(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電位と低電位とに交互に切り替わるパルス電圧を電気負荷に印加する印加電圧制御部を備えて、前記電気負荷を駆動制御する負荷駆動装置であって、
前記パルス電圧が前記低電位である時に、前記電気負荷に対して異常判定用電流を一時的に通電する電流通電部と、
前記異常判定用電流の通電時における前記電気負荷の電気的特性に基づいて、前記電気負荷の劣化状態および前記電気負荷の配線異常状態を少なくとも含む前記電気負荷の異常状態の有無を判定する異常判定部と、
を備える負荷駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の負荷駆動装置であって、
前記電気負荷は、通電により発熱するヒータであり、
前記電気負荷の電気的特性は、前記電気負荷の電気抵抗値であり、
前記異常判定部は、前記電気抵抗値と予め定められた３つの閾値との比較結果に基づいて前記電気負荷の異常状態の有無を判定し、
前記３つの閾値は、互いに値が異なる第１閾値、第２閾値、第３閾値であり、前記第１閾値が３つの閾値のうちの最小値であり、前記第３閾値が３つの閾値のうちの最大値であり、
前記異常判定部は、
前記電気抵抗値が前記第１閾値以下である場合には、前記電気負荷の配線異常状態の１つである地絡異常状態であって、前記電気負荷の両端のそれぞれが前記低電位に接続される地絡異常状態と判定し、
前記電気抵抗値が前記第１閾値よりも大きく前記第２閾値以下である場合には、前記電気負荷は正常状態と判定し、
前記電気抵抗値が前記第２閾値よりも大きく前記第３閾値以下である場合には、前記電気負荷が劣化している劣化状態と判定し、
前記電気抵抗値が前記第３閾値よりも大きい場合には、前記電気負荷の配線異常状態の１つである特定異常状態であって、前記電気負荷の両端のそれぞれが前記高電位に接続される天絡異常状態、および前記電気負荷へ前記パルス電圧を印加するための通電経路が断線した断線異常状態のうち少なくとも一方を含む特定異常状態と判定する、
負荷駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の負荷駆動装置であって、
前記異常判定部は、
前記電気抵抗値が前記第３閾値よりも大きい場合には、さらに、前記パルス電圧が前記低電位である時、あるいは前記印加電圧制御部による前記パルス電圧の制御が行われていない時に、前記電気負荷の両端電圧と予め定められた特定異常判定値とを比較し、前記電気負荷の両端電圧が前記特定異常判定値よりも大きい場合には前記天絡異常状態と判定し、前記電気負荷の両端電圧が前記特定異常判定値以下である場合には前記断線異常状態と判定する、
負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電位と低電位とに交互に切り替わるパルス電圧を電気負荷に印加する印加電圧制御部を備えて、電気負荷を駆動制御する負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス検出素子を加熱するヒータなどの電気負荷を駆動制御する負荷駆動装置としては、高電位と低電位とに交互に切り替わるパルス電圧を電気負荷に印加する印加電圧制御部を備えるものがある。
【０００３】
このような負荷駆動装置では、電気負荷の両端のそれぞれがグランド電位（ＧＮＤ電位）へ接続される地絡異常状態や、パルス電圧を電気負荷へ印加するための通電経路が断線する断線異常状態など、種々の異常状態が発生する場合がある。
【０００４】
これに対して、電気負荷の地絡異常状態や通電経路の断線異常状態の有無を判定する機能を有する装置が提案されている（特許文献１）。つまり、特許文献１には、ヒータの作動時及び遮断時のそれぞれにおいてヒータの電源電圧を測定し、測定した各電圧の差が所定の最小値を下回るか、あるいは所定の最大値を上回ったときに、対応した故障信号が出力される構成の装置が開示されている。
【０００５】
他方、電気負荷は、長期間にわたる使用により、自身の電気的特性が変化して劣化状態に陥ることがある。しかし、このような電気負荷の劣化状態は、特許文献１に記載の装置では検出することができない。
【０００６】
これに対して、電気負荷に直列接続するとともに印加電圧制御部のスイッチング素子に並列接続した電流検出用抵抗（シャント抵抗）を用いて、電気負荷の劣化状態を判定する異常検出装置が提案されている（特許文献２）。なお、スイッチング素子は、印加電圧制御部の一部として備えられている。印加電圧制御部は、スイッチング素子のオン・オフ動作に応じて電源から電気負荷に繋がる通電経路の通電状態を切り替えることで、電気負荷への印加電圧を制御するために備えられている。
【０００７】
つまり、この異常検出装置では、印加電圧制御部による電気負荷への通電遮断時において、電流検出用抵抗を用いて検出した電気負荷の電流値に基づいて、電気負荷の劣化状態を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−１９５８４３号公報
【特許文献２】特許第３３３９１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記の異常検出装置においては、電流検出用抵抗として高価な抵抗素子を設ける必要があり、装置の製造コストが増大するという問題が生じる。
また、電流検出用抵抗をスイッチング素子に対して並列に接続する構成であるため、スイッチング素子がオフ状態であっても、電源であるバッテリから電流検出用抵抗を介して常時電流が流れることになる。そのため、無駄にバッテリの電力消費が行われることになり、近年、自動車業界で要求される消費電力の低減といったニーズに応えられないものとなる。
【００１０】
そこで、本発明は、製造コストの増大を抑制でき、かつ、無駄な電力消費を抑制できる構成を採りつつ、電気負荷の劣化を判定できる負荷駆動装置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】
【００１１】
本発明の第１の局面における負荷駆動装置は、印加電圧制御部と、電流通電部と、異常判定部と、を備えて、電気負荷を駆動制御する。
印加電圧制御部は、高電位と低電位とに交互に切り替わるパルス電圧を電気負荷に印加する。つまり、負荷駆動装置では、印加電圧制御部がパルス電圧を電気負荷に印加することで、電気負荷を駆動制御している。
【００１２】
電流通電部は、パルス電圧が低電位である時に、電気負荷に対して異常判定用電流を一時的に通電する。異常判定部は、異常判定用電流の通電時における電気負荷の電気的特性に基づいて、電気負荷の劣化状態および電気負荷の配線異常状態を少なくとも含む電気負荷の異常状態の有無を判定する。
【００１３】
この負荷駆動装置においては、高電位のパルス電圧の印加時における電気負荷の電気的特性ではなく、電流通電部による異常判定用電流の通電時における電気負荷の電気的特性に基づいて異常状態を判定する。
【００１４】
