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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Teilsystems
für ein
Fahrzeug.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Teilsystem für ein Fahrzeug, das zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgelegt ist.
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Teilsysteme
eines Fahrzeugs sichern wichtige Teilfunktionalitäten eines
Fahrzeugs, zum Beispiel übernimmt
ein Lufttrockner im Rahmen der Druckluftaufbereitung einen wichtigen
Bestandteil bei der Druckluftversorgung von druckluftbetriebenen
Teilsystemen. Druckluftbetriebene Teilsysteme des Fahrzeugs sind
beispielsweise eine pneumatische Betriebsbremse und eine eventuell
vorgesehene Luftfederung. Üblicherweise
wird Druckluft von einem Kompressor bereitgestellt und von einer
Druckluftaufbereitungsanlage, die einen Lufttrockner und ein beispielsweise
einem Fachmann bekanntes Mehrkreisschutzventil zur gegenseitigen
Absicherung einzelner Verbraucherkreise umfasst. Weitere Teilsysteme
sind ein EBS-System, eine Motorsteuerung und ein ACC-System als
Beispiel eines Fahrerassistenzsystems.
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In
dem Lufttrockner als Teilsystem des Fahrzeugs wird die von dem Kompressor
bereitgestellte Druckluft von Öl-
und Schmutzpartikeln sowie von der darin enthaltenen Luftfeuchtigkeit
befreit. Dies ist notwendig, um angeschlos senen Teilsysteme vor
einem erhöhten
Verschleiß durch
Korrosion und Ablagerungen zu schützen. Zu diesem Zweck ist innerhalb
des Lufttrockners insbesondere ein Trockenmittel vorgesehen, das
von der noch feuchten Druckluft durchströmt wird und dabei seine Feuchtigkeit
an das Trockenmittel abgibt. Nach einer gewissen Betriebsdauer ist
das Trockenmittel mit Feuchtigkeit gesättigt, weshalb entweder ein
Austausch des Trockenmittels oder eine Regeneration des Trockenmittels
notwendig wird, um weiterhin Druckluft trocknen zu können. Aus
Kostengründen
ist dabei eine Regeneration des Trockenmittels einem Austausch vorzuziehen.
Bei einer Regeneration des Trockenmittels wird bereits getrocknete
Druckluft durch das Trockenmittel rückströmen gelassen. Dabei nimmt die
rückströmende trockene
Druckluft die in dem Trockenmittel gespeicherte Feuchtigkeit auf
und wird über
eine in dem Lufttrockner integrierte Entlüftung abgelassen.
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Um
Energie einzusparen, ist es dabei sinnvoll, eine Regeneration des
Trockenmittels weder zu früh,
noch zu spät
durchzuführen.
Erfolgt die Regeneration zu früh,
so wird unnötig
Druckluft verschwendet. Erfolgt die Regeneration hingegen zu spät, so war
die Trocknungswirkung des Trockenmittels eventuell nicht mehr ausreichend,
was die Lebensdauer der mit Druckluft versorgten Teilsysteme negativ
beeinflusst.
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Es
gibt unterschiedliche Strategien zur Bestimmung eines optimalen
Regenerationszeitpunktes und Verlauf, die jedoch bei weitem noch
nicht optimal sind. Ebenso können
die Steuerungen aller anderen Teilsysteme, die in dem Fahrzeug vorhanden
sind, optimiert werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren
zur Steuerung von Teilsystemen eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen
Ansprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
baut auf dem gattungsgemäßen Stand
der Technik dadurch auf, dass das Verfahren die folgenden Schritte
umfasst:
- – Empfangen
von Daten, aus denen die aktuelle Fahrzeugposition bestimmbar ist,
und Bestimmen der aktuellen Fahrzeugposition aus den empfangenen
Daten,
- – Empfangen
von Wetterdaten und/oder Wettervorhersagen,
- – Berücksichtigung
fahrzeuginterner Sensorsignale, und
- – Modifizieren
einer Steuerung des Teilsystems auf Grundlage der Wetterdaten und/oder
Wettervorhersagen.
