(57)【要約】【課題】電源電圧についての異常過大電圧の発生を早期に検知することができるデューティ比取得装置を提供する。【解決手段】デューティ比取得装置２０は、車載バッテリＢＴに繋がる電源供給ライン５０の電源電圧ＶＳを、第１周期Ｔ１毎に検知する電圧検知手段Ｓ１と、電圧検知手段Ｓ１で第１周期Ｔ１毎に検知したｎ個（ｎは、２以上の自然数）の電源電圧ＶＳの値に基づいて、第１周期Ｔ１のｎ倍以上の長さの第２周期Ｔ２を有し、車載された抵抗性負荷４に印加する電圧パルスＰＳのデューティ比ＤＴを取得するデューティ比取得手段Ｓ３３，Ｓ３６と、電圧検知手段Ｓ１で第１周期Ｔ１毎に検知したｍ個（ｍは自然数、かつ、ｍ＜ｎ）の電源電圧ＶＳの値を用いて、電源電圧ＶＳについての異常過大電圧の発生を検知するサージ検知手段Ｓ４〜Ｓ８と、を備える。【選択図】図１
2015061244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載バッテリに繋がる電源供給ラインの電源電圧を、所定の第１周期毎に検知する電圧検知手段と、
上記電圧検知手段で上記第１周期毎に検知したｎ個（ｎは、２以上の自然数）の上記電源電圧の値に基づいて、車載された抵抗性負荷に印加する電圧パルスのデューティ比を取得するデューティ比取得手段と、を備え、
上記電圧パルスは、上記第１周期のｎ倍以上の長さの第２周期を有する
デューティ比取得装置であって、
上記電圧検知手段で上記第１周期毎に検知したｍ個（ｍは自然数、かつ、ｍ＜ｎ）の上記電源電圧の値を用いて、上記電源電圧についての異常過大電圧の発生を検知するサージ検知手段、を備える
デューティ比取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデューティ比取得装置であって、
前記サージ検知手段は、
前記電圧検知手段で前記第１周期毎に検知した前記ｍ個（但し、ｍは２以上）の前記電源電圧の値が、連続して所定の閾値を超えたときに、前記異常過大電圧が発生したとする
デューティ比取得装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のデューティ比取得装置であって、
前記サージ検知手段で、前記異常過大電圧の発生を検知したとき、前記抵抗性負荷に印加される前記電圧パルスをオフにさせる電圧オフ手段を、さらに備える
デューティ比取得装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のデューティ比取得装置と、
前記デューティ比に応じた前記電圧パルスを、前記抵抗性負荷に印加する負荷駆動回路と、を備える
負荷駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の負荷駆動装置と、
上記負荷駆動装置の前記負荷駆動回路に接続した前記抵抗性負荷と、を備える
負荷駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のサンプリング周期毎に検知した電源電圧に基づいて、車載された抵抗性負荷に印加する電圧パルスのデューティ比を取得するデューティ比取得装置、このデューティ比取得装置と負荷駆動回路とを備える負荷駆動装置、及び、この負荷駆動装置と抵抗性負荷とを備える負荷駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される車載機器には、抵抗性負荷を有するものがある。例えば、ジルコニア等の固体電解質体を主体に構成された酸素センサ素子と、抵抗性負荷として、この酸素センサ素子を加熱するヒータとを有する酸素センサが挙げられる。特許文献１には、このような酸素センサなどのガスセンサのヒータへの通電を制御するヒータ制御装置が開示されている。
