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Stand der Technik
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Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit für eine Abgassonde, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde.
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Die Offenbarung betrifft ferner eine Recheneinrichtung zur Ausführung eines derartigen Verfahrens.
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Offenbarung der Erfindung
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Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit für eine Abgassonde, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit zur elektrischen Ansteuerung der Abgassonde ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei das Verfahren aufweist: Vorgeben von Steuerdaten für einen Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde mittels einer Recheneinrichtung, Empfangen von den Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde charakterisierenden Betriebsdaten mittels der Recheneinrichtung. Dadurch ist eine gegenüber konventionellen Systemen, die z.B. allein einen ASIC für den Betrieb der Abgassonde vorsehen, gesteigerte Flexibilität gegeben, weil die Recheneinrichtung z.B. unterschiedliche Computerprogramme ausführen kann und/oder - im Gegensatz zu dem konventionellen ASIC - effizient (neu) programmiert werden kann, um den Betrieb der Abgassonde zu ändern. Beispielsweise kann dann, wenn die Abgassonde mittels neuen Steuerdaten betrieben werden soll, ein entsprechendes Computerprogramm für die Recheneinrichtung, das z.B. die Steuerdaten erzeugt, geändert werden, um die Steuereinheit mit den geänderten Steuerdaten für den Betrieb der Abgassonde zu versorgen. Vorteilhaft ist z.B. keine Änderung der Steuereinheit selbst erforderlich, was im Falle der Ausbildung als ASIC bei konventionellen Systemen einen vergleichsweise großen Aufwand (z.B. Maskenänderung für den ASIC, neues Chipmuster) bedingt.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung wenigstens eine Recheneinheit zur Ausführung wenigstens eines Computerprogramms aufweist, das insbesondere dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise einen Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde zu steuern und/oder die Steuerdaten zu erzeugen und/oder die Betriebsdaten zu empfangen.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde realisiert, wobei insbesondere die Ablaufsteuerung zumindest teilweise mittels wenigstens eines Computerprogramms bzw. mittels des wenigstens einen Computerprogramms vorgegeben wird. Somit sind zumindest diejenigen Teile der Ablaufsteuerung, die mittels Software, also z.B. dem genannten Computerprogramm, realisiert werden, vergleichsweise einfach änderbar - gegenüber einer Modifikation eines bestehenden ASIC.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung zumindest teilweise eine primäre Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde realisiert, wobei insbesondere eine sekundäre Ablaufsteuerung der Steuereinheit mittels der primären Ablaufsteuerung gesteuert wird. Dadurch kann die Ablaufsteuerung vorteilhaft auf die Recheneinrichtung und die Steuereinheit verteilt werden, wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde, die einfach änderbar sein sollen, mittels der Recheneinrichtung, z.B. in Form eines Computerprogramms, implementiert werden, und wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde, die besondere Timing-Anforderungen haben und vergleichsweise selten geändert werden sollen, mittels der Steuereinheit, die z.B. als ASIC ausgebildet ist, implementiert werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Ablaufsteuerung für den Betrieb der Abgassonde auch als „Sequenzer“ bzw. „Sequencer“ bezeichnet werden, wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein High-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen primären Ablaufsteuerung, mittels der Recheneinrichtung realisiert wird, und wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein Low-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen sekundären Ablaufsteuerung, mittels der Steuereinheit, z.B. in Form eines ASIC, realisiert wird.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Ablaufsteuerung und/oder die primäre Ablaufsteuerung zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: a) Festlegung von zeitlichen Abständen von Messungen, b) Übertragung von Vorgabewerten für Schalterstellungen an die Steuereinheit, c) Übertragung von, insbesondere mittels der Steuereinheit ermittelbaren, Messwerten an die Recheneinrichtung, d) Identifikation und/oder Plausibilisierung von von der Steuereinheit empfangenen Messwerten, insbesondere gegenüber einem jeweilig erwarteten Messwert, e) Abholung von Statusinformationen, insbesondere Fehlerinformationen, der Steuereinheit, f) Ansteuern („Triggern“) eines Pumpstromreglers der Steuereinheit, insbesondere nach Erhalt eines neuen Nernstspannungs-Messwertes, g) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, h) starten von Messungen mittels eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, i) Resetieren (Zurücksetzen) eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, j) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit zu der Recheneinrichtung und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, k) Bildung einer Betriebsinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, I) Bildung von Fehlerinformationen.