CN110161089A - 气体传感器、电设备、装置和/或车辆和用于使车辆运行的方法 - Google Patents
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Abstract
用于探测气体的气体传感器（4）、电设备、装置和/或车辆和用于使车辆运行的方法，其中，所述气体传感器（4）具有能够振动的元件（1）、减振的本体（3）和电绝缘的连接元件（2），其中，所述连接元件（2）使得所述能够振动的元件（1）与所述减振的本体（3）相互连接，其中，所述能够振动的元件（1）相对于所述减振的本体（3）能够振动。
Description
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的气体传感器、电设备、装置和/或车辆和用于使车辆运行的方法。
背景技术
用于探测腐蚀性气体，比如H2S、SO2、Cl2或NO2的气体传感器由现有技术已知。
为了确定由电的蓄能器的气体载荷导致的电的蓄能器的寿命，采用了标准特征值（Normprofile），这些标准特征值一次性地确定，并用作多个蓄能器的标准值。
发明内容
本发明涉及一种用于探测腐蚀性气体的气体传感器。
针对该气体传感器，本发明的核心是，气体传感器具有能够振动的元件、减振的本体和电绝缘的连接元件，其中，该连接元件使得能够振动的元件与减振的本体相互连接，其中，能够振动的元件相对于减振的本体能够振动。
本发明的背景是，可借助于能够振动的元件作为牺牲材料来确定出腐蚀性气体的腐蚀作用。在此，能够振动的元件的振动特性与腐蚀性气体的浓度有关，且与气体传感器在气体中的暴露持续时间有关。因而可以实现累积地确定出气体传感器的或者与气体传感器连接的物件的气体载荷。振动特性的变化无源地进行，亦即该变化无关于气体传感器是否被激活和/或被读取。
这里的气体载荷是指在暴露持续时间期间由待探测的气体引起的累积的载荷。与在暴露持续时间期间在气体浓度较低时相比，在暴露持续时间期间在气体浓度较高时这种气体载荷更明显地增大。
本发明的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。
根据一种有利的设计，能够振动的元件具有这样的谐振频率，该谐振频率与待探测的气体的浓度和/或与能够振动的元件在待探测的气体中的暴露持续时间有关。这里有利的是，所述浓度和/或暴露持续时间可通过测量能够振动的元件的谐振频率来确定。谐振频率可例如借助于摄像机来确定。
这里有利的是，能够振动的元件具有这样一种材料，该材料的质量与待探测的气体的浓度和/或与能够振动的元件在待探测的气体中的暴露持续时间有关。由于能够振动的元件的材料与腐蚀性气体的化学结合，能够振动的元件的质量特别是线性地增加。这种质量增加可由能够振动的元件的谐振频率予以确定，因为谐振频率与质量有关。
此外有利的是，能够振动的元件的质量随着能够振动的元件在待探测的气体中的暴露持续时间而增加。由此可累积地确定出气体传感器的气体载荷。
在此有利的是，能够振动的元件的质量随着能够振动的元件在待探测的气体中的暴露持续时间而严格单调地增大。由此可将能够振动的元件的质量明确地指配给能够振动的元件的暴露持续时间或气体载荷。
根据一种有利的实施方式，利用一种材料给能够振动的元件涂层。在此有利的是，所述材料作为涂层布置在能够振动的元件的表面上，并且由此与周围气体接触。能够振动的元件的核心可设计得比涂层更具弹性，从而改善了振动特性。
有利地，能够振动的元件具有金属、特别是铜。在此有利的是，在很多电设备中作为导体含有金属、特别是铜，并且因而能够利用气体传感器获得（abbilden）电设备的腐蚀特性。
根据本发明的另一方面，气体传感器具有分析电路。借助于分析电路可确定和分析能够振动的元件的谐振频率。
在此有利的是，分析电路具有第一接头和第二接头，其中，第一接头导电地与能够振动的元件连接，并且第二接头导电地与减振的本体连接。分析电路因而适合于在能够振动的元件与减振的本体之间施加电压，并对其诸如给电容器一样进行充电。由此可确定出该电容器的电容。由于电容与在能够振动的元件与减振的本体之间的间距有关，并且该间距因能够振动的元件的振动而变化，因此可借助于分析电路确定出振动的频率和幅度。
