Verfahren und Gassensor zum Ermitteln der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Gassensor zum Ermitteln der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere einen auf dem Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basierenden Gassensor, wie beispielsweise einen Wasserstoffkonzentrationssensor.

Aus dem Stand der Technik sind Gassensoren bekannt, die auf dem Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basieren. Dabei wird die Wärmeleitfähigkeit des gesamten Gasgemischs ermittelt, woraus sich die Konzentration einer Gaskomponente des Gasgemischs ableiten lässt. Insbesondere kann dabei beispielsweise die Wasserstoffkonzentration im Gasgemisch abgeleitet werden, da die Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff signifikant größer ist als die Wärmeleitfähigkeit von vielen anderen Gaskomponenten.

Das Messbetrieb von aus dem Stand der Technik bekannten Gassensoren basiert im Wesentlichen auf einem konstanten Betrieb einer Heizvorrichtung des Gassensors, mittels der dem Gasgemisch durch Zuführen einer vorbestimmten elektrischen Leistung an die Heizvorrichtung eine vorbestimmte Leistung zugeführt wird. Aufgrund der vom Gasgemisch abgeführten Wärme kann dann auf die Konzentration der Gaskomponente geschlossen werden. Dabei kann es aber aufgrund von Alterungseffekten der Heizvorrichtung zu Messungenauigkeiten kommen, da die praktisch zugeführte Heizleistung nicht mehr der theoretischen Heizleistung entspricht.

Die EP 3 502 687 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Gasparametern. Dabei kann die Temperaturleitfähigkeit durch Betreiben eines Heizers in Wellenform (z. B. Sinus-Form) bestimmt werden. Folglich kann die Temperaturleitfähigkeit von einem zeitabhängigen Betrieb des Heizers bestimmt werden. Ferner bekannt sind US 7 134 317 B2, JP 6 985 191 B2, CN 107 017 421 A und US 9 027 386 B2.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Gassensor bereitzustellen, mit denen die Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch möglichst genau bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß unabhängigen Anspruch 1 und einem Gassensor gemäß unabhängigen Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, einen auf den Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basierenden Gassensor, der eine Heizvorrichtung aufweist, dynamisch zu betreiben. Der dynamische Betrieb der Heizvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung des auf dem Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basierenden Gassensors ein- oder ausgeschaltet wird und daraufhin die Temperaturänderung des die Heizvorrichtung umgebenden Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung selber über die Zeit auszuwerten. Aus dem zeitlichen Temperaturverhalten des die Heizvorrichtung umgebenden Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung kann die Konzentration einer Gaskomponente, wie beispielsweise Wasserstoff, im Gasgemisch ermittelt werden. Der Vorteil des dynamischen Betriebs des Gassensors besteht darin, dass die ermittelte Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch unabhängig von der der Heizvorrichtung zugeführten elektrischen Leistung erfolgen kann. Hierzu wird der zeitliche Verlauf des Signals betrachtet und in einen Konzentrationswert umgerechnet, anstelle des Absolutwerts.

Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch mittels eines Gassensors offenbart, der eine Heizvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Gasgemisch zu erwärmen, und eine Temperaturerfassungsvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des die Heizvorrichtung umgebenden Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei ein Ermitteln einer konstanten Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung mittels der Temperaturerfassungsvorrichtung, ein Ändern der Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung von der ersten konstanten Temperatur auf eine zweite konstante Temperatur mittels der Heizvorrichtung, ein Ermitteln einer Zeitkonstante basierend auf der Zeit des Änderns der Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung von der ersten konstanten Temperatur auf die zweite konstante Temperatur und ein Ermitteln der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch zumindest teilweise basierend auf der ermittelten Zeitkonstante. Das Erreichen der zweiten konstanten Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung wird mittels der Temperaturerfassungsvorrichtung erfasst, die während dem Ändern der Temperatur die Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung kontinuierlich erfasst bzw. überwacht.

