DE10325349B4 - Anordnung und Verfahren zum Prüfen eines Prüflings - Google Patents

Abstract

Anordnung zur Prüfung eines Prüflings, insbesondere eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs, mit
– einem Prüfstand (10),
– einer wechselbaren Prüfpalette (14), auf welcher der Prüfling (17) in eine Prüfposition innerhalb des Prüfstands (10) bringbar ist,
– einer Prüfstandssteuerung (13) und
– einer Steuerungseinrichtung (20, 21) des Prüflings (17),
wobei zwischen der Prüfstandssteuerung (13) und der Steuerungseinrichtung (20, 21) des Prüflings (17) eine Signalverbindung mittels eines elektronischen Koppelelements (23) hergestellt ist, welches
– über ein programmierbares elektronisches Modul (26, 27, 28) verfügt und
– an der Prüfpalette (14) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Prüfen eines Prüflings gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Prüfen eines Prüflings gemäß Patentanspruch 9.
• Anordnungen zum Prüfen eines Prüflings, beispielsweise eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs wie eine Brennkraftmaschine oder ein Getriebe, bei welchen der Prüfling auf einer wechselbaren Prüfpalette in eine Prüfposition innerhalb eines Prüfstands gebracht wird, sind bekannt. Falls der Prüfling von einer Steuerungseinrichtung, beispielsweise von einer Motor- oder Getriebesteuerung angesteuert wird, muss zwischen einer Prüfstandsteuerung und der Steuerungseinrichtung des Prüflings eine Signalverbindung hergestellt werden. Über diese Signalverbindung werden für den Betrieb der Anordnung notwendige Daten ausgetauscht.
• Für den Betrieb von modernen Aggregaten sind eine Vielzahl von Eingangsgrößen notwendig, welche sich je nach Aggregattyp oder bei unterschiedlichen Kombinationen von Aggregaten sehr stark unterscheiden. Beispielsweise kann eine Motor- oder Getriebesteuerung nur einwandfrei funktionieren, wenn sie über eine Busverbindung, beispielsweise über einen bekannten CAN-Bus, eine Reihe von Eingangsgrößen, beispielsweise von anderen, im realen Kraftfahrzeug vorhandenen Steuerungseinrichtungen, erhält. Da sich die Anforderungen an die Eingangsgrößen sehr stark unterscheiden, werden diese Eingangsgrößen bei bekannten Anordnungen entweder von zusätzlichen, am Prüfstand angeordneten elektronischen Geräten oder von auf der Prüfpalette angeordneten Steuerungseinrichtungen aus dem realen Fahrzeug erzeugt und der Steuerungseinrichtung des Prüflings zugeführt.
• Bei bekannten Verfahren zum Prüfen eines Prüflings auf einem Prüfstand wird der Prüfling mit seiner Steuerungseinrichtung in einer Rüstphase auf einer Prüfpalette montiert. Zusätzlich werden weitere, einzelne Steuerungseinrichtungen, welche notwendige Eingangssignale für die Steuerungseinrichtung des Prüflings erzeugen, montiert. Die Steuerungseinrichtungen müssen untereinander verkabelt werden. In einer Verbindungsphase wird der Prüfling auf der Prüfpalette in eine Prüfposition innerhalb des Prüfstands gebracht und die einzelnen Steuerungseinrichtungen mit der Prüfstandssteuerung verbunden. Anschließend wird der Prüfling in einer Prüfphase nach Maßgabe der Prüfstandssteuerung geprüft.
• Aus der DE 198 57 462 A1 ist ein Verfahren zur Prüfung von Einzelkomponenten eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem Messdaten aller auf die Einzelkomponenten einwirkenden Komponenten aufgezeichnet werden. Diese Aufzeichnungen werden beim Betrieb aller notwendigen Komponenten im eingebauten Zustand im Gesamtsystem durchgeführt. Bei einer darauf folgenden Prüfung der Einzelkomponente werden die gespeicherten Signalverläufe von Signalgeneratoren des Prüfstands erzeugt und der Einzelkomponente zugeführt.
• Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zum Prüfen eines Prüflings auf einem Prüfstand vorzuschlagen, welche eine hohe Auslastung des Prüfstands ermöglichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
• Erfindungsgemäß ist bei der Anordnung zum Prüfen eines Prüflings nach Anspruch 1 eine Signalverbindung zwischen der Prüfstandssteuerung und der Steuerungseinrichtung des Prüflingsmittels mittels eines elektronischen Koppelelements hergestellt. Das Koppelelement verfügt über ein programmierbares elektronisches Modul und ist an der Prüfpalette angeordnet.
• Der Prüfling kann beispielsweise als ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs, wie ein Verbrennungs- oder Elektromotor und/oder ein Getriebe, ein Element eines Aggregats, wie eine Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors oder ein beliebiges anderes Bauteil, welches geprüft werden muss, ausgeführt sein. Der Prüfling kann auch über mehrere Steuerungseinrichtungen verfügen, welche dann alle an das Koppelelement angeschlossen sind. Dies tritt beispielsweise auf, wenn der Prüfling als eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor mit einer Motorsteuerung und einem automatischen Getriebe mit einer Getriebesteuerung ausgeführt ist.
