JP2014020407A - 燃料充填システム - Google Patents

Abstract

【課題】故障が生じた場合でも危険な状態に陥ることを効果的に抑制できる燃料充填システムを提供する。
【解決手段】燃料充填システム１は、燃料タンク１０の液量を計測して当該液量を示す液量信号を送信する、燃料タンク１０側に設けられた液量計測装置２０と、液量信号を受信して当該液量信号に基づいて燃料供給装置５０による燃料の供給速度を制御する、液量計測装置２０と別体の燃料供給制御装置６０と、を有している。そして、燃料供給制御装置６０には、燃料の供給速度及び液量信号に基づいて故障の有無を判定する故障判定手段としてのＭＰＵ６５と、ＭＰＵ６５によって故障有りと判定されたとき、燃料の供給を停止するように燃料供給装置５０を制御する燃料供給停止制御手段としてのＭＰＵ６５と、が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、車両などに設けられた燃料タンクに液体の燃料を充填する燃料充填システムに関するものである。

近年の排ガス規制の強化などに伴い、燃料としてガソリンや軽油に代えて液化石油ガス（ＬＰＧ）やジメチルエーテル（ＤＭＥ）を用いる車両が増加傾向にある。このような、ＬＰＧ燃料やＤＭＥ燃料を貯留する燃料タンクにあっては、安全性確保のために燃料タンク内に充填される燃料の最大充填量、即ち、燃料タンク内の液量の上限値が規定されている。例えば、燃料がＬＰＧの場合、最大充填量は燃料タンク容積の８５％となる。そのため、この最大充填量を超えた過充填を防止するための過充填防止機構を備えた燃料充填システムが、例えば、特許文献１に提案されている。

図６に示される特許文献１の燃料充填システム８０１は、車両に設けられた燃料タンク８０５に燃料を充填するための燃料充填制御装置８０２を有している。また、燃料タンク８０５には、その内外を連通するガス充填管８４９が設けられており、燃料タンク８０５の外部に配置されたガス充填管８４９の一端には、後述する燃料充填機８２１の充填ノズル８２５を着脱可能なクイックカップリング８４８が設けられており、燃料タンク８０５の内部に配置されたガス充填管８４９の他端には、過充填防止装置８３０が設けられている。過充填防止装置８３０は、燃料タンク８０５内の燃料が最大充填量となったときにガス充填管８４９の他端を塞いで燃料タンク８０５内への燃料の流入を遮断する。また、燃料タンク８０５には、所定の減速液面高さを検知する液面高さ検知装置８０６が設けられており、液面高さ検知装置８０６は、減速液面高さの検知に応じた液面高さ情報を含む信号を出力する。燃料タンク８０５の外壁面にはバーコード８０７が貼り付けられており、このバーコード８０７には容器形態を表す容器情報が書き込まれている。

燃料充填制御装置８０２は、充填ノズル８２５が先端に設けられたホース８２４が接続された燃料供給手段としての燃料充填機８２１と、この燃料充填機８２１を駆動制御する充填制御装置８２２と、を備えている。充填制御装置８２２には、ケーブル８２６、８２７が接続されており、一方のケーブル８２６の先端には上述した液面高さ検知装置８０６のプラグ８１５に装着されるコネクタ８２８が設けられ、他方のケーブル８２７の先端には上述したバーコード８０７を読み取るバーコード読取装置８２９が設けられている。そして、充填制御装置８２２は、これらケーブル８２６、８２７を介して上記液面高さ情報及び容器情報を取得するとともに、これら情報に基づいて燃料タンク８０５に充填された燃料の充填量を検知して、この充填量に基づいて燃料充填機８２１から燃料タンク８０５に供給される燃料の供給速度を制御していた。これにより、燃料の供給速度変化時の水撃作用を軽減できるとともに充填時間を短縮することができた。

特開２００９−１３８７５５号公報

しかしながら、上述した燃料充填システム８０１において、例えば、液面高さ検知装置８０６の故障により液面高さ情報を含む信号が正常に出力されなくなった場合には、燃料タンク８０５への燃料の充填が進んでいるにもかかわらず、正確な液面高さ、即ち、正確な燃料タンクの液量（内容量）を把握することができないので、所望量の燃料を充填することができず、そのため、最大充填量を超えて充填を進めようとしてしまって安全装置である過充填防止装置８３０が作動するなどの危険な状態に陥ってしまう恐れがあるという問題があった。または、例えば、燃料タンクが破損故障している場合には、燃料が漏れてしまっていることにより液面高さの上昇が抑制されて減速液面高さまで到達せず、そのため、燃料が漏れているにもかかわらず燃料供給を継続してしまうなどの危険な状態に陥ってしまう恐れがあるという問題があった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、故障が生じた場合でも危険な状態に陥ることを効果的に抑制できる燃料充填システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、燃料タンクに燃料を充填する燃料充填システムであって、前記燃料タンクに前記燃料を供給する燃料供給装置と、前記燃料タンクの内容量を計測する内容量計測部、及び、前記内容量計測部で計測された前記内容量を示す内容量信号を送信する内容量信号送信部、を備えた、前記燃料タンク側に設けられた内容量計測装置と、前記内容量信号を受信する内容量信号受信部、及び、前記内容量信号受信部で受信された前記内容量信号に基づいて前記燃料供給装置による前記燃料の供給速度を制御する供給速度制御部、を備えた、前記内容量計測装置と別体の燃料供給制御装置と、を有し、前記燃料供給制御装置には、前記燃料の供給速度及び前記内容量信号に基づいて故障の有無を判定する故障判定手段と、前記故障判定手段によって故障有りと判定されたとき、前記燃料の供給を停止するように前記燃料供給装置を制御する燃料供給停止制御手段と、が設けられていることを特徴とする燃料充填システムである。

