DE102018108493A1

DE102018108493A1 - Sensorvorrichtung und Sensoreinheit

Info

Publication number: DE102018108493A1
Application number: DE102018108493.5A
Authority: DE
Inventors: Takanori NUNOME; Satoshi Teramoto; Shoichi Hasegawa; Tomomi IMAIDA
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2018-10-18
Also published as: US20180299404A1; CN108896641A; JP2018179799A; JP6923345B2; CN108896641B

Abstract

Eine Sensorsteuerungsvorrichtung (1) berechnet die Sauerstoffkonzentration unter Verwendung eines Gassensors (3), der ein Sensorelement (11) und eine Heizung (12) umfasst. Die Sensorsteuerungsvorrichtung (1) erhält wiederholt Innenwiderstandsdaten, die einen Innenwiderstandswert Rpvs eines sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörpers (14) repräsentieren und Pumpstromdaten, die den Wert des Pumpstroms Ip repräsentieren, welcher zwischen einem Pumpelektrodenpaar (15) und (16) fließt und dessen Wert sich mit der Sauerstoffkonzentration ändert. Die Sensorsteuerungsvorrichtung (1) korrigiert den Wert des Pumpstroms Ip auf Basis des Innenwiderstandswerts Rpvs, einem Zielinnenwiderstandswert und einen Ableitungswert dRpvs/dt, welcher auf Basis der Vielzahl an wiederholt erhaltenen Innenwiderstandsdaten Rpvs berechnet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung und eine Sensoreinheit, die die Konzentration eines bestimmten Gases unter Verwendung eines Gassensors, der ein Sensorelement und eine Heizung einschließt, umfasst.
Wie in Patentdokument 1 offenbart, war eine Sensorvorrichtung, die einen Gassensor verwendet, der ein Sensorelement zur Erfassung einer Gaskonzentration eines bestimmten Gases, welches in einem zu messenden Gas enthalten ist und eine Heizung, um das Sensorelement auf eine Aktivierungstemperatur zu erhitzen, um das Sensorelement in einen Gaskonzentrationserfassungszustand zu bringen, umfasst, bekannt. Die Sensorvorrichtung korrigiert den Pumpstrom des Gassensors, basierend auf dessen Normaltemperaturcharakteristik. Die Normaltemperaturcharakteristik repräsentiert, durch eine lineare Gleichung, die Beziehung zwischen einer Korrekturgröße des Pumpstroms und der Elementtemperatur, die anhand des Innenwiderstands des Sensorelements berechnet wurde.
Patentdokument 1: Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nummer H11-304758
In dem Fall, in dem Korrektur unter Verwendung eines Vergleichsausdrucks vorgenommen wird, der eine eins-zu-eins Entsprechung zwischen der Elementtemperatur und der Korrekturgröße repräsentiert, kann sich die Genauigkeit des Gassensors in der Erfassung der Gaskonzentration verschlechtern.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit des Gassensors bei der Erfassung einer Gaskonzentration zu erhöhen.
Die oben genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wurde in einem ersten Aspekt durch Bereitstellung (1) einer Sensorvorrichtung, welche die Konzentration eines bestimmten Gases, welches in einem zu messenden Gas enthalten ist, unter Verwendung eines Gassensors, der ein Sensorelement und eine Heizung zum Heizen des Sensorelements umfasst, berechnet, wobei das Sensorelement wenigstens eine Zelle mit einem Festelektrolytkörper und ein Paar von Elektroden umfasst, welche an dem Festelektrolytkörper angebracht sind.
Die Sensorvorrichtung umfasst einen Erhaltungsbereich und einen Korrekturbereich.
Der Erhaltungsbereich ist dazu konfiguriert, wiederholt Widerstandsinformation, die einen Innenwiderstandswert des Festelektrolytkörpers repräsentiert, und Strominformation zu erhalten, die einen Wert des Konzentrationserfassungsstrom repräsentiert, der zwischen dem Paar von Elektroden fließt und dessen Wert mit der Konzentration des bestimmten Gases variiert.
Der Korrekturbereich ist dazu konfiguriert, den Wert des Konzentrationserfassungsstroms zu korrigieren, welcher durch die Strominformation, die von dem Erhaltungsbereich basierend auf dem Innenwiderstandswert erhalten wird, der von der Innenwiderstandsinformation repräsentiert wird, die von dem Erhaltungsbereich erhalten wird, einen Zielinnenwiderstandswert und eine Widerstandsänderungsrate repräsentiert wird, die basierend auf einer Vielzahl von Innenwiderstandswerten berechnet wird, welche von einer Vielzahl an Widerstandinformationsdatensätzen repräsentiert werden, die durch den Erhaltungsbereich wiederholt erhalten werden. Insbesondere wird eine Temperatur, auf der der Festelektrolytkörper von der Heizung durch Heizen gehalten wird, um es der Sensorvorrichtung zu ermöglichen, die Konzentration eines bestimmten Gases zu erfassen, als Zieltemperatur definiert, ein der Zieltemperatur entsprechender Wert des Innenwiderstandswertes als Zielinnenwiderstandswert definiert und die Größe der Änderung des Innenwiderstands pro Zeiteinheit als Widerstandsänderungsrate definiert.
