JP2001505690A - 抵抗加熱素子の作動方法及び該方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 抵抗加熱素子（１０）の作動方法及び方法を実施するための装置が提案されている。この際、第１ステップ中、抵抗加熱素子（１０）の抵抗Ｒ_h（１１）が、既知のベース温度で決定される。第２ステップ中、抵抗目標値（１２）が、既知のベース温度での前記抵抗Ｒ_h（１１）及び既知の温度係数に依存して求められる。抵抗加熱素子（１０）を所定目標温度に加熱するために、抵抗加熱素子（１０）が、抵抗目標値（１２）の近似的な調整により制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 抵抗加熱素子の作動方法及び該方法を実施するための装置 従来技術 本発明は、抵抗加熱素子の作動方法及び該方法を実施するための装置に関する 。従来技術では、抵抗加熱素子の調整のために必要な実際温度が、別個のセンサ を用いて検出されている。このセンサ素子は、均一な質で製造することができる 。しかし、このセンサ素子が、抵抗加熱素子の抵抗の温度検出のために使用され る場合、このセンサ素子は、従来の温度検知器に比較して高い分散を有している 。本発明の課題は、抵抗加熱素子の作動に必要なパラメータを、合理的且つ場合 によっては自動化可能に調整することにある。この課題は、独立請求項１記載の 要件により解決される。 本発明の効果 本発明の抵抗加熱素子の作動方法は、殊に、第１ステップ中、抵抗加熱素子の 抵抗Ｒｈを、既知のベース温度で決め、第２ステップ中、抵抗目標値を、既知の ベース温度での抵抗Ｒｈ及び既知の温度係数に依存して求め、抵抗加熱素子を所 定目標温度に加熱するために、抵抗加熱素子を前記抵抗目標値の近似的な調整に より制御することにより特徴付けられる。一般的に強 く散乱された、抵抗Ｒ_hの値にも拘わらず、この抵抗Ｒ_hは、既知の条件下で正確 に検出される。従って、抵抗加熱素子の制御の調整パラメータを、特に、この抵 抗Ｒ_hに調整することができる。抵抗目標値は、この強く変動する抵抗Ｒ_hに依存 して決められるので、所望の目標温度を達成することができる。本発明の方法は 、容易に自動化することができるので、この補償調整は、例えば、ソフトウェア により実施することができる。従って、本発明は、大量生産の場合には、コスト 節減に寄与する。抵抗Ｒ_hの測定により、温度調整の精度が向上する。 有利な実施例では、ベース温度として、室温が使用される。それにより、製造 中、パラメータを、検出された条件に正確に補償することができる。抵抗Ｒ_hの 既知の温度係数に基づいて、抵抗Ｒ_hを加熱する必要はない。 本発明の装置は、請求項１記載の方法を実施するのに使用される。信号処理で は、可変抵抗を用いて既知のベース温度での抵抗Ｒ_hが求められる。同じ可変抵 抗によって、抵抗目標値が調整され、この抵抗目標値は、抵抗Ｒ_h及び抵抗Ｒ_hの 既知の温度係数に依存して求められる。従って、信号処理及び可変抵抗は、パラ メータの決定のためにも、抵抗加熱素子の事後の作動のためにも役立つ。これに より、別個の調整装置用のコストが掛からないで済む。 有利な実施例によると、抵抗目標値は、メモリ内に入力される。メモリ内容は 、調整のために繰り返し呼び出される。 別の実施例では、抵抗Ｒ^hは、ブリッジ回路の部分である。抵抗Ｒ^hは、例えば 、ブリッジの調整によって容易に決めることができる。 別の手段では、可変抵抗は、それぞれ並列接続された、個別に作動可能な抵抗 から構成されている。従って、十分な精度で、コスト上有利に構成することがで きる。 方法及び方法の実施のための装置は、空気質センサを装着した自動車で、有利 に用いられる。