KR20210145751A - 배기 가스 센서 진단 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 전기 리드(201, 202, 203, 204)를 갖는 광대역 람다 프로브(200)를 작동하기 위해 특히 ASIC으로서 설계된 평가 및 제어 유닛에 관한 것이며, 상기 평가 및 제어 유닛(100)은 광대역 람다 프로브(200)의 전기 리드(201, 202, 203, 204)에 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 전기 단자(RE, IPN, APN, MES)를 갖는다. 본 발명에 따른 평가 및 제어 유닛은 전기 단자(RE, IPN, APN, MES)로 흐르는 전류의 설정값(Iq)을 결정하고 상기 설정값(Iq)을 상기 전기 단자로 실제로 흐르는 전류(Ip)와 비교하기 위한 장치(131), 및 상기 전기 단자에 인가된 전위(Up)를 미리 정해진 한계(L1, L2)와 비교하기 위한 비교기(130, 130')를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기 가스 센서 진단 방법
본 발명은 배기 가스 센서의 진단 방법에 관한 것이다.
람다 프로브를 진단할 가능성은 예를 들어 DE19729696 A1에 이미 알려져 있으며, 상기 공보에 제안된 람다 프로브의 기능 제어 방법에서는 프로브 세라믹의 내부 저항이 측정되어, 검출될 가스의 온도와 프로브 히터의 가열 용량에 따라 결정된 설정값과 비교되며, 측정된 값이 설정값을 초과하면 에러 신호가 발생한다.
본 발명의 과제는 광대역 람다 프로브의 전기 리드의 단락 및 분로의 존재를 항상 확실하게 진단할 수 있도록 하는 것이다. 이는 독립 청구항들의 특징들에 의해 해결된다.
특히, 한편으로는 단자에 인가된 전위가 미리 정해진 한계 밖에 있다는 사실에 의해 단락 및 분로가 결정될 수 있다. 상기 한계는 예를 들어 광대역 람다 프로브의 일반 작동 동안, 즉 단락이 없을 때 더 이상 예상될 수 없는 전위에 의해 주어지는 한계일 수 있다.
단자에 인가된 전위와 미리 정해진 한계와의 비교는 하드웨어 비교기에 의해 바람직하게 수행될 수 있는데, 그 이유는 상기 하드웨어 비교기가 매우 빠르게 동작하므로, 그렇지 않으면 상기 에러의 경우 두려워할 광대역 람다 프로브 및/또는 평가 및 제어 유닛의 손상이 확실하게 방지될 수 있기 때문이다.
본 발명에서는 또한 특히 단자에 실제로 흐르는 전류가 설정값과 임계치 이상 차이날 때 단락 및 분로가 결정된다. 이 경우, 원칙적으로 단자에 인가된 전위가 전술한 미리 정해진 한계를 벗어나지 않는 것이, 즉 전술한 바와 같은 단락이 검출되지 않는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 방법에 의해, 모든 단락 및 분로가 검출될 수 있다.
단자로 흐르는 전류가 설정값보다 큰지 작은지에 따라, 이 경우, 접지로의 단락 또는 포지티브 전위에 대한 단락이 추정될 수 있다.
특히, 단자에 연결된 제어 및 평가 유닛의 정전류 소스에 대해 지정된 전류 값에 의해 설정값이 주어질 수 있다. 단자와 정전류 소스 사이의 연결은 예를 들어 광대역 람다 프로브의 전기화학 셀을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 셀은 광대역 람다 프로브의 2개의 전기 리드를 통해 상기 단자와 신호 및 평가 유닛의 다른 단자에 연결된다.
광대역 람다 프로브의 배선이 이전의 경우보다 더 복잡한 경우, 설정값은 다른 주어진 사전 정보 및/또는 측정 및/또는 계산을 기반으로 결정된다.
설정값은 0이 아닌 전류값일 수 있다. 다른 한편으로는, 설정값이 OμA인 것도 허용될 수 있다.
특히, 임계치는 예상되는 측정 정확도에 의해, 예를 들어 2μA 이하로 주어질 수 있다.
광대역 람다 프로브는 다수의 전기 리드를 가질 수 있고 평가 및 제어 유닛은 다수의 단자를 가질 수 있으며, 각각의 리드는 하나의 단자에 연결된다. 그런 다음, 진단은 모든 리드에 대해 주기적으로, 특히 특정 순서로 차례로 반복해서 수행될 수 있다. 이 정보의 추가 처리는 단락 전압 및 단락 저항(Rk)을 결정하는데 사용될 수 있으며, 리드 선택적으로 단락의 존재(Rk < 1 Ohm)는 분로의 존재(1 MOhm > Rk > 1 Ohm)와는 구별될 수 있다.
