由現(xiàn)有技術(shù)原則上已知用于運(yùn)行傳感器設(shè)備的方法。借助這樣的傳感器設(shè)備可以實現(xiàn)氣體的氣體成分的定性檢測和/或定量檢測，尤其在空氣燃料混合物中的氣體成分的檢測。然而替代或附加地，也可借助這樣的傳感器設(shè)備檢測氣體的氣體特性，例如氣體的任意物理特性和/或化學(xué)特性。原則上也可以檢測氣體的多個特性。尤其可以將這樣的傳感器設(shè)備應(yīng)用在機(jī)動車領(lǐng)域。所述氣體例如可以是內(nèi)燃機(jī)的測量氣體空間中的廢氣，尤其在機(jī)動車領(lǐng)域中，并且測量氣體空間例如是排氣裝置。

這樣的傳感器設(shè)備可以具有用于檢測氣體的氣體成分的至少一個份額的傳感器元件。例如傳感器元件可以如在Konrad Reif(出版方)的“Sensoren im Kraftfahrzeug”(2012年第二版，第160-165頁)中描述的那樣構(gòu)型為λ探測器。λ探測器可以不僅構(gòu)型為兩點式λ探測器而且構(gòu)型為寬帶λ探測器，尤其平面的寬帶λ探測器。借助λ探測器可以確定燃燒室中的氣體混合物的氣體份額，例如空氣系數(shù)λ，所述空氣系數(shù)說明空氣-燃料比例。借助兩點式λ探測器僅僅在緊窄的范圍中在化學(xué)計量的混合中(λ＝1)確定空氣-燃料比例是可能的。與此相反，借助寬帶λ探測器——其通常根據(jù)泵單元(Pumpzell)的原理、優(yōu)選結(jié)合電化學(xué)內(nèi)恩斯特單元工作——可以實現(xiàn)在λ的大的范圍上的確定。這樣的陶瓷傳感器元件基于確定的固體的電解特性的應(yīng)用，尤其基于所述固體的離子導(dǎo)電的特性。這些傳感器元件大多包括優(yōu)選由鋯和/或釔組成的陶瓷固體電解質(zhì)或者優(yōu)選由二氧化鋯組成的固體層。

這樣的泵單元可以由兩個通過固體電解質(zhì)連接的電極、尤其內(nèi)部泵電極和外部泵電極形成。原則上傳感器設(shè)備可以具有控制裝置，控制裝置設(shè)置用于給泵單元施加泵電流。例如傳感器元件可以以直流電或在脈沖式運(yùn)行中運(yùn)行。例如文獻(xiàn)DE 10 2008 001 697A1描述：泵電流可以是脈沖形的泵電流，其具有固定頻率、可變的占空比和可調(diào)節(jié)的正負(fù)號(Vorzeichen)。傳感器元件的借助這樣的泵電流的運(yùn)行可以稱作傳感器元件的脈沖式運(yùn)行。

原則上可以在信號線路中、例如在傳感器設(shè)備的線纜束中設(shè)有防干擾電容用于進(jìn)行保護(hù)例如免于傳感器設(shè)備的電子裝置的靜態(tài)充電。由文獻(xiàn)DE 10 2010 000 663A1已知的是，為了緩沖在寬帶λ探測器的信號線路與接地之間的高頻干擾和高電壓進(jìn)入，可以設(shè)有電容器。在傳感器元件的脈沖式運(yùn)行中可以不斷地對這些電容再充電。再充電電流一部分流經(jīng)傳感器元件的泵單元并且提高或降低泵電流并且必須在特征曲線校準(zhǔn)中被考慮。

此外，在文獻(xiàn)DE 10 2010 000663A1中描述一種用于校準(zhǔn)再充電校正特征曲線的方法。通過在兩個開關(guān)狀態(tài)Z_1與Z_2之間的周期性轉(zhuǎn)換來引起如下：即在寬帶λ探測器的內(nèi)部泵電極連接端IPE和在外部泵電極連接端APE上存在脈沖形泵電流I_SQ。開關(guān)位置Z_1和Z_2在此能夠?qū)崿F(xiàn)在電阻R_GND上的電壓降U_GND的邊沿觸發(fā)式測量以便校準(zhǔn)再充電校正。電容器的再充電過程映射到通過電阻R_GND的通過電流上。在電阻R_GND上降落的用于開關(guān)位置Z_1的電壓U_gua和用于開關(guān)位置Z_2的電壓U_gui因此包含再充電信息。再充電電流dI_um是用于校準(zhǔn)的最重要份額并且在文獻(xiàn)DE 10 2010 000663A1中通過dI_um＝F_um·(U_gui-U_gua/R_GNDS)計算，其中，F(xiàn)_um＝T_sd/T_p。在此，T_sd是測量轉(zhuǎn)換的持續(xù)時間(積分時間)，T_p是脈沖式運(yùn)行的時鐘周期持續(xù)時間，而R_GNDS是電阻的期望值。