このようなヒータは、電圧パルスを印加することにより通電が行われるが、例えば、このヒータに印加すべき電圧パルスのデューティ比を得るために、現在の電源電圧を知る必要がある。そこで、ヒータなどの抵抗性負荷に印加する電圧パルスのデューティ比を取得するデューティ比取得装置では、電源電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングすると共に、このサンプリングした複数の電源電圧の値に基づいて、例えば、これらの平均値などの代表値を得、これに基づいて、電圧パルスのデューティ比を取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５７７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の電源供給ラインには、車載バッテリと共に、エンジンの回転により発電するオルタネーターが接続されている。ここで、エンジン回転中で、オルタネーターが発電して車載バッテリに対して充電をしている時点で、何らかの理由で車載バッテリと電源供給ラインとの間の接続が遮断されると、ロードダンプサージと呼ばれる過大なサージ電圧が数１００ｍｓｅｃ程度にわたって発生する。例えば、定格１２Ｖまたは２４Ｖの車載バッテリに対して、ロードダンプサージのピーク電圧は、１００Ｖを超える場合がある。このため、各車載機器では、自身を保護すべく、バリスタや電力吸収用のツェナーダイオードなどのサージ吸収素子を用いたサージ吸収回路を設けることが従来から行われている。
しかしながら、このようなサージ吸収回路を設けていても、ロードダンプサージなど過大な電圧が発生する現象（以下、単にサージともいう）が起きた際に、前述の酸素センサのヒータなどの抵抗性負荷への通電が行われていると、抵抗性負荷に過大な電流が流れ続けて、抵抗性負荷が破壊されるおそれがあった。特に２４Ｖ仕様のバッテリを搭載する車両では、サージ吸収回路によるクランプ電圧をあまり低くできないため、このような問題が発生し易かった。
【０００５】
一方、前述のデューティ比取得装置では、ｎ個の電源電圧の値の平均値など、電源電圧の代表値を得るのに、サンプリング周期のｎ倍以上の時間が掛かる。このため、ロードダンプサージなどのサージが発生した場合に、電源電圧が異常な過大電圧となったことを早期に検知することが難しかった。したがって、検知後に抵抗性負荷への通電を停止するなど、サージ発生時の処理を適切に行うことも難しかった。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、電源電圧についての異常過大電圧の発生を早期に検知することができるデューティ比取得装置、このデューティ比取得装置と負荷駆動回路とを備える負荷駆動装置、及び、負荷駆動装置と抵抗性負荷とを備える負荷駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その一態様は、車載バッテリに繋がる電源供給ラインの電源電圧を、所定の第１周期毎に検知する電圧検知手段と、上記電圧検知手段で上記第１周期毎に検知したｎ個（ｎは、２以上の自然数）の上記電源電圧の値に基づいて、車載された抵抗性負荷に印加する電圧パルスのデューティ比を取得するデューティ比取得手段と、を備え、上記電圧パルスは、上記第１周期のｎ倍以上の長さの第２周期を有するデューティ比取得装置であって、上記電圧検知手段で上記第１周期毎に検知したｍ個（ｍは自然数、かつ、ｍ＜ｎ）の上記電源電圧の値を用いて、上記電源電圧についての異常過大電圧の発生を検知するサージ検知手段、を備えるデューティ比取得装置である。
【０００８】
このデューティ比取得装置では、電圧検知手段で第１周期毎に検知した電源電圧の値を、デューティ比を得るのに用いるほか、サージの検知にも用いるので、別途、電源電圧からサージを検知するための回路等を要せず、簡易にかつ適切に電源電圧についての異常過大電圧の発生を検知できる。
しかも、ｎ個の電源電圧の値に基づいて、例えば、これらｎ個の平均値などの代表値を用いてデューティ比を得る一方、サージの検知には、これよりも少ないｍ個の電源電圧の値を用いるので、異常過大電圧の発生を早期に検知することができる。
【０００９】
なお、デューティ比を得るのに用いるｎ個の電源電圧の代表値としては、ｎ個の電源電圧の値の算術平均値のほか、ｎ個の電源電圧の値の最頻値や中央値、ｎ個の電源電圧の値のうち、最大値と最小値を除外したｎ−２個の電源電圧の値の算術平均値などが挙げられる。
【００１０】
さらに、上述のデューティ比取得装置であって、前記サージ検知手段は、前記電圧検知手段で前記第１周期毎に検知した前記ｍ個（但し、ｍは２以上）の前記電源電圧の値が、連続して所定の閾値を超えたときに、前記異常過大電圧が発生したとするデューティ比取得装置とすると良い。
