JP5428221B2 - How to create data on drainage of fuel cell systems - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池システムの設計等に用いることのできる、燃料電池システムからの排水のデータを作成する方法に関する。 The present invention relates to a method of creating drainage data from a fuel cell system that can be used for designing a fuel cell system.
燃料電池は発電に伴って水を生成するため、生成水の処理をする必要がある。生成水を外部に放出する場合には、周囲の物体に水がかかることによる不都合を防止する必要があり、従来種々の提案がなされている。例えば下記特許文献1には、燃料電池を搭載した車両の速度や後続車との車間に応じて排水量を制御する燃料電池車両が開示されている。
Since fuel cells generate water with power generation, it is necessary to treat the generated water. In the case where the generated water is discharged to the outside, it is necessary to prevent inconvenience due to water splashing on surrounding objects, and various proposals have been made in the past. For example,
上記燃料電池車両は、完成車において後続移動体への水かかりを抑制するために一定の効果があると考えられる。しかしながら、周囲の物体にどのように水滴が飛散するかについての評価は何ら提案されていなかった。そのため、周囲への水かかりの状況が、燃料電池システムや、これを搭載した移動体の設計に適切に反映されていなかった。 The fuel cell vehicle is considered to have a certain effect in order to suppress water splashing on the following moving body in the completed vehicle. However, no evaluation has been proposed for how water droplets are scattered on surrounding objects. For this reason, the situation of water splashing around the environment has not been properly reflected in the design of the fuel cell system and the mobile body equipped with the fuel cell system.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料電池システムからの水の飛散を評価または適合する場合などにおいて有効に利用することができるデータの作成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a data creation method that can be used effectively when evaluating or adapting to the scattering of water from a fuel cell system. With the goal.
第1の発明は、発電に伴って水を生成する燃料電池システムの排水に関するデータの作成方法であって、
評価対象である燃料電池システム、または、該燃料電池システムからの水の飛散を模擬した排水を行うことができる模擬システム、からなる排水体に排水を実行させる第1のステップと、
前記排水体の周囲に位置する物体への被水度合いを示す状況データを、前記排水体から排水された水の飛散状況から作成する第2のステップと、
を含むことを特徴とする。
1st invention is the preparation method of the data regarding the waste_water | drain of the fuel cell system which produces | generates water with power generation,
A first step of causing a drainage body comprising a fuel cell system to be evaluated or a simulation system capable of performing drainage simulating the scattering of water from the fuel cell system to perform drainage;
A second step of creating situation data indicating a degree of water exposure to an object located around the drainage body from a scattering situation of water drained from the drainage body;
It is characterized by including.
第2の発明は、第1の発明において、
前記飛散状況は、前記排水体周辺の物体表面における水の付着状況である、ことを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The scattering state is a state of water adhesion on an object surface around the drainage body.
第3の発明は、第2の発明において、
前記排水体は、燃料電池システムを搭載した第1の移動体であり、
前記第1のステップは前記第1の移動体に排水を行わせ、かつ、前記第1の移動体に第2の移動体を追従して走行させるステップであり、
前記水の付着状況は、前記第2の移動体の表面における水の付着状況である、
ことを特徴とする。
According to a third invention, in the second invention,
The drainage body is a first moving body equipped with a fuel cell system,
The first step is a step of causing the first moving body to perform drainage and causing the first moving body to follow the second moving body and travel.
The state of water adhesion is the state of water adhesion on the surface of the second moving body.
It is characterized by that.
第4の発明は、第2または第3の発明において、
前記第2のステップは、
前記物体表面を撮像するステップと、
該撮像した画像を、少なくとも、水滴が付着している部分と水滴が付着していない部分との二つに分類するステップと、
前記分類した結果に基づいて、状況データを作成するステップと、
を含むことを特徴とする。
4th invention is 2nd or 3rd invention,
The second step includes
Imaging the object surface;
Classifying the captured image into at least two parts: a part to which water droplets are attached and a part to which water drops are not attached;
Creating status data based on the classified results;
It is characterized by including.
第5の発明は、第4の発明において、
前記状況データを、撮像時の条件と対応付けて、記憶手段に記憶するステップを含むことを特徴とする。
A fifth invention is the fourth invention,
A step of storing the situation data in a storage unit in association with a condition at the time of imaging is included.
第6の発明は、第2〜第5のいずれかの発明において、
前記状況データは、所定の範囲内に付着した水滴の個数と、該範囲内における水の付着面積と、該範囲内における水が付着している部分の割合と、のうち少なくとも一つであることを特徴とする。
In a sixth invention according to any one of the second to fifth inventions,
The situation data is at least one of the number of water droplets adhering within a predetermined range, the water adhering area within the range, and the ratio of the portion with water adhering within the range. It is characterized by.
第1の発明によれば、燃料電池システムの周囲の物体への被水度合いを示すデータを取得することができる。このデータは、当該燃料電池システムの排水の評価やシステムの排水系の適合に用いることができる。例えば、別途、許容される水かかりの量を設定しておき、これを燃料電池システムが満たしているかといったことを評価したり、排水系を変更しながら許容される水かかりの量となるように燃料電池システムの排水系を設計したりすることができる。 According to the first aspect of the invention, it is possible to acquire data indicating the degree of water exposure to objects around the fuel cell system. This data can be used to evaluate the drainage of the fuel cell system and to adapt the drainage system of the system. For example, set an allowable amount of watering separately, evaluate whether the fuel cell system satisfies this, or change the drainage system so that the amount of watering allowed is The drainage system of the fuel cell system can be designed.
