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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Fahrzeug nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 5 und 10.
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Zur Messung der Temperatur an oder in elektrischen Leitungen oder aus mehreren Leitungen zusammengesetzten Leitungsbündeln sind bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Diese unterscheiden sich zum einen durch die Art der Temperaturmessung und zum anderen durch das erwünschte Messergebnis.
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Bekannt ist beispielsweise die Messung der Temperatur in den Wicklungen von elektrischen Maschinen. Da es hier in der Regel nur auf die Erfassung von Mittelwerten der über die ganze Wicklungslänge auftretenden Temperaturänderungen ankommt, erfolgt die Temperaturmessung überwiegend einfach dadurch, dass der elektrische Widerstand wenigstens einer Wicklung mit Hilfe von mehr oder weniger aufwendigen Messeinrichtungen überwacht und eine etwaige Widerstandsänderung als Maß für eine Temperaturänderung benutzt wird (z. B.
EP 0 584 615 A1 ,
DE 101 19 201 A1 ,
US 4 083 001 A ).
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Handelt es sich um Leitungen und Leitungsbündel in Form von Hochspannungs- oder Starkstromkabeln, dann können mittlere Temperaturänderungen auch dadurch erfasst werden, dass parallel zu diesen Kabeln Hilfsdrähte verlegt und die Änderungen von deren Widerstandswerten mit Hilfe von Brückenschaltungen od. dgl. gemessen werden (z. B.
DE 569 516 A ,
DE 604 424 A ,
DE 667 087 A ). Alternativ dazu ist es auch bekannt, parallel zu den Kabeln mit Gasen oder Flüssigkeiten gefüllte Hohldrähte zu verlegen und die sich in diesen ergebenden Druck- oder Volumenänderungen als Maß für Temperaturänderungen zu verwenden.
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In den meisten Fällen ist es jedoch erwünscht, auch solche Temperaturen zu ermitteln, die sich an unterschiedlichen, in Längsrichtung der Leitungen oder Leitungsbündeln beabstandeten Orten ergeben, um z. B. den genauen Ort festzustellen, an dem eine unzulässige Temperaturänderung stattfindet. Auch für derartige Messungen sind zahlreiche unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
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Bekannt ist es vor allem, die Kabel oder deren Isolierungen mit in Längsrichtung beabstandeten Temperaturfühlern, z. B. Thermoelementen, zu versehen und die von diesen erhaltenen Messsignale über Leitungen oder per Funk an eine Auswertestation zu übertragen (z. B.
CH 150 426 A ,
DE 38 37 159 C1 ). Eine ähnliche Methode sieht vor, in ein Leitungsbündel zwei Leitungen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen zu integrieren und die blanken Enden dieser Leitungen zu verbinden, um dadurch ein Thermoelement zu schaffen (
DE 197 28 063 A1 ). Weiterhin sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die Messleitungen, in welche HF-Impulse od. dgl. eingespeist werden, und Mittel zur Erfassung und Auswertung von Antwortsignalen aufweisen, die an Reflexionszonen innerhalb der Messleitungen reflektiert werden, wobei sich diese Reflexionszonen z. B. in Abhängigkeit vom jeweiligen Temperaturverhalten an unterschiedlichen Orten ausbilden können (z. B.
DE 10 38 140 B ,
DE 28 52 674 A1 ). Ein ganz ähnliches Verfahren wird auch angewendet, um in Flugzeugen den Temperaturverlauf von Versorgungsrohren für Heißluft zu überwachen (z. B.
DE 103 60 485 B4 ). Die Druckschrift
US 6,906,537 B2 beschreibt ein abschnittsweise temperaturgeregeltes Widerstandsheizelement mit einem mäanderförmig verlaufenden Heizdraht. Zur Temperaturregelung wird die Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes des Heizdrahts herangezogen. Schließlich kann eine Ortsbestimmung alternativ auch dadurch erfolgen, dass parallel zu den Leitungen bzw. Leitungsbündeln Messdrahtschleifen unterschiedlicher Länge verlegt und deren bei Temperaturänderungen auftretende Widerstandsänderungen gemessen werden.
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Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind vergleichsweise aufwendig und mit zahlreichen Mängeln behaftet. In der Fahrzeugtechnik ist es beispielsweise erwünscht, elektrische Bordnetze, über die Signale und Energie übertragen werden können (z. B.
