DE112010005176T5 - Brenngas-tankstelle, brenngas-einfüllsystem und brenngas-zufuhrverfahren - Google Patents

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Brenngas-Tankstelle, eines Brenngas-Einfüllsystems und eines Brenngas-Tankverfahrens, mit denen geprüft werden kann, ob Informationen über eine Temperatur im Inneren des Brennstofftanks korrekt sind, so dass ein Brennstofftanks ordnungsgemäß gefüllt werden kann. Eine Brenngas-Tankstelle gemäß der Erfindung weist auf: eine Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über eine Temperatur im Inneren eines externen Brennstofftanks ermittelt; eine Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über eine Temperatur eines zugeführten Brenngases ermittelt; eine Recheneinheit, die auf Basis von Ergebnissen, die durch die Temperaturermittlungseinheiten ermittelt werden, nachdem ein Brenngas über eine vorgegebene Zeitspanne zugeführt worden ist, einen Temperaturunterschied zwischen der Temperatur im Inneren des Brennstofftanks und der Temperatur des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, ermittelt; eine Feststellungseinheit, die feststellt, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, wenn der errechnete Temperaturunterschied einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet; und eine Betriebssteuerungseinheit, die, wenn ermittelt wird, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, den Zufuhrstrom und/oder die Zufuhrmenge des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks normal sind, verringert.

Description

  • Gebiet der Technik:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brenngas-Tankstelle, die einem Brennstofftank, beispielsweise einem, der in ein Fahrzeug eingebaut ist, Brenngas zuführt.
  • Technischer Hintergrund
  • Eine bekannte Art einer Brenngas-Tankstelle ist eine Wasserstoff-Tankstelle, die einen Wasserstofftank eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs mit Wasserstoffgas füllt. Die Zufuhrmenge von Wasserstoffgas, das von der Wasserstoff-Tankstelle abgegeben wird, wird von einem Regler reguliert (siehe beispielsweise das veröffentlichte japanische Patent Nr. 2003-232497 ), oder dessen Durchfluss oder Druck wird geregelt (siehe beispielsweise das veröffentlichte japanische Patent Nr. 2009-127853 ), wodurch der Wasserstofftank mit Wasserstoffgas betankt wird.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn ein Temperatursensor im Inneren eines Wasserstofftanks angeordnet ist und die Temperatur im Inneren des Wasserstofftanks zu Beginn einer Einfüllung bzw. Betankung ermittelt wird, kann auf Basis des Drucks im Inneren des Wasserstofftanks, der separat ermittelt wird, eine Restmenge berechnet werden. Außerdem kann bei Verwendung eines solchen Temperatursensors während eines Tankvorgangs eine Temperatursteuerung durchgeführt werden, damit die Temperatur im Inneren des Wasserstofftanks, die im Zusammenhang mit dem Tankvorgang ansteigt, einen oberen Schwellenwert nicht übersteigt.
  • Wenn der Temperatursensor jedoch wegen eines Drifts oder dergleichen gestört ist, kann die Temperatur im Inneren des Wasserstofftanks nicht exakt gemessen werden, und somit kann die Restmenge zu Beginn des Tankens nicht korrekt ermittelt werden. Wenn eine gemessene Temperatur niedriger ist als die tatsächliche Temperatur, kann der obere Schwellenwert für die Temperatur während des Tankvorgangs überschritten werden. Wenn dagegen eine gemessene Temperatur höher ist als die tatsächliche Temperatur, wird irrtümlicherweise festgestellt, dass der obere Schwellenwert für die Temperatur erreicht worden ist, und somit wird der Tankvorgang beendet, bevor eine vorgegebene Gasmenge eingefüllt bzw. getankt worden ist.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Brenngas-Tankstelle, eines Brenngas-Einfüllsystems und eines Brenngas-Zufuhrverfahrens, mit denen überprüft werden kann, ob Informationen über die Temperatur im Inneren eines Brennstofftanks korrekt sind, damit ein Brennstofftank ordnungsgemäß gefüllt wird.
  • Problemlösung
  • Um die genannte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Brenngas-Tankstelle vor, die einem externen Brennstofftank Brenngas zuführt, wobei die Tankstelle aufweist: eine erste Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks ermittelt; eine zweite Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über eine Temperatur des Brenngases, das dem Brennstofftank von der Brenngas-Tankstelle zugeführt wird, ermittelt; eine Recheneinheit, die auf Basis von Ergebnissen, die von der ersten Temperaturermittlungseinheit und der zweiten Temperaturermittlungseinheit ermittelt werden, einen Temperaturunterschied zwischen der Temperatur im Inneren des Brennstofftanks (im Folgenden als „Tanktemperatur” bezeichnet) und der Temperatur des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird (im Folgenden als „Zufuhrtemperatur” bezeichnet), berechnet, nachdem das Brenngas über eine bestimmte Zeitspanne zugeführt worden ist; eine Feststellungseinheit, die feststellt, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, wenn der errechnete Temperaturunterschied einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet; und eine Betriebssteuerungseinheit, die den Strom bzw. Durchfluss und/oder den Druck eines Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks normal sind, senkt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Feststellung getroffen werden, die im Vergleich zu einem Fall, wo die Korrektheit beispielsweise nur auf Basis von Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks festgestellt wird, exakter ist. Außerdem kann bei der Zufuhr von Brenngas durch die Brenngas-Tankstelle die Korrektheit von Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks, der sich außerhalb der Brenngas-Tankstelle befindet, ebenfalls überprüft werden. Wenn der Brennstofftank beispielsweise in dem Fahrzeug eingebaut ist, kann somit die genannte Feststellung jedes Mal getroffen werden, wenn Brenngas von der Brenngas-Tankstellt zugeführt wird, ohne dass das Fahrzeug für eine regelmäßige Inspektion oder dergleichen angehalten werden muss. Und wenn festgestellt wird, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Kraftstofftanks anomal sind, wird verhindert, dass dem Brennstofftank zu viel Brenngas zugeführt wird.
  • Vorzugsweise beendet die Betriebssteuerungseinheit die Zufuhr von Brenngas in den Brennstofftank, wenn festgestellt wird, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind.
  • Vorzugsweise variiert der vorgegebene Schwellenwert gemäß Eigenschaften, die mit dem Brennstofftank in Beziehung stehen. Wenn der Brennstofftank in einem beweglichen Körper eingebaut ist, variiert der vorgegebene Schwellenwert vorzugsweise gemäß der Außenlufttemperatur und/oder dem Zustand oder dem Gebiet, in denen der bewegliche Körper fährt, und/oder dem Brennstoffverbrauch im beweglichen Körper unmittelbar bevor Brenngas über eine vorgegebene Zeitspanne zugeführt wird.
  • Mit dieser Gestaltung kann die Korrektheit von Informationen über die Temperatur im Inneren des Kraftstofftanks im Gegensatz zu dem Fall, wo ein fester Schwellenwert verwendet wird, exakt festgestellt werden. Beispielsweise kann ein Schwellenwert verwendet werden, der dadurch erhalten wird, dass für die Eigenschaften in Beziehung zum Kraftstofftank technische Angaben über den Kraftstofftank (beispielsweise Wärmeabstrahlungs-Kennwerte oder ein Wärmeisolierungsvermögen) oder die Stelle, wo der Brennstofftank eingebaut ist (der Einfluss von Wind, das Vorhandensein von peripheren Wärmequellen oder dergleichen), wenn der Brennstofftank in einem beweglichen Körper eingebaut ist, berücksichtigt werden.
  • Vorzugsweise ermitteln die erste Temperaturermittlungseinheit und die zweite Temperaturermittlungseinheit jeweils Informationen über die Temperatur, wenn eine Brenngaszufuhr über die vorgegebene Zeitspanne mit einem Zufuhrtrom durchgeführt worden ist, der geringer ist als wenn eine Zufuhr auf normale Weise durchgeführt werden würde.
  • Mit dieser Gestaltung wird bei einem geringeren Zufuhrtrom einem Temperaturanstieg im Inneren des Brennstofftanks, der mit der Zufuhr von Brenngas im Zusammenhang steht, entgegengewirkt. Somit kann während eines Prozesses, in dem festgestellt wird, ob Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks korrekt sind, verhindert werden, dass der Zustand im Inneren des Brennstofftanks den oberen Schwellenwert überschreitet. Ferner kann außerdem ein Prozess vereinfacht werden, in dem der genannte vorgegebene Schwellenwert auf Basis von Evaluierung und Simulation vorab eingestellt wird.
