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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft die Detektion eines im Erfassungsbereich festsitzenden Sensors.
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HINTERGRUND
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Das Festsitzen im Erfassungsbereich ist ein bekannter Fehlermodus von Sensoren in einem Fahrzeug. Andere umfassen hohe Werte außerhalb des Erfassungsbereichs, niedrige Werte außerhalb des Erfassungsbereichs und einen Versatz. Ein Sensor, der im Erfassungsbereich festsitzt, ist derart ausgefallen, dass er ein konstantes Signal erzeugt, das innerhalb des normalen Erfassungsbereichs liegt. Eine herkömmliche Plausibilitätsdiagnose kann verwendet werden, um die Werte eines ersten Signals von einem ersten Sensor mit einem zweiten Signal von einem zweiten Sensor zu vergleichen, wobei das erste und zweite Signal korrelierte Signale sind, um festzustellen, ob einer der ersten und zweiten Sensoren im Erfassungsbereich festsitzt, indem die absolute Differenz zwischen den Signalen mit einer Fehlergrenze verglichen wird. Wenn die absolute Differenz zu groß ist, wird mindestens eines der Signale so aufgefasst, dass es im Erfassungsbereich festsitzt und fehlerhaft ist. In der Praxis wird die Fehlergrenze für diesen Typ von Plausibilitätsdiagnose ziemlich hoch eingestellt, um fälschliche Anzeigen eines Fehlers durch die Diagnose zu minimieren. Folglich ist dieser Typ von Plausibilitätsdiagnose auf das Diagnostizieren von Sensoren beschränkt, die einen erheblichen Versatzbetrag aufweisen, oder diejenigen, die im Erfassungsbereich bei einem Wert weit entfernt vom Nennwert festsitzen, so dass dieser Typ von Plausibilitätsdiagnose einen Detektionsbereich aufweist, der ähnlich wie eine Diagnose außerhalb des Erfassungsbereichs ist und in der Empfindlichkeit auf diejenige dieser Diagnose begrenzt ist.
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Die Druckschrift
DE 100 85 170 B4 offenbart ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Fehlfunktion eines Sensors, bei dem ein überwachtes Signal von einem überwachten Sensor empfangen wird und ein korreliertes Signal von einem korrelierten Sensor empfangen wird, und wobei das korrelierte Signal mit dem überwachten Signal korreliert. Auf der Grundlage einer Größe einer Differenz zwischen dem überwachten Signal und dem korrelierten Signal wird ein Zustand des überwachten Sensors bestimmt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine herkömmliche Plausibilitätsdiagnose, welcher die Werte von korrelierten ersten und zweiten Sensoren vergleicht, um festzustellen, ob einer der Sensoren im Erfassungsbereich festsitzt, ist in der Empfindlichkeit begrenzt, um fälschliche Anzeigen eines im Erfassungsbereich festsitzenden Sensors zu verhindern, und es kann ihr an Empfindlichkeit mangeln, um einen Sensor zu detektieren, der im Erfassungsbereich festsitzt. Ein Verfahren zum Detektieren eines Sensors, der im Erfassungsbereich festsitzt, umfasst, dass ein Variationswert bzw. Schwankungswert für sowohl ein erstes Signal als auch ein zweites Signal, die von einem jeweiligen ersten und zweiten Sensor erzeugt werden, berechnet wird, wobei das erste und das zweite Signal normal korrelierte Signale sind. In dem Fall, dass einer der ersten und zweiten Sensoren ein Signal erzeugt, das im Erfassungsbereich festsitzt, wird das Signal, das durch einen im Erfassungsbereich festsitzenden Sensor erzeugt wird, durch einen Schwankungswert gekennzeichnet sein, der nahe bei Null liegt und/oder viel kleiner als der Schwankungswert des korrelierten Signals ist, das von dem anderen nicht festsitzenden Sensor erzeugt wird. Indem die Schwankungswerte der korrelierten Signale verglichen werden, kann diese Schwankungswertdiagnose verwendet werden, um einen Sensor, der im Erfassungsbereich festsitzt, mit einer erheblich größeren Empfindlichkeit als eine herkömmliche Plausibilitätsdiagnose zu detektieren. Indem die Schwankungswerte der korrelierten ersten und zweiten Signale verglichen werden, kann ferner ein im Erfassungsbereich festsitzender Sensor von einem Sensor unterschieden werden, der eine stationäre Bedingung erfasst. Die Schwankungswertdiagnose zum Detektieren eines festsitzenden Sensors, die hier beschrieben ist, kann zur Diagnose von Sensoren mit einer herkömmlichen Plausibilitätsdiagnose kombiniert und/oder parallel dazu angewendet werden.
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Ein Verfahren zum Diagnostizieren eines im Erfassungsbereich festsitzenden Sensors umfasst das Empfangen eines überwachten Signals von einem überwachten Sensor und das Empfangen eines korrelierten Signals von einem korrelierten Sensor, wobei das korrelierte Signal mit dem überwachten Signal korreliert ist. Ein Schwankungswert des überwachten Signals wird auf der Grundlage einer ersten überwachten Signalabweichung und mindestens einer zweiten überwachten Signalabweichung bestimmt, und ein Schwankungswert des korrelierten Signals wird auf der Grundlage einer ersten Abweichung des korrelierten Signals und mindestens einer zweiten Abweichung des korrelierten Signals bestimmt. Dann wird ein Zustand des überwachten Sensors auf der Grundlage der Größe einer Differenz zwischen dem Schwankungswert des Werts des überwachten Signals und dem Schwankungswert des Werts des korrelierten Signals bestimmt, welche über eine Diagnosezeitspanne bestimmt wird, die die gleiche Diagnosezeitspanne wie für das Bestimmen des Schwankungswerts des überwachten Signals, und wie für das Bestimmen des Schwankungswerts des korrelierten Signals ist. Die Größe der Differenz zwischen den überwachten und korrelierten Schwankungswerten wird mit einem Fehlerschwellenwert verglichen, so dass ein Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich des überwachten Sensors festgestellt wird, wenn die Größe der Differenz größer oder gleich einem Fehlerschwellenwert ist.
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Die erste Abweichung des überwachten Signals beruht auf der Größe einer Differenz zwischen einem ersten Wert des überwachten Signals, der an einem ersten überwachten Abtastzeitpunkt abgetastet wird, und einem zweiten Wert des überwachten Signals, der an einem zweiten überwachten Abtastzeitpunkt abgetastet wird, und die zweite Abweichung des überwachten Signals beruht auf der Größe einer Differenz zwischen dem zweiten Wert des überwachten Signals und einem dritten Wert des überwachten Signals, der an einem dritten überwachten Abtastzeitpunkt abgetastet wird. Der erste, zweite und dritte überwachte Abtastzeitpunkt sind verschiedene und sequentielle Zeitpunkte. Die erste Abweichung des korrelierten Signals beruht auf der Größe einer Differenz zwischen einem ersten Wert des korrelierten Signals, der an dem ersten korrelierten Abtastzeitpunkt abgetastet wird, und einem zweiten Wert des korrelierten Signals, der an dem zweiten korrelierten Abtastzeitpunkt abgetastet wird; und die zweiten Abweichung des korrelierten Signals beruht auf der Größe einer Differenz zwischen dem zweiten Wert des korrelierten Signals und einem dritten Wert des korrelierten Signals, der an dem dritten korrelierten Abtastzeitpunkt abgetastet wird. Der erste, zweite und dritte korrelierte Abtastzeitpunkt sind verschiedene und sequentielle Zeitpunkte. Ferner sind der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt miteinander synchronisiert, der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt sind miteinander synchronisiert und der dritte überwachte Abtastzeitpunkt und der dritte korrelierte Abtastzeitpunkt sind miteinander synchronisiert. Bei einem Beispiel treten der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt gleichzeitig an einem ersten simultanen Abtastzeitpunkt auf, der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt treten gleichzeitig an einem zweiten simultanen Abtastzeitpunkt auf und der dritte überwachte Abtastzeitpunkt und der dritte korrelierte Abtastzeitpunkt treten gleichzeitig an einem dritten simultanen Abtastzeitpunkt auf.
