用于氧传感器的补偿器电路和方法技术

提供了一种用于氧传感器(1)的补偿器电路(200)，该氧传感器(1)包括泵单元(5)和参考单元(4)。补偿器电路(200)包括将参考单元(4)维持在参考电压的反馈控制回路。反馈控制回路包括数字补偿器(43)，该数字补偿器(43)取决于从参考单元(4)测量的参考电压来确定补偿电流并将该补偿电流输出到泵单元(5)。数字补偿器(43)还在设定的时间内暂停确定和输出补偿电流，这取决于检测到氧传感器加热器脉冲宽度调制信号中的边沿。

【技术实现步骤摘要】
用于氧传感器的补偿器电路和方法
本专利技术涉及大范围氧气(O2)传感器，并且通常这种传感器用在车辆系统中以确定例如排气中的氧气水平。这样的传感器通常被称为λ(lambda)传感器。本专利技术尤其涉及用于操作这种氧传感器的电路。电路可被实现在例如连接到微处理器和传感器的芯片上。专利技术的背景通常，O2传感器安装在发动机的排气系统中，以监测排气离开发动机时排气中有多少未燃烧的燃料或过量的氧气。监测排气中的氧气水平是测量燃料混合物的一种方法。O2或λ传感器基于固态电化学反应。传感器可以由一个或两个单元构成。当耦合到适当的电接口时，产生的电流随着排气中的氧气相对于大气中的氧气的分压近似线性地变化。在大范围的空气燃料传感器中，必须将传感器的温度严格控制在约750℃的温度。通过在传感器内使用电式阻陶瓷加热元件可实现该温度。通常，在O2传感器上执行单元阻抗测量以估算其温度。从期望温度中减去该温度以提供误差值。该误差项可以用作给控制回路的输入，该控制回路改变施加在例如嵌入传感器中的陶瓷加热元件两端的电池电压的PWM占空比。。该控制回路试图将温度误差保持在较低的值。因此，换言之，如上所述，在大范围的空气燃料传感器中，必须将传感器的温度严格控制在约750℃的温度。通过在传感器内使用电阻式陶瓷加热元件可实现该温度。该元件能够单独从周围环境或通过补充发动机废热来加热传感器。为了向电阻式陶瓷加热元件供电，汽车12V电池电压以脉冲宽度调制方式施加在元件两端上。测量传感器参考单元的阻抗，并将其用于指示传感器的温度。利用控制回路来修改PWM占空比，以调节加热量以维持期望的温度。在O2传感器的控制中，存在的问题是，陶瓷加热器的PWM控制可能会破坏传感器的参考单元和泵单元的闭环控制。这导致PWM切换边沿在边沿之后的延伸时间段内引起泵单元电流误差。这限制了在期望发动机同步泵电流读数的地方使用传感器的能力。由于O2传感器位于排气流中，因此有电缆将其连接到感测模块。对于典型的两单元传感器，此电缆包含六根电线，其包括：参考、传感器通用(sensorcommon)、泵、标签、加热器+和加热器-。由于加热元件的特性，传感器的加热器的PWM控制导致电缆内以及传感器本身内的加热器电线(heaterwire)中大的DV/DT和大的DI/DT。加热器中的电流可以为几安培的量级。这可将噪声耦合到电缆中的其他电线上。本专利技术的一个目标是克服这些问题。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种用于氧传感器的补偿器电路，所述氧传感器包括泵单元和参考单元，所述补偿器电路包括被配置成用于将参考单元维持在参考电压的反馈控制回路，所述反馈控制回路包括数字补偿器，该数字补偿器被配置成用于：取决于从所述参考单元测量的参考电压来确定补偿电流并将该补偿电流输出到所述泵单元，并且该数字补偿器进一步被配置成用于：取决于检测到氧传感器加热器脉冲宽度调制(PWM)信号中的边沿，在设定的时间内暂停确定和输出所述补偿电流。所述数字补偿器可以是可编程的。所述设定时间可以是可编程的。补偿器电路可以被配置成用于：在检测到所述PWM信号的上升沿或下降沿后，在设定时间内暂停确定和/或输出所述补偿电流。补偿器电路可以包括用于检测所述PWM信号的上升沿或下降沿的装置。补偿器电路包括用于在检测到所述PWM信号的上升沿或下降沿之后提供暂停信号或可编程长度的时间的装置。补偿器电路可以进一步被配置成用于将测得的参考单元的参考电压转换成数字量，并且进一步被配置成用于以数字形式将该数字量与数字参考值比较，以便提供用于数字补偿器的数字比较，其中，所述补偿电流是从所述数字比较确定的。补偿器电路可以进一步包括用于确定要被输出到泵单元的补偿电流并将该补偿电流转换成数字值的装置。电路可以被配置成用于：通过被配置成用于暂停接收从所述参考单元导出的输入和/或暂停确定和/或输出所述输出电流，来暂停所述补偿电流的确定和输出。在进一步的方面中，提供了一种氧传感器系统，包括：氧传感器，所述氧传感器包括泵单元和参考单元，并且包括加热器装置，该加热器装置被配置成用于接收PWM信号以控制所述加热器，并且如上的补偿器电路连接到所述氧传感器。在进一步的方面中，提供了一种操作用于氧传感器的补偿器电路的方法，所述氧传感器包括泵单元和参考单元，所述补偿器电路包括被适配成将参考单元维持在参考电压的反馈控制回路，所述反馈控制回路包括数字补偿器，该数字补偿器被配置成用于：取决于从所述参考单元测量的参考电压来确定补偿电流并将该补偿电流输出到所述泵单元，该方法包括：a)检测氧传感器加热器脉冲宽度调制(PWM)信号中的边沿；b)取决于步骤a)，在设定时间内暂停确定和输出所述补偿电流。所述设定时间可以是可编程的。步骤a)可以包括：在检测到所述PWM信号的上升沿或下降沿后，在设定时间内暂停确定和/或输出所述补偿电流。该方法可以包括：在检测到所述PWM信号的上升沿或下降沿后，提供暂停信号或暂停信号可编程时间量。该方法可以包括以下步骤：将测得的参考单元的参考电压转换成数字量，并且以数字形式将该数字量与数字参考值比较，将数字比较提供给所述数字补偿器，并且从所述数字比较确定所述补偿电流。步骤b)可以包括：暂停接收从所述参考单元导出的输入和/或暂停确定和或输出所述输出电流。附图说明现在参照附图通过示例的方式来描述本专利技术，其中：图1示出了具有模拟补偿器的现有O2传感器控制IC；图2示出了由于PWM边沿引起的泵电流中断；图3示出了具有数字补偿器和“停驻(park)”功能的新型O2传感器控制IC；以及图4示出了将数字补偿器停驻在PWM边沿上时的泵电流中断。具体实施方式图1示出了已知的O2传感器系统的示意图-它示出了2个单元的O2传感器1。传感器接口IC2通常在传感器和微处理器(未示出)之间相接。微处理器的任务包括将来自传感器接口IC2的泵电流读数转换为空气/燃料比，同时读取由传感器接口IC2进行的与传感器阻抗相关的测量，并调节加热器PWM以控制温度。应当注意，传感器接口IC2的任何功能可以由微处理器执行，反之亦然。在左手侧示出了传感器本身，该传感器本身是本领域中已知的2个单元的传感器。传感器(元件)包括测量或参考(REF)单元4和泵单元5。两个单元4、5在侧面上通过多孔扩散部件6(其提供/限定了多孔扩散通道)分开，以便形成气体检测腔7。电极8a、8b、8c、8d位于单元4、5的任一侧上，并向系统的其他部分(电路)提供适当的输入和输出。与O2传感器相邻的是加热器9，诸如陶瓷加热器。它通过一条线连接到电池(车载电池)，并由微处理器(未示出)经由低侧驱动器10和(多条)加热器电线100控制。驱动高侧而不是低侧是可接受的，如用微处理器控制两侧。两个单元4、5的电极8a、8b、8c、8d连接到传感器接口IC2/电路，传感器接口IC2具有到未示出的微处理器的输入和输出连接，该微处理器用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氧传感器(1)的补偿器电路，所述氧传感器(1)包括泵单元(5)和参考单元(4)，所述补偿器电路(200)包括被配置成用于将所述参考单元(4)维持在参考电压的反馈控制回路，所述反馈控制回路包括数字补偿器(43)，所述数字补偿器(43)被配置成用于：取决于从所述参考单元(4)测量的参考电压来确定补偿电流并将所述补偿电流输出到所述泵单元(5)，并且所述数字补偿器(43)进一步被配置成用于：取决于检测到氧传感器加热器脉冲宽度调制(PWM)信号中的边沿，在设定的时间内暂停确定和输出所述补偿电流。/n