• Das elektronische Modul, welches beispielsweise als ein Mikroprozessor ausgebildet sein kann, bereitet die Signale der Prüfstandsteuerung so auf, dass diese der Steuerungseinrichtung des Prüflings zugeführt werden können. Andererseits bereitet das elektronische Modul die Signale der Steuerungseinrichtung des Prüflings, welche sich ebenso wie die Eingangsgrößen von einem Prüfling zum anderen unterscheiden können, so auf, dass sie der Prüfstandssteuerung zugeführt werden können. Die Anpassung an die speziellen Anforderungen des Prüflings werden damit innerhalb des Koppelelements durchgeführt. Das elektronische Modul ist programmierbar, so dass die Aufbereitung der Signale verändert und an die Anforderungen des Prüflings angepasst werden können.
• Die Signale zwischen der Prüfstandssteuerung und dem Koppelelement werden über eine standardisierte Schnittstelle ausgetauscht, welche beispielsweise als ein Feldbus, wie ein sogenannter Profibus nach den internationalen Normen EN 50170 und IEC 61158, ausgeführt sein kann. Eine Definition dieser Verbindung kann so einmal festgelegt werden und muss nicht in Abhängigkeit von den Anforderungen des Prüflings geändert werden. Die notwendige Verbindung zwischen der Prüfstandsteuerung und dem Koppelelement ist damit auf eine Verbindung mit zwei Adern beschränkt. Zusätzlich ist nur eine Spannungsversorgung der elektrischen Geräte der Prüfpalette notwendig.
• Das Koppelelement ist so an der Prüfpalette angeordnet, dass es auf der Prüfpalette auf den Prüfstand gebracht wird. Die Verbindungen zwischen der Steuerungseinrichtung des Prüflings und dem Koppelelement sind dabei schon hergestellt. Bei der eigentlichen Prüfung kann das Koppelement auch, ohne die genannten Verbindungen zu lösen, von der Prüfpalette getrennt werden. Dies kann beispielsweise notwendig sein, um Beschädigungen des Koppelelements während der Prüfung zu vermeiden.
• Bei der Prüfung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs entspricht die Prüfpalette mit dem Koppelelement damit, aus signaltechnischer Sicht der Steuerungseinrichtung des Prüflings gesehen, dem Umfeld in einem realen Kraftfahrzeug. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass Aktionen eines Fahrzeugführers und Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs von der Prüfstandssteuerung simuliert werden und entsprechende Signale dem Koppelelement zugeführt werden.
• Die Prüfpalette mit Prüfling und Koppelelement stellt damit einen Aufbau dar, der signaltechnisch vollständig geprüft werden kann, ohne ihn am Prüfstand anschließen zu müssen. Damit kann sichergestellt werden, dass nur funktionsfähige Aufbauten auf den Prüfstand gebracht werden. Außerdem kann die für die Prüfung notwendige Verbindung zwischen der Prüfstandssteuerung und der Steuerungseinrichtung des Prüflings über das Koppelelement sehr schnell und einfach hergestellt werden. Dazu ist lediglich das Aufstecken eines Kabels notwendig. Da nur eine Verbindung hergestellt werden muss, ist die Fehleranfälligkeit sehr gering. Eine Fehlersuche am Prüfstand kann damit quasi nicht mehr vorkommen. Das Entfernen des Aufbaus vom Prüfstand geht bei der erfindungsgemäßen Anordnung natürlich ebenfalls sehr schnell.
• Damit kann ein Wechsel eines Aufbaus, also der Wechsel eines Prüflings sehr schnell ablaufen. Damit kann der Prüfstand, der eine sehr teure und auch stets knapp bemessene Ressource darstellt, sehr effektiv genutzt werden.
• Durch die Zuordnung des Koppelelements zur Prüfpalette müssen keine Bauteile, wie beispielsweise Schalter oder Relais, verwendet werden, die strengen Industriestandards entsprechen müssen. Dies wäre dann der Fall, wenn das Koppelelement oder ein Element mit einer vergleichbaren Funktionalität dem Prüfstand selbst zugeordnet wäre. Bauteile nach Industriestandard sind teuer und beanspruchen viel Bauraum. Statt dessen können beispielsweise Bauteile aus dem Bereich der Kraftfahrzeugelektrik verwendet werden, welche im Vergleich zu Bauteilen nach Industriestandard kostengünstiger und kleiner sind.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist das elektronische Modul des Koppelelements als ein Modul zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Steuerungseinrichtung auf einem Bussystem und/oder als ein Modul zur Erzeugung von elektrischen Eingangsgrößen der Steuerungseinrichtung und/oder als ein Fahrberechtigungssystem ausgeführt.
