-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines Kurzschlusses an Anschlussleitungen eines Gassensors sowie ein Gassensorsystem zur Lokalisierung eines Kurzschlusses an Anschlussleitungen eines Gassensors. Ferner wird ein Fahrzeug mit einem solchen Gassensorsystem beschrieben.
-
Stand der Technik
-
Gassensoren zur Ermittlung einer partiellen Gaskonzentration in einem Gasgemisch werden beispielsweise bei Verbrennungsmotoren für Abgas eingesetzt. Häufig ist man hierbei an dem Sauerstoffgehalt des Abgases interessiert. Die dazu verwendeten Gassensoren können beispielsweise aus einer oder mehrerer gassensitiver Zellen aufgebaut sein. Insbesondere kann eine sogenannte elektrochemische Nernstzelle zum Einsatz kommen, welche gassensitive Elektroden aufweist, wobei eine Messelektrode dem zu messenden Messgas und eine Referenzelektrode einem Referenzgas ausgesetzt ist. In Kombination mit einem Elektrolyten wird eine elektrochemische Spannung erzeugt, welche indikativ für den Konzentrationsunterschied zwischen Messgas und Referenzgas ist. Neben der Nernstzelle wird in manchen Anwendungen eine sogenannte Pumpzelle mit der Nernstzelle kombiniert zur Regelung der Spannung an der Nernstzelle.
-
In der
DE 10 2012 202 847 B4 wird eine Auswerte- und Steuereinheit für eine Breitband-Lambdasonde bereitgestellt, welche eine Signalaufbereitungseinheit, einen Analog-Digital-Wandler, einen Pumpstromregler, eine Digitalschnittstelle, eine Steuerung, eine Pumpstromquelle, einen inneren Pumpelektrodenanschluss, einen äußeren Pumpelektrodenanschluss und einen Referenzelektrodenanschluss aufweist. Die Signalaufbereitungseinheit ist zur Ermittlung eines Istwertes für den Pumpstromregler und zur Ermittlung von weiteren Informationen über den Betriebszustand der Breitband-Lambdasonde vorgesehen.
-
In der
EP 1 707 950 B1 ist ein Gassensor-Steuerkreis zum Steuern eines Gassensorelements offenbart, wobei das Gassensorelement eine Sensorzelle mit einem Festelektrolytteil und einem auf entgegengesetzten Seiten des Festelektrolytteils vorgesehenen Paar von Elektroden und mehrere externe Verbindungsanschlüsse vorsieht, die mit den Elektroden der Sensorzelle elektrisch verbunden sind. Ferner ist ein Prüfstrom-Versorgungskreis zum Zuführen eines Prüfstroms zu einem geprüften Anschluss vorgesehen, der ein auf Vorliegen oder Fehlen eines Kurzschlusses gegen ein vorbestimmtes Potential zu prüfender Steueranschluss ist.
-
In der
US 9,297,843 B2 ist ein Diagnosesystem eines Fahrzeugs mit einem Impedanzmodul und einem Diagnosemodul offenbart. Das Impedanzmodul bestimmt die Impedanz eines Sensorelements eines Abgassauerstoffsensors basierend auf einer Reaktion des Sensorelements auf eine Stromänderung durch das Sensorelement. Das Diagnosemodul diagnostiziert selektiv einen Fehler, der mit dem Abgassauerstoffsensor verbunden ist, basierend auf der Impedanz des Sensorelements.
