JP3746778B2

JP3746778B2 - ガスセンサの制御装置

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Publication number: JP3746778B2
Application number: JP2003328927A
Authority: JP
Inventors: 英俊大石; 弘敏井上; 卓志斎藤; 孝佐々木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: US7104110B2; JP2005091324A; US20050061055A1

Description

本発明は、例えば燃料電池車両に搭載される接触燃焼式水素センサ等のガスセンサの制御装置に関する。

従来、例えば固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極とで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタック（以下において燃料電池と呼ぶ）を備えており、燃料極に燃料として水素が供給され、酸素極に酸化剤として空気が供給されて、燃料極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過して酸素極まで移動して、酸素極で酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。
このような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池において、従来、例えば燃料電池の酸素極側の排出系に水素検出器（ガスセンサ）を備え、この水素検出器によって、燃料極側の水素が固体高分子電解質膜を通じて酸素極側に漏洩したことを検知したときは、燃料の供給を遮断する保護装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、水素検出器としては、例えば白金等の触媒からなるガス検出素子と温度補償素子とを一対備え、水素が白金等の触媒に接触した際の燃焼により発生する熱によってガス検出素子が相対的に高温の状態になったときに、例えば雰囲気温度下等の相対的に低温の状態の温度補償素子との間に生じる電気抵抗の差異に応じて、水素ガスの濃度を検出するガス接触燃焼式の水素検出器が知られている。
特開平６−２２３８５０号公報

ところで、上述したようなガスセンサにおいては、各素子の通電電流の検出値等に基づき、ガスセンサの異常状態、例えば短絡等の有無を検知しており、例えば通電電流の検出値が所定の判定閾値を超えて増大した場合には、各素子に生じた回復不能な破損や回路系に生じた異常等によって短絡が発生したと判断して、ガスセンサの作動を停止するようになっている。
しかしながら、上述したような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池においては、固体高分子電解質膜のイオン導電性を保つために、燃料電池に供給される反応ガス（例えば、水素や空気）には加湿装置等によって水（加湿水）が混合されており、さらに、燃料電池の作動時には電気化学反応による反応生成水が生成されるため、燃料電池の排出ガス、特に酸素極側の排出ガスは高湿潤のガスとなっている。
このため、上記従来技術の一例に係る燃料電池の保護装置においては、燃料電池から排出される高湿潤のオフガスによって、オフガスの流路内に配置された水素検出器等に結露が発生する場合があり、前述のガス接触燃焼式の水素検出器を、特に燃料電池の酸素極側の排出系に備える場合等において、ガス検出素子に加湿水、反応生成水等が付着した状態で通電を行うと、この結露水による短絡によって通電電流の検出値が所定の判定閾値を超えて増大し、たとえ結露が一時的に発生しただけであっても、ガスセンサに回復不能な異常が生じたと判断され、ガスセンサの作動が停止されてしまう場合がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ガスセンサの異常の有無を適切に検知することが可能なガスセンサの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のガスセンサの制御装置は、検出素子（例えば、後述する実施の形態での検出素子３１）と補償素子（例えば、後述する実施の形態での温度補償素子３２）との電気抵抗値の差異に基づき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センサの制御装置であって、前記検出素子および前記補償素子への通電電流を検出する電流検出器（例えば、後述する実施の形態での電流センサ）と、前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が所定閾値以上であるか否かにより、少なくとも前記検出素子および前記補償素子の異常による短絡、もしくは、少なくとも前記検出素子および前記補償素子への水付着による短絡の何れかの短絡であることを複数回に亘って判定する短絡判定手段（例えば、後述する実施の形態でのステップＳ１３）と、前記検出素子および前記補償素子への通電を継続した状態で前記短絡判定手段にて前記通電電流の検出値が所定閾値以上であると判定される状態の継続時間が所定時間（例えば、後述する実施の形態での所定上限時間）以上である場合に前記検出素子および前記補償素子が異常による短絡であると判定する異常判定手段（例えば、後述する実施の形態でのステップＳ１５）とを備えることを特徴としている。