Erfindungswesentlich dabei ist, dass mittels der Heizvorrichtung die Temperatur des Gasgemischs durch Erhöhen oder Verringern der Temperatur mittels Einschaltens oder Ausschaltens der Heizvorrichtung geändert werden kann. Dabei macht sich die vorliegende Erfindung zu Nutze, dass zunächst ausgehend von der ersten konstanten Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung das Gasgemisch und/oder die Heizvorrichtung auf eine zweite konstante Temperatur mittels der Heizvorrichtung geändert werden kann und anhand des zeitabhängigen Temperaturänderungsverhaltens des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung die Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch unabhängig von der der Heizvorrichtung zugeführten elektrischen Leistung ermittelt werden kann. Die Zeitkonstante kann dabei diejenige Zeit beschreiben, die die Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung benötigt, sich ausgehend von der ersten konstanten Temperatur auf einen vorbestimmten Temperaturwert zwischen der ersten konstanten Temperatur und der zweiten konstanten Temperatur zu ändern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschreibt die Zeitkonstante dabei eine Zeit, während der sich die Temperatur des Gasgemischs von der ersten konstanten Temperatur auf einen vorbestimmten Temperaturwert zwischen der ersten konstanten Temperatur und der zweiten konstanten Temperatur geändert hat. Vorzugsweise beschreibt der vorbestimmte Temperaturwert eine Änderung der ersten konstanten Temperatur um ungefähr 75 %. Beispielsweise beschreibt die Zeitkonstante den sogenannten T75-Wert (,,Tau75-Wert), der diejenige Zeit beschreibt, die das Gasgemisch benötigt, sich auf einen Temperaturwert von 75 % kleiner oder größer als der ersten konstanten Temperatur zu ändern.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gasgemisch aus einem Referenzgasgemisch und der zu vermessenden Gaskomponente gebildet. Beispielsweise kann es sich bei dem Referenzgasgemisch um Luft handeln, die ein Gemisch aus mehreren Gasen ist, wie z. B. Sauerstoff, Stickstoff und weiteren Gasen. Dabei berücksichtigt das Ermitteln der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch ferner das Temperaturverhalten des Referenzgasgemischs ohne der Gaskomponente. Das Referenzgasgemisch bildet somit das Basis-Gasgemisch, in dem sich die zu vermessende Gaskomponenten beigemischt befindet. Ist das Temperaturverhalten des Referenzgasgemischs ohne der Gaskomponente bekannt, kann daraufhin die Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch ermittelt werden.

Dabei ist es ferner bevorzugt, dass das Temperaturverhalten des Referenzgasgemischs ermittelt wird durch ein Ermitteln einer ersten konstanten Referenztemperatur des Referenzgasgemischs und/oder der Heizvorrichtung mittels der Temperaturerfassungsvorrichtung, ein Ändern der Temperatur des Referenzgasgemischs und/oder der Heizvorrichtung von der ersten konstanten Referenztemperatur auf eine zweite konstante Referenztemperatur mittels der Heizvorrichtung und ein Ermitteln einer Referenzzeitkonstante basierend auf der Zeit des Änderns der Temperatur des Referenzgasgemischs und/oder der Heizvorrichtung von der ersten konstanten Referenztemperatur auf die zweite konstante Referenztemperatur. Das Erreichen der zweiten konstanten Referenztemperatur wird wiederum mit der Temperaturerfassungsvorrichtung erfasst. Insbesondere kann dabei mittels dem Gassensor, der gemäß dem erfindungsgemäßen dynamischen Betrieb betrieben wird, das Temperaturverhalten des Referenzgasgemischs ermittelt werden, woraufhin der Gassensor dann dazu verwendet werden kann, die Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch anhand des Temperaturverhaltens des Referenzgasgemischs zu bestimmen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln der relativen Feuchte im Gasgemisch. Dabei basiert das Ermitteln der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch ferner zumindest teilweise auf der ermittelten relativen Feuchte des Gasgemischs.

Insbesondere kann sich dabei die Erkenntnis zu Nutze gemacht werden, dass die im Gasgemisch vorhandene Feuchte die Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch verfälschen kann. Insbesondere hat die Feuchte im Gasgemisch einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit des Gasgemischs, die fälschlicherweise bei nicht Berücksichtigung derselben der zu vermessenden Gaskomponente zugeordnet werden würde. Das Ermitteln der relativen Feuchte im Gasgemisch kann folglich die Genauigkeit des Ermittelns der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch verbessern und den Störeinfluss der Feuchte auf die Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente zumindest teilweise kompensieren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Heizvorrichtung eine Widerstandsheizvorrichtung. In einer solchen bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren ferner ein Ermitteln der ersten konstanten Temperatur oder zweiten konstanten Temperatur zumindest teilweise basierend auf dem elektrischen Widerstand der Widerstandsheizvorrichtung.