【００１１】
このデューティ比取得装置では、電圧検知手段で第１周期毎に検知したｍ個の電源電圧の値が、連続して所定の閾値を超えたときに、異常過大電圧が発生したとする。換言すると、第１周期毎に検知した電源電圧の値が閾値を超えたのが、連続してｍ回未満の場合には、異常過大電圧が発生したとしない。これにより、ノイズ等によるサージの誤検知を抑制することができる一方、異常過大電圧の発生を確実に検知することができる。
【００１２】
さらに、上述のいずれかのデューティ比取得装置であって、前記サージ検知手段で、前記異常過大電圧の発生を検知したとき、前記抵抗性負荷に印加される前記電圧パルスをオフにさせる電圧オフ手段を、さらに備えるデューティ比取得装置とすると良い。
【００１３】
このデューティ比取得装置では、異常過大電圧の発生を検知したときに、電圧オフ手段により、抵抗性負荷に印加される電圧パルスをオフにさせる。しかも、第２周期よりも短い、第１周期のｍ倍の時間で、異常過大電圧の発生を検知することができる。これにより、異常過大電圧が発生した場合に、電圧パルスの１つ分の第２周期よりも短い時間で抵抗性負荷への通電を停止し、抵抗性負荷に過大電流が流れ続けて破壊されるのを適切に防止することができる。
【００１４】
さらに、上述のいずれかのデューティ比取得装置と、前記デューティ比に応じた前記電圧パルスを、前記抵抗性負荷に印加する負荷駆動回路と、を備える負荷駆動装置とすると良い。
【００１５】
この負荷駆動装置では、単独で、抵抗性負荷へのデューティ制御による通電と、異常過大電圧の検知の両方を行うことができる。
なお、抵抗性負荷としては、酸素センサ等のガスセンサの固体電解質体からなるセンサ素子を加熱するヒータや、グロープラグのシースヒータやセラミックヒータ、エンジンの吸気管に取り付けられてエンジンへの吸気を加熱する吸気ヒータなどが挙げられる。
【００１６】
さらに、上述の負荷駆動装置と、上記負荷駆動装置の前記負荷駆動回路に接続した前記抵抗性負荷と、を備える負荷駆動システムとすると良い。
【００１７】
この負荷駆動システムでは、自身の有する抵抗性負荷へのデューティ制御による通電と過大電圧の検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る負荷駆動システムである酸素センサ制御システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】実施形態に係る負荷駆動装置である酸素センサ制御装置のうち、マイクロプロセッサが実行する１ｍｓｅｃタイマ割り込みにおける動作を示すフローチャートである。
【図３】実施形態に係る負荷駆動装置である酸素センサ制御装置のうち、ヒータオンエッジ割り込みにおけるマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の負荷駆動システムである酸素センサ制御システム１の概略構成を示す図である。この酸素センサ制御システム１は、車両ＡＭに搭載されており、ジルコニア等の固体電解質体を主体に構成された酸素センサ素子３及びこの酸素センサ素子３を加熱するヒータ４を有する公知の酸素センサ２と、この酸素センサ２を制御する酸素センサ制御装置１０とを備える。なお、本実施形態において、酸素センサ２のヒータ４が本発明の抵抗性負荷に相当し、酸素センサ制御装置１０が、ヒータ４（抵抗性負荷）への通電を行う負荷駆動装置に相当する。なお、本実施形態の酸素センサ制御システム１及び酸素センサ制御装置１０の説明において、酸素センサ２及び酸素センサ素子３についての詳しい説明は省略する。
【００２０】
図１に示すように、酸素センサ制御システム１が搭載される車両ＡＭは、エンジンＥＮＧと、このエンジンＥＮＧの回転により発電するオルタネータＡＬＴと、車載バッテリＢＴとを備えている。なお、オルタネータＡＬＴ及び車載バッテリＢＴは、共に車両ＡＭの電源供給ライン５０に繋がっており、エンジンＥＮＧの回転によりオルタネータＡＬＴが発電すると、電源供給ライン５０を通じて、車載バッテリＢＴに対する充電が行われる。電源供給ライン５０には、酸素センサ制御システム１も接続されている。この電源供給ライン５０には、電源電圧ＶＳとして、車載バッテリＢＴのバッテリ電圧ＶＢが与えられる。なお、この車載バッテリＢＴのバッテリ電圧ＶＢの定格電圧は２４Ｖであり、１６Ｖ〜３２Ｖの間で変動しうる。