請求項１に記載された発明によれば、燃料供給装置による燃料の供給速度及び内容量計測装置から送信された燃料タンクの内容量を示す内容量信号に基づいて、当該燃料充填システムの故障の有無を判定して、故障ありと判定されたときに燃料供給装置による燃料タンクへの燃料の供給を停止するので、例えば、内容量信号によって示される燃料タンクの内容量が燃料の供給速度に応じて増加していないときなどに、燃料充填システムのいずれかの部位が故障したものと判定して、このようなときに、燃料の供給を停止することで、危険な状態に陥ってしまうことを効果的に抑制できる。

本発明の燃料充填システムの一実施形態を示す概略構成図である。 図１の燃料充填システムの液量計測装置の構成を示す断面図である。 図１の燃料充填システムの液量計測装置及び供給速度制御装置の概略回路構成を示す図である。 図３のパルス幅変調部４２への入力電圧と出力信号のデューティ比との関係の一例を模式的に示す図である。 図３の供給速度制御装置のＭＰＵのＣＰＵが実行する本発明に係る処理（供給速度制御処理）の一例を示すフローチャートである。 従来の燃料充填システムの構成を示す図である。

以下、本発明の燃料充填システムの一実施形態である車両用の燃料充填システムを、図１〜図５を参照して説明する。

この燃料充填システムは、車両に搭載された燃料タンクに液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料を充填するシステムであり、利用者が自動充填操作を行うと燃料の充填を開始し、燃料タンク内の燃料の液量（即ち、内容量）が、予め定められた供給速度減速量Ｌｓに到達すると当該燃料タンクへの燃料の供給速度を徐々に遅くして、燃料タンクの最大充填量Ｌｍに到達した時点で供給速度を０にする、即ち、燃料の供給を停止する。最大充填量Ｌｍと供給速度減速量Ｌｓは、燃料の種類、燃料タンクの構成、システムの構成等に応じて適宜設定される。本実施形態において、最大充填量Ｌｍは、燃料タンク容積の８５％に設定されている。また、供給速度減速量Ｌｓは、最大充填量Ｌｍの７０％に設定されている。

燃料充填システム１は、図１に示すように、車両に搭載された燃料タンク１０に配設された内容量計測装置としての液量計測装置２０と、燃料供給装置５０と、燃料供給制御装置６０と、を有している。

燃料供給装置５０と燃料供給制御装置６０とは、共に充填ホース７１が設けられた筐体７０に収容されている。充填ホース７１は、その内側に燃料供給管７２が収容されており、その先端に充填ノズル７３が設けられている。

燃料タンク１０は、略箱形に形成されており、その側壁部１０ａには燃料を内部に充填するための充填口１１が設けられている。この充填口１１には、クイックカップリング１２が設けられており、上記筐体７０からのびる充填ホース７１の先端に設けられた充填ノズル７３を容易に取り付けたり取り外したりすることができる。燃料タンク１０は略箱形に形成されているので、燃料タンク１０内の液量は液面高さに比例する。勿論、燃料タンク１０の形状は任意であり、その場合でも燃料タンク１０内の液量と液面高さとは関係を有しているので、液面高さから燃料タンク１０内の液量を求めることができる。

また、燃料タンク１０には、燃料充填管１３が設けられている。燃料充填管１３は、その一端が充填口１１内に配置され、その他端が燃料タンク１０内に配置されている。また、燃料充填管１３の他端には、上述した従来の燃料充填システムと同様の図示しない過充填防止装置が設けられており、この装置によって最大充填量Ｌｍを超える燃料の充填を防止している。燃料充填管１３の一端は、充填口１１に充填ノズル７３が取り付けられると、燃料供給管７２と接続されて互いに連通される。

液量計測装置２０は、燃料タンク１０内の液面高さ、即ち、液量（内容量）を計測する液量計測部２１と、液量計測部２１によって計測された液量に応じた液量信号（内容量信号）を出力する液量信号送信部４１と、を有している。

