JP2006226511A

JP2006226511A - 燃料電池車両システム

Info

Publication number: JP2006226511A
Application number: JP2005044477A
Authority: JP
Inventors: Kuninori Tanaka; 邦典田中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】燃料ガスの適切な充填タイミングを通知する。
【解決手段】水素ガス貯蔵タンク１１内の現在の内部圧力を測定する内部圧力計１７と、水素ガス貯蔵タンク１１の現在の温度を測定する内部温度計１８、表面温度計１９と、水素ガス貯蔵タンク１１の現在の内部圧力からの圧力推移、現在の温度からの温度推移を算出し、圧力推移が、水素ガス貯蔵タンク１１の容量によって決まる充填目標圧力となるまでに、残存量から充填可能な燃料ガスの充填可能量、又は、温度推移が、水素ガス貯蔵タンク１１の許容温度である充填目標温度となるまでに、残存量から充填可能な燃料ガスの充填可能量を算出するコントロールユニット３０と、算出された充填可能量のうち、先に充填目標圧力又は充填目標温度となるものを充填可能量として表示する表示部３２とを備えることで実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮された燃料ガスを燃料貯蔵タンクに充填させる際の充填処理に関し、詳しくは、短時間で燃料ガスを充填する燃料電池車両システムに関する。

化石燃料の枯渇危機、並びに化石燃料の燃焼による大気汚染、地球温暖化の問題に対応すべく、圧縮された燃料ガスを消費することで走行する車両が考案されている。このように燃料ガスを消費することで走行する車両としては、例えば、燃料ガスとして水素ガスを用い、化学反応により発生させた電気エネルギーで走行する燃料電池車がある。

燃料ガスを消費することで走行する車両は、燃料ガスを充填するための燃料タンクを備えており、貯蔵量が少なくなる毎に適宜充填を行う必要がある。通常、燃料タンクには、圧縮させた燃料ガスを充填することになるが、圧縮された燃料ガスは、反応性が高いため、燃料タンクの状態、例えば、内部圧力や、燃料タンク表面温度、さらには、供給する燃料ガスの温度や、供給速度に応じて供給量を適切に制御する必要がある。

このように、燃料タンクへ燃料ガスを充填する際には、供給量を適切に制御する必要があるため、燃料タンクの状態によっては、連続的に充填することができなかったり、非常に遅い供給速度にすることが要求されるなど、充填に多大な時間を要してしまうといった問題があった。

そこで、複数の高圧水素タンクを備えた車両水素ガス供給装置が考案されている（特許文献１参照。）。特許文献１で示される車両水素ガス供給装置は、温度センサ、圧力センサによって検出された高圧水素タンクの温度、圧力に応じて充填バルブ、放出バルブの開閉を制御している。

例えば、水素ガスの消費時には、複数の高圧水素タンクの中から一つの高圧水素タンクを選択して、選択した高圧水素タンクから優先的に水素ガスを消費させ、当該高圧水素タンクの圧力を低下させる。そして、水素ガスの充填時には、優先的に水素ガスを消費させた高圧水素タンクに対して、他の複数の高圧水素タンクから水素ガスを移送し、高圧水素タンクの温度を低下させる。その後、水素ガスを供給する水素ガス供給ステーションから、温度が低下した複数の高圧水素タンクに対して水素ガスを充填させることで、水素ガス充填時間を短縮させることができる。

ところで、天然ガスを圧縮させた圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料にして走行するＣＮＧ車両のガス供給装置において、充填時間演算プログラムにより、燃料タンクが満タン容量となるまで、あるいは燃料タンクがプリセットされた目標圧力となるまでの充填時間を算出し、算出された充填時間を表示させて、ユーザに通知する手法が考案されている（特許文献２参照。）。これにより、ユーザは、圧縮天然ガスが燃料タンクに充填される時間を把握できるため、時間を有効活用することができるという利点がある。
特開２００４−８４８０８号公報特開平１０−９４９３号広報

