JP2013200019A - 燃料ガス充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】意図していたものよりも大きな流量で水素が供給された場合であっても、高圧タンクに必要以上の量の水素が充填されるのを防止できる燃料ガス充填方法を提供すること。
【解決手段】燃料ガス充填方法は、車両と外部の水素ガスステーションとを接続し、ステーションから供給される水素ガスを車両の高圧タンク内へ充填する充填工程と、充填工程中に車両に設けられた圧力センサの検出値に基づいて高圧タンク内の圧力変化速度値を算出する圧力変化速度算出工程（Ｓ１１）と、この圧力変化速度算出工程において算出された圧力変化速度値が、Ｓ１２で算出された異常判定閾値以上である場合には、ステーションに異常があると判定し（Ｓ１３、Ｓ１４）、高圧タンク内への水素ガスの充填を止める充填中止工程と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料ガス充填方法に関する。より詳しくは、貯蔵容器を備えた移動体と外部の供給装置とを接続し、貯蔵容器内に燃料ガスを充填する燃料ガス充填方法に関する。

燃料電池車両は、含酸素の空気と水素を燃料電池に供給し、これによって発電した電力を利用して電動機を駆動することにより走行する。近年、このような燃料電池を、動力を発生するためのエネルギー源として利用した燃料電池車両の実用化が進められている。燃料電池で発電するには水素が必要となるが、近年の燃料電池車両では、高圧タンクや吸蔵合金を備えた水素タンク内に予め十分な量の水素を貯蔵しておき、走行にはタンク内の水素を利用するものが主流となっている。また、これに合わせ、タンクに水素を充填するための技術についても盛んに研究が進められている。

特許文献１には、水素タンクを搭載した車両と、水素タンクに水素を充填するディスペンサを備えたステーションとの間で通信を行い、水素タンクに応じた流量で水素ガスを充填する充填システムが提案されている。より具体的には、このシステムでは、車両側においてステーション側の制御方法を規定した充填プロトコルを生成し、ステーション側ではこの充填プロトコルに基づいて充填時における水素の流量を制御する。以下では、車両側とステーション側とで通信を行いながらガスを充填することを、通信充填という。

特開２０１１−３３０６８号公報 特開２００４−１１６５４号公報

しかしながら、このような通信充填では、車両とステーションとの間で正常な通信が行われなかった場合や、ステーション側の装置に異常が生じた場合などには、意図していたよりも大きな流量で水素が充填される場合がある。そこで、このような場合を想定し、例えば特許文献２に記載された技術のように、水素タンクに内部の水素を放出する水素放出用バルブと、水素タンクの温度を検出する温度センサとを設けておき、充填時にタンクの温度が所定温度以上となった場合には、ステーション側に異常が生じたものと推定し、水素放出バルブを開き、水素タンクに必要以上の量の水素ガスが充填されるのを防止することが考えられる。

しかしながら、特許文献２の技術では、水素放出用バルブが必要となり、システムが大型化してしまうおそれがある。また、水素タンクの温度の変化には大きな遅れがあるため、ステーション側で実際に異常が生じてからこれ水素放出用バルブを開くまでに時間がかかってしまい、速やかに対応できない場合がある。

本発明は、意図していたものよりも大きな流量で水素が供給された場合であっても、水素タンクに必要以上の量の水素が充填されるのを防止できる燃料ガス充填方法を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するため、本発明は、燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器（例えば、後述の高圧タンク３２）と、前記貯蔵容器内のガスの圧力を検出する圧力検出手段（例えば、後述の圧力センサ３６）を備えた移動体（例えば、後述の燃料電池車両２）の燃料ガス充填方法を提供する。この方法は、前記移動体と外部の供給装置（例えば、後述の水素ガスステーション１、及びそのディスペンサ１２）とを接続し、前記供給装置から供給される燃料ガスを前記貯蔵容器内へ充填する充填工程（例えば、後述の通信充填の実行中）と、前記充填工程中に前記圧力検出手段の検出値に基づいて前記貯蔵容器内の圧力変化速度の値を算出する圧力変化速度算出工程（例えば、後述の図３のＳ１１）と、前記圧力変化速度算出工程において算出された圧力変化速度値が、所定の異常判定閾値以上である場合に、前記貯蔵容器内への燃料ガスの充填を止める充填中止工程（例えば、後述の図２のＳ３、Ｓ４）と、を備えることを特徴とする。