液量計測部２１は、図２に示すように、燃料の液面に浮かぶフロート２２と、フロート２２の位置に応じて回動する第１回動軸２３と、この第１回動軸２３の上端に中心が固定して取り付けられた円板状の駆動マグネット２４と、駆動マグネット２４との間に燃料タンク１０の上壁部１０ｂを挟んで互いに磁気結合するように対向して配置され、駆動マグネット２４の回動に伴い回動される円板状の受動マグネット２５と、受動マグネット２５の中心が一端に固定して取り付けられた第２回動軸２６と、受動マグネット２５と平行に配置されるように中央部分が第２回動軸２６の他端に固定して取り付けられた帯板状の支持部材２７と、支持部材２７の両端に固定して取り付けられた検知用マグネット２８と、第２回動軸２６と検知用マグネット２８の周回軌道との間に配置された、当該検知用マグネット２８の磁力を検知するホール素子からなる第１液量計測センサ３１、第２液量計測センサ３２と、を有している。

第１液量計測センサ３１は、検知用マグネット２８の回動位置により示される燃料の液量に比例して電圧が変化する信号を出力するように構成されている。第１液量計測センサ３１は、車両に搭載された図示しないコンビネーションメータに設けられた燃料計Ｍに接続されており、燃料計Ｍは、第１液量計測センサ３１によって出力された信号によって示される燃料の液量を表示する。図３に示すように、この第１液量計測センサ３１を含む第１回路Ｃ１の電源端子Ｖ１には、車両のイグニッションオン状態のときに電力を供給する主電源部ＰＳ１の正極が接続され、その車体と共通化されたグランド端子ＦＧには、主電源部ＰＳ１の負極が接続されている。

本実施形態において、第１液量計測センサ３１は、燃料タンク１０内の液量が最大充填量Ｌｍのときに主電源部ＰＳ１の正極と同レベルの電圧（例えば、１２Ｖ）を出力し、そこから液量が少なくなるにしたがって出力する電圧が徐々に低くなり、そして、液量が０になると主電源部ＰＳ１の負極と同レベルの電圧（例えば、０Ｖ）を出力するように構成されている。

第２液量計測センサ３２は、第１液量計測センサ３１と同様に、検知用マグネット２８の回動位置により示される燃料の液量に比例して電圧が変化する信号を出力するように構成されている。図３に示すように、第２液量計測センサ３２を含む第２回路Ｃ２の電源端子Ｖ２には、車両において常時電力を供給する待機電源部ＰＳ２の正極が接続され、そのグランド端子ＳＧには、待機電源部ＰＳ２の負極が接続されている。これにより、第２回路Ｃ２は、車両のイグニッションオフ状態のときも電力が供給されて動作可能となる。待機電源部ＰＳ２は、主電源部ＰＳ１から電気的に断絶（隔離）されている。また、第２液量計測センサ３２を含む第２回路Ｃ２は、第１液量計測センサ３１を含む第１回路Ｃ１と電気的に断絶されている。

本実施形態においては、燃料タンク１０の満量に対する燃料タンク内の液量の割合をＷ１％としたとき、第２液量計測センサ３２の出力信号が、［待機電源部ＰＳ２の正極電圧］×Ｗ１％の電圧となるように構成されている。つまり、第２液量計測センサ３２は、燃料タンク１０内の液量が最大充填量Ｌｍ（即ち、満量）のときに待機電源部ＰＳ２の正極と同レベルの電圧（以下、「正極電圧」という、例えば、１２Ｖ）を出力し、そこから液量が少なくなるにしたがって出力する電圧が徐々に低くなりそして、液量が０になると待機電源部ＰＳ２の負極と同レベルの電圧（以下、「負極電圧」という、例えば、０Ｖ）を出力するように構成されている。

液量計測部２１は、勿論、このような構成以外にも、燃料液面上に浮かぶフロートの位置に応じて抵抗体上を摺動する接点を有し、抵抗体の両端に印加した電圧を分圧した電圧を接点に出力するような構成のものなどを用いてもよい。

図３に示すように、液量信号送信部４１は、パルス幅変調部４２と、トランジスタ４３と、電流制限抵抗器４４と、発光手段としてのＬＥＤ４５と、を有している。液量信号送信部４１は、第２液量計測センサ３２を含む第２回路Ｃ２に含まれている。

パルス幅変調部４２は、入力された電圧に応じたデューティ比の一定周期パルス信号を出力するものであり、例えば、マイクロコンピュータやデジタルシグナルプロセッサなどで構成されている。ここで、パルス信号のデューティ比とは、その１周期とパルス幅（Ｈレベルの電圧を出力している時間）の比のことを指す。パルス幅変調部４２は、電源端子Ｖ２とグランド端子ＳＧとの間に接続されており、待機電源部ＰＳ２から供給される電力によって動作する。パルス幅変調部４２には、上述した第２液量計測センサ３２からの信号が入力されるように接続されており、この第２液量計測センサ３２からの信号（即ち、電圧）に応じたパルス幅の信号を出力する。なお、本明細書において、パルス信号とは、Ｈレベルの電圧とＬレベルの電圧とを交互に繰り返す信号加えて、連続したＨレベルの電圧及び連続したＬレベルの電圧からなる信号を含むものとする。また、Ｈレベルの電圧とは、待機電源部ＰＳ２の正極電圧であり、Ｌレベルの電圧とは待機電源部ＰＳ２の負極電圧である。

