JP4558357B2 - Fluid fuel filling method - Google Patents

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Description

この発明は、燃料タンクへの流体燃料充填方法に関するものである。   The present invention relates to a fluid fuel filling method for a fuel tank.

ＣＮＧ（圧縮天然ガス）などのガス燃料をエンジンなどの出力発生装置の燃料とする車両では、ガス燃料を貯蔵する燃料タンクを搭載しており、ガス燃料の貯蔵量が減少した時に、車両に設けられた補給口に燃料供給装置を接続して燃料タンクにガス燃料を充填する（例えば、特許文献１参照）。
また、近年では、図２に示すように、燃料タンク３の充填口３ａに、非通電時にスプリングリターンで閉弁する電磁弁からなるタンク開閉弁１００を備えたものも開発されている。
なお、電磁弁には弁体の自励振動の発生を防止する自励振動抑制機構を備えたものも開発されている（例えば、特許文献２参照）。 A vehicle that uses gas fuel such as CNG (compressed natural gas) as a fuel for an output generator such as an engine is equipped with a fuel tank that stores gas fuel, and is provided in the vehicle when the amount of stored gas fuel decreases. A fuel supply device is connected to the supplied replenishing port to fill the fuel tank with gas fuel (see, for example, Patent Document 1).
In recent years, as shown in FIG. 2, a fuel tank 3 having a tank opening / closing valve 100 formed of an electromagnetic valve that is closed by a spring return when not energized has been developed.
A solenoid valve having a self-excited vibration suppression mechanism that prevents the self-excited vibration of the valve body from being developed has been developed (see, for example, Patent Document 2).

従来、タンク開閉弁１００を備えた燃料タンク３に燃料ガスを充填するときには、電磁コイル１１７を非通電にしてタンク開閉弁１００を閉弁状態にしておき、タンク開閉弁１００に印加する充填ガス圧により生じる開弁方向の力を、燃料タンク３の内圧およびタンク開閉弁１００のスプリング１１６により生じる閉弁方向の力よりも大きくすることにより、タンク開閉弁１００を開弁させ、ガス燃料を充填している。
この場合、充填ガス圧Ｐ０、タンク開閉弁１００の弁座開口面積Ａ、スプリング力Ｆ、燃料タンク１００の内圧Ｐ１とすると、電磁コイル１１７に通電せずにタンク開閉弁１００のを開弁する開弁条件は、（Ｐ０×Ａ）＞（Ｐ１×Ａ＋Ｆ）である。
特開平７−１３３８９４号公報 特開平５−９９３６３号公報 Conventionally, when fuel gas is filled into the fuel tank 3 having the tank opening / closing valve 100, the electromagnetic coil 117 is de-energized so that the tank opening / closing valve 100 is closed, and the filling gas pressure applied to the tank opening / closing valve 100 is set. Is made larger than the internal pressure of the fuel tank 3 and the force of the valve closing direction generated by the spring 116 of the tank opening / closing valve 100, thereby opening the tank opening / closing valve 100 and charging the gas fuel. ing.
In this case, assuming that the filling gas pressure P0, the valve seat opening area A of the tank opening / closing valve 100, the spring force F, and the internal pressure P1 of the fuel tank 100, the opening of the tank opening / closing valve 100 is opened without energizing the electromagnetic coil 117. The valve condition is (P0 × A)> (P1 × A + F).
JP-A-7-133894 JP-A-5-99363

しかしながら、この充填方法では、充填ガス圧と燃料タンク内圧との差圧が小さくなってタンク開閉弁のクラッキング圧に近づくと、タンク開閉弁の弁体とスプリングにより形成される動弁系が激しく振動し、弁体が弁座を叩くため、バルブシートの寿命を低下させる虞がある。これを解決するために、タンク開閉弁に自励振動抑制機構を備えた電磁弁を用いることも考えられるが、自励振動抑制機構を備えた電磁弁は構造が複雑で、寸法および重量も大きくなり、特に車載用としては不利である。   However, in this filling method, when the differential pressure between the filling gas pressure and the fuel tank internal pressure becomes small and approaches the cracking pressure of the tank opening / closing valve, the valve system formed by the valve body of the tank opening / closing valve and the spring vibrates vigorously. However, since the valve body strikes the valve seat, the life of the valve seat may be reduced. To solve this problem, it is conceivable to use a solenoid valve with a self-excited vibration suppression mechanism for the tank on-off valve. However, a solenoid valve with a self-excited vibration suppression mechanism has a complicated structure and is large in size and weight. In particular, it is disadvantageous for in-vehicle use.

また、満充填時の燃料タンクの内圧は充填ガス圧からクラッキング圧を差し引いた圧力までしか上げることができないので、クラッキング圧分だけ充填効率が低下してしまう。
そこで、この発明は、タンク開閉弁の延命と充填効率の向上を図ることができる流体燃料充填方法を提供するものである。 Further, since the internal pressure of the fuel tank at the time of full filling can only be increased up to the pressure obtained by subtracting the cracking pressure from the filling gas pressure, the filling efficiency is reduced by the cracking pressure.
Accordingly, the present invention provides a fluid fuel filling method capable of extending the life of a tank opening / closing valve and improving the filling efficiency.

