JP2023181681A - 水素貯蔵装置、及び車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のレセプタクル及び複数の水素タンクが具備された車両において、効率よく不足なく水素を充填する。【解決手段】水素充填装置のノズルが接続される複数のレセプタクル、複数の水素タンク、及び、レセプタクルから水素タンクに水素が流れる流路を有し、流路は、１つのレセプタクルから一部の水素タンクへの独立した流路と、他のレセプタクルから他の一部の水素タンクへの独立した流路と、が形成されており、独立した流路同士は具備された電磁弁の開閉により遮断と連通とが切替可能とされ、電磁弁の開閉を制御する制御装置を有し、制御装置は、レセプタクルに接続される水素貯蔵装置の状況に基づいて電磁弁の開閉を判定する演算を行う。【選択図】図３

Description

本開示は車両に搭載される水素貯蔵装置に関する。
特許文献１には、ディスペンサにより供給される水素を車両に搭載された車載タンクに充填する水素充填方法であって、車載タンクに充填される水素の初期圧力値を測定する初期圧力測定ステップＳ１と、初期圧力値を測定した後に、車載タンクの容積を推定する容積推定ステップＳ２とを含む水素充填方法について記載されている。
特開２０２１－０９５９８２号公報
トラックやバスなどの商用車では走行距離を延ばすために多数の水素タンクを搭載することが考えられるが、水素の充填口が１つしかない場合には充填口からタンクまでの配管長が長く、配管内径が小さいと圧力損失が増加し、水素充填速度が遅くなってしまう。そこで、充填口を複数設けることが考えられるが、水素を供給する側で必ずしも対応しているとは限らず、効率の良い充填ができないことがあった。また、複数の充填口の間で圧力差が生じていた場合には圧力の低い側の充填口から充填された側のタンクの圧力が低い圧で充填完了してしまうため、１回の充填での充填量が十分でないことがある。
本開示では上記問題を鑑み、複数のレセプタクル及び複数の水素タンクが具備された車両において、効率よく不足なく水素を充填することができる水素貯蔵装置を提供することを課題とする。
本願は、水素を燃料とする車両に具備され、水素充填装置から供給される水素を貯蔵する水素貯蔵装置であって、水素充填装置のノズルが接続される複数のレセプタクル、複数の水素タンク、及び、レセプタクルから水素タンクに水素が流れる流路を有し、流路は、１つのレセプタクルから一部の水素タンクへの独立した流路と、他のレセプタクルから他の一部の水素タンクへの独立した流路と、が形成されており、独立した流路同士は具備された電磁弁の開閉により遮断と連通とが切替可能とされ、電磁弁の開閉を制御する制御装置を有し、制御装置は、レセプタクルに接続される水素貯蔵装置の状況に基づいて電磁弁の開閉を判定する演算を行う、水素貯蔵装置を開示する。
制御装置は、複数のレセプタクルのうち水素が供給されないレセプタクルがある場合に電磁弁を開放する制御を行うように構成してもよい。
上記水素貯蔵装置はさらに、流路の流路内圧力を測定する圧力センサを具備し、制御装置は圧力センサからの圧力値を取得して独立した流路の間で圧力差が所定以上である場合に電磁弁を開放する制御を行うように構成してもよい。
また、本願は、上記水素貯蔵装置と、水素貯蔵装置の水素タンクからの水素の供給を受けて発電する燃料電池システムと、を備える、車両を開示する。
本開示によれば、複数のレセプタクル及び複数の水素タンクが具備された車両において、効率よく不足なく水素を充填することができる。
図１は車両１の概要を表す図である。 図２は水素充填装置５０を説明する図である。 図３は水素貯蔵装置２０を説明する図である。 図４は制御装置３０を説明する図である。 図５は形態１にかかる水素充填制御Ｓ１０を説明する図である。 図６は形態２にかかる水素充填制御Ｓ２０を説明する図である。
１．車両
