DE102005058827A1

DE102005058827A1 - Sensor zur Messung einer physikalischen Größe

Info

Publication number: DE102005058827A1
Application number: DE200510058827
Authority: DE
Inventors: Qiang Qiu; Hector Garcia Aguilera
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-14

Abstract

Verfahren zur Plausibilisierung von Signalen mehrerer Sensoren (7, 8, 9), wobei jeder Sensor (7, 8, 9) ein eine physikalische Größe repräsentierendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eines ersten Sensors (7) als Referenz benutzt wird und die Signale der anderen Sensoren (8, 9) mit diesem Signal plausibilisiert werden.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung einer physikalischen Größe, wobei der Sensor mindestens ein die physikalische Größe repräsentierendes Signal abgibt.

Sensoren werden für vielfältige Steuerungsaufgaben, beispielsweise auch bei Brennkraftmaschinen, eingesetzt. Dabei gewinnt eine zuverlässige und robuste Diagnose der Funktionsfähigkeit der einzelnen Sensoren zunehmende Bedeutung, um die Regelungsgüte von Reglern, die mit der jeweils gemessenen physikalischen Größe arbeiten, zu gewährleisten. Beispielsweise gewinnt eine zuverlässige und robuste Diagnose für den Kühlmittelstemperatur-Sensor eines Kühlmittelkreislaufs für eine Brennkraftmaschine in Fahrzeugen im Zuge verschärfter gesetzlicher Anforderungen an Bedeutung. Derzeit bekannte Diagnosefunktionen für Sensoren, beispielsweise eben Kühlmittelsensoren, erfordern für eine robuste Lösung Zusatzsensorik, wie Abstellinformationen und weitere Temperatursensoren im System. Eine Diagnose des Kühlmitteltemperatur-Sensors ist dabei oftmals nur in bestimmten Betriebszuständen möglich, beispielsweise kann ein Abgleich mit einem Ansauglufttemperatur-Sensor nur nach einem längeren Stillstand der Brennkraftmaschine, wenn beide Sensoren ein identisches Temperaturniveau erreicht haben, durchgeführt werden.

Probleme des Standes der Technik

Derzeit bekannte Diagnoseverfahren und -Vorrichtungen für Sensoren sind nicht ausreichend robust.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das eine robuste und zuverlässige Diagnose ermöglicht.

Vorteile der Erfindung

Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Plausibilisierung von Signalen mehrerer Sensoren, wobei jeder Sensor ein eine physikalische Größe repräsentierendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eines ersten Sensors als Referenz benutzt wird und die Signale der anderen Sensoren mit diesem Signal plausibilisiert werden. Ein derartiges Verfahren ermöglicht eine Realisierung in Software mit einer deutlich reduzierten Komplexität der gesamten Software, da eine rückkopplungsfreie Master/Slave-Beziehung des Sensorverbundes bestehend aus mehreren Sensoren gegeben ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Sensor mindestens zwei Sensorelemente umfasst, die jeweils unabhängig voneinander ein eine physikalische Größe repräsentierendes Signal erzeugen. Die Diagnose des Sensors mit den zwei Sensorelementen (Doppelsensorelement) unterliegt keinerlei Umweltbedingungen, wie Kaltstarts, stationärem Motorbetrieb etc. Daher kann ein Diagnoselauf häufiger durchgeführt werden. Aufwändige Fehlertypunterscheidungen wie Stuck-Check, High/Low-side, Plausibilitätsprüfung, Nebenschlusserkennungen usw. entfallen komplett. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen drastisch reduzierten Applikationsaufwand bei gleichzeitiger Erhöhung der Diagnoserobustheit.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Sensor als Referenzsensor benutzt wird, wenn die zwei Sensorelemente den gleichen Messwert liefern. Es wird also zunächst geprüft, ob der erste Sensor selbst fehlerfrei ist, wobei unterstellt wird, dass Fehlerfreiheit vorliegt, wenn die beiden Sensorelemente den gleichen Messwert liefern. In diesem Fall wird der erste Sensor unmittelbar ohne weitere Prüfung als Referenzsensor zur Plausibilisierung der weiteren Sensoren benutzt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die physikalische Größe, die durch den ersten Sensor gemessen wird, eine Temperatur ist. Dies kann beispielsweise die Kühlmitteltemperatur in einem Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine sein.

