JP4112466B2 - 車載ガスセンサの制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車載ガスセンサの制御システムに関する。

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。
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、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燃料電池車両及びその始動方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
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。
特開平７−１７０６１３号公報

ところで、上記従来技術の一例に係る燃料電池車両においては、停止状態の車両を発進させるための動作、例えば車両扉の開放等が実行された後に、水素センサによる検出が開始されるようになっている。しかしながら、車両の運転者が車両扉を開放して車両に乗車し、例えばイグニッションスイッチ等の車両を走行可能状態へと移行させるスイッチをオン状態に操作する時点において、水素センサによる検出、及び、この検出結果に基づく安全性の確認処理等が終了していないと、燃料電池の起動処理の開始が遅延されてしまい、車両の速やかな始動が困難になるという問題が生じる。
しかも、上述したようなガス接触燃焼式の水素検出器においては、イグニッションスイッチがオフとされた車両の停止状態において、ガス検出素子および温度補償素子の温度や、これらの各素子の雰囲気の温度が低下することに伴い、各素子の温度が雰囲気の露点温度以下に低下して各素子の表面上に結露が生じる場合がある。特に、上述したような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池においては、固体高分子電解質膜のイオン導電性を保つために、燃料電池に供給される反応ガス（例えば、水素や空気）には加湿装置等によって水（加湿水）が混合されており、さらに、燃料電池の作動時には電気化学反応による反応生成水が生成されるため、燃料電池から排出されるオフガス、特に酸素極側のオフガスは高湿潤のガスとなっている。さらに、上述した固体高分子膜型燃料電池では、通常作動温度が水の蒸気化温度よりも低く、オフガスは多湿度で水分量が多いガスとなって排出されるため、オフガス中の水分が結露しやすくなっており、燃料電池の作動が停止する車両の停止状態であっても、ガス検出素子および温度補償素子の雰囲気に含まれる水分が結露しやすいという問題がある。ここで、ガス接触燃焼式の水素検出器を、特に燃料電池の酸素極側の排出系に備える場合等において、ガス検出素子および温度補償素子の表面上に加湿水、反応生成水等が付着した状態で通電を行うと、素子表面に局所的な温度分布の不均一が発生し、素子破壊や感度低下が生じる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車載ガスセンサの破損、劣化、検出精度の低下を防止しつつ、車両を速やかに始動させることが可能な車載ガスセンサの制御システムを提供することを目的とする。

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載ガスセンサの制御システムは、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、実施の形態でのイグニッションスイッチ４１）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３１及び蓄電装置３２）と、検査対象ガスが導入されるガス検出室（例えば、実施の形態でのガス検出室５７）内に配置された検出素子（例えば、実施の形態での検出素子６１）と補償素子（例えば、実施の形態での温度補償素子６２）との電気抵抗値の差異に基づき検査対象ガスに含まれる被検出ガスのガス濃度を検出する車載ガスセンサ（例えば、実施の形態での水素センサ１（１ａ，１ｂ））と、前記ガス検出室内に設けられ、少なくとも前記電源からの電力供給により通電可能なヒータ（例えば、実施の形態でのヒータ６６）と、呼出信号を発信する車載無線装置（例えば、実施の形態での送受信制御装置３３及び通信装置３４）と、前記車載無線装置から発信される前記呼出信号を受信した場合に応答信号を返信する携帯無線装置（例えば、実施の形態での携帯端末２２）と、前記携帯無線装置からの前記応答信号を前記車載無線装置が受信したか否かに応じて前記ヒータへの通電を制御するヒータ通電制御手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０８）とを備えることを特徴としている。

