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Die Erfindung betrifft zwei Trennadapter und ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsweise einer Fahrzeugkomponente während einer Testfahrt.
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Bei der Entwicklung eines elektronischen Steuergeräts, wie z. B. eines Steuergeräts für ein Antiblockiersystem oder für eine Reifendruckkontrolle, kann vorgesehen sein, einen Prototypen des Steuergeräts während einer Testfahrt zu überprüfen. Beispielsweise kann so festgestellt werden, wie sich das Steuergerät verhält, wenn während der Fahrt ein Sensor ausfällt, dessen Signal das Steuergerät für einen bestimmungsgemäßen Betrieb benötigt.
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Für eine solche Testfahrt wird das Steuergerät in einen Kraftwagen eingebaut und mit den Aktoren und Sensoren verbunden, die an dem Steuergerät zu betreiben sind. Anstatt die Aktoren und Sensoren dabei unmittelbar mit dem Steuergerät zu verbinden, wird die elektrische Verbindung über einen Trennadapter hergestellt. Hierbei kann es sich im einfachsten Fall um ein Steckbrett handeln, an welches das Steuergerät und die peripheren Komponenten (Aktoren und Sensoren) angeschlossen sind. Die elektrischen Verbindungen werden dann durch Einstecken einzelner Kurzschlussbrücken in ein Steckfeld des Steckbretts hergestellt. Während der Testfahrt kann dann ein Testfahrer durch Herausziehen von Kurzschlussbrücken einzelne Verbindungen gezielt unterbrechen. Genauso ist es möglich, durch Einstecken eines Kabels beispielsweise einen Kurzschluss in einer Verbindungsleitung zu erzeugen.
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Falls der Testfahrer dann unerwünschte Reaktionen des Steuergeräts beobachtet, kann er die momentane Verschaltung des Steuergeräts mit den peripheren Komponenten an dem Steckfeld ablesen. Dies wird aber weder messtechnisch erfasst noch auf einer Anzeige in einer überschaubaren Weise angezeigt.
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Aus der
DE 196 16 516 C1 ist ein Trennadapter bekannt, bei dem eine elektrische Verbindung zwischen einem Prüfling, also z. B. einem Steuergerät, und einem Sensor oder Aktor unterbrochen werden kann, indem eine Trenneinrichtung aus einem entsprechenden Fach herausgeklappt wird. Anhand der herausgeklappten Trenneinrichtungen ist erkennbar, welche Verbindungen gerade unterbrochen sind. Kurzschlüsse lassen sich mit solchen herausklappbaren Trenneinrichtungen nicht verursachen.
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Aus der
EP 0 678 961 A1 ist eine Schaltung bekannt, mit welcher ein Schaltzustand einer Brückenschaltung mittels einer Überwachungsschaltung elektrisch erfassbar und anzeigbar ist. Nachteilig bei einer solchen Schaltung ist, dass ein Messstrom der Überwachungsschaltung den in der Brückenschaltung fließenden Strom beeinflusst.
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In der Druckschrift
DE 100 18 206 A1 ist ein Verfahren zur Simulation von Fehlern in einer elektrischen Baugruppe beschrieben, wobei zur Simulation eines jeweiligen Fehlerereignisses mittels elektrischer Kontaktpunkte in der Baugruppe und steuerbaren Schaltmitteln anstelle einer jeweils zu prüfenden Komponente ein Ersatzelement zugeschaltet wird und währenddessen an zumindest einer Messstelle in der Baugruppe die Auswirkung des Fehlerereignisses auf die Betriebsabläufe erfasst wird. Die Schaltmittel sind Bestandteil eines Adapters, welcher durch eine Steuerung der Fehlersimulation digital gesteuert wird. Als Fehlerereignisse können Störgrößen in die Versorgungsspannung, die Masse oder ein bestimmtes internes Spannungspotenzial eingespeist werden. Genauso können eine Pin-Unterbrechung und ein Kurzschluss simuliert werden.
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Ein weiterer Nachteil bei heutigen Trennadaptern besteht darin, dass nicht klar ist, inwieweit der Wechsel zwischen zwei Schaltzuständen des Trennadapters selbst einen Einfluss auf das Verhalten des Steuergeräts hat. So kann beispielsweise bei einem Steckbrett ein Kabel während des Umsteckens ein unbekanntes Potential aufweisen.
