KR20210058942A - 배기 가스 센서를 진단하는 방법 및 장치 - Google Patents

배기 가스 센서를 진단하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네른스트 셀(2) 및 제1 추가 셀(3)을 포함하는 직렬 회로를 갖는 배기 가스 센서(1)를 진단하는 방법 및 장치(100)에 관한 것으로, 상기 배기 가스 센서(1)는 제1 연결부(11), 제2 연결부(12) 및 제3 연결부(13)를 포함하고, 상기 네른스트 셀(2) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제1 연결부(11)와 상기 제2 연결부(12) 사이에서 측정될 수 있고, 상기 제1 추가 셀(3) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제2 연결부(12)와 상기 제3 연결부(13) 사이에서 측정될 수 있다. 상기 진단 방법은 상기 제1, 제2 및 제3 연결부(11, 12, 13)에 직류 또는 교류 전류를 공급하는 단계; 상기 제1, 제2 및 제3 연결부(11, 12, 13) 중 적어도 하나에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하는 단계; 및 상기 네른스트 셀(2) 및/또는 상기 제1 추가 셀(3)에 단락이 있는지 또는 단선이 있는지 여부를 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하는 단계를 포함한다.

Description

배기 가스 센서를 진단하는 방법 및 장치
본 발명은 배기 가스 센서를 진단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
배기 가스 센서의 핀(연결부)에서 전압 전위를 캡처하여 배기 가스 센서를 진단하는 것은 특히 람다 탐침의 임피던스가 매우 온도에 의존하기 때문에 매우 어렵고 특정 동작 상태에서만 가능하다. 예를 들어 핀마다 단락(short-circuit)을 진단하는 것은 저온 배기 가스 센서에서만 가능한 반면, 핀마다 단선(line break)을 진단하는 것은 가온 배기 가스 센서에서만 가능하다.
단락을 진단하는 것은 일반적으로 요즈음 간단히 전압을 측정하는 것을 통해 수행된다. 이 경우에, 가온 배기 가스 센서의 임피던스가 약 80Ω로 매우 낮으면 람다 센서의 전류 감도로 인해 전류가 수 ㎂를 초과하자마자 측정 전류를 사용할 수 없기 때문에 개별 센서 핀들 간을 구별할 수 없다.
이와 달리, 저온 배기 가스 센서의 임피던스가 1MΩ을 초과하여 높으면 단선과 구별할 수 없기 때문에 저온 배기 가스 센서에서는 단선을 진단하는 것이 오히려 불가능해진다.
DE 10 2009 050 221 A1은 배기 가스 센서를 진단하는 방법 및 장치를 개시한다. 장치는 3개의 연결부를 갖는다. 2개의 상이한 전류원은 3개의 연결부 중 2개의 연결부에 상이한 교류 전류를 동시에 공급한다. 진단 수단은 3개의 연결부에서 단선 및/또는 단락을 검출하기 위해 연결부에서 전기 전압을 결정한다.
본 발명은 단선 및/또는 단락을 보다 신뢰성 있고 저렴한 비용으로 진단하는 데 사용될 수 있는 배기 가스 센서를 진단하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에서 제시된다.
본 발명의 제1 양상은 네른스트 셀(Nernst cell) 및 제1 추가 셀을 포함하는 직렬 회로를 갖는 배기 가스 센서를 진단하는 진단 방법으로서, 배기 가스 센서는 제1 연결부, 제2 연결부 및 제3 연결부를 포함하고, 네른스트 셀 양단에 걸친 전압 강하는 제1 연결부와 제2 연결부 사이에서 측정될 수 있고, 제1 추가 셀 양단에 걸친 전압 강하는 제2 연결부와 제3 연결부 사이에서 측정될 수 있는, 진단 방법에 관한 것이다. 진단 방법은 제1, 제2 및 제3 연결부에 직류 또는 교류 전류를 공급하는 단계; 제1, 제2 및 제3 연결부 중 적어도 하나에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하는 단계; 및 네른스트 셀 및/또는 제1 추가 셀에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하는 단계를 포함한다.
