JP2015055160A - 負荷駆動装置及びセンサ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス駆動回路と抵抗性負荷とを接続する接続路に発生した接続異常を、適切に検知出来る負荷駆動装置を提供する。
【解決手段】負荷駆動装置１は、抵抗性負荷４にパルス電圧ＰＳを印加するパルス駆動回路５１と、パルス駆動回路５１を通じて抵抗性負荷４に流れる電流を検知する電流検知手段Ｓ１４と、パルス駆動回路５１の出力端電圧ＶＤが、高電位レベル及び低電位レベルのいずれであるかを検知するレベル検知手段Ｓ１，Ｓ７と、パルス駆動回路５１をオン及びオフさせたときに、レベル検知手段Ｓ１，Ｓ７で検知した出力端電圧ＶＤのレベルと電流検知手段Ｓ１４で検知した電流とに基づいて、断線異常、天絡異常及び地絡異常の発生を検知する異常検知手段Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗性負荷に繰り返しパルス電圧を印加するパルス駆動回路を備える負荷駆動装置、及び、この負荷駆動装置を含むセンサ制御装置に関する。

従来より、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の検出素子を加熱するヒータなどの抵抗性負荷を駆動する負荷駆動装置として、一端が接地された抵抗性負荷の他端に、自身の出力端を接続して、この抵抗性負荷に繰り返しパルス電圧を印加するパルス駆動回路を備えるものが用いられている。このような負荷駆動装置において、パルス駆動回路と抵抗性負荷との接続経路において、電源電位または接地電位への短絡や、接続経路の断線などの接続異常が発生する場合がある。
このため、負荷駆動装置は、このような接続異常の発生を適切に検知できることが好ましい。
例えば、特許文献１には、ヒータの電源電圧がそれぞれヒータの作動時及び遮断時に測定され、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とした酸素測定センサのヒータの機能能力を監視する方法及び装置が開示されている。

上述の方法及び装置では、ヒータの作動時（通電時）には、ヒータの電源電圧が低下するという原理に基づき、ヒータの作動時（通電時）と遮断時（非通電時）のヒータの電源電圧を測定して断線または短絡の故障状態の診断を行っている。具体的には、所定の診断条件が満たされるのを待機し、診断条件が満たされると、ヒータの作動時（通電時）にヒータの電源電圧Ｕｏｎを測定する。その後、ヒータの遮断時（非通電時）にヒータの電源電圧Ｕｏｆｆを測定し、ＵｏｆｆとＵｏｎとの差が所定の最小値ΔＵ１より大きくない場合には、ヒータの断線が存在すると判断される。また、ＵｏｆｆとＵｏｎとの差が所定の最小値ΔＵ２を超えた場合には、ヒータの短絡が存在すると判断される。そして、他の診断条件が満たされた場合にも、診断が繰り返される。

特開平５−１９５８４３号公報

ところで、上述の方法及び装置で検知可能なヒータの短絡は、ヒータに接続する接続路の接地電位への短絡（地絡）のみである。一方、短絡の種類には、この地絡に加えて、接続路の電源電位への短絡（天絡）もある。しかしながら、上述の方法及び装置では、この天絡の検知については考慮されておらず、断線異常、天絡異常及び地絡異常の３通りの接続異常をそれぞれ適切に検知することができなかった。また、上述の方法及び装置は、所定の診断条件を満たしたときに、ヒータへの通電と非通電とを行って、故障状態（断線または短絡）の診断を行うものであり、通常のヒータへの通電中に、この通電と共に接続異常を検知することは記載されていない。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、抵抗性負荷に繰り返しパルス電圧を印加するパルス駆動回路を備える負荷駆動装置に関して、パルス駆動回路と抵抗性負荷とを接続する接続路に発生した接続異常を、適切に検知出来る負荷駆動装置、及び、このような負荷駆動装置を含むセンサ制御装置を提供することを目的とする。

その一態様は、一端が接地された抵抗性負荷の他端に、自身の出力端を接続して、上記抵抗性負荷と電源との間に介在し、自身がオンオフを繰り返すことにより、上記抵抗性負荷に繰り返しパルス電圧を印加するパルス駆動回路と、上記パルス駆動回路がオンしたときに、上記電源から上記パルス駆動回路を通じて上記抵抗性負荷に流れる電流を検知する電流検知手段と、上記パルス駆動回路の上記出力端における出力端電圧が、高電位レベル及び低電位レベルのいずれであるかを検知するレベル検知手段と、上記パルス駆動回路をオン及びオフさせたときに、上記レベル検知手段で検知した上記出力端電圧のレベルと上記電流検知手段で検知した上記電流とに基づいて、上記パルス駆動回路の上記出力端と上記抵抗性負荷の上記他端とを接続する第１接続路及び上記抵抗性負荷の上記一端を接地する第２接続路の少なくともいずれかが断線した断線異常、上記第１接続路が電源電位へ短絡した天絡異常、並びに、上記第１接続路が接地電位へ短絡した地絡異常の発生を検知する異常検知手段と、を備える負荷駆動装置である。

この負荷駆動装置では、抵抗性負荷と電源との間に介在するいわゆるハイサイド型のパルス駆動回路のほか、電流検知手段とレベル検知手段を備えている。ハイサイド型のパルス駆動回路がオンすると、このパルス駆動回路の出力端における出力端電圧は、正常時には、電源電位にほぼ等しい高電位レベル（≒電源電位）となる。一方、パルス駆動回路がオフすると、出力端電圧は、接地電位にほぼ等しい低電位レベル（≒接地電位）となる。レベル検知手段は、出力端電圧が、これら高電位レベル（≒電源電位）及び低電位レベル（≒接地電位）のいずれであるかを検知する。このレベル検知手段としては、具体的には、例えば、Ａ／Ｄ変換によって、出力端電圧の電位を測定し、この測定値を用いて、出力端電圧が高電位レベル及び低電位レベルのいずれであるかを検知する手段が挙げられる。また、レベル変換回路を介して、出力端電圧をハイレベル及びローレベルのいずれかに二値変換して、マイクロプロセッサのデジタル入力ポートに入力し、出力端電圧が高電位レベル及び低電位レベルのいずれであるかを検知する手段も挙げられる。

また、電流検知手段は、パルス駆動回路がオンしたときに、パルス駆動回路を通じて抵抗性負荷に流れる電流を検知する。この電流検知手段としては、具体的には、例えば、電流検知用の抵抗を抵抗性負荷に直列に接続して、この電流検知用の抵抗に生じる電圧降下から抵抗性負荷に流れる電流を検知する手段が挙げられる。また、抵抗性負荷に流れる電流を直接検知する代わりに、パルス駆動回路自身に流れる電流を検知可能とし、このパルス駆動回路に流れる電流を検知する手段も挙げられる。