つまり、異常判定用電流の通電時における電気負荷の電気的特性は、電気負荷を駆動するための高電位のパルス電圧の影響を除外した状況下で検出されるため、電気負荷そのものの状態に応じた電気的特性を示す。このため、この負荷駆動装置を用いることで、高電位のパルス電圧の印加時には検出が困難な電気負荷の状態（例えば、劣化状態）を検出することができる。
【００１５】
また、この負荷駆動装置は、電気負荷に対して直列接続するとともに印加電圧制御部に対して並列接続する電流検出用抵抗が不要となるため、高価な電流検出用抵抗を備えることによる製造コストの増大を抑制できる。さらに、この負荷駆動装置は、一時的に異常判定用電流を流して電気負荷の劣化状態および配線異常状態を検出する構成であるため、それらの検出のために電気負荷へ常時電流を流すことが必要とされない構成を実現できる。
【００１６】
よって、この負荷駆動装置によれば、製造コストの増大を抑制でき、かつ、無駄な電力消費を抑制できる構成を採りつつ、電気負荷の劣化状態を判定できる。
次に、上述の負荷駆動装置においては、電気負荷は、通電により発熱するヒータであり、電気負荷の電気的特性は、電気負荷の電気抵抗値であり、異常判定部は、電気抵抗値と予め定められた３つの閾値との比較結果に基づいて電気負荷の異常状態の有無を判定してもよい。
【００１７】
なお、３つの閾値は、互いに値が異なる第１閾値、第２閾値、第３閾値であり、第１閾値が３つの閾値のうちの最小値であり、第３閾値が３つの閾値のうちの最大値である。
そして、異常判定部は、電気抵抗値が第１閾値以下である場合には、電気負荷の配線異常状態の１つである地絡異常状態であって、電気負荷の両端のそれぞれが低電位に接続される地絡異常状態と判定する。また、異常判定部は、電気抵抗値が第１閾値よりも大きく第２閾値以下である場合には、電気負荷は正常状態と判定する。さらに、異常判定部は、電気抵抗値が第２閾値よりも大きく第３閾値以下である場合には、電気負荷が劣化している劣化状態と判定する。
【００１８】
また、異常判定部は、電気抵抗値が第３閾値よりも大きい場合には、電気負荷の配線異常状態の１つである特定異常状態と判定する。なお、特定異常状態には、電気負荷の両端のそれぞれが高電位に接続される天絡異常状態、および電気負荷へパルス電圧を印加するための通電経路が断線した断線異常状態のうち少なくとも一方が含まれる。
【００１９】
つまり、電気負荷がヒータであって電気負荷の電気的特性が電気抵抗値である場合には、異常判定用電流の通電時における電気負荷の電気抵抗値は、地絡異常状態の場合に最も小さい値を示し、正常状態、劣化状態、特定異常状態の順に次第に大きい値を示す。
【００２０】
このため、電気抵抗値と３つの閾値との比較結果に基づいて電気負荷の異常状態の有無（正常状態であるか異常状態であるか）を判定できるとともに、異常状態の種類が地絡異常状態、劣化状態、特定異常状態のいずれであるかを判定できる。
【００２１】
とりわけ、この負荷駆動装置は、電気負荷に対して直列接続するとともに印加電圧制御部に対して並列接続する電流検出用抵抗を用いることなく、電気負荷の劣化状態を判定できる。
【００２２】
よって、この負荷駆動装置によれば、製造コストの増大を抑制でき、かつ、無駄な電力消費を抑制できる構成を採りつつ、電気負荷の劣化状態を判定できる。
なお、第１閾値、第２閾値、第３閾値の各値は、例えば、地絡異常状態、正常状態、劣化状態、特定異常状態のそれぞれにおける電気負荷の電気抵抗値を測定した測定結果に基づいて設定してもよい。つまり、第１閾値には、地絡異常状態での電気負荷の電気抵抗値と正常状態での電気負荷の電気抵抗値との境界となる値を設定し、第２閾値は、正常状態での電気負荷の電気抵抗値と劣化状態での電気負荷の電気抵抗値との境界となる値を設定し、第３閾値は、劣化状態での電気負荷の電気抵抗値と特定異常状態での電気負荷の電気抵抗値との境界となる値を設定することが、一例として挙げられる。
【００２３】
次に、上述の負荷駆動装置においては、異常判定部は、電気抵抗値が第３閾値よりも大きい場合には、さらに、パルス電圧が低電位である時、あるいは印加電圧制御部によるパルス電圧の制御が行われていない時に、電気負荷の両端電圧と予め定められた特定異常判定値とを比較してもよい。そして、異常判定部は、電気負荷の両端電圧と特定異常判定値との比較の結果、電気負荷の両端電圧が特定異常判定値よりも大きい場合には天絡異常状態と判定し、電気負荷の両端電圧が特定異常判定値以下である場合には断線異常状態と判定する。
【００２４】
つまり、電気負荷の両端電圧は、パルス電圧が低電位である時、あるいは印加電圧制御部によるパルス電圧の制御が行われていない時には、天絡異常状態の場合よりも断線異常状態の場合の方が小さい値を示す。このため、電気負荷の両端電圧と特定異常判定値との比較結果に基づいて、特定異常状態の具体的な内容が、天絡異常状態および断線異常状態のいずれであるかを判定できる。
【００２５】
よって、この負荷駆動装置によれば、電気負荷が特定異常状態であると判定した場合において、さらに、その特定異常状態が天絡異常状態および断線異常状態のいずれであるかを特定することができる。
【００２６】
なお、特定異常判定値は、例えば、天絡異常状態および断線異常状態のそれぞれにおける電気抵抗値の両端電圧を測定した測定結果に基づいて設定してもよい。つまり、特定異常判定値には、天絡異常状態での電気負荷の両端電圧と断線異常状態での電気負荷の両端電圧との境界となる値を設定することが、一例として挙げられる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の負荷駆動装置によれば、製造コストの増大を抑制でき、かつ、無駄な電力消費を抑制できる構成を採りつつ、電気負荷の劣化状態を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】負荷駆動装置の全体構成図である。
【図２】ヒータ異常判定処理の処理内容を表したフローチャートである。
【図３】負荷駆動装置に関する各部の状態を表したタイムチャートである。
【図４】第２ヒータ異常判定処理の処理内容を表したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【００３０】
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１は、本発明が適用された実施形態としての負荷駆動装置１の全体構成図である。
【００３１】
負荷駆動装置１は、例えば、ガスセンサ５およびセンサ制御部（図示省略）を備えるガス検出装置（図示省略）において、ガスセンサ５の検出素子（図示省略）を加熱するヒータ１１を駆動制御する用途などに用いられる。
【００３２】
なお、ガスセンサ５は、酸素検出に用いられる酸素センサであり、検出素子は、ジルコニア等の固体電解質体を主体に構成されている。ヒータ１１は、通電により発熱する発熱抵抗体で構成されたヒータであり、検出素子を所定の活性化温度（目標温度）に加熱するために備えられる。ヒータ１１の両端のうち高電位端子Ｈ＋は、ヒータ接続端子Ｖａに接続され、ヒータ１１の両端のうち低電位端子Ｈ−は、グランドライン（ＧＮＤ電位）に接続される。