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、非通電時閉の電磁弁からなるタンク開閉弁（例えば、後述する実施例におけるタンク開閉弁１００）を有する燃料タンク（例えば、後述する実施例における燃料タンク３）に、燃料補給口（例えば、後述する実施例におけるレセプタクル７）から燃料充填流路を介して流体燃料（例えば、後述する実施例における水素ガス）を充填する方法であって、
前記タンク開閉弁は、非通電時にはスプリング（例えば、後述する実施例におけるスプリング１１６）による閉弁方向の力および前記燃料タンク内の圧力と前記燃料充填流路内の圧力との差圧に基づく閉弁方向の力によって閉弁し、通電時にはこれら閉弁方向の力よりも電磁コイル（例えば、後述する実施例における電磁コイル１１７）の磁力による開弁方向の力が勝り開弁する電磁弁であり、
燃料供給装置（例えば、後述する実施例における充填ノズル２００）から燃料補給口に流体燃料を供給可能な状態にする充填準備工程（例えば、後述する実施例における充填準備工程Ｓ２０１）と、
前記充填準備工程後に前記燃料供給装置から前記燃料補給口および前記燃料充填流路を介して前記タンク開閉弁に流体燃料を供給し、前記燃料充填流路内の圧力を、前記タンク開閉弁を閉弁状態に保持しながら前記燃料充填流路内の圧力と前記燃料タンク内の圧力との差圧を大きくして前記タンク開閉弁に開弁方向の力を作用させることができる圧力に上昇させる燃料供給工程（例えば、後述する実施例における燃料供給工程Ｓ２０２）と、
前記燃料供給工程後に前記タンク開閉弁の前記電磁コイルに通電して開弁する開弁工程（例えば、後述する実施例における開弁工程Ｓ２０４）と、
前記開弁工程の後に前記タンク開閉弁の前記電磁コイルへの通電量を減少して閉弁する閉弁工程（例えば、後述する実施例における閉弁工程Ｓ２０５）と、
を備えることを特徴とする流体燃料充填方法である。
このように構成することにより、電磁コイルに通電しタンク開閉弁の開弁状態を確実に維持しつつ燃料タンクに流体燃料を充填することができ、且つ、充填後確実にタンク開閉弁を閉弁することができる。
また、開弁工程の前に燃料供給工程を行って燃料充填流路内の圧力を、前記タンク開閉弁を閉弁状態に保持しながら前記燃料充填流路内の圧力と前記燃料タンク内の圧力との差圧を大きくして前記タンク開閉弁に開弁方向の力を作用させることができる圧力に上昇させているので、タンク開閉弁の開弁前にタンク開閉弁の前後差圧（すなわち、燃料充填流路内の圧力と燃料タンク内の圧力との差圧）を大きくすることができ、その結果、開弁に先立ってタンク開閉弁に開弁方向の力を作用させることができる。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a fuel tank (for example, described later) having a tank opening / closing valve (for example, a tank opening / closing valve 100 in an embodiment described later) composed of a solenoid valve that is closed when not energized. In this embodiment, the fuel tank 3) is filled with fluid fuel (for example, hydrogen gas in the embodiment described later) from a fuel supply port (for example, a receptacle 7 in the embodiment described later) through a fuel filling channel. And
When not energized, the tank on-off valve is closed based on a force in a valve closing direction by a spring (for example, a spring 116 in an embodiment described later) and a pressure difference between the pressure in the fuel tank and the pressure in the fuel filling passage. The valve is closed by the force in the valve direction, and when energized, the force in the valve opening direction due to the magnetic force of the electromagnetic coil (for example, the electromagnetic coil 117 in the embodiments described later) is more favorable than the force in the valve closing direction. ,
A filling preparation step (for example, a filling preparation step S201 in an embodiment to be described later) for allowing fluid fuel to be supplied from a fuel supply device (for example, a filling nozzle 200 in an embodiment to be described later) to the fuel supply port;
After the filling preparation step, fluid fuel is supplied from the fuel supply device to the tank opening / closing valve via the fuel supply port and the fuel filling passage, and the pressure in the fuel filling passage is closed by closing the tank opening / closing valve. Fuel that increases the pressure difference between the pressure in the fuel filling flow path and the pressure in the fuel tank while maintaining the valve state so as to increase the pressure that can apply a force in the valve opening direction to the tank on-off valve A supply step (for example, a fuel supply step S202 in an embodiment described later);
A valve-opening step (for example, a valve-opening step S204 in an embodiment to be described later) for energizing and opening the electromagnetic coil of the tank on-off valve after the fuel supply step;
A valve closing step (for example, a valve closing step S205 in an embodiment to be described later) for closing the valve by reducing the energization amount to the electromagnetic coil of the tank opening / closing valve after the valve opening step;
A fluid fuel filling method characterized by comprising:
With this configuration, it is possible to fill the fuel tank with fluid fuel while energizing the electromagnetic coil and reliably maintaining the open state of the tank open / close valve, and to reliably close the tank open / close valve after filling. can do.
In addition, the fuel supply step is performed before the valve opening step, and the pressure in the fuel filling passage is maintained. The pressure in the fuel filling passage and the pressure in the fuel tank are maintained while the tank opening / closing valve is closed. Is increased to a pressure at which a force in the valve opening direction can be applied to the tank on / off valve, so that the front / rear differential pressure of the tank on / off valve before opening the tank on / off valve (that is, The pressure difference between the pressure in the fuel filling channel and the pressure in the fuel tank can be increased, and as a result, a force in the valve opening direction can be applied to the tank opening / closing valve prior to valve opening.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記燃料供給装置から前記燃料タンクに至る流路が気密状態か否かを判定する気密工程（例えば、後述する実施例における気密工程Ｓ２０３）を備えることを特徴とする。
このように構成することにより、前記流路にガス漏れがないことを確認して流体燃料の充填を実行することができる。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記気密工程は前記充填準備工程の後であって前記燃料供給工程の前に行い、前記充填準備工程の後に、所定時間の間に前記燃料充填流路内の圧力が所定値まで下降したときには前記燃料充填流路が気密状態ではないと判定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an airtight process for determining whether or not a flow path from the fuel supply device to the fuel tank is in an airtight state (for example, an airtight process in an embodiment described later) S203).
By comprising in this way, it can confirm that there is no gas leak in the said flow path, and can perform filling of fluid fuel.
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the airtight process is performed after the filling preparation process and before the fuel supply process, and after the filling preparation process, for a predetermined time. In addition, when the pressure in the fuel filling passage is lowered to a predetermined value, it is determined that the fuel filling passage is not in an airtight state.

