JP2007046916A - Fuel gas detector - Google Patents

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JP2007046916A JP2005228729A JP2005228729A JP2007046916A JP 2007046916 A JP2007046916 A JP 2007046916A JP 2005228729 A JP2005228729 A JP 2005228729A JP 2005228729 A JP2005228729 A JP 2005228729A JP 2007046916 A JP2007046916 A JP 2007046916A
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Kentaro Mori
健太朗 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly detect fuel gas based on a sensor output. <P>SOLUTION: The hydrogen sensor output is acquired from time to time (S10), to check the presence of fluctuation in a value thereof (S12). When fluctuated, an inclination of a concentration output is found based on the concentration output during a fluctuated period (S14), to calculate a reach prediction concentration and a reach prediction time corresponding the inclination (S16). A degree of consistency between the concentration output at the time point when the reach prediction time lapses and the reach prediction concentration is evaluated at the time point (S18), so as to discriminate the determination of hydrogen leakage detection (S20) from the determination of abnormality in the hydrogen sensor output (S22). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサを利用して行う燃料ガス検出技術、特に、センサの濃度出力を処理する技術に関する。   The present invention relates to a fuel gas detection technique using a sensor, and more particularly to a technique for processing a concentration output of a sensor.

水素ガス等の燃料ガスを用いる装置においては、センサを利用したガス濃度検知やガス漏れ検知が一般的に行われている。こうした技術に関連した文献としては、下記特許文献1乃至3を挙げることができる。   In an apparatus using a fuel gas such as hydrogen gas, gas concentration detection and gas leak detection using a sensor are generally performed. The following patent documents 1 to 3 can be cited as documents related to such technology.

下記特許文献1に記載された技術は、センサにより検出された濃度が所定値を超過した場合の回数、継続時間、累積時間等に基づいて、センサの異常を検知するものである。この技術は、例えば、燃料電池の酸素極側の排出系に用いられるものであり、センサの感度低下や感度上昇を確実に判定することを目的とするものである。   The technique described in Patent Document 1 below detects a sensor abnormality based on the number of times when the concentration detected by the sensor exceeds a predetermined value, the duration, the accumulated time, and the like. This technique is used, for example, in an exhaust system on the oxygen electrode side of a fuel cell, and aims to reliably determine a decrease in sensitivity or an increase in sensitivity of the sensor.

下記特許文献2には、センサを燃料ガスの配管経路中に設け、燃料ガスの開閉弁が開放された直後の濃度上昇曲線の傾斜角度を演算し、あらかじめ記憶した情報に基づいて推定濃度を求める技術が開示されている。この技術では、推定濃度を用いて燃料ガスの噴射量を制御することを目的としている。   In Patent Document 2 below, a sensor is provided in the fuel gas piping path, the inclination angle of the concentration increase curve immediately after the fuel gas on-off valve is opened is calculated, and the estimated concentration is obtained based on information stored in advance. Technology is disclosed. This technique aims to control the fuel gas injection amount using the estimated concentration.

下記特許文献3には、ガスセンサの出力が安定する前の所定時期に取得した出力値に基づいて、ガス濃度の予測を行う技術が記載されている。この技術は、燃料電池のカソードから排出される空気オフガス中の水素ガス濃度を許容値以下に保つためになされたものである。   Patent Document 3 listed below describes a technique for predicting the gas concentration based on an output value acquired at a predetermined time before the output of the gas sensor is stabilized. This technique has been made in order to keep the hydrogen gas concentration in the air off-gas discharged from the cathode of the fuel cell below an allowable value.

特開2004−93203号公報JP 2004-93203 A 実開平5−73252号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-73252 特開2003−294676号公報JP 2003-294676 A

一般的には、燃料ガスの検出は迅速に行われることが望ましい。特に、本来的にガス量が検知されるべきではない箇所で検知を行う場合には、上記特許文献1乃至3のように本来的にある程度のガス量が存在する箇所で検知を行う場合とは異なり、確実性よりも迅速性を重視して安全確保につなげることが望ましいと考えられる。   In general, it is desirable that the detection of fuel gas be performed quickly. In particular, when the detection is performed at a place where the gas amount should not be originally detected, the case where the detection is performed at a place where a certain amount of gas originally exists as in Patent Documents 1 to 3 above. On the other hand, it is desirable to focus on quickness rather than certainty to ensure safety.

その一方で、燃料ガスの検出に誤検知が多発するのは実際上好ましくないと言える。一般に燃料ガスのセンサ出力には、センサ特性や外乱に起因した異常が発生する場合がある。例えば、車載用のセンサの場合には、温度、湿度、振動、空気流等の様々な外乱のために、出力が安定せず信頼性が低下する。しかし、従来においては、センサ電源や信号線の断線短絡等については速やかに異常検知できたものの、異常ノイズ、特性不良、バイアス異常等の各種異常については速やかに検知する技術がなく、迅速な燃料ガスの検出の妨げとなっていた。特に燃料電池車等においては、燃料ガス漏れの発生は極めて重大な症状であり、信頼ある検出を速やかに行うことが求められる。   On the other hand, it can be said that it is actually not preferable that erroneous detection frequently occurs in the detection of fuel gas. In general, an abnormality caused by sensor characteristics or disturbance may occur in the sensor output of fuel gas. For example, in the case of a vehicle-mounted sensor, the output is not stable due to various disturbances such as temperature, humidity, vibration, air flow, and the reliability is lowered. However, in the past, it was possible to quickly detect abnormalities in sensor power supply and signal line disconnection short circuit, etc., but there was no technology to quickly detect various abnormalities such as abnormal noise, characteristic failure, bias abnormality, etc. It was an obstacle to gas detection. Particularly in a fuel cell vehicle or the like, the occurrence of fuel gas leakage is an extremely serious symptom, and prompt and reliable detection is required.

本発明の目的は、燃料ガスについての検出を迅速に行う新たな技術を確立することにある。   An object of the present invention is to establish a new technique for quickly detecting fuel gas.

本発明の別の目的は、燃料ガス検出装置において誤検知の発見の迅速化を図ることにある。   Another object of the present invention is to speed up the detection of erroneous detection in a fuel gas detection device.

本発明のさらに別の目的は、本来燃料ガスが検出されるべきでない箇所に設置されたセンサからの濃度出力の処理に適した燃料ガス検知技術を実現することにある。   Still another object of the present invention is to realize a fuel gas detection technique suitable for processing concentration output from a sensor installed at a place where fuel gas should not be detected.

本発明の燃料ガス検出装置は、燃料ガス濃度に時間漸近的に追従するセンサの濃度出力を取得する取得手段と、追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後の濃度出力に関する推定を行う推定手段と、その時間後の濃度出力に基づいて、推定手段による推定結果の妥当性について評価する評価手段と、を備える。   The fuel gas detection device according to the present invention performs estimation on a concentration output after a certain time based on an acquisition means for acquiring a concentration output of a sensor that asymptotically follows the fuel gas concentration and a concentration output in a tracking transient period. An estimation unit, and an evaluation unit that evaluates the validity of the estimation result by the estimation unit based on the concentration output after that time.