  • Auch wenn eine Brenngaszufuhr mit einem geringeren Durchfluss durchgeführt wird, steigt hierbei die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks, und somit kann die Tanktemperatur höher werden als die Zufuhrtemperatur. Wenn die ermittelten Ergebnisse dem widersprechen, kann es daher sein, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks nicht korrekt sind.
  • In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die Feststellungseinheit daher fest, dass Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, wenn Ergebnisse, die von der ersten Temperaturermittlungseinheit und der zweiten Temperaturermittlungseinheit ermittelt werden, anzeigen, dass die Tanktemperatur niedriger ist als die Zufuhrtemperatur.
  • Mit dieser Gestaltung kann leicht festgestellt werden, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht.
  • In einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Brenngas-Tankstelle ferner einen Vorkühler, der Brenngas, das dem Brennstofftank zugeführt wird, kühlt, und eine dritte Temperaturermittlungseinheit auf, die Informationen über die Außenlufttemperatur ermittelt. Wenn Ergebnisse, die von der ersten Temperaturermittlungseinheit und der dritten Temperaturermittlungseinheit ermittelt werden, nachdem das Brenngas über eine vorgegebene Zeitspanne zugeführt worden ist, anzeigen, dass die Tanktemperatur höher ist als die Außenlufttemperatur, stellt die Feststellungseinheit fest, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind.
  • Mit dieser Gestaltung kann leicht festgestellt werden, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht.
  • Vorzugsweise ermittelt die erste Temperaturermittlungseinheit als Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks Erfassungsergebnisse eines Temperatursensors, der im Inneren des Brennstofftanks angeordnet ist.
  • Mit dieser Gestaltung kann an der Brenngas-Tankstelle festgestellt werden, ob der Temperatursensor, der im Inneren des Brennstofftanks angeordnet ist, eine Anomalie aufweist oder nicht.
  • Vorzugsweise weist die Brenngas-Tankstelle eine Düse auf, die verwendet wird, um Brenngas in den Brennstofftank abzugeben, und die zweite Temperaturermittlungseinheit weist einen Temperatursensor auf, der in der Düse angeordnet ist.
  • Mit dieser Gestaltung kann eine tatsächliche Temperatur des zugeführten Brenngases anhand eines einfacheren Aufbaus ermittelt werden.
  • Ein Brenngas-Einfüllsystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist die oben beschriebene erfindungsgemäße Brenngas-Tankstelle und einen beweglichen Körper auf, in den ein Brennstofftank eingebaut ist.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Brenngas-Zufuhrverfahren vor, durch das eine Brenngas-Tankstelle einem Brennstofftank, der sich außerhalb der Brenngas-Tankstelle befindet, Brenngas zuführt, wobei das Verfahren beinhaltet: einen Schritt, in dem dem Brennstofftank über eine vorgegebene Zeitspanne Brenngas zugeführt wird; einen Schritt, in dem während der Brenngaszufuhr eine Temperatur im Inneren des Brennstofftanks und eine Temperatur des Brenngases, das dem Brennstofftank von der Brenngas-Tankstelle zugeführt wird, erfasst werden und ein Temperaturunterschied zwischen den beiden berechnet wird; und einen Schritt, in dem, wenn der errechnete Temperaturunterschied einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, festgestellt wird, dass die erfassten Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, und der Zufuhrtrom und/oder die Zufuhrmenge des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, im Gegensatz zu einem Fall, wo die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks normal sind, gesenkt wird bzw. werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Brenngas-Einfüllsystems gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 ist eine Darstellung, die zeigt, wie ein Brenngas-Einfüllsystem gemäß der Ausführungsform gestaltet ist;
  • 3 ist ein Funktionsblockschema einer Steuervorrichtung einer Brenngas-Tankstelle gemäß der Ausführungsform;
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Betankung im Brenngas-Einfüllsystem gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Tankens in einer ersten Variante gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Tankens in einer zweiten Variante gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Tankens in einer dritten Variante gemäß der Ausführungsform darstellt.
  • Ausführungsformen zur Verwirklichung der Erfindung
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Hier wird als Brenngas-Einfüllsystem ein Beispiel beschrieben, in dem eine Wasserstoff-Tankstelle einen Brennstofftank eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs, in dem ein Brennstoffzellensystem eingebaut ist, mit Wasserstoffgas füllt. Wie in der Technik bekannt ist, weist das Brennstoffzellensystem eine Brennstoffzelle auf, in der durch eine elektrochemische Reaktion von Brenngas (beispielsweise Wasserstoffgas) und Oxidierungsgas (beispielsweise Luft) Leistung erzeugt wird. Die Einfüllung von Wasserstoffgas ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, in dem dem Brennstofftank von der Wasserstoff-Tankstelle Wasserstoffgas zugeführt wird.
  • Wie in 1 dargestellt ist, weist ein Brenngas-Einfüllsystem 1 eine Wasserstoff-Tankstelle 2, die als Brenngas-Tankstelle dient, und ein Fahrzeug 3 auf, das von der Wasserstoff-Tankstelle 2 Wasserstoffgas erhält.
  • Wie in 2 dargestellt ist, weist das Fahrzeug 3 einen Brennstofftank 30, eine Aufnahme bzw. einen Einfüllstutzen 32, einen Drucksensor 36, einen Temperatursensor 38, eine Anzeigevorrichtung 42, eine Kommunikations- bzw. Datenübertragungsvorrichtung 44 und eine Steuervorrichtung 46 auf.
  • Der Brennstofftank 30, der als Brenngas-Zufuhrquelle für die Brennstoffzelle dient, ist ein Hochdruck-Gastank, der Wasserstoff beispielsweise bei 35 MPa oder 70 MPa speichern kann. Wenn eine Mehrzahl von Brennstofftanks 30 eingebaut ist, sind die Brennstofftanks 30 parallel zur Brennstoffzelle angeschlossen. Wasserstoffgas im Inneren des Brennstofftanks 30 wird über eine (nicht dargestellte) Zufuhrrohrleitung zur Brennstoffelle geliefert. Bei der Zufuhr von Wasserstoffgas zum Brennstofftank 30 wird Wasserstoffgas von der Wasserstoff-Tankstelle 2 über den Einfüllstutzen 32 zu einem Einfüllströmungsweg 34 geschickt. Der Einfüllströmungsweg 34 weist eine Gasrohrleitung, die außerhalb des Brennstofftanks 30 angeordnet ist, und einen Strömungswegabschnitt auf, der innerhalb einer (nicht dargestellten) Ventilanordnung angeordnet ist, die in einem Mündungsteil des Brennstofftanks 30 installiert ist. Der Einfüllströmungsweg 34 ist mit einem Einwegventil 35 versehen, das verwendet wird, um ein Rückströmen von Wasserstoffgas zu verhindern.
  • Der Drucksensor 36, der verwendet wird, um einen Druck des Wasserstoffgases zu erfassen, das von der Wasserstoff-Tankstelle 2 abgegeben wird, ist im Einfüllströmungsweg 34 angeordnet. Beispielsweise ist der Drucksensor 36 in der Gasrohrleitung angeordnet, die in Bezug auf das Einwegventil 35 stromabwärts liegt, und zwar unmittelbar vom dem Brennstofftank 30, und erfasst somit einen Druck, der den Druck des Wasserstoffgases im Inneren des Brennstofftanks 30 (im Folgenden als „Tankdruck” bezeichnet) im Wesentlichen wiedergibt.
  • Der Temperatursensor 38 ist in dem Teil des Strömungswegs angeordnet, der sich innerhalb der Ventilanordnung befindet, das heißt, er ist im Inneren des Kraftstofftanks 30 angeordnet. Der Temperatursensor 38 erfasst eine Temperatur, die die Temperatur des Wasserstoffgases im Inneren des Brennstofftanks 30 wiedergibt (nachstehend als „Tanktemperatur T2” bezeichnet). Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Drucksensor 36 im Inneren des Brennstofftanks 30 angeordnet sein. Die Position des Temperatursensors 38 im Brennstofftank 30 ist nicht besonders beschränkt, solange die Tanktemperatur T2 im Wesentlichen erfasst werden kann; jedoch ist der Temperatursensor 38 vorzugsweise nahe einer Mündung vorgesehen, an der Wasserstoffgas in den Brennstofftank 30 ausgelassen wird.