（１）本発明では、外部の供給装置から移動体に燃料ガスを充填している間に、燃料ガスの充填流量が上昇すると、貯蔵容器内の圧力変化速度が上昇し、速度値が所定の異常判定閾値を超えた場合には、供給装置に異常が生じたものと判定し燃料ガスの充填を停止する。これにより、供給装置の異常によって貯蔵容器に必要以上の量の燃料ガスが充填されるのを防止することができる。特に本発明では、貯蔵容器の圧力変化速度によって供給装置の異常を判定することにより、供給装置に異常が生じた際には速やかに燃料ガスの充填を停止することができる。換言すれば、本発明は供給装置の異常の判定遅れが短く、速やかな対応が可能である。また本発明では、移動体に設けられた圧力検出手段の検出値に基づいて圧力変化速度の値を算出することから、移動体と供給装置との間で通信が行われていない場合であっても、移動体側で供給装置側の異常を判定できる。
ところで、充填システムは、貯蔵容器内の圧力や燃料ガスの量が所定の満充填閾値に達したことを契機として燃料ガスの充填を完了するようにしたものが多い。このようなシステムでは、上記満充填閾値は、貯蔵容器の構造から定められる定格値に対し、上述のように供給装置側に異常が生じた場合の判定遅れを見込んでやや大きめのマージンが設定される。これに対し、本発明によれば、上述のように供給装置側の異常を速やかに判定することにより、上記マージンを小さくすることができるので、貯蔵容器により多くの燃料ガスを充填することができる。

（２）この場合、前記異常判定閾値は、正常な状態にある供給装置における最大の流量で前記貯蔵容器内へ燃料ガスを充填した場合における前記貯蔵容器内の圧力変化速度を基準として定められることが好ましい。

（２）本発明によれば、正常な状態にある供給装置における最大の流量で貯蔵容器内に燃料ガスを充填した場合における圧力変化速度を基準として異常判定閾値を定めることにより、必要以上に充填が中止されるのを防止できる。

（３）この場合、前記圧力検出手段の故障を判定するセンサ故障判定工程をさらに備えることが好ましい。

（３）本発明によれば、圧力変化速度値を算出するために必要となる圧力検出手段の故障を判定することにより、供給装置側の異常を正確に判定できる。

（４）上記目的を達成するため、本発明は、燃料ガスを貯蔵する高圧タンク（例えば、後述の高圧タンク３２）と、前記高圧タンク内のガスの圧力を検出する圧力検出手段（例えば、後述の圧力センサ３６）と、前記高圧タンク内のガスの温度を検出する温度検出手段（例えば、後述の温度センサ３７）と、を備える移動体（例えば、後述の燃料電池車両２）の燃料ガス充填方法であって、前記移動体と外部の供給装置とを接続し、前記供給装置から供給される燃料ガスを前記貯蔵容器内へ充填する充填工程（例えば、後述の通信充填の実行中）と、前記充填工程中に前記圧力検出手段及び前記温度検出手段の検出値に基づいて前記貯蔵容器内の燃料ガス残量の変化速度を算出する残量変化速度算出工程（例えば、後述の図４のＳ２１、Ｓ２２）と、前記残量変化速度算出工程において算出された残量変化速度値が、所定の異常判定閾値以上である場合に、前記貯蔵容器内への燃料ガスの充填を止める充填中止工程（例えば、後述の図２のＳ３、Ｓ４）と、を備えることを特徴とする。

（４）本発明では、外部の供給装置から移動体に燃料ガスを充填している間に、燃料ガスの充填流量が上昇すると、貯蔵容器内の燃料ガス残量の変化速度が上昇し、速度値が所定の異常判定閾値を超えた場合には、供給装置に異常が生じたものと判定し燃料ガスの充填を停止する。これにより、供給装置の異常によって貯蔵容器に必要以上の量の燃料ガスが上昇するのを防止することができる。また本発明は、上記（１）の発明と同じ理由により、供給装置の異常の判定遅れが短く、速やかな対応が可能である。また本発明では、移動体に設けられた圧力検出手段及び温度検出手段の検出値に基づいて燃料ガス残量の変化速度の値を算出することから、移動体と供給装置との間で通信が行われていない場合であっても、移動体側で供給装置側の異常を判定できる。また、本発明によれば、上記（１）の発明と同じ理由により、満充填閾値に対するマージンを小さくすることができるので、貯蔵容器により多くの燃料ガスを充填することができる。

