CN102887077B - 燃料气体利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种确保电池的充电量的燃料气体利用装置，其包括：电池；燃料气体贮存部，其贮存燃料气体；燃料盖子；开合状态检测部件(16)，其检测燃料盖子的开合状态；燃料气体状态检测部件，其检测贮存在燃料气体贮存部中的燃料气体的状态即压力及/或温度；通信部件，其用来与燃料气体供给装置进行通信；以及控制部件，其在从开合状态检测部件接收到燃料盖子为打开状态的意思的信号时，为了经由通信部件向燃料气体供给装置通知从燃料气体状态检测部件输入的燃料气体的状态，而进行填充通信；控制部件，在开始填充通信后，在根据从开合状态检测部件接收的信号，判断为燃料盖子保持打开状态不变地经过了规定时间的情况下，停止填充通信。

Description

燃料气体利用装置
技术领域
本发明涉及利用从外部的燃料气体供给装置供给的燃料气体的燃料气体利用装置。
背景技术
近年来，燃料电池车的实用化正在推进，其中，在该燃料电池车中，供给含有作为氧化剂气体的氧气的空气和作为燃料气体的氢气，使用这些气体通过燃料电池来引起电极反应，通过由此产生的电力来驱动发动机，从而进行移动。在燃料电池车中具备用于贮存氢气气体，并将氢气供给燃料电池的氢气罐。此外，在燃料电池车的驾驶席处具备表示当前贮存在氢气罐中的氢气气体的剩余量的仪表，当伴随燃料电池车的行驶，贮存在氢气罐中的氢气气体的剩余量变少时，通过观察上述仪表而获知此情况的驾驶者驾驶燃料电池车而移动到氢气站。并且，由氢气供给站中具备的氢气供给装置向燃料电池车的氢气罐供给(填充)氢气。
在向燃料电池车的氢气罐供给氢气时，燃料电池车在与氢气站的分配器之间进行通信(以下，记为填充通信)。即，燃料电池车将填充在氢气罐中的氢气的温度和压力等信息发送至分配器，分配器基于从燃料电池车接收到的相关信息来调整供给氢气时的压力和流量、流速等。
在专利文献1中记载了如下技术，即，在用于补给氢气的车辆侧的氢气补给口(氢气填充口)设置红外线通信装置，当盖(燃料盖)被打开时，则ECU(Electric Control Unit，电子控制单元)获取氢气补给管内的氢气的压力和温度信息，并经由红外线通信装置将该信息传递至外部的氢气补给装置(分配器)。根据专利文献1中记载的技术，由于不需要盖子开关，所以能够对应盖子的小型化。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-198944号公报
发明要解决的课题
在专利文献1记载的技术中，ECU对氢气补给管内的压力和温度进行监视，在氢气补给管内的压力达到固定以上时，发出填充通信的结束信号。因此，在专利文献1记载的技术中，在盖子被打开的状态下长时间放置燃料电池车的情况下，如果没有上述结束信号，ECU也继续获取氢气补给管内的氢气的压力和温度的信息，并经由红外线通信装置继续将该信息发送至外部的氢气补给装置。即，在专利文献1记载的技术中，如果在打开盖子的状态下放置燃料电池车，则随着时间的经过，电池的充电量会逐渐减少。
因此，在专利文献1记载的技术中，在盖子被打开的状态下长时间放置燃料电池车的情况下，电池的充电量下降，由于伴随于此的放电能力的降低，可能在燃料电池启动时不能起动空气压缩机等，陷于不能启动燃料电池车(即，电池结束)这样的状况。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种确保电池的充电量的燃料气体利用装置。
用于解决课题的手段
作为用于解决上述课题的技术手段，本发明是一种燃料气体利用装置，对从外部的燃料气体供给装置供给的燃料气体进行利用，该燃料气体利用装置包括：电池，其向上述燃料气体利用装置具备的设备供给电力；燃料气体贮存部，其贮存从上述燃料气体供给装置供给的燃料气体；燃料盖子，其覆盖从上述燃料气体供给装置供给燃料气体的供给口；开合状态检测部件，其检测上述燃料盖子的开合状态；燃料气体状态检测部件，其检测贮存在上述燃料气体贮存部中的燃料气体的状态即压力及/或温度；通信部件，其用来与上述燃料气体供给装置进行通信；以及控制部件，其在从上述开合状态检测部件接收到表示上述燃料盖子为打开状态的意思的信号时，为了经由上述通信部件向上述燃料气体供给装置通知从上述燃料气体状态检测部件输入的上述燃料气体的状态，使用从上述电池供给的电力进行填充通信；上述控制部件，在开始上述填充通信后，在根据从上述开合状态检测部件接收的信号，判断为上述燃料盖子保持打开状态不变地经过了规定时间的情况下，停止上述填充通信。
由此，本发明即使在保持燃料盖子为打开状态不变地长时间放置燃料电池车(燃料气体利用装置)的情况下，由于经过规定时间后控制部件就停止填充通信，所以能够确保必要的电池充电量(SOC：State Of Charge)，能够防止因为长时间持续进行填充通信而导致电池结束。
此外，本发明的特征在于，包括充电状态检测部件，该充电状态检测部件检测上述电池的充电状态，上述控制部件，在从上述开合状态检测部件接收到表示上述燃料盖子为打开状态的意思的信号时，与由上述充电状态检测部件检测到的上述电池的电压相对应地，来决定上述规定时间。
由此，本发明能够与在燃料盖子被打开的时刻的电池的电压相对应来决定充电通信时间，并且不进行必需以上的填充通信就能够确保电池的充电量(SOC：State OfCharge)。
此外，本发明的特征在于，由上述充电状态检测部件检测到的上述电池的电压越大，上述控制部件就将上述规定时间设定得越长。
由此，本发明在考虑了在燃料盖子被打开的时刻的电池的电压的情况下，能够进行所容许的最大限度的时间的填充通信。
此外，本发明的特征在于，包括充电状态检测部件，该充电状态检测部件检测上述电池的充电状态，上述控制部件，在由上述充电状态检测部件检测到的上述电池的电压变为预先设定的规定电压以下的情况下，停止上述填充通信。
由此，本发明在不管燃料盖子保持打开状态不变地被放置的时间如何，都在电池的电压变为规定值以下的情况下，立即停止填充通信。因此，根据本发明，能够确保必需的电池的充电量(SOC：State Of Charge)。