  • Die Anzeigevorrichtung 42 ist eine Anzeige, die beispielsweise auch als Teil eines Fahrzeug-Navigationssystems verwendet werden kann, und zeigt verschiedene Informationen auf einem Bildschirm an. Die Datenübertragungsvorrichtung 44 wird vom Fahrzeug 3 genutzt, um mit der Wasserstoff-Tankstelle 2 zu kommunizieren, und weist beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle auf, um eine Datenübertragung per Funk, beispielsweise eine Infrarot-Datenübertragung, durchzuführen. Die Datenübertragungsvorrichtung 44 ist so in den Einfüllstutzen 32 integriert, dass sie zur Datenübertragung bereit ist, wenn eine Einfülldüse 12 der Wasserstoff-Tankstelle 2 mit dem Einfüllstutzen 32 verkuppelt wird, oder sie ist im Inneren eines Deckelfachs des Fahrzeugs 3 angebracht. Die Steuervorrichtung 46, die als Mikrorechner ausgestaltet ist, der eine CPU, ein ROM und ein RAM aufweist, steuert das Fahrzeug 3. Die Steuervorrichtung 46 ist mit dem Drucksensor 36, dem Temperatursensor 38, der Anzeigevorrichtung 42, der Datenübertragungsvorrichtung 44 und dergleichen verbunden und sendet Informationen, die im Fahrzeug 3 aufgenommen werden können, beispielsweise Informationen, die vom Drucksensor 36 und vom Temperatursensor 38 erfasst werden, über die Datenübertragungsvorrichtung 44 an die Wasserstoff-Tankstelle 2.
  • Die Wasserstoff-Tankstelle 2 weist eine Steuervorrichtung 5, die die in der Wasserstoff-Tankstelle 2 angeordneten Vorrichtungen steuert, eine Datenübertragungsvorrichtung 6, die verwendet wird, um mit dem Fahrzeug 3 zu kommunizieren, eine Anzeigevorrichtung 7, die auf ihrem Bildschirm verschiedene Informationen anzeigt, und einen Außentemperatursensor 8 auf, der verwendet wird, um eine Außenlufttemperatur an dem Ort, an dem sich die Wasserstoff-Tankstelle 2 befindet, zu erfassen. Die Datenübertragungsvorrichtung 6 sendet und empfängt auf Basis eines Systems, das der Datenübertragungsvorrichtung 44 des Fahrzeugs 3 entspricht, verschiedene Informationen an die bzw. von der Datenübertragungsvorrichtung 44. Die Anzeigevorrichtung 7 zeigt Informationen, beispielsweise einen Einfüllstrom (eine Einfüllgeschwindigkeit) und eine Einfüllmenge, während eines Tankvorgangs an. Die Anzeigevorrichtung 7 kann ferner ein Bedienfeld aufweisen, das auf ihrem Bildschirm erscheint und das verwendet wird, um eine gewünschte Einfüllmenge oder dergleichen auszuwählen oder anzugeben.
  • Die Wasserstoff-Tankstelle 2 weist ferner einen Vorrat (eine Gaszufuhrquelle) 11, in der Wasserstoffgas gespeichert ist, eine Einfülldüse 12, die verwendet wird, um Wasserstoffgas in den Brennstofftank 30 des Fahrzeugs abzugeben, und einen Gasströmungsweg 13 auf, der dazu dient, die beiden zu verbinden. Die Einfülldüse 12, ein Bauteil, das auch als Einfüllkupplung bezeichnet wird, wird bei einem Wasserstoffgas-Tankvorgang mit dem Einfüllstutzen 32 des Fahrzeugs 3 verbunden. Die Einfülldüse 12 und der Einfüllstutzen 32 stellen eine Kupplungseinheit dar, die die Wasserstoff-Tankstelle 2 mit dem Brennstofftank 32 verbindet. In der Einfülldüse 12 sind ein Drucksensor 9 und ein Temperatursensor 10 vorgesehen, die einen Druck und eine Temperatur von Wasserstoffgas erfassen, das dem Brennstofftank 30 von der Wasserstoff-Tankstelle 2 zugeführt wird (im Folgenden als „Zufuhrdruck” bzw. „Zufuhrtemperatur T1” bezeichnet). Wenn diese Sensoren 9 und 10 in der Einfülldüse 12 angeordnet sind, können der tatsächliche Druck und die tatsächliche Temperatur des Wasserstoffgases, das dem Brennstofftank 30 aktuell von der Wasserstoff-Tankstelle 2 zugeführt wird, anhand einer einfacheren Struktur ermittelt werden. Genauer ist der Temperatursensor 10 am vorderen Ende der Einfülldüse 12 (einem Abschnitt der Einfülldüse 12 auf der Seite des Brennstofftanks 30) installiert.
  • Im Gasströmungsweg 13 sind ein Kompressor 14, ein Druckspeicher 15, ein Vorkühler 16, ein Durchfluss-Regulierungsventil 17, ein Durchflussmesser 18 und eine Abgabeeinrichtung 19 vorgesehen. Der Kompressor 14 komprimiert Wasserstoffgas aus dem Vorrat 11 und gibt das Wasserstoffgas aus. Der Druckspeicher 15 speichert Wasserstoffgas, dessen Druck vom Kompressor 14 auf einen bestimmten Pegel erhöht wird. Der Vorkühler 16 empfängt das Wasserstoffgas bei Raumtemperatur vom Druckspeicher 15 und kühlt das Wasserstoffgas auf eine vorgegebene tiefe Temperatur (beispielsweise –20°C). Das Durchfluss-Regulierungsventil 17 ist ein elektrisch angesteuertes Ventil und regelt auf Basis eines Befehls von der Steuervorrichtung 5 den Strom des Wasserstoffgases vom Druckspeicher 15, um den Wasserstoffgas-Einfüllstrom zum Brennstofftank 30 zu regeln. Der geregelte Einfüllstrom wird vom Durchflussmesser 18 gemessen. Als Reaktion auf die Messergebnisse regelt die Steuervorrichtung 5 das Durchfluss-Regulierungsventil 17 so, dass ein gewünschter Einfüllstrom geliefert wird. Es kann auch eine andere Durchfluss-Regulierungsvorrichtung außer dem Durchfluss-Regulierungsventil 17 verwendet werden. Die Abgabeeinrichtung 19 wird verwendet, um das Wasserstoffgas zur Einfülldüse 12 nach außen zu schicken. Wenn beispielsweise an einem Auslösehebel der Einfülldüse 12 gezogen wird, wird die Abgabeeinrichtung 19 gestartet, und somit kann das Wasserstoffgas aus der Einfülldüse 12 in den Brennstofftank 30 abgegeben werden. Obwohl nicht dargestellt, ist ein Sperrventil, das den Gasströmungsweg 13 während des Tankens öffnet, im Druckspeicher 14 oder stromabwärts davon angeordnet.
  • Die Steuervorrichtung 5 ist als Mikrorechner ausgebildet, der eine CPU, ein ROM und ein RAM aufweist. Die CPU führt gemäß Steuerprogrammen gewünschte Berechnungen durch, um verschiedene Arten von Verarbeitungen und Steueroperationen auszuführen. Das ROM speichert die Steuerprogramme und Steuerdaten, die von der CPU verwendet werden. Das RAM wird hauptsächlich als Arbeitsbereich für verschiedene Arten von Operationen verwendet. Die Steuervorrichtung 5 ist über Steuerleitungen, die von den Punkt-Strich-Linien in 2 dargestellt sind, elektrisch mit der Datenübertragungsvorrichtung 6, der Anzeigevorrichtung 7, dem Außenlufttemperatursensor 8, dem Drucksensor 9, dem Temperatursensor 10, dem Durchfluss-Regulierungsventil 17 und dem Durchflussmesser 18 und ebenso mit dem Druckspeicher 15 und dergleichen verbunden. Beispielsweise erkennt die Steuervorrichtung 5 einen Druck und eine Temperatur, die vom Drucksensor 36 und vom Temperatursensor 38 erfasst werden, als den Druck und die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks 30 (d. h. den Tankdruck und die Tanktemperatur T2) und steuert dann das Tanken des Wasserstoffgases. Genauer reguliert die Steuervorrichtung 5 den Öffnungsgrad des Durchfluss-Regulierungsventils 17 auf Basis von Informationen über den Tankdruck und die Tanktemperatur T2 auf der Seite des Fahrzeugs 3, die von der Datenübertragungsvorrichtung 6 empfangen werden. Die Steuervorrichtung 5 schickt Informationen, die in der Wasserstoff-Tankstelle 2 aufgefangen werden können, über die Datenübertragungsvorrichtung 6 an das Fahrzeug 3.
