EP4229492A1 - Fehleranalyse einer sensoranordnung hinsichtlich instabiler fehler - Google Patents

Fehleranalyse einer sensoranordnung hinsichtlich instabiler fehler

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Publication number
EP4229492A1
EP4229492A1 EP21787335.5A EP21787335A EP4229492A1 EP 4229492 A1 EP4229492 A1 EP 4229492A1 EP 21787335 A EP21787335 A EP 21787335A EP 4229492 A1 EP4229492 A1 EP 4229492A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
edge
signal
error
sensor
diagnostic device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21787335.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Hauptvogel
Dennis Uhde
Tom Padeken
Matthias Lauber
Gerrit Mutke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4229492A1 publication Critical patent/EP4229492A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/0703—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation
    • G06F11/0751—Error or fault detection not based on redundancy
    • G06F11/0754—Error or fault detection not based on redundancy by exceeding limits
    • G06F11/076—Error or fault detection not based on redundancy by exceeding limits by exceeding a count or rate limit, e.g. word- or bit count limit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30—Monitoring
    • G06F11/32—Monitoring with visual or acoustical indication of the functioning of the machine
    • G06F11/324—Display of status information
    • G06F11/327—Alarm or error message display
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold

Definitions

  • the present invention relates to a method for error analysis of a sensor arrangement with regard to unstable errors, the sensor arrangement outputting an analog sensor signal as a function of a measured variable.
  • the invention relates to a diagnostic device for error analysis of a sensor arrangement with regard to unstable errors.
  • Errors in analog sensor arrangements or in connection lines of analog sensor arrangements have an impact on the accuracy and reliability of those functions and devices that continue to use the analog sensor output signal.
  • Pressure and temperature sensors can be used for motor control, for example.
  • an engine control unit can control the engine torque as a function of measured pressure or temperature values.
  • erroneous output signals from the analog sensors have a direct impact on the performance, exhaust emissions and reliability of the motor vehicle. This applies analogously to other applications.
  • the document WO 2020/058001 A1 describes a method and a device for diagnosing a lambda probe.
  • a diagnostic DC voltage or a diagnostic AC voltage is fed into the lambda probe, which drops across a Nernst cell of the lambda probe.
  • a distinction can be made between a short circuit and a line break in the Nernst cell, depending on whether a direct or alternating voltage is detected at the corresponding terminals at which the voltage is fed and, if applicable, depending on the amplitude of the detected voltage.
  • this method is designed specifically for diagnosing a lambda probe and cannot be transferred to any analog sensors.
  • the diagnostic principle of feeding in a diagnostic voltage and analyzing the corresponding response is not suitable for unstable errors.
  • the improved concept is based on the idea of determining the cumulative height of signal edges of an analog sensor signal within a specified time interval and generating an error message depending on this.
  • a method for error analysis of a sensor arrangement with regard to unstable errors is specified.
  • the sensor arrangement outputs an analog sensor signal depending on a measured variable.
  • a diagnostic device is used to identify a number of error events within a predetermined time interval, with the sensor signal for each error event having a first edge and a second edge following the first edge.
  • a diagnostic signal is generated by the diagnostic device as a function of a cumulative height of the first edges and/or the second edges.
  • the diagnostic signal is compared to a first threshold value by the diagnostic device and an error message is generated by the diagnostic device depending on a result of the comparison.
  • a sensor or a sensor arrangement that outputs an analog sensor signal depending on the value of the measured variable, i.e.
  • an analog Sensor in which an amplitude or an absolute value of the sensor signal changes continuously or essentially continuously with the value of the measured variable, is referred to as an analog Sensor or referred to as an analog sensor array.
  • the sensor arrangement can contain the analog sensor and optionally an analog-to-digital converter.
  • the analog-to-digital converter can convert the analog sensor signal into a digitized sensor signal. According to the improved concept, however, in particular the analog, non-digitized sensor signal is used as described.
  • the sensor arrangement can also have a filter unit or other components.
  • the sensor signal can correspond to a direct output signal from the sensor or to a pre-processed, for example filtered, output signal from the sensor.
  • An unstable error can be understood here and below as an error that is not continuously or permanently present and/or the effects of which, in particular on the sensor signal, cannot be measured continuously or permanently, or the effects of which, in particular on the sensor signal, are variable over time .
  • the unstable error can in particular also be viewed and referred to as an intermittent error.
  • the sensor signal corresponds in particular to a current or a voltage that can be measured at a measuring connection to which the diagnostic device is directly or indirectly connected.
  • the measuring connection is connected directly or indirectly to a signal connection of the sensor, for example by wire.
  • the absolute value or the amplitude of the sensor signal corresponds to the value of a physical measured variable. Depending on the embodiment of the sensor, this can involve different measured variables, such as a pressure, a temperature, an acceleration and so on.
  • further electronic components for example signal filters or the like, can also be arranged between the sensor output and the measuring connection.
  • the sensor signal then corresponds, for example, to the filtered output signal of the sensor.
  • connection between the sensor output and the measurement port is faulty, for example broken or short-circuited, this corresponds to the measurement port measured signal does not necessarily correspond to the signal present at the sensor output.
  • the signal measured at the measuring connection which can also be regarded as an apparent sensor signal, is nevertheless referred to here and below as a sensor signal, since the diagnostic device per se cannot distinguish this signal from an actual sensor signal.
  • the diagnostic device can contain, for example, an electronic control unit, in particular for a motor vehicle, a microcontroller or another computing unit or processor unit and/or other analog and/or digital circuits.
  • the motor vehicle can have an electronic control unit, for example, which receives the sensor signal for carrying out one or more vehicle functions, for example engine control.
  • the diagnostic device can be part of this electronic control unit or can be designed separately from it.
  • an edge can be understood in particular as a signal edge of an analog signal, in particular of the analog sensor signal.
  • An analog signal can have an edge in particular if the amplitude of the signal or the amount of the amplitude of the signal changes by a predefined minimum value or more within a predefined period of time, in particular changes monotonically increasing or monotonically decreasing.
  • the predefined period of time or the minimum value or their relationship to one another must be defined according to the specific application situation and in particular according to the configuration of the sensor and the value range of the sensor signal.
  • the height of an edge can correspond to the change in the amplitude or the amount of the amplitude within the predefined period of time. If, for example, a gradient signal of the sensor signal is considered, ie a time-dependent signal that corresponds or approximately corresponds to the time derivative of the sensor signal, the height of an edge can be determined in particular by integrating the gradient signal over the predefined period of time.
  • the gradient signal can be determined, for example, by means of a differentiator, in particular by means of an analog differentiator circuit, by means of a digital evaluation circuit or some other computing unit.
  • the cumulative height can be understood, for example, in such a way that it corresponds to the sum of the determined heights of all first edges of the number of error events or the sum of all heights of the second edges of the error events.
  • the cumulative height can also correspond to the sum of all heights of all first and second edges of the number of error events, but always using positive values for the heights or always negative values for the heights.
  • the cumulative height can also be determined, for example, by summing or integrating, for example, the gradient signal over the appropriate periods of time.
  • the sensor signal has a first and a second edge can be viewed as a necessary, but not sufficient, criterion for the presence of an error event.
  • other conditions can also be required in order to be able to identify the section of the sensor signal as an error event. These further conditions can relate to the respective heights of the flanks, absolute values of the sensor signal and/or gradients of the flanks and so on.
  • the sensor signal can, for example, assume values in a range from 0 to a few volts, for example up to 5 V or 10 V. With such a sensor, for example, there can be talk of an edge if the absolute value of the sensor signal changes by a few volts within a few 10 ms or a few 100 ms. This numerical example serves only to clarify the concept of flank and is in no way to be understood as limiting.
  • the second edge follows the first edge can be understood in particular in such a way that there is no further edge of the sensor signal between the first edge and the second edge. However, this does not necessarily imply that the second edge immediately follows the first edge. Rather, the amplitude or the absolute value of the sensor signal between the first and the second edge can be more or less constant or change, without the condition explained above for an edge being fulfilled.
  • the cumulative level is used as a measure of the severity of the number of error events within the specified time interval. This takes account of the fact that the sheer number of identified Error events within a predetermined time interval alone is not sufficient to determine whether the unstable error has a significant or relevant effect on a subsequent function that uses the sensor signal.
  • the cumulative level and the first threshold value which is to be defined depending on the application and sensor design, allow a precise and individual determination of which error signature is to be regarded as relevant within a predetermined time interval. In particular, this also makes it possible to carry out the error analysis for the most varied types of sensors or fields of application without structural adjustments to the diagnostic device and without fundamental adjustments to the method.
  • an error message can be output at a lower cumulative level than, for example, for a pure comfort function, such as temperature control of a vehicle interior. This significantly increases the flexibility of the error analysis.
  • the diagnostic device can take into account further properties of the signal curve of the sensor signal and/or the sensor signal.
  • the diagnostic signal can be generated, for example, as a function of the cumulative level and of the other properties.
  • a further diagnosis signal can also be generated depending on the further properties.
  • the range of values for the sensor signal can be limited, for example due to the specific design of the sensor. If the sensor signal reaches a corresponding upper limit or lower limit, the height of the corresponding flank is also limited as a result. In such events, however, the severity of the error can depend on how long the sensor signal remains at the upper limit or lower limit.
  • the diagnostic signal or the further diagnostic signal can therefore be generated as a function of a cumulative dwell time of the sensor signal at the upper limit and/or the lower limit. For this purpose, the sensor signal itself can be summed up or integrated over the corresponding periods of time.
  • the gradient signal can be modified in such a way that it assumes a predefined value that is different from zero, ie in particular is set to this value as long as the sensor signal remains at the upper limit or the lower limit.
  • the lingering of the sensor signal at the upper limit or the lower limit is effectively evaluated as a further increase in the sensor signal, ie the level of the corresponding edge is artificially increased.
  • the severity of the error is estimated more precisely, so that the reliability of the method is increased.
  • a further measure can also be initiated by means of the diagnostic device or by means of another electronic control unit or another further processing unit, depending on a result of the comparison of the diagnostic signal with the first threshold value, for example a risk-reducing measure.
  • operating parameters or functional parameters of the motor vehicle can be adjusted or restricted when the error message is generated.
  • the action can also be initiated based on the error message.
  • error information can be output to a driver or user of the motor vehicle, for example in an acoustic, visual and/or haptic form.
  • the diagnostic device can also store an entry in an error memory depending on the error message.
  • a counter value is changed by means of the diagnostic device depending on the result of the comparison of the diagnostic signal with the first threshold value.
  • the changed counter value is compared with a second threshold value by means of the diagnostic device and the error message is generated by means of the diagnostic device depending on a result of the comparison of the changed counter value with the second threshold value.
  • the counter value is increased, in particular by a predefined increment, or not changed depending on the result of the comparison of the cumulative height with the first threshold value.
  • the counter value is incremented when the cumulative height is greater than or equal to the first threshold and is not changed otherwise.
  • Steps namely identifying the number of error events, generating the Diagnostic signal, comparing the diagnostic signal with the first threshold value, repeated for one or more further time intervals.
  • the diagnostic signal can be reset for each repetition, for example.
  • a run-on time or decay time can also be defined, within which the diagnostic signal is returned to its initial value, in particular zero, continuously or in steps.
  • the run-on time or decay time can, for example, correspond to the duration of one or more time intervals.
  • the diagnostic signal reaches or exceeds the first threshold value during a time interval is therefore a necessary but not sufficient condition for generating the error message. Rather, reaching or exceeding the first threshold value during a single time interval can be interpreted in such a way that a corresponding unstable error was identified in this time interval.
  • it can be advantageous or necessary, depending on the application, to know how often or how long a corresponding unstable error has occurred.
  • the diagnostic signal can reach or exceed the first threshold value in a single time interval if the sensor signal has a very high edge or a few relatively high edges, but also if the sensor signal has a large number of edges with a relatively low level in this time interval. In both cases, an unstable error would be identified in the corresponding time interval if the first threshold value is exceeded by .
  • By comparing the counter value with the second threshold value it is then achieved that individual errors or a few unstable errors do not lead to the generation of the error message, although if applicable, there is no significant impairment of a relevant function. This increases the availability of the sensor arrangement or the function.
  • a start time and an end time of the time interval are or will be specified.
  • the various time intervals of the corresponding repetitions are therefore, in particular, directly consecutive time intervals, with the time position of the time intervals being independent of the course of the sensor signal itself.
