KR20200097279A - 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법 및 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치 - Google Patents

측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법 및 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 센서 요소(110)를 사용해서 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법에 관한 것이다. 센서 요소(110)는 적어도 하나의 전극 구조물(112)을 포함하고, 상기 전극 구조물(112)은 적어도 2 개의 전극 장치(114)를 포함한다. 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다: a) 적어도 하나의 측정 모드에서 센서 요소(110)를 작동시키는 단계로서, ⅰ. 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 측정 전압을 인가하고, ⅱ. 전극 구조물(112)에서 적어도 하나의 측정 신호, 특히 전극 장치들(114) 사이에 흐르는 측정 전류를 정량화하는 측정 신호를 검출하고, 상기 측정 신호는 입자에 의해 영향을 받을 수 있는 것을 포함하는, 상기 적어도 하나의 측정 모드에서 센서 요소(110)를 작동시키는 단계; 및 b) 적어도 하나의 진단 모드에서 센서 요소(110)를 작동시키는 단계로서, ⅰ. 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 진단 전압을 인가하고, 상기 진단 전압은 측정 전압보다 작고, ⅱ. 전극 구조물(112)에서 적어도 하나의 진단 신호, 특히 전극 장치들(114) 사이에 흐르는 진단 전류를 정량화하는 진단 신호를 검출하고, ⅲ. 진단 신호를 적어도 2 개의 진단 임계값과 비교하고 센서 요소(110)의 결함 상태에 관한 적어도 하나의 정보를 생성함으로써 진단 신호를 평가하는 것을 포함하는, 상기 적어도 하나의 진단 모드에서 센서 요소(110)를 작동시키는 단계.

Description

측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법 및 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법 및 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치에 관한 것이다.
측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 다수의 방법 및 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치는 종래 기술로부터 알려져 있다. 예를 들어, 측정 가스는 내연 기관의 배기 가스일 수 있다. 특히, 입자는 매연(soot) 입자 또는 먼지 입자일 수 있다. 본 발명은 이하에서 특히 매연 입자를 검출하는 방법 및 센서 장치와 관련하여 설명되지만, 다른 실시예 및 적용도 가능하다.
2개 이상의 금속 전극이 전기 절연 캐리어에 부착될 수 있다. 전압의 작용 하에 축적된 입자, 특히 매연 입자는 센서 요소의 수집 단계에서 예를 들어 빗 모양으로 서로 맞물리는 인터디지털 전극으로 설계된 전극들 사이의 전기 전도성 브리지를 형성함으로써, 이를 단락시킨다. 재생 단계에서, 전극들은 일반적으로 통합된 가열 요소에 의해 연소된다. 일반적으로, 입자 센서는 입자 축적으로 인해 변화되는 전극 구조물의 전기적 특성을 평가한다. 예를 들어, 일정한 전압이 인가될 때 감소하는 저항 또는 증가하는 전류가 측정될 수 있다.
이 원리에 따라 작동하는 센서 장치는 일반적으로 저항 센서라고 하며, 예를 들어 DE 10 2005 053 120 Al, DE 103 19 664 Al, DE10 2004 0468 82A1, DE 10 2006 042 362 Al, DE 103 53 860 Al, DE 101 49 333 Al 및 WO 2003/006976 A2로부터 알려진 바와 같이, 다수의 실시 형태로 존재한다. 매연 센서(soot sensor)로서 설계된 센서 장치는 일반적으로 디젤 입자 필터를 모니터링하기 위해 사용된다. 내연 기관의 배기관에서, 전술한 유형의 입자 센서는 일반적으로 예를 들어 배기 가스가 입자 센서를 통해 흐를 수 있게 하는 보호 튜브 내에 수용된다.
환경 인식의 증가로 인해 그리고 일부는 법적 규제로 인해, 주행 작동 동안 매연 배출량이 모니터링되어야 하고 모니터링의 기능이 보장되어야 한다. 이러한 유형의 기능 모니터링은 일반적으로 온보드 진단이라 한다. 입자 센서의 자가 진단을 위한 장치 및 방법은 예를 들어 DE 10 2009 028 239 A1, DE 10 2009 028 283 A1, DE 2007 046 096 A1 및 US 2012/0119759 A1로부터 알려져 있다.
측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하기 위한, 종래 기술로부터 알려진 방법 및 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하기 위한, 종래 기술로부터 알려진 센서 장치의 장점들에도, 상기 방법 및 센서 장치는 여전히 개선의 여지가 있다. 전극 구조물에서 에러, 특히 전기 에러의 검출 및/또는 식별은 일반적으로 복잡하고 및/또는 시간이 많이 걸린다. 예를 들어, 전기 에러를 식별하기 위해 센서 요소의 연소가 종종 필요하다. 특히, 이는 전기 에러의 발생 후에 해당 에러 메시지의 시간 지연을 야기할 수 있다. 예를 들어 적어도 2Hz로 모니터링하는 것과 같은 전기적 기능과 관련하여 매연 센서의 법적으로 요구되는 자체 모니터링은 일반적으로 구현하기 어렵다. 또한, 상이한 에러, 특히 상이한 전기 에러를 구별하는 것은 일반적으로 어렵거나 불가능하다.
본 발명의 과제는 센서 요소의 기능 상태를 종래 기술에 비해 더 신속하게 검출할 수 있는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법 및 센서 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 범위에서, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법 및 센서 장치가 제안된다. 본 발명의 범위에서, "센서 장치"는 기본적으로 측정 가스의 적어도 하나의 측정 변수를 검출하도록 설계된 임의의 장치를 의미한다. 따라서, "측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치"는 본 발명의 범위에서 측정 가스 중의 입자를 정성적 및/또는 정량적으로 검출하기에 적합하고, 예를 들어 적절한 제어 유닛 및 적절하게 설계된 전극에 의해 예를 들어 전압 또는 전류와 같은 적어도 하나의 전기 측정 신호를 검출된 입자에 따라 생성할 수 있는 임의의 장치를 의미한다. 검출된 입자는 특히 매연 입자 및/또는 먼지 입자일 수 있다. 이 경우, DC 신호 및/또는 AC 신호가 사용될 수 있다. 또한, 저항성 성분 및/또는 용량성 성분은 예를 들어 임피던스로부터 신호 평가를 위해 사용될 수 있다.
