KR102605772B1 - 고체 전해질 가스 센서의 온도 결정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서(110)의 온도를 결정하는 방법에 관한 것이다. 센서(110)는 측정 가스의 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 요소(112)를 포함한다. 센서 요소(112)는 적어도 하나의 제 1 전극(116), 적어도 하나의 제 2 전극(118), 및 상기 제 1 전극(116)과 상기 제 2 전극(118)을 연결하는 적어도 하나의 고체 전해질(114)을 포함한다. 센서(110)는 적어도 하나의 전자 제어 유닛을 포함한다. 본 발명에 따른 방법은 다음 단계들을 포함한다: 작동 상태를 설정하는 단계로서, 가열 전압이 센서 요소(112)에 인가되고, 센서 요소(112) 상의 실질적으로 일정한 전압 상태가 설정 및 기록되는, 상기 설정 단계; 적어도 하나의 진단 시퀀스를 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 제 1 진단 상태(144)는 센서 요소(112)에 진단 전류를 인가함으로써 설정되고, 진단 전류가 차단되는 적어도 하나의 제 2 진단 상태(146)가 설정되며, 상기 제 1 진단 상태(144)에서 적어도 하나의 제 1 전압 값이 검출되고, 상기 제 2 진단 상태(146)에서 적어도 하나의 제 2 전압 값이 검출되는, 상기 수행 단계; 및 제 1 전압 값, 제 2 전압 값 및 작동 상태의 정전압 상태로부터 온도에 관한 정보를 결정하는 단계.
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 센서의 온도 결정 방법 및 청구항 제 10 항의 전제부에 따른 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서에 관한 것이다.
측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 다수의 센서 및 방법은 종래 기술에 알려져 있다. 원칙적으로, 측정 가스의 임의의 물리적 및/또는 화학적 특성이 검출될 수 있고, 하나 이상의 특성이 검출될 수 있다. 본 발명은 측정 가스의 가스 성분의 비율의 정성적 및/또는 정량적 검출, 특히 측정 가스 부분 내의 산소 함량의 검출과 관련하여 아래에서 설명될 것이다. 산소 함량은 예를 들어 분압의 형태 및/또는 백분율의 형태로 검출될 수 있다. 그러나 대안으로서 또는 추가로 측정 가스의 다른 특성들도 검출될 수 있다.
특히, 특정 고체의 전해 특성, 즉 상기 고체의 이온 전도성의 사용에 기초한 센서 요소를 포함하는 세라믹 센서가 종래 기술에 알려져 있다. 상기 고체는 특히 세라믹 고체 전해질, 예컨대 이산화지르코늄(ZrO2), 특히 이트륨 안정화된 이산화지르코늄(YSZ) 및 스칸듐-도핑된 이산화지르코늄(ScSZ)일 수 있고, 이들은 약간의 산화알루미늄(Al2O3) 및/또는 산화실리콘(SiO2)을 함유할 수 있다.
이러한 센서는 예를 들어 K. Reif, Deitsche, K-H 등 저, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2014, 페이지 1338-1347에 기술된 바와 같이 소위 람다 프로브 또는 산화질소 센서로서 설계될 수 있다. 광대역 람다 프로브, 특히 평면 광대역 람다 프로브를 사용하면, 예를 들어 배기 가스 중의 산소 농도가 넓은 범위에서 결정되어 연소실 내의 공연비가 추론될 수 있다. 공기 비율 λ(람다)는 상기 공연비를 나타낸다. 산화질소 센서는 배기 가스 중의 산화질소 농도와 산소 농도를 결정한다.
펌프 셀, 측정 셀 및 산소 기준 셀, 네른스트(Nernst) 셀을 조합하여 주변 가스 중의 산소 함량을 측정하는 센서를 구성할 수 있다. 전류 측정 펌프 원리로 작동하는 펌프 셀에서, 상이한 가스 챔버에 있는 펌프 전극에 전압 또는 전류를 인가하면, 산소 이온 전류가 가스 챔버를 분리하는 세라믹 본체(산소 전도성 고체 전해질)를 통해 확산된다("펌핑"). 주변 가스가 확산될 수 있는 공동부 내의 산소 분압을 일정하게 유지하기 위해 펌프 셀을 사용하는 경우, 전류 측정을 통해 운반된 산소량이 추론될 수 있다. 이 펌프 전류는 확산 법칙에 따라 주변 가스 중의 산소 분압에 정비례한다. 네른스트 셀을 사용하면, 공동부 내의 산소 분압 대 다른 기준 가스 챔버 내의 산소 분압의 비율이 네른스트 전압을 통해 결정될 수 있다.
알려진 광대역 람다 프로브는 다양한 기능을 위해 센서 요소의 세라믹의 온도에 대한 정보를 필요로 한다. 센서의 작동점, 예를 들어 780℃ 부근에서, 세라믹의 온도에 대한 정보는 세라믹의 온도 의존적 저항성, 특히 네른스트 셀의 내부 저항을 통해 결정될 수 있다. 이 경우, 센서는 제조업체가 지정한, 300 Ohm의 네른스트 셀 저항을 가질 수 있다.
또한, 센서의 온도를 결정하기 위해 내부 저항을 결정하도록 설계된 제어 유닛이 알려져 있다. 그러나 이러한 제어 유닛은 다양한 센서 신호를 안정화시키기 위한, 접지 접속된 차동 커패시터를 포함하므로, 실제 저항 측정의 왜곡이 발생할 수 있다. 옴 저항을 측정하기 위한 전류원을 갖는 측정 장치에서, 저항 목표값에 도달할 때까지의 안정화 시간(settling time)은 상기 저항 목표값 및 차동 커패시턴스에 비례할 수 있다. 이로 인해 높은 저항 값의 저항 측정이 상당히 왜곡될 수 있다.
