DE19507959C1 - Vorrichtung zur Strommessung an einer Hauptstromleitung eines Fahrzeug-Bordnetzes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strommessung an ei­ ner Hauptstromleitung eines Fahrzeug-Bordnetzes gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Verwendung der Vorrichtung. Eine solche Vorrichtung ist ins­ besondere für eine rechnergestützte Funktionsprüfung der Fahr­ zeugelektrik geeignet.

Aus der DE-AS 21 42 860 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung be­ kannt, bei der ein Meßwiderstand und ein daran angeschlossener, als Voltmeter geschalteter A/D-Wandler in einem Batterieadapter integriert sind. Mit entsprechend angepaßten Anschlüssen verse­ hen, wird der Batterieadapter einerseits an eine freigelegte Batterieklemme und andererseits an das zuvor von der Batterie­ klemme entfernte Batteriekabel angeklemmt. Der Batterieadapter ist über ein Ein/Ausgabe-Gerät mit einem Diagnoserechner verbun­ den. Im Verlauf der Funktionsprüfung aktiviert der mit der Prü­ fung des Fahrzeugs beauftragte Techniker die elektrischen Ver­ braucher im Fahrzeug gemäß Prüfvorgaben, die ihm über Bildschirm von dem Diagnoserechner vorgegeben werden. Gleichzeitig wird über den Batterieadapter die Stromaufnahme gemessen und in dem Diagnoserechner mit verbraucherspezifischen Sollwerten vergli­ chen. Bei einer signifikanten Abweichung ergeht eine Fehlermel­ dung.

Ein ähnliches Verfahren ist in der DE 39 23 545 A1 beschrieben. Darin ist vorgesehen, daß in den Hauptstrompfad zwischen der Batterie des Fahrzeugs und den Verbrauchern z. B. anstelle einer zuvor entfernten Hauptsicherung vorübergehend ein Präzisions-Meß­ widerstand (Shunt) eingesetzt wird, dessen Spannungsabfall zur Strommessung ausgewertet wird. Weiterhin werden die Verbrau­ cher im Fahrzeug direkt durch einen Diagnoserechner aktiviert, der über eine Diagnose-Steckdose entsprechende Befehle an eine fahrzeuginterne Diagnoseleitung gibt.

Der in den zuvor dargestellten Verfahren verwendete Meßwider­ stand zur Messung des Batteriestromes muß sich durch eine hohe Widerstandskonstanz auszeichnen, damit die Meßwerte normiert sind. Der nur vorübergehende Einbau des teuren Batterieadapters oder des Präzisions-Meßwiderstandes hat daher den Vorteil, daß ein solches Teil für viele Fahrzeuge verwendbar ist. Nachteilig ist jedoch, daß der Ein- und Ausbau zeitintensiv ist. Dies trifft zunehmend für moderne Fahrzeugtypen zu, deren Sicherungs­ kasten und noch mehr deren Batterie oft nur schwer zugänglich sind. Darüberhinaus birgt das Wiederanschließen des Batterieka­ bels an die Batterieklemme oder das Wiedereinsetzen der Siche­ rung zusätzliche Fehlerquellen. Da die Funktionsprüfung in der Regel eine Endkontrolle im Herstellerwerk oder in der Werkstatt darstellt, werden in dieser Weise verursachte Fehler nicht mehr festgestellt.

Eine weiteres gattungsgemäßes Verfahren welches jedoch den Ein- und Ausbau eines Meßwiderstandes umgeht, ist aus der DE 41 30 978 A1 bekannt. Darin werden die den Verbrauchern vorgeschalte­ ten Sicherungen als Meßwiderstände verwendet, deren Spannungs­ abfälle durch einen an die Sicherungen angreifenden Prüfstecker abgegriffen werden. Die Spannungsabfälle werden durch ein exter­ nes Prüfgerät ausgewertet, welches zur Normierung der Stromwerte zuvor eine konventionelle, in der Schrift nicht näher ausge­ führte Widerstandsmessung an der jeweiligen Sicherung durch­ führt. Als nachteilig an diesem Verfahren kann erachtet werden, daß die zuverlässige Handhabung des Prüfsteckers von der leich­ ten Zugänglichkeit des Sicherungskastens abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist es eine gattungsgemäße Vorrichtung be­ reitzustellen, mit der auf einfache und zuverlässige Weise die Bedingungen für die Strommessung hergestellt und wieder zurück­ genommen werden können, sowie eine Verwendung dieser Vorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfin­ dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ge­ löst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kennzeichnen, und im Anspruch 7 eine Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 6 angegeben ist.

Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen darin, daß der Meßwiderstand sehr einfach kontaktiert werden kann, indem lediglich die vom Prüfgerät ausgehenden Prüfleitun­ gen in die Steckverbindung eingesteckt werden. Nach Abschluß der Funktionsprüfung kann das Meßkabel von der Steckverbindung wie­ der gelöst werden.

Weiterhin ermöglicht eine zusätzliche Kalibrierleitung, einen definierten Kalibrierstrom in den Meßwiderstand einzuspeisen, so daß zur Normierung der durch die Meßleitungen erfaßten Meßwerten der Widerstand des Meßwiderstandes ausgemessen werden kann. Das durch die zusätzliche Kalibrierleitung ermöglichte Verfahren zur Widerstandsmessung eliminiert den Einfluß der Widerstände der Meßleitungen und Kontakte in der Steckverbindung. Damit erübrigt sich die Notwendigkeit einen Präzisions-Meßwiderstand einzu­ setzen, da der Meßwiderstand vor einer Strommessung ausgemessen werden kann. Insgesamt ist dies die Voraussetzung dafür, daß ko­ stensparend ein Abschnitt der Hauptstromleitung als Meßwider­ stand verwendet kann. Insbesondere kann ein Abschnitt der Minus-Hauptstromleitung, welche den Minuspol der Batterie mit dem Fahrzeuggehäuse verbindet, als Meßwiderstand verwendet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Steckverbindung in eine in der Regel ohnehin am Fahrzeug vorhan­ dene Diagnose-Steckdose integriert ist. Für eine rechnergestütz­ ten Funktionsprüfung durch ein entsprechend ausgestaltetes Prüf­ gerät genügt es dann an die Diagnose-Steckdose ein einziges Meß­ kabel anzuschließen, welches auch Prüfleitungen zur rechnerge­ steuerten Aktivierung der Verbraucher im Fahrzeug umfaßt.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels entsprechend der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und näher beschrieben.

Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz 1, welches aufgebaut ist aus einer Batterie 2 und von ihr gespeisten Ver­ brauchern 3. Dazu ist der Minuspol der Batterie 2 mittels einer Minus-Hauptstromleitung 4 mit der Fahrzeugmasse verbunden und der Pluspol der Batterie 2 mittels einer Plus-Hauptstromleitung 5 mit den Verbrauchern 3 verbunden. Zur Funktionsprüfung des Fahrzeug-Bordnetzes 1 dient ein externes Prüfgerät 6, mit dem insbesondere der von der Batterie 2 abgegeben Strom in Abhängig­ keit von der Aktivierung der Verbraucher 3 gemessen wird. Das Prüfgerät 6 ist mittels mehrerer in einem Meßkabel 7 zusammenge­ faßter Prüfleitungen 7.1-7.6 mit dem Bordnetz 1 verbunden. Eine als mehrpolige Steckverbindung 8 ausgebildete Fahrzeug-Schnitt­ stelle - in der Figur vergrößert dargestellt - teilt die Prüf­ leitungen 7.1-7.6 in zwei voneinander trennbare Abschnitte, wo­ bei der fahrzeugseitige Abschnitt innerhalb des Fahrzeugs fest verlegt ist. Dadurch ist es möglich das Prüfgerät 6 einfach und zuverlässig an das Bordnetz 1 anzuschließen und auch wieder ab­ zutrennen, unabhängig von der Zugänglichkeit des für die Messung zu kontaktierenden Meßwiderstandes.

