DE4130978C2 - Verfahren zum Prüfen von elektrischen, abgesicherten Verbrauchern in einem Fahrzeug-Bordnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen von elektrischen, abgesicherten Verbrauchern in einem Fahrzeug-Bord­ netz mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Ein Verfahren mit diesen Merkmalen ist bekannt (DE 39 23 545 A1).

Es benutzt einen in eine Leitung zwischen einem Verbraucher und einer Gleichspannungsquelle entweder anstelle einer Sicherung oder in Reihe mit dieser an anderer Stelle einzuschleifenden Meßwiderstand (Shunt) mit bekannter Impedanz, um den beim Be­ trieb des betreffenden Verbrauchers am Meßwiderstand vorlie­ genden, von der tatsächlichen Stromaufnahme des Verbrauchers abhängigen Spannungsabfall zu messen und daraus über einen Ver­ gleich mit in einer elektronischen Prüfvorrichtung gespeicherten und dem jeweiligen Verbraucher zugeordneten, verbraucherspezifi­ schen Referenzwerten Rückschlüsse auf den Zustand des Verbrau­ chers zu ziehen.

Zwar ist diese Vorgehensweise an sich vorteilhaft, weil ein Ausbau des Verbrauchers bzw. dessen Trennen von seinen elek­ trischen Anschlüssen im Bordnetz nicht erforderlich ist, jedoch wird mit dem Einschleifen des Meßwiderstandes in die Leitung ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich. Bei einer größeren Anzahl von zu prüfenden Verbrauchern in einem Fahrzeug wird, abgesehen von der Möglichkeit der Fehlerentstehung, hierzu viel Zeit gebraucht.

Im übrigen sollen die Verbraucher im Interesse der Automati­ sierung der Prüfung für die Spannungsmessung am Meßwiderstand durch die Prüfvorrichtung selbst einschaltbar sein, was nicht ohne größere Eingriffe in das elektrische Bordnetz möglich ist.

Es ist an sich bekannt (DE 36 15 550 A1), die Impedanz eines in eine elektrische Leitung eingebauten Verbrauchers durch Anlegen einer bekannten Meßspannung zu messen bzw. zu berechnen (in­ circuit-Messung).

Es ist auch bekannt, den Sicherungskasten eines Fahrzeugs di­ rekt als Diagnosestecker zu verwenden, wobei die Sicherungen entweder vorher entfernt werden müssen (DE 26 54 487 C2) oder der Prüfstecker ohne Entfernen der Sicherungen mit den Steck­ kontakten des Sicherungskastens kontaktiert wird, wobei die Sicherungen selbst allerdings elektrisch von den jeweiligen Stromkreisen getrennt werden (DE 28 14 654 B2). Bei der letzt­ genannten Anordnung ist das Wiederherstellen der ordnungsge­ mäßen Kontaktierung der Sicherungen nach dem Abziehen des Prüf­ steckers nicht unbedingt gewährleistet.

Aus der DE 39 27 745 A1 ist ein Zwischenstecker zum Anschließen von Zusatzaggregaten in Fahrzeugen bekannt, der in eine Sicherungssteckhalterung bei entnommener fahrzeugeigener Sicherung einsteckbar ist, Steckkontakte zum Wiedereinstecken der Sicherung aufweist und unter anderem auch als Prüfadapter beispielsweise zur Strommessung an der Sicherungssteckhalterung verwendbar ist. Eine spezielle Ausbildung einer Meßstelle ist dort nicht offenbart.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein von einem gattungsgemäßen Verfahren ausgehendes Verfahren anzugeben, mit dem auf das Ein­ schleifen eines separaten Meßwiderstands in die Leitung zwischen Spannungsquelle und Verbraucher verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Die ohnehin in dem Strompfad zu dem Verbraucher vorhandene Si­ cherung kann nunmehr selbst als Meßwiderstand benutzt werden, wobei ihr ohmscher Widerstand in einem ersten Meßschritt bei ausgeschaltetem Verbraucher in-circuit ermittelt und gespei­ chert wird, während der Spannungsabfall an der Sicherung nach Einschalten des Verbrauchers mittels seines normalen Betriebs­ schalters ermittelt wird.

Somit ist kein unter Umständen Fehler verursachender Eingriff in den Strompfad des Verbrauchers selbst mehr notwendig.

Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche geben vorteil­ hafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an. Wei­ tere Einzelheiten und Vorteile gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich hier anschließender einge­ hender Beschreibung hervor.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Prüfvorrichtung, mit der das erfin­ dungsgemäße Prüfverfahren an einem Fahrzeugbordnetz durchführbar ist, und

Fig. 2 ein Flußdiagramm zum Ablauf des Prüfverfahrens.