광대역 람다 프로브의 경우 통전 시간의 연장은 펌핑 전극의 강한 분극을 초래할 수 있다. 이러한 강한 분극은 한편으로는 저항 측정의 추가 왜곡으로 이어질 수 있다. 다른 한편으로는, 상기 분극, 및 전류원으로 제어될 때 네른스트 셀에서 옴 전압 스윙은 저항 및 전류 진폭에 제 1 근사로 비례할 수 있으므로 세라믹에서 비가역 프로세스의 확률이 증가하고 센서 요소는 영구적으로 손상될 수 있다. 노화되거나 손상된 센서의 경우, 센서 전극 커패시턴스가 감소할 수 있으며, 이는 결국 전극의 분극 및 저항 측정의 추가 왜곡으로 이어질 수 있다.
본 발명의 과제는 공지된 센서 작동 방법의 단점을 피하고, 특히, 제어 유닛 내에 내장된 차동 커패시터 및 센서 전극의 분극이 저항 측정에 미치는 영향을 감소시킬 수 있는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서의 온도를 결정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 공지된 센서 작동 방법의 단점을 피하고, 특히, 제어 유닛 내에 내장된 차동 커패시터 및 센서 전극의 분극이 저항 측정에 미치는 영향을 감소시킬 수 있는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서의 온도를 결정하는 방법이 제안된다.
측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한, 특히 측정 가스 내의 가스 성분의 비율을 검출하기 위한 센서를 작동시키는 본 발명에 따른 방법이 제안된다. 센서는 측정 가스의 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 요소를 포함한다. 센서 요소는 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극을 연결하는 적어도 하나의 고체 전해질을 포함한다. 측정 시스템은 적어도 하나의 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 하나의 작동 상태를 설정하는 단계로서, 가열 전압이 센서 요소에 인가되며, 실질적으로 일정한 전압 상태가 센서 요소에서 설정 및 검출되는, 상기 설정 단계;
b) 적어도 하나의 진단 결과를 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 제 1 진단 상태가 센서 요소에 진단 전류를 인가함으로써 설정되고, 상기 진단 전류가 차단되는 적어도 하나의 제 2 진단 상태가 설정되며, 제 1 진단 상태에서 적어도 하나의 제 1 전압 값이 검출되고 제 2 진단 상태에서 적어도 하나의 제 2 전압 값이 검출되는, 상기 수행 단계;
c) 제 1 전압 값 및 제 2 전압 값 그리고 작동 상태의 정전압 상태로부터 온도에 대한 정보를 결정하는 단계.
방법 단계들은 주어진 순서대로 수행될 수 있다. 다른 순서도 기본적으로 가능하다. 또한, 하나 이상의 또는 모든 공정 단계가 반복적으로 수행될 수 있다. 또한, 2개 이상의 방법 단계가 전체적으로 또는 부분적으로 시간 중첩되게 또는 동시에 수행될 수 있다. 상기 방법은 언급된 방법 단계 외에 추가 방법 단계를 포함할 수 있다.
센서는 기본적으로 내연기관의 배기관과 같은 측정 가스 챔버 내의 특히 가스 혼합물 중의 가스 성분의 비율을 검출하도록 설계된 임의의 장치를 의미할 수 있다. 센서는 예를 들어 광대역 람다 센서 또는 NOx 센서일 수 있다.
가스 중 가스 성분의 적어도 하나의 비율을 검출하기 위한 센서 요소는 예를 들어 가스의 가스 성분의 비율을 검출하도록 설계되거나 상기 검출에 기여하는, 센서 장치의 구성 요소를 의미한다. 센서 요소의 가능한 실시예와 관련하여, 원칙적으로 상기 종래 기술을 참조할 수 있다. 센서 요소는 세라믹 센서 요소, 특히 층 구조를 갖는 세라믹 센서 요소일 수 있다. 특히, 센서 요소는 평면 세라믹 센서 요소일 수 있다. 가스 성분의 적어도 하나의 비율의 검출은 가스의 가스 성분의 정성적 및/또는 정량적 검출을 의미한다. 그러나 원칙적으로 센서 요소는 가스의 임의의 물리적 및/또는 화학적 특성, 예를 들어 가스의 온도 및/또는 압력 및/또는 가스 내의 입자를 검출하도록 설계될 수 있다. 다른 특성도 기본적으로 검출될 수 있다. 가스는 기본적으로 임의의 가스, 예를 들어 배기 가스, 공기, 공기-연료 혼합물 또는 다른 가스일 수 있다. 본 발명은 특히 자동차 기술 분야에서 사용될 수 있어서, 가스는 특히 공기-연료 혼합물일 수 있다. 일반적으로, 측정 가스 챔버는 검출될 가스가 있는 공간을 의미한다. 본 발명은 특히 자동차 기술 분야에서 사용될 수 있어서, 측정 가스 챔버는 특히 내연기관의 배기관일 수 있다. 그러나 다른 응용도 가능하다.
본 발명의 범위에서, 전극은 일반적으로 고체 전해질 및 전극에 의해 전류가 유지될 수 있는 방식으로 고체 전해질과 접촉할 수 있는 요소를 의미한다. 따라서, 전극은 이온이 고체 전해질에 혼입되고 및/또는 고체 전해질로부터 분리될 수 있는 원소를 포함할 수 있다. 전형적으로, 전극은 예를 들어 금속-세라믹 전극으로서 고체 전해질 상에 부착되거나 또는 다른 방식으로 고체 전해질과 결합할 수 있는 귀금속 전극을 포함한다. 전형적인 전극 재료는 백금-서멧 전극이다. 그러나 금 또는 팔라듐과 같은 다른 귀금속도 원칙적으로 사용 가능하다. 용어 "제 1" 및 "제 2" 그리고 "제 3" 및 "제 4" 전극은 순수한 명칭으로 사용되며, 특히 순서에 관한 정보 및/또는 예를 들어 추가 전극들이 존재하는지의 여부에 관한 정보를 제공하지 않는다.
