JP2004144128A - 燃料ガス充填装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料ガスを効率よく燃料タンクに充填する。
【解決手段】本発明は、燃料としての燃料ガスを貯留する燃料タンクに燃料ガスを充填するための燃料ガス充填装置において、前記燃料タンク内の燃料ガスの圧力を検出する手段7と、前記燃料タンク内の燃料ガスの温度を検出する手段6と、これら検出された圧力と温度に基づいて燃料タンク内の燃料ガス残量を一定周期で算出する手段8と、一定周期ごとに算出された燃料ガス残量の変化量に基づき燃料タンク内に充填される燃料ガス流量を算出する手段8と、一定周期ごとに検出された燃料ガス温度の変化量に基づき燃料ガス温度の変化率を算出する手段8と、前記燃料ガス温度の変化率に基づいて燃料タンクに充填される燃料ガス流量を制御する手段5、8とを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明は、燃料としての燃料ガスを貯留する燃料タンクに燃料ガスを充填するための燃料ガス充填装置において、前記燃料タンク内の燃料ガスの圧力を検出する手段7と、前記燃料タンク内の燃料ガスの温度を検出する手段6と、これら検出された圧力と温度に基づいて燃料タンク内の燃料ガス残量を一定周期で算出する手段8と、一定周期ごとに算出された燃料ガス残量の変化量に基づき燃料タンク内に充填される燃料ガス流量を算出する手段8と、一定周期ごとに検出された燃料ガス温度の変化量に基づき燃料ガス温度の変化率を算出する手段8と、前記燃料ガス温度の変化率に基づいて燃料タンクに充填される燃料ガス流量を制御する手段5、8とを備える。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガス充填装置、特に車両に搭載する燃料ガス充填装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料としてガス状の燃料ガスを貯留する燃料タンクに圧力センサ、温度センサを設置し、燃料タンク内の圧力および温度から燃料タンク内の燃料ガス残存量を検出し、この燃料ガス残存量から車両の航続可能距離を推定し、運転者に告知する技術がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11‐141344号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料タンクに充填される燃料ガスは、気体の圧縮作用により温度上昇するが、充填による燃料ガスの最高到達温度は、燃料タンクに燃料ガスを充填する充填設備の燃料ガスの充填流量、車両の燃料タンク容積、燃料ガス充填前の燃料タンク内の燃料ガス温度、外気温度等により変化する。したがって、燃料タンク内の燃料ガスが満量になる前に、燃料ガス温度が許容温度を越え、燃料を燃料タンク一杯に充填することができない。一方、燃料タンク内をフルに充填するために、充填流量を絞って、燃料ガスの温度上昇を抑制すると、充填時間が長時間となり、ガソリン車のガソリン補給時間より長くなるという問題がある。
【0005】
したがって、本発明においては、上記課題を鑑みて、燃料ガスを燃料タンクに短時間のうちにフル充填することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料としての燃料ガスを貯留する燃料タンクに燃料ガスを充填するための燃料ガス充填装置において、前記燃料タンク内の燃料ガスの圧力を検出する手段と、前記燃料タンク内の燃料ガスの温度を検出する手段と、これら検出された圧力と温度に基づいて燃料タンク内の燃料ガス残量を一定周期で算出する手段と、一定周期ごとに算出された燃料ガス残量の変化量に基づき燃料タンク内に充填される燃料ガス流量を算出する手段と、一定周期ごとに検出された燃料ガス温度の変化量に基づき燃料ガス温度の変化率を算出する手段と、前記燃料ガス温度の変化率に基づいて燃料タンクに充填される燃料ガス流量を制御する手段とを備える。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料タンクへ流入する燃料ガスの流量を燃料タンク内の燃料ガス温度の変化率に応じて制御するため、充填装置の充填能力によらず、速やかに燃料タンクの最大容量まで燃料ガスを充填することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を適用する燃料充填装置のシステム図である。車両の搭載される燃料ガスを貯留する燃料タンク1、燃料タンク1と図示しない充填装置が装着される充填口2とを繋ぐガス流路3、このガス流路3の途中に配設される、燃料タンク1からの燃料ガスの逆流を防止する逆止弁4、更にガス流路3には燃料タンク内に充填される燃料ガスの流量を調整するための流量調整弁5が設置される。
