JP4807607B2

JP4807607B2 - 故障診断装置

Info

Publication number: JP4807607B2
Application number: JP2004131928A
Authority: JP
Inventors: 哲也山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005317282A

Description

本発明は水素センサの故障を診断する故障診断装置に関し、特に、燃料電池が発電停止又は発電休止しているときでも故障診断を行うための改良技術に関する。

燃料電池システムをオンボード発電機として車両に搭載する燃料電池車両においては水素ガス等のガス漏れを検出する手段が備え付けられている。例えば、特開２００３−２２９１４８号広報には燃料電池システム全体をパッケージで覆い、パッケージ上部に滞留する漏洩ガス等をガスセンサで検出する構成が開示されている。
特開２００３−２２９１４８号広報

しかし、車両搭載用の燃料電池システムでは、故障診断のためのセンサ電源はＥＵＣ（コントロールユニット）を通じて供給されるため、車両の停止中（電池運転停止）にはセンサに電源が供給されておらず、故障診断を行うことができない。このため、車両にガス漏れ等が生じていても、車両のキースイッチを入れて数秒程度の時間が経過しないとガス漏れを検出できない。また、車両の停止中にもセンサに電源を供給する（常時電源供給）ように構成すると、バッテリの消費量が多くなるので好ましくない。更に、センサへの非通電状態が長時間継続すると、次回起動時にセンサ素子表面に付着した粉塵等をパージするのに時間を要したりするという問題が生じ得る。

そこで、本発明は上述の問題を解決し、故障診断手段に作動電力を供給するための燃料電池から故障診断手段に作動電力が供給されない場合でも故障診断を行える故障診断装置を提案することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の故障診断装置は、水素ガスを検出する水素センサの故障を診断するための故障診断手段と、故障診断手段に作動電力を供給するための燃料電池と、燃料電池が発電停止又は発電休止しているときに故障診断手段に作動電力を間欠的に供給するためのバッテリと、を備える。燃料電池から故障診断手段に作動電力が供給されない場合でも、バッテリから故障診断手段に作動電力が供給されるため、故障診断を行うことができる。

水素センサは、水素ガスに反応する白金触媒を有するものが好ましい。水素センサに作動電力を供給して白金触媒を活性化させておくことにより、水素センサの劣化を抑制できる。また、水素センサを短時間で昇温できるため、雑ガスをパージ（除去）する時間を短縮できる。

本発明によれば、燃料電池から故障診断手段に作動電力が供給されない場合でも、バッテリから故障診断手段に作動電力が供給されるため、故障診断を行うことができる。

次に、各図を参照して本実施形態の故障診断装置の構成を示している。図１に示すように、故障診断装置１０は、第一電源供給回路１、第二電源供給回路２、故障診断手段３、通電時開スイッチ４、通電時閉スイッチ５、間欠スイッチ機構６、及び車両用バッテリ７を備えて構成されている。ここでは車両の故障を診断する構成例を例示するが、特定の用途に限定されるものではない。故障診断手段３は、例えば、システムの故障等に起因する特定の物理量の変化等を検出するセンサ回路、又はシステムの故障状態を判定する判定回路等から構成されている。故障診断手段３の具体例として、燃料電池車両に搭載される水素タンク又は水素配管系統のバルブ故障又は配管損傷などに起因する水素ガスの漏れを検出する水素センサ等が好適である。第一電源供給回路１は第二電源供給回路２とは別の独立した電源を備えた電源装置であり、例えば、燃料電池等が好適である。第一電源供給回路１は車両又は車載電源システム（例えば、燃料電池システム）が起動又は作動（例えば、電池運転中）しているときに故障診断手段３に作動電力を供給する。第二電源供給回路２は第一電源供給回路１とは別の独立した電源を備えた電源装置であり、例えば、充放電可能な二次電池（バッテリ）等が好適である。第二電源供給回路２は車両又は車載電源システム（例えば、燃料電池システム）が停止（例えば、電池運転停止）又は休止（アイドリング又は減速等の低負荷時に燃料電池の運転を一時休止し、二次電池からの電力供給のみで車両走行する場合を含む。）しているときに故障診断手段３に作動電力を供給する。

