用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法和用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器组件
背景技术
由现有技术已知多种用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法和用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器组件。测量气体例如可以是内燃机的废气。颗粒尤其可以是炭黑或灰尘颗粒。下面在不限制另外的实施方式和应用的情况下尤其参照用于检测炭黑颗粒的方法和传感器组件来描述本发明。
两个或更多个金属电极可以安置在电绝缘载体上。在电压作用下积聚的微粒、尤其是炭黑颗粒在传感器元件的聚集阶段中形成在例如构型为彼此梳状嵌接的叉指电极的电极之间的导电桥并且所述电极由此短路。在复原阶段中，电极通常借助于集成的加热元件自洁式燃烧。通常，颗粒传感器分析处理电极结构的由于颗粒积聚而改变的电特性。例如可以在施加恒定电压的情况下测量出减小的电阻或增大的电流。
按照该原理工作的传感器组件通常被称为电阻式传感器并且在多种实施方式中存在，如由DE 10 2005 053 120 A1、DE 103 19 664 A1、DE 10 2004 046 882 A1、DE 102006 042 362 A1、DE 103 53 860 A1、DE 101 49 333 A1 和WO 2003/006976 A2已知。构型为炭黑传感器的传感器组件通常用于监控柴油颗粒过滤器。在内燃机的废气管路中，所述类型的颗粒传感器通常接收到保护管中，该保护管同时例如允许以废气流经颗粒传感器。
由于提高的环境意识并且也部分地通过法律规定决定地，必须在车辆运行期间监控炭黑排放并且确保监控的功能性。这类监控功能性通常被称为车载诊断。用于颗粒传感器的自诊断的设备和方法例如由DE 10 2009 028 239 A1、DE 10 2009 028 283 A1、DE2007 046 096 A1和US 2012/0119759 A1 已知。
虽然由现有技术已知的用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法和由现有技术已知的用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器组件具有优点，但所述方法和传感器组件仍包含改善潜力。尤其地，误差、尤其是在电极结构上的电误差的识别和/或验证通常是昂贵的和/或费时的。例如在识别电误差的框架中经常需要传感器元件的自洁式燃烧。尤其地，由此可以在出现电误差之后产生相应误差报告的时间上的延迟。因此，炭黑传感器在电功能性方面的法律要求的自监控、如具有至少2Hz的监控尤其通常困难地实施。此外典型地，不同误差、尤其不同电误差的区分仅能困难地实现或根本不可能。
发明内容
因此，在本发明的框架中，提出一种用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法和传感器组件。在本发明的框架中，“传感器组件”原则上可以理解为以下任意的设备，该设备设置成用于感测测量气体的至少一个测量参数。与此相应地，在本发明的框架中，“用于感测测量气体的颗粒的传感器组件”原则上可以理解为以下任意的设备，该设备适用于定性地和/或定量地感测测量气体中的颗粒并且该设备例如借助于合适的控制单元和合适构型的电极产生相应于所感测的颗粒的至少一个电测量信号、如电压或电流。所感测的颗粒尤其可以是炭黑颗粒和/或灰尘颗粒。在这里，可以使用DC信号和/或AC信号。此外，例如为了从阻抗中进行信号分析处理可以使用电阻分量和/或电容分量。