【0009】
また、燃料タンク1にはタンク内の燃料ガスの温度Tを検出する温度センサ6と、タンク内の圧力Pを検出する圧力センサ7が設置され、これらの検出値はコントローラ8に送られる。
【0010】
コントローラ8は、後述するようにこれら検出された温度Tと圧力Pに応じて、燃料タンク1に充填される燃料ガス流量を流量調節弁5の開度を制御することで調節する。ここで、コントローラ8は、各センサ6、7からのデジタル信号をアナログ信号に変換する変換機、及び入力されたデジタル信号を演算するためのCPUを内蔵している。
【0011】
コントローラ8は、温度センサ6と圧力センサ7の検出値を一定周期ごとに入力し、この検出値に基づいて燃料タンク1内の燃料ガス残量をファンデル・ワールスの状態方程式から算出する。燃料ガス残量を一定周期で検出してその変化量を算出し、燃料タンク1内に流入する燃料ガス流量を算出する。また、一定周期で検出した燃料ガスの温度を用いて、燃料タンク内の燃料ガスの温度変化率を演算する。
【0012】
また符号9は、リッドスイッチであり、図示しない充填装置を充填項2へ装着するために充填口2を塞いでいるリッドを開放したときに、コントローラ8にリッド開信号を入力する。
【0013】
このように構成されて、以下、コントローラ8が実施する、燃料タンク1への燃料ガス充填時の制御内容につき図2に示すフローチャートを用いて説明する。この制御はコントローラ8にリッドスイッチ9からのリッド開放信号が入力されている間、一定周期、例えば、10msecごとに実施される。
【0014】
まずステップ1で、燃料タンク内の温度Tと圧力Pを各センサ6、7から読み取る。続くステップ2で燃料タンク1内の温度Tが所定温度Tm未満かどうかを判定する。ここで、所定温度Tmは燃料タンク1の許容温度Ttに対して余裕を持って設定され、例えば、Tm=Tt×0.8である。
【0015】
燃料タンク内の温度Tが所定温度Tm未満であればステップ3に進み。所定温度Tm以上であればステップ4に進み、流量調整弁5を閉じ、制御を終える。一方、ステップ3では、燃料タンク内の温度Tの前回値と今回値とから温度変化率ΔT(=dT/dτ)を算出する。
【0016】
ステップ3に続くステップ5では、検出された燃料タンク1内の温度Tと圧力Pから燃料タンク1内の燃料ガス残量Gを算出し、記憶しておいた燃料タンク1内の燃料ガス残量の前回値と今回値Gとから燃料タンク1内に流入する燃料ガス量ΔG(=dG/dτ)を算出する。
【0017】
ステップ6では、算出された燃料ガス残量Gが燃料タンクの満量(許容上限量)Gmに達したかどうかを判定する。満量Gm未満であればステップ7に進み、ステップ3で算出した温度変化率ΔTから所定温度Tmに達するまでの所要時間τs=(Tm−T)/ΔTを算出する。一方、燃料タンク1の残量Gが満量Gm以上であればステップ4に進む。
【0018】
ステップ8では、ステップ5で算出した燃料ガス量ΔGから燃料タンク1の残量Gが満量Gmに達するまでの所要時間τg=(Gm−G)/ΔGを算出する。
【0019】
ステップ9では、燃料タンク内の温度が所定温度Tmに達するまでの時間τsと燃料タンク内の燃料ガス残量Gが満量Gmとなるまでの時間τgとを比較する。時間τsが時間τgより長い場合にはステップ10に進み、現状の流量制御弁5の弁開度を維持する。時間τsが時間τgより長い場合には、燃料ガスを現在の流量で供給し続けても燃料タンク内の温度が所定温度Tmに達する前に燃料タンク1の残量Gを満量Gmにすることができるので、速やかに燃料ガスの充填することができる。
【0020】
一方、時間τsが時間τgと同じか短い場合にはステップ11に進み、流量制御弁5の弁開度をX%だけ絞る。ここで絞り率Xは、図3に示すようなマップから算出される。絞り率Xは、燃料ガス充填開始時点の燃料タンク内温度が高いほど、かつ外気温度が高いほど高くなるように設定される。このようにして、燃料タンク1内の残量Gが満量Gmとなった時点で、燃料タンク1内の燃料ガス温度Tが所定温度Tmを越えない範囲で燃料ガス流量を最大流量とするため燃料ガス流量を漸減するように流量制御弁5の弁開度をコントロールする。したがって、燃料タンク内の燃料ガス残量を速やかに満量とすることができる。また、絞り率Xは外気温度に基づいて設定されるため、急激に燃料流量を減らして、燃料ガスの充填時間が遅延したり、燃料ガスの充填流量の減少分が少ないために、燃料タンク1の燃料ガス残量Gが満量Gmとなる前に燃料タンクの温度Tが許容温度Tmに達することを防止できる。以上の制御内容の概略を示しているのが図4である。
【0021】
したがって、本発明においては、燃料タンクへ流入する燃料ガスの流量を燃料タンク内の温度変化率に応じて制御するため、充填装置の充填能力によらず、速やかに燃料タンクの最大容量まで燃料ガスを充填することができる。
【0022】
また燃料ガス充填時の燃料タンク内の温度変化率ΔTと、燃料タンクに流入する燃料ガス流量ΔGとを演算し、ΔTに基づき燃料ガスが所定温度Tmに達するまでの時間τsとΔGに基づき燃料タンクの残量が満量に達するまでの時間τgとを算出し、時間τsと時間τgの関係から燃料タンクに充填される燃料ガス流量ΔGを制御するため、燃料タンク内の燃料ガス残量が満量となる前に、燃料タンク内の温度が許容温度Tmに達することを防止し、かつ充填される燃料ガス流量を大きく設定することができるので、速やかに燃料タンクの満量まで燃料ガスを充填することができる。
【0023】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料充填装置のシステム図である。
【図2】制御内容を説明するフローチャート図である。
【図3】流量制御弁の絞り率と外気温度、燃料タンク内温度との関係を示すマップである。
【図4】制御内容を示す概略図である。
【符号の説明】
1 燃料タンク
2 充填口
3 燃料ガス流路
4 逆止弁
5 流量調整弁
6 温度センサ
7 圧力センサ
8 コントローラ
9 リッドスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガス充填装置、特に車両に搭載する燃料ガス充填装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料としてガス状の燃料ガスを貯留する燃料タンクに圧力センサ、温度センサを設置し、燃料タンク内の圧力および温度から燃料タンク内の燃料ガス残存量を検出し、この燃料ガス残存量から車両の航続可能距離を推定し、運転者に告知する技術がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11‐141344号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料タンクに充填される燃料ガスは、気体の圧縮作用により温度上昇するが、充填による燃料ガスの最高到達温度は、燃料タンクに燃料ガスを充填する充填設備の燃料ガスの充填流量、車両の燃料タンク容積、燃料ガス充填前の燃料タンク内の燃料ガス温度、外気温度等により変化する。したがって、燃料タンク内の燃料ガスが満量になる前に、燃料ガス温度が許容温度を越え、燃料を燃料タンク一杯に充填することができない。一方、燃料タンク内をフルに充填するために、充填流量を絞って、燃料ガスの温度上昇を抑制すると、充填時間が長時間となり、ガソリン車のガソリン補給時間より長くなるという問題がある。
【0005】
したがって、本発明においては、上記課題を鑑みて、燃料ガスを燃料タンクに短時間のうちにフル充填することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料としての燃料ガスを貯留する燃料タンクに燃料ガスを充填するための燃料ガス充填装置において、前記燃料タンク内の燃料ガスの圧力を検出する手段と、前記燃料タンク内の燃料ガスの温度を検出する手段と、これら検出された圧力と温度に基づいて燃料タンク内の燃料ガス残量を一定周期で算出する手段と、一定周期ごとに算出された燃料ガス残量の変化量に基づき燃料タンク内に充填される燃料ガス流量を算出する手段と、一定周期ごとに検出された燃料ガス温度の変化量に基づき燃料ガス温度の変化率を算出する手段と、前記燃料ガス温度の変化率に基づいて燃料タンクに充填される燃料ガス流量を制御する手段とを備える。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料タンクへ流入する燃料ガスの流量を燃料タンク内の燃料ガス温度の変化率に応じて制御するため、充填装置の充填能力によらず、速やかに燃料タンクの最大容量まで燃料ガスを充填することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を適用する燃料充填装置のシステム図である。車両の搭載される燃料ガスを貯留する燃料タンク1、燃料タンク1と図示しない充填装置が装着される充填口2とを繋ぐガス流路3、このガス流路3の途中に配設される、燃料タンク1からの燃料ガスの逆流を防止する逆止弁4、更にガス流路3には燃料タンク内に充填される燃料ガスの流量を調整するための流量調整弁5が設置される。
【0009】
また、燃料タンク1にはタンク内の燃料ガスの温度Tを検出する温度センサ6と、タンク内の圧力Pを検出する圧力センサ7が設置され、これらの検出値はコントローラ8に送られる。
【0010】
コントローラ8は、後述するようにこれら検出された温度Tと圧力Pに応じて、燃料タンク1に充填される燃料ガス流量を流量調節弁5の開度を制御することで調節する。ここで、コントローラ8は、各センサ6、7からのデジタル信号をアナログ信号に変換する変換機、及び入力されたデジタル信号を演算するためのCPUを内蔵している。
【0011】
コントローラ8は、温度センサ6と圧力センサ7の検出値を一定周期ごとに入力し、この検出値に基づいて燃料タンク1内の燃料ガス残量をファンデル・ワールスの状態方程式から算出する。燃料ガス残量を一定周期で検出してその変化量を算出し、燃料タンク1内に流入する燃料ガス流量を算出する。また、一定周期で検出した燃料ガスの温度を用いて、燃料タンク内の燃料ガスの温度変化率を演算する。
【0012】
また符号9は、リッドスイッチであり、図示しない充填装置を充填項2へ装着するために充填口2を塞いでいるリッドを開放したときに、コントローラ8にリッド開信号を入力する。
【0013】
このように構成されて、以下、コントローラ8が実施する、燃料タンク1への燃料ガス充填時の制御内容につき図2に示すフローチャートを用いて説明する。この制御はコントローラ8にリッドスイッチ9からのリッド開放信号が入力されている間、一定周期、例えば、10msecごとに実施される。
【0014】
まずステップ1で、燃料タンク内の温度Tと圧力Pを各センサ6、7から読み取る。続くステップ2で燃料タンク1内の温度Tが所定温度Tm未満かどうかを判定する。ここで、所定温度Tmは燃料タンク1の許容温度Ttに対して余裕を持って設定され、例えば、Tm=Tt×0.8である。
【0015】
燃料タンク内の温度Tが所定温度Tm未満であればステップ3に進み。所定温度Tm以上であればステップ4に進み、流量調整弁5を閉じ、制御を終える。一方、ステップ3では、燃料タンク内の温度Tの前回値と今回値とから温度変化率ΔT(=dT/dτ)を算出する。
【0016】
ステップ3に続くステップ5では、検出された燃料タンク1内の温度Tと圧力Pから燃料タンク1内の燃料ガス残量Gを算出し、記憶しておいた燃料タンク1内の燃料ガス残量の前回値と今回値Gとから燃料タンク1内に流入する燃料ガス量ΔG(=dG/dτ)を算出する。
【0017】
ステップ6では、算出された燃料ガス残量Gが燃料タンクの満量(許容上限量)Gmに達したかどうかを判定する。満量Gm未満であればステップ7に進み、ステップ3で算出した温度変化率ΔTから所定温度Tmに達するまでの所要時間τs=(Tm−T)/ΔTを算出する。一方、燃料タンク1の残量Gが満量Gm以上であればステップ4に進む。
【0018】
ステップ8では、ステップ5で算出した燃料ガス量ΔGから燃料タンク1の残量Gが満量Gmに達するまでの所要時間τg=(Gm−G)/ΔGを算出する。
【0019】
ステップ9では、燃料タンク内の温度が所定温度Tmに達するまでの時間τsと燃料タンク内の燃料ガス残量Gが満量Gmとなるまでの時間τgとを比較する。時間τsが時間τgより長い場合にはステップ10に進み、現状の流量制御弁5の弁開度を維持する。時間τsが時間τgより長い場合には、燃料ガスを現在の流量で供給し続けても燃料タンク内の温度が所定温度Tmに達する前に燃料タンク1の残量Gを満量Gmにすることができるので、速やかに燃料ガスの充填することができる。
【0020】
一方、時間τsが時間τgと同じか短い場合にはステップ11に進み、流量制御弁5の弁開度をX%だけ絞る。ここで絞り率Xは、図3に示すようなマップから算出される。絞り率Xは、燃料ガス充填開始時点の燃料タンク内温度が高いほど、かつ外気温度が高いほど高くなるように設定される。このようにして、燃料タンク1内の残量Gが満量Gmとなった時点で、燃料タンク1内の燃料ガス温度Tが所定温度Tmを越えない範囲で燃料ガス流量を最大流量とするため燃料ガス流量を漸減するように流量制御弁5の弁開度をコントロールする。したがって、燃料タンク内の燃料ガス残量を速やかに満量とすることができる。また、絞り率Xは外気温度に基づいて設定されるため、急激に燃料流量を減らして、燃料ガスの充填時間が遅延したり、燃料ガスの充填流量の減少分が少ないために、燃料タンク1の燃料ガス残量Gが満量Gmとなる前に燃料タンクの温度Tが許容温度Tmに達することを防止できる。以上の制御内容の概略を示しているのが図4である。
【0021】
したがって、本発明においては、燃料タンクへ流入する燃料ガスの流量を燃料タンク内の温度変化率に応じて制御するため、充填装置の充填能力によらず、速やかに燃料タンクの最大容量まで燃料ガスを充填することができる。
【0022】
