DE202015001859U1

DE202015001859U1 - Integration of automotive training models with fault switching and ECU disconnect switch in production vehicles

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Publication number: DE202015001859U1
Application number: DE201520001859
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2015-03-31
Anticipated expiration: 2025-02-28

Abstract

Ein, in die Elektrik eines Serienfahrzeugs integriertes, Messmodell mit elektrischen Fehlerschaltungen (8), elektrischem Steuergerätetrennschalter (4) als Steuergerätetrennmöglichkeit, Mess-Panels (5, 6, 7), Messbuchsen (9, 10) und Komponententrennschaltern (14). Alle Bauteile werden in die vorhandenen Kapazitäten des Fahrzeugs integriert, ohne die allgemeine Funktion des Fahrzeugs und den optischen Gesamteindruck zu beeinträchtigen.A, integrated into the electrical system of a production vehicle, measuring model with electrical fault circuits (8), electrical control unit disconnect switch (4) as Steueretretretrom, measuring panels (5, 6, 7), measuring sockets (9, 10) and component disconnectors (14). All components are integrated into the vehicle's existing capacity without affecting the overall function of the vehicle and the overall visual impression.

Description

Die Erfindung umfasst die Integrierung eines Messmodells mit dazugehöriger Fehlerschaltung in ein Serienfahrzeug. Dieses Messmodell eignet sich durch seine vielseitigen Konfigurierungsmöglichkeiten für die Ausbildung von Lehrlingen, Meistern und Technikern im Fahrzeuggewerbe.The invention includes the integration of a measurement model with associated error circuit in a production vehicle. This measuring model is suitable for the training of apprentices, masters and technicians in the vehicle industry due to its versatile configuration options.

Ausgangssituation:Initial situation:

Die im Handel erhältlichen KFZ-Schulungsmodelle bestehen meist aus einem System, welches herausgelöst aus dem Fahrzeug betrachtet wird. Diese Art der Betrachtung vernachlässigt jedoch den Fakt, dass Fahrzeuge als eine Einheit verschiedener vernetzter Systeme gesehen werden müssen. Einige Hersteller integrieren zwar Messtechnik in Fahrzeuge, doch diese Modelle sind nach wie vor einem mechanischen Verschleiß durch den Benutzer ausgesetzt. Ebenfalls wird durch die Art der Integration verhindert, dass der Schüler im Lernprozess eigene Diagnosestrategien entwickeln kann.The commercially available automotive training models usually consist of a system that is considered detached from the vehicle. However, this type of consideration neglects the fact that vehicles must be seen as a unit of different networked systems. While some manufacturers integrate instrumentation into vehicles, these models are still subject to mechanical wear by the user. The type of integration also prevents the student from developing their own diagnostic strategies during the learning process.

In der DE 42 28 798 C2 wird eine Vorrichtung zur Fehlersuche an elektrischen Maschinen beschrieben. Diese Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an ein elektrisches Gerät eine Fehlersimulationseinrichtung angeschlossen wird, um Fehler zu simulieren. Das Ganze wird in einem Prüfstand integriert, wodurch das System jedoch sehr praxisfern wirkt und sich somit nicht für die Verwendung als KFZ-Schulungsmodell eignet. Die Fehler werden mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Widerständen realisiert, die durch einen Wählschalter eingesetzt werden können. Dadurch wird der Wert des zu messende Widerstands auf Dauer jedoch durchschaubar und es besteht ein enormer Bauaufwand durch die Menge an Widerständen in der Fehlerschaltung.In the DE 42 28 798 C2 An apparatus for debugging electrical machines is described. This invention is characterized in that an error simulation device is connected to an electrical device in order to simulate errors. The whole thing is integrated in a test bench, which makes the system very impractical and therefore not suitable for use as a vehicle training model. The errors are realized with a plurality of resistors connected in series, which can be used by a selector switch. As a result, the value of the resistance to be measured in the long term, however, transparent and there is a huge construction effort by the amount of resistors in the error circuit.

