JP2019015674A - Sensor state simulation device - Google Patents

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JP2019015674A JP2017134733A JP2017134733A JP2019015674A JP 2019015674 A JP2019015674 A JP 2019015674A JP 2017134733 A JP2017134733 A JP 2017134733A JP 2017134733 A JP2017134733 A JP 2017134733A JP 2019015674 A JP2019015674 A JP 2019015674A
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前田　誠治
Seiji Maeda
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Abstract

To provide a sensor state simulation device that can restrain influence on the output of a sensor when an element impedance is detected, if the sensor state simulation device is connected to the sensor and a sensor controller.SOLUTION: In a sensor state simulation device 5, the second signal time (pulse width) T2 of a temporary state detection signal of the sensor state simulation device 5 is set shorter than the first signal time (pulse width) T1 of a state detection signal of a vehicle controller 3, and a second mask time S2 is shorter than a first mask time M1. This allows harmful influence of the second mask time M2 on the sensor output to be reduced and precise sensor output can be obtained. It thus becomes possible to detect an accurate gas concentration based on precise sensor output.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、センサとセンサ制御装置とに接続され、センサ制御装置に対して模擬信号を送信するセンサ状態模擬装置に関する。   The present disclosure relates to a sensor state simulation device that is connected to a sensor and a sensor control device and transmits a simulation signal to the sensor control device.

従来、例えば排ガス中の酸素濃度等のガス濃度を検出するセンサ素子を備えたガスセンサが知られており、さらに、このガスセンサに接続されてガスセンサの動作を制御するセンサ制御装置も知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a gas sensor including a sensor element that detects a gas concentration such as an oxygen concentration in exhaust gas is known, and a sensor control device that is connected to the gas sensor and controls the operation of the gas sensor is also known.

また、センサ制御装置には、ガスセンサを制御する機能に加えて、センサ素子の劣化判定を行う機能（ＯＢＤ機能）を有するものがある。このＯＢＤ機能を有するセンサ制御装置は、固体電解質体に一対の電極を設けたセルを少なくとも１つ以上有するセンサ素子に対して、センサ素子のインピーダンス（即ち素子インピーダンス：内部抵抗）を検出するための状態検出信号を出力し、センサ素子から、状態検出信号に対する応答信号（即ち素子インピーダンスを表す状態応答信号）を検出するように構成されている。   Some sensor control devices have a function of determining deterioration of a sensor element (OBD function) in addition to a function of controlling a gas sensor. This sensor control device having an OBD function is for detecting the impedance of a sensor element (that is, element impedance: internal resistance) for a sensor element having at least one cell having a pair of electrodes provided on a solid electrolyte body. A state detection signal is output, and a response signal to the state detection signal (that is, a state response signal representing element impedance) is detected from the sensor element.

詳しくは、センサ制御装置は、センサ素子に対して、状態検出信号として、例えば、電流値およびパルス幅が予め定められたパルス信号を周期的に入力し、状態検出信号に対する応答信号としてセンサ素子に生じる電圧変化量を検出する装置が知られている。このセンサ制御装置は、その電圧変化量およびパルス信号の電流値に基づいて素子インピーダンスを検出することができる。   Specifically, the sensor control device periodically inputs, for example, a pulse signal having a predetermined current value and pulse width as a state detection signal to the sensor element, and supplies the sensor element as a response signal to the state detection signal. Devices for detecting the amount of voltage change that occurs are known. The sensor control device can detect the element impedance based on the voltage change amount and the current value of the pulse signal.

例えば、図９に示すように、ガスセンサからガス濃度に応じて例えば波動状に変動するセンサ信号（即ちセンサ出力）があるときに、センサ制御装置からセンサ素子に対してパルス状の状態検出信号が出力された場合（即ち打ち込まれた場合）には、センサ制御装置では、ガス濃度に応じたセンサ信号に状態検出信号が重畳したセンサ出力（Ｖout）が得られる。   For example, as shown in FIG. 9, when there is a sensor signal (that is, sensor output) that fluctuates in a wave shape in accordance with the gas concentration from the gas sensor, a pulse state detection signal is output from the sensor control device to the sensor element. When output (ie, when driven), the sensor control device obtains a sensor output (Vout) in which the state detection signal is superimposed on the sensor signal corresponding to the gas concentration.

ところで、上述のように、状態検出信号をセンサ素子に打ち込む場合には、素子容量の関係から、センサ出力が異常な大きな出力となる（いわゆる浮いてしまう状態）となることがある。   By the way, when the state detection signal is driven into the sensor element as described above, the sensor output may become an abnormally large output (so-called floating state) due to the element capacity.

この対策として、センサ出力が浮いていると予測される期間は、センサ出力の値（詳しくは打ち込む直前の値）を一定時間保持（即ちホールド）するマスク処理が行われる。このマスク処理を行う期間がマスク時間（第１のマスク時間）である。   As a countermeasure, mask processing is performed to hold (that is, hold) the value of the sensor output (specifically, the value immediately before the input) for a certain period of time during which the sensor output is predicted to be floating. The period during which this mask processing is performed is a mask time (first mask time).

なお、後述するように、マスク処理によって、センサ出力の浮きは防ぐことができるが、マスク処理を行う期間は、センサ出力は一定値に保たれるので、それによるセンサ出力の変形（図９のマスク処理参照）がある。   As will be described later, the mask processing can prevent the sensor output from floating, but the sensor output is maintained at a constant value during the mask processing period. Masking process).

また、近年では、センサ素子の状態を模擬するために、ガスセンサとセンサ制御装置との間に、センサ状態模擬装置を介在させた技術が提案されている（特許文献１参照）。このセンサ状態模擬装置とは、ガスセンサとセンサ制御装置とに接続されて、センサ制御装置に対して、センサ素子の状態（例えば劣化状態）を模擬した模擬信号を送信する劣化シミュレータ（ＳＩＭ）である。   In recent years, a technique has been proposed in which a sensor state simulation device is interposed between a gas sensor and a sensor control device in order to simulate the state of a sensor element (see Patent Document 1). The sensor state simulation device is a deterioration simulator (SIM) that is connected to the gas sensor and the sensor control device and transmits a simulation signal that simulates the state of the sensor element (for example, a deterioration state) to the sensor control device. .

このセンサ状態模擬装置では、センサ素子から検出した実際のセンサ状態を基本状態として利用しつつ、ある特定時期には劣化状態を模擬した模擬信号を生成し、この模擬信号をセンサ制御装置に対して出力する。   In this sensor state simulation device, a simulated signal simulating a deterioration state is generated at a specific time while using an actual sensor state detected from a sensor element as a basic state, and this simulated signal is transmitted to the sensor control device. Output.

このようにして模擬信号をセンサ制御装置に送信することで、劣化状態のセンサ素子を実際に準備することなく、劣化状態のセンサ素子に対するセンサ制御装置の制御状態が適切であるか否かを試験することができる。   By transmitting the simulation signal to the sensor control device in this way, it is tested whether the control state of the sensor control device with respect to the deteriorated sensor element is appropriate without actually preparing the deteriorated sensor element. can do.

また、例えば、図１０に示すように、ガスセンサとセンサ制御装置との間に、センサ状態模擬装置を配置する場合において、センサ素子のインピーダンスを検出するときには、センサ状態模擬装置によって、素子インピーダンスを検出することができる。
具体的には、センサ制御装置の場合と同様に、センサ状態模擬装置からガスセンサ（即ちセンサ素子）に対して、前記状態検出信号と同様なパルス状の信号（即ち仮状態検出信号）を周期的に印加し、それによってセンサ素子から出力される電圧（即ち仮状態応答信号）を取得し、この仮状態検出信号と仮状態応答信号とに基づいて素子インピーダンスを検出することができる。 Also, for example, as shown in FIG. 10, when the sensor state simulation device is arranged between the gas sensor and the sensor control device, when detecting the impedance of the sensor element, the element impedance is detected by the sensor state simulation device. can do.
Specifically, as in the case of the sensor control device, a pulse-like signal (that is, a temporary state detection signal) similar to the state detection signal is periodically sent from the sensor state simulation device to the gas sensor (that is, the sensor element). And a voltage output from the sensor element (that is, a temporary state response signal) is acquired, and the element impedance can be detected based on the temporary state detection signal and the temporary state response signal.

一方、センサ制御装置は、ガスセンサではなくセンサ状態模擬装置に接続されているので、センサ制御装置では、センサ状態模擬装置に対してパルス状の信号（即ち状態検出信号）を周期的に印加する。そして、センサ状態模擬装置から、素子のインピーダンスに対応した信号（模擬状態応答信号）を、状態応答信号として取得する。そして、この状態検出信号と模擬状態応答信号とに基づいて素子インピーダンスを検出する。   On the other hand, since the sensor control device is connected not to the gas sensor but to the sensor state simulation device, the sensor control device periodically applies a pulsed signal (that is, a state detection signal) to the sensor state simulation device. Then, a signal (simulated state response signal) corresponding to the impedance of the element is acquired as a state response signal from the sensor state simulation device. The element impedance is detected based on the state detection signal and the simulated state response signal.

特開２００４−０９３４００号JP 2004-093400 A

しかしながら、ガスセンサとセンサ制御装置との間にセンサ状態模擬装置を介在させた技術では、センサ状態模擬装置によってセンサ素子に仮状態検出信号を打ち込む場合には、その打ち込みよる悪影響（即ち前記センサ出力の浮き）を避けるために、上述したマスク時間を設定する必要があり、そのため、ガス濃度に応じた精度のよいセンサ出力が得られないことがある。   However, in the technique in which the sensor state simulation device is interposed between the gas sensor and the sensor control device, when the sensor state simulation device inputs a temporary state detection signal to the sensor element, an adverse effect (that is, the sensor output of the sensor output). In order to avoid (floating), it is necessary to set the mask time described above, and therefore, a sensor output with high accuracy corresponding to the gas concentration may not be obtained.

以下、この点について説明する。
ガスセンサとセンサ制御装置との間にセンサ状態模擬装置を配置した場合に、センサ制御装置からセンサ状態模擬装置に状態検出信号を打ち込むときには、上述のように、異常なセンサ出力（即ち浮いたセンサ出力）を取得しないように、センサ出力が浮いている間は、センサ出力の値を一定時間保持するマスク時間（例えば第１のマスク時間）を設定している。 Hereinafter, this point will be described.
When a sensor state simulation device is arranged between the gas sensor and the sensor control device, when a state detection signal is input from the sensor control device to the sensor state simulation device, as described above, abnormal sensor output (that is, floating sensor output) ), A mask time (for example, a first mask time) for holding the sensor output value for a certain time is set while the sensor output is floating.

また、センサ状態模擬装置からセンサ素子に仮状態検出信号を打ち込むときにも、同様なマスク時間（例えば第２のマスク時間）を設定している。
なお、これらのマスク時間は、状態検出信号や仮状態検出信号の打ち込み時間（即ちパルス幅）よりも長く設定されている。 A similar mask time (for example, a second mask time) is also set when a temporary state detection signal is input from the sensor state simulator to the sensor element.
Note that these mask times are set longer than the driving time (that is, the pulse width) of the state detection signal and the temporary state detection signal.

そのため、センサ出力をセンサ状態模擬装置を介してセンサ制御装置に取り込む際には、２種のマスク時間の設定によって、センサ出力が大きく変化してしまい、精度の良いセンサ出力を得ることができないという問題があった。   For this reason, when the sensor output is taken into the sensor control device via the sensor state simulation device, the sensor output changes greatly depending on the setting of the two mask times, and it is impossible to obtain a highly accurate sensor output. There was a problem.

なお、マスク時間が長すぎると、センサ出力の変形が大きくなるので、マスク時間は必要最小限に設定されているが、それでも、２種のマスク処理を実施するとセンサ出力の変形は大きくなってしまう。   If the mask time is too long, the deformation of the sensor output becomes large, so the mask time is set to the minimum necessary. However, if the two types of mask processing are performed, the deformation of the sensor output becomes large. .