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Außerdem kann es sein, dass erst eine Abfolge unterschiedlicher fehlerhafter Verschaltungen eines zu prüfenden Steuergeräts ein bestimmtes Verhalten des Steuergeräts auslöst. Dieses Verhalten lässt sich dann nur schwer reproduzieren.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine systematische Überprüfung einer Funktionsweise einer Fahrzeugkomponente zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch einen Trennadapter gemäß Anspruch 1, und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Eine den unterschiedlichen Aspekten der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis ist, dass bei einem Trennadapter gewährleistet sein muss, dass dessen Schalteinrichtung einerseits und seine Anzeige für seinen Schaltzustand andererseits die Funktionsweise der zu prüfenden Fahrzeugkomponente möglichst wenig beeinflussen. Mit anderen Worten sollten diese Elemente des Trennadapters in Bezug auf die zu testenden Fahrzeugkomponente möglichst rückwirkungsfrei sein.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist der erfindungsgemäße Trennadapter einen Anschluss für die zu testende Fahrzeugkomponente und eine mit dem Anschluss gekoppelte Schalteinrichtung mit einer Mehrzahl von Schaltkontakten auf, an welche jeweils eine Prüfschaltung anschließbar ist. Bei den Prüfschaltungen kann es sich beispielsweise um eine Schaltung handeln, welche die Fahrzeugkomponente mit einem Sensor oder einem Aktor in der für einen fehlerfreien Betrieb der Fahrzeugkomponente vorgesehenen Weise verbindet. Durch eine andere Prüfschaltung kann dann z. B. eine Sensorleitung der Fahrzeugkomponente mit einem Masse-Potential verbunden werden, wodurch dann ein Kurzschluss in der Sensorleitung bewirkt wird. Bei der zu testenden Fahrzeugkomponente kann es sich beispielsweise um eine elektronisches Steuergerät handeln. Durch Umschalten der Schalteinrichtung kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss für die Fahrzeugkomponente und wenigstens einem der Schaltkontakte hergestellt werden. Bei dem Anschluss ist dabei auch während eines Umschaltens stets eine elektrische Verbindung mit zumindest einem der Schaltkontakte vorhanden. Indem die Fahrzeugkomponente auch beim Umschalten stets mit einer der Prüfschaltungen verbunden ist, lässt sich übergangsfrei zwischen einem fehlerfreien zu einem durch eine Prüfschaltung vorgegebenen fehlerhaften Zustand umschalten. Es wird während des Wechsels kein Zwischenzustand eingenommen, in welchem z. B. ein Kabel ein unbekanntes Potential aufweisen und der einen nicht nachvollziehbaren Einfluss auf die zu prüfende Fahrzeugkomponente haben könnte.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Trennadapters sieht vor, dass jeweils eine Prüfschaltung, welche einen fehlerfreien Betrieb der Fahrzeugkomponente ermöglicht, und jeweils eine Prüfschaltung, mittels welcher die Fahrzeugkomponente in einer vorbestimmten Weise fehlerhaft betreibbar ist, in einer sich durch Umschalten der Schalteinrichtung ergebenden Schaltreihenfolge einander abwechseln. Dann kann stets ausgehend von einem fehlerfreien Zustand durch einmaliges Umschalten in einen bestimmten fehlerhaften Zustand übergegangen werden. Bevorzugt ist wenigstens eine der Prüfschaltungen in dem Trennadapter integriert.
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Bei einer besonders robusten und zugleich kostengünstigen Ausführungsform des Trennadapters sind die Schaltkontakte durch einen Stufenschalter bereitgestellt, wobei der Anschluss für die Fahrzeugkomponente mittels eines bewegbaren Kontaktelements zugleich mit wenigstens zwei der Schaltkontakte elektrisch verbindbar ist. Mit anderen Worten kann hier zwischen den unterschiedlichen Prüfschaltungen nach dem so genannten Make-Before-Break-Prinzip umgeschaltet werden. Anstelle eines Stufenschalters kann aber auch z. B. ein Relais oder ein Schiebeschalter verwendet werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst der Trennadapter zum einen eine Schalteinrichtung, mittels welcher die Fahrzeugkomponente abwechselnd mit unterschiedlichen Prüfschaltungen verbindbar ist, und zum anderen eine Anzeigeeinrichtung zum Erfassen und Anzeigen eines Schaltzustands der Schalteinrichtung. Dabei ist die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt, zum Erfassen des Schaltzustands eine Schaltstellung eines Schaltelements der Schalteinrichtung mechanisch zu erfassen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Anzeigeeinrichtung elektrisch vollständig von der Schalteinrichtung entkoppeln lässt und so die über die Schalteinrichtung geleiteten elektrischen Signale nicht durch die Anzeigeeinrichtung verändert werden.