Gemäß Fig. 1 sind in einen nur angedeuteten Sicherungskasten 1 eines Kraftfahrzeugs mehrere Flachstecksicherungen S₁, S₂ ne­ ben- bzw. hintereinander eingesteckt; ihre Kontaktfahnen SK sind elektrisch mit Steckkontakten 1K des Sicherungskastens 1 verbunden. Schematisch sind als weitere Bestandteile des elek­ trischen Fahrzeugbordnetzes eine Gleichspannungsquelle 2, z. B. eine Batterie oder Lichtmaschine, Leitungen 3 zwischen der Gleichspannungsquelle und Verbrauchern V₁ - z. B. ein Elektro­ motor - und V₂ - z. B. eine Heizwicklung einer Sitzheizung - mit den eingeschleiften Sicherungen S₁, S₂ sowie ebenfalls ein­ geschleiften Betriebsschaltern 4 für die Verbraucher V₁ und V₂ gezeigt. Die Betriebsschalter 4 sind die üblichen, von Fahrzeug­ benutzern zum Ein- und Ausschalten der Verbraucher verwendbaren Schalter. Sie sind durchgezogen in der Ausschalt- und gestri­ chelt in ihrer Einschaltstellung gezeigt.

Die Verbraucher (V_i), auf die das Verfahren anzuwenden ist, sind vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, solche, deren Ausfall oder Fehlfunktion nicht wie z. B. bei Glühlampen ohne weiteres und schnell erkannt werden kann. Dies sind z. B. Sitz- und Fensterscheibenheizungen, Stellmotoren für Sitz-, Schiebedach-, Fensterverstellung etc., Scheibenwischer­ motor, Luftpumpe und viele andere mehr. Gerade bei Elektromo­ toren kann zwar unter Umständen eine scheinbar ordnungsgemäße Funktion durch Einsetzen der erwarteten Bewegung beobachtet werden, es kann sich aber z. B. durch übermäßige oder zu ge­ ringe Stromaufnahme ein Defekt bereits ankündigen.

Zur elektrischen Kontaktierung der Sicherungen S_i wird ein mehr­ poliger Prüfstecker 5 mit vorzugsweise federnden Prüfspitzen verwendet, der mit den Sicherungen elektrisch entweder, wie gezeigt, von deren Oberseite her, oder an deren Kontaktfahnen SK oder auch indirekt über die Steckkontakte 1K des Sicherungs­ kastens 1 verbunden werden kann. Letzteres hat den Vorteil, daß damit Übergangswiderstände zwischen den Sicherungen und dem Sicherungskasten mit erfaßt werden. Es sei angemerkt, daß die Messung des Widerstandes der Sicherung nicht unbedingt im Ein­ bauzustand vorgenommen werden muß.

Andererseits wird das Verfahren mehr als qualitativer Test mit relativ großen zulässigen Bereichen betrachtet, jedoch nicht zur Gewinnung exakter Strom- oder Spannungsmeßwerte, so daß sich eventuelle Übergangswiderstände in hinnehmbaren Größen­ ordnungen nicht störend auswirken werden. Solche sind z. B. zwischen den Prüfkontakten des Prüfsteckers und der jeweils kontaktierten Stelle ohnehin unvermeidbar.

An den Prüfstecker 5, der wie der Sicherungskasten 1 teilweise mit Bruchlinien gezeichnet ist, um anzudeuten, daß er noch mehr gleichar­ tige Prüfkontakte zur gleichzeitigen Kontaktierung mit nicht gezeigten weiteren Sicherungen S_i umfassen kann, ist ein Prüf­ gerät 6 mit einem Display 7 und einem nicht dargestellten Rech­ ner mit zugehörigen Speicherplätzen elektrisch über Leitungen 8 angeschlossen, das die Ermittlung sowohl des ohmschen Wider­ stands R_Si der Sicherungen S_i als auch des an diesen abhängig von der tatsächlichen Stromaufnahme des nachgeordneten Verbrau­ chers auftretenden Spannungsabfalls U_Si leistet.

Das Verfahren läßt sich weitgehend automatisieren. Das Ansetzen des Prüfsteckers 5 und das Einschalten der Verbraucher V_i über die Betriebsschalter 6 wird zwar zugunsten möglichst geringer Eingriffe in das elektrische Fahrzeug-Bordnetz manuell vorge­ nommen werden, jedoch kann jedenfalls die sukzessive oder gleich­ zeitige Widerstands- und Spannungsmessung und die notwendige Umschaltung des Prüfgeräts 6 selbsttätig gesteuert werden.