上記構成の車載ガスセンサの制御システムによれば、車両の停止状態であっても、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、例えば水素センサ等からなる車載ガスセンサに具備されるヒータが作動可能とされている。この状態で、例えばキーレスエントリーシステム等のように、自車両を含む所定範囲内において車載無線装置から発信される呼出信号を受信した携帯無線機は応答信号を返信し、この応答信号を車載無線装置が受信すると、ヒータ通電制御手段は車載ガスセンサに具備されるヒータへの通電を開始する。
すなわち、運転者が携帯無線機を携帯して車両に接近した時点で車載ガスセンサに具備されるヒータが作動を開始するため、車両の停止状態において車載ガスセンサの検出素子および補償素子の表面上に結露が生じている状態であっても、検出素子および補償素子への通電開始に先立って、少なくとも運転者がイグニッションスイッチ等をオン状態に操作して車両を始動させるまでの間に検出素子および補償素子の表面上の結露水を蒸発させることができ、新たな結露の発生を防止することができる。
これにより、検出素子および補償素子の表面上に水が付着した状態で各素子へ通電を行うことに起因して車載ガスセンサの破損、劣化、検出精度の低下等が生じることを防止することができると共に、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操作に伴い、直ちに各素子への通電を開始することができ、運転者の動作や意志を妨げること無しに円滑に車両を始動させることができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の車載ガスセンサの制御システムは、前記ヒータ通電制御手段による前記ヒータへの通電開始以後における前記起動スイッチのオン／オフ操作に応じて、前記検出素子および前記補償素子への通電を制御する素子通電制御手段（例えば、実施の形態でのセンサ制御装置２）を備えることを特徴としている。

上記構成の車載ガスセンサの制御システムによれば、検出素子および補償素子への通電開始に先立って、ヒータへの通電を開始することができ、車両の停止状態において車載ガスセンサの検出素子および補償素子の表面上に結露が生じている状態であっても、運転者がイグニッションスイッチ等をオン状態に操作して車両を始動させるまでの間に検出素子および補償素子の表面上の結露水を蒸発させることができ、さらに、新たな結露の発生を防止することができる。

請求項１に記載の本発明の車載ガスセンサの制御システムによれば、車両の停止状態において車載ガスセンサの検出素子および補償素子の表面上に結露が生じている状態であっても、検出素子および補償素子への通電開始に先立って、運転者が車両を始動させるまでの間に検出素子および補償素子の表面上の結露水を蒸発させることができ、新たな結露の発生を防止することができる。これにより、検出素子および補償素子の表面上に結露水が付着した状態で各素子に通電されてしまうことによって車載ガスセンサの破損、劣化、検出精度の低下等が生じることを防止することができると共に、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操作に伴い、直ちに各素子への通電を開始することができ、運転者の動作や意志を妨げること無しに円滑に車両を始動させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車載ガスセンサの制御システムによれば、車両の停止状態において車載ガスセンサの検出素子および補償素子の表面上に結露が生じている状態であっても、運転者がイグニッションスイッチ等をオン状態に操作して車両を始動させるまでの間に検出素子および補償素子の表面上の結露水を蒸発させることができ、新たな結露の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る車載ガスセンサの制御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載ガスセンサは、例えば水素を検出する水素センサ１をなし、例えば図１に示すように、燃料電池車両等の車両ＶＨの車室内においてゼロを含む所定濃度の水素を検出する水素センサ１ａや、例えば図２に示すように、車両ＶＨの動力源とされる燃料電池５と、燃料電池５に接続されて反応ガスを供給する各配管６，７，８，９とを備える燃料電池システム１０において、酸素極側の出口側配管９に設けられ、この出口側配管９から水素が排出されていないことを確認するための水素センサ１ｂとされている。
そして、センサ制御装置２は、車両ＶＨのルーフＲに取り付けられた水素センサ１ａおよび酸素極側の出口側配管９に取り付けられた水素センサ１ｂに接続され、例えば、各水素センサ１ａ，１ｂから出力される検出信号と、記憶装置３に格納されている所定の判定閾値との比較結果に応じて、車室内の異常状態や燃料電池５の異常状態が発生しているか否かを判定し、異常状態であると判定した際には、警報装置４によって警報等を出力する。ここで、記憶装置３は、車両状態に応じた水素センサ１ａの検出値に対する所定の判定閾値のマップや、燃料電池５の作動状態（例えば、極間差圧や作動圧力等）に応じた水素センサ１ｂの検出値に対する所定の判定閾値のマップ等を記憶している。
そして、本実施形態に係る車載ガスセンサの制御システム２０は、例えば図３に示すように、車両側制御装置２１と、無線通信により車両側制御装置２１と通信接続可能に構成された携帯端末２２とを備えて構成されている。
車両側制御装置２１は、例えば、動力源として燃料電池５を備える電気自動車等の車両ＶＨに搭載されており、例えば、水素センサ１（１ａ，１ｂ）と、センサ制御装置２と、記憶装置３と、警報装置４と、電流制御装置３１と、蓄電装置３２と、送受信制御装置３３と、通信装置３４と、アンテナ３５と、解施錠制御装置３６と、ドアロックアクチュエータ３７と、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）４１と、ＩＧＳＷ連動デバイス４２とを備えて構成されている。