-
Gassensoren beziehungsweise deren Zellen sind empfindlich gegenüber elektrischen Spannungen und elektrischen Strömen. Beim Versuch in einem Gassensorsystem mit einem Gassensor, einer integrierten Schaltung und einer Steuereinheit beziehungsweise Steuersoftware einen Kurzschluss gegen Batterie oder Masse zu erfassen, können große Spannungen oder Ströme über dem Sensorelement zu irreparablen Schäden des Gassensors führen. Dabei kann es zum Beispiel zu einer sogenannten Schwarzfärbung des Sensors kommen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lokalisierung eines Kurzschlusses an Anschlussleitungen eines Gassensors mit integrierter Schaltung, wobei der Gassensor mindestens eine Zelle und jede Zelle zwei elektrische Anschlüsse mit jeweils daran angeschlossenen elektrischen Anschlussleitungen umfasst sowie Schaltmittel vorgesehen sind, welche die integrierte Schaltung im Falle eines Kurzschlusses mit den Anschlussleitungen über Kontakt elektrisch leitend verbindet, wobei die Schaltung zueinander parallel geschaltete Widerstände umfasst, welche jeweils mit einem Kontakt und über einen gemeinsamen Anschlussknoten mit einer steuerbaren Stromquelle elektrisch verbunden sind, umfasst grundsätzlich folgende Schritte: a) Steuern der Stromquelle zum Einstellen eines elektrischen Stroms zur Ausgabe an den Anschlussknoten; b) Messen, durch mindestens einen Spannungsmesser, die Antwortspannung über der mindestens einen Zelle in Antwort auf den eingestellten elektrischen Strom; c) Ermitteln, basierend auf Betrag und Vorzeichen der Antwortspannung, an welcher der Anschlussleitungen ein Kurzschluss vorliegt.
-
Ein Spannungsmesser kann beispielsweise durch einen Analog-Digital-Wandler realisiert werden. Die Schaltmittel können beispielsweise durch Komparatoren zur Groberkennung eines Kurzschlusses gesteuert werden, sodass die integrierte Schaltung elektrisch leitend mit dem Gassensor verbunden wird im Falle eines groberkannten Kurzschlusses an einer der Anschlussleitungen. Die Widerstände stellen Überbrückungswiderstände zum Schutz der Zellen dar. Erkennen des Kurzschlusses ist mit anderen Worten das Diagnostizieren eines Kurzschlusses. Lokalisierung bedeutet mit anderen Worten die Ortung des Kurzschlusses. Das bedeutet, dass die kurzschließende Anschlussleitung identifiziert wird.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die überbrückenden Widerstände die Spannungsabfälle und Ströme an der oder den Zellen des Gassensors reduziert werden und somit Schädigungen an dem Gassensor vermieden werden. Ferner können gespeicherte Ladungen im Sensor abgebaut werden. Es kann somit sicher eine fehlerhafte, kurzschließende Anschlussleitung identifiziert werden, ohne dass dabei der Gassensor Schaden nimmt. Die Widerstände können zweckmäßig zur Erkennung der Kurzschlüsse gewählt werden. Insbesondere enthält die Antwortspannung durch Vorzeichen und Betrag Information darüber, an welcher Anschlussleitung der Kurzschluss anliegt, also beispielsweise ob an der ersten, zweiten oder dritten Anschlussleitung ein Kurzschluss vorliegt. Dadurch kann ein sogenanntes Pinpointing stattfinden, sodass das entsprechende Anschlusskabel identifiziert werden kann.
-
In einer besonderen Ausführungsform wird die Stromstärke des Stroms derart eingestellt, dass die Antwortspannung über der mindestens einen Zelle unterhalb einer maximal zulässigen Spannung der mindestens einen Zelle ist. Hierdurch wird ein flexibles Konzept bereitgestellt. Die maximal zulässige Spannung ist eine intrinsische vorbekannte oder vorbestimmte Eigenschaft des Gassensors und hängt von dem jeweiligen Typ, Material, Auslegung und so weiter ab. Die limitierenden Werte für Strom und Spannung können entsprechend der Anforderungen des Sensortyps beziehungsweise des Sensorherstellers angepasst werden. Dadurch ist das Konzept für eine Vielzahl von Gassensoren anwendbar. Die Limitierung in Strom und der auf den Gassensor wirkenden Antwortspannung führen dazu, dass Schädigungen des Gassensors beziehungsweise deren Zellen vermieden werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach der Messung der Antwortspannung über der mindestens einen Zelle in Antwort auf den eingestellten elektrischen Strom die Stromquelle deaktiviert. Dadurch wird der Gassensor geschont, da an diesem dann nur kurzzeitig die Antwortspannung anliegt. Ferner können während der Messung im Gassensor gespeicherte Ladungen wieder abgebaut werden.
