JP2018185163A - 異常判定装置および制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電流制御装置の異常を判定する異常判定装置および制御システムを提供する。【解決手段】本開示の異常判定装置は、制御対象に対して制御電流を供給する電流制御装置の異常を判定する異常判定装置であって、電流異常判定部を備える。電流異常判定部は、制御電流に応じて変化する状態量が特定状況下でとりうる正常数値範囲と、特定状況下で制御電流生成部が生成した制御電流に対応する状態量である特定状態量とを比較し、特定状態量が正常数値範囲を逸脱している場合には、基準抵抗、基準電流生成部、制御電流生成部のうち少なくとも１つが異常状態であると判定するように構成されている。異常判定装置は、上記のような電流異常判定部を備えることで、電流制御装置の異常を判定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電流制御装置の異常を判定する異常判定装置および制御システムに関する。
制御電流を出力する電流制御装置として、基準電流生成部と、制御電流生成部と、を備える電流制御装置が知られている。
基準電流生成部は、例えば、予め抵抗値が定められた基準抵抗を用いて基準電流を生成する。具体的には、基準抵抗に予め定められた基準電圧を印加したときに流れる電流に基づいて基準電流を生成する。
制御電流生成部は、基準電流を基準として、基準電流を整数倍した制御電流を生成して、制御対象に対して制御電流を供給する。
このような電流制御装置は、例えば、センサを制御するためにセンサに対して制御電流を出力するセンサ制御装置として利用されている（特許文献１）。
特開２０１６−１１４４１２号公報
しかし、上記の電流制御装置では、例えば、基準抵抗との接続状態が異常（断線異常、短絡異常など）になると、基準電流生成部において適正な基準電流を生成できない状況となる。
そのような状況下では、基準電流を基準として生成される制御電流が不適切な値となるため、電流制御装置が制御対象を適切に制御できない、という問題が生じる。
そこで、本開示は、電流制御装置の異常を判定する異常判定装置および制御システムを提供することを目的とする。
本開示の一態様は、制御対象に対して制御電流を供給する電流制御装置の異常を判定する異常判定装置であって、電流異常判定部を備える。
電流制御装置は、基準電流生成部と、制御電流生成部と、を備える。基準電流生成部は、基準抵抗を用いて基準電流を生成するように構成されている。制御電流生成部は、基準電流の電流値を基準として所定電流値の制御電流を生成し、制御電流を制御対象に対して供給するように構成されている。
電流異常判定部は、正常数値範囲と特定状態量とを比較し、特定状態量が正常数値範囲を逸脱している場合には、基準抵抗、基準電流生成部、制御電流生成部のうち少なくとも１つが異常状態であると判定するように構成されている。正常数値範囲は、制御電流に応じて変化する状態量が特定状況下でとりうる正常時の数値範囲であり、特定状態量は、特定状況下で制御電流生成部が生成した制御電流に対応する状態量である。
例えば、基準抵抗との接続状態が異常状態（断線異常、短絡異常など）である場合には、基準抵抗および基準電流生成部が異常状態となるため、適正値の基準電流を生成できない。この場合、制御電流生成部が生成する特定制御電流は、不適正な値の基準電流に基づいて生成されるため不適正な値となり、特定制御電流としての正常範囲（正常電流範囲）を逸脱する。そして、特定制御電流が不適正な値である場合には、特定制御電流に応じて変化する特定状態量も不適正な値となり、特定状態量が正常数値範囲を逸脱する。また、基準電流生成部が正常に適正値の基準電流を生成できたとしても、制御電流生成部が異常状態である場合には、特定制御電流が不適正な値となり正常電流範囲を逸脱することがある。このようにして特定制御電流が不適正な値となる場合にも、特定制御電流に応じて変化する特定状態量は不適正な値となり、特定状態量が正常数値範囲を逸脱する。
そこで、電流異常判定部は、上記のように特定状態量と正常数値範囲とを比較して、特定状態量が正常数値範囲を逸脱している場合には、基準抵抗、基準電流生成部、制御電流生成部のうち少なくとも１つが異常状態であると判定できる。
よって、異常判定装置は、上記のような電流異常判定部を備えることで、電流制御装置の異常を判定することができる。
なお、「制御電流に応じて変化する状態量」は、「制御電流そのもの」であってもよく、「制御電流に対応して変化する電圧値や抵抗値など」であってもよい。状態量が制御電流そのものである場合には、特定状態量は特定制御電流と言い換えることができ、正常数値範囲は正常電流範囲と言い換えることができる。その場合、電流異常判定部は、特定制御電流と正常電流範囲とを比較して、特定制御電流が正常電流範囲を逸脱している場合には、基準抵抗、基準電流生成部、制御電流生成部のうち少なくとも１つが異常状態であると判定してもよい。
次に、本開示の異常判定装置においては、電流制御装置の制御対象は、内燃機関に備えられるセンサであり、異常判定装置は、内燃機関の運転状態に基づいて正常数値範囲を設定する範囲設定部を備えてもよい。
このような範囲設定部を備えることで、特定の運転状態における正常数値範囲を設定でき、特定状態量が正常数値範囲を逸脱した場合には、電流制御装置が異常であると判定できる。また、特定の運転状態を複数設定することが可能な構成とした場合には、正常数値範囲を内燃機関の運転状態に応じて設定でき、様々な運転状態において電流制御装置の異常を判定できる。
次に、本開示の異常判定装置は、電流制御装置と一体に備えられる構成でもよい。
このように、異常判定装置が電流制御装置と一体に備えられることで、その電流制御装置での異常の有無を確実に判定できるため、異常状態のまま制御電流を供給することを抑制できる。
次に、本開示の異常判定装置は、電流制御装置とは別体に備えられるとともに、電流制御装置から特定状態量に関する情報を受信する情報受信部を備えており、電流異常判定部は情報受信部で受信した情報に基づいて判定を行うように構成されてもよい。
このように、異常判定装置が電流制御装置と別体に備えられる場合でも、情報受信部を備えることで、その電流制御装置での異常の有無を判定できるため、異常状態のまま制御電流を供給することを抑制できる。
なお、電流制御装置は、制御対象に供給する制御電流を表す制御電流情報を外部に出力する情報出力部を備えてもよい。この場合、異常判定装置は、情報出力部から出力された状態量情報に基づいて特定状態量を判定してもよい。
本開示の他の態様は、電流制御装置および異常判定装置を備える制御システムであって、異常判定装置が上述の異常判定装置で構成されている。電流制御装置は、基準抵抗を用いて基準電流を生成する基準電流生成部と、基準電流の電流値を基準として所定電流値の制御電流を生成し、制御電流を制御対象に対して供給する制御電流生成部と、を備える。
このような制御システムでは、電流制御装置での異常の有無を判定できるため、異常状態のまま制御電流を供給することを抑制できる。