そして、この負荷駆動装置では、パルス駆動回路をオン及びオフさせたときに、レベル検知手段で検知した出力端電圧のレベルと電流検知手段で検知した電流とに基づいて、異常検知手段で、パルス駆動回路と抵抗性負荷とを接続する接続路に発生した、断線異常、天絡異常及び地絡異常の３通りの接続異常を検知している。すなわち、この負荷駆動装置では、パルス駆動回路をオン及びオフさせたときの出力端電圧の応答をレベル検知手段で検知し、パルス駆動回路がオンしたときに抵抗性負荷に流れる電流を電流検知手段で検知することにより、これら出力端電圧の応答と抵抗性負荷に流れる電流とを用いて、３通りの接続異常を適切に検知することができる。

なお、パルス駆動回路としては、パワーＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴなどのディスクリートのスイッチング素子で構成した駆動回路を用いることもできるが、スイッチング素子と共に、このスイッチング素子のドライブ回路や保護回路等を集積したデバイスであるＩＰＤ（Intelligent Power Device）を用いることができる。このＩＰＤのうちでも、特にスイッチング素子に流れる電流を検知する電流センス機能を内蔵するものを用いると、このＩＰＤに内蔵の電流センス機能を電流検知手段として兼用できる。
これにより、簡易な構成で異常検知手段を実現することができる。

さらに、上述の負荷駆動装置であって、前記異常検知手段は、前記パルス駆動回路のオンオフに伴って、前記出力端電圧のレベルが前記高電位レベルと前記低電位レベルとの間で変化する一方、上記パルス駆動回路をオンしたときに、前記電流検知手段で検知した前記抵抗性負荷に流れる前記電流が所定の下限電流値よりも小さいときは、前記断線異常の発生と判断する断線判断手段と、上記パルス駆動回路のオンオフにかかわらず、上記出力端電圧のレベルが上記高電位レベルのままであるときは、前記天絡異常の発生と判断する天絡判断手段と、上記パルス駆動回路のオンオフにかかわらず、上記出力端電圧のレベルが上記低電位レベルのままであるときは、前記地絡異常の発生と判断する地絡判断手段と、を有する負荷駆動装置とすると良い。

この負荷駆動装置では、断線判断手段により断線異常の発生を、天絡判断手段により天絡異常の発生を、地絡判断手段により地絡異常の発生を、それぞれ判断する。
具体的には、パルス駆動回路のオンオフに伴って、出力端電圧のレベルが高電位レベル（≒電源電位）と低電位レベル（≒接地電位）との間で変化する一方、パルス駆動回路がオンしたときに抵抗性負荷に流れる電流が所定の下限電流値よりも小さいとき、すなわち、抵抗性負荷にほとんど電流が流れないときは、断線異常の発生と判断する。
また、パルス駆動回路のオンオフにかかわらず、出力端電圧のレベルが高電位レベルのままであるとき、すなわち、出力端電圧が高電位レベル（≒電源電位）に固定された状態であるときは、天絡異常の発生と判断する。
さらに、パルス駆動回路のオンオフにかかわらず、出力端電圧のレベルが低電位レベルのままであるとき、すなわち、出力端電圧が低電位レベル（≒接地電位）に固定された状態であるときは、地絡異常の発生と判断する。
これにより、断線異常、天絡異常及び地絡異常をそれぞれ簡易にかつ確実に判断して、３通りの接続異常を適切に検知することができる。

さらに、上述のいずれかの負荷駆動装置であって、前記異常検知手段は、前記抵抗性負荷に前記パルス電圧を繰り返し印加するパルス通電中の前記パルス駆動回路のオンオフを用いて、前記断線異常、前記天絡異常及び前記地絡異常の発生を検知する通電中異常検知手段である負荷駆動装置とすると良い。

この負荷駆動装置では、パルス通電中のパルス駆動回路のオンオフを用いて、断線異常、天絡異常及び地絡異常の３通りの接続異常を検知している。このため、接続異常の検知のために特別な通電を行う必要がなく、通常の抵抗性負荷へのパルス通電中に、通電を中断することなく、接続異常を早期に検知することができる。

なお、パルス通電中のパルス駆動回路のオンオフを用いて、接続異常を検知するにあたっては、抵抗性負荷に印加するパルス電圧のデューティ比に、０％よりも大きい下限値と、１００％よりも小さい上限値を設定して、パルス通電中にデューティ比が０％または１００％にならないようにすると良い。これにより、パルス通電中にいずれのデューティ比となっても、常に接続異常の発生を検知することができるようになる。

さらに、上述のいずれかの負荷駆動装置であって、前記異常検知手段で、前記断線異常、前記天絡異常及び前記地絡異常のいずれかの発生を検知したときに、前記パルス駆動回路による上記抵抗性負荷への通電を停止する通電停止手段を備える負荷駆動装置とすると良い。

この負荷駆動装置では、抵抗性負荷に接続する接続路に、断線異常、天絡異常及び地絡異常のいずれかの接続異常が発生したことを検知したときに、パルス駆動回路による抵抗性負荷への通電を停止する。
これにより、接続異常が生じたまま、抵抗性負荷への通電を続けることがないので、パルス駆動回路及び抵抗性負荷が破壊されるのを防止することができる。

また、他の態様は、上述の負荷駆動装置を含み、上記負荷駆動装置による通電で発熱する前記抵抗性負荷であるヒータ、及び、上記ヒータの発熱によって加熱される固体電解質体からなる検出素子、を有するセンサを制御するセンサ制御装置であって、上記センサの上記検出素子を駆動する素子駆動回路と、上記負荷駆動装置の前記異常検知手段で、前記断線異常、前記天絡異常及び前記地絡異常のいずれかの発生を検知したときに、上記素子駆動回路による上記検出素子の駆動を停止させる素子駆動停止手段と、を備えるセンサ制御装置である。

このセンサ制御装置は、前述の通電停止手段を備える負荷駆動装置を含み、ヒータ、及び、検出素子を有するセンサを制御する。また、センサの検出素子を駆動する素子駆動回路と、この素子駆動回路による検出素子の駆動を停止させる素子駆動停止手段とを有する。
このため、検出素子が適正に加熱されない状態のまま、センサの検出素子を駆動し続けることにより、センサの検出素子に異常が生じるのを回避することができる。