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Bei einer besonders robusten und kostengünstigen Ausführungsform dieses Trennadapters sind ein Stufenschalter der Schalteinrichtung und ein Stufenschalter der Anzeigeeinrichtung mechanisch derart miteinander gekoppelt, dass das Umschalten eines der Stufenschalter das Umschalten des anderen Stufenschalters bewirkt.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn ein zeitlicher Verlauf wenigstens ein von der Fahrzeugkomponente empfangenes und/oder wenigstens ein ausgesendetes Signal aufgezeichnet werden/wird. Dann lässt sich auch ein unerwünschtes Verhalten der Fahrzeugkomponente reproduzieren, das sich erst durch eine Abfolge unterschiedlicher fehlerhafter Verschaltungen der Fahrzeugkomponente mit den peripheren Komponenten auslösen lässt. Die erfindungsgemäßen Trennadapter weisen dazu bevorzugt eine Aufzeichnungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, ein von der Schalteinrichtung zum Anschluss für die Fahrzeugkomponente übertragenes Signal und/oder ein von dem Schaltzustand der Schaltrichtung abhängiges Signal an einem (Logging-)Anschluss zum Anschließen eines Aufzeichnungsgeräts bereitzustellen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dazu zeigt:
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1 ein Blockschaltbild eines Trennadapters, welcher eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trennadapters gemäß den beiden Aspekten der Erfindung darstellt;
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2 eine schematische Darstellung eines Stufenschalters des Trennadapters von 1 in einer ersten Schaltstellung;
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3 eine schematische Darstellung des Stufenschalters von 2 in einer zweiten Schaltstellung; und
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4 eine schematische Darstellung des Stufenschalters von 2 in einer dritten Schaltstellung.
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Das Beispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.
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In 1 ist ein Trennadapter 10 gezeigt, an den ein zu prüfendes Steuergerät angeschlossen ist, das hier als Prüfling 12 bezeichnet ist. Der Prüfling 12 soll auf einer Testfahrt dahingehend überprüft werden, wie er sich verhält, wenn auf einer Verbindungsleitung 14 zwischen ihm und einem Sensor 16 sowie weiteren (nicht dargestellten) Verbindungsleitungen zu anderen (ebenfalls nicht dargestellten Sensoren, Aktoren und Feldgeräten) eine Störung vorliegt. Als mögliche Störung soll hierbei umfasst sein, dass die Verbindungsleitung 14 zerreißt oder eine Massepotentialleitung 18 bzw. eine Versorgungsleitung 20 berührt, wobei letztere ein Spannungspotential Ub einer Fahrzeugbatterie führt. Eine weitere Form der Störung soll durch einen Längswiderstand hervorgerufen werden, mit dem der Einfluss einer Korrosion an einem Kabel nachgebildet wird.
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Für den Test sind der Prüfling 12 und der Trennadapter 10 in einen Personenkraftwagen eingebaut worden, in dem sich auch der Sensor 16 und die übrigen, oben genannten peripheren Komponenten befinden, die an den Prüfling 12 anzuschließen sind, damit dieser seine bestimmungsgemäße Funktion in dem Personenkraftwagen erfüllen kann. Der Prüfling 12 ist an einen Anschluss 22 des Trennadapters 10, der Sensor 16 an einen weiteren Anschluss 24 des Trennadapters 10 angeschlossen. Die Verbindungsleitung 14 ist über den Anschluss 22 mit einem Stufenschalter 26 verbunden. Mittels eines verstellbaren Kontaktelements 28 des Stufenschalters 26 kann der Anschluss 22 elektrisch mit unterschiedlichen Schaltkontakten 31, 32, 33, 34, 35 des Stufenschalters 26 verbunden werden. Ein den Schaltkontakten 31 bis 35 zugewandtes Ende des Kontaktelements 28 ist so breit, dass es zwei benachbarte Schaltkontakte 31 bis 35 gleichzeitig berühren kann. Beispielsweise kann das Ende dazu pilzförmig oder als ein breiter Schleifkontakt ausgestaltet sein. Zum Umschalten des Stufenschalters 26 von einem ersten der Schaltkontakte 31 bis 35 zu einem zweiten der Schaltkontakte 31 bis 35 wird das Kontaktelement 28 hier vom ersten zum zweiten Schaltkontakt verschwenkt. Das Ende des Kontaktelements 28 berührt beim Umschalten (hier aufgrund seiner Breite) den zweiten Schaltkontakt, bevor sich das Ende von dem ersten Schaltkontakt löst. So wird beim Umschalten zuerst eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 28 und dem zweiten Schaltelement hergestellt, bevor die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 28 und dem ersten Schaltkontakt unterbrochen wird.
