JP6001315B2 - ガス充填システム及び車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車載のタンクにガスステーションからガスを充填するガス充填システム及び車両に関する。
近年、水素と空気中の酸素を電気化学的に反応させて発電し、発電した電気をモータに供給して駆動力を発生させる燃料電池電気自動車や、ガソリンの代わりに水素ガスを燃焼させる内燃機関を備えた水素ガス自動車が注目を集めている。
これらの車両は、水素ガスを貯蔵するためのタンクを搭載している（例えば、特許文献１参照）。タンク内の水素ガスの残量が少なくなった際には、燃料ガスステーションとしての水素ステーションにおいてタンク内への水素ガスの充填が行われる。
タンク内には温度センサや圧力センサが設置されており、温度センサの指示値と圧力センサの指示値から、タンク内の水素ガスの充填量が把握できるようになっている。また、この温度センサによれば、水素ガスの充填に伴って上昇するタンク内の温度が限界値を超えないような温度管理をすることができる。
上記の温度管理に関しては、車両側から水素ステーション側へタンク内の温度情報を逐次送信し、タンクがその許容温度を超える前に、水素ステーションが水素充填を自動停止することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、タンク内の温度センサにドリフト等による異常が生じている場合、タンク内の温度を正確に計測できないために、以下のような問題が生じる。
まず、温度センサが実際のタンク内の温度よりも高い温度を指示値として示す場合の問題点について説明する。例えば、環境温度（気温）が−４０℃で、実際のタンク内の温度も環境温度と同じく−４０℃である場合に、温度センサの指示値が８５℃であるとする（つまり、温度センサには＋１２５℃のドリフトが発生している）。水素ステーションは、温度センサの指示値が８５℃以上に上昇しないように、水素ガスの供給スピード（圧力）を調整して、タンクに水素ガスを供給する。
この場合には、タンク内の温度が８５℃の場合に想定される充填圧力までタンク内に水素ガスが充填されることとなるが、実際のタンク内の温度は−４０℃であるため過充填（充填率が１００％以上）となる。さらに、充填完了後に例えば環境温度が６５℃の場所に車両が移動すると、タンク内の圧力が急上昇してタンクの許容圧力を超える恐れがある。
次に、温度センサが実際のタンク内の温度よりも低い温度を指示値として示す場合の問題点について説明する。この場合には、タンク内の温度が８５℃を超えても水素ガスの充填が行われる可能性がある。このような過昇温（タンク内の温度が８５℃以上）の状態でタンクに水素ガスが充填され続けると、タンクの樹脂部分が熱劣化してタンク強度が低下する、安全弁が作動して水素ガスが車両外に放出されてしまう等の問題が生じる恐れがある。
つまり、タンク内の温度センサがドリフトした状態で、温度センサの指示値に基づいた水素ガスの充填が行われると、過充填や過昇温が発生し、常用以上のストレスがタンクに加わってしまう。
そこで、タンク内の温度とタンクへの水素ガスの供給温度との温度差を算出し、温度差が所定の閾値Ｔthを超えた場合に、タンク内の温度情報が異常であると判断し、正常時に比べてタンクへの水素ガスの供給流量を低減する燃料ガス充填システムが提案された（例えば、特許文献３参照）。
特開２００７−１６８９３号公報 特開２０１１−１５７９９５号公報 特開２０１１−１４９５３３号公報
しかしながら、特許文献３に開示された燃料ガス充填システムは、タンク内の温度センサにドリフトが発生しているか否かを検知するために、本格的な充填を開始する前に、水素ステーション側からタンク内に小流量の充填を所定時間行う必要があり、ドリフト検知に時間と手間がかかるという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、車両のタンク内の温度を計測する温度センサにドリフトが発生しているか否かを、車両側で簡易に検知することが可能なガス充填システム及び車両を提供することを目的とする。
本発明に係るガス充填システムは、上記目的達成のため、（１）高圧のガスを収容可能な少なくとも１つのタンク、第１の通信機、及び制御装置を有する車両と、前記第１の通信機から送信される信号を受信する第２の通信機を有し、前記タンクに前記ガスを供給するガスステーションと、を備えるガス充填システムにおいて、前記車両は、前記タンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第１の温度センサと、前記タンクの前記本体部の外部の温度情報を取得する第２の温度センサと、をさらに有し、前記制御装置は、前記車両の運転停止から起動までの経過時間が所定時間を超えたことを条件として、前記第１の温度センサの指示値と前記第２の温度センサの指示値の差を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断する判断部と、を有し、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値以下であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信不可能とするとともに、通信充填を不許可とし、前記第２の温度センサは、前記タンクの前記本体部の一端に取り付けられたバルブ内における前記ガスの流路外に設けられることを特徴とする。
