JP2017166692A

JP2017166692A - 水素燃料補給システム用通信システム

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Publication number: JP2017166692A
Application number: JP2017032093A
Authority: JP
Inventors: ムララース; Moeller Lars; ローセンロンヤアン; Rosenlund Joern
Original assignee: Nel Hydrogen AS
Current assignee: Nel Hydrogen AS
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2037-02-23
Also published as: EP3211289A1; JP6334760B2; KR20170101123A; EP3211289B1; US10539969B2; US20170248976A1

Abstract

【課題】水素燃料補給ステーション（ＨＲＳ）全体の設計における幾つかの変更に伴う、個々のモジュールのメンテナンス、作動、及び安全性に関連する変更を行う。【解決手段】少なくともＨＲＳセンターモジュールと、ＨＲＳディスペンサーモジュールと、ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールとの間の水素の流れを容易にする第１の水素供給ラインと、を備えるＨＲＳ１であって、ＨＲＳセンターモジュールは、安全コントローラとプロセスコントローラを備え、データは、安全コントローラと、ＨＲＳディスペンサーモジュールの安全構成要素との間で、安全通信チャンネルを介して通信され、また、データは、プロセスコントローラと、ＨＲＳディスペンサーモジュールのプロセス構成要素との間で、プロセス通信チャンネルを介して通信される。【選択図】図２

Description

本発明は、２つの個々の通信チャンネルを備えるデータ通信ネットワークを有する水素燃料補給ステーションに関する。

近年、水素燃料補給ステーション（ＨＲＳ）は、プロトタイプから連続生産ＨＲＳに向かっている。この過程で、ディスペンサーモジュールは、ＨＲＳセンターモジュールから分離した独立モジュールとなった。

従って、この変化は、ＨＲＳ全体の設計における幾つかの変更をもたらすとともに、個々のモジュールのメンテナンス、作動、及び安全性に関連する変更をももたらした。

本発明は、水素燃料補給ステーション（ＨＲＳ）に関し、少なくとも、
ＨＲＳセンターモジュールと、
ＨＲＳディスペンサーモジュールと、
ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールとの間の水素の流れを容易にする第１の水素供給ラインと、を備え、
ＨＲＳセンターモジュールは、安全コントローラ及びプロセスコントローラを備え、
データは、安全コントローラと、ＨＲＳセンターモジュールの安全構成要素との間で、安全通信チャンネルを介して通信され、
データは、プロセスコントローラと、ＨＲＳセンターモジュールのプロセス構成要素との間で、プロセス通信チャンネルを介して通信されることを特徴とする。

ＨＲＳセンターモジュールは、好ましくは、車両に水素を燃料補給することを容易にする構成要素を促進する。ＨＲＳの構成要素は、冷却システム、コンプレッサー、内部水素ストレージ、水素供給源から、車両へ接続可能な水素出力口への、水素の流れを制御するための弁、流路における圧力、流れ、温度などを測定するための、トランスドューサなどを含むことができる。

ディスペンサーモジュールは、ＨＲＳセンターモジュールに統合された一部であってもよいが、ほとんどの場所において、ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールは、５メートルから６５メートルの間隔が空けられている。これは、既知の化石燃料補給ステーションと類似のＨＲＳの設計を主に得るためである。

２つ以上のＨＲＳディスペンサーモジュールを、ＨＲＳセンターモジュールに接続できるということは言及されるべきである。データ通信機構は、そのような状況においては、１つのみのＨＲＳディスペンサーモジュールの状況に類似してもよく、つまり、ＨＲＳセンターモジュールと、水素ストレージモジュールを含むＨＲＳサブモジュールと、の間の直接通信であってもよい。代替的に、ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーとの間の通信は、直列的であってよく、つまり、第２のＨＲＳディスペンサーモジュールは、第１のＨＲＳディスペンサーモジュールを介して、ＨＲＳセンターモジュールと通信している。

安全コントローラとプロセスコントローラとは、同じ筐体（enclosure）の中に実現できるが、依然として、個々のマイクロプロセッサ及びその他を有している安全コントローラとプロセスコントローラとは、故障問題の１つを削減又は削除するために、完全に独立して作動することが要求される。

安全コントローラにより行われる制御は、最終安全要素と称されるアクチュエータにより行われる。安全コントローラは、例えば、燃料補給プロセスを制御するようには設計されておらず、ＨＲＳを、非安全状態作動モードから安全作動モードにするように設計されている。プロセスコントローラにより行われる制御は、最終プロセス要素と称されるアクチュエータにより行われる。安全コントローラとは逆に、プロセスコントローラは、ＨＲＳの完全な制御を容易にする。最終プロセス要素と最終安全要素とは、弁であることが多い。

