DE102011005966A1 - Method for operating electrochemical energy converter, particularly of sensor element for detection of characteristic of gas in measuring gas chamber, involves providing electrochemical energy converter with two electrodes and electrolytes - Google Patents

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Abstract

The method involves providing an electrochemical energy converter with two electrodes and electrolytes connecting the electrodes. An impedance measurement is carried out in the electrochemical energy converter and from the impedance measurement deviations of the electrochemical energy converter are identified by a predetermined normal performance. A measure corresponding the deviation is initiated during the identification of deviation. An independent claim is included for a device for operating an electrochemical energy converter, particularly of a sensor element.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere eines Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum, bekannt. Bei dem elektrochemischen Energiewandler kann es sich beispielsweise um einen Abgassensor, eine Brennstoffzelle oder einen anderen elektrochemischen Energiewandler handeln.Devices and methods for operating an electrochemical energy converter, in particular a sensor element for detecting at least one property of a gas in a measurement gas space, are known from the prior art. The electrochemical energy converter may, for example, be an exhaust gas sensor, a fuel cell or another electrochemical energy converter.

Elektrochemische Energiewandler, insbesondere auf der Basis von Funktionskeramiken, können vielfältig geschädigt werden. Falls diese Schädigung bekannt ist, lassen sich beispielsweise im Betrieb häufig geeignete Gegenmaßnahmen treffen. Voraussetzung ist allerdings in der Regel, dass der Schädigungsort und/oder der Schädigungsgrund bekannt sind. Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, im Wesentlichen unter Bezugnahme auf Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, welche zur quantitativen und/oder qualitativen Erfassung mindestens einer Gaskomponente in einem Messgasraum dienen können. Beispielsweise kann es sich bei der Vorrichtung um ein Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum und besonders bevorzugt um einen Abgassensor handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Gas um ein Abgas einer Brennkraftmaschine handeln, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, und bei dem Messgasraum beispielsweise um einen Abgastrakt. Bei der Vorrichtung kann es sich hierbei beispielsweise um eine Lambda-Sonde handeln. Solche Lambda-Sonden sind beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 154–159 beschrieben.Electrochemical energy converters, in particular based on functional ceramics, can be damaged in many ways. If this damage is known, for example, suitable countermeasures can often be taken during operation. As a rule, however, it is a prerequisite that the location of the damage and / or the cause of the damage are known. The invention will be described below, without limitation of other possible embodiments, essentially with reference to methods and devices which can serve for the quantitative and / or qualitative detection of at least one gas component in a sample gas space. By way of example, the device may be a sensor element for detecting at least one property of a gas in a measurement gas space, and particularly preferably an exhaust gas sensor. For example, the gas may be an exhaust gas of an internal combustion engine, in particular in the motor vehicle sector, and in the sample gas chamber, for example, an exhaust gas tract. The device may be, for example, a lambda probe. Such lambda probes are for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, issue 2007, pages 154-159 described.

In DE 10 2007 035 318 A1 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Breitbandlambdasonde vorgeschlagen. Die Breitbandlambdasonde kann der Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Gaskomponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, dienen. Die Breitbandlambdasonde weist zwei Elektroden auf, die zusammen mit einem Festelektrolyten eine Pumpzelle bilden. Ein über eine Pumpelektrode führender elektrischer Pumpspannungskreis wird derart geregelt, dass zwischen einer Referenz- und einer Nernstelektrode eine Soll-Nernstspannung anliegt. Aus einem zeitlichen Verlauf einer sich nach einer Pumpphase einstellenden, die Nernstspannung und/oder den Pumpstrom charakterisierenden Größe wird auf den Anteil schnell abreagierender Gase im Abgas geschlossen.In DE 10 2007 035 318 A1 For example, a method and a circuit arrangement for operating a broadband lambda probe have been proposed. The broadband lambda probe can serve to determine the concentration of gas components in a gas mixture, in particular the concentration of gas components in the exhaust gas of internal combustion engines. The broadband lambda probe has two electrodes that together with a solid electrolyte form a pumping cell. An electrical pump voltage circuit leading via a pumping electrode is regulated in such a way that a nominal Nernst voltage is applied between a reference and a Nernst electrode. From a time course of a pumping phase adjusting, the Nernstspannung and / or the pumping current characterizing size is closed to the proportion of rapidly reacting gases in the exhaust gas.

In DE 197 08 011 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen von Sensorelement-Widerständen offenbart. Hierbei erzeugt eine Lambda-Sonde im Ansprechen auf ein Steuersignal aus einem Mikroprozessor lineare Messsignale für ein Luft-Brennstoff-Verhältnis, die zu der Konzentration von Sauerstoff im Abgas aus einer Maschine proportional sind. Aus einer Wechselspannung an der Lambda-Sonde und einer durch das Wechselspannungssignal verursachten Änderung eines Strompegels der Lambda-Sonde wird ein Elementwiderstand der Lambda-Sonde ermittelt.In DE 197 08 011 A1 a method for detecting sensor element resistances is disclosed. Here, a lambda probe generates linear air-fuel ratio measurement signals in response to a control signal from a microprocessor, which are proportional to the concentration of oxygen in the exhaust gas from a machine. From an alternating voltage at the lambda probe and a change in the current level of the lambda probe caused by the alternating voltage signal, an element resistance of the lambda probe is determined.

In DE 101 63 912 A1 wird ein Gassensor bzw. das Verfahren zum Betrieb desselben vorgeschlagen. Eine Regel- und Auswerteschaltung des Gassensors erhält bzw. erfasst ein Signal über Betriebszustände, bei denen das Messgas zumindest weitgehend dem Referenzgas entspricht. Während solcher Betriebszustände wird das Messsignal automatisch mit einem vorgegebenen Wert verglichen und ggf. auf den vorgegebenen Wert kalibriert.In DE 101 63 912 A1 a gas sensor or the method for operating the same is proposed. A control and evaluation circuit of the gas sensor receives or detects a signal about operating conditions in which the measurement gas at least largely corresponds to the reference gas. During such operating conditions, the measurement signal is automatically compared with a predetermined value and calibrated if necessary to the predetermined value.

Ähnlich hierzu ist in DE 198 38 466 A1 , sowie in US 6,301,951 B1 , ein Verfahren zum Ansteuern eines Messfühlers zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch vorgeschlagen. Hierbei ist vorgesehen, dass bei stabilem Betrieb des Messfühlers, bei dem über eine wählbare Zeitspanne ein anodischer Grenzstrom fließt, eine Pumpzelle und/oder eine Nernstzelle mit wenigstens einem, unabhängig von einer gemessenen Detektionsspannung bzw. einem sich einstellenden Pumpstrom, bereitgestellten Spannungspuls derart beaufschlagt wird, dass eine Depolarisierung des Messfühlers erfolgt.Similar to this is in DE 198 38 466 A1 , as in US 6,301,951 B1 , a method for driving a sensor for determining an oxygen concentration in a gas mixture proposed. In this case, it is provided that during stable operation of the measuring sensor, in which an anodic limiting current flows for a selectable period of time, a pumping cell and / or a Nernst cell is subjected to at least one voltage pulse provided independently of a measured detection voltage or a self-adjusting pumping current in that a depolarization of the measuring sensor takes place.

In WO 2008/031673 A1 wird ein Gassensor, insbesondere eine Lambdasonde für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, vorgeschlagen mit einer ansteuerbaren Sondenheizung, durch welche der Gassensor auf eine vorgebbare Betriebstemperaur aufheizbar ist, sowie mit einer elektronischen Regel- und Auswerteschaltung. Durch die Regel- und Auswerteschaltung ist die Sondenheizung in vorgebbaren Betriebsphasen so ansteuerbar, dass eine Überhitzung des Gassensors erfolgt. Durch diese Überhitzung wird eine Vergiftung der den Gassensor umfassenden Sonde wirkungsvoll verhindert.In WO 2008/031673 A1 a gas sensor, in particular a lambda probe for motor vehicles with internal combustion engines, proposed with a controllable probe heating, by which the gas sensor can be heated to a predeterminable operating temperature, as well as with an electronic control and evaluation circuit. Due to the control and evaluation circuit, the probe heater can be controlled in predefinable operating phases so that overheating of the gas sensor takes place. This overheating effectively prevents poisoning of the sensor comprising the gas sensor.