センサは、一種類又は複数種類の可燃ガスを検知しその濃度を出力するものであり、当該燃料ガス検出装置に内蔵されその一部をなすものであってもよいし、当該燃料検出装置とは別構成されたものであってもよい。センサの種類は特に限定されず、例えば、半導体式センサ、表面電位型センサ、気体熱伝導式センサなどを使用することができる。センサによる濃度出力は、一般に、測定対象となる周囲の燃料ガス濃度に対し時間漸近的に追従する。時間漸近的に追従するとは、通常のサンプリング時間間隔程度の短い時間(例えば0.1秒)では真の値を出力しないが、徐々に真の値に近づき(オーバーシュートするなど振動的に近づいてもよい)、ある程度長い時間(例えば数秒程度)が経過した後に真の値を出力する変化態様を意味する。   The sensor detects one or more types of combustible gas and outputs the concentration thereof. The sensor may be incorporated in the fuel gas detection device and form a part thereof. What is the fuel detection device? It may be configured separately. The type of sensor is not particularly limited, and for example, a semiconductor sensor, a surface potential sensor, a gas heat conduction sensor, or the like can be used. The concentration output by the sensor generally follows asymptotically the surrounding fuel gas concentration to be measured. Tracking asymptotically means that a true value is not output in a short time (for example, 0.1 second) such as a normal sampling time interval, but gradually approaches a true value (approaching in an oscillatory manner such as overshooting). In other words, it means a change mode in which a true value is output after a certain long time (for example, about several seconds) elapses.

取得手段は、センサの濃度出力を取得する。取得は、例えば、濃度に応じてセンサから出力される電圧信号や電流信号を直接的に入力することで行われてもよいし、そうした信号をA/Dコンバータ等を介して間接的に入力することで行われてもよい。   The acquisition unit acquires the density output of the sensor. For example, the acquisition may be performed by directly inputting a voltage signal or a current signal output from the sensor in accordance with the concentration, or such a signal is input indirectly via an A / D converter or the like. It may be done.

推定手段は、取得した追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後の濃度出力に関しての推定を行う。追従過渡期とは、濃度出力が新たなガス濃度に追従するために変化している期間をいい、追従過渡期の濃度出力に基づくとは、この期間の一つ又は複数の時点における濃度出力の瞬間値、時間変化率、又は両方(瞬間値及び時間変化率)に基づくことをいう。時間変化率は、二つ以上の時点における瞬間値から算出してもよい。また、ある時間後とはある程度の精度をもって推定可能な時間内であることが望ましい。具体的には、その追従過渡期における後半の時期やその追従過渡期が終わってから別の追従過渡期が始まるまでの時期など、次の未知の変動要因による追従過渡期が始まるまでの近未来に設定する例が挙げられる。濃度出力に関する推定とは、濃度出力自体の値の推定、又は、濃度出力に関連した量や事象の推定を指す。具体的には、燃料ガス漏れの推定や、燃料ガス配管等の故障の推定を行う例が挙げられる。推定においては、一般には、周囲の燃料ガス濃度の時間変化について、例えば濃度一定の仮定や濃度の増加率一定の仮定などの適当な仮定を行うことが必要となる。したがって、周囲の燃料ガス濃度が時々刻々と変動するなど実際の変動が仮定とは異なる場合には、その差異に起因した推定誤差が生じるため注意が必要である。なお、推定手段においては、追従過渡期中の異なる時期(部分的に重複してもよい)における濃度出力に基づいて、複数回推定を行うことも可能である。   The estimation means estimates the density output after a certain time based on the acquired density output in the follow-up transition period. The tracking transition period is a period in which the concentration output changes to follow the new gas concentration. Based on the concentration output in the tracking transition period, the concentration output at one or more points in this period Based on instantaneous value, time change rate, or both (instantaneous value and time change rate). The time change rate may be calculated from instantaneous values at two or more time points. Moreover, it is desirable that after a certain time is within a time that can be estimated with a certain degree of accuracy. Specifically, the near future until the beginning of the following transitional period due to the next unknown fluctuation factor, such as the second half of the following transitional period or the period from the end of the following transitional period to the start of another following transitional period An example of setting is given. The estimation relating to the density output refers to estimation of the value of the density output itself, or estimation of an amount or event related to the density output. Specifically, examples of estimating fuel gas leakage and estimating failure of fuel gas piping and the like can be given. In the estimation, generally, it is necessary to make an appropriate assumption such as a constant concentration assumption or a constant concentration increase rate assumption with respect to the temporal change in the surrounding fuel gas concentration. Therefore, when the actual fluctuation differs from the assumption, such as the surrounding fuel gas concentration fluctuating every moment, it is necessary to be careful because an estimation error due to the difference occurs. Note that the estimation means can perform estimation a plurality of times based on the density output at different times (which may partially overlap) in the follow-up transition period.

評価手段は、推定にかかる時刻の濃度出力に基づいて、推定手段による推定結果について評価する。推定手段による推定結果の妥当性についての評価とは、推定結果が妥当か、又は、どの程度妥当かについて判断を行うことをいう。具体的には、推定結果の正誤を判断したり、推定結果の精度を数値化したりする例が挙げられる。こうした評価は、理論や実験等に基づきあらかじめ作成され記憶された評価基準データや評価演算式などを用いて比較演算や評価演算をすることで実施しうる。   The evaluation means evaluates the estimation result by the estimation means based on the concentration output at the time required for estimation. Evaluation of the validity of the estimation result by the estimation means means making a judgment as to whether or how much the estimation result is valid. Specifically, examples include determining whether the estimation result is correct or not, and quantifying the accuracy of the estimation result. Such an evaluation can be carried out by performing a comparison operation or an evaluation operation using evaluation reference data or an evaluation operation expression that is created and stored in advance based on theory or experiment.

この構成によれば、追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後のセンサの濃度出力に関して推定が行われ、かつ、その時間後の濃度出力に基づいて推定結果が評価される。したがって、センサが濃度に追従するよりも速く濃度出力に関する推定を行うことができ、また、その推定結果は実際の濃度出力に基づいて迅速に評価される。しかも、この予測の評価は、追従過渡期と時間経過後の別々の時間(時期)における濃度出力に基づいて行われる。言い換えれば、異なる二つの時間(時期)の濃度出力に基づいて別々の観点から二重にチェックを行っていることとなり、単に一方の濃度出力に基づく場合に比べ信頼性が向上する。   According to this configuration, estimation is performed on the density output of the sensor after a certain time based on the density output in the tracking transition period, and the estimation result is evaluated based on the density output after that time. Therefore, it is possible to estimate the density output faster than the sensor follows the density, and the estimation result is quickly evaluated based on the actual density output. Moreover, the evaluation of this prediction is performed based on the concentration output at the tracking transition period and at different times (time periods) after the lapse of time. In other words, the double check is performed from different viewpoints based on the density output at two different times (time periods), and the reliability is improved as compared with the case based on only one density output.