安全コントローラは、ＨＲＳの作動を監視して、その作動モードを変更するだけであることが好ましい。これは、１つのコントローラがＨＲＳを制御しているが、２つのコントローラがＨＲＳを監視することになり、両者のコントローラは、より安全な状況を得るために、作動モードを変更する権限を有しているという点において利点がある。これは、ＨＲＳの作動を制限することを意味することもよくあり、ＨＲＳの作動を停止することを含んでいる。

本発明の実施の形態によれば、ＨＲＳは、更に、第２の水素供給ラインと流動的に接続される水素ストレージモジュールを備え、データは、安全コントローラと、水素ストレージモジュールの安全構成要素と、の間で、安全通信チャンネルを介して通信され、データは、プロセスコントローラと、水素ストレージモジュールのプロセス構成要素と、の間で、プロセス通信チャンネルを介して通信される。好ましくは、水素ストレージモジュールは、外部低圧水素ストレージであり、そこから、ＨＲＳが、水素が車両への燃料補給の準備ができているように貯蔵されている内部バッファタンクへ水素を誘導でき、水素の圧力を調整できる。

本発明の実施の形態によれば、安全構成要素とプロセス構成要素とは、弁、温度センサー、圧力センサー、弁ポジショナ、流れセンサー、漏洩センサー、ＵＶ／火気センサー、を備えるリストから選択される。好ましくは、安全及びプロセスの構成要素は、同じ値を測定又は制御する同一の構成要素であるが、異なる位置に設置される。それにより、２つの平行制御システムが得られる。

本発明の実施の形態によれば、安全構成要素は、安全Ｉ／Ｏモジュールを介して、安全コントローラと通信し、プロセス構成要素は、プロセスＩ／Ｏモジュールを介して、プロセスコントローラと通信している。これは、２つの平行制御システムが完全に分離され、一方が、他方に比べ、より高い安全レベルにあるという点において利点がある。これは、機能安全規格（ＩＥＣ６１５０８）の必要条件に準拠、及び／又は、少なくとも安全度水準（ＳＩＬ：ＳａｆｅｔｙＩｎｔｅｇｒｉｔｙＬｅｖｅｌ）２、好ましくは、ＳＩＬ３の必要条件に準拠する制御システムの実現を容易にし、それによりＳＩＬ３に格付けされた制御システムを得ることを容易にする。

本発明の実施の形態によれば、ＨＲＳセンターモジュールは、更に、ディスペンサー安全Ｉ／Ｏモジュールと通信するセンター安全Ｉ／Ｏモジュールと、ディスペンサープロセスＩ／Ｏモジュールと通信するセンタープロセスＩ／Ｏモジュールと、を備える。

本発明の実施の形態によれば、ケーブルは、センター安全Ｉ／Ｏモジュールとディスペンサー安全Ｉ／Ｏモジュールとの間、及び、センタープロセスＩ／ＯモジュールとディスペンサープロセスＩ／Ｏモジュールとの間の通信を容易にする。これは、わずか１本の物理ケーブルを、ＨＲＳセンターモジュールとサブモジュール（ディスペンサーとストレージ）の間に提供することだけでよいという点において利点がある。従って、ディスペンサーＩ／Ｏモジュール（安全及びプロセス）は、１本のケーブルを介して、好ましくは、分離したワイヤ対を介して、センターＩ／Ｏモジュールと通信している。

従って、安全及びプロセスの通信チャンネルは、ＨＲＳセンターモジュールとディスペンサーモジュールの間にわずか１本の物理通信経路が存在しているだけであっても維持される。

同じ原理を、センターモジュールと水素ストレージモジュール、又は他のＨＲＳモジュールとの間の通信に使用できる。

本発明の実施の形態によれば、安全及びプロセスの通信チャンネルの少なくとも１つは、グランドレベル（ground level）の下で、ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールとの間に供給されるケーブルとして実現される。好ましくは、安全及びプロセスの通信チャンネルの両者は、個々のケーブルであり、又は、同じケーブルにおける少なくとも異なるワイヤの対である。ケーブルは、好ましくは、銅又はアルミニウムのケーブルであるが、光ファイバも、無線通信も、同様に使用できる。

同じケーブルを、センターモジュールと水素ストレージモジュール、又は他のＨＲＳモジュールとの間の通信に使用できる。

本発明の実施の形態によれば、安全通信チャンネルは、ＰＲＯＦＩＮＥＴを使用して、ＥｔｈｅｒＣＡＴ又はＰＲＯＦＩｓａｆｅ通信プロトコルよりも、フェイルセーフに作動する。これは、安全通信プロトコルを介する通信が、モジュール間の通信におけるデータパッケージの消失のリスクを削減するために重要であるという点において好適である。