このセンサ出力の変化を、図１０を用いてさらに詳しく説明する。
図１０に示すように、まず、波動状に変動するセンサ出力があるときには、センサ状態模擬装置では、そのセンサ出力に仮状態検出信号の打ち込みによって変動した仮状態応答信号が重畳した出力が得られる（図１０の「センサ出力」参照）。 This change in sensor output will be described in more detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 10, first, when there is a sensor output that fluctuates in a wave shape, the sensor state simulation device can obtain an output in which a temporary state response signal that has fluctuated due to the provision of a temporary state detection signal is superimposed on the sensor output. (See “Sensor Output” in FIG. 10).

このセンサ出力、即ちガス濃度に応じたセンサ出力（Ｖout）は、センサ状態模擬装置におけるマスク時間（第２のマスク時間）の設定によって、複数の箇所に変形が発生する（図１０の「ＳＩＭ内部データ」のマスク処理参照）。   This sensor output, that is, the sensor output (Vout) corresponding to the gas concentration, is deformed at a plurality of locations depending on the setting of the mask time (second mask time) in the sensor state simulation device (“SIM internal of FIG. 10”). Refer to the mask processing in “Data”).

一方、センサ制御装置から同様な状態検出信号がセンサ状態模擬装置に打ち込まれた場合には、センサ状態模擬装置からセンサ制御装置に、図１０の「ＳＩＭ出力」に示すような模擬センサ出力が出力される。   On the other hand, when a similar state detection signal is input from the sensor control device to the sensor state simulation device, a simulated sensor output as shown in “SIM output” in FIG. 10 is output from the sensor state simulation device to the sensor control device. Is done.

なお、この模擬センサ出力は、センサ状態模擬装置の内部データのガス濃度に応じたセンサ出力に、センサ制御装置による状態検出信号の打ち込みによって変動する電圧が重畳したものである。即ち、センサ状態模擬装置にて得られた素子インピーダンスに対応する電圧を重畳したものである。   The simulated sensor output is obtained by superimposing a voltage that fluctuates due to the input of a state detection signal by the sensor control device on the sensor output corresponding to the gas concentration of the internal data of the sensor state simulation device. That is, the voltage corresponding to the element impedance obtained by the sensor state simulation device is superimposed.

さらに、センサ制御装置自体も、センサ状態模擬装置に状態検出信号を打ち込む際には、センサ状態模擬装置のマスク時間（第２のマスク時間）と同様に、マスク時間（第１のマスク時間）を設定しているので、両マスク時間の影響によって、センサ出力（Ｖout）は、更に大きく変形してしまう（図１０の「ＥＣＵ内部データ」参照）。例えば、第２のマスク時間は第１のマスク時間と同じに設定される。   Further, the sensor control device itself also sets the mask time (first mask time) in the same manner as the mask time (second mask time) of the sensor state simulation device when inputting the state detection signal into the sensor state simulation device. Since it is set, the sensor output (Vout) is further greatly deformed due to the influence of both mask times (see “ECU internal data” in FIG. 10). For example, the second mask time is set to be the same as the first mask time.

そして、このようにセンサ出力が変形すると、そのセンサ出力に応じて求められるガス濃度を精度よく求めることができない恐れがある。その結果、ガス濃度を精度良く検出できない場合には、このガスセンサを用いた例えばエンジンの制御などに影響を与える恐れがある。   If the sensor output is deformed in this way, the gas concentration required in accordance with the sensor output may not be obtained with high accuracy. As a result, when the gas concentration cannot be detected with high accuracy, there is a risk of affecting the control of the engine using this gas sensor, for example.

本開示は上記問題点を解決するためになされたものであり、センサとセンサ制御装置とにセンサ状態模擬装置を接続した場合に、素子インピーダンスを検出する際のセンサ出力への影響を抑制することができるセンサ状態模擬装置を提供することを目的とする。   The present disclosure has been made to solve the above-described problem, and suppresses the influence on sensor output when detecting element impedance when a sensor state simulation device is connected to a sensor and a sensor control device. An object of the present invention is to provide a sensor state simulation device capable of

（１）本開示の第１局面は、センサ素子とセンサ素子の状態を検出するセンサ制御装置とに接続されるとともに、センサ制御装置に対して、センサ素子の出力を模擬した模擬信号を出力するセンサ状態模擬装置に関するものである。 (1) A first aspect of the present disclosure is connected to a sensor element and a sensor control device that detects the state of the sensor element, and outputs a simulated signal that simulates the output of the sensor element to the sensor control device. The present invention relates to a sensor state simulation device.

センサ制御装置は、センサ素子に対して状態検出信号を第１の周期で出力し、状態検出信号に対する応答信号であってセンサ素子のインピーダンスを表す状態応答信号を、第１の周期に対応した所定の周期で検出する構成を有している。   The sensor control device outputs a state detection signal to the sensor element in a first cycle, and a state response signal that is a response signal to the state detection signal and represents the impedance of the sensor element is predetermined corresponding to the first cycle. It has the structure which detects with the period of.

センサ状態模擬装置は、センサ素子に対して仮状態検出信号を第２の周期で出力し、仮状態検出信号に対する応答信号であってセンサ素子のインピーダンスを表す仮状態応答信号を、第２の周期に対応した所定の周期で検出する構成を有している。さらに、センサ制御装置から状態検出信号を受信した場合には、センサ制御装置に対して、仮状態応答信号に対応して生成した模擬状態応答信号を状態検出信号に対する応答信号として出力する構成を有する。   The sensor state simulation device outputs a temporary state detection signal to the sensor element in the second cycle, and outputs a temporary state response signal that is a response signal to the temporary state detection signal and represents the impedance of the sensor element in the second cycle. It has the structure detected with the predetermined | prescribed period corresponding to. Further, when a state detection signal is received from the sensor control device, the simulated state response signal generated in response to the temporary state response signal is output to the sensor control device as a response signal to the state detection signal. .

更に、本第１局面では、センサ制御装置は、状態検出信号の信号幅である第１の信号時間よりも長い第１のマスク時間を設定し、状態検出信号の出力開始時から第１のマスク時間にわたり、センサ状態模擬装置から出力される前記模擬信号の出力を所定値とする機能（例えば出力を保持する機能）を有している。   Further, in the first aspect, the sensor control device sets a first mask time that is longer than the first signal time that is the signal width of the state detection signal, and the first mask from the start of output of the state detection signal. Over time, it has a function of setting the output of the simulation signal output from the sensor state simulation device to a predetermined value (for example, a function of holding the output).

一方、センサ状態模擬装置は、仮状態検出信号の信号幅である第２の信号時間よりも長い第２のマスク時間を設定し、仮状態検出信号の出力開始時から第２のマスク時間にわたり、センサから出力されるセンサ信号の出力を所定値とする機能（例えば出力を保持する機能）を有している。   On the other hand, the sensor state simulation device sets a second mask time longer than the second signal time which is the signal width of the temporary state detection signal, and from the start of the output of the temporary state detection signal to the second mask time, It has a function of setting the output of the sensor signal output from the sensor to a predetermined value (for example, a function of holding the output).

しかも、センサ状態模擬装置の仮状態検出信号の第２の信号時間を、センサ制御装置の状態検出信号の第１の信号時間より短く設定するとともに、第２のマスク時間を第１のマスク時間よりを短くしている。   Moreover, the second signal time of the temporary state detection signal of the sensor state simulation device is set shorter than the first signal time of the state detection signal of the sensor control device, and the second mask time is set to be shorter than the first mask time. Is shortened.

このように、本第１局面では、センサ状態模擬装置の仮状態検出信号の第２の信号時間（例えばパルス幅）を、センサ制御装置の状態検出信号の第１の信号時間（例えばパルス幅）より短く設定するとともに、第２のマスク時間を第１のマスク時間より短くしているので、センサの検出対象の状態（例えばガス濃度など）に応じた精度の良いセンサ出力が得られるという効果がある。   Thus, in the first aspect, the second signal time (for example, pulse width) of the provisional state detection signal of the sensor state simulation device is used as the first signal time (for example, pulse width) of the state detection signal of the sensor control device. Since the second mask time is set shorter than the first mask time, the sensor output with high accuracy according to the detection target state (for example, gas concentration) can be obtained. is there.

つまり、センサ状態模擬装置によってセンサ素子に仮状態検出信号を打ち込む場合には、その打ち込みよる悪影響を避けるために、前記第１のマスク時間とは別に、第２のマスク時間を設定する必要があり、そのため、センサの検出対象の状態に応じた精度のよいセンサ出力が得られないことがある。   That is, when a temporary state detection signal is driven into the sensor element by the sensor state simulation device, it is necessary to set the second mask time separately from the first mask time in order to avoid adverse effects due to the driving. Therefore, a sensor output with high accuracy according to the state of the detection target of the sensor may not be obtained.

それに対して、本第１局面では、第２の信号時間を第１の信号時間より短くすることにより、第２のマスク時間を第１のマスク時間より短くしているので、第２のマスク時間によるセンサ出力に対する悪影響を抑制して、精度の良いセンサ出力を得ることができる。   On the other hand, in the first aspect, the second mask time is shorter than the first mask time by making the second signal time shorter than the first signal time. It is possible to obtain a highly accurate sensor output by suppressing adverse effects on the sensor output due to.

よって、精度の良いセンサ出力に基づいて、センサの検出対象の状態（例えばガス濃度など）を精度良く検出することができる。
（２）本開示の第２局面では、センサ状態模擬装置の仮状態検出信号の第２の信号時間とセンサ制御装置の状態検出信号の第１の信号時間との関係に基づいて、第２の信号時間と第１の信号時間との時間の差による仮状態応答信号と状態応答信号との出力の差を低減するように、仮状態応答信号を補正する。 Therefore, the state (for example, gas concentration) of the detection target of the sensor can be accurately detected based on the accurate sensor output.
(2) In the second aspect of the present disclosure, based on the relationship between the second signal time of the temporary state detection signal of the sensor state simulation device and the first signal time of the state detection signal of the sensor control device, the second The temporary state response signal is corrected so as to reduce an output difference between the temporary state response signal and the state response signal due to a time difference between the signal time and the first signal time.

仮状態検出信号の第２の信号時間を状態検出信号の第１の信号時間より短くする場合には、仮状態応答信号は状態検出信号とは異なることがある。
詳しくは、例えば図４に示すように、仮状態検出時間（Ｔａ）が短い場合の仮状態応答信号を示す電圧（ΔＶａ）は、状態検出信号（Ｔｂ）が長い場合の状態応答信号を示す電圧（ΔＶｂ）より小さくなる傾向がある。 When the second signal time of the temporary state detection signal is shorter than the first signal time of the state detection signal, the temporary state response signal may be different from the state detection signal.
Specifically, for example, as shown in FIG. 4, the voltage (ΔVa) indicating the temporary state response signal when the temporary state detection time (Ta) is short is the voltage indicating the state response signal when the state detection signal (Tb) is long. There is a tendency to become smaller than (ΔVb).

このような場合には、この検出された電圧と打ち込まれた電流とによって求められる素子インピーダンスも異なるので、精度良くインピーダンスを求めることができないことがある。   In such a case, since the element impedance calculated | required by this detected voltage and the injected electric current differs, it may be impossible to obtain | require an impedance accurately.

それに対して、本第２局面では、上述した仮状態検出信号の第２の信号時間と状態検出信号の第１の信号時間との関係に基づいて、第２の信号時間と第１の信号時間との時間の差による仮状態応答信号と状態応答信号との出力の差（即ち電圧の差）を低減するように、仮状態応答信号を補正する。   On the other hand, in the second aspect, the second signal time and the first signal time are based on the relationship between the second signal time of the provisional state detection signal and the first signal time of the state detection signal. The temporary state response signal is corrected so as to reduce the output difference between the temporary state response signal and the state response signal (that is, the voltage difference) due to the difference in time.