  • Such an embodiment has the advantage that it is possible to specify the time intervals in a particularly simple manner.
  • the duration of the time interval is or will be specified and the start time of the time interval corresponds to the first edge of an initial error event of the number of error events.
  • the time interval only runs when a first edge of an error event is initially identified.
  • the diagnosis device identifies a total of error events within the time interval, the sensor signal for each error event of the total of error events having a first edge and a second edge following the first edge.
  • the number of error events corresponds to a subset of the entirety of error events.
  • an error type from at least two predefined error types is determined by the diagnostic device for each error event of the totality of error events depending on the respective first edge and the respective second edge.
  • the number of error events corresponds to a subset of the entirety of error events, the same error type being determined for all error events of the number of error events or the subset.
  • a single failure mode of the two or more specified failure modes can be considered and analyzed as described above.
  • This has the advantage that different types of errors, which may possibly occur simultaneously, are not mixed up in the evaluation, although they can possibly stem from different reasons. This increases the reliability and reproducibility of the error analysis.
  • a corresponding diagnostic signal can be generated by means of the diagnostic device for each type of error of the at least two predefined types of error, for which the above and following statements apply analogously.
  • the at least two error types can include, for example, an error type that corresponds to an open circuit of the signal output of the sensor.
  • the open circuit can be understood to mean a state in which the electrical connection of the measuring connection to the signal connection is interrupted, that is to say it is not connected to a certain extent (English: “floating”). This condition can also be referred to as "open circuit”.
  • the two or more types of faults may also include one or more types of faults, each corresponding to a short circuit of the signal output. Depending on the embodiment, different types of faults can be provided for short circuits with different reference points or reference potentials, or a common type of fault can be provided for short circuits.
  • the gradient signal is generated as a function of the sensor signal by means of the diagnostic device, in particular a differentiator.
  • the diagnosis device is used to assign an edge category from at least two predetermined edge categories to the respective first edge and an edge category from the at least two edge categories to the respective second edge.
  • the type of error is determined using the Diagnostic device determined depending on the error category assigned to the first edge and the edge category assigned to the second edge.
  • the two successive edges of an error event are analyzed using the gradient signal, ie in particular with regard to how strongly the respective edge rises or falls, in order to define respective edge categories.
  • the type of error can then be determined based on the two edge categories, for example on the sequence of different edge categories on top of each other.
  • the method is particularly suitable for identifying and characterizing unstable faults, such as intermittent short circuits or open circuits or other periodic contact breakage or loose contacts.
  • the edge category is assigned to the first edge based on the gradient signal during a first time period and the corresponding edge category is assigned to the second edge based on the gradient signal during a second time period.
  • the first time period corresponds to a time period of the first edge and the second time period corresponds to a time period of the second edge, meaning respective time periods at which the corresponding edges occur in the sensor signal.
  • determining the type of error includes generating an output signal which encodes the type of error depending on the edge category assigned to the first edge and on the edge category assigned to the second edge.
  • determining the type of error can include storing the information that an error of the respective type of error has occurred. This can be done, for example, using one or more corresponding counters or using other storage methods.
  • the at least two edge categories include a first edge category and a second edge category.
  • the first and the second edge category can each correspond to the presence of an error, ie not occurring in an error-free state of the sensor or the connection of the signal output to the measuring connection.
  • the at least two edge categories contain a third edge category and/or a fourth edge category.
  • the third and/or the fourth edge category can each correspond to the presence of an error.
  • the at least two types of error include an intermittent short circuit of a signal output of the sensor arrangement with a reference potential connection and/or an intermittent open circuit of the signal output.
  • the diagnostic device only assigns the respective first edge to the first edge category of the at least two edge categories for each error event of the totality of error events if the gradient signal exceeds a predefined positive first gradient limit value during the first edge.
  • the diagnostic device only assigns the respective second edge to the first edge category for each error event of the totality of error events if the gradient signal exceeds the first gradient limit value during the second edge.
  • the phrases “during the first edge” or “during the second edge” can be understood in such a way that they indicate a process during the corresponding period of time, which corresponds to the respective edge during which the edge is present in the sensor signal.
  • the fact that the gradient signal exceeds a gradient limit value can be understood in particular in such a way that the gradient signal is initially less than or equal to the gradient limit value and then assumes a value that is greater than the gradient limit value.
  • the fact that the gradient signal falls below a gradient limit value can be understood in particular in such a way that the gradient signal is initially greater than or equal to the gradient limit value and then assumes a value that is smaller than the gradient limit value.
  • Exceeding or falling below a signal limit value by the sensor signal can also be understood analogously.
  • the first edge category is present when the edge under consideration corresponds to a rising edge of the sensor signal and the rise at least temporarily has a steepness that exceeds a steepness defined by the first gradient limit value.
  • Such an edge can also be referred to as a step increase in the sensor signal.
  • a value range for the amplitude of the sensor signal can be defined and limited in particular by a first reference potential and a second reference potential.
  • the first reference potential can also be referred to as the upper reference potential and the second reference potential as the lower reference potential, with the lower reference potential being lower than the upper reference potential.
  • the first reference potential can be a positive electrical potential and the second reference potential can be a negative reference potential or a zero potential or ground potential.
  • the upper reference potential can also correspond to zero potential or ground potential and the lower reference potential can be correspondingly negative.
  • the first edge category ie the sudden increase in the sensor signal, occurs in particular when the signal output of the sensor is short-circuited to the upper reference potential.
  • the first edge category occurs, for example, when a short circuit of the signal output to the lower reference potential is removed.
  • the diagnostic device only assigns the first edge to a second edge category of the at least two edge categories for each error event of the totality of error events if the gradient signal falls below a negative second gradient limit value during the first edge.
  • the diagnostic device only assigns the second edge to the second edge category for each error event of the totality of error events if the gradient signal falls below the second gradient limit value during the second edge.
  • the second edge category thus corresponds in particular to a falling edge of the sensor signal, with the drop at least temporarily having a steepness, in particular a negative steepness, the absolute value of which is greater than the absolute value of the slope defined by the second gradient limit value.
  • Such an edge can also be referred to as a sudden drop in the sensor signal, for example.
  • Such a sudden drop in the sensor signal occurs, for example, when the short circuit of the signal output to the upper reference potential is removed or when the short circuit of the signal output to the lower reference potential is established.
  • a sudden drop in the sensor signal can also occur when the open circuit of the signal output is terminated or removed.
  • a more specific determination of the type of error can therefore be made on the basis of the second edge category, in particular in combination with the first edge category.
  • the diagnostic device only assigns the respective first edge to the first edge category for each error event of the totality of error events if the sensor signal exceeds a first predefined signal limit value during the first edge, and/or the respective second edge is only then the assigned to the first edge category if the sensor signal exceeds the first signal limit value during the second edge.
  • the diagnostic device only assigns the first edge to the second edge category for each error event of the totality of error events if the sensor signal falls below a second signal limit value during the first edge and/or the second edge is only assigned to the second edge category if the sensor signal falls below the second signal limit value during the second edge.
  • the absolute value of the first signal limit value is greater than the absolute value of the second signal limit value.
  • a further condition is specified in addition to the gradient signal exceeding the first gradient limit value or falling below the second gradient limit value in order to assign the edge to the first or second edge category. In such embodiments, it is therefore not sufficient if the edge rises or falls steeply enough, rather it is relevant whether the respective edge also exceeds or falls below a corresponding value of the sensor signal itself.
  • this makes it possible to distinguish actual faults, such as short circuits or open circuits, from other reasons that can lead to a rapid rise or fall in the sensor signal.
  • This can be caused, for example, by a value of the underlying physical measurement variable that changes very quickly without there being an error.
  • error-free changes in the physical measurement variable with a high rate of change, ie a steep increase or decrease in the sensor signal usually take place within certain limits that are smaller than the entire possible value range for the sensor signal.
  • the risk of false positive error determinations can be reduced.
  • the diagnostic device assigns the respective first edge to the first edge category for each error event of the totality of error events precisely when the gradient signal exceeds the first gradient limit value during the first edge and the sensor signal exceeds the first signal limit value during the first edge.
  • the diagnostic device assigns the respective second edge to the first edge category for each error event of the totality of error events precisely when the gradient signal exceeds the first gradient limit value during the second edge and the sensor signal exceeds the first signal limit value during the second edge.
  • the diagnostic device assigns the respective first edge to the second edge category for each error event of the totality of error events precisely when the gradient signal falls below the second gradient limit value during the first edge and the sensor signal falls below the second signal limit value during the first edge. According to at least one embodiment, the diagnostic device assigns the respective second edge to the second edge category for each error event of the totality of error events precisely when the gradient signal falls below the second gradient limit value during the second edge and the sensor signal falls below the second signal limit value during the second edge.
  • the type of error is determined as an intermittent short circuit of the signal output of the sensor with a first reference potential connection when, in particular exactly when, the respective first edge has been assigned to the first edge category and the respective second edge has been assigned to the second edge category, with the first Reference potential connection is in particular on the first reference potential.
  • the sensor signal assumes a value that is close to the first reference potential within a short time. If the short circuit is then corrected again, the sensor signal assumes the original value or another value that actually corresponds at least approximately to the physical measured variable, so that the edge sequence described is established. In this way, the presence of an intermittent short circuit with the first reference potential connection can be reliably detected and categorized.
  • the error type is determined as an intermittent short circuit of the signal output with a second reference potential connection when the first edge has been assigned to the second edge category and the second edge has been assigned to the first edge category, with the first reference potential connection and the second reference potential connection being at different electrical reference potentials .
  • the second reference potential connection is at the second reference potential.
  • the sensor signal assumes a value that is close to the second reference potential within a short time. If the short circuit is then remedied, the sensor signal returns to its original value or to another value Value that actually corresponds at least approximately to the physical measured variable, so that the edge sequence described is set.
  • the diagnostic device only assigns the respective first edge to a third edge category of the at least two edge categories for each error event of the totality of error events if the gradient signal during the first edge exceeds a predefined positive third gradient limit value and the does not exceed the first gradient limit.
  • the third gradient limit value is in particular smaller than the first gradient limit value.
  • there is a signal increase in the sensor signal which is not as steep as is the case with a step increase according to the above definition, but which is at least as steep as the third gradient limit value requires.
  • an edge of the third edge category can occur when an open circuit of the signal output is generated.
  • the signal output measured as a sensor signal can be charged from the first reference potential, for example via provided or parasitic ohmic resistances and/or capacitances, resulting in a slower signal rise compared to the jump rise in the sensor signal described above.
  • a reliable distinction can be made between a short circuit of the signal output to the first reference potential and the open circuit of the signal output.
  • the error type is determined as an intermittent open circuit of the signal output if the respective first edge has been assigned to the third edge category and the respective second edge has been assigned to the second edge category.
  • the diagnostic device only assigns the respective first edge to the third edge category for each error event of the totality of error events if the Gradient signal falls below a negative fourth gradient limit value during the first edge and does not fall below the second gradient limit value.
  • the error type is determined as an open circuit of the signal output if the respective first edge was assigned to the third edge category and the respective second edge was assigned to the first edge category.
  • a diagnostic device for error analysis of a sensor arrangement with regard to unstable errors is also specified.
  • the sensor arrangement is set up to output an analog sensor signal as a function of a measured variable.
  • the diagnostic device contains an evaluation unit which is set up to identify a number of error events within a predetermined time interval, the sensor signal for each error event having a first edge and a second edge following the first edge.
  • the diagnostic device has a cumulative unit or an integrator unit which is set up to generate a diagnostic signal as a function of a cumulative height of the first edges and/or the second edges.
  • the diagnostic device has a diagnostic unit that is set up to compare the diagnostic signal with a first threshold value and to generate an error message depending on a result of the comparison.
  • the sensor arrangement is not necessarily part of the diagnostic device.
  • the diagnostic device can, for example, have a connection for connecting the sensor arrangement or the sensor, in particular in order to connect the signal output of the sensor to the diagnostic device.
  • the diagnostic device has a differentiator which is set up to generate the gradient signal as a function of the sensor signal.
  • the cumulation or integration unit is set up to generate the diagnostic signal as a function of the gradient signal.
  • Further embodiments of the diagnostic device according to the improved concept follow directly from the various embodiments of the method according to the improved concept and vice versa.
