JP2019117096A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスセンサに異常が発生した場合に、セルの劣化を考慮してセルの温度を所定温度以上に維持することができる車両用制御装置を提供する。【解決手段】セル１０３とヒータ１０４とを備えるガスセンサ１０１に接続され、セル１０３のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部１１２と、ガスセンサ１０１の端子の異常を検出する異常検出部１１４、１１７と、異常検出部１１４が異常を検出しておらず、インピーダンスの計測値が予め定めたインピーダンス制御目標値に収束している場合は、インピーダンスの計測値をインピーダンス記憶値として記憶するインピーダンス記憶部１１８と、異常検出部１１７が確定した異常を検出した場合には、補正したインピーダンス記憶値を用いてヒータを制御するヒータ制御部１２０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の制御装置に関する。

自動車の有害な排気ガスを減少させ、かつ燃費や運転性を向上させるための手段として、内燃機関の排気ガスの成分に関する情報を利用して空燃比を制御するフィードバック方式の空燃比制御装置が実用化されている。例えば、排気ガス中の酸素濃度を測定するには、酸素濃度をセンサに流れる電流に対してリニアに測定する空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）が使用される。このようなガスセンサは、駆動回路に接続されたセルを備え、駆動回路によって通電されたセルが被測定ガス中の特定ガス成分の濃度に応じた電流を出力することで、この特定ガス成分の濃度を測定する。濃度を正確に測定するためには、セルを所定温度以上に温めて所定の温度範囲内に保つ必要がある。このため、ガスセンサは、ヒータを備え、ヒータで加熱することによりセルを所定温度以上の温度に安定して保つと共に、セルの早期活性化を図っている。

また、セルのインピーダンスは、セルの温度に応じて変化し、セルの温度が低くなると大きくなる。駆動回路は、このインピーダンスを計測することで、セルの温度制御を行う。セルの温度制御は、定期的に計測するセルのインピーダンスが目標値になるように、ヒータへの通電量を制御してヒータによる加熱量を変化させることで行う。なお、セルのインピーダンスは、インピーダンスを計測するセルに対してインピーダンス計測用の信号を入力し、このときの出力に基づいて計測することができる。

一方、ガスセンサの駆動回路は、インピーダンスを計測するセルにつながる配線に断線が生じると、インピーダンスを過大に計測してしまう。駆動回路は、インピーダンスを過大に計測すると、セルが低温であると誤認識し、セルを過昇温させて破損させる恐れがある。

このような課題に対し、特許文献１には、素子（セル）の抵抗値（インピーダンス）の変化に基づいてセンサの異常を診断し、異常を検出するとヒータの通電を禁止する技術が開示されている。

また、特許文献２には、センサの異常時にヒータへの通電が停止されてセルが冷え、カーボン等の異物がセンサの表面に付着して異常を引き起こすことを防止するため、ヒータに最大実効電圧を所定時間印加した後、セルが所定温度以上となる低実効電圧をヒータに印加する技術が開示されている。

特開２０００−１２１６００号公報 特開２０１０−１１２８１３号公報

ガスセンサのセルが劣化すると、セルの温度特性が変化し、セルの温度とヒータへの印加電圧との関係が当初の関係（セルが劣化する前の関係）と異なる。このため、特許文献２に記載の技術では、ガスセンサのセルが劣化した場合には、ガスセンサに異常が発生した際に所定温度よりも低い温度にセルを保つ制御する恐れがある。この場合、ガスセンサが異常から復帰しても、セルの温度を所定温度以上に保つのに時間がかかり、正確なガス濃度（被測定ガス中の特定ガス成分の濃度）の測定を迅速に再開するのが困難である恐れがある。

このように、従来の技術では、ガスセンサに異常が発生した場合に、セルの劣化を考慮してセルの温度を所定温度以上に維持するのが困難であり、ガスセンサが異常から復帰しても、正確なガス濃度の測定を迅速に再開するのが難しいという課題がある。

本発明は、ガスセンサに異常が発生した場合に、セルの劣化を考慮してセルの温度を所定温度以上に維持することができ、異常から復帰したガスセンサが、正確なガス濃度の測定を迅速に再開できる車両用制御装置を提供することを目的とする。

本発明による車両用制御装置は、セルとヒータとを備えるガスセンサに接続され、前記セルのインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、前記ガスセンサの端子の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部が前記異常を検出しておらず、前記インピーダンスの計測値が予め定めたインピーダンス制御目標値に収束している場合は、前記インピーダンスの計測値をインピーダンス記憶値として記憶するインピーダンス記憶部と、前記異常検出部が確定した前記異常を検出した場合には、補正した前記インピーダンス記憶値を用いて前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備える。

本発明によると、ガスセンサに異常が発生した場合に、セルの劣化を考慮してセルの温度を所定温度以上に維持することができ、異常から復帰したガスセンサが、正確なガス濃度の測定を迅速に再開できる車両用制御装置を提供できる。

本発明の実施例による車両用制御装置の全体構成図。 演算処理装置が行う処理のフローチャートの一例を示す図。 第２異常検出部が行う診断処理（図２のステップ２０１）のフローチャートの一例を示す図。 インピーダンス記憶部が行うインピーダンスの記憶処理（図２のステップ２０２）のフローチャートの一例を示す図。 インピーダンス記憶値補正部が行うインピーダンス記憶値の補正処理（図２のステップ２０３）のフローチャートの一例を示す図。 図５のステップ５０１でインピーダンス記憶値補正部が補正値１を設定する方法の一例を示す図。 ヒータ制御部が行うヒータの制御処理（図２のステップ２０４）のフローチャートの一例を示す図。 センサのセルが劣化した状態で、端子Ｂに断線が発生した場合における、演算処理装置がヒータを制御するタイミングチャートの一例を示す図（補正値２＝０、補正値３＝０の場合）。 センサのセルが劣化した状態で、端子Ｂに断線及び地絡が発生した場合における、演算処理装置がヒータを制御するタイミングチャートの一例を示す図。

本発明による車両用制御装置は、特に、特定のガスの濃度を測定するガスセンサの制御に関する装置であり、例えば、自動車の空燃比の制御に用いることができる。

本発明による車両用制御装置は、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度（「ガス濃度」とも称する）を測定するガスセンサに、特定端子（インピーダンスを計測するセルの端子）の地絡又は断線という異常が発生した場合でも、ガスセンサのセルを所定温度（例えば、７００℃）以上の温度に維持し、セルの温度を所定の範囲内（例えば、７００℃以上１０００℃以下）に保つ制御をする。

従来のガスセンサでは、特定端子の地絡又は断線という異常が発生した場合でも、ガスセンサのセルを所定温度以上の温度に維持する制御をする。しかし、ガスセンサのセルが劣化してセルの温度とヒータへの印加電圧との関係が当初の関係（セルが劣化する前の関係）から変化した場合には、ガスセンサに異常が発生した際にセルを所定温度よりも低い温度に保つので、ガスセンサが異常から復帰した後にセルが再活性するまで時間がかかる恐れがある。