Vorzugsweise handelt es sich bei der zu vermessenden Gaskomponente um Wasserstoff. Ferner ist es vorteilhaft, dass es sich dabei um die Konzentration von Wasserstoff im Abgas einer Brennstoffzelle handelt. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensor zum Ermitteln der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch offenbart. Der erfindungsgemäße Gassensor weist eine Heizvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Gasgemischs zu ändern, zumindest eine Temperaturerfassungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Gasgemischs und/oder der Heizvorrichtung zu erfassen, und eine Steuerungsvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren zum Ermitteln der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.

Vorzugsweise ist der Gassensor dazu ausgebildet, die Konzentration von Wasserstoff im Gasgemisch, vorzugsweise im Abgas einer Brennstoffzelle, zu ermitteln. Zudem kann mittels dem erfindungsgemäßen Gassensor das Vorhandensein von Leckagen in Gastanks ermittelt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin beschriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden einzigen Zeichnung ersichtlich, in denen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gassensors zum Ermitteln der Konzentration einer Gaskomponenten in einem Gasgemisch zeigt,

Fig. 2 ein Diagramm mit beispielhaften Verläufen der Temperatur über die Zeit zeigt, und

Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln der Konzentration einer Gaskomponenten in einem Gasgemisch zeigt.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Gasgemisch“ ein

Gemisch aus einem Referenzgasgemisch und der zu vermessenden

Gaskomponente. Das Referenzgasgemisch kann dabei ein einkomponentiges Gas, wie beispielsweise ein Inertgas, z. B. Argon, oder selbst ein Gemisch aus mehreren Gasen, wie beispielsweise Luft, sein.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann näherungsweise davon ausgegangen werden, dass die Temperatur der Heizvorrichtung im Wesentlichen der Temperatur des die Heizvorrichtung direkt und unmittelbar umgebenden Gasgemischs entspricht. Insbesondere ist damit der Anteil des Gasgemischs gemeint, der sich in direkter und unmittelbarer Umgebung der Heizvorrichtung befindet, d. h. nur wenige Mikrometer von der Heizvorrichtung entfernt ist.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gassensors 100 zum Ermitteln der Gaskonzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch. Der Gassensor 100 ist insbesondere zumindest teilweise innerhalb einer Gaskammer 10 angeordnet, in der das die Gaskomponente aufweisende Gasgemisch bevorratet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Gaskammer 10 um eine Abgasleitung einer Brennstoffzelle.

Der Gassensor 100 umfasst ein Sensorgehäuse 102, in dem ein Messraum 104 gebildet ist. Das Sensorgehäuse 102 weist eine Öffnung 106 auf, durch die ein Gasaustausch zwischen der Gaskammer 10 und dem Messraum 104 ermöglicht ist. In der Fig. 1 ist der Gasaustausch zwischen der Gaskammer 10 und dem Messraum 104 durch den Pfeil 108 angezeigt. Vorzugsweise ist die Öffnung 106 des Sensorgehäuses 102 mittels einer gasdurchlässigen Membran (in der Fig. 1 nicht explizit dargestellt) bedeckt, durch die ausschließlich gasförmige Medien dringen können.

