CN112805237B - 氢制造装置的运转方法和氢制造装置的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式的氢制造装置的运转方法是配置于氢站、用于制造向来到氢站的燃料电池汽车(FCV)供给氢气的氢制造装置的运转方法，所述氢制造装置的运转方法的特征在于，使氢制造装置启动至针对额定运转预先设定的第一运转负荷比例，在伴随FCV的来到的第一定时，使氢制造装置的运转负荷向比第一运转负荷比例大的第二负荷比例上升，在伴随对FCV进行的氢填充完成的第二定时，使氢制造装置的运转负荷向比第二运转负荷比例小的第三运转负荷比例下降。

Description

氢制造装置的运转方法和氢制造装置的控制装置
技术领域
本申请主张2018年10月2日在日本申请的JP2018-187679(申请号)的优先权。JP2018-187679所记载的内容在本申请中被引用。
本发明涉及一种氢制造装置的运转方法和氢制造装置的控制装置，例如涉及一种对配置于现场站的氢制造装置的运转进行控制的方法及装置。
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，近年来氢燃料作为清洁能源受到关注。与此相伴，以氢燃料为动力源的燃料电池汽车(FCV：Fuel Cell Vehicle)的开发取得进展。关于FCV用的氢站，存在作为氢制造据点的氢运送中心、现场制氢站(下面称作现场ST)、以及从氢制造据点(氢运送中心、现场ST等)接受氢并进行售卖的非现场制氢站(下面称作非现场ST)。在氢站配置将氢气压缩为高压的压缩机以及用于蓄积通过该压缩机而被压缩为高压的氢气的多个蓄压器(多级蓄压器)，以快速地向FCV填充氢气。这样的氢站以将蓄压器内的压力与FCV的燃料罐的压力之间的压差保持为大的压差的方式一边切换使用的蓄压器一边进行填充，由此从蓄压器向FCV的燃料罐快速地填充氢气。
此外，在制造氢气的氢制造装置(HPU：Hydrogen Product Unit)中，难以使运转负荷(或者氢制造量)迅速地上升。因此，在现场ST中，一般在营业期间使氢制造装置以负荷100％的状态(额定)持续运转。但是，蓄压器无法蓄积而剩余的氢气被排放(舍弃)到大气中。上述动作从开始营业起持续至结束营业。像这样，产生好不容易制造出来的氢气却被大量舍弃了的问题。
针对上述问题，在现场ST内准备许多的蓄压器，使氢制造装置进行额定运转，例如预先制作并储存一周的量的氢气。而且，还讨论通过使氢制造装置在氢气即将变得不足之前停止来减少被废弃的氢气的量。然而，在上述方法中需要准备许多的蓄压器，存在导致现场ST的设备过大的问题。因而，寻求一种不会使设备增大且浪费少的氢制造的方法。
在此，公开了一种通过将过去的实绩平均化来预测负荷并制作氢制造装置的运转模式这样的方法(例如参照专利文献1)。然而，存在预测只是预测而已，未必与实际状况相符的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-001797号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的一个方式提供一种能够以不使设备增大的方式进行符合实际状况且浪费少的氢制造的方法及装置。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式的氢制造装置的运转方法是配置于氢站且用于制造向来到氢站的燃料电池汽车(FCV)供给的氢气的氢制造装置的运转方法，所述运转方法的特征在于，使氢制造装置启动至针对额定运转预先设定的第一运转负荷比例，在伴随FCV的来到的第一定时，使氢制造装置的运转负荷向比第一运转负荷比例大的第二负荷比例上升，在伴随对FCV进行的氢填充完成的第二定时，使氢制造装置的运转负荷向比第二运转负荷比例小的第三运转负荷比例下降。
本发明的一个方式的氢制造装置的控制装置是配置于氢站且用于制造向来到氢站的燃料电池汽车(FCV)供给的氢气的氢制造装置的控制装置，所述控制装置的特征在于，具备：启动处理部，其使氢制造装置启动至针对额定运转预先设定的第一运转负荷比例；负荷上升处理部，在伴随FCV的来到的第一定时，所述负荷上升处理部使氢制造装置的运转负荷向比第一运转负荷比例大的第二负荷比例上升；以及负荷下降处理部，在伴随对FCV进行的氢填充完成的第二定时，所述负荷下降处理部使氢制造装置的运转负荷向比第二运转负荷比例小的第三运转负荷比例下降。
发明的效果
根据本发明的一个方式，能够以不使设备增大的方式进行符合实际状况且浪费少的氢制造。
附图说明
图1是表示实施方式1中的氢站的氢气供给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中的氢制造装置的运转方法的主要工序的流程图。
图4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法的图。
图5是表示实施方式1中的氢制造装置的运转负荷与FCV填充状况的关系的一例的图。
具体实施方式
[实施例1]
图1是表示实施方式1中的氢站的氢气供给系统的结构的结构图的一例。在图1中，氢气供给系统500配置于氢站102内。氢气供给系统500具备氢制造装置300、多级蓄压器101、分配器30(计量器)、压缩机40、传感器31以及控制电路100。在图1的例子中，在氢站102内配置有氢制造装置300而成为氢制造据点，因此示出现场ST的一例。