原則上可以在不考慮再充電電流I_pum的情況下由傳感器設(shè)備的恒流源的所設(shè)置的有效占空比IPS和所測量的電流計算平均泵電流I_p0：I_p0＝IPS·I_sq，其中，有效的占空比是IPS＝(T_p-T_m)/T_cyclus。T_cyclus在此是測量周期的持續(xù)時間，例如T_cyclus可以為＝666μs。T_p和T_m分別是給傳感器設(shè)備施加正電流脈沖和負(fù)電流脈沖的持續(xù)時間。在考慮再充電電流I_pum的情況下，可以由I_p＝I_p0+I_pum確定平均泵電流I_p。在測量周期中可以給傳感器設(shè)備施加三個開關(guān)狀態(tài)，其中，在第一開關(guān)狀態(tài)中可以給傳感器設(shè)備施加正電流脈沖，在第二開關(guān)狀態(tài)中給傳感器設(shè)備施加負(fù)電流脈沖，并且在第三開關(guān)狀態(tài)中給傳感器設(shè)備施加脈沖間歇，其中，不給傳感器設(shè)備施加電流。例如可以首先給傳感器設(shè)備施加脈沖間歇，例如具有固定的185μs的持續(xù)時間。緊接著可以給傳感器設(shè)備施加另一開關(guān)狀態(tài)，例如負(fù)電流脈沖。緊接著又可以給傳感器設(shè)備施加另一脈沖間歇。脈沖間歇的持續(xù)時間在此可以是可變的并且例如為在0與301μs之間。在脈沖間歇之后可以給傳感器設(shè)備施加另一開關(guān)狀態(tài)，例如正電流脈沖。具有正或負(fù)電流脈沖的開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時間在此可以是可變的。例如持續(xù)時間可以為在90μs與391μs之間。開關(guān)狀態(tài)的每個變化可以引起防干擾電容上的再充電電壓偏移(Umladespannungshub)。對于每個再充電偏移的電荷量可以由在兩個開關(guān)狀態(tài)之間在防干擾電容上的電壓差確定。在此，可以將在開關(guān)狀態(tài)末端處的電壓分別用于確定所述差。對于每個開關(guān)狀態(tài)變化的電荷量dQ_sx可以由在兩個開關(guān)狀態(tài)之間的電壓差dUsx乘以防干擾電容的相應(yīng)電容值c_n確定：dQ_sx＝c_n·dUsx。開關(guān)狀態(tài)變化的平均再充電電流I_umsx可以由I_umsx＝dQ_sx/T_cyclus確定。如果現(xiàn)在所有再充電——再充電的電流流經(jīng)傳感器元件——累加，則可以確定通過傳感器元件的總再充電電流I_pum。所述再充電電流可以考慮在探測電流的計算中，尤其可以實現(xiàn)探測流的校正。例如可以在脈沖式運(yùn)行中給傳感器元件施加不同的電流脈沖模式(定時模式)，例如脈沖-反脈沖、電流脈沖模式(定時模式1)或具有僅僅負(fù)脈沖的電流脈沖模式(定時模式2)。在定時模式1中，再充電電流的校正公式可以是：

Ipum＝[c_i(U_i2-U_ref)+c_a(U_a2-U_ref-U_p0)]/T_cyclus，

其中，U_ref是傳感器設(shè)備的參考電壓的期望值，而U_p0是在脈沖間歇中泵電壓的值。U_i2和U_a2是在開關(guān)狀態(tài)、例如具有負(fù)電流脈沖的開關(guān)狀態(tài)的末端處的電壓值，其中，可以測量外電極與接地之間的電壓U_a2并且可以測量內(nèi)電極與接地之間的電壓U_i2。此外，c_i和c_a是防干擾電容的電容值。在定時模式2中，再充電電流的校正公式可以是：

Ipum＝[c_i(U_i2+U_i4-2-U_ref)-2c_a(U_a2+U_ref+U_p0)]/T_cyclus，

其中，U_i4是在一個開關(guān)狀態(tài)末端、例如具有正電流脈沖的開關(guān)狀態(tài)處的電壓值。為了確定校正公式，原則上可以對于防干擾電容的電容值應(yīng)用構(gòu)件的期望值。

已知的所述用于校準(zhǔn)、尤其特征曲線校準(zhǔn)的方法與防干擾電容的電容值有關(guān)。原則上可以對于所述電容值應(yīng)用構(gòu)件的期望值。然而在此不考慮電容值的樣本分布、可能的溫度響應(yīng)(Temperaturgang)以及可能的長時間漂移。然而對于所述應(yīng)用可以要求小于±10μA的泵電流精度。在λ＝1的情況下直至±30％的電容公差下，借助于防干擾電容的期望值的校準(zhǔn)可以導(dǎo)致泵電流不精確性。因此可以在電壓變化過程中、尤其在泵電壓的電壓變化過程中出現(xiàn)過調(diào)過調(diào)可能對于應(yīng)用而言是不可接受的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，提出一種用于運(yùn)行傳感器設(shè)備的方法，所述方法至少盡可能避免已知方法的可預(yù)測的缺點。尤其應(yīng)實現(xiàn)小于±10μA的泵電流精度。

原則上可以將傳感器設(shè)備理解為任意如下設(shè)備，所述設(shè)備設(shè)置用于檢測氣體成分的份額，尤其在氣體混合物中，例如在測量氣體空間中，如例如在內(nèi)燃機(jī)的排氣裝置中。傳感器設(shè)備具有用于檢測測量氣體空間中的氣體中的氣體成分的至少一個份額的至少一個傳感器元件。用于檢測氣體中的氣體成分的至少一個份額的傳感器元件可以理解為如下元件，所述元件例如是傳感器設(shè)備的組成部分，設(shè)置或者可以有助于探測氣體的氣體成分的份額。關(guān)于傳感器元件的可能構(gòu)型可以原則上參照上述現(xiàn)有技術(shù)。傳感器元件可以尤其是陶瓷傳感器元件，尤其是具有層式結(jié)構(gòu)的陶瓷傳感器元件。傳感器元件尤其可以是平面陶瓷傳感器元件。氣體成分的至少一個份額的檢測可以理解為氣體的氣體成分的定性檢測和/或定量檢測。然而原則上，傳感器元件可以設(shè)置用于檢測氣體的任意物理特性和/或化學(xué)特性，例如氣體的溫度和/或壓力和/或氣體中的顆粒。其他特性原則上也是可檢測的。氣體原則上可以是任意氣體，例如廢氣、空氣、空氣-燃料混合物或其他氣體。本發(fā)明尤其可用于機(jī)動車技術(shù)領(lǐng)域中，從而氣體尤其可以是空氣-燃料混合物。一般地，可以將測量氣體空間理解為如下空間：待檢測的氣體位于所述空間中。本發(fā)明如上實施的那樣尤其可用于機(jī)動車技術(shù)領(lǐng)域中，從而測量氣體空間尤其可以是內(nèi)燃機(jī)的排氣裝置。然而，也可以考慮其他的應(yīng)用。

傳感器元件包括至少一個第一電極和至少一個第二電極。名稱“第一”和“第二”電極用作純名稱并且尤其不是關(guān)于順序和/或關(guān)于是否例如還存在其他電極的結(jié)論。一般地，電極可以理解為傳感器元件的導(dǎo)電區(qū)域，所述區(qū)域例如可以被施加電流或電壓。第一和第二電極可以尤其構(gòu)型為金屬-陶瓷電極，亦即所謂的Cermet電極、尤其鉑Cermet電極。