請求項１に係る発明によれば、電磁コイルに通電しタンク開閉弁の開弁状態を確実に維持しつつ燃料タンクに流体燃料を充填することができ、且つ、充填後確実にタンク開閉弁を閉弁することができるので、流体燃料の充填中にタンク開閉弁がその前後圧力差に起因して振動するのを防止することができ、振動に起因する各部の損傷を回避して、タンク開閉弁の寿命を延ばすことができる。また、タンク開閉弁のクラッキング圧に依存せずに流体燃料を燃料タンクに充填することができるので、充填効率が向上する。
また、開弁工程の前に燃料供給工程を行って燃料充填流路内の圧力を上昇させることで、開弁に先立ってタンク開閉弁に開弁方向の力を作用させることができるので、タンク開閉弁の開弁時の起動電力を小さくすることができ、電力消費を少なくすることができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to fill the fuel tank with fluid fuel while energizing the electromagnetic coil and reliably maintaining the open state of the tank on-off valve, and the tank on-off valve can be reliably connected after filling. Since the valve can be closed, the tank opening / closing valve can be prevented from vibrating due to the pressure difference between its front and back during filling of fluid fuel, avoiding damage to each part due to vibration, and opening / closing of the tank The life of the valve can be extended. Further, since the fuel tank can be filled with the fluid fuel without depending on the cracking pressure of the tank opening / closing valve, the filling efficiency is improved.
In addition, by performing the fuel supply process before the valve opening process to increase the pressure in the fuel filling flow path, it is possible to apply a force in the valve opening direction to the tank opening / closing valve prior to the valve opening. The starting power when the on-off valve is opened can be reduced, and the power consumption can be reduced.

請求項２および請求項３に係る発明によれば、前記流路にガス漏れがないことを確認して流体燃料の充填を実行することができるので、安全性が向上する。 According to the second and third aspects of the invention, it is possible to confirm that there is no gas leakage in the flow path and to perform fluid fuel filling, so that safety is improved.

以下、この発明に係る流体燃料充填方法の実施例を図１から図７の図面を参照して説明する。なお、この実施例は、燃料電池車両に搭載された水素貯蔵用の燃料タンクに流体燃料としての水素ガスを充填する態様である。
図１に示すように、燃料電池車両（以下、車両と略す）１は、水素と酸素の電気化学反応により発電をする燃料電池（図２ではＦＣと略す）２と、燃料電池２の燃料である水素ガスを貯蔵する燃料タンク３とを搭載しており、燃料電池２で得られた電力で電動機（図示略）を運転し、その動力で駆動輪４を回転して走行する。 Hereinafter, an embodiment of a fluid fuel filling method according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. In this embodiment, a hydrogen storage fuel tank mounted on a fuel cell vehicle is filled with hydrogen gas as fluid fuel.
As shown in FIG. 1, a fuel cell vehicle (hereinafter abbreviated as a vehicle) 1 includes a fuel cell (abbreviated as FC in FIG. 2) 2 that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and fuel from the fuel cell 2. A fuel tank 3 for storing a certain hydrogen gas is mounted, and an electric motor (not shown) is operated with the electric power obtained by the fuel cell 2, and the driving wheel 4 is rotated by the power to travel.

燃料タンク３にはタンク開閉弁１００が取り付けられている。タンク開閉弁１００は、非通電時にスプリングリターンで閉弁する単動式パイロット型の電磁弁で構成されている。
図２に示すように、燃料タンク３の充填口３ａに気密状態に装着されるタンク開閉弁１００のバルブボディ１０１には、充填配管接続口１０２と、供給配管接続口１０３と、センサ取付口１０４と、タンク出入口１０５が設けられており、これらはバルブボディ１０１の内部に形成された連通路１０６によって連通している。 A tank opening / closing valve 100 is attached to the fuel tank 3. The tank opening / closing valve 100 is a single-acting pilot type solenoid valve that closes with a spring return when not energized.
As shown in FIG. 2, the valve body 101 of the tank opening / closing valve 100 that is airtightly attached to the filling port 3 a of the fuel tank 3 has a filling pipe connection port 102, a supply pipe connection port 103, and a sensor attachment port 104. A tank inlet / outlet 105 is provided, and these tanks communicate with each other through a communication passage 106 formed inside the valve body 101.

バルブボディ１０１においてタンク出入口１０５の開口端の周囲には弁座１０７が設けられており、この弁座１０７に、プランジャ１１０に支持された弁体１０８が着座離反可能に設けられていて、着座時に弁体１０８のメインバルブシート１０９が弁座１０７に圧接する。   A valve seat 107 is provided around the open end of the tank inlet / outlet 105 in the valve body 101, and a valve body 108 supported by the plunger 110 is provided on the valve seat 107 so as to be separated from the seat. The main valve seat 109 of the valve body 108 is in pressure contact with the valve seat 107.

プランジャ１１０は、バルブボディ１０１に支持されたアクチュエータケース１１５に軸線方向へ移動可能に収容されている。アクチュエータケース１１５には、弁体１０８およびプランジャ１１０を閉弁方向に付勢するスプリング１１６と、通電時にプランジャ１１０を開弁方向に引き付ける磁力を発生する電磁コイル１１７が設けられている。   The plunger 110 is accommodated in an actuator case 115 supported by the valve body 101 so as to be movable in the axial direction. The actuator case 115 is provided with a spring 116 that urges the valve body 108 and the plunger 110 in the valve closing direction, and an electromagnetic coil 117 that generates a magnetic force that attracts the plunger 110 in the valve opening direction when energized.

このタンク開閉弁１００においては、電磁コイル１１７に通電しないとき（すなわち、非通電時）には、スプリング１１６による閉弁方向の力と、燃料タンク３の内圧と連通路１０６の内圧との差圧に基づく閉弁方向の力によって、弁体１０８が弁座１０７に圧接されて閉弁し、電磁コイル１１７に通電したとき（すなわち、通電時）には、これら閉弁方向の力よりも、電磁コイル１１７の磁力によってプランジャ１１０を開弁方向に引き付ける力が勝り、弁体１０８が弁座１０７から離反して開弁する。   In the tank opening / closing valve 100, when the electromagnetic coil 117 is not energized (that is, when it is not energized), the pressure in the valve closing direction by the spring 116, the differential pressure between the internal pressure of the fuel tank 3 and the internal pressure of the communication passage 106. When the valve element 108 is pressed against the valve seat 107 and closes by the force in the valve closing direction based on the above, and the electromagnetic coil 117 is energized (that is, when energized), the force in the valve closing direction The force that attracts the plunger 110 in the valve opening direction is won by the magnetic force of the coil 117, and the valve element 108 is opened away from the valve seat 107.

