JP2011153681A - Gas station, gas filling system and gas filling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車載の燃料タンクにガスを充填するガスステーションに関するものである。 The present invention relates to a gas station that fills a gas tank, for example, on-vehicle.
この種のガスステーションとして、燃料電池車両の水素タンクに水素ガスを充填する水素ステーションや(特許文献1参照。)、気体燃料及び液体燃料を車載の燃料タンクに充填するガスステーション(特許文献2参照。)が知られている。特許文献2では、予備充填の際に燃料タンク内の圧力値等を計測して、燃料タンク内の気体燃料及び液体燃料の各残量を求め、これらの比率に応じた各燃料の充填可能量を算出して、燃料タンクに充填している。
Examples of this type of gas station include a hydrogen station that fills a hydrogen tank of a fuel cell vehicle with hydrogen gas (see Patent Document 1), and a gas station that fills an on-vehicle fuel tank with gaseous fuel and liquid fuel (see Patent Document 2). .)It has been known. In
ところで、1回の充填に要する充填時間は短いことが望ましい。この点、特許文献2では、各燃料の充填量を制御した充填については開示するものの、充填時間の短縮化については配慮されていない。
By the way, it is desirable that the filling time required for one filling is short. In this regard,
また、燃料タンクに充填する燃料が水素ガスである場合には、充填に伴う燃料タンク内の温度上昇及び圧力上昇が基準を超えないようにする必要がある。この温度上昇等は充填速度(充填流量)を上げるほど大きくなるため、実際の充填制御では、燃料タンク内の温度等が基準値を超えない適切な充填速度を用いることになる。そして、このような充填速度は、例えば、燃料タンク内の状態(温度、圧力、残量など)に応じたものを予めステーション側で用意しておくことが考えられる。 Further, when the fuel to be filled in the fuel tank is hydrogen gas, it is necessary to prevent the temperature rise and pressure rise in the fuel tank accompanying filling from exceeding the standard. Since this temperature rise becomes larger as the filling speed (filling flow rate) is increased, an appropriate filling speed in which the temperature in the fuel tank does not exceed the reference value is used in actual filling control. Such a filling speed may be prepared in advance on the station side according to the state (temperature, pressure, remaining amount, etc.) in the fuel tank, for example.
しかし、燃料タンク内の状態が同じであるからといって、満タンまで充填するのに最適な充填速度が、満タンまで充填しない場合の充填速度として最適であるとは必ずしも言えない。例えば、利用者が指定した充填量が燃料タンクの充填可能量に比べて十分に小さい場合、満タンまで充填するのに最適な充填速度を用いたのでは、燃料タンク内の基準値に対してより安全側の充填速度が用いられることになる。そのため、充填時間が長くなってしまう。 However, just because the state in the fuel tank is the same, the optimum filling speed for filling up to the full tank is not necessarily the optimum filling speed when not filling up to the full tank. For example, if the filling amount specified by the user is sufficiently small compared to the filling amount of the fuel tank, the optimum filling speed for filling up to the full tank is used. A safer filling speed will be used. Therefore, the filling time becomes long.
本発明は、充填時間を短縮することができるガスステーション、ガス充填システム及びガス充填方法を提供することをその目的としている。 An object of the present invention is to provide a gas station, a gas filling system, and a gas filling method that can shorten the filling time.
上記目的を達成するため、本発明のガスステーションは、外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填可能なガス量(以下、充填可能量という。)を算出すると共に、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量(以下、指定充填量という。)を特定する制御装置を備え、制御装置は、燃料タンクへのガス充填開始時に、指定充填量が充填可能量を下回る場合には、指定充填量が充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するものである。 In order to achieve the above object, the gas station of the present invention is a gas station for filling an external fuel tank with a gas, and the amount of gas that can be filled in the fuel tank based on the state quantity of the gas in the fuel tank. (Hereinafter referred to as “fillable amount”) and a control device for specifying the amount of gas to be filled in the fuel tank designated from the outside (hereinafter referred to as “designated filling amount”). When the specified filling amount is less than the fillable amount at the start of gas filling to the tank, select a gas filling rate that is higher than the gas filling rate that is selected when the specified filling amount is greater than or equal to the fillable amount It is.
本発明によれば、指定充填量に対して充填可能量が十分にあるような場合、すなわち満充填とならないガス充填を行う場合に、迅速なガス充填をガス充填開始時から行うことができるので、充填時間を短縮することができる。 According to the present invention, when there is a sufficient chargeable amount with respect to the specified filling amount, that is, when performing gas filling that does not become full, rapid gas filling can be performed from the beginning of gas filling. The filling time can be shortened.
好ましくは、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、充填可能量に対する指定充填量の大きさに応じて異ならせるとよい。 Preferably, the control device may vary the gas filling speed selected when the designated filling amount is lower than the fillable amount according to the size of the designated filling amount with respect to the fillable amount.
こうすることで、例えば、充填可能量に対する指定充填量の大きさが小さい場合であるほど、ガス充填速度を上げるようにすれば、充填時間の短縮化を図ることができる。 By doing so, for example, the filling time can be shortened by increasing the gas filling rate as the specified filling amount with respect to the filling amount is smaller.
より好ましくは、制御装置は、燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、充填可能量に対する指定充填量の大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備するとよい。そして、制御装置がガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、充填速度マップ群から、充填可能量に対する指定充填量の大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法であるとよい。 More preferably, the control device includes a filling speed map group having a filling speed map that defines a plurality of gas filling speeds for each state quantity of the gas in the fuel tank for each size of the designated filling quantity with respect to the fillable quantity. It may be provided in advance. The control device selects the gas filling speed at the start of gas filling by selecting a filling speed map corresponding to the size of the designated filling amount from the filling speed map group and filling the selected filling speed map. From this, it is preferable that the gas filling speed corresponding to the state quantity of the gas in the fuel tank is selected.
こうすることで、充填可能量に対する指定充填量の大きさと、燃料タンク内のガスの状態量とに応じた最適なガス充填速度を選択することができる。 By doing so, it is possible to select an optimum gas filling speed according to the size of the designated filling amount with respect to the filling amount and the state quantity of the gas in the fuel tank.
より好ましくは、制御装置が充填速度マップからガス充填速度を選択する際に用いる燃料タンク内のガスの状態量は、ガス充填開始時におけるものであるとよい。 More preferably, the state quantity of the gas in the fuel tank used when the control device selects the gas filling rate from the filling rate map may be that at the start of gas filling.
これにより、ガス充填開始時の燃料タンク内のガスの状態量に適したガス充填速度を簡単に選択することができる。 Thereby, the gas filling speed suitable for the state quantity of the gas in the fuel tank at the start of gas filling can be easily selected.
好ましくは、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、燃料タンクに関する特性に応じて異ならせるとよい。また、より好ましくは、燃料タンクに関する特性には、燃料タンクの放熱性が含まれており、制御装置は、燃料タンクの放熱性が高くなるにしたがって、大きいガス充填速度を選択するとよい。 Preferably, the control device may vary the gas filling speed selected when the designated filling amount is lower than the fillable amount in accordance with characteristics relating to the fuel tank. More preferably, the characteristics relating to the fuel tank include the heat dissipation of the fuel tank, and the control device may select a larger gas filling rate as the heat dissipation of the fuel tank increases.
こうすることで、放熱性が高い燃料タンクほど、充填時間の短縮化を図ることができる。すなわち、燃料タンクに関する特性に関わらず一律のガス充填速度を用いる場合に比べて、燃料タンクに関する特性を考慮した充填時間の短縮化が可能となる。 By doing so, the fuel tank with higher heat dissipation can shorten the filling time. That is, it is possible to shorten the filling time in consideration of the characteristics related to the fuel tank as compared with the case where a uniform gas filling speed is used regardless of the characteristics related to the fuel tank.