この構成により、車両のタンク内の温度を計測する第１の温度センサにドリフトが発生しているか否かを、車両側で簡易に検知することが可能となる。また、第１の温度センサにドリフトが発生している場合には、第１の温度センサの温度情報に基づいた水素ガスの充填を不許可とすることが可能となる。
この構成により、第１の温度センサに対する基準センサとしての第２の温度センサが水素ガスに晒されない箇所に設置されるため、基準センサの水素ガスによる劣化を低コストで回避することが可能となる。
上記（１）に記載のガス充填システムにおいて、前記車両は、外気温の温度情報を取得するための外気温センサをさらに有しており、前記第２の温度センサは前記外気温センサであることが好ましい。
この構成により、車両の既存部品である外気温センサを基準センサとして使用することにより、低コスト化を図ることが可能となる。
本発明に係るガス充填システムは、上記目的達成のため、（２）高圧のガスを収容可能な少なくとも１つのタンク、第１の通信機、及び制御装置を有する車両と、前記第１の通信機から送信される信号を受信する第２の通信機を有し、前記タンクに前記ガスを供給するガスステーションと、を備えるガス充填システムにおいて、前記車両は、前記タンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第１の温度センサと、前記タンクの前記本体部の外部の温度情報を取得する第２の温度センサと、をさらに有し、前記制御装置は、前記車両の運転停止から起動までの経過時間が所定時間を超えたことを条件として、前記第１の温度センサの指示値と前記第２の温度センサの指示値の差を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断する判断部と、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記第１の温度センサのドリフト量を推定するドリフト量推定部と、前記ドリフト量推定部により推定された前記ドリフト量を用いて前記第１の温度センサの温度情報を補正する温度情報補正部と、を有し、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値以下であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記温度情報補正部により補正された温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、前記第２の温度センサは、前記タンクの前記本体部の一端に取り付けられたバルブ内における前記ガスの流路外に設けられることを特徴とする。
この構成により、第１の温度センサにドリフトが発生している場合であっても、過充填及び過昇温を抑制しながら、補正後の第１の温度センサの温度情報に基づいた水素ガスの充填を行うことが可能となる。
上記（１）または（２）に記載のガス充填システムにおいて、（３）前記第１の温度センサの前記ドリフト量の許容値が±Ｘ（Ｘ＞０）であり、前記第２の温度センサのドリフト量の許容値が±Ｙ（０＜Ｙ＜Ｘ）であり、前記所定値が前記第１の温度センサの前記許容値と前記第２の温度センサの前記許容値の和Ｘ＋Ｙであることが好ましい。
本発明に係るガス充填システムは、上記目的達成のため、（４）高圧のガスを収容可能な複数のタンク、第１の通信機、及び制御装置を有する車両と、前記第１の通信機から送信される信号を受信する第２の通信機を有し、前記タンクに前記ガスを供給するガスステーションと、を備えるガス充填システムにおいて、前記車両は、前記複数のタンクのうちの１つのタンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第１の温度センサと、前記１つのタンク以外のタンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第２の温度センサと、をさらに有し、前記制御装置は、前記車両の運転停止から起動までの経過時間が所定時間を超えたことを条件として、前記第１の温度センサの指示値と前記第２の温度センサの指示値の差を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断する判断部と、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記第１の温度センサのドリフト量を推定するドリフト量推定部と、前記ドリフト量推定部により推定された前記ドリフト量を用いて前記第１の温度センサの温度情報を補正する温度情報補正部と、を有し、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値以下であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記温度情報補正部により補正された温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可することを特徴とする。
この構成により、車両が２つ以上のタンクを有する場合には、各タンクに１つの温度センサが設置されればよいため、タンクの構成を簡略化することが可能となる。
この構成により、第１の温度センサにドリフトが発生している場合であっても、過充填及び過昇温を抑制しながら、補正後の第１の温度センサの温度情報に基づいた水素ガスの充填を行うことが可能となる。