Der Gassensor 100 weist eine Heizvorrichtung 110 auf, die innerhalb des Sensorgehäuses 102 angeordnet und dazu ausgebildet ist, die Temperatur des sich im Messraum 104 befindlichen Gasgemischs zu ändern, insbesondere zu erwärmen. Die Heizvorrichtung 110 kann beispielsweise eine Widerstandsheizvorrichtung sein, die mit elektrischem Strom betrieben wird. Der Gassensor 100 weist ferner eine Temperaturerfassungsvorrichtung 120 auf, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Gasgemischs innerhalb des Messraums 104 zu erfassen. Die Temperatursensorerfassungsvorrichtung 120 ist beispielsweise ein Temperatursensor mit einem temperaturabhängigen Widerstand, wie beispielsweise ein PTC-Widerstand oder NTC-Widerstand, oder ein Thermoelement. Bevorzugt handelt es sich bei der Temperaturerfassungsvorrichtung 120 jedoch um eine in die Heizvorrichtung 110 integrierte Temperaturerfassungsvorrichtung 120. Beispielsweise kann dabei der elektrische Widerstand der als Widerstandsheizvorrichtung ausgebildeten Heizvorrichtung 110 ermittelt werden, woraus wiederum die Temperatur des die Heizvorrichtung 110 unmittelbar umgebenden Gasgemischs ermittelt werden kann.

Vorzugsweise erfasst die Temperaturerfassungsvorrichtung 120 die Temperatur des Gasgemischs in unmittelbarer Umgebung der Heizvorrichtung 110. Die unmittelbare Umgebung kann beispielsweise einen Bereich von wenigen Mikrometern um die Heizvorrichtung 110 herum beschreiben.

Der in der Fig. 1 exemplarisch dargestellte erfindungsgemäße Gassensor 100 umfasst ferner einen optionalen Feuchtesensor 140, der dazu ausgebildet ist, die relative Feuchte des Gasgemischs zu erfassen. Der Feuchtesensor 140 kann, wie in der Fig. 1 gezeigt, innerhalb des Sensorgehäuses 102 angeordnet sein. Alternativ kann der Feuchtesensor 140 auch außerhalb des Sensorgehäuses 102, jedoch innerhalb der Gaskammer 10 angeordnet sein.

Der Gassensor 100 weist ferner eine Steuerungsvorrichtung 130 auf, die mit der Heizvorrichtung 110, der Temperaturerfassungsvorrichtung 120 und dem Feuchtesensor 140 verbunden und dazu ausgebildet ist, den Betrieb des Gassensors 100 zu steuern und ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch auszuführen.

Unter Verweis auf die Fig. 2 ist ein Diagramm mit beispielhaften Verläufen 210, 220 der Temperatur T von zwei Gasgemischen über die Zeit t gezeigt. Der in der Fig. 2 mit einer durchgezogenen Linie gekennzeichnete Verlauf 210 zeigt den zeitlichen Verlauf der Temperatur T über die Zeit t eines ersten Gasgemischs, das eine erste Konzentration der Gaskomponente aufweist. Der in der Fig. 2 mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnete Verlauf 220 zeigt den zeitlichen Verlauf der Temperatur T über die Zeit t eines zweiten Gasgemischs, das eine zweite Konzentration der Gaskomponente aufweist, die größer ist als die erste Konzentration der Gaskomponente im ersten Gasgemisch. Bei der Gaskomponente, dessen Konzentration im Gasgemisch mittels des erfindungsgemäßen Gassensors 100 der Fig. 1 ermittelt werden soll, handelt es sich im Beispiel der Fig. 2 um Wasserstoff, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Referenzgasgemisch, wie beispielsweise Luft.

Die Fig. 2 zeigt, dass zum Zeitpunkt tO das erste Gasgemisch 210 auf eine erste konstante Temperatur TC1 mittels der Heizvorrichtung 110 erwärmt worden ist. Das Erwärmen des ersten Gasgemischs 210 mittels der Heizvorrichtung 110 erfolgte so lange, bis sich die erste konstante Temperatur TC1 zwischen tO und t1 eingestellt hat, beispielsweise durch Zuführen einer vorbestimmten konstanten elektrischen Leistung an die Heizvorrichtung 110. Der absolute Temperaturwert TC1 ist hierbei irrelevant und kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 200 °C und 300 °C liegen.

