JP6549509B2 - ガス検出システム - Google Patents

Description

本発明は、被検出雰囲気中に存在するガスの濃度を検出するガス検出システムに関する。

近年、環境保護および自然保護などの社会的要求から、高い効率を有し且つ環境への負荷が少ないエネルギー源として、燃料電池の研究が活発に行われている。燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池が、作動温度が低く出力密度が高いなどの利点により、家庭用のエネルギー源または車載用のエネルギー源として着目されている。固体高分子型燃料電池は水素を燃料として用いているため、水素漏れを検出するガス検出装置が必要になる。

従来、設定周期毎に第１設定温度および第２設定温度の何れか一方に交互に制御される発熱抵抗体の端子間電圧と、被検出雰囲気の温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗体の端子間電圧とに基づいて、被検出雰囲気中に存在する可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガス検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第４３０２６１１号公報

特許文献１に記載の可燃性ガス検出装置は、被検出雰囲気の湿度と温度の変化に応じて可燃性ガスの濃度を補正することができる。しかし、特許文献１に記載の可燃性ガス検出装置は、その他の環境条件（例えば、被検出雰囲気の圧力）が変化した場合には、この環境条件の変化に応じて可燃性ガスの濃度を補正することができず、ガス濃度の検出精度が低下してしまうという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、ガス濃度の検出精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明のガス検出システムは、被検出雰囲気内における検出対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化するガス検出素子と、検出回路と、濃度算出部とを有する複数のガス検出装置と、電子制御装置とを備える。検出回路は、ガス検出素子における検出対象ガスの濃度に応じた電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスの濃度を示す濃度出力値を出力する。濃度算出部は、濃度出力値に基づいて検出対象ガスの濃度を算出する。

複数のガス検出装置はそれぞれ、互いに同一のガス検出素子と、互いに同一の検出回路とを有する。なお、ガス検出素子における「互いに同一」とは、その電気的特性が、ガス検出素子の公差の範囲内または製造ばらつきの許容範囲内で一致している（実質的に一致する傾向を示す）ことをいう。また、検出回路における「互いに同一」とは、ガス検出素子の電気的特性に基づいて濃度出力値を出力する出力特性が、検出回路の公差の範囲内または製造ばらつきの許容範囲内で一致している（実質的に一致する傾向を示す）ことをいう。

また、ガス検出装置が検出対象ガスの漏れを検出する対象となる箇所を漏れ検出箇所として、複数のガス検出装置はそれぞれ、互いに異なる漏れ検出箇所に設置される。
電子制御装置は、濃度取得部と、補正部とを備える。

濃度取得部は、複数のガス検出装置のそれぞれから、濃度算出部が算出した検出対象ガスの濃度を示すガス濃度情報を取得する。補正部は、濃度取得部により取得された複数のガス濃度情報を用いて、複数のガス検出装置のそれぞれについて濃度算出部により算出された検出対象ガスの濃度を補正する。

また補正部は、濃度取得部により取得された複数のガス濃度情報が示す濃度の中で、最も小さい濃度を基準濃度として算出し、複数のガス検出装置のそれぞれについて、濃度算出部により算出された検出対象ガスの濃度から、基準濃度が減算された減算値が、検出対象ガスの濃度の補正値となるように検出対象ガスの濃度を補正する。

このように構成された本発明のガス検出システムでは、複数のガス検出装置がそれぞれ、互いに異なる漏れ検出箇所における検出対象ガスの漏れを検出する。そして、電子制御装置は、複数のガス濃度情報が示す濃度の中で最も小さい濃度を基準濃度として算出し、複数のガス検出装置のそれぞれについて、基準濃度を用いて検出対象ガスの濃度を補正する。

なお、複数の漏れ検出箇所で同時に検出対象ガスの漏れが発生する可能性は非常に小さいと仮定すると、０より大きい濃度を算出するガス検出装置が同時に２つ以上存在する場合には、少なくとも１つのガス検出装置は、検出対象ガスの漏れ以外の原因で０より大きい濃度を算出したと判断することができる。また、互いに異なる漏れ検出箇所に設置される複数のガス検出装置は、検出対象ガスの漏れ以外の環境条件に対して実質的に同条件に晒され得るため、複数のガス検出装置に対する上記環境条件の変化による濃度の算出結果の誤差も実質的に同様に生じるものと考えることができる。

このため、電子制御装置は、検出対象ガスの漏れ以外の原因で０より大きい濃度を算出したと判断されたガス検出装置により算出された濃度に基づいて、検出対象ガスの漏れ以外の原因に起因した濃度分を補正することができる。

したがって、本発明のガス検出システムは、検出対象ガスの漏れ以外の原因（検出対象ガスの漏れ以外の環境条件の変化）に起因して濃度の算出結果に誤差が生じるのを抑制し、検出対象ガスの濃度の検出精度を向上させることができる。