さらに、上述のセンサ制御装置であって、前記センサは、酸素イオン伝導性の固体電解質体からなり、自身を流れるポンプ電流に応じて酸素の汲み入れまたは汲み出しを行うポンプセルを含むガス検出素子を、前記検出素子として有するガスセンサであり、前記素子駆動回路は、上記ポンプセルに上記ポンプ電流を流すポンプ電流制御回路を含み、前記素子駆動停止手段は、上記ポンプ電流制御回路により、上記ポンプセルに上記ポンプ電流を流すのを停止させるポンプ電流停止手段を含むセンサ制御装置とすると良い。

このセンサ制御装置は、ポンプセルを含むガス検出素子を有するガスセンサを制御する。
前述したように、負荷駆動装置は、接続異常が生じた場合、ヒータへの通電を停止するので、ガスセンサのガス検出素子の温度が低下し、非活性化状態になる。このような非活性の状態でポンプセルにポンプ電流を流し続けて、ポンプセルによる酸素の汲み入れまたは汲み出しを行うと、ポンプセルの固体電解質体が電気分解して、いわゆるブラックニングを生じるおそれがある。
これに対して、このセンサ制御装置では、接続異常が発生したことを検知したときに、ポンプ電流停止手段により、ポンプ電流制御回路により、ポンプセルにポンプ電流を流すのを停止させるので、非活性のポンプセルにポンプ電流を流し続けることがなく、ポンプセルにブラックニングが生じるのを回避することができる。

実施形態に係るガスセンサ制御装置の概略構成を示す説明図である。 実施形態に係るガスセンサ制御装置について、ヒータに接続するリード線が天絡した場合（ａ）と地絡した場合（ｂ）の説明図である。 実施形態に係るガスセンサ制御装置のうち、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。

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、本実施形態に係るセンサ制御装置であるガスセンサ制御装置１の概略構成を示す図である。ガスセンサ制御装置１は、マイクロプロセッサ７０、センサ素子部制御回路４０及びヒータ制御回路５０を備え、ガスセンサ２に接続して、これを制御する。なお、ガスセンサ２は、図示しない車両の内燃機関の排気管に装着され、排気ガス中の酸素濃度（空燃比）を検出して、内燃機関における空燃比フィードバック制御に用いる公知の空燃比センサ（全領域酸素センサ）であり、酸素濃度を検知するセンサ素子部３、及びこのセンサ素子部３を加熱するヒータ４を有する。
本実施形態において、ガスセンサ２が本発明のセンサに相当し、ガスセンサ２のヒータ４が抵抗性負荷に相当する。さらに、ガスセンサ２のセンサ素子部３が検出素子及びガス検出素子に相当する。また、ガスセンサ制御装置１は、ガスセンサ２のヒータ４（抵抗性負荷）への通電を行う負荷駆動装置を含んでおり、マイクロプロセッサ７０及びヒータ制御回路５０が、この負荷駆動装置に相当する。

ガスセンサ２のセンサ素子部３は、ポンプセル１４と起電力セル２４とを、排気ガスを導入可能な中空の測定室（図示しない）を構成するスペーサを介して積層した構成を有し、起電力セル２４のうち測定室に面する側とは逆側に位置する電極を遮蔽層（図示しない）により閉塞した公知の構成を有するものである。ポンプセル１４及び起電力セル２４は、それぞれ、板状でジルコニアを主体とした酸素イオン伝導性を有する固体電解質体を基体とし、その両面には多孔質の白金により一対の電極１２，１６及び一対の電極２２，２８が、それぞれ形成されている。ポンプセル１４の一方の電極１６と、起電力セル２４の一方の電極２２とは、互いに導通すると共に、センサ素子部３の端子ＣＯＭに接続している。また、ポンプセル１４の他方の電極１２は、センサ素子部３の端子Ｉｐ＋に接続し、起電力セル２４の他方の電極２８は、センサ素子部３の端子Ｖｓ＋に接続している。

また、センサ素子部３は、端子Ｖｓ＋，Ｉｐ＋，ＣＯＭにそれぞれ接続された３本のリード線４１，４２，４３を介して、ガスセンサ制御装置１のセンサ素子部制御回路４０に接続されている。このセンサ素子部制御回路４０は、センサ素子部３を駆動する素子駆動回路であり、ＡＳＩＣを中心に構成されている。なお、センサ素子部制御回路４０は、ポンプセル１４にポンプ電流Ｉｐを流すポンプ電流制御回路４７を有しており、センサ素子部３の起電力セル２４に微小電流Ｉｃｐを流しつつ、起電力セル２４の両端に発生する起電力セル電圧Ｖｓが４５０ｍＶになるように、ポンプ電流制御回路４７により、ポンプセル１４に流すポンプ電流Ｉｐを制御して、測定室に導入された排気ガス中の酸素の汲み入れ汲み出しを行う。ここで、ポンプセル１４に流れるポンプ電流Ｉｐの電流値及び電流の方向は、排気ガス中の酸素濃度（空燃比）に応じて変化することから、このポンプ電流Ｉｐに基づいて排気ガス中の酸素濃度を算出することが可能である。

さらに、センサ素子部制御回路４０では、ポンプ電流Ｉｐの大きさは、アナログの電圧信号に変換されたガス検出信号Ｖｉｐとして検出され、出力端子４４から出力される。また、センサ素子部制御回路４０は、センサ素子部３の起電力セル２４の素子抵抗Ｒｐｖｓに応じて変化する電圧変化量ΔＶｓを検出する機能を有する。マイクロプロセッサ７０のシリアル送信ポート７３は、センサ素子部制御回路４０のコマンド受信ポート４６と接続されており、センサ素子部制御回路４０は、マイクロプロセッサ７０からの指示により、起電力セル２４に一時的に定電流を流して、電圧変化量ΔＶｓを検出し、出力端子４５から出力する。そして、マイクロプロセッサ７０は、ガス検出信号Ｖｉｐ及び電圧変化量ΔＶｓを、Ａ／Ｄ入力ポート７１，７２を通じて入力可能とされている。

マイクロプロセッサ７０は、電圧変化量ΔＶｓから、起電力セル２４の素子抵抗Ｒｐｖｓを算出すると共に、この算出した素子抵抗Ｒｐｖｓが目標抵抗値となるように、次述するヒータ制御回路５０により、ヒータ４への通電をフィードバック制御する。なお、ガス検出信号Ｖｉｐ及び電圧変化量ΔＶｓを検出するためのセンサ素子部制御回路４０の回路構成やその動作については、例えば、特開２００８−２０３１９０や特開２００６−３４３３１７に開示されており、公知のものであるため、詳細については説明を省略する。

