对传感器布置结构在不稳定故障方面的故障分析的制作方法

对传感器布置结构在不稳定故障方面的故障分析
1.本发明涉及一种用于对传感器布置结构在不稳定故障方面进行故障分析的方法，其中，所述传感器布置结构根据测量参量输出模拟的传感器信号。此外，本发明涉及一种用于对传感器布置结构在不稳定故障方面进行故障分析的诊断装置。
2.模拟传感器布置结构的故障或模拟传感器布置结构的连接线路的故障影响那些继续使用模拟的传感器输出信号的功能和装置的精确性和可靠性。例如在使用不同的模拟传感器、如压力传感器、温度传感器、加速度传感器等的汽车应用的背景下是这种情况。压力和温度传感器可以例如用于发动机控制。尤其地，发动机控制设备可以根据测量的压力或温度值来控制发动机扭矩。在这个特别的示例中，模拟传感器的错误的输出信号对机动车的性能、废气排放或可靠性有直接影响。在其它应用中也存在类似情况。
3.然而，在此不只稳定的故障是重要的、即例如永久短路或永久接触断开，而且不稳定故障(或者说不稳定的故障)也是重要的，在不稳定故障的情况下，有故障的状态、即例如短路或接触断开间歇性地出现。在此与之相关地可以称为间歇性的故障、周期性的接触解除、周期性间歇性的短路或周期性间歇性的接触断开或者俗称接触不良。这种不稳定故障也可能例如在汽车背景下对性能、燃料消耗或废气组成产生影响。因此原则上希望能够可靠地识别模拟传感器中的不稳定故障。
4.视不稳定故障的严重程度或危急程度或相关性(或者说重要性)而定，不同的措施或结果可能是有用或可取的。
5.在文献wo 2020/058001 a1中描述了一种用于诊断λ传感器的方法和装置。将诊断用的直流电压或诊断用的交流电压输入λ传感器，该诊断用的直流电压或诊断用的交流电压通过λ传感器的nernst单元下降。视在输入电压的相应连接端上检测到直流电压还是交流电压而定，并且必要时根据检测到的电压的幅度可以区分nernst单元的短路和线路断裂。
6.然而，该方法专门针对λ传感器的诊断而设计并且不能转用于任意的模拟传感器。此外，输入诊断电压并且分析相应的响应的诊断原理不适合于不稳定故障。
7.在此背景下，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于对模拟传感器布置结构进行故障分析的改进设计，通过该改进设计能够考虑检测到的不稳定故障的严重程度。
8.该技术问题通过独立权利要求的相应的技术方案解决。有利的扩展设计和优选实施方式是从属权利要求的技术方案。
9.所述改进设计基于如下构思，即，在预设的时间间隔内确定模拟的传感器信号的信号边沿的累积高度并且根据此产生故障报告。
10.根据所述改进设计提供一种用于对传感器布置结构在不稳定故障方面进行故障分析的方法。在此，所述传感器布置结构根据测量参量输出模拟的传感器信号。在预设的时间间隔内通过诊断装置识别多个故障事件，其中，所述传感器信号针对每个故障事件具有第一边沿和接着第一边沿的第二边沿。通过诊断装置根据第一边沿的累积高度和/或第二边沿的累积高度产生诊断信号。通过诊断装置将所述诊断信号与第一阈值进行比较并且通过诊断装置根据比较的结果产生故障报告。
11.在此和以下，根据测量参量的值输出模拟的传感器信号的传感器或传感器布置结构被称为模拟传感器或模拟传感器布置结构，其中，该传感器信号的幅度或绝对值随测量参量的值连续地或者基本上连续地改变。传感器布置结构可以包含模拟传感器并且必要时包含模数转换器。所述模数转换器可以将模拟的传感器信号转换成数字化的传感器信号。但根据所述改进设计尤其如所描述的那样使用模拟的、非数字化的传感器信号。
12.例如，除了传感器之外，传感器布置结构也可以具有滤波器单元或者其它的部件。传感器信号可以对应于传感器的直接输出信号，或者可以对应于传感器的经预处理的、例如经过滤的输出信号。
13.不稳定故障在此和以下可以理解为这样的故障，该故障不是连续或永久地存在和/或该故障尤其对传感器信号的影响不能被连续或永久地测量或者该故障尤其对传感器信号的影响是随时间可变的。不稳定故障尤其也可以被视为和称为间歇性故障。
14.传感器信号尤其对应于能够在测量连接端处测量的电流或电压，诊断装置直接或间接地与该测量连接端相连。测量连接端在此与传感器的信号连接端直接或间接地相连、例如有线相连。传感器信号的绝对值或幅度在此与物理测量参量的值相对应。在此视传感器的设计形式而定，该物理测量参量可以是不同的测量参量，如压力、温度、加速度等。在各种不同的实施方式中，在传感器输出端与测量连接端之间还可以布置有另外的电子部件、例如信号过滤器或类似部件。在这种情况下，传感器信号例如与传感器的经过滤的输出信号相对应。
15.当传感器输出端与测量连接端之间的连接有故障、例如中断或短路时，在测量连接端处测得的信号不一定与存在于传感器输出端上的信号相对应。在测量连接端处测得的信号也可以被视为视在传感器信号，但在此和以下还是被称为传感器信号，因为诊断装置无法将该信号本身与实际的传感器信号区分开。
