电流控制电路以及电子控制装置制造方法
【专利摘要】本发明的课题在于，在具备控制拉电流的电路和控制灌电流的电路的每一个的情况下，电路规模的缩小困难，已经成为一个技术课题。为此，本发明的电流控制电路(5)，具备：恒流电路(6)，其将通电到与连接端子(Tm)相连接的电阻部(7)的电流控制为恒定；和电流镜电路(8)，其使流经连接端子(Tm)的电流与流经电阻部(7)的电流大致一致。而且，还具备切换部(9)，该切换部(9)将第1连接部以及第2连接部中的一方电闭合，而将另一方电断开。由此，能够消除具备通电拉电流(I1)的电路和通电灌电流(I2)的电路的每一个的需要，并缩小电路规模。
【专利说明】电流控制电路以及电子控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及控制拉电流(source current)和灌电流(sink current)的技术。
【背景技术】
[0002]—直以来，已知一种控制流向负载的拉电流和从负载吸入的灌电流的技术(例如，参照专利文献I)。例如是如下技术:对车辆所搭载的空燃比传感器通电一定量的拉电流，测量传感器的阻抗。这样的技术需要具备控制拉电流的电路和控制灌电流的电路的每一个。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I JP特开2002-71633号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]近年来，伴随着控制系统整体的增大化，对于这样的控制电路，希望能实现电路规模的缩小。但是，在分别具备有控制拉电流的电路和控制灌电流的电路的情况下，电路规模的缩小困难，已经成为一个技术课题。
[0008]本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种技术，在将拉电流和灌电流控制为恒定的电流值的同时，缩小电路规模。
[0009]解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，方案I的发明是一种电流控制电路，其对流向连接端子的拉电流和从所述连接端子吸入的灌电流进行控制，所述电流控制电路具备:恒流电路，其使流过经由第I连接部与所述连接端子相连接的电阻部的电流恒定；电流镜电路，其与所述连接端子相连接并且经由第2连接部与所述电阻部相连接，使流经所述连接端子的电流与流经所述电阻部的电流一致；和第I切换单元，其将所述第I连接部以及所述第2连接部中的一方电闭合，并将另一方电断开。
[0011]此外，方案2的发明是在方案I所述的电流控制电路中，所述恒流电路具备与所述电阻部在连接点相连接的运算放大器，所述第I连接部以及所述第2连接部的各自的一端与所述连接点相连接。
[0012]此外，方案3的发明是在方案2所述的电流控制电路中，所述电阻部包含电阻值不同的多个电阻，所述电流控制电路还具备第2切换单元，该第2切换单元对所述第I连接部以及所述第2连接部的各自的一端、和所述多个电阻中的任意一个进行切换连接。
[0013]此外，方案4的发明具备:方案I?3中任意一项所述的电流控制电路；测量单元，其对有所述拉电流以及所述灌电流中的任意一者流过的负载的阻抗进行测量；和控制单元，其基于所述负载的阻抗，对加热所述负载的加热器进行控制。
[0014]此外，方案5的发明是在方案4所述的电子控制装置中，所述负载是有恒定电流流过、并被测量阻抗的负载。
[0015]此外，方案6的发明是在方案4所述的电子控制装置中，所述负载是空燃比传感器。
[0016]此外，方案7的发明是在方案4所述的电子控制装置中，所述负载是氧浓度传感器。
[0017]发明效果
[0018]根据方案I?7的发明，能够通过简易的结构来缩小电流控制电路的电路规模。
[0019]此外，特别根据方案3的发明，通过切换电阻值不同的电阻来进行连接，能够容易地控制拉电流和灌电流。
[0020]此外，特别根据方案4以及5的发明，能够通过简易的结构来测量负载的阻抗，并控制加热器。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是阻抗测量系统I的简要结构。
[0022]图2是现有的电流控制电路的结构。
[0023]图3是第I实施方式所涉及的电流控制电路的结构。
[0024]图4表示电流值的时序图。
[0025]图5是表示处理步骤的流程图。
[0026]图6是第2实施方式所涉及的电流控制电路的结构。
[0027]图7是第3实施方式所涉及的电流控制电路的结构。
[0028]图8是第4实施方式所涉及的电流控制电路的结构。
[0029]图9是第5实施方式所涉及的电流控制电路的结构。
[0030]图10是第6实施方式所涉及的电流控制电路的结构。
[0031]图11是第7实施方式所涉及的电流控制电路的结构。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0033]〈1.第I实施方式>
[0034]<1-1.概要 >
[0035]图1表示具备本实施方式所涉及的电流控制电路的阻抗测量系统I的简要结构。阻抗测量系统I是具备内燃机(未图示)的汽车等所具备的、用于测量该内燃机所具备的空燃比传感器2的阻抗的系统。另外，为了检测空燃比，需要使空燃比传感器所使用的元件(氧化锆元件)维持在活性状态。该活性状态通过将元件温度保持在恒定值、例如700°C来维持。此外，元件温度与元件阻抗之间具有一定的相关关系。因此，为了控制为使元件温度保持在恒定值，就需要通过阻抗测量系统I来测量空燃比传感器2的阻抗。阻抗测量系统I具备空燃比传感器2、加热器3、以及电子控制装置4。
[0036]空燃比传感器2是对表示从内燃机排出的废气中的空气与燃料的混合度的空燃比进行测量的传感器。空燃比传感器2朝向内燃机的排气管的内部突出地设置。空燃比传感器2构成为在氧化锆陶瓷的表面以及背面设置多孔质电极、并将一侧暴露于大气中而将其相反侧暴露于废气中。此时，通过将氧化锆元件保持高温，使其具有离子传导性，从而产生从氧浓度高的大气侧向废气侧的氧离子流，并产生与废气侧的氧浓度相应的电动势。空燃比传感器2检测该电动势，并向微型计算机MC输出所检测出的电动势的值。