本発明による車両用制御装置は、セルが劣化した状態で、インピーダンスを計測するセルの端子の地絡又は断線という異常がガスセンサに発生した場合でも、セルの温度を所定温度以上に維持することができ、ガスセンサが異常から復帰したときには正確なガス濃度の測定を迅速に再開できる。なお、ガスセンサは、振動が加わることなどにより、地絡又は断線という異常が発生したり、このような異常から復帰（異常が回復）したりすることがある。

本発明による車両用制御装置は、ガスセンサの端子に異常（地絡又は断線）が発生しておらず、かつインピーダンスの計測値がインピーダンス制御目標値に収束している場合（ガスセンサのセルが所定の温度範囲内である場合）に、計測したセルのインピーダンス値を記憶する。インピーダンスを計測するセルの端子に確定異常が発生した場合は、ヒータのフィードバック制御に使用するインピーダンス値を、記憶したインピーダンス値を用いて求める。なお、確定異常とは、端子に発生した異常（地絡又は断線）が所定時間以上に渡って継続したことを示す異常であり、発生した異常が確定した異常であることを示す。

以下、本発明の実施例による車両用制御装置を、図面を用いて詳細に説明する。本実施例による車両用制御装置は、ガスセンサ（ＬＡＦセンサ）に接続される。ＬＡＦセンサは、固体電解質体とこの固体電解質体に設けられた一対の電極を有するセルを１つ以上備え、ガス濃度を測定する。

図１は、本発明の実施例による車両用制御装置１０５の全体構成図である。車両用制御装置１０５は、２つのセルを備えるガスセンサである２セル式の空燃比センサ１０１（ＬＡＦセンサ１０１）に接続する。

２セル式のＬＡＦセンサ１０１は、ポンプセル１０２、ネルンストセル１０３、ヒータ１０４、及び端子Ａ〜端子Ｄを備える。ポンプセル１０２は、端子Ａと端子Ｂに接続し、これらの端子で車両用制御装置１０５に接続する。ネルンストセル１０３は、端子Ｂと端子Ｃに接続し、これらの端子で車両用制御装置１０５に接続する。ヒータ１０４は、一端が端子Ｄに接続し、この端子で車両用制御装置１０５に接続し、他端がヒータ電源１０６に接続する。ヒータ１０４は、ポンプセル１０２とネルンストセル１０３を加熱する。本実施例では、ネルンストセル１０３がインピーダンスを計測するセルである。従って、インピーダンスを計測するセルの端子（インピーダンスを計測するセルに接続する端子）は、端子Ｂと端子Ｃである。

車両用制御装置１０５は、駆動回路１０７、演算処理装置１０８、及びヒータドライバ１０９を備え、ＬＡＦセンサ１０１の端子Ａ〜端子Ｄに接続する。

駆動回路１０７は、電流掃引部１１０、電圧計１１１、インピーダンス計測部１１２、センサ制御部１１３、オペアンプ１１５、オペアンプ電源１１６、及び第１異常検出部１１４を備える。

電流掃引部１１０は、ネルンストセル１０３に電流を印加する。電圧計１１１は、端子Ｂと端子Ｃの間の電圧を計測する。インピーダンス計測部１１２は、電流掃引部１１０がネルンストセル１０３に電流を印加したときに電圧計１１１が計測した電圧値から、ネルンストセル１０３のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測部１１２は、計測したインピーダンスをインピーダンス計測値Ｚｍとして出力する。センサ制御部１１３は、インピーダンス計測部１１２からインピーダンス計測値Ｚｍを入力し、ネルンストセル１０３のインピーダンスが所定値以下、即ちネルンストセル１０３の温度が所定値以上となった場合に、ポンプセル１０２に流れる電流が空燃比相当値になるように、オペアンプ１１５への出力を制御する。オペアンプ１１５は、非反転入力端子（＋端子）にオペアンプ電源１１６が接続され、反転入力端子（−端子）にセンサ制御部１１３が接続されてセンサ制御部１１３からの出力を入力し、出力端子に端子Ａが接続される。オペアンプ１１５は、ポンプセル１０２とで閉ループを構成する。

第１異常検出部１１４は、端子Ａ、端子Ｂ、及び端子Ｃの電圧と、インピーダンス計測部１１２が計測したネルンストセル１０３のインピーダンス（インピーダンス計測値Ｚｍ）を入力する。第１異常検出部１１４は、端子Ｂ及び端子Ｃの電圧とインピーダンス計測値Ｚｍとから、端子Ｂと端子Ｃのそれぞれについての地絡又は断線である第１異常を検出する。例えば、インピーダンス計測値Ｚｍをゼロとみなすことができれば地絡であり、インピーダンス計測値Ｚｍを無限大とみなすことができれば断線であると、判断することができる。第１異常検出部１１４は、第１異常の検出結果である第１異常検出結果Ｆ１を出力する。第１異常検出結果Ｆ１は、第１異常を検出したか否かを示し、第１異常を検出した場合には異常を起こした端子と起こしている異常の種類（地絡又は断線）を示す信号である。

演算処理装置１０８は、第２異常検出部１１７、インピーダンス記憶部１１８、インピーダンス記憶値補正部１１９、及びヒータ制御部１２０を備える。

第２異常検出部１１７は、第１異常検出部１１４から第１異常検出結果Ｆ１を入力し、確定異常である第２異常を検出する。第２異常検出部１１７は、第２異常の検出結果である第２異常検出結果Ｆ２を生成して出力する。第２異常検出結果Ｆ２は、第２異常を検出したか否かを示し、第２異常を検出した場合には確定異常を起こした端子と起こしている確定異常の種類（地絡又は断線）を示す信号である。

インピーダンス記憶部１１８は、第１異常検出部１１４から入力した第１異常検出結果Ｆ１と、インピーダンス計測部１１２から入力したインピーダンス計測値Ｚｍから、インピーダンス記憶値Ｚｓを生成し、インピーダンス記憶値Ｚｓを記憶するとともにインピーダンス記憶値補正部１１９に出力する。

インピーダンス記憶値補正部１１９は、インピーダンス記憶部１１８から入力したインピーダンス記憶値Ｚｓと、第２異常検出部１１７から入力した第２異常検出結果Ｆ２を用いてインピーダンス記憶値Ｚｓを補正する。インピーダンス記憶値補正部１１９は、補正したインピーダンス記憶値（ＰＺｓ、ＩＺｓ）をヒータ制御部１２０に出力する。