DE 199 30 014 A1 ), im Hinblick auf die Temperaturen zu untersuchen, die sich in den Leitungen selbst oder am äußeren Umfang eines Leitungsbündels in Abhängigkeit von den diese durchfließenden Strömen, der Zeit, den jeweiligen Betriebszuständen, in denen sich das Fahrzeug befindet, sowie den äußeren klimatischen Verhältnissen ergeben. Ein Ziel derartiger Messungen kann es beispielsweise sein, die Dimensionierung der Leitungsquerschnitte und der diese umgebenden Isoliermaterialien und damit das gesamte Bordnetz zu optimieren, da ohne derartige Messungen die Bordnetze meistens viel zu stark dimensioniert werden, und zwar sowohl für den regulären Betrieb als auch um im Fall eines Kurzschlusses Schäden bis hin zu Kabelbränden mit Sicherheit auszuschließen. Für derartige Messungen ist es allerdings nicht ausreichend, die Temperaturverhältnisse an wenigen Orten längs des Bordnetzes zu untersuchen. Da in einem Fahrzeug unabhängig davon, ob es sich um ein Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug handelt, aufgrund der meistens der sehr beengten räumlichen Verhältnisse viele unterschiedliche Temperaturen auftreten können, ist es vielmehr erforderlich und erwünscht, die Temperaturmessungen in engen Abständen von z. B. ca. 20 cm vorzunehmen. Hierzu sind die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen mit einem zu großen technischen Aufwand verbunden und daher weitgehend ungeeignet. Außerdem bringt die Anwendung von Temperaturfühlern wie z. B. PT100-, PCT-, NCT- oder Thermoelementen, Schwingquarzen, Halbleitern oder pyroelektrischen Elementen, deren Widerstände oder andere elektrischen Eigenschaften sich mit der Temperatur ändern, das Problem mit sich, dass sich die Temperaturfühler für eine exakte Temperaturmessung im thermischen Gleichgewicht mit dem Messobjekt befinden müssen. Dadurch ergeben sich für eine exakte Messung die Nachteile eines zeitabhängigen Temperaturverhaltens, einer Beeinflussung des Messobjekts durch die thermische Ankopplung und die Wärmekapazität des Temperaturfühlers sowie des Auftretens von Fehlern aufgrund der thermischen Kopplung zur übrigen Umgebung, insbesondere im Falle von Messobjekten wie kurzen Leitungsabschnitten mit vergleichsweise kleinen Wärmekapazitäten. Die genannten Probleme ließen sich zwar zumindest teilweise mit Hilfe von berührungslos arbeitenden, z. B. die Wärmestrahlung messenden Temperaturfühlern vermeiden, doch können diese nicht an allen Stellen eines Leiters und insbesondere nicht im Inneren eines Leitungsbündels angebracht werden, insbesondere wenn zusätzlich eine bildgebende Zuordnung zu den Messobjekten erwünscht ist.
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Ausgehend davon besteht das technische Problem der Erfindung darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstetes Fahrzeug der eingangs bezeichneten Gattungen zu schaffen, mittels derer mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand eine präzise und schnelle Temperaturmessung an zahlreichen Orten längs einer Leitung oder eines Leitungsbündels möglich ist.
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Gelöst wird dieses Problem mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 5 und 10.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Messleitung mit einer Vielzahl von in ihrer Längsrichtung beabstandeten Abgriffen zu versehen, diese Messleitung dann im Hinblick auf die sich bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder elektrischen Strömen an den Abgriffen ergebenden Potentialen zu eichen und die Messleitung dann in oder an der Leitung oder dem Leitungsbündel anzuordnen, worauf die Messungen dadurch bewirkt werden können, dass ein vorgewählter Messstrom durch die Messleitung geleitet und die an den Abgriffen entstehenden Potentiale gemessen und ausgewertet werden. Die Messleitung, die aus demselben Material besteht, wie die Leitungen des Leitungsbündels, wird dadurch selbst zum Temperaturfühler, wodurch Fehler durch eine thermische Ankopplung vermieden werden können und Messungen unter realen Umgebungsbedingungen möglich sind. Von den in der Messleitung erhaltenen Verhältnissen kann daher unmittelbar auf entsprechende Temperaturverläufe an den von den Abgriffen definierten Orten in einer zugeordneten Leitung oder einem Leitungsbündel geschlossen werden. Außerdem kann nicht nur die beschriebene Temperaturmessung durchgeführt, sondern auch die Temperatur der Leitung unter Strom über die Zeit ermittelt werden. Letzteres ist eine wichtige Information für die Optimierung und Validierung und kann durch bekannte Messverfahren nicht oder zumindest nicht in Echtzeit gewonnen werden.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch ein Bordnetz für ein Fahrzeug am Beispiel eines Personenkraftwagens, wobei mit einer punktierten Linie eine erfindungsgemäße Messleitung angedeutet ist;
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2 schematisch und in einer stark vergrößerten, perspektivischen Darstellung kurze Abschnitte einiger Leitungen eines Leitungsbündels des Bordnetzes nach 1 mit zwei im bzw. am Leitungsbündel angeordneten Abschnitten einer erfindungsgemäßen Messleitung;
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3 schematisch eine der 1 entsprechende Ansicht allein der erfindungsgemäßen Messleitung nach 1 sowie mit dieser verbundenen Teilen einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung; und
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4 in einer vergrößerten Darstellung Einzelheiten der Messeinrichtung nach 3.
