JP4877291B2 - Heater deterioration detector - Google Patents
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Description
本発明は、ガスセンサ用のヒータの劣化を検出するヒータ劣化検出装置に関する。 The present invention relates to a heater deterioration detection device that detects deterioration of a heater for a gas sensor.
この種のガスセンサとしては、酸素濃度を検出するO2センサやA/Fセンサ、窒素酸化物濃度を検出するNOxセンサ等があり、当該ガスセンサの検出信号に基づき燃料噴射量等を制御することにより、エミッションの改善が図られている。さらに、この種のガスセンサにはセンサ素子を加熱するヒータが設けられており、内燃機関の始動時などセンサ素子が活性化していない場合に、当該センサ素子をヒータで加熱するようにしている。これにより、センサ素子の早期活性化を図り、内燃機関の始動時などにおけるエミッションの悪化を抑制している。そのため、ヒータへ電力を供給する回路に断線や短絡が生じるとエミッションが悪化してしまう。これに対し、ヒータ両端の電位差などに基づいて上記回路の短絡や断線の有無を検出することが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As this type of gas sensor, there are an O2 sensor and an A / F sensor for detecting the oxygen concentration, a NOx sensor for detecting the nitrogen oxide concentration, etc., and by controlling the fuel injection amount based on the detection signal of the gas sensor, Emissions are being improved. Further, this type of gas sensor is provided with a heater for heating the sensor element. When the sensor element is not activated, such as when the internal combustion engine is started, the sensor element is heated by the heater. As a result, the sensor element is activated at an early stage, and the deterioration of emissions at the time of starting the internal combustion engine or the like is suppressed. For this reason, if a disconnection or a short circuit occurs in a circuit that supplies power to the heater, the emission is deteriorated. On the other hand, it is known to detect the presence or absence of a short circuit or disconnection of the circuit based on a potential difference between both ends of the heater (for example, see Patent Document 1).
一方、近年では、エミッションの悪化をさらに厳しい基準で検出することが望まれている。これに対し、ヒータの経年劣化を検出することが知られている(例えば、特許文献2参照)。ヒータの劣化に伴って、当該ヒータのインピーダンスは大きくなり、ひいてはヒータを流れるヒータ電流は小さくなる。そこで、特許文献2に記載の発明では、ヒータ電流に基づいてヒータの劣化を検出しようとしている。
しかしながら、ヒータ電流は、ヒータの端子間電圧及びヒータのインピーダンスによって決まる。そのため、ヒータ電流はヒータへの入力電圧の変動によっても変化する。しかも、ヒータの劣化に伴うヒータ電流の変化は、特に大きなものではない。よって、特許文献2に記載の発明では、ヒータの劣化検出において、ヒータへの入力電圧の変動に起因して誤検出が生じ得る。また、ヒータに電力を供給するバッテリには、ヒータ以外にも電磁バルブなど各種の電気負荷が接続されており、当該電気負荷の電力消費状態によっても、ヒータの劣化検出に影響が及ぶと考えられる。 However, the heater current is determined by the voltage between the terminals of the heater and the impedance of the heater. For this reason, the heater current also changes due to fluctuations in the input voltage to the heater. Moreover, the change in the heater current accompanying the deterioration of the heater is not particularly large. Therefore, in the invention described in Patent Document 2, in detection of heater deterioration, erroneous detection may occur due to fluctuations in the input voltage to the heater. In addition to the heater, various electric loads such as an electromagnetic valve are connected to the battery that supplies power to the heater, and it is considered that the detection of deterioration of the heater is also affected by the power consumption state of the electric load. .
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、ガスセンサ用のヒータの劣化を精度良く検出するヒータ劣化検出装置を提供することを主たる目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its main object to provide a heater deterioration detection device that accurately detects deterioration of a heater for a gas sensor.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
本発明は、バッテリから第1給電経路を介して給電されるガスセンサ用のヒータと、第1給電経路を通じてヒータに流れるヒータ電流を計測する電流計測手段と、バッテリに第1給電経路とは異なる第2給電経路を介して接続され、バッテリの電圧を計測する電圧計測手段と、を備え、電流計測手段により計測されたヒータ電流と、電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧とに基づいて、ヒータの劣化を検出するヒータ劣化検出装置である。 The present invention relates to a heater for a gas sensor fed from a battery via a first feeding path, current measuring means for measuring a heater current flowing through the first feeding path, and a battery different from the first feeding path. Voltage measuring means connected through two power supply paths and measuring the voltage of the battery, and based on the heater current measured by the current measuring means and the battery voltage measured by the voltage measuring means, It is a heater deterioration detection device that detects deterioration.