第2の発明によれば、周囲の物体の表面を観察することで、より精度よく評価や適合を行うことができるデータを取得できる。 According to the second invention, by observing the surface of a surrounding object, it is possible to acquire data that can be evaluated and adapted with higher accuracy.
第3の発明によれば、燃料電池移動体が走行している場合に、特に後続車両への被水度合いを示す状況データを取得することができる。移動体に燃料電池システムを搭載する場合、水は移動体の進行方向後ろ側へ飛散しやすいため、特に移動体の後を移動する物体への水かかりが設計上重要である。本発明で取得したデータによれば、これら特に重要となる後続移動体への水かかりのデータを取得することができ、燃料電池を搭載した移動体の排水系の評価や適合に好適に用いることができる。 According to the third aspect of the invention, when the fuel cell moving body is traveling, it is possible to acquire situation data that indicates the degree of wetness of the subsequent vehicle. When a fuel cell system is mounted on a moving body, water easily scatters to the rear side in the traveling direction of the moving body, and therefore, it is particularly important in design to apply water to an object that moves behind the moving body. According to the data acquired in the present invention, it is possible to acquire data on water splashing on these particularly important subsequent moving bodies, which can be suitably used for evaluating and adapting the drainage system of a moving body equipped with a fuel cell. Can do.
第4の発明によれば、撮像した画像を水が付着している部分と、付着していない部分とに分類することで、簡便に状況データを作成することができる。分類は、例えば、撮像した画像に画像処理を施すことによって行うことができる。 According to the fourth invention, it is possible to easily create the situation data by classifying the captured image into a portion where water is attached and a portion where water is not attached. The classification can be performed, for example, by performing image processing on the captured image.
第5の発明によれば、実験時の条件に対応した状況データを取得することができ、種々の条件下における燃料電池移動体の評価に用いることができる。 According to the fifth aspect, situation data corresponding to the conditions at the time of the experiment can be acquired, and can be used for evaluation of the fuel cell moving body under various conditions.
第6の発明によれば、状況データは、水滴の個数、水が付着している部分の面積、水が付着している部分の割合、の内のいずれか一以上であるので、水かかりの程度が客観的な数値として把握できる。 According to the sixth invention, since the situation data is one or more of the number of water droplets, the area of the portion to which water is attached, and the ratio of the portion to which water is attached, The degree can be grasped as an objective numerical value.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本実施例で評価対象となる燃料電池車両の略図である。燃料電池車両10は、燃料電池12を床下に搭載している。燃料電池車両10は、燃料電池12で発電を行い、その電力でモーターを駆動して走行する。燃料電池12は、反応ガスとして水素と空気の供給を受けて発電し、発電に伴って水を生成する。燃料電池12はオフガス流路14を介して排気口16に接続しており、生成水の一部は、反応オフガスと共に車両後部の排気口16から排出される。走行中に排出された水は、走行風などによって巻き上げられて、周囲に飛散することがある。したがって、車両の設計は、排出された水が周囲に与える影響をも考慮して行う必要がある。
FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell vehicle to be evaluated in this embodiment. The
図2は、本実施形態におけるデータの取得方法を説明するための略図である。図2に示すように、本実施形態では、評価対象となる前車10(請求の範囲に記載の第1の移動体に対応)と、当該前車の後方を走行する後車20(請求の範囲に記載の第2の移動体に対応)と、を用いて評価を行う。後車20はその表面に前車から排出された水滴を付着させることで前車の評価に用いられる移動体(以下、被水移動体と言うことがある)であり、本実施の形態では、前車を評価するために、後車20を前車に追従走行させている。前車10は上述した燃料電池車両10であり、後車20は前車10の後方を所定の車間を略一定に維持して前車10に追従走行している。また、後車20はデジタルビデオカメラ22を搭載している。当該カメラ22は後車20のフロントガラスの全体を撮像している。撮像した画像によって、燃料電池車両からの水の飛散状況を判別する。すなわち、本実施の形態では、水の飛散状況を後車20のフロントガラスへの水の付着状況から判断する。また、後車20は記憶手段としてメモリ24を備え、撮像した画像を記憶する。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a data acquisition method according to this embodiment. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
図3は、本実施例におけるデータ取得のフローチャートである。まず、前車10を走行させる速度と、前車10と後車20の車間距離とを設定する(S101)。速度および車間距離は評価の目的に合わせて設定すればよい。例えば、時速30キロメートルで車間距離20メートル、時速100キロメートルで車間距離100メートル、など市街地や高速道路などで実際に想定される速度および車間距離またはそれよりもやや狭い車間距離などを設定する。次に、設定した速度および車間距離を維持して、走行試験を行う(S102)。上述のとおり、前車10は発電に伴って水を生成し、これを排出しながら走行する。そのため、排出された水の一部が後車20のフロントガラスに付着すると考えられる。この状態で、フロントガラスをデジタルビデオカメラで撮像する(S103)。次に、撮像した画像に画像処理をする(S104)。画像処理は、画像処理装置によって行う。すなわち、画像処理装置の演算手段は、前記撮像した画像を取得し、これに画像処理を施す。当該画像処理により、画像を水滴が付着している部分と、水滴が付着していない部分とに分類する。本実施例では、画像の内、水滴が付着している部分に白色を、水滴が付着していない部分に黒色をそれぞれ前記演算手段が割り当てて、二値化することで、前述の分類を行う。そして前記演算手段は、当該二値化した画像から状況データを算出し(S105)、実験時の条件と対応付けて画像処理装置の記憶手段に記憶する。本実施例において、状況データとは、具体的には、フロントガラスに付着した水滴の数、および、フロントガラスに占める水が付着している部分の割合(以下、被水率という)、である。
