DE102018219835A1

DE102018219835A1 - Gasbetankungsverfahren

Info

Publication number: DE102018219835A1
Application number: DE102018219835.7A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Handa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2019-05-23
Also published as: JP2019094972A; JP6602829B2; CN109812695A; US20190153985A1; CN109812695B; US11136951B2

Abstract

Zum Bereitstellen eines Gasbetankungsverfahrens, das in der Lage ist, in dem Gasbetankungsverfahren ein Überhitzen eines Tanks unmittelbar nach Start des Betankens zu vermeiden, sind ein Akkumulator und ein Wasserstofftank durch einen Gasströmungskanal miteinander verbunden. Bei einer Hauptbetankungssteuerung wird zu und nach der Zeit t2 ein Sensor-basierter Wert MAT eines Temperaturparameters einer Messposition Q1 auf der Basis eines Detektionswerts eines ersten Tankstellentemperatursensors berechnet, und wird die Betankungssteuerung auf der Basis des Sensor-basierten Werts MAT durchgeführt. In einer Anfangsbetankungssteuerung in der Zeit t0 bis t2 wird ein Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters in der Zeit t2 auf der Basis eines Umgebungstemperaturwerts, eines Massenflussratenwerts und einer Wärmekapazität berechnet. Die Betankungssteuerung wird auf der Basis des Vorhersagewerts MAT_pred durchgeführt.

Description

Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht den Vorteil der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-224596 , eingereicht am 22. November 2017, deren gesamter Inhalt hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasbetankungsverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Gasbetankungsverfahren zum Verbinden einer Gasversorgungsquelle mit einem Tank eines mobilen Objekts mittels eines Gasströmungskanals, der mit einer Kühlvorrichtung versehen ist, und Betanken des Tanks mit dem durch die Kühlvorrichtung gekühlten Gas.
Verwandte Technik
Ein Brennstoffzellenfahrzeug fährt durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und Wasserstoffgas als Brenngas zu einer Brennstoffzelle, und Antrieb des Elektromotors mittels dadurch erzeugtem Strom. In den letzten Jahren hat die praktische Anwendung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen mittels einer solchen Brennstoffzelle als Energiequelle zur Stromerzeugung Fortschritte gemacht. Während Wasserstoff notwendig ist, um mittels der Brennstoffzelle Strom zu erzeugen, werden in vielen Fällen Brennstoffzellen-Fahrzeuge angewendet, in denen eine ausreichende Menge des Wasserstoffgases vorab in einem Hochdrucktank oder einem mit einer Speicherlegierung versehenen Wasserstofftank gespeichert wird, und das Wasserstoffgas in dem Tank während der Fahrt verbraucht wird. Dementsprechend haben Untersuchungen zu einer Betankungstechnologie Fortschritte gemacht, um den Tank mit Wasserstoffgas so schnell wie möglich zu betanken.
Das Wasserstoffgas erzeugt durch Kompression innerhalb des Tanks Wärme. Aus diesem Grund ist in den letzten Jahren, um einen Temperaturanstieg innerhalb des Tanks während des Betankens des Wasserstoffgases zu vermeiden, eine Technik in den Fokus gerückt, um das Wasserstoffgas auf angenähert -40°C mittels eines Vorkühlers zu kühlen, der in einem Strömungskanal des Wasserstoffgases vorgesehen ist.
Zum Beispiel diskutiert das Nicht-Patentdokument 1 ein Betankungsverfahren zum Zuführen des Wasserstoffgases, während eine Kompressionsrate auf Basis einer vorbestimmten Formel während des Betankens verändert wird. In dem im Nicht-Patentdokument 1 diskutierten Betankungsverfahren ändert sich die Kompressionsrate in Abhängigkeit von einem Temperaturparameter, der durch Anwenden eines MassenAufmittlungsprozesses auf einen Detektionswert eines Temperatursensors erhalten wird, der an einer stromabwärtigen Seite des Vorkühlers in der Mitte des Wasserstoffgas-Strömungskanals vorgesehen ist.
11 ist ein Diagramm, das schematisch eine zeitliche Änderung der vom Temperatursensor detektierten Temperatur unmittelbar nach dem Start des Betankens darstellt. Wie in 11 dargestellt, gibt der Temperatursensor, bei Beginn des Betankens, eine Außenlufttemperatur an. Nach einigen zehn Sekunden sinkt die Temperatur auf eine Kühltemperatur des Vorkühlers, und der Temperatursensor gibt dann eine allgemein konstante Temperatur an. Auf diese Weise wird die Zeit beim Betanken nachteilig verzögert, wenn der Temperaturparameterwert berechnet wird, indem direkt der Detektionswert des Temperatursensors verwendet wird, um die Kompressionsrate für einige zehn Sekunden ab dem Beginn des Betankens zu bestimmen.
In dieser Hinsicht wird in dem Betankungsverfahren des Nicht-Patentdokument 1, anstelle des Detektionswertes des Temperatursensors, ein vorbestimmter Festwert als der Temperaturparameterwert zum Bestimmen der Kompressionsrate während einigen zehn Sekunden (zum Beispiel insbesondere 30 Sekunden) ab dem Start des Betankens verwendet. Hier wird als der Festwert ein Wert verwendet, von dem vermutet wird, dass er während des Betankens letztendlich erreicht wird. Wenn seit dem Start des Betankens einige zehn Sekunden abgelaufen sind und es möglich wird, den Detektionswert des Temperatursensors zu verwenden, wird das Betanken kontinuierlich durchgeführt, indem der Temperaturparameterwert von dem Festwert zu einem Wert umgeschaltet wird, der aus dem Detektionswert des Temperatursensors berechnet wird.
Nicht-Patentdokument 1: „Development of MC Formula Hydrogen Refueling Method for FCV", von Kiyoshi HANDA und Steve MATHISON, Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan, 2015 Autumn Congress
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie im Betankungsverfahren von Nicht-Patentdokument 1 beschrieben, ist es möglich, die Betankungsgeschwindigkeit unmittelbar nach dem Beginn des Betankens zu verbessern, indem der Festwert als der Temperaturparameter für einige zehn Sekunden ab dem Start des Betankens verwendet wird. Wenn jedoch in dem Vorkühler ein Problem vorliegt, könnte es schwierig sein, die Temperatur des Wasserstoffgases mittels des Vorkühlers ausreichend zu senken. Wenn es in diesem Fall, wie in 12 dargestellt, möglich ist, den Detektionswert des Temperatursensors zur Zeit t1 ab dem Start des Betankens zur Zeit t0 zu verwenden, wird der bei der Betankungsstörung verwendete Temperaturparameterwert von dem Festwert der Zeit t1 zu einem Wert umgeschaltet, der direkt aus dem Detektionswert des Temperatursensors berechnet wird. In diesem Fall gibt es eine signifikante Differenz. Im Ergebnis könnte der Wasserstofftank über eine erwartete Temperatur hinaus überhitzt werden.
In dem Betankungsverfahren des Nicht-Patentdokuments 1 wird der Temperaturparameterwert mittels eines Temperatursensors berechnet, der in der Nähe einer Abreißkupplung zwischen dem Vorkühler und dem Stutzen vorgesehen ist. Jedoch nimmt die Temperatur des vom Vorkühler gekühlten Wasserstoffgases durch die Außenluft zu, während es den Wasserstofftank in einem Fahrzeug durch einen Schlauch erreicht. Um die Kompressionsrate in Abhängigkeit von der tatsächlichen Temperatur des dem Wasserstofftank zugeführten Wasserstoffgases geeignet zu bestimmen, ist aus diesem Grund der Temperatursensor bevorzugt so nahe wie möglich am Fahrzeug angeordnet, in anderen Worten, möglichst weit vom Vorkühler entfernt (das heißt, relativ zur Abreißkupplung an einer dem Stutzen näheren Position). Wenn jedoch der Temperatursensor weit von dem Vorkühler entfernt ist, nimmt die Zeit unvermeidbar zu, welche erforderlich ist, um die vom Temperatursensor unmittelbar nach dem Beginn des Betankens des Wasserstoffgases detektierte Temperatur ausreichend abzusenken, sodass die Zeitspanne, für die der Festwert wie oben beschrieben verwendet wird, nachteilig zunehmen könnte. Wenn daher das Betanken mittels des fehlerhaften Festwerts durchgeführt wird, wie oben beschrieben, könnte der Wasserstofftank weiter überhitzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gasbetankungsverfahren anzugeben, das in der Lage ist, ein Überhitzen in einem Tank unmittelbar nach dem Beginn des Betankens zu vermeiden.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Gasbetankungsverfahren zwischen einer Gaszufuhrquelle (zum Beispiel einem unten beschriebenen Akkumulator 91) und einem Tank (zum Beispiel einem unten beschriebenen Wasserstofftank 31) eines mobilen Objekts (zum Beispiel eines unten beschriebenen Brennstoffzellenfahrzeugs V) anzugeben, die durch einen Gasströmungskanal (zum Beispiel ein unten beschriebenes Tankstellenrohr 81, einen externen Schlauch 82 und einen Kupplungsabschnitt 83) miteinander gekoppelt sind, der mit einer Kühlvorrichtung (zum Beispiel einem unten beschriebenen Vorkühler 96) und einem Flussratenregler (zum Beispiel einem unten beschriebenen Flussratensteuerventil 84) versehen ist, um eine Betankungssteuerung auf der Basis eines Temperaturparameters an einer ersten vorbestimmten Position (zum Beispiel einer unten beschriebenen Messposition Q1 oder Q1') des Gasströmungskanals durchzuführen, wobei das Gasbetankungsverfahren enthält: einen Prozess zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, einer Massenflussrate eines durch den Gasströmungskanal fließenden Gases sowie eines Gastemperaturwerts oder eines Temperaturwerts in Bezug auf das Gas an einer zweiten vorbestimmten Position (zum Beispiel einer Messposition Q2 oder Q2') an einer stromaufwärtigen Seite der ersten vorbestimmten Position in der Mitte des Gasströmungskanals (zum Beispiel S24 von 5, S34 von 6, S45 und S49 von 8, und dergleichen, wie unten beschrieben); sowie einen Prozess zum Vorhersagen eines Werts des Temperaturparameters nach einer Vorhersagezeit für einen Fall, in dem die Gasbetankung ab der gegenwärtigen Zeit, bis zur Vorhersagezeit oder später kontinuierlich durchgeführt wird, auf der Basis einer Wärmekapazität von der ersten vorbestimmten Position zu der zweiten vorbestimmten Position, des erfassten Umgebungstemperaturwerts, des erfassten Massenflussratenwerts und des erfassten Temperaturwerts (zum Beispiel S25 von 5, S36 von 6, S46 und S50 von 8 und dergleichen, wie unten beschrieben), wobei eine Betankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts des Temperaturparameters durchgeführt wird.
