DE102016205799A1 - Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung, die einen Kurzschlussfehler erkennen kann, in welchem eine Wheatstone-Brückenschaltung mit einer Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist. Eine Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase (1) bewertet, dass ein Kurzschlussfehler in einer Konstanztemperatur-Steuerschaltung (231) aufgetreten ist (S240), wenn ein oberes Potenzial V21 gleich oder größer ist als ein erster Bewertungswert Vth1 und eine Differenz D1 (= V11 – V31) gleich oder größer als ein zweiter Bewertungswert Vth2 ist. Folglich kann die Erfassungsvorrichtung (1) „einen Zustand, in welchem eine Brückenschaltung (210) mit einer DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (wobei die Konstanttemperatur-Steuerschaltung (231) in einem Kurzschlussfehlerzustand ist)” von „einem Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands (15) aufgrund eines entflammbare Gases (Wasserstoff) abnimmt” auf der Grundlage des oberen Potenzials V21 und der Differenz D1 unterscheiden

Description

  • HINTERGUND
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Zustands eines Fluids in einer Zielatmosphäre.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Fluidzustands-Erfassungsvorrichtungen werden zur Erfassung des Zustands eines Fluids (Konzentration von Gas, Durchflussrate des Gases, Durchflussrate einer Flüssigkeit, Temperatur, oder dergleichen) in einer Zielatmosphäre verwendet.
  • Eine bekannte Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Zustands eines Fluids in einer Zielatmosphäre umfasst einen Wärmeerzeugungswiderstand, dessen Widerstandswert sich mit dem zu erfassenden Fluid-Zustand ändert. Diese Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung misst beispielsweise die Wärmemenge, die von dem Wärmeerzeugungswiderstand in das zu erfassende Fluid übertragen wird und berechnet eine Änderung der Wärmeleitung des zu erfassenden Fluids. Auf diese Weise kann die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung den Fluid-Zustand (beispielsweise eine Wasserstoffkonzentration, und dergleichen) erfassen.
  • Es ist eine Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung bekannt, die ausgebildet ist, die von einem Wärmeerzeugungswiderstand in ein zu erfassendes Fluid übertragene Wärmemenge unter Verwendung einer Wheatstone-Brückenschaltung (im Weiteren als eine „Brückenschaltung” bezeichnet) zu messen, die den Wärmeerzeugungswiderstand als einen von vier Widerstandsabschnitten aufweist.
  • Im Falle einer Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung, in der eine derartige Brückenschaltung verwendet wird, kann ein Unterbrechungsfehler auftreten, wobei die Verbindung zwischen der Brückenschaltung und dem invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers fehlerhaft ist, oder es kann ein Unterbrechungsfehler auftreten, in welchem die Verbindung zu dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers unterbrochen ist.
  • Infolgedessen wurde eine Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung vorgeschlagen, die einen derartigen Unterbrechungsfehler erkennt (Patentdokument 1). In der vorgeschlagenen Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung sind die Widerstandswerte der einzelnen Widerstandsabschnitte der Brückenschaltung geeignet so gewählt, dass, wenn der zuvor genannte Unterbrechungsfehler auftritt, das Ausgangssignal des Operationsverstärkers von seinem normalen Ausgangsbereich abweicht, wodurch die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung den Unterbrechungsfehler erfassen kann.
  • Indessen sind in letzten Jahren im Hinblick auf die gesellschaftlichen Anforderungen, etwa Umweltschutz und Bewahrung der Natur, intensiv Forschungen im Hinblick auf Brennstoffzellen durchgeführt worden, die Energiequellen sind, die eine hohe Effizienz und eine geringe Belastung für die Umwelt zeigen. Von den diversen Arten von Brennstoffzellen hat die Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC) Aufmerksamkeit als eine Energiequelle für Heimanwendungen oder als eine Energiequelle für Fahrzeuge erregt aufgrund ihrer vorteilhaften geringen Betriebstemperatur und hohen Ausgangsleistung. In einer derartigen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle wird Wasserstoff als Brennstoff verwendet, der eine höhere Wahrscheinlichkeit zur Leckage zeigt als andere Brennstoffe. Daher wird eine Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von Wasserstoffleckage für die praktische Umsetzung der Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle benötigt.
  • Es wurden auch Forschungen im Hinblick auf einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor durchgeführt, die eine Energiequelle ist, die eine geringe Umweltbelastung darstellt und die Wasserstoff als Brennstoff ähnlich wie die Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle verwendet. Auch für den Wasserstoff-Verbrennungsmotor besteht für die praktische Umsetzung Bedarf für eine Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung, die die Leckage von Wasserstoff erfasst.
    [Patentdokument 1] japanische offengelegte Patentanmeldung (kokai) Nummer 2012-198093
  • 3. Von der Erfindung zu lösendes Problem
  • Im Falle der zuvor beschriebenen Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung ist jedoch das Erkennen eines Kurzschlusses schwierig, wenn die Brückenschaltung mit einer Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist (beispielsweise, wenn ein Kurzschluss in einem Energieversorgungssteuerungsabschnitt aufgetreten ist, der die Stromzufuhr von der Leistungsversorgung zu der Brückenschaltung steuert).
  • D. h., da der Ausgang des Operationsverstärkers beim Kurzschluss, (wobei die Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist) in dem normalen Bereich von Ausgangssignalen des Operationsverstärkers bleibt, ist es schwierig, einen derartigen Fehler durch das zuvor beschriebene Verfahren zur geeigneten Festlegung der Widerstandswerte der Widerstandsabschnitte der Brückenschaltung zu erfassen, wie dies zuvor beschrieben ist.
  • Wenn beispielsweise der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abnimmt, wird aufgrund der Rückkopplungssteuerung, die von dem Operationsverstärker ausgeführt wird, der von dem Energieversorgungssteuerungsabschnitt zu der Brückenschaltung zugeführte Strom auf einen maximalen Wert geregelt (oder die angelegte Spannung wird auf ihren maximalen Wert gesteuert). Dies ist ein Steuerungszustand, der als Folge der Erfassung des Fluid-Zustands hervorgerufen wird und ist ein normaler Steuerungszustand der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung.
  • Wenn indessen der Energieversorgungssteuerungsabschnitt (beispielsweise ein Transistor) in einen Zustand mit Kurzschluss übergeht und die Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen wird, kann die Zufuhr des Stromes von der Leistungsversorgung zu der Brückenschaltung nicht gesteuert werden, wodurch der der Brückenschaltung zugeleitete Strom den maximalen Wert annimmt (oder die angelegte Spannung nimmt den maximalen Wert an). Dies ist ein Zustand, der als Folge eines Kurzschlusses des Energieversorgungssteuerungsabschnitts hervorgerufen wird, und ist ein unnormaler Zustand (Fehlerzustand) der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung.
  • Wie zuvor beschrieben ist, wird der der Brückenschaltung zugeleitete Strom maximal (oder die angelegte Spannung wird maximal) und der Ausgang des Operationsverstärkers nimmt den gleichen Wert an sowohl in dem normalen Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands abnimmt, als auch in dem Zustand des Kurzschlusses des Energieversorgungssteuerungsabschnitts (anders ausgedrückt, wenn die Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist). Daher ist es schwierig, die beiden Zustände auf der Grundlage des Ausgangssignals des Operationsverstärkers voneinander zu unterscheiden.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung bereitzustellen, die einen Kurzschlussfehler in dem Falle erfassen kann, wenn eine Wheatstone-Brückenschaltung, die eine Komponente der Erfassungsschaltung ist, mit einer Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist.
  • Die vorhergehende Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellung einer Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung, die umfasst: einen Wärmeerzeugungswiderstand, eine Wheatstone-Brückenschaltung, einen Brückensteuerungsabschnitt und einen Berechnungsabschnitt. Der Brückensteuerungsabschnitt umfasst einen Operationsverstärker und einen Energieversorgungssteuerungsabschnitt. Ferner umfasst die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung einen Fehlerbewertungsabschnitt.
  • Der Wärmeerzeugungswiderstand ist in einer Zielatmosphäre angeordnet, und sein Widerstandswert ändert sich entsprechend einem zu erfassenden Fluid-Zustand. Die Wheatstone-Brückenschaltung ist so gebildet, dass eine erste Seite mit dem Wärmeerzeugungswiderstand und einem ersten Widerstandsabschnitt, die in Reihe geschaltet sind, und eine zweite Seite mit einem zweiten Widerstandsabschnitt und einem dritten Widerstandsabschnitt, die in Reihe geschaltet sind, parallel verbunden sind. Der Brückensteuerungsabschnitt steuert einen Zustand der Versorgung mit Energie aus einer Leistungsversorgung zu der Wheatstone-Brückenschaltung. Der Berechnungsabschnitt berechnet den Fluid-Zustand in der Zielatmosphäre auf der Grundlage des Widerstandswertes des Wärmeerzeugungswiderstands.
  • Der Operationsverstärker hat einen Ausgangsanschluss und zwei Eingangsanschlüsse. Der Energieversorgungssteuerungsabschnitt steuert den Zustand der elektrischen Stromzuführung zu der Wheatstone-Brückenschaltung entsprechend dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers derart, dass eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers gleich Null wird.
  • Die Wheatstone-Brückenschaltung ist so ausgebildet, dass einer von Verbindungspunkten, an dem die erste Seite und die zweite Seite miteinander verbunden sind, als eine Referenzpunkt dient, der mit einer Seite des Brückensteuerungsabschnitts verbunden ist, die zu einer Seite mit niedrigem Potenzial wird, wenn der Brückensteuerungsabschnitt eine Spannung an die Wheatstone-Brückenschaltung anlegt, und der andere der Verbindungspunkte dient als ein Punkt für hohes Potenzial, der mit der anderen Seite des Brückensteuerungsabschnitts verbunden ist, die zu einer Seite mit hohem Potenzial wird, wenn der Brückensteuerungsabschnitt die Spannung an die Wheatstone-Brückenschaltung anlegt. Ferner ist die Wheatstone-Brückenschaltung so ausgebildet, dass ein Verbindungspunkt, an welchem der erste Widerstandsabschnitt und der Wämmeerzeugungsabschnitt miteinander verbunden sind, als ein erster Potenzialpunkt dient, der mit einem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, und ein Verbindungspunkt, an welchem der zweite Widerstandsabschnitt und der dritte Widerstandsabschnitt miteinander verbunden sind, als ein zweiter Potenzialpunkt dient, der mit dem anderen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist.
  • Der Berechnungsabschnitt kann den Fluid-Zustand in der Zielatmosphäre unter Verwendung der Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands, die auf der Grundlage zumindest des Potenzials an dem ersten Potenzialpunkt erfasst wird, berechnen. Zu beachten ist, dass, da die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands sich mit dem Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands ändert, die Spannung als eine Zustandsgröße verwendet werden kann, die dem Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands entspricht.
