(57)【要約】【課題】センサ出力に基づき迅速に燃料ガス検知を行う。【解決手段】水素センサ出力を随時取得し（Ｓ１０）、その値の変動の有無を調べる（Ｓ１２）。変動があった場合には、変動期間中の濃度出力に基づいて濃度出力の傾きを求め（Ｓ１４）、その傾きに対応する到達予想濃度と到達予想時間を算出する（Ｓ１６）。そして、到達予想時間が経過した時点で、その時点での濃度出力と到達予想濃度との一致の度合いを評価し（Ｓ１８）、水素漏れ検知確定（Ｓ２０）と水素センサ出力の異常確定（Ｓ２２）とを切り分ける。【選択図】図２
2007046916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス濃度に時間漸近的に追従するセンサの濃度出力を取得する取得手段と、
追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後の濃度出力に関する推定を行う推定手段と、
その時間後の濃度出力に基づいて、推定手段による推定結果の妥当性について評価する評価手段と、
を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、センサの濃度出力に異常があると判定する判定手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当であると評価された時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段により推定がなされた時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、推定結果を修正する出力を行う修正出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段において推定がなされるある時間後とは、センサの濃度出力が実際の燃料ガス濃度に追従完了する時であり、
推定手段においてなされる濃度出力に関する推定は、この追従完了時に得られる実際の燃料ガス濃度に関する推定である、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料ガス検出装置において、
評価手段により推定結果が妥当であると評価された場合に、追従完了時における実際の燃料ガス濃度に関する出力を行う出力手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス濃度の値の推定である、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料ガス検出装置において、
推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス漏れの発生の推定である、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の燃料ガス検出装置において、
追従過渡期における濃度出力の時間変化情報を算出する算出手段を備え、
推定手段は算出手段により算出された時間変化情報に基づいて推定を行う、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料ガス検出装置において、
算出手段が算出する時間変化情報には、２次又は３次以上の高次の時間変化量についての情報が含まれる、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の燃料ガス検出装置において、
算出手段により算出された時間変化情報に基づいて濃度出力の追従が完了するまでの追従時間を予測する追従時間予測手段を備える、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の燃料ガス検出装置において、
周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを取得する環境情報取得手段を備え、
推定手段は、環境情報取得手段により取得された周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを考慮して、ある時間後の濃度出力に関しての推定を行う、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の燃料ガス検出装置において、
燃料ガスは水素ガスである、ことを特徴とする燃料ガス検出装置。
【請求項１５】
燃料ガスを燃料とする燃料電池と、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の燃料ガス検出装置と、
を備え、