16.诊断装置例如可以包含尤其用于机动车的电子控制设备、微控制器或者其它计算单元或处理器单元和/或其它模拟电路和/或数字电路。
17.如果所述传感器布置结构设计或规定用于机动车，则该机动车可以例如具有电子控制设备，该电子控制设备接收到用于执行一个或多个车辆功能、例如进行发动机控制的传感器信号。诊断装置可以是该电子控制设备的一部分，或者可以相对于该电子控制设备单独设计。
18.在此和以下，边沿可以尤其理解为模拟信号、尤其模拟的传感器信号的信号边沿。在信号的幅度或信号幅度的数值在预定义的时间段内改变了预定义的最小值或更多、尤其以单调上升或单调下降的方式改变时，可以尤其称为模拟信号中的边沿。在此，预定义的时间段或最小值或者它们相互的比例要根据具体的应用情况并且尤其要根据传感器的设计方案和传感器信号的值范围来确定。
19.边沿的高度可以对应于幅度或幅度的数值在预定义的时间段内的变化。例如，如果考虑传感器信号的梯度信号、即对应于或近似对应于传感器信号的时间导数的与时间相关的信号，则边沿的高度可以尤其通过对梯度信号在预定义的时间段上进行积分来确定。梯度信号可以例如通过微分器、尤其模拟的微分器电路、通过数字评估电路或者其它计算单元来确定。
20.累积高度可以例如理解为，其对应于多个故障事件的所有第一边沿的所确定的高
度之和或者对应于这些故障事件的第二边沿的所有高度之和。累积高度也可以对应于多个故障事件的所有第一和第二边沿的所有高度的总和，但在这种情况下，应当总是针对这些高度使用正值或者总是针对这些高度使用负值。
21.累积高度同样可以例如通过例如对梯度信号在相应的多个时间段上进行求和或积分来确定。
22.传感器信号具有第一和第二边沿可以被视为故障事件存在的必要但不充分的标准。尤其地，除了相应边沿的单纯存在之外，其它的条件也可能是必要的，以便能够将传感器信号的区段识别为故障事件。这些其它的条件可能涉及边沿的各自的高度、传感器信号的绝对值和/或边沿的斜度等。
23.对于某些模拟传感器，传感器信号可以例如在0至几伏特、例如至5v或10v的范围内取值。对于这样的传感器，当传感器信号的数值在几十毫秒或几百毫秒内发生几伏特的变化时，可以例如称为边沿。该数字示例只用于解释边沿的概念而绝不应当限制性地理解。
24.第二边沿接着第一边沿可以尤其理解为，在第一边沿和第二边沿之间不存在传感器信号的另外的边沿。但这不一定意味着第二边沿紧接着第一边沿。而是，传感器信号的幅度或绝对值可以在第一和第二边沿之间或多或少地是恒定的或者在不满足上述对于边沿的条件的情况下改变。
25.因此，通过所述改进设计使用累积高度作为在预设的时间间隔内的多个故障事件的严重程度的量度。由此考虑了如下情况，即，单是在预设的时间间隔内识别出的故障事件的单纯数量还不足以说明不稳定故障是否以显著或者相关的方式对使用传感器信号的后续功能有影响。然而，累积高度和需要根据应用情况和传感器设计方案定义的第一阈值允许确切且个别地确定在预设的时间间隔内哪个故障特征应当被视为相关的。这尤其也能够实现在不调整诊断装置结构的情况下并且在不调整方法原理的情况下针对各种不同类型的传感器或者使用领域执行故障分析。如果不稳定故障例如对机动车的与安全相关的功能、例如发动机控制是危急的，则与例如在纯舒适功能、例如车辆内部空间的温度调节的情况下相比，必要时可以在更低的累积高度的情况下输出故障报告。由此明显提高故障分析的灵活性。
26.所述多个故障事件的严重程度不必单由累积高度给出。而是，在不同的实施方式中，诊断装置可以考虑传感器信号的信号走向的和/或传感器信号的另外的特性。为此，诊断信号可以例如根据累积高度和所述另外的特性产生。备选地，根据所述另外的特性也可以产生另外的诊断信号。以上和以下关于诊断信号的阐述可以类似地转用于所述另外的诊断信号。
27.例如，传感器信号的值范围可能例如由于传感器的具体设计方案受限制。如果传感器信号达到相应的上限或下限，则相应边沿的高度同样受此限制。但对于这样的事件，故障的严重程度可以取决于传感器信号在上限或下限处停留多久。因此在不同的实施方式中，所述诊断信号或另外的诊断信号可以根据传感器信号在上限和/或下限处的累积停留时长产生。为此可以对传感器信号本身在相应的多个时间段上进行合计或积分。
28.备选地，只要传感器信号停留在上限或下限处，就可以如此修改梯度信号，使得该梯度信号呈现预定义的、非零的值，即尤其将梯度信号设定为该值。在这样的实施方式中，传感器信号在上限或下限处的停留被有效地看作传感器信号的继续上升，即相应边沿的高
度被人为地增大。
29.通过考虑传感器信号在上限和下限处的停留时长，更确切地估计故障的严重程度，从而提高所述方法的可靠性。
30.除了产生和必要时输出故障报告之外，通过诊断装置或者通过其它电子控制设备或者其它另外的计算单元也可以根据诊断信号与第一阈值的比较的结果启动进一步的措施、例如降低风险的措施。例如，在产生所述故障报告时，可以调整或限制机动车的运行参数或功能参数。该措施也可以基于所述故障报告启动。备选地或附加地可以向机动车的驾驶员或用户输出故障信息，例如以声音、视觉和/或触觉的形式输出。备选地或附加地，诊断装置也可以根据故障报告在故障存储器中存储条目。