図１には、水素タンク２１が積載された車両１の概要を模式的に表した。なお、水素貯蔵装置２０は後で別の図を用いて説明するため、図１には水素貯蔵装置２０のうち水素タンク２１のみを示している。本形態の車両１は大型の車両（トラック）であり、車台２、車台２の前部に配置された運転部３、車台２の後部に配置された荷台部４、車台２の下部に設けられた車輪部５、車両１を駆動する電動モータ６、及び、燃料電池ユニット１０を備えている。なお、ここでは大型の車両としてトラックを示したが、これに限られずバス等にも適用できる。また、大型の車両に限定されることもなく、通常の乗用車にも適用することができる。
燃料電池ユニット１０は、燃料電池１１、水素タンク２１、不図示の空気取得手段、及び、水素タンク収納ケース７を有して構成されている。これにより水素タンク収納ケース７に収納された水素タンク２１から水素供給配管１０ａを通して燃料電池１１に水素を供給するとともに不図示の空気取得手段から燃料電池１１に空気を供給する。燃料電池１１は、供給された空気（酸素）によって水素を酸化させることにより発電を行い、電線１０ｂを通して電動モータ６に電力を供給して電動モータ６を駆動させ、車両１は推進力を得る。
このような車両１における水素を燃料とした燃料電池１１による電動モータ６の駆動については公知の通りである。
また、後で説明するように本形態の車両１は、水素ステーションに備えられた水素充填装置５０から供給される水素を受け取り、水素タンク２１に水素を貯蔵する水素貯蔵装置２０が配置されている。当該水素貯蔵装置２０により水素が水素タンク２１に充填される。
２．水素充填装置
図２には水素貯蔵装置２０に対して水素を供給する水素充填装置５０の概要を説明する図を表した。
水素充填装置５０には、水素が封入された蓄圧器５１と、蓄圧器５１から配管に放出された水素を圧縮（昇圧）する圧縮機（コンプレッサ）５２と、昇圧された水素を圧縮機５２から車両１の水素貯蔵装置２０に供給する水素供給管５３と、水素供給を制御する制御装置５４とを備える。水素の充填は水素供給管５３の先端に設けられたノズル５３ａが車両１の水素貯蔵装置２０に設けられたレセプタクル２２に接続されることで行われる。
水素を供給する水素ステーションには１つ以上の水素充填装置５０が配置されている。すなわち、１つの水素充填装置５０を具備する水素ステーションや２つ以上の水素充填装置５０を具備する水素ステーションがある。
３．水素貯蔵装置
上記したように本形態の車両１には水素を貯蔵するための装置である水素貯蔵装置２０が備えられている。図３に１つの形態にかかる水素貯蔵装置２０の構成を概念的に示している。図３からわかるように本形態で水素貯蔵装置２０は水素タンク２１、レセプタクル２２、分配器２３、電磁弁２４、通信装置２５、及び、圧力センサ２６を有している。そしてこれら各部材は後述するように配管により接続され、水素が流れる流路が形成されている。また、図３では図示を省略するが、水素貯蔵装置２０にはこれらを制御する制御装置３０が具備されている（図４参照）。
３．１．水素タンク
水素タンク２１は水素を貯蔵しておく容器であり、水素タンク２１から燃料電池１１に水素が供給される。
水素タンク２１の具体的構造は特に限定されることはなく、水素タンクとして利用できる公知のものを適用することが可能である。典型的には水素タンクは水素を貯蔵する部位であるタンク本体Ｔと、タンク本体Ｔの水素の出入り口となり、配管が接続される口金Ｋが具備されている。
本形態では水素タンク２１が複数設けられており（例えば４つ）、それぞれの水素タンク２１に水素が充填される。ここでは４つの水素タンク２１が配置される例を挙げ、これらを区別するために符号を２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄで表した。これらの水素タンク２１は全て同じ容量であってもよいし、異なる容量の水素タンクが含まれていてもよい。
