DE102014205383A1

DE102014205383A1 - Method for operating a sensor device

Info

Publication number: DE102014205383A1
Application number: DE102014205383.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias Bauermeister; Benjamin Sillmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-10-08

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung (110) zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Messgases in einem Messgasraum (112) vorgeschlagen. Die Sensorvorrichtung (110) weist mindestens ein Sensorelement (114) zur Erfassung des mindestens einen Anteils der Gaskomponente auf. Das Sensorelement (114) umfasst mindestens eine erste Elektrode (116) und mindestens eine zweite Elektrode (118). Die zweite Elektrode (118) ist in mindestens einem Messhohlraum (122) angeordnet. Der Messhohlraum (122) ist über mindestens eine Diffusionsbarriere (124) mit Gas aus dem Messgasraum (112) beaufschlagbar. Die erste Elektrode (116) und die zweite Elektrode (118) sind über mindestens einen Festelektrolyten (126) verbunden und bilden eine Pumpzelle (128). Das Sensorelement (114) weist mindestens eine dritte Elektrode (130) auf. Die dritte Elektrode (130) ist als Referenzelektrode ausgestaltet und bildet mit der zweiten Elektrode (118) eine Nernstzelle (132). Die Sensorvorrichtung (110) umfasst weiterhin mindestens eine Steuerung (138). Die Steuerung (138) ist eingerichtet, um einen Pumpstrom der Pumpzelle (128) zu erfassen und um eine Nernstspannung der Nernstzelle (132) zu erfassen. Das Verfahren umfasst eine Bestimmung eines Elektrolytwiderstands der Nernstzelle (132).A method for operating a sensor device (110) for detecting at least a portion of a gas component of a measurement gas in a measurement gas space (112) is proposed. The sensor device (110) has at least one sensor element (114) for detecting the at least one portion of the gas component. The sensor element (114) comprises at least one first electrode (116) and at least one second electrode (118). The second electrode (118) is arranged in at least one measuring cavity (122). The measuring cavity (122) can be acted upon with gas from the measuring gas space (112) via at least one diffusion barrier (124). The first electrode (116) and the second electrode (118) are connected via at least one solid electrolyte (126) and form a pumping cell (128). The sensor element (114) has at least one third electrode (130). The third electrode (130) is designed as a reference electrode and forms a Nernst cell (132) with the second electrode (118). The sensor device (110) further comprises at least one controller (138). The controller (138) is arranged to detect a pumping current of the pumping cell (128) and to detect a Nernst voltage of the Nernst cell (132). The method includes determining an electrolyte resistance of the Nernst cell (132).

Description

Stand der Technik State of the art

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung und Sensorvorrichtungen zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Mit einer solchen Sensorvorrichtung kann eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Messgases erfolgen, insbesondere eine Erfassung einer Gaskomponente in einem Luft-Kraftstoff-Gemisch. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Gases mit einer solchen Sensorvorrichtung erfassbar, beispielsweise eine beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaft des Messgases. Auch mehrere Eigenschaften des Messgases können grundsätzlich erfasst werden. Insbesondere können derartige Sensorvorrichtungen im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden. Bei dem Messgas kann es sich beispielsweise um ein Abgas in einem Messgasraum einer Brennkraftmaschine handeln, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, und bei dem Messgasraum beispielsweise um einen Abgastrakt. Methods for operating a sensor device and sensor devices for detecting at least a portion of a gas component of a measurement gas in a measurement gas space are known from the prior art. With such a sensor device, a qualitative and / or quantitative detection of a gas component of the measurement gas can take place, in particular a detection of a gas component in an air-fuel mixture. Alternatively or additionally, however, other properties of the gas can also be detected with such a sensor device, for example any physical and / or chemical property of the measurement gas. Several properties of the sample gas can also be recorded. In particular, such sensor devices can be used in the automotive sector. The measuring gas may be, for example, an exhaust gas in a measuring gas chamber of an internal combustion engine, in particular in the motor vehicle sector, and in the measuring gas chamber, for example, around an exhaust gas tract.

Derartige Sensorvorrichtungen können ein Sensorelement zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente aufweisen. Beispielsweise kann ein Sensorelement wie in Konrad Reif (Hrsg.) "Sensoren im Kraftfahrzeug", 2. Aufl. 2012, Seite 160–165 beschrieben als Lambdasonde ausgestaltet sein. Die Lambdasonde kann sowohl als Zweipunkt-Lambdasonde als auch als Breitband-Lambdasonde, insbesondere als eine planare Breitband-Lambdasonde, ausgestaltet sein. Mit einer Lambdasonde kann ein Gasanteil eines Gasgemisches in einem Brennraum bestimmt werden, beispielsweise die Luftzahl λ, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt. Mit Zweipunkt-Lambdasonden ist eine Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nur in einem engen Bereich, bei stöchiometrischen Gemischen (λ = 1), möglich. Dagegen kann mit einer Breitband-Lambdasonde, welche in der Regel nach dem Prinzip einer Pumpzelle, vorzugsweise verbunden mit einer elektrochemischen Nernstzelle, arbeitet, eine Bestimmung über einen großen Bereich von λ erfolgen. Such sensor devices may comprise a sensor element for detecting at least a portion of a gas component. For example, a sensor element as in Konrad Reif (ed.) "Sensors in the motor vehicle", 2nd edition 2012, pages 160-165 described be designed as a lambda probe. The lambda probe can be designed both as a two-point lambda probe and as a broadband lambda probe, in particular as a planar broadband lambda probe. With a lambda probe, a gas content of a gas mixture can be determined in a combustion chamber, for example, the air ratio λ, which indicates the air-fuel ratio. With two-point lambda sensors, it is only possible to determine the air-fuel ratio in a narrow range, with stoichiometric mixtures (λ = 1). By contrast, with a broadband lambda probe, which generally operates on the principle of a pumping cell, preferably connected to an electrochemical Nernst cell, a determination can be made over a large range of λ.

Derartige keramische Sensorelemente basieren auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper, insbesondere auf ionenleitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Diese beschriebenen Sensorelemente umfassen meist einen keramischen Festkörperelektrolyten bevorzugt aus Zirkonium und/oder Yttrium oder auch Festkörperschichten bevorzugt aus Zirkoniumdioxid. Grundsätzlich wird für Sauerstoffionen ein derartiger Festkörperelektrolyt erst oberhalb von Temperaturen von 350 °C leitfähig. Die Betriebstemperatur einer Lambdasonde liegt üblicherweise im Bereich von 600 °C bis 900 °C, um eine Nernstspannungsmessung bei Sprungsonden zu erlauben. Auch höhere Betriebstemperaturen sind grundsätzlich möglich. Um eine derartig hohe Betriebstemperatur zu ermöglichen, können derartige Sensorelemente ein Heizelement aufweisen, insbesondere ein elektrisches Heizelement, welches in dem Festkörperelektrolyten angeordnet sein kann. Such ceramic sensor elements are based on the use of electrolytic properties of certain solids, in particular on ion-conducting properties of these solids. These described sensor elements usually comprise a ceramic solid electrolyte, preferably of zirconium and / or yttrium, or else solid state layers, preferably of zirconium dioxide. In principle, such a solid electrolyte becomes conductive only above temperatures of 350 ° C. for oxygen ions. The operating temperature of a lambda probe is usually in the range of 600 ° C to 900 ° C to allow a Nernstspannungsmessung at jump probes. Higher operating temperatures are also possible. In order to enable such a high operating temperature, such sensor elements may comprise a heating element, in particular an electric heating element, which may be arranged in the solid electrolyte.

Grundsätzlich kann eine Temperatur der Nernstzelle durch eine Messung eines Elektrolytwiderstands der Nernstzelle bestimmt werden. Der Elektrolytwiderstand der Nernstzelle nimmt mit steigender Temperatur ab. Zur Messung des Elektrolytwiderstands wird die Nernstzelle mit einem sprungartig verlaufenden Konstantstrom beaufschlagt und jeweils eine Spannung vor und nach einer Beaufschlagung mit dem Konstantstrom bestimmt. Um ein Rauschen bei der Spannungsmessung zu unterdrücken, kann bei der Spannungsmessung vor und nach der Beaufschlagung mit dem Konstantstrom ein Mittelwert über eine bestimmte Zeitspanne gebildet werden. Der Elektrolytwiderstand ist der Quotient aus einer Differenz der gemessenen Spannungen und einer Höhe des Konstantstromsignals. In principle, a temperature of the Nernst cell can be determined by measuring an electrolyte resistance of the Nernst cell. The electrolyte resistance of the Nernst cell decreases with increasing temperature. To measure the electrolyte resistance, the Nernst cell is subjected to an abruptly flowing constant current and in each case a voltage is determined before and after exposure to the constant current. In order to suppress noise in the voltage measurement, in the voltage measurement before and after the application of the constant current, an average value over a certain period of time can be formed. The electrolyte resistance is the quotient of a difference between the measured voltages and a level of the constant current signal.

