JP2007024796A - Hydrogen detection element control device and hydrogen detection element control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素検知素子制御装置および水素検知素子の制御方法に関し、特に、水素検知素子の異常を判定する水素検知素子制御装置および水素検知素子の制御方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen detection element control apparatus and a hydrogen detection element control method, and more particularly to a hydrogen detection element control apparatus and a hydrogen detection element control method for determining an abnormality of a hydrogen detection element.
近年、環境配慮の観点から、燃料電池を用いた燃料電池車や家庭用コジェネレーションシステム等が注目されている。これらに使用される燃料電池は大量の水素を用いるため、水素漏洩を早期に検知し警告することが重要となる。水素漏洩を検知するためには、水素検知素子が用いられる。しかし、水素検知素子の劣化や破壊が生じると、水素漏洩を検知することができず、非常に危険である。そこで、水素検知素子の劣化や破壊といった異常を検知することが求められている。 In recent years, a fuel cell vehicle using a fuel cell, a household cogeneration system, and the like have attracted attention from the viewpoint of environmental consideration. Since the fuel cells used for these use a large amount of hydrogen, it is important to detect and warn of hydrogen leakage at an early stage. In order to detect hydrogen leakage, a hydrogen detection element is used. However, if the hydrogen detection element is deteriorated or broken, hydrogen leakage cannot be detected, which is very dangerous. Therefore, it is required to detect an abnormality such as deterioration or destruction of the hydrogen detection element.
特許文献1には、水素検知素子からの検出値と燃料電池の作動状況に応じて設定した判定閾値とを比較することで、水素検知素子の異常を判定する制御方法が開示されている。また、特許文献2には、水素検知素子を複数設け、これらからの出力値を比較することで、水素検知素子の異常を判定する制御方法が開示されている。
特許文献1に開示された制御方法では、燃料電池の作動状態から水素検知素子の異常を判定する判定閾値を設定することが必要であるが、これは様々な要素を考慮する必要があり、非常に複雑である。さらに、異なる燃料電池に使用することはできない。また、特許文献2に開示された制御方法では、水素検知素子が複数必要である。水素検知素子には白金等の貴金属が触媒として使用されており、高価なものとなる。
In the control method disclosed in
本発明は、上記課題に鑑み、簡単な方法で安価に水素検知素子の異常を判定する水素検知素子制御装置および水素検知素子の制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a hydrogen detection element control device and a hydrogen detection element control method for determining an abnormality of a hydrogen detection element at a low cost by a simple method.
本発明は、水素検知素子の第1の検知要素を取得し、前記第1の検知要素により水素濃度を算出する水素濃度算出手段と、前記水素検知素子の前記第1の検知要素とは異なる第2の検知要素を取得し、前記第2の検知要素より前記水素検知素子の異常を判定するための素子情報を算出する素子情報算出手段と、前記素子情報により、前記水素検知素子が異常かを判定する異常判定手段と、を具備することを特徴とする水素検知素子制御装置である。本発明によれば、水素濃度を検知するための第1の検知要素とは異なる第2の検出要素を用い、水素検知素子の異常を判定するための素子情報を算出する。これにより、算出される水素濃度に、ほぼ影響されることなく水素検知素子の異常を判定することができる。よって、複雑な要素を考慮する必要がない。また、高価な水素検知素子を複数必要としない。よって、簡単な方法で安価に水素検知素子の異常を判定する水素検知素子制御装置を提供することができる。 The present invention relates to a hydrogen concentration calculating means for acquiring a first detection element of a hydrogen detection element and calculating a hydrogen concentration by the first detection element, and a first detection element different from the first detection element of the hydrogen detection element. Element information calculation means for obtaining element information for obtaining an abnormality of the hydrogen detection element from the second detection element, and whether the hydrogen detection element is abnormal by the element information. An abnormality determination means for determining, a hydrogen detection element control device. According to the present invention, element information for determining an abnormality of the hydrogen detection element is calculated using a second detection element different from the first detection element for detecting the hydrogen concentration. Thereby, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined almost without being influenced by the calculated hydrogen concentration. Therefore, it is not necessary to consider complicated elements. Further, a plurality of expensive hydrogen sensing elements are not required. Therefore, it is possible to provide a hydrogen detection element control device that determines an abnormality of a hydrogen detection element at a low cost by a simple method.
本発明は、前記素子情報算出手段の第2の検出要素の取得は、前記水素濃度算出手段の第1の検出要素の取得と、時間的に独立して行われることを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、第2の検知要素を第1の検知要素からより独立したものとすることができる。これにより、算出される水素濃度に、ほぼ影響されることなく水素検知素子の異常を判定することができる。 According to the present invention, the second detection element of the element information calculation unit is acquired in a time independent manner from the acquisition of the first detection element of the hydrogen concentration calculation unit. It can be a control device. According to the present invention, the second sensing element can be made more independent of the first sensing element. Thereby, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined almost without being influenced by the calculated hydrogen concentration.
本発明は、前記異常判定手段は、前記水素検知素子の素子温度と前記素子情報を用い、前記水素検知素子の異常を判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、より正確に水素検知素子の異常を判定することができる。 The present invention can be a hydrogen detection element control device characterized in that the abnormality determination means determines an abnormality of the hydrogen detection element by using an element temperature of the hydrogen detection element and the element information. According to the present invention, it is possible to more accurately determine abnormality of the hydrogen detection element.