Das eingangs genannte Problem wird ebenfalls gelöst durch eine Sensoranordnung für eine Brennkraftmaschine, umfassend mindestens zwei Sensoren, die die gleiche physikalische Größe messen, wobei einer der Sensoren mindestens zwei Sensorelemente umfasst, die jeweils unabhängig voneinander ein die physikalische Größe repräsentierendes Signal erzeugen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zwei Sensorelemente umfassende Sensor ein Kühlmittel-Temperatursensor im Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine ist.

Das eingangs genannte Problem wird des Weiteren gelöst durch ein Steuergerät, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren, das beispielsweise in Software realisiert sein kann, ausführen kann sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.

Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors;
2 eine Sensoranordnung mit mehreren Sensoren;
3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 1 mit einem ersten Sensorelement 2 sowie einem zweiten Sensorelement 3, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch sein können und radial nebeneinander oder hintereinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können. Elektrische Leitungen 5 und 6 dienen der Übertragung der eine physikalische Größe wie z.B. Temperatur repräsentierenden elektrischen Signale der Sensorelemente 2, 3.
Das erste Sensorelemente 2 und das zweite Sensorelement 3 können beispielsweise Temperatursensoren sein, können aber auch beispielsweise Drucksensoren oder jede beliebige andere Art eines Sensors sein, der eine physikalische Größe in eine elektrische Größe umwandelt. Beide Sensorelemente 2, 3 sind jeweils der gleichen physikalischen Umgebung ausgesetzt, beispielsweise der gleichen Temperatur oder dem gleichen Druck, so dass bei identischen Sensoren an den jeweiligen elektrischen Ausgängen 5, 6 – bis auf Messtoleranzen aus systematischen oder zufälligen Abweichungen, beispielsweise Fertigungstoleranzen – das gleiche Signal anliegt.
Statt zwei Sensorelementen können hier auch mehr als zwei Sensorelemente in einem Sensor gemeinsam angeordnet sein, so dass beispielsweise bei drei Sensorelementen unmittelbar eine Aussage über das fehlerhafte Sensorelement gegeben ist.
2 zeigt eine Anordnung mehrerer Temperatursensoren in einem Kraftfahrzeug. Ein Kühlmittel-Temperatursensor 7 im nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine als erster Sensor umfasst zwei Sensorelemente 2, 3 wie in 1 dargestellt. Des Weiteren ist ein Ansauglufttemperatur-Sensor 8, der die Temperatur der von der Brennkraftmaschine angesaugten Umgebungsluft messen kann, sowie ein Motoröltemperatur-Sensor 9, der die Temperatur des Schmieröls der Brennkraftmaschine misst, vorhanden. Zusätzlich können Sensoren für die Temperatur des Motor-Öls, Getriebe-Öls, der Abgastemperatur. etc. vorgesehen sein. Die Signale der Sensoren werden einem Steuergerätes 10 aufgeschaltet.
Durch das Steuergerät 10 werden die elektrischen Signale des ersten Sensors 2 und des zweiten Sensors 3 sowie des Ansauglufttemperatur-Sensors 8 und des Motoröltemperatur-Sensors 9 ausgewertet und auf Plausibilität überprüft.
Liefern beide Sensorelemente 2, 3 den gleichen Messwert, so wird der Kühlmittel-Temperatursensor 7 und damit beide Sensorelemente 2, 3 als plausibel eingestuft, der Kühlmittel-Temperatursensor 7 liefert also ein korrektes Signal. Für die Plausibilisierung des Ansauglufttemperatur-Sensors 8 und des Motoröltemperatur-Sensors 9 gilt der Kühlmittel-Temperatursensor 7 als Referenzsensor (Master). Der Ansauglufttemperatur-Sensor 8 und der Motoröltemperatur-Sensor 9 sind nachgeordnete Sensoren. Weicht einer der nachgeordneten Sensoren von dem Referenzsensor ab, so wird dieser nachgeordnete Sensor als nicht plausibel eingestuft.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens. Zunächst werden in den Schritten 101 und 102 die Messwerte des ersten und zweiten Sensorelementes 2, 3 erfasst. Diese werden in Schritt 103 auf Gleichheit geprüft. Bei funktionsfähigen Sensorelementen 2, 3 müssen beide Signale bis auf die genannten Abweichungen identisch sein, beide elektrischen Signale repräsentieren den gleichen Wert der physikalischen Größe. Bei Abweichungen kann einer der Sensoren defekt sein, was beispielsweise durch einen Vergleich mit anderen Sensoren verifiziert werden kann. Liefern beide Sensorelemente 2, 3 unterschiedliche Werte, so wird zur Option „N" verzweigt und das in Schritt 104 ein Sensorfehler gesetzt. In diesem Fall müssen die Sensoren mit anderen Verfahren untereinander Plausibilisiert werden, es wird daher in Schritt 107 zu einer Strategie einer Ersatzwertbildung übergegangen. Bei der Option „J" wird der Kühlmittel-Temperatursensor 7 in Schritt 105 als Referenzsensor (Master) definiert, sodann werden in Schritt 106 die anderen Sensoren gegenüber dem Referenzsensor plausibilisiert. Das Verfahren liefert eine rückkopplungsfreie Master/Slave-Beziehung der Diagnose-Struktur. Alle anderen Temperatur-Diagnosefunktionen können sich auf Kühlmittel-Temperatursensor 7 stützen und so die Diagnosen stark vereinfachen.