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Die
Steuerungen von Teilsystemen, zum Beispiel einem ABS-System, einem
EBS-System, einem ESP-System, einem ACC-System und einem Lufttrockner
können
durch die Berücksichtigung
von extern ermittelten Wetterdaten optimiert werden, wobei zusätzlich fahrzeuginterne
Sensorsignale berücksichtigt
werden. Als Beispiel sei hierfür
die Regelung eines Regenerationszyklus eines Lufttrockners beschrieben,
obwohl auch die Steuerung anderer Teilsysteme optimierbar ist. Sowohl
die Häufigkeit
als auch die Anzahl und die Dauer von Regenerationszyklen sind stark
von äußeren Umwelteinflüs sen abhängig. Eine
Steuerung, die diese Umwelteinflüsse ignoriert,
wird daher nur suboptimale Systemleistungen erbringen können.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, dass die aktuelle Fahrzeugposition, die empfangenen
Wetterdaten und/oder Wettervorhersagen und die fahrzeuginternen
Sensordaten miteinander verknüpft
werden, um angepasste lokale Wetterdaten und Wettervorhersagen zu
gewinnen, und dass die Modifizierung der Steuerung des Teilsystems
auf Grundlage der angepassten lokalen Wetterdaten und Wettervorhersagen
erfolgt. Das Verknüpfen
der aus unterschiedlichen Quellen ermittelten Daten erlaubt eine weitere
Verbesserung der Steuerung des Teilsystems. Beispielsweise werden
Steuersysteme, die einen Regenerationszeitpunkt lediglich anhand
der von dem Kompressor geförderten
Luftmenge bestimmen, wobei die geförderte Luftmenge über den
Hubraum, die Umdrehungszahl und die Förderzeit bestimmt wird, Luftdruckschwankungen
der angesaugten Luft ignorieren. Diese können jedoch eine erhebliche Auswirkung
auf die geförderte
Luftmenge haben, da beispielsweise bei Passfahrten in gebirgigen
Gebieten sowohl der Druckluftverbrauch über die Betriebsbremsen hoch
ist als auch der äußere Luftdruck
naturgemäß mit der
Höhe stark
abnimmt, was bereits nach wenigen Kilometern zurückgelegter Fahrstrecke einen
signifikanten Unterschied in der Förderleistung des Kompressors
bei gleicher Umdrehungszahl bewirken kann. Durch das Verknüpfen der
aktuellen Fahrzeugposition, die zum Beispiel satellitengestützt über ein
GPS-System oder ein ähnliches
Navigationssystem ermittelbar ist, kann daher die erwartete Förderleistung
des Kompressors modifiziert werden, was insbesondere einen früheren oder
einen späteren
Regenerationszyklus zur Folge haben kann. Druckluftschwankungen
treten, wenn auch in kleinerem Umfang, auch wetterabhängig auf.
So kann in einem Hochdruckgebiet beispielsweise ein um etwa 70 mbar
höherer
Luftdruck als in einem Tiefdruckgebiet herrschen. Auch dieser Luftdruckunterschied
beeinflusst die Förderleistung
des Kompressors und kann beispielsweise über aktuelle Wetterberichte
im Rahmen der Modifizierung der Lufttrocknersteuerung für eine Optimierung
verwendet werden. Aktuelle Wetterberichte beziehungsweise Wettervorhersagen werden
beispielsweise über
die gleiche Frequenz wie die Zeitsignale des GPS-Systems ausgestrahlt
und können
daher in einfacher Weise von denselben Empfängern genutzt werden, falls
die in der Lage sind, eine entsprechende Dekodierung vorzunehmen.
Der Empfang von Wetterdaten über
einen separaten Empfänger
ist jedoch auch möglich,
insbesondere falls Wetterdaten empfangen werden sollen, die nicht über dieselbe
Frequenz wie die Zeitsignale des GPS-Systems ausgestrahlt werden.
Die empfangenen Wetterdaten besitzen keine so große Schwankungsbreite
wie die fahrzeugintern ermittelbaren Werte und sind daher genauer.
Durch das Koppeln der aktuellen Fahrzeugposition mit den aktuellen Wetterdaten
beziehungsweise den Wettervorhersagen können die momentanen Umweltbedingungen des
Fahrzeugs beziehungsweise die zu erwartenden Wetterverhältnisse
am Ort des Fahrzeugs bestimmt werden. Auch der aktuelle Luftdruck
kann daher bei der Festlegung von Regenerationszyklen des Lufttrockners
berücksichtigt
werden. In ähnlicher Weise
können
Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur den Wetterdaten entnommen
werden, wobei zusätzlich
auch die weiteren Aussichten für
diese Werte zur Modifizierung der Lufttrocknersteuerung herangezogen
werden können.
