JP2010020910A - 車両用水素検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水素ステーションにおける水素ガス充填時の安全性を確認できる車両用水素検知装置を提供する。
【解決手段】燃料電池車１０は、水素充填口３１と、水素充填口３１に接続された水素タンク１４と、アンテナ１８とドアロック１９と水素充填口３１の各種センサとに接続されたキーレスエントリ車載機１１と、圧力センサ１５とバルブ１６とに接続されている燃料電池コントローラ１３と、車両コントローラ１２と、を有する。また、水素充填口３１には、水素ステーションの水素充填設備と接続するための水素用アダプタ３２と、フューエルリッドの開閉を検知する開閉スイッチ３３と、水素センサ３４と、火炎などの熱源を検知する赤外線センサ３５と、が配置され、燃料電池車１０のキーレスエントリ車載機１１と通信するキーレスエントリ携帯機２１は、アンテナ２２と表示器２３とを有する。
【選択図】図１

Description

燃料電池車の水素充填口近傍における水素ガスの検出を行う車両用水素検知装置に関する。

近年、燃料電池を搭載した燃料電池車の実用化が進められている。燃料電池車や天然ガス車には、ガソリン車と同等の走行距離を実現するため、燃料ガスとしての水素ガスや天然ガスを貯蔵する高圧タンクが搭載されている。高圧タンクに水素ガスを充填するには水素ステーションに設けられた高圧充填設備を用いて水素ガスを充填する。

また、水素ガスを車両に充填する方法として、作業員が高圧充填設備の水素用ソケットを車両に設けられた水素用アダプタに取り受け、水素用アダプタを介して水素ガスを車両に供給する方法がある。このような水素ステーションでは、特別な教育を受けた作業員が水素ガスの充填を行い、十分な安全対策を確保している。

燃料電池車の普及を促進するためには、水素の充填が可能な水素ステーションの設置と、ガソリンスタンドと同様なセルフサービス利用の実現と、が望まれている。しかし、現在の水素ステーションではセルフサービス利用に対応しておらず、今後のインフラ整備の課題となっている。

一方、燃料電池車においては、特許文献１に示すように燃料電池車の起動に先立って、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などの安全性照会を行いつつ、車両を速やかに始動させる技術が知られている。

特許文献１では、例えば、キーレスエントリーシステム等のように、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車両のガスセンサによる水素ガスの検出を開始することで車両の速やかな始動を実現している。

特開２００４−２３８７３号公報

上述した特許文献１によると、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両のガスセンサが作動を開始するため、運転者の動作や意志を妨げること無しに、ガスセンサによる水素ガスの漏洩検出に基づく安全性の確認処理が完了し、円滑に車両を始動させることが可能となる。

しかし、水素ガスはガソリンと異なり臭いによる判定ができないため、水素検知装置が不可欠であるが、特許文献１に記載された燃料電池車では、セルフサービスの水素ステーションにおける水素ガス充填時の安全性の確認処理までは考慮されておらず、充填後の安全確認に留まっていた。

そこで、本発明では、水素ステーションにおける水素ガス充填を行うであろう運転者の安全性を確認できる車両用水素検知装置を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明に係る車両用水素検知装置は、燃料電池車の水素充填口近傍における水素ガスの検出を行う車両用水素検知装置において、水素充填口の開閉を検出する開閉検知手段と、水素充填口近傍に設けられ、水素ガスを検知する水素センサと、開閉検知手段及び水素センサからの情報を取得すると共に、操作者が携帯するキーレスエントリ携帯機と通信して少なくとも車両のキーの施錠と解錠とを制御するキーレスエントリ車載機と、を備え、キーレスエントリ車載機は、開閉検知手段により水素充填口が開かれたことを検知すると、水素センサによる水素ガスの濃度を測定し、予め決められたしきい値を超えた場合には、キーレスエントリ携帯機と通信を行い、キーレスエントリ携帯機に警告動作を実行させることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用水素検知装置において、火炎を検知する燃焼センサを水素充填口近傍にさらに有し、少なくとも燃焼センサにより燃焼を検知した場合には、キーレスエントリ車載機からの情報に基づいて、燃料電池車の水素充填を中止することを特徴とする。