In der DE 20 2007 000 025 U1 werden alle Komponenten der Messtechnik in das Fahrzeug integriert. Alle Elemente, die keinen Zugriff erfordern, werden hinter Verkleidungsteilen angeordnet und die, die von den Schülern benutzt werden müssen, werden leicht zugänglich angebracht. Diese Erfindung schaltet die Fehler über einen eigenen zusätzlich in das Fahrzeug integrierten Datenbus. Das Aufschalten der Fehler über einen Datenbus spart natürlich Kabel. Das System jedoch ist in sich sehr anfällig, wodurch ungewollte Fehler entstehen, die mit dem System im Fahrzeug interferieren können. Diese Fehlersimulation vernachlässigt den Fehler eines Kurzschlusses zwischen zwei Leitungen und den eines Übergangswiderstands, welcher der am häufigsten vorkommende Fehler im Kraftfahrzeug ist. Das System ist nicht sicher für die Diagnose mittels Widerstandsmessung. Es müssten vorher alle Stecker von Steuergeräten und aktiven Sensoren abgezogen werden, was auf Dauer einen mechanischen Verschleiß dieser nach sich zieht sowie einen zeitlichen Mehraufwand.In the DE 20 2007 000 025 U1 All components of the measurement technology are integrated into the vehicle. All elements that do not require access are placed behind trim parts and those that need to be used by the students are easily accessible. This invention switches the faults over its own additional data bus integrated into the vehicle. Of course, connecting the faults via a data bus saves cables. However, the system is inherently vulnerable, creating unwanted errors that may interfere with the system in the vehicle. This fault simulation neglects the fault of a short circuit between two lines and that of a contact resistance, which is the most common fault in the motor vehicle. The system is not safe for diagnosis by resistance measurement. It would have to be deducted before all the connectors of control units and active sensors, which in the long run a mechanical wear this entails and a temporal overhead.

Die Steuergeräte müssten mit einem Schalter getrennt werden, der in der Lage ist eine Vielzahl von Leitungen zu trennen. In der EP 1 040 493 B1 wird eine Erfindung beschrieben, die dazu fähig ist. Hier wird durch eine Spule ein Anker angezogen, welcher mehrere Schaltkontakte trennt. Die Anzahl der möglichen Unterbrechungen ist jedoch durch die Art der Schaltung sowie durch die Baugröße begrenzt und eignet sich somit nicht, KFZ-Steuergeräte elektrisch zu entkoppeln, die teilweise mehr als 100 Leitungen besitzen.The control units would have to be disconnected with a switch capable of separating a plurality of lines. In the EP 1 040 493 B1 an invention is described that is capable of doing so. Here, an armature is attracted by a coil, which separates several switching contacts. However, the number of possible interruptions is limited by the type of circuit as well as the size and is therefore not suitable for electrically decoupling vehicle control units, which sometimes have more than 100 lines.

Lösung:Solution:

