(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガスガスセンサの検出素子の内部抵抗の現在抵抗値Ｒｓの値を、実測測定電流に基づいて正確に測定する内部抵抗測定装置を提供する。【解決手段】検出素子４１の正側端子３ａには正側電流印加回路から正側電圧Ｖａが印加され、負側端子３ｂにはバッファアンンプ７０から電流検出抵抗３３ｂを介して負側電圧Ｖｂが印加されて正側電流Ｉｐが流れ、その電流値は電流検出抵抗３３ｂの両端電圧を測定して既知の所定抵抗値Ｒ３３を用いて算式Ｉｐ＝Ｖ３３／Ｒ３３によって算出され、検出素子４１の発生電圧Ｖｄは正側電流Ｉｐを停止したときの素子電圧の差分電圧ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂによって測定され、正側電流Ｉｐを流したときの素子間電圧の差分電圧ΔＶ３と、内部抵抗４２の両端電圧Ｖｘ＝ΔＶ３−Ｖ１の値から、現在抵抗値Ｒｓ＝Ｖｘ／Ｉｐによって演算算出される。【選択図】図１
2020118577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定気流の空燃比に応動して発生電圧Ｖｄを出力する検出素子と、前記検出素子に含まれて環境温度によって現在抵抗値Ｒｓが変化する内部抵抗と、前記検出素子の活性化を図るためのヒータとを備えた排気ガスセンサに対し、前記現在抵抗値Ｒｓを測定して、前記ヒータの通電制御を行う演算制御回路部を備えた排気ガスセンサの内部抵抗測定装置であって、
前記検出素子は、負側端子にバイアス電圧発生回路によるバイアス電圧Ｖ０が印加されるとともに、正側端子に前記バイアス電圧Ｖ０よりも高い電源電圧Ｖｅが印加され、
前記検出素子の前記正側端子に正側電流Ｉｐを供給し得る正側電流印加回路と、
グランド回路を介して負側電流Ｉｎを流出させ得る負側電流印加回路と、
を備え、
前記正側電流印加回路と前記負側電流印加回路との接続点と前記正側端子との間に正側電流検出抵抗が接続され、若しくは、前記負側端子と前記バイアス電圧発生回路との間に負側電流検出抵抗が接続され、
前記正側電流検出抵抗と前記負側電流検出抵抗とは、既知の値である所定抵抗値Ｒ３３を夫々備え、
前記演算制御回路部は、
プログラムメモリと協働するマイクロプロセッサと、
前記正側端子の対グランド電位である正側電圧Ｖａと、前記負側端子の対グランド電位である負側電圧Ｖｂと、監視電圧Ｖｃとの値をデジタル変換して前記マイクロプロセッサに入力する多チャンネルＡＤ変換器と、
を備え、
前記監視電圧Ｖｃは、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の一端の対グランド電位であって、前記正側電流検出抵抗を有する場合には、前記監視電圧Ｖｃと前記正側電圧Ｖａとの差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］は前記正側電流検出抵抗の両端電圧Ｖ３３に相当し、前記負側電流検出抵抗を有する場合には、前記負側電圧Ｖｂと前記監視電圧Ｖｃとの差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３に相当し、
前記プログラムメモリは、均一化処理手段と発生電圧監視手段、及び測定電流検出手段と内部抵抗算出手段、となる制御プログラムを包含し、
前記均一化処理手段は、前記正側電流印加回路を駆動して所定の前記正側電流Ｉｐを所定の付勢時間Ｔｐにおいて発生する付勢指令信号Ｔｒｐと、前記負側電流印加回路を駆動して所定の前記負側電流Ｉnを所定の回復時間Ｔｎにおいて発生する回復指令信号Ｔｒｎとを交互に定期的に発生するとともに、前記正側電流Ｉｐと前記付勢時間Ｔｐとの積である正側付勢電流の積分値と、前記負側電流Iｎと前記回復時間Ｔｎとの積である負側回復電流の積分値とは等しくなる関係に制御する手段であり、
前記発生電圧監視手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎが共に停止している通常期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］によって前記発生電圧Ｖｄを測定する手段であり、
前記測定電流検出手段は、前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの通電期間において、前記差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］若しくは前記差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］である差分値ΔＶ２によって、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３を測定して、前記所定抵抗値Ｒ３３に基づいて前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの値である［ΔＶ２／Ｒ３３］を算出する手段であり、
前記内部抵抗算出手段は、前記通電期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］から、前記発生電圧監視手段により測定された前記発生電圧Ｖｄである前記差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］を減算することにより前記現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を算出し、この両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を前記測定電流検出手段により検出された前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎで割るか、又は前記両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］と前記両端電圧Ｖ３３との比率に前記所定抵抗値Ｒ３３を掛け合わせることにより前記現在抵抗値Ｒｓを算出する手段である、
ことを特徴とする排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項２】
前記内部抵抗算出手段は、前記正側電流Ｉｐを通電した場合と、前記負側電流Ｉｎを通電した場合の両方に適用され、前記正側電流Ｉｐと前記負側電流Ｉｎの両方の電流で測定された２種類の前記現在抵抗値Ｒｓの平均値を正式の前記現在抵抗値Ｒｓとして決定する平均化手段を備えているとともに、
前記発生電圧監視手段は、定期的に交互に印加される前記正側電流Ｉｐと前記負側電流Ｉｎが共に停止しているときに検出された前記発生電圧Ｖｄの移動平均値を算出する移動平均化手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項３】
前記負側端子又は前記負側電流検出抵抗を介して前記負側端子に印加される前記バイアス電圧Ｖ０は、前記電源電圧Ｖｅを一対の分圧抵抗により分圧して得られる分圧電圧を、バッファアンプにより変動抑制したものであり、
前記分圧抵抗による分圧比は、前記発生電圧Ｖｄが「０」である場合の［１／２］から前記発生電圧Ｖｄが最大値である場合の［（１−Ｖｄ／Ｖｅ）／２］の範囲に設定されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項４】
前記正側電流印加回路は、前記電源電圧Ｖｅを発生する前記正側電圧Ｖａである定電圧電源と前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗との間に接続された正側出力トランジスタと、前記正側出力トランジスタに対してカレントミラー回路で接続された正側指令トランジスタと、前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生したときに閉路駆動されて、正側電流指定抵抗を介して前記正側指令トランジスタに前記正側電流Ｉｐの指令電流を供給する付勢トランジスタとを備え、
前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生すると、前記正側出力トランジスタに流れる前記正側電流Ｉｐは、前記電源電圧Ｖｅを前記正側電流指定抵抗の正側抵抗値Ｒ３１で割って得られる前記指令電流に等しくなり、
前記負側電流印加回路は、前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間に接続された負側出力トランジスタと、前記負側出力トランジスタに対してカレントミラー回路により接続された負側指令トランジスタと、前記回復指令信号Ｔｒｎが発生したときに閉路駆動されて、負側電流指定抵抗を介して前記負側指令トランジスタに前記負側電流Ｉｎの指令電流を供給する回復トランジスタとを備え、
前記回復指令信号Ｔｒｎが発生すると、前記負側出力トランジスタに流れる前記負側電流Ｉｎは、前記電源電圧Ｖｅを前記負側電流指定抵抗の負側抵抗値Ｒ３２で割って得られる前記指令電流に等しくなり、
前記電源電圧Ｖｅは、前記多チャンネルＡＤ変換器の端子に基準電圧Ｖｒｅｆとして接続されている、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか１項に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項５】
前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間には、プルダウン抵抗が接続されており、
前記プルダウン抵抗は、前記検出素子の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の抵抗値を有し、
前記プログラムメモリは更に、素子異常検出手段と測定電流禁止手段となる制御プログラムを包含し、
前記素子異常検出手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａが発生していないことによって前記検出素子の断線異常であると判定する手段であり、
前記測定電流禁止手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａの値が前記バイアス電圧Ｖ０未満となっているときに、前記付勢指令信号Ｔｒｐ及び前記回復指令信号Ｔｒｎによる正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎの発生を禁止する手段である、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項６】
前記正側指令トランジスタには、前記正側電流指定抵抗と前記付勢トランジスタとの直列回路に代わって、第１の正側電流指定抵抗と第１の付勢トランジスタとの直列回路と、第２の正側電流指定抵抗と第２の付勢トランジスタとの少なくとも二つの直列回路とが並列接続され、
前記負側指令トランジスタには、前記負側電流指定抵抗と前記回復トランジスタとの直列回路に代わって、第１の負側電流指定抵抗と第１の回復トランジスタとの直列回路と、第２の負側電流指定抵抗と第２の回復トランジスタとの少なくとも二つの直列回路とが並列接続され、
前記演算制御回路部は、前記付勢指令信号Ｔｒｐに代わって、前記第１の付勢トランジスタを駆動する第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ、及び前記第２の付勢トランジスタを駆動する第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂのうちの何れか一方又は両方を発生し、
前記演算制御回路部はまた、前記回復指令信号Ｔｒｎに代わって、前記第１の回復トランジスタを駆動する第１の回復指令信号Ｔｒｎａ、及び前記第２の回復トランジスタを駆動する第２の回復指令信号Ｔｒｎｂのうちの何れか一方又は両方を発生する電流切換手段を備えている、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項７】
前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間には、プルダウン抵抗が接続されており、
前記プルダウン抵抗は、前記検出素子の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の抵抗値を有し、
前記プログラムメモリは更に、素子異常検出手段と第１の測定電流許可手段と第２の測定電流許可手段となる制御プログラムを包含し、
前記素子異常検出手段は、前記第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び前記第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂと前記第１の回復指令信号Ｔｒｎａ及び前記第２の回復指令信号Ｔｒｎｂとを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａが発生していないことによって前記検出素子の断線異常であると判定する手段であり、
前記第１の測定電流許可手段は、前記正側電圧Ｖａの値が前記バイアス電圧Ｖ０未満となっているときに、前記第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び前記第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂと、前記第１の回復指令信号Ｔｒｎａ及び前記第２の回復指令信号Ｔｒｎｂとによる前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの値を第１のレベルの電流に制限する手段であるとともに、
前記第２の測定電流許可手段は、前記正側電圧Ｖaの値が前記バイアス電圧Ｖ０以上となっているときに、前記第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び前記第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂと、前記第１の回復指令信号Ｔｒｎａ及び前記第２の回復指令信号Ｔｒｎｂとによる前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの値を第２のレベルの電流に設定する手段であって、
前記第２のレベルの電流は、前記第１のレベルの電流よりも大きな値となっている、
ことを特徴とする請求項６に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項８】
前記プログラムメモリは更に、前記検出素子の断線異常検出手段となる制御プログラムを包含しているとともに、
前記正側端子又はこの正側端子に直列接続されている前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間にはプルダウン抵抗が接続されており、
前記プルダウン抵抗は、前記検出素子の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の抵抗値を有し、
前記検出素子の断線異常検出手段は、前記検出素子の負側端子に対して前記バイアス電圧発生回路による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記正側電流印加回路により前記正側電流Ｉｐを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記電源電圧Ｖｅに接近した値である第１の電圧以上となるか、若しくは、前記検出素子の負側端子に対して前記バイアス電圧発生回路による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記負側電流印加回路によって前記負側電流Ｉｎを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路の電位に接近した値である第２の電圧以下となったときに前記検出素子の断線異常が発生したと判定する手段であり、
前記第１の電圧は、前記正側電流Ｉｐと前記プルダウン抵抗の抵抗値Ｒ３４と積を下限とし、前記電源電圧Ｖｅを上限とする電圧であり、
前記第２の電圧は、前記バイアス電圧Ｖ０の［１／２］未満の電圧であり、
前記検出素子の断線異常検出手段は更に、前記検出素子の負側端子に対して前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎが通電されていないときに、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路の電位に接近した値である前記第２の電圧以下となったときに前記検出素子の断線異常が発生したと判定する手段を包含している、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項９】
前記負側端子又は前記負側電流検出抵抗を介して前記負側端子に接続される前記バイアス電圧発生回路は、前記バイアス電圧Ｖ０の出力回路となるバッファアンプを備えるとともに、
前記バッファアンプの出力回路には、電流制限回路が内蔵又は外付け接続されており、
前記正側出力トランジスタから前記負側出力トランジスタとの接続点に至る径路には、前記正側端子から前記正側出力トランジスタに至る逆流電流の発生を防止する逆流防止ダイオードが接続され、
前記多チャンネルＡＤ変換器のアナログ入力回路のうちの少なくとも前記正側端子又は前記負側端子に接続される入力回路には、バイパス回路の限流抵抗が直列接続され、
前記限流抵抗と前記多チャンネルＡＤ変換器の入力端子との接続点は、プルダウンダイオードを介して前記電源電圧Ｖｅに接続され、
前記プログラムメモリは更に、
前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの通電指令の有無に関わらず作用して、前記検出素子の前記正側端子又は前記負側端子が、前記グランド回路と混触する前記正側端子又は前記負側端子の地絡異常検出手段と、
前記正側端子又は前記負側端子が車載バッテリの電源線と混触する前記正側端子又は前記負側端子の天絡異常検出手段と、
前記正側端子と前記負側端子とが相互に短絡接続される検出素子の短絡異常検出手段と、を備え、
前記負側端子の地絡異常検出手段は、前記負側電圧Ｖｂが「０」に接近した値であって、少なくとも前記バイアス電圧Ｖ０として設定されている目標電圧の［１／２］以下の電圧であることによって前記負側端子が前記グランド回路と混触していると判定する手段であり、
前記正側端子の地絡異常検出手段は、前記正側電圧Ｖａが「０」に接近した値であって、少なくとも前記バイアス電圧Ｖ０として設定されている目標電圧の［１／２］以下の電圧であることによって前記正側端子が前記グランド回路と混触していると判定する手段であり、