一般に、燃料タンクへ、満タン容量となるまで、あるいは目標圧力となるまで水素ガスを供給する場合、ジュール−トムソン効果と、燃料タンク内の水素ガスの断熱圧縮により燃料タンク内の温度は上昇する。この温度の上昇は、水素ガスの供給速度が速いほど顕著となる。逆に、燃料タンクから水素ガスを排出する際には、燃料タンク内の温度は下がる。また、現在、一般的に用いられている水素ガス充填用の燃料タンクは、表面材質の特性上、使用環境温度の上限が定められている。

したがって、このような燃料タンクに供給可能な水素ガスの量は、水素ガス供給前の燃料タンクの表面温度、燃料タンク内の残量水素ガス量を示す燃料タンクの内部圧力といった燃料タンクの構造や状態に応じたパラメータによって条件付けられると共に、水素ガスの供給速度、供給する水素ガスの温度といった水素ガスに関するパラメータによっても条件付けられることになる。

燃料タンクに水素ガスを充填させるには、このような拘束があるため、例えば、燃料タンク内あるいは燃料タンクの表面温度が高温の場合には、水素の充填量が制限され、上述した温度が下がるまで充填をいったん停止させる必要がある。つまり、燃料ガスの適切な充填タイミングを逃してしまうと、非常に煩わしい充填作業と充填に要する時間の増大を招いてしまうといった問題がある。

従来の技術として示した特許文献１においては、複数の高圧水素タンクを複数備えた構成を条件とし、高圧水素タンクを複数用意しておくことで、水素ガスを充填させるターゲットとなる高圧水素タンクの温度を低下させること可能としている。したがって、特許文献１に示された技術においては、高圧水素タンクを複数備えることで、水素ガスを充填させるタイミングを動的に作ることはできるが、高圧水素タンクを１つしか保持していない車両システムには適用できないといった問題がある。

また、特許文献１においては、水素ガスの充填のタイミングを動的に作ることはできるが、そのタイミングが必ずしも最適な充填タイミングとはいえず、ユーザは、最適な充填タイミングを知ることなく、高圧水素ガス内の残量が減ったから充填をするという対処的な充填作業を強いられてしまうといった問題がある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、最適なタイミングで燃料ガスを燃料貯蔵タンクに充填することを可能とする燃料電池車両システムを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池車両システムでは、燃料貯蔵タンクに圧縮されて貯蔵された燃料ガスを消費して発電する燃料電池を備える燃料電池車両システムにおいて、上記燃料貯蔵タンク内の現在の内部圧力を測定する内部圧力測定手段と、上記燃料貯蔵タンクの現在の温度を測定する温度測定手段と、上記内部圧力及び上記温度に基づいて、上記燃料貯蔵タンク内に貯蔵されている上記燃料ガスの残存量を算出する残存量算出手段と、燃料ガス外部供給源の供給能力に基づいて決まる予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記現在の内部圧力からの圧力推移を算出する圧力推移算出手段と、上記予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記現在の温度からの温度推移を算出する温度推移算出手段と、上記圧力推移が、上記燃料貯蔵タンクの容量によって決まる充填目標圧力となるまでに、充填可能な上記燃料ガスの充填可能量、又は、上記温度推移が、上記燃料貯蔵タンクの許容温度である充填目標温度となるまでに、充填可能な上記燃料ガスの充填可能量を算出する充填可能量算出手段と、上記充填可能量算出手段によって算出された上記充填可能量のうち、先に上記充填目標圧力又は上記充填目標温度となるものを充填可能量として表示する表示手段とを備えることにより、上述の課題を解決する。