多级蓄压器101由多个蓄压器10、12、14构成。在图1的例子中，由三个蓄压器10、12、14构成多级蓄压器101。在图1的例子中，例如蓄压器10作为使用下限压力低的1st组发挥作用。蓄压器12例如作为使用下限压力中等的2nd组发挥作用。蓄压器14例如作为使用下限压力高的3rd组发挥作用。但是，并不限于此。在1st组至3rd组中使用的各蓄压器能够根据需要进行交换。此外，在氢站102内还配置未图示的凝结器以及/或者中间蓄压器等也是合适的。
另外，在图1中，压缩机40的吸入侧通过配管且经由阀328而与氢制造装置300的喷出侧连接。
压缩机40的喷出侧通过配管且经由阀21而与蓄压器10连接。同样地，压缩机40的喷出侧通过配管且经由阀23而与蓄压器12连接。同样地，压缩机40的喷出侧通过配管且经由阀25而与蓄压器14连接。同样地，压缩机40的喷出侧通过配管且经由阀28而与分配器30连接。
另外，蓄压器10通过配管且经由阀22而与分配器30连接。另外，蓄压器12通过配管且经由阀24而与分配器30连接。另外，蓄压器14通过配管且经由阀26而与分配器30连接。
另外，氢制造装置300的喷出压力由压力计318进行测量。另外，蓄压器10内的压力由压力计11进行测量。蓄压器12内的压力由压力计13进行测量。蓄压器14内的压力由压力计15进行测量。
另外，在分配器30内配置有流量调整阀29、流量计27、冷却器32(预冷器)以及压力计17。通过流量计27来测量从多级蓄压器101或压缩机40供给的氢气的流量，并且通过流量调整阀29来调整该流量。而且，通过冷却器32将氢气冷却至规定温度(例如-40℃)。因而，分配器30例如利用压差将冷却后的氢气填充至被搭载于FCV 200的燃料罐202。另外，通过压力计17来测量从分配器30向FCV填充的氢气的在填充出口处的出口压力(燃料填充出口压力)。另外，在分配器30内或附近配置控制电路34，该控制电路34构成为能够与来到氢站102的FCV 200(以氢气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。
在FCV 200中，从接受口(插孔)经由燃料通路向燃料罐202注入从分配器30供给的作为燃料的氢气。燃料罐202内的压力和温度由设置于燃料罐202内或燃料通路的压力计206及温度计205进行测量。
另外，当FCV 200来到氢站102时，通过传感器31进行检测，例如经由分配器30内的控制电路34向控制电路100输出检测到的信息。作为传感器31，例如能够使用通过红外线等激光来探测侵入氢站102的侵入对象物(FCV 200)的传感器。或者，将摄像机用作传感器31也是合适的。通过利用摄像机进行拍摄，能够更可靠地判断侵入对象物为FCV 200。
通过氢制造装置300制造出的氢气例如以低压(例如0.6MPa)的状态被供给至压缩机40的吸入侧。因而，压缩机40的吸入侧的初级侧压力PIN在通常时为低压。压缩机40在控制电路100的控制下，将从氢制造装置300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。在当从多级蓄压器101向FCV 200供给氢气时其供给量不足的情况下、或者多级蓄压器101处于压力恢复期间的情况下，压缩机40还能够在控制电路100的控制下，将从氢制造装置300以低压供给的氢气一边压缩一边经由分配器30直接供给至FCV 200。
压缩机40进行压缩，直至多级蓄压器101的各蓄压器10、12、14内成为规定的高压(例如82MPa)为止。换言之，压缩机40进行压缩，直至喷出侧的次级侧压力POUT成为规定的高压(例如82MPa以上)为止。关于将压缩机40供给氢气的受供方决定为蓄压器10、12、14以及分配器30中的哪一方，通过由控制电路100控制在各个配管上配置的对应的阀21、23、25、28的开闭来决定为某一方即可。或者，也可以进行控制，以同时向两个以上的蓄压器进行供给。
此外，在上述的例子中表示了进行控制以使得向压缩机40的吸入侧供给氢气的压力PIN减压为规定的低压(例如0.6MPa)的情况，但并不限于此。也可以将氢气以比规定的低压(例如0.6MPa)高的压力的状态提供至压缩机40的吸入侧并进行压缩。在该情况下，作为压缩机40，不采用以将吸入侧的压力PIN(初级侧压力)固定为恒定的压力(例如0.6MPa)的方式使用的往复式压缩机，采用能够可变地应对吸入侧的压力PIN(初级侧压力)的类型的高压压缩机。例如，适合使用吸入侧的压力PIN(初级侧压力)例如为20MPa以下的增压多级升压型的压缩机。
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，从分配器30被供给至来到氢站102内的FCV 200。
