JP2810541B2 - ラムダセンサの内部抵抗測定回路 - Google Patents
ラムダセンサの内部抵抗測定回路Info
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、特に自動車において排ガス内の酸素の割合
を測定する、ラムダセンサの内部抵抗を測定する回路に
関するものである。センサ電圧は温度が低いと著しく温
度に依存することが知られており、従って所定の温度に
達してからでないと制御に用いることができない。所定
の温度以上でもセンサの内部抵抗によって測定結果に誤
差が生じる。無電流で測定すれば、そのような誤差はな
いが、それは実際には不可能である。
を測定する、ラムダセンサの内部抵抗を測定する回路に
関するものである。センサ電圧は温度が低いと著しく温
度に依存することが知られており、従って所定の温度に
達してからでないと制御に用いることができない。所定
の温度以上でもセンサの内部抵抗によって測定結果に誤
差が生じる。無電流で測定すれば、そのような誤差はな
いが、それは実際には不可能である。
従来の技術 ヨーロッパ特許EP0258543A2にはラムダセンサの内部
抵抗を測定する回路が記載されており、同回路にはスイ
ッチによって選択的にセンサに並列に接続される負荷抵
抗が設けられている。従ってセンサ電圧を測定する手段
は、負荷のある状態とない状態とにおいて測定を行う。
２つの電圧値と負荷抵抗の抵抗値から内部抵抗が算出さ
れる。内部抵抗が所定のしきい値以下になると、負荷の
ない状態のセンサ電圧が制御に用いられる。
抵抗を測定する回路が記載されており、同回路にはスイ
ッチによって選択的にセンサに並列に接続される負荷抵
抗が設けられている。従ってセンサ電圧を測定する手段
は、負荷のある状態とない状態とにおいて測定を行う。
２つの電圧値と負荷抵抗の抵抗値から内部抵抗が算出さ
れる。内部抵抗が所定のしきい値以下になると、負荷の
ない状態のセンサ電圧が制御に用いられる。
ラムダセンサの電圧を検出するすべての回路に関して
センサが十分に温まっている場合、測定された電圧と、
内部抵抗が動作温度になったセンサの内部抵抗と対応す
るときそれぞれのラムダ値において電圧を測定した時に
得られる電圧との間の関係をセンサの内部抵抗を用いて
求めることができる。従って測定電圧は内部抵抗を用い
て補正される。ここで問題となるのは、ラムダセンサが
加熱されると内部抵抗の変化が十の数乗を越えることで
あって、200℃では２、３メガオームであるものが、800
℃では100オームより低くなってしまうことである。内
部抵抗のこの全抵抗値領域において上述の回路で測定を
行おうとする場合には、著しく異なる抵抗値を有する多
数の負荷抵抗を用いることが必要になる。
センサが十分に温まっている場合、測定された電圧と、
内部抵抗が動作温度になったセンサの内部抵抗と対応す
るときそれぞれのラムダ値において電圧を測定した時に
得られる電圧との間の関係をセンサの内部抵抗を用いて
求めることができる。従って測定電圧は内部抵抗を用い
て補正される。ここで問題となるのは、ラムダセンサが
加熱されると内部抵抗の変化が十の数乗を越えることで
あって、200℃では２、３メガオームであるものが、800
℃では100オームより低くなってしまうことである。内
部抵抗のこの全抵抗値領域において上述の回路で測定を
行おうとする場合には、著しく異なる抵抗値を有する多
数の負荷抵抗を用いることが必要になる。
その理由は、まずいつセンサが動作温度まで十分に温
まるかを検出し、次に確実な測定結果を得るために、負
荷抵抗の値の大きさを内部抵抗と一致させなければなら
ないからである。そのために、まず任意に選択した負荷
抵抗を用いて負荷をかけることによって概略内部抵抗を
測定し、それにより内部抵抗が検出された場合、負荷抵
抗を内部抵抗と大きさの等しい抵抗値を有する負荷抵抗
に切り換えなければならない。そのとき初めて内部抵抗
を確実に測定することができる。センサの温度が変化す
る場合、特に暖気運転の場合には、常に１つの負荷抵抗