前記負側端子の天絡異常検出手段は、前記負側電圧Ｖｂが前記電源電圧Ｖｅに接近した値であって、少なくとも前記電源電圧Ｖｅして設定されている目標電圧の８０［％］以上の電圧であることによって前記負側端子が前記車載バッテリの電源線と混触していると判定する手段であり、
前記正側端子の天絡異常検出手段は、前記正側電圧Ｖａが前記電源電圧Ｖｅに接近した値であって、少なくとも前記電源電圧Ｖｅして設定されている目標電圧の８０［％］以上の電圧であることによって前記正側端子が前記車載バッテリの電源線と混触していると判定する手段であり、
前記検出素子の短絡異常検出手段は、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧が、前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎとして予定されている最小電流と、前記検出素子の内部抵抗の現在抵抗値Ｒｓの最小値との積よりも小さいことによって、前記正側端子と前記負側端子とが短絡接続されていると判定する手段である、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、空燃比を検出するための排気ガスセンサの内部抵抗測定装置に関し、更に詳しくは、排気ガスセンサの内部抵抗を検出するための測定電流のバラツキ変動の影響を抑制することができる抵抗値測定回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンに対する燃料噴射制御において、エアフローセンサによって検出された吸気量と、燃料噴射弁の開弁時間と燃料圧によって規定される燃料噴射量との比率を適正化する負帰還制御手段として排気管に設けられた排気ガスセンサが使用される。この排気ガスセンサは、早期に例えば７００［℃］程度の活性化温度に達するようにヒータによって予備加熱され、一旦は活性化した後であっても運転状態によってセンサ温度が低下するとヒータによって再加熱を行う制御が行われるが、排気ガスセンサの環境温度は、排気ガスセンサの内部抵抗を監視することによって検出されるようになっている。
【０００３】
前述の排気ガスセンサとしては、排気ガス中の空気と燃料成分との重量比である空燃比を測定して、基準とする理想的な燃焼状態である理論空燃比［λ０＝１４．７］に対して、測定した空燃比がリッチの状態にあるか又はリーンの状態にあるかに応動して、検出電圧が急変する固定領域形式のものと、検出電圧が急変するときの空燃比の値を可変調整することができる可変領域形式のものとがある。
【０００４】
例えば、特許文献１の図８によれば、空燃比センサ２の図示されていない基準端には例えばＤＣ２．５［Ｖ］のバイアス電圧Ｖｃが印加され、空燃比センサ２にソース電流Ｉ１を流し込むときには、トランジスタＴｒ１２２ｃを閉路してトランジスタＴｒ１１２ｃを開路しておいて、トランジスタＴｒ８１とトランジスＴｒ１１１ｃを介して抵抗Ｒ７１に流入する電流を定電流回路６によって制御して目標電流Ｉ１とし、カレントミラー回路８の出力側トランジスタＴｒ８２を介して目標電流Ｉ１に相当するソース電流Ｉ１を供給するように構成されている。
【０００５】
また、空燃比センサ２からシンク電流Ｉ２を引き出すときには、トランジスタＴｒ１２１ｃを閉路してトランジスタＴｒ１１１ｃを開路しておいて、トランジスタＴｒ１１２ｃを介して抵抗Ｒ７１に流入する電流を定電流回路６によって制御して、カレントミラー回路８とは無関係に目標電流Ｉ２とし、この目標電流Ｉ２に相当するシンク電流Ｉ２を得るように構成されている。
【０００６】
従って、特許文献１によれば、一組のカレントミラー回路８と二組の電流切換え回路１１ｃ、１２ｃと、一組のバッファアンプ６２、６４を含む定電流回路６を用いて、空燃比センサ２に対してソース電流Ｉ１とシンク電流Ｉ２を流すように構成されていて、この、ソース電流Ｉ１とシンク電流Ｉ２の値は、定電流回路６の入力信号電圧ＶＢｉｎによって調整され、この電圧値を抵抗Ｒ７１の値で除算して得られるように構成されている。
【０００７】
また、この特許文献１の図５によれば、ステップＳ１２においてソース電流Ｉ１を流し、ステップＳ１３で空燃比センサ２の両端電圧を測定し、ステップＳ１４からステップＳ１６の所定期間においてソース電流Ｉ１に代わってシンク電流Ｉ２を流して空燃比センサ２の状態を復帰させ、ステップＳ１７でソース電流Ｉ１とシンク電流Ｉ２を共に遮断状態にし、ステップＳ１８において空燃比センサ２の内部インピーダンスの測定が行われている。
【０００８】
また、特許文献２の図１によれば、空燃比センサ３のセンサセル３ａの端子５には、電圧制御部１３から例えば２．９［Ｖ］の第１の電圧Ｖ０１が印加され、端子７には、電圧制御部１５から例えば２．５［Ｖ］の第２の電圧Ｖ０２が印加されるとともに、電流印加回路１９によって正負の電流が重畳されるようになっている。
【０００９】
電流印加回路１９内の抵抗３１に流れる電流Ｉ３１（＋Ｉｚ）は信号電圧Ｖｐによって可変設定され、第２のスイッチ３３が閉路したときにはセンサセル３ａの端子７から端子５方向に流入し、抵抗３７に流れる電流Ｉ３７（−Ｉｚ）は信号電圧Ｖｍによって可変設定され、第１のスイッチ３５が閉路したときにはセンサセル３ａの端子５から端子７方向に流出し、電流Ｉ３１と電流Ｉ３７は等しくなるように調整されている。そして、センサセル３ａの端子間電圧は差動増幅器１７によってセンサ間電圧Ｖｓとして検出されている。
【００１０】
また、特許文献２の図２によれば、第１のスイッチ３５を閉路する直前におけるセンサ間電圧Ｖｓの値を電流印加前電圧Ｖａとして検出し、第１のスイッチ３５を開路する直前におけるセンサ間電圧Ｖｓの値を電流印加後電圧Ｖｂとして検出し、マイコン２３はその差分電圧［ΔＶｓ＝Ｖａ−Ｖｂ］の値を印可電流Ｉ３７（−Ｉｚ）で割ることによってセンサセル３ａのインピーダンスＺを算出するようになっている。
【００１１】
従って、特許文献２によれば、一対のオペアンプ３９、４１と、一対のスイッチ３３、３５と、一対の抵抗３１、３７によって構成された電流印加回路１９によってソース電流Ｉ３１とシンク電流Ｉ３７が供給されていて、その電流値は一対のオペアンプ３９、４１に入力される電圧Ｖｐ、Ｖｍによって可変調整されるようになっている。
【００１２】
なお、特許文献２における図５は、起電力セル５３ａとポンプセル５３ｂとを有する２セル形の可変領域空燃比センサ５３が使用され、図６ではポンプセルを持たない１セル型の固定領域空燃比センサが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１５−０５０５２２号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０３５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
（１）従来技術の課題の説明
前述した特許文献１及び特許文献２に開示された従来技術において、排気ガスセンサの内部抵抗Ｒｘは、その環境温度によって大幅に変動するので、この内部抵抗に測定電流Ｉ０を流した時に発生する内部抵抗の両端電圧［Ｖｘ＝Ｒｘ×Ｉ０］の値を正確に測定するためには、内部抵抗Ｒｘの大小に応じて測定電流を減増することが望ましい。しかし、特許文献１においては、測定電流Ｉ０の設定電圧となる基準電源ＶＢｉｎの設定誤差と、これに基づいて測定電流Ｉ０を発生する負帰還制御回路である定電流回路６のオフセット誤差、比例ゲインのバラツキ誤差、及びカレントミラー回路８の電流ミラー比の個体バラツキ変動、温度変動、或いは抵抗Ｒ７１の個体バラツキ変動、温度変動などが発生して、安定した大小の測定電流Ｉ０を得ることが困難となる課題点がある。
【００１５】
また、特許文献２に開示された従来技術においては、測定電流Ｉ０の設定電圧となる電圧Ｖｐ、Ｖｍの設定誤差と、これに基づいて測定電流Ｉ０を発生する負帰還制御回路であるオペアンプ３９、４１におけるオフセット誤差及び比例ゲインのバラツキ誤差、抵抗３１、３７の個体バラツキ変動及び温度変動が発生して安定した大小の測定電流Ｉ０を得ることが困難である。そして、検出したい例えば７００［℃］の環境温度近辺においては、内部抵抗Ｒｘは急激に変化しているため、測定された環境温度の検出誤差は更に大きなものとなる課題がある。また、シンク電流とソース電流の値に制御誤差があると、排気ガスセンサの電荷が蓄積して、空燃比の検出誤差が発生する課題がある。
【００１６】
（２）本願の目的の説明
本願は、排気ガスセンサの内部抵抗を測定するために、この排気ガスセンサに供給される測定電流の設定及び制御精度を向上させるとともに、シンク電流とソース電流に微差があっても、排気ガスセンサに対する残留電荷の発生を抑制して空燃比の検出精度の悪化を防止することができる排気ガスセンサの内部抵抗測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願に開示される排気ガスセンサの内部抵抗測定装置は、
被測定気流の空燃比に応動して発生電圧Ｖｄを出力する検出素子と、前記検出素子に含まれて環境温度によって現在抵抗値Ｒｓが変化する内部抵抗と、前記検出素子の活性化を図るためのヒータとを備えた排気ガスセンサに対し、前記現在抵抗値Ｒｓを測定して、前記ヒータの通電制御を行う演算制御回路部を備えた排気ガスセンサの内部抵抗測定装置であって、
前記検出素子は、負側端子にバイアス電圧発生回路によるバイアス電圧Ｖ０が印加されるとともに、正側端子に前記バイアス電圧Ｖ０よりも高い電源電圧Ｖｅが印加され、
前記検出素子の前記正側端子に正側電流Ｉｐを供給し得る正側電流印加回路と、
グランド回路を介して負側電流Ｉｎを流出させ得る負側電流印加回路と、
を備え、
前記正側電流印加回路と前記負側電流印加回路との接続点と前記正側端子との間に正側電流検出抵抗が接続され、若しくは、前記負側端子と前記バイアス電圧発生回路との間に負側電流検出抵抗が接続され、
前記正側電流検出抵抗と前記負側電流検出抵抗とは、既知の値である所定抵抗値Ｒ３３を夫々備え、
前記演算制御回路部は、
プログラムメモリと協働するマイクロプロセッサと、
前記正側端子の対グランド電位である正側電圧Ｖａと、前記負側端子の対グランド電位である負側電圧Ｖｂと、監視電圧Ｖｃとの値をデジタル変換して前記マイクロプロセッサに入力する多チャンネルＡＤ変換器と、
を備え、
前記監視電圧Ｖｃは、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の一端の対グランド電位であって、前記正側電流検出抵抗を有する場合には、前記監視電圧Ｖｃと前記正側電圧Ｖａとの差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］は前記正側電流検出抵抗の両端電圧Ｖ３３に相当し、前記負側電流検出抵抗を有する場合には、前記負側電圧Ｖｂと前記監視電圧Ｖｃとの差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３に相当し、
前記プログラムメモリは、均一化処理手段と発生電圧監視手段、及び測定電流検出手段と内部抵抗算出手段、となる制御プログラムを包含し、
前記均一化処理手段は、前記正側電流印加回路を駆動して所定の前記正側電流Ｉｐを所定の付勢時間Ｔｐにおいて発生する付勢指令信号Ｔｒｐと、前記負側電流印加回路を駆動して所定の前記負側電流Ｉnを所定の回復時間Ｔｎにおいて発生する回復指令信号Ｔｒｎとを交互に定期的に発生するとともに、前記正側電流Ｉｐと前記付勢時間Ｔｐとの積である正側付勢電流の積分値と、前記負側電流Iｎと前記回復時間Ｔｎとの積である負側回復電流の積分値とは等しくなる関係に制御する手段であり、
前記発生電圧監視手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎが共に停止している通常期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］によって前記発生電圧Ｖｄを測定する手段であり、
前記測定電流検出手段は、前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの通電期間において、前記差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］若しくは前記差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］である差分値ΔＶ２によって、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３を測定して、前記所定抵抗値Ｒ３３に基づいて前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの値である［ΔＶ２／Ｒ３３］を算出する手段であり、
前記内部抵抗算出手段は、前記通電期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］から、前記発生電圧監視手段により測定された前記発生電圧Ｖｄである前記差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］を減算することにより前記現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を算出し、この両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を前記測定電流検出手段により検出された前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎで割るか、又は前記両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］と前記両端電圧Ｖ３３との比率に前記所定抵抗値Ｒ３３を掛け合わせることにより前記現在抵抗値Ｒｓを算出する手段である、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のとおり、本願による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置は、排気ガスセンサにおける酸素電池素子である検出素子の内部抵抗の現在値を測定することによってその環境温度を検出し、低温環境時にはヒータを給電加熱にして検出素子の早期活性化を図るためのものであって、内部抵抗を含む検出素子に対し正方向又は負方向に測定電流を供給したときの排気ガスセンサの両端電圧の増分値を測定し、この増分電圧を測定電流で割って内部抵抗の現在値を算出するように構成されている。そして、前記増分値は測定電流を流したときの検出素子の両端電圧から、測定電流を流す前の検出素子の両端電圧を減算したものであり、前記測定電流の値は異なる入力チャンネルのＡＤ変換器によって測定された電流検出抵抗の両端電圧を、既知の所定抵抗値Ｒ３３で割って得られるものとなっている。また、測定電流は交互に印加される正側電流又は負側電流の一方が使用され、正側電流の電流時間積と負側電流の電流時間積は等しくなるように制御されている。
従って、前記増分値は、排気ガスセンサの現在の発生電圧の大小にかかわらず内部抵抗の両端電圧を正確に測定することができるとともに、前記測定電流の値は電流検出抵抗を高精度の抵抗としておくことによって正確に検出することができ、多チャンネルＡＤ変換器は正負の入力信号を扱わない簡易なものを使用することができる効果がある。また、測定電流によって印加された電荷量と回復電流によって除去される電荷量は、それぞれの電流時間積を一致させるものであるため、正側電流と負側電流を一致させておく必要がなく、簡易な電流印加回路を適用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の全体ブロック図である。
【図２Ａ】固定領域型の排気ガスセンサの空燃比と発生電圧の関係を示す特性線図であって、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置に適用される。
【図２Ｂ】可変領域型の排気ガスセンサにおけるポンプ電流を媒介変数とする空燃比と発生電圧の関係を示す特性線図あって、実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置に適用される。
【図３】排気ガスセンサの内部抵抗値と素子温度の関係を示す特性線図である。
【図４】実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を説明するタイムチャートによる説明図である。
【図５Ａ】実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を説明する前半フローチャートである。
【図５Ｂ】実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を説明する後半フローチャートである。
【図６】図５Ａにおけるステップ６００の作用動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の全体ブロック図ある。
【図８】実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を補足説明する部分フローチャートである。
【図９】実施の形態１及び実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の異常監視制御の作用動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
（１）構成の詳細な説明
以下、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置について、その構成を詳細に説明する。図１は、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の全体ブロック図である。図１において、測定装置１００Ａの外部には、電源スイッチ１０と電源端子を介して車載バッテリ１Ｘのバッテリ電圧Ｖｂｂが印加されており、その負極端子はグランド回路ＧＮＤによって相互に接続されている。また、排気ガスセンサ４Ｘは、測定装置１００Ａのセンサ接続端子である正側端子３ａと負側端子３ｂとの間に接続された検出素子41と、バッテリ電圧Ｖｂｂから給電されて、検出素子４１の早期活性化を図るヒータ４３を含み、ヒータ４３の負側端子は測定装置１００Ａのヒータ接続端子３ｃに接続されている。
【００２１】
図２Ａは、固定領域型の排気ガスセンサの空燃比と発生電圧の関係を示す特性線図であって、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置に適用される。図２Ａにおいて、縦軸は排気ガスセンサ４Ｘの発生電圧Ｖｄ、横軸は空燃比λを示している。実施の形態１における排気ガスセンサ４Ｘは、図２Ａで示すとおり、空燃比λが適正理論空燃比［λ０＝１４．７］に等しいときに基準電圧０．５［Ｖ］を発生し、リッチ（燃料過多）であると発生電圧Ｖｄが１［Ｖ］に接近し、リーン（空気過剰）であれば発生電圧Ｖｄが０［Ｖ］に接近する特性を有している。