これにより、センサ制御装置では、この補正された仮状態応答信号に基づいて、即ち、この補正された仮状態応答信号を例えば状態応答信号として用いることにより、精度良く素子インピーダンスを検出することができる。   Thereby, the sensor control device can detect the element impedance with high accuracy based on the corrected temporary state response signal, that is, by using the corrected temporary state response signal as the state response signal, for example. .

詳しくは、第２の信号時間と第１の信号時間との関係（即ち時間の長短の関係）と、仮状態応答信号と状態応答信号の関係（即ち信号の電圧の大小の関係）とには、一定の関係がある。具体的には、打ち込む信号の信号時間が長くなれば、出力される（即ち応答する）信号の電圧が大きくなる。   Specifically, the relationship between the second signal time and the first signal time (that is, the relationship between the length of the time) and the relationship between the temporary state response signal and the state response signal (that is, the relationship between the magnitudes of the signal voltages) There is a certain relationship. Specifically, as the signal time of the input signal becomes longer, the voltage of the output signal (that is, the response) increases.

そこで、本第２局面のように、第２の信号時間と第１の信号時間との関係に基づいて、打ち込む信号（即ち各検出信号）の信号時間の違いによる応答信号のずれ（即ち電圧のずれ）を低減するように、仮状態応答信号を補正する。   Therefore, as in the second aspect, based on the relationship between the second signal time and the first signal time, the response signal shift (that is, the voltage difference) due to the difference in the signal time of the input signal (that is, each detection signal). The temporary state response signal is corrected so as to reduce the deviation.

これによって、センサ制御装置では、上述したような各検出信号の信号時間の違いによる応答時間のずれが補正（即ちＲｉ補正）された信号を用いることにより、精度良く素子インピーダンスを検出することができる。   As a result, the sensor control apparatus can detect the element impedance with high accuracy by using the signal in which the response time shift due to the difference in the signal time of each detection signal as described above is corrected (that is, Ri correction). .

実施形態のガスセンサおよび車両制御装置に接続されたセンサ状態模擬装置を備えたシステムの概略構成を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the schematic structure of the system provided with the sensor state simulation apparatus connected to the gas sensor and vehicle control apparatus of embodiment. （ａ）は状態検出信号のパルス信号を示す説明図、（ｂ）は仮状態検出信号のパルス信号を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the pulse signal of a state detection signal, (b) is explanatory drawing which shows the pulse signal of a temporary state detection signal. （ａ）は状態検出信号のパルス信号を示すタイミングチャート、（ｂ）は第１のマスク時間を示すタイミングチャート、（ｃ）は仮状態検出信号のパルス信号を示すタイミングチャート、（ｄ）は第２のマスク時間を示すタイミングチャートである。(A) is a timing chart showing the pulse signal of the state detection signal, (b) is a timing chart showing the first mask time, (c) is a timing chart showing the pulse signal of the temporary state detection signal, and (d) is the first timing chart. 3 is a timing chart showing a mask time of 2. 異なる種類の状態検出信号に対するそれぞれの電圧変化量ΔＶを表した説明図である。It is explanatory drawing showing each voltage variation | change_quantity (DELTA) V with respect to a different kind of state detection signal. 素子温度とパルス信号終了時の電圧変化量ΔＶとの対応関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the correspondence of element temperature and the voltage variation | change_quantity (DELTA) V at the time of the end of a pulse signal. 模擬制御Ｒｐｖｓと車両ＥＣＵ制御Ｒｐｖｓとの対応関係を表す対応関係情報の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the corresponding relationship information showing the corresponding relationship of simulation control Rpvs and vehicle ECU control Rpvs. 実施形態のシステムおける信号の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the signal in the system of embodiment. （ａ）はガスセンサに車両制御装置が接続された場合に車両制御装置が取得する信号を示す説明図、（ｂ）はガスセンサと車両制御装置とに従来のセンサ状態模擬装置が接続された場合に車両制御装置が取得する信号を示す説明図、（ｃ）は本実施形態において車両制御装置に取得する信号を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the signal which a vehicle control apparatus acquires when a vehicle control apparatus is connected to a gas sensor, (b) is the case where the conventional sensor state simulation apparatus is connected to a gas sensor and a vehicle control apparatus Explanatory drawing which shows the signal which a vehicle control apparatus acquires, (c) is explanatory drawing which shows the signal acquired by a vehicle control apparatus in this embodiment. ガスセンサとセンサ制御装置とが接続された従来のシステムおける信号の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the signal in the conventional system with which the gas sensor and the sensor control apparatus were connected. ガスセンサとセンサ制御装置とに従来のセンサ状態模擬装置が接続された従来のシステムおける信号の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the signal in the conventional system by which the conventional sensor state simulation apparatus was connected to the gas sensor and the sensor control apparatus.

以下、本開示が適用されたセンサ状態模擬装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．実施形態］
［１−１．システムの全体構成］
図１に示すように、本実施形態では、ガスセンサ１と車両制御装置（即ち車両ＥＣＵ）３とセンサ状態模擬装置（即ちＳＩＭ）５を備えたシステム７を例に挙げて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a sensor state simulation device to which the present disclosure is applied will be described with reference to the drawings.
[1. Embodiment]
[1-1. Overall system configuration]
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a system 7 including a gas sensor 1, a vehicle control device (ie, a vehicle ECU) 3, and a sensor state simulation device (ie, a SIM) 5 will be described as an example.

このシステム７では、ガスセンサ１は、センサ状態模擬装置５と接続されており、センサ状態模擬装置５には、ガスセンサ１からのセンサ出力（例えばガス濃度を示す信号）が入力されるようになっている。   In this system 7, the gas sensor 1 is connected to a sensor state simulation device 5, and sensor output (for example, a signal indicating a gas concentration) from the gas sensor 1 is input to the sensor state simulation device 5. Yes.

また、後述するように、センサ状態模擬装置５からガスセンサ１に対して、センサ素子９の内部抵抗であるインピーダンス（即ち素子インピーダンス）を検出するための仮状態検出信号が出力（即ち打ち込むことが）できるようになっている。   Further, as will be described later, a temporary state detection signal for detecting an impedance (that is, an element impedance) that is an internal resistance of the sensor element 9 is output (that is, input) from the sensor state simulation device 5 to the gas sensor 1. It can be done.

このセンサ状態模擬装置５は、ガスセンサ１（従ってセンサ素子９）の劣化状態等の状態を模擬する装置であり、車両制御装置３に接続されて、車両制御装置３に対して模擬信号（例えば劣化状態を示す劣化信号）を送信する。この模擬信号は、ガスセンサ１の状態を模擬する信号である。   The sensor state simulation device 5 is a device for simulating a state such as a deterioration state of the gas sensor 1 (and hence the sensor element 9), and is connected to the vehicle control device 3 so that a simulation signal (for example, deterioration) is transmitted to the vehicle control device 3. A deterioration signal indicating the state) is transmitted. This simulation signal is a signal that simulates the state of the gas sensor 1.

車両制御装置３は、センサ状態模擬装置５から出力される模擬信号（例えば劣化信号）が入力されるようになっている。
また、後述するように、車両制御装置３からセンサ状態模擬装置５に対して、素子インピーダンスを求めるために状態検出信号が出力できるようになっており、車両制御装置３は、センサ状態模擬装置５から出力された模擬状態応答信号を入力する。そして、車両制御装置３は、模擬状態応答信号に基づいて素子インピーダンスを求め、ガスセンサ１（センサ素子９）の素子インピーダンスが目標とする値になるように、公知の手法のもとヒータ１１への通電制御（例えば、ＰＷＭ通電制御）を実行するための制御信号を当該ヒータ１１に対して出力する。 The vehicle control device 3 receives a simulation signal (for example, a deterioration signal) output from the sensor state simulation device 5.
Further, as will be described later, a state detection signal can be output from the vehicle control device 3 to the sensor state simulation device 5 in order to obtain the element impedance, and the vehicle control device 3 includes the sensor state simulation device 5. The simulated state response signal output from is input. And the vehicle control apparatus 3 calculates | requires element impedance based on the simulation state response signal, and it applies to the heater 11 under a well-known method so that the element impedance of the gas sensor 1 (sensor element 9) becomes a target value. A control signal for executing energization control (for example, PWM energization control) is output to the heater 11.

以下、各構成について詳細に説明する。
＜センサ＞
ガスセンサ１は、内燃機関を備える車両に搭載されて、排ガス中の特定ガスのガス濃度（例えば酸素濃度）を検出するように構成されている。このガスセンサ１は、センサ素子９とヒータ１１とを備える。センサ素子９は、ヒータ１１による加熱されて活性化状態になることで、ガス濃度を検出することができる。 Hereinafter, each configuration will be described in detail.
<Sensor>
The gas sensor 1 is mounted on a vehicle including an internal combustion engine, and is configured to detect a gas concentration (for example, oxygen concentration) of a specific gas in exhaust gas. The gas sensor 1 includes a sensor element 9 and a heater 11. The sensor element 9 can detect the gas concentration by being activated by being heated by the heater 11.

なお、ガスセンサ１は、センサ素子９と、ヒータ１１と、センサ用信号線１３と、センサ用ヒータ線１５と、センサ用コネクタ１７と、を備える。
ガスセンサ１は、通常使用時（即ちセンサ状態模擬装置５に接続されていない場合）には、車両制御装置３に接続される。そして、車両制御装置３に制御されることで、ガス濃度に応じた信号や素子インピーダンスに応じた信号を車両制御装置３に出力する。 The gas sensor 1 includes a sensor element 9, a heater 11, a sensor signal line 13, a sensor heater line 15, and a sensor connector 17.
The gas sensor 1 is connected to the vehicle control device 3 during normal use (that is, when not connected to the sensor state simulation device 5). Then, by being controlled by the vehicle control device 3, a signal corresponding to the gas concentration and a signal corresponding to the element impedance are output to the vehicle control device 3.

また、ガスセンサ１は、本実施形態のように、センサ状態模擬装置５に接続された場合には、車両制御装置３に対してと同様に、センサ状態模擬装置５に対して、ガス濃度に応じた信号や素子インピーダンスに応じた信号を出力する。   Further, when the gas sensor 1 is connected to the sensor state simulation device 5 as in the present embodiment, the gas sensor 1 corresponds to the sensor state simulation device 5 according to the gas concentration in the same manner as the vehicle control device 3. Output a signal corresponding to the received signal or element impedance.

このガスセンサ１の例としては、起電力セルを備えたλセンサ、酸素ポンピングセルと酸素濃淡電池セルとを有するガスセンサなどが挙げられる。具体的には、酸素センサ（λセンサ、全領域空燃比センサ）、ＮＯｘセンサなどのガスセンサである。このようなガスセンサは、被測定ガス（排ガスなど）中の特定ガスのガス濃度（酸素濃度、ＮＯｘ濃度など）を検出する用途に用いられる。   Examples of the gas sensor 1 include a λ sensor having an electromotive force cell, and a gas sensor having an oxygen pumping cell and an oxygen concentration battery cell. Specifically, it is a gas sensor such as an oxygen sensor (λ sensor, full-range air-fuel ratio sensor) or NOx sensor. Such a gas sensor is used for detecting the gas concentration (oxygen concentration, NOx concentration, etc.) of a specific gas in the gas to be measured (exhaust gas, etc.).

ここでは、一例として、例えば、排ガス中の酸素濃度に応じて変化すると共に、理論空燃比を境にして出力値が急変する信号を出力する酸素センサ（いわゆるλセンサ）を例に挙げて説明する。   Here, as an example, for example, an oxygen sensor (so-called λ sensor) that outputs a signal that changes according to the oxygen concentration in the exhaust gas and whose output value suddenly changes with the theoretical air-fuel ratio as a boundary will be described as an example. .