Die Sensorvorrichtung, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, korrigiert den Wert des Konzentrationserfassungsstroms, dessen Wert mit der Konzentration des bestimmten Gases variiert, unter Verwendung nicht nur der Differenz zwischen dem Zielinnenwiderstandswert und dem Wert des Innenwiderstands des Festelektrolytkörpers des Sensorelements, sondern auch der Größe der Änderung des Innenwiderstands pro Zeiteinheit. Und zwar korrigiert die Sensorvorrichtung den Wert des Konzentrationserfassungsstroms nicht nur unter Berücksichtigung des Einflusses, der in einem statischen Zustand, in welchem eine konstante Differenz zwischen dem Wert des Innenwiderstands und dem Zielinnenwiderstandswert aufrechterhalten wird, auf den Konzentrationserfassungsstrom ausgeübt wird, sondern auch des Einflusses, der in einem Übergangszustand, in welchem sich der Innenwiderstand noch ändert, auf den Konzentrationserfassungsstrom ausgeübt wird. Deshalb kann die Sensorvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit des Gassensors in der Erfassung der Gaskonzentration erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform (2) der oben genannten Sensorvorrichtung (1) korrigiert der Korrekturbereich den Wert des Konzentrationserfassungsstroms gemäß der folgenden Gleichung (1) $Ipo=Ip- ⌊ e x p {\frac{a}{I n (R p v s)} + b} - e x p {\frac{a}{I n (R p v s_t)} + b} ⌋ - β \frac{d R p v s}{d t},$
wobei Ip den Wert des Konzentrationserfassungsstroms repräsentiert, der durch die Strominformation repräsentiert wird, Rpvs den Wert des Innenwiderstands repräsentiert, der durch die Widerstandsinformation repräsentiert wird, Rpvs_t den Zielinnenwiderstandwert repräsentiert, dRpvs/dt die Widerstandsänderungsrate repräsentiert, Ipo den Wert des Konzentrationserfassungsstroms repräsentiert, der durch den Korrekturbereich korrigiert wurde, und a, b und β Koeffizienten repräsentieren, welche als Konstanten vorab eingestellt wurden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (3) der oben genannten Sensorvorrichtung (1) korrigiert der Korrekturbereich den Wert des Konzentrationserfassungsstroms gemäß der folgenden Gleichung (2) $Ipo=Ip- α \times Δ Rpvs- β \frac{d R p v s}{d t},$
wobei Ip den Wert des Konzentrationserfassungsstroms repräsentiert, der von der Strominformation repräsentiert wird, ΔRpvs die Differenz zwischen dem Zielinnenwiderstandswert und dem Wert des Innenwiderstands, der von der Widerstandsinformation repräsentiert wird, repräsentiert, dRpvs/dt die Widerstandsänderungsrate repräsentiert, Ipo den Wert des Konzentrationserfassungsstroms, der von dem Korrekturbereich korrigiert wurde, repräsentiert und α und β Koeffizienten repräsentieren, die vorab als Konstanten eingestellt wurden.
Gemäß einem zweiten Aspekt wurde das oben genannte Ziel der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellung (4) einer Sensoreinheit erreicht, welche umfasst: einen Gassensor, der ein Sensorelement und eine Heizung zum Heizen des Sensorelements umfasst, wobei das Sensorelement wenigstens eine Zelle umfasst, die einen Festelektrolytkörper hat, und ein Paar von Elektroden aufweist, welche an dem Festelektrolytkörper angebracht sind; und die oben genannte Sensorvorrichtung (1).
Da die Sensor Einheit (4), die wie oben beschrieben konfiguriert ist, die Sensorvorrichtung (1) umfasst, kann derselbe Effekt wie der der Sensorvorrichtung erzielt werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, welches schematisch die Konfiguration eines Systems zeigt, welches eine Sensorsteuerungsvorrichtung 1 als eine Komponente umfasst.
2 ist ein Diagramm, welches schematisch die Konfigurationen der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 und eines Gassensors 3 zeigt.
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Stromkorrekturprozess zeigt.
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen ln(Ip) und 1/ln(Rpvs) zeigt.
5 ist ein Graph, der Veränderungen von ΔRpvs und ΔIp mit der Zeit zeigt.
6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dRpvs/dt und ΔIp zeigt.
7 ist ein Graph, der die Veränderungen von Ipm, Rpvs_m und Ipo mit der Zeit zeigt.
8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen ΔRpvs und ΔIp zeigt.

Bezugszeichen, die benutzt werden um verschiedene Merkmale in den Figuren, zu identifizieren, umfassen die Folgenden.

1 Sensorsteuerungsvorrichtung, 3 Gassensor, 11 Sensorelement, 12 Heizung, 13 Pumpzelle, 14 Sauerstoffionenleitender Festelektrolytkörper, 15, 16 Pumpelektrode.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Jedoch soll die vorliegende Erfindung nicht als darauf beschränkt aufgefasst werden.
Eine Sensorsteuerungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ist in einem Fahrzeug montiert und steuert einen Gassensor 3, wie in 1 gezeigt.
Die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 ist so konfiguriert, dass die Sensorsteuerungsvorrichtung 1, durch eine Kommunikationsleitung 8, Daten zu einer Elektroniksteuerung 9, die einen Motor 5 steuert, übertragen und Daten von dieser erhalten kann. In der folgenden Beschreibung wird die Elektroniksteuerung 9 als eine Motor ECU 9 bezeichnet. ECU ist eine Abkürzung für „Elektroniksteuerungseinheit“.
Der Gassensor 3 ist an einem Abgasrohr 7 des Motors 5 angebracht und erfasst die Sauerstoffkonzentration im Abgas über eine weite Spanne. Der Gassensor 3 ist auch als „lineare Lambdasonde“ bekannt.
Wie in 2 dargestellt, umfasst der Gassensor 3 ein Sensorelement 11 und eine Heizung 12.
Das Sensorelement 11 umfasst eine Pumpzelle 13. Die Pumpzelle 13 umfasst einen sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörper 14, der aus teilweise stabilisiertem Zirkoniumoxid besteht und eine plattenähnliche Form aufweist; und Pumpelektroden 15 und 16, die auf Vorder- beziehungsweise Rückseite, auf dem sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörper 14 bereitgestellt sind und hauptsächlich aus Platin bestehen.
