DE102019203687A1 - Method for diagnosing exhaust gas sensors - Google Patents

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DE102019203687A1
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Auswerte- und Steuereinheit, insbesondere als ASIC ausgebildet, zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde (200), die mindestens zwei elektrische Leitungen (201, 202, 203, 204) aufweist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (100) mindestens zwei elektrische Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) zur elektrischen Verbindung mit den elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für jeweils zwei der Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) immer ein separater Komparator (A, A, A, A, A, A) vorgesehen ist, dessen Signaleingänge mit den zwei Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) elektrisch verbunden sind.Evaluation and control unit, in particular designed as an ASIC, for operating a broadband lambda probe (200) which has at least two electrical lines (201, 202, 203, 204), the evaluation and control unit (100) at least two electrical connections ( RE, IPE, APE, MES) for the electrical connection to the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200), characterized in that for two of the connections (RE, IPE, APE, MES ) a separate comparator (A, A, A, A, A, A) is always provided, the signal inputs of which are electrically connected to the two connections (RE, IPE, APE, MES).

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2010 000 663 A1 ist bereits eine Auswerte- und Steuereinheit bekannt, die als ASIC ausgebildet ist. Sie dient dem Betrieb einer Breitband-Lambdasonde, die elektrische Leitungen aufweist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit elektrische Anschlüsse zur elektrischen Verbindung mit den elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde aufweist. Diagnosen der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde mit Hinblick auf das Vorliegen von Kurzschlüssen sind mit der im genannten Stand der Technik offenbarten Vorrichtung nicht vollständig und nur aufwendig durchführbar.From the DE 10 2010 000 663 A1 an evaluation and control unit is already known which is designed as an ASIC. It is used to operate a broadband lambda probe, which has electrical lines, the evaluation and control unit having electrical connections for electrical connection to the electrical lines of the broadband lambda probe. Diagnoses of the electrical lines of the broadband lambda probe with regard to the presence of short circuits cannot be carried out completely and only in a complex manner with the device disclosed in the prior art mentioned.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mit der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Auswerte- und Steuereinheit lassen sich hingegen Diagnosen der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde mit Hinblick auf das Vorliegen von Kurzschlüssen stets vollständig und in einfacher Art und Weise durchführen.With the evaluation and control unit proposed in the present invention, however, diagnoses of the electrical lines of the broadband lambda probe with regard to the presence of short circuits can always be carried out completely and in a simple manner.

Die erfindungsgemäße Auswerte- und Steuereinheit weist mindestens zwei elektrische Anschlüsse auf, die mit mindestens zwei elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde verbindbar sind. Bevorzugt kann die Auswerte- und Steuereinheit sogar mindestens drei oder mindestens vier elektrische Anschlüsse aufweisen, von denen jede mit einer verschiedenen elektrischen Leitung der Breitband-Lambdasonde verbindbar ist. Insofern kann es sich beispielsweise um elektrische Leitungen handeln, die mit einer Referenzelektrode, einer inneren Pumpelektrode, einer äußeren Pumpelektrode und einem Messanschluss einer Breitband-Lambdasonde verbunden sind.The evaluation and control unit according to the invention has at least two electrical connections that can be connected to at least two electrical lines of the broadband lambda probe. The evaluation and control unit can preferably even have at least three or at least four electrical connections, each of which can be connected to a different electrical line of the broadband lambda probe. In this respect, electrical lines can be involved, for example, which are connected to a reference electrode, an inner pump electrode, an outer pump electrode and a measuring connection of a broadband lambda probe.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für jeweils zwei der Anschlüsse immer ein separater Komparator vorgesehen ist, dessen Eingänge mit den zwei Anschlüssen elektrisch verbunden sind. Im Fall von 3 Anschlüssen sind also beispielsweise 3 Komparatoren vorgesehen, im Fall von n Anschlüssen sind also beispielsweise n*(n-1)/2 Komparatoren vorgesehen. Potenzialdifferenzen zwischen allen Anschlüssen werden so erfassbar und die für Diagnosen erforderlichen Informationen können ohne weitere Schaltvorgänge direkt erfasst werden.According to the invention, it is provided that a separate comparator is always provided for two of the connections, the inputs of which are electrically connected to the two connections. In the case of 3 connections, 3 comparators are provided, for example, in the case of n connections, n * (n-1) / 2 comparators are provided, for example. Potential differences between all connections can thus be recorded and the information required for diagnostics can be recorded directly without further switching operations.

Bei den Komparatoren kann es sich um aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Komponenten handeln, die (ggf. unter der Voraussetzung des Überschreitens einer Schwelle) feststellen, welcher ihrer beiden Signaleingänge ein höheres Potenzial aufweist, und die beispielsweise einen Differenzverstärker und ggf. weitere Verstärkerstufen aufweisen.The comparators can be components known in principle from the prior art, which determine (if necessary under the condition that a threshold is exceeded) which of their two signal inputs has a higher potential, and which, for example, have a differential amplifier and possibly further amplifier stages exhibit.

Um ohne weitere hardware- oder softwareseitigen Schutzmechanismen sicherzustellen, dass in derartigen Fehlerfällen an den Leitungen der Breitbandlambda-Sonde keine Schäden der Auswerte- und Steuereinheit resultieren, kann vorgesehen sein, dass die Komparatoren spannungsfest gegen die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung sind, beispielsweise der vollen Versorgungsspannung. Die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung kann beispielsweise 16V, 36V oder sogar 48V oder mehr betragen.In order to ensure, without additional hardware or software protection mechanisms, that there is no damage to the evaluation and control unit in such fault cases on the lines of the broadband lambda probe, it can be provided that the comparators are voltage-proof against the maximum short circuit to be expected in the event of a fault at the respective connection -Voltage, for example the full supply voltage. The maximum short-circuit voltage to be expected at the respective connection in the event of a fault can be, for example, 16V, 36V or even 48V or more.

In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass jedem der elektrischen Anschlüsse jeweils ein elektrischer Schalter zugeordnet ist, über den der jeweilige Anschluss individuell oder lediglich gemeinsam mit den anderen elektrischen Anschlüssen mit einem definierten elektrischen Potenzial verbindbar ist, wobei das definierte elektrische Potenzial und die Eingänge der Komparatoren durch die Schalter voneinander trennbar bzw. miteinander verbindbar sind. Auf diese Weise wird ein gemeinsames Bezugspotenzial als Basis für Diagnoseverfahren bereitgestellt, insbesondere, wenn zwischen dem jeweiligen Schalter und dem definierten elektrischen Potenzial ein Schutzwiderstand vorgesehen ist.In a development it can be provided that each of the electrical connections is assigned an electrical switch via which the respective connection can be connected individually or only jointly with the other electrical connections with a defined electrical potential, the defined electrical potential and the inputs of the Comparators can be separated from one another or connected to one another by the switches. In this way, a common reference potential is provided as the basis for diagnostic methods, in particular when a protective resistor is provided between the respective switch and the defined electrical potential.

Die Schalter können es auch ermöglichen, die Anschlüsse miteinander kurzzuschließen, um so die Breitband-Lambdasonde im Fehlerfall zu schützen.The switches can also make it possible to short-circuit the connections to one another in order to protect the broadband lambda probe in the event of a fault.

Vorteilhafterweise können die Schalter und der Schutzwiderstand Widerstandswerte im Bereich von 200 Ohm und 20 kOhm aufweisen, sodass im Fehlerfall resultierende Ströme und Potenzialdifferenzen im Messbereich üblicher Messeinrichtungen liegen.The switches and the protective resistor can advantageously have resistance values in the range of 200 ohms and 20 kOhms, so that in the event of a fault, the currents and potential differences that result are within the measuring range of conventional measuring devices.