第二電極布置在至少一個測量空腔中。測量空腔可以理解為傳感器元件內(nèi)的空腔，所述空腔可以設(shè)置用于進(jìn)行氣體的氣體成分的存儲。測量空腔可以構(gòu)型為完全地或部分地敞開。此外，測量空腔可以完全地或部分地充以例如多孔介質(zhì)，例如多孔的氧化鋁。例如，第二電極可以構(gòu)型為內(nèi)部泵電極。

測量空腔通過至少一個擴(kuò)散勢壘可施加來自測量氣體空間的氣體。擴(kuò)散勢壘可以理解為由以下材料構(gòu)成的層：所述材料促進(jìn)或能夠?qū)崿F(xiàn)氣體的和/或液體的和/或離子的擴(kuò)散，但是抑制氣體的和/或液體的流動。擴(kuò)散勢壘可以尤其具有多孔的陶瓷結(jié)構(gòu)，尤其具有經(jīng)有針對性地調(diào)整的孔直徑的多孔陶瓷結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散勢壘可以具有擴(kuò)散阻力，其中，擴(kuò)散阻力可理解為如下阻力，擴(kuò)散勢壘以所述阻力反作用于擴(kuò)散流。

第一電極和第二電極通過至少一個固體電解質(zhì)連接并且形成泵單元。固體電解質(zhì)可以尤其是陶瓷固體電解質(zhì)，例如氧化鋯、尤其是釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)和/或鈧摻雜的氧化鋯(ScSZ)。固體電解質(zhì)可以優(yōu)選是氣體不可穿透的和/或可以確保離子輸送，例如離子氧輸送。第一和第二電極尤其可以是能導(dǎo)電的區(qū)域，例如能導(dǎo)電的金屬涂層，所述區(qū)域可以施加到至少一個固體電解質(zhì)上和/或可以以其他方式接觸固體電解質(zhì)。尤其可以通過施加電壓、尤其泵電壓給第一和第二電極將氧氣穿過擴(kuò)散勢壘從氣體泵浦到測量空腔中或者由其泵浦出。

傳感器設(shè)備還具有至少一個控制裝置?？刂蒲b置可以理解為如下設(shè)備，所述設(shè)備設(shè)置用于運(yùn)行傳感器元件?？刂蒲b置可以是中央的或分散的。控制裝置可以包括至少一個數(shù)據(jù)處理設(shè)備，例如至少一個處理器，尤其至少一個微控制裝器?？刂蒲b置可以例如完全地或部分地集成到另一設(shè)備中，例如控制設(shè)備和/或發(fā)動機(jī)控制設(shè)備中。傳感器元件可以具有至少一個接口，所述至少一個接口可以與控制裝置連接。例如，控制裝置也可以完全地或部分地集成到傳感器元件中或者替代地完全或部分地集成到傳感器設(shè)備的其他部件中，例如在插接裝置中。

控制裝置通過至少一個第一信號線路與第一電極連接。第一信號線路原則上可理解為控制裝置與第一電極的任意連接，所述連接設(shè)置用于將至少一個信號、尤其電流信號和/或電壓信號由控制裝置傳輸?shù)降谝浑姌O和/或由第一電極傳輸?shù)娇刂蒲b置。例如，第一信號線路可以完全或部分地構(gòu)型為饋電線和/或線纜和/或開關(guān)。饋電線可以例如完全或部分地實現(xiàn)為層式結(jié)構(gòu)中的饋電線。

控制裝置通過至少一個第二信號線路與第二電極連接。第二信號線路原則上可理解為控制裝置與第二電極的任意連接，所述連接設(shè)置用于將至少一個信號、尤其電流信號和/或電壓信號由控制裝置傳輸?shù)降诙姌O和/或由第二電極傳輸?shù)娇刂蒲b置。例如，第二信號線路同樣可以完全或部分地構(gòu)型為饋電線和/或線纜和/或開關(guān)。

第一信號線路通過至少一個第一防干擾電容c1與接地連接。第二信號線路通過至少一個第二防干擾電容c2與接地連接。接地原則上可以理解為導(dǎo)電構(gòu)件，所述構(gòu)件具有參考電位，尤其0伏特電位。名稱“第一”和“第二”防干擾電容用作純名稱并且尤其不是關(guān)于順序和/或關(guān)于是否例如還存在其他防干擾電容的結(jié)論。第一和第二防干擾電容原則上可以理解為任意電容器，所述電容器設(shè)置用于緩沖高頻干擾和高壓進(jìn)入，尤其是相對于接地引導(dǎo)高頻干擾和高壓進(jìn)入并且因此確保保護(hù)例如免于靜態(tài)充電。

在第一信號線路與第二信號線路中的至少一個與接地之間此外布置至少一個測量電阻。測量電阻原則上可以理解為任意的歐姆電阻，在其上可以實施電流和/或電壓測量。第一信號線路和/或第二信號線路可以通過測量電阻可與接地可連接。優(yōu)選地，可以在包括測量電阻的在第一和/或第二信號線路與接地之間的連接中設(shè)有至少一個開關(guān)。開關(guān)可以理解為任意的、尤其是導(dǎo)電的構(gòu)件，所述構(gòu)件設(shè)置用于尤其電連接第一和/或第二信號線路與測量電阻和接地，和/或分離第一和/或第二信號線路與測量電阻和接地的連接。例如開關(guān)可以在閉合狀態(tài)中連接第一和/或第二信號線路與測量電阻和接地，并且在打開狀態(tài)中分離第一和/或第二信號線路與測量電阻和接地。

測量電阻和第二防干擾電容c2可以并聯(lián)連接。測量電阻的和第二防干擾電容c2的相同命名的電極尤其可以相互連接。測量電阻和第一防干擾電容c1可以并聯(lián)連接。

