CN112204298B - 氢气填充方法和氢气填充装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式的氢气填充方法的特征在于，从搭载用于填充氢气的罐且以氢气为动力源的汽车接收填充开始前的罐的温度，运算预先设定的最大温度与罐的温度的差，运算取决于差的氢气的填充速度，从蓄积有氢气的蓄压器经由计量器以运算出的填充速度向罐填充氢气。

Description

氢气填充方法和氢气填充装置
技术领域
本申请主张2018年5月29日在日本申请的JP2018-102762(申请号)的优先权。JP2018-102762所记载的内容在本申请中被引用。
本发明涉及一种氢气填充方法和氢气填充装置，例如涉及一种针对以氢站中的氢气为动力源的汽车的氢气填充方法及其装置。
背景技术
作为汽车的燃料，除了以往的以汽油为首的燃油以外，近年来氢气作为清洁能源受到关注。与此相伴，以氢气为动力源的燃料电池汽车(FCV：Fuel Cell Vehicle)的开发取得进展。为了使该燃料电池汽车(FCV)普及，需要扩充能够快速地填充氢气的氢站。在氢站配置包括用于蓄积被压缩机压缩为高压的氢气的多个蓄压器的多级蓄压器，以快速地向FCV车辆填充氢气。而且，通过一边切换使用的蓄压器一边经由分配器(计量器)进行填充，来将蓄压器内的压力与FCV车辆的燃料罐的压力之间保持大的压差，并利用压差从蓄压器向燃料罐快速地填充氢气(例如参照专利文献1)。
在此，在通过氢站来填充氢气的情况下，使用以足以防止氢气的供给温度上升的方式充分冷却后的氢气，通过以使FCV车辆的燃料罐的温度不成为高温的方式对实际的燃料罐的温度上升预先采取了较大的余量的模拟，来估计达到满填充为止的填充时间。而且，决定与估计出的填充时间相应的填充速度。因此，决定出的填充速度通常设定得比通过氢站实际能够填充的能力慢。因而，需要多余的填充时间。另外，始终从冷冻机向分配器内的冷却器(预冷器)持续地供给制冷剂，以使供给的氢气的供给温度不上升，从而将使氢气冷却为例如-40℃。因而，制冷剂的循环需要大量的电力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-197700号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个方式提供一种在填充氢气的情况下能够以排除掉多余的余量的填充速度进行填充的方法和装置。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式的氢气填充方法的特征在于，
从搭载用于填充氢气的罐且以氢气为动力源的汽车接收填充开始前的罐的温度，
运算预先设定的最大温度与罐的温度的差，
运算取决于差的氢气的填充速度，
从蓄积有氢气的蓄压器经由计量器以运算出的填充速度向罐填充氢气。
本发明的一个方式的氢气填充装置的特征在于，具备：
接收部，其从搭载用于填充氢气的罐且以所述氢气为动力源的汽车接收填充开始前的罐的温度；
差运算部，其运算预先设定的最大温度与罐的温度的差；
填充速度运算部，其运算取决于差的氢气的填充速度；
蓄压器，其蓄积有氢气；以及
计量器，其从蓄压器以运算出的填充速度向罐填充氢气。
发明的效果
根据本发明的一个方式，在填充氢气的情况下能够以排除掉多余的余量的填充速度进行填充。因而，能够缩短填充时间。
附图说明
图1是表示实施方式1中的氢站的氢填充系统的结构的结构图的一例。
图2是表示实施方式1中的控制氢填充系统整体的控制电路的内部结构的一例的结构图。
图3是表示实施方式1中的氢填充方法的主要部分工序的流程图。
图4是表示实施方式1中的燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性的一例的图。
图5是用于说明实施方式1中的通过二次多项式对燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性进行了近似的情况下的二次多项式的系数表的图。
图6是表示实施方式1中的燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性的其它例的图。
图7是用于说明实施方式1中的通过三次多项式对燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性进行了近似的情况下的三次多项式的系数表的图。