ヒータ制御部１２０は、補正したインピーダンス記憶値（ＰＺｓ、ＩＺｓ）、インピーダンス計測部１１２から入力したインピーダンス計測値Ｚｍ、及び第２異常検出部１１７から入力した第２異常検出結果Ｆ２を用いて、ヒータ１０４の出力値を演算して求めて、ヒータドライバ１０９を介してヒータ１０４を制御する。

ヒータドライバ１０９は、ヒータ制御部１２０が求めたヒータ１０４の出力を基に、ヒータ１０４を駆動する。

駆動回路１０７が備える第１異常検出部１１４と、演算処理装置１０８が備える第２異常検出部１１７は、ＬＡＦセンサ１０１の端子の異常を検出する異常検出部である。

図２は、演算処理装置１０８が行う処理のフローチャートの一例を示す図である。演算処理装置１０８は、ステップ２０１からステップ２０４の処理を繰り返す。

ステップ２０１は、第２異常検出部１１７が行う診断処理であり、後述する図３に示すフローチャートに従い、第２異常（確定異常）を検出し、第２異常検出結果Ｆ２を生成する。

ステップ２０２は、インピーダンス記憶部１１８が行うインピーダンスの記憶処理であり、後述する図４に示すフローチャートに従い、インピーダンス記憶値Ｚｓを生成して記憶する。

ステップ２０３は、インピーダンス記憶値補正部１１９が行うインピーダンス記憶値Ｚｓの補正処理であり、後述する図５に示すフローチャートに従い、インピーダンス記憶値Ｚｓを補正し、補正したインピーダンス記憶値（ＰＺｓ、ＩＺｓ）を生成する
ステップ２０４は、ヒータ制御部１２０が行うヒータ１０４の制御処理であり、後述する図７に示すフローチャートに従い、ヒータドライバ１０９に出力するヒータ１０４の出力値を生成する。

図３は、第２異常検出部１１７が行う診断処理（図２のステップ２０１）のフローチャートの一例を示す図である。

ステップ３０１で、第２異常検出部１１７は、第１異常検出部１１４から第１異常検出結果Ｆ１を取得する。

ステップ３０２で、第２異常検出部１１７は、第１異常検出結果Ｆ１を用いて、第１異常検出部１１４が第１異常を検出したか否かを判定する。第１異常を検出した場合は、ステップ３０４に進む。第１異常を検出していない場合は、ステップ３０３に進む。

ステップ３０４で、第２異常検出部１１７は、第１異常を検出した（第１異常を起こした）端子と起こしている第１異常の種類についての異常タイマを作動させる。異常タイマは、第１異常の種類（地絡又は断線）ごとに設けられ、作動すると、第１異常が起きている継続時間を示す値が増加するタイマである。

ステップ３０５で、第２異常検出部１１７は、異常タイマが示す値（第１異常の継続時間）が異常時間閾値以上であるか否かを判定する。なお、本実施例では、第１異常が断線の場合の異常時間閾値を時間閾値１とし、第１異常が地絡の場合の異常時間閾値を時間閾値２とする。異常時間閾値（時間閾値１と時間閾値２）は、任意の値に予め定めておくことができる。異常タイマが示す値が異常時間閾値以上の場合は、ステップ３０７に進む。異常タイマが示す値が異常時間閾値より小さい場合は、第１異常が異常時間閾値以上の時間に渡って継続しておらず、第１異常を確定異常とみなせないので、ステップ３０６に進む。

ステップ３０７で、第２異常検出部１１７は、第１異常が異常時間閾値以上の時間に渡って継続したので、第２異常（即ち、第１異常が確定異常であること）を検出し、第２異常を検出したという第２異常検出結果Ｆ２を生成する。この第２異常検出結果Ｆ２は、第２異常を検出したことと、第２異常を起こした端子と起こしている第２異常の種類（地絡又は断線）を示す信号である。

ステップ３０３で、第２異常検出部１１７は、異常タイマが示す値を０にクリアし、ステップ３０６に進む。

ステップ３０６で、第２異常検出部１１７は、第２異常を検出していないという第２異常検出結果Ｆ２を生成する。

図４は、インピーダンス記憶部１１８が行うインピーダンスの記憶処理（図２のステップ２０２）のフローチャートの一例を示す図である。

ステップ４０１で、インピーダンス記憶部１１８は、インピーダンス計測部１１２からインピーダンス計測値Ｚｍを取得し、第１異常検出部１１４から第１異常検出結果Ｆ１を取得する。

ステップ４０２で、インピーダンス記憶部１１８は、第１異常検出結果Ｆ１が第１異常を検出していないことを示しており、かつインピーダンス計測値Ｚｍがインピーダンス制御目標値に収束しているか否かを判定する。インピーダンス制御目標値は、ＬＡＦセンサ１０１のセルの温度を予め定めた範囲内（例えば、７００℃以上１０００℃以下）に保つようにヒータ１０４を制御するための、セルのインピーダンスの目標値であり、ＬＡＦセンサ１０１の仕様に応じて予め定めることができる。インピーダンス計測値Ｚｍが「（インピーダンス制御目標値−収束余裕）≦インピーダンス計測値Ｚｍ≦（インピーダンス制御目標値＋収束余裕）」の関係を満たせば、インピーダンス計測値Ｚｍがインピーダンス制御目標値に収束していると判断することができる。収束余裕の値は、任意に定めることができるが、インピーダンス計測値Ｚｍがインピーダンス制御目標値に十分に収束していることが望ましいので、できるだけ小さい値に設定することが望ましい。第１異常が検出されてなく、かつインピーダンス計測値Ｚｍがインピーダンス制御目標値に収束していれば、ステップ４０３に進む。

ステップ４０３で、インピーダンス記憶部１１８は、インピーダンス計測値Ｚｍをインピーダンス記憶値Ｚｓとして記憶する。インピーダンス記憶部１１８は、このようにしてインピーダンス記憶値Ｚｓを生成して記憶する。

図５は、インピーダンス記憶値補正部１１９が行うインピーダンス記憶値Ｚｓの補正処理（図２のステップ２０３）のフローチャートの一例を示す図である。インピーダンス記憶値補正部１１９は、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを求める。比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓは、ヒータ制御部１２０がヒータ１０４のフィードバック制御（例えば、ＰＩ制御）を実行するのに使用する比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺを求めるのに用いられる。インピーダンス記憶値補正部１１９は、例えば、インピーダンス記憶値Ｚｓを補正して比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓを求める。

比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓは、ヒータ１０４のフィードバック制御で用いられる比例項と積分項についてのインピーダンス記憶値である。比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺは、ヒータ１０４のフィードバック制御で用いられる比例項と積分項についてのインピーダンスである。

ステップ５０１で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、インピーダンス記憶値Ｚｓの補正に用いる補正値１を設定する。補正値１の設定方法は、図６を用いて後述する。

ステップ５０２で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、インピーダンス記憶部１１８からインピーダンス記憶値Ｚｓを取得し、第２異常検出部１１７から第２異常検出結果Ｆ２を取得する。