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1 zeigt schematisch die äußere Kontur eines hier als Personenkraftwagen angenommenen Fahrzeugs
1 in der Draufsicht. Ein innerhalb dieser Kontur verlegtes, elektrisches Bordnetz ist durch dicke schwarze Linien angedeutet, die wenigstens ein Leitungsbündel
2 des Bordnetzes bilden. Das Leitungsbündel
2 ist einerseits an einer zweckmäßigen Stelle mit einer im Fahrzeug installierten, nicht dargestellten Energiequelle, z. B. einem Generator oder einer Batterie, verbunden und andererseits an verschiedene Lasten in Form von elektrischen Verbrauchern angeschlossen (vgl. z. B.
DE 199 30 014 A1 oder
DE 10 2005 005 236 B4 ). Einzelne Leitungen
2a (
2) des Leitungsbündels
2 können dazu dienen, die Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen und Steuer- oder Informationssignale zwischen verschiedenen Baugruppen zu übertragen. Insbesondere können die Verbraucher z. B. aus Beleuchtungsanlagen, Elektromotoren, Öffnungs- und Verriegelungsmechanismen, Radio- und Lautsprecheranlagen, Bordcomputern od. dgl. bestehen. Die Querschnitte der einzelnen Leitungen
2a können in Abhängigkeit von deren Funktion unterschiedlich groß sein, wie in
2 beispielhaft dargestellt ist.
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Erfindungsgemäß enthält das Leitungsbündel 2, wie in 1 durch eine punktiert dargestellte Linie schematisch angedeutet ist, zusätzlich wenigstens eine Messleitung 3 aus einem elektrisch gut leitenden Material. Diese Messleitung 3 ist in 1 außerhalb des Leitungsbündels dargestellt. In der praktischen Anwendung ist die Messleitung 3 jedoch ein Teil des Leitungsbündels 2. Sie kann, wie 2 zeigt, auch unterschiedlich verlegte Abschnitte 3a und 3b aufweisen, wobei der Abschnitt 3a im Zentrum und der Abschnitt 3b am äußeren Umfang des Leitungsbündels 3 angeordnet ist. Prinzipiell kann die Erfindung auch nur mit einem der beiden Leitungsabschnitte 3a, 3b realisiert werden. Sind beide Abschnitte 3a, 3b vorhanden, dann ist der äußere Abschnitt 3b, in Längsrichtung des Leitungsbündels 2 betrachtet, vorzugsweise schraubenlinienförmig um den äußeren Umfang des Leitungsbündels 2 herum angeordnet, um dadurch Temperaturmessungen an Orten zu ermöglichen, die in Umfangsrichtung relativ zur Mittelachse des Leitungsbündels 2 unterschiedliche Winkelstellungen einnehmen. Im Übrigen erstreckt sich die Messleitung 3 bzw. jeder Abschnitt 3a, 3b vorzugsweise über die ganze Länge einer betrachteten Leitung 2a oder eines betrachteten Leitungsbündels 2.