本発明に係る車両は、上記目的達成のため、（５）第１の通信機と、前記第１の通信機から送信される信号を受信する第２の通信機を有するガスステーションから供給される高圧のガスを収容可能な少なくとも１つのタンクと、前記タンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第１の温度センサと、前記タンクの前記本体部の外部の温度情報を取得する第２の温度センサと、を備える車両であって、前記車両の運転停止から起動までの経過時間が所定時間を超えたことを条件として、前記第１の温度センサの指示値と前記第２の温度センサの指示値の差を算出する算出部、及び、前記算出部により算出された前記差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断する判断部を有する制御装置をさらに備え、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値以下であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信不可能とするとともに、通信充填を不許可とし、前記第２の温度センサは、前記タンクの前記本体部の一端に取り付けられたバルブ内における前記ガスの流路外に設けられることを特徴とする。
この構成により、車両のタンク内の温度を計測する第１の温度センサにドリフトが発生しているか否かを、車両側で簡易に検知することが可能となる。また、第１の温度センサにドリフトが発生している場合には、第１の温度センサの温度情報に基づいた水素ガスの充填を不許可とすることが可能となる。
上記（５）に記載の車両において、（６）前記第１の温度センサのドリフト量の許容値が±Ｘ（Ｘ＞０）であり、前記第２の温度センサのドリフト量の許容値が±Ｙ（０＜Ｙ＜Ｘ）であり、前記所定値が前記第１の温度センサの前記許容値と前記第２の温度センサの前記許容値の和Ｘ＋Ｙであることが好ましい。
本発明によれば、車両のタンク内の温度を計測する温度センサにドリフトが発生しているか否かを、車両側で簡易に検知することができるとともに、当該温度センサにドリフトが発生している場合には、当該温度センサの温度情報に基づいた水素ガスの充填を不許可とすることが可能なガス充填システム及び車両を提供することができる。
第１の実施形態に係るガス充填システムの概略図である。 第１の実施形態に係るガス充填システムの構成図である。 第１の実施形態に係るガス充填システムにおける車両の制御装置の機能ブロック図である。 第１の実施形態に係るガス充填システムにおけるタンクのバルブアッセンブリ付近の構成を示す拡大図である。 第１の実施形態に係るガス充填システムにおける第１及び第２の温度センサのドリフト量の分布を示すグラフである。 第１の実施形態に係るガス充填システムにおける車両の制御装置のドリフト検出処理の手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るガス充填システムにおける車両の制御装置の機能ブロック図である。 第２の実施形態に係るガス充填システムにおける車両の制御装置のドリフト検出処理の手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係るガス充填システムの構成図である。 第４の実施形態に係るガス充填システムの概略図である。 第４の実施形態に係るガス充填システムにおける第１及び第２の温度センサのドリフト量の分布を示すグラフである。
以下、本発明に係るガス充填システム及び車両の実施形態について図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るガス充填システムの構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るガス充填システム１は、燃料ガスとして水素ガスを用いて走行する車両２０と、車両２０に水素ガスを供給するガスステーション１０と、を備える。
図２に示すように、ガスステーション１０は、水素ガスを送り出すディスペンサ１１と、ディスペンサ１１に接続される充填ホース１２と、充填ホース１２の端部に取り付けられたノズル１３と、ノズル１３の近傍に設けられた圧力センサ１４と、ノズル１３の先端部に設けられ、車両２０と各種情報を送受信するための通信機１５と、制御装置１６と、を備える。
通信機１５は、車両２０がガスステーション１０との間で通信するためのものであり、各種情報を含む信号を受信及び送信する受信機及び送信機として機能する。通信機１５は、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。通信機１５で受信した情報は、制御装置１６に送られるようになっている。
制御装置１６は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。制御装置１６は、圧力センサ１４から出力される圧力推移のデータや、通信機１５から受け取った車両２０側の情報をもとに、ガスステーション１０にある各機器（不図示）を制御することで、車両２０への水素ガスの充填流量や充填量を制御するようになっている。
車両２０は、燃料電池２１と、高圧の水素ガスを収容可能な１つのタンク２２と、ガスステーション１０から供給される水素ガスをタンク２２へ導くための流路（以下、ガス充填流路と記す）２３と、タンク２２から水素ガスを燃料電池２１に供給するための流路（以下、ガス供給流路と記す）２４と、ガス充填流路２３の端部に取り付けられたレセプタクル２５と、ガスステーション１０の通信機１５と各種情報を送信するための通信機２６と、各種情報を表示するための表示装置２７と、制御装置２８と、を備える。
ガス充填流路２３及びガス供給流路２４には、逆止弁や電磁弁などの不図示の弁が適宜配置されている。