ステップ５０３で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、第２異常検出結果Ｆ２が、端子Ｂが断線であるという確定異常を示してなく、かつ端子Ｃが断線であるという確定異常を示していないか否かを判定する。即ち、インピーダンス記憶値補正部１１９は、第２異常検出結果Ｆ２を用いて、端子Ｂと端子Ｃの両方が断線という確定異常を起こしていないかを判定する。端子Ｂと端子Ｃの両方が断線という確定異常を起こしていない場合は、ステップ５０４に進み、端子Ｂと端子Ｃの少なくとも一方が断線という確定異常を起こしている場合は、ステップ５０５に進む。

ステップ５０４では、インピーダンス記憶値補正部１１９は、断線タイマが示す値を０にクリアし、ステップ５０９に進む。断線タイマは、作動すると、断線という確定異常（第２異常）が起きている継続時間を示す値が増加するタイマである。

ステップ５０５で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、断線タイマを作動させ、ステップ５０６に進む。

ステップ５０６で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、断線タイマが示す値（断線という確定異常の継続時間）が時間閾値３以下であるか否かを判定する。時間閾値３は、断線時間閾値であり、その設定方法は後述する。断線タイマが示す値が時間閾値３以下である場合は、ステップ５０７に進み、断線タイマが示す値が時間閾値３より大きい場合は、ステップ５０８に進む。

ステップ５０７で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを、
比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓ
＝インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１−補正値２・・・（１）
積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓ＝インピーダンス制御目標値・・・（２）
という式に従って設定する。補正値２の設定方法は、後述する。インピーダンス制御目標値は、図４のステップ４０２で用いたインピーダンス制御目標値である。

ステップ５０８で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓを、
比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓ＝インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１・・・（３）
という式に従って設定する。なお、積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓは、ステップ５０７で設定した値のままである。

ステップ５０９で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、第２異常検出結果Ｆ２が、端子Ｂが地絡であるという確定異常を示してなく、かつ端子Ｃが地絡であるという確定異常を示していないか否かを判定する。即ち、インピーダンス記憶値補正部１１９は、第２異常検出結果Ｆ２を用いて、端子Ｂと端子Ｃの両方が地絡という確定異常を起こしていないかを判定する。端子Ｂと端子Ｃの両方が地絡という確定異常を起こしていない場合は、ステップ５１０に進み、端子Ｂと端子Ｃの少なくとも一方が地絡という確定異常を起こしている場合は、ステップ５１１に進む。

ステップ５１０では、インピーダンス記憶値補正部１１９は、地絡タイマが示す値を０にクリアする。地絡タイマは、作動すると、地絡という確定異常（第２異常）が起きている継続時間を示す値が増加するタイマである。

ステップ５１１で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、地絡タイマを作動させ、ステップ５１２に進む。

ステップ５１２で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、地絡タイマが示す値（地絡という確定異常の継続時間）が時間閾値４以下であるか否かを判定する。時間閾値４は、地絡時間閾値であり、その設定方法は後述する。地絡タイマが示す値が時間閾値４以下である場合は、ステップ５１３に進み、地絡タイマが示す値が時間閾値４より大きい場合は、ステップ５１４に進む。

ステップ５１３で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを、
比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓ
＝インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１＋補正値３・・・（４）
積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓ＝インピーダンス制御目標値・・・（５）
という式に従って設定する。補正値３の設定方法は、後述する。インピーダンス制御目標値は、図４のステップ４０２で用いたインピーダンス制御目標値である。

ステップ５１４で、インピーダンス記憶値補正部１１９は、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓを、
比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓ＝インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１・・・（６）
という式に従って設定する。なお、積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓは、ステップ５１３で設定した値のままである。

インピーダンス記憶値補正部１１９は、以上のようにして、インピーダンス記憶値を補正し、補正したインピーダンス記憶値である比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを生成する。演算処理装置１０８は、図２のステップ２０１からステップ２０４の処理を繰り返すので、図５の処理も繰り返されて、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓが生成される。

従って、インピーダンス記憶値補正部１１９は、断線タイマが示す値（断線という確定異常の継続時間）が時間閾値３以下である間（ステップ５０６）、即ち第２異常検出部１１７が断線の第２異常を検出してから時間閾値３が経過するまでの間は、ステップ５０７の処理を実行する。また、インピーダンス記憶値補正部１１９は、地絡タイマが示す値（地絡という確定異常の継続時間）が時間閾値４以下である間（ステップ５１２）、即ち第２異常検出部１１７が地絡の第２異常を検出してから時間閾値４が経過するまでの間は、ステップ５１３の処理を実行する。

また、インピーダンス記憶値補正部１１９は、インピーダンス記憶値Ｚｓの代わりに、図４のステップ４０２で用いたインピーダンス制御目標値を用いることもできる。インピーダンス記憶部１１８が、図４の処理を実行するときに不具合が発生してインピーダンス記憶値Ｚｓを生成できなかったり生成したインピーダンス記憶値Ｚｓを記憶できなかったりした場合でも、インピーダンス記憶値補正部１１９は、インピーダンス記憶値Ｚｓの代わりにインピーダンス制御目標値を用いることで、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを生成することができる。この理由は、図４のステップ４０２とステップ４０３に示したように、インピーダンス記憶部１１８は、インピーダンス計測値Ｚｍがインピーダンス制御目標値に収束していれば、インピーダンス計測値Ｚｍをインピーダンス記憶値Ｚｓとして記憶するので、インピーダンス記憶値Ｚｓは、インピーダンス制御目標値に等しい又はほぼ等しいからである。

次に、インピーダンス記憶値補正部１１９が、インピーダンス記憶値Ｚｓの補正（比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓの生成）に用いる補正値１、補正値２、及び補正値３と、断線タイマの値（断線という確定異常の継続時間）の判定に用いる時間閾値３と、地絡タイマの値（地絡という確定異常の継続時間）の判定に用いる時間閾値４の設定方法について記載する。

初めに、補正値１の設定方法について説明する。

ＬＡＦセンサ１０１は、セルが高温（例えば、７００℃以上１０００℃以下）の場合でのみ正確な空燃比のセンシングが可能であるため、ヒータ１０４で加熱して常にセルを高温に維持している。従来は、一般的に、この高温維持のため、セルの温度を間接的に示す物理値としてセルのインピーダンスを使用し、インピーダンス制御目標値とインピーダンス計測値の差分に応じたフィードバック制御を行っている。

ここで、比例成分のみのフィードバック制御を考えると、インピーダンス計測値がインピーダンス制御目標値に到達すると、瞬間的にヒータの出力が０となる。しかし、実際には、ＬＡＦセンサ１０１の周辺環境の温度はセルの温度よりも低い場合が多いため、セルは、周辺環境に熱を奪われて温度が低下し、インピーダンスが増加する。通常は、このインピーダンスの増加分とヒータ１０４が過剰に加熱する分とが釣り合って、インピーダンス計測値は、ほぼインピーダンス制御目標値に収束する。