  • Der Fehlerbewertungsabschnitt ist ausgebildet, ein Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial mit einem vorbestimmten oberen Spannungsgrenze-Bewertungswert zu vergleichen und eine Differenz, die durch Subtrahieren eines Potenzials an dem zweiten Potenzialpunkt von einem Potenzial an dem ersten Potenzialpunkt erhalten wird, mit einem vorbestimmten Fehlerbewertungswert zu vergleichen, um zu bewerten, ob die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist (beispielsweise ob ein Fehler in dem Energieversorgungssteuerungsabschnitt aufgetreten ist). Insbesondere bewertet der Fehlerbewertungsabschnitt, dass die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der Leistungsversorgung ausgeschlossen ist, wenn das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial gleich oder größer als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert ist und die Differenz gleich oder größer als der Fehlerbewertungswert ist.
  • Der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert wird auf der Grundlage des Potenzials (Potenzial zum Zeitpunkt der maximalen Energieversorgung) ermittelt, das an dem Punkt mit hohem Potenzial erzeugt wird, wenn der Steuerzustand des Brückensteuerungsabschnitts ein Zustand ist, in welchem der maximale Strom von der Leistungsversorgung zu der Wheatstone-Brückenschaltung zugeführt wird (oder ein Zustand, in welchem die maximale Spannung an die Wheatstone-Brückenschaltung angelegt wird). Beispielsweise wird ein Wert gleich oder geringfügig kleiner als das Potenzial zum Zeitpunkt der maximalen Energieversorgung als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert im Voraus festgelegt.
  • Als der Fehlerbewertungswert wird ein beliebiger Wert innerhalb des numerischen Bereichs festgelegt, der von dem Wert der Differenz zum Zeitpunkt, wenn die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist, bis zu dem Wert der Differenz zu dem Zeitpunkt reicht, wenn der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abnimmt.
  • Wenn die Dinge der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist, wird die Ausgangsspannung der Leistungsversorgung an die Wheatstone-Brückenschaltung angelegt. Wenn das Anlegen einer derartigen Spannung an den Wärmeerzeugungswiderstand andauert, steigt die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands an, und der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands wächst an, wodurch die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands ansteigt. Zu beachten ist, dass der erste Widerstandsabschnitt, der zweite Widerstandsabschnitt und der dritte Widerstandsabschnitt, die als Referenzwiderstände der Wheatstone-Brückenschaltung vorgesehen sind, eine kleinere Widerstandsänderung bei Temperaturänderung im Vergleich zu dem Wärmeerzeugungswiderstand ausführen. Wenn daher die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands ansteigt, ist das Potenzial an dem ersten Potenzialpunkt mit höherer Wahrscheinlichkeit höher als an dem zweiten Potenzialpunkt.
  • Wenn indessen in der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung ein Zustand andauert, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abnimmt, wird zur Erhöhung des Widerstandswertes des Wärmeerzeugungswiderstands der Zustand der Zuführung von elektrischem Strom von der Leistungsversorgung zu der Wheatstone-Brückenschaltung durch den Brückensteuerungsabschnitt so gesteuert, dass der maximale Strom der Wheatstone-Brückenschaltung zugeleitet wird (oder die maximale Spannung an die Wheatstone-Brückenschaltung angelegt wird). Da dabei der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abnimmt, nimmt auch die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands ab. Als Folge der Abnahme der Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands wird das Potenzial an dem ersten Potenzialpunkt mit höherer Wahrscheinlichkeit geringer als an dem zweiten Potenzialpunkt.
  • Daher nimmt die Differenz, die durch Subtrahieren des Potenzials an dem zweiten Potenzialpunkt von dem Potenzial an dem ersten Potenzialpunkt gewonnen wird, unterschiedliche Werte an für den „Zustand, in welchem die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist” und für den „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abnimmt”, Wenn daher der Fehlerbewertungswert festgelegt ist, wie zuvor beschrieben ist, und das Ergebnis des Vergleichs zwischen der Differenz und dem Fehlerbewertungswert verwendet wird, ist es möglich, den „Zustand, in welchem die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist” von dem „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abnimmt” zu unterscheiden.
  • Zu beachten ist, dass die Differenz, die durch Subtrahieren des Potenzials an dem zweiten Potenzialpunkt von dem Potenzial an dem ersten Potenzialpunkt erhalten wird, sich ändert, wenn der Energieversorgungssteuerungsabschnitt im normalen Zustand ist. Daher wird zusätzlich zu der Differenz auch das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial für das Bewerten verwendet. Es ist daher möglich zu beurteilen, ob der Energieversorgungssteuerungsabschnitt in dem Kurzschlussfehlerzustand ist oder nicht.
  • Aufgrund dessen ist es „in dem Fall, in welchem das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial gleich oder größer ist als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert und die Differenz gleich oder größer als der Fehlerbewertungswert ist” möglich zu beurteilen, dass die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchen sie mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist. Auch in „dem Fall, in welchem das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial gleich oder größer als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert ist und die Differenz nicht gleich und auch nicht größer als der Fehlerbewertungswert ist,” ist es möglich zu bewerten, dass der aktuelle Zustand ein Zustand ist, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abnimmt.
  • Daher kann durch die Bereitstellung des zuvor beschriebenen Fehlerbewertungsabschnitts die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung den Zustand, in welchem die Wheatstone-Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist (Kurzschlussfehlerzustand) von dem Zustand unterscheiden, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abgenommen hat.
  • Daher kann diese Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung einen Kurzschlussfehler, in welchem die Wheatstone-Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist, erkennen.
  • Zu beachten ist, dass wenn in der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung der Fehlerbewertungsabschnitt bewertet, dass das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial kleiner ist als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert, oder bewertet, dass die Differenz kleiner als der Fehlerbewertungswert ist, dann der Berechnungsabschnitt den Fluid-Zustand berechnet, wodurch der Fluid-Zustand erfasst werden kann.
  • Auch wenn der Fehlerbewertungsabschnitt bewertet, dass das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial gleich oder kleiner als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert ist, und bewertet, dass die Differenz kleiner ist als der Fehlerbewertungswert, kann die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung bewerten, dass der aktuelle Zustand ein Zustand ist, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands aufgrund des zu erfassenden Fluid-Zustands abgenommen hat, und der Berechnungsabschnitt kann den Fluid-Zustand in der Zielatmosphäre berechnen, um damit den Fluid-Zustand zu erfassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform (2) der zuvor beschriebenen Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung berechnet der Berechnungsabschnitt die Konzentration von Wasserstoffgas als den Fluid-Zustand.
  • Der Zustand, in welchem die zu erfassende Konzentration des Wasserstoffgases hoch wird, ist ein Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands abnimmt. Wenn daher dieser Zustand andauert, steuert der Brückensteuerungsabschnitt zur Vergrößerung des Widerstandswertes des Wärmeerzeugungswiderstands den Zustand der elektrischen Stromzuführung von der Leistungsversorgung zu der Wheatstone-Brückenschaltung derart, dass der Wheatstone-Brückenschaltung der maximale Strom zugeleitet wird (oder die maximale Spannung an die Wheatstone-Brückenschaltung angelegt wird).
  • Durch die Bereitstellung des zuvor beschriebenen Fehlerbewertungsabschnitts kann daher die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung den Zustand, in welchem die Wheatstone-Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist (Kurzschlussfehlerzustand) von dem Zustand unterscheiden, in welchem die Konzentration des Wasserstoffgases als hoch erfasst wird.
  • Wenn daher die vorliegende Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Konzentration von Wasserstoffgas verwendet wird, kann die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung einen Kurzschlussfehler, in welchem die Wheatstone-Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist, erkennen.
  • Zu beachten ist, dass wenn der Fehlerbewertungsabschnitt bewertet, dass das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial gleich oder kleiner als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert ist, und bewertet, dass die Differenz kleiner als der Fehlerbewertungswert ist, die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung somit urteilt, dass die Wasserstoffkonzentration hoch ist, und der Berechnungsabschnitt kann die Wasserstoffkonzentration in der Zielatmosphäre berechnen, um damit die Wasserstoffkonzentration zu erfassen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (3) der zuvor beschriebenen Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung ist die Leistungsversorgung in der Fluidzustans-Erfassungsvorrichtung integriert.
  • Zu Beispielen der Form einer Verbindung der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung und der Leistungsversorgung gehören eine Form, in der die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung mit einer Leistungsversorgung, die extern vorgesehen ist, verbunden ist, und eine Form, in der die Leistungsversorgung in die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung integriert ist. Wenn die Leistungsversorgung in der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung integriert ist, ist die Wheatstone-Brückenschaltung immer mit der Leistungsversorgung über den Brückensteuerungsabschnitt (Energieversorgungssteuerungsabschnitt) verbunden. Daher ist es schwierig, den Verbindungszustand zu prüfen und es kann schwierig sein, eine Anomalie in Form eines Kurzschlusses zu erkennen.
  • Wenn der zuvor beschriebene Fehlerbewertungsabschnitt für die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau verwendet wird, ist es zur Bewertung, ob die Wheatstone-Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist oder nicht, möglich, einen Kurzschlussfehler, in welchem die Wheatstone-Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist, zu erkennen.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann einen Kurzschlussfehler des Energieversorgungssteuerungsabschnitts erkennen, der den Wheatstone-Brückenschaltung zugeleiteten Strom steuert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht zur Beschreibung des Gesamtaufbaus einer Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase.
  • 2A und 2B sind Ansichten zur Darstellung des Aufbaus eines Gaserfassungselements.
  • 3A und 3B sind Graphen zur Darstellung einer zeitlichen Änderung der Spannung zwischen Anschlüssen eines Wärmeerzeugungswiderstands und einer zeitlichen Änderungen der Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands.
  • 4A und 4B sind Flussdiagramme, die Details der Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration zeigen.
  • Beschreibung der Bezugszeichen
  • Bezugszeichen, die zur Kennzeichnung diverser Merkmale in den Zeichnungen verwendet sind, sind wie folgt.
    • 1 ... Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase, 10 ... Gaserfassungselements, 15 ... Wärmeerzeugungswiderstand, 16 ... Temperaturmesswiderstand, 20 ... Steuerungsabschnitt, 21 ... Leistungsversorgungssteuerungsabschnitt, 25 ... Temperatureinstellschaltung, 30 ... Berechnungsabschnitt, 40 ... DC-Leistungsversorgung, 210 ... Brückenschaltung, 211 ... erster fester Brückenwiderstand, 212 ... zweiter fester Brückenwiderstand, 213 ... variabler Widerstandsabschnitt, 220 ... Verstärkerschaltung, 221 ... Operationsverstärker, 230 ... Stromeinstellschaltung, 231 ... Konstanttemperatur-Steuerschaltung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Mit Bezug zu den Zeichnungen wird nunmehr die vorliegende Erfindung detaillierter beschrieben. Jedoch sollte die Erfindung nicht auf darauf eingeschränkt erachtet werden.