(2) Bevorzugt enthält in diesem Fall das Gasbetankungsverfahren ferner einen Prozess zum Berechnen eines Wertes des Temperaturparameters auf der Basis eines Detektionswerts eines ersten Gastemperatursensors (zum Beispiel der unten beschriebenen ersten Tankstellentemperatursensoren 89 und 89A), der in der ersten vorbestimmten Position vorgesehen ist, und des erfassten Massenflussratenwerts nach Ablauf der Vorhersagezeit (zum Beispiel der unten beschriebene S11 von 3), worin eine Betankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts des Temperaturparameters durchgeführt wird, bis die Vorhersagezeit abläuft, eine Betankungssteuerung auf der Basis eines Berechnungswerts des Temperaturparameters nach Ablauf der Vorhersagezeit durchgeführt wird, und sich die Vorhersagezeit in Abhängigkeit von dem erfassten Massenflussratenwert ändert.
(3) In diesem Fall wird bevorzugt die Vorhersagezeit in einem Fall, in dem der erfasste Massenflussratenwert niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, länger gesetzt als in einem Fall, in dem der erfasste Flussratenwert höher als der vorbestimmte Wert ist.
(4) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Gasbetankungsverfahren zwischen einer Gaszufuhrquelle (zum Beispiel einem unten beschriebenen Akkumulator 91) und einem Tank (zum Beispiel einem unten beschriebenen Wasserstofftank 31) eines mobilen Objekts (zum Beispiel eines unten beschriebenen Brennstoffzellenfahrzeugs V) anzugeben, die durch einen Gasströmungskanal (zum Beispiel ein unten beschriebenes Tankstellenrohr 81, einen externen Schlauch 82 und einen Kupplungsabschnitt 83) miteinander gekoppelt sind, der mit einer Kühlvorrichtung (zum Beispiel einem unten beschriebenen Vorkühler 96) und einem Flussratenregler (zum Beispiel einem unten beschriebenen Flussratensteuerventil 84) versehen ist, um eine Betankungssteuerung auf der Basis eines Temperaturparameters an einer ersten vorbestimmten Position (zum Beispiel einer unten beschriebenen Messposition Q1 oder Q1') des Gasströmungskanals durchzuführen, wobei das Gasbetankungsverfahren enthält: einen ersten Prozess (zum Beispiel den unten beschriebenen S45 von 8) zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, einer Massenflussrate eines durch den Gasströmungskanal fließenden Gases, sowie einer Gastemperatur oder eines Temperaturwerts in Bezug auf das Gas an einer zweiten vorbestimmten Position (zum Beispiel einer Messposition Q2 oder Q2') an einer stromaufwärtigen Seite der ersten vorbestimmten Position in der Mitte des Gasströmungskanals; einen zweiten Prozess (zum Beispiel den unten beschriebenen S46 von 8) zum Vorhersagen eines Wertes des Temperaturparameters zu einer Vorhersagezeit für einen Fall, in dem das Gasbetanken ab der gegenwärtigen Zeit bis zu einer künftigen Vorhersagezeit kontinuierlich durchgeführt wird, auf der Basis einer Wärmekapazität von der ersten vorbestimmten Position zu der zweiten vorbestimmten Position, des erfassten Umgebungstemperaturwerts, des erfassten Massenflussratenwerts und des erfassten Temperaturwerts; sowie einen dritten Prozess (zum Beispiel den unten beschriebenen S47 von 8) zum Durchführen einer Betankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts des Temperaturparameters für eine vorbestimmte Zeitspanne ab der gegenwärtigen Zeit, wobei die ersten bis dritten Prozesse zweimal oder häufiger bis zu der Vorhersagezeit wiederholt ausgeführt werden.
(5) In diesem Fall hat bevorzugt der Gasströmungskanal ein erstes Rohr (zum Beispiel ein unten beschriebenes Tankstellenrohr 81), das sich von der Zufuhrquelle erstreckt, ein zweites Rohr (zum Beispiel einen unten beschriebenen externen Schlauch 82), der sich von einem Stutzenabschnitt (zum Beispiel einem unten beschriebenen Betankungsstutzen 82) erstreckt, der mit einer Aufnahme (zum Beispiel einer unten beschriebenen Aufnahme 38) des mobilen Objekts gekoppelt ist, sowie einen Kupplungsabschnitt (zum Beispiel einen unten beschriebenen Kupplungsabschnitt 83), der die ersten und zweiten Rohre miteinander koppelt, die Kühlvorrichtung in dem ersten Rohr vorgesehen ist, die erste vorbestimmte Position in den Stutzenabschnitt oder zwischen den Stutzenabschnitt und den Kupplungsabschnitt gelegt ist (zum Beispiel eine unten beschriebene Messposition Q1), und die zweite vorbestimmte Position in den Kupplungsabschnitt, in die Kühlvorrichtung oder zwischen den Kupplungsabschnitt und die Kühlvorrichtung gelegt ist (zum Beispiel eine unten beschriebene Position Q2).
(6) In diesem Fall hat der Gasströmungskanal bevorzugt ein erstes Rohr (zum Beispiel ein unten beschriebenes Tankstellenrohr 81), das sich von der Zufuhrquelle erstreckt, ein zweites Rohr (zum Beispiel einen unten beschriebenen externen Schlauch 82), der sich von einem Stutzenabschnitt (zum Beispiel einem unten beschriebenen Betankungsstutzen 92) erstreckt, der mit einer Aufnahme (zum Beispiel einer unten beschriebenen Aufnahme 38) des mobilen Objekts gekoppelt ist, sowie einen Kupplungsabschnitt (zum Beispiel einen unten beschriebenen Kupplungsabschnitt 83), der die ersten und zweiten Rohre aneinander koppelt, wobei die Kühlvorrichtung in dem ersten Rohr vorgesehen ist, die erste vorbestimmte Position in den Kupplungsabschnitt oder zwischen den Kupplungsabschnitt und die Kühlvorrichtung gelegt ist (zum Beispiel eine unten beschriebene Messposition Q1'), und die zweite vorbestimmte Position in die Kühlvorrichtung oder zwischen die erste vorbestimmte Position und die Kühlvorrichtung gelegt ist (zum Beispiel eine unten beschriebene Messposition Q2'.

(1) In dem erfindungsgemäßen Gasbetankungsverfahren erfolgt die Betankungssteuerung auf der Basis des Temperaturparameters, der an der ersten vorbestimmten Position des Gasströmungskanals definiert wird. Insbesondere werden erfindungsgemäß eine Umgebungstemperatur, eine Massenflussrate und eine Gastemperatur oder ein Temperaturwert in Bezug auf Gas an der zweiten vorbestimmten Position an der stromaufwärtigen Seite der ersten vorbestimmten Position erfasst. Ein Temperaturparameterwert nach einer Vorhersagezeit für einen Fall, in dem Gasbetankung nach Ablauf der Vorhersagezeit ab der gegenwärtigen Zeit kontinuierlich durchgeführt wird, wird auf der Basis einer Wärmekapazität von der ersten vorbestimmten Position zu der zweiten vorbestimmten Position, des erfassten Umgebungstemperaturwerts, des erfassten Massenflussratenwerts und des erfassten Gastemperaturwertes vorhergesagt. Darüber hinaus erfolgt die Betankungssteuerung auf der Basis dieses Temperaturparameter-Vorhersagewertes. Infolgedessen ist es möglich, den Vorhersagewert des Temperaturparameters ab der gegenwärtigen Zeit bis zu der Vorhersagezeit oder später zu berechnen und die Betankungssteuerung auf der Basis dieses Vorhersagewerts durchzuführen, auch wenn es zum Beispiel schwierig ist, den Temperaturparameterwert mittels des ersten Gastemperatursensors, der in der ersten vorbestimmten Position weit von der Kühlvorrichtung relativ zu der zweiten Position entfernt vorgesehen ist, ab der gegenwärtigen Zeit unmittelbar nach dem Start des Betankens bis zu der Vorhersagezeit oder später direkt zu berechnen. Wenn zum Beispiel der bei der Betankungssteuerung verwendete Temperaturparameterwert von dem zuvor genannten Vorhersagewert zu dem Wert umgeschaltet wird, der direkt aus dem Detektionswert des ersten Gastemperatursensors in Antwort auf einen Zustand berechnet wird, indem der Temperaturparameterwert nach der Vorhersagezeit direkt mittels des ersten Gastemperatursensors berechnet werden kann, ist es möglich, eine Differenz zwischen zwei Werten zu reduzieren. Daher wird es möglich, ein unnötiges Überhitzen des Tanks unmittelbar nach dem Start des Betankens zu vermeiden.
(2) In dem erfindungsgemäßen Gasbetankungsverfahren wird die Betankungssteuerung basierend auf dem Vorhersagewert des Temperaturparameters, der aus der Gastemperatur der zweiten vorbestimmten Position berechnet wird, durchgeführt, bis die Vorhersagezeit abläuft. Nachdem die Vorhersagezeit abgelaufen ist, wird die Betankungssteuerung zu einer Betankungssteuerung basierend auf einem Rechenwert des Temperaturparameters basierend auf dem Detektionswert des ersten Gastemperatursensors umgeschaltet, der in der ersten vorbestimmten Position angeordnet ist. In dem erfindungsgemäßen Gasbetankungsverfahren verändert sich hier die Vorhersagezeit in Abhängigkeit von dem erfassten Massenflussratenwert. Daher ist es möglich, die Zeitgebung zum Umschalten der Betankungssteuerung in Abhängigkeit von den tatsächlichen Betankungsbedingungen zu bestimmen.
(3) Es wird daran gedacht, dass dann, wenn die Gasmassenflussrate gering ist, der Einfluss der Wärmemasse in dem Rohr zunimmt, und es schwierig ist, die Gastemperatur abzusenken, und ein Überhitzungsrisiko in dem Tank zunimmt. In dieser Hinsicht wird in dem erfindungsgemäßen Gasbetankungsverfahren in einem Fall, in dem der erfassten Massenflussratenwert niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt, dass der Tank leichter überhitzt als zu einem Fall, in dem der erfasste Wert höher als der vorbestimmte Wert ist. Dann wird die Vorhersagezeit verlängert, das heißt, die Zeitgebung zum Umschalten der Betankungssteuerung wird verzögert. Im Ergebnis wird es möglich, die Betankungssteuerung zu einer Zeitgebung durchzuführen, die für tatsächliche Betankungsbedingungen geeignet ist.