燃料電池５は、例えば陽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。
例えば高圧の水素タンク等を具備する燃料供給装置（図示略）から入口側配管６を介して燃料極に供給された水素などの燃料ガスにより、燃料極の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と、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あるいは空気がエアーコンプレッサ（図示略）から入口側配管７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８、９から反応済みのいわゆるオフガスが系外に排出される。
なお、エアーコンプレッサから燃料電池５へ供給される空気の流量や、燃料供給装置から燃料電池５へ供給される燃料ガスの流量は、燃料電池制御装置（図示略）によって制御される。この燃料電池制御装置は、例えば、車両の運転状態や、燃料電池５の燃料極に供給される燃料ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池５の燃料極から排出されるオフガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池５の発電状態、例えば各複数の燃料電池セルの端子間電圧や、燃料電池５から電流制御装置３１へ取り出される出力電流等に基づき、燃料電池５へ供給される空気や燃料ガスの各流量を制御する。そして、この流量制御によって燃料電池５の発電状態が制御される。このため、燃料電池制御装置には、燃料電池５から取り出される出力電流の電流値を検出する出力電流センサ（図示略）から出力される検出信号が入力されている。また、燃料電池制御装置は、燃料電池５に対する発電指令（例えば、燃料電池の出力指令値等）に基づき、電流制御装置３１により燃料電池５から取り出される出力電流の電流値を制御する。

燃料電池５から取り出される出力電流は、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等を備えた電流制御装置３１に入力されており、この電流制御装置３１には蓄電装置３２が接続されている。
電流制御装置３１は、燃料電池５に対する発電指令に応じた燃料電池制御装置の制御により燃料電池５から取り出される出力電流の電流値を制御すると共に、車両の状態（例えば、車両の停止状態や車両走行時の負荷状態等）に応じて蓄電装置３２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３１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４１のオン状態に連動して電力が供給されるＩＧＳＷ連動電源系３１ａ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３１ｂとが接続されている。例えば、ＩＧＳＷ連動電源系３１ａには、イグニッションスイッチ４１と、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４２とが備えられている。

非連動電源系３１ｂに備えられた送受信制御装置３３は、通信装置３４及びアンテナ３５を介して、例えば車両ＶＨを含む所定範囲内に対して所定周期毎に呼出信号を発信すると共に、この呼出信号に応じて携帯端末２２から返信される応答信号を受信する。そして、例えば受信した応答信号の強度等に基づいて、携帯端末２２が車両ＶＨに向かい接近中であるか否かを判定すると共に、受信した応答信号に含まれる端末側識別情報と、予め記憶装置３に格納した車両側識別情報とが一致するか否かを判定し、これらの判定結果に基づいて解施錠制御装置３６の動作を指示する指令信号を出力する。
解施錠制御装置３６は、車両ドアの施錠および解錠を行うドアロックアクチュエータ３７を駆動制御するものであって、車両ドアの施錠又は解錠状態と、送受信制御装置３３から出力される指令信号とに基づき、ドアロックアクチュエータ３７へ制御信号を出力する。さらに、解施錠制御装置３６は、センサ制御装置２に対しては、送受信制御装置３３から出力される指令信号を出力する。