Zwei der Prüfleitungen sind Spannungs-Meßleitungen 7.1, 7.2 die fahrzeugseitig einen Spannungsabfall an einem Meßwiderstand 9 abgreifen. Dieser wird bevorzugt durch einen Abschnitt einer der Hauptstromleitungen, im Ausführungsbeispiel ist es die Minus-Hauptstromleitung 4, gebildet. Der so gebildete Meßwiderstand 9 muß zur Normierung der Spannungswerte, die über die Meßkabel 7.1, 7.2 an das Prüfgerät 6 weitergegeben werden, vor der Strom­ messung ausgemessen werden. Eine konventionelle Zweipunkt-Wider­ standsmessung mittels der beiden Meßleitungen 7.1, 7.2 wie sie etwa in handelsüblichen Multifunktions-Meßgeräten realisiert ist, kann in diesem Fall nicht angewendet werden. Das Meßergeb­ nis würde nämlich durch den Kontakt- und Leitungswiderstand der Meßleitungen 7.1, 7.2 stark verfälscht, da dieser Widerstand deutlich größer als der Widerstand der Masse-Hauptstromleitung 4 ist. Um diese Einflüsse bei der Widerstandsmessung zu eliminie­ ren, ist erfindungsgemäß eine dritte Prüfleitung, die Kalibrier­ leitung 7.3 vorgesehen, die mit dem Meßwiderstand 9, hier der Minus-Hauptstromleitung 4, elektrisch verbunden ist. Die Kali­ brierleitung 7.3 ist wie alle anderen Prüfleitungen über die Steckverbindung 8 geführt und innerhalb des Fahrzeugs fest ver­ legt.

Für eine Widerstandsmessung speist das Prüfgerät 6 bei abge­ schalteten Verbrauchern 3 durch die Kalibrierleitung 7.3 einen definierten Kalibrierstrom in den Meßwiderstand 9 ein, der über eine weitere Prüfleitung 7.5 abfließt. Im Ausführungsbeispiel ist diese weitere Prüfleitung durch eine meist ohnehin vorhande­ ne Masseleitung 7.5 gebildet. Der durch den Kalibrierstrom am Meßwiderstand 9 erzeugte Spannungsabfall wird mittels der Meß­ leitungen 7.1, 7.2 von dem Prüfgerät 6 erfaßt und ausgewertet. Aus Strom und Spannung wird unter Verwendung des Ohmschen Geset­ zes ein Widerstandswert bestimmt, der abgespeichert und bei nachfolgenden Strommessungen zugrundegelegt wird. Mit diesem Wi­ derstandswert und einem während einer Funktionsprüfung gemesse­ nen Spannungsabfall wird ein normierter Stromwert bestimmt, der mit einem abgespeicherten Sollwert vergleichbar ist. Eine in dieser Weise durchgeführte Widerstandsmessung ist genau, weil sie den Einfluß der Meßleitungen 7.1, 7.2 und des Kontaktwider­ standes an der Steckverbindung 8 eliminiert.

Weiterhin kann eine Plusleitung 7.4 vorgesehen sein, die zusam­ men mit der Masseleitung 7.5 zur Erfassung der Batteriespannung und/oder zur Speisung eines externen Prüfgerätes durch das Fahr­ zeug dient.

Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung eine gegenüber dem Stand der Technik vorteilhafte Lösung, wobei der durch die feste Verlegung der Prüfleitungen 7.1-7.6 und die Steckverbindungen 8 bedingte Mehraufwand zumindest teilweise kompensiert wird, durch den Wegfall eines Präzisions-Meßwiderstandes und der bedeutenden Erleichterung bei der Durchführung der Funktionsprüfung.