タンク２２には、各種バルブやセンサ等を一体的に組み込んだバルブアッセンブリ２９がねじ込み接続されている。タンク２２は、バルブアッセンブリ２９を介して水素ガスの充填及び放出をするようになっている。
レセプタクル２５は、水素充填の際にノズル１３が接続される部分であり、例えば車両２０のリッドボックスに設けられる。レセプタクル２５の近傍には通信機２６が設けられており、レセプタクル２５とノズル１３とが接続した状態で、通信機１５−通信機２６間の通信が可能な状態が確立されるようになっている。通信機２６は、車両２０がガスステーション１０との間で通信するためのものであり、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。なお、レセプタクル２５には、外部への水素ガスの逆流を防止するための逆止弁（不図示）などが内蔵される。
制御装置２８は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成され、車両２０を制御するようになっている。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行するものであり、車両２０が備える電磁弁の開閉など、種々の処理や制御を行うようになっている。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶し、ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御装置２８は、通信機２６、後述する第１及び第２の温度センサ４１、４２、及び表示装置２７と接続されており、車両２０にて把握可能な情報を通信機２６を用いて、ガスステーション１０の通信機１５に送信するようになっている。
図３に示すように、車両２０側の制御装置２８は、第１の温度センサ４１の異常の有無を判断するための機能ブロックとして、時間計測部５１、算出部５２、判断部５３、及び記憶部５４を備える。
時間計測部５１は、車両２０が停止してからの経過時間を計測するようになっている。算出部５２は、第１の温度センサ４１の指示値と第２の温度センサ４２の指示値の差（以下、センサ温度差と記す）を算出するようになっている。記憶部５４は、上記のＲＯＭ及びＲＡＭなどからなる。
判断部５３は、算出部５２により算出されたセンサ温度差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断するようになっている。さらに後述するように、判断部５３は、センサ温度差の絶対値が所定値以下であることを条件として、第１の温度センサ４１により取得された温度情報を通信機２６から通信機１５に送信可能とするとともに、センサ温度差の絶対値が所定値よりも大であることを条件として、第１の温度センサ４１により取得された温度情報を通信機２６から通信機１５に送信不可能とするようになっている。
次に、タンク２２の具体的な構造及び弁の配置について説明する。タンク２２は、鉄鋼等の金属材料から製造することができるが、軽量化の観点からは、ポリアミド（ＰＡ）系樹脂をファイバで補強した、いわゆるＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）から製造することが好ましい。
タンク２２はいわゆる高圧充填可能な構造を備えており、任意のガス、例えば、本実施形態のような燃料電池を備えた車両２０においては、燃料ガスである水素ガスを貯蔵するようになっている。タンク２２は、水素ガス以外にも、各種高圧充填が好ましいガス、内燃機関の液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の液化ガス燃料も充填可能である。
図４に示すように、タンク２２は、ライナー６１及びその外側のシェル６２からなる本体部６３と、本体部６３の長手方向の一端部に取り付けられた口金６４と、口金６４の開口部を密閉するバルブアッセンブリ２９と、を具備している。本体部６３は、例えば３５ＭＰａあるいは７０ＭＰａの水素ガスを貯蔵可能に構成されている。口金６４の開口部の内周面には、めねじ６５が形成されており、ここにバルブアッセンブリ２９がねじ込み接続されている。
バルブアッセンブリ２９は、タンク２２の内外に亘るように設けられている。バルブアッセンブリ２９のネック部の外周面には、めねじ６５に螺合するおねじが形成されている。バルブアッセンブリ２９が口金６４にねじ込み接続された状態では、バルブアッセンブリ２９と口金６４との間は、複数のシール部材（不図示）により気密にシールされている。
バルブアッセンブリ２９の内部には、ガス充填流路２３の流路の一部と、ガス供給流路２４の一部と、リリーフ流路６６とが形成されている。ガス充填流路２３には、逆止弁ＲＶ１が設けられている。ガス供給流路２４には、電磁弁Ｇ１が設けられている。リリーフ流路６６には、タンク２２の内圧が所定値以上に達した場合に内圧を下げるリリーフ弁６７が設けられている。なお、電磁弁Ｇ１を設ける場所は、バルブアッセンブリ２９の外部であってもよい。
さらに、タンク２２は、本体部６３に貯蔵されている水素ガスの温度情報を取得する第１の温度センサ４１と、本体部６３の外部の温度情報を取得する第２の温度センサ４２と、を有する。第１の温度センサ４１は、本体部６３の内部に設置される。また、第２の温度センサ４２は、バルブアッセンブリ２９の内部の水素ガスに晒されない箇所に設置される。