여기서 사용된 "셀"이라는 용어는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 이 셀은 전기 또는 전기 화학적 구성 요소일 수 있다. 셀은 예를 들어 단일 저항기 또는 갈바닉 셀일 수 있다. 셀은, 전기 전압이 셀에 능동적으로 인가될 수 있거나 전기 전압이 수동적으로 캡처될 수 있는 2개의 연결부(핀)를 갖는다.
본 발명은 어쨌든 존재하는 하드웨어 자원을 이용하여 핀마다 진단을 효과적으로 구현한다. 이 경우 어쨌든 존재하는 핀 전압 측정과 AC 기반 임피던스 측정 방법이 사용된다. 본 발명에 따르면, 연결부에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하고 네른스트 셀 및/또는 제1 추가 셀에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하기 위한 알고리즘이 사용된다.
예를 들어, 30㎂ 내지 500㎂ 크기 정도의 낮은 직류 또는 교류 전류가 가열되거나 가열되지 않은 배기 가스 센서, 예를 들어, 람다 탐침의 모든 연결부에 연속적으로 인가된다. 이 경우 셀 임피던스가 80Ω에 불과한 경우에도 충분한 전압 강하 또는 전위를 여전히 얻을 수 있다. 80Ω의 셀 임피던스와 240μA의 전류 세기에서도 19mV를 측정할 수 있다. 배기 가스 센서는 유리하게는 이러한 낮은 전류 세기에 의해 손상되지 않는다.
전압은 직류 또는 교류 전류가 공급됨과 동시에 각 셀에 연결된 연결부에서 측정된다. 직류 또는 교류 전류가 2개의 연결부 중 하나의 연결부에만 공급되는 동안 각각의 전압 전위가 바람직하게는 셀의 연결부에서 캡처된다. 직류 또는 교류 전류가 배기 가스 센서의 단일 연결부에만 공급되는 동안 각각의 전압 전위가 특히 바람직하게는 셀의 연결부에서 캡처된다.
그 결과 단락이나 단선에 대한 명확한 결론을 각 셀의 거동으로부터 도출할 수 있다. 측정된 전압 강하 또는 전위를 통해 각 셀에 단락이 있는지 또는 단선이 있는지 여부에 대한 결론을 내릴 수 있다.
배기 가스 센서는 바람직하게는 네른스트 셀 및 제1 추가 셀과 직렬로 연결된 제2 추가 셀을 가지며, 여기서 배기 가스 센서는 제4 연결부를 포함하고, 제2 추가 셀 양단에 걸친 전압 강하는 제1 내지 제3 연결부 중 하나의 연결부와 제4 연결부 사이에서 측정될 수 있다. 진단 방법은 제4 연결부에 직류 또는 교류 전류를 공급하는 단계; 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부 중 적어도 하나의 연결부에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하는 단계; 및 네른스트 셀, 제1 추가 셀 및/또는 제2 추가 셀에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하는 단계를 더 포함한다.
직류 또는 교류 전류는 바람직하게는 제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 제4 연결부에 시간적으로 엇갈리게 공급된다.
바람직하게는 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부 중 적어도 하나에 전압 분배기가 연결되고 이 연결부에서 전압 전위를 간접 캡처하기 위해 전압 분배기에서 전압 전위가 캡처된다. 전압 분배기를 사용하면 예를 들어 배터리 전압(12V DC)과 같이 더 높은 전압 레벨의 전압이라도 연결부에 구현할 수 있다. 전압 분배기는 바람직하게는 수동 전압 분배기이다.
전압 전위는 바람직하게는 아날로그/디지털 변환기를 사용하여 캡처되고, 아날로그/디지털 변환기로부터 디지털 신호가 캡처되고 평가된다.
제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 제4 연결부의 전압 전위는 바람직하게는 다중화에 의해 아날로그/디지털 변환기에 연속적으로 공급된다.