ここで、燃料タンクに関する特性には、燃料タンクの仕様(例えば、燃料タンクを構成する材料や、燃料タンクの体格など。)と、燃料タンクに影響を及ぼす特性(例えば、燃料タンクが移動体に搭載されている場合の燃料タンクへの走行風の影響や、燃料タンク周辺の熱源の存在など。)とが含まれる。 Here, the characteristics related to the fuel tank include the specifications of the fuel tank (for example, the material constituting the fuel tank, the physique of the fuel tank, etc.) and the characteristics that affect the fuel tank (for example, the fuel tank The influence of the driving wind on the fuel tank when it is installed, the presence of heat sources around the fuel tank, etc.).
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンクに関する特性の情報を通信により受信する通信機を更に備えるとよい。 Preferably, the gas station may further include a communicator that receives information on characteristics of the fuel tank by communication.
この構成によれば、ガスステーションの外部にある燃料タンクに関する特性を事前にガスステーションに記憶させておかなくても、ガス充填の際に、ガスステーションが個々の燃料タンクに関する特性を把握することができる。 According to this configuration, the gas station can grasp the characteristics related to the individual fuel tanks when filling the gas, without storing the characteristics related to the fuel tank outside the gas station in advance in the gas station. it can.
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンクに充填するガスを冷却するプレクーラと、外気温情報を取得する外気温取得部と、を更に備え、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、プレクーラの冷却能力及び外気温取得部の取得結果による外気温の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。 Preferably, the gas station further includes a precooler that cools the gas to be filled in the fuel tank, and an outside air temperature acquisition unit that acquires outside air temperature information, and the control device, when the specified filling amount is less than the refillable amount The gas filling speed to be selected may be made different according to at least one of the cooling capacity of the precooler and the outside air temperature obtained from the outside air temperature obtaining unit.
このような構成によれば、プレクーラの冷却能力や外気温を加味したガス充填速度を選択することができる。例えば、冷却能力が高い場合や外気温が低い場合には、ガス充填速度を上げて充填時間を短縮することが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to select a gas filling speed in consideration of the cooling capacity of the precooler and the outside air temperature. For example, when the cooling capacity is high or the outside air temperature is low, it is possible to shorten the filling time by increasing the gas filling speed.
好ましくは、制御装置は、ガス充填開始時に選択したガス充填速度でガス充填を行うと共に、このガス充填速度を、ガス充填中における燃料タンク内のガスの状態量をもとに変更してガス充填を行うとよい。 Preferably, the control device performs gas filling at the gas filling speed selected at the start of gas filling, and changes the gas filling speed based on the state quantity of the gas in the fuel tank during gas filling. It is good to do.
こうすることで、ガス充填中の燃料タンク内の状態に適した充填が可能となる。 By doing so, filling suitable for the state in the fuel tank during gas filling becomes possible.
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、制御装置は、温度取得部及び圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、燃料タンク内のガスの状態量を認識するとよい。 Preferably, the gas station further includes a temperature acquisition unit that acquires temperature information in the fuel tank, and a pressure acquisition unit that acquires pressure information in the fuel tank, and the control device includes the temperature acquisition unit and the pressure acquisition unit. The state quantity of the gas in the fuel tank may be recognized based on the temperature information and the pressure information acquired by.
この構成によれば、ガスステーションの外部にある燃料タンク内のガスの状態量を、ガスステーション側で実際の取得情報をもとに把握することができる。 According to this configuration, the state quantity of the gas in the fuel tank outside the gas station can be grasped on the gas station side based on the actual acquired information.
より好ましくは、温度取得部及び圧力取得部は、それぞれ、ガスステーションの外部にある温度センサ及び圧力センサの検出を通信により温度情報及び圧力情報として取得するものであり、制御装置は、温度センサ及び圧力センサが検出した温度及び圧力を、燃料タンク内のガスの状態量として認識するとよい。 More preferably, the temperature acquisition unit and the pressure acquisition unit acquire the detection of the temperature sensor and the pressure sensor outside the gas station as temperature information and pressure information by communication, respectively. The temperature and pressure detected by the pressure sensor may be recognized as the gas state quantity in the fuel tank.
この構成によれば、通信を利用しているので、ガスステーションの外部に温度センサ及び圧力センサがある場合にも、それらの検出情報をガスステーションにて簡単に把握することができる。 According to this configuration, since communication is used, even when there are a temperature sensor and a pressure sensor outside the gas station, the detected information can be easily grasped by the gas station.
本発明の別のガスステーションは、外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填率(以下、第1のSoCという。)を算出すると共に、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量を特定し且つこの特定したガス量を前記算出した第1のSoCの燃料タンクに充填した場合の燃料タンク内の充填率(以下、第2のSoCという。)を算出する制御装置を備え、制御装置は、燃料タンクへのガス充填開始時に、第2のSoCが100%を下回る場合には、第2のSoCが100%以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するとよい。 Another gas station according to the present invention is a gas station that fills an external fuel tank with a gas, and fills the fuel tank (hereinafter referred to as a first SoC) based on the state quantity of the gas in the fuel tank. )), The amount of gas to be filled in the fuel tank designated from the outside is specified, and the specified amount of gas is filled in the fuel tank of the calculated first SoC. A control device that calculates a filling rate (hereinafter referred to as a second SoC) is provided. When the second SoC falls below 100% at the start of gas filling into the fuel tank, the control device It is preferable to select a gas filling rate larger than the gas filling rate to be selected when the gas is 100% or more.
この構成によれば、上記した本発明に係るガスステーションと同様に、特定した充填量(指定充填量)を充填しても満充填とならない場合に、迅速なガス充填をガス充填開始時から行うことができ、充填時間の短縮化を図ることができる。 According to this configuration, as in the case of the gas station according to the present invention described above, when the specified filling amount (specified filling amount) is not filled, a quick gas filling is performed from the beginning of the gas filling. And the filling time can be shortened.
本発明の別のガスステーションは、上記した本発明に係るガスステーションと同様に、以下の好ましい態様を採用することができる。 Another gas station according to the present invention can employ the following preferred modes, similarly to the gas station according to the present invention described above.
すなわち、制御装置は、第2のSoCが100%を下回る場合に選択するガス充填速度を、第2のSoCの大きさ及び燃料タンクに関する特性の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。 In other words, the control device may vary the gas filling rate selected when the second SoC is less than 100% according to at least one of the size of the second SoC and the characteristics related to the fuel tank.
また、制御装置は、制御装置は、燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、第2のSoCの大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備しており、制御装置がガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、充填速度マップ群から、第2のSoCの大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法であるとよい。 In addition, the control device preliminarily stores a filling rate map group having a filling rate map that defines a plurality of gas filling rates for each state quantity of gas in the fuel tank for each size of the second SoC. The method of selecting the gas filling speed at the start of gas filling by the control device selects a filling speed map corresponding to the size of the second SoC from the filling speed map group, and selects the selected filling speed map. From this, it is preferable that the gas filling speed corresponding to the state quantity of the gas in the fuel tank is selected.
さらに、制御装置は、第2のSoCが100%を下回る場合に選択するガス充填速度を、プレクーラの冷却能力及び外気温取得部の取得結果による外気温の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。 Further, the control device may vary the gas filling speed selected when the second SoC is lower than 100% according to at least one of the cooling capacity of the precooler and the outside air temperature obtained by the outside air temperature obtaining unit. .
本発明のガス充填システムは、燃料タンクを搭載した車両と、上記した本発明のいずれかに係るガスステーションと、を備えたものである。 The gas filling system of the present invention includes a vehicle equipped with a fuel tank and a gas station according to any of the above-described present inventions.
本発明の別のガス充填システムは、燃料タンクを搭載した車両と、燃料タンクに対して燃料ガスを供給するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、上記の充填可能量を算出する算出部と、上記の指定充填量を特定する特定部と、燃料タンクへのガス充填開始時に、指定充填量が充填可能量を下回る場合には、指定充填量が充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する選択部と、を備えたものであり、選択部が選択したガス充填速度となるようにガス充填を制御する運転制御部と、を備え、ガスステーションは、算出部、特定部、選択部及び運転制御部のうち、少なくとも運転制御部を有するものである。 Another gas filling system according to the present invention is a calculation unit that calculates the above-mentioned filling amount in a gas filling system including a vehicle equipped with a fuel tank and a gas station that supplies fuel gas to the fuel tank. When the specified filling amount is less than the refillable amount at the start of gas filling to the fuel tank, select when the designated filling amount is equal to or larger than the refillable amount. A selection unit that selects a gas filling rate that is larger than the gas filling rate, and an operation control unit that controls gas filling so that the selection unit has the selected gas filling rate. The gas station has at least an operation control unit among the calculation unit, the specifying unit, the selection unit, and the operation control unit.