（５）この場合、前記異常判定閾値は、正常な状態にある供給装置における最大の流量で前記貯蔵容器内へ燃料ガスを充填した場合における前記貯蔵容器内の残量変化速度を基準として定められることが好ましい。

（５）本発明によれば、正常な状態にある供給装置における最大の流量で貯蔵容器内に燃料ガスを充填した場合における残量変化速度を基準として異常判定閾値を定めることにより、必要以上に充填が中止されるのを防止できる。

（６）この場合、前記圧力検出手段又は前記温度検出手段の故障を判定するセンサ故障判定工程をさらに備えることが好ましい。

（６）本発明によれば、残量変化速度値を算出するために必要となる圧力検出手段又は温度検出手段の故障を判定することにより、供給装置側の異常を正確に判定できる。

（７）この場合、前記移動体は、燃料ガスの供給の停止を指令する停止指令信号を前記供給装置に送信する送信手段（例えば、後述の通信システム５）と、前記貯蔵容器内へのガスの流入及び前記貯蔵容器内からのガスの流出を遮断する遮断手段（例えば、後述の充填経路遮断弁３２６）と、を備え、前記充填中止工程では、前記送信手段から前記停止指令信号を送信するとともに、前記遮断手段により前記供給装置から前記貯蔵容器内への燃料ガスの流入を遮断することが好ましい。

（７）本発明によれば、燃料ガスの充填を止める際には、移動体側から供給装置側へ停止指令信号を送信することに加え、移動体側の遮断手段によって燃料ガスの流入を遮断することにより、移動体と供給装置との間で正常な通信が確立されていない状態であっても、確実に過充填を防止できる。

（８）この場合、前記燃料ガスは水素ガスであり、前記移動体は、前記貯蔵容器内の水素ガスを利用して発電する燃料電池システム（例えば、後述の燃料電池システム３）を備えた燃料電池車両であることが好ましい。

（８）本発明によれば、分子量が小さく取り扱いが困難な水素であっても確実に過充填を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料ガス充填方法が適用された水素充填システムの構成を示す図である。 水素ガスの充填を中断する手順を示すフローチャートである。 ステーション異常判定処理の手順を示すフローチャートである（実施例１）。 ステーション異常判定処理の手順を示すフローチャートである（実施例２）。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料ガス充填方法が適用された水素充填システムＳの構成を示す図である。水素充填システムＳは、車両２と水素ガスステーション１とで構成される。

車両２は、高圧タンク３２内に貯蔵された水素を利用して発電する燃料電池システム３を備え、この燃料電池システム３で発電した電力を利用して走行する燃料電池車両と呼称される移動体である。水素ガスステーション１は、車両２の走行に必要とされる水素を高圧タンク３２に充填する、車両２とは別の設備である。以下、水素ガスステーション１及び燃料電池車両２の構成について順に説明する。

＜水素ガスステーションの構成＞
水素ガスステーション１は、水素貯蔵タンク１１と、ディスペンサ１２とを備える。
水素貯蔵タンク１１には、車両２に供給するための水素が高圧で貯蔵されている。この水素貯蔵タンク１１内の水素は、液体水素を気化したもの、改質装置により原料を改質することで製造されたもの、或いは電解装置によって製造されたものなどを圧縮機で圧縮したものが用いられる。

ディスペンサ１２は、その水素充填ノズル１３が車両２に設けられた水素導入口２２に差し込むと、水素貯蔵タンク１１から供給された水素を減圧し、好ましい流量に調整した上で水素充填ノズル１３から水素を供給する。この水素充填ノズル１３には、赤外線通信器１４が設けられている。赤外線通信器１４は、水素充填ノズル１３を車両２の水素導入口２２に差し込むことにより、車両２に搭載された後述の通信システム５との間で赤外線を介したデータ信号の送受信が可能となっている。ディスペンサ１２では、車両２への水素の充填にあたって、通信充填と呼称される充填方法と、非通信充填と呼称される充填方法との２つの充填方法を選択的に実行できる。