所述方法和传感器组件尤其可以设置成使用在机动车中。尤其地，测量气体可以是机动车的废气。原则上另外的气体和气体混合物也是可能的。测量气体室原则上可以是任意的、敞开的或闭合的室，在该室中接收有测量气体和/或该室由测量气体流经。测量气体室例如可以是内燃机、如燃烧式发动机的废气管路。
用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的所述方法使用至少一个传感器元件，其中，传感器元件包括至少一个电极结构，其中，电极结构包括至少两个电极装置。所述方法包括下列优选具有所说明的顺序的步骤。原则上另外的顺序也是可能的。此外，也可以重复地实施所述方法步骤的一个或多个或所有方法步骤。此外，也可以在时间上完全或部分重叠地或同时地实施所述方法步骤的两个或更多个方法步骤。除了所提到的方法步骤之外附加地，所述方法也可以包括另外的方法步骤。
所述方法步骤是：
a)传感器元件在至少一个测量模式中运行，包括：
i.对电极结构加载以至少一个测量电压；和
ii.感测在电极结构上的至少一个测量信号、尤其是量化在电极装置之间的测量电流的测量信号，其中，测量信号可以通过颗粒影响；
b)传感器元件在至少一个诊断模式中运行，包括：
i.对电极结构加载以至少一个诊断电压，其中，诊断电压小于测量电压；
ii.感测在电极结构上的至少一个诊断信号、尤其是量化在电极装置之间的诊断电流的诊断信号；和
iii.通过比较诊断信号与至少两个诊断阈值来分析处理诊断信号并且产生关于传感器元件的故障状态的至少一个信息。
在本发明的框架中，“传感器元件”原则上可以理解为以下任意的设备，该设备可以用作为例如用于传感器组件的功能单元并且可以产生例如相应于所感测的颗粒的至少一个电测量信号作为这种至少一个测量信号。因此，传感器元件尤其可以是上面已经简短描述的并且下面还更准确解释的传感器组件的部件。在本发明的框架中，“电极结构”原则上可以理解为以下任意的设备，该设备包括至少两个电极装置。尤其地，电极结构可以包括刚好两个电极装置，这两个电极装置尤其也可以被称为第一电极装置和第二电极装置。尤其地，所述至少两个电极装置、尤其是它们的部件、如下面更详细描述的电极指可以具有相对彼此的布置，该布置可以是电极结构的重要组成部分。此外，电极装置可以分别具有至少一个电极形状，该电极形状同样可以是电极结构的重要组成部分。在本发明的框架中，“电极装置”原则上可以理解为以下任意的电导体，该电导体适用于电流测量和/或电压测量，和/或，该电导体可以对与电极装置接触的至少一个元件加载以电压和/或电流。
电极装置尤其可以具有至少一个电极指。在本发明的框架中，“电极指”原则上可以理解为电极装置的以下任意的成形，该成形在一个维度中的尺寸明显超过、例如至少以系数2、优选至少以系数3、特别优选至少以系数5超过在至少一个另外的维度中的尺寸。电极指尤其可以具有电极指形状。电极指形状例如可以包括下列形状中的至少一个形状：曲折形状；蛇形；S形；螺旋；弯曲；回线(Schleife)、尤其是敞开的或闭合的回线；套圈(Schlaufe)、尤其是敞开的或闭合的套圈。尤其地，第一电极装置可以具有多个至少两个第一电极指并且第二电极装置可以具有多个至少2个第二电极指。尤其地，第一电极装置的电极指和第二电极装置的电极指可以梳状地彼此嵌接。包括具有梳状地彼此嵌接的电极指的第一和第二电极装置的电极结构也可以被称为叉指电极。
在本发明的框架中，“测量模式”原则上可以理解为以下任意设备的运行类型，在该运行类型中所述设备能够产生测量信号。在本发明的框架中，“测量电压”原则上可以理解为以下任意的电势差，该电势差允许测量信号的产生。在本发明的框架中，“测量信号”原则上可以理解为以下任意的电信号，该电信号在完好的传感器元件中允许推断出待感测的颗粒的至少一个特性、例如推断出测量气体中的颗粒浓度。替代地或附加地，测量信号也可以允许得出传感器元件的功能状态的至少一个推断。测量信号尤其可以是电流信号、电压信号或电阻信号。原则上也可以考虑另外的电信号。尤其地，测量信号可以是量化在电极装置之间的测量电流的测量信号。在本发明的框架中，“测量电流”原则上可以理解为在第一电极装置和第二电极装置之间由于测量电压流动的任意电流。测量信号可以通过颗粒影响。在本发明的框架中，概念“可影响”原则上可以理解为，测量信号可以根据待测量的颗粒的至少一个特性而改变。这样存在的颗粒浓度通过在电极结构上的更频繁的颗粒积聚的提升例如可以导致在电极装置之间流动的测量电流的增大。