この場合、算出部、特定部及び選択部の少なくとも一つについては、ガスステーションではなく、車両に具備させることが可能である。 In this case, at least one of the calculation unit, the specifying unit, and the selection unit can be included in the vehicle instead of the gas station.
好ましくは、車両は、算出部を有すると共に、車両側通信機を有し、ガスステーションは、特定部及び選択部を有すると共に、算出部が算出した充填可能量の情報を車両側通信機から受信するステーション側通信機を有するとよい。 Preferably, the vehicle includes a calculation unit and a vehicle-side communication device, and the gas station includes a specifying unit and a selection unit, and receives information on a chargeable amount calculated by the calculation unit from the vehicle-side communication device. It is good to have a station side communication machine to do.
この構成によれば、車両側で算出した燃料タンクの充填可能量の情報をガスステーション側に伝え、ガスステーションの選択部によるガス充填速度の選択に利用することができる。 According to this configuration, the fuel tank fillable amount information calculated on the vehicle side can be transmitted to the gas station side and used for selection of the gas filling speed by the selection unit of the gas station.
本発明のガス充填方法は、ガスステーションの外部にある燃料タンクに対してガスステーションからガスを充填するガス充填方法において、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填可能なガス量を算出するステップと、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量を特定するステップと、燃料タンクへのガス充填開始時に、特定したガス量が算出したガス量を下回る場合には、そうではない場合に選択するガス充填速度に比べて大きいガス充填速度を選択するステップと、選択したガス充填速度となるようにガス充填を行うステップと、を備えたものである。 The gas filling method of the present invention is a gas filling method for filling a fuel tank outside the gas station with gas from the gas station, and can fill the fuel tank based on the state quantity of the gas in the fuel tank. A step of calculating the amount of gas, a step of specifying the amount of gas to be filled in the fuel tank specified from the outside, and when the specified amount of gas falls below the calculated amount of gas at the start of gas filling into the fuel tank Comprises a step of selecting a gas filling rate that is higher than the gas filling rate selected otherwise, and a step of filling the gas so as to achieve the selected gas filling rate.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、ガス充填システムとして、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の燃料タンクに対して、水素ステーションから水素ガスを充填する例を説明する。なお、燃料電池システムは、公知のとおり、燃料ガス(例えば水素ガス)と酸化ガス(例えば空気)の電気化学反応によって発電する燃料電池などを備える。また、水素ガスの充填とは、水素ガスを水素ステーションから燃料タンクに供給する態様の一つである。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, an example in which hydrogen gas is filled from a hydrogen station into a fuel tank of a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system will be described as a gas filling system. As is well known, the fuel cell system includes a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas (for example, hydrogen gas) and an oxidizing gas (for example, air). The filling of hydrogen gas is one of the modes in which hydrogen gas is supplied from the hydrogen station to the fuel tank.
図1に示すように、ガス充填システム1は、例えばガスステーションとしての水素ステーション2と、水素ステーション2から水素ガスを供給される車両3と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、車両3は、燃料タンク30、レセプタクル32、圧力センサ36、温度センサ38、表示装置42、通信機44及び制御装置46を備える。
燃料タンク30は、燃料電池への燃料ガス供給源であり、例えば35MPa又は70MPaの水素ガスを貯留可能な高圧タンクである。燃料タンク30を複数搭載する場合には、燃料タンク30は燃料電池に対して並列に接続される。燃料タンク30内の水素ガスは、図示省略した供給管路を介して燃料電池に供給される。一方、燃料タンク30への水素ガスの供給は、水素ガスが水素ステーション2からレセプタクル32を介して充填流路34に放出されることで行われる。充填流路34は、燃料タンク30外にあるガス配管と、燃料タンク30の口部に取り付けられた図示省略のバルブアッセンブリ内にある流路部分と、からなる。また、充填流路34には、水素ガスの逆流を防止するための逆止弁35が設けられる。
As shown in FIG. 2, the
The
圧力センサ36は、水素ステーション2から放出された水素ガスの圧力を検出するものであり、充填流路34に設けられる。例えば、圧力センサ36は、逆止弁35よりも下流側であって且つ燃料タンク30の直前にある上記のガス配管に設けられ、実質的に燃料タンク30内の水素ガスの圧力(以下、「タンク圧力」という。)を反映する圧力を検出する。
温度センサ38は、上記バルブアッセンブリ内の流路部分に設けられ、燃料タンク30内に配置される。温度センサ38は、燃料タンク30内の水素ガスの温度(以下、「タンク温度」という。)を反映する温度を検出する。なお、他の実施態様では、圧力センサ36を燃料タンク30内に配置してもよい。また、燃料タンク30内における温度センサ38の配置位置は、タンク温度を実質的に検出できる位置であれば特に限定されるものではないが、燃料タンク30内への水素ガスの吹出し口の近傍にあることが好ましい。
The
The
表示装置42は、例えばカーナビゲーションシステムの一部としても用いることが可能なものであり、各種情報を画面に表示する。通信機44は、車両3が水素ステーション2との間で通信するためのものであり、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。通信器44は、水素ステーション2の充填ノズル12をレセプタクル32に接続した状態で通信可能となるように、レセプタクル32に組み込まれるか、あるいは車両3のリッドボックス内に固定される。制御装置46は、内部にCPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成され、車両3を制御する。制御装置46は、圧力センサ36、温度センサ38、表示装置42及び通信機44などと接続されており、車両3にて把握可能な情報、例えば圧力センサ36及び温度センサ38による検出情報を通信機44を用いて、水素ステーション2に送信する。
The
水素ステーション2は、水素ステーション2にある各機器を制御する制御装置5と、車両3との間で通信するための通信機6と、各種情報を画面に表示する表示装置7と、水素ステーション2の設置場所の外気温を検出する外気温センサ8と、を備える。通信機6は、車両3の通信機44に対応した形式のものであり、通信機44との間で各種情報を送受信する。表示装置7は、充填中における充填速度(充填流量)及び充填量などの情報を表示する。また、表示装置7は、作業者又は利用者(以下、「ユーザー」という。)が所望の充填条件を入力することが可能な操作パネルを表示画面に具備する。すなわち、ユーザーは、所望の充填条件として、満タン充填(満充填)、所望の充填量及び1回の充填に支払う所望の金額などを表示装置7の操作パネルを介して指定することができる。なお、他の実施態様では、表示装置7とは異なる装置を用いて、ユーザーからの充填条件の入力を受けることができるようにしてもよい。
The
また、水素ステーション2は、水素ガスを貯蔵するカードル(ガス供給源)11と、水素ガスを車載の燃料タンク30に向けて放出する充填ノズル12と、これらを結ぶガス流路13と、を有する。充填ノズル12は、充填カップリングとも称される部品であり、水素ガスの充填に際して、車両3のレセプタクル32に接続される。充填ノズル12とレセプタクル32によって、水素ステーション2と燃料タンク32とを接続する接続ユニットが構成される。また、充填ノズル12には、水素ステーション2が燃料タンク30に供給する水素ガスの圧力及び温度を検出する圧力センサ9及び温度センサ10が設けられる。これらのセンサ9,10を充填ノズル12に設ければ、水素ステーション2から燃料タンク30に実際に供給される水素ガスの実圧力及び実温度を簡単な構成により取得することができる。なお、温度センサ10は充填ノズル12の先端(燃料タンク30側の部分)に設けられることがより好ましい。
Further, the
ガス流路13には、圧縮機14、蓄圧器15、プレクーラ16、流量制御弁17、流量計18及びディスペンサ19が設けられる。圧縮機14は、カードル11からの水素ガスを圧縮して吐出する。蓄圧器15は、圧縮機14によって所定圧力まで昇圧された水素ガスを蓄える。プレクーラ16は、蓄圧器15からの室温程度の水素ガスを所定の低温(例えば−20℃又は−40℃)に冷却する。流量制御弁17は、電気的に駆動される弁であり、制御装置5からの指令に従って、蓄圧器15からの水素ガスの流量を調整する。これにより、燃料タンク30への水素ガスの充填流量(充填速度)が制御される。この制御された充填流量が流量計18によって計測され、その計測結果を受けて所望の充填流量となるように、制御装置5が流量制御弁17をフィードバック制御する。なお、流量制御弁17以外の流量制御装置を用いることも可能である。ディスペンサ19は、水素ガスを充填ノズル12へと送り出すものである。例えば、充填ノズル12のトリガーレバーを引くとディスペンサ19が作動し、充填ノズル12から燃料タンク30に向けて水素ガスの放出が可能となる。なお、図示省略したが、蓄圧器14又はその下流側には、充填時にガス流路13を開く遮断弁が設けられる。