同じ論理を、センターモジュールと水素ストレージモジュール、又は他のＨＲＳモジュールとの間の通信における通信プロトコルを判定するために使用できる。

本発明の実施の形態によれば、プロセス通信チャンネルは、ＥｔｈｅｒＣＡＴ通信プロトコルを使用している。プロセス制御データ通信に対する条件は、安全データ通信に対する条件ほど高くはなく、従って、ＥｔｈｅｒＣＡＴ又は、Ｐｒｏｆｉｎｅｔ、ＰｒｏｆｉｂｕｓＭｏｄｂｕｓなどのような、他の類似の非安全通信プロトコルを使用できる。

本発明の実施の形態によれば、安全及びプロセスの通信チャンネルの少なくとも１つは、ケーブルとして実現され、少なくとも１つのケーブルは、少なくとも部分的には、ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールとの間のダクトにおいて、好ましくは、ダクト内のケーブル配管において、グランドレベルの下で供給される。従って、ダクトは、設置するためには相対的に高価であるが、非常に利点があり、ケーブル及び配管の保護及びここへのアクセス可能性については、ダクトは、価値があると大いに支持され得るので、ケーブルと配管の供給方法としてこれが選択される。

本発明の実施の形態によれば、ダクトは、取外し可能なトップカバーを有している。好ましくは、ダクトは、モジュール間に作られたチャンネルにおいてコンクリートで鋳造される。取外し可能なトップカバーを有するそのようなダクトは、ダクトにおけるケーブルが水分及び埃による劣化に晒されることなく、更に、ケーブル上方の領域における将来の掘削からの損傷からも保護されるという点において利点がある。更に、ダクトにおけるケーブル又は配管のメンテナンス又は検査のために、ダクトにアクセスすることが可能である。

ダクトの代替としては、地面を掘って地中にケーブル配管を設置し、ケーブル又は配管にアクセス可能なように、距離を置いて縦穴を有することである。そのような縦穴は、ケーブル又は配管を地下で結合しなくてはならず、そのような結合を検査可能なようにしなくてはならないときに特に必要となる。

好ましくは、ＨＲＳセンターと他のＨＲＳモジュールとの間の通信もまた、ダクトにおいて供給される。

本発明の実施の形態によれば、第１の水素供給ラインは、少なくとも部分的には、ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールとの間のダクトにおいて供給される。

本発明の実施の形態によれば、ダクトはまた、水素戻りライン、水素放出ライン、冷却ラインの供給側、冷却ラインの戻り側、及び／又は電力ケーブル、を供給することも容易にする。電力ケーブルは、好ましくは、データ通信ケーブルと電力ケーブルとの間の電磁的結合を回避するために、別のケーブル配管で供給される。

電力ケーブルが大きい場合は（例えば、約１６又は２５ｍｍ²）、電力ケーブルを、ケーブル配管において供給するのではなく、ダクトにおいてブラケットに固定できる。

好ましくは、ダクトは、水素及び冷却配管を、ＨＲＳセンターモジュールから、ディスペンサーモジュールを含む他のＨＲＳモジュールに供給するために、使用される。これは、ダクトにおける配管は、劣化から良好に保護されるという点において利点がある。

ダクトにおいて供給される物は、センターモジュールと他のモジュールとの間の長さに依存する。

本発明の実施の形態によれば、水素供給ラインは、少なくとも１５メートル毎に、好ましくは少なくとも１０メートル毎に、最も好ましくは、少なくとも５メートル毎に接地される。これは、電位を回避して、それにより、水素配管の腐食を回避するために利点である。好ましくは、すべての水素及び冷却配管が接地され、配管の電位が接地電位となることを確実にして、腐食の問題を削減する。

本発明の実施の形態によれば、ダクトには、ダクトにおける水素の漏洩を検出するための水素センサーが装備される。配管がダクトにおいて、回りに空気がある状態で供給されるという事実は、水素又はＣＯ₂のような冷却流体が漏洩しているかどうかを、センサーにより検出することをより容易にするという点において利点がある。

ダクトがわずかに傾斜していれば、漏洩気体は、空気と比較してのその重量により、上方又は下方に移動するので、ダクトの端部において検出できる。

代替的に、ダクトの１つの端部に換気装置を搭載することが可能であり、ダクトの空気を変え、それにより、ダクトから出て行く空気が何らかの気体を含んでいるかどうかをテストできる。