また燃料ガス充填時の燃料タンク内の温度変化率ΔTと、燃料タンクに流入する燃料ガス流量ΔGとを演算し、ΔTに基づき燃料ガスが所定温度Tmに達するまでの時間τsとΔGに基づき燃料タンクの残量が満量に達するまでの時間τgとを算出し、時間τsと時間τgの関係から燃料タンクに充填される燃料ガス流量ΔGを制御するため、燃料タンク内の燃料ガス残量が満量となる前に、燃料タンク内の温度が許容温度Tmに達することを防止し、かつ充填される燃料ガス流量を大きく設定することができるので、速やかに燃料タンクの満量まで燃料ガスを充填することができる。
【0023】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料充填装置のシステム図である。
【図2】制御内容を説明するフローチャート図である。
【図3】流量制御弁の絞り率と外気温度、燃料タンク内温度との関係を示すマップである。
【図4】制御内容を示す概略図である。
【符号の説明】
1 燃料タンク
2 充填口
3 燃料ガス流路
4 逆止弁
5 流量調整弁
6 温度センサ
7 圧力センサ
8 コントローラ
9 リッドスイッチ
Claims (6)
- 燃料としての燃料ガスを貯留する燃料タンクに燃料ガスを充填するための燃料ガス充填装置において、
前記燃料タンク内の燃料ガスの圧力を検出する手段と、
前記燃料タンク内の燃料ガスの温度を検出する手段と、
これら検出された圧力と温度に基づいて燃料タンク内の燃料ガス残量を一定周期で算出する手段と、
一定周期ごとに算出された燃料ガス残量の変化量に基づき燃料タンク内に充填される燃料ガス流量を算出する手段と、
一定周期ごとに検出された燃料ガス温度の変化量に基づき燃料ガス温度の変化率を算出する手段と、
前記燃料ガス温度の変化率に基づいて燃料タンクに充填される燃料ガス流量を制御する手段とを備えた燃料ガス充填装置。 - 前記燃料ガス温度の変化率に基づいて前記燃料ガス温度の目標温度に達するまでの時間を算出する手段と、
前記燃料ガス流量に基づいて前記燃料タンク残量が許容上限量に達するまでの時間を算出する手段と、
燃料ガス温度の目標温度に達するまでの時間と燃料タンク残量が許容上限量に達するまでの時間とに基づいて燃料タンクに充填される燃料ガスの流量を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の燃料ガス充填装置。 - 燃料ガス温度の目標温度に達するまでの時間が燃料タンク残量が許容上限量に達するまでの時間より長いときに、充填される燃料ガス量を維持することを特徴とする請求項2に記載の燃料ガス充填装置。
- 燃料ガス温度の目標温度に達するまでの時間が燃料タンク残量が許容上限量に達するまでの時間より短いときに、充填される燃料ガス量を減少することを特徴とする請求項2に記載の燃料ガス充填装置。
- 前記燃料ガス量の減少量は、前記燃料ガス流量制御手段の開度の絞り率によって制御され、この絞り率は、燃料ガス充填時の燃料タンク内の燃料ガス温度に基づいて設定されることを特徴とする請求項4に記載の燃料ガス充填装置。
- 前記絞り率は、外気温に基づいて設定されることを特徴とする請求項5に記載の燃料ガス充填装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002307039A JP2004144128A (ja) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | 燃料ガス充填装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002307039A JP2004144128A (ja) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | 燃料ガス充填装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004144128A true JP2004144128A (ja) | 2004-05-20 |
Family
ID=32453620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002307039A Pending JP2004144128A (ja) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | 燃料ガス充填装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004144128A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-10-22 JP JP2002307039A patent/JP2004144128A/ja active Pending
Cited By (14)
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