상기 방법 및 센서 장치는 특히 자동차에 사용하도록 설계될 수 있다. 특히, 측정 가스는 자동차의 배기 가스일 수 있다. 기본적으로, 다른 가스 및 가스 혼합물도 가능하다. 측정 가스 챔버는 기본적으로 측정 가스가 수용되고 및/또는 측정 가스가 통과하는 임의의, 개방된 또는 폐쇄된 챔버일 수 있다. 예를 들어, 측정 가스 챔버는 내연 기관의 배기관일 수 있다.
측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법은 적어도 하나의 센서 요소를 사용하며, 상기 센서 요소는 적어도 하나의 전극 구조물을 포함하고, 상기 전극 구조물은 적어도 2개의 전극 장치를 포함한다. 상기 방법은 바람직하게는 제시된 순서로 다음 단계들을 포함한다. 기본적으로, 다른 순서도 가능하다. 또한, 하나 이상의 또는 모든 방법 단계가 반복적으로 수행될 수 있다. 더욱이, 2개 이상의 방법 단계가 전체적으로 또는 부분적으로 시간상 겹쳐서 또는 동시에 실시될 수 있다. 방법은 언급된 방법 단계에 추가해서 추가 방법 단계들을 포함할 수 있다.
방법 단계들은 다음과 같다:
a) 적어도 하나의 측정 모드에서 센서 요소를 작동시키는 단계로서,
ⅰ. 전극 구조물에 적어도 하나의 측정 전압을 인가하는 단계; 및
ⅱ. 전극 구조물에 적어도 하나의 측정 신호, 특히 전극 장치들 사이의 측정 전류를 정량화하는 측정 신호를 검출하는 단계로서, 상기 측정 신호는 입자에 의해 영향을 받을 수 있는, 상기 검출 단계를 포함하는, 상기 적어도 하나의 측정 모드에서 센서 요소를 작동시키는 단계;
b) 적어도 하나의 진단 모드에서 센서 요소를 작동시키는 단계로서,
ⅰ. 전극 구조물에 적어도 하나의 진단 전압을 인가하는 단계로서, 상기 진단 전압은 측정 전압보다 작은, 상기 인가 단계;
ⅱ. 전극 구조물에 적어도 하나의 진단 신호, 특히 전극 장치들 사이의 진단 전류를 정량화하는 진단 신호를 검출하는 단계; 및
ⅲ. 진단 신호를 적어도 2개의 진단 임계값과 비교하고 센서 요소의 결함 상태와 관련한 적어도 하나의 정보를 생성시킴으로써 진단 신호를 평가하는 단계를 포함하는, 상기 적어도 하나의 진단 모드에서 센서 요소를 작동시키는 단계.
본 발명의 범위에서, "센서 요소"는 기본적으로 예를 들어 센서 장치를 위한 기능 유닛으로서 사용될 수 있고 적어도 하나의 측정 신호, 예를 들어 적어도 하나의 전기 측정 신호를 검출된 입자에 따라 생성할 수 있는 임의의 장치를 의미한다. 따라서, 센서 요소는 특히 위에서 간략히 설명되었고 아래에서 더 상세히 설명되는 센서 장치의 부분일 수 있다. 본 발명의 범위에서, "전극 구조물"은 기본적으로 적어도 2개의 전극 장치를 포함하는 임의의 장치를 의미한다. 특히, 전극 구조물은 정확히 2개의 전극 장치를 포함할 수 있으며, 이 전극 장치들은 특히 제 1 전극 장치 및 제 2 전극 장치라고 할 수 있다. 적어도 2 개의 전극 장치, 특히 아래에서 더 상세히 설명되는 전극 핑거와 같은 그 부분은 전극 구조물의 필수 구성 요소일 수 있는 서로에 대한 배치를 가질 수 있다. 또한, 전극 장치는 마찬가지로 전극 구조물의 필수 구성 요소일 수 있는 각각 적어도 하나의 전극 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 범위에서, "전극 장치"는 기본적으로 전류 측정 및/또는 전압 측정에 적합하고 및/또는 전극 장치와 접촉되는 적어도 하나의 요소에 전압 및/또는 전류를 인가할 수 있는 임의의 전기 도체를 의미한다.
전극 장치는 특히 적어도 하나의 전극 핑거를 포함할 수 있다. 본 발명의 범위에서, "전극 핑거"는 기본적으로 하나의 차원에서의 치수가 적어도 하나의 다른 치수에서의 치수를 훨씬, 예를 들어 적어도 팩터 2, 바람직하게는 적어도 팩터 3, 특히 바람직하게는 적어도 팩터 5만큼 초과하는, 전극 장치의 임의의 성형부를 의미한다. 전극 핑거는 특히 전극 핑거 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 전극 핑거 형상은 다음 형상들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 구불구불한 형상; 뱀 형상; S 형상; 와인딩; 굽힘; 루프, 특히 개방된 또는 폐쇄된 루프; 고리, 특히 개방된 또는 폐쇄된 고리. 특히, 제 1 전극 장치는 적어도 2개의 제 1 전극 핑거를 포함할 수 있고, 제 2 전극 장치는 적어도 2개의 제 2 전극 핑거를 포함할 수 있다. 특히, 제 1 전극 장치의 전극 핑거와 제 2 전극 장치의 전극 핑거는 빗 모양으로 서로 맞물릴 수 있다. 빗 모양으로 서로 맞물린 전극 핑거를 갖는 제 1 및 제 2 전극 장치를 포함하는 전극 구조물은 인터디지털 전극이라 할 수 있다.