センサ制御装置を備えるガス検知システムの全体構成図である。 電流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。 第２センサ制御装置および第２エンジン制御装置を備える第２ガス検知システムの全体構成図である。
以下、本開示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、本開示は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示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。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１は、本開示の実施形態としてのガス検知システム１の全体構成図である。
ガス検知システム１は、例えば、内燃機関の排気ガス中の特定ガス（本実施形態では、酸素）を検出する用途に用いられる。
ガス検知システム１は、ガス検知装置３と、ガスセンサ８と、を備える。
ガス検知装置３は、センサ制御装置５と、エンジン制御装置７と、を備える。
センサ制御装置５は、ガスセンサ８を駆動制御して、排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をエンジン制御装置７に通知する。センサ制御装置５の詳細については、後述する。
エンジン制御装置７は、内燃機関を制御するための各種制御処理を実行するマイクロコントローラであり、各種制御処理の１つとして、センサ制御装置５が検出した酸素濃度を用いて内燃機関の空燃比制御を行う。
ガスセンサ８は、酸素を検出する酸素センサである。ガスセンサ８は、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ものであり、リニアラムダセンサとも呼ばれる。ガスセンサ８は、センサ素子９と、ヒータ２６と、を備えて構成されている。
センサ素子９は、ポンプセル１４を備えて構成されている。ポンプセル１４は、部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ２）により形成された酸素イオン伝導性の固体電解質体１５と、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された一対の多孔質電極１６と、を有している。
ヒータ２６は、外部からの通電により発熱する発熱抵抗体を備えて構成されている。ヒータ２６は、センサ素子９（特に、ポンプセル１４）を加熱して、センサ素子９（ポンプセル１４）を活性化状態（ガス検出が可能な状態）にするために備えられる。
なお、センサ素子９は、自身の内部に、ポンプセル１４における一対の多孔質電極１６のうち一方が露出する測定室（図示省略）と、他方が露出する基準酸素室（図示省略）と、を備えている。測定室には、外部から多孔質拡散層（図示省略）を介して測定対象ガス（本実施形態では、排気ガス）が導入される。基準酸素室には、外部から基準ガスとしての大気が導入される。
センサ素子９は、いわゆる限界電流方式によって酸素濃度を検出する酸素センサ素子である。ポンプセル１４における印加電圧Ｖｐとポンプ電流Ｉｐとの関係を示す出力特性としては、電圧軸に対して平行で平坦な領域、即ちポンプ電流Ｉｐが一定となる限界電流の領域（限界電流域）があることが知られている。この平坦領域（限界電流域）は、印加電圧Ｖｐが変化してもポンプ電流Ｉｐが実質的に変化せず一定の値（限界電流）を保つ領域である。
この平坦領域は、酸素濃度（即ち空燃比）に対応したポンプ電流Ｉｐを示す限界電流域であり、限界電流の変化が、酸素濃度の変化に対応している。この限界電流域のポンプ電流Ｉｐは、酸素濃度が高くなるほど大きくなることが知られている。このため、センサ素子９のポンプセル１４に対して、限界電流域に応じた印加電圧Ｖｐを付与し、それによって得られるポンプ電流Ｉｐを用いることで、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。つまり、排気ガス中の酸素濃度が高くなるほど（空燃比がリーン側になるほど）、ポンプ電流Ｉｐの限界電流は増加し、排気ガス中の酸素濃度が低くなるほど（空燃比がリッチになるほど）、限界電流は減少するので、限界電流に基づいて酸素濃度（空燃比）を検出することができる。
本実施形態では、センサ素子９のポンプセル１４における一対の多孔質電極１６に印加電圧Ｖｐを印加して、一対の多孔質電極１６の間にポンプ電流Ｉｐを流し、このポンプ電流Ｉｐによって酸素をポンピングする（例えば、測定室と基準酸素室との間で酸素を移動させる）。そして、周知のように、ポンピング時のポンプ電流Ｉｐが一定になった電流値（限界電流）に基づいて酸素濃度を検出することができる。
つまり、ガスセンサ８は、センサ素子９におけるポンピング時のポンプ電流Ｉｐが一定になった電流値（限界電流）に基づいて、測定対象ガス（排気ガス）に含まれている酸素濃度を検出する用途に用いられる。
［１−２．センサ制御装置］
センサ制御装置５は、ガスセンサ８を駆動制御して、排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をエンジン制御装置７に通知するように構成されている。
センサ制御装置５は、ＡＳＩＣ（Application Specific IC）を用いて構成される。図１では、センサ制御装置５については、機能ブロック図として表している。
センサ制御装置５は、ＡＤ変換部３１（アナログデジタル変換部３１）、ＰＩＤ演算部３３、ポンプ電流演算部３４、電流ＤＡ変換部３５（電流デジタルアナログ変換部３５）、ガス検出信号演算部３７、電流供給部４２、基準電位生成部４６、を備えている。また、センサ制御装置５は、Ｒｐｖｓ演算部５１、ヒータ制御量演算部５３、ヒータドライバ５７、を備えている。さらに、センサ制御装置５は、ポンプ電流端子６１（Ｉｐ＋端子６１）、検出電圧端子６３（Ｖｓ＋端子６３）、基準電位端子６５（ＣＯＭ端子６５）、端子監視部６７、異常検出部６９、通信処理部７１、基準電流生成部７３、基準抵抗７５、電流異常判定部７７、を備える。
電流供給部４２は、検出電圧端子６３を介して各種電流をセンサ素子９（詳細には、ポンプセル１４）に供給するように構成されている。各種電流としては、例えば、センサ素子９（ポンプセル１４）の内部抵抗値Ｒｐｖｓを検出するためのパルス電流Ｉrpvsなどが挙げられる。電流供給部４２は、これらの電流を常時供給するのではなく、各電流をそれぞれの適切な時期に供給するように構成されている。
基準電位生成部４６は、基準電位端子６５（ＣＯＭ端子６５）の電位を所定電位に設定するものである。具体的には、内燃機関のグランド電位ＧＮＤを基準として基準設定電圧（本実施形態では、２．７Ｖ）を加えた電位を、基準電位端子６５の電位として設定している。なお、本実施形態では、基準電位端子６５の電位が、センサ素子９（ポンプセル１４）を制御する際の基準電位に相当する。