Insbesondere, hat das Sensorelement 11, obwohl das Sensorelement 11 in 2 schematisch dargestellt ist, eine nicht dargestellte Messkammer und eine nicht dargestellte Referenzsauerstoffkammer. Die Pumpelektrode 15 ist der Messkammer exponiert und die Pumpelektrode 16 ist der Referenzsauerstoffkammer exponiert. Ein zu messendes Gas wird von außerhalb des Sensorelements 11, durch eine nicht dargestellte, poröse Diffusionsschicht, in die Messkammer eingeführt. Die atmosphärische Luft, welche als Referenzgas dient wird von außerhalb des Sensorelements 11 in die Referenzsauerstoffkammer eingeführt
Das Sensorelement 11 ist ein Sauerstoffsensorelement, welches, durch ein sogenanntes Grenzstromverfahren die Sauerstoffkonzentration erfasst. Eine Ausgangskennlinie, welche das Verhältnis zwischen der Spannung, die zwischen den gekoppelten Pumpelektroden 15 und 16 angelegt ist (später als „Sensorelementspannung“ Vp bezeichnet), und dem Strom, der zwischen den gekoppelten Pumpelektroden 15 und 16 fließt (später als „Pumpstrom“ Ip bezeichnet), hat einen proportionalen Bereich und einen flachen Bereich. In dem proportionalen Bereich verändert sich der Pumpstrom Ip proportional zu einem Anstieg in der Sensorelementspannung Vp. In dem Flachen Bereich ändert sich der Pumpstrom Ip im Wesentlichen nicht, auch wenn sich die Sensorelementspannung Vp ändert, und bleibt auf einem konstanten Pegel.
Der flache Bereich ist ein Bereich, in welchem die Kennlinie flach und parallel zur Spannungsachse eines Graphen wird, der die Ausgangskennlinie zeigt, wird; und zwar ein Bereich von Grenzstrom, in dem der Pumpstrom Ip konstant wird (später als „Grenzstrombereich“ bezeichnet).
Es ist bekannt, dass der Pumpstrom Ip in dem Grenzstrombereich einen Wert annimmt, der der Sauerstoffkonzentration entspricht, und dass, je größer die Sauerstoffkonzentration ist, der Pumpstrom Ip umso größer ist. Und zwar, je größer die Sauerstoffkonzentration im Abgas ist (und zwar, je größer das Ausmaß ist zu dem sich das Luft-Benzin Gemisch zur mageren Seite verlagert), desto größer ist der Grenzstrom des Pumpstroms Ip. Außerdem, je geringer die Sauerstoffkonzentration im Abgas ist (und zwar, je größer das Ausmaß ist zu dem sich das Luft-Benzin Gemisch zur fetten Seite verlagert), desto kleiner ist der Grenzstrom des Pumpstroms Ip. Deshalb kann die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas über eine weite Spanne erfasst werden, indem eine Sensorelementspannung Vp angelegt wird, die dem Grenzstrombereich der Pumpzelle 13 des Sensorelements 11 entspricht, und indem der Pumpstrom Ip, der durch Anlegen der Sensorelementspannung Vp erhalten wurde, gemessen wird.
Die Heizung 12 ist aus einem Material gebildet, welches Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält, und umfasst einen Heizwiderstand, der aus einem Material gebildet ist, welches Platin als eine Hauptkomponente enthält und in dieses eingebettet ist. Die Heizung 12 wird mit elektrischer Energie, die von der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 geliefert wird, betrieben und so gesteuert, dass die Temperatur des Sensorelements 11 gleich einer Aktivierungstemperatur wird. Die Enden des Heizwiderstands sind elektrisch mit der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 verbunden. Insbesondere kommt der Gassensor 3 in einen Gaserfassungszustand, wenn das Sensorelement 11 als Folge von Erhitzung durch die Heizung 12 aktiviert wird.
Die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 umfasst eine CAN Interface Schaltung 21 (im Folgenden als die „CAN I/F Schaltung 21“ bezeichnet), eine Steuerungsschaltung 22, einem Mikrocomputer 23, und Verbindungsanschlüsse 24, 25, 26 und 27. CAN ist eine Abkürzung für „Controller Area Network“ und ist ein eingetragenes Warenzeichen.
Durch die Kommunikationsleitung 8 tauscht die CAN I/F Schaltung 21 Daten (durch Übermittlung und Erhalt von Daten) mit der Motor ECU 9, gemäß eines CAN Kommunikationsprotokolls, aus.
Die Steuerungsschaltung 22 ist für eine spezielle Anwendung (nämlich ASIC), von einem integrierten Schaltkreis realisiert. ASIC ist eine Abkürzung für „Application Specific Integrated Circuit“.
Die Steuerungsschaltung 22 umfasst einen Referenzspannungserzeugungsbereich 31, einen Stromversorgungsbereich 32, einen Analog/Digital Wandlungsbereich 33 (im Folgenden als der „A/D Wandlungsbereich 33“ bezeichnet), einen PID-Berechnungsbereich 34, einen Strom Digital/Analog Wandlungsbereich 35 (im Folgenden als der „Strom D/A Wandlungsbereich 35“ bezeichnet), einen Rpvs Berechnungsbereich 36, einen Tastverhältnisberechnungsbereich37 und einen Heizungstreiberbereich 38. Ferner weißt die Steuerungsschaltung 22 einen Pumpstromanschluss 41 (im Folgenden als der „Ip+ Anschluss 41“ bezeichnet), einen Erfassungsspannungsanschluss 42 (im Folgenden als der „Vs+ Anschluss 42“ bezeichnet), ein Sammelanschluss 43 (im Folgenden als der „COM Anschluss 43“ bezeichnet) und einen Heizungsanschluss 44 (im Folgenden als der „HTR+ Anschluss 44“ bezeichnet), auf.
Der Ip+ Anschluss 41 und der Vs+ Anschluss 42 sind mit dem Verbindungsanschluss 25 der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 verbunden. Der COM Anschluss 43 ist mit dem Verbindungsanschluss 24 der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 verbunden. Die Pumpelektroden 15 und 16 des Sensorelements 11 sind mit den Verbindungsanschlüssen 24 beziehungsweise 25 der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 verbunden. Der HTR+ Anschluss 44 ist mit dem Verbindungsanschluss 26 der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der Heizung 12 sind jeweils mit den Verbindungsanschlüssen 26 beziehungsweise 27 der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 verbunden. Insbesondere ist der Verbindungsanschluss 27 geerdet.