[0037]加热器3是对空燃比传感器2进行加热的陶瓷制的加热器(heater)。通过加热器3使空燃比传感器2的氧化锆元件保持高温，从而元件活性化，空燃比传感器2能够高精度地输出与空燃比相应的电压。加热器3收容在空燃比传感器2的大气侧电极层内，并通过热能对传感器主体进行加热，使氧化锆元件活性化。
[0038]E⑶4是测量空燃比传感器2的阻抗、并控制加热器3的运转以及非运转的电子控制装置。此外，ECU4从空燃比传感器2取得废气的空燃比，并控制向内燃机喷射燃料的燃料喷射装置(未图示)。ECU4具备电流控制电路5以及微型计算机MC。
[0039]电流控制电路5是如下的电子电路:为了测量空燃比传感器2的阻抗，对用于向空燃比传感器2通电的电流进行控制。电流控制电路5的详细结构在后面叙述。
[0040]微型计算机MC是如下的运算装置:测量空燃比传感器2的阻抗，并向加热器3指示运转以及非运转。此外，微型计算机MC对电流控制电路5所具备的开关元件进行控制，并对电流控制电路5所控制的电流的通电定时进行控制。另外，微型计算机MC基于空燃比传感器2所检测出的空燃比，向燃料喷射装置指示燃料喷射量。
[0041]接着，对电流控制电路5的现有结构进行说明。图2表示现有的电流控制电路50。电流控制电路50分别具备:拉电流电路51，其将拉电流Il通电(流向)到与空燃比传感器2相连接的连接端子Tm ;以及灌电流电路52，其从连接端子Tm向电流控制电路50通电(吸入)灌电流12。
[0042]拉电流电路51具备由电池供给电源的运算放大器Opl以及缓冲器B1、相位补偿电容器Cl、PNP型开关晶体管(以下，简单称为“晶体管”)Trl以及Tr2、和电阻R1，并使拉电流Il通电到连接端子Tm。此外，在运算放大器Opl的非反相输入端子，输入基准电源VAin。
[0043]晶体管Trl的集电极以及发射极端子与连接端子Tm相连接。基极端子与未图示的微型计算机MC相连接。基极电流由该微型计算机控制。因此，若通过微型计算机MC停止晶体管Trl的基极电流的供给、晶体管Trl变为截止，则经由电阻Rl使拉电流Il通电到连接端子Tm。此外，若通过微型计算机MC来进行基极电流的供给、晶体管Trl导通，则没有电流流过晶体管Tr2的集电极端子，拉电流Il的通电停止。
[0044]灌电流电路52具备由电池供给电源的运算放大器0p2以及缓冲器B2、相位补偿电容器C2、晶体管Tr3以及Tr4、和电阻R2，并使灌电流12从与连接端子Tm相连接的空燃比传感器2(未图示)向电流控制电路50通电。此外，在运算放大器0p2的非反相输入端子，输入基准电源VBin。
[0045]晶体管Tr3的基极端子经由电阻Rl与晶体管Tr的集电极端子相连接，并通过未图示的微型计算机MC来控制基极电流。因此，若通过微型计算机MC停止基极电流的供给、晶体管Trl变为截止，则经由电阻Rl使拉电流Il通电到连接端子Tm。此外，若通过微型计算机MC进行基极电流的供给、晶体管Trl变为导通，则没有电流流过晶体管Tr2的集电极端子，拉电流Il的通电停止。
[0046]这样，现有的电流控制电路50具备拉电流电路51和灌电流电路52这2个电路，并进行了拉电流以及灌电流的通电控制。
[0047]<1-2.电流控制电路的结构〉
[0048]接着，对本实施方式所涉及的电流控制电路5进行说明。图3表示电流控制电路5的电路结构。电流控制电路5具备恒流电路6、电阻部7、电流镜电路8、以及切换部9。此夕卜，电流控制电路5a与设置在电流控制电路5a的外部的电阻部7相连接。
[0049]恒流电路6是将基准电源VBin变换为电流并输出恒定电流的电路。恒流电路6具备运算放大器61、缓冲器62、以及相位补偿电容器63。运算放大器61的输出端子和缓冲器62串联连接。在运算放大器61的输出端子与缓冲器62的连接点，设置接地的相位补偿电容器63。
[0050]运算放大器61除了具备输出端子以外还具备非反相输入端子以及反相输入端子。输出端子与后述的缓冲器62相连接。基准电源VBin被输入到非反相输入端子。缓冲器62的输出电压被输入到反相输入端子。
[0051]缓冲器62是进行运算放大器61所输出的电压的稳定化的缓冲元件。缓冲器62，其输入端子与运算放大器61的输出端子相连接，输出端子与运算放大器61的反相输入端子、后述的电阻部7以及切换部9相连接。
[0052]相位补偿电容器63是用于防止运算放大器61的输出电压振荡的元件。相位补偿电容器63，其一端被连接在运算放大器61与缓冲器62之间，另一端接地。
[0053]电阻部7具备电阻71，被连接在电流控制电路5的外部。电阻部7，其一端与恒流电路6的输出端、即与缓冲器62的输出端子相连接，另一端接地。恒流电路6使流过该电阻部7的电流恒定。
[0054]电流镜电路8具备PNP型晶体管(以下，简单称为“晶体管”)Tr81以及Tr82。晶体管Tr81以及Tr82，其发射极端子与电池BATT相连接，基极端子彼此连接。晶体管Tr81，其集电极端子与电阻部7相连接，基极端子与集电极端子相连接。此外，晶体管Tr82的集电极端子与连接端子Tm相连接。在电流镜电路8中，2个晶体管Tr81、Tr82各自的集电极电流大致一致、即大体一致。
[0055]切换部9具备NPN型开关晶体管(以下，称为“切换晶体管”)Tr91以及Tr92。切换晶体管Tr91以及Tr92的基极端子与未图示的微型计算机MC相连接，并由该微型计算机MC供给基极电流。切换晶体管Tr91以及Tr92通过微型计算机MC的基极电流而被控制为导通(电闭合)以及截止(电断开)。切换晶体管Tr91，其集电极端子与晶体管TrSl的集电极端子相连接，发射极端子与恒流电路6的输出端以及电阻部7相连接。切换晶体管Tr92，其集电极端子与连接端子Tm相连接，发射极端子与恒流电路6的输出端以及电阻部7相连接。
