JP7224326B2 - センサシステム、及び、センサシステムの故障検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサ素子と、このセンサ素子に向けて制御電流を出力するＤＡコンバータと、制御電流の大きさに対応する制御電流指示値を生成してＤＡコンバータに入力する制御部と、を備えるセンサシステム、及び、センサシステムの故障検知方法に関する。

従来、車両等に搭載され、排気ガスの酸素濃度を検知して内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサシステムや、排気ガス中のＮＯｘガス濃度を検知するＮＯｘセンサシステムなどが知られている。
従来、車両等に搭載され、排気ガスの酸素濃度を検知して内燃機関の空燃比を検知する、酸素ポンプセル及び酸素濃度検知セルの２つのセルを有するガスセンサ素子を用いた空燃比センサシステムや、上記２つのセルにＮＯｘガス濃度を検知するセルを加えた３つのセルを有するガスセンサ素子を用いたＮＯｘセンサシステムなどが知られている。

このようなセンサシステムの中には、処理容易化のため、従来アナログ回路を用いて行っていた制御をデジタル化し、制御部で制御電流指示値を生成し、電流ＤＡコンバータで制御電流とし、センサ素子に入力するタイプのセンサシステムがある。例えばこのようなセンサシステムの例として、特許文献１に記載のガスセンサシステムなどが例示できる。なお、このようなセンサシステムにおいて、電流ＤＡコンバータからセンサ素子に入力される制御電流の大きさを知りたい場合、実際に流れている制御電流を計測すること無く、デジタル値である制御電流指示値を、制御電流の大きさと見做して利用する。例えば、制御電流の大きさとして制御電流指示値をＥＣＵ等に送信する。電流ＤＡコンバータ（以下、単に、ＤＡコンバータあるいはＤＡＣともいう）から出力される制御電流の大きさは、このＤＡＣに入力される制御電流指示値に対応しているからである。

ここで、電流ＤＡコンバータは、入力された所定ビット数の二進数の値（バイナリーコード：例：１４ビット符号あり整数）に対応した電流値を出力するタイプのＤＡコンバータである。また、ＤＡＣの出力段は、当該ＤＡＣの分解能（ビット深度，ビット数）に対応した数の、ビットに応じて重み付けした電流源とスイッチ素子（ＦＥＴ,トランジスタなど）とが、並列接続されている。従って例えば、１２ビット符号なし整数のＤＡＣ（分解能１２ｂｉｔ）では、１２ヶ（１２組）のスイッチ素子が、１４ビット符号付き整数（符号１ビット＋仮数部１３ビット）のＤＡＣ（分解能１３ｂｉｔ）では、出力段に、スイッチ素子及び正の電流源とスイッチ素子及び負の電流源とが１３対（１３組）並列に設けられている。

特開２０１６－７０８８２号公報

ところで、このＤＡＣの出力段をなすスイッチ素子のいずれかが故障する場合があり得る。具体的には、各ビットに対応した出力段のスイッチ素子のうち、いずれかのスイッチ素子が、常時オンとなる不具合（以下、「オン故障」ともいう）、あるいは常時オフとなる不具合（以下、「オフ故障」ともいう）を生じることがある。この場合、故障したスイッチ素子に対応するビット（桁）に対応した大きさの分だけ、ＤＡＣから出力される制御電流が異常な値となる。例えば４ビット符号なし整数のＤＡＣで説明する。

例えば、ＤＡＣに（００００），（００１０），（１１１０）の順に制御電流指示値が入力された場合、ＤＡＣに故障のない場合、出力される制御電流の大きさは、「０，２，１４」の値に対応した大きさとなる。しかし、例えば、第３ビット（最下位ビットから数えて３つ目のビット。以下、第ｎビットとは、最下位ビットから数えてｎ番目のビットを指すこととする。）に対応するスイッチ素子が「オン故障」していた場合、ＤＡＣは、あたかも（０１００），（０１１０），（１１１０）の順に制御電流指示値が入力されたかのように振る舞う、即ち、「４，６，１４」の値に対応した大きさの制御電流を出力する。なお、故障している第３ビットが「１」となるコード（例：上述の（１１１０））が入力された場合には、あたかも正しい制御電流が出力されているように見える。一方これとは逆に、例えば、第３ビットに対応するスイッチ素子が「オフ故障」していた場合には、上述と「オン故障」とは逆となり、あたかも（００００），（００１０），（１０１０）の順に制御電流指示値が入力されたかのように振る舞う。即ち、「０，２，１０」の値に対応した大きさの制御電流を出力する。

しかしながら、特許文献１に記載されたセンサシステムでは、ＤＡＣの出力段をなすスイッチ素子のいずれかが故障（以下、オン故障、オフ故障を併せて「ビット故障」ともいう）した場合でも、これを検知することはできなかった。ＤＡＣに入力され、ＥＣＵなどに送信される制御電流指示値は、ＤＡＣの故障の有無に拘わらず、正常な値だからである。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、センサ素子と、これに向けて制御電流を出力するＤＡコンバータと、制御電流指示値を生成してＤＡコンバータに入力する制御部と、を備え、ＤＡコンバータの故障を検知できるセンサシステム、及び、センサシステムの故障検知を提供する。

その一態様は、制御電流が入力されるセンサ素子と、前記センサ素子に向けて前記制御電流を出力するＤＡコンバータと、前記制御電流の大きさに対応する制御電流指示値を生成し、前記ＤＡコンバータに前記制御電流指示値を入力する制御部と、を備えるセンサシステムであって、前記ＤＡコンバータに入力する、最初に生成する先頭検査電流指示値から最後に生成する最終検査電流指示値まで、１ＬＳＢの大きさずつ変化前記させた検査電流指示値を予め定めた生成周期毎に順に生成する指示値生成部と、前記検査電流指示値が入力された前記ＤＡコンバータから出力された検査電流の検査電流値を検知する検査電流検知部と、前記ＤＡコンバータに前記検査電流指示値が入力されたことにより、前記検査電流検知部で検知されると見込まれる前記検査電流値の見込み値である検査電流見込み値を算出する見込み値算出部と、同じ前記検査電流指示値に対応して、検知された前記検査電流値と算出された前記検査電流見込み値との差分値を取得する差分値取得部と、順次得られた前記差分値の時間変化の周波数解析により、前記ＤＡコンバータのビットについての故障を検知する故障検知部と、を備えるセンサシステムである。

また、他の態様は、制御電流が入力されるセンサ素子と、前記センサ素子に向けて前記制御電流を出力するＤＡコンバータと、前記制御電流の大きさに対応する制御電流指示値を生成し、前記ＤＡコンバータに前記制御電流指示値を入力する制御部と、を備えるセンサシステムの故障検知方法であって、最初に生成する先頭検査電流指示値から最後に生成する最終検査電流指示値まで、１ＬＳＢの大きさずつ変化させた検査電流指示値を予め定めた生成周期毎に順に生成する指示値生成ステップと、前記検査電流指示値を前記ＤＡコンバータに順次入力する入力ステップと、前記ＤＡコンバータから出力された検査電流の検査電流値を検知する検査電流検知ステップと、前記ＤＡコンバータに前記検査電流指示値が入力されたことにより、前記検査電流検知ステップで検知されると見込まれる前記検査電流値の見込み値である検査電流見込み値を算出する見込み値算出ステップと、同じ前記検査電流指示値に対応して、検知された前記検査電流値と算出された前記検査電流見込み値との差分値を取得する差分値取得ステップと、順次得られた前記差分値の時間変化の周波数解析により、前記ＤＡコンバータのビットについての故障を検知する故障検知ステップと、を備えるセンサシステムの故障検知方法である。

前述のセンサシステム及びセンサシステムの故障検知方法では、通常は制御部から制御電流指示値が入力されるＤＡコンバータに、制御電流指示値に代えて、指示値生成部で１ＬＳＢの大きさずつ変化させて生成周期毎に生成した検査電流指示値を順に入力し、これに応じた検査電流を出力させる。但し、検査電流指示値が制御電流指示値に等しい場合も許容される。そして、検査電流検知部で、実際に流れている検査電流の値を検知する。一方、見込み値算出部では、検査電流検知部で検知されると見込まれる検査電流値の検査電流見込み値を算出する。さらに、差分値取得部で検査電流値と検査電流見込み値との差分値を取得する。

ＤＡＣが正常な場合には、検査電流値と見込み検査電流値との間に差は生じず、差分値は０（ノイズを無視できる理想的な場合）あるいは０近傍の計測誤差内の微小値となる。これは、１ＬＳＢの大きさずつ変化させた検査電流指示値を生成周期毎に順にＤＡＣに入力する場合でも同じである。即ち、差分値は時間が経過しても０のまま或いは０近傍の計測誤差内の微小値となる。なお以下では、０または０近傍の計測誤差内の微小値を、「０±」と表現する、例えば、「差分値は０±となる」などと表現することとする。

しかし、ＤＡＣのいずれかのビットをなす電流源をオン／オフするスイッチ素子が「ビット故障」している場合がある。即ち、ＤＡＣが例えば符号無し正電流ＤＡコンバータである場合には、各ビットをなす正電流源のスイッチ素子が、ビット故障している場合がある。また、ＤＡＣが符号付きＤＡコンバータである場合には、各ビットをなす正電流源側又は負電流源側のスイッチ素子が、ビット故障している場合がある。