FIG. 3 is a flowchart of data acquisition in this embodiment. First, the speed at which the
図4は、画像を二値化するステップを具体的に説明するための図である。図4(a)はフロントガラスを撮像した画像である。図に示すとおり、フロントガラスには複数の水滴26が付着している。図4(b)は、図4(a)の水滴26が付着している部分に白を、水滴が付着していない部分に黒を割り当てて、二値化したものである。本実施例では、これをフロントガラスの傾きを考慮して補正している。図4(c)は、当該補正を行った後の画像を示す図である。図3のステップS105は、図4(c)に示した画像において、白い部分の数を累算して水滴の個数を求め、白が割り当てられている画素数を画像の総画素数で除算することで被水率を求めている。
FIG. 4 is a diagram for specifically explaining the step of binarizing an image. FIG. 4A is an image obtained by imaging the windshield. As shown in the figure, a plurality of
ここで、本実施の形態で得られたデータによる燃料電池車両10の評価例について説明する。本実施の形態では、得られたデータと、予め別途の実験などで定めた閾値とを比較することで、燃料電池車両10を評価する。すなわち、水滴の個数と被水率についてそれぞれ予め閾値を設定しておき、水滴の個数・被水率ともに閾値を下回った場合に、設計上好ましいと判断する。
Here, an evaluation example of the
ここで、閾値を導出する実験の一例について説明する。実験は、燃料電池車両の排水による水滴の付着を模擬した物(以下、被付着物という)を用いて行う。まず、当該被付着物を作成する。本実施の形態では、図2に記載の後車20と同じ実験車両を停止させ、そのフロントガラスに水を付着させて被付着物を作る。すなわち、本実施の形態では、前述の被付着物は、燃料電池からの排水が付着した自動車のフロントガラスを模擬したもの(以下、模擬フロントガラスという)である。水の付着は、水滴を噴射することができる器具で行えばよいが、水滴の大きさや、水の量を調節できるものを用いるのが好ましい。
Here, an example of an experiment for deriving a threshold will be described. The experiment is performed using an object that simulates the adhesion of water droplets from the drainage of a fuel cell vehicle (hereinafter referred to as an adherend). First, the adherend is created. In the present embodiment, the same experimental vehicle as the
図5は、閾値を導出するためのフローチャートである。実験は、まず付着させる水滴の大きさの範囲、および水の量の範囲を設定する(S201)。当該水の量や水滴の粒の大きさは、評価すべき燃料電池車両の想定される排水量などを基準に設定する。以下の実験では、水の量や水滴の大きさを所定の割合で変更しながら、ここで定められた水の量および水滴の大きさの範囲内全体に渉ってデータを取得する。そのため、このとき水滴の大きさ等を変更する場合の変化量、すなわち実験で水滴の大きさ等を振るときの刻みの量についても決定しておく。 FIG. 5 is a flowchart for deriving a threshold value. In the experiment, first, the range of the size of the water droplet to be attached and the range of the amount of water are set (S201). The amount of water and the size of the droplets of water droplets are set based on the assumed amount of drainage of the fuel cell vehicle to be evaluated. In the following experiment, while changing the amount of water and the size of water droplets at a predetermined rate, data is acquired over the entire range of the amount of water and the size of water droplets determined here. For this reason, the amount of change when the size of the water droplet is changed at this time, that is, the step size when the size of the water droplet is shaken in the experiment, is also determined.
次に、前記範囲内における所定の水滴の大きさおよび水の量にて実験車両に水を付着させる(S202)。このとき付着させる水の量はステップS201で決定した範囲内の下限値に相当する量であり、水滴の大きさは同じくステップS201で決定した範囲内の下限値に相当する大きさである。このような水滴が付着した状態で、フロントガラスを介した前方の視認性に関して官能試験を行う(S203)。また、水の付着したフロントガラスをデジタルビデオカメラで撮像する(S204)。次いで、撮像した画像を二値化し(S205)、二値化した画像から水の付着の程度を示す被水データを取得する(S206)。本実施の形態において被水データは、水滴の個数および被水率である。なお、ステップS204およびS205は、図3のステップS103およびS104と同様の処理である。取得した水滴数および被水率は、ステップS203で取得した官能値と対応付けて、メモリなどの記憶手段に記憶する。すなわち、被水データを視認性と対応付ける。 Next, water is attached to the experimental vehicle with a predetermined water droplet size and water amount within the above range (S202). The amount of water to be attached at this time is an amount corresponding to the lower limit value in the range determined in step S201, and the size of the water droplet is also a size corresponding to the lower limit value in the range determined in step S201. In a state where such water droplets are attached, a sensory test is performed on the forward visibility through the windshield (S203). Further, the windshield with water attached is imaged with a digital video camera (S204). Next, the captured image is binarized (S205), and wet data indicating the degree of water adhesion is acquired from the binarized image (S206). In the present embodiment, the water coverage data is the number of water droplets and the water coverage. Steps S204 and S205 are the same processes as steps S103 and S104 in FIG. The acquired number of water droplets and moisture content are stored in storage means such as a memory in association with the sensory value acquired in step S203. That is, the wet water data is associated with the visibility.