Mit der gleichen Zielsetzung kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Anschlüsse und das definierte elektrische Potenzial durch einen Gesamtwiderstand von 1 kOhm bis 50 MOhm getrennt sind, insbesondere als Summe des Innenwiderstands des jeweiligen Schalters im geschlossenen Zustand und dem Widerstandswert des Schutzwiderstands.With the same objective, it can be provided that the electrical connections and the defined electrical potential are separated by a total resistance of 1 kOhm to 50 MOhm, in particular as the sum of the internal resistance of the respective switch in the closed state and the resistance value of the protective resistor.

Um ohne weitere hardware- oder softwareseitigen Schutzmechanismen sicherzustellen, dass in derartigen Fehlerfällen an den Leitungen der Breitbandlambda-Sonde keine Schäden der Auswerte- und Steuereinheit resultieren, und um überdies auch im Fehlerfall ein Verfahren zur Diagnose der elektrischen Leitungen einer Breitband-Lambdasonde zu ermöglichen, ist insbesondere vorgesehen, dass auch die Schalter spannungsfest gegen die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung sind.In order to ensure, without additional hardware or software protective mechanisms, that there is no damage to the evaluation and control unit in the event of such faults on the lines of the broadband lambda probe, and also to enable a method for diagnosing the electrical lines of a broadband lambda probe in the event of a fault, it is provided in particular that the switches are voltage-proof against the im In the event of a fault at the respective connection, the maximum expected short-circuit voltage is.

Zur raschen Feststellbarkeit, ob überhaupt ein Kurzschluss vorliegt, können weitere Komparatoren vorgesehen sein. An einem ersten ihrer Signaleingänge liegt beispielsweise jeweils ein Anschluss an und an einem zweiten ihrer Signaleingänge liegt beispielsweise jeweils ein Potenzial an, mit dem verglichen werden soll, beispielsweise ein oberes oder ein unteres zulässiges Potenzial.Further comparators can be provided so that it can be determined quickly whether there is a short circuit at all. At a first of their signal inputs there is, for example, a connection and at a second of their signal inputs there is, for example, a potential with which a comparison is to be made, for example an upper or a lower permissible potential.

Bei dem oberen/unteren zulässigen Potenzial kann es sich um das höchste/niedrigste an den Anschlüssen im fehlerfreien Fall gerade noch erwartete Potenzial handeln.The upper / lower permissible potential can be the highest / lowest potential just expected at the connections in the fault-free case.

Unter der Spannungsfestigkeit eines Bauteils gegen eine Spannung wird die Eigenschaft des Bauteils verstanden, dieser Spannung über längere Zeiten, beispielsweise mehrere Sekunden, ohne Schädigung aussetzbar zu sein. Insbesondere bei hoher Miniaturisierung, beispielsweise bei Ausführung des Bauteils als Teil einer als ASIC ausgeführten Auswerte- und Steuereinheit, setzt dies entsprechende konstruktive Maßnahmen voraus, beispielsweise ausreichende Isolierungen und/oder Abschirmungen.The dielectric strength of a component against a voltage is understood to mean the property of the component that it can be exposed to this voltage over longer periods of time, for example several seconds, without damage. Particularly in the case of high miniaturization, for example when the component is designed as part of an evaluation and control unit designed as an ASIC, this requires appropriate design measures, for example adequate insulation and / or shielding.

Im Rahmen der Anmeldung wird unter einer elektrischen Verbindung bzw. unter der Tatsachen, dass zwei elektrische Subkomponenten miteinander elektrisch verbunden sind, wenn nicht ausdrücklich anders gefordert, verstanden, dass eine niederohmige Verbindung besteht, beispielsweise durch eine elektrische Leiterbahn.In the context of the application, an electrical connection or the fact that two electrical subcomponents are electrically connected to one another, unless expressly required otherwise, is understood to mean that there is a low-resistance connection, for example through an electrical conductor track.

Die mit der in der vorgeschlagenen Auswerte- und Steuereinheit durchführbaren Diagnosen werden nachfolgend erläutert.The diagnoses that can be carried out in the proposed evaluation and control unit are explained below.

In einem ersten, vorangehenden Diagnoseschritt wird unterschieden, ob an keiner der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss vorliegt, oder ob an mindestens einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt, oder ob an mindestens einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt.In a first, preceding diagnostic step, a distinction is made as to whether there is no short circuit on any of the electrical lines of the broadband lambda probe, or whether there is a short circuit to a low short-circuit potential on at least one of the electrical lines of the broadband lambda probe, or whether on at least one of the electrical lines Lines of the broadband lambda probe there is a short circuit after a high short circuit potential.

Bei dem niedrigen Kurzschlusspotenzial kann es sich beispielsweise um Masse handeln; bei dem hohen Kurzschlusspotenzial kann es sich beispielsweise um eine Versorgungsspannung handeln, beispielsweise 16V.The low short-circuit potential can be ground, for example; the high short-circuit potential can, for example, be a supply voltage, for example 16V.

Diese Unterscheidung im Rahmen des ersten Diagnoseschrittes kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass mittels der oben erläuterten weiteren Komparatoren die an den Anschlüssen anliegenden Potenziale mit dem oberen und dem unteren zulässigen Potenzial verglichen werden und dass dann geschlossen wird, dass an keiner der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss vorliegt falls festgestellt wird, dass alle an den Anschlüssen anliegenden Potenziale höher sind als das untere zulässige Potenzial und niedriger sind als das obere zulässige Potenzial; und im ersten Diagnoseschritt geschlossen wird, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt, wenn festgestellt wird, dass an mindestens einem der Anschlüsse ein Potenzial anliegt, das niedriger ist als das untere zulässige Potenzial; und im ersten Diagnoseschritt geschlossen wird, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, wenn festgestellt wird, dass an mindestens einem der Anschlüsse ein Potenzial anliegt, das höher ist als das obere zulässige Potenzial.This distinction in the context of the first diagnostic step can be made, for example, by using the additional comparators explained above to compare the potentials present at the connections with the upper and lower permissible potential and then to conclude that none of the electrical lines is broadband -Lambda probe there is a short circuit if it is determined that all potentials present at the connections are higher than the lower permissible potential and lower than the upper permissible potential; and in the first diagnostic step it is concluded that there is a short circuit to a low short circuit potential on at least one of the electrical lines of the broadband lambda probe if it is determined that a potential is present on at least one of the connections that is lower than the lower permissible potential; and in the first diagnostic step it is concluded that there is a short circuit to a high short circuit potential on at least one of the electrical lines of the broadband lambda probe, if it is determined that a potential is present on at least one of the connections that is higher than the upper permissible potential.

Wurde im ersten Diagnoseschritt ein solcher Fehler erkannt, also dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss nach einem niedrigen/hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, ist die Durchführung eines zweiten Diagnoseschrittes vorgesehen, zur Identifizierung derjenigen elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde, an der der Kurzschluss nach dem niedrigen Kurzschlusspotenzial erfolgt.If such an error was detected in the first diagnostic step, i.e. that there is a short circuit to a low / high short-circuit potential on at least one of the electrical lines of the broadband lambda probe, a second diagnostic step is provided to identify those electrical lines of the broadband lambda probe which the short circuit takes place after the low short circuit potential.