かかる構成では、第1給電経路や第2給電経路を介して給電される、ヒータ以外の電気負荷の電力消費状態によっては、第1給電経路における電圧降下及び第2給電経路における電圧降下に差が生じ、ヒータへの入力電圧及び電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧に差が生じる。これらの電圧が大きく異なる場合には、上述の如くヒータの劣化検出において電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧を加味したとしても、同バッテリ電圧によってヒータへの入力電圧の変動を補償することができない。これにより、ヒータの劣化検出の精度が低下してしまう。 In such a configuration, depending on the power consumption state of the electrical load other than the heater that is fed through the first feeding path or the second feeding path, there is a difference between the voltage drop in the first feeding path and the voltage drop in the second feeding path. As a result, a difference occurs between the input voltage to the heater and the battery voltage measured by the voltage measuring means. When these voltages differ greatly, even if the battery voltage measured by the voltage measuring means is taken into account in detecting the deterioration of the heater as described above, fluctuations in the input voltage to the heater cannot be compensated by the battery voltage. . As a result, the accuracy of heater deterioration detection is reduced.
そこで、請求項1に記載の発明では、第1給電経路及び第2給電経路の少なくともいずれかを介して給電される電気負荷の電力消費状態を検出し、検出された電力消費状態に応じてヒータの劣化検出を許可又は禁止する。請求項1に記載の発明によれば、電気負荷の電力消費状態に応じて、ヒータへの入力電圧及び電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧の差が大きい場合に、ヒータの劣化検出を禁止することが可能である。これにより、ヒータの劣化検出の精度を高めることができる。 Therefore, in the first aspect of the present invention, the power consumption state of the electric load fed through at least one of the first power feeding path and the second power feeding path is detected, and the heater is detected according to the detected power consumption state. Permits or prohibits deterioration detection. According to the first aspect of the present invention, detection of deterioration of the heater is prohibited when the difference between the input voltage to the heater and the battery voltage measured by the voltage measuring means is large according to the power consumption state of the electric load. It is possible. Thereby, the accuracy of heater deterioration detection can be increased.
電気負荷が複数設けられ、それらの電気負荷が、第1給電経路を介して給電される第1電気負荷群と、第2給電経路を介して給電される第2電気負荷群とに分けられるシステムでは、両電気負荷群の電力消費状態の差に応じて、両電気負荷群による消費電力量の差が変化し、ひいてはヒータへの入力電圧と電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧との差が変化する。 A system in which a plurality of electrical loads are provided, and the electrical loads are divided into a first electrical load group that is fed via the first feeding path and a second electrical load group that is fed via the second feeding path. Then, depending on the difference in power consumption state between the two electric load groups, the difference in power consumption by the two electric load groups changes, and as a result, the difference between the input voltage to the heater and the battery voltage measured by the voltage measuring means Change.
そこで、請求項2に記載の発明では、上述の如く複数の電気負荷が設けられたシステムにおいて、各電気負荷群の電力消費状態をそれぞれ検出し、両電気負荷群の電力消費状態を比較し、その比較結果に基づいてヒータの劣化検出を許可又は禁止する。請求項2に記載の発明によれば、複数の電気負荷が、第1給電経路を介して給電される第1負荷群と、第2給電経路を介して給電される第2負荷群とに分けられるシステムにおいて、ヒータへの入力電圧と電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧との差が大きい場合、すなわちヒータへの入力電圧の変動を、電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧によって補償できない場合に、ヒータの劣化検出を禁止することが可能である。これにより、上述の如く複数の電気負荷が設けられたシステムにおいて、ヒータの劣化を精度良く検出することができる。 Therefore, in the invention according to claim 2, in the system provided with a plurality of electric loads as described above, the power consumption state of each electric load group is detected, the power consumption states of both electric load groups are compared, Based on the comparison result, detection of deterioration of the heater is permitted or prohibited. According to the invention described in claim 2, the plurality of electric loads are divided into a first load group fed through the first feeding path and a second load group fed through the second feeding path. When the difference between the input voltage to the heater and the battery voltage measured by the voltage measuring means is large, that is, the fluctuation of the input voltage to the heater cannot be compensated by the battery voltage measured by the voltage measuring means. It is possible to prohibit the detection of heater deterioration. Thereby, in a system provided with a plurality of electric loads as described above, it is possible to accurately detect the deterioration of the heater.