バルブボディ１０１の充填配管接続口１０２は、充填配管５を介して、車両１のボディサイドパネル６の凹部６ａに設けられたレセプタクル（燃料補給口）７に接続されている。レセプタクル７の内部には、図３に示される水素供給装置の充填ノズル（燃料供給装置）２００をレセプタクル７に接続すると開弁し、レセプタクル７から取り外すと閉弁する開閉弁（図示略）が内蔵されている。
ボディサイドパネル６の凹部６ａは、ボディサイドパネル６に取り付けられたフューエルリッド９によって開閉可能になっており、フューエルリッド９の開閉によってレセプタクル７を露出あるいは遮蔽することができる。また、フューエルリッド９は、車室内運転席近傍に設けられたリッドオープナー１０を操作することにより開くことができるようになっている。 A filling pipe connection port 102 of the valve body 101 is connected to a receptacle (fuel supply port) 7 provided in the recess 6 a of the body side panel 6 of the vehicle 1 through the filling pipe 5. An internal valve (not shown) that opens when the filling nozzle (fuel supply device) 200 of the hydrogen supply device shown in FIG. 3 is connected to the receptacle 7 and closes when it is removed from the receptacle 7 is built in the receptacle 7. Has been.
The recess 6 a of the body side panel 6 can be opened and closed by a fuel lid 9 attached to the body side panel 6, and the receptacle 7 can be exposed or shielded by opening and closing the fuel lid 9. The fuel lid 9 can be opened by operating a lid opener 10 provided in the vicinity of the driver's seat in the passenger compartment.

さらに、凹部６ａあるいはその周辺には、フューエルリッド９の開閉を検出するためのリッド開閉センサ１１と、レセプタクル７に対する充填ノズル２００の挿脱を検出するための挿脱センサ１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）が設けられている。
リッド開閉センサ１１は、図３に示すようにフューエルリッド９を閉じたときに係合するロック１３の動作から開閉を検出するセンサで構成してもよいし、フューエルリッド９の回転を検出するセンサで構成してもよい。あるいは、リッドオープナー１０の開操作を検出するセンサで構成することも可能である。
挿脱センサ１２は、図４に示すように、充填ノズル２００の先端との接触、非接触により充填ノズル２００の挿脱を検出する接触式センサ１２ａで構成してもよいし、発光部１２ｂと受光部１２ｃからなり、レセプタクル７に装着された充填ノズル２００によって発光部１２ｂから出射した光が遮られることで充填ノズル２００の装着を検出する非接触式センサで構成してもよい。 Further, a lid opening / closing sensor 11 for detecting opening / closing of the fuel lid 9 and an insertion / removal sensor 12 (12a, 12b, 12c) for detecting insertion / removal of the filling nozzle 200 with respect to the receptacle 7 are provided in or around the recess 6a. Is provided.
As shown in FIG. 3, the lid opening / closing sensor 11 may be configured by a sensor that detects opening / closing from the operation of the lock 13 that is engaged when the fuel lid 9 is closed, or a sensor that detects rotation of the fuel lid 9. May be. Alternatively, a sensor that detects an opening operation of the lid opener 10 may be used.
As shown in FIG. 4, the insertion / removal sensor 12 may be configured by a contact sensor 12a that detects insertion / removal of the filling nozzle 200 by contact or non-contact with the tip of the filling nozzle 200, or a light emitting unit 12b. The light receiving unit 12c may be configured as a non-contact sensor that detects the mounting of the filling nozzle 200 by blocking the light emitted from the light emitting unit 12b by the filling nozzle 200 mounted on the receptacle 7.

バルブボディ１０１の供給配管接続口１０３は、レギュレータ２１およびラインバルブ２２を備えた供給配管２０を介して燃料電池２に接続されており、タンク開閉弁１００とラインバルブ２２を開弁することによって、燃料タンク３に貯蔵された水素ガスをレギュレータ２１で減圧し、燃料電池２に供給することが可能となっている。
バルブボディ１０１のセンサ取付口１０４には、バルブボディ１０１の連通路１０６内の圧力を検出するための圧力センサ１３が取り付けられている。 A supply pipe connection port 103 of the valve body 101 is connected to the fuel cell 2 via a supply pipe 20 including a regulator 21 and a line valve 22, and by opening the tank opening / closing valve 100 and the line valve 22, The hydrogen gas stored in the fuel tank 3 can be decompressed by the regulator 21 and supplied to the fuel cell 2.
A pressure sensor 13 for detecting the pressure in the communication path 106 of the valve body 101 is attached to the sensor mounting port 104 of the valve body 101.

そして、ラインバルブ２２の開閉信号、リッド開閉センサ１１の出力信号、挿脱センサ１２の出力信号、圧力センサ１３の出力信号等が電子制御装置（ＥＣＵ）３０に入力され、燃料タンク３に水素ガスを充填するときに、ＥＣＵ３０は前記信号等に基づいて、タンク開閉弁１００の電磁コイル１１７に対する通電、非通電を制御する。   An open / close signal of the line valve 22, an output signal of the lid open / close sensor 11, an output signal of the insertion / removal sensor 12, an output signal of the pressure sensor 13, and the like are input to an electronic control unit (ECU) 30, and hydrogen gas is supplied to the fuel tank 3. The ECU 30 controls energization and de-energization of the electromagnetic coil 117 of the tank opening / closing valve 100 based on the signal and the like.