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe a) bis f) mittels der primären Ablaufsteuerung (High-Level-Sequencer) ausführbar sind, und dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe g) bis I) mittels der sekundären Ablaufsteuerung (Low-Level-Sequencer) ausführbar sind.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Recheneinrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung wenigstens eine Recheneinheit aufweist, wenigstens eine der Recheneinheit zugeordnete Speichereinheit zur zumindest zeitweisen Speicherung eines Computerprogramms und/oder von Daten (z.B. Daten für eine Ablaufsteuerung des Betriebs der Abgassonde), wobei das Computerprogramm insbesondere zur Ausführung von einem oder mehreren Schritten des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen, ausgebildet ist.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Recheneinheit wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen programmierbaren Logikbaustein (z.B. FPGA, field programmable gate array), wenigstens einen Rechenkern. Kombinationen hieraus sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch denkbar.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Speichereinheit wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen flüchtigen Speicher, insbesondere Arbeitsspeicher (RAM), einen nichtflüchtigen Speicher, insbesondere Flash-EEPROM.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm(produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, z.B. die vorstehend erwähnte Recheneinheit, diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, insbesondere in Form eines Computerprogramms, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm gemäß den Ausführungsformen charakterisiert und/oder überträgt. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung eine optionale, vorzugsweise bidirektionale, Datenschnittstelle zum Empfang des Datenträgersignals aufweisen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Recheneinrichtung mittels der optionalen Datenschnittstelle z.B. auch für ihren Betrieb nutzbare Eingangssignale z.B. von der Abgassonde und/oder der Steuereinheit empfangen und/oder Ausgangssignale, z.B. Steuerdaten für einen Betrieb der Abgassonde und/oder der Steuereinheit an die Steuereinheit und/oder die Abgassonde ausgeben.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung einen Analog-Digital-Wandler, ADC, aufweist und zumindest zeitweise wenigstens ein analoges Signal der Abgassonde und/oder ein mittels der Steuereinheit aus dem analogen Signal der Abgassonde abgeleitetes Analogsignal digitalisiert. Der ADC kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. auch Teil der Datenschnittstelle sein.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Steuereinheit für eine Abgassonde, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit zur elektrischen Ansteuerung der Abgassonde ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei die Steuereinheit zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: Empfangen von Steuerdaten für einen Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde von einer Recheneinrichtung, wobei die Recheneinrichtung insbesondere gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist, Senden von den Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde charakterisierenden Betriebsdaten an die Recheneinrichtung.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde realisiert, wobei die Ablaufsteuerung der Steuereinheit zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: G) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, H) Starten von Messungen mittels eines, vorzugsweise in die Steuereinheit integrierten, Analog-Digital-Wandlers, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, I) Resetieren eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, J) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit zu der Recheneinrichtung und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, K) Bildung einer Betriebsinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, L) Bildung von Fehlerinformationen.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Brennkraftmaschine, bei der das Verfahren gemäß bevorzugten Ausführungsformen anwendbar ist,
- 2 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Recheneinrichtung gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
- 3 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
- 4 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
- 5A schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
- 5B schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen, und
- 6 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen.