非連動電源系３１ｂに備えられたセンサ制御装置２は、後述するように、送受信制御装置３３から出力される指令信号に応じて水素センサ１（１ａ，１ｂ）に具備されるヒータ６６への通電を開始する。
例えば、イグニッションスイッチ４１のオフ状態（車両の停止状態）であって、車両ドアが施錠されているときに、送受信制御装置３３にて車両側識別情報と一致する端末側識別情報を返信する携帯端末２２が車両ＶＨに向かい接近中であると判定されると、この送受信制御装置３３から解施錠制御装置３６へと、車両ドアの解錠を指示する指令信号が出力される。この指令信号は解施錠制御装置３６を介してセンサ制御装置２にも入力され、このときセンサ制御装置２は、蓄電装置３２から電流制御装置３１を介して供給される電力によって水素センサ１（１ａ，１ｂ）に具備されるヒータ６６へ所定の通電電流の供給を開始し、ヒータ６６の作動を開始する。

なお、携帯端末２２は、例えば、端末側送受信装置８１と、端末側記憶装置８２と、端末側アンテナ８３とを備え、端末側送受信装置８１は、車両側制御装置２１から発信される呼出信号を受信した場合に、予め端末側記憶装置８２に格納されている端末側識別情報を含む応答信号を端末側アンテナ８３を介して返信する。

また、各水素センサ１（１ａ，１ｂ）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、水素センサ１ｂは水平方向に伸びる出口側配管９の長手方向、つまり水平方向に沿って長い直方形状のケース５１を備えている。ケース５１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５２を備えている。フランジ部５２にはカラー５３が取り付けられており、例えば図５に示すように、このカラー５３内にボルト５４が挿入されることで、フランジ部５２は酸素極側の出口側配管９に設けられた取付座５５に締め付け固定されるようになっている。
また、例えば図５に示すように、ケース５１の厚さ方向の端面には筒状部５６が形成され、筒状部５６の内部はガス検出室５７として形成され、ガス検出室５７の内部側面には、内側に向かってフランジ部５８が形成され、フランジ部５８の内周部分がガス導入部５９として開口形成されている。

ケース５１内には樹脂で封止された回路基板６０が設けられ、筒状部５６の内部に配置された検出素子６１および温度補償素子６２は、回路基板６０に接続されている。そして、各素子６１，６２は回路基板６０に接続された複数、例えば４個の通電用のステー６３およびリード線６３ａにより、ガス検出室５７の底面５７Ａ上に配置されたベース６４から、水素センサ１ｂの厚さ方向に所定距離だけ離間した位置において、所定間隔を隔てて対をなすようにして配置されている。また、筒状部５６の外周面にシール材６５が取り付けられ、このシール材６５が出口側配管９の貫通孔９ａの内周壁に密接して気密性を確保している。

検出素子６１は周知の素子であって、例えば図６に示すように、電気抵抗に対する温度係数が高い白金等を含む金属線のコイル６１ａの表面が、被検出ガスとされる水素に対して活性な貴金属等からなる触媒６１ｂを坦持するアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。
温度補償素子６２は、被検出ガスに対して不活性とされ、例えば検出素子６１と同等のコイル６２ａの表面がアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。
そして、被検出ガスである水素が検出素子６１の触媒６１ｂに接触した際に生じる燃焼反応の発熱により高温となった検出素子６１と、被検出ガスによる燃焼反応が発生せず検出素子６１よりも低温の温度補償素子６２との間に電気抵抗値の差が生ずることを利用し、雰囲気温度による電気抵抗値の変化分を相殺して水素濃度を検出することができるようになっている。

ここで、例えば図４に示すように、ガス検出室５７内には検出素子６１と温度補償素子６２との間に、両者を遮るようにして被検出ガスの流入方向に沿って立てられた状態で略矩形板状のヒータ６６が配置されている。このヒータ６６は抵抗体等から構成され、回路基板６０によって通電されることでガス検出室５７内および各素子６１，６２を加熱するもので、放熱面６６Ａを検出素子６１および温度補償素子６２に指向した状態で配置されている。つまりヒータ６６は各面が放熱面６６Ａとして構成されている。このヒータ６６により流入する被検出ガスが検出素子６１と温度補償素子６２とに振り分けられるようにして均等に分配される。
また、ガス検出室５７にはガス検出室５７内の温度および湿度等を検出するセンサ６７が取り付けられている。