Der Referenzspannungserzeugungsbereich 31 erzeugt eine Referenzspannung die an dem COM Anschluss 43 anzulegen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Referenzspannung 2,7 V.
Der Stromversorgungsbereich 32 liefert einen Pulsstrom Irpvs an das Sensorelement 11 durch den VS+ Anschluss 42. Der Pulsstrom Irpvs wird benutzt um den Innenwiderstand der Pumpzelle 13 zu erfassen. Insbesondere liefert der Stromversorgungsbereich 32 den Pulsstrom Irpvs nicht immer. Als Antwort auf eine Anweisung von dem Mikrocomputer 23 liefert der Stromversorgungsbereich 32 regelmäßig den Pulsstrom Irpvs während einer vorbestimmten Zeit.
Der A/D Wandlungsbereich 33 wandelt den Spannungswert von einem analogen Eingangssignal, welches durch den Vs+ Anschluss 42 eingegeben wird in digitale Daten um und gibt die digitalen Daten an den PID-Berechnungsbereich 34 und den Rpvs Berechnungsbereich 36 aus.
Auf Basis der digitalen Dateneingabe des A/D-Wandlungsbereichs 33 führt der PID-Berechnungsbereich 34 PID-Berechnung durch, zur PID-Steuerung des Pumpstroms Ip, sodass die Differenz zwischen der Spannung an dem Vs+ Anschluss 42 und der Spannung an dem COM Anschluss 43 gleich einer, voreingestellten, Steuerungsreferenzspannung ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungsreferenzspannung 400 mV. Der PID-Berechnungsbereich 34 berechnet einen Wert des Pumpstroms Ip durch PID-Berechnung und gibt digitale Daten, welche diesen Stromwert repräsentieren, an den Strom D/A Wandlungsbereich 35 aus.
Der Strom D/A Wandlungsbereich 35 liefert einen Strom zu dem Sensorelement 11 über den Ip+ Anschluss 41. Wobei der Strom einen Stromwert hat, der von den digitalen Daten repräsentiert wird, welche von dem PID-Berechnungsbereich eingegeben werden.
Der Rpvs Berechnungsbereich 36 führt einen Rechenprozess aus, um den Innenwiderstandswert Rpvs der Pumpzelle 13, basierend auf den digitalen Daten, welche von dem A/D Wandlungsbereich 33 eingegeben werden, zu berechnen, während der Stromversorgungsbereich 32 den Pulsstrom Irpvs liefert. Der Rpvs Berechnungsbereich 36 gibt digitale Daten an den Tastverhältnisberechnungsbereich 37 aus, die den Innenwiderstandswert Rpvs repräsentieren.
Basierend auf den digitalen Daten, die von dem Rpvs Berechnungsbereich 36 eingegeben werden, berechnet der Tastverhältnisberechnungsbereich 37 für die Heizung eine Hitzeerzeugungsmenge, die nötig ist um die Temperatur des Sensorelements 11 auf einer voreingestellten Sensorzieltemperatur zu halten. Basierend auf der, für die Heizung berechnete, Hitzeerzeugungsmenge berechnet der Tastverhältnisberechnungsbereich 37 das Tastverhältnis der der Heizung 12 zugeführten elektrischen Leistung. Des Weiteren erzeugt der Tastverhältnisberechnungsbereich 37 ein PWM Steuerungssignal gemäß dem berechneten Tastverhältnis und gibt das PWM Steuerungssignal an den Heizungssteuerbereich 38 aus. PWM ist eine Abkürzung für „Pulsweitenmodulation“.
Basierend auf dem PWM Steuerungssignal, welches von dem Tastverhältnisberechnungsbereich 37 eingegeben wird, führt der Heizungssteuerbereich 38 PWM Steuerung aus, um die Spannung Vh, die zwischen den gegenüberliegenden Enden der Heizung 12 anliegt zu steuern, um dadurch die Heizung 12 Hitze erzeugen zu lassen.
Der Mikrocomputer 23 umfasst eine CPU 51, ein ROM 52 und einen RAM 53. Die verschiedenen Funktionen des Mikrocomputers werden durch ein Programm realisiert, welches auf einem nichtflüchtigen, materiellen Speichermedium gespeichert ist und von der CPU 51 ausgeführt wird. In diesem Beispiel entspricht das ROM 52 dem nichtflüchtigen, materiellen Speichermedium, welches das Programm speichert. Außerdem wird ein Verfahren, welches dem Programm entspricht, als Ergebnis der Ausführung des Programms ausgeführt. Insbesondere kann die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 einen einzelnen oder eine Vielzahl an Mikrocomputern umfassen. Außerdem können manche oder alle der Funktionen des Mikrocomputers 23 durch Hardware realisiert werden; zum Beispiel durch eine einzelne IC oder eine Vielzahl an ICs.
Die CPU 51 führt einen Stromkorrekturprozess aus, um den Pumpstrom Ip basierend auf dem Programm, welches in dem ROM 52 gespeichert ist, zu korrigieren.
Im Folgenden werden die Schritte eines Stromkorrekturprozesses, der von der CPU 51 des Mikrocomputers 23 ausgeführt wird, beschrieben. Der Stromkorrekturprozess ist ein Prozess der wiederholt ausgeführt wird, wenn der Mikrocomputer 23 in Betrieb ist.
Wenn der Stromkorrekturprozess ausgeführt wird, wie in 3 dargestellt, startet die CPU 51, als erstes in S10, einen Beurteilungszeitmesser Tj, der im RAM 53 bereitgestellt wird. Der Beurteilungszeitmesser Tj ist ein Zeitmesser, dessen Wert in Intervallen, zum Beispiel 10ms, erhöht wird. Daher wird der Wert des Beurteilungszeitmessers Tj, wenn er startet, von 0 an hochgezählt (nämlich indem eins zu dem Wert des Beurteilungszeitmessers Tj addiert wird).
