst, wenn man über solch einen Mangel in Kenntnis ist aber einfach weiterfährt ohne dem Fehler auf die Spur zu gehen.

 

[CarstenH]

> Der Wegfall der Lenkunterstützung kann auch ohne Arduino jederzeit erfolgen. Dafür hilft es nur beide Hände am Lenkrad zu haben.
Fahrschule, erste Fahrstunde!

Mir ist das mal beim Abbiegen passiert und da bin ich einmal quer über die Kreuzung - war zum Glück ein Testgelände kein anderes Fahrzeug in der Nähe. Es war als ob einem jemand aktiv das Lenkrad rumreißt und ich musste nach dem Anhalten erstmal sortieren, was da gerade passiert war. Bei einem kleinen Auto wäre der Effekt wohl weniger stark ausfallen aber das war ein Phaeton, wo der Sprung zwischen mit und ohne Servo schon beachtlich ist. T5 dürfte auch in der Liga anzusetzen sein.

Carsten

 

[macmoran]

Ich bin gerade zurück von einem Selbsttest. Ruhiges Industriegebiet, Leerlauf, Motor abgeschaltet. Natürlich merkt man den Wegfall, allerdings ist das Fahrzeug noch mit beiden Händen lenkbar. Es reißt auch nichts weg in der Kurve, das Lenkrad will zwar wieder in die Geradeaus Stellung, allerdings lässt es sich in der aktuellen Lage locker halten, lediglich ein "weiterlenken" ist schwieriger. Man beachte auch, das es auch heute noch Fahrzeuge im Straßenverkehr ohne Lenkhilfe gibt. Nichts desto trotz würde ich mich gerne wieder dem Ursprungsthema widmen. Mir sind Eure bedenken nun bekannt, die hatte ich im Vorfeld auch. Ach so, die Bremsunterstützung war vollständig vorhanden, auch bei Motor aus.

Übrigens finde ich es viel schlimmer, wenn Laien an ihrem Fahrzeug selbst reparieren, Bremse, Lenkung etc. Da ist ein Relais welches die Kraftstoffpumpe abschaltet nichts gegen.

Meine Lösung für das Problem sieht nun folgend aus:

Ich werde mir einen Buzzer bestellen und denn so anschließen, dass wenn die Stromversorgung für das Relais ausfällt, dieser automatisch ein Signal abgibt. Somit ist man vor dem Ausfall gewarnt, denn der Motor läuft noch einige Sekunden weiter bis der Motor abstirbt.

 

[CarstenH]

Blöd ist halt, wenn es unvorbereitet kommt. Wenn wie bei mir beim Einlenken in die Kurve schon das Weiterdrehen des Lenkrads nicht mehr geht, dann fährt man ggf. auch mal nen Passanten platt o.ä.
Ich würde sowas keinem Arduino überlassen in meinem Auto und fänd es auch nicht so toll, wenn mir sowas an unpassender Stelle mal entgegenkommt. Bei VW müssen solchen Gerätschaften umfangreiche Dauertests durchlaufen, bevor sie auf die Menschheit losgelassen werden - allein schon die Kontakte über diese Stifleisten...
Die Zwangsanschaltung sobald Lima läuft wäre sicher ein Schritt in die richtige Richtung.

Carsten

 

[macmoran]

Das Relais muss BEWUSST vom Arduino angesteuert werden, damit es abschaltet und die Kraftstoffversorgung unterbricht.
Ich frage mich, ob du noch nie mit dem Fahrzeug liegen geblieben bist in deinem Leben?! Ein Fahrzeug ist nicht so nett und wartet bis du an der Ampel stehst und geht aus.
Es quittiert den Dienst sofort, unabhängig von der Umwelt.

Außerdem ist das Lenken noch komplett möglich, es ist nur schwieriger. Auch bei VW wird so ein Gerät keinen umfangreichen Dauertests unterzogen. Die Bauteile stammen immer von Zulieferern, bei denen werden die Preise extrem gedrückt und dann kommen auch mal schlechte Bauteile in einen VW. Heutzutage Alltag. Und was spricht gegen die Kontakte? Wir haben bei einem Arduino Spannungen um die 5 Volt und Ströme bis ca. 50mA. Die sind ausgelegt für 3A, sind von -40°C-105°C und für maximal 10s sogar bis zu 260°C belastbar. Hast du schon einmal einen Gerätestecker von einem VW Steuergerät gesehen? Die sind dünner als normale Stiftleisten.

Für mich sind diese Argumente ein wenig bei den Haaren herbeigezogen um die These: "Ein Arduino ist schlecht!" - zu untermauern.

