气体传感器系统、气体传感器控制装置以及控制方法与流程

1.本公开涉及一种气体传感器系统、气体传感器控制装置以及控制方法。


背景技术：

2.一般地说，波长为2μm以上的长波长带的红外线出于其热效应和气体对红外线的吸收效应而被使用于气体传感器等。例如使用一种ndir(非分散红外线吸收：non-dispersive infrared)方式的气体传感器，这种方式的气体传感器利用根据气体的种类而吸收的红外线的波长不同这一情况，通过检测其吸收量来测定其气体浓度(例如专利文献1)。
3.作为这种气体传感器的例子，存在搭载于车辆的酒精传感器。例如专利文献2所记载的呼气检查系统具备用于通过空气流来吸进呼气的风扇，通过在探测呼气时使风扇停止来准确地判定呼气酒精浓度。另外，作为气体传感器的其它运用事例，能够列举co2传感器。co2传感器例如用作车辆的空气质量监视器或者遗留探测。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利第6530652号公报
7.专利文献2：日本特开2019-023651号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.气体传感器特别是在室外等的使用中存在以下情况：若气体传感器的温度与使用环境温度大为不同，则测定精度下降。在这种情况下，在以往的气体传感器中有时进行以下等对策：从接受来自用户的测定开始指示起获取气体传感器的温度，在气体传感器变为适当的温度之前不开始测定，或者虽然进行测定但在变为适当的温度之前不运用测定值。因此，有时到通过测定得到能够信赖的信息为止耗费时间。
10.鉴于所述情形而完成的本公开的目的在于提供一种不让用户等待就能够进行高精度的测定的气体传感器系统、气体传感器控制装置以及控制方法。
11.用于解决问题的方案
12.(1)本公开的一个实施方式所涉及的气体传感器系统具备：
13.气体传感器，其进行空气中的测定对象气体的浓度测定；
14.加热器，其对所述气体传感器进行加热；
15.与所述气体传感器连接的进气口和排气口；以及
16.控制装置，其使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，来执行加热控制，
17.其中，所述控制装置获取所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息，基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息来执行加
热控制。
18.(2)作为本公开的一个实施方式，在(1)中，
19.具备进气切断单元，该进气切断单元将从所述进气口的进气切断，
20.所述控制装置基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息来执行将从所述进气口的进气切断的进气切断控制。
21.(3)作为本公开的一个实施方式，在(2)中，
22.具备接收部，该接收部从外部接收启动信号，
23.所述控制装置通过接收到所述启动信号来使气体传感器启动，从所述气体传感器启动起到所述浓度测定开始前执行所述加热控制和所述进气切断控制中的至少一者。
24.(4)作为本公开的一个实施方式，在(2)或(3)中，
25.所述进气切断单元为风扇。
26.(5)作为本公开的一个实施方式，在(4)中，
27.所述控制装置在所述加热控制中，使所述风扇停止，或使所述风扇进行动作以从所述进气口进行排气。
28.(6)作为本公开的一个实施方式，在(4)或(5)中，
29.所述控制装置在所述加热控制中使所述加热器进行动作直到所述气体传感器的温度变为加热阈值为止。
30.(7)作为本公开的一个实施方式，在(1)至(6)中的任一项中，
31.所述控制装置在所述气体传感器的温度与所述进气口进气的空间的温度之差的大小为加热差阈值以上的情况下，执行所述加热控制。
32.(8)作为本公开的一个实施方式，在(1)至(7)中的任一项中，
33.所述控制装置在所述加热控制中基于所述气体传感器的温度信息来停止所述加热控制。
34.(9)作为本公开的一个实施方式，在(2)至(6)中的任一项中，
35.所述控制装置在所述加热控制中基于来自外部的信号对所述进气切断单元的动作进行控制。
36.(10)作为本公开的一个实施方式，在(3)中，
37.所述气体传感器系统是搭载于车辆的系统，
38.所述接收部与对所述车辆的操作相应地从所述车辆的控制装置接收所述启动信号，来使所述气体传感器启动。
39.(11)作为本公开的一个实施方式，在(10)中，
40.对所述车辆的操作包括解除所述车辆的门的锁定。
41.(12)作为本公开的一个实施方式，在(1)至(11)中的任一项中，
42.还具备通知部，该通知部通知已做好所述浓度测定的准备。
43.(13)作为本公开的一个实施方式，在(1)至(12)中的任一项中，
44.所述气体传感器为ndir方式或光声方式，
45.所述加热器对所述气体传感器的至少光学构件进行加热。
46.(14)作为本公开的一个实施方式，在(2)至(6)中的任一项中，
47.所述控制装置获取所述气体传感器的温度信息，基于所述气体传感器的温度信
息，从接收到启动信号起到所述浓度测定开始前执行所述加热控制、所述进气切断控制以及冷却控制中的至少一者，在所述冷却控制中，使所述进气切断单元进行动作以对所述气体传感器进行冷却。
48.(15)本公开的一个实施方式所涉及的气体传感器控制装置获取用于进行空气中的测定对象气体的浓度测定的气体传感器的温度信息以及进气口进气的空间的温度信息，基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息，从接收到启动信号起到所述浓度测定开始前使用于对所述气体传感器进行加热的加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，来执行加热控制。