The
制御装置5は、内部にCPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成される。CPUは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、種々の処理や制御を行う。ROMは、CPUで処理する制御プログラムや制御データを記憶し、RAMは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御装置5は、図2において一点鎖線で示した制御線にて接続されている通信機6、表示装置7、外気温センサ8、圧力センサ9、温度センサ10、流量制御弁17及び流量計18のほか、蓄圧器15等とも電気的に接続される。例えば、制御装置5は、圧力センサ36及び温度センサ38が検出した圧力及び温度を、燃料タンク30内の圧力及び温度(すなわち、タンク圧力及びタンク温度)として認識して、水素ガスの充填を制御する。詳細には、制御装置5は、通信機6から受け取った車両3側のタンク圧力及びタンク温度の情報をもとに流量制御弁17の開度を制御する。また、制御装置5は、水素ステーション2にて把握可能な情報を通信機6を用いて、車両3に送信する。なお、通信機6が、後述の特許請求の範囲に記載の温度取得部及び圧力取得部に相当する。
The
図3に示すように、制御装置5は、充填速度の制御を実現するための機能ブロックとして、記憶部61、算出部62、特定部63、選択部64及び運転制御部65を備える。記憶部61は、上記のROMやRAMなどからなり、例えば、後述する充填速度マップ群(複数の充填速度マップ)を予め記憶する。詳細は後述するように、算出部62は、燃料タンク30内の水素ガスの状態量をもとに燃料タンク30内の充填可能な水素ガス量を算出し、特定部63は、ユーザーにより指定された燃料タンク30内に充填すべき水素ガス量を特定する。選択部64は、算出部62の算出結果及び特定部63の特定結果を踏まえて、記憶部61にある充填速度マップから適切な充填速度を選択する。運転制御部65は、燃料タンク30への水素ガスの充填を制御する。詳細には、運転制御部65は、選択部64により選択された充填速度となるように、各種機器に制御指令を送信し、水素ガス充填を行うように各種機器を制御する。
As illustrated in FIG. 3, the
以上のガス充填システム1において、車両3に水素ガスを充填する場合、先ず、充填ノズル12をレセプタクル32に接続し、この状態にて、ディスペンサ19を作動させる。すると、充填ノズル12から燃料タンク30に向けて水素ガスが放出され、燃料タンク30に充填される。
本実施形態のガス充填システム1及びガス供給方法では、充填開始時に、燃料タンク30内の水素ガスの残量等を把握した上で、ユーザーにより指定された充填条件に適した充填速度を選択することで、充填時間の短縮化を図っている。
In the
In the
次に、図4を参照して、ガス充填システム1における充填フローを説明する。
Next, a filling flow in the
ユーザーによって、充填ノズル12とレセプタクル32の接続作業がなされると(ステップS1)、水素ステーション2と車両3との間で無線通信が確立される。その後、車両3では、燃料タンク30の初期状態の水素ガスの状態量として、タンク圧力及びタンク温度が読み込まれる(以下、それぞれ「タンク初期圧力」及び「タンク初期温度」という)。タンク初期圧力及びタンク初期温度は、それぞれ圧力センサ36及び温度センサ38によって検出され、その検出された情報は、制御装置46の例えばRAMに一時的に記憶される。
When the user connects the filling
次いで、タンク初期圧力及びタンク初期温度の情報が、車両3から水素ステーション2へと送信される(ステップS2)。これは、通信機44―通信機6間の通信を用いることで、制御装置46から制御装置5に伝えることで行われる。これにより、制御装置5は、車両3側のタンク初期圧力及びタンク初期温度を把握する。ここで、送信するタンクデータとしては、タンク初期圧力及びタンク初期温度の情報のほかに、車両3における燃料タンク30の搭載本数、燃料タンク30の一本あたりの最大水素搭載量(満タン時のタンク内水素量、燃料タンクの容量)、及び燃料タンク30が複数ある場合にはその合計水素搭載量に関する情報を含めてもよい。
Next, information on the tank initial pressure and the tank initial temperature is transmitted from the
次に、水素ステーション2の制御装置5は、受信したタンク初期圧力及びタンク初期温度をもとに、燃料タンク30内の残水素量M1を算出する(ステップS3)。この算出は、制御装置5の算出部62によって行われる。なお、残水素量M1は、タンク初期圧力及びタンク初期温度を所定の計算式にあてはめることで算出することができる。
Next, the
このとき、算出部62は、燃料タンク30内の充填可能な水素量(以下、「充填可能量Ma」という。)を算出することもできる(ステップS3)。充填可能量Maは、燃料タンク30の容量から残水素量M1を減算することで算出される。なお、燃料タンク30の容量については、上記した通信を用いることで水素ステーション2にて把握することができる。さらに、算出部62は、燃料タンク30内の水素ガスの充填率、すなわち、SoC(Soak of Charge)を算出することもできる(ステップS3)。SoCは、厳密にはガス密度に基づいて計算されるものであるが、簡易的には、残水素量M1を燃料タンク30の容量で除算した値として表すことができる。以下、このときのSoCを「初期SoC」(第1のSoC)という。
At this time, the
次のステップS4では、ユーザーによって、所望の充填条件が指定される。これは、水素ステーション2の表示装置7等をインターフェースとして行われる。充填条件として満タン充填が指定された場合には、選択部63によって充填速度マップXが選択され、充填速度マップXに規定する充填速度となるように水素充填が制御される(ステップS5)。
In the next step S4, a desired filling condition is designated by the user. This is performed using the display device 7 of the
一方、充填条件として、充填に支払いたい金額や水素量が指定された場合には、指定された燃料タンク30内に充填すべき充填量を特定する(ステップS6)。この特定は、制御装置5の特定部63によって行われる。具体的には、充填したい金額が指定された場合には、その金額に相当する水素量を燃料タンク30内に充填すべき充填量として特定する。また、充填したい水素量が指定された場合には、その水素量を燃料タンク30内に充填すべき充填量として特定する。以下、特定されるこれらの充填量を「指定充填量Mb」と総称する。
On the other hand, when the amount of money or the amount of hydrogen to be paid for filling is designated as the filling condition, the filling amount to be filled in the designated
次いで、指定充填量Mbを燃料タンク30に充填した場合の燃料タンク30内の水素量(以下、「予想水素量M2」という。)を算出する(ステップS7)。予想水素量M2は次式のとおり表すことができる。この算出も上記の算出部62により行うことができる。
予想水素量M2=残水素量M1+指定充填量Mb
Next, the amount of hydrogen in the
Expected hydrogen amount M 2 = residual hydrogen amount M 1 + designated filling amount Mb
また、算出部62は、指定充填量Mbを燃料タンク30に充填した場合の燃料タンク30内のSoC(以下、「予想SoC」(第2のSoC)という。)を算出することもできる(ステップS7)。予想SoCは、次式のとおり簡易的に表すことができる。
予想SoC=予想水素量M2÷燃料タンク30の容量
The calculating
Expected SoC = expected hydrogen amount M 2 / capacity of
その後、指定充填量Mbを充填した場合に燃料タンク30内が満タンになるか否かを判断する(ステップS8)。具体的には、指定充填量Mbが充填可能量Ma以上であるか否かを判断する。指定充填量Mbが充填可能量Ma以上である場合には、燃料タンク30内が満タンになると判断する(ステップS8;Yes)。逆に、指定充填量Mbが充填可能量Maを下回る場合には、燃料タンク30内が満タンにならないと判断する(ステップS8;No)。このステップS8における判断は、例えば上記の選択部64で行うことができ、その判断の結果に応じて、選択すべき充填マップが異なることになる(ステップS5、S9)。
Thereafter, it is determined whether or not the
ここで、燃料タンク30内が満タンになるか否かの判断(ステップS8)については、指定充填量Mbと充填可能量Maとを比較する以外の方法を用いてもよい。例えば、ステップS7において予想水素量M2を算出する場合には、予想水素量M2が燃料タンク30の容量以上であるか否かで判断してもよい。予想水素量M2が燃料タンク30の容量未満である場合には、指定充填量Mbを充填しても燃料タンク30内が満タンにならないことになる。また、ステップS7において予想SoCを算出する方法を採用している場合には、予想SoCが100%以上であるか否かで判断してもよい。予想SoCが100%を下回る場合にも、指定充填量Mbを充填しても燃料タンク30内が満タンにならないことになる。
Here, for determining whether or not the inside of the
ステップS8の結果、満タンになると判断した場合には(ステップS8;Yes)、満タン充填を行う場合と同じように、充填速度マップXを選択して水素充填を行う(ステップS5)。一方、満タンにならないと判断した場合には(ステップS8;No)、充填速度マップXよりも早期の充填が可能な充填速度マップYnを選択して水素充填を行う(ステップS9)。 As a result of step S8, when it is determined that the tank is full (step S8; Yes), the filling speed map X is selected and hydrogen filling is performed (step S5) in the same manner as when full tank filling is performed. On the other hand, when it is determined that the tank does not become full (step S8; No), the filling rate map Yn that can be filled earlier than the filling rate map X is selected to perform hydrogen filling (step S9).