• Steuerungseinrichtungen sind insbesondere in Kraftfahrzeugen häufig über ein oder mehrere Bussysteme, wie beispielsweise einen CAN-Bus, untereinander vernetzt. Um funktionieren zu können, müssen die Steuerungseinrichtungen eine Vielzahl von Größen über das Bussystem einlesen. Teilweise ist es ausreichend, wenn eine Größe überhaupt vorhanden ist, teilweise werden für den Betrieb notwendige Betriebsgrößen, wie beispielsweise eine Drehzahl von Rädern eines Kraftfahrzeugs, eingelesen. Außerdem können die Steuerungseinrichtungen über einen oder mehrere Anschlüsse für ein Bussystem, mittels welchem Schalter, Anzeigen, Sensoren und Aktoren miteinander vernetzt werden, verfügen. Ein so geartetes Bussystem kann beispielsweise als ein sogenannter LIN-Bus ausgeführt sein. Ohne die Rückmeldungen der im realen Kraftfahrzeug angeschlossenen Elemente sind die Steuerungseinrichtungen nicht funktionsfähig. Ein Modul zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Steuerungseinrichtung auf einem Bussystem kann die genannten Größen erzeugen und in den Bussystemen zur Verfügung stellen, so dass die Steuerungseinrichtung funktionsfähig ist. Das Modul ist so programmierbar, dass sowohl konstante Größen erzeugt werden können, als auch Größen, die von Signalen der Prüfstandssteuerung abhängen. Beispielsweise kann das Modul bei einer Prüfung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs aus einer Drehzahl einer Abtriebswelle, welche an einer Elektromaschine des Prüfstands gemessen wird, die Drehzahlen der Räder berechnen und auf den CAN-Bus legen. Zusätzlich kann das Modul auch so programmiert sein, dass es das Verhalten einer nicht real vorhandenen Steuerungseinrichtung, wie beispielsweise einer Motorsteuerung, simuliert. Das Koppelelement kann dabei ein so geartetes Modul für verschiedene Bussysteme oder mehrere Module aufweisen.
• Neben Eingangsgrößen aus Bussystemen benötigen Steuerungseinrichtung häufig auch Eingangsgrößen von Sensoren oder Bedieneinheiten, welche als elektrische Größen, beispielsweise als Spannungswerte eingelesen werden. Ein Beispiel dafür ist ein sogenannter Pedalwertgeber in einem Kraftfahrzeug, der ein elektrisches Signal entsprechend einer Stellung eines Fahrpedals erzeugt, welches von der Motorsteuerung eingelesen wird. Ein Modul zur Erzeugung von elektrischen Eingangsgrößen kann die genannten Größen erzeugen, welche dann der Steuerungseinrichtung zugeführt werden. Beispielsweise gibt die Prüfstandssteuerung entsprechend einer Prüfaufgabe eine Stellung des Fahrpedals vor und sendet diese Vorgabe an das Koppelelement. Von einem Modul zur Erzeugung von elektrischen Eingangsgrößen wird diese Vorgabe entsprechend den Anforderungen der Steuerungseinrichtung des Prüflings in eine elektrische Größe umgesetzt. Bei sicherheitskritischen Signalen, wie beispielsweise der Stellung des Fahrpedals werden häufig zwei Größen erzeugt und eingelesen, welche in einem bestimmten Zusammenhang zueinander stehen müssen, beispielsweise eine muss doppelt so groß sein wie die andere. Das genannte Modul kann auch so programmiert werden, dass auch so geartete Signale erzeugt werden können.
• Steuereinrichtungen von Kraftfahrzeugen, beispielsweise die Motorsteuerung, arbeiten häufig nur dann, wenn sie eine Freigabe von einem Fahrberechtigungssystem erhalten. Dies ist aus Gründen des Diebstahlschutzes so realisiert. Um einen Betrieb am Prüfstand zu ermöglichen, muss deshalb ebenfalls eine Freigabe erzeugt werden. Zur Erzeugung der Freigabe kann das Koppelelement über ein Fahrberechtigungssystem verfügen. Das Fahrberechtigungssystem kann dazu als ein spezielles programmierbares Modul oder als eine Steuerungseinrichtung aus einem realen Kraftfahrzeug ausgeführt sein.
• Zusätzlich zu den genannten Modulen kann das Koppelelement einen Kommunikationsprozessor aufweisen, welcher die Kommunikation zwischen der Prüfstandssteuerung, den einzelnen Modulen und den Ausgängen des Koppelements koordiniert und wenigstens zum Teil abwickelt.
• Bei Verwendung eines oder mehrerer der genannten Module wird eine Verwendung von zusätzlichen Steuerungseinrichtungen, Sensoren oder Aktoren auf der Prüfpalette oder entsprechender elektronischer Geräte am Prüfstand unnötig. Die genannte Hardware wird durch eine geeignete Programmierung der Module ersetzt. Der Entfall der Hardware spart Kosten und führt außerdem zu einer sehr niedrigen Fehleranfälligkeit beim Aufbau des Prüflings auf die Prüfpalette.
• In Ausgestaltung der Erfindung wird das Koppelelement über die Prüfpalette mit einer Eingangsspannung versorgt. Beispielsweise kann die Prüfpalette über eine Steckverbindung verfügen, mittels welcher beim Einbringen der Prüfpalette auf den Prüfstand automatisch eine Verbindung mit einer Spannungsquelle am Prüfstand hergestellt wird. Die genannte Steckverbindung ist mittels geeigneter Kabel mit dem Koppelelement verbunden. Damit kann die für die Spannungsversorgung des Koppelelements notwendige Verkabelung komplett auf der Prüfpalette und damit vor dem Einbringen auf den Prüfstand erfolgen. Eine zusätzliche Verkabelung auf dem Prüfstand ist nicht notwendig.