49.(16)本公开的一个实施方式所涉及的控制方法是气体传感器系统所执行的控制方法，该气体传感器系统具备：气体传感器，其进行空气中的测定对象气体的浓度测定；加热器，其对所述气体传感器进行加热；与所述气体传感器连接的进气口和排气口；以及控制装置，其使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，来执行加热控制，所述控制方法包括以下步骤：
50.所述控制装置获取所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息；以及
51.所述控制装置基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息来执行加热控制。
52.(17)作为本公开的一个实施方式，在(16)中，包括以下步骤：
53.所述控制装置使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，并使风扇停止以不从所述进气口进气或者使所述风扇进行动作以从所述进气口进行排气。
54.(18)作为本公开的一个实施方式，在(17)中，
55.所述控制装置在使所述风扇进行动作的步骤中，使所述加热器进行动作直到所述气体传感器的温度变为加热阈值为止。
56.(19)作为本公开的一个实施方式，在(17)或(18)中，
57.所述控制装置执行以下处理：在所述气体传感器的温度与所述进气口进气的空间的温度之差的大小为加热差阈值以上的情况下，使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，并将所述风扇控制为不从所述进气口进气。
58.(20)作为本公开的一个实施方式，在(16)至(19)中的任一项中，
59.所述气体传感器为ndir方式或光声方式，
60.所述加热器对所述气体传感器的至少光学构件进行加热。
61.(21)作为本公开的一个实施方式，在(16)中，包括以下步骤：
62.所述控制装置基于所述气体传感器的温度信息，从接收到启动信号起到所述浓度测定开始前，
63.使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，并将风扇控制为不从所述进气口进气；或者
64.使所述风扇进行动作以对所述气体传感器进行冷却。
65.发明的效果
66.根据本公开，能够提供一种不让用户等待就能够进行高精度的测定的气体传感器系统、气体传感器控制装置以及控制方法。
附图说明
67.图1是本公开的第一实施方式所涉及的气体传感器系统的一个结构例的框图。
68.图2是示出本公开的第一实施方式所涉及的气体传感器系统的应用例的图。
69.图3是例示本公开的第一实施方式所涉及的控制方法的流程图。
70.图4是本公开的第二实施方式所涉及的气体传感器系统的一个结构例的框图。
71.图5是示出本公开的第二实施方式所涉及的气体传感器系统的应用例的图。
72.图6是例示本公开的第二实施方式所涉及的控制方法的流程图。
73.图7是例示本公开的第三实施方式所涉及的控制方法的流程图。
具体实施方式
74.下面，参照附图来说明本公开的一个实施方式所涉及的气体传感器系统、气体传感器控制装置以及控制方法。在各图中，对相同或者相当的部分标注了相同的附图标记。在本实施方式的说明中，关于相同或者相当的部分，适当省略或简化说明。
75.[第一实施方式]
[0076]
《气体传感器系统》
[0077]
图1是第一实施方式所涉及的气体传感器系统1的框图。气体传感器系统1具备气体传感器10、进气口11、排气口12、作为进气切断单元的风扇13、加热器17、控制装置20、接收部30以及发送部31。控制装置20是气体传感器控制装置，具备温度信息获取部21和控制部22。气体传感器系统1也可以如本实施方式那样，还具备第一温度测定部14、第二温度测定部15以及通知部16。
[0078]
图2是示出本实施方式所涉及的气体传感器系统1的应用例的图。气体传感器系统1例如是搭载于车辆的系统，进行车内的空气中的测定对象气体的浓度测定，执行与测定结果相应的向搭乘者的通知及对车辆的控制。气体传感器系统1的用途没有限定，但是在本实施方式中，用于判定驾驶员的呼气中的酒精浓度并且根据判定结果设为允许驾驶车辆的状态或者不允许驾驶的状态。在本实施方式中，气体传感器系统1的用户包括车辆的驾驶员。作为其它例子，气体传感器系统1可以用于以下控制：测定车内的空气中的二氧化碳浓度，根据测定结果来向用户建议换气等或者自动地进行换气。此时，气体传感器系统1的用户包括车辆的搭乘者。另外，气体传感器系统1并不限定于搭载于车辆，例如也可以用于在室内和设置物的内部进行测定对象气体的浓度测定。
[0079]
气体传感器系统1在搭载于车辆的情况下，能够在冬季等低温的环境使用。当气体传感器10变得低温时，在含有呼气的空气被导入到小室的情况下有时产生结露。特别是，若光学构件中产生结露，则在红外线发生反射时等产生吸收和散射，受光元件接受的光量下降。因此，因结露而导致测定精度下降。当在气体传感器10低温的状态下进行测定时存在进行错误的酒精浓度判定从而对车辆的驾驶产生阻碍的担忧。以往，有时进行以下等对策：从接受来自用户的测定开始指示起获取气体传感器10的温度，开始气体传感器10的升温，在气体传感器10变为适当的温度之前不开始酒精浓度的测定。但是，用户希望使车辆尽量快地出发，因此期望一种不让用户等待就能够开始酒精浓度测定的系统。本实施方式所涉及的气体传感器系统1通过以下说明的结构，不让用户等待就能够进行高精度的测定。在此，在本实施方式中，设为气体传感器10的温度小于使用环境中的空气的温度来进行说明。
[0080]
(气体传感器)
[0081]
气体传感器10是进行空气中的测定对象气体的浓度测定的装置。气体传感器10没有特别限定，但是可以是以光学式的ndir方式、光声方式或者电化学式为原理的气体传感器。关于ndir方式，利用根据气体的种类而吸收的红外线的波长不同这一情况，通过检测其吸收量来测定气体浓度。关于光声方式，通过用高性能的麦克风将吸收了红外线的气体分子的振动拾取为声音，来测定气体浓度。关于电化学式，利用氧化还原反应来测定气体浓度。下面，在本实施方式中，设为气体传感器10为ndir方式的装置来进行说明。
