JP2015214993A - 燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信充填の信頼性低下を抑制する。【解決手段】燃料ガス充填システム１は、送信機２２０と、受信機３３と、ディスペンサ３０と、コントローラ４０と、を備える。送信機２２０は、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する際に必要な複数のデータを含む情報を送信する。受信機３３は、送信機２２０から送信された情報を受信する。ディスペンサ３０は、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する。コントローラ４０は、受信機３３で受信した情報を利用する通信充填で、ディスペンサ３０によって燃料タンク２１０に水素ガスを充填する。そして、コントローラ４０は、送受信された複数の情報のうちの少なくとも一部が欠落している割合を欠落率として算出し、欠落率に応じて燃料ガスの充填を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法に関する。

従来の燃料ガス充填システムとして、車両と、車両の燃料タンクに水素ガスを充填する充填装置との間で、燃料タンクの温度や圧力など、充填の際に必要な車両側の情報について通信を行いながら、車両の燃料タンクに水素ガスを充填するものがある（特許文献１参照）。

特開２０１２−７６７１３号公報 特許第４０７１６４８号公報

車両と充填装置との間で通信を行いながら車両の燃料タンクに水素ガスを充填する方法は、一般的に通信充填と称されている。通信充填を実施する場合、水素充填の信頼性を確保するために、５回連続して通信データの一部又は全部が欠落していた場合には、通信充填を終了させることがＳＡＥ規格によって定められている。しかしながら、これでは通信データの欠落頻度が多くなっていても、通信データの欠落が５回連続して確認されるまでは、依然として通信充填が継続されることになる。

このように、通信データの欠落頻度が多くなっているにもかかわらず通信充填が継続されると、水素充填の信頼性が低下するという問題点がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、水素充填の信頼性の低下を抑制することを目的とする。

本発明によれば、車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する燃料ガス充填システムが提供される。燃料ガス充填システムは、燃料タンクに燃料ガスを充填する際に必要な複数のデータを送信機と受信機とでやり取りを行い、やり取りを行う際にデータの欠落率を検出し、欠落率の大小で燃料充填を行うか否かを制御する燃料ガス充填システムを構成している。換言すると本発明は燃料充填するかしないかを欠落率に基づき制御するもので、具体的には欠落率が所定値以下の場合は燃料充填を実行し、所定値以上の場合は選択的に燃料充填を行うものである。

特に、実施例では欠落率が所定以上所定未満のある範囲の場合は代替データを用いて燃料充填を行うよう制御している。そのため実施例では車両側の情報を送信する送信機と、送信機から送信された情報を受信する受信機と、燃料タンクに燃料ガスを充填する充填装置と、受信機で受信した情報を利用して、充填装置によって前記燃料タンクに燃料ガスを充填する通信充填手段と、を備える。そして、通信充填手段は、送受信された複数の情報のうちの少なくとも一部が欠落している割合を欠落率として算出し、欠落率に応じて燃料ガスの充填を可能な限り継続する制御を実行している。

本発明によれば、欠落率の大小で燃料充填を行うか否かを制御する燃料ガス充填システムを構成し、燃料の充填を欠落率に基づき制御しているため、データの欠落率が相対的に大きい場合は、燃料充填が規制され燃料充填の信頼性を向上させることが出来る。また、一部データが欠落する欠落率が比較的小さい場合は燃料充填が継続されるため、電子的なノイズの影響等で一時的にデータが欠落したとしても燃料充填が継続されることとなり、充填時の利便性を向上させることが出来る。データの欠落が所定回数連続して生じていなかったとしても、これとは別に欠落率に応じて燃料ガスの充填が制御される。そのため、データの欠落が連続して生じていなくても、その頻度に応じて燃料ガスの充填することができる。よって、データが欠落した車両側情報に基づいて燃料ガスが充填されるのを抑制できるので、水素充填の信頼性の低下を抑制することができる。

本発明の第１実施形態による水素充填システムの概略構成図である。 本発明の第１実施形態による水素充填制御について説明するフローチャートである。 通信充填処理の内容について説明するフローチャートである。 欠落率の算出方法について説明する図である。 非通信充填処理の内容について説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態による燃料タンクの温度の代替データの算出方法について説明する図である。 本発明の第３実施形態による水素充填制御について説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による水素充填システム１の概略構成図である。

水素充填システム１は、燃料タンク２１０を搭載した車両２００と、貯蔵された水素ガスを燃料タンク２１０に充填するための水素ステーション１００と、を備える。

車両２００は、燃料タンク２１０に充填された水素ガスを燃料とする燃料電池を備え、燃料電池の発電電力によって駆動モータ等を駆動して走行する。車両２００は、燃料タンク２１０の他に、燃料タンク２１０内の状態を検出するための車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２と、レセプタクル２１３と、送信機２２０と、車両コントローラ２３０と、を備える。

車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２は、それぞれ燃料タンク２１０に取り付けられる。車両側圧力センサ２１１は、燃料タンク２１０内の圧力Ｐ_vehicleを検出する。車両側温度センサ２１２は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleを検出する。

