JP7411678B2 - 排気ガスセンサの診断方法 - Google Patents
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Description
独国特許出願公開第102010000663号明細書から、ASICとして構成されている評価及び制御ユニットが既に知られている。評価及び制御ユニットは、電気的な線路を有している広帯域ラムダゾンデの動作のために使用される。ここで、評価及び制御ユニットは、広帯域ラムダゾンデの電気的な線路との電気的な接続のために、電気的な端子を有しており、これらの電気的な端子にはそれぞれ1つの電気的なスイッチが割り当てられており、この電気的なスイッチを介して各端子がアースと接続可能である。
本発明は、上述の従来技術から基本的に既に知られているスイッチが、障害の場合に高い電気的負荷にさらされる可能性があるという発明者の考察に基づいている。例えば、供給電圧におけるラムダゾンデの線路の短絡が発生した場合、スイッチは、全供給電圧とその結果発生する電流とにさらされる可能性がある。障害の場合に各端子において予期される最大短絡電圧は、このようなケースにおいては、供給電圧によって定められ得る。
RSC=[Rref*(I1-I2-I0,1+I0,2)+VSET1-VSET2]/(I2-I1-I0,2+I0,1)
ここで、
RSC:短絡抵抗
Rref:規定された電位とスイッチとの間の総抵抗
I1,I2:スイッチが閉成されている場合の第1又は第2の電位の印加時の、端子に割り当てられている電流
I01,I02:スイッチが開放されている場合の第1又は第2の電位の印加時の、端子に割り当てられている電流
VSET1,VSET2:第1又は第2の電位
である。
VSC=1/2*[RSC*(I1+I2+I0,1+I0,2)+Rref*(I1+I2)+VSET1+VSET2]
ここで、
VSC:短絡電圧
である。
図1aは、広帯域ラムダゾンデ200の動作のための評価及び制御ユニット100の第1の実施例を示している。評価及び制御ユニット100は、4つの端子RE、IPE、APE、MESを介して、広帯域ラムダゾンデ200の電気的な線路201、202、203、204と接続されている。これらの線路は、広帯域ラムダゾンデ200の電気化学セル210、211へと連通している。広帯域ラムダゾンデ200の、可能性のある詳細は、例えば、独国特許出願公開第102011007068号明細書に示されている。
・ステップS1:スイッチSwtREを閉成する
・ステップS2:以下において分圧器140を通じてアースGNDに流れる電流IREを測定する
・ステップS3:スイッチSwtREを開放し、スイッチSwtIPEを閉成する
・ステップS4:以下において分圧器140を通じてアースGNDに流れる電流IIPEを測定する
・ステップS5:電流IRE、IIPEのどちらが大きいかを確定する
・ステップS6:より大きい電流が流れている端子REと接続されている線路201に短絡を割り当てる
・ステップS7:線路201に短絡が存在しているという、得られた情報を、評価及び制御ユニット100と接続されている制御装置のエラーメモリに格納する
RSC=[Rref*(I1-I2-I0,1+I0,2)+VSET1-VSET2]/(I2-I1-I0,2+I0,1)、
VSC=1/2*[RSC*(I1+I2+I0,1+I0,2)+Rref*(I1+I2)+VSET1+VSET2]
を適用することによって、RSC=0Ohm、VSC=12Vが得られる。
・ステップS10:スイッチSwtRE、SwtIPE、SwtAPE、SwtMESを開放する
・ステップS11:基準抵抗RRefを通じて、規定された電位に流れる電流I01を測定する
・ステップS12:スイッチSwtREを閉成する
・ステップS14:基準抵抗RRefを通じて、規定された電位に流れる電流I1を測定する
・ステップS10‘:スイッチSwtRE、SwtIPE、SwtAPE、SwtMESを開放する
・ステップS11‘:基準抵抗RRefを通じて、規定された電位に流れる電流I01を測定する
・ステップS12‘:スイッチSwtREを閉成する
・ステップS14‘:基準抵抗RRefを通じて、規定された電位に流れる電流I1を測定する
・ステップS17:線路201に短絡が存在しているという、得られた情報を、評価及び制御ユニット100と接続されている制御装置のエラーメモリに格納する
Claims (17)
- 少なくとも2つの電気的な線路(201,202,203,204)を有している広帯域ラムダゾンデ(200)の動作のための評価及び制御ユニットであって、
前記評価及び制御ユニット(100)は、前記広帯域ラムダゾンデ(200)の前記電気的な線路(201,202,203,204)との電気的な接続のために、少なくとも2つの電気的な端子(RE,IPE,APE,MES)を有しており、
各前記電気的な端子(RE,IPE,APE,MES)にはそれぞれ1つの電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が割り当てられており、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)を介して各前記端子(RE,IPE,APE,MES)が少なくとも1つの規定された電位(GND,VSET1,VSET2)と個別に接続可能である、評価及び制御ユニットにおいて、
各前記スイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)の耐電圧は、障害の場合に各前記端子(RE,IPE,APE,MES)において予期される最大短絡電圧(USC)以上であり、
各前記スイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)と前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)との間に分圧器(140)が設けられており、前記分圧器(140)によって、障害の場合に、前記評価及び制御ユニット(100)の測定システム(150)の測定範囲内にある、予期される前記最大短絡電圧の部分電圧を測定可能である、