控制裝置設(shè)置用于以功能電流運(yùn)行泵單元。功能電流原則上可以理解為任意如下電流：所述電流原則上可以具有任意變化過程。優(yōu)選地，功能電流可以具有至少一個電流脈沖，特別優(yōu)選地，功能電流可以具有脈沖式周期變化過程。例如功能電流可以選自由以下組成的組：正弦功能電流、矩形電流、三角形電流、鋸齒形電流。原則上，功能電流也可以具有其他變化過程?！耙怨δ茈娏鬟\(yùn)行泵單元”原則上可以理解為，控制裝置可以設(shè)置用于給泵單元、尤其第一和/或第二電極施加功能電流。優(yōu)選地，可以給泵單元施加正和/或負(fù)脈沖。功能電流還可以具有至少一個脈沖間歇，其中，在一個間歇中不給泵單元施加電流脈沖。

在所述方法中通過給泵單元施加多個不同開關(guān)狀態(tài)來確定第一防干擾電容c1和第二防干擾電容c2。控制裝置尤其可以具有開關(guān)，優(yōu)選地，控制裝置可以具有多個開關(guān)。作為第一開關(guān)可以在包括測量電阻的在第二信號線路與接地之間的連接中設(shè)有上述開關(guān)。此外，第二開關(guān)可以設(shè)置在傳感器元件與在以下還將進(jìn)一步描述的參考電壓源之間的連接中。開關(guān)狀態(tài)原則上可以通過電子構(gòu)件的狀態(tài)、尤其至少兩個開關(guān)的狀態(tài)和/或通過泵電流的流動方向來限定。第一防干擾電容c₁的和第二防干擾電容c₂的確定原則上可以理解為在傳感器設(shè)備的運(yùn)行中電容值的求取，尤其與防干擾電容的期望值的偏差的求取。

在所述傳感器設(shè)備的另一運(yùn)行中、尤其在具有脈沖式施加電流和/或電壓給所述泵單元的脈沖式運(yùn)行中考慮所述防干擾電容。尤其可以在所述傳感器設(shè)備的另一運(yùn)行中校正通過所述防干擾電容引起的過調(diào)。第一和第二防干擾電容可以在探測器的脈沖式運(yùn)行中根據(jù)正或負(fù)脈沖的施加來再充電。這樣的再充電可以導(dǎo)致附加的電流、尤其再充電電流，其可以提高或降低泵電流。泵電流的這樣的變化可以導(dǎo)致在傳感器元件的泵電壓的電壓變化過程中的過調(diào)。

此外，可以在傳感器設(shè)備的特征曲線的確定中考慮防干擾電容。傳感器設(shè)備的特征曲線可以理解為泵電壓與空氣系數(shù)λ的關(guān)系。尤其可以在傳感器設(shè)備的特征曲線的確定中考慮泵電流的通過再充電電流引起的變化并由此產(chǎn)生的在電壓變化過程中的過調(diào)。

所述方法可以包括以下步驟：

a)第一測量步驟，其中，在所述第一測量步驟中給所述泵單元施加第一開關(guān)狀態(tài)z₀，其中，在所述第一測量步驟中檢測泵電壓U_p0并且確定所述測量電阻上的第一電壓U_g0，其中，在所述第一測量步驟中此外還確定所述第一電極與所述接地之間的電壓Uc_a0和在所述第二電極與所述接地之間的電壓Uc_i0；

b)第二測量步驟，其中，在所述第二測量步驟中給所述泵單元施加第二開關(guān)狀態(tài)z₂，其中，在所述第二測量步驟中確定所述第一電極與所述測量電阻之間的電壓Uc_a2和在所述第二電極與所述測量電阻之間的電壓Uc_i2，其中，此外在所述第二開關(guān)狀態(tài)中檢測在所述測量電阻上的電壓U_gua并且能夠由過調(diào)確定再充電電流的充電量Q_gua；以及

c)第三測量步驟，其中，在所述第三測量步驟中給所述泵單元施加第三開關(guān)狀態(tài)z₁，其中，在所述第三測量步驟中確定所述第一電極與所述測量電阻之間的電壓Uc_a1和在所述第二電極與所述測量電阻之間的電壓Uc_i1，其中，能夠檢測在所述測量電阻上的電壓U_gui并且由過調(diào)確定再充電電流的充電量Q_gui。

這些方法步驟可以例如以所述順序?qū)嵤５硪豁樞蛟瓌t上也是可能的。原則上也可以重復(fù)地實施一個或多個或所有方法步驟。術(shù)語“第一步驟”、“第二步驟”和“第三步驟”用作純名稱并且尤其不是關(guān)于順序和/或關(guān)于是否例如還存在其他測量步驟的結(jié)論。

在第一測量步驟中可以在功能電流的脈沖間歇的末端檢測泵電壓U_p0。脈沖間歇的末端可以理解為在脈沖間歇內(nèi)的一個在實現(xiàn)重新施加電流脈沖之前的時刻。在第一開關(guān)狀態(tài)中可以給傳感器元件施加參考電壓。第一開關(guān)狀態(tài)可以理解為無電流狀態(tài)，尤其脈沖間歇的以下狀態(tài)：在所述狀態(tài)中不給泵單元施加電流脈沖。尤其在第一開關(guān)狀態(tài)中第二開關(guān)可以具有閉合狀態(tài)并且因此給傳感器元件施加參考電壓。脈沖間歇中的參考電壓可以原則上如此選擇，使得電壓大于泵單元的盡可能最大的負(fù)極化。因此可以阻止：第一電極的電位下降到接地的電位之下。參考電壓尤其可以大于2V。優(yōu)選地，參考電壓可以為3.3V。傳感器設(shè)備尤其可以具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有3.3V的參考電壓。在電壓確定中，在傳感器設(shè)備的另外的元件之間的電壓可以參考所述參考電壓。在第二電極與接地之間的電壓Uc_i0可以等于參考電壓。在第一電極與接地之間的電壓Uc_a0可以是參考電壓與泵電壓U_p0的和。

電壓Uc_a2和電壓Uc_i2可以在暫態(tài)過程(Einschwingvorgang)之后被確定。電壓Uc_a1和電壓Uc_i1可以在暫態(tài)過程之后被確定。暫態(tài)過程可以理解為直至達(dá)到泵電壓值的持續(xù)時間，其具有與泵電壓的靜態(tài)值的小于20％的偏差，優(yōu)選小于15％的偏差并且特別優(yōu)選地具有與泵電壓的靜態(tài)值的小于10％的偏差。原則上也可以在沒有暫態(tài)過程的情況下實現(xiàn)電壓確定。