ここで、第1電気負荷群による消費電力量は、第1電気負荷群の電気負荷のうち作動状態となっている電気負荷により決まり、第2電気負荷群による消費電力量は、第2電気負荷群の電気負荷のうち作動状態となっている電気負荷により決まる。よって、両電気負荷群による消費電力量の差は、第1電気負荷群の電気負荷のうち作動状態である電気負荷と第2電気負荷群の電気負荷のうち作動状態である電気負荷との組合せに応じて変化する。そのため、以下の構成を採用することができる。すなわち、第1電気負荷群の電気負荷のうち作動状態である電気負荷と第2電気負荷群の電気負荷のうち作動状態である電気負荷との組合せパターンと、各組合せパターンにおける両電気負荷群の電力消費状態との関係を示す電力消費データを記憶しておく。そして、各電気負荷群の電力消費状態として両電気負荷群の各電気負荷の作動又は非作動状態をそれぞれ検出し、上記電力消費データを用い、作動状態である旨が検出された電気負荷に基づいて両電気負荷群の電力消費状態を比較し、その比較結果に基づいてヒータの劣化検出を許可又は禁止する(請求項3)。 Here, the amount of power consumed by the first electric load group is determined by the electric load in the operating state among the electric loads of the first electric load group, and the amount of power consumed by the second electric load group is the second electric load. It is determined by the electric load in the operating state among the electric loads of the group. Therefore, the difference in power consumption between the two electric load groups is the combination of the electric load in the operating state among the electric loads in the first electric load group and the electric load in the operating state among the electric loads in the second electric load group. It changes according to. For this reason, the following configuration can be adopted. That is, a combination pattern of an electric load in an operating state among electric loads in the first electric load group and an electric load in an operating state among electric loads in the second electric load group, and both electric load groups in each combination pattern Power consumption data indicating the relationship with the power consumption state is stored. Then, the power consumption state of each electrical load group is detected as the power consumption state of each of the electrical load groups, and based on the detected electrical load using the power consumption data. Then, the power consumption states of the two electric load groups are compared, and the heater deterioration detection is permitted or prohibited based on the comparison result (claim 3).
また、各電気負荷群の電力消費状態として各電気負荷群の電気負荷の消費電力量をそれぞれ検出し、検出された各電気負荷群の電気負荷の消費電力量を積算し、算出された両電気負荷群についての消費電力量の積算値を比較し、その比較結果に基づいてヒータの劣化検出を許可又は禁止することも考えられる(請求項4)。かかる場合、両電気負荷群による消費電力量の差を的確に反映させて、ヒータの劣化検出の許可又は禁止を好適に行うことができる。 In addition, the power consumption state of each electrical load group is detected as the power consumption state of each electrical load group, and the detected power consumption of each electrical load group is integrated to calculate the calculated both electrical loads. It is also conceivable to compare the integrated values of the power consumption amounts for the load groups and permit or prohibit the detection of heater deterioration based on the comparison result. In such a case, it is possible to appropriately permit or prohibit the detection of heater deterioration by accurately reflecting the difference in power consumption between the two electric load groups.
ヒータの劣化検出が許可された場合であっても、ヒータへの入力電圧と電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧とが異なることにより、ヒータの劣化検出の精度低下が懸念される。そこで、請求項5に記載の発明では、ヒータの劣化検出が許可された場合に、ヒータ電流に加え電気負荷の電力消費状態に基づいて、ヒータの劣化を検出する。請求項5に記載の発明によれば、ヒータへの入力電圧と電圧計測手段により計測されるバッテリ電圧との差に応じたヒータの劣化検出を行うことが可能である。これにより、ヒータの劣化検出の精度向上を図ることができる。 Even when heater deterioration detection is permitted, there is a concern that the accuracy of heater deterioration detection may be reduced due to the difference between the input voltage to the heater and the battery voltage measured by the voltage measuring means. Therefore, in the invention described in claim 5, when the heater deterioration detection is permitted, the heater deterioration is detected based on the power consumption state of the electric load in addition to the heater current. According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to detect the deterioration of the heater according to the difference between the input voltage to the heater and the battery voltage measured by the voltage measuring means. Thereby, it is possible to improve the accuracy of heater deterioration detection.
本実施形態は、O2センサ用のヒータの劣化を検出するヒータ劣化検出装置を構築するものである。O2センサとしては、車載エンジンの排気管に設けられるものを想定している。図1は、ヒータ劣化検出装置として機能するECUの概略を示す図である。なお、図1には、ECUの他、O2センサやバッテリ等が図示されている。 In the present embodiment, a heater deterioration detection device for detecting deterioration of a heater for an O2 sensor is constructed. The O2 sensor is assumed to be provided in the exhaust pipe of an in-vehicle engine. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an ECU that functions as a heater deterioration detection device. FIG. 1 shows an O2 sensor, a battery, and the like in addition to the ECU.
