DE102018202395A1 - Gas sensor, electrical device, device and / or vehicle and method for operating a vehicle - Google Patents

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Abstract

Gassensor (4) zur Detektion von Gasen, Elektrogerät, Vorrichtung und/oder Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei der Gassensor (4) ein schwingungsfähiges Element (1), einen schwingungsgedämpften Körper (3) und ein elektrisch isolierendes Verbindungselement (2) aufweist,wobei das Verbindungselement (2) das schwingungsfähige Element (1) und den schwingungsgedämpften Körper (3) miteinander verbindet wobei das schwingungsfähige Element (1) schwingungsfähig ist relativ zum schwingungsgedämpften Körper (3).Gas sensor (4) for detecting gases, electrical equipment, device and / or vehicle and method for operating a vehicle, wherein the gas sensor (4) comprises a vibratory element (1), a vibration-damped body (3) and an electrically insulating connecting element (2) wherein the connecting element (2) connects the oscillatory element (1) and the vibration-damped body (3) with each other, wherein the oscillatory element (1) is oscillatable relative to the vibration-damped body (3).

Description

Feld der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor, ein Elektrogerät, eine Vorrichtung und/oder ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a gas sensor, an electric device, a device and / or a vehicle and a method for operating a vehicle according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Gassensoren zur Detektion von korrosiven Gasen wie beispielsweise H2S, SO2, Cl2 oder NO2 sind aus dem Stand der Technik bekannt.Gas sensors for the detection of corrosive gases such as H 2 S, SO 2 , Cl 2 or NO 2 are known from the prior art.

Zur Bestimmung einer aus der Gasbelastung von elektrischen Energiespeichern resultierenden Lebensdauer der elektrischen Energiespeicher werden Normprofile verwendet, die einmalig bestimmt werden und als Standartwerte für eine Vielzahl von Energiespeichern verwendet werden.To determine a resulting from the gas load of electrical energy storage life of the electrical energy storage standard profiles are used, which are determined once and are used as standard values for a variety of energy storage.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Gassensor zur Detektion von korrosiven Gasen.The invention is based on a gas sensor for the detection of corrosive gases.

Der Kern der Erfindung bei dem Gassensor ist, dass der Gassensor ein schwingungsfähiges Element, einen schwingungsgedämpften Körper und ein elektrisch isolierendes Verbindungselement aufweist, wobei das Verbindungselement das schwingungsfähige Element und den schwingungsgedämpften Körper miteinander verbindet, wobei das schwingungsfähige Element schwingungsfähig ist relativ zum schwingungsgedämpften Körper.The essence of the invention in the gas sensor is that the gas sensor comprises a vibratory element, a vibration damped body and an electrically insulating connecting element, wherein the connecting element interconnects the oscillatory element and the vibration-damped body, wherein the oscillatory element is oscillatable relative to the vibration-damped body.

Hintergrund der Erfindung ist, dass mittels des schwingungsfähigen Elements als Opfermaterial die korrosive Wirkung des korrosiven Gases bestimmbar ist. Dabei ist das Schwingungsverhalten des schwingungsfähigen Elements abhängig von der Konzentration des korrosiven Gases und von der Expositionsdauer des Gassensors in dem Gas. Somit ist eine kumulative Bestimmung der Gasbelastung des Gassensors beziehungsweise eines mit dem Gassensor verbundenen Gegenstands ermöglicht. Die Änderung des Schwingungsverhaltens erfolgt passiv, sie ist also unabhängig davon, ob der Gassensor aktiviert ist und/oder ausgelesen wird.Background of the invention is that by means of the oscillatory element as a sacrificial material, the corrosive effect of the corrosive gas can be determined. The vibration behavior of the oscillatory element is dependent on the concentration of the corrosive gas and the exposure time of the gas sensor in the gas. Thus, a cumulative determination of the gas load of the gas sensor or an object connected to the gas sensor is made possible. The change in the vibration behavior is passive, so it is independent of whether the gas sensor is activated and / or read.

Unter einer Gasbelastung wird hierbei die kumulative Belastung durch das zu detektierende Gas während der Expositionsdauer verstanden. Diese Gasbelastung nimmt bei hoher Konzentration des Gases während der Expositionsdauer stärker zu als bei niedriger Konzentration des Gases während der Expositionsdauer.A gas load is understood to mean the cumulative load by the gas to be detected during the exposure period. This gas load increases more at the high concentration of the gas during the exposure period than at the low concentration of the gas during the exposure period.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das schwingungsfähige Element eine Resonanzfrequenz auf, die von einer Konzentration eines zu detektierenden Gases und/oder einer Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements in dem zu detektierenden Gas abhängig ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Konzentration und/oder die Expositionsdauer durch Messung der Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements bestimmbar sind. Die Resonanzfrequenz ist beispielsweise mittels einer Kamera bestimmbar.According to an advantageous embodiment, the oscillatory element has a resonance frequency, which is dependent on a concentration of a gas to be detected and / or an exposure time of the oscillatory element in the gas to be detected. The advantage here is that the concentration and / or the exposure time can be determined by measuring the resonant frequency of the oscillatory element. The resonant frequency can be determined, for example, by means of a camera.