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Zur Einspeisung eines elektrischen Stroms in die Messleitung 3 oder deren Abschnitte 3a, 3b dient eine in 1 schematisch angedeutete Stromquelle 4. Für den Fall, dass zwei Abschnitte 3a, 3b vorhanden sind, ist es besonders zweckmäßig, beide Abschnitte 3a, 3b z. B. an einer von der Stromquelle 4 am weitesten Stelle 5 elektrisch miteinander zu verbinden und gemeinsam in Längsrichtung des Leitungsbündels 3 zu verlegen. Dadurch bildet die Messleitung 3 eine Doppelschleife, durch die jedem Bereich des Leitungsbündels 2 je ein inneres und ein äußeres Teilstück des inneren bzw. des äußeren Abschnitts 3a, 3b der Messleitung 3 zugeordnet ist. Beide Abschnitte 3a, 3b werden in diesem Fall außerdem stets von demselben Messstrom durchflossen.
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Wie in 3 angedeutet ist, ist die Messleitung 3 mit einer Vielzahl von Abgriffen 6 versehen, die in Längsrichtung der Messleitung 3 in vorzugsweise regelmäßigen Abständen angebracht, zweckmäßig durch eine Isolierung der Messleitung 3 hindurch nach außen geführt und dort mit elektrischen Leitungen 7 verbunden sind, die zu einer Messeinrichtung führen. Beträgt die Länge der gesamten Messleitung 3 beispielsweise in einem größeren Bordnetz ca. 20 m, dann können die Abgriffe 6 z. B. in Abständen von ca. 20 cm vorgesehen sein.
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Einzelheiten einer erfindungsgemäßen, die Messleitung 3 enthaltenden und derzeit für am besten gehaltenen Messeinrichtung sind schematisch in 4 und teilweise auch in 3 dargestellt, wobei für gleiche Teile jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet sind. 4 zeigt, dass ein Stromausgang 4a der Stromquelle 4 mit einem Ende der Messleitung 3 verbunden ist, während das andere Ende der Messleitung 3 und der andere Ausgang 4b der Stromquelle 4 an Masse, hier der Fahrzeugmasse liegen. In 3 sind analog dazu beide Leitungsenden mit den beiden Ausgängen 4a und 4b der Stromquelle 4 verbunden. Ferner zeigt 4, dass die Messleitung 3 analog zu 3 mit einer Vielzahl von hier mit den Bezugszeichen 6a bis 6h bezeichneten Abgriffen versehen ist, an denen elektrische Potentiale bzw. Spannungen abgegriffen werden, die an in Längsrichtung der Messleitung 3 beabstandeten Punkten erscheinen, wenn durch die Messleitung ein von der Stromquelle 4 gelieferter Strom fließt. Die Abgriffe 6a bis 6h sind hier über Leitungen 7a bis 7h mit acht Eingängen eines Multiplexers 8 verbunden, der einen über eine Leitung 9 an einen Verstärker 10 angeschlossenen Ausgang aufweist. Ein Ausgang des Verstärkers 10 ist über eine Leitung 11 mit einem Eingang eines Analog/Digital-Wandlers 12 verbunden, der seinerseits über eine Leitung 14 an eine z. B. einen Mikroprozessor aufweisende Steuer- und Auswerteeinheit 15 angeschlossen ist. Mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit 15, die mittels einer Leitung 16 mit einem weiteren Eingang des Multiplexers 8 verbunden ist, wird einerseits die Frequenz der Abfragezeitpunkte festgelegt, mittels derer die verschiedenen Abgriffe 6a bis 6h nacheinander im Sinne einer üblichen Multiplexfunktion abgetastet werden. Andererseits dient die Steuer- und Auswerteeinheit 15 zur Speicherung und Auswertung der über den Verstärker 10 und den Analog/Digital-Wandler 12 zugeführten, an den Abgriffen 6a bis 6h erhaltenen Potentiale nach einem vorgegebenen Programm. Alternativ könnte die Messeinrichtung nach 4 aber auch ein Bestandteil eines übergeordneten, nicht dargestellten Diagnose-, Alarm- oder Regelsystems od. dgl. sein und über nicht dargestellte Leitungen mit diesen verbunden werden.