  • Erste Ausführungsform
  • 1-1. Gesamtaufbau
  • Eine Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1, die die Konzentration von Wasserstoffgas erfasst, das ein entflammbares Gas ist, das in einer Zielatmosphäre enthalten ist, wird als eine erste Ausführungsform beschrieben.
  • Die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 ist ein Gasdetektor des Typs mit Wärmeleitung und ist beispielsweise in der Kabine eines mit Brennstoffzelle angetriebenen Fahrzeugs zum Zwecke beispielsweise der Erfassung einer Leckage von Wasserstoff angeordnet. Die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 übermittelt die erfasste Gaskonzentration an eine externe Einrichtung (beispielsweise eine Motorsteuereinheit, und dergleichen).
  • 1 ist eine Ansicht, die den Gesamtaufbau der Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 beschreibt.
  • Die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 ist im Wesentlichen aus einem Gaserfassungselement 10 zur Erfassung der Konzentration von Wasserstoffgas; einem Steuerungsabschnitt 20 zur Steuerung des Gaserfassungselements 10; einem Berechnungsabschnitt 30 zur Ausführung zumindest der Berechnung der Konzentration von Wasserstoffgas auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Gaserfassungselements 10; und einer DC- bzw. Gleichspannungs-Leistungsversorgung 40 zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für den Steuerungsabschnitt 20 und den Berechnungsabschnitt 30 aufgebaut.
  • Die DC-Leistungsversorgung 40 liefert eine an Versorgungsspannung Vcc (5 V) zu diversen Bereichen der Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1.
  • Wie in einer Draufsicht der 2A und einer Querschnittsansicht der 2B entlang der Linie A-A aus 2A gezeigt ist, weist das Gaserfassungselement 10 im Wesentlichen auf: eine Basiseinheit 11, die in Form einer flachen Platte ausgebildet ist; mehrere Elektroden 12, die auf einer Oberfläche (im Weiteren als die „Vorderfläche” bezeichnet) der Basiseinheit 11 angeordnet sind; und eine Vertiefung 13, die auf der anderen Oberfläche (im Weiteren als die „Rückseitenfläche” bezeichnet) der Basiseinheit 11 ausgebildet ist.
  • Die Basiseinheit 11 bildet den Hauptkörper des Gaserfassungselements 10 und ist eine rechteckige Plattenkomponente, die hauptsächlich aus Silizium ausgebildet ist. Die Basiseinheit 11 ist ein rechteckiges Plattenelement mit einer Größe von mehreren Millimetern Länge und Breite (in der vorliegenden Ausführungsform mit einer Größe von ungefähr 3 mm × 3 mm). Ein Beispiel einer Technik zur Herstellung der mehreren Elektroden und der Vertiefung 13 auf der Basiseinheit 11 ist eine mikro-maschinelle Bearbeitung (mikro-maschineller Prozess), der für Siliziumsubstrate ausgeführt wird.
  • Die Basiseinheit 11 ist aus einem Siliziumsubstrat 111, das hauptsächlich aus Silizium aufgebaut ist, und einer isolierenden Schicht 112, die auf der vorderen Oberfläche des Siliziumsubstrats 111 ausgebildet ist, aufgebaut. In der Mitte des Siliziumsubstrats 111 ist das Siliziumsubstrat 111 abgetragen, um die Vertiefung 13 mit einer quadratischen Form in der Draufsicht zu bilden. Auf der Rückseitenfläche des Siliziumsubstrats 111 ist die isolierende Schicht 112 durch die Vertiefung 13 freigelegt. Anders ausgedrückt, die Basiseinheit 11 ist so ausgebildet, dass sie eine Membranstruktur hat, in der das Siliziumsubstrat 111 als ein Rahmen und die isolierende Schicht 112 als die Membrane dient.
  • In einem Gebiet der isolierenden Schicht 112, das der Vertiefung 13 entspricht, ist ein linienförmiger Wärmeerzeugungswiderstand 15 so eingebettet, dass er eine Spiralform hat. In einem Gebiet eines peripheren Randbereichs der isolierenden Schicht 112, der auf der oberen Seite in 2A angeordnet ist, ist ein Temperaturmesswiderstand 16 zur Messung der Temperatur der Zielatmosphäre eingebettet.
  • Da die Basiseinheit 11 die zuvor beschriebene Vertiefung 13 aufweist, ist ein Raumbereich unterhalb eines Bereichs der isolierenden Schicht 112, in welchem der Wärmeerzeugungswiderstand 15 vorgesehen ist, ausgebildet. Folglich ist der Wärmeerzeugungswiderstand 15 thermisch von der Umgebung isoliert (dem Siliziumssubstrat 111, und dergleichen). Daher kann sich die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands in einer kurzen Zeitspanne erhöhen oder verringern, wodurch die von dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 aufgenommene elektrische Leistung reduziert werden kann.
  • Zu beachten ist, dass die isolierende Schicht 112 aus einem einzelnen Material gebildet sein kann oder unter Verwendung unterschiedlicher Materialien gebildet sein kann, so dass sie einen Mehrschichtaufbau hat. Zu Beispielen eines isolierenden Materials, das zur Herstellung der isolierenden Schicht 112 verwendet wird, gehören Siliziumoxid (SiO2) und Siliziumnitrid (Si3N4).
  • Der Wärmeerzeugungswiderstand 15 ist aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, dessen Widerstandswert sich bei Änderung seiner eigenen Temperatur (des Widerstands selbst) ändert und der einen großen Temperaturkoeffizienten für den Widerstandswert besitzt. Der Temperaturmesswiderstand 16 ist aus einem elektrisch leitenden Material aufgebaut, dessen elektrischer Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Temperaturmesswiderstand 16 aus einem elektrisch leitenden Material aufgebaut, dessen Widerstand bei steigender Temperatur ansteigt.
  • Der Wärmeerzeugungswiderstand 15 und der Temperaturmesswiderstand 16 können aus dem gleichen Material aufgebaut sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Wärmeerzeugungswiderstand 15 und der Temperaturmesswiderstand 16 aus Platin (Pt) aufgebaut.
  • Wenn sich der Widerstandswert des Temperaturmesswiderstands 16 entsprechend der Temperatur in einem Zustand ändert, in welchem ein konstanter Strom eingeprägt wird, ändert sich die Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Temperaturmesswiderstand 16 (ändert sich die Potenzialdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Enden). Eine Spannung, die durch Verstärkung der Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Temperaturmesswiderstands 16 erhalten wird, wird als ein Temperaturerfassungssignal VT ausgegeben, das nachfolgend beschrieben ist. Dieses Temperaturerfassungssignal VT nimmt einen Referenzwert an (eine vorbestimmte Potentialdifferenz), wenn die Temperatur der Zielatmosphäre, deren Einwirkung das Gaserfassungselement 10 ausgesetzt ist, eine Referenztemperatur hat, die im Voraus festgelegt ist.
  • Die Elektroden 12 sind die Elektroden, die auf der vorderen Oberfläche der Basiseinheit 11 an jeweiligen Positionen in der Nähe der vier Eckpunkte des Rechtecks angeordnet sind, und diese sind beispielsweise aus Aluminium (Al) oder Gold (Au) ausgebildet. Zwei Elektroden der Elektroden 12 sind an den beiden Eckpunkten auf der unteren Seite in 2A angeordnet und sind eine erste Elektrode 121 und eine erste Masseelektrode 122, und zwei Elektroden, die an den beiden Eckpunkten an der oberen Seite in 2A angeordnet sind, sind eine zweite Elektrode 123 und eine zweite Masseelektrode 124.
  • Zu beachten ist, dass die erste Elektrode 121 mit einem Verbindungspunkt P+ einer Energieversorgungssteuerschaltung 21 verbunden ist, die nachfolgend beschrieben ist, und dass die zweite Elektrode 123 mit einem Verbindungspunkt P– einer Temperatureinstellschaltung 25 verbunden ist, die nachfolgend beschrieben ist. Die erste Masseelektrode 122 und die zweite Masseelektrode 124 sind jeweils mit einer Messeleitung verbunden, die auch für den Steuerungsabschnitt 20 vorgesehen ist.
  • Verdrahtungsleitungen 17 und Verdrahtungsschichten 18 sind in der Basiseinheit 11 (insbesondere in der isolierenden Schicht 112) vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen 17 und die Verdrahtungsschichten 18 verbinden den Wärmeerzeugungswiderstand 15 elektrisch mit der ersten Elektrode 121 und der ersten Masseelektrode 122. Die erste Elektrode 121 und die erste Masseelektrode 122, die auf der vorderen Oberfläche der Basiseinheit 11 ausgebildet sind, sind elektrisch mit den Verdrahtungsschichten 18, die in der isolierenden Schicht 112 ausgebildet sind, über elektrisch leitende Kontaktlöcher verbunden. Anders ausgedrückt, der Wärmeerzeugungswiderstand 15 ist mit der ersten Elektrode 121 an einem Ende elektrisch verbunden und ist mit der ersten Masseelektrode 122 an dem anderen Ende elektrisch verbunden.
  • Zu beachten ist, dass das gleiche Material wie das Material, das zur Bildung des Wärmeerzeugungswiderstands 15 verwendet ist, auch verwendet werden kann, um die Verdrahtungsleitungen 17 und die Verdrahtungsschichten 18 herzustellen.
  • Ferner sind Verdrahtungsschichten (nicht gezeigt) für die elektrische Verbindung des Temperaturmesswiderstands 16 mit der zweiten Elektrode 123 und der zweiten Masseelektrode 124 in der isolierenden Schicht 112 vorgesehen. Anders ausgedrückt, der Temperaturmesswiderstand 16 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 123 an einem Ende verbunden und ist elektrisch mit der zweiten Masseelektrode 124 an dem anderen Ende verbunden.
  • Zu beachten ist, dass das gleiche Material wie das Material, das zur Herstellung des Temperaturmesswiderstands 16 verwendet ist, auch zur Herstellung der Verdrahtungsschichten zur elektrischen Verbindung des Temperaturmesswiderstands 16 und der zweiten Elektrode 123 und zur Herstellung der Verdrahtungsschichten zur elektrischen Verbindung des Temperaturmesswiderstands 16 und der zweiten Masseelektrode 124 verwendet werden kann.
  • 1-2. Steuerungsabschnitt
  • Es sei wieder auf 1 verwiesen; die Energieversorgungssteuerschaltung 21 und die Temperatureinstellschaltung 25 sind in dem Steuerungsabschnitt 20 vorgesehen.