なお、本発明のガス検出システムでは、検出対象ガスの漏れ以外の環境条件の変化に起因して濃度の算出結果に誤差が生じるのを抑制することができるため、従来の特許文献１に記載された可燃性ガス検出装置のように、各検出装置において被検出雰囲気の湿度を決定して濃度補正を実行する処理を不要にすることも可能となる。これにより、ガス検出装置１つあたりの構成（例えば、検出回路の実装部品の構成、濃度算出部の処理内容）をシンプルにすることができ、複数のガス検出装置および電子制御装置を用いてガス検出システムを構成する場合に、システムトータルのコスト低減を図ることも可能となる。

また本発明のガス検出システムでは、補正部は、異常判断部と、更新部と、禁止部とを備えるようにしてもよい。異常判断部は、算出された基準濃度が予め設定された異常判定値以上であるか否かを判断する。更新部は、基準濃度が算出される毎に基準濃度を更新する。禁止部は、基準濃度が異常判定値以上であると異常判断部が判断した場合に、更新部が基準濃度を更新するのを禁止する。

これにより、本発明のガス検出システムは、基準濃度が異常判定値以上になるという異常が発生した場合に、前回に算出された基準濃度を用いて、検出対象ガスの濃度を補正することができる。

このように、複数のガス濃度情報が示す濃度の中で最も小さい濃度である基準濃度が異常判定値以上となるということは、可能性は非常に低いものの複数の漏れ検出箇所で同時に検出対象ガスの漏れが発生している可能性がある。このような状況において、異常判定値以上となっている基準濃度を減算することにより検出対象ガスの濃度を補正すると、複数の漏れ検出箇所で実際に漏れが発生したとしても、これら複数の漏れ検出箇所で漏れを検出することができなくなってしまう事態の発生が懸念される。

これに対し、本発明のガス検出システムは、算出された基準濃度が異常判定値以上になる前に算出された基準濃度を用いて検出対象ガスの濃度を補正することができる。これにより、本発明のガス検出システムは、複数の漏れ検出箇所で漏れが発生したとしても、複数の漏れ検出箇所での漏れを検出することが可能となる。

また本発明のガス検出システムでは、補正部は、基準濃度が異常判定値以上であると異常判断部が判断した場合に、基準濃度を予め設定された異常時設定値に設定する基準設定部を備えるようにしてもよい。これにより、本発明のガス検出システムは、異常判定値より小さい値を基準濃度として検出対象ガスの濃度を補正することができ、複数の漏れ検出箇所で漏れが発生したとしても、複数の漏れ検出箇所での漏れを検出することが可能となる。

可燃性ガス検出装置１の配置を示す燃料電池自動車３００の側面図である。 可燃性ガス検出装置１の構成を示す回路図である。 ガス検出素子２の平面図である。 ガス検出素子２の断面図である。 濃度演算処理を示すフローチャートである。 濃度補正処理を示すフローチャートである。 水素漏れおよび外乱の状態に対応するガス濃度と補正ガス濃度を示す図表である。

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
本発明が適用された実施形態のガス検出システム４００は、図１に示すように、燃料電池自動車３００に搭載された可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂと電子制御装置２００を備える。

電子制御装置２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび信号入出力部等を備える周知のマイクロコンピュータ（以下、マイコン）を中心に構成されている。マイコンの各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。以下、電子制御装置２００をＥＣＵ２００という。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略であり、可燃性ガス検出装置１ａ、１ｂと異なる装置に該当するものであって、可燃性ガスの濃度が警告判定を超えている（換言すれば、可燃性ガスが漏れている）と判定した場合に、車両の搭乗者に報知する処理、あるいは、車両を停止したり又は可燃性ガスの流動を遮断する等の処理を司る装置である。

ＥＣＵ２００は、信号線２１０，２２０を介して可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂとデータ通信可能に接続されている。
燃料電池自動車３００は、前輪３０１付近に形成されたモータルーム３０２の内部に設置される燃料電池３０３と、後輪３０４付近に形成されたタンクルーム３０５の内部に設置される複数の水素タンク３０６とを備える。燃料電池３０３と水素タンク３０６とは、図示しないガス供給管で接続されており、ガス供給管を介して水素タンク３０６から燃料電池３０３へ水素ガスが供給される。

可燃性ガス検出装置１ａは、モータルーム３０２の内部における燃料電池３０３の上方に設置される。可燃性ガス検出装置１ｂは、タンクルーム３０５の内部における水素タンク３０６の上方に設置される。

以下、可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂを代表した１つの可燃性ガス検出装置を可燃性ガス検出装置１という。
可燃性ガス検出装置１は、熱伝導式のガス検出器であり、被検出雰囲気内（例えば、燃料電池自動車のモータールーム）に設置されて、水素の漏れを検出する目的等に用いられる。なお、被検出雰囲気とは、可燃性ガス検出装置１の検出対象となるガス雰囲気をいう。

可燃性ガス検出装置１は、図２に示すように、ガス検出素子２、制御部３、演算部４、直流電源５および通信部６を備える。
ガス検出素子２は、水素ガスの濃度を検出する。制御部３は、ガス検出素子２の動作を制御する。演算部４は、ガス検出素子２からの出力信号に基づいて水素ガス濃度を算出する処理を実行する。直流電源５は、制御部３と演算部４と通信部６に電力を供給する。通信部６は、信号線２１０（２２０）を介してＥＣＵ２００との間でデータ通信を行う。