[0082]
例如气体传感器10具备：发光元件，其发出红外线；光学构件，其将发光元件发出的红外线导向受光元件；受光元件，其接受红外线；小室(腔室)，其被导入含有测定对象气体的空气；以及运算部，其运算气体浓度。发光元件例如是灯泡、mems光源、红外线led。受光元件例如是具有pin构造的光电二极管那样的量子型红外线传感器、热电堆。光学构件例如是反射镜和透镜。利用光学构件来使红外线从发光元件到受光元件的光路构成为穿过被导入空气的小室。例如，运算部基于受光元件的输出信号来运算被测定对象气体吸收的红外线的受光量，并与不存在测定对象气体的情况下的受光量进行比较，由此运算气体浓度。在本实施方式中，运算部可以具备酒精浓度判定及向车辆的控制装置输出判定结果的功能。
[0083]
在此，红外线的波长可以为2μm～12μm。2μm～12μm的范围存在大量的各种气体特有的吸收带，是特别适合用于气体传感器10的波长带。例如，在3.3μm的波长处存在甲烷的吸收带，在4.3μm的波长处存在二氧化碳的吸收带，在9.5μm的波长处存在酒精(乙醇)的吸收带。在本实施方式中，测定对象气体包括酒精，使用包含9.5μm的波长带的红外线。
[0084]
(进气口、排气口)
[0085]
进气口11及排气口12与气体传感器10连接。在本实施方式中，在进行酒精浓度测定的情况下，含有驾驶员的呼气的空气被从进气口11导入到气体传感器10的小室。另外，在酒精浓度测定后等，气体传感器10的小室的空气从排气口12排出。
[0086]
(接收部)
[0087]
设置有接收启动信号的接收部30，以从外部装置启动气体传感器。启动信号是基于浓度测定前信息生成的。例如，如果是本实施方式，则基于乘车前的预备动作来从车辆的ecu生成启动信号。乘车前的预备动作例如可以是探测到乘车意思的动作，是解除门的锁定、探测到遥控钥匙向车辆的接近、车辆的远程启动。乘车前的预备动作可以是将车辆的引擎或电源设为开启前的预备动作，可以包括解除驻车制动器、踩下制动器踏板、接触换档杆、探测到落座。如果是室内的换气扇中嵌入的气体传感器系统，则预备动作可以是探测到使用房间的意思。探测到使用房间的意思例如是指探测到进入设置有换气扇的房间、点亮房间的照明等。
[0088]
(进气切断单元)
[0089]
为了从进气口11进气和从排气口12排气，设置有一个以上的风扇13作为进气切断单元。不论气体传感器10的外部、内部都可以设置风扇13。风扇13可以为多个。风扇13可以是具有叶片和电动机的构造，通过叶片的旋转来产生空气流。电动机可以安装着叶片，例如由控制装置20控制旋转的开启或关闭、以及旋转方向。如上所述，在测定对象气体的浓度测定前后，风扇13进行动作以从进气口11进气并向排气口12进行排气。在本实施方式中，风扇13也能够通过使叶片的旋转方向与通常时相反，来向进气口11进行排气。
[0090]
(加热器)
[0091]
加热器17是对气体传感器10进行加热的装置。加热器17配置为与气体传感器10接近或者内置于气体传感器10。加热器17可以配置为至少能够对气体传感器10的光学构件进行加热。加热器17的种类没有限定，但是可以是通过流通电流来发热的电热式的装置。加热器17由控制装置20来控制开启或者关闭。
[0092]
(温度测定部)
[0093]
第一温度测定部14测定气体传感器10的温度，并输出作为表示测定出的温度的信号的温度信息。另外，第二温度测定部15测定进气口进气的空间的温度，输出作为表示测定出的温度的信号的温度信息。下面，在不区分第一温度测定部14与第二温度测定部15的情况下，有时将它们统称为“温度测定部”。另外，有时在附图等中将“进气口进气的空间的温度”记述为“空气的温度”。温度测定部例如可以是热敏电阻等温度传感器。在此，气体传感器系统1可以是不具备第一温度测定部14和第二温度测定部15中的至少一方的结构，以减少结构部件数来小型化。在这种结构的情况下，例如温度信息获取部21可以从气体传感器10所具备的运算部获取气体传感器10的温度信息。另外，例如温度信息获取部21可以从车辆的控制装置获取进气口进气的空间的温度信息。温度信息获取部21在不具备温度计的情况下，也能够通过从不包含于气体传感器系统的外部设备接受温度信息来代替。
[0094]
(发送部)
[0095]
发送部31发送用于通知已做好测定对象气体的浓度测定的准备的信号。关于已做好测定对象气体的浓度测定的准备，可以通过气体传感器的温度来判断，也可以根据气体传感器的温度的偏差或时间变动来判断。另外，可以不仅基于气体传感器的温度、还基于进气的空间的空气的温度信息来进行判断。
[0096]
(通知部)
[0097]
通知部16是基于发送部31的信号来向用户通知已做好测定对象气体的浓度测定的准备的装置。通知部16可以从发送部31获取表示已做好准备的信号。通知部16的结构没有限定，但是如本实施方式那样，可以包含通过光来通知准备完成的灯，也可以包含通过声音来通知准备完成的扬声器。通知部16例如可以进行在位于例如仪表板的显示器等的显示。通过通知部16，用户能够明确地知道能够进行测定对象气体的浓度测定。在此，气体传感器系统1可以是不具备通知部16的结构，以减少结构部件数来小型化。
[0098]
《控制装置》
[0099]
在本实施方式中，控制装置20具备温度信息获取部21和控制部22。控制装置20可以是具备专用于控制的硬件或者执行运算及控制的处理器的装置等，例如可以通过微控制器(micro controller unit)来实现。
[0100]
温度信息获取部21和控制部22的功能可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。例如可以在控制装置20所具备的处理器能够访问的存储装置中存储一个以上的程序。可以是，当存储装置中存储的程序被控制装置20所具备的处理器读入时，使控制装置20作为温度信息获取部21和控制部22发挥功能。