また、本発明に係る燃料電池車両システムでは、燃料貯蔵タンクに圧縮されて貯蔵された燃料ガスを消費して発電する燃料電池を備える燃料電池車両システムにおいて、当該燃料電池車両システムの現在の位置から所定の範囲内に存在する燃料ガス外部供給源に関して、少なくとも上記燃料ガス外部供給源の位置情報と、上記燃料ガス外部供給源の燃料ガス供給能力情報とを提供する情報提供手段と、上記燃料ガス外部供給源が存在する位置に到達した際の上記燃料貯蔵タンク内の内部圧力を予測算出する内部圧力算出手段と、上記燃料ガス外部供給源が存在する位置に到達した際の上記燃料貯蔵タンク内の温度を予測算出する温度算出手段と、予測算出された上記内部圧力、上記温度に基づいて、上記燃料貯蔵タンク内に貯蔵されている上記燃料ガスの残存量を予測算出する残存量算出手段と、燃料ガス外部供給源の上記燃料ガス供給能力情報に基づいて決まる予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記予測算出された内部圧力からの圧力推移を算出する圧力推移算出手段と、上記予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記予測算出された温度からの温度推移を算出する温度推移算出手段と、上記圧力推移が、上記燃料貯蔵タンクの容量によって決まる充填目標圧力となるまでに、上記予測された残存量から充填可能な上記燃料ガスの充填可能量、又は、上記温度推移が、上記燃料貯蔵タンクの許容温度である充填目標温度となるまでに、上記予測された残存量から充填可能な上記燃料ガスの充填可能量を算出する充填可能量算出手段と、上記充填可能量算出手段によって算出された上記充填可能量のうち、先に上記充填目標圧力又は上記充填目標温度となるものを充填可能量として表示する表示手段とを備えることにより、上述の課題を解決する。

本発明に係る燃料電池車両システムによれば、表示手段を介して充填可能量を提供することで、燃料ガスを充填する充填タイミングを、燃料貯蔵タンクが有するスペック及び燃料貯蔵タンクの現在の状態に応じてリアルタイムに通知することを可能とする。したがって、ユーザは、この充填タイミングで燃料ガスの充填を実行することで、非常に効率よく短時間で充填処理作業を行うことが可能となる。

また、本発明に係る燃料電池車両システムによれば、情報提供手段から提供される所定の範囲内の燃料ガス外部供給源に関する、少なくとも燃料ガス外部供給源の位置情報と、燃料ガス外部供給源の燃料ガス供給能力情報とから、上記燃料ガス外部供給源への移動による残存量の変化、温度変化、圧力変化を予測し、燃料ガス供給能力情報によって決まる予測充填量より、温度推移、圧力推移を予測することで、最も効率的に充填することができる燃料ガス外部供給源での充填可能量を提示することを可能とする。したがって、ユーザは、提示された燃料ガス外部供給源で、所定の充填量の燃料ガスを充填することで、充填時間を大幅に短縮することを可能とする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

｛第１の実施の形態｝
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池車両システム１０について説明をする。この燃料電池車両システム１０は、燃料ガスとして水素ガスを用い、この水素ガスを消費することで燃料電池スタックで発電させ、発電することで得られた電気エネルギーを動力源として駆動走行する。

図１に示すように燃料電池車両システム１０は、燃料ガスである水素ガスを貯蔵する水素ガス貯蔵タンク１１と、水素ガス貯蔵タンク１１に貯蔵された水素ガスを消費する水素ガス消費部２０と、当該燃料電池車両システム１０を統括的に制御するコントロールユニット（Controll Unit）３０とを備えている。また、燃料電池車両システム１０は、自車両の走行位置を把握し、道路状況などに関する各種情報を用いて、的確に目的地へとナビゲートするカーナビゲーション装置３１と、コントロールユニット３０による処理結果をＧＵＩ（Grphic User Interface）表示したり、コントロールユニット３０によって処理された情報などを表示させる表示部３２とを備えている。

水素ガス貯蔵タンク１１は、例えば、アルミと、炭素繊維を使用した複合材料によって形成されている。この複合材料で形成された水素ガス貯蔵タンク１１は、構成材料の物性値によって決まる許容温度の上限を示した上限温度を有している。水素ガス貯蔵タンク１１に、この上限温度を超えて水素ガスを充填することはできず、上限温度となった時点で充填が終了するように制御される必要がある。