ガス検出素子２は、図３に示すように、基部１１と、発熱抵抗体１２と、電極１３，１４と、配線１５，１６とを備える。
基部１１は、ガス検出素子２の本体を構成するものであり、主にシリコンを材料として矩形板状に形成された部材である。基部１１は、縦横ともに数ｍｍ程度の大きさ（本実施形態では、３ｍｍ×３ｍｍ程度の大きさ）に形成されている。

基部１１は、図４に示すように、シリコン基板２１と、シリコン基板２１の表面に形成された絶縁層２２とを備える。絶縁層２２は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）および窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の絶縁性材料で形成されている。

シリコン基板２１の中央には、平面視において正方形状に形成されてシリコン基板２１を貫通する空洞部２３が形成される。これにより基部１１は、シリコン基板２１を枠体とし絶縁層２２を薄膜としたダイヤフラム構造を有する。

発熱抵抗体１２は、自身の温度変化により抵抗値が変化するとともに温度抵抗係数が大きい導電性材料（本実施形態では白金（Ｐｔ））で線状に形成されている。そして、線状の発熱抵抗体１２は、絶縁層２２のうち空洞部２３と対向する領域の内部に、渦巻き状に埋め込まれている（図３参照）。

電極１３，１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）または金（Ａｕ）で形成され、基部１１の表面に設置される。図３に示すように、電極１３および電極１４はそれぞれ、配線１５，１６を介して、線状の発熱抵抗体１２の一端および他端に接続される。

また、絶縁層２２の内部には測温抵抗体１７が設けられている。測温抵抗体１７は、電気抵抗が温度に比例して変化する導電性材料で線状に形成されている。この測温抵抗体１７は、絶縁層２２の内部に、蛇行状に埋め込まれている（図３参照）。本実施形態では、測温抵抗体１７は、温度の上昇に伴って抵抗値が増大する導電性材料（本実施形態では白金（Ｐｔ））で形成されている。

さらに基部１１の表面には、電極１８，１９が設置される。電極１８および電極１９はそれぞれ、線状に形成された測温抵抗体１７における長手方向の一端および他端に接続される。

制御部３は、図２に示すように、通電制御回路３１と、温度検出回路３２とを備える。
通電制御回路３１は、発熱抵抗体１２の温度を一定に保つ回路であり、ブリッジ回路４１と増幅回路４２と電流調整回路４３とを備える。

ブリッジ回路４１は、発熱抵抗体１２と、固定抵抗５１，５２，５３とを備えるホイートストンブリッジ回路である。
発熱抵抗体１２は、一端が固定抵抗５２に接続され、他端が固定抵抗５１に接続されている。以下、発熱抵抗体１２と固定抵抗５２との接続点を接続点Ｐ１＋という。また、発熱抵抗体１２と固定抵抗５１との接続点を接続点ＰＧという。接続点ＰＧは接地される。

固定抵抗５１は、発熱抵抗体１２に接続されていない側の端部が固定抵抗５３に接続される。以下、固定抵抗５１と固定抵抗５３との接続点を接続点Ｐ１−という。
固定抵抗５２は、発熱抵抗体１２に接続されていない側の端部が、固定抵抗５３において固定抵抗５１に接続されていない側の端部と接続される。以下、固定抵抗５２と固定抵抗５３との接続点を接続点ＰＶという。

そしてブリッジ回路４１は、接続点Ｐ１＋と接続点Ｐ１−との間に生ずる電位差がゼロになるように、電流調整回路４３から制御電圧が印加される。これにより、発熱抵抗体１２の抵抗値、つまり、発熱抵抗体１２の温度が一定になるように制御される。

なお固定抵抗５１は、発熱抵抗体１２が設定温度（例えば、４００℃）になるように制御される抵抗値を有する。
増幅回路４２は、差動増幅回路であって、演算増幅器８１と、固定抵抗８２，８３，８４と、コンデンサ８５とを備える。

固定抵抗８２は、演算増幅器８１の非反転入力端子と接続点Ｐ１＋との間に接続される。固定抵抗８３は、演算増幅器８１の反転入力端子と接続点Ｐ１−との間に接続される。固定抵抗８４およびコンデンサ８５は、演算増幅器８１の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。

非反転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧より大きい場合には、増幅回路４２が出力する調整信号Ｃの値が大きくなる。一方、非反転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧より小さい場合には、調整信号Ｃの値が小さくなる。

電流調整回路４３は、ＰＮＰ型のトランジスタであり、エミッタ、コレクタおよびベースを有する。電流調整回路４３のエミッタは、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ラインに接続される。電流調整回路４３のコレクタは、接続点ＰＶに接続される。電流調整回路４３のベースは、演算増幅器８１の出力端子に接続される。