【００３３】
ガスセンサ５は、例えば、内燃機関（エンジン）の排気管に設けられて、排気ガス中の酸素濃度を広域にわたって検出する用途に用いることができるものであり、リニアラムダセンサとも呼ばれる。
【００３４】
また、ガスセンサ５は、検出素子に接続される複数の端子（ＩＰ＋端子、ＣＯＭ端子、Ｖｓ＋端子）を備えており、これらの各端子がセンサ制御部と接続されて、ガス検出を行う。なお、ここでは、ガスセンサ５および検出素子についての詳細構成の説明は省略する。
【００３５】
負荷駆動装置１は、バッテリ７から出力されるバッテリ電圧ＶＢ（例えば、１２［Ｖ］）をガスセンサ５のヒータ１１に印加するための装置であり、ヒータ１１への印加電圧をＰＷＭ制御してヒータ１１への供給電力量を制御することで、ヒータ１１の発熱量を制御する。換言すれば、負荷駆動装置１は、ガスセンサ５の検出素子の温度を活性化温度（目標温度）に近づける、ないしは維持するように、ヒータ１１を駆動制御する。
【００３６】
負荷駆動装置１は、制御部２１と、スイッチング部２３と、電流通電部２５と、電圧判定部２７と、切替スイッチ部５１と、ＡＤ変換部５３と、を備えている。
制御部２１は、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等（図示省略）を有するマイコンを備えた電子制御装置（ＥＣＵ）である。
【００３７】
スイッチング部２３は、Ｐ型パワーＭＯＳＦＥＴで構成されており、ソースＳがバッテリ接続端子ＨＳに接続され、ゲートＧが制御部２１に接続され、ドレインＤがヒータ接続端子Ｖａに接続されている。スイッチング部２３は、制御部２１からの第１信号Ｓ１に基づいて、ソースＳとドレインＤとを電気的に接続するＯＮ状態と、ソースＳとドレインＤとを電気的に接続しないＯＦＦ状態と、に切り替えるように構成されている。なお、図１では、スイッチング部２３を模式的に表している。
【００３８】
電流通電部２５は、第１スイッチング素子３１と、電流発生部３３と、通電スイッチ３５と、増幅器３７と、を備えている。
第１スイッチング素子３１は、ＦＥＴで構成されている。第１スイッチング素子３１は、ゲートが制御部２１の第３信号Ｓ３の出力端子に接続され、ドレインがヒータ接続端子Ｖａを介してヒータ１１に接続され、ソースが通電スイッチ３５を介して電流発生部３３に接続されている。なお、第１スイッチング素子３１のソースは、増幅器３７の入力端子にも接続されている。
【００３９】
電流発生部３３は、一定電流を発生するための電流源で構成されており、ヒータ１１の異常判定を行うためにヒータ１１に通電するための異常判定用電流Ｉｈ（例えば、１０［ｍＡ］）を発生する。つまり、電流発生部３３は、通電スイッチ３５および第１スイッチング素子３１を介してヒータ１１に異常判定用電流Ｉｈを一時的に通電する。異常判定用電流Ｉｈの一時的な通電の実現手法については、後述する。
【００４０】
通電スイッチ３５は、制御部２１からの第２信号Ｓ２に基づいて、電流発生部３３と第１スイッチング素子３１のソースとを電気的に接続するＯＮ状態と、電流発生部３３と第１スイッチング素子３１のソースとを電気的に接続しないＯＦＦ状態と、に切り替えるように構成されている。
【００４１】
増幅器３７は、自身の入力端子に入力される入力電位を増幅し、増幅した出力電位を出力端子から切替スイッチ部５１の第１入力端子５１ａに対して出力する。
電流通電部２５において、制御部２１からの第２信号Ｓ２により通電スイッチ３５がＯＮ状態に制御されるとともに第３信号Ｓ３がハイレベルに制御されると、電流発生部３３から出力される異常判定用電流Ｉｈが、通電スイッチ３５、第１スイッチング素子３１、ヒータ接続端子Ｖａを介してヒータ１１に通電される。なお、このとき、第１スイッチング素子３１は、ゲートとソース間の電位差によりＯＮ状態となるため、ソースからドレインに向かう異常判定用電流Ｉｈの通電を許容する。
【００４２】
ヒータ１１に対して異常判定用電流Ｉｈが通電されると、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと異常判定用電流Ｉｈとに応じた電圧がヒータ１１の両端に発生する。このとき、第１スイッチング素子３１のソースと通電スイッチ３５との接続点の電位は、ヒータ１１の両端電圧に応じて変化することになり、増幅器３７の出力電位は、ヒータ１１の両端電圧に応じて変化する。
【００４３】
なお、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨは、ヒータ１１の状態（劣化状態）に応じて変化するため、異常判定用電流Ｉｈの通電時における増幅器３７の出力電位は、ヒータ１１の状態（劣化状態）に応じて変化する。そして、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨは、異常判定用電流Ｉｈの電流値と、増幅器３７の出力電位と、増幅器３７の増幅率などに基づいて、演算できる。
【００４４】
また、異常判定用電流Ｉｈの通電時における第１スイッチング素子３１のソースと通電スイッチ３５との接続点の電位は、ヒータ１１のＧＮＤ短絡異常時には、第１スイッチング素子３１のドレイン−ソース間に発生する両端電圧に相当する低電位（本実施形態では、約１ｍＶ）を示す。なお、ヒータ１１のＧＮＤ短絡異常とは、ヒータ１１の両端のうちヒータ接続端子Ｖａに接続される高電位端子Ｈ＋が、グランドライン（ＧＮＤ電位）に接続される異常状態である。
【００４５】
さらに、異常判定用電流Ｉｈの通電時における第１スイッチング素子３１のソースと通電スイッチ３５との接続点の電位は、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時およびヒータ１１の断線異常時には、制御部２１の第３信号Ｓ３のハイレベル電位に相当する電位（本実施形態では、約３．３［Ｖ］）を示す。
【００４６】
なお、ヒータ１１のバッテリ短絡異常とは、ヒータ１１の両端のうちヒータ接続端子Ｖａに接続される高電位端子Ｈ＋が、バッテリ７の正極電位ライン（バッテリ電圧ＶＢに応じた電位）に常時接続される異常状態である。また、ヒータ１１の断線異常とは、ヒータ接続端子Ｖａからヒータ接続端子Ｖａおよびヒータ１１を介してグランドラインに至る通電経路が、いずれかの箇所で断線している異常状態である。
【００４７】
なお、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時には、ヒータ接続端子Ｖａの電位は、最大でバッテリ７の正極電位ラインにほぼ等しい電位となる可能性があるが、増幅器３７への入力電位は、第１スイッチング素子３１によって第３信号Ｓ３のハイレベル電位に相当する電位に制限される。これにより、増幅器３７への入力電位がバッテリ７の正極電位ラインのような高電位となるのを抑制でき、高電圧の印加による増幅器３７の破損を抑制できる。