31.按照根据所述改进设计的方法的至少一种实施方式，通过诊断装置根据诊断信号与第一阈值的比较结果改变计数器值。通过诊断装置将改变的计数器值与第二阈值进行比较，并且通过诊断装置根据改变的计数器值与第二阈值的比较结果产生所述故障报告。
32.尤其地，根据累积高度与第一阈值的比较结果增加计数器值、尤其以预定义的增量增加，或者不改变所述计数器值。例如，如果累积高度大于或等于第一阈值，则增加计数器值，否则不改变计数器值。
33.例如，针对一个或多个另外的时间间隔重复地进行上文关于预设的时间间隔描述的步骤，即识别多个故障事件、产生诊断信号、将诊断信号与第一阈值进行比较。
34.在此，诊断信号可以例如针对每次重复被重置。备选地也可以定义惯性时间(原文：nachlaufzeit)或衰减时间，在惯性时间或衰减时间内，诊断信号连续或逐步地恢复到其原始值、尤其零。惯性时间或衰减时间可以例如对应于一个或多个时间间隔的时长。由此可以在一定程度上实现故障记忆，从而在评价故障的严重程度时可以部分地将来自先前时间间隔的故障事件考虑在内。
35.因此，在一个时间间隔期间诊断信号达到或超过第一阈值是产生故障报告的必要条件，但不是充分条件。而是，在单个时间间隔期间达到或超过第一阈值可以解释为，在该时间间隔中识别出了相应的不稳定故障。但为了评价或估计不稳定故障的相关性或危急程度，视应用情况而定可能有利的或需要的是知道相应的不稳定故障多久出现一次或者存在了多久。
36.通过将分析分为在第一步骤中诊断各个单独的时间间隔和在第二步骤中将计数器值与第二阈值进行比较，一方面使得能够考虑在一个时间间隔内的各种不同的故障模式或故障特征，但另一方面能够实现，故障报告的输出取决于这种故障出现的频率或时长，而与在各个单独的时间间隔中存在哪个确切的特征或哪个确切的故障模式无关。
37.诊断信号在单个时间间隔中达到或超过第一阈值可以是因为传感器信号具有一个非常高的边沿或者少数几个相对较高的边沿，但也可以是因为传感器信号在该时间间隔中具有多个高度相对较低的边沿。在这两种情况下，如果第一阈值被超出，则可能在相应的时间间隔中识别出不稳定故障。随后通过将计数器值与第二阈值进行比较实现了，单独的或少数的不稳定故障不导致故障报告的产生，因为在某些情况下不存在对相关功能的显著损害。由此提高传感器布置结构或功能的可用性。
38.如果代替两步式检查考虑一个长得很多的时间间隔并且省去第二步骤，则可以只将诊断信号本身的值用于评价。但超过确定的阈值的次数将不被考虑。与此相反，根据所述
改进设计的上述实施方式，在一个时间间隔期间超过第一阈值具有相同结果，而与第一阈值被超出多少或多长时间无关。因此，不稳定故障的数量的相关性与边沿的实际高度的相关性相比具有更大的权重。
39.根据至少一种实施方式，所述时间间隔的开始时间点和结束时间点是预设好(或者说预先确定)的，或者对该开始时间点和结束时间点进行预设。
40.这可以例如通过对开始和结束时间点的明确预设实现，或者通过对开始时间点和时间间隔的时长的预设或对时间间隔的时长和结束时间点的预设实现。因此，相应的重复的不同时间间隔尤其是直接依次相续的时间间隔，其中，时间间隔的时间位置与传感器信号本身的走向无关。这种实施方式的优点是可以特别简单地预设时间间隔。
41.根据至少一种实施方式，所述时间间隔的时长是预设好的，或者对该时长进行预设，并且所述时间间隔的开始时间点对应于多个故障事件中的首个故障事件的第一边沿。
42.换而言之，当首次识别故障事件的第一边沿时，时间间隔才开始运行。
43.根据至少一种实施方式，通过诊断装置识别所述时间间隔内的全部故障事件，其中，传感器信号针对全部故障事件中的每个故障事件具有第一边沿和接着第一边沿的第二边沿。所述多个故障事件在此对应于全部故障事件的子集。
44.根据至少一种实施方式，针对全部故障事件中的每个故障事件，通过诊断装置根据各自(或者说相应)的第一边沿和各自的第二边沿确定至少两个预设的故障类型中的一个故障类型。所述多个故障事件对应于全部故障事件的子集，其中，针对所述多个故障事件或所述子集中的所有故障事件确定了同一故障类型。
45.换而言之，可以考虑并且如上所述地分析这两个或更多个预设的故障类型中的单个故障类型。这具有的优点是，在评价时，不同的、可能同时出现的故障类型不被混杂，因为它们可能在某些情况下由不同的原因导致。由此提高故障分析的可靠性和可重复再现性。
46.例如，通过诊断装置可以针对所述至少两个预设的故障类型中的每个故障类型产生相应的诊断信号，对于这些故障类型，以上和以下的说明类似地适用。
47.所述至少两个故障类型可以例如包括与传感器的信号输出端的开路相对应的故障类型。在此，开路可以理解为测量连接端与信号连接端的电气连接中断、即在一定程度上未连接的状态(英语：“floating”)。该状态也可以被称为“open circuit”。所述两个或更多个故障类型也可以包括分别对应于信号输出端的短路的一个或多个故障类型。在此视实施方式而定，可以为具有不同参考点或参考电位的短路规定不同的故障类型，或者可以为短路规定共同的故障类型。