교류 전류가 연결부에 공급되고, DC 전압 전위가 이 연결부에서 캡처되면 바람직하게는 셀의 연결부에서 단락이 캡처된다. 보다 바람직하게는, 직류 또는 교류 전류가 셀에 할당된 다른 연결부에 추가로 공급되고, DC 또는 AC 전압 전위가 이 연결부에서 캡처될 때에만 셀의 연결부에서 단락이 캡처된다.
이는 임의의 전압(배터리 전압, 접지 또는 임의의 다른 전압)으로 단락된 연결부에서 상당한 AC 또는 DC 전압 강하가 발생하지 않기 때문이다. 이와 달리, 단지 간접적으로만 (즉, 가열된 센서 셀을 통해) 단락과 연관된 연결부는 예를 들어 19mV만큼 더 높은 전압 강하를 나타낸다.
다음 두 가지 조건, 즉 직류 또는 교류 전류가 셀에 할당된 연결부에서 공급되고, 실질적으로 동일한 DC 또는 AC 전압 전위가 이 연결부에서 캡처되는 것; 및 더 낮은 DC 전압 전위가 셀에 할당된 다른 연결부에서 캡처되는 것이 충족되는 경우, 바람직하게 셀에서 단선이 캡처된다. 보다 바람직하게는, 인접한 셀의 연결부에서 DC 또는 AC 전압 전위가 추가로 캡처될 때에만 셀에서 단선이 캡처된다. 단선이 있는 경우 AC 전압은 AC로 공급되는 연결부에서만 측정할 수 있다. 인접한 연결부는 AC 전압을 나타내지 않으므로 쉽게 식별될 수 있다.
각각에 공급되는 직류 또는 교류는 바람직하게는 30㎂ 내지 500㎂의 전류 세기를 갖는다. 다른 연결부에 공급되는 전류는 실질적으로 동일하거나, 예를 들어 10% 범위 내에서 약간 다를 수 있다.
본 발명의 제2 양태는 네른스트 셀 및 제1 추가 셀을 포함하는 직렬 회로를 갖는 배기 가스 센서를 진단하는 진단 장치로서, 배기 가스 센서는 제1 연결부, 제2 연결부 및 제3 연결부를 포함하고, 네른스트 셀 양단에 걸친 전압 강하는 제1 연결부와 제2 연결부 사이에서 측정될 수 있고, 제1 추가 셀 양단에 걸친 전압 강하는 제2 연결부와 제3 연결부 사이에서 측정될 수 있는, 진단 장치에 관한 것이다. 장치는 제1, 제2 및 제3 연결부에 직류 또는 교류 전류를 공급하기 위한 수단; 제1, 제2 및 제3 연결부 중 적어도 하나에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하기 위한 수단; 및 네른스트 셀 및/또는 제1 추가 셀에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하기 위한 수단을 포함한다.
배기 가스 센서는 바람직하게는 네른스트 셀 및 제1 추가 셀과 직렬로 연결된 제2 추가 셀을 가지며, 여기서 배기 가스 센서는 제4 연결부를 포함하고, 제2 추가 셀 양단에 걸친 전압 강하는 제1 내지 제3 연결부 중 하나의 연결부와 제4 연결부 사이에서 측정될 수 있다. 장치는 또한 제4 연결부에 직류 또는 교류 전류를 공급하기 위한 수단; 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부 중 적어도 하나에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하기 위한 수단; 및 네른스트 셀, 제1 추가 셀 및/또는 제2 추가 셀에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하기 위한 수단을 더 포함한다.
상기 장치는 또한 바람직하게는 제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 제4 연결부의 전압 전위를 아날로그/디지털 변환기에 연속적으로 공급하도록 구성된 제1 다중화기를 갖는다.
전압 분배기는 바람직하게는 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부 중 적어도 하나에 연결되고, 전압 전위는 이 연결부에서 전압 전위를 간접 캡처하기 위해 전압 분배기에서 측정될 수 있다.