から他の負荷抵抗に切り換えることが必要になる。従っ
て回路構成とそれを用いて実施される測定方法は非常に
複雑である。
まるかを検出し、次に確実な測定結果を得るために、負
荷抵抗の値の大きさを内部抵抗と一致させなければなら
ないからである。そのために、まず任意に選択した負荷
抵抗を用いて負荷をかけることによって概略内部抵抗を
測定し、それにより内部抵抗が検出された場合、負荷抵
抗を内部抵抗と大きさの等しい抵抗値を有する負荷抵抗
に切り換えなければならない。そのとき初めて内部抵抗
を確実に測定することができる。センサの温度が変化す
る場合、特に暖気運転の場合には、常に１つの負荷抵抗
から他の負荷抵抗に切り換えることが必要になる。従っ
て回路構成とそれを用いて実施される測定方法は非常に
複雑である。
狭い抵抗領域においては、センサの内部抵抗はそれぞ
れ直流電圧の負荷を用いずに、ドイツ特許DE3117790A1
（米国特許US4419190）に記載されているような回路を
用いて測定することができる。公知の大きさの交流電流
がセンサに流され、センサにおける交流電圧の降下が測
定される。交流電圧成分がセンサの直流電圧成分と分離
され、交流電流と交流電圧から内部抵抗が検出される。
従ってこの回路を用いて行う測定方法は単純であるが、
回路を構成するのに必要なコストは大きい。
れ直流電圧の負荷を用いずに、ドイツ特許DE3117790A1
（米国特許US4419190）に記載されているような回路を
用いて測定することができる。公知の大きさの交流電流
がセンサに流され、センサにおける交流電圧の降下が測
定される。交流電圧成分がセンサの直流電圧成分と分離
され、交流電流と交流電圧から内部抵抗が検出される。
従ってこの回路を用いて行う測定方法は単純であるが、
回路を構成するのに必要なコストは大きい。
本発明の課題は、ラムダセンサの内部抵抗を測定する
簡単な回路を提供することである。
簡単な回路を提供することである。
発明の利点 本発明の回路は、スイッチを用いて選択的にラムダセ
ンサに対して並列に接続可能な接合型（空乏層）素子を
設けることを特徴とする。負荷をかけた状態と負荷をか
けない状態においてセンサ電圧を測定する手段が設けら
れている。
ンサに対して並列に接続可能な接合型（空乏層）素子を
設けることを特徴とする。負荷をかけた状態と負荷をか
けない状態においてセンサ電圧を測定する手段が設けら
れている。
本発明回路では、負荷をかけた状態において内部抵抗
の対数に従って変化する電圧が得られるという利点を有
する。実施例においては、トランジスタを用いて負荷を
かけ、内部抵抗が100オーム（約800℃）の時にリッチな
混合気が存在する場合に、負荷をかけた状態において70
0mVの電圧が測定された。内部抵抗が10乗アップする毎
に測定電圧は約70mV変化するので、内部抵抗が約1Mオー
ム（約280℃）であれば420mVの電圧が取り出される。
の対数に従って変化する電圧が得られるという利点を有
する。実施例においては、トランジスタを用いて負荷を
かけ、内部抵抗が100オーム（約800℃）の時にリッチな
混合気が存在する場合に、負荷をかけた状態において70
0mVの電圧が測定された。内部抵抗が10乗アップする毎
に測定電圧は約70mV変化するので、内部抵抗が約1Mオー
ム（約280℃）であれば420mVの電圧が取り出される。
負荷抵抗素子としてオーム抵抗の代わりに接合型素子
を用いる場合には、測定結果に影響を与えるオフ電流が
著しく温度に関係するという問題が出て来る。この温度
依存性は、例えば回路が制御装置内に収容されており、
温度制御が行われることによって回路にほとんど温度変
動が生じないときだけに解消することができる。
を用いる場合には、測定結果に影響を与えるオフ電流が
著しく温度に関係するという問題が出て来る。この温度
依存性は、例えば回路が制御装置内に収容されており、
温度制御が行われることによって回路にほとんど温度変
動が生じないときだけに解消することができる。
回路が温度変化を受ける場合には、好ましくは接合型
素子を温度測定素子と良好に伝熱接触するように配置す