【００４８】
つまり、電流通電部２５は、ヒータ１１に対して異常判定用電流Ｉｈを一時的に通電し、そのときのヒータ１１の状態（劣化状態）や、異常状態（ヒータ１１のＧＮＤ短絡異常状態、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時、ヒータ１１の断線異常時）に応じた出力電位を切替スイッチ部５１の第１入力端子５１ａに出力するように構成されている。
【００４９】
電圧判定部２７は、第２スイッチング素子４１と、第１抵抗素子Ｒ１と、第２抵抗素子Ｒ２と、を備えている。
第２スイッチング素子４１は、ＦＥＴで構成されている。第２スイッチング素子４１は、ゲートが制御部２１の第３信号Ｓ３の出力端子に接続され、ドレインが第１抵抗素子Ｒ１およびヒータ接続端子Ｖａを介してヒータ１１に接続され、ソースが第２抵抗素子Ｒ２を介してグランドラインに接続されている。なお、第２スイッチング素子４１のソースは、切替スイッチ部５１の第２入力端子５１ｂにも接続されている。
【００５０】
第２スイッチング素子４１は、第３信号Ｓ３がハイレベル電位になるとＯＮ状態となり、第３信号Ｓ３がローレベル電位になるとＯＦＦ状態となる。
このため、例えば、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時には、第２スイッチング素子４１がＯＮ状態になると、ヒータ１１から第１抵抗素子Ｒ１、第２スイッチング素子４１、第２抵抗素子Ｒ２、グランドラインの順に電流が流れて、第２抵抗素子Ｒ２に両端電圧が発生する。また、例えば、ヒータ１１の断線異常時には、第２スイッチング素子４１がＯＮ状態になっても、第１抵抗素子Ｒ１、第２スイッチング素子４１、第２抵抗素子Ｒ２には電流が流れることはなく、第２抵抗素子Ｒ２に両端電圧は発生しない。
【００５１】
つまり、第２抵抗素子Ｒ２の両端電圧は、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時と、ヒータ１１の断線異常時とで、それぞれ異なる値を示す。また、第２抵抗素子Ｒ２の両端電圧は、ヒータ１１の両端電圧に応じて変化することから、第２抵抗素子Ｒ２の両端電圧に基づいてヒータ１１の両端電圧を検出することができる。
【００５２】
そして、第２スイッチング素子４１のソースと第２抵抗素子Ｒ２との接続点は、切替スイッチ部５１の第２入力端子５１ｂに接続されており、電圧判定部２７は、第２抵抗素子Ｒ２の両端電圧に応じた出力電位を切替スイッチ部５１の第２入力端子５１ｂに出力する。
【００５３】
つまり、電圧判定部２７は、第３信号Ｓ３がハイレベル電位に制御されて第２スイッチング素子４１がＯＮ状態になることで、ヒータ１１のバッテリ短絡異常状態あるいはヒータ１１の断線異常状態に応じた出力電位を切替スイッチ部５１の第２入力端子５１ｂに出力するように構成されている。
【００５４】
切替スイッチ部５１は、２つの入力端子（第１入力端子５１ａ、第２入力端子５１ｂ）と、１つの出力端子５１ｃと、を備えている。切替スイッチ部５１は、制御部２１の第４信号Ｓ４に基づいて、出力端子５１ｃに接続する入力端子を第１入力端子５１ａおよび第２入力端子５１ｂのうちいずれか一方に切り替えるように構成されている。つまり、切替スイッチ部５１は、制御部２１の第４信号Ｓ４に基づいて、ＡＤ変換部５３に接続する接続元を、電流通電部２５および電圧判定部２７のうちいずれか一方に切り替えるように構成されている。
【００５５】
ＡＤ変換部５３は、入力されたアナログ信号をＡＤ変換してデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号を制御部２１に出力するように構成されている。
［１−２．制御部］
制御部２１は、ガス検出処理、ヒータ通電処理、ヒータ異常判定処理などの各種制御処理を実行する。
【００５６】
なお、ガス検出処理は、ガスセンサ５の検出素子を駆動制御して、測定対象ガス（排気ガスなど）に含まれる特定ガス（酸素）を検出する処理である。例えば、ガス検出処理は、ガスセンサ５において、排気ガスが導入された測定室の酸素濃度が所定の目標濃度（例えば、理論空燃比相当の酸素濃度）になるように酸素のポンピング（汲み入れまたは汲み出し）を行い、酸素のポンピングに用いたポンプ電流Ｉｐに基づいて、測定対象ガスに含まれていた酸素濃度をリニアに検出する処理を実行する。
【００５７】
また、ヒータ通電処理は、ハイレベル電位（例えば、バッテリ電圧ＶＢに応じた電位）とローレベル電位（例えば、グランド電位（０［Ｖ］））とに交互に切り替わるパルス電圧を、ヒータ１１への印加電圧として出力するにあたり、ガスセンサ５の検出素子の温度を活性化温度（目標温度）に近づける、あるいは維持するように、ヒータ１１への印加電圧をＰＷＭ制御する処理である。つまり、ヒータ通電処理では、ガスセンサ５の検出素子の温度と目標温度との差に応じて、ヒータ１１への印加電圧（パルス電圧）のＤｕｔｙ比を制御することで、ガスセンサ５の検出素子の温度を活性化温度（目標温度）に近づける。
【００５８】
［１−３．ヒータ異常判定処理］
次に、ヒータ異常判定処理について説明する。
図２に、ヒータ異常判定処理の処理内容を表したフローチャートを示す。なお、ヒータ異常判定処理は、予め定められた周期毎に繰り返し実行される。
【００５９】
ヒータ異常判定処理が起動されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、ヒータ通電処理によるヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍがローレベル電位であるか否かを判定しており、肯定判定するとＳ１２０に移行し、否定判定すると本処理（ヒータ異常判定処理）を終了する。
【００６０】
Ｓ１１０で肯定判定されてＳ１２０に移行すると、Ｓ１２０では、電流通電部２５を用いてヒータ１１の電気抵抗値ＲＨを測定する処理を実行する。
具体的には、通電スイッチ３５をＯＮ状態に制御するように通電スイッチ３５に対して第２信号Ｓ２を出力するとともに、切替スイッチ部５１においてＡＤ変換部５３に接続する接続元が電流通電部２５となるように切替スイッチ部５１に対して第４信号Ｓ４を出力する。また、電流通電部２５の第１スイッチング素子３１をＯＮ状態に制御するように、第１スイッチング素子３１に対して第３信号Ｓ３をハイレベル電位で出力する。
【００６１】
通電スイッチ３５をＯＮ状態に制御するように第２信号Ｓ２を出力すると共に、第１スイッチング素子３１をＯＮ状態に制御するように第３信号Ｓ３を出力することで、電流通電部２５の通電スイッチ３５および第１スイッチング素子３１がＯＮ状態に制御されて、電流発生部３３から出力される異常判定用電流Ｉｈが、通電スイッチ３５、第１スイッチング素子３１、ヒータ接続端子Ｖａを介して、ヒータ１１に通電される。
【００６２】
