ADAS e direção autônoma: Uma visão geral abrangente para profissionais do setor automotivo

Resumo dos destaques

  • O ADAS aumenta a segurança e o conforto: os modernos sistemas de assistência, como a Função de frenagem automática de emergência (Autonomous Emergency Braking, AEB), o Controle de cruzeiro adaptativo (Adaptive Cruise Control, ACC), o Assistente de manutenção de faixa e o Assistente de estacionamento, auxiliam ativamente os motoristas e já são uma exigência legal em muitos veículos novos.
  • A direção autônoma tem 5 níveis de automação: do nível 0 sem assistência ao nível 5 sem motorista - cada nível define o grau de controle que o veículo assume.
  • A fusão de sensores é uma tecnologia fundamental: câmeras, radar, lidar e ultrassom fornecem dados que são combinados para criar uma imagem precisa dos arredores.
  • A inteligência artificial e a segurança cibernética são indispensáveis: a IA reconhece objetos, planeja rotas e toma decisões, enquanto a segurança cibernética protege os dados e as funções do veículo.
  • Os dispositivos de diagnóstico são ferramentas centrais: eles permitem a calibração, a solução de problemas, as atualizações de software e a documentação do trabalho de manutenção – essenciais para sistemas ADAS e autônomos confiáveis.
1. Introdução ao tema

Noções básicas e categorização dos sistemas de veículos modernos

Visão geral dos sistemas de assistência ao motorista

Os sistemas avançados de assistência ao motorista (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) e a direção autônoma são dois dos desenvolvimentos mais interessantes e inovadores do setor automotivo. Eles oferecem uma ampla gama de oportunidades e desafios para os profissionais do setor automotivo. A seguir, apresentamos uma visão geral abrangente dos aspectos mais importantes. O ADAS abrange uma série de tecnologias destinadas a aumentar a segurança e o conforto ao dirigir. Os sistemas comuns de assistência ao motorista ADAS incluem:

  • Controle de cruzeiro adaptativo (ACC): ele ajusta automaticamente a velocidade do veículo de acordo com o fluxo do tráfego e mantém uma distância segura em relação ao veículo da frente.
  • Farol alto adaptativo (ADB): alterna automaticamente entre farol alto e o farol baixo a fim de obter a iluminação da faixa de rodagem que é necessária no momento para o veículo.
  • Função de frenagem automática de emergência (AEB): reconhece possíveis colisões e freia o veículo automaticamente para evitar acidentes ou reduzir sua gravidade.
  • Assistente de manutenção de faixa (LKA): ajuda o motorista a manter o veículo com segurança em sua faixa, fazendo correções suaves na direção se houver risco de desvio de faixa.
  • Assistente de mudança de faixa: avisa o motorista sobre veículos no ponto cego para tornar as mudanças de faixa mais seguras.
  • Assistente de estacionamento: o estacionamento seguro é apoiado por sensores e câmeras que reconhecem obstáculos e avisam o motorista.

Nota:

de acordo com o Regulamento (UE) 2019/2144 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 27 de novembro de 2019, vários sistemas de assistência ao motorista - incluindo assistência de frenagem de emergência, assistente de manutenção de faixa, aviso de sonolência e assistência de marcha à ré - são obrigatórios para todos os veículos de passageiros recém-registrados na UE desde 7 de julho de 2024. O objetivo é aumentar a segurança geral dos veículos e proteger os usuários vulneráveis das estradas

Direção autônoma e nível de automação

A direção autônoma vai um passo além e tem como objetivo desenvolver veículos que possam dirigir sem intervenção humana.