Wie gesagt, ich habe die Einwände verstanden und widme mich nun der weiteren Umsetzung.
Für konstruktive Kritik bin ich gerne zu haben.

Gruß, MacMoran

 

[CarstenH]

>Es quittiert den Dienst sofort, unabhängig von der Umwelt.

Und das ist mit einem Risiko verbunden, das man möglichst reduziert durch ordentliche Wartung usw.
Ich nutze Arduinos selbst in diversen Anwendungen, die aber nicht im Ansatz sicheheitsrelevant sind. Versorgt man die einfach mal nicht mit Daten, so zeigen die angeschlossenen LEDs z.B. ein gewissen Eigenleben, gehen mal an oder aus oder flackern etwas rum. Nichts was ich an einem Motorrelais haben wolllte. Es kann gut sein, dass man das alles nach den anerkannten Regeln der Technik machen kann. Man sollte dann aber wohl wirklich wissen was man tut.


>Auch bei VW wird so ein Gerät keinen umfangreichen Dauertests unterzogen.

Seit wann das denn nicht mehr? Bin jetzt ein paar Jahre aus dem Gewschäft raus, aber zu meiner Zeit wurde ein Riesenaufwand betriebenm, bevor irgendwas in Serie ging.

Carsten

 

[macmoran]

Also mein Motorsteuergerät im Bus stammt von Bosch. VW wird daran nicht einen einzigen Test starten, Bosch wird das alles erledigt haben, ansonsten werden Vertragsstrafen fällig.

Ich habe mir aber trotzdem nochmal Gedanken gemacht, um das Risiko weiter zu minimieren. Ich weiß, du wirst deine Meinung nicht mehr ändern, mag an deiner Erfahrung mit dem Arduino liegen,
aber bei mir lief bisher alles wunderbar. Ich konnte noch nie ein Eigenleben entdecken. Mag vielleicht auch an der Software liegen, ist aber nur eine Mutmaßung.

Und zwar habe ich mir nochmal die Paragraphen ein wenig angeschaut. Nachgerüstete Alarmanlagen mit einer Wegfahrsperre dürfen die Wegfahrsperre erst bei Aktivierung der Alarmanlage aktivieren.
Bedeutet also im Klartext, erst wenn jemand versucht das Fahrzeug zu öffnen oder zu starten darf die Wegfahrsperre aktiv werden.

Also werde ich von dem Bipolaren Relais zu einem Öffner bzw. Wechsel Relais umsteigen. Der Stromkreis der Kraftstoffpumpe wird somit immer in unbetätigter Relais Stellung geschlossen sein.

Wie funktioniert also nun die Wegfahrsperre:

Sobald ein Startversuch über das Zündschloss erfolgt (Klemme 50 an Starter) bekommt der Arduino ein Signal und der Motor startet regulär.
Der Arduino prüft in der Zeit ob zuvor ein gültiger Pin über das TFT eingegeben wurde. Ist dies nicht der Fall, steuert der Arduino das Relais an und öffnet den Stromkreis von der Kraftstoffpumpe und das Fahrzeug geht aus.
Dies ist auch der Vorgang bei einer Werksseitigen Wegfahrsperre.

Wann ich den Stromkreis wieder schließen lasse, da bin ich mir noch im unklaren.

So und wie verhindere ich nun, dass der Arduino während der Fahrt einfach das Relais ansteuert?
Dazu werde ich mindestens drei Variablen und einen Timer in die Abfrage einbauen. Zum einen lag ein gültiger Startvorgang vor (Variable 1), zum anderen die Batterie Spannung von UBatt > 13V / Lima Signal (Variable 3) und ich werde Klemme 15 auswerten (Variable 3). Nur wenn Variablen 1,2 und 3 es zulassen, kann das Relais geöffnet werden. Und das wiederum auch nur, wenn Klemme 15 bereits 60s inaktiv war. Nach den 60s geht das System wieder in den Überwachungsmodus für einen Motorstart.

Fällt der Arduino aus, bleibt das Relais geschlossen.

Gruß, macmoran

 

[10ei61]

Fällt der Arduino aus, bleibt das Relais geschlossen.

Jein, wenn ich mir gestatten darf. Wird der Transistorausgang des Rechners aus irgendeinem Grund dauerhaft leitend (z.B. Hardwaredefekt durch transiente Einflüsse), so zieht das Relais sehr wohl an und unterbricht den gesteuerten Stromkreis.

Ich würde da mindest zwei Ausgänge benutzen und die Kontakte der Zwischenrelais in Serie schalten.