Trotz der Verbesserungen, welche durch die oben beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren erzielt wurden, wären nach wie vor Vorrichtungen und Verfahren zur Eigendiagnose im Bereich elektrochemischer Energiewandler wünschenswert, die bei einer Schädigung der elektrochemischen Energiewandler einen Schädigungsort und/oder einen Schädigungsgrund identifizieren, um beim Auftreten einer Schädigung einen Austausch des elektrochemischen Energiewandlers vermeiden zu können.Despite the improvements achieved by the devices and methods described above, devices and methods for self-diagnosis in the field of electrochemical energy converters would still be desirable, which identify damage location and / or cause of damage in the event of damage to the electrochemical energy converters Damage to be able to avoid replacement of the electrochemical energy converter.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es werden daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens einen elektrochemischen Energiewandler. Der elektrochemische Energiewandler kann insbesondere mindestens ein Sensorelement zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Gases in einem Messgasraum umfassen oder als derartiges Sensorelement ausgestaltet sein. Der elektrochemische Energiewandler weist mindestens zwei Elektroden und mindestens einen die Elektroden verbindenden Elektrolyten auf, insbesondere einen Festelektrolyten und besonders bevorzugt einen keramischen Festelektrolyten. Die Vorrichtung ist eingerichtet, beispielsweise mittels einer Ansteuerung und/oder eines Impedanzanalysators, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb des elektrochemischen Energiewandlers in einer oder mehreren der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen durchzuführen.Therefore, a method and a device for operating an electrochemical energy converter are proposed. The device according to the invention comprises at least one electrochemical energy converter. The electrochemical energy converter may, in particular, comprise at least one sensor element for detecting at least a portion of a gas component of a gas in a measurement gas space or be designed as such a sensor element. The electrochemical energy converter has at least two electrodes and at least one electrolyte connecting the electrodes, in particular a solid electrolyte and particularly preferably a ceramic solid electrolyte. The device is set up, for example by means of a control and / or an impedance analyzer, in order to carry out a method according to the invention for operating the electrochemical energy converter in one or more of the embodiments described below.

Unter einem elektrochemischen Energiewandler im Sinne der vorliegenden Erfindung ist allgemein eine Vorrichtung zu verstehen, welche eingerichtet ist, um aufgrund elektrochemischer Prozesse eine erste Energieform in eine zweite Energieform umzuwandeln. Beispielsweise kann der elektrochemische Energiewandler eingerichtet sein, um chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln und/oder um aufgrund von einem oder mehreren elektrochemischen Prozessen mindestens ein elektrisches Signal bereitzustellen. Beispielsweise kann der elektrochemische Energiewandler eingerichtet sein, um aufgrund von Konzentrationsunterschieden mindestens einer chemischen Komponente in mindestens zwei Bereichen ein elektrisches Signal zu erzeugen und/oder um aufgrund einer chemischen Umsetzung mindestens zweier chemischer Komponenten ein elektrisches Signal zu erzeugen. Bei dem elektrochemischen Energiewandler handelt es sich insbesondere um ein Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum und besonders bevorzugt um einen Abgassensor. Das Sensorelement kann beispielsweise, wie unten noch näher ausgeführt wird, mindestens eine Nernstspannung erfassen und/oder aufgrund mindestens eines Pumpstroms auf mindestens eine der eines Gases schließen. Alternativ oder zusätzlich kann der elektrochemische Energiewandler auch mindestens eine Brennstoffzelle umfassen. Bei dem elektrochemischen Energiewandler kann es sich insbesondere um einen elektrochemischen Energiewandler handeln, der auf der Basis von Funktionskeramiken aufgebaut ist. Verschiedene andere Ausgestaltungen sind möglich.In the context of the present invention, an electrochemical energy converter is generally understood to mean an apparatus that is set up to convert a first form of energy into a second form of energy on the basis of electrochemical processes. For example, the electrochemical energy converter may be configured to convert chemical energy into electrical energy and / or to provide at least one electrical signal due to one or more electrochemical processes. For example, the electrochemical energy converter can be set up to generate an electrical signal in at least two regions due to concentration differences of at least one chemical component and / or to generate an electrical signal due to a chemical reaction of at least two chemical components. The electrochemical energy converter is, in particular, a sensor element for detecting at least one property of a gas in a measuring gas space, and particularly preferably an exhaust gas sensor. The sensor element can, for example, as will be explained in more detail below, detect at least one Nernst voltage and / or close at least one of a gas due to at least one pumping current. Alternatively or additionally, the electrochemical energy converter may also comprise at least one fuel cell. The electrochemical energy converter may in particular be an electrochemical energy converter which is constructed on the basis of functional ceramics. Various other configurations are possible.

Insbesondere kann es sich bei dem Sensorelement um ein Sensorelement zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente handeln. Für mögliche Ausgestaltungen des Sensorelements kann insbesondere auf den oben beschriebenen Stand der Technik verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch möglich. Bei dem Sensorelement kann es sich insbesondere um eine Lambda-Sonde mit mindestens einer Zelle, bevorzugt mit einer oder zwei Zellen, handeln. Insbesondere kann es sich bei der mindestens einen Eigenschaft des Gases, welche grundsätzlich eine beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaft sein kann, um einen Anteil mindestens einer Gaskomponente in dem Gas handeln, beispielsweise einen Partialdruck und/oder einen Prozentsatz der Gaskomponente. Bei der Gaskomponente kann es sich insbesondere um Sauerstoff handeln. Auch andere Eigenschaften sind jedoch grundsätzlich erfassbar. Die Erfindung kann insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt werden, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Gas insbesondere um ein Abgas. Die Gaskomponente kann beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Gaskomponenten umfassen: Sauerstoff; Stickoxide; Fettgase.In particular, the sensor element may be a sensor element for detecting at least a portion of a gas component. For possible embodiments of the sensor element, reference may be made in particular to the prior art described above. However, other embodiments are possible. The sensor element may in particular be a lambda probe having at least one cell, preferably one or two cells. In particular, the at least one property of the gas, which in principle may be any physical and / or chemical property, may be a fraction of at least one gas component in the gas, for example a partial pressure and / or a percentage of the gas component. The gas component may in particular be oxygen. However, other properties are basically detectable. The invention can be used in particular in the field of motor vehicle technology, so that the measuring gas chamber can be, in particular, an exhaust gas tract of an internal combustion engine, and the gas is, in particular, an exhaust gas. For example, the gas component may include one or more of the following gas components: oxygen; nitrogen oxides; Rich gases.

Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Ansteuerung. Die Ansteuerung kann beispielsweise eine Beaufschlagungsvorrichtung umfassen, um die Elektroden mit elektrischem Strom und/oder mit elektrischer Spannung zu beaufschlagen. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann beispielsweise als Ansteuereinheit ausgestaltet sein. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder eine Stromquelle handeln. Die Ansteuerung kann weiterhin eine Messvorrichtung, beispielsweise eine Spannungsmessvorrichtung und/oder eine Strommessvorrichtung, umfassen. Außerdem kann die Ansteuerung auch beispielsweise eine Auswertevorrichtung, beispielsweise eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen, welche programmtechnisch eingerichtet sein kann, um das erfindungsgemäße Verfahren umzusetzen und/oder zu steuern. Die Ansteuerung kann weiterhin mindestens einen Signalgenerator umfassen.The device comprises at least one drive. The drive may comprise, for example, a loading device in order to apply electric current and / or electrical voltage to the electrodes. The loading device can be configured, for example, as a drive unit. The application device may be, for example, a voltage source and / or a current source. The drive may further comprise a measuring device, for example a voltage measuring device and / or a current measuring device. In addition, the control can also include, for example, an evaluation device, for example a data processing device, which can be set up in terms of programming in order to implement and / or control the method according to the invention. The drive may further comprise at least one signal generator.

Weiterhin kann die Ansteuerung optional mindestens einen Regler, beispielsweise einen Lock-in-Regler umfassen.Furthermore, the control can optionally include at least one controller, for example a lock-in controller.

Der elektrochemische Energiewandler weist mindestens zwei Elektroden und mindestens einen die Elektroden verbindenden Elektrolyten auf. Bei dem Elektrolyten kann es sich insbesondere um einen Festelektrolyten, beispielsweise um eine Funktionskeramik, handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Elektrolyten um keramische Festelektrolyte, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), handeln. Die zwei Elektroden und der mindestens eine die Elektroden verbindende Elektrolyt können insbesondere eine Zelle, beispielsweise eine Pumpzelle und/oder eine Nernstzelle, bilden. Unter einer Zelle kann hierbei allgemein mindestens eine Anordnung zweier Elektroden, insbesondere auf dem Elektrolyten, verstanden werden. Der elektrochemische Energiewandler, insbesondere das Sensorelement, kann einzellig, insbesondere als Einzeller, aufgebaut sein und neben der genannten Zelle keine weiteren Zellen und/oder weiteren Elektroden umfassen. Alternativ kann der elektrochemische Energiewandler jedoch auch einen komplexeren Aufbau aufweisen und als mehrzelliger elektrochemischer Energiewandler ausgestaltet sein, beispielsweise als mehrzelliges Sensorelement, bevorzugt als Sensorelement mit zwei Zellen, insbesondere als Zweizeller.The electrochemical energy converter has at least two electrodes and at least one electrolyte connecting the electrodes. The electrolyte may in particular be a solid electrolyte, for example a functional ceramic. In particular, the electrolyte may be ceramic solid electrolytes such as zirconia, particularly yttria-stabilized zirconia (YSZ) and scandium-doped zirconia (ScSZ). The Two electrodes and the at least one electrolyte connecting the electrodes can in particular form a cell, for example a pump cell and / or a Nernst cell. In this case, a cell can generally be understood as meaning at least one arrangement of two electrodes, in particular on the electrolyte. The electrochemical energy converter, in particular the sensor element, may be unicellular, in particular as a protozoa, and in addition to the said cell may comprise no further cells and / or further electrodes. Alternatively, however, the electrochemical energy converter can also have a more complex structure and be configured as a multicell electrochemical energy converter, for example as a multicell sensor element, preferably as a sensor element with two cells, in particular as a two-cell.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens eine Impedanzmessung an dem elektrochemischen Energiewandler durchgeführt. Die Impedanzmessung kann insbesondere während einer in-situ-Eigendiagnose des Sensorelements durchgeführt werden. Aus der Impedanzmessung werden Abweichungen des elektrochemischen Energiewandlers von einem vorgegebenen Normverhalten erkannt. Bei dem vorgegebenen Normverhalten kann es sich beispielsweise um ein Verhalten während eines störungsfreien und/oder fehlerfreien Betriebs des elektrochemischen Energiewandlers handeln. Bei Erkennen einer Abweichung wird mindestens eine der Abweichung entsprechende Maßnahme eingeleitet. Die Maßnahme kann insbesondere während des Betriebs eingeleitet werden.In the method according to the invention, at least one impedance measurement is performed on the electrochemical energy converter. The impedance measurement can be carried out in particular during an in-situ self-diagnosis of the sensor element. From the impedance measurement deviations of the electrochemical energy converter are detected by a given standard behavior. The given standard behavior may be, for example, a behavior during trouble-free and / or error-free operation of the electrochemical energy converter. If a deviation is detected, at least one measure corresponding to the deviation is initiated. The measure can be initiated in particular during operation.