【技术特征摘要】
20190702 US 16/460,6111.一种用于氧传感器(1)的补偿器电路，所述氧传感器(1)包括泵单元(5)和参考单元(4)，所述补偿器电路(200)包括被配置成用于将所述参考单元(4)维持在参考电压的反馈控制回路，所述反馈控制回路包括数字补偿器(43)，所述数字补偿器(43)被配置成用于：取决于从所述参考单元(4)测量的参考电压来确定补偿电流并将所述补偿电流输出到所述泵单元(5)，并且所述数字补偿器(43)进一步被配置成用于：取决于检测到氧传感器加热器脉冲宽度调制(PWM)信号中的边沿，在设定的时间内暂停确定和输出所述补偿电流。


2.如权利要求1所述的补偿器电路(200)，其特征在于，所述数字补偿器(43)是可编程的。


3.如权利要求1所述的补偿器电路(200)，其特征在于，所述设定时间是可编程的。


4.如权利要求1所述的补偿器电路(200)，其特征在于，所述补偿器电路(200)被配置成用于：在检测到所述氧传感器加热器PWM信号的上升沿或下降沿后，在设定时间内暂停确定和/或输出所述补偿电流。


5.如权利要求4所述的补偿器电路(200)，其特征在于，包括用于检测所述PWM信号的上升沿或下降沿的装置(47)。


6.如权利要求1所述的补偿器电路(200)，其特征在于，包括用于在检测到所述PWM信号的上升沿或下降沿之后提供暂停信号或可编程长度的时间的装置(48)。


7.如权利要求1所述的补偿器电路(200)，其特征在于，进一步被配置成用于将测得的所述参考单元(4)的参考电压转换成数字量，并且进一步被配置成用于以数字形式将所述数字量与数字参考值比较，以便提供用于所述数字补偿器(43)的数字比较，其中，所述补偿电流是从所述数字比较确定的。


8.如权利要求1所述的补偿器电路(200)，其特征在于，进一步包括用于确定要被输出到所述泵单元的所述补偿电流并将所述补偿电流转换成数字值的装置(46)。


9.如权利要求1所述的补偿器电路(200)，其特征在于，所述补偿器电路(200)被配置成用于：通过被配置成用于暂停接收从所述参考单元(4)导出的所述输入和/或暂停确定和/或输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·W·高斯，J·W·坎贝尔，E·V·里普利，M·R·恩格尔哈特，侯静一，
申请(专利权)人：德尔福技术知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：巴巴多斯;BB