レセプタクル２１３は、車両２００のリッドボックス２１４に設けられ、燃料タンク２１０に水素を充填する際に水素ステーション側の充填ノズル３２が接続される部品である。水素ガスは、レセプタクル２１３を介して燃料タンク２１０に充填される。

送信機２２０は、例えばレセプタクル２１３に設けられた赤外線通信機であって、水素ステーション側の充填ノズル３２が接続されているときに、充填ノズル３２に設けられた水素ステーション側の受信機３３との間で赤外線通信を行うことができるようになっている。送信機２２０は、車両コントローラ２３０からの送信指令に基づいて、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する際に必要な車両側情報を、所定の間隔（例えば１００[ｍｓ]）で水素ステーション側の受信機３３に送信する。

車両側情報は、複数のデータで構成されており、固定情報と変動情報とを含む。固定情報には、車両側の送信機２２０と水素ステーション側の受信機３３との間で通信を行うにあたって必要なプロトコル情報及び通信ソフトウェアのバージョン情報や、レセプタクル２１３の種類、燃料タンク２１０の容積などのデータが含まれる。変動情報には、車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２で検出した燃料タンク２１０内の圧力Ｐ_vehicle及び温度Ｔ_vehicleや、水素ガスを燃料タンク２１０に充填可能な状態であるか否か示す充填可否情報などが含まれる。

車両コントローラ２３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えるマイクロコンピュータとして構成される。

車両コントローラ２３０には、前述した車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２の検出値や、レセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続されたか否かを検出する車両側接続センサ２３１の検出値、車両２００のリッドボックス２１４が開かれたか否かを検出する開閉センサ２３２の検出値などのほか、車両２００の走行させるための制御に必要な種々のセンサ類の検出値が入力される。車両コントローラ２３０は、例えばリッドボックス２１４が開かれた場合やレセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続された場合など、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する可能性があるときに、送信機２２０に対して車両側情報の送信指令を出す。

水素ステーション１００は、輸送されてきた既成の水素ガスを貯蔵しておくオフサイト側ステーションであり、コンプレッサ１０と、複数の貯蔵タンク２０と、ディスペンサ３０と、コントローラ４０と、を備える。

コンプレッサ１０は、必要に応じてトレーラ等によって輸送されてきた輸送タンク２内の既成の水素ガスを、加圧圧縮して各貯蔵タンク２０に供給する。輸送タンク２内の圧力は、例えば２０ＭＰａに設定されている。

貯蔵タンク２０は、車両２００の燃料タンク２１０に充填するための水素ガスを、所定の圧力に維持した状態で貯蔵する。本実施形態では、貯蔵タンク２０は、低圧貯蔵タンク２１、中圧貯蔵タンク２２及び高圧貯蔵タンク２３の３つのタンクで構成される。低圧貯蔵タンク２１、中圧貯蔵タンク２２及び高圧貯蔵タンク２３の貯蔵上限圧力は、それぞれ４０Ｍｐａ、６０Ｍｐａ、８０Ｍｐａに設定されている。各貯蔵タンク２１−２３には、各貯蔵タンク２１−２３内の圧力を検出するための貯蔵圧センサ４１−４３がそれぞれ取り付けられる。

貯蔵タンク２０は、上流配管１１を介してコンプレッサ１０に接続され、下流配管１５を介してディスペンサ３０に接続される。

上流配管１１は、コンプレッサ１０によって加圧圧縮された水素ガスを各貯蔵タンク２０に供給するためのガス流路であって、メイン流路１１Ａと、分岐流路１１Ｂと、を備える。

メイン流路１１Ａは、その上流端がコンプレッサ１０に接続される。

分岐流路１１Ｂは、メイン流路１１Ａの下流端から３本に分岐して、各貯蔵タンク２１−２３の入口部に接続される。分岐流路１１Ｂには、各分岐流路１１Ｂを開閉する第１上流開閉弁１２、第２上流開閉弁１３及び第３上流開閉弁１４がそれぞれ設けられる。第１上流開閉弁１２、第２上流開閉弁１３及び第３上流開閉弁１４の開度は、コントローラ４０によって制御される。

下流配管１５は、各貯蔵タンク２０に貯蔵された水素ガスをディスペンサ３０に供給するためのガス流路であって、メイン流路１５Ａと、分岐流路１５Ｂと、を備える。

メイン流路１５Ａは、下流端がディスペンサ３０に接続される。メイン流路１５Ａには、各貯蔵タンク２０からディスペンサ３０に供給され水素ガスの流量を調整するための流量調整弁１９と、メイン流路１５Ａを流れる水素ガスの流量を検出するための流量センサ４４と、が設けられる。流量調整弁１９の開度は、メイン流路１５Ａを流れる水素ガスの流量が所望の流量となるように、流量センサ４４の検出値に基づいてコントローラ４０によってフィードバック制御される。