  • a diagnostic device according to the improved concept can be set up or programmed to carry out a method according to the improved concept or it carries out such a method.
  • a sensor device is also specified.
  • the sensor device has an analog sensor arrangement or an analog sensor and a diagnostic device based on the improved concept, with the analog sensor arrangement and/or the analog sensor being coupled or connected to the diagnostic device, with the connection in particular being direct or indirect via one or more additional devices Components of the sensor array can be configured.
  • the senor is designed as a pressure sensor, for example as an intake manifold pressure sensor for a motor vehicle, or as a temperature sensor, for example as an intake air temperature sensor for a motor vehicle.
  • the sensor device or the diagnostic device contains a low-pass filter, for example an RC element.
  • the low-pass filter is set up to generate a filtered output signal from the sensor signal as a function of an output signal from the sensor.
  • the low-pass filter can be arranged, for example, between the analog sensor and the diagnostic device.
  • a motor vehicle with a diagnostic device and/or a sensor device according to the improved concept is also specified.
  • the motor vehicle has an engine control unit and the engine control unit contains the diagnostic device or the evaluation unit of the diagnostic device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a diagnostic device and a sensor device according to the improved concept
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the diagnostic device and the sensor device of FIG. 1 when a first type of error is present
  • FIG. 3 shows a schematic signal diagram relating to the first type of error in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the diagnostic device and the sensor device of FIG. 1 when a second type of error is present
  • FIG. 5 shows a schematic signal diagram relating to the second type of error in FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the diagnostic device and the sensor device of FIG. 1 when a third type of error is present
  • FIG. 7 shows a schematic signal diagram relating to the third type of error in FIG. 6.
  • FIG. 8 shows a schematic flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the improved concept.
  • the exemplary embodiments explained below are preferred exemplary embodiments of the invention.
  • the components described each represent individual features of the invention to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than that shown.
  • the exemplary embodiments described can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • the diagnostic device 1 shows an exemplary embodiment of a diagnostic device 1 according to the improved concept.
  • a sensor arrangement that contains an analog sensor 2 is also shown.
  • the diagnostic device 1 and the sensor arrangement can for example be part of a sensor device according to the improved concept.
  • the sensor 2 has a signal output 2', at which it can output an analog output signal S', in particular a sensor voltage.
  • the output signal S' can be provided at a sensor connection 4 of the sensor arrangement or of the diagnostic device 1, which is connected to the signal output 2' by one or more electrical lines 3.
  • the low-pass filter 8 can output a filtered output signal, which can be viewed as a sensor signal S, at an output of the low-pass filter 8 .
  • the output signal S' can also be viewed as a sensor signal.
  • the low-pass filter 8 and/or the pull-up resistor 9 can be part of a control unit for a motor vehicle, for example. It is pointed out that other embodiments of the low-pass filter 8 can also be provided.
  • the sensor 2 When the sensor 2 is operating correctly, it supplies the output signal S' via the signal connection 4 to the low-pass filter 8, which generates the sensor signal S accordingly.
  • the diagnostic device 1 has, for example, a differentiator 5 which is connected to the low-pass filter 8 in order to receive the sensor signal S.
  • the differentiator 5 is set up to differentiate the sensor signal S and thereby to generate a gradient signal G.
  • the diagnostic device 1 also has an evaluation unit 6 which is connected to the low-pass filter 8 in order to obtain the sensor signal S and is connected to an output of the differentiator 5 in order to obtain the gradient signal G.
  • the diagnostic device 1 has an integrator 7, which is connected to the output of the differentiator 5 to obtain the gradient signal G and can be controlled by the evaluation unit 6, for example.
  • the integrator 7 can generate a diagnosis signal D based on the gradient signal.
  • the diagnostic device 1 also has a diagnostic unit 11, which is connected to the integrator 7 in order to receive the diagnostic signal D and, depending on the diagnostic signal D, can generate an error message F.
  • the first reference potential connection 10 is at a first electrical potential, which is positive, for example.
  • the reference potential connection 10 can correspond to an output potential of a voltage source, for example.
  • the second reference potential connection 10' is at a second electrical potential, for example at a ground potential.
  • FIG. 8 schematically shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method for fault analysis of a sensor arrangement with regard to unstable faults according to the improved concept.
  • the diagnostic device 1 in particular the evaluation unit 6, identifies, depending on the sensor signal S, a number of error events within a predetermined time interval. Each error event has a first edge and a second edge following the first edge.
  • the integrator 7 receives the gradient signal G and is controlled by the evaluation unit 6 in such a way that it generates a diagnosis signal D depending on the gradient signal G, which corresponds to a cumulative height of the second edges or a cumulative height of the first edges of the error events.
  • step S2 the diagnostic unit 11 compares the diagnostic signal D with a predetermined first threshold value SW1. If the diagnosis signal D is greater than or equal to the first threshold value SW1, then the diagnosis unit 11 increases a counter by a corresponding increment. In step S3, the increased counter value is compared by the diagnosis unit 11 with a predetermined second threshold value SW2. Depending on a result of the comparison with the second threshold value SW2, the diagnostic unit 11 then generates the error message F. In particular, the diagnostic unit 11 generates the error message F when the counter value or the increased counter value is greater than or equal to the second threshold value SW2.
  • step S3 determines whether the severity of the error justifies that the error message F is generated.
  • the severity of the error can be understood as the severity of the system influence of the corresponding faulty component.
  • FIG. 2 shows the sensor arrangement and the diagnostic device 1 of FIG. 1, with the signal output 2' being switched open intermittently, as indicated by two parallel lines between the signal output 2' and the sensor connection 4.
  • FIG. 3 shows the sensor signal S, the gradient signal G and the diagnosis signal D schematically.
  • Fig. 3 three consecutive error events are shown, which are characterized by consecutive first and second edges of the sensor signal S in each case.
  • the increase in the sensor signal S during the first edge of an error event is less steep than would be the case, for example, with a sudden increase in the sensor signal S. This is due to the fact that, as can be seen in FIG.
  • the first edges of the sensor signal S are each followed by a sudden drop as the second edge.
  • the different edge categories can also be identified from the profile of the gradient signal G. The value of the gradient signal G thus remains relatively small, whereas sharp peaks occur during the second flanks.
  • the diagnosis signal D corresponds to the output of the integrator 7, which, controlled by the evaluation unit 6, integrates the gradient signal G, for example, during the second edges.
  • Appropriate diagnostic signals can be generated for other types of errors, in particular short circuits of the signal output 2' with one of the reference potentials 10, 10'.
  • FIG 4 shows the diagnostic device 1 or the sensor arrangement, with an intermittent short circuit between the signal output 2' of the sensor 2 and the first reference potential connection 10 being indicated by a dashed connecting line.
  • a current flows from the first reference potential connection 10 via the sensor connection 4 into the low-pass filter 8.
  • the associated sensor signal S and the associated gradient signal G are shown schematically as a function of time.
  • the first edge of the sensor signal S is reflected as a positive signal pulse in the gradient signal G and the second edge as a negative signal pulse.
  • the described short circuit with the reference potential connection 10 is established.
  • the duration of Jump increase or jump drop can be in the order of a few milliseconds, for example less than 5 ms.
  • the maximum or minimum values of the gradient signal G can assume magnitudes in the range of several 100 V/s or 1000 V/s.
  • FIG. 6 shows the diagnostic device 1 and the sensor arrangement corresponding to an intermittent short circuit of the signal output 2' to the second reference potential connection 10'.
  • the associated signal diagram is shown in FIG.
  • the signal curves here are to a certain extent the opposite of the situation in Fig. 4 and Fig. 5.
  • the short circuit is first established, which is accompanied by a sudden drop in the sensor signal S, and then the short circuit is eliminated again, resulting in a corresponding sudden increase in the sensor signal S leads.
  • this behavior can be identified with the intermittent short circuit of the signal output 2' with the second reference potential connection 10'.
  • the severity or the relevance of intermittent errors can be estimated and appropriately taken into account using the improved concept.
  • the presence of intermittent errors in analog sensors can be determined particularly reliably on the basis of various embodiments, and different errors can be reliably distinguished from one another and evaluated.
  • so-called jittery signals which are detected as repeated rising and falling of the sensor signal, can be effectively monitored in this way.
  • regulatory requirements for monitoring such signals in motor vehicles can be met.
  • two edges of the sensor signal are analyzed so that incorrect diagnoses, for example due to load impacts and the like, are avoided.
  • the improved concept can also be used for other analog electrical or electronic components with an analog output signal that are not sensors.
  • the analog electronic component can be configured as a control unit, for example.
  • the sensor signal is then to be replaced by the analog output signal of the analog electronic component.

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Abstract

Gemäß einem Verfahren zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung (2, 8, 9) hinsichtlich instabiler Fehler, wobei die Sensoranordnung (2, 8, 9) abhängig von einer Messgröße ein analoges Sensorsignal (S) ausgibt, wird innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eine Anzahl von Fehlerereignissen identifiziert, wobei das Sensorsignal (S) für jedes der Fehlerereignisse eine erste und eine zweite Flanke aufweist. Abhängig von einer kumulierten Höhe der ersten und/oder der zweiten Flanken wird ein Diagnosesignal (D) erzeugt und mit einem ersten Schwellwert (SW1) verglichen. Abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs wird eine Fehlermeldung (F) erzeugt.

Description

Beschreibung
Fehleranalyse einer Sensoranordnung hinsichtlich instabiler Fehler
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung hinsichtlich instabiler Fehler, wobei die Sensoranordnung abhängig von einer Messgröße ein analoges Sensorsignal ausgibt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Diagnosevorrichtung zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung hinsichtlich instabiler Fehler.
Fehler analoger Sensoranordnungen beziehungsweise von Verbindungsleitungen analoger Sensoranordnungen haben einen Einfluss auf die Genauigkeit und Zuverlässigkeit derjenigen Funktionen und Vorrichtungen, die das analoge Sensorausgangssignal weiterverwenden. Dies gilt beispielsweise im Kontext von Automobilanwendungen, wo verschiedene analoge Sensoren, wie beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungssensoren und so weiter, eingesetzt werden. Druck- und Temperatursensoren können beispielsweise zur Motorsteuerung eingesetzt werden. Insbesondere kann ein Motorsteuergerät das Motormoment abhängig von gemessenen Druck- oder Temperaturwerten steuern. In diesem speziellen Beispiel haben also fehlerhafte Ausgangssignale der analogen Sensoren einen direkten Einfluss auf die Leistung, Abgasemissionen beziehungsweise Zuverlässigkeit des Kraftfahrzeugs. Bei anderen Anwendungen gilt dies analog.
Dabei sind jedoch nicht nur stabile Fehler relevant, also beispielsweise dauerhafte Kurzschlüsse oder dauerhaft offene Kontakte, sondern auch instabile Fehler, bei denen der fehlerhafte Zustand, also beispielsweise der Kurzschluss oder der offene Kontakt, intermittierend zutage tritt. In diesem Zusammenhang kann von intermittierenden Fehlern, periodischen Kontaktabhebern, periodisch intermittierenden Kurzschlüssen beziehungsweise periodisch intermittierend offenen Kontakten oder umgangssprachlich auch von Wackelkontakten die Rede sein. Auch solche instabilen Fehler können, beispielsweise im Automobilkontext, Auswirkungen auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch oder die Abgaszusammensetzung haben. Es ist daher grundsätzlich wünschenswert, instabile Fehler bei analogen Sensoren zuverlässig erkennen zu können.
Je nach Schwere oder Kritikalität beziehungsweise Relevanz des instabilen Fehlers können unterschiedliche Maßnahmen oder Konsequenzen sinnvoll oder wünschenswert sein. Im Dokument WO 2020/058001 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Lambdasonde beschrieben. Es wird eine Diagnosegleichspannung oder eine Diagnosewechselspannung in die Lambdasonde eingespeist, die über eine Nernstzelle der Lambdasonde abfällt. Je nachdem, ob an den entsprechenden Anschlüssen, an denen die Spannung eingespeist wird, eine Gleich- oder Wechselspannung erfasst wird und gegebenenfalls abhängig von der Amplitude der erfassten Spannung, kann zwischen einem Kurzschluss und einem Leitungsbruch der Nernstzelle unterschieden werden.
