JP2006176050A - 車両用状況監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で軽量小型化することができ、パージされる水素ガスを有効活用することができ、駐車、狭い道路での対向車とのすれ違い、障害物の回避等の際に車両の周囲の状況を的確に把握することができ、前方の路面状況、交通信号の状況、交差点の状況、交通状況等を的確に把握することができ、運転者が不安を感じることなく、容易に、安全に車両の運転を行うことができるようにする。
【解決手段】電解質層を燃料極と酸素極とで狭持した燃料電池が、燃料極に沿って燃料ガス流路が形成されたセパレータを挟んで積層され、車両に搭載された燃料電池スタックと、燃料ガス流路内の燃料ガスをパージするパージ手段と、撮像装置を搭載し、車両から発進して車両に回収される飛行物体と、車両に搭載され、撮像装置が撮影した画像を表示する表示装置とを有し、飛行物体は、パージされた燃料ガスを浮遊源とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用状況監視システムに関するものである。

従来、自動車等の車両に搭載したカメラによって車両周辺の画像を撮影して、前記車両の運転を補助するための監視装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、潜水艦の潜望鏡のように、伸縮自在な棒状部材を車両の中央に取り付け、後部座席の乗員がハンドルを操作することによって前記棒状部材を伸縮又は回転させ、該棒状部材の上端に装着された監視カメラによって画像を撮影するようになっている。
実開平５−８６６８６号公報

しかしながら、前記従来の監視装置においては、棒状部材を伸縮又は回転させる構造が複雑であり、装置自体が大型で重量が重くなってしまう。また、十分に高い位置まで監視カメラを上昇させることができず、前方を走行中の車両がトラック、バス、ワンボックスカー等のように、車高の高い車両である場合には、前方の路面状況、交通信号の状況、交通状況等の把握が困難になり、運転者は不安を感じてしまう。特に、交差点への進入時に該交差点に進入する他車の状況や交通信号の状況を把握することができない場合には不安が大きくなる。さらに、通常の車両の場合、運転者からの死角となる範囲が広く、駐車、狭い道路での対向車とのすれ違い、障害物の回避等の際に、スムーズに車両を運転することが難しい。特に、サイズの大きい車両を運転している場合には、車両のサイズを的確に把握することが困難であるので、運転がより難しくなってしまう。

本発明は、前記従来の監視装置の問題点を解決して、燃料電池を動力源とする車両においてパージされる水素ガスを浮遊源とする飛行物体に搭載した撮像装置によって、上空から車両の周囲及び前方の画像を撮影して表示することにより、簡単な構造で軽量小型化することができ、パージされる水素ガスを有効活用することができ、駐車、狭い道路での対向車とのすれ違い、障害物の回避等の際に車両の周囲の状況を的確に把握することができ、また、前方の路面状況、交通信号の状況、交差点の状況、交通状況等を的確に把握することができ、運転者が不安を感じることなく、容易に、かつ、安全に車両の運転を行うことができる車両用状況監視システムを提供することを目的とする。

そのために、本発明の車両用状況監視システムにおいては、電解質層を燃料極と酸素極とで狭持した燃料電池が、前記燃料極に沿って燃料ガス流路が形成されたセパレータを挟んで積層され、車両に搭載された燃料電池スタックと、前記燃料ガス流路内の燃料ガスをパージするパージ手段と、撮像装置を搭載し、前記車両から発進して該車両に回収される飛行物体と、前記車両に搭載され、前記撮像装置が撮影した画像を表示する表示装置とを有し、前記飛行物体は、パージされた燃料ガスを浮遊源とする。

本発明の他の車両用状況監視システムにおいては、さらに、前記車両に搭載され、前記飛行物体及び撮像装置の動作を制御するリモートコントロールユニットと、該リモートコントロールユニットの指令に基づいて、前記飛行物体への燃料ガスの供給を制御する制御手段とを更に有する。

本発明の更に他の車両用状況監視システムにおいては、さらに、前記リモートコントロールユニットは、前記車両及びその周囲を含む範囲を前記車両の上方から撮影した画像を前記表示装置に表示させる。

本発明の更に他の車両用状況監視システムにおいては、さらに、前記飛行物体は、該飛行物体及び前記撮像装置の動作を制御する中央制御装置を搭載する。

本発明によれば、車両用状況監視システムにおいては、電解質層を燃料極と酸素極とで狭持した燃料電池が、前記燃料極に沿って燃料ガス流路が形成されたセパレータを挟んで積層され、車両に搭載された燃料電池スタックと、前記燃料ガス流路内の燃料ガスをパージするパージ手段と、撮像装置を搭載し、前記車両から発進して該車両に回収される飛行物体と、前記車両に搭載され、前記撮像装置が撮影した画像を表示する表示装置とを有し、前記飛行物体は、パージされた燃料ガスを浮遊源とする。

この場合、パージされた燃料ガスを有効活用しつつ、高所からの車両周辺又は前方の画像を撮影して表示させることができる。そのため、経済的であり、しかも、車両の周囲及び前方の状況を的確に把握することができ、安全に車両の運転を行うことができる。