【００２１】
しかるに、オルタネータＡＬＴが発電して車載バッテリＢＴに対して充電をしている時点で、例えば、エンジンを掛けたまま、人為的に車載バッテリＢＴの接続端子を取り外したり、この接続端子が腐食等による接触不良を生じたり、または、車が衝突事故を起こすなど、何らかの理由で車載バッテリＢＴと電源供給ライン５０との間の接続が遮断されると、前述したように、電源供給ライン５０には、ロードダンプサージと呼ばれる最大で１００Ｖを超える過大なサージ電圧が数１００ｍｓｅｃ程度にわたり継続する場合がある。
そこで、酸素センサ制御システム１の酸素センサ制御装置１０には、電源供給ライン５０と接地電位ＧＮＤとの間に、電力吸収用のツェナーダイオードを用いたサージ吸収回路１１を設けてある。なお、このサージ吸収回路１１のツェナー電圧は、４８Ｖであり、これにより、ロードダンプサージが発生した場合でも、電源供給ライン５０の電源電圧ＶＳは、最大４８Ｖでクランプされる。
【００２２】
なお、酸素センサ制御装置１０は、上述のサージ吸収回路１１のほか、負荷駆動回路５１、マイクロプロセッサ３０、及び、このマイクロプロセッサ３０等に用いる制御用電源Ｖｃｃを生成する電源回路４０を備えている。
なお、負荷駆動回路５１は、Ｐチャネル型のパワーＭＯＳ−ＦＥＴを内蔵したハイサイド型のドライバモジュールであり、電源供給ライン５０に接続する一方、この負荷駆動回路５１の出力端には酸素センサ２のヒータ４の一端が接続されている。また、ヒータ４の他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。負荷駆動回路５１は、マイクロプロセッサ３０のＰＷＭ出力ポート３２に接続されており、ＰＷＭ出力ポート３２から出力されるＰＷＭパルスＰＳ１に従ってオンオフされる。
これにより、酸素センサ２のヒータ４には、負荷駆動回路５１を介して、電源電圧ＶＳをパルス制御した電圧パルスＰＳが印加される。なお、本実施形態では、電圧パルスＰＳの周期は、１０ｍｓｅｃ（＝第２周期Ｔ２）とされている。
【００２３】
また、電源電圧ＶＳを、抵抗器Ｒ１，Ｒ２で抵抗分圧した電圧入力が、マイクロプロセッサ３０のＡ／Ｄ入力ポート３１に入力されている。これにより、マイクロプロセッサ３０は、１ｍｓｅｃ（＝第１周期Ｔ１）毎に、電源電圧ＶＳの値を検知している。
また、マイクロプロセッサ３０は、１ｍｓｅｃ毎に検知した１０個（ｎ＝１０）の電源電圧ＶＳの値から、これらのうちから最大値と最小値を除外した８個の電源電圧ＶＳの値の平均値を、電源電圧ＶＳの代表値として１０ｍｓｅｃ毎に求めている。
【００２４】
そして、マイクロプロセッサ３０は、この１０ｍｓｅｃ毎に求めた電源電圧ＶＳの代表値に基づいて、酸素センサ２のヒータ４に印加する電圧パルスＰＳのデューティ比ＤＴを１０ｍｓｅｃ毎に取得している。
具体的には、酸素センサ２のヒータ４への通電を開始した後、酸素センサ素子３が活性化するまでのプリヒート期間においては、ヒータ４へ所定の実効電圧に相当する電圧パルスが印加されるように、第２周期Ｔ２（＝１０ｍｓｅｃ）毎に算出した電源電圧ＶＳの代表値に基づいて、電圧パルスＰＳのデューティ比ＤＴを取得する。また、酸素センサ素子３が活性化した後においては、酸素センサ素子３の素子抵抗Ｒｐｖｓを別途検知し、検知した素子抵抗Ｒｐｖｓが目標抵抗値となるようにフィードバックをすべく、ヒータ４に印加すべき実効電圧を算出した上で、この算出した実効電圧の値と、電源電圧ＶＳの代表値とに基づいて、電圧パルスＰＳのデューティ比ＤＴを取得する。
そして、この取得したデューティ比ＤＴで、マイクロプロセッサ３０のＰＷＭ出力ポート３２から出力するＰＷＭパルスＰＳ１の出力デューティを更新している。
【００２５】
また、マイクロプロセッサ３０は、電源電圧ＶＳの代表値を１０ｍｓｅｃ毎に求めるのとは別に、１ｍｓｅｃ毎に検知した電源電圧ＶＳの値を用いて、前述したロードダンプサージなどのサージによる電源電圧ＶＳについての異常過大電圧の発生を検知するサージ検知手段としても機能する。
