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Die
vorliegende Erfindung betrifft sowohl ein Verfahren als auch eine
Vorrichtung zur Überprüfung von
Komponenten eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs,
die bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs in mehreren Fertigungsstationen
montiert werden, wobei das Kraftfahrzeug während der Montage mit einem
Fördermittel
verbunden ist und mit dem Fördermittel
von Fertigungsstation zu Fertigungsstation befördert wird, und wobei während dessen
die Überprüfung durch
Erfassen und Auswerten eines Zeitverlaufs eines von einer Quelle
elektrischer Energie bereitgestellten Versorgungsstroms in einer zentralen,
Ströme
sämtlicher
Komponenten leitenden Stromleitung erfolgt.
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Moderne
Kraftfahrzeuge besitzen eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen
Bauteilen. In der Produktion dieser Kraftfahrzeuge muss das Vorhandensein
und die korrekte Funktion all dieser Verbraucher sichergestellt
werden. Ein Teil der Bauteile ist selbstdiagnosefähig, d.
h. sie erzeugen bei Nichtvorhandensein oder Defekten einen Eintrag
in einen Fehlerspeicher.
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Nicht
selbstdiagnosefähige
Bauteile, wie z. B. Fensterheber, Schiebedach, Zigarettenanzünder, müssen auf
eine andere Art und Weise getestet werden. Zur Überprüfung dieser elektrischen und
elektronischen Bauteile wird bei vielen Kraftfahrzeugherstellern
und Zulieferern das Messsystem ECOS verwendet. ECOS steht für Electrical
Check Out System. Dabei wird der durch den Verbraucher fließende Strom
gemessen und beurteilt, wobei das Messergebnis in der Art ausgewertet
wird, das heißt,
es wird mit vorbestimmten Sollwerten verglichen und der Verbraucher
als in Ordnung oder nicht in Ordnung bzw. vorhanden (= korrekt eingebaut)
oder nicht vorhanden (= nicht eingebaut) beurteilt.
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Damit
ist es möglich,
auch nicht zur On Board Diagnose fähige Komponenten sicher zu
prüfen.
Das eingangs genannte Verfahren und die eingangs genannte Vorrichtung
stellen jeweils Ausgestaltungen eines solchen ECOS dar. Dazu wird
der Strom an einem zentralen Punkt, meist in nächster Nähe zur Batterie, aufgenommen.
Bei der bekannten ECOS-Prüfung
wird der Strom, der über
das Pluskabel der Batterie oder einer externen Stromversorgung zum
Fahrzeug fließt,
mit einer induktiven Strommesszange und einem sogenannten ECOS-Messadapter
gemessen, während
der zu prüfende
Verbraucher betätigt
wird. Die induktive Messung hat den Vorteil, dass sie keinen Eingriff
in das zu messende System, insbesondere kein Auftrennen eines Stromkreises
erfordert. Die Messergebnisse werden vom ECOS-Messadapter per Funk
an einen ECOS-Stationsrechner übertragen,
der den Stromverlauf analysiert und die Bewertung durch einen Vergleich
mit vorgegebenen Soll- oder Schwellenwerten vornimmt.
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Bei
Kraftfahrzeugherstellern wird ein solches System beispielsweise
zur Komponentenüberprüfung am
vollständig
montierten Fahrzeug in einer ersten ECOS-Prüfstation
verwendet. Beim Durchlauf eines Fahrzeugprüffeldes, der nach der Montage
stattfindet, kann in einer zweiten ECOS-Station eine zweite Prüfung erfolgen.
Im Prüffeld
werden sämtliche Komponenten
wie Fahrwerk und Scheinwerfer eingestellt und weitere Prüfungen,
zum Beispiel Prüfungen der
On Board Diagnose Systeme durchgeführt. Eine dritte ECOS-Station
wird zum Abschluss des Herstellungsprozesses vor einer Übergabe
des Fahrzeugs an die Vertriebsorganisation durchlaufen.