る。好ましくは制御装置のさらに他の素子がこの温度測
定素子と良好に伝熱接触され、それによってこの素子の
温度依存特性を温度測定によって補償することができる
ようにする。この手段は、ラムダセンサの内部抵抗を測
定する回路に用いる接合型素子が制御装置の温度依存性
の素子に属していない場合にも効果的に用いることがで
きる。
素子を温度測定素子と良好に伝熱接触するように配置す
る。好ましくは制御装置のさらに他の素子がこの温度測
定素子と良好に伝熱接触され、それによってこの素子の
温度依存特性を温度測定によって補償することができる
ようにする。この手段は、ラムダセンサの内部抵抗を測
定する回路に用いる接合型素子が制御装置の温度依存性
の素子に属していない場合にも効果的に用いることがで
きる。
接合型素子として特に好ましいのはトランジスタであ
る。というのは電流増幅率の等しいトランジスタの場合
には、オフ電流は素子の特性とほとんど無関係であっ
て、例えばダイオードの場合にはそれが当てはまらな
い。従って使用するトランジスタとは関係なく所定のタ
イプのトランジスタにおいては、それぞれセンサ電圧お
よび内部抵抗が同じなら同一の測定結果が生じる。さら
に、著しく温度に依存するオフ電流を容易に測定するこ
とができる。すなわち、特に負荷を与えるトランジスタ
と良好に伝熱接触している第２のトランジスタを設けれ
ば、前述のオフ電流を容易に検出することができる。回
路に２つの定電流源を設ければ、第２のトランジスタを
用いて熱電圧を測定することもできる。
る。というのは電流増幅率の等しいトランジスタの場合
には、オフ電流は素子の特性とほとんど無関係であっ
て、例えばダイオードの場合にはそれが当てはまらな
い。従って使用するトランジスタとは関係なく所定のタ
イプのトランジスタにおいては、それぞれセンサ電圧お
よび内部抵抗が同じなら同一の測定結果が生じる。さら
に、著しく温度に依存するオフ電流を容易に測定するこ
とができる。すなわち、特に負荷を与えるトランジスタ
と良好に伝熱接触している第２のトランジスタを設けれ
ば、前述のオフ電流を容易に検出することができる。回
路に２つの定電流源を設ければ、第２のトランジスタを
用いて熱電圧を測定することもできる。
オフ電流と熱電圧は第２のトランジスタを用いてだけ
でなく、負荷を与えるトランジスタを用いても特定する
ことができる。しかしその場合には非常に多数のスイッ
チが必要である。トランジスタをもう一つ設けること
は、他のスイッチを設けるよりも安価であって、連続的
に切り換えを行わなくても容易に測定を行うことができ
る。
でなく、負荷を与えるトランジスタを用いても特定する
ことができる。しかしその場合には非常に多数のスイッ
チが必要である。トランジスタをもう一つ設けること
は、他のスイッチを設けるよりも安価であって、連続的
に切り換えを行わなくても容易に測定を行うことができ
る。
図面 第１図は、負荷を与えるトランジスタを用いてラムダ
センサの内部抵抗を測定する回路のブロック図、 第２図は、第１図の回路にオフ電流と熱電圧を測定す
る回路部分を追加した回路図である。
センサの内部抵抗を測定する回路のブロック図、 第２図は、第１図の回路にオフ電流と熱電圧を測定す
る回路部分を追加した回路図である。
第１図に示す回路においては、ラムダセンサ10は特に
センサ電圧源11とセンサ抵抗12からなる等価回路によっ
て示されている。センサ電圧源11はセンサ電圧USを出力
する。センサ抵抗12は、著しく温度に依存する内部抵抗
RSを有する。例えば800゜では約100オームであって、28
0゜では約1Mオームになる。センサ電圧USは、マイクロ
コンピュータ13として形成されたセンサ電圧測定手段に
よって検出される。センサ電圧増幅器14によって増幅さ
れたセンサ電圧はA/D変換器15によってマイクロコンピ
ュータ13が処理可能なデジタル信号に変換される。セン
サ電圧USはセンサが温まっている場合の希薄な混合気に
おける数ミリボルトからセンサが温まっている場合の濃
厚な混合気における約900ミリボルトの間で変動する。
この電圧はセンサ電圧増幅器14によって係数５で増幅さ