なお、酸素センサについては公知のものを使用しているため、その構造等の詳細については説明を省略するが、以下に、λセンサについて簡単に説明する。
センサ素子９は、活性温度以上で酸素イオン導電性を示す性質を有するジルコニア製の固体電解質体を、一対の多孔質電極で挟んだ筒状ないしは板状の素子である。 In addition, since the well-known thing is used about an oxygen sensor, description is abbreviate | omitted about the detail of the structure etc., However, lambda sensor is demonstrated easily below.
The sensor element 9 is a cylindrical or plate-shaped element in which a solid electrolyte body made of zirconia having a property of showing oxygen ion conductivity at an activation temperature or higher is sandwiched between a pair of porous electrodes.

この固体電解質体は２つの雰囲気を隔てており、両雰囲気間で酸素分圧に差が生じたとき、固体電解質体内を酸素イオンが移動し、一対の多孔質電極間に電圧が発生する（即ち起電力による電圧が発生する）。従って、λセンサでは、この一対の多孔質電極間に発生した電圧に基づいて、酸素濃度の検出を行うことができる。   This solid electrolyte body separates two atmospheres, and when a difference in oxygen partial pressure occurs between the two atmospheres, oxygen ions move in the solid electrolyte body, and a voltage is generated between the pair of porous electrodes (ie, Voltage due to electromotive force is generated). Therefore, the λ sensor can detect the oxygen concentration based on the voltage generated between the pair of porous electrodes.

＜車両制御装置＞
車両制御装置３は、通常使用時（即ちセンサ状態模擬装置５に接続されていない場合）には、内燃機関を備える車両の各部を制御するとともに（例えば空燃比制御、点火時期制御など）、センサ制御装置として機能して、ガスセンサ１を制御する。なお、ガスセンサ１は、車両制御装置３に直接に接続されている。 <Vehicle control device>
The vehicle control device 3 controls each part of a vehicle including an internal combustion engine (for example, air-fuel ratio control, ignition timing control, etc.) during normal use (that is, when not connected to the sensor state simulation device 5), and a sensor. The gas sensor 1 is controlled by functioning as a control device. The gas sensor 1 is directly connected to the vehicle control device 3.

この車両制御装置３は、ガスセンサ１の動作を制御することにより、排ガス中の酸素濃度に対応した信号を受信して、酸素濃度を求めることができる。また、素子インピーダンスを求めることができる。   The vehicle control device 3 can determine the oxygen concentration by receiving a signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas by controlling the operation of the gas sensor 1. Further, the element impedance can be obtained.

例えば、素子インピーダンスを求める場合には、車両制御装置３からガスセンサ１（詳しくはセンサ素子９）に対して、状態検出信号を出力する（即ち打ち込む）。
具体的には、例えば図２（ａ）に示すように、電流値およびパルス幅が予め定められたパルス信号（即ち状態検出信号：打込パルス）を、センサ素子９に一定の周期的（例えば図３（ａ）に示す第１の周期Ｓ１）で打ち込む。そして、状態検出信号に対する応答信号（即ち状態応答信号）として、素子インピーダンスに対応したセンサ素子９に生じる電圧変化量を検出する。 For example, when obtaining the element impedance, the vehicle control device 3 outputs (that is, inputs) a state detection signal to the gas sensor 1 (specifically, the sensor element 9).
Specifically, for example, as shown in FIG. 2A, a pulse signal (that is, a state detection signal: driving pulse) having a predetermined current value and pulse width is applied to the sensor element 9 at a certain periodic (for example, The driving is performed in the first cycle S1) shown in FIG. Then, a voltage change amount generated in the sensor element 9 corresponding to the element impedance is detected as a response signal (that is, a state response signal) to the state detection signal.

車両制御装置３では、その電圧変化量およびパルス信号の電流値に基づいて、素子インピーダンスを検出することができる。この素子インピーダンスは、周知のように、センサ素子９の温度（即ち素子温度）に対応しているので、素子インピーダンスから素子温度を求めることができる。   The vehicle control device 3 can detect the element impedance based on the voltage change amount and the current value of the pulse signal. As is well known, this element impedance corresponds to the temperature of the sensor element 9 (that is, the element temperature), so that the element temperature can be obtained from the element impedance.

従って、その素子温度の情報に基づいて、ヒータ１１に駆動電圧（ＰＷＭ通電制御を実行するための制御信号）を提供することにより、素子温度を目標とする温度に制御することができる。   Therefore, the element temperature can be controlled to the target temperature by providing the heater 11 with a drive voltage (a control signal for executing the PWM energization control) based on the element temperature information.

また、車両制御装置３では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、状態検出信号（車両ＥＣＵ側打込パルス）の打ち込みに応じて、状態検出信号のパルス幅Ｔ１よりも長い第１のマスク時間Ｍ１を設定している。つまり、状態検出信号の信号幅である第１の信号時間Ｔ１よりも長い第１のマスク時間Ｍ１を設定し、状態検出信号の打込開始時から第１のマスク時間Ｍ１にわたり、センサ状態模擬装置５から出力される酸素濃度に応じた出力（電圧）を保持（ホールド）するようにしている。   Further, in the vehicle control device 3, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), in response to the driving of the state detection signal (vehicle ECU side driving pulse), the vehicle control device 3 is longer than the pulse width T1 of the state detection signal. 1 mask time M1 is set. That is, the first mask time M1 longer than the first signal time T1, which is the signal width of the state detection signal, is set, and the sensor state simulation device is set over the first mask time M1 from the start of driving the state detection signal. The output (voltage) corresponding to the oxygen concentration output from 5 is held.

なお、マスク時間とは、上述したように、状態検出信号をセンサ素子９に打ち込む場合に、素子容量の関係からガスセンサ１のセンサ出力が異常な値となるので、その異常の値となる間は、センサ出力をホールドする時間のことである。   As described above, the mask time means that when the state detection signal is driven into the sensor element 9, the sensor output of the gas sensor 1 has an abnormal value due to the element capacity. This is the time to hold the sensor output.

一方、車両制御装置３が、センサ状態模擬装置５に接続された場合にも、車両制御装置３は、あたかもガスセンサ１と接続されているような動作を行う。
具体的には、車両制御装置３は、センサ状態模擬装置５から出力される酸素濃度に応じた信号（模擬センサ信号）に基づいて、酸素濃度を検出する。なお、後述するように、センサ状態模擬装置５にて、センサ素子９の劣化が模擬された場合には、この劣化が模擬された信号が前記模擬センサ信号として車両制御装置３に出力されるので、車両制御装置３では、この模擬センサ信号に基づいて酸素濃度を検出することができる。 On the other hand, even when the vehicle control device 3 is connected to the sensor state simulation device 5, the vehicle control device 3 performs an operation as if it is connected to the gas sensor 1.
Specifically, the vehicle control device 3 detects the oxygen concentration based on a signal (simulated sensor signal) corresponding to the oxygen concentration output from the sensor state simulation device 5. As will be described later, when the sensor state simulation device 5 simulates the deterioration of the sensor element 9, a signal simulating this deterioration is output to the vehicle control device 3 as the simulated sensor signal. The vehicle control device 3 can detect the oxygen concentration based on the simulated sensor signal.

また、素子インピーダンスを求めるために、車両制御装置３からセンサ状態模擬装置５に状態検出信号が出力された場合には、センサ状態模擬装置５から車両制御装置３に対して、素子インピーダンスに応じた信号として、状態応答信号に模擬した模擬状態応答信号が出力される。なお、車両制御装置３では、状態応答信号と模擬状態応答信号との区別はない。   Further, when a state detection signal is output from the vehicle control device 3 to the sensor state simulation device 5 in order to obtain the element impedance, the sensor state simulation device 5 responds to the element impedance with respect to the vehicle control device 3. A simulated state response signal simulating the state response signal is output as the signal. In the vehicle control device 3, there is no distinction between a state response signal and a simulated state response signal.

従って、車両制御装置３では、この模擬状態応答信号に基づいて、素子インピーダンスを求めることができる。よって、素子インピーダンスから素子温度を求め、この素子温度の情報に基づいて、ヒータ１１に駆動電圧を提供することにより、素子温度を目標とする温度に制御することができる。   Therefore, the vehicle control device 3 can obtain the element impedance based on the simulation state response signal. Therefore, the element temperature can be controlled to the target temperature by obtaining the element temperature from the element impedance and providing the drive voltage to the heater 11 based on the element temperature information.

なお、車両制御装置３が、センサ状態模擬装置５に接続された場合にも、上述のように、第１のマスク時間Ｍ１が設定される。
この車両制御装置３は、例えば、マイクロコンピュータ（図示省略。以下、マイコンともいう。）を備えて構成される。マイコンは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび信号入出力部を備える。車両制御装置３の各種機能は、ＣＰＵが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。 Even when the vehicle control device 3 is connected to the sensor state simulation device 5, the first mask time M1 is set as described above.
The vehicle control device 3 includes, for example, a microcomputer (not shown; hereinafter also referred to as a microcomputer). The microcomputer includes a CPU, a ROM, a RAM, and a signal input / output unit. Various functions of the vehicle control device 3 are realized by the CPU executing a program stored in the recording medium. In this example, the ROM corresponds to a recording medium that stores a program. Further, by executing this program, a method corresponding to the program is executed. The signal input / output unit transmits / receives various signals to / from an external device.

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。   Note that the number of CPUs, ROMs, RAMs, and signal input / output units constituting the microcomputer may be one or more. Further, some or all of the functions executed by the microcomputer may be configured in hardware by one or a plurality of ICs.

なお、車両制御装置３は、装置用信号線１９と、装置用ヒータ線２１と、装置用コネクタ２３と、を備える。
［１−２．センサ状態模擬装置］
次に、センサ状態模擬装置５について説明する。なお、このセンサ状態模擬装置５も、車両制御装置３と同様に、マイコンを主要部とする電子制御装置である。 The vehicle control device 3 includes a device signal line 19, a device heater wire 21, and a device connector 23.
[1-2. Sensor state simulator]
Next, the sensor state simulation device 5 will be described. The sensor state simulation device 5 is also an electronic control device having a microcomputer as a main part, like the vehicle control device 3.

＜センサ状態模擬装置の構成＞
センサ状態模擬装置５は、実センサ制御部２５と、模擬センサ制御部２７と、劣化ロジック部２９と、制御ロジック部３１と、Ｒｉ算出部３３と、Ｒｉ補正部３５と、を備える。また、センサ側仮コネクタ３７と、センサ模擬信号線３９と、装置側仮コネクタ４１と、装置模擬信号線４３と、模擬ヒータ線４５と、を備える。 <Configuration of sensor state simulator>
The sensor state simulation device 5 includes an actual sensor control unit 25, a simulated sensor control unit 27, a deterioration logic unit 29, a control logic unit 31, a Ri calculation unit 33, and a Ri correction unit 35. Further, the sensor side temporary connector 37, the sensor simulation signal line 39, the apparatus side temporary connector 41, the apparatus simulation signal line 43, and the simulation heater line 45 are provided.

このセンサ状態模擬装置５は、センサ側仮コネクタ３７がセンサ用コネクタ１７と接続されることで、ガスセンサ１と接続され、装置側仮コネクタ４１が装置用コネクタ２３と接続されることで、車両制御装置３と接続される。   This sensor state simulation device 5 is connected to the gas sensor 1 by connecting the sensor-side temporary connector 37 to the sensor connector 17, and is connected to the device connector 23 by connecting the device-side temporary connector 41 to the device connector 23. Connected to the device 3.