本実施形態において、待機電源部ＰＳ２の正極電圧に対する第２液量計測センサ３２の出力信号の電圧の割合をＷ２％としたとき、パルス幅変調部４２が出力するパルス信号のデューティ比がＷ２％となるように構成されている。つまり、パルス幅変調部４２は、第２液量計測センサ３２の出力信号が待機電源部ＰＳ２の正極電圧（１２Ｖ）だったとき、デューティ比が１００％の信号（即ち、連続したＨレベルの電圧からなる信号）を出力し、そこから電圧が低くなるにしたがって出力するデューティ比が徐々に低くなり、そして、待機電源部ＰＳ２の負極電圧（０Ｖ）になるとデューティ比０％の信号（即ち、連続したＬレベル信号）を出力するように構成されている。このことから、パルス幅変調部４２のパルス信号のデューティ比は、燃料タンク１０の満量に対する燃料タンク１０の液量の割合を示している。図４に、パルス幅変調部４２への入力電圧と出力信号のデューティ比との関係の一例を模式的に示す。

トランジスタ４３は、ＮＰＮ型トランジスタであって、コレクタ端子Ｃが電流制限抵抗器４４を介して電源端子Ｖ２に接続され、エミッタ端子Ｅがグランド端子ＳＧに接続され、ベース端子Ｂが図示しない電流制限抵抗器を介してパルス幅変調部４２の出力端子に接続されている。トランジスタ４３は、パルス幅変調部４２の出力する信号に応じて、そのコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅの間を遮断（ＯＦＦ）又は通電（ＯＮ）する。具体的には、パルス幅変調部４２の出力する信号がＬレベルの電圧のときＯＦＦし、Ｈレベルの電圧のときＯＮする。

ＬＥＤ４５は、電流が流れることにより発光する周知の電子部品であって、そのアノード端子Ａがトランジスタ４３のコレクタ端子Ｃに接続され、カソード端子Ｋがトランジスタ４３のエミッタ端子Ｅに接続されている。つまり、ＬＥＤ４５は、トランジスタ４３のコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅに並列に接続されている。

これにより、ＬＥＤ４５のアノード端子Ａ−カソード端子Ｋの間に電圧が印加された場合に、トランジスタ４３がＯＮ状態であると、トランジスタ４３のコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅの間に電流が流れて、ＬＥＤ４５のアノード端子Ａ−カソード端子Ｋの間に電流が流れず、そのため、ＬＥＤ４５は消灯し、一方、トランジスタ４３がＯＦＦ状態であると、トランジスタ４３のコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅの間には電流が流れず、ＬＥＤ４５のアノード端子Ａ−カソード端子Ｋの間に電流が流れて、そのため、ＬＥＤ４５は点灯する。

ＬＥＤ４５は、燃料タンク１０の液量に応じたデューティ比となる光信号である液量信号（即ち、内容量信号）を出力する。ここで、液量信号のデューティ比とは、その１周期とパルス幅（ＬＥＤ４５が消灯している時間）の比のことを指す。

上述した液量計測部２１の第１液量計測センサ３１及び第２液量計測センサ３２、並びに、液量信号送信部４１のパルス幅変調部４２、トランジスタ４３及び電流制限抵抗器４４は、燃料タンク１０の上壁部１０ｂの外面に取り付けられたケース２０ａ内に収容されている。そして、液量信号送信部４１のＬＥＤ４５は、燃料タンク１０の充填口１１に設けられたコネクタソケットハウジング４６内に収容されており、トランジスタ４３などとの間を配線４７によって接続されている。

燃料供給装置５０は、例えば、液体を吸い上げるポンプなどで構成され、地中に設けられた図示しない燃料貯蔵タンクから燃料を吸い上げるとともに燃料タンク１０に供給する装置である。燃料供給装置５０は、充填ホース７１の燃料供給管７２に接続されており、燃料貯蔵タンクから吸い上げた燃料を指定された供給速度で燃料供給管７２に流し込む。燃料供給装置５０は、後述する燃料供給制御装置６０に電気的に接続されており、燃料供給制御装置６０からの制御信号によって燃料の供給速度が制御される。

燃料供給制御装置６０は、液量計測装置２０からの液量信号を受信する液量信号受信部６１と、液量信号受信部６１で受信された液量信号に基づいて燃料供給装置５０における燃料の供給速度を制御する供給速度制御部６４と、を有している。この燃料供給制御装置６０を含む回路Ｃ３の電源端子Ｖ３には、図示しない制御装置電源部の正極が接続され、そのアース（接地）されたグランド端子Ｇには、当該制御装置電源部の負極が接続されている。