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Grundsätzlich muss
ein ECOS vergleichsweise kleine und große Stromstärken und Änderungen der Stromstärke sowohl
zeitlich als auch von den Beträgen
der Stromstärken
her auflösen
können.
Die Stromstärken
und deren Änderungen
variieren dabei im Bereich von etwa 20 mA, der einem Ruhestrombedarf
eines Steuergerätes
bzw. Fahrzeugen entspricht, bis zu Werten eines Starterstroms, der
Werte von 600 A erreichen kann.
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Dies
ist mit der genannten induktiven Strommessung prinzipiell möglich, erfordert
aber bei einer Messung von Gleichströmen einen hohen Aufwand. Alle
der Anmelderin bekannten ECOS arbeiten mit induktiven Strommessungen
mit Hilfe von Strommesszangen. Die induktive Messung von Gleichströmen erfordert
einen gewissen Aufwand zu ihrer Durchführung, da sich die Magnetisierung
des Weicheisenkerns von Strommesszangen auf Grund von Remanenzeffekten ändert. Als
Folge werden Absolutwerte von Messergebnissen und damit die Aussagequalität der Prüfung beeinflusst.
Ein Ausschluss dieses unerwünschten
Effektes erfordert einen vergleichsweise aufwendigen Kalibriervorgang
bei der Prüfung
eines Fahrzeugs, um Einflüsse
vorangehender Prüfungen anderer
Fahrzeuge zu eliminieren.
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Die
notwendige Kalibrierung und elektrische Adaption des Messadapters
im Fahrzeug durch einen Techniker nehmen einige Zeit in Anspruch,
was bei einem Produktionsprozess prinzipiell einen Nachteil darstellt.
Bei der bekannten stationsgebundenen ECOS-Prüfung dauern die Vor- und Nachbereitungen
einer jeden der drei ECOS Messungen jeweils mindestens die Auf-
und Abrüstzeit.
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Als
nachteilig wird auch die notwendige interaktive Einbindung des Technikers
betrachtet, da Fehlbedienungen zu Fehlbeurteilungen führen können. Eine
fehlerhafte Kalibrierung kann zum Beispiel zu unnötigen Fehlermeldungen
und damit zu unnötigen
Nacharbeiten am Fahrzeug führen.
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Nachteilig
ist auch, dass sich bei der bekannten ECOS Prüfung lange Reaktionszeiten
zwischen dem Entstehen eines Fehlers und seiner Erkennung ergeben.
Die langen Reaktionszeiten ergeben sich dadurch, dass die bekannten
drei ECOS-Prüfungen in
bestimmten Stationen erst am Ende der Montage stattfinden, wobei
die Gesamtzahl der Fertigungsstationen einer Fertigungslinie zum
Beispiel bei etwa 70 liegt.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe
von Verfahrens- und Vorrichtungsaspekten
eines ECOS, das die genannten Nachteile zumindest verringert.
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Diese
Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die
Erfindung sieht damit eine Erfassung von Abtastwerten des Versorgungsstroms
durch eine Strommessung mit einem Messwiderstand in der Versorgungsleitung vor,
der mit dem Fahrzeug von Fertigungsstation zu Fertigungsstation
befördert
wird.
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Im
Gegensatz zu induktiven, mit Messzangen arbeitenden Erfassungen
von Stromwerten erfordert die Erfindung keine Kalibrierung, da die
bei einer Messung erhaltenen Stromwerte prinzipiell von vorher gemessenen
Stromwerten unabhängig
sind.
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Dadurch
wird wertvolle Zeit (Rüstzeit)
gespart. Ferner werden Fehlbedienungen vermieden, was über eine
Ersparnis unnötiger
Nacharbeiten ebenfalls zur einer Zeitersparnis und Kostenersparnis
führt.