Die Maßnahme kann mindestens eine Maßnahme zur Behebung einer die Abweichung verursachenden Störung umfassen. Beispiele für derartige Maßnahmen werden unten noch näher ausgeführt.The measure may include at least one measure to remedy a disturbance causing the deviation. Examples of such measures will be explained in more detail below.

Der elektrochemische Energiewandler kann, wie oben ausgeführt, insbesondere mindestens eine Ansteuerung umfassen. Das Verfahren kann insbesondere derart durchgeführt werden, beispielsweise durch eine entsprechende Ausgestaltung der Ansteuerung, das der elektrochemische Energiewandler oder einen Teil desselben, insbesondere mindestens eine Pumpzelle und/oder mindestens eine Nernstzelle des elektrochemischen Energiewandlers, mit mindestens einem Strompuls und/oder mindestens einem Spannungspuls beaufschlagt werden, insbesondere einem Abfragepuls. Bei dem Strompuls und/oder dem Spannungspuls kann es sich insbesondere um einen periodischen Strompuls und/oder einen periodischen Spannungspuls handeln. Insbesondere kann der Strompuls beispielsweise rechteckförmig oder sägezahnförmig oder dreieckförmig oder gaußförmig oder sinusförmig sein. Prinzipiell kann es sich auch um Kombinationen der genannten Pulsformen handeln. Auch andere Pulsformen sind prinzipiell möglich.The electrochemical energy converter may, as stated above, in particular comprise at least one control. The method can be carried out in particular in such a way, for example, by a corresponding embodiment of the control, the electrochemical energy converter or a part thereof, in particular at least one pump cell and / or at least one Nernst cell of the electrochemical energy converter, at least one current pulse and / or applied at least one voltage pulse be, in particular a query pulse. The current pulse and / or the voltage pulse may in particular be a periodic current pulse and / or a periodic voltage pulse. In particular, the current pulse can be, for example, rectangular or sawtooth-shaped or triangular or gaussian or sinusoidal. In principle, it may also be combinations of the aforementioned pulse shapes. Other pulse shapes are possible in principle.

Die Ansteuerung kann insbesondere mindestens ein Steuergerät umfassen und/oder ganz oder teilweise in einem Steuergerät enthalten sein. Beispielsweise kann es sich bei diesem Steuergerät um ein Motorsteuerungsgerät handeln.The control may in particular comprise at least one control device and / or be wholly or partially contained in a control unit. For example, this control unit may be an engine control unit.

Die Pumpzelle kann getrennt von der Nernstzelle ausgebildet sein, kann jedoch auch mit der Nernstzelle identisch sein.The pumping cell may be formed separately from the Nernst cell, but may also be identical to the Nernst cell.

Mindestens ein Antwortsignal, insbesondere eine Stromantwort und/oder eine Spannungsantwort, kann erfasst werden. Das Antwortsignal kann insbesondere durch die Ansteuerung erfasst werden. Die Erfassung des Antwortsignals kann mit Hilfe eines Spannungsmessgerätes und/oder eines Strommessgerätes, welche in der Ansteuerung integriert sein können oder getrennt von dieser ausgebildet sein können, erfasst werden.At least one response signal, in particular a current response and / or a voltage response, can be detected. The response signal can be detected in particular by the control. The detection of the response signal can be detected by means of a voltage measuring device and / or a current measuring device, which may be integrated in the control or may be formed separately from it.

Aus dem Antwortsignal kann mindestens ein Impedanzspektrum generiert werden. Das Impedanzspektrum kann insbesondere generiert werden unter Verwendung eines Verfahrens, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Fouriertransformation; einer schnellen Fouriertransformation; einer Laplacetransformation. Auch Kombinationen der genannten Verfahren und/oder anderer Verfahren sind denkbar. Bei dem Antwortsignal kann es sich insbesondere um ein Antwortsignal der Zelle, insbesondere der Pumpzelle und/oder der Nernstzelle, handeln, welche insbesondere mit mindestens einem Strompuls und/oder mindestens einem Spannungspuls beaufschlagt werden kann. Prinzipiell kann es sich jedoch auch um eine andere Zelle, insbesondere um eine andere Pumpzelle und/oder Nernstzelle, handeln. Das Antwortsignal kann beispielsweise an einer Zelle oder an mehreren Zellen erfasst werden. Die Erfassung des Antwortsignals kann zeitgleich zur Beaufschlagung mit dem mindestens einen Strompuls und/oder dem mindestens einen Spannungspuls erfolgen, kann jedoch alternativ oder zusätzlich auch zeitversetzt erfolgen. Unter zeitversetzt kann hierbei beispielsweise eine Verzögerung der Erfassung des Antwortsignals gegenüber der Beaufschlagung des Strompulses und/oder des Spannungspulses verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei der Verzögerung um ein oder mehrere diskrete Zeitversätze im Mikrosekunden-, Millisenkunden- oder Sekundenbereich handeln.From the response signal at least one impedance spectrum can be generated. In particular, the impedance spectrum may be generated using a method selected from the group consisting of: a Fourier transform; a fast Fourier transform; a laplace transformation. Combinations of the mentioned methods and / or other methods are also conceivable. The response signal can in particular be a response signal of the cell, in particular the pump cell and / or the Nernst cell, which can be acted upon in particular by at least one current pulse and / or at least one voltage pulse. In principle, however, it may also be another cell, in particular a different pump cell and / or Nernst cell. The response signal can be detected, for example, on one or more cells. The detection of the response signal can be carried out simultaneously with the application of the at least one current pulse and / or the at least one voltage pulse, but may alternatively or additionally be delayed. In this context, time delay may, for example, be understood as a delay in the detection of the response signal with respect to the application of the current pulse and / or the voltage pulse. For example, the delay may be one or more discrete time offsets in the microsecond, millisecond, or second range.

Bei der Fouriertransformation kann es sich insbesondere um eine Fourieranalyse, besonders bevorzugt um eine schnelle Fouriertransformation, beispielsweise eine FFT (fast fourier transformation), handeln. Bei der Laplacetransformation kann es sich insbesondere um eine Laplaceanalyse, beispielsweise mit Erstellung eines Laplacespektrums, handeln. Das Antwortsignal, insbesondere die Spannungs- und/oder Stromantwort derselben Zelle oder einer anderen Zelle, kann insbesondere mittels der Fourieranalyse in der Ansteuerung, beispielsweise in dem Steuergerät, ausgewertet werden.The Fourier transformation may in particular be a Fourier analysis, particularly preferably a fast Fourier transformation, for example an FFT (fast Fourier transformation). The Laplace transformation can be in particular a Laplace analysis, for example, creating a Laplace Spectrum, act. The response signal, in particular the voltage and / or current response of the same cell or another cell, can be evaluated in particular by means of the Fourier analysis in the control, for example in the control unit.

Die Impedanzmessung kann eine Erstellung eines Impedanzspektrums des elektrochemischen Energiewandlers oder eines Teils desselben umfassen. Das Impedanzspektrum kann analysiert werden. Eine Analyse des Impedanzspektrums kann Hinweise über mindestens eine Eigenschaft einer Störung liefern. Die Erstellung des Impedanzspektrums kann insbesondere durch eine Impedanzspektroskopie, beispielsweise einer Erweiterung einer Impedanzanalyse, durchgeführt werden. Hierbei kann die Impedanz bei mehreren Frequenzen, insbesondere bei mehreren Frequenzen eines periodischen Strompulses und/oder Spannungspulses, über einen definierten Frequenzbereich bestimmt werden. Hierbei können beispielsweise frequenzabhängige Phänomene von elektrochemischen Komponenten des elektrochemischen Energiewandlers, beispielsweise der Elektroden, bestimmt werden, insbesondere ohne dass Messungen im Inneren des elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere im Inneren einer elektrochemischen Komponente, vorgenommen werden.The impedance measurement may include establishing an impedance spectrum of the electrochemical energy converter or a portion thereof. The impedance spectrum can be analyzed. An analysis of the impedance spectrum can provide clues about at least one property of a disturbance. The creation of the impedance spectrum can be carried out in particular by an impedance spectroscopy, for example an extension of an impedance analysis. In this case, the impedance at a plurality of frequencies, in particular at a plurality of frequencies of a periodic current pulse and / or voltage pulse, can be determined over a defined frequency range. In this case, for example, frequency-dependent phenomena of electrochemical components of the electrochemical energy converter, for example of the electrodes, can be determined, in particular without measurements being made in the interior of the electrochemical energy converter, in particular in the interior of an electrochemical component.