れる。しかし本出願においては常に増幅されていない電
圧を参照する。
センサ電圧源11とセンサ抵抗12からなる等価回路によっ
て示されている。センサ電圧源11はセンサ電圧USを出力
する。センサ抵抗12は、著しく温度に依存する内部抵抗
RSを有する。例えば800゜では約100オームであって、28
0゜では約1Mオームになる。センサ電圧USは、マイクロ
コンピュータ13として形成されたセンサ電圧測定手段に
よって検出される。センサ電圧増幅器14によって増幅さ
れたセンサ電圧はA/D変換器15によってマイクロコンピ
ュータ13が処理可能なデジタル信号に変換される。セン
サ電圧USはセンサが温まっている場合の希薄な混合気に
おける数ミリボルトからセンサが温まっている場合の濃
厚な混合気における約900ミリボルトの間で変動する。
この電圧はセンサ電圧増幅器14によって係数５で増幅さ
れる。しかし本出願においては常に増幅されていない電
圧を参照する。
ラムダセンサ10に負荷を与えるために負荷トランジス
タ16が設けられており、負荷トランジスタ16は負荷スイ
ッチ17によってセンサ10に対して並列に接続することが
できる。負荷スイッチ17は負荷スイッチリレー18によっ
て作動される。リレー18の制御信号はマイクロコンピュ
ータ13の出力S1から得られる。なお、実際の仕様におい
ては機械的なスイッチを有する負荷スイッチリレーでは
なく、スイッチングトランジスタが設けられることにな
る。しかし第１図においても第２図においても、すべて
のスイッチはリレーを有する機械的なスイッチとして示
されており、抵抗測定回路の機能に関係するトランジス
タと区別するためにトランジスタとしては示されていな
い。
タ16が設けられており、負荷トランジスタ16は負荷スイ
ッチ17によってセンサ10に対して並列に接続することが
できる。負荷スイッチ17は負荷スイッチリレー18によっ
て作動される。リレー18の制御信号はマイクロコンピュ
ータ13の出力S1から得られる。なお、実際の仕様におい
ては機械的なスイッチを有する負荷スイッチリレーでは
なく、スイッチングトランジスタが設けられることにな
る。しかし第１図においても第２図においても、すべて
のスイッチはリレーを有する機械的なスイッチとして示
されており、抵抗測定回路の機能に関係するトランジス
タと区別するためにトランジスタとしては示されていな
い。
負荷トランジスタ16がラムダセンサ10に並列に接続さ
れる場合には、負荷電流ILが回路を流れる。負荷電流IL
によってセンサ抵抗12にRS×ILの値の電圧降下が生じ、
これはセンサ電圧USと逆方向になる。従って負荷をかけ
た時の電圧は次のようになる。
れる場合には、負荷電流ILが回路を流れる。負荷電流IL
によってセンサ抵抗12にRS×ILの値の電圧降下が生じ、
これはセンサ電圧USと逆方向になる。従って負荷をかけ
た時の電圧は次のようになる。
UL＝US−RS×IL 上記の式からセンサの内部抵抗が次のように計算され
る。
る。
RS＝（US−UL）/IL （１） なお、負荷スイッチ17が閉成され、従って第１図に示
すのと異なる位置に来た場合に、ラムダセンサ10に負荷
をかけた時に発生する電圧ULがセンサ電圧増幅器14に入
力される。第１図の位置はそれと異なるので、第１図に
おいては負荷をかけない時のセンサ電圧USのみがセンサ
電圧増幅器14の入力に接続されている。
すのと異なる位置に来た場合に、ラムダセンサ10に負荷
をかけた時に発生する電圧ULがセンサ電圧増幅器14に入
力される。第１図の位置はそれと異なるので、第１図に
おいては負荷をかけない時のセンサ電圧USのみがセンサ
電圧増幅器14の入力に接続されている。
（１）式においては、負荷電流は未知数となってい
る。負荷電流に対しては、次の式が成立する。
る。負荷電流に対しては、次の式が成立する。
IL＝ISP×ｅ×ｐ（UL/UT） （２） なお、ISP＝オフ電流（素子に依存しないトラジスタ
定数）でUT＝熱電圧（kT/e0）である。
定数）でUT＝熱電圧（kT/e0）である。