本発明は、前記水素検知素子と同じ媒体の温度を検知する温度検知素子より温度検知要素を取得し、前記温度検知要素より前記素子温度を算出する温度算出手段を具備することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、より正確に素子温度を算出でき、これにより、より正確に水素検知素子の異常を判定することができる。 The present invention comprises a temperature calculation means for acquiring a temperature detection element from a temperature detection element that detects the temperature of the same medium as the hydrogen detection element, and calculating the element temperature from the temperature detection element. It can be set as a detection element control apparatus. According to the present invention, the element temperature can be calculated more accurately, and thereby the abnormality of the hydrogen detection element can be determined more accurately.
本発明は、前記温度検知要素と、予め取得した前記水素検知素子と前記温度検知素子の温度相関曲線より前記素子温度を算出することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、より正確な素子温度が算出できる。よって、より正確に水素検知素子の異常を判定できる。 The present invention can be a hydrogen detection element control device that calculates the element temperature from the temperature detection element, the hydrogen detection element acquired in advance, and a temperature correlation curve of the temperature detection element. According to the present invention, a more accurate element temperature can be calculated. Therefore, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined more accurately.
前記異常判定手段は、予め取得した素子温度と素子情報の相関を用い、前記水素検知素子の素子温度と前記素子情報により前記水素検知素子の異常を判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、簡単に水素検知素子の異常を判定することができる。 The abnormality determination means determines the abnormality of the hydrogen detection element based on the element temperature of the hydrogen detection element and the element information using a correlation between the element temperature and element information acquired in advance. It can be. According to the present invention, it is possible to easily determine abnormality of the hydrogen detection element.
本発明は、前記異常判定手段は、前記予め取得した素子温度と素子情報の相関を用い、前記温度算出手段が算出した前記素子温度に相当する素子情報を基準素子情報としたとき、前記基準素子情報の一定割合の範囲を超える場合、前記水素検知素子が異常と判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、正常判定範囲の上限下限を簡単に定めることができる。よって、より簡単に水素検知素子の異常を判定することができる。 In the present invention, when the abnormality determination unit uses a correlation between the element temperature and the element information acquired in advance, and element information corresponding to the element temperature calculated by the temperature calculation unit is used as reference element information, the reference element When the range of a certain ratio of information is exceeded, the hydrogen detection element control device can be characterized in that the hydrogen detection element is determined to be abnormal. According to the present invention, the upper and lower limits of the normality determination range can be easily determined. Therefore, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined more easily.
本発明は、前記水素濃度算出手段が算出した水素濃度に対応し、前記水素検知素子の素子温度を補正し、前記素子温度を算出することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、より正確な素子温度が算出できる。よって、より正確に水素検知素子の異常を判定できる。 The present invention can provide a hydrogen detection element control device that corresponds to the hydrogen concentration calculated by the hydrogen concentration calculation means, corrects the element temperature of the hydrogen detection element, and calculates the element temperature. . According to the present invention, a more accurate element temperature can be calculated. Therefore, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined more accurately.
本発明は、前記異常判定手段は、予め取得した複数の水素検知素子の素子情報の分布情報を用い、前記素子情報を補正し、前記水素検知素子が異常と判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、水素検知素子の素子毎のバラツキにより、正常を異常と判定する確率を下げることができる。よって、より正確に水素検知素子の異常を判定することができる。 According to the present invention, the abnormality determination unit corrects the element information using element information distribution information of a plurality of hydrogen detection elements acquired in advance, and determines that the hydrogen detection element is abnormal. It can be set as an element control apparatus. According to the present invention, it is possible to reduce the probability of determining normality as abnormal due to variations in the elements of the hydrogen detection elements. Therefore, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined more accurately.
本発明は、前記素子情報を記憶する記憶手段を具備し、前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された過去の素子情報と、現在の素子情報を用い、前記水素検知素子の異常を判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、より正確に水素検知素子の異常を判定することができる。 The present invention includes a storage unit that stores the element information, and the abnormality determination unit determines an abnormality of the hydrogen detection element by using past element information and current element information stored in the storage unit. It can be set as the hydrogen detection element control apparatus characterized by doing. According to the present invention, it is possible to more accurately determine abnormality of the hydrogen detection element.
本発明は、前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された直前の前記過去の素子情報と前記現在の素子情報の平均値を算出し、前記平均値を用い、前記水素検知素子の異常を判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、より正確に水素検知素子の異常を判定することができる。 In the present invention, the abnormality determination means calculates an average value of the previous element information and the current element information immediately before being stored in the storage means, and uses the average value to determine an abnormality of the hydrogen detection element. It can be set as the hydrogen detection element control apparatus characterized by determining. According to the present invention, it is possible to more accurately determine abnormality of the hydrogen detection element.