上記構成のガスセンサの制御装置によれば、短絡判定手段によって通電電流の検出値が所定閾値以上となる短絡状態であるか否かを複数回に亘って判定することにより、例えば一時的に検出素子および補償素子の表面上に結露が発生した状態等のように、検出した短絡状態が所定時間未満にて解消可能か否かを判定することができ、例えば短絡状態を検出した時点でガスセンサの検出動作を停止させてしまう場合等に比べて、ガスセンサを適切に作動させることができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のガスセンサの制御装置では、前記検出素子および前記補償素子は前記検査対象ガスが導入されるガス検出室内に配置され、前記ガス検出室内に設けられたヒータと、前記短絡判定手段にて前記通電電流の検出値が所定閾値以上であると判定された場合に、前記ヒータへの通電を継続あるいは開始するヒータ通電制御手段（例えば、後述する実施の形態での制御装置２が兼ねる）とを備えることを特徴としている。

上記構成のガスセンサの制御装置によれば、例えば一時的に検出素子および補償素子の表面上に結露が発生したことによって通電電流の検出値が所定閾値以上となった場合であっても、ヒータへの通電を継続あるいは開始することによって、検出素子および補償素子の表面上に生成された結露水を迅速に蒸発させることができる。

また、請求項３に記載の本発明のガスセンサの制御装置は、検出素子と補償素子との電気抵抗値の差異に基づき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センサの制御装置であって、前記検出素子および前記補償素子は前記検査対象ガスが導入されるガス検出室内に配置され、前記ガス検出室内に設けられたヒータと、前記検出素子および前記補償素子への通電電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が所定閾値以上であるか否かにより、少なくとも前記検出素子および前記補償素子の異常による短絡、もしくは、少なくとも前記検出素子および前記補償素子への水付着による短絡の何れかの短絡であることを複数回に亘って判定する短絡判定手段と、前記ヒータへの通電を継続した状態で前記短絡判定手段にて前記通電電流の検出値が所定閾値以上であると判定される状態の継続時間が所定時間以上である場合に前記検出素子および前記補償素子が異常による短絡であると判定する異常判定手段とを備えることを特徴としている。
上記構成のガスセンサの制御装置によれば、例えば一時的に検出素子および補償素子の表面上に結露が発生したことによって通電電流の検出値が所定閾値以上となった場合であっても、ヒータへの通電を継続あるいは開始することによって、検出素子および補償素子の表面上に生成された結露水を迅速に蒸発させることができ、検出した短絡状態が所定時間未満にて解消可能か否かを判定することができ、例えば短絡状態を検出した時点でガスセンサの検出動作を停止させてしまう場合等に比べて、ガスセンサを適切に作動させることができる。
さらに、請求項４に記載の本発明のガスセンサの制御装置は、前記所定時間は、少なくとも前記検出素子および前記補償素子の表面上に存在する水を蒸発させ、少なくとも前記検出素子および前記補償素子への水付着による短絡を解消するのに要する上限時間以上であることを特徴としている。

上記構成のガスセンサの制御装置によれば、通電電流の検出値が所定閾値以上となる短絡状態を検出した際に、この短絡状態が所定上限時間未満にて回復可能な異常状態、つまり検出素子および補償素子の表面上において一時的に結露水が生成された状態に起因するものであるか否かを適切に判定することができる。
さらに、請求項５に記載の本発明のガスセンサの制御装置では、前記異常判定手段は、前記ガスセンサの起動時に判定を行うことを特徴としている。
さらに、請求項６に記載の本発明のガスセンサの制御装置では、前記ガスセンサは接触燃焼式ガスセンサであることを特徴としている。

請求項１に記載の本発明のガスセンサの制御装置によれば、通電電流の検出値が所定閾値以上となる短絡状態が所定時間未満にて解消可能か否かを判定することができ、例えば短絡状態を検出した時点でガスセンサの検出動作を停止させてしまう場合等に比べて、ガスセンサを適切に作動させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のガスセンサの制御装置によれば、例えば一時的に検出素子および補償素子の表面上に結露が発生したことによって通電電流の検出値が所定閾値以上となった場合であっても、ヒータへの通電を継続あるいは開始することによって、検出素子および補償素子の表面上に生成された結露水を迅速に蒸発させることができる。
また、請求項３に記載の本発明のガスセンサの制御装置によれば、通電電流の検出値が所定閾値以上となる短絡状態が所定時間未満にて解消可能か否かを判定することができ、例えば短絡状態を検出した時点でガスセンサの検出動作を停止させてしまう場合等に比べて、ガスセンサを適切に作動させることができる。
さらに、請求項４に記載の本発明のガスセンサの制御装置によれば、通電電流の検出値が所定閾値以上となる短絡状態を検出した際に、この短絡状態が所定上限時間未満にて回復可能な異常状態、つまり検出素子および補償素子の表面上において一時的に結露水が生成された状態に起因するものであるか否かを適切に判定することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るガスセンサについて添付図面を参照しながら説明する。