In S20 beurteilt die CPU, ob der Wert des Beurteilungszeitmessers Tj größer als ein im Voraus gesetzter Messungsbeurteilungswert X1 ist, oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Messungsbeurteilungswert X1 ein Wert, der beispielsweise 100ms entspricht. In dem Fall, indem der Wert des Beurteilungszeitmessers Tj gleich oder kleiner ist als der Messungsbeurteilungswert X1, wartet die CPU 51 bis der Wert des Beurteilungszeitmessers Tj größer als der Messungsbeurteilungswert X1 wird, indem der Vorgang von S20 wiederholt wird.
In dem Fall indem der Wert des Beurteilungszeitmessers Tj größer als der Messungsbeurteilungswert X1 ist, in S30, gibt die CPU 51 eine Versorgungsanweisung an die Steuerungsschaltung 22 aus, um den Stromversorgungsbereich 32 anzuweisen den Pulsstrom Irpvs zu liefern. Als eine Folge liefert der Stromversorgungsbereich 32 der Steuerungsschaltung 22 den Pulsstrom zu dem Sensorelement 11 nur einmal.
In S40 erhält die CPU 51 Daten von der Steuerungsschaltung 22, die den neuesten Innenwiderstandswert Rpvs, der von dem Rpvs Berechnungsbereich 36 berechnet wurde, zeigen (im Folgenden als die „Innenwiderstandsdaten“ bezeichnet) sowie Daten die den neuesten Pumpstrom Ip, der von dem PID-Berechnungsbereich 34 berechnet wurde, (im Folgenden als die „Pumpstromdaten“ bezeichnet) zeigen und speichert diese in dem RAM 53.
In S50 berechnet die CPU 51 einen Ableitungswert des Innenwiderstands dRpvs/dt (im Folgenden als der „Ableitungswert dRpvs/dt“ bezeichnet). Genauer gesagt, holt die CPU 51 einen der mehreren in dem RAM 53 gespeicherten Innenwiderstandswerte Rpvs, welcher in Bezug auf den Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstandswert Rpvs in Schritt S40 erhalten wurde, der neueste (der allerneueste) ist, als einen Innenwiderstandswert Rpvs(1), und sie holt einen weiteren der mehreren Innenwiderstandswerten Rpvs, welcher in Bezug auf den Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstandswert Rpvs in Schritt S40 erhalten wurde, der n.-neueste ist, als einen Innenwiderstand Rpvs(n). Insbesondere ist n eine ganze Zahl gleich oder größer als 2. Das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstandswert Rpvs(1) erhalten wurde, und dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstandswert Rpvs(n) erhalten wurde, wird von ΔTd repräsentiert. In S50 berechnet die CPU 51 den Ableitungswert dRpvs/dt gemäß der folgenden Gleichung (3). $dRpvs/dt= {Rpvs (1) - Rpvs (n)} / Δ Td$
Als nächstes erhält die CPU 51, in Schritt S60, einen korrigierten Pumpstrom Ipo indem sie den Pumpstrom Ip gemäß der folgenden Gleichung (1) korrigiert. Anschließend beendet die CPU 51 den vorliegenden Stromkorrekturprozess. Insbesondere sind die Koeffizienten a, b, und β in Gleichung (1) vorab eingestellte Konstanten. Verfahren um die Koeffizienten a, b, und β einzustellen werden unten beschrieben. Ein Zielinnenwiderstandswert Rpvs_t in Gleichung (1) ist ein Innenwiderstandswert Rpvs gemäß der oben beschriebenen Sensorzieltemperatur. $Ipo=Ip- ⌊ e x p {\frac{a}{I n (R p v s)} + b} - e x p {\frac{a}{I n (R p v s_t)} + b} ⌋ - β \frac{d R p v s}{d t}$
Im Folgenden wird das Verfahren zum Einstellen der Koeffizienten a und b beschrieben.
Wie in 4 dargestellt kann das Verhältnis zwischen dem Logarithmus des Pumpstroms Ip (im Folgenden als ln(Ip) bezeichnet) und des Kehrwerts des Logarithmus des Innenwiderstandswertes Rpvs (im Folgenden als 1/ln(Rpvs)bezeichnet) durch eine lineare Gleichung repräsentiert werden, wie durch eine gerade Linie L1 dargestellt. Und zwar wird das Verhältnis zwischen ln(Ip) und 1/ln(Rpvs)von der folgenden Gleichung (4) dargestellt. Insbesondere sind die Koeffizienten A und B in der folgenden Gleichung (4) die Steigung beziehungsweise der Achsenabschnitt, der linearen Gleichung welche die gerade Linie L1 repräsentiert. Im Falle der geraden Linie L1 aus 4 ist der Wert des Koeffizienten A, der die Steigung repräsentiert, ungefähr 25,1 und der Wert des Koeffizienten B, der den Achsenabschnitt repräsentiert, ist ungefähr 7,0. $ln (Ip) = A \times {1 / ln (Rpvs)} + B$
Die folgende Gleichung (5) des Pumpstroms Ip wird aus Gleichung (4) erhalten. $Ip=exp [A \times {1 / ln (Rpvs)} + B]$
Durch das Vergleichen der in Klammern stehenden Funktion auf der rechten Seite von Gleichung (1) und der rechten Seite von Gleichung (5) kann verstanden werden, dass der Koeffizient a in Gleichung (1) dem Koeffizienten A in Gleichung (5) entspricht und der Koeffizient b in Gleichung (1) dem Koeffizienten B in Gleichung (5) entspricht.
Dementsprechend können die Koeffizienten a und b aus Gleichung (1) festgelegt werden, indem der Pumpstrom Ip und der Innenwiderstandswert Rpvs im Gassensor 3 gemessen werden und das Verhältnis zwischen ln(Ip) und 1/ln(Rpvs) durch eine lineare Gleichung, wie in 4 dargestellt, repräsentiert wird.
