Informationen für den Projektstart in der Fahrzeugdauererprobung – Teil 4a: Messverkabelungen in Versuchsfahrzeugen

Warum diese Beitragsreihe?

Das Verständnis von Fahrzeugerprobung und Fahrzeugdauererprobung ist leider immer noch – oder vielleicht wieder mehr – ein Verständnis von wir setzen jemanden in ein Auto und lassen ihn fahren. Damit wird mit viel Aufwand oft wenig bis gar kein Ergebnis erzeugt. Das ist aus der Sicht von Ansätzen wie „grünem Testen“ oder aus der Sicht der Wirtschaftlichkeit natürlich eine Katastrophe. Deshalb habe ich mich entschlossen, eine kleine Serie unter der Überschrift „Welche Informationen benötigt ein Dienstleister für die Fahrzeugdauererprobung vor dem Projektstart?“ bzw. kurz „Informationen für den Projektstart in der Fahrzeugdauererprobung“ zu verfassen.

Man kann diese Serie als Zusammenstellung von Fakten zur Projektvorbereitung aus Sicht eines Dienstleisters lesen oder zur Anleitung Aufbereitung eines Lastenheftes für die Vergabe von Projekten zur Fahrzeugdauererprobung (Fahrzeugdauerlauf, Straßendauerlauf, etc.).

Bereits in dieser Reihe veröffentlicht:

Wesentliche Unterschiede der Prämissen in Folge der Erprobungsart

Erprobungen am infrastrukturell entwickelten Standort

Wird an einem mit Infrastruktur ausgestattetem Standort und Zugriff auf Werkstattmitarbeiter erprobt, sind die Prämissen für die Installation der Messverkabelung nicht durch die äußeren Umstände sondern durch das Erprobungsziel bestimmt. Das primäre Kriterium ist die möglichst geringe Beeinträchtigung der Messergebnisse durch die Messinstallation.

Einmalig mögliche Erprobungen

Zahlreiche Erprobungen sind nur einmal möglich. Dies gilt für alle sehr teuren Erprobungen und Erprobungen, die eine Wiederholung faktisch ausschließen. Beispiele dafür sind alle Crash- und Misuse-Versuche. Damit steht bei der Erprobung die sichere Erfassung der Daten im Mittelpunkt der Installation. Um die Verkabelung zielführend verlegen zu können, sind auch mögliche Schadensverläufe im Rahmen der Erprobung zu durchdenken und ggf. Maßnahmen zu ergreifen, die Schäden an der Messinstallation während der Erprobung an der Messerfassung vermeiden.

Erprobungsfahrten

Erprobungsfahrten finden oft an Standorten mit schlecht entwickelter Infrastruktur statt. Bei Erprobungsfahrten steht aus diesem Grund die Reparaturfreundlichkeit aller Lösungen im Mittelpunkt. Der für die Installation der Messtechnik verantwortliche Messtechniker sollte sich klar machen, dass Reparaturen bei +45°C oder -45°C schwer durchführbar sind. In der Kälte kann oft nur kurze Zeiten ohne Handschuhe gearbeitet werden. Arbeiten im Freien unter dem Auto ohne Wagenheber sind sowohl in den Wüsten als auch in der skandinavischen Kälte nur mit großer Anstrengung möglich. Aus diesem Grund ist die einfache und schnelle Reparierbarkeit ein Schlüssel für erfolgreiche Erprobungen.

Schlechtwegerprobungen

Schlechtwegerprobungen haben zwei wesentliche Kriterien. Zum einen werden die Messsysteme ständig gerüttelt. Damit besteht die Gefahr des Freischwingens oder Abschwingens von Messanschlüssen. Die Messtechnik hat ein erhöhtes Ausfallrisiko wegen der permanenten Stoßbelastungen. Auf der anderen Seite führen gerade Stöße in der Folge von auf Block gehenden Bauteilen zum Abscherrisiko von Messkabeln. Dies muss in der Installation berücksichtigt werden. Die Messverkabelung sollte deshalb relativ hoch und nicht über mögliche Scherpunkte verlegt werden.

Wasserdurchfahrten

Wasserdurchfahrten können natürlich Messtechnik schädigen. Aus dem Grund sollten Stecker möglichst hoch und wassergeschützt verlegt werden. Bei den Messdurchbrüchen sollte darauf geachtet werden, dass diese bei den Wasserdurchfahrten nicht zu Wassereinbrüchen führen können und wenn doch, dass keine Elektrik geflutet wird. Ggf. müssen Steckerpackete, Sensoren oder Messinstrumente wasserdicht verpackt werden. Hierbei muss darauf geachtet werden, dass sich in den wasserdicht verpackten Teilen kein Kondenswasser bildet bzw. das Kondenswasser gut abfließen kann..