图8是用于说明实施方式1中的使用多级蓄压器进行氢燃料的压差填充的情况下的填充方式的图。
具体实施方式
实施例1
图1是表示实施方式1中的氢站的氢填充系统的结构的结构图的一例。在图1中，氢填充系统500配置于氢站102内。氢填充系统500具备多级蓄压器101、分配器(计量器)30、压缩机40、冷冻机42以及控制电路100。多级蓄压器101包括多个蓄压器10、12、14，所述多个蓄压器10、12、14的使用下限压力被设为多级。在图1的例子中，多级蓄压器101由三个蓄压器10、12、14构成。在图1的例子中，例如蓄压器10作为使用下限压力低的第一组发挥作用。蓄压器12例如作为使用下限压力中等的第二组发挥作用。蓄压器14例如作为使用下限压力高的第三组发挥作用。但是，并不限于此。在第一组至第三组中使用的各蓄压器可以根据需要进行交换。在氢站102内配置未图示的凝结器、中间蓄压器以及/或者氢制造装置。另外，填充并且配送氢气的未图示的氢拖车来到氢站102内。
另外，在图1中，压缩机40的吸入侧通过配管而与上述的凝结器、中间蓄压器、氢拖车的填充罐或氢制造装置连接。
压缩机40的喷出侧通过配管并经由阀21而与蓄压器10连接。同样地，压缩机40的喷出侧通过配管并经由阀23而与蓄压器12连接。同样地，压缩机40的喷出侧通过配管并经由阀25而与蓄压器14连接。
另外，蓄压器10通过配管并经由阀22而与分配器30连接。另外，蓄压器12通过配管并经由阀24而与分配器30连接。另外，蓄压器14通过配管并经由阀26而与分配器30连接。像这样，分配器30与构成多级蓄压器101的蓄压器10、12、14共同连接。
在图1中，在分配器30内配置有切断阀36、流量调整阀33、流量计37、冷却器32(预冷器)、切断阀38、紧急脱离联接器41以及控制电路43，在分配器30还配置有延伸至分配器30外的喷嘴44。分配器30将从多级蓄压器101供给的氢气(氢燃料)经由切断阀36、流量调整阀33以及流量计37输送至冷却器32。此时，通过流量调整阀33来控制从多级蓄压器101供给的氢燃料的每单位时间的流量，并且通过流量计37进行测定。而且，通过冷却器32例如冷却至-40℃。利用压差经由切断阀38、紧急脱离联接器41以及喷嘴44将冷却后的氢气填充至被搭载于FCV车辆200的燃料罐202。另外，通过循环泵使被冷冻机42冷却后的制冷剂循环于冷却器32。另外，控制电路43构成为：能够与来到氢站102的FCV车辆200(以氢燃料为动力源的燃料电池汽车(FCV))内的车载器204进行通信。例如，构成为能够使用红外线进行无线通信。另外，控制电路43与控制氢填充系统500整体的控制电路100连接。
另外，在图1中的氢填充系统500中，多个压力计在从多级蓄压器101到分配器30的出口之间的氢燃料的流路中被配置于不同的位置。具体地说，通过压力计11来测量蓄压器10内的压力。通过压力计13来测量蓄压器12内的压力。通过压力计15来测量蓄压器14内的压力。另外，在分配器30内，通过压力计27来测量向分配器30供给的、分配器30入口附近的压力。另外，通过压力计28来测量分配器30出口附近的压力。在图1的例子中，压力计27测定位于冷却器32的初级侧的切断阀36的上游侧(初级侧)的压力。压力计28测定冷却器32的次级侧且紧急脱离联接器41附近的压力。始终或以规定的采样周期(例如10m秒～几秒)将由各压力计测定出的压力数据输出至控制电路100。换言之，控制电路100始终或以规定的采样周期(例如10m秒～几秒)监视由各压力计测定出的压力。另外，通过搭载于FCV车辆200的压力计206来测量搭载于FCV车辆200的燃料罐202的压力。如后述的那样，在车载器204与控制电路43建立了通信的期间，始终或以规定的采样间隔(例如10m秒～几秒)监视搭载于FCV车辆200的燃料罐202的压力。
另外，在分配器30内，通过温度计29来测量向FCV车辆200供给的、分配器30出口附近的氢气的温度。温度计29测定冷却器32的次级侧且例如紧急脱离联接器41附近的温度。另外，通过温度计31来测量分配器30附近的外部温度。始终或以规定的采样周期(例如10m秒～几十秒)将通过各温度计测定出的温度数据输出至控制电路100。换言之，控制电路100始终或以规定的采样周期(例如10m秒～几十秒)监视通过各温度计测定出的温度。另外，通过搭载于FCV车辆200的温度计207来测量搭载于FCV车辆200的燃料罐202的温度。如后述的那样，在车载器204与控制电路43建立了通信的期间，始终或以规定的采样间隔(例如10m秒～几秒)监视搭载于FCV车辆200的燃料罐202的温度。