Zum Zeitpunkt t1 wird die Heizvorrichtung 110 deaktiviert, woraufhin sich die Temperatur des ersten Gasgemischs 210 ausgehend von der ersten konstanten Temperatur TC1 ändert, insbesondere verringert, da die Gaskomponente, hier Wasserstoff, die Wärme des nunmehr deaktivierten Heizvorrichtung 110 stetig abführt. Zum Zeitpunkt t2 erreicht die Temperatur des ersten Gasgemischs 210 eine zweite konstante Temperatur TC2, die im Wesentlichen der Temperatur des Gasgemischs in der Gaskammer 10 entspricht. Ab diesem Zeitpunkt T2 kann gesagt werden, dass das erste Gasgemisch 210 sowohl in der Gaskammer 10 als auch innerhalb des Sensorgehäuses 102 die gleiche zweite konstante Temperatur TC2 aufweisen und sich aufgrund der deaktivierten Heizvorrichtung 110 nicht mehr ändert. Im Vergleich dazu erreicht das zweite Gasgemisch 220 (siehe gestrichelte Linie in der Fig. 2) mit der zweiten Konzentration der Gaskomponente, die größer ist als die erste Konzentration, ebenfalls ausgehend von der ersten konstanten Temperatur TC1 die zweite konstante Temperatur TC2 bereits zum Zeitpunkt t3, der zeitlich vor dem Zeitpunkt t2 liegt. Wie bereits erwähnt weist das zweite Gasgemisch 220 eine höhere Konzentration der Gaskomponente, hier Wasserstoff, als das erste Gasgemisch 210 auf, weshalb sich die Temperatur des Gasgemischs in unmittelbarer Umgebung der Heizvorrichtung 110 schneller ändert, da die höhere Konzentration der Gaskomponente im zweiten Gasgemisch die Wärme der Heizvorrichtung 110 schneller ableiten kann.

Da es sich in dem Beispiel der Fig. 2 um in Luft als Referenzgasgemisch gemischten Wasserstoff als Gaskomponente handelt, trifft der oben genannte Effekt zu, dass bei höherer Wasserstoffkonzentration die Temperaturänderung des Gasgemischs von der ersten konstanten Temperatur TC1 auf die zweite konstante Temperatur TC2 schneller verläuft. Dies begründet sich darauf, dass die Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff als Gaskomponente im Wesentlichen größer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Luft als Referenzgasgemisch. Folglich erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit des Gasgemischs mit steigender Wasserstoffkonzentration.

Im Gegensatz dazu verringert sich die Wärmeleitfähigkeit des Gasgemischs mit steigender Gaskomponentenkonzentration in dem Fall, wenn die Wärmeleitfähigkeit der Gaskomponente im Wesentlichen kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Referenzgasgemischs.

Aufgrund des zeitabhängigen Temperaturverhaltens des Gasgemischs kann erfindungsgemäß die Konzentration der Gaskomponente, hier Wasserstoff, im Gasgemisch ermittelt bzw. abgeschätzt werden.

Bevorzugt können man dabei die Zeitpunkte T1 (Tau1 ) und T2 (Tau2) herangezogen werden, die jeweils diejenige Zeitpunkte beschreiben, an denen sich die Temperatur des jeweiligen Gasgemischs 210, 220 von der ersten konstanten Temperatur TC1 auf die Temperatur T_75 geändert haben, die zwischen der ersten konstanten Temperatur TC1 und der zweiten konstanten Temperatur TC2 liegt. Insbesondere kann der Temperaturwert T75 denjenigen Temperaturwert beschreiben, der 75 % unterhalb der ersten konstanten Temperatur TC1 bzw. 25 % oberhalb der zweiten konstanten Temperatur TC2 liegt.

Die Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch. Im Folgenden wird dabei ebenfalls nochmals Bezug auf den Gassensor 100 und den zeitlichen Verlauf des Gasgemischs 210 der Fig. 2 genommen.

Das Verfahren der Fig. 3 startet beim Schritt 300 und gelangt dann zum Schritt 310, an dem die Heizvorrichtung 110 aktiviert wird, um das Gasgemisch 210 innerhalb des Messraums 104 auf die erste konstante Temperatur TC1 zu erwärmen. Die Überwachung der Temperatur des Gasgemischs 210 erfolgt mittels der Temperaturerfassungsvorrichtung 120. Ist das Gasgemisch 210 auf die erste konstante Temperatur TC1 erwärmt, gelangt das Verfahren zum Schritt 320, an dem die Heizvorrichtung 110 deaktiviert wird. Dies geschieht zum Zeitpunkt t1 der Fig. 2.

