WO2013020821A1 - Vorrichtung zum betreiben einer heizeinrichtung eines gassensors, verfahren - Google Patents

Vorrichtung zum betreiben einer heizeinrichtung eines gassensors, verfahren Download PDF

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WO2013020821A1
WO2013020821A1 PCT/EP2012/064689 EP2012064689W WO2013020821A1 WO 2013020821 A1 WO2013020821 A1 WO 2013020821A1 EP 2012064689 W EP2012064689 W EP 2012064689W WO 2013020821 A1 WO2013020821 A1 WO 2013020821A1
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PCT/EP2012/064689
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Manfred Kirschner
Christoph HAGNER
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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    • F02D2041/2048—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit said control involving a limitation, e.g. applying current or voltage limits

Definitions

  • the invention relates to a device for operating a heating device of a gas sensor, in particular lambda sensor of a motor vehicle, with at least one power output stage providing an operating current, which is operatively connected / operatively connected to the heating device.
  • the invention further relates to a method for operating a device for operating a heating device of a gas sensor, in particular as described above, with at least one power output stage providing an operating current, which is operatively connected to the heating device.
  • Gas sensors in particular so-called lambda sensors, are usually used in the exhaust system of a motor vehicle in order to measure the oxygen content of the exhaust gas.
  • the lambda probe For optimum measurement of the oxygen content, the lambda probe has to reach a certain level
  • a heating device is assigned to the gas sensor or the lambda probe, which is controlled via at least one power output stage.
  • the power output stage usually forms part of a control unit of the motor vehicle.
  • LSU broadband lambda probes
  • LFS low-cost, simpler designed jump probes
  • the power output stage power must be selected.
  • Known power output stages differ in their behavior at maximum current flow or maximum required power.
  • a shutdown output stage switches off when its operating current reaches a predefinable current value.
  • a limiting output stage limits their
  • a lambda probe typically has a characteristic curve of positive temperature response with respect to its heating resistance, so that it has a low resistance at low temperatures, and a high temperature at high temperatures.
  • the operation of the heater with preferably exactly the nominal power is particularly important in the so-called Schutzsammlungphase from the start of a combustion engine generating the exhaust gas to the evaporation of the liquid upstream of the lambda probe (dew point).
  • the lambda probe may not be heated above 300 ° C, as the impact of water droplets on the hot ceramic of the lambda probe could otherwise lead to thermal shock damage.
  • the heater must make the lambda probe hot enough for the water present in the ceramic of the lambda probe or the gas sensor to evaporate. Otherwise, explosive evaporation when the heater is fully switched on after reaching the dew point could also lead to damage.
  • the heating power of the heating device provided by the at least one power output stage is therefore only slight in the protective heating phase, but it must not be allowed, for example by a
  • the device according to the invention is characterized by the features of claim 1. It allows the safe operation of the heater Gas sensor, in particular a broadband lambda probe, in a simple and cost-effective manner.
  • the device is characterized in that at least two power amplifiers connected in parallel are provided, wherein a first one of the power output stages shuts off when you
  • Operating current reaches a predetermined operating current, and a second of the power amplifiers limited their operating current to a predetermined maximum value.
  • at least two output stages are provided for operating the one heater, which are connected in parallel with each other and have different properties.
  • both power output stages are designed such that they provide the same maximum end performance. Both power stages provide an operating current which is supplied to the heater. If the operating current of the disconnecting power output stage reaches the specifiable current value, then it switches
  • the power of the further power amplifier limiting the maximum current is then increased in such a way that the power missing due to the switched off power output stage is compensated.
  • the maximum value of the further power output stage is correspondingly increased, so that the desired overall power for the
  • Heating device is available.
  • the shutdown is possible.
  • Power output stage subsequently not switched off permanently, but preferably switches on again with each new pulse or clock.
  • the device has a control device for operating the power output stages.
  • Control device is preferably designed such that it
  • control device can be connected to corresponding detection means or has these.
  • the control device further comprises, in particular, a microprocessor for processing the acquired information and for controlling the power output stages.
  • control device controls the second power output stage in such a way that when the first one is switched off
  • Power output stage provides a higher operating performance.
  • the operating power of the second power output stage is preferably increased when the first power output stage is omitted or turns off.
  • the operating performance of the second power output stage is preferably increased when the first power output stage is omitted or turns off.