具体的には、サージ検知手段は、１ｍｓｅｃ毎に検知した電源電圧ＶＳの値が、５回（ｍ＝５）連続して、閾値Ｖｔｈ（＝３８Ｖ）を超えたときに、異常過大電圧の発生を検知する。
【００２６】
これにより、マイクロプロセッサ３０が異常過大電圧を検知するまでの時間は、第１周期Ｔ１（＝１ｍｓｅｃ）の５倍（ｍ＝５）の５ｍｓｅｃとなり、これは、電圧パルスＰＳの１つ分の第２周期Ｔ２の長さ（＝１０ｍｓｅｃ）より短い。次いで、マイクロプロセッサ３０は、サージ検知手段により異常過大電圧の発生を検知したときに、ＰＷＭ出力ポート３２から出力されるＰＷＭパルスＰＳ１を停止して、酸素センサ２のヒータ４に印加される電圧パルスＰＳをオフにさせる。
これにより、異常過大電圧が発生した際に、電圧パルスＰＳの１つ分の第２周期Ｔ２よりも短い時間でヒータ４への通電を停止し、ヒータ４に過大電流が流れ続けて破壊されるのを防止することができる。
なお、電源電圧ＶＳの値が閾値Ｖｔｈを超えたのが、連続して５回未満の場合には、異常過大電圧が発生したとしないので、ノイズ等による誤検知を抑制することができる。
【００２７】
以下、図２及び図３を参照しつつ、本実施形態の酸素センサ制御装置１０（負荷駆動装置）におけるマイクロプロセッサ３０の動作について、具体的に説明する。
図２は、マイクロプロセッサ３０が１ｍｓｅｃ毎に実行する１ｍｓｅｃタイマ割り込み処理で行う動作を示すフローチャートである。マイクロプロセッサ３０は、この１ｍｓｅｃのタイマ割り込みで、電源電圧ＶＳの値を１ｍｓｅｃ毎に（第１周期Ｔ１＝１ｍｓｅｃ）サンプリングし、ｎ＝１０となる１０ｍｓｅｃ毎に、これらのうちから最大値と最小値を除いた８個の平均値を代表値として求めている。また、この代表値を求めるのとは別に、サンプリングした電源電圧ＶＳの値を用いて、ロードダンプサージなどのサージによる電源電圧ＶＳについての異常過大電圧の発生を検知している。
【００２８】
なお、図２において、破線の枠内は、異常過大電圧の発生を検知して、この異常の発生を確定するための処理（ステップＳ２〜Ｓ９）と、この異常の発生が確定した後に、通常の状態に復帰するための処理（ステップＳ１５〜Ｓ２１）である。一方、ステップＳ１及びステップＳ１０〜Ｓ１４は、１ｍｓｅｃ毎に検知した電源電圧ＶＳの１０個の値から、これらの代表値を１０ｍｓｅｃ毎に得るための処理である。
以下では、まず、異常過大電圧が発生していない場合について、電源電圧ＶＳの代表値を得るための処理（ステップＳ１及びステップＳ１０〜Ｓ１４）を先に説明する。その後に、異常過大電圧の発生を検知する処理（ステップＳ２〜Ｓ９）について説明する。また、異常が確定した後に、通常の状態に復帰するための処理（ステップＳ１５〜Ｓ２１）については、最後に説明する。
【００２９】
１ｍｓｅｃ毎のタイマ割り込みが発生すると、まず、ステップＳ１で、マイクロプロセッサ３０のＡ／Ｄ入力ポート３１に入力された電源電圧ＶＳをＡ／Ｄ変換する。これにより、１ｍｓｅｃ毎に、電源電圧ＶＳの値を検知する。
次いで、ステップＳ２に進み、異常確定フラグが０であるか否かを確認する。異常過大電圧が発生しておらず、また、その異常の発生が確定していない場合には、異常確定フラグ０であるため、ステップＳ２でＹｅｓとなって、ステップＳ３に進む。
【００３０】
ステップＳ３では、ステップＳ１５〜Ｓ２１の処理で用いる復帰カウンタを０にクリアする。
続くステップＳ４では、ステップＳ１で取得した電源電圧ＶＳの値が、閾値Ｖｔｈ（＝３８Ｖ）を超えているか否かを判断する。電源電圧ＶＳの異常過大電圧が発生しておらず、電源電圧ＶＳの値が閾値Ｖｔｈを超えていない場合には、ステップＳ４でＮｏとなって、ステップＳ６に進む。
そして、ステップＳ６で、異常カウンタを０にクリアした後、ステップＳ１０に進む。
【００３１】
ステップＳ１０〜Ｓ１４は、電源電圧ＶＳの代表値を得るための処理である。まず、ステップＳ１０では、ステップＳ１で取得した電源電圧ＶＳの値を、代表値を得るために、メモリに保存する。
次いで、ステップＳ１１で、サンプリングカウンタを＋１し、ステップＳ１２に進む。
【００３２】
ステップＳ１２では、サンプリングカウンタの値が１０（＝ｎ）以上であるか否かを判断する。サンプリングカウンタの値が１０以上でない場合、具体的には、サンプリングカウンタの値が１から９までの場合は、ステップＳ１３，Ｓ１４をスキップし、そのままこの１ｍｓｅｃのタイマ割り込みを終了する。