凝结器、中间蓄压器或氢拖车的罐内蓄积的氢气以通过被控制电路100进行了控制的未图示的各个调节器而减压至低压(例如0.6MPa)的状态下被供给至压缩机40的吸入侧。同样地，通过氢制造装置制造出的氢气以低压(例如0.6MPa)的状态被供给至压缩机40的吸入侧。压缩机40在控制电路100的控制下，将以低压供给的氢气一边进行压缩一边供给至多级蓄压器101的各蓄压器10、12、14。压缩机40将多级蓄压器101的各蓄压器10、12、14内压缩至规定的高压(例如82MPa)。换言之，压缩机40将喷出侧的次级侧压力POUT压缩至规定的高压(例如82MPa)。关于将向压缩机40的吸入侧供给氢气的供给方决定为凝结器、中间蓄压器、氢拖车以及氢制造装置中的哪一方，通过控制电路100进行控制来决定为任一方即可。同样地，关于将压缩机40供给氢气的供给目的地决定为蓄压器10、12、14中的哪一个蓄压器，通过控制电路100控制配置于各配管上的对应的阀21、23、25的开闭来决定为任一个蓄压器即可。或者，也可以进行控制以使得同时向两个以上的蓄压器进行供给。
此外，在上述的例子中示出向压缩机40的吸入侧供给氢气的压力PIN被减压控制为规定的低压(例如0.6MPa)的情况，但并不限于此。也可以是，以不使凝结器、中间蓄压器或氢拖车中蓄积的氢气的压力减压的方式、或者在比规定的低压(例如0.6MPa)高的压力的状态下将氢气提供至压缩机40的吸入侧来进行压缩。
多级蓄压器101中蓄积的氢气通过分配器30内的冷却器32而被冷却，并且从分配器30被供给至来到氢站102内的FCV车辆200。
图2是表示实施方式1中的控制氢填充系统整体的控制电路的内部结构的一例的结构图。在图2中，在控制电路100内配置有通信控制电路50、存储器51、接收部52、外部温度接收部53、结束压力运算部54、计时器55、温度差运算部56、填充速度运算部57、系统控制部58、判定部59、压力恢复控制部61、供给控制部63、组压力接收部66、分配器信息接收部67、输出部74、监视器76以及磁盘装置等存储装置80、84、86。压力恢复控制部61具有阀控制部60和压缩机控制部62。供给控制部63具有分配器控制部64、阀控制部65以及冷冻机控制部68。接收部52、外部温度接收部53、结束压力运算部54、计时器55、温度差运算部56、填充速度运算部57、系统控制部58、判定部59、压力恢复控制部61(阀控制部60、压缩机控制部62)、供给控制部63(分配器控制部64、阀控制部65以及冷冻机控制部68)、组压力接收部66、分配器信息接收部67以及输出部74之类的各“～部”包括处理电路，该处理电路中包括电路、计算机、处理器、电路基板或者半导体装置等。另外，各“～部”可以使用共用的处理电路(同一处理电路)。或者，可以使用不同的处理电路(相分别的处理电路)。接收部52、外部温度接收部53、结束压力运算部54、计时器55、温度差运算部56、填充速度运算部57、系统控制部58、判定部59、压力恢复控制部61(阀控制部60、压缩机控制部62)、供给控制部63(分配器控制部64、阀控制部65以及冷冻机控制部68)、组压力接收部66、分配器信息接收部67以及输出部74内所需的输入数据或运算出的结果每次都被存储至存储器51中。
另外，在存储装置80内保存有转换表81，该转换表81表示FCV信息、与同FCV信息对应的氢气的剩余量以及填充信息的相关性，所述FCV信息例如为搭载于FCV车辆200的燃料罐202的压力、温度以及燃料罐202的容积，所述填充信息例如为应向燃料罐202填充的最终压力以及最终温度。另外，在存储装置80内保存用于校正根据转换表81得到的结果的校正表83。
另外，在存储装置86内保存燃料罐202的最大容许温度Tmax与燃料罐202的初始温度Ti的差ΔT同填充速度M的关系式参数87。另外，在存储装置86内保存燃料罐202的最大容许温度Tmax与燃料罐202的初始温度Ti的差ΔT同填充速度M的关系表88。针对氢气的每个供给温度制作关系式参数87和关系表88。另外，取决于燃料罐202的初始压力Pa地制作关系式参数。另外，取决于外部温度T’地制作关系式参数。在图2的例子中示出保存关系式参数87和关系表88这两方的情况，但可以仅保存其中任一方。