Nach dem Deaktivieren bzw. Ausschalten der Heizvorrichtung 110 verringert sich die Temperatur des Gasgemischs 202 von der ersten konstanten Temperatur TC1 auf die zweite Temperatur TC2, die bei dem Beispiel der Fig. 2 zum Zeitpunkt t2 erreicht wird.

In einem darauffolgenden Schritt 330 wird anhand des zeitlichen Temperaturverlaufs des ersten Gemischs 210 die Zeitkonstante T1 ermittelt, die denjenigen Zeitpunkt beschreibt, zu dem sich die Temperatur des ersten Gasgemischs 210 auf 75 % unterhalb der ersten konstanten Temperatur TC1 auf den Temperaturwert T_75 (siehe Fig. 2) verringert hat. Alternativ kann die Zeitkonstante T1 denjenigen Zeitpunkt anzeigen, zu dem sich die Temperatur des ersten Gasgemischs 210 auf einen anderen Temperaturwert zwischen der ersten konstanten Temperatur TC1 auf der zweiten konstanten Temperatur TC2 verringert hat

In einem darauffolgenden Schritt 340 kann dann auf der Grundlage der ermittelten Zeitkonstante T1 die Konzentration der Gaskomponente, hier Wasserstoff, im ersten Gasgemisch 210 ermittelt werden, bevor das Verfahren beim Schritt 350 beendet wird.

Das Erkennen, dass die Temperatur des ersten Gasgemischs 210 die erste konstante Temperatur TC1 oder die zweite konstante Temperatur TC2 erreicht hat, kann durch Überwachen der Temperatur mittels der Temperaturerfassungsvorrichtung 120 erfolgen. Wenn diese über einen vorbestimmten Zeitraum eine im Wesentlichen konstante Temperatur des ersten Gasgemischs 210 anzeigt, können die Zeitpunkte t1 oder t2 ermittelt werden.

Um die Genauigkeit der Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch beim Schritt 340 zu verbessern, kann zusätzlich das Signal des Feuchtesensors 140 berücksichtigt werden. Dabei hat sich herausgestellt, dass etwaige Feuchte im Gasgemisch die Messgenauigkeit der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch verfälschen kann. Die Feuchte im Gasgemisch führt im Wesentlichen, so wie auch die Konzentration der zu vermessenden Gaskomponente, zu einer Veränderung der Wärmeleitfähigkeit des gesamten Gasgemischs. Folglich kann die Feuchte im Gasgemisch eine Störgröße beim Ermitteln der Konzentration der zu vermessenden Gaskomponente darstellen.

Es ist für den Fachmann selbstredend, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch umgekehrt ablaufen kann. Anstelle eines vorherigen Aufheizens des Gasgemischs mittels der Heizvorrichtung 110 kann ausgehend von einer niedrigeren vorbestimmten konstanten Temperatur TC1 das Gasgemisch zum Zeitpunkt t1 durch Aktivierung bzw. Einschalten der Heizvorrichtung 110 während den Zeitpunkten t1 und t2 bzw. t1 und t3 (siehe Fig. 2) auf eine höhere zweite konstante Temperatur TC2 erwärmt werden. Folglich wird dabei das Temperaturverhalten des Gasgemischs während des Aufheizens untersucht. Somit kann auch hier wieder die Zeitkonstante T1 ermittelt und davon die Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch abgeleitet werden.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren auch den Druck des Gasgemischs bei der Ermittlung der Konzentration der Gaskomponente im Gasgemisch zu berücksichtigen, um dessen Quereinfluss auf die Messung zu kompensieren. Hierzu kann der Gassensor 100 ferner eine Druckerfassungsvorrichtung aufweisen.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung, insbesondere des dynamischen Betriebs der Heizvorrichtung 110 des Gassensors 100, besteht vor allem darin, dass die

Konzentration des Gasgemischs unabhängig von der der Heizvorrichtung 110 zugeführten elektrischen Leistung erfolgen kann. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass bei einem konstanten Betrieb der Heizvorrichtung mit einer konstanten elektrischen Leistung eine über Lebenszeit des Gassensors 100 einzustellende Temperatur des Gasgemischs aufgrund des alterungsbedingten Drifts der Heizvorrichtung 110 nicht weiter gewährleistet werden kann.