Derartige Verfahren zur Bestimmung des Elektrolytwiderstands, bzw. der Temperatur des Sensorelements, sind jedoch grundsätzlich fehlerhaft, da die Spannungsmessung nach der Beaufschlagung mit dem Konstantstrom durch eine Umladung von Elektrodenkapazitäten der Elektroden der Pumpzelle und Kapazitäten in einer Betriebselektronik beeinflusst wird. Bei einem Sensorbetrieb mit pulsweitenmoduliertem Funktionspumpstrom kann eine Messung des Elektrolytwiderstands zu einem Zeitpunkt erfolgen, bei welchem das Sensorelement mit keinen weiteren Strömen beaufschlagt wird. Zum Zeitpunkt der Bestimmung des Elektrolytwiderstands kann eine Umladung der Elektrodenkapazitäten der Elektroden der Pumpzelle und Kapazitäten in der Betriebselektronik erfolgen. Nach einem Funktionsstrom-Puls klingt die Polarisation der Elektrodenkapazität mit der Zeit ab, welches zu einem Spannungsabfall führt. Die Bestimmung der Spannungsdifferenz der Spannung vor und nach der Beaufschlagung mit dem Konstantstrom wird von dem Spannungsabfall durch die Depolarisation der Elektrodenkapazitäten überlagert. Zusätzlich werden auch Kapazitäten in der Betriebselektronik umgeladen. Dies hat zur Folge, dass die Bestimmung des Elektrolytwiderstandes von der Depolarisation der Elektrodenkapazitäten und Kapazitäten in der Betriebselektronik abhängt. Insbesondere kann der bestimmte Elektrolytwiderstand so kleiner als der wirkliche Elektrolytwiderstand sein und somit auch die Temperatur des Sensorelements zu groß angenommen werden. However, such methods for determining the electrolyte resistance or the temperature of the sensor element are fundamentally defective since the voltage measurement after the application of the constant current is influenced by a transposition of electrode capacitances of the electrodes of the pump cell and capacitances in an operating electronics. In a sensor operation with pulse-width-modulated function pumping current, a measurement of the electrolyte resistance can take place at a time at which the sensor element is not subjected to any further currents. At the time of determining the electrolyte resistance, the electrode capacitances of the electrodes of the pump cell and capacitances in the operating electronics can be transposed. After a functional current pulse, the polarization of the electrode capacity decays with time, which leads to a voltage drop. The determination of the voltage difference of the voltage before and after the application of the constant current is superimposed on the voltage drop by the depolarization of the electrode capacitances. In addition, capacities in the operating electronics are also transferred. This has the consequence that the determination of the electrolyte resistance depends on the depolarization of the electrode capacitances and capacitances in the operating electronics. In particular, the specific electrolyte resistance can be so smaller than the actual electrolyte resistance and thus the temperature of the sensor element can be assumed too large.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es werden daher ein Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Messgases in einem Messgasraum und eine Sensorvorrichtung vorgeschlagen, welche die zu erwartenden Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll eine Kompensation eines Spannungsabfalls bedingt durch eine Depolarisation von Elektrodenkapazitäten von Elektroden einer Pumpzelle der Sensorvorrichtung und Kapazitäten in einer Betriebselektronik erreicht werden. Therefore, a method is proposed for operating a sensor device for detecting at least a portion of a gas component of a measurement gas in a measurement gas space and a sensor device which at least largely avoid the expected disadvantages of known methods and devices. In particular, a compensation of a voltage drop is to be achieved due to a depolarization of electrode capacitances of electrodes of a pump cell of the sensor device and capacitances in an operating electronics.

In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Unter einer Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Messgases in einem Messgasraum ist eine Vorrichtung zu verstehen, die eingerichtet ist, einen Anteil einer Gaskomponente eines Messgases zu detektieren. Unter einer Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente kann eine qualitative und/oder quantitative Erfassung in der Gaskomponente des Messgases verstanden werden, beispielsweise eines Partialdrucks der Gaskomponente, eines Prozentsatzes der Gaskomponente oder eines Volumen- oder Massenanteils der Gaskomponente. In a first aspect, a method for operating a sensor device for detecting at least a portion of a gas component of a measurement gas in a measurement gas space is proposed. A sensor device for detecting at least a portion of a gas component of a measurement gas in a measurement gas space is to be understood as an apparatus that is set up to detect a proportion of a gas component of a measurement gas. A detection of at least one component of a gas component may be understood as a qualitative and / or quantitative detection in the gas component of the measurement gas, for example a partial pressure of the gas component, a percentage of the gas component or a volume or mass fraction of the gas component.

Das Messgas kann grundsätzlich ein beliebiges Gas sein, beispielsweise Abgas, Luft, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch oder auch ein anderes Gas. Allgemein ist unter einem Messgasraum ein Raum zu verstehen, in welchem sich das zu messende Gas befindet. Die Erfindung kann insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar sein, so dass es sich bei dem Messgasraum um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann. Bei dem Messgas kann es sich deshalb insbesondere um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch handeln. The measuring gas can basically be any gas, for example exhaust gas, air, an air-fuel mixture or even another gas. In general, a measuring gas space is a space in which the gas to be measured is located. The invention can be used in particular in the field of motor vehicle technology, so that the measuring gas space can be an exhaust gas tract of an internal combustion engine. The measuring gas may therefore be, in particular, an air-fuel mixture.

Die Sensorvorrichtung weist mindestens ein Sensorelement zur Erfassung des mindestens einen Anteils der Gaskomponente auf. Beispielsweise kann das Sensorelement als eine Lambdasonde, beispielsweise wie in Konrad Reif (Hrsg.) "Sensoren im Kraftfahrzeug", 2. Aufl. 2012, Seiten 160–165 beschrieben, ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Sensorelement um eine Breitband-Lambdasonde handeln. The sensor device has at least one sensor element for detecting the at least one portion of the gas component. For example, the sensor element as a lambda probe, for example, as in Konrad Reif (ed.) "Sensors in the motor vehicle", 2nd ed. 2012, pages 160-165 described, be designed. Particularly preferably, the sensor element may be a broadband lambda probe.

Das Sensorelement umfasst mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode. Unter einer Elektrode ist allgemein ein elektrisch leitender Bereich des Sensorelements zu verstehen, welcher beispielsweise mit Strom oder Spannung beaufschlagt werden kann. Insbesondere kann es sich um einen elektrisch leitfähigen Bereich handeln, beispielsweise eine elektrisch leitfähige metallische Beschichtung, welche auf mindestens einen Festelektrolyten aufgebracht werden kann und/oder in anderer Weise den Festelektrolyten kontaktieren kann. Insbesondere kann dieser Bereich gleichzeitig Kontakt zu dem Messgas haben und damit eine Durchflussreaktion von Sauerstoffmolekülen zu Sauerstoffionen unter Hinzufügung von Elektroden bzw. eine Umkehrreaktion ermöglichen. Die Begriffe "erste" und "zweite" Elektrode werden als reine Bezeichnungen verwendet und geben insbesondere keine Auskunft über eine Reihenfolge und/oder darüber, ob beispielsweise noch weitere Elektroden vorhanden sind. The sensor element comprises at least a first electrode and at least one second electrode. Under an electrode is generally an electrically conductive region of the sensor element to understand, which can be applied, for example, with current or voltage. In particular, it can be an electrically conductive region, for example an electrically conductive metallic coating which can be applied to at least one solid electrolyte and / or can contact the solid electrolyte in another way. In particular, this area can simultaneously have contact with the measurement gas and thus enable a flow-through reaction of oxygen molecules to oxygen ions with the addition of electrodes or an inverse reaction. The terms "first" and "second" electrode are used as pure names and in particular give no information about an order and / or whether, for example, even more electrodes are present.

Die erste Elektrode kann beispielsweise als eine äußere Pumpelektrode ausgestaltet sein und beispielsweise zumindest teilweise mit dem Messgasraum verbunden sein. Insbesondere kann die erste Elektrode direkt oder über eine gasdurchlässige Schicht, beispielsweise eine dünne poröse Schutzschicht, mit dem Messgasraum verbunden sein. Insbesondere kann die erste Elektrode auf einer Oberfläche des Sensorelements angeordnet sein und kann beispielsweise lediglich durch die poröse Schutzschicht von dem Messgasraum getrennt sein. The first electrode can be designed, for example, as an outer pumping electrode and, for example, at least partially connected to the measuring gas chamber. In particular, the first electrode can be connected to the measuring gas chamber directly or via a gas-permeable layer, for example a thin porous protective layer. In particular, the first electrode can be arranged on a surface of the sensor element and, for example, can be separated from the sample gas space only by the porous protective layer.

Die zweite Elektrode ist in mindestens einem Messhohlraum angeordnet. Unter einem Messhohlraum kann ein Hohlraum innerhalb des Sensorelements verstanden werden. Der Messhohlraum kann eingerichtet sein, einen Vorrat einer Gaskomponente des Messgases aufzunehmen. Der Messhohlraum kann ganz oder teilweise offen ausgestaltet sein. Weiter kann der Messhohlraum ganz oder teilweise gefüllt sein, beispielsweise mit einem porösen Medium, beispielsweise mit porösem Aluminiumoxid. The second electrode is arranged in at least one measuring cavity. A measuring cavity can be understood as a cavity within the sensor element. The measuring cavity may be configured to receive a supply of a gas component of the measuring gas. The measuring cavity can be configured completely or partially open. Furthermore, the measuring cavity can be completely or partially filled, for example with a porous medium, for example with porous alumina.