-
In einer besonderen Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem Schritt b) das Steuern der Stromquelle derart, dass eine Stromstärke am Anschlussknoten ausgegeben wird, welche betragsmäßig größer als die zuvor eingestellte Stromstärke ist, wenn die gemessene Antwortspannung in Antwort auf den zuvor eingestellten Strom kleiner ist als die maximal zulässige Spannung der mindestens einen Zelle. Betragsmäßig höher bedeutet hier, dass wenn ein negativer (positiver) Strom angelegt wurde, der Folgestrom noch negativer (positiver) ist. Dadurch kann die Differenzierung eines Kurschlusses verbessert werden, da die gemessenen Antwortspannungen hinsichtlich Lokalisierung beziehungsweise Ermittlung eines Kurzschlusses signifikanter sind, d.h. es kann aus diesen ein Kurzschluss klarer identifiziert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann ein verbessertes Resultat für die Differenzierung eines Kurzschlusses erzielt werden.
-
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das Erhöhen der Stromstärke so lange durchgeführt werden, bis die Antwortspannung die maximal zulässige Spannung der mindestens einen Zelle erreicht. Bei der maximal zulässigen Spannung kann eine Differenzierung, d.h. Erkennung, eines Kurzschlusses an einer bestimmten Anschlussleitung mit höchster Sensitivität erfolgen. Mit diesem Verfahren nähert man sich dem Wert der besten Identifizierung des Kurzschlusses sukzessive an, ohne dass der Gassensor geschädigt wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Steuern der Stromquelle zum Einstellen eines elektrischen Stroms zur Ausgabe an den Anschlusspunkt auf Basis von vorregistrierten Daten der mindestens einen Zelle und der Widerstände derart, dass die Antwortspannung in Antwort auf den eingestellten Strom der maximal zulässigen Spannung über der mindestens einen Zelle entspricht. Dadurch kann unmittelbar ohne sukzessives Hochstellen die höchste Signifikanz für die Ermittlung eines Kurzschlusses erreicht werden, sodass mit hoher Sicherheit bzw. Signifikanz eine Lokalisierung des Kurschlusses erfolgen kann.
-
In einer besonderen Ausführungsform erfolgt die Ermittlung, an welcher der Anschlussleitungen ein Kurzschluss vorliegt, mittels Schwellenspannungen. Mit Hilfe von geeigneten Schwellenspannungen können in einfacher Weise Kriterien für das Vorliegen eines Kurzschlusses geprüft werden.
-
Erfindungsgemäß wird ferner ein Gassensorsystem zur Lokalisierung eines Kurzschlusses an Anschlussleitungen eines Gassensors zur Verfügung gestellt, welches einen Gassensor mit mindestens einer Zelle, wobei jede Zelle zwei elektrische Anschlüsse mit jeweils daran angeschlossenen elektrische Anschlussleitungen umfasst, und Schaltmittel, welche dazu eingerichtet sind, eine integrierte Schaltung im Falle eines Kurzschlusses mit den Anschlussleitungen über Kontakte elektrisch zu verbinden, wobei die integrierte Schaltung umfasst: zueinander parallel geschaltete Widerstande, welche jeweils mit einem Kontakt und über einen gemeinsamen Anschlussknoten mit einer steuerbaren Stromquelle verbunden sind. Ferner umfasst das System eine Steuerungseinheit und mindestens einen Spannungsmesser, welche dazu eingerichtet sind, die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen.
-
Unter einer Steuereinheit kann ein elektrisches Gerät bzw. Steuergerät verstanden werden, welches Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Ferner kann darunter auch ein Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt sein mit computerausführbarem Programmcode, wenn das Programm auf einer Rechnereinheit beziehungsweise einem Gerät/Vorrichtung ausgeführt wird. Die Steuereinheit kann mit anderen Worten ein Prozessor sein. Die Vorteile des Gassensorsystems sind dem oben beschriebenen Verfahren zu entnehmen.
-
In einer besonderen Ausführungsform umfasst der Gassensor eine erste Zelle und eine zweite Zelle, und wobei die integrierte Schaltung einen ersten und einen zweiten Spannungsmesser umfasst, welche eingerichtet sind, jeweils die Antwortspannungen zwischen den verschiedenen Zellen simultan zu messen. Dadurch kann die Dauer der Diagnose reduziert werden, da in einem Einstellungsschritt beide Antwortspannungen gemessen werden können und nicht zwei wiederholte Schritte erfolgen müssen.