他の車両用状況監視システムにおいては、さらに、前記車両に搭載され、前記飛行物体及び撮像装置の動作を制御するリモートコントロールユニットと、該リモートコントロールユニットの指令に基づいて、前記飛行物体への燃料ガスの供給を制御する制御手段とを更に有する。

この場合、パージされた燃料ガスを浮遊源として利用しながら、ユーザの所望する通りに、飛行物体の上昇及び下降を適切に制御することができる。

更に他の車両用状況監視システムにおいては、さらに、前記リモートコントロールユニットは、前記車両及びその周囲を含む範囲を前記車両の上方から撮影した画像を前記表示装置に表示させる。

この場合、駐車、狭い道路での対向車とのすれ違い、障害物の回避等の際に車両の周囲の状況を的確に把握することができ、安全に車両の運転を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の実施の形態における車両用状況監視システムの構成の概略を示す図、図３は本発明の実施の形態における車両用状況監視システムが取得する画像の例を示す図である。

図２及び３において、１１は本実施の形態における車両用状況監視システムの車両であり、乗用車、トラック、バス、二輪車等道路を走行可能なものであればいかなる種類のものであってもよいが、本実施の形態においては、説明の都合上、前記車両が４つの車輪を備える乗用車であるものとして説明する。そして、前記車両１１は、後述される燃料電池スタック２０を動力源とする燃料電池車である。

また、１２は車両用状況監視システムの飛行物体であり、後述される撮像装置１７を搭載して空中を飛行する。前記飛行物体１２は、例えば、図２及び３に示されるような小型飛行船、風船等であり、ガス容器内に充填（てん）された空気より軽い水素ガスによって浮力を得る装置である。なお、前記飛行物体１２は、空中を前後左右上下に移動して位置を変更することができ、かつ、姿勢を変更することもできる。

そして、車両１１の運転者、同乗者等の車両用状況監視システムのユーザは、車両１１に搭載された図示されないリモートコントロールユニットを操作して前記飛行物体１２の位置及び姿勢を制御し、また、撮像装置１７の向き及び撮像倍率を制御して、所望の画像を撮影し、図３に示されるように、図示されない表示装置に表示させることができる。

図３において、１３ａは表示装置に表示された撮像装置１７の撮影した画像であり、車両１１の前方における交通状況である渋滞の状況を示す画像である。画像１３ａにおける範囲Ａは、前方を走行中の他の車両であるトラックのさらに前方における渋滞の状況を示している。これにより、車両１１の運転者は、前方の渋滞状況を的確に把握することができ、不安や不快感を感じることがない。また、１３ｂは表示装置に表示された撮像装置１７の撮影した画像であり、車両１１の前方における交差点の状況を示す画像である。画像１３ｂにおける範囲Ｂは、前方を走行中の他の車両であるトラックのさらに前方における交差点に進入してくる他車の状況を示している。これにより、車両１１の運転者は、前記トラックの死角になっている前方の交差点に進入する他車の状況を的確に把握することができ、不安を感じることがない。

なお、前方を走行中の他の車両のさらに前方の画像を撮影する場合には、飛行物体１２を車両の車高規制値よりも高い位置にまで上昇させることが望ましい。これにより、前方を走行中の他の車両がトラックのように車高の高いものであっても、確実に前方の画像を撮影することができる。なお、現在の車両の車高規制値は、４．１〔ｍ〕であるので、例えば、地上から５〔ｍ〕程度の高さに、飛行物体１２を上昇させることが望ましい。

さらに、１３ｃは表示装置に表示された撮像装置１７の撮影した画像であり、例えば、駐車する際における車両１１の周囲の状況を上方から示す画像であり、車両１１及びその周囲を含む範囲の画像である。画像１３ｃにおける範囲Ｃ１は車両１１自体、すなわち、自車を示し、範囲Ｃ２は車両１１の死角となっている後方に存在する歩行者を示し、範囲Ｃ３は車両１１の死角となっている側方に存在する歩行者を示し、範囲Ｃ４は車両１１の死角となっている側方を通過する対向車を示し、範囲Ｃ５は車両１１の死角となっている側方に存在する側溝を示している。これにより、車両１１の運転者は、自車の死角になっている範囲に存在する歩行者、他車、障害物等の状況を的確に把握することができ、不安を感じることがない。

なお、前記飛行物体１２及び該飛行物体１２が搭載する撮像装置１７は、有線制御されるものであってもよいし、無線制御されるものであってもよい。

次に、車両１１に搭載される燃料電池システムについて説明する。

図１は本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成を示す図である。

図１には、燃料電池スタック２０に燃料としての水素ガス及び酸化剤としての空気を供給する装置が示されている。ここで、前記車両１１は、照明装置、ラジオ、パワーウィンドウ等の車両１１の停車中にも使用される電気を消費する補機類を多数備えており、また、走行パターンが多様であり動力源に要求される出力範囲が極めて広いので、動力源としての燃料電池スタック２０と図示されない蓄電手段としての二次電池とを併用して使用することが望ましい。

