実施の形態1.
図1は、実施の形態1における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成を示す構成図の一例である。図1において、水素燃料供給システム500は、水素ステーション102内に配置される。水素燃料供給システム500は、多段蓄圧器101、予備蓄圧器19、複数のディスペンサ30a,30b、圧縮機40、及び制御回路100を備えている。多段蓄圧器101は、使用下限圧力を多段にした複数の蓄圧器10,12,14により構成される。実施の形態1では、多段蓄圧器101を構成する蓄圧器10,12,14の数よりも少ない予備蓄圧器19が配置される。図1の例では、3つの蓄圧器10,12,14により多段蓄圧器101が構成され、1つの予備蓄圧器19が配置される。図1の例では、蓄圧器10が、使用下限圧力が最も低くなるまで使用する低圧バンク(1st バンク)として作用する。蓄圧器12が、使用下限圧力が中間の中圧バンク(2nd バンク)として作用する。蓄圧器14が、使用下限圧力が高い高圧バンク(3rd バンク)として作用する。予備蓄圧器19が予備バンク(4th バンク)として作用する。水素ステーション102内には、その他、カードル302、中間蓄圧器304、及び/或いは水素製造装置308が配置される。また、水素ステーション102内には、水素を充填して配送する水素トレーラー306が到来する。
また、図1において、圧縮機40の吸込側は、バルブ322を介してカードル302と配管により接続される。同様に、圧縮機40の吸込側は、バルブ324を介して中間蓄圧器304と配管により接続される。同様に、圧縮機40の吸込側は、バルブ326を介して水素トレーラー306の充填タンクと配管により接続される。同様に、圧縮機40の吸込側は、バルブ328を介して水素製造装置308の吐出側と配管により接続される。
圧縮機40の吐出側は、バルブ21を介して蓄圧器10と配管により接続される。同様に、圧縮機40の吐出側は、バルブ23を介して蓄圧器12と配管により接続される。同様に、圧縮機40の吐出側は、バルブ25を介して蓄圧器14と配管により接続される。同様に、圧縮機40の吐出側は、バルブ27を介して予備蓄圧器19と配管により接続される。
また、蓄圧器10は、バルブ22aを介してディスペンサ30aと配管により接続されると共に、バルブ22bを介してディスペンサ30bと配管により接続される。また、蓄圧器12は、バルブ24aを介してディスペンサ30aと配管により接続されると共に、バルブ24bを介してディスペンサ30bと配管により接続される。また、蓄圧器14は、バルブ26aを介してディスペンサ30aと配管により接続されると共に、バルブ26bを介してディスペンサ30bと配管により接続される。また、予備蓄圧器19は、バルブ28aを介してディスペンサ30aと配管により接続されると共に、バルブ28bを介してディスペンサ30bと配管により接続される。このように、ディスペンサ30a(第1のディスペンサ)とディスペンサ30b(第2のディスペンサ)が、多段蓄圧器101と多段蓄圧器101を構成する蓄圧器10,12,14の数よりも少ない予備蓄圧器19とのセットに共通に接続される。
また、カードル302内の圧力は、圧力計312によって計測される。中間蓄圧器304内の圧力は、圧力計314によって計測される。水素トレーラー306の充填タンク内の圧力は、圧力計316によって計測される。水素製造装置308の吐出圧は、圧力計318によって計測される。
また、蓄圧器10内の圧力は、圧力計11によって計測される。蓄圧器12内の圧力は、圧力計13によって計測される。蓄圧器14内の圧力は、圧力計15によって計測される。予備蓄圧器19内の圧力は、圧力計17によって計測される。
また、ディスペンサ30a内には、冷却器32a(プレクーラー)が配置され、多段蓄圧器101或いは予備蓄圧器19から供給される水素燃料を、例えば、−40℃に冷却する。よって、ディスペンサ30aは、冷却された水素燃料をFCV車両200a(1台目のFCV)に搭載された燃料タンク202aに差圧を利用して充填する。また、ディスペンサ30a内或いは近辺には、中継器34aが配置され、水素ステーション102に到来したFCV車両200a(水素燃料を動力源とする燃料電池自動車(FCV))内の車載器204aと通信可能に構成される。例えば、赤外線を用いて無線通信可能に構成される。
同様に、ディスペンサ30b内には、冷却器32b(プレクーラー)が配置され、多段蓄圧器101或いは予備蓄圧器19から供給される水素燃料を、例えば、−40℃に冷却する。よって、ディスペンサ30bは、冷却された水素燃料をFCV車両200b(2台目のFCV)に搭載された燃料タンク202bに差圧を利用して充填する。また、ディスペンサ30b内或いは近辺には、中継器34bが配置され、水素ステーション102に到来したFCV車両200b(水素燃料を動力源とする燃料電池自動車(FCV))内の車載器204bと通信可能に構成される。例えば、赤外線を用いて無線通信可能に構成される。