A automação é dividida nos seguintes níveis:

  • Nível 0: o motorista tem responsabilidade (sem suporte).
  • Nível 1: assistência ao motorista (por exemplo, controle de cruzeiro adaptativo).
  • Nível 2: automação parcial (por exemplo, assistente de manutenção de faixa combinado com controle de cruzeiro adaptativo).
  • Nível 3: automação condicional (o veículo pode dirigir sozinho sob certas condições, mas o motorista deve estar preparado para intervir).
  • Nível 4: alto nível de automação (o veículo pode dirigir sozinho na maioria das situações, o motorista só precisa intervir em casos excepcionais).
  • Nível 5: automação completa (sem necessidade de intervenção humana).
2. Fundamentos tecnológicos

Fundamentos tecnológicos dos sistemas modernos de veículos

Principais tecnologias para direção automatizada e autônoma

A direção autônoma é baseada em uma variedade de tecnologias altamente desenvolvidas que trabalham juntas para controlar veículos de forma segura e confiável sem intervenção humana. Aqui estão as tecnologias mais importantes que tornam isso possível:

  • Fusão de sensores: a integração de dados de vários sensores (câmeras, radar, lidar) para criar uma imagem abrangente dos arredores.
  • Inteligência artificial: algoritmos que tomam decisões e controlam o veículo em tempo real.
  • Segurança cibernética: proteção contra ataques de hackers e garantia da integridade dos dados

Fusão de sensores como base para a percepção ambiental

A fusão de sensores é uma das principais tecnologias que possibilitam a direção automatizada e autônoma. Ela descreve a vinculação e o processamento inteligentes de dados de diferentes tipos de sensores para gerar uma imagem precisa, confiável e completa dos arredores do veículo. Os veículos modernos são equipados com um grande número de sensores:

  • Câmeras: detectam informações visuais, como marcações na estrada, sinais de trânsito, semáforos e objetos.
  • Radar: mede distâncias e velocidades de objetos, funciona de forma confiável, mesmo em condições de pouca visibilidade.
  • Lidar (Light-Detection and Ranging): um sistema de medição óptica para detecção de objetos. Cria modelos 3D de alta precisão do ambiente usando pulsos de laser.
  • Sensores ultrassônicos: mede distâncias de objetos a curta distância registrando o tempo de propagação de pulsos sonoros reflexivos que eles emitiram.
  • Sensores inerciais: uma Unidade de Medição Interna (IMU) mede os movimentos e as acelerações do veículo. Essa unidade de sensor é uma combinação de vários sensores, como sensores de aceleração e giroscópios.
  • GPS: fornece dados de posição para navegação e orientação.

Importância e desafios da fusão de sensores

Os sensores dos sistemas de assistência ao motorista fornecem, cada um, informações diferentes com pontos fortes e fracos individuais. A fusão de sensores combina esses dados em tempo real, compara-os e verifica sua plausibilidade. Redundâncias, ou seja, informações sobrepostas, são expressamente desejadas. Elas aumentam a segurança, pois ajudam a reconhecer e corrigir erros.

  • Confiabilidade: ao combinar várias fontes, o sistema pode continuar a funcionar corretamente mesmo que um sensor falhe ou apresente mau funcionamento.
  • Precisão: a fusão permite uma detecção mais precisa de objetos, distâncias e movimentos.
  • Processamento em tempo real: os dados devem ser processados em milissegundos para permitir decisões rápidas e seguras, por exemplo, ao frear ou desviar.
  • Escalabilidade: a combinação de sensores varia de acordo com a classe do veículo, o grau de automação e a função ADAS. A fusão de sensores é flexível e pode ser personalizada de acordo com diferentes requisitos.

O uso dessas tecnologias também traz uma série de desafios técnicos que precisam ser superados. Os principais são descritos a seguir.

  • Volume de dados: os sensores geram enormes fluxos de dados que precisam ser processados, sincronizados e interpretados.
  • Calibração: todos os sensores devem ser alinhados com precisão e verificados regularmente para fornecer resultados corretos.
  • Complexidade do software: os algoritmos para mesclar e interpretar os dados são altamente complexos e precisam ser constantemente desenvolvidos.
  • Condições ambientais: chuva, neve, neblina ou ofuscamento podem afetar os sensores individuais - a fusão compensa esses pontos fracos.