通信充填とは、車両２及びステーション１間で通信を行いながら、車両２に水素を充填する充填方法である。より具体的には、ディスペンサ１２は、車両２に搭載された後述の通信システム５から、高圧タンク３２の現在の状態を示すデータ信号を赤外線通信器１４によって受信し、このデータ信号から現在の高圧タンク３２の状態を把握し、状態に応じて充填流量を調整しながら高圧タンク３２に水素を充填する。その後、通信システム５から送信されたデータ信号に基づいて推定した高圧タンク内の水素ガス残量が所定の満充填閾値に達した場合や、通信システム５から後述の充填停止指令信号を受信した場合など、予め定められた充填完了条件が満たされたことに応じて、水素の充填を終了する。

非通信充填とは、車両２及びステーション１間で通信を行うことなく車両２に水素を充填する充填方法である。より具体的には、ディスペンサ１２は、予め定められた既定の充填流量で高圧タンク３２に水素を充填する。非通信充填時のディスペンサ１２は、現在の高圧タンク３２は高温の状態であると想定し、したがって充填流量は比較的小さな値に設定される。ただし非通信充填では、通信充填と異なりディスペンサ１２は、高圧タンク３２の現在の状態を把握できないため、充填中にタンク内の温度が上昇しても、これに応じて充填流量を低減したりすることはできず、一定の流量で充填し続ける。このため、非通信充填では、充填中に高圧タンク３２内の温度が規定の上限温度に近づいてしまい、満充填に達する前に充填が中断される場合がある。したがって、充填中の高圧タンク３２内の温度が規定の上限温度を超えないことを条件とすれば、通信充填と非通信充填とを比較すると通信充填の方が充填流量を適切に制御できるため、速やかに満充填にできる。

＜燃料電池車両の構成＞
車両２は、燃料電池システム３と通信システム５とを備える。
燃料電池システム３は、燃料電池３１と、この燃料電池３１に燃料ガスとしての水素を供給する高圧タンク３２と、燃料電池３１に酸化剤ガスとしての空気を供給するエアポンプ３３と、燃料電池システム３に対する起動要求を検出するイグニッションスイッチ３９と、を備える。

燃料電池３１は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。各燃料電池セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極（陰極）及びカソード電極（陽極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化・還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。

エアポンプ３３は、エア供給管路３４を介して燃料電池３１のカソード電極側に形成されたカソード流路に接続されている。高圧タンク３２は、水素供給管路３５を介して燃料電池３１のアノード電極側に形成されたアノード流路に接続されている。利用者によるイグニッションスイッチ３９の操作を契機として燃料電池システム３が起動されると、燃料電池３１のアノード流路には高圧タンク３２からの水素が供給され、カソード流路にはエアポンプ３３からの空気が供給され、これにより発電する。燃料電池３１で発電した電力は、図示しない駆動モータに供給され、これにより車両２は走行する。

高圧タンク３２は、高圧に圧縮された水素を貯蔵するタンク本体３２１と、水素導入管３２２と、を備える。水素導入管３２２は、一端側がタンク本体３２１に接続され、他端側が後述のリッドボックス２１内に設けられた水素導入口２２に接続されている。

水素導入管３２２には、逆止弁３２４，３２５と、充填経路遮断弁３２６とが設けられている。充填経路遮断弁３２６は、タンク本体３２１へのガスの流入及びタンク本体３２１からのガスの流出を遮断する。この充填経路遮断弁３２６は、通信システム５からの制御信号に応じて作動する。逆止弁３２４，３２５は、それぞれ、タンク本体３２１の近傍と水素導入口２２の近傍に設けられ、タンク本体３２１側から車両２の外側へ水素が逆流するのを防止する。

また、高圧タンク３２には、その状態を検出するためのセンサとして、圧力センサ３６と温度センサ３７とが設けられている。圧力センサ３６は、高圧タンク３２のうち水素導入管３２２内の水素圧力を検出し、検出値に略比例した検出信号を通信システム５に送信する。温度センサ３７は、高圧タンク３２のうちタンク本体３２１内の水素温度を検出し、検出値に略比例した検出信号を通信システム５に送信する。

リッドボックス２１は、車両２の側部後方に設けられており、その内部で水素導入口２２を保護する。このリッドボックス２１には、リッド２３が回動可能に設けられている。水素ガスステーション１において、利用者はリッド２３を開き水素導入口２２を外部に露出させ、ディスペンサ１２の水素充填ノズル１３を水素導入口２２に差し込み、水素を充填する。