[0101]
(温度信息获取部)
[0102]
温度信息获取部21获取气体传感器10的温度信息。在本实施方式中，温度信息获取部21还获取进气口进气的空间的温度信息。温度信息获取部21从气体传感器10启动起到
测定对象气体的浓度测定开始前获取温度信息。温度信息获取部21将获取到的温度信息输出到控制部22。
[0103]
(控制部)
[0104]
控制部22对气体传感器10、风扇13以及加热器17的动作进行控制。控制部22执行以下控制：加热控制，基于气体传感器10的温度信息，使加热器17进行动作以对气体传感器10进行加热；以及进气切断控制，将风扇13控制为不从进气口11进气。进气切断控制不限定于风扇13的控制，例如可以控制为物理性地堵住进气口或排气口，只要是能够某种程度地切断进气的控制即可。也就是说，切断从进气口的进气的进气切断单元可以是风扇13，但是并不限定于此，可以是物理性地堵住进气口或排气口等。例如，也可以是快门机构。通过使加热器17进行动作来对气体传感器10加温，通过对风扇13进行控制来设为相对温暖的空气不从进气口11进入，由此能够防止结露。在本实施方式中，控制部22基于气体传感器10的温度信息和进气口进气的空间的温度信息来执行加热控制和进气切断控制。具体地说，控制部22在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小为加热差阈值以上的情况下执行加热控制和进气切断控制中的至少一者。加热差阈值可以是根据使用车辆的环境的平均湿度等来设定的，没有特别限定，但是作为一例，为10℃。在此，能够将加热差阈值设定为零。此时，如果气体传感器10的温度为进气口进气的空间的温度以下则执行加热控制。
[0105]
控制部22可以在加热控制中，使加热器17进行动作直到气体传感器10的温度变为加热阈值为止。加热阈值例如被设定为与体温相近的温度，作为一例，为36℃。
[0106]
另外，具体地说，进气切断控制中的风扇13的控制可以是使风扇13停止、或者使风扇13进行动作以使从进气口11进行排气。关于从进气口11排气，能够通过使风扇13的叶片与通常相反地旋转来执行。通过从进气口11排气，能够进一步提高防止结露的效果。
[0107]
控制部22从接收到启动信号起到测定对象气体的浓度测定开始前执行加热控制和进气切断控制。也就是说，在用户想要执行测定对象气体的浓度测定时(还包括启动使用气体传感器10的浓度测定结果的应用那样的情况)，曾为低温的气体传感器10已被升温而不会结露，已做好测定准备，或者至少到变为能够测定为止的待机时间被缩短。因而，不让用户等待就能够进行高精度的测定。在此，关于变为能够测定，包括测定值能够视为可信赖的值来进行处理的情况。另外，为了在测定对象气体的浓度测定开始前执行加热控制和进气切断控制，控制部22需要对能够使用气体传感器10的状态(气体传感器10的启动时机)进行探测。在本实施方式中，控制部22从车辆获取表示解除门的锁定的信号，在解除门的锁定的情况下使气体传感器10启动。控制部22可以从车辆的控制装置获取解除门的锁定的信号。在此，也可以将除解除门的锁定以外的与乘车有关的信息用作触发。例如可以与解除门的锁定、探测到遥控钥匙向车辆接近、车辆的远程启动等操作相应地，气体传感器10启动。控制部22当使气体传感器10启动时，基于气体传感器10的温度信息，判定温度是否为加热阈值以上。或者，控制部22基于气体传感器10的温度信息和进气口进气的空间的温度信息，来判定温度差的大小是否为加热差阈值以上。然后，控制部22在温度差的大小为加热差阈值以上的情况下执行加热控制，使气体传感器10的温度上升，将风扇13控制为不从进气口11进气，来执行进气切断控制。
[0108]
《控制方法》
[0109]
图3是例示本实施方式所涉及的气体传感器系统1的控制装置20所执行的动作控制方法的流程图。控制装置20在获取到使气体传感器10启动的信号之前待机(步骤s11：“否”)。在本实施方式中，使气体传感器10启动的信号是来自车辆的控制装置的表示解除门的锁定的信号。
[0110]
控制装置20在获取到解除门的锁定的信号的情况下，使气体传感器10启动(步骤s11：“是”)，获取温度信息(步骤s12)。在本实施方式中，温度信息包含气体传感器10的温度信息以及进气口进气的空间的温度信息。
[0111]
控制装置20在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小、即从进气口进气的空间的温度减去气体传感器10的温度而得到的值为加热差阈值以上的情况下(步骤s13：“是”)，执行加热控制(步骤s14a)和进气切断控制(步骤s14b)。如上所述，加热控制是使加热器17进行动作以对气体传感器10进行加热，并将风扇13控制为不进气。通过加热控制，气体传感器10的温度上升，并且，通过切断进气来防止结露。
[0112]
在加热控制之后准备完成的情况下，或者在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小小于加热差阈值的情况下(步骤s13：“否”)，控制装置20在获取到开始酒精浓度测定的信号之前待机(步骤s15：“否”)。在本实施方式中，开始酒精浓度测定的信号是来自车辆的控制装置的表示车辆的引擎已发动的信号。该开始酒精浓度测定的信号可以是以使引擎发动的信号为起点来生成的。在此，车辆的种类没有特别限定，例如包括电动汽车。例如在电动汽车中，能够将上述的引擎的发动改称为驱动系统变为能够进行动作的状态(可驾驶状态)。另外，控制装置20可以基于气体传感器10的温度信息来使加热控制停止，也可以基于来自外部的信号来使加热控制中的风扇13的动作停止。例如控制装置20可以在基于温度信息而判定为气体传感器10的温度已上升的情况等情况下，使加热控制停止。另外，例如控制装置20可以基于驾驶员已落座这一信号(来自外部的信号的一例)，来使加热控制中的风扇13的动作(不进气的控制)停止或降低转速。