본 발명의 범위에서, "측정 모드"는 기본적으로 임의의 장치가 측정 신호를 생성할 수 있는 장치의 작동 모드를 의미한다. 본 발명의 범위에서, "측정 전압"은 기본적으로 측정 신호를 생성할 수 있는 임의의 전위차를 의미한다. 본 발명의 범위에서, "측정 신호"는 기본적으로 센서 요소가 온전할 때 검출될 입자의 적어도 하나의 특성에 관한, 예를 들어, 측정 가스 중 입자의 농도에 관한 추론을 허용하는 임의의 전기 신호를 의미한다. 대안으로서 또는 추가로, 측정 신호는 센서 요소의 기능 상태에 관한 적어도 하나의 추론을 허용할 수 있다. 측정 신호는 특히 전류 신호, 전압 신호 또는 저항 신호일 수 있다. 다른 전기 신호도 기본적으로 가능하다. 특히, 측정 신호는 전극 장치 사이의 측정 전류를 정량화하는 측정 신호일 수 있다. 본 발명의 범위에서, "측정 전류"는 기본적으로 측정 전압으로 인해 제 1 전극 장치와 제 2 전극 장치 사이에 흐르는 임의의 전류를 의미한다. 측정 신호는 입자에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 범위에서, "영향을 받을 수 있다"라는 표현은 기본적으로 측정 신호가 검출될 입자의 적어도 하나의 특성에 따라 변경될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 전극 구조물 상에 더 빈번한 입자 축적에 의한 입자 농도의 증가는 전극 장치들 사이에 흐르는 측정 전류의 증가를 초래할 수 있다.
본 발명의 범위에서, "진단 모드"는 기본적으로 임의의 장치가 진단 신호를 생성할 수 있는 장치의 작동 모드를 의미한다. 본 발명의 범위에서, "진단 전압"은 기본적으로 전극 구조물, 특히 2개의 전극 장치에 인가되는 임의의 전위차를 의미하며, 상기 전위차는 전극 구조물에서 진단 신호의 생성을 허용한다. 특히, 진단 전압은 측정 전압보다 적어도 팩터 2, 바람직하게는 적어도 팩터 4, 더 바람직하게는 적어도 팩터 5, 특히 바람직하게는 적어도 팩터 10만큼 더 작을 수 있다. 특히, 측정 전압은 20V 내지 100V, 바람직하게는 40V 내지 50V, 더 바람직하게는 44V 내지 46V, 특히 바람직하게는 45.6V일 수 있다. 특히, 진단 전압은 3V 내지 10V, 바람직하게는 4V 내지 6V, 특히 바람직하게는 5V일 수 있다. 전극 구조물에는 특히 아래에서 더 상세히 설명되는 적어도 하나의 전압원에 의해 진단 전압이 인가될 수 있다. 상기 인가는 직접적으로 또는 간접적으로 수행될 수 있다. 특히, 전압원은 다수의 전기 부품, 특히 하나 이상의 배터리, 하나 이상의 업컨버터, 하나 이상의 스위치, 하나 이상의 다이오드 및 여기에 언급되지 않은 추가의 전기 부품을 포함할 수 있다. 특히, 전압원은 먼저 소스 전압을 생성할 수 있다. 특히, 소스 전압은 진단 전압과는 다를 수 있다. 예를 들어 소스 전압이 진단 전압을 초과할 수 있다. 특히, 전압원의 소스 전압은 적어도 하나의 전기 부품에 의해, 예를 들어 적어도 하나의 스위치 및/또는 적어도 하나의 다이오드에 의해 진단 전압으로 변환될 수 있고, 특히 전극 구조물에 인가되는 진단 전압으로 감소될 수 있다. 특히, 아날로그/디지털 변환기의 공급 전압 및/또는 기준 전압이 소스 전압을 형성할 수 있다. 또한, 진단 전압은 아날로그/디지털 변환기의 공급 전압 및/또는 기준 전압으로부터 유도될 수 있고 스위치 및/또는 다이오드와 같은 후속 부품에 의해 감소될 수 있어서, 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값 이하인 진단 전압이 전극 구조물, 특히 2개의 전극 장치에 인가된다. 특히, 진단 전압은 소스 전압보다 0.7V 내지 1.0V의 값만큼 작을 수 있다.
본 발명의 범위에서, "진단 신호"는 기본적으로 센서 요소, 예를 들어 전극 구조물에 적어도 하나의 결함의 존재 또는 부재에 관한 추론을 허용하는 임의의 전기 신호를 의미한다. 진단 신호는 특히 전류 신호, 전압 신호 또는 저항 신호일 수 있다. 예를 들어, 결함은 전극 구조물의 결함, 특히 2개의 전극 장치 사이의 또는 2개의 전극 장치 중 하나와 추가 요소, 예를 들어 접지 또는 센서 요소의 요소 또는 센서 장치의 요소 사이의 단락일 수 있다. 특히, 센서 장치의 요소는 전기 부품, 예를 들어 아래에서 더 상세히 설명되는 전압원, 특히 자동차의 배터리일 수 있다. 또한, 결함은 특히 입자에 의한 전극 구조물의 과부하일 수 있다. 진단 신호는 특히 전극 장치들 사이의 진단 전류를 정량화하는 진단 신호일 수 있다. 하기 발명의 범위에서, "진단 전류"는 기본적으로 진단 전압으로 인해 제 1 전극 장치와 제 2 전극 장치 사이에 흐르는 임의의 전류를 의미한다. 본 발명의 범위에서, "진단 임계값"은 기본적으로 전기 측정 변수, 예를 들어 전류, 전압 또는 저항의 임의의 값을 의미하며, 진단 신호가 상기 값을 초과함, 상기 값 아래로 떨어짐 및/또는 상기 값을 취함으로부터 센서 요소, 예를 들어 전극 구조물에 적어도 하나의 결함의 존재 또는 부재에 관한 추론이 도출될 수 있다. 본 발명의 범위에서, "결함 상태"는 기본적으로 센서 요소가 센서 요소의 기능을 떨어뜨리는 적어도 하나의 손상 또는 에러 또는 결함을 갖는 센서 요소의 임의의 상태를 의미한다. 특히, 결함 상태를 갖는 센서 요소는 전술한 결함들 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 특히, 예를 들어 전술한 결함들 중 하나를 가짐으로써 결함 상태를 나타내는 센서 요소는 결함이 있는 센서 요소라고 할 수 있다.
측정 신호 및 진단 신호를 검출하기 위해 적어도 하나의 측정 장치가 사용될 수 있으며, 상기 측정 장치는 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다. 특히, 진단 전압은 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값 이하일 수 있다.