前記センサを燃料ガスのガス漏れ検知可能位置に配置したことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサを利用して行う燃料ガス検出技術、特に、センサの濃度出力を処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素ガス等の燃料ガスを用いる装置においては、センサを利用したガス濃度検知やガス漏れ検知が一般的に行われている。こうした技術に関連した文献としては、下記特許文献１乃至３を挙げることができる。
【０００３】
下記特許文献１に記載された技術は、センサにより検出された濃度が所定値を超過した場合の回数、継続時間、累積時間等に基づいて、センサの異常を検知するものである。この技術は、例えば、燃料電池の酸素極側の排出系に用いられるものであり、センサの感度低下や感度上昇を確実に判定することを目的とするものである。
【０００４】
下記特許文献２には、センサを燃料ガスの配管経路中に設け、燃料ガスの開閉弁が開放された直後の濃度上昇曲線の傾斜角度を演算し、あらかじめ記憶した情報に基づいて推定濃度を求める技術が開示されている。この技術では、推定濃度を用いて燃料ガスの噴射量を制御することを目的としている。
【０００５】
下記特許文献３には、ガスセンサの出力が安定する前の所定時期に取得した出力値に基づいて、ガス濃度の予測を行う技術が記載されている。この技術は、燃料電池のカソードから排出される空気オフガス中の水素ガス濃度を許容値以下に保つためになされたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９３２０３号公報
【特許文献２】実開平５−７３２５２号公報
【特許文献３】特開２００３−２９４６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的には、燃料ガスの検出は迅速に行われることが望ましい。特に、本来的にガス量が検知されるべきではない箇所で検知を行う場合には、上記特許文献１乃至３のように本来的にある程度のガス量が存在する箇所で検知を行う場合とは異なり、確実性よりも迅速性を重視して安全確保につなげることが望ましいと考えられる。
【０００８】
その一方で、燃料ガスの検出に誤検知が多発するのは実際上好ましくないと言える。一般に燃料ガスのセンサ出力には、センサ特性や外乱に起因した異常が発生する場合がある。例えば、車載用のセンサの場合には、温度、湿度、振動、空気流等の様々な外乱のために、出力が安定せず信頼性が低下する。しかし、従来においては、センサ電源や信号線の断線短絡等については速やかに異常検知できたものの、異常ノイズ、特性不良、バイアス異常等の各種異常については速やかに検知する技術がなく、迅速な燃料ガスの検出の妨げとなっていた。特に燃料電池車等においては、燃料ガス漏れの発生は極めて重大な症状であり、信頼ある検出を速やかに行うことが求められる。
【０００９】
本発明の目的は、燃料ガスについての検出を迅速に行う新たな技術を確立することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、燃料ガス検出装置において誤検知の発見の迅速化を図ることにある。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、本来燃料ガスが検出されるべきでない箇所に設置されたセンサからの濃度出力の処理に適した燃料ガス検知技術を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の燃料ガス検出装置は、燃料ガス濃度に時間漸近的に追従するセンサの濃度出力を取得する取得手段と、追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後の濃度出力に関する推定を行う推定手段と、その時間後の濃度出力に基づいて、推定手段による推定結果の妥当性について評価する評価手段と、を備える。
【００１３】
センサは、一種類又は複数種類の可燃ガスを検知しその濃度を出力するものであり、当該燃料ガス検出装置に内蔵されその一部をなすものであってもよいし、当該燃料検出装置とは別構成されたものであってもよい。センサの種類は特に限定されず、例えば、半導体式センサ、表面電位型センサ、気体熱伝導式センサなどを使用することができる。センサによる濃度出力は、一般に、測定対象となる周囲の燃料ガス濃度に対し時間漸近的に追従する。時間漸近的に追従するとは、通常のサンプリング時間間隔程度の短い時間（例えば０．１秒）では真の値を出力しないが、徐々に真の値に近づき（オーバーシュートするなど振動的に近づいてもよい）、ある程度長い時間（例えば数秒程度）が経過した後に真の値を出力する変化態様を意味する。
【００１４】