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Ein System zum Diagnostizieren eines im Erfassungsbereich festsitzenden Sensors umfasst ein Steuerungsmodul in wirksamer Kommunikation mit einem Schwankungsbestimmungsmodul, einem Sensordiagnosemodul, einem überwachten Sensor und einem korrelierten Sensor. Das Steuerungsmodul empfängt ein überwachtes Signal von dem überwachten Sensor und ein korreliertes Signal von dem korrelierten Sensor, wobei das korrelierte Signal und das überwachte Signal miteinander korreliert sind. Das System umfasst ferner einen Schwankungswert des überwachten Signals, der von dem Schwankungsbestimmungsmodul auf der Grundlage des überwachten Signals erzeugt wird, einen Schwankungswert des korrelierten Signals, der von dem Schwankungsbestimmungsmodul auf der Grundlage des korrelierten Signals erzeugt wird. Der Zustand des überwachten Sensors wird von dem Sensordiagnosemodul auf der Grundlage des Schwankungswerts des überwachten Signals und des Schwankungswerts des korrelierten Signalwerts derart bestimmt, dass eine Anzeige für Festsitzen im Erfassungsbereich von dem Sensordiagnosemodul erzeugt wird, wenn die Größe einer Differenz zwischen dem Schwankungswert des überwachten Signalwerts und dem Schwankungswert des korrelierten Signalwerts größer oder gleich einem Fehlerschwellenwert ist, der einem Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich des überwachten Sensors entspricht.
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Bei einem Beispiel umfasst das System ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul, das mit einer Batterie wirksam verbunden ist, einen überwachten Sensor, der entweder eine Umrichtereingabespannung des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls oder eine Batteriespannung der Batterie erfasst, wobei die Umrichtereingabespannung und die Batteriespannung miteinander korreliert sind, und einen korrelierten Sensor, der die andere aus der Umrichtereingangsspannung und der Batteriespannung erfasst. Als Beispiel können das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul und die Batterie mit einem Motor-Generator eines Antriebsstrangs wirksam verbunden sein, welcher bei einem Beispiel ein Antriebsstrang eines Hybridelektrofahrzeugs ist.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Zeichnung, die ein beispielhaftes System zum Detektieren eines Sensors zeigt, der im Erfassungsbereich festsitzt;
- 2 ist eine schematische Zeichnung des beispielhaften Systems von 1 mit einem Fahrzeugsensor; und
- 3 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Algorithmus oder Verfahrens zum Detektieren eines Sensors, der im Erfassungsbereich festsitzt, unter Verwendung des Systems von 1.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Figuren zeigen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Ansichten gleiche Teile an. Die in 1 - 3 gezeigten Elemente sind nicht unbedingt maßstabsgetreu oder proportional. Folglich dürfen die in den hier präsentierten Zeichnungen bereitgestellten speziellen Dimensionen und Anwendungen nicht als Einschränkung betrachtet werden. Die folgende Beschreibung ist rein beispielhaft und keinesfalls dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck A, B und/oder C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff „Modul“ eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) mit Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Ein Sensor, der im Erfassungsbereich festsitzt, kann ein Signal mit einem konstanten Wert oder ein Signal erzeugen, dass eine minimale Veränderung beim Wert aufweist, so dass die Veränderung beim Sensorsignal in einem sehr begrenzten Bereich enthalten ist. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann ein Sensor als Folge eines fehlerhaft funktionierenden Sensors, einer fehlerhaften Verbindung vom Sensor zum Steuerungsmodul oder zu dem Element, das von dem Sensor erfasst wird, oder als Folge einer anderen elektrischen Fehlfunktion im Erfassungsbereich festsitzen. Ein Sensor, der im Erfassungsbereich festsitzt, kann die Steuerung des Elements beeinflussen, das von dem Sensor erfasst wird, und/oder er kann die Steuerung des Systems beeinflussen, das auf der Grundlage des Sensorsignals gesteuert wird.
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1 ist eine schematische Zeichnung, die ein beispielhaftes System zeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet ist, und das ein beispielhaftes Steuerungsmodul 20 zum Detektieren eines im Erfassungsbereich festsitzenden Zustands eines Sensors enthält. 2 ist eine schematische Zeichnung, die einen Antriebsstrang zeigt, der allgemein mit 100 bezeichnet ist, und der ein Steuerungsmodul 120 enthält, das ähnlich wie das Steuerungsmodul 20 von 1 zum Detektieren eines Sensors, der im Erfassungsbereich festsitzt, ausgestaltet ist, wobei der Sensor einer von mehreren Antriebsstrangsensoren ist. Das Antriebsstrangsystem 100 kann ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) sein, welches bei einem Beispiel ein Hybridfahrzeug sein kann. 3 zeigt eine Zeichnung auf hoher Ebene eines Verfahrens zur Diagnose eines Sensors als sich in einem Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich befindend, welches mit einem Start- oder Initialisierungsschritt beginnt, der in 3 mit 200 angezeigt ist.
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Mit Bezug auf 1 ist ein System gezeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet ist und ein Steuerungsmodul 20, einen ersten Sensor 14 und einen zweiten Sensor 24 enthält. Der erste und zweite Sensor 14, 24 stehen in wirksamer Kommunikation mit dem Steuerungsmodul 20. Das System 10 umfasst ferner ein erstes Element 12 und ein zweites Element 22. Der erste Sensor 14 ist ausgestaltet, um eine Bedingung des ersten Elements 12 zu erfassen und um ein Signal 16 des ersten Sensors an das Steuerungsmodul 20 auszugeben, so dass das Signal 16 des ersten Sensors durch die erfasste Bedingung des ersten Elements 12 definiert ist. Der zweite Sensor 24 ist ausgestaltet, um eine Bedingung des zweiten Elements 22 zu erfassen und um ein Signal 26 des zweiten Sensors an das Steuerungsmodul 20 auszugeben, so dass das Signal 26 des zweiten Sensors durch die erfasste Bedingung des zweiten Elements 22 definiert ist. Das System 10 und/oder das erste und zweite Element 12, 22 sind so angeordnet, dass das Signal 16 des ersten Sensors und das Signal 26 des zweiten Sensors miteinander korreliert sind, und derart, dass eine bekannte Beziehung zwischen dem Signal 16 des ersten Sensors und dem Signal 26 des zweiten Sensors für das System 10 existiert. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann die Korrelation oder die bekannte Beziehung zwischen den Signalen 16, 26 des ersten und zweiten Sensors durch eine Betriebsbeziehung zwischen dem ersten und zweiten Element 12, 22 und/oder eine Betriebsbeziehung zwischen einem dritten Element 18 und dem ersten und/oder dem zweiten Element 12, 22 und/oder eine Betriebsumgebung, die von dem ersten und zweiten Element 12, 22 gemeinsam genutzt wird, und/oder eine Bedingung, die aus einem gemeinsam genutzten Befehl resultiert, der von dem ersten und zweiten Element 12, 22 empfangen wurde, zum Beispiel von einer Bedingung, die aus einem gemeinsam genutzten Befehl, der von dem Steuerungsmodul 20 ausgegeben wurde, oder einer anderen gemeinsam genutzten Eingabe (nicht gezeigt) resultiert, usw., definiert sein. Ferner existiert eine Korrelation zwischen dem ersten und zweiten Signal 16, 26, wenn der erste und zweite Sensor 14, 24 unter normalen Bedingungen funktionieren. Wenn folglich einer der ersten und zweiten Sensoren 14, 24 nicht funktioniert oder nicht normal funktioniert, wie etwa in dem Fall, bei dem sich einer der ersten und zweiten Sensoren 14, 24 in einem Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich befindet, wird das Signal des festsitzenden Sensors von der korrelierten Beziehung zwischen den überwachten und korrelierten Sensorsignalen 16, 26 abweichen. Indem die Beziehung zwischen einem Schwankungswert, der von jedem der Sensoren 14, 24 unter Verwendung des hier beschriebenen Systems und Verfahrens definiert wird, überwacht wird, kann ein Festsitzender der ersten und zweiten Sensoren 14, 24 detektiert werden und die Anzeige eines festsitzenden Sensors kann durch das Steuerungsmodul 20 ausgegeben werden, um die Detektion eines festsitzenden Sensors anzuzeigen.