Dies kann dadurch erfolgen, dass für alle Anschlüsse durch die separaten Komparatoren für immer jeweils zwei Anschlüsse festgestellt wird, an welchem der beiden Anschlüsse ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt und nachfolgend im Fall, in dem im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss nach einem niedrigen/hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, diejenige der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde als die Leitung identifiziert wird, an der der Kurzschluss nach dem niedrigen/hohen Kurzschlusspotenzial erfolgt, die mit dem Anschluss verbunden ist, für den im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen festgellt wurde, dass an ihm das niedrigere/höhere Potenzial anliegt.This can be done by using the separate comparators to determine which of the two connections has a higher potential and which connection has a lower potential, and then in the case in which it was determined in the first diagnostic step that there is a short circuit to a low / high short-circuit potential on at least one of the electrical lines of the broadband lambda probe, that of the electrical lines of the broadband lambda probe is identified as the line on which the short circuit to the low / high short-circuit potential occurs, which is associated with the Connection is connected, for which it was determined in comparison with all other connections that it has the lower / higher potential.

Ist das nicht möglich, zum Beispiel, weil in den konkreten Messungen für alle Anschlüsse nicht im Vergleich zu allen anderen Anschlüssen ein niedrigeres/höheres Potenzial feststellbar war, dann kann vorgesehen sein, dass der zweite Diagnoseschritt des Verfahrens oder sogar der erste und der zweite Diagnoseschritt des Verfahrens wiederholt wird.If this is not possible, for example because a lower / higher potential could not be determined in the specific measurements for all connections compared to all other connections, then it can be provided that the second diagnostic step of the method or even the first and second diagnostic step the procedure is repeated.

Die Wiederholung kann nach einer Wartezeit erfolgen, beispielsweise 2 bis 10 Sekunden, die der Abkühlung der Breitband-Lambdasonde dient. Kühlt die Breitband-Lambdasonde ab, so steigt ihr Innenwiderstand und es kann erwartet werden, dass Potenzialdifferenzen zwischen den Leitungen, an denen ein Kurzschluss vorliegt, und Leitungen, an denen kein Kurzschluss vorliegt, zunehmen. Dann kann eher eindeutig bestimmt werden, an welcher Leitung der Kurzschluss vorliegt.The repetition can take place after a waiting time, for example 2 to 10 seconds, which is used to cool the broadband lambda probe. If the broadband lambda probe cools down, its internal resistance increases and it can be expected that potential differences between the lines on which there is a short circuit and lines on which there is no short circuit increase. Then it can be more clearly determined on which line the short circuit is present.

Alternativ kann die Wiederholung aber auch sofort - also ohne Wartezeit - erfolgen, wobei eine Erhöhung der Genauigkeit der Messung entweder dadurch erreicht wird, dass der Wert des definierten elektrischen Potenzials verändert wird, und zwar entgegen der Richtung, in dem das im ersten Diagnoseschritt erkannte Kurzschlusspotenzial liegt; oder dadurch erreicht wird, dass anstelle des definierten elektrischen Potenzials eine entsprechende Stromquelle geschaltet wird.Alternatively, the repetition can also take place immediately - i.e. without waiting time - with an increase in the accuracy of the measurement either being achieved by changing the value of the defined electrical potential, namely in the opposite direction to the direction in which the short-circuit potential identified in the first diagnostic step lies; or is achieved by switching a corresponding current source instead of the defined electrical potential.

Eine nochmals weitere Alternative bzw. zusätzliche Maßnahme zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung besteht darin, bei der Wiederholung des zweiten Diagnoseschrittes die konkreten Spannungsmessungen zwischen zwei Anschlüssen sequenziell durchzuführen und dabei jeweils nur die Schalter zu schließen, die den Anschlüssen zugeordnet sind, zwischen denen gerade gemessen wird, während die Schalter, die den Anschlüssen zugeordnet sind, zwischen denen gerade nicht gemessen wird, geöffnet sind.Another alternative or additional measure to increase the accuracy of the measurement is to carry out the specific voltage measurements between two connections sequentially when repeating the second diagnostic step and only close the switches that are assigned to the connections between which measurements are currently being made while the switches that are assigned to the connections between which no measurement is currently taking place are open.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Auswerte- und Steuereinheit zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde im Fehlerfall. 1 shows an evaluation and control unit according to the invention for operating a broadband lambda probe in the event of a fault.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens mit der Auswerte- und Steuereinheit gemäß 1. 2 FIG. 11 shows a flow chart of a diagnostic method according to the invention with the evaluation and control unit according to FIG 1 .

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Auswerte- und Steuereinheit 100 zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde 200. Die Auswerte- und Steuereinheit 100 ist über vier Anschlüsse RE, IPE, APE, MES mit elektrischen Leitungen 201, 202, 203, 204 einer Breitband-Lambdasonde 200 verbunden. Diese Leitungen 201, 202, 203, 204 führen zu elektrochemischen Zellen 210, 211 der Breitband-Lambdasonde 200 und zu einem Kalibrierwiderstand 212 der Breitband-Lambdasonde 200. Mögliche Details der Breitband-Lambdasonde 200 sind beispielsweise in der DE 10 2011 007 068 A1 dargestellt.The 1 shows a first embodiment of an evaluation and control unit 100 for operating a broadband lambda probe 200 . The evaluation and control unit 100 is about four connections RE , IPE , APE , MES with electrical cables 201 , 202 , 203 , 204 a broadband lambda probe 200 connected. These lines 201 , 202 , 203 , 204 lead to electrochemical cells 210 , 211 the broadband lambda probe 200 and to a calibration resistor 212 the broadband lambda probe 200 . Possible details of the broadband lambda probe 200 are for example in the DE 10 2011 007 068 A1 shown.

Die Auswerte- und Steuereinheit 100 ist nur insofern gezeigt, wie es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Mögliche sonstige Details der Auswerte- und Steuereinheit 100 sind beispielsweise in der Patentschrift EP 2 277 035 B1 dargestellt.The evaluation and control unit 100 is shown only insofar as is necessary for an understanding of the present invention. Possible other details of the evaluation and control unit 100 are for example in the patent EP 2 277 035 B1 shown.

Die Auswerte- und Steuereinheit 100 verfügt im Beispiel über einen Anschluss an ein definiertes Referenzpotenzial Vref (z.B. Masse), mit dem jeder der Anschlüsse RE, IPE, APE, MES individuell über jeweils einen spannungsfesten Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE , SwtMES und über einen Schutzwiderstand Rp verbindbar ist. Die Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE , SwtMES im geschlossenen Zustand und der Schutzwiderstand Rp weisen beispielsweise einen Widerstandswert von 10 kOhm auf.The evaluation and control unit 100 in the example has a connection to a defined reference potential Vref (e.g. ground) with which each of the connections RE , IPE , APE , MES individually via a voltage-proof switch Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES and can be connected via a protective resistor Rp. The switches Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES in the closed state and the protective resistor Rp have a resistance value of 10 kOhm, for example.