Das Messmodell muss in ein Serienfahrzeug integriert werden ohne dem Schüler den Eindruck zu vermitteln, an einem abstrahierten Prüfstand zu arbeiten. Dabei müssen alle in der Realität auftretenden Fehler simuliert werden können und es muss eine verschleißarme Möglichkeit existieren, Steuergeräte und aktive Sensoren zu trennen. Wodurch Widerstandsmessungen gefahrlos durchgeführt werden können.The measurement model must be integrated into a production vehicle without giving the student the impression of working on an abstracted test bench. In this case, all errors occurring in reality must be able to be simulated and there must be a low-wear possibility of separating control devices and active sensors. Thus, resistance measurements can be carried out safely.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1–31-3: SteuergeräteECUs
44: SteuergerätetrennschalterControl devices disconnecting switch
55: Messpanel für Steuergerät 1 Measuring panel for control unit 1
66: Messpanel für Steuergerät 2 Measuring panel for control unit 2
77: Messpanel für Steuergerät 3 Measuring panel for control unit 3
88th: Fehlerschaltungenerror circuits
99: Zwischenmessbuchsen auf dem Datenbus zwischen Steuergerät 1 und 2 Intermediate measuring sockets on the data bus between control unit 1 and 2
1010: Zwischenmessbuchsen auf dem Datenbus zwischen Steuergerät 2 und 3 Intermediate measuring sockets on the data bus between control unit 2 and 3
1111: Aktiver SensorActive sensor
1212: Passiver SensorPassive sensor
1313: Aktoractuator
1414: Trennschalter für einen aktiven SensorDisconnector for an active sensor
1515: Zwischenmessbuchse vor einem aktiven SensorIntermediate measuring socket in front of an active sensor
1616: Zwischenmessbuchsen vor einem passiven SensorIntermediate measuring sockets in front of a passive sensor
1717: Zwischenmessbuchsen vor einem AktorIntermediate measuring sockets in front of an actuator
1818: Spannungsquelle/FahrzeugbatteriePower supply / vehicle battery
1919: Bedienschaltercontrol switch
2020: IC-BausteinIC module
2121: Schalter für UnterbrechungSwitch for interruption
2222: Potentiometer für ÜbergangswiderstandPotentiometer for contact resistance
2323: Schalter für PotentiometerzuschaltungSwitch for potentiometer connection
2424: Schalter für Plus-PotentialaufschaltungSwitch for positive potential connection
2525: Plus-PotentialPlus potential
2626: Schalter für Masse-PotentialaufschaltungSwitch for ground potential connection
2727: Masse-PotentialGround potential
28 28: elektrische Verbindung/Kurzschluss zu einer anderen Signal- oder Datenbusleitungelectrical connection / short circuit to another signal or data bus line
2929: Schalter für KurzschlussaufschaltungSwitch for short-circuit connection
K1–7K1-7: Doppelwechsler-RelaisDouble changeover relay

Die Integration und Anordnung der Messtechnik im Fahrzeug wird anhand 1 erläutert. Die Steuergeräte (1–3) sind original im Fahrzeug verbaut. Jedes Steuergerät empfängt Signale von Sensoren und steuert Aktoren. Die Sensoren (11, 12) und der Aktor (13) gehören zum Steuergerät (1). Über den Zwei-Leitungs-Datenbus tauschen die Steuergeräte (1–3) sich untereinander aus. Da die Steuergeräte an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug verbaut sind, werden die Mess-Panels möglichst nahe am jeweiligen Gerät angebracht. So wird zum Beispiel das Mess-Panel für das Türsteuergerät in der Türverkleidung oder das Mess-Panel für das Motorsteuergerät im Motorraum angebracht. Jedes Mess-Panel enthält Messbuchsen. Die Anzahl der Messbuchsen wird durch die Anzahl der Kontakte am jeweiligen Steuergerät bestimmt. Wobei die Messbuchsen laut dem Herstellerschaltplan nummeriert sind.The integration and arrangement of the measurement technology in the vehicle is based on 1 explained. The control devices ( 1 - 3 ) are originally installed in the vehicle. Each controller receives signals from sensors and controls actuators. The sensors ( 11 . 12 ) and the actuator ( 13 ) belong to the control unit ( 1 ). Over the two-wire data bus, the control units ( 1 - 3 ) with each other. Since the control units are installed at different points in the vehicle, the measuring panels are mounted as close as possible to the respective device. For example, the door control unit measurement panel in the door trim panel or the engine control unit measurement panel in the engine compartment. Each measuring panel contains measuring sockets. The number of measuring sockets is determined by the number of contacts on the respective control unit. The measuring sockets are numbered according to the manufacturer's diagram.