(4) Das erfindungsgemäße Gasbetankungsverfahren enthält einen ersten Prozess zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, einer Massenflussrate und eines Gastemperaturwerts an einer zweiten vorbestimmten Position, einen zweiten Prozess zum Vorhersagen eines Temperaturparameterwerts zu einer Vorhersagezeit für einen Fall, in dem die Gasbetankung ab der gegenwärtigen Zeit bis zur künftigen Vorhersagezeit kontinuierlich durchgeführt wird, auf der Basis der Wärmekapazität, des erfassten Umgebungstemperaturwerts, des erfassten Massenflussratenwerts und des erfassten Gastemperaturwerts, sowie einen dritten Prozess zum Durchführen der Betankungssteuerung auf der Basis des Temperaturparameter-Vorhersagewerts. Die ersten bis dritten Prozesse werden bis zur Vorhersagezeit zweimal oder häufiger wiederholt. Auf diese Weise gibt es mehrere Chancen, den Temperaturparameterwert bis zu der Vorhersagezeit vorherzusagen. Daher wird es möglich, den Temperaturparameter-Vorhersagewert einem geeigneten Wert stufenweise anzunähern, das heißt, einem Wert, der direkt aus dem Detektionswert des ersten Gastemperatursensors berechnet wird. Dementsprechend wird es möglich, ein Überhitzen des Tanks unmittelbar nach dem Start des Betankens weiter zu vermeiden.
(5) Wie im Absatz (2) beschrieben, kann die Betankungssteuerung in einigen Fällen mittels des Temperatur-Parameterwerts durchgeführt werden, der aus dem Detektionswert des ersten Gastemperatursensors berechnet wird, der an der ersten vorbestimmten Position angeordnet ist, nachdem die Vorhersagezeit abgelaufen ist. In dem erfindungsgemäßen Gasbetankungsverfahren wird die erste vorbestimmte Position, die zum Definieren des Temperaturparameters verwendet wird, in den Stutzenabschnitt nächst dem mobilen Objekt oder zwischen den Stutzenabschnitt und den Kupplungsabschnitt in der Mitte des Gasströmungskanals gelegt. Daher kann erfindungsgemäß, nachdem die Vorhersagezeit abgelaufen ist, die Betankungssteuerung mittels des Temperaturparameters durchgeführt werden, der einer tatsächlichen Temperatur des dem Tank zugeführten Gases entspricht, auf der Basis des Temperaturparameterwerts, der aus dem Detektionswert des ersten Gastemperatursensors berechnet wird, der in dem Stutzenabschnitt oder zwischen dem Stutzenabschnitt und dem Kupplungsabschnitt vorgesehen ist.
(6) In dem erfindungsgemäßen Gasbetankungsverfahren wird die erste vorbestimmte Position, die zum Definieren des Temperaturparameters verwendet wird, in den Kupplungsabschnitt oder zwischen dem Kupplungsabschnitt und die Kühlvorrichtung in der Mitte des Gasströmungskanals gelegt. In zahlreichen herkömmlichen Tankstellen ist der Gastemperatursensor in dem Kupplungsabschnitt oder zwischen dem Kupplungsabschnitt und der Kühlvorrichtung angeordnet. Daher kann die Erfindung angewendet werden, indem lediglich eine kleine Änderung in der Ausstattung an der existierenden Tankstelle hinzugefügt wird, indem die erste vorbestimmte Position in diese Position gelegt wird.

Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Wasserstoff-Betankungssystems basierend auf einem Gasbetankungsverfahren gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung darstellt.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz des Gasbetankungsverfahrens darstellt.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz einer Hauptbetankungssteuerung darstellt.
4 ist ein Diagramm, das eine Änderung eines Temperaturparameters unmittelbar nach Start der Betankung darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz einer Anfangsbetankungssteuerung darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung darstellt.
7 ist ein beispielhaftes Kennfeld zur Bestimmung einer Schaltzeit.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung darstellt.
9 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Temperaturparameters unmittelbar nach Start des Betankens darstellt.
10 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Wasserstoffbetankungssystems basierend auf einem Gasbetankungsverfahren gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung darstellt.
11 ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung der vom Temperatursensor detektierten Temperatur unmittelbar nach dem Start des Betankens darstellt.
12 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Temperaturparameters unmittelbar nach dem Start des Betankens darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
<Erste Ausführung>
Nun wird eine erste Ausführung der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm, dass eine Konfiguration eines Wasserstoff-Betankungssystems S basierend auf einem Gasbetankungsverfahren gemäß dieser Ausführung darstellt. Das Wasserstoff-Betankungssystem S ist gebildet durch Kombination eines Brennstoffzellenfahrzeugs V, das mittels Wasserstoffgas als Brenngas fährt, und einer Wasserstoff-Tankstelle 9, die das Wasserstoffgas dem Wasserstofftank des Fahrzeugs V zuführt. Nachfolgend wird zuerst eine Konfiguration des Fahrzeugs V beschrieben. Anschließend wird eine Konfiguration der Wasserstoff-Tankstelle 9 beschrieben.
Das Fahrzeug V enthält einen Wasserstofftank 31 der von der Wasserstoff-Tankstelle 9 zugeführtes Wasserstoffgas speichert, ein Fahrzeugrohr 39, das sich von dem Wasserstofftank 31 erstreckt, ein Brennstoffzellensystem (nicht dargestellt), das mittels dem im Wasserstofftank 31 gespeicherten Wasserstoffgases Strom erzeugt, um das Fahrzeug V mittels des erzeugten Stroms anzutreiben, eine Infrarot (IR)-Kommunikationseinheit 5, die ein Datensignal in Bezug auf den Wasserstofftank 31 zu der Wasserstoff-Tankstelle 9 sendet, sowie eine Kommunikations/Betriebs-ECU 6, die ein von der IR-Kommunikationseinheit 5 gesendetes Datensignal erzeugt.
Das Fahrzeugrohr 39 enthält eine Aufnahme 38, in die ein Betankungsstutzen 92 der unten beschriebenen Wasserstoff-Tankstelle 9 eingesetzt wird, sowie ein Rückschlagventil 36, das in der Nähe der Aufnahme 38 in der Mitte des Fahrzeugrohrs 39 vorgesehen ist, um einen Rückfluss des Wasserstoffgases von dem Wasserstofftank 31 zu der Aufnahme 38 hin zu verhindern.
Als Mittel zum Erfassen der oben beschriebenen Informationen in Bezug auf den Wasserstofftank 31 sind ein Tankinnentemperatursensor 41, und ein Tankinnendrucksensor 42 mit der Kommunikations/Betriebs-ECU 6 verbunden. Der Tankinnentemperatursensor 41 detektiert eine Temperatur des Wasserstoffgases innerhalb des Wasserstofftanks 31 und sendet ein dem Detektionswert entsprechendes Signal zu der Kommunikations/Betriebs-ECU 6. Der Tankinnendrucksensor 42 detektiert einen Druck innerhalb des Wasserstofftanks 31 und sendet ein dem Detektionswert entsprechendes Signal zu der Kommunikations/Betriebs-ECU 6.
Die Kommunikations/Betriebs-ECU 6 ist ein Mikrocomputer, welcher eine Schnittstelle enthält, um eine analog-digital-(A/D)-Wandlung für das Detektionssignal der Sensoren 41 und 42 durchzuführen, eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) zum Ausführen eines unten beschriebenen Signalerzeugungsprozesses, eine Treiberschaltung zum Betreiben der IR-Kommunikationseinheit 5 gemäß der Bestimmung in dem Prozess, eine Speichervorrichtung zum Speichern verschiedener Datentypen, oder dergleichen.
Die Speichervorrichtung der Kommunikations/Betriebs-ECU 6 zeichnet ein Programm in Bezug auf die Ausführung eines unten beschriebenen Datensignal-Erzeugungsprozesses auf, oder spezifische Informationen, welche einen Volumen-Kapazitätswert des Wasserstofftanks 31 enthält, der während der Herstellung des Fahrzeugs V angebracht wird. Zusätzlich zu dem Volumen-Kapazitätswert des Wasserstofftanks enthält die spezifische Informationen, zum Beispiel Informationen in Bezug auf den Wasserstofftank 31, die während der Herstellung spezifiziert werden kann, wie etwa eine Kapazität, die von dem Volumen-Kapazitätswert auf der Basis einer existierenden Umwandlungsregel hergeleitet wird, oder ein Material des Wasserstofftanks.
Die CPU der Kommunikations/Betriebs-ECU 6 startet einen Signalerzeugungsprozess zum Erzeugen eines Signals, das von der IR Kommunikationseinheit 5 zu der Wasserstofftankstelle 9 zu senden ist, wenn zum Beispiel ein Tankdeckel zum Schützen der Aufnahme 34 geöffnet ist. Die CPU der Kommunikations/Betriebs-ECU 6 beendet den Signalerzeugungsprozess, wenn es zum Beispiel durch Schließen des Tankdeckels schwierig ist, das Betanken des Wasserstoffgases durchzuführen.
In dem Signalerzeugungsprozess werden ein Temperatursendewert T_IR entsprechend dem gegenwärtigen Wasserstofftank-Innentemperaturwert, ein Drucksendewert P_IR entsprechend dem gegenwärtigen Wassertofftank-Innendruckwert sowie ein Volumenkapazität-Sendewert V_IR entsprechend dem gegenwärtigen Wasserstofftank-Volumenkapazitätswert zu jeder vorbestimmten Periode erfasst und werden diesen Werten (T_IR , P_IR und V_IR ) entsprechende Datensignale erzeugt. Als der Temperatursendewert T_IR wird ein Detektionswert des Tank-Innentemperatursensors 41 zu dieser Zeit verwendet. Als der Drucksendewert P_IR wird ein Detektionswert des Tankinnendrucksensors 42 zu dieser Zeit verwendet. Als der Volumenkapazität-Sendewert V_IR wird ein in der zuvor genannten Speichervorrichtung aufgezeichneter Wert verwendet.
In dem Signalerzeugungsprozess werden der Temperatursendewert T_IR und der Drucksendewert P_IR , die wie oben beschrieben periodisch erfasst werden, mit einem Abbruchschwellenwert verglichen, der für jeden Sendewert vorbestimmt ist. Falls einer dieser Sendewerte während des Betankens den Abbruchschwellenwert überschreitet, wird ein Abbruchsignal erzeugt, um die Wasserstofftankstelle 9 aufzufordern, die Betankung zu beenden.