图2是表示实施方式1中的控制电路100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、结束压力运算部54、流程计划部56、系统控制部58、压力恢复控制部61、供给控制部63、压力接收部66、氢制造装置控制部400(氢制造装置的控制电路)以及磁盘装置等存储装置80、82、84。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和阀控制部65。氢制造装置控制部400配置有负荷设定部402、待机运转处理部404、负荷上升处理部406、负荷下降处理部408、判定部410、判定部412、判定部413、判定部414、判定部415、速度运算部416以及磁盘装置等存储装置420。接收部52、结束压力运算部54、流程计划部56、系统控制部58、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)、压力接收部66以及氢制造装置控制部400(负荷设定部402、待机运转处理部404、负荷上升处理部406、负荷下降处理部408、判定部410、判定部412、判定部413、判定部414、判定部415、速度运算部416)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，各部可以使用共同的处理电路(相同的处理电路)。或者，也可以使用不同的处理电路(相分别的处理电路)。接收部52、结束压力运算部54、流程计划部56、系统控制部58、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)、压力接收部66以及氢制造装置控制部400(负荷设定部402、待机运转处理部404、负荷上升处理部406、负荷下降处理部408、判定部410、判定部412、判定部413、判定部414、判定部415、速度运算部416)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信息与填充信息的相关性，所述FCV信息例如为搭载于FCV 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根据FCV信息运算出的氢气的剩余量、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。
在此，将蓄压器10、12、14尽可能维持在高压的状态能够增大与来进行填充的FCV200的燃料罐202之间的压差，因此对于快速填充而言是优选的。因而，期望增加氢制造装置300的氢制造量，使得用于使曾被使用的蓄压器恢复压力的氢气不会不足。另一方面，氢制造装置300难以进行急剧的负荷变动。在使负荷上升的情况下，例如能够以负荷数％/分钟的速度变动。因此，以往，在现场ST的营业期间持续进行着额定运转。另外，还有一个理由是，一般来说，进行额定运转时氢制造效率更好。然而，在配置于各地的现场ST之间，来进行氢气填充的FCV 200的数量和填充量的总数不一致。例如，存在当使氢制造装置300进行额定运转的情况下制造出的平均一天的氢气量的50％就足够的现场ST，还存在30％就足够的现场ST。另外，即使在一天之中，根据各时间段的不同，填充量也各种各样。因而，在使氢制造装置300在现场ST的营业期间持续进行额定运转的情况下，多级蓄压器101能够蓄积的氢气量有限度，因此余出超过该限度的大量的氢气。而且，会导致余出的大量的氢气被废弃。另外，虽然说废弃很浪费，但在现场ST内配置大量的蓄压器来储备例如一周的量的氢气之类的方法会导致设备过大，并不现实。并且，在基于过去的实绩来预测需要的氢气的制造量并且仅制造预测出的制造量的氢气之类的方法中，在预测不准并且超过预测的数量的FCV200来到的情况下会发生氢不足(不能够供给的状态)。因此，在实施方式1中，响应于实际的FCV 200的来到，可变地控制氢制造装置300的运转负荷。
图3是表示实施方式1中的氢制造装置的运转方法的主要工序的流程图。在图3中，实施方式1中的氢制造装置的运转方法实施负荷设定工序(S102)、启动工序(S104)、负荷上升切换判定工序(S106)、负荷上升处理工序(S108)、负荷下降切换判定工序(S110)、负荷达到判定工序(S112)、负荷上升停止处理工序(S114)、负荷下降处理工序(S116)、负荷达到判定工序(S118)、负荷下降停止处理工序(S120)以及营业结束判定工序(S122)这一系列的工序。
作为负荷设定工序(S102)，负荷设定部402设定在多个条件下使用的多个运转负荷的值。具体地说，设定使停止着的氢制造装置300启动并进行待机运转的情况下的运转负荷1(L1)(第一运转负荷比例)、作为需要负荷上升的情况下的最大负荷的运转负荷2(L2)(第二运转负荷比例)以及作为需要负荷下降的情况下的最小负荷的运转负荷3(L3)(第三运转负荷比例)。将氢制造装置300进行额定运转的情况设为负荷100％。另外，制造的氢气的量与负荷比例成比例。作为运转负荷1，例如适合根据过去的实绩来设立氢制造量的预测值，设定为与该预测值相应的负荷。例如，适合使用上月的平均值、按星期几的平均值。例如，适合设定为用于制造一天所需的平均氢气量的负荷。例如设定为负荷10～30％。由此，能够实现一天所需的最低限的氢气的制造。作为运转负荷2，设定为比运转负荷1大的值。例如，设定为负荷100％(额定)。但是，并不限于此。在根据过去的实绩等明确地知道在短期间中来到的FCV200的数量少等情况下，设定为与其相应的负荷即可。作为运转负荷3，设定为比运转负荷2小的值。例如，设定为与运转负荷1同样的值。但是，并不限于此。只要为比运转负荷2小的值即可，也可以为比运转负荷1大的值。像这样，预先设定各运转负荷1～3。将设定的各运转负荷1～3的信息保存在存储装置420中。