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Da die Signale 16, 26 des ersten und zweiten Sensors korreliert sind, versteht es sich, dass im Fall, dass einer der ersten und zweiten Sensoren 14, 24 festsitzend wird, der Verlust der Korrelation zu dem Zeitpunkt, an dem der eine der ersten und zweiten Sensoren 14, 24 festsitzend wird, analysiert werden kann, um festzustellen, welcher der ersten und zweiten Sensoren 14, 24 festsitzt. Zum Zweck der Veranschaulichung des hier bereitgestellten Systems und Verfahrens zur Detektion eines im Erfassungsbereich festsitzenden Sensors wird bei einer beispielhaften Beschreibung der erste Sensor 14 hier als ein überwachter Sensor 14 bezeichnet, der ein Signal 16 des überwachten Sensors beruhend auf dem Erfassen einer Bedingung eines überwachten Elements 12 ausgibt, und der zweite Sensor 24 wird hier als ein korrelierter Sensor 24 bezeichnet, der ein Signal 26 eines korrelierten Sensors beruhend auf dem Erfassen einer Bedingung eines korrelierten Elements 22 ausgibt, und das beispielhafte System und Verfahren werden beschrieben, um eine Bedingung mit Festsitzen im Erfassungsbereich des überwachten Sensors 14 unter Verwendung des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26 zu detektieren. Das Signal 16 des überwachten Sensors kann hier auch das überwachte Signal 16 bezeichnet sein. Das Signal 26 des korrelierten Sensors kann hier auch als das korrelierte Signal 26 bezeichnet sein.
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Der überwachte Sensor 14 kann auf der Grundlage der Analyse einer Reihe von Abtastwerten des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26, die zu unterschiedlichen Abtastzeitpunkten erfasst wurden, als im Erfassungsbereich festsitzend diagnostiziert werden, wobei die Abtastwerte des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26, die an jedem der verschiedenen Abtastzeitpunkte erfasst wurden, synchronisiert werden, wie hier in weiterem Detail beschrieben wird. Ein für den überwachten Sensor 14 ermittelter Schwankungswert kann mit einem Schwankungswert verglichen werden, der für den korrelierten Sensor 24 innerhalb der gleichen Diagnosezeitspanne ermittelt wurde, um festzustellen, ob der überwachte Sensor 14 im Erfassungsbereich festsitzt. Bei einem Beispiel wird eine Größe der Differenz zwischen dem Schwankungswert des überwachten Sensors und dem Schwankungswert des korrelierten Sensors mit einem Fehlerschwellenwert verglichen, der einem im Erfassungsbereich festsitzenden Sensor entspricht, um festzustellen, ob der überwachte Sensor 14 im Erfassungsbereich festsitzt.
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Eine erste Abweichung des überwachten Signals kann für den überwachten Sensor 14 auf der Grundlage der Größe einer Differenz zwischen einem Abtastwert des Signals des überwachten Sensors bei einem ersten überwachten Abtastzeitpunkt und einem Abtastwert des Signals 16 des überwachten Sensors bei einem zweiten überwachten Abtastzeitpunkt bestimmt werden, wobei der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite überwachte Abtastzeitpunkt verschiedene Zeitpunkte sind. Eine zweite Signalabweichung kann für den überwachten Sensor 14 beruhend auf der Größe einer Differenz zwischen einem Abtastwert des Signals des überwachten Sensors bei einem dritten überwachten Abtastzeitpunkt und dem Abtastwert des Signals 16 des überwachten Sensors, der zuvor bei dem zweiten überwachten Abtastzeitpunkt erfasst wurde, bestimmt werden, wobei sich der dritte überwachte Abtastzeitpunkt von dem ersten und zweiten überwachten Abtastzeitpunkt unterscheidet. Mehrere Abweichungen des überwachten Sensorsignals, welche die erste und zweite Abweichung des überwachten Signals umfassen, können während einer vorbestimmten Diagnosezeitspanne bestimmt werden, und ein Schwankungswert des überwachten Sensors kann auf der Grundlage der mehreren Abweichungen des überwachten Sensorsignals bestimmt werden. Bei einem Beispiel kann der Schwankungswert des überwachten Sensors eine Summe aus den mehreren Abweichungen des überwachten Sensorsignals sein. Bei einem anderen Beispiel kann der überwachte Schwankungswert ein Mittelwert der mehreren Abweichungen des überwachten Sensorsignals sein. Die vorbestimmte Diagnosezeitspanne kann beispielsweise durch eine Diagnosezeit definiert sein, die durch das Zeitgebermodul 40 überwacht wird, und/oder indem eine vordefinierte Anzahl von Abtastungen der überwachten und korrelierten Signale 16, 26 ausgeführt wird.
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Analog kann eine erste Signalabweichung für den korrelierten Sensor 24 beruhend auf der Größe einer Differenz zwischen einem Abtastwert des Signals 26 des korrelierten Sensors bei einem ersten korrelierten Abtastzeitpunkt und einem Abtastwert des Signals 26 des korrelierten Sensors bei einem zweiten korrelierten Abtastzeitpunkt bestimmt werden, wobei der erste korrelierte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt verschiedene Zeitpunkte sind, und derart, dass der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt miteinander synchronisiert sind, und der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt miteinander synchronisiert sind. Eine zweite Signalabweichung kann für den korrelierten Sensor 24 auf der Grundlage der Größe einer Differenz zwischen einem Abtastwert des Signals des korrelierten Sensors, der bei einem dritten korrelierten Abtastzeitpunkt erfasst wurde, und dem Abtastwert des Signals 26 des korrelierten Sensors, der zuvor bei dem zweiten korrelierten Abtastzeitpunkt erfasst wurde, bestimmt werden, wobei sich der dritte überwachte Abtastzeitpunkt von dem ersten und zweiten überwachten Abtastzeitpunkt unterscheidet und der dritte überwachte Abtastzeitpunkt und der dritte korrelierte Abtastzeitpunkt miteinander synchronisiert sind.
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Bei einem Beispiel sind der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt so synchronisiert, dass sie gleichzeitig auftreten, so dass der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt der gleiche erste Zeitpunkt sind, der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt sind so synchronisiert, dass sie gleichzeitig auftreten, so dass der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt der gleiche zweite Zeitpunkt sind, und der dritte überwachte Abtastzeitpunkt und der dritte korrelierte Abtastzeitpunkt sind so synchronisiert, dass sie gleichzeitig auftreten, so dass der dritte überwachte Abtastzeitpunkt und der dritte korrelierte Abtastzeitpunkt der gleiche dritte Zeitpunkt sind, und so dass der erste, zweite und dritte Abtastzeitpunkt unterschiedliche Zeitpunkte sind.
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Bei einem weiteren Beispiel können der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt so synchronisiert sein, dass der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt nicht simultan sind; dass der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt nicht simultan sind, und dass der dritte überwachte Abtastzeitpunkt und der dritte korrelierte Abtastzeitpunkt nicht simultan sind. Beispielsweise kann der überwachte Sensor 14 das überwachte Signal 16 mit einer ersten Frequenz ausgeben und der korrelierte Sensor 24 kann das korrelierte Signal 26 mit einer zweiten Frequenz ausgeben, so dass das ausgegebene überwachte Signal 16 und das ausgegebene korrelierte Signal 26 zueinander nicht simultan sind. In diesem Fall kann das Abtasten beispielsweise so synchronisiert sein, dass der erste überwachte Abtastzeitpunkt des überwachten Signals 16 einer Ausgabe des überwachten Signals 16 mit der Frequenz des überwachten Signals entspricht, und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt die nächste Ausgabe des korrelierten Signals 26 erfasst, die dem ersten überwachten Abtastzeitpunkt folgt, der beruhend auf der Frequenz des korrelierten Signals auftritt. Auf diese Weise werden der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt synchronisiert, indem sie die am nächsten zeitlich benachbarten Signale sind, die von dem jeweiligen überwachten und korrelierten Sensor 14, 24 ausgegeben werden, um im Wesentlichen die gleichen Betriebsbedingungen zu repräsentieren, während sie aufgrund von abweichenden Ausgabefrequenzen nicht simultan sind. Der gleiche Ansatz kann auf das Synchronisieren des zweiten überwachten Abtastzeitpunkts und des zweiten korrelierten Abtastzeitpunkts, auf das Synchronisieren des dritten überwachten Abtastzeitpunkts und des dritten korrelierten Abtastzeitpunkts und so weiter angewendet werden.
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Die hier bereitgestellten Beispiele stellen keine Einschränkung dar und andere Synchronisationsmittel können verwendet werden. Zum Beispiel kann das Timing des ersten überwachten Abtastzeitpunkts und des ersten korrelierten Abtastzeitpunkts beruhend auf einer Verzögerung zwischen diesen Ereignissen auf Operationen, Eingaben, Bedingungen, Ausgaben usw. der überwachten und korrelierten Elemente 12, 22, die korrelierte Ereignisse, Operationen, Eingaben, Bedingungen, Ausgaben usw. sind, synchronisiert werden.