分岐流路１５Ｂは、メイン流路１５Ａの上流端から３本に分岐して、各貯蔵タンク２１−２３の出口部に接続される。分岐流路１５Ｂには、各分岐流路１５Ｂを開閉する第１下流開閉弁１６、第２下流開閉弁１７及び第３下流開閉弁１８がそれぞれ設けられる。第１下流開閉弁１６、第２下流開閉弁１７及び第３下流開閉弁１８の開度は、コントローラ４０によって制御される。

低圧貯蔵タンク２１に水素ガスを貯蔵する場合、コントローラ４０は、第１上流開閉弁１２のみを開弁状態とし、その他の開閉弁を閉弁状態として、コンプレッサ１０によって加圧圧縮した輸送タンク２内の水素ガスを低圧貯蔵タンク２１に供給する。中圧貯蔵タンク２２に水素ガスを貯蔵する場合、コントローラ４０は、第２上流開閉弁１３のみを開弁状態とし、その他の開閉弁を閉弁状態として、コンプレッサ１０によって加圧圧縮した輸送タンク２内の水素ガスを中圧貯蔵タンク２２に供給する。高圧貯蔵タンク２３に水素ガスを貯蔵する場合、コントローラ４０は、第３上流開閉弁１４のみを開弁状態とし、その他の開閉弁を閉弁状態として、コンプレッサ１０によって加圧圧縮した輸送タンク２内の水素ガスを高圧貯蔵タンク２３に供給する。

ディスペンサ３０は、各貯蔵タンク２１−２３に選択的に接続され、接続された貯蔵タンク２０内の水素ガスを燃料タンク２１０に充填する充填装置である。ディスペンサ３０は、燃料タンク２１０内の圧力上昇に併せて低圧貯蔵タンク２１、中圧貯蔵タンク２２、高圧貯蔵タンク２３の順に接続され、貯蔵タンク２０内の圧力と燃料タンク２１０内の圧力との差圧を利用して、燃料タンク２１０に充填する。ディスペンサ３０は、充填ホース３１と、充填ノズル３２と、受信機３３と、ステーション側圧力センサ３４と、ステーション側温度センサ３５と、表示部３６と、を備える。

充填ホース３１は、ディスペンサ３０に選択的に接続された貯蔵タンク２０内の水素ガスを、車両２００の燃料タンク２１０に供給するためのホースである。

充填ノズル３２は、充填ホース３１の先端に設けられ、車両２００のレセプタクル２１３に接続される。

受信機３３は、例えば充填ノズル３２に設けられた赤外線通信機であって、充填ノズル３２がレセプタクル２１３に接続されたときに、車両側の送信機２２０との間で赤外線通信を行うことができるようになっている。受信機３３で受信した車両側情報は、コントローラ４０に入力される。

ステーション側圧力センサ３４及びステーション側温度センサ３５は、それぞれ充填ホース３１に取り付けられる。ステーション側圧力センサ３４は、車両２００の燃料タンク２１０に充填される水素ガスの圧力、すなわち水素ステーション側の圧力Ｐ_Staを検出する。ステーション側温度センサ３５は、車両２００の燃料タンク２１０に充填される水素ガスの温度、すなわち水素ステーション側の温度Ｔ_Staを検出する。

表示部３６は、水素ガスの充填状態に関する情報を表示するディスプレイであって、ディスペンサ３０の全面上部に配置される。表示部３６には、充填状態に関する情報として、水素ガスの充填状況や充填終了予定時間、後述する充填方法（通信充填及び非通信充填のいずれを実施しているか）などの情報が表示される。本実施形態では、表示部３６を介して目標水素充填量等の入力ができるように、表示部３６はタッチパネル式のディスプレイとなっている。

コントローラ４０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えるマイクロコンピュータとして構成される。

コントローラ４０には、前述した貯蔵圧センサ４１−４３や流量センサ４４、ステーション側圧力センサ３４、ステーション側温度センサ３５の検出値のほか、充填ノズル３２がレセプタクル２１３に接続されたか否かを検出するステーション側接続センサ４５の検出値や受信機３３で受信した車両側情報が入力される。コントローラ４０は、これらの入力値に基づいて、車両２００の燃料タンク２１０に水素ガスを充填する水素充填制御を実施する。

ここで、本実施形態によるコントローラ４０は、いわゆる通信充填によって燃料タンク２１０に水素ガスを充填するか、又は、非通信充填によって燃料タンク２１０に水素ガスを充填するかを、選択的に実行することができるようになっている。

通信充填は、受信機３３で受信した車両側情報を利用して燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。すなわち、車両側と水素ステーション側で通信を行い、車両側情報に含まれる燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleを監視しながら、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。

このように、通信充填の場合は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleを監視しながら燃料タンク２１０に水素ガスを充填することができるので、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleに応じて水素ガスの供給流量を制御することができる。

すなわち、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが低いときは流量を多くして充填速度を速めることができる。