次いで、ヒータ制御回路５０について説明する。このヒータ制御回路５０は、本発明のパルス駆動回路に相当するヒータドライバ５１のほか、前段ドライバ回路５６、レベル変換回路５７、電流センス抵抗Ｒｓなどを備え、ヒータ４の駆動に用いられる。
ヒータ４は、その一端のヒータ端子４Ｎが、リード線５５を介して、ヒータ制御回路５０の接地端５３に接続されており、この接地端５３は、ヒータ制御回路５０内で、接地電位ＧＮＤに接地されている。また、ヒータ４の他端のヒータ端子４Ｐは、リード線５４を介して、ヒータ制御回路５０の出力端５２に接続されており、この出力端５２は、ヒータ制御回路５０内で、次述するヒータドライバ５１の出力端子５１ｇに接続されている。

ヒータドライバ５１は、ハイサイド型のＩＰＤ（Intelligent Power Device）であり、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａ（以下、単にＦＥＴ５１ａという）と、このＦＥＴ５１ａのゲート電圧を生成するチャージポンプ回路５１ｂのほか、制御ロジック回路５１ｃ及び電流センス回路５１ｄを内蔵している。また、このヒータドライバ５１は、入力端子５１ｅ、電源供給端子５１ｆ、出力端子５１ｇ、及びセンス電流出力端子５１ｈの４つの端子を有しており、これらは、ヒータドライバ５１の内部で、制御ロジック回路５１ｃ、ＦＥＴ５１ａのドレイン、ＦＥＴ５１ａのソース、及び電流センス回路５１ｄに、それぞれ接続している。
なお、ヒータドライバ５１の出力端子５１ｇは、前述したように、ヒータ制御回路５０の出力端５２に接続しており、また、電源供給端子５１ｆは、電源電位ＶＢを出力する電源ＢＴ（バッテリ）の＋端子に接続している。

また、ヒータドライバ５１の入力端子５１ｅは、前段ドライバ回路５６を介して、マイクロプロセッサ７０のＰＷＭ出力ポート７４に接続している。前段ドライバ回路５６は、ＦＥＴ５６ａ及び、このＦＥＴ５６ａのゲートを接地電位ＧＮＤにプルダウン接続する抵抗器Ｒ１を有しており、マイクロプロセッサ７０のＰＷＭ出力ポート７４は、このＦＥＴ５６ａのゲートに接続している。また、ＦＥＴ５６ａのソースは、接地電位ＧＮＤに接地されており、ＦＥＴ５６ａのドレインが、ヒータドライバ５１の入力端子５１ｅに接続している。
マイクロプロセッサ７０のＰＷＭ出力ポート７４からハイレベルが出力されると、前段ドライバ回路５６のＦＥＴ５６ａがオンして、ヒータドライバ５１の入力端子５１ｅが接地電位ＧＮＤに接続され、これにより、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａがオンする。一方、マイクロプロセッサ７０のＰＷＭ出力ポート７４からローレベルが出力されると、前段ドライバ回路５６のＦＥＴ５６ａがオフして、ヒータドライバ５１の入力端子５１ｅが接地電位ＧＮＤから切り離され、これにより、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａがオフする。

マイクロプロセッサ７０は、ＰＷＭ出力ポート７４からハイレベルとローレベルとを繰り返し変化させるＰＷＭパルス信号ＰＳ１を出力し、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａをオンオフさせる。これにより、ヒータ制御回路５０の出力端５２と接地端５３の間に接続されたヒータ４に、電源電位ＶＢをＰＷＭ制御によりスイッチングした繰り返しのパルス電圧ＰＳが印加される。なお、本実施形態では、ＰＷＭパルス信号ＰＳ１及びパルス電圧ＰＳの繰り返し周期Ｔは、１０ｍｓｅｃとされている。

また、ヒータドライバ５１の電流センス回路５１ｄに接続するセンス電流出力端子５１ｈは、ヒータドライバ５１の外部で、電流センス抵抗Ｒｓを介して接地電位ＧＮＤに接続される一方、抵抗器Ｒ２を介して、マイクロプロセッサ７０のＡ／Ｄ入力ポート７５に接続されている。これにより、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａがオンしたときに、ＦＥＴ５１ａに流れる電流が電流センス回路５１ｄで検知され、これに応じたセンス電流Ｉｓが、外付けの電流センス抵抗Ｒｓに流れる。マイクロプロセッサ７０は、電流センス抵抗Ｒｓの両端に生じる電圧降下Ｖｒｓ（＝Ｒｓ×Ｉｓ）の大きさをＡ／Ｄ入力することによって、ＦＥＴ５１ａに流れる電流の大きさ、すなわち、正常時には、このＦＥＴ５１ａを通じてヒータ４に流れる電流の大きさを検知することができる。

さらに、ヒータドライバ５１の出力端子５１ｇは、ヒータ制御回路５０の出力端５２に接続すると共に、レベル変換回路５７を介して、マイクロプロセッサ７０のデジタル入力ポート７６に接続している。レベル変換回路５７は、ＦＥＴ５７ａ及び、抵抗器Ｒ３〜Ｒ５を有しており、ヒータドライバ５１の出力端子５１ｇ（出力端５２）における出力端電圧ＶＤが、抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４によって分圧されて、ＦＥＴ５７ａのゲートに入力されている。また、ＦＥＴ５７ａのソースは、接地電位ＧＮＤに接地されており、ＦＥＴ５７ａのドレインは、抵抗器Ｒ５を介して、制御電源Ｖｃｃにプルアップ接続されると共に、マイクロプロセッサ７０のデジタル入力ポート７６に接続されている。ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａがオンすると、正常時には、ヒータ４に電流が流れると共に、出力端電圧ＶＤは、電源電位ＶＢにほぼ等しい高電位レベル（≒電源電位ＶＢ）となる。すると、レベル変換回路５７のＦＥＴ５７ａがオンして、マイクロプロセッサ７０のデジタル入力ポート７６には、ローレベルが入力される。一方、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａがオフすると、正常時には、ヒータ４に流れる電流が遮断されると共に、出力端電圧ＶＤは、接地電位ＧＮＤにほぼ等しい低電位レベル（≒接地電位ＧＮＤ）となる。すると、レベル変換回路５７のＦＥＴ５７ａがオフして、マイクロプロセッサ７０のデジタル入力ポート７６には、ハイレベルが入力される。かくして、マイクロプロセッサ７０は、デジタル入力ポート７６がローレベルであるかハイレベルであるかによって、出力端電圧ＶＤが、高電位レベル（≒電源電位ＶＢ）及び低電位レベル（≒接地電位ＧＮＤ）のいずれであるかを検知することができる。

