DE102009051235A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung eines Parameters einer elektrischen Fahrzeuganlage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung umfasst einen Tester für eine elektrische Fahrzeuganlage zum Testen der elektrischen Anlage eines Fahrzeugs, wobei die elektrische Anlage eine Verdrahtung hat, die eine Last mit einer Batterie koppelt, und der Tester für die elektrische Fahrzeuganlage so konfiguriert ist, dass er einen elektrischen Parameter der Verdrahtung misst, und eine erste Batteriepolverbindung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem ersten Pol der Batterie gekoppelt wird, eine zweite Batteriepolverbindung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem zweiten Pol der Batterie gekoppelt wird, eine Testverbindung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Draht der elektrischen Anlage gekoppelt wird, der zwischen dem ersten oder zweiten Pol der Batterie und der Last elektrisch verbunden ist, und einen mit der ersten und zweiten Batteriepolverbindung und der Testverbindung gekoppelten Testschaltungsaufbau aufweist, der so konfiguriert ist, dass er Strom aus der Batterie auf einem Weg durch den Draht und die Testverbindung zieht und den Strom zur Batterie zurückführt sowie den elektrischen Parameter des Drahts mit einem Sensor misst, der mit der Testverbindung gekoppelt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft die Messung elektrischer Parameter einer elektrischen Fahrzeuganlage. Insbesondere betrifft die Erfindung das Messen eines elektrischen Parameters einer elektrischen Anlage eines Fahrzeugs mit Hilfe von mehreren Verbindungen mit der elektrischen Anlage.
- Beschrieben sind verschiedene Arten von Vorrichtungen, die sich auf Batterietester, Fahrzeugdiagnostik u. ä. beziehen, in der
US-A-3873911 , erteilt am 25. März 1975 für Champlin;US-A-3909708 , erteilt am 30. September 1975 für Champlin;US-A-4816768 , erteilt am 28. März 1989 für Champlin;US-A-4825170 , erteilt am 25. April 1989 für Champlin;US-A-4881038 , erteilt am 14. November 1989 für Champlin;US-A-4912416 , erteilt am 27. März 1990 für Champlin;US-A-5140269 , erteilt am 18. August 1992 für Champlin;US-A-5343380 , erteilt am 30. August 1994;US-A-5572136 , erteilt am 5. November 1996;US-A-5574355 , erteilt am 12. November 1996;US-A-5583416 , erteilt am 10. Dezember 1996;US-A-5585728 , erteilt am 17. Dezember 1996;US-A-5589757 , erteilt am 31. Dezember 1996;US-A-5592093 , erteilt am 7. Januar 1997;US-A-5598098 , erteilt am 28. Januar 1997;US-A-5656920 , erteilt am 12. August 1997;US-A-5757192 , erteilt am 26. Mai 1998;US-A-5821756 , erteilt am 13. Oktober 1998;US-A-5831435 , erteilt am 3. November 1998;US-A-5871858 , erteilt am 16. Februar 1999;US-A-5914605 , erteilt am 22. 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Solche Messungen können verwendet werden, um den Betrieb, Ausfall oder drohenden Ausfall von Komponenten oder Teilsystemen elektrischer Anlagen zu diagnostizieren. Beispielsweise kann in elektrischen Anlagen, die in Fahrzeugen zum Einsatz kommen, die Messung elektrischer Parameter solcher Anlagen dazu dienen, den Betrieb der Anlage zu diagnostizieren oder anzu zeigen, daß eine Wartung vor dem endgültigen Ausfall erforderlich ist.
- Eine spezielle Messung betrifft den Widerstand von Kabeln, die im Fahrzeug verwendet werden. Zum Beispiel verbindet ein solches Kabel oder ein solcher Kabelsatz die Batterie des Fahrzeugs mit dem Startermotor. Der Startermotor zieht relativ großen Strom, und selbst ein relativ kleiner Kabelwiderstand kann erhebliche Auswirkung auf den Betrieb des Startermotors haben.
- Da der Kabelwiderstand relativ klein ist, läßt er sich typischerweise nicht mit einem Standard-Ohmmeter oder anderen Techniken messen, die normalerweise zur Widerstandsmessung verwendet werden. Eine Technik, die zur Messung des Kabelwiderstands zum Einsatz kam, besteht darin, einen sehr großen Strom durch das Kabel zu führen und den Spannungsabfall zu messen. Gleichwohl ist dies umständlich und erfordert Komponenten, die den großen Strom handhaben können.
- Bereitgestellt wird ein Tester für eine elektrische Kraftfahrzeuganlage zum Testen einer elektrischen Anlage mit einer Verdrahtung, die eine Last mit einer Batterie koppelt. Der Tester. für die elektrische Kraftfahrzeuganlage ist so konfiguriert, daß er einen elektrischen Parameter der Verdrahtung mißt, und weist eine erste Batteriepolverbindung auf, die so konfiguriert ist, daß sie mit einem ersten Pol der Batterie gekoppelt wird. Eine Testverbindung ist so konfiguriert, daß sie mit einem Draht der elektrischen Anlage gekoppelt wird, der sich zwischen dem ersten Pol der Batterie und der Last erstreckt. Ein mit der ersten Batteriepolverbindung und der Testverbindung gekoppelter Testschaltungsaufbau ist so konfiguriert, daß er Strom aus der Batterie auf einem Weg über den Draht und zur Testverbindung zieht. Der Testschaltungsaufbau mißt einen elektrischen Parameter des Drahts.