Der Messraum ist über mindestens eine Diffusionsbarriere mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar. Unter einer Diffusionsbarriere kann eine Schicht aus einem Material verstanden werden, welches eine Diffusion eines Gases und/oder Fluides und/oder Ionen ermöglicht, aber eine Strömung des Gases und/oder Fluides unterdrückt. Die Diffusionsbarriere kann insbesondere eine poröse keramische Struktur mit gezielt eingestellten Porenradien aufweisen. Die Diffusionsbarriere kann einen Diffusionswiderstand aufweisen, wobei unter dem Diffusionswiderstand der Widerstand zu verstehen ist, welchen die Diffusionsbarriere einer Diffusion entgegensetzt. The measuring space can be acted upon with gas from the measuring gas space via at least one diffusion barrier. A diffusion barrier can be understood as meaning a layer of a material which allows diffusion of a gas and / or fluid and / or ions, but suppresses a flow of the gas and / or fluid. The diffusion barrier may in particular have a porous ceramic structure with specifically set pore radii. The diffusion barrier may have a diffusion resistance, wherein the diffusion resistance is to be understood as meaning the resistance to which the diffusion barrier opposes diffusion.

Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind über mindestens einen Festelektrolyten verbunden und bilden eine Pumpzelle. Unter einem Festelektrolyten ist ein ionenleitender Festkörper, beispielsweise ein sauerstoffionenleitender Festkörper, zu verstehen. Bei dem Festelektrolyten kann es sich insbesondere um einen keramischen Festelektrolyten handeln, beispielsweise um Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ). Der Festelektrolyt kann vorzugsweise gasundurchlässig sein und/oder kann einen ionischen Transport von beispielsweise ionischem Sauerstoff gewährleisten. The first electrode and the second electrode are connected via at least one solid electrolyte and form a pumping cell. A solid electrolyte is understood to be an ion-conducting solid, for example an oxygen-ion-conducting solid. The solid electrolyte may in particular be a ceramic Solid electrolytes, for example zirconia, in particular yttrium-stabilized zirconia (YSZ) and / or scandium-doped zirconia (ScSZ). The solid electrolyte may preferably be gas-impermeable and / or may ensure ionic transport of, for example, ionic oxygen.

Unter einer Pumpzelle kann grundsätzlich ein Element umfassend eine innere Pumpelektrode und eine äußere Pumpelektrode, welche über den Festelektrolyten verbunden sind, verstanden werden. A pump cell can basically be understood to mean an element comprising an inner pumping electrode and an outer pumping electrode, which are connected via the solid electrolyte.

Das Sensorelement weist mindestens eine dritte Elektrode auf. Die dritte Elektrode ist als Referenzelektrode ausgestaltet und bildet mit der zweiten Elektrode eine Nernstzelle. Die dritte Elektrode kann zumindest teilweise mit einem Referenzgaskanal verbunden sein, beispielsweise fluidisch und/oder über eine Gasverbindung. Unter einem Referenzgaskanal kann ein Raum innerhalb des Sensorelements verstanden werden, welcher mit einem Umgebungsraum, beispielsweise einem Umgebungsraum um eine Brennkraftmaschine, verbunden ist. Insbesondere kann in dem Umgebungsraum Luft sein. Der Referenzgasraum kann insbesondere über den Festelektrolyten mit dem Messhohlraum verbunden sein. The sensor element has at least one third electrode. The third electrode is designed as a reference electrode and forms a Nernst cell with the second electrode. The third electrode may be at least partially connected to a reference gas channel, for example fluidically and / or via a gas connection. A reference gas channel can be understood as meaning a space within the sensor element which is connected to an ambient space, for example an environmental space around an internal combustion engine. In particular, may be in the ambient space air. The reference gas space may in particular be connected to the measuring cavity via the solid electrolyte.

Das Sensorelement kann ein Heizelement umfassen. Unter einem Heizelement kann ein Element verstanden werden, welches eingerichtet ist, um eine benötigte Betriebstemperatur des Sensorelements zu gewährleisten. The sensor element may comprise a heating element. A heating element can be understood to be an element which is set up to ensure a required operating temperature of the sensor element.

Die Sensorvorrichtung kann weiterhin mindestens eine Steuerung umfassen. Unter einer Steuerung kann eine Vorrichtung verstanden werden, die eingerichtet sein kann, das Sensorelement zu betreiben und das nachfolgend noch näher beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Steuerung kann zentral oder dezentral sein. Die Steuerung kann mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens einen Prozessor, insbesondere mindestens einen Mikrocontroller. Die Steuerung kann beispielsweise ganz oder teilweise in eine andere Vorrichtung integriert sein, beispielsweise in ein Steuergerät und/oder in ein Motorsteuergerät. Das Sensorelement kann in dieser Ausführungsform mindestens eine Schnittstelle aufweisen, welche mit der Steuerung verbunden werden kann. Beispielsweise kann die Steuerung auch ganz oder teilweise in das Sensorelement integriert sein oder alternativ ganz oder teilweise in andere Komponenten der Sensorvorrichtung, beispielsweise in einen Stecker. The sensor device may further comprise at least one controller. A control can be understood to mean a device which can be set up to operate the sensor element and to carry out the method described in more detail below. The control can be central or decentralized. The controller may comprise at least one data processing device, for example at least one processor, in particular at least one microcontroller. The controller may, for example, be wholly or partially integrated in another device, for example in a control unit and / or in an engine control unit. The sensor element may have at least one interface in this embodiment, which may be connected to the controller. For example, the controller can also be completely or partially integrated into the sensor element or, alternatively, completely or partially into other components of the sensor device, for example into a plug.

Die Steuerung ist eingerichtet, um einen Pumpstrom der Pumpzelle zu erfassen und um eine Nernstspannung der Nernstzelle zu erfassen. Unter einem Pumpstrom kann grundsätzlich der Strom verstanden werden, mit welchem die Pumpzelle beaufschlagt wird. The controller is configured to detect a pumping current of the pumping cell and to detect a Nernst voltage of the Nernst cell. Under a pumping current can be understood in principle the current with which the pumping cell is acted upon.

Das Verfahren umfasst eine Bestimmung eines Elektrolytwiderstands der Nernstzelle, umfassend die folgenden Schritte:

a) einen Messschritt, wobei in dem Messschritt die Nernstzelle mit einem Strom beaufschlagt wird, insbesondere mit einem Konstantstrom-Messpuls, wobei mindestens eine Spannung in der Nernstzelle erfasst wird und aus dem Strom und der Spannung der Elektrolytwiderstand bestimmt wird;
b) einen Korrekturschritt, wobei in dem Korrekturschritt der in Schritt a) bestimmte Elektrolytwiderstand korrigiert wird.

The method includes determining an electrolyte resistance of the Nernst cell, comprising the following steps:

a) a measuring step, wherein in the measuring step, the Nernst cell is supplied with a current, in particular with a constant current measuring pulse, wherein at least one voltage in the Nernst cell is detected and from the current and the voltage of the electrolyte resistance is determined;
b) a correction step, wherein in the correction step the determined in step a) electrolyte resistance is corrected.

Die genannten Verfahrensschritte können beispielsweise in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden. Aber auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können auch ein oder mehrere zusätzliche, beispielsweise weiter unten beschriebene Verfahrensschritte durchgeführt werden. Grundsätzlich können auch ein oder mehrere oder alle Verfahrensschritte wiederholt durchgeführt werden. The mentioned method steps can be carried out, for example, in the order mentioned. But also a different order is possible. Furthermore, one or more additional, for example, further below described method steps can be performed. In principle, one or more or all process steps can also be carried out repeatedly.

Unter einem Elektrolytwiderstand der Nernstzelle kann ein Elektrolytwiderstand eines die zweite und die dritte Elektrode verbindenden Festelektrolyten verstanden werden. Unter einer Bestimmung des Elektrolytwiderstands der Nernstzelle kann eine Bestimmung eines Innenwiderstands umfassend den Elektrolytwiderstand, Übergangswiderstände der Elektroden und Zuleitungswiderstände eines Kabelbaumes verstanden werden. An electrolyte resistance of the Nernst cell can be understood to mean an electrolyte resistance of a solid electrolyte connecting the second and third electrodes. A determination of the electrolyte resistance of the Nernst cell can be understood as meaning a determination of an internal resistance comprising the electrolyte resistance, contact resistances of the electrodes and lead resistances of a cable harness.

Der Festelektrolyt kann identisch mit dem Festelektrolyten der Pumpzelle sein. Auch andere Ausführungsformen sind jedoch denkbar. Unter einer Beaufschlagung mit einem Strom, insbesondere mit einem Konstantstrom-Messpuls, kann eine Beaufschlagung mit einem Strom mit einem periodischen Verlauf verstanden werden, beispielsweise einem sprungartigen Konstantstrom, beispielsweise einem sprungartigen Konstantstrom mit einem Rechteckverlauf. The solid electrolyte may be identical to the solid electrolyte of the pumping cell. However, other embodiments are conceivable. An admission with a current, in particular with a constant current measuring pulse, can be understood as an admission with a current having a periodic profile, for example a jump-type constant current, for example a jump-type constant current with a rectangular course.