為了準(zhǔn)確確定電壓，必須原則上測量第一開關(guān)狀態(tài)的最終狀態(tài)。通常不可以實現(xiàn)最終狀態(tài)的準(zhǔn)確測量。優(yōu)選地，在所述方法中可以實現(xiàn)電壓值的求平均，例如在70μs上的求平均。由此產(chǎn)生的檢測誤差可以與在脈沖間歇中泵電壓的退極化(Depolarisation)運(yùn)動有關(guān)。測量周期可以理解為如下時間段：在所述時間段中可以實施方法步驟a)-c)中的至少一個。方法步驟a)-c)可以都在一個測量周期內(nèi)實施或者可以單個地分別在一個測量周期中實施。優(yōu)選地，測量周期可以為666μs長。

在第二開關(guān)狀態(tài)中，第一電極可以與測量電阻連接。尤其可以在第一信號線路與接地之間的包括測量電阻的連接中設(shè)有至少一個開關(guān)，所述至少一個開關(guān)在第二開關(guān)狀態(tài)中能夠?qū)崿F(xiàn)第一電極與測量電阻的連接。在第二開關(guān)狀態(tài)中，可以給傳感器元件施加負(fù)的電流脈沖，從而泵電流從第二電極流至第一電極。在第二開關(guān)狀態(tài)中，可以給泵單元施加功能電流的電流脈沖、尤其負(fù)脈沖，其中，給防干擾電容再充電。正脈沖可以理解為如下脈沖：在所述脈沖的情況下電流由第一電極流至第二電極并且通過開關(guān)流至測量電阻。相比之下，在負(fù)脈沖的情況下電流由第二電極流至第一電極并且通過開關(guān)流至測量電阻。

防干擾電容的再充電可以尤其在不同開關(guān)狀態(tài)之間切換的情況下實現(xiàn)。優(yōu)選地可以實現(xiàn)在第一開關(guān)狀態(tài)與第二開關(guān)狀態(tài)、第二與第一開關(guān)狀態(tài)、第一與第三開關(guān)狀態(tài)以及第三與第一開關(guān)狀態(tài)之間的切換。

在第三開關(guān)狀態(tài)中，第二電極可以與測量電阻連接。第一開關(guān)尤其可以閉合并且確保第二電極與測量電阻的連接。在第三開關(guān)狀態(tài)中，可以給傳感器元件施加正電流脈沖，從而泵電流由第一電極流至第二電極。在第三開關(guān)狀態(tài)中，可以給泵單元施加功能電流的電流脈沖、尤其正脈沖，并且可以給防干擾電容再充電。

如上所述，可以由過調(diào)確定再充電電流的電荷量Q_gua。尤其在過調(diào)的時間變化過程之下的面積可以與再充電電流的電荷量成比例。電壓U_gua可以通過電壓信號在脈沖持續(xù)時間上的積分來確定。電壓U_gua尤其可以通過在最大100μs、優(yōu)選最大80μs并且特別優(yōu)選大約71μs的積分時間上的積分來確定，例如70±5μs。在一種優(yōu)選的實施方式中，積分時間可以為71μs。長于71μs的積分時間原則上也可以是可能的。傳感器設(shè)備可以具有Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器。Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器可以設(shè)置用于在時間段上、尤其在積分時間上對在測量電阻上檢測的電壓信號積分。優(yōu)選地，積分可以從施加接通邊沿(Einschaltflanke)開始來實現(xiàn)。接通邊沿可以理解為在施加電流脈沖時泵電壓的行為。由如此確定的電壓U_gua可以減去在沒有過調(diào)的情況下的電壓信號。尤其可以由電壓U_gua減去在第一開關(guān)狀態(tài)中確定的電壓U_g0，其中，功能電流可以在第一和第二開關(guān)狀態(tài)中的電壓測量中具有相同值。傳感器設(shè)備可以具有至少一個電流源，所述至少一個電流源可以設(shè)置用于在不同開關(guān)狀態(tài)中的所有測量中饋入相同電流。電流源可以尤其是恒流源。尤其偏差如至少一個電流源的電壓響應(yīng)(Spannungsgang)可以產(chǎn)生測量誤差。電壓U_g0與U_gua的差可以與再充電電流的電荷量成比例。電荷量尤其可以為Q_gua＝(U_gua-U_g0)·T_adc/R_gnds，其中，T_adc是Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器時間，而R_gnds是測量電阻的期望值。在一個實施例中，轉(zhuǎn)換器時間可以為70μs。

類似的確定可以關(guān)于再充電電流的電荷量Q_gui實現(xiàn)。電荷量尤其可以為Q_gui＝(U_gui-U_g0)·T_adc/R_gnds。

傳感器設(shè)備可以設(shè)置用于實施電荷量Q_gui和Q_gua的確定。傳感器設(shè)備可以設(shè)置用于實施方法步驟a)-c)。傳感器設(shè)備可以設(shè)置用于控制用于測量周期的開始時刻和/或開關(guān)狀態(tài)之間的變換，優(yōu)選準(zhǔn)確控制μs。在傳感器設(shè)備的一種優(yōu)選的實施方式中，傳感器設(shè)備可以具有由模擬低通濾波器和Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器組成的組合。原則上也可考慮其他構(gòu)型。例如可以應(yīng)用模擬積分器，其中，可以掃描器模擬積分器的最終值并且進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。

再充電電流的所測量的電荷量Q_gua和Q_gui可以對比再充電的可預(yù)期的電荷量。

所述方法還可以具有以下步驟：

i)第一確定步驟，其中，確定電壓Uc_i0與電壓Uc_i2之間的差dUc_i2和在電壓Uc_a0與電壓Uc_a2之間的差dUc_a2；

ii)第二確定步驟，其中，確定電壓Uc_i0與電壓Uc_i1之間的差dUc_i1和在電壓Uc_a0與電壓Uc_a1之間的差dUc_a1；

iii)第三確定步驟，其中，確定所述防干擾電容c₁和c₂。

這些方法步驟例如可以以所述順序?qū)嵤?。但另一順序原則上也是可能的。原則上也可以重復(fù)地實施一個或多個或所有方法步驟。術(shù)語“第一確定步驟”、“第二確定步驟”和“第三確定步驟”用作純名稱并且尤其不是關(guān)于順序和/或關(guān)于是否例如還存在其他確定步驟的結(jié)論。

