JP2020078101A - Vehicle travelling by using fuel gas - Google Patents

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健嗣 小宮
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Abstract

To determine possibly being failed of a gas tank side nonreturn valve in a vehicle travelling by using fuel gas.SOLUTION: A vehicle includes two or more nonreturn valves between a fuel gas tank and a receptacle for receiving a nozzle of a gas station side supplying fuel gas. Pressure in a section sandwiched by a plurality of nonreturn valves is detected. When performing filling of a predetermined amount of the fuel gas immediately after the gas station side attaches the nozzle to the receptacle, a control unit acquires transition of the pressure between the nonreturn valves, and avoids filling of the gas from the gas station side after determining that there is a possibly that the nonreturn valve of the gas tank side is failed when the pressure does not indicate a prescribed decrease tendency.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、水素やプロパンガスなどの燃料ガスを用いて走行する車両に関する。   The present invention relates to a vehicle that travels using a fuel gas such as hydrogen or propane gas.

燃料電池車両やLPG車両などでは、燃料ガスとしての水素やプロパンガスなどを貯蔵する燃料ガスタンクを搭載している。こうした燃料ガスタンクを備えた車両は、ガスステーションに赴き、燃料ガスの充填を受ける。充填されるガスは、車両側の充填口から充填用配管を介して燃料ガスタンク等に貯蔵される。一旦、燃料ガスタンクなどに燃料ガスが貯蔵されると、燃料ガスタンク内は高圧となるから、燃料ガスが、ガスの充填に用いられた配管を介して充填口に逆流・放出されないように、充填用配管には逆止弁が設けられている(特許文献1参照)。   Fuel cell vehicles, LPG vehicles, and the like are equipped with a fuel gas tank that stores hydrogen or propane gas as a fuel gas. A vehicle equipped with such a fuel gas tank goes to a gas station and is filled with fuel gas. The gas to be filled is stored in a fuel gas tank or the like from a filling port on the vehicle side through a filling pipe. Once the fuel gas is stored in the fuel gas tank, etc., the pressure inside the fuel gas tank becomes high, so that the fuel gas is filled for refilling so as not to flow back or be discharged to the filling port through the pipe used for filling the gas. A check valve is provided in the pipe (see Patent Document 1).

特開2018−80753号公報JP, 2008-80753, A

特許文献1記載の燃料ガス貯蔵装置では、こうした逆止弁は、配管途中に1つ、ガスステーションからのガス供給ノズルを受けるレセプタクルに1つなど、少なくとも2つ以上設けられ、高い安全性を実現している。本発明は、こうした燃料ガスを用いて走行する車両において、複数の逆止弁が故障するといった不測の事態に備え、更に高い安全性を確保することを目的としている。   In the fuel gas storage device described in Patent Document 1, at least two such check valves are provided, such as one in the middle of the pipe and one in the receptacle that receives the gas supply nozzle from the gas station, and high safety is achieved. is doing. An object of the present invention is to ensure higher safety in an unexpected situation such as failure of a plurality of check valves in a vehicle that travels using such fuel gas.

本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   The present invention can be realized as the following modes or application examples.

本発明の第1の態様は、燃料ガスを用いて走行する車両としての態様である。この車両は、燃料ガスを供給するガスステーション側のノズルを受け入れるレセプタクルと、前記レセプタクルと燃料ガスタンクとを接続する充填経路に設けられた2以上の逆止弁と、前記2以上の逆止弁によって挟まれた区間の前記充填経路内の圧力を検出する圧力センサと、前記ガスステーション側が、前記レセプタクルに前記ノズルを装着した直後に、予め定められた量の前記燃料ガスの充填を行なった後で、前記圧力センサが検出する前記圧力の推移を取得し、当該圧力が所定の低下傾向を示さない場合には、前記複数の逆止弁のうち、前記燃料ガスタンク側の逆止弁が故障している可能性があると判断する制御部とを備える。   A first aspect of the present invention is an aspect as a vehicle that travels using fuel gas. This vehicle includes a receptacle that receives a nozzle on a gas station side that supplies fuel gas, two or more check valves provided in a filling path that connects the receptacle and the fuel gas tank, and two or more check valves. A pressure sensor for detecting the pressure in the filling path in the sandwiched section, and the gas station side, immediately after mounting the nozzle in the receptacle, after filling a predetermined amount of the fuel gas. When the transition of the pressure detected by the pressure sensor is acquired and the pressure does not show a predetermined decreasing tendency, the check valve on the fuel gas tank side out of the plurality of check valves has failed. And a control unit that determines that there is a possibility of being present.