そして、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが規定の上限温度に近付いてきたときは、水素ガスの流量を減らしつつ、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが規定の上限温度になるまで水素ガスの充填を継続することができる。したがって、通信充填では、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleと水素ステーション側の圧力Ｐ_Staとに基づいて燃料タンク２１０の水素充填率ＳＯＣを算出し、水素充填率ＳＯＣが目標水素充填率ＳＯＣ_tgtとなるまで水素充填を継続することができる。

一方で、非通信充填は、受信機３３で受信した車両側情報を利用せずに燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。すなわち、車両側と水素ステーション側で通信を行わず、水素ステーション側の情報のみで燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。

非通信充填の場合は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが不明なので、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleに応じて水素ガスの流量を制御することができず、燃料タンク２１０内の温度の急激な上昇を防止するために、一定の低流量で水素ガスを供給することしかできない。そのため、充填速度は通信充填よりも遅くなる。

また、非通信充填の場合は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが不明なので、水素充填率ＳＯＣを算出することもできない。そのため、水素ステーション側の圧力Ｐ_Staが目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに応じて予め定められた非通信充填停止圧力Ｐ２となったら水素充填を終了する必要がある。そして、非通信充填停止圧力Ｐ２は、充填中に燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが規定の上限温度を超えないようにするために、十分なマージンを確保した低い圧力に設定する必要がある。

したがって、非通信充填を実施した場合は、通信充填を実施した場合と比較して充填速度は遅くなり、また、燃料タンク２１０に充填できる水素ガス量も少なくなる。

そこで本実施形態では、車両側の送信機２２０と水素ステーション側の受信機３３との間で通信が確保できる場合には、通信充填を実施する。そして、通信充填の信頼性を確保するために、通信充填中は車両側情報の中身を確認し、車両側情報に異常がある場合には必要に応じて非通信充填に移行できるようにした。以下、この本実施形態による水素充填制御について説明する。

図２は、本実施形態による水素充填制御について説明するフローチャートである。本処理は、水素ステーション１００の充填ノズル３２が車両２００のレセプタクル２１３に接続されたときに開始される。

ステップＳ１において、コントローラ４０は、ドライバ等によってディスペンサ３０に入力された燃料タンク２１０の目標水素充填率ＳＯＣ_tgtを読み込む。

ステップＳ２において、コントローラ４０は、ディスペンサ３０の受信機３３において、車両２００の送信機２２０から送信されてくる車両側情報の受信確認ができたか否かを判定する。コントローラ４０は、車両側情報の受信確認ができればステップＳ３の処理に進む。一方、例えば車両２００のレセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続されてから所定時間が経過しても、何らかの異常により車両側情報の受信確認ができなければ、通信充填の実施を断念して非通信充填を実施すべくステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ３において、コントローラ４０は、受信機３３が受信した車両側情報のデータ整合性確認ができたか否かを判定する。データ整合性確認は、ＳＡＥ規格Ｊ２７９９に準じたものであり、車両側情報としての複数のデータが適切な区切り文字で区切られているかなどを確認するものである。コントローラ４０は、データ整合性確認ができれば、通信充填を実施すべくステップＳ４の処理に進む。一方、データ整合性確認ができなければ通信充填の実施を断念して非通信充填を実施すべくステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ４において、コントローラ４０は、通信充填処理（通信充填手段）を実施する。通信充填処理の詳細については、図３を参照して後述する。

ステップＳ５において、コントローラ４０は、非通信充填処理（非通信充填手段）を実施する。非通信充填処理の詳細については、図５を参照して後述する。

図３は、通信充填処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ４０において、コントローラ４０は、目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに応じた通信充填停止圧力Ｐ１及び非通信充填停止圧力Ｐ２を算出する。具体的には、コントローラ４０は、予め設定された通信充填停止圧力算出用のマップ及び非通信充填停止圧力算出用のマップをそれぞれ参照し、レセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続された後、通信充填による水素充填を開始する前に検出されたステーション側の圧力Ｐ_Sta及び温度Ｔ_Staに基づいて、通信充填停止圧力Ｐ１及び非通信充填停止圧力Ｐ２を算出する。通信充填圧力Ｐ１は、非通信充填圧力Ｐ２よりも高い値となる。

なお、この通信充填停止圧力Ｐ１及び非通信充填停止圧力Ｐ２の算出に使用されるステーション側の圧力Ｐ_Sta及び温度Ｔ_Staは、それぞれ燃料タンク２１０の初期圧力及び外気温に相当する。

ステップＳ４１において、コントローラ４０は、車両２００の燃料タンク２１０に対して通信充填による水素充填を開始する。

ステップＳ４２において、コントローラ４０は、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staを読み込む。