これらの場合には、１ＬＳＢの大きさずつ変化させた検査電流指示値を生成周期毎に順にＤＡＣに入力すると、ビット故障しているビット（以下、このビットを「故障ビット」ともいう）が「１から０」及び「０から１」に変化するタイミングが周期的に現れるので、検査電流値と見込み検査電流値との差分値を取り、この差分値の時間変化を見ると、この差分値が、０±を取る期間と所定の値を取る期間とが交互に周期的に現れることになる。つまり、所定の周期を持った方形波パルスが得られることになる。そこで、方形波パルスを周波数解析して、方形波パルスの基本周波数（あるいは基本周期）を得れば、その基本周波数により、どのビットがビット故障しているかを検知できる。かくして、ＤＡＣのビット故障の有無、故障ビットの特定などＤＡＣの故障を検知することができるセンサシステム、及び、故障を適切に検知できるセンサシステムの故障検知方法となる。

なお、故障ビットが複数有る場合には、差分値の時間変化で得られる方形波パルスの形が複雑になる。この場合にも、その周波数解析により、方形波パルスに含まれる各周波数成分を検討することで、複数の故障ビットを検知するが可能な場合がある。
また、差分値の正負を判定すれば、当該故障ｂｉｔが「オン故障」であるか「オフ故障」であるかも判定することができる。
ここで、「最初に生成する先頭検査電流指示値から最後に生成する最終検査電流指示値まで、１ＬＳＢの大きさずつ変化させた検査電流指示値」を順に生成するとは、例えば、ＤＡＣが、例えば符号付き１２ビットＤＡコンバータであり、最上位ビット（ＭＳＢ）を符号ビットとし、分解能（ビット深度）が１１ビットの場合において、例えば(000000001000)から(000011111111)まで、１ＬＳＢの大きさずつ増加させて、(000000001000)，(000000001001)，(000000001010)，…，(000011111111)の順に検査電流指示値を生成することをいう。この場合において、「先頭検査電流指示値」は(000000001000)であり、「最終検査電流指示値」は(000011111111)である。
なお、故障を検知したいビット（例えば第３ビット）あるいはビットの範囲（例えば第１～第４ビットの範囲）に応じて、指示値生成部において、特定のビットあるいは特定の範囲のビットが故障しているかどうかの検知に適した「先頭検査電流指示値から最終検査電流指示値まで、１ＬＳＢの大きさずつ変化させた検査電流指示値」の列を生成すると、検査時間を短縮できて好ましい。
また、故障検知部における差分値の時間変化の周波数解析の手法としては、ＦＦＴ（高速フーリェ変換）解析を採用することができる。

なお、「１ＬＳＢの大きさずつ順に変化させた検査電流指示値」の列として、(000000000000)，(000000000001)，(000000000010)，…，(111111111111)というように、１クロック分の期間を生成周期とし、クロック毎に１ＬＳＢの大きさずつ変化（上昇あるいは減少）する検査電流指示値を生成することができる。また、(000000000000)，(000000000000)，(000000000000)，(000000000001)，(000000000001)，(000000000001)，(000000000010)，…というように、複数クロック毎（上記では３クロック毎）に１ＬＳＢの大きさずつ変化（上昇あるいは減少）させる検査電流指示値の列を用いても良い。この場合には、３クロック分の期間が生成周期に該当する。

さらに、検査電流検知部で、検査電流の検査電流値を検知するには、検査電流を流した抵抗値が既知の電流変換抵抗に発生した電圧を、ＡＤコンバータで読み取って検査電流値を得るとよい。

また、ＤＡＣに入力される検査電流指示値の全ビット（符号付き整数を用いる場合には、符号ビット（最上位ビット）以外の全ビット）を、最下位ビット（ＬＳＢ）に近い下位ビット群と最上位ビットに近い上位ビット群に分ける（例えば、符号ビット以外の全１３ビットを第１～第７ビットの群と第８～第１３ビットの群に分ける）。そしてこのうち、下位ビット群に属するビット（例えば、上述の例では第１～第７ビットの群に属するビット）ついて、本技術を用いて故障検知を行うようにすると良い。

即ち、上述のセンサシステムであって、前記故障検知部で故障を検知する前記ビットは、前記ＤＡコンバータのうち下位ビット群に属するビットであるセンサシステムとすると良い。

或いは、上述のセンサシステムの故障検知方法であって、前記故障検知ステップで故障を検知する前記ビットは、前記ＤＡコンバータのうち下位ビット群に属するビットであるセンサシステムの故障検知方法とすると良い。

ＤＡＣのうち下位ビット群に属するビットのスイッチ素子がビット故障している場合には、本来得られるはずの電流値と実際に得られた電流値との差が小さいため、故障検知にあたってノイズの影響を受けやすい。このため、本来得られるはずの電流値と実際に得られた電流値との差を１，２回程度検知するだけでは、確実にビット故障（オン故障あるいはオフ故障）の有無を判定することが難しい場合がある。
これに対し、本技術により、下位ビット群に属するビットの故障を検知すれば、周波数解析により周波数を検知できるほどに、本来得られるはずの電流値と実際に得られた電流値との差を相当回数得た上で、周波数解析を行うことができ、ノイズの影響を抑制して適切に故障の有無を検知することができる。

なお、下位ビット群に属するビットのうちでも、特に、本来得られるはずの電流値と実際に得られた電流値との差が小さくなってノイズの影響を受けやすい、第１ビット（最下位ビット）あるいは第２ビットについて、ビット故障の有無を検知するのに、本技術を用いるのが好ましい。

さらに前述のいずれかのセンサシステムであって、前記センサ素子は、センサ電圧を生じるセンサ出力端子を有し、前記センサ出力端子に生じる前記センサ電圧を、順次、センサ電圧値に変換するＡＤコンバータを備え、前記制御部は、前記センサ電圧値を用いたＰＩＤ演算により、前記制御電流指示値を生成するＰＩＤ演算部を有し、前記指示値生成部は、前記制御部の前記ＰＩＤ演算部に、前記センサ電圧値に代えて、予め定めた入力定数値を入力させる入力部と、前記ＰＩＤ演算部における前記ＰＩＤ演算のＰ項の係数Ｐｃ及びＤ項の係数Ｄｃを０に定めると共に、Ｉ項の係数Ｉｃを前記ＰＩＤ演算部から１ＬＳＢずつ順に変化した前記検査電流指示値が出力される大きさに定める、検査時係数設定部と、を有するセンサシステムとすると良い。

あるいは前述のいずれかのセンサシステムの故障検知方法であって、前記センサシステムのうち、前記センサ素子は、センサ電圧を生じるセンサ出力端子を有し、前記センサ出力端子に生じる前記センサ電圧を、センサ電圧値に順次変換するＡＤコンバータを備え、前記制御部は、前記センサ電圧値を用いたＰＩＤ演算により、前記制御電流指示値を生成するＰＩＤ演算部を有しており、前記指示値生成ステップは、前記制御部の前記ＰＩＤ演算部に、前記センサ電圧値に代えて、予め定めた入力定数値を入力すると共に、前記ＰＩＤ演算のＰ項の係数Ｐｃ及びＤ項の係数Ｄｃを０と定めると共に、Ｉ項の係数Ｉｃを前記ＰＩＤ演算部から１ＬＳＢずつ順に変化した前記検査電流指示値が出力される大きさに定め、前記ＰＩＤ演算部に前記検査電流指示値を順次生成させるセンサシステムの故障検知方法とすると良い。

これらのセンサシステム及びセンサシステムの故障検知方法では、センサの制御のために、制御部のＰＩＤ演算部でセンサ電圧値を用いてＰＩＤ演算をし、制御電流指示値を生成する。これに加え、指示値生成部では、センサ電圧値に代えて予め定めた入力定数値や、各係数Ｐｃ等の変更などによってＰＩＤ演算部で検査電流指示値を生成する。このため、ＰＩＤ演算部４Ｃ２での演算とは別に、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄを生成するための回路等を設けなくても済む上、容易に１ＬＳＢの大きさずつ順に変化する検査電流指示値を得ることができる。

さらに、上述のいずれかに記載のセンサシステム1の故障検知方法であって、前記センサシステム1が搭載された内燃機関ENGの停止中に実行するセンサシステム1の故障検知方法とすると良い。

本技術では、上述の故障検知方法を、センサシステムが搭載された内燃機関の稼働中（例えば、内燃機関を搭載した車両の運転中）ではなく、内燃機関の停止中に実行するので、内燃機関の稼働に影響を与えること無く、センサシステムの故障検知を行うことができる。

実施形態に係るガスセンサシステムを車両の内燃機関の制御に用いた場合の全体構成を示す説明図である。 実施形態に係るガスセンサシステムの概略構成を示す説明図である。 実施形態に係るガスセンサシステムのガス検知部のうち、センサ素子部の概略構成を示す説明図である。 実施形態に係り、ＤＡＣの故障検知の処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係るガスセンサシステムにおいて、ＤＡＣが正常な場合、及び、出力段のうち第１ビットの正電流源側がオン故障あるいはオフ故障した場合の、指示したポンプ電流Ｉｐ及び検査電流Ｉｃｈと、実際に得られるポンプ電流Ｉｐ及び検査電流Ｉｃｈとの関係を示すグラフである。 図５の場合において得られる差分値の時間変化を示すグラフである。