O2センサ10は、酸素濃度を検出するセンサ素子10aと、当該センサ素子10aを加熱するヒータ10bとを備えて構成されている。
The
センサ素子10aは、空気過剰率λが1.0を下回ると例えば0.9Vの検出信号を出力し、空気過剰率λが1.0を上回ると例えば0Vの検出信号を出力するものである。つまり、センサ素子10aは、空気過剰率λが1を超えたか否かを2値検出する素子であると言える。センサ素子10aの検出信号はECU20に入力される。センサ素子10aには、センサ素子10aのインピーダンスを検出するインピーダンス回路(図示せず)が接続されている。インピーダンス回路の検出信号もECU20に入力される。ECU20は、インピーダンス回路の検出信号に基づいて、センサ素子10aの素子温度を算出する。ヒータ10bは、センサ素子10aを加熱して活性化させるためのものである。特に、エンジン始動時に用いることで、センサ素子10aを早期に活性化させることができる。
The sensor element 10a outputs a detection signal of, for example, 0.9V when the excess air ratio λ is less than 1.0, and outputs a detection signal of, for example, 0V when the excess air ratio λ exceeds 1.0. That is, it can be said that the sensor element 10a is an element that binaryly detects whether or not the excess air ratio λ exceeds 1. A detection signal of the sensor element 10a is input to the
本実施形態では、O2センサ10及びECU20及びの配置が大きく異なることを想定している。詳しくは、O2センサ10は、上述の如くエンジンの排気管に配設され、ECU20は、車室内やエンジンルーム内に配設されていることを想定している。そのため、ヒータ10b及びECU20は、バッテリ11から互いに異なる給電経路を介して給電されている。詳しくは、バッテリ11にはメインリレー12の入力端子RIが接続され、メインリレー12の出力端子ROには第1ワイヤハーネス13及び第2ワイヤハーネス14が接続されている。そして、第1ワイヤハーネス13及び第2ワイヤハーネス14には、それぞれヒータ10bの入力端子HI及びECU20の電源端子EIが接続されている。以下、第1ワイヤハーネス13によって形成される給電経路を第1給電経路L1といい、第2ワイヤハーネス14によって形成される給電経路を第2給電経路L2という。
In the present embodiment, it is assumed that the arrangement of the
第1給電経路L1及び第2給電経路L2には、ヒータ10b及びECU20の他、複数の電気負荷19が接続されている。電気負荷19としては、例えば、A/Fセンサのヒータや、NOxセンサのヒータ、オイルコントロールバルブ、パージバルブ等が考えられる。これらの電気負荷19は、車両における配置に応じて、それぞれ第1給電経路L1又は第2給電経路L2に接続されている。各電気負荷19への通電は、ECU20により制御可能となっている。以下、第1給電経路L1を介して給電される電気負荷19を第1電気負荷群17といい、第2給電経路L2を介して給電される電気負荷19を第2電気負荷群18という。
In addition to the heater 10b and the
ECU20は、CPU、ROM、RAM、EEPROM等よりなるマイクロコンピュータ(マイコン)21を主体として構成された電子制御ユニットである。マイコン21は、ROMに記憶された各種のプログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジンシステムの各種制御を実施する。例えば、ECU20は、センサ素子10aを一定温度に保持すべく、ヒータ10bの通電をデューティ制御している。これにより、センサ素子10aは所定の活性状態に保たれる。
The
次に、このヒータ10bの通電制御に関する構成について詳しく説明する。ECU20は、マイコン21の他、マイコン21の制御によりヒータ10bを駆動するヒータ駆動回路22を備えている。本実施形態では、ヒータ駆動回路22は、ヒータ10bの出力端子HOとグランド間に設けられたスイッチング素子23を有して構成されている。マイコン21は、インピーダンス回路の検出信号に基づいて算出される素子温度を所定の目標温度(例えば300℃)に調整すべく、スイッチング素子23をオン・オフさせる。これにより、ヒータ10bへの通電量が制御される。
Next, the configuration related to the energization control of the heater 10b will be described in detail. In addition to the
図2は、ヒータ10bの温度と当該ヒータ10bのインピーダンスとの関係を示す特性図である。ヒータ10bのインピーダンスは、実線で示すグラフのようにヒータ温度が上昇するにつれて上昇するが、破線で示すグラフのようにヒータ10bが劣化することによっても上昇する。そのため、ヒータ10bの劣化によりインピーダンスが高くなると、電流が当該ヒータ10bを流れにくくなる。これにより、センサ素子10aの活性化が遅くなる事態や、活性化温度(例えば約300℃)を維持できなくなる事態を招く。その結果、エミッションが悪化してしまう。 FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the temperature of the heater 10b and the impedance of the heater 10b. The impedance of the heater 10b increases as the heater temperature rises as shown by the solid line graph, but also rises when the heater 10b deteriorates as shown by the broken line graph. For this reason, when the impedance becomes high due to the deterioration of the heater 10b, it becomes difficult for current to flow through the heater 10b. This leads to a situation where the activation of the sensor element 10a is delayed and a situation where the activation temperature (for example, about 300 ° C.) cannot be maintained. As a result, emissions will deteriorate.