此外，本发明的特征在于，上述控制部件，以在开始上述填充通信后上述燃料盖子保持打开状态不变地经过了上述规定时间的时刻为基准，在根据从上述燃料气体状态检测部件输入的信号判断为当前正在向上述燃料气体贮存部供给燃料气体、或者在过去规定时间内已向上述燃料气体贮存部供给了燃料气体的情况下，将上述填充通信进一步持续规定延长时间。
由此，本发明即使在燃料盖子保持打开状态不变地经过了规定时间时，例如，在当前处于正在从燃料气体供给装置供给燃料气体的情况下等，通过将填充通信延长规定时间，就能够确保必需的电池的充电量(SOC：State Of Charge)，并且能够继续进行燃料气体的填充。
发明效果
根据本发明，能够提供一种可以确保电池的充电量的燃料气体利用装置。
附图说明
图1是表示本发明涉及的燃料电池车的构成的框图。
图2是表示本发明的第一实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理的流程的流程图。
图3是表示对燃料电池车的氢气罐填充氢气完成之前的时间和其频度的图。
图4是表示本发明的第二实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理的流程的流程图。
图5(a)是表示本发明的第二实施方式涉及的燃料电池车的电池电压、充电通信时间之间的关系的图，图5(b)是表示各电池电压的充电通信的接通/断开的图，图5(c)是表示电池电压随着填充通信开始之后的经过时间而进行的变化的图。
图6是表示本发明的第三实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理的流程的流程图。
图7(a)是表示氢气罐内的压力相对于对燃料电池车的氢气罐填充氢气的时间而产生的变化的图，图7(b)是表示氢气罐内的氢气气体的温度相对于对燃料电池车的氢气罐填充氢气的时间而产生的变化的图。
图8是表示本发明的第四实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理的流程的流程图。
图9是针对本发明的第四实施方式涉及的燃料电池车，表示电池电压随着填充通信开始之后的经过时问而产生的变化的图，图9(b)是表示各电池电压的填充通信的接通/断开的图。
图10是表示本发明的第五实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理的流程的流程图。
具体实施方式
《第一实施方式》
参照适当的附图详细说明本发明的第一实施方式。另外，在各图中，对公共的部分附加相同的符号，省略重复的说明。
(燃料电池车的构成)
图1是表示本发明涉及的燃料电池车的构成的框图。燃料电池车100包括：燃料电池1、ECU2、VCU(断路器)3、电池4、PDU(逆变器)5、发动机6、压缩机7、氢气罐8、切断阀9、IG(点火器)10、燃料盖子开启器开关13、燃料盖子14、燃料盖子开启器15、氢气填充口17、止逆阀18、接口19、各种传感器、和各个配管。
这里，图1中用实线箭头表示含有氧气(氧化剂气体)的空气或氢气(燃料气体)的流向，用三重实线表示三相交流电流，用双重实线表示直流电流，用虚线箭头表示用于传送规定的信息的电信号。
燃料电池1经由阳极流路10a供给氢气(燃料气体)后，引起式子(1)的电极反应，经由阴极流路10b供给含氧气(氧化剂气体)的空气后，引起式子(2)的电极反应，在各单电池中产生电位差(OCV(Open CircuitVoltage，开路电压))。
2H2→4H++4e-···式(1)
O2+4H++4e-→2H2O···式(2)
ECU2是对燃料电池车100进行电子控制的控制装置，包含CPU、ROM、RAM、各种接口等的电子电路(未图示)。ECU2按照存储在其内部的程序，控制各种设备，执行各种处理。此外，ECU2按照需要，经由后述的VCU3来从电池4供给电力。
ECU2包括填充通信控制部2c。填充通信控制部2c在向氢气罐8填充氢气时，进行用于在与外部的氢气站200所具备的分配器(氢气填充装置)22之间进行填充通信的各种控制处理。
即，填充通信控制部2c将从后述的压力传感器11以及/或温度传感器12获取到的氢气罐8内的氢气压力和氢气温度等保存在ECU2的未图示的存储部中。然后，填充通信控制部2c在与氢气站200的分配器22之间进行填充通信时，从存储部(未图示)中读出上述信息，并经由接口19以及通信连接器24发送至分配器22。此外，填充通信控制部2c按照每个规定时间将氢气罐8内的氢气压力和氢气温度等信息保存在存储部(未图示)中，并进行更新。
另外，作为填充通信控制部2c对分配器22发送的信息，除上述已说明的氢气罐8内的氢气压力和氢气温度等之外，还能列举出氢气罐8的材质(铝合金制、树脂制等)、与该材质相应的氢气罐8内的容许温度以及容许压力、氢气罐8的使用期限、氢气的填充次数等。这样，以下，将填充通信控制部2c对分配器22发送的信息记为填充通信信息。填充通信信息存储在ECU2的未图示的存储部中，在进行填充通信时，填充通信控制部2c从存储部(未图示)将其读出并发送至分配器22。
此外，填充通信控制部2c根据后面说明的燃料盖子开合传感器16，将表示燃料盖子14变为打开状态(锁闭解除)的意思的信息作为触发，开始填充通信，并经由接口19将上面说明的各信息发送至外部。
进一步地，填充通信控制部2c也具有获取由电压传感器20检测到的电池4的电压，并监视该电压的功能。
VCU(Voltage Control Unit，电压控制单元)3按照来自ECU2的指令，控制燃料电池1的输出电流以及输出电压，并且控制电池4的充放电。电池4例如具备多个锂离子型的二次电池，对燃料电池1的过剩电力和来自发动机6的再生电力进行充电，或者援助(补助)燃料电池1的不足电力。PDU(Power Drive Unit)5是按照来自ECU2的指令，将从VCU3输入的直流电流转换为三相交流电流，并供给至发动机6的逆变器。发动机6根据来自燃料电池1以及/或者电池4的电力产生用于燃料电池车100行驶的驱动力。
