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Title:
METHOD FOR DIAGNOSING EXHAUST GAS SENSORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/193496
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an evaluation and control unit for operating a wideband lambda sensor (200), which has at least two electrical lines (201, 202, 203, 204). The evaluation and control unit (100) has at least two electrical terminals (RE, IPE, APE, MES) for electrically connecting to the electrical lines (201, 202, 203, 204) of the wideband lambda sensor (200). An electrical switch (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) is associated with each of the electrical terminals (RE, IPE, APE, MES), by means of which electrical switch the terminal (RE, IPE, APE, MES) in question can be individually connected to at least one defined electrical potential (GND, VSET1, VSET2). Each switch (SwtRE, SwtIPE, SwtAPE, SwtMES) is able to withstand the maximum short-circuit voltage (Usc) expected at the terminal (RE, IPE, APE, MES) in question in the event of a fault. The invention further relates to a method for the line-specific short-circuit diagnosis of the wideband lambda sensor (pinpointing).

Inventors:
LEDERMANN BERNHARD (DE)
BEVOT CLAUDIUS (DE)
KREMER STEFAN (DE)
KAYA OEMER (DE)
DITTMER-GOBELJIC DANKA (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/058052
Publication Date:
October 01, 2020
Filing Date:
March 24, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
G01N27/406; G01N27/416; G01N27/417
Domestic Patent References:
WO2015022278A12015-02-19
Foreign References:
DE102010000663A12011-07-07
DE102011077171A12012-11-22
US20130219984A12013-08-29
DE102010000663A12011-07-07
DE102011007068A12012-10-11
EP2277035B12016-11-30
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Claims:
Ansprüche

1. Auswerte- und Steuereinheit, insbesondere als ASIC ausgebildet, zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde (200), die mindestens zwei elektrische Leitungen (201, 202, 203, 204) aufweist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (100) mindestens zwei elektrische Anschlüsse (RE, IRE,ARE, MES) zur elektrischen Verbindung mit den elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitbandlambdasonde (200) aufweist, wobei jedem der elektrischen Anschlüsse (RE, IRE,ARE, MES) jeweils ein elektrischer Schalter (SwtRE, SwtiPE, SwtAPE, SwtMEs) zugeordnet ist, über den der jeweilige Anschluss (RE, IRE,ARE, MES) individuell mit mindestens einem definierten elektrischen Potenzial (GND, VSETI, VSET2) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Schalter (SwtRE, SWLPE, SwtAPE, SwtMEs) spannungsfest gegen die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss (RE, IRE,ARE, MES) maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung (Usc) ist.

2. Auswerte- und Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen dem jeweiligen Schalter (SwtRE, SWLPE, SwtAPE, SwtMEs) und dem definierten elektrischen Potenzial (GND, VSETI, VSET2) ein Spannungsteiler (140) vorgesehen ist, durch den im Fehlerfall eine Teilspannung der maximal zu erwartenden Kurzschluss- Spannung abgreifbar ist, die innerhalb des Messbereichs eines Messsystems, beispielsweise eines ADCs (150), der Auswerte- und Steuereinheit (100) liegt.

3. Auswerte- und Steuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

hinsichtlich der Auswerte- und Steuereinheit insgesamt ein einziger Spannungsteiler (140) zwischen dem definierten elektrischen Potenzial (GND, VSETI, VSET2) und den Schaltern (SwtRE, SWLPE, SwtAPE, SwtMEs) vorgesehen ist.

4. Auswerte- und Steuereinheit nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler (140) aus zwei ohmschen Widerständen (R_Protn, R_Meas) besteht. 5. Auswerte- und Steuereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Schalter (SwtRE, SwtiPE, SwtAPE, SwtMEs) zugewandte ohmsche Widerstand (R_Protn) des Spannungsteilers (140) spannungsfest gegen die im Fehlerfall an den Anschlüssen (RE, IPE, APE, MES) maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung (Usc) ist.

6. Auswerte- und Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (RE, IPE, APE, MES) über die Schalter (SwtRE, SwtiPE, SwtAPE, SwtMEs) miteinander kurzschließbar sind, um die

Breitbandlambdasonde (200) im Fehlerfall zu schützen und dass ferner zwischen den Schaltern (SwtRE, SwtiPE, SwtAPE, SwtMEs) und dem definierten elektrischen Potenzial (GND, VSETI, VSET2) ein weiterer Schalter angeordnet ist, sodass ein Stromfluss durch die Breitbandlambdasonde (200) zu dem definierten elektrischen Potenzial (GND, VSETI, VSET2) im Fehlerfall unterbindbar ist.