Von Vorteil ist es dabei, wenn das schwingungsfähige Element ein Material aufweist, dessen Masse von einer Konzentration eines zu detektierenden Gases und/oder einer Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements in dem zu detektierenden Gas abhängig ist. Durch chemische Verbindung des Materials des schwingungsfähigen Elements mit dem korrosiven Gas nimmt die Masse des schwingungsfähigen Elements zu, insbesondere linear. Diese Massezunahme ist aus der Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements bestimmbar, da die Resonanzfrequenz von der Masse abhängt.It is advantageous if the oscillatory element comprises a material whose mass is dependent on a concentration of a gas to be detected and / or an exposure time of the oscillatory element in the gas to be detected. By chemically combining the material of the oscillatory element with the corrosive gas, the mass of the oscillatory element increases, in particular linearly. This increase in mass can be determined from the resonant frequency of the oscillatory element, since the resonance frequency depends on the mass.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Masse des schwingungsfähigen Elementes mit der Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements in dem zu detektierenden Gas zunimmt. Dadurch ist die Gasbelastung des Gassensors kumulativ bestimmbar.Furthermore, it is advantageous if the mass of the oscillatory element increases with the exposure time of the oscillatory element in the gas to be detected. As a result, the gas load of the gas sensor can be determined cumulatively.

Von Vorteil ist es dabei, wenn die Masse des schwingungsfähigen Elementes mit der Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements in dem zu detektierenden Gas streng monoton ansteigt. Somit ist die Masse des schwingungsfähigen Elements eineindeutig der Expositionsdauer beziehungsweise der Gasbelastung des schwingungsfähigen Elements zuordenbar.It is advantageous if the mass of the oscillatory element increases in a strictly monotonic manner with the exposure time of the oscillatory element in the gas to be detected. Thus, the mass of the vibratable element is uniquely attributable to the exposure time or gas load of the vibratable element.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das schwingungsfähige Element mit dem Material beschichtet. Von Vorteil ist dabei, dass das Material als Beschichtung an der Oberfläche des schwingungsfähigen Elements angeordnet ist und somit mit dem umgebenden Gas in Kontakt kommt. Der Kern des schwingungsfähigen Elements ist elastischer ausführbar als die Beschichtung, so dass das Schwingungsverhalten verbessert wird.According to an advantageous embodiment, the oscillatory element is coated with the material. The advantage here is that the material is arranged as a coating on the surface of the oscillatory element and thus comes into contact with the surrounding gas. The core of the oscillatory element is more elastic than the coating, so that the vibration behavior is improved.

Vorteilhafterweise weist das schwingungsfähige Element Metall, insbesondere Kupfer, auf. Von Vorteil ist dabei, dass Metalle, insbesondere Kupfer, in vielen Elektrogeräten als Leiter enthalten ist und somit das Korrosionsverhalten der Elektrogeräte mit dem Gassensor abgebildet werden kann.Advantageously, the oscillatory element comprises metal, in particular copper. The advantage here is that metals, especially copper, is included in many electrical appliances as a leader and Thus, the corrosion behavior of electrical appliances can be mapped with the gas sensor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Gassensor eine Auswerteschaltung auf. Mittels der Auswerteschaltung ist die Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements bestimmbar und auswertbar.According to a further aspect of the invention, the gas sensor has an evaluation circuit. By means of the evaluation circuit, the resonant frequency of the oscillatory element can be determined and evaluated.

