DE3604875A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen der elektrischen ladeeinrichtung insbesondere von kraftfahrzeugen, die einen generator und eine batterie umfasst - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum pruefen der elektrischen ladeeinrichtung insbesondere von kraftfahrzeugen, die einen generator und eine batterie umfasst

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Prüfen der elektrischen Ladeeinrichtung insbe­ sondere von Kraftfahrzeugen, die einen Generator und eine Batterie umfaßt.
Ein vor allem bei Kraftfahrzeugen in der kalten Jahres­ zeit häufig auftretendes Problem sind Startschwierig­ keiten infolge unzureichender Batterieleistung. Dabei ist aber in vielen Fällen die Batterie selbst gar nicht die Fehlerursache, sondern z. B. der Generator oder die elektrische Verbindung zwischen Generator und Batterie, wodurch diese unzureichend nachgeladen wird. Erfahrungen aus der Praxis belegen, daß gerade Kabelfehler, soweit es sich nicht um eine völlige Unterbrechung handelt, sehr schwer auffindbar sind. Häufig werden sie erst nach einem zeit- und kostenaufwendigen Auswechseln von Gene­ rator und/oder Batterie erkannt, wenn sich herausstellt, daß diese Maßnahmen erfolglos bleiben. Zu dem Zeit- und Kostenaufwand kommt der Verdruß und Ärger der Kunden, die hierdurch leicht zu Zweifeln an der fachlichen Qua­ lität der aufgesuchten Werkstatt kommen und unter Um­ ständen abwandern.
Aus der DE-AS 20 09 033 ist zwar ein Verfahren und eine Einrichtung zum Analysieren der Lade- und Starteinrich­ tung eines Fahrzeuges bekannt, doch liefern diese gerade auf Kabelfehler keine zuverlässigen Hinweise. Die bei diesem Analyseverfahren benötigten Kabel werden sämtlich an die Batterie angeschlossen und das Verfahren erlaubt eine Messung der Kapazität der Batterie, des Stromver­ brauches des Anlassers, des Ausgangsstromes des Genera­ tors - soweit dieser überhaupt an der Batterie ankommt, der Einstellung der Spannung des Spannungsreglers und der Bedingungen des Generators, d. h. das Vorhandensein von Wechselspannungsanteilen in dessen Ausgangsspannung. Verluste in Kabeln zwischen Generator und Batterie in­ folge von Leitfähigkeitsverminderungen durch Quer­ schnittsverminderung oder andere Ursachen können hierbei nicht von mangelnder Leistungsabgabe des Generators unterschieden werden.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die aufgeführten Nachteile vermeidet und das insbesondere eine zuverläs­ sige und eindeutige Zuordnung von Fehlern in elektri­ schen Ladeeinrichtungen zu einem der infrage kommenden Teile, im wesentlichen Generator, Batterie und die zwi­ schen diesen bestehenden elektrischen Verbindungen, erlaubt. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens angegeben werden, die eine einfache und sichere Handhabung gewährleistet und auch von weni­ ger qualifizierten Personen fehlerfrei zu bedienen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, daß bei einer konstanten, zur Stromerzeugung ausreichenden Drehzahl des Generators die positive und/oder die nega­ tive elektrische Verbindung vom Generator zur Batterie unter jeweiliger Messung des vom Generator zur Batterie fließenden Stromes wahlweise über die vorhandenen Strom­ wege oder über die vorhandenen Stromwege ersetzende oder parallel zu diesen verlaufende, zur Prüfung angebrachte Leitungen eines ausreichend groß dimensionierten, Span­ nungsabfälle vermeidenden Leitungsquerschnittes herge­ stellt wird.
Durch die wechselnde Führung des Stromflusses vom Gene­ rator zur Batterie unter gleichzeitiger Strommessung läßt sich eindeutig feststellen, ob in den elektrischen Verbindungen zwischen Generator und Batterie Störungen vorliegen. Diese äußern sich dadurch, daß bei Stromfüh­ rung über die vorhandenen Verbindungen ein geringerer Strom gemessen wird, als bei Führung über die ersatz­ weise oder parallel verlaufende, für die Prüfung ange­ brachte Verbindung. Liegt kein Fehler in der elektri­ schen Verbindung vor, wird bei den verschiedenen Strom­ messungen im wesentlichen dasselbe Meßergebnis abgelesen werden, und die Fehlerursache "Kabelschaden" kann ausge­ schlossen werden. Dabei kann die Prüfung getrennt nach positiver und negativer Verbindung durchgeführt werden, so daß eine sehr schnelle Eingrenzung des Fehlers er­ reicht wird.