另外，组压力接收部66始终或以规定的采样周期(例如10m秒～几秒)接收如上述那样由各压力计11、13、15测定出的压力，并且将该压力与接收时刻一同保存于存储装置84中。同样地，分配器信息接收部67始终或以规定的采样周期(例如10m秒～几秒)接收由分配器30内的各压力计27、28测定出的压力，并且将该压力与接收时刻一同保存于存储装置84中。另外，分配器信息接收部67始终或以规定的采样周期(例如10m秒～几秒)接收由分配器30内的温度计29测定出的温度，并且将该温度与接收时刻一同保存于存储装置84中。
如上述那样，以往在通过氢站102来填充氢气的情况下，使用以足以防止氢气的供给温度上升的方式充分冷却后的氢气，通过以使FCV车辆200的燃料罐的温度不成为高温的方式对实际的燃料罐202的温度上升预先采取了较大的余量的模拟，来估计达到满填充为止的填充时间。而且，决定与估计出的填充时间相应的填充速度。因此，决定出的填充速度通常设定得比通过氢站102实际能够填充的能力慢。因此，在实施方式1中，基于通过氢站102实际向FCV车辆200的燃料罐202填充氢气时的数据，来求出燃料罐202的最大容许温度与燃料罐202的初始温度的差同填充速度的相关性，并按照该相关性来决定填充速度。下面，具体地进行说明。
图3是表示实施方式1中的氢填充方法的主要部分工序的流程图。在图3中，在实施方式1的氢填充方法中实施喷嘴连接工序(S102)、冷冻机循环开始工序(S104)、FCV信息接收工序(S106)、外部温度接收工序(S108)、结束压力运算工序(S110)、温度差运算工序(S112)、填充速度运算工序(S114)、氢填充工序(S116)、判定工序(S118)、氢供给温度输入工序(S120)、冷冻机循环停止以及压力恢复继续工序(S122)这一系列的工序。
作为喷嘴连接工序(S102)，当FCV车辆200来到氢站102时，氢站102的操作员或FCV车辆200的用户将分配器30的喷嘴44连接(嵌合)于FCV车辆200的燃料罐202的接受口(插孔)并且固定。当FCV车辆200来到氢站102内，并且用户或氢站102的操作员将分配器30的喷嘴44连接且固定于FCV车辆200的燃料罐202的接受口(插孔)时，车载器204与控制电路43(中继器)建立通信。
作为冷冻机循环开始工序(S104)，当车载器204与控制电路43(中继器)建立了通信时，控制电路100内的冷冻机控制部68经由通信控制电路50控制冷冻机42，来驱动冷冻机42的循环泵。由此，开始使制冷剂在冷冻机42与冷却器32之间循环。由此，通过分配器30内的冷却器32使氢气开始冷却。如上述那样，氢气通过配置于分配器30内的冷却器32而被冷却，但在实施方式1中，在开始向燃料罐202填充氢气时，通过分配器30内的冷却器32使氢气开始冷却，如后述那样，在向燃料罐202进行的氢气的填充结束的同时停止制冷剂的循环。像这样，以往在未进行氢气的填充的期间使通过始终循环而被始终驱动的循环泵停止。由此，能够减少在未进行氢气的填充的期间产生的用于驱动循环泵的电力量的消耗。
作为FCV信息接收工序(S106)，接收部52从搭载用于填充氢气的燃料罐202且以氢气为动力源的FCV车辆200(燃料电池汽车：FCV)接收填充开始前的燃料罐202的温度(初始温度)Ti。另外，接收部52在接收到填充开始前的燃料罐202的温度Ti的情况下，还一同接收填充开始前的燃料罐202的压力(初始压力)Pa。具体地说，接收部52从被搭载于以氢气为动力源的FCV车辆200(燃料电池汽车(FCV))的车载器204接收与被搭载于FCV车辆200的燃料罐202(氢贮存容器)有关的FCV信息。并且，具体如以下那样进行动作。当车载器204与控制电路43(中继器)建立了通信时，从车载器204实时地输出(发送)燃料罐202的当前压力、温度以及燃料罐202的容积之类的FCV信息。在控制电路43中将FCV信息进行中继并发送至控制电路100。在控制电路100内，接收部52经由通信控制电路50来接收该FCV信息。在车载器204与控制电路43建立了通信的期间，始终或以规定的采样间隔(例如10m秒～几秒)监视FCV信息。将接收到的FCV信息与接收时刻的信息一同存储于存储装置80中。
作为外部温度接收工序(S108)，外部温度接收部53经由通信控制电路50接收由温度计31测定出的外部温度T’。将接收到的外部温度T’的信息与接收时刻的信息一同存储于存储装置80。
作为结束压力运算工序(S110)，结束压力运算部54从存储装置80读出转换表81，运算并且预测与接收到的燃料罐202的接收初始时的压力Pa、温度Ti、燃料罐202的容积V、以及外部温度T’对应的最终压力PF。另外，结束压力运算部54从存储装置80中读出校正表83，校正通过转换表81得到的数值。在仅通过转换表81的数据得到的结果的误差大的情况下，基于通过实验或模拟等得到的结果设置校正表83即可。将运算出的最终压力PF输出至系统控制部58。