水素ガス貯蔵タンク１１には、水素ガスを充填し、充填した水素ガスを水素ガス消費部２０へと送り出すための水素ガス供給口１２が設けられている。水素ガス供給口１２には、水素ガスの充填、水素ガス消費部２０への送り出しを制御するための水素ガス充填用バルブ１３、水素ガス送り出し用バルブ１５とが設けられている。

水素ガス貯蔵タンク１１への水素ガスの充填は、燃料電池車両システム１０のボディー１０ａに設けられた燃料供給口１４を介して行われる。このとき、コントロールユニット３０の制御によって、水素ガス充填用バルブ１３が開かれ、水素ガス送り出し用バルブ１５が閉じられる。また、水素ガス貯蔵タンク１１から水素ガス消費部２０に対して水素ガスを送り出す際には、コントロールユニット３０の制御によって、水素ガス送り出し用バルブ１５が開かれ、水素ガス充填用バルブ１３が閉じられる。

また、水素ガス貯蔵タンク１１には、充填されている水素ガスをパージするためのパージ弁１６が設けられており、コントロールユニット３０の制御によって適宜開閉される。

水素ガス貯蔵タンク１１には、当該貯蔵タンク内の内部圧力を測定する内部圧力計１７と、内部温度を測定する内部温度計１８と、当該水素ガス貯蔵タンク１１表面の表面温度を測定する表面温度計１９とを備えている。この内部圧力計１７、内部温度計１８、表面温度計１９で測定された圧力及び温度は、コントロールユニット３０に通知される。

水素ガス消費部２０は、図示しない燃料電池スタックなどであり、水素ガス貯蔵タンク１１から供給される水素ガスを消費することで発電をし、電気エネルギーを生成する。水素ガス消費部２０で発電された電気エネルギーは、図示しない当該燃料電池車両システムの走行駆動系などに送られる。

コントロールユニット３０は、当該燃料電池車両システムを統括的に制御する制御手段であるとともに、ユーザからの命令に応じて、上述したように水素ガス貯蔵タンク１１への水素ガスの充填、貯蔵された水素ガスの水素ガス消費部２０への送り出しなどを制御する。

コントロールユニット３０は、水素ガス貯蔵タンク１１に貯蔵されている水素ガスの残存量を算出し、残存量から水素ガス貯蔵タンク１１に充填可能なガス容量を求める。以下、充填可能なガス容量を充填可能量と呼ぶ。

水素ガスの残存量は、内部圧力計１７で測定された水素ガス貯蔵タンク１１の内部圧力から求めた値を、さらに内部温度計１８で測定された内部温度、表面温度計１９で測定された表面温度に基づいて補正をすることで求めることができる。

充填可能量は、水素ガス貯蔵タンク１１への水素ガスの充填による温度上昇を考慮しなけれれば、水素ガス貯蔵タンク１１の容積から、算出した残存量を減算することで求めることができるが、上述したように水素ガス貯蔵タンク１１は、上限温度を有しているため、充填による温度上昇を考慮する必要がある。

そこで、コントロールユニット３０は、内部温度計１８で測定された現在の水素ガス貯蔵タンク１１内の温度、表面温度計１９で測定された表面温度から、水素ガスが充填されることによる温度上昇を予測して、水素ガス貯蔵タンク１１が有する上限温度を超えるまでの充填量を充填可能量とする。つまり、水素ガス貯蔵タンク１１が有する上限温度は、水素ガスを充填する際の目標温度である充填目標温度となる。

一方、水素ガス貯蔵タンク１１に水素ガスを充填しても上限温度が超えない場合もある。このような場合には、水素ガスを充填することにより上昇し、水素ガス貯蔵タンク１１の容量によって決まる水素ガス貯蔵タンク１１の内部圧力の上限が目標値となり、この充填目標圧力を超えるまでの充填量が充填可能量となる。