Die beiden Signaleingänge eines ersten Komparators ARE-IPE sind mit den Anschlüssen RE und IPE verbunden. Die beiden Signaleingänge eines zweiten Komparators ARE-APE sind mit den Anschlüssen RE und APE verbunden. Die beiden Signaleingänge eines dritten Komparators ARE-MES sind mit den Anschlüssen RE und MES verbunden. Die beiden Signaleingänge eines vierten Komparators AIPE-APE sind mit den Anschlüssen IPE und APE verbunden. Die beiden Signaleingänge eines fünften Komparators AIPE-MES sind mit den Anschlüssen IPE und MES verbunden. Die beiden Signaleingänge eines sechsten Komparators AAPE-MES sind mit den Anschlüssen APE und MES verbunden. Die Komparatoren ARE-IPE , ARE-APE , ARE-MES , AIPE-APE , AIPE-MES , AAPE-MES können einer aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannten Bauart entsprechen, und (ggf. unter der Voraussetzung des Überschreitens einer Schwelle) feststellen, welcher ihrer beiden Signaleingänge ein höheres Potenzial aufweist, Sie können beispielsweise einen Differenzverstärker und ggf. weitere Verstärkerstufen aufweisen.The two signal inputs of a first comparator A RE-IPE are with the connections RE and IPE connected. The two signal inputs of a second comparator A RE-APE are with the connections RE and APE connected. The two signal inputs of a third comparator A RE-MES are with the connections RE and MES connected. The two signal inputs of a fourth comparator A IPE-APE are with the connections IPE and APE connected. The two signal inputs of a fifth comparator A IPE-MES are with the connections IPE and MES connected. The two signal inputs of a sixth comparator A APE-MES are with the connections APE and MES connected. The comparators A RE-IPE , A RE-APE , A RE-MES , A IPE-APE , A IPE-MES , A APE-MES can correspond to a design known in principle from the prior art, and determine (if necessary, provided that a threshold is exceeded) which of their two signal inputs has a higher potential, they can, for example, have a differential amplifier and possibly further amplifier stages.

In der 1 ist der Fehlerfall eines Kurzschlusses der Leitung 201 an eine Versorgungsspannung gezeigt, indem über die Leitung 201 der Breitband-Lambdasonde 200 an dem Anschluss RE der Auswerte- und Steuereinheit 100 die Kurzschlussspannung Vsc über den Kurzschlusswiderstand Rsc dargestellt ist.In the 1 is the fault of a short circuit in the line 201 to a supply voltage shown by over the line 201 the broadband lambda probe 200 at the connector RE the evaluation and control unit 100 the short-circuit voltage Vsc is shown over the short-circuit resistance Rsc.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise in folgenden Schritten durchgeführt (siehe 2):

  • In einem ersten Diagnoseschritt werden durch weitere, in der 1 nicht dargestellte Komparatoren in einem ersten Schritt D1S1 folgende Vergleiche vorgenommen: Das an RE anliegende Potenzial mit einem oberen zulässigen Potenzial; das an RE anliegende Potenzial mit einem unteren zulässigen Potenzial; das an IPE anliegende Potenzial mit einem oberen zulässigen Potenzial; das an IPE anliegende Potenzial mit einem unteren zulässigen Potenzial; das an APE anliegende Potenzial mit einem oberen zulässigen Potenzial; das an APE anliegende Potenziale mit einem unteren zulässigen Potenzial; das an MES anliegende Potenzial mit einem oberen zulässigen Potenzial; das an MES anliegende Potenzial mit einem unteren zulässigen Potenzial.
The method according to the invention is carried out, for example, in the following steps (see 2 ):
  • In a first diagnostic step, additional ones in the 1 comparators (not shown) in a first step D1S1 made the following comparisons: That on RE applied potential with an upper permissible potential; that on RE adjacent potential with a lower permissible potential; that on IPE applied potential with an upper permissible potential; that on IPE applied potential with a lower permissible potential; that on APE applied potential with an upper permissible potential; that on APE applied potentials with a lower permissible potential; that on MES applied potential with an upper permissible potential; that on MES applied potential with a lower permissible potential.

Unter der Voraussetzung, dass alle an den Anschlüssen RE, IPE, APE, MES anliegenden Potenziale höher sind als das untere zulässige Potenzial und niedriger sind als das obere zulässigen Potenzial, wird geschlossen, dass an keiner der elektrischen Leitungen 201, 202, 203, 204 der Breitband-Lambdasonde 200 ein Kurzschluss vorliegt, also insgesamt gar kein Fehler vorliegt: Verfahrensschritt D1S2. Das Diagnoseverfahren ist damit beendet und kann sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt neu begonnen werden.Provided that all on the connections RE , IPE , APE , MES Any potentials present are higher than the lower permissible potential and lower than the upper permissible potential, it is concluded that none of the electrical lines 201 , 202 , 203 , 204 the broadband lambda probe 200 there is a short circuit, i.e. there is no error at all: process step D1S2 . The diagnostic procedure is now complete and can be started again immediately or at a later point in time.

Unter der Voraussetzung, dass festgestellt wird, dass an mindestens einem der Anschlüsse RE, IPE, APE, MES ein Potenzial anliegt, das niedriger ist als das untere zulässige Potenzial, wird geschlossen, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt: Verfahrensschritt D1S3. Zum Schutz der Breitband-Lambdasonde 200 werden dabei die Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE , SwtMES geschlossen.Provided that it is determined that at least one of the connections RE , IPE , APE , MES If a potential is present that is lower than the lower permissible potential, it is concluded that there is a short circuit after a low short circuit potential on at least one of the electrical lines of the broadband lambda probe: method step D1S3 . To protect the broadband lambda probe 200 are doing the switches Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES closed.

In diesem Fall wird das Diagnoseverfahren mit einem zweiten Diagnoseschritt D2 fortgesetzt, indem im ersten Diagnoseschritt D2S1 folgendes erfolgt: Für die Anschlüsse RE und IPE wird durch den Komparator ARE-IPE , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse RE und APE wird durch den Komparator ARE-APE , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse RE und MES wird durch den Komparator ARE-MES , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse IPE und APE wird durch den Komparator AIPE-APE , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse IPE und MES wird durch den Komparator AIPE-MES , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse APE und MES wird durch den Komparator AAPE-MES , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt.In this case, the diagnostic procedure starts with a second diagnostic step D2 continued by adding in the first diagnostic step D2S1 the following takes place: For the connections RE and IPE is made by the comparator A RE-IPE , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections RE and APE is made by the comparator A RE-APE , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections RE and MES is made by the comparator A RE-MES , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections IPE and APE is made by the comparator A IPE-APE , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections IPE and MES is made by the comparator A IPE-MES , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections APE and MES is made by the comparator A APE-MES , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential.

Wenn es einen Anschluss RE, IPE, APE, MES gibt, für den im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen RE, IPE, APE, MES festgellt wurde, dass an ihm das niedrigere Potenzial anliegt, dann wird die Leitung 201, 202, 203, 204 der Breitband-Lambdasonde 200, die mit diesem Anschluss RE, IPE, APE, MES verbunden ist, als die Leitung 201, 202, 203, 204 identifiziert, an der an der der Kurzschluss nach dem niedrigen Kurzschlusspotenzial erfolgt: Verfahrensschritt D2S2. Das Diagnoseverfahren endet beispielsweise damit, dass ein entsprechender Fehler in einem nichtflüchtigen Fehlerspeicher der Auswerte- und Steuereinheit 100 oder in einem nichtflüchtigen Fehlerspeicher eines mit der Auswerte- und Steuereinheit 100 verbundenen Steuergerät eingetragen wird; Verfahrensschritt D2S3.If there is a connection RE , IPE , APE , MES there for compared with all other connectors RE , IPE , APE , MES it was determined that the lower potential is applied to it, then the line will 201 , 202 , 203 , 204 the broadband lambda probe 200 that with this connector RE , IPE , APE , MES connected than the line 201 , 202 , 203 , 204 identified at which the short circuit occurs after the low short circuit potential: process step D2S2 . The diagnostic method ends, for example, when a corresponding fault occurs in a non-volatile fault memory of the evaluation and control unit 100 or in a non-volatile fault memory one with the evaluation and control unit 100 connected control unit is entered; Process step D2S3 .