そして、燃料電池スタック２０は、アルカリ水溶液型（ＡＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型（ＳＯＦＣ）等のものであってもよいが、固体高分子型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）であることが望ましい。なお、更に望ましくは、水素ガスを燃料とし、酸素又は空気を酸化剤とするＰＥＭＦＣ（Ｐｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）型燃料電池、又は、ＰＥＭ（Ｐｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）型燃料電池と呼ばれるものである。ここで、該ＰＥＭ型燃料電池は、一般的に、プロトン等のイオンを透過する電解質層としての固体高分子電解質膜の両側に触媒、電極及びセパレータを結合した燃料電池としてのセル（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）を複数及び直列に結合したスタック（Ｓｔａｃｋ）から成る。

この場合、固体高分子電解質膜を２枚のガス拡散電極で挟み、一体化させて接合する。そして、該ガス拡散電極の一方を燃料極（アノード極）とし、該燃料極表面に接する燃料流路を介し前記燃料極に燃料ガス、すなわち、アノードガスとしての水素ガスを供給すると、水素が水素イオン（プロトン）と電子とに分解され、水素イオンが固体高分子電解質膜を透過する。また、前記ガス拡散電極の他方を酸素極（カソード極）とし、該酸素極表面に接する空気流路を介し前記酸素極に酸化ガス、すなわち、カソードガスとしての空気を供給すると、空気中の酸素、前記水素イオン及び電子が結合して、水が生成され、生成水が発生する。このような電気化学反応によって起電力が生じるようになっている。

なお、図示されない改質装置によってメタノール、ガソリン等を改質して取り出した燃料である水素ガスを燃料電池スタック２０に直接供給することもできるが、車両の高負荷運転時にも安定して十分な量の水素ガスを供給することができるようにするためには、燃料貯蔵手段７３に貯蔵した水素ガスを供給することが望ましい。これにより、水素ガスがほぼ一定の圧力で、常に、十分に供給されるので、前記燃料電池スタック２０は車両の負荷の変動に遅れることなく追随して、必要な電流を供給することができる。この場合、前記燃料電池スタック２０の出力インピーダンスは極めて低く、０に近似することが可能である。

水素ガスは、水素吸蔵合金を収納した容器、デカリンのような水素吸蔵液体を収納した容器、水素ガスボンベ等の燃料貯蔵手段７３から、燃料供給管路としての第１燃料供給管路２１、及び、該第１燃料供給管路２１に接続された燃料供給管路としての第２燃料供給管路３３を通って、燃料電池スタック２０の図示されない燃料室に供給される。そして、前記第１燃料供給管路２１には、燃料貯蔵手段元開閉弁２４、圧力センサ２７、第１燃料圧力調整弁２５ａ、第２燃料圧力調整弁２５ｂ及び燃料供給電磁弁２６が配設される。また、前記第２燃料供給管路３３には、安全弁３３ａ及び前記燃料室内の圧力を検出する燃料室用圧力センサ７８が配設される。なお、前記第１燃料供給管路２１には、燃料電池スタック２０の起動時に前記第２燃料圧力調整弁２５ｂをバイパスして水素ガスを供給するための起動用バイパス管路２２が接続され、該起動用バイパス管路２２には起動用燃料供給電磁弁２３が配設される。また、前記燃料貯蔵手段７３は、十分に大きな容量を有し、常に、十分に高い圧力の水素ガスを供給することができる能力を有するものである。なお、図１に示される例においては、燃料貯蔵手段７３が複数、例えば、３つ配設され、また、第１燃料供給管路２１は、各燃料貯蔵手段７３に接続される部分で複数本に分岐され、途中で合流して１本になっている。しかし、燃料貯蔵手段７３は、単数であってもよいし、また、複数であってもよいし、複数の場合にはいくつであってもよい。

そして、燃料電池スタック２０の燃料室から排出される水素ガスは、燃料排出管路３１を通って燃料電池スタック２０の外部に排出される。前記燃料排出管路３１には、回収容器としての水回収ドレインタンク６０が配設されている。そして、該水回収ドレインタンク６０には水と分離された水素ガスとを排出する燃料排出管路３０が接続され、該燃料排出管路３０には燃料強制排出装置としての吸引循環ポンプ３６が配設されている。また、前記燃料排出管路３０には水素循環電磁弁３４が配設されている。また、前記燃料排出管路３０における水回収ドレインタンク６０と反対側の端部は、第２燃料供給管路３３に接続されている。これにより、燃料電池スタック２０の外部に導出された水素ガスを回収し、燃料電池スタック２０の燃料室に供給して再利用することができる。

また、前記水回収ドレインタンク６０には、起動用燃料排出管路５６が接続され、該起動用燃料排出管路５６には水素排気電磁弁６２が配設され、燃料電池スタック２０の起動時に燃料室から排出される水素ガスを大気中に排出することができるようになっている。なお、起動用燃料排出管路５６の出口端は、水素バッファタンク６３に接続されている。さらに、起動用燃料排出管路５６は途中から分岐し、分岐部分が吸引循環ポンプ３６と水素循環電磁弁３４との間において燃料排出管路３０に接続されている。また、前記分岐部分には水素起動停止電磁弁５６ａが配設されている。

