传感器控制装置和传感器单元制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种传感器控制装置和传感器单元。传感器控制装置控制气体传感器，气体传感器具备传感器元件和加热器，检测被测定气体中含有的特定气体的浓度。传感器控制装置具备：温度检测部，检测固体电解质体的温度；控制部，基于反馈条件对加热器的发热量进行反馈控制，使得温度检测部的检测结果与目标值的偏差为0。反馈条件被设定为，使得在将评价气体用作被测定气体、并且将评价气体的气体温度设为25℃、且将评价气体的气体流速每隔10秒在10m/s与60m/s之间进行切换的情况下，浓度检测电流的值的变动幅度为1.6μA以下，该评价气体是对通过被设定为理论空燃比的混合气体在内燃机中燃烧而被排出的燃烧废气进行模拟的气体。

【技术实现步骤摘要】
传感器控制装置和传感器单元
本公开涉及一种对具备传感器元件和加热器的气体传感器进行控制的传感器控制装置和传感器单元。
技术介绍
如专利文献1那样，已知一种对气体传感器进行控制的传感器控制装置，该气体传感器具备传感器元件以及对传感器元件进行加热的加热器。专利文献1：日本特开平11-304758号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在传感器元件的温度急剧变化的环境下，有时导致气体传感器的气体浓度检测精度下降。本公开的目的在于提高气体传感器的气体浓度检测精度。用于解决问题的方案本公开的一个方式是一种传感器控制装置，对气体传感器进行控制，其中，该气体传感器具备传感器元件和加热器，对被测定气体中含有的特定气体的浓度进行检测，该传感器元件具有至少一个以上的单元，该单元具有固体电解质体和配置于固体电解质体上的一对电极，该加热器用于对传感器元件进行加热。而且，本公开的传感器控制装置具备温度检测部和控制部。温度检测部构成为检测固体电解质体的温度。此外，该温度检测部包括构成为检测与固体电解质体的温度具有相关性的值(例如，固体电解质体的阻抗值、导纳值)的结构。控制部构成为基于预先设定的反馈条件，来对加热器的发热量进行反馈控制，使得温度检测部的检测结果与预先设定的目标值之间的偏差为0。而且，反馈条件被设定为，使得在将评价气体用作被测定气体、并且将评价气体的气体温度设为25℃、且以将评价气体的气体流速每隔10秒在10m/s与60m/s之间进行切换的方式将评价气体供给到气体传感器的情况下，浓度检测电流的值的变动幅度为1.6μA以下，其中，该评价气体是对通过空燃比被设定为理论空燃比的混合气体在内燃机中燃烧而从内燃机排出的燃烧废气进行模拟的气体。浓度检测电流是在一对电极之间流过的、其值根据特定气体的浓度发生变动的电流。像这样构成的本公开的传感器控制装置能够使传感器元件的温度急剧变化的环境下的浓度检测电流的值的变动幅度为1.6μA以下，能够使浓度检测电流的值的变动幅度相比于以往的传感器控制装置而言减小。因此，与以往的传感器控制装置相比，本公开的传感器控制装置即使在传感器元件的温度发生变化的过程中的过渡的状态下，也能够提高气体传感器的气体浓度检测精度。在本公开的一个方式中，具体地说，反馈条件可以为反馈项。另外，在本公开的一个方式中，具体地说，反馈项可以至少包含比例项和积分项。本公开的另一方式是一种传感器单元，具备：气体传感器，其具备传感器元件和加热器，该传感器元件具有至少一个以上的单元，该单元具有固体电解质体和配置于固体电解质体上的一对电极，该加热器用于对传感器元件进行加热；以及本公开的一个方式的传感器控制装置。像这样构成的本公开的传感器单元具备本公开的一个方式的传感器控制装置，因此能够获得与本公开的传感器控制装置同样的效果。附图说明图1是示出将传感器控制装置作为构成要素的系统的概要结构的图。图2是示出传感器控制装置和气体传感器的概要结构的图。图3是示出ΔRpvs及ΔIp的时间变化的曲线图。图4是示出dRpvs/dt与ΔIp之间的关系的曲线图。图5是示出比较例的试验结果的曲线图。图6是示出实施例的试验结果的曲线图。附图标记说明1：传感器控制装置；3：气体传感器；11：传感器元件；12：加热器；13：泵单元；14：氧离子传导性固体电解质体；15、16：泵电极；36：Rpvs运算部；37：占空比运算部。具体实施方式下面，基于附图来说明本公开的实施方式。本实施方式的传感器控制装置1被搭载于车辆，如图1所表示的那样对气体传感器3进行控制。传感器控制装置1构成为能够与对发动机5进行控制的电子控制装置9之间经由通信线8来发送和接收数据。以下将电子控制装置9称为发动机ECU9。ECU是ElectronicControlUnit(电子控制单元)的缩写。气体传感器3被安装于发动机5的排气管7，在广范围内检测废气中的氧浓度，也被称为线性氧传感器(日文：リニアラムダセンサ)。如图2所示，气体传感器3具备传感器元件11和加热器12。传感器元件11具备泵单元(日文：ポンプセル)13。泵单元13具备：氧离子传导性固体电解质体14，其由局部稳定化氧化锆形成为板状；以及泵电极15、16，其表面和背面分别主要由铂形成。