用于调整传感器元件的温度的方法技术

建议了一种用于调整借助加热设备（124）可加热的传感器元件（118）的温度的方法，所述传感器元件（118）用于检测测量气体室（112）中的气体的至少一个特性。所述方法包括对所述加热设备（124）的至少调节，其中调节包括下列方法步骤：a）检测所述传感器元件（118）的至少一个调节量的至少一个实际值，b）确定所述至少一个调节量的期望值，c）借助期望值与实际值的比较来产生加热设备（124）的至少一个操纵变量，d）执行至少一个控制步骤，其中在所述控制步骤中检查至少一个用于调整温度的参数，并且其中所述至少一个操纵变量根据所述检查而被影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调整传感器元件的温度的方法
技术介绍
在现有技术中，公知了许多用于检测测量气体室中的气体的至少一个特性的传感器元件。在此，原则上可以涉及气体的任意特性，例如涉及气体的物理特性和/或化学特性。尤其是，以下参照用于检测气体中的至少一个气体成分的比例（Anteil）、即例如分压和/或百分比的传感器元件来描述本专利技术。气体成分尤其是可以是氧。然而，可替换地或附加地，其他气体成分也可以被证实，例如氮氧化物、碳氢化合物或者其他气体成分。然而，本专利技术并不限于对气体成分的证实，而是原则上可替换地或附加地也可以证实气体的其他特性。为了证实气体成分，尤其是采用如下传感器元件：这些传感器元件基于至少一个固体电解质（即离子传导固体（ionenleitenderFestkoerper））的使用，例如基于氧离子传导固体的使用。这样的固体电解质例如可以基于二氧化锆来制作，例如基于钇稳定的二氧化锆和/或钪掺杂的二氧化锆来制作。这样的传感器元件例如在汽车领域中被采用，以便证实带有至少一个发动机的内燃机的排气中的气体成分。这样的传感器元件的例子在罗伯特·博世有限公司（RobertBoschGmbH）的“SensorenimKraftfahrzeug（汽车中的传感器）”（2007年出版，第154-159页）中予以描述。在那里示出的传感器元件原则上也可以按照根据本专利技术所述的一种方法来运行和/或可以在根据本专利技术的传感器设备的范围中被采用。拉姆达探针（Lambdasonde）通常基于带有至少一个固体电解质的至少一个电流（galvanisch）氧浓度电池的使用。可替换地或附加地也可以采用所谓的泵浦单元（Pumpzell）。拉姆达探针可以具有单室的结构或也具有多室的结构，其中同样可以示例性地参阅所述的现有技术。一般，这样的传感器元件具有至少一个加热设备。这样，固体电解质通常在为大约350℃的活化温度下对于氧离子而言变成传导的。常用拉姆达探针的标称温度一般明显更高，例如在650℃-850℃左右。为了与环境条件、例如排气的温度无关地达到标称温度，传感器元件一般被主动地电加热。出于该原因，所述类型的大多数传感器元件拥有至少一个电加热元件，所述电加热元件以下通常也被称作加热设备并且所述电加热元件一般由至少一个控制设备来激励（ansteuern）。例如，公知的基于二氧化锆的拉姆达探针具有集成的铂加热器，该集成的铂加热器一般被设计为使得该集成的铂加热器在正常工作条件下具有更大的加热功率储备。这意味着，对于传感器元件的运行所需的加热器电压（Heizerspannung）或加热功率一般明显低于可供使用的供给电压或供给功率。例如，在上述类型的通常的传感器元件中，已经利用小于8V的加热器电压实现了为780℃的工作温度。在许多情况下，传感器元件在此不是利用直流电压而是利用时钟控制的（getaktet）有效电压来运行，该有效电压通过较高直流电压（电池电压）的脉宽调制来产生。与此相应地，概念“加热器电压”以下不仅可以被理解为给加热设备所加载（beaufschlagen）的实际电压，而且可替换地被理解为有效的电压。上述类型的传感器元件的输出信号一般在功能上与传感器元件的温度极其有关。为了改善信号精度因而要追求的是，将传感器元件的温度与排气温度的改变去耦合并且保持得尽可能恒定。通常，例如通过具有排气温度和排气质量流量（Abgasmassenstrom）的输入量的与工作点有关的特性曲线族来对突变探针（Sprungsonde）的加热器电压进行温度控制。提高的温度精度通过传感器元件的温度调节来得到。作为调节量例如可以使用传感器元件的内阻Ri、例如传感器元件的至少一个单元的内阻Ri，因为一般在传感器元件的内阻与温度之前存在明确的关系。例如，在市面上可得到的突变探针中，220Ω的内阻对应于780℃的传感器元件温度。相对应的温度调节设备也可以用于宽带探针中。尽管通过现有调节改善了信号精度，但是一如既往地存在针对更精确的温度调整的需求和改善潜力，以便进一步改善传感器元件的信号精度。尤其是，传感器元件的工作温度要可以与排气温度无关地被调整，以便进一步提高信号精度并且由此又能够实现更低的排放和更稳健的诊断。同时，要利用高加热功率储备实现激励，而不存在在基本上附加的车载电网电压范围中进行加热时由于过热而引起损坏传感器元件的危险。此外，排气探针的传感器元件要可在尽可能恒定的温度下运行并且同时被保护免受过热影响。
技术实现思路