Die Verfahrensschritte a) und b) können insbesondere zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, an welchem das Sensorelement mit keinen weiteren Strömen beaufschlagt wird. The method steps a) and b) can be carried out in particular at a point in time at which the sensor element is not subjected to any further currents.

Der Messschritt kann die folgenden Unterschritte aufweisen:

i) einen Anregungsschritt, wobei die Nernstzelle mit einem Strompuls beaufschlagt wird;
ii) einen ersten Messschritt, wobei ein Spannungswert U₀ zu einer Zeit t₀ vor dem Anregungsschritt und ein Spannungswert U₁ zu einer Zeit t₁ nach dem Anregungsschritt bestimmt wird;
iii) einen ersten Auswertungsschritt, wobei eine Differenz U₁ – U₀ der Spannungswerte bestimmt wird, wobei der Elektrolytwiderstand der Nernstzelle aus einem Quotienten aus der Differenz der Spannungswerte und einer Höhe des Strompulses bestimmt wird.

The measuring step can have the following substeps:

i) an excitation step, wherein the Nernst cell is subjected to a current pulse;
ii) a first measuring step, wherein a voltage value U ₀ at a time t ₀ before the excitation step and a voltage value U _{1 is determined} at a time t ₁ after the energizing step;
iii) a first evaluation step, wherein a difference U ₁ - U _{0 of} the voltage values is determined, wherein the electrolyte resistance of the Nernst cell is determined from a quotient of the difference of the voltage values and a height of the current pulse.

Die genannten Unterschritte können beispielsweise in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden. Aber auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Grundsätzlich können auch ein oder mehrere oder alle Unterschritte wiederholt durchgeführt werden. Die Begriffe "erster Messschritt" und "erster Auswertungsschritt" werden als reine Bezeichnung verwendet und geben insbesondere keine Auskunft über eine Reihenfolge und/oder darüber, ob beispielsweise noch weitere Messschritte und Auswertungsschritte vorhanden sind. The sub-steps mentioned can be carried out, for example, in the order mentioned. But also a different order is possible. In principle, one or more or all sub-steps can also be carried out repeatedly. The terms "first measurement step" and "first evaluation step" are used as a pure name and in particular provide no information about an order and / or whether, for example, further measurement steps and evaluation steps are available.

Unter einer Höhe des Strompulses kann eine Amplitude des Strompulses verstanden werden. A height of the current pulse can be understood as meaning an amplitude of the current pulse.

Die Steuerung kann eingerichtet sein, einen Spannungsverlauf, bevorzugt eine Spannungsdifferenz, besonders bevorzugt eine Spannungsdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ zu messen. Insbesondere können die Zeitpunkte t₀ und t₁ verschieden sein. The controller may be configured to measure a voltage curve, preferably a voltage difference, particularly preferably a voltage difference between the times t ₀ and t ₁ . In particular, the times t ₀ and t _{1 may be} different.

Die Steuerung kann weiterhin eingerichtet sein, Spannungswerte innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums vor und nach dem Anregungsschritt zu erfassen und die Spannungswerte U₀ und U₁ durch Mittelwertbildung aus den erfassten Spannungswerten vor und nach dem Anregungsschritt zu bestimmen. So kann ein Rauschen bei der Bestimmung der Spannungswerte unterdrückt werden. Die Mittelwertbildung kann beispielsweise eine Bildung eines quadratischen Mittelwertes, eines geometrischen Mittelwertes oder eines gewichteten Mittelwertes umfassen. The controller may be further configured to detect voltage values within a predeterminable time period before and after the excitation step and to determine the voltage values U ₀ and U ₁ by averaging the detected voltage values before and after the excitation step. Thus, noise in the determination of the voltage values can be suppressed. The averaging may comprise, for example, a formation of a root mean square, a geometric mean or a weighted average.

In dem Korrekturschritt kann eine Korrektur einer Beeinflussung des Messschritts durch eine Umladung der Elektrodenkapazitäten der Pumpzelle und von Kapazitäten in einer Betriebselektronik, insbesondere von Entstörkapazitäten, beispielsweise in einem Stecker der Sensorvorrichtung, erfolgen. Insbesondere kann eine Beeinflussung der Bestimmung der Spannungsdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ korrigiert werden. Unter einer Umladung der Elektrodenkapazitäten der Pumpzelle kann eine Änderung des Elektrodenpotenzials der Elektroden der Pumpzelle verstanden werden. Eine Änderung des Elektrodenpotentials der Elektroden der Pumpzelle kann durch eine Depolarisation von Elektrodenkapazitäten der Elektroden der Pumpzelle und Kapazitäten in der Betriebselektronik verursacht werden. Wie oben ausgeführt, kann die Pumpzelle mit einem Pumpstrom betrieben werden, insbesondere einem pulsweitenmodulierten Funktionspumpstrom. Nach der Beaufschlagung mit dem Funktionspumpstrom kann eine Polarisation der Elektrodenkapazitäten und der Kapazitäten in der Betriebselektronik mit der Zeit abklingen und so zu einem Spannungsabfall führen. Die Bestimmung der Spannungsdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ wird von dem Spannungsabfall durch die Depolarisation der Elektrodenkapazitäten und der Kapazitäten in der Betriebselektronik überlagert. Unter einer Korrektur kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Kompensation einer Beeinflussung des Messschritts verstanden werden, insbesondere eine Kompensation der Überlagerung der Bestimmung der Spannungsdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ durch den Spannungsabfall bedingt durch die Depolarisation. In the correction step, a correction of an influencing of the measuring step by a transhipment of the electrode capacitances of the pump cell and of capacitances in an operating electronics, in particular of suppression capacitances, for example in a plug of the sensor device, take place. In particular, an influence on the determination of the voltage difference between the times t ₀ and t ₁ can be corrected. A transhipment of the electrode capacitances of the pump cell can be understood as meaning a change in the electrode potential of the electrodes of the pump cell. A change in the electrode potential of the electrodes of the pumping cell can be caused by a depolarization of electrode capacitances of the electrodes of the pumping cell and capacitances in the operating electronics. As stated above, the pumping cell can be operated with a pumping current, in particular a pulse-width-modulated functional pumping current. After exposure to the functional pumping current, a polarization of the electrode capacitances and the capacitances in the operating electronics can decay with time and thus lead to a voltage drop. The determination of the voltage difference between the times t ₀ and t ₁ is superimposed by the voltage drop due to the depolarization of the electrode capacitances and the capacitances in the operating electronics. In the context of the present invention, a correction can basically be understood as a compensation for influencing the measuring step, in particular a compensation of the superposition of the determination of the voltage difference between the times t ₀ and t ₁ due to the voltage drop due to the depolarization.

In dem Korrekturschritt kann die Spannung der Nernstzelle mindestens einmal ohne Beaufschlagung der Nernstzelle mit dem Strom erfasst werden und aus der in dem Messschritt während der Beaufschlagung mit dem Strom erfassten Spannung und der in dem Korrekturschritt erfassten Spannung eine Korrektur des Elektrolytwiderstands erfolgen. Ohne die Beaufschlagung der Nernstzelle mit dem Strom kann eine Bestimmung des Spannungsabfalls zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ allein bedingt durch die Depolarisation erfolgen. Bevorzugt kann die Steuerung eingerichtet sein, den Strom, insbesondere den Konstantstrom-Messpuls, zur Beaufschlagung der Nernstzelle zuzuschalten und/oder abzuschalten. In the correction step, the voltage of the Nernst cell can be detected at least once without applying the current Nernstzelle with the current and carried out from the voltage detected in the measuring step during the application of the current and the detected voltage in the correction step, a correction of the electrolyte resistance. Without the application of the current to the Nernst cell, a determination of the voltage drop between the times t ₀ and t _{1 can be made} solely by the depolarization. Preferably, the controller may be configured to switch on and / or switch off the current, in particular the constant current measuring pulse, for acting on the Nernst cell.

Das Verfahren kann wiederholt, insbesondere zyklisch, durchgeführt werden. Der Korrekturschritt kann wiederholt, insbesondere zyklisch, durchgeführt werden, bevorzugt in wiederholten Zeitabständen, besonders bevorzugt in kurzen wiederholten Zeitabständen. Der Zeitabstand kann kleiner als 50 ms, bevorzugt kleiner als 25 ms, besonders bevorzugt 10 ms sein. Eine Wahl des zeitlichen Abstandes zwischen zwei Korrekturschritten kann durch das thermische Verhalten des Sensorelements bestimmt sein. Beispielsweise kann eine starke Anströmung des Sensorelements mit einem kalten Abgas eine sprunghafte Auskühlung des Sensorelements zur Folge haben. Um die Beeinflussung der Spannungsmessung durch den Spannungsabfall bedingt durch die Depolarisation zu korrigieren, kann eine Wiederholung im Millisekundenbereich vorteilhaft sein. Der Spannungsabfall bedingt durch die Depolarisation kann eine alterungsbedingte Drift aufweisen, beispielsweise durch Alterungseffekte an den Elektrodenkapazitäten. Diese Alterungseffekte können durch eine Wiederholung des Korrekturschritts kompensiert werden. The process can be carried out repeatedly, in particular cyclically. The correction step can be carried out repeatedly, in particular cyclically, preferably at repeated time intervals, particularly preferably at short repeated time intervals. The time interval may be less than 50 ms, preferably less than 25 ms, particularly preferably 10 ms. A choice of the time interval between two correction steps can be determined by the thermal behavior of the sensor element. For example, a strong flow of the sensor element with a cold exhaust gas can cause a sudden cooling of the sensor element. In order to correct the influence of the voltage measurement by the voltage drop due to the depolarization, a repetition in the millisecond range may be advantageous. The voltage drop due to the depolarization may have an age-related drift, for example due to aging effects on the electrode capacitances. These aging effects can be compensated by repeating the correction step.