次に、ステップS201で設定した範囲の実験が終了したか否かを判断する(S207)。終了していない場合は、水滴の大きさまたは水の量を変更して(S208)、再度実験を行う。すなわち、例えば、実験した水の量がステップS201で決定した水の量よりも少ないのであれば、ステップS201で決定した刻みの分だけ付着させる水の量を増加させて、再度水滴を付着させる。このようにして、再度実験を行い、水の量、水滴の大きさともに設定した範囲の上限に達したら終了したと判断する。終了している場合には、取得した水滴数と官能値との相関、および、取得した被水率と官能値との相関をそれぞれ求め(S209)、結果を記憶手段に記憶する。 Next, it is determined whether or not the experiment in the range set in step S201 is completed (S207). If not completed, the size of the water droplet or the amount of water is changed (S208), and the experiment is performed again. That is, for example, if the amount of water that has been tested is less than the amount of water determined in step S201, the amount of water to be deposited is increased by the increment determined in step S201, and water droplets are deposited again. In this way, the experiment is performed again, and it is determined that the process has been completed when both the amount of water and the size of the water droplets reach the upper limit of the set range. If completed, the correlation between the acquired number of water droplets and the sensory value and the correlation between the acquired moisture content and the sensory value are respectively obtained (S209), and the result is stored in the storage means.
図6(a)は水滴数と官能値との相関を示すグラフであり、図6(b)は被水率と官能値との相関を示すグラフである。図6(a)、(b)共に横軸のみ対数をとった片ログのグラフである。なお、本研究により、片ログのグラフとすることにより、水滴数または被水率と官能レベルとが直線でフィッティングできることがわかったため、片ログのグラフとしている。このグラフにおいて、設計上許容される官能レベルを指定し、それに対応する水滴数および被水率が燃料電池車両10の評価に用いる閾値となる。具体的には、水滴数に関してはαが閾値となり、被水率に関してはβが閾値となる。このように、閾値を予め設定することによって、状況データを取得する実験の差異に官能試験を行うことを要しない。
FIG. 6A is a graph showing the correlation between the number of water droplets and the sensory value, and FIG. 6B is a graph showing the correlation between the moisture content and the sensory value. FIGS. 6 (a) and 6 (b) are graphs of a single log in which only the horizontal axis is logarithmic. In this study, it was found that the graph of one log can be fitted with a straight line from the number of water droplets or the water content and the sensory level. In this graph, the sensory level allowed in design is designated, and the number of water droplets and the water coverage corresponding thereto are threshold values used for the evaluation of the
すなわち、本実施の形態においては、図3ステップS105で得られた水滴数がα以下であり、かつ、被水率がβ以下である場合に、評価対象である燃料電池車両は排水に関して設計上好ましいと判断されることとなる。 That is, in the present embodiment, when the number of water drops obtained in step S105 in FIG. 3 is α or less and the water coverage is β or less, the fuel cell vehicle to be evaluated is designed in terms of drainage. It will be judged preferable.
[実施の形態1の効果]
本実施の形態によれば、後続車両への水かかりをもとに、燃料電池車両の評価をすることができる。したがって、後続車両への水かかりを適切なレベルにまで抑制した燃料電池車両の設計に利用できる。また、画像を二値化して、水滴数および被水率を求めているので、簡便に客観的なデータを取得することができる。また、後車を追従走行させているので、燃料電池の排水性能を後続車両の視界の観点から評価することができる。
[Effect of Embodiment 1]
According to the present embodiment, it is possible to evaluate the fuel cell vehicle on the basis of water on the following vehicle. Therefore, it can be used for the design of a fuel cell vehicle in which water splashing on the following vehicle is suppressed to an appropriate level. Moreover, since the image is binarized and the number of water droplets and the water coverage are obtained, objective data can be easily acquired. Further, since the rear vehicle is driven following, the drainage performance of the fuel cell can be evaluated from the viewpoint of the following vehicle.
[実施の形態1の変形例1]
実施の形態1においては、取得した状況データを別途の実験で導出した閾値と比較することで燃料電池車両の評価を行ったが、これに限らない。取得したデータは、客観的に水かかりの程度を示すものであるので、燃料電池車両の評価に際して種々の利用態様が考えられる。例えば、車両本体の構成が互いに異なる二以上の燃料電池車両について状況データを取得して、それらを比較してもよい。比較することによって、いずれの燃料電池車両が設計上好ましいかを評価することができる。例えば、排気口の傾斜角度が異なる二台の燃料電池車両を用意し、そのそれぞれについて、水滴数および被水率を取得し、値が小さい燃料電池車両が好ましい排気口角度であると評価することができる。なお、燃料電池車両そのものは一台のみ用い、状況データを取得した後に、車両本体の構成を変更して再度状況データを取得することとしても良い。
[
In the first embodiment, the fuel cell vehicle is evaluated by comparing the acquired situation data with a threshold derived in a separate experiment. However, the present invention is not limited to this. Since the acquired data objectively indicates the degree of water splash, various usage modes can be considered when evaluating the fuel cell vehicle. For example, situation data may be acquired for two or more fuel cell vehicles having different vehicle body configurations and compared. By comparing, it is possible to evaluate which fuel cell vehicle is preferable in design. For example, two fuel cell vehicles having different exhaust port inclination angles are prepared, and the number of water droplets and the moisture content are obtained for each of them, and a fuel cell vehicle having a small value is evaluated as a preferable exhaust port angle. Can do. Note that only one fuel cell vehicle itself may be used, and after obtaining the situation data, the configuration of the vehicle body may be changed to obtain the situation data again.