[0113]
控制装置20在获取到开始酒精浓度测定的信号的情况下(步骤s15：“是”)，使气体传感器10执行测定对象气体的浓度测定(步骤s16)。在此，可以是，在加热控制之后且准备完成之前获取到酒精浓度测定开始的信号的情况下，控制装置20继续进行加热控制，在准备完成之后执行测定对象气体的浓度测定。在此，可以在加热控制中执行测定对象气体的浓度测定本身。可以将浓度测定结果的值视为无效值来处理，直到准备完成为止。
[0114]
在此，如上所述，气体传感器系统1能够不具备第一温度测定部14和第二温度测定部15中的至少一者，以减少结构部件数来小型化。例如在气体传感器系统1不具备第二温度测定部15的情况下，控制装置20可以仅基于气体传感器10的温度信息来执行加热控制和进气切断控制。此时，控制装置20可以将步骤s13的判定设为在气体传感器10的温度小于加热阈值的情况下执行加热控制和进气切断控制。加热阈值例如为36℃。也就是说，控制装置20可以不与进气口进气的空间的温度进行比较，只要气体传感器10的温度小于36℃就执行加热控制和进气切断控制。
[0115]
另外，在本实施方式中，控制装置20用来自车辆的电池的电力来执行加热控制和进气切断控制。为了不多消耗电池的电力，控制装置20可以在加热控制中将风扇13的动作时间设为固定时间(作为一例，60秒)以下。此时，控制装置20可以进行如下控制：如果在一次加热控制结束后准备未完成、即需要进一步加热气体传感器10，则返回到步骤s12的处
理。另外，测定对象气体的浓度测定的执行不限定为一次。测定对象气体的浓度测定例如可以包括试行的模拟测定，可以重复执行图3的流程图的处理，直到实施了用于得到最终性的判定结果的测定为止。在此，图3的流程图为一例。例如，在执行连续测定的情况下，也可以进行在步骤s16之后返回到步骤s12的处理的控制。
[0116]
如以上那样，本实施方式所涉及的气体传感器系统1、控制装置20以及控制方法通过上述的结构及处理，在气体传感器10的温度为小于使用环境中的进气口进气的空间的温度的低温那样的情况下，在测定开始前执行加热控制来防止结露。因此，本实施方式所涉及的气体传感器系统1、控制装置20以及控制方法不让用户等待就能够进行高精度的测定。
[0117]
[第二实施方式]
[0118]
图4是第二实施方式所涉及的气体传感器系统1的框图。本实施方式所涉及的气体传感器系统1从第一实施方式所涉及的气体传感器系统1的结构要素中去除了加热器17。
[0119]
图5是示出本实施方式所涉及的气体传感器系统1的应用例的图。本实施方式所涉及的气体传感器系统1的用途没有限定，但是设为是搭载于车辆的系统并且判定驾驶员的呼气中的酒精浓度来进行说明。为了避免重复说明，以下说明与第一实施方式不同的结构。
[0120]
在此，气体传感器系统1在搭载于车辆的情况下有时被设置于可能变得高温的仪表板等。当气体传感器10变得高温时snr(信噪比)恶化，测定精度下降。因此，当在气体传感器10保持着高温的状态下进行测定时，由于气体传感器自身的温度与进气的空间的温度不同，因此进气时气体传感器的温度变得不稳定，存在进行错误的酒精浓度判定从而对车辆的驾驶产生阻碍的担忧。以往，有时进行以下等对策：从接受来自用户的测定开始指示起获取气体传感器10的温度，开始气体传感器10的冷却，在气体传感器10变为适当的温度之前、或者温度稳定化之前不开始酒精浓度的测定、不运用浓度测定的值。但是，用户希望使车辆尽可能快地出发，因此期望一种不让用户等待就能够开始酒精浓度测定的系统。本实施方式所涉及的气体传感器系统1通过以下说明的结构，不让用户等待就能够进行高精度的测定。在此，在本实施方式中，设为气体传感器10的温度为使用环境中的空气的温度以上来进行说明。
[0121]
(控制部)
[0122]
控制部22对气体传感器10和风扇13的动作进行控制。控制部22基于气体传感器10的温度信息来执行使风扇13进行动作以对气体传感器10进行冷却的冷却控制。通过因使风扇13进行动作而产生空气流动，能够对气体传感器10进行空气冷却，从而使高温的气体传感器10的温度下降。另外，通过吸进温度比气体传感器10的温度低的空气，能够使气体传感器10的温度下降。在本实施方式中，控制部22基于气体传感器10的温度信息和进气口进气的空间的温度信息来执行冷却控制。具体地说，控制部22在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小为冷却差阈值以上的情况下执行冷却控制。冷却差阈值可以是根据使用车辆的环境的平均气温等来设定的，没有特别限定，但是作为一例，为10℃。该冷却差阈值越小，则准备越耗费时间，但是温度稳定，因此能够提高气体传感器的测定的精度。另外，该冷却差阈值越大，则准备越快地完成，另一方面，测定的精度存在下降的倾向。
[0123]
控制部22从接收到启动信号起到测定对象气体的浓度测定开始前执行冷却控制。也就是说，在用户想要执行测定对象气体的浓度测定时，曾为高温的气体传感器10已被冷却，已做好测定准备，或者至少到变为能够测定为止的待机时间被缩短。因而，不让用户等
待就能够进行高精度的测定。在此，为了在测定对象气体的浓度测定开始前执行冷却控制，控制部22例如从车辆获取表示解除门的锁定的信号，在解除门的锁定的情况下使气体传感器10启动。控制部22可以从车辆的控制装置获取解除门的锁定的信号。控制部22当使气体传感器10启动时，基于气体传感器10的温度信息和进气口进气的空间的温度信息，来判定温度差的大小是否为冷却差阈值以上。然后，控制部22在温度差的大小为冷却差阈值以上的情况下执行冷却控制，使气体传感器10的温度下降。例如，控制部22可以控制为：在气体传感器10的温度为进气口进气的空间的温度以上的情况下，使气体传感器10的温度下降。另外，例如，控制部22可以控制为：在气体传感器10的温度比进气口进气的空间的温度高5℃以上的情况下，使气体传感器10的温度下降。另外，例如，控制部22可以控制为：在气体传感器10的温度比进气口进气的空间的温度高5℃以上的情况下，使气体传感器10的温度下降。