Von Vorteil ist es dabei, wenn die Auswerteschaltung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss mit dem schwingungsfähigen Element elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Anschluss mit dem schwingungsgedämpften Körper elektrisch leitend verbunden ist. Somit ist die Auswerteschaltung geeignet, eine elektrische Spannung zwischen dem schwingungsfähigen Element und dem schwingungsgedämpften Körper anzulegen und diese wie einen Kondensator zu laden. Dadurch ist die Kapazität dieses Kondensators bestimmbar. Da die Kapazität von dem Abstand zwischen dem schwingungsfähigen Element und dem schwingungsgedämpften Körper abhängig ist und dieser Abstand durch eine Schwingung des schwingungsfähigen Elements variiert, ist die Frequenz und Amplitude der Schwingung mittels der Auswerteschaltung bestimmbar.It is advantageous if the evaluation circuit has a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is electrically conductively connected to the oscillatory element and the second terminal is electrically connected to the vibration-damped body. Thus, the evaluation circuit is adapted to apply an electrical voltage between the oscillatory element and the vibration-damped body and to load them like a capacitor. As a result, the capacity of this capacitor can be determined. Since the capacitance is dependent on the distance between the oscillatory element and the vibration-damped body and this distance varies as a result of vibration of the oscillatory element, the frequency and amplitude of the oscillation can be determined by means of the evaluation circuit.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Gassensor eine Schwingungsquelle auf, wobei die Schwingungsquelle eingerichtet ist, das schwingungsfähige Element zu Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen, anzuregen. Dadurch ist der Gassensor unabhängig von externen Schwingungsquellen anregbar.According to a further advantageous embodiment, the gas sensor has a vibration source, wherein the vibration source is set up to excite the vibratory element to vibrations, in particular resonance vibrations. As a result, the gas sensor can be excited independently of external vibration sources.

Der Kern der Erfindung bei dem Elektrogerät, insbesondere dem elektrischen Energiespeicher, aufweisend eine Steuerung und einen Gassensor, insbesondere wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf den Gassensor gerichteten Ansprüche, besteht darin, dass die Steuerung signalleitend mit dem Gassensor verbunden ist.The core of the invention in the electrical appliance, in particular the electrical energy storage, comprising a controller and a gas sensor, in particular as described above or according to one of the claims directed to the gas sensor, is that the controller is signal-conducting connected to the gas sensor.

Hintergrund der Erfindung ist, dass die Gasbelastung des Elektrogeräts, insbesondere der in dem Elektrogerät verbauten elektronischen Bauteile, individuell bestimmbar ist. Dabei wird nicht nur das Alter des Elektrogeräts berücksichtigt, sondern die konkreten Umgebungsbedingungen des Elektrogeräts werden analysiert. Dadurch sind gefährliche Betriebssituationen aufgrund erhöhter Gasbelastung ebenso vermeidbar wie eine verfrühte Außerbetriebnahme eines Elektrogeräts, das nur einer geringen Gasbelastung ausgesetzt ist.The background of the invention is that the gas load of the electrical appliance, in particular of the electronic components installed in the electrical appliance, can be determined individually. Not only the age of the electrical appliance is considered, but the specific environmental conditions of the electrical appliance are analyzed. As a result, dangerous operating situations due to increased gas pollution are just as preventable as a premature decommissioning of an electrical appliance that is exposed to only a small gas load.

Der Kern der Erfindung bei der Vorrichtung und/oder dem Fahrzeug besteht darin, dass die Vorrichtung und/oder das Fahrzeug zumindest ein Elektrogerät, insbesondere einen elektrischen Energiespeicher, wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach dem auf das Elektrogerät bezogenen Anspruch aufweist.The essence of the invention in the device and / or the vehicle is that the device and / or the vehicle has at least one electrical device, in particular an electrical energy store, as described above or according to the claim related to the electrical appliance.

Hintergrund der Erfindung ist, dass die Gasbelastung des Elektrogeräts, insbesondere des elektrischen Energiespeichers, der Vorrichtung und/oder des Fahrzeugs individuell bestimmbar ist. Die Steuerung des Elektrogeräts ist dabei eingerichtet, einen mittels des Gassensors bestimmten Wert auszuwerten und mit in einer Speichereinheit der Steuerung gespeicherten Grenzwerten zu vergleichen um so einen sicherheitskritischen Zustand zu erkennen und der Vorrichtung und/oder dem Fahrzeug anzuzeigen.Background of the invention is that the gas load of the electrical device, in particular the electrical energy storage device, the device and / or the vehicle is individually determined. The controller of the electrical appliance is set up to evaluate a value determined by means of the gas sensor and to compare it with limit values stored in a memory unit of the controller so as to recognize a safety-critical condition and to display the apparatus and / or the vehicle.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung und/oder das Fahrzeug eine Schwingungsquelle auf, die eingerichtet ist, das schwingungsfähige Element zu Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen, anzuregen. Vorteilhafterweise wird ein Antrieb des Fahrzeugs als Schwingungsquelle für den Gassensor verwendet. Somit ist der Gassensor kompakt ausführbar.According to an advantageous embodiment, the device and / or the vehicle has a vibration source which is set up to excite the oscillatory element to oscillate, in particular resonant vibrations. Advantageously, a drive of the vehicle is used as a vibration source for the gas sensor. Thus, the gas sensor is compact executable.

Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Fahrzeug gerichteten Ansprüche besteht darin, dass das Verfahren einen Fahrbetrieb und einen Messbetrieb aufweist, wobei das Fahrzeug im Messbetrieb stillsteht, während der Gassensor ausgelesen wird.The essence of the invention in the method for operating a vehicle as described above or according to one of the claims directed to the vehicle is that the method comprises a driving operation and a measuring operation, wherein the vehicle is stationary in the measuring operation while the gas sensor is being read out.