３．２．レセプタクル
レセプタクル２２は、上記した水素充填装置５０のノズル５３ａが接続されることで水素充填装置５０と水素貯蔵装置２０との流路が連通して水素が水素充填装置５０から水素タンク２１に流れるようにする水素の供給口を具備するものである。
レセプタクル２２の具体的形状は特に限定されることはなく、公知の形態のものを用いることができる。
本形態ではレセプタクル２２が複数設けられている（例えば２つ）。ここでは２つのレセプタクル２２が具備される例を挙げ、これらを区別するために符号を２２ａ、２２ｂで表した。ただしこれに限らず３つ以上のレセプタクルが設けられてもよい。
３．３．分配器
分配器２３は複数の流路を繋いで分岐や合流をさせる部材であり、本形態では１つのレセプタクル２２に対して１つの分配器２３が設けられている。すなわち、本形態ではレセプタクル２２ａに対して分配器２３ａ、レセプタクル２２ｂに対して分配器２３ｂが配置されている。
分配器２３の具体的形状は特に限定されることはなく公知ものを用いることができる。
３．４．電磁弁
電磁弁２４は電磁石の力で急速開閉ができるバルブであり、全開（開放）か全閉（閉止）のいずかれのみの状態にするＯＮ－ＯＦＦ弁である。電磁弁２４としては公知のものを用いることができる。
３．５．流路
上記した各部材は配管で接続され、水素が流れる流路を形成している。具体的には、レセプタクル２２ａは分配器２３ａに接続され、分配器２３ａからは水素タンク２１ａ、水素タンク２１ｂ、及び、電磁弁２４に流路が分岐するように配管が接続されている。一方、レセプタクル２２ｂは分配器２３ｂに接続され、分配器２３ｂからは水素タンク２１ｃ、水素タンク２１ｄ、及び、電磁弁２４に分岐するように配管が接続されている。
すなわち、分配器２３ａと分配器２３ｂとは電磁弁２４を介して連結しており、電磁弁２４が開放された場合には連通し、電磁弁２４が閉止された場合には連通しないように構成されている。従って、電磁弁２４が閉止の状態では複数のレセプタクルのうちの１つであるレセプタクル２２ａによる一部の水素タンクである水素タンク２１ａ及び水素タンク２１ｂへの独立した水素充填の流路と、複数のレセプタクルのうちの他の１つであるレセプタクル２２ｂによる他の一部の水素タンクである水素タンク２１ｃ及び水素タンク２１ｄへの独立した水素充填の流路とが個別に形成される。そして、電磁弁２４が開放されたときにはこの独立した流路同士が連通してレセプタクル２２ａから全ての水素タンク２１への水素充填流路が形成されるとともにレセプタクル２２ｂからの全ての水素タンク２１への水素充填流路が形成される。
３．６．通信装置
通信装置２５は、各レセプタクル２２に配置され、水素ステーションや水素充填装置５０との情報の授受を行うことができるように構成されている。水素貯蔵装置２０は通信手段２５を介して水素ステーション（水素充填装置５０）の情報を取得する。
通信装置２５の具体的態様は特に限定されることはないが赤外線通信装置を挙げることができる。本形態ではレセプタクル２２ａに通信装置２５ａが配置され、レセプタクル２２ｂに通信装置２５ｂがそれぞれ配置されている。
３．７．圧力センサ
圧力センサ２６は、各分配器２３に配置され、分配器２３における流路内圧力（水素の圧力）を測定する。すなわち、上記した独立の流路ごとの流路内圧力を測定する。具体的な圧力センサの種類は特に限定されることはなく公知のものを適用すればよい。
本形態では分配器２３ａに圧力センサ２６ａが配置され、分配器２３ｂに圧力センサ２６ｂがそれぞれ配置されている。
３．８．制御装置