[0124]
另外，控制部22可以获取表示车辆的引擎已发动的信号，判定为存在来自用户的、测定对象气体的浓度测定(在本实施方式中为酒精浓度测定)的开始指示。控制部22可以从车辆的控制装置获取引擎发动的信号。控制部22在存在测定对象气体的浓度测定的开始指示的情况下，如果气体传感器10充分地冷却从而已做好测定准备，则发送部31向通知部16发送表示准备完成的信号，通知部16向用户通知准备完成。可以是，在存在测定对象气体的浓度测定的开始指示的情况下，如果需要进一步冷却气体传感器10(如果未做好测定准备)，则控制部22使通知部16通知准备未完成。
[0125]
控制部22可以在测定准备完成后使气体传感器10执行测定对象气体的浓度测定。在此，控制部22可以在测定对象气体的浓度测定中进行使风扇13停止的控制，以抑制噪声产生来进一步提高测定精度。
[0126]
《控制方法》
[0127]
图6是例示本实施方式所涉及的气体传感器系统1的控制装置20所执行的动作控制方法的流程图。控制装置20在获取到使气体传感器10启动的信号之前待机(步骤s1：“否”)。在本实施方式中，使气体传感器10启动的信号是来自车辆的控制装置的表示解除门的锁定的信号。
[0128]
控制装置20在获取到解除门的锁定的信号的情况下，使气体传感器10启动(步骤s1：“是”)，获取温度信息(步骤s2)。在本实施方式中，温度信息包含气体传感器10的温度信息以及进气口进气的空间的温度信息。
[0129]
控制装置20在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小、即从气体传感器10的温度减去进气口进气的空间的温度而得到的值为冷却差阈值以上的情况下(步骤s3：“是”)，执行冷却控制(步骤s4)。如上所述，冷却控制是使风扇13进行动作以对气体传感器10进行冷却的控制。通过冷却控制使得气体传感器10的温度下降。
[0130]
在冷却控制后准备完成的情况下，或者在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小小于冷却差阈值的情况下(步骤s3：“否”)，控制装置20在获取到开始酒精浓度测定的信号之前待机(步骤s5：“否”)。在本实施方式中，开始酒精浓度测定的信号是来自车辆的控制装置的表示车辆的引擎已发动的信号。
[0131]
控制装置20在获取到开始酒精浓度测定的信号的情况下(步骤s5：“是”)，使气体传感器10执行测定对象气体的浓度测定(步骤s6)。在此，可以是，在冷却控制之后且准备完
成之前获取到酒精浓度测定开始的信号的情况下，控制装置20继续进行冷却控制，在准备完成之后执行测定对象气体的浓度测定。另外，可以在准备过程中进行测定的空转动作。
[0132]
在此，如上所述，气体传感器系统1能够不具备第一温度测定部14和第二温度测定部15中的至少一者，以减少结构部件数来小型化。例如在气体传感器系统1不具备第二温度测定部15的情况下，控制装置20可以仅基于气体传感器10的温度信息来执行冷却控制。此时，控制装置20可以将步骤s3的判定设为在气体传感器10的温度为冷却阈值以上的情况下执行冷却控制。冷却阈值例如为40℃。也就是说，控制装置20可以不与进气口进气的空间的温度进行比较，只要气体传感器10的温度为40℃以上就执行冷却控制。在此，作为一例设为了40℃，但是只要是不会因人的呼气而引起结露的条件即可。
[0133]
另外，在本实施方式中，控制装置20用来自车辆的电池的电力来执行冷却控制。为了不多消耗电池的电力，控制装置20在冷却控制中可以将风扇13的动作时间设为固定时间(作为一例，60秒)以下。此时，控制装置20可以进行如下控制：如果在一次冷却控制结束后准备未完成、即需要进一步冷却气体传感器10，则返回到步骤s2的处理。另外，测定对象气体的浓度测定的执行不限定为一次。测定对象气体的浓度测定例如可以包括试行的模拟测定，可以重复执行图6的流程图的处理，直到实施了用于得到最终性的判定结果的测定为止。
[0134]
另外，在气体传感器系统的初始化作业中，可以与风扇的动作验证一起进行冷却控制。如果能够在气体传感器系统的初始化时的异常检测阶段使风扇进行动作，来与异常检测一起进行冷却，则能够并行地进行冷却控制和初始化，系统效率化。
[0135]
如以上那样，本实施方式所涉及的气体传感器系统1、控制装置20以及控制方法通过上述的结构及处理，在气体传感器10的温度为使用环境中的进气口进气的空间的温度以上的高温那样的情况下，在测定开始前执行冷却控制。因此，本实施方式所涉及的气体传感器系统1、控制装置20以及控制方法不让用户等待就能够进行高精度的测定。
[0136]
[第三实施方式]
[0137]
第三实施方式所涉及的气体传感器系统1的框图与第一实施方式相同。本实施方式所涉及的气体传感器系统1基于气体传感器10的温度信息来执行上述的冷却控制或者加热控制。本实施方式所涉及的气体传感器系统1的用途没有限定，但是设为是搭载于车辆的系统并判定驾驶员的呼气中的酒精浓度来进行说明。为了避免重复说明，以下说明与第一实施方式、第二实施方式不同的处理。
[0138]
《控制方法》
[0139]
图7是例示本实施方式所涉及的气体传感器系统1的控制装置20所执行的动作控制方法的流程图。气体传感器系统1在获取到启动信号之前待机(步骤s21：“否”)。在本实施方式中，使气体传感器10启动的启动信号是来自车辆的控制装置的以解除门的锁定为起点而由车辆的控制装置发送的信号。
[0140]
控制装置20在获取到解除门的锁定的信号的情况下，使气体传感器10启动(步骤s21：“是”)，获取温度信息(步骤s22)。在本实施方式中，温度信息包含气体传感器10的温度信息以及进气口进气的空间的温度信息。
[0141]
控制装置20在气体传感器10的温度比进气口进气的空间的温度低的情况下(步骤s23：“是”)，前进到步骤s24的处理。控制装置20在气体传感器10的温度为进气口进气的空