제 1 전극에는 측정 가스 챔버로부터 가스가 제공될 수 있다. 특히, 제 1 전극은 측정 가스 챔버에 적어도 부분적으로 연결될 수 있으며, 예를 들어 제 1 전극은 측정 가스 챔버의 가스에 직접 노출될 수 있고 및/또는 가스 투과성 다공성 보호층을 통해 측정 가스 챔버로부터 가스가 제 1 전극에 제공될 수 있다. 센서 요소는 적어도 하나의 펌프 셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극은 외부 펌프 전극으로서 설계될 수 있다.
제 2 전극은 적어도 하나의 측정 공동부 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극은 내부 펌프 전극으로서 설계될 수 있다. 측정 공동부는 가스의 가스 성분의 재고를 수용하도록 설계될 수 있는 센서 요소 내의 공동부를 의미할 수 있다. 측정 공동부는 완전히 또는 부분적으로 개방되도록 설계될 수 있다. 또한, 측정 공동부는 다공성 매질, 예를 들어 다공성 산화알루미늄으로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다.
측정 가스 챔버로부터 나온 가스가 적어도 하나의 확산 배리어를 통해 측정 공동부에 제공될 수 있다. 확산 배리어는 가스 및/또는 유체 및/또는 이온의 확산을 촉진하지만 가스 및/또는 유체의 유동을 억제하는 재료로 이루어진 층을 의미할 수 있다. 확산 배리어는 특히 의도적으로 설정된 다공 반경을 갖는 다공성 세라믹 구조를 가질 수 있다. 확산 배리어는 확산 저항을 가질 수 있으며, 여기서 확산 저항은 확산 배리어가 확산 전달에 대항하는 저항을 의미한다.
제 1 전극 및 제 2 전극은 적어도 하나의 고체 전해질을 통해 연결되어 펌프 셀을 형성한다. 제 1 및 제 2 전극에 전압, 특히 펌프 전압을 인가함으로써, 확산 배리어를 통해 산소가 가스로부터 측정 공동부 내로 펌핑-인 또는 펌핑-아웃될 수 있다.
본 발명의 범위에서, 고체 전해질은 전해 특성, 즉 이온 전도성을 갖는 본체 또는 물체를 의미한다. 특히, 세라믹 고체 전해질일 수 있다. 이것은 또한 고체 전해질의 원료 및 소결 후에야 고체 전해질이 되는 소위 그린 바디 또는 브라운 바디로서의 형성을 포함한다. 특히, 고체 전해질은 고체 전해질 층으로서 또는 다수의 고체 전해질 층들로 형성될 수 있다. 본 발명의 범위에서, 층은 다른 요소의 위, 아래 또는 사이에 있는 특정 높이의 면적 범위에서 균일한 질량을 의미한다. 고체 전해질은 특히 세라믹 고체 전해질, 예를 들어 이산화지르코늄, 특히 이트륨-안정화된 이산화지르코늄(YSZ) 및/또는 스칸듐-도핑된 이산화지르코늄(ScSZ)일 수 있다. 고체 전해질은 바람직하게는 기체 불투과성일 수 있고 및/또는 이온 수송, 예를 들어 이온 산소 수송을 보장할 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 전극은 전기 전도성 영역, 예를 들어 전기 전도성 금속 코팅일 수 있으며, 이는 적어도 하나의 고체 전해질에 제공될 수 있고 및/또는 다른 방식으로 고체 전해질과 접촉할 수 있다. 특히, 전압, 특히 펌프 전압을 제 1 및 제 2 전극에 인가함으로써, 가스로부터의 산소가 측정 공동부 내로 펌핑-인 또는 펌핑-아웃될 수 있다.
센서 요소는 추가 전극, 예를 들어 제 3 및 제 4 전극을 포함할 수 있다. 센서 요소는 적어도 하나의 네른스트 셀을 포함하고, 상기 네른스트 셀은 고체 전해질에 연결된 적어도 하나의 제 3 전극 및 적어도 하나의 제 4 전극을 포함한다. 제 3 전극이 펌프 전극으로서 설계되고 센서 요소가 제 4 전극을 갖지 않는 실시예도 가능하다.
제 3 전극은 측정 가스 챔버로부터 분리되어 형성된 기준 전극으로서 형성될 수 있다. 제 3 전극은 예를 들어 유체로 및/또는 가스 연결을 통해 기준 가스 챔버에 적어도 부분적으로 연결될 수 있다. 기준 가스 챔버는 주변, 예를 들어 내연 기관 주위의 주변 챔버에 연결된 센서 요소 내의 공간을 의미할 수 있다. 특히, 주변 챔버 내에 공기가 있을 수 있다. 기준 가스 챔버는 특히 고체 전해질을 통해 측정 공동부에 연결될 수 있다. 제 4 전극은 측정 공동부 내에 배치될 수 있는 네른스트 전극으로서 형성될 수 있다.
전자 제어 유닛은 일반적으로 센서를 작동 및 제어하도록 설계된 전자 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 센서와 전자 제어 유닛 사이에 하나 이상의 전자 연결부가 제공될 수 있다. 전자 제어 유닛은 예를 들어 적어도 하나의 데이터 처리 장치, 예를 들어 적어도 하나의 컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 전자 제어 유닛은 적어도 하나의 집적 회로, 특히 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함할 수 있다. 데이터 처리 장치는 하나 이상의 휘발성 및/또는 비-휘발성 데이터 메모리를 포함할 수 있으며, 데이터 처리 장치는 예를 들어 프로그램 기술로 센서를 제어하도록 설계될 수 있다. 전자 제어 유닛은 적어도 하나의 인터페이스, 예를 들어 전자 인터페이스 및/또는 인간-기계 인터페이스, 예컨대 디스플레이 및/또는 키보드와 같은 입력/출력 장치를 더 포함할 수 있다. 전자 제어 유닛은 예를 들어 중앙에 또는 분산되어 구성될 수 있다. 다른 실시예들도 가능하다.