Eine Treiberschaltung der Kommunikations/Betriebs-ECU 6 betreibt die IR Kommunikationseinheit 5 in Antwort auf das Datensignal oder das durch den Signalerzeugungsprozess erzeugte Abbruchsignal (schaltet sie ein oder aus). Im Ergebnis wird das Datensignal oder das Abbruchsignal einschließlich Zustandinformation in Bezug auf einen Zustand der Innenseite des Wasserstofftanks (wie etwa der Temperatursendewert T_IR und der Drucksendewert P_IR ) und spezifische Information (wie etwa der Volumenkapazität-Sendewert V_IR ) zu der Wasserstofftankstelle 9 gesendet.
Die Wasserstofftankstelle 9 enthält einen Akkumulator 91, in dem dem Fahrzeug V zuzuführendes Wasserstoffgas mit hohem Druck gespeichert ist, ein Tankstellenrohr 81, das sich von dem Akkumulator 91 erstreckt, ein externer Schlauch 82, der sich von dem Betankungsstutzen 92 erstreckt, einen Kupplungsabschnitt 83, der den externen Schlauch 82 mit dem Tankstellenrohr 81 koppelt, um einen einzigen Strömungsdurchgang zu bilden, einen Vorkühler 96 und ein Flussratensteuerventil 84, die in dem Tankstellenrohr 81 vorgesehen sind, sowie eine Tankstellen-ECU 95, die das Flussratensteuerventil 84 steuert.
Nachdem der Betankungsstutzen 92 mit der in dem Fahrzeug V vorgesehenen Aufnahme 38 gekoppelt ist, führt die Tankstellen-ECU 95 eine Betankungssteuerung zum Betanken des Wasserstofftanks 31 des Fahrzeugs V mit dem in dem Akkumulator 91 gespeicherten Hochdruck-Wasserstoffgas durch, indem es einen Öffnungsgrad des Flussratensteuerventils 84 in Abhängigkeit einer Sequenz einstellt, die unten in Bezug auf die 2-5 beschrieben ist.
Der Kupplungsabschnitt 83 ist eine sogenannte Abreiß-Kupplung, das heißt, der Kupplungsabschnitt 83 ist eine Kupplung mit einer Funktion zum Trennen des externen Schlauchs 82 von dem Tankstellenrohr 81, während eine Leckage des Wasserstoffgases in der Akkumulator 91 -Seite verhindert wird, wenn in dem externen Schlauch 82 ein starker Zug erzeugt wird.
Der Vorkühler 96 ist relativ zu dem Flussratensteuerventil 84 in der Mitte des Tankstellenrohrs 81 näher an der Kupplungsabschnitt 83-Seite angeordnet. Der Vorkühler 96 hat einen Wärmetauscher zum Begünstigen eines Wärmeaustauschs zwischen einem Kühlmittel (nicht dargestellt) und dem durch das Tankstellenrohr 81 fließenden Wasserstoffgas. Mittels dieses Wärmetauschers wird das durch das Flussratensteuerventil 84 entspannte Wasserstoffgas auf eine vorbestimmte Kühltemperatur (zum Beispiel angenähert - 40°C) gekühlt.
Mit der Tankstellen-ECU 95 sind verschiedene Sensoren 85, 86, 87, 88 und 89 verbunden, um einen Zustand des Wasserstoffgases zu prüfen, das durch das Tankstellenrohr 81 fließt.
Ein Massenflussmesser 85 ist zwischen dem Akkumulator 91 und dem Vorkühler 96 in der Mitte des Tankstellenrohrs 81 vorgesehen, um zu der Tankstellen-ECU 95 eine Masse pro Zeiteinheit des Wasserstoffgases, das durch das Tankstellenrohr 81 fließt, das heißt, ein Signal, das einer Massenflussrate entspricht, zu senden. Der Massenflussratenwert des Wasserstoffgases während des Betankens wird von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des Massenflussmessers 85 erfasst.
Ein erster Tankstellentemperatursensor 89 ist in einem Betankungsstutzen 92, der Teil des Tankstellenrohrs 81 ist, nächst dem Fahrzeug angeordnet, um zu der Tankstellen-ECU 95 ein Signal zu senden, das der Temperatur des Wasserstoffgases in dem Betankungsstutzen 92 entspricht. In dieser Ausführung wird die Position des Betankungsstutzens 92, wo der erste Tankstellentemperatursensor 89 angeordnet ist, als Messposition Q1 definiert. Ein Gastemperaturwert dieser Messposition Q1 wird von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis eines Detektionswerts des ersten Tankstellentemperatursensors 89 erfasst.
Ein zweiter Tankstellentemperatursensor 96 ist in einer Messposition Q2 angeordnet, die in eine stromaufwärtige Seite der Messposition Q1 in der Mitte des Tankstellenrohrs 81 gelegt ist. Insbesondere ist der zweite Tankstellentemperatursensor 86 in einer bestimmten Messposition Q2 zwischen dem Kupplungsabschnitt 83 und dem Vorkühler 96 in der Mitte des Tankstellenrohrs 81 angeordnet, um zu der Tankstellen-ECU 95 ein Signal zu senden, das der Wasserstoffgastemperatur der Messposition Q2 entspricht. In dieser Messposition Q2 wird der Gastemperaturwert von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des zweiten Tankstellentemperatursensors 86 erfasst. Wie unten beschrieben, kann in der Tankstellen-ECU 95 der Gastemperaturwert der Messposition Q1 auf der Basis des Detektionswerts des in der Messposition Q2 in dessen stromaufwärtiger Seite vorgesehenen zweiten Tankstellentemperatursensors 86 geschätzt werden.
Ein Tankstellendrucksensor 87 ist in der Messposition Q2 angeordnet, um zu der Tankstellen-ECU 95 ein Signal zu senden, das dem Druck des Wasserstoffgases in der Messposition Q2 entspricht. Ein Außenlufttemperatursensor 88 detektiert eine Temperatur der Außenluft und sendet zu der Tankstellen-ECU 95 ein Signal, das dem Detektionswert entspricht. Der Umgebungstemperaturwert während des Betankens wird von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des Außenlufttemperatursensors 88 erfasst.
Der Betankungsstutzen 92 ist mit einer IR Kommunikationseinheit 98 versehen, um mit dem Fahrzeug V zu kommunizieren. Wenn der Betankungsstutzen 92 mit der Aufnahme 38 gekoppelt ist, paart sich die IR Kommunikationseinheit 98 mit der in dem Fahrzeug V vorgesehenen IR Kommunikationseinheit 5, sodass Datensignalsende/empfangsvorgänge mittels Infrarotstrahlen zwischen diesen Kommunikationseinheiten 98 und 5 verfügbar werden.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz des Gasbetankungsverfahrens zum Zuführen von Wasserstoffgas zu dem Wasserstofftank 31 darstellt, in dem der Akkumulator 91 der Wasserstofftankstelle 9 und der Wasserstofftank 31 des Fahrzeugs V mittels der Rohre 81 und 82 miteinander gekoppelt werden. Wie in 2 dargestellt, ist das Gasbetankungsverfahren gemäß dieser Ausführung allgemein unterteilt in eine Anfangsbetankungssteuerung, die zu einer Anfangsstufe ausgeführt wird, und eine Hauptbetankungssteuerung, die nach der Anfangsbetankungssteuerung ausgeführt wird.
Zuerst bringt in S1 eine Bedienungsperson den Betankungsstutzen 82 der Wasserstofftankstelle 9 in der Aufnahme 38 des Fahrzeugs V an, um den Akkumulator 91 der Wasserstofftankstelle 9 mit dem Wasserstofftank 31 des Fahrzeugs V mittels einer Rohrleitung zu verbinden, welche das Tankstellenrohr 81, den Kupplungsabschnitt 83, den externen Schlauch 82, den Betankungsstutzen 92 und das Fahrzeugrohr 39 enthält.
Dann erfasst in S2 die Tankstellen-ECU 95 Informationen, die zur Ausführung der Betankungssteuerung erforderlich ist. Insbesondere erfasst die Tankstellen-ECU 95 einen gegenwärtigen Umgebungstemperaturwert Tamb, einen Anfangsdruckwert Pini als gegenwärtigen Innendruck des Wasserstofftanks 31 (unmittelbar vor Start des Betankens) sowie einen Volumenkapazitätswert Vtank des gegenwärtig angeschlossenen Wasserstofftanks 31. Übrigens wird der Umgebungstemperaturwert Tamb von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des Außenlufttemperatursensors 88 erfasst, und werden der Anfangsdruckwert Pini und der Volumenkapazitätwert Vtank von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Signals erfasst, das von dem Fahrzeug V über Kommunikation zwischen dem Fahrzeug V und der Wasserstofftankstelle 9 gesendet wird.
Dann wählt in S3 die Tankstellen-ECU 95 ein Steuerkennfeld entsprechend den in S2 erfassten Werten Pini und Vtank aus einer Gruppe von vorbestimmten Steuerkennfeldern. Dieses Steuerkennfeld dient dazu, den Umgebungstemperaturwert Tamb einer Mehrzahl von Koeffizientenwerten (a, b, c und d) zuzuordnen, die dazu benutzt werden, eine Modellformel zu charakterisieren, die dazu benutzt wird, die Soll-Kompressionsrate beim Anfangs-Betanken und Haupt-Betanken zu setzen, wie nachfolgend beschrieben. Eine Mehrzahl von Steuerkennfeldern sind in dem Aufzeichnungsmedium der Tankstellen-ECU 95 in Abhängigkeit von einer Kombination der Tankvolumenkapazität und dem Tankanfangsdruck gespeichert. In S3 wählt die Tankstellen-ECU 95 ein Steuerkennfeld in Abhängigkeit von den in S2 erfassten Werten Pini und Vtank.
Dann führt in S4 die Tankstellen-ECU 95 die Anfangsbetankungssteuerung aus, die unten in Bezug in 5 im Detail beschrieben ist, bis einen unten beschriebene Schaltzeit tsw (insbesondere zum Beispiel 30 Sekunden) seit dem Start des Betankens abläuft.
Dann führt in S5 die Tankstellen-ECU 95 die Hauptbetankungssteuerung durch, und geht zu S6 weiter. 3 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz der Hauptbetankungssteuerung darstellt.