7. Auswerte- und Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte elektrische Potenzial (GND, VSETI, VSET2) zwei verschiedene definierte Werte annehmen kann.

8. Verfahren zur Diagnose der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) einer

Breitbandlambdasonde (200), wobei die elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitbandlambdasonde (200) jeweils mit einem Anschluss (RE, IPE, APE, MES) einer Auswerte- und Steuereinheit (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche verbunden sind, wobei nacheinander jeweils genau einer der elektrischen Schalter (SwtRE, SwtiPE, SwtAPE, SwtMEs) geschlossen wird und ein dem jeweiligen elektrischen Anschluss (RE, IPE, APE, MES) zugeordneter Strom (I) oder eine diesen Strom (I) repräsentierende Größe ermittelt wird und anschließend,

- in einem Fall, in dem bereits bekannt ist, dass ein Kurzschluss an einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) besteht, der Kurzschluss der Leitung (201, 202, 203, 204) zugeordnet wird, die mit dem Anschluss (RE, IPE, APE, MES) verbunden ist, an dem der betragsmäßig höchste Strom (I) ermittelt wurde; und/oder

- der Betrag des höchsten Stroms (I) mit einem vorgegebenen oder

temperaturabhängigen Schwellwert verglichen wird, und, falls er diesen übersteigt, geschlossen wird, dass ein Kurzschluss besteht und der Kurzschluss der Leitung (201, 202, 203, 204) zugeordnet wird, die mit dem Anschluss (RE, IRE,ARE, MES) verbunden ist, an dem der betragsmäßig höchste Strom (I) ermittelt wurde.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kurzschluss nur unter der weiteren Bedingung einer Leitung (201, 202, 203, 204) zugeordnet wird, dass sich der betragsmäßig höchste Strom (I) um eine vorgegebene Mindestdifferenz oder um einen vorgegebenen Mindestfaktor von dem betragsmäßig zweithöchsten Strom (I) unterscheidet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass falls bekannt ist, dass ein Kurzschluss an einer der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) besteht oder falls geschlossen wird, dass ein Kurzschluss besteht und ferner die Zuordnung des Kurzschlusses zu einer Leitung (201, 202, 203, 204) nicht möglich ist, weil sich der betragsmäßig höchste Strom (I) nicht um eine vorgegebene Mindestdifferenz oder nicht um einen vorgegebenen Mindestfaktor von dem betragsmäßig zweithöchsten Strom (I) unterscheidet, das Verfahren nach einer Wartezeit, die der Abkühlung der Breitbandlambdasonde dient, wiederholt wird.

11. Verfahren zur Diagnose der elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) einer

Breitbandlambdasonde (200), wobei die elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Breitbandlambdasonde (200) jeweils mit einem Anschluss (RE, IRE,ARE, MES) einer Auswerte- und Steuereinheit (100) nach Anspruch 7 verbunden sind, wobei nacheinander jeweils genau einer der elektrischen Schalter (SwtRE, SwtiPE, SwtAPE, SwtMEs) geschlossen wird, insbesondere Verfahren nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Leitung (201, 202, 203, 204) einer erster Strom (li) gemessen wird, während das definierte Potenzial (GND, VSETI, VSET2) einen ersten Wert hat, und ein zweiter Strom (b) gemessen wird, während das definierte Potenzial (GND, VSETI, VSET2) einen zweiten Wert hat.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Wert des ersten Potenzials und dem Wert des zweiten Potenzials und dem Wert des ersten Stroms und dem Wert des zweiten Stroms, insbesondere basierend auf der Annahme, dass die elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Lambdasonde (200) zueinander hochohmig sind, für jede Leitung (201, 202, 203, 204) ein Kurzschlusswiderstand (Rsc) bestimmt wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Wert des ersten Potenzials und dem Wert des zweiten Potenzials und dem Wert des ersten Stroms und dem Wert des zweiten Stroms, insbesondere basierend auf der Annahme, dass die elektrischen Leitungen (201, 202, 203, 204) der Lambdasonde zueinander hochohmig sind, für jede Leitung (201, 202, 203, 204) ein Kurzschlusspotenzial (Usc) bestimmt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Kurzschluss geschlossen wird, wenn zumindest ein ermittelter

Kurzschlusswiderstand (Rsc) einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet und der Kurzschluss der Leitung (201, 202, 203, 204) zugeordnet wird, die mit dem Anschluss (RE, IRE,ARE, MES) verbunden ist, an dem der kleinste Kurzschlusswiderstand aufgetreten ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die