压缩机7当按照ECU2的指令来工作时，取入含氧的空气，并经由配管11b供给至阴极流路10b。氢气罐8经由配管11a、切断阀9、配管12a与阳极流路10a的入口连接。并且，切断阀9按照来自ECU2的打开指令被打开后，氢气就从氢气罐8通过切断阀9等供给至阳极流路10a。另外，ECU2检测到IG10的ON信号后，为了对燃料电池1进行发电因而对阳极流路10a供给氢气，故而将切断阀9设定为打开。
切断阀9经由配管12a与阳极流路10a连接，通过依据来自ECU2的指令的开合，来对从氢气罐8经由配管11a进行的氢气供给进行调整。IG10是燃料电池车100的起动开关，设置在驾驶席周围。另外，ECU2与IG10连接，检测IG10的ON/OFF信号。
另外，关于由上述ECU2进行的燃料电池1的发电等控制，由于使用公知的方法，所以省略详细说明。
压力传感器11是检测氢气罐8内的氢气压力的传感器，配置在氢气罐8内。并且，压力传感器11将检测到的氢气罐8内的氢气压力输出至ECU2。
温度传感器12是检测氢气罐8内的氢气温度的传感器，配置在氢气罐8内。并且，温度传感器12将检测到的氢气罐8内的氢气温度输出至ECU2。
另外，压力传感器11以及温度传感器12的位置可以适当变更。
燃料盖子开启器开关13是用于打开燃料盖子14的开关，设置在驾驶席周围。另外，ECU2与燃料盖子开启器开关13连接，在燃料盖子开启器开关13被按下的情况下，检测其信号。
燃料盖子14是在填充氢气时打开的转动盖，被设置在燃料电池车100的车两侧部。燃料盖子14在通常时(非氢气填充时)覆盖氢气填充口17，在关闭状态下被锁闭。另一方面，在氢气填充时通过驾驶者按下燃料盖子开启器开关13而使后述的燃料盖子开启器15接受到来自ECU2的打开指令的情况下，燃料盖子14向打开方向转动(锁闭解除)，成为打开状态。
燃料盖子开启器15按照来自ECU2的指令如上所述来进行燃料盖子14的锁闭或锁闭解除。另外，对燃料盖子开启器15传递打开指令的传递方式不限于上述的电方式。例如，也可以是通过线缆(未图示)来连接燃料盖子开启器15和驾驶席下的开放杆(未图示)的机械传递方式。
燃料盖子开合传感器16是检测燃料盖子14的开合状态的传感器，设置在燃料盖子14的附近。并且，燃料盖子开合传感器16将与燃料盖子14的开合状态相对应的信号输出至ECU2。
另外，如上述所说明的那样，ECU2在通过燃料盖子开合传感器16接收到燃料盖子14变为打开状态(锁闭解除)的意思的信号后，起动填充通信控制部2c，在与外部的氢气站200之间开始填充通信，并发送填充通信信息。
氢气填充口17是在对氢气罐8填充氢气时用来连接外部的氢气站200的氢气填充喷嘴23的部分，被设置在车辆侧部。
止逆阀18是用来将经由氢气填充口17供给的氢气限制在向氢气罐8的一个方向上流动的阀构造。此外，在氢气填充时，若经由氢气填充口17以及配管13a在规定的供给压力下供给氢气，则止逆阀18打开，从而经由配管14a将氢气填充至氢气罐8。
接口19是在氢气填充时连接氢气站200的通信连接器24的部分，被设置在氢气填充口17的附近。电压传感器20与电池4连接，检测电池4的电压并输出至ECU2。
接着，简单说明向燃料电池车100供给作为燃料气体的氢气的氢气站200。
氢气站200包括：氢气贮藏罐21、分配器22、氢气填充喷嘴23、通信连接器24。氢气贮藏罐21在高压下贮藏用于向燃料电池车100供给氢气的氢气。分配器(氢气填充装置)22与氢气贮藏罐21连接，对向燃料电池车100的氢气罐8供给的氢气的填充开始以及停止、填充氢气时的压力和流量等进行控制。此外，分配器22，在向填充燃料电池车100的氢气罐8填充氢气时，经由接口19以及后述的通信连接器24，在与ECU2的填充通信控制部2c之间进行填充通信。并且，分配器22通过进行填充通信，获取氢气罐8内的氢气压力和氢气温度等信息，并基于该信息来调整从氢气贮藏罐21供给的氢气的压力等，向燃料电池车100的氢气罐8填充氢气。
氢气填充喷嘴23经由分配器22与氢气贮藏罐21连接，在向燃料电池车100的氢气罐8填充氢气时，插入氢气填充口17中。并且，从氢气站200的氢气贮藏罐21供给的氢气由分配器22来调整压力等，并经由氢气填充喷嘴23以及氢气填充口17、配管13a、止逆阀18、配管14a而填充至氢气罐8。通信连接器24是用于连接布线的器具，与分配器22连接。此外，通信连接器24在向燃料电池车100的氢气罐8填充氢气时被插入接口19。
<燃料电池车的动作1>
图2是表示本实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理的流程的流程图。另外，如上述所说明的那样，ECU2的填充通信控制部2c在从燃料盖子开合传感器16输入了燃料盖子14变为打开状态的意思的信号的情况下，开始填充通信。因此，与燃料盖子14变为打开状态之后的填充通信相关的一系列的处理由ECU2的填充通信控制部2c进行。
在图2的步骤S101中，ECU2判断IG10是否变为断开状态。在IG10变为断开状态的情况下(步骤S101为“是”)，ECU2的处理进入步骤S102。另一方面，在IG10变为接通状态的情况下(步骤S101为“否”)，ECU2重复步骤S101的判断。
在步骤S102中，ECU2判断燃料盖子14是否变为打开状态。在燃料盖子14变为打开状态的情况下(步骤S102为“是”)，ECU2的处理进入步骤S103。另一方面，在燃料盖子14变为关闭状态的情况下(步骤S102为“否”)，ECU2重复步骤S102的判断。
在步骤S103中，ECU2开始填充通信。即，ECU2从未图示的存储部读出包含氢气罐8内的氢气压力以及/或者氢气温度在内的填充通信信息，并经由接口19进行发送。
接着，在步骤S104中，ECU2判断开始填充通信之后的经过时间是否为规定时间t0以上。这里，规定时间t0为预先设定的值(例如，60min)。