In S11 erfasst die Tankstellen-ECU 95 einen Gastemperaturwert T1 an der Messposition Q1 auf der Basis des Detektionswerts des ersten Tankstellentemperatursensors 89 und wendet auf diesen Temperaturwert T1 einen Massenaufmittlungsprozess basierend auf dem in der unten beschriebenen Formel (1) angegebenen Massenflussratenwert m an, um den Temperaturparameterwert zu berechnen. In den folgenden Formeln bezeichnen „i“ und „j“ ganze Zahlen, welche Steuerschritte repräsentieren. Ferner wird in den folgenden Formeln ein in dem Steuerschritt „i“ erfasster Wert in Klammern gesetzt. Ferner bezeichnet in der folgenden Formel (1) „s“ eine vorbestimmte ganze Zahl, die einen Steuerschritt zum Starten des Massenaufmittlungsprozesses repräsentiert. Darüber hinaus wird in der folgenden Beschreibung ein Temperaturparameterwert, der basierend auf der folgenden Formel (1) mittels der an der Messposition Q1 erfassten Temperaturwerts T1 auf der Basis des Detektionswerts des ersten Tankstellentemperatursensors 89, wie oben beschrieben, berechnet ist, als „Sensor-basierter Wert des Temperaturparameters“ bezeichnet und wird als „MAT“ abgekürzt. $M A T (i) = \frac{\sum_{j = s}^{i} [(m (j) - m (j - 1)) \times 0.5 (T 1 (j) + T 1 (j - 1))]}{\sum_{j = s}^{i} (m (j) - m (j - 1))}$
In S12 bestimmt die Tankstellen-ECU 95 die Koeffizientenwerte (a, b, c und d) durch Absuchen des vorab ausgewählten Steuerkennfelds auf der Basis des Umgebungstemperaturwerts Tamb und berechnet einen Gesamtbetankungszeitwert tfin durch Eingeben der Koeffizientenwerte (a, b, c und d) und der in S11 berechneten Sensor-basierten Werte MAT des Temperaturparameters in die folgende Formel (2). Hier bezieht sich die „Gesamtbetankungszeit“ auf eine Zeit, die es vermutlich ab dem Start des Betankens mit dem Anfangsdruck bis zum Ende des Betankens, wenn der Wasserstofftank 31 vollständig betankt ist, braucht. $t f i n = a \times M A T^{3} + b \times M A T^{2} + c \times M A T + d$
In S13 berechnet die Tankstellen-ECU 95 einen Soll-Kompressionsratenwert RR zum Implementieren dieses Prozesses auf der Basis des in S12 berechneten Gesamtbetankungszeitwerts tfin.
In S14 erfasst die Tankstellen-ECU 95 den Gasdruckwert P an der Messposition Q2 und berechnet einen Soll-Druckwert Ptrg entsprechend einem Sollwert des Gasdrucks an der Messposition Q2 durch Addieren des in S13 berechneten Soll-Kompressionsratenwerts RR zu diesem Gasdruckwert P (Ptrg = P + RR). Hier wird der Gasdruckwert P von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des Tankstellendrucksensors 87 erfasst.
In S15 justiert die Tankstellen-ECU 95 den Öffnungsgrad des Strömungsratensteuerventils 84 in Abhängigkeit von einer existierenden Rückkopplungsregel mittels des Detektionswerts des Tankstellendrucksensors 87, um den berechneten Soll-Druckwert Ptrg zu implementieren, und kehrt zu S6 zurück.
Zurück zu 2 erfasst in S6 die Tankstellen-ECU 95 einen gegenwärtigen Innengastemperaturwert Tgas des Wasserstofftanks 31 und einen Gasdruckwert P an der Messposition Q und berechnet einen inneren Wasserstoffgas-Dichtewert p des Wasserstofftanks 31 auf der Basis des Gastemperaturwerts Tgas und des Gasdruckwerts P. Hier wird der Gastemperaturwert Tgas von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Datensignals erfasst, das von dem Fahrzeug V über die Kommunikation zwischen dem Fahrzeug V und der Wasserstofftankstelle 9 gesendet wird.
In S7 bestimmt die Tankstellen-ECU 95, ob der in S6 berechnete Dichtewert p höher als ein vorbestimmter Betankungsende-Dichtewert pend ist oder nicht. Wenn er in S7 als NEIN bestimmt wird, kehrt die Tankstellen-ECU 95 zu S5 zurück und führt die Hauptbetankungssteuerung weiterhin aus. Wenn er in S7 als JA bestimmt wird, bestimmt die Tankstellen-ECU 95, dass der Wasserstofftank 31 vollgetankt ist und beendet den Prozess von 2.
Nun wird eine spezifische Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung in Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Temperaturparameters unmittelbar nach dem Start des Betankens darstellt. In 4 bezieht sich die Abszisse auf die Zeit, und bezieht sich die Ordinate auf den Temperaturparameter. In 4 wird die Zeit t0 als Betankungsstartzeit gesetzt, und ist der Sensor-basierte Wert MAT des Temperaturparameters mit einer gepunkteten Linie angegeben. In 4 ist eine Änderung des Temperaturparameterwerts, der als Eingabe in die Betankungssteuerung verwendet wird, die bei der Anfangsbetankungssteuerung und der Hauptbetankungssteuerung ausgeführt wird, mit einer dicken durchgehenden Linie angegeben.
Zur Zeit t0 wird die unten beschriebene Anfangsbetankungssteuerung ausgeführt, bis eine unten beschriebene Schaltzeit tsw seit dem Start des Betankens abläuft. Zur Zeit t2 wird, nach Ablauf der Schaltzeit tsw, die in Verbindung mit 3 beschriebene Hauptbetankungssteuerung ausgeführt. In dieser Hauptbetankungssteuerung zu und nach der Zeit t2 wird die Betankungssteuerung basierend auf dem Sensor-basierten Wert MAT des Temperaturparameters, der in 4 mit der gepunkteten Linie angegeben ist, ausgeführt wie oben beschrieben.
Wie oben in Verbindung mit 11 beschrieben, nimmt der Detektionswert des ersten Tankstellentemperatursensors 89 von der Außenlufttemperatur zu der Kühltemperatur des Vorkühlers 96 für einige zehn Sekunden seit dem Start des Tankens zur Zeit t0 abrupt ab. Aus diesem Grund nimmt, wie in 4 mit der dünnen durchgehenden Linie angegeben, auch der Sensor-basierte Wert MAT des Temperaturparameters zu den Zeiten t0 bis t2 abrupt ab. In dieser Hinsicht ist es bei der Anfangsbetankungssteuerung während den Zeiten t0 bis t2 schwierig, die Betankungssteuerung auf der Basis des Sensor-basierten Werts MAT des Temperaturparameters auszuführen, anders als bei der Hauptbetankungssteuerung.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung darstellt. Zuerst setzt in S21 die Tankstellen-ECU 95 einen vorbestimmten Festwert MAT_fix als Wert des Temperaturparameters, und geht zu S22 weiter. Hier wird der Festwert MAT_fix zum Beispiel auf eine Kühltemperatur des Vorkühlers 96 gesetzt (insbesondere zum Beispiel -40°C). In 4 ist dieser Festwert MAT_fix mit einer Ein-Punkt-Kettenlinie angegeben.
Dann führt in S22 die Tankstellen-ECU 95 die Betankungssteuerung auf der Basis des in S21 gesetzten Festwerts MAT_fix des Temperaturparameters aus. Insbesondere führt die Tankstellen-ECU 95 die Betankungssteuerung von S12-S15 von 3 aus, indem sie den Festwert MAT_fix des Temperaturparameters als Eingabe setzt, und geht dann zu S23 weiter.
Dann bestimmt die Tankstellen-ECU 95 in S23, ob eine vorbestimmte feste Zeit tfix (insbesondere zum Beispiel 15 Sekunden) seit dem Start des Betankens abläuft oder nicht. Wenn sie in S23 als NEIN bestimmt wird, kehrt die Tankstellen-ECU 95 zu S22 zurück, und führt die Betankungssteuerung erneut mittels des Festwerts MAT_fix des Temperaturparameters weiter aus. Wenn sie in S23 als JA bestimmt wird, das heißt, wenn die feste Zeit tfix ab dem Start des Betankens abläuft, geht die Tankstellen-ECU 95 zu S24 weiter.
Dann erfasst die Tankstellen-ECU 95 in S24 den gegenwärtigen Umgebungstemperaturwert Tamb, den gegenwärtigen Massenflussratenwert m, den Gastemperaturwert T2 der gegenwärtigen Messposition Q2 und den Anfangswert MATO des Temperaturparameters. Hier wird der Umgebungstemperaturwert Tamb von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des Außenlufttemperatursensors 88 erfasst. Der Massenflussratenwert m wird von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des Massenflussmeters 85 erfasst. Der Gastemperaturwert T2 wird von der Tankstellen-ECU 95 auf der Basis des Detektionswerts des zweiten Tankstellentemperatursensors 86 erfasst, der an der Messposition Q2 vorgesehen ist. Der Anfangswert MATO des Temperaturparameters wird berechnet durch Erfassen des Gastemperaturwerts T1 der gegenwärtigen Messposition Q1 auf der Basis des Detektionswerts des ersten Tankstellentemperatursensors 89 und Anwenden des Massenaufmittlungsprozesses der Formel (1) auf diesen Temperaturwert T1. In 4 ist der Anfangswert MATO mit einem weißen Kreis angegeben.
Dann berechnet die Tankstellen-ECU 95 in S25 einen Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters auf der Basis eines Wärmekapazitätswerts C von der Messposition Q2 zu der Messposition Q1, des Umgebungstemperaturwerts Tamb, des gegenwärtigen Massenflussratenwerts m, des Gastemperaturwerts T2 der gegenwärtigen Messposition Q2 und des Anfangswerts MATO des Temperaturparameters. Hier bezieht sich der Vorhersagewert MAT_pred auf einen Vorhersagewert des Sensor-basierten Werts MAT des Temperatursensors für einen Fall, in dem das Wasserstoffgas-Betanken kontinuierlich durchgeführt wird, nachdem eine Vorhersagezeit (insbesondere die Zeit, die durch Subtrahieren der festen Zeit tfix von der unten beschriebenen Schaltzeit tsw erhalten wird) ab der gegenwärtigen Zeit (das heißt, wenn die feste Zeit tfix seit dem Start des Betankens abläuft) abläuft. In 4 ist dieser Vorhersagewert MAT_pred mit einer Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben. Darüber hinaus wird ein Wert, der durch Ausführung des vorherigen Experiments gesetzt wird, als der Wärmekapazitätswert C verwendet.
Dann führt die Tankstellen-ECU 95 in S26 die Betankungssteuerung auf der Basis des in S25 gesetzten Vorhersagewerts MAT_pred des Temperaturparameters aus. Insbesondere führt die Tankstellen-ECU 95 die Betankungssteuerung von S12 bis S15 von 3 aus, indem sie den Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters als Eingabe setzt, und geht dann zu S27 weiter.
