(57)【要約】      （修正有）【課題】広帯域ラムダセンサを駆動制御するように構成された制御装置用のテストベンチを提供する。【解決手段】テストベンチＴＳ２は、ポンピング電圧ＵPによって電気回路内に生じる電流を考慮して、広帯域ラムダセンサ内の測定ギャップの酸素濃度を表す実際値または酸素濃度を導出可能な指示値を計算するように構成されている。広帯域ラムダセンサのポンピングセルの電気応答を妥当にシミュレートするために、ポンピング電圧が第１の極性を有する場合に第１のダイオードＤ１を通って電流が流れ、ポンピング電圧が第２の極性を有する場合に第２のダイオードＤ２を通って電流が流れるよう、電気回路において第１のダイオードと第２のダイオードとが並列接続されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）を駆動制御するように構成された制御装置（Ｃ）用のテストベンチ（ＴＳ２）であって、
前記テストベンチ（ＴＳ２）は、前記制御装置（Ｃ）によるポンピング電圧ＵＰが印加される第１の端子（Ｖ１）および第２の端子（Ｖ２）を有する電気回路（ＣＲＣ）を含み、前記ポンピング電圧ＵＰは、前記電気回路を介して降下し、
前記テストベンチ（ＴＳ２）は、前記ポンピング電圧ＵＰによって前記電気回路内に生じる電流ＩＰを考慮して、前記広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）の測定ギャップ（Ｍ）の酸素濃度を表す実際値または酸素濃度を導出可能な指示値を計算し、前記テストベンチ（ＴＳ２）のデータ出力側（ＯＰ）に、前記制御装置（Ｃ）によって読み出し可能な実際値を供給するように構成されている、
テストベンチ（ＴＳ２）において、
前記ポンピング電圧ＵＰが第１の極性を有する場合に第１のダイオード（Ｄ１）を通って電流が流れ、前記ポンピング電圧ＵＰが第２の極性を有する場合に第２のダイオード（Ｄ２）を通って電流が流れるよう、前記電気回路（ＣＲＣ）において前記第１のダイオード（Ｄ１）と前記第２のダイオード（Ｄ２）とが並列接続されている
ことを特徴とするテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項２】
前記指示値は、前記広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）のネルンストセル（ＮＣ）を介して降下する拡散電圧ＵＮ、または、前記ネルンストセル（ＮＣ）を通って流れる拡散電流である、
請求項１記載のテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項３】
前記電気回路（ＣＲＣ）は、前記第１のダイオード（Ｄ１）に直列接続された第１の抵抗（Ｒ１）と、前記第１のダイオード（Ｄ１）には直列接続されず前記第２のダイオード（Ｄ２）に直列接続された第２の抵抗（Ｒ２）とを含む、
請求項１または２記載のテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項４】
前記電気回路（ＣＲＣ）は、前記第１のダイオード（Ｄ１）と前記第２のダイオード（Ｄ２）とに並列接続されたキャパシタンス（ＣＰ）を有する、
請求項１から３までのいずれか１項記載のテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項５】
前記電気回路（ＣＲＣ）は、前記第１のダイオード（Ｄ１）と前記第２のダイオード（Ｄ２）とに直列接続された第３の抵抗（Ｒ３）を含む、
請求項１から４までのいずれか１項記載のテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項６】
前記第３の抵抗（Ｒ３）は、制御可能抵抗である、
請求項５記載のテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項７】