作为启动工序(S104)，待机运转处理部404使氢制造装置300从停止着的状态启动至针对额定运转预先设定的运转负荷1(第一运转负荷比例)。具体地说，如以下那样动作。待机运转处理部404从存储装置420读出运转负荷1的信息，经由通信控制电路50向氢制造装置300输出起动命令，以使其以运转负荷1运转。氢制造装置300接收起动命令，从停止的状态开始运转。氢制造装置300使负荷以负荷数％/分钟的速度V1上升至运转负荷1。例如，使负荷以负荷3％/分钟的速度V1上升。而且，氢制造装置300将当前的运转状态的信息输出至待机运转处理部404。待机运转处理部404管理是否按起动命令执行了运转，根据需要输出控制命令来控制氢制造装置300。因而，氢制造装置300制造与逐渐上升的负荷相当的氢气。而且，在启动至运转负荷1的状态之后，以运转负荷1继续进行待机运转，继续制造与运转负荷1相当的量的氢气。另外，阀控制部60经由通信控制电路50将阀328设为开启。由此，由氢制造装置300制造出的氢气被供给至压缩机40。
阀控制部60从阀21、22、23、24、25、26、28关闭的状态起例如将阀25设为开启。
而且，压缩机控制部62驱动压缩机40，来将低压(例如0.6MPa)的氢气一边压缩一边送出，向蓄压器14填充氢气直至蓄压器14的压力成为规定的压力P0(例如82MPa)为止，由此使蓄压器14蓄压(恢复压力)。
接着，阀控制部60将阀25设为闭合，取而代之地，将阀23设为开启。
而且，压缩机控制部62驱动压缩机40，来将低压(例如0.6MPa)的氢气一边压缩一边送出，向蓄压器12填充氢气直至蓄压器12的压力成为规定的压力P0(例如82MPa)为止，由此使蓄压器12蓄压(恢复压力)。
接着，阀控制部60将阀23设为闭合，取而代之地，将阀21设为开启。
而且，压缩机控制部62驱动压缩机40，来将低压(例如0.6MPa)的氢气一边压缩一边送出，向蓄压器10填充氢气直至蓄压器10的压力成为规定的压力P0(例如82MPa)为止，由此使蓄压器10蓄压(恢复压力)。
通过以上的操作，能够将蓄压器10、12、14蓄压至规定的压力P0(例如82MPa)。由此，事先进行利用多级蓄压器101对FCV 200进行压差填充的准备。如果在蓄压器10、12、14的蓄压完成前没有FCV 200来到，则通过阀控制部60将阀328设为闭合且将开口阀319设为开启，将在蓄压完成之后制造的氢气排放(废弃)到大气中。但是，由于氢制造装置300以运转负荷1运转，因此相比于以负荷100％运转的情况能够大幅地减少被废弃的氢气量。在氢站102开始营业时、或在开始营业前不久实施启动工序(S104)，以使得在开始营业时成为待机运转状态。例如，在运转负荷1为30％，并且能够使运转负荷以负荷3％/分钟的速度上升的情况下，启动作业约花费10分钟结束。
在该状态下或蓄压器10、12、14蓄压的过程中，第一台FCV 200来到氢站102。当FCV200来到氢站102时，传感器31检测到FCV 200，例如经由分配器30内的控制电路34将检测出的信息输出至控制电路100。在控制电路100内，例如分配器控制部64经由通信控制电路50接收检测出的信息。由此，在控制电路100中能够掌握FCV 200来到了氢站102这一情况。
当FCV 200来到氢站102时，氢站102的操作员或FCV 200的用户将分配器30的喷嘴44连接(嵌合)并固定于FCV 200的燃料罐202的接受口(插孔)。当FCV 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连接并固定于FCV 200的燃料罐202的接受口(插孔)时，车载器204与控制电路34(中继器)建立通信。
接着，当车载器204与控制电路34(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的当前的压力、温度以及燃料罐202的容积之类的FCV信息。在控制电路34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接收该FCV信息。在车载器204与控制电路34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。
结束压力运算部54从存储装置80读出转换表81，运算并预测与接收到的燃料罐202的在接收初始时的压力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读出校正表83，根据需要来校正通过转换表81得到的数值。在仅根据转换表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来设置校正表83即可。将运算出的最终压力PF输出至系统控制部58。
接着，流程计划部56制作用于使用多级蓄压器101通过压差向FCV 200的燃料罐202供给(填充)氢气的填充控制流程计划。流程计划部56制作填充控制流程的计划，所述填充控制流程的计划包括用于使燃料罐202的压力成为最终压力PF的蓄压器的选择(蓄压器10、12、14的选择)和多级蓄压器101的切换定时。制作出的填充控制流程计划的控制数据被暂时保存于存储装置82中。在进行填充控制流程的计划的情况下，流程计划部56根据外部温度来设定压力上升率，运算与该压力上升率对应的填充速度。并且，在填充中途运算与根据外部温度决定的该压力上升率对应的填充速度，以抑制快速的温度上升。预先将根据外部温度决定的压力上升率嵌入转换表81的数据中。以这些条件计划填充控制流程，能够得到从开始填充起至达到最终压力PF的时间t(结束时间1)(达到时间)。