Als nächstes wird das Verfahren beschrieben, um den Koeffizienten β einzustellen.
5 ist ein Graph, welcher Änderungen von der Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs und der Pumpstromdifferenz ΔIp in Abhängigkeit der Zeit zeigt, in dem Fall in dem der Innenwiderstandswert Rpvs periodisch steigt und fällt basierend auf dem Zielinnenwiderstandswert Rpvs_t als Referenz. Die Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs ist ein Wert, den man erhält, wenn man den Zielinnenwiderstandswert Rpvs_t von dem Innenwiderstandswert Rpvs subtrahiert. Die Pumpstromdifferenz ΔIp ist ein Wert den man erhält, wenn man den Pumpstrom Ip an dem Zielinnenwiderstandswert Rpvs_t von dem Pumpstrom Ip an dem Innenwiderstandswert Rpvs subtrahiert.
So wie die Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs periodisch steigt und fällt, so steigt und fällt auch die Pumpstromdifferenz ΔIp periodisch, wie in 5 dargestellt.
6 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Pumpstromdifferenz ΔIp und dem oben beschriebenen Ableitungswert dRpvs/dt, welcher die Größe an Änderung des Innenwiderstandswerts Rpvs pro Zeiteinheit darstellt, darstellt.
Wie in 6 dargestellt, kann das Verhältnis zwischen dem Ableitungswert dRpvs/dt und der Pumpstromdifferenz ΔIp von einer linearen Gleichung, wie von einer geraden Linie L2 dargestellt, repräsentiert werden. Und zwar wird das Verhältnis zwischen dem Ableitungswert dRpvs/dt und der Pumpstromdifferenz ΔIp von der folgenden Gleichung (6) repräsentiert. Insbesondere sind die Koeffizienten C und D in der folgenden Gleichung (6) jeweils die Steigung beziehungsweise der Achsenabschnitt der linearen Gleichung, welche die gerade Linie L2 darstellt. In dem Fall der geraden Linie L2 von 6 ist der Wert des Koeffizienten C, der die Steigung darstellt ungefähr -0,15 und der Wert des Koeffizienten D, der den Achsenabschnitt darstellt 0 (ungefähr 0). $Δ Ip=C \times dRpvs/dt+D$
Durch das Vergleichen von der Funktion ganz rechts (nämlich β×dRpvs/dt) in dem rechten Teil von Gleichung (1) und dem rechten Teil von Gleichung (6) kann verstanden werden, dass der Koeffizient β in Gleichung (1) dem Koeffizienten C in Gleichung (6) entspricht.
Dementsprechend kann der Koeffizient β in Gleichung (1) eingestellt werden werden, indem der Pumpstrom Ip und der Innenwiderstandswert Rpvs in dem Gassensor 3 gemessen werden, während der Innenwiderstandswert Rpvs periodisch steigt und fällt, und das Verhältnis zwischen dem Ableitungswert dRpvs/dt und der Pumpstromdifferenz ΔIp durch eine lineare Gleichung, wie in 6 dargestellt, repräsentiert wird.
7 ist ein Graph, welcher die Zeitverlaufsänderungen in den gemessenen Werten Ipm des Pumpstroms Ip (im Folgenden als der „gemessene Stromwert Ipm“ beschrieben) und dem gemessenen Wert Rpvs_m des Innenwiderstandwerts Rpvs (im Folgenden als der „gemessene Widerstandswert Rpvs_m“ bezeichnet), und dem korrigierten Pumpstrom Ipo, der gemäß Gleichung (1) berechnet wurde, dargestellt.
Im Vergleich mit der Abweichung des gemessenen Stromwerts Ipm, welche von der Abweichung des Innenwiderstands Rpvs stammt, ist die Abweichung des korrigierten Pumpstroms Ipo, der von der Abweichung des Innenwiderstandswert Rpvs stammt, klein, wie in 7 dargestellt. Das zeigt, dass die Genauigkeit in der Erfassung der Sauerstoffkonzentration verbessert ist.
Die Sensorsteuerungsvorrichtung 1, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, berechnet die in dem Abgas enthaltene Sauerstoffkonzentration unter Verwendung des Gassensors 3, der das Sensorelements 11 und die Heizung 12, zum Heizen des Sensorelements 11, umfasst. Das Sensorelement 11 umfasst die Pumpzelle 13, die den sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörper 14 und die gekoppelten Pumpelektroden 15 und 16, die an dem sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörper 14 angebracht sind, hat.
Die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 erhält wiederholt die Innenwiderstandsdaten, die den Innenwiderstandswert Rpvs repräsentieren, von dem sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörper 14, sowie die Pumpstromdaten, die den Wert des Pumpstroms Ip, welcher zwischen den gekoppelten Pumpelektroden 15 und 16 fließt, und dessen Wert mit der Sauerstoffkonzentration variiert.
Die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 korrigiert den Wert des Pumpstroms Ip, welcher von den erhaltenen Pumpstromdaten repräsentiert wird, die auf dem Innenwiderstandswert Rpvs basieren, welcher von den erhaltenen Innenwiderstandsdaten, dem Zielinnenwiderstandswert Rpvs_t und dem Ableitungswert dRpvs/dt, der auf Basis der Vielzahl an Innenwiderstandswerten Rpvs, welche von der Vielzahl an, wiederholt erhaltenen, Innenwiderstandsdatensätzen repräsentiert wird, berechnet wird, repräsentiert wird.