Dieses Verfahren ist jedoch speziell zur Diagnose einer Lambdasonde ausgestaltet und lässt sich nicht auf beliebige analoge Sensoren übertragen. Zudem eignet sich das Diagnoseprinzip der Einspeisung einer Diagnosespannung und der Analyse der entsprechenden Antwort nicht für instabile Fehler.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zur Fehleranalyse einer analogen Sensoranordnung anzugeben, durch das die Schwere eines detektierten instabilen Fehlers berücksichtigt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls die kumulierte Höhe von Signalflanken eines analogen Sensorsignals zu bestimmen und abhängig davon eine Fehlermeldung zu erzeugen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung hinsichtlich instabiler Fehler angegeben. Die Sensoranordnung gibt dabei abhängig von einer Messgröße ein analoges Sensorsignal aus. Innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls wird mittels einer Diagnosevorrichtung eine Anzahl von Fehlerereignissen identifiziert, wobei das Sensorsignal für jedes Fehlerereignis eine erste Flanke und eine auf die erste Flanke folgende zweite Flanke aufweist. Mittels der Diagnosevorrichtung wird abhängig von einer kumulierten Höhe der ersten Flanken und/oder der zweiten Flanken ein Diagnosesignal erzeugt. Das Diagnosesignal wird mittels der Diagnosevorrichtung mit einem ersten Schwellwert verglichen und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs wird mittels der Diagnosevorrichtung eine Fehlermeldung erzeugt. Hier und im Folgenden wird ein Sensor beziehungsweise eine Sensoranordnung, der oder die abhängig von dem Wert der Messgröße ein analoges Sensorsignal ausgibt, bei dem sich also eine Amplitude beziehungsweise ein Absolutwert des Sensorsignals mit dem Wert der Messgröße kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich verändert, als analoger Sensor beziehungsweise als analoge Sensoranordnung bezeichnet. Die Sensoranordnung kann den analogen Sensor sowie gegebenenfalls einen Analog-Digitalwandler beinhalten. Der Analog- Digitalwandler kann das analoge Sensorsignal in ein digitalisiertes Sensorsignal umwandeln. Gemäß dem verbesserten Konzept wird jedoch insbesondere das analoge, nicht-digitalisierte Sensorsignal wie beschrieben herangezogen.
Beispielsweise kann die Sensoranordnung neben dem Sensor auch eine Filtereinheit oder sonstige Komponenten aufweisen. Das Sensorsignal kann einem direkten Ausgabesignal des Sensors oder einem vorverarbeiteten, beispielsweise gefilterten, Ausgabesignal des Sensors entsprechen.
Unter einem instabilen Fehler kann hier und im Folgenden ein Fehler verstanden werden, der nicht kontinuierlich oder dauerhaft vorhanden ist und/oder dessen Auswirkungen, insbesondere auf das Sensorsignal, nicht kontinuierlich oder dauerhaft messbar sind oder dessen Auswirkungen, insbesondere auf das Sensorsignal, zeitlich veränderlich sind. Der instabile Fehler kann insbesondere auch als intermittierender Fehler angesehen und bezeichnet werden.
Das Sensorsignal entspricht insbesondere einem Strom oder einer Spannung, der oder die an einem Messanschluss messbar ist, mit dem die Diagnosevorrichtung direkt oder indirekt verbunden ist. Der Messanschluss ist dabei mit einem Signalanschluss des Sensors direkt oder indirekt verbunden, beispielsweise drahtgebunden. Der Absolutwert oder die Amplitude des Sensorsignals entspricht dabei dem Wert einer physikalischen Messgröße. Je nach Ausgestaltungsform des Sensors kann es sich dabei um unterschiedliche Messgrößen handeln, wie beispielsweise einen Druck, eine Temperatur, eine Beschleunigung und so weiter. In verschiedenen Ausführungen können zwischen Sensorausgang und Messanschluss auch weitere elektronische Komponenten, beispielsweise Signalfilter oder dergleichen, angeordnet sein. Das Sensorsignal entspricht dann beispielsweise dem gefilterten Ausgangssignal des Sensors.
Wenn die Verbindung zwischen dem Sensorausgang und dem Messanschluss fehlerhaft ist, beispielsweise unterbrochen oder kurzgeschlossen, so entspricht das an dem Messanschluss gemessene Signal nicht notwendigerweise dem an dem Sensorausgang anliegenden Signal. Das an dem Messanschluss gemessene Signal, das auch als scheinbares Sensorsignal angesehen werden kann, wird hier und im Folgenden dennoch als Sensorsignal bezeichnet, da die Diagnosevorrichtung dieses Signal per se nicht von einem tatsächlichen Sensorsignal unterscheiden kann.
Die Diagnosevorrichtung kann beispielsweise ein elektronisches Steuergerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, beinhalten, einen Mikrocontroller oder eine sonstige Recheneinheit oder Prozessoreinheit und/oder sonstige analoge und/oder digitale Schaltkreise.
Ist die Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet oder vorgesehen, so kann das Kraftfahrzeug beispielsweise ein elektronisches Steuergerät aufweisen, welches das Sensorsignal zur Durchführung einer oder mehrerer Fahrzeugfunktionen, beispielsweise zur Motorsteuerung, erhält. Die Diagnosevorrichtung kann Teil dieses elektronischen Steuergeräts sein oder separat dazu ausgestaltet sein.
Eine Flanke kann hier und im Folgenden insbesondere als Signalflanke eines analogen Signals, insbesondere des analogen Sensorsignals, verstanden werden. Von einer Flanke bei einem analogen Signal kann insbesondere die Rede sein, wenn sich die Amplitude des Signals oder der Betrag der Amplitude des Signals innerhalb eines vordefinierten Zeitraums um einen vordefinierten Mindestwert oder mehr ändert, insbesondere monoton ansteigend oder monoton abfallend ändert. Dabei sind der vordefinierte Zeitraum beziehungsweise der Mindestwert oder deren Verhältnis zueinander entsprechend der konkreten Anwendungssituation und insbesondere entsprechend der Ausgestaltung des Sensors und des Wertebereichs des Sensorsignals festzulegen.
Die Höhe einer Flanke kann der Änderung der Amplitude beziehungsweise des Betrags der Amplitude innerhalb des vordefinierten Zeitraums entsprechen. Betrachtet man beispielsweise ein Gradientensignal des Sensorsignals, also ein zeitabhängiges Signal, das der zeitlichen Ableitung des Sensorsignals entspricht oder näherungsweise entspricht, so kann die Höhe einer Flanke insbesondere durch Integration des Gradientensignals über den vordefinierten Zeitraum bestimmt werden. Das Gradientensignal kann beispielsweise mittels eines Differenzierers, insbesondere mittels einer analogen Diffenziererschaltung, mittels einer digitalen Auswerteschaltung oder einer sonstigen Recheneinheit bestimmt werden. Die kumulierte Höhe kann beispielsweise derart verstanden werden, dass sie der Summe der bestimmten Höhen aller ersten Flanken der Anzahl von Fehlerereignissen oder der Summe aller Höhen der zweiten Flanken der Fehlerereignisse entspricht. Die kumulierte Höhe kann auch der Summe aller Höhen aller ersten und zweiten Flanken der Anzahl von Fehlerereignissen entsprechen, wobei hierbei jedoch stets positive Werte für die Höhen oder stets negative Werte für die Höhen zu verwenden sind.
Die kumulierte Höhe kann ebenfalls beispielsweise durch Summieren oder Integrieren beispielsweise des Gradientensignals über die entsprechenden Zeiträume bestimmt werden.
Dass das Sensorsignal eine erste und eine zweite Flanke aufweist, kann als notwendiges, jedoch nicht hinreichendes Kriterium für das Vorliegen einer Fehlerereignisses angesehen werden. Insbesondere können außer dem bloßen Vorliegen entsprechender Flanken auch weitere Bedingungen erforderlich sein, um den Abschnitt des Sensorsignals als Fehlerereignis identifizieren zu können. Diese weiteren Bedingungen können die jeweiligen Höhen der Flanken, Absolutwerte des Sensorsignals und/oder Steigungen der Flanken und so weiter betreffen.
Bei bestimmten analogen Sensoren kann das Sensorsignal beispielsweise Werte in einem Bereich von 0 bis zu einigen Volt, beispielsweise bis 5 V oder 10 V, annehmen. Bei einem solchen Sensor kann beispielsweise von einer Flanke die Rede sein, wenn sich der Betrag des Sensorsignals innerhalb einiger 10 ms oder einiger 100 ms um einige Volt ändert. Dieses Zahlenbeispiel dient lediglich der Verdeutlichung des Begriffs der Flanke und ist in keiner Weise beschränkend zu verstehen.
Dass die zweite Flanke auf die erste Flanke folgt, kann insbesondere derart verstanden werden, dass zwischen der ersten Flanke und der zweiten Flanke sich keine weitere Flanke des Sensorsignals befindet. Dies impliziert jedoch nicht notwendigerweise, dass die zweite Flanke unmittelbar auf die erste Flanke folgt. Vielmehr kann die Amplitude oder der Absolutwert des Sensorsignals zwischen der ersten und der zweiten Flanke mehr oder weniger konstant sein beziehungsweise sich verändern, ohne dass die oben erläuterte Bedingung für eine Flanke erfüllt wäre.
Durch das verbesserte Konzept wird also die kumulierte Höhe als Maß für die Schwere der Anzahl von Fehlerereignissen innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls herangezogen. Dadurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die bloße Anzahl von identifizierten Fehlerereignissen innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls alleine noch nicht ausreichend aussagekräftig dahingehend ist, ob sich der instabile Fehler in signifikanter oder relevanter Weise auf eine nachfolgende Funktion auswirkt, die das Sensorsignal verwendet. Die kumulierte Höhe und der, je nach Anwendungsfall und Sensorausgestaltung zu definierende, erste Schwellwert erlauben jedoch eine genaue und individuelle Festlegung, welche Fehlersignatur innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls als relevant anzusehen ist. Dies ermöglicht es insbesondere auch, ohne strukturelle Anpassungen der Diagnosevorrichtung und ohne prinzipielle Anpassungen des Verfahrens die Fehleranalyse für verschiedenste Arten von Sensoren beziehungsweise Einsatzgebiete durchzuführen. Ist der instabile Fehler beispielsweise kritisch für eine sicherheitsrelevante Funktion eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise die Motorsteuerung, so kann gegebenenfalls bei einer geringeren kumulierten Höhe eine Fehlermeldung ausgegeben werden als beispielsweise bei einer reinen Komfortfunktion, beispielsweise der Temperaturregelung eines Fahrzeuginnenraums. Dadurch wird die Flexibilität der Fehleranalyse deutlich erhöht.
Die Schwere der Anzahl von Fehlerereignissen muss nicht notwendiger weise allein durch die kumulierte Höhe gegeben sein. Vielmehr kann die Diagnosevorrichtung in verschiedenen Ausführungsformen weitere Eigenschaften des Signalverlaufs des Sensorsignals und/oder des Sensorsignals berücksichtigen. Dazu kann das Diagnosesignal beispielsweise abhängig von der kumulierten Höhe und von den weiteren Eigenschaften erzeugt werden. Alternativ kann auch ein weiteres Diagnosesignal abhängig von den weiteren Eigenschaften erzeugt werden. Die obigen und folgenden Erläuterungen bezüglich des Diagnosesignals lassen sich analog auf das weitere Diagnosesignal übertragen.
Beispielsweise kann der Wertebereich für das Sensorsignal begrenzt sein, beispielsweise aufgrund der konkreten Ausgestaltung des Sensors. Erreicht das Sensorsignal eine entsprechende Obergrenze oder Untergrenze, so ist die Höhe der entsprechenden Flanke hierdurch ebenfalls begrenzt. Bei solchen Ereignissen kann jedoch die Schwere des Fehlers davon abhängen, wie lange das Sensorsignal an der Obergrenze beziehungsweise Untergrenze verbleibt. Das Diagnosesignal oder das weitere Diagnosesignal kann daher in verschiedenen Ausführungsformen abhängig von einer kumulierten Verweildauer des Sensorsignals an der Obergrenze und/oder der Untergrenze erzeugt werden. Dazu kann das Sensorsignal selbst über die entsprechenden Zeiträume aufsummiert oder integriert werden.