전압 전위를 캡처하기 위한 수단은 바람직하게는 아날로그/디지털 변환기를 갖고, 아날로그/디지털 변환기로부터 디지털 신호를 평가하도록 구성된다.
상기 장치는 또한 바람직하게는 단일 전류원으로부터 직류 또는 교류 전류를 제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 제4 연결부에 연속적으로 공급하도록 구성된 제2 다중화기를 갖는다.
제1 및 제2 셀 중 하나는 바람직하게는 펌프 셀 또는 트리밍 저항기이다. 보다 바람직하게는, 제1 추가 셀은 펌프 셀이고, 제2 추가 셀은 트리밍 저항기이다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 여러 주제와 관련하여 설명되었다는 점에 유의해야 한다. 특히, 본 발명의 일부 실시예는 방법 청구항에 의해 제시되고, 본 발명의 다른 실시예는 장치 청구항에 의해 제시된다. 그러나, 본 명세서를 읽을 때 명백하게 달리 명시되지 않는 한, 본 발명의 하나의 유형의 주제와 관련된 특징의 조합에 추가하여, 본 발명의 다른 유형의 주제와 관련되는 특징의 임의의 조합도 가능하다는 것은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명의 추가 장점 및 특징은 바람직한 실시예의 이하의 예시적인 설명으로부터 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 배기 가스 센서 및 이 배기 가스 센서를 진단하는 장치의 등가 회로도를 도시한다.
도 2는 배터리 전압에 대하여 배기 가스 센서의 네른스트 셀과 펌프 셀 사이에 존재하는 단락을 진단하는 것을 도시한다.
도 3은 배터리 전압에 대하여 배기 가스 센서의 네른스트 셀과 펌프 셀 사이에 존재하는 단락을 진단하는 것을 도시한다.
도 4는 펌프 셀 내부의 단선을 진단하는 것을 도시한다.
이하에서 제시되는 예시적인 실시예는 본 발명의 가능한 변형 실시예 중 단지 제한적으로 선택된 예라는 것에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 배기 가스 센서(1) 및 이 배기 가스 센서(1)를 진단하는 장치(100)의 등가 회로도를 도시한다. 배기 가스 센서(1)는 단순화를 위해 아래에서 람다 탐침(1)이라고 지칭되는 광대역 람다 탐침이다. 람다 탐침(1)은 내연 엔진의 배기 가스 중 가스 성분의 농도를 측정한다.
알려진 방식으로, 람다 탐침(1)은 네른스트 셀(2)과 펌프 셀(3) 형태의 제1 추가 셀의 조합을 갖는다. 도 1에서, 네른스트 셀(2)의 전기적 등가 회로도는 저항 값(R네른스트)을 갖는 저항기 및 네른스트 전압(V네른스트)을 갖는 전압원을 포함하는 직렬 회로에 의해 형성된다. 대응하는 방식으로, 도 1에서, 펌프 셀(3)의 전기적 등가 회로도는 저항 값(R펌프)을 갖는 저항기, 및 펌프 전압(V펌프)을 갖는 전압원을 포함하는 직렬 회로로 형성된다.
네른스트 셀(2)과 펌프 셀(3)은 직렬로 연결되고, 여기서 네른스트 셀 전압(Vn)은 네른스트 셀(2) 양단에 걸쳐 강하되고, 펌프 셀 전압(Vp)은 펌프 셀(3) 양단에 걸쳐 강하된다.
네른스트 셀(3)은 전기 전압(V네른스트)이 생성되는 갈바닉 셀 역할을 하며, 이 전압은 네른스트 셀(2)을 통과하는 배기 가스의 산화 환원 쌍의 농도에 따라 변한다.