そして、例えば図６に示すように、検出素子６１（抵抗値Ｒ４）及び温度補償素子６２（抵抗値Ｒ３）が直列接続されてなる枝辺と、固定抵抗７１（抵抗値Ｒ１）及び固定抵抗７２（抵抗値Ｒ２）が直列接続されてなる枝辺とが、基準電圧発生回路７４に対して並列に接続されてなるブリッジ回路において、検出素子６１と温度補償素子６２同志の接続点ＰＳと、固定抵抗７１，７２同志の接続点ＰＲとの間に、これらの接続点ＰＳ，ＰＲ間の電圧を検出する検出回路７５が接続されており、さらに、検出回路７５には出力回路７６が接続されている。なお、基準電圧発生回路７４は電流制御装置３１から供給される電圧に基づき、センサ制御装置２の制御により所定の基準電圧をブリッジ回路へ印加するようになっている。

ここで、ガス検出室５７内に導入された検査対象ガス中に被検出ガスである水素が存在しないときには、ブリッジ回路はバランスしてＲ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３の状態にあり、検出回路７５の出力がゼロとなる。一方、水素が存在すると、検出素子６１の触媒６１ｂにおいて水素が燃焼し、コイル６１ａの温度が上昇し、抵抗値Ｒ４が増大する。これに対して温度補償素子６２においては水素は燃焼せず、抵抗値Ｒ３は変化しない。これにより、ブリッジ回路の平衡が破れて検出回路７５に、水素濃度の増大変化に応じて増大傾向に変化する適宜の電圧が印加される。この検出回路７５から出力される電圧の検出値は出力回路７６へ出力され、出力回路７６は入力された検出値をセンサ制御装置２へ出力する。そして、センサ制御装置２においては、この電圧の検出値の変化に応じて予め設定された水素濃度のマップ等に基づいて、水素濃度が算出される。

センサ制御装置２は、ガス検出室５７内のセンサ６７およびヒータ６６に接続され、例えばセンサ６７から出力されるガス検出室５７内の雰囲気の温度状態や湿度状態、燃料電池制御装置から出力される燃料電池５の負荷状態や運転状態等に応じて、各素子６１，６２およびヒータ６６の作動状態、例えば通電開始および通電停止の各タイミングや通電量等を制御する。このとき、センサ制御装置２は、例えば電流制御装置３１からヒータ６６への通電に対して電流センサ（図示略）により検出される電流値によるフィードバック制御や、例えばチョッパ型電力変換回路等を備えて構成されて電流制御装置３１からヒータ６６への通電量を制御する通電量制御器（図示略）に具備されるスイッチング素子のオン／オフ動作等に基づくチョッパ制御（つまり、通電のオン／オフの切替制御）等によってヒータ６６への通電量を制御する。
例えば、センサ制御装置２は、センサ６７の検出温度に基づいてヒータ６６への通電を制御し、センサ６７により検出されるガス検出室５７内の温度が、少なくとも露点温度よりも高い所定温度範囲の温度となるように、また、センサ６７により検出されるガス検出室５７内の相対湿度が、例えば所定湿度範囲の相対湿度や、例えば予め作成されたガス検出室５７内の温度状態に応じた相対湿度のマップ等から得られる相対湿度の検索値等となるように、ヒータ６６への通電開始および通電停止のタイミングや通電量を制御する。

さらに、センサ制御装置２は、センサ６７により検出されるガス検出室５７内の温度状態に加えて、例えば燃料電池５の運転状態（つまり、燃料電池５の作動開始や作動停止を含む作動状態）や、例えば燃料電池５の運転時における負荷状態、例えば燃料電池５に対する発電指令や、例えば出力電流センサ（図示略）により検出される燃料電池５の出力電流の電流値や、例えば流量センサ（図示略）等により検出されるエアーコンプレッサ（図示略）から燃料電池５へ供給される空気の流量の検出値等に基づき算出される燃料電池５の発電状態に応じてヒータ６６への通電量を制御する。
例えば、センサ制御装置２は、燃料電池５の負荷状態が高負荷状態に変化する場合等において、酸素極側の出口側配管９内を流通するオフガスの流量が増大してオフガスに曝される水素センサ１ｂのガス検出室５７内の温度が低下したり、例えば燃料電池５にて生成されオフガスに含まれる生成水の量が増大してガス検出室５７内の相対湿度が増大する虞がある場合には、ヒータ６６への通電量を増大させてガス検出室５７内の温度を上昇させることでガス検出室５７内に結露が発生することを防止する。一方、燃料電池５の負荷状態が低負荷状態に変化する場合等においては、センサ制御装置２は、ヒータ６６への通電量を低下させて過剰なエネルギ消費を抑制する。