（２）式を（１）式に代入すると内部抵抗RSは次のよ
うになる。
うになる。
RS＝（1/ISP）×（US−UL）×ｅ×ｐ（−UL/UT）
（３） まず、負荷トランジスタ16は温度が一定の値に調節さ
れる制御装置19内に接続されているものとする。制御装
置19は第１図においては一点鎖線で示されている。所与
の一定の温度では、オフ電流ISPと熱電圧UTの値はわか
っているので、負荷をかけない時におけるセンサ電圧US
と負荷をかけた状態におけるセンサ電圧ULの測定値から
（３）式を用いて内部抵抗が求められる。
（３） まず、負荷トランジスタ16は温度が一定の値に調節さ
れる制御装置19内に接続されているものとする。制御装
置19は第１図においては一点鎖線で示されている。所与
の一定の温度では、オフ電流ISPと熱電圧UTの値はわか
っているので、負荷をかけない時におけるセンサ電圧US
と負荷をかけた状態におけるセンサ電圧ULの測定値から
（３）式を用いて内部抵抗が求められる。
第１図に示す回路を用いて、すなわちベースとコレク
タが接続された負荷トランジスタ16としてのnpnトラン
ジスタを用いて、負荷をかけない状態のセンサ電圧が1V
のときに、負荷をかけた状態で測定された電圧ULについ
て次の値が得られた。
タが接続された負荷トランジスタ16としてのnpnトラン
ジスタを用いて、負荷をかけない状態のセンサ電圧が1V
のときに、負荷をかけた状態で測定された電圧ULについ
て次の値が得られた。
RS 100 Ω 1k Ω 10k Ω 100k Ω 1M Ω UL 700m V 630m V 560m V 490m V 420m V 上記の例から明らかなように、測定値は互いに明らか
に区別されており、良好に検出できる領域にある。従っ
て内部抵抗は十の数乗の全領域にわたって正確かつ簡単
に測定することができる。
に区別されており、良好に検出できる領域にある。従っ
て内部抵抗は十の数乗の全領域にわたって正確かつ簡単
に測定することができる。
実際においては、制御装置の温度を調節することは行
なわれない。通常制御装置の温度はわかっておらず、広
い範囲で変化する。しかしその場合、熱電圧UTは少し変
動し、オフ電流ISPは著しく変動する。負荷トランジス
タ16の温度を測定して続いてオフ電流と熱電圧の計算が
できるようにするために、第１図に示す実施例において
は負荷トランジスタ16と良好に伝熱接触しているサーマ
ル素子20が設けられている。この良好な伝熱接触は、負
荷トランジスタ16とサーマル素子20を囲む点線で示され
ている。サーマル素子20の電圧はサーマル電圧増幅器21
によって増幅された後にマイクロコンピュータ13に入力
される。マイクロコンピュータ13は（３）式に基づいて
内部抵抗を算出する。その場合、オフ電流ISP及び熱電
圧TUについてはそれぞれ測定温度に対応した値が用いら
れる。
なわれない。通常制御装置の温度はわかっておらず、広
い範囲で変化する。しかしその場合、熱電圧UTは少し変
動し、オフ電流ISPは著しく変動する。負荷トランジス
タ16の温度を測定して続いてオフ電流と熱電圧の計算が
できるようにするために、第１図に示す実施例において
は負荷トランジスタ16と良好に伝熱接触しているサーマ
ル素子20が設けられている。この良好な伝熱接触は、負
荷トランジスタ16とサーマル素子20を囲む点線で示され
ている。サーマル素子20の電圧はサーマル電圧増幅器21
によって増幅された後にマイクロコンピュータ13に入力
される。マイクロコンピュータ13は（３）式に基づいて
内部抵抗を算出する。その場合、オフ電流ISP及び熱電
圧TUについてはそれぞれ測定温度に対応した値が用いら
れる。
好ましくは負荷トランジスタ16がサーマル素子20ある
いは他の温度測定素子と良好に伝熱接触されるだけでな
く、制御装置内の温度に関係する特性を有する他の電子
的素子についてもこのような手段がとられる。従来は、
別体の補償回路を用いて、あるいは温度変化の小さい素
子を選択することによって制御素子の温度依存性に対処
しようとして来た。例えば特殊な回路を用いてほとんど