本実施形態に係るガスセンサ１は、例えば水素を検出する水素センサをなし、例えば図１に示すように、制御装置２と、記憶装置３と、警報装置４と、車両の動力源とされる燃料電池５と、燃料電池５に接続されて反応ガスを供給する各配管６，７，８，９とを備える燃料電池システム１０において、酸素極側の出口側配管９に設けられ、この出口側配管９から水素が排出されていないことを確認するためのものである。
制御装置２は、酸素極側の出口側配管９に取り付けられたガスセンサ１に接続され、例えば、ガスセンサ１から出力される検出信号と、記憶装置３に格納されている所定の判定閾値との比較結果に応じて、燃料電池５の異常状態が発生しているか否かを判定し、異常状態であると判定した際には、警報装置４によって警報等を出力する。ここで、記憶装置３は、燃料電池５の作動状態、例えば極間差圧や作動圧力等に応じた、ガスセンサ１の検出値に対する所定の判定閾値のマップ等を記憶している。

燃料電池５は、例えば電気自動車等の動力源として車両に搭載されており、例えば陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極で挟持した電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セル（図示略）を多数組積層して構成されている。
燃料極に入口側配管６から供給された水素などの燃料ガスにより、燃料極の触媒電極上で水素がイオン化され、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介して酸素極へと移動する、その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。酸素極には、例えば、酸素などの酸化剤ガスあるいは空気が入口側配管７を介して供給されているために、この酸素極において、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。そして、燃料極側、酸素極側共に出口側配管８、９から反応済みのいわゆるオフガスが系外に排出される。

例えば図２および図３に示すように、ガスセンサ１は水平方向に伸びる出口側配管９の長手方向、つまり水平方向に沿って長い直方形状のケース２１を備えている。ケース２１は、例えばポリフェニレンサルファイド製であって、長手方向両端部にフランジ部２２を備えている。フランジ部２２にはカラー２３が取り付けられており、例えば図３に示すように、このカラー２３内にボルト２４が挿入されることで、フランジ部２２は酸素極側の出口側配管９に設けられた取付座２５に締め付け固定されるようになっている。
また、例えば図３に示すように、ケース２１の厚さ方向の端面には筒状部２６が形成され、筒状部２６の内部はガス検出室２７として形成され、ガス検出室２７の内部側面には、内側に向かってフランジ部２８が形成され、フランジ部２８の内周部分がガス導入部２９として開口形成されている。

ケース２１内には樹脂で封止された回路基板３０が設けられ、筒状部２６の内部に配置された検出素子３１および温度補償素子３２は、回路基板３０に接続されている。そして、各素子３１，３２は回路基板３０に接続された複数、例えば４個の通電用のステー３３およびリード線３３ａにより、ガス検出室２７の底面２７Ａ上に配置されたベース３４から、ガスセンサ１の厚さ方向に所定距離だけ離間した位置において、所定間隔を隔てて対をなすようにして配置されている。また、筒状部２６の外周面にシール材３５が取り付けられ、このシール材３５が出口側配管９の貫通孔９ａの内周壁に密接して気密性を確保している。

検出素子３１は周知の素子であって、例えば図４に示すように、電気抵抗に対する温度係数が高い白金等を含む金属線のコイル３１ａの表面が、被検出ガスとされる水素に対して活性な貴金属等からなる触媒３１ｂを坦持するアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。
温度補償素子３２は、被検出ガスに対して不活性とされ、例えば検出素子３１と同等のコイル３２ａの表面がアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。
そして、被検出ガスである水素が検出素子３１の触媒３１ｂに接触した際に生じる燃焼反応の発熱により高温となった検出素子３１と、被検出ガスによる燃焼反応が発生せず検出素子３１よりも低温の温度補償素子３２との間に電気抵抗値の差が生ずることを利用し、雰囲気温度による電気抵抗値の変化分を相殺して水素濃度を検出することができるようになっている。