Es wären dem Prüfgerät 6 ferner vorteilhaft geeignete Identi­ fikationsmerkmale des zu prüfenden Fahrzeugs und dessen elek­ trischer Ausrüstung (Verbraucher, zulässige Betriebsströme, Sollstromstärke der zugehörigen Sicherungen einschließlich even­ tueller Sonderausstattungen) vorzugeben; diese kann z. B. mit­ tels Tastatur, vorzugsweise über geeignete Codes, eventuell aus fahrzeugspezifischen Datenträgern wie Codekarten oder Schlüsseln mit Speicherchip, eingelesen werden.

Im ersten Schritt 201 nach dem START des Flußdiagramms der Fig. 2 wird der Prüfstecker 5 an eine oder mehrere Sicherungen S_i angeschlossen, wird sichergestellt, daß der zu prüfende Ver­ braucher V_i ausgeschaltet bzw. dessen Betriebsschalter 4 geöff­ net ist, und wird das Prüfgerät 6 für den Modus "Widerstands­ messung" eingeschaltet.

Im zweiten Schritt 202 wird der Widerstand R_Si einer Sicherung S_i in der bekannten Weise gemessen und im Prüfgerät 6 gespei­ chert.

Vorzugsweise wird dazu eine definierte externe Meßspannung, die unmittelbar vom Prüfgerät 6 selbst bereitgestellt werden kann, an die Sicherung S_i angelegt und der von dieser stabilen Span­ nung getriebene Strom individuell gemessen.

Alternativ kann auch ein definierter Strom über die Sicherungen getrieben werden und die dazu erforderliche Spannung gemessen werden. Als "Abfallprodukt" dieses Schritts können eventuelle Sicherungsdefekte nachgewiesen und angezeigt werden.

Bei leitender Sicherung läßt sich mit diesen beiden Größen nach dem Ohmschen Gesetz I = U/R bzw. R = U/I der Widerstand der Sicherung, ggf. einschließlich der Übergangswiderstände an den Sicherungskontakten, errechnen. Der berechnete Widerstandswert wird für jede Sicherung in dem Prüfgerät 6 gespeichert.

Im Schritt 203 wird abgefragt, ob alle interessierenden Siche­ rungen S_i, S_i+1 etc. gemessen wurden. Ggf. wird der Schritt 202 so lange wiederholt, bis dies der Fall ist. Dazu kann je nach Auslegung entweder der Prüfstecker 5 auf eine andere Sicherung umgesteckt oder das Prüfgerät 6 / der Prüfstecker 5 zur Messung des Widerstands R_Si einer anderen, bereits angeschlossenen Si­ cherung S_i umgeschaltet werden. Letzteres kann intern im Prüf­ gerät oder, im Falle einer Multiplexverbindung zwischen Prüf­ stecker und Prüfgerät, die die Anzahl der Leitungen 8 stark vermindern kann, durch entsprechende Ansteuerung des Prüfstec­ kers zur Aktivierung entsprechender, mit der momentan interes­ sierenden Sicherung elektrisch verbundener Prüfkontakte gesche­ hen.

Vorzugsweise wird das Prüfgerät 6 im Sinne einer fehlerfreien Verfahrensdurchführung einer Bedienperson über das Display 7 entsprechende Aufforderungen zeigen, welche Maßnahmen gerade zu ergreifen sind.

Für jeden Sicherungs-Widerstandswert R_Si, R_Si+1 etc. ist im Prüfgerät ein eigener Speicherplatz vorgesehen, es sei denn, es würde für jede Sicherung zunächst der Widerstand und dann so­ fort der an dieser entstehende Spannungsabfall ermittelt und ausgewertet. Dann könnte der Widerstandswert-Speicher jedesmal überschrieben werden, allerdings müßte auch jedesmal zwischen der Widerstands- und der folgenden Spannungs(abfall)messung umgeschaltet werden.

Sind alle interessierenden Sicherungs-Widerstände R_Si ermittelt und gespeichert worden, wird das Prüfgerät 6 im Schritt 204 auf die Spannungs(abfall)messung umgeschaltet.

Der Prüfstecker 7 bleibt für diesen nächsten Schritt mit den Sicherungen 2 unverändert kontaktiert.

Sodann wird im Schritt 205 der jeweilige Verbraucher V_i mittels seines Betriebsschalters eingeschaltet - auch hierzu kann über das Display 7 des Prüfgeräts 6 eine Anweisung an die Bedien­ person ergehen -, so daß bei ordnungsgemäßem Zustand der regu­ läre Betriebsstrom des Verbrauchers aus der Spannungsquelle über die zugeordnete Sicherung S_i gezogen wird.