一方、サンプリングカウンタの値が１０以上の場合、具体的には、サンプリングカウンタの値が１０（＝ｎ）である場合には、ステップＳ１３に進む。なお、このステップＳ１２では、サンプリングカウンタの値が１０であるか否かを判断しても良いが、本実施形態では、マイクロプロセッサ３０の誤作動によって、サンプリングカウンタの値が１０よりも大きい値になった場合でも比較可能なように、１０以上であるか否かを判断している。これは、後述するステップＳ７及びステップＳ１９についても同じである。
【００３３】
ステップＳ１３では、メモリに保存した１０個の電源電圧ＶＳの値から、電源電圧ＶＳの代表値を算出する。
次いでステップＳ１４では、サンプリングカウンタを０にクリアし、その後、この１ｍｓｅｃのタイマ割り込みを終了する。
【００３４】
次いで、異常過大電圧が発生した場合について、主にステップＳ２〜Ｓ９の処理を説明する。
上述の場合と同様に、１ｍｓｅｃ毎のタイマ割り込みが発生すると、ステップＳ１で、マイクロプロセッサ３０のＡ／Ｄ入力ポート３１に入力された電源電圧ＶＳをＡ／Ｄ入力し、１ｍｓｅｃ毎に、電源電圧ＶＳの値を検知する。
次いで、ステップＳ２に進み、異常確定フラグが０であるか否かを確認する。異常過大電圧の発生が確定しておらず、異常確定フラグが０の場合には、ステップＳ２でＹｅｓとなって、ステップＳ３に進む。
そして、ステップＳ３では、復帰カウンタを０にクリアし、ステップＳ４に進む。
【００３５】
ステップＳ４では、ステップＳ１で取得した電源電圧ＶＳの値が、閾値Ｖｔｈ（＝３８Ｖ）を超えているか否かを判断する。異常過大電圧が発生し、電源電圧ＶＳの値が閾値Ｖｔｈを超えている場合には、ステップＳ４でＹｅｓとなり、ステップＳ５に進む。
そして、ステップＳ５で、異常カウンタの値を＋１した後、ステップＳ７に進む。
【００３６】
ステップＳ７では、異常カウンタの値が５（＝ｍ）以上であるか否かを判断する。異常カウンタの値が５以上でない場合、具体的には、異常カウンタの値が１から４までの場合は、ステップＳ８，Ｓ９をスキップして、ステップＳ１０に進み、電源電圧ＶＳの代表値を得るための処理を行い、その後、この１ｍｓｅｃのタイマ割り込みを終了する。
【００３７】
一方、１ｍｓｅｃのタイマ割り込みを実行する度に、ステップＳ５で、異常カウンタの値が＋１されて、異常カウンタの値が５（＝ｍ）になると、ステップＳ７でＹｅｓとなって、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、異常確定フラグを１にして、異常過大電圧の発生を確定する。
次いで、ステップＳ９で、ヒータ４への通電を停止する。その後、ステップＳ１０に進んで、電源電圧ＶＳの代表値を得るための処理を行った後、この１ｍｓｅｃのタイマ割り込みを終了する。
【００３８】
また、ステップＳ８で、異常確定フラグを１にして、異常過大電圧の発生が確定した後は、ステップＳ２でＮｏとなり、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、異常カウンタの値を０にクリアする。
次いで、ステップＳ１６では、ステップＳ１で取得した電源電圧ＶＳの値が、１６Ｖより大きく、３２Ｖよりも小さい値であるか否か、すなわち、電源電圧ＶＳの値が正常な範囲内に戻ったか否かを判断する。電源電圧ＶＳの値が正常な範囲内に戻っていない場合には、ステップＳ１６でＮｏとなって、ステップＳ１８に進み、復帰カウンタを０にクリアして、ステップＳ１０に進む。
一方、電源電圧ＶＳの値が、１６Ｖより大きく、３２Ｖよりも小さい正常な範囲内に戻った場合は、ステップＳ１６でＹｅｓとなって、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７では、復帰カウンタの値を＋１し、次いで、ステップＳ１９に進む。
【００３９】
ステップＳ１９では、復帰カウンタの値が１０００以上であるか否かを確認する。復帰カウンタの値が１０００以上でない場合、すなわち、電源電圧ＶＳの値が正常な範囲内に戻ってから１秒（＝１ｍｓｅｃ×１０００回）が経過していない場合には、ステップＳ１９でＮｏとなって、ステップＳ１０に進む。