また、本発明に係る車両用水素検知装置において、キーレスエントリ携帯機は、キーレスエントリ車載機と通信し、無線通信により車両のキーの施錠と解錠を実行するキーレスエントリの機能と、水素検知装置としての機能と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用水素検知装置において、警告動作は、キーレスエントリ車載機の表示灯及び表示器に表示されるメッセージと、キーレスエントリ車載機のスピーカからの音声による警告メッセージ及び警告音と、の少なくとも一つであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る車両用水素検知装置において、キーレスエントリ携帯機は、水素充填口を覆うカバーのロックが解除されたことにより水素充填口が開かれたことを検知する機能を有することを特徴とする。

本発明を用いることにより、水素ステーションにおける水素ガス充填を行うであろう運転者の安全性を確認できる車両用水素検知装置を実現できるという効果がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１は車両用水素検知装置の構成を示している。本発明における車両用水素検出装置は、燃料電池車１０の水素充填口３１に配置された水素センサ３４によって検知した情報を、キーレスエントリ車載機１１が判定し、その判定に基づいて車両コントローラ１２と、運転者が携帯しているキーレスエントリ携帯機２１と、に判定結果を伝達して予め決められた警告動作を実行させることにより安全を確保するものである。

より具体的には、キーレスエントリ車載機１１とキーレスエントリ携帯機２１とで構成されるキーレスエントリシステムを主動作としてはキーレスエントリとして作動させ、副動作として車両停止後、かつ、水素充填時には水素検知装置として作動させるものである。

図１の燃料電池車１０は、水素充填口３１と、水素充填口３１に接続された水素タンク１４と、アンテナ１８とドアロック１９と水素充填口３１の各種センサとに接続されたキーレスエントリ車載機１１と、圧力センサ１５とバルブ１６とに接続されている燃料電池コントローラ１３と、車両コントローラ１２と、を有している。また、水素充填口３１には、水素ステーションの水素充填設備と接続するための水素用アダプタ３２と、後述するフューエルリッドの開閉を検知する開閉スイッチ３３と、水素センサ３４と、火炎などの熱源を検知する赤外線センサ３５と、が配置されている。また、燃料電池車１０のキーレスエントリ車載機１１と通信するキーレスエントリ携帯機２１は、アンテナ２２と表示器２３とスピーカ２６とを有している。

図２はキーレスエントリ携帯機２１の外観を示している。本実施形態で特徴的な事項は、キーレスエントリ携帯機２１の小型化と高機能化により運転者の認証と運転者への各種情報提供が可能となったことで、燃料電池車特有の問題である水素ガス充填作業の安全性向上を実現したことである。

キーレスエントリ携帯機２１は、水素センサ２４と、燃料電池車１０に搭載されているキーレスエントリ車載機１１との通信状況を表示するための電波強度ＬＥＤ４１と、燃料電池車のフューエルリッドの開閉状況を表示する開閉ＬＥＤ４２と、様々な情報を表示可能な表示器２３と、キーロックを解除するためのＵｎＬｏｃｋスイッチ２９と、キーロックを施錠するためのＬｏｃｋスイッチ２８と、トランクのキーを解除するトランクスイッチ２７と、スピーカ２６と、を有している。なお、図２の表示器２３には「水素ガス漏れ無し」の表示がなされており、キーレスエントリ携帯機２１だけでも水素ガスの濃度を測定可能である。

図３は水素充填口３１の外観を示している。水素充填口３１は、燃料電池車のリアタイヤ５３の近傍、後部フェンダ５２に設けられており、通常はフューエルリッド４４により閉鎖され、水素用アダプタ３２はアダプタカバー３６により密閉されている。また、水素充填口３１の上部には水素センサ３４と赤外線センサ３５とが配置され、水素充填口３１の下部にはフューエルリッド４４の開閉を検知する開閉スイッチ３３が配置されている。一般的に水素は空気に比べて比重が軽いため、水素用アダプタ３２から水素が漏れ出した場合には、水素用アダプタ３２上部の水素センサ３４にて検知が可能である。さらに、図３の赤外線センサ３５は、直射日光による誤動作を防止するためのカラーフィルタコーティングを施したドーム状のカバーが設けられている。