• In Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Koppelelement über Spannungsausgänge, an welche nach Maßgabe der Prüfstandssteuerung Spannungen anlegbar sind. Die Ansteuerung erfolgt über die genannte Schnittstelle zwischen der Prüfstandssteuerung und dem Koppelelement. Die Steuerungseinrichtung des Prüflings wird über die Spannungsausgänge des Koppelelements mit Spannung versorgt. Damit kann die Steuerungseinrichtung des Prüflings von der Prüfstandssteuerung in verschiedene Betriebszustände versetzt, also beispielsweise ein oder ausgeschaltet, werden. Dazu verfügt das Koppelelement beispielsweise über Relais, die entsprechend der Vorgabe durch die Prüfstandssteuerung geschaltet werden. Damit kann auch die Verkabelung für die Spannungsversorgung der Steuerungseinrichtung komplett auf der Prüfpalette erfolgen. Außerdem ist für die Änderung der Betriebszustände der Steuerungseinrichtung keine weitere Verkabelung notwendig.
• In Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Koppelelement über einen Spannungswandler. Der Spannungswandler kann eine weitere, von der Eingangsspannung unterschiedliche Spannung erzeugen, welche an die Spannungsausgänge angelegt werden kann. Ein so geartetes Koppelelement kann dann eingesetzt werden, wenn Steuerungseinrichtungen oder Stellglieder, wie beispielsweise Elektromotoren, des Prüflings unterschiedliche Eingangsspannungen, beispielsweise 12 oder 42 V, benötigen. Bei der Verwendung eines Koppelelements mit Spannungswandler müssen keine zusätzliche Spannungswandler an der Prüfpalette angebracht, verkabelt, eingestellt und bedient werden. Die Fehleranfälligkeit ist damit sehr gering.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist von einem programmierbaren Modul des Koppelelements eine Diagnose durchführbar. Bei der Diagnose kann beispielsweise geprüft werden, ob die Spannungsversorgung korrekt angeschlossen ist, die Signalverbindung mit der Prüfstandssteuerung und/oder der Steuerungseinrichtung des Prüflings besteht, die verschiedenen Bussysteme fehlerfrei funktionieren oder, im Falle einer Prüfung eines Verbrennungsmotors, eine Kraftstoffpumpe läuft. Zur Anzeige des Ergebnisses der Diagnose verfügt das Koppelelement über eine Anzeigevorrichtung, welche beispielsweise als eine Anzahl von LEDs ausgeführt sein kann. Damit kann sowohl beim Aufbau des Prüflings auf der Prüfpalette, als auch während der Prüfung auf dem Prüfstand der Status des elektrischen Aufbaus sehr schnell und unkompliziert überprüft werden. Damit wird der Aufbau und eine etwaige Fehlersuche sehr einfach und schnell.
• Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen eines Prüflings auf einem Prüfstand nach Anspruch 9 werden in einer Rüstphase, der Prüfling und ein elektronisches Koppelement mit einem programmierbaren elektronischen Modul außerhalb des Prüfstands auf eine Prüfpalette montiert und eine Steuerungseinrichtung des Prüflings mittels geeigneter Leitungen mit dem Koppelelement verbunden. Das Koppelelement kann die in den Ansprüchen 2 bis 8 beschriebenen Merkmale aufweisen.
• Außerdem kann in dieser Phase ein Mess- und/oder Applikationssystem mit entsprechenden Sensoren angeschlossen werden. Mittels des Messsystems können während der Prüfung relevante Betriebsgrößen des Prüflings gemessen und gespeichert werden. Mittels des Applikationssystems können Parameter innerhalb der Steuerungseinrichtung des Prüflings geändert und interne Größen gemessen werden.
• In einer nachfolgenden Verbindungsphase wird der Prüfling auf der Prüfpalette in eine Prüfposition innerhalb des Prüfstands gebracht und das Koppelelement mittels geeigneter Leitungen mit einer Prüfstandssteuerung verbunden. In einer anschließenden Prüfphase wird ein Prüfprogramm nach Maßgabe der Prüfstandssteuerung durchgeführt.
• Durch den Aufbau der Prüfpalette inklusive fast aller elektrischen Verbindungen in der Rüstphase ist der Zeitaufwand für die Verbindungsphase sehr gering. Der Wechsel des Prüflings kann sehr schnell durchgeführt werden. Da die Rüstphase nicht auf dem Prüfstand abläuft, kann ein Großteil der verfügbaren Zeit des Prüfstands für Prüfphasen verwendet werden. Der Prüfstand wird damit sehr effektiv genutzt.
• In Ausgestaltung des Verfahrens werden vor der Rüstphase in einer Vorrüstphase Versionen von Steuerprogrammen der Module des Koppelelements unter Maßgabe einer bevorstehenden Messaufgabe überprüft. Die Messaufgabe, für welche das Koppelelement eingesetzt wird, wird in einem Rechnersystem definiert und abgespeichert. Bei der Definition der Messaufgabe werden auch Versionen der Steuerprogramme der Module des Koppelelements und damit die Arbeitsweise der Module definiert. Die Versionsnummern können beispielsweise über die Schnittstelle zur Prüfstandssteuerung ausgetauscht werden. Falls die Versionen nicht mit notwendigen, also im Rechnersystem gespeicherten Versionen übereinstimmen, werden die notwendigen Versionen programmiert. Die Programmierung erfolgt mittels eines an das Koppelelement angeschlossenen Programmiersystems. Damit ist sichergestellt, dass die für die Messaufgabe notwendigen Steuerprogrammen der Module programmiert sind. Falsche Versionen könnten in der Prüfphase zu falschen Ergebnissen oder im schlimmsten Fall zu Beschädigungen am Prüfling oder am Prüfstand führen. Falls die Versionen erst am Prüfstand überprüft werden würden, würde dies teuere Prüfstandszeit beanspruchen.