图3是表示对燃料电池车的氢气罐填充氢气完成之前的时间和其频度的图。对燃料电池车100刚刚供给氢气之前的氢气罐8内的氢气剩余量根据情况不同而取各种各样的值。例如，即使在对氢气罐8充分供给氢气的状态下，也有时会通过驾驶者的判断而在氢气站200接受氢气的供给。在该情况下，在比较短的时间(例如，时间tA：参照图3)下完成氢气的填充。另一方面，在氢气罐8内的氢气几乎为空的状态下，到氢气填充完成为止需要较长的时间(例如，时间tB：参照图3)。
预先获取图3所示的统计数据，并按照能够包括频度的多半(例如，99％以上：参照图3的范围α)的方式来设定上述所说明的规定时间t0(参照图3)。另外，预先设定的规定时间t0被存储在ECU2的未图示的存储部中。
再次返回图2，在步骤S104中，在判断为开始填充通信之后经过了规定时间t0的情况下(步骤S104为“是”)，ECU2对分配器22指示停止填充氢气。即，ECU2经由接口19以及通信连接器24对分配器22发送表示停止填充氢气的意思的信号。
另外，在步骤S105中，也考虑将燃料电池车100放置在不是氢气站200的另外的场所(例如，停车场等)，例如，错误地保持燃料盖子14打开的状态。即使在这样的状态下，即，不管是否将氢气填充喷嘴23插入氢气填充口17，ECU2都对接口19发送填充停止指示。另外，如果输出预先设定的规定的信号，则填充停止指示完成，从ECU2发送填充停止指示本身对电池4的充电量几乎没有影响。
接着，在步骤S106中，ECU2停止填充通信。此外，在停止填充通信后，ECU2停止对压力传感器11和温度传感器12的通电，还停止氢气罐8的压力以及温度的获取。
接着，在步骤S107中，ECU2使警告灯(未图示)闪烁。警告灯设置在驾驶席的驾驶者可以目视识别的位置。ECU2通过使该警告灯闪烁，从而向驾驶者通知燃料盖子14一直保持打开而被放置这一情况。
另外，虽然省略图示，但是由于在警告灯的闪烁中也需要来自电池4的电力，所以优选在ECU2的未图示的存储部中设定为使上述警告灯仅闪烁预先设定的规定时间。在该情况下，如果开始警告灯的闪烁后经过上述规定时间，则ECU2使警告灯的闪烁停止。另外，即使在后述的其他实施方式中，也可以与上述相同地来说明警告灯的闪烁时间。
此外，ECU2也可以与警告灯的闪烁并行地通过声音来向驾驶者通知燃料盖子14一直保持打开而被放置这一情况。
在步骤S104中，在判断为开始填充通信后未经过规定时间的情况下(步骤S104为“否”)，ECU2的处理进入步骤S108。在步骤S108中，ECU2判断燃料盖子14是否为关闭状态。在步骤S108中，在燃料盖子14为关闭状态的情况下(步骤S108为“是”)，ECU2的处理进入步骤S109。另一方面，在燃料盖子14为打开状态的情况下(步骤S108为“否”)，ECU2的处理返回步骤S104。在步骤S109中，ECU2停止填充通信。
另外，作为图2的END1中的燃料电池车100，设想下面的状况。例如，设想为，在氢气站200中，燃料电池车100被填充在氢气罐8的容许范围内的最大限度的氢气(填充完成)，并关闭燃料盖子14的状况。此外，还设想为，虽然没有填充至氢气罐8的容许范围内的最大限度的氢气，但是在填充了规定量的氢气的时刻中止氢气供给，并关闭燃料盖子14的状况。此外，还设想虽然打开了燃料盖子14，但是未填充氢气就在规定时间t0内关闭燃料盖子14的情况。
因此，图2的END1是ECU2未检测到异常(燃料盖子14在规定时间t0以上保持打开不变的状态)而结束的情况。
相对于此，作为图2的END2中的燃料电池车100，设想下面的状况。例如，设想为，燃料电池车100放置在停车场等氢气站200以外的场所，由于某些错误而使燃料盖子14保持打开不变的状况。此外，设想为，燃料盖子14本身发生故障或冻结等，例如即使驾驶者想要关闭燃料盖子14也没有完全关闭，导致事实上燃料盖子14保持打开不变的状况。此外，还设想为，在氢气站200中燃料电池车100接受氢气供给时，在与分配器22之间的通信中产生麻烦，虽然插入了氢气填充喷嘴23但也没有供给氢气，从而就这样让时间经过的状况。
因此，图2的END2是ECU2检测到异常后通过使警告灯(未图示)闪烁，从而通知给驾驶者并结束的情况。
另外，在END2的情况下，通过警告灯(未图示)的闪烁，驾驶者得知燃料盖子14保持打开状态不变地放置了规定时间t0以上，在考虑想要再次进行氢气填充的情况下，能够如下这样进行处理。
例如，在END2中，驾驶者暂时将变为断开状态的IG10设为接通，并进一步切换为断开即可。在该情况下，ECU2的处理返回至图2的步骤S102。此外，例如在END2中，也可以是驾驶者暂时关闭变为打开状态的燃料盖子14，并再次打开。在该情况下，ECU2的处理返回至图2的步骤S103。
<实施方式的效果1>
根据本实施方式涉及的燃料电池车100，在燃料盖子14打开的状态持续规定时间t0以上的情况下，ECU2(填充通信控制部2c)停止填充通信。并且，在停止填充通信之后，由于在填充通信控制部2c中不消耗电力，所以即使在保持打开燃料盖子14不变地经过了规定时间t0以上的情况下，电池4的充电量也几乎不下降。即，由于不进行必要以上的填充通信，所以确保了电池4的充电量(SOC：State OfCharge，充电状态)，能够防止电池4结束。
此外，根据燃料电池车100，在停止填充通信后，ECU2停止对压力传感器11和温度传感器12的通电，还停止氢气罐8内的氢气压力以及氢气温度的获取。因此，即使在保持打开燃料盖子14不变地经过了规定时间t0以上的情况下，由于在压力传感器11和温度传感器12中不消耗电力，所以电池4的充电量几乎不下降。即，由于不进行必需以上的填充通信，所以确保了电池4的充电量(SOC：State Of Charge)，能够防止电池4结束。
此外，根据燃料电池车100，进行填充通信时的容许时间t0，预先设定为能够包括图3所示的频度的大部分(例如，99％以上：参照图3的范围α)。因此，在正常进行氢气的填充的情况下，能够将足够量的氢气填充至氢气罐8。
《第二实施方式》