Alternativ kann das Gradientensignal derart modifiziert werden, dass es einen vordefinierten, von Null verschiedenen Wert annimmt, also insbesondere auf diesen Wert gesetzt wird, solange das Sensorsignal an der Obergrenze beziehungsweise der Untergrenze verweilt. In solchen Ausführungsformen wird das Verweilen des Sensorsignals an der Obergrenze beziehungsweise der Untergrenze effektiv als weiterer Anstieg des Sensorsignals gewertet, also die Höhe der entsprechenden Flanke künstlich vergrößert.
Durch die Berücksichtigung der Verweildauer des Sensorsignals an der Obergrenze beziehungsweise der Untergrenze wird die Schwere des Fehlers genauer abgeschätzt, so dass die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht wird.
Neben der Erzeugung und gegebenenfalls Ausgabe der Fehlermeldung kann mittels der Diagnosevorrichtung oder mittels eines sonstigen elektronischen Steuergeräts oder einer sonstigen weiteren Recheneinheit auch eine weitere Maßnahme abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs des Diagnosesignals mit dem ersten Schwellwert eingeleitet werden, beispielsweise eine risikoreduzierende Maßnahme. Beispielsweise können Betriebsparameter oder Funktionsparameter des Kraftfahrzeugs angepasst oder eingeschränkt werden, wenn die Fehlermeldung erzeugt wird. Die Maßnahme kann auch basierend auf der Fehlermeldung eingeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Fehlerinformation an einen Fahrer oder Benutzer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, beispielsweise in akustischer, visueller und/oder haptischer Form. Alternativ oder zusätzlich kann die Diagnosevorrichtung auch einen Eintrag in einen Fehlerspeicher abhängig von der Fehlermeldung speichern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept wird mittels der Diagnosevorrichtung ein Zählerwert abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs des Diagnosesignals mit dem ersten Schwellwert verändert. Mittels der Diagnosevorrichtung wird der veränderte Zählerwert mit einem zweiten Schwellwert verglichen und die Fehlermeldung wird mittels der Diagnosevorrichtung abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs des veränderten Zählerwerts mit dem zweiten Schwellwert erzeugt.
Insbesondere wird der Zählerwert abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs der kumulierten Höhe mit dem ersten Schwellwert erhöht, insbesondere um ein vordefiniertes Inkrement, oder nicht verändert. Beispielsweise wird der Zählerwert erhöht, wenn die kumulierte Höhe größer oder gleich dem ersten Schwellwert ist und anderenfalls nicht verändert.
Beispielsweise werden die oben bezüglich des vorgegebenen Zeitintervalls beschriebenen
Schritte, nämlich das Identifizieren der Anzahl von Fehlerereignissen, das Erzeugen des Diagnosesignals, das Vergleichen des Diagnosesignals mit dem ersten Schwellwert, für eines oder mehrere weitere Zeitintervalle wiederholt.
Dabei kann das Diagnosesignal beispielsweise für jede Wiederholung zurückgesetzt werden. Alternativ kann auch eine Nachlaufzeit oder Abklingzeit definiert sein, innerhalb der das Diagnosesignal kontinuierlich oder schrittweise auf seinen Ausgangswert, insbesondere Null, zurückgeführt wird. Die Nachlaufzeit oder Abklingzeit kann beispielsweise der Dauer eines oder mehreres Zeitintervalle entsprechen. Dadurch kann gewissermaßen ein Fehlergedächtnis implementiert werden, so dass Fehlerereignisse aus vorhergehenden Zeitintervallen bei der Bewertung der Schwere des Fehlers teilweise mitberücksichtigt werden können.
Das Erreichen oder Überschreiten des ersten Schwellwerts durch das Diagnosesignal während eines Zeitintervalls ist also eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für das Erzeugen der Fehlermeldung. Vielmehr kann das Erreichen oder Überschreiten des ersten Schwellwerts während eines einzelnen Zeitintervalls derart interpretiert werden, dass in diesem Zeitintervall ein entsprechender instabiler Fehler identifiziert wurde. Zur Bewertung oder Einschätzung der Relevanz oder Kritikalität instabiler Fehler kann es jedoch, je nach Anwendungsfall, vorteilhaft oder erforderlich sein, zu wissen, wie oft beziehungsweise wie lange ein entsprechender instabiler Fehler vorliegt.
Durch die Aufteilung der Analyse in die Diagnose der einzelnen Zeitintervalle in einem ersten Schritt und den Vergleich des Zählerwerts mit dem zweiten Schwellwert in einem zweiten Schritt, wird es einerseits ermöglicht, verschiedenste Fehlermuster oder Fehlersignaturen innerhalb eines Zeitintervalls zu berücksichtigen, andererseits jedoch die Fehlermeldung abhängig davon auszugeben, wie häufig ein solcher Fehler auftritt oder wie dauerhaft er auftritt, unabhängig davon, welche genaue Signatur oder welches genaue Fehlermuster in den einzelnen Zeitintervallen vorliegt.
Das Diagnosesignal kann in einem einzelnen Zeitintervall den ersten Schwellwert erreichen oder überschreiten, indem das Sensorsignal eine sehr hohe Flanke oder wenige relativ hohe Flanken aufweist, aber ebenso, indem das Sensorsignal in diesem Zeitintervall eine Vielzahl von Flanken mit relativ geringer Höhe aufweist. In beiden Fällen würde in dem entsprechenden Zeitintervall ein instabiler Fehler identifiziert, wenn der erste Schwellwert durch überschritten wird. Durch den Abgleich des Zählerwerts mit dem zweiten Schwellwert wird dann erreicht, dass nicht einzelne oder wenige instabile Fehler zur Erzeugung der Fehlermeldung führen, obwohl gegebenenfalls keine signifikante Beeinträchtigung einer relevanten Funktion vorliegt. Dadurch wird die Verfügbarkeit der Sensoranordnung beziehungsweise der Funktion erhöht.
Würde man statt der zweistufigen Überprüfung ein sehr viel längeres Zeitintervall betrachten und auf einen zweiten Schritt verzichten, so könnte nur der Wert des Diagnosesignals selbst zur Bewertung herangezogen werden. Die Anzahl der Überschreitungen eines bestimmten Schwellwerts würde jedoch nicht berücksichtigt. Gemäß den genannten Ausführungen des verbesserten Konzepts hat das Überschreiten des ersten Schwellwerts während eines Zeitintervalls dagegen dieselbe Konsequenz, unabhängig davon, wie stark beziehungsweise wie lange der erste Schwellwert überschritten wird. Dadurch wird die Relevanz der Anzahl von instabilen Fehlern gegenüber der Relevanz der tatsächlichen Höhe der Flanken stärker gewichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind beziehungsweise werden ein Startzeitpunkt und ein Endzeitpunkt des Zeitintervalls vorgegeben.
Dies kann beispielsweise durch explizite Vorgabe von Start- und Endzeitpunkt erfolgen oder durch Vorgabe des Startzeitpunkts und einer Dauer des Zeitintervalls beziehungsweise der Dauer des Zeitintervalls und des Endzeitpunkts. Die verschiedenen Zeitintervalle der entsprechenden Wiederholungen sind also insbesondere direkt aufeinanderfolgende Zeitintervalle, wobei die zeitliche Lage der Zeitintervalle unabhängig von dem Verlauf des Sensorsignals selbst ist. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine besonders einfache Vorgabe der Zeitintervalle möglich ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist oder wird die Dauer des Zeitintervalls vorgegeben und der Startzeitpunkt des Zeitintervalls entspricht der ersten Flanke eines initialen Fehlerereignisses der Anzahl von Fehlerereignissen.
Mit anderen Worten läuft das Zeitintervall erst, wenn initial eine erste Flanke eines Fehlerereignisses identifiziert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung eine Gesamtheit von Fehlerereignissen innerhalb des Zeitintervalls identifiziert, wobei das Sensorsignal für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen eine erste Flanke und eine auf die erste Flanke folgende zweite Flanke aufweist. Die Anzahl von Fehlerereignissen entspricht dabei einer Untermenge der Gesamtheit von Fehlerereignissen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen abhängig von der jeweiligen ersten Flanke und der jeweiligen zweiten Flanke eine Fehlerart von wenigstens zwei vorgegebenen Fehlerarten bestimmt. Die Anzahl von Fehlerereignissen entspricht einer Untermenge der Gesamtheit von Fehlerereignissen, wobei für alle Fehlerereignisse der Anzahl von Fehlerereignissen beziehungsweise der Untermenge dieselbe Fehlerart bestimmt wurde.
Mit anderen Worten kann eine einzelne Fehlerart der zwei oder mehr vorgegebenen Fehlerarten betrachtet werden und, wie oben beschrieben, analysiert werden. Dies hat den Vorteil, dass nicht unterschiedliche, gegebenenfalls gleichzeitig auftretende, Fehlerarten bei der Bewertung vermischt werden, obwohl diese gegebenenfalls von unterschiedlichen Gründen herrühren können. Dadurch wird die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Fehleranalyse erhöht.
Beispielsweise kann mittels der Diagnosevorrichtung für jede Fehlerart der wenigstens zwei vorgegebenen Fehlerarten ein entsprechendes Diagnosesignal erzeugt werden, für welche die obigen und folgenden Ausführungen analog gelten.
Die wenigstens zwei Fehlerarten können beispielsweise eine Fehlerart beinhalten, die einer Offenschaltung des Signalausgangs des Sensors entspricht. Unter der Offenschaltung kann dabei ein Zustand verstanden werden, bei dem die elektrische Verbindung des Messanschlusses mit dem Signalanschluss unterbrochen ist, also gewissermaßen nicht angeschlossen ist (englisch: „floating“). Dieser Zustand kann auch als „Open Circuit“ bezeichnet werden. Die zwei oder mehr Fehlerarten können auch eine oder mehrere Fehlerarten beinhalten, die jeweils einem Kurzschluss des Signalausgangs entsprechen. Dabei können, je nach Ausführungsform, verschiedene Fehlerarten für Kurzschlüsse mit verschiedenen Bezugspunkten oder Referenzpotentialen vorgesehen sein oder es kann eine gemeinsame Fehlerart für Kurzschlüsse vorgesehen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung, insbesondere eines Differenzierers, das Gradientensignal abhängig von dem Sensorsignal erzeugt. Mittels der Diagnosevorrichtung wird für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen der jeweiligen ersten Flanke eine Flankenkategorie von wenigstens zwei vorgegebenen Flankenkategorien zugeordnet und der jeweiligen zweiten Flanke eine Flankenkategorie der wenigstens zwei Flankenkategorien zugeordnet. Die Fehlerart wird mittels der Diagnosevorrichtung abhängig von der der ersten Flanke zugeordneten Fehlerkategorie und von der der zweiten Flanke zugeordneten Flankenkategorie bestimmt.
In solchen Ausführungsformen werden also die beiden aufeinanderfolgenden Flanken eines Fehlerereignisses anhand des Gradientensignals analysiert, also insbesondere dahingehend, wie stark die jeweilige Flanke ansteigt beziehungsweise abfällt, um jeweilige Flankenkategorien festzulegen. Die Fehlerart kann dann basierend auf den beiden Flankenkategorien, beispielsweise auf der Abfolge unterschiedlicher Flankenkategorien aufeinander, bestimmt werden. Dadurch eignet sich das Verfahren insbesondere zum Identifizieren und Charakterisieren instabiler Fehler, wie intermittierender Kurzschlüsse oder Offenschaltungen oder sonstiger periodischer Kontaktabheber beziehungsweise von Wackelkontakten.