또한, 검출 범위의 최대값은 아날로그/디지털 변환기의 기준 전압이라 할 수 있다. 또한, 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위는 아날로그/디지털 변환기의 기준 범위라고 할 수 있다. 특히, 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값은 5V일 수 있다. 대안으로서, 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값은 다른 값을 가질 수 있다. 특히 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값은 예를 들어 3.3V일 수 있다. 기본적으로 다른 값도 가능하다. 특히, 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값은 3V 내지 10V, 바람직하게는 4V 내지 6V, 특히 바람직하게는 5V일 수 있다. 특히, 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값은 5V일 수 있고 진단 전압은 2.5V 내지 6V, 바람직하게는 3.5V 내지 5.5V, 특히 바람직하게는 4.0V 내지 4.3V일 수 있다.
측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법은 전술한 하위 단계들을 가진 전술한 단계 a) 및 b)를 포함한다. 특히, 단계 b)는 단계 a) ⅱ.에서 측정 신호가 미리 정해진 측정 신호 임계값을 초과하는 경우 수행될 수 있다. 본 발명의 범위에서, "측정 신호 임계값"은 기본적으로 전기 측정 변수, 특히 측정 신호, 예를 들어 전류, 전압 또는 저항의 임의의 값을 의미한다. 측정 신호가 상기 값 아래로 떨어짐, 상기 값을 초과함 및/또는 상기 값을 취함으로부터, 센서 요소, 예를 들어 전극 구조물에 적어도 하나의 결함의 존재 또는 부재에 관한 추론이 도출될 수 있다. 특히, 미리 정해진 측정 신호 임계값은 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값과 실질적으로 동일할 수 있다. 본 발명의 범위에서, "실질적으로 동일하다"는 표현은 기본적으로 두 값이 다르지 않거나 서로 약간만 다르다는 것을 의미한다. 두 값은 특히 0 % 내지 25 %, 바람직하게는 0 % 내지 20 %, 더 바람직하게는 0 % 내지 10 %, 특히 바람직하게는 0 % 내지 5 %만큼 서로 상이할 수 있다. 또한, 미리 정해진 측정 신호 임계값은 4.0 V 내지 5.0 V 또는 1 ㎃ 내지 10 ㎃ 또는 0 Ω 내지 100 ㏀일 수 있다.
또한, 방법은 단계 b) 이전에 다음 단계를 더 포함할 수 있다:
a) ⅲ. 측정 신호를 미리 정해진 측정 신호 임계값과 비교하고 센서 요소의 기능 상태에 관한 적어도 하나의 정보를 생성하는 단계.
이하의 발명의 범위에서, "기능 상태"는 기본적으로 장치의 온전한 상태, 특히 기능 상태를 의미한다. 장치의 기능 상태는 특히 온전한 또는 결함이 있는 것으로 분류될 수 있다. 특히, 측정 신호가 미리 정해진 측정 신호 임계값보다 작거나 최대로 같은 경우, 센서 요소는 온전한 것으로 분류될 수 있다. 또한, 측정 신호가 미리 정해진 측정 신호 임계값을 초과하는 경우, 센서 요소는 결함이 있는 것으로 분류될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 적어도 하나의 측정 전압이 전극 구조물에 인가된다. 또한, 적어도 하나의 진단 전압이 전극 구조물에 인가된다. 적어도 하나의 전압원이 적어도 하나의 측정 전압 및 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물에 인가하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 적어도 2개의 전압원이 적어도 하나의 측정 전압 및 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물에 인가하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 측정 전압원이 적어도 하나의 측정 전압을 전극 구조물에 인가하기 위해 사용될 수 있고, 적어도 하나의 진단 전압원이 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물에 인가하기 위해 사용될 수 있다. 적어도 하나의 전압원, 특히 측정 전압원 및 진단 전압원은 전술한 바와 같이 다수의 전기 부품, 특히 하나 이상의 배터리, 하나 이상의 업컨버터, 하나 이상의 스위치, 하나 이상의 다이오드 및 여기에 언급되지 않은 추가의 전기 부품을 포함할 수 있다.
또한, 측정 신호는 전압 신호; 전류 신호; 저항 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호일 수 있다. 또한, 진단 신호는 전압 신호; 전류 신호; 저항 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 특히, 진단 신호는 적어도 2개의 전극 장치 중 하나와 적어도 하나의 전압원, 특히 자동차의 배터리 사이의 전압 신호 또는 전류 신호 또는 저항 신호; 2개의 전극 장치 중 하나와 접지 사이의 전압 신호 또는 전류 신호 또는 저항 신호; 두 전극 장치들 사이의 전압 신호 또는 전류 신호 또는 저항 신호로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호를 포함할 수 있다.
측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법은 단계 b) ⅲ.를 포함한다. 특히, 적어도 2개의 진단 임계값은 미리 정해진 진단 임계값일 수 있다. 또한, 방법은 정확히 2개의 진단 임계값을 포함할 수 있다. 특히 진단 임계값은 D1 및 D2라고 할 수 있다. 특히, 단계 b) ⅲ.에서의 진단 신호의 평가는 진단 신호를 적어도 2개의 미리 정해진 진단 임계값(D1) 및 (D2)과 비교하는 것을 포함한다. 특히, 진단 임계값(D1)은 진단 임계값(D2)보다 클 수 있다. 또한, 진단 임계값(D1) 및 (D2)은 2개의 전압값일 수 있고, 진단 임계값(D1)은 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값보다 작거나 같고, 진단 임계값(D2)은 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값보다 작고 진단 임계값(D1)보다 작다. 또한, 단계 b) ⅲ.에서 센서 요소의 결함 상태에 관한 적어도 하나의 정보의 생성은 다음 도식에 의해 수행될 수 있다:
- 진단 신호가 진단 임계값(D1)보다 큰 경우, 센서 요소는 적어도 2개의 전극 장치 중 하나와 전압원, 특히 자동차의 배터리 사이의 단락을 갖는다;
- 진단 신호가 D2와 D1 사이에 있는 경우, 센서 요소는 두 전극 장치 사이의 단락을 갖는다; 그리고
- 진단 신호가 제 2 진단 임계값(D2)보다 작은 경우, 센서 요소는 입자에 의한 전극 구조물의 과부하를 갖는다.
