JP4437103B2 - 車両用始動制御方法 - Google Patents
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Description
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。
しかしながら、従来のようなガス接触燃焼式の水素センサを用いて水素濃度を検出すると、水素センサが備える触媒の作用を発揮させる等のために所定温度まで加熱処理を行う必要があり、その分検出に要する時間が増大するとともに、水素センサで消費する電力が増大してしまい、燃費向上の障害となってしまうという問題がある。
本実施形態に係る車両用始動制御システム1は、例えば図1に示すように、車両側制御装置2と、無線通信により車両側制御装置2と通信接続可能とされた携帯端末3とを備えて構成されている。さらに、車両側制御装置2は、例えば、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、送受信制御装置13と、通信装置14と、記憶装置15と、アンテナ16と、解施錠制御装置17と、ドアロックアクチュエータ18と、検出制御装置19と、警報/換気制御装置20と、警報装置21と、換気装置22と、水素センサ23とを備えて構成されている。
例えば水素タンク(図示略)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し、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。
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25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26が備えられている。
解施錠制御装置17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18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13及び後述する検出制御装置19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18へ制御信号を出力する。さらに、後述する検出制御装置19に対しては、車両ドアの施錠又は解錠状態に関する情報を出力する。
例えば、検出制御装置19は、イグニッションスイッチ25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13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3が車両10に向かい接近中であると判定されると、解施錠制御装置17による車両ドアの解錠に先立って、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23を作動させ、水素センサ23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、例えば検出された水素の濃度が所定濃度未満の場合には、車両ドアの解錠を指示する指令信号を解施錠制御装置17へ出力する。一方、例えば検出された水素の濃度が所定濃度を超える場合には、警報装置21及び換気装置22の作動を指示する指令信号を警報/換気制御装置20へ出力する。
これらの図に示すように、水素センサ23は、絶縁基板(絶縁基体)41の上面ほぼ全部に半導体層(半導体)42が積層され、この半導体層42の上面中央部に島状に粒子が分散配置された構造の水素吸収体43が形成され、前記半導体層42の表面上であって先の水素吸収体43の左右両側に位置するように内側電極45、45と、前記半導体層42の表面上であって先の水素吸収体43の左右両側であって先の内側電極45、45よりも更に外側に位置するように外側電極46、46が形成されてなる。この実施形態の構成では半導体層42と水素吸収体43とから水素検出部44が構成されている。
前記半導体層42はITO(インジウムスズ酸化物)、GaN、あるいはPをドープして半導体としたn型Si、などの半導体からなる層状のものである。この半導体層として好ましくは、本来絶縁物であるが、イオンをドープして半導体としたものが望ましい。
このタイプの半導体として、シリコンにV族の元素であるPやAsあるいはSbなどの元素をイオンドープしてなるn型半導体あるいはシリコンにBなどのIII族元素をイオンドープしてなるP型半導体などを用いることができる。その他半導体層42を構成するための半導体としてn型またはp型のSiC、Ge、SiGe、GaAs、GaNなどを用いることができる。
また、これらの金属の他に一般的に水素吸蔵合金として知られるLa、Ti、Zr、Mg、希土類金属、Ca、Vあるいはこれらを含む合金などのいずれかを用いても良いのは勿論である。
図2と図3ではこの水素吸収体3を膜状として略して示した。図2、3のパターンでは水素吸収体43が電極と離れているため、連続膜であっても効果を奏するが、水素吸収体43は拡大すると島状に粒子が分離して形成された集合体の絶縁体として機能する程度の膜厚とすることがより好ましい。例えばこの水素吸収体3は抵抗値1MΩ程度以上の絶縁体とされ、水素吸収体43はその膜厚として0.5nm〜5nm程度の範囲とすることが好ましい。
水素センサ23の設置環境に水素ガスが存在すると、水素センサ23の水素吸収体43に水素が取り込まれ、半導体層42において水素吸収体43と接している部分は水素吸収体43への水素の吸収により荷電キャリアの状態が変化し、これに起因して半導体層42の抵抗値が変化する。また、この例の水素センサ23を設置した環境から水素が無くなると水素吸収体43から水素が放出されるので、半導体層42の抵抗値は原点復帰し、再度使用できる状態となる。この状態から再度設置環境に水素ガスが存在するようになると半導体層42は再度抵抗値変化を生じるので、この例の水素センサ23は繰り返し使用することができる。
なお、水素センサ23の設置環境は常温で良いが、それよりも高温の環境でも特に問わない。
先ず、イグニッションスイッチがオン状態にされる(IG−ON)と、ステップS12で水素センサ23に対して電源から電力が供給される。そして、ステップS14で、水素が検出されたか否かの判定を行う。本実施の形態では、水素センサ23が備える水素吸収体43の電気抵抗値が検出閾値R0より下であるか否かにより行っている。この判定結果がYESであればステップS20に進み、判定結果がNOであればステップS16に進む。
従って、ステップS24の判定結果がNOの場合には、水素濃度が車両始動に許容される濃度であると判定できるので、ステップS26に進み、検出された濃度に応じた段階的な対応を行う。具体的には、光や音・無線による警報発生処理、換気を促すあるいは自動的に換気用送風機を作動させる処理、車両のウインドウの開放を促すあるいは自動的に解法する処理、運転者等の搭乗予定者が車両に接近中の場合にはドア開錠を禁止する、等の処理を段階的に行う。
また、水素センサの始動は、IGセンサにより制御するものであってもよいし、予め登録された携帯端末3を有する搭乗予定者が車両10に向かい接近していると判定できる場合に行うようにしてもよい。
また、加熱中におけるセンサの検出値変化(例えば抵抗値増加)時点の温度が不明であっても、検出対象閾値以下の水素濃度であることは判明するので、例えばIGをONにした後にタイマーと組み合わせたり、予め決めておいた動作をした上で燃料電池を起動させてもよい。
また、実施の形態では、水素センサの抵抗値の変化により水素濃度の判定を行ったが、これに限らず、水素吸蔵による重量変化を水晶振動子等を用いて検出することで水素濃度の判定を行ってもよい。
10…車両
23…水素センサ
25…イグニッションスイッチ
Claims (1)
- 水素吸蔵の有無に応じて変化する抵抗値により水素の検出を行う水素検出センサと、
前記水素検出センサの起動および停止を指示するスイッチと、を備えた車両用始動制御方法であって、
前記スイッチにより前記水素検出センサを起動したときに、前記抵抗値の変化が車両の起動を許容しうると判定できる所定の範囲内であれば前記車両の起動を開始する一方、
前記スイッチにより前記水素検出センサを起動したときに、前記水素検出センサにより水素が検出されたときには、
前記水素検出センサの温度を上昇させて水素濃度を検出し、
該水素濃度に応じて車両の起動を制御することを特徴とする車両用始動制御方法。
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