さらに、前記燃料排出管路３０における第２燃料供給管路３３と水素循環電磁弁３４との間には、外気導入管路２８が接続されている。そして、該外気導入管路２８には、外気導入用電磁弁２８ａ及びエアフィルタ２８ｂが配設され、燃料電池スタック２０の運転終了時に外気を燃料室に導入することができるようになっている。

ここで、前記第１燃料圧力調整弁２５ａ及び第２燃料圧力調整弁２５ｂは、バタフライバルブ、レギュレータバルブ、ダイヤフラム式バルブ、マスフローコントローラ、シーケンスバルブ等のものであるが、前記第１燃料圧力調整弁２５ａ及び第２燃料圧力調整弁２５ｂの出口から流出する水素ガスの圧力をあらかじめ設定した圧力に調整することができるものであれば、いかなる種類のものであってもよい。なお、前記圧力の調整は、手動によってなされてもよいが、電気モータ、パルスモータ、電磁石等から成るアクチュエータによってなされることが望ましい。

また、前記起動用燃料供給電磁弁２３、燃料供給電磁弁２６、外気導入用電磁弁２８ａ、水素循環電磁弁３４、水素起動停止電磁弁５６ａ及び水素排気電磁弁６２は、いわゆる、オン−オフ式のものであり、電気モータ、パルスモータ、電磁石等から成るアクチュエータによって作動させられる。なお、前記燃料貯蔵手段元開閉弁２４は手動又は電磁弁を用いて自動的に作動させられる。さらに、前記吸引循環ポンプ３６は、水素ガスを強制的に排出し、燃料室内を負圧の状態にすることができるポンプであれば、いかなる種類のものであってもよい。なお、前記エアフィルタ２８ｂは、空気に含まれる塵埃（じんあい）、不純物、有害ガス等を除去する。

一方、酸化剤としての空気は、空気供給ファン、空気ボンベ、空気タンク等の酸化剤供給源７５から、酸化剤供給管路７７及び吸気マニホールド７４を通って、燃料電池スタック２０の酸素室に供給される。なお、酸化剤として、空気に代えて酸素を使用することもできる。そして、酸素室から排出される空気は、排気マニホールド７１及び凝縮器７２を通って大気中へ排出される。

また、前記酸化剤供給管路７７には、水をスプレーして、燃料電池スタック２０の酸素極を湿潤な状態に維持するための水供給ノズル７６が配設される。また、スプレーされた水によって前記酸素極及び燃料極を冷却することができる。さらに、前記排気マニホールド７１の端部に配設された凝縮器７２は、前記燃料電池スタック２０から排出される空気に含まれる水分を凝縮して除去するためのもので、前記凝縮器７２によって凝縮された水は凝縮水排出管路７９を通って水タンク５２に回収される。なお、前記凝縮水排出管路７９には排水ポンプ５１が配設され、前記水タンク５２にはレベルゲージ（水位計）５２ａが配設されている。

そして、前記水タンク５２内の水は、給水管路５３を通って水供給ノズル７６に供給される。なお、前記給水管路５３には、給水ポンプ５４及び水フィルタ５５が配設されている。ここで、前記排水ポンプ５１及び給水ポンプ５４は、水を吸引して吐出することができるポンプであれば、いかなる種類のものであってもよい。また、前記水フィルタ５５は、水に含まれる塵埃、不純物等を除去するものであれば、いかなる種類のものであってもよい。

また、水素バッファタンク６３には、他端が飛行物体１２に接続された浮力用ガス供給ラインとしての水素ガス供給管路６４の一端が接続されている。そして、該水素ガス供給管路６４の途中には、該水素ガス供給管路６４を開放又は遮断して、飛行物体１２のガス容器に供給される水素ガスの流れを制御するための浮力用ガス制御弁としての第１バルブ６６が配設され、また、他端が開放された水素ガス分岐排出管路６５の一端が接続されている。なお、該水素ガス分岐排出管路６５の途中には、前記水素バッファタンク６３又は飛行物体１２のガス容器から大気中に排出される水素ガスの流れを制御するための排出ガス制御弁としての第２バルブ６７が配設されている。ここで、水素ガス分岐排出管路６５及び第２バルブ６７は、車両１１の車体内に配設されたものであってもよいし、飛行物体１２の内部又は飛行物体１２の近傍に配設されたものであってもよい。また、前記水素ガス供給管路６４における水素バッファタンク６３と第１バルブ６６との間にはバッファタンク用圧力センサ６８が配設され、飛行物体１２には該飛行物体１２のガス容器内の圧力を検出するガス容器用圧力センサ６９が配設されている。なお、前記第１バルブ６６及び第２バルブ６７は、いわゆる、オン−オフ式のものであり、電気モータ、パルスモータ、電磁石等から成るアクチュエータによって作動させられる。

ところで、前記蓄電手段としての二次電池は、いわゆる、バッテリ（蓄電池）であり、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池等が一般的である。なお、前記蓄電手段は、必ずしもバッテリでなくてもよく、電気二重層キャパシタのようなキャパシタ（コンデンサ）、フライホイール、超伝導コイル、蓄圧器等のように、エネルギを電気的に蓄積し放出する機能を有するものであれば、いかなる形態のものであってもよい。さらに、これらの中のいずれかを単独で使用してもよいし、複数のものを組み合わせて使用してもよい。