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1 ist eine vereinfachte Darstellung einer elektrischen Anlage eines Fahrzeugs. -
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Testers für eine elektrische Kraftfahrzeuganlage gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. -
3A ist ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild einer Konfiguration eines Schaltungsaufbaus zum Messen eines Parameters eines Drahts des Fahrzeugs. -
3B ist ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild einer Konfiguration eines Schaltungsaufbaus zum Testen eines weiteren Drahts des Fahrzeugs. -
4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Erfassungsschaltungsaufbaus zur Verwendung mit dem Tester von2 . -
5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Stromschaltungsaufbaus zur Verwendung mit dem Tester für die elektrische Anlage von2 . -
6 ist eine Draufsicht auf den Tester für die elektrische Anlage von2 von vorn. -
1 ist eine vereinfachte Darstellung einer elektrischen Anlage10 eines Fahrzeugs12 . Die elektrische Anlage10 weist eine Batterie20 , eine Last22 sowie Kabel24 und26 auf, die die Last22 mit dem Pluspol30 der Batterie20 bzw. dem Minuspol32 der Batterie20 verbinden. Die Kabel24 und26 sind mit Widerständen R1 bzw. R2 veranschaulicht. - Ferner zeigt
1 Kelvinverbindungen40 und42 , die mit dem Pluspol30 bzw. dem Minuspol32 der Batterie20 gekoppelt sind. Die Kelvinverbindung40 hat eine Erfassungsverbindung K1S und eine Stromverbindung K1C. Ähnlich hat die Kelvinverbindung42 hat eine Erfassungsverbindung K2S und eine Stromverbindung K2C. Zudem veranschaulicht1 Testverbindungen44 und46 . In der Ausführungsform von1 sind diese als Kelvinverbindungen dargestellt, aber die Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt. Die Testverbindung44 ist zwischen der Last22 und dem Kabel24 verbunden. Ähnlich ist die Testverbindung46 zwischen der Last22 und dem Kabel26 verbunden. Die Testverbindung44 weist eine Erfassungsverbindung T1S und eine Stromverbindung T1C auf. Die Testverbindung46 weist eine Erfassungsverbindung T2S und eine Stromverbindung T2C auf. - Wie eingangs diskutiert, können die Widerstände R1 und R2 der Kabel
24 oder26 die Energiemenge beeinflussen, die an die Last22 abgegeben werden kann. Auch wenn die Widerstandswerte relativ klein sind, kann bei einem relativ großen Stromfluß durch die Kabel24 und26 der resultierende Spannungsabfall die Spannung an der Last22 und daher die Energiemenge erheblich reduzieren, die an die Last22 abgegeben werden kann. Vielfach ist erwünscht, den Widerstand R1 und R2 der Kabel24 bzw.26 zu messen, um ein Kabel mit einem Widerstand zu identifizieren, der zu hoch ist. Eine Technik, die zur Messung des Widerstands der Kabel zum Einsatz kam, besteht darin, einen großen Strom durch das Kabel fließen zu lassen und den resultierenden Spannungsabfall am Kabel zu messen. Allerdings ist dies ein umständlicher Test und erfordert elektrische Testausrüstung, die die große Stromaufnahme handhaben kann. Die Erfindung stellt eine Vorrichtung und Technik zur Messung des Widerstands eines Kabels in einer Konfiguration bereit, die der in1 gezeigten ähnelt. -
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Testers100 für eine elektrische Kraftfahrzeuganlage gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. Der Tester100 weist einen Erfassungsschaltungsaufbau102 auf, der mit den Verbindungen K1S, K2S, T1S und T2S gekoppelt ist. Ähnlich weist der Tester100 einen Stromtreiberschaltungsaufbau104 auf, der mit K1C, K2C, T1C und T2C verbunden ist. Außerdem ist ein Stromversorgungsschaltungsaufbau106 mit K1C und K2C gekoppelt und liefert eine Energieausgabe, die zum Speisen elektrischer Komponenten des Testers100 verwendet werden kann. In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform weist der Tester100 eine separate Stromquelle auf, z. B. eine interne Batterie. Ein Mikroprozessor108 ist mit dem Erfassungsschaltungsaufbau102 und Stromschaltungsaufbau104 gekoppelt und arbeitet in Übereinstimmung mit Befehlen, die in einem Speicher110 gespeichert