通信システム５は、通信充填ＥＣＵ５１と、バッテリ５２と、赤外線送信器５６と、リッドスイッチ５７と、を備える。

バッテリ５２は、主に通信充填ＥＣＵ５１、赤外線送信器５６、リッドスイッチ５７等の通信システム５を構成する電気機器の電力供給源として利用されるが、通信システム５の他、車両２における図示しない補機類の電力供給源としても利用される。このバッテリ５２は、燃料電池３１で発電した電力が充電されるようになっている。

リッドスイッチ５７は、リッドボックス２１に設けられており、リッド２３の開閉状態を検出する。リッドスイッチ２４は、リッド２３が閉じられリッドボックス２１内に水素導入口２２が保護された状態では、これを示す閉信号を通信充填ＥＣＵ５１に送信し、リッド２３が開かれ水素導入口２２が外部に露出した状態では、これを示す開信号を通信充填ＥＣＵ５１に送信する。なお、これら閉信号及び開信号のうち何れかは無信号としてもよい。

赤外線送信器５６は、赤外線ＬＥＤ５４とそのドライバ５５で構成される。ドライバ５５は、通信充填ＥＣＵ５１から送信されたデータ信号に基づいて赤外線ＬＥＤ５４を点滅させる。

通信充填ＥＣＵ５１は、通信充填を行うために通信システム５を構成する各種装置を制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び各種インターフェースなどの電子回路を含んで構成される。通信充填ＥＣＵ５１には、リッドスイッチ５７、圧力センサ３６、温度センサ３７、及びイグニッションスイッチ３９など、通信システム５及び燃料電池システム３の各種センサからの検出信号が入力される。

通信充填の実行時、通信充填ＥＣＵ５１は、ドライバ５５を駆動し赤外線ＬＥＤ５４を点滅させることにより、圧力センサ３６及び温度センサ３７で検出された圧力及び温度に基づいて生成したデータ信号や、水素ガスの充填の停止を指令するための充填停止指令信号をステーション１側の赤外線通信器１４へ送信する。

以上のように構成された通信システム５は、利用者によるリッド２３の開閉を契機として起動／停止する。以下、通信システム５の起動手順及び停止手順について説明する。

＜通信システムの起動＞
利用者によってリッド２３が開かれると、リッドスイッチ５７はこれを検出し、リッド２３が開かれたことを示す開信号をスリープ状態にある通信充填ＥＣＵ５１に送信する。これに応じて通信充填ＥＣＵ５１は、スリープ状態から復帰するとともに、赤外線送信器５６へのバッテリ５２からの電力の供給を開始する。その後、通信システム５からのデータ信号の送信が可能な状態になり、かつステーション１側の水素充填ノズル１３が水素導入口２２に差し込まれ、水素の充填と、車両２とステーション１との間の通信が可能な状態になったことに応じて、充填経路遮断弁３２６を開き、通信充填が開始する。

＜通信システムの停止＞
通信充填が適切に終了すると、利用者によって水素充填ノズル１３が水素導入口２２から抜き出され、そしてリッド２３が閉じられる。リッド２３が閉じられると、リッドスイッチ５７はこれを検出し、リッド２３が閉じられたことを示す閉信号を通信充填ＥＣＵ５１に送信する。これに応じて通信充填ＥＣＵ５１は、充填経路遮断弁３２６を閉じ、赤外線送信器５６への電力の供給を停止し、スリープ状態になる。

次に、図２〜図４を参照して、上述のようにして通信充填を実行している間に水素ガスの充填を中断する手順について説明する。
図２は、水素ガスの充填を中断する手順を示すフローチャートである。この図２に示す中断処理は、通信充填が行われている間、通信充填ＥＣＵにおいて所定の演算周期ごとに実行される。

Ｓ１では、水素ガスステーションに異常が生じたか否かを判定するステーション異常判定処理を実行した後、Ｓ２に移る。この水素ガスステーションの異常を判定する具体的な手順については、後に図３を参照して説明する。

Ｓ２では、Ｓ１における判定の結果、水素ガスステーションに異常ありと判定されたか否かを判定する。Ｓ２の判定がＮＯであり、水素ガスステーションに異常がないと判定された場合には、水素ガスの充填をそのまま継続すべく、この処理を直ちに終了する。