펌프 셀(3)에는 전기 전압이 인가된다. 전압이 임계 값을 초과하면 소위 한계 전류가 발생하고, 네른스트 셀(2) 양쪽의 산소 농도의 차이에 비례하는 방식으로 거동한다. 산소 원자 또는 산소 이온은 극성에 따라 전류 값으로 운반된다. 배기 가스로부터의 산소량은 상태 λ = 1이 네른스트 셀에서 나타나는 방식으로 전자 펌프 전류 제어에 의해 펌프 셀(3)로부터 매우 좁은 확산 갭을 통해 네른스트 셀(2)로 공급된다. 배기 가스에 과도한 공기가 있으면(희박 범위) 산소가 펌핑된다. 배기 가스에 잔류 산소 함량이 낮으면(농후 범위) 펌프 전압을 역전시켜 산소를 공급한다. 각 펌프 전류는 출력 신호를 형성한다.
다시 말해, 람다 탐침(1)의 펌프 셀(3)에 펌프 전압(V펌프)이 인가되고, 이 펌프 전압은 배기 가스의 산소 농도에 대응하는 네른스트 전압(V네른스트)을 기준으로 설정되며, 네른스트 셀(2)에서 펌프 전류 제어기를 사용하여 제거된다. 펌프 전류 제어기는 펌프 전압(V펌프)이 미리 정해진 한계 내에 있도록 펌프 전류를 조정하는 데 사용된다.
상태 λ = 1을 설정하는 데 필요한 펌프 전류의 값은 산소 농도 및 결정될 배기 가스의 람다 값에 의존한다.
네른스트 셀(2)은 제1 연결부(11)와 제2 연결부(12) 사이에 연결된다. 펌프 셀(3)은 제2 연결부(12)와 제3 연결부(13) 사이에 연결된다. 따라서, 펌프 셀(3)과 네른스트 셀(2) 사이의 노드는 제2 연결부(12)에 연결된다.
람다 탐침(1)은 도시된 예시적인 실시예에서 펌프 셀(3)과 직렬로 연결된 트리밍 저항기(4)(R트리밍)를 갖는다. 펌프 셀(3)에 연결되지 않은 트리밍 저항기(4)(R트리밍)의 제4 연결부는 참조 부호(14)를 사용하여 표시된다. 트리밍 저항기(4)는 람다 탐침(1)의 제조 관련 파라미터 변동을 보상하는 데 사용된다. 트리밍 저항기(4)는 약 40Ω 크기 정도의 낮은 저항을 가질 수 있다. 트리밍 저항기(4)는 제2 추가 셀(4)이라고 지칭된다.
구동 회로(100)는 30㎂ 내지 500㎂의 전류 세기를 갖는 전류를 생성하도록 구성된 직류 또는 교류 전류원(6)을 포함한다. 구동 회로(100)는 또한 생성된 직류 또는 교류 전류를 제1 내지 제4 연결부(11 내지 14)에 선택적으로 도입하는데 사용될 수 있는 다중화기(7)를 갖는다. 또한 구동 회로(100)는 연결부(11 내지 14)들 중 하나에 각각 할당된 4개의 수동 전압 분배기(21, 22, 23, 24)를 갖는다. 제1 전압 분배기(21)는 제1 연결부(11)에 할당되고, 제2 전압 분배기(22)는 제2 연결부(12)에 할당되고, 제3 전압 분배기(23)는 제3 연결부(13)에 할당되고, 제4 전압 분배기(24)는 제4 연결부(14)에 할당된다. 각각의 전압 분배기(21, 22, 23, 24) 내 제5 내지 제8 연결부(31 내지 34)를 통해 전기 전압이 각각 탭핑 오프(tapped off)된다. 제5 연결부(31)는 제1 전압 분배기(21)에 할당되고, 제6 연결부(32)는 제2 전압 분배기(22)에 할당되고, 제7 연결부(33)는 제3 전압 분배기(23)에 할당되고, 제8 연결부(34)는 제4 전압 분배기(24)에 할당된다.
제5 내지 제8 연결부(31 내지 34)는 추가 다중화기(8)를 통해 아날로그/디지털 변환기(ADC)(5)에 각각 연결되고, 이 ADC는 선택적으로 제5 내지 제8 연결부(31, 32, 33, 34)에 인가된 각각의 아날로그 전압을 디지털 신호로 변환한다.