このようにすれば、容易に、燃料ガスタンク側に設けられた逆止弁の故障の可能性を判断することができる。ガスステーション側が、レセプタクルにノズルを装着した直後に、予め定められた量の燃料ガスの充填を行なうと、一旦圧力は上昇するが、燃料ガスタンク側の逆止弁が正常であれば、その後、ガス温度の低下により圧力は低下する。他方、燃料ガスタンク側の逆止弁による封止が不十分である場合には、圧力が低下しない、または低下しにくい、という状態が生じ得るからである。   With this configuration, it is possible to easily determine the possibility of failure of the check valve provided on the fuel gas tank side. When the gas station side fills a predetermined amount of fuel gas immediately after mounting the nozzle on the receptacle, the pressure rises once, but if the check valve on the fuel gas tank side is normal, then the gas The pressure decreases as the temperature decreases. On the other hand, if the check valve on the fuel gas tank side is insufficiently sealed, a state may occur in which the pressure does not decrease or is unlikely to decrease.

本発明の第1実施形態における燃料ガス貯蔵供給システムの概略説明図。The schematic explanatory drawing of the fuel gas storage supply system in 1st Embodiment of this invention. 水素ステーションで水素を充填する際の制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the control at the time of filling hydrogen with a hydrogen station. 燃料圧力の変化を例示するグラフ。The graph which illustrates the change of fuel pressure.

A1.第1実施形態の装置構成:
図1は、本発明の第1実施形態における燃料電池を搭載した車両100を、燃料供給系を中心に示す概略説明図である。この車両100は、燃料電池40を搭載しており、燃料電池40に供給される水素(燃料ガス)により発電を行ない、その発電した電力を利用して走行する。走行用のモータや電力変換装置、燃料電池40に空気(酸化剤ガス)を供給するコンプレッサなどについては、図示および説明を省略する。
A1. Device configuration of the first embodiment:
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a vehicle 100 equipped with a fuel cell according to a first embodiment of the present invention, focusing on a fuel supply system. This vehicle 100 is equipped with a fuel cell 40, generates electric power by hydrogen (fuel gas) supplied to the fuel cell 40, and travels using the generated electric power. Illustration and description of a traveling motor, a power converter, a compressor that supplies air (oxidant gas) to the fuel cell 40, and the like are omitted.

この車両100は、水素の充填を受ける充填口10、水素を貯蔵する第1ガスタンク41および第2ガスタンク42、水素の充填を制御する制御部60等を備える。制御部60は後述する水素充填処理を行なう他、他の制御、例えば燃料電池40の運転制御などを行なうものとしてもよい。   This vehicle 100 includes a filling port 10 for receiving hydrogen, a first gas tank 41 and a second gas tank 42 for storing hydrogen, a control unit 60 for controlling hydrogen filling, and the like. The control unit 60 may perform not only the hydrogen filling process described later, but also other control such as operation control of the fuel cell 40.

充填口10は、水素充填用のガスステーションである水素ステーション70において、水素の充填を受ける際に、水素供給用のノズル71を受け入れる。ノズル71は、充填口10に設けられたレセプタクル11に結合する。レセプタクル11には、逆止弁12が設けられているので、ノズル71をレセプタクル11から引き抜いても、充填口10から水素が漏れることはない。   The filling port 10 receives a hydrogen supply nozzle 71 when receiving hydrogen filling at a hydrogen station 70 which is a gas station for filling hydrogen. The nozzle 71 is coupled to the receptacle 11 provided in the filling port 10. Since the check valve 12 is provided in the receptacle 11, hydrogen does not leak from the filling port 10 even if the nozzle 71 is pulled out from the receptacle 11.

ノズル71とレセプタクル11とが結合すると、水素ステーション70は、車両100の制御部60と通信可能となる。制御部60は、図示しないCPUやメモリの他、水素ステーション70と通信するための通信部を備え、後述する充填処理を実行する。また水素ステーション70も、図示しないCPUやメモリの他、制御部60と通信するための通信部を備え、後述する充填処理を実行する。図1に示した「E13:警報」は、通信により、制御部60から水素ステーション70に出力される情報の1つだが、これ以外にも、通信により、制御部60と水素ステーション70とは、種々の情報をやり取り可能である。   When the nozzle 71 and the receptacle 11 are connected, the hydrogen station 70 can communicate with the control unit 60 of the vehicle 100. The control unit 60 includes a CPU, a memory (not shown), and a communication unit for communicating with the hydrogen station 70, and executes a filling process described later. The hydrogen station 70 also includes a communication unit for communicating with the control unit 60, in addition to a CPU and a memory (not shown), and executes a filling process described later. "E13: Alarm" shown in FIG. 1 is one of the information output from the control unit 60 to the hydrogen station 70 by communication, but in addition to this, the control unit 60 and the hydrogen station 70 are also connected by communication. Various kinds of information can be exchanged.

レセプタクル11と、燃料ガスタンクである第1ガスタンク41および第2ガスタンク42との間には、水素充填経路が設けられている。この水素充填経路は、レセプタクル11側からは、燃料ガス配管20、シャントバルブ22,充填側三方弁23が設けられている。充填側三方弁23は、シャントバルブ22側からの配管を、第1ガスタンク41および第2ガスタンク42に分岐する。充填側三方弁23の分岐した出力の一方は第1ガスタンク41のタンクバルブ53に、他方は第2ガスタンク42のタンクバルブ54に、それぞれ結合されている。   A hydrogen filling path is provided between the receptacle 11 and the first gas tank 41 and the second gas tank 42 which are fuel gas tanks. The hydrogen filling path is provided with a fuel gas pipe 20, a shunt valve 22, and a filling side three-way valve 23 from the receptacle 11 side. The filling-side three-way valve 23 branches the pipe from the shunt valve 22 side into a first gas tank 41 and a second gas tank 42. One of the branched outputs of the filling side three-way valve 23 is connected to the tank valve 53 of the first gas tank 41, and the other is connected to the tank valve 54 of the second gas tank 42.