温度に依存しない基準電圧が形成されている。温度に依
存する素子の温度がわかっており、その温度の影響を各
制御装置に設けられているマイクロコンピュータを用い
て計算で補償することができる場合には、回路構成を著
しく簡略化することができる。従って、温度に依存する
特性を有する電子的素子と温度測定素子とを良好に伝熱
接触するように配置するという方法は、ラムダセンサの
内部抵抗を測定する回路との関係において効果的に用い
られるだけでなく、ラムダセンサの内部抵抗を測定する
回路を用いない制御装置にも使用することができる。
いは他の温度測定素子と良好に伝熱接触されるだけでな
く、制御装置内の温度に関係する特性を有する他の電子
的素子についてもこのような手段がとられる。従来は、
別体の補償回路を用いて、あるいは温度変化の小さい素
子を選択することによって制御素子の温度依存性に対処
しようとして来た。例えば特殊な回路を用いてほとんど
温度に依存しない基準電圧が形成されている。温度に依
存する素子の温度がわかっており、その温度の影響を各
制御装置に設けられているマイクロコンピュータを用い
て計算で補償することができる場合には、回路構成を著
しく簡略化することができる。従って、温度に依存する
特性を有する電子的素子と温度測定素子とを良好に伝熱
接触するように配置するという方法は、ラムダセンサの
内部抵抗を測定する回路との関係において効果的に用い
られるだけでなく、ラムダセンサの内部抵抗を測定する
回路を用いない制御装置にも使用することができる。
第２図に示す回路の第１図との相違は次の点だけであ
る。すなわち第２図に示す回路においては熱電圧増幅器
21を有するサーマル素子20は設けられておらず、その代
わりに第１図に示す点F2.1〜F2.4の間に、温度効果を補
償する回路部分が設けられている。この回路部分には補
償トランジスタ22、補償スイッチ23、切り替えスイッチ
24及び、例えば5Vの電源電圧＋VSと接続された２つの抵
抗R1とR2によって形成される２つの定電流源が設けられ
ている。補償スイッチ23は補償スイッチリレー25によっ
て作動され、切り替えスイッチ24は切り替えスイッチリ
レー26によって作動される。これらを作動させる信号は
マイクロコンピュータ13の端子S2ないしS3を介して得ら
れる。補償トランジスタ22としては負荷トランジスタ16
自体を使用することもできるが、その場合には第２図に
示す実施例の場合よりずっと多くのスイッチが必要とな
る。なお、第２図に示す実施例の場合には負荷スイッチ
リレー18によって補償スイッチ23を切り換えることもで
きる。実際の仕様においては、スイッチとしてベースが
共通に作動される２つのトランジスタが設けられる。
る。すなわち第２図に示す回路においては熱電圧増幅器
21を有するサーマル素子20は設けられておらず、その代
わりに第１図に示す点F2.1〜F2.4の間に、温度効果を補
償する回路部分が設けられている。この回路部分には補
償トランジスタ22、補償スイッチ23、切り替えスイッチ
24及び、例えば5Vの電源電圧＋VSと接続された２つの抵
抗R1とR2によって形成される２つの定電流源が設けられ
ている。補償スイッチ23は補償スイッチリレー25によっ
て作動され、切り替えスイッチ24は切り替えスイッチリ
レー26によって作動される。これらを作動させる信号は
マイクロコンピュータ13の端子S2ないしS3を介して得ら
れる。補償トランジスタ22としては負荷トランジスタ16
自体を使用することもできるが、その場合には第２図に
示す実施例の場合よりずっと多くのスイッチが必要とな
る。なお、第２図に示す実施例の場合には負荷スイッチ
リレー18によって補償スイッチ23を切り換えることもで
きる。実際の仕様においては、スイッチとしてベースが
共通に作動される２つのトランジスタが設けられる。
上述の回路部分を用いて（２）式からオフ電流ISPが
算出される。そのためにIR1の値を有する一定の負荷電
流IL、すなわち電源電圧VSと第１の抵抗R1によって大き
さの定まる電流が形成される。トランジスタにおける電
圧降下はUR1で示される。（２）式から既知の負荷電流I