So kann beispielsweise der zu erwartende Eintritt in eine Regenfront ein
frühzeitiges
Nachfördern
von Druckluft vorteilhaft erscheinen lassen, um weniger Feuchtigkeit
in das Trockenmittel einzutragen. Weiterhin kann ein zu erwartender
Temperatursturz ein frühzeitiges
Beheizen des Lufttrockners sinnvoll erscheinen lassen, um ein Vereisen
zu verhindern und die vollständige
Betriebsbereitschaft des Luftrockners dauerhaft zu gewährleisten.
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Darüberhinaus
kann bei einem ESP-System die Regelempfindlichkeit in Form einer
Anpassung der festen und der errechneten Zeit- und Druckwerte erfolgen.
Bei einem ACC-System kann ein Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug
vergrößert sowie
die maximale Höchstgeschwindigkeit
automatisch an die Wetterverhältnisse
angepasst werden und eine Motorsteuerung kann beispielsweise eine Lambdaregelung
modifizieren.
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Nützlicherweise
ist kann vorgesehen sein, dass der Schritt des Modifizierens der
Steuerung des Teilsystems einen Plausibilitätstest daraufhin umfasst, ob
die Modifizierung der Steuerung des Teilsystems anwendbar ist. Ein
Plausibilitätstest
ermöglicht die
Verhinderung einer sinnlosen beziehungsweise sogar einer eventuell
schädlichen
Modifizierung der Steuerung des Teilsystems. Dies kann insbesondere der
Fall sein, wenn die empfangenen Daten unvollständig oder falsch sind.
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Besonders
bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass der Plausibilitätstest das
Ermitteln eines zweiten Satzes von Fahrzeugdaten umfasst. Durch
den Rückgriff
auf die intern von dem Fahrzeug selbst ermittelbaren Betriebs- und Umweltdaten,
zum Beispiel Motordaten, gefördertes
Druckluftvolumen, Feuchtigkeitslevel des Trockenmittels, Umgebungstemperatur,
Temperatur an den Entlüftungen
eines Lufttrockners, aktuelle Druckniveaus in den verschiedenen
Verbraucherkreisen, usw., kann eine gesicherte Grundlage bereitgestellt
werden, um die empfangenen Daten auf ihre Plausibilität zu prüfen.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die Steuerung des Teilsystems nicht modifiziert
wird, wenn der Plausibilitätstest
nicht erfolgreich abgeschlossen wird. Da im Zweifelsfall davon auszugehen
ist, dass die empfan genen Daten fehlerhaft sein könnten, sollte
die Steuerung des Teilsystems nicht modifiziert werden, wenn die
empfangenen Daten einem Plausibilitätstest nicht standhalten. Im
diesem Fall sollte die Steuerung des Teilsystems in herkömmlicher
Weise auf der Grundlage von fahrzeugintern ermittelbaren Größen beziehungsweise
gespeicherten Regelalgorithmen, zum Beispiel einer unkorrigierten
Stapelspeicherregeneration im Falle eines Lufttrockners, erfolgen.
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Zusätzlich kann
vorgesehen sein, dass die Steuerung des Teilsystems aufgrund der
empfangenen Daten ein Signal an den Fahrer sendet. Die Ausgabe eines
Signals, kann eine Mitteilung auf einem Display oder ein sonstiges
akustisches oder optisches Signal sein. Beispielsweise kann eine
Motorsteuerung, ein Fahrzeugführungsrechner
oder ein Navigationssystem aufgrund der übermittelten Feinstaub-, CO2- beziehungsweise Ozonkonzentrationen, die
in den Wetterdaten enthalten sein können, zur Umfahrung eines besonders
belasteten Gebietes auffordern, für das ein Fahrverbot zu erwarten
sein kann. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch eine Anpassung
der Lambdaregelung, um je nach Bedarf optimierte Verbrauchs- beziehungsweise Schadstoffwerte
erzielen zu können.
In besonders belasteten Gebieten ist dann eine schadstoffärmere Betriebsweise
und in nicht so belasteten Gebieten eine Verbrauchsoptimierte Betriebsweise
möglich.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
besonders bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte Darstellung eines externe Daten empfangenden Fahrzeugs.