ＡＤ変換部３１は、検出電圧端子６３の電位および基準電位端子６５の電位に基づいてポンプセル１４の両端電圧（検知電圧Ｖｓ）を検出し、検知電圧Ｖｓを示すアナログ値をデジタル値に変換する。ＡＤ変換部３１は、変換後のデジタル値をセンサ制御装置５の各部（例えば、ＰＩＤ演算部３３およびＲｐｖｓ演算部５１など）に通知する。
なお、ポンプセル１４の両端電圧（検知電圧Ｖｓ）は、電流ＤＡ変換部３５によるポンプ電流Ｉｐの入力時には、測定室の酸素濃度に応じて変化するセンサ出力信号Ｖｓ１として利用できる。また、ポンプセル１４の両端電圧（検知電圧Ｖｓ）は、電流供給部４２によるパルス電流Ｉrpvsの入力時には、ポンプセル１４の内部抵抗値Ｒｐｖｓに応じて変化する応答信号Ｖｓ２として利用できる。
ＰＩＤ演算部３３は、ポンプ電流制御処理をデジタル処理により実行するように構成されている。ポンプ電流制御処理は、ポンプセル１４の検知電圧Ｖｓ（センサ出力信号Ｖｓ１）が目標制御電圧（本実施形態では、例えば４５０ｍＶ）となるように、ポンプセル１４に通電するポンプ電流Ｉｐを制御するための制御処理である。ポンプ電流制御処理を実行するＰＩＤ演算部３３は、目標制御電圧（４５０ｍＶ）とポンプセル１４の検知電圧Ｖｓ（センサ出力信号Ｖｓ１）との偏差ΔＶｓに基づいてＰＩＤ演算し、偏差ΔＶｓが０に近づくように（換言すれば、検知電圧Ｖｓが目標制御電圧に近づくように）ポンプセル１４に通電するためのポンプ電流Ｉｐの通電制御値（通電制御電流Ｔｉｐ）を演算する。
ポンプ電流演算部３４は、ＰＩＤ演算部３３で演算された通電制御電流Ｔｉｐを表すデジタル信号から予め定められた第１遮断周波数（本実施形態では、１００Ｈｚ）よりも高い周波数成分を減衰させてなるＤＡＣ制御信号Ｓ１（第１フィルタ信号Ｓ１）をデジタル演算により抽出する。
ＤＡＣ制御信号Ｓ１は、ポンプ電流Ｉｐの通電制御電流Ｔｉｐを示すデジタル信号から第１遮断周波数よりも高い周波数成分（ノイズ成分）が減衰された信号であるため、ポンプ電流Ｉｐの通電制御電流Ｔｉｐを示すデジタル信号であって、ＰＩＤ演算部３３でのデジタル演算で重畳されたノイズ成分が減衰されたデジタル信号である。このため、ポンプ電流Ｉｐ（デジタル信号）のサンプリング周期を高速化した場合であっても、ポンプ電流Ｉｐにおける微分ノイズ成分の増大を抑制できる。
ガス検出信号演算部３７は、ポンプ電流演算部３４で抽出されたＤＡＣ制御信号Ｓ１を表すデジタル信号から予め定められた第２遮断周波数（本実施形態では、５０Ｈｚ）よりも高い周波数成分を減衰させてなるガス検出信号Ｓ２（第２フィルタ信号Ｓ２）をデジタル演算により抽出する。
ガス検出信号Ｓ２は、ＤＡＣ制御信号Ｓ１から第２遮断周波数よりも高い周波数成分（ノイズ成分）が減衰された信号であるため、ＤＡＣ制御信号Ｓ１からさらにノイズ成分（ポンプ電流演算部３４でのデジタル演算で重畳されたノイズ成分）が減衰されたデジタル信号である。
そして、ＤＡＣ制御信号Ｓ１は、ガス検出信号Ｓ２と比べて、フィルタ処理の回数が少ないため、ポンプ電流Ｉｐの通電制御電流Ｔｉｐを示すデジタル信号であって、ポンプセル１４の検知電圧Ｖｓにおける直近の変化状態が相対的に大きく反映されたデジタル信号となる。このようなデジタル信号は、ポンプセル１４のフィードバック制御に適した信号となるため、ＤＡＣ制御信号Ｓ１に基づいて生成したポンプ電流Ｉｐをポンプセル１４に対して通電することで、ポンプセル１４の検知電圧Ｖｓにおける直近の変化状態に応じて、ポンプセル１４による酸素のポンピング（汲み出し、汲み入れ）を適切に実行できる。なお、ＤＡＣ制御信号Ｓ１は、ポンプ電流Ｉｐの通電制御値の電流値および通電方向（正方向、逆方向）に関する情報を含んだデジタル信号である。
電流ＤＡ変換部３５は、ポンプ電流演算部３４で演算されたＤＡＣ制御信号Ｓ１（デジタル値）を受信し、受信したＤＡＣ制御信号Ｓ１についてＤＡ変換を行い、ＤＡ変換後のアナログ値としてのポンプ電流Ｉｐをポンプセル１４に対して通電する。
次に、ガス検出信号Ｓ２は、ＤＡＣ制御信号Ｓ１と比べて、フィルタ処理の回数が多いため、ポンプ電流Ｉｐの通電制御電流Ｔｉｐを示すデジタル信号であって、ポンプセル１４の検知電圧Ｖｓにおける長期間の変化状態が相対的に大きく反映されたデジタル信号となる。このようなデジタル信号は、測定対象ガス（排気ガス）に含まれる特定成分（酸素）の検出に適した信号となる。このため、ガス検出信号Ｓ２を排気ガスに含まれる酸素濃度を検出するための信号として用いることで、ポンプセル１４の検知電圧Ｖｓにおける長期間の変化状態に基づいて、排気ガスに含まれる酸素濃度を検出することが可能となる。これにより、酸素濃度の検出精度を向上できる。
通信処理部７１は、ＳＰＩ通信線７２を介したＳＰＩ通信（シリアル・ペリフェラル・インターフェース通信）により、エンジン制御装置７との間で各種情報の送受信を行うための通信制御処理を実行する。通信処理部７１は、センサ制御に関する制御情報を少なくとも含む情報の送受信を行う。例えば、通信処理部７１は、ガス検出信号Ｓ２をエンジン制御装置７に送信する。
また、通信処理部７１は、エンジン制御装置７との通信状態が異常状態（通信異常）であるか否かを判定する機能を有している。通信処理部７１は、通信状態が正常状態と判定すると通信異常フラグＦｃｆをリセットし（Ｆｃｆ＝０）、通信状態が異常状態と判定すると通信異常フラグＦｃｆをセットする（Ｆｃｆ＝１）。通信異常フラグＦｃｆは、センサ制御装置５での各種制御処理に用いられる内部フラグの１つである。通信処理部７１は、通信異常フラグＦｃｆがリセット状態であることを確認した上で、エンジン制御装置７に対して情報を送信する。
エンジン制御装置７は、ガス検出信号Ｓ２に基づいて、排気ガス中の特定ガス（本実施形態では、酸素）の濃度を演算する。つまり、エンジン制御装置７は、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）になるようにポンプセル１４に流したポンプ電流Ｉｐの履歴データに基づいて、測定対象ガスに含まれていた酸素濃度を演算する。
なお、センサ制御装置５は、図示しないＥＥＰＲＯＭおよびＲＡＭを備えている。ＥＥＰＲＯＭは、制御処理の内容や制御処理に用いる各種パラメータなどを記憶する記憶部である。また、ＥＥＰＲＯＭは、制御対象となるガスセンサ８の種類や特性に応じて定められる各種情報（ポンプセル１４の許容最大電流など）を記憶している。これらの情報は、センサ制御装置５の製造段階でＥＥＰＲＯＭに記憶される。ＲＡＭは、各種制御処理に用いられる制御データ等を一時的に記憶する記憶部である。
Ｒｐｖｓ演算部５１は、ＡＤ変換部３１から通知された応答信号Ｖｓ２およびセンサ出力信号Ｖｓ１に基づいて、ポンプセル１４の内部抵抗値Ｒｐｖｓを演算する。Ｒｐｖｓ演算部５１は、例えば、応答信号Ｖｓ２とセンサ出力信号Ｖｓ１との差分値をパルス電流Ｉrpvsで除算することで、内部抵抗値Ｒｐｖｓ（＝（Ｖｓ２−Ｖｓ１）／Ｉrpvs）を演算する。
ヒータ制御量演算部５３は、デジタル演算により、Ｒｐｖｓ演算部５１で演算された内部抵抗値Ｒｐｖｓに基づいてガスセンサ８（詳細には、センサ素子９のポンプセル１４）の温度を演算し、演算された温度をセンサ目標温度に近づける、あるいは維持するために必要なヒータ発熱量を演算する。ヒータ制御量演算部５３は、演算したヒータ発熱量に基づいて、ヒータ２６に供給するべき電力のＤＵＴＹ比率を演算して、そのＤＵＴＹ比率に応じたＰＷＭ制御信号を生成する。
