DE10002537A1 - Verfahren zur Detektion einer fehlerhaften Masseverbindung in einer elektrischen Einrichtung insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur Detektion einer fehlerhaften Masseverbindung in einer elektrischen Einrichtung insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Das Verfahren dient zur Detektion einer fehlerhaften Masseverbindung in einer elektrischen Einrichtung (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Hierzu sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: DOLLAR A - Ermitteln eines Messwerts eines Detektionsparameters mittels einer mit wenigstens einer Masseverbindung (9, 13) verbundenen Detektionsschaltung (18); DOLLAR A - Vergleichen des ermittelten Messwerts mit einem festlegbaren Referenzwert; DOLLAR A - Feststellen einer fehlerhaften Masseverbindung bei Überschreiten des Messwerts über den Referenzwert; DOLLAR A - Übermitteln einer Fehlermeldung bei festgestellter fehlerhafter Masseverbindung.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion einer fehlerhaften Masseverbindung in
einer elektrischen Einrichtung insbesondere eines Kraftfahrzeugs, entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren zur Detektion von fehlerhaften Masseverbindungen - im Folgenden auch
Detektionsverfahren genannt - sind bekannt. Sie überwachen das ordnungsgemäße
Funktionieren von Masseverbindungen in einer elektrischen Einrichtung beispielsweise
von Kraftfahrzeugen und lösen bei Feststellen einer fehlerhaften Masseverbindung
defektbehebende Maßnahmen aus. Hierzu werden die verschiedenen elektrischen
Teilsysteme zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs, wie das Motorsteuergerät, die
Lichtanlage oder die Scheibenhebevorrichtung, an das als Batteriepol dienende Chassis
des Kraftfahrzeugs angeschlossen.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 23 456 wird eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art beschrieben, die zur Überwachung von Masseverbindungen von
Teilsystemen dient, die über jeweils zwei Schaltelemente an die Vorrichtung
angeschlossen sind. Die Schaltelemente weisen hierbei jeweils zwei Schaltstellungen
auf. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, dass die Detektion einer fehlerhaften
Masseverbindung nur dann erfolgen kann, wenn sich die beiden Schaltelemente jeweils
in einer bestimmten Schaltstellung befinden, während dies bei den anderen
Schaltstellungskombinationen nur eingeschränkt oder überhaupt nicht möglich ist. Die
Detektion einer fehlerhaften Masseverbindung ist mithin nicht immer in zuverlässiger
Weise durchführbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Detektion von
fehlerhaften Masseverbindungen zu entwickeln, das eine in Bezug auf Schaltelemente
schaltstellungsunabhängige Detektion ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit folgenden
Verfahrensschritten gelöst:
- - Ermitteln eines Messwerts eines Detektionsparameters mittels einer mit wenigstens einer Masseverbindung verbundenen Detektionsschaltung;
- - Vergleichen des ermittelten Messwerts mit einem festlegbaren Referenzwert;
- - Festlegen einer fehlerhaften Masseverbindung bei Überschreiten des Messwerts über den Referenzwert;
- - Übermitteln einer Fehlermeldung bei festgestellter fehlerhafter Masseverbindung.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass sich die Fehlerhaftigkeit einer
Masseverbindung nicht immer durch ein vollständiges Lösen der Masseverbindung
äußert, sondern dass durch deren Lösen oder Korrosion Übergangswiderstände
entstehen, die einen Spannungsabfall an der Masseverbindung nach sich ziehen. Diese
Spannungsabfälle werden mittels des zweischrittigen erfindungsgemäßen Verfahrens
detektiert. In dem ersten Verfahrensschritt wird, beispielsweise im Produktionswerk des
Kraftfahrzeugs nach dem Einbau der elektrischen Einrichtung oder bei dessen
Endkontrolle, ein Referenzwert eines Detektionsparameters ermittelt, der ausschließlich
fehlerfreien Masseverbindungen entspricht. Dieser Referenzwert wird in der elektrischen
Einrichtung des Kraftfahrzeugs abgespeichert. Ist das Kraftfahrzeug nach Verlassen des
Produktionswerks in Fahrbetrieb, so wird in dem zweiten Verfahrensschritt ein den
jeweiligen Fahrbetrieb kennzeichnender Messwert ermittelt. Stimmt der Messwert mit
dem gespeicherten Referenzwert überein, so liegen fehlerfreie Masseverbindungen vor.