• In Ausgestaltung des Verfahrens wird in der Vorrüstphase die Funktion des Koppelelements geprüft. Dazu werden die einzelnen Anschlüsse des Koppelelements und die Funktionsfähigkeit der elektronischen Module überprüft. Die Prüfung kann mit oder ohne die notwendigen Verbindungskabel zur Steuerungseinrichtung des Prüflings oder zur Spannungsversorgung durchgeführt werden.
• In Ausgestaltung des Verfahrens wird die Vorrüstphase von einer Vorrüststation automatisiert durchgeführt. Die Vorrüststation ist dazu programmierbar und steht mit dem Rechnersystem, in dem die Messaufgabe gespeichert ist, in Signalverbindung. Die automatische Prüfung kann sehr schnell ablaufen und gewährt eine hohe Prozesssicherheit, da alle Prüfungen immer absolut identisch ablaufen und nicht versehentlich Prüfschritte ausgelassen werden können.
• In Ausgestaltung des Verfahrens wird nach der Rüstphase in einer Prüfphase mit der Prüfpalette und allen angebauten Teilen ein Funktionstest durchgeführt. Der Funktionstest umfasst also beispielsweise das Koppelelement, die Steuerungseinrichtung des Prüflings, die Verkabelung und ein eventuell vorhandenes Mess- und/oder Kalibriersystem. Dabei werden die Verbindungen zwischen den Teilen untereinander und die Funktion der Teile selbst überprüft. Außerdem ist ein nochmaliger Abgleich der Versionen der Module des Koppelelements mit den für die Messaufgabe notwendigen Versionen möglich.
• Damit können nur funktionsfähige und für die Messaufgabe geeignete Prüfpaletten auf den Prüfstand gebracht werden. Änderungen an der Prüfpalette auf dem Prüfstand sind damit quasi nicht notwendig.
• In Ausgestaltung des Verfahrens wird in der Vorrüstphase und der Prüfphase jeweils ein Einzel-Prüfprotokoll erstellt. In den Einzel-Prüfprotokollen werden Identifikationsnummern der verschiedenen Teile, wie Koppelelement und Steuerungseinrichtung des Prüflings, die einzelnen Prüfungen und Funktionstests, sowie deren Ergebnisse protokolliert. Die Einzel-Prüfprotokolle werden automatisiert zu einem Prüfprotokoll zusammengeführt, welches der Messaufgabe zugeordnet wird. Das Prüfprotokoll kann beispielsweise zusammen mit der Messaufgabe in dem genannten Rechnersystem gespeichert werden. Damit steht eine lückenlose Dokumentation des Aufbaus der Prüfpalette für eine bestimmte Messaufgabe zur Verfügung. Diese kann beispielsweise dann ausgewertet werden, wenn die Prüfung des Prüflings auf dem Prüfstand unerwartete Ergebnisse liefert und Erklärungen dafür gesucht werden. In diesem Fall kann im Prüfprotokoll der Aufbau der Prüfpalette nachvollzogen werden.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
• 1 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Prüfen einer Kombination von Aggregaten eines Kraftfahrzeugs auf einem Prüfstand und
• 2 ein Koppelelement mit einem Ausschnitt einer Prüfpalette.
• Gemäß 1 verfügt ein Prüfstand 10 über eine Grundplatte 11, auf welcher eine Elektromaschine 12 angeordnet ist. Die Elektromaschine 12 wird von einer Prüfstandssteuerung 13 angesteuert und über nicht dargestellte Leitungen mit Spannung versorgt. Mittels nicht dargestellter Sensoren erfasst die Prüfstandssteuerung die Drehzahl und das Drehmoment der Elektromaschine 12. Die Grundplatte 11 dient außerdem zur Aufnahme einer wechselbaren Prüfpalette 14. Die Prüfpalette 14 verfügt über nicht dargestellte Ausnehmungen, in welche Gabeln eines Gabelstaplers einfahren können, wodurch die Prüfpalette mittels des Gabelstaplers einfach zu transportieren und auf der Grundplatte 11 zu positionieren ist. Die Grundplatte 11 und die Prüfpalette 14 weisen nicht dargestellte Führungen auf, welche die Prüfpalette 14 beim Einfahren auf die Grundplatte 11 führen. Beim Einfahren wird die Prüfpalette 14 automatisch an eine nicht dargestellte Spannungsversorgung an der Grundplatte 11 angeschlossen, so dass über eine Spannungsleitung 15 eine Anschlussleiste 16 mit Spannung versorgt wird.
• Auf der Prüfpalette 14 ist ein Prüfling 17, in Form einer Kombination eines Verbrennungsmotor 18 eines Kraftfahrzeugs und einem automatischen Getriebe 19 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 18 wird von einer Steuerungseinrichtung 20 in Form einer Motorsteuerung und das Getriebe 19 von einer Steuerungseinrichtung 21 in Form einer Getriebesteuerung angesteuert. Das Getriebe 19 ist mittels einer Welle 30 mit der Elektromaschine 12 verbunden. Eine nicht dargestellte Kraftstoffpumpe des Verbrennungsmotors 18 ist mit der Anschlussleiste 16 verbunden und wird so mit Spannung versorgt.
