DE4401553C2 - Prüfstand zur technischen Überwachung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur technischen Überwachung von Fahrzeu­ gen.

Bei TÜV-Stationen werden in der Praxis viele Prüfstände eingesetzt, bei denen so­ wohl die Steuerelektronik für die Prüfmechanik als auch die Auswerteelektronik zur Meßwertverarbeitung getrennt von der Prüfmechanik und den Sensoren unterge­ bracht sind. Der Verkabelungsaufwand bekannter Prüfstände ist dementsprechend hoch. Außerdem ist der Aufbau herkömmlicher Prüfstände in der Regel für einen be­ stimmten Test und für bestimmte Fahrzeugtypen - also bspw. PKW's oder LKW's - ausgelegt. Das Umrüsten eines herkömmlichen Prüfstandes für eine andere Testart ist oftmals relativ aufwendig.

Aus der ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 95 (1993) 2, S. 90-96 ist die digitale Regelung und Überwachung von Kraftfahrzeugaktoren, d. h. von Aktoren, die Steuer- und Regelfunktionen am Antriebsstrang und Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs über­ nehmen bekannt. Dabei handelt es sich um ein Stellsystem als Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, welches direkt die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeugs beein­ flußt. Dabei werden insbesondere die Betriebsbedingungen, wie z. B. die Außentem­ peratur, die Straßenverhältnisse, etc., berücksichtigt. Die Diagnose- und Notlaufei­ genschaften des bekannten Stellsystems sind in diesem Zusammenhang zu sehen. Aufgrund der Prozeßidentifikation und Ermittlung interner Zustandsgrößen, bspw. des Fahrzeugantriebs, wird auf der Rechnerebene eine "Diagnose" erstellt, die wie­ derum bei der Adaption der Regelung und Steuerung des entsprechenden Prozes­ ses berücksichtigt wird. Das bekannte Stellsystem dient also nicht zur technischen Überwachung von Fahrzeugen in dem Sinne, daß die technische Funktionsfähigkeit des Fahrzeugs auf einem Prüfstand getestet wird, sondern umfaßt eine Prozeßüber­ wachung zur Regelung des Prozesses bzw. zur Ermittlung der Stellgrößen.

Auch aus atp 8/93, S 450-460 ist für sich gesehen die Verwendung von Sensor­ /Aktor-Bussen im Automobilbereich bekannt. Aus Bosch Technische Berichte 1990, Heft 52, S. 30-41 ist - ebenfalls für sich gesehen - der Einsatz intelligenter Sensoren bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand der ein­ gangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß er sich zur tech­ nischen Überwachung von Fahrzeugen eignet, wobei auf einfache Weise unter­ schiedliche Testarten realisierbar sind. Außerdem sollen der Verkabelungsaufwand und die Herstellungskosten möglichst gering gehalten werden.