図５は、第１及び第２の温度センサ４１、４２のドリフト量の分布を示すグラフである。横軸は各温度センサのドリフト量を示している。また、縦軸は、第１及び第２の温度センサ４１、４２と同一の型式の複数個のセンサがあるとした場合に、横軸のドリフト量を示す温度センサの個数を規格化して示している。同時にこのグラフは、第１の温度センサ４１として許容されるドリフト量を±Ｘ、第２の温度センサ４２として許容されるドリフト量を±Ｙとして示している。即ち、タンク２２内の水素ガスの温度の真値をＡとすると、第１の温度センサ４１の指示値の許容範囲は、（Ａ−Ｘ）から（Ａ＋Ｘ）となる。
第２の温度センサ４２は、第１の温度センサ４１の異常を判定するための基準センサとして用いられる。第２の温度センサ４２のドリフト量の許容値Ｙは、第１の温度センサ４１のドリフト量の許容値Ｘよりも小であることが望ましい。
次に、本実施形態のガス充填システムの動作について説明する。
図６に示す車両２０の制御装置２８のドリフト検出処理は、車両２０が起動される度に実行されるものとする。
ドリフト検出の精度を上げるためには、第１及び第２の温度センサ４１、４２が測定すべき温度の真値を一致させることが望ましい。しかしながら、車両２０の起動中は、タンク２２からの水素ガスの流出により、タンク２２内の水素ガスの温度が環境温度から変化している。このため、車両２０の停止直後は、タンク２２内の水素ガスの温度と、水素ガスに晒されていないバルブアッセンブリ２９の内部の温度とは通常一致していない。そこで、タンク２２とバルブアッセンブリ２９の間の熱伝導により、所定時間ｔ0の期間にタンク２２内の水素ガスの温度とバルブアッセンブリ２９の温度とを十分に一致させる。
このため、制御装置２８は、車両２０の運転停止から起動までの経過時間ｔが所定時間ｔ0を超えているか否かを判定する（ステップＳ６０）。ここで、所定時間ｔ0は、例えば６時間程度に設定されている。
次に、制御装置２８は、第１の温度センサ４１の指示値と第２の温度センサ４２の指示値とのセンサ温度差を算出し、算出したセンサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）よりも大であるか否かを判定する（ステップＳ６１）。ここで、制御装置２８は、センサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）よりも大である場合はドリフトが発生している可能性があると判断し、センサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）以下である場合にはドリフトが発生していないと判断する。
センサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）以下である場合には、制御装置２８は、ガスステーション１０による後述の通信充填を許可する。具体的には、制御装置２８は、レセプタクル２５とノズル１３とが接続されている状態において、第１の温度センサ４１の指示値を温度情報として通信機２６から通信機１５に送信可能とする（ステップＳ６２）。
そして、制御装置２８は、ドリフトが検出された回数を示すインデックスｎの値を"０"とした後に（ステップＳ６３）、再びステップＳ６１の処理を実行する。
上述のステップＳ６２で、通信機２６から通信機１５に温度情報が送信されると、車両２０側の制御装置２８とガスステーション１０側の制御装置１６は、通信機２６及び通信機１５を介した通信を行いながら、「ＳＡＥ−Ｊ２７９９」の規格に基づいた水素ガスの充填処理（通信充填）を開始する。
制御装置２８は、制御装置１６に対して、タンク２２内の水素ガスの温度を示す情報（温度情報）を逐次送信する。制御装置１６は、この温度情報を受信すると、第１の温度センサ４１の指示値が８５℃以上に上昇しないように、水素ガスの供給スピード（圧力）を調整して、タンク２２に水素ガスを供給する。制御装置２８と制御装置１６とは、このように相互に通信を行うことで、水素ガスの温度上昇を抑制しながら、タンク２２への水素ガスの充填を迅速に行うことができる。
さて、ステップＳ６１で、センサ温度差の絶対値が（Ｘ＋Ｙ）よりも大であると判定された場合、即ちドリフトが発生している可能性がある場合には、制御装置２８は、インデックスｎの値をインクリメントする（ステップＳ６４）。なお、インデックスｎの値は、ステップＳ６０の処理が行われる前に予め"０"に初期化されているものとする。
次に、制御装置２８は、ドリフトが連続して検出された回数が、予め設定された所定回数Ｎを超えたか否かを判定する（ステップＳ６５）。ここで、Ｎの値は１以上に設定されている。
インデックスｎの値がＮ未満である場合には、制御装置２８は、再びステップＳ６１の処理を実行する。インデックスｎの値がＮに到達した場合（即ち、センサ温度差がＮ回連続してドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）を超えた場合）には、制御装置２８は、第１の温度センサ４１にドリフトが発生している旨、または第１の温度センサ４１の修理等を促す旨を表示装置２７に表示することにより、それらの旨を車両２０の運転者に通知する（ステップＳ６６）。
そして、制御装置２８は、ガスステーション１０による通信充填を不許可とする。具体的には、制御装置２８は、レセプタクル２５とノズル１３とが接続されている状態において、第１の温度センサ４１の温度情報を通信機２６から通信機１５に送信不可能とするとともに、通信充填を不許可とする指示情報を通信機１５に送信する（ステップＳ６７）。これにより、例えば「ＳＡＥ−Ｊ２６０１」の規格に基づいた非通信充填（non-communication fuelling）のみが可能となる。
なお、上記のステップＳ６１〜Ｓ６５の処理は、ステップＳ６５で否定判定がなされるか、予め設定された所定時間が経過するまで、繰り返し実行される。