そこで、ヒータ10bの劣化を検出するようにしている。以下、ヒータ10bの劣化検出に関する構成について詳しく説明する。 Therefore, the deterioration of the heater 10b is detected. Hereinafter, a configuration related to detection of deterioration of the heater 10b will be described in detail.
図1に示すように、ECU20は、第1給電経路L1を通じてヒータ10bを流れる電流(ヒータ電流)を検出するヒータ電流検出回路25と、第2給電経路L2を介してバッテリ11に接続された電源端子EIにおける電圧をバッテリ電圧VBeとして検出するバッテリ電圧検出回路29とを備えている。本実施形態では、ヒータ電流検出回路25は、スイッチング素子23とグランドの間に設けられたシャント抵抗26と、当該シャント抵抗26の両端電圧を増幅するオペアンプ27とを有して構成されている。ヒータ電流検出回路25は、ヒータ電流に相関する信号をマイコン21へ出力する。また、バッテリ電圧検出回路29は、例えば、電源端子EIにおけるバッテリ電圧を分圧する分圧回路を有して構成されている。バッテリ電圧検出回路29は、電源端子EIにおけるバッテリ電圧に相関する信号をマイコン21へ出力する。電流検出回路25が「電流計測手段」に相当し、バッテリ電圧検出回路29が「電圧計測手段」に相当する。
As shown in FIG. 1, the
ここで、上述の如く、ヒータ10bの劣化が進行すると、ヒータ10bのインピーダンスが上昇し、ヒータ10bを流れるヒータ電流が減少する。そのため、ヒータ電流に基づいてヒータ10bの劣化を検出することが可能である。本実施形態では、ヒータ電流検出回路25により検出されるヒータ電流が所定の閾値THを下回ったか否かに基づきヒータ10bの劣化を検出するようにしている。
Here, as described above, when the deterioration of the heater 10b progresses, the impedance of the heater 10b increases, and the heater current flowing through the heater 10b decreases. Therefore, it is possible to detect deterioration of the heater 10b based on the heater current. In the present embodiment, the deterioration of the heater 10b is detected based on whether or not the heater current detected by the heater
但し、ヒータ電流は、ヒータ10bへの入力電圧、すなわちヒータ10bの入力端子HIにおけるバッテリ電圧の変動によっても変化する。これに対し、本実施形態では、ヒータ10bへの入力電圧の変動を、バッテリ電圧VBeによって補償するようにしている。具体的には、バッテリ電圧VBeが低いほど、ヒータ10bの劣化検出に用いられる上記閾値THを小さく設定する。 However, the heater current also changes depending on the input voltage to the heater 10b, that is, the fluctuation of the battery voltage at the input terminal HI of the heater 10b. On the other hand, in this embodiment, the fluctuation of the input voltage to the heater 10b is compensated by the battery voltage VBe. Specifically, as the battery voltage VBe is lower, the threshold TH used for detecting the deterioration of the heater 10b is set smaller.