在本发明的框架中，“诊断模式”原则上可以理解为以下任意设备的运行类型，在该运行类型中所述设备能够产生诊断信号。在本发明的框架中，“诊断电压”原则上可以理解为作用在电极结构上的、尤其是作用在两个电极装置上的任意的电势差，该电势差允许在电极结构上的诊断信号的产生。尤其地，诊断电压能够以至少一个系数2、优选以至少一个系数4、更优选以至少一个系数5并且特别优选以至少一个系数10小于测量电压。尤其地，测量电压可以为20V至100V、优选为40V至50V、更优选为44V至46V并且特别优选为45.6V。尤其地，诊断电压可以为3V至10V、优选为4V至6V并且特别优选为5V。电极结构尤其可以借助于下面更详细描述的至少一个电压源加载以诊断电压。在此，所述加载可以直接地或间接地进行。尤其地，电压源可以包括多个电构件、尤其是一个或多个电池、一个或多个上升转换器
在本发明的框架中，“诊断信号”原则上可以理解为以下任意的电信号，该电信号允许推断出在传感器元件中、例如在电极结构中存在或不存在至少一个故障。诊断信号尤其可以是电流信号、电压信号或电阻信号。所述故障例如可以是电极结构的故障、尤其可以是两个电极装置之间的或所述两个电极装置中的一个电极装置和另外的元件、如接地或传感器元件的元件或传感器组件的元件之间的短路。尤其地，传感器组件的元件可以是电构件、例如下面更详细描述的电压源、尤其是机动车的电池。此外，所述故障尤其可以是电极结构由于颗粒的过载。诊断信号尤其可以是量化在电极装置之间的诊断电流的诊断信号。在本发明的框架中，“诊断电流”原则上可以理解为在第一电极装置和第二电极装置之间由于诊断电压流动的任意电流。在本发明的框架中，“诊断阈值”原则上可以理解为电测量参数、例如电流、电压或电阻的任意值，其中，由所述值通过诊断信号的超过、未超过和/或占据(Annehmen)可以推断出在传感器元件中、例如在电极结构中存在或不存在至少一个故障。在本发明的框架中，“故障状态”原则上可以理解为传感器元件的以下任意状态，在该状态中传感器元件具有至少一个损坏或误差或故障，其使传感器元件的功能优越性受损。尤其地，具有故障状态的传感器元件可以具有上面已经描述的故障的至少一个故障。尤其地，具有故障状态的传感器元件(例如其方式是，所述传感器元件具有上面已经描述的故障的一个故障)也可以被称为有故障的。
为了感测测量信号和诊断信号，可以使用至少一个测量设备，其中，测量设备可以包括至少一个模数转换器。尤其地，诊断电压可以小于或等于模数转换器的感测范围的最大值。
此外，感测范围的最大值也可以被称为模数转换器的参考电压。此外，模数转换器的感测范围可以被称为模数转换器的参考范围。尤其地，模数转换器的感测范围的最大值可以为5V。替代地，模数转换器的感测范围的最大值也可以具有另外的值。尤其地，模数转换器的感测范围的最大值例如可以为3.3V。原则上也可以考虑另外的值。尤其地，模数转换器的感测范围的最大值可以为3V至10V、优选为4V至6V并且特别优选为5V。尤其地，模数转换器的感测范围的最大值可以为5V并且诊断电压可以为2.5V至6V、优选为3.5V至5.5V、特别优选为4.0V至4.3V。