ここで、ヒータ制御回路５０（ヒータドライバ５１）とヒータ４とを接続する接続路であるリード線５４，５５に接続異常が発生した場合に、その異常を検知する手法について検討する。
まず、ヒータ制御回路５０の接地端５３とヒータ４のヒータ端子４Ｎ（一端）とを接続して、ヒータ端子４Ｎを接地するリード線５５（第２接続路）が、その経路の途中で接地電位ＧＮＤに短絡している場合が考えられる。但し、元々リード線５５は、接地端５３を通じて接地電位ＧＮＤに接地されているので、リード線５５が経路の途中で接地電位ＧＮＤに短絡しても、正常な場合との電気回路的な差異が無い。そこで、本実施形態では、検知の対象から除外する。
また、リード線５５が、電源電位ＶＢに短絡している場合を考える。この場合、電源電位ＶＢと接地電位ＧＮＤの短絡となるので、ヒータドライバ５１によるヒータ４の駆動とは関係なく、電源側で過電流の異常が発生することになる。そこで、本実施形態では、これについても検知の対象から除外する。
このように、本実施形態のガスセンサ制御装置１では、リード線５５（第２接続路）の接地電位ＧＮＤまたは電源電位ＶＢへの短絡については、検知を行わない。

次いで、図２（ｂ）に破線で示すように、ヒータ制御回路５０の出力端５２とヒータ４のヒータ端子４Ｐ（他端）とを接続するリード線５４（第１接続路）が、接地電位ＧＮＤに短絡（地絡）している場合を考える。この場合には、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａをオンオフしても、出力端５２の出力端電圧ＶＤは、接地電位ＧＮＤに固定されたままとなる。このとき、レベル変換回路５７のＦＥＴ５７ａは、オフしたままとなるので、デジタル入力ポート７６の入力レベルは、ハイレベルのまま変化しない。すなわち、この場合は、マイクロプロセッサ７０が検知する出力端電圧ＶＤは、本来はヒータドライバ５１がオフしたときのレベルである低電位レベル（≒接地電位ＧＮＤ）のままである。

一方、図２（ａ）に破線で示すように、リード線５４（第１接続路）が、電源電位ＶＢに短絡（天絡）している場合を考える。この場合には、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａをオンオフしても、出力端５２の出力端電圧ＶＤは、電源電位ＶＢに固定されたままとなる。このとき、レベル変換回路５７のＦＥＴ５７ａは、オンしたままとなるので、デジタル入力ポート７６の入力レベルは、ローレベルのまま変化しない。すなわち、この場合は、マイクロプロセッサ７０が検知する出力端電圧ＶＤは、本来はヒータドライバ５１がオンしたときのレベルである高電位レベル（≒電源電位ＶＢ）のままである。

次に、リード線５４（第１接続路）及びリード線５５（第２接続路）のいずれかが断線した場合について考える。この場合には、マイクロプロセッサ７０のＰＷＭ出力ポート７４からＰＷＭパルス信号ＰＳ１を出力して、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａをオンオフさせると、出力端５２の出力端電圧ＶＤは、ＰＷＭパルス信号ＰＳ１の変化に同期して、ヒータドライバ５１がオンしたときの高電位レベル（≒電源電位ＶＢ）とヒータドライバ５１がオフしたときの低電位レベル（≒接地電位ＧＮＤ）との間で変化を繰り返す。しかしながら、リード線５４，５５のいずれかが断線していると、ヒータ４に電流が流れないので、ヒータドライバ５１のＦＥＴ５１ａには、抵抗器Ｒ３，Ｒ４等に流れる微小な電流のみが流れる。このため、電流センス回路５１ｄで検知されて、外付けの電流センス抵抗Ｒｓに流れるセンス電流Ｉｓの大きさ、すなわち、Ａ／Ｄ入力ポート７５に入力される電圧降下Ｖｒｓ（＝Ｒｓ×Ｉｓ）の大きさは、断線が生じていない正常な場合と比べて、非常に小さな値になる。
したがって、ヒータドライバ５１がオンしたときに、このヒータドライバ５１を通じてヒータ４に流れる電流について、予め下限電流値Ｉｍｉｎを定めておくことにより、Ａ／Ｄ入力ポート７５を通じて検知したヒータドライバ５１に流れる電流の大きさが、この下限電流値Ｉｍｉｎよりも小さいときは、リード線５４，５５のいずれかが断線していることがわかる。

以上により、このガスセンサ制御装置１では、マイクロプロセッサ７０が、ＰＷＭ出力ポート７４からＰＷＭパルス信号ＰＳ１を出力して、ヒータドライバ５１をオン及びオフさせたとき、すなわち、ヒータ４へのパルス通電中のヒータドライバ５１のオンオフを繰り返した状態において、デジタル入力ポート７６を通じて検知される出力端電圧ＶＤのレベルと、Ａ／Ｄ入力ポート７５を通じて検知されるヒータドライバ５１に流れる電流の大きさを用いて、リード線５４（第１接続路）及びリード線５５（第２接続路）に発生した接続異常を検知している。具体的には、デジタル入力ポート７６がハイレベルとローレベルとの間で変化を繰り返して、出力端電圧ＶＤのレベルが、高電位レベルと低電位レベルの間で変化する一方、Ａ／Ｄ入力ポート７５を通じて検知した、ヒータドライバ５１を通じてヒータ４に流れる電流の大きさが、下限電流値Ｉｍｉｎ（本実施形態では０．４Ａとする）よりも小さいときは、リード線５４（第１接続路）及びリード線５５（第２接続路）のいずれかが断線していると判断する。また、デジタル入力ポート７６がローレベルのままとなって、検知した出力端電圧ＶＤのレベルが、高電位レベルのままであるときは、リード線５４（第１接続路）が、電源電位ＶＢへ短絡した天絡異常の発生と判断する。さらに、デジタル入力ポート７６がハイレベルのままとなって、検知した出力端電圧ＶＤが、低電位レベルのままであるときは、リード線５４（第１接続路）が、接地電位ＧＮＤへ短絡した地絡異常の発生と判断する。
加えて、これらの接続異常が発生したと判断した場合には、ヒータ４への通電を停止すると共に、センサ素子部制御回路４０のポンプ電流制御回路４７により、センサ素子部３のポンプセル１４にポンプ電流Ｉｐを流すのを停止させ、センサ素子部３の駆動を停止する。

以下、図３を参照しつつ、本実施形態のガスセンサ制御装置１によるヒータ制御回路５０（ヒータドライバ５１）とヒータ４とを接続する接続路（リード線５４，５５）における接続異常の検知手法について、具体的に説明する。
図３は、本実施形態１に係るガスセンサ制御装置１のうち、リード線５４，５５における接続異常を検知するための、マイクロプロセッサ７０の動作を示すフローチャートである。
マイクロプロセッサ７０は、ヒータ４への通電を開始すると、ＰＷＭ出力ポート７４から周期Ｔ＝１０ｍｓｅｃのＰＷＭパルス信号ＰＳ１を出力する。マイクロプロセッサ７０は、リード線５４，５５における接続異常を検知すべく、ヒータ４へのパルス通電中、すなわち、ＰＷＭパルス信号ＰＳ１を出力している間は、このＰＷＭパルス信号ＰＳ１の立ち上がりのタイミングである１０ｍｓｅｃ毎に、図３に示すヒータ異常確定処理ルーチンを実行する。