また、前記燃料電池スタック２０は図示されない負荷に接続され、発生した電流を前記負荷に供給する。ここで、該負荷は、一般的には、駆動制御装置であるインバータ装置であり、前記燃料電池スタック２０又は蓄電手段からの直流電流を交流電流に変換して、車両の車輪を回転させる駆動モータに供給する。ここで、該駆動モータは発電機としても機能するものであり、車両の減速運転時には、いわゆる回生電流を発生する。この場合、前記駆動モータは車輪によって回転させられて発電するので、前記車輪にブレーキをかける、すなわち、車両の制動装置（ブレーキ）として機能する。そして、前記回生電流が蓄電手段に供給されて該蓄電手段が充電される。

なお、本実施の形態において、車両用状況監視システムは、燃料電池システムを作動させるために、図示されない制御手段を有する。該制御手段は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、各種のセンサから燃料電池スタック２０の燃料室、酸素室、水素バッファタンク６３及び飛行物体１２のガス容器に供給される水素、酸素、空気等の流量、温度、出力電圧等を検出して、前記酸化剤供給源７５、第１燃料圧力調整弁２５ａ、第２燃料圧力調整弁２５ｂ、起動用燃料供給電磁弁２３、燃料供給電磁弁２６、外気導入用電磁弁２８ａ、水素循環電磁弁３４、吸引循環ポンプ３６、排水ポンプ５１、給水ポンプ５４、水素起動停止電磁弁５６ａ、水素排気電磁弁６２、第１バルブ６６、第２バルブ６７等の動作を制御する。さらに、前記制御手段は、他のセンサ及び他の制御装置と連携して、燃料電池スタック２０に燃料及び酸化剤を供給するすべての装置の動作を統括的に制御する。

次に、前記構成の車両用状況監視システムの動作について説明する。ここでは、飛行物体１２を上昇させる場合、及び、下降させる場合の動作について説明する。

図４は本実施の形態において飛行物体を上昇させる場合の動作を示すフローチャート、図５は本実施の形態において飛行物体を下降させる場合の動作を示すフローチャートである。

まず、飛行物体１２を車両１１から出発させ、上昇させる場合、制御手段は、ユーザがリモートコントロールユニットを操作して、飛行物体１２を出発させる動作を開始させたか否か、すなわち、飛行物体動作開始の指示がなされたか否かを判断する（ステップＳ１）。なお、前記制御手段は、飛行物体動作開始の指示がなされるまで、前記判断を所定の周期（例えば、０．１秒毎）で繰り返して実行する。

そして、ガス容器動作開始の指示がなされると、前記制御手段は第１圧力が規定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２）。この場合、第１圧力はバッファタンク用圧力センサ６８によって検出された水素バッファタンク６３内の圧力であり、飛行物体１２のガス容器に供給するのに十分な水素ガスが水素バッファタンク６３に充填されているかを確認するために、第１圧力が規定範囲内であるか否かがチェックされる。ここで、第１圧力が規定範囲内でない場合、制御手段はＦＣ水素排気バルブ開を行って（ステップＳ３）、水素排気電磁弁６２を開き、燃料電池スタック２０の燃料室から排出された水素ガスを水素バッファタンク６３に供給する。そして、再びステップＳ２に戻り、第１圧力が規定範囲内であるか否かを判断する。ステップＳ２及びＳ３の動作は、第１圧力が規定範囲内になるまで繰り返し行われる。

また、第１圧力が規定範囲内である場合、制御手段は第１バルブ開を行って（ステップＳ４）、第１バルブ６６を開き、水素バッファタンク６３内の水素ガスを水素ガス供給管路６４を介して飛行物体１２のガス容器に供給する。なお、第２バルブ６７は閉じた状態となっているので、水素ガス分岐排出管路６５から水素ガスが排出されてしまうことはない。続いて、前記制御手段は第２圧力ＯＫであるか否かを判断する（ステップＳ５）。この場合、第２圧力はガス容器用圧力センサ６９によって検出された飛行物体１２のガス容器内の圧力であり、飛行物体１２を上昇させるために十分な水素ガスが充填されているときのガス容器内の圧力である。そのため、浮力を与えるために十分な水素ガスが前記ガス容器内に充填されているかを確認するために、第２圧力になっているか否か、すなわち、ＯＫであるか否かがチェックされる。ここで、第２圧力ＯＫでない場合、制御手段は再びステップＳ４に戻り、第１バルブ６６を開き、水素バッファタンク６３内の水素ガスを水素ガス供給管路６４を介して飛行物体１２のガス容器に供給する。そして、再びステップＳ５に戻り、第２圧力ＯＫであるか否かを判断する。ステップＳ４及びＳ５の動作は、第２圧力ＯＫになるまで繰り返し行われる。

そして、第２圧力ＯＫの場合、制御手段は第１バルブ閉を行って（ステップＳ６）、第１バルブ６６を閉じ、飛行物体１２のガス容器への水素ガスの供給を停止して処理を終了する。これにより、ガス容器内に十分な水素ガスが充填された状態となり、飛行物体１２は車両１１の上方において浮遊することができる。