sind. Der Speicher110 kann sowohl flüchtigen als auch nicht flüchtigen Speicher aufweisen und läßt sich zum Dauer- oder Zwischenspeichern von Informationen verwenden. Ein Benutzer-Ein-/Ausgabeschaltungsaufbau112 ist darstellungsgemäß mit dem Mikroprozessor108 gekoppelt und kann z. B. Tasteneingaben, eine Anzeige zur Ausgabe, akustische Eingaben und Ausgaben usw. aufweisen. Zu solchen akustischen Ein oder Ausgaben können eine Sprachausgabe oder -eingabe, Alarme, Beeper, Summer usw. gehören. Zudem veranschaulicht2 einen E/A-Schaltungsaufbau114 , der vom Mikroprozessor108 optional genutzt werden kann, um mit jeder anderen Art von Vorrichtung zu kommunizieren, darunter Netzwerkverbindungen, anderen Diagnosekomponenten, zentralisierten Standorten, Druckern usw. In einer Beispielkonfiguration gehört dazu eine Verbindung zur Kopplung mit dem Datenbus des Fahrzeugs12 . Beispielsweise könnte dies ein OBD-II-Datenbus sein. - Die Last
22 des Fahrzeugs kann jede Art von Last sein, darunter Lasten, die hohe Strompegel ziehen, z. B. ein Startermotor, ein Magnetschalter, eine Masseverbindung, ein Kabelbaum, ein Anschluß, der möglicherweise korrosionsanfällig ist, eine Verbindung über eine Schraube, die möglicherweise unangemessen festgezogen ist oder anderweitig für eine schlechte Verbindung sorgt, datenführende Drähte, Sensorverdrahtung, Anhängerverdrahtung usw. Anwendbar ist die Erfindung auf alle Drahtstärken, darunter mit kleinem, mittlerem und großem Durchmesser, und sie ist nicht auf die hierin diskutierten beschränkt. In einer exemplarischen Ausführungsform steht die Ausgabe mit einer speziellen Stromaufnahme über die Verkabelung in Beziehung. Zum Beispiel kann die Ausgabe über eine Anzeige verfügen, daß ein Abfall von 0,5 Volt über das Kabel vorliegt, wenn ein Strom von 500 Ampere geführt wird. Verwenden läßt sich ein solcher Parameter z. B. in einem Gut/Schlecht-Test, d. h., übersteigt der Spannungsabfall einen speziellen Schwellwert bei einem vorgegebenen Strompegel, kann eine Fehleranzeige als Ausgabe geliefert werden. In einer Ausführungsform weisen die Meßparameter dynamische Parameter auf, z. B. den dynamischen Leitwert. Gleichwohl kann jeder dynamische Parameter erfindungsgemäß verwendet werden, darunter dynamische(r) Widerstand, Recktanz, Impedanz, Leitwert, Suszeptanz und/oder Admittanz, u. a. jede Kombination dieser Parameter, oder andere. -
3A ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der elektrischen Verbindungen mit der Verdrahtung24 zur Messung des Widerstands R1. Gemäß3A wird ein Strom IL durch die Stromeinspeisung104 über den Widerstand R1 des Kabels24 angelegt. Der Strom IL durchfließt einen Stromweg vom Pluspol30 der Batterie20 über das Kabel24 und den Widerstand R1 sowie in die Testverbinder-Stromverbindung T1C des Testverbinders44 . Die Stromquelle104 bildet einen Weg für Strom von T1C zur K2C-Verbindung des Kelvinverbinders42 . Gemäß3A ist dieser mit dem Minuspol32 der Batterie20 gekoppelt. Die Stromquelle104 kann eine aktive oder passive Stromquelle sein. Beispielsweise kann die Stromquelle104 eine Widerstandslast sein, die unter Steuerung des Mikroprozessors108 arbeitet. Der Erfassungsschaltungsaufbau102 ist über den Widerstand R1 mit Hilfe der K1S-Erfassungsverbindung des Kelvinverbinders40 und der T1S-Erfassungsverbindung des Testverbinders44 gekoppelt. Zu beachten ist, daß gemäß der Diskussion hierin die Testverbindungen44 und46 als Kelvinverbindungen dargestellt sind, die Erfindung aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist. -
3B ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer ähnlichen Anordnung, die zur Messung des Widerstands R2 des Kabels26 verwendet wird. In3B wird ein Strom IL am Widerstand R2 mit Hilfe der Stromquelle104 zusammen mit der Verbindung K1C des Kelvinverbinders40 angelegt, der mit dem Pluspol30 der Batterie20 und der Testverbindung T2C des Testverbinders46 gekoppelt ist. Eine Erfassungsverbindung für den Erfassungsschaltungsaufbau102 ist durch den Verbinder K2S des Kelvinverbinders42 , der mit dem Minuspol32 der Batterie20 gekoppelt ist, zusammen mit dem Verbinder T2S des Testverbinders46 gebildet. -