【００２２】
図２Ｂは、可変領域型の排気ガスセンサにおけるポンプ電流を媒介変数とする空燃比と発生電圧の関係を示す特性線図あって、実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置に適用される。後述する実施の形態２に排気ガスセンサ４Ｙは、基準電圧０．５［Ｖ］を発生するときの空燃比λが、図２Ｂで示すとおりポンプ素子４４に流すポンプ電流によって変化し、ある空燃比の状態で発生電圧Ｖｄが基準電圧０．５［Ｖ］となるようにポンプ電流を調整すれば、このときのポンプ電流の値によって現在の空燃比を特定できるようになっている。
【００２３】
図３は、排気ガスセンサの内部抵抗値と素子温度の関係を示す特性線図であって、縦軸は素子温度、横軸は現在抵抗値を示している。前述の検出素子４１は、図３に一例を示すとおり、高温で低抵抗、低温で高抵抗となる現在抵抗値Ｒｓを有し、例えば、Ｐ２点の活性化温度７００［℃］においては約２０［Ω］、Ｐ1点の５００［℃］においては約３００［Ω］の抵抗値となっている。
【００２４】
図１に示すように、測定装置１００Ａの内部では、バッテリ電圧Ｖｂｂに応動する定電圧電源１１によって、グランド回路ＧＮＤに対して例えばＤＣ５［Ｖ］に安定化された電源電圧Ｖｅが得られるようになっている。この電源電圧Ｖｅから給電される演算制御回路部２Ａは、マイクロプロセッサＣＰＵと、不揮発性のプログラムメモリＰＭＥＭと、不揮発性のデータメモリＤＭＥＭと、揮発性のＲＡＭメモリＲＭＥＭと、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣによって構成され、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの基準電圧Ｖｒｅｆは電源電圧Ｖｅと同じ電圧が使用されている。
【００２５】
従って、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの入力信号電圧ＡＤｉ（ｉ＝１、２、３）のデジタル変換値は、基準電圧Ｖｒｅｆに反比例し、［ＡＤｉ／Ｖｒｅｆ］に比例した値となっており、電源電圧Ｖｅの変動によって入力信号電圧ＡＤｉが比例して変動した場合には、そのデジタル変換値は電源電圧Ｖｅの変動の影響を受けないようになっている。
【００２６】
演算制御回路部２Ａと排気ガスセンサ４Ｘとの間に接続された正側電流印加回路５と、負側電流印加回路６と、バイアス電圧発生回路７は、接続回路３Ａによって相互に接続されている。正側電流印加回路５は、正側指令トランジスタ５１と正側電流指定抵抗３１と付勢トランジスタ５０との直列回路と、正側出力トランジスタ５２によって構成されており、マイクロプロセッサＣＰＵが発生する回復指令信号Ｔｒｎの論理レベルを「Ｈ」にした状態で、付勢指令信号Ｔｒｐの論理レベルが「Ｈ」になると、付勢トランジスタ５０と正側指令トランジスタ５１とが閉路して、正側電流指定抵抗３１にはその抵抗値Ｒ３１と電源電圧Ｖｅによって定まる付勢電流の指令電流［Ｖｅ／Ｒ３１］が流れる。
【００２７】
正側出力トランジスタ５２は、正側指令トランジスタ５１に流れた電流と同じ電流が流れるカレントミラー回路を構成しており、その結果、付勢指令信号Ｔｒｐの論理レベルが「Ｈ」になると、検出素子４１の正側端子３ａには逆流防止ダイオード３５を介して正側電流［Ｉｐ＝Ｖｅ／Ｒ３１］が流入することになる。
【００２８】
なお、この逆流防止ダイオード３５は、正側端子３ａが車載バッテリ１Ｘの電源線と混触する天絡異常が発生したときに過大な逆流電流が流入するのを防ぐものとなっている。一方、検出素子４１の負側端子３ｂには、既知の所定抵抗値Ｒ３３を有する負側電流検出抵抗３３ｂを介してバイアス電圧Ｖ０が印加されている。このバイアス電圧Ｖ０は、電源電圧Ｖｅを分圧抵抗７１、７２で分圧して得られる分圧電圧をバッファアンプ７０を介して得られるものである。バッファアンプ７０は、負荷電流による分圧電圧の変動を抑制する。
【００２９】
バッファアンプ７０の内部又は外部には電流制限回路７３が接続されていて、負側端子３ｂが車載バッテリ１Ｘの電源線に混触する天絡異常、或いは負側端子３ｂがグランド回路ＧＮＤと混触する地絡異常が発生したときにバッファアンプ７０の過電流破損を防止するようになっている。但し、この実施の形態１では負側電流検出抵抗３３ｂが電流制限機能を持っているので、電流制限回路７３の外部接続を省略することも可能である。そして、正側出力トランジスタ５２から接続点ＣＰと正側端子３ａを介して検出素子４１に流入した正側電流Ｉｐは、負側端子３ｂと負側電流検出抵抗３３ｂを介してバッファアンプ７０の出力回路に流入し、その大小にかかわらずバッファアンプ７０の出力電圧は所定の分圧電圧であるバイアス電圧Ｖ０を維持するようになっている。
【００３０】
正側端子３ａの電圧である正側電圧Ｖａは、正側電圧信号ＡＤ１として多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの第１の入力端子に入力され、負側端子３ｂの電圧である負側電圧Ｖｂは、負側電圧信号ＡＤ２として多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの第２の入力端子に入力されている。バッファアンプ７０の出力端子の電圧であるバイアス電圧Ｖ０は、監視電圧Ｖｃとして多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの第３の入力端子に入力されていて、このバイアス電圧Ｖ０が監視電圧信号ＡＤ３となっている。また、負側電流検出抵抗３３ｂの所定抵抗値Ｒ３３は、既知の抵抗値としてデータメモリＤＭＥＭ、又はプログラムメモリＰＭＥＭに格納されている。従って、正側電流Ｉｐの値は、負側電圧信号ＡＤ２と監視電圧信号ＡＤ３の差分電圧を所定抵抗値Ｒ３３で割って算出することができるようになっている。
【００３１】
なお、正側電圧Ｖａと負側電圧Ｖｂが入力される前記第１の入力端子と第２の入力端子には、限流抵抗が直列接続されるとともにプルダウンダイオードによって電源電圧Ｖｅに接続されるバイパス回路３６が接続されている。これは、正側端子３ａ又は負側端子３ｂが車載バッテリ１Ｘの電源線と混触する天絡異常が発生したときに、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの入力端子に過電圧が印加されるのを防止するためのものである。但し、この実施の形態１においては、監視電圧Ｖｃの入力電圧は負側電流検出抵抗３３ｂとバッファアンプ７０の出力電圧であるバイアス電圧Ｖ０によって規制されているので、バイパス回路３６は不要となっている。
【００３２】
次に、マイクロプロセッサＣＰＵが発生する付勢指令信号Ｔｒｐの論理レベルを「Ｌ」にし、回復指令信号Ｔｒｎの論理レベルを「Ｌ」にすると、回復トランジスタ６０と負側指令トランジスタ６１とが閉路して、負側電流指定抵抗３２にはその抵抗値Ｒ３２と電源電圧Ｖｅによって定まる回復電流の指令電流［Ｖｅ／Ｒ３２］が流れる。
【００３３】
負側出力トランジスタ６２は、負側指令トランジスタ６１に流れる電流と同じ電流が流れるカレントミラー回路を構成しており、その結果、回復指令信号Ｔｒｎの論理レベルが「Ｌ」になると、検出素子４１の正側端子３ａから負側電流［Ｉｎ＝Ｖｅ／Ｒ３２］が流出することになる。なお、この負側電流Ｉｎは、バッファアンプ７０から負側電流検出抵抗３３ｂを介して給電されたものとなっている。従って、負側電流Ｉｎの値は、監視電圧信号ＡＤ３と負側電圧信号ＡＤ２との差分電圧を所定抵抗値Ｒ３３で割って算出することができるようになっている。
【００３４】
次に、マイクロプロセッサＣＰＵが発生する付勢指令信号Ｔｒｐの論理レベルを「Ｌ」とし、回復指令信号Ｔｒｎの論理レベルを「Ｈ」にしている通常状態においては、正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎの流入、流出は行われず、検出素子４１の発生電圧Ｖｄはその両端電圧である正側電圧ＡＤ１と負側電圧ＡＤ２の差分電圧として測定されるようになっている。
【００３５】
但し、正側端子３aには高抵抗のプルダウン抵抗３４（抵抗値Ｒ３４）が接続されているので、検出素子４１の内部抵抗４２の抵抗値である現在抵抗値Ｒｓが過大であるときには正側電圧Ｖａが過小となり、このような状態では、付勢指令信号Ｔｒｐは論理レベル［Ｌ］で回復指令信号Ｔｒｎは論理レベル「Ｈ」として、正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎである測定電流は流さないようになっている。
【００３６】
そして、現在抵抗値Ｒｓ＜＜Ｒ３４の状態においては、現在抵抗値Ｒｓは下記の式（４ｐ）又は式（４ｎ）によって算出される。まず、正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎを流していない通常状態において式（１）が成立する。
Ｖｄ＝Ｖａ０−Ｖｂ０          ・・・・式（１）
但し、Ｖａ０とＶｂ０は、この通常状態における正側電圧Ｖａ又は負側電圧Ｖｂの値である。
【００３７】
次に、正側電流Ｉｐを流したときには式（２ｐ）、式（３ｐ）、式（４ｐ）が成立する。
Ｉｐ×Ｒｓ＝Ｖａｐ−（Ｖｂｐ＋Ｖｄ）        ・・・・・・式（２ｐ）
Ｉｐ×Ｒ３３＝Ｖｂｐ−Ｖｃ        ・・・・・・・・・・・式（３ｐ）
∴Ｒｓ＝Ｒ３３×［（Ｖａｐ−Ｖｂｐ）−（Ｖａ０−Ｖｂ０）］
／（Ｖｂｐ−Ｖc）        ・・・・・・・・・・・・・式（４ｐ）
但し、ＶａｐとＶｂｐは、正側電流Ｉｐを通電したときの正側電圧Ｖａ又は負側電圧Ｖｂの値である。
【００３８】
同様に、負側電流Ｉｎを流したときには式（２ｎ）、式（３ｎ）、式（４ｎ）が成立する。
Ｉｎ×Ｒｓ＝Ｖｂｎ−Ｖａｎ＋Ｖｄ        ・・・・・・・・式（２ｎ）
Ｉｎ×Ｒ３３＝Ｖｃ−Ｖｂｎ        ・・・・・・・・・・・式（３ｎ）
∴Ｒｓ＝Ｒ３３×［（Ｖａ０−Ｖｂ０）−（Ｖａｎ−Ｖｂｎ）］
／（Ｖｃ−Ｖｂｎ）        ・・・・・・・・・・・・式（４ｎ）
但し、ＶａｎとＶｂｎは、負側電流Ｉｎを通電したときの正側電圧Ｖａ又は負側電圧Ｖｂの値である。
【００３９】
マイクロプロセッサＣＰＵは、検出素子４１の現在抵抗値Ｒｓの値を算出して排気ガスセンサ４Ｘの環境温度を推定し、この環境温度が例えば７００［℃］の活性化温度に到達するまでヒータ駆動信号Ｈｄｒを発生して、ヒータ制御回路９を介してヒータ４３を通電駆動するようになっている。
【００４０】
しかし、現在抵抗値Ｒｓを算出するために正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎの一方のみを通電すると、検出素子４１に対する充電電荷によって発生電圧Ｖｄに誤差が発生することになるので、正側電流Ｉｐとその通電時間Ｔｐの積は、負側電流Ｉｎとその通電時間Ｔｎの積と等しくなるように均等化制御を行うようになっている。そして、現在抵抗値Ｒｓの算出は、正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎのどちらか一方の通電時に行えばよいが、この実施例では両方の測定電流で算出して平均化する処理が行われている。なお、正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎを発生するためのカレントミラートランジスタについては．図で示したような接合型トランジスタに代わって、電界効果型トランジスタを用いることもできる。
【００４１】
（２）作用・動作の詳細な説明
以下、図１に示すように構成された実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置１００Ａの作用動作について説明する。図４は、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を説明するタイムチャートによる説明図である。まず、図１において電源スイッチ１０が閉路されると、図示していないエンジン始動装置と燃料噴射装置が動作して車載エンジンが運転動作を開始し、エアフローセンサで検出された吸気量と燃料噴射量の適正化を図るために、排気ガスセンサ４Ｘによる空燃比λの検出が行われ、この検出した空燃比λが理論空燃比λ０よりも大きいか小さいか、に応動して燃料噴射量の増量又は減量制御が行われるようになっている。以下に述べる排気ガスセンサの内部抵抗の測定装置は、排気ガスセンサ４Ｘｎの早期活性化と活性化を維持するためのヒータ４３の制御手段として、排気ガスセンサ４Ｘの環境温度を検出するためのものであるとともに、排気ガスセンサ４Ｘの異常の有無を判定するようになっている。
【００４２】
図４において、（Ａ）は、付勢指令信号Ｔｒｐのタイムチャートを示し、付勢時間Ｔｐの期間において論理レベルが「Ｈ」となって、正側電流Ｉｐの通電動作が行われる。但し、図４の（Ａ）に点線で示す部分の、前述の付勢時間Ｔｐと同一の時間Ｔｐの期間においては、正側電流Ｉｐの通電は行わないようになっている。図４の（Ｂ）は、回復指令信号Ｔｒｎのタイムチャートを示し、回復時間Ｔｎの期間において論理レベルが「Ｌ」となって、負側電流Ｉｎの通電動作が行われるようになっている。但し、図４の（Ｂ）に点線で示す部分の、前述の回復時間Ｔｎと同一の時間Ｔｎの期間においては、負側電流Ｉｎの通電は行わないようになっている。
【００４３】
なお、付勢指令信号Ｔｒｐが停止してから回復指令信号Ｔｒｎが発生（論理レベル「Ｌ」）するまでの期間には待機時間Ｔ０が設けられ、回復指令信号Ｔｒｎが停止（論理レベル［Ｈ」）してから付勢指令信号Ｔｒｐが発生する期間には休止期間Ｔｓが設けられており、休止時間［Ｔｓ＝３×Ｔ０＋Ｔｐ＋Ｔｎ］の関係となっている。そして、例えば［Ｔｐ≒Ｔｎ＝２×Ｔ０］であり、従って、［Ｔｓ≒７×Ｔ０］となっていて、この休止期間では現在抵抗値Ｒｓの演算を省略してマイクロプロセッサＣＰＵの制御負担を軽減するようになっているが、発生電圧Ｖｄの監視が行われる待機時間Ｔ０は有効となっている。
【００４４】
図４の（Ｃ）は、図１における各部の電圧の変遷状態を示しており、その内の電源電圧Ｖｅは、例えばＤＣ５［Ｖ］の安定電圧であるが、実態としては例えば±０．１［％］程度の制御誤差を含んでいる。バイアス電圧Ｖ０は、監視電圧信号ＡＤ３として多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力され、この電圧は、分圧抵抗７１、７２によって分圧された例えばＤＣ２［Ｖ］の一定電圧であるが、分圧抵抗７１、７２の個体バラツキ変動を含め、例えば±０．２［％］程度の制御誤差を含んでいる。
【００４５】
負側電圧Ｖｂは、負側電圧信号ＡＤ２として多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力され、この電圧は、バイアス電圧Ｖ０に対して負側電流検出抵抗３３ｂの両端電圧Ｖ３３を代数加算したものとなっており、［Ｖｂ＝Ｖｃ＋Ｉｐ×Ｒ３３］、又は［Ｖｂ＝Ｖｃ−Ｉｎ×Ｒ３３］となるようにバイアス電圧Ｖ０を中心にして増減し、その差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｂ−Ｖｃ］の値を、既知の所定抵抗値Ｒ３３で割ることによって正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎを算出することができるようになっている。
【００４６】
なお、正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎは、図示しないフィルタ回路によって漸増若しくは漸減するようになっており、図４の（Ｃ）に示す正側電圧Ｖａ及び負側電圧Ｖｂの増減の傾斜はこの影響を示している。従って、差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｂ−Ｖｃ］の算出は、付勢指令信号Ｔｒｐ又は回復指令信号Ｔｒｎが通電停止する直前のタイミングで行われるようになっている。正側電圧Ｖａは、正側電圧信号ＡＤ１として多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力され、この電圧は正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎが流れているか否かに応じて次のとおりに変化する。即ち、まず、待機時間Ｔ０及び休止時間Ｔｓの時間帯の周期で、付勢指令信号Ｔｒｐ又は回復指令信号Ｔｒｎが通電指令を発生する直前の状態においては、差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］は検出素子４１の発生電圧Ｖｄ（内部抵抗の影響を受けない検出素子４１の両端電圧）に等しくなっている。
【００４７】
次に、正側電流Ｉｐが流れているときの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］の値は、検出素子４１のこの時点における発生電圧Ｖｄと検出素子４１の現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝Ｉｐ×Ｒｓ］を加算したものとなるが、この時点における発生電圧Ｖｄは先に検出された待機時間Ｔ０及び休止時間Ｔｓにおける発生電圧Ｖｄと同じ値である。従って、［ΔＶ３＝Ｖｄ＋Ｉｐ×Ｒｓ］が成立して、この算式から現在抵抗値Ｒｓが算出されるものである。同様に、負側電流Ｉｎが流れているときの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］の値は、検出素子４１のこの時点における発生電圧Ｖｄから検出素子４１の現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝Ｉｎ×Ｒｓ］を減算したものとなるが、この時点における発生電圧Ｖｄは先に検出された待機時間Ｔ０及び休止期間Ｔｓにおける発生電圧Ｖｄと同じ値である。従って、差分電圧［ΔＶ３＝Ｖｄ−Ｉｎ×Ｒｓ］が成立して、この算式から現在抵抗値Ｒｓが算出されるものである。
【００４８】
なお、図４の（Ｃ）において、（１）は差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｄ］を示し、（２）は差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｂ−Ｖｃ＝Ｉｐ×Ｒ３３］を示し、（３）は差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｄ＋Ｉｐ×Ｒｓ］を示し、（４）は［Ｉｎ×Ｒ３３］を示し、（５）は［Ｖｄ−Ｉｎ×Ｒｓ］をそれぞれ示している。
【００４９】