なお、推定結果又は評価結果は、内蔵又は外部の表示装置に出力したり、内蔵又は外部の演算装置で二次的な情報に加工したりすることができる。また、推定結果が注視に値するようなものであった場合に、当該燃料ガス検出装置においてこのセンサや別のセンサのサンプリング間隔を高めたり、別の燃料ガス検出装置においてサンプリング間隔を高めたりして、燃料ガスに関しての検知能力を増強することも有効である。   The estimation result or the evaluation result can be output to a built-in or external display device, or can be processed into secondary information by a built-in or external calculation device. Also, if the estimation result is worthy of attention, increase the sampling interval of this sensor or another sensor in the fuel gas detection device, or increase the sampling interval in another fuel gas detection device. It is also effective to enhance the detection capability for fuel gas.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、センサの濃度出力に異常があると判定する判定手段を備える。濃度出力の異常を検出した場合の処理は様々に行うことが可能である。例えば、異常検出された場合に即座に表示装置等に対して注意を喚起する警告出力を行ってもよいし、即座にこのセンサの使用を中止するようにしてもよい。もちろん、妥当性がやや悪い程度であれば、当面は通常通りの運行を行い、次回以降の異常検出時に処理態様を決定することも可能である。この態様においては、センサの濃度出力の異常を極めて速やかに検出することが可能であり、同時にセンサ濃度出力に異常がないことも速やかに判明する。したがって、濃度出力を信頼した迅速な出力や二次処理操作などが可能となる。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, there is provided determination means for determining that the concentration output of the sensor is abnormal when the evaluation means evaluates that the estimation result is not valid. Various processing can be performed when abnormality in density output is detected. For example, when an abnormality is detected, a warning output that alerts the display device or the like immediately may be output, or the use of this sensor may be stopped immediately. Of course, if the relevance is slightly bad, it is possible to operate as usual for the time being and to determine the processing mode when an abnormality is detected next time. In this aspect, it is possible to detect an abnormality in the sensor concentration output very quickly, and at the same time, it is quickly determined that there is no abnormality in the sensor concentration output. Therefore, quick output with reliable density output, secondary processing operation, and the like are possible.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当であると評価された時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える。すなわち、評価手段の評価を得て信頼性が確認できた時点で、速やかに出力を行うこととした。   One aspect of the fuel gas detection device of the present invention includes an estimation result output means for outputting an estimation result when the estimation means evaluates that the estimation result is valid. In other words, when the reliability of the evaluation means was confirmed and the reliability could be confirmed, the output was promptly performed.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段により推定がなされた時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える。これにより、センサが濃度に追従するよりも早くに第一報としての推定結果が出力される。ただし、この時点ではまだ推定結果の評価が行われていないため、推定結果の出力にあたっては、実測ではなく推定である旨の情報を付加する方が好ましいであろう。   One aspect of the fuel gas detection device of the present invention includes an estimation result output means for outputting an estimation result when the estimation means estimates. Thereby, the estimation result as the first report is output earlier than the sensor follows the density. However, since the estimation result has not yet been evaluated at this point, it is preferable to add information indicating that the estimation result is an estimate rather than an actual measurement.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、推定結果を修正する出力を行う修正出力手段を備える。推定結果の修正は、例えば、推定結果が誤りである旨の情報を出力したり、実際の燃料ガス濃度に関する情報を出力して推定結果を訂正したりすることで行いうる。このように推定結果が妥当でない場合に速やかにその旨の情報を伝えることで、誤った推定結果に基づく処理が進行してしまうことを防止する。なお、推定結果が妥当であると評価された場合に、推定結果が正しかった旨の情報を出力することも可能である。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, a correction output unit is provided that performs an output for correcting the estimation result when the estimation unit evaluates that the estimation result is not valid. The correction of the estimation result can be performed, for example, by outputting information indicating that the estimation result is incorrect or by outputting information on the actual fuel gas concentration and correcting the estimation result. In this way, when the estimation result is not valid, the information based on the fact is promptly transmitted, thereby preventing the processing based on the erroneous estimation result from proceeding. When the estimation result is evaluated to be valid, information indicating that the estimation result is correct can be output.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段において推定がなされるある時間後とは、センサの濃度出力が実際の燃料ガス濃度に追従完了する時であり、推定手段においてなされる濃度出力に関する推定は、この追従完了時に得られる実際の燃料ガス濃度に関する推定である。追従完了時とは、測定対象の燃料ガス濃度が濃度出力に正確に反映された時点をいう。ただし、測定や判定等にともなう誤差のために、実際には追従完了時を一意に定めることは不可能であり、ここでは誤差に応じた程度の幅をもった期間のことを追従完了時と表現している。追従が完了したかどうかの具体的な判断は、例えば、ガス濃度が変化していないとの仮定の下で、濃度出力の値が安定したことをもって行うことができる。この態様においては、センサが実際に濃度に追従するよりも早く実際の燃料ガス濃度に関しての推定結果を得ることができる。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, the time after the estimation is performed by the estimation means is when the concentration output of the sensor completes following the actual fuel gas concentration. The estimation relating to the output is an estimation relating to the actual fuel gas concentration obtained when the follow-up is completed. Completion of follow-up refers to a point in time when the concentration of the fuel gas to be measured is accurately reflected in the concentration output. However, due to errors due to measurement and judgment, it is actually impossible to uniquely determine the time when tracking is completed.Here, the period with a width corresponding to the error is defined as the time when tracking is completed. expressing. A specific determination as to whether or not the follow-up has been completed can be made, for example, when the concentration output value is stable under the assumption that the gas concentration has not changed. In this aspect, the estimation result regarding the actual fuel gas concentration can be obtained earlier than the sensor actually follows the concentration.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当であると評価された場合に、追従完了時における実際の燃料ガス濃度に関する出力を行う出力手段を備える。これにより、信頼性が確認された結果を、迅速に出力することが可能となる。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, there is provided an output means for performing an output related to the actual fuel gas concentration at the time of completion of tracking when the estimation means evaluates that the estimation result is appropriate. As a result, it is possible to quickly output the result of confirming the reliability.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス濃度の値の推定である。この場合、評価手段は、例えば、推定された燃料ガス濃度を追従完了時の濃度出力と比較して、燃料ガス濃度の推定結果の妥当性を評価する。妥当であるとの評価結果が得られた場合には、その燃料ガス濃度の値は追従過渡期と追従完了時の両方の濃度出力に整合した信頼できる値であると言える。燃料ガス濃度はそのまま出力してもよいし、閾値と比較して燃料ガス漏れの判定を行うなどの二次的な処理を行ってもよい。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, the estimation regarding the concentration output by the estimation means is an estimation of the value of the fuel gas concentration. In this case, for example, the evaluation unit compares the estimated fuel gas concentration with the concentration output at the completion of the follow-up to evaluate the validity of the estimation result of the fuel gas concentration. If the evaluation result is appropriate, it can be said that the value of the fuel gas concentration is a reliable value consistent with the concentration output in both the follow-up transition period and the follow-up completion. The fuel gas concentration may be output as it is, or secondary processing such as determination of fuel gas leakage may be performed by comparison with a threshold value.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス漏れの発生の推定である。この場合、評価手段は、例えば、追従完了時の濃度出力に基づいて、燃料ガス漏れ発生の推定結果の妥当性を評価する。燃料ガス漏れの推定や実際の検知は、典型的には、濃度出力をあらかじめ記憶した基準値と比較することで行うことができる。これにより、この燃料ガス濃度検出装置は、ガス漏れ検知器としても機能することとなる。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, the estimation regarding the concentration output by the estimation means is an estimation of occurrence of fuel gas leakage. In this case, the evaluation unit evaluates the validity of the estimation result of the occurrence of the fuel gas leak based on, for example, the concentration output at the completion of the follow-up. The estimation or actual detection of the fuel gas leakage can be typically performed by comparing the concentration output with a reference value stored in advance. As a result, the fuel gas concentration detection device also functions as a gas leak detector.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、追従過渡期における濃度出力の時間変化情報を算出する算出手段を備え、推定手段は算出手段により算出された時間変化情報に基づいて推定を行う。この場合に、追従過渡期の濃度出力の大きさの情報をあわせて用いることも可能であるが、用いない態様も実施可能である。時間変化量の情報は、追従過渡期における2以上の時点のデータをもとに算出される。追従過渡期の初期の値を用いて算出した場合には、続く濃度推定手段等の処理を早く行えるため好ましいが、濃度推定にかかる誤差が大きくなるおそれがあることに注意が必要である。また、追従過渡期の多時点の情報に基づいて算出した場合には、一般に高精度な濃度推定が可能となるが、演算量も多くなることに注意すべきであろう。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, a calculation means for calculating time change information of the concentration output in the follow-up transition period is provided, and the estimation means performs estimation based on the time change information calculated by the calculation means. In this case, information on the magnitude of the density output in the follow-up transition period can be used together. Information on the time change amount is calculated based on data at two or more points in the follow-up transition period. The calculation using the initial value of the following transition period is preferable because the subsequent processing of the density estimation means and the like can be performed quickly, but it should be noted that there is a possibility that the error in density estimation may increase. In addition, when the calculation is based on information at multiple points in the follow-up transition period, it is generally possible to estimate the concentration with high accuracy, but it should be noted that the amount of calculation increases.