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Mehrere Abweichungen von korrelierten Sensorsignalen, die beispielsweise die erste und zweite Abweichung des korrelierten Signals umfassen, können während einer vorbestimmten Zeitspanne, etwa einer Diagnosezeitspanne, ermittelt werden und ein Schwankungswert des korrelierten Sensors kann auf der Grundlage der mehreren Signalabweichungen der korrelierten Sensoren bestimmt werden. Bei einem Beispiel kann der Schwankungswert des korrelierten Sensors eine Summe aus den mehreren Signalabweichungen des korrelierten Sensors sein, die über die Diagnosezeitspanne ermittelt wurden. Bei einem weiteren Beispiel kann der korrelierte Schwankungswert ein Mittelwert der mehreren Signalabweichungen des korrelierten Sensors sein, die über die Diagnosezeitspanne ermittelt wurden.
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Der Zustand des überwachten Sensors 14 kann auf der Grundlage eines Vergleichs des Schwankungswerts des überwachten Sensors und des Schwankungswerts des korrelierten Sensors bestimmt werden, wobei die Schwankungswerte des überwachten und des korrelierten Sensors über die gleiche Diagnosezeitspanne bestimmt werden. Wenn sich der überwachte Sensor 14 in einem Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich befindet, wird der Schwankungswert des überwachten Sensors 14 nahe bei Null liegen, jedoch wird erwartet, dass der Schwankungswert des korrelierten Sensors 24 größer als der Schwankungswert des im Erfassungsbereich festsitzenden Sensors 14 und größer als Null ist. Die Größe der Differenz zwischen dem Schwankungswert des überwachten Sensors und dem Schwankungswert des korrelierten Sensors kann mit einem Schwellenwert verglichen werden, der ein kalibrierter Wert sein kann, so dass dann, wenn der überwachte Sensor 14 im Erfassungsbereich festsitzt, die Größe der Differenz zwischen den Schwankungswerten des überwachten und des korrelierten Sensors größer oder gleich der Schwellenwertgrenze sein wird, was anzeigt, dass sich der überwachte Sensor 14 in einem Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich befindet. Es versteht sich, dass ein überwachter Sensor 14, der eine stationäre Bedingung des überwachten Elements 12 erfasst, ebenfalls einen Schwankungswert von Null während der stationären Bedingung zeigen wird, jedoch wird in diesem Fall der korrelierte Sensor 24, der eine stationäre Bedingung des korrelierten Elements 22 erfasst, die mit der stationären Bedingung korreliert ist, die von dem überwachten Sensor 14 erfasst wird, einen korrelierten Schwankungswert zeigen, der ähnlich wie derjenige des überwachten Sensors 14 ist, z.B. nahe bei Null liegt. In diesem Fall, bei dem sich das System 10 und/oder die beiden erfassten Elemente 12 und 22 in einer stationären Bedingung befinden, wird die Größe der Differenz zwischen dem überwachten Schwankungswert und dem korrelierten Schwankungswert nahe bei Null sein, und er wird daher unter dem Schwellenwert liegen, so dass ein Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich für den überwachten Sensor 14 nicht angezeigt wird.
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Das in 1 gezeigte Steuerungsmodul 20 enthält einen Prozessor 30, einen Arbeitsspeicher 32 und ein Zeitgebermodul 40. Der Arbeitsspeicher 32 kann beispielsweise einen Festwertspeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM) usw. mit einer Größe und einer Geschwindigkeit enthalten, die ausreichen, um das hier beschriebene Verfahren auszuführen und um Daten zu speichern, die beispielsweise Signalwerte, Signalabweichungen Schwankungswerte, Fehleranzeigen, Algorithmen usw. wie hier beschrieben enthalten können. Das Zeitgebermodul 40 umfasst einen Taktzyklus und einen Zeitgeber und/oder einen anderen Zeitnachführmechanismus, der verwendet werden kann, um eine vorbestimmte Abtastrate festzulegen, um einen Taktzeitpunkt einem Abtastwert zuzuordnen, etwa einem Abtastsignalwert oder einer Anzeige, etwa einer Anzeige des Festsitzens im Erfassungsbereich, um einen Zeitgeber für eine Zeitspanne zu initialisieren und zu betätigen, etwa eine Diagnosezeitspanne, eine Abtastzeitspanne, einen Diagnosezeitpunkt usw.
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Das System 10 enthält ferner ein Signalabweichungsmodul 34, ein Schwankungsbestimmungsmodul 36 und ein Sensordiagnosemodul 38, die jeweils in wirksamer Kommunikation mit dem Steuerungsmodul 20 stehen. Das Signalabweichungsmodul 34 ist ausgestaltet, um ein Signal von einem oder mehreren Sensoren in dem System 10 zu empfangen, beispielsweise von dem überwachten Sensor 14 und/oder von dem korrelierten Sensor 24, und um einen Sensorabweichungswert für diesen Sensor auf der Grundlage des Signals, das von diesem Sensor empfangen wurde, zu erzeugen. Das Signalabweichungsmodul 34 ist ausgestaltet, um ein Abtasten des empfangenen Signals auszuführen, wobei das empfangene Signal bei dem vorliegenden Beispiel entweder das überwachte Signal 16 oder das korrelierte Signal 26 ist, um abgetastete Werte des empfangenen Signals in dem Arbeitsspeicher 32 zu speichern, und um einen oder mehrere Algorithmen zu verwenden, die in dem Signalabweichungsmodul 34 enthalten sein können, um eine Signalabweichung des empfangenen Signals unter Verwendung von Abtastwerten eines empfangenen Signals zu erzeugen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden. Die Abtastwerte können aufeinanderfolgende Abtastwerte in einer Vielzahl von Abtastungen sein, die mit einer vorbestimmten Abtastrate ausgeführt wurden. Die vorbestimmte Abtastrate kann auf einem Taktzyklus oder einer Abtastzeitspanne beruhen, die durch das Zeitgebermodul 40 erzeugt wurde. Jedem Abtastwert des empfangenen Signals kann der jeweilige Abtastzeitpunkt dieses Abtastwerts zugeordnet und im Arbeitsspeicher 32 gespeichert werden. Das Signalabweichungsmodul 34 kann eine Differenz zwischen Abtastungen des empfangenen Signals, die zu unterschiedlichen Abtastzeitpunkten ausgeführt wurden, ermitteln. Das Signalabweichungsmodul 34 kann eine Signalabweichung für jede der Differenzen auf der Grundlage der Größe der Differenz zwischen den Abtastungen, die zu unterschiedlichen Abtastzeitpunkten ausgeführt wurden, bestimmen. Das Signalabweichungsmodul 34 kann mehrere Signalabweichungen während einer Diagnosezeitspanne bestimmen, die beispielsweise eine erste Signalabweichung auf der Grundlage von Signalabtastungen, die bei einem ersten und einem zweiten Abtastzeitpunkt ausgeführt wurden, einer zweiten Signalabweichung auf der Grundlage von Signalabtastwerten, die bei einem zweiten und einem dritten Abtastzeitpunkt ausgeführt werden und so weiter, bestimmen. Jede Signalabweichung kann im Arbeitsspeicher 32 gespeichert werden.
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Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, und das durch das in 3 gezeigte Verfahren veranschaulicht ist, empfängt das Signalabweichungsmodul 34 das überwachte Signal 16 und das korrelierte Signal 26 und führt ein synchronisiertes Abtasten sowohl des überwachten Signals 16 als auch des korrelierten Signals 26 aus, so dass ein Abtastzeitpunkt für das überwachte Signal 16 mit einem Abtastzeitpunkt für das korrelierte Signal 26 synchronisiert ist, und derart, dass die synchronisierten Abtastwerte des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26 eine Betriebsbedingung des Systems 10 repräsentieren, welche das überwachte Element 12 und das korrelierte Element 22 umfasst, die dann zu diesem Zeitpunkt existierte. Wie in 3 bei Schritten 206 und 210 gezeigt ist, kann das Signalabweichungsmodul 34 bei einem ersten Abtastzeitpunkt, der durch das Zeitgebermodul 40 festgelegt wird, ein erstes synchronisiertes Abtasten von sowohl dem überwachten Signal 16 als auch dem korrelierten Signal 26 ausführen, dann kann das Signalabweichungsmodul 34 bei einem zweiten Abtastzeitpunkt, der durch das Zeitgebermodul 40 festgelegt wurde, wie in 3 bei Schritten 214 und 220 gezeigt ist, ein zweites synchronisiertes Abtasten von sowohl dem überwachten Signal 16 als auch dem korrelierten Signal 26 ausführen. Das Signalabweichungsmodul 34 kann dann eine Signalabweichung für das überwachte Signal 16 auf der Grundlage der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Abtastwert des überwachten Signals 16, die jeweils an ersten und zweiten überwachten Abtastzeitpunkten ausgeführt wurden, bestimmen, und es kann eine Signalabweichung für das korrelierte Signal 26 auf der Grundlage der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Abtastwert des korrelierten Signals 26, die jeweils an ersten und zweiten korrelierten Abtastzeitpunkten ausgeführt wurden, bestimmen. Wie hier vorstehend beschrieben ist, umfasst das erste synchronisierte Abtasten den ersten überwachten Abtastzeitpunkt und den ersten korrelierten Abtastzeitpunkt, die miteinander synchronisiert sind, und das zweite synchronisierte Abtasten umfasst den zweiten überwachten Abtastzeitpunkt und den zweiten korrelierten Abtastzeitpunkt, die miteinander synchronisiert sind. Bei einem weiteren Beispiel können während der ersten synchronisierten Abtastung der erste überwachte Abtastwert und der erste korrelierte Abtastwert gleichzeitig ausgeführt werden, so dass der erste überwachte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt der gleiche Zeitpunkt sind. Analog können während der zweiten synchronisierten Abtastung der zweite überwachte Abtastwert und der zweite korrelierte Abtastwert gleichzeitig ausgeführt werden, so dass der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt der gleiche Zeitpunkt sind.