ここで、充填速度マップX,Ynについて説明する。
充填速度マップX、Ynは、充填速度マップ群の一部として予め制御装置5の記憶部61に記憶されている。充填速度マップ群の一例を図5に示すと、充填速度マップ群MMは、縦軸をタンク圧力、横軸をタンク温度として、複数の充填速度を規定する充填速度マップを、いくつかのSoCごとに備えたものである。SoC100%に対応する充填速度マップが充填速度マップXであり、SoC100%未満に対応する充填速度マップが、例えばSoC10パーセントごとに設けられた充填速度マップYn(Y1、Y2、Y3・・・)である。
Here, the filling speed maps X and Yn will be described.
The filling speed maps X and Yn are stored in advance in the
なお、充填速度マップYnの数を決定するSoCの範囲の区切り方は、任意に設定することができる。また、SoCの範囲で区切るのではなく、充填可能量Maに対する指定充填量Mbの大きさごとに区切った充填速度マップYn(Y1、Y2、Y3・・・)を用いてもよい。例えば、充填可能量Maに対する指定充填量Mbの大きさが、90%に対応するものとして充填速度マップY1を用意し、80%に対応するものとして充填速度マップY2を用意してもよい。 In addition, how to divide the SoC range for determining the number of filling speed maps Yn can be arbitrarily set. Further, instead of dividing by the SoC range, a filling speed map Yn (Y 1 , Y 2 , Y 3 ...) Divided for each size of the designated filling amount Mb with respect to the filling amount Ma may be used. For example, the filling speed map Y 1 may be prepared so that the size of the designated filling amount Mb relative to the fillable quantity Ma corresponds to 90%, and the filling speed map Y 2 may be prepared as corresponding to 80%. .
一つの充填速度マップにおける各充填速度(充填速度マップXでいうA1、A2など。)は、タンク圧力及びタンク温度の各条件下において、燃料タンク30内の温度が所定の基準値(ここでは、85℃とする。)を超えないように最速で充填できる充填速度を意味する。充填速度マップでは、タンク圧力が大きいほど、あるいは、タンク温度が小さいほど、充填速度を大きくすることができる。したがって、充填流量マップXにおける充填速度A1〜H8のうち、充填速度H1(タンク圧力80MPa,タンク温度−30℃)が最も大きく、充填速度A8(タンク圧力10MPa,タンク温度40℃)が最も小さくなる。なお、図5に示した充填速度マップX,Ynでは、タンク圧力を10Mpaごとに、タンク温度を10℃ごとに設定したが、もちろんこれらの幅は任意に設定することができる。
Each filling speed in one filling speed map (A1, A2, etc. in the filling speed map X) indicates that the temperature in the
図6に示すように、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件下では、充填速度マップX、Ynで規定する充填速度の値は、SoCが小さくなるほど大きくなる。例えば、図5に示すタンク圧力が40MPa、タンク温度が0℃である場合、充填速度マップXでの充填速度D4は、SoC90%に対応する充填速度マップY1での充填速度D4Y1よりも小さい。また、この充填速度D4Y1は、SoC80%に対応する充填速度マップY2での充填速度D4Y2よりも小さい。このような充填速度マップ群MMの構成であるため、充填の狙い値としてSoCが100%未満であるときは、そのSoCの大きさに対応した充填速度マップYnを用いれば、満充填(SoC100%)に対応した充填速度マップXを用いる場合よりも、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件下では、大きな充填速度で早く充填されることになる。これについて、図7を参照して更に説明する。
As shown in FIG. 6, under the same tank pressure and tank temperature, the value of the filling rate defined by the filling rate maps X and Yn increases as the SoC decreases. For example, when the tank pressure shown in FIG. 5 is 40 MPa and the tank temperature is 0 ° C., the filling speed D4 in the filling speed map X is smaller than the filling speed D4 Y1 in the filling speed map Y 1 corresponding to
図7(a)に示すように、燃料タンク30の残量がない状態(残水素量M1=初期SoC=0)において充填速度マップXを用いて満タンを目標に充填した場合、直線L1に沿って充填され、満タンまでにかかる充填時間はtfullとなる。
ここで、目標が満タンではない場合(予想SoCが100%未満の場合。予想水素量M2<燃料タンク30の容量の場合。参照:図4のステップS8のNo。)に、本実施形態とは異なる充填方法を採用した場合を考える。この場合、充填速度マップXを用いて予想水素量M2を目標に充填したとすると、直線L1に沿って充填され、予想水素量M2までにかかる充填時間はtcomとなる。なお、このときの充填では、燃料タンク30の基準値(85℃)を狙った充填が行われず、この基準値から安全側に乖離した値を狙った充填が行われることは言うまでもない。
As shown in FIG. 7A, when the
Here, when the target is not full (when the predicted SoC is less than 100%. When the predicted hydrogen amount M 2 <the capacity of the
これに対し、本実施形態の充填方法を採用し、予想SoCの大きさに対応した充填速度マップYnを用いて予想水素量M2を目標に充填すると、直線L2に沿って充填され、満タンまでにかかる充填時間はt1となる。つまり、本実施形態によれば、充填速度マップXに規定する充填速度よりも大きな充填速度を規定する充填速度マップYnで充填が行われるため、tcom−t1に相当する時間分、充填時間が短縮される。 On the other hand, when the filling method of the present embodiment is adopted and the expected hydrogen amount M 2 is filled to the target using the filling speed map Yn corresponding to the expected SoC size, the filling is performed along the straight line L 2. The filling time required for tanning is t 1 . That is, according to the present embodiment, filling is performed with the filling speed map Yn that defines a larger filling speed than the filling speed defined in the filling speed map X, so the filling time is equal to the time corresponding to t com −t 1. Is shortened.