本発明は、 前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された直前の過去の素子情報と前記現在の素子情報の差分を算出し、前記差分を用い、前記水素検知素子の異常を判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、より正確に水素検知素子の異常を判定することができる。 According to the present invention, the abnormality determination unit calculates a difference between the previous element information stored in the storage unit and the current element information, and determines the abnormality of the hydrogen detection element using the difference. It can be set as the hydrogen detection element control apparatus characterized by these. According to the present invention, it is possible to more accurately determine abnormality of the hydrogen detection element.
本発明は、前記素子情報を用い、前記水素検知素子のショートまたはオープンを判定することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。また、本発明は、前記素子情報を用い、前記第2の検知要素の取得間隔を算出することを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。 The present invention can be a hydrogen detection element control device characterized by using the element information to determine whether the hydrogen detection element is short or open. Moreover, this invention can be set as the hydrogen detection element control apparatus characterized by calculating the acquisition space | interval of a said 2nd detection element using the said element information.
本発明は、前記素子情報は前記水素検知素子のインピーダンスであることを特徴とする水素検知素子制御装置とすることができる。本発明によれば、水素検知素子のインピーダンスを用い異常判定を行うことで、第1の検出要素を水素検知素子の電圧値とした場合、第2の検出要素を水素検知素子に電圧を印加したときの電流値とすることができる。算出される水素濃度に、ほぼ影響されることなく水素検知素子の異常を判定することができる。 The present invention can be a hydrogen detection element control device, wherein the element information is an impedance of the hydrogen detection element. According to the present invention, when the first detection element is set to the voltage value of the hydrogen detection element by performing abnormality determination using the impedance of the hydrogen detection element, a voltage is applied to the hydrogen detection element as the second detection element. Current value. The abnormality of the hydrogen detection element can be determined almost without being influenced by the calculated hydrogen concentration.
本発明は、水素検知素子の第1の検知要素を取得し、前記第1の検知要素により水素濃度を算出するステップと、前記水素検知素子の前記第1の検知要素とは異なる第2の検知要素を取得し、前記第2の検知要素より前記水素検知素子の異常を判定するための素子情報を算出する素子情報算出ステップと、前記素子情報により、前記水素検知素子が異常かを判定する異常判定ステップと、を具備することを特徴とする水素検知素子の制御方法である。本発明によれば、水素濃度を検知するための第1の検知要素と異なる第2の検出要素を用い、水素検知素子の異常を判定するための素子情報を算出する。これにより、算出される水素濃度に、ほぼ影響されることなく水素検知素子の異常を判定することができる。よって、複雑な要素を考慮する必要がない。また、高価な水素検知素子を複数必要としない。よって、簡単な方法で安価に水素検知素子の異常を判定する水素検知素子の制御方法を提供することができる。 The present invention obtains a first sensing element of a hydrogen sensing element, calculates a hydrogen concentration by the first sensing element, and a second sensing different from the first sensing element of the hydrogen sensing element. An element information calculating step for obtaining element information and calculating element information for determining an abnormality of the hydrogen detection element from the second detection element; and an abnormality for determining whether the hydrogen detection element is abnormal based on the element information And a determination step. A method for controlling the hydrogen detection element. According to the present invention, element information for determining an abnormality of the hydrogen detection element is calculated using a second detection element different from the first detection element for detecting the hydrogen concentration. Thereby, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined almost without being influenced by the calculated hydrogen concentration. Therefore, it is not necessary to consider complicated elements. Further, a plurality of expensive hydrogen sensing elements are not required. Therefore, it is possible to provide a method for controlling the hydrogen detection element that determines the abnormality of the hydrogen detection element at a low cost by a simple method.
本発明は、前記素子情報算出ステップの前記水素検知素子からの第2の検出要素の取得は、前記水素濃度算出ステップの前記水素検知素子からの第1の検出要素の取得と、時間的に独立して行われることを特徴とする水素検知素子の制御方法とすることができる。本発明によれば、第2の検知要素を第1の検知要素からより独立したものとすることができる。これにより、算出される水素濃度に、ほぼ影響されることなく水素検知素子の異常を判定することができる。 According to the present invention, acquisition of the second detection element from the hydrogen detection element in the element information calculation step is independent of acquisition of the first detection element from the hydrogen detection element in the hydrogen concentration calculation step in terms of time. It can be set as the control method of the hydrogen detection element characterized by being performed. According to the present invention, the second sensing element can be made more independent of the first sensing element. Thereby, the abnormality of the hydrogen detection element can be determined almost without being influenced by the calculated hydrogen concentration.
本発明は、前記異常判定ステップは、前記水素検知素子の素子温度と前記素子情報を用い、前記水素検知素子の異常を判定することを特徴とする水素検知素子の制御方法とすることができる。本発明によれば、より正確に水素検知素子の異常を判定することができる。 The present invention may be a method for controlling a hydrogen detection element, wherein the abnormality determination step determines an abnormality of the hydrogen detection element using an element temperature of the hydrogen detection element and the element information. According to the present invention, it is possible to more accurately determine abnormality of the hydrogen detection element.
本発明によれば、簡単な方法で安価に水素検知素子の異常を判定する水素検知素子制御装置および水素検知素子の制御方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the hydrogen detection element control apparatus and the control method of a hydrogen detection element which determine the abnormality of a hydrogen detection element by a simple method cheaply.