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Bei einem weiteren Beispiel kann das Signalabweichungsmodul 34 eine Signalabweichung für das überwachte Signal 16 auf der Grundlage der Größe der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Abtastwert des überwachten Signals 16 ermitteln, und es kann eine Signalabweichung für das korrelierte Signal 26 auf der Grundlage der Größe der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Abtastwert des korrelierten Signals 26 ermitteln. Das Verfahren kann von Schritt 226 zu Schritt 212 zurückkehren, so dass das Signalabweichungsmodul 34 das synchronisierte Abtasten von sowohl dem überwachten Signal 16 als auch dem korrelierten Signal 26 mit einer Abtastfrequenz oder an einem Abtastzeitpunkt fortsetzen kann, die bzw. der durch das Zeitgebermodul 40 bestimmt wird, und damit fortfahren kann, mehrere Signalabweichungen für sowohl das überwachte Signal 16 als auch das korrelierte Signal 26 auf der Grundlage des Bestimmens der Differenz oder einer Größe der Differenz zwischen Signalabtastwerten zu erzeugen, die zu verschiedenen Abtastzeitpunkten über eine Abtastzeitspanne erfasst wurden, bis entweder eine vorbestimmte Anzahl von Abtastungen ausgeführt wurde oder eine vorbestimmte Abtastzeitspanne verstrichen ist, wobei das Verfahren an diesem Punkt mit Schritt 228 fortfährt. Zum Beispiel kann das Signalabweichungsmodul 34 eine zweite Abweichung des überwachten Signals beruhend auf einer Differenz zwischen einem Abtastwert des überwachten Signals 16, der bei einem dritten überwachten Abtastzeitpunkt aufgenommen wurde, und dem Abtastwert des überwachten Signals 16, der bei dem zweiten überwachten Abtastzeitpunkt aufgenommen wurde, ermitteln, und es kann eine zweite Abweichung des korrelierten Signals auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Abtastwert des korrelierten Signals 26, der an einem dritten korrelierten Abtastzeitpunkt aufgenommen wurde, und dem Abtastwert des korrelierten Signals 26, der an dem zweiten korrelierten Abtastzeitpunkt aufgenommen wurde, ermitteln und so weiter für nachfolgende Abtastwerte, die bei nachfolgenden Abtastzeitpunkten erfasst werden, so dass das Signalabweichungsmodul 34 eine Vielzahl von Signalabweichungen für sowohl das überwachte Signal 16 als auch das korrelierte Signal 26 erzeugen kann, wobei jede jeweilige Signalabweichung der jeweiligen Abtastzeitspanne entspricht, welche die jeweiligen synchronisierten Abtastzeitpunkte der Signalabtastwerte enthält, die verwendet wurden, um die jeweilige Abtastwertabweichung zu erzeugen. Die Vielzahl der Signalabweichungen kann im Arbeitsspeicher 32 gespeichert und von dem Schwankungsbestimmungsmodul 36 verwendet werden, um eine Vielzahl von Schwankungswerten zu erzeugen, wie hier in weiterem Detail beschrieben ist.
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Das Schwankungsbestimmungsmodul 36 ist ausgestaltet für und/oder enthält einen oder mehrere Algorithmen, um einen Signalschwankungswert für ein empfangenes Signal zu erzeugen, welches beispielsweise entweder das überwachte Signal 16 oder das korrelierte Signal 26 sein kann, auf der Grundlage von mehreren Signalabweichungen des empfangenen Signals. Bei einem Beispiel kann der Signalschwankungswert des empfangenen Signals eine Summe aus der Vielzahl der Signalabweichungen des empfangenen Werts sein. Bei einem anderen Beispiel kann der Signalschwankungswert des empfangenen Signals ein Mittelwert der Vielzahl der Signalabweichungen des empfangenen Signals sein. Ein erster Signalschwankungswert kann für ein empfangenes Signal für eine erste Diagnosezeitspanne auf der Grundlage von Signalabweichungen erzeugt werden, die während der ersten Diagnosezeitspanne beispielsweise so erzeugt wurden, wie in den Schritten 202 bis 228 von 3 gezeigt ist. Die Schritte 202 bis 228 können wiederholt werden, um einen zweiten Signalschwankungswert für das empfangene Signal für eine zweite Diagnosezeitspanne auf der Grundlage von Signalabweichungen zu erzeugen, die während der zweiten Diagnosezeitspanne erzeugt wurden. Die Schritte 202 bis 228 können in einer Schleife derart wiederholt werden, dass das Schwankungsbestimmungsmodul 36 eine Vielzahl von Signalschwankungswerten erzeugen kann, wobei jeder jeweilige Signalschwankungswert einer jeweiligen Diagnosezeitspanne entspricht. Die durch das Schwankungsbestimmungsmodul 36 erzeugten Schwankungswerte können im Arbeitsspeicher 32 gespeichert werden.
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Bei der Einleitung einer Diagnosezeitspanne, die in 3 durch die Schritte 202 bis 228 dargestellt ist, kann der Schwankungswert von sowohl dem überwachten Signal 16 als auch dem korrelierten Signal 26 anfänglich auf einen Wert von Null gesetzt werden, was bei Schritten 204 bzw. 208 gezeigt ist. Nachdem die ersten und zweiten Abtastungen des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26 bei Schritten 206 bzw. 210 durchgeführt wurden, kann für jedes jeweilige Signal 16, 26 eine erste Signalabweichung beruhend auf der Größe der Differenz zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Abtastwerten jedes jeweiligen Signals 16, 26 bei Schritten 216 bzw. 222 bestimmt werden. Nachfolgende Signalabweichungen können für jedes jeweilige Signal 16, 26 bestimmt werden, während das in 3 dargestellte Verfahren wiederholt in einer Schleife die Schritte 212 bis 226 durchläuft, so dass der Schwankungswert jedes jeweiligen Signals 16, 26 um jede jeweilige Signalabweichung erhöht werden kann, die während der Diagnosezeitspanne erzeugt und im Arbeitsspeicher 32 gespeichert wurde. Nachdem beispielsweise eine dritte Abtastung des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26 ausgeführt wurde, wenn die Schritte 214 und 220 wiederholt werden, kann ein zweiter Signalabweichungswert für jedes jeweilige Signal 16, 26 auf der Grundlage der Differenz zwischen den jeweiligen zweiten und dritten Abtastwerten jedes jeweiligen Signals 16, 26 bestimmt werden. Der Schwankungswert jedes jeweiligen Signals 16, 26 kann wieder durch die jeweilige zweite Signalabweichung erhöht und im Arbeitsspeicher 32 gespeichert werden.
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Bei einem Beispiel kann mit dem Erhöhen des Schwankungswerts jedes jeweiligen Signals 16, 26 fortgefahren werden, bis eine vorbestimmte Anzahl von Abtastungen ausgeführt worden ist, wodurch eine Diagnosezeitspanne abgeschlossen wird. Wenn die Anzahl der Abtastwerte größer als die vorbestimmte Anzahl der Abtastwerte ist, wird die Diagnosezeitspanne neu initialisiert, beispielsweise, indem die Anzahl der Abtastwerte auf Null zurückgesetzt wird und der Schwankungswert auf einen Wert von Null zurückgesetzt wird, bevor die Abtastsequenz für eine nachfolgende Diagnosezeitspanne wiederholt wird.