48.根据至少一种实施方式，通过诊断装置、尤其微分器根据传感器信号产生所述梯度信号。通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，为各自的第一边沿分配(或者说对应配置)至少两个预设的边沿类别中的一个边沿类别，并且为各自的第二边沿分配所述至少两个边沿类别中的一个边沿类别。所述故障类型通过诊断装置根据分配给第一边沿的边沿类别和分配给第二边沿的边沿类别来确定。
49.因此，在这种实施方式中，根据梯度信号分析故障事件的两个依次相续的边沿，即尤其分析相应的边沿上升或下降得有多剧烈，以便确定相应的边沿类别。随后，基于这两个边沿类别、例如基于不同边沿类别的相互次序确定故障类型。由此，所述方法尤其适合用于识别和表征不稳定故障、如间歇性短路或者开路或者其它周期性的接触解除或接触不良。
50.由于为了确定故障类型只处理和评估针对作为基础的应用原本就产生并且使用的传感器信号，因此不需要例如附加地产生专用的分析信号和评估传感器系统对这些分析信号的信号响应。因此，这种方法可以在没有根本性改变的情况下广泛地用于大量模拟传感器或用于任何模拟传感器。为此，必要时只需要调整参数、限值等。
51.根据至少一种实施方式，基于在第一时间段期间的梯度信号给第一边沿分配边沿类别，并且基于在第二时间段期间的梯度信号给第二边沿分配相应的边沿类别。在此，第一时间段对应于第一边沿的时间段，并且第二时间段对应于第二边沿的时间段，其中，这些时间段指的是在传感器信号中出现相应边沿的相应时间段。
52.根据至少一种实施方式，确定故障类型包括产生根据分配给第一边沿的边沿类别并且根据分配给第二边沿的边沿类别将故障类型编码的输出信号。备选地或附加地，确定故障类型可以包括存储相应故障类型的故障出现的信息。这可以例如根据一个或多个相应的计数器或者根据其它存储方法进行。
53.根据至少一种实施方式，所述至少两个边沿类别包括第一边沿类别和第二边沿类别。例如，第一和第二边沿类别可以分别对应于故障的存在，即，第一和第二边沿类别可以在传感器的无故障状态下或者在信号输出端与测量连接端的连接的无故障状态下不出现。
54.根据至少一种实施方式，所述至少两个边沿类别包括第三边沿类别和/或第四边沿类别。例如，第三和/或第四边沿类别可以分别对应于故障的存在。
55.根据至少一种实施方式，所述至少两个故障类型包括传感器布置结构的信号输出端与参考电位连接端的间歇性短路和/或所述信号输出端的间歇性开路。
56.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当梯度信号在各自的第一边沿期间超出预定义的正的第一梯度限值时，才将各自的第一边沿分配给所述至少两个边沿类别中的第一边沿类别。
57.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当梯度信号在各自的第二边沿期间超出所述第一梯度限值时，才将各自的第二边沿分配给第一边沿类别。
58.在此，“在第一边沿期间”或者“在第二边沿期间”的表达可以理解为，它们指的是在对应于相应边沿的相应时间段期间的过程，在该过程期间在传感器信号中存在边沿。梯度信号超出梯度限值可以尤其理解为，梯度信号最初小于或等于梯度限值，并且随后具有(或者说呈现)大于该梯度限值的值。梯度信号低于梯度限值可以尤其理解为，梯度信号最初大于或等于梯度限值，并且随后具有小于该梯度限值的值。传感器信号超出或低于信号限值也可以类似地进行理解。
59.换而言之，当所考虑的边沿对应于传感器信号的上升边沿(或者说上升沿)并且该上升至少暂时具有超出由第一梯度限值定义的陡度时，存在第一边沿类别。这样的边沿也可以被称为传感器信号的跳跃式上升。
60.传感器信号的幅度的值范围可以尤其由第一参考电位和第二参考电位定义和限制。在此，第一参考电位也可以称为上参考电位，并且第二参考电位可以称为下参考电位，其中，下参考电位小于上参考电位。例如，第一参考电位可以是正电位，并且第二参考电位可以是负参考电位或者是零电位或接地电位。但其它定义也是可行的。尤其地，上参考电位也可以对应于零电位或接地电位，并且下参考电位可以相应地是负的。
61.第一边沿类别、即传感器信号的跳跃式上升尤其在传感器的信号输出端与上参考电位的短路形成时出现。此外，例如当信号输出端与下参考电位的短路被消除时出现第一边沿类别。
62.因此，通过对第一和第二边沿在第一边沿类别方面进行分析可以得出用于分类或确定故障类型的论断。根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当梯度信号在第一边沿期间低于负的第二梯度限值时，才将第一边沿分配给所述至少两个边沿类别中的第二边沿类别。
63.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当梯度信号在第二边沿期间低于第二梯度限值时，才将第二边沿分配给第二边沿类别。