本発明の実施の形態によれば、水素センサーは、グランドレベルからダクトに延伸している縦穴を介して、アクセス可能である。

下記に、本発明の幾つかの例として実施の形態を、図面を参照して記述する。

ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールとの間の通信を例示している図である。ＨＲＳセンターモジュールとＨＲＳディスペンサーモジュールとの間、ＨＲＳセンターモジュールと水素ストレージモジュールとの間、の通信を例示している図である。通信チャンネルの実現形態を例示している図である。通信チャンネル、電力ケーブル、水素配管、及び冷却配管、の実現形態を例示している図である。

水素燃料補給ステーション（ＨＲＳ）１は、燃料電池車両（又はボート、列車、又は飛行機）の燃料補給のための燃料補給ステーションである。典型的には、ＨＲＳ１は、好ましくは、車両に水素を燃料補給する制御を容易にする構成要素を有しているセンターモジュール２を備える。ＨＲＳセンターモジュール２の構成要素は、制御ユニット５、６、冷却システム、コンプレッサー、内部水素ストレージ、外部水素ストレージ又は供給源のような水素供給源から、車両に接続可能な水素出力口への水素の流れを制御するための弁、水素ストレージから車両までの水素流路における圧力、流れ、温度等などを測定するためのトランスデューサを含むことができる。

ＨＲＳ１は、更に、ディスペンサーモジュール３を備え、ディスペンサーモジュール３は、センターモジュール２の統合された一部であってもよいが、ほとんどの場所においては、ＨＲＳセンターモジュール２とＨＲＳディスペンサーモジュール３は、５〜６５メートルの間隔を置かれていることが好適である。これは、既知の化石燃料補給ステーションと類似するＨＲＳ１の設計を得るためであり、水素を扱い貯蔵する主な作業が、車両に燃料補給するエンドユーザから離れた水素センターモジュール２で起こるという点において安全性を増大するためである。

２つ以上のＨＲＳディスペンサーモジュール３を、ＨＲＳセンターモジュール２に接続できるということは言及されるべきである。ＨＲＳセンターモジュール２の制御ユニット５、６と、弁、センサー、Ｉ／Ｏモジュールなどのような、ＨＲＳディスペンサーモジュール３のプロセス及び安全の構成要素７、９、１２、１４と、の間のデータ通信機構は、１つのみのＨＲＳディスペンサーモジュール３の状況と類似する状況、つまり、制御モジュール５、６との通信バス、又は他の有線又は無線通信の状況においてであってよい。

図１及び２は、上述したようなＨＲＳ１の部分を例示している。例示されている部分は、本発明に対して特に関連する部分であり、他の言及されていない部分及び機能も、ＨＲＳ１が適切に作動するためには必要である。

例示されているＨＲＳ１は、安全コントローラ５及びプロセスコントローラ６を備えているＨＲＳセンターモジュール２と、安全構成要素７及びプロセス構成要素９を備えているＨＲＳディスペンサーモジュール３を備える。ＨＲＳセンターモジュール２とＨＲＳディスペンサーモジュールは、水素供給ライン４と称される配管により流動的に接続されており、安全通信チャンネル８とプロセス通信チャンネル１０を介してデータを交換する。

安全及びプロセスの構成要素は、機能的観点から見れば、例えば、異なる製造者による、類似の構成要素であってよい。安全及びプロセスの構成要素は、ＨＲＳ１のほぼ同じ位置において、同じ値を測定できる。測定装置の例としては、圧力、温度、流れ、時間、弁の位置（例えば、開／閉）などを監視するためのトランスデューサがある。これは、温度又は圧力センサーのような１つのトランスデューサの誤作動が、それ自体、このパラメータが監視されないということを引き起こさないという点において利点がある。従って、プロセス及び安全の測定装置の１つが誤作動していても、他の装置がパラメータを測定し、ＨＲＳの制御に使用できる。

安全コントローラ５及びプロセスコントローラ６は、互いに通信できる。しかし、通信は、安全コントローラ５からプロセスコントローラへの１方向のみの方が好適である。コントローラ５、６の間のデータ／情報の交換は、好ましくは、状態、値、作動モードなどに制限され、つまり、ＨＲＳ１の他の制御において干渉がないことが好ましい。これにより、安全に関する問題が起きたとき、又は起きる可能性があるときに、安全コントローラは、プロセスコントローラが安全に関する問題に対して反応しないときは、プロセスコントローラを支配することができる。