  • Compensates operating power of the first power output stage it is ensured that the heater is the required total operating power available and the gas sensor reaches the desired operating temperature.
  • the first power output stage switches off when reaching the predetermined current value and the operating current of the second
  • Power output is limited to a predetermined limit. This results in the advantages already described above for the device.
  • the second power output stage is switched off when the first
  • the second power output stage is driven in such a way that it blocks the dropped operating power of the first
  • the power of the power output stages ie the first power output stage and the second power output stage, by a cyclical switching on and off
  • the duty cycle of the second power output stage is increased by a factor which is the square of the ratio of the sum of the current flowing at activated power stages in a switch-on phase and the current corresponding to the cut-off value, to the current at activated power output stages in the adjustment phase flows, corresponds.
  • the duty cycle of the remaining power output stage is particularly preferably increased by a factor of 4 in order to obtain the same overall operating power for the heating device as described above.
  • Control unit or the device can be lowered thereby.
  • Figure a device for operating a heater in a
  • the figure shows a simplified representation of a device 1, in the present case surrounded by a dashed line, for operating a heating device 2 a gas sensor 3, which is providable or provided in particular in the exhaust system of a motor vehicle.
  • the gas sensor is designed as a lambda probe 4, in particular as a broadband lambda probe.
  • the lambda probe 4 has a ceramic body, not shown here, to the
  • Temperature control of the lambda probe 4 is used and prevents mechanical damage.
  • the ceramic body is usually located in the exhaust gas flow whose oxygen content is to be detected by means of the lambda probe 4.
  • the lambda probe 4 in particular the ceramic body, is associated with the heating device 2, which regulates the lambda probe, in particular the ceramic body of the lambda probe, to a specific, predeterminable temperature.
  • the device 1 For operating the heating device, the device 1 comprises two buttons
  • the power output stages 5, 6 are connected or connectable to the energy source via separate lines.
  • the energy source can form part of the device 1, but is preferably provided separately, for example as an energy store of a motor vehicle having the device 1.
  • the power output stages 5, 6 are furthermore connected to the heating device 2 via a common line. It is also conceivable that the heating device 2 is connected in each case via a separate line to one of the power output stages 5, 6.
  • the device 1 further comprises a control device 8, which is connected to the power output stages 5, 6 and optionally also to the gas sensor 3 and / or its heating device 2.
  • the device 1 is preferably designed as a control unit, in particular as an engine control unit of the internal combustion engine of the above-mentioned motor vehicle.
  • the first power output stage 5 is designed such that it shuts off when its operating current reaches a predeterminable current value. It thus represents a shutdown power output stage.
  • the second power output stage 6 is designed such that it their
  • the control device 8 controls the power output stages 5, 6, in each case by specifying a duty cycle, which determines the switching frequency of semiconductor switches of the respective power output stage to those of the respective
  • Power output stage 5, 6 set operating performance.
  • the controller 8 detects the state of the respective one
  • Power output stage so that it detects whether the power output stage 5 is in operation or has switched off, and possibly also whether the operating current of the power output stage 6 has reached the predetermined maximum value.
  • control device 8 If the control device 8 detects that the first power output stage has switched off because its operating current has reached the predefinable current value, it controls the second power output stage such that the second power output stage controls the second power output stage
  • Power output stage brings a higher operating performance.
  • the second power output stage is controlled in such a way that it compensates for the lack of operating power due to the omission or disconnection of the first power output stage.
  • the operating power of the second power output stage is set such that its increase corresponds to the power that would deliver the switched off power output stage, if it would be operated with the current at the threshold for switching off, ie the maximum achievable power of the first power output stage.
  • the duty cycle of the second power output stage is increased by a factor which corresponds to the square of the ratio which is formed on the one hand the sum of the current, which is not switched off
  • the remaining power output stage 6 is driven at half the current with four times the duty cycle.
  • the duty cycle is converted into a time (time_old).