而且，按照制作出的填充控制流程，从分配器30(计量器)向被搭载于以氢气为动力源的FCV 200的燃料罐202填充氢气。具体地说，如以下那样动作。
图4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法的图。在图4中，纵轴表示压力，横轴表示时间。在向FCV 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 200的燃料罐202为压力Pa。说明从该状态开始向FCV 200的燃料罐202进行填充的情况。
首先，开始从作为1st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FCV200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来与分配器30的控制电路34进行通信，以控制分配器30的动作。具体地说，首先，控制电路34调整分配器30内的流量调整阀29的开度，以成为运算出的填充速度M。接着，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，将阀22设为开启，将阀24、26维持闭合。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(“1st”所示的曲线图)逐渐减少。而且，在达到1st组的使用下限压力的、从开始填充起经过了时间T1的时间点，将使用的蓄压器从蓄压器10切换为作为2nd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，将阀24设为开启，将阀22设为闭合，将阀26维持闭合。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2nd组的例如蓄压器12与燃料罐202的压差来使蓄压器12内蓄积的氢燃料以该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所示那样进一步逐渐上升。与此相伴，蓄压器12的压力(“2nd”所示的曲线图)逐渐减少。而且，在达到2nd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3rd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，将阀26设为开启，将阀24设为闭合，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3rd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14的压力(“3rd”所示的曲线图)逐渐减少。而且，通过作为3rd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1st组起依次向燃料罐202填充氢气。在上述的例子中，表示来到氢站102的FCV 200的燃料罐202的压力P1为充分低于预先设定的作为低压组的蓄压器10的使用下限压力程度的压力的情况。作为一例，示出为满填充(满罐)时的例如1/2以下这样的充分低的状态的情况。在该情况下，例如需要三个蓄压器10、12、14以将FCV 200的燃料罐202的压力快速地填充至最终压力PF。但是，不限于来到氢站102的FCV 200的燃料罐202的压力充分低的情况。在燃料罐202的压力比满填充时的例如1/2高的情况下，例如两个蓄压器10、12就足够了。并且，在燃料罐202的压力高的情况下，例如一个蓄压器10就足够了。无论如何，切换在蓄压器10、12、14之间使用的蓄压器。
当向FCV 200的燃料罐202进行的氢气的填充(供给)结束时，从FCV 200的燃料罐202的接受口(插孔)卸下分配器30的喷嘴44，用户例如支付与填充量相应的费用，并从氢站102离开。
另一方面，作为氢制造装置300的运转，如以下那样动作。
作为负荷上升切换判定工序(S106)，判定部410判定是否发生了成为负荷上升切换的定时的上升条件。例如，将传感器31探测到FCV 200来到了氢站102这一情况用作上升条件是合适的。或者，将开始向FCV 200进行了氢气填充这一情况用作上升条件是合适的。或者，也可以将向FCV 200进行氢气填充过程中的规定的定时用作上升条件。例如，将开始向FCV 200进行氢气填充后的数10秒的定时用作上升条件。在发生了该上升条件的情况下，进入负荷上升处理工序(S108)。在没有发生上升条件的情况下，返回负荷上升切换判定工序(S106)，重复进行负荷上升切换判定工序(S106)直至发生上升条件为止。此外，在上述的上升条件中还追加蓄积由氢制造装置300制造出的氢气的蓄压器(蓄压器10、12、14中的任一方或全部)的残留压力成为阈值以下的情况也是合适的。