これは、プロセスコントローラがは、安全コントローラ５により行われる制御行動により通知／又は支配され、従って、プロセスコントローラ６により認められるべきであるという点において利点がある。従って、安全コントローラ５は、プロセスコントローラ６よりも高い制御レベルを有し、それにより、安全コントローラ５がプロセスコントローラ６の制御を支配することを可能にする。

好ましくは、安全状態信号のみが安全コントローラ５からプロセスコントローラ６に通信される。安全状態信号は、例えば、ＨＲＳ１の作動をトリップするような、安全コントローラにより行われる制御、安全コントローラの状態などに関する情報を備えることができる。

安全コントローラ５の状態は、ＨＲＳ１の（作動の）健全性を示すので、２つの安全状態のみ、つまり、正常作動状態と、アラーム作動状態が必要であるが、安全コントローラ５からプロセスコントローラ６に、パラメータと状態の全範囲を提供できる。

実施の形態においては、プロセスコントローラ６が、安全コントローラ５と通信できないということは、安全コントローラ５が、プロセスコントローラ６からの入力を、安全制御及び監視に使用するリスクがないという点において更に利点であり得る。それにより、ＨＲＳの作動の改善された安全性に対して、２つの完全に別個の監視及び制御システムが得られる。

好ましくは、安全コントローラ５上のソフトウェアプログラムは、プロセスコントローラ６上のソフトウェアプログラムとは異なる。これは、２つのソフトウェアプログラムは同じではなく、好ましくは、同じプログラマにより作成されておらず、好ましくは、同じ製造会社のコントローラ上では実行されないので、コントローラ５、６の両者において同じエラーが起こるというリスクが大幅に削減されるという点において利点がある。コントローラは、産業用プログラマブルロジックコンピュータ（ＰＬＣとして知られている）及び産業用安全プログラマブルロジックコンピュータ（黄色の色が付けられる安全ＰＬＣ又は安全コントローラとして知られている）であってよい。本発明は、ＰＬＣに制限されず、ＩＰＣ（産業用パーソナルコンピュータ）又はＰＡＣ（プログラマブルオートメーションコントローラ）のような他のコントローラもまた使用できる。

実施の形態において、２つのコントローラ５、６は、同じ筐体の中にあってよく、つまり、安全及びプロセスの両者に関連するデータを扱う１つのＰＬＣであってよい。２つのコントローラが物理的に同じ筐体の場合は、両者は同じマクロプロセッサを使用できるが、この状況においては、ＰＬＣは、安全制御専用の１つのマイクロプロセッサと、プロセス制御専用の１つのマイクロプロセッサを備えることが好適である。

好ましくは、安全コントローラ５のソフトウェアプログラムは、複数の安全計装機能を実現する。安全計装機能とは、ＨＲＳ１の作動の安全に重要な、多数の輪郭を明確にされた制御機能として理解されるべきである。従って、ＨＲＳ１に関して安全性を高めるためには、これらの安全計装機能に関連する監視及び制御を高めることが利点である。安全計装機能は、漏洩、車両容器圧、冷却システム、車両に提供される水素の圧力などを監視（そして、必要であれば、例えばトリップするなどの制御）ができ、より高い安全度水準規格／レベルを達成する。

通信チャンネル８、１０は、好ましくは、ケーブル８ａ、１０ａとして実現されるが、有線である必要はない。通信は、少なくとも部分的には、無線通信の任意の種類として実現でき、可能であれば、通信バスの任意の種類などとして実現できる。

ディスペンサーモジュールに接続されたときの車両からのデータは、例えば、ノズルにおける赤外線受信器／トランスデューサにより、ディスペンサーに転送できるということは言及されるべきである。車両から受信されるデータの少なくとも一部は、安全性に関連したものであり、好ましくは、安全通信チャンネル８を介して、安全コントローラ５に通信される。安全性に関連しない他のデータは、プロセス通信チャンネル１０を介してプロセスコントローラに通信できる。しかし、これらの容易な実現を促進するためには、データスプリッタ又はスイッチを使用でき、それにより、車両からのデータを分割又はコピーして２つにし、それにより、安全コントローラ５とプロセスコントローラ６の両者が車両からすべてのデータを受信する。

図２は、図１に例示されているＨＲＳに加えて、水素ストレージモジュール１１も例示している。水素ストレージモジュール１１は、ＨＲＳセンターモジュール２において実現でき、又は、図２に例示されているように、水素供給ライン３２と称される配管により、ＨＲＳセンターモジュール２に流動的に接続されている、外部水素供給源において実現できる。

ＨＲＳセンターモジュールの安全及びプロセスのコントローラ５、６は、安全及びプロセスの通信チャンネル１３、１５を介して、水素ストレージモジュール１１の安全及びプロセスの構成要素１２、１４と通信しており、これは、ＨＲＳセンターモジュール２とＨＲＳディスペンサーモジュール３との間の、上記の通信と同様である。