특히, 진단 임계값(D1) 및 (D2)는 각각 이들에 의해 한정된 범위 중 하나에 할당될 수 있다. 특히, 진단 임계값(D1)은 4.5V일 수 있고, 진단 임계값(D2)은 3.9V일 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 진단 전압은 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값과 동일할 수 있고, 아날로그/디지털 변환기의 검출 범위의 최대값은 5V일 수 있으며, 진단 임계값(D1)은 4.5V일 수 있고, 진단 임계값(D2)은 3.9V일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치가 제안된다. 센서 장치는 적어도 하나의 센서 요소 및 적어도 하나의 제어 유닛을 포함하고, 센서 요소는 적어도 하나의 전극 구조물을 포함한다. 전극 구조물은 적어도 2개의 전극 장치를 포함한다. 제어 유닛은 청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 설계된다. 따라서, 정의 및 선택적 구성에 대해, 방법의 설명이 참조될 수 있다.
제어 유닛은 적어도 하나의 전압원을 포함할 수 있고, 상기 전압원은 적어도 하나의 측정 전압 및 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물에 인가하도록 설계될 수 있다. 또한, 제어 유닛은 적어도 하나의 측정 장치를 포함할 수 있으며, 상기 측정 장치는 전극 구조물에서 적어도 하나의 측정 신호를 검출하도록 설계된다. 또한, 측정 장치는 전극 구조물에서 적어도 하나의 진단 신호를 검출하도록 설계될 수 있다. 특히, 전극 구조물은 제 1 전극 장치 및 제 2 전극 장치를 포함할 수 있다. 측정 장치는 제 1 전극 장치 또는 제 2 전극 장치에 연결된 적어도 하나의 측정 저항, 및 상기 측정 저항에 연결된 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 적어도 하나의 추가 측정 장치를 더 포함할 수 있으며, 상기 추가 측정 장치는 측정 전압을 검출하도록 설계된다.
또한, 적어도 하나의 전압원은 배터리; 업컨버터; 전기 스위치로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함할 수 있다. 전압원은 추가 요소들, 특히 전기 부품들을 더 포함할 수 있다. 배터리는 특히 자동차의 배터리일 수 있다. 본 발명의 범위에서, "업컨버터"는 기본적으로 회로를 의미하며, 여기서 출력 전압의 양은 항상 입력 전압의 양보다 크다. 특히, 업컨버터는 DC 전압 컨버터로 설계될 수 있다. 업컨버터는 승압 컨버터, 부스트 컨버터 또는 스텝-업-컨버터라고도 할 수 있다. 스위치는 특히 트랜지스터, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 또는 릴레이를 포함할 수 있다. 특히, 측정 전압 및 진단 전압은 동일한 전압원에 의해 전극 장치에 인가될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 센서 장치는 적어도 2개의 전압원을 포함할 수 있다. 특히, 센서 장치는 적어도 하나의 측정 전압원 및 하나의 진단 전압원을 포함할 수 있으며, 상기 측정 전압원은 전극 구조물에 적어도 하나의 측정 전압을 인가하도록 설계되고, 상기 진단 전압원은 전극 구조물에 적어도 하나의 진단 전압을 인가하도록 설계된다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 알려진 방법 및 장치에 비해 많은 장점을 갖는다. 예를 들어, 센서 요소의 기능 상태를 종래 기술보다 더 신속하게 검사 및/또는 검출하는 것이 가능하다. 또한, 센서 요소의 결함, 예를 들어 인터디지털 전극의 에러를 종래 기술보다 더 신속하게 검사 및/또는 검출하는 것이 가능하다. 또한, 센서 요소의 상이한 결함, 예를 들어 인터디지털 전극의 에러를 명확하게 검출 및/또는 서로 구별하는 것이 가능하다. 전기 진단, 특히 온보드 진단에 대한 법적 요건들이 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 장치에 의해 더 잘 충족될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 장치는 종래 기술에 비해 소프트웨어 비용 및/또는 적용 비용을 감소시킬 수 있다. 에러의 경우, 측정 전압, 특히 예를 들어 45.6V와 같은 고전압을 더 낮은 진단 전압, 특히 예를 들어 5V와 같은 더 낮은 전압으로 전환하여, 이용 가능한 아날로그/디지털 변환기에 의해 측정될 수 있는 진단 신호를 생성하는 것이 가능하다. 이로 인해, 결함, 특히 개별 에러가 명확하게 검출되고 및/또는 서로 구별될 수 있게 된다. 결과적으로, 예를 들어 심한 오염의 연소를 위한 센서 재생과 같은 추가 진단 단계를 위한 소프트웨어 비용이 감소할 수 있다. 특히, 이로 인해 센서 요소의 결함 상태에 관한 정보, 특히 진단 결과가 종래 기술에 비해 더 일찍 제공될 수 있다.
또한, 발명에 따른 방법을 흐름도를 기초로 평가하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 세부 사항들 및 선택적인 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 실시예들에 나타난다.
도 1은 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 본 발명에 따른 방법의 흐름도.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 각각 본 발명에 따른 센서 장치의 제어 유닛(2a 및 2c) 또는 센서 요소(2b)의 부분의 개략도.