在第三確定步驟中，可以通過求解線性方程組來確定防干擾電容c₁和c₂。尤其可以通過求解如下方程組來確定防干擾電容：

d∪c_i2·c₁+d∪c_a2·c₂＝Q_gua

d∪c_i1·C₁+d∪c_a1.c₂＝Q_gui。

在大的過調(diào)的情況下可以實現(xiàn)防干擾電容的準(zhǔn)確確定。當(dāng)防干擾電容的再充電過程的面積、亦即在過調(diào)之下的面積如此大，使得開關(guān)時間的公差對結(jié)果具有盡可能小的影響并且再充電過充不長于積分時間的時候，可以實現(xiàn)防干擾電容的準(zhǔn)確確定。原則上，由現(xiàn)有技術(shù)已知以16毫安的電流運(yùn)行傳感器元件，其中，測量電阻為100Ω。在本發(fā)明的范圍中已經(jīng)證實為有利的是，以盡可能小的電流運(yùn)行傳感器元件。盡可能小的電流例如可以理解為小于16毫安、優(yōu)選小于12.5毫安并且特別優(yōu)選10毫安的電流。然而，其他電流也是可能的。例如傳感器設(shè)備可以具有可調(diào)節(jié)的電流源，所述電流源能夠?qū)崿F(xiàn)用于運(yùn)行傳感器元件的電流的調(diào)節(jié)并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整(Einstellung)。在一種優(yōu)選的實施方式中，可以以10毫安的電流運(yùn)行傳感器元件。然而其他電流也是可能的。在所述優(yōu)選的實施方式中，測量電阻可以具有例如100Ω的電阻，并且傳感器元件的電阻可以為例如26Ω。然而其他電阻也是可能的。在防干擾電容的確定中可以再充電例如3.3V到1.26V的電壓Uc_i(1/2)。然而其他電壓也是可能的。為了確保泵電壓的測量在電流下降到10毫安的情況下也是可能的，可以如此選擇在正脈沖、尤其在第三開關(guān)狀態(tài)之前脈沖間歇的持續(xù)時間，使得可以實施泵電壓測量。優(yōu)選地，傳感器元件可以在λ＝1調(diào)節(jié)運(yùn)行中運(yùn)行，在該調(diào)節(jié)運(yùn)行中泵電流要求可以很低。因此可以阻止：脈沖間歇的持續(xù)時間相比于總測量周期沒有變得過大。脈沖間歇的持續(xù)時間尤其可以為測量周期的15％、優(yōu)選10％以及特別優(yōu)選5％。此外優(yōu)選地，泵電壓可以在多個開關(guān)周期上不實現(xiàn)變化，因為待檢測的電壓值可以在時間上分配在多個周期上。然而原則上能夠?qū)崿F(xiàn)在泵電壓的10％、優(yōu)選5％并且特別優(yōu)選1％的范圍中的變化。泵電壓可以在λ＝1通過之后是特別穩(wěn)定的并且在λ＝1通過期間不太穩(wěn)定。開關(guān)周期在此可以理解為在選自第一、第二和第三開關(guān)狀態(tài)的至少一個開關(guān)狀態(tài)與選自第一、第二和第三開關(guān)狀態(tài)的另一開關(guān)狀態(tài)之間的切換。

傳感器設(shè)備可以如上所述那樣具有Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器，其中，方法可以具有非線性校正。原則上，真實的Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器可以不是線性地描述非靜態(tài)信號，而是相比于理想Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器僅僅失真地描述信號，從而電壓值的非線性校正可以是必要的。非線性校正可以借助校正函數(shù)來實現(xiàn)，校正函數(shù)可以與防干擾電容有關(guān)。校正函數(shù)可以通過比較真實的Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器與模擬的理想的Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。為了在防干擾電容的確定期間也確保Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器的功能方式，因此可以實現(xiàn)防干擾電容的遞歸確定。尤其可以在第一校正步驟中實現(xiàn)借助未經(jīng)校正的Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器信號來確定未經(jīng)校正的防干擾電容并且借助未經(jīng)校正的防干擾電容來實施非線性校正。在另一校正步驟中可以確定電壓值的經(jīng)校正的差(U_gui-U_g0)和(U_gua-U_g0)并且實現(xiàn)經(jīng)校正的防干擾電容的確定。這些校正步驟可以尤其單個地或者兩者重復(fù)地實施，以便實現(xiàn)非線性校正所期望的精度。

在本發(fā)明的另一方面中提出一種傳感器設(shè)備。所述傳感器設(shè)備具有用于檢測測量氣體空間中的氣體中的氣體成分的至少一個份額的至少一個傳感器元件。所述傳感器元件包括至少一個第一電極和至少一個第二電極，其中，所述第二電極布置在至少一個測量空腔中。所述測量空腔通過至少一個擴(kuò)散勢壘可施加來自所述測量氣體空間的氣體。所述第一電極和所述第二電極通過至少一個固體電解質(zhì)連接并且形成泵單元。所述傳感器設(shè)備還具有至少一個控制裝置，所述至少一個控制裝置通過至少一個第一信號線路與所述第一電極連接。所述控制裝置通過至少一個第二信號線路與所述第二電極連接。所述第一信號線路通過至少一個第一防干擾電容c1與接地連接。所述第二信號線路通過至少一個第二防干擾電容c2與所述接地連接。在所述接地與所述第一信號線路和所述第二信號線路中的至少一個之間布置至少一個測量電阻。所述控制裝置設(shè)置用于以功能電流運(yùn)行所述泵單元。

傳感器設(shè)備設(shè)置用于實施根據(jù)上述實施方式之一或以下還將進(jìn)一步闡明的實施方式之一的方法。例如控制裝置可以相應(yīng)地設(shè)置用于例如通過編程技術(shù)來實施所述方法。對于傳感器設(shè)備的可能的構(gòu)型可以相應(yīng)地參照方法的上述描述。

本發(fā)明還涉及一種計算機(jī)程序和一種電子存儲介質(zhì)以及電子控制設(shè)備，所述計算機(jī)程序設(shè)置用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的每個步驟，所述計算機(jī)程序存儲在所述電子存儲介質(zhì)上，所述電子控制設(shè)備包括所述電子存儲介質(zhì)。