  • Wie in 3 dargestellt ist, weist die Steuervorrichtung 5 eine Speichereinheit 61, eine Recheneinheit 62, eine Feststellungseinheit 63 und eine Betriebssteuerungseinheit 64 auf. Diese Einheiten sind Funktionsblöcke zur Ermittlung des Vorhandenseins/Fehlens einer Anomalie des Temperatursensors 38 auf der Seite des Fahrzeugs 3. Die Speichereinheit 61, die das ROM und das RAM aufweist, die oben bschrieben sind, speichert vorübergehend ein Einfüllstrom-Kennfeld, das während des Tankens verwendet wird, einen Schwellenwert, der für die Feststellung einer Anomalie des Temperatursensors 38 verwendet wird, und dergleichen. Wie später noch genauer beschrieben wird, berechnet die Recheneinheit 62 einen Temperaturunterschied zwischen einer Zufuhrtemperatur T1 und einer Tanktemperatur T2. Die Feststellungseinheit 63 stellt das Vorhandensein/Fehlen einer Anomalie des Temperatursensors 38 fest. Die Betriebssteuerungseinheit 64 steuert das Einfüllen des Wasserstoffgases in den Brennstofftank 30. Beispielsweise sendet die Betriebssteuerungseinheit 64 auf Basis des Einfüllstrom-Kennfelds, das aus der Speichereinheit 61 gelesen wird, Steuerbefehle an die zugehörigen Vorrichtungen und steuert dadurch die zugehörigen Vorrichtungen, so dass das Tanken von Wasserstoffgas durchgeführt wird.
  • Wenn das Fahrzeug 3 mit Wasserstoffgas betankt wird, wird im oben beschriebenen Brenngas-Einfüllsystem 1 zuerst die Einfülldüse 12 mit dem Einfüllstutzen 32 verkuppelt. In diesem Zustand wird die Abgabeeinrichtung 19 gestartet. Infolgedessen wird Wasserstoffgas aus der Einfülldüse 12 in den Brennstofftank 30 abgegeben, um den Brennstofftank 30 zu füllen.
  • Im Brenngas-Einfüllsystem 1 und im Brenngas-Zufuhrverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Wasserstoff-Tankstelle 2 das Vorhandensein/Fehlen einer Anomalie des Temperatursensors 38 im Anfangsstadium der Betankung, so dass ein Einfüllen von Wasserstoffgas in den Brennstofftank 30 auf eine Weise durchgeführt wird, die an den Brennstofftank 30 angepasst ist.
  • Ein Ablauf des Tankens im Brenngas-Einfüllsystem 1 wird mit Bezug auf 4 beschrieben.
  • Bei diesem Tankablauf wird angenommen, dass der Temperatursensor 10 auf der Seite der Wasserstoff-Tankstelle 2 in einem normalen Zustand ist. Das heißt, eine Anomalie des Temperatursensors 10 auf der Seite der Wasserstoff-Tankstelle 2 kann auf andere Weise überprüft werden.
  • Eine Person, die tankt, führt eine Operation zum Verkuppeln der Einfülldüse 12 und des Einfüllstutzens 32 durch und startet eine Tankoperation bzw. einen Tankvorgang, die bzw. der eine Abgabe von Wasserstoffgas aus der Wasserstoff-Tankstelle 2 zum Brennstofftank 30 ermöglicht. Infolgedessen wird das Tanken von Wasserstoffgas gestartet (Schritt S1).
  • In diesem Anfangsstadium des Tankens vom Start des Tankens bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne (t Sekunden) wird das Tanken von Wasserstoffgas mit einer geringen Geschwindigkeit durchgeführt (Schritt S2).
  • Hierbei kann die vorgegebene Zeitspanne (t Sekunden) eine Spanne sein, die es den Temperatursensoren 10 und 38 ermöglicht, die Zufuhrtemperatur T1 und die Tanktemperatur T2 zu erfassen, und die es außerdem möglich macht, die erfassten Informationen über die Tanktemperatur T2 per Datenübertragung zur Wasserstoff-Tankstelle 2 zu senden. Vorzugsweise wird die vorgegebene Zeitspanne minimiert und beträgt beispielsweise mehrere zehn Sekunden.
  • Die geringe Geschwindigkeit im Anfangsstadium des Tankens wird niedriger eingestellt als eine Einfüllgeschwindigkeit (Zufuhrgeschwindigkeit) für ein ungedrosseltes Tanken (Schritt S4). Vorzugsweise wird die geringe Geschwindigkeit sehr niedrig eingestellt, so dass die Gastemperatur im Inneren des Brennstofftanks 30 kaum steigt. In einem bevorzugten Beispiel wird die Einfüllgeschwindigkeit im Anfangsstadium des Tankens auf ein Zehntel oder ein Zwanzigstel der Einfüllgeschwindigkeit des ungedrosselten Tankens eingestellt. Der Wert der niedrigen Einfüllgeschwindigkeit kann variabel sein, ist aber vorzugsweise fest.
  • Im anschließenden Schritt S3 wird ein Temperaturunterschied ΔT (= T2 – T1) zwischen einer Zufuhrtemperatur T1 und einer Tanktemperatur T2 berechnet, und der errechnete Temperaturunterschied ΔT wird mit dem Schwellenwert Tth verglichen (Schritt S3). Dieser Schritt S3 wird im oben beschriebenen Anfangsstadium des Tankens ausgeführt.
  • Hier wird die Berechnung des Temperaturunterschieds ΔT im Einzelnen beschrieben.
  • Im Anfangsstadium des Tankens werden zuerst Informationen über die Zufuhrtemperatur T1 und Informationen über die Tanktemperatur T2 ermittelt. Hier werden die Informationen über die Zufuhrtemperatur T1 vom Temperatursensor 10 ermittelt und vom Temperatursensor 10 direkt an die Steuervorrichtung 5 geschickt. Jedoch werden die Informationen über die Tanktemperatur T2 vom Temperatursensor 38 erfasst und über die Steuervorrichtung 46, die Datenübertragungsvorrichtung 44 und die Datenübertragungsvorrichtung 6 gesendet und dann von der Datenübertragungsvorrichtung 6 zur Steuervorrichtung 5 gesendet. Die Recheneinheit 62 berechnet einen Temperaturunterschied ΔT auf Basis der ermittelten Ergebnisse der Informationen über die Zufuhrtemperatur T1 und die Tanktemperatur T2, die an die Steuervorrichtung 5 gesendet werden. Der Temperaturunterschied ΔT ist ein Wert, der durch Subtrahieren der Zufuhrtemperatur T1 von der Tanktemperatur T2 erhalten wird, und zwar beispielsweise nachdem eine vorgegebene Zeitspanne (t Sekunden) vergangen ist, oder zu einem bestimmten Zeitpunkt im Verlauf der vergangenen Zeitspanne.
  • Hier wird für alle Fälle die Beziehung mit den Beschreibungen, die in den Ansprüchen angegeben und später beschrieben werden, beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Temperatursensor 10 einer „zweiten Temperatur-Ermittlungseinheit”, die in den Ansprüchen beschrieben ist. Ebenso entspricht die Datenübertragungsvorrichtung 6, die das Erfassungsergebnis vom Temperatursensor 38 als Informationen über die Tanktemperatur T2 ermittelt, einer in den Ansprüchen beschriebenen „ersten Temperaturermittlungseinheit”.
  • Nach der Berechnung des Temperaturunterschieds ΔT stellt die Feststellungseinheit 63 fest, ob der Temperaturunterschied ΔT den Schwellenwert Tth überschreitet (Schritt S3).