つまり、コントロールユニット３０は、まず、水素ガス貯蔵タンク１１へ水素ガスを充填する際、水素ガス貯蔵タンク１１のスペックから既知となる充填目標温度と、充填目標圧力とを設定する。そして、水素ガスの充填を開始したことによって予測される予測充填量から、どれだけ温度が上昇するのかを予測した温度推移と、どれだけ圧力が上昇するのかを予測した圧力推移とを求める。

水素ガスの予測充填量は、燃料ガス外部供給源であるガス供給ステーションの供給能力、つまり供給流量に依存するため、コントロールユニット３０に、例えば、一般的なガス供給ステーションの水素ガス供給流量をデフォルト値としてあらかじめ設定しておき、この供給流量に基づいて、予測充填量を算出する。

温度推移は、水素ガスの充填を開始する際の水素ガス貯蔵タンク１１の内部温度を初期温度とし、供給圧と水素ガス貯蔵タンク１１の内圧との関係で決まるガス圧縮係数と、このガス圧縮係数と温度との関係を用いることで求めることができる。また、圧力推移は、この温度推移に基づいて求めることができる。

このように、温度推移と、圧力推移とが求まれば、上述した充填目標温度、充填目標圧力となるまでの充填可能量を取得することができる。このとき、先に充填目標温度又は充填目標圧力を超えるまでの充填量が充填可能量となる。

コントロールユニット３０は、このようにして算出した水素ガス貯蔵タンク１１の水素ガスの残存量、充填可能量を表示部３２にＧＵＩ表示させる。具体的には、例えば、コントロールユニット３０は、図２に示すように、現在の水素ガス貯蔵タンク１１の水素ガス残存量と、この残存量にて走行可能な距離（走行可能距離）と、充填可能量とを同時に表示させることで、ユーザに提示する。図２に示すように、残存量と、充填可能量とは、具体的な数値ではなく、タンク容量を１としたときの割合をＧＵＩ表示することで、一別してユーザが視認することができるようにしている。

このように、第１の実施の形態として示す燃料電池車両システム１０は、ユーザに対して、表示部３２を介してこれらの情報を提供することで、水素ガスを充填する充填タイミングを、水素ガス貯蔵タンク１１が有するスペック及び水素ガス貯蔵タンク１１の現在の状態に応じてリアルタイムに提示することができる。したがって、ユーザは、この充填タイミングで水素ガスの充填を実行することで、非常に効率よく短時間で充填処理作業を行うことができる。

｛第２の実施の形態｝
続いて、本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池車両システムについて説明をする。第２の実施の形態として示す燃料電池車両システムは、上述した第１の実施の形態として示した燃料電池車両システム１０と同じ構成であるが、カーナビゲーション装置３１から提供される情報を用いたコントロールユニット３０の演算処理により、当該車両を運転している運転者に対して、水素ガスの充填タイミングをリアルタイムで提示することができる機能を備えている。

カーナビゲーション装置３１は、測定された自車両の位置と、自車両の進行方向あるいは入力された目標位置までのルート情報より、所定の範囲（距離）内に存在する水素ガス供給ステーションを検索し、コントロールユニット３０に通知する。そして、カーナビゲーション装置３１は、検索された水素ガス供給ステーションに関する情報として、例えば、水素ガス供給ステーションの位置情報、水素ガス供給ステーションまでの距離情報、水素ガス供給ステーションまでの交通状況情報、水素ガス供給ステーションが存在する場所での気温情報、当該水素ガス供給ステーションの水素ガス供給能力情報、当該水素ガス供給ステーションの充填に要する時間情報などを、コントロールユニット３０に通知する。

カーナビゲーション装置３１は、上述した全ての情報をコントロールユニット３０に通知する必要はなく、少なくとも、充填可能量を算出するのに用いられる水素ガス供給ステーションの位置情報と、水素ガス供給ステーションの水素ガス供給能力情報とを、コントロールユニット３０に通知すればよい。

コントロールユニット３０は、これらの情報を用いて、選択された水素ガス供給ステーション、複数存在する場合にはそれぞれの各ステーションについて、充填に要する時間と、充填可能量とを算出し、表示部３２に表示させ提示する。

