JP3853704B2

JP3853704B2 - 車両用ガス警報システム

Info

Publication number: JP3853704B2
Application number: JP2002174627A
Authority: JP
Inventors: 博町田; 強江口; 孝佐々木; 泰児島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004023874A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において水素等の被検出ガスに対する警報を出力する車両用ガス警報システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極とで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタック（以下において燃料電池と呼ぶ）を備えており、燃料極に燃料として水素が供給され、酸素極に酸化剤として空気が供給されて、燃料極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過して酸素極まで移動して、酸素極で酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。
【０００３】
このような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池を搭載した車両において、従来、例えば特開平７−１７０６１３号公報に開示された燃料電池車両及びその始動方法のように、車両の発進および燃料電池の起動に先立って、安全性照会、例えば燃料電池の燃料極側に供給される水素が漏洩していないことの検知等を実行する技術が知られている。
ここで、水素を検知する水素センサとしては、例えば白金等の触媒からなるガス検出素子と温度補償素子とを一対備え、水素が白金等の触媒に接触した際の燃焼により発生する熱によってガス検出素子が相対的に高温の状態になったときに、例えば雰囲気温度下等の相対的に低温の状態の温度補償素子との間に生じる電気抵抗の差異に応じて、水素の濃度を検出するガス接触燃焼式の水素センサが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような燃料電池車両においては、単に、燃料電池の起動に先立って水素センサによる検出が開始されるだけであり、停止状態の車両に発生する異常状態を適宜のタイミングで迅速に検出することができず、車両の運転者は、車両を発進させるための一連の動作、例えば車両扉の開放等を実行するまで異常状態の発生を認識することができないという問題が生じる。このように、車両に発生する異常状態の認識が遅れると、異常状態の進行を停止させたり、発生した異常状態からの復帰等の処理が困難となる場合がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、停止状態の車両においても適宜のタイミングで異常状態の発生を検知することが可能な車両用ガス警報システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両用ガス警報システムは、水素を燃料極に供給して電気エネルギーを得る燃料電池を具備する燃料電池システムと、停止状態の車両を走行可能状態へと移行させる起動スイッチ（例えば、実施の形態でのイグニッションスイッチ２０）のオン／オフ操作とは無関係に車両の所定電気機器へ電力供給を行う電源（例えば、実施の形態での電流制御装置１１及び蓄電装置１２）と、前記電源からの電力供給によりより前記燃料電池システムから漏洩する水素を検出する車載水素センサ（例えば、実施の形態での水素センサ１８）と、車両外部へ情報発信可能な無線通信装置（例えば、実施の形態での通信装置１６）と、前記車載水素センサにより検出される前記水素の濃度が所定濃度を超える場合に警報情報を作成し、該警報情報を前記無線通信装置により車両外部へ発信する警報情報発信手段（例えば、実施の形態では警報制御装置１４が兼ねる）とを備えることを特徴としている。
【０００６】
上記構成の車両用ガス警報システムによれば、車両の停止状態であっても、例えばイグニッションスイッチ等からなる起動スイッチのオン／オフ操作とは無関係に電力供給を行う電源により、車載水素センサが作動可能とされている。そして、この車載水素センサにより所定濃度を超える水素が検出されると、警報情報発信手段により警報情報が作成され、車両外部へ発信される。ここで、警報情報は、例えば車載水素センサの検出値や、この検出値に基づき算出された水素の濃度値や、所定濃度を超える水素を検出したことを示す情報等からなり、さらに、警報情報の発信先に応じて、例えば車両を識別するための識別情報や、車両の現在位置情報や、車両の状態に関する情報等を備えてもよい。
これにより、車両の停止状態であっても、例えば水素の濃度変化を適宜のタイミングで検出することができ、異常状態の発生に対して迅速に警報を出力することができる。また、例えば各車両から発信される警報情報に基づいて適宜の処理を行うサービスセンタ等を設置することにより、異常状態の進行を停止させたり、発生した異常状態からの復帰等の処理を迅速に行うことができる。
【０００７】
さらに、請求項２に記載の本発明の車両用ガス警報システムは、前記起動スイッチのオフ状態における前記車載水素センサでの消費電力量を、前記起動スイッチのオン状態における前記車載水素センサでの消費電力量よりも低減する省電力制御手段（例えば、実施の形態での検出制御装置１３）を備えることを特徴としている。