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2 eine Übersicht über innerhalb
eines Fahrzeugs fließende
Datenströme
und
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3 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung der ablaufenden Verfahrensschritte
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines externe Daten empfangenden Fahrzeugs.
Eine stationäre
Funkstation 26 sendet ein Wetterdaten und Wettervorhersagen
umfassendes Wettersignal 28 zu einem Satellit 24,
der das empfangene Wettersignal 28 als ein Wettersignal 28' abstrahlt.
Die Wetterdaten werden mehrmals täglich für momentan 50 deutsche Wetterstationen
aktualisiert und sind daher sowohl aktuell als auch regionalbezogen.
Gleichzeitig sendet ein Positionssatellit 22 ein Signal
zur Positionsbestimmung 30, zum Beispiel ein Zeitsignal,
das von einem Empfänger 16 über eine
Antenne 20 zusammen mit dem Wettersignal 28' empfangen werden
kann. Üblicherweise
sind zur Positionsbestimmung nach den bekannten satellitengestützten Positionsbestimmungsverfahren
der gleichzeitige Empfang von mehreren Signalen zur Positionsbestimmung 30 von
verschiedenen Positionssatelliten 22, die hier der Einfachheit
halber nicht dargestellt sind, notwendig. Die Bestimmung der genauen
Position des Empfängers 16 erfolgt
dann über
Laufzeitunterschiede der einzelnen Signale zur Positionsbestimmung 30.
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Der
Empfänger 16 ist
in einem Fahrzeug 12 angeordnet, dass weiterhin ein Steuergerät 14,
einen Lufttrockner 10 und ein Sensorsystem 18 umfasst, wobei
der Empfänger 16 das
Steuergerät 14,
der Lufttrockner 10 und das Sensorsystem 18 zum
Beispiel in der dargestellten Weise über elektrische Leitungen 32, 34 und 36 miteinander
gekoppelt sein können.
Das Steuergerät 14 und
der Lufttrockner 10 stellen exemplarisch ein Teilsystem
eines Fahrzeugs dar, das über
einen Regelkreis verfügt,
wobei das Steuergerät 14 auch
ganz oder teilweise in das Teilsystem integriert sein kann. Andere
nicht dargestellte Teilsysteme des Fahrzeugs 12 können in
analoger Weise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden.
Die von dem Empfänger 16 über die
Antenne 20 empfangenen Signale 28', 30 werden an das Steuergerät 14 weitergeleitet,
wobei zuvor in dem Empfänger 16 eventuell
bereits eine Aufbereitung der Signale 28', 30 stattgefunden haben
kann. Insbesondere kann aus dem Signal zur Positionsbestimmung 30 bereits
die aktuelle Position des Fahrzeugs 12 bestimmt worden
sein und dieses anstelle des Signals zur Positionsbestimmung 30 an
das Steuergerät 14 übertragen
werden. Das Steuergerät 14 kann
weitere Daten von dem Sensorsystem 18 empfangen und diese,
wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben, zur Modifizierung
der Steuerung des Lufttrockners 10 verwenden.
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2 zeigt
eine Übersicht über innerhalb
eines Fahrzeugs fließende
Datenströme.
Aktuelle lokale Wetterdaten und Prognosen 100 werden als
ein erster Datenstrom 100 gleichzeitig mit aktuellen Positionsdaten 102 des
Fahrzeugs, die als ein zweiter Datenstrom 102' gesendet werden,
an das aus 1 bekannte Steuergerät 14 gesendet
wird. Das aus 1 bekannte Sensorsystem 18 ermittelt
Fahrzeugdaten 104, die als ein dritter Datenstrom 104' ebenfalls an
das aus 1 bekannte Steuergerät 14 gesendet
wird. Der erste Datenstrom 100, der zweite Datenstrom 102' und der dritte
Datenstrom 104' werden
in geeigneter Weise bei 106 in dem aus 1 bekannten
Steuergerät 14 miteinander
verknüpft, wodurch
insbesondere ein detail lierteres Bild der zu erwartenden Beanspruchung
des Lufttrockners erzeugt werden soll. Das Verknüpfen der Wetter- mit den Positionsdaten
dient dabei dem Erzeugen eines lokalen Wetterberichts, der auch
eine lokale Wetterprognose umfassen kann, und mit durch an dem Fahrzeug
selbst angeordneten Umgebungssensoren, zum Beispiel einem Temperatursensor,
einem Luftdrucksensor oder einem Luftfeuchtigkeitssensor, vergleichbar
ist.