Ｓ２の判定がＹＥＳであり、水素ガスステーションに異常があると判定された場合には、水素ガスステーションからの水素ガスの充填を止めるべく、赤外線送信器から水素ガスステーション側へ充填停止指令信号を送信する（Ｓ３）とともに、充填経路遮断弁を閉じ、水素ステーション側から高圧タンクへの水素ガスの流入を遮断する（Ｓ４）。

次に、図３及び４を参照して、水素の充填中に水素ガスステーションの異常を判定する手順について、２つの実施例を説明する。
図３は、実施例１のステーション異常判定処理の手順を示すフローチャートである。上記図２を参照して説明したように、この異常判定処理は、ステーションから車両の高圧タンクに水素ガスを充填している間に、所定の演算周期毎に通信充填ＥＣＵにおいて実行される。

Ｓ１１では、圧力センサの検出値に基づいて高圧タンク内のガス圧の圧力上昇速度値を算出し、Ｓ１２に移る。なお、ここで算出する圧力上昇速度値としては、速度の次元を有する値でなくてもよく、例えば所定時間の間の圧力センサの検出値の差分値で代用してもよい。

Ｓ１２では、温度センサの検出値に基づいて、次ステップＳ１３において水素ガスステーションの異常を判定するために、上記圧力変化速度値に対する閾値として用いられる異常判定閾値を算出し、Ｓ１３に移る。正常な状態にある水素ガスステーションでは、規定の最大流量を超えないような流量で高圧タンクに水素ガスを充填する。また、この水素ガス充填時の最大流量は、水素ガスステーションにおいて温度に応じて所定のマップを検索することで定められている。Ｓ１２では、水素ガスステーション側で定められる最大流量で水素ガスを充填した場合における高圧タンク内の圧力上昇速度値を、温度センサの検出値に基づいて所定のマップを検索することで算出し、これを基準値とし、この基準値と等しい値あるいは基準値の近傍の値に異常判定閾値を設定する。

Ｓ１３では、Ｓ１１において算出された圧力上昇速度値がＳ１２において算出された異常判定閾値以上であるか否かを判定する。Ｓ１３の判定がＹＥＳの場合には水素ガスステーションに異常があると判定し（Ｓ１４）、Ｓ１３の判定がＮＯの場合には水素ガスステーションに異常はないと判定し（Ｓ１５）、この処理を終了する。

図４は、実施例２のステーション異常判定処理の手順を示すフローチャートである。この異常判定処理は、ステーションから車両の高圧タンクに水素ガスを充填している間に、所定の演算周期毎に通信充填ＥＣＵにおいて実行される。なお、この実施例２の異常判定処理の手順は、図３を参照して説明した実施例１の手順と、水素ガスステーションの異常の判定に用いられる引数が異なっている。

Ｓ２１では、圧力センサ及び温度センサの検出値に基づいて、高圧タンク内の水素ガス残量を算出し、Ｓ２２に移る。Ｓ２１において、現在の高圧タンク内の水素ガス残量は、例えば、理想気体の状態方程式により予め定められた演算式に、高圧タンク内の水素ガスの圧力に相当する圧力センサの検出値及び高圧タンク内の水素ガスの温度に相当する温度センサの検出値を代入することで算出される。

Ｓ２２では、Ｓ２１において算出された水素ガス残量の変化速度値を算出し、Ｓ２３に移る。なお、実施例１と同様、ここで算出する水素ガス残量の変化速度値としては、速度の次元を有する値でなくてもよく、例えば所定時間の間の水素ガス残量の差分値で代用してもよい。

Ｓ２３では、温度センサの検出値に基づいて、次ステップＳ２４において水素ガスステーションの異常を判定するために、上記水素ガス残量の変化速度値に対する閾値として用いられる異常判定閾値を算出し、Ｓ２４に移る。より具体的には、Ｓ２３では、実施例１と同様に、水素ガスステーション側で定められる最大流量で水素ガスを充填した場合における高圧タンク内の水素ガス残量の変化速度値を、温度センサの検出値に基づいて所定のマップを検索することで算出し、これを基準値とし、この基準値と等しい値あるいは基準値の近傍の値に異常判定閾値を設定する。

Ｓ２４では、Ｓ２２において算出された水素ガス残量の上昇速度値がＳ２３において算出された異常判定閾値以上であるか否かを判定する。Ｓ２４の判定がＹＥＳの場合には水素ガスステーションに異常があると判定し（Ｓ２５）、Ｓ２４の判定がＮＯの場合には水素ガスステーションに異常はないと判定し（Ｓ２６）、この処理を終了する。