また、センサ制御装置２は、燃料電池５の作動停止時等において、例えば各出口側配管８，９内を流通するオフガスの流量が増大させられて燃料電池システム内に残留する水が外部に排出されるパージ処理が実行される場合には、ヒータ６６への通電量を増大させ、ガス検出室５７内の温度を一時的に上昇させることでガス検出室５７内の雰囲気ガスの飽和水蒸気量を増大させ、ガス検出室５７内に結露が発生することを防止する。
また、センサ制御装置２は、燃料電池５の作動開始時において、酸素極側の出口側配管９内におけるオフガスの流通開始に先立って、水素センサ１ｂの各素子６１，６２と、ヒータ６６とに対する通電を開始し、燃料電池５の作動停止時において、酸素極側の出口側配管９内におけるオフガスの流通を停止した後に、水素センサ１ｂの各素子６１，６２と、ヒータ６６とに対する通電を停止する。

本実施の形態による車載ガスセンサの制御システム２０は上記構成を備えており、次に、この車載ガスセンサの制御システム２０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、図７に示すステップＳ０１において、車両側制御装置２１は、例えば車両ＶＨを含む所定範囲内に対して呼出信号を発信する。
次に、ステップＳ０２において、車両側制御装置２１は、呼出信号に対して携帯端末２２から返信される応答信号を受信したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０１に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、受信した応答信号に含まれる端末側識別情報と、予め記憶装置３に格納した車両側識別情報とが一致するか否かを判定する。
ステップＳ０３での判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０１に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
ステップＳ０４においては、例えば受信した応答信号の強度等に基づいて、記憶装置３に格納した車両側識別情報と同一の端末側識別情報を有する携帯端末２２が車両ＶＨに向かい接近しているか否かを判定する。
ステップＳ０４の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０７に進む。一方、ステップＳ０４の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０５に進む。
ステップＳ０５においては、車両ドアが解錠状態であるか否かを判定する。
ステップＳ０５での判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ０５での判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進み、ドアロックアクチュエータ３７を駆動制御して車両ドアを施錠して、一連の処理を終了する。
ステップＳ０７においては、車両ドアが施錠状態であるか否かを判定する。
ステップＳ０７の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ０７の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
ステップＳ０８においては、蓄電装置３２から電流制御装置３１を介して供給される電力によって水素センサ１（１ａ，１ｂ）に具備されるヒータ６６への通電を開始する。
そして、ステップＳ０９においては、車両ドアを解錠して、一連の処理を終了する。

例えば、イグニッションスイッチ４１のオフ状態（車両の停止状態）であって、車両ドアが施錠されているときに、携帯端末２２を備える操作者が、車両ＶＨを含む所定範囲の外部から車両ＶＨへ向かい接近する状態において、送受信制御装置３３にて車両側識別情報と一致する端末側識別情報を返信する携帯端末２２が車両ＶＨに向かい接近中であると判定されると、この送受信制御装置３３から解施錠制御装置３６へと、車両ドアの解錠を指示する指令信号が出力される。この指令信号は解施錠制御装置３６を介してセンサ制御装置２にも入力され、このときセンサ制御装置２は、蓄電装置３２から電流制御装置３１を介して供給される電力によって水素センサ１（１ａ，１ｂ）に具備されるヒータ６６へ所定の通電電流の供給を開始する。これにより、図８に示す時刻ｔ０のように、車両ドアが解錠されると共に、ヒータ６６への通電がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変更される。
このヒータ６６の作動開始により、水素センサ１（１ａ，１ｂ）のガス検出室５７内の温度が上昇すると共に、各素子６１，６２の温度（特に、各素子６１，６２の表面部の温度）が上昇する。これにより、車両ＶＨの停止状態において各素子６１，６２の表面上に結露が生じている状態であっても、ガス検出室５７内および各素子６１，６２の温度が上昇することによって結露水が蒸発する。
そして、携帯端末２２を備える操作者が車両ＶＨに乗車し、イグニッションスイッチ４１を操作することによって、図８に示す時刻ｔ１のように、イグニッション（ＩＧ）がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変更され、車両ＶＨが始動する時点で、センサ制御装置２は、蓄電装置３２から電流制御装置３１を介して供給される電力によって水素センサ１（１ａ，１ｂ）の各素子６１，６２への通電を開始する。この時点においては、各素子６１，６２の表面上に水が付着していないことから、例えば各素子６１，６２の表面上に水が付着した状態で通電を行うことに起因して水素センサ１（１ａ，１ｂ）の破損、劣化、検出精度の低下等が生じることを防止することができると共に、イグニッションスイッチ４１のＯＮ操作に伴い、直ちに各素子６１，６２への通電を開始することができ、運転者の動作や意志を妨げること無しに円滑に車両ＶＨを始動させることができる。
そして、各素子６１，６２への通電が開始されて水素センサ１（１ａ，１ｂ）の作動が開始された後に、燃料電池制御装置の制御により燃料電池５へ空気および燃料ガスが供給されて発電が開始され、燃料電池５の出口側配管８、９におけるオフガスの流通が開始される。