Bei einer Abweichung zwischen dem Messwert und dem Referenzwert, wird auf die
Tatsache geschlossen, dass eine oder mehrere der gemessenen Masseverbindungen
fehlerhaft ist beziehungsweise sind. Aus der Art der Abweichung des Messwerts von dem
Referenzwert ist für eine entsprechende Detektionsvorrichtung ferner ersichtlich, welche
der Masseverbindungen fehlerhaft ist beziehungsweise sind. Als Reaktion hierauf erfolgt
eine Fehlermeldung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach Übermittlung einer Fehlermeldung
eine fehlerfreie Masseverbindung mittels einer mit den Masseverbindungen verbundenen
Überbrückungsschaltung zugeschaltet wird. Hierbei besteht die Möglichkeit, eine
fehlerfreie Masseverbindung parallel zur fehlerhaften Masseverbindung zuzuschalten
beziehungsweise die fehlerhafte Masseverbindung zu unterbrechen und somit
ausschließlich auf die fehlerfreie Masseverbindung umzuschalten. Dies hat den Vorteil,
dass während des Betriebs des entsprechenden Kraftfahrzeugs das Teilsystem, dessen
Masseverbindung fehlerhaft ist, wieder vollständig mit Masse verbunden wird. Einem
Ausfall des entsprechenden Teilsystems, der aufgrund der Vernetzung der Teilsysteme
untereinander mitunter einen Ausfall der kompletten elektrischen Einrichtung des
Kraftfahrzeugs nach sich ziehen kann, wird dadurch vorgebeugt.
Bevorzugt wird ferner, dass die Fehlermeldung mittels einer mit den Masseverbindungen
verbundenen Meldeschaltung in Form eines von außen wahrnehmbaren Signals erfolgt.
Das Signal kann beispielsweise derart übermittelt werden, dass es für den Fahrer des
Kraftfahrzeugs jederzeit wahrnehmbar beziehungsweise abrufbar ist. Dies hat den
Vorteil, dass die Überbrückungsschaltung einen Ausfall des der defekten
Masseverbindung zugeordneten Teilsystems verhindert und gleichzeitig dem Fahrer
signalisiert wird, dass in der elektrischen Einrichtung Veränderungen eingeleitet worden
sind und ein Aufsuchen einer Werkstatt ratsam ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fehlermeldung mittels
einer mit den Masseverbindungen verbundenen Meldeschaltung in einem Speichermittel
der elektrischen Einrichtung hinterlegt wird. Dies hat den Vorteil, dass bei der nächsten
routinemäßigen Inspektion des Kraftfahrzeugs in der Werkstatt dem
Kraftfahrzeugtechniker, nachdem er sein Diagnosegerät an die elektrische Einrichtung
des Kraftfahrzeugs angeschlossen hat, zur Kenntnis gebracht wird, dass in der
elektrischen Einrichtung Veränderungen, in diesem Fall Ersetzungen fehlerhafter
Masseverbindungen durch fehlerfreie Masseverbindungen, vor sich gingen. Da die
Detektionsschaltung aus der Art der Abweichung des Messwerts von dem Referenzwert
auch feststellen kann, welche der Masseverbindungen fehlerhaft ist und die
Meldeschaltung diese Information auch an den Kraftfahrzeugtechniker weitergibt, ist es
für diesen ohne weiteres möglich, die fehlerhafte überbrückte Masseverbindung zu
lokalisieren, sie durch eine fehlerfreie Masseverbindung zu ersetzen und die hergestellte
Überbrückung aufzuheben.
Bevorzugt wird ferner, dass die Detektionsschaltung mittels einer mit ihr verbundenen
Kontrollschaltung punktuell zu vorgebbaren Zeitpunkten oder kontinuierlich in
vorgebbaren Zeitintervallen oder permanent kontrolliert wird. Diese Weiterbildung hat
den Vorteil, dass in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Beanspruchung des der
jeweiligen Masseverbindung zugeordneten Teilsystems der elektrischen Einrichtung die
Häufigkeit der Detektion variiert werden kann. Da der Betrieb des Kraftfahrzeugs immer
auch mit dem Betrieb des Steuergeräts des Antriebsmotors, gleichzeitig jedoch nicht
immer auch mit dem Betrieb beispielsweise der Lichtanlage einhergeht, ist das
Motorsteuergerät öfter und länger in Betrieb, als dies bei der Lichtanlage der Fall ist.