도 1은 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하기 위한 본 발명에 따른 방법을 도시한다. 이 방법은 적어도 하나의 센서 요소(110)를 사용하고, 상기 센서 요소(110)는 적어도 하나의 전극 구조물(112)을 포함하고, 상기 전극 구조물(112)은 적어도 2개의 전극 장치(114)를 포함한다. 방법은 바람직하게는 제시된 순서로 다음 단계들을 포함한다. 기본적으로, 다른 순서도 가능하다. 또한, 하나 이상의 또는 모든 방법 단계가 반복해서 수행될 수 있다. 더욱이, 2개 이상의 방법 단계가 전체적으로 또는 부분적으로 시간상 겹쳐서 또는 동시에 수행될 수 있다. 방법은 언급된 방법 단계 이외에, 추가 방법 단계들을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 방법은 제 1 단계 a)(방법 단계(116))에서, 적어도 하나의 측정 모드에서 센서 요소(110)를 작동시키는 것을 포함한다. 방법 단계(116)는 제 1 하위 단계 a) ⅰ.(방법 단계(118)) 및 제 2 하위 단계 a) ⅱ.(방법 단계(120))를 포함한다. 방법 단계(118)는 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 측정 전압을 인가하는 것을 포함한다. 방법 단계(120)는 전극 구조물(112)에서 적어도 하나의 측정 신호, 특히 전극 장치들(114) 사이의 측정 전류를 정량화하는 측정 신호를 검출하는 것을 포함한다. 여기서, 측정 신호는 입자에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 방법은 제 2 단계 b)(방법 단계(122))에서, 적어도 하나의 진단 모드에서 센서 요소(110)를 작동시키는 것을 포함한다. 방법 단계(122)는 제 1 하위 단계 b) ⅰ.(방법 단계(124)), 제 2 하위 단계 b) ⅱ.(방법 단계(126)) 및 제 3 하위 단계 b) ⅲ.(방법 단계(128))를 포함한다. 방법 단계(124)는 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 진단 전압을 인가하는 것을 포함하며, 여기서 진단 전압은 측정 전압보다 작다. 방법 단계(126)는 전극 구조물(112)에서 적어도 하나의 진단 신호, 특히 전극 장치들(114) 사이의 진단 전류를 정량화하는 진단 신호를 검출하는 것을 포함한다. 방법 단계(128)는 진단 신호를 적어도 2개의 진단 임계값과 비교하고 센서 요소(110)의 결함 상태에 관한 적어도 하나의 정보를 생성함으로써 진단 신호를 평가하는 것을 포함한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 전극 구조물(112)은 특히 정확히 2개의 전극 장치(114)를 포함할 수 있고, 상기 전극 장치들(114)은 특히 제 1 전극 장치(114, 130) 및 제 2 전극 장치(114, 132)라고 할 수 있다. 적어도 2개의 전극 장치(114) 특히, 이하에서 더 상세히 설명되는 전극 핑거(134)와 같은 그 부분은 전극 구조물(112)의 필수 구성 요소일 수 있는 서로에 대한 배치를 가질 수 있다. 또한, 전극 장치들(114)은 각각 마찬가지로 전극 구조물(112)의 필수 구성 요소일 수 있는 적어도 하나의 전극 형상(136)을 가질 수 있다. 도 2b에 나타나는 바와 같이, 전극 장치(114)는 특히 적어도 하나의 전극 핑거(134)를 포함할 수 있다. 전극 핑거(134)는 특히 전극 핑거 형상(136)을 가질 수 있다. 예를 들어, 전극 핑거 형상(136)은 도 2b에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 구불구불한 형상을 가질 수 있다. 다른 형상, 예를 들어 뱀 형상; S 형상; 와인딩; 굽힘; 루프, 특히 개방된 또는 폐쇄된 루프; 고리, 특히 개방된 또는 폐쇄된 고리도 가능하다. 특히, 제 1 전극 장치(114)는 적어도 2개의 제 1 전극 핑거(134)를 포함할 수 있고, 제 2 전극 장치(132)는 적어도 2개의 제 2 전극 핑거(134)를 포함할 수 있다. 특히, 제 1 전극 장치(130)의 전극 핑거(134)와 제 2 전극 장치(132)의 전극 핑거(134)는 빗 모양으로 서로 맞물릴 수 있다.
측정 신호는 특히 전류 신호, 전압 신호 또는 저항 신호일 수 있다. 다른 전기 신호도 기본적으로 가능하다. 특히, 측정 신호는 전극 장치들(114) 사이의 측정 전류를 정량화하는 측정 신호일 수 있다.
방법은 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 진단 전압을 인가하는 것을 포함한다. 특히, 진단 전압은 측정 전압보다 적어도 팩터 2, 바람직하게는 적어도 팩터 4, 더 바람직하게는 적어도 팩터 5, 특히 바람직하게는 적어도 팩터 10만큼 더 작을 수 있다. 특히, 측정 전압은 20V 내지 100V, 바람직하게는 40V 내지 50V, 더 바람직하게는 44V 내지 46V, 특히 바람직하게는 45.6V일 수 있다. 특히, 진단 전압은 3V 내지 10V, 바람직하게는 4V 내지 6V, 특히 바람직하게는 5V일 수 있다. 진단 신호는 특히 전류 신호, 전압 신호 또는 저항 신호일 수 있다.
진단 신호는 센서 요소(110), 예를 들어 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 결함의 존재 또는 부재에 관한 추론을 허용할 수 있다. 예를 들어, 결함은 전극 구조물(112)의 결함, 특히 2개의 전극 장치(114) 사이의 또는 하나의 전극 장치(114)와 다른 요소, 예를 들어 접지 또는 센서 요소(110)의 다른 요소 또는 센서 장치(138)의 요소 사이의 단락이다. 특히, 센서 장치(138)의 요소는 전기 부품, 특히 전압원(140), 예를 들어 자동차의 배터리일 수 있다. 또한, 결함은 특히 입자에 의한 전극 구조물(112)의 과부하일 수 있다. 진단 신호는 특히 전극 장치들(114) 사이의 진단 전류를 정량화하는 진단 신호일 수 있다. 특히, 결함 상태를 갖는 센서 요소(110)는 전술한 결함들 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 전극 구조물(112)에는 적어도 하나의 측정 전압이 인가된다. 또한, 전극 구조물(112)에는 적어도 하나의 진단 전압이 인가된다. 적어도 하나의 측정 전압 및 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물(112)에 인가하기 위해 적어도 하나의 전압원(140)이 사용될 수 있다. 적어도 하나의 측정 전압 및 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물(112)에 인가하기 위해 특히 적어도 2개의 전압원(140)이 사용될 수 있다. 특히, 도 2a에서 센서 장치(138)의 거기에 도시된 부분을 참고로 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 측정 전압을 전극 구조물(112)에 인가하기 위해 적어도 하나의 측정 전압원(139)이 사용될 수 있고, 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물(112)에 인가하기 위해 적어도 하나의 진단 전압원(141)이 사용될 수 있다. 특히, 센서 장치(138)는 거기에서도 나타나는 바와 같이, 측정 전압원(139)과 직렬로 연결된 적어도 하나의 다이오드(158), 및 진단 전압원(141)과 직렬로 연결된 적어도 하나의 다이오드(158)를 포함할 수 있다. 따라서, 진단 신호의 검출은 다이오드(158) 후방에서 수행될 수 있다. 이는 이러한 실시예에서 진단 신호가 진단 전압보다 작은 것을 보장할 수 있다.