用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的所述方法包括上面列举的步骤a)和b)，其具有提到的子步骤。尤其地，当测量信号在步骤a)ii.中超过预先确定的测量信号阈值时，可以实施步骤b)。在本发明的框架中，“测量信号阈值”原则上可以理解为电测量参数、尤其是测量信号、例如电流、电压或电阻的任意值，其中，由所述值通过测量信号的超过、未超过和/或占据可以推断出在传感器元件中、例如在电极结构中存在或不存在至少一个故障。尤其地，预先确定的测量信号阈值可以基本上等于模数转换器的感测范围的最大值。在本发明的框架中，概念“基本上等于”原则上可以理解为，两个值彼此没有不同或仅稍微不同。两个值尤其能够以0％至25％、优选以0％至20％、更优选以0％至10％并且特别优选以0％至5％彼此不同。此外，预先确定的测量信号阈值可以为4.0V至5.0V或1mA至10mA或0Ω至100kΩ。
此外，所述方法在步骤b)之前还可以包括下列步骤：
a)iii.比较测量信号与预先确定的测量信号阈值并且产生关于传感器元件的功能状态的至少一个信息。
在本发明的框架中，“功能状态”原则上可以理解为关于设备的完好性、尤其是功能能力的状态。这样所述设备可以关于其功能状态尤其分类为完好的或故障的。尤其地，当测量信号小于或最大等于预先确定的测量信号阈值时，传感器元件可以分类为完好的。此外，当测量信号超过预先确定的测量信号阈值时，传感器元件可以分类为故障的。
按照根据本发明的方法，对电极结构加载以所述至少一个测量电压。此外，对电极结构加载以所述至少一个诊断电压。为了对电极结构加载以所述至少一个测量电压和所述至少一个诊断电压，可以使用所述至少一个电压源。为了对电极结构加载以所述至少一个测量电压和至少一个诊断电压，尤其可以使用至少两个电压源。尤其地，为了对电极结构加载以所述至少一个测量电压可以使用至少一个测量电压源，并且为了对电极结构加载以所述至少一个诊断电压可以使用至少一个诊断电压源。所述至少一个电压源、尤其是测量电压源和诊断电压源可以包括上面已经描述的多个电构件、尤其是一个或多个电池、一个或多个上升转换器、一个或多个开关、一个或多个二极管和另外的这里未提到的电构件。
此外，测量信号可以从以下组中选择出至少一个信号，该组由下列信号组成：电压信号；电流信号；电阻信号。此外，诊断信号也可以由以下组中选择出，该组由下列信号组成：电压信号；电流信号；电阻信号。尤其地，诊断信号可以包括至少一个信号，该信号由以下组中选择出，该组由下列信号组成：在所述至少两个电极装置中的一个电极装置和所述至少一个电压源、尤其是机动车的电池之间的电压信号或电流信号或电阻信号；在两个电极装置中的一个电极装置和接地之间的电压信号或电流信号或电阻信号；在两个电极装置之间的电压信号或电流信号或电阻信号。
用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的所述方法包括步骤b)iii).尤其地，所述至少两个诊断阈值可以是预先确定的或预先给定的诊断阈值。此外，所述方法可以包括刚好两个诊断阈值。尤其地，诊断阈值可以标有D1和D2。尤其地，诊断信号在步骤b)iii.中的分析处理可以包括诊断信号与至少两个预先确定的诊断阈值D1和D2的比较。尤其地，诊断阈值D1可以大于诊断阈值D2。此外，诊断阈值D1和D2可以是两个电压值，其中，诊断阈值D1可以小于或等于模数转换器的感测范围的最大值，其中，诊断阈值D2可以小于模数转换器的感测范围的最大值并且小于诊断阈值D1。此外，关于传感器元件的故障状态的至少一个信息的产生在步骤b)iii.中可以借助于下列格式(Schema)实现：
·当诊断信号大于诊断阈值D1时，传感器元件具有在所述至少两个电极装置中的一个电极装置和电压源、尤其是机动车的电池之间的短路；
·当诊断信号位于D2和D1之间时，传感器元件具有在两个电极装置之间的短路；并且
·当诊断信号小于第二诊断阈值D2时，传感器元件具有电极结构由于颗粒的过载。
尤其地，诊断阈值D1和D2可以分别配属于通过所述诊断阈值限界的范围中的各一个范围。尤其地，诊断阈值D1可以为4.5V并且诊断阈值D2可以为3.9V。在特别优选的实施例中，诊断电压可以等于模数转换器的感测范围的最大值，模数转换器的感测范围的最大值可以为5V，诊断阈值D1可以为4.5V并且诊断阈值D2可以为3.9V。