空気質センサを規則的に加熱することによって、空気質センサの 損耗を低減することができる。 従属請求項の別の有利な実施例は、以下の説明から分かる。 図面 図１は、ブロック接続図、図２は、流れ図、図３は、実施例としての回路装置 を示す。 実施例の説明 可変抵抗１３によって作用を及ぼされる抵抗目標値１２により、目標信号１４ が制御／調整部１５に送出される。制御／調整部１５は、制御信号を抵抗加熱素 子１０に送出し、抵抗加熱素子１０は、抵抗Ｒ_h１１を有する。 第１のステップの間、抵抗Ｒ_h１１は、ベース温度で決められる。それに続い て、第２のステップでは、抵抗目標値１２が決められる。ステップ３では、抵抗 加熱素子は、抵抗目標値１２によって制御される。このステップは、繰り返され る。 測定ブリッジ２２は、測定ブリッジ抵抗１６及び抵抗Ｒ_h１１から構成されて いる。測定ブリッジには、作動電圧Ｕ_Bが給電されている。測定ブリッジ２２の 対角線電圧は、比較器１８に供給される。比較器１８の反転入力側と信号処理部 １９の入／出力側との間に、個別抵抗２３から構成された可変抵抗１３が設けら れている。トランジスタ１７は、信号処理部１９によって制御され、抵抗Ｒ_h１ １に作動電圧Ｕ_Bを給電する。信号処理部１９には、メモリ２０及び計算機２１ が接続されている。 抵抗加熱素子１０は、例えば、敏感な電子構成部品が損耗しないようにするの に使用される。殊に、自動車内に設けられた空気質センサを、規則的に加熱する ことによって、多孔質構造が湿気の侵入によって損傷されないように保護するこ とができる。この際、抵抗加熱素子１０は、ほぼ３００℃の一定絶対温度に加熱 される。抵抗加熱素子１０の抵抗Ｒ_h１１としては、例えば、プラチナ抵抗を使 用することができる。その際、抵抗Ｒ_h１１は、極めて強く散乱していることが あり、つまり、所望値に関して±４０％迄もの製造許 容偏差で散乱していることがあり、この点を考慮する必要がある。抵抗Ｒ_h１１ は、５０オームの大きさである。それと共に、抵抗Ｒ_h１１の温度係数も既知で ある。抵抗Ｒ_h１１が、決められた温度に対して既知である場合、温度係数を用 いて、例えば、３００℃の目標温度での抵抗Ｒ_h１１を決定することができる。 制御／調整部１５を用いて、抵抗Ｒ_h１１は、所望の目標温度に加熱される。 所望の目標温度に相応する目標信号１４は、例えば、抵抗目標値１２（可変抵抗 １３によって形成することができる）によって設けることができる。目標信号１ ４としては、同様に、抵抗目標値１２に比例する電圧又は電流を設けてもよい。 可変抵抗１３としては、ポテンシオメータ又は複数個別抵抗２３から構成された 抵抗網が使用される。抵抗網の個別抵抗２３は、それぞれスイッチオン又はスイ ッチオフすることができる。従って、可変抵抗は不連続な段階を介して調整され る。同様に、制御された電流又は電圧源を用いて、アナログ又はデジタルの目標 信号１４を設けることができる。 抵抗加熱素子１０の作動に必要なパラメータの調整は、複数ステップで行われ る。第１のステップの間、抵抗Ｒ_h１１は、既知のベース温度で求められる。ベ ース温度として、例えば、室温又は抵抗加熱素子１０の製造過程の終了時点での 温度が使用される。抵抗検出のやり方は、公知である。抵抗Ｒ_h１１が、例えば 、測定ブリッジ２２の部分である場合、この測定ブリッジは、可変抵抗１３を用 いて補償することができる。その際、抵抗Ｒ_h１１は、可変抵抗１３に依存して 算出される。ベース温度の強い変動の場合、このベース温度を別々に検出するこ とは有意義である。 ベース温度での抵抗Ｒ_h１１が決定された場合、ステップ２が続く。抵抗Ｒ_h１ １の既知の温度係数を用いて、理論的に所望の目標温度で調整される抵抗Ｒ_h１ １が算出される。