Wenn es andererseits keinen Anschluss RE, IPE, APE, MES gibt, für den im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen RE, IPE, APE, MES festgellt wurde, dass an ihm das niedrigere Potenzial anliegt, dann wird in diesem Beispiel eine Weile gewartet (zum Beispiel einige Sekunden), um der Breitband-Lambdasonde die Gelegenheit zu geben, sich abzukühlen: Verfahrensschritt D2S4; dann wird der zweite Diagnoseschritt D2 hier beginnend mit dem Verfahrensschritt D2S1 wiederholt.If on the other hand there is no connection RE , IPE , APE , MES there for compared with all other connectors RE , IPE , APE , MES it has been determined that the lower potential is applied to it, then in this example there is a wait (for example a few seconds) in order to give the broadband lambda probe the opportunity to cool down: process step D2S4 ; then the second diagnostic step D2 starting here with the process step D2S1 repeated.

Alternativ dazu, zu warten und den Diagnoseschritt D2 erst anschließend zu widerholen, wäre es auch möglich, den Diagnoseschritt D2 sofort, also ohne die Wartezeit und ohne eine wesentliche Abkühlung der Breitband-Lambdasonde zu wiederholen, wobei die Genauigkeit der Messung bei dieser Wiederholung durch eine Verlängerung der Messzeit erhöht wird.Alternatively, wait and take the diagnostic step D2 only then to repeat the diagnostic step would also be possible D2 to repeat immediately, i.e. without the waiting time and without significant cooling of the broadband lambda probe, the accuracy of the measurement being increased in this repetition by extending the measurement time.

Weitere Alternativen bestehen darin, den Diagnoseschritt D2 sofort, also ohne die Wartezeit und ohne eine wesentliche Abkühlung der Breitband-Lambdasonde zu wiederholen, wobei die Genauigkeit der Messung bei dieser Wiederholung dadurch erhöht wird, dass der Wert des definierten elektrischen Potenzials erhöht wird, beispielsweise auf den Wert des oberen zulässigen Potenzials, beispielsweise auf 12V; oder wobei die Genauigkeit der Messung bei dieser Wiederholung dadurch erhöht wird, dass anstelle des definierten elektrischen Potenzials eine entsprechende Stromquelle geschaltet wird.Other alternatives are the diagnostic step D2 immediately, i.e. without the waiting time and without a significant cooling of the broadband lambda probe, the accuracy of the measurement being increased in this repetition by increasing the value of the defined electrical potential, for example to the value of the upper permissible potential, for example on 12V; or wherein the accuracy of the measurement in this repetition is increased by switching a corresponding current source instead of the defined electrical potential.

Eine nochmals weitere Alternative bzw. zusätzliche Maßnahme zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung besteht darin, bei der Wiederholung des zweiten Diagnoseschrittes D2 die konkreten Spannungsmessungen zwischen zwei Anschlüssen RE, IPE, APE, MES sequenziell durchzuführen und dabei jeweils nur die Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE zu schließen, die den Anschlüssen RE, IPE, APE, MES zugeordnet sind, zwischen denen gerade gemessen wird, während die Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE , die den Anschlüssen RE, IPE, APE, MES zugeordnet sind, zwischen denen gerade nicht gemessen wird, geöffnet sind.Another alternative or additional measure to increase the accuracy of the measurement consists in repeating the second diagnostic step D2 the specific voltage measurements between two connections RE , IPE , APE , MES to be carried out sequentially and only the switches Swt RE , Swt IPE , Swt APE close, the connections RE , IPE , APE , MES are assigned, between which measurement is being carried out while the switch Swt RE , Swt IPE , Swt APE that the connections RE , IPE , APE , MES are assigned, between which no measurement is currently taking place, are open.

Unter der Voraussetzung, dass im ersten Diagnoseschritt D1 festgestellt wird, dass an mindestens einem der Anschlüssen RE, IPE, APE, MES ein Potenzial anliegt, das höher ist als das obere zulässige Potenzial, wird geschlossen, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen 201, 202, 203, 204 der Breitband-Lambdasonde 200 ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt: Verfahrensschritt D1S4. Provided that in the first diagnostic step D1 it is found that at least one of the connections RE , IPE , APE , MES If a potential is present that is higher than the upper permissible potential, it is concluded that at least one of the electrical lines 201 , 202 , 203 , 204 the broadband lambda probe 200 there is a short circuit after a high short circuit potential: method step D1S4.

Zum Schutz der Breitband-Lambdasonde 200 werden die Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE , SwtMES auch in diesem Fall geschlossen.To protect the broadband lambda probe 200 become the switches Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES closed in this case too.

In diesem Fall wird das Diagnoseverfahren mit einem zweiten Diagnoseschritt D2 fortgesetzt, indem im Diagnoseschritt D2S5 folgendes erfolgt: Für die Anschlüsse RE und IPE wird durch den Komparatoren ARE-IPE , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse RE und APE wird durch den Komparatoren ARE-APE , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse RE und MES wird durch den Komparatoren ARE-MES , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse IPE und APE wird durch den Komparatoren AIPE-APE , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse IPE und MES wird durch den Komparatoren AIPE-MES , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt; für die Anschlüsse APE und MES wird durch den Komparatoren AAPE-MES , festgestellt, an welchem Anschluss ein höheres Potenzial und an welchem Anschluss ein niedrigeres Potenzial anliegt.In this case, the diagnostic procedure starts with a second diagnostic step D2 continued by in the diagnostic step D2S5 the following takes place: For the connections RE and IPE is made by the comparators A RE-IPE , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections RE and APE is made by the comparators A RE-APE , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections RE and MES is made by the comparators A RE-MES , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections IPE and APE is made by the comparators A IPE-APE , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections IPE and MES is made by the comparators A IPE-MES , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential; for the connections APE and MES is made by the comparators A APE-MES , determined which connection has a higher potential and which connection has a lower potential.

Wenn es einen Anschluss RE, IPE, APE, MES gibt, für den im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen RE, IPE, APE, MES festgellt wurde, dass an ihm das höhere Potenzial anliegt, dann wird die Leitung 201, 202, 203, 204 der Breitband-Lambdasonde 200, die mit diesem Anschluss RE, IPE, APE, MES verbunden ist, als die Leitung 201, 202, 203, 204 identifiziert, an der an der der Kurzschluss nach dem hohen Kurzschlusspotenzial erfolgt: Verfahrensschritt D2S6. Das Diagnoseverfahren endet beispielsweise damit, dass ein entsprechender Fehler in einem nichtflüchtigen Fehlerspeicher der Auswerte- und Steuereinheit 100 oder in einem nichtflüchtigen Fehlerspeicher eines mit der Auswerte- und Steuereinheit 100 verbundenen Steuergerät eingetragen wird; Verfahrensschritt D2S7.If there is a connection RE , IPE , APE , MES there for compared with all other connectors RE , IPE , APE , MES it was determined that the higher potential is applied to it, then the line will 201 , 202 , 203 , 204 the broadband lambda probe 200 that with this connector RE , IPE , APE , MES connected than the line 201 , 202 , 203 , 204 identified at which the short circuit occurs after the high short circuit potential: process step D2S6. The diagnostic method ends, for example, when a corresponding fault occurs in a non-volatile fault memory of the evaluation and control unit 100 or in a non-volatile fault memory one with the evaluation and control unit 100 connected control unit is entered; Process step D2S7 .