Die Messbuchsen (9 und 10) befinden sich auf dem Datenbus und die Messbuchsen (15–17) auf den Zuleitungen zu den Sensoren und Aktoren. Diese Messbuchsen sind entscheidend für Messarbeiten am Fahrzeug, da man dem Prüfenden mehrere Messpunkte auf einer Leitung zur Verfügung stellt. Dadurch kann ein aufgeschalteter Fehler nicht nur diagnostiziert werden, sondern auch lokalisiert werden. Gerade bei Übergangswiderstanden auf Leitungen, insbesondere Datenbusleitungen, welche sich durch das ganze Fahrzeug ziehen, ist es entscheidend bei Reparaturarbeiten die Stelle der Fehlerursache zu finden.The measuring sockets ( 9 and 10 ) are located on the data bus and the test sockets ( 15 - 17 ) on the supply lines to the sensors and actuators. These measuring sockets are crucial for measuring work on the vehicle, since the tester has several measuring points available on one line. As a result, a fault that has been activated can not only be diagnosed but also localized. Especially with contact resistances on lines, in particular data bus lines, which run through the entire vehicle, it is crucial to find the point of the cause of the error during repair work.

Bei der Diagnose am elektrischen System ist oft eine reine Spannungs- oder Strommessung unzureichend. Der Trend in Herstellerreparaturleitfäden geht zu Widerstandsmessungen, da aber zum Beispiel bei einer getrennten Leitung der Prüfstrom nicht zum Sensor (12) fließen kann, fließt er ins Steuergerät (1). Hierbei kann die empfindliche Auswertelektronik im Steuergerät beschädigt werden. Um dies zu verhindern, muss das Steuergerät (1) getrennt werden. Andere Hersteller gehen den Weg, die Stecker des Steuergerätes einfach abzuziehen. Steuergerätestecker sind jedoch mit feinen Sicherungsbügeln versehen, die ein Lösen der Stecker im Betrieb verhindern. Bei häufigem Abziehen, gerade durch Schüler, werden diese Sicherungsbügel beschädigt und der 100% Sitz des Steckers ist nicht mehr gewährleistet. Deshalb wird zwischen Steuergerät und Mess-Panel der Steuergerätetrennschalter (4) integriert.When diagnosing the electrical system, a pure voltage or current measurement is often inadequate. The trend in manufacturer repair guidelines goes to resistance measurements, but since, for example, in a separate line the test current is not the sensor ( 12 ), it flows into the control unit ( 1 ). This can damage the sensitive evaluation electronics in the control unit. To prevent this, the control unit ( 1 ) are separated. Other manufacturers go the way to simply unplug the controller. However, control unit plugs are provided with fine safety clips that prevent loosening of the plug during operation. With frequent removal, especially by students, these catches are damaged and the 100% seat of the plug is no longer guaranteed. Therefore, between the control unit and the measuring panel the control unit disconnect switch ( 4 ) integrated.