[0056]在此，如下设定电流控制电路5中的以下的连接点以及布线。将晶体管Tr81的基极端子与集电极端子的连接点设为连接点A。将恒流电路6的输出端、电阻部7、和切换晶体管Tr91的发射极端子的连接点设为连接点B。将恒流电路6的输出端、电阻部7、和切换晶体管Tr92的发射极端子的连接点设为连接点C。将经由切换晶体管Tr91使连接点A与连接点B连接的布线设为连接线LI。将经由切换晶体管Tr92使连接端子Tm与连接点C连接的布线设为连接线L2。因此，连接线LI通过切换晶体管Tr91来进行短路(电闭合)和开路(电断开)。此外，连接线L2通过切换晶体管Tr92来进行短路(电闭合)和开路(电断开)。另外，电阻部7经由连接线L2与连接端子Tm相连接。
[0057]<1-3.电流控制电路的动作〉
[0058]接着，利用时序图对电流控制电路5的动作进行说明。图4是表示切换晶体管Tr91以及Tr92的动作、而且表示拉电流I1、灌电流12、以及电流镜电路8的输入电流Iref的变化的时序图。另外，各电流值以输入电流Iref为基准来表示。此外，拉电流Il以及灌电流12表示连接端子Tm处的通电量，输入电流Iref表示连接点A处的通电量。
[0059]首先，在时刻t0，切换晶体管Tr91以及Tr92处于截止状态，输入电流Iref、拉电流Il以及灌电流12均未通电。在该状态下，若通过微型计算机MC将切换晶体管Tr91设为导通、即连接线LI被短路，则电流镜电路8的输入电流Iref慢慢升高到一定量(时刻tl)。另外，所谓一定量是指通过电阻部7和输入到运算放大器61的非反相输入端子的VBin来决定的电流值。例如为I [mA]。通电到电阻部7的输入电流Iref通过恒流电路6慢慢提高到一定量，且若达到一定量则维持电流量(时刻t2)。
[0060]此外，伴随输入电流Iref的通电，流经电流镜电路8的输出侧的拉电流Il也慢慢升高到一定量，与输入电流Iref同等的电流量向连接端子Tm流动。S卩，电流镜电路8控制为使流经连接端子Tm的拉电流Il和流经电阻部7的输入电流Iref大致一致。另外，在输入电流Iref达到一定量之后，通过微型计算机MC来取得输入电流Iref的值，并进行空燃比传感器2的阻抗的测量。微型计算机MC所进行的阻抗的测量处理在后面叙述。
[0061]切换晶体管Tr91导通后，经过规定时间后，微型计算机MC使切换晶体管Tr91截止(时刻t3)。若切换晶体管Tr91变为截止，则连接线LI被开路，从而输入电流Iref以及拉电流Il的通电停止。时刻t3例如是时刻tl的80[μ sec]后。
[0062]使切换晶体管Tr91截止后，经过规定时间后，微型计算机MC使切换晶体管Tr92导通(时刻t4)。由此，连接线L2被短路，从空燃比传感器2通电灌电流12。时刻t4例如是时刻t3的40[μ sec]后。
[0063]灌电流12通过恒流电路6慢慢提高至一定量(例如，I [mA])，且若达到一定量则被维持(时刻t5)。另外，灌电流12由于在连接端子Tm处与拉电流Il反向流动，因此在时序图中电流量被示为与拉电流Il反向地变化。
[0064]使切换晶体管Tr92导通后，经过规定时间后，微型计算机MC使切换晶体管Tr92截止(时刻t6)。若切换晶体管Tr92变为截止，则连接线L2被开路，从而灌电流12的通电停止。时刻t6例如是时刻t4的80[ μ sec]后。
[0065]这样，通过微型计算机MC进行切换晶体管Tr91以及Tr92的导通以及截止控制，能够使连接线LI以及连接线L2中的一方短路(电闭合)，并使另一方开路(电断开)。由此，能够通过恒流电路6—面将经由连接端子Tm向空燃比传感器2通电(流向)的拉电流I1、和从空燃比传感器2经由连接端子Tm向电流控制电路5通电(吸入)的灌电流12维持恒定，一面进行控制。
[0066]<1-4.加热器的控制步骤>
[0067]接着，参照图5对E⑶4控制加热器3的处理步骤进行说明。图5是表示E⑶4所具备的微型计算机MC所进行的处理步骤的流程图。微型计算机MC测量拉电流Il以及灌电流12中的任意一者被通电后的负载的阻抗，并基于所测量出的负载的阻抗，来控制对负载进行加热的加热器3。本处理例如每隔128[msec]反复执行。
[0068]若开始处理，则微型计算机MC对切换晶体管Tr91的基极端子施加电压来通电基极电流，使切换晶体管Tr91导通(步骤S11)。即，将连接线LI短路，使其导通。此时，微型计算机MC不对切换晶体管Tr92施加电压，切换晶体管Tr92成为截止状态，连接线L2被维持非导通的状态。
[0069]若切换晶体管Tr91导通，则如上所述，输入电流Iref流过电流镜电路8的输入侦牝并且与输入电流Iref大致同值的拉电流Il流过输出侧。由此，由于输入电流Iref通过恒流电路6而保持恒定，因此拉电流Il保持恒定值向空燃比传感器2通电。
[0070]接着,微型计算机MC取得输入电流Iref的值(步骤S12)。输入电流Iref的值通过下述的运算式(I)来取得。
[0071]Iref = Vr7/R71.....(I)
[0072]Vr7是在电阻R71通电有输入电流Iref的情况下产生的电压值。微型计算机MC通过图3中未图示的布线来取得连接点B的电压值。此时，只要算出在图4中的时刻t0在R7产生的电压值、与在Iref被通电至一定量的时刻(时刻tl的60 [μ sec]后程度)在电阻R71产生的电压值的差分，取得Vr7的值即可。另外，从时刻t0到时刻tl为40 [μ sec]程度。此外，电阻R71是电阻部R7的电阻值。电阻R71的电阻值只要在设计时预先进行存储即可。微型计算机MC通过取得输入电流Iref的值，能够以代替的方式取得通电到空燃比传感器2的拉电流II。这是因为使流经连接端子Tm的拉电流Il与流经电阻部7的输入电流Iref大致一致的电流镜电路的作用。
[0073]微型计算机MC取得输入电流Iref的值后，取得在拉电流Il被通电到空燃比传感器2的情况下产生的空燃比传感器2的电压值(步骤S13)。微型计算机MC能够通过图3中未图示的布线来取得空燃比传感器2的电压值。