（実施形態）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るガスセンサシステム１を車両の内燃機関の制御に用いた場合の全体構成を示す図である。また、図２は、ガスセンサシステム１の概略構成を示す図である。
このガスセンサシステム１は、車両（図示しない）のエンジンＥＮＧの排気管ＥＰに装着されるガス検知部３と、このガス検知部３に配線Ｌ１～Ｌ５を介して接続し、このガス検知部３を制御するセンサ制御回路部４を包含すると共に、ＣＰＵ５を内蔵し、車両やエンジンＥＮＧの電子制御を行うＥＣＵ２とを備える。このＥＣＵ２（ＣＰＵ５）は、接続バス２Ｂを介して、車両のＣＡＮバスＣＢに接続されており、他のＥＣＵや各種センサ、アクチュエータとデータの送受信が可能となっている。

このうち、ガス検知部３及びセンサ制御回路部４は、排気ガスＥＧ（被測定ガス）中の酸素濃度（空燃比）をリニアに検知して、内燃機関における空燃比フィードバック制御に用いる空燃比センサ（全領域空燃比センサ）である。

このうち、ＥＣＵ２に収容されたセンサ制御回路部４は、同じくＥＣＵ２に収容されたＣＰＵ５と、後述するように、センサ制御回路部４の端子４Ｔ６とＣＰＵ５のデジタル入力端子５Ｄをと結ぶ接続配線６などを介して、酸素濃度（空燃比）を示す制御電流指示値Ｉｐｃｍｄや、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)などのデータを送受信する。
このセンサ制御回路部４は、ＡＳＩＣ（Application Specific IC）により構成されており、ガス検知部３に設けたセンサ素子部３Ｓを制御し、酸素濃度（空燃比）等を検知する制御部４Ｃ、ＤＡコンバータ４２、基準電位生成回路４３、第２ＡＤコンバータ４４、微少電流供給回路４５及び、ガス検知部３に設けたヒータ部３０を制御するヒータ部制御回路４９などを備えている。

まず、ガス検知部３の構成について説明する。図３は、ガス検知部３の概略構成を示す説明図である。ガス検知部３は、酸素ポンプセル１４と、多孔質層１８と、酸素濃度検知セル２４とを、この順に積層した積層体である。そして、このセンサ素子部３の一方側（図３では下方）には、さらにヒータ部３０も積層されている。

酸素ポンプセル１４は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体からなる電解質層１４ｃを基体とし、その両面に一対の電極１２，１６が形成されている。同様に、酸素濃度検知セル２４も、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体からなる電解質層２４ｃを基体とし、その両面に一対の電極２２，２８（多孔質電極）が形成されている。

電解質層１４ｃと電解質層２４ｃとの間には、多孔質層１８が挟まれている。多孔質層１８の拡がり方向の内部（図３において左右方向の内側）には、この多孔質層１８と電解質層１４ｃと電解質層２４ｃとによって囲まれ、多孔質層１８を介して内部に排気ガスＥＧを導入可能な中空の測定室２０が形成されている。なお、多孔質層１８は、測定室２０内に排気ガスＥＧを流入させると共に、その流入速度を制限する拡散律速層である。

この測定室２０内には、酸素ポンプセル１４の第２ポンプ電極１６及び酸素濃度検知セル２４の第２検知電極２２が露出している。これらの電極１６，２２は、互いに電気的に導通されると共に、センサ素子部３ＳのＣＯＭ端子ＣＴに接続している。また、酸素ポンプセル１４の第１ポンプ電極１２はＩｐ＋端子ＩＰＴに接続し、酸素濃度検知セル２４の第１検知電極２８はＶｓ＋端子ＶＳＴに接続している。

また、酸素ポンプセル１４の第１ポンプ電極１２の全体は、第１ポンプ電極１２の被毒を抑制する保護層１５によって覆われている。保護層１５は、多孔質のセラミック等によって形成されており、この保護層１５を通じて、排気ガスＥＧは第１ポンプ電極１２に到達し得る。

ヒータ部３０は、酸素濃度検知セル２４の電解質層２４ｃに重ねて積層されており、導体で形成されたヒータ抵抗３７を、一対のアルミナシート３３，３５で挟んだ構成を有している。ヒータ抵抗３７は、ヒータ端子Ｈ１，Ｈ２に接続している。このヒータ部３０に通電して、センサ素子部３Ｓの温度を高めることによって、センサ素子部３Ｓの電解質層１４ｃ，２４ｃを活性化させる。これにより、酸素イオンが電解質層１４ｃ，２４ｃ中を移動できるようになる。逆に、車両の始動時（コールドスタート時）など、センサ素子部３Ｓの温度が十分高くなるまでは、電解質層１４ｃ，２４ｃが活性化しておらず、酸素イオンが電解質層１４ｃ，２４ｃ中を移動できない（ポンプ電流Ｉｐが流れない高抵抗の）状態となっている。

また、ヒータ部３０のアルミナシート３３は、酸素濃度検知セル２４の第１検知電極２８の全体を覆うことによって、第１検知電極２８を封止している。このため、第１検知電極２８（多孔質電極）の内部の空間（孔）は、基準酸素室２６を構成しており、内部酸素基準源として機能する。

次いで、図２を参照しつつ、ガスセンサ２のセンサ制御回路部４について説明する。ＥＣＵ２に収容されたセンサ制御回路部４は、端子４Ｔ１～４Ｔ５を有しており、これらの端子４Ｔ１等は、ＥＣＵ２の端子Ｔ１～Ｔ５及び第１配線Ｌ１～第５配線Ｌ５を介して、ガス検知部３のセンサ素子部３Ｓの各端子ＩｐＴ等、及びヒータ部３０のヒータ端子Ｈ１，Ｈ２に接続している。

センサ制御回路部４は、制御部４Ｃのほか、端子４Ｔ１を通じて第１端子Ｔ１に接続するＤＡＣ４２、端子４Ｔ２を通じて第２端子Ｔ２に接続する基準電位生成回路４３、及び、端子４Ｔ３を通じて第３端子Ｔ３に接続するＡ／Ｄコンバータ４４及び微少電流供給回路４５を有している。このうち、ＤＡＣ４２は、制御部４Ｃのうち、後述するＰＩＤ演算部４Ｃ２から入力された制御電流指示値Ｉｐｃｍｄに従った大きさのポンプ電流Ｉｐを、第１端子Ｔ１及びセンサ素子部３ＳのＩＰＴ端子を経由して、センサ素子部３Ｓの酸素ポンプセル１４に流す。また、基準電位生成回路４３は、オペアンプを利用したバッファ回路によって、基準電位Ｖｒｅｆ（本例では２．５Ｖ）を生成し、第２端子Ｔ２及びセンサ素子部３ＳのＣＯＭ端子ＣＴを経由して、第２ポンプ電極１６及び第２検知電極２２に印加する。第２ＡＤコンバータ４４は、酸素濃度検知セル２４の第２検知電極２２と第１検知電極２８との間に生じる検知セル電圧（センサ電圧）Ｖｓを、センサ素子部３ＳのＶＳ＋端子ＶＳＴ及び第３端子Ｔ３を介して検知し、これをＡＤ変換して、検知セル電圧値Ｖｓｖとして制御部４Ｃに入力する。なお、端子４Ｔ３と第２ＡＤコンバータ４４との間には、酸素濃度検知セル２４に一定の微小電流Ｉｃｐ（＝２０μＡ）や、内部抵抗を検知するための電流を流すＤＡコンバータ（ＤＡＣ）からなる微少電流供給回路４５の出力も接続している。酸素濃度検知セル２４へ流す微小電流Ｉｃｐは、酸素濃度検知セル２４に対して、測定室２０内の酸素を第１検知電極２８（多孔質電極）に汲み入れる作用をする。これにより、基準酸素室２６は内部酸素基準源として機能する。

制御部４Ｃは、酸素濃度検知セル２４にこのような一定の微小電流Ｉｃｐを流しつつ、酸素濃度検知セル２４の両端に発生する検知セル電圧Ｖｓ（第２ＡＤコンバータ４４で検知する第３端子Ｔ３と第２端子Ｔ２の電位差）が所定の電圧になるように、酸素ポンプセル１４に流すポンプ電流Ｉｐの大きさを制御する。これにより、多孔質層１８を通じて測定室２０に導入された排気ガスＥＧ中の酸素濃度が所定の濃度になるように、ポンプセル１４による測定室２０への酸素イオンの汲み入れまたは汲み出しが行われる。

この制御に当たり、制御部４Ｃでは、デジタル方式によるＰＩＤ制御を行う。このＰＩＤ制御により制御される酸素ポンプセル１４に流すポンプ電流Ｉｐの電流値及び電流の方向は、多孔質層１８を通じて測定室２０内に導入される排気ガスＥＧ中の酸素濃度（空燃比）に応じて変化する。このため、ポンプ電流Ｉｐの大きさから排気ガスＥＧ中の酸素濃度を検知することができる。また、センサ制御回路部４は、酸素濃度検知セル２４に発生する検知セル電圧Ｖｓが所定の電圧になるように、酸素ポンプセル１４に流すポンプ電流ＩｐをＰＩＤ制御によるフィードバック制御することで、ガスセンサ２（センサ素子部３Ｓ）の駆動制御を行う。