そして、異常判定用電流Ｉｈの通電時における増幅器３７の出力電位は、切替スイッチ部５１を介してＡＤ変換部５３に入力され、ＡＤ変換部５３でＡＤ変換された後、制御部２１に入力される。制御部２１は、異常判定用電流Ｉｈの電流値、増幅器３７の出力電位、増幅器３７の増幅率などの情報と、予め定められた演算式やマップなどに基づいて、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨを演算する。なお、異常判定用電流Ｉｈの通電は、ステップＳ１２０でのヒータ１１の電気抵抗値ＲＨの演算時に必要となる一時的な通電である。このため、制御部２１は、ＡＤ変換部５３でＡＤ変換された値を取得した後、通電スイッチ３５をＯＦＦ状態に制御するにように第２信号Ｓ２を出力し、また、第１スイッチング素子３１をＯＦＦ状態に制御するように第３信号Ｓ３を出力する。
【００６３】
次のＳ１３０では、Ｓ１２０で測定したヒータ１１の電気抵抗値ＲＨが予め定められた第３閾値Ｒｔｈ３よりも大きいか否かを判定し、肯定判定する場合にはＳ１９０に移行し、否定判定する場合にはＳ１４０に移行する。
【００６４】
なお、第３閾値Ｒｔｈ３は、劣化状態でのヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと、特定異常状態（バッテリ短絡異常状態あるいは断線異常状態）でのヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと、の境界となる値（本実施形態では、２０［Ω］）が設定されている。
【００６５】
Ｓ１３０で否定判定されてＳ１４０に移行すると、Ｓ１４０では、Ｓ１２０で測定したヒータ１１の電気抵抗値ＲＨが予め定められた第２閾値Ｒｔｈ２よりも大きいか否かを判定し、肯定判定する場合にはＳ１５０に移行し、否定判定する場合にはＳ１６０に移行する。
【００６６】
なお、第２閾値Ｒｔｈ２は、劣化状態でのヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと、正常状態でのヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと、の境界となる値（本実施形態では、１６［Ω］）が設定されている。
【００６７】
Ｓ１４０で肯定判定されてＳ１５０に移行すると、Ｓ１５０では、ヒータ１１が劣化状態であると認定する。
Ｓ１４０で否定判定されてＳ１６０に移行すると、Ｓ１６０では、Ｓ１２０で測定したヒータ１１の電気抵抗値ＲＨが予め定められた第１閾値Ｒｔｈ１よりも大きいか否かを判定し、肯定判定する場合にはＳ１７０に移行し、否定判定する場合にはＳ１８０に移行する。
【００６８】
なお、第１閾値Ｒｔｈ１は、正常状態でのヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと、ＧＮＤ短絡異常状態でのヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと、の境界となる値（本実施形態では、２［Ω］）が設定されている。
【００６９】
そして、第１閾値Ｒｔｈ１、第２閾値Ｒｔｈ２、第３閾値Ｒｔｈ３の各値は、ＧＮＤ短絡異常状態、正常状態、劣化状態、特定異常状態のそれぞれにおけるヒータ１１の電気抵抗値ＲＨを測定した測定結果に基づいて設定されている。
【００７０】
Ｓ１６０で肯定判定されてＳ１７０に移行すると、Ｓ１７０では、ヒータ１１が正常状態であると認定する。
Ｓ１６０で否定判定されてＳ１８０に移行すると、Ｓ１８０では、ヒータ１１がＧＮＤ短絡異常状態であると認定する。
【００７１】
Ｓ１３０で肯定判定されてＳ１９０に移行すると、Ｓ１９０では、ヒータ通電処理によるヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍがローレベル電位であるか否かを判定しており、肯定判定するとＳ２００に移行し、否定判定すると本処理（ヒータ異常判定処理）を終了する。
【００７２】
Ｓ１９０で肯定判定されてＳ２００に移行すると、Ｓ２００では、電圧判定部２７を用いて、ヒータ１１の両端電圧ＶＨを測定する処理を実行する。
具体的には、第２スイッチング素子４１をＯＮ状態に制御するように第２スイッチング素子４１に対して第３信号Ｓ３をハイレベル電位で出力すると共に、切替スイッチ部５１においてＡＤ変換部５３に接続する接続元が電圧判定部２７となるように切替スイッチ部５１に対して第４信号Ｓ４を出力する。なお、このとき、第１スイッチング素子３１もＯＮ状態に制御されるが、通電スイッチ３５はＯＦＦ状態であるため、ヒータ１１に対して異常判定用電流Ｉｈが通電されることはない。
【００７３】
第３信号Ｓ３をハイレベル電位で出力することで、電圧判定部２７の第２スイッチング素子４１がＯＮ状態に制御されて、ヒータ１１から第１抵抗素子Ｒ１、第２スイッチング素子４１、第２抵抗素子Ｒ２、グランドライン（ＧＮＤ電位）に至る通電経路が形成される。
【００７４】
そして、第４信号Ｓ４により電圧判定部２７がＡＤ変換部５３に接続されることで、第２抵抗素子Ｒ２の両端電圧に応じた出力電位（アナログ値）が、切替スイッチ部５１を介してＡＤ変換部５３に入力され、さらに、ＡＤ変換部５３でＡＤ変換された出力電位（デジタル値）が制御部２１に入力される。なお、制御部２１がこの出力電位を取得した後は、第２スイッチング素子４１をＯＮ状態に制御する必要はないため、制御部２１は、第２スイッチング素子４１をＯＦＦ状態に制御するように、第３信号Ｓ３を出力する（第２スイッチング素子４１に対して第３信号Ｓ３をローレベル電位で出力する）。制御部２１は、第２抵抗素子Ｒ２の両端電圧に応じた出力電位（デジタル値）の情報と、予め定められた演算式やマップなどに基づいて、ヒータ１１の両端電圧ＶＨを演算する。
【００７５】
次のＳ２１０では、Ｓ２００で測定したヒータ１１の両端電圧ＶＨが予め定められた特定異常判定値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定し、肯定判定する場合にはＳ２２０に移行し、否定判定する場合にはＳ２３０に移行する。
【００７６】
なお、特定異常判定値Ｖｔｈは、例えば、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時およびヒータ１１の断線異常時のそれぞれにおいて、電圧判定部２７を用いてヒータ１１の両端電圧を測定した測定結果に基づいて予め設定されている。つまり、特定異常判定値Ｖｔｈには、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時におけるヒータ１１の両端電圧と、ヒータ１１の断線異常時におけるヒータ１１の両端電圧との境界となる値（本実施形態では、５．０［Ｖ］）が設定されている。
【００７７】
Ｓ２１０で肯定判定されてＳ２２０に移行すると、Ｓ２２０では、ヒータ１１がバッテリ短絡異常状態であると認定する。
Ｓ２１０で否定判定されてＳ２３０に移行すると、Ｓ２３０では、ヒータ１１が断線異常状態であると認定する。
【００７８】
Ｓ１５０，Ｓ１７０，Ｓ１８０，Ｓ２２０，Ｓ２３０のいずれかの処理が終了すると、本処理（ヒータ異常判定処理）を終了する。