[0074]取得空燃比传感器2的电压值后，微型计算机MC使切换晶体管Tr91截止(步骤S14)，并使切换晶体管Tr92导通(步骤S15)。然后，使切换晶体管Tr92导通后，判断是否已经过规定时间(步骤S16)。
[0075]微型计算机MC若判断为已经过规定时间(在步骤S16中为“是”)，则使切换晶体管Tr92截止(步骤S17)，若判断为尚未经过规定时间(在步骤S16中为“否”)，则继续使切换晶体管Tr92导通(步骤S15)。另外，使切换晶体管Tr91截止并且使切换晶体管Tr92导通，从而使与拉电流Il反向流动的灌电流12通电到空燃比传感器2，这是为了恢复空燃比传感器2的状态。因此，使切换晶体管Tr92导通的规定时间只要是为了恢复空燃比传感器2的状态所需要的足够的时间即可。例如是使切换晶体管Tr91导通过的时间。
[0076]接着，微型计算机MC通过下述的运算式(2)，来测量空燃比传感器2的阻抗Ri (步骤 S18)。
[0077]Ri = Vr7/Iref.....(2)
[0078]测量空燃比传感器2的阻抗后，判断所测量出的阻抗值是否高于规定值(步骤S19)。规定值例如是30[Ω]。这是因为在空燃比传感器2的阻抗是30[Ω]程度的情况下，可以认为空燃比传感器2是700[°C ]程度，能够成为传感器活性化的分支点。
[0079]微型计算机MC若判断为阻抗值高于规定值(在步骤S19中为“是”)，则将加热器3接通(步骤S20)，进行空燃比传感器2的加热。这是因为空燃比传感器2越高阻抗就越低温。
[0080]另一方面，微型计算机MC若判断为阻抗值不高于规定值(在步骤S19中为“否”)，则将加热器3断开(步骤S21)，不进行空燃比传感器2的加热。这是因为空燃比传感器2越低阻抗就越高温，因此无需进行加热。
[0081]将加热器3接通或断开的控制被执行后，本处理结束。
[0082]如上所述，第I实施方式的电流控制电路5具备:恒流电路6，其将通电到与连接端子Tm相连接的电阻部7的电流控制为恒定；和电流镜电路8，其使流经连接端子Tm的电流与流经电阻部7的电流大致一致。而且，还具备切换部9，该切换部9将第I连接部以及第2连接部中的一方电闭合，而将另一方电断开。由此，能够消除具备通电拉电流Il的电路和通电灌电流12的电路的每一个的需要，能够缩小电路规模。
[0083]此外，在控制拉电流的电路和控制灌电流的电路中分别具备运算放大器、电容器的情况下，由于只要仅在I个电路中具备即可，因此能够削减部件件数。
[0084]此外，无需像现有的电流控制电路一样，具备2个基准电源Vain和VBin，只要仅具备VBin即可。因此，能够简化与基准电源的布线。
[0085]<2.第2实施方式>
[0086]接着，对第2实施方式的电流控制电路进行说明。在上述第I实施方式中，在恒流电路6的电池BATT侧连接了电流镜电路，在接地侧连接了电阻部。相对于此，第2实施方式在恒流电路6的电池BATT侧连接电阻部，在接地侧连接电流镜电路。即使是这样的结构的电流控制电路，也能够取得和第I实施方式同样的效果。因此，能够根据电子控制装置的电池BATT端子、微型计算机等的配置，选择第I实施方式或第2实施方式的电流控制电路中的最合适的电路结构。由于第2实施方式包含和第I实施方式同样的结构以及处理，因此以下以与第I实施方式的不同点为中心进行说明。
[0087]图6表示第2实施方式的电流控制电路5a的结构。对于与第I实施方式共同的结构，标注与在第I实施方式中已经说明过的符号相同的符号。
[0088]电流控制电路5a具备恒流电路6a、电阻部7a、电流镜电路8a、以及切换部9a。
[0089]恒流电路6a具备运算放大器61a、缓冲器62a、以及相位补偿电容器63a。运算放大器61a，其输出端子与缓冲器62a相连接，在非反相输入端子输入基准电源Vain，在反相输入端子输入缓冲器62a的输出。缓冲器62，其输入端子与运算放大器61a的输出端子相连接，输出端子与运算放大器61a的反相输入端子以及后述的电阻部7a相连接。
[0090]相位补偿电容器63a，其一端连接在运算放大器61a与缓冲器62a之间，另一端与电池BATT相连接。
[0091]电阻部7a具备电阻71a，被连接在电流控制电路5a的外部。电阻部7a，其一端与恒流电路6a的反相输入端子相连接，另一端与电池BATT相连接。
[0092]电流镜电路8a具备NPN型晶体管(以下，简单称为“晶体管”)Tr81a以及Tr82a。晶体管Tr81a以及Tr82a，其发射极端子接地，基极端子彼此连接。晶体管Tr81a，其集电极端子与电阻部7a相连接，基极端子与集电极端子相连接。此外，晶体管Tr82a的集电极端子与连接端子Tm相连接。
[0093]切换部9a具备PNP型开关晶体管(以下，称为“切换晶体管”)Tr91a以及Tr92a。切换晶体管Tr91a以及Tr92a的基极端子与未图示的微型计算机MC相连接，并通过由该微型计算机MC供给基极电流，从而变为导通以及截止。切换晶体管Tr91a，其发射极端子与晶体管TrSla的集电极端子相连接，集电极端子与恒流电路6a的输出端以及电阻部7a相连接。切换晶体管Tr92a，其发射极端子与连接端子Tm相连接，集电极端子与恒流电路6a的输出端以及电阻部7a相连接。
[0094]在此，如下设定电流控制电路5a中的以下的连接点以及布线。将晶体管Tr81a的基极端子与集电极端子的连接点设为连接点Aa。将恒流电路6a的输出端、电阻部7a、和切换晶体管Tr91a的发射极端子的连接点设为连接点Ba。将恒流电路6a的输出端、电阻部7a、和切换晶体管Tr92a的发射极端子的连接点设为连接点Ca。将经由切换晶体管Tr91a使连接点Aa与连接点Ba连接的布线设为连接线L2a。将经由切换晶体管Tr92a使连接端子Tm与连接点Ca连接的布线设为连接线Lla。因此，连接线Lla通过切换晶体管Tr92a来进行短路(电闭合)和开路(电断开)。此外，连接线L2a通过切换晶体管Tr91a来进行短路(电闭合)和开路(电断开)。