Beim Motorsteuergerät ist daher die Wahrscheinlichkeit einer Fehlerhaftigkeit der
Masseverbindung größer als bei der Lichtanlage, eine öfter stattfindende und länger
andauernde Detektion der zugehörigen Masseverbindung ist mithin sinnvoll und wird
durch die Kontrollschaltung in vorteilhafter Weise möglich.
Überdies wird bevorzugt, dass der Detektionsparameter und der Parameter des
Referenzwerts als elektrische Spannung herangezogen werden. Elektrische Spannungen
können in besonders einfacher Weise an einem mit den Masseverbindungen elektrisch
verbundenen Widerstandsnetzwerk abgegriffen werden. Sowohl zur Bestimmung des
Referenzspannungswerts wie auch zur Ermittlung des Detektionspannungswerts bedient
man sich vorteilhafterweise des gleichen Widerstandsnetzwerkes, was die Anzahl der
eingesetzten Bauelemente verringert.
Bevorzugte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung werden im
Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung und zwei
Teilsysteme einer elektrischen Einrichtung eines Kraftfahrzeugs als
Schaltbild;
Fig. 2 die Detektionsvorrichtung in schematischer Darstellung;
Fig. 3a, 3b, 3c eine erfindungsgemäße Detektionsschaltung, die mit
verschiedenen Kombinationen fehlerhafter Masseverbindungen
verbunden ist, sowie
Fig. 4a, 4b jeweils eine bevorzugte Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Überbrückungsschaltung.
Fig. 1 zeigt eine elektrische Einrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Die
Einrichtung 1 weist eine Detektionsvorrichtung 2 sowie ein erstes Teilsystem 3 und ein
zweites Teilsystem 4 auf. Das erste Teilsystem 3 und das zweite Teilsystem 4 sind
sowohl mit der Detektionsvorrichtung 2 als auch mit einer Masse 5 elektrisch verbunden.
An einem Punkt 6 verläßt hierfür eine elektrische Verbindung 7 das erste Teilsystem 3
und verläuft über einen Verzweigungspunkt 8 und eine Masseverbindung 9 zu einer
Masse 5. Entsprechend verläßt an einem Punkt 10 eine elektrische Verbindung 11 das
zweite Teilsystem 4 und verläuft über einen Verzweigungspunkt 12 und eine
Masseverbindung 13 ebenfalls zu der Masse 5. Am Verzweigungspunkt 8 zweigt eine
elektrische Verbindung 14 von der elektrischen Verbindung 7 ab und stellt an einem
Punkt 15 die elektrische Verbindung zu der Detektionsvorrichtung 2 her. Entsprechend
zweigt an dem Verzweigungspunkt 12 eine elektrische Verbindung 16 von der
elektrischen Verbindung 11 ab und tritt an einem Punkt 17 ebenfalls mit der
Detektionsvorrichtung 2 elektrisch in Verbindung.
Fig. 2 zeigt schematisch, aus welchen Teilschaltungen sich die Detektionsvorrichtung 2
zusammensetzt. Die wichtigste dieser Teilschaltungen ist eine Detektionsschaltung 18.
Die Detektionsschaltung 18 spricht - sobald sie die Fehlerhaftigkeit einer
Masseverbindung erkannt hat - eine Überbrückungsschaltung 19 an, was in Fig. 2
durch einen Pfeil 20 symbolisch dargestellt ist. Die Detektionsschaltung 18 spricht im
Falle einer fehlerhaften Masseverbindung des weiteren eine Meldeschaltung 21 an, die
zum einen an den Fahrer des Kraftfahrzeugs eine diesbezügliche Meldung abgibt, zum
anderen für den Kraftfahrzeugtechniker einer Werkstatt eine entsprechende Meldung in
der elektrischen Einrichtung 1 des Kraftfahrzeugs speichertechnisch hinterlegt. Das
Wirken der Detektionsschaltung 18 auf die Meldeschaltung 21 ist in Fig. 2 durch einen
Pfeil 22 verbildlicht. In welchen Zeitabständen und in welchen Zeitintervallen die
Detektionsschaltung 18 die Masseverbindungen auf ihre Fehlerhaftigkeit hin überprüft,
wird mittels einer Kontrollschaltung 23 kontrolliert.
Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der
Detektionsschaltung 18, die in die Detektionsvorrichtung 2 der elektrischen Einrichtung 1
des Kraftfahrzeugs eingebaut ist. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen
wie in Fig. 1 und 2 versehen, so dass insofern auf die dortige Beschreibung verwiesen
werden kann.