  • time_old the turn-off of the turn-off first power output stage 5 must be taken into account. This results in:
  • the invention is not a device with the two
  • Power output stages 5, 6 limited. Rather, it is also conceivable to switch three or more power output stages in parallel to each other, which operate the heating device 2. It is important that at least one shutdown and at least one limiting power output stage are provided. For example, it is also conceivable to provide several shutdown power output stages whose

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Betreiben einer Heizeinrichtung (2) eines Gassensors (3), insbesondere Lambdasensor (4) eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer einen Betriebsstrom bereitstellenden Leistungsendstufe (5, 6), die mit der Heizeinrichtung (2) wirkverbunden/wirkverbindbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass mindestens zwei parallel zueinander geschaltete Leistungsendstufen vorgesehen sind, wobei sich eine erste der Leistungsendstufen (5) abschaltet, wenn ihr Betriebsstrom einen vorgebbaren Stromwert erreicht, und eine zweite der Leistungsendstufen (6) ihren Betriebsstrom auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung zum Betreiben einer Heizeinrichtung eines Gassensors, Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Heizeinrichtung eines Gassensors, insbesondere Lambdasensor eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer einen Betriebsstrom bereitstellenden Leistungsendstufe, die mit der Heizeinrichtung wirkverbunden/wirkverbindbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Betreiben einer Heizeinrichtung eines Gassensors, insbesondere wie sie obenstehend beschrieben wurde, mit wenigstens einer einen Betriebsstrom bereitstellenden Leistungsendstufe, die mit der Heizeinrichtung wirkverbunden wird.
Stand der Technik
Vorrichtung und Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Gassensoren, insbesondere sogenannte Lambdasonden, werden üblicherweise in dem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs genutzt, um den Sauerstoffgehalt des Abgases zu messen. Dabei muss zur optimalen Messung des Sauerstoffgehaltes die Lambdasonde auf eine bestimmte
Temperatur aufgeheizt werden. Hierzu wird dem Gassensor beziehungsweise der Lambdasonde eine Heizeinrichtung zugeordnet, die über wenigstens eine Leistungsendstufe angesteuert wird. Üblicherweise stellt die Leistungsendstufe einen Bestandteil eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs dar.
Es sind unterschiedliche Typen von Lambdasonden bekannt. Insbesondere Breitbandlambdasonden (LSU), denen eine leistungsstarke Heizeinrichtung zugeordnet ist beziehungsweise werden muss, und kostengünstige, einfacher ausgestaltete Sprungsonden (LFS) mit einer leistungsschwächeren Heizeinrichtung sind dem Fachmann bekannt. Je nachdem, welcher Typ der Lambdasonde verbaut ist, muss die Leistung der Leistungsendstufe gewählt werden. Bekannte Leistungsendstufen unterscheiden sich in ihrem Verhalten bei maximalem Stromfluss beziehungsweise maximal geforderter Leistung. Eine abschaltende Endstufe schaltet ab, wenn ihr Betriebsstrom einen vorgebbaren Stromwert erreicht. Eine begrenzende Leistungsendstufe begrenzt ihren
Betriebsstrom auf einen vorgebbaren Maximalwert. Eine Lambdasonde hat üblicherweise bezüglich ihres Heizwiderstands eine Kennlinie mit positivem Temperaturgang, sodass sie bei niedrigen Temperaturen einen niedrigen Widerstand aufweist, und bei hohen Temperaturen einen hohen.
Der Betrieb der Heizeinrichtung mit vorzugsweise exakt der nominalen Leistung ist insbesondere in der sogenannten Schutzheizphase vom Start eines das Abgas erzeugenden Verbrennungsmotors bis zum Verdampfen der Flüssigkeit stromaufwärts der Lambdasonde (Taupunkt) wichtig. In der Schutzheizphase darf die Lambdasonde beispielsweise nicht über 300°C hinaus erhitzt werden, da das Auftreffen von Wassertröpfchen auf der heißen Keramik der Lambdasonde sonst zu Thermoschock-Schädigungen führen könnte. Die Heizeinrichtung muss die Lambdasonde aber heiß genug werden lassen, damit das in der Keramik der Lambdasonde beziehungsweise des Gassensors vorhandene Wasser verdampfen kann. Sonst könnte ein explosionsartiges Verdampfen bei vollem Einschalten der Heizeinrichtung nach Erreichen des Taupunktes ebenfalls zu einer Schädigung führen. Die durch die mindestens eine Leistungsendstufe bereitgestellte Heizleistung der Heizeinrichtung ist also in der Schutzheizphase nur gering, darf aber auch nicht, beispielsweise durch eine