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Bei einem weiteren Beispiel kann die Erhöhung des Schwankungswerts fortgesetzt werden, bis eine vorbestimmte Diagnosezeit vergangen ist. Das Zeitgebermodul 40 kann einen Zeitgeber initialisieren, der auf der Grundlage des Taktzyklus inkrementiert wird. Wenn der Zeitgeberwert größer oder gleich der vorbestimmten Diagnosezeit ist, wird die Diagnosezeitspanne neu initialisiert, beispielsweise, indem der Schwankungswert auf einen Wert von Null zurückgesetzt wird, bevor die Abtastsequenz für die vorbestimmte Diagnosezeit während einer nachfolgenden Diagnosezeitspanne wiederholt wird.
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Bei einem weiteren Beispiel kann der Schwankungswert auf einer vorbestimmten Gesamtanzahl von Signalabweichungen beruhen. Nur als Beispiel kann der Schwankungswert eine umlaufende Summe und/oder ein umlaufender Mittelwert der vorbestimmten Gesamtanzahl von Signalabweichungen, etwa X sein. Wenn eine Signalabweichung X+1 bestimmt wird, kann die erste Signalabweichung der umlaufenden Summe aus der Bestimmung des Schwankungswerts entfernt werden, so dass die Bestimmung des Schwankungswerts auf einer umlaufenden Basis auf einer Anzahl X von Signalabweichungen beruht.
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Das Sensordiagnosemodul 38 ist ausgestaltet, um einen Fehlerschwellenwert zu speichern und/oder zu definieren, um einen Zustand eines Sensors zu bestimmen, etwa einen Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich eines überwachten Sensors 14, um einen Fehlerschwellenwert mit einem Parameter zu vergleichen, der durch die überwachten und korrelierten Signale 16, 26 definiert ist, usw. Zum Beispiel vergleicht in dem Verfahren, das in 3 gezeigt ist, das Sensordiagnosemodul 38 bei Schritt 228 die Differenz zwischen den Schwankungswerten des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26 mit einem Fehlerschwellenwert, um festzustellen, ob das überwachte Signal 16 im Erfassungsbereich festsitzt. Bei einem weiteren Beispiel wird die Größe der Differenz zwischen den Schwankungswerten des überwachten Signals 16 und des korrelierten Signals 26 mit einem Fehlerschwellenwert verglichen, und wenn die Größe der Differenz größer oder gleich dem Fehlerschwellenwert ist, erzeugt das Sensordiagnosemodul 38 eine Fehleranzeige, um anzuzeigen, dass der überwachte Sensor 14 im Erfassungsbereich festsitzt. Bei einem Beispiel kann der Fehlerschwellenwert ein kalibrierter Wert sein, der durch eine Kalibrierung erzeugt werden kann, die entweder vom Steuerungsmodul 20 oder vom Sensordiagnosemodul 38 ausgeführt wird.
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Die hier bereitgestellten Beispiele sind nicht einschränkend und es ist zu verstehen, dass andere Konfigurationen von Modulen in dem System 10 verwendet werden können. Beispielsweise können ein oder mehrere von dem Steuerungsmodul 20, dem Signalabweichungsmodul 34, einem Schwankungsbestimmungsmodul 36 und einem Sensordiagnosemodul 38 ausgestaltet sein, um die Funktionen von einem oder mehreren anderen von dem Steuerungsmodul 20, dem Signalabweichungsmodul 34, einem Schwankungsbestimmungsmodul 36 und einem Sensordiagnosemodul 38 usw. auszuführen. Ein oder mehrere der Sensoren 14, 24 und der erfassten Elemente 12, 22 können in wirksamer Kommunikation mit dem Steuerungsmodul 20 und/oder mit einem oder mehreren der anderen Module 34, 36, 38 stehen.
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Nun mit Bezug auf 1 und 2 können als Beispiel, das nicht einschränken soll, das System 10 von 1 und das hier beschriebene Verfahren angepasst werden zur Verwendung zur Detektion des Zustands eines im Erfassungsbereich festsitzenden Sensors in einem Antriebsstrangsystem 100, wie in 2 gezeigt ist. Das Antriebsstrangsystem 100 enthält ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 112, das mit einem Motor-Generator 118 und mit einer Energiespeichervorrichtung 122 wirksam verbunden ist. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 112, der Motor-Generator 118 und die Energiespeichervorrichtung 122 stehen in elektrischer Kommunikation mit dem Steuerungsmodul 120 und miteinander. In einem Beispiel, das nicht einschränken soll, kann das Antriebsstrangsystem 100 ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug (nicht gezeigt) sein, welches ein Kraftfahrzeug oder ein Nicht-Kraftfahrzeug sein kann. Das Fahrzeug kann ein nicht hybrides Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, etwa ein elektrisches Hybridfahrzeug sein. Das Steuerungsmodul 120 kann ein Fahrzeugsteuerungsmodul sein, etwa ein Antriebsstrangsteuerungsmodul.
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Der Motor-Generator 118 kann selektiv wie ein Motor funktionieren, der durch Energie angetrieben wird, die von der Energiespeichervorrichtung 122 bereitgestellt wird, oder wie ein Generator, um Wechselstromenergie (AC-Energie) zu erzeugen, die in der Energiespeichervorrichtung 122 gespeichert werden soll. Die Energiespeichervorrichtung 122, die hier auch als Batterie bezeichnet wird, kann eine Gleichstrombatterie (DC-Batterie), eine Energiespeichervorrichtung mit mehreren Zellen oder eine andere geeignete Speichervorrichtung sein, um elektrische Energie zu speichern, die von dem Motor-Generator 118 erzeugt wird, wenn der Motor-Generator 118 wie ein Generator funktioniert, und um Energie an den Motor-Generator 118 zu liefern, wenn der Motor-Generator 118 wie ein Motor funktioniert. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 112, das hier auch als Umrichter 112 bezeichnet wird, kann von der Batterie 122 bereitgestellten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umsetzen, um den Motor-Generator 118 bei der Funktion als Motor mit Leistung zu versorgen, und es kann Wechselstrom (AC), der von dem Motor-Generator erzeugt wird, der wie ein Generator funktioniert, in Gleichstrom (DC) zum Speichern in der Batterie 112 umsetzen.
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Das Antriebsstrangsystem 100 enthält ferner einen Umrichterspannungssensor 114 und einen Batteriespannungssensor 124. Der Umrichterspannungssensor und der Batteriespannungssensor 114, 124 stehen in wirksamer Kommunikation mit dem Steuerungsmodul 120. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Umrichterspannungssensor 114 ausgestaltet, um eine Eingabespannung des Umrichters 112 zu erfassen, und um ein Umrichterspannungssensorsignal 116 an das Steuerungsmodul 120 auszugeben. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Batteriespannungssensor 124 ausgestaltet, um eine Spannung der Batterie 122 zu erfassen, und um ein Batteriespannungssensorsignal 126 an das Steuerungsmodul 120 auszugeben. Das System 100 und/oder der Umrichter 112 und die Batterie 122 sind so angeordnet, dass das Umrichterspannungssensorsignal 116 und das Batteriespannungssensorsignal 126 miteinander korreliert sind, und so, dass eine bekannte Beziehung zwischen dem Umrichterspannungssensorsignal 116 und dem Batteriespannungssensorsignal 126 während eines Betriebs des Antriebsstrangsystems 100 existiert. Zur Vereinfachung der Veranschaulichung entsprechen bei einer beispielhaften Beschreibung des Verfahrens gleiche Bezugszeichen in 2 gleichen Elementen in 1, beispielsweise entspricht das System 10 dem Antriebsstrangsystem 100, so dass der Umrichterspannungssensor 114 dem überwachten Sensor 14 entspricht, das Umrichterspannungssensorsignal dem überwachten Sensorsignal 16 entspricht und der Umrichter 112 dem überwachten Element 12 entspricht. Ferner entspricht der Batteriespannungssensor 124 dem korrelierten Sensor 24, das Batteriespannungssensorsignal 126 entspricht dem korrelierten Sensorsignal 26 und die Batterie 122 entspricht dem korrelierten Element 22. Folglich werden das beispielhafte System und das Verfahren beschrieben, um eine Bedingung mit Festsitzen im Erfassungsbereich des Umrichterspannungssensors 114, der dem überwachten Sensor 14 entspricht, zu detektieren, unter Verwendung des Umrichterspannungssensorsignals 116, das dem überwachten Signal 16 entspricht, und dem Batteriespannungssensorsignal 126, das dem korrelierten Signal 26 entspricht.