タンクバルブ53,54は、第1ガスタンク41および第2ガスタンク42の口金51,52に取り付けられており、両者は、同一の構成を備える。タンクバルブ53は、逆止弁57、主止弁55、手動弁を内蔵する。同様に、タンクバルブ54は、逆止弁58、主止弁56、手動弁を内蔵している。2つの手動弁は、それぞれ第1ガスタンク41,第2ガスタンク42に結合されており、その出口側は、それぞれ、逆止弁57,58の二次側および主止弁55,56の一次側に結合されている。   The tank valves 53 and 54 are attached to the bases 51 and 52 of the first gas tank 41 and the second gas tank 42, and both have the same configuration. The tank valve 53 incorporates a check valve 57, a main stop valve 55, and a manual valve. Similarly, the tank valve 54 incorporates a check valve 58, a main stop valve 56, and a manual valve. The two manual valves are respectively connected to the first gas tank 41 and the second gas tank 42, and the outlet sides thereof are respectively the secondary side of the check valves 57, 58 and the primary side of the main stop valves 55, 56. Are combined.

逆止弁57,58の一次側は、それぞれ充填側三方弁23からの分岐出力に結合されている。このため、レセプタクル11から辿ると、水素ステーション70側から充填される水素は、シャントバルブ22,充填側三方弁23,逆止弁57または逆止弁58,手動弁を介して、第1ガスタンク41または第2ガスタンク42に充填されることになる。充填側三方弁23には、充填されている水素の圧力を検出する充填側圧力センサ33が設けられており、検出した圧力値は、制御部60に出力されている。レセプタクル11から第1ガスタンク41までには、2つの逆止弁12および逆止弁57が設けられており、レセプタクル11から第2ガスタンク42までには、同じく2つの逆止弁12および逆止弁58が設けられている。従って、全ての逆止弁12,57,58が正常であれば、レセプタクル11側からの水素の充填が終了し、かつ電磁弁である主止弁55,56が閉状態になっていれば、充填側三方弁23で検出される圧力は一定に保たれる。   The primary sides of the check valves 57, 58 are respectively connected to the branch outputs from the filling side three-way valve 23. Therefore, when tracing from the receptacle 11, the hydrogen charged from the hydrogen station 70 side passes through the shunt valve 22, the filling side three-way valve 23, the check valve 57 or the check valve 58, and the manual valve to the first gas tank 41. Alternatively, the second gas tank 42 is filled. The filling-side three-way valve 23 is provided with a filling-side pressure sensor 33 that detects the pressure of the filled hydrogen, and the detected pressure value is output to the control unit 60. Two check valves 12 and two check valves 57 are provided from the receptacle 11 to the first gas tank 41, and two check valves 12 and two check valves are similarly provided from the receptacle 11 to the second gas tank 42. 58 is provided. Therefore, if all the check valves 12, 57, 58 are normal, if the filling of hydrogen from the receptacle 11 side is completed and the main stop valves 55, 56 that are solenoid valves are in the closed state, The pressure detected by the filling side three-way valve 23 is kept constant.

第1ガスタンク41および第2ガスタンク42からの水素の出力について説明する。第1ガスタンク41および第2ガスタンク42に充填された水素は、主止弁55,56が、制御部60により開弁されると、主止弁55,56の二次側から、供給側三方弁24にそれぞれ分岐管を介して供給され、供給側三方弁24を介して、燃料電池40へと供給される。供給側三方弁24から燃料電池40までの配管には、圧力を低下させると共に、一定の圧力調圧する調圧弁25と、開弁時間と開弁量とにより、燃料電池40に供給する水素量を制御するインジェクタ26とが設けられている。また、供給側三方弁24には、第1ガスタンク41および第2ガスタンク42から供給される水素のガス圧を検出する供給側圧力センサ34が設けられ、検出した圧力値は、制御部60に出力されている。   The output of hydrogen from the first gas tank 41 and the second gas tank 42 will be described. When the main stop valves 55 and 56 are opened by the control unit 60, the hydrogen with which the first gas tank 41 and the second gas tank 42 are filled is supplied from the secondary side of the main stop valves 55 and 56 to the supply side three-way valve. 24 is supplied via a branch pipe to the fuel cell 40 via the supply side three-way valve 24. In the pipe from the supply-side three-way valve 24 to the fuel cell 40, the amount of hydrogen supplied to the fuel cell 40 is controlled by the pressure regulating valve 25 that regulates the pressure while reducing the pressure, and the valve opening time and the valve opening amount. A control injector 26 is provided. Further, the supply side three-way valve 24 is provided with a supply side pressure sensor 34 that detects the gas pressure of hydrogen supplied from the first gas tank 41 and the second gas tank 42, and the detected pressure value is output to the control unit 60. Has been done.