Fig. 3a zeigt die Detektionsschaltung 18 sowie deren elektrische Kenngrößen für den
Fall zweier fehlerfreier Masseverbindungen 9 und 13. Die Detektionsschaltung 18 weist
eine Spannungsquelle 24 auf, durch die sie mit einer elektrischen Spannung von
beispielsweise 5 Volt versorgt wird. Die Spannungsquelle 24 steht über eine elektrische
Verbindung 25 mit einem Widerstand 26 in Verbindung. Über eine elektrische
Verbindung 27 steht der Widerstand 26 mit einem weiteren Widerstand 28 in
Verbindung. Eine elektrische Verbindung 29 stellt die Verbindung zu dem Punkt 15 her.
Die elektrische Verbindung 27 weist einen Verzweigungspunkt 30 auf, der die elektrische
Verbindung 27 über eine elektrische Verbindung 31 mit einem Spannungsmeßgerät 32
verbindet. Die Verbindung zwischen dem Spannungsmeßgerät 32 und dem Punkt 17
stellt schließlich eine elektrische Verbindung 33 her.
Fig. 3a stellt schaltungstechnisch diejenige Situation dar, die für die Ermittlung der
Referenzspannung, also für die Ermittlung derjenigen Spannung, die dem Fall
fehlerfreier Masseverbindungen zugeordnet ist, notwendig ist. Die beiden
Masseverbindungen 9 und 13 weisen also verschwindende Übergangswiderstände R1
und R2 auf, an denen daher jeweils eine Spannung von 0 Volt abfällt. Durch den in der
Detektionsschaltung 18 verwirklichten Spannungsteiler fällt an den beiden Widerständen
26 und 28, die beide eine elektrische Widerstandsgröße R aufweisen, jeweils eine
Spannung von 2,5 Volt ab, so dass das Spannungsmessgerät 32 eine Spannung von 2,5 Volt
mißt. Diese Spannung dient als Referenzspannung.
Fig. 3b zeigt die Detektionsvorrichtung 2 für den Fall einer fehlerhaften
Masseverbindung 9 und einer fehlerfreien Masseverbindung 13. Die fehlerhafte
Masseverbindung 9 bedingt einen Übergangswiderstand R1, an dem eine Spannung von
1 Volt abfällt. Die fehlerfreie Masseverbindung 13 bedingt wie in Fig. 3a einen
verschwindenden Übergangswiderstand R2, weshalb an der Masseverbindung 13 der
Spannungsabfall 0 Volt beträgt. Sowohl an dem Widerstand 26 als auch an dem
Widerstand 28 des Spannungsteilers der Detektionsschaltung 18 fallen 2 Volt ab,
weshalb das Spannungsmeßgerät 32 die Summe der Spannungsabfälle an dem
Widerstand 28 und an der Masseverbindung 9, also eine Detektionsspannung von 3 Volt,
anzeigt.
In Fig. 3c ist die Ermittlung der Detektionsspannung für den Fall dargestellt, dass die
Masseverbindung 9 fehlerfrei und die Masseverbindung 13 fehlerhaft ist. In diesem Fall
bedingt die Masseverbindung 9 einen verschwindenden Übergangswiderstand R1 und
einen damit verbundenen Spannungsabfall von 0 Volt, wohingegen die Masseverbindung
13 einen nicht verschwindenden Übergangswiderstand R2 aufweist, an dem eine
Spannung von 1 Volt abfällt. An dem Widerstand 26 fallen 2 Volt und an dem Widerstand
28 fallen 3 Volt ab. Da das Spannungsmeßgerät 32 die an dem Widerstand 28
abfallenden 3 Volt nicht gegen die Masse 5, sondern gegen den Spannungsabfall von 1 Volt
an der Masseverbindung 13 mißt, zeigt es eine der Differenz der beiden
Spannungen entsprechende Detektionsspannung von 2 Volt an.
Die Fig. 3a, 3b und 3c machen hinsichtlich der Funktionsweise der
Detektionsschaltung 18 folgendes deutlich: Die in der Schaltung gemäß Fig. 3a an dem
Spannungsmeßgerät 32 detektierte Spannung von 2,5 Volt ist die Referenzspannung, da
in diesem Fall beide Masseverbindungen 9 und 13 fehlerfrei sind. Die in der Schaltung
von Fig. 3b detektierte Spannung von 3 Volt ist die Detektionsspannung für den Fall
einer fehlerhaften Masseverbindung 9, wohingegen die in der Schaltung gemäß Fig. 3c
gemessene Spannung von 2 Volt die Fehlerhaftigkeit der Masseverbindung 13 anzeigt.