作为负荷上升处理工序(S108)，负荷上升处理部406在判定(探测)到伴随FCV 200的来到发生了上升条件的判定(探测)定时(第一定时)，使氢制造装置300的运转负荷向比运转负荷1(第一运转负荷比例)大的运转负荷2(第二运转负荷比例)上升。换言之，例如在探测到FCV 200来到了氢站102的定时、探测到开始向FCV 200进了行氢气填充的定时以及向FCV 200进行氢气填充过程中的规定的定时中的一个定时，使氢制造装置300的运转负荷向运转负荷2上升。具体地说，如以下那样动作。负荷上升处理部406在判定(探测)到发生了上升条件的判定(探测)定时，从存储装置420读出运转负荷2的信息，经由通信控制电路50向氢制造装置300输出负荷上升命令，使得以运转负荷2运转。氢制造装置300接收负荷上升命令，从以运转负荷1运转的状态使负荷上升。氢制造装置300只要不开始进行以下说明的负荷下降处理，就使负荷以负荷数％/分钟的速度V1上升直至成为运转负荷2为止。例如，使负荷以负荷3％/分钟的速度V1上升。而且，氢制造装置300将当前的运转状态的信息输出至负荷上升处理部406。负荷上升处理部406管理是否按负荷上升命令执行了运转，根据需要输出控制命令来控制氢制造装置300。因而，氢制造装置300制造与逐渐上升的负荷相当的氢气。而且，在负荷下降处理未开始且启动至运转负荷2的状态之后，继续以运转负荷2运转，继续制造与运转负荷2相当的量的氢气。此时，阀控制部60经由通信控制电路50将开放阀319设为闭合，将阀328设为开启。由此，将由氢制造装置300制造出的氢气供给至压缩机40。
阀控制部60从阀21、22、23、24、25、26、28闭合的状态开始例如将阀21设为开启。尽可能将由于使用而压力下降了的蓄压器的阀设为开启。
而且，压缩机控制部62驱动压缩机40，来将低压(例如0.6MPa)的氢气一边压缩一边送出，向蓄压器10填充氢气，直至作为1st组的蓄压器10的压力成为规定的压力P0(例如82MPa)为止，由此使蓄压器10恢复压力。如果处于从蓄压器10向FCV 200填充氢气的期间，则蓄压器10一边进行压力恢复一边向FCV 200填充氢气。在将向FCV 200填充氢气的蓄压器从蓄压器10切换为蓄压器12或蓄压器14的情况下，同样地依次使蓄压器12或蓄压器14恢复压力。
通过以上，向由于对FCV 200进行氢气填充而压力下降的多级蓄压器101依次供给氢气。氢制造装置300例如具有以负荷100％制造30kg/h的氢气的能力，在针对FCV 200的填充量为3kg/台的情况下，氢制造装置300能够制造与10台/h相应的量的氢气。因而，能够制造每台6分钟所需的量的氢气。例如，如果使氢制造装置300以负荷50％运转，则能够制造与5台/h相应的量的氢气。因而，能够制造每台12分钟所需的量的氢气。例如，如果使氢制造装置300以负荷30％运转，则能够制造与3台/h相应的量的氢气。因而，能够制造每台20分钟所需的量的氢气。将对每台FCV 200填充氢气的填充时间例如设为约5分钟。如果负荷上升速度为负荷3％/分钟，则能够用7分钟左右使运转负荷例如从30％上升至50％。因而，即使在第一台FCV 200的填充过程中或者第一台FCV 200的填充刚结束后第二台FCV 200来到氢站102的情况下，在第二台FCV 200开始填充之前，包括喷嘴44的装卸等时间在内、从第一台FCV 200开始填充起也要经过7～8分钟左右。另外，蓄压器10、12、14不会由于第一台FCV200的填充而变空，因此能够在第二台FCV 200开始填充前充分地确保第二台FCV 200所需的需要量的氢气。因而，能够使得不会产生填充量不足。
另一方面，在虽然第二台FCV 200没有来到，但仍然使负荷继续上升至运转负荷2的情况下，在第一台FCV 200填充后且多级蓄压器101完成压力恢复后制造的氢气余出来，因此会被废弃。因此，在实施方式1中，如以下那样切换负荷。
作为负荷下降切换判定工序(S110)，判定部412判定是否发生了作为负荷下降切换的定时的下降条件。例如，将对FCV 200进行的氢填充完成了这一情况用作下降条件是合适的。或者，将在对FCV 200进行的氢填充完成后经过了规定的期间这一情况用作下降条件是合适的。或者，将蓄积由氢制造装置300制造出的氢气的蓄压器10(12、14)的压力成为了阈值以上这一情况用作下降条件是合适的。在发生了该下降条件的情况下，进入负荷下降处理工序(S116)。在没有发生下降条件的情况下，进入负荷达到判定工序(S112)。
作为负荷达到判定工序(S112)，氢制造装置300判定氢制造装置300的运转负荷是否达到了运转负荷2。或者，判定部413可以判定氢制造装置300的运转负荷是否达到了运转负荷2。在达到了运转负荷2的情况下，进入负荷上升停止处理工序(S114)。在没有达到运转负荷2的情况下，一边继续进行负荷上升一边返回负荷下降切换判定工序(S110)。
作为负荷上升停止处理工序(S114)，氢制造装置300在达到了运转负荷2的时间点使负荷停止上升，继续以运转负荷2的状态运转。像这样，在达到运转负荷2之前例如对FCV200进行的氢填充未完成的情况下，在达到了运转负荷2的时间点使负荷停止上升。另外，在达到了运转负荷2的判定(探测)定时，负荷上升处理部406经由通信控制电路50向氢制造装置300输出负荷维持命令，使得维持以运转负荷2运转。而且，返回负荷下降切换判定工序(S110)。