まず、ステップＳ１では、マイクロプロセッサ７０のデジタル入力ポート７６の入力レベルがハイレベルとローレベルとの間で変化することにより発生するヒータエッジ割り込みの有無によって、ヒータ制御回路５０の出力端５２（ヒータドライバ５１の出力端子５１ｇ）における出力端電圧ＶＤのレベルの変化の有無を判断する。ヒータエッジ割り込みが無い場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２に進み、ヒータエッジ割り込みが有る場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ２では、ステップＳ１２以降のヒータエッジ割り込みが有る場合の処理で用いるヒータ断線カウンタをクリアする。続くステップＳ３では、このステップＳ２以降のヒータエッジ割り込みが無い場合の処理で用いるヒータ短絡カウンタの値を＋１する。
次いで、ステップＳ４では、ヒータ短絡カウンタの値が２００以上であるか、すなわち、ヒータエッジ無しの異常が２秒間継続しているか否かを判断する。
ヒータ短絡カウンタの値が２００以上の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５に進む。一方、それ以外の場合（Ｎｏ）は、一旦処理を終了し、再度１０ｍｓｅｃ毎に、このヒータ異常確定処理が実行されるのを待つ。

ステップＳ５では、２００以上となったヒータ短絡カウンタの値をクリアする。そして、続くステップＳ６で、ヒータ端子４Ｐに接続するリード線５４の短絡異常（地絡異常または天絡異常）であることを確定する。
次いで、ステップＳ７では、デジタル入力ポート７６の入力レベルを判断する。この入力レベルは、ヒータ端子４Ｐがリード線５４を介して接続する出力端５２の出力端電圧ＶＤに応じて、ハイレベルまたはローレベルとなる。デジタル入力ポート７６の入力レベルがハイレベルの場合、すなわち、出力端電圧ＶＤが、ヒータドライバ５１がオフしたときの低電位レベルのままであるときは、このステップＳ７でＹｅｓとなって、ステップＳ８に進む。そして、ステップＳ８で、ヒータ端子４Ｐに接続するリード線５４の地絡異常が生じていることを確定する。
一方、デジタル入力ポート７６の入力レベルがローレベルの場合、すなわち、出力端電圧ＶＤが、ヒータドライバ５１がオンしたときの高電位レベルのままであるときは、ステップＳ７でＮｏとなって、ステップＳ９に進む。そして、ステップＳ９で、ヒータ端子４Ｐに接続するリード線５４の天絡異常が生じていることを確定する。

そして、ステップＳ８又はステップＳ９で、地絡異常又は天絡異常の発生が確定すると、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、ＰＷＭ出力ポート７４の出力をローレベルとして、ＰＷＭパルス信号ＰＳ１の出力を停止し、ヒータドライバ５１によるヒータ４への通電を停止する。次いで、ステップＳ１１では、センサ素子部制御回路４０のポンプ電流制御回路４７により、センサ素子部３のポンプセル１４にポンプ電流Ｉｐを流すのを停止させ、センサ素子部３の駆動を停止した後、このヒータ異常確定処理を終了する。

また、ステップＳ１でＮｏとなってステップＳ１２に進んだ場合は、このステップＳ１２で、ヒータ短絡カウンタの値をクリアする。
次いで、ステップＳ１３では、ヒータ４に印加するパルス電圧ＰＳ（ＰＷＭパルス信号ＰＳ１）のデューティ比が規定値以上であるか否かを確認する。デューティ比が規定値以上でない場合（Ｎｏ）、すなわち、ヒータドライバ５１を流れる電流の大きさを検知するのに十分なデューティ比でない場合には、ステップＳ１９に進み、ヒータ断線カウンタの値をクリアした後、異常の判定を行わず、一旦このヒータ異常確定処理を終了する。
一方、デューティ比が規定値以上の場合（Ｙｅｓ）、すなわち、ヒータドライバ５１を流れる電流の大きさを検知するのに十分なデューティ比の場合には、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、ヒータドライバ５１に内蔵の電流センス回路５１ｄから、外付けの電流センス抵抗Ｒｓに流れるセンス電流Ｉｓの大きさを、Ａ／Ｄ入力ポート７５で検知することにより、ヒータドライバ５１を流れる電流の大きさが０．４Ａ（＝下限電流値Ｉｍｉｎ）以下であるか否かを判断する。
ヒータドライバ５１を流れる電流の大きさが０．４Ａ以下でない（０．４Ａを超えている）場合（Ｎｏ）には、ヒータ４に適正な電流が流れていると考えられるため、ヒータ４の断線は発生していないと考えることができる。そこで、ステップＳ１９で、ヒータ断線カウンタの値をクリアした後、このヒータ異常確定処理を終了する。

一方、ヒータドライバ５１を流れる電流の大きさが０．４Ａ以下の場合には、ステップＳ１４でＹｅｓとなって、ステップＳ１５に進み、ヒータ断線カウンタを＋１する。ヒータ４に適正な電流が流れていないと考えられるからである。
次いで、ステップＳ１６では、ヒータ断線カウンタの値が２００以上であるか否か、すなわち、ヒータ断線の異常が２秒間継続しているか否かを判断する。ここで、ヒータ断線カウンタの値が２００以上である場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１７に進む。それ以外の場合（Ｎｏ）は、そのまま一旦処理を終了し、１０ｍｓｅｃ毎に再度このヒータ異常確定処理が実行されるのを待つ。

ステップＳ１７では、２００以上となったヒータ断線カウンタの値をクリアし、続くステップＳ１８で、ヒータ端子４Ｐ，４Ｎに接続するリード線５４，５５の断線異常を確定する。
その後は、地絡異常又は天絡異常を確定した場合と同様に、ステップＳ１０に進み、ヒータドライバ５１によるヒータ４への通電を停止し、続くステップＳ１１で、センサ素子部制御回路４０のポンプ電流制御回路４７により、センサ素子部３のポンプセル１４にポンプ電流Ｉｐを流すのを停止させ、センサ素子部３の駆動を停止した後、本ヒータ異常確定処理を終了する。