ここで、例えば図２に示すように、ガス検出室２７内には検出素子３１と温度補償素子３２との間に、両者を遮るようにして被検出ガスの流入方向に沿って立てられた状態で略矩形板状のヒータ３６が配置されている。このヒータ３６は抵抗体等から構成され、回路基板３０によって通電されることでガス検出室２７内および各素子３１，３２を加熱するもので、放熱面３６Ａを検出素子３１および温度補償素子３２に指向した状態で配置されている。つまりヒータ３６は各面が放熱面３６Ａとして構成されている。このヒータ３６により流入する被検出ガスが検出素子３１と温度補償素子３２とに振り分けられるようにして均等に分配される。
また、ガス検出室２７にはガス検出室２７内の温度および湿度等を検出するセンサ３７が取り付けられている。

例えば図４に示すように、検出素子３１（抵抗値Ｒ４）及び温度補償素子３２（抵抗値Ｒ３）が直列接続されてなる枝辺と、固定抵抗４１（抵抗値Ｒ１）及び固定抵抗４２（抵抗値Ｒ２）が直列接続されてなる枝辺とが、外部の電源４３から供給される電圧に基づいて所定の基準電圧を印加する基準電圧発生回路４４に対して並列に接続されてなるブリッジ回路において、検出素子３１と温度補償素子３２同志の接続点ＰＳと、固定抵抗４１，４２同志の接続点ＰＲとの間に、これらの接続点ＰＳ，ＰＲ間の電圧を検出する検出回路４５が接続されており、さらに、検出回路４５には出力回路４６が接続されている。

ここで、ガス検出室２７内に導入された検査対象ガス中に被検出ガスである水素が存在しないときには、ブリッジ回路はバランスしてＲ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３の状態にあり、検出回路４５の出力がゼロとなる。一方、水素が存在すると、検出素子３１の触媒３１ｂにおいて水素が燃焼し、コイル３１ａの温度が上昇し、抵抗値Ｒ４が増大する。これに対して温度補償素子３２においては水素は燃焼せず、抵抗値Ｒ３は変化しない。これにより、ブリッジ回路の平衡が破れて検出回路４５に、水素濃度の増大変化に応じて増大傾向に変化する適宜の電圧が印加される。この検出回路４５から出力される電圧の検出値は出力回路４６へ出力され、出力回路４６は入力された検出値を制御装置２へ出力する。そして、制御装置２においては、この電圧の検出値の変化に応じて予め設定された水素濃度のマップ等に基づいて、水素濃度が算出される。

制御装置２は、ガス検出室２７内のセンサ３７およびヒータ３６に接続され、例えばセンサ３７から出力されるガス検出室２７内の雰囲気の温度状態や湿度状態、燃料電池５の負荷状態や運転状態等に応じて、各素子３１，３２およびヒータ３６の作動状態、例えば通電開始および通電停止の各タイミングや通電量等を制御する。このとき、制御装置２は、例えばヒータ３６へ通電する電流値に対するフィードバック制御や、例えばスイッチング素子のオン／オフ動作等に基づくチョッパ制御（つまり、通電のオン／オフの切替制御）等によってヒータ３６への通電量を制御する。
例えば、制御装置２は、センサ３７の検出温度に基づいてヒータ３６への通電を制御し、センサ３７から検出されるガス検出室２７内の温度が、少なくとも露点温度よりも高い所定温度範囲の温度となるように、また、センサ３７から検出されるガス検出室２７内の相対湿度が、例えば所定湿度範囲の相対湿度や、例えば予め作成されたガス検出室２７内の温度状態に応じた相対湿度のマップ等から得られる相対湿度の検索値等となるように、ヒータ３６への通電開始および通電停止のタイミングや通電量を制御する。

さらに、制御装置２は、センサ３７により検出されるガス検出室２７内の温度状態に加えて、例えば燃料電池５の運転状態（つまり、燃料電池５の作動開始や作動停止を含む作動状態）や、例えば燃料電池５の運転時における負荷状態、例えば燃料電池５に対する発電指令（ＦＣ出力指令値）や、例えば出力電流センサ（図示略）により検出される燃料電池５の出力電流の電流値や、例えば流量センサ（図示略）等により検出されるエアーコンプレッサ（図示略）から燃料電池５へ供給される空気の流量の検出値等に基づき算出される燃料電池５の発電状態に応じてヒータ３６への通電量を制御する。
例えば、制御装置２は、燃料電池５の負荷状態が高負荷状態に変化する場合等において、酸素極側の出口側配管９内を流通するオフガスの流量が増大してオフガスに曝されるガスセンサ１のガス検出室２７内の温度が低下したり、例えば燃料電池５にて生成されオフガスに含まれる生成水の量が増大してガス検出室２７内の相対湿度が増大する虞がある場合には、ヒータ３６への通電量を増大させてガス検出室２７内の温度を上昇させることでガス検出室２７内に結露が発生することを防止する。一方、燃料電池５の負荷状態が低負荷状態に変化する場合等においては、制御装置２は、ヒータ３６への通電量を低下させて過剰なエネルギ消費を抑制する。