続いて、図３に示すフローチャートを用いて、カーナビゲーション装置３１から提供された情報を利用したコントロールユニット３０の処理動作について説明をする。

まず、ステップＳ１１において、コントロールユニット３０は、内部圧力計１７、内部温度計１８、表面温度計１９から水素ガス貯蔵タンク１１の内部圧力、内部温度、表面温度を取得する。

ステップＳ１２において、コントロールユニット３０は、取得した内部圧力、内部温度、表面温度を用いて現在、水素ガス貯蔵タンク１１に残存している水素ガスの残存量を算出する。

ステップＳ１３において、コントロールユニット３０は、カーナビゲーション装置３１から送信される現在の自車両の位置より、所定の距離内に存在する水素ガス供給ステーションに関する情報を取得する。所定の距離内に水素ガス供給ステーションが複数ある場合には、全ての水素ガス供給ステーションに関する情報を取得する。

例えば、自車両が、図４に示すように、Ｓ地点にいる場合に水素ガス供給ステーションとして、Ｓ地点からの距離が１．１ｋｍの位置にあるＡステーション、Ｓ地点からの距離が３．４ｋｍであるＢステーション、Ｓ地点からの距離が１５．０ｋｍであるＣステーション、Ｓ地点からの距離が２０．９ｋｍであるＤステーションが所定の範囲内にあり、これら各水素供給ステーションに関する情報がカーナビゲーション装置３１から提供されたとする。

ステップＳ１４において、コントロールユニット３０は、ステップＳ１２で算出した水素ガス貯蔵タンク１１内の水素ガスの残存量から走行可能距離を求める。さらに、コントロールユニット３０は、ステップＳ１３で取得した水素ガス供給ステーションに関する情報を用いて、各水素ガス供給ステーションまでの運転モードを予測演算する。

運転モードの予測演算は、少なくとも水素ガス供給ステーションの位置が分かれば、経路が推定されるため、その道路情報などより求めることができる。さらに交通状況情報などを組み合わせれば、より詳細に規定された運転モードを求めることもできる。

ステップＳ１５において、コントロールユニット３０は、ステップＳ１４で予測された運転モードで自車両を走行させ水素ガス供給ステーションに到達した際の、水素ガス貯蔵タンク１１内に残存する水素ガスの残存量を算出する。

ステップＳ１６において、コントロールユニット３０は、ステップＳ１４で予測された運転モードより、水素ガス供給ステーションに到達した時の水素ガス貯蔵タンク１１の内部圧力、内部温度、表面温度を予測演算する。これにより、各水素ガス供給ステーションに、自車両が到達した際の水素ガス貯蔵タンク１１の残存量と、内部圧力、内部温度、表面温度が全て予測されることになる。

水素ガス貯蔵タンク１１に、水素ガスを充填させる際に最も重要となるパラメータは、充填を開始する時点での当該水素ガス貯蔵タンク１１の温度（内部温度、表面温度）である。つまり、ステップＳ１６で実行している予測演算処理では、水素ガス貯蔵タンク１１の温度（内部温度、表面温度）が低下するのに最も適した条件を運転モードから算出することになる。

具体的には、運転モードから燃料電池の燃料ガス消費推移を予測することで、内部圧力、内部温度、表面温度を予測演算する。つまり、燃料ガスが大量に消費されれば、水素ガス貯蔵タンク１１からの燃料ガスの放出により、水素ガス貯蔵タンク１１内部の温度が低下するので充填を行いやすくなる。

例えば、燃料電池車両システム１０が備える二次電池で走行するような運転モードで走行した直後に、水素ガスの充填を開始する場合などには、水素ガス貯蔵タンク１１の燃料ガス放出による温度の低下を見込むことができない。同様に、低出力運転中には、高出力運転中よりも水素ガス貯蔵タンク１１の内部温度が高くなってしまう。

このような、運転モードの違いによる燃料電池におけるガス消費推移を求めることで、水素ガス貯蔵タンク１１の内部温度を予測することができる。内部温度が予測できれば、表面温度、内部圧力も予測可能である。