Hintergrund der Erfindung ist, dass im Stillstand des Fahrzeuges keine zusätzlichen Schwingungsquellen auf das schwingungsfähige Element des Gassensors einwirken. Dadurch sind Messfehler beispielsweise aufgrund von unebener Fahrbahn und/oder Beschleunigung und/oder Abbremsung des Fahrzeuges und/oder Vibration vermeidbar.Background of the invention is that at standstill of the vehicle no additional vibration sources act on the oscillatory element of the gas sensor. As a result, measurement errors, for example, due to uneven road surface and / or acceleration and / or deceleration of the vehicle and / or vibration can be avoided.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug einen Antrieb auf, der während des Messbetriebs betrieben wird. Der Antrieb ist als Schwingungsquelle für den Gassensor verwendbar.According to an advantageous embodiment, the vehicle has a drive which is operated during the measuring operation. The drive can be used as a vibration source for the gas sensor.

Vorteilhafterweise wird der Antrieb im Leerlauf betrieben. Somit ist die Frequenz des Antriebs an die Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements anpassbar, so dass das schwingungsfähige Element zu Resonanzschwingungen angeregt wird.Advantageously, the drive is operated at idle. Thus, the frequency of the drive is adaptable to the resonant frequency of the vibratable element, so that the oscillatory element is excited to resonant vibrations.

Von Vorteil ist es dabei, wenn nachdem mittels des Gassensors ein Wert bestimmt wurde, der unterhalb eines definierten kritischen ersten Grenzwertes liegt, ein Warnsignal ausgegeben wird. Dadurch kann der Fahrer des Fahrzeugs auf ein erhöhtes Risiko einer Gefahrensituation beim weiteren Betrieb des elektrischen Energiespeichers hingewiesen werden. Der elektrische Energiespeicher kann ausgetauscht werden, bevor die Gefahrensituation eintritt.It is advantageous if, after using the gas sensor, a value has been determined which is below a defined critical first limit value, a warning signal is output. As a result, the driver of the vehicle can be informed of an increased risk of a dangerous situation during further operation of the electrical energy store. The electrical energy storage can be replaced before the danger situation occurs.

Vorteilhafterweise wird das Fahrzeug danach in einem Notfallbetrieb betrieben, in dem die maximale Geschwindigkeit und die Reichweite reduziert werden, um die Batterie zu schonen.Advantageously, the vehicle is then operated in an emergency mode in which the maximum speed and range are reduced to conserve the battery.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn nachdem mittels des Gassensors ein Wert bestimmt wurde, der unterhalb eines definierten kritischen zweiten Grenzwertes liegt, der Fahrbetrieb verhindert wird. Dadurch wird ein sicherheitskritischer Zustand der Batterie, der durch weiteres Entladen oder einen Unfall eintreten könnte, verhindert.Furthermore, it is advantageous if, by means of the gas sensor, a value has been determined which is below a defined critical second limit value, the driving operation is prevented. This prevents a safety-critical condition of the battery, which could occur due to further unloading or an accident.

Vorteilhafterweise ist der zweite Grenzwert kleiner als der erste Grenzwert. Somit wird zuerst ein Warnsignal ausgegeben, so dass das Fahrzeug in eine Werkstatt gefahren werden kann, um die Batterie zu überprüfen oder auszutauschen, bevor der Fahrbetrieb aufgrund der Überschreitung des zweiten Grenzwertes eingestellt werden muss.Advantageously, the second threshold is less than the first threshold. Thus, a warning signal is first issued, so that the vehicle can be driven into a workshop to check or replace the battery before the operation must be set due to the exceeding of the second limit.

Figurenlistelist of figures

Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.In the following section, the invention will be explained with reference to embodiments, from which further inventive features may result, but to which the invention is not limited in scope. The embodiments are shown in the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gassensors 4; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 11.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a gas sensor according to the invention 4 ; and
  • 2 a schematic representation of a vehicle according to the invention 11 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist der Gassensor 4 dargestellt. Der Gassensor 4 weist ein schwingungsfähiges Element 1, ein elektrisch isolierendes Verbindungselement 2, einen schwingungsgedämpften Körper 3 und eine Auswerteschaltung 5 auf.In 1 is the gas sensor 4 shown. The gas sensor 4 has a vibratory element 1 , an electrically insulating connection element 2 , a vibration-dampened body 3 and an evaluation circuit 5 on.