以下、図面を参照に、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は実施例1に係る水素検知素子制御装置46のブロック図である。水素検知素子12に水素濃度算出回路14(水素濃度算出手段)が接続されている。さらに抵抗20を介しインピーダンス検出用印加電源18が接続している。抵抗20にはインピーダンス算出回路16(素子情報算出回路)が接続されている。温度検知素子22に温度算出回路24(温度算出手段)が接続されている。水素濃度算出回路14、インピーダンス算出回路16、インピーダンス検出用電源18および温度算出回路24には制御回路10(異常判定手段)が接続している。制御回路10にはさらに記憶装置26が接続している。
FIG. 1 is a block diagram of the hydrogen detection
水素検知素子12は、抵抗体の一部を白金等の触媒が覆っている。水素濃度が高くなると、水素と触媒が反応し触媒の温度が上昇する。これにより抵抗体に起電力が生じる。触媒の温度は水素濃度に依存し、起電力は触媒の温度に依存する。よって、生じた起電力を電圧値として取得することにより、水素濃度を算出することができる。また、水素検知素子12の両端に電圧を印加し流れる電流値は、前記起電力で生じる電位差より十分大きな電圧を印加することにより、前記起電力とはほぼ独立した値となる。
In the
図2は実施例1に係る水素検知素子制御装置46を燃料電池車に搭載した場合の例を示す図である。燃料電池車の室内38に水素検知素子30と温度検知素子40、車体下に水素検知素子32と温度検知素子42並びに燃料電池および水素貯蔵装置の格納部36に水素検知素子34と温度検知素子44が配置されている、水素検知素子30、32、34および温度検知素子40、42、44は実施例1に係る水素検知素子制御装置46に接続されている。さらに、水素検知素子制御装置46には警告装置48が接続している。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example when the hydrogen detection
次に、実施例1に係る水素検知素子制御装置46の動作につき、図3を参照に説明する。図3は制御回路10(異常判定手段)のフローチャートである。まず、ステップS10においてインピーダンスを取得する間隔に相当するNを設定する。ステップS12において、水素濃度の取得回数Iのカウンタを0に設定する。ステップS14において、水素濃度算出回路14(水素濃度算出手段)に、水素検知素子12より水素濃度に相当する電圧値(第1の検知要素)を取得させる。ステップS16において、水素濃度算出回路14に、取得した電圧値を用い水素濃度を算出させる。ステップS18において、水素濃度の取得回数Iをカウントする。ステップS20において、水素濃度の取得回数Iが設定回数Nに達したか判定する。取得回数Iが設定回数Nに達していなければ、ステップS14に戻る。
Next, the operation of the hydrogen detection
ステップS18において取得回数Iが設定回数Nに達した場合、ステップS22からS32を行い、水素検知素子12の異常を判定する。まず、ステップS22において、インピーダンス検知用電源18に水素検知素子12と抵抗20に電圧を印加させる。ステップS24において、インピーダンス算出回路16(素子情報算出手段)に、抵抗20を流れる電流、すなわち水素検知素子12より水素検知素子12を流れる電流値(第2の検知要素)を取得させる。水素検知素子12を流れる電流値は、抵抗20の両端の電位差を検知することにより取得することができる。
When the acquisition count I reaches the set count N in step S18, steps S22 to S32 are performed to determine whether the
ステップS26において、インピーダンス算出回路16(素子情報算出手段)に、インピーダンス検出用電源18の印加した電圧値と水素検知素子12を流れる電流値を用い、水素検知素子12のインピーダンス(素子情報)を算出させる。ステップS28において、温度算出回路24(温度算出手段)に、温度検知素子22より電圧値(温度検知要素)を取得させる。ステップS30において、温度算出回路24に、温度検知素子22より取得した電圧値より素子温度を算出させる。ステップS32において、制御回路10(異常判定手段)は、インピーダンス算出回路16の算出したインピーダンス(素子情報)および温度算出回路26の算出した素子温度を用い、素子検知素子12が異常かの判定を行う。素子検知素子12が正常と判定した場合はステップS12に戻る。素子検知素子12が異常と判定した場合は、ステップS34に進み、例えばブザーや警告灯等の警告装置(例えば図2における警告装置48)に情報を提供し、警告を行う。
In step S26, the impedance calculation circuit 16 (element information calculation means) calculates the impedance (element information) of the
実施例1においては、水素検知素子12に電圧を印加したときの電流値(第2の検知要素)は、水素検知素子12の触媒の温度上昇に起因した起電力による電圧値(第1の検知要素)とは、異なりほぼ独立した検出要素である。このように、水素濃度を検知するための第1の検知要素と異なりほぼ独立した第2の検出要素を用い、水素検知素子12の異常を判定するための素子情報を算出する。これにより、算出される水素濃度に、ほぼ影響されることなく水素検知素子12の異常を判定することができる。これにより、特許文献1に開示された従来技術のように、複雑な要素を考慮する必要がない。また特許文献2に開示された従来技術のように、高価な水素検知素子を複数必要としない。よって、簡単な方法で安価に水素検知素子の異常を判定することができる。
In Example 1, the current value (second detection element) when a voltage is applied to the
第1の検知要素は、水素検知素子12の出力であって水素濃度を算出することができるものであれば良い。例えば、水素検知素子12の電気的な出力であり、抵抗を流れる電流値、ブリッジ回路の出力電圧値等であってもよい。第2の検知要素は、第1の検知要素と異なるものであれば良い。しかし、水素検知素子12に水素濃度を検知するときと異なる電圧を加え得られたものとすることが好ましい。第1の検知要素より算出される水素濃度に、より影響されることなく水素検知素子12の異常を判定することができるためである。例えば、抵抗20の両端の電圧値等インピーダンスを算出するためのものとすることもできる。
The first detection element may be an output from the
素子情報として、水素検知素子12のインピーダンスを用い異常判定を行うことで、第1の検出要素を水素検知素子12の電圧値とした場合、第2の検出要素を水素検知素子12に電圧を印加したときの電流値とすることができる。これにより、算出される水素濃度に、より影響されることなく水素検知素子12の異常を判定することができる。