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Der Schaltkontakt 31 ist über ein Potentiometer P1 mit dem Sensor 16 verbunden. Mittels des Potentiometers P1 kann zum Nachbilden einer Korrosion ein in der Sensorleitung wirkender Längswiderstand eingestellt werden. Durch Ermitteln einer Stromstärke eines Stroms I1 kann dabei ein Pegel der manipulierten Leitung erfasst werden. An die Schaltkontakte 32 und 34 ist unmittelbar eine Verbindungsleitung 36 angeschlossen, die mit dem Anschluss 24 gekoppelt ist. Über die Schaltkontakte 32 und 34 kann auch der Störsignalstrom I1 in die Verbindungsleitung 14 eingeprägt werden, falls die Signalquelle aktiv ist. Der Schaltkontakt 33 ist über eine Sicherung F1 mit der Massepotentialleitung 18 des Trennadapters 10 verbunden. Der Schaltkontakt 35 ist über eine Sicherung F2 und ein Potentiometer P2 mit der Versorgungsleitung 20 verbunden. Bei dem Trennadapter 10 sind die Batteriespannung Ub, eine Betriebsspannung Vcc für den Trennadapter 10 und das Massepotential der Massepotentialleitung 18 durch ein Netzteil N bereitgestellt.
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Über einen Digitalausgang 38 des Trennadapters 10 ist ein Aufzeichnungsgerät 40 an diesen angeschlossen. Das Aufzeichnungsgerät 40 empfängt von einem Analog-Digitalwandler 42 einer Überwachungsschaltung 44 eine digitalisierte Variante eines Sensorsignals, das von dem Stufenschalter 26 zum Anschluss 22 übertragen wird. Das Aufzeichnungsgerät 40 kann beispielsweise ein Festplatten-Recorder sein. Der Prüfling 12 ist über den Trennadapter 10 auch mit Fahrzeugbussen 46, 48 des Personenkraftwagens (z. B. einem CAN-Bus und einem Flexray-Bus) verbunden. Das Aufzeichnungsgerät 40 ist ebenfalls an die Fahrzeugbusse 46, 48 angeschlossen und empfängt Daten, die der Prüfling 12 über die Fahrzeugbusse 46, 48 mit anderen Komponenten des Personenkraftwagens austauscht.
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Bei dem Stufenschalter 26 handelt es sich um einen zweipoligen Schalter. Ein zweiter Pol 50 betreibt Leuchtdioden (siehe die Schaltsymbole in 1) einer Anzeigeschaltung 52 mit der Betriebsspannung Vcc. Die Leuchtdioden werden in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Koppelelements 28 betrieben. Ein Koppelelement 54 des Pols 50 ist dazu über eine mechanische Kopplung 56 mit dem Koppelelement 28 verbunden.
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Die derart mechanisch ermittelte Schaltstellung des Koppelelements 28 wird über den Pol 50 außerdem von einem BCD-Encoder 58 (BCD – Binary Coded Decimal) erfasst und durch ein digitales Signal am Digitalausgang 38 angezeigt.