• Die Steuerungseinrichtungen 20 und 21 sind mittels einer geeigneten Verkabelung 22 mit einem elektronischen Koppelelement 23 verbunden. Die Anpassung der Anordnung an verschiedene Steuerungseinrichtungen erfolgt mittels Anpassung der Verkabelung 22. Das Koppelelement 23 ist ebenfalls mit der Anschlussleiste 16 verbunden und wird so über die Prüfpalette 14 mit Spannung versorgt. Über die Verkabelung 22 werden die Steuerungseinrichtungen 20 und 21 mit Spannung versorgt und eine Signalverbindung zwischen den Steuerungseinrichtung 20 und 21 und dem Koppelelement 23 hergestellt.
• Das Koppelelement 23 steht mit einem Mess-/Applikations- und Diagnosesystem 24 in Signalverbindung. Das Mess-/Applikations- und Diagnosesystem 24 ist auch mit nicht dargestellten Sensoren, wie beispielsweise Druck- oder Temperatursensoren, am Verbrennungsmotor 18 und am Getriebe 19 verbunden. Mittels des Mess-/Applikations- und Diagnosesystem 24 können während der Prüfung relevante Betriebsgrößen des Prüflings und interne Größen der Steuerungseinrichtungen 20 und 21 gemessen und gespeichert und Parameter innerhalb der Steuerungseinrichtung des Prüflings geändert werden. Außerdem ist eine Diagnosefunktion wie bei einem realen Kraftfahrzeug, beispielsweise in einer Werkstatt, durchführbar. Das Mess-/Applikations- und Diagnosesystem 24 kann auch nur einen Teilumfang der beschriebenen Funktionen aufweisen.
• Zusätzlich steht das Koppelement 23 mit der Prüfstandssteuerung 13 über einen Profibus in Signalverbindung. Die Prüfstandssteuerung 13 ist wiederum mit einem übergeordneten Rechnersystem 25 verbunden, welches in ein nicht dargestelltes Rechnernetzwerk eingebunden ist. Auf dem Rechnersystem 25 werden Messaufgaben definiert und an die Prüfstandssteuerung 13 gesendet, von welcher sie nach Freigabe durch einen Bediener abgearbeitet werden.
• Bei der Abarbeitung der Messaufgabe steuert die Prüfstandssteuerung die Elektromaschine 12 entsprechend der Vorgaben in der Messaufgabe an. Beim dargestellten Aufbau dient die Elektromaschine 12 als sogenannte Bremse, da sie die Welle 30 abbremst. Mittels der Elektromaschine 12 werden die Kräfte, welche auf die Räder eines realen Kraftfahrzeugs wirken, simuliert. Außerdem simuliert die Prüfstandssteuerung 23 Eingangsgrößen des Fahrzeugführers, wie beispielsweise die Stellung des Fahrpedals, welche über das Koppelelement 23 den Steuerungseinrichtungen 20 und 21 zugeführt werden.
• Zusätzlich sendet die Prüfstandssteuerung weitere Größen, wie beispielsweise die Drehzahl der Elektromaschine 12, an das Koppelelement 23.
• Falls der Prüfling nur aus einem Motor besteht, so ist die Elektromaschine direkt mit dem Motor verbunden. Bei der Prüfung eines Getriebes alleine, dient eine Elektromaschine als Antrieb. Zusätzlich kann eine weitere Elektromaschine als Bremse eingesetzt werden.
• Das Koppelelement 23 verfügt über ein Modul zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Steuerungseinrichtungen 20 und 21 auf Bussystemen in Form eines Simulationsprozessors 26. Der Simulationsprozessor 26 wandelt die Signale der Prüfstandssteuerung 13 so um, dass die Informationen von den Steuerungseinrichtungen 20 und 21 eingelesen werden können. Umgekehrt wandelt er die Signale der Steuerungseinrichtung 20 und 21 ebenfalls um, damit sie von der Prüfstandssteuerung eingelesen werden können. Darüber hinaus erzeugt der Simulationsprozessor 26 Größen, welche die Steuerungseinrichtung 20 und 21 einlesen müssen, die aber von der Prüfstandssteuerung 13 unabhängig sind. Der Simulationsprozessor 26 kommuniziert mit den Steuerungseinrichtungen 20 und 21 mittels einem CAN- und einem LIN-Bus.
• Außerdem verfügt das Koppelelement 23 über ein Modul zur Erzeugung von elektrischen Eingangsgrößen in Form eines Analogmoduls 27. Das Analogmodul 27 setzt die Vorgabe der Prüfstandssteuerung 13 für die Stellung des Fahrpedals in zwei Spannungen um, die von der Steuerungseinrichtung 20 erfasst werden.
• Zusätzlich weist das Koppelelement 23 ein Fahrberechtigungssystem 28 auf. Die Steuerungseinrichtung 20 startet den Verbrennungsmotor 18 nur dann, wenn sie einige Informationen mit dem Fahrberechtigungssystem 28 ausgetauscht hat. Ohne diese Kommunikation, also ohne das Fahrberechtigungssystem 28, ist ein Betrieb des Prüflings 17 nicht möglich.