以下、図１のとおり構成された実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置１００Ａについて、その作用動作を説明する。５Ａは、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を説明する前半フローチャート、図５Ｂは、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を説明する後半フローチャートである。図５Ａにおいて、ステップ５００は、マイクロプロセッサＣＰＵが排気ガスセンサ４Ｘの検出素子４１の現在抵抗値Ｒｓを算出するための制御動作の開始ステップである。
【００５０】
続くステップ６００は、図４における付勢指令信号Ｔｒｐと回復指令信号Ｔｔｎの発生順序を指定する判定期間の種別設定ステップであり、運転開始後の待機時間Ｔ０による待機期間の次には付勢時間Ｔｐによる付勢期間が指定され、続いて、待機時間Ｔ０による待機期間が指定され、更に続いて回復時間Ｔｎによる回復期間と休止時間Ｔｓによる休止期間が指定される。以降は付勢時間Ｔｐによる付勢期間と待機時間Ｔ０による待機期間と回復時間Ｔｎによる回復期間が順次繰り返して指定されるようになっていて、その詳細は図６に基づいて後述する。なお、点線で図示したステップ８００は、後述の実施の形態２に適用されるものであり、その詳細は図８に基づいて後述する。
【００５１】
続くステップ５０１は、ステップ６００が待機時間Ｔ０（休止時間Ｔｓ中の待機時間Ｔ０を含む）を指定しているかどうかを判定し、検出素子４１の発生電圧Ｖｄの値を読出す検出期間であるかどうかを決定する種別判定ステップであり、検出期間であればＹＥＳの判定を行ってステップ５０２へ移行し、検出期間でなければＮＯの判定を行ってステップ５１０ｐへ移行する。ステップ５０２は、付勢指令信号Ｔｒｐと回復指令信号Ｔｒｎを共に通電停止して、正側電流Ｉｐと負側電流Ｉｎとをゼロにする測定電流停止ステップである。続くステップ５０３は、正側電圧信号ＡＤ１による正側電圧Ｖａのデジタル変換値から、負側電圧信号ＡＤ２による負側電圧Ｖｂのデジタル変換値を減算して、その差分電圧ΔＶ１によって検出素子４１の発生電圧Ｖｄを演算し、順次更新記憶する発生電圧監視手段となるものである。続くステップ５０４は、ステップ６００で指定された待機時間Ｔ０又は休止時間Ｔｓが経過したかどうかを判定し、目標時間が経過するとＹＥＳの判定を行ってステップ５１０ｐへ移行し、目標時間が経過していなければＮＯの判定を行って動作終了ステップ５０９へ移行する目標時間の経過判定ステップである。
【００５２】
なお、マイクロプロセッサＣＰＵは、動作終了ステップ５０９に続いて他の制御プログラムを実行し、例えば５［ｍｓｅｃ］である所定の制限時間以内に動作開始ステップ５００に復帰して、以降の制御フローを繰返して実行するようになっている。そして、ステップ６００ではステップ５０４の判定がＮＯであったことによって再びステップ５０１へ復帰するようになっている。
【００５３】
ステップ５１０ｐは、ステップ６００が付勢指令信号Ｔｒｐの発生期間であることを指定しているかどうかを判定し、該当期間であればＹＥＳの判定を行ってステップ５１１ｐへ移行し、該当期間でなければＮＯの判定を行って、中継端子ＣＮＴ１を介して図５Ｂのステップ５１０ｎへ移行する種別判定ステップである。続くステップ５１１ｐは、付勢指令信号Ｔｒｐによって正側電流Ｉｐが発生する測定開始ステップである。続くステップ５１２ｐは、負側電圧信号ＡＤ２による負側電圧Ｖｂのデジタル変換値から、監視電圧信号ＡＤ３による監視電圧Ｖｃのデジタル変換値を減算して、その差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｂ−Ｖｃ］の値を既知の所定抵抗値Ｒ３３で割ることによって正側電流Ｉｐを演算し、順次更新記憶する測定電流監視手段となるステップである。但し、点線で示した実施の形態２のステップ５１２ｐの場合には、差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｃ−Ｖａ］となる。
【００５４】
続くステップ５１３ｐは、正側電流Ｉｐの通電期間における正側電圧信号ＡＤ１による正側電圧Ｖａのデジタル変換値から、負側電圧信号ＡＤ２による負側電圧Ｖｂのデジタル変換値を減算して、その差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］を算出するとともに、ステップ５０３で算出記憶された発生電圧Ｖｄの値を更に減算することによって両端電圧［ΔＶｘ＝ΔＶ３−Ｖｄ］を算出し、これをステップ５１２ｐで算出記憶された正側電流Ｉｐの値で割ることによって現在抵抗値［Ｒｓ＝ΔＶｘ／Ｉｐ］を算出記憶する内部抵抗算出手段となるステップである。
【００５５】
続くステップ５１４ｐは、ステップ５１２ｐで算出された正側電流Ｉｐの値と、ステップ５１０ｐがＹＥＳの判定を行った以降の経過時間の積である電流時間積を算出記憶する電流時間積算出ステップである。続くステップ５１５ｐは、ステップ６００で指定された付勢時間Ｔｐが経過したかどうかを判定し、目標時間が経過するとＹＥＳの判定を行って中継端子ＣＮＴ１を介して図５Ｂのステップ５１０ｎへ移行し、目標時間が経過していなければＮＯの判定を行って動作終了ステップ５０９へ移行する目標時間の経過判定ステップである。
【００５６】
なお、マイクロプロセッサＣＰＵは、動作終了ステップ５０９に続いて他の制御プログラムを実行し、例えば５［ｍｓｅｃ］である所定の制限時間以内に動作開始ステップ５００に復帰して、以降の制御フローを繰返して実行するようになっている。そして、ステップ６００ではステップ５１５ｐの判定がＮＯであったことによって再びステップ５１０ｐへ復帰するようになっている。
【００５７】
図５Ｂにおいて、ステップ５１０ｎは、ステップ６００が回復指令信号Ｔｒｎによる通電期間を指定しているかどうかを判定し、該当期間を指定していればＹＥＳの判定を行ってステップ５１１ｎへ移行し、該当期間を指定していなければＮＯの判定を行って動作終了ステップ５０９へ移行する種別判定ステップである。続くステップ５１１ｎは、回復指令信号Ｔｒｎによって負側電流Ｉｎが発生する測定開始ステップである。続くステップ５１２ｎは、監視電圧信号ＡＤ３による監視電圧Ｖｃのデジタル変換値から負側電圧信号ＡＤ２による負側電圧Ｖｂのデジタル変換値を減算して、その差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｃ−Ｖｂ］の値を既知の所定抵抗値Ｒ３３で割ることによって負側電流Ｉｎを演算し、順次更新記憶する測定電流検出手段となるステップである。但し、点線で示した実施の形態２の場合には差分電圧［ΔＶ２＝Ｖａ−Ｖｃ］となる。
【００５８】
続くステップ５１３ｎは、負側電流Ｉｎの通電期間における負側電圧信号ＡＤ２による負側電圧Ｖｂのデジタル変換値から、正側電圧信号ＡＤ１による正側電圧Ｖａのデジタル変換値を減算して、その差分電圧［ΔＶ３＝Ｖｂ−Ｖａ］を算出するとともに、ステップ５０３で算出記憶された発生電圧Ｖｄの値を加算することによって両端電圧［ΔＶｘ＝Ｖｂ−Ｖａ＋Ｖｄ］を算出し、これをステップ５１２ｎで算出記憶された負側電流Ｉｎの値で割ることによって現在抵抗値［Ｒｓ＝ΔＶｘ／Ｉｎ］を算出記憶する内部抵抗算出手段となるステップである。
【００５９】
続くステップ５１４ｎは、ステップ５１４ｐで算出記憶された正側電流の電流時間積［Ｉｐ×Ｔｐ］の値を、ステップ５１２ｎで算出された負側電流Ｉｎの値で割って、相互の電流時間積が合致するための回復時間Ｔｎを算出する均一化処理手段となるステップである。続くステップ５１５ｎは、ステップ５１４ｎで算出された回復時間Ｔｎが経過したかどうかを判定し、目標時間が経過していればＹＥＳの判定を行ってステップ５０５へ移行し、目標時間が経過していなければＮＯの判定を行って動作終了ステップ５０９へ移行する目標時間の経過判定ステップである。
【００６０】
なお、マイクロプロセッサＣＰＵは、動作終了ステップ５０９に続いて他の制御プログラムを実行し、例えば５［ｍｓｅｃ］である所定の制限時間以内に動作開始ステップ５００に復帰して、以降の制御フローを繰返して実行するようになっている。そして、ステップ６００では、ステップ５１５ｎの判定がＮＯであったことによって再びステップ５１０ｎへ復帰するようになっている。ステップ５０５は、ステップ５０３で算出された発生電圧Ｖｄについて、例えば４点以上の所定点数Ｎの最新値を順次加算して、点数Ｎで割って得られる移動平均値を算出する移動平均化手段となるステップである。
【００６１】
なお、この移動平均化手段で扱われる発生電圧Ｖｄは、図４における休止時間Ｔｓを含む全ての待機時間Ｔ０の周期に算出されたものであり、移動平均化された発生電圧Ｖｄの値が基準電圧０．５［Ｖ］よりも大きければリッチ状態であり、その差分値に応じて燃料噴射量の減量が行われ、移動平均化された発生電圧Ｖｄの値が基準電圧０．５［Ｖ］よりも小さければリーン状態であり、その差分値に応じて燃料噴射量の増量が行われるようになっている。従って、正側電流Ｉｐの電流時間積と負側電流Ｉｎの電流時間積に微差があって、発生電圧Ｖｄに帯電誤差が発生しても、帯電誤差の増量分と減量分が移動平均化によって相殺されて、正しい発生電圧Ｖｄを検出することができるようになっている。なお、点線で図示されているステップ８０５は、実施の形態２においてポンプ電流の読出しを行うステップとなっている。
【００６２】
続くステップ５０６は、ステップ５１３ｐにおいて正側電流Ｉｐによって算出された現在抵抗値Ｒｓの値と、ステップ５１３ｎにおいて負側電流Ｉｎによって算出された現在抵抗値Ｒｓの値とを加算して「２」で割った平均抵抗を算出する平均化手段となるステップである。従って、正側電流Ｉｐによって測定された現在抵抗値Ｒｓと、負側電流Ｉｎによって測定され現在抵抗値Ｒｓとの測定誤差が平均化されて、より確からしい現在抵抗値Ｒsを算出することができるようになっている。なお、ステップ５０６に続いて動作終了ステップ５０９へ移行する。
【００６３】
次に、図５Ａにおけるステップ６００の作用動作を説明する。図６は、図５Ａにおけるステップ６００の作用動作を説明するフローチャートである。図６において、ステップ６００は、図５Ａにおける動作開始ステップ５００に続いて実行されるサブルーチンプログラムの開始ステップである。続くステップ６０１は、正側電圧Ｖａの値を示す正側電圧信号ＡＤ１のデジタル変換値がゼロであるときにＹＥＳの判定を行ってステップ６０２ａへ移行し、ゼロではないときにＮＯの判定を行ってステップ６０２ｂへ移行するゼロ電圧判定ステップである。
【００６４】
ステップ６０２ａは、素子異常検出手段となるステップであり、ここでは検出素子４１の断線異常報知が行われて後述のステップ６０４ｂへ移行するようになっている。ステップ６０２ｂは、正側電圧Ｖａの値を示す正側電圧信号ＡＤ１のデジタル変換値が、バイアス電圧Ｖ０の値を示す監視電圧信号ＡＤ３以下であるときにＹＥＳの判定を行ってステップ６０３ａへ移行し、監視電圧信号ＡＤ３以下ではないときにＮＯの判定を行ってステップ６０３ｂへ移行する過小電圧判定ステップである。ステップ６０３ａは、付勢指令信号Ｔｒｐ及び回復指令信号Ｔｒｎによる通電を禁止してステップ６０４ａへ移行する測定電流禁止手段となるステップである。
【００６５】
ステップ６０３ｂは、付勢指令信号Ｔｒｐ及び回復指令信号Ｔｒｎによる通電禁止を解除してステップ６０４ａへ移行する測定電流発生許可のステップである。ステップ６０４ａは、現在が図４における待機時間Ｔ０であるかどうかを判定し、待機期間Ｔ０であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０４ｂへ移行し、待機時間Ｔ０でなければＮＯの判定を行ってステップ６０５ａへ移行する待機時間帯判定ステップである。ステップ６０４ｂは、付勢指令信号Ｔｒｐ及び回復指令信号Ｔｒｎによる通電を禁止して、復帰ステップ６０９を介して図５Ａのステップ５０１へ移行する待機時間帯指定ステップである。
【００６６】
ステップ６０５ａは、現在が図４における付勢時間Ｔｐによる付勢期間であるかどうかを判定し、付勢時間Ｔｐによる付勢期間であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０５ｂへ移行し、付勢時間Ｔpによる付勢期間でなければＮＯの判定を行ってステップ６０６ａへ移行する付勢時間帯判定ステップである。ステップ６０５ｂは、付勢指令信号Ｔｒｐの発生を許可して、復帰ステップ６０９を介して図５Ａのステップ５１０ｐへ移行する付勢時間帯指定ステップである。
【００６７】
ステップ６０６ａは、現在が図４における回復時間Ｔｎによる回復期間であるかどうかを判定し、回復時間Ｔｎによる回復期間であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０６ｂへ移行し、回復時間Ｔｎによる回復期間でなければＮＯの判定を行ってステップ６０４ｂへ移行する回復時間帯判定ステップである。ステップ６０６ｂは、回復指令信号Ｔｒｎによる通電を許可して、復帰ステップ６０９を介して図５Ｂのステップ５１０ｎへ移行する回復時間帯指定ステップである。
【００６８】
なお、このフローチャートにおいては、待機時間Ｔ０と付勢時間Ｔｐと回復時間Ｔｎの経過時間の計測は図５Ａにおけるステップ５０４とステップ５１５ｐと図５Ｂにおけるステップ５１５ｎにおいて行われており、それぞれのステップにおいて目標時間未達の場合は未達フラグをセットして動作終了ステップ５０９へ移行し、目標時間到達の場合はこの未達フラグをリセットして次ステップへ移行するようになっている。そして、図６のステップ６０４ａとステップ６０５ａとステップ６０６ａでは、前述の未達フラグの状態を監視して、未達フラグがリセットされていることにより次の期間への移行が行われるようになっている。しかし、目標時間に対する経過時間をステップ６００の中で行って、ステップ６００によって発生電圧Ｖｄの検出タイミング及び現在抵抗値Ｒｓの測定タイミングを直接指定することも可能である。
【００６９】
図９は、実施の形態１及び後述の実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の異常監視制御の作用動作を説明するフローチャートである。図９において、ステップ９００は、異常検出動作を開始するステップである。ステップ９０１ａでは、負側電圧Ｖｂが「０」に等しいか若しくは近似的に「０」に等しいか否かを判定し、［Ｖｂ≒０］であればＹＥＳの判定を行ってステップ９０１ｂへ進む。ステップ９０１ｂでは、負側電圧Ｖｂがバイアス電圧Ｖ０の「０．５」倍より小さければ負側端子３ｂに地絡異常が発生していると判断して地絡異常を検出し、ステップ９０８ｂに進んで異常報知等の異常処置を行い、ステップ９０９に進んで処理を終了する。ステップ９０１ｂは、負側端子の地絡異常検出手段を構成する。
【００７０】
ステップ９０１ａにおいて［Ｖｂ≒０］でなければＮＯの判定を行ってステップ９０２ａへ進む。ステップ９０２ａは、負側電圧Ｖｂが電源電圧Ｖｅに等しいか若しくは近似的に電源電圧Ｖｅに等しいか否かを判定するステップであって、［Ｖｂ≒Ｖｅ］であればＹＥＳの判定を行ってステップ９０２ｂに進む。ステップ９０２ｂでは、負側電圧Ｖｂが電源電圧Ｖｅの［０．８］倍より大きければ負側端子３ｂに天絡異常が発生していると判断して負側端子３ｂの天絡異常を検出し、ステップ９０８ｂに進んで異常報知等の異常処置を行い、ステップ９０９に進んで処理を終了する。ステップ９０２ｂは、負側端子の天絡異常検出手段を構成する。
【００７１】
ステップ９０２ａにおいて［Ｖｂ≒Ｖｅ］でなければＮＯの判定を行ってステップ９０３ａに進む。ステップ９０３ａは、正側電圧Ｖａが「０」に等しいか若しくは近似的に「０」に等しいか否かを判定するステップであって、［Ｖａ≒０］であればＹＥＳの判定を行ってステップ９０３ｂに進む。ステップ９０３ｂでは、正側電圧Ｖａがバイアス電圧Ｖ０の［０．５］倍より小さければ正側端子３ａに地絡異常が発生していると判断して正側端子３ａの地絡異常を検出し、ステップ９０８ｂに進んで異常報知等の異常処置を行い、ステップ９０９に進んで処理を終了する。ステップ９０３ｂは、正側端子の地絡異常検出手段を構成する。
【００７２】
ステップ９０３ａにおいて［Ｖａ≒０］でなければＮＯの判定を行ってステップ９０４ａに進む。ステップ９０４ａは、正側電圧Ｖａが電源電圧Ｖｅに等しいか若しくは近似的に電源電圧Ｖｅに等しいか否かを判定するステップであって、［Ｖａ≒Ｖｅ］であればＹＥＳの判定を行ってステップ９０４ｂに進む。ステップ９０４ｂでは、正側電圧Ｖａが電源電圧Ｖｅの［０．８］倍より大きければ正側端子３ａに天絡異常が発生していると判断して正側端子３ａの天絡異常を検出し、ステップ９０８ｂに進んで異常報知等の異常処置を行い、ステップ９０９に進んで処理を終了する。ステップ９０４ｂは、正側端子の天絡異常検出手段を構成する。
【００７３】
ステップ９０４ａにおいて［Ｖａ≒Ｖｅ］でなければＮＯの判定を行ってステップ９０５ａに進む。ステップ９０５ａは、正側電圧Ｖａが負側電圧Ｖｂに等しいか若しくは近似的に負側電圧Ｖｂに等しいか否かを判定するステップであって、［Ｖａ≒Ｖｂ］であればＹＥＳの判定を行ってステップ９０５ｂに進む。ステップ９０５ｂでは、［Ｖａ−Ｖｂ≦Ｉｐ×Ｒｓｍｉｎ］であれば検出素子４１が短絡異常であるとの判定を行い、ステップ９０８ｂに進んで異常報知等の異常処置を行い、ステップ９０９に進んで処理を終了する。ステップ９０５ｂは、検出素子の短絡異常検出手段を構成する。
【００７４】
ステップ９０５ａにおいて［Ｖａ≒Ｖｂ］でなければＮＯの判定を行ってステップ９０６ａに進む。ステップ９０６ａは、付勢指令信号Ｔｒｐが存在しているか否かを判定するステップであって、付勢指令信号Ｔｒｐが存在していればＹＥＳの判定を行ってステップ９０６ｂに進む。ステップ９０６ｂは、［Ｖｂ＝Ｖ０で且つＶａ≒Ｖｅ］であるか否かを判定するステップであり、［Ｖｂ＝Ｖ０で且つＶａ≒Ｖｅ］であればＹＥＳの判定を行ってステップ９０８ａへ進み、ステップ９０８ａにおいて検出素子４１の断線異常を検出し、ステップ９０８ｂに進んで異常報知等の異常処置を行い、ステップ９０９に進んで処理を終了する。ステップ９０８ａは、検出素子の断線異常検出手段を構成する。ステップ９０６ｂにおいて、［Ｖｂ＝Ｖ０で且つＶａ≒Ｖｅ］でなければＮＯ判定を行って処理を終了する。
【００７５】
ステップ９０６ａにおいて付勢指令信号Ｔｒｐが存在していないと判定すれば、ＮＯの判定を行ってステップ９０７ａに進む。ステップ９０７ａは、回復指令信号Ｔｒｎが存在しているか否かを判定するステップであり、回復指令信号Ｔｒｎが存在していればＹＥＳの判定を行ってステップ９０７ｂに進む。ステップ９０７ｂは、［Ｖｂ＝Ｖ０で且つＶａ≒０］であるか否かを判定するステップであり、［Ｖｂ＝Ｖ０で且つＶａ≒０］であればＹＥＳの判定を行って前述のステップ９０８ａに進み、［Ｖｂ＝Ｖ０で且つＶａ≒０］でなければＮＯの判定を行ってステップ９０９に進んで処理を終了する。
【００７６】
ステップ９０７ａにおいて回復指令信号Ｔｒｎが存在していなければＮＯの判定を行ってステップ９０７ｃに進む。ステップ９０７ｃは、［Ｖａ≒０］であるか否かを判定するステップであり、［Ｖａ≒０］であれば前述のステップ９０８ａに進み、［Ｖａ≒０］でなければＮＯの判定を行ってステップ９０９に進んで処理を終了する。