Die Eigenschaft der Störung kann insbesondere einen Schädigungsort und/oder einen Schädigungsgrund und/oder eine Schädigungsart umfassen. Unter einem Schädigungsort kann insbesondere allgemein ein Ort eines Auftretens mindestens einer Unregelmäßigkeit und/oder Störung innerhalb des elektrochemischen Energiewandlers bezeichnet werden. Dieser Ort kann beispielsweise in Form von Koordinaten und/oder in anderer Form angegeben werden, beispielsweise indem als Schädigungsort eine Komponente des elektrochemischen Energiewandlers identifiziert wird, an oder in welcher die Schädigung aufgetreten ist. Beispielsweise kann der Schädigungsort mindestens eine elektrochemische Komponente umfassen oder bezeichnen, beispielsweise eine Zelle, insbesondere eine Pumpzelle und/oder eine Nernstzelle, und/oder mindestens eine der Elektroden und/oder der Elektrolyt und/oder eine Diffusionsbarriere und/oder ein elektrisches Bauteil und/oder ein Heizelement und/oder die Ansteuerung und/oder elektrische Zuleitungen. Die Eigenschaft der Störung kann insbesondere mindestens eine Information über einen Ladungstransportverlust umfassen. Die Ladungstransportverluste können beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Relaxationsfrequenzen separiert werden.The property of the disturbance may in particular include a damage location and / or a cause of damage and / or a type of damage. In particular, a site of damage may, in general, be a location of occurrence of at least one irregularity and / or disturbance within the electrochemical energy converter. This location can be indicated, for example, in the form of coordinates and / or in another form, for example by identifying a component of the electrochemical energy converter at or in which the damage has occurred as the location of damage. For example, the damage location may include or denote at least one electrochemical component, for example a cell, in particular a pump cell and / or a Nernst cell, and / or at least one of the electrodes and / or the electrolyte and / or a diffusion barrier and / or an electrical component and / or or a heating element and / or the control and / or electrical leads. The property of the disturbance may in particular comprise at least information about a charge transport loss. The charge transport losses can be separated for example due to different relaxation frequencies.

Die Eigenschaft der Störung kann mindestens eine Information umfassen, ausgewählt beispielsweise aus der Gruppe bestehend aus: eine Information über eine Versottung einer Diffusionsbarriere des elektrochemischen Energiewandlers; eine Information über eine Schädigung mindestens einer Elektrode des elektrochemischen Energiewandlers; eine Information über eine Schädigung des Elektrolyten. Unter einer Information kann insbesondere auch ein Vorliegen oder ein Nichtvorliegen einer Schädigung verstanden werden. Eine Versottung der Diffusionsbarriere kann beispielsweise zu einer Erhöhung von Diffusionsverlusten in einem Frequenzintervall führen, beispielsweise zwischen 0,1 mHz und 1000 Hz, bevorzugt zwischen 1 mHz und 100 Hz, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 10 Hz. Bei der Schädigung mindestens einer der Elektroden kann es sich insbesondere um eine Vergiftung mindestens einer der Elektroden, insbesondere einer Elektrode einer Nernstzelle und/oder einer Pumpzelle, des elektrochemischen Energiewandlers handeln. Eine Schädigung mindestens einer Elektrode kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Elektrodenwiderstände in einem Frequenzintervall von beispielsweise 1 Hz bis 1000 kHz, bevorzugt von 10 Hz bis 100 kHz, besonders bevorzugt von 0,1 kHz bis 10 kHz, erfasst werden. Die Information über eine Schädigung des Elektrolyten, insbesondere der Pumpfolie, kann beispielsweise durch eine Erhöhung des Elektrolytwiderstands bei Frequenzen zwischen 0,1 kHz und 10 MHz, insbesondere bei Frequenzen zwischen 1 kHz und 1 MHz, besonders bevorzugt bei Frequenzen zwischen 10 kHz und 100 kHz, erfasst werden. Unter einer Schädigung des Elektrolyten, insbesondere der Pumpfolie, kann insbesondere eine Rissbildung im Elektrolyten, insbesondere im Festelektrolyten, verstanden werden.The property of the disturbance may include at least one information selected, for example, from the group consisting of: information about a soot of a diffusion barrier of the electrochemical energy converter; information about damage to at least one electrode of the electrochemical energy converter; information about damage to the electrolyte. In particular, information can also be understood to mean the presence or absence of damage. For example, a sooting of the diffusion barrier can lead to an increase in diffusion losses in a frequency interval, for example between 0.1 MHz and 1000 Hz, preferably between 1 MHz and 100 Hz, more preferably between 0.1 and 10 Hz Electrodes may in particular be a poisoning of at least one of the electrodes, in particular an electrode of a Nernst cell and / or a pump cell, of the electrochemical energy converter. Damage to at least one electrode can be detected, for example, by an increase in the electrode resistances in a frequency interval of, for example, 1 Hz to 1000 kHz, preferably from 10 Hz to 100 kHz, particularly preferably from 0.1 kHz to 10 kHz. The information about damage to the electrolyte, in particular the pumping film, for example, by increasing the electrolyte resistance at frequencies between 0.1 kHz and 10 MHz, in particular at frequencies between 1 kHz and 1 MHz, more preferably at frequencies between 10 kHz and 100 kHz , are recorded. Damage to the electrolyte, in particular the pumping film, may in particular be understood to mean crack formation in the electrolyte, in particular in the solid electrolyte.

Nach Erfassung der Eigenschaft der Störung, insbesondere bei erkanntem Fehler, kann mindestens eine entsprechende Maßnahme, insbesondere eine Gegenmaßnahme, eingeleitet werden. Die Maßnahme kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus beispielsweise: einem Abgleich des elektrochemischen Energiewandlers; einer Elektrodenregeneration; eine Ausgabe mindestens einer Warninformation; einem Austausch des elektrochemischen Energiewandlers. Durch einen Abgleich des elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere durch einen erneuten Abgleich des Sensorelements, beispielsweise nach einem Abgleich während eines Herstellungsprozesses, kann beispielsweise die Versottung der Diffusionsbarriere bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden. Unter einem Abgleich kann hierbei insbesondere eine Neukalibrierung verstanden werden. Die Elektrodenregeneration kann beispielsweise durchgeführt werden, um eine Schädigung und/oder eine Vergiftung der Elektroden, insbesondere eine Elektrodenschädigung, zu beheben. Unter einer Elektrodenregeneration kann beispielsweise eine Pumpstromumkehr, wie im Stand der Technik und in den Schriften DE 101 63 912 A1 , DE 198 38 466 A1 ( US 6,301,951 B1 ) beschrieben, und/oder eine, insbesondere zeitweise, erhöhte Betriebstemperatur, wie beispielsweise in WO 2008/031673 A1 beschrieben, verstanden werden. Die Ausgabe mindestens einer Warninformation kann beispielsweise an einen Benutzer und/oder ein anderes Gerät gerichtet sein. Die Ausgabe kann beispielsweise mittels eines Displays und/oder einer Warnlampe und/oder eines Warntones und/oder eines Schriftstückes und/oder einer elektronischen Information erfolgen. Die Warninformation kann beispielsweise mit einer Aufforderung zum Austausch des elektrochemischen Energiewandlers und/oder mit der Aufforderung zu einem Werkstattbesuch verbunden sein. Unter einem Austausch des elektrochemischen Energiewandlers kann insbesondere beispielsweise, insbesondere ab einer gewissen Schädigung des Elektrolyten, ein notwendiger Austausch des Sensorelements, insbesondere der Sonde, verstanden werden.After detection of the property of the fault, in particular if a fault is detected, at least one corresponding measure, in particular a countermeasure, can be initiated. The measure may in particular be selected from the group consisting of, for example: an adjustment of the electrochemical energy converter; an electrode regeneration; an output of at least one warning information; an exchange of the electrochemical energy converter. By balancing the electrochemical energy converter, in particular by a renewed adjustment of the sensor element, for example after an adjustment during a manufacturing process, for example, the sooting of the diffusion barrier can be compensated to a certain extent. In this context, a calibration can in particular be understood as a recalibration. The electrode regeneration can be carried out, for example, to remedy damage and / or poisoning of the electrodes, in particular electrode damage. Under an electrode regeneration, for example, a pump flow reversal, as in the prior art and in the writings DE 101 63 912 A1 . DE 198 38 466 A1 ( US 6,301,951 B1 ), and / or one, in particular temporarily, increased operating temperature, such as in WO 2008/031673 A1 described, understood. The output of at least one warning information may be directed, for example, to a user and / or another device. The output can be made for example by means of a display and / or a warning lamp and / or a warning tone and / or a document and / or electronic information. The warning information may, for example, be associated with a request to exchange the electrochemical energy converter and / or with the request for a workshop visit. An exchange of the electrochemical energy converter may, in particular, for example, in particular from a certain damage to the electrolyte, a necessary replacement of the sensor element, in particular the probe to be understood.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung weisen eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren auf. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise eine in-situ-Eigendiagnose des elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere eines Sensorelements, umfassen. Bei dieser in-situ-Eigendiagnose kann insbesondere ein Schädigungsort und/oder ein Schädigungsgrund, insbesondere während eines Betriebs zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases, erkannt werden. insbesondere kann mindestens ein Schädigungsort und/oder mindestens ein Schädigungsgrund ausgegeben werden und/oder Maßnahmen zur Behebung der Schädigung und/oder des Fehlers eingeleitet werden. Dies kann beispielsweise für ein Sensorelement, insbesondere für einen NOx-Sensor, einfach und günstig umgesetzt werden.The proposed method and device have a number of advantages over known devices and methods. The method according to the invention and the device according to the invention can comprise, for example, an in-situ self-diagnosis of the electrochemical energy converter, in particular of a sensor element. In this in-situ self-diagnosis, in particular a location of damage and / or a cause of damage, in particular during an operation for detecting at least one property of a gas, can be detected. In particular, at least one site of damage and / or at least one cause of damage may be issued and / or measures to remedy the damage and / or the error may be initiated. This can be implemented, for example, for a sensor element, in particular for a NOx sensor, simply and favorably.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments.