Dann bestimmt die Tankstellen-ECU 95 in S27, ob die Schaltzeit tsw (insbesondere zum Beispiel 30 Sekunden), die länger als die Festzeit tfix gesetzt ist, nach dem Start des Betankens abläuft oder nicht. Wenn sie in Schritt S27 als NEIN bestimmt wird, kehrt die Tankstellen-ECU 95 zu S26 zurück und führt die Betankungssteuerung erneut mittels des Vorhersagewerts MAT_pred des Temperaturparameters kontinuierlich aus. Wenn sie in S27 als JA bestimmt wird, das heißt, wenn die Schaltzeit tsw seit dem Start des Betankens abläuft, beendet die Tankstellen-ECU 95 die Anfangsbetankungssteuerung von 5 und startet die Hauptbetankungssteuerung von S5 in 2.
Mittels des Gasbetankungsverfahrens gemäß dieser Ausführung erhält man die folgenden Effekte (1) und (2).
(1) In dem Gasbetankungsverfahren werden die Anfangsbetankungssteuerung und die Hauptbetankungssteuerung auf der Basis des an der Messposition Q1 definierten Temperaturparameters durchgeführt. Bei der Anfangsbetankungssteuerung werden die Umgebungstemperatur, die Massenflussrate, und der Gastemperaturwert an der Messposition Q2 an der stromaufwärtigen Seite der Messposition Q1 erhalten. Der Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters zu der Vorhersagezeit oder später für einen Fall, in dem die Betankung ab der gegenwärtigen Zeit bis zu der Vorhersagezeit oder später kontinuierlich durchgeführt wird, wird auf der Basis des Wärmekapazitätwerts C von der Messposition Q1 zu der Messposition Q2, des Umgebungstemperaturwerts Tamb, des Massenflussratenwerts m, des Gastemperaturwerts T2 und des Anfangswerts MATO des Temperaturparameters berechnet. Ferner wird die Anfangsbetankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts MAT_pred durchgeführt. Im Ergebnis ist es zum Beispiel auch dann, wenn es schwierig ist, den Temperaturparameterwert mittels des ersten Tankstellentemperatursensors 89, der in der Messposition Q1 weiter als die Messposition Q2 von dem Vorkühler 96 entfernt angeordnet ist, ab der gegenwärtigen Zeit unmittelbar nach dem Start des Betankens bis zur Vorhersagezeit oder später direkt zu berechnen, möglich, den Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters ab der gegenwärtigen Zeit bis zu der Vorhersagezeit oder später zu berechnen, und die Anfangsbetankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts MAT_pred durchzuführen. Daher ist es zum Beispiel auch dann, wenn die Betankungssteuerung ab der Anfangsbetankungssteuerung unter Verwendung des Vorhersagewerts MAT_pred bis zur Hauptbetankungssteuerung unter Verwendung des Sensor-basierten Werts MAT, da der Temperaturparameter MAT mittels des ersten Tankstellentemperatursensors 89 nach der Vorhersagezeit direkt berechnet werden kann, möglich, eine Differenz zwischen den beiden Werten MAT_pred und MAT zu mindern (siehe 4). Daher wird es möglich, ein unnötiges Überhitzen des Wasserstofftanks unmittelbar nach dem Start des Betankens zu vermeiden.
(2) In dem Gasbetankungsverfahren wird die Hauptbetankungssteuerung mittels des Sensor-basierten Werts MAT des Temperaturparameters durchgeführt, der auf der Basis des Detektionswerts des ersten Tankstellentemperatursensors 89 berechnet wird, der in der Messposition Q1 vorgesehen ist, nachdem die Vorhersagezeit ab dem Start des Betankens abläuft, und wird die Anfangsbetankungssteuerung beendet. In dem Gasbetankungsverfahren wird die Messposition Q1, die zum Definieren des Temperaturparameters verwendet wird, als Position des Betankungsstutzens 92 nächst dem Brennstoffzellenfahrzeug V in der Mitte des Gasströmungskanals gelegt. Daher ist es in dem Gasbetankungsverfahren, nach Ablauf der Vorhersagezeit, möglich, die Betankungssteuerung mittels des Temperaturparameters, der einer aktuellen Temperatur des dem Wasserstofftank 31 zugeführten Gases entspricht, auf der Basis des Sensor-basierten Werts MAT des Temperaturparameters, der aus dem Detektionswert des in dem Betankungsstutzen 92 vorgesehenen ersten Tankstellentemperatursensors 89 berechnet wird, durchzuführen.
In der oben erwähnten Ausführung ist ein Fall beschrieben worden, in dem der Betankungsstutzen 92 als die Messposition Q1 definiert ist, und der erste Tankstellentemperatursensor 89 in der Messposition Q1 angeordnet ist. Jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Die Messposition Q1 kann auch zwischen den Betankungsstutzen 92 und den Kupplungsabschnitt 83 gelegt werden. In der oben erwähnten Ausführung ist ein Fall beschrieben worden, in dem die Messposition Q2 zwischen den Kupplungsabschnitt 83 und dem Vorkühler 96 gelegt ist, und der zweite Tankstellentemperatursensor 86 in der Messposition Q2 angeordnet ist. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Messposition Q2 kann auch in den Kupplungsabschnitt 83 oder den Vorkühler 96 gelegt werden, solange sie an der stromaufwärtigen Seite der Messposition Q1 angeordnet ist. In der vorgenannten Ausführung ist ein Fall beschrieben worden, in dem der erste Tankstellentemperatursensor 89 und der zweite Tankstellentemperatursensor 86 direkt die Temperatur des Wasserstoffgases detektieren. Jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Der erste Tankstellentemperatursensor 89 und der zweite Tankstellentemperatursensor 86 brauchen die Gastemperatur nicht direkt detektieren. Stattdessen kann die Temperatur eines Teils in Bezug auf die Gastemperatur (zum Beispiel eine Temperatur des Rohrs, durch das das Gas fließt, oder eine Temperatur des Kühlmittels zum Kühlen des Gases in dem Vorkühler 96) detektiert werden.
<Zweite Ausführung>
Nun wird eine zweite Ausführung der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein Gasbetankungsverfahren gemäß dieser Ausführung unterscheidet sich von dem Gasbetankungsverfahren der ersten Ausführung in der spezifischen Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung. Eine spezifische Konfiguration des Wasserstoff-Betankungssystems 10 zum Ausführen des Betankungsverfahrens gemäß dieser Ausführung ist dem Wasserstoff-Betankungssystem S der ersten Ausführung ähnlich. Daher wird sie nicht wiederholt beschrieben.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung gemäß dieser Ausführung darstellt. In der Anfangsbetankungssteuerung der ersten Ausführung wird die Schaltzeit tsw, zu der die Anfangsbetankungssteuerung beendet wird und die Hauptbetankungssteuerung startet, als Festwert gesetzt. Im Vergleich hierzu unterscheidet sich die Anfangsbetankungssteuerung gemäß dieser Ausführung von der Anfangsbetankungssteuerung der ersten Ausführung darin, dass die Schaltzeit tsw variabel ist. Übrigens ist der Prozess von S31 bis S34 im Flussdiagramm von 6 ähnlich jenem von S21 bis S24 des Flussdiagramms von 5 und wird nicht wiederholt beschrieben.
In S35 setzt die Tankstellen-ECU 95 die Schaltzeit tsw auf der Basis des in S34 erfassten Massenflussratenwerts m. Insbesondere setzt die Tankstellen-ECU 95 die Schaltzeit tsw durch Absuchen des Kennfelds von 7 auf der Basis des Massenflussratenwerts m. Wie in 7 dargestellt, setzt die Tankstellen-ECU 95 den Massenflussratenwert m auf niedriger, und setzt die Schaltzeit tsw auf länger. Dies ist so, weil gedacht wird, dass, wenn die Massenflussrate des Wasserstoffgases abnimmt, der Einfluss der Wärmemasse des Rohrs zunimmt, sodass es schwierig ist, die Temperatur des Wasserstoffgases zu senken, und ein Überhitzungsrisiko des Wasserstofftanks 31 während der Ausführung der Anfangsbetankungssteuerung zunimmt.
Zurück zu 6, berechnet in S36 die Tankstellen-ECU 95 den Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters für einen Fall, in dem die Wasserstoffgasbetankung kontinuierlich durchgeführt wird, nachdem eine Vorhersagezeit (insbesondere die Zeit, die man durch Subtrahieren der festen Zeit tfix von der in S35 gesetzten Schaltzeit tsw erhält) ab der gegenwärtigen Zeit abläuft (das heißt, wenn die feste Zeit tfix ab dem Start des Betankens abläuft), auf der Basis des Wärmekapazitätwerts C, des Umgebungstemperaturwerts Tamb, des gegenwärtigen Massenflussratenwerts m, des Gastemperaturwerts T2 an der gegenwärtigen Messposition Q2 und des Anfangswerts MATO des Temperaturparameters.
Übrigens ist der Prozess von S37 bis S38 im Flussdiagramm von 6 ähnlich jenem von S26 bis S27 im Flussdiagramm von 7, und wird nicht wiederholt beschrieben.
Mittels des Gasbetankungsverfahrens gemäß dieser Ausführung kann man zusätzlich zu den vorgenannten Effekten (1) und (2) den folgenden Effekt (3) erzielen.
(3) In dem Gasbetankungsverfahren wird die Anfangsbetankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts MAT_pred des Temperaturparameters, der auf der Basis des Detektionswerts des zweiten Tankstellentemperatursensors 86 berechnet wird, der in der Messposition Q2 angeordnet ist, bis die Schaltzeit tsw ab dem Start des Betankens abläuft, durchgeführt. Nachdem die Schaltzeit tsw abgelaufen ist, wird die Hauptbetankungssteuerung mittels des Sensor-basierten Werts MAT des Temperaturparameters durchgeführt, der auf der Basis des Detektionswerts des ersten Tankstellentemperatursensors 89 berechnet wird, der in der Messposition Q1 angeordnet ist. In dem Gasbetankungsverfahren ändert sich die Schaltzeit tsw in Abhängigkeit vom Massenflussratenwert m, sodass die Zeitgebung zum Umschalten von der Anfangsbetankungssteuerung zur Hauptbetankungssteuerung in Abhängigkeit von einem aktuellen Betankungszustand bestimmt werden kann.