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1 zeigt schematisch an einem Beispiel eines Otto-Motors das technische Umfeld, in dem das Verfahren gemäß bevorzugten Ausführungsformen eingesetzt werden kann. Einer Brennkraftmaschine 10 wird Luft über eine Luftzuführung 11 zugeführt und deren Masse mit einem Luftmassenmesser 12 bestimmt. Der Luftmassenmesser 12 kann als Heißfilm-Luftmassenmesser ausgeführt sein. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Abgaskanal 16 abgeführt, wobei in Strömungsrichtung des Abgases hinter der Brennkraftmaschine 10 eine Abgasreinigungsanlage 17 vorgesehen ist. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine 10 ist eine Motorsteuerung 14 vorgesehen, die zum einen die Menge des der Brennkraftmaschine 10 über eine Kraftstoffdosierung 13 zugeführten Kraftstoffs steuert und der zum anderen die Signale des Luftmassenmessers 12 und einer in dem Abgaskanal 16 z.B. vor der Abgasreinigungsanlage 17 angeordneten Abgassonde 15 zugeführt werden. Die Abgassonde 15 bestimmt einen Lambda-Istwert eines der Brennkraftmaschine 10 zugeführten Kraftstoff-Luft- Gemischs und kann z.B. einen Teil eines der Brennkraftmaschine 10 zugeordneten Lambda-Regelkreises bilden. Die Abgassonde 15 kann z.B. als Breitband-Lambdasonde ausgeführt sein.
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Für den Betrieb der Abgassonde 15 ist bei bevorzugten Ausführungsformen eine Steuereinheit 100 vorgesehen, die insbesondere zur elektrischen Ansteuerung a1 der Abgassonde 15 bzw. von Komponenten der Abgassonde 15 ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Steuereinheit 100 in Form eines ASIC ausgebildet und z.B. in die Motorsteuerung 14 integriert sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben der Steuereinheit 100 für die Abgassonde 15, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte, vgl. das Flussdiagramm aus 5A, aufweist: Vorgeben 205 von Steuerdaten SD für einen Betrieb der Steuereinheit 100 und/oder der Abgassonde 15 mittels einer Recheneinrichtung 300 (1), Empfangen 210 (5A) von den Betrieb der Steuereinheit 100 und/oder der Abgassonde 15 charakterisierenden Betriebsdaten BD mittels der Recheneinrichtung 300. Dadurch ist eine gegenüber konventionellen Systemen, die z. B. allein einen ASIC für den Betrieb der Abgassonde 15 vorsehen, gesteigerte Flexibilität gegeben, weil die Recheneinrichtung 300 z.B. unterschiedliche Computerprogramme ausführen kann und/oder (neu) programmiert werden kann, um den Betrieb der Abgassonde 15 bzw. der Steuereinheit 100 zu ändern. Beispielsweise kann dann, wenn die Abgassonde 15 mittels neuen Steuerdaten SD betrieben werden soll, ein entsprechendes Computerprogramm für die Recheneinrichtung 300, das z.B. die Steuerdaten SD erzeugt, geändert werden, um die Steuereinheit 100 mit den geänderten Steuerdaten SD für den Betrieb der Abgassonde 15 zu versorgen. Vorteilhaft ist z.B. keine Änderung der Steuereinheit 100 selbst erforderlich, was im Falle der Ausbildung der Steuereinheit 100 als ASIC einen vergleichsweise großen Aufwand (z.B. Maskenänderung für den ASIC, neues Chipmuster) bedingt.