同様に、図7(b)に示すように、燃料タンク30に残量がある状態(残水素量M1≠0、初期SoC≠0)において、本実施形態の充填方法を採用して、予想SoCの大きさに対応した充填速度マップYnを用いて予想水素量M2を目標に充填すると、予想水素量M2までにかかる充填時間として、tcom−t1に相当する時間分、短縮することができる。
Similarly, as shown in FIG. 7B, in a state where the
なお、予想SoCの大きさに対応した充填速度マップYnを用いるとは、例えば、予想SoCの大きさが80%以上90%未満のときは充填速度マップY1を使用し、予想SoCの大きさが70%以上80%未満のときは充填速度マップY2を使用することをいうが、これは、充填速度マップYnの数やその区切り方によって異なるものとなる。また、充填速度マップとして、充填可能量Maに対する指定充填量Mbの大きさに応じたものを複数用意している場合には、この大きさに対応した充填速度マップが適宜選択されることになる。 Note that the use of the filling rate map Yn corresponding to the predicted SoC size means that, for example, when the predicted SoC size is 80% or more and less than 90%, the filling rate map Y 1 is used, and the expected SoC size. Is 70% or more and less than 80%, it means that the filling rate map Y 2 is used, but this differs depending on the number of filling rate maps Yn and how to separate them. Further, when a plurality of filling rate maps corresponding to the size of the designated filling amount Mb with respect to the filling amount Ma are prepared, a filling rate map corresponding to this size is appropriately selected. .
再び、図4に戻って説明すると、ステップS9では、先ず、選択部64が、充填速度マップ群MMから、予想SoCの大きさに対応した充填速度マップYnを選択する。次いで、選択部64は、この選択した充填速度マップYnに、ステップS2で受信したタンク初期圧力及びタンク初期温度を参照し、これらに対応する充填速度を選択する。そして、運転制御部65が、この選択した充填速度となるように充填を開始し、流量制御弁17の開度を制御する。充填中には、タンク圧力及びタンク温度を監視し、この監視するタンク圧力及びタンク温度を、充填開始時に選択した充填速度マップYnに参照することで、必要に応じて充填速度を変更し、流量制御弁17の開度を制御する。充填の結果、予想SoC又は予想水素量M2に達すると、充填が終了する。
Referring back to FIG. 4 again, in step S9, first, the
一方、ステップS5では、選択部64が、充填速度マップ群MMから充填速度マップXを選択し、充填速度マップXにタンク初期圧力及びタンク初期温度を参照して、対応する充填速度を選択する。その後は同様に、運転制御部65によって、選択した充填速度となるように充填が開始されると共に、充填中には、タンク圧力及びタンク温度を監視して充填速度マップXに参照し、必要に応じて充填速度を変更する。充填の結果、満タンまで充填されると、充填が終了する。なお、満タンに達したか否かの判断は、タンク圧力及びタンク温度から燃料タンク30のSoC又は充填量を計算すればよい。
On the other hand, in step S5, the
以上説明した本実施形態によれば、燃料タンク30を満タンまで充填しない場合、充填に適した充填速度マップYnを用いて最速の充填速度を選択することができる。そのため、過度に安全側の充填速度マップXを用いて充填を行う場合と比べて、充填開始時から迅速な充填を行うことができる。したがって、充填時間を短縮することができる。特に、充填速度マップYnを複数のSoCの大きさごとに適したものを用意し、予想SoCの大きさに対応した充填速度マップYnを選択するので、充填時間の短縮化をより一層図ることができる。
According to this embodiment described above, when the
また、燃料タンク30を満タンまで充填する場合にも、それに適した充填速度マップXを用いて最速の充填速度を選択することができるため、できるだけ短時間で充填を完了させることができる。
Further, even when the
<変形例>
次に、本実施形態の二つの変形例について説明する。
<Modification>
Next, two modifications of this embodiment will be described.
<第1の変形例>
図8に示す第1の変形例が上記実施形態と主に相違する点は、ステップS9の代わりにステップS19を行う点である。なお、ステップS11〜18は、図4のステップS1〜8と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
<First Modification>
The first modification shown in FIG. 8 is mainly different from the above embodiment in that step S19 is performed instead of step S9. Since steps S11 to S18 are the same as steps S1 to S8 in FIG. 4, detailed description thereof is omitted here.
ステップS19では、上記した予想SoCの大きさに加えて、燃料タンク30に関する特性及び水素ステーション2の環境条件も考慮して、充填速度マップYnを選択する。
In step S19, the filling speed map Yn is selected in consideration of the characteristics related to the
先ず、燃料タンク30に関する特性について説明する。
燃料タンク30に関する特性には、燃料タンク30の放熱性が含まれる。燃料タンク30の放熱性は、燃料タンク30を構成する材料や、燃料タンク30の体格(長さ、径、容量、表面積等)など、燃料タンク30の仕様によって異なる。例えば、燃料タンク30のライナーとしてアルミニウムを用いた場合には、樹脂(ポリエチレンなど)を用いた場合よりも、放熱性は優れたものとなる。また、樹脂ライナーにおける樹脂の特性や配合割合によっても放熱性は異なる。さらに、燃料タンク30の体格、例えば径に対する長さの比や、表面積に対する容量の比によっても、放熱性は異なる。また、燃料タンク30の放熱性は、燃料タンク30に影響を及ぼす冷却因子によっても異なる。例えば、そのような冷却因子として、車両3における燃料タンク30の搭載位置による走行風の影響度合いや、燃料タンク30周辺の熱源の存在などが挙げられる。
First, characteristics relating to the
The characteristics relating to the
ここで、燃料タンク30の放熱性が優れている場合、それが優れていない場合に比べて、充填に伴う燃料タンク30内の温度上昇率又は温度上昇量を低く抑えることができる。したがって、燃料タンク30の放熱性が優れている場合には、そうではない場合よりも、より大きい充填速度を用いることが可能である。
Here, when the heat dissipation of the
次に、水素ステーション2の環境条件について説明する。
この環境条件としては、水素ステーション2が設置されている環境の外気温と、水素ステーション2におけるプレクーラ16の冷却能力とが考えられる。外気温が低い場合には、それが高い場合よりも、充填に伴う燃料タンク30内の温度上昇率又は温度上昇量を低く抑えることができる。したがって、外気温が低い場合ほど、大きい充填速度を用いることが可能である。
Next, environmental conditions of the
As this environmental condition, the outside temperature of the environment where the
同様に、プレクーラ16がある場合は、それがない場合(すなわち、冷却能力がゼロ。)よりも、充填に伴う燃料タンク30内の温度上昇率等を低く抑えることができる。また、プレクーラ16によって冷却される水素ガスの温度が低いほど、充填に伴う燃料タンク30内の温度上昇率等を低く抑えることができる。つまり、プレクーラ16の冷却能力によって、充填に伴う燃料タンク30内の温度上昇率等は可変する。したがって、プレクーラ16の冷却能力が高いほど、大きい充填速度を用いることが可能である。
Similarly, when the
ステップ19では、以上の二つの因子も考慮するため、充填速度マップYn(Y1、Y2、Y3・・・)としては、図5に示したSoCの大きさごとに設けられたものに、さらに、燃料タンク30に関する特性(放熱性)の軸と、水素ステーション2の環境条件(外気温、プレクーラ16の冷却能力)に関する軸とを加えた複数次元のマップが用いられる。この具体的な例について、図9を参照して説明する。
In
図9は、図7(b)と同様に、燃料タンク30に残量がある状態(残水素量M1≠0、初期SoC≠0)から充填した場合を示している。
図9に示すように、充填速度マップXを用いて満タン又は予想水素量M2を目標に充填した場合、直線L1に沿って充填され、満タン又は予想水素量Mまでにかかる充填時間はtfull又はtcomとなる。
FIG. 9 shows a case where the
As shown in FIG. 9, when the filling rate map X is used to fill the target with the full tank or the expected hydrogen amount M 2 , the filling time taken until the full tank or the expected hydrogen amount M is filled along the straight line L 1. Becomes t full or t com .