Endstufenabschaltung, zu klein ausfallen. Die geringe Heizleistung wird durch ein kleines Tastverhältnis bei der Ansteuerung der Leistungsendstufe realisiert. Während der kurzen Schutzheizphase fließt jedoch ein hoher Strom, sodass es denkbar ist, dass der maximale Strom erreicht wird und die Endstufe abschaltet, bevor die Heizeinrichtung die gewünschte Betriebstemperatur des Gassensors eingestellt hat.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 aus. Sie ermöglicht den sicheren Betrieb der Heizeinrichtung Gassensors, insbesondere einer Breitbandlambdasonde, auf einfache und kostengünstige Art und Weise. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens zwei parallel zueinander geschaltete Leistungsendstufen vorgesehen sind, wobei sich eine erste der Leistungsendstufen abschaltet, wenn ihr
Betriebsstrom einen vorgebbaren Betriebsstrom erreicht, und eine zweite der Leistungsendstufen ihren Betriebsstrom auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt. Erfindungsgemäß sind also mindestens zwei Leistungsendstufen zum Betreiben der einen Heizeinrichtung vorgesehen, die parallel zueinander geschaltet sind und unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Vorzugsweise sind beide Leistungsendstufen derart ausgebildet, dass sie die gleiche maximale Endleistung erbringen. Beide Leistungsendstufen liefern einen Betriebsstrom, der der Heizeinrichtung zugeführt wird. Erreicht der Betriebsstrom der abschaltenden Leistungsendstufe den vorgebbaren Stromwert, so schaltet diese
Leistungsendstufe ab. Vorzugsweise wird dann die Leistung der weiteren, den Maximalstrom begrenzenden Leistungsendstufe derart erhöht, dass die durch die abgeschaltete Leistungsendstufe fehlende Leistung kompensiert wird.
Gegebenenfalls wird hierzu der Maximalwert der weiteren Leistungsendstufe entsprechend erhöht, sodass die gewünschte Gesamtleistung für die
Heizeinrichtung zur Verfügung steht. Bevorzugt ist die abschaltende
Leistungsendstufe im Anschluss nicht dauerhaft abgeschaltet, sondern schaltet vorzugsweise bei jedem neuen Puls oder Takt wieder ein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung zum Betreiben der Leistungsendstufen auf. Die
Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den
Betriebszustand der jeweiligen Leistungsendstufe, zumindest aber den
Betriebszustand der abschaltenden Leistungsendstufe detektiert, und in
Abhängigkeit des erfassten Betriebszustands die weitere Leistungsendstufe betreibt. Die Steuereinrichtung ist hierzu mit entsprechenden Detektionsmitteln verbindbar oder weist diese auf. Die Steuereinrichtung umfasst ferner insbesondere einen Mikroprozessor zum Verarbeiten der erfassten Informationen und zum Ansteuern der Leistungsendstufen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die zweite Leistungsendstufe derart ansteuert, dass sie bei abgeschalteter erster
Leistungsendstufe eine höhere Betriebsleistung erbringt. Wie oben bereits erwähnt, wird vorzugsweise die Betriebsleistung der zweiten Leistungsendstufe erhöht, wenn die erste Leistungsendstufe wegfällt beziehungsweise sich abschaltet. Insbesondere wenn die Betriebsleistung der zweiten
Leistungsendstufe so weit erhöht wird, dass sie die weggefallene
Betriebsleistung der ersten Leistungsendstufe kompensiert, wird gewährleistet, dass der Heizeinrichtung die benötigte Gesamtbetriebsleistung zur Verfügung steht und der Gassensor die gewünschte Betriebstemperatur erreicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Vorrichtung zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 4 aus. Dabei ist vorgesehen, dass die Betriebsströme der ersten und der zweiten
Leistungsendstufe erfasst werden, die erste Leistungsendstufe bei Erreichen des vorgebbaren Stromwerts abschaltet und der Betriebsstrom der zweiten
Leistungsendstufe auf einen vorgebbaren Grenzwert begrenzt wird. Hierdurch ergeben sich die oben zur Vorrichtung bereits beschriebenen Vorteile.