측정 신호 및 진단 신호를 검출하기 위해 적어도 하나의 측정 장치(142)가 사용될 수 있으며, 상기 측정 장치(142)는 도 2c에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(144)를 포함할 수 있다. 특히, 진단 전압은 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값 이하일 수 있다. 특히, 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값은 5V일 수 있다. 대안으로서, 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값은 다른 값을 가질 수 있다. 특히, 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값은 예를 들어 3.3V일 수 있다. 기본적으로, 다른 값도 가능하다. 특히, 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값은 3V 내지 10V, 바람직하게는 4V 내지 6V, 특히 바람직하게는 5V일 수 있다. 특히, 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값은 5V일 수 있고, 진단 전압은 2.5V 내지 6V, 바람직하게는 3.5V 내지 5.5V, 특히 바람직하게는 4.0V 내지 4.3V일 수 있다.
또한, 적어도 하나의 추가 측정 장치(146)가 제 1 전극 장치(130)에서 전압을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 제 1 전극 장치(130)에서 전압을 검출하기 위한 적어도 하나의 추가 측정 장치(146)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 추가 아날로그/디지털 변환기(148)를 포함할 수 있다. 대안으로서, 아날로그/디지털 변환기(144)는 제 1 전극 장치(130)에서 전압을 검출하기 위해 사용될 수 있고, 진단 신호를 검출하기 위해 사용되는 아날로그/디지털 변환기(144)의 채널과는 다른 채널이 제 1 전극 장치(130)에서 전압을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법은 상기 방법 단계(116), (118), (120), (122), (124), (126) 및 (128)를 포함한다. 특히, 방법 단계(122)는 방법 단계(120)에서의 측정 신호가 미리 정해진 측정 신호 임계값을 초과하는 경우 수행될 수 있다. 특히, 미리 정해진 측정 신호 임계값은 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 미리 정해진 측정 신호 임계값은 4.0V 내지 5.0V 또는 1㎃ 내지 10㎃ 또는 0 Ω 내지 100 ㏀일 수 있다.
또한, 방법은 방법 단계(122) 전에 다음 하위 단계 a) ⅲ.(방법 단계(150))를 더 포함할 수 있다. 방법 단계(150)는 측정 신호를 미리 정해진 측정 신호 임계값과 비교하고 센서 요소(110)의 기능 상태에 관한 적어도 하나의 정보를 생성하는 것을 포함한다. 센서 요소(110)의 기능 상태는 특히 온전한 것으로 또는 결함이 있는 것으로 분류될 수 있다. 특히, 측정 신호가 미리 정해진 측정 신호 임계값보다 작거나 최대로 상기 임계값과 동일하면, 센서 요소(110)는 온전한 것으로 분류될 수 있다. 또한, 측정 신호가 미리 정해진 측정 신호 임계값을 초과하면, 센서 요소(110)는 결함이 있는 것으로 분류될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 전극 구조물(112)에는 측정 전압이 인가된다. 또한, 측정 신호는 전압 신호; 전류 신호; 저항 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호일 수 있다. 또한, 진단 신호는 전압 신호; 전류 신호; 저항 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 특히, 진단 신호는 적어도 2개의 전극 장치(114) 중 하나와 전압원(140), 특히 측정 전압원(139), 예를 들어 자동차의 배터리 사이의 전압 신호 또는 전류 신호 또는 저항 신호; 두 전극 장치(112) 중 하나와 접지 사이의 전압 신호 또는 전류 신호 또는 저항 신호; 두 전극 장치(112) 사이의 전압 신호 또는 전류 신호 또는 저항 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 신호를 포함할 수 있다.
측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법은 단계 b) ⅲ.를 포함한다. 특히, 적어도 2개의 진단 임계값은 미리 정해진 진단 임계값일 수 있다. 또한, 이 방법은 정확히 2개의 진단 임계값을 포함할 수 있다. 특히 진단 임계값은 D1 및 D2라고 할 수 있다. 특히, 단계 b) ⅲ.에서의 진단 신호의 평가는 진단 신호를 적어도 2개의 미리 정해진 진단 임계값(D1) 및 (D2)과 비교하는 것을 포함한다. 특히, 진단 임계값(D1)은 진단 임계값(D2)보다 클 수 있다. 또한, 진단 임계값(D1) 및 (D2)은 2개의 전압값일 수 있고, 진단 임계값(D1)은 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값 이하일 수 있다. 진단 임계값(D2)은 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값보다 작고 진단 임계값(D1)보다 작을 수 있다. 또한, 단계 b) ⅲ.에서 센서 요소(110)의 결함 상태에 관한 적어도 하나의 정보의 생성은 다음 도식에 의해 수행될 수 있다:
- 진단 신호가 진단 임계값(D1)보다 큰 경우, 센서 요소(110)는 적어도 2개의 전극 장치(114) 중 하나와 전압원(140), 특히 자동차의 배터리 사이의 단락을 갖는다;
- 진단 신호가 D2와 D1 사이에 있는 경우, 센서 요소(110)는 2개의 전극 장치(114) 사이의 단락을 갖는다; 그리고
- 진단 신호가 제 2 진단 임계값(D2)보다 작은 경우, 센서 요소(110)는 입자에 의한 전극 구조물(112)의 과부하를 갖는다.
특히, 진단 임계값(D1) 및 (D2)은 각각 이들에 의해 한정된 범위들 중 하나에 할당될 수 있다. 특히, 진단 임계값(D1)은 4.5V일 수 있고, 진단 임계값(D2)은 3.9V일 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 진단 전압은 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값과 동일할 수 있고, 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값은 5V일 수 있으며, 진단 임계값(D1)은 4.5V일 수 있고 진단 임계값(D2)은 3.9V일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치(138)가 제안된다. 센서 장치(138)는 적어도 하나의 센서 요소(110) 및 적어도 하나의 제어 유닛(152)을 포함하고, 상기 센서 요소(110)는 적어도 하나의 전극 구조물(112)을 포함한다. 전극 구조물(112)은 적어도 2개의 전극 장치(114)를 포함한다. 제어 유닛(152)은 청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 설계된다.