Dadurch, dass zum Bestimmen der Fehlerart lediglich das für die zugrundeliegende Anwendung ohnehin erzeugte und verwendete Sensorsignal verarbeitet und ausgewertet wird, müssen nicht etwa zusätzlich spezifische Analysesignale erzeugt werden und die Signalantwort des Sensorsystems auf diese ausgewertet werden. Dadurch kann ein solches Verfahren ohne grundlegende Veränderungen für eine Vielzahl analoger Sensoren beziehungsweise für beliebige analoge Sensoren universell verwendet werden. Dazu sind gegebenenfalls lediglich Parameter, Grenzwerte und dergleichen anzupassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der ersten Flanke basierend auf dem Gradientensignal während eines ersten Zeitraums die Flankenkategorie zugeordnet und der zweiten Flanke wird basierend auf dem Gradientensignal während eines zweiten Zeitraums die entsprechende Flankenkategorie zugeordnet. Der erste Zeitraum entspricht dabei einem Zeitraum der ersten Flanke und der zweite Zeitraum entspricht einem Zeitraum der zweiten Flanke, wobei jeweilige Zeiträume gemeint sind, zu denen die entsprechenden Flanken in dem Sensorsignal auftreten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Bestimmen der Fehlerart das Erzeugen eines Ausgabesignals, welches die Fehlerart abhängig von der der ersten Flanke zugeordneten Flankenkategorie und von der der zweiten Flanke zugeordneten Flankenkategorie codiert. Alternativ oder zusätzlich kann es das Bestimmen der Fehlerart beinhalten, dass die Information, dass ein Fehler derjeweiligen Fehlerart aufgetreten ist, gespeichert wird. Dies kann beispielsweise anhand eines oder mehrerer entsprechender Zähler erfolgen oder anhand anderer Speichermethoden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthalten die wenigstens zwei Flankenkategorien eine erste Flankenkategorie und eine zweite Flankenkategorie. Beispielsweise können die erste und die zweite Flankenkategorie jeweils dem Vorliegen eines Fehlers entsprechen, also in einem fehlerfreien Zustand des Sensors beziehungsweise der Verbindung des Signalausgangs mit dem Messanschluss nicht auftreten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthalten die wenigstens zwei Flankenkategorien eine dritte Flankenkategorie und/oder eine vierte Flankenkategorie. Beispielsweise können die dritte und/oder die vierte Flankenkategorie jeweils dem Vorliegen eines Fehlers entsprechen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhalten die wenigstens zwei Fehlerarten einen intermittierenden Kurzschluss eines Signalausgangs der Sensoranordnung mit einem Referenzpotentialanschluss und/oder eine intermittierende Offenschaltung des Signalausgangs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke nur dann der ersten Flankenkategorie der wenigstens zwei Flankenkategorien zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der ersten Flanke einen vordefinierten positiven ersten Gradientengrenzwert überschreitet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige zweite Flanke nur dann der ersten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der zweiten Flanke den ersten Gradientengrenzwert überschreitet.
Dabei können die Formulierungen „während der ersten Flanke“ beziehungsweise „während der zweiten Flanke“ derart verstanden werden, dass sie auf einen Vorgang während des entsprechenden Zeitraums hinweisen, welcher der jeweiligen Flanke entspricht, während dem die Flanke in dem Sensorsignal vorliegt. Dass das Gradientensignal einen Gradientengrenzwert überschreitet, kann insbesondere derart verstanden werden, dass das Gradientensignal zunächst kleiner oder gleich dem Gradientengrenzwert ist und dann einen Wert annimmt, der größer ist als der Gradientengrenzwert. Dass das Gradientensignal einen Gradientengrenzwert unterschreitet, kann insbesondere derart verstanden werden, dass das Gradientensignal zunächst größer oder gleich dem Gradientengrenzwert ist und dann einen Wert annimmt, der kleiner ist als der Gradientengrenzwert. Analog kann auch das Überschreiten beziehungsweise Unterschreiten eines Signalgrenzwerts durch das Sensorsignal verstanden werden. Die erste Flankenkategorie liegt also mit anderen Worten vor, wenn die betrachtete Flanke einer ansteigenden Flanke des Sensorsignals entspricht und der Anstieg zumindest zeitweise eine Steilheit aufweist, die eine durch den ersten Gradientengrenzwert definierte Steilheit überschreitet. Eine solche Flanke kann auch als Sprunganstieg des Sensorsignals bezeichnet werden.
Ein Wertebereich für die Amplitude des Sensorsignals kann insbesondere durch ein erstes Referenzpotential und ein zweites Referenzpotential definiert und beschränkt sein. Das erste Referenzpotential kann dabei auch als oberes Referenzpotential bezeichnet werden und das zweite Referenzpotential als unteres Referenzpotential, wobei das untere Referenzpotential kleiner ist als das obere Referenzpotential. Beispielsweise kann das erste Referenzpotential ein positives elektrisches Potential sein und das zweite Referenzpotential kann ein negatives Referenzpotential oder ein Nullpotential beziehungsweise Massepotential sein. Es sind jedoch auch andere Festlegungen möglich. Insbesondere kann auch das obere Referenzpotential dem Nullpotential oder Massepotential entsprechen und das untere Referenzpotential entsprechend negativ sein.
Die erste Flankenkategorie, also der Sprunganstieg des Sensorsignals, tritt insbesondere auf, wenn ein Kurzschluss des Signalausgangs des Sensors mit dem oberen Referenzpotential hergestellt wird. Außerdem tritt die erste Flankenkategorie beispielsweise auf, wenn ein Kurzschluss des Signalausgangs mit dem unteren Referenzpotential aufgehoben wird.
Dementsprechend können durch die Analyse der ersten und der zweiten Flanke hinsichtlich der ersten Flankenkategorie Aussagen zur Kategorisierung beziehungsweise zur Bestimmung der Fehlerart getroffen werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die erste Flanke nur dann einer zweiten Flankenkategorie der wenigstens zwei Flankenkategorien zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der ersten Flanke einen negativen zweiten Gradientengrenzwert unterschreitet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die zweite Flanke nur dann der zweiten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der zweiten Flanke den zweiten Gradientengrenzwert unterschreitet. Die zweite Flankenkategorie entspricht also insbesondere einer abfallenden Flanke des Sensorsignals, wobei der Abfall zumindest zeitweise eine Steilheit aufweist, insbesondere eine negative Steilheit, deren Betrag größer ist als der Betrag der durch den zweiten Gradientengrenzwert definierten Steigung. Eine solche Flanke kann beispielsweise auch als Sprungabfall des Sensorsignals bezeichnet werden.
Ein solcher Sprungabfall des Sensorsignals tritt beispielsweise auf, wenn der Kurzschluss des Signalausgangs mit dem oberen Referenzpotential aufgehoben wird oder wenn der Kurzschluss des Signalausgangs mit dem unteren Referenzpotential hergestellt wird. Außerdem kann ein Sprungabfall des Sensorsignals auch auftreten, wenn die Offenschaltung des Signalausgangs beendet oder aufgehoben wird. Anhand der zweiten Flankenkategorie, insbesondere in Kombination mit der ersten Flankenkategorie, kann daher eine spezifischere Bestimmung der Fehlerart erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke nur dann der ersten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Sensorsignal während der ersten Flanke einen ersten vordefinierten Signalgrenzwert überschreitet, und/oder die jeweilige zweite Flanke wird nur dann der ersten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Sensorsignal während der zweiten Flanke den ersten Signalgrenzwert überschreitet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die erste Flanke nur dann der zweiten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Sensorsignal während der ersten Flanke einen zweiten Signalgrenzwert unterschreitet und/oder die zweite Flanke wird nur dann der zweiten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Sensorsignal während der zweiten Flanke den zweiten Signalgrenzwert unterschreitet.
Insbesondere ist der Betrag des ersten Signalgrenzwerts dabei größer als der Betrag des zweiten Signalgrenzwerts. In solchen Ausführungsformen ist also neben dem Überschreiten des ersten Gradientengrenzwerts durch das Gradientensignal beziehungsweise neben dem Unterschreiten des zweiten Gradientengrenzwerts durch das Gradientensignal jeweils eine weitere Bedingung vorgegeben, um die Flanke der ersten beziehungsweise der zweiten Flankenkategorie zuzuordnen. In solchen Ausführungsformen ist es daher nicht ausreichend, wenn die Flanke steil genug ansteigt beziehungsweise abfällt, sondern es ist vielmehr auch relevant, ob die jeweilige Flanke auch einen entsprechenden Wert des Sensorsignals selbst über- beziehungsweise unterschreitet.
Dadurch wird es insbesondere möglich, tatsächliche Fehler, wie beispielsweise Kurzschlüsse oder Offenschaltungen, von anderen Gründen zu unterscheiden, die zu einem schnellen Anstieg oder Abfall des Sensorsignals führen können. Dies kann beispielsweise durch einen sich sehr schnell ändernden Wert der zugrundeliegenden physikalischen Messgröße verursacht werden, ohne dass ein Fehler vorliegt. Man spricht in diesem Zusammenhang mitunter auch von einem sogenannten Lastschlag. Fehlerfreie Änderungen der physikalischen Messgröße mit einer hohen Änderungsrate, also einem steilen Anstieg oder Abfall des Sensorsignals, finden jedoch in der Regel innerhalb bestimmter Grenzen statt, die kleiner sind als der gesamte mögliche Wertebereich für das Sensorsignal. Durch die entsprechend angepasste Wahl des ersten und/oder zweiten Signalgrenzwerts kann also eine zuverlässige Unterscheidung zwischen Fehlern und sonstigen Gründen für die Änderung des Sensorsignals unterschieden werden. Mit anderen Worten kann das Risiko für falsch positive Fehlerbestimmungen reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke genau dann der ersten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der ersten Flanke den ersten Gradientengrenzwert überschreitet und das Sensorsignal während der ersten Flanke den ersten Signalgrenzwert überschreitet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige zweite Flanke genau dann der ersten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der zweiten Flanke den ersten Gradientengrenzwert überschreitet und das Sensorsignal während der zweiten Flanke den ersten Signalgrenzwert überschreitet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke genau dann der zweiten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der ersten Flanke den zweiten Gradientengrenzwert unterschreitet und das Sensorsignal während der ersten Flanke den zweiten Signalgrenzwert unterschreitet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige zweite Flanke genau dann der zweiten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der zweiten Flanke den zweiten Gradientengrenzwert unterschreitet und das Sensorsignal während der zweiten Flanke den zweiten Signalgrenzwert unterschreitet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Fehlerart als intermittierender Kurzschluss des Signalausgangs des Sensors mit einem ersten Referenzpotentialanschluss bestimmt, wenn, insbesondere genau dann wenn, die jeweilige erste Flanke der ersten Flankenkategorie zugeordnet wurde und die jeweilige zweite Flanke der zweiten Flankenkategorie zugeordnet wurde, wobei der erste Referenzpotentialanschluss insbesondere auf dem ersten Referenzpotential liegt.
In diesem Fall liegt mit anderen Worten zunächst ein Sprunganstieg des Sensorsignals vor und danach ein Sprungabfall des Sensorsignals. Wird der Kurzschluss mit dem ersten Referenzpotentialanschluss hergestellt, so nimmt das Sensorsignal innerhalb kurzer Zeit einen Wert an, der nahe an dem ersten Referenzpotential liegt. Wird der Kurzschluss dann wieder behoben, so nimmt das Sensorsignal wieder den ursprünglichen Wert oder einen sonstigen Wert, der wenigstens näherungsweise tatsächlich der physikalischen Messgröße entspricht, an, sodass sich die beschriebene Flankenabfolge einstellt. In dieser Weise kann das Vorliegen eines intermittierenden Kurzschlusses mit dem ersten Referenzpotentialanschluss zuverlässig detektiert und kategorisiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Fehlerart als intermittierender Kurzschluss des Signalausgangs mit einem zweiten Referenzpotentialanschluss bestimmt, wenn die erste Flanke der zweiten Flankenkategorie zugeordnet wurde und die zweite Flanke der ersten Flankenkategorie zugeordnet wurde, wobei der erste Referenzpotentialanschluss und der zweite Referenzpotentialanschluss auf unterschiedlichen elektrischen Referenzpotentialen liegen. Insbesondere liegt der zweite Referenzpotentialanschluss auf dem zweiten Referenzpotential.
In diesem Fall liegt mit anderen Worten zunächst ein Sprungabfall des Sensorsignals vor und danach ein Sprunganstieg des Sensorsignals. Wird der Kurzschluss mit dem zweiten Referenzpotentialanschluss hergestellt, so nimmt das Sensorsignal innerhalb kurzer Zeit einen Wert an, der nahe an dem zweiten Referenzpotential liegt. Wird der Kurzschluss dann wieder behoben, so nimmt das Sensorsignal wieder den ursprünglichen Wert oder einen sonstigen Wert, der wenigstens näherungsweise tatsächlich der physikalischen Messgröße entspricht, an, sodass sich die beschriebene Flankenfolge einstellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke nur dann, insbesondere genau dann, einer dritten Flankenkategorie der wenigstens zwei Flankenkategorien zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der ersten Flanke einen vordefinierten positiven dritten Gradientengrenzwert überschreitet und den ersten Gradientengrenzwert nicht überschreitet.