A fusão de sensores é o "cérebro" por trás dos modernos sistemas de assistência ao motorista e dos veículos autônomos. Ela não só permite a detecção precisa dos arredores, mas também a tomada de decisões seguras e confiáveis no tráfego rodoviário. Para os profissionais do setor automotivo, isso significa que um profundo conhecimento da tecnologia de sensores, a calibração regular e o uso de equipamentos modernos de diagnóstico são essenciais para a manutenção e o reparo corretos dos sistemas.

Inteligência artificial no veículo

A inteligência artificial (IA) desempenha um papel central no desenvolvimento de veículos autônomos e é usada nas seguintes áreas:

  1. Percepção do ambiente: os sistemas de IA usam sensores como câmeras, radar e lidar para detectar os arredores do veículo. Esses dados são processados em tempo real para identificar objetos, pedestres, sinais de trânsito e outros veículos.
  2. Planejamento de rotas: a IA calcula a rota ideal, levando em conta o tráfego e as condições da estrada. Isso permite uma navegação eficiente e segura.
  3. Controle do veículo: a IA controla com precisão o acelerador, os freios e a direção para conduzir o veículo com segurança. Isso também inclui reagir a eventos imprevistos, como a frenagem repentina de outro veículo.
  4. Tomada de decisões: a IA toma decisões com base em um grande número de pontos de dados e cenários. Isso também inclui decisões éticas, como evitar acidentes.

Os avanços em IA e aprendizado de máquina estão melhorando continuamente os recursos dos veículos autônomos. Essas tecnologias permitem que os veículos aprendam com a experiência e otimizem seu desempenho.

Segurança cibernética em sistemas de veículos em rede

A crescente digitalização e a interligação dos veículos modernos também aumentam o risco de ataques cibernéticos. Atualmente, os veículos se comunicam por meio de redes internas (por exemplo, CAN, Ethernet), bem como por interfaces externas, como rádio móvel, WLAN ou Bluetooth. Isso cria possíveis pontos de ataque que precisam ser especificamente protegidos.

Objetivo da segurança cibernética: o objetivo é proteger a integridade, a disponibilidade e a confidencialidade das funções e dos dados do veículo. Isso se aplica tanto aos sistemas críticos de segurança (por exemplo, freios, direção) quanto aos dados pessoais dos ocupantes do veículo

Requisitos legais: o Regulamento R155 da ONU exigiu que os fabricantes de veículos introduzissem um Sistema de Gerenciamento de Segurança Cibernética (CSMS) a partir de julho de 2022 (para novos modelos) e julho de 2024 (para todos os novos registros). Isso deve abranger todo o ciclo de vida do veículo, desde o desenvolvimento e a produção até a operação e o descomissionamento.

Normas técnicas: as normas a seguir são usadas para implementar os requisitos legais:

  • ISO/SAE 21434: norma para engenharia de segurança cibernética no desenvolvimento de veículos.
  • ONU R156: regulamenta as atualizações seguras de software, inclusive via OTA (Over-the-Air).
  • ISO 24089: complementa a R156 com requisitos técnicos para processos de atualização.
  • ISO 26262: garante a segurança funcional dos sistemas eletrônicos.

Medidas de proteção: as medidas técnicas típicas para a segurança de veículos são as seguintes:

  • Criptografia e autenticação de dados de comunicação
  • Firewalls e sistemas de detecção de intrusão (IDS)
  • Processos de inicialização segura e atualizações de software
  • Controles de acesso e segmentação de redes

A segurança cibernética é, portanto, um componente central da segurança dos veículos e forma a base para a confiança na mobilidade conectada e automatizada.

3. Dispositivos de diagnóstico como um elo

Dispositivos de diagnóstico como um elo entre a tecnologia e a oficina

Tarefas dos dispositivos de diagnóstico modernos

Com a crescente disseminação do ADAS e das funções de direção autônoma, a complexidade dos sistemas dos veículos está aumentando consideravelmente. Portanto, os dispositivos de diagnóstico são ferramentas indispensáveis para que os profissionais do setor automotivo reconheçam falhas, façam a manutenção dos sistemas e garantam a segurança.