间的温度以上的情况下(步骤s23：“否”)，前进到步骤s26的处理。
[0142]
控制装置20在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小、即从进气口进气的空间的温度减去气体传感器10的温度而得到的值为加热差阈值以上的情况下(步骤s24：“是”)，执行加热控制(步骤s25a)和进气切断控制(步骤s25b)。如上所述，加热控制是使加热器17进行动作以对气体传感器10进行加热，并将风扇13控制为不进气。通过加热控制，气体传感器10的温度上升，并且，通过切断进气来防止结露。
[0143]
控制装置20在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小、即从气体传感器10的温度减去进气口进气的空间的温度而得到的值为冷却差阈值以上的情况下(步骤s26：“是”)，执行冷却控制(步骤s27)。如上所述，冷却控制是使风扇13进行动作以对气体传感器10进行冷却的控制。通过冷却控制，气体传感器10的温度能够下降。
[0144]
在加热控制或冷却控制之后准备完成、气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小小于加热差阈值的情况下(步骤s24：“否”)，控制装置20在获取到开始酒精浓度测定的信号之前待机(步骤s28：“否”)。另外，在气体传感器10的温度与进气口进气的空间的温度之差的大小小于冷却差阈值的情况下(步骤s26：“否”)，控制装置20在获取到开始酒精浓度测定的信号之前待机(步骤s28：“否”)。在本实施方式中，开始酒精浓度测定的信号是来自车辆的控制装置的表示车辆的引擎已发动的信号。该开始酒精浓度测定的信号可以是以使引擎发动的信号为起点来生成的。
[0145]
控制装置20在获取到开始酒精浓度测定的信号的情况下(步骤s28：“是”)，使气体传感器10执行测定对象气体的浓度测定(步骤s29)。在此，可以是，在加热控制之后且准备完成之前获取到酒精浓度测定开始的信号的情况下，控制装置20继续进行加热控制或者冷却控制，在准备完成之后执行测定对象气体的浓度测定。在此，可以在冷却控制中执行测定对象气体的浓度测定本身。可以将浓度测定结果的值视为无效值来处理，直到准备完成为止。
[0146]
在此，如在第一实施方式和第二实施方式中说明的那样，例如在气体传感器系统1不具备第二温度测定部15的情况下，可以执行使用冷却阈值和加热阈值的判定。另外，控制装置20可以进行在冷却控制和加热控制中将风扇13的动作时间设为固定时间以下来使处理循环的控制。另外，测定对象气体的浓度测定例如可以包括试行的模拟测定，可以重复执行图7的流程图的处理，直到实施了用于得到最终性的判定结果的测定为止。
[0147]
另外，可以根据状况来组合地执行加热控制和冷却控制。例如，可以在最初执行加热控制，但是之后在进气口进气的空间的温度变得比气体传感器10的温度低的情况下，执行冷却控制。作为具体例，可以是，在冬季气体传感器10被加热，但是在下车等时车辆的门被打开、外面的寒冷的空气进入到车内、从而温度差变为10度以上那样的情况下，执行冷却控制。另外，可以是，在外面的寒冷的空气进入到车内、气体传感器因从进气口吸进该寒冷的空气而被冷却、从而判断为气体传感器的温度有可能由于呼气而发生结露的情况下，执行加热控制。加热控制与冷却控制是一边调整一边执行的，使得不引起结露且气体传感器的温度稳定。
[0148]
如以上那样，本实施方式所涉及的气体传感器系统1、控制装置20以及控制方法通过上述的结构及处理，根据气体传感器10的温度，在测定开始前执行冷却控制或者加热控制。因此，本实施方式所涉及的气体传感器系统1、控制装置20以及控制方法不让用户等待
就能够进行高精度的测定。
[0149]
关于本公开的实施方式，基于各附图及实施例进行了说明，但是希望本领域技术人员注意基于本公开易于进行各种变形或者修改。因而，希望留意这些变形或者修改包含在本公开的范围中。例如，各结构部等中包含的功能等能够以逻辑上不矛盾的方式重新配置，能够将多个结构部等组合为一个、或者进行分割。
[0150]
在上述的实施方式中，例示了车辆中使用的气体传感器系统1，但是气体传感器系统1的设置对象没有限制。例如可以在室内使用气体传感器系统1，来防止由于结露而导致测定精度下降。作为具体例，可以在具有换气扇的厨房等设置气体传感器10，在由于吸进因热水沸腾等而潮湿的热空气导致可能结露的状况下，通过上述的结构及处理来防止测定精度下降。
[0151]
附图标记说明
[0152]
1：气体传感器系统；10：气体传感器；11：进气口；12：排气口；13：风扇；14：第一温度测定部；15：第二温度测定部；16：通知部；17：加热器；20：控制装置；21：温度信息获取部；22：控制部；30：接收部；31：发送部。

技术特征：
1.一种气体传感器系统，其特征在于，具备：气体传感器，其进行空气中的测定对象气体的浓度测定；加热器，其对所述气体传感器进行加热；与所述气体传感器连接的进气口和排气口；以及控制装置，其使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，来执行加热控制，其中，所述控制装置获取所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息，基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息来执行加热控制。2.根据权利要求1所述的气体传感器系统，其特征在于，具备进气切断单元，该进气切断单元将从所述进气口的进气切断，所述控制装置基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息来执行将从所述进气口的进气切断的进气切断控制。3.