加えて、センサ制御回路部４のヒータ部制御回路４９は、端子４Ｔ４，４Ｔ５に接続しており、これら端子４Ｔ４，４Ｔ５は、第４端子Ｔ４及び第５端子Ｔ５、及び、第４配線Ｌ４及び第５配線Ｌ５を介して、センサ素子部３Ｓのヒータ部３０のヒータ端子Ｈ１，Ｈ２に接続している。また、ヒータ部制御回路４９は、制御部４Ｃに接続しており、制御部４Ｃの指示により、ヒータ部３０への通電のオンオフをＰＷＭ制御する。なお、制御部４Ｃによる、ヒータ部３０のＰＷＭ制御の詳細については、説明を省略する。

また、センサ制御回路部４のうち、端子４Ｔ２と端子４Ｔ３との間には、第３スイッチＳＷ３が接続されている。この第３スイッチＳＷ３は、通常はオフ（開放）されているが、後述するＤＡＣ４２の故障検査の時点では、オンにされてこれらの間を短絡し、第２ＡＤコンバータ４４に入力される検知セル電圧Ｖｓを強制的にゼロとする。

センサ制御回路部４におけるＰＩＤ制御によるフィードバック制御の詳細について説明する。図２に示すように、センサ制御回路部４には、端子４Ｔ２，４Ｔ３及び第２端子Ｔ２と第３端子Ｔ３を通じて、酸素濃度検知セル２４の検知セル電圧Ｖｓが入力され、これを第２ＡＤコンバータ４４でデジタルのセル電圧値Ｖｓｖに順次変換する。
制御部４Ｃに入力されたセル電圧値Ｖｓｖは、差分部４Ｃ４において、目標Ｖｓ値入力部４Ｃ３で保持している目標Ｖｓ値ＯＶｓとの差分（ΔＶｓ＝ＯＶｓ－Ｖｓｖ:目標に対する偏差）が算出される。そして、この目標Ｖｓ値ＯＶｓとセル電圧値Ｖｓｖとの差分である差分値ΔＶｓ（…，ΔＶｓ(ｎ－１)，ΔＶｓ(ｎ)，ΔＶｓ(ｎ＋１)，…。なお、ｎは自然数である。）が、クロック毎に、順次、ＰＩＤ演算部４Ｃ２に入力される。

ＰＩＤ演算部４Ｃ２は、Ｐ項を算出する比例演算部４Ｃ２Ｐ、Ｉ項を算出する積分演算部４Ｃ２Ｉ、及び、Ｄ項を算出する微分演算部４Ｃ２Ｄ、及び、これらの和を得る加算部４Ｃ２Ａを有している。各演算部４Ｃ２Ｐ等は、演算に用いる比例係数Ｐｃ、積分係数Ｉｃ、及び微分係数Ｄｃを保持する係数保持部４Ｃ２ＰＣ，４Ｃ２ＩＣ，４Ｃ２ＤＣを有している。
このうち、比例演算部４Ｃ２Ｐでは、差分値ΔＶｓ（ｎ）に比例係数Ｐｃを乗じた値が算出される。積分演算部４Ｃ２Ｉでは、差分値ΔＶｓ（ｎ）に積分係数Ｉｃを乗じた値と、前回得たＩ項Ｉｏｕｔ（ｎ－１）との和が算出される。また、微分演算部４Ｃ２Ｄでは、今回の差分値ΔＶｓ(ｎ)から前回得た差分値ΔＶｓ(ｎ－１)を引いた差に微分係数Ｄｃを乗じた値が算出される。ＰＩＤ演算値Ｊ(ｎ)は、これらＰ項、Ｉ項、Ｄ項の和であり、差分値ΔＶｓ(ｎ)等を用いて記載すると、下記式（１）である。
Ｊ(ｎ)＝Ｐｏｕｔ（ｎ）＋Ｉｏｕｔ（ｎ）＋Ｄｏｕｔ（ｎ） …（１）
なお、Ｐｏｕｔ（ｎ）＝Ｐｃ・ΔＶｓ(ｎ)
Ｉｏｕｔ（ｎ）＝Ｉｃ・ΔＶｓ(ｎ)＋Ｉｏｕｔ(ｎ－１)
Ｄｏｕｔ（ｎ）＝Ｄｃ・(ΔＶｓ(ｎ)－ΔＶｓ(ｎ－１))

制御部４Ｃは、このようにして得られた１４ビット符号付き整数のＰＩＤ演算値Ｊ(ｎ)を、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄとして、ＤＡＣ４２に入力する。ＤＡＣ４２では、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄに応じた大きさで正または負のアナログのポンプ電流（制御電流）Ｉｐを、酸素ポンプセル１４に向けて出力する。かくして、センサ素子部３Ｃは、センサ制御回路部４の制御部４Ｃによって、ＰＩＤ制御によるフィードバック制御がなされる。

なお、この制御電流指示値Ｉｐｃｍｄは、ＤＡＣ４２から出力されるポンプ電流（制御電流）Ｉｐの大きさ、即ち、排気ガスＥＧの酸素濃度（空燃比）を示している。そこで、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄは、別途、端子４Ｔ６、接続配線６、及びデジタル入力端子５Ｄを通じて、ＣＰＵ５に入力され、エンジンＥＮＧの制御などに用いられるほか、入出力端子５Ｅ，第６端子Ｔ６及び接続バス２Ｂを通じて、ＣＡＮバスに送出され、他の機器に送信される。

前述したように、本実施形態に用いる電流ＤＡコンバータ４２は、入力された所定ビット数のバイナリーコード（例えば１４ビット符号あり整数）に対応した電流値を出力するタイプのＤＡコンバータである。このＤＡＣ４２に入力する制御電流指示値Ｉｐｃｍｄなどの指示値は、符号－仮数部の形式で表示され、最上位ビット（ＭＳＢ、例えば、第１４ビット）は符号ビットであり、「０」の場合は正の値を、「１」の場合は負の値を示す。一方、仮数部をなす下位側の１３ビット分の符号を用いて、２の補数表示によって数値（絶対値）が示される。

ＤＡＣ４２の出力段には、当該ＤＡＣ４２のビット深度（１３ビット）に対応して、各々のビットＢＩに応じて重み付けした正電流を出力する正電流源とこれに直列に接続して正電流を断続する正スイッチ素子と、各々のビットＢＩに応じて重み付けした負電流を出力する負電流源とこれに直列に接続して負電流を断続する負スイッチ素子の一対が、合計１３対（１３組）並列に接続されている。
なお、各々のビットＢＩに対応する各電流源を断続するスイッチ素子は、いずれも、入力される制御電流指示値Ｉｐｃｍｄ、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄにおける符号ビット（最上位ビット）に応じて作動が選択される。

ここで、ＤＡＣ４２に入力する符号をなす各ビットＢＩを、符号ビットを除いて、上位ビット群ＢＵと下位ビット群ＢＬとに分ける。例えば、符号付き２Ｍビットの符号のうち、符号ビットを除く２Ｍ－１ビットを、第１ビット（最下位ビット）に近い第１ビットから第Ｍビット（Mth bit）までの下位ビット群ＢＬと、最上位ビットの第２Ｍビットに近い第Ｍ＋１ビット（M+1th bit）から第２Ｍ－１ビット（2M-1th bit）までの上位ビット群ＢＵとに分ける（本実施形態では、１３ビットを第１～第７ビットの下位ビット群ＢＬと第８～第１３ビットの上位ビット群ＢＵに分ける）。本実施形態では、このうち、下位ビット群ＢＬに属する各ビットＢＩ（具体的には、第１～第７ビット）について、ビット故障の有無を検知する。

次いで、ＤＡＣ４２が故障した場合の、ポンプ電流Ｉｐの挙動について説明する。前述したように、ＤＡＣ４２は、入力された所定の分解能（ビット深度、本実施形態では１３ｂｉｔ）のバイナリーコード、具体的には、１４ｂｉｔ符号付き整数で表される制御電流指示値Ｉｐｃｍｄに応じて、アナログの正負のポンプ電流Ｉｐを出力する。しかしながら、このＤＡＣ４２が故障する場合がある。その故障モードとして、ＤＡＣ４２の出力段のうち各ビットに対応した正電流源あるいは負電流源の出力をオンオフするスイッチ素子のいずれかが、常時オンとなる「オン故障」、あるいは常時オフとなる「オフ故障」が生じることがある。すると、故障したスイッチ素子に対応したビット（桁）に対応した大きさだけ、ポンプ電流Ｉｐの大きさが異常となる場合が生じる。図５は、ＤＡＣ４２に出力を指示した（本来得られるはずの）ポンプ電流Ｉｐを横軸とし、ＤＡＣ４２で実際に得られるポンプ電流Ｉｐを縦軸として、両者の関係を示すグラフであり、原点から右上に階段状に延びる太い実線はＤＡＣ４２が正常な場合を示す。また、破線は第１ビットの正スイッチ素子が常時オンとなる「オン故障」した場合を、一点鎖線は同じ第１ビットの正スイッチ素子が常時オフとなる「オフ故障」した場合を示す。

図５では、符号ビット（最上位ビット）が０とされた、０または正の値の範囲を示しており、１３ビットの仮数部で示される整数（０～８１９１）の範囲を、ＤＡＣ４２で出力するポンプ電流Ｉｐあるいは検査電流Ｉｃｈの電流値０～８０００μＡの範囲に対応させた場合のグラフのうち、原点付近の一部（電流値０～約９μＡの範囲）についてのみ拡大して示している。