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Diagnóstico de módulos de comando

Os veículos modernos contam com vários módulos de comando que analisam constantemente os dados do sensor e monitoram os status do sistema. Os dispositivos de diagnóstico permitem que os códigos de falha (DTCs - Diagnostic Trouble Codes) sejam lidos nos módulos de comando. Isso permite que as oficinas identifiquem e corrijam fontes específicas de falhas nos sistemas ADAS, como o Assistente de manutenção de faixa, o Assistente de frenagem de emergência ou o Assistente de estacionamento.

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Calibração e ajuste de sensores

Após os reparos ou a substituição de componentes, uma calibração exata dos sensores (câmera, radar, lidar) é absolutamente essencial. Os dispositivos de diagnóstico conduzem o processo de calibração, controlam os sistemas de forma direcionada e verificam o alinhamento correto. Só assim é possível garantir que os sistemas de assistência funcionem de forma confiável e não ocorram interpretações erradas.

3

Atualizações e codificação de software

Muitas funções do ADAS são regularmente aprimoradas ou expandidas por meio de atualizações de software. Os dispositivos de diagnóstico permitem que novas versões de software sejam instaladas, que novos componentes sejam aprendidos e que as configurações do sistema sejam ajustadas. Manter o software atualizado é fundamental, especialmente para sistemas relevantes para a segurança.

4

Verificações de plausibilidade e testes de sistema

Os dispositivos de diagnóstico oferecem a opção de ler dados em tempo real e realizar testes de sistema. Isso permite que os profissionais do setor automotivo verifiquem se os sensores e atuadores estão funcionando corretamente, se a comunicação entre os módulos de comando está funcionando e se a fusão de sensores é plausível. Isso é especialmente importante para minimizar as fontes de erro e garantir a segurança.

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Documentação e verificação

Muitos dispositivos de diagnóstico oferecem funções para registrar e documentar o trabalho realizado. Isso não é importante apenas para a garantia de qualidade interna, mas também para fornecer evidências aos clientes e às seguradoras, por exemplo, após uma calibração ou reparo de sistemas relevantes para a segurança.

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Manutenção preventiva e monitoramento de condições

Ao monitorar continuamente os parâmetros do sistema e os valores dos sensores nos módulos de comando individuais, os dispositivos de diagnóstico podem indicar desgaste, mau funcionamento ou falhas iminentes em um estágio inicial. Isso permite que as medidas de manutenção preventiva sejam iniciadas antes que surjam situações críticas para a segurança.

Conclusão

Os dispositivos de diagnóstico são o elo entre a tecnologia moderna dos veículos e a prática na oficina. Eles não apenas permitem a solução de problemas, mas também são indispensáveis para a calibração, manutenção e documentação de sistemas ADAS e autônomos. Para os profissionais do setor automotivo, isso significa que: Sem conhecimentos sólidos sobre o manuseio de dispositivos de diagnóstico e treinamentos regulares, não é mais possível realizar um trabalho profissional em veículos modernos.

4. Padrões de falhas e práticas de reparo

Padrões típicos de falhas e práticas de reparo para ADAS

Quais são as causas típicas de falhas e códigos de falha nos sistemas ADAS?

As falhas e os códigos de falha mais comuns nos sistemas ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) podem ser divididos em três categorias principais: Erros de sensor, problemas de comunicação e erros de calibração.

1. Erros relacionados ao sensor:

  • Falha na câmera: calibração defeituosa, contaminada ou incorreta.
  • Funcionamento incorreto do radar: dano mecânico, cabeamento defeituoso ou suporte solto.
  • Detecção de ponto cego (Blind Spot Detection, BSD): falhas elétricas, danos mecânicos ou sujeira.
  • Sensor de ângulo de direção: dados imprecisos devido a desgaste ou instalação incorreta.

2. Erro de comunicação (barramento CAN/LIN):

  • erro no barramento CAN/LIN: Os módulos de comando não podem se comunicar uns com os outros.
    • Conexão interrompida entre módulos de comando.
    • Conexões de encaixe corroídas ou cabos com defeito.
    • Módulos de comando com defeito ou falhas no gateway.