上記構成の車両用ガス警報システムによれば、車両の停止状態における車載水素センサでの消費電力量を低減することにより、電源をなす蓄電装置等の残容量が過剰に低下することを防止することができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用ガス警報システムでは、前記省電力制御手段は、前記車載水素センサへの供給電力量を低減することを特徴としている。
上記構成の車両用ガス警報システムによれば、車載水素センサへの供給電力量を低減し、例えば車載水素センサの出力レベルを低減させることで、車両の停止状態における車載水素センサでの消費電力量を低減することができる。
【０００９】
さらに、請求項４に記載の本発明の車両用ガス警報システムでは、前記省電力制御手段は、前記車載水素センサへの電力供給の実行及び停止を適宜の時間間隔で間欠的に行うことを特徴としている。
上記構成の車両用ガス警報システムによれば、車載水素センサへの電力供給を間欠的に行うことで、車両の停止状態における車載水素センサでの消費電力量を低減することができる。
【００１０】
さらに、請求項５に記載の本発明の車両用ガス警報システムは、複数の前記車載水素センサを備え、前記起動スイッチのオフ状態において、複数の前記車載水素センサの中、所定の前記車載水素センサのみに前記電源からの電力供給を行う電力供給制御手段（例えば、実施の形態では検出制御装置１３が兼ねる）を備えることを特徴としている。
上記構成の車両用ガス警報システムによれば、車両の停止状態においては、所定の車載水素センサに対してのみ電力供給を行うことで、車載水素センサでの消費電力量の総量を低減することができる。
なお、電力供給が実行される車載水素センサのみによって所定濃度を超える水素が検出されたときには、例えば電力供給制御手段の作動を停止して、その他の車載水素センサへの電力供給を開始してもよい。これにより、異常状態の発生を、より精度良く検知することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る車両用ガス警報システムについて添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る車両用ガス警報システム１は、例えば図１に示すように、通信網２を介して、車両外部の警報情報センタ３や、例えば携帯電話等からなる携帯端末４や、通信端末５等と通信接続可能とされ、さらに、例えば図２に示すように、動力源として燃料電池６を備える電気自動車等の車両１０に搭載されており、例えば、電流制御装置１１と、蓄電装置１２と、検出制御装置１３と、警報制御装置１４と、警報装置１５と、通信装置１６と、アンテナ１７と、複数の水素センサ１８，…，１８とを備えて構成されている。
【００１２】
燃料電池６は、例えば電気自動車等の車両の動力源として搭載されており、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極で挟持した電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セル（図示略）を多数組積層して構成されている。
例えば図３に示す水素タンク１９等の燃料ガス供給部から供給され、燃料極に入口側配管から供給された水素などの燃料ガスは、触媒電極上で水素がイオン化され、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介して酸素極へと移動する、その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。酸素極には、例えば、酸素などの酸化剤ガスを含む空気がエアーコンプレッサー（図示略）から入口側配管を介して供給されているために、この酸素極において、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。そして、燃料極側、酸素極側共に出口側配管から反応済みのいわゆるオフガスが系外に排出される。
【００１３】
燃料電池６から取り出される発電電流は、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等を備えた電流制御装置１１に入力されており、この電流制御装置１１には、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなる蓄電装置１２が接続されている。電流制御装置１１は、燃料電池６に対する発電指令に基づいて、燃料電池６から取り出される発電電流の電流値を制御すると共に、車両の状態に応じて蓄電装置１２から取り出される電流の電流値を制御する。
そして、電流制御装置１１には、停止状態の車両を走行可能状態へと移行させる起動スイッチ、例えばイグニッションスイッチ２０等のオン状態に連動して電力が供給されるＩＧＳＷ連動電源系と、起動スイッチのオン／オフ状態に関わらず電力が供給される非連動電源系とが接続されている。例えば、ＩＧＳＷ連動電源系には、走行用モータやエアーコンプレッサ等からなるＩＧＳＷ連動デバイス２１が備えられている。
【００１４】