なお、センサ目標温度は、予め定められた値が記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）に記憶されている。ヒータ制御量演算部５３は、記憶部から読み出したセンサ目標温度を利用して、ＰＷＭ制御信号を生成する。
ヒータドライバ５７は、電源装置５９から供給される電力を用いて、ヒータ制御量演算部５３からのＰＷＭ制御信号に基づいてヒータ２６への通電制御を行う。これにより、ヒータ２６の発熱量は、ガスセンサ８の温度をセンサ目標温度に近づける、あるいは維持するために必要な発熱量となる。
ポンプ電流端子６１および検出電圧端子６３は、センサ素子９のポンプセル１４における一対の多孔質電極１６のうち一方に接続されており、基準電位端子６５は、一対の多孔質電極１６のうち他方に接続されている。ポンプ電流端子６１は、ガス検知装置３の内部において、検出電圧端子６３とセンサ素子９（多孔質電極１６）との接続経路に接続されることで、多孔質電極１６と電気的に接続されている。
端子監視部６７は、ポンプ電流端子６１、検出電圧端子６３、基準電位端子６５のそれぞれの電位（アナログ値）を検出し、検出した各電位をＡＤ変換して、変換後の各電位（デジタル値）を異常検出部６９に送信する。
異常検出部６９は、ポンプ電流端子６１、検出電圧端子６３、基準電位端子６５のそれぞれの電位が予め定められた正常範囲に含まれるか否かを判定し、電位が正常範囲を逸脱する端子を異常状態であると判定する。例えば、端子が誤ってグランド電位ＧＮＤに電気的に接続される配線異常状態（グランド短絡異常状態）や、端子が誤って電源装置５９に接続される配線異常状態（バッテリ短絡異常状態）が発生すると、その端子の電位が正常範囲を逸脱することになる。
つまり、異常検出部６９は、各端子（ポンプ電流端子６１、検出電圧端子６３、基準電位端子６５）の電位に基づいて、電流ＤＡ変換部３５，電流供給部４２，基準電位生成部４６のそれぞれとセンサ素子９とを接続する配線における配線異常を少なくとも含む制御異常を検出するように構成されている。そして、異常検出部６９は、各端子のうち少なくとも１つを異常状態と判定した場合には、異常状態と判定された端子の情報を含む異常情報信号を、ＰＩＤ演算部３３やヒータ制御量演算部５３などに送信する。
ＰＩＤ演算部３３およびヒータ制御量演算部５３は、異常情報信号を受信すると、異常情報信号に応じて異常対応処理を実行する。例えば、ＰＩＤ演算部３３は、異常対応処理として、ポンプセル１４への通電を停止する処理を実行する。また、ヒータ制御量演算部５３は、異常対応処理として、ヒータ２６に供給する電力（換言すれば、ヒータに印加する電圧のＤＵＴＹ比率）を低減する処理を実行する。
また、異常状態と判定された端子が存在する場合には、異常検出部６９は、異常状態と判定された端子の情報を含む異常情報信号を、通信処理部７１を介してエンジン制御装置７に送信する。エンジン制御装置７は、異常情報信号の受信中にセンサ制御装置５から出力されるガス検出信号Ｓ２は正常値ではなく異常値であるとして、酸素濃度検出には利用しないように濃度検出処理を実行する。これにより、エンジン制御装置７は、センサ制御装置５からのガス検出信号Ｓ２に基づいて酸素濃度を検出するにあたり、検出精度の低下を抑制できる。
基準電流生成部７３は、基準抵抗７５を用いて基準電流Ｉｒｅｆを生成するように構成されている。具体的には、基準電流生成部７３は、予め定められた基準電圧Ｖｓｔ（例えば、３．３Ｖ）を基準抵抗７５に印加したときに基準抵抗７５に流れる電流値を検出し、検出した電流値と等しい基準電流Ｉｒｅｆを生成する。基準電流生成部７３は、基準電流Ｉｒｅｆをセンサ制御装置５のうち各種電流を出力するための制御電流生成部（電流ＤＡ変換部３５，電流供給部４２など）に供給する。
基準抵抗７５は、予め定められた基準抵抗値Ｒｓｔ（例えば、１０ｋΩ）の抵抗素子を用いて構成されている。このため、検出される基準電流Ｉｒｅｆは、基準電圧Ｖｓｔおよび基準抵抗値Ｒｓｔに基づいて定められる一定値（Ｉｒｅｆ＝Ｖｓｔ／Ｒｓｔ）となる。
センサ制御装置５の制御電流生成部（電流ＤＡ変換部３５，電流供給部４２など）は、基準電流生成部７３から受信した基準電流Ｉｒｅｆの電流値を基準として、出力する電流の電流値を設定する。例えば、電流ＤＡ変換部３５は、アナログ値としてのポンプ電流Ｉｐの電流値を、基準電流Ｉｒｅｆの電流値を予め定められた整数倍して得られる電流値に設定する。電流供給部４２は、パルス電流Ｉrpvsなどの各種電流値を、基準電流Ｉｒｅｆの電流値を予め定められた整数倍して得られる電流値に設定する。
電流異常判定部７７は、基準電流生成部７３が出力する基準電流Ｉｒｅｆが正常値であるか否かを判定するように構成されている。電流異常判定部７７は、電流ＤＡ変換部３５から出力されるポンプ電流Ｉｐの電流値、電流供給部４２から出力されるパルス電流Ｉrpvsなどの各種電流値を検出可能に構成されている。
［１−３．電流異常判定部］
電流異常判定部７７は、基準電流生成部７３が出力する基準電流Ｉｒｅｆが正常値であるか否かを判定するための電流異常判定処理を実行する。電流異常判定部７７が実行する電流異常判定処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。
電流異常判定部７７は、センサ制御装置５が起動された後、予め定められた実行周期毎（例えば、１ｍｉｎ毎）に電流異常判定処理を実行する。
電流異常判定処理を実行する電流異常判定部７７は、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、基準電流Ｉｒｅｆが正常値であるか否かを判定可能な特定状況であるか否かを判定し、肯定判定するとＳ１２０に移行し、否定判定すると同ステップを繰り返し実行することで特定状況になるまで待機する。本実施形態では、内燃機関の運転状態がフューエルカットである場合に特定状況であると判定する。内燃機関の運転状態は、エンジン制御装置７から受信した運転状態情報に基づいて判断する。
電流異常判定部７７は、Ｓ１１０で肯定判定してＳ１２０に移行すると、フューエルカット時に電流ＤＡ変換部３５が出力する制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）の正常範囲を、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）から読み出す。なお、ポンプ電流Ｉｐの正常範囲に関する情報は、記憶部に予め記憶されている。本実施形態では、フューエルカット時におけるポンプ電流Ｉｐの正常範囲は、「１．３３ｍＡ以上の電流範囲」である。つまり、Ｓ１２０を実行する電流異常判定部７７は、内燃機関の運転状態（ここでは、フューエルカット状態）に基づいて、Ｓ１４０での判定処理に用いる正常電流範囲を設定する。