＜圧力センサ及び温度センサの故障判定＞
なお、上記図３及び図４を参照して説明したステーション異常判定処理では、車両２側に設けられた圧力センサ３６や温度センサ３７を利用したものとなっている。このため、水素ガスステーション１の異常を正確に判定するためには、これらセンサ３６，３７は正常な状態であることが確認されている必要がある。
そこで、上述のように通信充填を行っている間は、これらセンサ３６，３７の故障判定処理が通信充填ＥＣＵにより並行して実行される。このセンサの故障判定処理は、既知の方法が用いられる。具体的には、例えば、圧力センサ及び温度センサ共に予め２つずつ設けておき、それぞれの検出値に大きな差がある場合には、何れかが故障したと判定することができる。この他、圧力センサ及び温度センサに自己故障診断機能が搭載されたものを用いる場合には、この機能を利用して故障を判定することができる。

以上詳述した本実施形態の燃料電池車両２によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態では、水素ガスステーション１から車両２に水素ガスを充填している間に、水素ガスの充填流量が上昇すると、高圧タンク３２内の圧力上昇速度値や水素ガス残量の上昇速度値が増加し、これら速度値が所定の異常判定閾値を超えた場合には、ステーション１に異常が生じたものと判定し水素ガスの充填を停止する。これにより、ステーション１の異常によって高圧タンク３２に必要以上の量の水素ガスが充填されるのを防止することができる。特に本実施形態では、高圧タンク３２の圧力上昇速度や水素ガス残量の上昇速度によってステーション１の異常を判定することにより、ステーション１に異常が生じた際には速やかに水素ガスの充填を停止することができる。換言すれば、本実施形態によれば、ステーション１の異常の判定遅れが短く、速やかな対応が可能である。また本実施形態では、車両２に設けられた圧力センサ３６や温度センサ３７の検出値に基づいて圧力上昇速度値や水素ガス残量の上昇速度値を算出することから、車両２とステーション１との間で通信が行われていない場合であっても、車両２側でステーション１側の異常を判定できる。
本実施形態によれば、上述のようにステーション１側の異常を速やかに判定することにより、満充填閾値に設定されるマージンを小さくすることができるので、高圧タンク３２により多くの水素ガスを充填することができる。

（２）本実施形態によれば、ステーション１で規定される最大流量で高圧タンク３２内に水素ガスを充填した場合における圧力上昇速度値や水素ガス残量の上昇速度値を基準として異常判定閾値を定めることにより、必要以上に充填が中止されるのを防止できる。
（３）本実施形態によれば、圧力上昇速度値や水素ガス残量の上昇速度値を算出するために必要となる圧力センサ３６や温度センサ３７の故障を判定することにより、ステーション１側の異常を正確に判定できる。
（４）本実施形態によれば、水素ガスの充填を止める際には、車両２側からステーション１側へ停止指令信号を送信することに加え、車両２側の充填経路遮断弁３２６によって水素ガスの流入を遮断することにより、車両２とステーション１との間で正常な通信が確立されていない状態であっても、確実に過充填を防止できる。
（５）本実施形態によれば、分子量が小さく取り扱いが困難な水素であっても確実に過充填を防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限るものではない。
上記実施形態では、通信充填中に水素ガスステーション側に異常が生じたことを判定し、異常が生じた場合には、高圧タンクへの水素ガスの充填を止めたが、本発明はこれに限らない。上述のように、本発明は、車両とステーションとの間で通信が行われていなくても車両側でステーション側に異常が生じたことを判定できることから、通信充填中だけではなく、非通信充填中にも同様の手順で水素ガスステーション側の異常を判定し、高圧タンクへの水素ガスの充填を止めることができる。

上記実施形態では、圧力上昇速度値（実施例１）又は残量上昇速度値（実施例２）と所定の異常判定閾値との比較に基づいて水素ガスステーションに異常があると判定したが、ステーションの異常を判定するために異常判定閾値と比較する物理量はこれに限らない。ステーションに異常が生じた場合には、高圧タンク内の温度の上昇速度値も通常と比較して大きくなると考えられることから、温度センサの出力に基づいて算出した温度上昇速度値と所定の異常判定閾値との比較に基づいてステーションの異常を判定してもよい。ただし、温度センサの検出遅れ（充填速度の異常が温度センサの出力値の変化として表れるまでにかかる時間）は、圧力センサの検出遅れと比較すれば大きい。したがって、温度上昇速度値に基づいて異常を判定する場合、異常判定閾値は、所定の基準値から温度センサの検出遅れを見込んで定められたマージン値だけ減算することによって定めてもよい。なお、ここで基準値とは、図３のＳ１２と同様、水素ガスステーション側で定められる最大流量で水素ガスを充填した場合における高圧タンク内の温度上昇速度値を指す。