推定手段における推定は、時間変化情報を用いた場合には、単に個々の時点における濃度出力を用いた場合に比べて高精度化するものと期待される。これは、例えば、濃度出力にバイアス(オフセット)が含まれる場合には、濃度出力の値そのものには誤差が含まれるが、その時間変化量にはあまり誤差が含まれないとの理由による。なお、推定手段は、例えば、あらかじめ記憶された対応情報と比較することで、算出手段により算出された時間変化情報に基づいて推定を行ことができる。対応情報は、時間変化情報と実際の燃料ガス濃度とを結びつけるための情報であり、例えばルックアップテーブルや関数として実装することができる。   The estimation by the estimation means is expected to be more accurate when time change information is used than when only density output at individual time points is used. This is because, for example, when the density output includes a bias (offset), the density output value itself includes an error, but the time change amount does not include an error. Note that the estimation means can perform estimation based on the time change information calculated by the calculation means, for example, by comparing with correspondence information stored in advance. The correspondence information is information for associating the time change information and the actual fuel gas concentration, and can be implemented as, for example, a lookup table or a function.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、算出手段が算出する時間変化情報には、2次又は3次以上の高次の時間変化量についての情報が含まれる。そして、推定手段は、2次又は3次以上の高次の時間変化量についても考慮して、燃料ガス濃度を推定する。推定は、高次の時間変化量の値毎に用意した対応情報を用いて行ってもよいし、標準的な対応情報をこれらの高次の時間変化量で補正等して行っても良い。一般に、センサの濃度出力は、真の値に直線的に追従するのではなく、指数関数的に漸近しながら追従すると考えられる。したがって、1次の時間変化量のみを評価するよりも、2次以上の時間変化量を考慮したほうが、正確に濃度を推定することができると期待される。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, the time change information calculated by the calculation means includes information on a second-order or third-order or higher-order time change amount. Then, the estimation means estimates the fuel gas concentration in consideration of the second-order or third-order or higher-order time variation. The estimation may be performed using correspondence information prepared for each value of the higher-order time change amount, or may be performed by correcting standard correspondence information with these higher-order time change amounts. In general, it is considered that the density output of the sensor does not follow the true value linearly but follows asymptotically asymptotically. Therefore, it is expected that the concentration can be accurately estimated in consideration of the second or higher order time change amount, rather than evaluating only the first order time change amount.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、算出手段により算出された時間変化情報に基づいて濃度出力の追従が完了するまでの追従時間を予測する追従時間予測手段を備える。したがって、例えば、推定手段が追従完了時における濃度出力に関して推定を行う場合、評価手段は、追従時間予測手段により予測された追従時間の経過時点を追従完了時とみなして評価を行うことが可能となる。一般に、センサが追従したとみなせるまでの時間は、燃料ガス濃度によって異なる。例えば、高濃度のときは、追従過渡期における時間変化が大きく、追従完了までの時間も長い。また、低濃度のときは、追従過渡期における時間変化が小さく、追従完了までの時間も短い。そこで、こうした関係を理論的または実験的に求めて式やテーブルとして記憶しておき、時間変化情報に基づいて追従完了までの所用時間を予測することとした。これにより、ガス漏れ確認や異常検出を速やかかつ適切な時期に行うことが可能となる。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, it is provided with a follow-up time predicting means for predicting the follow-up time until the follow-up of the concentration output is completed based on the time change information calculated by the calculating means. Therefore, for example, when the estimation unit performs estimation regarding the density output at the time of completion of tracking, the evaluation unit can perform evaluation by regarding the elapsed time of the tracking time predicted by the tracking time prediction unit as the time of tracking completion. Become. In general, the time until the sensor can be regarded as following varies depending on the fuel gas concentration. For example, when the concentration is high, the time change in the tracking transition period is large, and the time until the tracking is completed is long. When the concentration is low, the time change in the tracking transition period is small, and the time until the tracking is completed is short. Therefore, such a relationship is obtained theoretically or experimentally and stored as a formula or a table, and the required time until completion of tracking is predicted based on time change information. This makes it possible to perform gas leak confirmation and abnormality detection promptly and at an appropriate time.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを取得する環境情報取得手段を備え、推定手段は、環境情報取得手段により取得された周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを考慮して、実際の燃料ガス濃度に関しての推定を行う。例えば燃料電池車のように周囲の環境が大きく変化しうる状況においては、推定結果に影響を与える外部要因を考慮して推定を行うことが重要となる可能性がある。この態様を採用する場合には、例えば、推定に用いるための基準データや推定演算式を外部要因が変化した場合に拡張して求めておけばよい。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, the fuel gas detection device includes environmental information acquisition means for acquiring at least one of ambient temperature information, ambient humidity information, and ambient wind speed information, and the estimation means includes the environment information acquisition means. The actual fuel gas concentration is estimated in consideration of at least one of the acquired ambient temperature information, ambient humidity information, and ambient wind speed information. For example, in a situation where the surrounding environment can change greatly, such as in a fuel cell vehicle, it may be important to perform estimation in consideration of external factors that affect the estimation result. In the case of adopting this aspect, for example, the reference data and estimation calculation formula used for estimation may be obtained by expanding when external factors change.