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Die Stromquelle 4 gibt normalerweise einen konstanten, vorzugsweise aber einstellbaren Gleichstrom ab, der durch alle hintereinander liegenden Abschnitte der Messleitung 3 fließt. Zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses kann es jedoch zweckmäßig sein, diesem Gleichstrom einen Wechselstromanteil zu überlagern. Hierzu dient ein mit einem Eingang der Stromquelle 4 verbundener Wechselstromgenerator 17. In diesem Fall werden vom Verstärker 10 entsprechend modulierte Potentiale verstärkt. Die Frequenz und die Größe des Wechselstroms können über eine Steuerleitung 18 eingestellt werden, die die Steuer- und Auswerteeinheit 15 mit dem Wechselstromgenerator 17 verbindet. Außerdem ist in 4 schematisch angedeutet, dass dem Verstärker 10 über eine vom Wechselstromgenerator 17 kommende Leitung 19 mitgeteilt wird, mit welcher Stärke und Frequenz der Wechselstromanteil aufmoduliert wird, während dem Verstärker 10 über eine von der Gleichstromquelle 4 kommende weitere Leitung 20 die Größe des jeweiligen Gleichstrom-Grundsignals mitgeteilt wird. Im Verstärker 10 kann daraus der Rauschanteil ermittelt und eliminiert werden.
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Die verschiedenen Leitungen 9, 11, 14, 16, 18, 19 und 20 werden vorzugsweise in üblicher Bus-Technik realisiert.
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Für den Fall, dass der Multiplexer 8 aus einem Serienbauteil mit z. B. acht (oder auch sechszehn) Eingängen besteht, können natürlich auch mehrere Multiplexer 8 vorgesehen werden. Diese werden dann zweckmäßig so getaktet, dass ihre Ausgänge nacheinander an den Verstärker 10 gelegt werden. Das ist in 3 durch zwei Multiplexer 8 und 8a angedeutet. In Abhängigkeit von der Zahl der Abgriffe 6 kann die Zahl der Multiplexer 8 daher auch wesentlich größer als zwei sein.
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Im Übrigen zeigt 4, dass die Messung mit Hilfe der Messleitung 3 nach Art einer üblichen Vierdrahtmessung erfolgt, da einerseits der Messleitung 3 über zwei Leitungen ein an sich beliebiger, von einer niederohmigen Stromquelle 4 kommender Netzstrom zugeführt wird, andererseits das Potential hochohmig über wenigstens zwei weitere Leitungen (z. B. 7a, 7b) abgegriffen wird, durch die nur sehr kleine Ströme fließen.
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Die Messleitung 3 ist erfindungsgemäß eine geeichte Messleitung, die durch die Abgriffe 6a bis 6h in einer Mehrzahl von Teilstücken unterteilt wird, die gemäß 4 als in Serienschaltung verbundene, ohmsche Widerstände 21a bis 21g betrachtet werden können, für die das ohmsche Gesetz U = Ri und die Formel P = Ri2 für die elektrische, in Wärme umgesetzte Leistung gelten. Wird die Messleitung 3 von einem konstanten Strom i durchflossen, erscheinen daher an den Abgriffen 6a bis 6h in Längsrichtung zunehmend größer werdende Potentiale. Jedes so gemessene Potential liefert im Wesentlichen einen Mittelwert, der für die Temperatur charakteristisch ist, die sich im betreffenden Teilstück der Messleitung 3 bzw. im zugehörigen Widerstand 21a bis 21g einstellt.
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Die Eichung der Messleitung 3 erfolgt bevorzugt in einer Klimakammer. Bei einer voreingestellten Temperatur T wird zunächst ein vorgewählter Messstrom i durch die Messleitung 3 geleitet. Die sich dadurch ergebenden Potentiale an den Abgriffen 6a bis 6h werden gemessen, der aktuellen Temperatur zugeordnet und aufgezeichnet. Im Anschluss daran wird entweder die Temperatur T und/oder der die Messleitung 3 durchfließende Strom i verändert und die Messung an allen Abgriffen 6a bis 6h wiederholt. Dadurch werden exakte Daten darüber erhalten, welche Potentiale sich an den Abgriffen 6a bis 6h bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder Messströmen ergeben bzw. umgekehrt, welche Temperatur zu einem mit einem vorgewählten Messstrom i gemessenen Potential gehört.