  • Die Energieversorgungssteuerschaltung 21 steuert die Zufuhr von elektrischem Strom zu dem Wärmeerzeugungswiderstand 15. Ferner gibt die Energieversorgungssteuerschaltung 21 diverse Signale (Erfassungssignal V1, TOP-Spannungssignal V2 und ein Zwischenpotenzialsignal V3) an den Berechnungsabschnitt 30 aus. Das Erfassungssignal V1 ist ein Signal, des der Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden (Spannung zwischen den Anschlüssen) des Wärmeerzeugungswiderstands 15 entspricht. Das TOP-Spannungssignal V2 ist ein Signal, das dem Potenzial an einem Verbindungsendbereich PV entspricht, an welchem der erste feste Brückenwiderstand 211 und der zweite feste Brückenwiderstand 212 verbunden sind. Das Zwischenpotenzialsignal V3 ist ein Signal, das dem Potenzial an dem Verbindungspunkt P– entspricht, an welchem der zweite feste Brückenwiderstand 212 und der variable Widerstandsabschnitt 213 verbunden sind. Zu beachten ist, dass das Erfassungssignal V1 auch als ein Signal dient, das dem Potenzial an dem Verbindungspunkt P+ entspricht, an welchem der erste feste Brückenwiderstand 211 und der Wärmeerzeugungswiderstand 15 verbunden sind.
  • Die Temperatureinstellschaltung 25 liefert elektrischen Strom zu dem Temperaturmesswiderstand 16. Ferner gibt die Temperatureinstellschaltung 25 ein Temperaturerfassungssignal VT in Bezug auf die Temperatur der Zielatmosphäre an den Berechnungsabschnitt 30 aus.
  • Wie nachfolgend beschrieben ist, werden das Potenzial an dem Verbindungspunkt P+ zwischen dem ersten festen Brückenwiderstand 211 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 und das Potenzial an dem Verbindungspunkt P– zwischen dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 und dem variablen Widerstandsabschnitt 213 durch Rückkopplungssteuerung gesteuert, die von einer Verstärkerschaltung 220 und einer Stromeinstellschaltung 230 so ausgeführt wird, dass die beiden Potenziale gleich werden.
  • Die Energieversorgungssteuerschaltung 21 ist eine Schaltung zur Beibehaltung der Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf einer vorbestimmten Temperatur. Die Energieversorgungssteuerschaltung 21 umfasst eine Brückenschaltung 210, die eine Wheatstone-Brückenschaltung ist und den Wärmeerzeugungswiderstand 15 enthält; die Verstärkerschaltung 220, die die Potentialdifferenz, die durch die Brückenschaltung 210 erfasst wird, verstärkt; und die Stromeinstellschaltung 230, die den Strom, der zu der Brückenschaltung 210 fließt, entsprechend dem Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 220 einstellt (erhöht oder vermindert).
  • Die Brückenschaltung 210 ist eine Wheatstone-Brückenschaltung, die den Wärmeerzeugungswiderstand 15, den ersten festen Brückenwiderstand 211, den zweiten festen Brückenwiderstand 212 und den variablen Widerstandsabschnitt 213 enthält, dessen Widerstandswert auf einen unterschiedlichen Widerstandswert geschaltet werden kann. Die Brückenschaltung 210 ist aus einer Schaltung einer ersten Seite und einer Schaltung einer zweiten Seite aufgebaut, die parallel zueinander geschaltet sind. Die Schaltung der ersten Seite weist den Wärmeerzeugungswiderstand 15 und den ersten festen Brückenwiderstand 211, die in Reihe geschaltet sind, auf, und die Schaltung auf der zweiten Seite umfasst den zweiten festen Brückenwiderstand 212 und den variablen Widerstandsabschnitt 213, die in Reihe geschaltet sind.
  • Der erste feste Brückenwiderstand 211 ist in Reihe mit dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 angeordnet. Von den Endbereichen des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ist der Endbereich PG, der gegenüberliegend zu dem Endbereich liegt, der mit dem ersten festen Brückenwiderstand 211 verbunden ist, auf Masse gelegt. Von den Endbereichen des ersten festen Brückenwiderstands 211 ist der Endbereich PV, der mit dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 verbunden ist, mit der Stromeinstellschaltung 230 verbunden (insbesondere eine Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231). Zu beachten ist, dass, wenn ein Ende des Wärmeerzeugungswiderstands 15 mit dem Referenzpunkt (Masse) verbunden ist, das Potenzial an dem anderen Ende des Wärmeerzeugungswiderstands 15 gleich dem Potenzial an dem Referenzpunkt wird. Daher entspricht das Potenzial an dem anderen Ende des Wärmeerzeugungswiderstands 15 (der Verbindungspunkt P+ in der vorliegenden Ausführungsform) der Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands 15.
  • Ferner ist der zweite feste Brückenwiderstand 212 in Reihe mit dem variablen Widerstandsabschnitt 213 verbunden. Von den Endbereichen des variablen Widerstandsabschnitts 213 ist der Endbereich PG, der gegenüberliegend zu dem mit dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 verbundenen Endbereich liegt, auf Masse gelegt. Von den Endbereichen des zweiten festen Brückenwiderstand 212 ist der Endbereich PV, der mit dem ersten festen Brückenwiderstand 211 verbunden ist, mit der Stromeinstellschaltung 230 (insbesondere der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231) verbunden.
  • Der Verbindungspunkt P+ zwischen dem ersten festen Brückenwiderstand 211 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 über einen ersten festen Widerstand 222 verbunden. Das Potenzial an dem Verbindungspunkt P+ wird dem Berechnungsabschnitt 30 als das Erfassungssignal V1 zugeleitet. Ferner ist der Verbindungspunkt P– zwischen dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 und dem variablen Widerstandsabschnitt 213 mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 über einen zweiten festen Widerstand 223 verbunden. Das Potenzial an dem Verbindungspunkt P– ist dem Berechnungsabschnitt 30 als das Zwischenpotenzialsignal V3 zugeleitet.
  • Der variable Widerstandsabschnitt 213 ist so gestaltet, dass der Widerstandswert des variablen Widerstandsabschnitts 213 geschaltet werden kann und ist so vorgesehen, dass er den Abgleich der Brückenschaltung 210 ändern kann. Wie in 1 gezeigt, umfasst der variable Widerstandsabschnitt 213 einen ersten festen Widerstand 214, einen zweiten festen Widerstand 215 und einen Umschalter 216.
  • Der erste feste Widerstand 214 und der zweite feste Widerstand 215 sind aus Widerstandselementen mit unterschiedlichen Widerstandswerten aufgebaut. Der Umschalter 216 dient zum Anschuss des ersten festen Widerstands 214 oder des zweiten festen Widerstands 215 zwischen dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 15. Der Umschalter 216 führt den Schaltvorgang entsprechend einem Umschaltsignal CG1 aus, das von dem Berechnungsabschnitt 30 ausgegeben wird.
  • Zu beachten ist, dass der erste feste Widerstand 214 einen Widerstandswert hat, der so festgelegt ist, dass die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 eine erste festgelegte Temperatur CH (eine festgelegte Temperatur auf Hochtemperaturseite; beispielsweise 400°C) wird. Der zweite feste Widerstand 215 hat einen Widerstandswert, der so festgelegt ist, dass die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 eine zweite festgelegte Temperatur CL wird (eine festgelegte Temperatur auf Niedertemperaturseite; beispielsweise 300°C), die niedriger ist als die erste festgelegte Temperatur CH.
  • Zu beachten ist, dass die Brückenschaltung 210 so ausgebildet ist, dass die festgelegte Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf die erste festgelegte Temperatur CH oder die zweite festgelegte Temperatur CL umgeschaltet werden kann, indem der Widerstandswert des variablen Widerstandsabschnitts 213 umgeschaltet wird.
  • Wenn die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf die erste festgelegte Temperatur CH eingestellt wird, wird der erste feste Widerstand 214 zwischen dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 durch den Umschalter 216 geschaltet. Die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ist dabei eine Spannung in einer Hochtemperaturphase VH.
  • Wenn die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf die zweite festgelegte Temperatur CL eingestellt wird, wird der zweite feste Widerstand 215 durch den Umschalter 216 zwischen den zweiten festen Brückenwiderstand 212 und den Wärmeerzeugungswiderstand 15 geschaltet. Die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ist dabei eine Spannung einer Niedertemperaturphase VL.
  • Zu beachten ist, dass die Auflösung des Verhältnisses zwischen der Spannung in der Hochtemperaturphase VH und der Spannung in der Niedertemperaturphase VL erhöht sein kann, da die Temperaturdifferenz zwischen der ersten eingestellten Temperatur CH (die eingestellte Temperatur auf Hochtemperaturseite) und der zweiten eingestellten Temperatur CL (die eingestellte Temperatur auf Niedertemperaturseite) 100°C oder mehr beträgt. D. h., durch präzises Berechnen der Feuchtigkeit H der Zielatmosphäre durch Einstellung der Temperaturdifferenz zwischen der ersten festgelegten Temperatur CH und der zweiten festgelegten Temperatur CL auf 50°C oder höher kann die Auflösung in dem Verhältnis zwischen der Spannung in der Hochtemperaturphase VH und der Spannung in der Niedertemperaturphase VL vergrößert werden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist die Verstärkerschaltung 220 eine differentielle Verstärkerschaltung und umfasst den Operationsverstärker 221, den ersten festen Widerstand 222, den zweiten festen Widerstand 223, einen dritten festen Widerstand 224 und einen Kondensator 225. Der erste feste Widerstand 222 ist zwischen dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 und dem Verbindungspunkt P+ angeschlossen. Der zweite feste Widerstand 223 ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 und dem Verbindungspunkt P– angeschlossen. Der dritte feste Widerstand 224 und der Kondensator 225 sind parallel zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 und dessen Ausgangsanschluss angeschlossen.
  • Die Verstärkerschaltung 220 arbeitet wie folgt. Wenn die dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 eingespeiste Spannung größer ist als jene, die dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 zugeleitet ist, arbeitet die Verstärkerschaltung 221 so, dass der Wert eines Einstellsignals C erhöht wird, das ein Ausgangssignal der Schaltung ist. Wenn die Spannung, die dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 zugeleitet ist, kleiner ist als jene, die dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 zugeleitet ist, arbeitet die Verstärkerschaltung 220 so, dass der Wert eines Einstellsignals C verringert wird.
  • Die Stromeinstellschaltung 230 (insbesondere die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231) erhöht oder verringert den Strom, der in die Brückenschaltung 210 fließt, wobei dies entsprechend dem Einstellsignal C erfolgt. Die Stromeinstellschaltung 230 reduziert den in die Brückenschaltung 210 fließenden Strom, wenn die Größe des Einstellsignals C anwächst, und erhöht den in die Brückenschaltung 210 fließenden Strom, wenn die Größe des Einstellsignals C abnimmt.
  • D. h., wenn die dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 zugeleitete Spannung größer ist als jene Spannung, die dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 zugeleitet ist, nimmt der in die Brückenschaltung 210 fließenden Strom ab. Wenn andererseits die dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 zugeleitete Spannung kleiner ist als jene, die dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 221 zugeleitet ist, wird der in die Brückenschaltung 210 fließende Strom erhöht.
  • Die Stromeinstellschaltung 230 weist die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 und eine Schalter-Schaltung 232 auf.