本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、燃料ガスは水素ガスである。また、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスを燃料とする燃料電池と、前記燃料ガス検出装置と、を備え、前記センサを燃料ガスのガス漏れ検知可能位置に配置したことを特徴とする。ガス漏れ検知可能位置とは、例えば、燃料ガスの配管の外部や燃料電池の内部又は外部のように通常は燃料ガスが検出されるべきでない箇所(もちろん、様々な要因により正常時にもごく微量の燃料ガスが検出されることはあり得る)であるが、燃料ガス漏れが発生した場合にはそのガスが流れたり溜まったりする場所を指す。   In one aspect of the fuel gas detection device of the present invention, the fuel gas is hydrogen gas. The fuel cell system of the present invention includes a fuel cell using fuel gas as fuel and the fuel gas detection device, and the sensor is arranged at a position where the fuel gas can be detected. The gas leak detectable position is, for example, a place where fuel gas should not normally be detected, such as outside the fuel gas piping or inside or outside the fuel cell (of course, a very small amount during normal operation due to various factors). It is possible that the fuel gas is detected), but when the fuel gas leaks, it indicates a place where the gas flows or accumulates.

以下では、本発明の代表的な実施の形態として、燃料電池車において燃料ガスたる水素ガスを検出する態様について説明を行う。   Hereinafter, as a typical embodiment of the present invention, an aspect of detecting hydrogen gas as fuel gas in a fuel cell vehicle will be described.

図1は、本実施の形態にかかる燃料電池車10の概略構成を示す図である。ここでは、車両が一般的に備える構成は省略し、燃料ガスにかかる構成を中心に図示している。燃料電池車10は、車両を駆動するための主たる構成として、水素ガスが充填された水素タンク12、この水素タンク12から水素ガスが送り出される水素ガス輸送路14、水素ガス輸送路14から水素供給を受ける燃料電池スタック16、燃料電池スタック16において発生する電力により駆動されるモータ18を備える。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell vehicle 10 according to the present embodiment. Here, the configuration generally provided in the vehicle is omitted, and the configuration related to the fuel gas is mainly illustrated. The fuel cell vehicle 10 includes a hydrogen tank 12 filled with hydrogen gas, a hydrogen gas transport path 14 through which hydrogen gas is sent out from the hydrogen tank 12, and hydrogen supply from the hydrogen gas transport path 14 as main components for driving the vehicle. And a motor 18 driven by electric power generated in the fuel cell stack 16.

これらの構成のうち水素ガスが取り扱われる水素タンク12、水素ガス輸送路14及び燃料電池スタック16の周囲上方には、三つの水素センサ20,22,24が取り付けられている。燃料ガス検出装置30は、燃料電池車10の電気制御部のコンピュータ機能を利用して実現された装置であり、これらの水素センサ20,22,24から出力される水素濃度についての電気信号を入力し、水素ガス漏れを検知する。燃料ガス検出装置30は、この他にも温度センサ50から温度信号を入力するなど燃料電池車10の置かれた環境についての計測信号を取得して、水素ガス漏れの判定条件として利用している。燃料ガス検出装置30が水素ガス漏れを検知した場合には、表示部60にその旨が表示される。表示部60は、燃料電池車10の運転席のパネルに取り付けられており、運転手は水素ガス漏れを視覚を通じて認識することができる。なお、燃料電池車10においては、水素ガス漏れを検出した場合に、必要に応じて車両を停止させるなどの対応操作処理を取るようにプログラミングしておくことができる。   Three hydrogen sensors 20, 22, and 24 are attached above the periphery of the hydrogen tank 12, the hydrogen gas transport path 14, and the fuel cell stack 16 in which hydrogen gas is handled. The fuel gas detection device 30 is a device realized by using the computer function of the electric control unit of the fuel cell vehicle 10, and receives an electric signal regarding the hydrogen concentration output from these hydrogen sensors 20, 22, 24. Detect hydrogen gas leakage. In addition to this, the fuel gas detection device 30 acquires a measurement signal about the environment in which the fuel cell vehicle 10 is placed, such as a temperature signal input from the temperature sensor 50, and uses it as a determination condition for hydrogen gas leakage. . When the fuel gas detection device 30 detects a hydrogen gas leak, this is displayed on the display unit 60. The display unit 60 is attached to the panel of the driver's seat of the fuel cell vehicle 10, and the driver can visually recognize hydrogen gas leakage. Note that the fuel cell vehicle 10 can be programmed to take a corresponding operation process such as stopping the vehicle as necessary when hydrogen gas leakage is detected.

一般に水素センサ20,22,24は、水素ガスの濃度に即時には追従できず、その濃度出力には若干のタイムラグが生じる。燃料ガス検出装置30は、この水素センサ20,22,24の特性を利用して、迅速かつ確実に水素ガス漏れを検知するものである。燃料ガス検出装置30は、演算機能及び記憶機能を備えたハードウエアをプログラムにより制御することで実現されており、主たる機能構成として制御部32、変動検知部34、傾き算出部36、濃度推定部38、対応テーブル40及び評価部42を備える。   In general, the hydrogen sensors 20, 22, and 24 cannot immediately follow the concentration of hydrogen gas, and a slight time lag occurs in the concentration output. The fuel gas detection device 30 uses the characteristics of the hydrogen sensors 20, 22, and 24 to detect hydrogen gas leakage quickly and reliably. The fuel gas detection device 30 is realized by controlling hardware having a calculation function and a storage function by a program, and includes a control unit 32, a fluctuation detection unit 34, an inclination calculation unit 36, and a concentration estimation unit as main functional components. 38, a correspondence table 40 and an evaluation unit 42 are provided.

制御部32は、各構成の動作やデータの入出力を制御する。変動検知部34は、水素センサ20,22,24からの信号を時々刻々監視し、その検出濃度に変動があったかを検知する。傾き算出部36は、変動が検出された場合に、その水素センサの検出濃度の初期の時間変化量を算出する。また、濃度推定部38は、算出された時間変化量に基づいて、実際の水素ガス濃度を推定するとともに、実際の水素ガス濃度が出力されるまでに要する到達予想時間を推定する。この推定にあたっては、あらかじめ実験に基づき作成され記憶された対応テーブル40が参照される。対応テーブル40には、初期の時間変化量に対する実際の水素ガス濃度及び到達予想時間が記されている。   The control unit 32 controls the operation of each component and data input / output. The fluctuation detection unit 34 monitors the signals from the hydrogen sensors 20, 22, and 24 from moment to moment to detect whether the detected concentration has changed. The inclination calculation unit 36 calculates an initial time change amount of the detected concentration of the hydrogen sensor when a change is detected. Further, the concentration estimation unit 38 estimates an actual hydrogen gas concentration based on the calculated amount of change in time, and estimates an estimated arrival time required until the actual hydrogen gas concentration is output. In this estimation, the correspondence table 40 created and stored in advance based on an experiment is referred to. In the correspondence table 40, the actual hydrogen gas concentration and the estimated arrival time with respect to the initial time change amount are recorded.