また、制御装置２は、燃料電池５の作動停止時等において、例えば各出口側配管８，９内を流通するオフガスの流量が増大させられて燃料電池システム内に残留する水が外部に排出されるパージ処理が実行される場合には、ヒータ３６への通電量を増大させ、ガス検出室２７内の温度を一時的に上昇させることでガス検出室２７内の雰囲気ガスの飽和水蒸気量を増大させ、ガス検出室２７内に結露が発生することを防止する。
また、制御装置２は、燃料電池５の作動開始時において、酸素極側の出口側配管９内におけるオフガスの流通開始に先立って、ガスセンサ１の各素子３１，３２と、ヒータ３６とに対する通電を開始し、燃料電池５の作動停止時において、酸素極側の出口側配管９内におけるオフガスの流通を停止した後に、ガスセンサ１の各素子３１，３２と、ヒータ３６とに対する通電を停止する。

そして、ガスセンサ１の検出系には各素子３１，３２へ供給される素子通電電流の電流値を検出する電流センサ（図示略）が備えられ、制御装置２は、後述するように、電流センサから出力される素子通電電流の検出値が所定閾値以上であるか否かを判定することによって、ガスセンサ１の検出系に短絡が発生しているか否かを検出するようになっている。
例えば、制御装置２は、ガスセンサ１の作動開始時等において、後述するように、少なくとも複数回に亘って電流センサから出力される素子通電電流の検出値が所定上限電流以上であるか否かを判定し、素子通電電流の検出値が所定上限電流以上であると判定される状態の継続時間が所定上限時間以上である場合に、各素子３１，３２が異常状態であると判定する。一方、この判定状態の継続時間が所定上限時間未満である場合には、例えば素子通電電流の検出値が一時的に所定上限電流以上になっただけであって、各素子３１，３２は正常状態であると判定する。
すなわち、制御装置２は、電流センサから出力される素子通電電流の検出値が所定閾値以上となる短絡の発生を検出した場合であっても、この短絡状態が所定上限時間未満にて回復可能な異常状態に起因して発生した場合には、各素子３１，３２は正常状態であると判定することによって、短絡が解消された時点でガスセンサ１の検出動作を継続させることができる。ここで、所定上限時間未満にて回復可能な異常状態とは、例えばガスセンサ１の作動開始時等において各素子３１，３２の表面上に結露水が存在する状態等であって、この場合には、各素子３１，３２への通電開始に伴い一時的に短絡が検出されても、各素子３１，３２への通電を継続することによって、さらには、ヒータ３６の作動を開始することによって、各素子３１，３２の表面上から結露水を蒸発させ、短絡を解消することができる。一方、所定上限時間未満にて回復不能な異常状態とは、例えば各素子３１、３２に破損や劣化等が生じた状態である。

次に、上述した本実施の形態のガスセンサの制御装置の動作、特に、ガスセンサ１の作動開始時における異常判定の処理について説明する。
先ず、例えば、図６に示す時刻ｔ０のように、運転者の操作によって車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＮとされると、図５に示すステップＳ０１以下の処理を実行する。
例えば図５に示すステップＳ０１においては、ヒータ３６へのヒータ通電量（例えば、通電電流）として、所定の暖機ヒータ通電量（例えば図６に示す通電電流Ａ２）を設定する。
そして、ステップＳ０２においては、各素子３１，３２への素子通電量（例えば、通電電圧）として、所定の暖機素子通電量（例えば図６に示す通電電圧Ｖ１）を設定する。この暖機素子通電量は、例えばヒータ３６への通電量が所定の暖機ヒータ通電量とされている状態において、各素子３１，３２に対してステップ状に通電した場合であっても各素子３１，３２に生じる熱応力が所定値以下となる通電量であって、各素子３１，３２に生じる熱応力に起因する破損や劣化等が生じることがない通電量とされ、例えば予め所定の実験等により得られる。
次に、ステップＳ０３においては、暖機継続タイマーの計時を開始する。
次に、ステップＳ０４においては、暖機継続タイマーのタイマー値が所定暖機時間以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４の処理を繰り返す。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、暖機継続タイマーのタイマー値をリセットして、ステップＳ０５に進む。