Wie oben beschrieben korrigiert die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 den Wert des Pumpstroms Ip, unter Verwendung nicht nur der Differenz zwischen dem Zielinnenwiderstandswert Rpvs_t und dem Innenwiderstandswert Rpvs des sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörpers 14 des Sensorelements 11, sondern auch der Größe der Änderung des Innenwiderstands pro Zeiteinheit. Und zwar korrigiert die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 den Wert des Pumpstroms Ip unter Berücksichtigung nicht nur des Einflusses auf den Pumpstrom, der in einem statischen Zustand ausgeübt wird, in welchem eine konstante Differenz zwischen dem Innenwiderstandswert Rpvs und dem Zielinnenwiderstandswert Rpvs_t aufrechterhalten wird, sondern auch des Einflusses, der in einem Übergangszustand (dynamischen Zustand), in welchem sich der Innenwiderstand ändert auf den Pumpstrom Ip ausgeübt wird. Deswegen kann die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 die Genauigkeit in der Erfassung der Gaskonzentration durch den Gassensor 3 erhöhen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 der Sensorvorrichtung; der sauerstoffionenleitende Festelektrolytkörper 14 entspricht dem Festelektrolytkörper; die Pumpelektroden 15 und 16 entsprechen dem Elektrodenpaar; und die Pumpzelle 13 entspricht der Zelle aus den Ansprüchen im Anhang.
Das Abgas entspricht dem zu messenden Gas; Sauerstoff entspricht dem bestimmten Gas; der Pumpstrom Ip entspricht dem Konzentrationserfassungsstrom; die Innenwiderstandsdaten entsprechen der Widerstandsinformation; und die Pumpstromdaten entsprechen der Strominformation aus den Ansprüchen im Anhang.
S10 bis S40 entsprechen der Bearbeitung durch den Beschaffungsbereich; und S50 bis S60 entsprechen der Bearbeitung durch den Korrekturbereich aus den Ansprüchen im Anhang.
Die Sensorzieltemperatur entspricht der Zieltemperatur; der Ableitungswert dRpvs/dt entspricht der Widerstandsänderungsgeschwindigkeit; und die Sensorsteuerungseinheit 1 und der Gassensor 3 entsprechen der Sensoreinheit aus den Ansprüchen im Anhang.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wurde oben beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden.
Zum Beispiel wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der Pumpstrom Ip gemäß Gleichung (1) korrigiert. Jedoch kann der Pumpstrom Ip gemäß Gleichung (2) korrigiert werden. Insbesondere ist ein Koeffizient α in Gleichung (2) eine Konstante, die vorab eingestellt wurde. $Ipo=Ip- α \times Δ Rpvs- β \frac{d R p v s}{d t}$
Als nächstes wird ein Verfahren beschrieben, um den Koeffizienten α einzustellen.
8 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs und der Pumpstromdifferenz ΔIp zeigt.
Wie von einer geraden Linie L3 in 8 gezeigt, existiert ein Bereich der Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs innerhalb welcher das Verhältnis zwischen der Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs und der Pumpstromdifferenz ΔIp von einer linearen Gleichung (im Folgenden als der „mögliche Annäherungsbereich“ angegeben) angenähert werden kann. In 8 ist der Bereich der Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs zwischen -10 Ω und +5 Ω der mögliche Annäherungsbereich. Die Steigung der linearen Gleichung, welche die gerade Linie L3 repräsentiert, entspricht dem Koeffizienten α.
Dementsprechend, kann der Koeffizient α in Gleichung (2) festgelegt werden, indem die Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs und die Pumpstromdifferenz ΔIp im Gassensor 3 gemessen wird und das Verhältnis zwischen der Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs und der Pumpstromdifferenz ΔIp von einer linearen Gleichung innerhalb des möglichen Annäherungsbereichs, wie in 8 gezeigt, repräsentiert wird.
Dementsprechend kann, durch Ausführung einer einfachen Berechnung durch Multiplikation der Innenwiderstandsdifferenz ΔRpvs mit dem Koeffizienten α, die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 den Pumpstrom Ip, unter Berücksichtigung des Einflusses, der auf den Pumpstrom Ip, in einem oben beschriebenen statischen Zustand, ausgeübt wird, korrigieren. Als ein Ergebnis kann die Rechenlast der Sensorsteuerungsvorrichtung 1 reduziert werden.
Zusammenfassend berechnet eine Sensorsteuerungsvorrichtung die Sauerstoffkonzentration unter Verwendung eines Gassensors, der ein Sensorelement und eine Heizung umfasst. Die Sensorsteuerungsvorrichtung erhält wiederholt Innenwiderstandsdaten, die einen Innenwiderstandswert Rpvs eines sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörpers repräsentieren und Pumpstromdaten, die den Wert des Pumpstroms Ip repräsentieren, welcher zwischen einem Pumpelektrodenpaar und fließt und dessen Wert sich mit der Sauerstoffkonzentration ändert. Die Sensorsteuerungsvorrichtung (1) korrigiert den Wert des Pumpstroms Ip auf Basis des Innenwiderstandswerts Rpvs, einem Zielinnenwiderstandswert und einen Ableitungswert dRpvs/dt, welcher auf Basis der Vielzahl an wiederholt erhaltenen Innenwiderstandsdaten Rpvs berechnet wird.
Der Sensor, der in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wurde ist ein Sauerstoffsensor; jedoch kann der Sensor ein Gassensor sein, der ein anderes Gas als Sauerstoff erfasst (zum Beispiel, NOx). Aber auch in dem Fall in dem ein Sauerstoffsensor als Sensor benutzt wird, ist dessen Sensorelement nicht auf ein Sensorelement beschränkt, welches eine einzelne Zelle nutzt und die Sauerstoffkonzentration mit einem Grenzstromverfahren erfasst, wie in dem Fall der oben beschriebenen Ausführungsform. Zum Beispiel könnte die vorliegende Erfindung auf ein Sensorelement angewendet werden, in welchem eine Messkammer zwischen zwei Zellen positioniert ist; beispielsweise eine Sauerstoffpumpzelle, welche ein Elektrodenpaar hat, und eine Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle, welche ein Elektrodenpaar hat. Dieses Sensorelement, welches zwei Zellen hat, wird so betrieben, dass der Sauerstoff, durch die Kontrolle des Bestromungszustands der Sauerstoffpumpzelle, aus der Messkammer herausgepumpt wird, oder in die Messkammer hineingepumpt wird, sodass die elektromotorische Kraft, die zwischen den Elektroden der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle erzeugt wird gleich einem Zielwert wird. Als ein Ergebnis kann das Sensorelement die Sauerstoffkonzentration über einen weiteren Bereich erfassen, basierend auf dem Pumpstrom, der durch die Sauerstoffpumpe fließt.