このために、パラメータとして、ベース温度での抵抗Ｒ_h１１ を有している、種々異なる抵抗−温度−特性曲線を入力しておくとよい。従って 、抵抗目標値１２として、目標温度で抵抗Ｒ_h１１がとる値が選択される。抵抗 加熱素子１０の制御は、制御／調整部１５によって行われ、その際、この抵抗目 標値１２が近似的に調整されるように行われる。その結果、抵抗加熱素子１０の 制御／調整部１５のパラメータ選定が終了される。パラメータは、例えば、メモ リ２０内に記憶しておくとよい。ステップ１及び２は、例えば、方法の実施用の 装置の製造過程の終了時点で行うことができる。この時点で、抵抗目標値１２の 算出用の補助手段（抵抗加熱素子１０の作動のために必要ない）に 戻るようにしてもよい。 第３のステップは、抵抗加熱素子１０の調整作動の場合を示し、周期的に繰り 返される。抵抗目標値１２ の抵抗加熱素子１０の制御は、例えば、トランジスタ１７を用いて行うことがで きる。この際、温度依存の抵抗Ｒ_h１１は、定常的に検出され、その抵抗目標値 １２と比較される。抵抗Ｒ_h１１が、抵抗目標値１２により設定される所定の限 界値を下回ったり、超過したりした場合に、トランジスタ１７は、スイッチオン 、乃至、スイッチオフする。トランジスタ１７には、先行測定期間に依存して、 スイッチオン期間を設けてもよい。抵抗Ｒ_h１１に依存して、抵抗目標値１２と 共に、直ぐ次の周期用の制御期間が変えられる。この第３のステップは、通常作 動時に、例えば、自動車で空気質センサの加熱用に実行される。 方法を実施するための装置の実施例は、図３に示されている。抵抗Ｒ_h１１は 、測定ブリッジ抵抗１６と共に測定ブリッジ２２の部分である。測定ブリッジ抵 抗１６は、抵抗Ｒ_h１１と比較して高抵抗に選定される。測定ブリッジ２２の対 角線電圧は、比較器１８に供給される。比較器１８は、抵抗Ｒ_h１１の降下電圧 を、可変抵抗１３に依存して調整可能な電圧と比較する。 第１のステップの間、ベース温度で、測定ブリッジ２２が可変抵抗１３を介し て補償される。可変抵抗１３は、実施例では、並列接続された個別抵抗２３によ って形成されており、その値は、例えば、６ｋから４００ｋに指数関数的に増大 する。個別抵抗２３のそれ ぞれは、信号処理１９によって作動することができ、その際、例えば、作動すべ き個別抵抗２３はアース接続される。比較器１８の出力信号に依存して、可変抵 抗１３の個別抵抗２３は、信号処理部１９の制御ポートを介して所望の形式で並 列接続される。測定ブリッジ２２が補償された場合、信号処理部１９は、作動化 された制御ポート（既知の個別抵抗２３に配属されている）をマークする。この 情報は、直列インターフェースを介して計算機２１に転送される。計算機２１は 、制御ポートの作動状態に依存して可変抵抗１３を解読する。同様に既知の測定 抵抗１６を考慮して、ベース温度での実際の抵抗Ｒ_h１１が算出される。 それに続いて、計算機２１は、上述のように、抵抗目標値１２を求める。目標 温度用に算出される抵抗Ｒ_h１１の場合、可変抵抗１３は、測定ブリッジ２２が 補償されるように選定される。測定ブリッジ抵抗１６を考慮しで、可変抵抗１３ 及び制御ポートの所属の制御部を決定することができる。この相応の作動は、メ モリ２０内に入れることができる抵抗目標値１２と同様に、信号処理部１９で行 うことができる。このメモリ２０は、例えば、電気的に書込及び消去可能なメモ リとして構成されている。パラメータ選定は、信号処理部１９の制御ポートの相 応の制御により終了される。 ステップ３の通常作動のために、最早計算機２１は 必要ない。加熱期問中、トランジスタ１７の導通制御によって、対角線電圧は測 定されない。トランジスタは、固定時間間隔で制御される。