前記テストベンチ（ＴＳ２）は、前記第３の抵抗（Ｒ３）を駆動制御し、前記広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）のポンピングセル（ＰＣ）に温度を対応づけ、前記テストベンチのメモリに格納されている特性曲線に基づいて前記温度に前記ポンピングセル（ＰＣ）の電気抵抗を対応づけ、前記第３の抵抗（Ｒ３）の電気抵抗を前記温度に対応する電気抵抗へ適応化するように構成されている、
請求項６記載のテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項８】
前記テストベンチ（ＴＳ２）は、前記広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）を駆動制御するように構成された制御装置（Ｃ）を含み、
該制御装置（Ｃ）は、データ出力側（ＯＰ）から前記実際値を読み出し、前記第１の端子（Ｖ１）および前記第２の端子（Ｖ２）に前記ポンピング電圧ＵＰを印加し、前記ポンピング電圧ＵＰを駆動制御することにより、前記実際値を、前記制御装置（Ｃ）に記憶された目標値へ適応化するように構成されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載のテストベンチ（ＴＳ２）。
【請求項９】
広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）を駆動制御するように構成された制御装置（Ｃ）用のテスト方法であって、
前記広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）のポンピングセル（ＰＣ）に印加されるべく設けられ、前記制御装置（Ｃ）によって駆動制御されるポンピング電圧ＵＰが、電気回路（ＣＲＣ）を介して降下するよう、前記制御装置（Ｃ）を前記電気回路（ＣＲＣ）に接続し、
前記ポンピング電圧ＵＰを考慮して、前記広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）の測定ギャップ（Ｍ）の酸素濃度を表す実際値または酸素濃度を導出可能な指示値を計算する、
テスト方法において、
前記ポンピング電圧ＵＰが第１の極性を有する場合に第１のダイオード（Ｄ１）を通って電流が流れ、前記ポンピング電圧ＵＰが第２の極性を有する場合に第２のダイオード（Ｄ２）を通って電流が流れるよう、前記電気回路（ＣＲＣ）において前記第１のダイオード（Ｄ１）と前記第２のダイオード（Ｄ２）とを並列接続する、
ことを特徴とするテスト方法。
【請求項１０】
第１の抵抗（Ｒ１）を前記第１のダイオード（Ｄ１）に直列接続し、
第２の抵抗（Ｒ２）を、前記第１のダイオード（Ｄ１）にではなく、前記第２のダイオード（Ｄ２）に直列接続する、
請求項９記載のテスト方法。
【請求項１１】
前記広帯域ラムダセンサ（ＬＰＲ）の前記ポンピングセル（ＰＣ）の電気応答を測定し、
前記電気回路（ＣＲＣ）の電気応答が前記ポンピングセル（ＰＣ）の前記電気応答に定量的に追従するよう、前記第１のダイオード（Ｄ１）、前記第２のダイオード（Ｄ２）、前記第１の抵抗（Ｒ１）および前記第２の抵抗（Ｒ２）を選定する、
請求項１０記載のテスト方法。
【請求項１２】
キャパシタンス（ＣＰ）を前記第１のダイオード（Ｄ１）と前記第２のダイオード（Ｄ２）とに並列接続する、
請求項９から１１までのいずれか１項記載のテスト方法。
【請求項１３】
前記制御装置（Ｃ）は、前記ポンピング電圧ＵＰを駆動制御することにより前記実際値を目標値へ適応化するように構成されており、かつ前記実際値を読み出すように構成されている、
請求項９から１２までのいずれか１項記載のテスト方法。
【請求項１４】
制御可能抵抗（Ｒ３）を前記第１のダイオード（Ｄ１）と前記第２のダイオード（Ｄ２）とに直列接続し、
前記広帯域ラムダセンサのポンピングセルに温度を対応づけ、
該温度を特性曲線に基づいて前記ポンピングセル（ＰＣ）の電気抵抗に対応づけ、
前記制御可能抵抗（Ｒ３）の電気抵抗を、前記温度に対応する電気抵抗へ適応化する、