このため、調整信号Ｃの値が大きくなると、電流調整回路４３を構成するトランジスタのオン抵抗が大きくなり、電流調整回路４３を介して直流電源Ｖｃｃからブリッジ回路４１へ流れる電流が減少する。一方、調整信号Ｃの値が小さくなると、オン抵抗が小さくなり、直流電源Ｖｃｃからブリッジ回路４１へ流れる電流が増大する。

このように構成された通電制御回路３１では、直流電源５からブリッジ回路４１への通電が開始されると、増幅回路４２および電流調整回路４３は、接続点Ｐ１＋と接続点Ｐ１−との間に生じる電位差がゼロになるようにブリッジ回路４１に流れる電流を調整するフィードバック制御を行う。これにより、発熱抵抗体１２の抵抗値、すなわち発熱抵抗体１２の温度が、固定抵抗５１によって決まる一定値に制御される。

具体的には、被検出雰囲気中の可燃性ガスの濃度が変化することにより、発熱抵抗体１２から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体１２において発生する熱量より大きくなった場合には、発熱抵抗体１２の温度が低下して、発熱抵抗体１２の抵抗値が減少する。逆に、発熱抵抗体１２から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体１２において発生する熱量より小さくなった場合には、発熱抵抗体１２の温度が上昇して、発熱抵抗体１２の抵抗値が増大する。

上述のように発熱抵抗体１２の抵抗値が減少すると、増幅回路４２および電流調整回路４３は、ブリッジ回路４１に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体１２において発生する熱量を増大させる。逆に、発熱抵抗体１２の抵抗値が増大すると、ブリッジ回路４１に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体１２において発生する熱量を減少させる。このようにして、増幅回路４２および電流調整回路４３は、発熱抵抗体１２の抵抗値、言い換えると発熱抵抗体１２の温度を一定の値に近づけるフィードバック制御を行う。

そして、接続点Ｐ１＋の電圧を測定することにより、発熱抵抗体１２に流れる電流の大きさを検出することができる。この電流の大きさは、発熱抵抗体１２の温度（言い換えると抵抗値）を一定に保つために必要な熱量、つまり、発熱抵抗体１２から可燃性ガスへ奪われる熱量に対応する。そして、発熱抵抗体１２から可燃性ガスへ奪われる熱量は、可燃性ガスの濃度に依存する。このため、接続点Ｐ１＋の電圧を測定することにより、可燃性ガスの濃度を検出することができる。

なお、発熱抵抗体１２が設定温度（本実施形態では、４００℃）になるように制御されている場合における接続点Ｐ１＋の電圧を発熱抵抗体電圧Ｖｈという。
次に温度検出回路３２は、ブリッジ回路９１と増幅回路９２とを備える。

ブリッジ回路９１は、測温抵抗体１７と、固定抵抗１０１，１０２，１０３とを備えるホイートストンブリッジ回路である。
測温抵抗体１７は、一端が固定抵抗１０３に接続され、他端が接地される。以下、測温抵抗体１７と固定抵抗１０３との接続点を接続点Ｐ２−という。

固定抵抗１０１は、一端が固定抵抗１０２に接続され、他端が接地される。以下、固定抵抗１０１と固定抵抗１０２との接続点を接続点Ｐ２＋という。
固定抵抗１０２は、固定抵抗１０１に接続されていない側の端部が、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ラインに接続される。

固定抵抗１０３は、測温抵抗体１７に接続されていない側の端部が、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ラインに接続される。
増幅回路９２は、差動増幅回路であって、演算増幅器１１１と、固定抵抗１１２，１１３，１１４と、コンデンサ１１５とを備える。

固定抵抗１１２は、演算増幅器１１１の非反転入力端子と接続点Ｐ２＋との間に接続される。固定抵抗１１３は、演算増幅器１１１の反転入力端子と接続点Ｐ２−との間に接続される。固定抵抗１１４およびコンデンサ１１５は、演算増幅器１１１の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。

そして増幅回路９２は、接続点Ｐ２＋と接続点Ｐ２−との電圧差を増幅して増幅電圧差Ｖｔを演算部４へ出力する。以下、増幅電圧差Ｖｔを測温抵抗体電圧Ｖｔという。
演算部４は、ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２、ＲＡＭ１３３および信号入出力部１３４等を有する周知のマイコンを備えている。

演算部４のＲＯＭ１３２は、基準電圧換算データ１４１と、濃度換算データ１４２を記憶する。基準電圧換算データ１４１は、基準電圧Ｖｈ０と測温抵抗体電圧Ｖｔとの相関関係を示す。基準電圧Ｖｈ０は、予め設定された安定環境における発熱抵抗体電圧Ｖｈの値であり、被検出雰囲気の温度の変化により値が変化する。安定環境とは、水素ガスの濃度が０であり、且つ、湿度が予め設定された一定値（本実施形態では、ほぼ０％）になっている環境である。なお、「水素ガスの濃度が０」とは、可燃性ガス検出装置１による検出限界より小さい濃度であることをいう。濃度換算データ１４２は、発熱抵抗体電圧Ｖｈから基準電圧Ｖｈ０を減算した減算値と、水素ガス濃度との相関関係を示す。