  • Wenn das Tanken wie oben beschrieben mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit durchgeführt wird, so dass die Gastemperatur im Inneren des Brennstofftanks 30 kaum steigt, ist hier im Anfangsstadium des Tankens die Zufuhrtemperatur T1 der Tanktemperatur T2 ungefähr gleich; diese Temperaturen sind einer Temperatur gleich, die das Ergebnis der Kühlung durch den Vorkühler 16 ist (–20°C im oben beschriebenen Beispiel). Hier wird eine niedrige Einfüllgeschwindigkeit verwendet, so dass die Gastemperatur im Inneren des Brennstofftanks 30 kaum steigt, aber sich das Wasserstoffgas, das dem Brennstofftank 30 zugeführt wird, ausdehnt. Somit kann die Gastemperatur in einem gewissen Umfang steigen. Demgemäß kann die Tanktemperatur T2 im Normalzustand etwas höher sein als die Zufuhrtemperatur T1, aber die Zufuhrtemperatur T1 ist niemals höher als die Tanktemperatur T2.
  • Angesichts dessen kann 0 (null) als Schwellenwert Tth verwendet werden, der mit dem Temperaturunterschied ΔT verglichen wird. Wenn jedoch der oben beschriebene leichte Anstieg der Temperatur berücksichtigt wird, wird vorzugsweise ein Wert von über 0 (beispielsweise 5°C oder dergleichen) als Schwellenwert Tth verwendet. Stärker bevorzugt wird ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass man zum oben beschriebenen geringen Temperaturanstieg einen Toleranzwert hinzufügt, als Schwellenwert Tth (beispielsweise 7°C oder dergleichen) verwendet. Der Temperaturanstieg kann anhand von Evaluationsergebnissen, Simulationen oder dergleichen berechnet werden.
  • Außerdem kann der Schwellenwert Tth auf einen festen Wert eingestellt werden, aber vorzugsweise variiert er gemäß Eigenschaften, die mit dem Brennstofftank 30 in Beziehung stehen.
  • Genauer variieren die Wärmeabstrahlungs-Eigenschaften, die Wärmeisolierungs-Eigenschaften und der Anstieg der Temperatur des Brennstofftanks 30 abhängig von dessen Material, Oberfläche, Struktur und dergleichen. Wenn beispielsweise Aluminium für die Auskleidung des Brennstofftanks 30 verwendet wird, sind dessen Wärmeabstrahlungseigenschaften im Vergleich zu einem Fall, wo Kunststoffe (Polyethylen oder dergleichen) verwendet werden, verbessert. Ferner variieren die Wärmeabstrahlungseigenschaften und dergleichen auch abhängig von den Eigenschaften und dem Mischungsverhältnis der Kunststoffe in der Kunststoffauskleidung. Außerdem variieren auch die Kühlungseigenschaften des Brennstofftanks 30 abhängig von der Stelle, wo der Brennstofftank 30 im Fahrzeug 3 angeordnet ist, das heißt, abhängig davon, wie stark ein Fahrtwind sich auswirkt, ob periphere Wärmequellen vorhanden sind oder dergleichen. Auf diese Weise sind die Eigenschaften, wie beispielsweise die Wärmeabstrahlungseigenschaften des Brennstofftanks 30 selbst, und Eigenschaften, die sich auf den Brennstofftank 30 auswirken, in modernen oder künftigen Fahrzeugen oder Brennstofftanks nicht immer konstant.
  • Somit kann in einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ein Wert als Schwellenwert Tth verwendet werden, der unter Berücksichtigung der genannten Eigenschaften erhalten wird, die mit dem im Fahrzeug 3 eingebauten Brennstofftank 30 in Beziehung stehen. Beispielsweise kann im Brennstofftank 30, der eine Auskleidung aus Aluminium aufweist, ein Schwellenwert Tth kleiner eingestellt werden als im Brennstofftank 30, der eine Auskleidung aus Kunststoff aufweist.
  • Ein Schwellenwert Tth kann vorab in der Speichereinheit 61 gespeichert werden. Wenn sich jedoch der Schwellenwert Tth gemäß Eigenschaften, die mit dem Brennstofftank 30 in Beziehung stehen, ändert, müssen Informationen über diese Eigenschaften in die Wasserstoff-Tankstelle 2 eingegeben werden. Vorzugsweise wird dafür ein Datenübertragungsverfahren verwendet. Genauer werden Informationen über Eigenschaften in Beziehung mit dem Brennstofftank 30 in der Speichereinheit der Steuervorrichtung 46 des Fahrzeugs 3 gespeichert, und im Anfangsstadium des Tankens werden diese Informationen mittels Datenübertragung zwischen der Datenübertragungsvorrichtung 44 und der Datenübertragungsvorrichtung 6 an die Steuervorrichtung 5 der Wasserstoff-Tankstelle 2 gesendet. Bei dieser Gestaltung werden zwar Informationen über Eigenschaften, die mit dem Brennstofftank 30 in Beziehung stehen, nicht vorab auf der Seite der Wasserstoff-Tankstelle 2 gespeichert, aber der Schwellenwert Tth, der von den Eigenschaften abhängt, die mit dem Brennstofftank 30 in Beziehung stehen, kann im Anfangsstadium des Tankens festgestellt und in der Wasserstoff-Tankstelle 2 verwendet werden.
  • Wenn der Temperaturunterschied ΔT als Ergebnis von Schritt S3 gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Tth (Schritt S3; NEIN), wird festgestellt, dass der Temperatursensor 38 normal ist, und die Betriebssteuerungseinheit 64 initiiert das ungedrosselte Tanken (Schritt S4). Bei diesem ungedrosselten Tanken berücksichtigt die Betriebssteuerungseinheit 64 Informationen über den Tankdruck, die Tanktemperatur T2 und dergleichen, die zu Beginn oder am Ende des Anfangsstadiums des Tankens mittels Datenübertragung von der Seite des Fahrzeugs 3 aus erhalten werden, um basierend auf einem in der Speichereinheit 61 hinterlegtem Kennfeld einen optimalen Einfüllstrom zum Brennstofftank 30 zu erhalten, und reguliert den Öffnungsgrad des Durchfluss-Regulierungsventils 17.
  • Wenn als Ergebnis von Schritt S3 der Temperaturunterschied ΔT einen Schwellenwert Tth überschreitet (Schritt S3; JA), wird dagegen festgestellt, dass der Temperatursensor 38 anomal ist (Schritt S5). Das heißt, die Feststellungseinheit 63 stellt fest, dass Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks 30, die im Anfangsstadium ermittelt werden, anomal sind.
  • Wenn festgestellt wird, dass der Temperatursensor 38 anomal ist, führt das Brenngas-Einfüllsystem 1 Verarbeitungen als erforderliche Gegenmaßnahmen durch (Schritt S6). Beispielsweise verringert die Betriebssteuerungseinheit 64 einen Einfüllstrom (Zufuhrtrom) und/oder eine Einfüllmenge (Zufuhrmenge) im Vergleich zu einem Fall, wo ein ungedrosseltes Tanken durchgeführt wird (Schritt S4). Beispielsweise wählt die Betriebssteuerungseinheit 64 einen Einfüllstrom (Zufuhrtrom) aus, der geringer ist als derjenige, der auf Basis des Einfüllstrom-Kennfelds beim ungedrosselten Tanken ausgewählt wird, und führt dadurch ein Tanken so aus, dass der Brennstofftank 30 nicht überladen wird. In diesem Fall können ein Einfüllstrom oder eine Einfüllmenge, mit denen nichts riskiert wird, ausgewählt werden, ohne dass dafür eine Datenübertragung verwendet wird. Bei einer anderen als Gegenmaßnahme durchgeführten Verarbeitung kann die Betriebssteuerungseinheit 64 das Einfüllen des Wasserstoffgases in den Brennstofftank 30 beenden.
  • Separat von oder in Kombination mit den oben beschriebenen als Gegenmaßnahmen durchgeführten Verarbeitungen, die auf das Tanken bezogen sind, kann als Gegenmaßnahme eine Verarbeitung durchgeführt werden, die das Signalisieren einer festgestellten Anomalie betrifft. Beispielsweise können Informationen über eine Anomalie des Temperatursensors 38 oder Informationen, die anzeigen, dass der Temperatursensor 38 repariert werden muss, an der Anzeigevorrichtung 7 und/oder der Anzeigevorrichtung 42 angezeigt werden. Außerdem können als Verarbeitung, die eine Gegenmaßnahme darstellt, bisher getroffene Feststellungen von Anomalien des Temperatursensors 38 in den Speichereinheiten der Steuervorrichtungen 5 und 46 gespeichert werden.