【００７７】
（３）実施の形態１の要点と特徴
以上のとおり、実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置は、被測定気流の空燃比に応動して発生電圧Ｖｄを出力する検出素子４１と、この検出素子に含まれて環境温度によって現在抵抗値Ｒｓが変化する内部抵抗４２と、前記検出素子４１の早期活性化を図るためのヒータ４３とを備えた排気ガスセンサ４Ｘに対し前記現在抵抗値Ｒｓを測定して、前記ヒータ４３の通電制御を行う演算制御回路部２Ａと、を備えた排気ガスセンサの内部抵抗測定装置１００Ａであって、
前記検出素子４１の負側端子３ｂには、バイアス電圧発生回路７によるバイアス電圧Ｖ０が印加されるとともに、
前記検出素子４１の正側端子３ａには、前記バイアス電圧Ｖ０よりも高い電源電圧Ｖｅから正側電流Ｉｐを供給することができる正側電流印加回路５と、グランド回路ＧＮＤを介して負側電流Ｉｎを流出させることができる負側電流印加回路６とが接続され、
前記負側端子３ｂと前記バイアス電圧発生回路７との間には負側電流検出抵抗３３ｂが接続され、
前記負側電流検出抵抗３３ｂの抵抗値は、既知の値である所定抵抗値Ｒ３３となってお
り、
前記演算制御回路部２Ａは、
プログラムメモリＰＭＥＭと協働するマイクロプロセッサＣＰＵと、
前記正側端子３ａの対グランド電位である正側電圧Ｖａと、前記負側端子３ｂの対グランド電位である負側電圧Ｖｂと、監視電圧Ｖｃとの値をデジタル変換して前記マイクロプロセッサＣＰＵに入力する多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣと、
を備え、
前記監視電圧Ｖｃは、前記負側電流検出抵抗３３ｂの一端の対グランド電位であって、前記負側電圧Ｖｂと前記監視電圧Ｖｃとの差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］は，前記負側電流検出抵抗３３ｂの前記両端電圧Ｖ３３に相当している。
【００７８】
そして、前記プログラムメモリＰＭＥＭは、均一化処理手段５１４ｎと発生電圧監視手段５０３、及び測定電流検出手段５１２ｐ、５１２ｎと内部抵抗算出手段５１３ｐ、５１３ｎとなる制御プログラムを包含し、
前記均一化処理手段５１４ｎは、前記正側電流印加回路５を駆動して所定の前記正側電流Ｉｐを所定の付勢時間Ｔｐにおいて発生する付勢指令信号Ｔｒｐと、前記負側電流印加回路６を駆動して所定の前記負側電流Ｉｎを所定の回復時間Ｔｎにおいて発生する回復指令信号Ｔｒｎとを交互に定期的に発生するとともに、前記正側電流Ｉｐと前記付勢時間Ｔｐとの積である正側付勢電流の積分値と、前記負側電流Ｉｎと前記回復時間Ｔｎとの積である負側回復電流の積分値とは等しくなる関係に制御する手段であり、
前記発生電圧監視手段５０３は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎが共に停止している通常期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］により前記発生電圧Ｖｄを測定する手段であり、
前記測定電流検出手段５１２ｐ、５１２ｎは、前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの通電期間において、前記差分電圧ΔＶｂｃである差分電圧ΔＶ２によって、前記負側電流検出抵抗３３ｂの前記両端電圧Ｖ３３を測定して、前記所定抵抗値Ｒ３３を基にして前記正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎの値である［ΔＶ２／Ｒ３３］を算出する手段であり、
前記内部抵抗算出手段５１３ｐ、５１３ｎは、前記通電期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］から、前記発生電圧監視手段５０３によって測定された前記発生電圧Ｖｄである前記差分電圧ΔＶ１を減算することによって前記現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を算出し、この両端電圧Ｖｘを前記測定電流検出手段５１２ｐ、５１２ｎによって検出された前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎで割るか、又は前記両端電圧Ｖｘと前記両端電圧Ｖ３３との比率に前記所定抵抗値Ｒ３３を掛け合わせることによって前記現在抵抗値Ｒｓを算出する手段となっている。
【００７９】
前記内部抵抗算出手段５１３ｐ、５１３ｎは、前記正側電流Ｉｐを通電した場合と、前記負側電流Ｉｎを通電した場合の両方に適用され、両方の電流で測定された２種類の前記現在抵抗値Ｒｓの平均値を正式の前記現在抵抗値Ｒｓとして決定する平均化手段５０６を備えているとともに、
前記発生電圧監視手段５０３は、定期的に交互に印加される正側電流Ｉｐと負側電流Ｉｎが共に停止しているときに検出された前記発生電圧Ｖｄの移動平均値を算出する移動平均化手段５０５を備えている。
以上のとおり、本願の請求項２に関連し、内部抵抗算出手段は正負の測定電流によって算出された現在抵抗値Ｒｓの平均値を算出する平均化手段を備えているとともに、発生電圧監視手段は正側電流Ｉｐと負側電流Ｉｎが共に停止している時期における発生電圧Ｖｄの移動平均値が適用されるようになっている。
従って、均一化処理手段による電流時間積に誤差があっても、検出された現在抵抗値Ｒｓ及び発生電圧Ｖｄの精度が悪化しない特徴がある。これは、後述の実施の形態２についても同様である。
【００８０】
前記負側端子３ｂ又は前記負側電流検出抵抗３３ｂを介して前記負側端子３ｂに印加される前記バイアス電圧Ｖ０は、前記電源電圧Ｖｅを一対の分圧抵抗７１、７２で分圧して得られる中間電圧を、バッファアンプ７０によって変動抑制したものであり、
前記分圧抵抗７１、７２による分圧比は、前記発生電圧Ｖｄがゼロである場合の１／２から、前記発生電圧Ｖｄが最大値である場合の［（１−Ｖｄ／Ｖｅ）／２］の範囲に設定されている。
以上のとおり、本願の請求項３に関連し、前記バイアス電圧Ｖ０は、前記電源電圧Ｖｅを一対の分圧抵抗で分圧して、バッファアンプによって変動抑制したものであり、その分圧比は排気ガスセンサの発生電圧の有無を想定した１／２以下の値となっている。
従って、バッファアンプの出力は、排気ガスセンサに対し負側電流を流すときの電流源となるものであるとともに、現在抵抗値Ｒｓの両端電圧Ｖｘは、正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎのいずれの場合であってもほぼ均等な電圧となるようにすることができる特徴がある。これは、後述の実施の形態２についても同様である。
【００８１】
前記正側電流印加回路５は、
前記電源電圧Ｖｅを発生する前記正側電圧である定電圧電源１１と前記正側端子３ａとの間に接続された正側出力トランジスタ５２と、この正側出力トランジスタ５２に対してカレントミラー回路で接続された正側指令トランジスタ５１と、前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生したときに閉路駆動されて、正側電流指定抵抗３１を介して前記正側指令トランジスタ５１に前記正側電流Ｉｐの指令電流を供給する付勢トランジスタ５０を備え、
前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生すると、前記正側出力トランジスタ５２に流れる前記正側電流Ｉｐは、前記電源電圧Ｖｅを前記正側電流指定抵抗３１の正側抵抗値Ｒ３１で割って得られる前記指令電流に等しくなり、
前記負側電流印加回路６は、
前記正側端子３ａと前記グランド回路ＧＮＤとの間に接続された負側出力トランジスタ６２と、この負側出力トランジスタ６２に対してカレントミラー回路で接続された負側指令トランジスタ６１と、前記回復指令信号Ｔｒｎが発生したときに閉路駆動されて、負側電流指定抵抗３２を介して前記負側指令トランジスタ６１に前記負側電流Ｉｎの指令電流を供給する回復トランジスタ６０を備え、
前記回復指令信号Ｔｒｎが発生すると、前記負側出力トランジスタ６２に流れる前記負側電流Ｉｎは、前記電源電圧Ｖｅを前記負側電流指定抵抗３２の負側抵抗値Ｒ３２で割って得られる前記指令電流に等しくなり、前記電源電圧Ｖｅは、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの端子に基準電圧Ｖｒｅｆとして接続される。
【００８２】
以上のとおり、本願の請求項４に関連し、正側電流印加回路による正側電流と、負側電流印加回路による負側電流は、多チャンネルＡＤ変換器の基準電圧端子に印加される電圧と同一で電圧である電源電圧Ｖｅを、正側電流指定抵抗又は負側電流指定抵抗の各抵抗値で割って得られる正側又は負側の指令電流となっている。
従って、前記指令電流に基づいて電流検出抵抗の両端に発生する両端電圧Ｖ３３は、電源電圧Ｖｅの増減変動に対して比例して増減するが、多チャンネルＡＤ変換器における基準電圧も電源電圧Ｖｅに比例して変動しているので、そのデジタル変換値は電源電圧Ｖｅの変動の影響を受けることがなく、高精度に両端電圧Ｖ３３を測定することができる特徴がある。これは、後述の実施の形態２についても同様である。
【００８３】
前記正側端子３ａと前記グランド回路ＧＮＤとの間には、プルダウン抵抗３４が接続されており、
前記プルダウン抵抗３４は、前記検出素子４１の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の高抵抗であり、
前記プログラムメモリＰＭＥＭは、更に、素子異常検出手段６０２ａと測定電流禁止手段６０３ａとなる制御プログラムを包含し、
前記素子異常検出手段６０２ａは、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａが発生していないことによって前記検出素子４１の断線異常であると判定する手段であり、
前記測定電流禁止手段６０３ａは、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａの値が前記バイアス電圧Ｖ０未満となっているときに、前記付勢指令信号Ｔｒｐ及び前記回復指令信号Ｔｒｎによる正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎの発生を禁止する手段となっている。
【００８４】
以上のとおり、本願の請求項５に関連し、検出素子の正側端子には高抵抗のプルダウン抵抗が接続されていて、プログラムメモリには素子異常検出手段と測定電流禁止手段となる制御プログラムが設けられている。
従って、正側電圧Ｖａを監視することによって検出素子の断線異常を検出することができるとともに、検出素子の内部抵抗が高抵抗の低温状態に置いては正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎの発生を待機しておくことができる特徴がある。
【００８５】
前記プログラムメモリＰＭＥＭは、更に検出素子の断線異常検出手段９０８ａとなる制御プログラムを包含しているとともに、前記正側端子３ａと前記グランド回路ＧＮＤとの間にはプルダウン抵抗３４が接続されており、
前記プルダウン抵抗３４は、前記検出素子４１の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の高抵抗であり、
前記検出素子の断線異常検出手段９０８ａは、前記検出素子４１の負側端子３ｂに対して前記バイアス電圧発生回路７による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記正側電流印加回路５によって前記正側電流Ｉｐを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記電源電圧Ｖｅに接近した値である第１の電圧以上となるか、若しくは、前記検出素子４１の負側端子３ｂに対して前記バイアス電圧発生回路７による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記負側電流印加回路６によって前記負側電流Ｉｎを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路ＧＮＤの電位に接近した値である第２の電圧以下となったときに前記検出素子４１の断線異常が発生したと判定する手段であり、
前記第１の電圧は、前記正側電流Ｉｐと前記プルダウン抵抗３４の抵抗値Ｒ３４との積を下限とし、前記電源電圧Ｖｅを上限とする電圧であり、
前記第２の電圧は、前記バイアス電圧Ｖ０の１／２未満の電圧であり、
前記検出素子の断線異常検出手段９０８ａは、更に、前記検出素子４１の負側端子３ｂに対して前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎが通電されていないときに、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路ＧＮＤの電位に接近した値である前記第２の電圧以下となったときに前記検出素子４１の断線異常が発生したと判定する手段を包含している。
【００８６】
以上のとおり、本願の請求項８に関連し、検出素子の正側端子には高抵抗のプルダウン抵抗が接続されていて、検出素子の断線異常の有無は検出素子に正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎを流すための付勢指令信号又は回復指令信号を発生したときの検出素子の正側電圧Ｖａの有無によって判定されるようになっている。
従って、正常運転中に常時断線異常の有無が判定されているので、検出素子による空燃比の検出結果に対する信頼性が向上する特徴がある。
また、プルダウン抵抗が設けられていることによって、付勢指令信号及び回復指令信号を発生していない通常期間においても正側電圧Ｖａを監視することによって検出素子の断線異常の有無が判定できるようになっている。
【００８７】
実施の形態２．
（１）構成の詳細な説明
次に、実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置１００Ｂについて、図１によるものとの相違点を中心にしてその構成を詳細に説明する。図７は、実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の全体ブロック図ある。図７において、排気ガスセンサの内部抵抗測定装置１００Ｂ（以下、測定装置１００Ｂと称することがある）には、図１の実施の形態１による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置と同様に、車載バッテリ１Ｘと排気ガスセンサ４Ｙとが外部接続されている。測定装置１００Ｂの内部でも実施の形態１と同様に、定電圧電源１１と、演算制御回路２Ｂと、正側電流印加回路５と、負側電流印加回路６と、バイアス電圧発生回路７と、ヒータ制御回路９が設けられている。
【００８８】
そして、正側端子３ａの正側電圧Ｖａは、正側電圧信号ＡＤ１として多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されているとともに、正側端子３ａは正側電流検出抵抗３３ａを介して監視電圧Ｖｃとなる監視電圧信号ＡＤ３が多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されていて、正側電流検出抵抗３３ａにはプルダウン抵抗３４が接続されている。また、バッファアンプ７０の出力端子に接続されている負側端子３ｂの負側電圧Ｖｂは、負側電圧信号ＡＤ２として多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力され、バッファアンプ７０の出力回路には電流制限回路７３が外付け又は内蔵されている。
【００８９】
図７に示す実施の形態２による測定装置１００Ｂは、実施の形態１と比較すると下記（１）から（５）の点が異なる。
（１）排気ガスセンサ４Ｙの正側端子３ａに対して、正側電源から正方向測定電流を供給する正側電流印加回路５における正側指令トランジスタ５１には、図１の正側電流指定抵抗３１と付勢トランジスタ５０との直列回路に代わって、第１の正側電流指定抵抗３１ａと第１の付勢トランジスタ５０ａとの直列回路と、第２の正側電流指定抵抗３１ｂと第２の付勢トランジスタ５０ｂとの直列回路とが並列接続されていることである。
【００９０】
(２）また、排気ガスセンサ４Ｙの負側端子３ｂに対して、負側電源となるバイアス電圧Ｖ０から負方向測定電流を供給する負側電流印加回路６における負側指令トランジスタ６１には、図１の負側電流指定抵抗３２と回復トランジスタ６０との直列回路に代わって、第１の負側電流指定抵抗３２ａと第１の回復トランジスタ６０ａとの直列回路と、第２の負側電流指定抵抗３２ｂと第２の回復トランジスタ６０ｂとの直列回路とが並列接続されていることである。
【００９１】
（３）また、図５Ａにおけるステップ５１２ｐでは、差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｂ−Ｖｃ］に代わって差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｃ−Ｖａ］が使用され、図５Ｂにおけるステップ５１２ｎでは、差分電圧［ΔＶ２＝Ｖｃ−Ｖｂ］に代わって差分電圧［ΔＶ２＝Ｖａ−Ｖｃ］が使用されるようになっている。
【００９２】
（４）また、前述の演算制御回路部２Ｂは、図１の付勢指令信号Ｔｒｐに代わって、第１の付勢トランジスタ５０ａを駆動する第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ、及び第２の付勢トランジスタ５０ｂを駆動する第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂのどちらか一方又は両方を発生し、また、図１の回復指令信号Ｔｒｎに代わって、第１の回復トランジスタ６０ａを駆動する第１の回復指令信号Ｔｒｎａ、及び第２の回復トランジスタ６０ｂを駆動する第２の回復指令信号Ｔｒｎｂのどちらか一方又は両方を発生するようになっている。そして、第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ又は第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂの論理レベルが「Ｈ」のときには第１の測定電流又は第２の測定電流となる正側電流Ｉｐが流れ、第１の回復指令信号Ｔｒｎａ又は第２の回復指令信号Ｔｒｎｂの論理レベルが「Ｌ」のときには第１の測定電流又は第２の測定電流となる負側電流Ｉｎが流れ、第２の測定電流は第１の測定電流よりは大きくなるように設定されている。
【００９３】
（５）排気ガスセンサ４Ｙはポンプ素子４４を備え、このポンプ素子４４にはポンプ素子駆動回路８０からポンプ電流となるソース電流又はシンク電流が流入若しくは流出し、ポンプ素子駆動回路８０の入力回路には、図２Ｂにおける基準電圧０．５［Ｖ］に相当する比較基準電圧と、マイクロプロセッサＣＰＵが発生するポンプ電流制御信号Ｐｄｒが入力されている。