演算部４は、直流電源５から給電が開始されると起動し、演算部４の各部を初期化した後に、後述する濃度演算処理を開始する。
次に、濃度演算処理の手順を説明する。

濃度演算処理が開始されると、演算部４の演算処理装置は、図５に示すように、まずＳ１０にて、発熱抵抗体１２と測温抵抗体１７に通電する制御を開始する。
そしてＳ２０にて、通電制御回路３１から発熱抵抗体電圧Ｖｈを取得し、温度検出回路３２から測温抵抗体電圧Ｖｔを取得する。その後Ｓ３０にて、Ｓ２０で取得した測温抵抗体電圧Ｖｔと、基準電圧換算データ１４１とに基づいて、測温抵抗体電圧Ｖｔに対応する基準電圧Ｖｈ０を算出する。

さらにＳ４０にて、Ｓ２０で取得された発熱抵抗体電圧Ｖｈから、Ｓ３０で算出された基準電圧Ｖｈ０を減算した減算値を算出し、この減算値と濃度換算データ１４２とに基づいて、減算値に対応する水素ガス濃度を算出する。以下、可燃性ガス検出装置１ａの演算部４が算出した水素ガス濃度を第１ガス濃度Ｎａという。また、可燃性ガス検出装置１ｂの演算部４が算出した水素ガス濃度を第２ガス濃度Ｎｂという。

次にＳ５０にて、Ｓ４０で算出された水素ガス濃度を示すガス濃度情報を通信部６からＥＣＵ２００へ送信して、Ｓ２０に移行する。
またＥＣＵ２００は、濃度補正処理を実行する。ここで、濃度補正処理の手順を説明する。この濃度補正処理は、ＥＣＵ２００のマイコンが起動した直後に、その処理を開始する。

この濃度補正処理が実行されると、ＥＣＵ２００は、図６に示すように、まずＳ１１０にて、可燃性ガス検出装置１ａから送信された第１ガス濃度Ｎａを示すガス濃度情報を通信部６で受信する。さらにＳ１２０にて、可燃性ガス検出装置１ｂから送信された第２ガス濃度Ｎｂを示すガス濃度情報を通信部６で受信する。

そしてＳ１３０にて、ＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに設けられている再計算フラグがセットされているか否かを判断する。なお、再計算フラグは、初期値として１が設定されている。すなわち、再計算フラグは、初期状態として、セットされている状態となっている。

ここで、再計算フラグがセットされていない場合には、Ｓ２００に移行する。一方、再計算フラグがセットされている場合には、Ｓ１４０にて、再計算フラグをクリアする。そしてＳ１５０にて、基準濃度Ｎｃを算出する。具体的には、Ｓ１１０で受信したガス濃度情報が示す第１ガス濃度Ｎａと、Ｓ１２０で受信したガス濃度情報が示す第２ガス濃度Ｎｂとを比較し、小さい方を基準濃度Ｎｃとする。

次にＳ１６０にて、Ｓ１５０で算出された基準濃度Ｎｃが予め設定された異常判定値未満であるか否かを判断する。ここで、基準濃度Ｎｃが異常判定値未満である場合には、Ｓ１９０に移行する。一方、基準濃度Ｎｃが異常判定値以上である場合には、Ｓ１７０にて、前回値が記憶されているか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに、０より大きい値の基準濃度Ｎｃが記憶されているか否かを判断する。

ここで、前回値が記憶されていると判断した場合には、Ｓ２００に移行する。一方、前回値が記憶されていないと判断した場合には、Ｓ１８０にて、基準濃度Ｎｃを０に設定して、Ｓ１９０に移行する。

そしてＳ１９０に移行すると、Ｓ１５０で算出された基準濃度Ｎｃまたは、Ｓ１８０で０ｐｐｍに設定された基準濃度Ｎｃを、ＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに記憶し、Ｓ２００に移行する。これにより、ＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに記憶されている基準濃度Ｎｃが更新される。

そしてＳ２００に移行すると、Ｓ１１０で受信したガス濃度情報が示す第１ガス濃度Ｎａから、ＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに記憶されている基準濃度Ｎｃを減算した減算値を第１補正ガス濃度Ｎａｃとして算出する。

次にＳ２１０にて、Ｓ２００で算出された第１補正ガス濃度Ｎａｃが０未満であるか否かを判断する。ここで、第１補正ガス濃度Ｎａｃが０以上である場合には、Ｓ２３０に移行する。一方、第１補正ガス濃度Ｎａｃが０未満である場合には、Ｓ２２０にて、第１補正ガス濃度Ｎａｃを０に設定し、Ｓ２３０に移行する。

そしてＳ２３０に移行すると、Ｓ１２０で受信したガス濃度情報が示す第２ガス濃度Ｎｂから、ＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに記憶されている基準濃度Ｎｃを減算した減算値を第２補正ガス濃度Ｎｂｃとして算出する。