Das Verbindungselement 2 verbindet das schwingungsfähige Element 1 und den schwingungsgedämpften Körper 3. Dabei sind das schwingungsfähige Element 1 und der schwingungsgedämpfte Körper 3 beabstandet mittels des Verbindungselements 2.The connecting element 2 connects the vibratory element 1 and the vibration-dampened body 3 , Here are the vibratory element 1 and the vibration-dampened body 3 spaced by means of the connecting element 2 ,

Der schwingungsgedämpfte Körper 3 ist fixiert angeordnet. Er kann selbst keine Schwingungen relativ zum schwingungsfähigen Element 1 ausführen.The vibration-dampened body 3 is fixed. He himself can not oscillate relative to the vibratory element 1 To run.

Das schwingungsfähige Element 1 ist schwingungsfähig relativ zum schwingungsgedämpften Körper 3 angeordnet und weist eine Resonanzfrequenz auf. Ein Abstand d zwischen dem schwingungsfähigen Element 1 und dem schwingungsgedämpften Körper 3 ändert sich periodisch, wenn das schwingungsfähige Element 1 relativ zum schwingungsgedämpften Körper 3 schwingt.The oscillatory element 1 is capable of oscillating relative to the vibration-damped body 3 arranged and has a resonant frequency. A distance d between the oscillatory element 1 and the vibration-dampened body 3 changes periodically when the oscillatory element 1 relative to the vibration damped body 3 swings.

Das schwingungsfähige Element 1 weist ein Material, vorzugweise ein Metall, insbesondere Kupfer, auf, dessen Masse von einer Konzentration eines zu detektierenden Gases und/oder einer Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements 1 in dem zu detektierenden Gas abhängig ist, insbesondere im Wesentlichen linear abhängig ist.The oscillatory element 1 has a material, preferably a metal, in particular copper, whose mass is a concentration of a gas to be detected and / or an exposure time of the oscillatory element 1 is dependent in the gas to be detected, in particular substantially linearly dependent.

Unter einer im Wesentlichen linearen Abhängigkeit wird dabei eine Funktion verstanden, deren Steigung um weniger als 10 % von einem konstanten Wert abweicht, insbesondere um weniger als 5 % abweicht.A substantially linear dependence is understood to be a function whose pitch deviates by less than 10% from a constant value, in particular deviates by less than 5%.

Vorzugsweise ist das Material auf zumindest einer Oberfläche des schwingungsfähigen Elements angeordnet, insbesondere beschichtet.Preferably, the material is arranged on at least one surface of the oscillatory element, in particular coated.

Die Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements 1 ist abhängig von der Masse des schwingungsfähigen Elements 1. Somit ist die aus der Konzentration des zu detektierenden Gases und der Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements 1 in dem zu detektierenden Gas resultierende Korrosion des schwingungsfähigen Elements 1 aus der Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements 1 bestimmbar. Dabei nimmt die Resonanzfrequenz mit zunehmender Masse des schwingungsfähigen Elements 1 ab.The resonant frequency of the oscillatory element 1 depends on the mass of the oscillatory element 1 , Thus, the concentration of the gas to be detected and the duration of exposure of the vibratable element 1 in the gas to be detected resulting in corrosion of the oscillatory element 1 from the resonant frequency of the oscillatory element 1 determinable. The resonance frequency increases with increasing mass of the oscillatory element 1 from.

Der Gassensor 4 ist also geeignet eine Schädigungswirkung eines korrosiven Gases und/oder eine Gasbelastung zu bestimmen.The gas sensor 4 is therefore suitable to determine a damage effect of a corrosive gas and / or a gas load.

Die Auswerteschaltung 5 weist einen ersten Anschluss 6 und einen zweiten Anschluss 7 auf. Der erste Anschluss 6 ist elektrisch leitend mit dem schwingungsfähigen Element 1 verbunden. Der zweite Anschluss 7 ist elektrisch leitend mit dem schwingungsgedämpften Körper 3 verbunden.The evaluation circuit 5 has a first connection 6 and a second connection 7 on. The first connection 6 is electrically conductive with the oscillatory element 1 connected. The second connection 7 is electrically conductive with the vibration-damped body 3 connected.