Dabei ist der dritte Gradientengrenzwert insbesondere kleiner als der erste Gradientengrenzwert. Mit anderen Worten findet in einer solchen Situation ein Signalanstieg des Sensorsignals statt, der nicht so steil ist, wie dies bei einem Sprunganstieg gemäß der obigen Definition der Fall ist, der jedoch mindestens so steil ist, wie es der dritte Gradientengrenzwert erfordert. Anhand solcher Ausführungsformen kann nach dem verbesserten Konzept zwischen Sprunganstiegen des Sensorsignals und anderen fehlerrelevanten Signaturen des Sensorsignals unterschieden werden. Dadurch lässt sich eine spezifischere Bestimmung der Fehlerart realisieren.
Beispielsweise kann eine Flanke der dritten Flankenkategorie auftreten, wenn eine Offenschaltung des Signalausgangs erzeugt wird. In einem solchen Fall kann der als Sensorsignal gemessene Signalausgang beispielsweise über vorgesehene oder parasitäre ohmsche Widerstände und/oder Kapazitäten von dem ersten Referenzpotential geladen werden, sodass sich ein im Vergleich zu dem oben beschriebenen Sprunganstieg des Sensorsignals langsamerer Signalanstieg ergibt. Dadurch kann in entsprechenden Ausführungsformen zuverlässig zwischen einem Kurzschluss des Signalausgangs mit dem ersten Referenzpotential und der Offenschaltung des Signalausgangs unterschieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Fehlerart als intermittierende Offenschaltung des Signalausgangs bestimmt, wenn die jeweilige erste Flanke der dritten Flankenkategorie zugeordnet wurde und die jeweilige zweite Flanke der zweiten Flankenkategorie zugeordnet wurde.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Diagnosevorrichtung für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke nur dann, insbesondere genau dann, der dritten Flankenkategorie zugeordnet, wenn das Gradientensignal während der ersten Flanke einen negativen vierten Gradientengrenzwert unterschreitet und den zweiten Gradientengrenzwert nicht unterschreitet.
In solchen Ausführungsformen gelten die obigen Ausführungen bezüglich der dritten Flankenkategorie analog, wobei von einer invertierten Polarität der Referenzpotentialanschlüsse ausgegangen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Fehlerart als Offenschaltung des Signalausgangs bestimmt, wenn die jeweilige erste Flanke der dritten Flankenkategorie zugeordnet wurde und die jeweilige zweite Flanke der ersten Flankenkategorie zugeordnet wurde.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Diagnosevorrichtung zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung hinsichtlich instabiler Fehler angegeben. Die Sensoranordnung ist dazu eingerichtet, abhängig von einer Messgröße ein analoges Sensorsignal auszugeben. Die Diagnosevorrichtung enthält eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eine Anzahl von Fehlerereignissen zu identifizieren, wobei das Sensorsignal für jedes Fehlerereignis eine erste Flanke und eine auf die erste Flanke folgende zweite Flanke aufweist. Die Diagnosevorrichtung weist eine Kumulierereinheit oder eine Integrierereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, abhängig von einer kumulierten Höhe der ersten Flanken und/oder der zweiten Flanken ein Diagnosesignal zu erzeugen. Die Diagnosevorrichtung weist eine Diagnoseeinheit auf, die dazu eingerichtet ist, das Diagnosesignal mit einem ersten Schwellwert zu vergleichen und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Fehlermeldung zu erzeugen.
Die Sensoranordnung ist dabei nicht notwendigerweise Teil der Diagnosevorrichtung. Die Diagnosevorrichtung kann beispielsweise einen Anschluss zum Anschließen der Sensoranordnung beziehungsweise des Sensors aufweisen, insbesondere um den Signalausgang des Sensors mit der Diagnosevorrichtung zu verbinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Diagnosevorrichtung einen Differenzierer auf, der dazu eingerichtet ist, das Gradientensignal abhängig von dem Sensorsignal zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kumulierer- oder Integriereinheit dazu eingerichtet, das Diagnosesignal abhängig von dem Gradientensignal zu erzeugen. Weitere Ausführungsformen der Diagnosevorrichtung nach dem verbesserten Konzept folgen direkt aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere kann eine Diagnosevorrichtung nach dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet oder programmiert sein, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen oder sie führt ein solches Verfahren durch.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Sensorvorrichtung angegeben. Die Sensorvorrichtung weist dabei eine analoge Sensoranordnung beziehungsweise einen analogen Sensor auf sowie eine Diagnosevorrichtung nach dem verbesserten Konzept, wobei die analoge Sensoranordnung und/oder der analoge Sensor mit der Diagnosevorrichtung gekoppelt oder verbunden ist, wobei die Verbindung insbesondere direkt oder indirekt über eine oder mehrere weitere Komponenten der Sensoranordnung ausgestaltet sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der Sensor als Drucksensor, beispielsweise als Saugrohrdrucksensor für ein Kraftfahrzeug, oder als Temperatursensor, beispielsweise als Ansauglufttemperatursensor für ein Kraftfahrzeug, ausgestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Sensorvorrichtung oder die Diagnosevorrichtung einen Tiefpassfilter, beispielsweise ein RC-Glied. Der Tiefpassfilter ist dazu eingerichtet, abhängig von einem Ausgabesignal des Sensors ein gefiltertes Ausgabesignal ans das Sensorsignal zu erzeugen. Der Tiefpassfilter kann beispielsweise zwischen dem analogen Sensor und der Diagnosevorrichtung angeordnet sein.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Kraftfahrzeug mit einer Diagnosevorrichtung und/oder einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs nach dem verbesserten Konzept weist das Kraftfahrzeug ein Motorsteuergerät auf und das Motorsteuergerät beinhaltet die Diagnosevorrichtung oder die Auswerteeinheit der Diagnosevorrichtung.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Diagnosevorrichtung sowie einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Diagnosevorrichtung und der Sensorvorrichtung der Fig. 1 bei Vorliegen einer ersten Fehlerart;
Fig. 3 ein schematisches Signaldiagramm betreffend die erste Fehlerart der Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Diagnosevorrichtung und der Sensorvorrichtung der Fig. 1 bei Vorliegen einer zweiten Fehlerart;
Fig. 5 ein schematisches Signaldiagramm betreffend die zweite Fehlerart der Fig. 4;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Diagnosevorrichtung und der Sensorvorrichtung der Fig. 1 bei Vorliegen einer dritten Fehlerart;
Fig. 7 ein schematisches Signaldiagramm betreffend die dritte Fehlerart der Fig. 6; und
Fig. 8 ein schematisches Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach dem verbesserten Konzept.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Diagnosevorrichtung 1 nach dem verbesserten Konzept gezeigt. Ferner ist eine Sensoranordnung gezeigt, die einen analogen Sensor 2 enthält. Die Diagnosevorrichtung 1 und die Sensoranordnung können beispielsweise Teil einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept sein. Der Sensor 2 besitzt einen Signalausgang 2‘, an dem er ein analoges Ausgabesignal S‘, insbesondere eine Sensorspannung, ausgeben kann. An einem Sensoranschluss 4 der Sensoranordnung oder der Diagnosevorrichtung 1 , der durch eine oder mehrere elektrische Leitungen 3 mit dem Signalausgang 2‘ verbunden ist, kann das Ausgabesignal S‘ bereitgestellt werden.
In Fig. 1 ist außerdem ein Tiefpassfilter 8 der Sensoranordnung gezeigt, der schematisch als RC-Glied mit einem Widerstand 8a und einem Kondensator 8b dargestellt ist. Der Kondensator 8b ist dabei mit einem Anschluss an einem zweiten Referenzpotentialanschluss 10‘ angeschlossen und mit einem anderen Anschluss an einem Anschluss des Widerstands 8a. Der weitere Anschluss des Widerstands 8a ist, insbesondere über einen Pull-up-Widerstand 9, mit einem ersten Referenzpotentialanschluss 10 gekoppelt. An einem Ausgang des Tiefpassfilters 8 kann dieser dementsprechend ein gefiltertes Ausgabesignal ausgeben, das als Sensorsignal S angesehen werden kann. In alternativen Ausführungsformen kann auch das Ausgabesignal S‘ als Sensorsignal angesehen werden.
Der Tiefpassfilter 8 und/oder der Pull-up-Widerstand 9 können beispielsweise Teil eines Steuergeräts für ein Kraftfahrzeug sein. Es wird darauf hingewiesen, dass auch andere Ausführungsformen des Tiefpassfilters 8 vorgesehen sein können. Im fehlerfreien Betrieb des Sensors 2 liefert dieser das Ausgabesignal S‘ über den Signalanschluss 4 an den Tiefpassfilter 8, der entsprechend das Sensorsignal S erzeugt.
Die Diagnosevorrichtung 1 weist beispielsweise einen Differenzierer 5 auf, der mit dem Tiefpassfilter 8 verbunden ist, um das Sensorsignal S zu erhalten. Der Differenzierer 5 ist dazu eingerichtet, das Sensorsignal S zu differenzieren und dadurch ein Gradientensignal G zu erzeugen. Die Diagnosevorrichtung 1 weist außerdem eine Auswerteeinheit 6 auf, die mit dem Tiefpassfilter 8 verbunden ist, um das Sensorsignal S zu erhalten, sowie mit einem Ausgang des Differenzierers 5 verbunden ist, um das Gradientensignal G zu erhalten.
Ferner weist die Diagnosevorrichtung 1 einen Integrierer 7 auf, die mit dem Ausgang des Differenzierers 5 zum Erhalt des Gradientensignals G verbunden sind und beispielsweise von der Auswerteeinheit 6 angesteuert werden können. Der Integrierer 7 kann basierend auf dem Gradientensignal ein Diagnosesignal D erzeugen. Die Diagnosevorrichtung 1 weist außerdem eine Diagnoseeinheit 11 auf, die mit dem Integrierer 7 verbunden ist, um das Diagnosesignal D zu erhalten und abhängig von dem Diagnosesignal D eine Fehlermeldung F erzeugen kann. Der erste Referenzpotentialanschluss 10 liegt auf einem ersten elektrischen Potential, das beispielsweise positiv ist. Der Referenzpotentialanschluss 10 kann beispielsweise einem Ausgangspotential einer Spannungsquelle entsprechen. Der zweite Referenzpotentialanschluss 10‘ liegt auf einem zweiten elektrischen Potential, beispielsweise auf einem Massepotential.
Die Funktionsweise der Diagnosevorrichtung 1 beziehungsweise der Sensoranordnung wird im Folgenden anhand verschiedener Szenarien unter Bezug auf die Fig. 2 bis Fig. 8 näher erläutert.
In Fig. 8 ist hierzu schematisch ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung hinsichtlich instabiler Fehler nach dem verbesserten Konzept dargestellt. In Schritt S1 des Verfahrens identifiziert die Diagnosevorrichtung 1, insbesondere die Auswerteeinheit 6, abhängig von dem Sensorsignal S eine Anzahl von Fehlerereignissen innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls. Jedes Fehlerereignis weist dabei eine erste Flanke und eine auf die erste Flanke folgende zweite Flanke auf. Der Integrierer 7 erhält das Gradientensignal G und wird von der Auswerteeinheit 6 derart gesteuert, dass er abhängig von dem Gradientensignal G ein Diagnosesignal D erzeugt, das einer kumulierten Höhe der zweiten Flanken oder einer kumulierten Höhe der ersten Flanken der Fehlerereignisse entspricht.
In Schritt S2 vergleicht die Diagnoseeinheit 11 das Diagnosesignal D mit einem vorgegebenen ersten Schwellwert SW1. Ist das Diagnosesignal D größer oder gleich dem ersten Schwellwert SW1 , so erhöht die Diagnoseeinheit 11 einen Zähler um ein entsprechendes Inkrement. In Schritt S3 wird der erhöhte Zählerwert durch die Diagnoseeinheit 11 mit einem vorgegebenen zweiten Schwellwert SW2 verglichen. Abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs mit dem zweiten Schwellwert SW2 erzeugt die Diagnoseeinheit 11 dann die Fehlermeldung F. Insbesondere erzeugt die Diagnoseeinheit 11 die Fehlermeldung F dann, wenn der Zählerwert beziehungsweise der erhöhte Zählerwert größer oder gleich dem zweiten Schwellwert SW2 ist.