ところが、第1電気負荷群17及び第2電気負荷群18の電力消費状態によっては、第1給電経路L1におけるバッテリ11からヒータ10bの入力端子HIまでの電圧降下と、第2給電経路L2におけるバッテリ11からECU20の電源端子EIまでの電圧降下とに大きな差が生じ、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeが大きく異なることがある。両電圧VIh,VBeの差が大きい場合には、ヒータ10bへの入力電圧VIhの変動をバッテリ電圧VBeによって補償することができない。そこで、本実施形態では、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeの差が大きい場合には、ヒータ10bの劣化検出を禁止するようにしている。
However, depending on the power consumption state of the first
以下、ヒータ10bの劣化検出処理について図3を参照しつつ説明する。図3は、ヒータ劣化検出プログラムの流れを示すフローチャートである。本実施形態では、マイコン21が本プログラムを所定周期(所定クランク角ごとに又は所定時間周期)に実行することにより、ヒータ10bの劣化検出処理が実現されることを想定している。
Hereinafter, the deterioration detection process of the heater 10b will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the heater deterioration detection program. In the present embodiment, it is assumed that the deterioration detection process of the heater 10b is realized by the
図3に示すステップS11では、マイコン21は、第1電気負荷群17及び第2電気負荷群18の電気負荷19のうち作動状態である電気負荷19を検出する。
In step S <b> 11 shown in FIG. 3, the
ステップS12では、マイコン21は、第1電気負荷群17の電気負荷19のうち作動状態である電気負荷19と、第2電気負荷群18の電気負荷19のうち作動状態である電気負荷19とを比較し、その比較結果に基づいて、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeの差が大きいか否かを判定する。
In step S <b> 12, the
すなわち、第1電気負荷群17による消費電力量は、第1電気負荷群17の電気負荷19のうち作動状態となっている電気負荷により決まり、第2電気負荷群18による消費電力量は、第2電気負荷群18の電気負荷19のうち作動状態となっている電気負荷により決まる。よって、両電気負荷群17,18よる消費電力量の差は、第1電気負荷群17の電気負荷19のうち作動状態となっている電気負荷と第2電気負荷群18の電気負荷19の作動状態となっている電気負荷との組合せに応じて変化する。そのため、上述の如く、第1電気負荷群17の電気負荷19のうち作動状態となっている電気負荷と、第2電気負荷群18の電気負荷19のうち作動状態となっている電気負荷との比較によって、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeの差が大きいか否かを判定することができる。
That is, the amount of power consumed by the first
例えば、メモリ(ECU20のROM等)には、第1電気負荷群17の電気負荷19のうち作動状態である電気負荷と第2電気負荷群18の電気負荷19のうち作動状態である電気負荷の組合せパターンと、各組合せパターンにおいてヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeの差が大きくなるか否かの判定結果とが関連付けられたマップが予め記憶されている(図4参照)。このようなマップは、(1)両電気負荷群17,18の各電気負荷19を実際に作動又は非作動状態として両電圧VIh,VBeを計測し、両電圧VIh,VBeの差を算出する実験結果に基づいて求めることや、(2)各電気負荷19の定格消費電力量や、各電気負荷19とバッテリ11との間の給電経路(第1給電経路L1又は第2給電経路L2)上の距離や、給電経路の電気抵抗などを考慮して、両電圧VIh,VBeの差が大きくなるか否かを推定することにより求めることができる。そして、マイコン21は、当該マップを参照して、ステップS11において検出された作動状態である電気負荷19から両電圧VIh,VBeの差が大きいか否かの判定結果を得る。
For example, in the memory (ROM of the ECU 20), the electric load in the operating state among the
マイコン21は、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeの差が大きくないと判定した場合には、ステップS13の処理に進む。一方、マイコン21は、両電圧VIh,VBeの差が大きいと判定した場合には、今回のプログラムの実行を終了する。
If the
ステップS13では、マイコン21は、ヒータ駆動回路22によりヒータ10bへの通電を開始させた上で、ヒータ電流検出回路25によりヒータ電流を検出させる。続くステップS14では、マイコン21は、バッテリ電圧検出回路29によりバッテリ電圧VBeを検出させる。
In step S <b> 13, the
ステップS15では、マイコン21は、バッテリ電圧VBeによって、ヒータ10bへの入力電圧VIhの変動を補償する。詳しくは、マイコン21は、バッテリ電圧VBeに基づいて、閾値THを可変設定する。すなわち、マイコン21は、バッテリ電圧VBeが低いほど、ヒータ10bの劣化検出に用いられる閾値THを小さく設定する。例えば、ECU20のROMには、バッテリ電圧VBeと閾値THとが関連付けられたマップが予め記憶されている。このマップでは、バッテリ電圧VBeが低いほど閾値THが小さくなっている。そして、ECU20は、当該マップを参照して、ステップS14において検出されたバッテリ電圧VBeに対応する閾値THを設定する。