次に、上方において浮遊している飛行物体１２を下降させて車両１１に格納する場合、制御手段は、ユーザがリモートコントロールユニットを操作して、飛行物体１２を回収する動作を開始させたか否か、すなわち、飛行物体動作終了の指示がなされたか否かを判断する（ステップＳ１１）。なお、前記制御手段は、ガス容器動作終了の指示がなされるまで、前記判断を所定の周期（例えば、０．１秒毎）で繰り返して実行する。

そして、飛行物体動作終了の指示がなされると、前記制御手段は第２バルブ開を行って（ステップＳ１２）、第２バルブ６７を開き、飛行物体１２のガス容器内の水素ガスを水素ガス供給管路６４及び水素ガス分岐排出管路６５を介して大気中に排出する。なお、第１バルブ６６は閉じているので、水素バッファタンク６３内の水素ガスが排出されてしまうことがない。

続いて、前記制御手段は第３圧力ＯＫであるか否かを判断する（ステップＳ１３）。この場合、第３圧力はガス容器用圧力センサ６９によって検出された飛行物体１２のガス容器内の圧力であり、飛行物体１２を下降させて車両１１に格納するのに適したガス容器内の圧力である。そのため、該ガス容器内の水素ガスが飛行物体１２を下降させて車両１１に格納するのに適した圧力となっているかを確認するために、第３圧力になっているか否か、すなわち、ＯＫであるか否かがチェックされる。ここで、第３圧力ＯＫでない場合、制御手段は再びステップＳ１２に戻り、第２バルブ６７を開き、飛行物体１２のガス容器内の水素ガスを水素ガス供給管路６４及び水素ガス分岐排出管路６５を介して大気中に排出する。そして、再びステップＳ１３に戻り、第３圧力ＯＫであるか否かを判断する。ステップＳ１２及びＳ１３の動作は、第３圧力ＯＫになるまで繰り返し行われる。

そして、第３圧力ＯＫの場合、制御手段は第２バルブ閉を行って（ステップＳ１４）、第２バルブ６７を閉じ、飛行物体１２のガス容器からの水素ガスの排出を停止して処理を終了する。これにより、飛行物体１２は下降して車両１１に格納されることができる。

次に、飛行物体１２のシステムの構成について詳細に説明する。ここでは、飛行物体１２が飛行物体側中央制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１８を搭載している例について説明する。

図６は本発明の実施の形態における飛行物体のシステム構成を示す第１の図である。

この場合、図６に示されるように、飛行物体１２には、受信装置１５、飛行物体センサ１６、撮像装置１７、中央制御装置としての飛行物体側中央制御装置１８、送信装置４１、飛行物体制御装置４２、撮像装置制御装置４３及び電源４４が搭載される。ここで、前記飛行物体側中央制御装置１８は、受信装置１５、飛行物体センサ１６、撮像装置１７、送信装置４１、飛行物体制御装置４２、撮像装置制御装置４３及び電源４４と接続され、車両１１からの命令に従って飛行物体１２及び撮像装置１７の動作を制御するとともに、飛行物体１２及び撮像装置１７の状態に関する情報、並びに、撮像装置１７の撮影した画像を車両１１に送信する装置である。なお、前記飛行物体側中央制御装置１８は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、プログラムに従って動作を行う一種のコンピュータである。

また、前記受信装置１５及び送信装置４１は、図示されない車両側送受信装置と有線又は無線によって通信を行うための通信インターフェイスである。そして、前記受信装置１５は、車両１１のリモートコントロールユニットからの命令を受信して、飛行物体側中央制御装置１８に伝達する。前記命令には、撮像装置１７の撮影した画像を車両１１に送信することを要求する画像送信要求、撮影対象となる場所の位置、撮影の倍率等の撮影された画像の内容に関する要求としての画像内容要求、飛行物体１２の飛行する高さや位置に関する要求としての飛行物体場所要求等が含まれる。また、前記送信装置４１は、画像情報、飛行物体センサ情報等の情報を飛行物体側中央制御装置１８から取得して車両１１のリモートコントロールユニットに送信する。前記情報には、撮像装置１７の撮影した画像の画像信号、飛行物体１２及び撮像装置１７の状態に関する情報等が含まれる。

そして、前記飛行物体センサ１６は、ジャイロセンサ、高度センサ、圧力センサ、温度センサ等によって、飛行物体１２のピッチ、ヨー等の傾き、高度、圧力、向き、温度等を検出し、姿勢信号として飛行物体側中央制御装置１８に伝達する。また、前記撮像装置１７は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子、レンズ、プリズム等の光学素子等を備え、指定された方向の画像を指定された倍率で撮影するための装置である。この場合、前記撮像装置１７は、向きを上下左右に変更したり、撮像倍率を変更、すなわち、ズームイン又はズームアウトさせたり、画像の撮影の開始及び停止を行ったりすることができる。なお、前記撮像装置１７の撮影する画像は、動画であり、カラー画像であることが望ましいが、静止画であり、モノクロ画像であってもよい。そして、前記撮像装置１７は撮影した画像の画像信号を飛行物体側中央制御装置１８に伝達する。