ステップＳ４３において、コントローラ４０は、受信機３３で受信した最新の車両側情報を読み込む（受信工程）。

ここで、車両側情報は、前述したように燃料タンク２１０の容積や圧力Ｐ_vehicle、温度Ｔ_vehicleなどの複数のデータで構成されている。車両側情報は、車両側の送信機２２０から水素ステーション側の受信機３３に送信されてくるが、受信機３３で受信した車両側情報を確認すると、車両側情報を構成する複数のデータの一部又は全部が欠落している場合がある。データが欠落した車両側情報に基づいて通信充填が継続されると、通信充填の信頼性が低下する。そのため、従来からデータが欠落した車両側情報を所定回数連続して受信した場合は、通信充填から非通信充填に移行するようにしていた。

しかしながら、これではデータが欠落した車両側情報を所定回数連続して受信するまでは、依然としてデータが欠落した車両側情報に基づいて通信充填が継続されることになる。

そこで本実施形態では、既に受信済みの複数の車両側情報のうち、データが欠落した車両側情報の割合（以下「欠落率」という。）を算出することにした。そして、データが欠落した車両側情報を所定回数連続して受信するまでの間は、欠落率が所定値未満であれば、欠落したデータを代替データに置き換えて通信充填を実施し、欠落率が所定値以上であれば非通信充填に移行するようにした。

ステップＳ４４において、コントローラ４０は、ステップＳ４３で読み込んだ車両側情報を確認し、データが欠落しているか否か（データ欠落の有無）を判定する。

ステップＳ４５において、コントローラ４０は、前述した欠落率を算出する。

図４は、欠落率の算出方法について説明する図である。コントローラ４０は、図４に示すように、ステップＳ４４で車両側情報のデータ欠落の有無を判定した時刻を基準として過去に所定時間遡り、その所定時間の間に含まれる車両側情報のうち、データ欠落有りと判定された車両側情報の割合を欠落率として算出する。図４でいえば、例えば今回の処理で算出される欠落率は６０％であり、前々回の処理で算出された欠落率は４０％となる。なお、所定時間は適宜設定すれば良く、図４はあくまで例示である。

ステップＳ４６において、コントローラ４０は、所定回数連続してデータ欠落有りと判定されたか否かを判定する。本実施形態では、所定回数を５回としているが、所定回数はこれに限らず適宜設定すれば良い。コントローラ４０は、データ欠落が所定回数連続していなければステップＳ４７の処理に進む。一方、コントローラ４０は、所定回数連続してデータ欠落有りと判定した場合は、通信に何らかの異常が生じているおそれがあるので、通信充填を中止して非通信充填を開始すべくステップＳ５２の処理に進む。

ステップＳ４７において、コントローラ４０は、欠落率が所定値未満か否かを判定する。本実施形態では、所定値を４０％としているが、所定値はこれに限らず適宜設定すれば良い。コントローラ４０は、欠落率が所定値未満であれば、欠落したデータを代替データに置き換えて通信充填を継続すべく、ステップＳ４８の処理に進む。一方、コントローラ４０は、欠落率が所定値以上であれば、データ欠落が所定回数連続して生じていなかったとしても通信充填の信頼性が低下するおそれがあるので、通信充填を中止して非通信充填を開始すべくステップＳ５２の処理に進む。

ステップＳ４８において、コントローラ４０は、欠落したデータを代替データに置き換える。

具体的には、欠落したデータが固定情報であれば、直近の正常なデータに置き換える。すなわち、データ欠落無しと判定された直近の車両側情報の中から、欠落したデータに対応するデータを読み込み、それを代替データとする。

一方、欠落したデータが変動情報であれば、固定情報のときと同様に直近の正常なデータに置き換えても良いし、データ欠落無しと判定された直近複数回の各車両側情報の中から、欠落したデータに対応するデータを読み込み、それらのデータの移動平均値を代替データとしても良い。本実施形態では欠落したデータが変動情報のときは、移動平均値を代替データとしている。

ステップＳ４９において、コントローラ４０は、ステップＳ４２で読み込んだ現在のステーション側の圧力Ｐ_Staと、ステップＳ４３で読み込んだ最新の車両側情報に含まれる燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleと、に基づいて、以下の（１）式により現在の燃料タンク２１０の水素充填率ＳＯＣを算出する。（１）式において、ρ（Ｐ，Ｔ）は、燃料タンク２１０内の圧力がＰ、温度がＴであった場合のガス密度を表す。ＮＷＰ（Nominal Working Pressure）は、燃料タンク２１０を満充填したときの、基準温度（１５℃）における燃料タンク２１０内の圧力である。

なお、ステップＳ４３で読み込んだ車両側情報において、燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータが欠落していた場合には、ステップＳ４２で読み込んだ現在のステーション側の圧力Ｐ_Staと、ステップＳ４８で置き換えられた燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleの代替データと、に基づいて、水素充填率ＳＯＣが算出されることになる。

ステップＳ５０において、コントローラ４０は、ステップＳ４９で算出した水素充填率ＳＯＣが目標水素充填率ＳＯＣ_tgt以上になったか否か、及び、ステップＳ４２で読み込んだステーション側の圧力Ｐ_Staが通信充填停止圧力Ｐ１以上となったか否かを判定する。コントローラ４０は、少なくともいずれか一方が満足していれば、通信充填を終了すべく、ステップＳ５１の処理に進む。一方、コントローラ４０は、双方とも満足していなければ、通信充填を継続すべく、ステップＳ４２の処理に戻る。