• Die Kommunikation des Simulationsprozessors 26, des Analogmoduls 27 und des Fahrberechtigungssystems 28 untereinander und mit der Prüfstandssteuerung 13 wird von einem Kommunikationsprozessor 29 koordiniert und abgewickelt. In der Prüfphase sendet der Kommunikationsprozessor 29 für Diagnose und Dokumentationszwecken eine Seriennummer des Koppelelements 23 und Versionen der Steuerprogramme der genannten Module an die Prüfstandssteuerung 13.
• Die genannten Module des Koppelelements 23 sind alle mittels eines nicht dargestellten Programmiersystems, welches an das Koppelelement 23 anschließbar ist, programmierbar. Die Arbeitsweise der einzelnen Bauteile kann so an die Messaufgabe und an den Prüfling angepasst werden. Neben der Programmierung mittels eines zusätzlichen Programmiersystems ist auch eine Programmierung über das Mess-/Applikations- und Diagnosesystem 24 möglich.
• Neben den genannten Steuerungseinrichtung 20 und 21 kann die Anordnung auch noch über weitere Steuerungseinrichtungen, beispielsweise ein Entwicklungssystem in Form eines sogenannten A-Muster-Rechners verfügen.
• Falls die Rechenkapazität des Simulationsprozessors 26 nicht ausreicht, kann zwischen der Prüfstandssteuerung 13 und dem Koppelelement 23 eine zusätzliche CAN-Verbindung aufgebaut werden.
• Gemäß 2 weist das Koppelelement 23 ein Gehäuse 31 mit einem Befestigungselement 32 auf. Durch Einführen des Befestigungselements 32 in ein passendes Aufnahmeelement 33 der Prüfpalette 14 kann das Koppelelement 23 an der Prüfpalette 14 angeordnet werden. Am Gehäuse 31 ist eine Haltevorrichtung 34 angeordnet, in welche wenigstens eine der Steuerungseinrichtungen 20 und 21 eingesteckt werden kann.
• Das Koppelelement 23 verfügt über eine Buchse 35 zum Anschluss an die Prüfstandssteuerung 13, Buchsen 36 zum Anschluss der Verkabelung 22 und an die Anschlussleiste 16, sowie eine Buchse 37 zum Anschluss des Mess-/Applikations- und Diagnosesystem 24. Die Buchsen entsprechen gängigen Standardbuchsen. Einzelne Anschlüsse der Buchsen 36 sind als Spannungsausgänge ausgeführt, an welchen nach Maßgabe der Prüfstandssteuerung 13 Spannungen angelegt werden können. Die Spannungen werden über nicht dargestellte Relais geschalten, welche von einer sogenannten, nicht dargestellten Klemmensteuerung, welche die Vorgaben der Prüfstandssteuerung 13 umsetzt, angesteuert werden. Für die Bereitstellung einer weiteren, von der Spannung der Anschlussleiste 16 abweichenden Spannung, weist das Koppelelement 23 einen Spannungswandler 38 auf. Damit können an die Spannungsausgänge zwei verschiedene Spannungen angelegt werden.
• Die genannten Module des Koppelelements 23 führen eine Diagnose durch, bei welcher sie ihre eigene Funktionalität und die Anschlüsse zu anderen Komponenten der Anordnung prüfen. Beispielsweise prüft der Simulationsprozessor 26, ob der CAN- und der LIN-Bus fehlerfrei funktionieren. Zur Anzeige der Ergebnisse der Diagnose verfügt das Koppelelement 23 über eine Anzeigeeinrichtung 39 mit einer Anzahl von LEDs 40, wobei jede LED 40 einer Komponente zugeordnet ist. Bei einem fehlerfreien Funktionieren der entsprechenden Komponente wird dies durch ein Leuchten der entsprechenden LED 40 angezeigt.
• Für spezielle Einsätze, beispielsweise an einem Klimaprüfstand bei sehr niedrigen Temperaturen, kann das Koppelement auch eine Heizung innerhalb des Gehäuses aufweisen. Durch die Heizung kann im Koppelelement eine Temperatur eingestellt werden, bei welcher die Module des Koppelelements problemlos funktionieren. Ebenso kann auch für sehr hohe Temperaturen eine Kühlung vorgesehen sein.
• Wenn eine Prüfung eines Prüflings durchgeführt werden soll, so wird als erstes eine Messaufgabe im Rechnersystem 25 definiert. Dabei wird unter anderem festgehalten, um welchen Prüfling es sich handelt, welche Steuerungseinrichtungen, welche Versionen von Steuerprogrammen der Module des Koppelelements, welche Verkabelung, welche Sensoren und welches Mess-/Applikations- und Diagnosesystem notwendig sind.
• In einer anschließenden Vorrüstphase werden von einer Vorrüststation an einem ausgewählten Koppelelement die Versionen der Steuerprogramme der Module mit den in der Messaufgabe festgehaltenen Versionen verglichen. Falls die Versionen nicht den festgehaltenen Versionen entsprechen, werden die festgehaltenen Versionen mittels einer sogenannten Flashprogrammierung programmiert. Nach der Überprüfen der Versionen wird die Funktion des Koppelelements geprüft. Die Vorrüststation verfügt dazu über einen Profibus-, ein CAN- und LIN-Bussystem mit entsprechender Software. Die Vorrüststation führt die Vorrüstphase automatisiert durch und erzeugt außerdem ein Einzel-Prüfprotokoll über den Ablauf und die Ergebnisse der Vorrüstphase.