到達予想時間が経過すると、評価部42はその時点での水素センサ20,22,24が到達した水素ガス濃度と前に推定した水素ガス濃度との差が設定された誤差内で一致するか否か判定する。そして、一致する場合には、水素センサの濃度出力は信頼できるものであるとし、その濃度に対応したガス漏れが確定的に発生したと判定する。水素ガス漏れの発生は、表示部60に表示される。これに対し、両者が一致しない場合には、水素センサの濃度出力に異常があったと判定する。   When the estimated arrival time has elapsed, the evaluation unit 42 determines whether or not the difference between the hydrogen gas concentration reached by the hydrogen sensors 20, 22, and 24 at that time and the previously estimated hydrogen gas concentration are within the set error. To determine. If they match, it is determined that the concentration output of the hydrogen sensor is reliable, and it is determined that a gas leak corresponding to the concentration has definitely occurred. The occurrence of hydrogen gas leak is displayed on the display unit 60. On the other hand, if the two do not match, it is determined that there is an abnormality in the concentration output of the hydrogen sensor.

続いて、図2〜図4を用いて、燃料ガス検出装置30の動作例を具体的に説明する。   Next, an example of the operation of the fuel gas detection device 30 will be specifically described with reference to FIGS.

図2は、燃料ガス検出装置30における処理操作過程を示すフローチャートである。燃料ガス検出装置30では、水素センサからの濃度出力を受信すると(S10)、変動検知部34において直前の1つ又は複数の値と比較し、出力が変動したか否かを検知する(S12)。変動がない場合には、変動があるまでこの過程を繰り返す。一方、変動があった場合には、傾き算出部36が2時点または3時点以上の水素センサの出力に基づいて、その時間変化の傾きを算出する(S14)。そして、濃度推定部38は、得られた傾きを対応テーブル40に格納されたデータと比較して、水素センサが実際の水素ガス濃度を反映したときに到達する濃度出力である到達予想濃度と、実際の水素ガス濃度への追従が完了する時間である到達予想時間を算出する(S16)。   FIG. 2 is a flowchart showing a processing operation process in the fuel gas detection device 30. In the fuel gas detection device 30, when the concentration output from the hydrogen sensor is received (S10), the fluctuation detection unit 34 compares it with one or more immediately preceding values to detect whether or not the output has fluctuated (S12). . If there is no change, repeat this process until there is a change. On the other hand, if there is a change, the slope calculation unit 36 calculates the slope of the change over time based on the output of the hydrogen sensor at two or three time points (S14). Then, the concentration estimation unit 38 compares the obtained inclination with the data stored in the correspondence table 40, and the expected concentration that is the concentration output that is reached when the hydrogen sensor reflects the actual hydrogen gas concentration, An expected arrival time, which is a time for completing the follow-up to the actual hydrogen gas concentration, is calculated (S16).

到達予想時間が経過すると、評価部42は、その時点での水素センサの濃度出力と到達予想濃度を比較し、設定された誤差の範囲で一致するか否かを評価する(S18)。そして、一致する場合には、水素漏れの発生を確定的に検知したと判定し(S20)、一致しない場合には水素センサ出力に異常があったと判定する(S22)。これにより、水素ガス漏れと誤検知とを適切に切り分けることが可能となる。判定結果は、図1に示した表示部60に速やかに表示される。また、制御部32は、プログラミングに従って、センサ出力が異常である場合にそのセンサを切り離したり、ガス漏れが検知された場合に水素タンク12を閉じて車両を停止させたりするなどの対応措置を取る。   When the expected arrival time elapses, the evaluation unit 42 compares the concentration output of the hydrogen sensor at that time with the predicted arrival concentration, and evaluates whether or not they match within the set error range (S18). If they match, it is determined that the occurrence of hydrogen leakage has been detected definitely (S20), and if they do not match, it is determined that there is an abnormality in the hydrogen sensor output (S22). Thereby, it becomes possible to appropriately separate hydrogen gas leakage from erroneous detection. The determination result is promptly displayed on the display unit 60 shown in FIG. Further, according to programming, the control unit 32 takes countermeasures such as disconnecting the sensor output when the sensor output is abnormal, or closing the hydrogen tank 12 and stopping the vehicle when a gas leak is detected. .

図3は、水素センサの出力が変動した時刻以降のセンサ出力70を模式的に示したグラフである。横軸は時間、縦軸は濃度である。符号72〜76で示した○は、センサ出力を処理する各サンプリングポイントでの出力値を表している。符号72は、それまで一定であったセンサ出力70の値が増加しはじめた時点での納所を示している。センサ出力70は、この時点の前後には急激に増加し、次第に緩やかに増加して、徐々に周囲の水素ガス濃度と平衡した値に近づく。ここでは、符号72〜76で示した過渡期初期における三つの濃度出力に基づいて、算出された傾き80が求められている。   FIG. 3 is a graph schematically showing the sensor output 70 after the time when the output of the hydrogen sensor fluctuates. The horizontal axis is time, and the vertical axis is concentration. The circles denoted by reference numerals 72 to 76 represent output values at the respective sampling points for processing the sensor output. Reference numeral 72 indicates a storage when the value of the sensor output 70 that has been constant until then starts to increase. The sensor output 70 increases rapidly before and after this point, gradually increases, and gradually approaches a value balanced with the surrounding hydrogen gas concentration. Here, the calculated slope 80 is obtained based on the three density outputs in the early transition period indicated by reference numerals 72 to 76.

図4は、燃料ガス検出装置30の対応テーブル40に格納されたデータについて説明する図である。横軸を時間、縦軸を濃度とするこの図には、実験的に得られた二つのセンサ出力の曲線が描かれている。一つは、高濃度の水素ガス漏れがあった場合に得られる高濃度時センサ出力90であり、もう一つは低濃度の水素ガス漏れがあった場合に得られる低濃度時センサ出力92である。   FIG. 4 is a diagram for explaining data stored in the correspondence table 40 of the fuel gas detection device 30. In this figure, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents concentration, two sensor output curves obtained experimentally are drawn. One is a high-concentration sensor output 90 obtained when there is a high-concentration hydrogen gas leak, and the other is a low-concentration sensor output 92 obtained when there is a low-concentration hydrogen gas leak. is there.