When the first detection element is set to the voltage value of the
素子情報はインピーダンスでなくとも、水素検知素子12の異常を判定できれば良い。しかし、水素検知素子12に水素濃度を検知するときと異なる電圧を加え得られた第2の検知要素より算出されるものであることが好ましい。第2の検知要素を第1の検知要素とはより独立したものとすることができる。よって、第1の検知要素より算出される水素濃度に、より影響されることなく水素検知素子12の異常を判定することができるためである。例えば、第2検知要素の電流値そのものであっても良いし、抵抗20の両端の電圧値であっても良い。
Even if the element information is not an impedance, it is sufficient if an abnormality of the
また、インピーダンス算出回路16(素子情報算出手段)の水素検知素子12の電流値(第2の検知要素)の取得(ステップS24)は、水素濃度算出回路14(水素濃度算出手段)の水素検知素子12の電圧値(第1の検知要素)の取得(ステップS14)と、時間的に独立して行われる。このように、第1の検知要素の取得と第2の検知要素の取得を時間的に独立に行うことにより、第2の検知要素を第1の検知要素からより独立したものとすることができる。
The acquisition (step S24) of the current value (second detection element) of the
なお、実施例1においては、水素検知素子12の異常判定は、水素濃度検知をN回行う毎に行っている。インピーダンスの測定は電流を流すため、水素検知素子12の温度上昇や劣化が生じる場合もある。よって、水素検知素子12の異常判定の頻度は少ないほうが好ましい。一方、異常を判定するという目的の観点からは異常判定の頻度は多い方が好ましい。異常判定の頻度は、これらを考慮し決められる。また、異常判定は一定時間毎に行う。あるいは、決まった動作の前後(例えば、燃料電池車の始動の前後等)に行うこともできる。
In the first embodiment, the abnormality determination of the
制御回路10は、水素検知素子12の素子温度とインピーダンスを用い、水素検知素子12の異常を判定することにより、素子温度によるインピーダンスの変化を考慮することができ、より正確に水素検知素子12の異常を判定することができる。
The
また、実施例1に係る水素検知素子制御装置46は、素子温度を取得するため、水素検知素子12と同じ媒体の温度を検知する温度検知素子22より、例えば電圧値(温度検知要素)を取得し、素子温度を算出する温度算出回路24を備えている。
Further, the hydrogen detection
例えば、図2に示した燃料電池車では、温度検知素子40は水素検知素子30と同じ室内38に設けられる。同様に、温度検知素子42は水素検知素子32と同じ車体の下に設けられ、温度検知素子44は水素検知素子34と同じ燃料電池および水素貯蔵装置の格納部に設けられる。このように、温度検知素子22は水素検知素子12と同じ媒体に設けられる。同じ媒体とは水素検知素子12の環境温度と概同じ環境温度となる媒体のことである。
For example, in the fuel cell vehicle shown in FIG. 2, the
このような温度検知素子22の電圧値(温度検知要素)より素子温度を算出することにより、より正確に素子温度を算出でき、これにより、より正確に水素検知素子12の異常を判定することができる。
By calculating the element temperature from such a voltage value (temperature detection element) of the
温度検知要素は温度検知素子22の出力であって温度を算出することができるものであれば良い。例えば、電圧値以外であっても電流値や、それらのデジタルデータであってもよい。
The temperature detection element may be an output of the
図2に示した燃料電池車では、室内38の温度検知素子40は室内の温度をモニタする温度検知素子と兼用することができる。また、車体下の温度検知素子42は室外の温度をモニタする温度検知素子と兼用することができる。さらに、燃料電池および水素貯蔵装置の格納部36の温度検知素子44は格納部36の温度をモニタする温度検知素子と兼用することができる。これにより、設置する温度検知素子の数を減らすことができる。
In the fuel cell vehicle shown in FIG. 2, the
次に、制御回路10が、水素検知素子12のインピーダンスおよび素子温度より、水素検知素子12が異常かの判定を行う方法について説明する。図4はその方法を説明するための図である。横軸は水素検知素子12の素子温度、縦軸は水素検知素子12のインピーダンスを示している。図4の実線は、予め取得した水素検知素子12の素子温度とインピーダンスの相関曲線である。この相関曲線を記憶装置26に予め格納しておき、水素検知素子12の異常判定を行う際読み出す。
Next, a method in which the
温度算出回路24が算出した素子温度を例えばT0としたとき、この相関曲線より基準インピーダンスZ0(基準素子情報)を算出する。基準インピーダンスZ0を基に、正常判定領域の上限ZUおよび下限ZLを算出する。図4の判定基準の曲線は、各素子温度のときのZU、ZLに対応する。インピーダンス算出回路16の算出したインピーダンスZがZUより大きい、またはZLより小さい範囲(異常判定範囲)のとき、水素検知素子12を異常と判定する。ZがZUとZLの間(正常判定範囲)のとき、正常と判定する。
When the element temperature calculated by the
このように、予め取得した素子温度とインピーダンスの相関曲線を用い、水素検知素子12の素子温度T0とインピーダンスZとにより水素検知素子12の異常を判定することにより、簡単に水素検知素子12の異常を判定することができる。
As described above, the abnormality of the
さらに、基準インピーダンスZ0の一定割合の範囲を正常判定範囲の上限ZUおよび下限ZLとすることもできる。実施例1においては、ZUはZ0の1.5倍、ZLはZ0の0.8倍としている。このように、予め取得した素子温度と素子情報の相関を用い、温度算出回路24が算出した素子温度T0に相当するインピーダンスを基準インピーダンスZ0としたとき、基準インピーダンスZ0の一定割合の範囲を超える場合、水素検知素子12が異常と判定することができる。これにより、正常判定範囲の上限下限ZU、ZLを簡単に定めることができる。よって、より簡単に水素検知素子12の異常を判定することができる。
Further, a range of a certain ratio of the reference impedance Z0 can be set as the upper limit ZU and the lower limit ZL of the normal determination range. In the first embodiment, ZU is 1.5 times Z0 and ZL is 0.8 times Z0. As described above, when the impedance corresponding to the element temperature T0 calculated by the