Information über das Vorliegen eines Kurzschlusses; insbesondere über die Tatsache eines Kurzschlusses an sich, über die Leitung (201, 202, 203, 204) an der der Kurzschluss festgestellt wurde, über das Kurzschlusspotenzial (Usc) und/oder über den Kurzschlusswiderstand (Rsc); in einem nichtflüchtigen Datenspeicher abgelegt werden, beispielsweise durch einen Eintrag in einem Fehlerspeicher der Auswerte- und Steuereinheit (100) und/oder in einem Fehlerspeicher eines mit der Auswerte- und Steuereinheit (100) verbundenen Steuergeräts.

Description:
Beschreibung

Titel

Verfahren zur Diagnose von Abgassensoren

Stand der Technik

Aus der DE 10 2010 000 663 Al ist bereits eine Auswerte- und Steuereinheit bekannt, die als ASIC ausgebildet ist. Sie dient dem Betrieb einer Breitband-Lambdasonde, die elektrische Leitungen aufweist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit elektrische Anschlüsse zur elektrischen Verbindung mit den elektrischen Leitungen der

Breitbandlambdasonde aufweist und den elektrischen Anschlüssen jeweils ein

elektrischer Schalter zugeordnet ist, über den der jeweilige Anschluss mit Masse verbindbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Überlegung der Erfinder, dass die aus dem genannten Stand der Technik grundsätzlich bereits bekannten Schalter im Fehlerfall hohen elektrischen Belastungen ausgesetzt sein können. Beispielsweise können die Schalter im Fall eines Kurzschlusses einer Leitung der Lambdasonde mit einer

Versorgungsspannung der vollen Versorgungsspannung und den daraus resultierenden Strömen ausgesetzt sein. Die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung kann in diesem Fall durch die Versorgungsspannung gegeben sein.

Die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss maximal zu erwartende Kurzschluss- Spannung kann beispielsweise 16V, 36V oder sogar 48V oder mehr betragen.

Um ohne weitere hardware- oder softwareseitigen Schutzmechanismen sicherzustellen, dass in derartigen Fehlerfällen an den Leitungen der Breitbandlambda-Sonde keine Schäden der Auswerte- und Steuereinheit resultieren, und um überdies auch im Fehlerfall ein Verfahren zur Diagnose der elektrischen Leitungen einer Breitbandlambdasonde zu ermöglichen, ist insbesondere vorgesehen, dass der jeweilige Schalter spannungsfest gegen die im Fehlerfall an dem jeweiligen Anschluss maximal zu erwartende Kurzschluss- Spannung ist.

Unter der Spannungsfestigkeit eines Bauteils gegen eine Spannung wird die Eigenschaft des Bauteils verstanden, dieser Spannung über längere Zeiten, beispielsweise mehrere Sekunden, ohne Schädigung aussetzbar zu sein. Insbesondere bei hoher

Miniaturisierung, beispielsweise bei Ausführung des Bauteils als Teil einer als ASIC ausgeführten Auswerte- und Steuereinheit, setzt dies entsprechende konstruktive

Maßnahmen voraus, beispielsweise ausreichende Isolierungen und/oder Abschirmungen.

Um im Fehlerfall die gewünschten Diagnosen durchführen zu können, ist es bevorzugt, dass der jeweilige Schalter als niederohmiger Schalter ausgeführt ist, also im

geschlossenen Zustand insbesondere einen Durchgangswiderstand hat, der nicht größer ist als der Innenwiderstand der elektrochemischen Zellen der Breitband-Lambdasonde bei Betriebstemperatur und/oder insbesondere einen Durchgangswiderstand hat, der nicht größer ist als 100 Ohm.

Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen mindestens einen definierten elektrischen Potenzial kann es sich um ein Massepotenzial handeln, beispielsweise 0V; oder um eine virtuelle Masse, die auf einem anderen Potenzial liegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass durch entsprechende Spannungsquellen und/oder entsprechende Spannungsteiler verschiedene Potenziale zu Verfügung gestellt werden, sodass das definierte elektrische Potenzial zwei oder mehr verschiedene definierte Werte annehmen kann.

Insbesondere ist vorgesehen, dass zwischen dem jeweiligen Schalter und dem definierten elektrischen Potenzial ein Spannungsteiler vorgesehen ist, durch den im Fehlerfall eine Teilspannung der maximal zu erwartenden Kurzschluss-Spannung abgreifbar ist, die innerhalb des Messbereichs eines Messsystems, beispielsweise eines ADCs, der Auswerte- und Steuereinheit liegt. Auf diese Weise kann eine gezielte Diagnose der Breitband-Lambdasonde im Fehlerfall vorgenommen werden.