공식적으로 단락 저항으로 나타나는 저항이 저항 값 > 1 MOhm을 가지면, 특히 에러 없는 경우가 가정된다. 즉, 광대역 람다 프로브의 이 전기 연결부에 단락 및 분로가 없다; 그것은 온전하다.
도 1은 광대역 람다 프로브와 이에 연결된 평가 및 제어 유닛을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 3은 에러의 경우 도 1의 장치를 설명한다.
도 1은 4개의 전기 단자(RE, IPE, APE, MES)를 통해 광대역 람다 프로브(200)의 4개의 전기 리드(201-204)에 연결된 평가 및 제어 유닛(100)을 도시한다. 이 실시예에서, 광대역 람다 프로브(200)의 전기 리드(201-204)는 광대역 람다 프로브(200)의 전기화학 네른스트 셀(210)과 전기화학 펌프 셀(211)의 전극들 및 광대역 람다 프로브(200)의 옴 저항(220)으로 이어진다.
광대역 람다 프로브의 세부 사항은 예를 들어 DE 10 2011 007 068 A1에 제시된 바와 같이 설계될 수 있다.
이 실시예에서, 평가 및 제어 유닛(100)은 대응하는 스위치(도시되지 않음)를 통해 평가 및 제어 유닛(100)의 단자들(RE, IPE, APE, MES)에 연결될 수 있는 정전류 소스(110)를 포함하며, 다른 스위치(도시되지 않음)를 통해 평가 및 제어 유닛(100)의 단자들(RE, IPE, APE, MES)에 연결될 수 있는 전류 측정 장치(120)를 포함한다.
이 실시예에서, 전자 장치의 시동 후, 먼저 평가 및 제어 유닛의 단자(IPE)에서 전위(Up)가 측정된다(방법 단계 S1, 도 2 참조).
그 다음, 이 실시예에서, 상기 전위(Up)가 미리 정해진 한계(L1, L2) 내에 있는지가 하드웨어 비교기(130, 130')에 의해 결정된다(방법 단계 S2).
광대역 람다 프로브의 수동 및/또는 능동 가열에 의해 전기화학 셀이 충분히 낮은 저항을 갖는 것이 보장된 후, 평가 및 제어 유닛(100)의 정전류 소스(110)는 단자(APE)에 연결되고 평가 및 제어 유닛(100)의 전류 측정 장치(120)는 단자(IPE)에 연결된다(방법 단계 S3).
전류 측정 장치(120)에 의해 측정된 값(Ip)은 예를 들어 평가 및 제어 유닛(100)의 소프트웨어에 의해, 정전류 소스(110)에 대해 지정된 값(Iq)과 비교된다(방법 단계 S4). 이 실시예에서, 값(Iq)은 설정값을 결정하기 위한 장치(131)에 저장된 값을 나타낸다.
이 실시예에서, 값들(Ip, Iq)은 일치한다. 따라서, 단자(IPE)에 연결된 광대역 람다 프로브(200)의 리드에는 단락 및 분로가 없다는 것이 전반적으로 추정된다(방법 단계 S5).
반면에, 이 방법은 전위(Up)가 미리 정해진 한계를 벗어났거나 전류 측정 장치(120)로 측정된 값(Ip)이 정전류 소스(110)에 대해 지정된 값(Iq)과 임계치 이상 차이난 경우 단락 및 분로가 존재한다는 결론에 도달했을 것이다. 이 경우, 해당 에러는 예를 들어 평가 및 제어 유닛의 에러 메모리 또는 상기 평가 및 제어 유닛에 연결된 제어 장치의 에러 메모리에 입력되었을 것이다(방법 단계 S6).
도 3은 광대역 람다 프로브의 리드(202)와 예를 들어 배터리 전압 사이에 단락(300)이 발생하는 에러의 경우 도 1의 장치를 설명한다. 이 경우, 추가 전류가 전류 측정 장치(120)에 흐른다. 그러면 전류 측정 장치(120)로 측정된 값(Ip)은, 실시예에서 전위(Up)가 여전히 미리 정해진 한계(L1, L2) 내에 있음에도, 정전류 소스(110)에 대해 지정된 값(Iq)과 임계치 이상 차이난다.