[実施の形態1の変形例2]
実施の形態1においては、飛散状況を判断するために、被水移動体として車両(後車20)を用い、後車20のフロントガラスをデジタルビデオカメラによって撮像したが、これに限らない。例えば、後続車両のフロントガラスへの水の飛散を評価する場合には、少なくともフロントガラス部分またはそれを模擬した被水移動体を追従させればよい。その際、例えば、前車10がワイヤーなどによって当該被水移動体を牽引するなどして追従させても良い。また、実施の形態1においては、後車20のフロントガラスの全体を撮像したが、一部を撮像しても良い。その場合は、後車20のドライバーの視線の位置を中心に撮像するのが好ましい。視線の位置は、後車20の運転席のヘッドレストの位置としてもよい。
[
In the first embodiment, in order to determine the scattering situation, a vehicle (rear wheel 20) is used as a wet moving body, and the windshield of the
また、実施の形態1においては、水の飛散状況を観察するために、移動体の表面を撮像したが、観察される物体表面は移動体に限らない。すなわち、燃料電池移動体の周囲にある物体であって、その表面への水かかりを判別できるものであれば足りる。例えば、後車を走行させること無く、燃料電池車両が走行したコースの側壁、ガードレール、街路樹などを撮像しても良い。その場合は、閾値として、水かかりの量の許容量と対応した値を定めておくことが好ましい。また、水の飛散状況は、物体の表面における水の付着状況ではなく、空中における水の飛散状況であっても良い。例えば、排気口周辺の空間を撮像し、画像解析をすることによって飛散状況を判断しても良い。
Moreover, in
[実施の形態1の変形例3]
実施の形態1においては、評価をしたい燃料電池車両そのものを前車として走行させたが、これに限らない。評価をしたい燃料電池の排水を模擬した車両(以下、模擬被評価体という)であれば良い。例えば、評価したい燃料電池車両の排水量および排気口の形状、ガスの流量を模擬した、車両を用いても良い。すなわち、実施の形態1の前車は、評価される燃料電池車両そのもの、または、模擬被評価体(以下、これらを併せて評価用排水体という)であればよい。図7は、模擬被評価体の一例を示す図である。模擬被評価体30は燃料電池を備えていないが、燃料電池を備える車両と同等の排水を行うことができる。模擬被評価体30は、エアコンプレッサ32を備える。エアコンプレッサ32から送り出された空気は、オフガス流路34を通って、排気口36から排出される。オフガス流路上には加水手段38があり、排出される空気に水分を付加することができる。このような模擬被評価体30において、エアコンプレッサ32によって空気の流量を調整し、また、加水手段38によって付加する水分量を調整することで、評価をすべき燃料電池車両の排水を模擬することができる。
[
In the first embodiment, the fuel cell vehicle to be evaluated is traveled as a front vehicle, but the present invention is not limited to this. Any vehicle that simulates the drainage of a fuel cell to be evaluated (hereinafter referred to as a “simulated evaluation object”) may be used. For example, a vehicle that simulates the amount of drainage of the fuel cell vehicle to be evaluated, the shape of the exhaust port, and the gas flow rate may be used. That is, the front vehicle of the first embodiment may be the fuel cell vehicle to be evaluated itself or a simulated object to be evaluated (hereinafter, these are collectively referred to as an evaluation drainage body). FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a simulated object to be evaluated. Although the
[実施の形態1の変形例4]
実施の形態1においては、排水による水滴の付着を模擬した被付着物を作る際に、車両のフロントガラスに水を付着させることとしたが、これに限らない。被付着物を、模擬フロントガラスとするのであれば、当該模擬フロントガラスを介した視認性を考慮して許容される水滴数および被水率が求まれるものであれば足りる。例えば、状況データを取得する実験で後車として用いる車両のフロントガラス部分のみを模擬したもの、例えばガラス板などに水を付着させても良い。被水データは当該ガラス板を撮像して二値化することで取得し、官能値は当該ガラス板を通した視認性から判断すればよい。
[
In the first embodiment, water is attached to the windshield of a vehicle when making an adherend that simulates the attachment of water droplets due to drainage, but this is not restrictive. If the adherend is a simulated windshield, it suffices if the number of water drops and the water coverage that are allowed are obtained in consideration of the visibility through the simulated windshield. For example, water may be attached to a vehicle that simulates only a windshield portion of a vehicle used as a rear vehicle in an experiment for acquiring situation data, such as a glass plate. The wet water data is acquired by imaging the glass plate and binarizing it, and the sensory value may be determined from the visibility through the glass plate.
また、実施の形態1の変形例3に記載したような模擬被評価体からの排水によって車両に水滴を付着さることで、排水による水滴の付着を模擬した被付着物を作っても良い。例えば、模擬被評価体を走行させ、その後方を車両に走行させることで、当該車両表面に水滴が付着し、被付着物を得ることができる。 Further, by attaching water droplets to the vehicle by drainage from the simulated object to be evaluated as described in the third modification of the first embodiment, an adherend that simulates adhesion of water droplets by drainage may be made. For example, by running a simulated object to be evaluated and causing the vehicle to travel behind it, water droplets adhere to the surface of the vehicle, and an object to be adhered can be obtained.