本実施形態において、レベル変換回路５７、マイクロプロセッサ７０のデジタル入力ポート７６、及び、ステップＳ１，Ｓ７を実行しているマイクロプロセッサ７０が、レベル検知手段に相当する。
また、ヒータドライバ５１に内蔵の電流センス回路５１ｄ、電流センス抵抗Ｒｓ、抵抗器Ｒ２、マイクロプロセッサ７０のＡ／Ｄ入力ポート７５、及び、ステップＳ１４を実行しているマイクロプロセッサ７０が、電流検知手段に相当する。
さらに、ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１８を実行しているマイクロプロセッサ７０が、異常検知手段及び通電中異常検知手段に相当し、このうち、ステップＳ８を実行しているマイクロプロセッサ７０が地絡判断手段に、ステップＳ９を実行しているマイクロプロセッサ７０が天絡判断手段に、ステップＳ１８を実行しているマイクロプロセッサ７０が断線判断手段に、それぞれ相当する。
また、ステップＳ１０を実行しているマイクロプロセッサ７０が、通電停止手段に相当し、ステップＳ１１を実行しているマイクロプロセッサ７０が、素子駆動停止手段及びポンプ電流停止手段に相当する。

以上で説明したように、本実施形態のガスセンサ制御装置１（負荷駆動装置）では、上述のレベル検知手段で検知した出力端電圧ＶＤのレベルと電流検知手段で検知したヒータドライバ５１を通じてヒータ４に流れる電流とに基づいて、異常検知手段（ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１８）で、ヒータドライバ５１（パルス駆動回路）とヒータ４（抵抗性負荷）とを接続する接続路（リード線５４，５５）に発生した、断線異常、天絡異常及び地絡異常の３通りの接続異常を検知している。すなわち、このガスセンサ制御装置１では、ヒータドライバ５１をオン及びオフさせたときの出力端電圧ＶＤの応答をレベル検知手段（ステップＳ１，Ｓ７）で検知し、ヒータドライバ５１がオンしたときにヒータ４に流れる電流を電流検知手段（ステップＳ１４）で検知することにより、これら出力端電圧ＶＤの応答とヒータ４に流れる電流とを用いて、３通りの接続異常を適切に検知することができる。

さらに、本実施形態のガスセンサ制御装置１（負荷駆動装置）では、ステップＳ１でヒータエッジ割り込みが生じ、出力端電圧ＶＤのレベルが高電位レベルと低電位レベルとの間で変化する一方、ステップＳ１４で検知したヒータドライバ５１に流れる電流が所定の下限電流値Ｉｍｉｎ（本実施形態では０．４Ａ）よりも小さいときは、リード線５４（第１接続路）及びリード線５５（第２接続路）の少なくともいずれかが断線した断線異常の発生と判断する（断線判断手段：ステップＳ１８）。
また、出力端電圧ＶＤのレベルが高電位レベルのままであるとき、すなわち、ステップＳ１でヒータエッジ割り込みが生じず、ステップＳ７で、デジタル入力ポート７６がローレベルのときは、出力端５２とヒータ４（抵抗性負荷）のヒータ端子４Ｐとを接続するリード線５４（第１接続路）が電源電位ＶＢへ短絡した天絡異常の発生と判断する（天絡判断手段：ステップＳ９）。
さらに、出力端電圧ＶＤのレベルが低電位レベルのままであるとき、すなわち、ステップＳ１でヒータエッジ割り込みが生じず、ステップＳ７で、デジタル入力ポート７６がハイレベルのときは、リード線５４が接地電位ＧＮＤへ短絡した地絡異常の発生と判断する（地絡判断手段：ステップＳ８）。
これにより、断線異常、天絡異常及び地絡異常をそれぞれ簡易にかつ確実に判断して、３通りの接続異常を適切に検知することができる。

さらに、本実施形態のガスセンサ制御装置１（負荷駆動装置）では、パルス通電中のヒータドライバ５１のオンオフを用いて、断線異常、天絡異常及び地絡異常の３通りの接続異常を検知している。このため、接続異常の検知のために特別な通電を行う必要がなく、通常のヒータ４へのパルス通電中に、通電を中断することなく、接続異常を早期に検知することができる。

さらに、本実施形態のガスセンサ制御装置１（負荷駆動装置）では、ヒータ４（抵抗性負荷）に接続するリード線５４，５５に、断線異常、天絡異常及び地絡異常のいずれかの接続異常が発生したことを検知したときに、通電停止手段（ステップＳ１０）により、ヒータドライバ５１によるヒータ４（抵抗性負荷）への通電を停止する。
これにより、接続異常が生じたまま、ヒータ４への通電を続けることがないので、ヒータドライバ５１及びヒータ４が破壊されるのを防止することができる。

さらに、本実施形態のガスセンサ制御装置１では、リード線５４，５５に接続異常が発生したことを検知したときに、ヒータ４への通電を停止すると共に、素子駆動停止手段（ステップＳ１１）によって、ガスセンサ２のセンサ素子部３の駆動を停止させる。
このため、センサ素子部３が適正に加熱されない状態のまま、ガスセンサ２のセンサ素子部３を駆動し続けることにより、ガスセンサ２のセンサ素子部３に異常が生じるのを回避することができる。

さらに、本実施形態のガスセンサ制御装置１では、リード線５４，５５に接続異常が発生したことを検知したときに、センサ素子部制御回路４０（素子駆動回路）のポンプ電流制御回路４７により、ポンプセル１４にポンプ電流Ｉｐを流すのを停止させるので、非活性のポンプセル１４にポンプ電流Ｉｐを流し続けることがなく、ポンプセル１４にブラックニングが生じるのを回避することができる。

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。
例えば、実施形態では、ポンプセルを含むガス検出素子を有するガスセンサとして、排気ガス中の酸素濃度（空燃比）を検出する空燃比センサ（全領域酸素センサ）であるガスセンサ２を用いた。しかし、ポンプセルを含むガス検出素子を有するガスセンサは、これに限られず、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検出するＮＯｘセンサなどに、本発明の負荷駆動装置及びセンサ制御装置を適用しても良い。
また、ポンプセルを含まないガスセンサ、例えば、酸素濃度の濃淡（リッチ／リーン）を検出する酸素センサなどに、本発明の負荷駆動装置及びセンサ制御装置を適用しても良い。
また、実施形態では、抵抗性負荷としては、これらガスセンサの検出素子を加熱するヒータのほか、流体加熱用のヒータや、グロープラグのヒータ、煤等の粒子を検出する粒子センサに適用されセンサに付着した粒子を加熱除去するヒータなども挙げられ、これらに、本発明の負荷駆動装置に適用しても良い。