Wenn es andererseits keinen Anschluss RE, IPE, APE, MES gibt, für den im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen RE, IPE, APE, MES festgellt wurde, dass an ihm das höhere Potenzial anliegt, dann wird in diesem Beispiel eine Weile gewartet (zum Beispiel einige Sekunden), um der Breitband-Lambdasonde 200 die Gelegenheit zu geben, sich abzukühlen: Verfahrensschritt D2S8; dann wird der zweite Diagnoseschritt D2 hier beginnend mit dem Verfahrensschritt D2S5 wiederholt.If on the other hand there is no connection RE , IPE , APE , MES there for compared with all other connectors RE , IPE , APE , MES If it has been determined that the higher potential is applied to it, then in this example it is waited for a while (for example a few seconds) to activate the broadband lambda sensor 200 giving the opportunity to cool off: process step D2S8 ; then the second diagnostic step D2 starting here with the process step D2S5 repeated.

Alternativ dazu, zu warten und den Diagnoseschritt D2 erst anschließend zu widerholen, wäre es auch möglich, den Diagnoseschritt D2 sofort, also ohne die Wartezeit und ohne eine wesentliche Abkühlung der Breitband-Lambdasonde zu wiederholen, wobei die Genauigkeit der Messung bei dieser Wiederholung durch eine Verlängerung der Messzeit erhöht wird.Alternatively, wait and take the diagnostic step D2 only then to repeat the diagnostic step would also be possible D2 to repeat immediately, i.e. without the waiting time and without significant cooling of the broadband lambda probe, the accuracy of the measurement being increased in this repetition by extending the measurement time.

Weitere Alternativen bestehen darin, den Diagnoseschritt D2 sofort, also ohne die Wartezeit und ohne eine wesentliche Abkühlung der Breitband-Lambdasonde zu wiederholen, wobei die Genauigkeit der Messung bei dieser Wiederholung dadurch erhöht wird, dass der Wert des definierten elektrischen Potenzials erniedrigt wird, beispielsweise auf den Wert des unteren zulässigen Potenzials, beispielsweise auf -12V; oder wobei die Genauigkeit der Messung bei dieser Wiederholung dadurch erhöht wird, dass anstelle des definierten elektrischen Potenzials eine entsprechende Stromquelle geschaltet wird.Other alternatives are the diagnostic step D2 immediately, i.e. without the waiting time and without a significant cooling of the broadband lambda probe, the accuracy of the measurement being increased in this repetition in that the value of the defined electrical potential is reduced, for example to the value of the lower permissible potential, for example on -12V; or wherein the accuracy of the measurement in this repetition is increased by switching a corresponding current source instead of the defined electrical potential.

Eine nochmals weitere Alternative bzw. zusätzliche Maßnahme zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung besteht darin, bei der Wiederholung des zweiten Diagnoseschrittes D2 die konkreten Spannungsmessungen zwischen zwei Anschlüssen RE, IPE, APE, MES sequenziell durchzuführen und dabei jeweils nur die Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE zu schließen, die den Anschlüssen RE, IPE, APE, MES zugeordnet sind, zwischen denen gerade gemessen wird, während die Schalter SwtRE , SwtIPE , SwtAPE , die den Anschlüssen RE, IPE, APE, MES zugeordnet sind, zwischen denen gerade nicht gemessen wird, geöffnet sind.Another alternative or additional measure to increase the accuracy of the measurement consists in repeating the second diagnostic step D2 the specific voltage measurements between two connections RE , IPE , APE , MES to be carried out sequentially and only the switches Swt RE , Swt IPE , Swt APE to close that the connectors RE , IPE , APE , MES are assigned, between which measurement is being carried out while the switch Swt RE , Swt IPE , Swt APE that the connections RE , IPE , APE , MES are assigned, between which no measurement is currently taking place, are open.

Die im Fehlerfall zwischen den Anschlüssen RE, IPE, APE, MES zu erwartenden Potenzialdifferenzen liegen in der Größenordnung von etwa 50mV bis 100mV, beispielsweise unter folgenden Annahmen: Innenwiderstad der Breitband-Lambdasonde: 300 Ohm; Kurzschlussspannung Usc: 7V; Kurzschlusswiderstand Rsc: 1 Ohm; Referenzpotenzial Vref: 0V; Schutzwiderstand Rp 10 kOhm; Innenwiderstände SwtRE , SwtIPE , SwtAPE , SwtMES der Schalter in geschlossenem Zustand: 10 kOhm. Diese Potenzialdifferenzen sind also mit an sich bekannten Komparatoren ARE-IPE , ARE-APE , ARE-MES , AIPE-APE , AIPE-MES , AAPE-MES sicher auswertbar.In the event of a fault between the connections RE , IPE , APE , MES Potential differences to be expected are in the order of magnitude of about 50mV to 100mV, for example under the following assumptions: Internal resistance of the broadband lambda probe: 300 Ohm; Short circuit voltage Usc: 7V; Short circuit resistance Rsc: 1 ohm; Reference potential Vref: 0V; Protective resistance Rp 10 kOhm; Internal resistances Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES the switch in closed state: 10 kOhm. These potential differences are therefore with comparators known per se A RE-IPE , A RE-APE , A RE-MES , A IPE-APE , A IPE-MES , A APE-MES safely evaluable.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102010000663 A1 [0001]DE 102010000663 A1 [0001]
  • DE 102011007068 A1 [0026]DE 102011007068 A1 [0026]
  • EP 2277035 B1 [0027]EP 2277035 B1 [0027]

Claims (16)