次のＳ１３０を実行する電流異常判定部７７は、電流ＤＡ変換部３５が出力する制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）を検出する。
フューエルカット時には、排気ガスにおける酸素濃度が高くなるため、「基準電流生成部７３が正常に動作し、基準抵抗７５の抵抗値が適切に設定され、基準抵抗７５の接続状態が適正であり、電流ＤＡ変換部３５が正常である場合」には、ポンプ電流Ｉｐは１．３３ｍＡ以上の電流値となる。また、「基準電流生成部７３の故障、基準抵抗７５の抵抗値の誤設定、基準抵抗７５の接続異常、電流ＤＡ変換部３５の故障など、何らかの異常が発生している場合」には、ポンプ電流Ｉｐは１．３３ｍＡ未満の電流値となる。
次のＳ１４０を実行する電流異常判定部７７は、Ｓ１３０で検出した制御電流がＳ１２０で読み出した正常電流範囲に含まれるか否かを判定し、肯定判定するとＳ１５０に移行し、否定判定するとＳ１６０に移行する。
Ｓ１５０を実行する電流異常判定部７７は、基準電流Ｉｒｅｆが正常値であると判定する。つまり、電流異常判定部７７は、基準電流生成部７３が正常に動作し、基準抵抗７５の抵抗値が適切に設定され、基準抵抗７５の接続状態が適正である、と判定する。
Ｓ１６０を実行する電流異常判定部７７は、基準電流Ｉｒｅｆが異常値であると判定するとともに、基準抵抗７５，基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定する。例えば、電流異常判定部７７は、基準電流生成部７３の故障、基準抵抗７５の抵抗値の誤設定、基準抵抗７５の接続異常、電流ＤＡ変換部３５など、何らかの異常が発生していると判定する。
電流異常判定部７７は、Ｓ１５０またはＳ１６０が終了すると、電流異常判定処理を終了する。
このような電流異常判定処理を実行する電流異常判定部７７は、内燃機関が特定の運転状態（フューエルカット）である場合に、ポンプ電流Ｉｐを検出し、検出したポンプ電流Ｉｐが正常電流範囲に含まれるか否かに基づいて、基準電流Ｉｒｅｆが正常値であるか否かを判定している。
例えば、基準電流生成部７３と基準抵抗７５との接続状態が異常状態（断線異常、短絡異常など）である場合には、基準電流生成部７３および基準抵抗７５が異常状態となるため、適正値（換言すれば、正常範囲）の基準電流Ｉｒｅｆを生成できない。この場合、電流ＤＡ変換部３５が生成するポンプ電流Ｉｐは、不適正な値の基準電流Ｉｒｅｆに基づいて生成されるため、不適正な値となり正常電流範囲を逸脱する。また、基準電流生成部７３が正常に適正値の基準電流Ｉｒｅｆを生成できたとしても、電流ＤＡ変換部３５が異常状態である場合には、ポンプ電流Ｉｐが不適正な値となり正常電流範囲を逸脱することがある。
このような異常が発生した場合には、電流異常判定部７７が、内燃機関のフューエルカット時に検出したポンプ電流Ｉｐが正常範囲に含まれるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、基準電流Ｉｒｅｆが異常値であることを判定できるとともに、基準抵抗７５，基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定できる。
［１−４．効果］
以上説明したように、本実施形態のガス検知システム１におけるセンサ制御装置５は、基準電流生成部７３と、電流ＤＡ変換部３５と、電流供給部４２と、基準抵抗７５と、電流異常判定部７７と、を備える。
基準電流生成部７３は、基準抵抗７５を用いて基準電流Ｉｒｅｆを生成するように構成されている。電流ＤＡ変換部３５および電流供給部４２は、基準電流Ｉｒｅｆの電流値を基準として所定電流値の制御電流（ポンプ電流Ｉｐ，パルス電流Ｉrpvs）を生成し、制御電流をセンサ素子９（ポンプセル１４）に対して供給するように構成されている。
電流異常判定部７７は、内燃機関のフューエルカット時にポンプ電流Ｉｐ（制御電流）がとりうる正常電流範囲と、フューエルカット時に電流ＤＡ変換部３５が生成したポンプ電流Ｉｐと、を比較する（Ｓ１４０）。電流異常判定部７７は、ポンプ電流Ｉｐが正常電流範囲を逸脱している場合には（Ｓ１４０で否定判定）、基準抵抗７５，基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定する（Ｓ１６０）。
つまり、電流異常判定部７７は、内燃機関のフューエルカット時に、ポンプ電流Ｉｐがとりうる正常電流範囲と、電流ＤＡ変換部３５が生成したポンプ電流Ｉｐと、を比較して、ポンプ電流Ｉｐが正常電流範囲を逸脱している場合には、基準抵抗７５、基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定できる。
よって、センサ制御装置５は、上記のような電流異常判定部７７を備えることで、基準抵抗７５、基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つの異常を判定することができる。
次に、センサ制御装置５の制御対象は内燃機関に備えられるガスセンサ８（センサ素子９）であり、センサ制御装置５は、内燃機関の運転状態（フューエルカット状態）に基づいて正常電流範囲を設定する電流異常判定部７７（Ｓ１２０）を備える。
このような電流異常判定部７７を備えることで、センサ制御装置５は、特定の運転状態（フューエルカット状態）における正常電流範囲を設定でき、特定制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）が正常電流範囲を逸脱した場合には、自身（センサ制御装置５）が異常であると判定できる。
次に、センサ制御装置５は、制御電流生成部（電流ＤＡ変換部３５，電流供給部４２など）、基準抵抗７５、基準電流生成部７３を備えると共に、電流異常判定部７７を備えて構成されている。つまり、電流異常判定部７７は、制御電流生成部（電流ＤＡ変換部３５，電流供給部４２など）、基準抵抗７５、基準電流生成部７３と一体に備えられる構成である。
このように、センサ制御装置５は、電流異常判定部７７が制御電流生成部などと一体に備えられる構成であることで、制御電流生成部などでの異常の有無を確実に判定できるため、異常状態のまま制御電流を供給することを抑制できる。
［１−５．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
センサ制御装置５が、電流制御装置の一例に相当するとともに、電流制御装置と一体に備えられる構成である異常判定装置の一例に相当する。ガスセンサ８（センサ素子９）が制御対象の一例に相当し、基準抵抗７５が基準抵抗の一例に相当する。ガス検知システム１が制御システムの一例に相当する。
基準電流生成部７３が基準電流生成部の一例に相当し、電流ＤＡ変換部３５および電流供給部４２のそれぞれが制御電流生成部の一例に相当し、電流異常判定部７７が電流異常判定部の一例に相当し、Ｓ１２０を実行する電流異常判定部７７が範囲設定部の一例に相当する。
［２．第２実施形態］
［２−１．全体構成］
第２実施形態として、異常判定装置（第２エンジン制御装置１０７）が電流制御装置（第２センサ制御装置１０５）とは別体に備えられる構成の第２ガス検知システム１０１について説明する。