Der Messbereich des Messsystems, beispielsweise des ADCs, der Auswerte- und Steuereinheit kann beispielsweise 0V - 3,6V oder beispielsweise -5V - +5 V betragen.

Der Spannungsteiler kann also beispielsweise die maximal zu erwartende Kurzschluss- Spannung auf die obere Grenze des Messbereichs des Messsystems herunterteilen. Bei einer maximal zu erwartenden Kurzschluss-Spannung von 36V und einer oberen Grenze des Messbereichs des Messsystems von 3,6V kann also beispielsweise ein

Spannungsteiler vorgesehen werden, der die anliegende Spannung im Verhältnis 9 zu 1 teilt.

Vorteilhafterweise kann ein einziger Spannungsteiler vorgesehen sein, der mit sämtlichen Schaltern verbunden ist. Alternativ kann jedem Schalter ein individueller Spannungsteiler zugeordnet sein.

Es ist vorteilhaft, wenn die Anschlüsse über die Schalter miteinander verbindbar, insbesondere kurzschließbar sind. Die Leitungen der Breitband-Lambdasonde können dann auf ein gemeinsames elektrisches Potenzial gelegt werden, wodurch die

Breitbandlambdasonde geschützt wird, insbesondere wenn die Schalter nur noch zum Zwecke der Diagnose geöffnet werden und ansonsten geschlossen bleiben.

Ist ferner zwischen den Schaltern und dem definierten elektrischen Potenzial ein weiterer Schalter angeordnet, kann dieser im Fehlerfall geöffnet werden, sodass ein Stromfluss durch die Breitbandlambdasonde zu dem definierten elektrischen Potenzial dann unterbleibt.

Es kann Vorgehen sein, dass zur Realisierung des Spannungsteilers zwei ohmsche Widerstände zwischen dem jeweiligen Schalter und dem definierten elektrischen

Potenzial in Reihe geschaltet sind. Das Verhältnis der Widerstandswerte der ohmschen Widerstände bestimmt dann das Verhältnis, in dem die am Spannungsteiler anliegende Spannung geteilt wird. Bei einer maximal zu erwartenden Kurzschluss-Spannung von 36V gegen das definierte elektrische Potenzial und einer oberen Grenze des Messbereichs des Messsystems von 3,6V gegen das definierte Potenzial können also beispielsweise ohmsche Widerstände von 3,24 kOhm und 360 Ohm gewählt werden, wenn maximal 10mA fließen sollen.

In einer sehr bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auch der dem Schalter zugewandte ohmsche Widerstand des Spannungsteilers spannungsfest gegen die im Fehlerfall an den Anschlüssen maximal zu erwartende Kurzschluss-Spannung ist.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Spannungsfestigkeit des von dem Schalter abgewandten ohmschen Widerstands des Spannungsteilers nicht über die Spannungsfestigkeit des Messsystems hinausgeht.

Gegenstand der Erfindung sind auch Verfahren zur Diagnose der elektrischen Leitungen einer Breitbandlambdasonde, durch die im Falle des Vorliegens eines Kurzschlusses an einer der elektrischen Leitungen der Breitband-Lambdasonde eindeutig festgestellt werden kann, an welcher der Leitungen der Kurzschluss erfolgt (Pin-Pointing). In diesen Verfahren wird insbesondere eine Auswerte- und Steuereinheit wie oben beschrieben verwendet und es ist vorgesehen, dass nacheinander jeweils genau einer der elektrischen Schalter geschlossen wird und ein dem jeweiligen elektrischen Anschluss zugeordneter Strom oder eine diesen Strom repräsentierende Größe ermittelt wird.

Dabei kann in einer ersten Alternative das Vorliegen eines Kurzschlusses von dem erfindungsgemäßen Verfahren als bereits bekannt vorausgesetzt werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn vorab festgestellt wurde, dass einer, mehrere oder alle Anschlüsse der Auswerte- und Steuereinheit auf Potenzialen außerhalb des erwarteten Arbeitsbereichs liegen. In diesem Falle ist vorgesehen, dass der Kurzschluss der Leitung zugeordnet wird, die mit dem Anschluss verbunden ist, an dem der betragsmäßig höchste Strom ermittelt wurde.