非連動電源系に備えられた検出制御装置１３は、例えば車両の停止状態においては、蓄電装置１２から電流制御装置１１を介して供給される電力によって水素センサ１８を作動させ、水素センサ１８から出力される検出信号に基づき、検出された水素の濃度が所定濃度を超えているか否かを判定する。そして、この判定結果の信号や、判定結果に応じて警報制御装置１４の作動を指示する指令信号等を出力する。
さらに、検出制御装置１３は、起動スイッチのオフ状態（つまり、車両の停止状態）において水素センサ１８を作動させるときの消費電力量が、例えば起動スイッチのオン状態等における水素センサ１８の消費電力量に比べて、より小さくなるように設定する。ここでは、例えば水素センサ１８への供給電力量を低減し、水素センサ１８の出力レベルを低減させたり、例えば水素センサ１８への電力供給の実行及び停止を適宜の時間間隔で間欠的に行うことで消費電力量を低減する。また、起動スイッチのオフ状態において複数の水素センサ１８，…，１８に対しては、所定箇所に配置された水素センサ１８，…，１８、例えば後述する車室内や水素タンク１９の鉛直方向上方の床下等に配置された水素センサ１８，…，１８にのみ電力供給を行うことで、複数の水素センサ１８，…，１８での消費電力量の総量を低減させる。
【００１５】
警報制御装置１４は、検出制御装置１３での判定結果の信号や、この判定結果に応じた指令信号等を受信し、例えば所定濃度を超える水素が検出されている場合等には、例えば警報音や音声メッセージ等を出力するスピーカや、例えば警報表示等を行うディスプレイや、点灯するランプ等からなる警報装置１５を作動させる。
さらに、警報制御装置１４は、受信した各信号に基づいて警報情報を作成し、通信装置１６及びアンテナ１７を介して、車両外部の警報情報センタ３や、例えば運転者が携帯する携帯電話等の携帯端末４や、運転者の自宅のパーソナルコンピュータ等の通信端末５等へ発信する。この警報情報は、例えば水素センサ１８の検出信号や、検出制御装置１３での判定結果の信号に加えて、例えば車両１０を識別するための識別情報や、車両１０の現在位置情報や、車両１０の状態に関する情報等の適宜の組み合わせにより構成され、警報情報の発信先に応じて各情報の構成内容が変更可能とされている。
【００１６】
複数の水素センサ１８，…，１８（例えば、第１〜第３水素センサ１８ａ，…，１８ｃ）は、例えば図３に示すように、酸素極側の出口側配管３３の鉛直方向上部と、水素タンク１９の鉛直方向上方に配置された床の床下３４と、車室内のルーフ３５とに配置されている。
第１水素センサ１８ａは、燃料電池６の酸素極側から排出されるオフガス中に含まれる水素の濃度を検出する。
第２水素センサ１８ｂは、水素タンク１９近傍の雰囲気に含まれる水素の濃度を検出する。
第３水素センサ１８ｃは、車室内の雰囲気に含まれる水素の濃度を検出する。
【００１７】
各水素センサ１８は、例えばガス接触燃焼式の水素センサとされ、例えば図４および図５に示すように、直方形状のケース４１を備えている。ケース４１は、例えばポリフェニレンサルファイド製であって、長手方向両端部にフランジ部４２を備えている。フランジ部４２にはカラー４３を取り付けてあり、例えば図５に示すように、このカラー４３内にボルト４４を挿入して、酸素極側の出口側配管３３や床下３４やルーフ３５等に設けられた各取付座４５に締め付け固定されるようになっている。
【００１８】
例えば図５に示すように、ケース４１の下面には筒状部４６が形成されている。ケース４１内には図示しない回路基板が設けられ、この回路基板に後述する検出素子４７と温度補償素子４８が接続されている。筒状部４６の内部はガス検出室４９として形成され、筒状部４６の端部がガス導入部５０として開口形成されている。
【００１９】
また、例えば酸素極側の出口側配管３３に取り付けられる水素センサ１８（第１水素センサ１８ａ）においては、筒状部４６の外周面にシール材が取り付けられ、出口側配管３３の貫通孔の内周壁に密接して気密性を確保している。
そして、この筒状部４６の内部に検出素子４７と温度補償素子４８とが装着されている。
検出素子４７と温度補償素子４８は回路基板に接続されガス検出室４９内で同一高さで所定間隔を隔てて一対設けられたものである。
検出素子４７は周知の素子であって、被検出ガスである水素が白金等の触媒に接触した際に燃焼する熱を利用し、水素の燃焼により高温となった検出素子４７と雰囲気温度下の温度補償素子４８との間に電気抵抗の差が生ずることを利用し、水素ガス濃度を検出するガス接触燃焼式のガスセンサである。
【００２０】
上述したように、本実施の形態による車両用ガス警報システム１によれば、水素センサ１８は、例えばイグニッションスイッチ２０等の起動スイッチのオン／オフ状態に関わらず電力が供給され、作動可能とされているため、車両の停止状態であっても適宜のタイミングで水素濃度の変化を検出することができ、異常状態の発生に対して迅速に警報を出力することができる。
しかも、起動スイッチのオン状態における水素センサ１８の消費電力量に比べて、起動スイッチのオフ状態での水素センサ１８の消費電力量が、より小さくなるように設定することで、蓄電装置１２の残容量が過剰に低下することを防止することができる。
【００２１】
なお、上述した本実施の形態において、複数の水素センサ１８，…，１８は、検出制御装置１３により電力が供給されるとしたが、これに限定されず、例えば図６に示す本実施形態の変形例に係る車両用ガス警報システム１のように、検出制御装置１３を省略してもよい。この場合、水素センサ１８は電流制御装置１１により常時通電されており、検出信号に加えて、検出された水素の濃度が所定濃度を超えているか否かの判定結果の信号を、例えば警報制御装置１４や警報装置１５へと出力する。