作为负荷下降处理工序(S116)，负荷下降处理部408在判定(检测)出伴随对FCV200进行的氢填充完成而发生了下降条件的判定(检测)定时(第二定时)，使氢制造装置300的运转负荷向比运转负荷2(第二运转负荷比例)小的运转负荷3(第三运转负荷比例)下降。换言之，例如在探测到对FCV 200进行的氢填充完成了的定时、从对FCV 200进行的氢填充完成起经过了规定的期间的定时以及蓄积由氢制造装置300制造出的氢气的蓄压器10(12、14)的压力成为了阈值以上的定时中的一方的定时，使氢制造装置300的运转负荷向运转负荷3下降。具体地说，如以下那样动作。负荷下降处理部408在判定(探测)到发生了下降条件的判定(探测)定时，从存储装置420读出运转负荷3的信息，经由通信控制电路50向氢制造装置300输出负荷下降命令，使得以运转负荷3运转。氢制造装置300接收负荷下降命令，来从向运转负荷2上升的过程中或以运转负荷2运转的状态使负荷下降。氢制造装置300使负荷以负荷数％/分钟的速度V2下降，直至成为运转负荷3为止。例如，使负荷以负荷3％/分钟的速度V2下降。而且，氢制造装置300将当前的运转状态的信息输出至负荷下降处理部408。负荷下降处理部408管理是否按负荷下降命令执行了运转，根据需要输出控制命令来控制氢制造装置300。因而，氢制造装置300能够制造与逐渐下降的负荷相当的氢气。然后，返回负荷上升切换判定工序(S106)以等待下一个FCV 200的来到，并且进入负荷达到判定工序(S118)。
作为负荷达到判定工序(S118)，氢制造装置300判定氢制造装置300的运转负荷是否达到了运转负荷3。或者，判定部414可以判定氢制造装置300的运转负荷是否达到了运转负荷3。在达到了运转负荷3的情况下，进入负荷下降停止处理工序(S120)。在未达到运转负荷3的情况下，重复进行负荷达到判定工序(S118)。
作为负荷下降停止处理工序(S120)，在达到了运转负荷3的时间点，氢制造装置300使负荷停止下降，在运转负荷3的状态下继续运转。像这样，当在达到运转负荷3之前例如下一个FCV 200未来到的情况下，在达到了运转负荷3的时间点使负荷停止下降。另外，负荷下降处理部408可以在达到了运转负荷3的判定(探测)定时，经由通信控制电路50向氢制造装置300输出负荷维持命令，使得维持以运转负荷3运转。然后，进入营业时间判定工序(S122)。
作为营业结束判定工序(S122)，判定部415判定营业是否结束了。如果还在营业中，则返回负荷上升切换判定工序(S106)，以等待下一个FCV 200的来到。在营业结束了的情况下，在次日开始营业之前使氢制造装置300以运转负荷3继续运转。
图5是表示实施方式1的氢制造装置的运转负荷与FCV填充状况的关系的一例的图。在图5中，纵轴表示氢制造装置300的运转负荷(％)，横轴表示对FCV 200进行填充的填充状况。在图5的例子中，首先，从氢制造装置300停止的状态使氢制造装置300以速度V1启动至运转负荷1(负荷L1)。在该状态下，氢站102开始营业。当开始进行第一台FCV 200的填充时，使氢制造装置300的运转负荷以速度V1向运转负荷2(负荷L2)上升。在图5的例子中，在上升中途，第一台FCV 200的填充完成。因而，当第一台FCV 200的填充完成时，使氢制造装置300的运转负荷以速度V2向运转负荷3(负荷L3)下降。在图5的例子中，在下降中途开始第二台FCV 200的填充。在实施方式1中，构成为：使针对继在先的FCV 200(第一台)之后下一个来到氢站102的后续FCV(第二台)的在发生了上升条件的判定(探测)定时(第一定时)进行的运转负荷的上升优先于针对在先的FCV 200(第一台)的在发生下降条件的判定(检测)定时(第二定时)进行的运转负荷的下降。因而，当开始第二台FCV 200的填充时，使氢制造装置300的运转负荷以速度V1向运转负荷2(负荷L2)上升。由此，即使在第二台FCV 200的填充中途或填充刚完成后，接着第三台FCV 200来到了氢站102的情况下，也能够使得不产生氢气的不足。在图5的例子中，在第二台FCV 200的填充中途达到运转负荷2。在达到运转负荷2后，氢制造装置300以运转负荷2继续运转。当第二台FCV 200的填充完成时，使氢制造装置300的运转负荷以速度V2向运转负荷3(负荷L3)下降。在图5的例子中表示在成为运转负荷3之前没有第三台之后的FCV 200来到的情况。在达到运转负荷3后，氢制造装置300以运转负荷3继续运转。在营业时间结束后，在次日开始营业之前使氢制造装置300继续以运转负荷3运转。在图5的例子中表示了运转负荷1、3为相同值的情况，在运转负荷1、3不同的情况下，在营业时间结束后，在次日开始营业之前使氢制造装置300以运转负荷1继续运转(待机运转：怠速运转)即可，另外，也可以进行暖机运转(使改性器升温但不制造氢)或使氢制造装置300停止运转。另外，在营业结束后，可以按照次日的营业来变更运转负荷1～3的设定。当然，也可以在营业期间变更运转负荷1～3的设定。在设定变更后按照最新的设定值来控制运转，这是不言而喻的。
通过该运转方法，在图5中，相比于从营业开始时间点起至营业结束为止一直使氢制造装置300以负荷100％运转的情况而言，能够消除与用斜线部分表示的面积相当的制造量的氢气的浪费。