[実施の形態1の変形例5]
実施の形態1においては、閾値を求めるために、排水による水滴の付着を模擬した被付着物を作ることとしたが、水かかりの量を示す被水データと官能値を対応させることができれば足り、これに限らない。例えば、実際に燃料電池移動体の排水によって水滴が付着したものを用いても良い。そのために、例えば、状況データを取得する実験の際に官能試験を併せて行ってもよい。これにより、当該実験条件下における官能値を取得できる。当該官能値を状況データと対応付けて記憶手段に記憶することで、図5のステップS202〜S206に相当する処理を行うことができる。状況データを取得する実験を、条件を変更しながら複数回行うことにより、被水データと官能レベルとの相関を取ったグラフ(図6を参照)を作成することができる。
[Modification 5 of Embodiment 1]
In the first embodiment, in order to obtain the threshold value, an adherend that simulates the attachment of water droplets due to drainage is made. However, it is sufficient if the wet data indicating the amount of water splash can be associated with the sensory value. Not limited to this. For example, it is also possible to use the one in which water droplets are actually attached by the drainage of the fuel cell moving body. For this purpose, for example, a sensory test may be performed at the time of an experiment for acquiring situation data. Thereby, the sensory value under the experimental condition can be acquired. By storing the sensory value in association with the situation data in the storage unit, processing corresponding to steps S202 to S206 in FIG. 5 can be performed. By performing the experiment for acquiring the situation data a plurality of times while changing the conditions, a graph (see FIG. 6) that correlates the wet data and the sensory level can be created.
[実施の形態1の変形例6]
実施の形態1においては、水滴数および被水率を求めるために取得した画像を二値化したが、当該データが求められれば足りる。例えば、水滴数は取得した画像から直接数を数えても良い。また、取得する状況データは、評価用排水体からの排水による周囲の物体への水かかりの程度を客観的に示すデータであれば足りる。例えば、フロントガラスのうち水が付着している部分の面積、付着した水の量(重さ、体積など)でもよい。面積は、上記二値化した画像において白が割り当てられている画素数として求めることができ、水の量は付着した水を集めて重さなどを計ることで求めることができる。このような水かかりの程度を示すデータの少なくとも一つを状況データとすればよい。また、被水データについても、水かかりの程度を客観的に示すデータであれば足り、これと官能値とを対応付けることができればよい。したがって、状況データと同様、水が付着している部分の面積、付着した水の量などであってもよい。
[Modification 6 of Embodiment 1]
In the first embodiment, the acquired image is binarized in order to obtain the number of water droplets and the water coverage, but it is sufficient if the data is obtained. For example, the number of water drops may be counted directly from the acquired image. Further, it is sufficient that the situation data to be acquired is data that objectively indicates the degree of water splashing on surrounding objects due to drainage from the evaluation drainage body. For example, it may be the area of the portion of the windshield where water is attached, or the amount of water attached (weight, volume, etc.). The area can be obtained as the number of pixels to which white is assigned in the binarized image, and the amount of water can be obtained by collecting attached water and measuring the weight. The status data may be at least one of the data indicating the degree of water dripping. In addition, as for the wet data, it is sufficient if it is data that objectively indicates the degree of water application, and it is sufficient that this can be associated with the sensory value. Therefore, like the situation data, it may be the area of the portion where the water is attached, the amount of the attached water, and the like.
[実施の形態1の変形例7]
実施の形態1においては、燃料電池車両の評価を行ったが、本実施の形態の方法は燃料電池を搭載した移動体であれば適用できるものである。例えば、燃料電池を搭載した列車を評価することもできる。
[Modification 7 of Embodiment 1]
In the first embodiment, the fuel cell vehicle is evaluated. However, the method according to the present embodiment can be applied to any mobile body equipped with a fuel cell. For example, a train equipped with a fuel cell can be evaluated.
[実施の形態1の変形例8]
実施の形態1においては、燃料電池車両を評価する際に予め定めた速度と車間距離を維持して排水実験を行うこととしたがこれに限らない。評価をすべき運転状態に応じて適宜設定すればよい。例えば、燃料電池車両はその発電量などによって、排出口からの排水量および排気量が変動する。そのため、実験時の走行条件としては、周囲への水かかりが多くなると考えられる条件を選択して行うこととするのが好ましい。水かかりが多くなる条件において評価すれば、その評価のみで水かかりについての評価とすることもできるからである。そして、周囲への水かかりが多くなると考えられる条件としては、例えば、燃料電池への負荷が低負荷安定走行から高負荷への過渡時がある。これは、低速での安定走行からの加速といった走行条件のときなどに発生する。低負荷時には、排気量が減少するために、生成水が燃料電池内部に滞留し、高負荷時に排気が増加することで、滞留していた水が一気に排出されるからである。
そのため、例えば、前車後車共に低速で安定走行している状態から前車が加速しこれに後車が追従するといった条件や、前車後車ともに停止している状態から発進して加速するといった条件下でのデータを取得しても良い。なお、その他の条件での水かかりを評価したい場合には、当該条件において状況データを取得すればよい。
[Modification 8 of Embodiment 1]
In the first embodiment, the drainage experiment is performed while maintaining the predetermined speed and inter-vehicle distance when evaluating the fuel cell vehicle. However, the present invention is not limited to this. What is necessary is just to set suitably according to the driving | running state which should be evaluated. For example, the amount of drainage and the amount of exhaust from a discharge port varies depending on the amount of power generated in a fuel cell vehicle. For this reason, it is preferable to select a driving condition during the experiment by selecting a condition that is considered to increase the amount of water on the surroundings. This is because if the evaluation is performed under the condition that the amount of water is increased, it is possible to make an evaluation for the water only by the evaluation. As a condition that water is likely to increase around the environment, for example, there is a time when the load on the fuel cell transitions from a low load stable running to a high load. This occurs when driving conditions such as acceleration from stable driving at low speed. This is because the amount of exhaust gas decreases when the load is low, and the generated water stays inside the fuel cell, and the exhaust gas increases when the load is high, so that the retained water is discharged all at once.