制御部60は上述した充填側圧力センサ33および供給側圧力センサ34の他、第1ガスタンク41に貯留された水素の温度を検出する第1温度センサ31および第2ガスタンク42に貯留された水素の温度を検出する第2温度センサ32からの検出信号も受け取っている。また、制御部60は、上述した主止弁55,56の他、シャントバルブ22の開閉を制御する信号を出力可能である。   In addition to the filling-side pressure sensor 33 and the supply-side pressure sensor 34 described above, the control unit 60 controls the first temperature sensor 31 that detects the temperature of hydrogen stored in the first gas tank 41 and the hydrogen stored in the second gas tank 42. A detection signal from the second temperature sensor 32 that detects the temperature is also received. In addition to the main stop valves 55 and 56 described above, the control unit 60 can output a signal for controlling opening / closing of the shunt valve 22.

A2.水素充填制御:
以上説明した装置構成を前提として、車両100の制御部60と水素ステーション70とが協働して行なう水素充填処理については説明する。図2は、この水素充填処理の概要を示すフローチャートである。図2において、左欄は、水素ステーション70の処理を、右欄は、制御部60の処理を、それぞれ示している。
A2. Hydrogen filling control:
Based on the device configuration described above, the hydrogen filling process performed by the control unit 60 of the vehicle 100 and the hydrogen station 70 in cooperation will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an outline of this hydrogen filling process. In FIG. 2, the left column shows the processing of the hydrogen station 70, and the right column shows the processing of the control unit 60.

まず、車両100が水素ステーション70に到着すると、車両100側は、水素充填に備えて、燃料電池40の運転を停止し、主止弁55,56を閉弁する。一連の停止作業を完了すると、充填口10の図示しないリッドが開き、車両100は、水素ステーションの水素充填用のノズル71を受入可能となる。この状態で、水素ステーション70側は、充填用のノズル71を、車両100の充填口10に装着する処理を行なう(ステップS110)。この処理は、自動で行なうものとしてもよいし、作業員が行なってもよい。   First, when the vehicle 100 arrives at the hydrogen station 70, the vehicle 100 side stops the operation of the fuel cell 40 and closes the main stop valves 55 and 56 in preparation for hydrogen filling. When a series of stop work is completed, the lid (not shown) of the filling port 10 is opened, and the vehicle 100 can receive the hydrogen filling nozzle 71 of the hydrogen station. In this state, the hydrogen station 70 side performs a process of mounting the filling nozzle 71 on the filling port 10 of the vehicle 100 (step S110). This process may be performed automatically or may be performed by a worker.

水素ステーション70は、その後、制御部60との通信が可能となったかをチェックする(ステップS120)。ノズル71とレセプタクル11とが正常に結合されれば、光通信などにより、水素ステーション70は車両100の制御部60との通信が可能となる。なお、図示は省略したが、一定時間以内に通信が可能とならなければ、異常と判断し、異常処理、例えば水素ステーション70側で異常表示を行なうものとしてもよい。   The hydrogen station 70 then checks whether communication with the control unit 60 is possible (step S120). If the nozzle 71 and the receptacle 11 are normally coupled, the hydrogen station 70 can communicate with the control unit 60 of the vehicle 100 by optical communication or the like. Although illustration is omitted, if communication is not possible within a fixed time, it may be determined as an abnormality and abnormality processing may be performed, for example, an abnormality display may be performed on the hydrogen station 70 side.

ノズル71がレセプタクル11に装着されると、車両100の制御部60は、これを受けて、水素ステーション70との通信を開始する(ステップS210)。この通信の開始を受けて、水素ステーション70は、車両との通信が可能となったと判断し(ステップS120:YES)、パルス充填を行なう(ステップS130)。パルス充填とは、第1,第2ガスタンク41,42への水素充填前に、水素ステーション70が車両100側の圧力を確認するために行なう、少量の水素充填である。パルス充填量は、SAE J2601規格に規定された確認用の充填であり、その水素充填量は、200g以下として規定されている。水素ステーション70は、図3に示すように、パルス充填を行なうことで、車両側の圧力が上昇し、その上昇分(ピーク圧力Pp−直前の圧力P0)が、予め定めた所定値以上となったことが確認できた場合に、本充填を行なう。   When the nozzle 71 is attached to the receptacle 11, the control unit 60 of the vehicle 100 receives this and starts communication with the hydrogen station 70 (step S210). In response to the start of this communication, the hydrogen station 70 determines that communication with the vehicle is possible (step S120: YES) and performs pulse filling (step S130). The pulse filling is a small amount of hydrogen filling that the hydrogen station 70 performs to confirm the pressure on the vehicle 100 side before filling the first and second gas tanks 41 and 42 with hydrogen. The pulse filling amount is a confirmation filling defined in the SAE J2601 standard, and the hydrogen filling amount thereof is defined as 200 g or less. As shown in FIG. 3, the hydrogen station 70 increases the pressure on the vehicle side by performing pulse filling, and the amount of increase (peak pressure Pp-pressure immediately before P0) becomes equal to or higher than a predetermined value. If it can be confirmed that it has been checked, perform the main filling.