Dauerlauf

Im Fahrzeugdauerlauf müssen Fahrzeuge oft große Strecken zurücklegen. Jede Unterbrechung führt zu Terminschwierigkeiten und gefährdet den Dauerlaufendtermin. Bei der Installation von Messtechnik in Dauerlauffahrzeugen ist deshalb die Dauerhaltbarkeit der Messtechnik der wesentliche Faktor.

Die Vorbereitung der Messverkabelung

Kick-off

Damit ein Messaufbau den Anforderungen über eine Erprobung gerecht werden kann, muss den verantwortlichen Messtechnikern klar sein, was das Ziel und die Erwartungen an die Erprobung sind. Darüber hinaus müssen die erwarteten Schädigungsmechanismen klar sein. Im Rahmen des Kick-off sollten diese Punkte geklärt sein.

Im Rahmen des Kick-offs sollten auch die Anforderungen an die Messergebnisse und die notwendigen Messstellen geklärt werden. Häufig wird dabei vergessen, dass die Messtechnik im eingebauten Zustand funktionieren muss. Dazu sind zu mindestens Bauraumabschätzungen und Baubarkeitsabschätzungen zu machen. Aus diesem Grund ist die Durchführung des Kick-offs direkt am Fahrzeug meistens sinnvoll.

Ebenfalls im Kick-off werden die Kabelverlegungen festgelegt. Bei den Verlegewegen ist auf die Anforderungen aus der Nutzung Rücksicht zu nehmen. Aus den Verlegewegen resultiert die Kabellänge. Bei vielen Anwendungen macht es Sinn auf vorkonfektionierte Kabelbäume zurück zu greifen. Diese sind, wenn der Herstellprozess teilautomatisiert ist, oft von höherer Qualität und mit weniger Fehlern belastet. Ein möglicher Lieferant für vorkonfektionierte Messkabelbäume ist die Firma Stankowitz.

Wichtig ist bei allen Fahrzeugumbauten, dass bleibende Modifikationen immer mit den Fahrzeugeignern und den Folgenutzern abgestimmt werden müssen. Das gilt für notwendige Änderungen an den Fahrzeugleitungssätzen, bei Bauteilmodifikationen oder für Durchbrüche an der Karosserie.

Messstellenplan

Natürlich gibt es auch Erprobungen, die mit wenigen Messstellen auskommen. Wegen einem Aufbau mit 3 Messstellen muss sicher kein Messstellenplan für einen prozesssicheren Aufbau erstellt werden. Für die Dokumentation ist es aber dennoch sinnvoll. Ein Messstellenplan sollte im Erprobungsprozess also ein Standard sein.

Der Messstellenplan sollte mindestens folgende Angaben enthalten:

Fortlaufende Nummer (Kabelbeschriftung)
Messstellen-ID (Benennung im Datalogger)
Klar-Name der Messstelle (Wie wird diese in der Kommunikation bezeichnet.)
Physikalische Messgröße (z.B. Spannung oder Strom)
Besonderheiten
Bezeichnung des Sensors
Besonderheiten zum Sensor (Kalibrierung, Kennung, etc.)

Kabelbeschriftungen

Alle Messkabel, die im Fahrzeug verbaut sind, sollten mindestens an den Enden mit der Messstellennummer beschriftet sein. Dafür gibt es Klebezahlen, die auf das Kabel an den Enden aufgeklebt werden. Die Nummer auf dem Kabel gibt an, um welche Messstelle es sich handelt. Die Kabelbeschriftung muss mit dem Messstellenplan übereinstimmen.

Beim Verkleben der Kabelkennung müssen die Aufkleber und die Untergründe fettfrei sein. Dazu sollten die Klebeflächen nie mit den Händen oder mit öligen Handschuhen angefasst werden. Ist den Untergrund nich vollkommen ölfrei, fallen die Kleber im Betrieb ab und die Reparatur wird deutlich aufwendiger.

Vorbereitung auf den Reparaturfall

Im Rahmen von Erprobungen können Messinstallationen beschädigt werden oder ausfallen. Darauf sollten sich die Verantwortlichen vorbereiten. Dies kann zum Beispiel geschehen, in dem Ersatzkabel in den Messleistungssätzen verlegt werden. Weiterhin sollten Trennstellen an den geeigneten Stellen vorgesehen werden, so dass typischer Weise ausfallende Messstellen schnell ersetzt werden können oder alternativ defekte Kabel umgesteckt werden können.

Dokumentation

Der Messaufbau ist zu dokumentieren. Dazu wird der Messstellenplan um einer Fotodokumentation ergänzt. Die Fotodokumentation ist wesentlich, um den Aufbaustand später nachvollziehen zu können. Sollten die Ergebnisse später neu bewertet werden müssen, ist dies oft wichtig.