【００９４】
そして、このポンプ電流制御信号Ｐｄｒは、検出素子４１に対して正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎを流していない状態における正側電圧Ｖａと負側電圧Ｖｂとの差分電圧［ΔＶ1＝Ｖａ−Ｖｂ］、即ち検出素子４１の発生電圧Ｖｄに比例したアナログ信号電圧であって、発生電圧Ｖｄが大きければシンク電流が増大し、発生電圧Ｖｄが小さければソース電流が増大するように負帰還制御が行われている。その結果、発生電圧Ｖｄは基準電圧０．５［Ｖ］に等しくなるようにポンプ電流が流れ、発生電圧Ｖｄは基準電圧０．５［Ｖ］に等しくなっているときのポンプ電流の値を読み出せば、その時点におおける排気ガスの空燃比λが読み出せるようになっていて、このポンプ電流対空燃比の特性データはデータメモリＤＭＥＭに格納されている。
【００９５】
なお、検出素子４１の電流検出抵抗を図１のように負側電流検出抵抗３３ｂとした場合には、この負側電流検出抵抗３３ｂの両端電圧Ｖ３３を監視することによってポンプ電流の測定も行うことができるものである。
【００９６】
（２）作用・動作の詳細な説明
以下、図７のとおり構成された実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置１００Ｂについて、図１のものとの相違点を中心としてその作用動作を詳細に説明する。なお、実施の形態２においても、図４で示されたタイムチャートと図５Ａと図５Ｂで示されたフローチャートが適用されているが、図５Ａにおけるステップ６００（図６参照）に代わって、後述の図８で示されたステップ８００が使用されている。また、図５Ａにおけるステップ５１２ｐと図５Ｂにおけるステップ５１２ｎでは、前述したとおり差分電圧ΔＶ２の算式が異なっている。
【００９７】
更に、図５Ｂにおけるステップ８０５ではポンプ素子４４に流れるポンプ電流の測定が行われて、ポンプ電流対空燃比のデータテーブルから現状の空燃比が算出され、図示しない燃料噴射制御プログラムによって燃料噴射量の負帰還制御が行われるようになっている。まず、図７において、電源スイッチ１０が閉路されると、図示していないエンジン始動装置と燃料噴射装置が動作して車載エンジンが運転動作を開始し、エアフローセンサで検出された吸気量と燃料噴射量の適正化を図るために排気ガスセンサ４Ｙによって測定された現在の空燃比λと理論空燃比［λ０＝１４．７］との差分値に比例して燃料噴射量の増減調整が行われて、実働空燃比が理論空燃比λ０と等しくなるように負帰還制御が行われるようになっている。以下に述べる実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗の測定装置１００Ｂは、排気ガスセンサを早期活性化するためのヒータの制御手段として排気ガスセンサの環境温度を検出するためのものであるとともに、排気ガスセンサの異常の有無を判定するようになっている。
【００９８】
図８は、実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の作用動作を補足説明する部分フローチャートである。図８において、前述の図６と同じ動作を行うステップについては図６と同じステップの符号が付されている。図８において、ステップ８００は、図５Ａにおける動作開始ステップ５００に続いて実行されるサブルーチンプログラムの開始ステップである。続くステップ６０１は、正側電圧Ｖａの値を示す正側電圧信号ＡＤ１のデジタル変換値がゼロであるときにＹＥＳの判定を行ってステップ６０２ａへ移行し、デジタル変換値がゼロではないときにＮＯの判定を行ってステップ８０２ｂへ移行するゼロ電圧判定ステップである。
【００９９】
ステップ６０２ａは、素子異常検出手段となるステップであり、ここでは検出素子４１の断線異常報知が行われて後述のステップ６０４ｂへ移行するようになっている。ステップ８０２ｂは、正側電圧Ｖａの値を示す正側電圧信号ＡＤ１のデジタル変換値が、バイアス電圧Ｖ０と負側電圧Ｖｂの値を示す負側電圧信号ＡＤ２以下であるときにＹＥＳの判定を行ってステップ８０３ａへ移行し、正側電圧信号ＡＤ１のデジタル変換値が負側電圧信号ＡＤ２以下ではないときにＮＯの判定を行ってステップ８０３ｂへ移行する過小電圧判定ステップであって、電流切換手段を構成する。ステップ８０３ａは、第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び第１の回復指令信号Ｔｒｎａの発生を許可してステップ６０４ａへ移行する第１の測定電流許可手段となるステップである。
【０１００】
ステップ８０３ｂは、第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂ及び第２の回復指令信号Ｔｒｎｂの発生を許可してステップ６０４ａへ移行する第２の測定電流許可手段となるステップである。ステップ６０４ａは、現在が図４における待機時間Ｔ０による待機期間であるかどうかを判定し、その待機期間であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０４ｂへ移行し、その待機期間でなければＮＯの判定を行ってステップ６０５ａへ移行する待機時間帯判定ステップである。ステップ６０４ｂは、第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂと、第１の回復指令信号Ｔｒｎａ及び第２の回復指令信号Ｔｒｎｂの発生を禁止して、復帰ステップ８０９を介して図５Ａのステップ５０１へ移行する待機時間帯指定ステップである。
【０１０１】
ステップ６０５ａは、現在が図４における付勢時間Ｔｐによる付勢期間であるかどうかを判定し、その付勢期間であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０５ｂへ移行し、その付勢期間でなければＮＯの判定を行ってステップ６０６ａへ移行する付勢時間帯判定ステップである。ステップ６０５ｂは、第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ又は第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂの発生を許可して、復帰ステップ８０９を介して図５Ａのステップ５１０ｐへ移行する付勢時間帯指定ステップであり、第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ又は第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂのどちらが許可されるかはステップ８０３ａ又はステップ８０３ｂで決定される。
【０１０２】
ステップ６０６ａは、現在が図４における回復時間Ｔｎによる回復期間であるかどうかを判定し、その回復期間であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０６ｂへ移行し、その回復期間でなければＮＯの判定を行ってステップ６０４ｂへ移行する回復時間帯判定ステップである。ステップ６０６ｂは、第１の回復指令信号Ｔｒｎａ又は第２の回復指令信号Ｔｒｎｂの発生を許可して、復帰ステップ８０９を介して図５Ｂのステップ５１０ｎへ移行する回復時間帯指定ステップであり、第１の回復指令信号Ｔｒｎａ又は第２の回復指令信号Ｔｒｎｂのどちらが許可されるかはステップ８０３ａ又はステップ８０３ｂで決定されている。
【０１０３】
なお、このフローチャートにおいても、待機時間Ｔ０と付勢時間Ｔｐと回復時間Ｔｎの経過時間の計測は、図５Ａにおけるステップ504と、図５Ｂにおけるステップ５１５ｐとステップ５１５ｎにおいて行われており、それぞれのステップにおいて、目標時間未達の場合は未達フラグをセットして動作終了ステップ５０９へ移行し、目標時間到達の場合はこの未達フラグをリセットして次ステップへ移行するようになっている。そして、図６のステップ６０４ａとステップ６０５ａとステップ６０６ａでは、前述の未達フラグの状態を監視して、未達フラグがリセットされていることにより次の期間への移行が行われるようになっている。
【０１０４】
以上の説明では、第１の付勢指令信号Ｔｒｐａと第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂは、どちらか一方が指定されるようになっているが、第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂを指定するときには第１の付勢指令信号Ｔｒｐａも合わせて指定することも可能であり、これは回復指令信号についても同様である。
【０１０５】
なお、実態としては、［第１の付勢指令信号Ｔｒｐａによる第１の付勢電流＜＜第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂによる第２付勢電流］、［第１の回復指令信号Ｔｒｎａによる第１の回復電流＜＜第２の回復指令信号Ｔｒｎｂによる第２の回復電流］の関係にあり、第１の付勢指令信号Ｔｒｐａと第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂとを同時に発生すると、第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂを単独発生した場合に比べて付勢電流が微増することになる。これは、回復電流の場合でも同様であり、実際に測定された正側電流Ｉｐと負側電流Ｉｎとの間に相違がある場合には、付勢指令電流又は回復指令電流を微調整して、実際に測定された正側電流Ｉｐと負側電流Ｉｎとの値を一致させる方向に調整することも可能となるものである。
【０１０６】
以上の説明では、実施の形態１ではポンプ素子を持たない固定領域の空燃比を測定する排気ガスセンサ４Ｘが使用され、実施の形態２ではポンプ素子を有する可変領域の空燃比を測定する排気ガスセンサ４Ｙが使用されているが、これを相互に入れ換えて使用することができる。また、実施の形態１における正側電流印加回路５と負側電流印加回路６とは、１個の付勢トランジスタ５０と１個の回復トランジスタ６０を備えているのに対し、実施の形態２における正側電流印加回路５と負側電流印加回路６とは、一対の付勢トランジスタ５０ａ、５０ｂと、一対の回復トランジスタ６０ａ、６０ｂを備えているが、これを相互に入れ換えて使用することができる。その他、電流検出抵抗の接続位置及びプルダウン抵抗３４の接続位置も相互に変更することが可能である。
【０１０７】
なお、実施の形態２による排気ガスセンサの内部抵抗測定装置の異常監視制御の作用動作は、前述の実施の形態１で説明した図９のフローチャートによる動作と同様であるので説明を省略する。
【０１０８】
（３）実施の形態２の要点と特徴
以上のとおり、本願の実施の形態２に於ける排気ガスセンサの内部抵抗測定装置は、被測定気流の空燃比に応動して発生電圧Ｖｄを出力する検出素子４１と、この検出素子に含まれ環境温度によって現在抵抗値Ｒｓが変化する内部抵抗４２と、前記検出素子４１の早期活性化を図るためのヒータ４３とを備えた排気ガスセンサ４Ｙに対し、前記現在抵抗値Ｒｓを測定して、前記ヒータ４３の通電制御を行う演算制御回路部２Ｂを備えた排気ガスセンサの内部抵抗測定装置 １００Ｂであって、
前記検出素子４１の負側端子３ｂにはバイアス電圧発生回路７によるバイアス電圧Ｖ０が印加されるとともに、正側端子３ａには前記バイアス電圧Ｖ０よりも高い電源電圧Ｖｅから正側電流Ｉｐを供給することができる正側電流印加回路５と、グランド回路ＧＮＤを介して負側電流Ｉｎを流出させることができる負側電流印加回路６とが接続され、
前記正側電流印加回路５と前記負側電流印加回路６との接続点ＣＰと前記正側端子３ａとの間には、正側電流検出抵抗３３ａが接続され、
前記正側電流検出抵抗３３ａの抵抗値は、既知の値である所定抵抗値Ｒ３３となっており、
前記演算制御回路部２Ｂは、
プログラムメモリＰＭＥＭと協働するマイクロプロセッサＣＰＵと、前記正側端子３ａの対グランド電位である正側電圧Ｖａと、前記負側端子３ｂの対グランド電位である負側電圧Ｖｂと、監視電圧Ｖｃとの値をデジタル変換して前記マイクロプロセッサＣＰＵに入力する多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを備え、
前記監視電圧Ｖｃは、前記正側電流検出抵抗３３ａの一端の対グランド電位であって、前記監視電圧Ｖｃと前記正側電圧Ｖａとの差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］は、前記正側電流検出抵抗３３ａの両端電圧Ｖ３３に相当している。
【０１０９】
そして、前記プログラムメモリＰＭＥＭは、均一化処理手段５１４ｎと発生電圧監視手段５０３、及び測定電流検出手段５１２ｐ、５１２ｎと、内部抵抗算出手段５１３ｐ、５１３ｎとなる制御プログラムを包含し、
前記均一化処理手段５１４ｎは、前記正側電流印加回路５を駆動して所定の前記正側電流Ｉｐを所定の付勢時間Ｔｐにおいて発生する付勢指令信号Ｔｒｐと、前記負側電流印加回路６を駆動して所定の前記負側電流Ｉｎを所定の回復時間Ｔｎにおいて発生する回復指令信号Ｔｒｎとを交互に定期的に発生するとともに、前記正側電流Ｉｐと前記付勢時間Ｔｐとの積である正側付勢電流の積分値と、前記負側電流Ｉｎと前記回復時間Ｔｎとの積である負側回復電流の積分値とは等しくなる関係に制御する手段であり、
前記発生電圧監視手段５０３は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎが共に停止している通常期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］よって前記発生電圧Ｖｄを測定する手段であり、
前記測定電流検出手段５１２ｐ、５１２ｎは、前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの通電期間において、前記差分電圧ΔＶｃａである差分値ΔＶ２［ΔＶ２＝Ｖａ−Ｖｃ］によって、前記正側電流検出抵抗３３ａの前記両端電圧Ｖ３３を測定して、前記所定抵抗値Ｒ３３を基にして前記正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎの値である［ΔＶ２／Ｒ３３］を算出する手段であり、
前記内部抵抗算出手段５１３ｐ、５１３ｎは、前記通電期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］から、前記発生電圧監視手段５０３によって測定された前記発生電圧Ｖｄである前記差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］を減算することによって前記現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を算出し、この両端電圧Ｖｘを前記測定電流検出手段５１２ｐ、５１２ｎによって検出された前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎで割るか、又は前記両端電圧Ｖｘと前記両端電圧Ｖ３３との比率に前記所定抵抗値Ｒ３３を掛け合わせることによって前記現在抵抗値Ｒｓを算出する手段となっている。
【０１１０】
前記正側電流印加回路５は、前記電源電圧Ｖｅを発生する前記正側電源である定電圧電源１１と前記正側電流検出抵抗３３ａとの間に接続された正側出力トランジスタ５２と、この正側出力トランジスタ５２に対してカレントミラー回路で接続された正側指令トランジスタ５１と、前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生したときに閉路駆動されて、正側電流指定抵抗31を介して前記正側指令トランジスタ５１に前記正側電流Ｉｐの指令電流を供給する付勢トランジスタ５０を備え、
前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生すると、前記正側出力トランジスタ５２に流れる前記正側電流Ｉｐは、前記電源電圧Ｖｅを前記正側電流指定抵抗３１の正側抵抗値Ｒ３１で割って得られる前記指令電流に等しくなり、
前記負側電流印加回路６は、前記正側電流検出抵抗３３ａと前記グランド回路ＧＮＤとの間に接続された負側出力トランジスタ６２と、この負側出力トランジスタ６２に対してカレントミラー回路で接続された負側指令トランジスタ６１と、前記回復指令信号Ｔｒｎが発生したときに閉路駆動されて、負側電流指定抵抗３２を介して前記負側指令トランジスタ６１に前記負側電流Ｉｎの指令電流を供給する回復トランジスタ６０を備え、
前記回復指令信号Ｔｒｎが発生すると、前記負側出力トランジスタ６２に流れる前記負側電流Ｉｎは、前記電源電圧Ｖｅを前記負側電流指定抵抗３２の負側抵抗値Ｒ３２で割って得られる前記指令電流に等しくなり、
前記電源電圧Ｖｅは、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの端子に基準電圧Ｖｒｅｆとして接続されている。
【０１１１】
以上のとおり、本願の請求項４に関連し、正側電流印加回路による正側電流と、負側電流印加回路による負側電流は、多チャンネルＡＤ変換器の基準電圧端子に印加される電圧と同一で電圧である電源電圧Ｖｅを、正側電流指定抵抗又は負側電流指定抵抗の各抵抗値で割って得られる正側又は負側の指令電流となっている。
従って、前記指令電流に基づいて電流検出抵抗の両端に発生する両端電圧Ｖ３３は、電源電圧Ｖｅの増減変動に対して比例して増減するが、多チャンネルＡＤ変換器における基準電圧も電源電圧Ｖｅに比例して変動しているので、そのデジタル変換値は電源電圧Ｖｅの変動の影響を受けることがなく、高精度に両端電圧Ｖ３３を測定することができる特徴がある。これは、実施の形態１と同様である。
【０１１２】
前記正側指令トランジスタ５１には、前記正側電流指定抵抗３１と前記付勢トランジスタ５０との直列回路に代わって、第１の正側電流指定抵抗３１ａと第１の付勢トランジスタ５０ａとの直列回路と、第２の正側電流指定抵抗３１ｂと第２の付勢トランジスタ５０ｂとの少なくとも二つの直列回路とが並列接続され、
前記負側指令トランジスタ６１には、前記負側電流指定抵抗３２と前記回復トランジスタ６０との直列回路に代わって、第１の負側電流指定抵抗３２ａと第１の回復トランジスタ６０ａとの直列回路と、第２の負側電流指定抵抗３２ｂと第２の回復トランジスタ６０ｂとの少なくとも二つの直列回路とが並列接続され、
前記演算制御回路部２Ｂは、前記付勢指令信号Ｔｒｐに代わって、前記第１の付勢トランジスタ５０ａを駆動する第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ、及び前記第２の付勢トランジスタ５０ｂを駆動する第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂの内の何れか一方又は両方を発生し、前記演算制御回路部２Ｂはまた、前記回復指令信号Ｔｒｎに代わって、前記第１の回復トランジスタ６０ａを駆動する第一回復指令信号Ｔｒｎａ、及び前記第２の回復トランジスタ60bを駆動する第２の回復指令信号Ｔｒｎｂの内の何れか一方又は両方を発生する電流切換手段８０２ｂを備えている。