以上のように、本実施形態に係るガス充填システムは、車両２０のタンク２２内の温度を計測する第１の温度センサ４１にドリフトが発生しているか否かを、車両２０側で簡易に検知することができる。第１の温度センサ４１にドリフトが発生している場合には、第１の温度センサ４１の温度情報に基づいた水素ガスの充填を不許可とすることが可能となる。
さらに、本実施形態に係るガス充填システムは、ガスステーション１０による充填が開始される前に、ガスステーション１０側にタンク２２内の第１の温度センサ４１の指示値に基づいた通信充填を行うか、それ以外の充填方式を採用するか否かの指示をすることができる。
また、本実施形態に係るガス充填システムは、第２の温度センサ（基準センサ）４２が、タンク２２内の温度環境と同等の箇所に設置されるため、精度よくタンク２２内の第１の温度センサ４１のドリフトを検出することができる。基準センサをタンク２２内に設置する場合には、耐水素性のある比較的高価な温度センサが必要となるが、本実施形態に係るガス充填システムは、基準センサが水素ガスに晒されない箇所に設置されるため、コストの低下を図ることができる。
なお、本実施形態に係るガス充填システムにおいては、車両２０が燃料電池２１、及び燃料電池２１に供給する水素ガスを貯蔵するタンク２２を備えるものであるとしたが、車両２０が燃料電池２１の替わりに水素ガスや天然ガスを燃焼させる内燃機関を搭載したものであってもよい。
（第２の実施形態）
本発明に係るガス充填システムの第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、第２の実施形態に係るガス充填システムにおいては、第１の実施形態に係るガス充填システムと制御装置２８の構成が異なっているが、他は同様に構成されている。従って、第１の実施形態と同様の構成及び動作については適宜説明を省略する。
図７に示すように、車両２０側の制御装置２８は、第１の温度センサ４１の異常の有無を判断するための機能ブロックとして、図３に示した時間計測部５１、算出部５２、判断部５３、及び記憶部５４に加えて、ドリフト量推定部５５及び温度情報補正部５６を備える。
ドリフト量推定部５５は、判断部５３によりセンサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）よりも大であると判断されたことを条件として、第１の温度センサ４１のドリフト量を推定するようになっている。また、温度情報補正部５６は、ドリフト量推定部５５により推定されたドリフト量を用いて、第１の温度センサ４１の温度情報を補正するようになっている。
図８は、第２の実施形態に係るガス充填システムにおける車両２０の制御装置２８のドリフト検出処理を示すフローチャートである。なお、ステップＳ７１、Ｓ７３〜Ｓ７６までの処理は、それぞれ図６に示したフローチャートにおけるステップＳ６１、Ｓ６３〜Ｓ６６の処理と同様である。
制御装置２８は、ステップＳ７６で第１の温度センサ４１にドリフトが発生している旨を車両２０の運転者に通知した後、第１の温度センサ４１のドリフト量の推定を行う（ステップＳ７７）。例えば、制御装置２８は、ステップＳ７５で検出された、Ｎ回連続してドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）を超えたＮ個のセンサ温度差に関して、それらの平均値を第１の温度センサ４１のドリフト量として算出する。
次に、制御装置２８は、第１の温度センサ４１の指示値から、ステップＳ７７で推定したドリフト量を差し引くことにより、第１の温度センサ４１の温度情報を補正する（ステップＳ７１）。
次に、制御装置２８は、ガスステーション１０による通信充填を許可する。具体的には、制御装置２８は、レセプタクル２５とノズル１３とが接続されている状態において、第１の温度センサ４１の補正後の温度情報を通信機２６から通信機１５に送信可能とする（ステップＳ７８）。
なお、ステップＳ７１からステップＳ７２に到達した場合の処理は、図６に示したフローチャートのステップＳ６２の処理と同様である。上記のステップＳ７１〜Ｓ７８の処理は、予め設定された所定時間が経過するまで、繰り返し実行される。
以上のように、本実施形態に係るガス充填システムは、タンク２２内の第１の温度センサ４１にドリフトが発生している場合であっても、過充填及び過昇温を抑制しながら、補正後の第１の温度センサ４１の温度情報に基づいた水素ガスの充填を行うことができる。
（第３の実施形態）
本発明に係るガス充填システムの第３の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、既に説明した実施形態と同様の構成及び動作については適宜説明を省略する。本実施形態のガス充填システム３は、車両が２つ以上のタンクを有しており、１つのタンクが有する温度センサが、他のタンクに対する基準センサとして機能する点が第１及び第２の実施形態の構成と異なる。なお、以下では、車両が２つのタンクを有する場合を例に挙げて説明する。
図９に示すように、本実施形態のガス充填システム３においては、車両２０は、高圧の水素ガスを収容可能な２つのタンク２２ａ、２２ｂと、ガス充填流路２３からイン側マニホールド３１を介して分岐する２本の分岐流路２３ａ、２３ｂと、ガス供給流路２４からアウト側マニホールド３２を介して分岐する２本の分岐流路２４ａ、２４ｂと、を備える。タンク２２ａ、２２ｂ内の流路の構成は、図４に示したタンク２２と同様である。