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Die
verknüpften
Daten 106 werden als ein vierter Datenstrom 106' von einer Regenerationssteuerung 108,
die zum Beispiel Bestandteil des aus 1 bekannten
Steuergeräts 14 sein
kann, herangezogen, um den in 1 dargestellten
Lufttrockner 10 zu steuern. Zuvor wird jedoch ein zweiter
Satz von Fahrzeug intern ermittelbaren Daten 110 als ein
fünfter
Datenstrom 110' an
die Regenerationssteuerung 108 übertragen, wobei die Regenerationssteuerung 108 den
vierten Datenstrom 106' mit
den lokalen Wetter- und Positionsdaten bezüglich ihrer Plausibilität überprüft. Die
Plausibilitätsprüfung umfasst
dabei einen Vergleich mit dem fünften
Datenstrom 110',
da im Zweifelsfall den Fahrzeug intern ermittelbaren Daten 110 mehr
Gewicht zukommen sollte. Dies ist dadurch erklärbar, dass die extern ermittelten
Daten, das heißt
die Wetterdaten und die Positionsdaten des Fahrzeugs, unvollständig oder
fehlerhaft sein könnten,
ohne dass dies anhand einer Fehlermeldung innerhalb des Fahrzeugs
selbst nachvollziehbar wäre. Die
Regenerationssteuerung 108 erfolgt daher nur auf Basis
des vierten Datenstroms 106',
falls der Plausibilitätstest
mit dem fünften
Datenstrom 110' erfolgreich
abgeschlossen wird.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der ablaufenden Verfahrensschritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Schritt 200 startet mit dem Empfangen von Positionsdaten.
Anschließend
werden in Schritt 202 Wetterdaten und Wetterprognosen empfangenen.
Danach wird im Schritt 204 ein Satz von Fahrzeugdaten ermittelt,
das heißt
fahrzeugintern ermittelbare Sensordaten werden erfasst und zu einem
Datensatz zusammengestellt. Die Reihenfolge der Schritte 200, 202 und 204 können beliebig
untereinander getauscht werden. In Schritt 206 werden sämtliche
empfangenen beziehungsweise ermittelten Daten aus den Schritten 200, 202 und 204 miteinander
verknüpft,
wobei insbesondere die Positionsdaten dazu verwendet werden, aus den
Wetterdaten das lokale Umgebungswetter zu bestimmen.
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Im
Anschluss an die Verknüpfung
der Daten in Schritt 206 wird in Schritt 208 ein
zweiter Satz von Fahrzeugdaten ermittelt. Diese werden zunächst in Schritt 210 dazu
verwendet, einen Plausibilitätstest der
in Schritt 206 verknüpften
Daten durchzuführen, um
anschließend
die Steuerung des Lufttrockners entweder auf Basis der in Schritt 206 verknüpften Daten
oder auf Basis des in Schritt 208 ermittelten zweiten Satzes
von Fahrzeugdaten durchzuführen.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Lufttrockner
- 12
- Fahrzeug
- 14
- Steuergerät
- 16
- Empfänger
- 18
- Sensorsystem
- 20
- Antenne
- 22
- Positionssatellit
- 24
- Satellit
- 26
- Funkstation
- 28
- Wettersignal
- 28'
- Wettersignal
- 30
- Signal
zur Positionsbestimmung
- 32
- elektrische
Leitung
- 34
- elektrische
Leitung
- 36
- Elektrische
Leitung
- 100
- aktuelle
Wetterdaten und Prognosen
- 100'
- erster
Datenstrom
- 102
- aktuelle
Positionsdaten
- 102
- zweiter
Datenstrom
- 104
- Fahrzeugdaten
- 104'
- dritter
Datenstrom
- 106
- verknüpfte Daten
- 106'
- vierter
Datenstrom
- 108
- Regenerationssteuerung
- 110
- Fahrzeugintern
ermittelbare Daten
- 110'
- fünfter Datenstrom
- 200
- Empfangen
von Positionsdaten
- 202
- Empfangen
von Wetterdaten und Prognosen
- 204
- Ermitteln
eines Satzes von Fahrzeugdaten
- 206
- Verknüpfen aller
Daten
- 208
- Ermitteln
eines zweiten Satzes von Fahrzeugdaten
- 210
- Steuerung
des Lufttrockners