また、センサ側仮コネクタ３７がセンサ用コネクタ１７と接続され、かつ、装置側仮コネクタ４１が装置用コネクタ２３と接続されることで、ガスセンサ１のヒータ１１と車両制御装置３とが、センサ用ヒータ線１５、模擬ヒータ線４５、装置用ヒータ線２１を介して接続される。これにより、ヒータ１１は、車両制御装置３により制御可能な状態となる。   Further, the sensor-side temporary connector 37 is connected to the sensor connector 17 and the apparatus-side temporary connector 41 is connected to the apparatus connector 23, whereby the heater 11 of the gas sensor 1 and the vehicle control device 3 are connected to the sensor. The heater wire 15, the simulated heater wire 45, and the apparatus heater wire 21 are connected. As a result, the heater 11 becomes controllable by the vehicle control device 3.

実センサ制御部２５は、センサ側仮コネクタ３７およびセンサ用コネクタ１７等を介して、ガスセンサ１のセンサ素子９に接続されて、車両制御装置３のセンサ制御装置としての機能を模擬するものである。   The actual sensor control unit 25 is connected to the sensor element 9 of the gas sensor 1 via the sensor-side temporary connector 37, the sensor connector 17, and the like, and simulates the function of the vehicle control device 3 as the sensor control device. .

この実センサ制御部２５は、センサ素子９からの出力（センサ出力：図７参照）を入力し、また、センサ素子９に対して、素子インピーダンスを検出するために、仮状態検出信号を出力する。   The actual sensor control unit 25 inputs an output from the sensor element 9 (sensor output: see FIG. 7), and outputs a temporary state detection signal to the sensor element 9 in order to detect the element impedance. .

具体的には、センサ素子９から出力されるガス濃度に応じた信号（センサ信号）を入力する。また、センサ素子９に対して、素子インピーダンスを検出するための仮状態検出信号を打ち込み、この仮状態検出信号の打ち込みに対してセンサ素子９から出力される、素子インピーダンスに対応した仮状態応答信号を入力する。   Specifically, a signal (sensor signal) corresponding to the gas concentration output from the sensor element 9 is input. Further, a temporary state detection signal for detecting the element impedance is input to the sensor element 9, and a temporary state response signal corresponding to the element impedance is output from the sensor element 9 in response to the input of the temporary state detection signal. Enter.

また、実センサ制御部２５では、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、仮状態検出信号（ＳＩＭ側打込パルス）の打ち込みに応じて、仮状態検出信号のパルス幅Ｔ２よりも長い第２のマスク時間Ｍ２を設定している。つまり、仮状態検出信号の信号幅である第２の信号時間Ｔ２よりも長い第２のマスク時間Ｍ２を設定し、仮状態検出信号の打込開始時から第２のマスク時間Ｍ２にわたり、センサ素子９から出力される酸素濃度に応じた出力（電圧）を保持（ホールド）するようにしている。   Further, in the actual sensor control unit 25, as shown in FIGS. 3C and 3D, in response to driving of the temporary state detection signal (SIM side driving pulse), the pulse width T2 of the temporary state detection signal is larger than the pulse width T2. A long second mask time M2 is set. That is, a second mask time M2 longer than the second signal time T2, which is the signal width of the temporary state detection signal, is set, and the sensor element extends over the second mask time M2 from the start of the provisional state detection signal. The output (voltage) corresponding to the oxygen concentration output from 9 is held.

模擬センサ制御部２７は、装置側仮コネクタ４１および装置用コネクタ２３等を介して車両制御装置３と接続されて、センサ素子９の状態を模擬する機能を有する。
この模擬センサ制御部２７では、劣化ロジック部２９でセンサ素子９の劣化状態を模擬するように生成された信号（例えばガス濃度に応じた模擬センサ信号）を、あたかもセンサ素子９から出力するようにして、車両制御装置３に出力する。 The simulated sensor control unit 27 is connected to the vehicle control device 3 via the device-side temporary connector 41, the device connector 23, and the like, and has a function of simulating the state of the sensor element 9.
In the simulated sensor control unit 27, a signal generated by the degradation logic unit 29 so as to simulate the degradation state of the sensor element 9 (for example, a simulated sensor signal corresponding to the gas concentration) is output from the sensor element 9. Output to the vehicle control device 3.

また、模擬センサ制御部２７では、車両制御装置３から状態検出信号が打ち込まれると、あたかもセンサ素子９に状態検出信号が打ち込まれた場合のように、状態応答信号を出力するタイミングで、その状態応答信号を模擬した模擬状態応答信号を出力する。   Further, in the simulated sensor control unit 27, when the state detection signal is driven from the vehicle control device 3, the state is output at the timing of outputting the state response signal as if the state detection signal is driven into the sensor element 9. A simulated state response signal that simulates the response signal is output.

制御ロジック部３１は、図２（ｂ）に示すように、仮状態検出信号のパルス幅や周期（第２の周期Ｓ２）を管理する処理部である。この制御ロジック部３１は、所定の素子インピーダンスを検出するタイミングで、実センサ制御部２５に対して、仮状態検出信号を出力する指示を出す。なお、図１の指示信号は、仮状態検出信号のパルス打込時間であるパルス幅、パルス周期である第２の周期Ｓを指示する信号である。   As shown in FIG. 2B, the control logic unit 31 is a processing unit that manages the pulse width and cycle (second cycle S2) of the temporary state detection signal. The control logic unit 31 instructs the actual sensor control unit 25 to output a temporary state detection signal at a timing at which a predetermined element impedance is detected. Note that the instruction signal in FIG. 1 is a signal for instructing a second period S that is a pulse width and a pulse period that is a pulse driving time of the temporary state detection signal.

本実施形態では、図２及び図３に示すように、仮状態検出信号の第２の周期Ｓ２は、状態検出信号の第１の周期Ｓ１より短く設定されている。また、仮状態検出信号のパルス幅である第２の信号時間Ｔ２は、状態検出信号の第１の信号時間Ｔ１より短く設定されている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the second cycle S2 of the temporary state detection signal is set shorter than the first cycle S1 of the state detection signal. In addition, the second signal time T2, which is the pulse width of the temporary state detection signal, is set shorter than the first signal time T1 of the state detection signal.

例えば、仮状態検出信号の第２の周期Ｓ２は１００ｍｓであり、状態検出信号の第１の周期Ｓ１は５００ｍｓである。また、例えば、仮状態検出信号の第２の信号時間Ｔ２は０．１ｍｓであり、状態検出信号の第１の信号時間Ｔ１は２ｍｓである。   For example, the second cycle S2 of the temporary state detection signal is 100 ms, and the first cycle S1 of the state detection signal is 500 ms. Further, for example, the second signal time T2 of the temporary state detection signal is 0.1 ms, and the first signal time T1 of the state detection signal is 2 ms.

Ｒｉ算出部３３は、実センサ制御部２５から取得する信号（取得信号）として、仮状態応答信号を示すパルス電圧と酸素濃度に応じたセンサ出力（即ち出力電圧）とを取得する。
このＲｉ算出部３３では、仮状態検出信号が打ち込まれたときのセンサ出力の電圧と、仮状態検出信号が打ち込まれたことによって変化したセンサ出力の電圧（即ち仮状態応答信号の電圧）とを比較して、その電圧差から素子インピーダンスを算出する。 The Ri calculation unit 33 acquires a pulse voltage indicating a temporary state response signal and a sensor output (that is, an output voltage) corresponding to the oxygen concentration as a signal (acquisition signal) acquired from the actual sensor control unit 25.
In this Ri calculation unit 33, the voltage of the sensor output when the temporary state detection signal is driven and the voltage of the sensor output changed by the driving of the temporary state detection signal (that is, the voltage of the temporary state response signal). In comparison, the element impedance is calculated from the voltage difference.

劣化ロジック部２９は、実センサ制御部２５から取得する信号（取得信号）として、酸素濃度を示すセンサ出力（即ち出力電圧）を取得する。また、Ｒｉ算出部３３から、算出された素子インピーダンスを取得する。   The deterioration logic unit 29 acquires a sensor output (that is, an output voltage) indicating the oxygen concentration as a signal (acquisition signal) acquired from the actual sensor control unit 25. Further, the calculated element impedance is acquired from the Ri calculation unit 33.

この劣化ロジック部２９は、周知のように、センサ素子９の劣化を模擬するための処理部である。例えばセンサ素子９から得られた信号に対して、ゲインの変更や応答特性の遅れ、信号の遅延（遅延時間）などの様々な処理を施して、センサ出力の劣化信号を生成する。なお、これらの処理については、公知であるので詳しい説明は省略する（例えば特開２００７−３１５２１０号公報参照）。   As is well known, the deterioration logic unit 29 is a processing unit for simulating the deterioration of the sensor element 9. For example, the signal obtained from the sensor element 9 is subjected to various processes such as gain change, response characteristic delay, and signal delay (delay time) to generate a sensor output degradation signal. Since these processes are publicly known, detailed description thereof will be omitted (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-315210).

この劣化ロジック部２９では、Ｒｉ算出部３３にて算出された素子インピーダンスに対して、例えばゲインなどをかけて素子インピーダンスを模擬（生成）することができる。なお、劣化ロジック部２９から、模擬センサ制御部２７に対して、指示信号として、上述のように模擬された信号（即ち出力電圧）が出力される。   The degradation logic unit 29 can simulate (generate) the element impedance by applying, for example, a gain to the element impedance calculated by the Ri calculation unit 33. The deterioration logic unit 29 outputs the simulated signal (that is, the output voltage) as an instruction signal to the simulated sensor control unit 27 as described above.

Ｒｉ補正部３５は、車両制御装置３の状態検出信号の仕様（図２（ａ）に示すパルス仕様）に応じて、後述するように、素子インピーダンスを調整計算する処理を行う（いわゆるＲｉ補正を行う）。   The Ri correction unit 35 performs a process of adjusting and calculating the element impedance (so-called Ri correction is performed), as will be described later, according to the specification of the state detection signal of the vehicle control device 3 (the pulse specification shown in FIG. 2A). Do).

［１−３．素子インピーダンスに関する処理］
次に、センサ状態模擬装置５にて行われる素子インピーダンスに関する処理について、詳細に説明する。なお、以下では、仮状態検出信号と状態検出信号とを検出信号と総称し、仮状態応答信号と状態応答信号とを応答信号と総称することもある。 [1-3. Process related to element impedance]
Next, the process regarding the element impedance performed in the sensor state simulation apparatus 5 is demonstrated in detail. Hereinafter, the temporary state detection signal and the state detection signal may be collectively referred to as a detection signal, and the temporary state response signal and the state response signal may be collectively referred to as a response signal.

センサ素子９は、自身の温度（以下、素子温度Ｔｎともいう）に応じて自身の抵抗値（即ち素子インピーダンス；以下、実抵抗値Ｒｉともいう）が変化する特性（温度特性）を有しており、Ｒｉ算出部３３にて検出した抵抗値は、センサ素子９の素子温度Ｔｎの検出に利用できる。   The sensor element 9 has a characteristic (temperature characteristic) in which its resistance value (that is, element impedance; hereinafter, also referred to as an actual resistance value Ri) changes in accordance with its own temperature (hereinafter also referred to as an element temperature Tn). The resistance value detected by the Ri calculation unit 33 can be used for detecting the element temperature Tn of the sensor element 9.

センサ素子９の実抵抗値Ｒｉを検出する方法としては、上述したように、センサ素子９に検出用電流（例えば仮状態検出信号）を通電したときのセンサ素子９の電圧値を検出する方法が挙げられる。   As described above, as a method of detecting the actual resistance value Ri of the sensor element 9, there is a method of detecting the voltage value of the sensor element 9 when a current (for example, a temporary state detection signal) is supplied to the sensor element 9. Can be mentioned.