ステップＳ５１において、コントローラ４０は、水素充填率ＳＯＣが目標水素充填率ＳＯＣ_tgt以上になったか、又は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが通信充填停止圧力Ｐ１以上になったため、通信充填を終了し、燃料タンク２１０への水素の充填を終了する。ステップＳ４４からステップＳ５１までが通信充填工程に相当する。

ステップＳ５２において、コントローラ４０は、通信充填を中止して非通信充填による水素充填を開始する。

ステップＳ５３において、コントローラ４０は、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staを読み込む。

ステップＳ５４において、コントローラ４０は、ステップＳ５３で読み込んだステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２以上となったか否かを判定する。コントローラ４０は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２未満であれば、ステップＳ５３の処理に戻って非通信充填による水素充填を継続する。一方、ステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２以上であれば、非通信充填を終了すべくステップＳ５５の処理に進む。

ステップＳ５５において、コントローラ４０は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２以上になったため、非通信充填を終了し、燃料タンク２１０への水素の充填を終了する。

図５は、非通信充填処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ６０において、コントローラ４０は、目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに応じた非通信充填停止圧力Ｐ２を算出する。具体的には、コントローラ４０は、予め設定された非通信充填停止圧力算出用のマップをそれぞれ参照し、レセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続された後、通信充填による水素充填を開始する前に検出されたステーション側の圧力Ｐ_Sta及び温度Ｔ_Staに基づいて、目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに応じた非通信充填停止圧力Ｐ２を算出する。

ステップＳ６１において、コントローラ４０は、車両２００の燃料タンク２１０に対して非通信充填による水素充填を開始する。

ステップＳ６２において、コントローラ４０は、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staを読み込む。

ステップＳ６３において、コントローラ４０は、ステップＳ６２で読み込んだステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２以上となったか否かを判定する。コントローラ４０は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２未満であれば、ステップＳ６２の処理に戻って非通信充填による水素充填を継続する。一方、ステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２以上であれば、非通信充填を終了すべくステップＳ６４の処理に進む。

ステップＳ６４において、コントローラ４０は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２以上になったため、非通信充填を終了し、燃料タンク２１０への水素の充填を終了する。

以上説明した本実施形態による水素充填システム１によれば、以下の効果を得ることができる。

水素充填システム１は、車両２００の燃料タンク２１０に水素ガスを充填するものであって、送信機２２０と、受信機３３と、ディスペンサ３０と、コントローラ４０と、を備える。送信機２２０は、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する際に必要な車両側の複数のデータを含む車両側情報を送信する。受信機３３は、送信機２２０から送信された車両側情報を受信する。ディスペンサ３０は、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する。コントローラ４０は、受信機３３で受信した車両側情報を利用する通信充填で、ディスペンサ３０によって燃料タンク２１０に水素ガスを充填する。

そして本実施形態では、コントローラ４０は、通信充填の実施中に、送受信された複数の車両側情報のうちの少なくとも一部が欠落している割合を欠落率として算出し、欠落率に応じて燃料ガスの充填を制御する。

このように本実施形態では、データ欠落が所定回数連続して生じていなかったとしても、これとは別に欠落率に応じて燃料ガスの充填が制御される。そのため、データ欠落が連続して生じていない場合であっても、その頻度に応じて通信充填による燃料ガスの充填を制御することができる。よって、データが欠落した車両側情報に基づいて燃料ガスが充填されるのを抑制できるので、通信充填の信頼性低下を抑制できる。

また、本実施形態では、コントローラ４０は、欠落率が所定値未満のときは、欠落したデータを代替データに置き換えて通信充填を継続する。そのため、データが欠落した状態で通信充填が実施されることがないので、通信充填の信頼性低下を一層抑制することができる。

このとき、受信機３３で受信済みの車両側情報のうち、データが欠落していない正常な車両側情報内のデータを代替データとすれば、欠落したデータが固定情報のときは、データが欠落していてもデータが欠落していなかったときと同様の状態で通信充填を継続できる。そして、欠落したデータが変動情報のときは、欠落したデータを確からしいデータに置き換えて通信充填を継続できる。

一方、受信機３３で受信済みの車両側情報のうち、データが欠落していない複数の正常な車両側情報内の各データの移動平均値を代替データとすれば、欠落したデータが変動情報のときに、欠落したデータをより確からしいデータに置き換えて通信充填を継続できる。

また、本実施形態では、コントローラ４０は、通信充填の他に、受信機３３で受信した車両側情報を利用しない非通信充填で、ディスペンサ３０によって燃料タンク２１０に水素ガスを充填することができるように構成されている。そして、コントローラ４０は、欠落率が所定値以上のときは通信充填を中止し、非通信充填による水素ガスの充填を開始する。