イン側マニホールド３１及びアウト側マニホールド３２は、制御装置２８に接続されており（不図示）、水素ガスの充填対象となるタンク、及び、燃料電池への水素ガスの供給源となるタンクを選択できるようになっている。
タンク２２ａの本体部６３の内部には第１の温度センサ４３が設置され、タンク２２ｂの本体部６３の内部には第２の温度センサ（基準センサ）４４が設置されている。ここで、第１の温度センサ４３として許容されるドリフト量を±Ｘ、第２の温度センサ４４として許容されるドリフト量を±Ｙとする。なお、タンク２２のバルブアッセンブリ２９の内部に設置される温度センサは省略可能である。
本実施形態においては、制御装置２８の算出部５２は、１つのタンク２２ａが有する第１の温度センサ４３の指示値と、他のタンク２２ｂが有する第２の温度センサ４４の指示値の差を、センサ温度差として算出するようになっている。
また、制御装置２８の判断部５３は、上記のセンサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）以下であることを条件として、１つのタンク２２ａの第１の温度センサ４３により取得された温度情報を通信機２６から通信機１５に送信可能とするとともに、センサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）よりも大であることを条件として、１つのタンク２２ａの第１の温度センサ４３により取得された温度情報を通信機２６から通信機１５に送信不可能とするようになっている。
即ち、本実施形態では、第２の温度センサ４４を第１の温度センサ４３の異常を判定するための基準センサとする。逆に、第１の温度センサ４３を第２の温度センサ４４の異常を判定するための基準センサとしてもよい。ただし、これらの２つの温度センサ４３、４４が同様にドリフトしないことを仮定している。
本実施形態のガス充填システム３は、基準センサが水素ガスに晒されるものの、第１の実施形態と同様に第１の温度センサ４３（または第２の温度センサ４４）のドリフトを検出することができる。また、本実施形態のガス充填システム３は、各タンクに１つの温度センサが設置されればよいため、タンクの構成を簡略化することができる。
なお、本実施形態においては、いずれか１つの温度センサのドリフトが検出された場合には、全てのタンクに対する通信充填を不許可とすることが望ましい。
（第４の実施形態）
本発明に係るガス充填システムの第４の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、既に説明した実施形態と同様の構成及び動作については適宜説明を省略する。本実施形態のガス充填システムは、車両が備えている外気温センサを基準センサとして使用する点が、第１〜第３の実施形態の構成と異なる。
図１０に示すように、本実施形態のガス充填システムにおいては、車両２０は、高圧の水素ガスを収容可能なタンク２２の本体部６３の内部に設置された第１の温度センサ４５に加えて、外気温の温度情報を取得するための外気温センサ４６を第２の温度センサ（基準センサ）として用いる。なお、タンク２２のバルブアッセンブリ２９の内部に設置される温度センサは省略可能である。
本実施形態においても、制御装置２８は、センサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）よりも大である場合はドリフトが発生している可能性があると判断し、センサ温度差の絶対値がドリフト判断値（Ｘ＋Ｙ）以下である場合にはドリフトが発生していないと判断する。
第１の温度センサ４５と外気温センサ４６とは設置位置が離れているため、図１１に示すように、それぞれの測定値の真値Ａ、Ｂには差が生じる。このため、第１の温度センサ４５の指示値の許容範囲は、第１の実施形態と比較して真値Ｂの分だけずれて、（Ａ＋Ｂ−Ｘ）から（Ａ＋Ｂ＋Ｘ）となる。
以上のように、本実施形態に係るガス充填システムは、車両２０の既存部品である外気温センサ４６を基準センサとして使用することにより、低コスト化を図ることができる。
本発明のガス充填システム及び車両は、水素ガスのみならず、天然ガスなど他の燃料ガスを供給されるタンクを有するものに適用することができる。また、車両に限らず、航空機、船舶、ロボットなど、外部からのガスの充填先としてタンクを搭載した移動体に適用することができる。
１０ ガスステーション
１１ ディスペンサ
１２ 充填ホース
１３ ノズル
１４ 圧力センサ
１５ 通信機（第２の通信機）
１６、２８ 制御装置
２０ 車両
２１ 燃料電池
２２、２２ａ、２２ｂ タンク
２３ ガス充填流路
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ 分岐流路
２４ ガス供給流路
２５ レセプタクル
２６ 通信機（第１の通信機）
２７ 表示装置
２９ バルブアッセンブリ（バルブ）
３１、３２ マニホールド
４１、４３、４５ 第１の温度センサ
４２、４４ 第２の温度センサ
４６ 外気温センサ（第２の温度センサ）
５１ 時間計測部
５２ 算出部
５３ 判断部
５４ 記憶部
５５ ドリフト量推定部
５６ 温度情報補正部
６１ ライナー
６２ シェル
６３ 本体部
６４ 口金
６５ めねじ
６６ リリーフ流路
６７ リリーフ弁

Claims (5)

  1. 高圧のガスを収容可能な少なくとも１つのタンク、第１の通信機、及び制御装置を有する車両と、
    前記第１の通信機から送信される信号を受信する第２の通信機を有し、前記タンクに前記ガスを供給するガスステーションと、を備えるガス充填システムにおいて、