図２においては、拡張Ｉ／Ｏモジュール１６〜１９が例示されている。これらの拡張Ｉ／Ｏモジュールは、これもまた好ましくは、図１を参照して記述した通信においても使用される。拡張Ｉ／Ｏモジュール１６〜１９は、コントローラ５、６の、構成要素７、９、１２、１４への１つのアクセスポイントを提供するという点において利点がある。図２において例示されているように、しかし、図１でも適用可能であるが、安全コントローラ５及びプロセスコントローラ６は、センターＩ／Ｏモジュール２０、２１を介して、ディスペンサー／ストレージモジュール３、１１のプロセス及び安全の構成要素と通信する。Ｉ／Ｏモジュール１６〜２１は、アナログ及びデジタル両者の通信を容易にすることできる。

図３は、図１を参照して記述したＨＲＳ１を例示しているが、ＨＲＳディスペンサーモジュール３は、図３が、ＨＲＳ１のモジュール間の通信に関連しているという点において、水素ストレージモジュール１１と置換、又はそれにより補足できる。

上記では、安全及びプロセスのデータは、好ましくは、別個のケーブル又は、同じケーブル内の少なくとも別個のワイヤ対として実現される、別個の通信チャンネルを介して通信するように記述されている。それにより、安全通信の、プロセス通信からの完全な分離が達成された。これは、危険な状況が起こる可能性を削減するために、又は、少なくとも、そのような状況において、ＨＲＳ１の作動を適切に検出及び制御することを可能とするために非常に大きな利点である。

図１と２を参照して記述した分割通信トポロジーは、一本のケーブル２２しか例示されていないが、図３に例示されている実施の形態により質的に低下されない。

これを達成するためには、ケーブル２２の両端部におけるハードウェアは、ケーブル２２上で通信されるデータの分離を容易にしなければならない。安全コントローラ５への、及び安全コントローラ５からの安全関連データにおけるデータと、プロセスコントローラ６への、及びプロセスコントローラ６からのプロセス関連データとの分離は、この実施の形態によれば、安全コントローラ５とプロセスコントローラ６の監視と制御との間の独立性を得、また維持するために必要である。

本発明の実施の形態によれば、これは、安全コントローラ５とプロセスコントローラ６を、安全Ｉ／Ｏモジュール１６、１７とプロセスＩ／Ｏモジュール１８、１９と通信させることにより達成される。

図３に例示されている実施の形態は、プロセスコントローラと直接、又はＩ／Ｏモジュール（後者が例示されている）を介して通信する安全コントローラを有することにより実現できる。

ケーブルと配管を、環境、例えば、トラック上の高い障害物などからの保護のため、ＨＲＳセンターモジュール２とＨＲＳディスペンサーモジュール３との間で、グランドレベル２３の下で供給することは好適である。

土で覆う前に、ケーブルと配管が設置される地中にチャンネルを設けることができる。図４は、本発明の好適な実施の形態に係る、ケーブル８ａ、１０ａ、１３ａ、１５ａの形状の通信チャンネル８、１０、１３、１５が、ＨＲＳセンターモジュール２とディスペンサーモジュール３との間に設置できるという代替を例示している。

図４は、ダクト２４の断面を例示している。実施の形態によれば、ダクトはコンクリート又はプラスチックの壁及びトップカバー２６を有しており、トップカバー２６は、ダクト２４への容易なアクセスを促進する。ダクトにブラケット３３を設けることができ、ケーブルと配管をブラケット３３に搭載して安全に固定できる。

図４は、ダクト２４に設けることができる複数の異なる配管を例示しており、例えば、水素供給ライン４、３２、水素戻りライン２７、水素放出ライン２８、冷却ラインの供給側２９、冷却ラインの戻り側３０、及び／又は電力ケーブル３１を例示している。

ブラケット３３に加えて、空洞チューブの形状のケーブルガイド２５もまたダクト２４に搭載できる。これらのケーブルガイド２５において、壊れ易いデータ通信ケーブル８ａ、１０ａ、１３ａ、１５ａを、周囲から保護して供給できる。

例えば、電力ケーブル３１とデータケーブル８ａ、１０ａ、１３ａ、１５ａとの間の電磁結合を防止するために、これらはできるだけの間隔を空けて供給することが好ましい。更に、データケーブル８ａ、１０ａ、１３ａ、１５ａは、好ましくは遮蔽される。