[0095]在这样的电路结构中，如下所述，能够通过控制切换晶体管Tr91a以及Tr92a，来控制拉电流Il以及灌电流12。
[0096]首先，通过微型计算机MC使切换晶体管Tr91a导通、即连接线L2a被短路，电流镜电路8a的输入电流Iref慢慢升高到一定量。由于向电阻部7a输入的电压被输入到恒流电路6a的反相输入端子，因此恒定在以Vain为基准的电压。因此，通电到电阻部7的输入电流Iref通过恒流电路6a慢慢升高到一定量，且若达到一定量则维持电流量。
[0097]此外，伴随输入电流Iref的通电，流经电流镜电路8a的输出侧的灌电流12也慢慢升高到一定量，与输入电流Iref同等的电流量从连接端子Tm流经电流镜电路8a的输出侦U。因此，电流镜电路8a控制为使从连接端子Tm流入的灌电流12和流经电阻部7a的电流Iref大致一致。
[0098]接着，微型计算机MC使切换晶体管Tr91a截止，并使切换晶体管Tr92a导通。由此，连接线L2a被开路，连接线Lla被短路。若连接线Lla被短路，则通过恒流电路6维持在一定量的拉电流Il经由电阻部7a向连接端子Tm流动。
[0099]这样，在第2实施方式中，也能够通过由微型计算机MC进行切换晶体管Tr91a以及Tr92a的导通以及截止控制，从而将连接线Lla以及连接线L2a中的一方电闭合，而将另一方电断开。由此，能够通过恒流电路6a —面将从空燃比传感器2经由连接端子Tm向电流控制电路5通电(吸入)的灌电流12、和经由连接端子Tm向空燃比传感器2通电(流向)的拉电流Il维持恒定，一面进行控制。
[0100]如上所述，虽然第2实施方式的电流控制电路5a与第I实施方式的电流控制电路5电路结构不同，但是也取得同样的效果。因此，能够根据电子控制装置的电池BATT端子、微型计算机等的配置，选择第I实施方式或第2实施方式的电流控制电路中的最合适的电路结构。
[0101]〈3.第3实施方式〉
[0102]接着，对第3实施方式进行说明。在上述第I实施方式中，电阻部7具备单一的电阻R71。相对于此，第3实施方式的电阻部具备电阻值不同的多个电阻。通过将输入电流Iref以及灌电流12通电到电阻值不同的任意一个电阻，能够使输入电流Iref以及灌电流12的电流值根据电阻值进行各种变化。这是因为流过电阻部7的输入电流Iref以及灌电流12通过电阻部7和输入到运算放大器61的非反相输入端子的VBin来决定。
[0103]另外，如果输入电流Iref的电流值变化，如上所述，由于电流镜电路的作用，拉电流Il的电流值也同样地变化。由于第3实施方式包含与第I实施方式同样的结构，因此以下以与第I实施方式的不同点为中心进行说明。另外，对于与第I实施方式共同的结构，标记与在第I实施方式中已说明过的符号相同的符号。
[0104]说明第3实施方式中的电流控制电路的结构。图7表示第3实施方式的电流控制电路5b的结构。与第I实施方式的主要不同点是，电阻部7除了具备电阻R71以外还具备R72这一点。此外，不同点还在于在电阻部7的+侧具备第2切换部10。其他结构与第I实施方式同样地构成，而且同样地发挥作用。
[0105]电阻部7设置于电流控制电路5b的外部，具备电阻R71以及R72。电阻R71以及R72是各不相同的电阻值。
[0106]切换部10具备NPN型晶体管(以下，称为“电阻切换晶体管”)TrlOl以及Trl02。电阻切换晶体管TrlOl以及Trl02的基极端子与未图示的微型计算机MC相连接，集电极端子与连接点B相连接。电阻切换晶体管TrlOl的发射极端子与电阻R71的一端相连接，电阻切换晶体管Trl02的发射极端子与电阻R72的一端相连接。即，切换部10对连接线LI以及连接线L2的各自的一端和电阻部7的多个电阻中的任意一个进行切换连接。
[0107]在这样的结构中，若通过微型计算机MC使切换晶体管Tr91导通，则输入电流Iref流经电阻部7。在该情况下，由于输入电流Iref通过电阻部7的电阻值和输入到运算放大器61的非反相输入端子的VBin来决定，因此通过使电阻切换晶体管TrlOl以及Trl02中的任意一个导通，能够基于电阻R71以及R72中的任意一个的电阻值得到所希望的输入电流 Iref0
[0108]此外，若通过微型计算机MC使切换晶体管Tr92导通，则灌电流12流经电阻部7。在该情况下，也由于灌电流12通过电阻部7的电阻值和输入到运算放大器61的非反相输入端子的VBin来决定，因此通过使电阻切换晶体管TrlOl以及Trl02中的任意一个导通，能够基于电阻R71以及R72中的任意一个的电阻值得到所希望的灌电流12。
[0109]如上所述，第3实施方式的电阻部具备电阻值不同的多个电阻。通过将输入电流Iref以及灌电流12通电到电阻值不同的任意一个电阻，能够使输入电流Iref以及灌电流12的电流值根据电阻值而变化为所希望的值。
[0110]〈4.第4实施方式〉
[0111]接着，对第4实施方式进行说明。在上述第I实施方式中，通过对切换部9的切换晶体管Tr91以及Tr92进行控制，来进行了连接线LI以及L2的短路和开路。在该情况下，即使通过切换部9的控制使连接线LI以及L2中的任意一个开路，也会有微小的电流经由受到截止控制的晶体管被通电到开路的连接线，有可能在电流值的测量中导致精度的下降。
[0112]相对于此，第4实施方式所涉及的电流控制电路5c取代具备切换部9而具备输出部11c、以及被接地的切换部12c。通过将切换部12c接地，在使连接线LI以及L2中的任意一个开路的情况下，能够阻断通电到开路的连接线的电流。
[0113]另外，由于第4实施方式包含与第I实施方式同样的结构，因此以下以与第I实施方式的不同点为中心进行说明。另外，对于与第I实施方式共同的结构，标记与在第I实施方式中已经说明过的符号相同的符号。
[0114]说明第4实施方式中的电流控制电路的结构。图8表示第4实施方式的电流控制电路5c的结构。与第I实施方式的主要不同点在于,不具备切换部9而具备输出部11c、切换部12c以及缓冲器64这一点。其他结构与第I实施方式同样地构成，而且同样地发挥作用。