本发明的第二实施方式涉及的燃料电池车100的构成由于与图1所示的构成相同，所以省略针对燃料电池车100的各构成的说明。此外，在说明燃料电池车100的动作时，针对进行与在第一实施方式中使用图2说明的处理相同的处理的部分，也简化或省略其说明。
在第一实施方式中，预先设定了继续进行填充通信的时间t0，相对于此，在第二实施方式中，根据在打开燃料盖子14的时刻的电池4的电压来决定填充通信时间，两者在这一点不同。
<燃料电池车的动作2>
图4是表示本发明的第二实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理流程的流程图。
由于图4所示的步骤S201、S202的处理分别与图2所示的步骤S101、S102的处理相同，所以省略说明。在图4的步骤S202中，在判断为燃料盖子14为打开状态的情况下(步骤S202为“是”)，ECU2的处理进入步骤S203。在步骤S203中，ECU2根据电池4的电压值来决定进行填充通信的时间(以下，记为填充通信时间tG)。
图5(a)是表示燃料电池车的电池电压和填充通信时间之间的关系的图。图5(a)的横轴表示打开燃料盖子14的时刻(即，ECU2从燃料盖子开合传感器16接收到打开信号的时刻)的电池4的电压。此外，纵轴表示与电池4的电压相对应的填充通信时间tG。如图5(a)所示，ECU2在打开燃料盖子14的时刻的电池4的电压为规定电压V0以上的情况下(例如，V2、V3)进行填充通信，在电池4的电压比规定电压V0小的情况下(例如，V1)不进行填充通信。即，电压V0是成为防止电池4结束时的判断基准的阈值，是预先设定的值。另外，V0是与成为电池4是否结束的边界的电压相比具有规定电压的余量的值。
图5(b)是表示各电池电压中的填充通信的接通/断开的图。如图5(b)所示，ECU2进行与在打开燃料盖子14的时刻的电池4的电压(V2，V3)相对应的时间(t2，t3)的填充通信。另外，如上述所说明的那样，在电池4的电压为V1(参照图5(a))的情况下，ECU2不进行填充通信。
图5(c)是表示电池电压随着填充通信开始之后的经过而进行变化的图。另外，图5(c)所示的实线的图表表示在打开燃料盖子14的时刻的电池4的电压为V3的情况。同样地，点划线的图表表示打开燃料盖子14的时刻的电池4的电压为V2的情况，虚线的图表表示电池4的电压为V1的情况。
如图5(c)所示，伴随开始填充通信之后的经过时间，电池4的电压下降，在规定的时间(t2，t3)，下降至上述阈值电压V0为止。此外，在打开燃料盖子14的时刻电池4的电压越高(V2＜V3)，则达到阈值电压V0为止的经过时间(t2＜t3)越长。
因此，如图5(a)、(b)所示，预先将ECU2设定为，在打开燃料盖子14的时刻电池4的电压越高(V2＜V3)，则填充通信时间tG越长(t2＜t3)。通过事先的实验来获取这样的信息，并预先存储在ECU2的未图示的存储部中。并且，ECU2从燃料盖子传感器16接收打开信号后，基于存储在上述存储部中的图5(a)所示的信息，如上所述地决定填充通信时间tG。
再次返回图4，在步骤S204中，ECU2开始填充通信。并且，在步骤S205中，ECU2判断开始填充通信后是否经过了填充通信时间tG。在开始填充通信后经过了填充通信时间tG的情况下(步骤S205为“是”)，ECU2的处理进入步骤S206。在开始填充通信后未经过上述的填充通信时间tG的情况下(步骤S205为“否”)，ECU2的处理进入步骤S209。
另外，图4所示的步骤S206～S210的处理由于与图2所示的步骤S105～S109的处理相同，所以省略说明。
<实施方式的效果2>
根据本实施方式涉及的燃料电池车100，检测在燃料盖子14被打开的时刻的电池4的电压，并基于该电压来决定进行填充通信的时间(填充通信时间tG)。此外，填充通信时间tG被设定为电池4的上述电压越高则越长，作为在经过了填充通信时间tG的情况下的电池4的电压，能够确保规定的阈值电压V0。即，根据燃料电池车100，按照在燃料盖子14被打开的时刻的电池4的电压，能够进行所容许的最大限度的时间的氢气填充，并且不进行必需以上的填充通信，从而能够确切地确保电池4的充电量(SOC：State Of Charge)。
《第三实施方式》
由于本发明的第三实施方式涉及的燃料电池车100的构成与图1所示的构成相同，所以省略燃料电池车100的各构成的说明。
在本实施方式中，在以根据在打开燃料盖子14的时刻的电池4的电压来计算填充通信时间tG为特征的第二实施方式的基础上，进一步以在规定的情况下进行延长填充通信时间的处理为特征。因此，在本实施方式涉及的燃料电池车100的动作中，省略进行与第二实施方式相同的处理的部分的说明。
<燃料电池车的动作3>
图6是表示本发明的第三实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理流程的流程图。
由于图6所示的步骤S301～S305的处理分别与图4所示的步骤S201～S205的处理相同，所以省略说明。在图6的步骤S305中，开始填充通信后，在经过了使用图5说明的填充通信时间tG的情况下(步骤S305为“是”)，ECU2的处理进入步骤S306。在步骤S306中，ECU2判断氢气罐8内的氢气压力是否正在上升。这例如能够通过以从开始填充通信之后经过了填充通信时间tG的时刻作为基准，根据10sec期间内氢气罐8内的氢气压力是否上升0.5MPa以上来进行判断。
另外，例如，ECU2也可以将在开始填充通信之后经过了填充通信时间tG的时刻作为基准，根据在过去3min期间内氢气罐8内的氢气压力是否上升5MPa以上来进行步骤S306的判断。即，在该情况下，ECU2判断过去是否存在氢气罐8内的氢气压力上升过的历史记录。
在氢气罐8内的氢气压力正在上升的情况下(步骤S306为“是”)，ECU2的处理进入步骤S307。另一方面，在氢气罐8内的氢气压力没有正在上升的情况下(步骤S306为“否”)，ECU2的处理进入步骤S310。