【０１１３】
以上のとおり、本願の請求項６に関連し、正側指令トランジスタに接続される正側電流指定抵抗は、第１の付勢トランジスタ及び第２の付勢トランジスタの一方又は両方を閉路することによって、第１の正側電流指定抵抗、又は第２の正側電流指定抵抗、又はその並列抵抗、による３段階の設定変更が可能となっている。
同様に、負側指令トランジスタに接続される負側電流指定抵抗は、第１の回復トランジスタ、及び第２の回復トランジスタの一方又は両方を閉路することによって、第１の負側電流指定抵抗、又は第２の負側電流指定抵抗、又はその並列抵抗、による３段階の設定変更が可能となっている。
従って、環境温度によって大幅に変動する現在抵抗値Ｒｓの現在状態に対応して、現在抵抗Ｒｓの両端電圧Ｖｘが過小であれば正負の測定電流を増加させ、両端電圧Ｖｘが過大であれば、正負の測定電流を減少させて、バイアス電圧Ｖ０と検出電圧Ｖｄと両端電圧Ｖｘの加算値が電源電圧Ｖｅ以上とならないように制限しながら、高精度に現在抵抗値Ｒｓの測定を行うことができる特徴がある。
なお、正側電流指定抵抗と付勢トランジスタとの直列回路を３回路として３点の付勢指令信号で選択接続し、負側電流指定抵抗と回復トランジスタとの直列回路を３回路として３点の回復指令信号で選択接続すれば、８種類の正側電流と８種類の負側電流を用いてよ
り高精度に現在抵抗値Ｒｓの測定を行うことができる特徴がある。
【０１１４】
前記正側端子３ａ又は前記正側端子３ａに直列接続された低抵抗の前記正側電流検出抵抗３３ａと、前記グランド回路ＧＮＤとの間には、プルダウン抵抗３４が接続されており、
前記プルダウン抵抗３４は、前記検出素子４１の現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の高抵抗であり、
前記プログラムメモリＰＭＥＭは更に、素子異常検出手段６０２ａと第１の測定電流許可手段８０３ａと第２の測定電流許可手段８０３ｂとなる制御プログラムを包含し、
前記素子異常検出手段６０２ａは、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａが発生していないことによって前記検出素子４１の断線異常であると判定する手段であり、
前記第１の測定電流許可手段８０３ａは、前記正側電圧Ｖａの値が前記バイアス電圧Ｖ０未満となっているときに、前記付勢指令信号Ｔｒｐ及び前記回復指令信号Ｔｒｎによる前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの値を第１のレベルの電流に制限する手段であるとともに、
前記第２の測定電流許可手段８０３ｂは、前記正側電圧Ｖａの値が前記バイアス電圧Ｖ０以上となっているときに、前記付勢指令信号Ｔｒｐ及び前記回復指令信号Ｔｒｎによる前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの値を第２のレベルの電流に設定する手段であって、
前記第２のレベルの電流は、前記第１のレベルの電流よりも大きな値となっている。
【０１１５】
以上のとおり、本願の請求項７に関連し、検出素子の正側端子又は正側電流検出抵抗には高抵抗のプルダウン抵抗が接続されていて、プログラムメモリには素子異常検出手段と第１の測定電流許可手段及び第２の測定電流許可手段となる制御プログラムが設けられている。
従って、正側電圧Ｖａを監視することによって検出素子の断線異常を検出することができるとともに、検出素子の内部抵抗が高抵抗の低温状態においては正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎの発生を第１のレベルの電流に抑制しておくことによって早期に内部抵抗の測定を可能にし、内部抵抗の減少にともなって第２のレベルの電流に増加させることによって活性化前後における内部抵抗を正確に測定することができる特徴がある。
【０１１６】
前記プログラムメモリＰＭＥＭは更に、検出素子の断線異常検出手段９０８ａとなる制御プログラムを包含しているとともに、
前記正側端子３ａ又はこの正側端子に直列接続されている前記正側電流検出抵抗３３ａと前記グランド回路ＧＮＤとの間にはプルダウン抵抗３４が接続されていて、
前記プルダウン抵抗３４は、前記検出素子４１の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の高抵抗であり、
前記検出素子の断線異常検出手段９０８ａは、前記検出素子４１の負側端子３ｂに対して前記バイアス電圧発生回路７による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記正側電流印加回路５によって前記正側電流Ｉｐを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記電源電圧Ｖｅに接近した値である第１の電圧以上となるか、若しくは、前記検出素子４１の負側端子３ｂに対して前記バイアス電圧発生回路７による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記負側電流印加回路６によって前記負側電流Ｉｎを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路ＧＮＤの電位に接近した値である第２の電圧以下となったときに前記検出素子４１の断線異常が発生したと判定する手段であり、
前記第一電圧は、前記正側電流Ｉｐと前記プルダウン抵抗３４の抵抗値Ｒ３４との積を下限とし、前記電源電圧Ｖｅを上限とする電圧であり、
前記第２の電圧は、前記バイアス電圧Ｖ０の１／２未満の電圧であり、
前記検出素子の断線異常検出手段９０８ａは更に、前記検出素子４１の負側端子３ｂに対して前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎが通電されていないときに、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路ＧＮＤの電位に接近した値である前記第２の電圧以下となったときに前記検出素子４１の断線異常が発生したと判定する手段を包含している。
【０１１７】
以上のとおり、本願の請求項８に関連し、検出素子の正側端子には高抵抗のプルダウン抵抗が接続されていて、検出素子の断線異常の有無は検出素子に正側電流Ｉｐ又は負側電流Ｉｎを流すための付勢指令信号又は回復指令信号を発生したときの検出素子の正側電圧Ｖａの有無によって判定されるようになっている。
従って、正常運転中に常時断線異常の有無が判定されているので、検出素子による空燃比の検出結果に対する信頼性が向上する特徴がある。
また、プルダウン抵抗が設けられていることによって、付勢指令信号及び回復指令信号を発生していない通常期間においても正側電圧Ｖａを監視することによって検出素子の断線異常の有無が判定できるようになっている。
【０１１８】
前記負側端子３ｂ又は前記負側電流検出抵抗３３ｂを介して前記負側端子３ｂに接続される前記バイアス電圧発生回路７は、前記バイアス電圧Ｖ０の出力回路となるバッファアンプ７０を備えるとともに、
前記バッファアンプ７０の出力回路には電流制限回路７３が内蔵又は外付け接続されており、
前記正側出力トランジスタ５２から前記負側出力トランジスタ６２との前記接続点ＣＰに至る径路には、前記正側端子３ａから前記正側出力トランジスタ５２に至る逆流電流の発生を防止する逆流防止ダイオード３５が接続され、
前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣのアナログ入力信号ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３の内の少なくとも前記正側端子３ａ又は負側端子３ｂに接続される入力回路には、バイパス回路３６の限流抵抗が直列接続され、
前記限流抵抗と前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣの入力端子との接続点は、プルダウンダイオードを介して前記電源電圧Ｖｅに接続されており、
前記プログラムメモリＰＭＥＭは更に、前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの通電指令の有無に関わらず作用して、前記検出素子４１の前記正側端子３ａ又は前記負側端子３ｂが、前記グランド回路ＧＮＤと混触する正側又は負側端子の地絡異常検出手段９０３ｂ、９０１ｂ、及び前記正側端子３ａ又は前記負側端子３ｂが車載バッテリ１Ｘの電源線と混触する正側又は負側端子の天絡異常検出手段９０４ｂ、９０２ｂ、及び前記正側端子３ａと前記負側端子３ｂとが相互に短絡接続される検出素子４１の短絡異常検出手段９０５ｂを備えている。
【０１１９】
そして、前記負側端子の地絡異常検出手段９０１ｂは、前記負側電圧Ｖｂが「０」に接近した値であって、少なくとも前記バイアス電圧Ｖ０として設定されている目標電圧の１／２以下の電圧であることによって負側端子３ｂがグランド回路ＧＮＤと混触していると判定する手段であり、
前記正側端子の地絡異常検出手段９０３ｂは、前記正側電圧Ｖａが「０」に接近した値であって、少なくとも前記バイアス電圧Ｖ０として設定されている目標電圧の１／２以下の電圧であることによって正側端子３ａがグランド回路ＧＮＤと混触していると判定する手段であり、
前記負側端子の天絡異常検出手段９０２ｂは、前記負側電圧Ｖｂが前記電源電圧Ｖｅに接近した値であって、少なくとも前記電源電圧Ｖｅして設定されている目標電圧の８０［％］以上の電圧であることによって負側端子３ｂが前記車載バッテリ１Ｘの電源線と混触していると判定する手段であり、
前記正側端子の天絡異常検出手段９０４ｂは、前記正側電圧Ｖａが前記電源電圧Ｖｅに接近した値であって、少なくとも前記電源電圧Ｖｅして設定されている目標電圧の８０［％］以上の電圧であることによって正側端子３ａが前記車載バッテリ１Ｘの電源線と混触していると判定する手段であり、
前記検出素子の短絡異常検出手段９０５ｂは、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧が、前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎとして予定されている最小電流と、前記検出素子４１の内部抵抗４２の現在抵抗値Ｒｓの最小値との積よりも小さいことによって、前記正側端子３ａと前記負側端子３ｂとが短絡接続されていると判定する手段となっている。
【０１２０】
以上のとおり、本願の請求項９に関連し、検出素子の正側端子及び負側端子の相互の短絡異常、及び電源線との天絡異常とグランド回路に対する地絡異常については、正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎの通電の有無とは無関係に常時監視されている。
そして、負側端子の天絡異常又は地絡異常にともなうバッファアンプの損傷は、バッファアンプに内蔵又は外付けされた電流制限回路によって保護され、正側端子の天絡異常に対しては、逆流防止ダイオードとバイパス回路によって保護されるとともに、正側及び負側電流印加回路の正側出力トランジスタ及び負側出力トランジスタはカレントミラー回路によって定電流制御が行われているので、天絡又は地絡に伴って過大電流が流れないように保護されている。
従って、検出された異常要因に応じて異常報知を行って、定められた異常処理を行うことができる特徴がある。これは、実施の形態１についても同様であるが、実施の形態１の場合には負側端子３ｂとバッファアンプ７０との間に低抵抗の負側電流検出抵抗３３ｂが接続されている。
【０１２１】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、１つ、又は複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合又は省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１２２】
１Ｘ  車載バッテリ、２Ａ、２Ｂ  演算制御回路部、３ａ  正側端子、３ｂ  負側端子、
４Ｘ、４Ｙ  排気ガスセンサ、５  正側電流印加回路、６  負側電流印加回路、
７  バイアス電圧発生回路、１１  定電圧電源、３１  正側電流指定抵抗、
３１ａ  第１の正側電流指定抵抗、３１ｂ  第２の正側電流指定抵抗、
３２  負側電流指定抵抗、３２ａ  第１の負側電流指定抵抗、
３２ｂ  第２の負側電流指定抵抗、３３ａ  正側電流検出抵抗、
３３ｂ  負側電流検出抵抗、３４  プルダウン抵抗、３５  逆流防止ダイオード、
３６  バイパス回路、４１  検出素子、４２  内部抵抗、４３  ヒータ、
５０  付勢トランジスタ、５０ａ  第１の付勢トランジスタ、
５０ｂ  第２の付勢トランジスタ、５１  正側指令トランジスタ、
５２  正側出力トランジスタ、６０  回復トランジスタ、
６０ａ  第１の回復トランジスタ、６０ｂ  第２の回復トランジスタ、
６１  負側指令トランジスタ、６２  負側出力トランジスタ、７０  バッファアンプ、
７１、７２  分圧抵抗、７３  電流制限回路、
１００Ａ、１００Ｂ  排気ガスセンサの内部抵抗測定装置、
５０３  発生電圧監視手段、５０５  移動平均化手段、５０６  平均化手段、
５１２ｐ、５１２ｎ  測定電流検出手段、５１３ｐ、５１３ｎ  内部抵抗算出手段、
５１４ｎ  均一化処理手段、６０２ａ  素子異常検出手段、８０２ｂ  電流切換手段、
８０３ａ  第１の測定電流許可手段、８０３ｂ  第２の測定電流許可手段、
９０１ｂ  負側端子の地絡異常検出手段、９０２ｂ  負側端子の天絡異常検出手段、
６０３ａ  測定電流禁止手段、９０３ｂ  正側端子の地絡異常検出手段、
９０４ｂ  正側端子の天絡異常検出手段、９０５ｂ  検出素子の短絡異常検出手段、
９０８ａ  検出素子の断線異常検出手段
【図１】
2020118577.tif 000003
【図２Ａ】
2020118577.tif 000004
【図２Ｂ】
2020118577.tif 000005
【図３】
2020118577.tif 000006
【図４】
2020118577.tif 000007
【図５Ａ】
2020118577.tif 000008
【図５Ｂ】
2020118577.tif 000009
【図６】
2020118577.tif 000010
【図７】
2020118577.tif 000011
【図８】
2020118577.tif 000012
【図９】
2020118577.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月6日(2020.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定気流の空燃比に応動して発生電圧Ｖｄを出力する検出素子と、前記検出素子に含まれて環境温度によって現在抵抗値Ｒｓが変化する内部抵抗と、前記検出素子の活性化を図るためのヒータとを備えた排気ガスセンサに対し、前記現在抵抗値Ｒｓを測定して、前記ヒータの通電制御を行う演算制御回路部を備えた排気ガスセンサの内部抵抗測定装置であって、
前記検出素子は、負側端子にバイアス電圧発生回路によるバイアス電圧Ｖ０が印加されるとともに、正側端子に前記バイアス電圧Ｖ０よりも高い電源電圧Ｖｅが印加され、
前記検出素子の前記正側端子に正側電流Ｉｐを供給し得る正側電流印加回路と、
グランド回路を介して負側電流Ｉｎを流出させ得る負側電流印加回路と、
を備え、
前記正側電流印加回路と前記負側電流印加回路との接続点と前記正側端子との間に正側電流検出抵抗が接続され、若しくは、前記負側端子と前記バイアス電圧発生回路との間に負側電流検出抵抗が接続され、
前記正側電流検出抵抗若しくは前記負側電流検出抵抗は、既知の値である所定抵抗値Ｒ３３を備え、
前記演算制御回路部は、
プログラムメモリと協働するマイクロプロセッサと、
前記正側端子の対グランド電位である正側電圧Ｖａと、前記負側端子の対グランド電位である負側電圧Ｖｂと、監視電圧Ｖｃとの値をデジタル変換して前記マイクロプロセッサに入力する多チャンネルＡＤ変換器と、
を備え、
前記監視電圧Ｖｃは、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の一端の対グランド電位であって、前記正側電流検出抵抗を有する場合には、前記監視電圧Ｖｃと前記正側電圧Ｖａとの差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］は前記正側電流検出抵抗の両端電圧Ｖ３３に相当し、前記負側電流検出抵抗を有する場合には、前記負側電圧Ｖｂと前記監視電圧Ｖｃとの差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３に相当し、
前記プログラムメモリは、均一化処理手段と発生電圧監視手段、及び測定電流検出手段と内部抵抗算出手段、となる制御プログラムを包含し、
前記均一化処理手段は、前記正側電流印加回路を駆動して所定の前記正側電流Ｉｐを所定の付勢時間Ｔｐにおいて発生する付勢指令信号Ｔｒｐと、前記負側電流印加回路を駆動して所定の前記負側電流Ｉnを所定の回復時間Ｔｎにおいて発生する回復指令信号Ｔｒｎとを交互に定期的に発生するとともに、前記正側電流Ｉｐと前記付勢時間Ｔｐとの積である正側付勢電流の積分値と、前記負側電流Iｎと前記回復時間Ｔｎとの積である負側回復電流の積分値とは等しくなる関係に制御する手段であり、
前記発生電圧監視手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎが共に停止している通常期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］によって前記発生電圧Ｖｄを測定する手段であり、
前記測定電流検出手段は、前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの通電期間において、前記差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］若しくは前記差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］である差分値ΔＶ２によって、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３を測定して、前記所定抵抗値Ｒ３３に基づいて前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの値である［ΔＶ２／Ｒ３３］を算出する手段であり、