Wenn die Massenflussrate des Wasserstoffgases niedrig ist, nimmt der Einfluss der Wärmemasse des Rohrs zu. Daher wird daran gedacht, dass es schwierig wird, die Wasserstoffgastemperatur zu senken, und dass ein Überhitzungsrisiko des Wasserstofftanks zunimmt. In dieser Hinsicht wird im Gasbetankungsverfahren, wenn der Massenflussratenwert m abnimmt, die Schaltzeit tsw verlängert, um die Betankungssteuerungs-Umschaltzeit zu verzögern. Im Ergebnis wird es möglich, die Betankungssteuerung zu der Zeit umzuschalten, die für einen aktuellen Betankungszustand geeignet ist.
<Dritte Ausführung>
Nun wird eine dritte Ausführung der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In dem Gasbetankungsverfahren gemäß dieser Ausführung unterscheidet sich eine spezifische Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung von jener des Gasbetankungsverfahrens der ersten Ausführung. Eine spezifische Konfiguration des Wasserstoffbetankungssystems zur Ausführung des Gasbetankungsverfahrens gemäß dieser Ausführung ist ähnlich jener des Wasserstoffbetankungssystems S der ersten Ausführung und wird nicht wiederholt beschrieben.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine spezifische Sequenz der Anfangsbetankungssteuerung gemäß dieser Ausführung darstellt. In der Anfangsbetankungssteuerung der ersten Ausführung besteht nur eine Chance, den Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters zu berechnen, bis die Schaltzeit tsw ab dem Start des Betankens abläuft. Im Vergleich hierzu unterscheidet sich die Anfangsbetankungssteuerung gemäß dieser Ausführung von der Anfangsbetankungssteuerung in der ersten Ausführung darin, dass es mehrere Chancen gibt, den Vorhersagewert des Temperaturparameters zu berechnen, bis die Schaltzeit tsw ab dem Start der Betankung abläuft. Übrigens ist im Flussdiagramm von 8 der Prozess von S41 bis S43 ähnlich jenem von S21 bis S23 des Flussdiagramms von 5 und wird nicht wiederholt beschrieben.
9 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Temperaturparameters unmittelbar nach dem Start des Betankens darstellt. In 9 bezieht sich die Abszisse auf die Zeit, und bezieht sich die Ordinate auf den Temperaturparameter. In 9 ist die t10 als Betankungs-Startzeit gesetzt, und ist der Sensor-basierte Wert MAT des Temperaturparameters mit einer gepunkteten Linie angegeben. In 9 ist eine Änderung des Temperaturparameterwerts, der als Eingabe bei der Betankungssteuerung verwendet wird, die in der Anfangsbetankungssteuerung und der Hauptbetankungssteuerung ausgeführt wird, mit einer dicken durchgehenden Linie angegeben.
Zuerst setzt die Tankstellen-ECU 95 in S44 eine Zwischenvorhersagezeit tint zwischen die feste Zeit tfix und die Schaltzeit tsw (tfix < tint < tsw).
In S45 erfasst die Tankstellen-ECU 95 den gegenwärtigen Umgebungstemperaturwert Tamb, den gegenwärtigen Massenflussratenwert m, den Gastemperaturwert T2 der gegenwärtigen Messposition Q2 und den Anfangswert MATO des Temperaturparameters. In 9 ist der in S45 erfasste Anfangswert MATO mit einem weißen Kreis angegeben.
Dann berechnet die Tankstellen-ECU 95 in S46 einen Vorhersagewert MAT_pred1 des Temperaturparameters auf der Basis des Wärmekapazitätwerts C, des Umgebungstemperaturwerts Tamb, des gegenwärtigen Massenflussratenwerts m, des Gastemeperaturwerts T2 an der gegenwärtigen Messposition Q2 und des Anfangswerts MATO des Temperaturparameters. Hier bezieht sich der Vorhersagewert MAT_pred1 auf einen Vorhersagewert des Sensor-basierten Werts MAT des Temperaturparameters für einen Fall, in dem die Wasserstoffgas-Betankung kontinuierlich durchgeführt wird, nachdem eine Vorhersagezeit (insbesondere die Zeit, die man durch Subtrahieren der festen Zeit tfix von der Zwischenvorhersage, das heißt tint, erhält) ab der gegenwärtigen Zeit abgelaufen ist (das heißt, wenn die feste Zeit tfix ab dem Start des Betankens abläuft, das heißt, zur Zeit t11 in 9). In 9 ist dieser Vorhersagewert MAT_pred1 mit einer Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben.
Dann führt die Tankstellen-ECU 95 in S47 die Betankungssteuerung auf der Basis des in S46 gesetzten Vorhersagewerts MAT_pred1 des Temperaturparameters durch. Insbesondere führt die Tankstellen-ECU 95 die Betankungssteuerung ähnlich jener von S12 bis S15 von 3 durch, indem sie den Vorhersagewert MAT_pred1 des Temperaturparameters als Eingabe setzt, und geht dann zu S48 weiter.
Dann bestimmt die Tankstellen-ECU 95 in S48, ob die Zwischenvorhersagezeit tint ab dem Start der Betankung abgelaufen ist oder nicht. Wenn sie in S48 als NEIN bestimmt wird, kehrt die Tankstellen-ECU 95 zu S47 zurück und führt die Betankungssteuerung mittels des Vorhersagewerts MAT_pred1 des Temperaturparameters wieder kontinuierlich aus. Wenn sie in S48 als JA bestimmt wird, das heißt, wenn die Zwischenvorhersagezeit tint ab dem Start des Betankens abläuft (an oder nach der Zeit t12 in 9), geht die Tankstellen-ECU 95 zu S49 weiter.
Dann erfasst die Tankstellen-ECU 95 in S49 den gegenwärtigen Umgebungstemperaturwert Tamb, den gegenwärtigen Massenflussratenwert m, den Gastemperaturwert T2 an der gegenwärtigen Messposition Q2 und den Anfangswert MATO des Temperaturparameters. In 9 ist der in S49 erfasste Anfangswert MATO mit einem schwarzen Kreis angegeben.
Dann berechnet die Tankstellen-ECU 95 in S50 einen Vorhersagewert MAT_pred2 des Temperaturparameters auf der Basis des Wärmekapazitätwerts C, des Umgebungstemperaturwerts Tamb, des gegenwärtigen Massenflussratenwerts m, des Gastemperaturwerts T2 der gegenwärtigen Messposition Q2 und des Anfangswerts MATO des Temperaturparameters. Hier bezieht sich der Vorhersagewert MAT_pred2 auf einen Vorhersagewert des Sensor-basierten Werts MAT des Temperaturparameters für einen Fall, in dem die Wasserstoffgasbetankung kontinuierlich durchgeführt wird, nachdem eine Vorhersagezeit (insbesondere die Zeit, die man durch Subtrahieren der Zwischenvorhersagezeit tint von der Schaltzeit tsw erhält) ab der gegenwärtigen Zeit abläuft (das heißt, wenn die Zwischenvorhersagezeit tint ab dem Start des Betankens abläuft). In 9 ist dieser Vorhersagewert MAT_pred2 mit einer Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben.
Dann führt die Tankstellen-ECU 95 in S51 die Betankungssteuerung auf der Basis des in S50 gesetzten Vorhersagewerts MAT_pred2 des Temperaturparameters durch. Insbesondere führt die Tankstellen-ECU 95 die Betankungssteuerung ähnlich jener von S12 bis S15 von 3 durch, indem sie den Vorhersagewert MAT_pred2 des Temperaturparameters als Eingabe setzt, und geht dann zu S52 weiter.
Dann bestimmt die Tankstellen-ECU 95 in S52, ob die Betankungszeit tsw ab dem Start des Betankens abgelaufen ist oder nicht. Wenn sie in S52 als NEIN bestimmt wird, kehrt die Tankstellen-ECU 95 zu S51 zurück, und führt die Betankungssteuerung mittels des Vorhersagewerts MAT_pred2 des Temperaturparameters wieder kontinuierlich aus. Wenn sie in S52 als JA bestimmt wird, das heißt, nachdem die Schaltzeit tsw ab dem Start des Betankens abgelaufen ist (das heißt zu und nach der Zeit t13 in 9), beendet die Tankstellen-ECU 95 die Anfangsbetankungssteuerung von 8 und startet die Hauptbetankungssteuerung S5 von 2.
Obwohl übrigens in dieser Ausführung ein Fall beschrieben worden ist, in dem es zwei Chancen gibt, den Vorhersagewert des Temperaturparameters zu berechnen, bis die Schaltzeit tsw ab dem Start des Betankens abläuft, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Es kann auch drei oder mehr Chancen geben, um den Vorhersagewert des Temperaturparameters zu berechnen.
Mittels des Gasbetankungsverfahrens gemäß dieser Ausführung kann man zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten (1) und (2) den folgenden Effekt (4) erzielen.
(4) In dem Gasbetankungsverfahren gibt es zwei Chancen, den Vorhersagewert des Temperaturparameters zu berechnen, bis die Schaltzeit tsw ab dem Start der Betankung abläuft. Im Ergebnis wird es möglich, den Vorhersagewert der Temperatur stufenweise an einen geeigneten Wert anzunähern. Daher wird es möglich, ein Überhitzen des Wasserstofftanks 31 unmittelbar nach Start des Betankens weiter zu vermeiden.
<Vierte Ausführung>
Nun wird eine vierte Ausführung der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In dem Gasbetankungsverfahren gemäß dieser Ausführung unterscheidet sich eine Position des Temperatursensors, der zur Durchführung der Betankungssteuerung verwendet wird, von jener des Gasbetankungsverfahrens der ersten Ausführung.
10 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration des Wasserstoffbetankungssystems SA darstellt, auf das das Gasbetankungsverfahren gemäß dieser Ausführung angewendet wird. In der folgenden Beschreibung des Wasserstoffbetankungssystems SA bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente wie in dem Wasserstoffbetankungssystem S der ersten Ausführung, und sie werden nicht wiederholt beschrieben. Wie oben beschrieben, unterscheidet sich eine Konfiguration der Tankstelle 9A des Wasserstoffbetankungssystems SA von jener des Wasserstoffbetankungssystems S der ersten Ausführung. Insbesondere sind die Positionen des ersten Tankstellentemperatursensors 89A und des zweiten Tankstellentemperatursensors 86A unterschiedlich.