ここで、図9のケースIは、燃料タンク30に関する特性及び水素ステーション2の環境条件を考慮しないで、予想SoCの大きさに対応した充填速度マップYnを用いて充填した場合を示すものである(つまり、図7(b)に示す破線に沿った充填と同じ。)。この場合、予想水素量M2までにかかる充填時間は、tcom−t1に相当する時間分、短縮される。
Here, Case I in FIG. 9 shows a case where filling is performed using the filling speed map Yn corresponding to the expected SoC size without considering the characteristics relating to the
図9のケースII〜IVは、燃料タンク30に関する特性及び水素ステーション2の環境条件を考慮した場合を示すものである。
例えば、ケースIIは、ケースIとは、水素ステーション2の環境条件のみが異なり、ケースIよりも、外気温が低いか又はプレクーラ16の冷却能力が高い場合である。このようなケースIIでは、ケースIで用いる充填速度マップよりも大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いて、予想水素量M2を目標に充填する。その結果、ケースIの場合よりも、t2−t1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
Cases II to IV in FIG. 9 show the case where the characteristics relating to the
For example, Case II is different from Case I in that only the environmental conditions of the
ケースIIIは、例えば、ケースIとは、燃料タンク30に関する特性のみが異なり、ケースIよりも、放熱性が優れた燃料タンク30を用いている場合である。このようなケースIIIでは、ケースIで用いる充填速度マップよりも大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いる。その結果、ケースIの場合よりも、t3−t1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
Case III is a case where, for example, only the characteristics relating to the
なお、詳述しないが、ケースIVとケースIIIとの関係は、ケースIIとケースIとの関係と同様に、互いに、水素ステーション2の環境条件のみが異なる関係にある場合を示したものである。より大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いるケースIVの場合の方が、ケースIIIの場合と比較して、t3−t4に相当する時間分、充填時間が短縮される。
Although not described in detail, the relationship between Case IV and Case III is similar to the relationship between Case II and Case I and shows a case where only the environmental conditions of
再び、図8に戻って説明すると、ステップS19において充填速度マップYnを選択する際、その選択に用いる燃料タンク30に関する特性の情報については、水素ステーション2の記憶部61に予め記憶させておいたものを用いることができる。しかし、燃料タンク30に関する特性は、現在又は将来の車両又は燃料タンクにおいて必ずしも同じというわけではない。そのため、燃料タンク30に関する特性の情報については、車両3の制御装置46の記憶部に記憶させておき、ステップS12の際に通信機44―通信機6間の通信を用いることで、制御装置46から制御装置5に伝えることが望ましい。こうすることで、水素ステーション2側で燃料タンク30に関する特性の情報を予め記憶しておかなくとも、この情報をステップS19において利用することができる。
Returning to FIG. 8 again, when selecting the filling speed map Yn in step S19, information on characteristics relating to the
また、充填速度マップYnを選択する際に用いる水素ステーション2の環境条件のうち、外気温の情報については、外気温センサ8が検出した充填開始時の外気温を用いればよい。この場合、外気センサ8が、特許請求の範囲に記載の外気温取得部に相当する。なお、車両3側に別途設けた外気温センサを利用し、その充填開始時に検出結果をステップS12の際に通信を用いて制御装置5に伝える場合には、この外気温センサが検出した外気温を用いることも可能である。この場合は、水素ステーション2の通信機6が特許請求の範囲に記載の外気温取得部に相当することになる。
Of the environmental conditions of the
さらに、充填速度マップYnを選択する際に用いる水素ステーション2の環境条件のうち、プレクーラ16の冷却能力の情報については、水素ステーション2の記憶部61に予め記憶させておいたものを用いればよい。
Further, among the environmental conditions of the
以上説明した第1の変形例によれば、上記した実施形態による作用効果を奏することはもちろん、さらに、燃料タンク30に関する特性、プレクーラ16の冷却能力や外気温を加味した最速の充填速度で充填を行うことができる。したがって、充填時間をより一層短縮することができる。
According to the first modified example described above, not only the effects of the above-described embodiment can be obtained, but also filling is performed at the fastest filling speed in consideration of the characteristics relating to the
なお、ステップS19において、燃料タンク30に関する特性及び水素ステーション2の環境条件の一方を考慮しないように設計変更することもできるし、プレクーラ16の冷却能力及び外気温の一方を考慮しないように設計変更することもできる。
In step S19, the design can be changed so that one of the characteristics relating to the
<第2の変形例> <Second Modification>
図3に示す制御装置5の機能ブロックのいくつかを車両3側の制御装置46に具備させることができる。例えば、算出部62を制御装置46に具備させた場合には、制御装置46の算出部が、図4のステップS3及び図8のステップS13に示す充填可能量Ma等の算出を行うことになる。この場合、その算出結果を通信機44―通信機6間の通信を用いることで制御装置46から制御装置5に伝えることで、制御装置5において、指定充填量Mbを充填したときに満タンになるかを判断(図4のステップS8、図8のステップS18)することが可能となる。
Some of the functional blocks of the
本発明のガスステーション、ガス充填システム及び燃料ガス供給方法は、水素ガスのみならず、天然ガスなど他の燃料ガスにも適用することができる。また、車両に限らず、航空機、船舶、ロボットなど、外部からの燃料ガスの充填先として燃料タンクを搭載した移動体に適用することができる。 The gas station, gas filling system and fuel gas supply method of the present invention can be applied not only to hydrogen gas but also to other fuel gases such as natural gas. Further, the present invention can be applied not only to a vehicle but also to a moving body equipped with a fuel tank as a fuel gas filling destination such as an aircraft, a ship, and a robot.
1:ガス充填システム、2:ガスステーション、3:車両、5:制御装置、6:通信機(温度取得部、圧力取得部、外気温取得部)、8:外気温センサ(外気温取得部)、16:プレクーラ、30:燃料タンク、36:圧力センサ、38:温度センサ、44:通信機、62:算出部、63:特定部、64:選択部、65:運転制御部、MM:充填側マップ群、X、Yn:充填速度マップ 1: gas filling system, 2: gas station, 3: vehicle, 5: control device, 6: communication device (temperature acquisition unit, pressure acquisition unit, outside air temperature acquisition unit), 8: outside air temperature sensor (outside air temperature acquisition unit) 16: Precooler, 30: Fuel tank, 36: Pressure sensor, 38: Temperature sensor, 44: Communication device, 62: Calculation unit, 63: Identification unit, 64: Selection unit, 65: Operation control unit, MM: Filling side Map group, X, Yn: Filling speed map
Claims (24)
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量(以下、充填可能量という。)を算出すると共に、外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量(以下、指定充填量という。)を特定する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合には、前記指定充填量が前記充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する、ガスステーション。 In the gas station that fills the gas to the external fuel tank,
Based on the state quantity of gas in the fuel tank, the amount of gas that can be filled in the fuel tank (hereinafter referred to as fillable amount) is calculated, and the fuel tank specified from the outside should be filled. A control device for specifying the gas amount (hereinafter referred to as the designated filling amount) is provided.
When the designated filling amount is less than the fillable amount at the start of gas filling into the fuel tank, the control device sets the gas filling speed to be selected when the designated filling amount is equal to or greater than the fillable amount. Compared with gas stations, choose a higher gas filling rate.
前記制御装置が前記ガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、前記充填速度マップ群から、前記充填可能量に対する前記指定充填量の大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、前記燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法である、請求項2に記載のガスステーション。 The control device includes a filling speed map group having a filling speed map that defines a plurality of gas filling speeds for each state quantity of gas in the fuel tank for each size of a designated filling amount with respect to a chargeable amount. And
The control device selects a gas filling speed at the start of gas filling by selecting a filling speed map corresponding to the size of the designated filling amount with respect to the filling possible amount from the filling speed map group. The gas station according to claim 2, wherein the gas filling speed is a method for selecting a gas filling speed corresponding to a state quantity of the gas in the fuel tank from a filling speed map.