Es zeigen:Show it:

1A: ein Ersatzschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 1A an equivalent circuit diagram of an embodiment of a device according to the invention; and

1B: Impedanzspektrum eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 1B : Impedance spectrum of an embodiment of a method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1A ist ein Ersatzschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers 116 dargestellt. Exemplarisch kann der elektrochemische Energiewandler 116 ein Sensorelement 118 umfassen, wie in 1A dargestellt. Auch andere Arten elektrochemischer Energiewandler 116 lassen sich jedoch grundsätzlich alternativ oder zusätzlich einsetzen. in 1A insbesondere ein Ersatzschaltbild eines Sensorelements 118 in Form einer Breitbandlambdasonde dargestellt. Der elektrochemische Energiewandler 116 umfasst mindestens eine Zelle 114, wobei in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1A exemplarisch ein Aufbau mit einer ersten Zelle 113 und einer zweiten Zelle 115 gezeigt. Ein Teil oberhalb einer symbolischen gestrichelten Linie 112, welche beispielsweise eine Trennlinie zwischen einem Ein- und einem Zweizeller bezeichnen kann, stellt eine Teil-Vorrichtung mit der ersten Zelle 113 dar, welche grundsätzlich auch unabhängig von weiteren Elementen der Vorrichtung 110 einsetzbar wäre, also beispielsweise auch ohne die zweite Zelle 115.In 1A is an equivalent circuit diagram of an embodiment of a device according to the invention 110 for operation of an electrochemical energy converter 116 shown. As an example, the electrochemical energy converter 116 a sensor element 118 include, as in 1A shown. Also other types of electrochemical energy converters 116 However, they can basically be used alternatively or additionally. in 1A in particular an equivalent circuit diagram of a sensor element 118 represented in the form of a broadband lambda probe. The electrochemical energy converter 116 includes at least one cell 114 , wherein in the embodiment according to 1A an example of a construction with a first cell 113 and a second cell 115 shown. A part above a symbolic dashed line 112 , which may for example designate a dividing line between a one-cell and a two-cell cell, constitutes a partial device with the first cell 113 which in principle also independent of other elements of the device 110 could be used, so for example without the second cell 115 ,

Ein Beispiel eines konkreten, exemplarisch im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren elektrochemischen Energiewandlers 116 in Form einer Breitbandlambdasonde ist beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seite 158 dargestellt. Weiterhin zeigt die Europäische Patentanmeldung EP 0 769 693 A1 in 1(D) eine detaillierte Skizze eines Sensorelements 118, wie sie ebenfalls in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann. Desweiteren ist in DE 10 2007 035 318 A1 in 1 eine Breitbandlambdasonde dargestellt, welche ebenfalls in einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 und des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst sein kann. Auch andere Arten von elektrochemischen Energiewandlern 116 aus dem Stand der Technik können prinzipiell Verwendung finden.An example of a concrete electrochemical energy converter which can be used by way of example within the scope of the present invention 116 in the form of a broadband lambda probe is for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in motor vehicles, issue 2007, page 158 shown. Furthermore, the European patent application EP 0 769 693 A1 in 1 (D) a detailed sketch of a sensor element 118 , as it can also be used in the present invention. Furthermore, in DE 10 2007 035 318 A1 in 1 a broadband lambda probe shown, which also in one embodiment of the device according to the invention 110 and the method of the invention may be included. Also other types of electrochemical energy converters 116 From the prior art can be found in principle use.

Die Vorrichtung 110 zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers 116 umfasst mindestens einen elektrochemischen Energiewandler 116, insbesondere ein Sensorelement 118 zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Gases in einem Messgasraum. Der elektrochemische Energiewandler 116 weist mindestens zwei Elektroden 120 und mindestens einen die Elektroden 120 verbindenden Elektrolyten 122 auf. Die Vorrichtung 110 ist eingerichtet, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb des elektrochemischen Energiewandlers 116 durchzuführen. Die Vorrichtung 110 kann mindestens eine Ansteuerung 124 umfassen. Die Ansteuerung 124 kann eingerichtet sein, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb des elektrochemischen Energiewandlers 116 durchzuführen. Die Ansteuerung 124 kann ganz oder teilweise in dem elektrochemischen Energiewandler 116 oder in einem Gehäuse der Vorrichtung 110 integriert sein. Die Ansteuerung 124 kann jedoch auch ganz oder teilweise in anderen Komponenten integriert sein, beispielsweise in einem Stecker und/oder einer Motorsteuerung.The device 110 for operation of an electrochemical energy converter 116 comprises at least one electrochemical energy converter 116 , in particular a sensor element 118 for detecting at least a portion of a gas component of a gas in a sample gas space. The electrochemical energy converter 116 has at least two electrodes 120 and at least one of the electrodes 120 connecting electrolytes 122 on. The device 110 is arranged to a inventive method for operating the electrochemical energy converter 116 perform. The device 110 can be at least one control 124 include. The control 124 may be arranged to a inventive method for operating the electrochemical energy converter 116 perform. The control 124 may be wholly or partly in the electrochemical energy converter 116 or in a housing of the device 110 be integrated. The control 124 However, it can also be used in whole or in part in other components be integrated, for example in a plug and / or a motor control.