    前記車両は、前記タンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第１の温度センサと、前記タンクの前記本体部の外部の温度情報を取得する第２の温度センサと、をさらに有し、
    前記制御装置は、前記車両の運転停止から起動までの経過時間が所定時間を超えたことを条件として、前記第１の温度センサの指示値と前記第２の温度センサの指示値の差を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断する判断部と、を有し、
    前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値以下であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、
    前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信不可能とするとともに、通信充填を不許可とし、
    前記第２の温度センサは、前記タンクの前記本体部の一端に取り付けられたバルブ内における前記ガスの流路外に設けられることを特徴とするガス充填システム。
  2. 高圧のガスを収容可能な少なくとも１つのタンク、第１の通信機、及び制御装置を有する車両と、
    前記第１の通信機から送信される信号を受信する第２の通信機を有し、前記タンクに前記ガスを供給するガスステーションと、を備えるガス充填システムにおいて、
    前記車両は、前記タンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第１の温度センサと、前記タンクの前記本体部の外部の温度情報を取得する第２の温度センサと、をさらに有し、
    前記制御装置は、前記車両の運転停止から起動までの経過時間が所定時間を超えたことを条件として、前記第１の温度センサの指示値と前記第２の温度センサの指示値の差を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断する判断部と、前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記第１の温度センサのドリフト量を推定するドリフト量推定部と、前記ドリフト量推定部により推定された前記ドリフト量を用いて前記第１の温度センサの温度情報を補正する温度情報補正部と、を有し、
    前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値以下であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、
    前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記温度情報補正部により補正された温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、
    前記第２の温度センサは、前記タンクの前記本体部の一端に取り付けられたバルブ内における前記ガスの流路外に設けられることを特徴とするガス充填システム。
  3. 前記第１の温度センサの前記ドリフト量の許容値が±Ｘ（Ｘ＞０）であり、
    前記第２の温度センサのドリフト量の許容値が±Ｙ（０＜Ｙ＜Ｘ）であり、
    前記所定値が前記第１の温度センサの前記許容値と前記第２の温度センサの前記許容値の和Ｘ＋Ｙであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス充填システム。
  4. 第１の通信機と、
    前記第１の通信機から送信される信号を受信する第２の通信機を有するガスステーションから供給される高圧のガスを収容可能な少なくとも１つのタンクと、
    前記タンクの本体部内に貯蔵された前記ガスの温度情報を取得する第１の温度センサと、
    前記タンクの前記本体部の外部の温度情報を取得する第２の温度センサと、を備える車両であって、
    前記車両の運転停止から起動までの経過時間が所定時間を超えたことを条件として、前記第１の温度センサの指示値と前記第２の温度センサの指示値の差を算出する算出部、及び、前記算出部により算出された前記差の絶対値が所定値よりも大であるか否かを判断する判断部を有する制御装置をさらに備え、
    前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値以下であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信可能とするとともに、通信充填を許可し、
    前記判断部が前記差の絶対値を前記所定値よりも大であると判断したことを条件として、前記制御装置は、前記第１の温度センサにより取得された前記温度情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機に送信不可能とするとともに、通信充填を不許可とし、
    前記第２の温度センサは、前記タンクの前記本体部の一端に取り付けられたバルブ内における前記ガスの流路外に設けられることを特徴とする車両。
  5. 前記第１の温度センサのドリフト量の許容値が±Ｘ（Ｘ＞０）であり、
    前記第２の温度センサのドリフト量の許容値が±Ｙ（０＜Ｙ＜Ｘ）であり、
    前記所定値が前記第１の温度センサの前記許容値と前記第２の温度センサの前記許容値の和Ｘ＋Ｙであることを特徴とする請求項４に記載の車両。
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