Der erfindungsgemäße Prüfstand löst die voranstehende Aufgabe durch die Merk­ male des Patentanspruches 1. Danach ist der Prüfstand mit einer - mindestens ei­ nen Aktor umfassenden - Prüfmechanik, mit einer Steuerelektronik für die Prüfme­ chanik, mit Sensoren zur Meßwerterfassung und mit einer Auswerteelektronik aus­ gestattet. Die Prüfmechanik, die Steuerelektronik, die Sensoren und die Auswer­ teelektronik bilden eine autonom arbeitende funktionelle Einheit mit mindestens einer gemeinsamen definierten seriellen Schnittstelle und einer gemeinsamen integrierten Stromversorgung, wobei die funktionelle Einheit mindestens einen Mikroprozessor für die Steuerelektronik und die Auswerteelektronik umfaßt. Dem Mikroprozessor stehen Kalibrierdaten zur Verfügung. Der Mikroprozessor dient zur Eingabeüberwa­ chung, so daß Fehler in der Funktionsweise und Meßwertauswertung erkannt wer­ den.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß auch im Bereich von TÜV-Sta­ tionen Prüfstände zur Anwendung kommen können, die eine autonom arbeitende funktionelle Einheit bilden. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die einzel­ nen Bestandteile eines Prüfstandes zusammenzufassen und mit einer gemeinsa­ men, definierten seriellen Schnittstelle und einer gemeinsamen, integrierten Strom­ versorgung zu versehen. Der Prüfstand umfaßt also die gesamte Aktorik, wie z. B. Elektromotoren und Leistungsbremsen. Außerdem sind sämtliche Sensoren, wie z. B. Kraftaufnehmer, Näherungsschalter, Drehzahlsensoren oder optische Sensoren in den Prüfstand eingebaut. Erfindungsgemäß ist nun auch die Elektronik, nämlich die Steuerelektronik für die Prüfmechanik und die Auswerteelektronik zur Meßwertver­ arbeitung im Prüfstand, z. B. in dem derzeit verwendeten Klemmkasten, angeordnet. Die von den Sensoren erfaßten Meßwerte werden also direkt im Prüfstand von der Auswerteelektronik verarbeitet und an der seriellen Schnittstelle bereitgestellt, an die bspw. ein Personalcomputer PC zur weiteren Auswertung der Meßwerte ange­ schlossen werden kann. Umgekehrt kann über die serielle Schnittstelle und die in den Prüfstand integrierte Steuerelektronik die Aktorik beeinflußt werden. Erfindungs­ gemäß ist außerdem erkannt worden, daß der Prüfstand über die serielle Schnitt­ stelle bzw. über einen angeschlossenen PC auch einfach für verschiedenste Testar­ ten ausgelegt werden kann bzw. zwischen verschiedenen Betriebsmodi gewählt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Prüfstands als autonom arbeitende funktionelle Einheit mit einer gemeinsamen, definierten seriellen Schnitt­ stelle und einer gemeinsamen, integrierten Stromversorgung wird der Verkabelungs­ aufwand im Bereich der TÜV-Stationen minimiert.

Die funktionelle Einheit des Prüfstands einen Mikroprozessor für die Steuerelektronik und die Auswerteelektronik. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Mikroprozessor mindestens einen Parameterspeicher aufweist. Dabei kann es sich entweder um ein ROM oder ein RAM handeln. In diesem Parameterspeicher können bspw. Kalibrier­ daten für die Sensoren abgespeichert sein. Auf diese Weise können unterschiedliche Randbedingungen für die durchzuführende Prüfung berücksichtigt werden. In dem Parameterspeicher können aber auch Steuerdaten für die Steuerelektronik abge­ speichert sein, so daß bspw. einfach zwischen zwei Testmodi umgeschaltet werden kann.

Erfindungsgemäß dient der Mikroprozessor zur Eigenüberwachung, d. h. zur Feh­ lererkennung in der Funktionsweise oder auch in der Meßwertauswertung des Prüf­ standes.

Für die Ausgestaltung der seriellen Schnittstelle des erfindungsgemäßen Prüfstands gibt es mehrere Möglichkeiten. Besonders vorteilhaft und günstig bezüglich der Her­ stellungskosten ist es, wenn eine marktübliche Feldbus-Schnittstelle verwendet wird, wie bspw. eine Schnittstelle vom Typ RS-485 oder RS-232. Als serielle Schnittstelle kommt auch ein CAN-Bus in Frage.

Neben der externen seriellen Schnittstelle kann der Prüfstand auch mit einer internen Schnittstelle zum Anschluß von Bedien-, Anzeige- und Druckelementen versehen sein. Dadurch kann der Prüfstand entweder im Verbund über die serielle Schnittstelle oder auch als Einzelgerät über die interne Schnittstelle betrieben werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, der Prüfstand entweder über die serielle Schnittstelle oder über die interne Schnittstelle mit Hilfe einer Fernbedienung zu aktivieren.