制御装置は、通信装置２５や圧力センサ２６から情報を取得して演算を行い、例えば電磁弁２４を操作して所望の態様で水素充填が行われるように制御を行う。図４に概念的に示したように制御装置３０は、プロセッサーであり演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算ユニット）３１、作業領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）３２、記録媒体として機能するＲＯＭ（Read-Only Memory）３３、有線、無線を問わず情報を制御装置３０に受け入れるインターフェイスである受信部３４、及び、有線、無線を問わず情報を制御装置３０から外部に送るインターフェイスである送信部３５を備える。
従って制御装置３０は受信部３４に通信装置２５、圧力センサ２６が接続されて情報を受信し、送信部３５に電磁弁２４が接続されて電磁弁２４に開閉の信号の送信ができるように構成されている。
制御装置３０には、通信装置２５、圧力センサ２６からの情報を処理をして電磁弁２４の開閉を判定及び操作するプログラムが保存されている。制御装置３０では、ハードウェア資源としてのＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、及びＲＯＭ３３と、プログラムとが協働する。具体的には、ＣＰＵ３１が、ＲＯＭ３３に記録されたコンピュータプログラムを、作業領域として機能するＲＡＭ３２で実行することによって、電磁弁２４を操作して適切な水素充填態様を実現する。ＣＰＵ３１が取得または生成した情報は、ＲＡＭ３２に格納される。その他、制御装置３０の内部や外部に別途記録媒体が具備されて、ここにプログラムや各種データが記録されてもよい。
本形態では制御装置３０は、通信装置２５、圧力センサ２６から受信部３４を介して情報を取得する。そして制御装置３０は取得したデータに基づいて、ＲＯＭ３３や他の記録媒体に記録されたデータベースを用いる等しつつ、ＲＯＭ３３や他の記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを実行して演算処理を行い電磁弁２４の開閉の判別を行ってＲＡＭ３２や記録媒体に記録する。電磁弁２４の開閉判別のための具体的な内容は後で説明する。開閉判別の結果は送信部３５から電磁弁２４に送信され電磁弁２４はこの指令に従って開閉する。
このような制御装置３０は典型的にはコンピュータにより構成できる。
４．水素充填制御
次に水素充填制御について説明する。
上記したように本形態の水素貯蔵装置２０では、電磁弁２４の開放及び閉止を変更することで複数のレセプタクル２２と複数の水素タンク２１との水素充填流路の変更（独立した水素流路同士の遮断及び連通）が可能である。このような電磁弁２４の開放及び閉止の基本的な考え方は次の通りである。
電磁弁２４を開放する場合は限られることはないが例えば次のような状況が想定される。
（Ａ１）水素充填装置（水素ステーション）の設備数の制限
車両にレセプタクルが複数配置されていても水素ステーションに１つの水素充填装置しかなかったり、２つ以上の水素充填装置があっても１つしか使用できない場合、１つのレセプタクルからしか水素を充填することができないため、電磁弁を開放して独立した流路同士を連通し、１つのレセプタクルから全ての水素タンクに水素を充填することができるようにする。
（Ａ２）水素充填装置のノズル又はレセプタクルの故障
例えば複数のレセプタクルうち１つのレセプタクルでＯリングが破損している、又は、複数の水素充填装置があっても１つの水素充填装置のノズルが故障している等して複数のレセプタクルのそれぞれにノズルを挿しても、水素漏れが発生する等して水素を充填ができない場合、電磁弁が閉止したままであると充填できない水素タンクが生じる。これに対して、電磁弁を開放して独立した流路同士を連通し、他のレセプタクルから全ての水素タンクに水素を充填できるようにする。
一方、電磁弁を閉止する場合は限られることはないが例えば次のような状況が想定される。