上記実施形態では、燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器を高圧タンクとした例について説明したが、これに限らず、吸蔵合金を備えた水素タンクを貯蔵容器としてもよい。
また、上記実施形態では、水素を燃料ガスとした燃料電池車両を例について説明したが、これに限らず、天然ガスを燃料ガスとした天然ガス自動車にも適用できる。
また、上記実施形態では、燃料電池車両を移動体とした例について説明したが、これに限らず、バイク、船舶、宇宙船、ロボットなどの移動体にも適用できる。

Ｓ…水素充填システム
１…水素ガスステーション（供給装置）
１２…ディスペンサ（供給装置）
２…燃料電池車両（移動体）
３…燃料電池システム
３２…高圧タンク（貯蔵容器）
３２６…充填経路遮断弁（遮断手段）
３６…圧力センサ（圧力検出手段）
３７…温度センサ（温度検出手段）
５…通信システム（送信手段）

Claims (8)

1. 燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器と、
   前記貯蔵容器内のガスの圧力を検出する圧力検出手段を備えた移動体の燃料ガス充填方法であって、
   前記移動体と外部の供給装置とを接続し、前記供給装置から供給される燃料ガスを前記貯蔵容器内へ充填する充填工程と、
   前記充填工程中に前記圧力検出手段の検出値に基づいて前記貯蔵容器内の圧力変化速度の値を算出する圧力変化速度算出工程と、
   前記圧力変化速度算出工程において算出された圧力変化速度値が、所定の異常判定閾値以上である場合に、前記貯蔵容器内への燃料ガスの充填を止める充填中止工程と、を備えることを特徴とする燃料ガス充填方法。
2. 前記異常判定閾値は、正常な状態にある供給装置における最大の流量で前記貯蔵容器内へ燃料ガスを充填した場合における前記貯蔵容器内の圧力変化速度を基準として定められることを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス充填方法。
3. 前記圧力検出手段の故障を判定するセンサ故障判定工程をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料ガス充填方法。
4. 燃料ガスを貯蔵する貯蔵容器と、
   前記貯蔵容器内のガスの圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記貯蔵容器内のガスの温度を検出する温度検出手段と、を備える移動体の燃料ガス充填方法であって、
   前記移動体と外部の供給装置とを接続し、前記供給装置から供給される燃料ガスを前記貯蔵容器内へ充填する充填工程と、
   前記充填工程中に前記圧力検出手段及び前記温度検出手段の検出値に基づいて前記貯蔵容器内の燃料ガス残量の変化速度を算出する残量変化速度算出工程と、
   前記残量変化速度算出工程において算出された残量変化速度値が、所定の異常判定閾値以上である場合に、前記貯蔵容器内への燃料ガスの充填を止める充填中止工程と、を備えることを特徴とする燃料ガス充填方法。
5. 前記異常判定閾値は、正常な状態にある供給装置における最大の流量で前記貯蔵容器内へ燃料ガスを充填した場合における前記貯蔵容器内の残量変化速度を基準として定められることを特徴とする請求項４に記載の燃料ガス充填方法。
6. 前記圧力検出手段又は前記温度検出手段の故障を判定するセンサ故障判定工程をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料ガス充填方法。
7. 前記移動体は、燃料ガスの供給の停止を指令する停止指令信号を前記供給装置に送信する送信手段と、前記貯蔵容器内へのガスの流入及び前記貯蔵容器内からのガスの流出を遮断する遮断手段と、を備え、
   前記充填中止工程では、前記送信手段から前記停止指令信号を送信するとともに、前記遮断手段により前記供給装置から前記貯蔵容器内への燃料ガスの流入を遮断することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の燃料ガス充填方法。
8. 前記燃料ガスは水素ガスであり、
   前記移動体は、前記貯蔵容器内の水素ガスを利用して発電する燃料電池システムを備えた燃料電池車両であることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の燃料ガス充填方法。

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