以下、燃料タンク３への水素ガス充填時におけるタンク開閉弁１００の制御を図５のフローチャートに従って説明する。なお、この実施例では、水素供給装置の充填ノズル２００が車両１のレセプタクル７に正しく装着されると、車両１のＥＣＵ３０と水素供給装置の制御装置（図示略）が電気的に接続され、両者の間で制御信号の交信が可能になっているものとする。
また、作業者の正規の手順としては、充填準備スイッチをＯＮした後、リッドオープナー１０を操作してフューエルリッド９を開き、水素供給装置の充填ノズル２００をレセプタクル７に装着する。 Hereinafter, the control of the tank opening / closing valve 100 when the fuel tank 3 is filled with hydrogen gas will be described with reference to the flowchart of FIG. In this embodiment, when the filling nozzle 200 of the hydrogen supply device is correctly attached to the receptacle 7 of the vehicle 1, the ECU 30 of the vehicle 1 and the control device (not shown) of the hydrogen supply device are electrically connected. It is assumed that control signals can be communicated between the two.
In addition, as a normal procedure for the operator, after the filling preparation switch is turned on, the lid opener 10 is operated to open the fuel lid 9 and the filling nozzle 200 of the hydrogen supply device is attached to the receptacle 7.

まず、ステップＳ１０１において、充填準備スイッチがＯＮされているか否かを判定し、判定結果が「ＮＯ」である場合は本ルーチンの実行を一旦終了し、判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２において、ラインバルブ２２が閉じているか否かを判定する。ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（ラインバルブ２２が開いている）である場合は、燃料タンク３への水素ガス充填をすべきではないので、本ルーチンの実行を一旦終了する。 First, in step S101, it is determined whether or not the filling preparation switch is turned on. If the determination result is “NO”, the execution of this routine is temporarily terminated, and if the determination result is “YES”, step S101 is performed. Proceed to S102.
In step S102, it is determined whether or not the line valve 22 is closed. If the determination result in step S102 is “NO” (the line valve 22 is open), the fuel tank 3 should not be filled with hydrogen gas, so the execution of this routine is temporarily terminated.

ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（ラインバルブ２２が閉じている）である場合は、ステップＳ１０３に進み、リッド開閉センサ１１の出力信号に基づいてフューエルリッド９が開かれたか否かを判定する。ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（フューエルリッド閉）である場合は本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」（フューエルリッド開）である場合は、ステップＳ１０４に進み、挿脱センサ１２の出力信号に基づいて充填ノズル２００がレセプタクル７に装着されているか否かを判定する。ステップＳ１０４における判定結果が「ＮＯ」（未装着）である場合は本ルーチンの実行を一旦終了する。 If the determination result in step S102 is “YES” (the line valve 22 is closed), the process proceeds to step S103, where it is determined whether the fuel lid 9 has been opened based on the output signal of the lid opening / closing sensor 11. If the determination result in step S103 is “NO” (fuel lid closed), the execution of this routine is temporarily terminated.
When the determination result in step S103 is “YES” (fuel lid open), the process proceeds to step S104, and it is determined whether or not the filling nozzle 200 is attached to the receptacle 7 based on the output signal of the insertion / removal sensor 12. If the determination result in step S104 is “NO” (not mounted), the execution of this routine is temporarily terminated.

ステップＳ１０４における判定結果が「ＹＥＳ」（装着）である場合は、ステップＳ１０５に進み、圧力センサ１３の出力信号に基づき、水素供給装置からタンク開閉弁１００の連通路１０６に至る燃料充填流路内が気密状態にあるか否かを判定する。この実施例では、充填ノズル２００がレセプタクル７に接続されてから所定時間の間に圧力センサ１３で検出される連通路１０６内の圧力が所定値まで下降したときには前記燃料充填流路内は気密が保たれていない（非気密状態）と判定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（非気密状態）である場合は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」（気密状態）である場合はステップＳ１０６に進み、充填許可信号を水素供給装置の制御装置に出力する。充填許可信号を受信した水素供給装置の制御装置は水素ガスの供給を開始する。これにより水素供給装置からレセプタクル７、充填配管５を介してタンク開閉弁１００に水素ガスが供給され、その結果、タンク開閉弁１００の連通路１０６内の圧力が上昇していく。このように、前記燃料充填流路内の気密保持を確認してから水素ガスの供給を開始するので、水素充填時の安全性が極めて高い。 If the determination result in step S104 is “YES” (attached), the process proceeds to step S105, and based on the output signal of the pressure sensor 13, the inside of the fuel filling passage extending from the hydrogen supply device to the communication passage 106 of the tank opening / closing valve 100. It is determined whether or not is in an airtight state. In this embodiment, when the pressure in the communication path 106 detected by the pressure sensor 13 falls to a predetermined value during a predetermined time after the charging nozzle 200 is connected to the receptacle 7, the inside of the fuel charging flow path is airtight. It is determined that it is not maintained (non-airtight state).
If the determination result in step S105 is “NO” (non-airtight state), the execution of this routine is temporarily terminated.
When the determination result in step S105 is “YES” (airtight state), the process proceeds to step S106, and a filling permission signal is output to the control device of the hydrogen supply device. The control device of the hydrogen supply device that has received the filling permission signal starts supplying hydrogen gas. As a result, hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply device to the tank opening / closing valve 100 via the receptacle 7 and the filling pipe 5, and as a result, the pressure in the communication passage 106 of the tank opening / closing valve 100 increases. As described above, since the supply of hydrogen gas is started after confirming the airtightness in the fuel filling channel, the safety at the time of hydrogen filling is extremely high.

次に、ステップＳ１０７に進み、タンク開閉弁１００の電磁コイル１１７に通電してタンク開閉弁１００を開弁する。
次に、ステップＳ１０８に進み、充填終了か否かを判定する。ここで、充填準備スイッチがＯＦＦにされたとき、リッド開閉センサ１１がフューエルリッド９の閉状態を検出したたとき、挿脱センサ１２が充填ノズル２００の脱却状態を検出したとき、圧力センサ１３の出力変化速度が閾値以下となったときなどに、充填終了と判断される。
ステップＳ１０８における判定結果が「ＮＯ」（充填終了でない）である場合は、ステップＳ１０７に戻り、水素ガスの充填を継続する。 In step S107, the electromagnetic coil 117 of the tank on / off valve 100 is energized to open the tank on / off valve 100.
Next, it progresses to step S108 and it is determined whether filling is complete | finished. Here, when the filling preparation switch is turned off, when the lid opening / closing sensor 11 detects the closed state of the fuel lid 9, when the insertion / removal sensor 12 detects the withdrawal state of the filling nozzle 200, the output of the pressure sensor 13 is output. When the change speed becomes equal to or less than the threshold value, it is determined that the filling is finished.
If the determination result in step S108 is “NO” (not the end of filling), the process returns to step S107, and filling with hydrogen gas is continued.