  • In der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann zu Beginn des Tankens auf der Seite der Wasserstoff-Tankstelle 2 das Vorliegen/Fehlen einer Anomalie des Temperatursensors 38 auf der Seite des Fahrzeugs 3 mittels des Tankens von der Wasserstoff-Tankstelle 2 festgestellt werden. Insbesondere wird das Vorhandensein/Fehlen einer Anomalie des Temperatursensors 38 durch Vergleichen eines Unterschieds zwischen der Zufuhrtemperatur T1 während des Tankens und der Tanktemperatur T2 mit einem Schwellenwert Tth festgestellt. Somit kann die Feststellung exakter durchgeführt werden als wenn die Feststellung nur auf Basis von Informationen über die Tanktemperatur T2 durchgeführt werden würde.
  • Ferner kann überprüft werden, ob die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks 30 korrekt sind. Somit kann das Tanken auf angemessene Weise so durchgeführt werden, dass eine obere Schwellentemperatur des Brennstofftanks 30 nicht überschritten wird. Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass der Temperatursensor 38 anomal ist, kann die Betankung des Brennstofftanks 30 so fortgesetzt werden, dass das Tanken mit einem Einfüllstrom und einer Einfüllmenge durchgeführt wird, die nicht höher sind als nötig.
  • Außerdem wird der Einfüllstrom, der zur Feststellung des Vorhandenseins/Fehlens einer Anomalie des Temperatursensors 38 verwendet wird, auf einen kleinen Wert eingestellt. Somit kann in diesem Feststellungsprozess verhindert werden, dass der Zustand im Inneren des Brennstofftanks 30 einen oberen Schwellenwert überschreitet. Wenn dieser geringe Einfüllstrom auf eine Stärke eingestellt wird, mit der die Gastemperatur im Inneren des Brennstofftanks 30 kaum ansteigt, können ferner Evaluierungstests und ein Simulationsprozess zur Feststellung des Schwellenwerts Tth vereinfacht werden.
  • <Varianten>
  • Es werden nun mehrere Varianten der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • <Erste Variante>
  • Der Unterschied einer ersten Variante, die in 5 dargestellt ist, zur oben beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass Schritt S3 durch einen Schritt S13 ersetzt ist. Die Schritte S11, S12 und S14 bis S16 sind den Schritten S1, S2 und S4 bis S6 gleich, und daher wird auf ihre ausführliche Beschreibung hier verzichtet.
  • In Schritt S13 wird ähnlich wie in Schritt S3 ein Temperaturunterschied zwischen der Zufuhrtemperatur T1 und der Tanktemperatur T2 berechnet und mit dem Schwellenwert Tth verglichen; aber bei dieser Berechnung wird ein gegebener Wert α von der Zufuhrtemperatur T1 abgezogen. Der Grund dafür wird nachstehend ausführlich beschrieben.
  • Wenn das Fahrzeug 3 unter einer hohen Last fährt, verbraucht die Brennstoffzelle viel Wasserstoffgas, und daher wird viel Wasserstoffgas vom Brennstofftank 30 an die Brennstoffzelle 30 abgegeben. Durch diese Abgabe sinkt die Tanktemperatur T2. Wenn das Fahrzeug 3 an der Wasserstoff-Tankstelle 2 mit Wasserstoffgas betankt wird, gleich nachdem es in einer kalten Umgebung unter einer hohen Last gefahren ist, kann es sein, dass im Anfangsstadium des Tankens erfasst wird, dass die Zufuhrtemperatur T1 höher ist als die Tanktemperatur T2. Wenn der in 4 dargestellte Schritt 3 durchgeführt wird, ohne diese Tatsache zu berücksichtigen, kann es daher sein, dass ein ungedrosseltes Tanken durchgeführt wird, obwohl im Temperatursensor 38 eine driftbedingte Anomalie aufgetreten ist. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform das Tankverfahren von 5 verwendet, wenn ein Tanken durchgeführt wird, nachdem das Fahrzeug 3 in einer kalten Umgebung bei hoher Last gefahren ist, das heißt, von der Zufuhrtemperatur T1 wird ein Wert α abgezogen (Schritt S13).
  • Wenn die in Schritt S13 dargestellte Formel transformiert wird, erhält man die folgende Formel (1). T2 – T1 > Tth – α (1)
  • Wie aus der Formel (1) hervorgeht, wird ein Wert α vom Schwellenwert Tth abgezogen, der mit dem Temperaturunterschied ΔT (= T2 – T1) verglichen wird. Anders ausgedrückt wird die Höhe des Schwellenwerts Tth abhängig davon, ob das Fahrzeug 3 unmittelbar vor dem Tanken bei hoher Last in einer kalten Umgebung gefahren ist, geändert.
  • Hier kann der Änderungsgrad der Höhe des Schwellenwerts Tth, d. h. die Höhe des Werts α, auf einen gegebenen Wert eingestellt werden (beispielsweise α = 10°C), aber er kann auch unter Berücksichtigung verschiedener Bedingungen, die unmittelbar vor dem Tanken gegeben sind, geändert werden. Beispielsweise kann die Höhe des Werts α (d. h. die Höhe des Schwellenwerts, der mit dem Temperaturunterschied ΔT verglichen wird) abhängig vom Wasserstoffgas-Verbrauchszustand im Fahrzeug 3 (von technischen Angaben über das Fahrzeug 3) und/oder den Zustand und das Gebiet, in denen das Fahrzeug 3 fährt, und/oder der Außenlufttemperatur geändert werden.
  • Genauer ist es beispielsweise dann, wenn der zeitabhängige Verbrauch von Wasserstoffgas im Fahrzeug 3 höher ist, sehr wahrscheinlich, dass das Fahrzeug 3 unter einer höheren Last fährt als wenn der Verbrauch an Wasserstoffgas niedriger wäre, und dass daher die Tanktemperatur T2 sinkt. In erstgenannten Fall wird daher die Höhe des Werts α größer eingestellt als im letztgenannten Fall.
  • Im oben beschriebenen Beispiel bedeutet der Zustand, in dem das Fahrzeug 3 fährt, beispielsweise die Höchstgeschwindigkeit oder die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 3. Wenn diese steigen, wird die Höhe des Werts α größer eingestellt. Ferner kann auf Basis von GPS oder dergleichen überprüft werden, ob das Gebiet, in dem das Fahrzeug 3 fährt, in einer kalten Region liegt, um die Höhe von α zu bestimmen. Diese Informationen werden zu Beginn des Tankens von der Seite des Fahrzeugs 3 per Datenübertragung an die Wasserstoff-Tankstelle 2 gesendet, und die Wasserstoff-Tankstelle 2 bestimmt im Anfangsstadium des Tankens die Höhe des Werts α, der zu den einzelnen Informationen passt.
  • Die Außenlufttemperatur kann durch den Außenlufttemperatursensor 8 ermittelt werden, um die Höhe des Werts α auf Basis der Außenlufttemperatur zu bestimmen. Hier ist die Außenlufttemperatur auch ein Index, der Gegebenheiten in der Umgebung der Wasserstoff-Tankstelle 2 anzeigt. Die Höhe des Werts α kann auch gemäß den oben beschriebenen Eigenschaften in Beziehung mit dem Brennstofftank 30 variiert werden.
  • In der oben beschriebenen ersten Variante kommt die folgende vorteilhafte Wirkung zur Funktionsweise und zur Wirkung der oben beschriebenen Ausführungsform hinzu, das heißt, auch wenn ein Tanken mit Wasserstoffgas durchgeführt wird, nachdem das Fahrzeug 3 in einer kalten Umgebung unter einer hohen Last gefahren ist, kann das Vorhandensein/Fehlen einer Anomalie des Temperatursensors 38 exakter festgestellt werden. Hier kann unter Berücksichtigung der Gegebenheiten vor dem Beginn des Tankens bestimmt werden, ob das in 4 dargestellte Verfahren oder das in 5 dargestellte Verfahren für die Auslesesung durch die Wasserstoff-Tankstelle 2 gewählt werden soll. Die Gegebenheiten vor dem Beginn des Tankens können beispielsweise auf Basis des Zustands, in dem das Fahrzeug 3 fährt, oder des Wasserstoffgas-Verbrauchszustands und der Außenlufttemperatur erfasst werden.