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Der
Wegfall des Einflusses früherer
Messungen auf eine aktuelle Messung erlaubt in Verbindung mit der
Beförderung
des Messwiderstandes in der Stromleitung jeweils eine praktisch
ohne Rüstzeiten erfolgende
Prüfung
elektrischer Komponenten gleich nach ihrer Montage noch in der Fertigungsstation,
in der sie montiert worden sind. Dadurch kann ein Fehler gegebenenfalls
auch schneller behoben werden, da die fehlerhafte Komponente dort
noch gut erreichbar ist.
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Ein
schwergängiger
Fensterheber kann beispielsweise durch Justage der Einbauposition
an seinem Einbauort korrigiert werden, was eine De- und Re-Montage
der Türverkleidung
einspart. Ein anderes Beispiel ergibt sich durch ein defektes Steuergerät, das unter
dem Sitz montiert ist und vor der Sitzmontage schneller ausgetauscht
werden kann als danach.
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In
der aktuellen Produktion werden Fahrzeuge dagegen erst nach dem
Durchlauf der kompletten Montagelinie aus dem Band ausgesteuert
und einer Nachbearbeitung unterzogen. Hier wird ein Großteil der
Zeit dafür
benötigt,
das Fahrzeug aus der Produktion auszuschleusen und umliegende Bauteile aus-
und einzubauen, um an das eigentliche defekte Teil zu gelangen.
Es ergibt sich also eine Zeitersparnis durch Verringerung des Nacharbeitsaufwandes.
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Ein
zusätzlicher
positiver Effekt ergibt sich dadurch, dass das Personal am Montageband
eine direkte Rückmeldung über den
Erfolg der Montage erhält.
Vorteilhafterweise erfolgt nicht nur eine Anzeige eines Fehlers,
sondern auch ein Anzeige eines fehlerfreien Zustandes, was über psychologische
Effekte zu einer verbesserten und früheren Fehlererkennung und damit
zur Sicherung der Montagequalität
beiträgt.
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Durch
eine Prüfung
von Komponenten, die produktionsbedingt ohnehin betätigt werden
müssen, kann
zusätzliche
Prüfzeit
und somit Fertigungszeit eingespart werden. Beispiele sind: ein
elektrisches Schiebedach, elektrisch betätigter Heckspoiler, elektrische
Sitzverstellung, Fensterheber, etc. Diese Einsparung ist durch die
Mehrfachnutzung der Fertigungszeit für die Betätigung im Herstellungsprozess und
der parallel ablaufenden Prozesszeit für die Prüfung gegeben.
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In
der Summe aus Rüstzeitersparnis,
der Verringerung der Zeit für
Nachbearbeitungen und der Zeitersparnis durch die Mehrfachnutzung
der Fertigungszeit kann man eine Zeitersparnis erwarten, die pro
Fahrzeug im Bereich von wenigstens einer Viertelstunde liegt und
auch, abhängig
vom eingesparten Nachbearbeitungsaufwand, auch größer sein
kann.
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Ein
weiterer Vorteil besteht in einer verbesserten Messbarkeit des Stromverbrauchs
von kleinen Verbrauchern. Dadurch, dass das Bordnetz am unvollständigen Fahrzeug
durch weniger Verbraucher belastet ist, wird die Streuung des Gesamtstroms
geringer. So ist beispielsweise die Messung von Kleinverbrauchern
wie der Handschuhfachbeleuchtung mit dem mobilen ECOS der Erfindung
denkbar. Bei Messungen am komplett montierten Fahrzeug geht der
Strom solcher Verbraucher unter Umständen im Rauschen des Grundstroms
unter.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den beigefügten
Figuren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
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2 einen
Verlauf des Versorgungsstroms, wie er sich bei einem bestimmten
Ablauf der Prüfung über der
Zeit ergibt.