前記内部抵抗算出手段は、前記通電期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］から、前記発生電圧監視手段により測定された前記発生電圧Ｖｄである前記差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］を減算することにより前記現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を算出し、この両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を前記測定電流検出手段により検出された前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎで割るか、又は前記両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］と前記両端電圧Ｖ３３との比率に前記所定抵抗値Ｒ３３を掛け合わせることにより前記現在抵抗値Ｒｓを算出する手段である、
ことを特徴とする排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項２】
前記内部抵抗算出手段は、前記正側電流Ｉｐを通電した場合と、前記負側電流Ｉｎを通電した場合の両方に適用され、前記正側電流Ｉｐと前記負側電流Ｉｎの両方の電流で測定された２種類の前記現在抵抗値Ｒｓの平均値を正式の前記現在抵抗値Ｒｓとして決定する平均化手段を備えているとともに、
前記発生電圧監視手段は、定期的に交互に印加される前記正側電流Ｉｐと前記負側電流Ｉｎが共に停止しているときに検出された前記発生電圧Ｖｄの移動平均値を算出する移動平均化手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項３】
前記負側端子又は前記負側電流検出抵抗を介して前記負側端子に印加される前記バイアス電圧Ｖ０は、前記電源電圧Ｖｅを一対の分圧抵抗により分圧して得られる分圧電圧を、バッファアンプにより変動抑制したものであり、
前記分圧抵抗による分圧比は、前記発生電圧Ｖｄが「０」である場合の［１／２］から前記発生電圧Ｖｄが最大値である場合の［（１−Ｖｄ／Ｖｅ）／２］の範囲に設定されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項４】
前記正側電流印加回路は、前記電源電圧Ｖｅを発生する前記正側電圧Ｖａである定電圧電源と前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗との間に接続された正側出力トランジスタと、前記正側出力トランジスタに対してカレントミラー回路で接続された正側指令トランジスタと、前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生したときに閉路駆動されて、正側電流指定抵抗を介して前記正側指令トランジスタに前記正側電流Ｉｐの指令電流を供給する付勢トランジスタとを備え、
前記付勢指令信号Ｔｒｐが発生すると、前記正側出力トランジスタに流れる前記正側電流Ｉｐは、前記電源電圧Ｖｅを前記正側電流指定抵抗の正側抵抗値Ｒ３１で割って得られる前記指令電流に等しくなり、
前記負側電流印加回路は、前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間に接続された負側出力トランジスタと、前記負側出力トランジスタに対してカレントミラー回路により接続された負側指令トランジスタと、前記回復指令信号Ｔｒｎが発生したときに閉路駆動されて、負側電流指定抵抗を介して前記負側指令トランジスタに前記負側電流Ｉｎの指令電流を供給する回復トランジスタとを備え、
前記回復指令信号Ｔｒｎが発生すると、前記負側出力トランジスタに流れる前記負側電流Ｉｎは、前記電源電圧Ｖｅを前記負側電流指定抵抗の負側抵抗値Ｒ３２で割って得られる前記指令電流に等しくなり、
前記電源電圧Ｖｅは、前記多チャンネルＡＤ変換器の端子に基準電圧Ｖｒｅｆとして接続されている、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか１項に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項５】
前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間には、プルダウン抵抗が接続されており、
前記プルダウン抵抗は、前記検出素子の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の抵抗値を有し、
前記プログラムメモリは更に、素子異常検出手段と測定電流禁止手段となる制御プログラムを包含し、
前記素子異常検出手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａが発生していないことによって前記検出素子の断線異常であると判定する手段であり、
前記測定電流禁止手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａの値が前記バイアス電圧Ｖ０未満となっているときに、前記付勢指令信号Ｔｒｐ及び前記回復指令信号Ｔｒｎによる正側電流Ｉｐ及び負側電流Ｉｎの発生を禁止する手段である、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項６】
前記正側指令トランジスタには、前記正側電流指定抵抗と前記付勢トランジスタとの直列回路に代わって、第１の正側電流指定抵抗と第１の付勢トランジスタとの直列回路と、第２の正側電流指定抵抗と第２の付勢トランジスタとの少なくとも二つの直列回路とが並列接続され、
前記負側指令トランジスタには、前記負側電流指定抵抗と前記回復トランジスタとの直列回路に代わって、第１の負側電流指定抵抗と第１の回復トランジスタとの直列回路と、第２の負側電流指定抵抗と第２の回復トランジスタとの少なくとも二つの直列回路とが並列接続され、
前記演算制御回路部は、前記付勢指令信号Ｔｒｐに代わって、前記第１の付勢トランジスタを駆動する第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ、及び前記第２の付勢トランジスタを駆動する第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂのうちの何れか一方又は両方を発生し、
前記演算制御回路部はまた、前記回復指令信号Ｔｒｎに代わって、前記第１の回復トランジスタを駆動する第１の回復指令信号Ｔｒｎａ、及び前記第２の回復トランジスタを駆動する第２の回復指令信号Ｔｒｎｂのうちの何れか一方又は両方を発生する電流切換手段を備えている、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項７】
前記正側端子又は前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間には、プルダウン抵抗が接続されており、
前記プルダウン抵抗は、前記検出素子の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の抵抗値を有し、
前記プログラムメモリは更に、素子異常検出手段と第１の測定電流許可手段と第２の測定電流許可手段となる制御プログラムを包含し、
前記素子異常検出手段は、前記第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び前記第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂと前記第１の回復指令信号Ｔｒｎａ及び前記第２の回復指令信号Ｔｒｎｂとを停止している通常状態において、前記正側電圧Ｖａが発生していないことによって前記検出素子の断線異常であると判定する手段であり、
前記第１の測定電流許可手段は、前記正側電圧Ｖａの値が前記バイアス電圧Ｖ０未満となっているときに、前記第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び前記第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂと、前記第１の回復指令信号Ｔｒｎａ及び前記第２の回復指令信号Ｔｒｎｂとによる前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの値を第１のレベルの電流に制限する手段であるとともに、
前記第２の測定電流許可手段は、前記正側電圧Ｖaの値が前記バイアス電圧Ｖ０以上となっているときに、前記第１の付勢指令信号Ｔｒｐａ及び前記第２の付勢指令信号Ｔｒｐｂと、前記第１の回復指令信号Ｔｒｎａ及び前記第２の回復指令信号Ｔｒｎｂとによる前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの値を第２のレベルの電流に設定する手段であって、
前記第２のレベルの電流は、前記第１のレベルの電流よりも大きな値となっている、
ことを特徴とする請求項６に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項８】
前記プログラムメモリは更に、前記検出素子の断線異常検出手段となる制御プログラムを包含しているとともに、
前記正側端子又はこの正側端子に直列接続されている前記正側電流検出抵抗と前記グランド回路との間にはプルダウン抵抗が接続されており、
前記プルダウン抵抗は、前記検出素子の前記現在抵抗値Ｒｓの最大値と同等以上の抵抗値を有し、
前記検出素子の断線異常検出手段は、前記検出素子の負側端子に対して前記バイアス電圧発生回路による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記正側電流印加回路により前記正側電流Ｉｐを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記電源電圧Ｖｅに接近した値である第１の電圧以上となるか、若しくは、前記検出素子の負側端子に対して前記バイアス電圧発生回路による前記バイアス電圧Ｖ０が印加されている状態において、前記負側電流印加回路によって前記負側電流Ｉｎを供給した場合に、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路の電位に接近した値である第２の電圧以下となったときに前記検出素子の断線異常が発生したと判定する手段であり、
前記第１の電圧は、前記正側電流Ｉｐと前記プルダウン抵抗の抵抗値Ｒ３４と積を下限とし、前記電源電圧Ｖｅを上限とする電圧であり、
前記第２の電圧は、前記バイアス電圧Ｖ０の［１／２］未満の電圧であり、
前記検出素子の断線異常検出手段は更に、前記検出素子の負側端子に対して前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎが通電されていないときに、前記正側電圧Ｖａが前記グランド回路の電位に接近した値である前記第２の電圧以下となったときに前記検出素子の断線異常が発生したと判定する手段を包含している、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【請求項９】
前記負側端子又は前記負側電流検出抵抗を介して前記負側端子に接続される前記バイアス電圧発生回路は、前記バイアス電圧Ｖ０の出力回路となるバッファアンプを備えるとともに、
前記バッファアンプの出力回路には、電流制限回路が内蔵又は外付け接続されており、
前記正側出力トランジスタから前記負側出力トランジスタとの接続点に至る径路には、前記正側端子から前記正側出力トランジスタに至る逆流電流の発生を防止する逆流防止ダイオードが接続され、
前記多チャンネルＡＤ変換器のアナログ入力回路のうちの少なくとも前記正側端子又は前記負側端子に接続される入力回路には、バイパス回路の限流抵抗が直列接続され、
前記限流抵抗と前記多チャンネルＡＤ変換器の入力端子との接続点は、プルダウンダイオードを介して前記電源電圧Ｖｅに接続され、
前記プログラムメモリは更に、
前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎの通電指令の有無に関わらず作用して、前記検出素子の前記正側端子又は前記負側端子が、前記グランド回路と混触する前記正側端子又は前記負側端子の地絡異常検出手段と、
前記正側端子又は前記負側端子が車載バッテリの電源線と混触する前記正側端子又は前記負側端子の天絡異常検出手段と、
前記正側端子と前記負側端子とが相互に短絡接続される検出素子の短絡異常検出手段と、を備え、
前記負側端子の地絡異常検出手段は、前記負側電圧Ｖｂが「０」に接近した値であって、少なくとも前記バイアス電圧Ｖ０として設定されている目標電圧の［１／２］以下の電圧であることによって前記負側端子が前記グランド回路と混触していると判定する手段であり、
前記正側端子の地絡異常検出手段は、前記正側電圧Ｖａが「０」に接近した値であって、少なくとも前記バイアス電圧Ｖ０として設定されている目標電圧の［１／２］以下の電圧であることによって前記正側端子が前記グランド回路と混触していると判定する手段であり、
前記負側端子の天絡異常検出手段は、前記負側電圧Ｖｂが前記電源電圧Ｖｅに接近した値であって、少なくとも前記電源電圧Ｖｅして設定されている目標電圧の８０［％］以上の電圧であることによって前記負側端子が前記車載バッテリの電源線と混触していると判定する手段であり、
前記正側端子の天絡異常検出手段は、前記正側電圧Ｖａが前記電源電圧Ｖｅに接近した値であって、少なくとも前記電源電圧Ｖｅして設定されている目標電圧の８０［％］以上の電圧であることによって前記正側端子が前記車載バッテリの電源線と混触していると判定する手段であり、
前記検出素子の短絡異常検出手段は、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧が、前記正側電流Ｉｐ及び前記負側電流Ｉｎとして予定されている最小電流と、前記検出素子の内部抵抗の現在抵抗値Ｒｓの最小値との積よりも小さいことによって、前記正側端子と前記負側端子とが短絡接続されていると判定する手段である、
ことを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの内部抵抗測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本願に開示される排気ガスセンサの内部抵抗測定装置は、
被測定気流の空燃比に応動して発生電圧Ｖｄを出力する検出素子と、前記検出素子に含まれて環境温度によって現在抵抗値Ｒｓが変化する内部抵抗と、前記検出素子の活性化を図るためのヒータとを備えた排気ガスセンサに対し、前記現在抵抗値Ｒｓを測定して、前記ヒータの通電制御を行う演算制御回路部を備えた排気ガスセンサの内部抵抗測定装置であって、
前記検出素子は、負側端子にバイアス電圧発生回路によるバイアス電圧Ｖ０が印加されるとともに、正側端子に前記バイアス電圧Ｖ０よりも高い電源電圧Ｖｅが印加され、
前記検出素子の前記正側端子に正側電流Ｉｐを供給し得る正側電流印加回路と、
グランド回路を介して負側電流Ｉｎを流出させ得る負側電流印加回路と、
を備え、
前記正側電流印加回路と前記負側電流印加回路との接続点と前記正側端子との間に正側電流検出抵抗が接続され、若しくは、前記負側端子と前記バイアス電圧発生回路との間に負側電流検出抵抗が接続され、
前記正側電流検出抵抗若しくは前記負側電流検出抵抗は、既知の値である所定抵抗値Ｒ３３を備え、
前記演算制御回路部は、
プログラムメモリと協働するマイクロプロセッサと、
前記正側端子の対グランド電位である正側電圧Ｖａと、前記負側端子の対グランド電位である負側電圧Ｖｂと、監視電圧Ｖｃとの値をデジタル変換して前記マイクロプロセッサに入力する多チャンネルＡＤ変換器と、
を備え、
前記監視電圧Ｖｃは、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の一端の対グランド電位であって、前記正側電流検出抵抗を有する場合には、前記監視電圧Ｖｃと前記正側電圧Ｖａとの差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］は前記正側電流検出抵抗の両端電圧Ｖ３３に相当し、前記負側電流検出抵抗を有する場合には、前記負側電圧Ｖｂと前記監視電圧Ｖｃとの差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３に相当し、
前記プログラムメモリは、均一化処理手段と発生電圧監視手段、及び測定電流検出手段と内部抵抗算出手段、となる制御プログラムを包含し、
前記均一化処理手段は、前記正側電流印加回路を駆動して所定の前記正側電流Ｉｐを所定の付勢時間Ｔｐにおいて発生する付勢指令信号Ｔｒｐと、前記負側電流印加回路を駆動して所定の前記負側電流Ｉnを所定の回復時間Ｔｎにおいて発生する回復指令信号Ｔｒｎとを交互に定期的に発生するとともに、前記正側電流Ｉｐと前記付勢時間Ｔｐとの積である正側付勢電流の積分値と、前記負側電流Iｎと前記回復時間Ｔｎとの積である負側回復電流の積分値とは等しくなる関係に制御する手段であり、
前記発生電圧監視手段は、前記付勢指令信号Ｔｒｐと前記回復指令信号Ｔｒｎが共に停止している通常期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂとの差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］によって前記発生電圧Ｖｄを測定する手段であり、
前記測定電流検出手段は、前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの通電期間において、前記差分電圧［ΔＶｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ］若しくは前記差分電圧［ΔＶｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ］である差分値ΔＶ２によって、前記正側電流検出抵抗又は前記負側電流検出抵抗の前記両端電圧Ｖ３３を測定して、前記所定抵抗値Ｒ３３に基づいて前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎの値である［ΔＶ２／Ｒ３３］を算出する手段であり、
前記内部抵抗算出手段は、前記通電期間において、前記正側電圧Ｖａと前記負側電圧Ｖｂの差分電圧［ΔＶ３＝Ｖａ−Ｖｂ］から、前記発生電圧監視手段により測定された前記発生電圧Ｖｄである前記差分電圧［ΔＶ１＝Ｖａ−Ｖｂ］を減算することにより前記現在抵抗値Ｒｓの両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を算出し、この両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］を前記測定電流検出手段により検出された前記正側電流Ｉｐ又は前記負側電流Ｉｎで割るか、又は前記両端電圧［Ｖｘ＝ΔＶ３−ΔＶ１］と前記両端電圧Ｖ３３との比率に前記所定抵抗値Ｒ３３を掛け合わせることにより前記現在抵抗値Ｒｓを算出する手段である、
ことを特徴とする。