複数のレセプタクルのそれぞれにノズルが接続され、独立した水素流路ごとに、それぞれのレセプタクルに割り当てられた水素タンク（例えばレセプタクル２２ａに対して水素タンク２１ａ、２１ｂ）に水素を充填する。これにより効率よい水素充填が可能である。水素充填装置が複数存在し、複数のノズルのそれぞれからレセプタクルに同じように水素が供給されれば原則としてこのような水素充填が行われることで高い効率で水素を充填できる。
また次のように水素充填の途中で電磁弁の開閉を変更することも想定できる。
同じ水素ステーションに備えられた水素充填装置であっても当該装置ごとに水素圧力が異なる場合がある。例えば水素充填装置５０Ａは７０ＭＰａ、水素充填装置５０Ｂは５０ＭＰａで蓄圧されている場合で、水素充填装置５０Ａのノズル５３ａはレセプタクル２２ａに接続し、水素充填装置５０Ｂのノズル５３ａはレセプタクル２２ｂに接続したときに最後まで電磁弁２４を閉止したままであると水素タンク２１ａ及び水素タンク２１ｂには７０ＭＰａまで水素が充填されるが、水素タンク２１ｃ及び水素タンク２１ｄには５０ＭＰａまでしか水素を充填することができない。
これに対して、初めに電磁弁２４を閉止して水素タンク２１ａ及び水素タンク２１ｂに７０ＭＰａまで、水素タンク２１ｃ及び水素タンク２１ｄに５０ＭＰａまで水素を充填した後、電磁弁２４を開放することで独立した水素流路同士を連通し、水素充填装置５０Ａから水素タンク２１ｃ及び水素タンク２１ｄに水素を充填することができ、最終的に全ての水素タンクに７０ＭＰａまで水素を充填することができる。
以上のように、水素充填装置のノズルの状況等による充填の可否や、圧力の状況による充填の不足の補填等の観点から電磁弁の開閉を変更することで効率よく不足のない水素充填が可能となる。
以下、具体的な例として形態１及び形態２を示す。以下に示す形態で水素充填制御は、上記したように通信装置２５、圧力センサ２６で得た情報を制御装置３０で処理することで行われる。この方法の具体的な実行は、当該方法の各過程に対応した各ステップを有するコンピュータプログラムが作成され、制御装置３０のＲＯＭ３３や記録媒体に記録され、実行することで水素充填制御を行うことができる。以下、形態例１、形態例２にかかる水素充填制御を説明するが、上記のようにこれに基づいたコンピュータプログラムは、制御装置３０のＲＯＭ３３や記録媒体に記録されていることで水素貯蔵装置２０の１つの構成要素として機能する。
４．１．形態例１
図５は形態例１にかかる水素充填制御Ｓ１０の流れを示す図である。図５からわかるように、水素充填制御Ｓ１０は、過程Ｓ１１～過程Ｓ１７を有している。以下各過程について説明する。
４．１．１．過程Ｓ１１
過程Ｓ１１では、水素充填装置５０のノズル５３ａがレセプタクル２２に接続され、水素充填が開始される。なお、水素充填（水素の供給）は過程Ｓ１７で水素充填が停止されるまで連続的に行われている。また、初期状態で電磁弁２４は閉止されている。
４．１．２．過程Ｓ１２
過程Ｓ１２では、レセプタクル２２ａ及びレセプタクル２２ｂの両者で水素が充填可能であるかを判定する。両者で水素の充填が可能である場合にはＹｅｓとされて過程Ｓ１５に進む。両者のうち一方でのみ充填する必要があるときにはＮｏとされて過程Ｓ１３に進む。
両方のレセプタクル２２で水素の充填が可能である（Ｙｅｓとなる）場合として、水素充填装置５０が複数利用でき、レセプタクル２２ａ及びレセプタクル２２ｂのそれぞれに対して水素充填装置５０のノズル５３ａが接続されており、正常に水素充填が可能であることが挙げられる。
一方のレセプタクル２２で充填する必要がある（Ｎｏとなる）場合として、水素充填装置５０が１つしか利用できず、レセプタクル２２ａ又はレセプタクル２２ｂのいずれかにしかノズル５３ａが接続されてない場合が挙げられる。また、レセプタクル２２ａ及びレセプタクル２２ｂの両方にノズル５３ａが接続された場合であっても、例えば一方のレセプタクルでＯリングが破損する等して他方のレセプタクルでしか水素充填ができない場合もＮｏとされる。