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Die 1 zeigt
eine Vorrichtung 10 zur Überprüfung von Komponenten 12, 14, 16 eines
elektrischen Bordnetzes 18 eines Kraftfahrzeugs 20 bei
einer Herstellung des Kraftfahrzeugs 20. In der Ausgestaltung
der 1 befindet sich das Kraftfahrzeug 20 auf
einer so genannten Schubplatte als Fördermittel 22. Mit
dem Fördermittel 22 wird
das Kraftfahrzeug 20 bei seiner Herstellung durch verschiedene
Fertigungsstationen geschleust, wobei das Fördermittel 22 das
Kraftfahrzeug 10 in jeder Montagestation in einer definierten
Lage hält.
Ein Gehänge,
in das eine Rohkarosserie oder ein teilmontiertes Fahrzeug eingehängt ist
und von Fertigungsstation zu Fertigungsstation befördert wird,
stellt eine Ausgestaltung eines Fördermittels dar, die alternativ
oder ergänzend
in Verbindung mit der Erfindung genutzt werden kann.
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Dabei
werden unter anderem die elektrischen Komponenten 12, 14, 16 wie
Steuergeräte, Kabelbäume, Elektromotoren,
etc. in das Kraftfahrzeug 20 eingebaut. Die Summe sämtlicher
Komponenten und ihrer Verbindungen bildet das Bordnetz 18,
das über
einen Anschlusspunkt 23 an einen Versorgungspotenzialanschluss 24 angeschlossen
ist. Das Bordnetz 18 ist darüber hinaus an einen Masseanschluss 26 angeschlossen.
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Eine
Quelle 28 elektrischer Energie stellt einen Versorgungsstrom
I bereit, mit dem der Strombedarf sämtlicher Komponenten 12, 14, 16 des
Bordnetzes 18 während
der Herstellung des Kraftfahrzeugs 20 gedeckt wird. In
der Ausgestaltung der 1 handelt es sich bei der Quelle 28 um
ein schnell regelndes Ladegerät,
das in das Fördermittel 22 integriert
ist und dass mit einer zentralen, Ströme sämtlicher Komponenten leitenden
Stromleitung 29 an den Anschlusspunkt 24 des Kraftfahrzeugs 20 angeschlossen
ist. Dabei wird unter einem schnell regelnden Ladegerät ein Ladegerät verstanden,
in dessen Ausgangsstrom sich Stromänderungen im Bordnetz auch
dann abbilden, wenn zwischen dem Ladegerät und dem Bordnetz 18 eine
Fahrzeugbatterie angeschlossen ist. Hier ist noch festzuhalten,
dass, solange keine Starterbatterie im Fahrzeug eingebaut ist, auch
ein einfaches Ladegerät
bzw. eine Fremdspannungsversorgung verwendet werden.
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Die
Vorrichtung 10 weist ein Messmittel 30 und einen
Messwiderstand 32 auf und ist dazu eingerichtet, den Versorgungsstrom
I durch den Messwiderstand 32 fließen zu lassen und dabei Abtastwerte des
Versorgungsstroms durch den Messwiderstand 32 zu erfassen.
Dazu weist die Vorrichtung 10 einen ersten Anschluss 34 und
einen zweiten Anschluss 36 auf, die durch den Messwiderstand 32 leitend
miteinander verbunden sind. Über
die Anschlüsse 34 und 36 ist
die Vorrichtung 10 so in den Versorgungs-Stromkreis integriert,
dass der Messwiderstand 32 vom Versorgungsstrom I durchflossen
wird. In der Ausgestaltung der 1 liegt
die Vorrichtung 10 und damit auch der Messwiderstand 32 in
Reihe in der zentralen Stromleitung 29 zwischen einem Pluspol 36 des
Ladegeräts 28 als
externer Quelle elektrischer Energie und dem Versorgungspotenzialanschluss 24 als
Anschlusspunkt des Bordnetzes 18.