以上説明したように、ヒータ異常判定処理では、ヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍがローレベル電位である時に（Ｓ１１０で肯定判定）、ヒータ１１に対して異常判定用電流Ｉｈを通電して、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨを測定する（Ｓ１２０）。
【００７９】
そして、異常判定用電流Ｉｈの通電時におけるヒータ１１の電気抵抗値ＲＨに基づいて、ヒータ１１の劣化状態およびヒータ１１の異常状態の有無を判定する。具体的には、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと３つの閾値（第１閾値Ｒｔｈ１、第２閾値Ｒｔｈ２、第３閾値Ｒｔｈ３）との比較結果に基づいて、ヒータ１１の異常状態の有無を判定する。この比較結果に基づいて判定される異常状態は、劣化状態（Ｓ１５０）、ＧＮＤ短絡異常状態（Ｓ１８０）、特定異常状態（バッテリ短絡異常状態（Ｓ２２０）、断線異常状態（Ｓ２３０））である。
【００８０】
そして、特定異常状態（バッテリ短絡異常状態、断線異常状態）と判定されると（Ｓ１３０で肯定判定）、Ｓ２００で測定したヒータ１１の両端電圧ＶＨと特定異常判定値Ｖｔｈとの比較結果に基づいて、バッテリ短絡異常状態であるか（Ｓ２２０）、断線異常状態であるか（Ｓ２３０）を判定する。
【００８１】
ここで、実施形態の負荷駆動装置１に関する各部の状態のうち、ヒータ電圧（ヒータ１１の両端電圧）、測定許可フラグ、ヒータ抵抗測定状態、ＡＤ区間のそれぞれの状態を表したタイムチャートを、図３に示す。
【００８２】
ヒータ電圧は、ヒータ１１の両端電圧である。ヒータ１１の正常時には、ＰＷＭ制御の１周期ＷＡのうちハイレベル期間ＷＨでは、ＯＮ状態のスイッチング部２３を介してヒータ１１に電圧が印加されるため、ヒータ電圧はハイレベルとなる。また、ヒータ１１の正常時には、ＰＷＭ制御の１周期ＷＡのうちローレベル期間ＷＬでは、スイッチング部２３を介したヒータ１１への電圧印加は行われず、ヒータ電圧はローレベルとなる。
【００８３】
なお、図３では、ヒータ１１の正常時におけるヒータ電圧に加えて、ヒータ１１の断線異常時におけるヒータ電圧、およびヒータ１１のバッテリ短絡異常時におけるヒータ電圧を、それぞれ点線で表している。
【００８４】
測定許可フラグは、電流通電部２５を用いたヒータ１１の電気抵抗値ＲＨの測定および電圧判定部２７を用いたヒータ１１の両端電圧ＶＨの測定のそれぞれが測定許可状態であるか否かを表すフラグである。測定許可フラグは、ハイレベルが許可期間ＴＡを表し、ローレベルが不許可期間ＴＦを表している。
【００８５】
なお、不許可期間ＴＦは、ヒータ電圧のハイレベル期間ＷＨのみならず、ハイレベル期間ＷＨの終了時点から予め定められた待機期間ＴＷが経過するまでの期間も含まれている。つまり、ヒータ電圧がハイレベルからローレベルに切り替えられた直後は、電圧変動に伴うノイズ成分などが発生して測定に悪影響が及ぶ可能性があるため、ハイレベル期間ＷＨの終了時点から待機期間ＴＷが経過するまでの期間も不許可期間ＴＦに含めることで、ノイズ成分などの影響を抑制する。
【００８６】
ヒータ抵抗測定状態は、電流通電部２５を用いたヒータ１１の電気抵抗値ＲＨの測定時期および非測定時期を表している。図では、ハイレベルが電気抵抗値ＲＨの測定時期を表し、ローレベルが電気抵抗値ＲＨの非測定時期を表している。
【００８７】
ＡＤ区間は、ＡＤ変換部５３によるＡＤ変換のサイクルを示している。本実施形態では、６種類の区間（区間１〜区間６）を有する１サイクルを繰り返し実行している。このうち、区間５にて、電流通電部２５を用いたヒータ１１の電気抵抗値ＲＨの測定でのＡＤ変換を行い、区間６にて、電圧判定部２７を用いたヒータ１１の両端電圧ＶＨの測定でのＡＤ変換を行う。
【００８８】
なお、測定許可フラグがローレベルの期間（不許可期間ＴＦ）では、区間５および区間６が到来しても、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨの測定やヒータ１１の両端電圧ＶＨの測定は行われない。このため、図３では、不許可期間ＴＦにおける区間５および区間６は、その記載を省略している。
【００８９】
そして、図３に示すように、ヒータ１１の正常時におけるヒータ電圧は、ハイレベル期間ＷＨではハイレベルとなり、ローレベル期間ＷＬではローレベルとなる。また、ヒータ１１の正常時におけるローレベル期間ＷＬのうちヒータ抵抗測定時（ＡＤ区間が区間５の時）には、ヒータ１１への異常判定用電流Ｉｈの通電により、ヒータ電圧はわずかに変動している。さらに、ヒータ１１の正常時におけるローレベル期間ＷＬのうち、ヒータ１１の両端電圧ＶＨの測定時（ＡＤ区間が区間６の時）には、ヒータ電圧はローレベルを示しており、変動しない。
【００９０】
次に、ヒータ１１の断線異常時におけるヒータ電圧は、ハイレベル期間ＷＨではハイレベルとなり、ローレベル期間ＷＬではローレベル期間ＷＬの開始直後から徐々に電圧値が低下していき、待機期間ＴＷが経過するまでにローレベルとなる。
【００９１】
また、ヒータ１１の断線異常時におけるローレベル期間ＷＬのうちヒータ抵抗測定時（ＡＤ区間が区間５の時）には、電流通電部２５によるヒータ１１への異常判定用電流Ｉｈの一時的な通電に伴い、ヒータ電圧は、第３信号Ｓ３のハイレベル電位に相当する電位に対応する電圧値を示す。なお、ヒータ抵抗測定の終了後は、ヒータ電圧は、徐々に電圧値が低下していき、最終的にローレベルとなる。
【００９２】
さらに、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時におけるヒータ電圧は、ハイレベル期間ＷＨであるかローレベル期間ＷＬであるかに関わらず、ハイレベルとなる。また、ヒータ１１のバッテリ短絡異常時には、ローレベル期間ＷＬにおいて、ヒータ抵抗測定時（ＡＤ区間が区間５の時）であるか両端電圧ＶＨの測定時（ＡＤ区間が区間６の時）であるかに関わらず、ヒータ電圧はハイレベルとなる。
【００９３】
［１−４．効果］
以上説明したように、本実施形態の負荷駆動装置１は、制御部２１と、スイッチング部２３と、電流通電部２５と、電圧判定部２７と、切替スイッチ部５１と、ＡＤ変換部５３と、を備えて、ガスセンサ５のヒータ１１を駆動制御している。
【００９４】
制御部２１は、ヒータ通電処理を実行してスイッチング部２３の動作を制御することで、ハイレベル電位とローレベル電位とに交互に切り替わるパルス電圧を、ヒータ１１へ印加する。このとき、制御部２１は、ガスセンサ５の検出素子の温度を活性化温度（目標温度）に近づける、あるいは維持するように、ヒータ１１への印加電圧をＰＷＭ制御する。つまり、負荷駆動装置１は、制御部２１およびスイッチング部２３がパルス電圧をヒータ１１に印加することで、ヒータ１１を駆動制御している。
【００９５】