본 발명에 따른 절차를 위해, 전류원(6)의 전류/전압 특성 및 제5 내지 제8 연결부(31, 32, 33, 34)에서 탭핑 오프된 전압이 사용된다.
본 발명에 따른 방법에서, 직류 또는 교류 전류가 제1 내지 제3 연결부(11, 12, 13)에 그리고 가능하게는 제4 연결부(14)에 시간적으로 엇갈리게 공급된다. 상이한 연결부(11, 12, 13, 14)에 공급되는 직류 또는 교류 전류는 실질적으로 동일할 수 있거나, 예를 들어 10% 범위 내에서 약간 다를 수 있다. 각각에 공급되는 직류 또는 교류 전류는 30㎂ 내지 500㎂의 전류 세기를 갖는다.
이 연결부(11, 12, 13, 14)에서 전압 전위를 간접 캡처하기 위해 전압 전위가 전압 분배기(21, 22, 23, 24)에서 캡처된다. 전압 전위는 또한 아날로그/디지털 변환기(5)를 사용하여 캡처되고, 그 결과 아날로그/디지털 변환기(5)로부터 디지털 신호가 캡처되고 평가된다. 이 경우, 제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 제4 연결부(11, 12, 13, 14)의 전압 전위는 다중화에 의해 아날로그/디지털 변환기(5)에 연속적으로 공급된다.
도 2 및 도 3은 배터리 전압에 대하여 배기 가스 센서(1)의 네른스트 셀(2)과 펌프 셀(3) 사이에 단락이 존재하는지 여부를 진단하는 것을 보여준다.
직류 또는 교류 전류가 연결부(12)에 공급되고, DC 전압 전위가 이 연결부(12)에서 캡처되면 연결부(12)에서 단락이 캡처된다. 교류 전류가 펌프 셀(3)에 할당된 다른 연결부(13)에서 추가로 공급되고, 이 연결부(13)에서 AC 전압 전위 또는 더 낮은 DC 전압 전위가 캡처될 때에만 연결부(12)에서 단락이 캡처되면 진단 정확도를 높일 수 있다.
도 4는 펌프 셀(3) 내 단선을 진단하는 것을 보여준다. 다음 두 조건, 즉 교류 전류가 펌프 셀(3)에 할당된 연결부(12)에 공급되고, 이 연결부(12)에서 실질적으로 동일한 AC 전압 전위가 캡처되는 경우, 및 펌프 셀(3)에 할당된 다른 연결부(13)에서 더 낮은 DC 전압 전위가 캡처되는 경우, 펌프 셀(3)의 단선이 캡처된다.
인접한 셀, 여기서는 네른스트 셀(2)의 연결부(11)에서 AC 전압 전위가 추가로 캡처되는 경우에만 펌프 셀(3)의 단선이 캡처되면 진단 정확도를 높일 수 있다.
교류 전류가 이 셀(2, 3, 4)의 두 연결부 중 하나의 연결부에만 공급되는 동안 바람직하게는 셀(2, 3, 4)의 연결부에서 각각의 전압 전위가 캡처된다. 교류 전류가 배기 가스 센서(1)의 단일 연결부에만 공급되는 동안 특히 바람직하게는 셀(2, 3, 4)의 연결부에서 각각의 전압 전위가 캡처된다. 그 결과 단락 또는 단선에 대한 명확한 결론은 각각의 셀(2, 3, 4)의 거동으로부터 도출될 수 있다.
예시적인 실시예의 다음 변형이 가능하다:
도시된 예시적인 실시예에서, 일반적으로 촉매 변환기의 상류에 배열되고 배기 가스 혼합물을 조정하는 데 사용되는 선형 람다 탐침이 사용된다. 본 발명은 펌프 셀을 갖지 않는 소위 이진 탐침에도 적용될 수 있다.
다중화기를 사용하는 대신 대안적으로 다른 전류원을 사용하여 전류를 연결부(11, 12, 13, 14)에 공급할 수도 있다.