[0115]输出部11是控制运算放大器61的输出的电路。输出部11具备NPN型的输出晶体管 Trlllc 以及 Trlllc0
[0116]输出晶体管Trlllc，其基极端子与运算放大器61的输出端子相连接，发射极端子与电阻部7相连接，集电极端子与电流镜电路8的输出侧(即连接点A)相连接。输出晶体管Trll2c，其基极端子与运算放大器61的输出端子相连接，发射极端子与电阻部7相连接，集电极端子与连接端子Tm相连接。
[0117]若对输出晶体管Trlllc的基极端子施加运算放大器61的输出，则输出晶体管Trlllc变为导通，使连接线L2短路。此外，若对输出晶体管Trl 12c的基极端子施加运算放大器61的输出，则输出晶体管Trl 12c变为导通，使连接线LI短路。
[0118]切换部12c控制为将运算放大器61的输出施加给输出晶体管TrlIIc以及Trlllc中的任意一个。切换部12c具备NPN型的切换晶体管Trl21c以及Trl22c。
[0119]切换晶体管Trl21c，其基极端子与未图示的微型计算机5相连接，发射极端子接地，集电极端子与运算放大器61的输出端子以及输出晶体管Trlllc的基极端子相连接。
[0120]切换晶体管Trl22c，其基极端子与未图示的微型计算机5相连接，发射极端子接地，集电极端子与运算放大器61的输出端子以及输出晶体管Trll2c的基极端子相连接。
[0121]缓冲器64是进行运算放大器61所输出的电压的稳定化的缓冲元件。缓冲器64，其输入端子与运算放大器61的输出端子相连接，输出端子与切换晶体管122c的集电极端子以及输出晶体管Trll2c的基极端子相连接。
[0122]在这样的结构中，若通过微型计算机MC使切换晶体管Trl21c导通，则运算放大器61的输出经由切换晶体管Trl21c而被接地。若运算放大器61的输出被接地，则运算放大器61的输出不再施加到输出晶体管Trlllc的基极端子，输出晶体管Trlllc变为截止。若输出晶体管Tr 11 Ic变为截止，则连接线LI被开路，电流镜电路8的输入电流Iref的通电停止。由此，拉电流Il的通电停止。此时，由于运算放大器61的输出经由切换晶体管Trl21c而被接地，因此运算放大器61的输出不会泄漏到连接线LI。
[0123]此外，若对切换晶体管Trl21c进行导通控制的同时使切换晶体管Trl22c截止，则运算放大器61的输出通过切换晶体管Trl22c而被从接地开路。若运算放大器61的输出被从接地开路，则运算放大器61的输出被施加到输出晶体管Trll2c的基极端子，输出晶体管Trll2c变为导通。若输出晶体管Trll2c变为导通，则连接线L2被短路，从未图示的空燃比传感器2通电灌电流12。
[0124]另一方面，若通过微型计算机MC使切换晶体管Trl22c导通并使切换晶体管Trl21c截止，则运算放大器61的输出经由切换晶体管Trl22c接地，因而运算放大器61的输出不会泄漏到连接线L2。此外，由于输出晶体管Trll2c变为导通，输出晶体管Trlllc变为截止，因而连接线LI被短路以及连接线L2被开路。由此，电流镜电路8的输出电流Iref被通电，拉电流Il被通电到空燃比传感器2。
[0125]如上所述，第4实施方式通过具备输出部Ilc以及切换部12c，来对拉电流Il以及灌电流12进行控制，并且不会将运算放大器61的输出泄漏到连接线。
[0126]〈5.第5实施方式〉
[0127]接着，对第5实施方式进行说明。在上述第2实施方式中，通过控制切换部9a的切换晶体管Tr91a以及Tr92a，进行了连接线Lla以及L2a的短路和开路。在该情况下，即使通过切换部9a的控制使连接线Lla以及L2a中的任意一个开路，也会有微小的电流经由受到截止控制的晶体管被通电到开路的连接线，有可能在电流值的测量中导致精度的下降。
[0128]相对于此，第5实施方式所涉及的电流控制电路5d取代具备切换部9而具备输出部lid、以及与电池BATT相连接的切换部10d。通过将切换部1d与电池BATT连接，在使连接线Lla以及L2a中的任意一者开路的情况下，能够阻断通电到开路的连接线的电流。
[0129]另外，由于第5实施方式包含与第2实施方式同样的结构，因此以下以与第2实施方式的不同点为中心进行说明。另外，对于与第2实施方式共同的结构，标记与在第2实施方式中已经说明过的符号相同的符号。
[0130]说明第5实施方式中的电流控制电路的结构。图9表示第5实施方式的电流控制电路5d的结构。与第2实施方式的主要不同点在于不具备切换部9a而具备输出部lid、切换部10d、以及缓冲器64a。其他结构与第I实施方式同样地构成，而且同样地发挥作用。
[0131]输出部Ild是对运算放大器61的输出进行控制的电路。输出部Ild具备PNP型的输出晶体管Trllld以及Tr 11 Id。
[0132]输出晶体管Trllld，其基极端子与运算放大器61的输出端子相连接，发射极端子与电阻部7a相连接，集电极端子与连接端子Tm相连接。输出晶体管Trl 12d，其基极端子与运算放大器61的输出端子相连接，发射极端子与电阻部7a相连接，集电极端子与电流镜电路8的输入侧(即连接点Aa)相连接。
[0133]输出晶体管Trllld若在发射极端子与基极端子之间产生电位差，则变为导通，使连接线Lla短路。此外，输出晶体管Trll2c若在发射极端子与基极端子之间产生电位差，则变为导通，使连接线L2a短路。
[0134]切换部1c控制为将电池BATT的输出施加到输出晶体管Trllld以及Trll2d中的任意一者的基极端子。切换部12c具备切换晶体管TrlOld以及Trl02d。
[0135]切换晶体管TrlOld，其基极端子与未图示的微型计算机5相连接，发射极端子与电池BATT相连接，集电极端子与运算放大器61的输出端子以及输出晶体管Trllld的基极端子相连接。
[0136]切换晶体管Trl02d，其基极端子与未图示的微型计算机5相连接，发射极端子与电池BATT相连接，集电极端子与运算放大器61的输出端子以及输出晶体管Trll2d的基极端子相连接。