Zu dokumentieren sind mindestens alle Umbauten, die einzelne Folgenutzungen der Fahrzeuge ausschließen.

Alle Bauteile, die verbaut und ausgebaut werden sind mit folgenden Angaben zu dokumentieren:

Datum des Einbaus / Ausbaus
Kennzeichen
Fahrzeugnummer (Ist eine Fuhrparknummer, Fahrzeugkennung, Versuchsnummer oder Ähnliches)
Teilebezeichnung
Teilenummer
Versuchsnummer des Teil (oft eine fortlaufende Nummer)
km-Stand
Kennung des Kombi-Instruments (um Umbauten zu erkennen)

Ausgebaute Teile sind mit Teileanhängern zu versehen und mit allen für die Zuordnung notwendigen Angaben zu beschriften.

Kabelverlegung

Zu berücksichtigen ist bei der Kabelverlegung natürlich immer die Erprobung und die Reparierbarkeit. Ansonsten gelten für die Verlegung von Kabeln und Leitungssätzen die Regeln, die generell für die Verlegungen von Leitungen und Leitungssätzen in Fahrzeugen gelten.

Keine Knickstellen in den Leitungen
Keine Verlegung über Scher- und Durchschlagstellen
Scheuerstellen mit Filzen schützen
Entlastungsschlaufen für Kälte, Hitze und Bauteilbewegung vorhalten
Keine Verlegung über scharfe Kanten oder Abfilzen der scharfen Kanten
Schutz der Leitungen vor Hitze durch Schirmung oder Isolierung
Kabel dürfen nicht verspannt bzw. gespannt verlegt werden
Keine Kabelverlegung in Steinschlagbereichen, da Steinschläge die Kabelisolationen durchschlagen kann
Keine Verlegung in Staubanlagerungsbereichen, da dies zum Abrieb der Isolierung führen kann
Kabel sind immer zu fixieren
Stecker sind gegen Öffnen zu arretieren
Kabel können nur da enden bzw. Übergabestellen haben, wo die Stecker trocken und sicher untergebracht werden können.

Endabnahme

Nach dem Abschluss des Aufbaus sind alle einzelnen Messstrecken (Sensoren mit Leitungen und Steckern) auf die Funktion zu prüfen. Grundsätzlich empfiehlt es sich, zur Abnahme eine weitere, bisher am Aufbau unbeteiligte Person hinzu zu ziehen.

Steht für die Endabnahme nicht der finale Datenlogger zur Verfügung, ist jede Messstelle für sich einzeln auf Funktion zu prüfen. Dabei muss mindestens eine Änderung der Messwerte in Folge einer Manipulation erkennbar sein. So kann zum Beispiel der Motor gestartet werden, um eine Temperatur- oder Druckänderung zu sehen. Bei Temperaturmessstellen ist der Test insgesamt einfacher. Dazu können die Messstellen mit einem Heißluftgebläse angeblasen werden. In der Folge muss die Messstelle einen höheren Wert ausgeben.

Eine lokale Beaufschlagung der Messstelle, die zu einer Änderung des Messwertes führt, ist immer sinnvoll. Damit kann die komplette Messkette und die korrekte Zuordnung zum Messstellenplan geprüft werden.

Zur Abnahme der Messtechnik gehört auch die Prüfung der Dichtheit aller Messstellen. Wurden Bauteile umgebaut, sind diese natürlich auch entsprechend zu prüfen.

Rückbau Messtechnik

In der Regel gibt es nach den Erprobungen Folgenutzungen der Fahrzeuge. Für die Folgenutzung muss das Fahrzeug auf den Ausgangsstand zurück gebaut werden. Sollen Messstutzen, Messkabel oder Versuchsteile im Auto verbaut bleiben, ist das mit den Folgenutzern abzustimmen.

Die wiederverwertbare Messtechnik, wie zum Beispiel Datenlogger, Schwingungs- oder Drucksensoren, muss natürlich ausgebaut werden. Die Sensoren sollten sofort gründlich gereinigt werden.

Sollen Messleitungssätze wieder verwendet werden, müssen diese Messleitungssätze gründlich geprüft werden. Von einer Wiederverwendung sollte grundsätzlich abgesehen werden, wenn die Wiederverwendung in einem Dauerlauffahrzeug stattfinden soll oder wenn es schon Probleme mit dem Leitungssatz in der Erprobung gab.

Für weitere Informationen steht Ihnen der Autor Michael Schäfer gerne zur Verfügung.

Mail an info@peter-saubert.net

Webseite: Peter-Saubert.net