64.因此，第二边沿类别尤其对应于传感器信号的下降边沿(或者说下降沿)，其中，该下降至少暂时具有陡度、尤其负的陡度，该陡度的数值大于由第二梯度限值定义的斜度的数值。这样的边沿例如也可以被称为传感器信号的跳跃式下降。
65.例如，当信号输出端与上参考电位的短路被消除或者当信号输出端与下参考电位的短路形成时，出现传感器信号的这种跳跃式下降。此外，当信号输出端的开路被结束或消除时，也可能出现传感器信号的跳跃式下降。因此，根据第二边沿类别、尤其结合第一边沿类别可以更特定地确定故障类型。
66.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当传感器信号在各自的第一边沿期间超出预定义的第一信号限值时，才将各自的第一边沿分配给第一边沿类别，和/或只当传感器信号在各自的第二边沿期间超出所述第一信号限值时，才将各自的第二边沿分配给第一边沿类别。
67.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当传感器信号在第一边沿期间低于第二信号限值时，才将第一边沿分配给第二边沿类别，和/或只当传感器信号在第二边沿期间低于所述第二信号限值时，才将第二边沿分配给第二边沿类别。
68.在此，第一信号限值的数值尤其大于第二信号限值的数值。因此，在这样的实施方式中，除了梯度信号超出第一梯度限值或者除了梯度信号低于第二梯度限值之外，分别预设另外的条件，以便将边沿分配给第一或第二边沿类别。因此，在这样的实施方式中，边沿足够陡地上升或下降是不够的，而是，相应的边沿是否也超出或低于传感器信号本身的相应值也是重要的。
69.由此尤其可以将诸如短路或开路之类的实际的故障与其它可能导致传感器信号急剧上升或下降的原因区分开。后者可能例如由于作为基础的物理测量参量的变化得非常快的值引起，而不存在故障。与之相关地这有时也被称为所谓的负荷冲击。但物理测量参量的具有高变化率、即具有传感器信号的陡然上升或下降的无故障改变通常发生在特定的界限内，这些界限小于传感器信号的可能的整个值范围。因此，通过相应地调整第一和/或第二信号限值的选择，可以可靠地区分故障和传感器信号变化的其它原因。换而言之，可以减小假阳性的故障确定的风险。
70.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，刚好当梯度信号在各自的第一边沿期间超出第一梯度限值并且传感器信号在第一边沿期间超出第一信号限值时，将各自的第一边沿分配给第一边沿类别。
71.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，刚好当梯度信号在各自的第二边沿期间超出第一梯度限值并且传感器信号在第二边沿期间超出第一信号限值时，将各自的第二边沿分配给第一边沿类别。
72.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，刚好当梯度信号在各自的第一边沿期间低于第二梯度限值并且传感器信号在第一边沿期间低于第二信号限值时，将各自的第一边沿分配给第二边沿类别。
73.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，刚好当梯度信号在各自的第二边沿期间低于第二梯度限值并且传感器信号在第二边沿期间低于第二信号限值时，将各自的第二边沿分配给第二边沿类别。
74.根据至少一种实施方式，如果、尤其刚好如果将各自的第一边沿分配给了第一边沿类别并且将各自的第二边沿分配给了第二边沿类别，则将故障类型确定为传感器的信号输出端与第一参考电位连接端的间歇性短路，其中，第一参考电位连接端尤其处于第一参考电位。
75.在这种情况下，换而言之，首先出现传感器信号的跳跃式上升并且之后出现传感器信号的跳跃式下降。如果形成与第一参考电位连接端的短路形成，则传感器信号在短时间内呈现接近第一参考电位的值。如果该短路随后又被消除，则传感器信号又呈现原来的值或者至少近似地真正对应于物理测量参量的其它值，从而产生所描述的边沿次序。以此方式可以对与第一参考电位连接端的间歇性短路的存在进行可靠的检测和分类。
76.根据至少一种实施方式，如果将第一边沿分配给了第二边沿类别并且将第二边沿分配给了第一边沿类别，则将故障类型确定为信号输出端与第二参考电位连接端的间歇性短路，其中，第一参考电位连接端和第二参考电位连接端处于不同的电气参考电位。尤其地，第二参考电位连接端处于第二参考电位。
77.在这种情况下，换而言之，首先出现传感器信号的跳跃式下降并且之后出现传感器信号的跳跃式上升。如果形成与第二参考电位连接端的短路，则传感器信号在短时间内呈现接近第二参考电位的值。如果该短路随后又被消除，则传感器信号又呈现原来的值或者至少近似地真正对应于物理测量参量的其它值，从而产生所描述的边沿次序。