また、図５では、１ＬＳＢの大きさに対応する出力電流Ｉｏ（具体的にはＩｏ＝０．９８μＡ）の整数倍である、０，０．９８，１．９６，２．９４，３．９２，…（μＡ）の位置に縦目盛り線を設けている。これらの電流値は、電流値の下方に示す１４ビットの指示値の第１ビットの符号が、「０から１」又は「１から０」に切り替わる電流値に対応している。

この図５に示すグラフからも理解できるように、破線で示す「オン故障」の場合も、一点鎖線で示す「オフ故障」の場合も、ポンプ電流Ｉｐ（制御電流指示値Ｉｐｃｍｄ）の大きさを増加あるいは減少させると、実際のポンプ電流Ｉｐが正常時と同じ値になる場合と、実際のポンプ電流Ｉｐが正常時のポンプ電流から大きく離れる場合とが交互に生じる。例えば、図５に示すように、第１ビットの正スイッチ素子が「オン故障」している場合において、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄの第１ビットの符号が１である場合には、破線で示すように、太い実線で示す正常な場合と同じ大きさのポンプ電流Ｉｐが出力される。一方、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄの第１ビットの符号が０である場合には、正常な場合よりも大きなポンプ電流Ｉｐが出力される。第１ビットに対応する正電流源が出力する電流分だけ過剰なポンプ電流Ｉｐが出力されるからである。これとは逆に、第１ビットの正スイッチ素子が「オフ故障」している場合には、一点鎖線で示すように、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄの第１ビットの符号が０である場合には、太い実線で示す正常な場合と同じ大きさのポンプ電流Ｉｐが出力される。一方、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄの第１ビットの符号が１である場合には、正常な場合よりも小さなポンプ電流Ｉｐが流される。第１ビットに対応する正電流源が出力するはずの電流分が不足したポンプ電流Ｉｐが出力されるからである。このため、図５に示すように、実際のポンプ電流Ｉｐと、正常時のポンプ電流Ｉｐ即ち指示したポンプ電流Ｉｐとに生じる差分値ＤＩｃｈの大きさは、第１ビットのみが１である２Ｍビット（具体的には１４ビット）のバイナリーコード(00000000000001)に対応する出力電流Ｉｏ＝０．９８μＡ一定である。

そこで本実施形態では、ＤＡＣ４２の故障を検知するため、制御電流指示値Ｉｐｃｍｄに代えて、ＤＡＣ４２に入力する検査電流指示値Ｃｈｃｍｄを、以下のような値として、ＤＡＣ４２の故障を検知する。即ち、１４ビットの検査電流指示値Ｃｈｃｍｄとして、例えば、(00000000000000)，(00000000000001)，(00000000000010)，…，(00000001111111)というように、先頭検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｓ（例えば、(00000000000000)）から最終検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｆ（例えば、(00000001111111)）まで、１ＬＳＢの大きさずつ順に変化させた検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を、生成周期Ｔｃ毎に生成して、ＤＡＣ４２に入力する。なお、後述するように、このような生成周期Ｔｃ毎の検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)の生成は、制御部４Ｃのうち指示値生成部４７（具体的には、ＰＩＤ演算部４Ｃ２等）で行う。

すると、ＤＡＣ４２が故障していない場合には、図５において太い実線で示すように、ＤＡＣ４２から、先頭検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｓ（例えば、(00000000000000)：０μＡに対応）から最終検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｆ（例えば、(00000001111111)：１２４μＡに対応）まで、階段状かつ直線的に上昇する検査電流Ｉｃｈが出力される。このように、ＤＡＣ４２に、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を入力して検査電流Ｉｃｈを出力させた場合でも、指示した検査電流Ｉｃｈと実際に流れる検査電流Ｉｃｈとの関係は、図５に示す関係となる。また、１ＬＳＢの大きさずつ順に変化させた検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ（ｎ）を生成周期Ｔｃ毎に生成することから、図５における横軸を、下段に示すように、時間ｔの経過を示す横軸とし、図５を、ＤＡＣ４２で実際に得られる検査電流Ｉｃｈの時間変化のグラフとしても理解することができる。この場合、第１ビットが「０から１」又は「１から０」に切り替わるタイミングは、生成周期Ｔｃ毎に到来する。

そこで、実際の検査電流Ｉｃｈと指示した検査電流Ｉｃｈとに生じる差分値ＤＩｃｈを算出すると、その時間変化は、図６に示す結果となる。即ち、太い実線で示す正常な場合には、いずれのタイミングにおいても、差分値ＤＩｃｈは０または計測誤差内の微小値（差分値ＤＩｃｈ＝０±）となる。しかし、第１ビットに対応する正スイッチ素子が「オン故障」（破線）又は「オフ故障」（一点鎖線）している場合には、時間ｔがＴｃ分経過する毎に、差分値ＤＩｃｈが、０μＡと０．９８μＡ（又は０μＡと－０．９８μＡ）とを交番する、基本周期ＴＢ（＝２Ｔｃ）、基本周波数Ｆｄｉ（＝１／ＴＢ＝１／２Ｔｃ）の方形波パルスの波形となる。

なお、図５及び図６では、１４ビット符号付き整数のバイナリーコードの制御電流指示値Ｉｐｃｍｄあるいは検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を入力するＤＡＣ４２において、第１ビットの正電流源側の正スイッチ素子が「オン故障」又は「オフ故障」した場合について記載した。
しかし、容易に理解できるように、符号ビットを除く仮数部をなすビットＢＩ（第１ビットから第１３ビットのいずれか）に対応する正スイッチ素子が「オン故障」又は「オフ故障」した場合でも、同様な結果となる。

但し、第１ビットから第１３ビットのいずれが故障ビットであるかに応じて、差分値ＤＩｃｈの大きさ、及び、基本周期ＴＢ及び基本周波数Ｆｄｉの大きさが異なる。例えば、第４ビットに対応する正スイッチ素子が「オン故障」又は「オフ故障」している場合には、時間ｔが生成周期Ｔｃ分経過する毎に、差分値ＤＩｃｈが、０μＡと７．８μＡ（又は０μＡと－７．８μＡ）とを交番する、基本周期ＴＢ（＝１６Ｔｃ）、基本周波数Ｆｄｉ（＝１／ＴＢ＝１／１６Ｔｃ）の方形波パルスの波形となる。

従って、差分値ＤＩｃｈの時間変化（方形波パルス）を取得し、周波数解析によって、その基本周波数Ｆｄｉ（＝１／ＴＢ）あるいは基本周期ＴＢを得れば、ＤＡＣ４２のどのビットに対応する正スイッチ素子が「オン故障」あるいは「オフ故障」しているのかを検知することができる。

なお、図５及び図６では、ＤＡＣ４２において、仮数部をなす第１ビットの正スイッチ素子が「オン故障」又は「オフ故障」した場合について記載した。
しかし、ＤＡＣ４２において、第１ビットに対応する負スイッチ素子が「オン故障」又は「オフ故障」した場合についても同様に考えることができる。さらに敷衍して、ＤＡＣ４２に負の検査電流指示値Ｃｈｃｍｄを入力して、負の検査電流Ｉｃｈを出力させる。この場合にも、図６と同様に、差分値ＤＩｃｈの時間変化を得ることができるので、差分値ＤＩｃｈの時間変化（方形波パルス）を取得し、周波数解析によって、その基本周波数Ｆｄｉあるいは基本周期ＴＢを得れば、ＤＡＣ４２のどのビットに対応する負スイッチ素子が「オン故障」あるいは「オフ故障」しているのかを検知することができる。

以上の知見の下、本実施形態のガスセンサシステム１では、前述のＰＩＤ演算部４Ｃ２を含む指示値生成部４７において、上述の検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)の列を生成する。この指示値生成部４７は、具体的には、センサ制御回路部４において、第２端子Ｔ２と第３端子Ｔ３（端子４Ｔ２と端子４Ｔ３）との間を短絡する短絡スイッチＳＷ３、制御部４Ｃのうち、定数入力部４Ｃ５、ＰＩＤ演算部４Ｃ２、検査時係数設定部４Ｃ６などを含む。

そして、電流コンバータ４２の検査を行うべく、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を順に生成するに当たっては、短絡スイッチＳＷ３をオンとして、第２ＡＤコンバータ４４に入力される検知セル電圧Ｖｓを強制的にゼロとする。これにより、第２ＡＤコンバータ４４の出力である検知セル電圧値Ｖｓｖもゼロにされる（Ｖｓｖ＝０）。

一方、定数入力部４Ｃ５の切替部４Ｃ５Ｋを切り換えて、目標Ｖｓ値入力部４Ｃ３に代えて、定数部４Ｃ５Ｃを差分部４Ｃ４に接続する。これにより、ＰＩＤ演算部４Ｃ２に、センサ電圧値Ｖｓｖに代えて、予め定めた入力定数値Ｎ１＝１（１ＬＳＢの大きさずつ増加させる場合）又はＮ２＝－１（１ＬＳＢの大きさずつ減少させる場合）を入力させる。すると、差分部４Ｃ４から出力される差分値ΔＶｓ(ｎ)，ΔＶｓ(ｎ＋１)，…も、ΔＶｓ(ｎ)＝ΔＶｓ(ｎ＋１)＝Ｎ１＝１、又はΔＶｓ(ｎ)＝ΔＶｓ(ｎ＋１)＝Ｎ２＝－１に固定される。