Bevorzugt wird die zweite Leistungsendstufe bei abgeschalteter erster
Leistungsendstufe derart angesteuert, dass sie eine höhere Betriebsleistung erbringt. Besonders bevorzugt wird die zweite Leistungsendstufe derart angesteuert, dass sie die weggefallene Betriebsleistung der ersten
Leistungsendstufe kompensiert, sodass eine gewünschte
Gesamtbetriebsleistung weiterhin für die Heizeinrichtung zur Verfügung steht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leistung der Leistungsendstufen, also der ersten Leistungsendstufe und der zweiten Leistungsendstufe, durch ein zyklisches An- und Abschalten
insbesondere von Halbleiterschaltern in einem vorgebbaren Tastverhältnis eingestellt werden. Das Betreiben von Leistungsendstufen mittels
Halbleiterschaltern, insbesondere mittels einer sogenannten Brückenschaltung oder Parallelschaltung, ist dem Fachmann im Allgemeinen bekannt, und soll daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Schaltet die erste
Leistungsendstufe ab, weil ihr Betriebsstrom den vorgebbaren Stromwert erreicht hat, so muss, um die gewünschte Gesamtleistung zu erhalten, bei der verbleibenden, zweiten Leistungsendstufe das Tastverhältnis angepasst werden. Um die gleiche Gesamtleistung zu erhalten, muss insbesondere bei halbem Strom die verbleibende Leistungsendstufe mit dem vierfachen Tastverhältnis angesteuert werden.
Dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass bei Abschalten der ersten
Leistungsendstufe das Tastverhältnis der zweiten Leistungsendstufe um einen Faktor erhöht wird, der dem Quadrat des Verhältnisses aus der Summe des Stroms, der bei aktivierten Leistungsendstufen in einer Einschaltphase fließt, und dem Strom, der dem Abschaltwert entspricht, zu dem Strom, der bei aktivierten Leistungsendstufen in der Einstellphase fließt, entspricht.
Besonders bevorzugt wird in der Einschaltphase das Tastverhältnis der verbleibenden Leistungsendstufe um den Faktor 4 erhöht, um wie oben beschrieben, die gleiche Gesamtbetriebsleistung für die Heizeinrichtung zu erhalten.
Insgesamt wird durch die Erfindung ein Betrieb des Gassensors
beziehungsweise der dem Gassensor zugeordneten Heizeinrichtung ermöglicht, der auf einfache und kostengünstige Art und Weise einen sicheren Betrieb der Heizeinrichtung in der Schutzheizphase ermöglicht. Darüber hinaus wird durch die vorteilhafte Vorrichtung und deren Betrieb erreicht, dass mehr
strombegrenzende Endstufen, die einen höheren Kostenfaktor als die abschaltenden Leistungsendstufen darstellen, in dem Steuergerät für andere Anwendungen genutzt werden können. Die Erfindung trägt dazu bei, dass eine kostengünstige Leistungsendstufe (vom abschaltenden Typ) auch bei einer Anwendung mit einem Gassensor (wie oben beschrieben) insbesondere mit einer Breitbandlambdasonde, benutzt werden kann. Die Kosten für das
Steuergerät beziehungsweise die Vorrichtung können dadurch gesenkt werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
Figur eine Vorrichtung zum Betreiben einer Heizeinrichtung in einer
vereinfachten Blockdarstellung. Die Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Vorrichtung 1 , vorliegend mit einer gestrichelten Linie umrandet, zum Betreiben einer Heizeinrichtung 2 eines Gassensors 3, der insbesondere im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs vorsehbar beziehungsweise vorgesehen ist. Der Gassensor ist als Lambdasonde 4, insbesondere als Breitbandlambdasonde ausgebildet. Die Lambdasonde 4 weist einen hier nicht näher dargestellten Keramikkörper auf, der zur
Temperaturregelung der Lambdasonde 4 genutzt wird und mechanischen Schäden vorbeugt. Üblicherweise liegt der Keramikkörper in dem Abgasstrom, dessen Sauerstoffgehalt mittels der Lambdasonde 4 erfasst werden soll. Um eine effiziente Messung zu ermöglichen, ist der Lambdasonde 4, insbesondere dem Keramikkörper, die Heizeinrichtung 2 zugeordnet, die die Lambdasonde, insbesondere den Keramikkörper der Lambdasonde, auf eine bestimmte, vorgebbare Temperatur regelt.