水素配管４、３２、２７、２８と、冷却配管２９、３０の腐食の危険性を防止又は削減するために、これらの配管は接地される。つまり、配管と地面（接地電位）の間の電位は接地される。これは、配管２７〜３０のそれぞれにワイヤを取り付けて、地中に少なくとも１メートル入り込んでいる金属棒に取り付けることによりなされる。そのような接地は、好ましくは、ダクト２４の長さに沿って、５から１５メートル毎に行われる。

ケーブル及び／又は配管が、地中におけるダクト２４、ケーブルガイド２５に、又は地中に直接供給されていても、これらには、ＨＲＳセンターモジュール２とＨＲＳディスペンサーモジュール３との間に設けられる縦穴によりアクセスできるということは言及されるべきである。

ＨＲＳ１の上記の記述に加えて、好ましくは、プロセスコントローラ６だけでなく、安全コントローラ５もまた、外部データプロセッサ（例示されていない）との通信を容易にすることができるということは言及されるべきである。

上記の記述から理解できるように、記述された通信システムは、ＨＲＳセンターモジュール２からディスペンサーモジュール３、ストレージモジュール１１、及び他の言及していない、又は例示されていないモジュールへの、２つの別個の通信チャンネル８、１０、１３、１５を介しての監視及び制御のようなデータ通信を容易にするという点において利点がある。それにより、ＨＲＳセンターモジュール２とサブモジュール３、１１との間の通信チャンネルの１つが故障した場合でも、ＨＲＳを安全な方法でトリップすることが依然として可能である。第１の通信チャンネル８、１３からのさらなる測定値は、第２の通信チャンネル１０、１５を介して行われる制御において使用でき、その逆もまた可能である。このため、プロセスコントローラ６は、安全コントローラ５により行われる制御を中断しないことが好適である。しかし、安全コントローラ５は、プロセスコントローラ６が、危険な状況、又は危険な状況に発展する可能性に対して何の行動もしないときは、好ましくは、ＨＲＳ１の作動をトリップすることにより制御を受け継ぐということは認識される。

１水素燃料補給ステーション（ＨＲＳ）
２ＨＲＳセンターモジュール
３ＨＲＳディスペンサーモジュール
４第１の水素供給ライン（２と３との間）
５安全コントローラ
６プロセスコントローラ
７安全構成要素（ディスペンサーモジュールの）
８安全通信チャンネル（２と３の間）
８ａケーブルとして実現される安全通信チャンネル
９プロセス構成要素（ディスペンサーモジュールの）
１０プロセス通信チャンネル（２と３の間）
１０ａケーブルとして実現されるプロセス通信チャンネル
１１水素ストレージモジュール
１２安全構成要素（７に類似の水素ストレージモジュールの）
１３安全通信チャンネル（２と１１の間）
１３ａケーブルとして実現される安全通信チャンネル
１４プロセス構成要素（９に類似の水素ストレージモジュールの）
１５プロセス通信チャンネル（２と１１の間）
１５ａケーブルとして実現される安全通信チャンネル
１６安全Ｉ／Ｏモジュール（ディスペンサーモジュールにおける）
１７安全Ｉ／Ｏモジュール（水素ストレージモジュールにおける）
１８プロセスＩ／Ｏモジュール（ディスペンサーモジュールにおける）
１９プロセスＩ／Ｏモジュール（水素ストレージモジュールにおける）
２０安全Ｉ／Ｏモジュール（センターモジュールにおける）
２１プロセスＩ／Ｏモジュール（センターモジュールにおける）
２２通信ケーブル（２と３／１１の間）
２３グランドレベル
２４ダクト
２５ケーブルガイド（例えば、空洞チューブ）
２６ダクト用トップカバー
２７水素戻りライン
２８水素放出ライン
２９冷却ラインの供給側
３０冷却ラインの戻り側
３１電力ケーブル
３２第２の水素供給ライン（２と１１の間）
３３ブラケット