しかし、検出用電流の通電開始からセンサ素子９の電圧値が最終値に収束するまでに時間を要する場合がある。このような時間を短縮するために、検出用電流の通電開始後、変化途中（過渡期）の電圧値を検出し、この検出用電流および電圧値に基づき演算される抵抗値（以下、抵抗値Ｒｐｖｓともいう）を取得する方法がある。この抵抗値Ｒｐｖｓは、実抵抗値Ｒｉに応じて変化することから、実抵抗値Ｒｉと同様に、センサ素子９の素子温度Ｔｎの検出に利用できる。   However, it may take time from the start of energization of the detection current until the voltage value of the sensor element 9 converges to the final value. In order to shorten such time, a voltage value in the middle of transition (transition period) is detected after the start of energization of the detection current, and a resistance value (hereinafter, resistance value) calculated based on this detection current and voltage value is detected. There is a method of acquiring Rpvs). Since the resistance value Rpvs changes in accordance with the actual resistance value Ri, it can be used for detecting the element temperature Tn of the sensor element 9 in the same manner as the actual resistance value Ri.

従って、実センサ制御部２５は、電圧変化量ΔＶに基づいて、センサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓを検出することができる。例えば、仮状態検出信号の電流値Ｉrpvsと電圧変化量ΔＶとに基づいて、抵抗値Ｒｐｖｓ（＝ΔＶｒ／Ｉrpvs）を算出できる。   Therefore, the actual sensor control unit 25 can detect the resistance value Rpvs of the sensor element 9 based on the voltage change amount ΔV. For example, the resistance value Rpvs (= ΔVr / Irpvs) can be calculated based on the current value Irpvs and the voltage change amount ΔV of the temporary state detection signal.

なお、仮状態検出信号を入力した際のセンサ素子９の検出電圧値は、経過時間が十分に長い場合（例えば、数秒）には最終電圧値に収束した状態となるが、経過時間が短い場合（例えば、ミリ秒）には収束値ではなく過渡期の値（変化途中の値）を示す。また、検出電圧値の変化状態（波形）は、センサ素子９の抵抗値および仮状態検出信号の電流値が同一値であれば、同一の変化状態（波形）を示す。   The detected voltage value of the sensor element 9 when the temporary state detection signal is input is in a state where it converges to the final voltage value when the elapsed time is sufficiently long (for example, several seconds), but the elapsed time is short. In (for example, milliseconds), not a convergence value but a value in a transition period (a value in the middle of change) is shown. Further, the change state (waveform) of the detected voltage value indicates the same change state (waveform) if the resistance value of the sensor element 9 and the current value of the temporary state detection signal are the same value.

ここで、センサ素子９に対する仮状態検出信号の入力時におけるセンサ素子９の検出電圧値の変化状態（換言すれば、電圧変化量ΔＶ）について、図４を用いて説明する。
なお、図４では、仮状態検出信号に対応した信号を第１信号Ｓｐ１とし、状態検出信号に対応した信号を第２信号Ｓｐ２として説明する。 Here, the change state of the detected voltage value of the sensor element 9 (in other words, the voltage change amount ΔV) when the temporary state detection signal is input to the sensor element 9 will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, a signal corresponding to the temporary state detection signal is described as a first signal Sp1, and a signal corresponding to the state detection signal is described as a second signal Sp2.

まず、仮状態検出信号に対応した第１信号Ｓｐ１に対する電圧変化量ΔＶは、第１信号Ｓｐ１の入力開始時点から増加を開始し、第１信号Ｓｐ１の終了時点で電圧変化量ΔＶがΔＶａに到達した後、値が低下する波形（図４では、実線で表す波形）を示す。この時の電圧変化量ΔＶａは、センサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓに応じて値が変化する。このため、第１信号Ｓｐ１に対する電圧変化量ΔＶａを検出することで、センサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓを検出できる。   First, the voltage change amount ΔV for the first signal Sp1 corresponding to the temporary state detection signal starts to increase from the input start time of the first signal Sp1, and the voltage change amount ΔV reaches ΔVa at the end time of the first signal Sp1. After that, a waveform in which the value decreases (a waveform represented by a solid line in FIG. 4) is shown. The voltage change amount ΔVa at this time changes according to the resistance value Rpvs of the sensor element 9. For this reason, the resistance value Rpvs of the sensor element 9 can be detected by detecting the voltage change amount ΔVa with respect to the first signal Sp1.

また、第１信号Ｓｐ１の第１パルス幅Ｔａ（例えば、２ｍｓ）は、状態検出信号に対応した第２信号Ｓｐ２の第２パルス幅Ｔｂ（例えば、１０ｍｓ）に比べて小さく設定されている。そのため、第１信号Ｓｐ１に対する電圧変化量ΔＶの波形と第２信号Ｓｐ２に対する電圧変化量ΔＶの波形とは、波形が異なる。これにより、第１信号Ｓｐ１の終了時における電圧変化量ΔＶａは、第２信号Ｓｐ２の終了時における電圧変化量ΔＶｂと比べて、小さくなる（ΔＶａ＜ΔＶｂ）。   Further, the first pulse width Ta (for example, 2 ms) of the first signal Sp1 is set smaller than the second pulse width Tb (for example, 10 ms) of the second signal Sp2 corresponding to the state detection signal. Therefore, the waveform of the voltage change amount ΔV with respect to the first signal Sp1 is different from the waveform of the voltage change amount ΔV with respect to the second signal Sp2. Thus, the voltage change amount ΔVa at the end of the first signal Sp1 is smaller than the voltage change amount ΔVb at the end of the second signal Sp2 (ΔVa <ΔVb).

つまり、素子温度Ｔｎが同一のセンサ素子９に対して電流値が同一値のパルス信号を入力した場合でも、パルス幅が異なる場合には、パルス信号終了時における電圧変化量ΔＶは、パルス幅の大きさに応じて変化することになる。例えば、図５に示すように、素子温度Ｔｎが同一値（例えば、目標温度ＴＭ）であっても、検出信号であるパルス信号の終了時の電圧変化量ΔＶは、第１信号Ｓｐ１による検出結果（＝ΔＶａ）と、第２信号Ｓｐ２による検出結果（＝ΔＶｂ）とで、異なる値となる。   That is, even when a pulse signal having the same current value is input to the sensor elements 9 having the same element temperature Tn, if the pulse width is different, the voltage change amount ΔV at the end of the pulse signal is equal to the pulse width. It will change according to the size. For example, as shown in FIG. 5, even if the element temperature Tn is the same value (for example, the target temperature TM), the voltage change amount ΔV at the end of the pulse signal that is the detection signal is the detection result by the first signal Sp1. (= ΔVa) differs from the detection result (= ΔVb) by the second signal Sp2.

このため、パルス信号の電流値Ｉrpvsおよびパルス幅を一定として、パルス信号終了時の電圧変化量ΔＶを検出することで、センサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓを判定でき、ひいては素子温度Ｔｎを判定できる。   Therefore, the resistance value Rpvs of the sensor element 9 can be determined and the element temperature Tn can be determined by detecting the voltage change amount ΔV at the end of the pulse signal while keeping the current value Irpvs and the pulse width of the pulse signal constant.

ここで、実センサ制御部２５から出力される仮状態検出信号と、車両制御装置３から出力される状態検出信号とを比較すると、上述したように、仮状態検出信号のパルス幅は、状態検出信号のパルス幅より短い（図２参照）。   Here, when the temporary state detection signal output from the actual sensor control unit 25 and the state detection signal output from the vehicle control device 3 are compared, as described above, the pulse width of the temporary state detection signal is the state detection signal. It is shorter than the pulse width of the signal (see FIG. 2).

従って、異なるパルス幅の検出信号を用いて素子インピーダンスを求めると、実際には素子インピーダンスが同一の場合でも、異なる値となることがある。そのため、例えば、実センサ制御部２５で検出した「パルス信号終了時の電圧変化量ΔＶ」を、そのまま車両制御装置３に送信した場合、車両制御装置３でこの電圧変化量ΔＶに基づき演算される素子温度は、センサ素子９の素子温度とは異なる誤った値を示す。   Therefore, when the element impedance is obtained using detection signals having different pulse widths, even if the element impedance is actually the same, the value may be different. Therefore, for example, when the “voltage change amount ΔV at the end of the pulse signal” detected by the actual sensor control unit 25 is transmitted to the vehicle control device 3 as it is, the vehicle control device 3 calculates based on the voltage change amount ΔV. The element temperature shows an incorrect value different from the element temperature of the sensor element 9.

従って、この検出信号のパルス幅による測定誤差を補正する必要があり、この補正がＲｉ補正である。
本実施形態では、センサ状態模擬装置５では、Ｒｉ補正部３５は、車両制御装置３がセンサ素子９から直接取得する際の電圧変化量ΔＶに関する情報を予め記憶しており、その情報に基づいて模擬信号を生成する。 Therefore, it is necessary to correct the measurement error due to the pulse width of the detection signal, and this correction is Ri correction.
In the present embodiment, in the sensor state simulation device 5, the Ri correction unit 35 stores in advance information related to the voltage change amount ΔV when the vehicle control device 3 directly acquires from the sensor element 9, and based on the information. Generate a simulated signal.

例えば、Ｒｉ補正部３５は、センサ素子９の素子温度Ｔｎが同一であるときの「実センサ制御部２５でのパルス信号終了時の電圧変化量ΔＶ（＝ΔＶａ）」と「車両制御装置３でのパルス信号終了時の電圧変化量ΔＶ（＝ΔＶｂ）」との対応関係を表す対応関係情報を記憶している。   For example, the Ri correction unit 35 determines that the “voltage change ΔV (= ΔVa) at the end of the pulse signal in the actual sensor control unit 25” and the “vehicle control device 3” when the element temperatures Tn of the sensor elements 9 are the same. Is stored. Correspondence information indicating the correspondence with the voltage change amount ΔV (= ΔVb) at the end of the pulse signal ”is stored.

なお、パルス信号終了時の電圧変化量ΔＶは、センサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓとして表すことができる。そのため、対応関係情報は、例えば、図６に示すように、センサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓを用いて表すことができる。   The voltage change amount ΔV at the end of the pulse signal can be expressed as the resistance value Rpvs of the sensor element 9. Therefore, the correspondence relationship information can be expressed using, for example, the resistance value Rpvs of the sensor element 9 as shown in FIG.

なお、図６では、「実センサ制御部２５で検出されたセンサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓ」を模擬制御Ｒｐｖｓとし、「車両制御装置３で検出されたセンサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓ」を車両ＥＣＵ制御Ｒｐｖｓとして、模擬制御Ｒｐｖｓと車両ＥＣＵ制御Ｒｐｖｓとの対応関係を表すマップ（対応関係情報）の一例を表している。ここで、第１抵抗値Ｒａは、図５における電圧変化量ΔＶａに対応する抵抗値Ｒｐｖｓであり、第２抵抗値Ｒｂは、図５における電圧変化量ΔＶｂに対応する抵抗値Ｒｐｖｓである。   In FIG. 6, “the resistance value Rpvs of the sensor element 9 detected by the actual sensor control unit 25” is set as the simulation control Rpvs, and “the resistance value Rpvs of the sensor element 9 detected by the vehicle control device 3” is set as the vehicle ECU. As the control Rpvs, an example of a map (corresponding relationship information) indicating a correspondence relationship between the simulated control Rpvs and the vehicle ECU control Rpvs is shown. Here, the first resistance value Ra is a resistance value Rpvs corresponding to the voltage change amount ΔVa in FIG. 5, and the second resistance value Rb is a resistance value Rpvs corresponding to the voltage change amount ΔVb in FIG.

そして、Ｒｉ補正部３５は、前記対応関係情報に基づいて、「実センサ制御部２５でのパルス信号終了時の電圧変化量ΔＶ」を「車両制御装置３でのパルス信号終了時の電圧変化量ΔＶ」に変換する処理、あるいは、「実センサ制御部２５で検出されたセンサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓ」を「車両制御装置３で検出されたセンサ素子９の抵抗値Ｒｐｖｓ」に変換する処理を実行する。   Then, the Ri correction unit 35 calculates “the voltage change amount ΔV at the end of the pulse signal in the actual sensor control unit 25” based on the correspondence information, and “the voltage change amount at the end of the pulse signal in the vehicle control device 3”. The process of converting to “ΔV” or the process of converting “the resistance value Rpvs of the sensor element 9 detected by the actual sensor control unit 25” to “the resistance value Rpvs of the sensor element 9 detected by the vehicle control device 3”. Run.