本実施例では、セルが周辺環境に奪われる熱量を補う加熱をヒータ１０４がするように、インピーダンス記憶値Ｚｓの値を増加させる。ヒータ１０４の制御に使用するインピーダンスは、インピーダンス記憶値Ｚｓ（≒インピーダンス制御目標値）から求めるので、インピーダンス記憶値Ｚｓに補正値１を加えて、インピーダンス記憶値Ｚｓの値を増加させる（ステップ５０７、ステップ５０８、ステップ５１３、ステップ５１４）。従って、補正値１は、セルが周辺環境に奪われる熱量を補う加熱をヒータ１０４がするようにインピーダンス記憶値Ｚｓを増加させる値に設定すればよい。但し、インピーダンス記憶値Ｚｓは、生成するタイミングによってインピーダンス制御目標値からの乖離（図４のステップ４０２とステップ４０３でのインピーダンス記憶値Ｚｓの生成に用いた収束余裕）があるので、補正値１の設定時には、この乖離を考慮する必要がある。

図６は、図５のステップ５０１でインピーダンス記憶値補正部１１９が補正値１を設定する方法の一例を示す図である。図６には、横軸にインピーダンス制御目標値とインピーダンス記憶値Ｚｓとの差を示し、縦軸に補正値１を示している。インピーダンス記憶値補正部１１９は、インピーダンス制御目標値、インピーダンス記憶値Ｚｓ、及び補正値１の基準値を用いて補正値１を求めることで、補正値１を設定することができる。補正値１の基準値は、例えば、セルが周辺環境に奪われる熱量に相当する熱量をヒータ１０４が出力するようなインピーダンスの値として、ＬＡＦセンサ１０１とヒータ１０４の仕様などを基に、事前に設定しておくことが望ましい。

図６に示すように、インピーダンス制御目標値とインピーダンス記憶値Ｚｓの差が０の場合は、補正値１を基準値に設定する。インピーダンス制御目標値とインピーダンス記憶値Ｚｓの差は、図４のステップ４０２とステップ４０３より±収束余裕の範囲内に収まるため、最大値が＋収束余裕であり、最小値が−収束余裕である。補正値１は、この範囲内において、インピーダンス制御目標値とインピーダンス記憶値Ｚｓの差を基準値から減算した値に設定する。即ち、補正値１は、
補正値１
＝基準値−（インピーダンス制御目標値−インピーダンス記憶値Ｚｓ）・・・（７）
という式に基づいて設定できる。図６には、この式に基づいた補正値１を示している。これにより、インピーダンス記憶値Ｚｓのインピーダンス制御目標値からの乖離の影響を受けることなく、補正値１を設定することができる。

次に、補正値２と時間閾値３の設定方法について説明する。

インピーダンス計測部１１２は、電流掃引部１１０がネルンストセル１０３に電流を印加したときに電圧計１１１が計測した電圧値から、ネルンストセル１０３のインピーダンスを計測する。このため、端子Ｂ又は端子Ｃが断線した場合には、インピーダンス計測部１１２がネルンストセル１０３のインピーダンスを過大に計測し、ヒータ１０４がネルンストセル１０３を過剰に加熱する。（このため、実際のインピーダンスは、インピーダンス制御目標値よりも低くなる。）従って、補正値２と時間閾値３は、セルのインピーダンスを小さくする（セルの加熱を弱くする）値に設定すればよい。

ヒータ１０４が過剰に加熱し続ける時間は、第１異常検出部１１４が断線の第１異常を検出してから第２異常検出部１１７が断線の第２異常を検出するまでの時間、即ち時間閾値１（図３のステップ３０５の、断線の場合の異常時間閾値）の時間である。そこで、補正値２と時間閾値３は、時間閾値１の時間に渡る過剰なヒータ１０４の出力による電力量と、時間閾値３の時間に渡って補正値２だけインピーダンスを小さくしたときのヒータ１０４の出力による電力量とが釣り合うように求めて、設定することができる。補正値２と時間閾値３は、この条件を満たすように任意に定めることができる。

次に、補正値３と時間閾値４の設定方法について説明する。

端子Ｂ又は端子Ｃが地絡した場合には、インピーダンス計測部１１２がネルンストセル１０３のインピーダンスを過小（ほぼ０）に計測し、ヒータ１０４がネルンストセル１０３を過少に加熱する。（このため、実際のインピーダンスは、インピーダンス制御目標値よりも高くなる。）従って、補正値３と時間閾値４は、セルのインピーダンスを大きくする（セルの加熱を強くする）値に設定すればよい。

ヒータ１０４が過少に加熱し続ける時間は、第１異常検出部１１４が地絡の第１異常を検出してから第２異常検出部１１７が地絡の第２異常を検出するまでの時間、即ち時間閾値２（図３のステップ３０５の、地絡の場合の異常時間閾値）の時間である。そこで、補正値３と時間閾値４は、時間閾値２の時間に渡る過少なヒータ１０４の出力による電力量と、時間閾値４の時間に渡って補正値３だけインピーダンスを小さくしたときのヒータ１０４の出力による電力量とが釣り合うように求めて、設定することができる。補正値３と時間閾値４は、この条件を満たすように任意に定めることができる。

補正値２、時間閾値３、補正値３、及び時間閾値４は、ＬＡＦセンサ１０１とヒータ１０４の仕様などを基に、事前に設定しておくことが望ましい。

図７は、ヒータ制御部１２０が行うヒータの制御処理（図２のステップ２０４）のフローチャートの一例を示す図である。ヒータ制御部１２０は、ヒータ１０４のフィードバック制御（例えば、ＰＩ制御）に用いられる比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺを求め、これらのインピーダンスを用いてヒータ１０４の出力値を求める。

ステップ７０１で、ヒータ制御部１２０は、インピーダンス計測部１１２からインピーダンス計測値Ｚｍを取得し、インピーダンス記憶値補正部１１９から比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓと積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを取得し、第２異常検出部１１７から第２異常検出結果Ｆ２を取得する。

ステップ７０２で、ヒータ制御部１２０は、第２異常検出結果Ｆ２が第２異常を検出していないことを示しているか否かを判定する。第２異常が検出されていなければ、ステップ７０３に進み、第２異常が検出されていれば、ステップ７０４に進む。

ステップ７０３で、ヒータ制御部１２０は、インピーダンス計測値Ｚｍを比例項インピーダンスＰＺとし、インピーダンス計測値Ｚｍを積分項インピーダンスＩＺとして、ステップ７０５に進む。

ステップ７０４で、ヒータ制御部１２０は、比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓを比例項インピーダンスＰＺとし、積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを積分項インピーダンスＩＺとして、ステップ７０５に進む。