次に、ステップＳ０５においては、電流センサにより検出される素子通電電流の検出値を取得する。
次に、ステップＳ０６においては、取得した素子通電電流の検出値が所定の上限電流以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ガスセンサ１の検出系において短絡が発生していると判断して、例えば図６に示す時刻ｔ１のように、短絡判定フラグのフラグ値に１を設定し、後述するステップＳ０９に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ガスセンサ１の検出系において短絡は発生しておらず、ガスセンサ１は正常状態であると判断して、ステップＳ０７に進む。
そして、ステップＳ０７においては、ヒータ通電量を暖機ヒータ通電量（例えば図６に示す通電電流Ａ２）から通常ヒータ通電量（例えば図６に示す通電電流Ａ１＜Ａ２）へと低下させる。
そして、ステップＳ０８においては、素子通電量を暖機素子通電量（例えば図６に示す通電電圧Ｖ１）から通常素子通電量（例えば図６に示す通電電圧Ｖ２＞Ｖ１）へと増大させ、一連の処理をする。

ステップＳ０９においては短絡確定タイマーの計時を開始する。
次に、ステップＳ１０においては短絡判定タイマーの計時を開始する。
次に、ステップＳ１１においては、短絡判定タイマーのタイマー値が所定時間以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、短絡判定タイマーのタイマー値をリセットして、ステップＳ１２に進む。
次に、ステップＳ１２においては、電流センサにより検出される素子通電電流の検出値を取得する。
次に、ステップＳ１３においては、取得した素子通電電流の検出値が所定の上限電流以上であるか否かを判定する。
ステップＳ１３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、発生していた短絡が解消したことによりガスセンサ１は正常状態であると判断して、例えば図６に示す時刻ｔ４以降の点線のように、短絡判定フラグのフラグ値にゼロを設定し、上述したステップＳ０７に進む。
一方、ステップＳ１３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、短絡状態が継続していると判断してステップＳ１４に進む。
次に、ステップＳ１４においては、短絡確定タイマーのタイマー値が所定上限時間以上であるか否かを判定する。この所定上限時間は、少なくとも各素子３１、３２の表面上に一時的に生成された結露水を蒸発させるのに要する時間であって、例えば予め所定の実験等により得られる。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１０に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、短絡確定タイマーのタイマー値をリセットして、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５においては、所定上限時間未満にて回復不能な異常状態が発生したと判断し、例えば図６に示す時刻ｔ６のように、各素子３１，３２およびヒータ３６への通電を停止することによってガスセンサ１の検出動作を停止し、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態によるガスセンサの制御装置によれば、ガスセンサ１の検出系に発生した短絡状態を検出した際に、この短絡状態が所定上限時間未満にて回復可能な異常状態、例えば各素子３１，３２の表面上において一時的に結露水が生成された状態等に起因するものであるか否かを判定し、この判定結果に応じてガスセンサ１の作動を継続するか否かを設定することにより、例えば短絡状態を検出した時点でガスセンサ１の検出動作を停止させてしまう場合等に比べて、ガスセンサ１を適切に作動させることができる。
しかも、例えばガスセンサ１の作動開始時において、素子通電量に所定の暖機素子通電量を設定し、ヒータ通電量に通常ヒータ通電量よりも大きい所定の暖機ヒータ通電量を設定する状態の継続時間が所定暖機時間以上となったときであっても、短絡状態を検出した場合には、ヒータ通電量に通常ヒータ通電量よりも大きい所定の暖機ヒータ通電量を設定する状態を継続することによって、例えば継続時間が所定暖機時間以上となった時点でヒータ通電量を暖機ヒータ通電量から通常ヒータ通電量へと低下させる場合に比べて、各素子３１，３２の表面上に一時的に生成された結露水を蒸発させるのに要する時間、つまりヒータ通電量に通常ヒータ通電量を設定し、素子通電量に通常素子通電量を設定するガスセンサ１の起動に要する時間を短縮することができる。