加えて、ＰＩＤ演算部４Ｃ２における各係数保持部４Ｃ２ＰＣ，４Ｃ２ＩＣ，４Ｃ２ＤＣに保持している比例係数Ｐｃ、積分係数Ｉｃ、及び微分係数Ｄｃを、検査時係数設定部４Ｃ６により変更する。具体的には、前述の式（１）における各係数を、Ｐｃ＝０、Ｉｃ＝１、Ｄｃ＝０に変更する。すると、前記した式（１）は、Ｊ(ｎ)＝Ｉｏｕｔ（ｎ）＝ΔＶｓ(ｎ)＋Ｉｏｕｔ(ｎ－１)となる。ここで、Ｊ(ｎ－１)＝Ｉｏｕｔ（ｎ－１）であるので、式（１）は、Ｊ(ｎ)＝ΔＶｓ(ｎ)＋Ｊ(ｎ－１)となる。
さらに、順序を示す数ｎをリセットしてｎ＝１とし、ＰＩＤ演算値の初期値Ｊ(０)及びＩ項の初期値Ｉｏｕｔ（０）を所定の値に、例えば、Ｊ(０)＝Ｉｏｕｔ（０）＝－１（１ＬＳＢの大きさずつ増加させるとき）やＪ(０)＝Ｉｏｕｔ（０）＝０（１ＬＳＢの大きさずつ減少させるとき）にセットする。

これにより、ＰＩＤ演算部４Ｃ２からは、最初にＰＩＤ演算値Ｊ(１)として、先頭検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｓが出力される（例えば、Ｊ(１)＝Ｃｈｃｍｄ(１)＝Ｃｈｃｍｄｓ＝Ｎ１＋Ｊ(０)＝１＋（－１）＝０、又はＪ(１)＝Ｃｈｃｍｄ(１)＝Ｎ２＋Ｊ(０)＝－１＋０＝－１）。その後は、ＰＩＤ演算値Ｊ(ｎ)として、クロック周期に相当する生成周期Ｔｃ毎に、１ＬＳＢの大きさずつ増加（又は減少）した符号付き２Ｍビット（符号付き１４ビット）のバイナリーコードからなる検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)が順に生成される（Ｃｈｃｍｄ(ｎ)＝１＋Ｃｈｃｍｄ(ｎ－１)、又はＣｈｃｍｄ(ｎ)＝－１＋Ｃｈｃｍｄ(ｎ－１)）。
なお、生成した検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)が最終検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｆに達したら（Ｃｈｃｍｄ(ｎ)＝Ｃｈｃｍｄｆ）、ＰＩＤ演算部４Ｃ２は、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)の生成を停止する。また、Ｎ１＝１に代えてＮ１＝０．５（Ｐｃ＝Ｄｃ＝０、Ｉｃ＝１は同じ）とすると、Ｃｈｃｍｄ(ｎ)の値が、２Ｔｃ毎に１ＬＳＢの大きさずつ増加するなど、Ｃｈｃｍｄ(ｎ)の変化の速さを調整することができる。

この先頭検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｓから最終検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｆまで、１ＬＳＢの大きさずつ変化（増加又は減少）する検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を、ＤＡＣ４２に順に入力すると、ＤＡＣ４２が故障していない場合には、例えば図５に太実線で示したように、このＤＡＣ４２から、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)に応じた階段状かつ直線的に上昇する検査電流Ｉｃｈが出力される。
なお、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)は、センサ制御回路部４の端子４Ｔ６から接続配線６及びデジタル入力端子５Ｄを介してＣＰＵ５にも入力されている。

そして本実施形態のように、検知セル電圧値Ｖｓｖに代えた入力定数値Ｎ１，Ｎ２の入力と、各係数Ｐｃ等の変更などを行えば、ＰＩＤ演算部４Ｃ２での演算とは別に、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄを生成しなくても済み、先頭検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｓから最終検査電流指示値Ｃｈｃｍｄｆまでの正指示値範囲ＰＣＥにおいて、１ＬＳＢずつ順に変化する検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を容易に得ることができる。

次いで、検査電流Ｉｃｈの検知について、図２を参照して説明する。本実施形態では、ＤＡＣ４２の故障検知を、エンジンＥＮＧの停止中などで、センサ素子部３Ｓ（酸素ポンプセル１４）が低温で活性化されておらず高インピーダンスの状態、即ち、酸素ポンプセル１４に向けては検査電流Ｉｃｈが流れない状態（分岐ノード７ｓで分岐して酸素ポンプセル１４に向けて流れる検査電流Ｉｃｈの大きさを無視できる状態）で行うこととする。

また本実施形態において、検査電流Ｉｃｈの大きさを検知する検査電流検知部７は、ＥＣＵ２のうち、センサ制御回路部４外に設ける検査回路部７Ｋと、ＣＰＵ５内の切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２及び第１ＡＤコンバータ７１とからなる。検査回路部７Ｋは、分岐配線７Ｗ、抵抗７Ｒ１，７Ｒｐ及び保護コンデンサ７Ｃｐからなる。具体的には、ＤＡＣ４２の出力端に接続する端子４Ｔ１と第１端子Ｔ１とを結ぶ接続配線５Ｗ１内の分岐ノード７ｓから延びて、検査電流Ｉｃｈを流す分岐配線７Ｗを設ける。この分岐配線７Ｗは、第１電流検知抵抗７Ｒ１を介してＣＰＵ５のＧＰＩＯ端子５Ａに接続している。ＧＰＩＯ端子５Ａは、ＣＰＵ５内において切替スイッチＳＷ１を介して接地電位に接続する一方、切替スイッチＳＷ２を介して電源電圧Ｖｃｃに接続している。なお、第１電流検知抵抗７Ｒ１は、抵抗値Ｒ１を有している。このため、正の検査電流Ｉｃｈについて検査する場合には、切替スイッチＳＷ２をオフした状態で切替スイッチＳＷ１をオンとすることにより、ＤＡＣ４２から正の検査電流Ｉｃｈが、第１電流検知抵抗７Ｒ１を通じて、正の検査電流ＩｃｈがＧＰＩＯ端子５Ａに流れる。この場合、分岐配線７Ｗは、検査電流Ｉｃｈの大きさに応じた電位、具体的には、Ｉｃｈ・Ｒ１の大きさの電位となる。一方、負の検査電流Ｉｃｈについて検査する場合には、切替スイッチＳＷ１をオフした状態で切替スイッチＳＷ２をオンとすることにより、電源電位ＶｃｃからＧＰＩＯ端子５Ａ及び第１電流検知抵抗７Ｒ１を通じ、ＤＡＣ４２に向けて負の検査電流Ｉｃｈが流れる。この場合も、分岐配線７Ｗは、検査電流Ｉｃｈの大きさに応じた電位、具体的には、電源電位Ｖｃｃを基準としたＶｃｃ－Ｉｃｈ・Ｒ１の大きさの電位となる。

この分岐配線７Ｗには、保護抵抗５ｐ及び保護コンデンサＣｐを介して、ＣＰＵ５のアナログ入力端子５Ｃが接続している。このアナログ入力端子５Ｃは、ＣＰＵ５内において第１ＡＤコンバータ７１に接続しているので、分岐配線７Ｗの電位が、この第１ＡＤコンバータ７１によって検知され、抵抗Ｒ１あるいは抵抗Ｒ１と電源電位Ｖｃｃの大きさを考慮して、検査電流値Ｉｃｈｖ(ｎ)が算出されて順次出力される。

これとは別に、ＣＰＵ５には、前述したように、接続配線６を通じて、指示値生成部４７をなすＰＩＤ演算部４Ｃ２の出力する検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)が入力されている。そこで、ＣＰＵ５の見込み値算出部８において、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を用いて、ＤＡＣ４２に故障が無い場合に、検査電流検知部７の第１ＡＤコンバータ７１で検知されると見込まれる検査電流値Ｉｃｈｖの見込み値である検査電流見込み値ＩＭｃｈｖ(ｎ)を順に算出する。検査電流見込み値ＩＭｃｈｖ(ｎ)は、図５において、太実線で示すＤＡＣ４２が正常である場合に得られる検査電流Ｉｃｈの大きさに相当する。

次いで、ＣＰＵ５の差分値取得部９において、同じ検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)に対応して、検査電流検知部７で検知された検査電流値Ｉｃｈｖ(ｎ)と、見込み値算出部８で算出された上記検査電流見込み値ＩＭｃｈｖ(ｎ)との差分値ＤＩｃｈ(ｎ)を順に取得する。
なお、図５及び図６を参照して既に説明したように、ＤＡＣ４２の出力段に故障が無い場合には、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)は常に０±（ＤＩｃｈ(ｎ)＝０±）となる。一方、ＤＡＣ４２の出力段のスイッチ素子が、「オン故障」あるいは「オフ故障」している場合には、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)は、方形波パルスとなる。

そこで、故障検知部１０のうち、周波数解析部１０ＦＦにおいて、ＦＦＴ解析の手法によって、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)の時間変化について周波数解析を行い、この差分値ＤＩｃｈ(ｎ)がなす方形波パルスの基本周波数Ｆｄｉ（あるいは基本周期ＴＢ）を得る。この基本周期ＴＢ及び基本周波数Ｆｄｉの大きさは、ＤＡＣ４２の故障しているビットによって異なる。例えば、図５及び図６に示したように、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)の生成周期をＴｃとした場合において、第１ビットが故障（オン故障又はオフ故障）している場合には、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)がなす方形波パルスの基本周期ＴＢは、２Ｔｃの大きさとなる（ＴＢ＝２Ｔｃ）。
なお、ＤＡＣ４２が正常な場合には、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)が０±となって、方形波パルスが生じず、基本周期ＴＢ及び基本周波数Ｆｄｉは得られない。