In step S15, the
ステップS16では、マイコン21は、ヒータ電流が閾値THよりも小さいか否かを判定する。
In step S16, the
ステップS16において、ヒータ電流が閾値THよりも小さいと判定した場合には、マイコン21は、劣化検出用カウンタをカウントアップした上で(ステップS17参照)、劣化検出用カウンタのカウンタ値が所定値以上か否かを判定する(ステップS18参照)。ここで、劣化検出用カウンタは、ヒータ電流が閾値THよりも小さいという事態が連続して何回検出されたかを示すカウンタである。そして、マイコン21は、劣化検出用カウンタが所定値以上であると判定した場合には、ステップS19において所定のフェイル処理を実行した上で、今回のプログラムの実行を終了する。フェイル処理としては、故障警告灯(MIL)の点灯や、故障診断データ(ダイアグデータ)のバックアップメモリ(EEPROM等)への記憶が考えられる。一方、劣化検出用カウンタが所定値よりも小さいと判定した場合には、マイコン21は、フェイル処理を実行することなく、今回のプログラムの実行を終了する。
If it is determined in step S16 that the heater current is smaller than the threshold value TH, the
ステップS16において、ヒータ電流が閾値TH以上と判定した場合には、マイコン21は、劣化検出用カウンタをクリアした上で(ステップS20参照)、今回のプログラムの実行を終了する。
If it is determined in step S16 that the heater current is equal to or greater than the threshold value TH, the
以上説明したヒータ10bの劣化検出処理によれば、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeの差が大きい場合、すなわちヒータ10bへの入力電圧VIhの変動をバッテリ電圧VBeによって補償することができない場合に、ヒータ10bの劣化検出が禁止される。これにより、ヒータ10bの劣化検出の精度向上を図ることができる。 According to the deterioration detection process of the heater 10b described above, when the difference between the input voltage VIh to the heater 10b and the battery voltage VBe is large, that is, the fluctuation of the input voltage VIh to the heater 10b cannot be compensated by the battery voltage VBe. In this case, detection of deterioration of the heater 10b is prohibited. Thereby, it is possible to improve the accuracy of detecting the deterioration of the heater 10b.
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows, for example.
・両電気負荷群17,18の各電気負荷19の消費電力量を算出し、算出された各電気負荷群17,18の電気負荷19の消費電力量を積算し、算出された両電気負荷群17,18についての消費電力量の積算値の差に基づいて、ヒータ10bの劣化検出を許可又は禁止してもよい。両電気負荷群17,18の各電気負荷19の消費電力量は、例えば、電気負荷19への通電量がヒータ10bと同様、ECU20によりデューティ制御されている場合には、ECU20によるデューティ指令値(デューティ比)に基づいて算出することができる。これにより、ヒータ10bへの入力電圧VIhとバッテリ電圧VBeとの差を的確に反映させて、ヒータ10bの劣化検出の許可又は禁止を好適に行うことができる。
The power consumption of each
・両電圧VIh,VBeが大きく異なるか否かに拘わらず、ヒータ10bが劣化しているか否かの判定自体は行うこととし、両電圧VIh,VBeの差が大きい場合には、上記ヒータ10bの劣化判定の結果を採用しないこととしてもよい。例えば、図3において、ステップS11及びステップS12を、ステップS18及びステップS19の間に移動させることにより、両電圧VIh,VBeの差が大きくない場合にはステップS19の処理に進み、両電圧VIh,VBeの差が大きい場合には、プログラムの実行を終了するようにしてもよい。この場合でも、上記実施形態と同様の優れた効果が得られる。 Whether or not the heater 10b has deteriorated is determined regardless of whether or not the two voltages VIh and VBe are significantly different. When the difference between the two voltages VIh and VBe is large, the heater 10b The result of deterioration determination may not be adopted. For example, in FIG. 3, when the difference between both voltages VIh and VBe is not large by moving step S11 and step S12 between step S18 and step S19, the process proceeds to step S19, where both voltages VIh, If the difference in VBe is large, the execution of the program may be terminated. Even in this case, the same excellent effects as those of the above embodiment can be obtained.