従って、Ｒｉ補正部３５では、上述した電圧変化量ΔＶを変換する処理後の模擬状態検出信号を生成し、この模擬状態検出信号を模擬センサ制御部２７に対して出力する。
模擬センサ制御部２７では、劣化ロジック部２９にて生成されたセンサ出力の劣化を模擬した劣化信号に、前記模擬状態検出信号を重畳して、車両制御装置３に出力する模擬センサ出力（即ち模擬信号）を生成する。 Therefore, the Ri correction unit 35 generates a simulated state detection signal after processing for converting the voltage change amount ΔV described above, and outputs the simulated state detection signal to the simulated sensor control unit 27.
The simulated sensor control unit 27 superimposes the simulated state detection signal on the degradation signal that simulates the degradation of the sensor output generated by the degradation logic unit 29 and outputs the simulated sensor output (ie, simulation) to the vehicle control device 3. Signal).

［１−４．システムにおける動作］
次に、システム全体における動作について説明する。
図７に示すように、まず、波動状に変動するセンサ出力があるときには、センサ状態模擬装置５では、そのセンサ出力に仮状態応答信号が重畳したセンサ出力が得られる（図７の「センサ出力」参照）。つまり、仮状態検出信号の第２の周期Ｓ２での打ち込みによって生ずる仮状態応答信号が重畳したセンサ出力が得られる。 [1-4. Operation in the system]
Next, the operation of the entire system will be described.
As shown in FIG. 7, first, when there is a sensor output that fluctuates in a wave shape, the sensor state simulation device 5 obtains a sensor output in which a temporary state response signal is superimposed on the sensor output (see “sensor output of FIG. 7”). "reference). That is, a sensor output in which a temporary state response signal generated by driving the temporary state detection signal in the second cycle S2 is superimposed is obtained.

このセンサ状態模擬装置５では、素子インピーダンス（Ｒｉ）の検出に遅れはない。また、ガス濃度に応じたセンサ出力（Ｖout）自体も、第２のマスク時間Ｓ２による変形はあるものの遅れはない（図７の「ＳＩＭ内部データ」参照）。   In the sensor state simulation device 5, there is no delay in detecting the element impedance (Ri). Further, the sensor output (Vout) itself corresponding to the gas concentration is not delayed although it is deformed by the second mask time S2 (see “SIM internal data” in FIG. 7).

なお、センサ状態模擬装置５における第２のマスク時間Ｓ２（例えば１０ｍｓ）は、車両制御装置３における第１のマスク時間Ｓ１（例えば５０ｍｓ）よりも短いので、従来に比べて、センサ出力Ｖoutの変形は少ない。   Since the second mask time S2 (for example, 10 ms) in the sensor state simulation device 5 is shorter than the first mask time S1 (for example, 50 ms) in the vehicle control device 3, the sensor output Vout is deformed as compared with the conventional case. There are few.

一方、車両制御装置３から、状態検出信号が、第１の周期Ｓ１にてセンサ状態模擬装置５に打ち込まれた場合には、第１の周期Ｓ１に合わせた所定の周期にて、センサ状態模擬装置５から車両制御装置３に、図７の「ＳＩＭ出力」に示すような模擬センサ出力が出力される。   On the other hand, when a state detection signal is driven from the vehicle control device 3 into the sensor state simulation device 5 in the first cycle S1, the sensor state simulation is performed at a predetermined cycle in accordance with the first cycle S1. A simulated sensor output as shown in “SIM output” in FIG. 7 is output from the device 5 to the vehicle control device 3.

この模擬センサ出力とは、センサ状態模擬装置５の内部データのガス濃度に応じたセンサ出力（詳しくは劣化が模擬されたセンサ出力）に、車両制御装置３による状態検出信号の打ち込みに対応するように、仮状態応答信号をＲｉ補正等によって補正した模擬状態応答信号を重畳したものである。即ち、センサ状態模擬装置５にて得られた素子インピーダンスに対応する電圧を重畳したものである。   This simulated sensor output corresponds to the sensor output corresponding to the gas concentration of the internal data of the sensor state simulation device 5 (specifically, the sensor output in which deterioration is simulated) corresponding to the driving of the state detection signal by the vehicle control device 3. Further, a simulated state response signal obtained by correcting the temporary state response signal by Ri correction or the like is superimposed. That is, a voltage corresponding to the element impedance obtained by the sensor state simulation device 5 is superimposed.

従って、車両制御装置３では、第１の周期Ｓ１に合わせた所定の周期にて取得した模擬センサ出力に基づいて、詳しくは、模擬状態応答信号に基づいて、素子インピーダンス（Ｒｉ）を求めることができる。なお、この場合には、第２の周期Ｓ２は１００ｍｓと短いので、素子インピーダンス（Ｒｉ）は最大１００ｍｓ程度の遅れで済む。   Therefore, the vehicle control device 3 obtains the element impedance (Ri) based on the simulated sensor output acquired in a predetermined cycle that matches the first cycle S1, more specifically, based on the simulated state response signal. it can. In this case, since the second period S2 is as short as 100 ms, the element impedance (Ri) can be delayed by a maximum of about 100 ms.

また、ガス濃度に応じたセンサ出力（Ｖout）自体は、第１のマスク時間Ｓ１による変形はあるものの遅れはない（図７のＲＡＭモニタによって得られた「ＥＣＵ内部データ」参照）。   Further, the sensor output (Vout) itself according to the gas concentration is not delayed although it is deformed by the first mask time S1 (see “ECU internal data” obtained by the RAM monitor in FIG. 7).

さらに、車両制御装置３における第１のマスク時間Ｓ１（例えば５０ｍｓ）は、センサ状態模擬装置５における第２のマスク時間Ｓ２（例えば１０ｍｓ）よりも長いので、センサ出力Ｖoutの変形は大きいが、従来（図１０参照）に比べるとその変形は少ない。よって、ガス濃度を精度良く求めることができる。   Furthermore, since the first mask time S1 (for example, 50 ms) in the vehicle control device 3 is longer than the second mask time S2 (for example, 10 ms) in the sensor state simulation device 5, the deformation of the sensor output Vout is large. Compared to (see FIG. 10), the deformation is small. Therefore, the gas concentration can be obtained with high accuracy.

なお、各時間の関係は、Ｓ１＞Ｓ２、Ｍ１＞Ｍ２、Ｓ１＜Ｍ１、Ｓ２＜Ｍ２である。
［１−５．効果］
（１）本実施形態では、センサ状態模擬装置５の仮状態検出信号の第２の周期Ｓ２を、車両制御装置３の状態検出信号の第１の周期Ｓ１より短く設定しているので、同じ周期で仮状態検出信号と状態検出信号とを出力（即ち打ち込む）場合に比べて、両者の打ち込み時期がずれた場合でも、素子インピーダンスを示す信号の取得周期にずれが少ない。 In addition, the relationship of each time is S1> S2, M1> M2, S1 <M1, and S2 <M2.
[1-5. effect]
(1) In this embodiment, the second cycle S2 of the temporary state detection signal of the sensor state simulation device 5 is set shorter than the first cycle S1 of the state detection signal of the vehicle control device 3, and therefore the same cycle. As compared with the case where the temporary state detection signal and the state detection signal are output (i.e., driven in), even when the driving timings of both are shifted, the acquisition cycle of the signal indicating the element impedance is less shifted.

そのため、取得周期のずれが少ないので、実際のセンサ素子９への仮状態検出信号の打ち込み時期における素子インピーダンスを、精度よく求めることができる。よって、この素子インピーダンスに基づいて行われるヒータ１１の制御を好適に行うことができる。   For this reason, since there is little shift in the acquisition cycle, the element impedance at the time when the provisional state detection signal is actually applied to the sensor element 9 can be obtained with high accuracy. Therefore, the control of the heater 11 performed based on this element impedance can be suitably performed.

その結果、ガス濃度を精度良く検出することができ、また、速やかにガス濃度を検出できるので、このガスセンサ１を用いた例えばエンジンの制御などへの影響を抑制できるという効果がある。   As a result, the gas concentration can be detected with high accuracy, and the gas concentration can be detected quickly, so that it is possible to suppress the influence on, for example, engine control using the gas sensor 1.

（２）また、本実施形態では、センサ状態模擬装置５の仮状態検出信号の第２の信号時間（パルス幅）Ｔ２を、車両制御装置３の状態検出信号の第１の信号時間（パルス幅）Ｔ１より短く設定するとともに、第２のマスク時間Ｓ２を第１のマスク時間Ｍ１よりも短くしているので、ガス濃度（酸素濃度）に応じた精度の良いセンサ出力が得られるという効果がある。   (2) In the present embodiment, the second signal time (pulse width) T2 of the temporary state detection signal of the sensor state simulation device 5 is used as the first signal time (pulse width) of the state detection signal of the vehicle control device 3. ) Since the second mask time S2 is set shorter than T1, and the second mask time S2 is shorter than the first mask time M1, it is possible to obtain an accurate sensor output corresponding to the gas concentration (oxygen concentration). .

つまり、センサ状態模擬装置５によってセンサ素子９に仮状態検出信号を打ち込む場合には、その打ち込みよる悪影響を避けるために、第１のマスク時間Ｍ１とは別に、第２のマスク時間Ｍ２を設定する必要があり、そのため、酸素濃度に応じた精度のよいセンサ出力が得られないことがある。   That is, when a temporary state detection signal is driven into the sensor element 9 by the sensor state simulation device 5, the second mask time M2 is set separately from the first mask time M1 in order to avoid adverse effects due to the driving. Therefore, a sensor output with high accuracy according to the oxygen concentration may not be obtained.

それに対して、本実施形態では、第２の信号時間Ｔ２を第１の信号時間Ｔ１より短くすることにより、第２のマスク時間Ｍ２を第１のマスク時間Ｍ１より短くするので、第２のマスク時間Ｍ２によるセンサ出力に対する悪影響を抑制して、精度の良いセンサ出力を得ることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the second mask time M2 is made shorter than the first mask time M1 by making the second signal time T2 shorter than the first signal time T1, so that the second mask time M2 is shorter than the first mask time M1. It is possible to obtain an accurate sensor output while suppressing adverse effects on the sensor output due to the time M2.

よって、精度の良いセンサ出力に基づいて、ガス濃度（酸素濃度）を精度良く検出することができる。
（３）さらに、本実施形態では、上述した仮状態検出信号の第２の信号時間Ｔ２と状態検出信号の第１の信号時間Ｔ１との関係に基づいて、第２の信号時間Ｔ２と第１の信号時間Ｔ１との時間の差による仮状態応答信号と状態応答信号との電圧の差を低減するように、仮状態応答信号を補正する（即ち上述したＲｉ補正を行う）。 Therefore, the gas concentration (oxygen concentration) can be detected with high accuracy based on accurate sensor output.
(3) Further, in the present embodiment, the second signal time T2 and the first signal time T2 are calculated based on the relationship between the second signal time T2 of the provisional state detection signal and the first signal time T1 of the state detection signal. The temporary state response signal is corrected so as to reduce the voltage difference between the temporary state response signal and the state response signal due to the time difference with the signal time T1 (that is, the Ri correction described above is performed).

従って、車両制御装置３では、この補正された仮状態応答信号（即ち模擬状態応答信号）に基づいて、即ち、この補正された仮状態応答信号を例えば状態応答信号として用いることにより、精度良く素子インピーダンスを検出することができる。   Therefore, in the vehicle control device 3, based on the corrected temporary state response signal (that is, the simulated state response signal), that is, by using the corrected temporary state response signal as, for example, the state response signal, the element is accurately obtained. Impedance can be detected.