Claims (19)

  1. 네른스트 셀((Nernst cell))(2) 및 제1 추가 셀(3)을 포함하는 직렬 회로를 갖는 배기 가스 센서(1)를 진단하는 진단 방법으로서,
    상기 배기 가스 센서(1)는 제1 연결부(11), 제2 연결부(12) 및 제3 연결부(13)를 포함하고, 상기 네른스트 셀(2) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제1 연결부(11)와 상기 제2 연결부(12) 사이에서 측정될 수 있고, 상기 제1 추가 셀(3) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제2 연결부(12)와 상기 제3 연결부(13) 사이에서 측정될 수 있으며,
    상기 진단 방법은,
    상기 제1, 제2 및 제3 연결부(11, 12, 13)에 직류 또는 교류 전류를 공급하는 단계;
    상기 제1, 제2 및 제3 연결부(11, 12, 13) 중 적어도 하나에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하는 단계; 및
    상기 네른스트 셀(2) 및/또는 상기 제1 추가 셀(3)에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하는 단계
    를 포함하는, 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기 가스 센서(1)는 상기 네른스트 셀(2) 및 상기 제1 추가 셀(3)과 직렬로 연결된 제2 추가 셀(4)을 가지며, 상기 배기 가스 센서(1)는 제4 연결부(14)를 포함하고, 상기 제2 추가 셀(4) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제1 내지 제3 연결부(11, 12, 13) 중 하나의 연결부와 상기 제4 연결부(14) 사이에서 측정될 수 있고, 상기 진단 방법은,
    상기 제4 연결부(14)에 직류 또는 교류 전류를 공급하는 단계;
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부(11, 12, 13, 14) 중 적어도 하나의 연결부에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하는 단계; 및
    상기 네른스트 셀(2), 상기 제1 추가 셀(3) 및/또는 상기 제2 추가 셀(4)에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하는 단계
    를 포함하는, 진단 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 직류 또는 교류 전류는 상기 제1 내지 제3 연결부(11, 12, 13) 및 가능하게는 상기 제4 연결부(14)에 시간적으로 엇갈리게 공급되는, 진단 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부(11, 12, 13, 14) 중 적어도 하나에 전압 분배기(21, 22, 23, 24)가 연결되고, 상기 연결부(11, 12, 13, 14)에서 전압 전위를 간접 캡처하기 위해 상기 전압 분배기(21, 22, 23, 24)에서 전압 전위를 캡처하는, 진단 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 전위는 아날로그/디지털 변환기(5)를 사용하여 캡처되고, 상기 아날로그/디지털 변환기(5)로부터 디지털 신호는 캡처되고 평가되는, 진단 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 상기 제4 연결부(11, 12, 13, 14)의 전압 전위는 다중화에 의해 상기 아날로그/디지털 변환기(5)에 연속적으로 공급되는, 진단 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교류 전류가 상기 연결부에 공급되고, DC 전압 전위가 상기 연결부에서 캡처되면 셀(2, 3, 4)의 연결부에서 단락이 캡처되는, 진단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 직류 또는 교류 전류가 상기 셀(2, 3, 4)에 할당된 다른 연결부에 추가적으로 공급되고, AC 전압 전위 또는 더 낮은 DC 전압 전위가 상기 연결부에서 캡처될 때에만 상기 셀(2, 3, 4)의 연결부에서 단락이 캡처되는, 진단 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    다음 두 조건, 즉
    상기 직류 또는 교류 전류가 상기 셀(2, 3, 4)에 할당된 연결부에서 공급되고, 실질적으로 동일한 DC 또는 AC 전압 전위가 상기 연결부에서 캡처되는 것; 및
    더 낮은 DC 전압 전위가 상기 셀(2, 3, 4)에 할당된 다른 연결부에서 캡처되는 것
    이 충족되면, 셀(2, 3, 4)에서 단선이 캡처되는, 진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    인접한 셀의 연결부에서 DC 또는 AC 전압 전위가 추가적으로 캡처되는 경우에만 상기 셀(2, 3, 4)에서 단선이 캡처되는, 진단 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각에 공급되는 직류 또는 교류 전류는 30㎂ 내지 500㎂의 전류 세기를 갖는, 진단 방법.