根据另一种有利的设计，气体传感器具有振动源，其中，振动源被设计用于将能够振动的元件激起振动、特别是谐振。由此可独立于外部振动源地激励气体传感器。
对于具有控制机构和特别是如前所述的或者根据涉及气体传感器的权利要求之一所述的气体传感器的电设备、特别是电的蓄能器而言，本发明的核心在于，控制机构传递信号地与气体传感器连接。
本发明的背景是，可独自地确定电设备的、特别是安装在电设备中的电子构件的气体载荷。在此不仅考虑到电设备的老化，而且分析电设备的具体的外界条件。由此可避免由于气体载荷较高所致的危险的运行状况，同样可避免仅受到较小的气体载荷的电设备提早地停止运行。
对于所述装置和/或车辆而言，本发明的核心在于，所述装置和/或车辆具有至少一个如前所述的或者根据涉及电设备的权利要求所述的电设备、特别是电的蓄能器。
本发明的背景是，可独自地确定所述装置和/或车辆的电设备的、特别是电的蓄能器的气体载荷。电设备的控制机构在此被设计用于分析借助于气体传感器确定的值，并与存储在控制机构的存储单元中的边界值相比较，以便由此识别出危及安全的状态，并显示给所述装置和/或车辆。
根据一种有利的设计，所述装置和/或车辆具有这样的振动源，该振动源被设计用于使得能够振动的元件激起振动、特别是谐振。有利地，把车辆的驱动机构用作气体传感器的振动源。由此可紧凑地设计气体传感器。
对于用于使如前所述的或者根据涉及车辆的权利要求之一所述的车辆运行的方法而言，本发明的核心在于，该方法具有行驶运行和测量运行，其中，在读取气体传感器期间，车辆在测量运行中静止。
本发明的背景是，在车辆的静止状态下，没有附加的振动源作用到气体传感器的能够振动的元件上。由此可避免例如由于车道不平和/或车辆的加速和/或制动和/或振动所致的测量误差。
根据一种有利的设计，车辆具有这样的驱动机构，该驱动机构在测量运行期间运行。驱动机构可用作气体传感器的振动源。
有利地，驱动机构在空载运行中运行。由此，驱动机构的频率可适配于能够振动的元件的谐振频率，使得能够振动的元件被激起谐振。
在此有利的是，在借助于气体传感器已确定出低于规定的临界的第一边界值的值之后，输出报警信号。由此可以向车辆的驾驶员指出，若电的蓄能器继续运行，危险情况的风险就会增大。在出现危险情况之前，可以更换掉电的蓄能器。
有利地，车辆随后在紧急运行中运行，在紧急运行中，减小最大速度和行程，以便保护电池。
此外有利的是，在借助于气体传感器已确定出低于规定的临界的第二边界值的值之后，阻止行驶运行。由此防止电池的危及安全的、可能会因进一步放电或故障而出现的状态。
有利地，第二边界值小于第一边界值。由此首先输出报警信号，从而车辆能够行驶到工厂中，以便在由于超过第二边界值而必须中止（einstellen）行驶运行之前，检查或更换电池。
附图说明
下面借助于实施例介绍本发明，由这些实施例可以得到其它独创性的特征，但本发明的范畴并不局限于这些特征。附图中示出了这些实施例。其中：
图1为根据本发明的气体传感器4的示意图；并且
图2为根据本发明的车辆11的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了气体传感器4。该气体传感器4具有能够振动的元件1、电绝缘的连接元件2、减振的本体3和分析电路5。
连接元件2使得能够振动的元件1与减振的本体3连接。在此，能够振动的元件1与减振的本体3借助于连接元件2间隔开。
减振的本体3固定地布置。该减振的本体本身相对于能够振动的元件1不能进行振动。
能够振动的元件1相对于减振的本体3能够振动地布置，且具有谐振频率。当能够振动的元件1相对于减振的本体3振动时，能够振动的元件1与减振的本体3之间的间距d周期性地改变。
能够振动的元件1具有这样一种材料、优选金属、特别是铜，这种材料的质量与待探测的气体的浓度和/或与能够振动的元件1在待探测的气体中的暴露持续时间有关、特别是基本上线性地相关。
“基本上线性地相关”在此是指一种函数，其斜率与恒定值相差不到10%，特别是不到5%。
优选地，所述材料布置在、特别是涂覆在能够振动的元件的至少一个表面上。