發(fā)明優(yōu)點：

所述方法相比于現(xiàn)有技術(shù)中的已知方法是有利的。尤其可以求取防干擾電容的實際值并且因此在特征曲線校準(zhǔn)中考慮防干擾電容的樣本分布、溫度響應(yīng)以及長時間漂移。此外，可以因此能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器設(shè)備也用于如下應(yīng)用：在所述應(yīng)用中可以需要小于±10μA的泵電流精度。

附圖說明

附圖示出：

圖1A-1C：在三個開關(guān)狀態(tài)中用于實施根據(jù)本發(fā)明方法的傳感器設(shè)備的等效電路圖；

圖2：再充電電流的確定的示意概覽；

圖3A-3C：泵電流的時間變化過程、第一和第二電極上的電壓變化過程以及第一電極與第二電極的電壓的電壓差的變化過程。

具體實施方式

在圖1A-1C中示出在三個開關(guān)狀態(tài)中用于實施根據(jù)本發(fā)明方法的傳感器設(shè)備110的等效電路圖。傳感器設(shè)備110具有用于檢測測量氣體空間114中的氣體中的氣體成分的至少一個份額的至少一個傳感器元件112。測量氣體空間114可以尤其是內(nèi)燃機(jī)的排氣裝置并且氣體可以是廢氣。傳感器元件112尤其可以設(shè)置用于確定氣體中的氧氣的份額。

傳感器元件112包括至少一個第一電極116和至少一個第二電極118。第一電極116可以例如構(gòu)型為外部泵電極并且對于圖1A-1C的等效電路圖表示為APE。第一電極118可以被施加來自測量氣體空間114的氣體并且例如以氣體可滲透的層與測量氣體空間114連接。第二電極118布置在至少一個測量空腔120中，所述測量空腔在此未示出。測量空腔120通過至少一個擴(kuò)散勢壘122與測量氣體空間114連接。傳感器元件例如可以具有氣體進(jìn)入通道。測量空腔120可以構(gòu)型為完全地或部分地敞開并且可以多件式構(gòu)造。例如測量空腔120可以完全或部分地例如以多孔的氧化鋁填充。關(guān)于測量空腔120和擴(kuò)散勢壘122的構(gòu)型可以尤其參照現(xiàn)有技術(shù)的傳感器元件，其例如在Konrad Reif(出版方)的“Sensoren im Kraftfahrzeug”(2012年第二版，第160-165頁)中描述。第二電極118可以構(gòu)型為內(nèi)部泵電極并且對于圖1A-1C的等效電路圖表示為IPE。第一電極116和第二電極118通過至少一個固體電解質(zhì)124(同樣在此未示出)連接，所述至少一個固體電解質(zhì)例如由釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)和/或鈧摻雜的氧化鋯(ScSZ)組成。關(guān)于固體電解質(zhì)124的構(gòu)型同樣可以參照上述現(xiàn)有技術(shù)。第一電極116和第二電極118形成泵單元126。

傳感器設(shè)備110還具有至少一個控制裝置128。控制裝置128可以完全或部分地集成到傳感器元件112中，或者替代地完全或部分地集成在其他部件中，例如集成到插接裝置和/或發(fā)動機(jī)控制裝置中?？刂蒲b置128通過至少一個第一信號線路130與第一電極116連接?？刂蒲b置128通過至少一個第二信號線路132與第二電極118連接。第一信號線路130通過至少一個第一防干擾電容c1(以附圖標(biāo)記134表示)與接地136連接。第二信號線路132通過至少一個第二防干擾電容c2(以附圖標(biāo)記138表示)與接地136連接。在第一信號線路130和第二信號線路132中的至少一個與接地136之間還布置至少一個測量電阻140。第一信號線路130和/或第二信號線路132可以通過測量電阻140與接地136連接。優(yōu)選地可以在包括測量電阻140的在第一信號線路130和/或第二信號線路132與接地136之間的連接中設(shè)有至少一個開關(guān)142。測量電阻140與防干擾電容c1 134和/或測量電阻140與防干擾電容c2 138可以并聯(lián)連接。

控制裝置128可以設(shè)置用于以功能電流、尤其脈沖式矩形電流運(yùn)行泵單元126。在所述方法中，通過給泵單元128施加多個不同的開關(guān)狀態(tài)來確定第一防干擾電容c1，134和第二防干擾電容c2，138。

在圖1A中示出第一開關(guān)狀態(tài)144。根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括第一測量步驟，其中，給泵單元126施加第一開關(guān)狀態(tài)144。第一開關(guān)狀態(tài)144可以是無電流狀態(tài)，尤其可以給泵單元126在功能電流的脈沖間歇期間施加第一開關(guān)狀態(tài)144。尤其可以給第一電極116施加電流源145。在第一測量步驟中可以檢測泵電壓U_p0并且確定在測量電阻140上的第一電壓U_g0。箭頭146表示泵電壓U_p0的方向。在功能電流的泵間歇的末端可以檢測泵電壓U_p0。在第一測量步驟中還可以確定第一電極116與接地136之間的電壓Uc_a0和在第二電極118與接地136之間的電壓Uc_i0。在第一開關(guān)狀態(tài)144中可以給傳感器元件112、尤其第二電極118施加參考電壓。傳感器設(shè)備110尤其可以具有參考電壓源148，所述參考電壓源設(shè)置用于給傳感器元件112施加參考電壓。在一個優(yōu)選的實施例中，參考電壓可以為例如3.3V。在第二信號線路132與參考電壓源148之間可以布置開關(guān)150，其中，在開關(guān)150的閉合狀態(tài)中參考電壓源148與傳感器元件112連接。箭頭152說明泵電流的方向。