水素ステーション70はステップS130において、パルス充填を行なうと、これを通信を利用して車両100の制御部60送信する。その上で、上述したように、パルス充填により圧力上昇が基準値以上かを判断し(ステップS140)、基準値未満であれば、車両100側の水素充填経路に何らかの異常があるとして、異常処理(ステップS145)を行なう。その後、「END」に抜けて本処理ルーチンを終了する。従って、この場合は、水素充填は行なわれない。   In step S130, the hydrogen station 70 performs pulse filling, and then transmits the pulse filling to the control unit 60 of the vehicle 100 using communication. Then, as described above, it is determined whether the pressure increase due to pulse filling is greater than or equal to the reference value (step S140), and if it is less than the reference value, it is determined that there is some abnormality in the hydrogen filling path on the vehicle 100 side and the abnormality processing is performed. (Step S145) is performed. After that, the process goes to "END" to end this processing routine. Therefore, in this case, hydrogen filling is not performed.

他方、パルス充填による圧力上昇が基準値以上であれば(ステップS140:「YES」)、次に車両100からの信号を受信する(ステップS150)。この間、車両100側の制御部60は、ステップS220以下の処理を実行する。   On the other hand, if the pressure increase due to pulse filling is greater than or equal to the reference value (step S140: “YES”), then the signal from the vehicle 100 is received (step S150). During this time, the control unit 60 on the vehicle 100 side executes the processing of step S220 and the subsequent steps.

制御部60は、まず水素ステーション70からパルス充填を行なったという情報が届いたかを判断する(ステップS220)。水素ステーション70からパルス充填を行なった旨の通知があるまで待機し、通知があれば(ステップS220:「YES」)、次に充填側圧力センサ33から信号を読取って、水素充填経路の圧力変化を検出する処理を行なう(ステップS230)。   The control unit 60 first determines whether or not information that pulse filling has been performed has arrived from the hydrogen station 70 (step S220). Wait until there is a notification from the hydrogen station 70 that pulse filling has been performed, and if there is a notification (step S220: “YES”), then read a signal from the filling-side pressure sensor 33 to change the pressure in the hydrogen filling path. Is detected (step S230).

このときの圧力変化の一例を図3を用いて説明する。図3に示したように、パルス充填によって一旦圧力は上昇するが、この圧力が第1,第2ガスタンク41,42の圧力より高ければ、逆止弁57,58が開き、圧力は低下する(時間ti〜t0)。ここでパルス充填が完了して、逆止弁57,58が閉じると、バルス充填によって逆止弁12から逆止弁57,58との間に水素が圧力P1で充填された状態となる。この場合、第1,第2ガスタンク41,42と充填側圧力センサ33が存在する充填側三方弁23とは、逆止弁57,58により遮断されているから、第1,第2ガスタンク41,42からの水素の供給はない。このため、2つの逆止弁間に封止された水素の圧力は徐々に低下する。これは水素のリークにより低下ではなく、バルス充填されたことで、その後水素の温度が低下するからである。温度の低下に伴い、圧力P1は、実線NLとして示したように、低下していく。   An example of the pressure change at this time will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the pressure once rises due to pulse filling, but if this pressure is higher than the pressures of the first and second gas tanks 41 and 42, the check valves 57 and 58 open and the pressure drops ( Time ti-t0). Here, when the pulse filling is completed and the check valves 57 and 58 are closed, hydrogen is filled at a pressure P1 between the check valve 12 and the check valves 57 and 58 by the bulge filling. In this case, the first and second gas tanks 41, 42 and the filling-side three-way valve 23 in which the filling-side pressure sensor 33 is present are shut off by the check valves 57, 58. There is no hydrogen supply from 42. Therefore, the pressure of hydrogen sealed between the two check valves gradually decreases. This is because the temperature of hydrogen decreases after that, because the hydrogen is leaked, not because the hydrogen is leaked. As the temperature decreases, the pressure P1 decreases as indicated by the solid line NL.

他方、逆止弁57,58の少なくとも一方が故障していると、水素がガスタンク側から供給されるため、充填側圧力センサ33が検出する圧力は、変化しない。この様子を破線ELとして示した。   On the other hand, when at least one of the check valves 57 and 58 is out of order, hydrogen is supplied from the gas tank side, so the pressure detected by the filling side pressure sensor 33 does not change. This situation is shown by a broken line EL.