Auswerte- und Steuereinheit, insbesondere als ASIC ausgebildet, zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde (200), die mindestens zwei elektrische Leitungen (201, 202, 203, 204) aufweist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (100) mindestens zwei elektrische Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) zur elektrischen Verbindung mit den elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für jeweils zwei der Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) immer ein separater Komparator (ARE-IPE, ARE-APE, ARE-MES, AIPE-APE, AIPE-MES, AAPE-MES) vorgesehen ist, dessen Signaleingänge mit den zwei Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) elektrisch verbunden sind.Evaluation and control unit, in particular designed as an ASIC, for operating a broadband lambda probe (200) which has at least two electrical lines (201, 202, 203, 204), the evaluation and control unit (100) at least two electrical connections ( RE, IPE, APE, MES) for the electrical connection to the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200), characterized in that for two of the connections (RE, IPE, APE, MES ) a separate comparator (A RE-IPE , A RE-APE , A RE-MES , A IPE-APE , A IPE-MES , A APE-MES ) is always provided, whose signal inputs are connected to the two connections (RE, IPE, APE, MES) are electrically connected. Auswerte- und Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komparatoren (ARE-IPE, ARE-APE, ARE-MES, AIPE-APE, AIPE-MES, AAPE-MES) spannungsfest gegen die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss (RE, IPE,APE, MES) maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung (Vsc) sind.Evaluation and control unit according to one of the preceding claims, characterized in that the comparators (A RE-IPE , A RE-APE , A RE-MES , A IPE-APE , A IPE-MES , A APE-MES ) are voltage -proof against the in the event of a fault at the respective connection (RE, IPE, APE, MES) are the maximum expected short-circuit voltage (Vsc). Auswerte- und Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der elektrischen Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) jeweils ein elektrischer Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) zugeordnet ist, über den der jeweilige Anschluss (RE, IPE,APE, MES) individuell oder lediglich gemeinsam mit den anderen elektrischen Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) mit einem definierten elektrischen Potenzial (Vref) verbindbar ist, wobei das definierte elektrische Potenzial (Vref) und die Eingänge der Komparatoren (ARE-IPE, ARE-APE, ARE-MES, AIPE-APE, AIPE-MES, AAPE-MES) durch die Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) voneinander trennbar bzw. miteinander verbindbar sind.Evaluation and control unit according to Claim 1 or 2 , characterized in that each of the electrical connections (RE, IPE, APE, MES) is assigned an electrical switch (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) via which the respective connection (RE, IPE, APE, MES) individually or only together with the other electrical connections (RE, IPE, APE, MES) can be connected to a defined electrical potential (V ref ), the defined electrical potential (V ref ) and the inputs of the comparators (A RE- IPE , A RE-APE , A RE-MES , A IPE-APE , A IPE-MES , A APE-MES ) can be separated or connected to one another by the switches (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) . Auswerte- und Steuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) im geschlossenen Zustand Innenwiderstände zwischen 200 Ohm und 20 kOhm aufweisen.Evaluation and control unit according to Claim 3 , characterized in that the switches (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) have internal resistances between 200 ohms and 20 kOhm in the closed state. Auswerte und Steuereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) spannungsfest gegen die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss (RE, IPE, APE, MES) maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung (Vsc) ist.Evaluation and control unit according to Claim 3 or 4th , characterized in that the switch (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) is voltage-proof against the maximum expected short-circuit voltage (Vsc) in the event of a fault at the respective connection (RE, IPE, APE, MES). Auswerte und Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem jeweiligen Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) und dem definierten elektrischen Potenzial (Vref) ein Schutzwiderstand (Rp) vorgesehen ist, dessen Widerstandswert zwischen 3 kOhm und 20 kOhm beträgt.Evaluation and control unit according to one of the Claims 3 to 5 , characterized in that a protective resistor (Rp) is provided between the respective switch (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) and the defined electrical potential (V ref ), the resistance of which is between 3 kOhm and 20 kOhm. Auswerte und Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) über die Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) miteinander kurzschließbar sind, um die Breitband-Lambdasonde (200) im Fehlerfall zu schützen.Evaluation and control unit according to one of the Claims 3 to 6th , characterized in that the connections (RE, IPE, APE, MES) can be short-circuited to one another via the switches (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) in order to protect the broadband lambda probe (200) in the event of a fault. Auswerte und Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) und das definierte elektrische Potenzial (Vref) durch einen Gesamtwiderstand von 1 kOhm bis 50 MOhm getrennt sind, insbesondere als Summe des Innenwiderstands des jeweiligen Schalters (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) im geschlossenen Zustand und dem Widerstandswert des Schutzwiderstands (Rp).Evaluation and control unit according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical connections (RE, IPE, APE, MES) and the defined electrical potential (V ref ) are separated by a total resistance of 1 kOhm to 50 MOhm, in particular as the sum of the Internal resistance of the respective switch (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) in the closed state and the resistance value of the protective resistor (Rp). Auswerte und Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Komparatoren vorgesehen sind, zum Vergleich der an den Anschlüssen (RE, IPE, APE, MES) anliegenden Potenziale mit einem oberen zulässige Potenzial und einem unteren zulässigen Potenzial.Evaluation and control unit according to one of the preceding claims, characterized in that further comparators are provided to compare the potentials applied to the connections (RE, IPE, APE, MES) with an upper permissible potential and a lower permissible potential. Verfahren zur Diagnose der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) einer Breitband-Lambdasonde (200), wobei die elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) jeweils mit einem Anschluss (RE, IPE,APE, MES) einer Auswerte- und Steuereinheit (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Durchführung eines ersten Diagnoseschrittes (D1) zur Unterscheidung: ob an keiner der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss vorliegt (D1S2); oder ob an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt (D1S3); oder ob an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt (D1S4); - Falls im ersten Diagnoseschritt (D1) festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial oder nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, Durchführung eines zweiten Diagnoseschrittes (D2) zur Identifizierung derjenigen elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200), an der der Kurzschluss nach dem niedrigen Kurzschlusspotenzial oder nach dem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt (D2S2, D2S6).Method for diagnosing the electrical lines (201, 202, 203, 204) of a broadband lambda probe (200), the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) each having a connection (RE, IPE, APE, MES) of an evaluation and control unit (100) according to one of the preceding claims, characterized by the following method steps: Implementation of a first diagnostic step (D1) to differentiate: whether on none of the electrical lines (201, 202, 203 204) the broadband lambda probe (200) has a short circuit (D1S2); or whether there is a short circuit to a low short circuit potential (D1S3) on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200); or whether there is a short circuit to a high short circuit potential (D1S4) on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200); - If it was established in the first diagnostic step (D1) that there is a short circuit to a low short circuit potential or to a high short circuit potential on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200), carry out a second one Diagnostic step (D2) for identifying those electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) on which the short circuit is present after the low short-circuit potential or after the high short-circuit potential (D2S2, D2S6). Verfahren nach dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Komparatoren vorgesehen sind, zum Vergleich der an den Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) anliegenden Potenziale mit einem oberen und einem unteren zulässigen Potenzial, und dass im ersten Diagnoseschritt (D1) geschlossen wird, dass an keiner der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss vorliegt, falls festgestellt wird, dass alle an den Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) anliegenden Potenziale höher sind als das untere zulässige Potenzial und niedriger sind als das obere zulässigen Potenzial; und im ersten Diagnoseschritt geschlossen wird, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt, wenn festgestellt wird, dass an mindestens einem der Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) ein Potenzial anliegt das niedriger ist als das untere zulässige Potenzial (D1S3); und im ersten Diagnoseschritt geschlossen wird, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, wenn festgestellt wird, dass an mindestens einem der Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) ein Potenzial anliegt das höher ist als das obere zulässige Potenzial (D1S4).Method according to the preceding claim, characterized in that further comparators are provided for comparing the potentials present at the connections (RE, IPE, APE, MES) with an upper and a lower permissible potential, and that this is closed in the first diagnostic step (D1) It is determined that there is no short circuit on any of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) if it is determined that all potentials present at the connections (RE, IPE, APE, MES) are higher than the lower permissible potential and lower than the upper permissible potential; and in the first diagnostic step it is concluded that there is a short circuit to a low short circuit potential on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) if it is determined that at least one of the connections (RE , IPE, APE, MES) there is a potential that is lower than the lower permissible potential (D1S3); and in the first diagnostic step it is concluded that there is a short circuit to a high short circuit potential on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) if it is determined that at least one of the connections (RE , IPE, APE, MES) there is a potential that is higher than the upper permissible potential (D1S4). Verfahren nach einem der vorgehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Diagnoseschritt (D2) durchgeführt wird, indem für alle Anschlüsse (RE, IPE, APE, MES) durch die separaten Komparatoren (ARE-IPE, ARE-APE, ARE-MES, AIPE-APE, AIPE-MES, AAPE-MES) für immer jeweils zwei Anschlüsse (RE, IPE, APE, MES) festgestellt wird, an welchem der beiden Anschlüsse (RE, IPE, APE, MES) ein höheres Potenzial und an welchem der beiden Anschlüsse (RE, IPE, APE, MES) ein niedrigeres Potenzial anliegt und nachfolgend - im Fall, in dem im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt, diejenige der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) als die Leitung identifiziert wird, an der der Kurzschluss nach dem niedrigen Kurzschlusspotenzial erfolgt, die mit dem Anschluss verbunden ist, für den im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen festgellt wurde, dass an ihm das niedrigere Potenzial anliegt (D2S2) - im Fall, in dem im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, diejenige der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) als die Leitung identifiziert wird, an der der Kurzschluss nach dem hohen Kurzschlusspotenzial erfolgt, die mit dem Anschluss verbunden ist, für den im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen festgellt wurde, dass an ihm das höhere Potenzial anliegt (D2S7).Method according to one of the preceding method claims, characterized in that the second diagnostic step (D2) is carried out by for all connections (RE, IPE, APE, MES) by the separate comparators (A RE-IPE , A RE-APE , A RE -MES , A IPE-APE , A IPE-MES , A APE-MES ) for every two connections (RE, IPE, APE, MES) it is determined at which of the two connections (RE, IPE, APE, MES) a higher potential and to which of the two connections (RE, IPE, APE, MES) a lower potential is applied and subsequently - in the case in which it was determined in the first diagnostic step that at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204 ) the broadband lambda probe (200) has a short circuit to a low short-circuit potential, that of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) is identified as the line on which the short circuit to the low short-circuit potential done with the connector is connected, for which it was determined in comparison with all other connections that the lower potential is applied to it (D2S2) - in the case in which it was determined in the first diagnostic step that at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) there is a short circuit after a high short-circuit potential, that of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) is identified as the line on which the short circuit after the high Short-circuit potential occurs that is connected to the connection for which it was determined in comparison with all other connections that the higher potential is applied to it (D2S7). Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Diagnoseschritt des Verfahrens oder der erste und der zweite Diagnoseschritt des Verfahrens wiederholt wird, falls - im Fall, in dem im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt, für keinen Anschluss im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen feststellbar ist, dass an ihm das niedrigere Potenzial anliegt; und/oder falls - im Fall, in dem im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, für keinen Anschluss im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen feststellbar ist, dass an ihm das höhere Potenzial anliegt.Method according to the preceding claim, characterized in that the second diagnostic step of the method or the first and second diagnostic step of the method is repeated if - in the case in which it was determined in the first diagnostic step that at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) there is a short circuit after a low short-circuit potential, it cannot be determined for any connection in comparison with all other connections that the lower potential is applied to it; and / or if - in the case in which it was established in the first diagnostic step that there is a short circuit to a high short circuit potential on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200), for no connection in comparison with all other connections it can be seen that the higher potential is applied to it. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, - dass der zweite Diagnoseschritt oder der erste und der zweite Diagnoseschritt des Verfahrens erst nach einer Wartezeit von beispielsweise 2 bis 10 Sekunden, wiederholt wird, die der Abkühlung der Breitband-Lambdasonde (200) dient; und/oder - dass bei der Wiederholung des zweiten Diagnoseschritts oder des ersten und des zweiten Diagnoseschritts des Verfahrens vorgesehen ist, dass der Wert des definierten elektrischen Potenzials (Vref) verändert wird, und zwar entgegen der Richtung, in dem das im ersten Diagnoseschritt (D1) erkannte Kurzschlusspotenzial liegt oder dass anstelle des definierten elektrischen Potenzials (Vref) eine Stromquelle geschaltet wird; und/oder - dass bei der Wiederholung des zweiten Diagnoseschritts oder des ersten und des zweiten Diagnoseschritts des Verfahrens vorgesehen ist, dass eine Messzeit erhöht wird.The method according to the preceding claim, characterized in that the second diagnostic step or the first and second diagnostic step of the method is only repeated after a waiting time of, for example, 2 to 10 seconds, which is used to cool the broadband lambda probe (200); and / or - when repeating the second diagnostic step or the first and second diagnostic steps of the method, provision is made for the value of the defined electrical potential (V ref ) to be changed, counter to the direction in which the first diagnostic step ( D1) there is a recognized short-circuit potential or that a current source is switched instead of the defined electrical potential (V ref ); and / or that when the second diagnostic step or the first and second diagnostic steps of the method are repeated, provision is made for a measurement time to be increased. Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial oder nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, vor der Durchführung des zweiten Diagnoseschrittes (D2) die Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) über die Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) miteinander kurzgeschlossen werden und gemeinsam mit einem definierten elektrischen Potenzial (Vref) verbunden werden, um die Breitband-Lambdasonde (200) zu schützen (D1S3, D1S4).Method according to one of the preceding method claims, characterized in that if it was established in the first diagnostic step that at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) has a short circuit to a low short-circuit potential or to a If there is a high short-circuit potential, the connections (RE, IPE, APE, MES ) are short-circuited to one another via the switches (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) before the second diagnostic step (D2) is carried out and together with a defined electrical Potential (V ref ) are connected in order to protect the broadband lambda probe (200) (D1S3, D1S4). Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass falls im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial oder nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, vor der Durchführung des zweiten Diagnoseschrittes (D2) die Anschlüsse (RE, IPE,APE, MES) über die Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) miteinander kurzgeschlossen werden und gemeinsam mit einem definierten elektrischen Potenzial (Vref) verbunden werden, um die Breitband-Lambdasonde (200) zu schützen (D1S3, D1S4) und falls weiterhin der zweite Diagnoseschritt des Verfahrens oder der erste und der zweite Diagnoseschritt des Verfahrens wiederholt wird, weil im Fall, in dem im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem niedrigen Kurzschlusspotenzial vorliegt, für keinen Anschluss (RE, IPE,APE, MES) im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) feststellbar ist, dass an ihm das niedrigere Potenzial anliegt; und/oder weil im Fall, in dem im ersten Diagnoseschritt festgestellt wurde, dass an mindestens einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitband-Lambdasonde (200) ein Kurzschluss nach einem hohen Kurzschlusspotenzial vorliegt, für keinen Anschluss (RE, IPE,APE, MES) im Vergleich mit allen anderen Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) feststellbar ist, dass an ihm das höhere Potenzial anliegt, bei dieser Wiederholung des zweiten Diagnoseschrittes die konkreten Spannungsmessungen zwischen zwei Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) sequenziell durchgeführt werden und dabei jeweils nur die Schalter (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) geschlossen werden, die den Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) zugeordnet sind, zwischen denen gerade gemessen wird, während die Schalter(SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES), die den Anschlüssen (RE, IPE,APE, MES) zugeordnet sind, zwischen denen gerade nicht gemessen wird, geöffnet sind.Method according to the preceding claim, characterized in that if it was determined in the first diagnostic step that at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) has a short circuit to a low short-circuit potential or to a high If there is a short-circuit potential, the connections (RE, IPE, APE, MES ) are short-circuited with one another via the switches (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) and together with a defined electrical potential ( V ref ) to protect the broadband lambda probe (200) (D1S3, D1S4) and if the second diagnostic step of the method or the first and second diagnostic steps of the method are repeated because in the case in which in the first diagnostic step it was found that a short circuit na on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200) If there is a low short-circuit potential, it cannot be determined for any connection (RE, IPE, APE, MES) in comparison with all other connections (RE, IPE, APE, MES) that it has the lower potential; and / or because in the case in which it was established in the first diagnostic step that there is a short circuit to a high short circuit potential on at least one of the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the broadband lambda probe (200), for no connection ( RE, IPE, APE, MES) in comparison with all other connections (RE, IPE, APE, MES) it can be determined that the higher potential is applied to it, with this repetition of the second diagnostic step the specific voltage measurements between two connections (RE, IPE , APE, MES) are carried out sequentially and only those switches (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ) are closed that are assigned to the connections (RE, IPE, APE, MES) between which measurements are currently being made , while the switches (Swt RE , Swt IPE , Swt APE , Swt MES ), which are assigned to the connections (RE, IPE, APE, MES) between which measurements are not currently taking place, are open.
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WO2022078784A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-21 Robert Bosch Gmbh Method for diagnosing a wideband lambda sensor

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