ヒータ制御部１２０は、このようにして、比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺを設定する。

ステップ７０５で、ヒータ制御部１２０は、比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺを用いてＰＩ演算を実行してヒータ１０４の出力値を求め、ヒータ１０４にフィードバック制御を行う。例えば、ヒータ制御部１２０は、
ヒータ１０４の出力値
＝比例ゲイン×（インピーダンス制御目標値−比例項インピーダンスＰＺ）
＋積分ゲイン×∫（インピーダンス制御目標値−積分項インピーダンスＩＺ）・・・（８）
という式で表される演算を行う。なお、式（８）の比例ゲインと積分ゲインは、ヒータ１０４の出力値がインピーダンス制御目標値に迅速に収束するような値に設定することが望ましい。

次に、図８と図９を用いて本実施例による車両用制御装置１０５のタイミングチャートについて説明する。

図８は、ＬＡＦセンサ１０１のセル（ネルンストセル１０３）が劣化した状態で、端子Ｂに断線が発生した場合における、演算処理装置１０８がヒータ１０４を制御するタイミングチャートの一例を示す図である。図８では、説明を分かりやすくするために、補正値１を用いて、補正値２と補正値３を用いない場合（補正値２＝０、補正値３＝０の場合）の例を示している。なお、図８には、従来技術によるガスセンサにおける、セル（ネルンストセル）の実際のインピーダンスとヒータの出力値も示している。

図８は、駆動回路１０７が生成するインピーダンス計測値Ｚｍと端子Ｂの第１異常検出結果Ｆ１（断線）を基に、演算処理装置１０８が、図２のフローチャートに従い、端子Ｂの第２異常検出結果Ｆ２（断線）、インピーダンス記憶値Ｚｓ、比例項インピーダンスＰＺ、積分項インピーダンスＩＺ、及びヒータ１０４の出力値を演算して、ヒータドライバ１０９を駆動してＬＡＦセンサ１０１を加熱する場合のタイミングチャートである。この処理により、セル（ネルンストセル１０３）の実際のインピーダンスが変動する。

時刻８０１は、端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１がＯＮになった時刻、即ち端子Ｂに断線の第１異常を検出した時刻である。時刻８０２は、端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＮになった時刻、即ち端子Ｂに断線の第２異常を検出した時刻である。時刻８０３は、端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１及び端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＦＦとなった時刻、即ち端子Ｂの断線から復帰した（断線が回復した）時刻である。時刻８０４は、従来技術によるガスセンサにおいて、実際のインピーダンスがインピーダンス制御目標値に収束した時刻である。

時刻８０１において、ネルンストセル１０３の実際のインピーダンスがインピーダンス制御目標値に収束している状態で、端子Ｂに断線が発生すると、端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１がＯＮになり、インピーダンス計測値Ｚｍが過大な値になる。このとき、比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺは、インピーダンス計測値Ｚｍと同じ値となり（図７のステップ７０３）、これに伴いヒータ１０４の出力値が増加することで、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値よりも減少していく。

時刻８０２において、時刻８０１から時間閾値１の長さの時間が経過することにより、端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＮになる。このとき、比例項インピーダンスＰＺは、インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１の値になり、積分項インピーダンスＩＺはインピーダンス制御目標値の値になる（図７のステップ７０４、図５のステップ５０７、５０８）。これに伴いヒータ１０４の出力値が減少することで、インピーダンス制御目標値よりも減少していた実際のインピーダンスが徐々にインピーダンス制御目標値に向かって増加していく。なお、従来技術によるガスセンサでは、ヒータ１０４に定電圧を印加しても、セルの劣化によりセルのインピーダンスが所望の値まで低下しないため、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値よりも大きくなる。

時刻８０３において、端子Ｂが断線から復帰して端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１及び端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＦＦになる。このとき、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値とほぼ同じ値であるため、ＬＡＦセンサ１０１は、すぐに断線発生前の状態に復帰することが可能である。従来技術によるガスセンサでは、実際のインピーダンスは、インピーダンス制御目標値よりも大きいため、インピーダンス制御目標値に戻るまで時間を要し、時刻８０４でインピーダンス制御目標値に戻る。

以上説明したように、本実施例による車両用制御装置１０５は、断線が発生して断線から復帰した際に、従来技術によるガスセンサよりも時刻８０４と時刻８０３の差の時間だけ早く、実際のインピーダンスをインピーダンス制御目標値に戻し、ＬＡＦセンサ１０１を断線発生前の状態、即ち正確な空燃比を測定できる状態に戻すことが可能である。

本実施例による車両用制御装置１０５は、図８のタイミングチャート（補正値２＝０、補正値３＝０の場合）に従うと、インピーダンス記憶値補正部１１９が、インピーダンス記憶値Ｚｓと補正値１から比例項インピーダンス記憶値ＰＺｓを求め、インピーダンス制御目標値から積分項インピーダンス記憶値ＩＺｓを求める。本実施例による車両用制御装置１０５は、セルが劣化した状態で、インピーダンスを計測するセルに接続する端子に断線などの異常が発生した場合に、セルを所定温度に維持することができ、端子が異常から復帰した場合には、正確なガス濃度の測定を迅速に再開できる。

また、ＬＡＦセンサ１０１が設置されている環境の温度が変動する場合には、ＬＡＦセンサ１０１の周囲の温度を推定または計測により求め、この温度に基づいて補正値１を変動させてもよい。このようにすると、ＬＡＦセンサ１０１が設置されている環境の温度が変動する場合でも、本実施例による車両用制御装置１０５は、セルが劣化した状態で、インピーダンスを計測するセルに接続する端子に断線などの異常が発生した場合に、セルを所定温度に維持することができ、端子が異常から復帰した場合でも、正確なガス濃度の測定を迅速に再開できる。

図９は、ＬＡＦセンサ１０１のセル（ネルンストセル１０３）が劣化した状態で、端子Ｂに断線及び地絡が発生した場合における、演算処理装置１０８がヒータ１０４を制御するタイミングチャートの一例を示す図である。図９では、補正値１と補正値２と補正値３を用いる場合の例を示している。なお、図９には、従来技術によるガスセンサにおける、セル（ネルンストセル）の実際のインピーダンスとヒータの出力値も示している。

図９は、駆動回路１０７が生成するインピーダンス計測値Ｚｍと端子Ｂの第１異常検出結果Ｆ１（断線及び地絡）を基に、演算処理装置１０８が、図２のフローチャートに従い、端子Ｂの第２異常検出結果Ｆ２（断線及び地絡）、インピーダンス記憶値Ｚｓ、比例項インピーダンスＰＺ、積分項インピーダンスＩＺ、及びヒータ１０４の出力値を演算して、ヒータドライバ１０９を駆動してＬＡＦセンサ１０１を加熱する場合のタイミングチャートである。この処理により、セル（ネルンストセル１０３）の実際のインピーダンスが変動する。