3. Erro de calibração:

  • após a substituição do para-brisa, reparo da carroceria ou modificação do chassi.
  • Posicionamento incorreto dos painéis de calibração ou condições ambientais incorretas durante a calibração dinâmica.

Os códigos de falha que ocorrem no sistema ADAS podem ter várias causas.

Veja a seguir alguns exemplos dos códigos de falha mais comuns e seus possíveis significados:

  • U3000: erro geral do módulo de comando. Isso pode indicar um problema com o próprio módulo de comando ou problemas de comunicação no barramento CAN
  • C1101: erro no sensor do radar. Isso pode ser causado por um mau funcionamento do sensor do radar ou por cabeamento danificado.
  • B124D: erro no sistema da câmera. Isso pode indicar problemas com a câmera ou com o cabeamento
  • B127E: erro do sensor de radar. Alinhamento incorreto. Possivelmente causado por um impacto no para-choque.
  • B117F: erro no sistema da câmera. Calibração incorreta ou sensor de imagem danificado.
  • C1A67: erro no sensor LIDAR. Isso pode ser causado por um mau funcionamento do sensor LIDAR ou por bloqueios e sujeira.
  • U0415: dados inválidos do módulo de comando do ABS. Isso pode indicar problemas de comunicação entre o módulo de comando do ABS e outros módulos de comando.

Instruções de reparo para evitar falhas

Como os sistemas ADAS dependem de sensores precisos e calibração correta, mesmo pequenas alterações no veículo podem causar mau funcionamento. Para evitar erros desnecessários, reclamações de clientes ou até mesmo riscos à segurança, os itens a seguir devem ser observados nas operações diárias da oficina.

1

Limpeza dos sensores

Os sensores ADAS, como câmeras, radar, lidar e ultrassônicos, geralmente são montados na parte externa do veículo e, portanto, são suscetíveis a sujeira. Lama, neve, gelo, insetos ou até mesmo resíduos de lavagem de carros podem prejudicar significativamente o desempenho do sensor.

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Nenhum trabalho de reparo sem calibração subsequente

Alterações no chassi (por exemplo, rebaixamento), no para-choque ou no para-brisa afetam a posição e o alinhamento do sensor. A troca por pneus com diâmetro diferente também pode prejudicar a função ADAS. Após essas intervenções, é obrigatória uma calibração estática ou dinâmica de acordo com as especificações do fabricante.

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Observe as especificações OEM para calibração e reparo

Cada fabricante de veículos tem requisitos específicos para a calibração dos sistemas ADAS. Por esse motivo, somente dispositivos de diagnóstico, ferramentas de calibração e, se necessário, dispositivos de diagnóstico adequados específicos do fabricante devem ser usados. Nesse contexto, deve-se tomar cuidado especial para garantir que os painéis de calibração sejam posicionados corretamente, que as distâncias, as alturas e os ângulos prescritos sejam cumpridos com exatidão e que as condições ambientais, como iluminação suficiente e uma superfície nivelada e estável, sejam observadas.

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Documentação de todas as etapas de calibração e códigos de falha

A documentação é um componente central do diagnóstico e da manutenção do ADAS. Ela não serve apenas para garantir a qualidade interna, mas também é um importante instrumento para garantir a rastreabilidade perante clientes, seguradoras e organizações de certificação. Um registro completo de todas as calibrações realizadas, códigos de falha lidos e dispositivos de diagnóstico usados protege a oficina contra riscos de responsabilidade e facilita os reparos subsequentes ou o processamento de reclamações.

Especialmente em sistemas relevantes para a segurança, como o assistente de frenagem de emergência ou o aviso de saída da faixa, é fundamental que todas as etapas de trabalho sejam documentadas de forma transparente e compreensível. Isso se aplica tanto ao diagnóstico inicial (Pre-Scan) quanto à verificação final (Post-Scan) após o reparo ou a calibração.

