DE112010003119T5

DE112010003119T5 - Gasfüllsystem

Info

Publication number: DE112010003119T5
Application number: DE112010003119T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Mori
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2013-03-14
Also published as: CN102472431A; US20120125482A1; WO2011012937A1; JP2011033068A; US8708005B2; JP5474436B2

Abstract

Ein Gasfüllsystem (1) umfasst ein Fahrzeug (3) mit einem Gastank (30) sowie eine Gasstation (2), die den Gastank (30) mit Gas versorgt. Das Fahrzeug (3) hat eine Steuerung (46) mit einem Füllprotokoll, das ein Verfahren zum Steuern der Gasstation (2) bestimmt, das verwendet wird, wenn Gas in den Gastank (30) eingefüllt wird. Die Gasstation (2) steuert das Einfüllen von Gas in den Gastank (30) gemäß dem von der Steuerung (46) bereitgestellten Füllprotokoll. Es wird ein für das Fahrzeug (3) spezifisches Füllprotokoll verwendet weshalb es möglich ist, das Befüllen an den Gastank (30) des Fahrzeugs (3) angepasst auszuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasfüllsystem zum Befüllen eines an einem Fahrzeug montierten Gastanks mit Gas von einer Gasstation.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Zum Zeitpunkt des Befüllens fährt ein Gas-betriebenes Fahrzeug, an dem ein Gastank montiert ist, z. B. ein Brennstoffzellenfahrzeug, in eine Gasstation bzw. -tankstelle und der Gastank wird mit Brenngas aus einem Tankrüssel gefüllt. Bei einem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-828211 ( JP-A-2004-828211 ) beschriebenen Gasfüllsystem werden der Druck und die Temperatur im Gastank vermittels Sensoren erfasst, bevor der Füllvorgang gestartet wird, und die erfassten Daten werden an die Gasstation übermittelt. Eine zentrale Steuerung auf der Seite der Gasstation berechnet die Füllmenge basierend auf den empfangenen Daten. Nach dem Start des Füllvorgangs empfängt die zentrale Steuerung auf Seiten der Gasstation den Druck im Gastank von der Seite des Fahrzeugs um zu Überwachen, ob ein bestimmter Druck erreicht wird, bis zu dem der Gastank des Fahrzeugs geladen werden soll. Wenn der bestimmte Druck erreicht wird, wird das Befüllen beendet.
Wenn das Brenngas Wasserstoffgas ist, kommt es zu dem Phänomen, dass die Temperatur während des Befüllens bzw. Betankens ansteigt. Je mehr die Fülldurchflussmenge erhöht wird, um so heftiger wird der Anstieg der Gastanktemperatur. Daher fürchtet man, dass die Temperatur im Gastank schnell ansteigt und die Bemessungstemperatur (z. B. 85°C) erreicht, und daher das Einfüllen einer bestimmten Gasmenge nicht abgeschlossen werden kann. Wenn dagegen die Fülldurchflussmenge verringert wird, wird, obgleich der schnelle Temperaturanstieg unterdrückt wird, die Füllzeit lang. Obgleich die JP-A-2011-828211 die Berechnung der Füllmenge adressiert, berücksichtigt sie weder die Durchflussmenge noch die Füllzeit.
Zudem gibt es unterschiedliche Arten von Gastanks, die beispielsweise unterschiedliche Wärmeableitungskapazitäten bzw. -eigenschaften haben. Man geht davon aus, dass künftig Gastanks entwickelt werden, die eine bessere Wärmeableitungskapazität haben. Bei einem Gastank mit hoher Wärmeableitungskapazität ist es möglich, die Fülldurchflussmenge zu erhöhen und die Einfüllzeit zu verkürzen. Das Befüllen wird in der JP-A-2004-828211 jedoch durchgeführt, ohne die Eigenschaften des Gastanks zu berücksichtigen, so dass der Befüllvorgang nicht mit der Verbesserung der Eigenschaften des aktuellen und des künftigen Gastanks verbessert werden kann.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Gasfüllsystem, mit dem es möglich, ist, das Füllen von Gas in einen Gastank zu optimieren.
Ein erfindungsgemäßes Gasfüllsystem umfasst ein Fahrzeug mit einem Gastank sowie eine Gasstation, die den Gastank mit Gas versorgt, wobei das Fahrzeug eine fahrzeugseitige Steuerung enthält, die ein Füllprotokoll hat, das ein Steuerverfahren bestimmt, das auf der Seite der Gasstation durchgeführt wird, und das verwendet wird, um Gas in den Gastank zu füllen; und wobei die Gasstation das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß dem von der fahrzeugseitigen Steuerung bereitgestellten Füllprotokoll steuert.
Gemäß der Erfindung hat die fahrzeugseitige Steuerung das Füllprotokoll, so dass es möglich ist, das unter Berücksichtigung von entsprechenden fahrzeugseitigen Zuständen (z. B. die Eigenschaften des Gastanks, etc.) bestimmte Füllprotokoll zu verwenden. Wenn das für jedes Fahrzeug spezifische Füllprotokoll verwendet wird, ist es möglich, das an den Gastank des Fahrzeugs angepasste Einfüllen auszuführen, und es wird dadurch möglich, das Einfüllen einer vorbestimmten Füllmenge an Gas (der Füllmenge für einen vollen Tank oder einer gewünschten Füllmenge) in einer minimalen Zeitspanne abzuschließen. Zudem ist es nicht notwendig, das Füllprotokoll für jedes Fahrzeug gasstationsseitig vorzubereiten oder zu erneuern. Daher wird es möglich, einen optimalen Befüllvorgang für zukünftige Fahrzeuge (Gastanks) auszuführen.
Das Fahrzeug kann eine fahrzeugseitige Kommunikationsvorrichtung aufweisen, die mit der fahrzeugseitigen Steuerung verbunden ist; und die Gasstation kann eine stationsseitige Kommunikationsvorrichtung aufweisen, die das Füllprotokoll von der fahrzeugseitigen Kommunikationsvorrichtung empfängt, sowie eine stationsseitige Steuerung, die mit der stationsseitigen Kommunikationsvorrichtung verbunden ist und das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß dem empfangenen Füllprotokoll steuert. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine (Kommunikations-)Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Gasstation herzustellen, wodurch es möglich ist, einfach das fahrzeugseitig gespeicherte Füllprotokoll zur Gasstation zu übertragen.
Es kann eine Konfiguration zur Anwendung kommen, bei der die Gasstation eine Gaszufuhrquelle, einen Kompressor, der das von der Gaszufuhrquelle zugeführte Gas verdichtet, einen Speicher, der das vom Kompressor verdichtete Gas speichert, und einen Dispenser aufweist, der das vom Speicher zugeführte Gas dem Gastank zuführt; und zumindest die Gaszufuhrquelle, der Kompressor, der Speicher und/oder der Dispenser gemäß dem Füllprotokoll gesteuert wird. Bei dieser Konfiguration werden die gasstationsseitigen Vorrichtungen gemäß dem Füllprotokoll gesteuert, das fahrzeugseitig vorbereitet wurde, und ein an das Fahrzeug angepasster Füllvorgang wird ausgeführt.