取得手段は、センサの濃度出力を取得する。取得は、例えば、濃度に応じてセンサから出力される電圧信号や電流信号を直接的に入力することで行われてもよいし、そうした信号をＡ／Ｄコンバータ等を介して間接的に入力することで行われてもよい。
【００１５】
推定手段は、取得した追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後の濃度出力に関しての推定を行う。追従過渡期とは、濃度出力が新たなガス濃度に追従するために変化している期間をいい、追従過渡期の濃度出力に基づくとは、この期間の一つ又は複数の時点における濃度出力の瞬間値、時間変化率、又は両方（瞬間値及び時間変化率）に基づくことをいう。時間変化率は、二つ以上の時点における瞬間値から算出してもよい。また、ある時間後とはある程度の精度をもって推定可能な時間内であることが望ましい。具体的には、その追従過渡期における後半の時期やその追従過渡期が終わってから別の追従過渡期が始まるまでの時期など、次の未知の変動要因による追従過渡期が始まるまでの近未来に設定する例が挙げられる。濃度出力に関する推定とは、濃度出力自体の値の推定、又は、濃度出力に関連した量や事象の推定を指す。具体的には、燃料ガス漏れの推定や、燃料ガス配管等の故障の推定を行う例が挙げられる。推定においては、一般には、周囲の燃料ガス濃度の時間変化について、例えば濃度一定の仮定や濃度の増加率一定の仮定などの適当な仮定を行うことが必要となる。したがって、周囲の燃料ガス濃度が時々刻々と変動するなど実際の変動が仮定とは異なる場合には、その差異に起因した推定誤差が生じるため注意が必要である。なお、推定手段においては、追従過渡期中の異なる時期（部分的に重複してもよい）における濃度出力に基づいて、複数回推定を行うことも可能である。
【００１６】
評価手段は、推定にかかる時刻の濃度出力に基づいて、推定手段による推定結果について評価する。推定手段による推定結果の妥当性についての評価とは、推定結果が妥当か、又は、どの程度妥当かについて判断を行うことをいう。具体的には、推定結果の正誤を判断したり、推定結果の精度を数値化したりする例が挙げられる。こうした評価は、理論や実験等に基づきあらかじめ作成され記憶された評価基準データや評価演算式などを用いて比較演算や評価演算をすることで実施しうる。
【００１７】
この構成によれば、追従過渡期の濃度出力に基づいて、ある時間後のセンサの濃度出力に関して推定が行われ、かつ、その時間後の濃度出力に基づいて推定結果が評価される。したがって、センサが濃度に追従するよりも速く濃度出力に関する推定を行うことができ、また、その推定結果は実際の濃度出力に基づいて迅速に評価される。しかも、この予測の評価は、追従過渡期と時間経過後の別々の時間（時期）における濃度出力に基づいて行われる。言い換えれば、異なる二つの時間（時期）の濃度出力に基づいて別々の観点から二重にチェックを行っていることとなり、単に一方の濃度出力に基づく場合に比べ信頼性が向上する。
【００１８】
なお、推定結果又は評価結果は、内蔵又は外部の表示装置に出力したり、内蔵又は外部の演算装置で二次的な情報に加工したりすることができる。また、推定結果が注視に値するようなものであった場合に、当該燃料ガス検出装置においてこのセンサや別のセンサのサンプリング間隔を高めたり、別の燃料ガス検出装置においてサンプリング間隔を高めたりして、燃料ガスに関しての検知能力を増強することも有効である。
【００１９】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、センサの濃度出力に異常があると判定する判定手段を備える。濃度出力の異常を検出した場合の処理は様々に行うことが可能である。例えば、異常検出された場合に即座に表示装置等に対して注意を喚起する警告出力を行ってもよいし、即座にこのセンサの使用を中止するようにしてもよい。もちろん、妥当性がやや悪い程度であれば、当面は通常通りの運行を行い、次回以降の異常検出時に処理態様を決定することも可能である。この態様においては、センサの濃度出力の異常を極めて速やかに検出することが可能であり、同時にセンサ濃度出力に異常がないことも速やかに判明する。したがって、濃度出力を信頼した迅速な出力や二次処理操作などが可能となる。
【００２０】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当であると評価された時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える。すなわち、評価手段の評価を得て信頼性が確認できた時点で、速やかに出力を行うこととした。