在本发明的另一方面中，提出用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器组件。传感器组件包括至少一个传感器元件和至少一个控制单元，其中，传感器元件包括至少一个电极结构。电极结构具有至少两个电极装置。控制单元设置成用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。与此相应地，针对定义和可选的构型可以尽可能地参照所述方法的描述。
控制单元可以具有至少一个电压源，其中，电压源可以设置成用于对电极结构加载以所述至少一个测量电压和所述至少一个诊断电压。此外，控制单元可以具有至少一个测量设备，其中，测量设备设置成用于感测在电极结构上的测量信号。此外，测量设备可以设置成用于感测在电极结构上的至少一个诊断信号。尤其地，电极结构可以包括第一电极装置和第二电极装置。测量设备可以具有与第一电极装置或第二电极装置连接的至少一个测量电阻和与测量电阻连接的至少一个模数转换器。此外，控制单元还可以包括至少一个另外的测量设备，其中，所述另外的测量设备设置成用于感测测量电压。
此外，所述至少一个电压源可以具有至少一个元件，该元件由以下组中选择出，该组由下列元件组成：电池；上升转换器；电开关。电压源还可以包括另外的元件、尤其是电构件。电池尤其可以是机动车的电池。在本发明的框架中，“上升转换器”原则上可以理解为电路，其中，输出电压的值总是大于输入电压的值。尤其地，上升转换器可以显示为直流变压器。上升转换器也可以被称为升压转换器、升压斩波器或升压变换器。开关尤其可以包括晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或继电器。尤其地，电极装置可以通过同样的电压源加载以测量电压和诊断电压。替代地或附加地，传感器组件可以具有至少两个电压源。尤其地，传感器组件可以具有至少一个测量电压源和诊断电压源，其中，测量电压源设置成用于对电极结构加载以所述至少一个测量电压，其中，诊断电压源设置成用于对电极结构加载以至少一个诊断电压。
相对于已知的方法和设备，根据本发明的方法和根据本发明的设备具有大量优点。因此例如可能的是，相比于现有技术更快地检验和/或识别传感器元件的功能状态。此外可能的是，相比于现有技术更快地检验和/或识别传感器元件的故障、如叉指电极的错误情况。此外可能的是，清楚地识别和/或彼此区分开传感器元件的不同故障、如叉指电极的错误情况。尤其地，由此可能的是，借助于根据本发明的方法和/或根据本发明的设备可以更好地遵循用于电诊断、尤其用于车载诊断的法律要求。
此外可能的是，相比于现有技术，通过根据本发明的方法和/或根据本发明的设备可以降低软件费用和/或应用费用。这样可能的是，在错误情况中通过从测量电压、尤其是高压、如45.6V转换到较小的诊断电压、尤其是更低的电压、如5V来产生诊断信号，该诊断信号可以通过可供使用的模数转换器测量。由此可能的是，可以清楚地识别和/或彼此区分开故障、尤其是各个错误情况。由此可能的是，可以降低例如用于附加的诊断步骤、如用于强烈熏黑(Verruβung)的自洁式燃烧的传感器复原的软件费用。尤其地，由此可能的是，相比于现有技术更早地提供关于传感器元件的故障状态的信息、尤其是诊断结果。
此外可能的是，根据流程图分析处理根据本发明的方法。
附图说明
本发明的其他细节和可选特征在实施例中示出，所述实施例在下面的附图中示意性示出。
在附图中：
图1示出用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的根据本发明的方法的流程图；和