Der Dispenser kann ein Steuerventil haben, das eine Durchflussmenge des dem Gastank gemäß dem Füllprotokoll zugeführten Gases steuert. Mit dieser Konfiguration kann die Durchflussmenge des in den Gastank gefüllten Gases leicht gesteuert werden.
Das Füllprotokoll kann basierend auf einer Eigenschaft des Gastanks bestimmt werden. Die Eigenschaft des Gastanks kann die Wärmeableitungskapazität des Gastanks sein. In diesem Fall ist es möglich, das Befüllen bzw. Betanken gemäß dem unter Berücksichtigung der Wärmeableitungskapazität des Gastanks bestimmten Füllprotokoll auszuführen, und es ist daher möglich, den Temperaturanstieg im Gastank in geeigneter Weise zu unterdrücken. Beispiele für die Eigenschaft des Gastanks umfassen die Eigenschaft, die den Gastank beeinflusst, z. B. die Kühleigenschaft, die beispielsweise abhängig von der Anordnung des Gastanks im Fahrzeug variiert.
Das erfindungsgemäße Gasfüllsystem kann ferner eine Anzeigevorrichtung aufweisen, die eine Anzeige ausgibt, dass das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß dem von der fahrzeugseitigen Steuerung bereitgestellten Füllprotokoll ausgeführt wird oder ausgeführt wurde. Mit dieser Konfiguration kann der den Füllvorgang ausführende Operator visuell bestätigen, dass das Füllen gemäß dem fahrzeugseitig bereitgestellten Füllprotokoll durchgeführt wird oder wurde.
Es kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der zumindest das Fahrzeug und/oder die Gasstation einen Füllinformationseingabeabschnitt zum Eingeben von Füllinformationen aufweisen; und die Gasstation steuert das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß den in den Füllinformationseingabeabschnitt eingegebenen Füllinformationen. In diesem Fall ist es möglich, die gewünschte Füllinformation einzugeben, und daher wird ein Befüllvorgang ausgeführt, den der den Füllvorgang ausführende Operator bevorzugt. Es sei angemerkt, dass die Füllinformation zumindest die Füllmenge und/oder die Fülldauer umfasst.
Es kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der das Fahrzeug einen Sensor umfasst, der Informationen über das Innere des Gastankes erfasst; wobei die stationsseitige Kommunikationsvorrichtung ferner, von der fahrzeugseitigen Kommunikationsvorrichtung, die von dem Sensor erfassten Informationen empfängt; und die stationsseitige Steuerung eine Fülldurchflussmenge gemäß dem von der stationsseitigen Kommunikationsvorrichtung empfangenen Füllprotokoll und den Informationen über das Innere des Gastanks bei der Durchführung der Steuerung bestimmt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Befüllen gemäß dem Zustand des zu füllenden Gastanks auszuführen. Zudem ist es, da die Information über das Innere des Gastanks erfasst wird, möglich, die Steuerung der Fülldurchflussmenge, im Vergleich zu dem Fall, wo diese Informationen geschätzt werden, noch genauer auszuführen.
Es kann eine Konfiguration zur Anwendung kommen, bei der der Sensor Informationen über das Innere des Gastanks zum Zeitpunkt des Startens der Befüllung und während der Befüllung erfasst; und die stationsseitige Steuerung, basierend auf den Informationen über das Innere des Gastanks während des Befüllens, die Fülldurchflussmenge, die basierend auf den Informationen über das Innere des Gastanks zum Zeitpunkt des Startens der Befüllung bestimmt wurde, ändert. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Befüllen gemäß dem Innenzustand des zu füllenden Gastanks auszuführen.
Der Sensor kann zumindest einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor umfassen. Wenn in diesem Fall beispielsweise festgestellt wird, dass die Temperatur des Gastanks hoch ist, ist es möglich, den weiteren Temperaturanstieg im Gastank durch Absenken der Fülldurchflussmenge zu verhindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehende sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher Bestandteile verwendet werden. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Gasfüllsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Konfigurationsansicht des Gasfüllsystems gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ein Flußschaubild, das einen Ablauf eines Befüllvorgangs im Gasfüllsystem gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Diagram, das ein Beispiels eines Fülldurchflussmengenkennfelds zeigt, das bei dem Befüllvorgang der ersten Ausführungsform verwendet wird;
5 eine Konfigurationsansicht eines Gasfüllsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 ein Flussschaubild, das einen Ablauf eines Befüllvorgangs in einem Gasfüllsystem gemäß einem Bezugsbeispiel zeigt; und
7 eine Konfigurationsansicht eines Gasfüllsystems gemäß einem Bezugsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gasfüllsysteme gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein Beispiel des Gasfüllsystems wird nachfolgend beschrieben, bei dem Wasserstoffgas von einer Gasstation in einen Gastank eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem gefüllt wird. Wie hinlänglich bekannt ist, enthalten Brennstoffzellensysteme eine Brennstoffzelle, die vermittels einer elektrochemischen Reaktion zwischen Brenngas (z. B. Wasserstoffgas) und Oxidationsgas (z. B. Luft) Strom erzeugt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Gasfüllsystem 1 beispielsweise eine Wasserstoffstation 2, die als Gasstation dient, sowie ein Brennstoffzellenfahrzeug 3, das mit Wasserstoffgas von der Wasserstoffstation 2 versorgt wird.
Wie in 2 dargestellt, hat die Wasserstoffstation 2 eine Zylindergruppe (Gaszufuhrquelle) 11, die Wasserstoffgas speichern, einen Tank- bzw. Füllrüssel 12, der Wasserstoffgas in einen fahrzeugbasierten Tank 30 abgibt, sowie eine Gasleitung 13, die die Zylindergruppe 11 und den Tankrüssel 12 verbindet. Der Tankrüssel 12, der ein auch als Füllkupplung bezeichnetes Teil darstellt, wird mit einem Anschluss 32 des Fahrzeugs 3 verbunden, wenn Wasserstoffgas eingefüllt wird. Der Tankrüssel 12 und der Anschluss 32 bilden eine Verbindungseinheit, die die Wasserstoffstation 2 und den Gastank 30 verbindet.