図４は車両用水素検出装置の処理の流れを示し、図１〜３を用いてキーレスエントリ車載機１１とキーレスエントリ携帯機２１との処理の流れを説明する。最初に、キーレスエントリ車載機１１は、図４のステップＳ１０において、車両全体の制御を行っている車両コントローラより車両が停止していることを確認する。車両が停止していることが確認できた場合には、ステップＳ１２の充填口開可能性判定に移る。充填口を開くためには、運転者によるフューエルリッド４４の開放と水素用アダプタ３２の接続をする必要がある。なお、ステップＳ１２において、充填口開可能性判定がＹｅｓの場合にはステップＳ１４へ移り、車両停止及び充填口開可能性判定がＮｏの場合には、処理は最初に戻る。

キーレスエントリ車載機１１は、上記処理により運転者によりフューエルリッド４４が開かれたことを開閉スイッチ３３やその他の機能により検出すると、ステップＳ１４の充填モードに移る。キーレスエントリ車載機１１は、ステップＳ１４の充填モードにおいて、水素充填に先立ち、キーレスエントリ携帯機２１に充填モードに移行したことを送信し、キーレスエントリ携帯機２１の開閉ＬＥＤ４２を点灯させてキーレスエントリ携帯機２１の水素センサ２４による水素濃度の測定を開始し、表示器２３に表示する。さらに、キーレスエントリ携帯機２１は、例えば、数秒間隔でキーレスエントリ車載機１１へ測定された水素濃度を送信する。

キーレスエントリ車載機１１は、ステップＳ１４の充填モードに移ることで初期警戒動作を実行する。初期警戒動作は、ステップＳ１４〜Ｓ２０までの間で実行される警戒動作である。初期警戒動作は、水素充填を開始する前に、操作者近傍の水素濃度の測定と、フューエルリッド４４近傍の水素濃度の測定及び赤外線センサ３５による熱源の検知を実行し、例えば、水素濃度が約２％を超える値を検出した場合や熱源を検出した場合等により警報を発生する動作である。また、警戒動作は、水素濃度の上昇及び赤外線センサの検出により警戒レベルを上昇させ、キーレスエントリ車載機１１の判定又は緊急度に応じて水素タンクのバルブ１６を閉じて水素充填を停止することも可能である。

運転者が高圧充填設備の水素用ソケットを車両に設けられた水素用アダプタに取り付け、水素用アダプタ３２を介して水素ガスを車両に供給を開始すると、燃料電池コントローラ１３は圧力センサ１５により水素圧力を測定し、予め決められた圧力に上昇したことを確認してバルブ１６を開き、水素タンクへの充填を開始する。この情報は、燃料電池コントローラ１３から車両コントローラ１２に伝達され、車両コントローラ１２はキーレスエントリ車載機１１に充填が開始したことを伝える。

キーレスエントリ車載機１１が充填開始を検知すると、ステップＳ１６に移行し、キーレスエントリ携帯機２１に充填開始を通知し、キーレスエントリ携帯機２１の表示器２３には、「充填開始」の表示が表示される。また、充填の進捗は、燃料電池コントローラ１３からキーレスエントリ車載機１１に伝達され、キーレスエントリ車載機１１はキーレスエントリ携帯機２１へ送信して表示器２３に表示される。

運転者が、水素充填を終了して車両に取り付けた水素用ソケットを取り外すと、キーレスエントリ車載機１１は燃料電池コントローラ１３からの情報によりステップＳ１８にて充填終了となり、タイマ機能により、例えば、３０秒間水素ガス漏れを継続し、水素ガス漏れがないことを確認後ステップＳ２２の通常状態に戻り、通常のキーレスエントリシステムの動作に切り替えることになる。