このため、故障検知部１０のうち、故障判定部１０Ｄでは、この基本周期ＴＢ及び基本周波数Ｆｄｉの有無及び大きさを検知し、ＤＡＣ４２の故障の有無、及び、仮数部をなす複数のビットのうちどのビットのスイッチ素子が「ビット故障」しているかを検知することができる。正の検査電流指示値を入力例えば、基本周期ＴＢの大きさが２Ｔｃであった場合（ＴＢ＝２Ｔｃ）には、ＤＡＣ４２の第１ビットの正スイッチ素子がビット故障（オン故障又はオフ故障）していると判定できる。

なお、図６から理解できるように、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)がなす方形波パルスが、０±と正の値（図６では０．９８μＡ）とが交番する方形波パルスであった場合には、「オフ故障」であると判定できる。逆に、０±と負の値（図６では－０．９８μＡ）とが交番する方形波パルスであった場合には、「オン故障」であるとの判定もできる。

かくして、ＤＡＣ４２のビット故障の有無、故障ビットの特定などＤＡＣ４２の故障を検知することができるセンサシステム１となる。
なお、ＤＡＣ４２のうちでも、下位ビット群ＢＬ（本実施形態では、第１～７ビット）のいずれかのビットＢＩがビット故障している場合、本来得られる電流値と実際の電流値との差が小さいため、故障検知にあたってノイズの影響を受けやすい。例えば、前述のように、ＤＡＣ４２のうち第１ビットの正スイッチ素子がビット故障している場合、本来得られる電流値と実際の電流値との差はＩｏ＝０．９８μＡのごく小さな値であるため、故障検知にあたってノイズの影響を受けやすい。このため本来得られるはずの電流値と実際に得られた電流値との差を１，２回程度検知するだけでは、確実にビット故障（オン故障あるいはオフ故障）の有無を判定することが難しい場合がある。しかし、周波数解析により周波数を検知できるほどに、本来得られるはずの電流値と実際に得られた電流値との差を相当回数得た上で、上述のように周波数解析部１０ＦＦにおいて、ＦＦＴ解析の手法によって、周波数解析を行うことで、ノイズの影響を抑制して適切に故障の有無を検知できる。
なお、下位ビット群ＢＬに属するビットＢＩのうちでも、特に、本来得られるはずの電流値と実際に得られた電流値との差が小さくなってノイズの影響を受けやすい、第１ビット（最下位ビット）あるいは第２ビットについて、ビット故障の有無を検知するのに、本実施形態の手法を用いるとよい。

図４は、ガスセンサシステム１における、ＤＡＣ４２の故障検知の処理の流れを示すフローチャートである。この図４に示すように、このガスセンサシステム１では、システムが立ち上がると、ステップＳ１でガスセンサ２のセンサ素子部３Ｓが冷えているか否かを判断する。例えば、前回のエンジンの駆動停止から十分に時間が経過し、エンジンＥＮＧが（従って、ガスセンサ２のセンサ素子部３Ｓも）十分冷却された状態である。

本実施形態では、前述のように、ＤＡＣ４２からの検査電流Ｉｃｈが、第１端子Ｔ１及び配線Ｌ１を介して酸素ポンプセル１４に流れ込まない、センサ素子部３Ｓ（酸素ポンプセル１４）が高インピーダンスの状態において、分岐ノード７ｓを通じて検査電流検知部７に検査電流Ｉｃｈを流して、ＤＡＣ４２の故障を検知する。このため、ステップＳ１において、センサ素子部３Ｓ（酸素ポンプセル１４）が十分冷却されていて、高インピーダンスの状態であるか否かを判断する。センサ素子部３Ｓ（酸素ポンプセル１４）が高インピーダンスの状態でない（Ｎｏの場合）には、ＤＡＣ４２の故障検知を行わないで、ガスセンサ２の通常の制御に戻る。一方、センサ素子部３Ｓ（酸素ポンプセル１４）が高インピーダンスの状態である（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ２に進む。

センサ素子部３Ｓ（酸素ポンプセル１４）が高インピーダンスの状態であるか否かの判断手法としては、例えば、前回のエンジンＥＮＧの停止から、所定の時間（例えば、３０分）以上経過したか否かを判断する手法や、エンジンＥＮＧの冷却水の温度で判断する手法が挙げられる。

次に、ステップＳ２では、前述のように、第３スイッチＳＷ３をオンにする。また、定数入力部４Ｃ５の切替部４Ｃ５Ｋを切り換えて、定数部４Ｃ５Ｃを差分部４Ｃ４に接続し、差分値ΔＶｓ(ｎ)，ΔＶｓ(ｎ＋１)，…を、ΔＶｓ(ｎ)＝ΔＶｓ(ｎ＋１)＝Ｎ１＝１又はＮ２＝－１に固定する。さらに、検査時係数設定部４Ｃ６により、制御部４ＣのＰＩＤ演算部４Ｃ２のうち、係数保持部４Ｃ２ＰＣ，４Ｃ２ＩＣ，４Ｃ２ＤＣで保持するＰ項，Ｉ項，Ｄ項の各係数Ｐｃ，Ｉｃ，Ｄｃを所定の値（Ｐｃ＝Ｄｃ＝０，Ｉｃ＝１）に置換する。順序を示す数ｎをリセットしてｎ＝１とし、ＰＩＤ演算値の初期値Ｊ(０)を所定の値、例えばＪ(０)＝－１やＪ(０)＝０にセットする。

続く指示値生成ステップＳ３では、ＰＩＤ演算部４Ｃ２により、クロック毎に１ＬＳＢの大きさずつ順に変化（増加又は減少）する検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を生成周期Ｔｃ毎に生成する。
このように、各係数Ｐｃ等の変更などによってＰＩＤ演算部４Ｃ２で検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を生成すれば、ＰＩＤ演算部４Ｃ２での演算とは別に、検査電流指示値Ｃｈｃｍｄを生成するための回路等を設けなくても済む上、容易に１ＬＳＢずつ順に変化する検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を得ることができる。

さらに入力ステップＳ４では、生成された検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)を順に、ＤＡＣ４２に入力し、ＤＡＣ４２から検査電流Ｉｃｈを出力させ、検査回路部７Ｋに流す。なお、前述したように、酸素ポンプセル１４は高インピーダンスであるので、この酸素ポンプセル１４に向けて検査電流Ｉｃｈは流れない。

そして検査電流検知ステップＳ５において、第１ＡＤコンバータ７１により、検査電流Ｉｃｈの検査電流値Ｉｃｈｖ(ｎ)を検知する。

一方、見込み値算出ステップＳ６では、指示値生成ステップＳ３で生成した検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)から、別途、第１ＡＤコンバータ７１で検知されると見込まれる検査電流値Ｉｃｈｖ(ｎ)の見込み値である検査電流見込み値ＩＭｃｈｖ(ｎ)を順次算出する。

そして、差分値取得ステップＳ７において、同じ検査電流指示値Ｃｈｃｍｄ(ｎ)に対応する検査電流値Ｉｃｈｖ(ｎ)と検査電流見込み値ＩＭｃｈｖ(ｎ)との差分値ＤＩｃｈ(ｎ)を順次算出する。
なお前述したように、ＤＡＣ４２が正常である場合には、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)は常に０となる（ＤＩｃｈ(ｎ)＝０）。検査電流値Ｉｃｈｖ(ｎ)と検査電流見込み値ＩＭｃｈｖ(ｎ)との解離が生じないからである。一方、ＤＡＣ４２の仮数部をなす各ビットにビット故障が生じている場合には、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)の時間変化は、方形波パルスとなる（図６参照)。

そこで、故障検知ステップＳ８のうち周波数解析ステップＳ８Ａにおいて、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)の時間変化をＦＦＴ解析し、差分値ＤＩｃｈ(ｎ)がなす方形波パルスの基本周波数Ｆｄｉ（あるいは基本周期ＴＢ）を得る。

さらに、故障検知ステップＳ８のうち故障判定ステップＳ８Ｂにおいて、ＤＡＣ４２の故障の有無を判定する。基本周波数Ｆｄｉ（あるいは基本周期ＴＢ）が得られない場合には、ＤＡＣ４２は正常であると判定する。一方、基本周波数Ｆｄｉ（あるいは基本周期ＴＢ）が得られた場合には、ＤＡＣ４２はビット故障していると判定する。またさらに、基本周波数Ｆｄｉ（あるいは基本周期ＴＢ）の大きさから、仮数部をなす複数のビットのうちどのビットが故障ビットであるか（例えば、図６の場合には第１ビットであるとする）を検知する。

そして、ＤＡＣ４２の故障を検知した場合（Ｙｅｓ）には、警告表示ステップＳ９に進み、運転者に向けて、ＤＡＣ４２のビット故障していることや故障ビットを示す警告（サービスマンコールなど）を表示し、ガスセンサ２の通常の制御に戻る。一方、ＤＡＣ４２の故障を検知しなかった場合（Ｎｏ）には、警告表示ステップＳ９を経由せずに、ガスセンサ２の通常の制御に戻る。