For this reason, for example, the front vehicle accelerates from the state where both the front vehicle and the rear vehicle are stably running at low speed and the rear vehicle follows this, and the vehicle starts and accelerates from the state where both the front vehicle and the rear vehicle are stopped Data under such conditions may be acquired. In addition, when it is desired to evaluate water splashing under other conditions, situation data may be acquired under the conditions.
実施の形態2.
図8は、実施の形態2におけるデータの取得方法を説明するための図である。実施の形態1においては、評価対象となる燃料電池車両を走行させてデータを取得した。本実施の形態では、評価対象となる燃料電池車両を走行させること無く状況データの取得を行う。すなわち、本実施の形態では燃料電池車両40を停止させた状態で、燃料電池にて発電を行う。燃料電池車両40の後方にはガラス板42が設置されている。ガラス板42の後方には、ガラス板42を撮像することができるデジタルビデオカメラ44が設置されている。
FIG. 8 is a diagram for explaining a data acquisition method according to the second embodiment. In the first embodiment, data is acquired by running a fuel cell vehicle to be evaluated. In the present embodiment, the situation data is acquired without running the fuel cell vehicle to be evaluated. That is, in the present embodiment, power is generated by the fuel cell while the
燃料電池車両40の燃料電池にて発電すると、排気口からオフガスと共に生成水が排出される。排出された水はガラス板42に付着する。デジタルビデオカメラ44は当該水の付着したガラス板42を撮像する。撮像によって得られる画像は実施の形態1と同様に、二値化する。そして、二値化した画像から状況データ、具体的には、ガラス板42に付着した水滴数および被水率を求める。
When power is generated by the fuel cell of the
さらに、評価をする燃料電池車両を変更し、同様に状況データを取得する。本実施の形態では、取得した状況データを比較することで、燃料電池車両を評価する。具体的には、前述の水滴数または被水率が小さい車両のほうが、排水については優れていると評価する。 Further, the fuel cell vehicle to be evaluated is changed, and the situation data is acquired in the same manner. In the present embodiment, the fuel cell vehicle is evaluated by comparing the acquired situation data. Specifically, it is evaluated that the vehicle having a smaller number of water droplets or water coverage is superior in terms of drainage.
[実施の形態2の効果]
本実施の形態によれば、燃料電池車両40を走行させること無く、燃料電池車両40の評価に用いることができる状況データを取得することができる。したがって、実験のスペースを小さくすることができる。
[Effect of Embodiment 2]
According to the present embodiment, it is possible to acquire situation data that can be used for evaluation of the
[実施の形態2の変形例1]
実施の形態2においては、車両を停止させて実験を行ったが、車両をシャシーダイナモに乗せて実験を行っても良い。さらに風洞装置で走行風を再現しても良い。このようにすれば、車両を走行させること無く、走行時における状況データを取得することができる。
[
In the second embodiment, the experiment was performed with the vehicle stopped. However, the experiment may be performed with the vehicle on the chassis dynamo. Further, the traveling wind may be reproduced by a wind tunnel device. In this way, it is possible to acquire situation data during traveling without causing the vehicle to travel.
[実施の形態2の変形例2]
実施の形態2においては、燃料電池車両40の後方にガラス板42を設置したがこれに限らない。排水によって水滴が表面に飛散したことを確認できるものであればよい。例えば、不透明な壁であっても良い。また、車両の後方以外への飛散を評価する場合には、後方以外の部分に設置をしても良い。
[
In the second embodiment, the
[実施の形態2の変形例3]
実施の形態2においては、ガラス板42をデジタルビデオカメラ44で撮像したが、これに限らない。被水率などのデータを客観的に取得できるものであれば足りる。例えば、ガラス板の代わりに水の付着によって発熱する材料からなる壁を用い、当該壁をサーモグラフィで撮像してもよい。このようにすれば、水滴が付着した部分を温度の変化として捉え、数値化することができる。
[
In the second embodiment, the
[実施の形態2の変形例4]
実施の形態2においては、燃料電池車両を評価したがこれに限らない。例えば、家庭用燃料電池発電システムなど、定置型の燃料電池システムの排水の評価を行ってもよい。
[
In
実施の形態3.