制御部60は、パルス充填後の圧力変化を検出し(ステップS230)、圧力が低下するか否かを判断する(ステップS240)。圧力が低下していれば、水素充填経路は正常である、少なくとも逆止弁57,58は故障していないとして、通信を介して水素ステーション70に、正常出力を行なう(ステップS250)。他方、検出した圧力変化が、低下しないというものであれば、逆止弁57,58の少なくとも一方が故障している可能性があると判断し、制御部60は水素ステーション70に対して異常出力を行なう(ステップS260)。   The control unit 60 detects a pressure change after pulse filling (step S230) and determines whether the pressure drops (step S240). If the pressure is reduced, it is determined that the hydrogen filling path is normal, and at least the check valves 57 and 58 have not failed, and normal output is performed to the hydrogen station 70 via communication (step S250). On the other hand, if the detected pressure change does not decrease, it is determined that at least one of the check valves 57 and 58 may have failed, and the control unit 60 outputs an abnormal output to the hydrogen station 70. Is performed (step S260).

この出力を水素ステーション70は受信し(ステップS150)、異常出力でないと判断すれば(ステップS160:「YES」)、燃料充填処理(ステップS170)を行なう。他方、車両100側から異常出力が送信されていれば、異常処理(ステップS145)を行なう。異常処理としては、水素ステーション70側で異常の存在を表示して警告したり、修理を含めた異常対応可能なサービスマンを呼び出したりすることが考えられる。   The hydrogen station 70 receives this output (step S150), and if it is determined that the output is not abnormal (step S160: “YES”), the fuel filling process (step S170) is performed. On the other hand, if the abnormal output is transmitted from the vehicle 100 side, the abnormal process (step S145) is performed. As the abnormality processing, it is conceivable to display and warn the presence of abnormality on the hydrogen station 70 side, or call a service person who can handle the abnormality including repair.

水素ステーション70が、車両100から正常出力が得られて燃料充填処理(ステップS170)を行なうのに対応して、車両100側では充填の完了をモニタし(ステップS270)、燃料である水素の充填が完了するまで待機する。燃料の充填の完了は、車両100側で、充填側圧力センサ33より検出した圧力と第1,第2ガスタンク41,42の温度センサ31,32により検出したタンク内温度から、満充填と判断された状態になった時、制御部60がこれを判断し、通信により水素ステーション70側に通知する。もとより、充填している水素がガスタンクに満充填状態となったかは、水素ステーション70側で、水素の単位時間当りの流量の変化から判断するようにしても良い。   Corresponding to the fact that the hydrogen station 70 receives the normal output from the vehicle 100 and performs the fuel filling process (step S170), the completion of the filling is monitored on the vehicle 100 side (step S270), and the fuel hydrogen is filled. Wait until is completed. Completion of the fuel filling is judged to be full filling from the pressure detected by the filling side pressure sensor 33 and the tank internal temperature detected by the temperature sensors 31, 32 of the first and second gas tanks 41, 42 on the vehicle 100 side. When the state becomes the open state, the control unit 60 judges this and notifies the hydrogen station 70 side by communication. Of course, whether or not the filled hydrogen is completely filled in the gas tank may be determined on the hydrogen station 70 side from the change in the flow rate of hydrogen per unit time.

燃料である水素の充填が完了すれば、水素ステーション70は「END」に抜けて図2左欄に示した処理を終了する。車両100側の制御部60は、図2右欄に示した処理を終了し、通常処理に移行する。通常処理とは、水素ステーション70側のノズル71が充填口10から外されたことを検出し、リッドが閉じられたことを確認した後、必要に応じて燃料電池40を起動し、その発電量を制御するといった処理である。   When the filling of hydrogen as the fuel is completed, the hydrogen station 70 goes to “END” and ends the processing shown in the left column of FIG. The control unit 60 on the vehicle 100 side ends the processing shown in the right column of FIG. 2 and shifts to the normal processing. The normal process is to detect that the nozzle 71 on the hydrogen station 70 side has been removed from the filling port 10 and to confirm that the lid is closed, and then activate the fuel cell 40 as necessary to generate electricity. Is a process for controlling.

以上説明した実施形態によれば、通常水素ステーション70により水素充填の開始に先立って行なわれるパルス充填を利用して、逆止弁57,58の異常の可能性を判断することができる。もとより、水素の充填系には、レセプタクル11内の逆止弁12が存在するため、逆止弁57,58が開故障を起したとしても、水素がレセプタクル11から充填口10を通って外部に漏れることはない。この状態で、逆止弁57,58の少なくとも一方に、開故障の可能性があることが判断できるので、速やかに逆止弁57,58を調べて、故障している場合にこれを交換・修理すれば、安全性をより確実なものにすることができる。なお、逆止弁の故障は、弁体への異物の噛み込みや、閉弁用スプリングのへたりや破断など、種々の要因が考えられる。こうした要因に対する対策は勿論とられており、例えば、異物の噛み込みについては、フィルタ設置による異物の除去がなされ、またスプリング不具合の発生については強度計算やパーツの品質管理により、十分な耐久性の確保がなされている。その上で、上記の対策をとることにより、水素充填経路の安全性は一層高められる。   According to the embodiment described above, it is possible to determine the possibility of abnormality of the check valves 57 and 58 by utilizing the pulse filling that is normally performed by the hydrogen station 70 prior to the start of hydrogen filling. Of course, since the check valve 12 in the receptacle 11 is present in the hydrogen filling system, even if the check valves 57 and 58 have an open failure, the hydrogen flows from the receptacle 11 to the outside through the filling port 10. There is no leakage. In this state, it is possible to determine that at least one of the check valves 57 and 58 may have an open failure. Therefore, the check valves 57 and 58 are promptly checked, and if there is a failure, this should be replaced or replaced. If repaired, safety can be improved. It should be noted that the check valve may have various factors such as foreign matter being caught in the valve body and the valve closing spring being worn or broken. As a matter of course, countermeasures against these factors are taken.For example, when foreign matter is caught, foreign matter is removed by installing a filter, and when a spring failure occurs, strength calculation and quality control of parts are used to ensure sufficient durability. Have been secured. Furthermore, by taking the above measures, the safety of the hydrogen filling path is further enhanced.