-
Bevorzugt umfasst der Gassensor eine erste Zelle und eine zweite Zelle, wobei die integrierte Schaltung genau einen Spannungsmesser umfasst, welcher eingerichtet ist, die Antwortspannungen zwischen verschiedenen Zellen zu messen. Dadurch kann wiederum der Flächenbedarf der integrierten Schaltung reduziert werden.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
-
Figurenliste
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Gassensorsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 ein Gassensorsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
- 3 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Lokalisierung eines Kurzschlusses an Anschlussleitungen eines Gassensors.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
In 1 ist ein Gassensorsystem zur Lokalisierung eines Kurzschlusses an Anschlussleitungen A1, A2 eines Gassensors 10 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. In der 2 ist ein Gassensorsystem zur Lokalisierung eines Kurzschlusses an Anschlussleitungen A1, A2, A3 eines Gassensors 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. In der 3 ist ein Verfahren zur Lokalisierung eines Kurzschlusses schematisch gezeigt, welches für beide Ausführungsformen Anwendung findet. Im Folgenden werden 1 und 3 gemeinsam beschrieben, wobei jeweils auf Besonderheiten Bezug genommen wird und dann im Anschluss 2 mit dessen Besonderheiten beschrieben. Vorteile und technische Erläuterungen und Ergänzungen beziehen sich jedoch immer auch auf beide Ausführungsformen, es sei denn etwas Anderes ist ausdrücklich erwähnt.
-
Das Gassensorsystem gemäß 1 umfasst einen Gassensor 10 mit einer Zelle 12. Die Zelle 12 kann beispielsweise eine Nernstzelle sein, welche eine Spannung indikativ für eine Gaskonzentration in einem Messgas erzeugt. Bevorzugt ist das zu messende Gas die Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch, zum Beispiel Abgas, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Zelle 12 kann auch eine Pumpzelle sein, welche eine Nernstzelle regelt, siehe dazu auch die 2, in welcher zwei Zellen 12, 14 einen Gassensor 10 bilden. In einem beispielhaften Ersatzschaltbild in 1 wird die Zelle 12 beispielhaft und vereinfacht als reale Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand Ri1 und einer Spannungsquelle U1 dargestellt. Die Zelle 12 umfasst zwei elektrische Anschlüsse mit jeweils daran angeschlossenen elektrischen Anschlussleitungen A1, A2. In den elektrischen Anschlussleitungen A1, A2 können durch Defekte in der Leitung elektrische Kurzschlüsse auftreten. Zum Beispiel kann eine Anschlussleitung A1, A2 mit Masse kurzgeschlossen sein, d.h. beispielsweise niederohmig verbunden sein, oder mit Pluspol der Zelle 12 kurzgeschlossen sein und somit auf diesen Potentialen im Wesentlichen fixiert sein.
-
Das Gassensorsystem umfasst ferner eine integrierte Schaltung 20. Die integrierte Schaltung ist über elektrische Kontakte K1, K2 mit dem Gassensor 10 verbunden. Die Kontakte K1, K2 bilden ein Interface zwischen der integrierten Schaltung 20 und dem Gassensor 10 aus. Die Kontakte K1, K2 werden auch als Pins bezeichnet. Die Schaltmittel S1, S2 können die integrierte Schaltung 20 mit den Anschlussleitungen A1, A2 elektrisch leitend verbinden und trennen. Ein Schaltmittel S1, S2 kann dabei ein steuerbarer Schalter sein, welcher zwischen einem geschlossenen, leitenden Zustand und einem offenen, nichtleitenden Zustand verstellbar ist. Ein Schalter kann beispielsweise als ein Schalttransistor, beispielsweise ein Feldeffekttransistor ausgebildet sein, wobei jedoch die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
-
Die Schaltmittel S1, S2 sind eingerichtet, die integrierte Schaltung 20 im Falle eines Kurzschlusses mit den Anschlussleitungen A1, A2 über die Kontakte K1, K2 jeweils elektrisch leitend zu verbinden. Die Steuerung der Schaltmittel S1, S2 kann mittels einer Grobkontrolle stattfinden, beispielsweise mittels Hardwarekomponenten wie beispielsweise einem Komparator, welcher hier nicht gezeigt ist und welcher bei einer Groberkennung eines Kurzschlusses die Schaltmittel S1, S2 schließt und somit die integrierte Schaltung 20 elektrisch leitend mit dem Gassensor 10 verbindet. Dabei schließen alle Schalter S1, S2 bevorzugt simultan bei der Groberkennung eines Kurzschlusses an einer der Anschlussleitungen A1 oder A2, oder A3 in 2.