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Bei dem Trennadapter 10 sind zusätzlich zu dem Stufenschalter 26 und dem Anschluss 24 noch weitere, vergleichbare Stufenschalter und Anschlüsse bereitgestellt, über welche der Prüfling 12 mit den übrigen Sensoren, den Aktoren verbunden ist. Entsprechend sind auch weitere BCD-Encoder und Analog-Digital-Wandler vorhanden, die in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
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Im Folgenden ist anhand von 1 bis 4 erläutert, wie in Bezug auf den Sensor 16 durch insgesamt neun Schaltzustände des Stufenschalters 26 entsprechend viele Verbindungszustände zwischen dem Sensor 16 und dem Prüfling 12 erzeugt werden können. In 2 bis 4 sind dazu noch einmal der erste Pol des Stufenschalters 26 sowie weitere für die folgenden Erläuterungen relevanten Elemente gezeigt.
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Für das leichtere Verständnis, ist der Schaltzustand im Folgenden jeweils in der üblichen Weise durch die Nummer derjenigen Schaltkontakte beschrieben, die elektrisch mit dem Kontaktelement 28 verbunden sind. Die Nummern sind den Figuren entnehmbar.
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Die neun möglichen Schaltzustände sind:
- 1: Serieller Widerstand in der Signalleitung 14 (siehe Potentiometer P1). Ferner ist in dieser Schalterstellung möglich, über die Signalquelle Q ein beliebiges Signal mittels des Störsignalstroms I1 dem Signal des Sensors 16 zu überlagern. Über die Stellung des Potentiometers P1 kann vom Kurzschluss bis quasi zur Unterbrechung jeder Fehler simuliert werden (siehe 2).
- 1 + 2: Falls ein Signal der Signalquelle Q als Störsignalstrom I1 überlagert wird, so liegt weiterhin eine Manipulation des Sensorsignals vor (siehe 3). Falls nicht, so ist das Potentiometer P1 kurzgeschlossen und die Schalterstellung entspricht der nachfolgend beschriebenen Schalterstellung.
- 2: Keine Manipulation des Sensorsignals.
- 2 + 3: Überlagerung eines Kurzschlusses nach Masse (siehe 4).
- 3: Überlagerter Kurzschluss nach Masse (entspricht der Schalterstellung 2 + 3), wobei aber die Verbindung zum Sensor 16 unterbrochen ist.
- 4: Keine Manipulation des Sensorsignals.
- 4 + 5: Überlagerter Kurzschluss nach einer Teilspannung der Batteriespannung Ub.
- 5: Überlagerter Kurzschluss nach der Teilspannung der Batteriespannung Ub, wobei die Verbindung zum Sensor 16 unterbrochen ist.
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Durch den Stufenschalter 26 ist der Prüfling 12 stets mit einem der Schaltkontakte 31 bis 35 elektrisch verbunden. Indem die Verbindungsleitung 36 mit dem Schaltkontakt 32 und dem Schaltkontakt 34 verbunden ist, kann (bei deaktivierter Signalquelle Q) abwechselnd zwischen einem fehlerfreien Betrieb und einem gestörten Betrieb umgeschaltet werden.
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Würde anstelle des Stufenschalters 26 ein einfacher Schalter eingesetzt werden, so würden alle Zwischenstellungen, welche durch das Bewegen des Schalters erzeugt werden, Unterbrechungen darstellen. Dies würde bedeuten, dass immer vor der eigentlich beabsichtigten Manipulation des Sensorsignals eine Unterbrechung zwischen dem Sensor 16 und dem Prüfling 12 verursacht würde.
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Ferner ist durch die mechanische Kopplung 56 die Erkennung des Schaltzustands möglich, ohne dass in der Gesamtschaltung, welche den Prüfling 12 mit dem Sensor 16 verbindet, irgendwelche elektronischen Bauteile vorhanden sind, die zum Betreiben der Anzeigeschaltung 52 nötig sind.
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Indem das Aufzeichnungsgerät 40 sämtliche von dem Digitalausgang 38 und über die Fahrzeugbusse 46, 48 empfangenen Daten aufzeichnet, kann nach der Testfahrt jeder Betriebszustand, in welchem sich der Prüfling 12 während der Testfahrt befunden hat, reproduziert werden. Die dazu nötigen Zeitpunkte der unterschiedlichen Manipulationen der Verbindungen zwischen dem Prüfling 12 und den peripheren Komponenten, also zum Beispiel dem Sensor 16, und die Art der Manipulation können anhand der aufgezeichneten Daten rekonstruiert werden. Dies ermöglicht eine schnellere Fehlerabstellung, falls sich der Prüfling 12 nicht wie spezifiziert verhält. Letztlich folgen daraus kürzere Entwicklungszeiten.