また、この場合、複数の水素センサ１８，…，１８のうち、所定の水素センサ１８，…，１８を検出制御装置１３により制御し、他の水素センサ１８，…，１８は電流制御装置１１により常時通電されるように設定してもよい。
【００２２】
なお、上述した本実施の形態において、車両側の車両用ガス警報システム１から警報情報を受信した車両外部の警報情報センタ３は、例えば警報情報に含まれる車両１０を識別するための識別情報や、車両１０の現在位置情報や、車両１０の状態に関する情報等に基づいて、車両１０に搭載された所定の車載機器を制御するための制御信号を車両側へ発信してもよい。すなわち、警報情報センタ３は、受信した警報情報により、車両１０の所定箇所において、例えば所定濃度を超える水素が検出され、異常状態が発生したと判断した場合には、例えば車両窓の開放や、送風機の作動等によって換気を行うことを直ちに指示し、異常状態の進行を停止させたり、異常の程度を緩和することができる。また、警報情報センタ３は、受信した警報情報に基づき、例えば作業員等を車両１０へ派遣してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用ガス警報システムによれば、車両の停止状態であっても、被検知ガスの濃度変化を適宜のタイミングで検出することができ、異常状態の発生に対して迅速に警報を出力することができる。また、警報情報を車両外部に発信することにより、異常状態の進行を停止させたり、発生した異常状態からの復帰等の処理を迅速に行うことが可能となる。
さらに、請求項２から請求項５の何れかに記載の本発明の車両用ガス警報システムによれば、車両の停止状態における車載ガスセンサでの消費電力量を低減することにより、電源をなす蓄電装置等の残容量が過剰に低下することを防止することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用ガス警報システムによれば、車両の停止状態において、被検出ガスの検出を中断すること無しに車載ガスセンサでの消費電力量を低減することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の車両用ガス警報システムによれば、過剰な頻度で被検出ガスの検出が実行されることを防止して、車載ガスセンサでの消費電力量を低減することができる。
さらに、請求項５に記載の本発明の車両用ガス警報システムによれば、複数の車載ガスセンサのうち、例えば車両の停止状態において被検出ガスの検出が効果的な箇所等に配置された車載ガスセンサのみを作動させることで、被検出ガスの検出処理を効率よく実行し、車載ガスセンサでの消費電力量の総量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ガス警報システムに通信網を介して接続される警報情報センタおよび携帯端末および通信端末を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用ガス警報システムの要部構成図である。
【図３】複数の水素センサの車両における配置位置を示す図である。
【図４】図１に示す水素センサの平面図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。
【図６】本実施形態の変形例に係る車両用ガス警報システムの構成図である。
【符号の説明】
１車両用ガス警報システム
１０燃料電池
１１電流制御装置（電源）
１２蓄電装置（電源）
１３検出制御装置（省電力制御手段、電力供給制御手段）
１４警報制御装置（警報情報発信手段）
１５警報装置
１６通信装置（無線通信装置）
１８水素センサ（車載ガスセンサ）
２０イグニッションスイッチ（起動スイッチ）

Claims

水素を燃料極に供給して電気エネルギーを得る燃料電池を具備する燃料電池システムと、停止状態の車両を走行可能状態へと移行させる起動スイッチのオン／オフ操作とは無関係に車両の所定電気機器へ電力供給を行う電源と、
前記電源からの電力供給により前記燃料電池システムから漏洩する水素を検出する車載水素センサと、
車両外部へ情報発信可能な無線通信装置と、
前記車載水素センサにより検出される前記水素の濃度が所定濃度を超える場合に警報情報を作成し、該警報情報を前記無線通信装置により車両外部へ発信する警報情報発信手段と
を備えることを特徴とする車両用ガス警報システム。
前記起動スイッチのオフ状態における前記車載水素センサでの消費電力量を、前記起動スイッチのオン状態における前記車載水素センサでの消費電力量よりも低減する省電力制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用ガス警報システム。
前記省電力制御手段は、前記車載水素センサへの供給電力量を低減することを特徴とする請求項２に記載の車両用ガス警報システム。
前記省電力制御手段は、前記車載水素センサへの電力供給の実行及び停止を適宜の時間間隔で間欠的に行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用ガス警報システム。
複数の前記車載水素センサを備え、前記起動スイッチのオフ状態において、複数の前記車載水素センサの中、所定の前記車載水素センサのみに前記電源からの電力供給を行う電力供給制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用ガス警報システム。