過程Ｓ１２における判定は、上記したように制御装置３０には通信装置２５が接続されており、通信装置２５を介して水素ステーション（水素充填装置５０）からの情報を取得して行うことができる。
４．１．３．過程Ｓ１３
過程Ｓ１２でＮｏと判定されると過程Ｓ１３で電磁弁２４を開放する。これにより分配器２３ａと分配器２３ｂとが連通し、独立した水素流路同士が連通して、一方のレセプタクル２２から全ての水素タンク２１に水素を充填できるようになる。
４．１．４．過程Ｓ１４
過程Ｓ１４では、過程Ｓ１３で電磁弁２４が開放された状態で水素の充填が行われている状況で、圧力条件１が満たされているかを判定する。圧力条件１が満たされているかの判定は圧力値によって行われ、具体的には分配器２３ａ、分配器２３ｂに設けられたそれぞれの圧力センサ２６ａ、２６ｂで取得した圧力データを制御装置３０で取得して演算することで判定する。
ここで、圧力条件１は例えば、分配器２３ａにおける圧力をＰａ及び分配器２３ｂにおける圧力をＰｂとしたとき、Ｐａ及びＰｂが水素タンクにある程度水素が充填されたことを示す閾値を満たすとともに、ＰａとＰｂとの差の絶対値が所定の閾値以内であることが挙げられる。これにより、この段階で全ての水素タンク２１に同程度の水素がある程度以上のレベルで充填されていることになる。
過程Ｓ１４で圧力条件１を満たしていると判定されたときにはＹｅｓとされて過程Ｓ１５に進み、過程Ｓ１４で圧力条件１を満たしていないと判定されたときにはＮｏとされて過程Ｓ１４が繰り返される。上記したように過程Ｓ１４がＮｏと判定されている間は水素充填が継続している。
４．１．５．過程Ｓ１５
過程Ｓ１５では過程Ｓ１４でＹｅｓと判定されて水素充填が圧力条件１を満たしている状態で電磁弁２４を閉止する。そして過程Ｓ１６に進む。なお、過程Ｓ１２でＹｅｓと判定されたときには、この過程Ｓ１５に進み電磁弁２４が閉止した状態が維持されたまま水素の充填がおこなわれている。
４．１．６．過程Ｓ１６
過程Ｓ１６では、過程Ｓ１５で電磁弁２４が閉止した状態で水素の充填が行われている状況で、圧力条件２が満たされているかを判定する。圧力条件２が満たされているかの判定は圧力値によって行われ、具体的には分配器２３ａ、分配器２３ｂに設けられたそれぞれの圧力センサ２６ａ、２６ｂで取得した圧力データを制御装置３０で取得して演算することで判定する。
ここで、圧力条件２は例えば、分配器２３ａにおける圧力をＰａ及び分配器２３ｂにおける圧力をＰｂとしたとき、Ｐａ及びＰｂが、水素タンクにある程度水素が充填がされたことを示す閾値を満たすことが挙げられる。これにより、この段階で全ての水素タンク２１に水素が必要レベルで充填されていることになる。なお、この場合、過程Ｓ１６の圧力条件２におけるＰａ、Ｐｂは過程Ｓ１４の圧力条件１におけるＰａ、Ｐｂの値以下とされる。
過程Ｓ１６で圧力条件２を満たしていると判定されたときにはＹｅｓとされて過程Ｓ１７に進み、過程Ｓ１６で圧力条件を満たしていないと判定されたときにはＮｏとされて過程Ｓ１６が繰り返される。上記したように過程Ｓ１６がＮｏと判定されている間は水素充填が継続している。
４．１．７．過程Ｓ１７
過程Ｓ１７で水素の充填を停止し、水素充填を終了する。
４．２．形態例２
図６は形態例２にかかる水素充填制御Ｓ２０の流れを示す図である。図６からわかるように、水素充填制御Ｓ２０は、過程Ｓ２１～過程Ｓ２９を有している。以下各過程について説明する。
４．２．１．過程Ｓ２１
過程Ｓ２１では水素充填装置５０のノズル５３ａをレセプタクル２２に接続する。
４．２．２．過程Ｓ２２
過程Ｓ２２では、レセプタクル２２ａ及びレセプタクル２２ｂの両者で水素が充填可能であるかを判定する。両者で水素の充填が可能である場合にはＹｅｓとされて過程Ｓ２６に進む。両者のうち一方でのみ充填する必要があるときにはＮｏとされて過程Ｓ２３に進む。