【００２１】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段により推定がなされた時点で、推定結果の出力を行う推定結果出力手段を備える。これにより、センサが濃度に追従するよりも早くに第一報としての推定結果が出力される。ただし、この時点ではまだ推定結果の評価が行われていないため、推定結果の出力にあたっては、実測ではなく推定である旨の情報を付加する方が好ましいであろう。
【００２２】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当でないと評価された場合に、推定結果を修正する出力を行う修正出力手段を備える。推定結果の修正は、例えば、推定結果が誤りである旨の情報を出力したり、実際の燃料ガス濃度に関する情報を出力して推定結果を訂正したりすることで行いうる。このように推定結果が妥当でない場合に速やかにその旨の情報を伝えることで、誤った推定結果に基づく処理が進行してしまうことを防止する。なお、推定結果が妥当であると評価された場合に、推定結果が正しかった旨の情報を出力することも可能である。
【００２３】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段において推定がなされるある時間後とは、センサの濃度出力が実際の燃料ガス濃度に追従完了する時であり、推定手段においてなされる濃度出力に関する推定は、この追従完了時に得られる実際の燃料ガス濃度に関する推定である。追従完了時とは、測定対象の燃料ガス濃度が濃度出力に正確に反映された時点をいう。ただし、測定や判定等にともなう誤差のために、実際には追従完了時を一意に定めることは不可能であり、ここでは誤差に応じた程度の幅をもった期間のことを追従完了時と表現している。追従が完了したかどうかの具体的な判断は、例えば、ガス濃度が変化していないとの仮定の下で、濃度出力の値が安定したことをもって行うことができる。この態様においては、センサが実際に濃度に追従するよりも早く実際の燃料ガス濃度に関しての推定結果を得ることができる。
【００２４】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、評価手段により推定結果が妥当であると評価された場合に、追従完了時における実際の燃料ガス濃度に関する出力を行う出力手段を備える。これにより、信頼性が確認された結果を、迅速に出力することが可能となる。
【００２５】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス濃度の値の推定である。この場合、評価手段は、例えば、推定された燃料ガス濃度を追従完了時の濃度出力と比較して、燃料ガス濃度の推定結果の妥当性を評価する。妥当であるとの評価結果が得られた場合には、その燃料ガス濃度の値は追従過渡期と追従完了時の両方の濃度出力に整合した信頼できる値であると言える。燃料ガス濃度はそのまま出力してもよいし、閾値と比較して燃料ガス漏れの判定を行うなどの二次的な処理を行ってもよい。
【００２６】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、推定手段による濃度出力に関しての推定は、燃料ガス漏れの発生の推定である。この場合、評価手段は、例えば、追従完了時の濃度出力に基づいて、燃料ガス漏れ発生の推定結果の妥当性を評価する。燃料ガス漏れの推定や実際の検知は、典型的には、濃度出力をあらかじめ記憶した基準値と比較することで行うことができる。これにより、この燃料ガス濃度検出装置は、ガス漏れ検知器としても機能することとなる。
【００２７】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、追従過渡期における濃度出力の時間変化情報を算出する算出手段を備え、推定手段は算出手段により算出された時間変化情報に基づいて推定を行う。この場合に、追従過渡期の濃度出力の大きさの情報をあわせて用いることも可能であるが、用いない態様も実施可能である。時間変化量の情報は、追従過渡期における２以上の時点のデータをもとに算出される。追従過渡期の初期の値を用いて算出した場合には、続く濃度推定手段等の処理を早く行えるため好ましいが、濃度推定にかかる誤差が大きくなるおそれがあることに注意が必要である。また、追従過渡期の多時点の情報に基づいて算出した場合には、一般に高精度な濃度推定が可能となるが、演算量も多くなることに注意すべきであろう。
【００２８】
推定手段における推定は、時間変化情報を用いた場合には、単に個々の時点における濃度出力を用いた場合に比べて高精度化するものと期待される。これは、例えば、濃度出力にバイアス（オフセット）が含まれる場合には、濃度出力の値そのものには誤差が含まれるが、その時間変化量にはあまり誤差が含まれないとの理由による。なお、推定手段は、例えば、あらかじめ記憶された対応情報と比較することで、算出手段により算出された時間変化情報に基づいて推定を行ことができる。対応情報は、時間変化情報と実際の燃料ガス濃度とを結びつけるための情報であり、例えばルックアップテーブルや関数として実装することができる。