液量信号受信部６１は、受光手段としてのフォトトランジスタ６２と、プルアップ抵抗器６３と、を有している。

フォトトランジスタ６２は、ＮＰＮ型フォトトランジスタであって、コレクタ端子Ｃがプルアップ抵抗器６３を介して電源端子Ｖ３に接続され、エミッタ端子Ｅがグランド端子Ｇに接続されている。フォトトランジスタ６２は、その受光部６２ａへの光の照射の有無に応じて、そのコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅ間を遮断（ＯＦＦ）又は通電（ＯＮ）する。具体的には、受光部６２ａに光が照射されていないときＯＦＦし、光が照射されているときＯＮする。

フォトトランジスタ６２の受光部６２ａには、上述したＬＥＤ４５が対向配置される。そのため、フォトトランジスタ６２には、ＬＥＤ４５によって出力された燃料タンク１０の液量に応じたデューティ比となる光信号である液量信号が入力される。つまり、ＬＥＤ４５とフォトトランジスタ６２との間では、光信号によって情報の伝達が行われる。

上述した液量信号受信部６１のプルアップ抵抗器６３、及び、供給速度制御部６４のＭＰＵ６５は、筐体７０内に収容されている。そして、液量信号受信部６１のフォトトランジスタ６２は、充填ホース７１の充填ノズル７３に設けられたコネクタプラグハウジング６６内に収容されており、ＭＰＵ６５などとの間を配線６７によって接続されている。このコネクタプラグハウジング６６は、燃料タンク１０の充填口１１に充填ホース７１の充填ノズル７３が取り付けられたときに、充填口１１に設けられた上記コネクタソケットハウジング４６と嵌合される。そして、コネクタプラグハウジング６６とコネクタソケットハウジング４６とが嵌合すると、フォトトランジスタ６２の受光部６２ａとＬＥＤとが、間隔をあけて対向配置される。

供給速度制御部６４は、マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）６５を有している。

ＭＰＵ６５は、周知の組込用マイクロコンピュータであって、電源端子Ｖ３とグランド端子Ｇとの間に接続されており、充填装置電源部から供給される電力によって動作する。ＭＰＵ６５は、予め定められたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＣＰＵのための処理プログラムや各種情報等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ等を有して構成されている。また、ＭＰＵ６５には、時間計測に用いられる計時カウンタが設けられている。

ＭＰＵ６５の入力ポートＰＩには、フォトトランジスタ６２のコレクタ端子Ｃが接続されている。入力ポートＰＩには、フォトトランジスタ６２の受光部６２ａに光が照射されていないとき、フォトトランジスタ６２のコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅ間が遮断されて、Ｈレベルの電圧（充填装置電源部の正極電圧（例えば、５Ｖ））が入力される。また、入力ポートＰＩには、フォトトランジスタ６２の受光部６２ａに光が照射されているとき、フォトトランジスタ６２のコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅ間が導通して、Ｌレベルの電圧（充填装置電源部の負極電圧（例えば、０Ｖ））が入力される。

ＭＰＵ６５のＣＰＵは、入力ポートＰＩに入力される電圧を一定周期のパルス信号とみなして監視する。そして、ＭＰＵ６５は、燃料供給装置５０に接続されており、このパルス信号のデューティ比に応じた供給速度で燃料を供給するように燃料供給装置５０を制御する。

本実施形態において、入力ポートＰＩに入力された信号のデューティ比をＤ［％］、最大供給速度Ｓｍ［Ｌ／ｍｉｎ］、減速開始デューティ比をＤｋ［％］、燃料タンクの最大充填量をＬｍ［Ｌ］、供給速度減速量をＬｓ［Ｌ］としたとき、ＭＰＵ６５のＣＰＵは、以下の（１）、（２）式で算出される供給速度Ｓで燃料の供給を行うように、燃料供給装置５０に制御信号を送信する。なお、最大供給速度Ｓｍ、最大充填量Ｌｍ、供給速度減速量Ｌｓは、ＭＰＵ６５のＲＯＭに予め記憶されている。
Ｄｋ＝（Ｌｓ／Ｌｍ）×１００
０％≦Ｄ≦Ｄｋ％のとき：
Ｓ＝Ｓｍ ・・・ （１）
Ｄｋ％＜Ｄ≦１００％のとき：
Ｓ＝Ｓｍ×（１００−Ｄ）×（１００／（１００−Ｄｋ）） ・・・ （２）