制御部２１からの第２信号Ｓ２により制御される電流通電部２５は、ヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍがローレベル電位である時に、ヒータ１１に対して異常判定用電流Ｉｈを一時的に通電する。そして、制御部２１は、異常判定用電流Ｉｈの電流値、増幅器３７の出力電位、増幅器３７の増幅率などの情報と、予め定められた演算式やマップなどに基づいて、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨを演算する（Ｓ１２０）。
【００９６】
さらに、制御部２１は、異常判定用電流Ｉｈの通電時におけるヒータ１１の電気抵抗値ＲＨに基づいて、ヒータ１１の劣化状態およびヒータ１１の配線異常状態（ＧＮＤ短絡異常状態、バッテリ短絡異常状態、断線異常状態）を少なくとも含むヒータ１１の異常状態の有無を判定する。
【００９７】
負荷駆動装置１においては、ハイレベルの印加電圧Ｖｐｗｍの印加時におけるヒータ１１の電気的特性（電気抵抗値ＲＨ）ではなく、電流通電部２５による異常判定用電流Ｉｈの通電時におけるヒータ１１の電気的特性（電気抵抗値ＲＨ）に基づいて異常状態を判定する。
【００９８】
つまり、異常判定用電流Ｉｈの通電時におけるヒータ１１の電気的特性は、ヒータ１１を駆動するためのハイレベルの印加電圧Ｖｐｗｍの影響を除外した状況下で検出されるため、ヒータ１１そのものの状態に応じた電気的特性を示す。このため、負荷駆動装置１を用いることで、ハイレベルの印加電圧Ｖｐｗｍの印加時には検出が困難なヒータ１１の状態を検出することができる。
【００９９】
また、負荷駆動装置１は、ヒータ１１に対して直列接続するとともにスイッチング部２３に対して並列接続する電流検出用抵抗が不要となるため、高価な電流検出用抵抗を備えることによる製造コストの増大を抑制できる。さらに、この負荷駆動装置１は、ヒータ１１の劣化状態および配線異常状態を検出するためにヒータ１１へ常時電流を流すことが不要な構成を実現できる。
【０１００】
また、負荷駆動装置１においては、制御部２１がヒータ異常判定処理を実行することで、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨを測定し、電気抵抗値ＲＨと予め定められた３つの閾値（第１閾値Ｒｔｈ１、第２閾値Ｒｔｈ２、第３閾値Ｒｔｈ３）との比較結果に基づいてヒータ１１の異常状態の有無を判定している。
【０１０１】
そして、ヒータ異常判定処理では、電気抵抗値ＲＨが第１閾値Ｒｔｈ１以下である場合（Ｓ１６０で否定判定）には、ＧＮＤ短絡異常状態（Ｓ１８０）と判定する。また、ヒータ異常判定処理では、電気抵抗値ＲＨが第１閾値Ｒｔｈ１よりも大きく第２閾値Ｒｔｈ２以下である場合（Ｓ１６０で肯定判定）には、ヒータ１１が正常状態（Ｓ１７０）と判定する。さらに、ヒータ異常判定処理では、電気抵抗値ＲＨが第２閾値Ｒｔｈ２よりも大きく第３閾値Ｒｔｈ３以下である場合（Ｓ１４０で肯定判定）には、ヒータ１１が劣化状態（Ｓ１５０）と判定する。
【０１０２】
また、ヒータ異常判定処理では、電気抵抗値ＲＨが第３閾値Ｒｔｈ３よりも大きい場合（Ｓ１３０で肯定判定）には、特定異常状態（バッテリ短絡異常状態、断線異常状態）と判定する。
【０１０３】
そして、ヒータ異常判定処理では、特定異常状態（バッテリ短絡異常状態、断線異常状態）と判定すると（Ｓ１３０で肯定判定）、Ｓ２００で測定したヒータ１１の両端電圧ＶＨと特定異常判定値Ｖｔｈとの比較結果に基づいて、バッテリ短絡異常状態であるか（Ｓ２２０）、断線異常状態であるか（Ｓ２３０）を判定する。
【０１０４】
ヒータ１１は、いわゆる発熱抵抗体で構成されており、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨは、ＧＮＤ短絡異常状態の場合に最も小さい値を示し、正常状態、劣化状態、特定異常状態の順に次第に大きい値を示す。このため、電気抵抗値ＲＨと３つの閾値との比較結果に基づいてヒータ１１の異常状態の有無（正常状態であるか異常状態であるか）を判定できるとともに、異常状態の種類が地絡異常状態、劣化状態、特定異常状態のいずれであるかを判定できる。
【０１０５】
また、ヒータ異常判定処理では、電気抵抗値ＲＨが第３閾値Ｒｔｈ３よりも大きくて特定異常状態（バッテリ短絡異常状態、断線異常状態）と判定すると（Ｓ１３０で肯定判定）、ヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍがローレベル電位である時に（Ｓ１９０で肯定判定）、電圧判定部２７を用いてヒータ１１の両端電圧ＶＨを測定する（Ｓ２００）。
【０１０６】
そして、Ｓ２００で測定したヒータ１１の両端電圧ＶＨと特定異常判定値Ｖｔｈとを比較し（Ｓ２１０）、その比較結果に基づいて、バッテリ短絡異常状態であるか（Ｓ２２０）、断線異常状態であるか（Ｓ２３０）を判定する。具体的には、両端電圧ＶＨが特定異常判定値Ｖｔｈよりも大きい場合（Ｓ２１０で肯定判定）には、バッテリ短絡異常状態と判定し、両端電圧ＶＨが特定異常判定値Ｖｔｈ以下である場合（Ｓ２１０で否定判定）には、断線異常状態と判定する。
【０１０７】
つまり、ヒータ１１の両端電圧ＶＨは、印加電圧Ｖｐｗｍがローレベル電位である場合には、バッテリ短絡異常状態の場合よりも断線異常状態の場合の方が小さい値を示す。このため、ヒータ１１の両端電圧ＶＨと特定異常判定値Ｖｔｈとの比較結果に基づいて、特定異常状態の具体的な内容が、バッテリ短絡異常状態および断線異常状態のいずれであるかを判定できる。
【０１０８】
よって、負荷駆動装置１によれば、ヒータ１１が特定異常状態であると判定した場合において、さらに、その特定異常状態がバッテリ短絡異常状態および断線異常状態のいずれであるかを判定できる。
【０１０９】
［１−５．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
ヒータ１１が電気負荷の一例に相当し、電気抵抗値ＲＨが電気負荷の電気的特性の一例に相当し、印加電圧Ｖｐｗｍがパルス電圧の一例に相当する。ヒータ通電処理を実行する制御部２１およびスイッチング部２３が印加電圧制御部の一例に相当し、ヒータ異常判定処理のＳ１２０を実行する制御部２１および電流通電部２５が電流通電部の一例に相当し、ヒータ異常判定処理のＳ１３０〜Ｓ２３０を実行する制御部２１が異常判定部の一例に相当する。
【０１１０】
ＧＮＤ短絡異常状態が地絡異常状態の一例に相当し、バッテリ短絡異常状態が天絡異常状態の一例に相当する。
［２．第２実施形態］
上記実施形態では、ヒータ異常判定処理において、ヒータ１１の両端電圧ＶＨの測定時期（Ｓ２００）が、ヒータ通電処理によるヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍがローレベル電位である場合（Ｓ１９０で肯定判定）に設定されているが、本発明の負荷駆動装置は、このような構成に限られることはない。
【０１１１】