Die Gasleitung 13 umfasst, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Zylindergruppe 11, einen Kompressor 14, der Wasserstoffgas, das von der Zylindergruppe 11 zugeführt wird, unter Druck setzt und ausgibt; einen Speicher 15, der Wasserstoffgas, das durch den Kompressor 14 gebracht auf einen vorbestimmten Druck wurde, speichert; einen Vorkühler 18, der das vom Speicher 15 zugeführte Wasserstoffgas vorkühlt; und einen Dispenser 19, der das Wasserstoffgas vom Vorkühler 18 zum Tankrüssel 12 führt. Die Wasserstoffstation 2 enthält eine Kommunikationsvorrichtung 21, eine Anzeigevorrichtung 22, einen Umgebungstemperatursensor 23 sowie eine Steuerung 24. Verschiedene Vorrichtungen sind elektrisch mit der Steuerung 24 verbunden. Obgleich nicht dargestellt, ist ein Sperrventil, das die Gasleitung 13 während des Füllens öffnet, in oder stromab des Speichers 15 oder im Dispenser 19 vorgesehen.
Der Vorkühler 18 kühlt das Wasserstoffgas, das vom Speicher 15 mit annähernd Raumtemperatur zugeführt wird, auf eine vorgegebene niedrige Temperatur (beispielsweise –20°C) mittels Wärmeaustausch. Die Art des Wärmeaustauschs im Vorkühler 18 kann jede indirekte Art sein, kann eine Art mittels Zwischenmedium sein sowie eine regenerative Art sein, und es können hinlänglich bekannte Strukturen verwendet werden. Beispielsweise hat der Vorkühler 18 einen Leitungsabschnitt, durch welchen das Wasserstoffgas strömt, und der Leitungsabschnitt ist im Vorkühler 18 in einem Behälter untergebracht, in den ein Kühlmittel fließt, so dass Wärme zwischen dem Wasserstoffgas und dem Kühlmittel ausgetauscht wird. In diesem Fall kann die Kühltemperatur des Wasserstoffgases durch das Steuern der Menge und Temperatur des dem Behälter zugeführten Kühlmittels gesteuert werden.
Der Dispenser 19 umfasst ein Flussratensteuerventil 16, das die Durchflussmenge bzw. Flussrate des dem Tankrüssel 12 zugeführten Wasserstoffgases steuert, sowie einen Durchflussmesser 17, der die Durchflussmenge des Wasserstoffgases erfasst. Das Flussratensteuerventil 16 ist ein elektrisch betriebenes Ventil und umfasst beispielsweise einen Schrittmotor als Antriebsquelle. Der Öffnungsgrad des Strömungsratensteuerventils 16 wird durch den Schrittmotor gemäß einem Befehl von der Steuerung 24 geändert, so dass die Strömungsrate des Wasserstoffgases gesteuert werden kann. Auf diese Weise wird die Füllströmungsrate, mit der Wasserstoffgas in den Gastank 30 gefüllt wird, gesteuert. Die derart gesteuerte Füllströmungsrate wird vom Durchflussmesser 17 gemessen und die Steuerung 24 empfängt das Messergebnis und regelt das Flussratensteuerventil 16 derart, dass eine gewünschte Füllflussrate erreicht wird. Es ist auch möglich, eine andere Flussratensteuerung als das Flussratensteuerventil 16 zu verwenden.
Die Kommunikationsvorrichtung 21 hat ein Kommunikationsinterface zum Ausführen drahtloser Kommunikation, zum Beispiel Infrarotdatenkommunikation. Die Kommunikationsvorrichtung 21 ist in dem Tankrüssel 12 angeordnet. Die Anzeigevorrichtung 22 zeigt unterschiedliche Informationsstücke, z. B. Informationen über die Füllflussrate während des Füllens, auf einem Schirm an. Die Anzeigevorrichtung 22 kann mit einem Bedienfeld zum Auswählen oder Bestimmen der gewünschten Füllmenge auf dem Anzeigeschirm ausgestattet sein. Die Anzeigevorrichtung 22 kann in einem Teil des Körpergehäuses angeordnet sein, das den Dispenser 19 umfasst (siehe 1).
Die Steuerung 24 besteht aus einem Mikrocomputer mit einem Zentralprozessor (CPU), einem Festwertspeicher (ROM) sowie einem Arbeitsspeicher (RAM). Die CPU führt gewünschte Berechnungen gemäß dem Steuerprogramm aus, um verschiedene Prozesse und Steuervorgänge durchzuführen. Das ROM speichert das Steuerprogramm, welches durch die CPU ausgeführt wird, sowie Steuerdaten. Das RAM wird hauptsächlich für verschiedene Arbeitsbereiche zum Durchführen der Steuerprozesse verwendet. Die Steuerung 24 ist zum Beispiel elektrisch mit der Zylindergruppe 11, dem Kompressor 14, dem Speicher 15 und dem Vorkühler 18 verbunden, zusätzlich zur Kommunikationsvorrichtung 21 etc., die mit der Steuerung 24 über Steuerleitungen verbunden sind, die durch gestrichelte Linien in 2 dargestellt sind, und steuert die gesamte Wasserstoffstation 2. Zusätzlich übermittelt die Steuerung 24 die in der Wasserstoffstation 2 erhaltbaren Informationen über die Kommunikationsvorrichtung 21 an das Fahrzeug 3.
Das Fahrzeug 3 umfasst den Gastank 30 und den Anschluss 32. Der Gastank 30 ist eine Brenngaszufuhrquelle zum Zuführen von Brennstoff zur Brennstoffzelle. Der Gastank 30 ist ein Hochdrucktank, der geeignet ist Wasserstoffgas bei beispielsweise 35 MPa oder 70 MPa zu speichern, Das Wasserstoffgas im Gastank 30 wird der Brennstoffzelle über die Zufuhrleitung (nicht dargestellt) zugeführt. Die Zufuhr von Wasserstoffgas zum Gastank 30 wird durch die Wasserstoffstation 2 über den Anschluss 32 und eine Füllleitung 34 ausgeführt. Die Füllleitung 34 ist beispielsweise mit einem Sperrventil 36 versehen, um ein Rückfließen des Wasserstoffgases zu vermeiden. Ein Temperatursensor 40 sowie ein Drucksensor 42 erfassen die Temperatur und den Druck des Wasserstoffgases im Tank 30 und sind in der Zufuhrleitung oder der Füllleitung 34 angeordnet.