图2A、2B和2C分别示出传感器元件(2B)的或根据本发明的传感器组件的控制单元(2A和2C)的示意性示出的局部。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法。所述方法使用至少一个传感器元件110，其中，传感器元件110包括至少一个电极结构112，其中，电极结构112具有至少两个电极装置114。所述方法包括下列优选具有所说明的顺序的步骤。另外的顺序原则上也是可能的。此外，也可以重复地实施所述方法步骤中的一个或多个或所有方法步骤。此外，也可以在时间上完全或部分重叠地或同时地实施所述方法步骤的两个或更多个方法步骤。除了所提到的方法步骤之外附加地，所述方法也可以包括另外的方法步骤。
如在图1中示出，所述方法在第一步骤a)(方法步骤116)中包括传感器元件110在至少一个测量模式中的运行。方法步骤116包括第一子步骤a)i.(方法步骤118)和第二子步骤a)ii.(方法步骤120)。方法步骤118包括对电极结构112加载以至少一个测量电压。方法步骤120包括感测在电极结构112上的至少一个测量信号、尤其是量化电极装置114之间的测量电流的测量信号，其中，测量信号可以通过颗粒影响。如同样在图1中示出的那样，所述方法在第二步骤b)(方法步骤122)中还包括传感器元件110在至少一个诊断模式中的运行。方法步骤122包括第一子步骤b)i.(方法步骤124)、第二子步骤b)ii.(方法步骤126)和第三子步骤b)iii.(方法步骤128)。方法步骤124包括对电极结构112加载以至少一个诊断电压，其中，诊断电压小于测量电压。方法步骤126包括感测在电极结构112上的至少一个诊断信号、尤其是量化电极装置114之间的诊断电流的诊断信号。方法步骤128包括通过比较诊断信号与至少两个诊断阈值分析处理诊断信号并且产生关于传感器元件110的故障状态的至少一个信息。
如在图2B中示出，电极结构112尤其可以包括刚好两个电极装置114，所述电极装置尤其也可以被称为第一电极装置114、130和第二电极装置114、132。尤其地，所述至少两个电极装置114、尤其是它们的部分、如下面更详细描述的电极指134可以具有相对彼此的布置，该布置可以是电极结构112的重要组成部分。此外，电极装置114可以分别具有至少一个电极形状136，该电极形状同样可以是电极结构112的重要组成部分。如在图2B中看出，电极装置114尤其可以具有至少一个电极指134。电极指134尤其可以具有电极指形状136。电极指形状136例如可以具有至少一个曲折形状，如同样在图2B中示出的那样。其他形状也是可能的，如蛇形；S形；螺旋；弯曲；回线、尤其是敞开的或闭合的回线；套圈、尤其是敞开的或闭合的套圈。尤其地，第一电极装置114可以具有多个、至少两个第一电极指134并且第二电极装置132可以具有多个、至少2个第二电极指134。尤其地，第一电极装置130的电极指134和第二电极装置132的电极指134梳状地彼此嵌接。
测量信号尤其可以是电流信号、电压信号或电阻信号。原则上也可以考虑另外的电信号。尤其地，测量信号可以是量化电极装置114之间的测量电流的测量信号。
所述方法包括对电极结构112加载以至少一个诊断电压。尤其地，诊断电压能够以至少一个系数2、优选以至少一个系数4、更优选以至少一个系数5并且特别优选以至少一个系数10小于测量电压。尤其地，测量电压可以为20V至100V、优选为40V至50V、更优选为44V至46V并且特别优选为45.6V。尤其地，诊断电压可以为3V至10V、优选为4V至6V并且特别优选为5V。诊断信号尤其可以是电流信号、电压信号或电阻信号。
诊断信号可以允许推断出在传感器元件110中、例如在电极结构112中存在或不存在至少一个故障。所述故障例如可以是电极结构112的故障、尤其是在两个电极装置114之间或在电极装置114和另外的元件、如接地或传感器元件110的另外的元件或传感器组件138的元件之间的短路。尤其地，传感器组件138的元件可以是电构件、尤其是电压源140、如机动车的电池。此外，所述故障尤其可以是电极结构112由于颗粒的过载。诊断信号尤其可以是量化在电极装置114之间的诊断电流的诊断信号。尤其地，具有故障状态的传感器元件110可以具有上面已经描述的故障中的至少一个故障。