Zum Betreiben der Heizeinrichtung umfasst die Vorrichtung 1 zwei
Leistungsendstufen 5, 6 die parallel zueinander geschaltet und mit einer
Energiequelle über eine gemeinsame Leitung 7 verbunden sind. Natürlich ist es auch denkbar, dass die Leistungsendstufen 5, 6 über separate Leitungen mit der Energiequelle verbunden beziehungsweise verbindbar sind. Die Energiequelle kann dabei ein Bestandteil der Vorrichtung 1 bilden, ist jedoch bevorzugt separat, beispielsweise als Energiespeicher eines die Vorrichtung 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Die Leistungsendstufen 5, 6 sind weiterhin über eine gemeinsame Leitung mit der Heizeinrichtung 2 verbunden. Ebenso ist es denkbar, dass die Heizeinrichtung 2 jeweils über eine gesonderte Leitung mit einer der Leistungsendstufen 5, 6 verbunden ist. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 8, die mit den Leistungsendstufen 5, 6 und optional auch mit dem Gassensor 3 und/oder dessen Heizeinrichtung 2 verbunden ist. Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise als Steuergerät ausgebildet, insbesondere als Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine des oben genannten Kraftfahrzeugs.
Die erste Leistungsendstufe 5 ist derart ausgebildet, dass sie sich abschaltet, wenn ihr Betriebsstrom einen vorgebbaren Stromwert erreicht. Sie stellt somit eine abschaltende Leistungsendstufe dar.
Die zweite Leistungsendstufe 6 ist derart ausgebildet, dass sie ihren
Betriebsstrom auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt, sodass ihr
Betriebsstrom diesen Wert nicht überschreiten kann. Die Steuereinrichtung 8 steuert die Leistungsendstufen 5, 6 an, indem sie jeweils ein Tastverhältnis vorgibt, das die Schaltfrequenz von Halbleiterschaltern der jeweiligen Leistungsendstufe bestimmt, um die von der jeweiligen
Leistungsendstufe 5, 6 bereitgestellte Betriebsleistung einzustellen. Darüber hinaus erfasst die Steuereinrichtung 8 den Zustand der jeweiligen
Leistungsendstufe, sodass sie erkennt, ob die Leistungsendstufe 5 im Betrieb ist oder sich abgeschaltet hat, und gegebenenfalls auch, ob der Betriebsstrom der Leistungsendstufe 6 den vorgegebenen Maximalwert erreicht hat.
Erfasst die Steuereinrichtung 8, dass die erste Leistungsendstufe sich abgeschaltet hat, weil ihr Betriebsstrom den vorgebbaren Stromwert erreicht hat, so steuert sie die zweite Leistungsendstufe derart an, dass die zweite
Leistungsendstufe eine höhere Betriebsleistung bringt. Insbesondere wird die zweite Leistungsendstufe dabei derart angesteuert, dass sie den durch den Wegfall beziehungsweise die Abschaltung der ersten Leistungsendstufe fehlende Betriebsleistung kompensiert. Insbesondere wird die Betriebsleistung der zweiten Leistungsendstufe derart eingestellt, dass ihre Erhöhung der Leistung entspricht, die die abgeschaltete Leistungsendstufe liefern würde, wenn sie mit dem Strom an der Schwelle zur Abschaltung betrieben werden würde, also der maximal erreichbaren Leistung der ersten Leistungsendstufe.
Hierzu wird das Tastverhältnis der zweiten Leistungsendstufe mit einem Faktor erhöht, der dem Quadrat des Verhältnisses entspricht, das gebildet wird aus einerseits der Summe aus dem Strom, der bei nicht abgeschalteter
Leistungsendstufe 5 in der Einschaltphase beziehungsweise Schutzheizphase fließt, und dem Strom an der Abschaltschwelle der abgeschalteten
Leistungsendstufe 5, und, andererseits, nur dem Strom, der bei der nicht abgeschalteten Leistungsendstufe 5 in der Einschaltphase fließt.
Wenn die Lambdasonde 4 noch sehr kalt ist, ist der Innenwiderstand der Heizeinrichtung 2 niedrig. Beim Einschalten der Heizeinrichtung 2 fließt in dieser Phase kurzzeitig ein erhöhter Strom. In dieser Phase ist die Leistungsendstufe kurzzeitig abgeschaltet. Um dennoch ein schnelles Aufheizen zu ermöglichen, wird während dieser Phase das Tastverhältnis wie oben beschrieben, insbesondere um den Faktor 4 erhöht. Ist die Lambdasonde 3 ausreichend heiß, beziehungsweise die Betriebstemperatur erreicht, steigt der Innenwiderstand der Heizeinrichtung 3 an, wodurch ihr Betriebsstrom sinkt, und die sich abschaltende erste Endstufe wieder einschaltet, worauf das erhöhte Tastverhältnis der zweiten Leistungsendstufe wieder auf den normalen Wert reduziert wird, sodass beide Leistungsendstufen 5, 6 wieder normal arbeiten.