【００２９】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、算出手段が算出する時間変化情報には、２次又は３次以上の高次の時間変化量についての情報が含まれる。そして、推定手段は、２次又は３次以上の高次の時間変化量についても考慮して、燃料ガス濃度を推定する。推定は、高次の時間変化量の値毎に用意した対応情報を用いて行ってもよいし、標準的な対応情報をこれらの高次の時間変化量で補正等して行っても良い。一般に、センサの濃度出力は、真の値に直線的に追従するのではなく、指数関数的に漸近しながら追従すると考えられる。したがって、１次の時間変化量のみを評価するよりも、２次以上の時間変化量を考慮したほうが、正確に濃度を推定することができると期待される。
【００３０】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、算出手段により算出された時間変化情報に基づいて濃度出力の追従が完了するまでの追従時間を予測する追従時間予測手段を備える。したがって、例えば、推定手段が追従完了時における濃度出力に関して推定を行う場合、評価手段は、追従時間予測手段により予測された追従時間の経過時点を追従完了時とみなして評価を行うことが可能となる。一般に、センサが追従したとみなせるまでの時間は、燃料ガス濃度によって異なる。例えば、高濃度のときは、追従過渡期における時間変化が大きく、追従完了までの時間も長い。また、低濃度のときは、追従過渡期における時間変化が小さく、追従完了までの時間も短い。そこで、こうした関係を理論的または実験的に求めて式やテーブルとして記憶しておき、時間変化情報に基づいて追従完了までの所用時間を予測することとした。これにより、ガス漏れ確認や異常検出を速やかかつ適切な時期に行うことが可能となる。
【００３１】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを取得する環境情報取得手段を備え、推定手段は、環境情報取得手段により取得された周囲の温度情報、周囲の湿度情報、周囲の風速情報の少なくとも一つを考慮して、実際の燃料ガス濃度に関しての推定を行う。例えば燃料電池車のように周囲の環境が大きく変化しうる状況においては、推定結果に影響を与える外部要因を考慮して推定を行うことが重要となる可能性がある。この態様を採用する場合には、例えば、推定に用いるための基準データや推定演算式を外部要因が変化した場合に拡張して求めておけばよい。
【００３２】
本発明の燃料ガス検出装置の一態様においては、燃料ガスは水素ガスである。また、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスを燃料とする燃料電池と、前記燃料ガス検出装置と、を備え、前記センサを燃料ガスのガス漏れ検知可能位置に配置したことを特徴とする。ガス漏れ検知可能位置とは、例えば、燃料ガスの配管の外部や燃料電池の内部又は外部のように通常は燃料ガスが検出されるべきでない箇所（もちろん、様々な要因により正常時にもごく微量の燃料ガスが検出されることはあり得る）であるが、燃料ガス漏れが発生した場合にはそのガスが流れたり溜まったりする場所を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下では、本発明の代表的な実施の形態として、燃料電池車において燃料ガスたる水素ガスを検出する態様について説明を行う。
【００３４】
図１は、本実施の形態にかかる燃料電池車１０の概略構成を示す図である。ここでは、車両が一般的に備える構成は省略し、燃料ガスにかかる構成を中心に図示している。燃料電池車１０は、車両を駆動するための主たる構成として、水素ガスが充填された水素タンク１２、この水素タンク１２から水素ガスが送り出される水素ガス輸送路１４、水素ガス輸送路１４から水素供給を受ける燃料電池スタック１６、燃料電池スタック１６において発生する電力により駆動されるモータ１８を備える。
【００３５】
これらの構成のうち水素ガスが取り扱われる水素タンク１２、水素ガス輸送路１４及び燃料電池スタック１６の周囲上方には、三つの水素センサ２０，２２，２４が取り付けられている。燃料ガス検出装置３０は、燃料電池車１０の電気制御部のコンピュータ機能を利用して実現された装置であり、これらの水素センサ２０，２２，２４から出力される水素濃度についての電気信号を入力し、水素ガス漏れを検知する。燃料ガス検出装置３０は、この他にも温度センサ５０から温度信号を入力するなど燃料電池車１０の置かれた環境についての計測信号を取得して、水素ガス漏れの判定条件として利用している。燃料ガス検出装置３０が水素ガス漏れを検知した場合には、表示部６０にその旨が表示される。表示部６０は、燃料電池車１０の運転席のパネルに取り付けられており、運転手は水素ガス漏れを視覚を通じて認識することができる。なお、燃料電池車１０においては、水素ガス漏れを検出した場合に、必要に応じて車両を停止させるなどの対応操作処理を取るようにプログラミングしておくことができる。