Die Betriebsschalter 4 werden einzeln der Reihe nach oder gleich­ zeitig geschlossen, je nachdem, welche Möglichkeiten das Prüf­ gerät hat. Im Hinblick auf die meist begrenzte Leistung der Gleichspannungsquelle 2 in Kraftfahrzeugen ist aber zu empfeh­ len, die Verbraucher V_i, die zum Teil beträchtliche Ströme zie­ hen, einzeln zu prüfen, damit kein quellenseitiger Spannungsein­ bruch auftritt. Zur Absicherung der Meßergebnisse kann das Prüf­ gerät auch gleichzeitig mit der Gleichspannungsquelle verbunden werden, um deren momentane Spannung mit zu erfassen.

An der Sicherung tritt ein wenn auch geringer, so doch meßbarer Spannungsabfall U_Si auf, der im Schritt 206 über den Prüfstecker bzw. dessen Prüfspitzen gemessen und wie bereits der Widerstands­ wert im Prüfgerät gespeichert wird.

Als ein weiteres "Abfallprodukt" kann mit diesem Schritt unter Umständen auch eine Fehlbelegung eines Steckplatzes im Siche­ rungskasten 1 nachgewiesen werden, wenn z. B. anstelle einer 8-A-Sicherung eine 25-A-Sicherung gesteckt wurde, deren Span­ nungsabfall deutlich geringer als der der 8-A-Sicherung sein dürfte. Weil im Prüfgerät bzw. in dessen Rechner die zu erwar­ tenden Werte bzw. die richtigen Steckplatzbelegungen gespei­ chert sind, können die gemessenen Spannungen mit Toleranzbe­ reichen auf Abweichungen verglichen werden. Spannungsabfälle außerhalb der zugeordneten Toleranzbereiche können über das Display 7 des Prüfgeräts 6 gemeldet werden.

Es könnte auch ein Plausibilitätstest anhand des gespeicherten Nennstromwertes des zugeordneten Verbrauchers durchgeführt wer­ den, wobei z. B. ein Verbraucher mit Betriebsstrom 6 A nicht mit einer 25-A-Sicherung abgesichert sein sollte.

Im Schritt 207 wird wiederum abgefragt, ob noch weitere Ver­ braucher V_i+1 etc. in derselben Routine geprüft werden müssen. Ist dies der Fall, so werden die Schritte 205 und 206 entspre­ chend der Anzahl der zu prüfenden Verbraucher wiederholt.

Nach Abschluß der Spannungsabfallmessung(en) werden im Schritt 208 aus den gemessenen Größen U_Si und R_Si der Sicherungen die jeweiligen Ströme I_Vi der Verbraucher V_i mit dem Ohmschen Ge­ setz berechnet.

Im Auswerteschritt 209 wird im Prüfgerät durch Vergleich der berechneten Ströme I_Vi mit gespeicherten, verbraucherspezifisch zulässigen Stromwerten (unterer zulässiger Wert I_zulu, oberer zulässiger Wert I_zulo) geprüft - z. B. unter Einsatz von Schwell­ wertschaltern oder dgl. -, ob erstere im zulässigen Bereich liegen.

Ist dies für alle Verbraucher V_i der Fall, so kann das Prüf­ verfahren mit dem Schritt 111 "ENDE" abgeschlossen werden. Ist dies jedoch für einen oder mehrere Verbraucher nicht der Fall, so wird im Schritt 110 vor dem Abschluß des Verfahrens das Dis­ play 7 für eine Anzeige aktiviert, welcher Verbraucher und ggf. auch warum dieser wahrscheinlich defekt ist.

Natürlich könnte auch anstelle der Stromauswertung direkt der an der jeweiligen Sicherung gemessene Spannungsabfall ausge­ wertet werden, wenn im Prüfgerät entsprechende zulässige Be­ reiche mit eindeutiger Zuordnung zu den jeweils vorher gemes­ senen Sicherungs-Widerstandswerten und zu den Verbraucherdaten gespeichert sind.