両センサ出力90,92は、図3に示した曲線と同様に、次第に増加率を減らして水素ガス濃度に追従する曲線を描いている。図示した高濃度時追従時間94は高濃度時センサ出力90において追従が完了したとみなせる時間を示しており、低濃度時追従時間96は低濃度時センサ出力92における追従完了時を表している。高濃度時追従時間94は低濃度時追従時間96に比べて長く(遅く)なっており、高濃度ほど追従時間が長くなることを示している。この時間においては、高濃度時センサ出力90は高濃度時の到達濃度97に達しており、低濃度時センサ出力92は低濃度時の到達濃度98に達している。高濃度時の到達濃度97は、低濃度時の到達濃度98よりも高く、当然ながら高濃度ほど到達する濃度が高くなることを示している。また、これらの到達濃度97,98は、漏れ判定閾値100よりも高く、いずれも水素ガス漏れと判定されるべき濃度である。   Similar to the curve shown in FIG. 3, both sensor outputs 90 and 92 draw a curve that gradually decreases the rate of increase and follows the hydrogen gas concentration. The high-density follow-up time 94 indicates a time in which the follow-up can be regarded as being completed in the high-concentration sensor output 90, and the low-concentration follow-up time 96 represents a follow-up completion time in the low-concentration sensor output 92. The high concentration follow-up time 94 is longer (slower) than the low concentration follow-up time 96, indicating that the higher the concentration, the longer the follow-up time. During this time, the sensor output 90 at the time of high concentration has reached the reached concentration 97 at the time of high concentration, and the sensor output 92 at the time of low concentration has reached the reached concentration 98 at the time of low concentration. The reached density 97 at the high density is higher than the reached density 98 at the low density, and naturally, the higher the density, the higher the reached density. Further, these reached concentrations 97 and 98 are higher than the leakage determination threshold 100, and both are concentrations that should be determined as hydrogen gas leakage.

高濃度時センサ出力90と低濃度時センサ出力92における追従完了時のこのような違いは、追従過渡期における傾きの大きさを調べることで予測することができる。すなわち、高濃度時センサ出力90においては、符号102で示したように追従過渡期の初期における傾きは大きく、低濃度時センサ出力92においては、符号104で示したように追従過渡期の初期における傾きは小さい。したがって、追従過渡期の初期の様々な傾きと追従完了時及びその時の到達濃度との関係をあらかじめ調べておけば、水素センサの初期出力に基づいてガス漏れの有無を判定することができる。図1に示した対応テーブル40には、このようなデータが格納されており、図2に示したステップS16においてはこのデータに基づいた予測が行われている。   Such a difference between the sensor output 90 at the high concentration and the sensor output 92 at the low concentration when the tracking is completed can be predicted by examining the magnitude of the slope in the tracking transient period. In other words, the high concentration sensor output 90 has a large slope at the beginning of the follow-up transition period as indicated by reference numeral 102, and the low concentration sensor output 92 has an initial slope at the beginning of the follow-up transition period as indicated by reference numeral 104. The inclination is small. Therefore, if the relationship between the various slopes in the initial period of the tracking transition period and the concentration when the tracking is completed and the concentration reached at that time is examined in advance, the presence or absence of gas leakage can be determined based on the initial output of the hydrogen sensor. Such data is stored in the correspondence table 40 shown in FIG. 1, and prediction based on this data is performed in step S16 shown in FIG.

以上に示した実施の態様は、様々に変形可能である。   The embodiment described above can be variously modified.

例えば、図2に示したフローチャートにおいて到達予想時間後に行った水素センサの出力異常の判定を、より速い時刻において行う態様が考えられる。すなわち、追従過渡期の後期における予測値と実際の濃度を比較すれば、その時点でセンサ出力の異常を判定することができる。この場合には、センサ出力に異常がないと判断された時点で、予測された到達濃度が信頼できるものであると確認される。したがって、予測に基づくガス漏れ判定結果を迅速にかつ十分な信頼性をもって出力することが可能となる。   For example, a mode in which the determination of the output abnormality of the hydrogen sensor performed after the expected arrival time in the flowchart shown in FIG. 2 is performed at a faster time is conceivable. That is, if the predicted value in the latter period of the tracking transition period is compared with the actual concentration, the abnormality of the sensor output can be determined at that time. In this case, when it is determined that there is no abnormality in the sensor output, it is confirmed that the predicted concentration reached is reliable. Therefore, it is possible to output the gas leak determination result based on the prediction quickly and with sufficient reliability.

また、例えば、傾きに基づいて行う到達濃度や到達予想時間の推定の演算は、新たな時点での濃度出力データに基づいて繰り返し行われてもよい。一般には、新しいデータに基づいて推定を行うほど、推定の信頼性が高まる。したがって、次々と新しいデータに基づいて傾きの演算を行うとともに、その傾きに基づいて推定演算を行うことが有効となる。   Further, for example, the calculation of the estimation of the arrival density and the expected arrival time performed based on the inclination may be repeatedly performed based on the density output data at a new time point. In general, the more reliable the estimation is based on new data, the higher the reliability of the estimation. Therefore, it is effective to perform an inclination calculation based on new data one after another and to perform an estimation calculation based on the inclination.

さらには、推定を行うにあたって、二次以上の高次の時間変化量を用いることも有効であろう。例えば、図4に示したセンサ出力曲線は、簡単な一階の微分方程式モデルを採用すれば、ある一定値に向かって飽和する指数関数で近似されうるものと考えられる。そこで、その理論的な指数関数曲線のもつパラメータ(時定数や漸近値)をフィッティングにより決定することとすれば、センサ出力の時間変化を精度よく求めることが可能となるであろう。   Furthermore, it is also effective to use a second-order or higher-order time change amount for estimation. For example, it is considered that the sensor output curve shown in FIG. 4 can be approximated by an exponential function that saturates toward a certain value if a simple first-order differential equation model is adopted. Therefore, if the parameters (time constant and asymptotic value) of the theoretical exponential function curve are determined by fitting, it will be possible to accurately determine the temporal change of the sensor output.

燃料電池車に搭載された燃料ガス検出装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the fuel gas detection apparatus mounted in the fuel cell vehicle. 燃料ガス検出装置における処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in a fuel gas detection apparatus. 追従過渡期における傾きの算出例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of calculation of the inclination in a follow-up transition period. 高濃度及び低濃度の各センサ出力の特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the characteristic of each sensor output of a high density | concentration and a low density | concentration.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池車、12 水素タンク、14 水素ガス輸送路、16 燃料電池スタック、18 モータ、20,22,24 水素センサ、30 燃料ガス検出装置、32 制御部、34 変動検知部、36 傾き算出部、38 濃度推定部、40 対応テーブル、42 評価部、50 温度センサ、60 表示部、70 センサ出力、80 算出された傾き、90 高濃度時センサ出力、92 低濃度時センサ出力、94 高濃度時追従時間、96 低濃度時追従時間、97 高濃度時の到達濃度、98 低濃度時の到達濃度、100 漏れ判定閾値。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell vehicle, 12 Hydrogen tank, 14 Hydrogen gas transport path, 16 Fuel cell stack, 18 Motor, 20, 22, 24 Hydrogen sensor, 30 Fuel gas detection apparatus, 32 Control part, 34 Fluctuation detection part, 36 Inclination calculation part , 38 Concentration estimation unit, 40 Correspondence table, 42 Evaluation unit, 50 Temperature sensor, 60 Display unit, 70 Sensor output, 80 Calculated slope, 90 High concentration sensor output, 92 Low concentration sensor output, 94 High concentration Follow-up time, 96 Follow-up time at low density, 97 Achievable density at high density, 98 Achieved density at low density, 100 Leakage determination threshold.