Dieser Trennschalter (4) in der 3 besteht aus auf einer Platine aufgelöteten IC-Bausteinen und Doppelwechsler-Relais. Bei der Auslegung des Trennschalters liegt die Anzahl der Kontakte am Steuergerät zugrunde. Mit einem IC-Baustein und 7 Doppelwechsler-Relais können 14 Kontakte getrennt werden. Mit zwei IC-Bausteinen und 14 Relais können somit 28 Schaltkontakte verwirklicht werden. Dies kann bis 1000 Kontakte problemlos fortgesetzt werden. Der IC-Baustein verfügt über eine permanente Spannungsversorgung (18) durch die Fahrzeugbatterie. Der Bedienschalter (19) befindet sich außerhalb des Trennschalters an einer leicht zugänglichen Stelle am Fahrzeug. Der Schalter (19) gibt, wenn geschalten, an den IC-Baustein (20) Plus-Potential weiter, wodurch die Anschlüsse der Doppelwechsler-Relais (K1–7) am IC-Baustein freigegeben werden. Die Relais schalten, die Schaltkontakte öffnen und somit wird das Steuergerät entkoppelt. Da bei aktiven Sensoren (11), zum Beispiel „Hall-Geber”, die gleiche Gefahr der Zerstörung besteht wie bei Steuergeräten, müssen diese ebenfalls elektrisch entkoppelt werden. Dies geschieht durch ein Relais, welches ebenfalls durch den Bedienschalter (19) angesteuert wird.This disconnector ( 4 ) in the 3 consists of IC components soldered on a circuit board and dual changer relays. The design of the disconnector is based on the number of contacts on the control unit. With an IC module and 7 double changer relays 14 contacts can be disconnected. With two IC modules and 14 relays, 28 switching contacts can thus be realized. This can easily continue up to 1000 contacts. The IC module has a permanent power supply ( 18 ) by the vehicle battery. The operating switch ( 19 ) is located outside the circuit breaker in an easily accessible location on the vehicle. The desk ( 19 ) when switched to the IC chip ( 20 ) Plus potential, whereby the connections of the double changer relay (K1-7) are released on the IC chip. The relays switch, the switching contacts open and thus the control unit is decoupled. Because with active sensors ( 11 ), for example, "Hall encoder", the same risk of destruction exists as with control units, these must also be electrically decoupled. This is done by a relay, which also by the operating switch ( 19 ) is driven.

Die Fehlerschaltungen (8) werden nach den Mess-Panels im Kabelbaum integriert. In 2 wird eine Fehlerschaltung für einen Sensor (12) gezeigt. Alle Sensoren, Aktoren und Datenbus-Abschnitt besitzen jeweils eine eigene Fehlerschaltung. Alle Fehlerschaltungsbedienelemente (21, 22, 23, 24, 26, 29) werden in einem Panel integriert. Dieses Fehlerschaltungspanel wird so im Fahrzeug platziert, dass es bei Messarbeiten nicht stört und es abschließbar ist. Somit kann die Lehrkraft einfach Fehler schalten und der Schüler ist nicht in der Lage die Fehlerschaltung zu manipulieren oder Einblick zu nehmen. Der Schalter (21) ist im Ausgangszustand geschlossen und stellt so den Normalzustand des Fahrzeugs dar. Mit den Schaltern (24, 26, 29) kann ein Plus- oder Massepotential bzw. Kurzschluss aufgeschaltet werden. Das Potentiometer, das den Übergangswiderstand simuliert, wird entsprechend des Spannungs- und Strompegels der jeweiligen Leitung dimensioniert. Somit kann das Signal auf der Leitung nicht nur manipuliert werden, sondern auch der Widerstand soweit erhöht werden bis das Signal zusammenbricht und nicht mehr vom Steuergerät erkannt wird. Durch den Schließer (23) wird es zugeschalten. Nachdem der Fehler durch das Lehrpersonal aktiviert wurde, kann dieser durch den Schüler mittels Messmitteln gesucht werden. Der Lehrling hat somit die Möglichkeit an einem realen Fahrzeug zu lernen und eigene Diagnosestrategien zu entwickeln, da er den Fehler nicht nur als solchen erkennen, sondern ihn auch lokalisieren kann.The error circuits ( 8th ) are integrated after the measuring panels in the wiring harness. In 2 is an error circuit for a sensor ( 12 ). All sensors, actuators and data bus section each have their own error circuit. All error-handling controls ( 21 . 22 . 23 . 24 . 26 . 29 ) are integrated in one panel. This fault circuit panel is placed in the vehicle so that it does not interfere with measurement work and it is lockable. Thus, the teacher can easily switch errors and the student is unable to manipulate the error circuit or to take a look. The desk ( 21 ) is closed in the initial state and thus represents the normal state of the vehicle. With the switches ( 24 . 26 . 29 ) can be switched on a positive or ground potential or short circuit. The potentiometer, which simulates the contact resistance, is dimensioned according to the voltage and current level of the respective line. Thus, the signal on the line can not only be manipulated, but also the resistance can be increased until the signal collapses and is no longer recognized by the control unit. By the closer ( 23 ) it is switched on. After the error has been activated by the teaching staff, it can be searched by the student by means of measuring means. The apprentice thus has the opportunity to learn from a real vehicle and to develop his own diagnostic strategies, since he not only recognizes the error as such, but can also localize it.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4228798 C2 [0003]
DE 202007000025 U1 [0004]
EP 1040493 B1 [0005]