Das Fahrzeug 3 umfasst: eine Kommunikationsvorrichtung 44, die unterschiedliche Informationsteile zu und von der Kommunikationsvorrichtung 21 der Wasserstoffstation 2 überträgt und empfängt; eine Steuerung 46 bestehend aus einem Mikrocomputer ähnlich der Steuervorrichtung 24 der Wasserstoffstation 2; sowie eine Anzeigevorrichtung 48, die verschiedene Informationsteile auf einem Schirm zeigt. Die Kommunikationsvorrichtung 44 ist mit der Kommunikationsvorrichtung 21 kompatibel, und die Kommunikationsvorrichtung 44 hat ein Kommunikationsinterface zum Ausführen von beispielsweise drahtloser Kommunikation, z. B. Infrarotdatenkommunikation. Die Kommunikationsvorrichtung 44 ist im Anschluss 32 enthalten oder ist in einer Tankbox des Fahrzeugs befestigt, so dass es möglich ist, eine Kommunikation zwischen den Kommunikationsvorrichtungen 44 und 21 herzustellen, wenn der Tankrüssel 12 mit dem Anschluss 32 verbunden wird. Die Zahl der Kommunikationsvorrichtung(en) 44 sowie der Kommunikationsvorrichtung(en) 21 kann jeweils eins sein. Jedoch kann die Zahl einer dieser Vorrichtungen größer sein als die anderen, um sicherzustellen, dass zum Zeitpunkt der Verbindung eine Kommunikation hergestellt werden kann. Die Steuerung 46 empfängt die Erfassungsergebnisse verschiedener Sensoren einschließlich des Temperatursensors 40 und des Drucksensors 42 und steuert das Fahrzeug 3 basierend auf dem Ergebnis. Die Steuerung 46 übermittelt die Information aus dem Fahrzeug 3 zur Wasserstoffstation 2 über die Kommunikationsvorrichtung 44. Die Anzeigevorrichtung 48 kann beispielsweise als Teil des Fahrzeugnavigationssystems verwendet werden
Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Gasfüllsystem 1 Wasserstoffgas in den Gastank 30 des Fahrzeugs gefüllt wird, wird zuerst der Tankrüssel 12 mit dem Anschluss 32 verbunden. Dann wird die Wasserstoffstation 2 aktiviert. Nach der Aktivierung wird das im Speicher 15 gespeicherte Wasserstoffgas vom Tankrüssel 12 zum Gastank 30 ausgegeben, wodurch das Wasserstoffgas in den Gastank 30 gefüllt wird. Bei dem Gasfüllsystem 1 der ersten Ausführungsform wird vom Fahrzeug 3 eine Anweisung, welche Art Steuerung zum Durchführen des Befüllens ausgeführt werden soll, an die Wasserstoffstation 2 ausgegeben.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm aus 3 die Steuerung des Gasfüllsystems 1 beschrieben.
Zuerst wird, wenn ein den Füllvorgang ausführender Operator den Tankrüssel 12 mit dem Anschluss 32 verbindet (Schritt S1) eine drahtlose Verbindung zwischen der Wasserstoffstation 2 und dem Fahrzeug 3 hergestellt. Nach dem Verbinden erfasst das Fahrzeug 3 den Tankdruck und die Tanktemperatur. Der Tankdruck ist der Druck des Wasserstoffgases im Gastank 30 und wird durch den Drucksensor 42 erfasst. Die Tanktemperatur ist die Temperatur des Wasserstoffgases im Gastank 30 und wird durch den Temperatursensor 40 erfasst. Die Signale, welche die Erfassungsergebnisses des Tankdrucks und der Tanktemperatur anzeigen, werden der Steuerung 46 zugeführt. Die Steuerung 46 speichert die erfassten Daten bezüglich des Tankdrucks und der Tanktemperatur beispielsweise zeitweilig im RAM.
Anschließend werden die erfassten Daten bezüglich des Tankdrucks und der Tanktemperatur sowie das Füllprotokoll vom Fahrzeug 3 zur Wasserstoffstation 2 kommuniziert bzw. übertragen (Schritt S2). Dies wird durch die Steuerung 46 ausgeführt, die gleichzeitig die erfassten Daten bezüglich des Tankdrucks und der Tanktemperatur sowie das Füllprotokoll unter Verwendung der Kommunikationsvorrichtung 44 zur Kommunikationsvorrichtung 21 der Wasserstoffstation 2 überträgt.
Anschießend erfasst die Steuerung 24 der Wasserstoffstation 2 das Füllprotokoll, welches über die Kommunikationsvorrichtung 21 empfangen wurde, und das Füllen wird basierend auf den erfassten Daten bezüglich der Tanktemperatur und dem Tankdruck ausgeführt, die gleichzeitig mit dem Füllprotokoll empfangen wurden (Schritt S3). Es sei angemerkt, dass, obgleich nicht detailliert vorstehend beschrieben, vor dem Starten des Füllens der den Füllvorgang ausführende Operator eine Füllstartbetätigung ausführt, durch welche das Ausgeben von Wasserstoffgas von der Wasserstoffstation 2 in den Gastank 30 des Fahrzeugs 3 zugelassen wird. Wenn die Vorbereitung zum Füllen auf Seiten der Wasserstoffstation 2 abgeschlossen wurde, wird die Wasserstoffstation 2 aktiviert und das Betanken bzw. (Be-)Füllen wird gestartet.
Nun wird das Füllprotokoll beschrieben. Das Füllprotokoll ist in einem Speicherabschnitt (zum Beispiel ROM) in der Steuerung 46 des Fahrzeugs 3 gespeichert. Das Füllprotokoll bestimmt das Steuerverfahren, das auf Seiten der Wasserstoffstation 2 durchgeführt wird, das verwendet wird, um Wasserstoffgas in den Gastank 30 des Fahrzeugs 3 zu füllen. Die gemäß dem Füllprotokoll gesteuerten Vorrichtungen sind jene auf der Gasleitung 13 der Wasserstoffstation 2 und die Vorrichtungen können die Zylindergruppe 11, den Tankrüssel 12, den Kompressor 14, den Speicher 15, das Flussratensteuerventil 16 und den Vorkühler 18 umfassen. Verschiedene Steueroperationen können ausgeführt werden, so wie die Steuerung der Abgabemenge des Tankrüssels 12, der Variation des Betriebszustands (Abgabemenge und Abgabedruck) des Kompressors 14, selektives Ausgeben von Wasserstoffgas von einem gewählten Speicher, wenn eine Mehrzahl von Speichern 15 vorgesehen ist, die Anpassung des Öffnungsgrades des Flussratensteuerventils 16, sowie die Steuerung der Kühltemperatur des Wasserstoffgases im Vorkühler 18. Beispiele dieser manipulierten Variable oder dieser gesteuerten Variable, die gemäß dem Füllprotokoll werden manipuliert oder gesteuert, umfassen die Füllflussrate (Füllgeschwindigkeit) mit der das Wasserstoffgas in den Gastank 30 gefüllt wird, sowie die Zunahmenrate des Drucks im Gastank 30.
Ein Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform, das nachfolgend beschrieben wird, wird basierend auf der Annahme beschrieben, dass die unter Verwendung des Füllprotokolls gesteuerte Vorrichtung das Flussratensteuerventil 16 ist, und die unter Verwendung des Füllprotokolls gesteuerte Variable die Füllflussrate ist. Das Füllprotokoll umfasst in diesem Fall ein Füllflussratenkennfeld. Wie in 4 dargestellt, ist das Füllflussratenkennfeld ein Kennfeld, in dem die vertikale Achse den Tankdruck und die horizontale Achse die Tanktemperatur anzeigt, und ist für jedes Fahrzeug 3 vorgesehen. Beispielsweise sind Fahrzeuge A, B und C, die voneinander unterschiedlich sind, mit Füllflussratenkennfeldern Ma, Mb und Mc für die jeweiligen Fahrzeuge A, B und C vorgesehen.