ステップＳ１０８における判定結果が「ＹＥＳ」（充填終了）である場合は、ステップＳ１０９に進み、タンク開閉弁１００の電磁コイル１１７への通電量を減少あるいは停止して開閉弁１００を閉弁する。
次に、ステップＳ１１０に進み、充填終了信号を水素供給装置の制御装置に出力して、本ルーチンの実行を終了する。充填終了信号を受信した水素供給装置の制御装置は水素ガスの供給を停止する。この後、作業者は、充填ノズル２００をレセプタクル７から取り外す。 When the determination result in step S108 is “YES” (filling end), the process proceeds to step S109, and the energization amount to the electromagnetic coil 117 of the tank on-off valve 100 is reduced or stopped to close the on-off valve 100.
Next, it progresses to step S110, a filling completion signal is output to the control apparatus of a hydrogen supply apparatus, and execution of this routine is completed. The control device of the hydrogen supply device that has received the filling end signal stops the supply of hydrogen gas. Thereafter, the operator removes the filling nozzle 200 from the receptacle 7.

図６は上述のようにして燃料タンク３に水素ガスを充填した場合の工程図であり、図７は連通路１０６内の圧力変化を示す図である。
充填準備工程Ｓ２０１は、水素供給装置からレセプタクル７に水素ガスを供給可能な状態にする工程であり、前述した制御例ではステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を実行することにより実施する。
気密工程Ｓ２０２は、充填準備工程Ｓ２０１の後に前記燃料充填流路が気密状態にあるか否かを判定する工程であり、前述した制御例ではステップＳ１０５の処理を実行することにより実施する。
燃料供給工程Ｓ２０３は、気密工程Ｓ２０２の後（すなわち、充填準備工程Ｓ２０１の後）に燃料供給装置から水素ガスを供給する工程であり、前述した制御例ではステップＳ１０６の処理を実行することにより実施する。これにより、水素供給装置からタンク開閉弁１００に水素ガスが供給される。
開弁工程Ｓ２０４は、燃料供給工程Ｓ２０３の後に電磁コイル１１７に通電してタンク開閉弁１００を開弁する工程であり、前述した制御例ではステップＳ１０７の処理を実行することにより実施する。ただし、燃料供給装置からの水素ガスの供給圧力が極めて高いため、気密状態が保たれている場合、実際には、気密工程Ｓ２０２と燃料供給工程Ｓ２０３と開弁工程Ｓ２０４は殆ど同時に実施される。 FIG. 6 is a process diagram in the case where the fuel tank 3 is filled with hydrogen gas as described above, and FIG. 7 is a diagram showing a pressure change in the communication passage 106.
The filling preparation step S201 is a step in which hydrogen gas can be supplied from the hydrogen supply device to the receptacle 7. In the control example described above, the filling preparation step S201 is performed by executing the processing of steps S101 to S104.
The airtight step S202 is a step of determining whether or not the fuel filling flow path is in an airtight state after the filling preparation step S201, and is performed by executing the process of step S105 in the above-described control example.
The fuel supply step S203 is a step of supplying hydrogen gas from the fuel supply device after the airtight step S202 (that is, after the filling preparation step S201). In the control example described above, the fuel supply step S203 is performed by executing the process of step S106. To do. Thereby, hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply device to the tank opening / closing valve 100.
The valve opening step S204 is a step of opening the tank opening / closing valve 100 by energizing the electromagnetic coil 117 after the fuel supply step S203, and is performed by executing the processing of step S107 in the above-described control example. However, since the supply pressure of hydrogen gas from the fuel supply device is extremely high, when the airtight state is maintained, actually, the airtight process S202, the fuel supply process S203, and the valve opening process S204 are performed almost simultaneously.

閉弁工程Ｓ２０５は、開弁工程Ｓ２０４の後に電磁コイル１１７への通電量を減少してタンク開閉弁１００を閉弁する工程であり、前述した制御例ではステップＳ１０９の処理を実行することにより実施する。
燃料供給停止工程Ｓ２０６は、閉弁工程Ｓ２０５の後に燃料供給装置からの水素ガスの供給を停止する工程であり、前述した制御例ではステップＳ１１０の充填終了信号出力後、水素供給装置が水素ガスの供給を停止することにより実施する。
脱却工程Ｓ２０７は、閉弁工程Ｓ２０５および燃料供給停止工程Ｓ２０６の後に、レセプタクル７から水素供給装置の充填ノズル２００を取り外す工程である。 The valve closing step S205 is a step of closing the tank opening / closing valve 100 by reducing the energization amount to the electromagnetic coil 117 after the valve opening step S204, and is performed by executing the process of step S109 in the control example described above. To do.
The fuel supply stop step S206 is a step of stopping the supply of hydrogen gas from the fuel supply device after the valve closing step S205. In the control example described above, after the filling end signal is output in step S110, the hydrogen supply device Carry out by stopping the supply.
The escape step S207 is a step of removing the filling nozzle 200 of the hydrogen supply device from the receptacle 7 after the valve closing step S205 and the fuel supply stop step S206.