R1と測定電圧UR1を用いてオフ電流ISPが次のように求め
られる。
算出される。そのためにIR1の値を有する一定の負荷電
流IL、すなわち電源電圧VSと第１の抵抗R1によって大き
さの定まる電流が形成される。トランジスタにおける電
圧降下はUR1で示される。（２）式から既知の負荷電流I
R1と測定電圧UR1を用いてオフ電流ISPが次のように求め
られる。
ISP＝IR1×ｅ×ｐ（−UR1/UT） （４） （４）式を用いて計算したオフ電流ISPの値を（３）
式に代入する場合には、まだ未知数、すなわち熱電圧UT
が含まれている。測定の精度が余り要求されない場合に
は、熱電圧UTは例えば20゜の平均値に設定することがで
きる。それに対して正確に測定を行う場合には次の処理
が行われる。
式に代入する場合には、まだ未知数、すなわち熱電圧UT
が含まれている。測定の精度が余り要求されない場合に
は、熱電圧UTは例えば20゜の平均値に設定することがで
きる。それに対して正確に測定を行う場合には次の処理
が行われる。
一定の電流IR1を流したときの補償トランジスタ22に
おける降下電圧UR1を測定した後に、他の一定の電流IR2
を流したときの降下電圧UR2も測定する。その場合には
（４）式に従って次式が成り立つ。すなわち、 ISP＝IR2×ｅ×ｐ（−UR2/UT） （４′） （４）式と（４′）式から熱電圧UTが次のように計算
される。
おける降下電圧UR1を測定した後に、他の一定の電流IR2
を流したときの降下電圧UR2も測定する。その場合には
（４）式に従って次式が成り立つ。すなわち、 ISP＝IR2×ｅ×ｐ（−UR2/UT） （４′） （４）式と（４′）式から熱電圧UTが次のように計算
される。
UT＝（UR2−UR1）/LN（UR2/UR1） （５） （５）式を用いて計算した熱電圧UTの値を直接（３）
式に代入することができる。さらに熱電圧UTの値を
（４）式に代入し、それによって得られたオフ電流ISP
の正確な値を用いて（３）式の処理を行う。このように
して、制御装置19自体の温度がわかっていなくても、内
部抵抗RSを正確に求めることができる。
式に代入することができる。さらに熱電圧UTの値を
（４）式に代入し、それによって得られたオフ電流ISP
の正確な値を用いて（３）式の処理を行う。このように
して、制御装置19自体の温度がわかっていなくても、内
部抵抗RSを正確に求めることができる。
負荷を与える素子としてトランジスタの代わりに他の
接合型素子、特にダイオードを使用することもできる。
しかしダイオードには、オフ電流が素子依存性を有する
という欠点がある。
接合型素子、特にダイオードを使用することもできる。
しかしダイオードには、オフ電流が素子依存性を有する
という欠点がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/409
Claims (8)
- 【請求項１】負荷抵抗素子と、 負荷抵抗素子をラムダセンサ（10）に対して選択的に並
列に接続させるスイッチ（17）と、 負荷をかけた状態と負荷をかけない状態においてセンサ
電圧を測定する手段（13）とを有するラムダセンサの内
部抵抗測定回路において、 負荷抵抗素子が接合型素子（16）であることを特徴とす
るラムダセンサの内部抵抗測定回路。 - 【請求項２】接合型素子がトランジスタ（16）であるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の回路。 - 【請求項３】接合型素子がnpnトランジスタ（16）であ
って、このトランジスタのベースとコレクタが共通に接
続されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載
の回路。 - 【請求項４】接合型素子（16）と良好に伝熱接触し、接
合型素子（16）の温度を検出する温度測定素子（20）が
設けられることを特徴とする請求の範囲第１項から第３
項のいずれか１項に記載の回路。 - 【請求項５】温度測定素子が制御装置（19）内におい