次にＳ２４０にて、Ｓ２３０で算出された第２補正ガス濃度Ｎｂｃが０未満であるか否かを判断する。ここで、第２補正ガス濃度Ｎｂｃが０以上である場合には、Ｓ２６０に移行する。一方、第２補正ガス濃度Ｎｂｃが０未満である場合には、Ｓ２５０にて、第２補正ガス濃度Ｎｂｃを０に設定し、Ｓ２６０に移行する。

そしてＳ２６０に移行すると、第１補正ガス濃度Ｎａｃまたは第２補正ガス濃度Ｎｂｃが予め設定された警告判定値を超えているか否かを判断する。ここで、第１補正ガス濃度Ｎａｃおよび第２補正ガス濃度Ｎｂｃが警告判定値以下である場合には、Ｓ２８０に移行する。一方、第１補正ガス濃度Ｎａｃまたは第２補正ガス濃度Ｎｂｃが警告判定値を超えている場合には、Ｓ２７０にて、予め設定された警告処理を実行し、Ｓ２８０に移行する。警告処理として、例えば、車室内に設置されているスピーカに警告音を出力させることが挙げられる。

そしてＳ２８０に移行すると、ＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに設けられている再計算カウンタをインクリメント（すなわち、１加算）する。その後Ｓ２９０にて、再計算カウンタの値が予め設定された再計算判定回数（本実施形態では、例えば１００回）以上であるか否かを判断する。ここで、再計算カウンタの値が再計算判定回数未満である場合には、Ｓ１１０に移行する。一方、再計算カウンタの値が再計算判定回数以上である場合には、Ｓ３００にて、再計算フラグをセットするとともに再計算カウンタをクリア（すなわち、０に設定）し、Ｓ１１０に移行する。これにより、再計算カウンタの値が予め設定された再計算判定回数を満たす毎に、基準濃度Ｎｃの更新が行なわれることになる。

このように構成されたガス検出システム４００における補正ガス濃度の具体例を以下に説明する。
図７に示すように、第１状態は、水素漏れも外乱もない状態である。第２状態は、水素漏れがなく且つ外乱がある状態である。第３状態は、燃料電池３０３で水素漏れがあり且つ外乱がない状態である。第４状態は、燃料電池３０３で水素漏れがあり且つ外乱がある状態である。第５状態は、水素タンク３０６で水素漏れがあり且つ外乱がない状態である。第６状態は、水素タンク３０６で水素漏れがあり且つ外乱がある状態である。

第１状態において、可燃性ガス検出装置１ａのガス濃度Ｎａが０ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂのガス濃度Ｎａが０ｐｐｍであるとする。この場合には、可燃性ガス検出装置１ａの補正ガス濃度Ｎａｃは０ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂの補正ガス濃度Ｎｂｃは０ｐｐｍである。

第２状態において、可燃性ガス検出装置１ａのガス濃度Ｎａが５０００ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂのガス濃度Ｎｂが５０００ｐｐｍであるとする。この場合には、可燃性ガス検出装置１ａの補正ガス濃度Ｎａｃは０ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂの補正ガス濃度Ｎｂｃは０ｐｐｍである。

第３状態において、可燃性ガス検出装置１ａのガス濃度Ｎａが３００００ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂのガス濃度Ｎｂが０ｐｐｍであるとする。この場合には、可燃性ガス検出装置１ａの補正ガス濃度Ｎａｃは３００００ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂの補正ガス濃度Ｎｂｃは０ｐｐｍである。

第４状態において、可燃性ガス検出装置１ａのガス濃度Ｎａが３５０００ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂのガス濃度Ｎｂが５０００ｐｐｍであるとする。この場合には、可燃性ガス検出装置１ａの補正ガス濃度Ｎａｃは３００００ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂの補正ガス濃度Ｎｂｃは０ｐｐｍである。

第５状態において、可燃性ガス検出装置１ａのガス濃度Ｎａが０ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂのガス濃度Ｎｂが３００００ｐｐｍであるとする。この場合には、可燃性ガス検出装置１ａの補正ガス濃度Ｎａｃは０ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂの補正ガス濃度Ｎｂｃは３００００ｐｐｍである。

第６状態において、可燃性ガス検出装置１ａのガス濃度Ｎａが５０００ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂのガス濃度Ｎｂが３５０００ｐｐｍであるとする。この場合には、可燃性ガス検出装置１ａの補正ガス濃度Ｎａｃは０ｐｐｍであり、可燃性ガス検出装置１ｂの補正ガス濃度Ｎｂｃは３００００ｐｐｍである。

このように構成されたガス検出システム４００は、２つの可燃性ガス検出装置１（１ａ，１ｂ）と、ＥＣＵ２００とを備える。可燃性ガス検出装置１は、被検出雰囲気内における水素ガスの濃度に応じて発熱抵抗体１２の抵抗値が変化するガス検出素子２と、通電制御回路３１とを備える。通電制御回路３１は、ガス検出素子２における水素ガスの濃度に応じた発熱抵抗体１２の抵抗値の変化に基づいて水素ガスの濃度を示す発熱抵抗体電圧Ｖｈを出力する。可燃性ガス検出装置１は、発熱抵抗体電圧Ｖｈに基づいて水素ガスの濃度を算出する。