図３は、本開示の第２ガス検知システム１０１の全体構成図である。
第２ガス検知システム１０１は、例えば、内燃機関の排気ガス中の特定ガス（本実施形態では、酸素）を検出する用途に用いられる。第２ガス検知システム１０１は、ガスセンサ８と、第２センサ制御装置１０５と、第２エンジン制御装置１０７と、を備える。
なお、第２ガス検知システム１０１は、上述のガス検知システム１と比べて、ガスセンサ８は同様の構成であるが、他の構成においては相違点があるため、以下の説明では、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。また、第２実施形態のうち第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明する。第２センサ制御装置１０５は、センサ制御装置５と比べて一部の構成が異なり、第２エンジン制御装置１０７は、エンジン制御装置７と比べて一部の構成が異なる。
第２センサ制御装置１０５は、センサ制御装置５と比べて、一部の構成が異なっており、少なくとも電流異常判定部７７を備えていない点が異なる。また、第２センサ制御装置１０５は、通信処理部７１から第２エンジン制御装置１０７へ送信する各種情報の中に、電流ＤＡ変換部３５から出力されるポンプ電流Ｉｐの電流値、電流供給部４２から出力されるパルス電流Ｉrpvsなどの各種電流値を含むように構成されている。
第２エンジン制御装置１０７は、内燃機関を制御するための各種制御処理を実行するマイクロコントローラである。第２エンジン制御装置１０７は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう。図示省略。）を備える。マイコンは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび信号入出力部を備える。第２エンジン制御装置１０７の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。信号入出力部は、外部機器との間で各種信号の送受信を行う。なお、マイコンを構成するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび信号入出力部のそれぞれの個数は１つでも複数でもよい。また、マイコンが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。図３では、第２エンジン制御装置１０７については、機能ブロック図として表している。
第２エンジン制御装置１０７は、エンジン制御部１７６と、第２電流異常判定部１７７と、通信処理部１７８と、を備える。
通信処理部１７８は、ＳＰＩ通信線７２を介した通信により、第２センサ制御装置１０５（詳細には、通信処理部７１）との間で各種情報の送受信を行うための通信制御処理を実行する。通信処理部７１および通信処理部１７８は、センサ制御に関する制御情報を少なくとも含む情報の送受信を行う。例えば、通信処理部１７８は、第２センサ制御装置１０５から、ガス検出信号Ｓ２や各種電流値（ポンプ電流Ｉｐ、パルス電流Ｉrpvsなどの各種電流値）などを受信するように構成されている。
エンジン制御部１７６は、内燃機関を制御するための各種制御処理の１つとして、第２センサ制御装置１０５が検出した酸素濃度（詳細には、ガス検出信号Ｓ２）を用いて内燃機関の空燃比制御を行う。エンジン制御部１７６は、ガス検出信号Ｓ２に基づいて、排気ガス中の特定ガス（本実施形態では、酸素）の濃度を演算する。つまり、エンジン制御部１７６は、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）になるようにポンプセル１４に流したポンプ電流Ｉｐの履歴データに基づいて、測定対象ガスに含まれていた酸素濃度を演算する。
第２電流異常判定部１７７は、ＳＰＩ通信線７２を介して受信した情報に基づいて、第２センサ制御装置１０５における基準電流生成部７３が出力する基準電流Ｉｒｅｆが正常値であるか否かを判定するように構成されている。第２電流異常判定部１７７は、通信処理部１７８を介して、電流ＤＡ変換部３５から出力されるポンプ電流Ｉｐの電流値、電流供給部４２から出力されるパルス電流Ｉrpvsなどの各種電流値を受信可能に構成されている。
第２電流異常判定部１７７は、第１実施形態の電流異常判定部７７と同様に、基準電流生成部７３が出力する基準電流Ｉｒｅｆが正常値であるか否かを判定するための電流異常判定処理を実行する。
なお、第２電流異常判定部１７７は、電流異常判定部７７と比べて、電流異常判定処理の一部の内容が異なっている。例えば、第２電流異常判定部１７７は、Ｓ１１０での判定に用いる内燃機関の運転状態を、エンジン制御部１７６から受け取る。第２電流異常判定部１７７は、Ｓ１２０の実行時には、フューエルカット時に電流ＤＡ変換部３５が出力する制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）の正常範囲を、第２エンジン制御装置１０７の記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）から読み出す。なお、ポンプ電流Ｉｐの正常範囲に関する情報は、第２エンジン制御装置１０７の記憶部に予め記憶されている。Ｓ１３０を実行する第２電流異常判定部１７７は、電流ＤＡ変換部３５が出力する制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）を、通信処理部１７８を介して受信する。
第２電流異常判定部１７７におけるＳ１４０からＳ１６０の処理内容は、電流異常判定部７７と同様である。
このような電流異常判定処理を実行する第２電流異常判定部１７７は、電流異常判定部７７と同様に、内燃機関が特定の運転状態（フューエルカット）である場合に、ポンプ電流Ｉｐを検出し、検出したポンプ電流Ｉｐが正常範囲に含まれるか否かに基づいて、基準電流Ｉｒｅｆが正常値であるか否かを判定している。
このため、第２電流異常判定部１７７は、内燃機関のフューエルカット時に検出したポンプ電流Ｉｐが正常範囲に含まれるか否かの判定結果に基づいて、基準電流Ｉｒｅｆが異常値であることを判定できるとともに、基準抵抗７５，基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定できる。
［２−２．効果］
以上説明したように、第２実施形態の第２ガス検知システム１０１においては、第２センサ制御装置１０５は、基準電流生成部７３と、電流ＤＡ変換部３５と、電流供給部４２と、基準抵抗７５と、通信処理部７１と、を備えており、第２エンジン制御装置１０７は、第２電流異常判定部１７７と、通信処理部１７８と、を備える。
第２電流異常判定部１７７は、内燃機関のフューエルカット時にポンプ電流Ｉｐ（制御電流）がとりうる正常電流範囲と、フューエルカット時に電流ＤＡ変換部３５が生成したポンプ電流Ｉｐと、を比較する（Ｓ１４０）。第２電流異常判定部１７７は、ポンプ電流Ｉｐが正常電流範囲を逸脱している場合には（Ｓ１４０で否定判定）、基準抵抗７５，基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定する（Ｓ１６０）。