Der Korrekturschritt kann die folgenden Unterschritte aufweisen:

I. einen zweiten Messschritt, wobei ein Spannungswert U₁* zu der Zeit t₁ bestimmt wird;
II. einen zweiten Auswertungsschritt, wobei eine Differenz ΔU* der Spannungswerte U₁* und U₀ bestimmt wird, wobei eine korrigierte Differenz U₁ – (U₀ – ΔU*) der Spannungswerte bestimmt wird, wobei ein korrigierter Elektrolytwiderstand der Nernstzelle aus einem Quotienten der korrigierten Differenz der Spannungswerte und der Höhe des Strompulses bestimmt wird.

The correction step may have the following substeps:

I. a second measuring step, wherein a voltage value U ₁ * is determined at the time t ₁ ;
II. A second evaluation step, wherein a difference ΔU * of the voltage values U ₁ * and U _{0 is} determined, wherein a corrected difference U ₁ - (U ₀ - ΔU *) of the voltage values is determined, wherein a corrected electrolyte resistance of the Nernst cell from a quotient the corrected difference of the voltage values and the magnitude of the current pulse is determined.

Grundsätzlich können ein oder mehrere oder alle Unterschritte wiederholt durchgeführt werden. Die Bezeichnung "zweiter Messschritt" und "zweiter Auswertungsschritt" wird als reine Bezeichnung verwendet und gibt insbesondere keine Auskunft über eine Reihenfolge und/oder darüber, ob beispielsweise noch weitere Schritte vorhanden sind. In principle, one or more or all sub-steps can be carried out repeatedly. The term "second measurement step" and "second evaluation step" is used as a pure name and in particular provides no information about an order and / or whether, for example, further steps are available.

Aus dem Elektrolytwiderstand kann eine Temperatur des Sensorelements bestimmt werden. Insbesondere kann der Elektrolytwiderstand von der Temperatur des Sensorelements abhängen, beispielsweise kann der Elektrolytwiderstand mit steigender Temperatur abnehmen. From the electrolyte resistance, a temperature of the sensor element can be determined. In particular, the electrolyte resistance may depend on the temperature of the sensor element, for example, the electrolyte resistance may decrease with increasing temperature.

Bevorzugt kann die Sensorvorrichtung als Lambdasonde, insbesondere als Breitband-Lambdasonde, ausgestaltet sein. Auch andere Ausgestaltungen, beispielsweise als ein Partikelsensor, sind jedoch grundsätzlich möglich. Preferably, the sensor device can be designed as a lambda probe, in particular as a broadband lambda probe. However, other embodiments, for example as a particle sensor, are in principle possible.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Sensorelement elektrochemisch gekoppelte Elektrodenpaare aufweisen, insbesondere können die erste Elektrode und die zweite Elektrode und die zweite und die dritte Elektrode elektrochemisch gekoppelt sein. Weiter kann die Pumpzelle mit dem Funktionspumpstrom, insbesondere einem pulsweitenmodulierten Funktionspumpstrom, betrieben werden. Der Spannungsabfall zwischen t₀ und t₁ bedingt durch die Depolarisation der Elektrodenkapazitäten der Elektroden der Pumpzelle kann in dem zweiten Messschritt bestimmt werden. In dem zweiten Messschritt kann die Nernstzelle nicht mit dem Konstantstrom-Messpuls beaufschlagt werden. Insbesondere kann die Differenz ΔU* bestimmt werden und die Beeinflussung der Elektrolytmessung, insbesondere eine Beeinflussung einer Spannungsmessung zwischen der Referenzelektrode und der Nernstelektrode, korrigiert werden. In a preferred embodiment, the sensor element may comprise electrochemically coupled electrode pairs, in particular the first electrode and the second electrode and the second and the third electrode may be electrochemically coupled. Furthermore, the pump cell can be operated with the functional pumping current, in particular a pulse-width-modulated functional pumping current. The voltage drop between t ₀ and t ₁ due to the depolarization of the electrode capacitances of the electrodes of the pumping cell can be determined in the second measuring step. In the second measuring step, the Nernst cell can not be charged with the constant current measuring pulse. In particular, the difference ΔU * can be determined and the influence of the electrolyte measurement, in particular an influence on a voltage measurement between the reference electrode and the Nernst electrode, corrected.

In einem weiteren Aspekt wird eine Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Die Sensorvorrichtung weist mindestens ein Sensorelement zur Erfassung des mindestens einen Anteils der Gaskomponente auf. Das Sensorelement umfasst mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode. Die zweite Elektrode ist in mindestens einem Messhohlraum angeordnet. Der Messhohlraum ist über mindestens eine Diffusionsbarriere mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind über mindestens einen Festelektrolyten verbunden und bilden eine Pumpzelle. Das Sensorelement weist mindestens eine dritte Elektrode auf. Die dritte Elektrode ist als Referenzelektrode ausgestaltet und bildet mit der zweiten Elektrode eine Nernstzelle. Die Sensorvorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine Steuerung. Die Steuerung ist eingerichtet, um einen Pumpstrom der Pumpzelle zu erfassen und um eine Nernstspannung der Nernstzelle zu erfassen. Die Sensorvorrichtung, insbesondere die Steuerung, ist eingerichtet, um ein oben beschriebenes Verfahren durchzuführen. In a further aspect, a sensor device for detecting at least a portion of a gas component of a measurement gas in a measurement gas space is proposed. The sensor device has at least one sensor element for detecting the at least one portion of the gas component. The sensor element comprises at least a first electrode and at least one second electrode. The second electrode is arranged in at least one measuring cavity. The measuring cavity can be acted upon with gas from the measuring gas space via at least one diffusion barrier. The first electrode and the second electrode are connected via at least one solid electrolyte and form a pumping cell. The sensor element has at least one third electrode. The third electrode is designed as a reference electrode and forms a Nernst cell with the second electrode. The sensor device further comprises at least one controller. The controller is configured to detect a pumping current of the pumping cell and to detect a Nernst voltage of the Nernst cell. The sensor device, in particular the controller, is set up to carry out a method described above.

Hinsichtlich Definitionen möglicher Ausführungsformen kann auf Definitionen und mögliche Ausführungsformen des oben beschriebenen Verfahrens verwiesen werden. For definitions of possible embodiments, reference may be made to definitions and possible embodiments of the method described above.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Sensorvorrichtung weisen Vorteile gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen auf. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine Bestimmung des Elektrolytwiderstands und somit eine Bestimmung der Temperatur des Sensorelements unabhängig von einer Beeinflussung bedingt durch die Depolarisation der Elektrodenkapazitäten der Elektroden der Pumpzelle und Kapazitäten in der Betriebselektronik. Zudem sind mittels des vorgeschlagenen Verfahrens sprunghafte Änderungen der Temperatur des Sensorelements, beispielsweise bei einer sprunghaften Auskühlung des Sensorelements in einem kalten Abgas, möglich. Weiter ermöglicht das Verfahren eine Bestimmung des Elektrolytwiderstands unabhängig von einer Beeinflussung bedingt durch die Depolarisation der Elektrodenkapazitäten und Kapazitäten in der Betriebselektronik auch bei Änderungen bedingt durch Alterungseffekte an den Elektrodenkapazitäten. The proposed method and the proposed sensor device have advantages over methods and devices known from the prior art. The proposed method makes it possible to determine the electrolyte resistance and thus to determine the temperature of the sensor element independently of any influence due to the depolarization of the electrode capacitances of the electrodes of the pump cell and capacitances in the operating electronics. In addition, by means of the proposed method, sudden changes in the temperature of the sensor element, for example in the case of a sudden cooling of the sensor element in a cold exhaust gas, are possible. Furthermore, the method makes it possible to determine the electrolyte resistance independently of an influence due to the depolarization of the electrode capacitances and capacitances in the operating electronics even in the case of changes due to aging effects on the electrode capacitances.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Bezeichnung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the following figures and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen: Show it:

1A und B: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung und ein Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen Sensorelements; 1A and B: an embodiment of a sensor device according to the invention and an equivalent circuit diagram of a sensor element according to the invention;

2: ein weiteres Ersatzschaltbild des Sensorelements; 2 : another equivalent circuit diagram of the sensor element;