そのため、データ欠落が連続して生じていないものの、その頻度が非常に高くなっている場合は、通信充填が中止されるので、通信充填の信頼性を向上させることができる。そして、通信充填を中止した後も、非通信充填に切り替えて燃料タンク２１０への水素ガスの充填を継続することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。本発明の第２実施形態は、車両側情報に含まれる燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータが欠落していた場合の代替データの算出の方法が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

本実施形態では、図３のステップＳ４８において、車両側情報に含まれる燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータが欠落していた場合、その燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータに関しては、以下のようにして算出した代替データに置き換える。

図６は、本実施形態による燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleの代替データの算出方法について説明する図である。

図６に示すように、本実施形態では、通信充填を実施した場合の燃料タンク内の温度変化プロファイルを予め実験等によって求めておき、その温度変化プロファイルをコントローラ４０に記憶させておく。そして、燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータが欠落していた場合は、既に受信した燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータと、温度変化プロファイルと、が一致又は略一致するように温度変化プロファイルを平行移動させる。平行移動量は、例えば適当に定めた基準時（ｔ１）における燃料タンク２１０の温度データと、温度変化プロファイル上の温度と、の差分量をすればよい。そして、平行移動後の温度プロファイル上のデータを、欠落した燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleの代替データとする。

以上説明した本実施形態によれば、車両側情報に含まれる燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータが欠落していたときは、受信機３３で受信済みの燃料タンク２１０の温度のデータＴ_vehicleと、予め設定された燃料タンク２１０の温度変化プロファイルと、に基づいて算出したデータを、燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleの代替データとする。

これにより、燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータが欠落していた場合の代替データを、実際の燃料タンク２１０の温度変化プロファイルに基づいた確度の高いデータとすることができる。そのため、燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleのデータが欠落していても、水素充填率ＳＯＣを精度良く算出することができるので、通信充填の信頼性低下を一層抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して説明する。本発明の第３実施形態は、水素ガスの充填前に水素ガスの充填を実施するか否かを判断するための欠落率の判定値（充填中止閾値）を設けた点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図７は、本実施形態による水素充填制御について説明するフローチャートである。本処理は、水素ステーション１００の充填ノズル３２が車両２００のレセプタクル２１３に接続されたときに開始される。

ステップＳ１からステップＳ５の処理内容は第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。なお、本実施形態ではステップＳ２で車両側情報の受信確認ができなかったときは水素ガスの充填自体を中止しているが、第１実施形態のように非通信充填処理を実施することもできる。

ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、受信機３３で受信した最新の車両側情報を読み込む。

ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、ステップＳ１０１で読み込んだ車両側情報を確認し、データが欠落しているか否か（データ欠落の有無）を判定する。

ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、欠落率を算出する。

ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、欠落率が充填中止閾値以上か否かを判定する。本実施形態では、充填中止閾値を８０％としている。充填中止閾値は、通信充填中に充填自体を中止するか、又は非通信充填に移行するかを判定するための所定値（４０％）よりも大きい値に設定されるものであり、８０％に限らず適宜設定することができる。コントローラ４０は、欠落率が充填中止閾値以上であれば、水素ガスの充填自体を中止すべく、今回の処理を終了する。一方、コントローラ４０は、欠落率が充填中止閾値未満であれば、ステップＳ５の処理に進み、非通信充填によって水素ガスの充填を行う。

以上説明した本実施形態によれば、欠落率の判定値として充填中止閾値（第１の所定値）及び所定値（第２の所定値）の２つの判定値を設け、欠落率が充填中止閾値（８０％）以上であれば水素ガスの充填自体を停止し、無用な充填を行うことを防止することができるので、充填の信頼性を向上させることができる。また、データが欠落する欠落率が比較的小さい場合（例えば４０％未満）は水素ガスの充填が継続されるため、電子的なノイズの影響等で一時的にデータが欠落したとしても水素ガスの充填が継続されることとなり、充填時の利便性を向上させることができる。

このように、欠落率の大小で水素ガスの充填を行うか否かを制御する燃料ガス充填システム１を構成し、水素ガスの充填を欠落率に基づき制御しているため、データの欠落率が相対的に大きい場合は、水素ガスの充填が規制され水素ガス充填の信頼性を向上させることができる。また、欠落率が比較的小さい場合は水素ガスの充填が継続されるため、充填時の利便性を向上させることができ、利便性と信頼性の両方を同時に向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記の各実施形態では、燃料ガスとして水素ガスを用いた場合について説明したが、燃料ガスは水素ガスに限られるものではない。圧縮天然ガスや液化天然ガス、液化石油ガスなどの種々の燃料ガスを用いることができる。また、燃料ガスを充填する対象は、車両に限られるものではない。また、車両自体も燃料電池車両に限られるものではない。

また、上記の各実施形態では、水素ステーション１００としてオフサイト側ステーションを例示して説明したが、水素ステーション１００は、水素ステーション１００内で水素ガスを製造して貯蔵するオンサイト側ステーションとすることもできる。

