(57)【要約】【課題】  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【解決手段】  本発明は、水素検知素子（１２）の第１の検知要素を取得し、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回路（１４）と、水素検知素子の第１の検知要素とは異なる第２の検知要素を取得し、第２の検知要素より水素検知素子の異常を判定するための素子情報（例えばインピーダンス）を算出する素子情報算出回路（１６）と、素子情報により、水素検知素子が異常かを判定する制御回路（１０）と、を具備することを特徴と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である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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請求項１記載の水素検知素子制御装置。
【請求項３】
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請求項１または２記載の水素検知素子制御装置。
【請求項４】
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請求項３記載の水素検知素子制御装置。
【請求項５】
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請求項４記載の水素検知素子制御装置。
【請求項６】
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請求項３から５のいずれか一項記載の水素検知素子制御装置。
【請求項７】
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請求項６記載の水素検知素子制御装置。
【請求項８】
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請求項６または７記載の水素検知素子制御装置。
【請求項９】
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請求項1から８のいずれか一項記載の水素検知素子制御装置。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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請求項１０項記載の水素検知素子制御装置。
【請求項１２】
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請求項１０項記載の水素検知素子制御装置。
【請求項１３】
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請求項１から１２のいずれか一項記載の水素検知素子制御装置。
【請求項１４】
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請求項１から１２のいずれか一項記載の水素検知素子制御装置。
【請求項１５】
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請求項１から１４のいずれか一項記載の水素検知素子制御装置。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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請求項１６記載の水素検知素子の制御方法。
【請求項１８】
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請求項１６または１７記載の水素検知素子の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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】特開２００４−２２２９９９号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照に、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【実施例２】
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【実施例３】
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は実施例１に係る水素検知素子制御装置のブロック図である。
【図２】図２は実施例１に係る水素検知素子制御装置を燃料電池車に使用した場合の例を示す図である。
【図３】図３は実施例１に係る水素検知素子制御装置の制御回路の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は水素検知素子のインピーダンスおよび素子温度より、水素検知素子が異常かの判定を行う方法を説明するための図であり、素子温度に対するインピーダンスを示す図である。
【図５】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の異常判定を行う方法を説明するための図であり、素子温度に対するインピーダンスを示す図である。
【図６】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、温度検知素子の温度に対する水素検知素子の温度を示す図である。
【図７】図７は水素濃度に起因する水素検知素子の素子温度上昇の補正について説明するための図であり、水素濃度に対する水素検知素子の温度上昇を示す図である。
【図８】図８は、過去のインピーダンスと現在のインピーダンスを用い、異常を判定する方法を説明するための図（その１）であり、図８（ａ）は時間に対するインピーダンス、図８（ｂ）は時間に対する平均値、図８（ｃ）は時間に対する差分を示す図である。
【図９】図９は、過去のインピーダンスと現在のインピーダンスを用い、異常を判定する方法を説明するための図（その２）であり、図９（ａ）は時間に対するインピーダンス、図９（ｂ）は時間に対する平均値、図９（ｃ）は時間に対する差分を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
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
【図１】
2007024796.tif 000003
【図２】
2007024796.tif 000004
【図３】
2007024796.tif 000005
【図４】
2007024796.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007024796.tif 000008
【図７】
2007024796.tif 000009
【図８】
2007024796.tif 000010
【図９】
2007024796.tif 000011