按照根据本发明的方法，对电极结构112加载以所述至少一个测量电压。此外，对电极结构112加载以所述至少一个诊断电压。为了对电极结构112加载以所述至少一个测量电压和所述至少一个诊断电压，可以使用所述至少一个电压源140。为了对电极结构112加载以所述至少一个测量电压和所述至少一个诊断电压，尤其可以使用至少两个电压源140。尤其地，为了对电极结构112加载以所述至少一个测量电压可以使用至少一个测量电压源139，并且为了对电极结构112加载以所述至少一个诊断电压可以使用至少一个诊断电压源141，如在图2A中参照那里示出的传感器组件138的局部表明的那样。尤其地，如同样在那里可看出，传感器组件138可以具有与测量电压源139成套的至少一个二极管158和与诊断电压源141成套的至少一个二极管158。由此，诊断信号的感测可以在二极管158后面进行。尤其地，由此可以确保，在这样构型的实施方式中诊断信号小于诊断电压。
为了感测测量信号和诊断信号可以使用至少一个测量设备142，其中，测量设备142可以包括至少一个模数转换器144，如在图2C中示出的那样。尤其地，诊断电压可以小于或等于模数转换器144的感测范围的最大值。尤其地，模数转换器144的感测范围的最大值可以为5V。替代地，模数转换器144的感测范围的最大值也可以具有另外的值。尤其地，模数转换器144的感测范围的最大值例如可以为3.3V。原则上也可以考虑另外的值。尤其地，模数转换器144的感测范围的最大值可以为3V至10V、优选为4V至6V并且特别优选为5V。尤其地，模数转换器144的感测范围的最大值可以为5V并且诊断电压可以为2.5V至6V、优选为3.5V至5.5V、特别优选为4.0V至4.3V。
为了感测在第一电极装置130上的电压还可以使用至少一个另外的测量设备146。用于感测在第一电极装置130上的电压的所述至少一个另外的测量设备146可以包括至少一个另外的模拟数字转换器148，如在图2A中示出的那样。替代地，也可以使用模数转换器144来感测在第一电极装置130上的电压，其中，为了感测在第一电极装置130上的电压可以使用模数转换器144的不同于用于感测诊断信号所使用的通道。
用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的所述方法包括上面列举的方法步骤116、118、120、122、124、126和128。当方法步骤120中的测量信号超过预先确定的测量信号阈值时，尤其可以实施方法步骤122。尤其地，预先确定的测量信号阈值可以基本上等于模数转换器144的感测范围的最大值。此外，预先确定的测量信号阈值可以为4.0V至5.0V或1mA至10mA或0Ω至100kΩ。
此外，所述方法在方法步骤122之前还可以包括下列子步骤a)iii(方法步骤150)。方法步骤150包括测量信号与预先确定的测量信号阈值的比较和关于传感器元件110的功能状态的至少一个信息的产生。这样传感器元件110可以关于功能状态尤其分类为完好的或故障的。当测量信号小于或最大等于预先确定的测量信号阈值时，传感器元件110尤其可以被分类为完好的。此外，当测量信号超过预先确定的测量信号阈值时，传感器元件110可以被分类为故障的。
按照根据本发明的方法，对电极结构112施加以测量电压。此外，测量信号可以从以下组中选择出至少一个信号，该组由下列信号组成：电压信号；电流信号；电阻信号。此外，诊断信号也可以由以下组中选择出，该组由下列信号组成：电压信号；电流信号；电阻信号。尤其地，诊断信号可以包括至少一个信号，该信号由以下组中选择出，该组由下列信号组成：在所述至少两个电极装置114中的一个电极装置和电压源140、尤其是测量电压源139、例如机动车的电池之间的电压信号或电流信号或电阻信号；在两个电极装置112中的一个电极装置和接地之间的电压信号或电流信号或电阻信号；在两个电极装置112之间的电压信号或电流信号或电阻信号。