正常判定範囲を広くすると、水素検知素子12が正常であっても異常と判定する確率は減るが、異常を正常と判定する確率が増す。反対に、正常判定範囲を狭くすると、水素検知素子12が異常であっても正常と判定する確率は減るが、正常であっても異常と判定する確率が増す。正常判定範囲の上限下限ZU、ZLはこれらを考慮して定められる。
If the normality determination range is widened, the probability of determining an abnormality even if the
また、水素検知素子12のインピーダンスと素子温度の相関曲線は素子毎にばらついている。そこで、インピーダンスの分布の情報(分布情報)を用い、正常判定範囲の上限下限ZU、ZLを定めることもできる。図5は、インピーダンスの分布の情報を用い水素検知素子12の異常判定を行う方法を説明するための図である。横軸は水素検知素子12の素子温度、縦軸は水素検知素子12のインピーダンスを示している。図5の実線は、図4と同じ予め取得した水素検知素子12の素子温度とインピーダンスの相関曲線である。
Further, the correlation curve between the impedance of the
図4において判定基準とした、基準インピーダンスZ0の一定割合の範囲をZmaxおよびZminとする。図5に示した一定割合の曲線が、各素子温度のときのZmax、Zminに対応する。さらに、Zmaxに分布情報による補正量を加え正常判定範囲の上限ZUとする。またZminに分布情報による補正量を減じ下限ZLとする。図5に示した判定基準が、各素子温度のZU、ZLに対応する。そして、インピーダンス算出回路16の算出したインピーダンスZがZLより大きい、またはZLより小さい範囲(異常判定範囲)のとき、水素検知素子12を異常と判定する。ZがZUとZLの間(正常判定範囲)のとき、正常と判定する。
A range of a certain ratio of the reference impedance Z0, which is a determination criterion in FIG. 4, is assumed to be Zmax and Zmin. The constant ratio curve shown in FIG. 5 corresponds to Zmax and Zmin at each element temperature. Further, the correction amount based on the distribution information is added to Zmax to obtain the upper limit ZU of the normal determination range. Further, the correction amount based on the distribution information is reduced to Zmin to obtain a lower limit ZL. The determination criteria shown in FIG. 5 correspond to ZU and ZL of each element temperature. When the impedance Z calculated by the
分布情報による補正量は、例えば以下のように取得し、予め記憶装置26に格納しておく。予め、複数の水素検知素子12について、インピーダンスと素子温度の相関曲線を取得する。そして、これらの標準偏差σを計算し、各素子温度の3σを分布情報による補正量とする。分布情報による補正量としては、これ以外にも、最大値や最小値、標準偏差の任意倍とすることもできる。
The correction amount based on the distribution information is acquired as follows, for example, and stored in the
このように、制御回路10が、予め取得した複数の水素検知素子のインピーダンス(素子情報)の分布情報を用い、インピーダンスを補正し、水素検知素子12が異常か判定することにより、水素検知素子12の素子毎のバラツキにより、正常を異常と判定する確率を下げることができる。
As described above, the
また、ステップS32において、水素検知素子12の異常の内容を判定することもできる。例えば、インピーダンスを用い、水素検知素子12のショートまたはオープンを判定することができる。インピーダンスが非常に小さい場合、水素検知素子12の端子間のショート、または水素検知素子12とグランドとのショートと判定できる。インピーダンスが非常に高い場合は、水素検知素子12のオープンと判定できる。
In step S32, the content of the abnormality of the
さらに、インピーダンス算出回路16にて算出されたインピーダンスをその他の目的に使用することもできる。
Furthermore, the impedance calculated by the
例えば、インピーダンスを用い、水素検知素子12の異常判定の間隔を算出することもできる。前述のように、異常判定の頻度が多いと、水素検知素子12の温度上昇が生じる。そこで、インピーダンスにより水素検知素子12の温度が高い場合は、異常判定の頻度を少なくするようにすることができる。
For example, it is possible to calculate the abnormality determination interval of the
図3のステップS32において、インピーダンスが正常判定範囲ではあるが所定値より低い場合、Nの設定を大きくしてステップS12に戻るようにする。これにより、異常判定の頻度が多いことに起因し、水素検知素子12の温度が高くなることを防止できる。このとき、Nの値が大きくなりすぎないよう、ある一定の値以上にはならないようにしておくことが好ましい。Nが大きくなると、異常判定の頻度が少なくなってしまうためである。
In step S32 in FIG. 3, when the impedance is in the normal determination range but lower than the predetermined value, the setting of N is increased and the process returns to step S12. Thereby, it can prevent that the temperature of the
実施例2は実施例1に係る水素検知素子制御装置46に、温度検知素子22の検知した温度の補正を行う機能を付加した制御装置の例である。その他の構成は実施例1と同じである。素子温度の補正としては、温度検知素子22と水素検知素子12の温度差の補正と、水素濃度に起因する水素検知素子12の温度上昇の補正を行う。
The second embodiment is an example of a control device in which a function for correcting the temperature detected by the