4 ist eine vereinfachte Darstellung einer exemplarischen Konfiguration des Erfassungsschaltungsaufbaus102 . Gemäß4 weist der Erfassungsschaltungsaufbau102 einen unter Steuerung des Mikroprozessors108 betriebenen Multiplexer150 auf, der mit den Kelvinerfassungsverbindungen K1S und K2S gekoppelt ist. Der Multiplexer150 dient zum selektiven Koppeln einer der Erfassungsverbindungen K1S und K2S mit einem Differentialverstärker154 . Ähnlich arbeitet ein zweiter Multiplexer152 unter Steuerung des Mikroprozessors108 und operiert so, daß er die Testerfassungsverbindungen T1S und T2S mit dem Differentialverstärker154 selektiv koppelt. Der Differentialverstärker liefert eine verstärkte Differentialausgabe zu einem Analog-Digital-Umsetzer156 , der das analoge Signal digitalisiert und ein digitales Signal zum Mikroprozessor108 führt. In einer Beispielkonfiguration kann die Verstärkung des Differentialverstärkers154 durch den Mikroprozessor108 eingestellt werden, um die Empfindlichkeit des Schaltungsaufbaus selektiv zu erhöhen oder zu verringern. -
5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform des Stromschaltungsaufbaus104 näher. In einer Ausführungsform gemäß5 arbeitet ein Multiplexer160 unter Steuerung des Mikroprozessors108 und koppelt selektiv die Kelvinverbindung K1C des Kelvinverbinders40 oder die Kelvinverbindung K2C des Kelvinverbinders42 mit einer Stromquelle164 . Ähnlich arbeitet ein Multiplexer162 unter Steuerung des Mikroprozessors108 und koppelt selektiv die Teststromverbindung T1C des Testverbinders44 oder die Teststromverbindung T2C des Testverbinders46 mit der Stromquelle164 . Die Stromquelle164 ist mit dem Mikroprozessor108 gekoppelt und wird durch den Mikroprozessor108 gesteuert. Beispielsweise kann die Stromquelle164 einen festen Widerstand (wobei es in diesem Fall unnötig ist, die Stromquelle164 mit dem Mikroprozessor108 zu verbinden) oder mehrere wählbare Widerstände oder einen variablen Widerstand aufweisen, der einen Stromweg zwischen einem der ausgewählten Verbinder, die mit dem Multiplexer160 gekoppelt sind, und einem der Verbinder bildet, die durch den Multiplexer162 ausgewählt sind. In dieser Konfiguration ist die Stromquelle164 eine passive Stromquelle, die durch einen Widerstand gebildet ist. Allerdings kann auch eine aktive Stromquelle zum Einsatz kommen. Die Stromquelle164 kann auch einen Stromerfassungsschaltungsaufbau aufweisen, der so konfiguriert ist, daß er einen ihn durchfließenden Strom IC mißt. Diese Informationen können zum Mikroprozessor108 zur Verwendung bei der Bestimmung des Widerstandswerts des Widerstands R1 oder R2 der Kabel24 bzw.26 geführt werden. - Im Betrieb steuert der Mikroprozessor
108 gemäß2 den Betrieb der Multiplexer150 ,152 ,160 und162 , um den Testschaltungsaufbau in der Konfiguration gemäß3A und3B anzuordnen. Die Widerstandsmessung (R1 oder R2) wird durch den Mikroprozessor108 mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes R = V/I berechnet, wobei R der gemessene Widerstand, V die durch den Erfassungsschaltungsaufbau102 erfaßte Spannung und I der den Stromschaltungsaufbau104 durchfließende Strom ist. Der Betrieb durch den Mikroprozessor108 kann durch die Benutzer-E/A112 gemäß2 gesteuert werden. Beispielsweise kann ein Bediener den Mikroprozessor108 anweisen, eine Messung zu initiieren. In einer weiteren Beispielkonfiguration weist der Bediener dem Mikroprozessor die Strommenge IC an, die während des Tests anzulegen ist. Vom Benutzer kann dies z. B. auf der Grundlage der gemessenen Verdrahtungsart, der spezifischen Verwendung für die gemessene spezielle Verdrahtung, der Stärke der gemessenen Verdrahtung oder anderer Gesichtspunkte nach Bedarf ausgewählt werden. Der Mikroprozessor108 kann eine Ausgabe liefern, z. B. eine Gut/Schlecht-Ausgabe, indem er die Meßwerte mit Schwellwerten vergleicht. Diese Schwellwerte können von einem Benutzer über die Benutzer-E/A112 gemessen werden und/oder im Speicher110 gespeichert sein. Die speziellen Schwellwerte können auf der Grundlage der