なお、上述した実施の形態においては、ガスセンサ１の作動開始時において短絡状態を検出した場合には、ヒータ通電量に暖機ヒータ通電量を設定する状態を継続するとしたが、これに限定されず、例えばヒータ通電量を暖機ヒータ通電量よりも大きな通電量へと増大させてもよい。
また、制御装置２は、ガスセンサ１の短絡状態を検出した場合に、ガスセンサ１から出力される信号として、通常の作動状態において出力される検出信号とは異なる所定の故障信号を外部へ出力するように設定してもよい。

なお、上述した実施の形態において、ガスセンサ１を水素センサとしたが、これに限定されず、その他のガス、例えば一酸化炭素やメタン等の可燃性ガスを検出するガスセンサであってもよい。
また、上述した実施の形態においては、各素子３１，３２を接続してなる回路をブリッジ回路としたが、これに限定されず、例えば直列回路等のその他の回路であってもよく、検出素子３１の抵抗値Ｒ４に関連した状態量として、所定接点間の電圧や電流の検出値が制御装置２へ出力されてもよい。
また、上述した実施の形態においては、ヒータ３６は検出素子３１と温度補償素子３２との間に配置されるとしたが、これに限定されず、例えばガス検出室２７内の各素子３１，３２とガス導入部２９との間に配置されてもよい。

適用できる。

本発明の一実施形態に係るガスセンサを備える燃料電池システムの要部構成図である。図１に示すガスセンサの断面図である。図２に示すＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。図１に示すガスセンサの回路図である。図１に示すガスセンサの制御装置の動作、特に、ガスセンサの作動開始時における異常判定の処理を示すフローチャートである。図１に示す実施の形態に係るガスセンサの各素子およびヒータへの通電量の時間変化と短絡判定フラグのフラグ値の時間変化の一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１ガスセンサ
２制御装置（通電制御手段、ヒータ通電制御手段）
２７ガス検出室
２９ガス導入部
３１検出素子
３２温度補償素子（補償素子）
３６ヒータ
３７センサ（状態検出手段）
ステップＳ１３短絡判定手段
ステップＳ１５異常判定手段

Claims

検出素子と補償素子との電気抵抗値の差異に基づき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センサの制御装置であって、
前記検出素子および前記補償素子への通電電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が所定閾値以上であるか否かにより、少なくとも前記検出素子および前記補償素子の異常による短絡、もしくは、少なくとも前記検出素子および前記補償素子への水付着による短絡の何れかの短絡であることを複数回に亘って判定する短絡判定手段と、
前記検出素子および前記補償素子への通電を継続した状態で前記短絡判定手段にて前記通電電流の検出値が所定閾値以上であると判定される状態の継続時間が所定時間以上である場合に前記検出素子および前記補償素子が異常による短絡であると判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とするガスセンサの制御装置。
前記検出素子および前記補償素子は前記検査対象ガスが導入されるガス検出室内に配置され、前記ガス検出室内に設けられたヒータと、
前記短絡判定手段にて前記通電電流の検出値が所定閾値以上であると判定された場合に、前記ヒータへの通電を継続あるいは開始するヒータ通電制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサの制御装置。
検出素子と補償素子との電気抵抗値の差異に基づき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センサの制御装置であって、
前記検出素子および前記補償素子は前記検査対象ガスが導入されるガス検出室内に配置され、前記ガス検出室内に設けられたヒータと、
前記検出素子および前記補償素子への通電電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が所定閾値以上であるか否かにより、少なくとも前記検出素子および前記補償素子の異常による短絡、もしくは、少なくとも前記検出素子および前記補償素子への水付着による短絡の何れかの短絡であることを複数回に亘って判定する短絡判定手段と、
前記ヒータへの通電を継続した状態で前記短絡判定手段にて前記通電電流の検出値が所定閾値以上であると判定される状態の継続時間が所定時間以上である場合に前記検出素子および前記補償素子が異常による短絡であると判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とするガスセンサの制御装置。
前記所定時間は、少なくとも前記検出素子および前記補償素子の表面上に存在する水を蒸発させ、少なくとも前記検出素子および前記補償素子への水付着による短絡を解消するのに要する上限時間以上であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載のガスセンサの制御装置。
前記異常判定手段は、前記ガスセンサの起動時に判定を行うことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかひとつに記載のガスセンサの制御装置。
前記ガスセンサは接触燃焼式ガスセンサであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかひとつに記載のガスセンサの制御装置。