  • Die Schalter-Schaltung 232 ist zwischen einer Leistungsversorgung zur Zuleitung der Versorgungsspannung Vcc zu der Brückenschaltung 210 und einer Steuerleitung CL1 zur Änderung des Energieversorgungszustands der Stromeinstellschaltung 230 angeschlossen. Die Schalter-Schaltung 232 weist einen Transistor auf, der entsprechend einem Betriebserlaubnissignal S1 aus dem Berechnungsarbeit 301 ein- und ausschaltet. Die Schalter-Schaltung 232 ist ausgebildet, ein Startsignal S11 auf die Steuerleitung CL1 während einer vorbestimmten Zeitspanne zu legen, während welcher der Transistor eingeschaltet ist. Zu beachten ist, dass die vorbestimmte Zeitspanne, während welcher der Transistor eingeschaltet ist, im Voraus festgelegt ist derart, dass die Ausgabe des Einstellsignals C nicht verhindert wird.
  • Die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 ist zwischen der Leistungsversorgungsleitung für die Zufuhr der Versorgungsspannung Vcc und der Brückenschaltung 210 (insbesondere dem Verbindungsendbereich PV) angeschlossen. Die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 umfasst einen Transistor, dessen Leitzustand (Ein-Widerstand) sich entsprechend dem Signal ändert, das an der Steuerleitung CL1 anliegt. Insbesondere beginnt die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 die Zufuhr des Stroms zu der Brückenschaltung 210 entsprechend dem Startsignal S11, das das Ausgangssignal der Schalter-Schaltung 232 ist. Die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 ist so ausgebildet, dass nach Beginn der Zuleitung von Strom zu der Brückenschaltung 210 die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 den Ein-Widerstand entsprechend dem Einstellsignal C ändert, das von der Verstärkerschaltung 220 ausgegeben wird. Wenn insbesondere die Größe des Einstellsignals C ansteigt, erhöht die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 221 den Ein-Widerstand, um damit den in die Brückenschaltung 210 fließenden Strom zu verringern. Wenn andererseits die Größe des Einstellsignals C abnimmt, verringert die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 den Ein-Widerstand, um damit den in die Brückenschaltung 210 fließenden Strom zu erhöhen.
  • In der Energieversorgungssteuerschaltung 21 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau führen, wenn die Zufuhr von elektrischem Strom von der DC-Leistungsversorgung 40 zu der Brückenschaltung 210 begonnen wird, die Verstärkerschaltung 220 und die Stromeinstellschaltung 230 eine Rückkopplungssteuerung zur Einstellung des Stromes aus, der in die Brückenschaltung 210 fließt, derart, dass die Potentialdifferenz, die zwischen dem Verbindungspunkt P+ und dem Verbindungspunkt P– erzeugt wird, zu Null wird. Folglich wird der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 (anders ausgedrückt, die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15) auf einen gewissen Wert gesteuert, der durch den variablen Widerstandsabschnitt 213 festgelegt ist (anders ausgedrückt, die erste festgelegte Temperatur CH oder die zweite festgelegte Temperatur CL).
  • Wenn insbesondere die von dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 in das entflammbare Gas übertragene Wärmemenge größer wird als die Wärmemenge, die in dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 aufgrund einer Änderung der Konzentration des entflammbaren Gases, das in der Zielatmosphäre enthalten ist, hervorgerufen wird, nimmt die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ab, und auch der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 nimmt ab. Wenn andererseits die von dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 in das entflammbare Gas übertragene Wärmemenge kleiner wird als die von dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 erzeugte Wärmemenge, steigt die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 an und der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 wird größer.
  • Wenn der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 abnimmt, wie zuvor beschrieben ist, erhöhen die Verstärkerschaltung 220 und die Stromeinstellschaltung 230 den in die Brückenschaltung 210 fließenden Strom; anders ausgedrückt, die in dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 erzeugte Wärmemenge. Wenn andererseits der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ansteigt, verringern die Verstärkerschaltung 220 und die Stromeinstellschaltung 230 den in die Brückenschaltung 210 fließenden Strom; anders ausgedrückt, die von dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 erzeugte Wärmemenge. Auf diese Weise führen die Verstärkerschaltung 220 und die Stromeinstellschaltung 230 eine Rückkopplungssteuerung derart aus, dass der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 (anders ausgedrückt, die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15) sich einem vorbestimmten Wert annähert.
  • Durch Messung des Erfassungssignals V1, das das Potenzial an dem Verbindungspunkt P+ repräsentiert, wird die Größe des in den Wärmeerzeugungswiderstand 15 fließenden Stromes ermittelt, und die Wärmemenge, die zur Beibehaltung einer konstanten Temperatur (d. h., Widerstand) des Wärmeerzeugungswiderstands 15 erforderlich ist, ist somit ermittelt. Somit ist die Wärmemenge, die von dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 an das entflammbare Gas (Wasserstoffgas) übertragen wird, ermittelt. Da die Menge der übertragenen Wärme von der Konzentration des Wasserstoffgases abhängt, kann die Konzentration des Wasserstoffgases durch Messung des Erfassungssignals V1 ermittelt werden.
  • 1-3. Temperatureinstellschaltung
  • Als nächstes wird die Temperatureinstellschaltung 25 beschrieben. Die Temperatureinstellschaltung 25 umfasst eine Brückenschaltung 250, die eine Wheatstone-Brückenschaltung mit einem Temperaturmesswiderstand 16 ist, und eine Verstärkerschaltung 260, die eine Potentialdifferenz verstärkt, die aus der Brückenschaltung 250 gewonnen wird.
  • Die Brückenschaltung 250 ist eine Wheatstone-Brückenschaltung mit dem Temperaturmesswiderstand 16, einem ersten festen Brückenwiderstand 251, einem zweiten festen Brückenwiderstand 252 und einem dritten festen Brückenwiderstand 253.
  • Der erste feste Brückenwiderstand 251 ist in Reihe mit dem Temperaturmesswiderstand 16 angeschlossen. Von den Endbereichen des Temperaturmesswiderstands 16 ist der Endbereich gegenüberliegend zu dem Endbereich, der mit dem ersten festen Brückenwiderstand 251 verbunden ist, auf Masse gelegt. Von den Endbereichen des ersten festen Brückenwiderstands 251 ist der Endbereichen, der mit dem zweiten festen Brückenwiderstand 252 verbunden ist, mit der Leistungsversorgungsleitung zur Zufuhr der Versorgungsspannung Vcc verbunden.
  • Ferner ist der zweite feste Brückenwiderstand 252 mit dem dritten festen Brückenwiderstand 253 in Reihe geschaltet. Von den Endbereichen des dritten festen Brückenwiderstands 253 ist der Endbereich gegenüberliegend zu dem Endbereich, der mit dem zweiten festen Brückenwiderstand 252 verbunden ist, auf Masse gelegt. Von den Endbereichen des zweiten festen Brückenwiderstands 252 ist der Endbereich, der mit dem ersten festen Brückenwiderstand 251 verbunden ist, mit der Leistungsversorgungsleitung zur Zuführung der Versorgungsspannung Vcc verbunden.
  • Der Verbindungspunkt P– zwischen dem ersten festen Brückenwiderstand 251 und dem Temperaturmesswiderstand 16 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 261 über einen zweiten Temperatureinstellwiderstand 263 verbunden. Der Verbindungspunkt P+ zwischen dem zweiten festen Brückenwiderstand 252 und dem dritten festen Brückenwiderstand 253 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 261 über einen ersten festen Temperatureinstellwiderstand 262 verbunden. Ferner ist das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 261 dem Berechnungsabschnitt 30 als ein Temperaturerfassungssignal VT zugeleitet.
  • Die Verstärkerschaltung 260 ist eine differentielle Verstärkerschaltung und weist den Operationsverstärker 261, den ersten festen Temperatureinstellwiderstand 262, den zweiten Temperatureinstellwiderstand 263, einen dritten festen Widerstand 264 und einen Kondensator 265 auf. Der erste feste Temperatureinstellwiderstand 262 ist zwischen dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 261 und dem Verbindungspunkt P+ angeschlossen. Der zweite Temperatureinstellwiderstand 263 ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 261 und dem Verbindungspunkt P– angeschlossen. Der dritte feste Widerstand 264 und der Kondensator 265 sind parallel zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 261 und dessen Ausgangsanschluss angeordnet.
  • 1-4. Berechnungsabschnitt
  • Der Berechnungsabschnitt 30 berechnet die Konzentration an Wasserstoffgas auf der Grundlage des Temperaturerfassungssignals VT, das von der Temperatureinstellschaltung 25 ausgegeben wird, und des Erfassungssignals V1, das von der Energieversorgungssteuerschaltung 21 ausgegeben wird. Der Berechnungsabschnitt 30 arbeitet bei Beginn der Zufuhr von elektrischem Strom aus der DC-Leistungsversorgung 40. Nach dem Hochlaufen initialisiert der Berechnungsabschnitt 30 diverse Abschnitte und beginnt mit der Berechnung der Gaskonzentration.
  • Der Berechnungsabschnitt 30 umfasst eine zentrale Recheneinheit (CPU) zur Ausführung diverser Arten von Rechenverarbeitungen, etwa den Prozess zur Berechnung der Gaskonzentration; eine Speichereinrichtung, etwa einen ROM und einen RAM, die diverse Programme, Daten, und dergleichen speichern, die es der CPU ermöglichen, diverse Arten von Rechenvorgängen auszuführen; einen IO-Anschluss zur Eingabe und Ausgabe diverser Arten von Signalen; einen Zeitgeber für die Taktung; und dergleichen (nicht gezeigt).
  • Die zuvor beschriebene Speichereinrichtung speichert zuminderst Temperaturumwandlungsdaten, Feuchtigkeitsumwandlungsdaten und Konzentrationsumwandlungsdaten.
  • Ein Beispiel der Temperaturumwandlungsdaten sind Daten, die die Korrelation zwischen der Umgebungstemperatur T der Zielatmosphäre und der Temperaturspannung VT (dem Temperaturerfassungssignal VT) repräsentieren.
  • Ein Beispiel der Feuchtigkeitsumwandlungsdaten sind Daten, die die Korrelation zwischen der Feuchtigkeit H innerhalb der Zielatmosphäre und der Spannung in der Hochtemperaturphase VH, der Spannung in der Niedertemperaturphase VL und der Temperaturspannung repräsentieren.
  • Ein Beispiel der Konzentrationsumwandlungsdaten sind Daten, die die Korrelation zwischen der Spannung in der Hochtemperaturphase VH oder der Spannung in der Niedertemperaturphase VL und der Gaskonzentration X des entflammbaren Gases repräsentieren.