为了改善公知的传感器元件和用于使这些传感器元件运行的方法以及为了至少部分实现上述目标，与此相应地建议一种用于调整借助加热设备可加热的用于检测测量气体室中的气体的至少一个特性的传感器元件的温度的方法以及一种用于检测测量气体室中的气体的至少一个特性的传感器设备。如上面所描述的那样，对至少一个特性的检测尤其是可以是确定气体中的气体成分的比例。气体成分尤其是可以是气体成分中的一个或多个、即氧、氮、氮氧化物、碳氢化合物或其他成分。气体例如可以是排气，尤其是内燃机的排气，并且测量气体室尤其是可以是排气系统（Abgastrakt），例如是汽车中的排气系统。然而，其他使用领域原则上也是可能的。本方法用于调整借助加热设备可加热的传感器元件的温度。温度的调整在此可以被理解为调整到固定预给定的或者可变地预给定的温度上，其中也可以预给定温度变化曲线。如下面还更详细地说明的那样，对温度的控制和/或调节可以被纳入调整之下。加热设备尤其是可以包括电阻性加热设备，即例如至少一个加热电阻，所述电阻性加热设备例如通过加载有加热器电压和/或加热器电流而可以是可电阻性地加热的。所建议的方法包括以下所描述的方法步骤，这些方法步骤优选地但是非必需地可以以所示的顺序来执行。单个方法步骤或者多个方法步骤也可以在时间上并行地、在时间上重叠地或者单个地或多个重复地被执行，或在较长的时间段上被执行。此外，该方法还可以包括未举出的方法步骤。在第一方法步骤中，检测传感器元件的至少一个调节量的至少一个实际值。调节量在此原则上可以被理解为传感器元件的任意测量量，该测量量对于温度调节而言是关系重大的，尤其是直接或间接与温度关联的电测量量和/或热学测量量，即能够实现推断出传感器元件的当前温度或传感器元件的范围的测量量。调节量的例子在下面还更详细地被阐述。不是实际测量量，而是也可以使用由测量量导出的量，例如内插的、外插的、经滤波的、经放大的、经数字化的或其他值。至少一个调节量的实际值在此被理解为当前的值，即调节量的测量值或由测量值导出的值，其曾在眼前的时刻或在如下时刻被检测到：该时刻优选地过去不大于数秒、例如不大于10秒、尤其是不大于5秒、优选地不大于1秒或甚至不大于100毫秒。在另一方法步骤中，确定至少一个调节量的至少一个期望值。期望值在此被理解为调节量的如下值：所述调节量精确地或在预给定一个或多个公差阈值的情况下要被调节到所述值上。期望值的确定尤其是可以通过如下方式来进行：该期望值由与传感器元件分开的设备提供，例如在该设备中固定地预给定该期望值，或如下面还更详细地阐述的那样在考虑至少一个控制量的情况下被确定，其中所述控制量表征了传感器元件的环境对传感器元件的温度的影响。为了确定期望值，与此相应地例如可以设置至少一个数据处理设备和/或至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.06 DE 102010042013.11.一种用于调整借助加热设备（124）可加热的传感器元件（118）的温度的方法，所述传感器元件（118）用于检测测量气体室（112）中的气体的至少一个特性，其中所述方法包括对所述加热设备（124）的至少调节，其中调节包括下列方法步骤：a）检测所述传感器元件（118）的至少一个调节量的至少一个实际值，b）确定所述至少一个调节量的期望值，c）借助期望值与实际值的比较来产生加热设备（124）的至少一个操纵变量，并且分析所述操纵变量的时间变化曲线，d）执行至少一个控制步骤，其中在所述控制步骤中检查至少一个用于调整温度的参数，并且其中所述至少一个操纵变量根据所述检查而被影响，其中，所述操纵变量选自如下组：附在加热设备（124）上的加热电压、附在加热设备（124）上的加热功率、附在加热设备（124）上的加热电流、附在加热设备（124）上的加热功率的脉宽调制的参数，其中，在所述控制步骤中所检查的参数是所述操纵变量，以及其中，所述控制步骤规定，当至少一个参数在一定时间内超过极限值时，将操纵变量限制到安全值，其中，所述控制步骤基于所检查的参数的特性曲线族。2.根据上一权利要求所述的方法，其中，此外还检测至少一个控制量，其中所述控制量表征所述传感器元件（118）的环境对所述传感器元件（118）的温度的影响。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制量选自：所述传感器元件（118）的环境温度，包含、生成或使用气体的设备的工作参数，表征在所述传感器元件（118）的环境中出现的气体流量的参数，表征并且量化在传感器元件的环境中出现的温度的参数，发动机转速，发动机负载状态。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述包含、生成或使用气体的设备的工作参数是内燃机的工作范围，并且所述表征并且量化在传感器元件的环境中出现的温度的参数是排气温度、催化剂温度和/或管壁温度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述包含、生成或使用气体的设备的工作参数是发动机工作点。6.根据权利要求2至5之一所述的方法，其中，该方法此外还包括对加热设备（124）的控制，其中调节至少部分地叠加控制。7.根据权利要求6所述的方法，其中，对加热设备（124）的控制在考虑所述控制量的情况下进行。8.根据权利要求2至5之一所述的方法，其中，所述期望值的确定并且还有控制也在考虑所述控制量的情况下进行。9.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，所述至少一个调节量选自如下组：所述传感器元件（118）的至少一个内阻，所述传感器元件（118）的温度，在所述传感器元件（118）的至少两个电极（126，130）之间的电压，在所述传感器元件（118）的至少两个电极（126,130）之间的电流，导电结构的电阻。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J施奈德，M费伊，I布拉克，M里曼，R哈曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：