-
Die integrierte Schaltung 20 umfasst zueinander parallel geschaltete Widerstände R1, R2, welche im geschlossen Schalterzustand jeweils mit einem Kontakt K1, K2 elektrisch verbunden sind. Ferner werden die Widerstände R1, R2 über einen gemeinsamen Anschlussknoten AK mit einer steuerbaren Stromquelle 30 verbunden. Die Stromquelle 30 kann dabei eine geschaltete Senke 32 und/oder eine geschaltete Quelle 34 sein. Dadurch kann die Stromquelle 30 sowohl positive als auch negative Spannungsabfälle an den Widerständen R1, R2, R3 erzeugen und somit auch für die Antwortspannungen UA1 bzw. UA1, UA2 in 2 über der Zelle 12 beziehungsweise den Zellen 12, 14. Dies ist in Folge vorteilhaft für die Lokalisierung des Kurzschlusses.
-
Die Stromquelle 30 kann ferner über die Schaltmittel Si1 und Si2 geschalten werden. Dies kann mittels einer Steuereinheit 50 erfolgen, welche im Folgenden näher beschrieben wird. Der Strom kann somit über den Anschlussknoten AK von der Stromquelle 30 auf die Klammerstruktur der integrierten Schaltung 20 aufgeprägt beziehungsweise abgezogen werden. Die Widerstände R1, R2 haben den Vorteil, dass sie die Zellen 12 überbrücken und reduzieren die auftretenden Spannungsabfälle über der Zelle 12. Dadurch wird der Gassensor 10 vor Schädigung beziehungsweise Zerstörung wirksam geschützt. Ferner können im Sensor gespeicherte Ladungen abgebaut werden.
-
Ferner ist ein Spannungsmesser 40 bereitgestellt. Der Spannungsmesser 40 ist bevorzugt ein Analog-Digital-Wandler, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Der Spannungsmesser 40 ist bevorzugt ein Teil der integrierten Schaltung 20. Der Spannungsmesser 40 ist dazu eingerichtet, die Spannung, insbesondere wie im Folgenden beschrieben, die Antwortspannung UA1 über der Zelle 12 zu messen.
-
Ferner ist eine Steuereinheit 50 vorgesehen, welche den Ablauf zur Lokalisierung eines Kurzschlusses steuert. Die Steuereinheit 50 kann eine externe Einheit sein oder ebenfalls Teil der integrierten Schaltung 20 sein. Die Steuereinheit 50 und der Spannungsmesser 40 sind dazu eingerichtet, das Verfahren skizziert gemäß 3 auszuführen. Die Steuereinheit 50 kann beispielsweise ein Steuerungsgerät sein und/oder ein Computerprogrammprodukt, welche mit computerausführbarem Programmcode umfassend Befehle versehen sind, um das im Folgenden beschriebene Verfahren auszuführen, beispielsweise auf einer Prozessoreinheit, Rechnereinheit bzw. Vorrichtung.
-
Im Folgenden wird auf das Verfahren skizziert in 3 Bezug genommen. Die Steuereinheit 50 steuert in einem Schritt a) die Stromquelle 30 zum Einstellen eines elektrischen Stroms. Dieser eingestellte elektrische Strom wird an den Anschlussknoten AK ausgegeben. Der Strom kann negativ oder positiv sein mittels Quelle 34 und/oder Senke 32. Dadurch können negative und positive Spannungsabfälle an den Widerständen R1, R2 erzeugt werden in Abhängigkeit des eingestellten Stroms und dessen Vorzeichen. Der Strom teilt sich demnach gemäß der vorliegenden Klammerstruktur auf die Strompfade über die Widerstände R1, R2 auf. Die Stromstärke wird bevorzugt initial unterhalb eines Stromschwellwertes eingestellt.