Claims (15)

燃料ガス濃度に時間漸近的に追従するセンサの濃度出力を取得する取得手段と、
追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後の濃度出力に関する推定を行う推定手段と、
その時間後の濃度出力に基づいて、推定手段による推定結果の妥当性について評価する評価手段と、
を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
Acquisition means for acquiring the concentration output of the sensor that asymptotically follows the fuel gas concentration;
Based on the concentration output in the follow-up transition period, an estimation means for estimating the concentration output after a certain time,
Evaluation means for evaluating the validity of the estimation result by the estimation means based on the concentration output after that time,
A fuel gas detection device comprising:
請求項1に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、センサの濃度出力に異常があると判定する判定手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1,
A fuel gas detection device comprising: determination means for determining that there is an abnormality in the concentration output of the sensor when the evaluation means evaluates that the estimation result is not valid.
請求項1又は2に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当であると評価された時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1 or 2,
A fuel gas detection device comprising: estimation result output means for outputting an estimation result when the evaluation result is evaluated to be valid by the evaluation means.
請求項1に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段により推定がなされた時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1,
A fuel gas detection device comprising: estimation result output means for outputting an estimation result at a time point when estimation is performed by the estimation means.
請求項4に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、推定結果を修正する出力を行う修正出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 4, wherein
A fuel gas detection device comprising: a correction output means for outputting an output for correcting the estimation result when the evaluation means evaluates that the estimation result is not valid.
請求項1に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段において推定がなされるある時間後とは、センサの濃度出力が実際の燃料ガス濃度に追従完了する時であり、
推定手段においてなされる濃度出力に関する推定は、この追従完了時に得られる実際の燃料ガス濃度に関する推定である、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1,
A certain time after the estimation means makes an estimate is when the concentration output of the sensor completes following the actual fuel gas concentration,
The fuel gas detection apparatus according to claim 1, wherein the estimation relating to the concentration output made by the estimation means is an estimation relating to an actual fuel gas concentration obtained when the follow-up is completed.
請求項6に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当であると評価された場合に、追従完了時における実際の燃料ガス濃度に関する出力を行う出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 6, wherein
A fuel gas detection device comprising: output means for outputting an actual fuel gas concentration at the time of completion of follow-up when the estimation means evaluates that the estimation result is valid.
請求項1に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス濃度の値の推定である、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1,
The fuel gas detection device characterized in that the estimation of the concentration output by the estimation means is an estimation of a value of the fuel gas concentration.
請求項1に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス漏れの発生の推定である、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1,
The fuel gas detection device characterized in that the estimation of the concentration output by the estimation means is an estimation of occurrence of fuel gas leakage.
請求項1に記載の燃料ガス検出装置において、
追従過渡期における濃度出力の時間変化情報を算出する算出手段を備え、
推定手段は算出手段により算出された時間変化情報に基づいて推定を行う、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1,
A calculation means for calculating time change information of the density output in the tracking transition period is provided.
A fuel gas detection apparatus characterized in that the estimation means performs estimation based on the time change information calculated by the calculation means.
請求項10に記載の燃料ガス検出装置において、
算出手段が算出する時間変化情報には、2次又は3次以上の高次の時間変化量についての情報が含まれる、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 10,
The time change information calculated by the calculation means includes information on a second-order or third-order or higher-order time change amount.
請求項10に記載の燃料ガス検出装置において、
算出手段により算出された時間変化情報に基づいて濃度出力の追従が完了するまでの追従時間を予測する追従時間予測手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 10,
A fuel gas detection device comprising: a follow-up time predicting means for predicting a follow-up time until the follow-up of the concentration output is completed based on the time change information calculated by the calculating means.
請求項1に記載の燃料ガス検出装置において、
周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを取得する環境情報取得手段を備え、
推定手段は、環境情報取得手段により取得された周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを考慮して、ある時間後の濃度出力に関しての推定を行う、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to claim 1,
Environmental information acquisition means for acquiring at least one of ambient temperature information, ambient humidity information, ambient wind speed information,
The estimation unit performs estimation regarding a density output after a certain time in consideration of at least one of ambient temperature information, ambient humidity information, and ambient wind speed information acquired by the environment information acquisition unit. A fuel gas detection device.
請求項1乃至13のいずれか1項に記載の燃料ガス検出装置において、
燃料ガスは水素ガスである、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
The fuel gas detection device according to any one of claims 1 to 13,
A fuel gas detection device, wherein the fuel gas is hydrogen gas.
燃料ガスを燃料とする燃料電池と、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の燃料ガス検出装置と、
を備え、
前記センサを燃料ガスのガス漏れ検知可能位置に配置したことを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell using fuel gas as fuel,
The fuel gas detection device according to any one of claims 1 to 14,
With
A fuel cell system, wherein the sensor is disposed at a position where fuel gas leakage can be detected.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009037884A (en) * 2007-08-02 2009-02-19 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2009210500A (en) * 2008-03-06 2009-09-17 Japan Atomic Energy Agency Method and device for measuring void fraction of microchannel
DE112008002775T5 (en) 2007-10-17 2010-10-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Gas detection system, fuel cell system and vehicle
JP2011106872A (en) * 2009-11-13 2011-06-02 Honda Motor Co Ltd Gas sensor
JP2018506026A (en) * 2014-12-25 2018-03-01 ゴルテック.インク Environmental sensor and method for measuring and predicting environmental parameters
CN110911709A (en) * 2018-08-27 2020-03-24 丰田自动车株式会社 Fuel gas supply control device and method, and fuel cell vehicle starting method
WO2024011968A1 (en) * 2022-07-12 2024-01-18 广东美的暖通设备有限公司 Correction method for refrigerant sensor, and air conditioning system
JP7495691B2 (en) 2020-12-03 2024-06-05 宮城県 Gas concentration measuring method and gas concentration measuring device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009037884A (en) * 2007-08-02 2009-02-19 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
DE112008002775T5 (en) 2007-10-17 2010-10-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Gas detection system, fuel cell system and vehicle
US8920982B2 (en) 2007-10-17 2014-12-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gas detection system, fuel cell system, and vehicle
JP2009210500A (en) * 2008-03-06 2009-09-17 Japan Atomic Energy Agency Method and device for measuring void fraction of microchannel
JP2011106872A (en) * 2009-11-13 2011-06-02 Honda Motor Co Ltd Gas sensor
JP2018506026A (en) * 2014-12-25 2018-03-01 ゴルテック.インク Environmental sensor and method for measuring and predicting environmental parameters
CN110911709A (en) * 2018-08-27 2020-03-24 丰田自动车株式会社 Fuel gas supply control device and method, and fuel cell vehicle starting method
JP7495691B2 (en) 2020-12-03 2024-06-05 宮城県 Gas concentration measuring method and gas concentration measuring device
WO2024011968A1 (en) * 2022-07-12 2024-01-18 广东美的暖通设备有限公司 Correction method for refrigerant sensor, and air conditioning system

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