つまり、車両制御装置３では、上述したような各検出信号の信号時間の違いによる応答時間のずれが補正（即ちＲｉ補正）された信号を用いることにより、精度良く素子インピーダンスを検出することができる。   That is, the vehicle control device 3 can detect the element impedance with high accuracy by using the signal in which the response time shift due to the difference in the signal time of each detection signal as described above is corrected (that is, Ri correction). .

（４）次に、図８を用いて、本実施形態による効果と従来技術とを比較して、まとめて説明する。
図８（ａ）は、ガスセンサ１と車両制御装置３とを接続したものである。 (4) Next, with reference to FIG. 8, the effects of the present embodiment and the prior art will be compared and described together.
FIG. 8A shows the gas sensor 1 and the vehicle control device 3 connected to each other.

この場合は、ガスセンサ１の劣化の模擬はできないが、素子インピーダンス（Ｒｉ）の検出遅れはない。また、センサ出力（Ｖout）は第１のマスク時間Ｓ１による変形（Ｈ１）はあるものの、その変形はわずかである。   In this case, the deterioration of the gas sensor 1 cannot be simulated, but there is no detection delay of the element impedance (Ri). Further, although the sensor output (Vout) is deformed (H1) by the first mask time S1, the deformation is slight.

図８（ｂ）は、ガスセンサ１と車両制御装置３とに従来のセンサ状態模擬装置を接続したものである（「ＳＩＭ有り（１）」参照）。
この場合は、ガスセンサ１の劣化の模擬はできるものの、車両制御装置３とセンサ状態模擬装置との検出信号（打込パルス）の仕様は同じであるので、素子インピーダンス（Ｒｉ）の検出に遅れ（例えば最大５００ｍｓの遅れ）がある。 FIG. 8B shows a conventional sensor state simulator connected to the gas sensor 1 and the vehicle control device 3 (see “SIM present (1)”).
In this case, although the deterioration of the gas sensor 1 can be simulated, the specifications of the detection signal (injection pulse) of the vehicle control device 3 and the sensor state simulation device are the same, and therefore the detection of the element impedance (Ri) is delayed ( For example, there is a maximum delay of 500 ms).

また、センサ出力は、第１のマスク時間Ｓ１による変形（Ｈ１）と第２のマスク時間Ｓ２による変形（Ｈ２）とがあるので、その変形は大きい。そのため、酸素濃度を精度よく検出できないことがある。   Further, the sensor output includes deformation (H1) due to the first mask time S1 and deformation (H2) due to the second mask time S2, so that the deformation is large. Therefore, the oxygen concentration may not be detected with high accuracy.

図８（ｃ）は、ガスセンサ１と車両制御装置３とに本実施形態のセンサ状態模擬装置５を接続したものである（「ＳＩＭ有り（２）」参照）。
この場合は、ガスセンサ１の劣化の模擬ができる。また、センサ状態模擬装置５の仮状態検出信号の第２の周期Ｓ２は車両制御装置の状態検出信号の第１の周期Ｓ１より短いので、素子インピーダンス（Ｒｉ）の検出の遅れが少ない。例えば、最大１００ｍｓの遅れである。 FIG. 8C shows the sensor state simulation device 5 of the present embodiment connected to the gas sensor 1 and the vehicle control device 3 (see “With SIM (2)”).
In this case, the deterioration of the gas sensor 1 can be simulated. Further, since the second cycle S2 of the temporary state detection signal of the sensor state simulation device 5 is shorter than the first cycle S1 of the state detection signal of the vehicle control device, the delay in detecting the element impedance (Ri) is small. For example, the delay is a maximum of 100 ms.

また、センサ出力については、第２の信号時間Ｓ２は第１の信号時間Ｓ１より短いので、第２のマスク時間Ｍ２は第１のマスク時間Ｍ１より短い。そのため、第１のマスク時間Ｍ１による変形（Ｈ１）と第２のマスク時間Ｓ２による変形（Ｈ２）とがあるものの、第２のマスク時間Ｓ２による変形（Ｈ２）は少ないので、その変形は図８（ｂ）に示すセンサ出力より小さい。従って、酸素濃度を精度良く求めることができる。   Regarding the sensor output, since the second signal time S2 is shorter than the first signal time S1, the second mask time M2 is shorter than the first mask time M1. Therefore, although there is a deformation (H1) due to the first mask time M1 and a deformation (H2) due to the second mask time S2, there is little deformation (H2) due to the second mask time S2, so the deformation is shown in FIG. It is smaller than the sensor output shown in (b). Therefore, the oxygen concentration can be obtained with high accuracy.

［１−６．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。
実施形態の、車両制御装置３、センサ状態模擬装置５、センサ素子９、第１の周期Ｓ１、第２の周期Ｓ２、第１の信号時間Ｔ１、第２の信号時間Ｓ２、第１のマスク時間Ｍ１、第２のマスク時間Ｍ２が、それぞれ、本開示の、センサ制御装置、センサ状態模擬装置、センサ素子、第１の周期、第２の周期、第１の信号時間、第２の信号時間、第１のマスク時間、第２のマスク時間の一例に相当する。 [1-6. Correspondence of wording]
Here, the correspondence between words will be described.
Vehicle control device 3, sensor state simulation device 5, sensor element 9, first cycle S1, second cycle S2, first signal time T1, second signal time S2, first mask time of the embodiment M1 and second mask time M2 are respectively a sensor control device, a sensor state simulation device, a sensor element, a first cycle, a second cycle, a first signal time, a second signal time of the present disclosure, This corresponds to an example of the first mask time and the second mask time.

［２．他の実施形態］
本開示は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本開示を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。 [2. Other Embodiments]
Needless to say, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the present disclosure.

（１）例えば、前記実施形態では、λセンサを例に挙げたが、本開示は、例えば酸素ポンピング素子と酸素濃淡電池素子とを用いた全領域空燃比センサ等のガスセンサにも適用できる。   (1) For example, in the above-described embodiment, the λ sensor is taken as an example, but the present disclosure can be applied to a gas sensor such as an all-region air-fuel ratio sensor using an oxygen pumping element and an oxygen concentration cell element.

（２）また、前記実施形態では、例えば、センサ素子として酸素濃度を検出する酸素センサ素子を用いる例について説明したが、酸素以外のガス（例えば、ＮＯｘなど）を検出するガスセンサであってもよい。   (2) In the embodiment, for example, an example in which an oxygen sensor element that detects an oxygen concentration is used as a sensor element has been described. However, a gas sensor that detects a gas other than oxygen (for example, NOx) may be used. .

（３）さらに、前記実施形態における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、前記実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、前記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の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。   (3) Further, a function of one component in the embodiment may be shared by a plurality of components, or a function of a plurality of components may be exhibited by one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiments. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.

（４）また、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。   (4) In addition to the above-described microcomputer, various systems such as a system including the microcomputer as a constituent element, a program for causing the computer to function as the microcomputer, a recording medium such as a semiconductor memory storing the program, a concentration calculation method, and the like The present disclosure can also be realized in the form.

１…ガスセンサ
３…車両制御装置（車両ＥＣＵ）
５…センサ状態模擬装置
９…センサ素子
１１…ヒータ
２５…実センサ制御部
２７…模擬センサ制御部
２９…劣化ロジック部
３５…Ｒｉ補正部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas sensor 3 ... Vehicle control apparatus (vehicle ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Sensor state simulation apparatus 9 ... Sensor element 11 ... Heater 25 ... Actual sensor control part 27 ... Simulated sensor control part 29 ... Degradation logic part 35 ... Ri correction part

Claims (2)

センサ素子と該センサ素子の状態を検出するセンサ制御装置とに接続されるとともに、前記センサ制御装置に対して、前記センサ素子の出力を模擬した模擬信号を出力するセンサ状態模擬装置において、
前記センサ制御装置は、
前記センサ素子に対して状態検出信号を第１の周期で出力し、前記状態検出信号に対する応答信号であって前記センサ素子のインピーダンスを表す状態応答信号を、前記第１の周期に対応した所定の周期で検出する構成を有しており、
前記センサ状態模擬装置は、
前記センサ素子に対して仮状態検出信号を第２の周期で出力し、前記仮状態検出信号に対する応答信号であって前記センサ素子のインピーダンスを表す仮状態応答信号を、前記第２の周期に対応した所定の周期で検出する構成を有するとともに、
前記センサ制御装置から前記状態検出信号を受信した場合には、前記センサ制御装置に対して、前記仮状態応答信号に対応して生成した模擬状態応答信号を前記状態検出信号に対する応答信号として出力する構成を有するものであって、
更に、前記センサ制御装置は、
前記状態検出信号の信号幅である第１の信号時間よりも長い第１のマスク時間を設定し、前記状態検出信号の出力開始時から前記第１のマスク時間にわたり、前記センサ状態模擬装置から出力される前記模擬信号の出力を所定値とする機能を有し、
前記センサ状態模擬装置は、
前記仮状態検出信号の信号幅である第２の信号時間よりも長い第２のマスク時間を設定し、前記仮状態検出信号の出力開始時から前記第２のマスク時間にわたり、前記センサから出力されるセンサ信号の出力を所定値とする機能を有しており、
更に、前記センサ状態模擬装置の前記仮状態検出信号の前記第２の信号時間を、前記センサ制御装置の前記状態検出信号の前記第１の信号時間より短く設定するとともに、前記第２のマスク時間を前記第１のマスク時間より短く設定した、
センサ状態模擬装置。 In a sensor state simulation device that is connected to a sensor element and a sensor control device that detects the state of the sensor element and outputs a simulation signal that simulates the output of the sensor element to the sensor control device,
The sensor control device includes:
A state detection signal is output to the sensor element in a first cycle, and a state response signal that is a response signal to the state detection signal and represents the impedance of the sensor element is a predetermined signal corresponding to the first cycle. It has a configuration to detect by period,
The sensor state simulator is
A temporary state detection signal is output to the sensor element in a second cycle, and a temporary state response signal that is a response signal to the temporary state detection signal and represents the impedance of the sensor element corresponds to the second cycle. And having a configuration for detecting at a predetermined cycle,
When the state detection signal is received from the sensor control device, a simulated state response signal generated corresponding to the temporary state response signal is output as a response signal to the state detection signal to the sensor control device. Having a configuration,
Furthermore, the sensor control device comprises:
A first mask time longer than a first signal time that is a signal width of the state detection signal is set, and output from the sensor state simulation device from the start of output of the state detection signal over the first mask time. A function of setting the output of the simulated signal to a predetermined value,
The sensor state simulator is
A second mask time that is longer than a second signal time that is a signal width of the temporary state detection signal is set, and is output from the sensor over the second mask time from the start of output of the temporary state detection signal. Has a function to set the output of the sensor signal to a predetermined value,
Further, the second signal time of the temporary state detection signal of the sensor state simulation device is set shorter than the first signal time of the state detection signal of the sensor control device, and the second mask time is set. Was set shorter than the first mask time,
Sensor state simulator. 前記センサ状態模擬装置の前記仮状態検出信号の前記第２の信号時間と前記センサ制御装置の前記状態検出信号の前記第１の信号時間との関係に基づいて、前記第２の信号時間と前記第１の信号時間との時間の差による前記仮状態応答信号と前記状態応答信号との出力の差を低減するように、前記仮状態検出信号を補正する、
請求項１に記載のセンサ状態模擬装置。 Based on the relationship between the second signal time of the temporary state detection signal of the sensor state simulation device and the first signal time of the state detection signal of the sensor control device, the second signal time and the Correcting the temporary state detection signal so as to reduce an output difference between the temporary state response signal and the state response signal due to a time difference with a first signal time;
The sensor state simulation device according to claim 1.
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