Während also gewissermaßen in Schritt S2 überprüft wird, ob ein relevanter Fehler während des einzelnen Zeitintervalls vorliegt, wird im Schritt S3 bestimmt, ob die Schwere des Fehlers es rechtfertigt, dass die Fehlermeldung F erzeugt wird. Die Schwere des Fehlers kann dabei als Schwere des Systemeinflusses der entsprechenden fehlerhaften Komponente verstanden werden. In Fig. 2 sind die Sensoranordnung und die Diagnosevorrichtung 1 der Fig. 1 gezeigt, wobei eine intermittierende Offenschaltung des Signalausgangs 2‘ vorliegt, wie durch zwei parallele Linien zwischen dem Signalausgang 2‘ und dem Sensoranschluss 4 angedeutet. In Fig. 3 ist ein entsprechendes Signaldiagramm gezeigt, welches schematisch das Sensorsignal S, das Gradientensignal G sowie das Diagnosesignal D darstellt.
In Fig. 3 sind drei aufeinanderfolgende Fehlerereignisse dargestellt, die sich jeweils durch aufeinanderfolgende erste und zweite Flanken des Sensorsignals S auszeichnen. Der Anstieg des Sensorsignals S während der ersten Flanke eines Fehlerereignisses ist dabei weniger steil ausgeprägt, als dies beispielsweise bei einem Sprunganstieg des Sensorsignals S der Fall wäre. Dies geht darauf zurück, dass, wie in Fig. 2 zu sehen, der Kondensator 8b des Tiefpassfilters 8 durch die Kopplung mit dem ersten Referenzpotentialanschluss 10 über den Widerstand 8a und den Pull-up- Widerstand 9 verzögert stattfindet. Auf die ersten Flanken des Sensorsignals S folgt jedoch jeweils ein Sprungabfall als zweite Flanke. Die unterschiedlichen Flankenkategorien lassen sich auch aus dem Verlauf des Gradientensignals G erkennen. So bleibt der Wert des Gradientensignals G relativ klein, wohingegen während der zweiten Flanken scharfe Peaks auftreten.
Das Diagnosesignal D entspricht dem Ausgang des Integrierers 7, der, angesteuert durch die Auswerteeinheit 6, das Gradientensignal G beispielsweise während der zweiten Flanken integriert. Für andere Fehlerarten, insbesondere Kurzschlüsse des Signalausgangs 2‘ mit einem der Referenzpotentiale 10, 10‘, können entsprechende Diagnosesignale erzeugt werden.
In Fig. 4 ist die Diagnosevorrichtung 1 beziehungsweise die Sensoranordnung gezeigt, wobei ein intermittierender Kurzschluss zwischen dem Signalausgang 2‘ des Sensors 2 und dem ersten Referenzpotentialanschluss 10 durch eine gestrichelte Verbindungslinie angedeutet ist. In diesem Fall fließt ein Strom von dem ersten Referenzpotentialanschluss 10 über den Sensoranschluss 4 in den Tiefpassfilter 8.
In Fig. 5 sind das zugehörige Sensorsignal S und das zugehörige Gradientensignal G schematisch als Funktion der Zeit dargestellt. Die erste Flanke des Sensorsignals S spiegelt sich als positiver Signalpuls im Gradientensignal G wider und die zweite Flanke als negativer Signalpuls. Zu Beginn der ersten Flanke wird der beschriebene Kurzschluss mit dem Referenzpotentialanschluss 10 hergestellt. Als Konsequenz zeigt sich ein Sprunganstieg des Sensorsignals S. Zu Beginn der zweiten Flanke wird der Kurzschluss wieder aufgehoben, sodass das Sensorsignal S einen etwa ebenso starken Sprungabfall zeigt. Die Dauer des Sprunganstiegs beziehungsweise des Sprungabfalls kann dabei in der Größenordnung von wenigen Millisekunden liegen, beispielsweise kleiner als 5 ms sein. Die Maximalbeziehungsweise Minimalwerte des Gradientensignals G können Beträge im Bereich mehrerer 100 V/s oder 1000 V/s annehmen.
In Fig. 6 ist die Diagnosevorrichtung 1 sowie die Sensoranordnung entsprechend einem intermittierenden Kurzschluss des Signalausgangs 2’ mit dem zweiten Referenzpotentialanschluss 10‘ gezeigt. In Fig. 7 ist das zugehörige Signaldiagramm dargestellt. Die Signalverläufe sind hier gewissermaßen umgekehrt zu der Situation der Fig. 4 und der Fig. 5. So wird zunächst der Kurzschluss hergestellt, was mit einem Sprungabfall des Sensorsignals S einhergeht, und danach wird der Kurzschluss wieder aufgehoben, was zu einem entsprechenden Sprunganstieg des Sensorsignals S führt. Dieses Verhalten kann analog wie oben beschrieben mit dem intermittierenden Kurzschluss des Signalausgangs 2‘ mit dem zweiten Referenzpotentialanschluss 10‘ identifiziert werden.
Wie insbesondere bezüglich der Figuren beschrieben, kann anhand des verbesserten Konzepts also die Schwere beziehungsweise die Relevanz intermittierender Fehler abgeschätzt und entsprechend berücksichtigt werden.
Anhand verschiedener Ausführungsformen kann das Vorliegen intermittierender Fehler analoger Sensoren besonders zuverlässig bestimmt werden und verschiedene Fehler können zuverlässig voneinander unterschieden und bewertet werden. Insbesondere können dadurch sogenannte Jittery-Signale, die als wiederholtes An- und Absteigen des Sensorsignals erfasst werden, effektiv überwacht werden. Dadurch können insbesondere regulatorische Anforderungen zur Überwachung solcher Signale in Kraftfahrzeugen erfüllt werden.
In verschiedenen Ausführungen werden zwei Flanken des Sensorsignals analysiert, sodass Fehldiagnosen, beispielsweise aufgrund von Lastschlägen und dergleichen, vermieden werden.
Das verbesserte Konzept kann auch für andere analoge elektrische oder elektronische Komponenten mit analogem Ausgabesignal angewendet werden, die keine Sensoren darstellen. Die analoge elektronische Komponente kann beispielsweise als Steuereinheit ausgestaltet sein. Das Sensorsignal ist dann in den verschiedenen Ausführungsformen durch das analoge Ausgabesignal der analogen elektronischen Komponente zu ersetzen. Bezugszeichenhste
1 Diagnosevorrichtung Sensor
2‘ Signalausgang
3 Leitungen
4 Sensoranschluss
5 Differenzierer
6 Auswerteeinheit
7 Integrierer
8 Tiefpassfilter
8a Widerstand
8b Kondensator
9 Pull-up- Widerstand
10, 10‘ Referenzpotentialanschlüsse
11 Diagnoseeinheit
S Sensorsignal
S‘ Ausgabesignal
G Gradientensignal
D Diagnosesignal
SW1 , SW2 Schwel Iwerte
F Fehlermeldung
S1 bis S3 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung (2, 8, 9) hinsichtlich instabiler Fehler, wobei die Sensoranordnung (2, 8, 9) abhängig von einer Messgröße ein analoges Sensorsignal (S) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls mittels einer Diagnosevorrichtung (1) eine Anzahl von Fehlerereignissen identifiziert wird, wobei das Sensorsignal (S) für jedes Fehlerereignis eine erste Flanke und eine auf die erste Flanke folgende zweite Flanke aufweist; mittels der Diagnosevorrichtung (1) abhängig von einer kumulierten Höhe der ersten Flanken und/oder der zweiten Flanken ein Diagnosesignal (D) erzeugt wird; das Diagnosesignal (D) mittels der Diagnosevorrichtung (1) mit einem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird; und mittels der Diagnosevorrichtung (1) abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Fehlermeldung (F) erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Diagnosevorrichtung (1) ein Zählerwert abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs des Diagnosesignals (D) mit dem ersten Schwellwert (SW1) verändert wird; mittels der Diagnosevorrichtung (1) der veränderte Zählerwert mit einem zweiten Schwellwert (SW2) verglichen wird; und die Fehlermeldung (F) abhängig von einem Ergebnis des veränderten Zählerwerts mit dem zweiten Schwellwert (SW2) erzeugt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Startzeitpunkt und Endzeitpunkt des Zeitintervalls vorgegeben werden; oder eine Dauer des Zeitintervalls vorgegeben wird und der Startzeitpunkt des Zeitintervalls der ersten Flanke eines initialen Fehlerereignisses der Anzahl von Fehlerereignissen entspricht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Diagnosevorrichtung (1) eine Gesamtheit von Fehlerereignissen innerhalb des Zeitintervalls identifiziert wird, wobei das Sensorsignal (S) für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen eine erste Flanke und eine auf die erste Flanke folgende zweite Flanke aufweist; mittels der Diagnosevorrichtung (1) für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen abhängig von der jeweiligen ersten Flanke und der jeweiligen zweiten Flanke eine Fehlerart von wenigstens zwei vorgegebenen Fehlerarten bestimmt wird; und die Anzahl von Fehlerereignissen einer Untermenge der Gesamtheit von Fehlerereignissen entspricht, wobei für alle Fehlerereignisse der Anzahl von Fehlerereignissen dieselbe Fehlerart bestimmt wurde. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradientensignal (G) abhängig von dem Sensorsignal (S) erzeugt wird; mittels der Diagnosevorrichtung (1) für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen
- der jeweiligen ersten Flanke eine Flankenkategorie von wenigstens zwei vorgegebenen Flankenkategorien zugeordnet wird;
- der jeweiligen zweiten Flanke eine Flankenkategorie der wenigstens zwei Flankenkategorien zugeordnet wird; und
- die Fehlerart abhängig von der der ersten Flanke zugeordneten Flankenkategorie und der der zweiten Flanke zugeordneten Flankenkategorie bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Fehlerarten einen intermittierenden Kurzschluss eines Signalausgangs (2') der Sensoranordnung (2, 8, 9) mit einem Referenzpotentialanschluss (10, 10') und/oder eine intermittierende Offenschaltung des Signalausgangs (2') beinhalten. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Diagnosevorrichtung (1) für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke nur dann einer ersten Flankenkategorie der wenigstens zwei Flankenkategorien zugeordnet wird, wenn das Gradientensignal (G) während der ersten Flanke einen positiven ersten Gradientengrenzwert überschreitet; oder die jeweilige zweite Flanke nur dann der ersten Flankenkategorie zugeordnet wird, wenn das Gradientensignal (G) während der zweiten Flanke den ersten Gradientengrenzwert überschreitet. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Diagnosevorrichtung (1) für jedes Fehlerereignis der Gesamtheit von Fehlerereignissen die jeweilige erste Flanke nur dann einer zweiten Flankenkategorie der wenigstens zwei Flankenkategorien zugeordnet wird, wenn das Gradientensignal (G) während der ersten Flanke einen negativen zweiten Gradientengrenzwert (GG2) unterschreitet; oder die jeweilige zweite Flanke nur dann der zweiten Flankenkategorie zugeordnet wird, wenn das Gradientensignal (G) während der zweiten Flanke den zweiten Gradientengrenzwert (GG2) unterschreitet. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesignal (D) abhängig von einer kumulierten Verweildauer des Sensorsignals (S) an einer vorgegebenen Obergrenze des Sensorsignals (S) und/oder an einer vorgegebenen Untergrenze des Sensorsignals (S) erzeugt wird. Diagnosevorrichtung zur Fehleranalyse einer Sensoranordnung (2, 8, 9) hinsichtlich instabiler Fehler, wobei die Sensoranordnung (2, 8, 9) dazu eingerichtet ist, abhängig von einer Messgröße ein analoges Sensorsignal (S) auszugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnosevorrichtung (1) eine Auswerteeinheit (6) aufweist, die dazu eingerichtet ist, innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eine Anzahl von Fehlerereignissen zu identifizieren, wobei das Sensorsignal (S) für jedes Fehlerereignis eine erste Flanke und eine auf die erste Flanke folgende zweite Flanke aufweist; die Diagnosevorrichtung (1) eine Kumulierer- oder Integriereinheit (7) aufweist, die dazu eingerichtet ist, abhängig von einer kumulierten Höhe der ersten Flanken und/oder der zweiten Flanken ein Diagnosesignal (D) zu erzeugen; und die Diagnosevorrichtung (1) eine Diagnoseeinheit (11) aufweist, die dazu eingerichtet ist, das Diagnosesignal (D) mit einem ersten Schwellwert (SW1) zu vergleichen und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Fehlermeldung (F) zu erzeugen.
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