Die Ansteuerung 124 kann beispielsweise eine Beaufschlagungsvorrichtung 126 umfassen, um die Elektroden 120 mit elektrischem Strom und/oder mit elektrischer Spannung zu beaufschlagen. Die Beaufschlagungsvorrichtung 126 kann beispielsweise als Ansteuereinheit 127 ausgestaltet sein. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung 126 kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder eine Stromquelle handeln. Die Ansteuerung 124 kann weiterhin mindestens eine Messvorrichtung 128, beispielsweise eine Spannungsmessvorrichtung 130, insbesondere eine Spannungsmessvorrichtung der ersten Zelle 129 und/oder eine Spannungsmessvorrichtung der zweiten Zelle 131, und/oder eine Strommessvorrichtung 132, insbesondere eine Strommessvorrichtung der ersten Zelle 133 und/oder eine Strommessvorrichtung der zweiten Zelle 135, umfassen. Außerdem kann die Ansteuerung 124 auch beispielsweise eine Auswertevorrichtung, beispielsweise eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen. Die Ansteuerung 124 kann weiterhin mindestens einen Signalgenerator 134 umfassen. Weiterhin kann die Ansteuerung 124 optional mindestens einen Regler, beispielsweise einen Lock-in-Regler umfassen. Insbesondere kann die Ansteuerung 124 beispielsweise ein Steuergerät und/oder ein Bauteil umfassen, welches Rechenoperationen, beispielsweise mindestens eine Fouriertransformation und/oder mindestens eine schnelle Fouriertransformation und/oder mindestens eine Laplacetransformation, durchführen kann. Die Ansteuerung 124 kann weiterhin beispielsweise mindestens einen Mikrochip und/oder mindestens eine Softwarekomponente und/oder eine Betriebselektronik, vorzugsweise ASIC mit einem analogen Ausgang und/oder mit einem digitalen Ausgang und/oder einen ADC (Analog Digital Converter), umfassen. Die Elektroden 120 können insbesondere mindestens eine Zelle 114 umfassen. In 1A sind zwei Zellen 114 dargestellt, welche jeweils einen Innenwiderstand 136, insbesondere einen ersten Innenwiderstand 138, beispielsweise ausgestaltet als Innenwiderstand 136 der ersten Zelle 113, und/oder einen zweiten Innenwiderstand 140, beispielsweise ausgestaltet als Innenwiderstand 136 der zweiten Zelle 115, und eine Zellspannung, bevorzugt Ucell1 und/oder Ucell2, beispielsweise eine Nernstspannung 141, insbesondere eine erste Nernstspannung 142, beispielsweise ausgestaltet als Nernstspannung 141 der ersten Zelle 113, und/oder eine zweite Nernstspannung 143, beispielsweise ausgestaltet als Nernstspannung 141 der zweiten Zelle 115, umfassen können. „Erste” und „zweite” werden hierbei als Bezeichnungen verwendet, ohne Hinweis darauf, dass gegebenenfalls noch weitere Innenwiderstände 136 und/oder Nernstspannungen 141 existieren können und ohne Hinweis auf eine Reihenfolge Die Zellen 114 können beispielsweise als Nernstzelle 146 und/oder als Pumpzelle 144 betrieben werden. Mit Hilfe der Messvorrichtungen 128, insbesondere der Spannungsmessvorrichtung 130 und/oder der Strommessvorrichtung 132, kann der Strom einer ersten Zelle 113 I1, beispielsweise durch die Strommessvorrichtung der ersten Zelle 133 sowie die Spannung U1, beispielsweise durch die Spannungsmessvorrichtung der ersten Zelle 129, der ersten Zelle 113 und/oder der Strom einer zweiten Zelle 115 I2, beispielsweise durch die Strommessvorrichtung der zweiten Zelle 135, und/oder die Spannung der zweiten Zelle 115 U2, beispielsweise durch die Spannungsmessvorrichtung der zweiten Zelle 131, ermittelt werden. „Erste” und „zweite” werden hierbei als Bezeichnungen verwendet, ohne Hinweis darauf, dass gegebenenfalls noch weitere Zellen 114 existieren können und ohne Hinweis auf eine Reihenfolge.The control 124 For example, an admission device 126 include to the electrodes 120 to apply electrical power and / or electrical voltage. The loading device 126 can, for example, as a drive unit 127 be designed. In the loading device 126 it may be, for example, a voltage source and / or a power source. The control 124 can continue at least one measuring device 128 , For example, a voltage measuring device 130 , in particular a voltage measuring device of the first cell 129 and / or a voltage measuring device of the second cell 131 , and / or a current measuring device 132 , in particular a current measuring device of the first cell 133 and / or a current measuring device of the second cell 135 , include. In addition, the control can 124 Also, for example, an evaluation device, such as a data processing device include. The control 124 can still have at least one signal generator 134 include. Furthermore, the control 124 optionally comprise at least one controller, such as a lock-in controller. In particular, the control 124 For example, comprise a control unit and / or a component which can perform arithmetic operations, for example at least one Fourier transform and / or at least one fast Fourier transform and / or at least one Laplace transformation. The control 124 may further comprise, for example, at least one microchip and / or at least one software component and / or operating electronics, preferably ASIC with an analog output and / or with a digital output and / or an ADC (Analog Digital Converter). The electrodes 120 in particular, at least one cell 114 include. In 1A are two cells 114 shown, each having an internal resistance 136 , in particular a first internal resistance 138 , for example designed as an internal resistance 136 the first cell 113 , and / or a second internal resistance 140 , for example designed as an internal resistance 136 the second cell 115 , and a cell voltage, preferably U cell1 and / or U cell2 , for example a Nernst voltage 141 , in particular a first Nernst voltage 142 , for example designed as Nernst voltage 141 the first cell 113 , and / or a second Nernst voltage 143 , for example designed as Nernst voltage 141 the second cell 115 , may include. "First" and "second" are used here as designations, without reference to the fact that possibly further internal resistances 136 and / or Nernst voltages 141 can exist and without any reference to an order The cells 114 For example, as a Nernst cell 146 and / or as a pumping cell 144 operate. With the help of measuring devices 128 , in particular the voltage measuring device 130 and / or the current measuring device 132 , the current of a first cell 113 I 1 , for example by the current measuring device of the first cell 133 and the voltage U 1 , for example, by the voltage measuring device of the first cell 129 , the first cell 113 and / or the flow of a second cell 115 I 2 , for example by the current measuring device of the second cell 135 , and / or the voltage of the second cell 115 U 2 , for example by the voltage measuring device of the second cell 131 , be determined. "First" and "second" are used here as designations, without any indication that, if necessary, other cells 114 can exist and without any reference to an order.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers 116 kann insbesondere die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung 110 Verwendung finden. Prinzipiell können auch andere elektrochemische Energiewandler 116 Verwendung finden. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens eine Impedanzmessung an dem elektrochemischen Energiewandler 116 durchgeführt. Aus der Impedanzmessung werden Abweichungen des elektrochemischen Energiewandlers 116 von einem vorgegebenen Normverhalten erkannt. Bei Erkennung einer Abweichung wird mindestens eine der Abweichungen entsprechende Maßnahme eingeleitet. Die Maßnahme kann mindestens eine Maßnahme zu einer Behebung einer die Abweichung verursachenden Störung umfassen.In the method according to the invention for operating an electrochemical energy converter 116 in particular, the device according to the invention described above 110 Find use. In principle, other electrochemical energy converters 116 Find use. In the method according to the invention, at least one impedance measurement is performed on the electrochemical energy converter 116 carried out. The impedance measurement deviates from the electrochemical energy converter 116 recognized by a given standard behavior. If a deviation is detected, at least one measure corresponding to the deviations is initiated. The measure may include at least one measure for remedying a disturbance causing the deviation.

Die Ansteuerung 124 kann insbesondere eingerichtet sein, um den elektrochemischen Energiewandler 116 oder einen Teil desselben, insbesondere mindestens eine Pumpzelle 144 und/oder mindestens eine Nernstzelle 146 des elektrochemischen Energiewandlers 116, mit mindestens einem Strompuls 148 und/oder mindestens einem Spannungspuls 150 zu beaufschlagen, insbesondere mit mindestens einem Abfragepuls 152. Dies kann beispielsweise durch die Beaufschlagungsvorrichtung 126, insbesondere durch mindestens einen Signalgenerator 134, erfolgen. Der mindestens eine Signalgenerator 134 kann hierbei als Quelle von Pulsen angesehen werden. Beispielsweise können pulsförmige Spannungspulse 150 Upuls1 in eine Zelle 114, bevorzugt in die erste Zelle 113, eingeprägt werden. Alternativ oder zusätzlich können Strompulse 148 Ipuls1 in die Zelle 114, bevorzugt in die erste Zelle 113, eingeprägt werden.The control 124 may be particularly adapted to the electrochemical energy converter 116 or a part thereof, in particular at least one pumping cell 144 and / or at least one Nernst cell 146 of the electrochemical energy converter 116 , with at least one current pulse 148 and / or at least one voltage pulse 150 to be acted upon, in particular with at least one interrogation pulse 152 , This can be done, for example, by the loading device 126 , in particular by at least one signal generator 134 , respectively. The at least one signal generator 134 can be considered as a source of pulses. For example, pulse-shaped voltage pulses 150 U puls1 in a cell 114 , preferably in the first cell 113 , be imprinted. Alternatively or additionally, current pulses 148 I pulse1 into the cell 114 , preferably in the first cell 113 , be imprinted.

Mindestens ein Antwortsignal, insbesondere eine Stromantwort und/oder eine Spannungsantwort, kann erfasst werden. Das Antwortsignal, beispielsweise eine Antwort, bevorzugt das Antwortsignal der ersten Zelle 113, kann beispielsweise mit Hilfe der Messvorrichtung 128, insbesondere der Strommessvorrichtung 132, insbesondere als Antwortstrom I1 ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Antwortsignal, insbesondere eine Spannungsmessung U1 an der Messvorrichtung 128, insbesondere der Spannungsmessvorrichtung 130, erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Antwortsignal der zweiten Zelle 115, falls diese vorhanden ist, über die Strommessung I2 und/oder die Spannungsmessung U2, beispielsweise mit Hilfe der Messvorrichtung 128, insbesondere mit Hilfe mindestens einer der Strommessvorrichtungen 132 und/oder mindestens einer der Spannungsmessvorrichtungen 130, ermittelt werden. Die Antwortsignale, beispielsweise U1 und/oder U2, können beispielsweise Nernstspannungen 141 der elektrochemischen Zellen 114 repräsentieren.At least one response signal, in particular a current response and / or a voltage response, can be detected. The response signal, for example a response, prefers the response signal of first cell 113 , for example, with the help of the measuring device 128 , in particular the current measuring device 132 , In particular, be determined as a response current I 1 . Alternatively or additionally, the response signal, in particular a voltage measurement U 1 on the measuring device 128 , in particular the voltage measuring device 130 , are recorded. Alternatively or additionally, a response signal of the second cell 115 if present, via the current measurement I 2 and / or the voltage measurement U 2 , for example with the aid of the measuring device 128 in particular with the aid of at least one of the current measuring devices 132 and / or at least one of the voltage measuring devices 130 , be determined. The response signals, for example U 1 and / or U 2 , can be, for example, Nernst voltages 141 the electrochemical cells 114 represent.