Die Füllflussrate (A1, A2 usw. im Füllflussratenkennfeld Ma) in den Füllflussratenkennfeldern ist eine Füllflussrate, die ermöglicht, dass Wasserstoffgas gleichmäßig mit hoher Geschwindigkeit unter gegebenen Bedingungen bezüglich Tankdruck und Tanktemperatur in den Gastank 30 gefüllt werden kann, so dass die Temperatur im Gastank 30 keinen oberen Grenzwert (z. B. 85°C) erreicht. Im Füllflussratenkennfeld Ma ist der Tankdruck in Abständen von 10 MPa eingestellt, und die Temperatur ist in Abständen von 10°C eingestellt. Diese Abstände können jedoch willkürlich eingestellt werden.
Im Füllflussratenkennfeld kann die Füllflussrate erhöht werden, wenn der Tankdruck zunimmt. Zudem kann die Füllflussrate erhöht werden, wenn die Tanktemperatur abnimmt. Von den Füllflussraten A1 bis H8 im Füllflussratenkennfeld Ma ist beispielsweise die Füllflussrate H1 (Tankdruck 80 MPa und Tanktemperatur –30°C) die höchste und die Füllflussrate A8 (Tankdruck 10 MPa und Tanktemperatur 40°C) ist die niedrigste. Wenn auf diese Weise eine verringerte Füllflussrate verwendet wird, wenn der Tankdruck niedrig ist oder die Tanktemperatur hoch ist, ist es möglich, das Füllen in einer minimalen Zeitspanne zu beenden, während die Temperatur des Gastanks 30 den oberen Grenzwert nicht erreicht.
Die Füllflussratenkennfelder Ma, Mb und Mc werden jeweils basierend auf den Eigenschaften des Gastanks 30 in dem Fahrzeug A, B und C bestimmt. Genauer gesagt werden verschiedene Gastanks 30 entwickelt und die Wärmeverteil- bzw. -ableitungseigenschaft und die Zunahmerate der Temperatur variieren abhängig vom Material, dem Oberflächenbereich, der Struktur und dergleichen. Wenn beispielsweise Aluminium für eine Auskleidung (liner) des Gastanks 30 verwendet wird, ist die Wärmeableiteigenschaft des Gastanks 30 besser als wenn Harz, zum Beispiel Polyethylen, verwendet werden würde. Die Wärmeverteileigenschaft bzw. -ableitungseigenschaft des Gastanks 30 variiert zudem abhängig von den Eigenschaften der Mischverhältnisse des für die Harzauskleidung verwendeten Harzes. Zudem variieren die Kühleigenschaften des Gastanks 30, wenn dieser vom Fahrtwind etc. gekühlt wird, abhängig von der Montageposition des Gastanks 30 im Fahrzeug 3. Somit sind die Eigenschaften des Gastanks 30 selbst, sowie Eigenschaften, welche den Gastank betreffen, nicht notwendigerweise in jedem existierenden Fahrzeug 3 oder zukünftigen Fahrzeug 3 gleich.
Somit werden bezüglich der Füllflussratenkennfelder Ma, Mb und Mc, welche in der Steuerung 46 gespeichert sind, jene verwendet, bei denen die vorgenannten Eigenschaften des an den Fahrzeugen A, B und C montierten Gastanks 30 berücksichtigt wurden. Beispielsweise ist, bei gleichen Bedingungen hinsichtlich Tankdruck und Tanktemperatur, im Falle des Fahrzeugs A, dessen Gastank eine Auskleidung aus Aluminium hat, der Wert der Füllflussrate höher als im Fall des Fahrzeugs B, dessen Gastank eine Auskleidung aus Harz hat.
Zurückkommend auf 3 wird die Beschreibung nachfolgend fortgesetzt. Im vorstehend beschriebenen Schritt S3 liest die Steuerung 24 der Wasserstoffstation 2 das Füllprotokoll, welches für das Fahrzeug 3 spezifisch ist, das über die Kommunikationsvorrichtung 21 empfangen wurde, und die Steuerung 24 bestimmt die Füllflussrate unter Verwendung des Füllflussratenkennfeldes, das im Füllprotokoll enthalten ist, Bezug nehmend auf die empfangenen Tanktemperatur- und Tankdruckdaten. Im Falle des Fahrzeugs A wird, wenn beispielsweise der empfangene Tankdruck 40 MPa ist und die empfangene Tanktemperatur 0°C ist, D4 (m³/min) als Füllflussrate aus dem Füllflussratenkennfeld Ma gewählt. Dann startet die Steuerung 24 mit dem Füllen, so dass die gewählte Füllflussrate erreicht wird, und die Steuerung 24 steuert den Öffnungsgrad des Flussratensteuerventils 16 während sie die Messergebnisse des Strömungsmessers 17 überwacht. Auf diese Weise wird Wasserstoffgas in den Gastank 30 mit der Füllflussrate gemäß dem Tankdruck, der Tanktemperatur und der Eigenschaften des Gastanks 30 eingefüllt.
Während des Füllens können der Tankdruck und die Tanktemperatur erfasst werden, und diese Daten können zur Wasserstoffstation 2 gesandt werden, um die Füllflussrate zu aktualisieren. Insbesondere kann die Steuerung 24 der Wasserstoffstation 2 die Füllflussrate, welche zum Zeitpunkt des Startens des Füllens bestimmt wurde, durch Ausführen einer Steuerung zum Neuwählen der Füllflussrate gemäß der während des Füllens erfassten Tanktemperatur und Tankdruck anpassen. Auf diese Weise ist es möglich, das Füllen gemäß dem Zustand im Gastank 30, der befüllt oder geladen wird, auszuführen.
Während des Füllens kann zumindest die Anzeigevorrichtung 22 der Wasserstoffstation 2 und/oder die Anzeigevorrichtung 48 des Fahrzeugs 3 anzeigen, dass das Füllen gemäß dem vom Fahrzeug 3 gelieferten Füllprotokoll ausgeführt wird. Mit dieser Anzeige kann der den Füllvorgang ausführende Operator bestätigen, dass die Steuerung ausgeführt wird, nachdem die Füllflussrate, die für das Fahrzeug 3 geeignet ist, gewählt wurde.
Anschließend wird, wenn eine bestimmte Füllmenge an Gas (die Menge an Gas, die durch den den Füllvorgang ausführenden Operator ausgewählt wurde oder die Füllmenge für einen vollen Tank) in den Gastank gefüllt wurde, die Zufuhr von Wasserstoffgas von der Wasserstoffstation 2 gestoppt und das Füllen ist beendet (Schritt S4). Zudem kann nach dem Beenden des Füllens, oder nur nach dem Beenden des Füllens, eine ähnliche Anzeige wie die vorgenannte Anzeige ausgegeben werden, das bedeutet, es kann beispielsweise eine Anzeige, dass das Füllen gemäß dem Füllprotokoll, welches vom Fahrzeug 3 ausgeführt wurde, entweder auf der Anzeigevorrichtung 22 und/oder der Anzeigevorrichtung 48 ausgegeben werden.