第一電源供給回路１と第二電源供給回路２は同極同士が結線されており、電源ライン１１，１２，１３，１４，１５を通じて故障診断手段３に作動電力を供給できるように配線されている。電源ライン１２，１３の接続箇所には通電時にスイッチオンになる通電時開スイッチ４が配設されており、更にこの通電時開スイッチ４を迂回するようにして間欠スイッチ機構６に接続する電源ライン１６，１７が配線されている。電源ライン１６には通電時にスイッチオフになる通電時閉スイッチ５が配設されている。ここで、通電時開スイッチ４は、通電によりスイッチオン、非通電によりスイッチオフになる開閉スイッチである。通電時閉スイッチ５は、通電によりスイッチオフ、非通電によりスイッチオンになる開閉スイッチである。間欠スイッチ機構６は車両用バッテリ７から電力供給を受けて作動するスイッチであり、スイッチの開閉を間欠的に行うことで電源ライン１６，１７相互間を間欠的に導通又は非導通にする。間欠スイッチ機構６は更にタイマー機能を搭載しており、タイマーで設定された所定時間の間、スイッチの開閉を行うことができる。

図１は車両が起動している（例えば、車載の燃料電池システムが運転している）ときの各構成部分への電力供給の様子を示している。車両起動時には第一電源供給回路１から電力が供給されるため、通電時開スイッチ４はスイッチオン、通電時閉スイッチ５はスイッチオフになる。これにより第一電源供給回路１から故障診断手段３には電源ライン１１，１２，１３，１４，１５を通じて作動電力が供給される一方で、電源ライン１６，１７は非導通になる。図２は車両が停止している（例えば、車載の燃料電池システムが運転停止している）ときの各構成部分への電力供給の様子を示している。車両停止時には第一電源供給回路１から電力が供給されないため、通電時開スイッチ４はスイッチオフ、通電時閉スイッチ５はスイッチオンになる。これにより第二電源供給回路２から故障診断手段３には電源ライン１２，１６，１７，１３，１４を通じて作動電力が供給される一方で、電源ライン１１，１５は非導通になる。このように、車両停止時には第二電源供給回路２から故障診断手段３に作動電力が供給されるため、車両停止時においてもシステムの故障診断（例えば、ガス漏れ検出）が可能になる。また、第二電源供給回路２から故障診断手段３への電力供給を間欠スイッチ機構６により間欠的に行う（間欠電源供給）ことにより第二電源供給回路２の電力消費を低減できる。第二電源供給回路２として、二次電池を用いれば、二次電池の寿命を延ばすことができる。また、故障診断手段３としてガス漏れを検出するガスセンサ（例えば、水素センサ）を用いれば、車両起動前においてもガスセンサを作動できるため、例えば、白金触媒と水素ガスとの発熱反応で生じた温度差を電圧信号に変換して水素ガスを検出する水素センサの場合、水素センサに作動電力を供給して白金触媒を活性化させておくことにより水素センサの劣化を抑制できる。また、水素センサを短時間で昇温できるため、雑ガスをパージ（除去）する時間を短縮できる。

尚、故障診断手段３として、センサ単体でもよいが、センサと故障判定制御を行うＥＣＵ（制御装置）の組み合わせでもよい。また、故障診断手段３に作動電力を供給する電源供給回路としては、燃料電池、二次電池、車載バッテリ（例えば、１２Ｖ直流電源）などから選択可能であり、また、２つ以上の電源供給回路の組み合わせ（例えば、燃料電池＋バッテリＡ＋バッテリＢの組み合わせ等）でもよい。また、電源供給回路は一つのみ（例えば、二次電池やバッテリ）で供給回路が複数あるように構成してもよい。

車両起動時の故障診断装置の説明図である。車両停止時の故障診断装置の説明図である。

符号の説明

１…第一電源供給回路２…第二電源供給回路３…故障診断手段４…通電時開スイッチ５…通電時閉スイッチ６…間欠スイッチ機構７…車両用バッテリ１０…故障診断装置１１〜１７…電源ライン

Claims

水素ガスを検出する水素センサの故障を診断するための故障診断手段と、
前記故障診断手段に作動電力を供給するための燃料電池と、
前記燃料電池が発電停止又は発電休止しているときに前記故障診断手段に作動電力を間欠的に供給するためのバッテリと、
を備える故障診断装置。
請求項１に記載の故障診断装置であって、
前記水素センサは、前記水素ガスに反応する白金触媒を有する、故障診断装置。