Viele heutzutage hergestellte Fahrzeuge weisen eine Diagnose-Steck­ dose auf, welche über eine oder mehreren Diagnoseleitungen den Austausch von digitaler Information zwischen den im Fahrzeug verbauten elektronischen Steuereinheiten und einem geeigneten Diagnose-Prüfgerät ermöglicht. Diese Kommunikation soll Kon­ trolle, Prüfung, Diagnose und Einstellung von Fahrzeug, Systemen und Steuereinheiten erleichtern. Eine vorteilhafte Ausführungs­ form der Erfindung sieht vor, daß die Diagnose-Datenleitung 7.6 und die zur Erfassung des Batteriestromes benötigten Prüfleitun­ gen, d. h. zumindest die Meßleitungen 7.1, 7.2 und die Kalibrier­ leitung 7.3, über eine mehrpolige Steckverbindung 8 geführt sind, die in einer gemeinsamen Diagnose-Steckdose 10 zusammenge­ faßt sind. Die ebenfalls benötigte Masseleitung 7.5 ist ohnehin in der Diagnosedose vorhanden. Insgesamt kann durch diese Maß­ nahmen eine Funktionsprüfung des Fahrzeug-Bordnetzes 1, bei der die Verbraucher 3 durch das Diagnose-Prüfgerät 6 über die Dia­ gnoseleitung 7.6 aktiviert werden, sehr leicht eingeleitet wer­ den, indem das an das Prüfgerät 6 angeschlossenen Meßkabel 7 in die Diagnose-Steckdose 10 eingesteckt wird. Im Vergleich zum bisherigen Vorgehen, bei dem neben dem Anschluß des Prüfgerätes an die Diagnose-Steckdose zusätzlich z. B. ein Batterieadapter in eine Hauptstromleitung eingesetzt werden muß, bietet die Vorrichtung erhebliche Erleichterungen.

Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch denkbar, daß als Meßwiderstand ein Abschnitt einer anderen Hauptstromleitung z. B. der Plus-Hauptstromleitung 5 herangezogen wird. Eine weitere Alternative besteht darin, eine in einer Hauptstromleitung eingeschleifte Sicherung als Meßwiderstand zu nutzen.

Aufgrund der im mV-Bereich liegenden Größenordnung der von den Meßleitungen 7.1, 7.2 zu erfassenden Spannung, ist es in der Re­ gel erforderlich, diese als abgeschirmte Leitungen auszuführen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Strommessung an einer Hauptstromleitung eines Fahrzeug-Bordnetzes, bestehend aus

• - einem externen Prüfgerät,
• - mehreren daran angeschlossenen Prüfleitungen, darunter zwei Spannungs-Meßleitungen und
• - einem Meßwiderstand in der zu messenden Hauptstromleitung des Bordnetzes, an dem die Meßleitungen einen Spannungsabfall ab­ greifen, der von dem Prüfgerät zur Bestimmung des Stromes ausge­ wertet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine von außen gut zugängliche mehrpolige Steckverbindung (8) am Fahrzeug die Prüfleitungen (7.1-7.6) in zwei voneinander trennbare Abschnitte teilt und der fahrzeugseitige Abschnitt der Prüfleitungen (7.1-7.6) innerhalb des Fahrzeugs fest verlegt ist und
• - eine der Prüfleitungen (7.3) eine Kalibrierleitung ist, welche fahrzeugseitig mit dem Meßwiderstand (9) elektrisch verbunden und durch die im Verlauf einer Kalibriermessung ein definierter Kalibrierstrom von dem Prüfgerät (6) in den Meßwiderstand (9) einspeisbar ist, der über eine weitere Prüfleitung (7.5) abge­ führt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (9) durch einen Abschnitt der Hauptstromleitung (4) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (9) durch einen Abschnitt der Minus-Hauptstromlei­ tung (4) gebildet und die weitere Prüfleitung (7.5) fahrzeugsei­ tig mit der Masse verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand durch eine Sicherung in der Hauptstromleitung ge­ bildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßleitungen (7.1, 7.2) abgeschirmte Leitungen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine weitere Prüfleitung eine Diagnoseleitung (7.6) ist, mittels derer die Verbraucher (3) im Fahrzeug akti­ vierbar sind und die mehrpolige Steckverbindung (8) in eine Dia­ gnose-Steckdose (10) integriert ist.

7. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung innerhalb eines Verfahrens zur Prüfung von elektrischen Verbrauchern (3) des Fahrzeug-Bordnet­ zes (1) eingesetzt wird, bei dem in aufeinanderfolgenden Prüf­ schritten die Verbraucher (3) unterschiedlich aktiviert werden und jedesmal die erfaßte Stromaufnahme mit einem dem Prüfschritt zugeordneten Sollwert verglichen wird und im Falle einer defi­ nierten Abweichung ein Hinweis auf eine Fehlfunktion ergeht, wo­ bei mindestens dem ersten Prüfschritt eine Kalibriermessung vor­ angeht.