また、前記飛行物体制御装置４２は、飛行物体１２の動作を制御する装置であり、飛行物体１２の位置を検出、すなわち、Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標を検出したり、例えば、図示されないバランサー装置を移動させたり、推進ファン等の推力装置を作動させたりすることによって、飛行物体１２の姿勢を安定させたり、飛行物体１２を移動させたりするための制御を行う。この場合、前記飛行物体制御装置４２は、飛行物体側中央制御装置１８から受け取った飛行物体位置指令に従って制御を行う。さらに、前記撮像装置制御装置４３は、飛行物体側中央制御装置１８から受け取った撮像装置指令に従って、撮像装置１７の動作を制御し、向きを上下左右に変更させたり、ズームイン又はズームアウトさせたり、画像の撮影を開始及び停止をさせたりする。

そして、前記電源４４は、乾電池、蓄電池、キャパシタ（コンデンサ）、太陽電池、燃料電池等から成り、受信装置１５、飛行物体センサ１６、撮像装置１７、飛行物体側中央制御装置１８、送信装置４１、飛行物体制御装置４２及び撮像装置制御装置４３に駆動用電流を供給するとともに、飛行物体１２の推力装置にも駆動用電流を供給する。なお、前記電源４４が蓄電池、キャパシタ等のように、充電可能なものである場合には、車両１１から電流を供給することによって、前記電源４４を適宜充電することができる。また、前記電源４４を省略して、車両１１から供給される電流を前記駆動用電流として利用することもできる。この場合、水素ガス供給管路６４に電力ラインを付随させ、該電力ラインを通して車両１１から電流を供給することができる。また、マイクロ波によって車両１１から電流を供給することができる。なお、前記電源４４のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）は、飛行物体側中央制御装置１８を介して車両１１に送信されるようにしてもよい。

次に、前記飛行物体側中央制御装置１８の動作について説明する。

図７は本発明の実施の形態における飛行物体側中央制御装置の動作を示すフローチャートである。

まず、飛行物体側中央制御装置１８は、車両１１からの命令の読み込みを行い（ステップＳ２１）、受信装置１５が受信した車両１１のリモートコントロールユニットからの命令を取得する。そして、飛行物体位置指令出力を行い（ステップＳ２２）、飛行物体制御装置４２に対して飛行物体位置指令を伝達し、飛行物体１２の姿勢を安定させたり、飛行物体１２を移動させたりするための制御を行わせる。これにより、飛行物体制御装置４２は、飛行物体位置指令に従って、例えば、バランサー装置を移動させたり、推進ファン等の推力装置を作動させる。この場合、前記バランサー装置は、飛行物体１２に搭載されたウェイト（重り）を移動させて、飛行物体１２の姿勢を制御する。また、前記推力装置は、飛行物体１２のガス容器内の水素ガスを所望の方向に噴出させて推力を発生させるものであってもよく、例えば、ガス容器に連通する４方向に向いた噴出孔（こう）を配設し、各噴出孔に取り付けられた開閉弁を開閉させて所望の方向に水素ガスを噴出させることによって、飛行物体１２を所望の方向に移動させるものであってもよい。

続いて、前記飛行物体側中央制御装置１８は、撮像装置指令出力を行い（ステップＳ２３）、撮像装置制御装置４３に対して撮像装置指令を伝達し、撮像装置１７の動作を制御させ、向きを上下左右に変更させたり、ズームイン又はズームアウトさせたり、画像の撮影を開始及び停止をさせたりする。そして、前記飛行物体側中央制御装置１８は、画像読み込みを行い（ステップＳ２４）、撮像装置１７が撮影した画像の画像信号を取得する。また、前記飛行物体側中央制御装置１８は、飛行物体センサ読み込みを行い（ステップＳ２５）、飛行物体センサ１６の検出した飛行物体１２の姿勢信号を取得する。

続いて、前記飛行物体側中央制御装置１８は、画像情報出力を行い（ステップＳ２６）、撮像装置１７の撮影した画像を送信装置４１から車両１１のリモートコントロールユニットに送信させる。これにより、リモートコントロールユニットに接続された表示装置に撮像装置１７の撮影した画像を表示させることができる。また、前記飛行物体側中央制御装置１８は、飛行物体センサ情報出力を行い（ステップＳ２７）、飛行物体１２及び撮像装置１７の状態に関する情報を送信装置４１から車両１１のリモートコントロールユニットに送信させて処理を終了する。