両方のレセプタクル２２で水素の充填が可能である（Ｙｅｓとなる）場合として、水素充填装置５０が複数利用でき、レセプタクル２２ａ及びレセプタクル２２ｂのそれぞれに対して水素充填装置５０のノズル５３ａが接続されており、正常に水素充填が可能であることが挙げられる。
一方のレセプタクル２２で充填する必要がある（Ｎｏとなる）場合として、水素充填装置５０が１つしか利用できず、レセプタクル２２ａ又はレセプタクル２２ｂのいずれかにしかノズル５３ａが接続されてない場合が挙げられる。また、レセプタクル２２ａ及びレセプタクル２２ｂの両方にノズル５３ａが接続された場合であっても、例えば一方のレセプタクルでＯリングが破損する等して他方のレセプタクルでしか水素充填ができない場合もＮｏとされる。
過程Ｓ２２における判定は、上記したように制御装置３０には通信装置２５が接続されており、通信装置２５を介して水素ステーション（水素充填装置５０）からの情報を取得して行うことができる。
４．２．３．過程Ｓ２３
過程Ｓ２３では、過程Ｓ２２でＮｏとされたとき、電磁弁２４を開放して水素の充填を開始する。この過程によれば独立した水素流路同士が連通して１つのレセプタクル２２から全ての水素タンク２１に水素が充填される。また、過程Ｓ２５で水素の充填が停止されるまで水素の充填は継続される。
４．２．４．過程Ｓ２４
過程Ｓ２４では、過程Ｓ２３で電磁弁２４が開放された状態で水素の充填が行われている状況で、水素充填が完了したかを判定する。水素充填が完了したかの判定は圧力値によって行われ、具体的には分配器２３ａ、分配器２３ｂに設けられたそれぞれの圧力センサ２６ａ、２６ｂで取得した圧力データを制御装置３０で取得して演算することで判定する。
ここで、水素充填が完了した条件は例えば、分配器２３ａにおける圧力をＰａ及び分配器２３ｂにおける圧力をＰｂとしたとき、Ｐａ及びＰｂが、水素タンクにある程度水素が充填がされたことを示す閾値（例えば７０ＭＰａ）を超えたことが挙げられる。これにより、この段階で全ての水素タンク２１に水素が必要レベルで充填されていることになる。
過程Ｓ２４で水素充填が完了していると判定されたときにはＹｅｓとされて過程Ｓ２５に進み過程Ｓ２５で水素の充填を停止する。過程Ｓ２４で水素充填が完了していないと判定されたときにはＮｏとされて過程Ｓ２４が繰り返される。上記したように過程Ｓ２４がＮｏと判定されている間は水素充填を継続している。
４．２．５．過程Ｓ２６
過程Ｓ２６では、過程Ｓ２２でＹｅｓとされたとき、電磁弁２４を閉止して（閉止を維持して）水素の充填を開始する。この過程によれば、独立した水素流路毎にレセプタクル２２からそれぞれに割り当てられた水素タンク２１に水素が充填される。また、過程Ｓ２５で水素の充填が停止されるまで水素の充填は継続される。
４．２．６．過程Ｓ２７
過程Ｓ２７では、過程Ｓ２６で電磁弁２４が閉止された状態で水素の充填が行われている状況で、圧力が閾値以上であるかを判定する。具体的には分配器２３ａ、分配器２３ｂに設けられたそれぞれの圧力センサ２６ａ、２６ｂで取得した圧力データを制御装置３０で取得して演算することで判定する。
ここで、圧力が閾値以上である条件は例えば、分配器２３ａにおける圧力をＰａ及び分配器２３ｂにおける圧力をＰｂとしたとき、Ｐａ又はＰｂが、水素タンクにある程度水素が充填がされたことを示す閾値（例えば６８ＭＰａ）を超えたことが挙げられる。これにより、この段階で全ての水素タンク２１に水素が必要レベルで充填されていることを判定する。
過程Ｓ２７で圧力が閾値以上であると判定されたときにはＹｅｓとされて過程Ｓ２８に進む。過程Ｓ２７で圧力が閾値以上でないと判定されたときにはＮｏとされて過程Ｓ２７が繰り返される。上記したように過程Ｓ２７がＮｏと判定されている間は水素充填が継続されている。
４．２．７．過程Ｓ２８
過程Ｓ２８では、過程Ｓ２７で電磁弁２４が閉止された状態で水素の充填が行われている状況で、圧力が閾値以上であるとき、ＰａとＰｂとの圧力差の絶対値が閾値以上であるかを判定する。具体的には分配器２３ａ、分配器２３ｂに設けられたそれぞれの圧力センサ２６ａ、２６ｂで取得した圧力データを制御装置３０で取得して演算することで判定する。