[0137]缓冲器64a是进行运算放大器61所输出的电压的稳定化的缓冲元件。缓冲器64a，其输入端子与运算放大器61的输出端子相连接，输出端子与切换晶体管102d的集电极端子以及输出晶体管Trllld的基极端子相连接。
[0138]在这样的结构中，若通过微型计算机MC使切换晶体管TrlOld导通，则输出晶体管Trll2d的基极端子经由切换晶体管TrlOlc与电池BATT相连接。若电池BATT的输出被施加到输出晶体管Trll2d的基极端子，则输出晶体管Trll2d的基极端子的电位超过发射极端子的电位，输出晶体管Tr 112d变为截止。若输出晶体管Tr 111 c变为截止，则连接线L2a被开路，电流镜电路8的输入电流Iref的通电停止。由此，灌电流12的通电停止。此时，由于输出晶体管Trll2d因基极端子的电位超过发射极端子的电位而变为截止，因此输出晶体管Trll2d的电流的流动被阻断，运算放大器61的输出不会泄漏到连接线L2a。
[0139]此外，若对切换晶体管TrlOlc进行导通控制的同时使切换晶体管Trl02d截止，则电池BATT不再被施加到输出晶体管Tr 111d的基极端子，输出晶体管Tr 111d变为导通。若输出晶体管Trllld变为导通，则连接线Lla被短路，拉电流Il被通电给未图示的空燃比传感器2。
[0140]另一方面，若通过微型计算机MC使切换晶体管Tr 102d导通、使切换晶体管Tr 101 d截止，则电池BATT的输出经由切换晶体管Trl02d被施加到输出晶体管Trllld的基极端子。由此，输出晶体管Trllld的基极端子的电位高于发射极端子的电位，输出晶体管Trllld变为截止。此时，由于输出晶体管Trllld因基极端子的电位超过发射极端子的电位而变为截止，因此输出晶体管Trllld的电流的流动被阻断，运算放大器61的输出不会泄漏到连接线Lla。此外，由于输出晶体管Trll2d变为导通，输出晶体管Trllld变为截止，因此连接线L2a被短路以及连接线Lla被开路。由此，电流镜电路8的输出电流Iref被通电，灌电流12从空燃比传感器2被通电。
[0141]如上所述，第5实施方式通过具备输出部I Id以及切换部12d，来对拉电流11以及灌电流12进行控制，并且运算放大器61的输出不会泄漏到连接线。
[0142]〈6.第6实施方式〉
[0143]接着，对第6实施方式进行说明。在上述第3实施方式中，通过控制切换部9的切换晶体管Tr91以及Tr92，进行了连接线LI以及L2的短路和开路。在该情况下，即使通过切换部9的控制使连接线LI以及L2中的任意一者开路，也会有微小的电流经由受到截止控制的晶体管被通电到开路的连接线，有可能在电流值的测量中导致精度的下降。
[0144]相对于此，第6实施方式所涉及的电流控制电路5e取代具备切换部9而具备输出部lie、以及被接地的切换部12e。通过将切换部12e接地，在使连接线LI以及L2中的任意一者开路的情况下，能够阻断通电到开路的连接线的电流。
[0145]另外，由于第6实施方式包含与第3实施方式以及第4实施方式同样的结构，因此以下以与第4实施方式的共同点为中心进行说明。另外，对于与第3实施方式共同的结构，标记与在第3实施方式中已经说明过的符号相同的符号。
[0146]说明第6实施方式中的电流控制电路的结构。图10表示第6实施方式的电流控制电路5e的结构。与第3实施方式的主要不同点在于不具备切换部9而具备输出部lie、切换部12e、以及缓冲器64。其他结构与第3实施方式同样地构成，而且同样地发挥作用。
[0147]输出部Ile是控制运算放大器61的输出的电路。输出部Ile具备NPN型的输出晶体管Trllle以及Tr I lie。
[0148]输出晶体管Trllle，其基极端子与运算放大器61的输出端子相连接，发射极端子与电阻部7的电阻R71相连接，集电极端子与电流镜电路8的输出侧(即连接点A)相连接。输出晶体管Trll2e，其基极端子与运算放大器61的输出端子相连接，发射极端子与电阻部7的电阻R72相连接，集电极端子与连接端子Tm相连接。
[0149]另外，由于输出部Ile进行与在第4实施方式中已经说明过的输出部Ilc同样的动作，因此省略其详细说明。
[0150]切换部12e控制为将运算放大器61的输出施加到输出晶体管Trllle以及Trllle中的任意一者。
[0151]切换部12e具备NPN型的切换晶体管Trl21e以及Trl22e。
[0152]另外，由于切换部12e进行与在第4实施方式中已经说明过的切换部12c同样的动作，因此省略其详细说明。
[0153]如上所述，第6实施方式通过具备输出部Ile以及切换部12e，来与第4实施方式同样地对拉电流Il以及灌电流12进行控制，并且不会将运算放大器61的输出泄漏到连接线。
[0154]〈7.第7实施方式〉
[0155]接着，对第7实施方式进行说明。在上述第I实施方式中，通过检测输入电流Iref来进行了拉电流Il的检测。即，微型计算机MC根据对电阻R71通电有输入电流Iref的情况下产生的电压值Vr7、与电阻R71的值对输入电流Iref进行了检测。而且，在测量空燃比传感器2的阻抗Ri时，作为输入电流Iref与拉电流Il大致相同而对输入电流Iref进行了利用。相对于此，第7实施方式所涉及的电流控制电路5f在空燃比传感器2的负(minus)侧设置电流感测电阻，对通电到空燃比传感器2的拉电流Il进行检测。由此，能够不受电流镜电路8的电流控制功能的偏差影响地高精度地检测拉电流II，能实现高精度的阻抗Ri的检测。
[0156]另外，由于第7实施方式包含与第I实施方式同样的结构，因此以下以与第I实施方式的不同点为中心进行说明。另外，对于与第I实施方式共同的结构，标记与在第I实施方式中已经说明过的符号相同的符号。
[0157]说明第7实施方式中的电流控制电路的结构。图11表示第7实施方式的电流控制电路5f的结构。与第I实施方式的主要不同点在于还具备电流检测用电阻Rmon、运算放大器OpA、以及基准电源VCin。其他结构与第I实施方式同样地构成，而且同样地发挥作用。