在步骤S307中，ECU2根据正在向氢气罐8填充的氢气气体压力的上升率来计算填充通信延长时间tE。这里，所谓填充通信延长时间tE指的是以开始填充通信之后经过了在步骤S303中计算出的填充通信时间tG的时刻为基准，进一步进行填充通信的时间。
图7(a)是表示氢气罐内的压力相对于对燃料电池车的氢气罐填充氢气的时间所产生的变化的图。另外，图7(a)是从氢气罐8为空的状态开始正常进行氢气的填充的情况下的数据。
ECU2使用下面的式子(3)来计算填充通信延长时间tE[min]。在下面的式子(3)中，Pe[MPa]是填充完成了的情况下的氢气罐8内的氢气压力，这是通过事先的实验获取到的，并存储在ECU2的未图示的存储部中。此外，Pn[MPa]是当前(ECU2获取到来自压力传感器11的信息的时刻)的氢气罐8内的氢气压力，Pm[MPa]是比当前提前规定时间tC的氢气罐8内的氢气压力，tα[min]是规定的余量时间。
另外，规定时间tC是预先设定的值，例如，能够设为1min。此外，余量时间tα也是预先设定的值，例如，能够设为3min。
tE＝tC(Pe-Pn)/(Pn-Pm)+tα···式(3)
在图7(a)中，当前时刻tn的压力为Pn，在比时刻tn提前规定时间tc的时刻tm的压力为Pm的情况下，由上述式(3)表示的tc(Pe-Pn)/(Pn-Pm)与图7(a)所示的时间tD相等。即，到填充完成为止，还需要时间tβ。
图7(a)所示的当前时刻tn的图表的斜率越大，则上述tβ的值越大。因此，将式子(3)所示的余量时间tα设为以图7(a)所示的图表的斜率变为最大的点作为当前时刻tn的情况下的时间tβ的值即可。
另外，在填充氢气时，不必填充至氢气罐8的容许范围的最大限度(参照图7(a)所示的Pe)，可以适当调整余量时间tα的值，设定为比由上述方法计算出的值更短。此外，也可以将填充通信延长时间tE设定为在第一实施方式中使用图3说明的规定时间t0的值。
另外，在本实施方式中，填充通信最长进行填充通信时间tG+填充延长时间tE。因此，考虑这些情况，优选将在步骤S303中计算的填充通信时间tG预先较短地设定为规定时间。
再次返回图6，在步骤S308中，ECU2判断燃料盖子14是否为关闭状态。在燃料盖子14为关闭状态的情况下(步骤S308为“是”)，ECU2的处理进入步骤S314。另一方面，在燃料盖子14为打开状态的情况下(步骤S308为“否”)，ECU2的处理进入步骤S309。在步骤S309中，ECU2判断延长经过时间是否为填充延长时间tE以上。这里，“延长经过时间”以开始填充通信之后经过了在步骤S303中计算出的填充通信时间tG后的时刻作为基准(时间零)。并且，在延长经过时间为填充延长时间tE以上的情况下(步骤S309为“是”)，ECU2的处理进入步骤S310。另一方面，在延长经过时间不足填充延长时间tE的情况下(步骤S309为“否”)，ECU2的处理返回步骤S308。
另外，由于步骤S310～S314的处理与图4所示的步骤S206～S210的处理相同，所以省略说明。
另外，在图6的步骤S306中，ECU2判断氢气罐8内的氢气压力是否正在上升，但是也可以判断氢气温度是否正在上升。这例如能够以开始填充通信之后经过了填充通信时间tG的时刻作为基准，根据在10sec期间内氢气罐8内的氢气温度是否上升1℃以上来进行判断。
此外，例如，也可以将开始填充通信之后经过了填充通信时间tG的时刻作为基准，ECU2根据在过去3min期间内氢气罐8内的氢气温度是否上升10℃以上来进行步骤S306的判断。
此外，在图6的步骤S307中计算填充延长时间tE的方法，除了如上述所说明的那样，基于从氢气罐8的压力传感器11输入的氢气压力来计算的方法以外，也可以考虑基于从氢气罐8的温度传感器12输入的氢气温度来计算的方法。
图7(b)是表示氢气罐内的氢气气体的温度相对于对燃料电池车的氢气罐填充氢气的时间而产生的变化的图。另外，图7(b)是从氢气罐8为空的状态开始正常进行氢气的填充的情况下的数据。
在使用氢气罐8的氢气温度的情况下，ECU2使用下述的式子(4)来计算填充延长时间tE[min]。在下述式子(4)中，Te[℃]是填充完成的情况下的氢气罐8内的氢气温度，这是通过事先的实验获取到的。此外，Tn[℃]是当前(ECU2从温度传感器12接收到氢气温度的时刻)的氢气罐8内的氢气温度，Tm[℃]是比当前提前规定时间tC的氢气罐8内的氢气温度，tα[min]是规定的余量时间。
另外，推定时间tC是预先设定的值，例如，能够设为1min。此外，余量时间tα也是预先设定的值，例如，能够设为3min。
tE＝tC(Te-Tn)/(Tn-Tm)+tα···式(4)
另外，余量时间tα的设定等与上述相同，所以省略说明。
<实施方式的效果3>
根据本实施方式的燃料电池车100，即使在燃料盖子14保持打开状态不变地经过了规定的填充通信时间的情况下，例如，也能够在氢气站200中正在供给氢气等情况下，将填充通信延长进行规定时间tE。即，在正在填充氢气(或存在填充的历史记录)的情况下，能够继续进行填充通信。此外，通过考虑在填充通信时间tG的经过后还延长进行氢气的填充，这样来设定该填充通信时间tG，从而能够按照电池4的电压来进行所容许的最大限度的时间的氢气填充。
《第四实施方式》
本发明的第四实施方式涉及的燃料电池车100的构成与图1所示的构成相同，所以省略燃料电池车100的各构成的说明。此外，在说明燃料电池车100的动作时，针对进行与在第一实施方式中使用图2说明的处理相同的处理的部分，也简化或省略说明。
在第四实施方式中，ECU2(填充通信控制部2c)监视电池4的电压，在该电压变为规定电压以下的情况下，停止填充通信，这一点与第一实施方式不同。
<燃料电池车的动作4>
图8是表示本发明的第四实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理流程的流程图。