상기 실시예의 대안에서, Ip와의 비교를 위해, 정전류 소스(110)에 대해 지정된 값(Iq)이 사용되지 않고, 별도의 방법 단계에서 정전류 소스(110)가 평가 및 제어 유닛 내에서 전류 측정 장치(120)에 연결되어, 정전류 소스(110)의 실제 값(lq')이 전류 측정 장치(120)에 의해 측정된다. 이 측정된 실제 값(lq')은 지정된 값(Iq) 대신, 전술한 바와 같이, Ip와의 비교를 위해 사용된다.
100: 평가 및 제어 유닛
130, 130': 비교기
200: 광대역 람다 프로브
201, 202, 203, 204: 전기 리드
300: 분로

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 전기 리드(201, 202, 203, 204)를 갖는 광대역 람다 프로브(200)를 작동하기 위해 특히 ASIC으로서 설계된 평가 및 제어 유닛으로서, 상기 평가 및 제어 유닛(100)은 상기 광대역 람다 프로브(200)의 상기 전기 리드(201, 202, 203, 204)에 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 전기 단자(RE, IPN, APN, MES)를 갖는, 상기 평가 및 제어 유닛에 있어서,
    상기 평가 및 제어 유닛은 상기 전기 단자(RE, IPN, APN, MES)로 흐르는 전류의 설정값(Iq)을 결정하고 상기 설정값(Iq)을 상기 전기 단자로 실제로 흐르는 전류(Ip)와 비교하기 위한 장치(131), 및 상기 전기 단자에 인가된 전위(Up)를 미리 정해진 한계(L1, L2)와 비교하기 위한 비교기(130, 130')를 포함하는 것을 특징으로 하는 평가 및 제어 유닛.
  2. 광대역 람다 프로브(200)의 적어도 하나의 전기 리드(201, 202, 203, 204)를 진단하는 방법으로서, 상기 광대역 람다 프로브(200)의 상기 전기 리드(201, 202, 203, 204)는 특히 제 1 항에 따른 평가 및 제어 유닛(100)의 단자(RE, IPN, APN, MES)에 연결되고, 정확히, 상기 단자(RE, IPN, APN, MES)에 인가된 전위(Up)가 미리 정해진 한계(L1, L2)를 벗어나지 않고 상기 단자(RE, IPN, APN, MES)로 흐르는 전류(Ip)가 설정값(Iq, I'q)과 임계치 이상 차이나지 않는 경우, 상기 전기 리드(201, 202, 203, 204)의 단락 및 분로(300)의 존재가 배제되고,
    및/또는 정확히, 다음 조건
    - 상기 단자(RE, IPN, APN, MES)에 인가된 상기 전위(Up)가 미리 정해진 한계(L1, L2)를 벗어나고;
    - 상기 단자(RE, IPN, APN, MES)로 흐르는 상기 전류(Ip)가 설정값(Iq, I'q)과 임계치 이상 차이나고;
    중 적어도 하나가 충족되는 경우, 상기 전기 리드(201, 202, 203, 204)의 단락 또는 분로(300)가 추정되는, 진단 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단자(RE, IPN, APN, MES)로 흐르는 상기 전류(Ip)가 설정값(Iq, I'q)과 임계치 이상 차이나는 경우,
    - 상기 전류(Ip)가 상기 설정값(Iq, I'q)보다 작으면, 접지로의 단락 또는 분로(300)가 추정되고 및/또는
    - 상기 전류(Ip)가 상기 설정값(Iq, I'q)보다 크면, 공급 전위로의 단락 또는 분로가 추정되는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 단자(RE, IPN, APN, MES)에 인가된 상기 전위(Up)가 미리 정해진 한계(L1, L2)를 벗어나는 경우,
    - 상기 전위(Up)가 상기 미리 정해진 한계(L1, L2) 미만이면, 접지로의 단락 또는 분로(300)가 추정되고, 및/또는
    - 상기 전위(Up)가 상기 미리 정해진 한계(L1, L2)를 초과하면, 공급 전위 또는 배터리 전압으로의 단락 또는 분로(300)가 추정되는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 설정값(Iq, I'q)은 상기 단자(RE, IPN, APN, MES)에 연결된 상기 제어 및 평가 유닛(100)의 정전류 소스(110)에 대해 지정된 전류값(Iq)에 의해 주어지는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계치는 예상된 측정 정확도에 의해 주어지는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광대역 람다 프로브(200)는 다수의 전기 리드(201, 202, 203, 204)를 갖고, 상기 평가 및 제어 유닛(100)은 다수의 단자(RE, IPN, APN, MES)를 가지며, 하나의 리드(201, 202, 203, 204)는 하나의 단자(RE, IPN, APN, MES)에 연결되고, 진단은 모든 리드(201, 202, 203, 204)에 대해 주기적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
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