以下、ＭＰＵ６５のＣＰＵにおいて実行される本発明に係る処理（供給速度制御処理）の一例を、図５のフローチャートを参照して説明する。

燃料供給制御装置６０の電源スイッチが操作されて電源が投入されると、ＭＰＵ６５のＣＰＵが動作を開始して所定の初期化処理を実行する。そして、ＭＰＵ６５のＣＰＵは、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図５のフローチャートに示すステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、燃料タンク１０の液量を検出する。具体的には、ＣＰＵは、ＭＰＵ６５の入力ポートＰＩに入力された信号のデューティ比を、燃料タンク１０の満量に対する液量の割合（液量割合）として検出する。そして、検出した液量割合をＭＰＵ６５のＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、燃料供給装置５０による燃料の供給速度を算出する。具体的には、ＣＰＵは、上述した（１）、（２）式に、ステップＳ１１０で検出したデューティ比Ｄ、並びに、ＭＰＵ６５のＲＯＭに記憶された最大供給速度Ｓｍ、最大充填量Ｌｍ及び供給速度減速量Ｌｓを当てはめて、供給速度を算出する。そして、算出した供給速度をＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、ＣＰＵは、ステップＳ１２０で算出した供給速度で燃料の供給を行うように、燃料供給装置５０に制御信号を出力する。また、このとき、直前に制御信号を出力した時点から現時点までに経過した時間（経過時間）を、ＭＰＵ６５の計時カウンタを用いて計時する。この経過時間は、燃料供給装置５０が制御信号に示される供給速度で継続して燃料を供給した時間を示している。そして、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、燃料タンク１０の液量の増加量を算出する。具体的には、ＣＰＵは、ステップＳ１１０で検出した液量割合からＭＰＵ６５のＲＡＭに記憶されている直前に検出した液量割合を差し引いた値に、上記最大充填量Ｌｍを乗じた値を液量の増加量として算出する。そして、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、ＣＰＵは、ＲＡＭに記憶されている直前の供給速度にステップＳ１４０で計時した継続時間を乗じて、直前の制御信号の出力時点から現時点までに燃料供給装置５０によって燃料タンク１０に供給された燃料の供給量を算出する。そして、ステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では、ステップＳ１４０で算出した液量の増加量と、ステップＳ１６０で算出した燃料の供給量と、が一致するか否かを判定して、これらが一致していれば、燃料充填システム１に故障はないものとして本フローチャートの処理を終了し（ステップＳ１６０でＹ）、これらが一致していなければ、燃料充填システム１のどこかに故障があるものとして、ステップＳ１７０に進む。なお、ステップＳ１６０において、「一致」とは、厳密に一致する場合に加えて、通常の燃料供給において想定される程度の誤差範囲内のずれがある場合も含むものとしている。

ステップＳ１７０では、燃料の供給速度を０、即ち、燃料の供給を停止するための制御信号を出力ポートＰＯから燃料供給装置５０に出力する。燃料供給装置５０は、この制御信号を受信すると、燃料の供給速度を０にして、燃料の供給を停止する。そして、本フローチャートの処理を終了する。

上述したステップＳ１６０が、請求項中の故障判定手段に相当し、ステップＳ１７０が、請求項中の燃料供給停止制御手段に相当する。

次に、上述した燃料充填システム１の燃料充填時の動作について説明する。

車両の燃料タンク１０に燃料を給油するために、燃料タンク１０の充填口１１に充填ホース７１の充填ノズル７３が取り付けられると、ＬＥＤ４５を収容したコネクタソケットハウジング４６と、フォトトランジスタ６２を収容したコネクタプラグハウジング６６とが嵌合して、ＬＥＤ４５とフォトトランジスタ６２とが、互いに間隔をあけて対向配置される。

そして、燃料供給装置５０によって燃料タンク１０への燃料供給が開始されると、燃料タンク１０の液面高さに応じて液量計測部２１のフロート２２が移動されて、それに伴って検知用マグネット２８が回動移動されて、第２液量計測センサ３２が検知用マグネット２８の回動位置、即ち、液量に応じた電圧の信号をパルス幅変調部４２に出力する。

パルス幅変調部４２では、第２液量計測センサ３２が出力した信号に基づいて、液量に応じたデューティ比となるパルス信号を生成してこのパルス信号によってトランジスタ４３をＯＮ／ＯＦＦ駆動して、ＬＥＤ４５を点灯、消灯する。つまり、ＬＥＤ４５は上記パルス信号のデューティ比で点灯、消灯される。そして、ＬＥＤ４５の点灯、消灯に応じて、フォトトランジスタ６２がＯＮ／ＯＦＦ駆動される。つまり、ＬＥＤ４５（液量信号送信部４１）とフォトトランジスタ６２（液量信号受信部６１）との間は光信号によって情報伝達が行われる。

そして、フォトトランジスタ６２がＯＮ／ＯＦＦ駆動されると、ＭＰＵ６５の入力ポートＰＩに上記パルス信号と同一の信号が入力される。つまり、入力ポートＰＩに入力された信号におけるデューティ比は、燃料タンク１０の液量の割合を示している。

そして、ＭＰＵ６５は、入力ポートＰＩに入力された信号のデューティ比に基づいて、上記（１）、（２）式より供給速度を算出して（Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０）、当該供給速度で燃料の供給を行うための制御信号を燃料供給装置５０に出力する。燃料供給装置５０は、ＭＰＵ６５から出力された制御信号で示される供給速度で燃料の供給を行う。

また、ＭＰＵ６５は、燃料タンク１０の液量の増加量を算出するとともに（Ｓ１４０）、燃料供給装置５０による燃料の供給量を算出して（Ｓ１５０）、これら増加量と供給量とが一致していなければ（Ｓ１６０でＮ）、燃料供給装置５０による燃料の供給を停止する（Ｓ１７０）。