一方、電源電圧ＶＳの値が正常な範囲内に戻ってから１秒が経過し、復帰カウンタの値が１０００になると、ステップＳ１９でＹｅｓとなって、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、復帰カウンタを０にクリアし、続くステップＳ２１で、異常確定フラグを０にクリアして、電源電圧ＶＳの異常過大電圧の発生の確定を解除した後、ステップＳ１０に進む。
以上のように、本実施形態の酸素センサ制御装置１０では、電源電圧ＶＳの代表値を求めることと、電源電圧ＶＳについての異常過大電圧の発生の検知の両方が行われている。
【００４０】
また、図３は、マイクロプロセッサ３０のＰＷＭ出力ポート３２から出力されるＰＷＭパルスＰＳ１の立ち上がり毎に発生するヒータオンエッジ割り込みにおけるマイクロプロセッサ３０の動作を示すフローチャートである。ＰＷＭパルスＰＳ１の周期は、１０ｍｓｅｃ（第２周期Ｔ２＝１０ｍｓｅｃ）であり、ヒータオンエッジ割り込みは、この１０ｍｓｅｃ毎に発生する。マイクロプロセッサ３０は、このヒータオンエッジ割り込みで、前述した電源電圧ＶＳの代表値を用いて、酸素センサ２のヒータ４に印加する電圧パルスＰＳのデューティ比ＤＴを決定し、ＰＷＭ出力ポート３２から出力するＰＷＭパルスＰＳ１の出力デューティを更新している。なお、このヒータオンエッジ割り込みの処理は、酸素センサ２の酸素センサ素子３が活性化するまでのプリヒート期間であるか否かによって異なる。
【００４１】
１０ｍｓｅｃ毎にヒータオンエッジ割り込みが発生すると、まず、ステップＳ３１で、酸素センサ素子３が活性化するまでのプリヒート期間であるか否かを判断する。プリヒート期間である場合には、ステップＳ３１でＹｅｓとなって、ステップＳ３２に進む。一方、プリヒート期間でない場合には、ステップＳ３１でＮｏとなって、ステップＳ３４に進む。
【００４２】
プリヒート期間である場合に、ステップＳ３２に進むと、図２のステップＳ１３で１０ｍｓｅｃ毎に算出した電源電圧ＶＳの代表値を取得する。
次いで、ステップＳ３３では、ヒータ４へ所定の実効電圧（具体的には、実効電圧１２Ｖ）が印加されるように、ステップＳ３２で取得した電源電圧ＶＳの代表値に基づいて、電圧パルスＰＳのデューティ比ＤＴを取得する。
次いで、ステップＳ３７に進み、ステップＳ３３で取得したデューティ比ＤＴで、ＰＷＭ出力ポート３２から出力するＰＷＭパルスＰＳ１の出力デューティを更新する。
【００４３】
一方、プリヒート期間でない場合に、ステップＳ３４に進むと、図示しないセンサ素子抵抗Ｒｐｖｓ検知ルーチンで別途検知した、酸素センサ素子３の素子抵抗Ｒｐｖｓを取得する。次いで、ステップＳ３５では、図２のステップＳ１３で１０ｍｓｅｃ毎に算出した電源電圧ＶＳの代表値を取得する。
【００４４】
次いで、ステップＳ３６では、ステップＳ３４で取得した素子抵抗Ｒｐｖｓが目標抵抗値となるようにフィードバックをすべく、ヒータ４に印加すべき実効電圧を算出した上で、この算出した実効電圧の値と、ステップＳ３５で取得した電源電圧ＶＳの代表値とに基づいて、電圧パルスＰＳのデューティ比ＤＴを取得する。
次いで、ステップＳ３７に進み、ステップＳ３６で取得したデューティ比ＤＴで、ＰＷＭ出力ポート３２から出力するＰＷＭパルスＰＳ１の出力デューティを更新する。
【００４５】
本実施形態において、ステップＳ１を実行しているマイクロプロセッサ３０が、電圧検知手段に相当し、ステップＳ３３，Ｓ３６を実行しているマイクロプロセッサ３０が、デューティ比取得手段に相当する。
また、ステップＳ４〜Ｓ８を実行しているマイクロプロセッサ３０が、サージ検知手段に相当し、ステップＳ９を実行しているマイクロプロセッサ３０が、電圧オフ手段に相当する。
また、本実施形態の酸素センサ制御装置１０のうち、負荷駆動回路５１を除いた、この負荷駆動回路５１を駆動するヒータ駆動制御部２０が、デューティ比取得装置に相当する。
【００４６】
以上で説明したように、本実施形態のデューティ比取得装置であるヒータ駆動制御部２０を含む酸素センサ制御装置１０では、ステップＳ１（電圧検知手段）で第１周期Ｔ１（＝１ｍｓｅｃ）毎に検知した電源電圧ＶＳ値を、デューティ比ＤＴを得るのに用いるほか、サージの検知にも用いるので、別途、電源電圧ＶＳからサージを検知するための回路等を要せず、簡易にかつ適切に電源電圧ＶＳについての異常過大電圧の発生を検知できる。