請求項９から１３までのいずれか１項記載のテスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域ラムダセンサを制御するエンベデッドシステムの開発に関する。
【０００２】
ラムダセンサは、内燃機関、例えば内燃機関を備えた自動車において、空燃比λ、すなわち、燃料に対する燃焼空気の比率の尺度量を監視するために用いられる。多くのラムダセンサは、負に帯電した酸素イオンが高温の二酸化ジルコニウム層を通る際に発生する電流の測定を基礎としている。こうしたラムダセンサの最も簡単な形態はネルンストセルとして知られている。著しく大きな測定インターバルを有するようにネルンストセルを拡張したものが広帯域ラムダセンサである。広帯域ラムダセンサは、主として２つの二酸化ジルコニウム層とその間に設けられる測定ギャップとから形成され、この測定ギャップは、チャネルを介して、自動車の排気ガス流をガスと交換する。ポンピング電圧により、酸素イオンが排気ガスから測定ギャップへ輸送され、これにより、測定ギャップ内の空燃比が平衡値λ＝１に維持される。このために必要なポンピング電流が測定され、そこから、排気ガス流中の空燃比が推定される。広帯域ラムダセンサの動作の詳細な説明は図１に即して行う。
【０００３】
ラムダセンサには、通常、その調整および読み出しのための制御装置、例えば電子制御装置が対応して設けられている。自動車制御装置は、その大量生産前に、典型的には煩雑な開発および評価のプロセスを経由するが、これには制御装置のプロトタイプのテストベンチでのテストも含まれる。テストベンチは、リアルタイムかつ実際に近い状態で制御装置の環境をシミュレートできるように、つまり、制御装置の制御信号を読み込んで処理し、さらに制御装置が待機する入力データ、例えばセンサ値を妥当かつ実際に近い状態で形成してこの制御装置に供給するように構成されていなければならない。具体的には、制御装置は、電流（制御装置の側から見たポンピング電流）を生じさせるためにポンピング電圧をテストベンチへ印加できなければならず、テストベンチはこの電流から、制御装置が測定ギャップ内の空燃比を推定できるようにするための値を計算しなければならない。
【０００４】
従来技術では、制御装置のポンピング電圧を単純な抵抗に印加することが公知である。この例は、出願人によるDS2680Ｉ／Ｏユニットの取扱説明書（Produktbeschreibung SCALEXIO, 23頁，"Special I/O Channels"以降、https://www.dspace.com/de/gmb/home/products/hw/simulator_hardware/scalexio.cfmからPDFで呼び出し可能）に見出される。しかし、オーム抵抗の電流‐電圧特性曲線（以下では電気応答と称する）は、実際の広帯域ラムダセンサの電気応答とは大きく異なる。最近では、広帯域ラムダセンサの制御機器には、電気応答の偏差を識別してエラーとして評価する診断機能が設けられることが多くなっている。ただし、これは、必要な測定結果の形成に必須の、実際に近い状態での環境シミュレーションへの要求には合致しない。
【０００５】
こうした背景から、本発明の課題は、ベンチテストにおいて、制御装置から広帯域ラムダセンサに印加されるポンピング電圧に対する電気応答の妥当性を改善することである。
【０００６】
この課題は、各独立請求項記載のテストベンチまたはテスト方法により解決される。有利な構成形態は各従属請求項の対象となっている。
【０００７】
したがって、本発明の対象は、広帯域ラムダセンサを駆動制御するように構成された制御装置用のテストベンチである。テストベンチは、制御装置によるポンピング電圧が印加される第１の端子と第２の端子とを有する電気回路を含み、ポンピング電圧は、この電気回路を介して降下する。また、テストベンチは、ポンピング電圧によって電気回路内に生じる電流を考慮して、広帯域ラムダセンサの測定ギャップの酸素濃度を表す実際値、または、制御装置が待機する、酸素濃度を導出可能な指示値を計算する。指示値は、特に、広帯域ラムダセンサのネルンストセルを介して降下する拡散電圧、または、ネルンストセルを通って流れる拡散電流であってよい。