しかも、上記の判断手法は新たなセンサや新たな充填処理などを必要とせず、既存の圧力センサを用い、また従来から行なわれているパルス充填を利用するので、ハードウェア構成の複雑化や制御の煩雑化を招くことがない。従って、コストの上昇も抑制される。   Moreover, the above judgment method does not require a new sensor or a new filling process, uses the existing pressure sensor, and utilizes the pulse filling that has been conventionally performed, so that the hardware configuration becomes complicated and the control is prevented. Does not cause complication. Therefore, an increase in cost is suppressed.

B.他の実施形態:
上記実施形態では、逆止弁57,58の少なくとも一方に異常の可能性があると判断すると、燃料である水素の充填を行なわないものとしたが、異常の可能性があると判断して、これを記録するに留めてもよい。あるいは、異常の可能性を放置するだけにしてもよい。異常の可能性がある場合には、水素の充填量をリンプホームに必要な最小限に留めるといった対応も可能である。
B. Other embodiments:
In the above embodiment, if it is determined that at least one of the check valves 57 and 58 may be abnormal, it is determined that hydrogen as fuel is not charged, but it is determined that there is a possibility of abnormality. You may keep this record. Alternatively, the possibility of abnormality may be left alone. If there is a possibility of abnormality, it is possible to take measures such as keeping the hydrogen filling amount to the minimum necessary for the limp home.

上記の実施形態では、水素を貯留するガスタンクは2つ設けたが、1つであってもよい。また3以上のガスタンクを設けた構成であっても良い。複数のガスタンクは、上記の実施形態では並列に接続して、それぞれのガス充填側に逆止弁を設けたが、複数のガスタンクを直列に接続し、充填口から一番近いガスタンクの手は前に逆止弁を設けておき、レセプタクルとこの逆止弁との間のガス圧を測定するようにすれば、同様にガスタンク側の逆止弁の開故障の可能性を判断することができる。   Although two gas tanks for storing hydrogen are provided in the above embodiment, the number of gas tanks may be one. Further, the configuration may be such that three or more gas tanks are provided. A plurality of gas tanks are connected in parallel in the above-described embodiment and a check valve is provided on each gas filling side.However, a plurality of gas tanks are connected in series, and the nearest gas tank from the filling port is in front. If a check valve is provided in and the gas pressure between the receptacle and the check valve is measured, the possibility of open failure of the check valve on the gas tank side can be similarly determined.

上記実施形態では、充填側圧力センサ33により検出し圧力が一定以上低下しているときに、逆止弁57,58の少なくとも一方に異常の可能性があると判断したが、圧力低下の様子(勾配、低下幅等)は、外気温やガスタンク内の残圧などによっても変化する。このため、一律に判断するのではなく、パルス充填後の圧力低下を毎回記録しておき、前回の圧力低下の割合や、それまで圧力低下の割合の平均値よりも、予め定めた割合、例えば20%以上低下している場合には、異常と判断するようにしてもよい。或いは、こうした前回と比べて所定の割合低下している、という状態が検出されたらこれを記録し、その回数が所定回数、例えば10回以上連続したら、異常と判断し、外部に通知するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, when the pressure detected by the filling-side pressure sensor 33 has decreased by a certain amount or more, it is determined that at least one of the check valves 57 and 58 may be abnormal. The gradient, decrease width, etc.) also change depending on the outside temperature and the residual pressure in the gas tank. Therefore, instead of making a uniform determination, the pressure drop after pulse filling is recorded each time, and the ratio of the previous pressure drop or the average value of the pressure drop ratios up to that point is determined by a predetermined ratio, for example, If it is reduced by 20% or more, it may be determined to be abnormal. Alternatively, when such a condition that a predetermined percentage lower than the previous time is detected, this is recorded, and when the number of times is a predetermined number of times, for example, 10 or more consecutive times, it is judged as an abnormality and notified to the outside. May be.