센서 요소는 가열 요소를 포함할 수 있다. 본 발명의 범위에서, 가열 요소는 고체 전해질 및 전극을 적어도 그 기능 온도, 바람직하게는 그 작동 온도로 가열하는 역할을 하는 요소를 의미한다. 기능 온도는 고체 전해질이 이온에 대해 전도성을 갖게 되는 온도이며, 약 350℃이다. 작동 온도는 센서 요소가 일반적으로 작동되는 온도이며 기능 온도보다 더 높다는 점에서 기능 온도와는 구별된다. 작동 온도는 예를 들어 700℃ 내지 950℃일 수 있다. 가열 요소는 가열 영역 및 적어도 하나의 공급 트랙을 포함할 수 있다. 본 발명의 범위에서, 가열 영역은 층 구조에서 센서 요소의 표면에 대해 수직인 방향을 따라 전극과 중첩되는 가열 요소의 영역을 의미한다. 일반적으로 가열 영역은 작동 중에 공급 트랙보다 더 많이 가열되므로, 이들이 구별될 수 있다. 상이한 가열은 예를 들어 가열 영역이 공급 트랙보다 높은 전기 저항을 가짐으로써 실현될 수 있다. 가열 영역 및/또는 공급 라인은 예를 들어 전기 저항 트랙으로서 형성되고 전압의 인가에 의해 가열된다. 가열 요소는 예를 들어 백금-서멧으로 제조될 수 있다. 작동 상태는 작동 온도에 도달하고 센서 요소에서 전류 또는 전압 변화 후 전기적으로 안정된 상태에 도달한 센서의 상태를 의미할 수 있다. 작동 상태에서, 네른스트 셀에 실질적으로 일정한 전압 상태가 설정된다. 센서의 가열 단계에서, 센서 요소의 전극들 사이의 전압은 과도 응답을 나타낼 수 있다. "실질적으로 일정한 전압 상태"는 전극들 사이의 전압이 일정한 값에 도달하는 것을 의미할 수 있으며, 이 경우 정적인 값과의 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만, 특히 바람직하게는 1% 미만의 편차가 가능하다. 작동 상태에서, 정전류가 센서 요소에 인가될 수 있고, 마찬가지로 0이 아닌, 센서 요소의 전극들 사이의 오프셋 전압 값이 인가될 수 있다.
진단 시퀀스는 진단 상태들의 시퀀스를 의미할 수 있다. 진단 상태는 스위칭 상태를 의미할 수 있다. 제 1 진단 상태에서, 센서 요소에는 진단 전류가 제공된다. 센서 요소에 진단 전류를 제공하는 것은 미리 정해진 또는 미리 정해질 수 있는 전류가 특히 전류원에 의해 전극을 통해 센서 요소에 인가되는 것을 의미할 수 있다. 전류원은 제어 유닛의 구성 요소이거나 제어 유닛과는 별도로 형성될 수 있다. 센서는 진단 전류의 제공 시에 과도 응답, 특히 지수 과도 응답을 나타낼 수 있다. 전류 I로 통전될 때, 제 1 진단 상태에서 목표 값으로의 지수 과도 현상은
을 충족시킬 수 있고, 상기 식에서 Uoffset은 작동 상태에서 전극들 사이의 오프셋 전압 값이고, Rinnen은 센서 요소의 내부 저항이며, t0은 전류원의 접속 시점이고, τ는 제어 유닛의 유효 총 차동 커패시턴스(CD iff)의 충전 시간의 시상수이다. 특히, τ = Rinnen·CDiff이다.
제 2 진단 상태에서, 진단 전류는 차단된다. 특히 센서 요소는 진단 전류와 관련해서 통전되지 않는다. 특히, 제 2 진단 상태에서, 전류원이 차단될 수 있다. 센서 요소는 차단 시에 감쇠 거동(decay behaviour), 특히 지수 감쇠 거동을 나타낼 수 있다. 과도 현상에서와 동일한 시상수를 갖는 제 2 진단 상태에서 지수 감쇠 거동은
를 충족시킬 수 있고, 상기 식에서 t0는 전류원의 차단 시점이다.
이 방법에서, 다수의 진단 시퀀스가 수행될 수 있다. 특히, 제 1 진단 상태 및 제 2 진단 상태는 차례로 및 교대로 반복해서, 예를 들어 주기적으로 설정될 수 있다. 다수는 2개, 3개, 4개 이상의 진단 시퀀스를 포함할 수 있다. 반복 횟수는 내부 저항 결정의 원하는 또는 미리 정해진 정확도에 따라 결정될 수 있다. 제 1 진단 상태의 지속 시간과 제 2 진단 상태의 지속 시간은 동일한 길이일 수 있다. 대안으로서, 제 1 진단 상태의 지속 시간과 제 2 진단 상태의 지속 시간은 상이할 수 있다.
제 1 진단 상태에서 적어도 하나의 제 1 전압 값이 검출되고, 제 2 진단 상태에서 적어도 하나의 제 2 전압 값이 검출된다. 전압 값의 검출은 센서 요소의 전극들 사이의 전압 값의 측정 및/또는 결정을 의미할 수 있다. 제 1 전압 측정값은 과도 현상 동안 결정될 수 있다. 제 2 전압 측정값은 감쇠 거동 동안 결정될 수 있다. 제 1 전압 측정값의 검출은 과도 현상 내의 동일한 시점에서 각각의 진단 시퀀스에서 일어날 수 있다. 제 2 전압 측정값의 검출은 감쇠 거동 내의 동일한 시점에서 각각의 진단 시퀀스에서 일어날 수 있다.
온도에 관한 정보는 센서 요소의 내부 저항의 결정을 의미할 수 있다. 내부 저항은 센서 요소의 온도에 대한 척도일 수 있다. 특히, 센서 요소의 온도는 내부 저항으로부터, 미리 정해진 또는 미리 결정 가능한 관계를 통해 결정될 수 있다. 방법 단계 c)에서, 센서 요소의 내부 저항(Rinnen)은 다음 식으로부터 결정될 수 있다:
상기 식에서, I는 센서 요소에서의 진단 전류이다. 과도 에러 ΔUMess[i]는 로딩 및 언로딩 과정 중에 몇 번의 반복 측정 후 동일한 크기일 수 있다. 감쇠 거동 중에, 과도 에러는 오프셋 전압 값과 비교하여 결정될 수 있고 내부 저항의 결정 시에 고려될 수 있다. 방법 단계 c)에서, 센서 요소의 내부 저항(Rinnen)은 다음 식으로부터 결정될 수 있다:
상기 식에서, I는 인가된 진단 전류이고, i는 반복 단계이며, U[i]는 i번째 반복 단계의 전압 측정값이고, U[i-1]은 (i-l)번째 반복 단계의 전압 측정값이며, Uoffset은 작동 상태에서 오프셋 전압 값이다.