時刻９０１は、端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１がＯＮになった時刻、即ち端子Ｂに断線の第１異常を検出した時刻である。時刻９０２は、端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＮになった時刻、即ち端子Ｂに断線の第２異常を検出した時刻である。時刻９０３は、時刻９０２から時間閾値３の長さの時間が経過した時刻である。時刻９０４は、端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１及び端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＦＦとなった時刻、即ち端子Ｂの断線から復帰した（断線が回復した）時刻である。時刻９０５は、従来技術によるガスセンサにおいて、実際のインピーダンスがインピーダンス制御目標値に収束した時刻である。時刻９０６は、ネルンストセル１０３の実際のインピーダンスがインピーダンス制御目標値に収束している状態で、端子Ｂの地絡の第１異常検出結果Ｆ１がＯＮになった時刻、即ち端子Ｂに地絡の第１異常を検出した時刻である。時刻９０７は、端子Ｂの地絡の第２異常検出結果Ｆ２がＯＮになった時刻、即ち端子Ｂに地絡の第２異常を検出した時刻である。時刻９０８は、時刻９０７から時間閾値４の長さの時間が経過した時刻である。時刻９０９は、端子Ｂの地絡の第１異常検出結果Ｆ１及び端子Ｂの地絡の第２異常検出結果Ｆ２がＯＦＦとなった時刻、即ち端子Ｂの地絡から復帰した（地絡が回復した）時刻である。時刻９１０は、従来技術によるガスセンサにおいて、実際のインピーダンスがインピーダンス制御目標値に収束した時刻である。

時刻９０１において、ネルンストセル１０３の実際のインピーダンスがインピーダンス制御目標値に収束している状態で、端子Ｂに断線が発生すると、端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１がＯＮになり、インピーダンス計測値Ｚｍが過大な値になる。このとき、比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺは、インピーダンス計測値Ｚｍと同じ値となり（図７のステップ７０３）、これに伴いヒータ１０４の出力値が増加することで、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値よりも減少していく。

時刻９０２において、時刻９０１から時間閾値１の長さの時間が経過することにより、端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＮになる。このとき、比例項インピーダンスＰＺは、インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１−補正値２の値になり、積分項インピーダンスＩＺはインピーダンス制御目標値の値になる（図７のステップ７０４、図５のステップ５０７）。これに伴いヒータ１０４の出力値が減少することで、インピーダンス制御目標値よりも減少していた実際のインピーダンスが徐々にインピーダンス制御目標値に向かって増加していく。

時刻９０３において、時刻９０２から時間閾値３の長さの時間が経過することにより、比例項インピーダンスＰＺがインピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１になる（図７のステップ７０４、図５のステップ５０８）。これに伴いヒータ１０４の出力値が断線発生前とほぼ同じ値まで増加することで、実際のインピーダンスは、インピーダンス制御目標値を維持する。なお、従来技術によるガスセンサでは、ヒータ１０４に定電圧を印加しても、セルの劣化によりセルのインピーダンスが所望の値まで低下しないため、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値よりも大きくなる。

時刻９０４において、端子Ｂが断線から復帰して端子Ｂの断線の第１異常検出結果Ｆ１及び端子Ｂの断線の第２異常検出結果Ｆ２がＯＦＦになる。このとき、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値とほぼ同じ値であるため、ＬＡＦセンサ１０１は、すぐに断線発生前の状態に復帰することが可能である。従来技術によるガスセンサでは、実際のインピーダンスは、インピーダンス制御目標値よりも大きいため、インピーダンス制御目標値に戻るまで時間を要し、時刻９０５でインピーダンス制御目標値に戻る。

以上説明したように、本実施例による車両用制御装置１０５は、断線が発生して断線から復帰した際に、従来技術によるガスセンサよりも時刻９０５と時刻９０４の差の時間だけ早く、実際のインピーダンスをインピーダンス制御目標値に戻し、ＬＡＦセンサ１０１を断線発生前の状態、即ち正確な空燃比を測定できる状態に戻すことが可能である。

時刻９０６において、ネルンストセル１０３の実際のインピーダンスがインピーダンス制御目標値に収束している状態で、端子Ｂに地絡が発生すると、端子Ｂの地絡の第１異常検出結果Ｆ１がＯＮになり、インピーダンス計測値Ｚｍが過小な値になる。このとき、比例項インピーダンスＰＺと積分項インピーダンスＩＺは、インピーダンス計測値Ｚｍと同じ値となり（図７のステップ７０３）、これに伴いヒータ１０４の出力値が減少することで、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値よりも増加していく。

時刻９０７において、時刻９０６から時間閾値２の長さの時間が経過することにより、端子Ｂの地絡の第２異常検出結果Ｆ２がＯＮになる。このとき、比例項インピーダンスＰＺは、インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１＋補正値３の値になり、積分項インピーダンスＩＺはインピーダンス制御目標値の値になる（図７のステップ７０４、図５のステップ５１３）。これに伴いヒータ１０４の出力値が増加することで、インピーダンス制御目標値よりも増加していた実際のインピーダンスが徐々にインピーダンス制御目標値に向かって減少していく。

時刻９０８において、時刻９０７から時間閾値４の長さの時間が経過することにより、比例項インピーダンスＰＺがインピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１になる（図７のステップ７０４、図５のステップ５１４）。これに伴いヒータ１０４の出力値が地絡発生前とほぼ同じ値まで減少することで、実際のインピーダンスは、インピーダンス制御目標値を維持する。なお、従来技術によるガスセンサでは、ヒータ１０４に定電圧を印加しても、セルの劣化によりセルのインピーダンスが所望の値まで低下しないため、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値よりも大きくなる。

時刻９０９において、端子Ｂが地絡から復帰して端子Ｂの地絡の第１異常検出結果Ｆ１及び端子Ｂの地絡の第２異常検出結果Ｆ２がＯＦＦになる。このとき、実際のインピーダンスはインピーダンス制御目標値とほぼ同じ値であるため、ＬＡＦセンサ１０１は、すぐに地絡発生前の状態に復帰することが可能である。従来技術によるガスセンサでは、実際のインピーダンスは、インピーダンス制御目標値よりも大きいため、インピーダンス制御目標値に戻るまで時間を要し、時刻９１０でインピーダンス制御目標値に戻る。

以上説明したように、本実施例による車両用制御装置１０５は、地絡が発生して地絡から復帰した際に、従来技術によるガスセンサよりも時刻９１０と時刻９０９の差の時間だけ早く、実際のインピーダンスをインピーダンス制御目標値に戻し、ＬＡＦセンサ１０１を地絡発生前の状態、即ち正確な空燃比を測定できる状態に戻すことが可能である。