  • <Zweite Variante>
  • Der Unterschied einer zweiten Variante, die in 6 dargestellt ist, zur oben beschriebenen Ausführungsform (4) besteht in einer Feststellung, die in Schritt S24 getroffen wird. Die Schritte S21 bis S23 und S25 bis S27 sind den Schritten S1 bis S6 gleich, und somit wird hier auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet.
  • Wenn der Temperaturunterschied ΔT (= T2 – T1) gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Tth (Schritt S23; NEIN), wird in dieser Variante die Tanktemperatur T2 auch noch mit einer Außenlufttemperatur T3 (Schritt S24) verglichen. Diese Außenlufttemperatur T3 basiert auf Ergebnissen, die vom Außenlufttemperatursensor 8 im Anfangsstadium des Tankens ermittelt werden.
  • Genauer ist im Anfangsstadium des Tankens die Tanktemperatur T2 einer Temperatur gleich, die das Ergebnis der Kühlung durch den Vorkühler 16 ist (im obigen Beispiel –20°C). Außer wenn die Außenumgebung sehr kalt ist, ist die Tanktemperatur T2 im Anfangsstadium des Tankens niedriger als die Außenlufttemperatur T3. Wenn die Tanktemperatur T2 höher ist als die Außenlufttemperatur T3 (Schritt S24; NEIN), während der Temperaturunterschied ΔT gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Tth, stellt die Feststellungseinheit 63 bei dieser Variante daher fest, dass der Temperatursensor 38 anomal ist (Schritt S26). Dann führt die Betriebssteuerungseinheit 64 nötige Verarbeitungen als Gegenmaßnahmen durch (Schritt S27). Wenn dagegen die Tanktemperatur T2 gleich oder niedriger ist als die Außenlufttemperatur T3 (Schritt S24; JA), stellt die Feststellungseinheit 63 fest, dass der Temperatursensor 38 normal ist, und dann führt die Betriebssteuerungseinheit 64 das ungedrosselte Tanken durch (Schritt S25).
  • Auf diese Weise wird in der zweiten Variante die Tanktemperatur T2 nicht nur mit der Zufuhrtemperatur T1, sondern auch mit der Außenlufttemperatur T3 verglichen. Somit kann die Genauigkeit, mit der festgestellt wird, ob eine Anomalie des Temperatursensors 38 vorliegt oder nicht, verbessert werden. Man beachte, dass die zweite Variante auch auf die erste Variante angewendet werden kann.
  • <Dritte Variante>
  • Der Unterschied einer dritten Variante, die in 7 dargestellt ist, zur zweiten Variante besteht darin, dass Schritt S24 durch Schritt S34 ersetzt ist. Die anderen Schritte sind die gleichen wie in der zweiten Variante, und daher wird hier auf ihre ausführliche Erklärung verzichtet.
  • In Schritt S34 wird ein Pluswert β zur Außenlufttemperatur T3 addiert, die mit der Tanktemperatur T2 verglichen wird. Die Höhe des Pluswerts β kann auf einen gegebenen Wert (5°C, 10°C oder dergleichen) eingestellt werden, kann aber auch variiert werden.
  • Zur Rechtfertigung der Addierung eines Pluswerts β zur Außenlufttemperatur T3 müssen die folgenden vier Faktoren in Betracht gezogen werden.
  • Der erste Faktor ist ein Anstieg der Gastemperatur im Inneren des Brennstofftanks 30, der durch das Tanken verursacht wird. Genauer wird bei einem Tanken, das wie oben beschrieben mit geringer Geschwindigkeit durchgeführt wird, einem Temperaturanstieg im Inneren des Brennstofftanks 30 entgegengewirkt, aber es kann zu einem leichten Temperaturanstieg kommen. In diesem Fall variiert der Grad des Temperaturanstiegs abhängig von Wärmeabstrahlungseigenschaften des Brennstofftanks 30 oder dergleichen. Somit wird die Höhe des Pluswerts β vorzugsweise abhängig von den Wärmeabstrahlungseigenschaften des Brennstofftanks 30 variiert.
  • Der zweite Faktor ist die Temperatur in der Umgebung, in der der Brennstofftank 30 unmittelbar vor dem Tanken gewesen ist. Wenn beispielsweise das Tanken im Winter durchgeführt wird, sobald das Fahrzeug 3 eine beheizte Garage verlassen hat, kann die Tanktemperatur T2 im Anfangsstadium des Tankens höher sein als die Außenlufttemperatur T3. Wenn das Tanken im Winter oder im Sommer durchgeführt wird, gleich nachdem das Fahrzeug 3 der Sonne ausgesetzt war, kann die Tanktemperatur T2 im Anfangsstadium des Tankens ebenfalls höher sein als die Außenlufttemperatur T3. Somit wird der Pluswert β vorzugsweise unter Berücksichtigung dieser Gegebenheiten eingestellt.
  • Der dritte Faktor ist das Vorhandensein von Wärmequellen in der Nähe der Stelle, wo der Brennstofftanks 30 angeordnet ist. Wenn solche Wärmequellen vorhanden sind, kann die Tanktemperatur T2 im Anfangsstadium des Tankens ebenfalls höher sein als die Außenlufttemperatur T3.
  • Der vierte Faktor sind geographische Gegebenheiten für die Wasserstoff-Tankstelle 2. Wenn sich die Wasserstoff-Tankstelle 2 beispielsweise in einer kalten Umgebung befindet, in der die Außenlufttemperatur niedriger ist als eine Temperatur, auf die das Wasserstoffgas durch den Vorkühler 16 gekühlt wird (im obigen Beispiel –20°C), kann die Tanktemperatur T2 im Anfangsstadium des Tankens ebenfalls höher sein als die Außenlufttemperatur T3.
  • Auf diese Weise wird in der dritten Variante für die Feststellung in Schritt S34 die Tanktemperatur T2 nicht einfach mit der Außenlufttemperatur T3 verglichen, sondern es wird ein Pluswert β zur Außenlufttemperatur T3 addiert. Somit kann die Feststellung, ob eine Anomalie des Temperatursensors 38 vorliegt oder nicht, im Vergleich zu dem Fall, wo die zweite Variante angewendet wird, mit verbesserter Genauigkeit durchgeführt werden. Man beachte, dass die dritte Variante auch auf die erste Variante angewendet werden kann.
  • <Vierte Variante>
  • Eine vierte Variante betrifft eine Änderung der ersten bis dritten Temperaturermittlungseinheiten gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen und kann auch auf die ersten bis dritten Varianten angewendet werden.
    • • In Bezug auf die erste Temperaturermittlungseinheit Als erste Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über die Tanktemperatur T2 ermittelt, kann eine andere als die Datenübertragungsvorrichtung 6 verwendet werden. Beispielsweise kann eine Eingabevorrichtung, die von einer tankenden Person verwendet wird, um Erfassungsergebnisse des Temperatursensors 38 von Hand in die Wasserstoff-Tankstelle 2 einzugeben, als erste Temperaturermittlungseinheit verwendet werden.
    • • In Bezug auf die zweite Temperaturermittlungseinheit Der Temperatursensor 10, der in der Tankdüse 12 installiert ist, wird als zweite Temperaturermittlungseinheit verwendet, die Informationen über die Tanktemperatur T1 ermittelt; aber statt dessen kann auch ein Temperatursensor verwendet werden, der an einer anderen Stelle als in der Tankdüse 12 angeordnet ist. Beispielsweise kann ein Temperatursensor verwendet werden, der in einem Rohr (einem Teil des Gasströmungswegs 13) sehr nahe an der Tankdüse 12 angeordnet ist. In einem anderen Beispiel kann ein Temperatursensor verwendet werden, der im Einfüllströmungsweg 34 auf der Seite des Fahrzeugs 3 angeordnet ist. Der Grund dafür ist, dass die Temperatur von Wasserstoffgas unmittelbar vor dessen Abgabe in den Brennstofftank 30 derjenigen von Wasserstoffgas, das dem Brennstofftank 30 von der Wasserstoff-Tankstelle 2 zugeführt wird, fast gleich ist. In diesem Fall entspricht eine Datenübertragungsvorrichtung (beispielsweise die Datenübertragungsvorrichtung 6), die per Datenübertragung Erfassungsergebnisse des Temperatursensors ermittelt, der im Einfüllströmungsweg 34 installiert ist, der zweiten Temperaturermittlungseinheit, die in der Wasserstoff-Tankstelle 2 angeordnet ist.