-
In einem Schritt b) misst der Spannungsmesser 40 die Antwortspannung UA1 über der Zelle 12 in Antwort auf den eingestellten elektrischen Strom. Die Antwortspannung A1 kann beispielsweise an Messpunkten M1, M2 an den Kontakten K1, K2 von dem Spannungsmesser 40 gemessen werden. Eine technische Erkenntnis der Erfindung liegt mitunter darin, dass die Antwortspannung UA1, insbesondere Betrag und Vorzeichen der Antwortspannung UA1, über der Zelle 12 Information beziehungsweise Signaturen darüber enthält, welche der Anschlusskabel A1, A2 einen Kurzschluss gegen Masse, also etwa 0V, oder gegen Pluspol aufweist. Es wird somit ausgenutzt, dass das Potential an derjenigen Anschlussleitung A1, A2 mit Kurzschluss fixiert ist.
-
In einem Schritt c) wird, durch die Steuereinheit 50, basierend auf Betrag und Vorzeichen der gemessenen Antwortspannung UA1 bestimmt, an welcher der Anschlussleitungen A1, A2 ein Kurzschluss vorliegt. Mit anderen Worten findet eine Lokalisierung oder auch Pinpointing des Kurschlusses statt.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Widerstände R1, R2 die Zelle 12 überbrückt wird, wodurch Schädigungen durch zu hohe Spannungen und Ströme an der Zelle 12 vermieden werden und zugleich die Lokalisierung des Kurzschlusses durchgeführt werden kann, wobei die gemessene Antwortspannung UA1 über der Zelle 12 in Antwort auf den eingestellten Strom die Signatur beziehungsweise Information eines Kurzschlusses in einem der Anschlussleitungen A1, A2 bzw. A3 in 2 enthält. Eine Schädigung des Gassensors wird vorteilhaft vermieden. Das Konzept ist anwendbar sowohl für einen Kurzschluss gegen Masse als auch bei Kurzschluss gegen Plusspannung bzw. Batterie. Dazu können jeweils Quelle 34 und Senke 32 verwendet werden. Die Ermittlung, an welcher der Anschlussleitungen A1, A2 ein Kurzschluss vorliegt, kann insbesondere mittels passend vordefinierter Schwellenspannungen erfolgen. Diese stellen ein einfaches Kriterium zur Lokalisierung des Kurzschlusses dar und sind so gewählt, dass eine sichere Abgrenzung des Kurzschlusses erfolgen kann.
-
Die Steuereinheit 50 stellt bevorzugt die Stromstärke des Stroms der Stromquelle 30 derart ein, dass die Antwortspannung UA1 über der Zelle 12 unterhalb einer maximal zulässigen Spannung der Zelle 12 liegt. Dies wird dadurch erzielt, dass der Strom unterhalb einer Stromschwelle eingestellt beziehungsweise limitiert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die über der Zelle 12 erzeugte Antwortspannung UA1 die Zelle 12 selbst nicht schädigen kann. Nach der Messung der Antwortspannung UA1 über der Zelle 12 kann in Antwort auf den eingestellten elektrischen Strom die Stromquelle 30 deaktiviert werden. Die Deaktivierung hat zur Folge, dass der Gassensor 10 beziehungsweise die Zelle 14 außerhalb der Messzeit geschont wird und sich ferner im Gassensor gespeicherte Ladungen abbauen können.
-
Das Steuern der Stromquelle 30, durch die Steuereinheit 50, kann bevorzugt derart erfolgen, dass in einem nachfolgenden Schritt eine Stromstärke am Anschlussknoten AK ausgegeben wird, welche betragsmäßig größer als die zuvor eingestellte Stromstärke ist. Dies wird insbesondere dann ausgeführt, wenn die zuvor gemessene Antwortspannung UA1 in Antwort auf den zuvor eingestellten Strom kleiner ist als die maximal zulässige Spannung der Zelle 12. Mit anderen Worten wird die Stromstärke sukzessive erhöht unter der Bedingung, dass die Antwortspannung UA1 unterhalb der maximal zulässigen Spannung der Zelle 12 verbleibt. Das Erhöhen der Stromstärke wird so lange durchgeführt, bis die Antwortspannung UA1 die maximal zulässige Spannung der mindestens einen Zelle 12 erreicht oder bis eine sichere Erkennung des Kurzschlusses schon vorher möglich ist.