In einer zweiten Alternative wird erst durch das Verfahren selbst festgestellt, dass ein Kurzschluss vorliegt. Neben der oben beschriebenen Möglichkeit kann dies dadurch erfolgen, dass verifiziert wird, dass der Betrag des höchsten Stroms größer oder gleich ist einem fest vorgegebenen Schwellwert oder einem Schwellwert, der in Abhängigkeit von einer Temperatur der Breitband-Lambdasonde bestimmt wird. Dann wird der Kurzschluss der Leitung zugeordnet, die mit dem Anschluss verbunden ist, an dem der betragsmäßig höchste Strom ermittelt wurde.

Um die Eindeutigkeit des Verfahrens sicherzustellen, kann vorgesehen sein, dass ein Kurzschluss nur unter der weiteren Bedingung einer Leitung zugeordnet wird, dass sich der betragsmäßig höchste Strom um ein vorgegebenes Mindestmaß von dem

betragsmäßig zweithöchsten Strom unterscheidet. Das Mindestmaß kann eine

Mindestdifferenz oder ein Mindestfaktor sein. Die Mindestdifferenz kann beispielsweise durch die Messgenauigkeit des Messsystems zuzüglich aller weiteren auftretenden Toleranzen gegeben sein, beispielsweise IOOmA betragen. In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass falls bekannt ist, dass ein Kurzschluss an einer der elektrischen Leitungen besteht, oder falls geschlossen wird, dass ein

Kurzschluss besteht, und ferner die Zuordnung des Kurzschlusses zu einer Leitung nicht möglich ist, weil sich der betragsmäßig höchste Strom nicht um ein vorgegebenes

Mindestmaß von dem betragsmäßig zweithöchsten Strom unterscheidet, das Verfahren nach einer Wartezeit, die der Abkühlung der Breitbandlambdasonde dient, wiederholt wird. Kühlt die Breitband-Lambdasonde ab, so steigt ihr Innenwiderstand und es kann erwartet werden, dass der Strom durch die Leitungen, an denen kein Kurzschluss vorliegt, abnimmt. Dann kann eindeutig bestimmt werden, an welcher Leitung der Kurzschluss vorliegt.

Eine Weiterbildung des Verfahrens erfolgt vorzugweise mit einer Auswerte- und

Steuereinheit, bei der das definierte elektrische Potenzial zwei verschiedene definierte Werte annehmen kann. Es ist dabei vorgesehen, dass für jede Anschlussleitung ein erster Strom gemessen wird, während das definierte Potenzial einen ersten Wert hat, und ein zweiter Strom gemessen wird, während das definierte Potenzial einen zweiten Wert hat.

Die verschiedenen definierten Werte des definierten elektrischen Potenzials können beispielsweise über einstellbare Spannungsteiler generiert werden.

Gemäß der Annahme, dass die elektrischen Verbindungen der Lambdasonde zueinander hochohmig sind, erfolgt die Rechnung gemäß der Formel:

RsC-[Rref*(ll l2-lo,l + lo,2) + VsET,l VsET,2]/(l2 ll-|o,2 + lo,l).

Dabei ist:

Rsc: der Kurzschlusswiderstand,

R ref : der Gesamtwiderstand zwischen definiertem Potenzial und dem Schalter, li, I 2 : der dem Anschluss zugeordnete Strom bei Anliegen des ersten bzw.

zweiten Potenzials bei geschlossenem Schalter,

I 01 , I 02 : der dem Anschluss zugeordnete Strom bei Anliegen des ersten bzw.

zweiten Potenzials bei offenem Schalter,

VSETI, VSET2: das erste bzw. zweite Potenzial.

Unter der Annahme, dass die elektrischen Leitungen der Lambdasonde zueinander hochohmig sind, erfolgt die Rechnung gemäß der Formel: VSC-l/2*[RsC*(ll+ l2 + lo,l + lo,2) + Rref*(ll + l2) + VsET,l+VsET,2].

Dabei ist:

Vsc: die Kurzschlussspannung.

Es kann grundsätzlich für jede Anschlussleitung ein Kurzschlusswiderstand und eine Kurzschlussspannung durch Rechnung bestimmt werden. Sind die elektrischen Leitungen der Lambdasonde zueinander nicht hochohmig aber sind die Innenwiderstände der Lambdasonde dennoch bekannt oder werden bestimmte Werte angenommen, erfolgt die Berechnung der Kurzschlusswiderstände und die Berechnung der

Kurzschlussspannungen durch Lösen der sich ergebenden linearen Gleichungssysteme.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass auf einen Kurzschluss geschlossen wird, wenn zumindest ein ermittelter Kurzschlusswiderstand einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet und der Kurzschluss der Leitung zugeordnet wird, die mit dem Anschluss verbunden ist, an dem der kleinste Kurzschlusswiderstand aufgetreten ist.