    • • Für die dritte Temperaturermittlungseinheit Der Außenlufttemperatursensor 8 auf der Seite der Wasserstoff-Tankstelle 2 wird als die dritte Temperaturermittlungseinheit verwendet, die Informationen über eine Außenlufttemperatur ermittelt; statt dessen kann aber auch ein Außenlufttemperatursensor, der auf der Seite des Fahrzeugs 3 installiert ist, verwendet werden. In diesem Fall entspricht eine Datenübertragungsvorrichtung (beispielsweise die Datenübertragungsvorrichtung 6), die per Datenübertragung Ergebnisse des Außenlufttemperatursensors ermittelt, der auf der Seite des Fahrzeugs 3 installiert ist, der dritten Temperaturermittlungseinheit, die in der Wasserstoff-Tankstelle 2 angeordnet ist.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Brenngas-Tankstelle, das Brenngas-Einfüllsystem und das Brenngas-Zufuhrverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können nicht nur für Wasserstoffgas, sondern auch für eine andere Art von Brenngas, beispielsweise Erdgas, verwendet werden. Ferner können die Brenngas-Tankstelle, das Brenngas-Einfüllsystem und das Brenngas-Zufuhrverfahren gemäß der Erfindung nicht nur in einem Fahrzeug verwendet werden, sondern auch in einem anderen beweglichen Körper, der mit einem Brennstofftank versehen ist, der von außen mit Brenngas versorgt wird, wie einem Flugzeug, einem Schiff oder einem Roboter.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brenngas-Einfüllsystem
    2
    Brenngas-Tankstelle
    3
    Fahrzeug
    5
    Steuervorrichtung
    6
    Datenübertragungsvorrichtung (erste Temperaturermittlungseinheit)
    8
    Außenlufttemperatursensor (dritte Temperaturermittlungseinheit)
    10
    Temperatursensor (zweite Temperaturermittlungseinheit)
    30
    Brennstofftank
    38
    Temperatursensor
    62
    Recheneinheit
    63
    Feststellungseinheit
    64
    Betriebssteuerungseinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (11)

  1. Brenngas-Tankstelle, die einem externen Brennstofftank Brenngas zuführt, wobei die Tankstelle aufweist: eine erste Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über eine Temperatur im Inneren des Brennstofftanks ermittelt; eine zweite Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über die Temperatur eines Brenngases liefert, das dem Brennstofftank von der Brenngas-Tankstelle zugeführt wird; eine Recheneinheit, die auf Basis von Ergebnissen, die von der ersten Temperaturermittlungseinheit und der zweiten Temperaturermittlungseinheit ermittelt werden, nachdem das Brenngas über eine vorgegebene Zeitspanne zugeführt worden ist, einen Temperaturunterschied zwischen der Temperatur im Inneren des Brennstofftanks (nachstehend als „Tanktemperatur” bezeichnet) und der Temperatur des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird (nachstehend als „Zufuhrtemperatur” bezeichnet) berechnet; eine Feststellungseinheit, die feststellt, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, wenn der errechnete Temperaturunterschied einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet; und eine Betriebssteuerungseinheit, die, wenn festgestellt wird, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, einen Zufuhrstrom und/oder eine Zufuhrmenge des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks normal sind, verringert.
  2. Brenngas-Tankstelle nach Anspruch 1, wobei die Betriebssteuerungseinheit die Zufuhr von Brenngas zum Brenngastank beendet, wenn festgestellt wird, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind.
  3. Brenngas-Tankstelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorgegebene Schwellenwert gemäß Eigenschaften in Beziehung zum Brennstofftank variiert.
  4. Brenngas-Tankstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn der Brennstofftank in einem beweglichen Körper installiert ist, der bestimmte Schwellenwert gemäß einer Außenlufttemperatur und/oder dem Zustand oder dem Gebiet, in denen der bewegliche Körper fährt, und/oder dem Brennstoff-Verbrauchszustand in dem beweglichen Körper unmittelbar bevor das Brenngas über die vorgegebene Zeitspanne zugeführt wird, variiert.
  5. Brenngas-Tankstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Temperaturermittlungseinheit und die zweite Temperaturermittlungseinheit jeweils dann Informationen über die Temperatur ermitteln, wenn eine Zufuhr von Brenngas über die vorgegebene Zeitspanne mit einem Zufuhrstrom durchgeführt wird, der geringer ist als wenn die Zufuhr normal durchgeführt werden würde.
  6. Brenngas-Tankstelle nach Anspruch 5, wobei die Feststellungseinheit feststellt, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, wenn die von der ersten Temperaturermittlungseinheit und der zweiten Temperaturermittlungseinheit ermittelten Ergebnisse anzeigen, dass die Tanktemperatur niedriger ist als die Zufuhrtemperatur.
  7. Brenngas-Tankstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner einen Vorkühler, der Brenngas kühlt, das dem Brennstofftank zugeführt wird, und eine dritte Temperaturermittlungseinheit aufweisend, die Informationen über eine Außenlufttemperatur ermittelt, wobei die Feststellungseinheit feststellt, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, wenn die von der ersten Temperaturermittlungseinheit und der dritten Temperaturermittlungseinheit ermittelten Ergebnisse anzeigen, dass die Tanktemperatur die Außenlufttemperatur übersteigt.
  8. Brenngas-Tankstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Temperaturermittlungseinheit per Datenübertragung Erfassungsergebnisse eines Temperatursensors, der im Inneren des Brennstofftanks angeordnet ist, als Informationen über die Temperatur im Inneren des Kraftstofftanks ermittelt.
  9. Brenngas-Tankstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner eine Düse aufweisend, die verwendet wird, um Brenngas in den Brennstofftank abzugeben, wobei die zweite Temperaturermittlungseinheit einen Temperatursensor aufweist, der in der Düse angeordnet ist.
  10. Brenngas-Einfüllsystem, das einen beweglichen Körper, in dem ein Brennstofftank installiert ist, und eine Brenngas-Tankstelle aufweist, die dem Brennstofftank Brenngas zuführt, wobei die Brenngas-Tankstelle aufweist: eine erste Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über eine Temperatur im Inneren des Brennstofftanks ermittelt; eine zweite Temperaturermittlungseinheit, die Informationen über eine Temperatur des Brenngases ermittelt, das dem Brennstofftank von der Brenngas-Tankstelle zugeführt wird; eine Recheneinheit, die auf Basis von Ergebnissen, die von der ersten Temperaturermittlungseinheit und der zweiten Temperaturermittlungseinheit ermittelt werden, nachdem das Brenngas über eine vorgegebene Zeitspanne zugeführt worden ist, einen Temperaturunterschied zwischen der Temperatur im Inneren des Brennstofftanks und der Temperatur des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, berechnet; eine Feststellungseinheit, die feststellt, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, wenn der errechnete Temperaturunterschied einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet; und eine Betriebssteuerungseinheit, die, wenn festgestellt wird, dass die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks anomal sind, einen Zufuhrstrom und/oder eine Zufuhrmenge des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks normal sind, verringert.
  11. Brenngas-Zufuhrverfahren, mit dem eine Brenngas-Tankstelle einem Brennstofftank, der sich außerhalb der Brennstoff-Tankstelle befindet, Brenngas zuführt, wobei das Verfahren beinhaltet: einen Schritt, in dem dem Brennstofftank über eine vorgegebene Zeitspanne Brennstoff zugeführt wird; einen Schritt, in dem während der Zufuhr von Brenngas eine Temperatur im Inneren des Brennstofftanks und eine Temperatur des Brenngases, das dem Brennstofftank von der Brenngas-Tankstelle zugeführt wird, erfasst werden und ein Temperaturunterschied zwischen den beiden berechnet wird; und einen Schritt, in dem festgestellt wird, dass die Informationen, die über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks erfasst worden sind, anomal sind, wenn der errechnete Temperaturunterschied einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und ein Zufuhrstrom und/oder eine Zufuhrmenge des Brenngases, das dem Brennstofftank zugeführt wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Informationen über die Temperatur im Inneren des Brennstofftanks normal sind, verringert wird bzw. werden.
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