【０００８】
テストベンチはさらに、制御装置がテストベンチのデータ出力側の実際値を読み出すことができるよう、データ出力側に実際値を供給するように構成されている。
【０００９】
電気回路では、ポンピング電圧が第１の極性を有する場合に第１のダイオードを通って電流が流れ、ポンピング電圧が第２の極性を有する場合に第２のダイオードを通って電流が流れるよう、第１のダイオードと第２のダイオードとが並列接続されている。
【００１０】
したがって、本発明の進歩的な点は、ポンピング電圧が印加される単純な抵抗を、少なくとも２つのダイオードを上述した配置で含む幾分か複雑な電気回路によって置換するところにある。こうした単純な構成のみで、この電気回路は、広帯域ラムダセンサの電気応答を高い信頼性で定性的にシミュレートすることに適する。本発明の有利な構成段階では、電気回路にさらなる電気素子が付加される。研究によれば、上述したさらなる素子によって、市販されているかまたは開発段階にある実際の広帯域ラムダセンサの電気応答を定量的にもシミュレートできるので、こうした実際の広帯域ラムダセンサの制御装置の、ポンピング電流に対する電気応答の妥当性への要求が高い場合にも、制御装置をエラーなく実際に近い状態でテストできることが判明した。
【００１１】
一構成段階では、第１の電気抵抗は第１のダイオードに直列接続され、第２の電気抵抗は、第１のダイオードには直列接続されないが第２のダイオードに直列接続される。第１の抵抗および第２の抵抗により、λのきわめて高い値またはきわめて低い値についての電気応答の傾きを制御できる。
【００１２】
別の構成段階では、広帯域ラムダセンサの二酸化ジルコニウム層の寄生容量をシミュレートするために、第１のダイオードと第２のダイオードとにキャパシタンスが並列接続される。
【００１３】
さらに別の構成段階では、第３の抵抗は、第１のダイオードと第２のダイオードとに直列接続され、特にはキャパシタンスにも直列接続される。特に有利には、第３の抵抗は、二酸化ジルコニウム層の導電率の温度依存性をシミュレートするための制御可能抵抗である。この場合、テストベンチは、好ましくは、例えばソフトウェアモジュールによって、広帯域ラムダセンサのポンピングセルに温度を対応づけ、特性曲線に基づいてこの温度にポンピングセルの電気抵抗を対応づけ、制御可能抵抗の電気抵抗を温度に対応する電気抵抗へ適応化するように構成される。
【００１４】
ポンピングセルとは、広帯域ラムダセンサの二酸化ジルコニウム層であって、測定ギャップと排気ガス流との間に配置され、排気ガス流と測定ギャップとの間で酸素イオンを交換するように構成および配置された層であると理解されたい。電気回路は、こうしたポンピングセルの電気応答のシミュレートのために設けられる。
【００１５】
一実施形態では、テストベンチはまた、広帯域ラムダセンサを駆動制御するように構成された制御装置を含み、この制御装置は、データ出力側から実際値を読み出し、第１の端子および第２の端子にポンピング電圧を印加し、このポンピング電圧を駆動制御することにより、実際値を、制御装置に記憶された目標値へ適応化するように構成される。制御装置は、この実施形態では特に、テスト体としてテストベンチに組み込まれており、例えば、テストベンチによりエラーのない動作を検査されるべきプロトタイプである。テスト体は、この場合、実際値、すなわち、通常のケースではネルンストセルを介して降下する電圧を読み込み、これを測定ギャップでの空燃比λの指示値として評価するように構成される。さらに、テスト体は、ポンピング電圧を駆動制御することにより、測定ギャップでの空燃比λを制御し、実際値を、制御装置に記憶された目標値へ適応化するように構成される。
【００１６】