Noch eleganter wäre natürlich eine dynamische Ansteuerung (ständiger programmgesteuerter Zustandswechsel an einem oder zwei Ausgängen, der von der Folgeschaltung ausgewertet wird), da hätte man auch einen Rechnerabsturz im Griff (den ich persönlich gar nicht herbeireden, aber doch berücksichtigen möchte - ist ja eine interessante Aufgabe, eine Schaltung ausfallsicher zu konzipieren!).

P.S.: ich war vor vielen Jahren mal in der Eisenbahnsignaltechnik tätig, daher mein Bestreben, zumindest den einfachen Fehler zu erkennen und seine Folgen zu verhindern.

 

[macmoran]

Okay das mit dem Hardware defekt ist ein guter Einwand. Ich bin erstmal nur von einem stromlosen Arduino ausgegangen.
Und ich denke man merkt auch das ich mir größte Mühe gebe, ein möglichst Ausfallsicheres System zu bauen.

Das mit den zwei in Reihe geschalteten Relais als Steuerstromkreis für das Hauptrelais, finde ich sehr interessant.
Damit sind schon zwei Ausgänge vom Arduino dafür zuständig und das minimiert den Ausfall noch weiter.

Vielen Dank, Gerhard!

 

[CarstenH]

Ich will nicht meckern oder das schlechtreden o.ä.
Nur wenn man beruflich ein bißchen mit solchen Fragen zu tun hat, dann stellen sich schon etwas die Nackenhaare auf, wenn man den Eindruck hat, dass da etwas hemdsärmlig in den Systemen rumgewerkelt wird.

>Also mein Motorsteuergerät im Bus stammt von Bosch. VW wird daran nicht einen einzigen Test starten, Bosch wird das alles erledigt haben, ansonsten werden Vertragsstrafen fällig.

Die Bauteile, die ich entwickelt habe, kamen auch vom Zulieferer und selbstverständlich wurden die intensiv bei VW getestet. Jedes Teil wird intensiv bei VW getestet, alleine schon, weil eine größere Anzahl ganzer Fahrzeuge komplette Lebenszyklen und zahlreiche Sonderversuche unter allen möglichen Randbedingungen durchläuft, bevor das in Serie geht. Für meine Teile wurden neben den erwähnten Dauerläufen und Fahrversuchen im Fahrzeug zusätzlich Prüfstandsversuche der Einzelteile gemacht. Um die richtigen Lasten auf den Prüfstand zu geben, wurde extra ein Fahrzeug mit großem Aufwand mit umfangreicher Meßtechnik ausgerüstet und die entsprechenden Kräfte im realen Fahrbetrieb ermittelt. Dazu die Materialanalysen im Labor usw. - das alles nur bei VW und wo die formalen Anforderungen an Material, Normen usw. sowieso schon erfüllt sind. Die Zulieferer machen dann noch ihre eigenen Tests, bevor das erste Bauteil überhaupt bei VW ankommt.

Carsten

 

[macmoran]

Mir ist bewusst das es sehr wohl Tests gibt bei VW. Davon mal abgesehen gibt es bei VW ein Fahrzeug welches komplett von einem Ingenieursdienstleister entwickelt und getestet wurde. VW baut ihn lediglich.
Wollen wir dazu einen anderen Thread öffnen oder das Thema hier nun ruhen lassen?
Für jemanden der sich später mal versucht in diesen Thread einzulesen, für den ist es doch sehr aufwändig, die wichtigen und relevanten Posts herauszufischen.
Danke!

 

[Kleine Tomate]

Wie gehts bei dem Projekt voran?

 

[macmoran]

Muss leider noch 1-2 Wochen warten. Ich musste kurzerhand meine Tiefgarage wegen Renovierungsarbeiten räumen. Und dort befand sich noch ein Fahrzeug von mir, dass seit seiner Lackierung vor ein paar Jahren auf den Zusammenbau wartete. Aber ich denke das sollte in 1-2 Wochen erledigt sein. Im Anhang ein Foto.

P.S. Der Wagen steht zum Verkauf

 

[Mudie]

Hi zusammen:

da wieder die Wintermonate und damit auch die Bastelzeit ansteht, habe ich auch aus meiner Werkstatt mal wieder ein Projekt mit vergleichbaren Zielen hervorgeholt. Bei weitem noch nicht so weit, jedoch vielleicht auch erwähnenswert.

Wer ist denn noch mit solchen Bastellösungen beschäftigt?

Viele Grüße und noch einen schönen Sonntag, Mudie