また、実施形態では、ヒータドライバ５１として、電流センス回路５１ｄを内蔵したＩＰＤを用いることにより、このＩＰＤに内蔵の電流センス回路５１ｄを電流検知手段として兼用した。しかし、電流検知手段としては、電流検知用の抵抗をヒータ４に直列に接続して、この電流検知用の抵抗に生じる電圧降下からヒータ４に流れる電流を検知する手段を用いても良い。

また、実施形態では、レベル検知手段として、レベル変換回路５７を介して、出力端電圧ＶＤをハイレベル及びローレベルのいずれかに変換して、マイクロプロセッサ７０のデジタル入力ポート７６に入力し、出力端電圧ＶＤが高電位レベル及び低電位レベルのいずれであるかを検知する手段を用いた。しかし、レベル検知手段としては、Ａ／Ｄ変換によって、出力端電圧ＶＤの電位を測定し、この測定値を用いて、出力端電圧ＶＤが高電圧レベル及び低電圧レベルのいずれであるかを検知する手段を用いても良い。

１ ガスセンサ制御装置（センサ制御装置，負荷駆動装置）
２ ガスセンサ（センサ）
３ センサ素子部（検出素子，ガス検出素子）
４ ヒータ（抵抗性負荷）
４Ｎ ヒータ端子（一端）
４Ｐ ヒータ端子（他端）
１４ ポンプセル
２４ 起電力セル
Ｉｐ ポンプ電流
Ｒｐｖｓ 素子抵抗
４０ センサ素子部制御回路（素子駆動回路）
４７ ポンプ電流制御回路
５０ ヒータ制御回路
５１ ヒータドライバ（パルス駆動回路）
５１ｄ 電流センス回路（電流検知手段）
５２ 出力端
５３ 接地端
５４ リード線（第１接続路）
５５ リード線（第２接続路）
５７ レベル変換回路（レベル検知手段）
Ｒｓ 電流センス抵抗（電流検知手段）
Ｒ２ 抵抗器（電流検知手段）
７０ マイクロプロセッサ
７４ ＰＷＭ出力ポート
７５ Ａ／Ｄ入力ポート（電流検知手段）
７６ デジタル入力ポート（レベル検知手段）
ＢＴ 電源（バッテリ）
ＶＢ 電源電位
ＧＮＤ 接地電位
ＶＤ 出力端電圧
ＰＳ パルス電圧
Ｓ１，Ｓ７ レベル検知手段
Ｓ１４ 電流検知手段
Ｓ８ 地絡判断手段（異常検知手段，通電中異常検知手段）
Ｓ９ 天絡判断手段（異常検知手段，通電中異常検知手段）
Ｓ１８ 断線判断手段（異常検知手段，通電中異常検知手段）
Ｓ１０ 通電停止手段
Ｓ１１ 素子駆動停止手段，ポンプ電流停止手段

Claims (6)

1. 一端が接地された抵抗性負荷の他端に、自身の出力端を接続して、上記抵抗性負荷と電源との間に介在し、自身がオンオフを繰り返すことにより、上記抵抗性負荷に繰り返しパルス電圧を印加するパルス駆動回路と、
   上記パルス駆動回路がオンしたときに、上記電源から上記パルス駆動回路を通じて上記抵抗性負荷に流れる電流を検知する電流検知手段と、
   上記パルス駆動回路の上記出力端における出力端電圧が、高電位レベル及び低電位レベルのいずれであるかを検知するレベル検知手段と、
   上記パルス駆動回路をオン及びオフさせたときに、上記レベル検知手段で検知した上記出力端電圧のレベルと上記電流検知手段で検知した上記電流とに基づいて、
   上記パルス駆動回路の上記出力端と上記抵抗性負荷の上記他端とを接続する第１接続路及び上記抵抗性負荷の上記一端を接地する第２接続路の少なくともいずれかが断線した断線異常、
   上記第１接続路が電源電位へ短絡した天絡異常、並びに、
   上記第１接続路が接地電位へ短絡した地絡異常の発生を検知する異常検知手段と、を備える
   負荷駆動装置。
2. 請求項１に記載の負荷駆動装置であって、
   前記異常検知手段は、
   前記パルス駆動回路のオンオフに伴って、前記出力端電圧のレベルが前記高電位レベルと前記低電位レベルとの間で変化する一方、上記パルス駆動回路をオンしたときに、前記電流検知手段で検知した前記抵抗性負荷に流れる前記電流が所定の下限電流値よりも小さいときは、前記断線異常の発生と判断する断線判断手段と、
   上記パルス駆動回路のオンオフにかかわらず、上記出力端電圧のレベルが上記高電位レベルのままであるときは、前記天絡異常の発生と判断する天絡判断手段と、
   上記パルス駆動回路のオンオフにかかわらず、上記出力端電圧のレベルが上記低電位レベルのままであるときは、前記地絡異常の発生と判断する地絡判断手段と、を有する
   負荷駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の負荷駆動装置であって、
   前記異常検知手段は、
   前記抵抗性負荷に前記パルス電圧を繰り返し印加するパルス通電中の前記パルス駆動回路のオンオフを用いて、前記断線異常、前記天絡異常及び前記地絡異常の発生を検知する通電中異常検知手段である
   負荷駆動装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の負荷駆動装置であって、
   前記異常検知手段で、前記断線異常、前記天絡異常及び前記地絡異常のいずれかの発生を検知したときに、前記パルス駆動回路による上記抵抗性負荷への通電を停止する通電停止手段を備える
   負荷駆動装置。
5. 請求項４に記載の負荷駆動装置を含み、
   上記負荷駆動装置による通電で発熱する前記抵抗性負荷であるヒータ、及び、上記ヒータの発熱によって加熱される固体電解質体からなる検出素子、を有するセンサを制御する
   センサ制御装置であって、
   上記センサの上記検出素子を駆動する素子駆動回路と、
   上記負荷駆動装置の前記異常検知手段で、前記断線異常、前記天絡異常及び前記地絡異常のいずれかの発生を検知したときに、上記素子駆動回路による上記検出素子の駆動を停止させる素子駆動停止手段と、を備える
   センサ制御装置。
6. 請求項５に記載のセンサ制御装置であって、
   前記センサは、酸素イオン伝導性の固体電解質体からなり、自身を流れるポンプ電流に応じて酸素の汲み入れまたは汲み出しを行うポンプセルを含むガス検出素子を、前記検出素子として有するガスセンサであり、
   前記素子駆動回路は、
   上記ポンプセルに上記ポンプ電流を流すポンプ電流制御回路を含み、
   前記素子駆動停止手段は、
   上記ポンプ電流制御回路により、上記ポンプセルに上記ポンプ電流を流すのを停止させるポンプ電流停止手段を含む
   センサ制御装置。

Images