Die Funktion einer Komponente in der oben genannten Ausführungsformen kann auf eine Vielzahl von Komponenten verteilt sein, oder die Funktionen von einer Vielzahl an Komponenten können von einer einzelnen Komponente realisiert sein. Teile der Konfigurationen der oben genannten Ausführungsformen können weggelassen werden. Wenigstens Teile jeder der oben genannten Ausführungsformen können zu den Konfigurationen anderer Ausführungsformen hinzugefügt werden, oder diese teilweise ersetzen. Alle Verfahren, die im technischen Konzept enthalten sind und von den Ansprüchen im Anhang bestimmt wurden, sind Ausführungsformen, der vorliegenden Offenbarung.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen Formen, als der oben beschriebenen Sensorsteuerungsvorrichtung 1 umgesetzt werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung als ein System, welches die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 als eine Komponente, ein Programm, welches verursacht, dass ein Computer wie die Sensorsteuerungsvorrichtung 1 funktioniert, ein nichtflüchtiges, materielles Speichermedium, zum Beispiel ein Halbleiterspeicher, in welchem das Programm gespeichert ist, und ein Konzentrationsberechnungsverfahren umfasst, umgesetzt werden.
Die Erfindung wurde im Detail, mit Verweis auf die oben genannte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch soll die Erfindung nicht als darauf beschränkt aufgefasst werden. Desweitern sollte es für den Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail an der wie oben dargelegten und beschriebenen Erfindung gemacht werden könnten. Es ist beabsichtigt, dass solche Änderungen innerhalb des Sinnes und Bereichs der hieran angehängten Ansprüche eingeschlossen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H11304758 [0003]

Claims

Sensorvorrichtung, welche die Konzentration eines bestimmten Gases, welches in einem zu messenden Gas enthalten ist, unter Verwendung eines Gassensors, der ein Sensorelement und eine Heizung zum Heizen des Sensorelements umfasst, berechnet, wobei das Sensorelement wenigstens eine Zelle mit einem Festelektrolytkörper und ein Paar von Elektroden umfasst, welche an dem Festelektrolytkörper angebracht sind, wobei die Sensorvorrichtung umfasst: einen Erhaltungsbereich, der dazu konfiguriert ist, wiederholt Widerstandsinformation, die einen Innenwiderstandswert des Festelektrolytkörpers repräsentiert, und Strominformation zu erhalten, die einen Konzentrationserfassungsstromwert repräsentiert, der zwischen dem Paar von Elektroden fließt und dessen Wert mit der Konzentration des bestimmten Gases variiert; und einen Korrekturbereich, der dazu konfiguriert ist, den Konzentrationserfassungsstromwert basierend auf dem Innenwiderstandswert, einem Zielinnenwiderstandswert und einer Widerstandsänderungsrate zu korrigieren, wobei der Zielinnenwiderstandswert ein Wert des Innenwiderstands ist, der einer Ziel Temperatur entspricht, auf welcher der Festelektrolytkörper durch Heizen mit der Heizung gehalten wird, um es dem Sensor zu ermöglichen die Konzentration des bestimmten Gases zu erfassen; und wobei die Widerstandsänderungsrate eine Größe an Änderung des Innenwiderstands pro Zeiteinheit ist und basierend auf einer Vielzahl von Innenwiderstandswerten berechnet wird, die wiederholt von dem Erhaltungsbereich erhalten werden.
Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Korrekturbereich den Wert des Konzentrationserfassungsstroms gemäß der folgenden Gleichung (1) korrigiert: $Ipo=Ip- ⌊ e x p {\frac{a}{I n (R p v s)} + b} - e x p {\frac{a}{I n (R p v s_t)} + b} ⌋ - β \frac{d R p v s}{d t},$
wobei: Ip den Wert des Konzentrationserfassungsstroms repräsentiert, der durch der Strominformation repräsentiert wird, Rpvs den Wert des internen Widerstands repräsentiert, der durch die Widerstandsinformation repräsentiert wird, Rpvs_t den Zielinnenwiderstandwert repräsentiert, dRpvs/dt die Widerstandsänderungsrate repräsentiert, Ipo den Wert des Konzentrationserfassungsstrom repräsentiert, der durch den Korrekturbereich korrigiert wurde, und a, b und β Koeffizienten repräsentieren, welche als Konstanten vorab eingestellt wurden.
Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Korrekturbereich den Wert des Konzentrationserfassungsstroms gemäß der folgenden Gleichung (2) korrigiert: $Ipo=Ip- α \times Δ Rpvs- β \frac{d R p v s}{d t},$
wobei: Ip den Wert des Konzentrationserfassungsstroms repräsentiert, der von der Strominformation repräsentiert wird, ΔRpvs die Differenz zwischen dem Zielinnenwiderstandswert und dem Wert des Innenwiderstands, der von der Widerstandsinformation repräsentiert wird, repräsentiert, dRpvs/dt die Widerstandsänderungsrate repräsentiert, Ipo den Wert des von dem Korrekturbereich korrigierten Konzentrationserfassungsstromflusses repräsentiert und α und β Koeffizienten repräsentieren, die im Voraus als Konstanten festgelegt wurden.
Sensoreinheit umfassend: einen Gassensor, der ein Sensorelement und eine Heizung umfasst, um das Sensorelement zu heizen, wobei das Sensorelement mindestens eine Zelle umfasst, die einen Festelektrolytkörper und ein Paar von Elektroden umfasst, welche an dem Festelektrolytkörper angebracht sind; und die Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.