異常の放置は、上記実施形態では、通常水素ステーション70側で行なった(図2、ステップS145)が、制御部60側でインスツルメントパネルなどへの異常表示を行なうものとしてもよい。また、上記実施形態では、車両100は、水素を用いた燃料電池車両としたが、燃料を貯留するガスタンクを搭載している車両であれば、プロパンガスやメタンガスを用いた車両であっても実施可能である。水素を用いる場合でも、燃料電池に限らず、ロータリエンジンなど、直接水素を燃焼させるエンジンを搭載した車両に適用することも可能である。   In the above-described embodiment, the abnormality is normally left on the hydrogen station 70 side (FIG. 2, step S145), but the control unit 60 side may display the abnormality on the instrument panel or the like. Further, in the above-described embodiment, the vehicle 100 is a fuel cell vehicle using hydrogen, but any vehicle using a propane gas or methane gas may be used as long as it is a vehicle equipped with a gas tank for storing fuel. It is possible. Even when hydrogen is used, the invention is not limited to the fuel cell, but can be applied to a vehicle equipped with an engine that directly burns hydrogen, such as a rotary engine.

上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア(コンピュータプログラム)は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやCD−ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のRAMやROM等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。   In each of the above embodiments, part of the configuration realized by hardware may be replaced with software. At least a part of the configuration realized by software can also be realized by a discrete circuit configuration. When some or all of the functions of the present disclosure are realized by software, the software (computer program) can be provided in a form stored in a computer-readable recording medium. The "computer-readable recording medium" is not limited to a portable recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, but is fixed to an internal storage device in the computer such as various RAMs or ROMs or a computer such as a hard disk. It also includes an external storage device. That is, the “computer-readable recording medium” has a broad meaning including any recording medium on which data packets can be fixed not temporarily.

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various configurations without departing from the spirit of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each mode described in the section of the summary of the invention are provided in order to solve some or all of the above-mentioned problems, or one of the effects described above. It is possible to appropriately replace or combine in order to achieve a part or all. If the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、上記実施形態においてハードウェアにより実現した構成の一部は、ソフトウェアにより実現することができる。   The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various configurations without departing from the spirit of the present disclosure. For example, the technical features of the embodiment corresponding to the technical features in each mode described in the section of the summary of the invention are to solve some or all of the above problems, or some of the above effects. Alternatively, in order to achieve all, it is possible to appropriately replace or combine. If the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate. For example, part of the configuration realized by hardware in the above embodiment can be realized by software.

10…充填口、11…レセプタクル、12…逆止弁、20…燃料ガス配管、22…シャントバルブ、23…充填側三方弁、24…供給側三方弁、25…調圧弁、26…インジェクタ、31…第1温度センサ、32…第2温度センサ、33…充填側圧力センサ、34…供給側圧力センサ、40…燃料電池、41…第1ガスタンク、42…第2ガスタンク、51…口金、53,54…タンクバルブ、55,56…主止弁、57,58…逆止弁、60…制御部、70…水素ステーション、71…ノズル、100…車両   10 ... Filling port, 11 ... Receptacle, 12 ... Check valve, 20 ... Fuel gas piping, 22 ... Shunt valve, 23 ... Filling side three-way valve, 24 ... Supply side three-way valve, 25 ... Pressure regulating valve, 26 ... Injector, 31 ... 1st temperature sensor, 32 ... 2nd temperature sensor, 33 ... Filling side pressure sensor, 34 ... Supply side pressure sensor, 40 ... Fuel cell, 41 ... 1st gas tank, 42 ... 2nd gas tank, 51 ... Clasp, 53, 54 ... Tank valve, 55, 56 ... Main stop valve, 57, 58 ... Check valve, 60 ... Control part, 70 ... Hydrogen station, 71 ... Nozzle, 100 ... Vehicle

Claims (1)

燃料ガスを用いて走行する車両であって、
燃料ガスを供給するガスステーション側のノズルを受け入れるレセプタクルと、
前記レセプタクルと燃料ガスタンクとを接続する充填経路に設けられた2以上の逆止弁と、
前記2以上の逆止弁によって挟まれた区間の前記充填経路内の圧力を検出する圧力センサと、
前記ガスステーション側が、前記レセプタクルに前記ノズルを装着した直後に、予め定められた量の前記燃料ガスの充填を行なった後で、前記圧力センサが検出する前記圧力の推移を取得し、当該圧力が所定の低下傾向を示さない場合には、前記複数の逆止弁のうち、前記燃料ガスタンク側の逆止弁が故障している可能性があると判断する制御部と
を備えた車両。
A vehicle that travels using fuel gas,
A receptacle that receives the nozzle of the gas station that supplies the fuel gas,
Two or more check valves provided in a filling path connecting the receptacle and the fuel gas tank,
A pressure sensor for detecting a pressure in the filling path in a section sandwiched by the two or more check valves;
The gas station side, immediately after mounting the nozzle on the receptacle, after filling a predetermined amount of the fuel gas, acquires the transition of the pressure detected by the pressure sensor, the pressure is A vehicle including a control unit that determines that the check valve on the fuel gas tank side may be out of order among the plurality of check valves when the check valve does not exhibit a predetermined decreasing tendency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4215797A1 (en) 2022-01-25 2023-07-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hydrogen storage device, and vehicle

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