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Das in 2 gezeigte Antriebsstrangsystem 100 enthält einen Prozessor 130, einen Arbeitsspeicher 132 und ein Zeitgebermodul 140, die jeweils so ausgestaltet sind, wie vorstehend mit Bezug auf den jeweiligen Prozessor 30, den Arbeitsspeicher 32 und das Zeitgebermodul 40 von 1 beschrieben ist. Das Antriebsstrangsystem 100 umfasst ferner ein Signalabweichungsmodul 134 ein Schwankungsbestimmungsmodul 136 und ein Sensordiagnosemodul 138, die jeweils mit dem Steuerungsmodul 120 in wirksamer Kommunikation stehen, und jeweils so ausgestaltet sind, wie vorstehend für die jeweiligen Module 34, 36, 38 und 20 von 1 beschrieben ist.
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Mit Bezug nun auf 3 ist eine Zeichnung auf hoher Ebene eines Verfahrens zum Diagnostizieren eines Sensors veranschaulicht, der im Erfassungsbereich festsitzt. Das Verfahren kann mit einem Start- oder Initialisierungsschritt, der mit 200 bezeichnet ist, beginnen, wobei das Verfahren bei diesem Zeitpunkt mit dem Überwachen von Betriebsbedingungen des Systems 10, 100 beginnt, einschließlich des überwachten Sensors 14, 114 und des korrelierten Sensors 24, 124. Die Initialisierung des Verfahrens bei Schritt 200 kann simultan mit dem Initialisieren des Betriebs des Systems 10, 100 erfolgen. Beispielsweise und mit Bezug auf das in 2 gezeigte Antriebsstrangsystem 100 kann die Initialisierungsoperation des Antriebsstrangsystems 100 durch Starten eines Fahrzeugs, welches das Antriebsstrangsystem 100 enthält, das in 3 gezeigte Verfahren initialisieren, das mit Schritt 200 beginnt. Bei einem anderen Beispiel kann Schritt 200 in Ansprechen darauf initialisiert werden, dass von dem System 10, 100 spezielle Bedingungen erfüllt werden, etwa die Detektion einer Signalausgabe von dem überwachten Sensor 14, 114 und/oder von dem korrelierten Sensor 24, 124. Alternativ kann das Verfahren 100 konstant laufen und/oder kontinuierlich in einer Schleife immer dann laufen, wenn das System 10, 110 in Verwendung ist.
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Bei Schritt 202 wird eine vorbestimmte Diagnosezeitspanne initialisiert, was umfassen kann, dass ein Zeitgeber eines Zeitgebermoduls 40, 140 auf Null initialisiert wird, wobei beispielsweise die Diagnosezeitspanne durch eine Diagnosezeit definiert ist, und/oder ein Abtastzähler in den Controller 20 zurückgesetzt wird, wobei beispielsweise die vorbestimmte Diagnosezeitspanne durch eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten definiert ist. Bei Schritt 204 wird ein Schwankungswert des überwachten Signals des überwachten Sensors 14, 114 auf einen Wert von Null initialisiert. Analog wird bei Schritt 208 ein Schwankungswert des korrelierten Signals des korrelierten Sensors 24, 124 auf einen Wert von Null initialisiert. Bei Schritt 206, der mit Schritt 210 synchronisiert ist, um eine erste synchronisierte Abtastung während der Diagnosezeitspanne auszuführen, führt das Signalabweichungsmodul 34, 134 eine erste Abtastung des überwachten Signals 16, 116 bei einem ersten überwachten Abtastzeitpunkt aus und speichert den Abtastwert im Arbeitsspeicher 32, 132. Bei Schritt 210, der mit Schritt 206 synchronisiert ist, führt das Signalabweichungsmodul 34, 134 eine erste Abtastung des korrelierten Signals 26, 126 bei einem ersten korrelierten Abtastzeitpunkt aus und speichert den Abtastwert im Arbeitsspeicher 32, 132.
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Bei Schritt 212 wird der Zeitgeber, beispielsweise durch das Zeitgebermodul 40, auf einen zweiten Abtastzeitpunkt inkrementiert, und das Verfahren geht zu Schritten 214 und 220 weiter, um eine zweite synchronisierte Abtastung des überwachten Signals 16, 116 und des korrelierten Signals 26, 126 auszuführen. Bei Schritt 214 führt das Signalabweichungsmodul 34, 134 eine zweite Abtastung des überwachten Signals 16, 116 bei einem zweiten überwachten Abtastzeitpunkt während der Diagnosezeitspanne aus, wobei der zweite überwachte Abtastzeitpunkt und der erste überwachte Abtastzeitpunkt unterschiedliche Zeitpunkte sind. Bei Schritt 220 führt das Signalabweichungsmodul 34, 134 bei einem zweiten korrelierten Abtastzeitpunkt und in Synchronisation mit dem Schritt 214 eine zweite Abtastung des korrelierten Signals 26, 126 aus, wobei der zweite korrelierte Abtastzeitpunkt und der erste korrelierte Abtastzeitpunkt verschiedene Zeitpunkte sind.
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Bei Schritten 216 und 222 erzeugt das Signalabweichungsmodul 34, 134 einen ersten Signalabweichungswert für sowohl das überwachte Signal 16, 116 als auch das korrelierte Signal 26, 126. Bei Schritt 216 erzeugt das Signalabweichungsmodul 34, 134 den ersten Signalabweichungswert für das überwachte Signal 16, 116 beispielsweise durch Feststellen der Größe der Differenz zwischen dem bei Schritt 206 erfassten ersten Abtastwert des überwachten Signals 16, 116 und dem bei Schritt 214 erfassten zweiten Abtastwert des überwachten Signals 16, 116. Das Signalabweichungsmodul 34, 134 erzeugt bei Schritt 222 den ersten Signalabweichungswert für das korrelierte Signal 26, 126 beispielsweise durch Bestimmen der Größe der Differenz zwischen dem bei Schritt 208 erfassten ersten Abtastwert des korrelierten Signals 26, 126 und dem bei Schritt 220 erfassten zweiten Abtastwert des korrelierten Signals 26, 126.
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Bei Schritten 218 und 224 bestimmt das Schwankungsbestimmungsmodul 36, 136 einen Schwankungswert für sowohl das überwachte Signal 16, 116 als auch das korrelierte Signal 26, 126 und es kann die jeweiligen Schwankungswerte des überwachten Signals 16, 116 und des korrelierten Signals 26, 126 im Arbeitsspeicher 32, 132 speichern.
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Das Verfahren geht zu Schritt 226 weiter, um festzustellen, ob die Diagnosezeitspanne abgeschlossen ist. Wenn die Diagnosezeitspanne beispielsweise durch eine vorbestimmte Diagnosezeit definiert ist, bestimmt bei Schritt 226 das Steuerungsmodul 20, 120 und/oder das Zeitgebermodul 40, 140, ob der Zeitgeberwert die Diagnosezeit erreicht hat. Wenn der Zeitgeberwert die vorbestimmte Diagnosezeit erreicht oder überschritten hat, geht das Verfahren zu Schritt 228. Wenn der Zeitgeberwert kleiner als die vorbestimmte Diagnosezeit ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 212 zurück und der Zeitgeber wird bei Schritt 212 auf einen dritten Abtastzeitpunkt inkrementiert, und das Verfahren geht zu den Schritten 214 und 220 weiter, um eine dritte synchronisierte Abtastung des überwachten Signals 16, 116 und des korrelierten Signals 26, 126 auszuführen. Alternativ wird dort, wo die Diagnosezeitspanne durch eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten definiert ist, bei Schritt 226 von dem Steuerungsmodul 20, 120 und/oder dem Signalabweichungsmodul 34, 134 festgestellt, ob die Anzahl der ausgeführten Abtastungen eine vorbestimmte Anzahl von Abtastungen erreicht hat, die für die Diagnosezeitspanne benötigt wird. Wenn die Anzahl der ausgeführten Abtastungen die vorbestimmte Anzahl von Abtastungen erreicht, die für die Diagnosezeitspanne benötigt wird, geht das Verfahren zu Schritt 228 weiter. Wenn die Anzahl der ausgeführten Abtastungen kleiner als die vorbestimmte Anzahl der Abtastungen ist, springt das Verfahren zurück, z.B. kehrt es zu Schritt 212 zurück, bei dem die Anzahl der ausgeführten Schritte inkrementiert wird, und/oder der Zeitgeber auf einen dritten Abtastzeitpunkt inkrementiert wird, und das Verfahren geht zu den Schritten 214 und 220 weiter, um eine dritte synchronisierte Abtastung des überwachten Signals 16, 116 und des korrelierten Signals 26, 126 auszuführen.