上述したように、本実施の形態による車載ガスセンサの制御システム２０によれば、運転者が携帯端末２２を携帯して車両ＶＨに接近した時点で水素センサ１（１ａ，１ｂ）に具備されるヒータ６６への通電が開始されるため、たとえ車両ＶＨの停止状態において水素センサ１（１ａ，１ｂ）の各素子６１，６２の表面上に結露が生じている状態であっても、イグニッションスイッチ４１のオン操作に伴う各素子６１，６２への通電開始に先立って、各素子６１，６２の表面上の結露水を蒸発させることができ、さらに、新たな結露の発生を防止することができる。
これにより、各素子６１，６２の表面上に水が付着した状態で各素子６１，６２へ通電を行うことに起因して水素センサ１（１ａ，１ｂ）の破損、劣化、検出精度の低下等が生じることを防止することができると共に、例えばイグニッションスイッチ４１のオン操作に伴い、直ちに各素子６１，６２への通電を開始することができ、運転者の動作や意志を妨げること無しに円滑に車両ＶＨを始動させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、車両ドアの解錠を指示する指令信号に応じてヒータ６６へ所定の通電電流の供給を開始するとしたが、これに限定されず、例えば車両ドアの解錠を指示する指令信号が出力されたとき（図９に示す時刻ｔ０）から、イグニッションスイッチ４１のオン操作が行われるとき（図９に示す時刻ｔ１）までの期間において、ヒータ６６への通電量を所定の通常ヒータ通電量（図９に示すヒータ通電電流Ａ２）よりも大きい暖機ヒータ通電量（図９に示すヒータ通電電流Ａ１）とし、イグニッションスイッチ４１のオン操作が行われて各素子６１，６２への通電が開始された時点以降（図９に示す時刻ｔ１以降）において、ヒータ６６への通電量を暖機ヒータ通電量よりも小さい通常ヒータ通電量へと低下させてもよい。
また、上述した本実施の形態においては、車両ドアの解錠を指示する指令信号が出力されたとき（図８に示す時刻ｔ０）以降においてヒータ６６への通電を継続したが、これに限定されず、例えばヒータ６６への通電を開始してから所定時間以内にイグニッションスイッチ４１のオン操作が行われずに各素子６１，６２への通電が開始されない場合や、例えばヒータ６６への通電開始以後においてセンサ６７により検出されるガス検出室５７内の温度が少なくとも露点温度よりも高い所定温度範囲の温度である場合や、例えばセンサ６７により検出されるガス検出室５７内の相対湿度が、所定湿度範囲の相対湿度や、予め作成されたガス検出室５７内の温度状態に応じた相対湿度の所定マップ等から得られる相対湿度の検索値以下である場合等において、ヒータ６６への通電を停止、あるいは、ヒータ６６への通電量を所定通電量まで低下させてもよい。これにより、ヒータ６６での消費電力を適切に低減させることができる。

