JP2006153601A - ガスセンサの故障検出装置およびガスセンサの故障検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ガスセンサ1の故障検出装置Dは、検査対象ガスに含まれる被検出ガスのガス濃度を検出するガス検出素子12を備え、ガス検出素子12の計測値をパラメータとして検出する検出手段8と、検出手段8により検出されたパラメータが所定の閾値以上となった場合にガス検出素子12が異常であると判定し、さらに、パラメータが所定の閾値以上となった状態が所定時間継続した場合に、ガス検出素子12が故障であると判定するECU7とを具備した。
【選択図】 図2
Description
さらに、例えば、ガスセンサの故障を検出するガス警報器として、被検知ガスのガス濃度を検出する感知部と、感知部を加熱可能なヒータとを備え、被検出ガスを含む雰囲気ガスに対して安定なヒータの抵抗値あるいはヒータ電流の変化を検出し、この検出に基づいてヒータの異常または断線、つまり、ガスセンサの故障を検出するものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
ここで、パラメータとして検出される計測値は、ガス検出素子の電流値、電圧値、抵抗値および温度値等である。
このようなガスセンサの故障検出装置では、反応ガスの供給量等に起因する水分の付着によってガス検出素子に一時的な異常が生じたことの検出を確実に行うことができる。
図1は本発明の一実施形態に係るガスセンサの故障検出装置を備える燃料電池システムの概略構成図、図2は同じくガスセンサの故障検出装置の構成説明図である。
まず、本実施形態に係るガスセンサの故障検出装置を説明するに先立って、このガスセンサの故障検出装置が設けられた燃料電池システムについて説明する。
図1に示すように、本実施形態の燃料電池システムSは、燃料電池スタック2、加湿器3、希釈器4及び故障検出装置Dを備えている。また、燃料電池システムSは、燃料電池スタック2に水素ガス(燃料ガス)を供給する高圧水素容器5や、燃料電池スタック2に空気(酸素ガス)を供給するコンプレッサ6、燃料電池スタック2を冷却するラジエータ(図示せず)等をさらに備えている。
パージ水素配管15fは、アノードオフガスに含まれる水素ガスが水素循環用配管15eを通じて循環使用されることによって、アノードオフガスに蓄積されていく窒素等の不純物を排出するものである。そして、パージ水素配管15fは希釈器4と接続されており、パージ水素配管15fに取り付けられたパージ弁16dが間欠的に開かれることによって循環使用される水素ガスが希釈器4にパージされる。
図2に示すように、ガスセンサ1は、ケーシング11と、ガス検出素子12と、ヒータ13と、フィルタ14とを備え、図1に示すように、希釈器4の下流側の排気配管15dに配設され、排気配管15dに低濃度で排出される水素ガスを確認するためのものである。
図1に示すように、故障検出装置Dは、検出手段8と、ECU(Electronic Control Unit)7とを備えている。なお、ECU7は、特許請求の範囲にいう「故障判定手段」に相当する。
検出手段8は、ガス検出素子12におけるパラメータとしての電流値(計測値)を検出するものであり、本実施形態では、ガス検出素子12の図示しない白金コイルの通電電流を検出する電流計で構成されている。そして、この電流計は、検出した電流値をECU7に向けて出力するようになっている。
ECU7は、CPUや半導体メモリで構成される公知の構造を有するものであり、検出手段8(電流計)から出力される電流値に基づいて、後記する手順に従ってガス検出素子12の異常および故障を検出するようになっている。また、ECU7は、ガス検出素子12に接続された検出回路から出力される前記した検出信号に基づいて排気ガス中の水素ガス濃度を検出するようになっている。
さらに、ガス検出素子12の電流値の計測は、水素ガスの濃度を検出するのと同様に、ECU7で行うようにしてもよい。
また、本発明の実施形態では、水素ガスを検出していたがこれに限られることはなく、一酸化炭素、硫化水素、SOx、NOx等であってもよい。
さらに、前記実施形態で説明したガスセンサ1の故障検出装置Dは、燃料電池電気自動車、船舶、および航空機等の燃料電池システム、あるいは定置発電装置用の燃料電池システム等に適用することができる。また、燃料電池としてはPEM型燃料電池、アルカリ型燃料電池およびリン酸型燃料電池等、他種の燃料電池を備えた燃料電池システムにも当然に適用できる。また、燃料電池システムを構成する各機器のレイアウト等についても本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
2 燃料電池スタック
3 加湿器
4 希釈器
5 高圧水素容器
6 コンプレッサ
7 ECU
8 検出手段
12 ガス検出素子
13 ヒータ
A,B 閾値
A1 領域
AB1 領域
B1 領域
D 故障検出装置
S 燃料電池システム
Claims (4)
- 検査対象ガスに含まれる被検出ガスのガス濃度を検出するガス検出素子を備えたガスセンサの故障検出装置であって、
前記ガス検出素子の計測値をパラメータとして検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記パラメータが所定の閾値以上となった場合に前記ガス検出素子が異常であると判定し、さらに、前記パラメータが所定の閾値以上となった状態が所定時間継続した場合に、前記ガス検出素子が故障であると判定する故障判定手段とを具備したことを特徴とするガスセンサの故障検出装置。 - 前記所定の閾値は、水分の付着により前記ガス検出素子が一時的に短絡したことを検出可能な閾値であることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサの故障検出装置。
- 前記故障判定手段は、前記所定の閾値よりも高く設定された高閾値を備えており、前記パラメータが、前記高閾値以上となった場合に前記ガス検出素子が故障であると判定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガスセンサの故障検出装置。
- ガスセンサのガス検出素子の計測値をパラメータとして検出手段により検出させる検出ステップと、
前記検出ステップにより検出された前記パラメータが所定の閾値以上となった場合に、故障検出手段により前記ガス検出素子が異常であると判定する異常判定ステップと、
前記検出ステップにより検出された前記パラメータが所定の閾値以上となった状態が所定時間継続した場合に、前記ガス検出素子が故障であると判定する故障判定ステップとを具備したことを特徴とするガスセンサの故障検出方法。
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