【００３６】
一般に水素センサ２０，２２，２４は、水素ガスの濃度に即時には追従できず、その濃度出力には若干のタイムラグが生じる。燃料ガス検出装置３０は、この水素センサ２０，２２，２４の特性を利用して、迅速かつ確実に水素ガス漏れを検知するものである。燃料ガス検出装置３０は、演算機能及び記憶機能を備えたハードウエアをプログラムにより制御することで実現されており、主たる機能構成として制御部３２、変動検知部３４、傾き算出部３６、濃度推定部３８、対応テーブル４０及び評価部４２を備える。
【００３７】
制御部３２は、各構成の動作やデータの入出力を制御する。変動検知部３４は、水素センサ２０，２２，２４からの信号を時々刻々監視し、その検出濃度に変動があったかを検知する。傾き算出部３６は、変動が検出された場合に、その水素センサの検出濃度の初期の時間変化量を算出する。また、濃度推定部３８は、算出された時間変化量に基づいて、実際の水素ガス濃度を推定するとともに、実際の水素ガス濃度が出力されるまでに要する到達予想時間を推定する。この推定にあたっては、あらかじめ実験に基づき作成され記憶された対応テーブル４０が参照される。対応テーブル４０には、初期の時間変化量に対する実際の水素ガス濃度及び到達予想時間が記されている。
【００３８】
到達予想時間が経過すると、評価部４２はその時点での水素センサ２０，２２，２４が到達した水素ガス濃度と前に推定した水素ガス濃度との差が設定された誤差内で一致するか否か判定する。そして、一致する場合には、水素センサの濃度出力は信頼できるものであるとし、その濃度に対応したガス漏れが確定的に発生したと判定する。水素ガス漏れの発生は、表示部６０に表示される。これに対し、両者が一致しない場合には、水素センサの濃度出力に異常があったと判定する。
【００３９】
続いて、図２〜図４を用いて、燃料ガス検出装置３０の動作例を具体的に説明する。
【００４０】
図２は、燃料ガス検出装置３０における処理操作過程を示すフローチャートである。燃料ガス検出装置３０では、水素センサからの濃度出力を受信すると（Ｓ１０）、変動検知部３４において直前の１つ又は複数の値と比較し、出力が変動したか否かを検知する（Ｓ１２）。変動がない場合には、変動があるまでこの過程を繰り返す。一方、変動があった場合には、傾き算出部３６が２時点または３時点以上の水素センサの出力に基づいて、その時間変化の傾きを算出する（Ｓ１４）。そして、濃度推定部３８は、得られた傾きを対応テーブル４０に格納されたデータと比較して、水素センサが実際の水素ガス濃度を反映したときに到達する濃度出力である到達予想濃度と、実際の水素ガス濃度への追従が完了する時間である到達予想時間を算出する（Ｓ１６）。
【００４１】
到達予想時間が経過すると、評価部４２は、その時点での水素センサの濃度出力と到達予想濃度を比較し、設定された誤差の範囲で一致するか否かを評価する（Ｓ１８）。そして、一致する場合には、水素漏れの発生を確定的に検知したと判定し（Ｓ２０）、一致しない場合には水素センサ出力に異常があったと判定する（Ｓ２２）。これにより、水素ガス漏れと誤検知とを適切に切り分けることが可能となる。判定結果は、図１に示した表示部６０に速やかに表示される。また、制御部３２は、プログラミングに従って、センサ出力が異常である場合にそのセンサを切り離したり、ガス漏れが検知された場合に水素タンク１２を閉じて車両を停止させたりするなどの対応措置を取る。
【００４２】
図３は、水素センサの出力が変動した時刻以降のセンサ出力７０を模式的に示したグラフである。横軸は時間、縦軸は濃度である。符号７２〜７６で示した○は、センサ出力を処理する各サンプリングポイントでの出力値を表している。符号７２は、それまで一定であったセンサ出力７０の値が増加しはじめた時点での納所を示している。センサ出力７０は、この時点の前後には急激に増加し、次第に緩やかに増加して、徐々に周囲の水素ガス濃度と平衡した値に近づく。ここでは、符号７２〜７６で示した過渡期初期における三つの濃度出力に基づいて、算出された傾き８０が求められている。
【００４３】
図４は、燃料ガス検出装置３０の対応テーブル４０に格納されたデータについて説明する図である。横軸を時間、縦軸を濃度とするこの図には、実験的に得られた二つのセンサ出力の曲線が描かれている。一つは、高濃度の水素ガス漏れがあった場合に得られる高濃度時センサ出力９０であり、もう一つは低濃度の水素ガス漏れがあった場合に得られる低濃度時センサ出力９２である。