本実施例による車両用制御装置１０５は、図９のタイミングチャートに従うと、第２異常検出部１１７がインピーダンスを計測するセルに接続する端子に断線の第２異常を検出した場合に、比例項インピーダンスＰＺを（インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１−補正値２）の値にし、時間閾値３の間ヒータ１０４を制御する。これにより、本実施例による車両用制御装置１０５は、セルが劣化した状態で、インピーダンスを計測するセルに接続する端子に断線が発生した場合に、図８のタイミングチャートに従う場合よりも迅速にセルを所定温度に維持することができ、端子が断線から復帰した場合には、正確なガス濃度の測定をより迅速に再開できる。

さらに、本実施例による車両用制御装置１０５は、図９のタイミングチャートに従うと、第２異常検出部１１７がインピーダンスを計測するセルに接続する端子に地絡の第２異常を検出した場合に、比例項インピーダンスＰＺを（インピーダンス記憶値Ｚｓ＋補正値１＋補正値３）の値にし、時間閾値４の間ヒータ１０４を制御する。これにより、本実施例による車両用制御装置１０５は、セルが劣化した状態で、インピーダンスを計測するセルに接続する端子に地絡が発生した場合に、図８のタイミングチャートに従う場合よりも迅速にセルを所定温度に維持することができ、端子が地絡から復帰した場合にも、正確なガス濃度の測定をより迅速に再開できる。

また、図１に示したＬＡＦセンサ１０１は２つのセルを備える２セル式のガスセンサであるが、本実施例による車両用制御装置１０５は、これ以外のガスセンサにも適用できる。車両用制御装置１０５に適用できるガスセンサの例として、酸素濃度をセンサに流れる電流に対してリニアに測定する１セル式のガスセンサ、ガスのリッチ・リーンを判定する酸素センサ、及び窒素酸化物の濃度を測定するＮＯｘセンサを挙げることができる。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。

１０１…ＬＡＦセンサ、１０２…ポンプセル、１０３…ネルンストセル、１０４…ヒータ、１０５…車両用制御装置、１０６…ヒータ電源、１０７…駆動回路、１０８…演算処理装置、１０９…ヒータドライバ、１１０…電流掃引部、１１１…電圧計、１１２…インピーダンス計測部、１１３…センサ制御部、１１４…第１異常検出部、１１５…オペアンプ、１１６…オペアンプ電源、１１７…第２異常検出部、１１８…インピーダンス記憶部、１１９…インピーダンス記憶値補正部、１２０…ヒータ制御部、Ｆ１…第１異常検出結果、Ｆ２…第２異常検出結果、Ｚｍ…インピーダンス計測値、Ｚｓ…インピーダンス記憶値、ＰＺｓ…比例項インピーダンス記憶値、ＩＺｓ…積分項インピーダンス記憶値、ＰＺ…比例項インピーダンス、ＩＺ…積分項インピーダンス。

Claims (6)

1. セルとヒータとを備えるガスセンサに接続され、
   前記セルのインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
   前記ガスセンサの端子の異常を検出する異常検出部と、
   前記異常検出部が前記異常を検出しておらず、前記インピーダンスの計測値が予め定めたインピーダンス制御目標値に収束している場合は、前記インピーダンスの計測値をインピーダンス記憶値として記憶するインピーダンス記憶部と、
   前記異常検出部が確定した前記異常を検出した場合には、補正した前記インピーダンス記憶値を用いて前記ヒータを制御するヒータ制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記インピーダンス記憶値を補正するインピーダンス記憶値補正部をさらに備え、
   前記異常検出部は、第１異常検出部と第２異常検出部を備え、
   前記第１異常検出部は、前記インピーダンス計測部が計測した前記インピーダンスであるインピーダンス計測値と前記端子の電圧とから、前記端子の断線又は地絡である第１異常を前記異常として検出し、
   前記第２異常検出部は、前記第１異常検出部が前記第１異常を検出した場合は、前記第１異常が予め定めた異常時間閾値以上の時間に渡って継続したら、第２異常を確定した前記異常として検出し、
   前記インピーダンス記憶部は、前記第１異常検出部が前記第１異常を検出しておらず、かつ前記インピーダンス計測値が前記インピーダンス制御目標値に収束している場合は、前記インピーダンス計測値を前記インピーダンス記憶値として記憶し、
   前記インピーダンス記憶値補正部は、前記第２異常検出部が前記第２異常を検出した場合には、前記インピーダンス記憶値を補正し、
   前記ヒータ制御部は、前記第２異常検出部が前記第２異常を検出した場合には、前記インピーダンス記憶値補正部が補正した前記インピーダンス記憶値を用いて前記ヒータを制御する、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記ヒータ制御部は、前記第２異常検出部が前記第２異常を検出した場合には、前記インピーダンス記憶値補正部が補正した前記インピーダンス記憶値を用いて前記ヒータにフィードバック制御を行い、
   前記インピーダンス記憶値補正部は、
   前記フィードバック制御で用いられる比例項と積分項についての前記インピーダンス記憶値を補正し、
   前記比例項についての前記インピーダンス記憶値を、前記インピーダンス記憶値と第１補正値とを用いて求め、
   前記積分項についての前記インピーダンス記憶値を、前記インピーダンス制御目標値を用いて求める、
   請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記第１補正値は、前記セルが周辺環境に奪われる熱量を補う加熱を前記ヒータがするための前記インピーダンス記憶値の増加値であり、
   前記インピーダンス記憶値補正部は、前記インピーダンス制御目標値と前記インピーダンス記憶値を用いて前記第１補正値を求める、
   請求項３に記載の車両用制御装置。
5. 前記第１異常検出部が前記端子の断線である前記第１異常を検出し、前記第２異常検出部が前記端子の断線である前記第２異常を検出した場合に、
   前記インピーダンス記憶値補正部は、
   断線時間閾値と第２補正値を、前記第１異常が断線の場合の前記異常時間閾値と前記ヒータの出力とから求め、
   前記第２異常検出部が前記第２異常を検出してから前記断線時間閾値が経過するまでの間は、前記比例項についての前記インピーダンス記憶値を、前記インピーダンス記憶値に前記第１補正値を加算し前記第２補正値を減算した値とする、
   請求項３又は請求項４に記載の車両用制御装置。
6. 前記第１異常検出部が前記端子の地絡である前記第１異常を検出し、前記第２異常検出部が前記端子の地絡である前記第２異常を検出した場合に、
   前記インピーダンス記憶値補正部は、
   地絡時間閾値と第３補正値を、前記第１異常が地絡の場合の前記異常時間閾値と前記ヒータの出力とから求め、
   前記第２異常検出部が前記第２異常を検出してから前記地絡時間閾値が経過するまでの間は、前記比例項についての前記インピーダンス記憶値を、前記インピーダンス記憶値に前記第１補正値と前記第３補正値を加算した値とする、
   請求項３又は請求項４に記載の車両用制御装置。

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