  • Zu beachten ist, dass die vorliegende Ausführungsform ausgebildet ist, die Konzentrationsumwandlungsdaten zu verwenden, die die Korrelation zwischen der Spannung in der Hochtemperaturphase VH und der Gaskonzentration X an Wasserstoffgas repräsentieren. Zu beachten ist, dass alle Umwandlungsdaten aus Zuordnungsdaten für die Umwandlung, einer Berechnungsformel zur Umwandlung oder dergleichen zusammengesetzt sind, und dass diese auf der Grundlage von Daten im Voraus erstellt werden können, die durch Experiment oder dergleichen ermittelt sind.
  • Die zuvor genannten Feuchtigkeitsumwandlungsdaten umfassen Zuordnungsdaten für eine Umwandlung eines Spannungsverhältnisses, das die Korrelation zwischen der Umgebungstemperatur T (die Temperaturspannung VT) und einem Spannungsverhältnis VC(0) repräsentiert, das nachfolgend beschrieben ist; und Zuordnungsdaten für die Feuchtigkeitsumwandlung, die die Korrelation zwischen der Differenz eines Spannungsverhältnis ΔVC, das nachfolgend beschrieben ist, und der Feuchtigkeit H repräsentieren.
  • Die zuvor genannten Konzentrationsumwandlungsdaten umfassen Zuordnungsdaten für die Umwandlung der Spannung in der Hochtemperaturphase, die die Korrelation zwischen der Temperaturspannung VT und einer Spannung in der Hochtemperaturphase VH(0) repräsentieren, wie nachfolgend beschrieben ist; Zuordnungsdaten für die Umwandlung einer Änderung der Feuchtigkeitsspannung, die die Korrelation zwischen der Spannung in der Hochtemperaturphase VH und der Feuchtigkeit H und eine Spannungsänderung in der Hochtemperaturphase ΔVH(H), die nachfolgend beschrieben ist, repräsentieren; und Zuordnungsdaten für die Umwandlung der Gasempfindlichkeit, die die Korrelation zwischen der Temperaturspannung VT und der Spannung in der Hochtemperaturphase VH und einer Gasempfindlichkeit G(VT), die nachfolgend beschrieben ist, repräsentieren.
  • 1-5. Verfahren zur Erfassung der Konzentration von Wasserstoffgas
  • Als nächstes wird das Verfahren zur Erfassung der Konzentration von Wasserstoffgas, das durch die Erfassungsvorrichtungen für entflammbare Gase 1 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, beschrieben. Wenn die Konzentration von Wasserstoffgas zu erfassen ist, wie in 3A und 3B gezeigt ist, führt die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 abwechselnd wiederholt einen Steuerungsprozesses zum Halten der festgelegten Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf der zweiten festgelegten Temperatur auf der Niedertemperaturseite CL während einer vorbestimmten periodischen Zeit t (im Weiteren als die „Niedertemperaturperiode t” bezeichnet) und führt einen Steuerungsprozesses zum Halten der eingestellten Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf der ersten festgelegten Temperatur der Hochtemperaturseite CH während einer vorbestimmten periodischen Zeit t aus (die im Weiteren als die „Hochtemperaturperiode t” bezeichnet wird).
  • Insbesondere gibt der Berechnungsabschnitt 30 der Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 das Umschaltsignal CG1 so aus, dass abwechselnd wiederholt die Steuerung zum Beibehalten des Widerstandswertes der Brückenschaltung 210 ausgeführt wird; d. h., zum Halten der Spannung zwischen den Anschlüssen des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf der Spannung der Niedertemperaturphase VL während der Niedertemperaturperiode t und zum Halten der Spannung zwischen den Anschlüssen des Wärmeerzeugungswiderstands 15 auf der Spannung der Hochtemperaturphase VH während der Hochtemperaturperiode t.
  • In der vorliegenden Ausführungsform haben die Niedertemperaturperiode t und die Hochtemperaturperiode t die gleiche Länge; insbesondere 200 ms. Zu beachten ist, dass die Gesamtlänge eines Zyklus (2t) mit der Niedertemperaturperiode t und der Hochtemperaturperiode t vorzugsweise 5 Sekunden oder weniger beträgt. Dies liegt daran, dass, wenn die Länge eines einzelnen Zyklus ansteigt, die Fähigkeit des Ausgangssignals einer Umgebungsänderung genau zu folgen, anders ausgedrückt, die Genauigkeit des Ausgangssignals, beeinträchtigt wird.
  • Der Berechnungsabschnitt 30 führt diverse Arten eines Steuerungsablaufs, etwa die Verarbeitung zur Berechnung einer Gaskonzentration, die zum Zeitpunkt der Gaserfassung auszuführen ist, aus.
  • Die Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration wird nun beschrieben.
  • Die Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration ist ein Steuerungsablauf, der zum Zeitpunkt der Gaserfassung durch die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 so ausgeführt wird, dass die Konzentration des entflammbaren Gases berechnet wird. Zu beachten ist, dass, wenn die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 initialisiert wird, der Berechnungsabschnitt 30 die Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration beginnt. 4A und 4B sind Flussdiagramme, die Details der Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration zeigen.
  • Wenn die Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration begonnen wird bei S110 (S steht für „Schritt”), beginnt der Berechnungsabschnitt 30 damit, elektrischen Strom den diversen Bereichen innerhalb der Vorrichtung zuzuführen. Insbesondere beginnt der Berechnungsabschnitt 30 damit, elektrischen Strom dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 durch die Energieversorgungssteuerschaltung 21 und elektrischen Strom dem Temperaturmesswiderstand 16 durch die Temperatureinstellschaltung 25 zuzuführen.
  • In S120 danach erhält der Berechnungsabschnitt 30 die Spannung der Niedertemperaturphase VL, die Spannung der Hochtemperaturphase VH, ein oberes Potenzial V21, ein Erfassungspotenzial V11, ein Zwischenpotenzial V31 aus der Energieversorgungssteuerschaltung 21 und erhält die Temperaturspannung VT aus der Temperatureinstellschaltung 25.
  • Zu beachten ist, dass das obere Potenzial V21 das Potenzial des TOP-Spannungssignals V2 ist, das zu dieser Zeit erfasst wird; das Erfassungspotenzial V11 ist das Potenzial des Erfassungssignals V1, das zu dieser Zeit erfasst wird; das Zwischenpotenzial V31 ist das Potenzial des Zwischenpotenzialsignals V3, das zu dieser Zeit erfasst wird; und die Temperaturspannung VT ist die Spannung des Temperaturerfassungssignals VT, das zu dieser Zeit erfasst wird.
  • Im darauf folgenden S130 bewertet der Berechnungsabschnitt 30, ob das obere Potenzial V21 gleich oder größer als ein erster Bewertungswert Vth1 ist oder nicht, der im Voraus festgelegt ist. Wenn der Berechnungsabschnitt 30 eine positive Bewertung durchführt, geht der Berechnungsabschnitt 30 zum S230 weiter. Wenn der Bewertungsabschnitt 30 eine negative Bewertung vornimmt, geht der Berechnungsabschnitt 30 zu S140 weiter.
  • Zu beachten ist, dass der erste Bewertungswert Vth1 im Voraus auf der Grundlage des Potenzials (Potenzial zum Zeitpunkt der maximalen Leistungsversorgung) eingestellt ist, das am Verbindungsendbereich PV erzeugt wird, wenn der Zustand der Steuerung durch die Verstärkerschaltung 220 und die Stromeinstellschaltung 230 in einem Zustand ist, in welchem der maximale Strom aus der DC-Leistungsversorgung 40 der Brückenschaltung 210 zugeführt wird (Zustand, in welchem die maximale Spannung an der Brückenschaltung 210 angelegt ist). In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wert, der durch Subtrahieren des Spannungsabfalls (ungefähr 0,6 V) an der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 aus der Versorgungsspannung Vcc (5 V) erhalten wird, als das Potenzial zum Zeitpunkt der maximalen Energieversorgung verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Potenzial, das identisch zu dem Potenzial zum Zeitpunkt der maximalen Energieversorgung ist (insbesondere 4,4 V), als der erste Bewertungswert Vth1 im Voraus festgelegt.
  • Wenn der Berechnungsabschnitt 30 eine positive Bestätigung im S130 vornimmt und dann zum S230 weitergeht, bewertet der Berechnungsabschnitt 30 im S230, ob die Differenz D1 (= V11 – V31) zwischen dem Erfassungspotenzial V11 und dem Zwischenpotenzial V31 gleich oder größer als ein vorbestimmter zweiter Bewertungswert Vth2 ist oder nicht. Wenn der Berechnungsabschnitt 30 eine positive Bewertung vornimmt, geht der Berechnungsabschnitt 30 zu S240 weiter. Wenn der Berechnungsabschnitt 30 eine negative Bewertung vornimmt, geht der Berechnungsabschnitt 30 zu S140 weiter.
  • Ein beliebiger Wert innerhalb des numerischen Bereichs, der von dem Wert der Differenz D1 zum Zeitpunkt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschluss Zustand ist, bis zu dem Wert der Differenz D1 zu dem Zeitpunkt reicht, wenn die Konzentration an Wasserstoff hoch ist (der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 hat abgenommen), ist als der zweite Bewertungswert Vth2 im Voraus festgelegt. In der vorliegenden Ausführungsform sind 5,0 mV als der zweite Bewertungswert Vth2 festgelegt.
  • Wenn der Berechnungsabschnitt 30 eine positive Bewertung im S230 vornimmt und dann zum S240 weitergeht, bewertet der Berechnungsabschnitt 30 im S240, dass die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn ein Kurzschlussfehler in der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 aufgetreten ist). Zu dieser Zeit ändert der Berechnungsabschnitt 30 den Zustand einer Kurzschlussfehlermarke F1, die eine der internen Marken des Berechnungsabschnitts 30 ist, von einem zurückgesetzten Zustand in einen gesetzten Zustand und berichtet an eine externe Einrichtung (beispielsweise eine Motorsteuereinheit, und dergleichen), die mit der Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 verbunden ist, dass ein Kurzschlussfehler aufgetreten ist.
  • Wenn der Berechnungsabschnitt 30 eine negative Bewertung im S130 oder S230 vornimmt, geht er dann zum S140 weiter, und im S140 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 ein Spannungsverhältnis VC auf der Grundlage der Spannung der Hochtemperaturphase VH und der Spannung der Niedertemperaturphase VL. Insbesondere berechnet der Berechnungsabschnitt 30 das Spannungsverhältnis VC durch Verwendung der folgenden [Formel 1].
  • [Formel 1]
    • VC = VH / VL
  • Im S150 im Anschluss daran berechnet auf der Grundlage der Temperaturspannung VT, die im S120 erhalten wird, und auf der Grundlage der Zuordnungsdaten für die Umwandlung des Spannungsverhältnisses der Berechnungsabschnitt 30 ein Spannungsverhältnis VC(0), das der Umgebungstemperatur T (der Temperaturspannung VT) für den Fall entspricht, in welchem die Gaskonzentration X gleich null ist und die Feuchtigkeit H gleich null ist.