此外，在图2中示意性地示出了传感器元件11，但是在传感器元件11的内部具备未图示的测定室和未图示的基准氧室。泵电极15暴露于测定室，泵电极16暴露于基准氧室。从传感器元件11的外部经由未图示的多孔质扩散层向测定室导入被测定气体。从传感器元件11的外部向基准氧室导入作为基准气体的大气。传感器元件11是通过所谓的极限电流方式检测氧浓度的氧传感器元件。表示向一对泵电极15、16之间施加的电压(以下为传感器元件电压Vp)与流过一对泵电极15、16之间的电流(以下为泵电流Ip)的关系的输出特性具有比例区域和平坦区域。在比例区域中，泵电流Ip与传感器元件电压Vp的增加成比例地变化。在平坦区域中，即使传感器元件电压Vp变化，泵电流Ip也实质上不发生变化而保持固定的值。该平坦区域为平行于上述输出特性的电压轴且平坦的区域、即泵电流Ip固定的极限电流的区域(以下为极限电流区域)。已知的是，该极限电流区域中的泵电流Ip为与氧浓度对应的值，氧浓度越高，则泵电流Ip越大。也就是说，废气中的氧浓度越高(即，空燃比越低)，则泵电流Ip的极限电流越大，废气中的氧浓度越低(即，空燃比越高)，则极限电流越小。因此，对传感器元件11的泵单元13施加与极限电流区域相应的传感器元件电压Vp，并对由此得到的泵电流Ip进行测定，从而能够在广范围内检测废气中的氧浓度。加热器12由以氧化铝为主体的材料形成，在其内部具备由以铂为主体的材料形成的发热电阻体。加热器12被控制为，利用从传感器控制装置1供给的电力使传感器元件11的温度成为活化温度。另外，发热电阻体的两端与传感器控制装置1电连接。此外，通过加热器12的加热使传感器元件11活化，由此气体传感器3成为能够进行气体检测的状态。传感器控制装置1具备CAN接口电路21(以下为CANI/F电路21)、控制电路22、微计算机23(以下为微机23)以及连接端子24、25、26、27。CAN是ControllerAreaNetwork(控制器区域网络)的缩写。另外，CAN为注册商标。CANI/F电路21按照CAN通信协议，经由通信线8来与发动机ECU9之间进行数据的发送和接收。控制电路22由面向特定用途的集成电路(即，ASIC)来实现。ASIC是ApplicationSpecificIC(专用集成电路)的缩写。控制电路22具备基准电压生成部31、电流供给部32、模拟数字转换部33(以下为AD转换部33)、PID运算部34、电流数字模拟转换部35(以下为电流DA转换部35)、Rpvs运算部36、占空比运算部37以及加热器驱动部38。另外，控制电路22具备泵电流端子41(以下为Ip+端子41)、检测电压端子42(以下为Vs+端子42)、共用端子43(以下为COM端子43)以及加热器端子44(以下为HTR+端子44)。Ip+端子41和Vs+端子42连接于传感器控制装置1的连接端子25。COM端子43连接于传感器控制装置1的连接端子24。而且，传感器元件11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器控制装置，对气体传感器进行控制，其中，所述气体传感器具备传感器元件和加热器，对被测定气体中含有的特定气体的浓度进行检测，所述传感器元件具有至少一个以上的单元，该单元具有固体电解质体和配置于所述固体电解质体上的一对电极，所述加热器用于对所述传感器元件进行加热，所述传感器控制装置具备：温度检测部，其构成为检测所述固体电解质体的温度；以及控制部，其构成为基于预先设定的反馈条件，来对所述加热器的发热量进行反馈控制，使得所述温度检测部的检测结果与预先设定的目标值之间的偏差为0，其中，所述反馈条件被设定为，使得在将评价气体用作所述被测定气体、并且将所述评价气体的气体温度设为25℃、且以将所述评价气体的气体流速每隔10秒在10m/s与60m/s之间进行切换的方式将所述评价气体供给到所述气体传感器的情况下，在所述一对电极之间流过的、其值根据所述特定气体的浓度发生变动的浓度检测电流的值的变动幅度为1.6μA以下，其中，所述评价气体是对通过空燃比被设定为理论空燃比的混合气体在内燃机中燃烧而从所述内燃机排出的燃烧废气进行模拟的气体。

【技术特征摘要】
2017.10.06 JP 2017-1960421.一种传感器控制装置，对气体传感器进行控制，其中，所述气体传感器具备传感器元件和加热器，对被测定气体中含有的特定气体的浓度进行检测，所述传感器元件具有至少一个以上的单元，该单元具有固体电解质体和配置于所述固体电解质体上的一对电极，所述加热器用于对所述传感器元件进行加热，所述传感器控制装置具备：温度检测部，其构成为检测所述固体电解质体的温度；以及控制部，其构成为基于预先设定的反馈条件，来对所述加热器的发热量进行反馈控制，使得所述温度检测部的检测结果与预先设定的目标值之间的偏差为0，其中，所述反馈条件被设定为，使得在将评价气体用作所述被测定气体、并且将所述评价气体的气体温度设为25℃、且以将所述评价气体的气体流速每隔10...

【专利技术属性】
技术研发人员：布目敬教，今井田知己，寺本谕司，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP