DE112011100541T5

DE112011100541T5 - Fahrzeug

Info

Publication number: DE112011100541T5
Application number: DE112011100541T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Yahashi; Tsukuo Ishitoya
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: DE112011100541B4; US20120318378A1; CN102762403B; JP5115565B2; CN102762403A; US9604535B2; WO2011098875A1; CA2768892C; CA2768892A1; JP2011163534A; DE112011100541T8

Abstract

Ein mit Gastanks (30a; 30b) ausgestattetes Fahrzeug (3) besitzt einen gemeinsamen Kanal (34c) und vom gemeinsamen Kanal (34c) zu den Gastanks (30a; 30b) abzweigende Zweigkanäle (34a; 34b) als einen Versorgungskanal (34) zu den Gastanks (30a; 30b), über den Gas von einer externen Gasstation (2) zu den Gastanks (30a; 30b) zugeführt wird. Der Gastank (30a) hat eine bessere Wärmeableitungscharakteristik als der Gastank (30b). Nur der dem Gastank (30a zugeordnete Zweigkanal (34a) ist mit einem Absperrventil (40) oder einem Durchflußregelventil (46) versehen, das befähigt ist, die dem Gastank (30a) zugeführte Gasmenge zu beschränken.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das mit einer Mehrzahl von Gastanks ausgerüstet ist, die sich hinsichtlich ihrer Wärmeabgabecharakteristik unterscheiden.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Beispiel für Fahrzeuge der oben genannten Art ist als ein Brennstoffzellenfahrzeug bekannt, in das Wasserstoffgas aus einer Wasserstoffstation (siehe japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2005-155869 ( JP-A-2005-155869 )) eingefüllt wird. Weil der Betrag des internen Temperaturanstiegs im Wasserstofftank beim Einfüllen des Wasserstoffgases zwischen verschiedenen Wasserstofftanks schwankt, wird nach der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 2005-155869 ( JP-A-2005-155869 ) das Befüllen der Tanks mit Wasserstoff mit dem Einfüllen einer gewissen Menge von Wasserstoffgas nur in einen Wasserstofftank begonnen, dessen Wärmeableitungscharakteristik hoch ist. Danach wird das Befüllen des Tanks, der die höchste Wärmeableitungscharakteristik aufweist, zeitweilig ausgesetzt und das Befüllen des Tanks begonnen, der die niedrigste Wärmeableitungscharakteristik aufweist. Nach dem das Befüllen des Tanks, der die niedrigste Wärmeableitungscharakteristik aufweist, beendet ist, wird das Befüllen des Tanks, der die hohe Wärmeableitungscharakteristik besitzt, wiederaufgenommen, damit er vollständig gefüllt wird. Diese Serie von Befüllungssteuerungen wird durch Umschalten eines Schaltventils durchgeführt, das an einem Verzweigungspunkt eines Befüllungspfads vorgesehen ist.
Gemäß dem in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 2005-155869 ( JP-A-2005-155869 ) beschriebenen Befüllungsverfahren ist es möglich, alle der Mehrzahl von Wasserstofftanks mit unterschiedlichen Wärmeableitungscharakteristiken komplett zu befüllen. Jedoch ist es bei diesem Füllverfahren erforderlich, relativ kurzzeitige Füllverfahren zu wiederholen, weshalb ein wirkungsvolles Füllverfahren nicht durchgeführt werden kann.
In diesem Falle werden, wenn das Verzweigungsventil weggelassen wird, die Wasserstofftanks gleichzeitig mit Wasserstoffgas gefüllt. Jedoch erreicht der SoC (Füllzustand; das heißt der Prozentsatz der Befüllung) eines Wasserstofftanks 100% (ein komplett gefüllter Zustand) schneller, wenn der Tank eine höhere Wärmeableitungscharakteristik aufweist. Deshalb wird, falls die Befüllungssteuerung des Wasserstofftanks entsprechend der SoC des Wasserstofftanks erfolgt, der die hohe Wärmeableitungscharakteristik besitzt, der Wasserstofftank, der die niedrige Wärmeableitungscharakteristik besitzt, den komplett gefüllten Zustand nicht erreichen. Andererseits besteht, falls die Befüllungssteuerung des Wasserstofftanks entsprechend der SoC des Wasserstofftanks erfolgt, der die niedrige Wärmeableitungscharakteristik besitzt, ein Risiko einer übermäßigen Befüllung des Wasserstofftanks, der die hohe Wärmeableitungscharakteristik besitzt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schafft ein Fahrzeug, das ein übermäßiges Befüllen oder eine unvollständige Befüllung einer Mehrzahl von Gastanks mit unterschiedlicher Wärmeableitungscharakteristik verhindert und auch den Gesamtfüllzustand (Prozentsatz der Befüllung) der Gastanks des Fahrzeugs erhöht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfaßt: einen ersten Gastank, der eine erste Wärmeableitungscharakteristik besitzt; einen zweiten Gastank, der eine zweite Wärmeableitungscharakteristik besitzt, die niedriger ist als die erste Wärmeableitungscharakteristik; einen gemeinsamen Kanal als einen Versorgungsweg eines Gases, das von einer externen Gasstation dem ersten und dem zweiten Gastank zugeführt wird, und einen ersten Zweigkanal und einen zweiten Zweigkanal, die vom gemeinsamen Kanal zum ersten bzw. zweiten Gastank abzweigen. Der erste Zweigkanal ist mit einem Durchflußbeschränkungsmechanismus versehen, der befähigt ist, die Menge des dem ersten Gastank zugeführten Gases zu beschränken.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt strömt, wenn das Gas von der Gasstation zum Fahrzeug geleitet wird, das Gas durch den gemeinsamen Kanal und teilt sich in den ersten und den zweiten Zweigkanal auf und wird dem ersten und zweiten Gastank zugeführt. Die Menge des dem ersten Gastank zugeführten Gases kann durch den Durchflußbeschränkungsmechanismus beschränkt werden. Das verhindert die übermäßige Befüllung des ersten Gastanks, der dazu neigt, rasch den vorgegebenen SoC zu erreichen. Zudem kann gemäß dem vorstehenden Aspekt, falls das Gas dem zweiten Gastank zugeführt wird, während die Menge des dem ersten Gastank zugeführten Gases beschränkt wird, eine unvollständige Füllung des zweiten Gastanks verhindert werden, so daß der Gesamtfüllzustand im Fahrzeug erhöht werden kann. Des weiteren ist es bezüglich des Durchflußbeschränkungsmechanismus nicht erforderlich, einen solchen am zweiten Zweigkanal vorzusehen, so daß die Zahl der Komponenten und die Kosten reduziert werden können.
Beim vorigen Aspekt kann der Durchflußbeschränkungsmechanismus durch eine Mündung in einem Rohrsystem geschaffen sein, das den ersten Zweigkanal bildet, kann aber auch von einem Absperrventil oder einem Durchflußregelventil gebildet werden.
Falls der Durchflußbeschränkungsmechanismus von einem Absperrventil gebildet wird, kann die Gaszuleitung zum ersten Gastank beispielsweise aufgehoben werden, wenn der SoC des ersten Gastanks, dessen Wärmeableitungscharakteristik hoch ist, einen vorgegebenen Wert (z. B. 100%) erreicht. Deshalb kann eine übermäßige Befüllung des ersten Gastanks verhindert werden. Außerdem kann, wenn danach die Versorgung des zweiten Gastanks fortgesetzt wird, eine unvollständige Füllmenge des zweiten Gastanks verhindert werden.
Beim vorigen Aspekt kann das Fahrzeug weiter eine fahrzeugseitige Steuerung umfassen, die das Öffnen und Schließen des Absperrventils steuert. Wenn das Fahrzeug mit dem Gas von der Gasstation versorgt wird, kann die fahrzeugseitige Steuerung dem Gas die Zuleitung zum ersten und zweiten Gastank gestatten, während das Absperrventil geöffnet ist, und dann, nachdem die Zuleitung einer vorgegebene Menge des Gases zum ersten Gastank vollendet ist, kann die fahrzeugseitige Steuerung das Absperrventil schließen, um dem Gas unter dem ersten und dem zweiten Gastank nur noch die Zuleitung zum zweiten Gastank zu gestatten. Gemäß dieser Konstruktion kann eine übermäßige Füllung des ersten Gastanks und eine unvollständige Füllung des zweiten Gastanks durch einfache Steuerung des Absperrventils verhindert werden.
Beim vorigen Aspekt kann das Fahrzeug weiter eine fahrzeugseitige Steuerung umfassen, die das Öffnen und Schließen des Absperrventils steuert. Falls ein Benutzer eine Füllmenge oder einen Rechnungsbetrag für die Füllung wählt, wenn Gas von der Gasstation in das Fahrzeug abgefüllt wird, kann die fahrzeugseitige Steuerung Füllzustände des ersten und des zweiten Gastanks berechnen, die der Füllmenge oder dem Rechnungsbetrag entsprechen, und die fahrzeugseitige Steuerung kann dem Gas gestatten, dem ersten und dem zweiten Gastank derart zugeleitet zu werden, daß die Befüllung des ersten und des zweiten Gastanks entsprechend den berechneten Füllzuständen ausgeführt wird.
Beim vorigen Aspekt kann das Fahrzeug weiter einen ersten Detektor umfassen, der eine das Innere des ersten Gastanks betreffende Zustandsgröße ermittelt. Die fahrzeugseitige Steuerung kann eine vom ersten Detektor ermittelte Information als Index dafür verwenden, ob die vorgegebene Gasmenge erreicht ist oder nicht. Gemäß dieser Konstruktion ermöglicht es die aktuell festgestellte Information über den Mengenzustand (state quantity) im Inneren des ersten Gastanks, in geeigneter Weise festzustellen, ob der SoC des ersten Gastanks einen vorgegebenen Wert erreicht hat oder nicht.
Bei der vorigen Konstruktion kann die fahrzeugseitige Steuerung die Entscheidung treffen, ob die Versorgung mit der vorbestimmten Gasmenge vollendet ist oder nicht.
Bei der vorigen Konstruktion kann das Fahrzeug weiter einen Transmitter einschließen, der eine vom ersten Detektor ermittelte Information durch Kommunikation an einen in der Gasstation vorgesehenen Empfänger überträgt. Gemäß dieser Konstruktion ist es möglich, den das Innere des ersten Gastanks betreffenden Mengenzustand auf der Seite der Gasstation zu erhalten. Dies ermöglicht es der Seite der Gasstation zu entscheiden, ob die Gasversorgung des ersten Gastanks fortgesetzt wird oder nicht.
Bei der vorigen Konstruktion kann das Fahrzeug weiter einen zweiten Detektor umfassen, der eine das Innere des zweiten Gastanks betreffende Zustandsgröße ermittelt. Der Transmitter kann auch die vom zweiten Detektor ermittelte Information durch Signalkommunikation auf den an der Gasstation vorgesehenen Empfänger übertragen. Gemäß dieser Konstruktion wird es möglich, in adäquater Weise zu entscheiden, ob der SoC des zweiten Gastanks den vorgegebenen Wert erreicht hat oder nicht, und es wird auch für die Seite der Gasstation möglich, den das Innere des zweiten Gastanks betreffenden Mengenzustand zu erhalten.
Bei der vorigen Konstruktion kann der Takt für das Betätigen und Stoppen des Absperrventils durch einen Zeitmesser gesteuert werden. Gemäß dieser Konstruktion kann das Betätigen des Absperrventils adäquat gesteuert werden, wenn das Gas von der Gasstation geliefert wird.
Falls der Durchflußbeschränkungsmechanismus von einem Durchflußregelventil gebildet wild, kann eine Steuerung in der Weise erfolgen, daß beispielsweise mit dem Beginn der Gasversorgung die Menge des dem ersten Gastank zugeführten Gases reduziert wird. Deshalb können während der Gasversorgung die SoCs des ersten und des zweiten Gastanks einander im wesentlichen angeglichen werden, so daß es möglich ist, übermäßige Befüllung und unvollständige Befüllung der beiden Gastanks zu vermeiden.
Bei der vorigen Konstruktion kann das Fahrzeug weiter eine fahrzeugseitige Steuerung umfassen, die den Öffnungsgrad des Durchflußregelventils steuert. Die fahrzeugseitige Steuerung steuert den Öffnungsgrad des Durchflußregelventils derart, daß die Zustände der Befüllung des ersten und des zweiten Gastanks im wesentlichen einander gleich sind, während das Gas von der Gasstation zugeführt wird. Gemäß dieser Konstruktion kann eine übermäßige Befüllung und eine unvollständige Befüllung der zwei Gastanks durch elektrische Steuerung des Durchflußregelventils vermieden werden.
Bei der vorigen Konstruktion kann der Zeitpunkt, zu dem das Durchflußregelventil betätigt und gestoppt wird, durch eine Zeitmeßvorrichtung gesteuert werden.
Bei der vorigen Konstruktion kann das Durchflußregelventil ein mechanisches Ventil sein, dessen Öffnungsgrad derart gesteuert wird, daß die Zustände der Befüllung des ersten und des zweiten Gastanks im wesentlichen einander gleich sind, während das Gas von der Gasstation zugeführt wird. Gemäß dieser Konstruktion ist es unnötig, das Durchflußregelventil elektrisch zu steuern, und deshalb ist es möglich, den Verbrauch des Fahrzeugs an elektrischer Leistung während der Gasversorgung von der Gasstation zu begrenzen.
Bei der vorigen Konstruktion kann das Fahrzeug weiter eine Brennstoffzelle umfassen, die Elektrizität unter Verwendung des in die Gastanks eingefüllten Gases erzeugt und eine Batterie, die die in der Brennstoffzelle erzeugte Elektrizität speichert. Das Durchflußregelventil kann durch Verwendung der in der Batterie gespeicherten Elektrizität betätigt werden, wenn die Gastanks gefüllt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Vorteile und die technische und gewerbliche Bedeutung dieser Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
1 ein Konstruktionsschema ist, das ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einer Gasstation zeigt;
2 ein Ablaufdiagramm eines Abfüllverfahrens ist, das bei einem Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
3A bis 3C Diagramme sind, die Beziehungen von Tankdruck, Tanktemperatur und SoC eines Tanks mit der Füllzeit eines Vergleichsbeispiels zeigen, wenn die Befüllung unter Bezug auf einen Gastank erfolgt, dessen Wärmeableitungscharakteristik höher ist;
4A bis 4C Diagramme sind, die Beziehungen von Tankdruck, Tanktemperatur und SoC eines Tanks mit der Füllzeit eines Vergleichsbeispiels zeigen, wenn die Befüllung unter Bezug auf einen Gastank erfolgt, dessen Wärmeableitungscharakteristik niedriger ist;
5A bis 5C Diagramme sind, die Beziehungen von Tankdruck, Tanktemperatur und SoC eines Tanks mit der Füllzeit zeigen, wenn eine Steuerung der Befüllung gemäß der ersten Ausführungsform durchgerührt wird;
6 ein Konstruktionsschema ist, das ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einer Gasstation zeigt;
7A bis 7C Diagramme sind, die Beziehungen von Tankdruck, Tanktemperatur und SoC eines Tanks mit der Füllzeit zeigen, wenn eine Steuerung der Befüllung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird; und
8 ein Konstruktionsschema ist, das ein von einer Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, das bei der ersten und zweiten Ausführungsform anwendbar ist und als zentrales Element der Darstellung ein elektrisches Versorgungsnetz zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Den Ausführungsformen der Erfindung entsprechende Fahrzeuge werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beachrieben. Die folgende Beschreibung erfolgt im Zusammenhang mit einem von Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug, in dem ein Brennstoffzellensystem montiert ist. Das Brennstoffzellensystem schließt Brennstoffzellen ein, die Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas (beispielsweise Wasserstoffgas) und einem Oxidansgas (beispielsweise Luft) und dergleichen erzeugen.. Außerdem ist das Abfüllen von Wasserstoffgas eine Art, den Gastank des Fahrzeugs mit Wasserstoffgas aus der Tankstelle zu versorgen.
[Erste Ausführungsform] Wie in 1 gezeigt, schließt das Gasabfüllsystem beispielsweise eine Wasserstoffstation 2 als eine Tankstelle und ein Fahrzeug 3, das unter Verwendung von Wasserstoff fährt.
Die Wasserstoffstation 2 schließt eine Ausgabeeinheit (Zapfsäule) 21 ein, die Wasserstoffgas ausgibt. Ein Abfüllschlauch 22 ist mit der Ausgabeeinheit 21 verbunden. Ein Abfüllmundstück 23, auch Abfüllkupplung genannt, ist an einem Ende des Abfüllschlauchs 22 angebracht. Das Abfüllmundstück 23 ist beim Abfüllen von Wasserstoffgas am Fahrzeug angeschlossen. Ein Kommunikationsinstrument 25, das verschiedene Arten von Informationen zum und vom Fahrzeug 3 sendet, ist am distalen Endabschnitt des Abfüllmundstücks 23 vorgesehen. Die vom Kommunikationsinstrument 25 empfangenen Informationen werden an eine Steuerung 26 gesandt. Die Steuerung 26 ist als Mikrocomputer gestaltet, der eine CPU, ein ROM und ein RAM einschließt. Die Steuerung 26 steuert den Durchfluß der Füllung oder den Betrag der Füllung mit Wasserstoffgas zum Fahrzeug 3 durch Steuerung verschiedener Geräte und dergleichen, die bei der Wasserstoffstation 2 vorgesehen sind, auf der Basis der Information über die Fahrzeugseite, die die durch die Steuerung 26 vom Kommunikationsinstrument 25 empfangen werden. Außer das Kommunikationsinstrument 25 zu benutzen, sendet die Steuerung an der Wasserstoffstation 2 verfügbare Information auf die Seite des Fahrzeugs 3.
Das Fahrzeug 3 schließt zwei Gastanks 30a und 30b, eine Anschlußvorrichtung 32, einen Versorgungskanal 34, ein Kommunikationsinstrument 36 und eine Steuerung 38 ein. Das Wasserstoffgas in den Gastanks 30a und 30b wird einer Brennstoffzelle durch ein (nicht gezeigtes) System von Versorgungsleitungen zugeführt. Die Gastanks 30a und 30b sind (zu einander) parallel durch den Versorgungskanal 34 an die Anschlußvorrichtung 32 angeschlossen. Wasserstoffgas wird den Gastanks 30a und 30b von der Wasserstoffstation 2 über die Anschlußvorrichtung 32 und den Versorgungskanal 34 zugeführt.
Die Anschlußvorrichtung 32 ist ein Abschnitt, mit dem das Abfüllmundstück 23 verbunden ist, wenn Wasserstoff eingefüllt wird und ist beispielsweise in einem mit einem Klappdeckel versehenen Kasten am Fahrzeug 3 vorgesehen. Das Kommunikationsinstrument 36 ist nahe der Anschlußvorrichtung 32 vorgesehen. Während die Anschlußvorrichtung 32 und das Abfüllmundstück 23 verbunden sind, ist die Kommunikation zwischen dem Kommunikationsinstrument 25 und dem Kommunikationsinstrument 36 zugelassen. Das Kommunikationsinstrument 36 ist für das Fahrzeug vorgesehen, damit es mit der Wasserstoffstation 2 kommunizieren kann, und besitzt eine Schnittstelle, die, beispielsweise eine drahtlose Verbindung, wie eine Infrarotverbindung oder dergleichen, besitzt. Übrigens besitzt die Anschlußvorrichtung 32 ein eingebautes Rückschlagventil oder dergleichen, das ein Rückströmen von Wasserstoffgas nach außen verhindert.
Der Versorgungskanal 34 bildet einen Strömungskanal, um Wasserstoffgas von der Anschlußvorrichtung 32 zu den Gastanks 30a und 30b zu leiten, und gabelt sich an einer Zwischenstelle längs des Pfades. Der Versorgungskanal 34 besitzt einen Zweigkanal 34a für den Gastank 30a, einen Zweigkanal 34b für den Gastank 30b und einen gemeinsamen Kanal 34c der stromauf von den Zweigkanälen 34a und 34b vorgesehen ist. Im Strömungskanal des Wasserstoffgases von der Anschlußvorrichtung 32 zum Gastank 30a ist der gemeinsamen Kanal 34c ein Abschnitt des Versorgungskanals 34, der den Gastanks 30a und 30b gemeinsam zugeordnet ist. Die Zweigkanäle 34a und 34b sind Strömungskanäle, die vom stromab gelegenen Ende 34d des gemeinsamen Kanals 34c (d. h. dem Gabelungspunkt) zu den entsprechenden Gastanks 30a und 30b führen. Die vorerwähnten Zweigkanäle 34a und 34b können von Gasrohren gebildet werden, die außerhalb der Gastanks 30a und 30b vorgesehen sind, und von Strömungskanalabschnitten, die in (nicht gezeigten) Ventilanordnungen vorgesehen sind, die an Öffnungsabschnitten der Gastanks 30a bzw. 30b derart angeschlossen sind, daß sie mit dem Gasleitungssystem in Verbindung stehen.
Im Versorgungskanal 34 ist nur der Zweigkanal 34a mit einem Absperrventil 40 versehen, dessen Öffnen und Schließen durch die Steuerung 38 gesteuert wird. Obwohl das Absperrventil 40 bei dieser Ausführungsform beispielsweise durch elektromagnetische Kraft betätigt wird, ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Das Absperrventil 40 kann verschiedene andere Bauformen aufweisen.
Die Gastanks 30a und 30b sind eine Wasserstoffversorgungsquelle für die Brennstoffzelle, beispielsweise Hochdrucktanks, die befähigt sind, Wasserstoffgas mit beispielsweise 35 Pa oder 70 MPa zu speichern. Die Gastanks 30a und 30b dieser Art besitzen jeder Schulterabschnitte an beiden Enden eines faßartigen Abschnitts. Wenigstens einer der zwei Schulterabschnitte besitzt einen Öffnungsabschnitt, an dem eine Ventilanordnung angebracht ist. Die Gastanks 30a und 30b besitzen eine geschichtete Struktur, die an einer Innenseite eine Auskleidungsschicht besitzt, und eine Verstärkungsschicht wie eine Schicht aus faserverstärktem Kunststoff oder dergleichen an einer Außenseite.
Es ist zu beachten, daß sich die Wärmeableitungscharakteristik von Gastanks im allgemeinen abhängig von Spezifikationen der Gastanks verändert, wie den die Gastanks bildendenden Materialien, den Abmessungen der Gastanks (Länge, Durchmesser, Kapazität, Oberflächengröße, usw.) usw. Beispielsweise ist, falls Aluminium als Auskleidungsschicht eines Gastanks benutzt wird, die Wärmeableitungscharakteristik besser als in dem Falle, in dem Harz (Polyethylen oder dergleichen für die Auskleidungsschicht benutzt wird. Außerdem verändert sich die Wärmeableitungscharakteristik von Gastanks auch abhängig von der Charakteristik und den Zusammensetzungsproportionen des Harzes in der Auskleidungsschicht. Des weiteren verändert sich die Wärmeableitungscharakteristik des Gastanks auch abhängig vom Verhältnis der Länge zum Durchmesser, dem Verhältnis der Kapazität zu Oberflächengröße, usw. Falls die Wärmeableitungscharakteristik eines Gastanks hoch ist, werden die Rate des Temperaturanstiegs (Betrag des Temperaturanstiegs) und die Rate des Druckanstiegs (Betrag des Druckanstiegs) im Gastank, die beim Befüllen des Gastanks verursacht werden, geringer sein, als in dem Falle, in dem die Wärmeableitungscharakteristik nicht hoch ist.
Die Gastanks 30a und 30b bei dieser Ausführungsform unterscheiden sich von einander in der Wärmeableitungscharakteristik. Insbesondere ist die Wärmeableitungscharakteristik des Gastanks 30a größer. Beispielsweise ist die Auskleidungsschicht des Gastanks 30a aus Aluminium gefertigt und die Auskleidungsschicht des Gastanks 30b aus Harz, Bei dieser Ausführungsform weist der Gastank 30b einen größeren Durchmesser auf als der Gastank 30a und ist mit einer dicken Schicht von faserverstärktem Kunststoff zur Sicherstellung einer für einen Tank mit großem Durchmesser geforderten Festigkeit versehen, und besitzt deshalb eine geringere Wärmeableitungscharakteristik als der Gastank 30a.
Temperatursensoren 42a und 42b sind innerhalb der Gastanks 30a bzw. 30b angeordnet und stellen Temperaturen fest, die die Temperaturen des Wasserstoffgases in den Gastanks 30a bzw. 30b reflektieren (nachfolgend als „Tanktemperatur Ta” bzw. „Tanktemperatur Tb” bezeichnet). Die Temperatursensoren 42a und 42b sind beispielsweise in den Strömungskanalabschnitten der vorstehend genannten Ventilanordnungen vorgesehen. Drucksensoren 44a und 44b ermitteln Drücke, die die Drücke des Wasserstoffgases in den Gastanks 30a bzw. 30b reflektieren (nachfolgend als „Tankdruck Pa” bzw. „Tankdruck Pb” bezeichnet). Die Drucksensoren 44a und 44b können innerhalb der Gastanks 30a bzw. 30b und auch in den vorstehend genannten Abschnitten des Gasleitungssystems angeordnet sein, die unmittelbar stromauf von den Gastanks 30a bzw. 30b vorgesehen sind.
Übrigens kann bei dieser Ausführungsform wenigstens einer des Temperatursensors 42a und des Drucksensors 44a einem ersten „Detektor” bei der Erfindung entsprechen. In ähnlicher Weise können wenigstens einer des Temperatursensors 42b und des Drucksensors 44b einem zweiten „Detektor” bei der Erfindung entsprechen.
Die Steuerung 38 ist als Mikrocomputer konstruiert der eine CPU, ein ROM und ein RAM enthält und das Fahrzeug 3 steuert. Die CPU führt gewünschte, Steuerprogrammen entsprechende Berechnungen durch und führt verschiedene Verfahren und Steuerungen durch, wie das Öffnen und Schließen des Absperrventils 40. Das ROM speichert Steuerprogramme und Steuerungsdaten, die die CPU verarbeitet, und das RAM wird hauptsächlich als ein Arbeitsplatz für Steuerungsverfahren benutzt. Die Steuerung 38 ist mit dem Kommunikationsinstrument 36, den Temperatursensoren 42a und 42b, den Drucksensoren 44a und 44b, usw. verbunden und sendet durch den Gebrauch des Kommunikationsinstrument 36 am Fahrzeug 3 zur Verfügung stehende Informationen an die Wasserstoffstation 2. Beispiele für die von der Steuerung 38 an die Wasserstoffstation 2 gesandte Information sind die Tanktemperatur Ta und der Tankdruck Pa, die Zustandseigenschaften sind, die das Innere des Gastanks 30a betreffen und die Tanktemperaturen Tb und der Tankdruck Pb, die Zustandseigenschaften sind, die das Innere des Gastanks 30b betreffen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 2 ein Verfahren des Gasabfüllsystems zur Befüllung des Fahrzeugs 3 mit Wasserstoffgas beschrieben. Übrigens wird dieses Verfahren in geeigneter Weise von der Steuerung 26 und der Steuerung 38 angewandt.
Beim Schritt S1 wird die Befüllung begonnen, wenn die Ausgabeeinheit 21 während des Zustands betätigt wird, in dem das Abfüllmundstück 23 mit der Anschlußvorrichtung 32 verbunden ist. Beim Start der Befüllung ist das Absperrventil 40 offen, so daß das Wasserstoffgas aus dem Abfüllmundstück 23 beiden Gastanks 30a und 30b zugeführt wird.
Während der Befüllung mit Wasserstoff wird der Ladezustand (SoC == Start of Charge) des Gastanks 30a überwacht, der die bessere Wärmeableitungscharakteristik besitzt (Schritt S2). Dabei bezieht sich SoC auf den Prozentsatz der Füllung des Gastanks mit Wasserstoffgas und wird berechnet auf der Basis der Gasdichte. Konkret wird der SoC des Gastanks berechnet durch die Anwendung einer Funktion der Gasdichte, deren Parameter die Temperatur und den Druck des Wasserstoffgases im Gastank einschließen (d. h. die Tanktemperatur und der Tankdruck).
Deshalb werden während der Befüllung beim Schritt 2 die Tanktemperatur Ta und der Tankdruck Pa des Gastanks 30a wie angemessen (beispielsweise alle paar Sekunden) eingegeben und die eingegebene Information wird zeitweilig in der Steuerung 38, beispielsweise im RAM, gespeichert und dann vom Kommunikationsinstrument 36 zum Kommunikationsinstrument 25 gesandt. Deswegen erhält die Steuerung 26 auf der Seite der Wasserstoffstation 2 die Tanktemperatur Ta und den Tankdruck Pa während der Befüllung als angemessen und berechnet den SoC des Gastanks 30a.. Somit wird die SoC des Gastanks 30a überwacht. Während des Einfüllens des Wasserstoffs werden die Tanktemperatur Ta und der Tankdruck Pa in einer Befüllungsdurchflußtafel nachgesehen und es wird eine Steuerung durchgeführt, um einen vorgegebenen Füllungsdurchfluß zu erreichen.
Bis die überwachte SoC des Gastanks 30a 100% erreicht (d. h. einen komplett gefüllten Zustand), wird das Einfüllen von Wasserstoffgas in die Gastanks 30a und 30b durchgeführt (NEIN beim Schritt S3 und dann Schritt S4). Wenn der SoC des Gastanks 30a 100% erreicht (JA beim Schritt S3), wird das Absperrventil 40 gemäß einem Befehl von der Steuerung 38 geschlossen (Schritt S5). Deshalb wird die Zufuhr von Wasserstoffgas in den Gastank 30a beendet und die Zufuhr von Wasserstoffgas in den Gastank 30b fortgesetzt.
Danach wird das Objekt der SoC-Überwachung vom Gastank 30a zum Gastank 30b verändert und es wird festgestellt, ob der SoC des Gastanks 30b 100% erreicht hat (Schritt S6). Dieses Feststellungsverfahren wird durchgeführt, wenn es adäquat ist, indem der SoC des Gastanks 30b auf der Basis der Tanktemperatur Tb und des Tankdrucks Pb berechnet wird. Die Berechnung des SoC kann in der gleichen Weise durchgeführt werden wie beim Gastank 30a, d. h. wenn die Steuerung 38 die Tanktemperatur Tb und de Tankdruck Pb eingibt und dann die Eingangsinformation durch den Gebrauch der Kommunikation überträgt.
Dann, bis der überwachte SoC des Gastanks 30b 100% erreicht, wird das Einfüllen des Wasserstoffgases in den Gastank 30b fortgesetzt (NEIN beim Schritt S6 und dann Schritt S7). Wenn der SoC des Gastanks 30b 100% erreicht, (JA beim Schritt S6), wird die Zufuhr von Wasserstoffgas von der Wasserstoffstation 2 zum Fahrzeug 3 abgeschlossen und eine Reihe von Füllverfahren ist beendet.
Aktion und Wirkungen der vorstehenden Ausführungsform werden im Vergleich mit den in den 3A bis 3C und 4A bis 4C beschrieben. Die 3A bis 3C und die 4A bis 4C betreffen alle Fälle, in welchen Wasserstoffgas in ein Fahrzeug 3 eingefüllt wird, das nicht mit dem in 1 gezeigten Absperrventil 40 ausgestattet ist. Die 3A bis 3C betreffen Fälle, in welchen die Befüllung unter Bezugnahme auf den Gastank 30a gesteuert wird, dessen Wärmeableitungscharakteristik hoch ist, und die 4A bis 4C betreffen Fälle, in welchen die Befüllung unter Bezugnahme auf den Gastank 30b gesteuert wird, dessen Wärmeableitungscharakteristik niedrig ist.
Wie in 3B gezeigt, erfährt der die hohe Wärmeableitungscharakteristik aufweisende Gastank 30a während der Befüllung einen geringeren Temperaturanstieg als der die niedrige Wärmeableitungscharakteristik aufweisende Gastank 30b. Deshalb weist, wie in 3C gezeigt, in einem Zustand, in dem seit dem Beginn der Befüllung eine gewisse Zeitspanne verstrichen ist, der Gastank 30a mit der hohen Wärmeableitungscharakteristik einen höheren SoC auf. Deshalb erreicht, falls die Befüllung unter Bezugnahme auf den Gastank 30a gesteuert wird, der die hohe Wärmeableitungscharakteristik aufweist, die SoC des Gastanks 30a 100%, während die SoC des Gastanks 30b 100% nicht erreicht, sondern die Füllmenge unzureichend ist (siehe 3C). Andererseits, falls die Befüllung unter Bezugnahme auf den Gastank 30b gesteuert wird, der die niedrige Wärmeableitungscharakteristik aufweist, erreicht die SoC des Gastanks 30b 100%, aber die SoC des Gastanks 30a überschreitet 100% und wird übermäßig gefüllt (siehe 4C). Übrigens ist die in den 3A bis 3C gezeigte Zeit t1 kürzer als die in den 4A bis 4C gezeigte Zeit t2.
Andererseits findet nach der Ausführungsform das Einfüllen des Wasserstoffs wie in den 5A bis 5C gezeigt statt. Konkret wird zunächst die Befüllung zunächst unter Bezugnahme auf den Gastank 30a gesteuert, der die hohe Wärmeableitungscharakteristik besitzt. Zum Zeitpunkt t1, wenn die SoC des Gastanks 30a 100% erreicht, wird die Befüllung des Gastanks 30a gesperrt (siehe Schritte S1 bis S5 in 2). Danach wird die Befüllung unter Bezug auf den Gastank 30b gesteuert, der die niedrige Wärmeableitungscharakteristik besitzt. Zum Zeitpunkt t2, wenn die SoC des Gastanks 30b 100% erreicht, wird die Befüllung des Gastanks 30b beendet (siehe Schritte S6 bis S8 in 2). Deshalb können gemäß der Ausführungsform beide Gastanks komplett gefüllt werden und eine exzessive oder unvollständige Füllung der Gastanks kann verhindert werden.
Insbesondere ermöglicht es bei der Ausführungsform die Anwendung des Absperrventils 40, die Befüllung des Gastanks 30b fortzusetzen, wenn der Gastank 30a vollständig gefüllt ist Deshalb kann im gesamten Fahrzeug 3 der Füllungsprozentsatz und die Füllmenge des Wasserstoffgases erhöht werden. Weil das Absperrventil 40 nur auf der Seite des Gastanks 30a vorgesehen ist, können außerdem die Zahl der Bauteile und die Kosten geringer werden als in dem Falle, in dem Absperrventile getrennt für einzelne Gastanks vorgesehen sind. Zudem wird, weil das Absperrventil 40 als ein Steuerungsmechanismus für die Beschränkung der Menge des dem Gastank 30a zugeführten Wasserstoffgases benutzt wird, der Durch flußbeschränkungsmechanismus einfacher im Vergleich mit dem Falle, in dem der Durchflußbeschränkungsmechanismus durch das Rohrleitungssystem des Zweigkanals 34a (beispielsweise durch eine solche Anpassung (tuning), daß ein Strömungskanal eingeschränkt wird), gebildet wird.
Überdies, was die Indizes für die Feststellung betrifft, ob der SoC des Gastanks 30a oder 30b 100% erreicht hat oder nicht, das heißt, die Feststellung, ob eine vorgegebene Menge erreicht wurde (beispielsweise Schritte S3 und S6) oder nicht, werden die Tanktemperatur Ta und der Tankdruck Pa während der Befüllung für den Gastank 30a und die Tanktemperatur Ta und der Tankdruck Pa während der Befüllung für den Gastank 30b benutzt. Deshalb wird der SoC genau und getrennt für jeden der Gastanks 30a und 30b berechnet, die sich während der Befüllung hinsichtlich der SoC unterscheiden, und es werden die gewünschten Füllmengen adäquat in die Tanks gefüllt.
Nun werden Abwandlungen der ersten Ausführungsform beschrieben. Die folgenden Abwandlungen sind mit einander kompatibel.
[ERSTE ABWANDLUNG] Der SoC der Gastanks 30a und 30b, die entsprechend dem in 2 gezeigten Verfahren befüllt werden, muß nicht 100% sein, sondern kann ein vorgegebener Wert unterhalb 100% sein, Beispielsweise wird, falls zum Zeitpunkt der Befüllung ein Benutzer eine Füllmenge oder einen Rechnungsbetrag für die Füllmenge festlegt, der SoC, der der Füllmenge oder einem Rechnungsbetrag für die Füllmenge entspricht, getrennt für jeden der Gastanks 30a und 30b berechnet und die Befüllung in die Gastanks 30a und 30b erfolgt derart, daß sie den berechneten SoCs der Tanks 30a und 30b entspricht. Überdies müssen die SoCs der Gastanks 30a und 30b, die entsprechend dem in 2 gezeigten Verfahren befüllt werden, nicht einander gleich sein. Beispielsweise können die SoCs der Tanks 30a und 30b durch die Ermittlung berechnet werden, ob der SoC des Gastanks 30a größer ist, als 90% beim Schritt S3 in 2 oder nicht, und bei der nachfolgenden Ermittlung, ob der SoC des Gastanks 30b größer ist als 80% beim Schritt S6 oder nicht.
[ZWEITE ABWANDLUNG] Die Anzahl der Gastanks ist nicht, wie bei den vorgenannten Konstruktionen, auf wie beschränkt, sondern kann auch drei oder mehr sein. Beispielsweise, falls drei Gastanks, die von einander unterschiedliche Wärmeableitungscharakteristiken besitzen, zu einander parallel angeordnet mit der Anschlußvorrichtung 32 verbunden sind, reicht es aus, daß die Zweigkanäle, die den Gastanks mit der höchsten und zweithöchsten Wärmeableitungscharakteristik zugeordnet sind, mit Absperrventilen versehen sind und die Absperrventile in einer solchen Folge geschlossen werden, daß die SoCs der Gastanks 100% in der absteigenden Reihenfolge ihrer Wärmeableitungscharakteristiken erreichen. Bei einem anderen Beispiel ist es auch zulässig, eine Konstruktion anzuwenden, bei der zwei Gastanks die gleiche Wärmeableitungscharakteristik besitzen und ein oder mehrere andere Gastanks eine andere Wärmeableitungscharakteristik oder andere Wärmeableitungscharakteristiken aufweisen. Auch bei diesem Beispiel ist es ausreichend, daß einer oder mehrere Zweigkanäle, die einem oder mehreren Gastanks mit hoher Wärmeableitungscharakteristik zugeordnet sind, mit einem oder mehreren Absperrventilen versehen sind, und daß im wesentlichen die gleiche Steuerung wie die oben beschriebene ausgeführt wird,
[DRITTE ABWANDLUNG] Das in 2 gezeigte Überwachungsverfahren (Berechnung von SoC) kann auch von der Steuerung 38 auf der Seite des Fahrzeugs 3 anstelle der Steuerung 26 auf der Seite der Gasstation 2 durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Überwachungsschritt S2 in 2 von der Steuerung 38 durch Berechnung des SoC des Gastanks 30a als adäquat auf der Basis der Tanktemperatur Ta und des Tankdrucks Pa ausgeführt werden, die zeitweilig gespeichert werden. Überdies kann die Feststellung, ob die SoC in Bezug auf die Gastanks 30a und 30b (Schritte S3 und S5 in 2) 100% erreicht hat oder nicht, auch durch die Steuerung 38 erfolgen.
[ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM] Nun wird unter Bezugnahme auf 6 ein Fahrzeug 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß als Durchflußsteuermechanismus zur Beschränkung der dem Gastank 30a zugeführten Wasserstoffmenge anstelle des Absperrventils 40 ein Durchflußregelventil 46 benutzt wird. Die weitere Gestaltung der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform, deshalb werden die Komponenten, die die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht erneut beschrieben.
Der Öffnungsgrad des Durchflußregelventils 46 wird durch die Steuerung 38 derart gesteuert, daß die zum Gastank 30a strömende Menge des Wasserstoffgases reduziert wird. Das Durchflußregelventil 46 wird beispielsweise bei dieser Ausführungsform durch eine elektromagnetische Kraft betätigt, ist aber nicht darauf beschränkt. Das heißt, verschiedene andere Typen von Durchflußregelventilen können ebenfalls benutzt werden. Der Öffnungsgrad des Durchflußregelventils 46 wird dadurch gesteuert, daß die Position eines Ventilkörpers relativ zu einem Ventilsitz über einen Schrittmotor gesteuert wird.
Bei dieser Ausführungsform wird, wie in 7C gezeigt, der Öffnungsgrad des Durchflußregelventils 46 durch die Steuerung 38 derart gesteuert, daß die SoCs der Gastanks 30a und 30b während der Versorgung des Fahrzeugs 3 mit Wasserstoffgas aus der Wasserstoffstation einander im wesentlichen gleichen. Demzufolge wird vom Beginn der Befüllung an der Öffnungsgrad des Durchflußregelventils 46 gesteuert, um Wasserstoffgas derart in die Gastanks 30a und 30b zu füllen, daß die SoCs der zwei Tanks einander im wesentlichen gleichen. Bei der in dieser Weise durchgeführten Befüllung fällt, wie in 7A gezeigt, der Druckanstieg im Gastank 30a geringer aus als im Gastank 30b und der Druckanstieg im Gastank 30a fällt auch geringer aus als der Druckanstieg im Gastank 30a in dem in 5 gezeigten Falle.
Deshalb können gemäß der Ausführungsform die SoCs der Gastanks 30a und 30b vom Beginn der Befüllung bis zu deren Ende im wesentlichen einander gleich gehalten werden. Dann, falls die Befüllung beendet wird, wenn die SoCs der zwei Tanks einen gewünschten Wert (z. B. 100%) erreichen, können die SoCs der Gastanks 30a und 30b im wesentlichen einander gleich gemacht werden, so daß eine exzessive oder unvollständige Füllung der Gastanks eingeschränkt werden kann. Überdies, weil das Durchflußregelventil 46 nur auf der Seite des Gastanks 30a vorgesehen ist, können die Zahl der Bauteile und die Kosten reduziert werden.
Übrigens können bei der zweiten Ausführungsform die SoCs der Gastanks 30a und 30b auch auf der Basis der Tanktemperaturen Ta und Tb und der Tankdrücke Pa und Pb der beiden Tanks überwacht werden, um deren SoCs im wesentlichen einander gleich zu machen. In diesem Falle ist es ausreichend, daß die SoCs der zwei Tanks durch eine der Steuerungen 26 und 38 überwacht werden.
Als andere Gestaltungen der zweiten Ausführungsform ist es auch möglich, die zweite Abwandlung der ersten Ausführungsform bei der zweiten Ausführungsform anzuwenden. Beispielsweise sind in dem Falle, in dem drei Gastanks, die sich voneinander durch ihre Wärmeableitungscharakteristiken unterscheiden, zu einander parallel angeordnet mit der Anschlußvorrichtung 32 verbunden, wobei Durchflußregelventile in Zweigkanälen vorgesehen sind, die den Gastanks der höchsten und zweithöchsten Wärmeableitungscharakteristik zugeordnet sind, und die Öffnungsgrade der Durchflußregelventile derart gesteuert werden, daß die SoCs aller Gastanks gleich werden.
Zudem kann auch gemäß einer anderen Gestaltung der Ausführungsform das Durchflußregelventil 46 eine mechanische Bauart aufweisen, statt ein elektrisch gesteuerter Typ zu sein. Beispielsweise wird ein Sekundärdruck auf der stromab gelegenen Seite des Durchflußregelventils 46 in eine Druckkammer des Durchflußregelventils 46 eingeleitet und der eingeleitete Sekundärdruck bewegt eine Membran derart, daß ein mit der Membran verbundener Ventilkörper relativ zum Ventilsitz bewegt wird. Somit kann der Öffnungsgrad des Durchflußregelventils 46 derart gesteuert werden, daß die SoCs der Gastanks 30a und 30b im wesentlichen einander gleich sind, während deren SoCs sich während der Befüllung ändern (oder zunehmen). Gemäß dem oben beschriebenen Durchflußregelventil 46 des mechanischen Typs wird die elektrische Leistung für die Betätigung des Durchflußregelventils 46 nicht benötigt, so daß der Verbrauch elektrischer Leistung des Fahrzeugs 3 während des Füllvorgangs beschränkt werden kann.
[DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM] Nun wird unter Bezugnahme auf 8 ein Stromversorgungsnetz für ein von einer Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben, das bei der ersten und der zweiten Ausführungsform anwendbar ist.
Wie in 8 gezeigt, sind die Gastanks 30a und 30b mit einem Versorgungsrohrsystem 52 verbunden, das einer Brennstoffzelle 50 Wasserstoffgas zuführt, und das ein System ist, das sich von dem Versorgungskanal 34 unterscheidet. Ein die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 50 steuernder Hochspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 54 ist mit der Brennstoffzelle 50 verbunden. Verschiedene Hochspannungsausrüstungsteile 56, die für den Betrieb der Brennstoffzelle 50 benutzt werden, sind elektrisch zwischen der Brennstoffzelle 50 und dem Hochspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 54 verbunden. Die Hochspannungsausrüstungsteile 56 sind Ausrüstungsteile für Hochspannung (z. B. eine Spannung über 12 V), beispielsweise ein Luftverdichter, der der Brennstoffzelle 50 unter Druck ein Oxidationsgas zuführt, eine Wasserstoffpumpe, die in zirkulierender Weise ein Wasserstoffabgas der Brennstoffzelle 50 zuführt. Eine Elektrizitätsspeichervorrichtung 58 ist ein ladbarer und entladbarer Akkumulator, der als eine Hochspannungs-Elektrizitätsspeichervorrichtung fungiert. Die Elektrizitätsspeichervorrichtung 58 ist beispielsweise mit einem Fahrmotor des Fahrzeugs 3 über den Hochspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 54 parallel zur Brennstoffzelle 50 verbunden.
Ein Niederspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 60 ist elektrisch zwischen dem Hochspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 54 und der Elektrizitätsspeichervorrichtung 58 angeschlossen. Der Niederspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 60 reduziert die Spannung eines Teils der Gleichstromleistung auf der Seite einer Hochspannungsschaltung und speist die spannungsreduzierte Gleichstromleistung in die Seite einer Niederspannungsschaltung ein. Die spannungsreduzierte Gleichstromleistung wird zum Teil benutzt, um eine Niederspannungsbatterie 62 zu laden, und zum Teil als Leistung zum Betrieb von Niederspannungszubehör 64. Die Niederspannungsbatterie 62 fungiert als eine Elektrizitätsspeichervorrichtung für Niederspannung (z. B. 12 V) und ist eine Batterie, die beispielsweise als Nickel-Metallhydrid-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie anzutreffen ist, Das Niederspannungszubehör 64 umfaßt verschiedene Einrichtungen, die mit einer Niederspannung betrieben werden und sich von den Hochspannungsausrüstungsteilen 56 unterscheiden. Was dem Niederspannungszubehör 64 zugerechnet wird, sind beispielsweise die vorerwähnten Temperatursensoren 42a und 42b, die Drucksensoren 44a und 44b, das Kommunikationsinstrument 36, etc., wie auch das in 1 gezeigte Absperrventil 40, das in 5 gezeigte Durchflußregelventil 46 des elektrischen Typs und dergleichen. Das Niederspannungszubehör 64 und die Steuerung 38 werden ebenfalls durch elektrische Leistung betrieben, die von der Niederspannungsbatterie 62 als einer elektrischen Leistungsversorgungsquelle zugeführt wird. Beispielsweise erzeugt die Brennstoffzelle 50 keine Elektrizität, während sich das Fahrzeug 3 in einem (nachfolgend als „IGOFF” bezeichneten Zustand) mit abgeschalteter Zündung befindet, und deshalb wird die Leistung für das Niederspannungszubehör 64 und die Steuerung 46 von der Niederspannungsbatterie 62 zugeführt. Die Steuerung 38 ist elektrisch mit dem Hochspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 54, dem Niederspannungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 60, etc. verbunden. Die Steuerung 38 ist mit einem Zeitmesser 70 versehen, der verschiedene Zeitspannen messen kann. Der Zeitmesser 70 kann auch getrennt von der Steuerung 38 vorgesehen sein.
Falls Wasserstoffgas entsprechend der ersten und der zweiten Ausführungsform in das Fahrzeug 3 eingefüllt wird, wird das Fahrzeug 3 in den IGOFF-Zustand mit abgeschalteter Zündung versetzt. Deshalb versorgt während der Befüllung mit Wasserstoff die Niederspannungsbatterie 62 das Niederspannungszubehör 64 (das das Absperrventil 40 oder das Durchflußregelventil 46 einschließt) und die Steuerung 38 mit elektrischer Leistung, so daß die Steuerung des Absperrventils 40 oder des Durchflußregelventils 46 durchgeführt werden kann. Deshalb kann beispielsweise das Absperrventil 40 beim in 2 gezeigten Schritt S1 offen gehalten und beim Schritt S5 geschlossen werden. Dann, nachdem die Befüllung mit Wasserstoff beendet ist, endet die Zufuhr elektrischer Leistung von der Niederspannungsbatterie 62 zum Niederspannungszubehör 64 und dergleichen.
Bei dieser Ausführungsform können das Absperrventil 40, das Durchflußregelventil 46 und dergleichen selbst während der Befüllung des Fahrzeugs 3 mit Wasserstoff elektrisch betätigt werden und die vorstehend geschilderte Befüllungssteuerung kann adäquat durchgeführt werden. Übrigens kann der Zeitpunkt der Betätigung des Absperrventils 40 und des Durchflußregelventils 46 und das Stoppen ihrer Betätigung während des Befüllens kann ebenfalls durch den Zeitmesser 70 gesteuert werden. Beispielsweise kann der Beginn der Zuleitung elektrischer Leistung zum Absperrventil 40 und dem Durchflußregelventil 46 (d. h. die Betätigung dieser Ventile) und das Ende der Zuleitung (d. h. das Ende der Betätigung dieser Ventile) durch den Zeitmesser 70 derart gesteuert werden, daß die Zuleitung elektrischer Leistung zum Absperrventil 40 und dem Durchflußregelventil 46 sich während einer vorgegebenen Zeitspanne (z. B. 30 Minuten) nach der Aktion zur Verbindung des Abfüllmundstücks 23 mit der Anschlußvorrichtung 32 oder nach dem Öffnen des Brennstoffdeckels in dem mit einem Klappdeckel versehenen Kasten des Fahrzeugs 3 fortsetzt.
Die Fahrzeuge der Ausführungsformen und ihrer Abwandlungen sind bei Fahrzeugen anwendbar, die Gastanks besitzen, die nicht nur mit Wasserstoffgas, sondern auch mit anderen Brenngasen, wie Erdgas oder dergleichen, versorgt werden. Außerdem ist die Erfindung nicht nur bei Räderfahrzeugen anwendbar, sondern auch bei anderen mit Brennstofftanks als Objekt einer Befüllung mit Gas von außerhalb ausgerüsteten beweglichen Einheiten, wie Flugzeuge, Schiffe und Boote, Roboter, etc.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele von ihr beschrieben wurde, ist doch zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil ist die Erfindung so zu verstehen, daß sie verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Obwohl die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen beispielsweisen Kombinationen und Gestaltungen gezeigt sind, liegen zusätzlich auch andere Kombinationen und Gestaltungen, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element einschließen, im Bereich der angefügten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-15569 [0002]
JP 2005-155869 A [0002, 0002, 0003]
JP 2005-155869 [0002, 0003]

Claims

Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: einen ersten Gastank, der eine erste Wärmeableitungscharakteristik besitzt; einen zweiten Gastank, der eine zweite Wärmeableitungscharakteristik besitzt, die niedriger ist als die erste Wärmeableitungscharakteristik; einen gemeinsamen Kanal als einen Versorgungsweg eines Gases, das von einer externen Gasstation dem ersten und dem zweiten Gastank zugeführt wird, und einen ersten Zweigkanal und einen zweiten Zweigkanal, die vom gemeinsamen Kanal zum ersten bzw. zweiten Gastank abzweigen, wobei der erste Zweigkanal mit einem Durchflußbeschränkungsmechanismus versehen ist, der befähigt ist, die Menge des dem ersten Gastank zugeführten Gases zu beschränken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem der Durchflußbeschränkungsmechanismus ein Absperrventil ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, weiter umfassend eine fahrzeugseitige Steuerung, die das Öffnen und Schließen des Absperrventils steuert, wobei, wenn das Fahrzeug mit dem Gas von der Gasstation versorgt wird, die fahrzeugseitige Steuerung dem Gas die Zuleitung zum ersten und zweiten Gastank gestattet, während das Absperrventil geöffnet ist, und dann, nachdem die Zuleitung einer vorgegebene Menge des Gases zum ersten Gastank vollendet ist, die fahrzeugseitige Steuerung das Absperrventil schließt, um dem Gas unter dem ersten und dem zweiten Gastank nur noch die Zuleitung zum zweiten Gastank zu gestatten.
Fahrzeug nach Anspruch 2, weiter umfassend eine fahrzeugseitige Steuerung, die das Öffnen und Schließen des Absperrventils steuert, bei welchem, falls ein Benutzer eine Füllmenge oder einen Rechnungsbetrag für die Befüllung vorgibt, wenn Gas von der Gasstation in das Fahrzeug abgefüllt wird, die fahrzeugseitige Steuerung die Füllzustände des ersten und des zweiten Gastanks berechnet, die der Füllmenge oder dem Rechnungsbetrag entsprechen, und wobei die fahrzeugseitige Steuerung dem Gas gestattet, dem ersten und dem zweiten Gastank derart zugeleitet zu werden, daß die Befüllung des ersten und des zweiten Gastanks entsprechend den berechneten Füllzuständen ausgeführt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 3, weiter umfassend einen ersten Detektor, der eine das Innere des ersten Gastanks betreffende Zustandsgröße ermittelt, wobei die fahrzeugseitige Steuerung eine vom ersten Detektor ermittelte Information als Index dafür verwendet, ob die vorgegebene Gasmenge erreicht ist oder nicht.
Fahrzeug nach Anspruch 5, bei welchem die fahrzeugseitige Steuerung die Entscheidung trifft, ob die Versorgung mit der vorbestimmten Gasmenge vollendet ist oder nicht.
Fahrzeug nach Anspruch 5, weiter umfassend einen Transmitter, der eine vom ersten Detektor ermittelte Information durch Kommunikation an einen in der Gasstation vorgesehenen Empfänger überträgt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, weiter umfassend einen zweiten Detektor, der eine das Innere des zweiten Gastanks betreffende Zustandsgröße ermittelt, wobei der Transmitter auch die vom zweiten Detektor ermittelte Information durch Kommunikation auf den Empfänger überträgt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei welchem der Takt für das Betätigen und Stoppen des Absperrventils durch einen Zeitmesser gesteuert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem der Durchflußbeschränkungsmechanismus ein Durchflußregelventil ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, weiter umfassend eine fahrzeugseitige Steuerung, die den Öffnungsgrad des Durchflußregelventils steuert, wobei die fahrzeugseitige Steuerung den Öffnungsgrad des Durchflußregelventils derart steuert, daß die Zustände der Befüllung des ersten und des zweiten Gastanks im wesentlichen einander gleich sind, während das Gas von der Gasstation zugeführt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 11, bei welchem der Zeitpunkt, zu dem das Durchflußregelventil betätigt und gestoppt wird, durch eine Zeitmeßvorrichtung gesteuert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 10, bei welchem das Durchflußregelventil ein mechanisches Ventil ist, dessen Öffnungsgrad derart gesteuert wird, daß die Zustände der Befüllung des ersten und des zweiten Gastanks im wesentlichen einander gleich sind, während das Gas von der Gasstation zugeführt wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiter umfassend: eine Brennstoffzelle, die Elektrizität unter Verwendung des in die Gastanks eingefüllten Gases erzeugt, und eine Batterie, die die in der Brennstoffzelle erzeugte Elektrizität speichert, wobei das Durchflußregelventil durch Verwendung der in der Batterie gespeicherten Elektrizität betätigt wird, wenn das Gas in die Gastanks gefüllt ist.