-
In alternativer Ausführung kann, durch die Steuereinheit 50, das Steuern der Stromquelle 30 zum Einstellen eines elektrischen Stroms zur Ausgabe an den Anschlusspunkt AK auf Basis von vorregistrierten Daten der mindestens einen Zelle 12 und der Widerstände R1, R2 erfolgen. Dadurch kann ein Strom derart eingestellt werden, dass die Antwortspannung UA1 in Antwort auf den eingestellten Strom der maximal zulässigen Spannung der mindestens einen Zelle 12 entspricht. Dadurch kann eine optimale Differenzierung des Kurzschlusses unmittelbar erfolgen.
-
Die in 2 gezeigte zweite Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich im Wesentlichen von der ersten Ausführungsform darin, dass der Gassensor 10 zwei Zellen 12, 14 aufweist. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede eingegangen und es wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung verwiesen, welche lediglich zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals dargestellt wird. Die Ausführungsform umfasst statt lediglich einer Zelle 12 eine zweite Zelle 14. Die zweite Zelle 14 kann beispielsweise eine Pumpzelle sein zur Regelung der ersten Zelle 12.
-
Auch in dieser Ausführung wird die Zelle 14 beispielhaft als reale Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand Ri2 und eine Spannungsquelle U2 dargestellt. Durch die zweite Zelle 14 ist schaltungstechnisch ein dritter Kontakt K3 mit einer dritten Anschlussleitung A3 bereitgestellt, sowie ein drittes Schaltmittel S3 und ein dazu in Serie geschalteter Widerstand R3, der wiederum mit dem gemeinsamen Anschlussknoten AK verbunden ist. Insbesondere muss in diesem Fall zur Diagnose eines Kurzschlusses im Schritt b) die Antwortspannung UA1, UA2 in Antwort auf den Strom der einstellbaren Stromquelle 30 sowohl über der ersten Zelle 12 als auch über der zweiten Zelle 14 gemessen werden. Die Bedingungen für die gemessenen Antwortspannungen UA1, UA2 zur Lokalisierung eines Kurzschlusses erfolgen demnach auf Basis von beiden Antwortspannungen UA1, UA2 an den Zellen 12, 14, da der Kurzschluss an einer der drei Anschlussleitungen A1, A2, A3 liegen kann. Diejenige Anschlussleitung A1, A2, A3 mit dem Kurzschluss kann aus den beiden gemessenen Antwortspannungen UA1, UA2 bestimmt werden sowohl im Falle eines Kurzschlusses nach Masse als auch eines Kurzschlusses nach Batterie. Hierbei ist auf die 3 und auf die obigen Ausführungen zu 1 verwiesen.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die integrierte Schaltung 20 einen ersten und einen zweiten Spannungsmesser 40, was in der vorliegenden 3 gezeigt ist. Dadurch können jeweils die Antwortspannungen UA1, UA2 zwischen den verschiedenen Zellen 12, 14 simultan gemessen werden. Dies führt dazu, dass nicht zwei Strombeaufschlagungen nacheinander durchgeführt werden müssen zur Bestimmung dieser beiden Antwortspannungen UA1, UA2, um daraus den Kurzschluss unter Lokalisierung zu ermitteln.
-
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die integrierte Schaltung 20 genau einen Spannungsmesser 40, hier nicht gezeigt. Der Spannungsmesser 40 ist dann dazu eingerichtet, die Antwortspannungen zwischen den verschiedenen Zellen 12, 14 nacheinander zu messen. Dadurch wird die Fläche der integrierten Schaltung 20 verringert.
-
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können Abgleichwiederstände verwendet werden und eine weitere Stromquelle implementiert sein. Dadurch kann dann sogar eine dritte Differenzspannung gemessen werden.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012202847 B4 [0003]
- EP 1707950 B1 [0004]
- US 9297843 B2 [0005]