  12. 네른스트 셀(2) 및 제1 추가 셀(3)을 포함하는 직렬 회로를 갖는 배기 가스 센서(1)를 진단하는 진단 장치(100)로서,
    상기 배기 가스 센서(1)는 제1 연결부(11), 제2 연결부(12) 및 제3 연결부(13)를 갖고, 상기 네른스트 셀(2) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제1 연결부(11)와 상기 제2 연결부(12) 사이에서 측정될 수 있고, 상기 제1 추가 셀(3) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제2 연결부(12)와 상기 제3 연결부(13) 사이에서 측정될 수 있고,
    상기 장치(100)는,
    상기 제1, 제2 및 제3 연결부(11, 12, 13)에 직류 또는 교류 전류를 공급하기 위한 수단(6, 7);
    상기 제1, 제2 및 제3 연결부(11, 12, 13) 중 적어도 하나에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하기 위한 수단(5, 8, 21, 22, 23, 24); 및
    상기 네른스트 셀(2) 및/또는 상기 제1 추가 셀(3)에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하기 위한 수단(5)
    을 포함하는, 진단 장치(100).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배기 가스 센서(1)는 상기 네른스트 셀(2) 및 상기 제1 추가 셀(3)과 직렬로 연결된 제2 추가 셀(4)을 갖고, 상기 배기 가스 센서(1)는 제4 연결부(14)를 포함하고, 상기 제2 추가 셀(4) 양단에 걸친 전압 강하는 상기 제1 내지 제3 연결부(11, 12, 13) 중 하나의 연결부와 상기 제4 연결부(14) 사이에서 측정될 수 있고, 상기 장치(100)는,
    상기 제4 연결부(14)에 직류 또는 교류 전류를 공급하기 위한 수단(6, 7);
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부(11, 12, 13, 14) 중 적어도 하나에서 전압 전위를 직접 또는 간접 캡처하기 위한 수단(5, 8, 21, 22, 23, 24); 및
    상기 네른스트 셀(2), 상기 제1 추가 셀(3) 및/또는 상기 제2 추가 셀(4)에서 단락 또는 단선을 진단하기 위해 캡처된 전압 전위를 평가하기 위한 수단(5)
    을 더 포함하는, 진단 장치(100).
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 상기 제4 연결부(11, 12, 13, 14)의 전압 전위를 상기 아날로그/디지털 변환기(5)에 연속적으로 공급하도록 구성된 제1 다중화기(8)를 더 포함하는, 진단 장치(100).
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    전압 분배기(21, 22, 23, 24)는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 연결부(11, 12, 13, 14) 중 적어도 하나에 연결되고, 전압 전위는 상기 연결부(11, 12, 13, 14)에서 전압 전위를 간접 캡처하기 위해 상기 전압 분배기(21, 22, 23, 24)에서 측정될 수 있는, 진단 장치(100).
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 전위를 캡처하기 위한 수단(5, 8, 21, 22, 23, 24)은 아날로그/디지털 변환기(5)를 갖고, 상기 아날로그/디지털 변환기(5)로부터의 디지털 신호를 평가하도록 구성된, 진단 장치(100).
  17. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    단일 직류 또는 교류 전류원(6)으로부터 직류 또는 교류 전류를 상기 제1 내지 제3 연결부 및 가능하게는 상기 제4 연결부(11, 12, 13, 14)에 연속적으로 공급하도록 구성된 제2 다중화기(7)를 더 포함하는, 진단 장치(100).
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 셀(2, 3) 중 하나는 펌프 셀 또는 트리밍 저항기(R트리밍)인, 진단 장치(100).
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 추가 셀(3)은 펌프 셀이고, 상기 제2 추가 셀(4)은 트리밍 저항기(R트리밍)인, 진단 장치(100).
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