ことを特徴とする評価及び制御ユニット。 - 前記測定システム(150)は、ADC(150)である、請求項1に記載の評価及び制御ユニット。
- 前記評価及び制御ユニット全体に関して、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)と前記スイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)との間に、単一の分圧器(140)が設けられている、請求項2に記載の評価及び制御ユニット。
- 前記分圧器(140)は、2つのオーム抵抗(RPROTN,RMEAS)から構成されている、請求項2又は3に記載の評価及び制御ユニット。
- 前記分圧器(140)を構成する前記2つのオーム抵抗(RPROTN,RMEAS)のうち、前記スイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)に直接接続される前記オーム抵抗(RPROTN)の耐電圧は、故障の場合に前記端子(RE,IPE,APE,MES)において予期される前記最大短絡電圧(USC)以上である、請求項4に記載の評価及び制御ユニット。
- 前記評価及び制御ユニット全体に関して、前記規定された電位(GND,V SET1 ,V SET2 )と前記スイッチ(Swt RE ,Swt IPE ,Swt APE ,Swt MES )との間に、単一の分圧器(140)が設けられており、
前記分圧器(140)は、2つのオーム抵抗(R PROTN ,R MEAS )から構成されており、
前記広帯域ラムダゾンデ(200)を故障の場合に保護するために、前記端子(RE,IPE,APE,MES)は、前記スイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)を介して互いに短絡可能であり、
さらに、前記2つのオーム抵抗(R PROTN ,R MEAS )のうち前記規定された電位(GND,V SET1 ,V SET2 )と接続される側のオーム抵抗(R MEAS )と前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)との間にさらなるスイッチが配置されていて、故障の場合に、前記広帯域ラムダゾンデ(200)を通じて、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)に電流が流れることが阻止可能である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の評価及び制御ユニット。 - 前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)は、2つの異なる規定された値を取り得る、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の評価及び制御ユニット。
- 前記評価及び制御ユニット(100)は、ASICとして構成されている、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の評価及び制御ユニット。
- 広帯域ラムダゾンデ(200)の電気的な線路(201,202,203,204)の診断方法であって、
前記広帯域ラムダゾンデ(200)の前記電気的な線路(201,202,203,204)はそれぞれ、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の評価及び制御ユニット(100)の端子(RE,IPE,APE,MES)と接続されており、
前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)を1つずつ順次閉成し、各前記電気的な端子(RE,IPE,APE,MES)を通って流れる電流(I)を求めた後、
・短絡が前記電気的な線路(201,202,203,204)のうちの1つの線路に発生していることが既に知られている場合に、最も高い電流(I)が求められた前記端子(RE,IPE,APE,MES)と接続されている前記線路(201,202,203,204)に前記短絡を割り当て、及び/又は、
・前記最も高い電流(I)の値を、所定の閾値と比較し、前記最も高い電流(I)の値が前記閾値を上回る場合に、短絡が発生していることを推測し、最も高い電流(I)が求められた前記端子(RE,IPE,APE,MES)と接続されている前記線路(201,202,203,204)に前記短絡を割り当てる、
診断方法。 - 前記最も高い電流(I)が、2番目に高い電流(I)から、所定の最低差分だけ異なっているというさらなる条件の下においてのみ、短絡を線路(201,202,203,204)に割り当て、前記所定の最低差分は、発生する他の総ての許容誤差が含められた測定システムの電流測定精度によって決定される、請求項9に記載の方法。
- 前記電気的な線路(201,202,203,204)の1つの線路に短絡が発生しており、さらに、前記最も高い電流(I)が、前記2番目に高い電流(I)から、所定の最低差分だけ異なっていないために、線路(201,202,203,204)への前記短絡の前記割り当てが不可能であることが推測される場合、前記方法を、前記広帯域ラムダゾンデを冷却するために使用される待機時間の後に繰り返す、請求項10に記載の方法。
- 前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)を介して各前記電気的な端子(RE,IPE,APE,MES)が少なくとも1つの規定された電位(GND,VSET1,VSET2)と個別に接続可能であり、
前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)は、2つの異なる規定された値を取ることが可能であり、