78.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当、尤其刚好当梯度信号在各自的第一边沿期间超出预定义的正的第三梯度限值并且不超出第一梯度限值时，才将各自的第一边沿分配给所述至少两个边沿类别中的第三边沿类别。
79.在此，第三梯度限值尤其小于第一梯度限值。换而言之，在这种情况下发生传感器信号的信号上升，该信号上升不是像根据上述定义的跳跃式上升的情况下那样陡，但该信号上升至少像第三梯度限值要求的那样陡。根据这样的实施方式，能够按照所述改进设计在传感器信号的跳跃式上升和传感器信号的其它与故障相关的特征之间进行区分。由此能够更特定地确定故障类型。
80.例如，当产生信号输出端的开路时可能出现第三边沿类别的边沿。在这种情况下，作为传感器信号被测量的信号输出端可以例如通过所设置的或寄生的欧姆电阻器和/或电容器被第一参考电位充电，因此产生与传感器信号的上述跳跃式上升相比更缓慢的信号上升。由此可以在相应的实施方式中可靠地在信号输出端与第一参考电位的短路和信号输出
端的开路之间进行区分。
81.根据至少一种实施方式，如果将各自的第一边沿分配给了第三边沿类别并且将各自的第二边沿分配给了第二边沿类别，则将故障类型确定为信号输出端的间歇性开路。
82.根据至少一种实施方式，通过诊断装置，针对全部故障事件中的每个故障事件，只当、尤其刚好当梯度信号在各自的第一边沿期间低于负的第四梯度限值并且不低于所述第二梯度限值时，才将各自的第一边沿分配给第三边沿类别。
83.在这样的实施方式中，以上的说明关于第三边沿类别类似地适用，其中，认为参考电位连接端的极性反转。
84.根据至少一种实施方式，如果将各自的第一边沿分配给了第三边沿类别并且将各自的第二边沿分配给了第一边沿类别，则将故障类型确定为信号输出端的开路。
85.根据所述改进设计还提供一种用于对传感器布置结构在不稳定故障方面进行故障分析的诊断装置。所述传感器布置结构设置用于，根据测量参量输出模拟的传感器信号。所述诊断装置具有评估单元(或者说分析单元)，该评估单元设置用于，在预设的时间间隔内识别多个故障事件，其中，所述传感器信号针对每个故障事件具有第一边沿和接着第一边沿的第二边沿。所述诊断装置具有累积器单元或积分器单元，该累积器单元或积分器单元设置用于，根据第一边沿的累积高度和/或第二边沿的累积高度产生诊断信号。所述诊断装置具有诊断单元，该诊断单元设置用于，将所述诊断信号与第一阈值进行比较，并且根据比较结果产生故障报告。
86.在此，传感器布置结构不一定是诊断装置的一部分。诊断装置可以例如具有用于连接传感器布置结构或传感器的连接端，以便尤其将传感器的信号输出端与诊断装置相连。
87.根据至少一种实施方式，所述诊断装置具有微分器，该微分器设置用于根据所述传感器信号产生梯度信号。
88.根据至少一种实施方式，所述累积器单元或积分器单元设置用于，根据所述梯度信号产生所述诊断信号。
89.根据所述改进设计的诊断装置的其它实施方式直接从根据所述改进设计的方法的各种设计方案中产生并且反之亦然。尤其地，根据所述改进设计的诊断装置可以设置或编程用于实施根据所述改进设计的方法或者诊断装置实施这样的方法。
90.根据所述改进设计还提供一种传感器装置。在此，该传感器装置具有模拟传感器布置结构或模拟传感器和根据所述改进设计的诊断装置，其中，模拟传感器布置结构和/或模拟传感器与诊断装置耦合或连接，其中，该连接可以尤其设计为直接连接或者通过传感器布置结构的一个或多个另外的部件的间接连接。
91.根据所述传感器装置的至少一种实施方式，传感器设计为压力传感器、例如用于机动车的进气管压力传感器，或者设计为温度传感器、例如用于机动车的吸入空气温度传感器。
92.根据至少一种实施方式，传感器装置或诊断装置包括低通滤波器、例如rc元件。该低通滤波器设置用于，根据传感器的输出信号产生经过滤的输出信号作为传感器信号。该低通滤波器可以例如布置在模拟传感器和诊断装置之间。
93.根据所述改进设计还提供一种机动车，该机动车具有根据所述改进设计的诊断装
置和/或传感器装置。
94.按照根据所述改进设计的机动车的至少一种实施方式，所述机动车具有发动机控制设备，并且发动机控制设备包括所述诊断装置或者诊断装置的评估单元。
95.本发明也包括所描述的实施方式的特征的组合。
96.在附图中：
97.图1示出根据所述改进设计的诊断装置以及传感器装置的示例性实施方式的示意图；
98.图2示出图1的诊断装置和传感器装置在存在第一故障类型时的示意图；
99.图3示出与图2的第一故障类型有关的示意性信号图；
100.图4示出图1的诊断装置和传感器装置在存在第二故障类型时的示意图；
101.图5示出与图4的第二故障类型有关的示意性信号图；
102.图6示出图1的诊断装置和传感器装置在存在第三故障类型时的示意图；
103.图7示出与图6的第三故障类型有关的示意性信号图；并且
104.图8示出根据所述改进设计的方法的示例性实施方式的示意性流程图。