本発明を以下に図面に即して詳細に説明する。ここで、同じ要素には同じ参照番号を使用している。各図は概略的なものであり、その垂直方向および水平方向の寸法は導出可能な相互の幾何学的関係を表してはいない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】制御装置を有する典型的な広帯域ラムダセンサと広帯域ラムダセンサのポンピングセルの電気応答を示す図である。
【図２】広帯域ラムダセンサの制御装置をテストするための従来技術から公知のテストベンチを示す図である。
【図３】好ましい構成による、広帯域ラムダセンサの制御装置をテストするための本発明のテストベンチを示す図である。
【００１８】
図１には、本発明を理解するために、典型的に自動車内に設けられた広帯域ラムダセンサＬＰＲがこれを駆動制御する制御装置Ｃとともに示されている。制御装置Ｃは電子制御装置として構成されている。広帯域ラムダセンサは、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から成る２つの膜ＰＣ，ＮＣを含み、これらの膜の間に、ガスが充填された測定ギャップＭが設けられている。２つの膜の両側は、ガス透過性の電極ＥＬによってコーティングされている。
【００１９】
一方の膜はポンピングセルＰＣと称され、他方の膜はネルンストセルＮＣと称される。広帯域ラムダセンサＬＰＲは、ポンピングセルＰＣの外側に設けられている電極ＥＬが自動車の排気ガス流内に位置し、ネルンストセルＮＣの外側に設けられている電極ＥＬが外気に接するように、自動車内に配置されている。外気は、例えば、広帯域ラムダセンサＬＰＲへのチャネルを介して導通される。二酸化ジルコニウムは、約３００℃から、温度上昇にしたがって、負イオン化した酸素を導通可能となる。広帯域ラムダセンサＬＰＲを自動車の始動後に迅速に動作温度に移行させるために、２つのヒータプレートＨが設けられている。
【００２０】
ポンピングセルＰＣによって駆動される拡散チャネルＤＣＨを介して、測定ギャップＭは排気ガス流とガスを交換する。したがって、広帯域ラムダセンサＬＰＲがオフの場合には、測定ギャップＭの酸素濃度は、排気ガス流中の酸素濃度に等しい。酸素濃度は、値λ＝１が酸素と燃料との補償比を表す空燃比λによって特徴づけられる。値λ＞１は酸素過剰（「リーン混合気」）を表し、値λ＜１は燃料過剰（「リッチ混合気」）を表す。
【００２１】
電極ＥＬでは酸素原子がイオン化され、ついでイオンがポンピングセルＰＣまたはネルンストセルＮＣを通って拡散しうる。周囲空気における酸素の割合が大きくなると、ネルンストセルＮＣを介して降下する拡散電圧ＵＮが発生し、この拡散電圧ＵＮを測定ギャップＭにおける空燃比λに対する指示値として使用可能である。つまり、拡散電圧ＵＮから直接に、測定ギャップにおける空燃比λを導出できる。値ＵＮ＝０．４５０Ｖの拡散電圧が、例えば補償空燃比λ＝１として評価される。制御装置Ｃは、拡散電圧ＵＮを測定し、測定された拡散電圧ＵＮを読み込むように構成されている。
【００２２】
制御装置Ｃはさらに、ポンピングセルＰＣを介して降下するポンピング電圧ＵＰをポンピングセルＰＣに印加するように構成されている。ポンピング電圧ＵＰは、ポンピングセルを通る酸素イオンのポンピング電流ＩＰを、極性に応じて、排気ガス流から測定ギャップＭへまたは逆方向で生じさせ、これにより測定ギャップ内のλ値を制御する。制御装置Ｃは、拡散電圧ＵＮを測定し、測定ギャップ内のポンピング電圧ＵＰを駆動制御して、拡散電圧を値ＵＮ＝０．４５０Ｖへ調整することにより、補償空燃比λ＝１を維持するように構成されている。制御装置Ｃは、同様にポンピング電流ＩＰを測定するようにも構成されており、上述した維持に必要なポンピング電流ＩＰから排気ガス流中のλ値を導出する。
【００２３】
また、図には、ポンピングセルＰＣの第１の電気応答ＥＲ１、すなわち、ポンピング電圧ＵＰに対するポンピング電流ＩＰを示したポンピングセルＰＣの特性曲線も、定性的な表現で示されている。電極ＥＬでの酸素イオンの形成はポンピング電流ＩＰの流れ方向に応じて異なる化学プロセスに基づくため、第１の電気応答ＥＲ１は原点対称ではない。排気ガス流から測定ギャップへの流れ方向では、酸素イオンは主として水分子から形成され、反対の流れ方向では主として酸素分子から形成される。