besonderen Testkriterien geändert werden, die zum Einsatz kommen. Wie zuvor diskutiert, könnte dies auf der speziellen Verdrahtungs- oder Verkabelungsart, der Verwendung, die die Verdrahtung findet, der Stärke der Verdrahtung usw. beruhen. Ferner kann der Mikroprozessor108 so konfiguriert sein, daß er dem Bediener andere Informationen liefert. Zum Beispiel gehören dazu alle Informationen, die vom Mikroprozessor108 gemessen oder anderweitig abgerufen werden können, darunter Spannungsmessungen, Maximum- oder Minimummessungen, Signalwellenformen, Benutzerbefehle oder -aufforderungen usw. In einer Beispielkonfiguration kann zur Benutzer-E/A112 eine akustische Ausgabe gehören, z. B. Sprachaufforderungen oder verbale Testergebnisse oder andere Töne, um einem Bediener Anweisungen oder Informationen zukommen zu lassen. - In einer Konfiguration wird die Benutzer-E/A
112 von einem Bediener dazu genutzt, dem Mikroprozessor108 die spezielle Schaltungskonfiguration anzuweisen, die gemäß3A und3B zu verwenden ist. In einer weiteren exemplarischen Konfiguration mißt z. B. bei Verwendung eines einzelnen Testverbinders44 oder46 der Mikroprozessor108 eine Spannung mit Hilfe des Erfassungsschaltungsaufbaus102 zwischen der Testverbindung und den Kelvinverbindern40 und/oder42 . Diese gemessene Spannung wird vom Mikroprozessor108 zur Bestimmung verwendet, ob der Testverbinder wie in der Darstellung durch den Testverbinder44 gemäß1 gekoppelt ist oder ob der Testverbinder wie in der Darstellung durch den Testverbinder46 gemäß1 gekoppelt ist. Auf der Grundlage der gemessenen Spannung konfiguriert der Mikroprozessor den Schaltungsaufbau in der richtigen Konfiguration gemäß3A oder3B . -
6 ist eine Draufsicht auf den Tester100 , der ein Gehäuse200 aufweist, das eine Anzeige202 und Benutzereingabetasten204 ,206 und208 trägt. Die Anzeige202 und die Tasten204 –208 können die Benutzer-E/A112 gemäß2 aufweisen. Eine weitere exemplarische Komponente der Benutzer-Ein-/Ausgabe112 verfügt über LEDs210A ,210B sowie212A und212B . Ein Batteriekabel220 ist mit dem Gehäuse200 mit einem Stecker222 gekoppelt und mit den Kelvinverbindern40 und42 gemäß1 verbunden. Die Kelvinverbinder40 und42 können z. B. ”Krokodil”-Klemmen zum Koppeln mit den Polen der Batterie20 aufweisen. Ein Testkabel230 ist mit dem Gehäuse200 mit einem Stecker232 gekoppelt. Im Beispiel gemäß6 weist ein distales Ende des Testkabels230 eine Einstechsonde242 auf, die so konfiguriert ist, daß sie eine Isolierung eines zu testenden Kabels durchsticht. Zu beachten ist, daß in einer solchen Konfiguration der Testverbinder, z. B.44 oder46 , eine Kelvinverbindung wie in den vorstehenden Darstellungen sein oder nicht sein kann und einen einzelnen Verbinder aufweisen kann. Erwarten läßt sich ein gewisser Genauigkeitsverlust, aber in einigen Situationen kann dies akzeptabel sein. In einer weiteren Beispielkonfiguration sind die Kelvinverbinder durch das Testkabel230 bis zum distalen Ende240 des Testkabels230 vorgesehen. Am distalen Ende240 sind die beiden Kelvinverbinder miteinander gekoppelt, und eine einzelne Verbindung wird zum Verbinden mit dem zu testenden Kabel verwendet. In noch einer weiteren Beispielkonfiguration weist die Einstechsonde242 zwei Einstechsonden auf, so daß für eine Kelvinverbindung durch Durchstechen der Isolierung des Kabels gesorgt wird. Eine Einstechsonde ist nicht notwendig, und jede Art von Testverbindung kann verwendet werden, darunter eine Standard-Testsondenkonfiguration, z. B. die an Spannungsmessern, Klemmen usw. verfügbare. - Die Taste