Um die gleiche Gesamtbetriebsleistung zu erhalten, wird bei halbem Strom die verbleibende Leistungsendstufe 6 mit vierfachem Tastverhältnis angesteuert. Um das korrigierte Tastverhältnis zu bestimmen, wird das Tastverhältnis in eine Zeit (Zeit_alt) umgerechnet. Bei der Berechnung muss die Abschaltzeit der abschaltenden ersten Leistungsendstufe 5 mitberücksichtigt werden. Daraus ergibt sich:
Zeit_neu = (Zeit_alt - Abschaltzeit der Leistungsendstufe 5)■ Faktor 4 +
Abschaltzeit der Leistungsendstufe 5
Danach wird die neu berechnete Zeit (Zeit_neu) wieder in ein Tastverhältnis umgerechnet.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf eine Vorrichtung mit den zwei
Leistungsendstufen 5, 6 beschränkt. Vielmehr ist es auch denkbar, drei oder mehr Leistungsendstufen parallel zueinander zu schalten, die die Heizeinrichtung 2 betreiben. Wichtig ist, dass zumindest eine abschaltende und mindestens eine begrenzende Leistungsendstufe vorgesehen sind. So ist es beispielsweise auch denkbar, mehrere abschaltende Leistungsendstufen vorzusehen, deren
Betriebsleistung bei ihrer Abschaltung durch ein oder mehrere begrenzende Leistungsendstufen entsprechend kompensiert wird. Entsprechend wird dann auch der Faktor in Abhängigkeit mehrerer abschaltender Leistungsendstufen berechnet.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zum Betreiben einer Heizeinrichtung (2) eines Gassensors (3), insbesondere Lambdasensor (4) eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer einen Betriebsstrom bereitstellenden Leistungsendstufe (5,6), die mit der Heizeinrichtung (2) wirkverbunden/wirkverbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei parallel zueinander geschaltete Leistungsendstufen vorgesehen sind, wobei sich eine erste der
Leistungsendstufen (5) abschaltet, wenn ihr Betriebsstrom einen
vorgebbaren Stromwert erreicht, und eine zweite der Leistungsendstufen (6) ihren Betriebsstrom auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine
Steuereinrichtung (8) zum Betreiben der Leistungsendstufen (5,6).
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) die zweite
Leistungsendstufe (6) derart ansteuert, dass sie bei abgeschalteter erster Leistungsendstufe (5) eine höhere Betriebsleistung aufweist.
4. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Betreiben einer
Heizeinrichtung (2) eines Gassensors (3), insbesondere Lambdasensors (4) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer einen Betriebsstrom bereitstellenden Leistungsendstufe (5,6), die mit der Heizeinrichtung (2) wirkverbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsströme der ersten und der zweiten Leistungsendstufe (5,6) erfasst werden, die erste Leistungsendstufe (5) bei Erreichen des vorgebbaren Stromwerts abgeschaltet und der Betriebsstrom der zweiten Leistungsendstufe (6) auf einen vorgebbaren Grenzwert begrenzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leistungsendstufe (6) bei abgeschalteter erster Leistungsendstufe (5) derart angesteuert wird, dass sie eine höhere Betriebsleistung erbringt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsleistung der zweiten Leistungsendstufe (6) derart erhöht wird, dass die weggefallene Betriebsleistung der abgeschalteten ersten Leistungsendstufe (5) zumindest im Wesentlichen kompensiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungen der Leistungsendstufen (5,6) durch ein zyklisches An- und Abschalten insbesondere von Halbleiterschaltern in einem vorgebbaren Tastverhältnis eingestellt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abschalten der ersten Leistungsendstufe (5) das Tastverhältnis der zweiten Leistungsendstufe (6) um einen Faktor erhöht wird, der dem
Quadrat des Verhältnisses aus der Summe des Stroms, der bei der nicht abgeschalteten ersten Leistungsendstufe (5) in einer Einschaltphase fließt, und dem Strom, der dem vorgebbaren Stromwert entspricht, zu dem Strom, der bei nicht abgeschalteter erster Leistungsendstufe (5) in der
Einschaltphase fließt, entspricht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einschaltphase das Tastverhältnis um den Faktor 4 erhöht wird.
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