【００２４】
図２には、従来技術から公知の、制御装置Ｃ用の第１のテストベンチＴＳ１が示されている。第１のテストベンチＴＳ１は、制御装置ＣがポンピングセルＰＣに代えてポンピング電圧ＵＰを印加する抵抗Ｒを含む。差動増幅器ＣＭＰは、抵抗Ｒを通って流れるポンピング電流ＩＰを測定するように構成されている。第１のテストベンチＴＳ１は、プロセッサＭＣを含み、このプロセッサＭＣは、ポンピング電流ＩＰを差動増幅器ＣＭＰから読み出し、自身に格納されているソフトウェアモデルを用いてポンピング電流ＩＰを考慮して拡散電圧ＵＮの値を計算し、この拡散電圧ＵＮの値を第１のテストベンチＴＳ１のデータ出力側ＯＰに供給するように構成されている。制御装置Ｃは、このデータ出力側ＯＰから拡散電圧ＵＮの値を読み出すように構成されている。
【００２５】
プロセッサＭＣ上のソフトウェアモデルは、制御装置Ｃの環境シミュレーションである。拡散電圧ＵＮを計算するためには、ポンピング電流ＩＰのほか、ソフトウェアモデルによって計算される別の量、または、第１のテストベンチＴＳ１の物理コンポーネントから伝送されてくる別の量、例えば、真の負荷から、もしくは、センサのシミュレーションのために構成されている第１のテストベンチＴＳ１の付加コンポーネントから伝送されてくる量も考慮される。特に、ソフトウェアモデルは、広帯域ラムダセンサＬＰＲのシミュレーションと、排気ガス流中の酸素濃度値を設定する排気ガス流のシミュレーションとを含む。基本的に、ソフトウェアモデルは任意の複雑さで構成可能であって、例えば内燃機関のシミュレーション、さらに、仮想の自動車の別のコンポーネント、および、仮想の自動車が走行マヌーバを実行する仮想環境を含むことができる。差動増幅器ＣＭＰによって測定されるポンピング電流ＩＰは、ソフトウェアモデルにより、シミュレートされた広帯域ラムダセンサＬＰＲのポンピングセルＰＣを通る酸素イオンのポンピング電流であると解釈される。
【００２６】
したがって、第１のテストベンチＴＳ１は、制御装置Ｃに自動車の動作を仮想提示するように構成されている。制御装置Ｃは、ポンピング電圧ＵＰを印加し、シミュレートされた拡散電圧ＵＮを応答として受け取る。拡散電圧ＵＮは、第１のテストベンチＴＳ１により、ソフトウェアモデルにおける広帯域ラムダセンサＬＰＲのシミュレーションから計算され、制御装置Ｃがポンピング電圧ＵＰを駆動制御することによって制御可能である。
【００２７】
抵抗Ｒの電気応答は、第２の電気応答ＥＲ２として示されている。第１のテストベンチＴＳ１の欠点は、第２の電気応答ＥＲ２が原点を通る直線であって、第１の電気応答ＥＲ１とは異なるということである。制御装置Ｃが第２の電気応答ＥＲ２の妥当性を検査するための診断機能を含む場合、制御装置Ｃのエラーが報告されてしまう。
【００２８】
図３には、本発明の有利な実施形態を実現する第２のテストベンチＴＳ２が示されている。第２のテストベンチＴＳ２では、抵抗Ｒが電気回路ＣＲＣによって置換されており、この電気回路ＣＲＣによって、広帯域ラムダセンサＬＰＲのポンピングセルＰＣの電気応答ＥＲ１、例えば第１の電気応答ＥＲ１を定量的にシミュレートできる。以下では、図２との相違点のみを説明する。なお、図２，図３において同じ参照番号を付してある要素は、同じ要素として構成されているものと見なされたい。
【００２９】
テストベンチＴＳ２はポンピング電圧が印加される第１の端子Ｖ１および第２の端子Ｖ２を含み、このポンピング電圧は電気回路ＣＲＣを介して降下する。制御装置Ｃは、自身が印加するポンピング電圧ＵＰが電気回路ＣＲＣを介して降下するように、第１の端子Ｖ１と第２の端子Ｖ２とに接続されている。電気回路ＣＲＣの電気応答は第３の電気応答ＥＲ３として示されているが、これは、広帯域ラムダセンサＬＰＲのポンピングセルＰＣの電気応答、例えば第１の電気応答ＥＲ１のシミュレーションである。