105.以下阐述的实施例是本发明的优选实施例。在该实施例中，描述的部件分别是本发明的各个单独的、能彼此独立地看待的特征，这些特征也分别彼此独立地形成本发明的扩展设计并且因此也能够单独地或者以与所示组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施例也可以通过本发明的已描述的其它特征补充。
106.在附图中，功能相同的元件分别配设有相同的附图标记。
107.在图1中示意性地示出根据所述改进设计的诊断装置1的示例性实施方式。此外示出包含模拟传感器2的传感器布置结构。诊断装置1和传感器布置结构可以例如是根据所述改进设计的传感器装置的部分。传感器2具有信号输出端2'，该传感器在该信号输出端处可以输出模拟的输出信号s'、尤其输出传感器电压。在传感器布置结构或诊断装置1的传感器连接端4处可以提供输出信号s'，该传感器连接端通过一条或多条电气线路3与信号输出端2'相连。
108.在图1中还示出传感器布置结构的低通滤波器8，该低通滤波器示意性地显示为具有电阻器8a和电容器8b的rc元件。电容器8b在此以一个连接端连接到第二参考电位连接端10'上并且以另一个连接端连接到电阻器8a的一个连接端上。电阻器8a的另一个连接端尤其通过上拉电阻器9与第一参考电位连接端10耦连。在低通滤波器8的输出端处，该低通滤波器可以相应地输出经过滤的输出信号，该输出信号可以被视为传感器信号s。在备选的实施方式中也可以将输出信号s'视为传感器信号。
109.低通滤波器8和/或上拉电阻器9可以例如是用于机动车的控制设备的一部分。应当指出的是，也可以规定低通滤波器8的其它实施方式。在传感器2的无故障运行中，该传感器将输出信号s'通过信号连接端4提供给低通滤波器8，该低通滤波器相应地产生传感器信号s。
110.诊断装置1例如具有微分器5，该微分器与低通滤波器8相连，以便接收到传感器信号s。微分器5设置用于，对传感器信号s进行微分并且通过该微分产生梯度信号g。诊断装置1还具有评估单元6，该评估单元与低通滤波器8相连，以便接收到传感器信号s，并且该评估单元与微分器5的输出端相连，以便接收到梯度信号g。
111.此外，诊断装置1具有积分器7，该积分器与微分器5的输出端相连以便接收到梯度信号g，并且该积分器可以例如由评估单元6操控。积分器7可以基于梯度信号产生诊断信号d。诊断装置1还具有诊断单元11，该诊断单元与积分器7相连以便接收到诊断信号d，并且该诊断单元可以根据诊断信号d产生故障报告f。
112.第一参考电位连接端10处于第一电位，所述第一电位例如是正的。参考电位连接端10可以例如对应于电压源的输出电位。第二参考电位连接端10'处于第二电位、例如接地电位。
113.以下将参照图2至图8根据各种不同的情况更详细地阐述诊断装置1或传感器布置结构的工作原理。
114.为此，在图8中示意性地示出根据所述改进设计的用于对传感器布置结构在不稳定故障方面进行故障分析的方法的示例性实施方式的流程图。在该方法的步骤s1中，诊断装置1、尤其评估单元6根据传感器信号s在预设的时间间隔内识别多个故障事件。在此，每个故障事件都具有第一边沿和接着第一边沿的第二边沿。积分器7接收到梯度信号g并且由评估单元6如此控制，使得该积分器根据梯度信号g产生诊断信号d，该诊断信号对应于故障事件的第二边沿的累积高度或第一边沿的累积高度。
115.在步骤s2中，诊断单元11将诊断信号d与预设的第一阈值sw1进行比较。如果诊断信号d大于或等于第一阈值sw1，则诊断单元11将计数器提高相应的增量。在步骤s3中，通过诊断单元11将提高的计数器值与预设的第二阈值sw2进行比较。根据与第二阈值sw2的比较的结果，诊断单元11由此产生故障报告f。诊断单元11尤其在计数器值或提高的计数器值大于或等于第二阈值sw2时产生故障报告f。
116.因此在一定程度上在步骤s2中检查在单个时间间隔期间是否存在相关的故障，而在步骤s3中确定，该故障的严重程度是否表明产生故障报告f是正确的。故障的严重程度在此可以理解为相应的有故障的部件对系统的影响的严重程度。
117.在图2中示出图1的传感器布置结构和诊断装置1，其中，存在信号输出端2'的间歇性开路，如通过信号输出端2'和传感器连接端4之间的两条平行线示出的那样。在图3中示出相应的信号图，该信号图示意性地示出传感器信号s、梯度信号g和诊断信号d。
118.在图3中示出三个依次相续的故障事件，这些故障事件分别由传感器信号s的依次相续的第一和第二边沿表征。在此，传感器信号s在故障事件的第一边沿期间的上升没有例如在传感器信号s的跳跃式上升的情况下那么陡。这是因为，如在图2中可见的那样，低通滤波器8的电容器8b由于与第一参考电位连接端10通过电阻器8a和上拉电阻器9的耦连而延迟发生。但在传感器信号s的第一边沿之后分别是作为第二边沿的跳跃式下降。不同的边沿类别也可以从梯度信号g的走向中识别出。梯度信号g的值因此保持相对较小，而在第二边沿期间出现尖峰。
119.诊断信号d对应于积分器7的输出端，该积分器在评估单元6的操控下例如在第二边沿期间对梯度信号g进行积分。对于其它的故障类型、尤其信号输出端2'与参考电位10、10'之一的短路，可以产生相应的诊断信号。