根据权利要求2所述的气体传感器系统，其特征在于，具备接收部，该接收部从外部接收启动信号，所述控制装置通过接收到所述启动信号来使气体传感器启动，从所述气体传感器启动起到所述浓度测定开始前执行所述加热控制和所述进气切断控制中的至少一者。4.根据权利要求2所述的气体传感器系统，其特征在于，所述进气切断单元为风扇。5.根据权利要求4所述的气体传感器系统，其特征在于，所述控制装置在所述加热控制中，使所述风扇停止，或使所述风扇进行动作以从所述进气口进行排气。6.根据权利要求4所述的气体传感器系统，其特征在于，所述控制装置在所述加热控制中使所述加热器进行动作直到所述气体传感器的温度变为加热阈值为止。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的气体传感器系统，其特征在于，所述控制装置在所述气体传感器的温度与所述进气口进气的空间的温度之差的大小为加热差阈值以上的情况下，执行所述加热控制。8.根据权利要求1至6中的任一项所述的气体传感器系统，其特征在于，所述控制装置在所述加热控制中基于所述气体传感器的温度信息来停止所述加热控制。9.根据权利要求2至6中的任一项所述的气体传感器系统，其特征在于，所述控制装置在所述加热控制中基于来自外部的信号对所述进气切断单元的动作进行控制。10.根据权利要求3所述的气体传感器系统，其特征在于，所述气体传感器系统是搭载于车辆的系统，所述接收部与对所述车辆的操作相应地从所述车辆的控制装置接收所述启动信号，来使所述气体传感器启动。11.根据权利要求10所述的气体传感器系统，其特征在于，对所述车辆的操作包括解除所述车辆的门的锁定。
12.根据权利要求1至6中的任一项所述的气体传感器系统，其特征在于，还具备通知部，该通知部通知已做好所述浓度测定的准备。13.根据权利要求1至6中的任一项所述的气体传感器系统，其特征在于，所述气体传感器为非分散红外线吸收方式或光声方式，所述加热器对所述气体传感器的至少光学构件进行加热。14.根据权利要求2至6中的任一项所述的气体传感器系统，其特征在于，所述控制装置获取所述气体传感器的温度信息，基于所述气体传感器的温度信息，从接收到启动信号起到所述浓度测定开始前执行所述加热控制、所述进气切断控制以及冷却控制中的至少一者，在所述冷却控制中，使所述进气切断单元进行动作以对所述气体传感器进行冷却。15.一种气体传感器控制装置，其特征在于，获取用于进行空气中的测定对象气体的浓度测定的气体传感器的温度信息以及进气口进气的空间的温度信息，基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息，从接收到启动信号起到所述浓度测定开始前使用于对所述气体传感器进行加热的加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，来执行加热控制。16.一种控制方法，是气体传感器系统所执行的控制方法，该气体传感器系统具备：气体传感器，其进行空气中的测定对象气体的浓度测定；加热器，其对所述气体传感器进行加热；与所述气体传感器连接的进气口和排气口；以及控制装置，其使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，来执行加热控制，所述控制方法的特征在于，包括以下步骤：所述控制装置获取所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息；以及所述控制装置基于所述气体传感器的温度信息和所述进气口进气的空间的温度信息来执行加热控制。17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：所述控制装置使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，并使风扇停止以不从所述进气口进气或者使所述风扇进行动作以从所述进气口进行排气。18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述控制装置在使所述风扇进行动作的步骤中，使所述加热器进行动作直到所述气体传感器的温度变为加热阈值为止。19.根据权利要求17或18所述的控制方法，其特征在于，所述控制装置执行以下处理：在所述气体传感器的温度与所述进气口进气的空间的温度之差的大小为加热差阈值以上的情况下，使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，并将所述风扇控制为不从所述进气口进气。20.根据权利要求16至18中的任一项所述的控制方法，其特征在于，所述气体传感器为非分散红外线吸收方式或光声方式，所述加热器对所述气体传感器的至少光学构件进行加热。21.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：所述控制装置基于所述气体传感器的温度信息，从接收到启动信号起到所述浓度测定开始前，
使所述加热器进行动作以对所述气体传感器进行加热，并将风扇控制为不从所述进气口进气；或者使所述风扇进行动作以对所述气体传感器进行冷却。

技术总结
提供一种气体传感器系统、气体传感器控制装置以及控制方法，不让用户等待就能够进行高精度的测定。气体传感器系统(1)具备：气体传感器(10)，其进行空气中的测定对象气体的浓度测定；加热器(17)，其对气体传感器进行加热；与气体传感器连接的进气口(11)和排气口(12)；以及控制装置(20)，其使加热器进行动作以对气体传感器进行加热，来执行加热控制，控制装置获取气体传感器的温度信息和进气口进气的空间的温度信息，基于气体传感器的温度信息和进气口进气的空间的温度信息来执行加热控制。进气的空间的温度信息来执行加热控制。进气的空间的温度信息来执行加热控制。


技术研发人员：高木雄太 鹈篭直也
受保护的技术使用者：旭化成微电子株式会社
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/26