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Das
Messmittel 30 ist in seiner allgemeinsten Form ein Spannungsmessgerät, das einen
Spannungsabfall über
dem Messwiderstand 32 erfasst. In einer bevorzugten Ausgestaltung
weist die Vorrichtung 10 einen Temperatursensor 33 auf,
der ein Maß für die Temperatur
des Messwiderstandes an das Messmittel 30 liefert und dem
Messmittel 30 damit eine Kompensation von Temperatureinflüssen auf
die Messung des Versorgungsstroms erlaubt.
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Alternativ
oder ergänzend
können
Abtastwerte des Versorgungsstroms I auch durch eine Strommessung
erfasst werden, bei der die Vorrichtung 10 mit dem Messwiderstand 32 einen
Versorgungspotenzialanschluss 24 einer internen Quelle elektrischer
Energie mit dem Anschlusspunkt 23 des Bordnetzes 18 verbindet
oder in eine entsprechende Verbindung 40 der Punkte 23 und 24 integriert
ist. Nach dem Einbau der Fahrzeugbatterie stellt diese eine Ausgestaltung
einer solchen internen Quelle elektrischer Energie dar.
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Weiter
alternativ oder ergänzend
kann die Vorrichtung 10 auch in eine Masseverbindung 42 geschaltet
oder integriert sein, die zwischen dem Masseanschluss 26 und
einem Anschlusspunkt 44 des Kraftfahrzeugs 12 liegt,
an den ein Massekabel 46 zum Masseanschluss 38 des
Ladegeräts 26 angeschlossen
ist. Ferner kann die Vorrichtung 10 auch in das Massekabel 46 geschaltet
oder integriert sein. Mit anderen Worten: Auch diese Alternativen 40, 42, 44 stellen,
wie auch die Leitung 29, Ausgestaltungen einer zentralen,
Ströme
sämtlicher
Komponenten leitenden Stromleitung dar.
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In
der Fahrzeugproduktion werden bevorzugt schnell regelnde Ladegeräte 28 verwendet,
die mit einer Steuerungselektronik ausgerüstet sind und in zwei Betriebsmodi
betrieben werden können.
Eine Fahrzeugbatterie, die bereits in das Kraftfahrzeug 20 eingebaut
worden ist, wird von solchen Ladegeräten 28 an der Batteriespannung
erkannt, so dass die Ladegeräte 28 Bordnetze 18 aus
reinen Verbrauchern, also insbesondere Bordnetze vor dem Einbau
und Anschluss der Fahrzeugbatterie, von Bordnetzen 18 mit angeschlossener
Fahrzeugbatterie unterscheiden können.
Bei anliegender Batteriespannung aktiviert ein solches Ladegerät 28 einen
Lademodus. Bei fehlender Batteriespannung gibt ein solches Ladegerät 28 eine
konstante Spannung für
das Bordnetz 18 aus.
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Das
in der 1 dargestellte Konzept der Messung des Versorgungsstroms
I zwischen dem Ladegerät 28 und
dem Versorgungspotenzialanschlusspunkt 24 bietet sich bis
zum Zeitpunkt des Einbaus der Fahrzeugbatterie an, da das Bordnetz 18 des
Kraftfahrzeugs 20 bis zu diesem Zeitpunkt ausschließlich vom
Ladegerät 28 gespeist
wird.
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Messungen
haben gezeigt, dass der Strom I eines ausreichend schnell regelnden
Ladegerätes 28 auch
bei angeschlossener Fahrzeugbatterie einen Rückschluss auf den im Bordnetz
fließenden
Strom gibt. Der qualitative Stromverlauf bei angeschlossener Batterie
ist dann nahezu identisch zum Verlauf bei reinem Konstantspannungsbetrieb.
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Diese
Identität
stellt gleichzeitig ein Kriterium zur Unterscheidung ausreichend
schneller von nicht ausreichend schnellen Ladegeräten dar.