Claims

A measuring model integrated in the electrical system of a production vehicle with electrical fault circuits ( 8th ), electrical control unit disconnector ( 4 ) as Steueretretretrossmöglichkeit, measuring panels ( 5 . 6 . 7 ), Measuring sockets ( 9 . 10 ) and component disconnectors ( 14 ). All components are integrated into the vehicle's existing capacity without affecting the overall function of the vehicle and the overall visual impression.

Error circuit ( 8th ) according to claim 1 is characterized in that: a. it is switched by hand b. Each fault can be switched individually for each integrated electrical component. c. the fault of an interruption by means of a switch ( 21 ) is simulated. d. the simulation of a contact resistance by a switchable potentiometer ( 22 ), which by means of switch ( 23 ) is activated. e. by means of a switch ( 24 ) Positive potential ( 25 ) can be switched. f. by means of a switch ( 26 ) Ground potential ( 27 ) can be switched. G. a short circuit ( 28 ) between two lines by means of a switch ( 29 ) can be switched. H. every single fault circuit ( 8th ) is firmly integrated into the line of the vehicle. i. All controls are integrated into a panel which is lockable.

Control unit disconnector ( 4 ) according to claim 1 is characterized in that: a. no mechanical intervention on the control unit plug takes place. b. the switch can disconnect any number of lines. The number of separable lines is determined by the structural design of the switch circuit ( 2 ). Thus, with an additional IC component ( 20 ) and 7 double changer relays always 14 more lines are disconnected. c. the circuit in the switch of at least one IC module ( 20 ), which controls 7 dual-relay (K1-K7) relays that together disconnect 14 lines. d. he via an external power supply ( 18 ) and control switch ( 19 ). e. a complete electrical separation takes place, whereby the condition for a safe resistance measurement of the wiring harness is created. f. the circuit breaker is not visible from the outside and is firmly integrated into the vehicle wiring harness. G. it can be combined with other control unit disconnectors and all switches of the combination with only one external control switch ( 19 ).

Measuring panel ( 5 . 6 . 7 ) according to claim 1 is characterized in that: a. it all measuring points of a control unit ( 1 . 2 or 3 ) or a functional group. b. it is integrated at the point in the vehicle where the control unit ( 1 . 2 or 3 ) or the functional group or the point at which it is measured in real workshop operation. c. it firmly into the vehicle wiring harness between the controller disconnect switch ( 4 ) and the error circuit ( 8th ) is integrated. d. it is easily accessible for electrical measurement.

Measuring socket ( 9 or 10 ) according to claim 1 is characterized in that: a. their line tap is chosen so that with a resistance measurement between the measuring panel ( 5 . 6 or 7 ) according to claim 4 and test socket ( 9 or 10 ) or between two test sockets ( 9 and 10 ) a specified line section can be tested. b. it is firmly integrated in the vehicle. c. the line tap between two controllers ( 1 . 2 . 3 ) or between the measuring panel ( 5 . 6 . 7 ) according to claim 4 and a sensor ( 11 . 12 ) or actuator ( 13 ) is located. d. it is easily accessible for measuring.

Component disconnector ( 14 ) according to claim 1 is characterized in that: a. it is integrated in front of active sensors, such as "Hall sensors", which could be damaged by a resistance measurement. b. it is firmly integrated in the wiring harness of the vehicle. c. he through the control switch ( 19 ) of the control unit disconnector ( 4 ) can be switched according to claim 3.