ここで、圧力差が閾値以上である条件は例えば、ＰａとＰｂとの差の絶対値が、閾値（例えば１ＭＰａ）以上であることが挙げられる。圧力差が閾値以上であると、この段階で水素タンク間で水素の充填レベルに差があることを意味する。
過程Ｓ２８で圧力差の絶対値が閾値以上であると判定されたときにはＹｅｓとされて過程Ｓ２９に進む。過程Ｓ２８で圧力差の絶対値が閾値以上でないと判定されたときにはＮｏとされて過程Ｓ２５に進み水素の充填が停止される。
４．２．８．過程Ｓ２９
過程Ｓ２９では電磁弁２４を開放する。これにより独立した水素流路が連通し、全てのレセプタクル２２（全ての水素充填装置５０）と全ての水素タンク２１とが連通するため、複数の水素タンク２１の間で差圧があった場合にその差圧を小さくすることができる。
過程Ｓ２９で電磁弁２４が開放された後は過程Ｓ２８に戻り、過程Ｓ２８でＮｏとなるまで電磁弁２４が開放されたままで水素が充填される。
５．効果等
本開示によれば、複数のレセプタクル及び複数の水素タンクを有する場合に、水素充填装置側の状況に応じて効率よく不足なく水素を充填することができる。
以上説明した例は２つのレセプタクル及び４つの水素タンクを具備する例であるが、レセプタクル及び水素タンクの員数は複数具備されていれば特に限定されることはない。すなわち、１つのレセプタクルとこれに割り当てられた水素タンクとからなる独立した水素流路が３つ以上具備され、電磁弁が２つ以上備えられる形態であってもよい。
また、上記の説明では独立した水素流路において１つのレセプタクルに対していずれも２つの水素タンクが割り当てられていたが、１つのレセプタクルに割り当てられる水素タンクの員数は等しい必要はなく異なっていてもよい。これは例えば水素タンクの容量で割り当てる水素タンクの員数を調整することができる。
１ 車両
１０ 燃料電池ユニット
２０ 水素貯蔵装置
２１ 水素タンク
２２ レセプタクル
２３ 分配器
２４ 電磁弁
２５ 通信装置
２６ 圧力センサ
３０ 制御装置
５０ 水素充填装置
５３ａ ノズル

Claims (4)

  1. 水素を燃料とする車両に具備され、水素充填装置から供給される水素を貯蔵する水素貯蔵装置であって、
    前記水素充填装置のノズルが接続される複数のレセプタクル、複数の水素タンク、及び、前記レセプタクルから前記水素タンクに水素が流れる流路を有し、
    前記流路は、
    １つの前記レセプタクルから一部の水素タンクへの独立した流路と、
    他の前記レセプタクルから他の一部の水素タンクへの独立した流路と、が形成されており、
    前記独立した流路同士は具備された電磁弁の開閉により遮断と連通とが切替可能とされ、
    前記電磁弁の開閉を制御する制御装置を有し、
    前記制御装置は、
    前記レセプタクルに接続される前記水素貯蔵装置の状況に基づいて前記電磁弁の開閉を判定する演算を行う、
    水素貯蔵装置。
  2. 前記制御装置は、複数の前記レセプタクルのうち水素が供給されない前記レセプタクルがある場合に前記電磁弁を開放する制御を行う、請求項１に記載の水素貯蔵装置。
  3. さらに、前記流路の流路内圧力を測定する圧力センサを具備し、
    前記制御装置は前記圧力センサからの圧力値を取得して前記独立した流路の間で圧力差が所定以上である場合に前記電磁弁を開放する制御を行う、請求項１又は２に記載の水素貯蔵装置。
  4. 請求項１又は２に記載の水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置の前記水素タンクからの水素の供給を受けて発電する燃料電池システムと、を備える、車両。
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