て、温度依存特性を有する電子的素子と良好に伝熱接触
して設けられていることを特徴とする請求の範囲第４項
に記載の回路。 - 【請求項６】負荷を与えるトランジスタ（16）と良好に
伝熱接触しており、温度に依存するトランジスタのオフ
電流を測定する補償トランジスタ（22）が設けられるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか
１項に記載の回路。 - 【請求項７】補償トランジスタ（22）に流れる既知の第
１の大きさの定電流を発生させる第１の定電流源（VS＋
R1）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第６
項に記載の回路。 - 【請求項８】前記第１の大きさの電流と交互に、補償ト
ランジスタ（16）に流れる既知の第２の大きさの定電流
を発生させる第２の定電流源（VS＋R2）が設けられ、２
つの大きさの電流によって生じる補償トランジスタの電
圧降下から熱電圧を検出することを特徴とする請求の範
囲第７項に記載の回路。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|
| JPH03503935A JPH03503935A (ja) | 1991-08-29 |
| JP2810541B2 true JP2810541B2 (ja) | 1998-10-15 |
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Family Applications (1)
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Country Status (8)
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| JP (1) | JP2810541B2 (ja) |
| KR (1) | KR0169088B1 (ja) |
| BR (1) | BR9004929A (ja) |
| DE (2) | DE3903314A1 (ja) |
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| DE4137626A1 (de) * | 1991-11-15 | 1993-05-19 | Bosch Gmbh Robert | Anschlussschaltung fuer eine sauerstoffsonde und pruefverfahren fuer richtigen sondenanschluss |
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- 1989-02-04 DE DE3903314A patent/DE3903314A1/de not_active Withdrawn
-
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- 1990-01-10 ES ES199090900079T patent/ES2046774T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-10 JP JP2500969A patent/JP2810541B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-10 BR BR909004929A patent/BR9004929A/pt not_active IP Right Cessation
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- 1990-10-04 US US07/582,866 patent/US5091698A/en not_active Expired - Fee Related
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