  • Im anschließenden S160 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 eine Spannungsverhältnisdifferenz ΔVC, die der Umgebungstemperatur T (der Temperaturspannung VT) entspricht, wobei das Spannungsverhältnis VC, das im S140 erhalten wurde, und das Spannungsverhältnis VC(0), das im S150 erhalten wurde, als Eingangswerte der [Formel 2] verwendet werden.
  • [Formel 2]
    • ΔVC = VC – VC(0)
  • Im nachfolgenden S170 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 die Feuchtigkeit H, die der Spannungsverhältnisdifferenz ΔVC entspricht, auf der Grundlage der Spannungsverhältnisdifferenz ΔVC, die im S160 erhalten wird, und den Zuordnungsdaten für die Feuchtigkeitsumwandlung.
  • Im nachfolgenden S180 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 auf der Grundlage der Spannung der Hochtemperaturphase VH, die im S120 erhalten wurde, der Temperaturspannung VT, die im S120 erhalten wurde, und den Zuordnungsdaten für die Umwandlung der Spannung der Hochtemperaturphase eine Spannung für eine Hochtemperaturphase VH(0), die der Umgebungstemperatur T (der Temperaturspannung VT) für den Fall entspricht, dass die Gaskonzentration X und die Feuchtigkeit H gleich null sind.
  • Im nachfolgenden S190 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 auf der Grundlage der Spannung der Hochtemperaturphase VH, die im S120 gewonnen wurde, der Feuchtigkeit H, die im S170 erhalten wurde, und den Zuordnungsdaten für die Umwandlung der Feuchtigkeit in Spannungsänderung eine Spannungsänderung für die Hochtemperaturphase ΔVH(H), die eine Spannungsänderung der Spannung der Hochtemperaturphase VH aufgrund der Feuchtigkeit H entspricht.
  • Im nachfolgenden S200 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 eine Spannungsänderung der Hochtemperaturphase ΔVH(G), die eine Spannungsänderung der Spannung der Hochtemperaturphase VH aufgrund des entflammbaren Gases repräsentiert, wobei die Spannung der Hochtemperaturphase VH, die im S120 erhalten wurde, die Spannung der Hochtemperaturphase VH(0), die im S180 erhalten wurde, und die Spannungsänderung der Hochtemperaturphase ΔVH(H), die im S190 erhalten wurde, als Eingangswerte der [Formel 3] verwendet werden.
  • [Formel 3]
    • ΔVH(G) = VH – VH(0) – ΔVH(H)
  • Im nachfolgenden S210 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 eine Gasempfindlichkeit G(VT), die die Empfindlichkeit für das entflammbare Gase nach der Korrektur (die Einheit ist der Kehrwert der Gaskonzentration X) repräsentiert, auf der Grundlage der Spannung der Hochtemperaturphase VH, die im S120 erhalten wurde, der Temperaturspannung VT, die im S120 erhalten wurde, und den Zuordnungsdaten für die Umwandlung der Gasempfindlichkeit.
  • Im anschließenden S220 berechnet der Berechnungsabschnitt 30 die Gaskonzentration X des entflammbaren Gases (Wasserstoff), wobei die Spannungsänderung der Hochtemperaturphase ΔVH(G), die im S200 berechnet wurde, und die Gasempfindlichkeit G(VT), die im S210 berechnet wurde, als Eingangswerte der [Formel 4] verwendet werden.
  • [Formel 4]
    • x = ΔVH(G) / G(VT)
  • Nach Beendigung des S220 geht der Berechnungsabschnitt 30 wieder zum S120 zurück und führt die zuvor beschriebene Verarbeitung wiederholt aus.
  • Wie zuvor beschrieben ist, berechnet bei der Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration der Berechnungsabschnitt 30 die Gaskonzentration X (Wasserstoffkonzentration) durch die Verarbeitung gemäß S120 und S140 bis S220. In der Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration führt der Berechnungsabschnitt 30 vor der Berechnung der Gaskonzentration den Vorgang zur Bewertung im S130 und S230 aus, um eine Bewertung auf der Grundlage des oberen Potenzials V21 und der Differenz D1 (= V11 – V31) aus, dahingehend, ob die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist oder nicht, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, es hat ein Kurzschlussfehler in der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 stattgefunden).
  • Wenn der Berechnungsabschnitt 30 in der Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration ermittelt, dass ein Kurzschlussfehler aufgetreten ist, ermittelt der Berechnungsabschnitt 30, dass ein Kurzschlussfehler aufgetreten ist, ohne dass die Gaskonzentration X berechnet wird (S240). Wenn der Berechnungsabschnitt 30 bei der Verarbeitung zur Berechnung der Gaskonzentration ermittelt, dass kein Kurzschlussfehler aufgetreten ist, berechnet der Berechnungsabschnitt 30 die Gaskonzentration X.
  • 1-6. Bewertung eines Fehlers der Temperatur Steuer-Schaltung
  • Wenn in der Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn ein Kurzschlussfehler in der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 aufgetreten ist), wird die Ausgangsspannung der DC-Leistungsversorgung 40 (die Versorgungsspannung Vcc) direkt an die Brückenschaltung 210 angelegt. Wenn das Anlegen einer derartigen Spannung an den Wärmeerzeugungswiderstand 15 andauert, steigt die Temperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 15 an und der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 steigt an, wodurch die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ansteigt. Zu beachten ist, dass der erste feste Brückenwiderstand 211, der zweite feste Brückenwiderstand 212 und der variable Widerstandsabschnitt 213, die als Referenzwiderstände der Brückenschaltung 210 vorgesehen sind, einen kleineren Widerstandsänderung bei Temperaturänderung zeigen im Vergleich zu dem Wärmeerzeugungswiderstand 15. Wenn daher die Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ansteigt, ist es wahrscheinlicher, dass das Potenzial an dem Verbindungspunkt P+ zwischen dem ersten festen Brückenwiderstand 211 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 höher wird als an dem Verbindungspunkt P– zwischen dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 und dem variablen Widerstandsabschnitt 213.
  • Wenn indessen in der Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 in einem Zustand ist, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des zu erfassenden entflammbaren Gases (Wasserstoff) weiterhin abnimmt, dann steuern zur Erhöhung des Widerstandswertes des Wärmeerzeugungswiderstands 15 die Verstärkerschaltung 220 und die Stromeinstellschaltung 230 den Zustand für die Zuleitung des elektrischen Stroms von der DC-Leistungsversorgung 40 zu der Brückenschaltung 210 derart, dass der maximale Strom der Brückenschaltung 210 zugeführt wird (oder die maximale Spannung an die Brückenschaltung 210 angelegt wird). Da dabei der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des zu erfassenden entflammbaren Gases (Wasserstoff) abnimmt, nimmt die Spannung zischen gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ab. Als Folge der Verringerung der Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstands 15 ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass das Potenzial an dem Verbindungspunkt P+ zwischen dem ersten festen Brückenwiderstand 211 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 15 kleiner wird als an dem Verbindungspunkt P– zwischen dem zweiten festen Brückenwiderstand 212 und dem variablen Widerstandsabschnitt 213.
  • Daher nimmt die Differenz D1 (= V11 – V31), die durch Subtrahieren des Zwischenpotenzials V31 (das Potenzial an dem Verbindungspunkt P–) von dem Erfassungspotenzial V11 (das Potenzial an dem Verbindungspunkt P+) gewonnen wird, unterschiedliche Werte an zwischen dem „Zustand, in welchem die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist)” und dem „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des entflammbaren Gases (Wasserstoff) abnimmt”.
  • Wie ferner zuvor beschrieben ist, ist ein beliebiger Wert innerhalb des numerischen Bereichs, der von dem Wert der Differenz D1 zum Zeitpunkt, wenn die Brückenschaltung 21 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in den Kurzschlusszustand ist), bis zu dem Wert der Differenz D1 zu dem Zeitpunkt reicht, wenn die Konzentration von Wasserstoff hoch ist (wenn der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 abgenommen hat), als der zweite Bewertungswert Vth2 im Voraus festgelegt. In der vorliegenden Ausführungsform sind 5,0 mV als der zweite Bewertungswert Vth2 festgelegt.
  • Durch Verwendung des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Differenz D1 und dem zweiten Bewertungswert Vth2 ist es möglich, den „Zustand, in welchem die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist)” von dem „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des entflammbaren Gases (Wasserstoff) abnimmt” zu unterscheiden.
  • Zu beachten ist, dass die Differenz D1 (= V11 – V31), die durch Subtrahieren des Zwischenpotenzials V31 von dem Erfassungspotenzial V11 gewonnen wird, sich ändert, selbst wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 im normalen Zustand ist. Daher wird zusätzlich zu der Differenz D1 das obere Potenzial V21 für das Bewerten verwendet. Daher ist es möglich zu bewerten, ob die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist oder nicht.
  • Daher kann durch Ausführung des Bewertungsprozesses des S130 und S230 in dem Vorgang zur Berechnung der Gaskonzentration der Berechnungsabschnitt 30 auf der Grundlage des oberen Potenzials V21 und der Differenz D1 (= V11 – V31) bewerten, ob die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist oder nicht, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn ein Kurzschlussfehler in der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 aufgetreten ist).
  • 1-7. Wirkungen
  • Wie zuvor beschrieben ist, ist die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet, dass im Vorgang der Berechnung der Gaskonzentration sie auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem oberen Potenzial V21 und dem ersten Bewertungswert Vth1 (S130) und dem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Differenz D1 (= V11 – V31) und dem zweiten Bewertungswert Vth2 (S230) bewertet, ob die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlusszustand ist oder nicht, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn ein Fehler (insbesondere ein Kurzschlussfehler) der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 vorliegt).
  • Wenn insbesondere das obere Potenzial V21 gleich oder größer als der erste Bewertungswert Vth1 ist (es wird eine positive Bewertung im S130 gemacht) und die Differenz D1 (= V11 – V31) gleich oder größer als der zweite Bewertungswert Vth2 ist (es wird eine positive Bewertung im S230 erhalten), bewertet die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1, dass die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchen sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn ein Kurzschlussfehler in der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 aufgetreten ist) (S240).
  • Wie zuvor beschrieben ist, nimmt die Differenz D1 (= V11 – V31), die durch Subtrahieren des Zwischenpotenzials V31 von dem Erfassungspotenzial V11 gewonnen wird, unterschiedliche Werte an zwischen dem „Zustand, in welchem die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist)” und dem „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des entflammbaren Gases (Wasserstoff) abnimmt”. Wenn daher der zweite Bewertungswert Vth2 in der zuvor beschriebenen Weise festgelegt ist und das Ergebnis des Vergleiches zwischen der Differenz D1 und dem zweiten Bewertungswert Vth2 verwendet wird, ist es möglich, den „Zustand, in welchem die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchen sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist)” von dem „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des entflammbaren Gases (Wasserstoff) abnimmt” zu unterscheiden.