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Durch die Schritte 205, 210 gemäß 5A ist vorteilhaft eine effiziente und flexible Ablaufsteuerung 200 für den Betrieb der Abgassonde 15 und/oder ihrer Steuereinheit 100 angegeben. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Vorgeben 205 der Steuerdaten SD ein Erzeugen 205a (5A) der Steuerdaten SD mittels der Recheneinrichtung 300, z.B. durch ein Computerprogramm, aufweisen.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. 2, ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 wenigstens eine Recheneinheit 302 zur Ausführung wenigstens eines Computerprogramms PRG1 aufweist, das insbesondere dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise einen Betrieb der Steuereinheit 100 (1) und/oder der Abgassonde 15 zu steuern und/oder die Steuerdaten SD zu erzeugen (vgl. Schritt 205a aus 5A) und/oder die Betriebsdaten BD zu empfangen 210.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 (2) zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung 200 (5A) für einen Betrieb der Abgassonde 15 realisiert, wobei insbesondere die Ablaufsteuerung 200 zumindest teilweise mittels des wenigstens einen Computerprogramms PRG1 (2) vorgegeben wird. Somit sind zumindest diejenigen Teile der Ablaufsteuerung 200, die mittels Software, also z.B. dem genannten Computerprogramm PRG1, realisiert werden, vergleichsweise einfach änderbar - gegenüber einer Modifikation eines bestehenden ASIC 100.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 wenigstens eine Recheneinheit 302 aufweist, wenigstens eine der Recheneinheit 302 zugeordnete Speichereinheit 304 zur zumindest zeitweisen Speicherung eines bzw. des Computerprogramms PRG1 und/oder von Daten DAT (z.B. Daten für die Ablaufsteuerung 200 des Betriebs der Abgassonde 15), wobei das Computerprogramm PRG1 insbesondere zur Ausführung von einem oder mehreren Schritten des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Recheneinheit 302 wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen programmierbaren Logikbaustein (z.B. FPGA, field programmable gate array), wenigstens einen Rechenkern. Kombinationen hieraus sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch denkbar. Bevorzugt ist die Recheneinrichtung 300 beispielsweise als Mikrocontroller mit einem oder mehreren Rechenkernen 302 ausgebildet.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Speichereinheit 304 wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen flüchtigen Speicher 304a, insbesondere Arbeitsspeicher (RAM), einen nichtflüchtigen Speicher 304b, insbesondere Flash-EEPROM.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm(produkt) PRG1, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms PRG durch einen Computer 302 diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein optionales computerlesbares Speichermedium SM, umfassend Befehle, insbesondere in Form eines Computerprogramms PRG2, die bei der Ausführung durch einen Computer 302 diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Datenträgersignal DS, das das Computerprogramm PRG1, PRG2 gemäß den Ausführungsformen charakterisiert und/oder überträgt. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung 300 eine optionale, vorzugsweise bidirektionale, Datenschnittstelle 306 zum Empfang des Datenträgersignals DS aufweisen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Recheneinrichtung 300 mittels der optionalen Datenschnittstelle 306 z.B. auch für ihren Betrieb nutzbare Eingangssignale BD z.B. von der Abgassonde 15 und/oder der Steuereinheit 100 empfangen und/oder Ausgangssignale, z.B. Steuerdaten SD für einen Betrieb der Abgassonde 15 und/oder der Steuereinheit 100 an die Steuereinheit 100 und/oder die Abgassonde 15 ausgeben.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 einen Analog-Digital-Wandler, ADC, 305 aufweist und zumindest zeitweise wenigstens ein analoges Signal a2 der Abgassonde 15 und/oder ein mittels der Steuereinheit 100 aus dem analogen Signal a2 der Abgassonde 15 abgeleitetes Analogsignal a2 digitalisiert. Der ADC 305 kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. auch Teil der Datenschnittstelle 306 sein. Beispielhaft ist das Empfangen des Analogsignals a2 von der Abgassonde 15 bzw. der Steuereinheit 100 in Schritt 210a aus 5B gezeigt, und das Digitalisieren mittels des ADC 305 (2) in Schritt 211 aus 5B. Die auf diese Weise erhaltenen digitalisierten Daten können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen für die Ablaufsteuerung 200, insbesondere auch für eine Regelung eines Betriebs der Abgassonde 15 bzw. der Steuereinheit 100, insbesondere durch die Recheneinrichtung 300, verwendet werden.