Aus dem Antwortsignal kann beispielsweise ein Impedanzspektrum generiert werden. In 1B ist exemplarisch ein Impedanzspektrum eines elektrochemischen Energiewandlers 116 dargestellt. Dargestellt ist ein Blindwiderstand Im (Z) in Abhängigkeit eines Wirkwiderstands Re (Z). Insbesondere ist in 1B eine frequenzabhängige Impedanz einer Pumpzelle 144 einer Breitbandlambdasonde in Ortskurvenauftragung dargestellt. 1B zeigt weiterhin insbesondere eine zeitliche Auflösung der Verlustanteile des Elektrolyten 122, dargestellt in einem ersten Wirkwiderstandsintervall 154, Verlustanteile der Elektroden 120, dargestellt in einem zweiten Wirkwiderstandsintervall 156, sowie Verlustanteile einer Gasphase, dargestellt in einem dritten Wirkwiderstandsintervall 158. „Erste”, „zweite” und „dritte” werden hierbei als Bezeichnungen verwendet, ohne Hinweis darauf, dass gegebenenfalls noch weitere Wirkwiderstandsintervalle existieren können und ohne Hinweis auf eine Reihenfolge. Insbesondere zeigt 1B den Imaginärteil der komplexen Impedanz Z in Abhängigkeit des Realteils der komplexen Impedanz Z des elektrochemischen Energiewandlers 116. Die Impedanz Z kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: Z = Im (Z) + Re (Z). Das erste Wirkwiderstandsintervall 154 kann beispielsweise Frequenzen zwischen 1 Ω und 100 Ω, insbesondere zwischen 20 Ω und 70 Ω, besonders bevorzugt zwischen 30 Ω und 65 Ω, umfassen. Das zweite Wirkwiderstandsintervall 156 kann beispielsweise Frequenzen zwischen 1 Ω und 100 Ω, insbesondere zwischen 60 Ω und 100 Ω, besonders bevorzugt zwischen 65 Ω und 90 Ω, umfassen. Das dritte Wirkwiderstandsintervall 158 kann beispielsweise Frequenzen zwischen 1 Ω und 100 Ω, insbesondere zwischen 80 Ω und 110 Ω, besonders bevorzugt zwischen 90 Ω und 97 Ω, umfassen.For example, an impedance spectrum can be generated from the response signal. In 1B is an example of an impedance spectrum of an electrochemical energy converter 116 shown. Shown is a reactance Im (Z) as a function of an effective resistance Re (Z). In particular, in 1B a frequency-dependent impedance of a pumping cell 144 a broadband lambda probe in locus plot shown. 1B more particularly shows a temporal resolution of the loss components of the electrolyte 122 , represented in a first resistance interval 154 , Loss shares of the electrodes 120 represented in a second resistance interval 156 , as well as loss components of a gas phase, represented in a third active resistance interval 158 , "First", "second" and "third" are used here as designations, without any indication that, where appropriate, further resistance intervals may exist and without any indication of an order. In particular shows 1B the imaginary part of the complex impedance Z as a function of the real part of the complex impedance Z of the electrochemical energy converter 116 , The impedance Z can be expressed by the following equation: Z = Im (Z) + Re (Z). The first active resistance interval 154 may, for example, frequencies between 1 Ω and 100 Ω, in particular between 20 Ω and 70 Ω, more preferably between 30 Ω and 65 Ω include. The second active resistance interval 156 may, for example, frequencies between 1 Ω and 100 Ω, in particular between 60 Ω and 100 Ω, more preferably between 65 Ω and 90 Ω include. The third active resistance interval 158 may, for example, frequencies between 1 Ω and 100 Ω, in particular between 80 Ω and 110 Ω, more preferably between 90 Ω and 97 Ω include.

Das Impedanzspektrum kann generiert werden, insbesondere unter Verwendung mindestens eines Verfahrens, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Fouriertransformation; einer schnellen Fouriertransformation; einer Laplacetransformation. Besonders vorteilhaft kann hierbei der Einsatz einer schnellen Fouriertransformation (FFT) sein, da sie mit wenig Rechenleistung eine schnelle Detektion ermöglichen kann. Im Gegensatz zu einer direkten Berechnung, beispielsweise mit einer ausführlichen Fouriertransformation, verwendet eine schnelle Fouriertransformation insbesondere zuvor berechnete Zwischenergebnisse und kann so beispielsweise Zeit für arithmetische Rechenoperationen einsparen. Die Länge eines Eingangsvektors kann hierbei vorzugsweise eine Zweierpotenz sein. Eine Anzahl an Abtastpunkten kann beispielsweise Zweierpotenzen, wie 1, 2, 4, 8, 16, 32, usw. betragen.The impedance spectrum can be generated, in particular using at least one method selected from the group consisting of: a Fourier transformation; a fast Fourier transform; a laplace transformation. Particularly advantageous here can be the use of a fast Fourier transformation (FFT), since it can enable fast detection with little computing power. In contrast to a direct calculation, for example with a detailed Fourier transformation, a fast Fourier transformation in particular uses previously calculated intermediate results and can thus, for example, save time for arithmetic arithmetic operations. The length of an input vector here may preferably be a power of two. For example, a number of sample points may be powers of two, such as 1, 2, 4, 8, 16, 32, and so forth.

Die Impedanzmessung kann eine Erstellung eines Impedanzspektrums des elektrochemischen Energiewandlers 116 oder eines Teils desselben umfassen, wie es beispielsweise in 1B dargestellt ist. Das Impedanzspektrum kann analysiert werden. Eine Analyse des Impedanzspektrums kann Hinweise über mindestens eine Eigenschaft der Störung liefern.The impedance measurement can be a creation of an impedance spectrum of the electrochemical energy converter 116 or a part thereof, as for example in 1B is shown. The impedance spectrum can be analyzed. An analysis of the impedance spectrum can provide clues about at least one property of the disturbance.

Die Eigenschaft der Störung kann einen Schädigungsort und/oder einen Schädigungsgrund umfassen. Die Eigenschaft der Störung kann beispielsweise mindestens eine Information über einen Ladungstransportverlust umfassen. Die Eigenschaft der Störung kann mindestens eine Information umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Information über eine Versottung einer Diffusionsbarriere des elektrochemischen Energiewandlers 116; eine Information über eine Schädigung mindestens einer Elektrode 120 des elektrochemischen Energiewandlers 116; eine Information über eine Schädigung des Elektrolyten 122. In 1B kann insbesondere eine große Frequenzabhängigkeit, insbesondere eines Innenwiderstands 136, aufgezeigt werden. Die Frequenzabhängigkeit kann beispielsweise bei einer konstant gehaltenen Temperatur, insbesondere des elektrochemischen Energiewandlers 116 oder eines Teils des elektrochemischen Energiewandlers 116, von beispielsweise 500°C–1000°C, bevorzugt von 750°C–850°C, besonders bevorzugt von 775°C–785°C, erfasst werden. Die Temperatur kann beispielsweise mit Hilfe eines Heizelements, insbesondere unter Verwendung der Ansteuerung 124, konstant gehalten und/oder geregelt werden. Eine Versottung der Diffusionsbarriere kann in 1B beispielsweise im dritten Wirkwiderstandsintervall 158, welches beispielsweise mit einem Widerstand des Messgases korreliert, nachgewiesen werden. Eine Versottung der Diffusionsbarriere kann beispielsweise zu einer Erhöhung von Diffusionsverlusten in einen Bereich zwischen 0,1 mHz und 1000 Hz, bevorzugt zwischen 1 mHz und 100 Hz, besonders bevorzugt zwischen 0,1 Hz und 10 Hz, führen. Eine Schädigung bzw. eine Vergiftung der Elektroden 120 kann beispielsweise in einem zweiten Wirkwiderstandsintervall 156 des Impedanzspektrums nachgewiesen werden. Eine Schädigung bzw. eine Vergiftung der Elektroden 120 kann beispielsweise zu einer Erhöhung von Elektrodenwiderständen, beispielsweise zwischen 1 Hz und 1000 kHz, bevorzugt zwischen 10 Hz und 100 kHz, besonders bevorzugt zwischen 0,1 kHz und 10 kHz, führen. Eine Schädigung des Elektrolyten 122, insbesondere einer Pumpfolie, kann beispielsweise im ersten Wirkwiderstandsintervall 154 nachgewiesen werden. Eine Schädigung des Elektrolyten 122 kann beispielsweise zu einer Erhöhung eines Elektrolytwiderstandes bei einer Frequenz zwischen 0,1 kHz und 10 MHz, insbesondere bei Frequenzen zwischen 1 kHz und 1 MHz, besonders bevorzugt bei Frequenzen zwischen 10 kHz und 100 kHz, führen. Bei einer Schädigung des Elektrolyten 122 kann es sich beispielsweise um eine Rissbildung im Festelektrolyten handeln.The property of the disorder may include a location of damage and / or a cause of damage. The property of the disturbance may include, for example, at least information about a charge transport loss. The property of the perturbation may include at least one information selected from the group consisting of information about a soot of a diffusion barrier of the electrochemical energy converter 116 ; an information about damage to at least one electrode 120 of the electrochemical energy converter 116 ; information about damage to the electrolyte 122 , In 1B In particular, a large frequency dependence, in particular an internal resistance 136 , be shown. The frequency dependence can, for example, at a constant temperature, in particular the electrochemical energy converter 116 or part of the electrochemical energy converter 116 , for example, from 500 ° C-1000 ° C, preferably from 750 ° C-850 ° C, particularly preferably from 775 ° C-785 ° C, are detected. The temperature can, for example, by means of a heating element, in particular using the control 124 , kept constant and / or regulated. A sooting of the diffusion barrier can occur in 1B for example in the third resistance interval 158 , which correlates, for example, with a resistance of the measuring gas, are detected. A sooting of the diffusion barrier can, for example, lead to an increase in diffusion losses in a range between 0.1 mHz and 1000 Hz, preferably between 1 mHz and 100 Hz, particularly preferably between 0.1 Hz and 10 Hz. Damage or poisoning of the electrodes 120 For example, in a second resistance interval 156 of the impedance spectrum. Damage or poisoning of the electrodes 120 For example, it can lead to an increase in electrode resistances, for example between 1 Hz and 1000 kHz, preferably between 10 Hz and 100 kHz, particularly preferably between 0.1 kHz and 10 kHz. Damage to the electrolyte 122 , in particular a pumping film, can, for example, in the first resistance interval 154 be detected. Damage to the electrolyte 122 For example, can lead to an increase in electrolyte resistance at a frequency between 0.1 kHz and 10 MHz, in particular at frequencies between 1 kHz and 1 MHz, more preferably at frequencies between 10 kHz and 100 kHz. In case of damage to the electrolyte 122 it may, for example, be a cracking in the solid electrolyte.