【００４４】
両センサ出力９０，９２は、図３に示した曲線と同様に、次第に増加率を減らして水素ガス濃度に追従する曲線を描いている。図示した高濃度時追従時間９４は高濃度時センサ出力９０において追従が完了したとみなせる時間を示しており、低濃度時追従時間９６は低濃度時センサ出力９２における追従完了時を表している。高濃度時追従時間９４は低濃度時追従時間９６に比べて長く（遅く）なっており、高濃度ほど追従時間が長くなることを示している。この時間においては、高濃度時センサ出力９０は高濃度時の到達濃度９７に達しており、低濃度時センサ出力９２は低濃度時の到達濃度９８に達している。高濃度時の到達濃度９７は、低濃度時の到達濃度９８よりも高く、当然ながら高濃度ほど到達する濃度が高くなることを示している。また、これらの到達濃度９７，９８は、漏れ判定閾値１００よりも高く、いずれも水素ガス漏れと判定されるべき濃度である。
【００４５】
高濃度時センサ出力９０と低濃度時センサ出力９２における追従完了時のこのような違いは、追従過渡期における傾きの大きさを調べることで予測することができる。すなわち、高濃度時センサ出力９０においては、符号１０２で示したように追従過渡期の初期における傾きは大きく、低濃度時センサ出力９２においては、符号１０４で示したように追従過渡期の初期における傾きは小さい。したがって、追従過渡期の初期の様々な傾きと追従完了時及びその時の到達濃度との関係をあらかじめ調べておけば、水素センサの初期出力に基づいてガス漏れの有無を判定することができる。図１に示した対応テーブル４０には、このようなデータが格納されており、図２に示したステップＳ１６においてはこのデータに基づいた予測が行われている。
【００４６】
以上に示した実施の態様は、様々に変形可能である。
【００４７】
例えば、図２に示したフローチャートにおいて到達予想時間後に行った水素センサの出力異常の判定を、より速い時刻において行う態様が考えられる。すなわち、追従過渡期の後期における予測値と実際の濃度を比較すれば、その時点でセンサ出力の異常を判定することができる。この場合には、センサ出力に異常がないと判断された時点で、予測された到達濃度が信頼できるものであると確認される。したがって、予測に基づくガス漏れ判定結果を迅速にかつ十分な信頼性をもって出力することが可能となる。
【００４８】
また、例えば、傾きに基づいて行う到達濃度や到達予想時間の推定の演算は、新たな時点での濃度出力データに基づいて繰り返し行われてもよい。一般には、新しいデータに基づいて推定を行うほど、推定の信頼性が高まる。したがって、次々と新しいデータに基づいて傾きの演算を行うとともに、その傾きに基づいて推定演算を行うことが有効となる。
【００４９】
さらには、推定を行うにあたって、二次以上の高次の時間変化量を用いることも有効であろう。例えば、図４に示したセンサ出力曲線は、簡単な一階の微分方程式モデルを採用すれば、ある一定値に向かって飽和する指数関数で近似されうるものと考えられる。そこで、その理論的な指数関数曲線のもつパラメータ（時定数や漸近値）をフィッティングにより決定することとすれば、センサ出力の時間変化を精度よく求めることが可能となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】燃料電池車に搭載された燃料ガス検出装置の構成例を示す図である。
【図２】燃料ガス検出装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】追従過渡期における傾きの算出例を示す模式図である。
【図４】高濃度及び低濃度の各センサ出力の特性を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  燃料電池車、１２  水素タンク、１４  水素ガス輸送路、１６  燃料電池スタック、１８  モータ、２０，２２，２４  水素センサ、３０  燃料ガス検出装置、３２  制御部、３４  変動検知部、３６  傾き算出部、３８  濃度推定部、４０  対応テーブル、４２  評価部、５０  温度センサ、６０  表示部、７０  センサ出力、８０  算出された傾き、９０  高濃度時センサ出力、９２  低濃度時センサ出力、９４  高濃度時追従時間、９６  低濃度時追従時間、９７  高濃度時の到達濃度、９８  低濃度時の到達濃度、１００  漏れ判定閾値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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