つまり、第２電流異常判定部１７７は、内燃機関のフューエルカット時に、ポンプ電流Ｉｐがとりうる正常電流範囲と、電流ＤＡ変換部３５が生成したポンプ電流Ｉｐと、を比較して、ポンプ電流Ｉｐが正常電流範囲を逸脱している場合には、基準抵抗７５、基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定できる。
よって、第２エンジン制御装置１０７は、第２電流異常判定部１７７を備えることで、第２センサ制御装置１０５における異常状態（基準抵抗７５、基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つの異常）を判定することができる。
次に、第２センサ制御装置１０５の制御対象は内燃機関に備えられるガスセンサ８（センサ素子９）であり、第２エンジン制御装置１０７は、内燃機関の運転状態（フューエルカット状態）に基づいて正常電流範囲を設定する第２電流異常判定部１７７（Ｓ１２０）を備える。
このような第２電流異常判定部１７７を備えることで、第２エンジン制御装置１０７は、特定の運転状態（フューエルカット状態）における正常電流範囲を設定でき、特定制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）が正常電流範囲を逸脱した場合には、第２センサ制御装置１０５が異常であると判定できる。
次に、第２エンジン制御装置１０７は、第２センサ制御装置１０５とは別体に備えられるとともに、第２電流異常判定部１７７と、通信処理部１７８と、を備えている。通信処理部１７８は、第２センサ制御装置１０５から特定制御電流（ポンプ電流Ｉｐなど）に関する情報を受信するように構成されている。第２電流異常判定部１７７は、通信処理部１７８で受信した情報に基づいて判定を行うように構成されている。
このように、第２電流異常判定部１７７を有する第２エンジン制御装置１０７は、第２センサ制御装置１０５と別体に備えられる場合でも、通信処理部１７８を備えることで、第２センサ制御装置１０５での異常の有無を判定できる。このため、第２エンジン制御装置１０７を用いることで、第２センサ制御装置１０５が異常状態のままガスセンサ８に対して制御電流（ポンプ電流Ｉｐなど）を供給することを抑制できる。
次に、第２ガス検知システム１０１は、第２エンジン制御装置１０７および第２センサ制御装置１０５を備えて構成されており、第２エンジン制御装置１０７は、第２電流異常判定部１７７を有している。
このような第２ガス検知システム１０１は、第２エンジン制御装置１０７が第２センサ制御装置１０５での異常の有無を判定できるように構成されているため、第２センサ制御装置１０５が異常状態のままガスセンサ８に対して制御電流（ポンプ電流Ｉｐなど）を供給することを抑制できる。
［２−３．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
第２センサ制御装置１０５が、電流制御装置の一例に相当し、第２エンジン制御装置１０７が異常判定装置の一例に相当する。ガスセンサ８（センサ素子９）が制御対象の一例に相当し、基準抵抗７５が基準抵抗の一例に相当する。第２ガス検知システム１０１が制御システムの一例に相当する。
基準電流生成部７３が基準電流生成部の一例に相当し、電流ＤＡ変換部３５および電流供給部４２のそれぞれが制御電流生成部の一例に相当し、第２電流異常判定部１７７が電流異常判定部の一例に相当し、Ｓ１２０を実行する第２電流異常判定部１７７が範囲設定部の一例に相当し、通信処理部１７８が情報受信部の一例に相当する。
［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。
例えば、上記実施形態では、特定状況が内燃機関のフューエルカット状態であり、特定状態量が特定制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）である形態の異常判定装置（センサ制御装置５、第２エンジン制御装置１０７）について説明したが、本開示の異常判定装置は、このような形態に限られることはない。例えば、特定状況が「ガスセンサ８（詳細には、センサ素子９）の素子温度が特定温度となる場合」であり、特定状態量が「電流供給部４２から出力されるパルス電流Ｉrpvsに基づいて検出されるポンプセル１４の内部抵抗値Ｒｐｖｓ」である形態でもよい。具体的には、起動後、センサへの加熱時間が十分に経過して、センサの素子温度が所定の温度となった場合のパルス電流Ｉrpvsに基づく内部抵抗値Ｒｐｖｓであっても良い。
内部抵抗値Ｒｐｖｓは、上述のとおり、センサ出力信号Ｖｓ１、応答信号Ｖｓ２、パルス電流Ｉrpvsを用いて演算される状態量である（Ｒｐｖｓ＝（Ｖｓ２−Ｖｓ１）／Ｉrpvs）。つまり、内部抵抗値Ｒｐｖｓは、電流供給部４２が供給する制御電流（パルス電流Ｉrpvs、微小電流Ｉｃｐ）または電流ＤＡ変換部３５が供給する制御電流（ポンプ電流Ｉｐ）に応じて変化する状態量である。なお、センサ出力信号Ｖｓ１は、ポンプ電流Ｉｐに応じて変化する状態量であり、応答信号Ｖｓ２は、パルス電流Ｉrpvsに応じて変化する状態量である。このため、基準電流Ｉｒｅｆが不適正な値である場合には、制御電流（パルス電流Ｉrpvs、ポンプ電流Ｉｐ）が不適正な値になるとともに、内部抵抗値Ｒｐｖｓについても不適正な値（実際のセンサ素子９の温度とは異なる値）となる場合がある。
そのため、センサ素子９の素子温度が特定温度となる内燃機関の運転状態であるときの内部抵抗値Ｒｐｖｓである特定内部抵抗値Ｒｐｖｓを検出し、センサ素子９の素子温度が特定温度となるときに特定内部抵抗値Ｒｐｖｓが採りうる正常数値範囲と特定内部抵抗値Ｒｐｖｓとを比較して、その比較結果に基づいてセンサ制御装置が異常状態であるか否かを判定してもよい。この場合、電流異常判定処理を実行する電流異常判定部においては、Ｓ１１０で、センサ素子９の素子温度が特定温度となる内燃機関の運転状態であるか否かを判定する。また、Ｓ１２０では、センサ素子９の素子温度が特定温度となるときに特定内部抵抗値Ｒｐｖｓが採りうる正常数値範囲を読み出す。Ｓ１３０では、Ｒｐｖｓ演算部５１を用いて特定内部抵抗値Ｒｐｖｓの検出を行う。Ｓ１４０では、特定内部抵抗値Ｒｐｖｓが正常数値範囲に含まれるか否かを判定し、肯定判定するとＳ１５０に移行して正常状態であると判定し、否定判定するとＳ１６０に移行して異常状態であると判定する。
このような構成の異常判定装置は、センサ素子９の素子温度が特定温度となるときに、Ｒｐｖｓ演算部５１にて検出した特定内部抵抗値Ｒｐｖｓと、特定内部抵抗値Ｒｐｖｓが採りうる正常数値範囲と、を比較して、ポンプ電流Ｉｐが正常電流範囲を逸脱している場合には、基準抵抗７５、基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つが異常状態であると判定できる。よって、このような異常判定装置は、上記のような判定を行うことで、基準抵抗７５、基準電流生成部７３および電流ＤＡ変換部３５のうち少なくとも１つの異常を判定することができる。