圖1B示出第二開關(guān)狀態(tài)154。根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括第二測量步驟，其中，可以給泵單元126施加第二開關(guān)狀態(tài)154。在第二開關(guān)狀態(tài)154中，可以給泵單元126施加功能電流的電流脈沖、尤其負(fù)脈沖，其中，給第一防干擾電容c1 134和第二防干擾電容c2 138再充電。此外，第一信號線路130可以與測量電阻140連接，其中，開關(guān)142可以在第一信號線路與測量電阻140之間閉合。在第二測量步驟中，可以確定第一電極116與測量電阻140之間的電壓Uc_a2和在第二電極118與測量電阻140之間的電壓Uc_i2。電壓Uc_a2和電壓Uc_i2可以在暫態(tài)過程之后被確定。此外可以在第二開關(guān)狀態(tài)154中檢測在測量電阻140上的第二電壓U_gua并且由過調(diào)確定再充電電流的電荷量Q_gua。

再充電電流的電荷量Q_gua的確定在圖2中示意地示出。在圖2的左列中示出在測量電阻上的電壓的可能的時間變化過程。所述電壓信號可以包括至少兩個信號分量。電壓信號的組成在圖2的中間列中示出。第一信號分量156可以是電壓U_g0的跟隨功能電流的函數(shù)——例如在此為矩形函數(shù)——的電壓信號，所述電壓信號在圖2的中間列中示出為粗實線。第二信號分量158可以是過調(diào)，其通過防干擾電容134、138的再充電引起。第二信號分量158在圖2的中間列中示出為細(xì)實線。電壓U_gua可以通過電壓信號在脈沖持續(xù)時間上的積分來確定。電壓U_gua尤其可以通過電壓信號在積分時間上的積分來確定，所述積分時間例如等于電流脈沖的最小脈沖持續(xù)時間。電流脈沖的脈沖持續(xù)時間可以例如為90μs至391μs。然而其他脈沖持續(xù)時間原則上也是可能的。例如積分時間可以為71.04μs。傳感器設(shè)備110可以具有Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器。Sigma-Delta-轉(zhuǎn)換器可以設(shè)置用于在時間段上、尤其在積分時間上對電壓信號進(jìn)行積分。優(yōu)選地，積分可以以施加接通邊沿開始地實現(xiàn)。由如此確定的電壓U_gua可以減去沒有過調(diào)的情況下的電壓信號，尤其第一信號分量。電壓U_g0與U_gua的差160在圖2的左列中示出為粗虛線并且可以與再充電電流的電荷量Q_gua成比例。

在圖1C中示出第三開關(guān)狀態(tài)162。根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括第三測量步驟，其中，給泵單元126施加第三開關(guān)狀態(tài)162。在第三開關(guān)狀態(tài)162中可以給泵單元126施加功能電流的電流脈沖、尤其正脈沖并且對防干擾電容134、138再充電。在第三測量步驟中可以確定第一電極116與測量電阻140之間的電壓Uc_a1和在第二電極118與測量電阻140之間的電壓Uc_i1。電壓Uc_a1和電壓Uc_i1可以在暫態(tài)過程之后被確定。此外可以檢測在測量電阻140上的電壓U_gui并且由過調(diào)確定再充電電流的電荷量Q_gui。電荷量Q_gui的確定可以類似于再充電電流的電荷量Q_gua的在圖2中描述的確定來實現(xiàn)。

在不同開關(guān)狀態(tài)之間的切換可以尤其在第一開關(guān)狀態(tài)144與第二開關(guān)狀態(tài)154之間、在第二開關(guān)狀態(tài)154與第一開關(guān)狀態(tài)144之間、在第一開關(guān)狀態(tài)144與第三開關(guān)狀態(tài)154之間以及在第三開關(guān)狀態(tài)162與第一開關(guān)狀態(tài)144之間實現(xiàn)。此外，所述方法可以包括第一確定步驟，其中，確定電壓Uc_i0與電壓Uc_i2的差dUc_i2和電壓Uc_a0與電壓Uc_a2的差dUc_a2。所述方法可以包括第二確定步驟，其中，確定電壓Uc_i1與電壓Uc_i0的差dUc_i1和電壓Uc_a0與電壓Uc_a1的差dUc_a1。此外，所述方法可以包括第三確定步驟，其中，確定防干擾電容c₁和c₂。在第三確定步驟中可以通過求解線性方程組來確定防干擾電容c₁ 134和c₂ 138。

圖3A示出泵電流的時間變化過程，傳感器元件112可以被施加所述泵電流。傳感器元件112可以在脈沖式運(yùn)行中運(yùn)行，其中，在所述實施例中給泵單元126施加脈沖式電流。因此，在圖3A中在時間變化過程中可見功能電流——在此矩形電流——的正和負(fù)電流脈沖。在圖3C中示出在第一電極116與第二電極118之間的電壓差ΔU的變化過程。不僅在圖3A中的泵電流而且在圖3C中的電壓差示出通過防干擾電容134、138的再充電電流引起的過調(diào)、與矩形函數(shù)的偏差。

圖3C示出在根據(jù)本發(fā)明的方法中確定的電壓U_x的時間變化過程。曲線164示出在測量電阻140上降落的電壓的變化過程。曲線166或曲線168示出在接地136與第一電極116或第二電極118之間的電壓的變化過程。在時刻t0可以給傳感器元件112施加第一開關(guān)狀態(tài)144。在第二電極118與接地136之間的電壓Uc_i0以附圖標(biāo)記170表示，在第一電極116與接地136之間的電壓Uc_a0以附圖標(biāo)記172表示。在時刻t1可以給傳感器元件112施加第二開關(guān)狀態(tài)154。在第一電極116與測量電阻140之間的電壓Uc_a2以附圖標(biāo)記174表示，在第二電極118與測量電阻140之間的電壓Uc_i2以附圖標(biāo)記176表示。在時刻t2可以給傳感器元件112重復(fù)地施加第一開關(guān)狀態(tài)144。此外，可以在時刻t3給傳感器元件112施加第三開關(guān)狀態(tài)162。在第一電極116與測量電阻140之間的電壓Uc_a1以附圖標(biāo)記178表示，在第二電極118與測量電阻140之間的電壓Uc_i1以附圖標(biāo)記180表示。

在傳感器設(shè)備110的另一運(yùn)行中，尤其在具有給泵單元126脈沖式施加電流和/或電流的脈沖式運(yùn)行中，可以考慮防干擾電容134、138并且校正尤其通過再充電電流引起的過調(diào)。此外，可以在傳感器設(shè)備110的特征曲線的確定中考慮防干擾電容134、138。