Es kann vorgesehen sein, dass in dem Fall, in dem der kleinste Kurzschlusswiderstand nicht mehr als ein additiver oder multiplikativer Schwellwert von dem zweitkleinsten Kurzschlusswiderstand verschieden ist, die Messungen nach einer Wartezeit, in der die Breitband-Lambdasonde sich abkühlt, wiederholt wird. Durch die Abkühlung kann erwartet werden, dass der Kurzschlusswiderstand an den Leitungen, an denen kein Kurzschluss vorliegt, zunimmt. Dann kann eindeutig bestimmt werden, an welcher Leitung der

Kurzschluss tatsächlich vorliegt.

Aus der Kenntnis des Diagnoseergebnisses können geeignete technische Maßnahmen abgeleitet werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Information über das Vorliegen eines Kurzschlusses; insbesondere die Tatsache eines Kurzschlusses an sich, die Leitung an der der Kurzschluss festgestellt wurde, das Kurzschlusspotenzial und/oder der Kurzschlusswiderstand; in einem nichtflüchtigen Datenspeicher abgelegt werden, beispielsweise durch einen Eintrag in einem Fehlerspeicher der Auswerte- und

Steuereinheit und/oder in einem Fehlerspeicher eines mit der Auswerte- und

Steuereinheit verbundenen Steuergeräts. Zeichnung Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Auswerte- und

Steuereinheit zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde.

Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Diagnoseverfahrens mit der

Auswerte- und Steuereinheit gemäß Figur 1.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Auswerte- und

Steuereinheit zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde.

Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Diagnoseverfahrens mit

der Auswerte- und Steuereinheit gemäß Figur 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Auswerte- und Steuereinheit 100 zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde 200. Die Auswerte- und Steuereinheit 100 ist über vier Anschlüsse RE, IPE, APE, MES mit elektrischen Leitungen 201, 202, 203, 204 einer Breitband-Lambdasonde 200 verbunden. Diese Leitungen führen zu elektrochemischen Zellen 210, 211 der Breitband-Lambdasonde 200. Mögliche Details der Breitband-Lambdasonde 200 sind beispielsweise in der DE 10 2011 007 068 Al dargestellt.

Die Auswerte- und Steuereinheit 100 ist nur insofern gezeigt, wie es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Mögliche Details der Auswerte- und

Steuereinheit 100 sind beispielsweise in der Patentschrift EP 2 277 035 Bl dargestellt.

Die Auswerte- und Steuereinheit 100 verfügt im Beispiel über einen Anschluss an Masse GND, mit dem jeder der Anschlüsse RE, IPE, APE, MES individuell über jeweils einen spannungsfesten Schalter Swt RE , Swti PE , Swt APE , Swt ME s und über einen gemeinsamen Spannungsteiler 140 verbunden ist.

Der gemeinsame Spannungsteiler 140 besteht im Beispiel aus zwei in Reihe geschalteten ohmschen Widerständen R_Protn und R_Meas. Ihre Widerstandswerte betragen in diesem Beispiel R_Protn = 3,24 kOhm und R_Meas = 360 Ohm.

Die über dem Widerstand R_Meas abfallende Spannung U ist durch einen ADC 150 der Auswerte- und Steuereinheit 100 messbar. Durch Division mit R_Meas ergibt sich der durch den Spannungsteiler 140 fließende Strom I.

Beispielsweise zwischen dem Widerstand R_Meas und GND kann ein weiterer Schalter vorgesehen sein (in der Figur la nicht gezeichnet). Wird er im Fehlerfall geöffnet, bewirkt dies, dass ein Stromfluss durch die Breitbandlambdasonde 200 nach GND unterbleibt.

In der Figur lb ist der Fehlerfall eines niederohmigen Kurzschlusses der Leitung 201 an eine Versorgungsspannung von 36 V gezeigt, indem über die Leitung 201 der Breitband- Lambdasonde 200 an dem Anschluss RE der Auswerte- und Steuereinheit 100 die Kurzschlussspannung U_SC = 36V über den Kurzschlusswiderstand R_SC = 0 Ohm dargestellt ist.