Es wird bevorzugt, dass nach Beenden des Füllens, der Speicherabschnitt (beispielsweise das oben beschriebene RAM) der zumindest einen der Steuerungen 24 und/oder 46 des Gasfüllsystems 1 zeitweilig die Historie bzw. Geschichte der Übertragung und des Empfangs zwischen der Steuervorrichtung 44 und der Steuervorrichtung 21 speichert. Die Historie von Übertragung und Empfang umfasst vorzugsweise die Historie, welche anzeigt, dass die Informationen mit dem Füllprotokoll beispielsweise von der Kommunikationsvorrichtung 44 zur Kommunikationsvorrichtung 21 im Schritt S2 übertragen wurden. Eine derartige Übertragungs-Empfangs-Historie kann sowohl in der Wasserstoffstation 2 als auch im Fahrzeug 3 gespeichert werden. Jedoch wird die Übertragungs-Empfangs-Historie vorzugsweise im Fahrzeug 3 gespeichert. Dies liegt darin begründet, dass es leicht zu prüfen ist, ob das Füllen gemäß dem in 3 gezeigten Ablauf ausgeführt wurde, beispielsweise zum Zeitpunkt einer offiziellen Fahrzeuginspektion. Mit anderen Worten: dies ist darin begründet, dass es schwierig wäre, wenn die Übertragungs-Empfangs-Historie nur in der Wasserstoffstation 2 gespeichert wäre, die Übertragungs-Empfangs-Historie hinsichtlich des Füllens eines bestimmten Fahrzeugs 3 von der Wasserstation 2, die an unterschiedlichsten Stellen angeordnet sind, zu erhalten.
Operationen und Effekte des Gasfüllsystems 1 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform werden nachfolgend beschrieben. Zunächst ist, gemäß der ersten Ausführungsform, das Fahrzeug 3 mit einem Füllprotokoll vorgesehen, wobei das Füllprotokoll zum Zeitpunkt des Füllens zur Wasserstoffstation 2 gesandt wird und die Wasserstoffstation 2 den Füllbetrieb gemäß dem Füllprotokoll steuert. Wenn daher das Fahrzeug 3 mit dem optimalen Füllprotokoll ausgestattet ist, ist es möglich, ein an den Gastank 30 des Fahrzeugs 3 angepasstes Füllen auszuführen, ohne von anderen Fahrzeugen beeinflusst zu werden. Insbesondere ist es möglich, wenn das basierend auf den Eigenschaften des Gastanks 30 (z. B. Wärmeableitungseigenschaften) bestimmte Füllprotokoll verwendet wird, die Füllflussrate für den Gastank 30 zu erhöhen, der eine ausgezeichnete Wärmeableitungsfähigkeit hat, und es ist daher möglich, ein gleichmäßiges Füllen in kurzer Zeitdauer auszuführen, während verhindert wird, dass die Temperatur im Gastank 30 eine obere Grenztemperatur übersteigt.
Da das Füllprotokoll zudem vom Fahrzeug 3 für die Wasserstoffstation 2 bereitgestellt wird, ist es überdies nicht notwendig, das Füllprotokoll auf der Seite der Wasserstoffstation 2 zu erzeugen, oder das vorbereitete Füllprotokoll für jedes neues Fahrzeug (Gastank) zu erneuern. Somit ist es möglich, das optimale Befüllen gemäß dem Fortschritt der Technologie aktualisiert auszuführen, ohne den „Verdienst” bzw. Nutzen des technologischen Fortschritts des Gastanks 30 etc. zu beeinträchtigen.
Das vom Fahrzeug 3 bereitgestellte Füllprotokoll wird der Wasserstoffstation 2 mittels Kommunikation zugeleitet. Somit besteht keine Notwendigkeit, die Füllflussrate, die im Fahrzeug 3 bestimmt ist, manuell in die Wasserstoffstation 2 einzugeben. Wenn zudem die Art der Kommunikation eine drahtlose Kommunikation ist, ist es möglich, die Belastung des – bzw. den Aufwand für den – den Füllvorgang ausführenden Operator(s) im Vergleich zu dem Fall zu verringern, wo die Kommunikation leitungsgebunden ist. Es sei angemerkt, dass die leitungsgebundene Kommunikation in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden kann. Zudem ist es, da die Übertragungs-Empfangs-Historie durch die Kommunikation gespeichert wird, möglich, zu prüfen, ob die vorstehend beschriebene optimale Befüllung ausgeführt wurde, wenn eine offizielle Fahrzeuginspektion stattfindet.
Zudem wird, da der Tankdruck und die Tanktemperatur verwendet werden, um die Füllflussrate basierend auf dem Füllflussratenkennfeld zu bestimmen, das im Füllprotokoll enthalten ist, es möglich, das Füllen gemäß dem Zustand im Gastank 30, der gefüllt werden soll, auszuführen. Da die Tanktemperatur und der Tankdruck aktuell erfasst werden, ist es zudem möglich, verglichen zu dem Fall wo diese Werte geschätzt werden, eine noch bessere Füllflussrate zu bestimmen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerung durchgeführt werden, nachdem die Füllflussrate bestimmt wurde, ohne den Tankdruck und/oder die Tanktemperatur zu berücksichtigen.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 5 ein Gasfüllsystem 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben, wobei hauptsächlich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben werden. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass das Fahrzeug 3 ferner einen Füllinformationseingabeabschnitt 50 umfasst. Der Füllinformationseingabeabschnitt 50 wird zum Eingeben von Füllinformationen durch den den Füllvorgang ausführenden Operator verwendet. Beispielsweise kann der Füllinformationseingabeabschnitt 50 Teil (ein Bedienfeld) der vorstehend beschriebenen Anzeigevorrichtung 48 sein, um die Auswahl oder Bestimmung der Füllinformation zu ermöglichen. Jedoch kann der Füllinformationseingabeabschnitt 50 auch separat von der Anzeigevorrichtung 48 ausgebildet sein. Die Füllinformation kann den zu zahlenden Preis für das Tanken bzw. Befüllen (in diesem Fall entspricht die Füllmenge dem Preis) zusätzlich zur Füllmenge und der Füllzeit enthalten.
Allgemein wird die Eingabe in den Füllinformationseingabeabschnitt 50 von dem den Füllvorgang ausführenden Operator vor der Betätigung zur Verbindung des Tankrüssels 12 ausgeführt (Schritt S1 aus 3). Die in den Füllinformationseingabeabschnitt 50 eingegebene Füllinformation wird vom Fahrzeug 3 zur Wasserstoffstation 2 mit der Information, z. B. dem Füllprotokoll übertragen (Schritt S2 aus 3). Dann steuert die Steuerung der Wasserstoffstation 2 das Füllen des Wasserstoffs in den Gastank 30 gemäß der übertragenen Füllinformation (Schritt S3 aus 3).