204 kann als ”Eingabe”-Taste konfiguriert sein, und die Tasten206 und208 können als ”Auf”- und ”Ab”-Tasten zum Durchlaufen und Auswählen von Menüpunkten konfiguriert sein, die auf der Anzeige202 angezeigt werden. Beispielsweise kann dies auch dazu dienen, Informationen über die ”Stärke” des zu prüfenden Drahts zu erhalten. Die LEDs210 sowie212A und212B können verwendet werden, Testinformationen anzuzeigen. Wird z. B. ein Draht mit einer positiven Polarität detektiert, können eine oder beide LEDs212A oder212B leuchten. Ist ähnlich die Testspitze242 mit einem Draht negativer Polarität verbunden, können eine oder beide LEDs210A /210B leuchten. Die Taste204 kann als Teststarttaste verwendet werden und bewirken, daß der Test beginnt. Nach Abschluß des Tests kann der Mikroprozessor108 so konfiguriert sein, daß er die LED210B oder212B leuchten läßt, wenn der Test erfolgreich ist. Besteht der Draht den Test nicht, kann die LED210A oder212A leuchten. In einer ähnlichen Konfiguration kann eine akustische Ausgabe vorgesehen sein, z. B. ein heller Dauerton, um einen ”guten” Draht, einen ”guten” Netzdraht anzuzeigen, ein hoher Piepton, um einen ”schlechten” Stromdraht anzuzeigen, ein tiefer Dauerton, um einen ”guten” Massedraht anzuzeigen, und ein tiefer Piepton, um einen ”schlechten” Massedraht anzuzeigen. - In einer weiteren Beispielkonfiguration ist eine Drahtstärkenlehre
250 an der Seite des Gehäuses200 vorgesehen. In diesem Beispiel sieht die Drahtstärkenlehre250 drei Drahtstärkenlehren252A ,252B und252C vor. Von einem Bediener können diese verwendet werden, die Stärke des zu testenden Drahts zu bestimmen und in den Mikroprozessor108 mit Hilfe der Benutzer-E/A112 einzugeben. In einer weiteren Beispielkonfiguration verfügt die Drahtstärkenlehre250 über eine automatische Lehre, wobei der zu testende Draht in einem Schlitz o. ä. plaziert wird und ein Sensor die Stärke des Drahts automatisch bestimmt und diese Informationen zum Mikroprozessor108 führt. - In einer Beispielkonfiguration wird ein Dünndraht mit einer Stromlast von 1,25 Ampere getestet, ein Mitteldraht wird mit einer Stromlast von 2,5 Ampere getestet und ein Dickdraht wird mit einer Stromlast von 5,0 Ampere getestet, alle mit einem festen Fehlerschwellwert von 0,2 Volt (d. h., wenn die Meßspannung am Draht 0,2 Volt übersteigt, wird ein Fehler angezeigt). In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist eine feste Stromlast vorgesehen, und der Mikroprozessor
108 skaliert das Meßergebnis auf der Grundlage der Stärke des Drahts. - Obwohl die vorstehende Beschreibung zwei unterschiedliche Kelvinverbindungen mit den Batteriepolen veranschaulicht, werden in einer Konfiguration Kelvinverbindungen nicht verwendet, und in einer weiteren Beispielkonfiguration kommt nur eine einzelne Kelvinverbindung zum Einsatz, oder es werden keinerlei Kelvinverbindungen genutzt. Ähnlich kann nur ein einzelner Testverbinder zum Einsatz kommen, und die Erfindung erfordert nicht die beiden zuvor beschriebenen Testverbinder. Bei Bedarf kann eine solche Ausführungsform z. B. genutzt werden, um die Widerstände zweier separater Drähte gleichzeitig zu messen. In einer typischen Konfiguration wird ein einzelner Testverbinder verwendet. Ähnlich kann der Testverbinder ein einzelner Verbinder sein, und eine Kelvinverbindung ist nicht erforderlich. Wird eine Kelvinverbindung verwendet, kann der Kelvinverbindungspunkt an jeder Stelle entlang der Testverbinderverdrahtung konfiguriert sein und kann an einem Punkt liegen, an dem der Testverbinder mit der Verdrahtung des Fahrzeugs gekoppelt ist, oder an einem anderen Punkt in der Verdrahtung zwischen dem distalen Ende des Testverbinders und dem Schaltungsaufbau des Testers. Die Messungen können mit Hilfe statischer Meßtechniken durchgeführt werden, um einen statischen Parameter zu erhalten, oder können mittels dynamischer Meßtechniken erfolgen, um einen dynamischen Parameter zu erhalten. Obwohl sich die vorstehende Diskussion allgemein auf den ”Widerstand” bezog, ist die Erfindung nicht auf den Widerstand beschränkt, und der gemessene Parameter kann jeder Parameter des Drahts sein, u. a. solche, die frequenzabhängige Komponenten haben. Der Tester kann mit Strom aus der Batterie der elektrischen Anlage gespeist werden oder kann eine unabhängige Stromquelle enthalten, z. B. eine interne Batterie. Wie zuvor diskutiert, sind in einigen Ausführungsformen Kelvinverbindungen mit den Polen der Batterie vorgesehen. In einer solchen Konfiguration kann ein Parameter der Batterie mit Hilfe der im Abschnitt Hintergrund diskutierten Techniken oder anderer Techniken gemessen werden.