前記制御装置は、前記燃料タンクの放熱性が高くなるにしたがって、大きいガス充填速度を選択する、請求項5に記載のガスステーション。 The characteristics relating to the fuel tank include heat dissipation of the fuel tank,
The gas station according to claim 5, wherein the control device selects a larger gas filling rate as the heat dissipation property of the fuel tank becomes higher.
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記プレクーラの冷却能力に応じて異ならせる、請求項1ないし7のいずれか一項に記載のガスステーション。 A precooler for cooling the gas filling the fuel tank;
The gas according to any one of claims 1 to 7, wherein the control device varies a gas filling rate selected when the designated filling amount is lower than the fillable amount according to a cooling capacity of the precooler. station.
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記外気温取得部の取得結果による外気温に応じて異ならせる、請求項1ないし8のいずれか一項に記載のガスステーション。 It further includes an outside temperature acquisition unit that acquires outside temperature information,
9. The control device according to claim 1, wherein the control device varies a gas filling speed selected when the designated filling amount is lower than the fillable amount according to an outside air temperature obtained by the outside air temperature obtaining unit. The gas station according to one item.
前記燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記温度取得部及び前記圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、前記燃料タンク内のガスの状態量を認識する、請求項1ないし10のいずれか一項に記載のガスステーション。 A temperature acquisition unit for acquiring temperature information in the fuel tank;
A pressure acquisition unit for acquiring pressure information in the fuel tank,
The said control apparatus recognizes the state quantity of the gas in the said fuel tank based on the temperature information and pressure information which the said temperature acquisition part and the said pressure acquisition part acquired. Gas station as described in.
前記制御装置は、前記温度センサ及び前記圧力センサが検出した温度及び圧力を、前記燃料タンク内のガスの状態量として認識する、請求項11に記載のガスステーション。 The temperature acquisition unit and the pressure acquisition unit respectively acquire detection of the temperature sensor and the pressure sensor outside the gas station as the temperature information and pressure information by communication.
The gas station according to claim 11, wherein the control device recognizes the temperature and pressure detected by the temperature sensor and the pressure sensor as a state quantity of gas in the fuel tank.
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填率(以下、第1のSoCという。)を算出すると共に、外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量を特定し且つこの特定したガス量を前記算出した第1のSoCの燃料タンクに充填した場合の当該燃料タンク内の充填率(以下、第2のSoCという。)を算出する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記第2のSoCが100%を下回る場合には、当該第2のSoCが100%以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する、ガスステーション。 In the gas station that fills the gas to the external fuel tank,
Based on the state quantity of gas in the fuel tank, the filling rate in the fuel tank (hereinafter referred to as first SoC) is calculated, and the amount of gas to be filled in the fuel tank designated from the outside And a control device for calculating a filling rate (hereinafter referred to as a second SoC) in the fuel tank when the calculated fuel amount of the first SoC is filled.
When the second SoC is less than 100% at the start of gas filling to the fuel tank, the control device compares the gas filling speed selected when the second SoC is 100% or more. Choose a large gas filling speed, gas station.
前記制御装置が前記ガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、前記充填速度マップ群から、前記第2のSoCの大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、前記燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法である、請求項14に記載のガスステーション。 The control device is provided with a filling rate map group having a filling rate map that defines a plurality of gas filling rates for each state quantity of gas in the fuel tank for each size of the second SoC in advance. And
The control device selects a gas filling speed at the start of gas filling by selecting a filling speed map corresponding to the size of the second SoC from the filling speed map group and from the selected filling speed map. The gas station according to claim 14, which is a method of selecting a gas filling speed corresponding to a state quantity of gas in the fuel tank.
前記制御装置は、前記第2のSoCが100%を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記プレクーラの冷却能力に応じて異ならせる、請求項13ないし15のいずれか一項に記載のガスステーション。 A precooler for cooling the gas filling the fuel tank;
The gas station according to any one of claims 13 to 15, wherein the control device varies a gas filling speed selected when the second SoC is less than 100% according to a cooling capacity of the precooler. .
前記制御装置は、前記第2のSoCが100%を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記外気温取得部の取得結果による外気温に応じて異ならせる、請求項13ないし16のいずれか一項に記載のガスステーション。 It further includes an outside temperature acquisition unit that acquires outside temperature information,
17. The control device according to claim 13, wherein the control device varies a gas filling rate selected when the second SoC is less than 100% according to an outside air temperature obtained by the outside air temperature obtaining unit. The gas station according to item.
前記燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記温度取得部及び前記圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、前記燃料タンク内のガスの状態量を認識する、請求項13ないし18のいずれか一項に記載のガスステーション。 A temperature acquisition unit for acquiring temperature information in the fuel tank;
A pressure acquisition unit for acquiring pressure information in the fuel tank,
The said control apparatus recognizes the state quantity of the gas in the said fuel tank based on the temperature information and pressure information which the said temperature acquisition part and the said pressure acquisition part acquired. Gas station as described in.
前記制御装置は、前記温度センサ及び前記圧力センサが検出した温度及び圧力を、前記燃料タンク内のガスの状態量として認識する、請求項19に記載のガスステーション。 The temperature acquisition unit and the pressure acquisition unit respectively acquire detection of the temperature sensor and the pressure sensor outside the gas station as the temperature information and pressure information by communication.
The gas station according to claim 19, wherein the control device recognizes the temperature and pressure detected by the temperature sensor and the pressure sensor as a state quantity of gas in the fuel tank.
請求項1ないし20のいずれか一項に記載のガスステーションと、を備えた、ガス充填システム。 A vehicle equipped with the fuel tank;
A gas filling system comprising the gas station according to any one of claims 1 to 20.
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量(以下、充填可能量という。)を算出する算出部と、
外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量(以下、指定充填量という。)を特定する特定部と、
前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合には、前記指定充填量が前記充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する選択部と、
前記選択部が選択したガス充填速度となるように、ガス充填を制御する運転制御部と、を備え、
前記ガスステーションは、前記算出部、前記特定部、前記選択部及び前記運転制御部のうち、少なくとも前記運転制御部を有する、ガス充填システム。 In a gas filling system comprising: a vehicle equipped with a fuel tank; and a gas station that supplies fuel gas to the fuel tank.
A calculation unit that calculates a gas amount that can be filled in the fuel tank (hereinafter referred to as a chargeable amount) based on a state quantity of the gas in the fuel tank;
A specific unit that specifies an amount of gas to be filled in the fuel tank designated from outside (hereinafter referred to as a designated filling amount);
When the designated filling amount is lower than the fillable amount at the start of gas filling into the fuel tank, the gas is larger than the gas filling speed selected when the designated filling amount is equal to or greater than the fillable amount. A selection section for selecting a filling speed;
An operation control unit for controlling gas filling so as to achieve the gas filling speed selected by the selection unit,
The gas station includes at least the operation control unit among the calculation unit, the specifying unit, the selection unit, and the operation control unit.
前記ガスステーションは、前記特定部及び前記選択部を有すると共に、前記算出部が算出した充填可能量の情報を前記車両側通信機から受信するステーション側通信機を有する、請求項22に記載のガス充填システム。 The vehicle has the calculation unit and a vehicle-side communication device,
23. The gas according to claim 22, wherein the gas station includes the specifying unit and the selection unit, and further includes a station-side communication device that receives information on a chargeable amount calculated by the calculation unit from the vehicle-side communication device. Filling system.
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量を算出するステップと、
外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量を特定するステップと、
前記燃料タンクへのガス充填開始時に、特定したガス量が算出したガス量を下回る場合には、そうではない場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するステップと、
選択したガス充填速度となるようにガス充填を行うステップと、を備えた、ガス充填方法。 In a gas filling method for filling a fuel tank outside the gas station with gas from the gas station,
Calculating an amount of gas that can be filled in the fuel tank based on a state quantity of the gas in the fuel tank;
Identifying the amount of gas to be filled into the fuel tank designated from the outside;
Selecting a gas filling rate that is greater than the gas filling rate to be selected if the specified gas amount is less than the calculated gas amount at the start of gas filling into the fuel tank; and
Filling with a gas so as to achieve a selected gas filling speed.
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