なお、内部抵抗値Ｒｐｖｓを用いた異常判定は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。
次に、特定状況は、上記に限られることはなく、例えば、異常判定装置の出荷前検査であってもよい。特定状況を出荷前検査とする場合、例えば、出荷前検査で電流制御装置の制御電流生成部が出力する制御電流の電流値（検査用電流値）を予め設定しておき、出荷前検査で出力される制御電流（特定制御電流）と正常電流範囲とを比較して異常判定してもよい。この場合の正常電流範囲は、検査用電流値を中央値として許容誤差を加味した数値範囲を設定してもよい。
また、特定状況を出荷前検査とする場合、例えば、センサ素子の代わりに抵抗値（以下、規定抵抗値ともいう）が予め定められた検査用抵抗を電流制御装置に接続しておき、出荷前検査においてセンサ素子の内部抵抗値として検査用抵抗の抵抗値（以下、検出抵抗値ともいう）を検出し、検出抵抗値と正常数値範囲とを比較して異常判定してもよい。この場合の正常数値範囲は、規定抵抗値を中央値として許容誤差を加味した数値範囲を設定してもよい。
次に、上記実施形態では、電流異常判定処理として、異常判定を行うための特定状況が１種類である電流異常判定処理について説明したが、電流異常判定処理はこのような形態に限られることはない。例えば、複数種類の特定状況の中から１つの特定状況を選択して、選択した特定状況で検出される特定状態量に基づいて異常判定する形態の電流異常判定処理であってもよい。具体的には、特定状況として、内燃機関の運転状態（フューエルカット状態など）および出荷前検査のうちいずれかを異常判定装置の利用者が選択し、利用者が選択した特定状況で検出される特定状態量（ポンプ電流Ｉｐ，内部抵抗値Ｒｐｖｓなど）と正常数値範囲との比較結果に基づいて、異常判定する形態であってもよい。
また、複数の特定状況から１つを選択する形態の異常判定装置においては、正常数値範囲を特定状況の種類に応じて適宜設定する構成を採用してもよい。このような構成であれば、様々な特定状況に応じて適切な正常数値範囲を設定できるため、電流制御装置の異常を適切に判定できる。
次に、上記実施形態では、１個のセル（ポンプセル１４）のみを備える素子部（センサ素子９）に対して制御電流を供給する電流制御装置（センサ制御装置）について説明したが、制御対象の素子部はこのような構成に限られることはなく、２個以上のセルを備える素子部であってもよい。例えば、ポンプセルと起電力セル（検知セル）とを備える素子部（２セル型素子部）に対して制御電流を供給する電流制御装置であってもよい。上述のセンサ制御装置５または第２センサ制御装置１０５を用いて、２セル型素子部およびヒータ部を備えるセンサを制御する場合には、ポンプ電流端子６１と基準電位端子６５との間にポンプセルを接続し、検出電圧端子６３と基準電位端子６５との間に起電力セル（検知セル）を接続する。このような用途の電流制御装置（センサ制御装置）においても、本開示の異常判定装置を用いることで、異常判定を行うことができる。
また、異常判定の実行時期は、上記実施形態のように予め定められた実行周期毎に限られることはなく、例えば、起動後所定時間経過時点などの特定タイミングに一度だけ異常判定しても良い。
次に、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
上述したマイコンの他、当該マイコンを構成要素とするシステム、当該マイコンとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、濃度算出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
１…ガス検知システム、３…ガス検知装置、５…センサ制御装置、７…エンジン制御装置、８…ガスセンサ、９…センサ素子、１４…ポンプセル、１５…固体電解質体、１６…多孔質電極、２６…ヒータ、３１…ＡＤ変換部（アナログデジタル変換部）、３３…ＰＩＤ演算部、３４…ポンプ電流演算部、３５…電流ＤＡ変換部（電流デジタルアナログ変換部）、３７…ガス検出信号演算部、４２…電流供給部、４６…基準電位生成部、５１…Ｒｐｖｓ演算部、５３…ヒータ制御量演算部、６１…ポンプ電流端子（Ｉｐ＋端子）、６３…検出電圧端子（Ｖｓ＋端子）、６５…基準電位端子（ＣＯＭ端子６５）、６７…端子監視部、６９…異常検出部、７１…通信処理部、７２…ＳＰＩ通信線、７３…基準電流生成部、７５…基準抵抗、７７…電流異常判定部、１０１…第２ガス検知システム、１０５…第２センサ制御装置、１０７…第２エンジン制御装置、１７６…エンジン制御部、１７７…第２電流異常判定部、１７８…通信処理部。

Claims (5)

  1. 制御対象に対して制御電流を供給する電流制御装置の異常を判定する異常判定装置であって、
    前記電流制御装置は、基準抵抗を用いて基準電流を生成する基準電流生成部と、前記基準電流の電流値を基準として所定電流値の制御電流を生成し、前記制御電流を制御対象に対して供給する制御電流生成部と、を備えており、
    当該異常判定装置は、
    前記制御電流に応じて変化する状態量が特定状況下でとりうる正常数値範囲と、前記特定状況下で前記制御電流生成部が生成した前記制御電流に対応する前記状態量である特定状態量とを比較し、前記特定状態量が前記正常数値範囲を逸脱している場合には、前記基準抵抗、前記基準電流生成部、前記制御電流生成部のうち少なくとも１つが異常状態であると判定する電流異常判定部、
    を備える異常判定装置。
  2. 前記電流制御装置の制御対象は、内燃機関に備えられるセンサであり、
    当該異常判定装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記正常数値範囲を設定する範囲設定部を備える、
    請求項１に記載の異常判定装置。
  3. 当該異常判定装置は、前記電流制御装置と一体に備えられる、
    請求項１または請求項２に記載の異常判定装置。
  4. 当該異常判定装置は、前記電流制御装置とは別体に備えられるとともに、前記電流制御装置から前記特定状態量に関する情報を受信する情報受信部を備えており、
    前記電流異常判定部は、前記情報受信部で受信した情報に基づいて判定を行う、
    請求項１または請求項２に記載の異常判定装置。
  5. 基準抵抗を用いて基準電流を生成する基準電流生成部と、前記基準電流の電流値を基準として所定電流値の制御電流を生成し、前記制御電流を制御対象に対して供給する制御電流生成部と、を備える電流制御装置と、
    前記電流制御装置の異常を判定する異常判定装置と、
    を備える制御システムであって、
    前記異常判定装置は、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の異常判定装置で構成されている、
    制御システム。
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