상기 방법에서, 전자 제어 유닛의 적어도 하나의 차동 커패시터의 차동 커패시턴스, 특히 유효 총 차동 커패시턴스 CDiff는 다음의 식로부터 결정될 수 있다:
여기서, 
상기 식에서, τ는 유효 총 차동 커패시턴스의 충전 시간의 시상수, i는 반복 단계, U[i]는 i 번째 반복 단계의 전압 측정값, Uoffset는 오프셋 전압 값, tMess는 통전의 접속 또는 차단 후 측정 시점, 그리고 Rinnen은 내부 저항이다. 결정된 총 차동 커패시턴스는 시간에 따른 통전의 추가 설계 및/또는 추가 진단 목적을 위해 사용될 수 있다.
상기 방법은 온도 및/또는 유효 차동 커패시턴스의 값에 관한 정보가 출력되는 출력 단계를 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 결과는 제어 유닛에 저장될 수 있다.
실질적으로 일정한 전압 상태에 도달한 후, 동일한 길이의 통전된 및 비통전된 진단 상태의 교대 인가 그리고 각각의 상에서 고정적으로 규정된 측정에 의해, 비정상 상태에서의 전압 측정에도 불구하고, 내부 저항은 시스템 에러가 추가의 차동 커패시턴스에 의해 상쇄되는 전술한 관계에 의해 결정될 수 있다. 특히, 작동 상태에서 오프셋 전압 값의 결정 및 후속하는 진단 시퀀스의 1회 수행에 의해 이미 내부 저항의 결정에 미치는 차동 커패시턴스의 영향이 감소할 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명에 따른 방법의 각각의 단계를 수행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램이 제안된다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 전자 저장 매체가 제안된다. 다른 양태에서, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 상기 컴퓨터 프로그램을 갖는 본 발명에 따른 전자 저장 매체를 포함하는 전자 제어 유닛이 제안된다. 정의 및 실시예와 관련하여, 본 발명에 따른 방법의 설명이 참조된다.
다른 양태에서, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한, 특히 측정 가스 중의 가스 성분의 비율을 검출하기 위한 센서가 제안된다. 센서는 측정 가스의 특성을 검출하기 위한 센서 요소를 포함한다. 센서 요소는 적어도 하나의 센서 요소를 포함한다. 센서 요소는 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극을 연결하는 적어도 하나의 고체 전해질을 포함한다. 센서 요소는 적어도 하나의 펌프 셀을 포함할 수 있다. 센서 요소는 적어도 하나의 네른스트 셀을 더 포함할 수 있다. 네른스트 셀은 고체 전해질에 연결된 적어도 하나의 제 3 전극 및 적어도 하나의 제 4 전극을 포함할 수 있다. 센서는 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램을 갖는 전자 제어 유닛을 포함한다. 정의 및 실시예와 관련하여, 본 발명에 따른 방법의 설명이 참조된다.
제안된 방법 및 장치는 공지된 방법 및 장치보다 바람직하다. 이 방법은 특히 평균 전압 부하를 줄이면서, 저항 측정에 대한 프로브 전극의 분극의 영향뿐만 아니라 제어 유닛에 설치된 차동 또는 차동 작용 커패시터들의 영향을 줄일 수 있다. 간섭 요소들, 특히 제어 유닛에 설치된 차동 또는 차동 작용 커패시터들은 교대하는 분극 및 탈분극에 의해 부분적으로 상쇄될 수 있으며, 측정 셀에서의 전압 부하는 높은 목표 저항에서 공지된 방법에 비해 거의 절반으로 감소할 수 있다. 이 방법은 더 안정한 저항 측정을 가능하게 한다. 이 방법은 노화 효과를 줄이고 더 안정한 저항 측정에 의해 그 부정적인 효과를 줄일 수 있다. 원칙적으로, 이 방법은 전류원에 의해 저항을 결정하지만 그 측정이 차동 커패시턴스 및/또는 분극에 의해 왜곡되는 임의의 제어 유닛에 사용될 수 있다.
본 발명의 추가의 선택적인 세부 사항들 및 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시예의 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 센서의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 2의 A 내지 D는 본 발명에 따른 센서의 회로도.
도 3은 센서 요소의 전극들 사이의 전압의 시간에 따른 프로파일 및 진단 전류의 시간에 따른 프로파일을 도시하는 도면.
도 4는 반복 단계에 따른 상대 내부 저항을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 통전과 영구적으로 통전된 센서 요소의 안정화 시간(settling time)을 알 때까지 시간에 따른 프로파일의 비교를 도시하는 도면.
도 6은 반복 단계에 따른 상대 차동 커패시턴스를 도시하는 도면.
도 2의 A 내지 D는 본 발명에 따른 센서의 회로도.
도 3은 센서 요소의 전극들 사이의 전압의 시간에 따른 프로파일 및 진단 전류의 시간에 따른 프로파일을 도시하는 도면.
도 4는 반복 단계에 따른 상대 내부 저항을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 통전과 영구적으로 통전된 센서 요소의 안정화 시간(settling time)을 알 때까지 시간에 따른 프로파일의 비교를 도시하는 도면.