【００３０】
電気回路ＣＲＣでは、第１のダイオードＤ１と第２のダイオードＤ２とが反対向きの導通方向で並列接続されており、これにより、ポンピング電圧ＵＰの極性に応じて、ポンピング電流が、第２のダイオードＤ２を流れずに第１のダイオードＤ１を流れるか、または、第１のダイオードＤ１を流れずに第２のダイオードＤ２を流れるかのいずれかとなる。第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２をこのように配置するのみで、第１の電気応答ＥＲ１の定性的なシミュレーションが達成される。
【００３１】
第１の抵抗Ｒ１は第１のダイオードＤ１に直列に接続されており、第１の抵抗Ｒ１および第２の抵抗Ｒ２は第２のダイオードＤ２に直列に接続されている。第１の抵抗Ｒ１および第２の抵抗Ｒ２は、ＵＰ＝０近傍のダイオードジャンプ以外のポンピング電圧ＵＰの強い正の値および強い負の値に対して、第３の電気応答ＥＲ３の傾きを制御する。研究によって、第１のダイオードＤ１、第２のダイオードＤ２、第１の抵抗Ｒ１および第２の抵抗Ｒ２を適切に選択すれば、実際の広帯域ラムダセンサのポンピングセルの電気応答を定量的にも高精度でシミュレートでき、これにより、制御装置Ｃが駆動制御するポンピング電圧ＵＰのスペクトル全体において、電気回路ＣＲＣを通るポンピング電流ＩＰが実際の広帯域ラムダセンサＬＰＲのポンピングセルＰＣを通るポンピング電流ＩＰに高精度に相応することが判明している。このために、実際の広帯域ラムダセンサのポンピングセルの電気応答は、上述した各モジュールを選択する前に測定される。
【００３２】
ポンピングセルＰＣの電気応答の他の相をシミュレートするために、電気回路はさらに、コンデンサＣＰおよび第３の制御可能抵抗Ｒ３の形態のキャパシタンスを含む。コンデンサＣＰは、第１のダイオードＤ１と第２のダイオードＤ２と第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２とに並列接続されており、ポンピングセルＰＣの寄生容量をシミュレートする。コンデンサＣＰのキャパシタンスは、この場合、実際の広帯域ラムダセンサのポンピングセルの寄生容量に等しくなるようにまたは類似するように選定される。
【００３３】
第３の抵抗Ｒ３は、第１のダイオードＤ１と第２のダイオードＤ２と第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２とコンデンサＣＰとに直列に接続されており、ポンピングセルＰＣの電気抵抗の温度依存性をシミュレートする。このために、プロセッサＭＣは、第３の抵抗Ｒ３を駆動して、シミュレートされる広帯域ラムダセンサのポンピングセルＰＣに、メモリアドレスから読み出された温度またはソフトウェアモデルに基づいて計算された温度を対応づけ、この温度に、テストベンチＴＳ２のメモリに格納されている特性曲線に基づいてポンピングセルＰＣの電気抵抗を対応づけ、第３の抵抗Ｒ３の電気抵抗を温度に対応する電気抵抗へ適応化するように構成されている。このために、例えば、ソフトウェアモデルに含まれている内燃機関のシミュレーションによって排気ガス流の温度を計算でき、熱伝導モデルに基づいて排気ガス流の温度からポンピングセルの温度を計算できる。
【００３４】
差動増幅器ＣＭＰは、第１の抵抗Ｒ１を通って流れる電流を測定できるように配置されている。差動増幅器ＣＭＰのこうした配置によって、ポンピング電流ＩＰの測定のために、ポンピングセルＰＣを通るポンピング電流ＩＰに対応する電流、すなわち、第１のダイオードＤ１または第２のダイオードＤ２を通って流れる電流のみを考慮すればよく、コンデンサＣＰを通って流れる電流を考慮せずに済むという利点が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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