各線路(201,202,203,204)に対して、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)が第1の値を有する間に第1の電流(I1)を測定し、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)が第2の値を有する間に第2の電流(I2)を測定し、
前記第1の電流(I1)は、前記最も高い電流(I)及び前記2番目に高い電流(I)の一方であり、前記第2の電流(I2)は、前記最も高い電流(I)及び前記2番目に高い電流(I)の他方である、
請求項10又は11に記載の方法。 - 各線路(201,202,203,204)に対して、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)が第1の値を有する間に、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が閉成されている場合の前記第1の電流(I1)と前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が開放されている場合の第1の電流(I01)とを測定し、
各線路(201,202,203,204)に対して、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)が第2の値を有する間に、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が閉成されている場合の前記第2の電流(I2)と前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が開放されている場合の第2の電流(I02)とを測定し、
前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)の前記第1の値及び前記第2の値と、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が閉成されている場合の前記第1の電流(I1)の値及び前記第2の電流(I2)の値と、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が開放されている場合の前記第1の電流(I01)及び前記第2の電流(I02)とから、前記ラムダゾンデ(200)の前記電気的な線路(201,202,203,204)が互いに高抵抗であるという想定に基づいて、各線路(201,202,203,204)に対して短絡抵抗(RSC)を決定する、請求項12に記載の方法。 - 各線路(201,202,203,204)に対して、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)が第1の値を有する間に、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が閉成されている場合の前記第1の電流(I1)と前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が開放されている場合の第1の電流(I01)とを測定し、
各線路(201,202,203,204)に対して、前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)が第2の値を有する間に、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が閉成されている場合の前記第2の電流(I2)と前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が開放されている場合の第2の電流(I02)とを測定し、
前記規定された電位(GND,VSET1,VSET2)の前記第1の値及び前記第2の値と、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が閉成されている場合の前記第1の電流(I1)の値及び前記第2の電流(I2)の値と、前記電気的なスイッチ(SwtRE,SwtIPE,SwtAPE,SwtMES)が開放されている場合の前記第1の電流(I01)及び前記第2の電流(I02)とから、前記ラムダゾンデの前記電気的な線路(201,202,203,204)が互いに高抵抗であるという想定に基づいて、各線路(201,202,203,204)に対して前記最大短絡電圧(USC)を決定する、請求項13に記載の方法。 - 前記最も高い電流(I)が求められた前記端子(RE,IPE,APE,MES)と接続されている前記線路(201,202,203,204)に前記短絡を割り当てる代わりに、求められた少なくとも1つの短絡抵抗(RSC)が所定の閾値を下回った場合に短絡を推測し、前記短絡を、最も低い短絡抵抗が発生している前記端子(RE,IPE,APE,MES)と接続されている前記線路(201,202,203,204)に割り当てる、請求項13又は14に記載の方法。
- 前記評価及び制御ユニット(100)のエラーメモリ、及び/又は、前記評価及び制御ユニット(100)と接続されている制御装置のエラーメモリは、不揮発性データメモリであり、短絡の存在に関する情報、前記短絡が割り当てられた前記線路(201,202,203,204)に関する情報を、前記不揮発性データメモリに格納する、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記評価及び制御ユニット(100)のエラーメモリ、及び/又は、前記評価及び制御ユニット(100)と接続されている制御装置のエラーメモリは、不揮発性データメモリであり、短絡の存在に関する情報、前記短絡が割り当てられた前記線路(201,202,203,204)に関する情報、前記最大短絡電圧(USC)に関する情報、及び/又は、前記短絡抵抗(RSC)に関する情報を、前記不揮発性データメモリに格納する、請求項14又は15に記載の方法。
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