Gemäß der zweiten Ausführungsform werden damit die Operationen und Effekte der ersten Ausführungsform erreicht, wobei zusätzlich der den Füllvorgang ausführende Operator die gewünschte Füllinformation steuern (auswählen oder bestimmen) kann, so dass es möglich ist, das vom den Füllvorgang ausführenden Operator gewünschte optimale Füllen auszuführen. Es sei angemerkt, dass, in einer anderen Form, der Füllinformationseingabeabschnitt auch an der Wasserstoffstation 2 oder nur an der Wasserstoffstation 2 vorgesehen sein kann. Auch in diesem Fall kann der Füllinformationseingabeabschnitt in der Anzeigevorrichtung 22 enthalten sein.
< Abwandlungen >
Nachfolgend werden zwei Abwandlungen des Gasfüllsystems 1, welche auf die vorstehenden Ausführungsformen angewandt werden können, beschrieben. Jede Abwandlung kann entweder alleine oder in Kombination mit der anderen Abwandlung für die Ausführungsformen angewandt werden.
Bei der ersten Abwandlung werden der Tankdruck und die Tanktemperatur geschätzt, wenn die Füllflussrate bestimmt wird. In diesem Fall können der Tankdruck und die Tanktemperatur unter Verwendung der Vorrichtung(en) auf Seiten der Gasfüllvorrichtung 2 geschätzt werden. Beispielsweise kann, bezüglich des Tankdrucks, ein Drucksensor in der Gasleitung 13 der Wasserstoffstation 2 vorgesehen sein, und der Tankdruck kann basierend auf dem Erfassungsergebnis vom Drucksensor unmittelbar nach dem Starten des Füllens geschätzt werden. Daneben kann die Tanktemperatur basierend auf dem Erfassungsergebnis eines Umgebungsluftsensors 23 unmittelbar nach dem Starten des Füllens geschätzt werden.
Bei einer zweiten Ausführungsform kann die Zahl der Gastanks 30 mehrere umfassen. Wenn eine Mehrzahl von Gastanks an dem Fahrzeug 3 montiert ist, weicht die Wärmeableitung abhängig von der Montageposition ab, und die Abgabemenge einzelner Gastanks variiert abhängig von der Art, in der Gas der Brennstoffzelle zugeführt wird. Somit ist es, wenn eine Mehrzahl von Gastanks vorgesehen ist, wünschenswert, dass die Füllflussrate aus dem Füllflussratenkennfeld unter Verwendung der Information (Tankdruck und Tanktemperatur) desjenigen Tanks bestimmt wird, dessen Temperatur von der Mehrzahl von Tanks die höchste ist, oder desjenigen Tanks, dessen Druck von der Mehrzahl von Tanks der niedrigste ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Füllen einer vorgegebenen Füllmenge an Gas in kurzer Zeit zu beenden, während vermieden wird, dass die Temperatur die obere Grenztemperatur für jeden Gastank erreicht.
Im Fall der zweiten Abwandlung können die Tanktemperatur und der Tankdruck für jeden Gastank durch Vorsehen eines jeden Gastanks mit dem Temperatursensor 40 und dem Drucksensor 42 bestimmt werden, oder können unter Verwendung lediglich eines einzelnen Temperatursensors 40 und Drucksensors 40 für alle Gastanks erfasst werden. Alternativ können, wie in Verbindung mit der ersten Abwandlung beschrieben ist, die Tanktemperatur und der Tankdruck durch Schätzen für den jeweiligen Gastank bestimmt werden.
< Bezugsbeispiele >
Abschließend werden zwei Gasfüllsysteme gemäß Bezugsbeispielen beschrieben.
Das erste Bezugsbeispiel betrifft den Fall, wo die Wasserstoffstation 2 verschiedene Füllprotokolle hat. Der Füllbetriebsablauf dieses Falles wird in 6 gezeigt. Der Schritt S11, der in 6 gezeigt ist, entspricht dem Schritt S1 aus 3. Jedoch unterscheiden sich die Schritte S12 und S13 leicht von den Schritten S2 und S3 aus 3.
Insbesondere übermittelt in Schritt S12 das Fahrzeug 3 das Signal, welches anzeigt, welches von mehreren Füllprotokollen, die in der Wasserstoffstation 2 gespeichert sind, verwendet werden soll, das bedeutet, das Signal zum Auswählen des Füllprotokolls, das für das Fahrzeug 3 (Eigenschaften des Gastanks 30) geeignet ist an die Wasserstoffstation 2 mit den Daten zum Tankdruck und der Tanktemperatur.
In Schritt S13 wählt die Wasserstoffstation 2 das Füllprotokoll basierend auf dem empfangenen Signal. Die Wasserstoffstation 2 kann eine Steuerung nach Bestimmen der Füllflussrate bezüglich der empfangenen Tanktemperatur und Tankdruckdaten unter Verwendung des Füllflussratenkennfelds, das im gewählten Füllprotokoll enthalten ist, durchführen. Somit kann auch in dem Fall des Gasfüllsystems gemäß des ersten Bezugsbeispiels die Füllzeit verringert werden, da es möglich ist, das Füllprotokoll, welches für das Fahrzeug 3 geeignet ist, zu verwenden, ohne von anderen Fahrzeugen beeinflusst zu werden.
Ein zweites Bezugsbeispiel betrifft den Fall, wo verschiedene Gastanks unabhängig vom Fahrzeug gefüllt werden. In diesem Fall wird, wie in 7 gezeigt, entsprechend eine Kommunikationsvorrichtung 21 im Tankrüssel 12 der Wasserstoffstation 2 vorgesehen und eine Kommunikationsvorrichtung 64 ist in einer Metallkappe 62 eines Hochdrucktanks 60 oder einer Ventilanordnung, die mit der Metallkappe verschraubt ist, vorgesehen, so dass eine drahtlose Kommunikation hergestellt wird, wenn der Tankrüssel 12 mit der Metallkappe 62 oder der Ventilanordnung verbunden wird.
Die Kommunikationsvorrichtung 64 des Hochdruckgastanks 60 speichert das in der Beschreibung der vorstehenden Ausführungsformen beschriebene Füllprotokoll und ist ausgestaltet, um das gespeicherte Füllprotokoll an die Kommunikationsvorrichtung 21 der Wasserstoffstation 2 zu übertragen. Alternativ ist die Kommunikationsvorrichtung 64 ausgestaltet, um an die Kommunikationsvorrichtung 21 ein Signal zu übertragen, das anzeigt, welches von mehreren Füllprotokollen, die in der Wasserstoffstation 2 gespeichert sind, zu verwenden ist, wie in Verbindung mit der Beschreibung des ersten Bezugsbeispiels beschrieben wurde. Mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, die optimale Befüllung von Wasserstoffgas aus der Wasserstoffstation 2 in den Hochdruckgastank 60 auszuführen. Somit ist es möglich, die Belastung des den Füllvorgang ausführenden Operators zu verringern und zu verhindern, dass menschliche Fehler auftreten, so dass das Befüllen in kurzer Zeit beendet werden kann.