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Weiterhin können aus diesen Messungen auch die Zeitkonstanten für die Temperaturänderungen erhalten werden, wenn die Potential-(bzw. Temperatur-)Änderungen an den verschiedenen Abgriffen 6a bis 6h in Abhängigkeit von der Zeit bis zum Erreichen einer maximalen Endtemperatur Tmax gemessen werden. Das ermöglicht beim späteren Gebrauch eine erhebliche Abkürzung der Messdauer, da dann aus dem Temperatur/Zeit-Verlauf durch Interpolation stets auf die sich nach einer gewissen Zeit endgültig einstellenden Temperatur Tmax geschlossen werden kann. Dadurch lässt sich z. B. mit einer vergleichsweise kurzen Messung überprüfen, bis zu welchen maximalen Strömen und wie lange die Leitungen 2a belastet werden dürfen oder ob bei kurzzeitiger Betätigung z. B. einer Lenkhilfe die Endtemperatur überhaupt erreicht wird. Schließlich ist es möglich, bei konstanter Temperatur den durch die Messleitung 3 fließenden Strom i zu variieren. Die sich dadurch an irgendeinem der Abgriffe 6a bis 6h ergebenden Potentialwerte liegen in einem Diagramm, bei dem längs der Abszisse die elektrische Leistung Ri2 und längs der Ordinate die Temperatur T aufgetragen wird, auf einer Kurve T = f(Ri2), die im Wesentlichen eine Gerade ist. Diese Kurve schneidet die Ordinate in einem Punkt, der dem Wert Ri2 = 0, d. h. auch i = 0 entspricht und somit diejenige Temperatur T angibt, die sich (theoretisch) bei einem Messstrom i = 0 einstellen würde. Außerdem zeigen die Abstände zwischen einer durch den Punkt Ri2 = 0 gezogenen, parallel zur Abszisse verlaufenden Geraden von der Kurve T = f(Ri2) diejenigen Werte ΔT an, um die die Potentiale der an den verschiedenen Abgriffen 6a bis 6h gemessenen Temperaturen durch die Eigenerwärmung der Messleitung 3 bei irgendeinem Strom i verfälscht werden. Dies lässt exakte Rückschlüsse darauf zu, welche Anteile der Temperatur an den Abgriffen 6a bis 6h der Messleitung 3 auf die Eigenerwärmung und auf die äußere Umgebung der Messleitung 3 zurückzuführen sind. Messfehler, die durch die Eigenerwärmung der Messleitung 3 und ihre thermische Kopplung mit den Leitungen 2a des Leitungsbündels 2 bedingt und im Stand der Technik weitgehend unvermeidlich sind, können dadurch vollständig eliminiert werden, was zu sehr präzisen Angaben für die Temperaturwerte führt, die sich unter an sich beliebigen Betriebsbedingungen an den durch die Abgriffe 6a bis 6h repräsentierten Orten im und am Leitungsbündel 2 ergeben. Wie im Fall der Ermittlung der Werte Tmax genügen auch hier in der Regel einige wenige Messpunkte, um die Temperatur bei i = 0 durch Interpolation ermitteln zu können. Die Aufnahme der Temperatur/Zeit-Kurven bei vorgewählten Messströmen i und der Kurven T = f(Ri2) macht es außerdem möglich, in der praktischen Anwendung mit vergleichsweise hohen Messströmen i zu arbeiten, so dass trotz der normalerweise sehr kleinen Messwiderstände 21a bis 21g vergleichsweise große Potentialänderungen und damit gut auswertbare Messergebnisse erhalten werden.
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Besonders vorteilhaft ist weiter, dass die kalibrierte Messleitung 3, wie 1 und 2 zeigen, selbst als Temperaturfühler benutzt wird und daher im Gegensatz zu Temperaturfühlern, die erst selbst erwärmt werden müssen, weitgehend verzögerungsfrei arbeitet. Durch Konfektionierung dieser Messleitung 3 in das Bordnetz nach 1 werden daher reale Umgebungsbedingungen geschaffen, wobei durch das Verlegen der Messleitung 3 mit den zwei Abschnitten 3a und 3b nicht nur Temperaturinformationen in Längsrichtung der Messleitung 3, sondern auch quer dazu, z. B. innerhalb des Leitungsbündels 2 radial von innen nach außen erhalten werden können. In Abweichung von 1 ist es natürlich auch möglich, jeden der beiden Abschnitte 3a und 3b separat zu verlegen und mit einer eigenen Messeinrichtung zu koppeln. Da die Messung der Widerstände 21a bis 21g nach der Vierdrahtmethode erfolgt, sind zu definierten Strömen nahezu stromfreie Potentialabgriffe möglich.
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Ein besonderer Vorteil besteht schließlich auch darin, dass die Messleitung 3 auf einfache Weise zusammen mit anderen Leitungen 2a des Bordnetzes 2 und über dessen gesamte Länge verlegt werden kann, ohne dass in umständlicher Weise zusätzliche Temperaturfühler installiert werden müssen. Vorteilhaft ist schließlich auch, dass bei der Festlegung der Länge der einzelnen Widerstände 21a bis 21g keine besonderen Genauigkeitsanforderungen bestehen, da die gemessenen Potentiale automatisch an den Abgriffen 6a bis 6g ermittelt werden und daher mittlere Temperaturen für diejenigen Teilstücke liefern, in denen die Widerstände 21a bis 21g angeordnet sind, wozu ein exakt linearer Verlauf der einzelnen Abgriffe 6a bis 6h nicht erforderlich ist.