5. FAQ - Perguntas frequentes

FAQ - Perguntas frequentes

Por que, após trabalhos na carroceria ou na suspensão, ocorrem frequentemente falhas nos sistemas ADAS?

Mesmo pequenas alterações na altura do veículo, na geometria dos eixos ou nos suportes dos sensores afetam o alinhamento das câmeras, dos radares ou dos sensores lidar. Com isso, os ângulos de detecção e os eixos de referência deixam de coincidir com os mapas de características armazenados no módulo de comando. Sem uma calibração estática ou dinâmica subsequente, a fusão de sensores detecta desvios e registra erros ou desativa funções por motivos de segurança.

Como identificar no diagnóstico se há uma falha no sensor ou um problema de calibração?

Os erros de sensor geralmente se manifestam por meio de registros permanentes na memória de erros relacionados à perda de sinal, defeitos internos ou interrupções na comunicação. Os problemas de calibração tendem a se manifestar como erros de plausibilidade ou de alinhamento, muitas vezes após reparos. Dados em tempo real, bits de status da calibração, bem como condições ambientais registradas na memória de erros fornecem indícios decisivos para a diferenciação.

Qual é o papel da fusão de sensores na identificação de falhas no dia a dia da oficina?

Os sistemas ADAS não analisam os dados dos sensores isoladamente, mas sim de forma integrada. Se um sensor fornecer valores implausíveis, isso geralmente só é detectado no módulo de comando de fusão. Isso pode fazer com que o código de erro não seja registrado no sensor responsável pela falha, mas sim no módulo de comando central de assistência ou no gateway. Por isso, um diagnóstico abrangente entre sistemas é indispensável.

Por que sensores sujos podem levar a códigos de erro esporádicos ou dependentes das condições climáticas?

Câmeras, sensores de radar e lidar são sensíveis à sujeira, ao gelo ou à umidade. A qualidade do sinal diminui, mas muitas vezes permanece dentro dos limites elétricos. O sistema então detecta dados ambientais inconsistentes e registra erros temporários ou desativa funções. Esses efeitos geralmente só ocorrem em determinadas condições ambientais e são difíceis de reproduzir sem uma inspeção visual.

Qual é o impacto das falhas de CAN, LIN ou Ethernet nas funções ADAS?

Os sistemas ADAS são altamente interconectados e dependem de uma comunicação por barramento estável. Mesmo uma carga elevada no barramento, problemas de tensão ou gateways com defeito podem fazer com que os dados dos sensores cheguem com atraso ou nem cheguem. O resultado são estratégias de redução de desempenho que podem chegar até ao desligamento total de determinadas funções de assistência, embora os sensores em si estejam tecnicamente em bom estado.

Por que as versões de software e as codificações são relevantes para a segurança nos sistemas ADAS?

As funções ADAS baseiam-se em algoritmos complexos com parâmetros de ativação fixos. Versões de software desatualizadas ou codificações incorretas podem fazer com que os sensores funcionem, mas não estejam corretamente integrados à lógica do sistema. As atualizações frequentemente incluem ajustes nos valores-limite, classificação de objetos ou estratégias de controle e, por isso, fazem parte da segurança funcional.

Quais erros de diagnóstico ocorrem com frequência na interpretação dos códigos de falha do ADAS?

Um erro comum é a substituição precipitada de sensores apenas com base em um código de erro. Muitos códigos DTC descrevem apenas um comportamento do sistema, e não uma causa específica da falha. Sem a comparação de dados em tempo real, condições ambientais, estado do veículo e histórico de reparos, existe o risco de reparos malfeitos e reclamações recorrentes dos clientes.

Por que uma documentação completa é especialmente importante nos trabalhos relacionados ao ADAS?

Os sistemas ADAS fazem parte dos sistemas de segurança. Digitalizações pré e pós-processamento documentadas, protocolos de calibração e versões de software servem como comprovação do trabalho realizado de forma profissional. Eles são decisivos em questões de responsabilidade, sinistros de seguro ou inspeções e também permitem uma busca de falhas reproduzível em ocorrências posteriores do sistema.

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