Detektionsspannungen, die die Referenzspannung von 2,5 Volt übersteigen, detektieren
mithin eine Fehlerhaftigkeit der Masseverbindung 9, wohingegen bei einem
Unterschreiten der Referenzspannung eine Fehlerhaftigkeit der Masseverbindung 13
vorliegt. Eine Lokalisierung der fehlerhaften Masseverbindung ist mithin einfach möglich.
Die eben beschriebene Ausführungsform zeigt eine elektrische Einrichtung mit zwei
Teilsystemen. Es sind selbstverständlich auch mehr als zwei Teilsysteme
beziehungsweise nur ein einziges elektrisches Teilsystem einsetzbar. In diesem letzten
Fall wäre die Referenzspannung bei einer fehlerfreien Masseverbindung 0 Volt. Jede
Detektionsspannung (die in diesem Fall direkt dem Spannungsabfall an der
Masseverbindung entspricht), deren Betrag größer Null ist, würde auf die Fehlerhaftigkeit
der Masseverbindung hindeuten. Rein beispielhaft wurde vorstehend die Funktion
anhand einer Spannungsmessung erläutert, selbstverständlich kann auch über eine
Strommessung eine fehlerhafte Masseverbindung ermittelt werden.
Die Fig. 4a und 4b zeigen zwei Ausführungsformen der Überbrückungsschaltung 19,
die in die Detektionsvorrichtung 2 der elektrischen Einrichtung 1 eingebaut sind. In
beiden Figuren ist der Punkt 15 über eine elektrische Verbindung 34 mit einem
Verzweigungspunkt 35 elektrisch verbunden. Der Verzweigungspunkt 35 ist über eine
elektrische Verbindung 36 mit einem Punkt 37 verbunden, an den beispielsweise die
Detektionsschaltung 18 angeschlossen sein kann. Den elektrischen Verbindungen 34
und 36, dem Verzweigungspunkt 35 und dem Punkt 37 des ersten Teilsystems 3
entsprechen bei dem zweiten Teilsystem 4 die elektrischen Verbindungen 38 und 40, der
Verzweigungspunkt 39 und der Punkt 41.
Die Überbrückungsschaltung 19 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 4a als
Reihenschaltung einer Diode D und eines Schalters S realisiert, die sich zwischen den
Verzweigungspunkten 35 und 39 befinden.
Fig. 4b zeigt hingegen in der Überbrückungsschaltung 19 ein Schaltelement SE,
insbesondere Halbleiter-Schaltelement, das als bipolarer Transistor, unipolarer Transistor
oder dergleichen realisiert sein kann. In beiden Fällen bewirken die zwischen den
Verzweigungspunkten 35 und 39 befindlichen elektronischen Bauelemente eine leitende
Verbindung zwischen den Masseverbindungen 9 und 13, das heißt eine
Parallelschaltung oder ein gänzliches Umschalten von der einen auf die andere
Masseverbindung.
Claims (6)
1. Verfahren zur Detektion einer fehlerhaften Masseverbindung in einer elektrischen
Einrichtung insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte:
- - Ermitteln eines Messwerts eines Detektionsparameters mittels einer mit wenigstens einer Masseverbindung (9, 13) verbundenen Detektionsschaltung (18);
- - Vergleichen des ermittelten Messwerts mit einem festlegbaren Referenzwert;
- - Feststellen einer fehlerhaften Masseverbindung bei Überschreiten des Messwerts über den Referenzwert;
- - Übermitteln einer Fehlermeldung bei festgestellter fehlerhafter Masseverbindung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Übermittlung
einer Fehlermeldung eine fehlerfreie Masseverbindung mittels einer mit den
Masseverbindungen (9, 13) verbundenen Überbrückungsschaltung (19) zugeschaltet
wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fehlermeldung mittels einer mit den Masseverbindungen (9, 13)
verbundenen Meldeschaltung (21) in Form eines von außen wahrnehmbaren Signals
erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fehlermeldung mittels einer mit den Masseverbindungen (9, 13)
verbundenen Meldeschaltung (21) in einem Speichermittel der elektrischen
Einrichtung (1) hinterlegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Detektionsschaltung (18) mittels einer mit ihr verbundenen Kontrollschaltung
(23) punktuell zu vorgebbaren Zeitpunkten oder kontinuierlich in vorgebbaren
Zeitintervallen oder permanent kontrolliert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Detektionsparameter und der Parameter des Referenzwerts als elektrische
Spannung herangezogen werden.
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