Die Stromversorgung des erfindungsgemäßen Prüfstands kann in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. So besteht die Möglichkeit, als Stromversorgung einen Ge­ nerator oder eine Batterie vorzusehen, so daß der Prüfstand unabhängig vom Netz betrieben werden kann. In vorteilhafter Weise verfügt die interne Stromversorgung der einzelnen Komponenten des Prüfstands aber über einen gemeinsamen Anschluß zum Versorgungsnetz. Dann werden also sowohl die Prüfmechanik als auch die üb­ rigen Komponenten, die die funktionelle Einheit bilden, vom Netz mit Strom versorgt.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüfstands umfaßt die Prüfme­ chanik neben der Aktorik auch eine Leistungselektronik, die zusammen mit der Akto­ rik ebenfalls Bestandteil der funktionellen Einheit ist. Aus Sicherheitsgründen und zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ist es vorteilhaft, wenn die serielle Schnittstelle des erfindungsgemäßen Prüfstands von den übrigen Bestandteilen des Prüfstands gal­ vanisch getrennt ist.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol­ gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.

Die einzige Figur zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Prüfstands.

Der in der einzigen Figur schematisch dargestellte Prüfstand 1 bildet erfindungsge­ mäß eine autonom arbeitende funktionelle Einheit 1. Diese umfaßt eine Prüfmecha­ nik, die im hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus mehreren Aktoren 2 und einer Leistungselektronik 3 besteht. Des weiteren umfaßt die funktionelle Einheit 1 eine Steuerelektronik 4 für die Prüfmechanik, Sensoren 5 zur Meßwerterfassung und eine Auswerteelektronik 6. Der eine funktionelle Einheit 1 bildende Prüfstand 1 ist mit ei­ ner für alle Komponenten der funktionellen Einheit 1 gemeinsamen, definierten seri­ ellen Schnittstelle 7 versehen und weist eine für alle Komponenten der funktionellen Einheit 1 gemeinsame, in die funktionelle Einheit 1 integrierte Stromversorgung 8 auf. Die Stromversorgung 8 verfügt über einen Anschluß 9 an ein Versorgungsnetz. Über diesen Anschluß 9 und die Stromversorgung 8 wird also jeder Komponente der funktionellen Einheit 1 mit dem für Sie erforderlichen Strom gespeist. Dies ist durch die beiden von der Stromversorgung 8 ausgehenden Pfeile angedeutet.

Der hier dargestellte Prüfstand verfügt über einen Mikroprozessor 10, der sowohl Funktionen der Steuerelektronik 4 als auch der Auswertelektronik 6 erfüllt. Die Steu­ erelektronik 4 und die Auswerteelektronik 6 sind daher zusammengefaßt dargestellt. Der Mikroprozessor 10 weist zwei Parameterspeicher 11 auf, nämlich ein ROM und ein RAM. In diesen Parameterspeichern 11 können sowohl Kalibrierdaten für die Sensosren 5 gespeichert sein als auch Steuerdaten für die Steuerelektronik 4. Die Steuerelektronik 4 beeinflußt über die Leistungselektronik 3 die Aktoren 2, was über die Pfeile zwischen der Steuerelektronik 4 und der Leistungselektronik 3 sowie der Leistungselektronik 3 und den Aktoren 2 angedeutet ist. Die von den Sensoren 5 er­ faßten Meßwerte werden an die Auswerteelektronik 4 übermittelt, was durch den Pfeil zwischen den Sensoren 5 und der Auswerteelektronik 4 angedeutet ist. Die Auswerteelektronik wird in der Regel lediglich eine Vorverarbeitung der Meßwerte vornehmen, indem die Meßwerte bspw. kalibriert werden.

Der Mikroprozessor 10 kann neben Funktionen der Steuerelektronik 4 und der Aus­ werteelektronik 6 auch zur Eigenüberwachung des Prüfstands 1 dienen und Fehler in der Funktionsweise der einzelnen Komponenten des Prüfstands und bspw. der Meßwertauswertung erkennen, so daß das Bedienpersonal des Prüfstands entspre­ chende Maßnahmen treffen kann.