一例として、最大供給速度Ｓｍを１０［Ｌ／ｍｉｎ］、燃料タンク１０の最大充填量Ｌｍを１００［Ｌ］、供給速度減速量Ｌｓを７０［Ｌ］、待機電源部ＰＳ２の正極電圧を１２Ｖ、待機電源部ＰＳ２の負極電圧を０Ｖ、とした場合について、供給速度の算出動作を説明する。この場合、減速開始デューティ比Ｄｋは７０［％］となる。

燃料タンク１０の液量が満量時の０％のとき、第２液量計測センサ３２は、待機電源部ＰＳ２の正極電圧の０％の電圧である０Ｖの出力信号を出力し、この出力信号に基づいて、パルス幅変調部４２は、デューティ比が０％のパルス信号（即ち、連続して０Ｖとなる信号）を出力する。このパルス信号は、ＬＥＤ４５からフォトトランジスタ６２に伝達されてＭＰＵ６５に入力される。ＭＰＵ６５は、入力された信号のデューティ比が０％であることを検出して、（１）式より、最大供給速度１０Ｌ／ｍｉｎで燃料の供給を行う。

また、同様にして、燃料タンク１０の液量が満量時の７０％のとき、第２液量計測センサ３２は、待機電源部ＰＳ２の正極電圧の７０％の電圧である８．４Ｖの出力信号を出力し、この出力信号に基づいて、パルス幅変調部４２は、デューティ比が７０％のパルス信号を出力する。このパルス信号は、ＬＥＤ４５（連続消灯）からフォトトランジスタ６２に伝達されてＭＰＵ６５に入力される。ＭＰＵ６５は、入力された信号のデューティ比が７０％であることを検出して、（１）式より、最大供給速度１０Ｌ／ｍｉｎで燃料の供給を行う。つまり、燃料タンク１０の液量が満量時の０〜７０％のとき、最大供給速度１０Ｌ／ｍｉｎで燃料の供給を行う。

また、燃料タンク１０の液量が満量時の７１％のとき、第２液量計測センサ３２は、待機電源部ＰＳ２の正極電圧の７１％の電圧である８．５２Ｖの出力信号を出力し、この出力信号に基づいて、パルス幅変調部４２は、デューティ比が７１％のパルス信号を出力する。このパルス信号は、ＬＥＤ４５からフォトトランジスタ６２に伝達されてＭＰＵ６５に入力される。ＭＰＵ６５は、入力された信号のデューティ比が７１％であることを検出して、（２）式より、供給速度９．６７Ｌ／ｍｉｎで燃料の供給を行う。以降、液量が１％増える毎に供給速度が、０．３３Ｌ／ｍｉｎずつ遅くなる。

また、燃料タンク１０の液量が満量（１００％）のとき、第２液量計測センサ３２は、待機電源部ＰＳ２の正極電圧の１００％の電圧である１２Ｖの出力信号を出力し、この出力信号に基づいて、パルス幅変調部４２は、デューティ比が１００％のパルス信号（即ち、連続して１２Ｖとなる信号）を出力する。このパルス信号は、ＬＥＤ４５からフォトトランジスタ６２に伝達されてＭＰＵ６５に入力される。ＭＰＵ６５は、入力された信号のデューティ比が１００％であることを検出して、（２）式より、供給速度が０Ｌ／ｍｉｎとなって、燃料の供給を停止する。なお、このとき、ＬＥＤ４５は連続して消灯された状態となる。

上述のように、本実施形態の燃料充填システム１は、燃料タンク１０に燃料を供給する燃料供給装置５０と、燃料タンク１０の液量を計測する液量計測部２１、及び、液量計測部２１で計測された液量を示す液量信号を送信する液量信号送信部４１、を備えた、燃料タンク１０側に設けられた液量計測装置２０と、液量信号を受信する液量信号受信部６１、及び、液量信号受信部６１で受信された液量信号に基づいて燃料供給装置５０による燃料の供給速度を制御する供給速度制御部６４、を備えた、液量計測装置２０と別体の燃料供給制御装置６０と、を有し、燃料供給制御装置６０には、燃料の供給速度及び液量信号に基づいて故障の有無を判定する故障判定手段としてのＭＰＵ６５（ＣＰＵ）と、ＭＰＵ６５によって故障有りと判定されたとき、燃料の供給を停止するように燃料供給装置５０を制御する燃料供給停止制御手段としてのＭＰＵ６５（ＣＰＵ）と、が設けられている。

以上より、本実施形態によれば、燃料供給装置５０による燃料の供給速度及び液量計測装置２０から送信された燃料タンク１０の液量を示す液量信号に基づいて、当該燃料充填システム１の故障の有無を判定して、故障ありと判定されたときに燃料供給装置５０による燃料タンク１０への燃料の供給を停止するので、液量信号によって示される燃料タンク１０の液量が燃料の供給速度に応じて増加していないときに、燃料充填システム１のいずれかの部位が故障したものと判定して、このようなときに、燃料の供給を停止することで、危険な状態に陥ってしまうことを効果的に抑制できる。