作为温度差运算工序(S112)，温度差运算部56运算预先设定的最大温度Tmax与燃料罐202的温度(初始温度)Ti的差ΔT(＝Tmax-Ti)。燃料罐202的容许的最大温度Tmax例如预先设定为85℃。当将接收到的填充前的燃料罐202的温度(初始温度)Ti例如为15℃时，运算出差ΔT＝85-15＝70℃。
图4是表示实施方式1的燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性的一例的图。在图4中，纵轴表示作为温度上升变化的、预先设定的最大温度Tmax与燃料罐202的温度(初始温度)Ti的差ΔT(℃)。横轴表示填充速度M(MPa/min)。另外，针对氢气的每个供给温度制作相关性。并且，相关性取决于燃料罐202的填充开始前的压力(初始压力)Pa和外部温度T’。因而，针对燃料罐202的初始压力Pa与外部温度T’的每个组合且氢气的每个供给温度来制作相关性。在图4的例子中，关于作为氢气的供给温度的-20℃、-26℃、-32℃以及-38℃示出相关性。基于在氢站102中实际填充氢气时的数据来制作该相关性。因而，该相关性中不包括以往那样的余量。在图4的例子中，示出通过二次多项式对标记出的关系进行近似所得到的曲线图。
图5是用于说明实施方式1中的通过二次多项式对燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性进行了近似的情况下的二次多项式的系数表的图。在图5中，针对氢气的每个供给温度定义了通过图4所说明的二次多项式的系数a、b、c的值。在图5的例子中，示出关于氢气的供给温度为-20℃、-23℃、-26℃、-29℃、-32℃、-35℃以及-38℃时定义二次多项式的系数a、b、c的情况。关于图4的相关式中未示出的氢气的供给温度，通过线性插值求出即可。另外，在未定义实际运算时的氢气的供给温度的情况下，使用线性插值后的值即可。燃料罐的最大容许温度与初始温度的差同填充速度的相关性并不限于二次式。也可以通过其它次数的式子进行近似。
图6是表示实施方式1的燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性的其它例的图。在图6中，纵轴表示作为温度上升变化的、预先设定的最大温度Tmax与燃料罐202的温度(初始温度)Ti的差ΔT(℃)。横轴表示填充速度M(MPa/min)。另外，与图4所示的情况同样地，针对每个氢气的供给温度制作相关性。并且，相关性与图4所示的情况同样地取决于燃料罐202的填充开始前的压力(初始压力)Pa和外部温度T’。因而，针对燃料罐202的初始压力Pa与外部温度T’的每个组合且氢气的每个供给温度来制作相关性。在图6的例子中，关于作为氢气的供给温度的-23℃、-29℃以及-35℃示出相关性。基于在氢站102中实际填充氢气时的数据来制作该相关性。因而，该相关性不包括以往那样的余量。在图6的例子中示出通过三次多项式对标记出的关系近似所得到的曲线图。
图7是用于说明实施方式1的通过三次多项式对燃料罐的温度上升变化与填充速度的相关性进行了近似的情况下的系数表的图。在图7中，针对氢气的每个供给温度定义了通过图6说明的三次多项式的系数A、B、C、D的值。在图7的例子中，示出关于氢气的供给温度为-20℃、-23℃、-26℃、-29℃、-32℃、-35℃以及-38℃定义三次多项式的系数A、B、C、D的情况。关于图6的相关式未示出的氢气的供给温度，通过线性插值求出即可。另外，在未定义实际运算时的氢气的供给温度的情况下，使用线性插值后的值即可。
此外，在图4～图7中，示出燃料罐202的温度上升变化与填充速度的关系式，但可以将该关系定义为关系表，以取代系数表。关于关系表也是，针对燃料罐202的初始压力Pa与外部温度T’的每个组合且氢气的每个供给温度制作即可。