Die serielle Schnittstelle 7 des Prüfstands ist in dem hier dargestellten Ausführungs­ beispiel als marktübliche Feldbus-Schnittstelle ausgeführt, so daß ein PC zur weite­ ren Auswertung der erfaßten Meßwerte angeschlossen werden kann. Ein solcher PC kann außerdem zur Beeinflussung der Aktoren 2 über die Steuerelektronik 4 und die Leistungselektronik 3 verwendet werden. Ein immer gleiches Grundmodul kann auf diese Weise, d. h. über einen angeschlossenen PC, für unterschiedliche Anwendun­ gen eingesetzt werden.

Die serielle Schnittstelle 7 kann allerdings auch über eine Fernbedienung angesteu­ ert werden. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die serielle Schnittstelle in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus Sicherheitsgründen von den übrigen Bestandteilen der funktionellen Einheit 1 galvanisch getrennt ist.

Bezüglich weiterer in der einzigen Figur nicht dargestellter Merkmale wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.

Abschließend sei hervorgehoben, daß die erfindungsgemäße Lehre durch das vor­ anstehende Ausführungsbeispiel lediglich erläutert, jedoch keinesfalls eingeschränkt ist. Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich außerdem nicht nur in Prüfständen zur technischen Überwachung von Fahrzeugen realisieren, sondern auch in Prüfstän­ den, die zur technischen Überwachung von Anlagen oder Gebrauchsgegenständen, wie bspw. Sitzmöbeln, dienen.

Claims (11)

1. Prüfstand zur technischen Überwachung von Fahrzeugen, mit einer - minde­ stens einen Aktor (2) umfassenden - Prüfmechanik, mit einer Steuerelektronik (4) für die Prüfmechanik, mit Sensoren (5) zur Meßwerterfassung und mit einer Auswer­ teelektronik (6), wobei die Prüfmechanik, die Steuerelektronik (4), die Sensoren (5) und die Auswerteelektronik (6) eine autonom arbeitende funktionelle Einheit (1) bil­ den, mit mindestens einer gemeinsam definierten seriellen Schnittstelle (7) und einer gemeinsamen, integrierten Stromversorgung (8), wobei die funktionelle Einheit (1) mindestens einen Mikroprozessor (10) für die Steuerelektronik (4) und die Auswer­ teelektronik (6) umfaßt, und wobei dem Mikroprozessor (10) Kalibrierdaten zur Ver­ fügung stehen und der Mikroprozessor (10) zur Eingabeüberwachung dient, so daß Fehler in der Funktionsweise und Meßwertauswertung erkannt werden.

2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (10) mindestens einen Parameterspeicher (11) aufweist.

3. Prüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Parameter­ speicher (11) die Kalibrierdaten für die Sensoren (5) abgespeichert sind.

4. Prüfstand nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Para­ meterspeicher (11) Steuerdaten für die Steuerelektronik (4) abgespeichert sind.

5. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die serielle Schnittstelle (7) eine Feldbus-Schnittstelle, vorzugsweise vom Typ RS-485, vom Typ RS-232 oder ein CAN-Bus, ist.

6. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sensoren (5) erfaßten Meßwerte - ggf. in verarbeiteter Form - an der seriel­ len Schnittstelle (7) anliegen und daß an die serielle Schnittstelle (7) ein Personal­ computer (PC) zur weiteren Auswertung der Meßwerte angeschlossen ist.

7. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionelle Einheit (1) mindestens eine interne Schnittstelle zum Anschluß von Be­ dien-, Anzeige- und Druckelementen aufweist.

8. Prüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fernbedienung über die serielle Schnittstelle (7) oder die interne Schnittstelle vorgesehen ist.

9. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung (8) über einen Anschluß (9) mit dem Netz verbindbar ist.

10. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfmechanik eine Leistungselektronik (3) umfaßt und daß die Leistungselektronik (3) ebenfalls Bestandteil der funktionellen Einheit (1) ist.

11. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die serielle Schnittstelle (7) von den übrigen Bestandteilen galvanisch getrennt ist.