Da sich Übergangswiderstände oder Querschnittsverminde­ rungen häufig erst bei hohen Strömen deutlich bemerkbar machen, sind zweckmäßig während der Prüfung möglichst viele elektrische Verbraucher eingeschaltet. Hiermit werden realistische Prüfungsbedingungen geschaffen, wie sie insbesondere in der kalten Jahreszeit z. B. für viele Kraftfahrzeuge im täglichen Einsatz auftreten.
Der zweite Teil der Aufgabenstellung wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, die folgende Teile aufweist:
ein Kabel P i zum Anschluß an die positive Klemme des Generators G,
ein Kabel P a zum Anschluß an das von der positiven Klemme des Generators G getrennte, vorhandene Batterie­ ladekabel L,
ein Kabel P p zum unmittelbaren Anschluß an den positiven Pol der Batterie B,
einen das Kabel P i wahlweise mit dem Kabel P a und dem Kabel P p elektrisch verbindenden Umschalter S 1 und ein in das Kabel P i eingeschaltetes Amperemeter A, sowie durch
ein Kabel M i zum Anschluß an die negative Klemme des Generators G,
ein Kabel M a zum unmittelbaren Anschluß an den negativen Pol der Batterie B und
einen das Kabel M i und das Kabel M a wahlweise miteinan­ der verbindenden und trennenden Schalter S 2, wobei alle Kabel der Vorrichtung einen Spannungsabfälle vermeiden­ den, hinreichend großen Leitungsquerschnitt aufweisen.
Mit der Vorrichtung, bestehend aus den aufgeführten und in der angegebenen Weise angeschlossenen und miteinander verschaltbaren Kabeln sowie den entsprechenden Schaltern und dem Meßgerät, ist es möglich, eine Prüfung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem geringen Aufwand an Zeit und Fachkenntnissen durchzuführen.
Ergänzend kann die Vorrichtung auch noch ein Voltmeter für Spannungsmessungen aufweisen, welches zweckmäßig zwischen das Kabel M a und das Kabel P p geschaltet ist. Vorteilhaft kann somit je nach Stellung des Schalters S 1 und des Schalters S 2 bei stehendem Fahrzeugmotor die Leerlaufspannung der Batterie, während des Startvorgan­ ges der Spannungsabfall der Batterie und bei laufendem Motor die vom Generator abgegebene und die an der Batte­ rie ankommende Spannung gemessen werden.
Weiterhin kann die Vorrichtung ein an die Klemme D + des Generators G anzuschließendes Kabel K aufweisen, welches über eine Ladekontroll-Leuchte LK mit dem Kabel P p verbunden ist. Durch diese zusätzlichen Teile kann die Funktion der Ladekontroll-Leuchte des geprüften Fahr­ zeuges getestet werden.
Für den praktischen Einsatz ist die Vorrichtung zweck­ mäßig so ausgeführt, daß das Amperemeter A, das Voltme­ ter V, die Ladekontroll-Leuchte LK, der Schalter S 1 und der Schalter S 2 von außen sichtbar bzw. betätigbar in einem tragbaren Gehäuse TG angeordnet sind, und daß die Kabel P i , P a , P p , M i und M a in ausreichender Länge aus dem Gehäuse TG herausgeführt sind. Die Vorrichtung ist damit immer einsatzbereit und gegen äußere Einflüsse gut geschützt.
Über die bisher genannten Teile hinaus kann die Vorrich­ tung noch mit einer oder mehreren Verpolungsschutz- Dioden und/oder mit einer Leuchtdiode zur Polaritätsan­ zeige ausgestattet sein, um die Handhabung noch weiter zu vereinfachen und gegen Fehler zu sichern. Die Enden der aus der Vorrichtung herausgeführten Kabel sind zweckmäßig mit geeigneten Anschlüssen versehen, z. B. die an die Batterie anzuschließenden Kabel P p und M a mit Polzangen, die an den Generator G und das von diesem abgenommene Batterie-Ladekabel L anzuschließenden Kabel P a , M i und P i mit kompatiblen Steckanschlüssen. Anstelle der Schalter können wegen der hohen Ströme (bis an 100 Ampere) auch elektromagnetische Relais vorgesehen wer­ den.
Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung, deren Anschluß an die elektrische Ladeeinrichtung eines Fahrzeuges sowie der Ablauf des Verfahrens werden im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Vorrichtung und der für das Verständnis erforderlichen Teile einer elektrischen Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeuges.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, besteht das darge­ stellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung aus einem Amperemeter A, einem Voltmeter V, einer Ladekontroll- Leuchte LK, zwei Schaltern S 1 und S 2 sowie die Vorrich­ tung mit der Ladeeinrichtung verbindenden Kabeln P i , P a , P p , M i , M a und K. Die einzelnen Teile der Vorrichtung sind in einem Gehäuse TG angeordnet, das durch die gestrichelte Linie in der Figur angedeutet ist, und aus welchem die aufgeführten Kabel in ausreichender Länge herausgeführt sind.
Die elektrische Funktion der Vorrichtung bzw. der Ablauf des Verfahrens werden im folgenden erläutert:
Das vorhandene Batterie-Ladekabel L wird mit seinem Anschluß A 1 von der positiven Klemme des Generators G getrennt und mit dem Ende des Kabels P a der Vorrichtung verbunden. Anstelle des Kabels L wird das Ende des Kabels P i mit der positiven Klemme des Generators G verbunden. Die Enden der Kabel P p und M a werden mit dem positiven Pol bzw. dem negativen Pol der Batterie B verbunden. An die Klemme D + des Generators G wird das Ende des Kabels K und an die negative Klemme des Genera­ tors das Ende des Kabels M i angeschlossen. Innerhalb der Vorrichtung bzw. innerhalb des Gehäuses TG ist in die Leitung P i das Amperemeter A eingeschaltet. Über den Schalter S 1 ist das Kabel P i wahlweise mit dem Kabel P a und dem Kabel P p elektrisch verbindbar. Hierdurch wird erreicht, daß die elektrische Verbindung zwischen der positiven Klemme des Generators G und dem +-Pol der Batterie B je nach Stellung des Schalters S 1 einmal über das Kabel P a und das vorhandene Ladekabel L und einmal über das Kabel P p unter Umgehung des Ladekabels L herge­ stellt wird. In der dargestellten Position des Schalters S 1 und bei laufendem Generator zeigt nun das Amperemeter den vom Generator G über das Ladekabel L zur Batterie B fließenden Strom an. Nach Umschalten des Schalters S 1 in die gestrichelt dargestellte zweite Schaltposition zeigt das Amperemeter bei ansonsten unveränderten Bedingungen den vom Generator G über das Kabel P p zur Batterie B fließenden Strom an. Ergeben sich bei dieser Messung signifikante Unterschiede in der Anzeige des Ampereme­ ters, so spricht dies für einen Fehler im Kabel L.
Eine zweite Fehlermöglichkeit besteht in einer mangeln­ den Masseverbindung der negativen Klemme des Generators G. Da die Masseverbindung von Generatoren häufig über die Befestigung an der Fahrzeugkarosserie oder an son­ stigen leitenden Teilen des Fahrzeuges erfolgt, bietet sich hier eine Parallelschaltung einer Prüfverbindung an. Diese erfolgt im dargestellten Beispiel der Vorrich­ tung über das Kabel M i an der negativen Klemme des Generators G und das Kabel M a , das mit dem negativen Pol der Batterie B verbunden ist. Innerhalb der Vorrichtung sind die beiden Kabel M i und M a über den Schalter S 2 wahlweise miteinander verbindbar und voneinander trenn­ bar. In der in der Figur dargestellten Grundstellung des Schalters S 2 sind die beiden Kabel M i und M a voneinander getrennt, d. h. die negative elektrische Verbindung des Generators G mit der Batterie B erfolgt über die vorhan­ dene Masseverbindung M. Der fließende Strom wird auch in diesem Fall - unabhängig von der Stellung des Schalters S 1 - von dem Amperemeter A angezeigt. Nach Umschalten des Schalters S 2 in die geschlossene Stellung, in der Figur gestrichelt dargestellt, d. h. nach Verbindung der Kabel M i und M a miteinander, erfolgt eine Masseverbin­ dung der negativen Klemme des Generators G mit der Batterie B parallel zur vorhandenen Masseverbindung M. Zeigen sich nach dem Umschalten des Schalters S 2 bei ansonsten unveränderten Bedingungen deutliche Unter­ schiede in der Anzeige des Amperemeters A, so deutet dies auf eine mangelhafte Masseverbindung des Generators G hin.