このとき、カーナビゲーション装置３１から取得された水素ガス供給ステーションが存在する場所での気温情報などを考慮して、内部温度、表面温度、内部圧力を予測すると、より正確な予測値を算出することができる。

ステップＳ１７において、コントロールユニット３０は、ステップＳ１６までの演算によって予測される水素ガス貯蔵タンク１１の残存量、内部圧力、内部温度、表面温度を基準として、カーナビゲーション装置３１から取得した各水素ガス供給ステーションの水素ガス供給能力情報から求められる予測充填量の水素ガスを充填した際の温度推移と、圧力推移とを算出する。コントロールユニット３０は、算出した温度推移、圧力推移から、水素ガス貯蔵タンク１１のスペックから決まる充填目標温度又は充填目標圧力を超えるまでの水素ガスの充填量を算出し充填可能量とする。そして、コントロールユニット３０は、温度推移、圧力推移から充填可能量だけ充填するのに要する充填可能時間も算出する。

ステップＳ１８において、コントロールユニット３０は、上述した各ステップで算出された現在の水素ガス貯蔵タンク１１の水素ガス残存量、この残存量での走行可能距離、各水素ガス供給ステーションまでの距離、各水素ガス供給ステーションでの充填可能量及び充填に要する時間などを表示部３２にＧＵＩ表示させる。

例えば、図４で示した位置関係にあるＡステーション、Ｂステーション、Ｃステーション、Ｄステーションが、ステップＳ１３において選択された場合を考えると、図５に示すように、カーナビゲーション装置３１から取得された自車両の位置から所定の距離内に存在する水素ガス供給ステーション毎に、各水素ガス供給ステーションまでの距離、充填に要する時間、充填可能量を提示することができる。

このとき、ユーザには、どの水素ガス供給ステーションで供給すると、最も良い条件で水素ガスを充填できるかという情報も提示するようにする。例えば、図５に示す例では、Ｃステーションが、水素ガスを充填するのに要する時間が１０分と他の水素ガス供給ステーションと較べて一番短く、充填可能量も４．０ｋｇというように一番多くなっている。充填可能量が多くなれば、充填された水素ガスによって走行することができる距離を稼ぐことができるため、目的地に到達するまでに必要とされる充填時間を必然的に減少させることができる。

これにより、コントロールユニット３０は、Ａステーション、Ｂステーションより、自車両の位置から遠い位置に存在するが、水素ガス貯蔵タンク１１に対して効率よく水素ガスを供給することができるＣステーションを充填するのに推奨される水素ガス供給ステーションとしてハイライト表示などをしてユーザに提示する。

また、コントロールユニット３０は、図６に示すように、現在の水素ガス貯蔵タンク１１の水素ガス残存量と、この残存量にて走行可能な距離と、充填を最も推奨する水素ガス供給ステーションでの充填可能量とを同時に表示させることで、ユーザに提示するようにしてもよい。

図６に示すように、残存量と、充填可能量とは、具体的な数値ではなく、タンク容量を１としたときの割合をＧＵＩ表示することで、一別してユーザが視認することができるようにしている。

このように、コントロールユニット３０は、カーナビゲーション装置３１から取得される所定の距離範囲内の水素ガス供給ステーションに関する情報を取得し、水素ガス貯蔵タンク１１への移動による残存量の変化、温度変化、圧力変化を予測し、燃料ガス供給能力情報によって決まる予測充填量より、温度推移、圧力推移を予測することで、最も効率的に充填することができる水素ガス供給ステーションでの充填可能量、充填時間をユーザに提示することができる。ユーザは、提示された水素ガス供給ステーションで、所定の充填量の水素ガスを充填することで、充填時間を大幅に短縮することができる。