この実施例における燃料タンク３への水素充填方法によれば、開弁工程Ｓ２０４の前に水素供給装置から充填配管５を介してタンク開閉弁１００に水素ガスを供給し、前記燃料充填流路内の圧力を上昇させているので、タンク開閉弁１００を開弁する前に連通路１０６内を昇圧してタンク開閉弁の前後差圧（すなわち、連通路１０６内と燃料タンク３内との差圧）を大きくすることができ、その結果、開弁に先立ってタンク開閉弁１００に開弁方向の力を作用させることができるので、タンク開閉弁１００の開弁時の起動電力を小さくすることができ、電力消費を少なくすることができる。   According to the method for filling hydrogen into the fuel tank 3 in this embodiment, hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply device to the tank opening / closing valve 100 via the filling pipe 5 before the valve opening step S204, Therefore, before the tank opening / closing valve 100 is opened, the pressure in the communication passage 106 is increased to increase or decrease the pressure across the tank opening / closing valve (that is, the pressure difference between the communication passage 106 and the fuel tank 3). ) Can be increased, and as a result, a force in the valve opening direction can be applied to the tank opening / closing valve 100 prior to the valve opening, so that the starting power when the tank opening / closing valve 100 is opened can be reduced. Power consumption can be reduced.

また、電磁コイル１１７に通電しタンク開閉弁１００の開弁状態を確実に維持しつつ燃料タンク３に水素ガスを充填することができ、且つ、充填後確実にタンク開閉弁１００を閉弁することができるので、水素ガスの充填中にタンク開閉弁１００がその前後圧力差に起因して振動するのを防止することができ、振動に起因する各部の損傷を回避して、タンク開閉弁１００の寿命を延ばすことができる。また、タンク開閉弁１００のクラッキング圧に依存せずに水素ガスを燃料タンク３に充填することができるので、充填効率が向上する。   In addition, it is possible to fill the fuel tank 3 with hydrogen gas while energizing the electromagnetic coil 117 and reliably maintain the open state of the tank on-off valve 100, and to reliably close the tank on-off valve 100 after filling. Therefore, it is possible to prevent the tank opening / closing valve 100 from vibrating due to the pressure difference between the front and rear during filling of the hydrogen gas, avoiding damage of each part due to the vibration, and the tank opening / closing valve 100. Life can be extended. Further, since the hydrogen gas can be filled into the fuel tank 3 without depending on the cracking pressure of the tank opening / closing valve 100, the filling efficiency is improved.

なお、この発明とは異なる技術ではあるが、開弁工程を燃料供給工程よりも先に実行してもタンク開閉弁１００の開弁状態を確実に維持しつつ燃料タンク３に水素ガスを充填することができる。その場合には、図５のフローチャートにおいてステップＳ１０４で「ＹＥＳ」と判定された場合に、電磁コイル１１７に通電してタンク開閉弁１００を開き（ステップＳ１０７に対応）、その後に水素供給装置の制御装置に充填許可信号を出力して水素供給装置から水素ガスの供給を開始し（ステップＳ１０６に対応）、その後に充填終了か否かを判定する（ステップＳ１０８に対応）。
このようにしても、タンク開閉弁１００の開弁状態を確実に維持しつつ燃料タンク３に水素ガスを充填することができ、且つ、充填後確実にタンク開閉弁１００を閉弁することができるので、水素ガスの充填中にタンク開閉弁１００がその前後圧力差に起因して振動するのを防止することができ、振動に起因する各部の損傷を回避して、タンク開閉弁１００の寿命を延ばすことができる。また、タンク開閉弁１００のクラッキング圧に依存せずに水素ガスを燃料タンク３に充填することができ、充填効率を向上することができる。 Although this is a technique different from the present invention, the fuel tank 3 is filled with hydrogen gas while the valve opening / closing valve 100 is reliably maintained even if the valve opening process is executed prior to the fuel supply process. be able to. In that case, when it is determined as “YES” in step S104 in the flowchart of FIG. 5, the electromagnetic coil 117 is energized to open the tank on-off valve 100 (corresponding to step S107), and then the control of the hydrogen supply device is performed. A filling permission signal is output to the apparatus to start supply of hydrogen gas from the hydrogen supply apparatus (corresponding to step S106), and then it is determined whether or not filling is completed (corresponding to step S108).
Even in this case, the fuel tank 3 can be filled with hydrogen gas while the open state of the tank opening / closing valve 100 is reliably maintained, and the tank opening / closing valve 100 can be reliably closed after filling. Therefore, it is possible to prevent the tank opening / closing valve 100 from vibrating due to the pressure difference between the front and rear during filling of hydrogen gas, avoiding damage of each part due to vibration, and extending the life of the tank opening / closing valve 100. Can be extended. Moreover, hydrogen gas can be filled into the fuel tank 3 without depending on the cracking pressure of the tank opening and closing valve 100, Ru can improve charging efficiency.

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例では、気密工程を燃料供給工程の前に実行しているが、燃料供給工程を気密工程よりも先に実行することも可能である。その場合、燃料充填流路内が気密状態にあるか否かの判定は、水素供給装置が水素ガスを供給開始してから所定時間の間に連通路１０６内の圧力が所定値まで上昇したときに、燃料充填流路内が気密に保たれている（気密状態）と判定する。
また、前述した実施例では、充填ノズル２００を接続すると開弁する開閉弁がレセプタクル７に内蔵されているので、ステップＳ１０３での肯定判定（フューエルリッド開）とステップＳ１０４での肯定判定（充填ノズル装着完了）の少なくともいずれか一方を満たしたときをトリガーとして、ステップＳ１０７の処理（電磁コイル１１７への通電によるタンク開閉弁１００の開弁）を実行することが可能である。 [Other Examples]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example , in the above-described embodiment, the airtight process is executed before the fuel supply process, but the fuel supply process can be executed before the airtight process. In this case, whether or not the inside of the fuel filling flow path is in an airtight state is determined when the pressure in the communication path 106 rises to a predetermined value during a predetermined time after the hydrogen supply device starts supplying hydrogen gas. In addition, it is determined that the inside of the fuel filling channel is kept airtight (airtight state).
In the above-described embodiment, since the receptacle 7 has a built-in opening / closing valve that opens when the filling nozzle 200 is connected, an affirmative determination in step S103 (fuel lid open) and an affirmative determination in step S104 (filling nozzle mounting) It is possible to execute the process of step S107 (opening of the tank opening / closing valve 100 by energization of the electromagnetic coil 117) with at least one of (completed) being satisfied as a trigger.