Die beschriebene Vorgehensweise hat offenkundig gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß die elektrischen Stromkreise mit den zu prüfenden Verbrauchern in ihrem betriebsmäßigen Zu­ stand bleiben. Es können deshalb keine Ergebnisverfälschungen durch zu Prüfzwecken vorgenommene Manipulationen auftreten. Hauptsächlich kann das Verfahren bei der Endabnahme von zur Auslieferung an den Kunden anstehenden Fahrzeugen angewendet werden; natürlich kann aber auch in Werkstätten eine Schnell­ diagnose damit vorgenommen werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Prüfen von elektrischen, jeweils durch eine zugeordnete Sicherung abgesicherten Verbrauchern in einem Fahrzeug- Bordnetz, bei dem mittels eines Prüfgeräts ein an einer im Strompfad des Verbrauchers angeordneten Meßstelle entstehender, von der tatsächlichen Stromaufnahme des eingeschalteten Verbrauchers aus einer Spannungsquelle abhängiger Spannungsabfall erfaßt und durch Vergleich mit einem zulässigen, verbraucherspezifischen Wert ausgewertet wird, um bei außerhalb eines zulässigen Bereichs liegendem Spannungsabfall an der Meßstelle eine Anzeigeeinrichtung zu aktivieren, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Prüfgeräts (6) zunächst der Widerstand (R_Si) der den jeweiligen zu prüfenden Verbraucher absichernden, die Meßstelle bildenden Sicherung (S₁, S₂; S_i) und dann der von der Stromaufnahme des eingeschalteten Verbrauchers (V₁, V₂; V_i) aus der Spannungsquelle (2) abhängige Spannungsabfall (U_Si) an dieser Sicherung (S₁, S₂; S_i) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei eingeschaltetem Verbraucher (V₁, V₂; V_i) über die zugeordnete Sicherung (S₁, S₂; S_i) fließende Strom aus den gemessenen Werten (R_Si, U_Si) berechnet und mit gespeicherten, verbraucherspezifisch zulässigen Stromwerten verglichen wird, um bei unzulässigen Abweichungen ein Defektsignal zu erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Sicherung (S₁, S₂; S_i) im Einbauzustand bei ausgeschaltetem Verbraucher (V₁, V₂; V_i) durch Anlegen einer von dem Prüfgerät (6) gelieferten definierten stabilen Meßspannung über einen mit dem Prüfgerät (6) und der Sicherung (S₁, S₂, S_i) elektrisch verbundenen Prüfstecker (5) und Messung des von dieser Spannung über die Sicherung (S₁, S₂; S_i) getriebenen Stroms ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Sicherung (S₁, S₂; S_i) im Einbauzustand bei ausgeschaltetem Verbraucher (V₁, V₂; V_i) durch Treiben eines von dem Prüfgerät (6) gelieferten definierten stabilen Stroms über die Sicherung über einen mit dem Prüfgerät (6) und der Sicherung (S₁, S₂; S_i) elektrisch verbundenen Prüfstecker (5) und Messung der dazu benötigten Spannung ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kontaktieren der eingesteckten Sicherung (S₁, S₂, S_i) bei der Widerstandsmessung die dieser zugeordneten Steckkontakte (1K) eines Sicherungskastens (1) zur Miterfassung von Übergangswiderständen an den Sicherungskontakten (SK) benutzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung (Display 7) des Prüfgeräts (6) zur Anzeige eines Sicherungsdefekts aktiviert wird, wenn der Widerstand der Sicherung zu hoch ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich des Spannungsabfalls an der Sicherung mit einem Toleranzbereich vorgenommen wird und daß eine Anzeigeeinrichtung (Display 7) des Prüfgeräts (6) zur Erkennung einer Fehlbelegung aktiviert wird, wenn der gemessene Spannungsabfall außerhalb dieses Toleranzbereichs liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Prüfgerät (6) Identifikationsmerkmale des zu prüfenden Fahrzeugs und dessen elektrischer Ausrüstung - Verbraucher, zulässige Betriebsströme, Sollstromstärke der zugehörigen Sicherungen einschließlich eventueller Sonderausstattungen - vorgegeben werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikationsmerkmale dem Prüfgerät (6) über geeignete Codes, insbesondere mittels fahrzeugspezifischer Datenträger wie Codekarten oder Schlüsseln mit Speicherchip, eingelesen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (6) mittels eines über eine Multiplexleitung (8) angeschlossenen mehrpoligen Prüfsteckers (5) gleichzeitig mit mehreren Sicherungen kontaktierbar ist und daß der Prüfstecker (5) über die Multiplexleitung (8) zur Aktivierung von mit einer jeweils zu messenden Sicherung verbundenen Prüfkontakten steuerbar ist.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (6) bei der Ermittlung des Spannungsabfalls an der Sicherung (S₁, S₂; S_i) bei eingeschaltetem Verbraucher (V₁, V₂; V_i) gleichzeitig mit der Spannungsquelle (2) verbunden wird, um deren momentane Spannung zur Absicherung der Meßergebnisse zu erfassen.