かくして、ＤＡＣ４２のビット故障の有無、故障しているビットの特定などＤＡＣ４２の故障を適切に検知することができるセンサシステム１の故障検知方法となる。
特に、ＤＡＣ４２のうちでも、ノイズの影響を受けやすい下位ビット群ＢＬ（本実施形態では、第１～７ビット）のいずれかのビットＢＩについて、ノイズの影響を抑制して適切に故障の有無を検知できる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、ガスセンサ２として、排気ガスＥＧ中の酸素濃度（空燃比）を検知する空燃比センサ（全領域空燃比センサ）を用いた例を示したが、「ガスセンサ」としては、空燃比センサに限られず、特定ガス濃度として、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検知するＮＯｘセンサなどであっても良い。さらに、ガスセンサに限らず、制御電流が入力されるセンサ素子、この制御電流を出力するＤＡＣ、及び、このＤＡＣに入力する制御部、を備えるセンサシステムに適用しても良い。

前述の実施形態では、ガスセンサシステム１の故障検知にあたり、ステップＳ１（図４参照）で、ガスセンサ２のセンサ素子部３Ｓが冷えているか否かを判断した例を示した。
しかし、センサシステムの故障検知に当たり、センサ素子部３Ｓに相当する部位が存在しないなど、センサの冷却を考慮する必要がない、他のセンサのセンサシステムについてその故障検知を行う場合には、例えば、図４に破線で示すように、各ステップＳ２～Ｓ９を、このセンサシステムが搭載されたエンジンＥＮＧの停止中（ステップＳ１ＡにおいてＹｅｓ）に、各ステップＳ２～Ｓ９を実行するようにしても良い。この場合には、本技術の故障検知方法を、エンジンＥＮＧを搭載した車両の運転中など、センサシステムが搭載されたエンジンＥＮＧの稼働中ではなく、エンジンＥＮＧの停止中に実行するので、エンジンＥＮＧの稼働に影響を与えること無く、センサシステムの故障検知を行うことができる。

１ ガスセンサシステム（センサシステム）
２ ＥＣＵ
３ ガス検知部（センサ）
３Ｓ センサ素子部（センサ素子）
１４ 酸素ポンプセル
２２ 第２検知電極
２４ 酸素濃度検知セル
Ｖｓ 検知セル電圧（センサ電圧）
Ｖｓｖ 検知セル電圧値（センサ電圧値）
４ センサ制御回路部
４Ｃ 制御部
Ｉｐｃｍｄ 制御電流指示値
Ｃｈｃｍｄ，Ｃｈｃｍｄ(ｎ) 検査電流指示値
Ｃｈｃｍｄｓ 先頭検査電流指示値
Ｃｈｃｍｄｆ 最終検査電流指示値
ＵＬ （検査電流指示値の）上限指示値
ＬＬ （検査電流指示値の）下限指示値
Ｔｃ （検査電流指示値の）生成周期（周期）
４２ ＤＡコンバータ
ＢＩ ビット
ＢＵ 上位ビット群
ＢＬ 下位ビット群
４４ 第２ＡＤコンバータ（ＡＤコンバータ）
４７ 指示値生成部
５ ＣＰＵ
７ 検査電流検知部
７Ｋ 検査回路部
Ｉｃｈ 検査電流
Ｉｃｈｖ 検査電流値
７１ 第１ＡＤコンバータ（検査電流検知部）
ＡＤＲ （第１ＡＤコンバータの）分解能
８ 見込み値算出部
ＩＭｃｈｖ 検査電流見込み値
９ 差分値取得部
ＤＩｃｈ （検査電流値と検査電流見込み値との）差分値
１０ 故障検知部
１０ＦＦ 周波数解析部
Ｆｄｉ （差分値の時間変化の）基本周波数
ＴＢ （差分値の時間変化の）基本周期
１０Ｄ 故障判定部
Ｓ３ 指示値生成ステップ
Ｓ４ 入力ステップ
Ｓ５ 検査電流検知ステップ
Ｓ６ 見込み値算出ステップ
Ｓ７ 差分値取得ステップ
Ｓ８ 故障検知ステップ
Ｓ８Ａ 周波数解析ステップ（故障検知ステップ）
Ｓ８Ｂ 故障判定ステップ（故障検知ステップ）

Claims (7)

1. 制御電流が入力されるセンサ素子と、
   前記センサ素子に向けて前記制御電流を出力するＤＡコンバータと、
   前記制御電流の大きさに対応する制御電流指示値を生成し、前記ＤＡコンバータに前記制御電流指示値を入力する制御部と、を備える
   センサシステムであって、
   前記ＤＡコンバータに入力する、最初に生成する先頭検査電流指示値から最後に生成する最終検査電流指示値まで、１ＬＳＢの大きさずつ変化させた検査電流指示値を、
   予め定めた生成周期毎に順に生成する指示値生成部と、
   前記検査電流指示値が入力された前記ＤＡコンバータから出力された検査電流の検査電流値を検知する検査電流検知部と、
   前記ＤＡコンバータに前記検査電流指示値が入力されたことにより、前記検査電流検知部で検知されると見込まれる前記検査電流値の見込み値である検査電流見込み値を算出する見込み値算出部と、
   同じ前記検査電流指示値に対応して、検知された前記検査電流値と算出された前記検査電流見込み値との差分値を取得する差分値取得部と、
   順次得られた前記差分値の時間変化の周波数解析により、前記ＤＡコンバータのビットについての故障を検知する故障検知部と、を備える
   センサシステム。
2. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
   前記故障検知部で故障を検知する前記ビットは、
   前記ＤＡコンバータのうち下位ビット群に属するビットである
   センサシステム。
3. 請求項１又は２に記載のセンサシステムであって、
   前記センサ素子は、センサ電圧を生じるセンサ出力端子を有し、
   前記センサ出力端子に生じる前記センサ電圧を、順次、センサ電圧値に変換するＡＤコンバータを備え、
   前記制御部は、
   前記センサ電圧値を用いたＰＩＤ演算により、前記制御電流指示値を生成するＰＩＤ演算部を有し、
   前記指示値生成部は、
   前記制御部の前記ＰＩＤ演算部に、前記センサ電圧値に代えて、予め定めた入力定数値を入力させる入力部と、
   前記ＰＩＤ演算部における前記ＰＩＤ演算のＰ項の係数Ｐｃ及びＤ項の係数Ｄｃを０に定めると共に、Ｉ項の係数Ｉｃを前記ＰＩＤ演算部から１ＬＳＢの大きさずつ順に変化した前記検査電流指示値が出力される大きさに定める、検査時係数設定部と、を有する
   センサシステム。
4. 制御電流が入力されるセンサ素子と、
   前記センサ素子に向けて前記制御電流を出力するＤＡコンバータと、
   前記制御電流の大きさに対応する制御電流指示値を生成し、前記ＤＡコンバータに前記制御電流指示値を入力する制御部と、を備える
   センサシステムの故障検知方法であって、
   最初に生成する先頭検査電流指示値から最後に生成する最終検査電流指示値まで、１ＬＳＢの大きさずつ変化させた検査電流指示値を予め定めた生成周期毎に順に生成する指示値生成ステップと、
   前記検査電流指示値を前記ＤＡコンバータに順次入力する入力ステップと、
   前記ＤＡコンバータから出力された検査電流の検査電流値を検知する検査電流検知ステップと、
   前記ＤＡコンバータに前記検査電流指示値が入力されたことにより、前記検査電流検知ステップで検知されると見込まれる前記検査電流値の見込み値である検査電流見込み値を算出する見込み値算出ステップと、
   同じ前記検査電流指示値に対応して、検知された前記検査電流値と算出された前記検査電流見込み値との差分値を取得する差分値取得ステップと、
   順次得られた前記差分値の時間変化の周波数解析により、前記ＤＡコンバータのビットについての故障を検知する故障検知ステップと、を備える
   センサシステムの故障検知方法。
5. 請求項４に記載のセンサシステムの故障検知方法であって、
   前記故障検知ステップで故障を検知する前記ビットは、
   前記ＤＡコンバータのうち下位ビット群に属するビットである
   センサシステムの故障検知方法。
6. 請求項４又は５に記載のセンサシステムの故障検知方法であって、
   前記センサシステムのうち、
   前記センサ素子は、センサ電圧を生じるセンサ出力端子を有し、
   前記センサ出力端子に生じる前記センサ電圧を、センサ電圧値に順次変換するＡＤコンバータを備え、
   前記制御部は、
   前記センサ電圧値を用いたＰＩＤ演算により、前記制御電流指示値を生成するＰＩＤ演算部を有しており、
   前記指示値生成ステップは、
   前記制御部の前記ＰＩＤ演算部に、前記センサ電圧値に代えて、予め定めた入力定数値を入力すると共に、
   前記ＰＩＤ演算のＰ項の係数Ｐｃ及びＤ項の係数Ｄｃを０と定めると共に、Ｉ項の係数Ｉｃを前記ＰＩＤ演算部から１ＬＳＢずつ順に変化した前記検査電流指示値が出力される大きさに定め、
   前記ＰＩＤ演算部に前記検査電流指示値を順次生成させる
   センサシステムの故障検知方法。
7. 請求項４～６のいずれか１項に記載のセンサシステムの故障検知方法であって、
   前記センサシステムが搭載された内燃機関の停止中に実行する
   センサシステムの故障検知方法。

Images