도 6은 반복 단계에 따른 상대 차동 커패시턴스를 도시하는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 센서(110)의 기본 구성을 도시한다. 도 1에 도시된 센서(110)는 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 물리적 및/또는 화학적 특성을 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 이 경우 하나 이상의 특성이 검출될 수 있다. 본 발명은 측정 가스 내의 가스 성분의 정성적 및/또는 정량적 검출, 특히 측정 가스 내의 산소 함량의 검출과 관련하여 아래에 설명될 것이다. 산소 함량은 예를 들어 분압 형태로 및/또는 백분율 형태로 검출될 수 있다. 그러나 원칙적으로 산화 질소, 탄화수소 및/또는 수소와 같은 다른 유형의 가스 성분도 검출될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 측정 가스의 다른 특성들도 검출될 수 있다. 본 발명은 특히 자동차 기술 분야에서 사용될 수 있어서, 측정 가스 챔버는 특히 내연 기관의 배기 관일 수 있고, 측정 가스는 특히 배기 가스일 수 있다.
센서(110)는 센서 요소(112)를 포함한다. 센서 요소(112)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 세라믹층 구조로서 형성될 수 있다. 센서 요소(112)는 고체 전해질(114), 제 1 전극(116) 및 제 2 전극(118)을 포함한다. 센서 요소는 제 3 전극(120) 및 제 4 전극(122)을 포함할 수 있다. 고체 전해질(114)은 고체 전해질 층의 형태인 다수의 세라믹층으로 이루어질 수 있거나 다수의 고체 전해질 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고체 전해질(114)은 펌프 필름 또는 펌프 층, 중간 필름 또는 중간층 및 가열 필름 또는 가열 층을 포함하고, 이들은 서로 상하로 배치된다. 센서 요소(110)는 가스 유입 경로(124)를 포함할 수 있다. 가스 유입 경로(124)는 고체 전해질(114)의 표면(128)으로부터 센서 요소(112)의 층 구조 내부로 연장되는 가스 유입 구멍(126)을 포함할 수 있다.
제 1 전극(116)은 고체 전해질(114)의 표면(128) 상에 배치될 수 있다. 제 1 전극(116)에는 측정 가스 챔버로부터 가스가 제공될 수 있다. 특히, 제 1 전극(116)은 적어도 부분적으로 측정 가스 챔버에 연결될 수 있으며, 예를 들어, 제 1 전극은 측정 가스 챔버의 가스에 직접 노출될 수 있고 및/또는 가스 투과성 다공성 보호층을 통해 측정 가스 챔버로부터의 가스가 제 1 전극(116)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(116)은 외부 펌프 전극으로서 설계될 수 있다.
제 2 전극(118)은 적어도 하나의 측정 공동부(130) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(118)은 내부 펌프 전극으로서 설계될 수 있다. 측정 공동부(130)는 완전히 또는 부분적으로 개방되도록 설계될 수 있다. 또한, 측정 공동부(130)는 다공성 매질, 예를 들어 다공성 산화알루미늄으로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 측정 공동부(130)에는 적어도 하나의 확산 배리어를 통해 측정 가스 챔버로부터의 가스가 제공될 수 있다.
제 1 전극(116) 및 제 2 전극(118)은 적어도 하나의 고체 전해질(114)을 통해 연결되고 펌프 셀(132)을 형성할 수 있다. 전압, 특히 펌프 전압을 제 1 전극(116) 및 제 2 전극(118)에 인가함으로써, 산소가 확산 배리어를 통해 가스로부터 측정 공동부(130) 내로 펌핑-인 또는 펌핑-아웃될 수 있다.
제 3 전극(120)은 측정 가스 챔버로부터 분리되어 형성된 기준 전극으로서 설계될 수 있다. 제 3 전극(120)은 여기에 도시되지 않은 기준 가스 챔버(134)에, 예를 들어 유체로 및/또는 가스 연결을 통해, 적어도 부분적으로 연결될 수 있다. 기준 가스 챔버(134)는 특히 고체 전해질(114)을 통해 측정 공동부(130)에 연결될 수 있다. 제 4 전극(122)은 측정 공동부(130) 내에 배치될 수 있는 네른스트(Nernst) 전극으로서 설계될 수 있다. 제 3 전극(120)과 제 4 전극(122)은 적어도 하나의 고체 전해질(114)을 통해 연결되어 네른스트 셀(136)을 형성할 수 있다.
펌프 셀(132)에 의해 예컨대 펌프 전류는 측정 공동부(130) 내에 조건 λ(람다) = 1 또는 다른 공지된 조성이 주어지도록 조절될 수 있다. 상기 조성은 네른스트 셀(136)에 의해, 제 3 전극(120)과 제 4 전극(122) 사이의 네른스트 전압(VN)이 측정됨으로써 검출된다. 기준 가스 챔버(134) 내에 알려진 가스 조성이 주어지거나 이것이 초과량의 산소에 노출되면, 측정된 전압을 기초로 측정 공동부(130) 내의 조성이 추론될 수 있다.
가스 유입 구멍(126)의 연장 방향의 연장에서, 가열 요소(138)는 센서 요소(112)의 층 구조 내에 배치될 수 있다. 가열 요소(138)는 가열 영역(140) 및 전기 공급 트랙(142)을 포함한다. 가열 영역(140)은 예를 들어 구불구불한 모양으로 형성된다.