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3 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen. In der Recheneinrichtung 300a, die z.B. eine zu der Konfiguration 300 gemäß 2 identische oder ähnliche Konfiguration aufweisen kann, implementiert vorliegend eine Ablaufsteuerung 303, insbesondere eine vollständige Ablaufsteuerung, für den Betrieb der Abgassonde 15 mittels der Steuereinheit 100a. Hierzu sendet die Ablaufsteuerung 303 über die vorzugsweise bidirektionale Datenverbindung DV (vgl. auch Element 306 gemäß 2) Steuerdaten A, B, C (analog zu den Steuerdaten SD gemäß 5A) an die Steuereinheit 100a. Die Steuerdaten A, B, C gemäß 3 enthalten z.B. jeweils Schalterstellungen zur Steuerung wenigstens eines in der Steuereinheit 100a enthaltenen Multiplexers („MUX“) 106 und Bestromungen eines in der Steuereinheit 100a enthaltenen Digital-Analog-Wandlers (DAC) 104a charakterisierende Bestromungsinformationen. Bezugszeichen 102 symbolisiert einen elektrischen Anschluss der Steuereinheit 100a an die Abgassonde 15 (1). Beispielhafte Details für den elektrischen Anschluss 102 der Steuereinheit 100a an die Abgassonde 15 können z. B. einem Datenblatt des von der Anmelderin vertriebenen Ansteuerbausteins vom Typ „CJ135“ entnommen werden.
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Mittels der Steuereinheit 100a ermittelbare Betriebsdaten BD werden bevorzugt von der Steuereinheit 100a über die Datenverbindung DV an die Recheneinrichtung 300a übertragen. Die Betriebsdaten BD können beispielsweise umfassen: analoge Messwerte D, E, vgl. auch Bezugszeichen a2 (s. auch 2).
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Bei der vorstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Konfiguration führt die Recheneinrichtung 300a einen vergleichsweise großen Anteil der für den Betrieb der Abgassonde 15 erforderlichen Ablaufsteuerung aus, vorzugsweise unter Steuerung des entsprechenden Computerprogramms PRG1 (2).
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Insbesondere kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch die gesamte Ablaufsteuerung über den Sequencer 303 der Recheneinrichtung 300a implementiert werden, der z.B. sowohl Aufgaben eines High-Level Sequencers und eines Low-Level Sequencers übernimmt. Diese Variante kann z.B. verwendet werden, wenn die Recheneinrichtung 300a einen ADC 305 aufweist, sodass der ADC 305 direkt, insbesondere ohne Übertragung zwischen Steuereinheit 100a und Recheneinrichtung 300a angesteuert werden kann, z.B. durch die Recheneinheit 302 (2) der Recheneinrichtung 300a. Weiter vorteilhaft kann eine ggf. in der Steuereinheit 100a vorhandene Schalterstruktur 106 für eine Umschaltung der ADC Eingänge verwendet und z.B. über den MUX Schalter 106 realisiert werden. Damit können z.B. im Zeitmultiplexbetrieb unterschiedliche Analogsignale a2 der Abgassonde 15 auf einen Eingang des ADC 305 geschaltet werden. Somit kann es vorteilhaft insbesondere nicht durch unterschiedliche Öffnungs- und Schließzeiten der Schalter 106 zu Kurzschlüssen kommen, wie dies bei konventionellen Steuereinheiten möglich ist. Daher entfällt bei der Konfiguration gemäß 3 vorteilhaft das Erfordernis eines lokalen Sequencers (Ablaufsteuerung), insbesondere eines Low-Level Sequencers, in der Steuereinheit 100a, so dass die Steuereinheit 100a weniger komplex ausgebildet werden kann.