能够振动的元件1的谐振频率与能够振动的元件1的质量有关。因此，可由能够振动的元件1的谐振频率来确定出能够振动的元件1的腐蚀度，该腐蚀度是由待探测的气体的浓度和能够振动的元件1在待探测的气体中的暴露持续时间导致的。在此，谐振频率随着能够振动的元件1的质量增加而减小。
气体传感器4因而适合于确定出腐蚀性气体的有害作用和/或确定出气体载荷。
分析电路5具有第一接头6和第二接头7。第一接头6导电地与能够振动的元件1连接。第二接头7导电地与减振的本体3连接。
分析电路5被设计用于在能够振动的元件1与减振的本体3之间施加电压，并确定出电容器的电容，该电容器具有能够振动的元件1和减振的本体3作为电极。该电容与在能够振动的元件1与减振的本体3之间的间距d有关。
通过确定电容的时间上的相关性，可以确定出能够振动的本体1的频率。能够振动的本体1的频率因而与电容器的电容的频率相同，该电容器具有能够振动的元件1和减振的本体3作为电极。
能够振动的本体1的谐振频率在此具有如下频率，在该频率时，电容的变化具有最大的幅度。
在未示出的另一实施例中，气体传感器4具有激光二极管和/或摄像机，借助于所述激光二极管和/或摄像机可光学地确定出能够振动的元件1的谐振频率。
在图2中示出了根据本发明的车辆11。在根据本发明的车辆中布置了根据本发明的电的蓄能器10，该电的蓄能器具有控制机构12和根据本发明的气体传感器4。
气体传感器4与电的蓄能器10的控制机构12传递信号地连接，例如有线地或无线地连接，比如借助于无线电通信而连接。
优选地，气体传感器4非常靠近电的蓄能器10布置，特别是使得气体传感器4接触电的蓄能器10。
这里的电的蓄能器是指一种可再充电的蓄能器，尤其是电化学的蓄能器单池（Energiespeicherzelle）和/或是具有至少一个电化学的蓄能器单池的蓄能器模块和/或是具有至少一个蓄能器模块的蓄能器组。蓄能器单池可设计成锂基的电池单池、尤其是锂离子电池单池。替代地，蓄能器单池设计成锂聚合物-电池单池或镍-金属氢化物-电池单池或铅-酸-电池单池或锂-空气-电池单池或锂-硫-电池单池。
根据本发明的电的蓄能器可以应用在车辆技术中，并且也可以用在固定式应用中，比如能源技术、特别是太阳能技术和/或风能技术和/或水能技术。
根据本发明的用于使车辆运行11的方法包括行驶运行和测量运行。
在行驶运行中，车辆11借助于驱动机构移动。气体传感器4、特别是能够振动的元件1和车辆11的电的蓄能器10在行驶运行中遭受车辆11的环境空气，由此在环境空气中存在腐蚀性气体时会腐蚀气体传感器4、特别是能够振动的元件1和电的蓄能器10。
在测量运行中，车辆11静止，能够振动的元件1被激发起谐振。作为振动源而采用了集成到气体传感器4中的振动源或车辆的驱动机构。为此，驱动机构在空载运行中运行，以便产生出规定的振动频率，该振动频率使得能够振动的元件1激发起谐振。
借助于分析电路5，在能够振动的元件1和减振的本体3上施加电压，并确定出由作为电极的、能够振动的元件1和减振的本体3构成的电容器的电容的时间上的变化曲线。
由电容的、具有最高幅度的时间上的变化曲线确定出能够振动的元件1的谐振频率。该谐振频率与规定的临界的边界值相比较，低于该边界值时，电的蓄能器10就会以增大的概率出现失效。
一旦借助于气体传感器4确定出的值低于第一边界值，就输出报警信号、例如声学的和/或光学的报警信号。优选地，报警信号由电的蓄能器10的控制机构传递至车辆11的车载电子机构，并显示给车辆11的驾驶员。
一旦借助于气体传感器4确定出的值低于第二边界值，就禁止车辆11的行驶运行。第二边界值在此经过如此选取，从而当低于该边界值时，电的蓄能器10就有因腐蚀引起的失效的紧迫的危险，从而出于安全原因而必须防止电的蓄能器10进一步充电或放电。
Claims (16)
1.一种用于探测腐蚀性气体的气体传感器（4），其特征在于，所述气体传感器（4）具有能够振动的元件（1）、减振的本体（3）和电绝缘的连接元件（2），其中，所述连接元件（2）使得所述能够振动的元件（1）与所述减振的本体（3）相互连接，其中，所述能够振动的元件（1）相对于所述减振的本体（3）能够振动。
2.如权利要求1所述的气体传感器（4），其特征在于，所述能够振动的元件（1）具有这样的谐振频率，该谐振频率与待探测的气体的浓度和/或与所述能够振动的元件（1）在所述待探测的气体中的暴露持续时间有关。