上述した実施形態では、液量信号をパルス信号として液量に応じてデューティ比を変化させることにより、燃料タンク１０の液量について３つ以上の状態を伝達するものであったが、これに限定されるものではなく、液量信号を、ＬＥＤの点灯、消灯の２値とした簡易な構成として、燃料タンク１０の液量について２つの状態（例えば、液量が供給速度減速量Ｌｓを超えた状態、供給速度減速量Ｌｓ以下の状態）を伝達するようにしてもよい。

この場合、燃料充填システムは、利用者が自動充填操作を行うと燃料の充填を開始し、燃料タンク内の燃料の液量が、予め定められた供給速度減速量Ｌｓに到達すると当該燃料タンクへの燃料の供給速度を徐々に遅くして、燃料タンクの最大充填量Ｌｍに到達する前に供給速度を０にする、即ち、燃料の供給を停止する。その後は、利用者が手動充填操作により燃料を供給して最大充填量Ｌｍまで充填を行う。また、燃料充填システムは、燃料の供給速度に基づいて当該燃料の供給量を算出して、この供給量が最大充填量Ｌｍを超えた場合には、燃料の供給を停止するようにする。

また、本実施形態では、パルス信号のデューティ比として、０％〜１００％の範囲を用いるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、パルス信号のデューティ比として、２０％〜８０％の範囲を用いて、このデューティ比の範囲を燃料タンク１０の満量に対する燃料タンク内の液量の割合の範囲（満量時の０％〜１００％）に割り当てて、デューティ比が２０％〜７０％（液量が満量時の０％〜８３．５％）のときに、供給速度を最大供給速度Ｓｍとして燃料供給を行い、デューティ比が７０％〜８０％（液量が満量時の８３．５％〜１００％）のときに、デューティ比が１％増える毎に供給速度を最大供給速度Ｓｍから１０％ずつ小さくした速度とするなど、してもよく、本発明の目的に反しない限り、パルス信号のデューティ比の範囲は任意である。

また、上述した実施形態では、液量計測装置２０と燃料供給制御装置６０との間で光信号を用いて情報を伝達するものであったが、これに限定されるものではなく、これら装置間を電気的に接続して、電気信号を用いて情報を伝達するようにしてもよい。

上述した実施形態は、車両に搭載された燃料タンクに燃料を充填する車両用の燃料充填システムを説明するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、工場や家庭などに設置された燃料タンクに燃料を充填する燃料充填システムなどであってもよく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用するシステムは任意である。また、充填対象となる燃料は液化石油ガス（ＬＰＧ）に限らず、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、液体水素、液化メタンなどの液化ガス、常温常圧で液状となる燃料（灯油、ガソリン等）、又は、気体燃料など、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 燃料充填システム
１０ 燃料タンク
１１ 充填口
１２ クイックカップリング
２０ 液量計測装置（内容量計測装置）
２１ 液量計測部（内容量計測部）
３１ 第１液量計測センサ
３２ 第２液量計測センサ
４１ 液量信号送信部（内容量信号送信部）
４２ パルス幅変調部
４３ トランジスタ
４５ ＬＥＤ
４６ コネクタソケットハウジング
５０ 燃料供給装置
６０ 燃料供給制御装置
６１ 液量信号受信部（内容量信号受信部）
６２ フォトトランジスタ
６４ 供給速度制御部
６５ ＭＰＵ（故障判定手段、燃料供給停止制御手段）
６６ コネクタプラグハウジング
７０ 筐体
７１ 充填ホース
７２ 燃料供給管
７３ 充填ノズル
ＰＳ１ 主電源部
ＰＳ２ 待機電源部
Ｌｍ 最大充填量
Ｌｓ 供給速度減速量
Ｄｋ 減速開始デューティ比
Ｓｍ 最大供給速度

Claims (1)

1. 燃料タンクに燃料を充填する燃料充填システムであって、
   前記燃料タンクに前記燃料を供給する燃料供給装置と、
   前記燃料タンクの内容量を計測する内容量計測部、及び、前記内容量計測部で計測された前記内容量を示す内容量信号を送信する内容量信号送信部、を備えた、前記燃料タンク側に設けられた内容量計測装置と、
   前記内容量信号を受信する内容量信号受信部、及び、前記内容量信号受信部で受信された前記内容量信号に基づいて前記燃料供給装置による前記燃料の供給速度を制御する供給速度制御部、を備えた、前記内容量計測装置と別体の燃料供給制御装置と、を有し、
   前記燃料供給制御装置には、
   前記燃料の供給速度及び前記内容量信号に基づいて故障の有無を判定する故障判定手段と、
   前記故障判定手段によって故障有りと判定されたとき、前記燃料の供給を停止するように前記燃料供給装置を制御する燃料供給停止制御手段と、が設けられている
   ことを特徴とする燃料充填システム。

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