[0158]电流检测用电阻Rmon与空燃比传感器2的负侧相连接。电流检测用电阻Rmon的正(plus)侧端子Monl与负侧端子Mon2通过未图示的布线与微型计算机MC相连接。由此，微型计算机MC对在电流检测用电阻Rmon的正侧端子Monl产生的电位Vmonl与在负侧端子Mon2产生的电位Vmon2的电位差Vmon进行检测，并用于空燃比传感器2的阻抗Ri的检测。即，微型计算机MC对在图4中的时刻tO的电流检测用电阻Rmon产生的电位差VmonO与拉电流Il被通电到一定量的时刻(时刻tl的60[ μ sec]后程度)的电位差Vmonl的差分进行检测，取得用于阻抗Ri的检测的电位差Vmon。另外，电流检测用电阻Rmon优选设置在电流控制电路5f的外部。这是为了容易在电流控制电路5f制作后更换电阻器。
[0159]运算放大器OpA与电流检测用电阻Rmon的负侧相连接，从输出端子吸收通电到空燃比传感器2以及电流检测用电阻Rmon的拉电流II。运算放大器OpA的反相输入端子与电流检测用电阻Rmon的正侧相连接。运算放大器OpA的非反相输入端子与后述的基准电源VCin相连接。
[0160]基准电源VCin，其正侧与运算放大器OpA的非反相输入端子相连接，负侧被接地。基准电源VCin例如输出3.3 [V]。
[0161]在这样的结构中，微型计算机MC通过下述运算式，来测量拉电流Il以及空燃比传感器2的阻抗Ri。另外，将因空燃比传感器2的阻抗Ri而发生的电压降设为电压值VRi。
[0162]Il = Vmon/Rmon.....(3)
[0163]Ri = VRi/Il.....(4)
[0164]如上所述，第7实施方式在空燃比传感器2的负侧设置了电流检测用电阻Rmon，因而并非利用与拉电流Il大致相同的Iref，而是利用通电到空燃比传感器2的拉电流Il的值来测量空燃比传感器2的阻抗Ri。由此，能够不受电流镜电路8的电流控制功能的偏差影响地高精度地检测拉电流II。因此，能实现基于拉电流Il的高精度的阻抗Ri的测定。
[0165]〈8.变形例〉
[0166]以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。能够进行各种各样的变形。以下，对这样的变形例进行说明。包括上述实施方式以及以下说明的方式在内的全部方式能进行适当组合。
[0167]在上述实施方式中，对电流被通电的负载是空燃比传感器(所谓的A/F传感器)进行了说明。但是，负载也可以不是空燃比传感器。例如，也可以是氧浓度传感器(所谓的02传感器)。总之，只要是被通电恒流、并被测量阻抗的负载即可。
[0168]此外，使切换晶体管Tr91导通来进行了空燃比传感器2的阻抗的测量，但也可以使切换晶体管Tr92导通来进行。在该情况下，只要取代取得电流镜电路8的输入电流Iref而取得灌电流12即可。
[0169]虽然将电阻部7设置于电流控制电路5的外部，但是也可以设置于电流控制电路5的内部。但是，在将电阻部7设置于电流控制电路5的外部的情况下，在电流控制电路5制作后电阻部7的变更容易。尤其是在电流控制电路5的制作者与使用者不同的情况下，使用者能够在电流控制电路5制作后自由变更电阻部7的电阻值，非常有用。
[0170]此外，在第3实施方式中，示出了 2个电阻，但也可以连接2个以上的电阻。与切换部进行组合，连接几个都可以。
[0171]此外，在第2实施方式中，也可以设置多个电阻。在该情况下，电阻部7a具备与电阻71a并联的其他电阻。进而只要在电阻部7a的电池BATT侧设置切换部，将来自电池BATT的电流通电到所希望的电阻即可。在该情况下，能够将输入电流Iref以及拉电流Il通电到电阻值不同的任意一个电阻，使输入电流Iref以及拉电流Il的电流值根据电阻值进行各种变化。
[0172]符号说明
[0173]I阻抗测量系统
[0174]2空燃比传感器
[0175]3加热器
[0176]4电子控制装置
[0177]5电流控制电路
[0178]6恒流电路
[0179]7电阻部
[0180]8 电流镜电路
[0181]9切换部
【权利要求】
1.一种电流控制电路，对流向连接端子的拉电流和从所述连接端子吸入的灌电流进行控制， 所述电流控制电路的特征在于，具备: 恒流电路，其使流过经由第I连接部与所述连接端子相连接的电阻部的电流恒定；电流镜电路，其与所述连接端子相连接并且经由第2连接部与所述电阻部相连接，使流经所述连接端子的电流与流经所述电阻部的电流一致；和 第I切换单元，其将所述第I连接部以及所述第2连接部中的一方电闭合，并将另一方电断开。
2.根据权利要求1所述的电流控制电路，其特征在于， 所述恒流电路具备与所述电阻部在连接点相连接的运算放大器， 所述第I连接部以及所述第2连接部的各自的一端与所述连接点相连接。
3.根据权利要求2所述的电流控制电路，其特征在于， 所述电阻部包含电阻值不同的多个电阻， 所述电流控制电路还具备第2切换单元，该第2切换单元对所述第I连接部以及所述第2连接部的各自的一端、和所述多个电阻中的任意一个进行切换连接。
4.一种电子控制装置，其特征在于，具备: 权利要求1?3中任意一项所述的电流控制电路； 测量单元，其对有所述拉电流以及所述灌电流中的任意一者流过的负载的阻抗进行测量；和 控制单元，其基于所述负载的阻抗，对加热所述负载的加热器进行控制。
5.根据权利要求4所述的电子控制装置，其特征在于， 所述负载是有恒定电流流过、并被测量阻抗的负载。
6.根据权利要求4所述的电子控制装置，其特征在于， 所述负载是空燃比传感器。
7.根据权利要求4所述的电子控制装置，其特征在于， 所述负载是氧浓度传感器。
【文档编号】G05B19/04GK104423286SQ201410392560
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】森崎知治, 木户启介 申请人:富士通天株式会社