しかも、ｎ＝１０個の電源電圧ＶＳの代表値を用いてデューティ比ＤＴを得る一方、サージの検知には、これよりも少ないｍ＝５個の電源電圧ＶＳの値を用いるので、異常過大電圧の発生を早期に検知することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態のデューティ比取得装置であるヒータ駆動制御部２０を含む酸素センサ制御装置１０では、ステップＳ１（電圧検知手段）で第１周期Ｔ１（＝１ｍｓｅｃ）毎に検知したｍ＝５個の電源電圧ＶＳの値が、連続して閾値Ｖｔｈ（＝３８Ｖ）を超えたときに、異常過大電圧の発生を検知する（ステップＳ８）。換言すると、第１周期Ｔ１毎に検知した電源電圧ＶＳの値が閾値Ｖｔｈを超えたのが、連続して５回未満の場合には、異常過大電圧が発生したとしない。これにより、ノイズ等によるサージの誤検知を抑制することができる一方、異常過大電圧の発生を確実に検知することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態のデューティ比取得装置であるヒータ駆動制御部２０を含む酸素センサ制御装置１０では、電圧オフ手段（ステップＳ９）により、異常過大電圧の発生を検知したとき（ステップＳ８）に、ヒータ４に印加される電圧パルスＰＳをオフにさせる。
しかも、第２周期Ｔ２（＝１０ｍｓｅｃ）よりも短い、第１周期Ｔ１（＝１ｍｓｅｃ）の５倍（ｍ＝５）の時間で、異常過大電圧の発生を検知することができる。
これにより、異常過大電圧が発生した場合に、電圧パルスＰＳの１つ分の第２周期よりも短い時間でヒータ４への通電を停止し、ヒータ４に過大電流が流れ続けて破壊されるのを防止することができる。
【００４９】
また、本実施形態の負荷駆動装置である酸素センサ制御装置１０では、単独で、ヒータ４へのデューティ制御による通電と、異常過大電圧の検知の両方を行うことができる。
【００５０】
さらに、本実施形態の負荷駆動システムである酸素センサ制御システム１では、自身の有する酸素センサ２のヒータ４へのデューティ制御による通電と過大電圧の検知を行うことができる。
【００５１】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
【００５２】
例えば、実施形態では、酸素センサ制御装置１０を、デューティ比取得装置であるヒータ駆動制御部２０と負荷駆動回路５１とを一体に構成した。しかし、電圧パルスＰＳのデューティ比を取得するデューティ比取得装置（本実施形態のヒータ駆動制御部２０）と、電圧パルスＰＳをヒータ４に印加する負荷駆動回路５１とを、それぞれ別体として設けても良い。
また、実施形態では、抵抗性負荷として、酸素センサ２のヒータ４を示したが、抵抗性負荷は、これに限られない。例えば、グロープラグのシースヒータやセラミックヒータを抵抗性負荷とし、これを駆動するグロープラグの駆動装置に、本発明の負荷駆動装置やデューティ比取得装置を適用しても良い。
また、実施形態では、ｍ＝５個の電源電圧ＶＳの値を用いてサージを検知したが、ｍ＜ｎであればよく、ｍ＝１個の電源電圧ＶＳの値を用いてサージを検知しても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１  酸素センサ制御システム（負荷駆動システム）
２  酸素センサ
３  酸素センサ素子
４  ヒータ（抵抗性負荷）
１０  酸素センサ制御装置（負荷駆動装置）
２０  ヒータ駆動制御部（デューティ比取得装置）
３０  マイクロプロセッサ
５０  電源供給ライン
５１  負荷駆動回路
ＢＴ  車載バッテリ
ＶＢ  バッテリ電圧
ＶＳ  電源電圧
ＧＮＤ  接地電位
ＰＳ  電圧パルス
Ｔ１  第１周期
Ｔ２  第２周期
Ｓ１  電圧検知手段
Ｓ３３，Ｓ３６  デューティ比取得手段
Ｓ４〜Ｓ８  サージ検知手段
Ｓ９  電圧オフ手段
【図１】
2015061244.tif 000003
【図２】
2015061244.tif 000004
【図３】
2015061244.tif 000005