3A und B: einen Strom und Spannungsabfall als Funktion der Zeit an der Nernstzelle; und 3A and B: a current and voltage drop as a function of time at the Nernst cell; and

4: einen Spannungs- und Stromverlauf an der Nernstzelle bei wiederholter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 4 : a voltage and current course at the Nernst cell with repeated implementation of the method according to the invention

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

In 1A ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 110, zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente eines Messgases in einem Messgasraum 112 dargestellt. Die Sensorvorrichtung weist mindestens ein Sensorelement 114 zur Erfassung des mindestens einen Anteils der Gaskomponente auf. Insbesondere zeigt 1 den schematischen Aufbau einer Breit-Band-Lambdasonde. Bei dem Messgasraum 112 kann es sich insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln und bei dem Messgas um Abgas. Insbesondere kann das Sensorelement 114 eingerichtet sein, einen Anteil an Sauerstoff in dem Messgas zu bestimmen. In 1A is an embodiment of a sensor device according to the invention 110 for detecting at least a portion of a gas component of a sample gas in a sample gas space 112 shown. The sensor device has at least one sensor element 114 for detecting the at least one portion of the gas component. In particular shows 1 the schematic structure of a wide-band lambda probe. At the sample gas chamber 112 it may in particular be an exhaust tract of an internal combustion engine and exhaust gas in the measuring gas. In particular, the sensor element 114 be set up to determine a proportion of oxygen in the measurement gas.

Das Sensorelement 114 weist mindestens eine erste Elektrode 116 und mindestens eine zweite Elektrode 118 auf. Die erste Elektrode 116 kann beispielsweise als eine äußere Pumpelektrode ausgestaltet sein und beispielsweise zumindest teilweise, beispielsweise mit einer gasdurchlässigen Schicht 120, mit dem Messgasraum 112 verbunden sein. Die zweite Elektrode 118 ist in mindestens einem Messhohlraum 122 angeordnet. Die zweite Elektrode 118 kann als eine innere Pumpelektrode ausgestaltet sein. Der Messhohlraum 122 kann ganz oder teilweise offen ausgestaltet sein und kann mehrteilig aufgebaut sein. Beispielsweise kann der Messhohlraum 122 ganz oder teilweise gefüllt sein, beispielsweise mit porösem Aluminiumoxid. Der Messhohlraum 122 ist über mindestens eine Diffusionsbarriere 124 mit Gas aus dem Messgasraum 112 beaufschlagbar. The sensor element 114 has at least one first electrode 116 and at least one second electrode 118 on. The first electrode 116 For example, it can be configured as an outer pumping electrode and, for example, at least partially, for example with a gas-permeable layer 120 , with the sample gas chamber 112 be connected. The second electrode 118 is in at least one measuring cavity 122 arranged. The second electrode 118 can be configured as an inner pumping electrode. The measuring cavity 122 can be designed completely or partially open and can be constructed in several parts. For example, the measuring cavity 122 be filled in whole or in part, for example, with porous alumina. The measuring cavity 122 is over at least one diffusion barrier 124 with gas from the sample gas chamber 112 acted upon.

Die erste Elektrode 116 und die zweite Elektrode 118 sind über mindestens einen Festelektrolyten 126 verbunden und bilden eine Pumpzelle 128. Beispielsweise kann der Festelektrolyt 126 aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ) sein. The first electrode 116 and the second electrode 118 are about at least one solid electrolyte 126 connected and form a pumping cell 128 , For example, the solid electrolyte 126 yttria-stabilized zirconia (YSZ) and / or scandium-doped zirconia (ScSZ).

Das Sensorelement 114 weist mindestens eine dritte Elektrode 130 auf. Die dritte Elektrode 130 ist als Referenzelektrode ausgestaltet und bildet mit der zweiten Elektrode 118 eine Nernstzelle 132. Die dritte Elektrode 130 kann zumindest teilweise mit einem Referenzgaskanal 134 verbunden sein, beispielsweise fluidisch und/oder über eine Gasverbindung. Das Sensorelement 114 kann weiterhin ein Heizelement 136 umfassen. Das Heizelement 136 kann insbesondere eingerichtet sein, eine Betriebstemperatur des Sensorelements 114 zu gewährleisten. The sensor element 114 has at least one third electrode 130 on. The third electrode 130 is designed as a reference electrode and forms with the second electrode 118 a Nernst cell 132 , The third electrode 130 can be at least partially with a reference gas channel 134 be connected, for example, fluidly and / or via a gas connection. The sensor element 114 can continue a heating element 136 include. The heating element 136 can be set up in particular, an operating temperature of the sensor element 114 to ensure.

Die Sensorvorrichtung 110 umfasst weiterhin mindestens eine Steuerung 138. Die Steuerung 138 ist eingerichtet, um einen Pumpstrom der Pumpzelle 128 zu erfassen und um eine Nernstspannung der Nernstzelle 132 zu erfassen. Die Steuerung 138 kann eingerichtet sein, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Die Steuerung 138 kann über mindestens eine Schnittstelle mit dem Sensorelement 114 verbunden sein. Die Steuerung 138 kann ganz oder teilweise in das Sensorelement 114 integriert sein, oder alternativ ganz oder teilweise in einer anderen Komponente integriert sein, beispielsweise in einen Stecker und/oder eine Motorsteuerung. The sensor device 110 also includes at least one controller 138 , The control 138 is set to a pumping current of the pumping cell 128 and to detect a Nernst voltage of the Nernst cell 132 capture. The control 138 can be set up to carry out the method according to the invention. The control 138 can have at least one interface with the sensor element 114 be connected. The control 138 can be wholly or partly into the sensor element 114 be integrated, or alternatively be integrated in whole or in part in another component, for example in a plug and / or a motor control.

1B zeigt ein Ersatzschaltbild des Sensorelements 114. Der ersten Elektrode 116 wird ein erster Elektrodenwiderstand 140 und eine erste Elektrodenkapazität 142 zugeordnet. Der zweiten Elektrode 118 wird ein zweiter Elektrodenwiderstand 144 und eine zweite Elektrodenkapazität 146 zugeordnet. Der dritten Elektrode 130 wird ein dritter Elektrodenwiderstand 148 und eine dritte Elektrodenkapazität 150 zugeordnet. Der Widerstand, insbesondere der Elektrolytwiderstand, des Festelektrolyten 126 wird durch drei in 1B mit 152, 154, 156 bezeichnete Ersatzwiderstände dargestellt. Die Elektrodenpaare, erste Elektrode 116 und zweite Elektrode 118 sowie die zweite 118 und die dritte Elektrode 120, können elektrochemisch gekoppelt sein, insbesondere können die Elektrodenkapazität 142 und die Elektrodenkapazität 146 gekoppelt sein. Die Steuerung kann eingerichtet sein, die Pumpzelle 128 mit einem Pumpstrom, insbesondere einem pulsweitenmodulierter Funktionspumpstrom, zu betreiben. Nach einem Funktionsstrom-Puls können die Elektrodenkapazitäten 142 und 146 zunächst polarisiert sein. Mit zunehmender Zeit kann eine Polarisation der Elektrodenkapazitäten 142 und 146 abklingen. 1B shows an equivalent circuit diagram of the sensor element 114 , The first electrode 116 becomes a first electrode resistance 140 and a first electrode capacity 142 assigned. The second electrode 118 becomes a second electrode resistance 144 and a second electrode capacity 146 assigned. The third electrode 130 becomes a third electrode resistance 148 and a third electrode capacity 150 assigned. The resistance, in particular the electrolyte resistance, of the solid electrolyte 126 gets through three in 1B With 152 . 154 . 156 designated replacement resistors shown. The electrode pairs, first electrode 116 and second electrode 118 as well as the second 118 and the third electrode 120 , can be coupled electrochemically, in particular, the electrode capacity 142 and the electrode capacity 146 be coupled. The controller can be set up, the pump cell 128 to operate with a pumping current, in particular a pulse width modulated function pumping current. After a functional current pulse, the electrode capacitances 142 and 146 initially polarized. With increasing time, a polarization of the electrode capacitances 142 and 146 subside.

Der Messschritt kann einen Anregungsschritt aufweisen, in welchem die Nernstzelle 132 mit einem Strompuls beaufschlagt wird, insbesondere mit einem Konstantstrom-Messpuls. Der zeitliche Verlauf des Stromes I ist in 2A gezeigt. Die Beaufschlagung der Nernstzelle 132 kann zu einem Zeitpunkt t_A mit dem Konstantstrom-Messpuls erfolgen. Eine Höhe des Konstantstrom-Messpulses ist in 2A mit der Bezugsziffer 164 bezeichnet. Weiter kann das Verfahren einen ersten Messschritt aufweisen, wobei ein Spannungswert U₀ zu einer Zeit t₀ vor dem Anregungsschritt und ein Spannungswert U₁ zu einer Zeit t₁ nach dem Anregungsschritt bestimmt wird. Die Steuerung 138 kann eingerichtet sein, einen Spannungsverlauf, bevorzugt eine Spannungsdifferenz, besonders bevorzugt eine Spannungsdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁, zu messen. Insbesondere können die Zeitpunkte t₀ und t₁ verschieden sein. Der zeitliche Verlauf der Spannung U an der Nernstzelle 132 ist in 2B dargestellt. The measuring step may include an excitation step in which the Nernst cell 132 is subjected to a current pulse, in particular with a constant current measuring pulse. The time course of the current I is in 2A shown. The admission of the Nernst cell 132 can take place at a time t _A with the constant current measuring pulse. A height of the constant current measuring pulse is in 2A with the reference number 164 designated. Furthermore, the method can have a first measuring step, wherein a voltage value U ₀ at a time t ₀ before the excitation step and a voltage value U ₁ at a time t ₁ after the excitation step are determined. The control 138 can be arranged to measure a voltage curve, preferably a voltage difference, particularly preferably a voltage difference between the times t ₀ and t ₁ . In particular, the times t ₀ and t _{1 may be} different. The time course of the voltage U at the Nernst cell 132 is in 2 B shown.