作为填充速度运算工序(S114)，填充速度运算部57运算取决于差ΔT的氢气的填充速度M。使用上述的、取决于经由分配器30供给的氢气的供给温度的罐的温度上升变化与填充速度的关系式或关系表来运算填充速度M。具体地说，首先，从存储装置86中读出与燃料罐202的初始压力Pa、外部温度T’、预先设定的氢气的供给温度T"相当的关系式的系数表或关系表。在填充开始前的时间点，尚未从冷冻机42向冷却器32供给制冷剂，因此氢气未必被充分地冷却。因此，预先设定氢气的供给温度的初始值T"为宜。例如，预先设定为初始值T"＝-20℃。当使制冷剂开始循环时，能够使氢气在短期间内冷却。例如，以几十秒进行冷却。因而，至此为止，通过初始值T"来运算临时的填充速度即可。因此，填充速度运算部57参照读出的关系式的系数表或关系表，来运算与运算出的差ΔT对应的填充速度M。将运算出的填充速度M输出至系统控制部58。
作为氢填充工序(S116)，从蓄积有氢气的多级蓄压器101(蓄压器)经由分配器30以运算出的填充速度M向燃料罐202填充氢气。换言之，分配器30从多级蓄压器101(蓄压器)以运算出的填充速度M向燃料罐202填充氢气。
图8是用于说明实施方式1中的使用多级蓄压器来进行氢燃料的压差填充的情况下的填充方式的图。在图8中，纵轴表示压力，横轴表示时间。在对FCV车辆200进行氢燃料的压差填充的情况下，通常，预先将多级蓄压器101的各蓄压器10、12、14蓄压至相同的压力P0(例如82MPa)。另一方面，来到氢站102的FCV车辆200的燃料罐202成为压力Pa。说明从该状态开始向FCV车辆200的燃料罐202进行填充的情况。
首先，开始从作为第一组的例如蓄压器10向燃料罐202进行填充。具体地说，如以下那样进行动作。供给控制部63在系统控制部58的控制下控制供给部106，来使蓄压器10向FCV车辆200的燃料罐202供给氢燃料。具体地说，系统控制部58控制分配器控制部64和阀控制部65。分配器控制部64经由通信控制电路50而与分配器30的控制电路43进行通信，以控制分配器30的动作。具体地说，首先，控制电路43将分配器30内的流量调整阀的开度调整为运算出的填充速度M。接着，控制电路43使分配器30内的切断阀36、38打开。然后，阀控制部65经由通信控制电路50向阀22、24、26输出控制信号，来控制各阀的开闭。具体地说，使阀22打开，将阀24、26维持关闭。由此，从蓄压器10向燃料罐202供给氢燃料。通过蓄压器10与燃料罐202的压差来使蓄压器10内蓄积的氢燃料以调整后的填充速度向燃料罐202侧移动，燃料罐202的压力如虚线Pt所示那样逐渐上升。与此相伴，蓄压器10的压力(“第一组”所示的曲线图)逐渐减少。而且，在低于第一组的使用下限压力的、从填充开始起经过了时间T1的时间点，使用的蓄压器从蓄压器10被切换为作为第二组的例如蓄压器12。具体地说，阀控制部65经由通信控制电路50向阀22、24、26输出控制信号，来控制各阀的开闭。具体地说，使阀24打开，使阀22关闭，将阀26维持关闭。由此，蓄压器12与燃料罐202的压差变大，因此能够维持填充速度快的状态。
然后，通过作为第二组的例如蓄压器12与燃料罐202的压差来使蓄压器12内蓄积的氢燃料向燃料罐202侧以该调整后的填充速度移动，燃料罐202的压力如虚线Pt所示那样进一步逐渐上升。与此相伴，蓄压器12的压力(“第二组”所示的曲线图)逐渐减少。而且，在低于第二组的使用下限压力的、从开始填充起经过了时间T2的时间点，将使用的蓄压器从蓄压器12切换为作为第三组的例如蓄压器14。具体地说，阀控制部65经由通信控制电路50向阀22、24、26输出控制信号，来控制各阀的开闭。具体地说，使阀26打开，使阀24关闭，将阀22维持关闭。由此，蓄压器14与燃料罐202的压差变大，因此能够维持填充速度快的状态。
然后，通过作为第三组的例如蓄压器14与燃料罐202的压差来使蓄压器14内蓄积的氢燃料向燃料罐202侧以调整后的填充速度移动，燃料罐202的压力如虚线Pt所示的那样逐渐上升。与此相伴，蓄压器14的压力(“第三组”所示的曲线图)逐渐减少。而且，通过作为第三组的蓄压器14来进行填充，直至燃料罐202的压力成为运算出的最终压力PF(例如65～81MPa)为止。
如以上那样，从第一组起依次向燃料罐202填充氢气。只要以运算出的填充速度M进行填充，燃料罐202的温度即使相对于燃料罐202的温度(初始温度)Ti上升也只会上升到最大温度Tmax。换言之，只要以运算出的填充速度M进行填充，燃料罐202的温度就不会超过最大温度Tmax。其中，只要氢气的供给温度不变化，该关系就成立。此外，关于外部温度，约几分钟的填充期间中的变化可以视作误差程度。因此，定期地重新调整填充速度M。