Im Falle des Füllens verschiedener bzw. separater Hochdruckgastanks 60 kann, anstelle der Kommunikationsvorrichtung, eine Kombination eines Datenträgers und einer Lesevorrichtung verwendet werden. Anstelle der Kommunikationsvorrichtung 64 kann ein Datenträger wie ein IC-Tag, ein Barcode oder ein QR-Code am Hochdruckgastank 60 vorgesehen sein. Die Stelle, an der der Datenträger vorgesehen ist, kann an der Metallkappe 62 oder der Ventilanordnung sein. Alternativ kann der Datenträger an einer Außenfläche des Tankkörpers (zylindrischer Abschnitt) vorgesehen sein und vermittels Farbe oder Plombe bzw. Dichtung aufgebracht werden.
In diesem Fall ist auf Seiten der Wasserstoffstation 2 anstelle der Kommunikationsvorrichtung 21 eine Lesevorrichtung separat vom Tankrüssel 12 ausgebildet (ein Barcodeleser, wenn der Datenträger ein Barcode ist). Zum Zeitpunkt des Füllens werden die im Datenträger gespeicherten Daten wie das Füllprotokoll, das in der Beschreibung der vorstehenden Ausführungsform beschrieben wird, oder die Anzeige, welche von mehreren Füllprotokollen, die in der Wasserstoffstation 2 gespeichert sind, verwendet werden soll, wie in Verbindung mit dem ersten Bezugsbeispiel beschrieben wurde unter Verwendung der Lesevorrichtung auf Seiten der Wasserstoffstation 2 ausgelesen. Auf diese Weise ist es möglich, die Belastung des den Füllvorgang ausführenden Operators zu verringern, und das optimale Füllen des Hochdruckgastanks 60, wie im Fall der Verwendung der Kommunikationsverbindung, auszuführen.
Das Gasfüllsystem 1 der Erfindung kann nicht nur im Fall eines Wasserstoffgases verwendet werden sondern auch für andere Gase, zum Beispiel Erdgas. Zudem kann das Brennstoffzellensystem 1 nicht nur auf das Fahrzeug 3 angewandt werden sondern auf einen mobilen Körper wie zum Beispiel ein Flugzeug, ein Schiff oder einen Roboter, an welchem ein Gastank mit von außen zugeführtem Gas zu befüllen ist.
Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen zum Zwecke der Illustration beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist sondern dass die Erfindung für andere Systeme angewandt werden kann. Der Umfang der Erfindung umfasst zahlreiche Abwandlungen und äquivalente Ausführungsformen, die für jemanden mit entsprechendem Fachwissen ersichtlich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-828211 [0002]
JP 2004-828211 A [0002, 0004]
JP 2011-828211 A [0003]

Claims

Gasfüllsystem, aufweisend ein Fahrzeug mit einem Gastank sowie eine Gasstation, die den Gastank mit Gas versorgt, wobei das Gasfüllsystem dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Fahrzeug eine fahrzeugseitige Steuerung enthält, die ein Füllprotokoll hat, das ein Steuerverfahren bestimmt, das auf der Seite der Gasstation durchgeführt wird, und das verwendet wird, um Gas in den Gastank zu füllen; und die Gasstation das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß dem von der fahrzeugseitigen Steuerung bereitgestellten Füllprotokoll steuert.
Gasfüllsystem nach Anspruch 1, wobei: das Fahrzeug eine fahrzeugseitige Kommunikationsvorrichtung aufweist, die mit der fahrzeugseitigen Steuerung verbunden ist; und die Gasstation eine stationsseitige Kommunikationsvorrichtung aufweist, die das Füllprotokoll von der fahrzeugseitigen Kommunikationsvorrichtung empfängt, sowie eine stationsseitige Steuerung, die mit der stationsseitigen Kommunikationsvorrichtung verbunden ist und das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß dem empfangenen Füllprotokoll steuert.
Gasfüllsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei: die Gasstation eine Gaszufuhrquelle, einen Kompressor, der das von der Gaszufuhrquelle zugeführte Gas verdichtet, einen Speicher, der das vom Kompressor verdichtete Gas speichert, und einen Dispenser aufweist, der das vom Speicher zugeführte Gas dem Gastank zuführt; und zumindest die Gaszufuhrquelle, der Kompressor, der Speicher und/oder der Dispenser gemäß dem Füllprotokoll gesteuert wird.
Gasfüllsystem nach Anspruch 3, wobei der Dispenser ein Steuerventil hat, das eine Durchflussmenge des dem Gastank gemäß dem Füllprotokoll zugeführten Gases steuert.
Gasfüllsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Füllprotokoll basierend auf einer Eigenschaft des Gastanks bestimmt wird.
Gasfüllsystem nach Anspruch 5, wobei die Eigenschaft des Gastanks die Wärmeableitungskapazität des Gastanks ist.
Gasfüllsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Anzeigevorrichtung aufweist, die eine Anzeige ausgibt, dass das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß dem von der fahrzeugseitigen Steuerung bereitgestellten Füllprotokoll ausgeführt wird oder ausgeführt wurde.
Gasfüllsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: zumindest das Fahrzeug und/oder die Gasstation einen Füllinformationseingabeabschnitt zum Eingeben von Füllinformationen aufweist; und die Gasstation das Befüllen des Gastanks mit Gas gemäß den in den Füllinformationseingabeabschnitt eingegebenen Füllinformationen steuert.
Gasfüllsystem nach Anspruch 2, wobei: das Fahrzeug einen Sensor umfasst, der Informationen über das Innere des Gastankes erfasst; die stationsseitige Kommunikationsvorrichtung ferner, von der fahrzeugseitigen Kommunikationsvorrichtung, die von dem Sensor erfassten Informationen empfängt; und die stationsseitige Steuerung eine Fülldurchflussmenge gemäß dem von der stationsseitigen Kommunikationsvorrichtung empfangenen Füllprotokoll und den Informationen über das Innere des Gastanks bei der Durchführung der Steuerung bestimmt.
Gasfüllsystem nach Anspruch 9, wobei: der Sensor Informationen über das Innere des Gastanks zum Zeitpunkt des Startens der Befüllung und während der Befüllung erfasst; und die stationsseitige Steuerung, basierend auf den Informationen über das Innere des Gastanks während des Befüllens, die Fülldurchflussmenge, die basierend auf den Informationen über das Innere des Gastanks zum Zeitpunkt des Startens der Befüllung bestimmt wurde, ändert.
Gasfüllsystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Sensor zumindest einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor umfasst.