Weiterhin enthält die Vorrichtunq das Voltmeter V, das innerhalb der Vorrichtung zwischen die Kabel M a und P p geschaltet ist. Bei den gezeigten Schalterstellungen der Schalter S 1 und S 2 zeigt das Voltmeter V bei stillste­ hendem Generator G die Leerlaufspannung der Batterie B und bei stromerzeugendem Generator G die von dort an der Batterie B ankommende Ladespannung an. Nach Betätigung beider Schalter S 1 und S 2 wird vom Voltmeter V unmittel­ bar die vom Generator G abgegebene Spannung angezeigt. Durch einzelne Betätigung des Schalters S 1 oder des Schalters S 2 kann der Spannungsabfall über dem Ladekabel L oder der vorhandenen Masseverbindung M einzeln be­ stimmt werden.
Schließlich weist das dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung noch die Ladekontroll-Leuchte LK auf, die einerseits über das Kabel K mit der Klemme D + des Generators G und andererseits mit dem Kabel P p verbunden ist. Hierdurch kann festgestellt werden, ob ein Defekt der im Fahrzeug vorhandenen Ladekontroll-Leuchte vor­ liegt.
Wie aus der Zeichnung und derzugehörigen Beschreibung zu entnehmen ist, können sämtliche Messungen nach dem An­ schluß der erforderlichen Kabel allein durch Verändern der Stellungen der Schalter S 1 und S 2 vorgenommen wer­ den. Änderungen der Anschlußpunkte sind nicht erforder­ lich. Amperemeter A und Voltmeter V können im Gegensatz zur dargestellten Ausführung der Vorrichtung auch als separate Meßgeräte in das Verfahren integriert sein, ohne daß sich das Meßverfahren bzw. die Vorrichtung dadurch grundsätzlich verändern.

Claims (6)

1. Verfahren zum Prüfen der elektrischen Ladeeinrichtung insbesondere von Kraftfahrzeugen, die einen Generator und eine Batterie umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer konstanten, zur Stromerzeugung ausreichenden Drehzahl des Generators die positive und/oder die negative elektrische Ver­ bindung vom Generator zur Batterie unter jeweiliger Messung des vom Generator zur Batterie fließenden Stromes wahlweise über die vorhandenen Stromwege oder über die vorhandenen Stromwege ersetzende oder paral­ lel zu diesen verlaufende, zur Prüfung angebrachte Leitungen eines ausreichend groß dimensionierten, Spannungsabfälle vermeidenden Leitungsquerschnittes hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Prüfung möglichst viele elektrische Verbraucher eingeschaltet sind.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
  • - ein Kabel P i zum Anschluß an die positive Klemme des Generators G,
  • - ein Kabel P a zum Anschluß an das von der positiven Klemme des Generators G getrennte, vorhandene Bat­ terieladekabel L,
  • - ein Kabel P p zum unmittelbaren Anschluß an den positiven Pol der Batterie B,
  • - einen das Kabel P i wahlweise mit dem Kabel P a und dem Kabel P p elektrisch verbindenden Umschalter S 1 und
  • - ein in das Kabel P i eingeschaltetes Amperemeter A, sowie durch
  • - ein Kabel M i zum Anschluß an die negative Klemme des Generators G,
  • - ein Kabel M a zum unmittelbaren Anschluß an den negativen Pol der Batterie B und
  • - einen das Kabel M i und das Kabel M a wahlweise miteinander verbindenden und trennenden Schalter S 2, wobei alle Kabel der Vorrichtung einen Span­ nungsabfälle vermeidenden, hinreichend großen Lei­ tungsquerschnitt aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein zwischen das Kabel M a und das Kabel P p geschaltetes Voltmeter V.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeich­ net durch ein an die Klemme D + des Generators G anzuschließendes Kabel K, welches über eine Ladekon­ troll-Leuchte LK mit dem Kabel P p verbunden ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Amperemeter A, das Voltmeter V, die Ladekontroll-Leuchte LK, der Schalter S 1 und der Schalter S 2 von außen sichtbar bzw. betätigbar in einem tragbaren Gehäuse TG angeordnet sind, und daß die Kabel P i , P a , P p , M i und M a in ausreichender Länge aus dem Gehäuse TG herausgeführt sind.
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