以上、上述したように、本実施形態に係る車両用水素検知装置を用いることにより、水素ガスの充填時に問題となる漏れ状態の把握が臭覚によって行うことができないという問題を電気的に水素を検知することで解決し、水素ステーションにおける水素ガス充填を行うであろう運転者の安全性を文字情報と音声及び警告音等で確認可能とした。なお、キーレスエントリ携帯機２１に内蔵する水素センサ２４と表示器２３は、デジタル式に濃度を表示するものから、検出した値が予め設定されたしきい値を超えた場合には、警告音を段階的に出力してもよく、もちろん、キーレスエントリ車載機１１と連携して警告音を出してもよい。

本実施形態では代表的な処理の流れを説明したが、この処理に限定するものではなく、キーレスエントリーシステムの無線機能又は携帯電話等による情報伝達と、車両用水素検知装置による安全性向上と、を図る構成であっても良いことはいうまでもない。また、水素充填中に水素漏れを検出した場合には、燃料電池車のバルブを閉じるだけでなく、水素ステーションのバルブを通信機能により自動閉鎖することも好適である。

本発明の実施形態に係る車両用水素検知装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る車両用水素検知装置を構成するキーレスエントリ携帯機の外観を示す外観図である。 本発明の実施形態に係る車両用水素検出装置を構成する水素充填口の外観を示す外観図である。 本発明の実施形態に係る車両用水素検出装置の処理の流れを説明するフローチャート図である。

符号の説明

１０ 燃料電池車、１１ キーレスエントリ車載機、１２ 車両コントローラ、１３ 燃料電池コントローラ、１４ 水素タンク、１５ 圧力センサ、１６ バルブ、１８，２２ アンテナ、１９ ドアロック、２１ キーレスエントリ携帯機、２３ 表示器、２４ 水素センサ、２６ スピーカ、２７ トランクスイッチ、２８ Ｌｏｃｋスイッチ、２９ ＵｎＬｏｃｋスイッチ、３１ 水素充填口、３２ 水素用アダプタ、３３ 開閉スイッチ、３４ 水素センサ、３５ 赤外線センサ、３６ アダプタカバー、４１ 電波強度ＬＥＤ 、４２ 開閉ＬＥＤ、４４ フューエルリッド、５２ 後部フェンダ、５３ リアタイヤ。

Claims (5)

1. 燃料電池車の水素充填口近傍における水素ガスの検出を行う車両用水素検知装置において、
   水素充填口の開閉を検出する開閉検知手段と、
   水素充填口近傍に設けられ、水素ガスを検知する水素センサと、
   開閉検知手段及び水素センサからの情報を取得すると共に、操作者が携帯するキーレスエントリ携帯機と通信して少なくとも車両のキーの施錠と解錠とを制御するキーレスエントリ車載機と、
   を備え、
   キーレスエントリ車載機は、開閉検知手段により水素充填口が開かれたことを検知すると、水素センサによる水素ガスの濃度を測定し、予め決められたしきい値を超えた場合には、キーレスエントリ携帯機と通信を行い、キーレスエントリ携帯機に警告動作を実行させることを特徴とする車両用水素検知装置。
2. 請求項１に記載の車両用水素検知装置において、
   火炎を検知する燃焼センサを水素充填口近傍にさらに有し、
   少なくとも燃焼センサにより燃焼を検知した場合には、キーレスエントリ車載機からの情報に基づいて、燃料電池車の水素充填を中止することを特徴とする車両用水素検知装置。
3. 請求項１に記載の車両用水素検知装置において、
   キーレスエントリ携帯機は、キーレスエントリ車載機と通信し、無線通信により車両のキーの施錠と解錠を実行するキーレスエントリの機能と、水素検知装置としての機能と、を備えることを特徴とする車両用水素検知装置。
4. 請求項１に記載の車両用水素検知装置において、
   警告動作は、キーレスエントリ車載機の表示灯及び表示器に表示されるメッセージと、キーレスエントリ車載機のスピーカからの音声による警告メッセージ及び警告音と、の少なくとも一つであることを特徴とする車両用水素検知装置。
5. 請求項１に記載の車両用水素検知装置において、
   キーレスエントリ携帯機は、水素充填口を覆うカバーのロックが解除されたことにより水素充填口が開かれたことを検知する機能を有することを特徴とする車両用水素検知装置。

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