Claims

Verfahren zur Plausibilisierung von Signalen mehrerer Sensoren (7, 8, 9), wobei jeder Sensor (7, 8, 9) ein eine physikalische Größe repräsentierendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eines ersten Sensors (7) als Referenz benutzt wird und die Signale der anderen Sensoren (8, 9) mit diesem Signal plausibilisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1) mindestens zwei Sensorelemente (2, 3) umfasst, die jeweils unabhängig voneinander ein die physikalische Größe repräsentierendes Signal erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1) als Referenzsensor benutzt wird, wenn die zwei Sensorelemente (2, 3) den gleichen Messwert liefern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Größe eine Temperatur ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor ein Kühlmittel-Temperatursensor (7) im Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine ist.
Sensoranordnung für eine Brennkraftmaschine, umfassend mindestens zwei Sensoren, die die gleiche physikalische Größe messen, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Sensoren mindestens zwei Sensorelemente (2, 3) umfasst, die jeweils unabhängig voneinander ein die physikalische Größe repräsentierendes Signal erzeugen.
Sensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zwei Sensorelemente (2, 3) umfassende Sensor ein Kühlmittel-Temperatursensor (7) im Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine ist.
Steuergerät mit Mitteln zur Plausibilisierung von Signalen mehrerer Sensoren (7, 8, 9), wobei jeder Sensor (7, 8, 9) ein eine physikalische Größe repräsentierendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eines ersten Sensors (7) als Referenz benutzt wird und die Signale der anderen Sensoren (8, 9) mit diesem Signal plausibilisiert werden.
Computerprogramm zur Plausibilisierung von Signalen mehrerer Sensoren (7, 8, 9), wobei jeder Sensor (7, 8, 9) ein eine physikalische Größe repräsentierendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eines ersten Sensors (7) als Referenz benutzt wird und die Signale der anderen Sensoren (8, 9) mit diesem Signal plausibilisiert werden