In der Figur lc wurde der dem Anschluss RE zugeordnete niederohmige Schalter Swt RE (Innenwiderstand Rs wtRE = 100 Ohm) geschlossen, sodass ein Strom I von 9,7 mA von der Leitung 201 über den Anschluss RE und den Spannungsteiler 140 zur Masse GND fließt. Am Messwiderstand R_Meas fällt folglich eine Spannung von 3,502 V ab, die durch den ADC 150 digitalisiert wird.

In der Figur ld wurde der dem Anschluss RE zugeordnete niederohmige Schalter Swt RE geöffnet und stattdessen der dem Anschluss IPE zugeordnete niederohmige Schalter SWLPE (Innenwiderstand Rs wtiPE = 100 Ohm) geschlossen. Da der Innenwiderstand der Breitband-Lambdasonde zwischen den Leitungen 201 und 202 im heißen Zustand Ri = 300 Ohm beträgt, fließt nun ein Strom I über den Spannungsteiler 140 zur Masse GND, der 9 mA beträgt. Entsprechend fällt am Messwiderstand R_Meas eine Spannung von 3,240 V ab, die durch den ADC 150 digitalisiert wird.

Ähnliche Ströme und Spannungen ergeben sich, wenn anstelle des Schalters SWLPE der Schalter Swt APE geschlossen wird oder wenn der Schalter Swt ME s geschlossen wird.

Für den Anschluss RE wurde eindeutig der höchste Strom I ermittelt. Da vorab bekannt war, dass an diesem Anschluss mit 36V ein unzulässig hohes Potenzial anliegt, also bekannt war, dass ein Kurzschluss grundsätzlich vorliegt, wird darauf geschlossen, dass der Kurzschluss an der mit dem Anschluss RE verbundenen Leitung 201 der Breitband- Lambdasonde 200 vorliegt.

Das beispielhafte Verfahren gemäß der mit Bezug auf die Figur 1 geschilderten

Vorrichtung ist in der Figur 2 als Flussdiagramm dargestellt:

- Verfahrensschritt Sl: Schließen des Schalters Swt RE

- Verfahrensschritt S2: Messen des Stroms IRE der nachfolgend durch den

Spannungsteiler 140 an Masse GND fließt

- Verfahrensschritt S3: Öffnen des Schalters Swt RE und Schließen des Schalters SWL PE

- Verfahrensschritt S4: Messen des Stroms I IPE der nachfolgend durch den

Spannungsteiler 140 an Masse GND fließt

- Verfahrensschritt S5: Feststellen welcher der Ströme IRE, IIPE größer ist

- Verfahrensschritt S6: Zuordnen des Kurzschlusses zu der Leitung 201, die mit dem Anschluss RE verbunden ist, durch den der größere Strom floss.

- Verfahrensschritt S7: Ablegen der gewonnenen Information, dass an der Leitung 201 ein Kurzschluss vorliegt, in einem Fehlerspeicher eines mit der Auswerte- und Steuereinheit 100 verbundenen Steuergeräts.

Die Figur 3a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Auswerte- und Steuereinheit 100 zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde 200. Die Auswerte- und Steuereinheit 100 ist über vier Anschlüsse RE, IPE, APE, MES mit elektrischen Leitungen 201, 202, 203, 204 einer Breitband-Lambdasonde 200 verbunden, die so kalt ist, dass zwischen je zwei der Leitungen 201, 202, 203, 204 ein sehr hoher Innenwiderstand R, besteht,

beispielsweise 1 MOhm. Diese Leitungen führen zu elektrochemischen Zellen 210, 211 der Breitband-Lambdasonde 200. Mögliche Details der Breitband-Lambdasonde 200 sind beispielsweise in der DE 10 2011 007 068 Al dargestellt.

Die Auswerte- und Steuereinheit 100 ist nur insofern gezeigt, wie es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Mögliche Details der Auswerte- und

Steuereinheit 100 sind beispielsweise in der Patentschrift EP 2 277 035 Bl dargestellt.

Die Auswerte- und Steuereinheit 100 verfügt im Beispiel über einen Anschluss an ein definiertes Potenzial, das die Werte VSETI = 2V und VSET2 = 10V annehmen kann. Mit diesem definierten Potenzial ist jeder der Anschlüsse RE, IPE, APE, MES individuell über jeweils einen spannungsfesten Schalter Swt RE , SWLPE, Swt APE , Swt ME s, und über einen gemeinsamen Referenzwiderstand R Ref = 100 Ohm verbindbar. Ferner kann auf der den Anschlüssen RE, IPE, APE, M ES abgewandten Seite der Schalter Swt RE , Swti PE , Swt APE , Swt ME s eine Stromquelle SR zugeschaltet werden. Im Beispiel ist sie allerdings durch einen geöffneten Schalter abgetrennt.