それに続く加熱期間 は、測定ブリッジ２２の対角線電圧を検出するのに使用される。測定ブリッジ２ ２が補償されると、目標値と実際値は一致する。比較器１８が、この補償を固定 し、信号処理部１９に伝える。測定ブリッジ２２が補償されていない場合、加熱 期間の持続期間が、信号処理部１９によって変えられる。直ぐ次の加熱期間は、 相応に変えられるか、又は、短縮される。従って、目標温度への適合調整が達成 される。信号処理部１９として、例えば、マイクロコントローラを使用すること ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ヴァイゴルト ドイツ連邦共和国 Ｄ―76547 ジンツハ イム アイゼンバーンシュトラーセ 17 (72)発明者 ギュンター リール ドイツ連邦共和国 Ｄ―77830 ビューラ ータール レンゲンベルクヴェーク 37

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 抵抗Ｒ_h（１１）を有する抵抗加熱素子（１０）の作動方法であって、前 記抵抗加熱素子（１０）は、所定の目標温度に加熱することができる方法におい て、 −第１ステップ中、抵抗加熱素子（１０）の抵抗Ｒｈ（１１）を、既知のベー ス温度で決め、 −第２ステップ中、抵抗目標値（１２）を、前記既知のべース温度での前記抵 抗Ｒ_h（１１）及び既知の温度係数に依存して求め、 −前記抵抗加熱素子（１０）を所定目標温度に加熱するために、前記抵抗加熱 素子（１０）を前記抵抗目標値（１２）の近似的な調整により制御することを特 徴とする抵抗加熱素子の作動方法。 ２． ベース温度として、室温が使用される請求項１記載の方法。 ３． 請求項１又は２記載の方法を実施するための装置であって、信号処理部（ １９）、可変抵抗（１３）、抵抗Ｒ_h（１１）を有する抵抗加熱素子（１０）を 有しており、その際、前記抵抗加熱素子（１０）は、所定の目標温度に加熱する ことができ、制御／調整部（１５）を有しており、該制御／調整部（１５）は、 前記目標温度に相応する抵抗目標値（１２）を有している装置において、 信号処理部（１９）は、抵抗加熱素子（１０）の抵抗Ｒ_h（１１）を既知のベ ース温度の場合に可変抵抗（１３）を用いて決定し、 抵抗目標値（１２）は、前記抵抗Ｒ_h（１１）に依存して、既知のベース温度 及び前記抵抗Ｒ_h（１１）の既知の温度係数の場合に求められ、 前記抵抗目標値（１２）は、可変抵抗（１３）によって調整可能であることを 特徴とする装置。 ４． 抵抗目標値（１２）は、メモリ（２０）内に入力されている請求項３記載 の装置。 ５． 抵抗Ｒ_h（１１）は、測定ブリッジ（２２）の部分である請求項３又は４ 記載の装置。 ６． 可変抵抗（１３）は、それぞれ並列接続された、個別に作動可能な個別抵 抗（２３）から構成されている請求項３〜５までのいずれか１記載の装置。 ７． 個別抵抗（２３）は、それぞれ信号処理部（１９）によって作動可能であ る請求項６記載の装置。 ８． 測定ブリッジ（２２）の対角線電圧は、比較器（１８）に供給される請求 項３〜７までのいずれか１記載の装置。 ９． 比較器（１８）の一方の入力側には、抵抗Ｒ_h（１１）によって作用され る量が印加され、前記比較器（１８）の他方の入力側には、可変抵抗（１３）に よって作用される量が印加される請求項８記載の装置。 １０． 抵抗加熱素子（１０）の制御後、時間Ｔ１で測定期間が続き、該測定期 間の間、前記時間Ｔ１は、抵抗Ｒ_h（１１）に依存して決められる請求項３〜９ までのいずれか１記載の装置。 １１． 抵抗目標値（１２）は、製造過程の終了時点で求められる請求項３〜１ ０までのいずれか１記載の装置。 １２． 空気質センサの加熱のために自動車内で使用する請求項３〜１１までの いずれか１記載の装置。