・ヒータ10bの劣化検出が許可された場合であっても、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeに差が生じ得る。そのため、ヒータ10bの劣化検出が許可された場合において、ヒータ電流の閾値THの設定に際し、両電気負荷群17,18の電力消費状態を加味することが好ましい。例えば、上記ヒータの劣化検出プログラムのステップS15において、第1電気負荷群17の電気負荷19のうち作動状態となっている電気負荷と第2電気負荷群18の電気負荷19のうち作動状態となっている電気負荷との組合せに基づいて閾値THを算出する。これにより、ヒータ10bへの入力電圧VIh及びバッテリ電圧VBeの差に応じて閾値THが設定されるため、ヒータ10bの劣化検出の精度向上を図ることができる。
Even when the detection of deterioration of the heater 10b is permitted, a difference may occur between the input voltage VIh to the heater 10b and the battery voltage VBe. Therefore, when the detection of the deterioration of the heater 10b is permitted, it is preferable to consider the power consumption state of both the
上記実施形態では、メインリレー12から分岐する第1ワイヤーハーネス13及び第2ワイヤーハーネス14を、それぞれ第1給電経路L1及び第2給電経路L2とした。しかしながら、これに限られず、両ワイヤーハーネス13,14をそれぞれ個別にバッテリ11に接続してもよい。例えば、バッテリ11に2つのリレーを並列に接続し、両リレーにそれぞれ第1ワイヤーハーネス13及び第2ワイヤーハーネス14を接続してもよい。
In the said embodiment, the
本発明は、第1給電経路L1及び第2給電経路L2のいずれか一方にのみ電気負荷群が設けられている場合にも適用することができる。また、本発明は、A/FセンサやNOxセンサ等、O2センサ10以外のガスセンサ用のヒータにも適用することができる。
The present invention can also be applied to the case where an electrical load group is provided only in one of the first power supply path L1 and the second power supply path L2. The present invention can also be applied to heaters for gas sensors other than the
10…O2センサ(ガスセンサ)、10b…ヒータ、11…バッテリ、17…第1電気負荷群、18…第2電気負荷群、19…電気負荷、20…ECU(ヒータ劣化検出装置)、21…マイコン(検出手段、許可手段)、25…ヒータ電流検出回路(電流計測手段)、29…バッテリ電圧検出回路(電圧計測手段)、L1…第1給電経路、L2…第2給電経路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1給電経路及び前記第2給電経路の少なくともいずれかを介して給電される電気負荷の電力消費状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された電力消費状態に応じて、前記ヒータの劣化検出を許可又は禁止する許可手段と、
を備えていることを特徴とするヒータ劣化検出装置。 A heater for a gas sensor fed from a battery via a first feeding path, a current measuring means for measuring a heater current flowing to the heater through the first feeding path, and a first different from the first feeding path for the battery. Voltage measuring means connected through two power supply paths and measuring the voltage of the battery, based on the heater current measured by the current measuring means and the battery voltage measured by the voltage measuring means In the heater deterioration detection device of the gas sensor for detecting deterioration of the heater,
Detecting means for detecting a power consumption state of an electric load fed through at least one of the first feeding path and the second feeding path;
Permission means for permitting or prohibiting deterioration detection of the heater according to the power consumption state detected by the detection means;
A heater deterioration detection device comprising:
前記検出手段は、各電気負荷群の電力消費状態をそれぞれ検出し、
前記許可手段は、両電気負荷群の電力消費状態を比較し、その比較結果に基づいて前記ヒータの劣化検出を許可又は禁止する請求項1に記載のヒータ劣化検出装置。 A plurality of the electrical loads are provided, and the electrical loads are divided into a first electrical load group that is fed via the first feeding path and a second electrical load group that is fed via the second feeding path. Applied to the system divided and
The detection means detects the power consumption state of each electric load group,
2. The heater deterioration detection device according to claim 1, wherein the permission unit compares the power consumption states of the two electric load groups, and permits or prohibits detection of deterioration of the heater based on the comparison result.
前記検出手段は、前記各電気負荷群の電力消費状態として、前記両電気負荷群の各電気負荷の作動又は非作動状態をそれぞれ検出し、
前記許可手段は、前記記憶手段に記憶された電力消費データを用い、前記検出手段により作動状態である旨が検出された電気負荷に基づいて、前記両電気負荷群の電力消費状態を比較する請求項2に記載のヒータ劣化検出装置。 Of the electric loads of the first electric load group, a combination pattern of an electric load that is in an operating state and an electric load that is in an operating state of the electric loads of the second electric load group; and Comprising storage means for storing power consumption data indicating the relationship with the power consumption state;
The detection means detects the operation or non-operation state of each electric load of the both electric load groups as the power consumption state of each electric load group,
The permission means uses the power consumption data stored in the storage means, and compares the power consumption states of the two electric load groups based on the electric load detected by the detection means as being in an operating state. Item 3. The heater deterioration detection device according to Item 2.
前記許可手段は、前記検出手段により算出された両電気負荷群についての消費電力量の積算値を比較する請求項2に記載のヒータ劣化検出装置。 The detecting means integrates the detected power consumption amount of the electric load of each electric load group and the means for detecting the electric power consumption amount of each electric load group as the power consumption state of each electric load group, respectively. And means for
The heater deterioration detection device according to claim 2, wherein the permission unit compares the integrated values of the power consumption amounts for both electric load groups calculated by the detection unit.
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