Die Auswerteschaltung 5 ist eingerichtet, eine elektrische Spannung zwischen dem schwingungsfähigen Element 1 und dem schwingungsgedämpften Körper 3 anzulegen und eine Kapazität eines Kondensators, aufweisend das schwingungsfähige Element 1 und den schwingungsgedämpften Körper 3 als Elektroden, zu bestimmen. Diese Kapazität ist abhängig vom Abstand d zwischen dem schwingungsfähigen Element 1 und dem schwingungsgedämpften Körper 3.The evaluation circuit 5 is set up, an electrical voltage between the oscillatory element 1 and the vibration-dampened body 3 and a capacitance of a capacitor comprising the oscillatory element 1 and the vibration-dampened body 3 as electrodes. This capacity depends on the distance d between the oscillatory element 1 and the vibration-dampened body 3 ,

Indem die zeitliche Abhängigkeit der Kapazität bestimmt wird, kann die Frequenz des schwingungsfähigen Körpers 1 bestimmt werden. Die Frequenz des schwingungsfähigen Körpers 1 ist nämlich identisch mit der Frequenz der Kapazität des das schwingungsfähige Element 1 und den schwingungsgedämpften Körper 3 als Elektroden aufweisenden Kondensators. By determining the temporal dependence of the capacity, the frequency of the oscillatory body can be determined 1 be determined. The frequency of the oscillatory body 1 is identical to the frequency of the capacitance of the oscillatory element 1 and the vibration-dampened body 3 as an electrode having capacitor.

Die Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Körpers 1 ist dabei die Frequenz bei der die Änderung der Kapazität die größte Amplitude aufweist.The resonant frequency of the oscillatory body 1 is the frequency at which the change in capacitance has the largest amplitude.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Gassensor 4 eine Laserdiode und/oder eine Kamera auf, mittels der die Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements 1 optisch bestimmbar ist.In a further embodiment, not shown, the gas sensor 4 a laser diode and / or a camera, by means of which the resonant frequency of the oscillatory element 1 is optically determinable.

In 2 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 11 dargestellt. In dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist ein erfindungsgemäßer elektrischer Energiespeicher 10, aufweisend eine Steuerung 12 und einen erfindungsgemäßen Gassensor 4, angeordnet.In 2 is a vehicle according to the invention 11 shown. In the vehicle according to the invention is an inventive electrical energy storage 10 comprising a controller 12 and a gas sensor according to the invention 4 arranged.

Der Gassensor 4 ist mit der Steuerung 12 des elektrischen Energiespeichers 10 signalleitend verbunden, beispielsweise kabelgebunden oder kabellos verbunden, zum Beispiel mittels einer Funkverbindung.The gas sensor 4 is with the controller 12 of the electrical energy storage 10 signal-conducting connected, for example, wired or wirelessly connected, for example by means of a radio link.

Vorzugsweise ist der Gassensor 4 in unmittelbarer Nähe zu dem elektrischen Energiespeicher 10 angeordnet, insbesondere so dass der Gassensor 4 den elektrischen Energiespeicher 10 berührt.Preferably, the gas sensor 4 in close proximity to the electrical energy storage 10 arranged, in particular so that the gas sensor 4 the electrical energy storage 10 touched.

Unter einem elektrischen Energiespeicher wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt.In this case, an electrical energy store means a rechargeable energy store, in particular an electrochemical energy storage cell and / or an energy storage module having at least one electrochemical energy storage cell and / or an energy storage pack having at least one energy storage module. The energy storage cell is as a lithium-based battery cell, in particular lithium-ion battery cell, executable. Alternatively, the energy storage cell is designed as a lithium-polymer battery cell or nickel-metal hydride battery cell or lead-acid battery cell or lithium-air battery cell or lithium-sulfur battery cell.

Die Verwendung eines erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers ist in der Fahrzeugtechnik und auch in stationären Anwendungen wie der Energietechnik, insbesondere Solarenergietechnik und/oder Windenergietechnik und/oder Wasserenergietechnik, möglich.The use of an electrical energy store according to the invention is possible in vehicle technology and also in stationary applications such as energy technology, in particular solar energy technology and / or wind energy technology and / or water energy technology.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges 11 weist einen Fahrbetrieb und einen Messbetrieb auf.The inventive method for operating a vehicle 11 has a driving operation and a measuring operation.

Im Fahrbetrieb wird das Fahrzeug 11 mittels eines Antriebs bewegt. Der Gassensor 4, insbesondere das schwingungsfähige Element 1, und der elektrische Energiespeicher 10 des Fahrzeugs 11 sind im Fahrbetrieb einer Umgebungsluft des Fahrzeugs 11 ausgesetzt, wodurch bei Vorhandensein von korrosiven Gasen in der Umgebungsluft der Gassensor 4, insbesondere das schwingungsfähige Element 1, und der elektrische Energiespeicher 10 korrodieren können.When driving, the vehicle 11 moved by a drive. The gas sensor 4 , in particular the oscillatory element 1 , and the electrical energy storage 10 of the vehicle 11 are driving an ambient air of the vehicle 11 exposed, whereby in the presence of corrosive gases in the ambient air, the gas sensor 4 , in particular the oscillatory element 1 , and the electrical energy storage 10 can corrode.