Die Maßnahme kann ausgewählt sein aus mindestens einer Maßnahme ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: einem Abgleich des elektrochemischen Energiewandlers 116; einer Elektrodenregeneration; einer Abgabe mindestens einer Warninformation; einem Austausch des elektrochemischen Energiewandlers 116.The measure may be selected from at least one measure selected from a group consisting of: an adjustment of the electrochemical energy converter 116 ; an electrode regeneration; a delivery of at least one warning information; an exchange of the electrochemical energy converter 116 ,

Das Antwortsignal kann beispielsweise mit wenig Rechenaufwand mit Hilfe beispielsweise von mindestens einem Filter, insbesondere von mindestens einem sehr komplexen Filter, bearbeitet werden. Filter können insbesondere eine Eigendiagnose erleichtern. Bei einem Filter kann es sich insbesondere um mindestens einen Bandpass handeln, wobei der Filter insbesondere eingesetzt werden kann, um Frequenzamplituden, insbesondere zu einer Diagnose, sequenziell durchfahren zu können. Die Frequenzamplituden können beispielsweise durch einfachen Vergleich mit Sollwerten im zugehörigen Frequenzband, beispielsweise im ersten Wirkwiderstandsintervall 154, und/oder im zweiten Wirkwiderstandsintervall 156 und/oder im dritten Wirkwiderstandsintervall 158, herangezogen werden. Eine Abweichung kann als Indiz, insbesondere als eindeutiges Indiz, für eine Störung, insbesondere für einen Fehler, dienen. Die zugehörige Frequenz, insbesondere zu der Abweichung, kann beispielsweise ein Indiz, insbesondere ein Maß und/oder ein Hinweis, für eine Eigenschaft der Störung, insbesondere für eine Art des Fehlers, sein.The response signal can be processed, for example, with little computational effort using, for example, at least one filter, in particular at least one very complex filter. In particular, filters can facilitate self-diagnosis. In particular, a filter can be at least one bandpass, wherein the filter can be used in particular to be able to drive through frequency amplitudes, in particular for a diagnosis, sequentially. The frequency amplitudes can be determined, for example, by simple comparison with nominal values in the associated frequency band, for example in the first effective resistance interval 154 , and / or in the second active resistance interval 156 and / or in the third active resistance interval 158 , are used. A deviation can serve as an indication, in particular as a clear indication, of a fault, in particular of a fault. The associated frequency, in particular the deviation, can be, for example, an indication, in particular a measure and / or an indication, of a property of the disturbance, in particular of one type of error.

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Claims (12)

Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers (116), insbesondere eines Sensorelements (118) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum und besonders bevorzugt eines Abgassensors, wobei der elektrochemische Energiewandler (116) mindestens zwei Elektroden (120) und mindestens einen die Elektroden (120) verbindenden Elektrolyten (122) aufweist, wobei mindestens eine Impedanzmessung an dem elektrochemischen Energiewandler (116) durchgeführt wird, wobei aus der Impedanzmessung Abweichungen des elektrochemischen Energiewandlers (116) von einem vorgegebenen Normverhalten erkannt werden, wobei bei Erkennung einer Abweichung mindestens eine der Abweichung entsprechende Maßnahme eingeleitet wird.Method for operating an electrochemical energy converter ( 116 ), in particular a sensor element ( 118 ) for detecting at least one property of a gas in a measuring gas space and particularly preferably an exhaust gas sensor, wherein the electrochemical energy converter ( 116 ) at least two electrodes ( 120 ) and at least one of the electrodes ( 120 ) connecting electrolytes ( 122 ), wherein at least one impedance measurement at the electrochemical energy converter ( 116 ), wherein from the impedance measurement deviations of the electrochemical energy converter ( 116 ) are recognized by a given standard behavior, wherein upon detection of a deviation at least one of the deviation corresponding measure is initiated. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Maßnahme mindestens eine Maßnahme zur Behebung einer die Abweichung verursachenden Störung umfasst.Method according to the preceding claim, wherein the measure comprises at least one measure for remedying a disturbance causing the deviation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrochemischen Energiewandler (116) oder ein Teil desselben, insbesondere mindestens eine Pumpzelle (144) und/oder mindestens eine Nernstzellen (146) des elektrochemischen Energiewandlers (116), mit mindestens einem Strompuls (148) und/oder mindestens einem Spannungspuls (150) beaufschlagt werden, insbesondere einem Abfragepuls (152).Method according to one of the preceding claims, wherein the electrochemical energy converter ( 116 ) or a part thereof, in particular at least one pump cell ( 144 ) and / or at least one Nernst cell ( 146 ) of the electrochemical energy converter ( 116 ), with at least one current pulse ( 148 ) and / or at least one voltage pulse ( 150 ), in particular a polling pulse ( 152 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Antwortsignal, insbesondere eine Stromantwort und/oder eine Spannungsantwort, erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one response signal, in particular a current response and / or a voltage response, is detected. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei aus dem Antwortsignal ein Impedanzspektrum generiert wird.Method according to the preceding claim, wherein an impedance spectrum is generated from the response signal. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Impedanzspektrum generiert wird unter Verwendung eines Verfahrens ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Fouriertransformation, einer schnellen Fouriertransformation, einer Laplacetransformation.The method of the preceding claim, wherein the impedance spectrum is generated using a method selected from the group consisting of: a Fourier transform, a fast Fourier transform, a Laplace transform. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Impedanzmessung eine Erstellung eines Impedanzspektrums des elektrochemischen Energiewandlers (116) oder eines Teils desselben umfasst, wobei das Impedanzspektrum analysiert wird und wobei eine Analyse des Impedanzspektrums Hinweise über mindestens eine Eigenschaft einer Störung liefert.Method according to one of the preceding claims, wherein the impedance measurement is a creation of an impedance spectrum of the electrochemical energy converter ( 116 ) or a part thereof, wherein the impedance spectrum is analyzed and wherein an analysis of the impedance spectrum provides clues about at least one property of a disturbance. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Eigenschaft der Störung einen Schädigungsort und/oder einen Schädigungsgrund und/oder eine Schädigungsart umfasst.Method according to the preceding claim, wherein the property of the disturbance comprises a site of damage and / or a cause of damage and / or a type of damage. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eigenschaft der Störung mindestens eine Information über einen Ladungstransportverlust umfasst.Method according to one of the two preceding claims, wherein the property of the disorder comprises at least information about a charge transport loss. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eigenschaft der Störung mindestens eine Information umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: eine Information über eine Versottung einer Diffusionsbarriere des elektrochemischen Energiewandlers (116); eine Information über eine Schädigung mindestens einer Elektrode (120) des elektrochemischen Energiewandlers (116), eine Information über eine Schädigung des Elektrolyten (122).Method according to one of the three preceding claims, wherein the property of the disorder comprises at least one information selected from the group consisting of: information on a sooting of a diffusion barrier of the electrochemical energy converter ( 116 ); information about damage to at least one electrode ( 120 ) of the electrochemical energy converter ( 116 ), information about damage to the electrolyte ( 122 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maßnahme ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einem Abgleich des elektrochemischen Energiewandlers (116); einer Elektrodenregeneration; einer Ausgabe mindestens einer Warninformation; einem Austausch des elektrochemischen Energiewandlers (116).Method according to one of the preceding claims, wherein the measure is selected from the group consisting of: an adjustment of the electrochemical energy converter ( 116 ); an electrode regeneration; an output of at least one warning information; an exchange of the electrochemical energy converter ( 116 ). Vorrichtung (110) zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers (116), umfassend mindestens einen elektrochemischen Energiewandler (116), insbesondere ein Sensorelement (118) zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Gases in einem Messgasraum, wobei der elektrochemische Energiewandler (116) mindestens zwei Elektroden (120) und mindestens einen die Elektroden (120) verbindenden Elektrolyten (122) aufweist, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, um ein Verfahren zum Betrieb des elektrochemischen Energiewandlers (116) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Contraption ( 110 ) for the operation of an electrochemical energy converter ( 116 ), comprising at least one electrochemical energy converter ( 116 ), in particular a sensor element ( 118 ) for detecting at least a portion of a gas component of a gas in a measuring gas space, wherein the electrochemical energy converter ( 116 ) at least two electrodes ( 120 ) and at least one of the electrodes ( 120 ) connecting electrolytes ( 122 ), the device ( 110 ) is arranged to provide a method of operating the electrochemical energy converter ( 116 ) according to one of the preceding claims.
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