图8所示的步骤S401、S402的处理分别与图2所示的步骤S101、S102的处理相同，所以省略说明。在图8的步骤S402中，在判断为燃料盖子14为打开状态的情况下(步骤S402为“是”)，ECU2的处理进入步骤S403。在步骤S403中，ECU2开始填充通信。在步骤S404中，ECU2判断电池4的电压是否为预先规定的规定电压V0以下。
图9(a)是针对本发明的第四实施方式涉及的燃料电池车，表示电池电压随着填充通信开始之后的经过时间而产生的变化的图。如图9(a)所示，在燃料盖子14被打开的时刻(t＝0)电池4的电压为V1。并且，ECU2开始填充通信之后，随着时间的经过，电池4的电压慢慢降低。ECU2按每个规定时间来监视电池4的电压，判断电池4的电压是否变为预先规定的规定电压V0以下。即，电压V0是成为防止电池4结束时的判断基准的阈值。另外，电压V0是与成为电池4是否结束的边界的电压相比，具有规定电压的余量的值。
图9(b)是表示各电池电压的填充通信的接通/断开的图。如图9(b)所示，ECU2设定为，在电池4的电压下降到规定电压V0(或V0以下)为止的时间t1期间进行填充通信，在这之后停止填充通信。
再次返回图8，在步骤S404中，在电池4的电压为规定电压V0以下的情况下(步骤S404为“是”)，ECU2的处理进入步骤S405。另外，图8所示的步骤S405～S407的处理与图2所示的步骤S105～S107的处理相同。
另一方面，在电池4的电压比规定电压V0大的情况下(步骤S404为“否”)，ECU2的处理进入步骤S408。在步骤S408中，ECU2判断开始填充通信之后是否经过了预先规定的规定时间t0。另外，该规定时间t0与在实施方式1中使用图3说明的相同。
在开始填充通信之后经过规定时间t0以上的情况下(步骤S408为“是”)，ECU2的处理进入步骤S405。另一方面，在开始填充通信之后未经过规定时间t0的情况下(步骤S408为“否”)，ECU2的处理进入步骤S409。在步骤S409中，ECU2判断燃料盖子14是否为关闭状态。在燃料盖子14为关闭状态的情况下(步骤S409为“是”)，ECU2停止填充通信(步骤S410)。另一方面，在燃料盖子14为打开状态的情况下(步骤S409为“否”)，ECU2的处理返回步骤S404。
<实施方式的效果4>
根据本实施方式的燃料电池车100，ECU2监视电池4的电压，在电池4的电压变为规定电压V0以下的情况下，由于不管开始填充通信之后的经过时间如何都停止填充通信，所以能够确切地确保电池4的必需的充电量(SOC：State Of Charge)。此外，即使假设电池4的填充量比规定电压V0高的情况，则在燃料盖子14为打开的状态持续规定时间t0以上的情况下，ECU2也停止填充通信。因此，也能够防止由于长时间持续进行填充通信而导致的电池结束。
《第五实施方式》
本发明的第五实施方式涉及的燃料电池车100的构成与图1所示的构成相同，所以省略燃料电池车100的各构成的说明。
在本实施方式中，ECU2(填充通信控制部2c)监视电池4的电压，在以该电压变为规定电压以下的情况下停止填充通信为特征的第四实施方式的基础上，还以在规定的情况下进行延长填充通信时间的处理为特征。因此，在本实施方式涉及的燃料电池车100的动作中，省略进行与第四实施方式相同的处理的部分的说明。
此外，针对填充通信时间的延长与第三实施方式的说明重复的方面，简化或省略说明。
<燃料电池车的动作5>
图10是表示本发明的第五实施方式涉及的燃料电池车的填充通信的处理流程的流程图。
图10所示的步骤S501～S503的处理分别与图8所示的步骤S401～S403的处理相同，所以省略说明。在图10的步骤S504中，ECU2判断电池4的电压是否为预先规定的规定电压V0以下。并且，在电池4的电压为规定电压V0以下的情况下(步骤S504为“是”)，ECU2的处理进入步骤S511。另一方面，在电池4的电压比规定电压V0高的情况下(步骤S504为“否”)，ECU2的处理进入步骤S505。
在步骤S505中，在开始填充通信之后经过了使用图3说明的规定时间t0的情况下(步骤S505为“是”)，ECU2的处理进入步骤S506。另一方面，在开始填充通信之后未经过规定时间t0的情况下(步骤S505为“否”)，ECU2的处理进入步骤S514。
在步骤S506中，ECU2如上述所说明的那样，判断氢气罐8内的氢气压力(或氢气温度)是否正在上升。在氢气罐8内的氢气压力正在上升的情况下(步骤S506为“是”)，ECU2的处理进入步骤S507。另一方面，在氢气罐8内的氢气压力不是正在上升的情况下(步骤S506为“是”)，ECU2的处理进入步骤S511。
接着，在步骤S507中，ECU2如上述所说明的那样，计算填充延长时间tE。接着，在步骤S508中，ECU2判断燃料盖子14是否为关闭状态。在燃料盖子14为关闭状态的情况下(步骤S508为“是”)，ECU2的处理进入步骤S515。另一方面，在燃料盖子14为打开状态的情况下(步骤S508为“否”)，ECU2的处理进入步骤S509。
在步骤S509中，ECU2判断电池4的电压是否为预先规定的规定电压V0以下。并且，在电池4的电压为规定电压V0以下的情况下(步骤S509为“是”)，ECU2的处理进入步骤S511。另一方面，在电池4的电压比规定电压V0高的情况下(步骤S509为“否”)，ECU2的处理进入步骤S510。
在步骤S510中，ECU2判断上述所说明的延长经过时间是否为填充延长时间tE以上。在延长经过时间为填充延长时间tE以上的情况下(步骤S510为“是”)，ECU2的处理进入步骤S511。另一方面，在延长经过时间不足填充延长时间tE的情况下(步骤S510为“否”)，ECU2的处理返回步骤S508。
另外，图10所示的步骤S511～S513的处理与图8所示的步骤S405～S407的处理相同。此外，图10所示的步骤S514、S515的处理与图8所示的步骤S409、410的处理相同。
<实施方式的效果5>
根据本实施方式的燃料电池车100，即使在燃料盖子14保持打开状态不变地经过了规定时间的情况下，例如，在氢气站200中正在填充氢气的情况下等，也能够延长规定时间tE进行填充通信。因此，当正在填充氢气(或存在填充历史记录)的情况下，能够继续进行填充通信。