Im Messbetrieb steht das Fahrzeug 11 still, das schwingungsfähige Element 1 wird zu einer Resonanzschwingung angeregt. Als Schwingungsquelle wird eine in den Gassensor 4 integrierte Schwingungsquelle oder der Antrieb des Fahrzeugs verwendet. Dazu wird der Antrieb im Leerlauf betrieben, um eine definierte Schwingungsfrequenz einzustellen, die das schwingungsfähige Element 1 zu Resonanzschwingungen anregt.In measuring mode is the vehicle 11 silent, the vibratory element 1 is excited to a resonance oscillation. As a vibration source is one in the gas sensor 4 integrated vibration source or the drive of the vehicle used. For this purpose, the drive is operated at idle to set a defined oscillation frequency, which is the oscillatory element 1 excites to resonant vibrations.

Mittels der Auswerteschaltung 5 wird eine Spannung an das schwingungsfähige Element 1 und den schwingungsgedämpften Körper 3 angelegt und der zeitliche Verlauf der Kapazität des aus dem schwingungsfähigen Element 1 und dem schwingungsgedämpften Körper 3 als Elektroden gebildeten Kondensators bestimmt.By means of the evaluation circuit 5 a voltage is applied to the oscillatory element 1 and the vibration-dampened body 3 created and the time course of the capacity of the oscillatory element 1 and the vibration-dampened body 3 determined as electrodes formed capacitor.

Aus dem zeitlichen Verlauf der Kapazität mit der höchsten Amplitude wird die Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Elements 1 bestimmt. Die Resonanzfrequenz wird mit definierten kritischen Grenzwerten verglichen, unterhalb derer ein Ausfall des elektrischen Energiespeichers 10 mit zunehmender Wahrscheinlichkeit auftreten kann.From the time course of the capacity with the highest amplitude is the resonant frequency of the oscillatory element 1 certainly. The resonance frequency is compared with defined critical limits below which a failure of the electrical energy storage 10 can occur with increasing probability.

Sobald der mittels des Gassensors 4 bestimmte Wert unterhalb eines ersten Grenzwertes liegt, wird ein Warnsignal ausgegeben, beispielsweise ein akustisches und/oder optisches Warnsignal. Vorzugsweise wird das Warnsignal von der Steuerung des elektrischen Energiespeichers 10 an eine Bordelektronik des Fahrzeugs 11 übermittelt und dem Fahrer des Fahrzeugs 11 angezeigt.Once the by means of the gas sensor 4 certain value is below a first limit value, a warning signal is output, for example an audible and / or visual warning signal. Preferably, the warning signal from the controller of the electrical energy storage 10 to an on-board electronics of the vehicle 11 transmitted and the driver of the vehicle 11 displayed.

Sobald der mittels des Gassensors 4 bestimmte Wert unterhalb eines zweiten Grenzwertes liegt, wird ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs 11 unterbunden. Der zweite Grenzwert ist dabei derart gewählt, dass unterhalb dieses Grenzwertes eine akute Gefahr eines korrosionsbedingten Ausfalls des elektrischen Energiespeichers 10 besteht, so dass ein weiteres Laden oder Entladen des elektrischen Energiespeichers 10 aus Sicherheitsgründen verhindert werden muss.Once the by means of the gas sensor 4 certain value is below a second threshold, a driving operation of the vehicle 11 prevented. The second limit is chosen such that below this limit, an acute risk of corrosion-induced failure of the electrical energy storage 10 exists, allowing further charging or discharging of the electrical energy storage 10 for safety reasons must be prevented.

Claims (16)