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Bei Schritt 214 führt das Signalabweichungsmodul 34, 134 eine dritte Abtastung des überwachten Signals 16, 116 bei dem dritten überwachten Abtastzeitpunkt aus. Bei Schritt 220 führt das Signalabweichungsmodul 34, 134 bei einem dritten korrelierten Abtastzeitpunkt und in Synchronisation mit Schritt 214 eine dritte Abtastung des korrelierten Signals 26, 126 aus. Der dritte Abtastzeitpunkt, der zweite Abtastzeitpunkt und der erste Abtastzeitpunkt sind verschiedene Zeitpunkte. Der erste, zweite und dritte Abtastzeitpunkt können aufeinanderfolgende Zeitpunkte sein.
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Bei Schritten 216 und 222 erzeugt das Signalabweichungsmodul 34, 134 einen zweiten Signalabweichungswert für sowohl das überwachte Signal 16, 116 als auch das korrelierte Signal 26, 126. Bei Schritt 216 erzeugt das Signalabweichungsmodul 34, 134 den zweiten Signalabweichungswert für das überwachte Signal 16, 116 beispielsweise durch Ermittlung der Größe der Differenz zwischen dem dritten Abtastwert des überwachten Signals 16, 116, der bei Schritt 214 erfasst wurde, und dem zweiten Abtastwert des überwachten Signals 16, 116, der zuvor bei Schritt 214 erfasst wurde. Bei Schritt 222 erzeugt das Signalabweichungsmodul 34, 134 den zweiten Signalabweichungswert für das korrelierte Signal 26, 126, beispielsweise durch Ermitteln der Größe der Differenz zwischen dem dritten Abtastwert des korrelierten Signals 26, 126, der bei Schritt 220 erfasst wurde, und dem zweiten Abtastwert des korrelierten Signals 26, 126, der bei Schritt 220 erfasst wurde.
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Bei Schritten 218 und 224 regeneriert das Schwankungsbestimmungsmodul 36 den jeweiligen Schwankungswert für sowohl das überwachte Signal 16, 116 als auch das korrelierte Signal 26, 126 auf der Grundlage der jeweiligen ersten und zweiten Signalabweichungen für sowohl das überwachte Signal 16, 116 als auch das korrelierte Signal 26, 126, und es kann die jeweiligen Schwankungswerte im Arbeitsspeicher 32 speichern. Bei einem Beispiel wird der Schwankungswert für sowohl das jeweilige überwachte Signal 16, 116 als auch das jeweilige korrelierte Signal 26, 126 durch eine Summe der Signalabweichungswerte des jeweiligen überwachten Signals 16, 116 oder des korrelierten Signals 26, 126, die während der Diagnosezeitspanne erzeugt wurden, bestimmt. Bei einem anderen Beispiel wird der Schwankungswert für jedes jeweilige überwachte Signal 16, 116 und korrelierte Signal 26, 126 durch einen Mittelwert der Signalabweichungswerte des jeweiligen überwachten Signals 16, 116 und des jeweiligen korrelierten Signals 26, 126 bestimmt, die während der Diagnosezeitspanne erzeugt wurden.
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Das Verfahren geht wieder zu Schritt 226 weiter, um erneut festzustellen, ob die Diagnosezeitspanne abgeschlossen ist, beispielsweise durch Feststellen, ob der bei Schritt 202 initialisierte Zeitgeberwert die Diagnosezeit erreicht hat, und/oder ob die Anzahl von ausgeführten Abtastungen die vorbestimmte Anzahl von Abtastungen erreicht hat, die für die Diagnosezeitspanne benötigt werden. Wenn die Diagnosezeit und/oder die Anzahl der ausgeführten Abtastungen die Anforderungen für den Abschluss der Diagnosezeitspanne nicht erfüllt haben, kehrt das Verfahren zu Schritt 212 zurück und wird wie vorstehend beschrieben wiederholt. Wenn die Diagnosezeit und/oder die Anzahl der ausgeführten Abtastungen die Anforderungen für den Abschluss der Diagnosezeitspanne erfüllt haben, geht das Verfahren zu Schritt 228 weiter.
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Bei Schritt 228 wird der Zustand des überwachten Sensors 14, 114 beim Abschluss der Diagnosezeitspanne auf der Grundlage eines Vergleichs des Schwankungswerts des überwachten Sensors und des Schwankungswerts des korrelierten Sensors, die während der Diagnosezeitspanne ermittelt wurden, bestimmt. Das Sensordiagnosemodul 38 bestimmt eine Größe der Differenz zwischen dem Schwankungswert des überwachten Sensors und dem Schwankungswert des korrelierten Sensors und vergleicht die Größe der Differenz mit einem vorbestimmten Fehlerschwellenwert, um festzustellen, ob der überwachte Sensor 14, 114 im Erfassungsbereich festsitzt. Wenn die Größe der Differenz zwischen den Schwankungswerten des überwachten Sensors und des korrelierten Sensors kleiner als der Fehlerschwellenwert ist, gibt es keine Anzeige, dass sich der überwachte Sensor 14, 114 in einem Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich befindet, und das Verfahren kehrt zu Schritt 202 zurück, und es wird eine anschließende Diagnosezeitspanne initialisiert, um mit dem Überwachen des überwachten Sensors 14, 114 fortzufahren. Wenn die Größe der Differenz zwischen den Schwankungswerten des überwachten Sensors und des korrelierten Sensors größer oder gleich dem Fehlerschwellenwert ist, wird der überwachte Sensor 14, 114 als im Erfassungsbereich festsitzend diagnostiziert, beispielsweise so diagnostiziert, dass er sich in einem Zustand mit Festsitzen im Erfassungsbereich befindet, und das Verfahren geht zu Schritt 230 weiter, bei dem das Sensordiagnosemodul 38 eine Anzeige erzeugt, um anzuzeigen, dass sich der überwachte Sensor 14, 114 in einem Zustand befindet, bei dem er im Erfassungsbereich festsitzt. Dann kehrt das Verfahren zu Schritt 202 zurück, wie in 3 gezeigt ist, und eine anschließende Diagnosezeitspanne wird eingeleitet, um mit dem Überwachen des überwachten Sensors 14, 114 fortzufahren.
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Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der vorstehenden Lehren möglich sind und diese auf andere Weise in die Praxis umgesetzt werden können, als es hier speziell beschrieben ist, wobei man im Umfang der beigefügten Ansprüche bleibt. Zudem dienen die Bezugszeichen in den Ansprüchen nur dem besseren Verständnis und dürfen keinesfalls als Einschränkung aufgefasst werden. Beispielsweise können sich das überwachte Element 112 und der überwachte Sensor 114 in einem anderen System des Fahrzeugs (nicht gezeigt) befinden als in dem System des Fahrzeugs, das das korrelierte Element 122 und den korrelierten Sensor 124 enthält. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, können sich das überwachte Element 112 und der überwachte Sensor 114 in dem Antriebsstrangsystem 100 eines Fahrzeugs befinden und das korrelierte Element 122 und der korrelierte Sensor 124 können sich in einem Nicht-Antriebsstrangsystem (nicht gezeigt) des Fahrzeugs befinden, wobei das Antriebsstrangsystem 100 den Controller 120 enthält und das Nicht-Antriebsstrangsystem einen (nicht gezeigten) zweiten Controller enthält, welcher mit dem Controller 120 derart in Kommunikation steht, dass sowohl das überwachte Signal 116 als auch das korrelierte Signal 126 an verschiedene in Kommunikation miteinander stehende Controller übertragen werden und derart, dass das korrelierte Signal 126 über den zweiten Controller an den Controller 120 zur Verwendung beim Detektieren einer Bedingung mit Festsitzen im Erfassungsbereich des überwachten Sensors 114 übertragen wird. Bei einem weiteren Beispiel kann eine Vielzahl korrelierter Signale 26, 126 von einer Vielzahl korrelierter Sensoren 24, 124 beispielsweise durch einen vorbestimmten Algorithmus beruhend auf einer bekannten Beziehung zwischen den verschiedenen korrelierten Signalen und dem überwachten Signal kombiniert werden, um einen korrelierten Schwankungswert bereitzustellen, der durch die Vielzahl der korrelierten Signale definiert ist, zum Vergleich mit dem überwachten Schwankungswert, um eine Bedingung mit Festsitzen im Erfassungsbereich des überwachten Sensors 14, 114 zu bestimmen.
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Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, aber der Umfang der Erfindung wird nur durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen, um die Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis umzusetzen.
