JP6321581B2 - センサ制御装置及びガス検知システム - Google Patents
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Description
なお、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
<1−1.全体構成>
図1は、本発明が適用された実施形態としてのガス検知システム1の全体構成図である。
ガス検知システム1は、酸素を検出するガスセンサ8と、ガスセンサ8を制御するセンサ制御装置2と、を備えている。ガス検知システム1は、検出した酸素濃度をエンジン制御装置(図示省略)に通知する。
ポンプセル14は、部分安定化ジルコニア(ZrO2)により形成された酸素イオン伝導性の固体電解質体15と、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された一対の多孔質電極16と、を有している。起電力セル24は、部分安定化ジルコニア(ZrO2)により形成された酸素イオン伝導性の固体電解質体25と、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された一対の多孔質電極28と、を有している。
センサ制御装置2は、AD変換部31(アナログデジタル変換部31)、デジタル演算部33、電流DA変換部35(電流デジタルアナログ変換部35)、ガス濃度演算部37、検出信号発生部42、バッファ44、演算増幅器46、基準電圧発生部48、マルチプレクサ50、Rpvs演算部51、ヒータ発熱量演算部53、PWM生成部55、ヒータドライバ57、を備えている。
デジタル演算部33は、センサ制御処理、ポンプ電流制御処理等の演算制御処理を実行する。ポンプ電流制御処理については、後述する。
EEPROMは、演算制御処理の内容や演算制御処理に用いる各種パラメータ等を記憶する記憶部である。また、EEPROMは、制御対象となるガスセンサ8の種類や特性に応じて定められる各種情報(ポンプセル14の許容最大電流等)を記憶している。これらの情報は、センサ制御装置2の製造段階でEEPROMに記憶される。
電流DA変換部35は、デジタル演算部33で演算されたポンプ電流Ipの通電制御値の情報(通電方向、電流値)が含まれるDAC制御信号S1を受信し、受信したデジタル信号をアナログ信号に変換し、DAC制御信号S1に基づき定められるポンプ電流Ipをポンプセル14に対して通電する。
ヒータ発熱量演算部53は、デジタル演算により、Rpvs演算部51で演算された内部抵抗値Rpvsに基づいてガスセンサ8の温度を演算し、演算された温度をセンサ目標温度に近づける、あるいは維持するために必要なヒータ発熱量を演算する。
次に、デジタル演算部33で実行される各種制御処理のうち、ポンプ電流制御処理について説明する。
ポンプ電流制御処理を実行する際のデジタル演算部33は、PID演算部61、第1信号生成部63、第2信号生成部65、信号出力部67の各機能を有している。
本実施形態のガス検知システム1において、センサ制御装置2は、AD変換部31と、デジタル演算部33と、電流DA変換部35と、を備えている。
このうち、PID演算部61は、目標制御電圧と起電力セル24の検知電圧Vs(起電力セル24の起電力)との偏差ΔVsに基づいて、PID演算処理(具体的には、比例演算処理、積分演算処理及び微分演算処理)をデジタル回路で行う。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
起電力セル24が検知セルの一例に相当し、ポンプセル14が酸素ポンプセルの一例に相当し、ガスセンサ8がガスセンサの一例に相当し、センサ制御装置2がセンサ制御装置の一例に相当する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
2…センサ制御装置
14…ポンプセル(酸素ポンプセル)
24…起電力セル(検知セル)
31…AD変換部(アナログデジタル変換部)
35…電流DA変換部(デジタルアナログ変換部)
61…PID演算部
63…第1信号生成部(ポンプ電流制御信号生成部、ガス検出信号生成部)
65…第2信号生成部(ガス検出信号生成部)
67…信号出力部(ガス検出信号生成部)
8…ガスセンサ
S1…DAC制御信号(ポンプ電流制御信号)
S2…ガス検出信号
Vs…検知電圧(起電力信号)
Claims (3)
- 測定対象ガスに含まれる特定成分に応じた起電力を生じる検知セルと、ポンプ電流に応じて酸素の汲み入れ又は汲み出しを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、
前記検知セルの前記起電力に応じて変化する起電力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
デジタル信号の前記起電力信号について、比例演算処理、積分演算処理、及び、微分演算処理をデジタル制御で行うPID演算部と、
該PID演算部の比例演算結果、積分演算結果、及び、微分演算結果に基づいて、前記起電力信号が所定の目標値となるように前記ポンプ電流を制御するためのポンプ電流制御信号を生成するポンプ電流制御信号生成部と、
前記ポンプ電流制御信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換部と、
前記PID演算部の前記比例演算結果、前記積分演算結果、及び、前記微分演算結果の各演算結果の組み合わせを1つ又は複数選択的に設定可能であり、設定された前記組み合わせに基づいて、前記測定対象ガスに含まれる前記特定成分を検出するためのガス検出信号を1つ又は複数生成するガス検出信号生成部と、を備えていることを特徴とするセンサ制御装置。 - 前記ガス検出信号生成部は、前記PID演算部の前記比例演算結果、前記積分演算結果、及び、前記微分演算結果の各演算結果の前記組み合わせのうち、少なくとも前記積分演算結果を含む前記組み合わせに基づいて、前記ガス検出信号を生成することを特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。
- 測定対象ガスに含まれる特定成分に応じた起電力を生じる検知セルと、ポンプ電流に応じて酸素の汲み入れ又は汲み出しを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサと、
該ガスセンサを制御するセンサ制御装置と、を備え、
該センサ制御装置は、請求項1又は2に記載のセンサ制御装置であることを特徴とするガス検知システム。
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