Gassensor (4) zur Detektion von korrosiven Gasen dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (4) ein schwingungsfähiges Element (1), einen schwingungsgedämpften Körper (3) und ein elektrisch isolierendes Verbindungselement (2) aufweist, wobei das Verbindungselement (2) das schwingungsfähige Element (1) und den schwingungsgedämpften Körper (3) miteinander verbindet, wobei das schwingungsfähige Element (1) schwingungsfähig ist relativ zum schwingungsgedämpften Körper (3).Gas sensor (4) for the detection of corrosive gases, characterized in that the gas sensor (4) comprises a vibratory element (1), a vibration damped body (3) and an electrically insulating connecting element (2), wherein the connecting element (2) the oscillatory element (1) and the vibration-damped body (3) with each other, wherein the oscillatory element (1) is oscillatory relative to the vibration-damped body (3). Gassensor (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsfähige Element (1) eine Resonanzfrequenz aufweist, die von einer Konzentration eines zu detektierenden Gases und/oder einer Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements (1) in dem zu detektierenden Gas abhängig ist.Gas sensor (4) after Claim 1 , characterized in that the oscillatory element (1) has a resonant frequency which is dependent on a concentration of a gas to be detected and / or an exposure time of the oscillatory element (1) in the gas to be detected. Gassensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsfähige Element (1) ein Material aufweist, dessen Masse von einer Konzentration eines zu detektierenden Gases und/oder einer Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements (1) in dem zu detektierenden Gas abhängig ist.Gas sensor (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillatory element (1) has a material whose mass depends on a concentration of a gas to be detected and / or an exposure time of the oscillatory element (1) in the gas to be detected is. Gassensor (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des schwingungsfähigen Elementes (1) mit der Expositionsdauer des schwingungsfähigen Elements (1) in dem zu detektierenden Gas zunimmt, insbesondere streng monoton ansteigt.Gas sensor (4) after Claim 3 , characterized in that the mass of the oscillatory element (1) increases with the exposure time of the oscillatory element (1) in the gas to be detected, in particular increases strictly monotonically. Gassensor (4) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsfähige Element (1) mit dem Material beschichtet ist.Gas sensor (4) according to one of Claims 3 or 4 , characterized in that the oscillatory element (1) is coated with the material. Gassensor (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsfähige Element (1) Metall, insbesondere Kupfer, aufweist.Gas sensor (4) according to one of Claims 3 to 5 , characterized in that the oscillatory element (1) metal, in particular copper. Gassensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (4) eine Auswerteschaltung (5) aufweist.Gas sensor (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the gas sensor (4) has an evaluation circuit (5). Gassensor (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (5) einen ersten Anschluss (6) und einen zweiten Anschluss (7) aufweist, wobei der erste Anschluss (6) mit dem schwingungsfähigen Element (1) elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Anschluss (7) mit dem schwingungsgedämpften Körper (3) elektrisch leitend verbunden ist.Gas sensor (4) after Claim 7 , characterized in that the evaluation circuit (5) has a first terminal (6) and a second terminal (7), wherein the first terminal (6) is electrically conductively connected to the oscillatory element (1) and the second terminal (7) is electrically connected to the vibration-damped body (3). Gassensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (4) eine Schwingungsquelle aufweist, wobei die Schwingungsquelle eingerichtet ist, das schwingungsfähige Element (1) zu Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen, anzuregen.Gas sensor (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the gas sensor (4) comprises a vibration source, wherein the vibration source is adapted to the vibratory element (1) to vibrate, in particular resonance vibrations excited. Elektrogerät, insbesondere elektrischer Energiespeicher (10), aufweisend eine Steuerung und einen Gassensor (4), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (12) signalleitend mit dem Gassensor (4) verbunden ist.Electric appliance, in particular electrical energy store (10), comprising a controller and a gas sensor (4), in particular according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the controller (12) is signal-conducting connected to the gas sensor (4). Vorrichtung und/oder Fahrzeug (11) aufweisend zumindest ein Elektrogerät, insbesondere einen elektrischen Energiespeicher (10), nach Anspruch 10.Device and / or vehicle (11) comprising at least one electrical device, in particular an electrical energy store (10), according to Claim 10 , Vorrichtung und/oder Fahrzeug (11) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung und/oder das Fahrzeug (11) eine Schwingungsquelle aufweist, die eingerichtet ist, das schwingungsfähige Element (1) zu Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen, anzuregen.Device and / or vehicle (11) according to Claim 11 , characterized in that the device and / or the vehicle (11) comprises a vibration source which is adapted to the vibratory element (1) to vibrate, in particular resonant vibrations excited. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges (11) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Fahrbetrieb und einen Messbetrieb aufweist, wobei das Fahrzeug (11) im Messbetrieb stillsteht, während der Gassensor (4) ausgelesen wird.Method for operating a vehicle (11) according to one of Claims 11 or 12 , characterized in that the method comprises a driving operation and a measuring operation, wherein the vehicle (11) is stationary in the measuring operation, while the gas sensor (4) is read out. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (11) einen Antrieb aufweist, der während des Messbetriebs betrieben wird, insbesondere im Leerlauf.Method according to Claim 13 , characterized in that the vehicle (11) comprises a drive which is operated during the measuring operation, in particular at idle. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem mittels des Gassensors ein Wert bestimmt wurde, der unterhalb eines definierten kritischen ersten Grenzwertes liegt, ein Warnsignal ausgegeben wird.Method according to Claim 13 or 14 , characterized in that after the means of the gas sensor has been determined a value which is below a defined critical first limit value, a warning signal is output. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem mittels des Gassensors (4) ein Wert bestimmt wurde, der unterhalb eines definierten kritischen Grenzwertes liegt, der Fahrbetrieb verhindert wird, insbesondere wobei der erste Grenzwert größer als der zweite Grenzwert ist.Method according to one of Claims 13 to 15 , characterized in that after the means of the gas sensor (4) has been determined a value which is below a defined critical limit value, the driving operation is prevented, in particular wherein the first limit value is greater than the second limit value.
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