Der erste Tankstellentemperatursensor 89A ist in einer Messposition Q1' angeordnet, die in den Kupplungsabschnitt 83 oder zwischen den Kupplungsabschnitt 83 und den Vorkühler 96 in der Mitte des Tankstellenrohrs 81 gelegt ist. 10 stellt einen Fall dar, in dem der erste Tankstellentemperatursensor 89A in der Nähe des Kupplungsabschnitts 83 zwischen dem Kupplungsabschnitt 83 und dem Vorkühler 86 angeordnet ist. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Der erste Tankstellentemperatursensor 89A sendet zu der Tankstellen-ECU 95A ein Signal, das der Wasserstoffgastemperatur an dieser Messposition Q1' entspricht. Der Gastemperaturwert der Messposition Q1' wird von der Tankstellen-ECU 95A auf der Basis des Detektionswerts des ersten Tankstellentemperatursensors 89A erfasst.
Der zweite Tankstellentemperatursensor 86A ist in einer Messposition Q2' angeordnet, die in die stromaufwärtige Seite der Messposition Q1' in der Mitte des Tankstellenrohrs 81 gelegt ist. Insbesondere ist der zweite Tankstellentemperatursensor 86A in der Messposition Q2' angeordnet, die in den Vorkühler 96 oder zwischen die Messposition Q1 und den Vorkühler 96 in der Mitte des Tankstellenrohrs 81 gelegt ist, um zu der Tankstellen-ECU 95A ein Signal zu senden, das der Wasserstoffgastemperatur der Messposition Q2' entspricht. 10 stellt einen Fall dar, in dem der zweite Tankstellentemperatursensor 86A in der Nähe des Vorkühlers 96 zwischen der Messposition Q' und dem Vorkühler 96 angeordnet ist. Jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Der Gastemperaturwert der Messposition Q2' wird von der Tankstellen-ECU 95A auf der Basis des Detektionswerts des zweiten Tankstellentemperatursensors 86A erfasst. Wie unten beschrieben, kann die Tankstellen-ECU 95A den Gastemperaturwert der Messposition Q1' auf der Basis des Detektionswerts des zweiten Tankstellentemperatursensors 86A schätzen, der in der Messposition Q2' in der stromaufwärtigen Seite der Messposition Q1' angeordnet ist.
Das Gasbetankungsverfahren gemäß dieser Ausführung unterscheidet sich von dem Gasbetankungsverfahren der ersten Ausführung nur in der Messposition Q1', wo der erste Tankstellentemperatursensor 89A angeordnet ist, und der Messposition Q2', wo der zweite Tankstellentemperatursensor 86A angeordnet ist, wie oben beschrieben. Jedoch ist die spezifische Sequenz der Hauptbetankungssteuerung oder Anfangsbetankungssteuerung gemäß dieser Ausführung ähnlich jener der ersten Ausführung. Daher wird die spezifische Sequenz des Gasbetankungsverfahrens nicht wiederholt beschrieben.
Mittels des Gasbetankungsverfahrens gemäß dieser Ausführung kann man, zusätzlich zu den vorgenannten Effekten (1) und (2), den folgenden Effekt (4) erzielen.
(4) in dem Gasbetankungsverfahren wird die Messposition Q1', die zum Definieren des Temperaturparameters verwendet wird, zwischen den Kupplungsabschnitt 83 und den Vorkühler 96 in der Mitte des Gasströmungskanals gelegt. In vielen herkömmlichen Tankstellen ist der Temperatursensor zwischen dem Kupplungsabschnitt 83 und dem Vorkühler 96 angeordnet. Daher wird es möglich, das vorgenannte Gasbetankungsverfahren anzuwenden, indem lediglich eine kleine Geräteänderung an der existierenden Tankstelle hinzugefügt wird, an dem die Messposition Q1' an diesen Ort gelegt wird.
Während die Ausführungen der Erfindung beschrieben worden sind, sollen sie den Umfang der Erfindung nicht einschränken. Detaillierte Konfigurationen können geeignet verändert werden, ohne von der Idee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Zum Bereitstellen eines Gasbetankungsverfahrens, das in der Lage ist, in dem Gasbetankungsverfahren ein Überhitzen eines Tanks unmittelbar nach Start des Betankens zu vermeiden, sind ein Akkumulator und ein Wasserstofftank durch einen Gasströmungskanal miteinander verbunden. Bei einer Hauptbetankungssteuerung wird zu und nach der Zeit t2 ein Sensor-basierter Wert MAT eines Temperaturparameters einer Messposition Q1 auf der Basis eines Detektionswerts eines ersten Tankstellentemperatursensors berechnet, und wird die Betankungssteuerung auf der Basis des Sensor-basierten Werts MAT durchgeführt. In einer Anfangsbetankungssteuerung in der Zeit t0 bis t2 wird ein Vorhersagewert MAT_pred des Temperaturparameters in der Zeit t2 auf der Basis eines Umgebungstemperaturwerts, eines Massenflussratenwerts und einer Wärmekapazität berechnet. Die Betankungssteuerung wird auf der Basis des Vorhersagewerts MAT_pred durchgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017224596 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Development of MC Formula Hydrogen Refueling Method for FCV“, von Kiyoshi HANDA und Steve MATHISON, Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan, 2015 Autumn Congress [0008]

Claims

Gasbetankungsverfahren zwischen einer Gaszufuhrquelle und einem Tank eines mobilen Objekts, die durch einen Gasströmungskanal miteinander gekoppelt sind, der mit einer Kühlvorrichtung und einem Flussratenregler versehen ist, um eine Betankungssteuerung auf der Basis eines Temperaturparameters an einer ersten vorbestimmten Position des Gasströmungskanals durchzuführen, wobei das Gasbetankungsverfahren enthält: einen Prozess zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, einer Massenflussrate eines durch den Gasströmungskanal fließenden Gases sowie eines Gastemperaturwerts oder eines Temperaturwerts in Bezug auf das Gas an einer zweiten vorbestimmten Position in einer stromaufwärtigen Seite der ersten vorbestimmten Position in der Mitte des Gasströmungskanals; sowie einen Prozess zum Vorhersagen eines Werts des Temperaturparameters nach einer Vorhersagezeit für einen Fall, in dem die Gasbetankung ab der gegenwärtigen Zeit bis zur Vorhersagezeit oder später kontinuierlich durchgeführt wird, auf der Basis einer Wärmekapazität von der ersten vorbestimmten Position bis zu der zweiten vorbestimmten Position, des erfassten Umgebungstemperaturwerts, des erfassten Massenflussratenwerts und des erfassten Temperaturwerts, wobei die Betankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts des Temperaturparameters durchgeführt wird.
Das Gasbetankungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: einen Prozess zum Berechnen eines Wertes des Temperaturparameters auf der Basis eines Detektionswerts eines ersten Gastemperatursensors, der in der ersten vorbestimmten Position vorgesehen ist, und des erfassten Massenflussratenwerts nach Ablauf der Vorhersagezeit, wobei eine Betankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts des Temperaturparameters durchgeführt wird, bis die Vorhersagezeit abläuft, wobei eine Betankungssteuerung auf der Basis eines Berechnungswerts des Temperaturparameters nach Ablauf der Vorhersagezeit durchgeführt wird, und sich die Vorhersagezeit in Abhängigkeit von dem erfassten Massenflussratenwert ändert.
Das Gasbetankungsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Vorhersagezeit in einem Fall, in dem der erfasste Massenflussratenwert niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, länger gesetzt wird als in einem Fall, in dem der erfasste Flussratenwert höher als der vorbestimmte Wert ist.
Gasbetankungsverfahren zwischen einer Gaszufuhrquelle und einem Tank eines mobilen Objekts, die durch einen Gasströmungskanal miteinander gekoppelt sind, der mit einer Kühlvorrichtung und einem Flussratenregler versehen ist, um eine Betankungssteuerung auf der Basis eines Temperaturparameters an einer ersten vorbestimmten Position des Gasströmungskanals durchzuführen, wobei das Gasbetankungsverfahren enthält: einen ersten Prozess zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, einer Massenflussrate eines durch den Gasströmungskanal fließenden Gases, sowie einer Gastemperatur oder eines Temperaturwerts in Bezug auf das Gas an einer zweiten vorbestimmten Position in einer stromaufwärtigen Seite der ersten vorbestimmten Position in der Mitte des Gasströmungskanals; einen zweiten Prozess zum Vorhersagen eines Wertes des Temperaturparameters zu einer Vorhersagezeit für einen Fall, in der das Gasbetanken ab der gegenwärtigen Zeit bis zu einer künftigen Vorhersagezeit kontinuierlich durchgeführt wird, auf der Basis einer Wärmekapazität von der ersten vorbestimmten Position zu der zweiten vorbestimmten Position, des erfassten Umgebungstemperaturwerts, des erfassten Massenflussratenwerts und des erfassten Temperaturwerts; sowie einen dritten Prozess zum Durchführen einer Betankungssteuerung auf der Basis des Vorhersagewerts des Temperaturparameters für eine vorbestimmte Zeitspanne ab der gegenwärtigen Zeit, wobei die ersten bis dritten Prozesse zweimal oder häufiger bis zu der Vorhersagezeit wiederholt ausgeführt werden.
Das Gasbetankungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-4, in dem der Gasströmungskanal ein erstes Rohr, das sich von der Zufuhrquelle erstreckt, ein zweites Rohr, der sich von einem Stutzenabschnitt erstreckt, der mit einer Aufnahme des mobilen Objekts gekoppelt ist, sowie einen Kupplungsabschnitt, der die ersten und zweiten Rohre miteinander koppelt, aufweist, wobei die Kühlvorrichtung in dem ersten Rohr vorgesehen ist, die erste vorbestimmte Position in den Stutzenabschnitt oder zwischen den Stutzenabschnitt und den Kupplungsabschnitt gelegt ist, und die zweite vorbestimmte Position in den Kupplungsabschnitt, in die Kühlvorrichtung oder zwischen den Kupplungsabschnitt und die Kühlvorrichtung gelegt ist.
Das Gasbetankungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-4, in dem der Gasströmungskanal bevorzugt ein erstes Rohr, das sich von der Zufuhrquelle erstreckt, ein zweites Rohr, der sich von einem Stutzenabschnitt erstreckt, der mit einer Aufnahme des mobilen Objekts gekoppelt ist, sowie einen Kupplungsabschnitt, der die ersten und zweiten Rohre aneinander koppelt, aufweist, wobei die Kühlvorrichtung in dem ersten Rohr vorgesehen ist, die erste vorbestimmte Position in den Kupplungsabschnitt oder zwischen den Kupplungsabschnitt und der Kühlvorrichtung gelegt ist, und die zweite vorbestimmte Position in die Kühlvorrichtung oder zwischen die erste vorbestimmte Position und die Kühlvorrichtung gelegt ist.