[发明专利]用于确定固体电解质气体传感器的温度的方法

说明书

一种用于确定传感器(110)的温度的方法，该传感器用于检测测量气体空间中的测量气体的至少一种特性。传感器(110)具有至少一个传感器元件(112)，该传感器元件用于检测测量气体的特性。传感器元件(112)具有至少一个第一电极(116)、至少一个第二电极(118)以及将第一电极(116)与第二电极(118)连接的至少一个固体电解质(114)。传感器(110)具有至少一个电子控制设备。该方法包括以下步骤：调整到运行状态，其中，将加热电压施加到传感器元件(112)上，并且在传感器元件(112)上调整到并检测基本上恒定的电压状态；a)执行至少一个诊断序列，其中，通过给传感器元件(112)施加诊断电流来调整到至少一个第一诊断状态(144)，其中，调整到至少一个第二诊断状态(146)，在第二诊断状态中关断诊断电流，其中，在第一诊断状态(144)中检测至少一个第一电压值，并且在第二诊断状态(146)中检测至少一个第二电压值；b)由第一电压值和第二电压值以及运行状态的恒定电压状态来确定关于温度的信息。

背景技术

由现有技术已知大量用于检测测量气体空间中的测量气体的至少一种特性的传感器和方法。在此，原则上可以涉及测量气体的任意的物理特性和/或化学特性，其中，可以检测一种或多种特性。以下尤其参考对测量气体的气体成分的份额的定性检测和/或定量检测(尤其参考对测量气体部分中的氧份额的检测)来描述本发明。例如可以以分压的形式和/或以百分比的形式来检测氧份额。然而替代地或附加地，也可以检测测量气体的其他特性。

由现有技术尤其已知陶瓷传感器，所述陶瓷传感器包括如下传感器元件：该传感器元件基于确定的固体的电解特性的使用(即基于这些固体的离子导电特性)。在此尤其可以涉及陶瓷固体电解质，例如氧化锆(ZrO₂)、尤其钇稳定氧化锆(YSZ)和钪掺杂氧化锆(ScSZ)，所述陶瓷固体电解质可以包含氧化铝(Al₂O₃)和/或二氧化硅(SiO₂)的少量添加物。

这种传感器例如可以构型成所谓的λ探测器或氮氧化物传感器，这例如由K.Reif、Deitsche、K-H等所著的《机动车手册》(Springer Vieweg，威斯巴登，2014年，第1338-1347页)所已知。借助宽带λ探测器(尤其借助平面式宽带λ探测器)，例如可以在较大的区域内确定废气中的氧浓度，并且因此推断出燃烧室中的空燃比。空气系数λ(Lambda)描述该空燃比。氮氧化物传感器不仅确定废气中的氮氧化物浓度，而且确定废气中的氧浓度。

通过泵电池、测量电池、氧参考电池、能斯特电池的组合，可以构造用于测量周围环境气体中的氧含量的传感器。在按照安培泵原理工作的泵电池中，在将电压或电流施加到位于不同气体空间中的泵电极上的情况下，氧离子流扩散通过陶瓷体(传导氧的固体电解质)，该陶瓷体将气体空间分隔开(“泵浦”)。如果将泵电池用于使空腔(周围环境气体可以扩散到该空腔中)中的氧分压保持恒定，则可以通过测量电流来推断出氧输送量。根据扩散定律，泵电流与周围环境气体中的氧分压成比例。借助能斯特电池，可以通过自身形成的能斯特电压来确定空腔中的氧分压与另一参考气体空间中的氧分压的比例关系。

对于不同的功能，已知的宽带λ探测器需要关于传感器元件的陶瓷的温度信息。可以在传感器的工作点(例如780℃)附近通过陶瓷的温度相关的欧姆特性(尤其能斯特电池的内阻)来求取关于陶瓷的温度的信息。在此，传感器在能斯特电池处可能具有特定于制造商的300欧姆的电阻。

此外，已知如下控制设备：该控制设备设置用于求取用于确定传感器的温度的内阻。然而，这种控制设备包括用于稳定不同传感器信号的差分电容器和接地电容器，使得可能发生实际欧姆测量的失真。在具有用于测量欧姆电阻的电流源的测量装置中，直到达到欧姆目标值的瞬态时间可能与所述差分电容成比例。这可能导致高电阻值的电阻测量严重失真。