可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂはそれぞれ、互いに同一のガス検出素子２と、互いに同一の通電制御回路３１とを有する。
また、可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂはそれぞれ、可燃性ガス検出装置１が水素ガスの漏れを検出する対象となる漏れ検出箇所として、互いに異なるモータルーム３０２とタンクルーム３０５に設置される。

そしてＥＣＵ２００は、可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂのそれぞれから、ガス濃度情報を取得する。またＥＣＵ２００は、取得された２つのガス濃度情報を用いて、可燃性ガス検出装置１ａおよび可燃性ガス検出装置１ｂのそれぞれについて、算出された第１ガス濃度Ｎａおよび第２ガス濃度Ｎｂを補正する。またＥＣＵ２００は、取得された２つのガス濃度情報が示す濃度の中で、最も小さい濃度を基準濃度Ｎｃとして算出し、可燃性ガス検出装置１ａおよび可燃性ガス検出装置１ｂのそれぞれについて、算出された第１ガス濃度Ｎａおよび第２ガス濃度Ｎｂから、基準濃度Ｎｃが減算された減算値が、第１補正ガス濃度Ｎａｃおよび第２補正ガス濃度Ｎａｂとなるように補正する。

このようにガス検出システム４００では、可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂがそれぞれ、互いに異なる漏れ検出箇所における水素ガスの漏れを検出する。そしてＥＣＵ２００は、可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂが示す濃度の中で最も小さい濃度を基準濃度Ｎｃとして算出し、可燃性ガス検出装置１ａ，１ｂのそれぞれについて、基準濃度Ｎｃを用いて水素ガスの濃度を補正する。

なお、複数の漏れ検出箇所で同時に水素ガスの漏れが発生する可能性は非常に小さいと仮定すると、０より大きい濃度を算出する可燃性ガス検出装置１が同時に２つ以上存在する場合には、少なくとも１つの可燃性ガス検出装置１は、水素ガスの漏れ以外の原因で０より大きい濃度を算出したと判断することができる。

このため、ＥＣＵ２００は、水素ガスの漏れ以外の原因で０より大きい濃度を算出したと判断された可燃性ガス検出装置１により算出された濃度に基づいて、水素ガスの漏れ以外の原因に起因した濃度分を補正することができる。

したがって、ガス検出システム４００は、水素ガスの漏れ以外の原因に起因して濃度の算出結果に誤差が生じるのを抑制し、水素ガスの濃度の検出精度を向上させることができる。

またガス検出システム４００では、ＥＣＵ２００は、算出された基準濃度Ｎｃが予め設定された異常判定値以上であるか否かを判断する。ＥＣＵ２００は、基準濃度Ｎｃが算出される毎に、基準濃度ＮｃをＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに記憶することにより、基準濃度Ｎｃを更新する。ＥＣＵ２００は、基準濃度Ｎｃが異常判定値以上であると判断した場合に、基準濃度ＮｃをＥＣＵ２００のマイコンのＲＡＭに記憶するのを禁止することにより、基準濃度Ｎｃを更新するのを禁止する。

これにより、ガス検出システム４００は、基準濃度Ｎｃが異常判定値以上になるという異常が発生した場合に、前回に算出された基準濃度Ｎｃを用いて、第１ガス濃度Ｎａおよび第２ガス濃度Ｎｂを補正することができる。

このように、第１ガス濃度Ｎａおよび第２ガス濃度Ｎｂの中で最も小さい濃度である基準濃度Ｎｃが異常判定値以上となるということは、可能性は非常に低いもののモータルーム３０２とタンクルーム３０５で同時に水素ガスの漏れが発生している可能性がある。このような状況において、異常判定値以上となっている基準濃度Ｎｃを減算することにより水素ガスの濃度を補正すると、モータルーム３０２とタンクルーム３０５で実際に漏れが発生したとしても、モータルーム３０２とタンクルーム３０５で漏れを検出することができなくなってしまう事態の発生が懸念される。

これに対し、ガス検出システム４００は、算出された基準濃度Ｎｃが異常判定値以上になる前に算出された基準濃度Ｎｃを用いて水素ガスの濃度を補正することができる。これにより、ガス検出システム４００は、モータルーム３０２とタンクルーム３０５で漏れが同時に発生したとしても、モータルーム３０２とタンクルーム３０５での漏れを検出することが可能となる。

またガス検出システム４００では、基準濃度が異常判定値以上であると異常判断部が判断した場合において、更に、前回値が記憶されていない場合に、基準濃度Ｎｃを０に設定する。

これにより、ガス検出システム４００は、異常判定値より小さい値を基準濃度Ｎｃとして水素ガスの濃度を補正することができ、モータルーム３０２とタンクルーム３０５で漏れが同時に発生したとしても、モータルーム３０２とタンクルーム３０５での漏れを検出することが可能となる。