Weiter kann das Verfahren einen ersten Auswertungsschritt aufweisen, wobei eine Differenz U₁ – U₀ der Spannungswerte bestimmt wird, wobei der Elektrolytwiderstand der Nernstzelle 132 aus einem Quotienten aus der Differenz der Spannungswerte und einer Höhe des Strompulses 164 bestimmt wird. Die Bestimmung des Elektrolytwiderstands, insbesondere die Messung des Spannungsabfalls zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁, kann durch die oben beschriebene Depolarisation der Elektrodenkapazitäten und Kapazitäten in der Betriebselektronik beeinflusst sein, insbesondere eine Bestimmung des Spannungswertes U₁. Die gestrichelte Kurve in 2B gibt einen zeitlichen Spannungsverlauf ohne die Anregung zum Zeitpunkt t_A an. Die durchgezogene Kurve zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung mit einer Anregung zum Zeitpunkt t_A. Ohne die Anregung zum Zeitpunkt t_A würde aufgrund der Depolarisation die Spannung an der Nernstzelle weiter sinken. Furthermore, the method can have a first evaluation step, wherein a difference U ₁ -U _{0 of} the voltage values is determined, wherein the electrolyte resistance of the Nernst cell 132 from a quotient of the difference of the voltage values and a height of the current pulse 164 is determined. The determination of the electrolyte resistance, in particular the measurement of the voltage drop between the times t ₀ and t ₁ , can be influenced by the above-described depolarization of the electrode capacitances and capacitances in the operating electronics, in particular a determination of the voltage value U ₁ . The dashed curve in 2 B indicates a temporal voltage curve without the excitation at time t _A. The solid curve shows the time profile of the voltage with an excitation at the time t _A. Without the excitation at time t _A , the voltage across the Nernst cell would continue to drop due to the depolarization.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann bei der Spannungsmessung vor und nach der Beaufschlagung ein Mittelwert über eine bestimmte Zeitspanne gebildet werden, um ein Rauschen bei der Spannungsmessung zu unterdrücken. So kann bei einer Bestimmung des Spannungswertes U₁ nicht unmittelbar nach der Anregung der Spannungswert bestimmt werden, sondern ein Mittelwert über eine bestimmte Zeitspanne kann gebildet werden. In a preferred embodiment, in the voltage measurement before and after the application, a mean value may be formed over a certain period of time in order to suppress noise in the voltage measurement. Thus, in a determination of the voltage value U _1, the voltage value can not be determined immediately after the excitation, but an average value over a specific time span can be formed.

Zum Zeitpunkt t₀ eine Polarisation der Elektrodenkapazitäten noch nicht vollständig abgeklungen sein. Der Spannungsmesswert U₀ kann durch die Depolarisation der Elektrodenkapazitäten beeinflusst sein, insbesondere kann der gemessene Spannungswert U₀ größer sein als ein Spannungswert ohne eine Beeinflussung durch die Depolarisation zum Zeitpunkt t₀, so dass die Differenz U₁ – U₀ der Spannungswerte kleiner sein kann als eine Differenz der Spannungswerte ohne eine Beeinflussung durch die Depolarisation. Die Bezugsziffer 166 kennzeichnet einen Anteil eines Spannungssignals ohne die Beeinflussung durch die Depolarisation, also des Produkts aus der Höhe des Strompulses 164 und dem Elektrolytwiderstand. Die Differenz U₁ – U₀ der Spannungswerte kann von der Depolarisation der Elektrodenkapazitäten abhängen. Somit kann der Elektrolytwiderstand von der Depolarisation der Elektrodenkapazitäten und Kapazitäten in der Betriebselektronik 138 abhängen, insbesondere kann der bestimmte Elektrolytwiderstand im Vergleich zu einem wirklichen Elektrolytwiderstand des Sensorelements 114 kleiner sein. At time t _0, a polarization of the electrode capacitances has not yet completely decayed. The voltage measurement value U ₀ can be influenced by the depolarization of the electrode capacitances, in particular the measured voltage value U _{0 can be} greater than a voltage value without being influenced by the depolarization at the time t ₀ , so that the difference U ₁ -U _{0 of} the voltage values can be smaller as a difference of the voltage values without being influenced by the depolarization. The reference number 166 indicates a portion of a voltage signal without the influence of the depolarization, ie the product of the height of the current pulse 164 and the electrolyte resistance. The difference U ₁ -U _{0 of} the voltage values may depend on the depolarization of the electrode capacitances. Thus, the electrolyte resistance of the depolarization of the electrode capacitances and capacitances in the operating electronics 138 In particular, the particular electrolyte resistance can be compared to a true electrolyte resistance of the sensor element 114 be smaller.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen Korrekturschritt, wobei in dem Korrekturschritt der in dem Messschritt bestimmte Elektrolytwiderstand korrigiert wird. In dem Korrekturschritt kann eine Korrektur der Beeinflussung des Messschritts durch eine Änderung, insbesondere durch eine Depolarisation, der Elektrodenkapazitäten der Pumpzelle 128 und der Kapazitäten in der Betriebselektronik 138 erfolgen. In dem Korrekturschritt kann die Spannung der Nernstzelle 132 mindestens einmal ohne Beaufschlagung der Nernstzelle 132 mit dem Strom I erfasst werden und aus der in dem Messschritt während der Beaufschlagung mit dem Strom erfassten Spannung und der in dem Korrekturschritt erfassten Spannung eine Korrektur des Elektrolytwiderstands erfolgen. Der Korrekturschritt kann einen zweiten Messschritt aufweisen. In dem zweiten Messschritt kann ein Spannungswert U₁* zu der Zeit t₁ bestimmt werden. Weiter kann der Korrekturschritt einen zweiten Auswertungsschritt aufweisen. In dem zweiten Auswerteschritt kann eine Differenz ∆U* der Spannungswerte U₁* und U₀ bestimmt werden. Weiter kann in dem zweiten Auswerteschritt eine korrigierte Differenz U₁ – (U₀ – ∆U*) der Spannungswerte bestimmt werden und ein korrigierter Elektrolytwiderstand der Nernstzelle 132 aus einem Quotienten der korrigierten Differenz der Spannungswerte und der Höhe des Strompulses 164 bestimmt werden. Bevorzugt kann die Steuerung 138 eingerichtet sein, den Strom I, insbesondere den Konstantstrom-Messpuls, zur Beaufschlagung der Nernstzelle 132 zuzuschalten und/oder abzuschalten. The method according to the invention comprises a correction step, wherein in the correction step the electrolyte resistance determined in the measuring step is corrected. In the correction step, a correction of the influencing of the measuring step by a change, in particular by a depolarization, of the electrode capacitances of the pumping cell 128 and the capacities in the operating electronics 138 respectively. In the correction step, the voltage of the Nernst cell 132 at least once without exposure to the Nernst cell 132 are detected with the current I and from the voltage detected in the measuring step during the application of the current and the voltage detected in the correction step, a correction of the electrolyte resistance. The correction step may comprise a second measuring step. In the second measuring step, a voltage value U ₁ * at the time t ₁ can be determined. Furthermore, the correction step may comprise a second evaluation step. In the second evaluation step, a difference ΔU * of the voltage values U ₁ * and U ₀ can be determined. Furthermore, in the second evaluation step, a corrected difference U ₁ - (U ₀ - ΔU *) of the voltage values can be determined and a corrected electrolyte resistance of the Nernst cell 132 from a quotient of the corrected difference of the voltage values and the magnitude of the current pulse 164 be determined. Preferably, the controller 138 be set, the current I, in particular the constant current measuring pulse, for acting on the Nernst cell 132 to switch on and / or off.

Das Verfahren kann wiederholt, insbesondere zyklisch durchgeführt werden. Bevorzugt kann der Korrekturschritt wiederholt durchgeführt werden. Insbesondere kann der Korrekturschritt zyklisch durchgeführt werden. Bevorzugt kann der Korrekturschritt in wiederholten Zeitabständen, besonders bevorzugt in kurzen wiederholten Zeitabständen durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Zeitabstand zwischen zwei Korrekturschritten kleiner als 50 ms, bevorzugt kleiner als 25 ms, besonders bevorzugt 10 ms betragen. 3 zeigt einen Spannungs- und Stromverlauf an der Nernstzelle 132 bei wiederholter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The method can be carried out repeatedly, in particular cyclically. Preferably, the correction step can be performed repeatedly. In particular, the correction step can be performed cyclically. The correction step may preferably be carried out at repeated time intervals, particularly preferably at short, repeated time intervals. For example, the time interval between two correction steps may be less than 50 ms, preferably less than 25 ms, particularly preferred 10 ms amount. 3 shows a voltage and current course at the Nernst cell 132 with repeated implementation of the method according to the invention.