120.在图4中示出诊断装置1或传感器布置结构，其中，传感器2的信号输出端2'与第一参考电位连接端10之间的间歇性短路通过短划连接线(或者说虚线连接线)示出。在这种情况下，电流从第一参考电位连接端10经由传感器连接端4流入低通滤波器8。
121.在图5中，相关的传感器信号s和相关的梯度信号g示意性地显示为时间的函数。传感器信号s的第一边沿在梯度信号g中反映为正的信号脉冲，并且第二边沿反映为负的信号脉冲。在第一边沿开始时形成所描述的与参考电位连接端10的短路。因此显示出传感器信号s的跳跃式上升。在第二边沿开始时，短路又被消除，因此传感器信号s显示出大约同样剧烈的跳跃式下降。跳跃式上升或跳跃式下降的时长在此可以处于几毫秒的数量级，例如小于5ms。梯度信号g的最大值或最小值可以具有在数百v/s或数千v/s范围内的数值。
122.在图6中示出诊断装置1和传感器布置结构，该传感器布置结构对应于信号输出端2'与第二参考电位连接端10'的间歇性短路。在图7中示出相关的信号图。在此，信号走向在一定程度上与图4和图5的情况相反。因此，首先形成短路，这伴随着传感器信号s的跳跃式下降，然后短路又被消除，这引起传感器信号s的相应的跳跃式上升。可以与上述类似地将该特性和信号输出端2'与第二参考电位连接端10'的间歇性短路等同看待。
123.如尤其关于附图描述的那样，根据所述改进设计能够估计并且相应地考虑间歇性故障的严重程度或相关性。
124.根据不同的实施方式能够特别可靠地确定模拟传感器的间歇性故障的存在并且能够可靠地区分和评价不同的故障。由此尤其可以有效地监测所谓的抖动信号，这些抖动信号被检测为传感器信号的反复的上升和下降。由此可以尤其满足对于监测机动车中的这种信号的监管要求。
125.在不同的实施方式中分析传感器信号的两个边沿，因此避免例如由于负荷冲击等原因造成的错误诊断。
126.所述改进设计也可以应用于具有模拟输出信号的其它的、不是传感器的模拟的电气或电子部件。这些模拟电子部件可以例如设计为控制单元。那么在不同的实施方式中，传感器信号应当由模拟电子部件的模拟输出信号替代。
127.附图标记列表
[0128]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
诊断装置
[0129]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器
[0130]
2'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信号输出端
[0131]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线路
[0132]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器连接端
[0133]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
微分器
[0134]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
评估单元
[0135]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
积分器
[0136]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
低通滤波器
[0137]
8a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电阻器
[0138]
8b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电容器
[0139]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上拉电阻器
[0140]
10、10'
ꢀꢀꢀꢀ
参考电位连接端
[0141]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
诊断单元
[0142]sꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器信号
[0143]
s'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
输出信号
[0144]gꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
梯度信号
[0145]dꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
诊断信号
[0146]
sw1、sw2阈值
[0147]
f故障报告
[0148]
s1至s3方法步骤