以上説明した実施形態において、可燃性ガス検出装置１は本発明におけるガス検出装置、通電制御回路３１は本発明における検出回路、Ｓ４０の処理は本発明における濃度算出部、ＥＣＵ２００は本発明における電子制御装置である。

また、Ｓ１１０，Ｓ１２０の処理は本発明における濃度取得部、Ｓ１５０〜Ｓ２５０の処理は本発明における補正部である。
また、水素ガスは本発明における検出対象ガス、発熱抵抗体１２の抵抗値は本発明における電気的特性、発熱抵抗体電圧Ｖｈは本発明における濃度出力値、モータルーム３０２とタンクルーム３０５は本発明における漏れ検出箇所である。

また、第１ガス濃度Ｎａおよび第２ガス濃度Ｎｂは本発明における検出対象ガスの濃度、第１補正ガス濃度Ｎａｃおよび第２補正ガス濃度Ｎａｂは本発明における検出対象ガスの濃度の補正値である。

また、Ｓ１６０の処理は本発明における異常判断部および禁止部、Ｓ１９０の処理は本発明における更新部、Ｓ１８０の処理は本発明における基準設定部、Ｓ１８０において設定される０は本発明における異常時設定値である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、有線でガス濃度情報を送信するものを示したが、無線で送信するようにしてもよい。

また上記実施形態では、可燃性ガス検出装置１が水素ガスの濃度を検出するものを示したが、本発明のガス検出システムは、水素ガスの濃度を検出するものに限定されるものではなく、その他のガスを検出するシステムにも適用することが可能である。

また上記実施形態では、ガス検出システム４００が２つの可燃性ガス検出装置１を備えるものを示した。しかし、ガス検出システム４００が３つ以上の可燃性ガス検出装置１を備えるようにしてもよい。この場合には、ＥＣＵ２００は、３つ以上の可燃性ガス検出装置１からガス濃度情報を受信する。そして、濃度補正処理のＳ１５０では、受信された３つ以上のガス濃度の中で最も小さいものを基準濃度Ｎｃとする。

また上記実施形態では、漏れ検出箇所がモータルーム３０２とタンクルーム３０５であるものを示したが、その他に客室内、ガス供給管部であってもよい。

１，１ａ，１ｂ…可燃性ガス検出装置、２…ガス検出素子、３…制御部、４…演算部、６…無線通信部、１２…発熱抵抗体、１７…測温抵抗体、３１…通電制御回路、３２…温度検出回路、１３１…ＣＰＵ、１３２…ＲＯＭ、１３３…ＲＡＭ、１３４…信号入出力部、３００…燃料電池自動車、３０２…モータルーム、３０３…燃料電池、３０５…タンクルーム、３０６…水素タンク、４００…ガス検出システム

Claims (3)

1. 被検出雰囲気内における検出対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化するガス検出素子と、前記ガス検出素子における前記検出対象ガスの濃度に応じた電気的特性の変化に基づいて前記検出対象ガスの濃度を示す濃度出力値を出力する検出回路と、前記濃度出力値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を算出する濃度算出部とを有する複数のガス検出装置と、電子制御装置とを備えるガス検出システムであって、
   複数の前記ガス検出装置はそれぞれ、互いに同一の前記ガス検出素子と、互いに同一の前記検出回路とを有し、
   前記ガス検出装置が前記検出対象ガスの漏れを検出する対象となる箇所を漏れ検出箇所として、複数の前記ガス検出装置はそれぞれ、互いに異なる前記漏れ検出箇所に設置され、
   前記電子制御装置は、
   複数の前記ガス検出装置のそれぞれから、前記濃度算出部が算出した前記検出対象ガスの濃度を示すガス濃度情報を取得する濃度取得部と、
   前記濃度取得部により取得された複数の前記ガス濃度情報を用いて、複数の前記ガス検出装置のそれぞれについて前記濃度算出部により算出された前記検出対象ガスの濃度を補正する補正部とを備え、
   前記補正部は、前記濃度取得部により取得された複数の前記ガス濃度情報が示す濃度の中で、最も小さい濃度を基準濃度として算出し、複数の前記ガス検出装置のそれぞれについて、前記濃度算出部により算出された前記検出対象ガスの濃度から、前記基準濃度が減算された減算値が、前記検出対象ガスの濃度の補正値となるように前記検出対象ガスの濃度を補正するガス検出システム。
2. 請求項１に記載のガス検出システムであって、
   前記補正部は、
   算出された前記基準濃度が予め設定された異常判定値以上であるか否かを判断する異常判断部と、
   前記基準濃度が算出される毎に前記基準濃度を更新する更新部と、
   前記基準濃度が前記異常判定値以上であると前記異常判断部が判断した場合に、前記更新部が前記基準濃度を更新するのを禁止する禁止部とを備えるガス検出システム。
3. 請求項２に記載のガス検出システムであって、
   前記補正部は、
   前記基準濃度が前記異常判定値以上であると前記異常判断部が判断した場合に、前記基準濃度を予め設定された異常時設定値に設定する基準設定部を備えるガス検出システム。

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