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Die beschriebene Messeinrichtung einschließlich der erfindungsgemäßen Messleitung 3 kann auf unterschiedliche Weise angewendet werden. Sie kann zur Ermittlung der sich beim Betrieb an kritischen Stellen des Fahrzeugs 1 ergebenden Temperaturen (z. B. im Bereich des Motors, der Auspuffanlage, eines Turboladers, einer Klimaanlage oder dgl.) beispielsweise in ein Versuchsfahrzeug eingebaut werden, das dann in klimatisch unterschiedlichen Gegenden betrieben wird, um unter allen denkbaren Umgebungsbedingungen zu ermitteln, welche Temperaturen sich in den verschiedenen Leitungen 2a einstellen können. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Temperatur mittels der Abschnitte 3a und 3b der Messleitung 3 sowohl im Leitungsbündel 2 als auch an dessen äußerer Oberfläche gemessen werden. Daraus kann dann für den Serienbetrieb festgelegt werden, welche Leitungsquerschnitte und Isolationsmaterialien maximal erforderlich sind. Insbesondere lässt sich anhand der beschriebenen Messkurven auch feststellen, welche Auswirkungen das Einschalten kritischer Zusatzgeräte im Fahrzeug hat (z. B. Stand- oder Sitzheizung, Radio, Gebläse od. dgl.) und ob aufgrund der üblichen Einschaltdauern dieser Zusatzgeräte eine geringere Dimensionierung der Leitungs- und Isolierungsquerschnitte möglich ist. Da die üblicherweise für die Bordnetze verwendeten Kupferkabel vergleichsweise teuer sind und ihre Querschnitte bisher so gewählt werden, dass mit Sicherheit keine Leitungsprobleme auftreten, kann mit der Erfindung erwartungsgemäß ein zweistelliger Prozentwert an Kupfer eingespart werden.
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Die Messleitung 3 wird erfindungsgemäß aus demselben Material wie die Leitungen 2a des Bordnetzes 2 angefertigt, damit die mit der Messleitung 3 erhaltenen Messergebnisse ohne weiteres auf die Leitungen 2a übertragen werden können.
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Die beschriebene Messeinrichtung einschließlich der Messleitung 3 lässt sich auch in Serienfahrzeugen sinnvoll anwenden. Sie kann hier insbesondere mit Alarmeinrichtungen oder -anzeigen verbunden werden, die im Falle der Über- oder Unterschreitung der Temperatur in irgendeinem Teilstück des Bordnetzes 2 ein Warnsignal erzeugen. Abgesehen davon ist die Erfindung nicht auf Personenkraftwagen beschränkt, sondern in entsprechender Weise auch bei Lastkraftwagen sowie in Wasser- und Luftfahrzeugen anwendbar. Außerdem kann die Erfindung auch zur Temperaturmessung in oder an Leitungsbündeln dienen, deren Leitungen nicht von elektrischen Strömen, sondern z. B. von irgendeinem Medium durchströmt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das sich auf vielfache Weise abwandeln lässt. Insbesondere ist klar, dass das aus 1 und 2 ersichtliche Bordnetz nur ein Ausführungsbeispiel darstellt und sowohl das Bordnetz selbst als auch die in oder an ihm verlegten Messleitungen 3 in vielfacher Weise variiert werden können. Beispielsweise könnten um das Zentrum eines Leitungsbündels 2 herum mehrere Abschnitte einer Messleitung verlegt werden, um so kritische Außentemperaturen noch besser erfassen zu können. Ferner könnte das Bordnetz z. B. in Teilbordnetze unterteilt und mittels je einer diesen einzeln zugeordneten Messeinrichtung überprüft werden, wobei z. B. für reine Signalleitungen eine andere Messeinrichtung als für die zur Energieübertragung bestimmten Leitungen vorgesehen werden könnte. Weiterhin kann sowohl die Eichung der Messleitung 3 als auch die Auswertung der Messsignale in einer anderen als der beschriebenen Weise vorgenommen werden. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.