Claims

水素燃料補給ステーション（ＨＲＳ）（１）であって、少なくとも
ＨＲＳセンターモジュール（２）と、
ＨＲＳディスペンサーモジュール（３）と、
前記ＨＲＳセンターモジュール（２）と前記ＨＲＳディスペンサーモジュール（３）との間の水素の流れを容易にする第１の水素供給ライン（４）と、を備え、
前記ＨＲＳセンターモジュール（２）は、安全コントローラ（５）とプロセスコントローラ（６）とを備え、
データは、前記安全コントローラ（５）と、前記ＨＲＳディスペンサーモジュール（３）の安全構成要素（７）との間で、安全通信チャンネル（８）を介して通信され、
データは、前記プロセスコントローラ（６）と、前記ＨＲＳディスペンサーモジュール（３）のプロセス構成要素（９）との間で、プロセス通信チャンネル（１０）を介して通信されている、
ことを特徴とする、
水素燃料補給ステーション（１）。
前記水素燃料補給ステーション（１）は、更に、第２の水素供給ライン（３２）と流動的に接続されている水素ストレージモジュール（１１）を備え、
データは、前記安全コントローラ（５）と、前記水素ストレージモジュール（１１）の安全構成要素（１２）との間で、安全通信チャンネル（１３）を介して通信され、
データは、前記プロセスコントローラ（６）と、前記水素ストレージモジュール（１１）のプロセス構成要素（１４）との間で、プロセス通信チャンネル（１５）を介して通信されている、
ことを特徴とする、
請求項１に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記安全構成要素（７、１２）及び前記プロセス構成要素（９、１４）は、弁、温度センサー、圧力センサー、弁ポジショナ、流れセンサー、漏洩センサー、ＵＶ／火気センサーを含むリストから選択されている、
ことを特徴とする、
請求項１又は２に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記安全構成要素（７、１２）は、前記安全コントローラ（５）と、安全Ｉ／Ｏモジュール（１６、１７）を介して通信しており、
前記プロセス構成要素（９、１４）は、前記プロセスコントローラ（６）と、プロセスＩ／Ｏモジュール（１８、１９）を介して通信している、
ことを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記ＨＲＳセンターモジュール（２）は、更に、ディスペンサー安全Ｉ／Ｏモジュール（１６）と通信するセンター安全Ｉ／Ｏモジュール（２０）と、ディスペンサープロセスＩ／Ｏモジュール（１８）と通信するセンタープロセスＩ／Ｏモジュール（２１）と、を備えている、
ことを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
ケーブル（２２）は、センター安全Ｉ／Ｏモジュール（２０）と前記ディスペンサー安全Ｉ／Ｏモジュール（１６）との間、及び前記センタープロセスＩ／Ｏモジュール（２１）と前記ディスペンサープロセスＩ／Ｏモジュール（１８）との間、の前記通信をするようにされている、
ことを特徴とする、
請求項５に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記安全及びプロセスの通信チャンネル（８、１０）の少なくとも１つは、前記ＨＲＳセンターモジュール（２）と前記ＨＲＳディスペンサーモジュール（３）との間で、グランドレベル（２３）の下で供給されるケーブルとして実現されている、
ことを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
ＰＲＯＦＩＮＥＴを使用する前記安全通信チャンネル（８、１３）は、ＥｔｈｅｒＣＡＴ又はＰＲＯＦＩｓａｆｅ通信プロトコルよりも、フェイルセーフに作動している、
ことを特徴とする、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記プロセス通信チャンネル（１０、１５）は、ＥｔｈｅｒＣＡＴ通信プロトコルを使用している、
ことを特徴とする、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記安全及びプロセスの通信チャンネル（８、１０）の少なくとも１つは、ケーブル（８ａ、１０ａ）として実現され
前記少なくとも１つのケーブル（８ａ、１０ａ）は、少なくとも部分的には、前記ＨＲＳセンターモジュール（２）と前記ＨＲＳディスペンサーモジュール（３）との間で、ダクト（２４）において、好ましくは、前記ダクト（２４）内のケーブル配管（２５）において、グランドレベル（２３）の下で供給されている、
ことを特徴とする、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記ダクト（２４）は、取外し可能なトップカバー（２６）を有している、
ことを特徴とする、
請求項１０に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記第１の水素供給ライン（４）は、少なくとも部分的には、前記ＨＲＳセンターモジュール（２）と前記ＨＲＳディスペンサーモジュール（３）との間で、前記ダクト（２４）において供給されている、
ことを特徴とする、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記ダクト（２４）もまた、水素戻りライン（２７）、水素放出ライン（２８）、冷却ラインの供給側（２９）、冷却ラインの戻り側（３０）、及び／又は電力ケーブル（３１）、の供給を容易にしている、
ことを特徴とする、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記水素供給ライン（４、３２）は、少なくとも１５メートル毎に、好ましくは、少なくとも１０メートル毎に、最も好ましくは、少なくとも５メートル毎に接地されている、
ことを特徴とする、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記ダクト（２４）には、前記ダクト（２４）における水素の漏洩を検出するための水素センサーが装備されている、
ことを特徴とする、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。
前記水素センサーは、グランドレベル（２３）から前記ダクト（２４）に延伸している縦穴を介してアクセス可能である、
ことを特徴とする、
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の水素燃料補給ステーション（１）。