另外，使氢制造装置300的运转负荷上升的速度V1通过速度运算部416来运算。氢制造装置300只要为比氢制造装置300的性能界限慢的速度即可，能够可变地调整上升速度V1和下降速度V2。因此，速度运算部416根据蓄积由氢制造装置300制造出的氢气的蓄压器10(14、16)的残留压力可变地调整上升速度V1是合适的。压力接收部66从各压力计11、13、15(17、318)接收蓄压器10(14、16)的压力。将接收到的压力数据保存于存储装置84中。例如，以在残留压力大的情况下减慢上升速度V1、在残留压力小的情况下加快上升速度V1的方式进行运算。由此，能够进一步减少废弃的氢气量。
如以上那样，根据实施方式1，能够以不会使设备增大的方式进行符合实际状况的浪费少的氢制造。
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。本发明例如也能够应用于利用电分解的氢制造装置中。
另外，关于装置结构、控制方法等，省略了对本发明的说明所不直接需要的部分等的记载，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变更设计的全部的氢制造装置的运转方法和氢制造装置的控制装置包括在本发明的范围内。
产业上的可利用性
关于氢制造装置的运转方法和氢制造装置的控制装置，例如能够利用为对配置于现场ST的氢制造装置的运转进行控制的方法及装置。
附图标记说明
10、12、14：蓄压器；11、13、15、17、318：压力计；21、22、23、24、25、26、28、328：阀；27：流量计；29：流量调整阀；30：分配器；31：传感器；32：冷却器；34：控制电路；40：压缩机；44：喷嘴；50：通信控制电路；51：存储器；52：接收部；54：结束压力运算部；56：流程计划部；58：系统控制部；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：压力接收部；80、82、84：存储装置；81：转换表；83：校正表；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；202：燃料罐；204：车载器；205：温度计；206：压力计；300：氢制造装置；319：开放阀；400：氢制造装置控制部；402：负荷设定部；404：待机运转处理部；406：负荷上升处理部；408：负荷下降处理部；410、412、413、414、415：判定部；416：速度运算部；420：存储装置；500：氢气供给系统。

Claims (6)

1.一种氢制造装置的运转方法，所述氢制造装置配置于氢站，用于制造向来到所述氢站的FCV即燃料电池汽车供给的氢气，所述氢制造装置的运转方法的特征在于，
使氢制造装置启动至针对额定运转预先设定的第一运转负荷比例，
在伴随所述FCV的来到的第一定时，使所述氢制造装置的运转负荷向比所述第一运转负荷比例大的第二运转负荷比例上升，
在伴随对所述FCV进行的氢填充完成的第二定时，使所述氢制造装置的运转负荷向比所述第二运转负荷比例小的第三运转负荷比例下降，
其中，使针对在所述FCV之后下一个来到所述氢站的后续FCV的在所述第一定时进行的运转负荷的上升优先于针对在先的所述FCV的在所述第二定时进行的运转负荷的下降。
2.根据权利要求1所述的氢制造装置的运转方法，其特征在于，
所述第一定时是探测到所述FCV来到了所述氢站的定时、探测到对所述FCV进行的氢气填充开始的定时以及对所述FCV进行的氢气填充期间的规定的定时中的一个定时。
3.根据权利要求1或2所述的氢制造装置的运转方法，其特征在于，
所述第二定时是探测到对所述FCV进行的氢填充完成的定时、从对所述FCV进行的氢填充完成起经过了规定期间的定时以及用于蓄积通过所述氢制造装置制造出的氢气的蓄压器的压力成为阈值以上的定时中的一个定时。
4.根据权利要求2所述的氢制造装置的运转方法，其特征在于，
所述第一定时是探测到所述FCV来到了所述氢站的定时、探测到对所述FCV进行的氢气填充开始的定时以及对所述FCV进行的氢气填充期间的规定的定时中的所述一个定时，并且，在所述第一定时处于用于蓄积通过所述氢制造装置制造出的氢气的蓄压器的残留压力为阈值以下的情况。
5.根据权利要求1或2所述的氢制造装置的运转方法，其特征在于，
根据用于蓄积通过所述氢制造装置制造出的氢气的蓄压器的残留压力来可变地调整使所述氢制造装置的运转负荷上升的速度。
6.一种氢制造装置的控制装置，所述氢制造装置配置于氢站，用于制造向来到所述氢站的FCV即燃料电池汽车供给的氢气，所述氢制造装置的控制装置的特征在于，具备：
启动处理部，其使氢制造装置启动至针对额定运转预先设定的第一运转负荷比例；
负荷上升处理部，在伴随所述FCV的来到的第一定时，所述负荷上升处理部使所述氢制造装置的运转负荷向比所述第一运转负荷比例大的第二运转负荷比例上升；以及
负荷下降处理部，在伴随对所述FCV进行的氢填充完成的第二定时，所述负荷下降处理部使所述氢制造装置的运转负荷向比所述第二运转负荷比例小的第三运转负荷比例下降，
其中，使针对在所述FCV之后下一个来到所述氢站的后续FCV的在所述第一定时进行的运转负荷的上升优先于针对在先的所述FCV的在所述第二定时进行的运转负荷的下降。
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