作为判定工序(S118)，判定部59判定填充是否结束了。具体地说，每当经过计时器55中设定的时间时，判定部59判定燃料罐202的压力是否达到了运算出的最终压力PF。在填充结束的情况下，进入冷冻机循环停止工序(S122)和压力恢复工序(S124)。在填充未结束的情况下，进入氢供给温度输入工序(S120)。关于计时器55中设定的时间，在紧接开始填充之后的第一次中设定为几十秒(例如30秒)，在从第二次起设定为几秒(例如5秒)。在实施方式1中，每当进行氢气的填充时，从冷冻机42向冷却器32循环制冷剂，因此具有填充开始时的氢气的冷却不充分的可能性。因此，优选的是，设想在第一次中冷却器32进行的氢气的冷却花费的时间并将其设定为比从第二次起的该时间长。
作为氢供给温度输入工序(S120)，填充速度运算部57输入当前的氢供给温度。具体地说，将存储装置84中保存的利用温度计29测定出的最新的温度作为最新的氢供给温度输入。然后，返回填充速度运算工序(S114)，重复进行填充速度运算工序(S114)到氢供给温度输入工序(S120)，直至填充结束为止。
在填充速度运算工序(S114)中，填充速度运算部57从存储装置86中读出与最新的氢供给温度、已经测定出的外部温度T’以及已经得到的燃料罐202的初始压力Pa相当的关系式的系数表或关系表。然后，填充速度运算部57参照读出的关系式的系数表或关系表重新运算与已经运算出的差ΔT对应的填充速度M。在此，仅改变氢供给温度，不改变其它参数。而且，将运算出的填充速度M输出至系统控制部58。而且，每当运算填充速度M时，再次调整流量调整阀33的开度直至成为重新运算出的填充速度M为止。而且，每当运算填充速度M时，以再次调整后的填充速度M继续进行氢气的填充动作。
作为冷冻机循环停止和压力恢复继续工序(S122)，当填充结束时，冷冻机控制部68经由通信控制电路50控制冷冻机42，来使冷冻机42的循环泵停止。由此，停止冷冻机42与冷却器32之间的制冷剂的循环。由此，使通过分配器30内的冷却器32对氢气进行的冷却停止或使冷却速度下降。在实施方式1中，使用与取决于实际的氢供给温度、实际的外部温度以及实际的初始压力的实际的温度差ΔT相应的填充速度M，因此能够应对氢供给温度的变化。因而，能够无需始终通过冷却器32将氢气过度冷却。因而，以往能够在未进行氢气填充的期间使通过始终循环被始终驱动的循环泵停止。由此，能够减少在未进行氢气填充的期间产生的用于驱动循环泵的电力。
此外，在上述的例子中说明了以下的情况：在开始向燃料罐202填充氢气时，通过分配器30内的冷却器32开始进行氢气的冷却，在向燃料罐202进行的氢气的填充结束的同时停止制冷剂的循环，但并不限于此。也可以构成为：在开始向燃料罐202进行氢气的填充时，增加向冷却器32循环的制冷剂的循环量，在向燃料罐202进行的氢气的填充结束的同时减少制冷剂的循环量。即使在该结构中，也能够减少用于驱动循环泵的电力。
另外，压力恢复机构104使各蓄压器10、12、14恢复压力。压缩机40和阀21、23、25等构成压力恢复机构104。首先，系统控制部58从未图示的凝结器、中间蓄压器、氢拖车或氢制造装置中选择与压缩机40的吸入侧相连的氢燃料的供给源。然后，压力恢复控制部61在系统控制部58的控制下控制压力恢复机构104，来使各蓄压器10、12、14恢复压力。具体地说，如以下那样进行动作。在向FCV车辆200的燃料罐202进行填充的期间使用的各组蓄压器也可以在填充期间进行压力恢复。然而，使压力恢复至规定压力的时间不足，因此在填充后也必须进行压力恢复。按照第一组、第二组、第三组的顺序进行切换，因此首先对作为第一组的蓄压器10进行压力恢复。阀控制部60从阀21、23、25关闭的状态使阀21为开。
而且，压缩机控制部62驱动压缩机40，来自氢燃料的供给源的低压(例如0.6MPa)的氢燃料一边压缩一边送出，通过向蓄压器10填充氢燃料来使蓄压器10恢复压力，直至蓄压器10的压力成为规定的压力P0(例如82MPa)为止。
接着，阀控制部60使阀21关闭而使阀23打开。
而且，压缩机控制部62驱动压缩机40，来将低压(例如0.6MPa)的氢燃料一边压缩一边送出，通过向蓄压器12填充氢燃料来使蓄压器12恢复压力，直至蓄压器12的压力成为规定的压力P0(例如82MPa)为止。
接着，阀控制部60使阀23关闭而使阀25打开。
而且，压缩机控制部62驱动压缩机40，来将低压(例如0.6MPa)的氢燃料一边压缩一边送出，通过向蓄压器14填充氢燃料来使蓄压器14恢复压力，直至蓄压器14的压力成为规定的压力P0(例如82MPa)为止。
通过以上过程，即使下一个FCV车辆200来到氢站102，也能够同样地进行氢燃料的供给。