また、前述した制御例では燃料供給停止工程を閉弁工程の後に実施しているが、閉弁工程を燃料供給停止工程の後に実施することも可能である。
また、流体燃料は水素ガスに限られるものではなく、ＣＮＧ等であってもよい。また、タンク開閉弁をパイロット型でなく直動型の電磁弁で構成しても、本発明は成立する。 In the control example described above, the fuel supply stop process is performed after the valve closing process. However, the valve closing process may be performed after the fuel supply stop process.
The fluid fuel is not limited to hydrogen gas, and may be CNG or the like. Further, the present invention can be realized even if the tank opening / closing valve is constituted by a direct acting type electromagnetic valve instead of a pilot type.

この発明に係る流体燃料充填方法を実施可能な燃料電池車両の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell vehicle which can implement the fluid fuel filling method concerning this invention. 燃料タンクに設けられるタンク開閉弁の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the tank on-off valve provided in a fuel tank. 前記車両に設けられたフューエルリッドおよびレセプタクルの概略外観斜視図である。FIG. 2 is a schematic external perspective view of a fuel lid and a receptacle provided in the vehicle. （Ａ）はレセプタクルの側面図、（Ｂ）は同正面図である。(A) is a side view of a receptacle, (B) is the front view. 燃料充填時におけるタンク開閉弁の開閉制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the opening / closing control of the tank opening / closing valve at the time of fuel filling. 流体燃料充填方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the fluid fuel filling method. 燃料タンクへの燃料供給時におけるタンク開閉弁上流の圧力変化を示す図である。It is a figure which shows the pressure change of a tank opening-and-closing valve at the time of fuel supply to a fuel tank.

符号の説明Explanation of symbols

３ 燃料タンク
７ レセプタクル（燃料補給口）
１００ タンク開閉弁
１１７ 電磁コイル
２００ 充填ノズル（燃料供給装置）
Ｓ２０１ 充填準備工程
Ｓ２０２ 気密工程
Ｓ２０３ 燃料供給工程
Ｓ２０４ 開弁工程
Ｓ２０５ 閉弁工程 3 Fuel tank 7 Receptacle (fuel supply port)
100 Tank open / close valve 117 Electromagnetic coil 200 Filling nozzle (fuel supply device)
S201 Filling preparation process S202 Airtight process S203 Fuel supply process S204 Valve opening process S205 Valve closing process

Claims (3)

非通電時閉の電磁弁からなるタンク開閉弁を有する燃料タンクに、燃料補給口から燃料充填流路を介して流体燃料を充填する方法であって、
前記タンク開閉弁は、非通電時にはスプリングによる閉弁方向の力および前記燃料タンク内の圧力と前記燃料充填流路内の圧力との差圧に基づく閉弁方向の力によって閉弁し、通電時にはこれら閉弁方向の力よりも電磁コイルの磁力による開弁方向の力が勝り開弁する電磁弁であり、
燃料供給装置から燃料補給口に流体燃料を供給可能な状態にする充填準備工程と、
前記充填準備工程後に前記燃料供給装置から前記燃料補給口および前記燃料充填流路を介して前記タンク開閉弁に流体燃料を供給し、前記燃料充填流路内の圧力を、前記タンク開閉弁を閉弁状態に保持しながら前記燃料充填流路内の圧力と前記燃料タンク内の圧力との差圧を大きくして前記タンク開閉弁に開弁方向の力を作用させることができる圧力に上昇させる燃料供給工程と、
前記燃料供給工程後に前記タンク開閉弁の前記電磁コイルに通電して開弁する開弁工程と、
前記開弁工程の後に前記タンク開閉弁の前記電磁コイルへの通電量を減少して閉弁する閉弁工程と、
を備えることを特徴とする流体燃料充填方法。 A fuel tank having a tank opening / closing valve composed of a solenoid valve that is closed when not energized is filled with fluid fuel from a fuel replenishing port via a fuel filling channel,
The tank opening / closing valve is closed by a valve closing direction force based on a force in the valve closing direction by a spring and a pressure difference between the pressure in the fuel tank and the pressure in the fuel filling channel when not energized, and when energized. It is an electromagnetic valve that opens with the force in the valve opening direction due to the magnetic force of the electromagnetic coil over the force in the valve closing direction,
A filling preparation step for allowing fluid fuel to be supplied from the fuel supply device to the fuel supply port;
After the filling preparation step, fluid fuel is supplied from the fuel supply device to the tank opening / closing valve via the fuel supply port and the fuel filling passage, and the pressure in the fuel filling passage is closed by closing the tank opening / closing valve. Fuel that increases the pressure difference between the pressure in the fuel filling flow path and the pressure in the fuel tank while maintaining the valve state so as to increase the pressure that can apply a force in the valve opening direction to the tank on-off valve A supply process;
A valve opening step for energizing and opening the electromagnetic coil of the tank on-off valve after the fuel supply step;
A valve closing step for closing the valve by reducing an energization amount to the electromagnetic coil of the tank opening and closing valve after the valve opening step;
A fluid fuel filling method comprising: 前記燃料供給装置から前記燃料タンクに至る流路が気密状態か否かを判定する気密工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体燃料充填方法。   2. The fluid fuel filling method according to claim 1, further comprising an airtight step of determining whether or not a flow path from the fuel supply device to the fuel tank is in an airtight state. 前記気密工程は前記充填準備工程の後であって前記燃料供給工程の前に行い、前記充填準備工程の後に、所定時間の間に前記燃料充填流路内の圧力が所定値まで下降したときには前記燃料充填流路が気密状態ではないと判定することを特徴とする請求項２に記載の流体燃料充填方法。The hermetic step is performed after the filling preparation step and before the fuel supply step, and after the filling preparation step, when the pressure in the fuel filling passage is lowered to a predetermined value during a predetermined time, 3. The fluid fuel filling method according to claim 2, wherein it is determined that the fuel filling flow path is not in an airtight state.
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