なお、図２、図５、図６に示したＧＵＩ表示は、一例であって、各表示パラメータの組み合わせ、表示のグラフィック形態などは、これに限定されるものではなく、ユーザの視認性を考慮して適宜最適な表示形態が、コントロールユニット３０の制御により選択されるものとする。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池車両システムの構成について説明するためのブロック図である。本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池車両システムによって提示される充填タイミングに関する情報の一例を示した図である。本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池車両システムによって実行される演算処理動作について説明するためのフローチャートである。カーナビゲーション装置によって提供される水素ガス供給ステーションの位置関係を模式的に示した図である。第２の実施の形態として示す燃料電池車両システムによって提示される充填タイミングに関する情報の一例を示した図である。同じく第２の実施の形態として示す燃料電池車両システムによって提示される充填タイミングに関する情報の一例を示した図である。

符号の説明

１０燃料電池車両システム
１１水素ガス貯蔵タンク
１７内部圧力計
１８内部温度計
１９表面温度計
２０水素ガス消費部
３０コントロールユニット
３１カーナビゲーション装置
３２表示部

Claims

燃料貯蔵タンクに圧縮されて貯蔵された燃料ガスを消費して発電する燃料電池を備える燃料電池車両システムにおいて、
上記燃料貯蔵タンク内の現在の内部圧力を測定する内部圧力測定手段と、
上記燃料貯蔵タンクの現在の温度を測定する温度測定手段と、
上記内部圧力及び上記温度に基づいて、上記燃料貯蔵タンク内に貯蔵されている上記燃料ガスの残存量を算出する残存量算出手段と、
燃料ガス外部供給源の供給能力に基づいて決まる予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記現在の内部圧力からの圧力推移を算出する圧力推移算出手段と、
上記予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記現在の温度からの温度推移を算出する温度推移算出手段と、
上記圧力推移が、上記燃料貯蔵タンクの容量によって決まる充填目標圧力となるまでに、充填可能な上記燃料ガスの充填可能量、又は、上記温度推移が、上記燃料貯蔵タンクの許容温度である充填目標温度となるまでに、充填可能な上記燃料ガスの充填可能量を算出する充填可能量算出手段と、
上記充填可能量算出手段によって算出された上記充填可能量のうち、先に上記充填目標圧力又は上記充填目標温度となるものを充填可能量として表示する表示手段とを備えること
を特徴とする燃料電池車両システム。
燃料貯蔵タンクに圧縮されて貯蔵された燃料ガスを消費して発電する燃料電池を備える燃料電池車両システムにおいて、
当該燃料電池車両システムの現在の位置から所定の範囲内に存在する燃料ガス外部供給源に関して、少なくとも上記燃料ガス外部供給源の位置情報と、上記燃料ガス外部供給源の燃料ガス供給能力情報とを提供する情報提供手段と、
上記燃料ガス外部供給源が存在する位置に到達した際の上記燃料貯蔵タンク内の内部圧力を予測算出する内部圧力算出手段と、
上記燃料ガス外部供給源が存在する位置に到達した際の上記燃料貯蔵タンク内の温度を予測算出する温度算出手段と、
予測算出された上記内部圧力、上記温度に基づいて、上記燃料貯蔵タンク内に貯蔵されている上記燃料ガスの残存量を予測算出する残存量算出手段と、
燃料ガス外部供給源の上記燃料ガス供給能力情報に基づいて決まる予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記予測算出された内部圧力からの圧力推移を算出する圧力推移算出手段と、
上記予測充填量に基づいて、上記燃料貯蔵タンクの上記予測算出された温度からの温度推移を算出する温度推移算出手段と、
上記圧力推移が、上記燃料貯蔵タンクの容量によって決まる充填目標圧力となるまでに、上記予測された残存量から充填可能な上記燃料ガスの充填可能量、又は、上記温度推移が、上記燃料貯蔵タンクの許容温度である充填目標温度となるまでに、上記予測された残存量から充填可能な上記燃料ガスの充填可能量を算出する充填可能量算出手段と、
上記充填可能量算出手段によって算出された上記充填可能量のうち、先に上記充填目標圧力又は上記充填目標温度となるものを充填可能量として表示する表示手段とを備えること
を特徴とする燃料電池車両システム。