用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的所述方法包括步骤b)iii).尤其地，所述至少两个诊断阈值可以是预先确定的诊断阈值。此外，所述方法可以包括刚好两个诊断阈值。尤其地，诊断阈值可以标有D1和D2。尤其地，诊断信号在步骤b)iii.中的分析处理可以包括诊断信号与至少两个预先确定的诊断阈值D1和D2的比较。尤其地，诊断阈值D1可以大于诊断阈值D2。此外，诊断阈值D1和D2可以是两个电压值，其中，诊断阈值D1可以小于或等于模数转换器144的感测范围的最大值，其中，诊断阈值D2可以小于模数转换器144的感测范围的最大值并且小于诊断阈值D1。此外，关于传感器元件110的故障状态的至少一个信息的产生在步骤b)iii.中可以借助于下列格式实现：
·当诊断信号大于诊断阈值D1时，传感器元件110具有在所述至少两个电极装置114中的一个电极装置和电压源140、尤其是机动车的电池之间的短路；
·当诊断信号位于D2和D1之间时，传感器元件110具有在两个电极装置114之间的短路；并且
·当诊断信号小于第二诊断阈值D2时，传感器元件110具有电极结构112由于颗粒的过载。
尤其地，诊断阈值D1和D2可以分别配属于通过所述诊断阈值限界的范围中的各一个范围。尤其地，诊断阈值D1可以为4.5V并且诊断阈值D2可以为3.9V。在特别优选的实施例中，诊断电压可以等于模数转换器144的感测范围的最大值，模数转换器144的感测范围的最大值可以为5V，诊断阈值D1可以为4.5V并且诊断阈值D2可以为3.9V。
在本发明的另一方面中，提出用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器组件138。传感器组件138包括至少一个传感器元件110和至少一个控制单元152，其中，传感器元件110包括至少一个电极结构112。电极结构112具有至少两个电极装置114。控制单元152设置成用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
如在图2A中可看出，控制单元152可以具有至少一个电压源140，其中，电压源140设置成用于对电极结构112加载以所述至少一个测量电压和所述至少一个诊断电压。尤其地，控制单元152可以具有至少两个电压源140、尤其是至少一个测量电压源139和至少一个诊断电压源141，如在图2A中示出。如在图2C中示出，控制单元152还可以具有至少一个测量设备142，其中，测量设备142可以设置成用于感测在电极结构112上的测量信号。尤其地，测量设备142还可以设置成用于感测电极结构112的诊断信号。电极结构112可以包括第一电极装置130和第二电极装置132。测量设备142可以具有与第一电极装置130或第二电极装置132连接的至少一个测量电阻154和与测量电阻154连接的至少一个模数转换器144，如在图2C中示出。此外，控制单元152可以具有用于感测测量电压的至少一个另外的测量设备146。另外的测量设备146也可以具有至少一个测量电阻。
此外，所述至少一个电压源140可以具有至少一个元件，该元件由以下组中选择出，该组由下列元件组成：电池；上升转换器；电开关156。电压源140还可以包括另外的元件、尤其是另外的电构件。电池尤其可以是机动车的电池。开关156尤其可以包括晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或继电器。尤其地，电极装置114可以通过同样的电压源140加载以测量电压和诊断电压。此外，传感器组件138、尤其是控制单元152、例如电压源140、尤其是测量电压源139和/或诊断电压源141可以包括另外的、尤其在这里也未示出的电构件。如在图2A和2C中示出，控制单元152可以具有至少一个二极管158、尤其是多个二极管158。