そこで、第２実施形態として、ヒータ１１の両端電圧ＶＨの測定時期がヒータ通電処理の停止時期に設定された第２ヒータ異常判定処理を実行する第２負荷駆動装置について説明する。
【０１１２】
第２負荷駆動装置は、ハードウェア構成は、上記の負荷駆動装置１と同様であるため、説明を省略する。
図４に、第２ヒータ異常判定処理の処理内容を表したフローチャートを示す。
【０１１３】
なお、第２ヒータ異常判定処理は、上記実施形態のヒータ異常判定処理と比べて、Ｓ１９０の処理をＳ１９５に変更した点、Ｓ２２０またはＳ２３０の後にＳ２４０が追加された点が異なるが、それ以外の処理内容は同様である。そのため、第２負荷駆動装置の説明においては、第２ヒータ異常判定処理のうち上記実施形態のヒータ異常判定処理との相違点を中心に説明する。
【０１１４】
第２ヒータ異常判定処理では、Ｓ１３０で、Ｓ１２０で測定したヒータ１１の電気抵抗値ＲＨが予め定められた第３閾値Ｒｔｈ３よりも大きいか否かを判定し、肯定判定する場合にはＳ１９５に移行し、否定判定する場合にはＳ１４０に移行する。
【０１１５】
Ｓ１３０で肯定判定されてＳ１９５に移行すると、Ｓ１９５では、ヒータ通電処理を停止すると共に、所定時間（本実施形態では、１．０［Ｓｅｃ］）が経過するまで待機する処理を行う。つまり、ヒータ通電処理を停止して、ヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍの印加を停止（換言すれば、印加電圧ＶｐｗｍのＰＷＭ制御を停止）するとともに、所定時間待機する。なお、所定時間待機することで、印加電圧Ｖｐｗｍの停止直後に電圧変動に伴い発生するノイズ成分などが両端電圧ＶＨの測定に悪影響が及ぶことを抑制している。
【０１１６】
Ｓ１９５での待機が終了するとＳ２００に移行し、Ｓ２００では、電圧判定部２７を用いて、ヒータ１１の両端電圧ＶＨを測定する処理を実行する。つまり、ヒータ１１への印加電圧Ｖｐｗｍの印加が停止された状況下において、ヒータ１１の両端電圧ＶＨを測定する。
【０１１７】
また、第２ヒータ異常判定処理では、Ｓ２２０またはＳ２３０の処理が終了するとＳ２４０に移行し、Ｓ２４０では、ヒータ通電処理を再開する処理を行う。つまり、Ｓ１９５で停止したヒータ通電処理を再開することで、ヒータ１１への印加電圧（パルス電圧）のＤｕｔｙ制御を再開して、ガスセンサ５の検出素子の温度を活性化温度（目標温度）に近づける処理を再開する。
【０１１８】
そして、Ｓ１１０で否定判定されるか、Ｓ１５０，Ｓ１７０，Ｓ１８０，Ｓ２４０のいずれかの処理が終了すると、本処理（第２ヒータ異常判定処理）を終了する。
以上説明したように、第２ヒータ異常判定処理を実行する第２負荷駆動装置は、上記実施形態の負荷駆動装置１と同様に、ヒータ１１の電気抵抗値ＲＨと予め定められた３つの閾値（第１閾値Ｒｔｈ１、第２閾値Ｒｔｈ２、第３閾値Ｒｔｈ３）との比較結果に基づいてヒータ１１の異常状態（劣化状態、配線異常状態）の有無を判定している。
【０１１９】
また、第２ヒータ異常判定処理では、上記のヒータ異常判定処理と同様に、特定異常状態（バッテリ短絡異常状態、断線異常状態）と判定すると（Ｓ１３０で肯定判定）、Ｓ２００で測定したヒータ１１の両端電圧ＶＨと特定異常判定値Ｖｔｈとの比較結果に基づいて、バッテリ短絡異常状態であるか（Ｓ２２０）、断線異常状態であるか（Ｓ２３０）を判定する。
【０１２０】
よって、第２負荷駆動装置は、負荷駆動装置１と同様に、製造コストの増大を抑制でき、かつ、無駄な電力消費を抑制できる構成を採りつつ、ヒータ１１の劣化状態を判定できる。
【０１２１】
［３．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【０１２２】
例えば、負荷駆動装置が駆動制御する電気負荷は、固体電解質体を用いたセンサ用ヒータに限られることはなく、他の電気負荷であってもよい。他の電気負荷の例としては、流体加熱用ヒータ、グロープラグのヒータ、煤などの粒子を検出するセンサに付着した粒子を加熱除去するヒータ、ＬＥＤ、コイル型負荷、金属酸化物半導体を用いたセンサ用ヒータなどが挙げられる。
【０１２３】
また、３つの閾値（第１閾値Ｒｔｈ１、第２閾値Ｒｔｈ２、第３閾値Ｒｔｈ３）や、特定異常判定値Ｖｔｈの各数値は、上記数値に限られることはなく、用途や装置構成などの各種条件に応じて適切な値を設定してもよい。
【０１２４】
また、制御部２１から出力される第３信号Ｓ３は、ヒータ異常判定処理中にＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替え制御せずに、常時ＯＮ状態で出力されていてもよい。第３信号Ｓ３が常時ＯＮ状態であっても、通電スイッチ３５をオン、オフ制御することで一時的に異常判定用電流Ｉｈを流すことはできる。なお、第３信号Ｓ３を常時ＯＮ状態とする場合には、スイッチング部２３がＯＮ状態の際に、バッテリ７から供給される電流が電圧判定部２７ではなくヒータ１１に供給されるように、電圧判定部２７を構成する第１抵抗素子Ｒ１、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値をヒータ１１の抵抗値よりも十分に大きい値に設定する必要がある。
【０１２５】
さらに、負荷駆動装置は、ヒータ異常判定処理において電気負荷（ヒータ１１）の配線異常状態（ＧＮＤ短絡異常状態、バッテリ短絡異常状態、断線異常状態）を検出した場合に、ヒータ通電処理およびガス検出処理を停止するように構成してもよい。これにより、ヒータ１１の配線異常状態に起因してガスセンサ５が破損することを抑制できる。
【０１２６】
なお、劣化状態の検出時には、ヒータ通電処理およびガス検出処理を停止せずに、ヒータ通電処理およびガス検出処理を継続してもよい。この場合、ヒータによる温度制御の精度やガスセンサによるガス検出精度が低下する可能性はあるが、温度制御やガス検出を継続できるという利点がある。また、負荷駆動装置は、ヒータ異常判定処理において電気負荷の劣化状態、及び、配線異常状態を検出した場合には、制御部２１自身に設けられる記憶装置（ＲＯＭ）や外部の記憶装置に対して、検出した異常状態の種類を識別できるように記憶させたり、検出した異常状態の種類を識別できる形で外部に報知させる構成を採ってもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１…負荷駆動装置、５…ガスセンサ、７…バッテリ、１１…ヒータ、２１…制御部、２３…スイッチング部、２５…電流通電部、２７…電圧判定部、３１…第１スイッチング素子、３３…電流発生部、３５…通電スイッチ、３７…増幅器、４１…第２スイッチング素子、５１…切替スイッチ部、５３…変換部。
【図１】
0006276172.tif 000002
【図２】
0006276172.tif 000003
【図３】
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【図４】
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