図9は、実施の形態3において評価対象として使用される燃料電池車両50の略図である。図9に示すように、燃料電池車両50は燃料電池52を備えている。燃料電池52は、オフガス流路54を介して排気口56に接続している。オフガス流路54上には気液分離器58が備えられており、気液分離器58は発電に伴って生成された水をオフガスから分離する。分離されたオフガスは前述の排気口56から外部に排出され、生成水はバッファタンク60に一時的に貯蔵される。バッファタンク60は、排水口64に接続しており、内部に貯蔵する生成水を当該排水口64から車両外部に排出できる。バッファタンク60と排水口64の間には、排水制御弁62が備えられており、排水制御弁62は、排水口64から排出される水の量を制御することができる。排出された水は走行風などによって周囲に飛散することが考えられる。
FIG. 9 is a schematic diagram of a
図10は、本実施の形態におけるデータの取得方法を説明するための略図である。図10に示すように、本実施の形態では上述した燃料電池車両50を前車として、実験を行う。後車70は前車の後方を前車50に追従して走行している。なお、上述の燃料電池車両はバッファタンクと排水制御弁を備えているので、燃料電池の発電量に関わらず、排水量を制御することができる。本実施の形態では、排水条件、具体的には排水量を変化させながら実験を行う。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a data acquisition method according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, in the present embodiment, an experiment is performed with the above-described
図11は本実施の形態のフローチャートである。まず、実験を行う排水量の範囲を設定する(S301)。次に実験を行う排水量を指定する(S302)。ここでは、前記排水量の範囲の内、最も少ない排水量を指定する。次に、指定した排水量で排水を行いながら燃料電池車両を走行させる(S303)。その際、後車70を所定の車間をおいて追従走行させる。このとき、後車70には官能試験員が乗車しており、当該官能試験員は官能評価を行う(S304)。官能評価の結果は、その時の排水量と対応付けて記憶装置に記録しておく。次に、ステップS301で設定した排水量の範囲にわたって実験が終了したか否かを判断する(S305)。終了していない場合には、排水量の条件を変更して(S306)、再度実験を行う。終了している場合には、排水量と官能レベルの相関をとる(S307)。
FIG. 11 is a flowchart of the present embodiment. First, the range of the amount of drainage for performing the experiment is set (S301). Next, the amount of drainage for the experiment is designated (S302). Here, the smallest drainage amount is specified within the range of the drainage amount. Next, the fuel cell vehicle is caused to travel while draining at the designated drainage amount (S303). At that time, the
本実施の形態によれば、ある車速・車間における、排水量と官能レベルとの相関が得られる。したがって、所定の官能レベルまでが許容されると設定すれば、前述の車間・車速において許容される最大排水量を算出することができる。上記の実験をさらに、車間および車速の条件を変更しながら行うことで、種々の走行条件下における最大許容排水量を求めることができる。図12はそのようにして求めた最大許容排水量をグラフにしたものである。図中曲線1は車間距離が狭いときの許容排水量を示し、曲線4は車間距離が広い場合に対応した許容排水量を示す。
According to the present embodiment, a correlation between the amount of discharged water and the sensory level can be obtained at a certain vehicle speed and between vehicles. Therefore, if it is set that a predetermined sensory level is allowed, the maximum drainage amount allowed in the above-mentioned inter-vehicle / vehicle speed can be calculated. Further, by performing the above-described experiment while changing the conditions of the inter-vehicle distance and the vehicle speed, the maximum allowable drainage amount under various traveling conditions can be obtained. FIG. 12 is a graph showing the maximum allowable drainage amount thus obtained. In the figure,
このようにして得たデータは、燃料電池車両の排水を制御するシステムの評価に用いることができる。すなわち、それぞれの条件下において上記最大許容排水量を超えない範囲で排出するように設定されているか否かによって、システムを評価することができる。このように、燃料電池車両自体は変更することなく、排水や走行の条件を変更して実験をすることもできる。 The data thus obtained can be used for evaluation of a system that controls the drainage of a fuel cell vehicle. That is, the system can be evaluated depending on whether or not the discharge is set within a range not exceeding the maximum allowable drainage amount under each condition. As described above, the experiment can be performed by changing the drainage and running conditions without changing the fuel cell vehicle itself.
[実施の形態3の変形例1]
実施の形態3においては、前車に燃料電池車両を用いたがこれに限らない。排水量を制御できる車両であれば足りる。例えば、水のタンクと排水制御弁を備えたガソリン車などの車両であっても良い。また、燃料電池車両を用いる場合にもバッファタンクに外部から水を追加して実験を行っても良い。
[
In the third embodiment, the fuel cell vehicle is used as the front vehicle, but the present invention is not limited to this. A vehicle that can control the amount of drainage is sufficient. For example, a vehicle such as a gasoline vehicle provided with a water tank and a drainage control valve may be used. Also, when using a fuel cell vehicle, an experiment may be performed by adding water from the outside to the buffer tank.
10、40、50 燃料電池車両
12、52 燃料電池
14、34、54 オフガス流路
16、36、56 排気口
20、70 後車
22、44 カメラ
24 記憶手段
26 水滴
30 模擬被評価体
32 コンプレッサ
42 ガラス板
58 気液分離器
60 バッファタンク
62 排水制御弁
64 排水口
10, 40, 50
Claims (4)
評価対象である燃料電池システム、または、該燃料電池システムからの水の飛散を模擬した排水を行うことができる模擬システム、を備える排水体から排水を実行する第1のステップと、
画像処理装置により、前記排水体の周囲に位置する物体の表面の所定の範囲内に付着した水滴の個数と、該範囲内における水の付着面積と、該範囲内における水が付着している部分の割合と、のうち少なくとも一つである状況データを作成する第2のステップと、
を含む、前記状況データの作成方法。 A method for creating data relating to drainage of a fuel cell system that generates water accompanying power generation,
A first step of performing drainage from a drainage body comprising a fuel cell system to be evaluated or a simulation system capable of performing drainage simulating the scattering of water from the fuel cell system;
The number of water droplets attached within a predetermined range of the surface of the object located around the drainage body by the image processing apparatus , the water adhesion area within the range, and the portion where the water adheres within the range A second step of creating status data that is at least one of
A method for creating the situation data, including:
前記排水体の周囲に位置する物体は、前記第1の移動体に追従走行させる第2の移動体である、
請求項1に記載の状況データの作成方法。 The drainage body is a first moving body equipped with a fuel cell system,
The object located around the drainage body is a second moving body that travels following the first moving body .
The method for creating status data according to claim 1 .
撮像手段で撮像した画像を取得するステップと、
該撮像した画像を、少なくとも、水滴が付着している部分と水滴が付着していない部分との二つに分類するステップと、
該分類した画像から前記状況データを作成するステップと、
を含む、請求項1または2に記載の状況データの作成方法。 The second step includes
A step acquire an image captured by the imaging means,
Classifying the captured image into at least two parts: a part to which water droplets are attached and a part to which water drops are not attached;
And creating the status data from the image the classification,
The creation method of the situation data of Claim 1 or 2 containing these.
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