まず、温度検知素子22と水素検知素子12の温度差の補正について説明する。温度検知素子22と水素検知素子12は同じ媒体に設けられているが、温度検知素子22の設置場所によっては、これらの温度が異なる場合もある。図6は、素子温度を補正する機能を説明するための図であり、横軸が温度検知素子22の温度、縦軸が水素子検知素子12の温度を示している。これらの温度が一致している場合は図中の破線となる。
First, correction of the temperature difference between the
図6の実線は、予め取得した水素検知素子12と温度検知素子22の温度の相関曲線である。この温度相関曲線を予め記憶装置26に格納しておく。実施例1のステップS30において、水素検知素子12の素子温度を算出する際、温度検知素子22より取得した電圧値より算出した素子温度がT0とする。このとき、温度相関曲線より、水素検知素子12の素子温度T01を算出し、異常判定に用いる素子温度とする。
The solid line in FIG. 6 is a correlation curve between the temperatures of the
このように、温度検知素子22の電圧値(温度検知要素)と、予め取得した水素検知素子12と温度検知素子22の温度相関曲線より異常判定に用いる素子温度を算出することにより、より正確な素子温度が算出できる。よって、より正確に水素検知素子12の異常を判定できる。
Thus, by calculating the element temperature used for the abnormality determination from the voltage value (temperature detection element) of the
なお、記憶媒体26には、素子温度の補正量ΔT1=T1−T0と温度素子の温度の曲線を格納しても良い。また、温度の補正は、温度算出回路24で行っても良いし、制御回路10で行っても良い。
The
次いで、水素濃度に起因する水素検知素子12の素子温度上昇の補正について説明する。水素検知素子12は、水素と触媒の反応により上昇した温度を検知する素子である。そのため、水素濃度が高くなると水素検知素子12の素子温度が上昇する。図7は水素濃度に起因する水素検知素子12の素子温度上昇の補正について説明するための図である。図7の曲線は、予め取得した水素検知素子12の温度上昇と濃度水素の相関曲線を示している。相関曲線は、本補正を行う前の各素子温度、例えばT1、T2、T3について水素検知素子22の温度上昇ΔT1、ΔT2、ΔT3が取得してある。この相関曲線を記憶装置26に格納しておく。
Next, correction of the element temperature rise of the
実施例1のステップS30において、水素検知素子12の素子温度を算出する際、水素濃度算出回路14が算出した水素濃度をH0とし、温度検知素子22より取得した電圧値より算出した素子温度がT1としたとき、水素検知素子12の温度上昇分ΔT1を素子温度T1に加えたT1+ΔT1を水素検知素子12の素子温度として算出する。
In step S30 of the first embodiment, when calculating the element temperature of the
このように、水素濃度算回路14が算出した水素濃度に対応し、水素検知素子12の素子温度を補正し、素子温度を算出することにより、より正確な素子温度が算出できる。よって、より正確に水素検知素子12の異常を判定できる。
In this way, by correcting the element temperature of the
なお、温度の補正は、温度算出回路24で行っても良いし、制御回路10で行っても良い。
The temperature correction may be performed by the
実施例3は実施例1に係る水素検知素子制御装置46に、過去のインピーダンスと現在のインピーダンスを用い、異常を判定する制御装置の例である。その他の構成は実施例1と同じである。実施例3においては、毎回算出されたインピーダンスを記憶装置26(記憶手段)に格納する。を記憶装置12は例えばRAM、磁気ディスク、光ディスク等である。実施例1のステップS32において、以下のような方法で異常判定を行う。図8、図9はその方法を説明するための図である。横軸は時間、縦軸は図(a)がインピーダンス、図(b)が過去2点と現在のインピーダンスの平均値、図(c)が直前の過去1点のインピーダンスと現在のインピーダンスの差分である。
The third embodiment is an example of a control device that uses the past impedance and the current impedance for the hydrogen detection
図8は、図8(a)のように、水素検知素子12の異常でなく、何らかの原因で一点のみインピーダンスが高くなった場合、図9は、図9(a)のように、水素検知素子12の異常で、インピーダンスが高くなった場合を模式的に描いた図である。インピーダンスが判定基準を越えた場合、異常と判定する方法では、図8(a)のように、水素検知素子12の異常でなく、何らかの原因で1点のみインピーダンスが判定基準を越えた場合も異常と判定する場合がありうる。
FIG. 8 is not an abnormality of the
そこで、図8(b)のように、過去の直前の数点のインピーダンスを記憶装置12より読み出し、現在のインピーダンスとの平均を算出する。この平均値をもとに水素検知素子12の異常を判定する。これにより、異常でない場合を異常と判定する可能性が減る。このように、平均値で異常を判定した場合も、図9(b)のように、異常の場合は確実に異常と判定することができる。
Therefore, as shown in FIG. 8B, several previous impedances in the past are read from the
また、図8(a)のように、インピーダンスが判定基準を越えた場合であっても、図8(c)のように、インピーダンスの差分が判定基準を越えていれば、直ちに異常とは判定せず。連続して数点(例えば3点)、インピーダンスが判定基準を越えた場合に、異常と判定することもできる。このように判定した場合も、図9のように、異常の場合は確実に異常と判定することができる。 Further, even if the impedance exceeds the determination criterion as shown in FIG. 8A, if the impedance difference exceeds the determination criterion as shown in FIG. Without. It can also be determined that there is an abnormality when the impedance exceeds a determination criterion several times (for example, three points) continuously. Even in such a determination, as shown in FIG. 9, it is possible to reliably determine that an abnormality has occurred in the case of an abnormality.