次に、飛行物体１２が飛行物体側中央制御装置１８を搭載していない例について説明する。

図８は本発明の実施の形態における飛行物体のシステム構成を示す第２の図である。

この場合、図８に示されるように、飛行物体１２には、受信装置１５、飛行物体センサ１６、撮像装置１７、送信装置４１、飛行物体制御装置４２、撮像装置制御装置４３及び電源４４が搭載される。そして、前記受信装置１５、飛行物体センサ１６、撮像装置１７、送信装置４１、飛行物体制御装置４２、撮像装置制御装置４３及び電源４４は、車両１１に搭載された車両側中央制御装置としてのリモートコントロールユニットによって動作を制御される。なお、該リモートコントロールユニットは、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、プログラムに従って動作を行う一種のコンピュータであり、車両１１のユーザが操作する入力装置、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、フロントガラスにホログラムを投影するホログラム装置等から成る表示装置等に接続されている。そして、前記リモートコントロールユニットは、前記燃料電池システムを作動させるための制御手段と協働して、飛行物体１２及び該飛行物体１２に搭載された撮像装置１７の動作を制御し、図３に示されるように、ユーザの所望する範囲の画像を撮像装置１７に撮影させて前記表示装置に表示させる。そして、前記受信装置１５、飛行物体センサ１６、撮像装置１７、送信装置４１、飛行物体制御装置４２、撮像装置制御装置４３及び電源４４は、リモートコントロールユニットによって動作を制御される点においてのみ相違し、他の点の構成及び動作については、図６に示された例と同様であるので、説明を省略する。

次に、前記リモートコントロールユニットの動作について説明する。

図９は本発明の実施の形態におけるリモートコントロールユニットの動作を示すフローチャートである。

まず、リモートコントロールユニットは、飛行物体位置制御命令出力を行い（ステップＳ３１）、飛行物体１２の飛行物体制御装置４２に対して飛行物体位置制御命令を送信し、飛行物体１２の姿勢を安定させたり、飛行物体１２を移動させたりするための制御を行わせる。続いて、前記リモートコントロールユニットは、高度命令出力を行い（ステップＳ３２）、燃料電池システムを作動させるための制御手段に対して高度命令を伝達し、飛行物体１２を上昇させる場合には、図４に示されるような第１バルブ開を行わせ、飛行物体１２を下降させる場合には、図５に示されるような第２バルブ開を行わせる。

続いて、前記リモートコントロールユニットは、飛行物体センサ読み込みを行い（ステップＳ３３）、飛行物体センサ１６の検出した飛行物体１２の姿勢信号を飛行物体１２から受信する。また、前記リモートコントロールユニットは、画像情報読み込みを行い（ステップＳ３４）、撮像装置１７の撮影した画像を飛行物体１２から受信して、処理を終了する。これにより、車両１１に搭載された表示装置に、図３に示されるような画像を表示させることができる。

このように、本実施の形態においては、リモートコントロール可能な飛行物体１２に搭載された撮像装置１７によって、上空から車両１１の周囲及び前方の画像を撮影して表示するようになっている。そのため、駐車、狭い道路での対向車とのすれ違い、障害物の回避等の際に車両１１の周囲の状況を的確に把握することができ、安全に車両１１の運転を行うことができる。また、車両１１の前方の路面状況、交通信号の状況、交差点の状況、交通状況等を的確に把握することができるので、運転者が不安を感じることなく、容易に、かつ、安全に車両１１の運転を行うことができる。

また、燃料電池スタック２０からパージされる水素ガスを浮遊源として飛行物体１２を車両１１の上空に浮遊させるようになっているので、パージされる水素ガスを有効活用することができる。さらに、水素ガス分岐排出管路６５及び第２バルブ６７が飛行物体１２の内部又は飛行物体１２の近傍に配設されたものである場合には、パージされた水素ガスを安全な場所である高所において大気中に排出することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態における車両用状況監視システムの構成の概略を示す図である。 本発明の実施の形態における車両用状況監視システムが取得する画像の例を示す図である。 本実施の形態において飛行物体を上昇させる場合の動作を示すフローチャートである。 本実施の形態において飛行物体を下降させる場合の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における飛行物体のシステム構成を示す第１の図である。 本発明の実施の形態における飛行物体側中央制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における飛行物体のシステム構成を示す第２の図である。 本発明の実施の形態におけるリモートコントロールユニットの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 車両
１２ 飛行物体
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 画像
１７ 撮像装置
１８ 飛行物体側中央制御装置
２０ 燃料電池スタック

Claims (4)

1. 電解質層を燃料極と酸素極とで狭持した燃料電池が、前記燃料極に沿って燃料ガス流路が形成されたセパレータを挟んで積層され、車両に搭載された燃料電池スタックと、
   前記燃料ガス流路内の燃料ガスをパージするパージ手段と、
   撮像装置を搭載し、前記車両から発進して該車両に回収される飛行物体と、
   前記車両に搭載され、前記撮像装置が撮影した画像を表示する表示装置とを有し、
   前記飛行物体は、パージされた燃料ガスを浮遊源とすることを特徴とする車両用状況監視システム。
2. 前記車両に搭載され、前記飛行物体及び撮像装置の動作を制御するリモートコントロールユニットと、
   該リモートコントロールユニットの指令に基づいて、前記飛行物体への燃料ガスの供給を制御する制御手段とを更に有する請求項１に記載の車両用状況監視システム。
3. 前記リモートコントロールユニットは、前記車両及びその周囲を含む範囲を前記車両の上方から撮影した画像を前記表示装置に表示させる請求項１又は２に記載の車両用状況監視システム。
4. 前記飛行物体は、該飛行物体及び前記撮像装置の動作を制御する中央制御装置を搭載する請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用状況監視システム。

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