3.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器（4），其特征在于，所述能够振动的元件（1）具有这样一种材料，该材料的质量与待探测的气体的浓度和/或与所述能够振动的元件（1）在所述待探测的气体中的暴露持续时间有关。
4.如权利要求3所述的气体传感器（4），其特征在于，所述能够振动的元件（1）的质量随着所述能够振动的元件（1）在所述待探测的气体中的暴露持续时间而增加、特别是严格单调地增大。
5.如权利要求3或4中任一项所述的气体传感器（4），其特征在于，利用一种材料给所述能够振动的元件（1）涂层。
6.如权利要求3至5中任一项所述的气体传感器（4），其特征在于，所述能够振动的元件（1）具有金属、特别是铜。
7.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器（4），其特征在于，所述气体传感器（4）具有分析电路（5）。
8.如权利要求7所述的气体传感器（4），其特征在于，所述分析电路（5）具有第一接头（6）和第二接头（7），其中，所述第一接头（6）导电地与所述能够振动的元件（1）连接，并且所述第二接头（7）导电地与所述减振的本体（3）连接。
9.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器（4），其特征在于，所述气体传感器（4）具有振动源，其中，所述振动源被设计用于将所述能够振动的元件（1）激起振动、特别是谐振。
10.一种电设备、特别是电的蓄能器（10），其具有控制机构和特别是根据权利要求1至9中任一项所述的气体传感器（4），其特征在于，所述控制机构（12）传递信号地与所述气体传感器（4）连接。
11.一种装置和/或车辆（11），其具有至少一个根据权利要求10所述的电设备、特别是电的蓄能器（10）。
12.如权利要求11所述的装置和/或车辆（11），其特征在于，所述装置和/或所述车辆（11）具有这样的振动源，该振动源被设计用于使得所述能够振动的元件（1）激起振动、特别是谐振。
13.一种用于使根据权利要求11或12中任一项所述的车辆（11）运行的方法，其特征在于，该方法包括行驶运行和测量运行，其中，在读取所述气体传感器（4）期间，所述车辆（11）在测量运行中静止。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述车辆（11）具有这样的驱动机构，该驱动机构在所述测量运行期间、特别是在空载运行中运行。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在借助于所述气体传感器已确定出低于规定的临界的第一边界值的值之后，输出报警信号。
16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，在借助于所述气体传感器（4）已确定出低于规定的临界的边界值的值之后，阻止所述行驶运行，其中特别地，所述第一边界值大于第二边界值。
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| CN201910116609.8A Pending CN110161089A (zh) | 2018-02-16 | 2019-02-15 | 气体传感器、电设备、装置和/或车辆和用于使车辆运行的方法 |
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Citations (7)
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2018
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-
2019
- 2019-02-15 CN CN201910116609.8A patent/CN110161089A/zh active Pending
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