また、上記の各実施形態では、欠落率が所定以上となったときには（ステップＳ４７でＮｏ）、通信充填から非通信充填に移行して水素充填自体は継続させていたが、移行せずに水素充填自体を中止することもできる。すなわち、欠落率が所定値以上のときは、通信充填手段による燃料ガスの充填を中止し、燃料タンク２１０への燃料ガスの充填自体を中止しても良い。通信に異常が生じている場合は、通信充填だけでなく、非通信充填にも何らかの影響が生じる可能性があるためである。このようにすることで、水素充填自体の信頼性を向上させることができる。

また、上記の各実施形態では、送信機２２０と受信機３３との通信を赤外線通信で実施していたが、通信方法はこれに限られるものではなく、例えば電波等によって通信を実施することもできる。

また、上記の第２実施形態では、燃料タンク２１０の温度データを例に説明したが、圧力データ等の変動情報に適用することもできる。

１ 水素ガス充填システム（燃料ガス充填システム）
３０ ディスペンサ（充填装置）
３３ 受信機
４０ コントローラ（通信充填手段、非通信充填手段、欠落率算出手段、充填制御手段、受信工程、通信充填工程）
２００ 車両
２１０ 燃料タンク
２２０ 送信機

Claims (10)

1. 車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する燃料ガス充填システムであって、
   前記燃料タンクに燃料ガスを充填する際に必要な複数のデータを含む情報を送信する送信機と、
   前記送信機から送信された情報を受信する受信機と、
   前記燃料タンクに燃料ガスを充填する充填装置と、
   前記情報を利用して、前記充填装置によって前記燃料タンクに燃料ガスを充填する通信充填手段と、
   を備え、
   前記通信充填手段は、
   送受信された複数の前記情報のうちの少なくとも一部が欠落している割合を欠落率として算出し、前記欠落率に応じて燃料ガスの充填を制御する、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
2. 前記通信充填手段は、
   前記欠落率が所定値以上のときは、前記通信充填手段による燃料ガスの充填を中止し、前記燃料タンクへの燃料ガスの充填自体を中止する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス充填システム。
3. 前記通信充填手段は、
   前記欠落率が所定値未満のときは、前記情報内の欠落したデータを代替データに置き換えて前記通信充填手段による燃料ガスの充填を継続する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料ガス充填システム。
4. 前記通信充填手段は、
   送受信された前記情報のうち、データが欠落していない正常な前記情報内のデータを前記代替データとする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の燃料ガス充填システム。
5. 前記通信充填手段は、
   送受信された前記情報のうち、データが欠落していない複数の正常な前記情報内の各データの移動平均値を前記代替データとする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の燃料ガス充填システム。
6. 前記通信充填手段は、
   前記情報に含まれる前記燃料タンクに関する変動データが欠落していたときは、送受信された前記変動データと、予め設定された前記変動データの変化プロファイルと、に基づいて算出したデータを、前記変動データの代替データとする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の燃料ガス充填システム。
7. 送受信された前記情報を利用せずに、前記充填装置によって前記燃料タンクに燃料ガスを充填する非通信充填手段をさらに備え、
   前記通信充填手段は、
   前記欠落率が所定値以上のときは、前記通信充填手段による燃料ガスの充填を中止し、前記非通信充填手段による燃料ガスの充填を開始する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス充填システム。
8. 前記情報は、前記燃料タンクに燃料ガスを充填する際に必要な車両側情報であり、
   前記通信充填手段は、前記受信機で受信済みの複数の車両側情報のうち、車両側情報内のデータの少なくとも一部が欠落している車両側情報の割合を欠落率として算出する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の燃料ガス充填システム。
9. 車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する燃料ガス充填システムであって、
   前記燃料タンクに燃料ガスを充填する際に必要な複数のデータを含む情報を送信する送信機と、
   前記送信機から送信された情報を受信する受信機と、
   前記燃料タンクに燃料ガスを充填する充填装置と、
   送受信された複数の前記情報のうちの少なくとも一部が欠落している割合を欠落率として算出する欠落率算出手段と、
   前記欠落率に応じて、燃料ガスの充填を制御する充填制御手段と、
   を備えることを特徴とする燃料ガス充填システム。
10. 車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する際に必要な複数のデータを含む情報を送信する送信機と、
    前記送信機から送信された情報を受信する受信機と、
    前記燃料タンクに燃料ガスを充填する充填装置と、
    を備えた燃料ガス充填システムによる燃料ガス充填方法であって、
    前記送信機から送信された情報を受信する受信工程と、
    前記受信工程で受信した前記情報を利用して、前記充填装置によって前記燃料タンクに燃料ガスを充填する通信充填工程と、
    を備え、
    前記通信充填工程は、
    送受信された複数の前記情報のうちの少なくとも一部が欠落している割合を欠落率として算出し、前記欠落率に応じて燃料ガスの充填を制御する、
    ことを特徴とする燃料ガス充填方法。
    

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