- Die Verbindungsspitze kann austauschbar sein und kann eine Prüfsonde, eine Einstechsonde, einen Verbinder, der mit einer speziellen Art von elektrischer Verbindung im Fahrzeug gekoppelt ist, oder andere Konfigurationen aufweisen. Da diese Spitzen austauschbar sind, kann der Gesamtwiderstand der Testverbindung variieren. Daher kann in einigen Konfigurationen der Mikroprozessor
108 so konfiguriert sein, daß er eine Nullungsfunktion realisiert, wodurch ein Bediener die Messung für den Widerstand des Drahts auf der Grundlage der ausgewählten Sondenspitze kalibrieren kann. Normalerweise wäre eine solche Konfiguration für eine Kelvinverbindung nicht erforderlich. Die Nullungsfunktion kann vom Mikroprozessor automatisch durchgeführt werden, indem der Widerstand über die elektrische Verbindung gemessen wird, kann von einem Bediener manuell eingegeben werden, kann von einem Bediener ausgewählt werden, der eine Tabelle durchsucht und die zu verwendende Sonde auswählt. In einer solchen Konfiguration kann der Spei cher110 gemäß2 Informationen enthalten, die sich auf den Widerstandswert für eine spezielle Sonde beziehen. - In einer Konfiguration wird die Messung dem Bediener in der Form von ”Spannungsabfall bei XX Ampere” angezeigt. Allerdings kann die tatsächliche Messung bei einem anderen Strompegel als dem durchgeführt werden, der dem Bediener angezeigt wird. Kommt ein kleiner Strom zum Einsatz, können Leitwertmeßtechniken verwendet werden, um den Spannungsabfall zu bestimmen. Wird ein anderer Strom als der angezeigte Strom verwendet, führt der Mikroprozessor
108 eine Skalierung an der Messung durch. Werden z. B. 5 Ampere zur Meßdurchführung verwendet, kann der Mikroprozessor108 die Ergebnisse in Spannungsabfällen bei einem unterschiedlichen Wert, z. B. 25 Ampere, zur Anzeige für den Bediener berechnen. Diese Skalierung kann automatisch erfolgen oder kann von einem Bediener ausgewählt werden. Durchführen läßt sich eine solche Auswahl z. B. durch Durchsuchen eines Dienstprogrammmenüs, das dem Bediener mit Hilfe der Benutzer-E/A112 angezeigt wird. In einer solchen Konfiguration kann der Speicher110 einen Skalierfaktor zur Verwendung durch den Mikroprozessor108 enthalten. - In einer Ausführungsform kommt ein relativ kleiner Strom zum Einsatz. Damit reduziert man die erzeugte Wärmemenge und verringert den Energiebedarf der Testvorrichtung. Die Messung kann mit Hilfe einer dynamischen Störfunktion durchgeführt werden, z. B. mit einem zeitvarianten Stromsignal. Beispielsweise können kurze Impulse verwendet werden, wenn die Vorrichtung keiner großen Stromausgabe über längere Zeit standhalten kann. In einem Beispiel kommt eine Impulsbreite zwischen 10 und 100 ms zur Meßdurchführung zum Einsatz.
- Der Mikroprozessor kann so konfiguriert sein, daß er die Polarität der Verbindung automatisch erfaßt. In einer solchen Konfiguration erfaßt der Mikroprozessor die gemessene Spannung und bestimmt, ob die Sonde mit einem Stromdraht oder mit einem Massedraht verbunden ist, und die geeignete Last wird angelegt. Wird z. B. null Volt erfaßt, ist der getestete Draht mit größter Wahrscheinlichkeit ein Massedraht. Werden ähnlich zwölf Volt erfaßt, kommt der getestete Draht mit größter Wahrscheinlichkeit zur Energiezufuhr zum Einsatz. Gleichwohl kann in einigen Konfigurationen eine Nullspannungsanzeige auch darauf verweisen, daß der getestete Draht nicht angeschlossen ist. Ähnlich kann eine Anzeige von zwölf Volt kein Draht zur Stromzufuhr sein, wenn z. B. der Generator des Fahrzeugs eine Ausgabe von fünfzehn Volt erzeugt. Um diesem Problem zu begegnen, besteht eine Beispielkonfiguration darin, die Sondenspitze auf einen Spannungspegel vorzuspannen. Beispielsweise kann ein Schaltungsaufbau in der Komponente
104 (oder102 ) vorgesehen sein, um die Sondenspitze auf einen Wert irgendwo zwischen der Spannung an den beiden Stromleitungen vorzuspannen, die mit der Batterie20 gekoppelt sind. Koppelt man dann die Sondenspitze mit dem Fahrzeug, wird die Spannung an der Sondenspitze zu einem negativeren oder positiveren Wert gezogen. Der Mikroprozessor108 kann diese Spannung erfassen und bestimmen, ob die Sonde mit einer Stromleitung oder einer Masseleitung verbunden ist. Liegt z. B. die Sondenspitzenspannung in einem vorbestimmten Spannungspegel von elektrischer Masse, kann der Mikroprozessor bestimmen, daß die Sonde mit einer Masseverbindung verbunden ist. Wird ähnlich die Sondenspitze in einem vorbestimmten Spannungspegel von der Plusverbindung der Batterie weggezogen, kann der Mikroprozessor108 bestimmen, daß eine Stromleitung getestet wird. In einem Beispiel beträgt die vorbestimmte Spannung ein Volt, was vorteilhaft ist, wenn eine Schutzdiode in der Leitung zum Einsatz kommt, was für einen Spannungsabfall von 0,6 Volt sorgen würde. - Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die Messungen können mit Hilfe mehrerer Verbindungen mit der elektrischen Anlage oder so durchgeführt werden, daß ein einzelnes Verbindungspaar zu verschiedenen Positionen in der elektrischen Anlage bewegt wird. Eine Ausgabe kann vorgesehen sein, um den Bediener anzuweisen, wo die Verbindungen zu plazieren sind.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (26)
- Tester für eine elektrische Fahrzeuganlage zum Testen der elektrischen Anlage eines Fahrzeugs, wobei die elektrische Anlage eine Verdrahtung hat, die eine Last mit einer Batterie koppelt, und der Tester für die elektrische Fahrzeuganlage so konfiguriert ist, daß er einen elektrischen Parameter der Verdrahtung misst, und aufweist: eine erste Batteriepolverbindung, die so konfiguriert ist, daß sie mit einem ersten Pol der Batterie gekoppelt wird; eine zweite Batteriepolverbindung, die so konfiguriert ist, daß sie mit einem zweiten Pol der Batterie gekoppelt wird; eine Testverbindung, die so konfiguriert ist, daß sie mit einem Draht der elektrischen Anlage gekoppelt wird, der zwischen dem ersten oder zweiten Pol der Batterie und der Last elektrisch verbunden ist; und einen mit der ersten und zweiten Batteriepolverbindung und der Testverbindung gekoppelten Testschaltungsaufbau, der so konfiguriert ist, daß er Strom aus der Batterie auf einem Weg durch den Draht und die Testverbindung zieht und den Strom zur Batterie zurückführt sowie den elektrischen Parameter des Drahts mit einem Sensor misst, der mit der Testverbindung gekoppelt ist.