  • Zu beachten ist, dass sich die Differenz D1 (= V11 – V31) selbst dann ändert, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 normal arbeitet. Durch Ausführung der Bewertung unter Verwendung des oberen Potenzials V21 zusätzlich zu der Differenz D1 ist es daher möglich zu beurteilen, ob die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist oder nicht, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in dem Kurzschlussfehlerzustand ist).
  • Durch Ausführung des Bewertungsprozesses des S130 und S230 in dem Vorgang zur Berechnung der Gaskonzentration kann daher die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 den „Zustand, in welchem die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, in welchem die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist)” von dem „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des entflammbaren Gases (Wasserstoff) abnimmt” auf der Grundlage des oberen Potenzials V21 und der Differenz D1 unterscheiden.
  • Wenn daher die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn ein Kurzschlussfehler in der Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231, die den der Brückenschaltung 231 zugeführten Strom steuert, aufgetreten ist), kann die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 den Kurzschlussfehler erkennen.
  • Zu beachten ist, dass, wenn das obere Potenzial V21 als nicht gleich oder nicht größer als der erste Bewertungswert Vth1 bewertet wird (im S130 wird eine negative Bewertung ausgeführt), oder wenn die Differenz D1 als nicht gleich oder nicht größer als der zweite Bewertungswert Vth2 bewertet wird (es wird im S230 eine negative Bewertung erhalten), dann kann die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 die Gaskonzentration X durch die Verarbeitung im S120 und S140 bis S220 berechnen, wodurch die Wasserstoffkonzentration erfasst wird.
  • 1-8. Zusammenhang zwischen Ausführungsformen und Ansprüchen
  • Das Folgende ist eine Beschreibung des Zusammenhangs zwischen Begriffen, die in den folgenden Ansprüchen verwendet sind, und Begriffen, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet sind.
  • Die Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 entspricht der Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung; der Wärmeerzeugungswiderstand 15 entspricht dem Wärmeerzeugungswiderstand; die Brückenschaltung 210 entspricht der Wheatstone-Brückenschaltung; die Verstärkerschaltung 220 und die Stromeinstellschaltung 230 entsprechen dem Brückensteuerungsabschnitt; und der Berechnungsabschnitt 30, der S120 und S140 bis S220 in dem Vorgang zur Berechnung der Gaskonzentration ausführt, entspricht dem Berechnungsabschnitt.
  • Der erste feste Brückenwiderstand 211 entspricht dem ersten Widerstandsabschnitt; der zweite feste Brückenwiderstand 212 entspricht dem zweiten Widerstandsabschnitt; und der variable Widerstandsabschnitt 213 entspricht dem dritten Widerstandsabschnitt. Der Operationsverstärker 221 entspricht dem Operationsverstärker. Die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 entspricht dem Leistungsversorgungsteuerungsabschnitt, und die DC-Leistungsversorgung 40 entspricht der Leistungsversorgungsvorrichtung.
  • Der Endbereich PG, an dem der Wärmeerzeugungswiderstand 15 und der variable Widerstandsabschnitt 213 miteinander verbunden sind, entspricht dem Referenzpunkt; und der Verbindungsendbereich PV, an welchem der erste feste Brückenwiderstand 211 und der zweite feste Brückenwiderstand 212 miteinander verbunden sind, entspricht dem Punkt mit hohem Potenzial. Der Verbindungspunkt P+, an welchem der erste feste Brückenwiderstand 211 und der Wärmeerzeugungswiderstand 15 miteinander verbunden sind, entspricht dem ersten Potenzialpunkt; und der Verbindungspunkt P–, an welchem der zweite feste Brückenwiderstand 212 und der variable Widerstandsabschnitt 213 miteinander verbunden sind, entspricht dem zweiten Potenzialpunkt
  • Der Berechnungsabschnitt 30, der S130, S230 und S240 in dem Vorgang zur Berechnung der Gaskonzentration ausführt, entspricht dem Fehlerbewertungsabschnitt; der erste Bewertungswert Vth1 entspricht dem oberen Spannungsgrenze-Bewertungswert; und der zweite Bewertungswert Vth2 entspricht dem Fehlerbewertungswert.
  • 2. Andere Ausführungsformen
  • Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann in diversen Formen umgesetzt werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise sind der erste Bewertungswert Vth1 und der zweite Bewertungswert Vth2 nicht auf die zuvor beschriebene numerischen Werte beschränkt und können in beliebiger Weise festgelegt werden, sofern der erste Bewertungswert Vth1 und der zweite Bewertungswert Vth2 es möglich machen, den „Zustand, in welchem die Brückenschaltung 210 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem sie mit der DC-Leistungsversorgung 40 kurzgeschlossen ist (anders ausgedrückt, wenn die Konstanttemperatur-Steuerschaltung 231 in einem Kurzschlussfehlerzustand ist)” von dem „Zustand, in welchem der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 aufgrund des entflammbaren Gases (Wasserstoff) abnimmt” zu unterscheiden.
  • Auch der Vorgang zur Berechnung der Gaskonzentration kann so modifiziert werden, dass nach einer erfolgten negativen Bewertung im S230 der Berechnungsabschnitt 30 einen Schritt (Bewertungsschritt für Widerstandsabnahme) zum Bewerten darüber ausführt, ob die Wasserstoffkonzentration hoch ist oder nicht (ob der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 abgenommen hat) und anschließend geht der Ablauf zum S140 weiter. In diesem Falle kann in dem Bewertungsschnitt für die Widerstandsabnahme der Berechnungsabschnitt 30 den Zustand der Marke für hohe Wasserstoffkonzentration (oder einer Marke für Widerstandsabnahme) ändern, die eine der internen Marken des Berechnungsabschnitts 30 ist, wobei die Änderung von einem zurückgesetzten Zustand in einen gesetzten Zustand erfolgt. Ferner kann in dem Bewertungsschritt für die Widerstandsabnahme der Berechnungsabschnitt 30 an eine externe Einrichtung (beispielsweise eine Motorsteuereinheit, und dergleichen) berichten, die mit der Erfassungsvorrichtung für entflammbare Gase 1 verbunden ist, dass die Wasserstoffkonzentration hoch ist (wenn der Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands 15 abgenommen hat).
  • Ferner wird in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Konzentration des entflammbaren Gases als ein Fluid-Zustand erfasst. Jedoch ist der Fluid-Zustand nicht darauf beschränkt, und es können die Durchflussrate von Gas, die Durchflussrate von Flüssigkeit oder dergleichen erfasst werden.
  • Die Erfindung ist somit detailliert mit Bezug zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben. Jedoch sollte die Erfindung nicht so ausgelegt werden, dass sie darauf beschränkt ist. Es sollte ferner für den Fachmann ersichtlich sein, dass diverse Änderungen in Form und Detail der Erfindung, wie sie zuvor beschrieben ist, vorgenommen werden können. Es ist beabsichtigt, dass derartige Änderungen in dem Grundgedanken und dem Schutzbereich der angehängten Ansprüche mit eingeschlossen sind.
  • Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2015-079442 , die am 8. April 2015 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit eingeschlossen ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012-198093 [0008]
    • JP 2015-079442 [0159]

Claims (3)

  1. Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung (1) mit: einem Wärmeerzeugungswiderstand (15), der in einer Zielatmosphäre angeordnet ist und dessen Widerstand sich entsprechend einem zu erfassenden Fluid-Zustand ändert; einer Wheatstone-Brückenschaltung (210), welche so gebildet ist, dass eine erste Seite, die den Wärmeerzeugungswiderstand und einen ersten Widerstandsabschnitt (211) aufweist, die in Reihe geschaltet sind, und eine zweite Seite, die einen zweiten Widerstandsabschnitt (212) und einen dritten Widerstandsabschnitt (213) aufweist, die in Reihe geschaltet sind, parallel verbunden sind; einem Brückensteuerungsabschnitt (220, 230), der den Zustand der Zuführung von elektrischem Strom von einer Leistungsversorgung (40) zu der Wheatstone-Brückenschaltung steuert; und einem Berechnungsabschnitt (30), der den Fluid-Zustand in der Zielatmosphäre aus einem Widerstandswert des Wärmeerzeugungswiderstands (15) berechnet, wobei der Brückensteuerungsabschnitt einen Operationsverstärker (221) mit einem Ausgangsanschluss und zwei Eingangsanschlüssen und einen Energieversorgungssteuerungsabschnitt (231) aufweist, der einen Zustand der Zuführung von elektrischem Strom zu der Wheatstone-Brückenschaltung entsprechend dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers derart steuert, dass eine Potentialdifferenz zwischen den zwei Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers zu null wird; die Wheatstone-Brückenschaltung derart ausgebildet ist, dass einer von Verbindungspunkten, an dem die erste Seite und die zweite Seite einander verbunden sind, als ein Referenzpunkt (PG) dient, der mit einer Seite des Brückensteuerungsabschnitts verbunden ist, die zu einer Seite mit niedrigem Potenzial wird, wenn der Brückensteuerungsabschnitt an die Wheatstone-Brückenschaltung eine Spannung anlegt, wobei der andere der Verbindungspunkte als ein Punkt mit hohem Potenzial (PV) dient, der mit der anderen Seite des Brückensteuerungsabschnitts verbunden ist, die zu einer Seite mit hohem Potenzial wird, wenn der Brückensteuerungsabschnitt die Spannung an die Wheatstone-Brückenschaltung anlegt, wobei ein Verbindungspunkt, an welchem der erste Widerstandsabschnitt und der Wärmeerzeugungswiderstand miteinander verbunden sind, als ein erster Potenzialpunkt (P+) dient, der mit einem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, und ein Verbindungspunkt, an dem der zweite Widerstandsabschnitt und der dritte Widerstandsabschnitt miteinander verbunden sind, als ein zweiter Potenzialpunkt (P–) dient, der mit dem anderen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist; und die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung einen Fehlerbewertungsabschnitt aufweist, der ein Potenzial (V21) an dem Punkt mit hohem Potenzial mit einem vorbestimmten oberen Spannungsgrenze-Bewertungswert (Vth1) vergleicht und eine Differenz (D1), die durch Subtrahieren eines Potenzials (V31) an dem zweiten Potenzialpunkt von einem Potenzial (V11) an dem ersten Potenzialpunkt erhalten wird, mit einem vorbestimmten Fehlerbewertungswert (Vth2) vergleicht, um damit zu bewerten, dass die Wheatstone-Brückenschaltung in einem Kurzschlussfehlerzustand ist, in welchem die Brückenschaltung mit der Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist, wenn das Potenzial an dem Punkt mit hohem Potenzial gleich oder größer als der obere Spannungsgrenze-Bewertungswert ist und die Differenz gleich oder größer als der Fehlerbewertungswert ist.
  2. Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Berechnungsabschnitt (30) eine Konzentration von Wasserstoffgas als den Fluid-Zustand berechnet.
  3. Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistungsversorgung (40) in die Fluidzustands-Erfassungsvorrichtung integriert ist.
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