In einem oberen Teil der 3 ist der zeitliche Verlauf des Stromes I an der Nernstzelle 132 dargestellt. Die gepunktete Linie kennzeichnet die Höhe des Strompulses 164, in diesem Beispiel eines Rechteckpulses. In an upper part of the 3 is the time course of the current I at the Nernst cell 132 shown. The dotted line indicates the height of the current pulse 164 , in this example of a rectangular pulse.

Im unteren Teil der 3 ist der zeitliche Verlauf der Spannung U an der Nernstzelle 132 dargestellt. Im zeitlichen Verlauf kann zunächst nach einer Beaufschlagung der Pumpzelle 128 mit dem Funktionsstrom-Puls die Spannung an der Nernstzelle 132 steigen. Nach dem Funktionsstrom-Puls kann die Spannung absinken, beispielsweise bis auf den Wert U₀. Zum Zeitpunkt t_A kann eine Beaufschlagung der Nernstzelle 132 mit dem Konstantstrom-Messpuls erfolgen und die Spannung beispielsweise bis zu einem Wert U₁ steigen. Ein Messzyklus 168 kann beispielsweise eine Zeit von einer Beaufschlagung mit dem Funktionsstrom-Puls bis zu einem Erreichen eines Sättigungswerts des Spannungsabfalls umfassen. In einem ersten Messzyklus 168 kann der Messschritt, insbesondere der erste Messschritt des Verfahrens, durchgeführt werden und ein Elektrolytwiderstand bestimmt werden. Beispielsweise in einem zweiten Messzyklus 168 kann die Durchführung des Korrekturschrittes erfolgen, insbesondere kann der Korrekturschritt innerhalb einer Zeitspanne 170 durchgeführt werden. Bezugszeichen 172 kennzeichnet einen zeitlichen Abstand zwischen Beginn eines ersten Korrekturschrittes und Beginn eines weiteren Korrekturschrittes. Eine Wahl des zeitlichen Abstands zwischen zwei Korrekturschritten kann durch das thermische Verhalten des Sensorelements 114 bestimmt sein. Auch Änderungen eines Depolarisationsverhaltens, beispielweise durch Alterungseffekte an den Elektrodenkapazitäten, können durch eine Wiederholung des Korrekturschritts kompensiert werden. In the lower part of the 3 is the time course of the voltage U at the Nernst cell 132 shown. In the course of time, it is possible first to act upon the pumping cell 128 with the function current pulse, the voltage at the Nernst cell 132 climb. After the functional current pulse, the voltage can drop, for example, down to the Value U ₀ . At the time t _A can be an admission of the Nernst cell 132 with the constant current measuring pulse and increase the voltage, for example, up to a value U ₁ . One measuring cycle 168 For example, it may include a time from application of the functional current pulse to reaching a saturation value of the voltage drop. In a first measuring cycle 168 the measuring step, in particular the first measuring step of the method, can be carried out and an electrolyte resistance can be determined. For example in a second measuring cycle 168 the execution of the correction step, in particular, the correction step within a period of time 170 be performed. reference numeral 172 indicates a time interval between the beginning of a first correction step and the beginning of a further correction step. A choice of the time interval between two correction steps may be due to the thermal behavior of the sensor element 114 be determined. Changes in depolarization behavior, for example due to aging effects on the electrode capacitances, can also be compensated for by repeating the correction step.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Konrad Reif (ed.) "Sensors in the motor vehicle", 2nd edition 2012, pages 160-165 [0002]
Konrad Reif (ed.) "Sensors in the motor vehicle", 2nd Edition 2012, pages 160-165 [0009]

Claims

Method for operating a sensor device ( 110 ) for detecting at least a portion of a gas component of a measuring gas in a measuring gas space ( 112 ), wherein the sensor device ( 110 ) at least one sensor element ( 114 ) for detecting the at least a portion of the gas component, wherein the sensor element ( 114 ) at least one first electrode ( 116 ) and at least one second electrode ( 118 ), wherein the second electrode ( 118 ) in at least one measuring cavity ( 122 ), wherein the measuring cavity ( 122 ) via at least one diffusion barrier ( 124 ) with gas from the sample gas space ( 112 ), wherein the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) via at least one solid electrolyte ( 126 ) and a pump cell ( 128 ), wherein the sensor element ( 114 ) at least one third electrode ( 130 ), wherein the third electrode ( 130 ) is designed as a reference electrode and with the second electrode ( 118 ) a Nernst cell ( 132 ), wherein the sensor device ( 110 ) at least one controller ( 138 ), wherein the controller ( 138 ) is adapted to a pumping current of the pumping cell ( 128 ) and a Nernst voltage of the Nernst cell ( 132 ), the method comprising determining an electrolyte resistance of the Nernst cell ( 132 ), comprising the following steps: a) a measuring step, wherein in the measuring step the Nernst cell ( 132 ) is supplied with a current, in particular with a constant current measuring pulse, wherein at least one voltage at the Nernst cell ( 132 ) is detected and from the current and the voltage of the electrolyte resistance is determined; b) a correction step, wherein in the correction step the determined in step a) electrolyte resistance is corrected.

Method according to the preceding claim, wherein in the correction step a correction of an influencing of the measuring step by a transfer of electrode capacities of the pumping cell ( 128 ) and of capacities in an operating electronics.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the correction step the voltage of the Nernst cell ( 132 ) at least once without loading the Nernst cell ( 132 ) is detected with the current and wherein from the voltage detected in the measuring step during the application of the current and the voltage detected in the correction step, a correction of the electrolyte resistance takes place.

Method according to one of the preceding claims, wherein the measuring step comprises the following sub-steps: i) an excitation step, wherein the Nernst cell ( 132 ) is applied with a current pulse; ii) a first measuring step, wherein a voltage value U ₀ at a time t ₀ before the excitation step and a voltage value U ₁ at a time t ₁ after the excitation step is determined; iii) a first evaluation step, wherein a difference U ₁ -U _{0 of} the voltage values is determined, wherein the electrolyte resistance of the Nernst cell ( 132 ) from a quotient of the difference of the voltage values and a level of the current pulse ( 164 ) is determined.

Method according to the preceding claim, wherein the controller is set up to measure a voltage curve, preferably a voltage drop, particularly preferably a voltage drop between the times t ₀ and t ₁ .

Method according to one of the two preceding claims, wherein the times t ₀ and t _{1 are} different.

Method according to one of the three preceding claims, wherein the correction step comprises the following sub-steps: I. a second measuring step, wherein a voltage value U ₁ * is determined at the time t ₁ ; II. A second evaluation step, wherein a difference ΔU * of the voltage values U ₁ * and U _{0 is} determined, wherein a corrected difference U ₁ - (U ₀ - ΔU *) of the voltage values is determined, wherein a corrected electrolyte resistance of the Nernst cell ( 132 ) from a quotient of the corrected difference between the voltage values and the magnitude of the current pulse ( 164 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein the controller ( 138 ), the current, in particular the constant current measuring pulse, for applying the Nernst cell ( 132 ) and / or switch off.

Method according to one of the preceding claims, wherein the correction step is carried out repeatedly, preferably at repeated intervals, particularly preferably at short repeated intervals.

Method according to the preceding claim, wherein the time interval is less than 50 ms, preferably less than 25 ms, particularly preferably 10 ms.

Method according to one of the preceding claims, wherein from the electrolyte resistance a temperature of the sensor element ( 114 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein the sensor device is configured as a lambda probe, in particular as a broadband lambda probe.

Sensor device ( 110 ) for detecting at least a portion of a gas component of a measuring gas in a measuring gas space ( 112 ), wherein the sensor device ( 110 ) at least one sensor element ( 114 ) for detecting the at least a portion of the gas component, wherein the sensor element ( 114 ) at least one first electrode ( 116 ) and at least one second electrode ( 118 ), wherein the second electrode ( 118 ) in at least one measuring cavity ( 122 ), wherein the measuring cavity ( 122 ) via at least one diffusion barrier ( 124 ) with gas from the sample gas space ( 112 ), wherein the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) via at least one solid electrolyte ( 126 ) and a pump cell ( 128 ), wherein the sensor element ( 114 ) at least one third electrode ( 130 ), wherein the third electrode ( 130 ) is designed as a reference electrode and with the second electrode ( 118 ) a Nernst cell ( 132 ), wherein the sensor device ( 110 ) at least one controller ( 138 ), wherein the controller ( 138 ) is adapted to a pumping current of the pumping cell ( 128 ) and a Nernst voltage of the Nernst cell ( 132 ), wherein the sensor device ( 110 ), in particular the control ( 138 ) is arranged to perform a method according to any one of the preceding claims.