- Verfahren zum Testen einer Verdrahtung einer elektrischen Anlage eines Fahrzeugs, wobei sich die Verdrahtung zwischen einer Last und einer Batterie erstreckt, wobei das Verfahren aufweist: Koppeln mit einem ersten Batteriepol der Batterie mit einer ersten Batteriepolverbindung; Koppeln mit einem zweiten Batteriepol der Batterie mit einer zweiten Batteriepolverbindung; Koppeln einer Testverbindung mit einem Draht des Fahrzeugs, der mit der Last elektrisch gekoppelt ist; Anlegen eines Stroms durch den Draht zwischen der Batterie und der Testverbindung; und Erfassen eines Spannungsabfalls über den Draht zwischen der Batterie und der Testverbindung.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste und/oder zweite Batteriepolverbindung und/oder die Testverbindung Kelvinverbindungen aufweisen.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Testschaltungsaufbau mit Strom von der ersten und zweiten Batteriepolverbindung gespeist wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–4 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Testverbindung eine Kelvinverbindung aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–5 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Testverbindung eine Einstechsonde aufweist, die so konfiguriert ist, daß sie Isolierung des Drahts durchsticht.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–6, wobei der Testschaltungsaufbau eine einstellbare Last aufweist, die so konfiguriert ist, daß sie den Strom durch den Draht einstellt.
- Vorrichtung einem der Ansprüche 1 und 3–7 mit einer Anzeige, die mit dem Testschaltungsaufbau gekoppelt ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–8 mit einer Benutzereingabe, die mit dem Testschaltungsaufbau gekoppelt ist, wobei die Benutzereingabe vorzugsweise so konfiguriert ist, daß sie Informationen empfängt, die sich auf eine Stärke des Drahts beziehen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–9, wobei der Testschaltungsaufbau so konfiguriert ist, daß er den Strom durch den Draht auf der Grundlage einer Verbindung des Drahts mit einem Pluspol der Batterie oder einer Verbindung des Drahts mit einem Minuspol der Batterie steuert.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–10, ferner mit einem Gehäuse und wobei das Gehäuse eine Drahtstärkenlehre aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–11 mit einer akustischen Ausgabe, vorzugsweise einer Sprachausgabe, die mit dem Testschaltungsaufbau gekoppelt ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–12, wobei der Testschaltungsaufbau eine Ausgabe in der Form von ”Spannungsabfall bei XX Ampere” liefert und wobei durch den Testschaltungsaufbau gezogener Strom einen Wert hat, der sich von XX Ampere unterscheidet.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–13, wobei der Testschaltungsaufbau eine Ausgabe liefert, die sich auf einen elektrischen Parameter des Drahts und einen Skalierfaktor bezieht.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–14, wobei der elektrische Parameter des Drahts einen dynamischen Parameter aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–15, wobei der Testschaltungsaufbau so konfiguriert ist, daß er den Draht als Massedraht oder als Stromdraht identifiziert.
- Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Testverbindung auf einen Spannungspegel vorgespannt ist, der zwischen einer ersten Batteriepolspannung und einer zweiten Batteriepolspannung liegt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3–17, wobei der Testschaltungsaufbau eine Nullungsfunktion aufweist, die so konfiguriert ist, daß sie Widerstand der Testverbindung kompensiert.
- Verfahren nach Anspruch 2 mit Speisen eines Testschaltungsaufbaus mit Strom von der ersten und zweiten Batteriepolverbindung.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 19 mit Bereitstellen einer einstellbaren Last, die so konfiguriert ist, daß sie den Strom durch den Draht einstellt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 19 oder 20 mit Anzeigen von Informationen auf der Grundlage des erfassten Spannungsabfalls.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2, oder 19–21 mit Empfangen einer Benutzereingabe.
- Verfahren nach Anspruch 22, wobei sich die Benutzereingabe auf eine Stärke des Drahts bezieht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 19–23 mit Steuern des Stroms durch den Draht auf der Grundlage einer Verbindung des Drahts mit einem Pluspol der Batterie oder einer Verbindung des Drahts mit einem Minuspol der Batterie.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 19–24 mit Bereitstellen eines Gehäuses und wobei das Gehäuse eine Drahtstärkenlehre aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 19–25 mit Bereitstellen einer akustischen Ausgabe, vorzugsweise einer Sprachausgabe, auf der Grundlage des erfassten Spannungsabfalls.
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