なお、上述した本実施の形態において、センサ制御装置２は電流制御装置３１を介して電力が供給されるとしたが、これに限定されず、例えば図１０に示す本実施形態の変形例に係る車載ガスセンサの制御システム２０の車両側制御装置２１のように、電流制御装置３１からスイッチ２ａを介して電力が供給されてもよい。この場合、スイッチ２ａのオン／オフは解施錠制御装置３６により制御され、例えば、イグニッションスイッチ４１のオフ状態（車両の停止状態）であって、車両ドアが施錠されているときには、スイッチ２ａはオフ状態とされ、車両側識別情報と一致する端末側識別情報を返信する携帯端末２２が車両ＶＨに向かい接近中であると判定された時点で、スイッチ２ａはオン状態とされ、水素センサ１（１ａ，１ｂ）に具備されるヒータ６６への通電が開始可能に設定される。

なお、上述した実施の形態において、車載ガスセンサは水素センサ１（１ａ，１ｂ）であるとしたが、これに限定されず、その他のガス、例えば一酸化炭素やメタン等の可燃性ガスを検出するガスセンサであってもよい。
また、上述した実施の形態においては、各素子６１，６２を接続してなる回路をブリッジ回路としたが、これに限定されず、例えば直列回路等のその他の回路であってもよく、検出素子６１の抵抗値Ｒ４に関連した状態量として、所定接点間の電圧や電流の検出値がセンサ制御装置２へ出力されてもよい。
また、上述した実施の形態において、ヒータ６６は検出素子６１と温度補償素子６２との間に配置されるとしたが、これに限定されず、例えばガス検出室５７内の各素子６１，６２とガス導入部５９との間に配置されてもよい。

本発明の実施形態に係る車載ガスセンサとして車両ＶＨの車室内に設けられた水素センサの配置を示す図である。 本発明の実施形態に係る車載ガスセンサとして燃料電池の酸素極側の出口側配管に設けられた水素センサの配置を示す図である。 本発明の実施形態に係る車載ガスセンサの制御システムの構成図である。 図２に示す水素センサの断面図である。 図４に示すＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。 図３に示す水素センサの回路図である。 本発明の実施形態に係る車載ガスセンサの制御システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る車両ドアの状態と、イグニッションの作動状態と、水素センサのヒータに対する通電状態と、水素センサの各素子に対する通電状態との各時間変化の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係る車両ドアの状態と、イグニッションの作動状態と、水素センサのヒータに対する通電状態と、水素センサの各素子に対する通電状態との各時間変化の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係る車載ガスセンサの制御システムの構成図である。

符号の説明

１ 水素センサ（車載ガスセンサ）
２ センサ制御装置（素子通電制御手段）
５ 燃料電池
２０ 車載ガスセンサの制御システム
２２ 携帯端末（携帯無線装置）
３１ 電流制御装置（電源）
３２ 蓄電装置（電源）
３３ 送受信制御装置（車載無線装置）
３４ 通信装置（車載無線装置）
４１ イグニッションスイッチ（起動スイッチ）
５７ ガス検出室
６１ 検出素子
６２ 温度補償素子（補償素子）
６６ ヒータ
ステップＳ０８ ヒータ通電制御手段

Claims (2)

1. 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、
   検査対象ガスが導入されるガス検出室内に配置された検出素子と補償素子との電気抵抗値の差異に基づき検査対象ガスに含まれる被検出ガスのガス濃度を検出する車載ガスセンサと、
   前記ガス検出室内に設けられ、少なくとも前記電源からの電力供給により通電可能なヒータと、
   呼出信号を発信する車載無線装置と、
   前記車載無線装置から発信される前記呼出信号を受信した場合に応答信号を返信する携帯無線装置と、
   前記携帯無線装置からの前記応答信号を前記車載無線装置が受信したか否かに応じて前記ヒータへの通電を制御するヒータ通電制御手段と
   を備えることを特徴とする車載ガスセンサの制御システム。
2. 前記ヒータ通電制御手段による前記ヒータへの通電開始以後における前記起動スイッチのオン／オフ操作に応じて、前記検出素子および前記補償素子への通電を制御する素子通電制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車載ガスセンサの制御システム。
   
   

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