此外，根据本实施方式涉及的燃料电池车100，ECU2监视电池4的电压，在电池4的电压变为规定电压V0以下的情况下，由于不管开始填充通信之后的经过时间如何都停止填充通信，所以能够确切地确保必需的电池4的充电量(SOC：State Of Charge)。
《变形例》
以上，针对本发明涉及的燃料电池车100，通过各实施方式具体进行了说明，但是本发明的主旨不限定为这些记载，还能够进行各种变更或改变。
例如，虽然分别设置图1所示的燃料盖子开启器15和燃料盖子开合传感器16，但是也可以将它们设计为一体。
此外，虽然使用图6或图10所示的流程图，说明了在ECU2判断为正在填充氢气(或存在填充的历史记录)的情况下，将填充通信进一步延长填充通信延长时间tE的情况，但是并不限于此。即，例如，在开始填充通信之后一旦经过预先规定的规定时间t0就停止填充通信的第一实施方式(图2的流程图)的情况下，进而，在上述所说明的规定的情况下，也能够追加将填充通信延长填充通信延长时间tE的处理。
此外，虽然说明了使用由压力传感器11检测到的氢气压力(或由温度传感器12检测到的氢气温度)来判断是否正在向氢气罐8中填充氢气的(参照图6的步骤S306、图10的步骤S506)的例子，但是不限于此。即，也可以将由压力传感器11检测到的氢气压力的上升量和由温度传感器12检测到的氢气温度组合起来，判断是否正在向氢气罐8中填充氢气(或者存在填充的历史记录)。
此外，在图1所示的燃料电池车100中，也可以设置检测将氢气填充喷嘴23插入氢气填充口17的传感器。在该情况下，在ECU2通过该传感器检测到燃料盖子14被打开，并且氢气填充喷嘴23被插入氢气填充口17时，便可开始填充通信。此外，ECU2在通过该传感器检测到氢气填充喷嘴23被从氢气填充口17拔出时，只要立即停止填充通信即可。
此外，在图1中虽然说明了燃料电池车100在氢气站200接受氢气供给的情况，但是不限于此，还能够应用于利用从外部供给的燃料气体的燃料气体利用装置。例如，还能够应用于从搭载了氢气罐的油罐汽车向设置在工场等中的氢气罐等供给氢气的情况。
此外，本发明除了四轮车和摩托车等燃料电池车以外，还能够应用于使用燃气的各种燃料电池移动体(例如，船舶和宇宙飞船等)。进而，本发明还能够应用于搭载了氢气发动机的氢气机动车。
此外，在上述说明中，说明了使用氢气作为燃料气体的例子，但是也可以应用于使用天然气等作为燃料气体的情况。
符号说明：
100   燃料电池车(燃料气体利用装置)
1     燃料电池
2     ECU(控制部件)
2c    填充通信控制部(控制部件)
3     VCU
4     电池
5     PDU
6    发动机
7    压缩机
8    氢气罐(燃料气体贮存部)
9    切断阀
10   IG
11   压力传感器(燃料气体状态检测部件)
12   温度传感器(燃料气体状态检测部件)
13   燃料盖子开启器开关
14   燃料盖子
15   燃料盖子开启器
16   燃料盖子开合传感器(开合状态检测部件)
17   氢气填充口(供给口)
18   止逆阀
19   接口(通信部件)
20   电压传感器(充电状态检测部件)
200  氢气站(燃料气体供给装置)
21   氢气贮藏罐(燃料气体供给装置)
22   分配器(燃料气体供给装置)
23   氢气填充喷嘴
24   通信连接器

Claims (5)

1.一种燃料气体利用装置，对从外部的燃料气体供给装置供给的燃料气体进行利用，该燃料气体利用装置的特征在于，包括：
电池，其向上述燃料气体利用装置具备的设备供给电力；
燃料气体贮存部，其贮存从上述燃料气体供给装置供给的燃料气体；
燃料盖子，其覆盖从上述燃料气体供给装置供给燃料气体的供给口；
开合状态检测部件，其检测上述燃料盖子的开合状态；
燃料气体状态检测部件，其检测被贮存在上述燃料气体贮存部中的燃料气体的状态即压力及/或温度；
通信部件，其用于与上述燃料气体供给装置进行通信；以及
控制部件，其在从上述开合状态检测部件接收到表示上述燃料盖子为打开状态的意思的信号时，为了经由上述通信部件向上述燃料气体供给装置通知从上述燃料气体状态检测部件输入的上述燃料气体的状态，而使用从上述电池供给的电力进行填充通信，
上述控制部件，在开始上述填充通信之后，根据从上述开合状态检测部件接收的信号，在判断为未经过规定时间的情况下反复进行所述燃料盖子是否为关闭状态的确认，在判断为上述燃料盖子保持打开状态不变地经过了所述规定时间的情况下，停止上述填充通信。
2.根据权利要求1所述的燃料气体利用装置，其特征在于，
该燃料气体利用装置还包括充电状态检测部件，该充电状态检测部件检测上述电池的充电状态，
上述控制部件，在从上述开合状态检测部件接收到表示上述燃料盖子为打开状态的意思的信号时，与由上述充电状态检测部件检测到的上述电池的电压对应地来决定上述规定时间。
3.根据权利要求2所述的燃料气体利用装置，其特征在于，
由上述充电状态检测部件检测到的上述电池的电压越大，上述控制部件就将上述规定时间设定得越长。
4.根据权利要求1所述的燃料气体利用装置，其特征在于，
该燃料气体利用装置还包括充电状态检测部件，该充电状态检测部件检测上述电池的充电状态，
上述控制部件，在由上述充电状态检测部件检测到的上述电池的电压变为预先设定的规定电压以下的情况下，停止上述填充通信。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料气体利用装置，其特征在于，
上述控制部件，以从开始上述填充通信之后上述燃料盖子保持打开状态不变地经过了上述规定时间的时刻为基准，在根据从上述燃料气体状态检测部件输入的信号判断为当前正在向上述燃料气体贮存部供给燃料气体、或者在过去规定时间内已向上述燃料气体贮存部供给了燃料气体的情况下，将上述填充通信进一步持续规定的延长时间。
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