以上のように、過去のインピーダンス(素子情報)を記憶する記憶装置12(記憶手段)を具備し、制御回路10が過去のインピーダンスと、現在のインピーダンスを用い、水素検知素子12の異常を判定することにより、より正確に水素検知素子12の異常を判定することができる。
As described above, the storage device 12 (storage means) that stores past impedance (element information) is provided, and the
また、制御回路10が、記憶装置26に記憶された直前の過去のインピーダンスと現在のインピーダンスの平均値を算出し、平均値を用い、水素検知素子12の異常を判定することもできる。さらに、過去のインピーダンスと現在のインピーダンスの差分を算出し、この差分を用い、水素検知素子12の異常を判定することもできる。これらにより、より正確に水素検知素子12の異常を判定することができる。
In addition, the
なお、記憶装置26に格納されるインピーダンスのデータは、上記異常の判定に用いる期間のものでよく、古いインピーダンスのデータは順次削除していくことが好ましい。
Note that the impedance data stored in the
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.
10 制御回路
12 水素検知素子
14 水素濃度算出回路
16 インピーダンス算出回路
18 インピーダンス検出用電源
20 抵抗
22 温度検出素子
26 記憶装置
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記水素検知素子の前記第1の検知要素とは異なる第2の検知要素を取得し、前記第2の検知要素より前記水素検知素子の異常を判定するための素子情報を算出する素子情報算出手段と、
前記素子情報により、前記水素検知素子が異常かを判定する異常判定手段と、
を具備することを特徴とする水素検知素子制御装置。 A hydrogen concentration calculating means for acquiring a first detection element of the hydrogen detection element and calculating a hydrogen concentration by the first detection element;
Element information calculation means for acquiring a second detection element different from the first detection element of the hydrogen detection element and calculating element information for determining abnormality of the hydrogen detection element from the second detection element When,
An abnormality determination means for determining whether the hydrogen detection element is abnormal based on the element information;
A hydrogen sensing element control device comprising:
前記異常判定手段は、前記記憶手段に記憶された過去の素子情報と、現在の素子情報を用い、前記水素検知素子の異常を判定することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の水素検知素子制御装置。 Comprising storage means for storing the element information;
The abnormality determination unit determines an abnormality of the hydrogen detection element by using past element information stored in the storage unit and current element information. The hydrogen detection element control apparatus of description.
前記水素検知素子の前記第1の検知要素とは異なる第2の検知要素を取得し、前記第2の検知要素より前記水素検知素子の異常を判定するための素子情報を算出する素子情報算出ステップと、
前記素子情報により、前記水素検知素子が異常かを判定する異常判定ステップと、を具備することを特徴とする水素検知素子の制御方法。 Obtaining a first sensing element of a hydrogen sensing element and calculating a hydrogen concentration with the first sensing element;
An element information calculation step of acquiring a second detection element different from the first detection element of the hydrogen detection element and calculating element information for determining an abnormality of the hydrogen detection element from the second detection element. When,
An abnormality determination step for determining whether the hydrogen detection element is abnormal based on the element information. A method for controlling the hydrogen detection element.
The method of controlling a hydrogen detection element according to claim 16 or 17, wherein the abnormality determination step determines an abnormality of the hydrogen detection element by using an element temperature of the hydrogen detection element and the element information.
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