• Bei einem positiven Abschluss der Vorrüstphase wird das Koppelelement, der Prüfling, notwendige Sensoren und das Mess-/Applikations- und Diagnosesystem auf eine Prüfpalette montiert und alle notwendigen Verbindungen zwischen den Komponenten hergestellt. In einer anschließenden Prüfphase wird der komplette Aufbau der Prüfpalette auf einem Vortest-Prüfstand einem weiteren Funktionstest unterzogen. Auch dazu wird ein Einzel-Prüfprotokoll erstellt, welches mit dem Einzel-Prüfprotokoll aus der Vorrüstphase im Rechnersystem 25 zusammengeführt und der Messaufgabe zugeordnet wird.
• Bei einem positiven Ergebnis des Funktionstests wird die Prüfpalette in einer Verbindungsphase auf den Prüfstand gebracht und anschließend das Koppelelement mit geeigneten Leitungen mit der Prüfstandssteuerung verbunden.
• In der folgenden Prüfphase wird das Prüfprogramm nach Maßgabe der Prüfstandssteuerung durchgeführt.

Claims (14)

1. Anordnung zur Prüfung eines Prüflings, insbesondere eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs, mit – einem Prüfstand (10), – einer wechselbaren Prüfpalette (14), auf welcher der Prüfling (17) in eine Prüfposition innerhalb des Prüfstands (10) bringbar ist, – einer Prüfstandssteuerung (13) und – einer Steuerungseinrichtung (20, 21) des Prüflings (17), wobei zwischen der Prüfstandssteuerung (13) und der Steuerungseinrichtung (20, 21) des Prüflings (17) eine Signalverbindung mittels eines elektronischen Koppelelements (23) hergestellt ist, welches – über ein programmierbares elektronisches Modul (26, 27, 28) verfügt und – an der Prüfpalette (14) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Modul (26, 27, 28) des Koppelelements (23) als – Simulationsprozessor (26) zur Erzeugung von Eingangsgrößen der Steuerungseinrichtung (20, 21) auf einem Bussystem und/oder – Analogmodul (27) zur Erzeugung von elektrischen Eingangsgrößen der Steuerungseinrichtung (20, 21) und/oder – ein Fahrberechtigungssystem (28) ausgeführt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (23) über die Prüfpalette (14) mit einer Eingangsspannung versorgt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – das Koppelelement (23) über Spannungsausgänge verfügt, an welche nach Maßgabe der Prüfstandssteuerung (13) Spannungen anlegbar sind und – die Steuerungseinrichtung (20, 21) des Prüflings (17) über die Spannungsausgänge des Koppelelements (23) mit Spannung versorgt werden.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (23) über einen Spannungswandler (38) verfügt, mittels welchem eine weitere, von der Eingangsspannung unterschiedliche Spannung an die Spannungsausgänge angelegt werden kann.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – von einem programmierbaren Modul (26, 27, 28) des Koppelelements (23) eine Diagnose durchführbar ist und – das Koppelelement (23) über eine Anzeigeeinrichtung (39) zur Anzeige des Ergebnisses der Diagnose verfügt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (23) über Anschlüsse (37) für ein – Mess- und/oder – Kalibrier- und/oder – Diagnose- und/oder – Programmiersystem (24) verfügt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (23) über eine Haltevorrichtung (34) für die Steuerungseinrichtung (20, 21) des Prüflings (17) verfügt.
9. Verfahren zum Prüfen eines Prüflings, insbesondere eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs, auf einem Prüfstand (10), mit – einer Rüstphase, in welcher – der Prüfling (17) und ein elektronisches Koppelement (23) mit einem programmierbaren elektronischen Modul (26, 27, 28) auf eine Prüfpalette (14) montiert werden und – eine Steuerungseinrichtung (20, 21) des Prüflings mittels geeigneter Leitungen (Verkabelung 22) mit dem Koppelelement (23) verbunden wird, – einer Verbindungsphase, in welcher – der Prüfling (17) auf der Prüfpalette (14) in eine Prüfposition innerhalb des Prüfstands (10) gebracht wird und – das Koppelelement (23) mittels geeigneter Leitungen mit einer Prüfstandssteuerung (13) verbunden wird, und – einer Prüfphase, in welcher – ein Prüfprogramm nach Maßgabe der Prüfstandssteuerung (13) durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Rüstphase in einer Vorrüstphase – Versionen von Steuerprogrammen der Module (26, 27, 28) des Koppelelements (23) unter Maßgabe einer bevorstehenden Messaufgabe überprüft und – falls die Versionen nicht mit notwendigen Versionen übereinstimmen, die notwendigen Versionen programmiert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrüstphase die Funktion des Koppelelements (23) überprüft wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrüstphase von einer Vorrüststation automatisiert durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Rüstphase in einer Prüfphase mit der Prüfpalette (14) und allen angebauten Teilen ein Funktionstest durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass – in der Vorrüstphase und der Prüfphase jeweils ein Einzel-Prüfprotokoll erstellt wird, – die Einzel-Prüfprotokolle automatisiert zu einem Prüfprotokoll zusammengeführt werden und – das Prüfprotokoll der Messaufgabe zugeordnet wird.