Ein Ladegerät 28 regelt
ausreichend schnell, wenn die genannten Stromverläufe nahezu
identisch sind. Allerdings ist der Betrag des Stroms I bei angeschlossener Fahrzeugbatterie
um den Betrag des Ladestroms der Fahrzeugbatterie höher als
ohne angeschlossene Fahrzeugbatterie. Da der Anteil des Ladestroms
unbekannt ist, kann dann keine Absolutstrommessung durchgeführt werden.
Relativstrommessungen sind dagegen nahezu problemlos möglich.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vorrichtung 10 ein
Messcomputer, der über
eine Funkverbindung 48 mit einem Stationsrechner 50 der aktuellen
Fertigungsstation und/oder einem Zentralrechner der Produktionsanlage
und/oder allgemein mit einem Fabriknetz Daten austauscht. Eine Datenübertragung
durch Netzwerkkabel ist wegen der Mitbeförderung der Vorrichtung 10 durch
den Herstellungsprozess weniger geeignet. Als besonders geeignet
wird eine Einbindung der Vorrichtung 10 in ein WLAN (Wireless
Local Area Network), also eine Datenübertragung per Funk nach dem
WLAN-Standard betrachtet.
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Diese
geschickte Kombination aus einem einfachen Strommesssensor, dem
Shunt-Widerstand oder
Messwiderstand 32 mit einem Messcomputer mit vorhandener
WLAN-Anbindung ermöglicht eine schnelle
und wirtschaftlich günstige,
nur mit einem kleinen Risiko behaftete Umstellung auf ein mobiles ECOS,
wie es in der vorliegenden Anmeldung vorgestellt wird.
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In
der Ausgestaltung der 1 weist die Vorrichtung 10 eine
Antenne 52 auf, mit der die Vorrichtung 10 direkt
eine eigene Funkverbindung aufbauen und halten kann. Alternativ
sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, dass die Funkverbindung
mit Hilfe eines ohnehin bereits bei der Herstellung im Fahrzeug 20 verwendeten
Funkdiagnosesteckers aufgebaut wird, der über das Bordnetz 18 mit
der Vorrichtung 10 verbunden ist. Die Verwendung solcher Funkdiagnosestecker
ist in Verbindung mit der Prüfung
von zur On Board Diagnose fähigen
Komponenten des Fahrzeugs 20 bekannt.
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Der
Datenaustausch zwischen der Vorrichtung 10 und dem Funkdiagnosestecker
erfolgt in einer Ausgestaltung über
eine sogenannte Power Line Communication (PLC). PLC, auch DC-Bus
genannt, nutzt die im Fahrzeug vorhandenen Gleichstromleitungen
zur Datenkommunikation. Mittels PLC wird derzeit eine fehlerfreie
Kommunikation mit bis zu 500 kBit/s ermöglicht. Zur Fehlerkorrektur
wird die "Forward
Error Correction" verwendet.
Digitale Signale werden mit zusätzlichen
Prüfbits
(Error Protection Code) versehen. Anschließend wird das Signal in ein analoges
Signal moduliert und über
Stromleitungen übertragen.
Auf der Empfänger-Seite
wird das Signal zunächst
demoduliert, mit Hilfe der Prüfbits
wiederhergestellt und als digitales Signal ausgegeben.
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2 zeigt
einen Verlauf 54 des Versorgungsstroms I, wie er sich bei
einem bestimmten Ablauf der Prüfung über der
Zeit t ergibt. Hier wurde bei eingeschalteter Zündung nacheinander das Licht
eingeschaltet, der Heckwischer zweimal betätigt, das Fernlicht eingeschaltet
und anschließend
wieder alles ausgeschaltet. Um schnelle Stromänderungen zeitlich auflösen zu können ist
bevorzugt, dass Abtastwerte des Versorgungsstroms I mit einer Frequenz
erfasst werden, die größer als
1 KHz ist und bevorzugt in einer Größenordnung von 10 KHz liegt.