[发明专利]氧传感器控制器和氧传感器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧传感器控制器和氧传感器控制方法。

背景技术

氧传感器用于检测大气中的氧浓度。当氧传感器异常时，难以准确地检测氧浓度。由此，公开了这样一种技术，当氧传感器暴露于空气时，基于传感器输出来修正氧传感器的输出值(例如，见日本专利申请公布No.5-172329(JP-A-5-172329))。

在高温范围中，氧传感器具有高响应和宽氧浓度检测范围。因此，期望的是在高温范围中使用氧传感器。然而，当氧传感器维持在高温时，可能发生劣化。当氧传感器用作汽车的A/F传感器等时，如果认为固定燃料电池的使用寿命是十年，并且考虑到汽车的使用方式——也就是说——汽车很少被连续使用24小时的事实，则氧传感器所需的使用寿命被推定为固定燃料电池的使用寿命的一小部分或更低。在这种情况下，即便当氧传感器维持在高温时，氧传感器的劣化也不是大问题。

但是，当氧传感器被用于要求使用寿命约为十万小时的固定燃料电池时，由于高温而造成的氧传感器劣化变成了大问题。那么，可以设想的是当使用氧传感器时将氧传感器的温度维持在低温。但是，在低温范围中，氧传感器具有低响应和窄氧浓度检测范围。因此，在低温范围中，当校准氧传感器输出时，校准精度降低。

发明内容

本发明提供一种氧传感器控制器和氧传感器控制方法，该氧传感器控制器和氧传感器控制方法可以在抑制氧传感器劣化的同时以高精度校准氧传感器的输出。

本发明的第一方面涉及氧传感器控制器。该氧传感器控制器包括：氧传感器，其对来自燃烧燃料电池的阳极尾气的燃烧室的排气中的氧浓度进行检测；温度控制单元，其将氧传感器温度调整到目标温度；以及校准单元，其校准氧传感器的输出。温度控制单元具有多个目标温度，当校准单元校准氧传感器的输出时，从多个目标温度之中选择高于或等于第一预定温度的校准目标温度，并在燃料电池的发电期间，从多个目标温度之中选择低于校准目标温度的目标温度。在氧传感器控制器中，在正常发电期间氧传感器的目标温度低，所以氧传感器的劣化被抑制。此外，当校准单元校准氧传感器的输出时，氧传感器的目标温度高，所以可以以高精度校准氧传感器的输出。从以上描述，可以在抑制氧传感器劣化的同时以高精度校准氧传感器的输出。

在氧传感器控制器中，基于暴露于空气的氧传感器的输出，校准单元可以校准氧传感器的输出。氧传感器控制器可以进一步包括：空气供应单元，其将空气供应给燃烧室；以及扫气控制单元，其执行控制使得当校准氧传感器的输出时，空气供应单元将空气供应给燃烧室。校准单元可以获得由氧传感器检测的空气中的氧浓度以及氧传感器的温度，并且温度控制单元可以基于由校准单元获得的空气中氧浓度和氧传感器温度之间的关系将第一预定温度设定到最小温度，在该最小温度或之上氧传感器可以检测空气中的氧浓度。在这种情况下，氧传感器的目标温度可以设定得低。因此，可以抑制氧传感器的劣化。在氧传感器控制器中，温度控制单元可以将校准目标温度设定到第一预定温度。

在氧传感器控制器中，基于更新的校准目标温度，在燃料电池发电期间，温度控制单元可以修正目标温度。在这种情况下，可以基于氧传感器劣化的状态来更新目标温度。

氧传感器控制器可以进一步包括报警单元，该报警单元在由温度控制单元更新的校准目标温度高于或等于第二预定温度时向用户报警，其中第二预定温度高于第一预定温度。氧传感器控制器可以进一步包括暖机确定单元，其确定氧传感器的暖机是否完成，其中第一预定温度可以是暖机确定单元确定氧传感器的暖机完成的暖机完成温度。在氧传感器控制器中，当在氧传感器的输出增加或减小收敛至预定范围内时，暖机确定单元可以确定氧传感器的暖机完成。在氧传感器控制器中，当在燃料电池启动时刻燃烧室被扫气时，校准单元可以校准氧传感器的输出。在氧传感器控制器中，当在燃料电池的操作停止时刻燃烧室被扫气时，校准单元可以校准氧传感器的输出。在氧传感器控制器中，当燃料电池上的负载低于或等于预定值时，校准单元可以校准氧传感器的输出。在氧传感器控制器中，当从前次校准氧传感器的输出起已经流逝了预定时间段时，校准单元可以停止燃料电池的操作，并校准氧传感器的输出。