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4 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen. Bei der in 4 abgebildeten Konfiguration ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300b zumindest teilweise eine primäre Ablaufsteuerung 303a für einen Betrieb der Abgassonde 15 realisiert, wobei insbesondere in der Steuereinheit 100b eine sekundäre Ablaufsteuerung 103 vorgesehen ist, die mittels der primären Ablaufsteuerung 303a der Recheneinrichtung 303a gesteuert wird. Dadurch kann die Ablaufsteuerung für den Betrieb der Abgassonde 15 (1) vorteilhaft auf die Recheneinrichtung 300b und die Steuereinheit 100b verteilt werden, wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde 15, die einfach änderbar sein sollen, mittels der Recheneinrichtung 300b, z.B. in Form des Computerprogramms PRG1, PRG2 (2), implementiert werden, und wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde 15, die besondere Timing-Anforderungen (z.B. sich zeitlich schnell ändernde Signalfolgen) haben und vergleichsweise selten geändert werden sollen, mittels der Steuereinheit 100b, die z.B. als ASIC ausgebildet ist, implementiert werden.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Ablaufsteuerung für den Betrieb der Abgassonde wie bereits erwähnt auch als „Sequenzer“ bzw. „Sequencer“ bezeichnet werden, wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein High-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen primären Ablaufsteuerung 303a, mittels der Recheneinrichtung 300b realisiert wird, und wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein Low-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen sekundären Ablaufsteuerung 103, mittels der Steuereinheit 100b (z.B. ASIC), realisiert wird. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Ablaufsteuerung 200 (5A), 303 (3) und/oder die primäre Ablaufsteuerung 303a (4) zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: a) Festlegung von zeitlichen Abständen von Messungen, b) Übertragung von Vorgabewerten für Schalterstellungen an die Steuereinheit, c) Übertragung von, insbesondere mittels der Steuereinheit ermittelbaren, Messwerten an die Recheneinrichtung, d) Identifikation und/oder Plausibilisierung von von der Steuereinheit empfangenen Messwerten, insbesondere gegenüber einem jeweilig erwarteten Messwert, e) Abholung von Statusinformationen, insbesondere Fehlerinformationen, der Steuereinheit, f) Ansteuern („Triggern“) eines Pumpstromreglers der Steuereinheit, insbesondere nach Erhalt eines neuen Nernstspannungs-Messwertes, g) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, h) starten von Messungen mittels eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, i) Resetieren (Zurücksetzen) eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, j) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit zu der Recheneinrichtung und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, k) Bildung einer Betriebsinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, I) Bildung von Fehlerinformationen.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe a) bis f) mittels der primären Ablaufsteuerung 303a (4) (High-Level-Sequencer) ausführbar sind, und dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe g) bis I) mittels der sekundären Ablaufsteuerung 103 (Low-Level-Sequencer) ausführbar sind. Beispielhaft sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine Definition von Messungen über Schalterstellungen, Timings und Stromquellen innerhalb des Computerprogramms PRG1 der Recheneinrichtung 300b in dem High Level Sequencer 303a ausführbar. Eine zeitgenaue Schaltung der Schalter 107, Stromquellen und Ansteuerung des ADC 104b für einzelne Messungen erfolgt z.B. innerhalb des Low-Level Sequencers 103, der sich in der bevorzugt als ASIC ausgebildeten Steuereinheit 100b befindet.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Low-Level Sequencer 103 mittels eines von der Recheneinrichtung 300b bzw. ihrem High Level Sequencer 303a bereitstellbaren Referenzsignals (z.B. übertragbar über die Datenverbindung DV, 3) mit dem High Level Sequencer 303a synchronisiert wird.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der High-Level Sequencer 303a mit einem Referenzsignal der Recheneinrichtung 300b, z.B. mit einem Chip-Select („CS“) Signal der Recheneinrichtung 300b bzw. ihrer Recheneinheit 302 synchronisiert ist.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. z.B. 3, kann der Sequencer 303 zumindest zeitweise auch viele bzw. alle der vorstehend genannten Abläufe a) bis I) ausführen.