In der Figur 3b ist der Fehlerfall eines niederohmigen Kurzschlusses der Leitung 201 an eine Versorgungsspannung gezeigt, indem über die Leitung 201 der Breitband- Lambdasonde 200 an dem Anschluss RE der Auswerte- und Steuereinheit 100 die Kurzschlussspannung Usc über den Kurzschlusswiderstand Rsc dargestellt ist.

Bei dem definierten Potenzial VSETI = 2V wird vor dem Schließen des Schalters SwtRE ein Strom lo.i durch R Ref V on 0mA festgestellt und nach Schließen des Schalters Swt RE ein Strom li durch R Ref V on 100mA festgestellt.

Bei dem definierten Potenzial VSET2 = 10V wird vor dem Schließen des Schalters SwtRE ein Strom Io, 2 durch R Ref V on 0mA festgestellt und nach Schließen des Schalters Swt RE ein Strom I2 durch R Ref V on 20 mA festgestellt.

Durch Anwendung der Formeln

RsC = [Rref*(ll- l2-lo,l+ lo,2) + VsET,l-VsET,2]/(l2- ll-lo,2 + lo,l),

VSC = l/2*[RsC*(ll + l2 + lo,l + lo,2) + Rref*(ll + l2) + VsET,l+VsET,2],

erhält man: Rsc = 0 Ohm, Vsc = 12 V.

In der Figur 3c wurde der dem Anschluss RE zugeordnete niederohmige Schalter SwtR RE geöffnet und stattdessen der dem Anschluss IPE zugeordnete niederohmige Schalter SWLPE geschlossen. Unabhängig davon, ob der Schalter SWLPE geöffnet oder geschlossen ist und unabhängig vom Wert des definierten Potenzials VSETI, VSET2, fließt durch den Widerstand R Ref ein Strom vom 0mA.

Durch Anwenden der oben genannten Formeln erhält man die Information, dass mit Hinblick auf die Leitung 202 ein„Kurzschlusswiderstand“ Rsc sehr klein ist.

Insgesamt kann geschlossen werden, dass in diesem Beispiel ein sehr niederohmiger Kurzschluss der Leitung 201 gegen eine Kurzschlussspannung von 12V vorliegt.

Das beispielhafte Verfahren gemäß der mit Bezug auf die Figur 3 geschilderten Vorrichtung ist in der Figur 4 als Flussdiagramm dargestellt:

Bei VSETI:

- Verfahrensschritt S10: Öffnen der Schalter Swt RE , Swti PE , Swt APE , Swt ME s

- Verfahrensschritt Sil: Messen des Stroms loi der durch den Referenzwiderstand R Ref an das definierte Potenzial fließt

- Verfahrensschritt S12: Schließen des Schalters Swt RE

- Verfahrensschritt S14: Messen des Stroms li der durch den Referenzwiderstand R Ref an das definierte Potenzial fließt

Bei VSET 2:

- Verfahrensschritt S10‘: Öffnen der Schalter Swt RE , Swti PE , Swt APE , Swt ME s

- Verfahrensschritt S11‘: Messen des Stroms loi der durch den Referenzwiderstand R Ref an das definierte Potenzial fließt

- Verfahrensschritt S12‘: Schließen des Schalters Swt RE

- Verfahrensschritt S14‘: Messen des Stroms li der durch den Referenzwiderstand R Ref an das definierte Potenzial fließt

- Verfahrensschritt 15: Berechnen des Kurzschlusswiderstandes Rsc und der

Kurzschlussspannung Usc für die an dem Anschluss RE Leitung der Breitband- Lambdasonde.

Wiederholen der Schritte S10 bis S14 und S10‘ bis S14 und S15 für die anderen

Anschlüsse IPN, APN und MES. (Verfahrensschritt SIOIPN bis S14 IPN und SIO'IPN bis S14‘IPN und bis S14 APN und SIO'APN bis S14'APN und S15 APN; SIOMES bis S14 MES und S10‘MES bis S14‘MES und S15 MES).

- Verfahrensschritt S16: Zuordnen des Kurzschlusses zu der Leitung 201, die mit dem Anschluss RE verbunden ist, für den der kleinste Kurzschlusswiderstand RSC bestimmt wurde.

- Verfahrensschritt S17: Ablegen der gewonnenen Information, dass an der Leitung 201 ein Kurzschluss vorliegt in einem Fehlerspeicher eines mit der Auswerte- und

Steuereinheit 100 verbundenen Steuergeräts.