도 2의 A 내지 도 2의 D는 본 발명에 따른 센서 요소(136)(이 경우 네른스트 셀)의 회로도를 도시한다. 도 2의 A는 제어 유닛에 차동 또는 차동 작용 커패시터가 없는 이상적인 회로를 도시한다. 도 2의 B 내지 도 2의 C는 예를 들어 분극 저항(RPol)에 대해 평행한 추가 회로 부품(CDiff 및 CPol)을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 시간에 따른 프로파일을 도시한다. 도 3에 전압값(Uoffset)으로 표시된 작동 상태를 설정한 후, 적어도 하나의 진단 시퀀스가 수행되고, 상기 진단 시퀀스에서 센서 요소(112), 예를 들어 네른스트 셀(136)에 진단 전류를 인가함으로써 적어도 하나의 제 1 진단 상태(144)가 설정되고, 진단 전류가 차단됨으로써 네른스트 셀이 진단 전류와 관련해서 통전되지 않는 적어도 하나의 제 2 진단 상태(146)가 설정된다. 도 3의 하부에는 진단 전류의 시간에 따른 프로파일, 특히 진단 전류의 공급 및 차단이 도시되어 있다. 진단 전류는 전류원의 스위치 온 또는 오프에 의해 공급 및 차단될 수 있다. 또한, 도 3은 네른스트 셀(136)의 전극들 사이의 전압의 시간에 따른 프로파일을 도시한다. 이 실시예에서, 제 1 진단 상태(144)가 5번 그리고 제 2 진단 상태(146)가 4번 설정된다. 이 방법에서는, 다수의 진단 시퀀스가 수행될 수 있다. 특히, 제 1 진단 상태(144) 및 제 2 진단 상태(146)는 차례로 및 교대로 반복해서, 예를 들어 주기적으로 설정될 수 있다. 다수는 2개, 3개, 4개 이상의 진단 시퀀스를 포함할 수 있다. 반복 횟수는 내부 저항 결정의 원하는 또는 미리 정해진 정확도에 따라 결정될 수 있다. 제 1 진단 상태(144)의 지속 시간과 제 2 진단 상태(146)의 지속 시간은 동일한 길이일 수 있다. 대안으로서, 제 1 진단 상태(144)의 지속 시간과 제 2 진단 상태(146)의 지속 시간은 상이할 수 있다.
진단 전류가 공급될 때, 센서(110)는 과도 응답, 특히 지수 과도 응답을 나타낼 수 있다. 전류(I)로 통전될 때, 제 1 진단 상태(144)에서 목표 값으로의 지수 과도 현상은
을 충족시킬 수 있고, 상기 식에서 Uoffset은 작동 상태에서 네른스트 전극들 사이의 오프셋 전압 값이고, Rinnen은 네른스트 셀의 내부 저항이며, t0은 전류원의 접속 시점이고, τ는 제어 유닛의 유효 총 차동 커패시턴스(CD iff)의 충전 시간의 시상수이다. 특히, τ = Rinnen·CDiff이다.
제 2 진단 상태(146)에서, 네른스트 셀(136)은 통전되지 않는다. 특히, 제 2 진단 상태(146)에서, 전류원이 차단될 수 있다. 센서 요소(112)는 차단 시에 전기 감쇠 거동, 특히 지수 감쇠 거동을 나타낼 수 있다. 과도 현상에서와 동일한 시상수를 갖는 제 2 진단 상태에서 지수 감쇠 거동은
를 충족시킬 수 있고, 상기 식에서 t0는 이 경우 전류원의 차단 시점이다.
제 1 진단 상태(144)에서, 적어도 하나의 제 1 전압 값이 검출되고, 제 2 진단 상태(146)에서 적어도 하나의 제 2 전압 값이 검출된다. 제 1 전압 측정값은 과도 현상 동안 결정될 수 있고, 예를 들어 도 3에 U1, U3, U5, U7 및 U9로 표시된다. 제 2 전압 측정값은 감쇠 거동 동안 결정될 수 있고, 예를 들어 도 3에 U2, U4, U6 및 U8로 표시된다. 제 1 전압 측정값의 검출은 과도 현상 내의 동일한 시점에서 각각의 진단 시퀀스에서 일어날 수 있다. 제 2 전압 측정값의 검출은 감쇠 거동 내의 동일한 시점에서 각각의 진단 시퀀스에서 일어날 수 있다.
온도에 관한 정보는 제 1 전압 값 및 제 2 전압 값으로부터 결정된다. 내부 저항은 센서 요소(112)의 온도에 대한 척도일 수 있다. 특히, 센서 요소(112)의 온도는 내부 저항으로부터, 미리 정해진 또는 미리 결정 가능한 관계를 통해 결정될 수 있다. 방법 단계 c)에서, 센서 요소(112)의 내부 저항(Rinnen)은 다음 식으로부터 결정될 수 있다:
상기 식에서, I는 센서 요소에서의 진단 전류이다. 과도 에러 ΔUMess[i](도 3에서 ΔUMeas로 표시됨)는 로딩 및 언로딩 과정 중에 몇 번의 반복 측정 후 동일한 크기일 수 있다. 감쇠 거동 중에, 과도 에러는 오프셋 전압 값과 비교하여 결정될 수 있고 내부 저항의 결정 시에 고려될 수 있다. 방법 단계 c)에서, 네른스트 셀의 내부 저항(Rinnen)은 다음 식으로부터 결정될 수 있다:
상기 식에서, I는 인가된 진단 전류이고, i는 반복 단계이며, U[i]는 i번째 반복 단계의 전압 측정값이고, U[i-1]은 (i-l)번째 반복 단계의 전압 측정값이며, Uoffset은 작동 상태에서 오프셋 전압 값이다.
도 4는 반복 단계(i)에 대한 상대 내부 저항의 의존성, 즉 본 발명에 따른 방법에 의해 결정된 내부 저항(Rinnen ,mess)을 목표 내부 저항(Rinnen , Ziel), 이 경우 1㏀으로 나눈 값의 의존성을 도시한다. 교대로 적용되는 진단 상태의 수에 따라, 내부 저항의 결정이 개선될 수 있다. 도 4에서 비교를 위해 2개의 측정점이 표시된다. 제 1 측정점(148)에서, 내부 저항은 통전되지 않은 측정 및 통전된 측정에 의해 결정되었다. 제 2 측정점(150)에서, 먼저 완전 정상 상태의, 통전되지 않은 측정, 그 다음에 통전된 측정, 그리고 그 다음에 추가의 통전되지 않은 측정이 내부 저항을 결정하기 위해 수행되었다. 여기서는, 단 하나의 통전되지 않은 측정과 하나의 통전된 측정에 의한 결정에 비해 71%로부터 96%로의 향상이 달성될 수 있다. 더 많은 수의 통전은 특히 훨씬 더 높은 저항에서 바람직할 수 있다.