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Die Steuerdaten SD gemäß 4 entsprechen bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. Messungen bzw. Steuerinformationen für mittels des ADC 104b der Steuereinheit 100b auszuführende Messungen inklusive Schalterstellungen für die Schaltstruktur 107 und Bestromungen für den DAC 104a der Steuereinheit 100b. Die Betriebsdaten BD gemäß 4 entsprechen bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. Messwerten D, E und Statusinformationen F. Die Schaltstruktur 107 kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. mehrere unabhängig voneinander schaltbare Schalter aufweisen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Steuereinheit 100, 100a, 100b für eine Abgassonde 15, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit 15 zur elektrischen Ansteuerung a1 (1) der Abgassonde 15 ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei die Steuereinheit zur Ausführung der folgenden Schritte, vgl. 6, ausgebildet ist: Empfangen 400 von Steuerdaten SD für einen Betrieb der Steuereinheit 100, 100a, 100b und/oder der Abgassonde 15 von einer Recheneinrichtung 300, 300a, 300b, wobei die Recheneinrichtung 300, 300a, 300b insbesondere gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist, Senden 410 (6) von den Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde charakterisierenden Betriebsdaten BD an die Recheneinrichtung 300, 300a, 300b.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. z.B. 4, ist vorgesehen, dass die Steuereinheit 100b zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung 103 für einen Betrieb der Abgassonde 15 realisiert, wobei die Ablaufsteuerung 103 (z.B. Low-Level-Sequencer) der Steuereinheit 100b zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: G) Einstellen von Schaltern 107 der Steuereinheit 100b, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, H) Starten von Messungen mittels eines, vorzugsweise in die Steuereinheit 100b integrierten, Analog-Digital-Wandlers 104b, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt (der z.B. über die Datenverbindung DV (3) von der Recheneinrichtung 300b ( 4) vorgebbar ist), I) Resetieren eines Eingangsfilters (nicht gezeigt) eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers 104b, J) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit 100b zu der Recheneinrichtung 300b und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle DV, K) Bildung einer Betriebsinformation BD, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, L) Bildung von Fehlerinformationen.
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Das Prinzip gemäß bevorzugten Ausführungsformen stellt eine gegenüber konventionellen Ansätzen stark erhöhte Flexibilität insbesondere bezüglich der Messabfolgendefinition bereit. Die Ablaufsteuerung 200 definiert z.B. das Einstellen von Stromquellen, das Schalten von Schaltern 107 und damit den Betriebsablauf der Stromquellen und Messungen. Durch das Prinzip gemäß den bevorzugten Ausführungsformen ist es möglich, durch eine Änderung in Software PRG1, PRG2 z.B. unterschiedliche Messabfolgen und/oder Bestromungen flexibel an jeweilige Systemanforderungen anzupassen, insbesondere ohne eine Änderung der bevorzugt als ASIC ausgebildeten Steuereinheit 100, 100a, 100b. Weitere Vorteile, die zumindest teilweise mit zumindest manchen bevorzugten Ausführungsformen erzielbar sind, sind: a) frei programmierbare Anpassung der Ablaufsteuerung 200 über Software-Änderung (PRG1, PRG2) möglich, b) Ansteuerung der Schalter und Stromquellen der Steuereinheit im Submikrosekunden-Bereich für eine effiziente Ausnutzung der Sequenzzeit und damit hochfrequente Durchführung der Messungen möglich, c) Einsparung von Ressourcen im ASIC 100, 100a, 100b, d) im ASIC 100, 100a, 100b wird kein Rechenwerk benötigt, Mikrocontroller Ressourcen (insbesondere der Recheneinrichtung 300) werden genutzt für Berechnungen und/oder das Triggern der Messungen, e) Bei direkter Übertragung der Messwerte ist kein Speicherbedarf notwendig im ASIC 100, 100a, 100b, f) einfachere Gesamtstruktur des ASICs 100, 100a, 100b möglich, g) Geringe Übertragungsdatenmenge zwischen ASIC 100a und Recheneinrichtung 300a (3), falls ein ADC 305 in der Recheneinrichtung 300a vorgesehen ist.