如以上那样，根据实施方式1，在填充氢气的情况下，能够以排除掉多余的余量的填充速度M进行填充。因而，能够缩短填充时间。另外，在未进行氢气填充的期间，使循环泵停止。由此，能够减少在未进行氢气填充的期间产生的用于驱动循环泵的电力。
以上参照具体例对实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于这些具体例。例如，在上述的例子中，示出使用包括三个蓄压器10、12、14的多级蓄压器101来进行一台FCV车辆的氢燃料填充的情况，但并不限于此。也能够根据蓄压器10、12、14的容积等在对一台进行的填充中使用更多的蓄压器。或者，相反地，有时能够通过两台蓄压器来进行对一台的填充。
另外，关于装置结构、控制方法等，关于本发明的说明不直接需要的部分等省略了记载，但能够适当选择来使用需要的装置结构、控制方法。
此外，具备本发明的要素且本领域人员能够适当设计、变更的全部的氢气填充方法和氢气填充装置包括在本发明的范围内。
产业上的可利用性
关于氢气填充方法和氢气填充装置，例如能够利用于针对以氢站中的氢气为动力源的汽车的氢气填充方法及其装置中。
附图标记说明
10、12、14：蓄压器；11、13、15、27、28：压力计；21、22、23、24、25、26：阀；29：温度计；30：分配器；31：温度计；32：冷却器；33：流量调整阀；36：切断阀；37：流量计；38：切断阀；40：压缩机；41：紧急脱离联接器；42：冷冻机；43：控制电路；50：通信控制电路；51：存储器；52：接收部；53：外部温度接收部；54：结束压力运算部；55：计时器；56：温度差运算部；57：填充速度运算部；58：系统控制部；59：判定部；60、65：阀控制部；61：压力恢复控制部；62：压缩机控制部；63：供给控制部；64：分配器控制部；66：组压力接收部；67：分配器信息接收部；68：冷冻机控制部；74：输出部；80、84、86：存储装置；81：转换表；83：校正表；86：关系式参数；88：关系表；100：控制电路；101：多级蓄压器；102：氢站；104：压力恢复机构；106：供给部；200：FCV车辆；202：燃料罐；204：车载器；206：压力计；207：温度计；500：氢填充系统。

Claims (6)

1.一种氢气填充方法，其特征在于，
从搭载用于填充氢气的罐且以所述氢气为动力源的汽车接收填充开始前的所述罐的温度，
运算预先设定的最大温度与所述罐的温度的差，
运算取决于所述差的氢气的填充速度，
从蓄积有氢气的蓄压器经由计量器以运算出的填充速度向所述罐填充氢气，
使用所述差与填充速度的关系式或关系表，来运算所述填充速度，其中所述差与填充速度的关系式或关系表取决于经由所述计量器供给的氢气的供给温度，
所述关系式为用二次以上的多项式表示所述差与填充速度的相关性的近似式。
2.根据权利要求1所述的氢气填充方法，其特征在于，
在接收填充开始前的所述罐的温度的情况下，还一同接收所述填充开始前的所述罐的压力，
所述填充速度取决于所述填充开始前的所述罐的压力。
3.根据权利要求1所述的氢气填充方法，其特征在于，
所述填充速度取决于外部温度。
4.根据权利要求1所述的氢气填充方法，其特征在于，
通过配置于所述计量器内的冷却器将所述氢气进行冷却，
在开始向所述罐填充所述氢气时，开始使制冷剂循环于所述冷却器，并且在向所述罐进行的所述氢气的填充结束的同时停止所述制冷剂的循环。
5.根据权利要求1所述的氢气填充方法，其特征在于，
通过配置于所述计量器内的冷却器将所述氢气进行冷却，
在开始向所述罐填充所述氢气时，增加循环于所述冷却器的制冷剂的循环量，并且在向所述罐进行的所述氢气的填充结束的同时减少所述制冷剂的循环量。
6.一种氢气填充装置，其特征在于，具备：
接收部，其从搭载用于填充氢气的罐且以所述氢气为动力源的汽车接收填充开始前的所述罐的温度；
差运算部，其运算预先设定的最大温度与所述罐的温度的差；
填充速度运算部，其运算取决于所述差的氢气的填充速度；
蓄压器，其蓄积有氢气；以及
计量器，其从所述蓄压器以运算出的填充速度向所述罐填充氢气，
其中，使用所述差与填充速度的关系式或关系表，来运算所述填充速度，其中所述差与填充速度的关系式或关系表取决于经由所述计量器供给的氢气的供给温度，
所述关系式为用二次以上的多项式表示所述差与填充速度的相关性的近似式。
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