시스템의 안정화 시간(settling time)을 알기 위해 효과적으로 요구되는 시간은 영구적으로 통전된 시스템과 교대로 통전된 시스템에 대해 동일한 길이일 수 있다. 도 5는 본 발명에 따른 통전(곡선 154)과 영구적으로 통전된 네른스트 셀(곡선 152)의 안정화 시간을 알 때까지 시간에 따른 프로파일의 비교를 도시한다.
상기 방법에서, 전자 제어 유닛의 적어도 하나의 차동 커패시터의 차동 커패시턴스, 특히 유효 총 차동 커패시턴스 CDiff는 다음의 식으로부터 결정될 수 있다:
여기서, 
상기 식에서, τ는 유효 총 차동 커패시턴스의 충전 시간의 시상수이고, i는 반복 단계이며, U[i]는 i번째 반복 단계의 전압 측정값이고, Uoffset는 오프셋 전압 값이며, tMess는 통전의 접속 또는 차단 후 측정 시점이고 Rinnen은 내부 저항이다. 결정된 총 차동 커패시턴스는 시간에 따른 통전의 추가 설계 및/또는 추가 진단 목적을 위해 사용될 수 있다.
도 6은 반복 단계(i)에 대한 상대 차동 커패시턴스의 의존성, 즉 본 발명에 따른 방법에 의해 결정된 차동 커패시턴스(CDiff ,mess)를 목표 커패시턴스(CDiff , Ziel), 이 경우 40ns로 나눈 값의 의존성을 도시한다. 통전된 그리고 통전되지 않은 측정의 시퀀스의 수에 따라, 차동 커패시턴스의 결정이 개선될 수 있다. 제 2 측정점(150)으로 차동 커패시턴스는 95% 정확도로 결정될 수 있다.
110: 센서 112: 센서 요소
116: 제 1 전극 118: 제 2 전극
144: 제 1 진단 상태 146: 제 2 진단 상태
116: 제 1 전극 118: 제 2 전극
144: 제 1 진단 상태 146: 제 2 진단 상태
Claims (11)
- 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서(110)의 온도를 결정하는 방법으로서, 상기 센서(110)는 측정 가스의 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 요소(112)를 포함하고, 상기 센서 요소(112)는 적어도 하나의 제 1 전극(116), 적어도 하나의 제 2 전극(118), 및 상기 제 1 전극(116)과 상기 제 2 전극(118)을 연결하는 적어도 하나의 고체 전해질(114)을 포함하며, 상기 센서(110)는 적어도 하나의 전자 제어 유닛을 포함하는, 상기 방법에 있어서:
a) 하나의 작동 상태를 설정하는 단계로서, 가열 전압이 상기 센서 요소(112)에 인가되며, 실질적으로 일정한 전압 상태가 상기 센서 요소(112)에서 설정 및 검출되는, 상기 설정 단계;
b) 적어도 하나의 진단 시퀀스를 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 제 1 진단 상태(144)가 상기 센서 요소(112)에 진단 전류를 인가함으로써 설정되고, 상기 진단 전류가 차단되는 적어도 하나의 제 2 진단 상태(146)가 설정되며, 상기 제 1 진단 상태(144)에서 적어도 하나의 제 1 전압 값이 검출되고, 상기 제 2 진단 상태(146)에서 적어도 하나의 제 2 전압 값이 검출되는, 상기 수행 단계; 및
c) 상기 제 1 전압 값 및 상기 제 2 전압 값 그리고 작동 상태의 정전압 상태로부터 온도에 대한 정보를 결정하는 단계로서, 상기 센서 요소(112)의 내부 저항(Rinnen)이 다음 식:
으로부터 결정되고, 상기 식에서, i는 반복 단계이며, U[i]는 i번째 반복 단계의 전압 측정값이고, U[i-1]은 (i-l)번째 반복 단계의 전압 측정값이며, 상기 센서 요소(112)에는 진단 전류(I)가 제공되고, Uoffset은 작동 상태에서 전압 오프셋인, 상기 온도에 대한 정보를 결정하는 단계를 포함하는, 센서의 온도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서, 다수의 진단 시퀀스가 수행되는, 센서의 온도를 결정하는 방법.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전압 측정값은 과도 현상 동안 결정되고, 상기 제 2 전압 측정값은 감쇠 거동 동안 결정되는, 센서의 온도를 결정하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 진단 상태(144)의 지속 시간과 상기 제 2 진단 상태(146)의 지속 시간은 동일한 길이인, 센서의 온도를 결정하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방법에서 상기 전자 제어 유닛의 적어도 하나의 차동 커패시터의 차동 커패시턴스(CDiff)는 다음 식:
여기서,
으로부터 결정되고, 상기 식에서, τ는 유효 총 차동 커패시턴스의 충전 시간의 시상수이고, i는 반복 단계이며, U[i]는 i번째 반복 단계의 전압 측정값이고, Uoffset는 오프셋 전압 값이며, tMess는 통전의 접속 또는 차단 후 측정 시점이고, 상기 센서 요소(112)에 진단 전류(I)가 제공되며, Rinnen은 내부 저항인, 센서의 온도를 결정하는 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 설계된, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
- 제 7 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 전자 저장 매체.
- 제 8 항에 따른 전자 저장 매체를 포함하는 전자 제어 유닛.
- 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서(110)로서, 상기 센서(110)는 측정 가스의 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 요소(112)를 포함하고, 상기 센서 요소(112)는 적어도 하나의 제 1 전극(116), 적어도 하나의 제 2 전극(118) 및 상기 제 1 전극(116)과 상기 제 2 전극(118)을 연결하는 적어도 하나의 고체 전해질(114)을 포함하며, 상기 센서(110)는 제 9 항에 따른 전자 제어 유닛을 더 포함하는, 센서(110).
- 제 10 항에 있어서, 상기 센서(110)는 상기 센서 요소(112)에 전류를 제공하도록 설계된 적어도 하나의 전류원을 포함하는, 센서(110).
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