도 2a에 나타나는 바와 같이, 제어 유닛(152)은 적어도 하나의 전압원(140)을 포함할 수 있고, 상기 전압원(140)은 적어도 하나의 측정 전압 및 적어도 하나의 진단 전압을 전극 구조물(112)에 인가하도록 설계될 수 있다. 특히, 제어 유닛(152)은 도 2a에 도시된 바와 같이 적어도 2개의 전압원(140), 특히 적어도 하나의 측정 전압원(139) 및 적어도 하나의 진단 전압원(141)을 포함할 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(152)은 또한 적어도 하나의 측정 장치(142)를 포함할 수 있으며, 상기 측정 장치(142)는 전극 구조물(112)에서 측정 신호를 검출하도록 설계될 수 있다. 특히, 측정 장치(142)는 전극 구조물(112)의 진단 신호를 검출하도록 설계될 수 있다. 전극 구조물(112)은 제 1 전극 장치(130) 및 제 2 전극 장치(132)를 포함할 수 있다. 측정 장치(142)는 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 전극 장치(130) 또는 제 2 전극 장치(132)에 연결된 적어도 하나의 측정 저항(154), 및 상기 측정 저항(154)에 연결된 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(144)를 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛(152)은 측정 전압을 검출하기 위한 적어도 하나의 추가 측정 장치(146)를 포함할 수 있다. 추가 측정 장치(146)는 적어도 하나의 측정 저항을 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 전압원(140)은 배터리; 업컨버터; 전기 스위치(156)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함할 수 있다. 전압원(140)은 추가 요소, 특히 전기 부품을 더 포함할 수 있다. 배터리는 특히 자동차의 배터리일 수 있다. 스위치(156)는 특히 트랜지스터, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 또는 릴레이를 포함할 수 있다. 특히, 전극 장치(114)에는 동일한 전압원(140)에 의해 측정 전압 및 진단 전압이 인가될 수 있다. 또한, 센서 장치(138), 특히 제어 유닛(152), 예를 들어 전압원(140), 특히 측정 전압원(139) 및/또는 진단 전압원(141)은 특히 여기에 도시되지 않은 추가의 전기 부품을 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(152)은 적어도 하나의 다이오드(158), 특히 다수의 다이오드(158)를 포함할 수 있다.
110: 센서 요소
112: 전극 구조물
114: 전극 장치
138: 센서 장치
140: 전압원
142: 측정 장치
144: 아날로그/디지털 변환기
152: 제어 유닛

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 센서 요소(110)를 사용해서 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법으로서, 상기 센서 요소(110)는 적어도 하나의 전극 구조물(112)을 포함하고, 상기 전극 구조물(112)은 적어도 2개의 전극 장치(114)를 포함하는, 상기 방법에 있어서:
    a) 적어도 하나의 측정 모드에서 상기 센서 요소(110)를 작동시키는 단계로서:
    ⅰ. 상기 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 측정 전압을 인가하는 단계; 및
    ⅱ. 상기 전극 구조물(112)에서 적어도 하나의 측정 신호를 검출하는 단계로서, 상기 측정 신호는 입자에 의해 영향을 받을 수 있는, 상기 검출 단계를 포함하는, 상기 적어도 하나의 측정 모드에서 상기 센서 요소(110)를 작동시키는 단계; 및
    b) 적어도 하나의 진단 모드에서 상기 센서 요소(110)를 작동시키는 단계로서:
    ⅰ. 상기 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 진단 전압을 인가하는 단계로서, 상기 진단 전압은 상기 측정 전압보다 작은, 상기 인가 단계;
    ⅱ. 상기 전극 구조물(112)에서 적어도 하나의 진단 신호를 검출하는 단계; 및
    ⅲ. 상기 진단 신호를 적어도 2개의 진단 임계값과 비교하고 상기 센서 요소(110)의 결함 상태에 관한 적어도 하나의 정보를 생성함으로써 상기 진단 신호를 평가하는 단계를 포함하는, 상기 적어도 하나의 진단 모드에서 상기 센서 요소(110)를 작동시키는 단계를 포함하는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 측정 장치(142)가 상기 측정 신호 및 상기 진단 신호를 검출하기 위해 사용되고, 상기 측정 장치(142)는 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(144)를 포함하고, 상기 진단 전압은 상기 아날로그/디지털 변환기(144)의 검출 범위의 최대값 이하인, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 아날로그/디지털 변환기(144)의 상기 검출 범위의 상기 최대값은 5V인, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 a) ⅱ.에서의 상기 측정 신호가 미리 정해진 측정 신호 임계값을 초과하는 경우 상기 단계 b)가 수행되는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 단계 b) 전에:
    a) ⅲ. 상기 측정 신호를 상기 미리 정해진 측정 신호 임계값과 비교하고 상기 센서 요소(110)의 기능 상태에 관한 적어도 하나의 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 측정 신호가 상기 미리 정해진 측정 신호 임계값보다 작거나 최대로 같은 경우 상기 센서 요소(110)는 온전한 것으로 분류되고, 상기 측정 신호가 상기 미리 정해진 측정 신호 임계값을 초과하는 경우 상기 센서 요소(110)는 결함이 있는 것으로 분류되는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 b) ⅲ.에서의 상기 진단 신호의 평가는 상기 진단 신호를 적어도 2개의 미리 정해진 진단 임계값(D1) 및 (D2)과 비교하는 것을 포함하고, 상기 진단 임계값(D1)은 상기 진단 임계값(D2)보다 큰, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 방법.
  8. 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치(138)에 있어서,
    상기 센서 장치(138)는 적어도 하나의 센서 요소(110) 및 적어도 하나의 제어 유닛(152)을 포함하고, 상기 센서 요소(110)는 적어도 하나의 전극 구조물(112)을 포함하고, 상기 전극 구조물(112)은 적어도 2개의 전극 장치(114)를 포함하고, 상기 제어 유닛(152)은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 설계되는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치(138).
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 유닛(152)은 적어도 하나의 전압원(140)을 포함하고, 상기 전압원(140)은 상기 전극 구조물(112)에 적어도 하나의 측정 전압 및 적어도 하나의 진단 전압을 인가하도록 설계되는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치(138).
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제어 유닛(152)은 적어도 하나의 측정 장치(142)를 더 포함하고, 상기 측정 장치는 상기 전극 구조물(112)에서 상기 적어도 하나의 측정 신호를 검출하도록 설계되는, 측정 가스 챔버에서 측정 가스의 입자를 검출하는 센서 장치(138).
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