通常時においては、カードル302、中間蓄圧器304、或いは水素トレーラー306のタンク内に蓄圧された水素燃料は、制御回路100により制御された図示しないそれぞれのレギュレータによって低圧(例えば、0.6MPa)に減圧された状態で、圧縮機40の吸込側に供給される。同様に、水素製造装置308で製造された水素燃料は、低圧(例えば、0.6MPa)の状態で圧縮機40の吸込側に供給される。よって、圧縮機40の吸込側の1次側圧力PINは、通常時(閑散時間帯)は低圧になる。圧縮機40は、制御回路100による制御のもと、カードル302、中間蓄圧器304、水素トレーラー306、或いは水素製造装置308から低圧で供給される水素燃料を圧縮しながら多段蓄圧器101の各蓄圧器10,12,14、及び予備蓄圧器19に供給する。圧縮機40は、多段蓄圧器101の各蓄圧器10,12,14内、及び予備蓄圧器19内が所定の高圧(例えば、82MPa)になるまで圧縮する。言い換えれば、圧縮機40は、吐出側の2次側圧力POUTが所定の高圧(例えば、82MPa)になるまで圧縮する。圧縮機40の吸込側に水素燃料を供給する相手が、カードル302、中間蓄圧器304、水素トレーラー306、及び水素製造装置308のいずれにするかは、それぞれの配管上に配置された、対応するバルブ322,324,326,328の開閉を制御回路100が制御することによっていずれかに決定されればよい。同様に、圧縮機40が水素燃料を供給する相手が蓄圧器10,12,14、及び予備蓄圧器19のいずれにするかは、それぞれの配管上に配置された、対応するバルブ21,23,25,27の開閉を制御回路100が制御することによっていずれかに決定されればよい。或いは、2以上の蓄圧器に同時に供給するように制御しても良い。
なお、上述した例では、圧縮機40の吸込側に水素燃料を供給する圧力PINが所定の低圧(例えば、0.6MPa)に減圧制御されている場合を示したがこれに限るものではない。カードル302、中間蓄圧器304、或いは水素トレーラー306に蓄圧された水素燃料の圧力を減圧せずに、或いは所定の低圧(例えば、0.6MPa)よりも高い圧力の状態で圧縮機40の吸込側に与えて圧縮しても良い。かかる場合には、圧縮機40として、吸込側の圧力PIN(1次側圧力)を一定の圧力(例えば、0.6MPa)に固定して使用する往復圧縮機ではなく、吸込側の圧力PIN(1次側圧力)を可変に対応可能なタイプの高圧圧縮機を採用する。例えば、吸込側の圧力PIN(1次側圧力)が例えば20MPa以下のブースター多段昇圧型の圧縮機を用いると好適である。
多段蓄圧器101及び予備蓄圧器19に蓄圧された水素燃料は、ディスペンサ30a内の冷却器32aによって冷却され、ディスペンサ30aから水素ステーション102内に到来したFCV車両200aに供給される。同様に、多段蓄圧器101及び予備蓄圧器19に蓄圧された水素燃料は、ディスペンサ30b内の冷却器32bによって冷却され、ディスペンサ30bから水素ステーション102内に到来したFCV車両200bに供給される。
図2は、実施の形態1における制御回路の内部構成の一例を示す構成図である。図2において、制御回路100内には、通信制御回路50、メモリ51、受信部52、終了圧・温度演算部54、フロー計画部56、システム制御部58、復圧制御部61、供給制御部63、バンク圧力受信部66、比較部88、選択部89、待機時間演算部92、判定部94、判定部96、磁気ディスク装置等の記憶装置80,82,84,90が配置される。復圧制御部61は、バルブ制御部60、及び圧縮機制御部62を有する。供給制御部63は、ディスペンサ制御部64及びバルブ制御部65を有する。受信部52、終了圧・温度演算部54、フロー計画部56、システム制御部58、復圧制御部61(バルブ制御部60、圧縮機制御部62)、供給制御部63(ディスペンサ制御部64、バルブ制御部65)、バンク圧力受信部66、比較部88、選択部89、待機時間演算部92、判定部94、及び判定部96、といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。受信部52、終了圧・温度演算部54、フロー計画部56、システム制御部58、復圧制御部61(バルブ制御部60、圧縮機制御部62)、供給制御部63(ディスペンサ制御部64、バルブ制御部65)、バンク圧力受信部66、比較部88、選択部89、待機時間演算部92、判定部94、及び判定部96内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ51に記憶される。
また、記憶装置80内には、FCV車両200に搭載された燃料タンク202の圧力、温度、及び燃料タンク202の容積といったFCV情報と、FCV情報に対応する水素燃料の残量と、燃料タンク202に充填すべき最終圧、及び最終温度といった充填情報との相関関係を示す変換テーブル81が格納される。また、記憶装置80内には、変換テーブル81から得られる結果を補正する補正テーブル83が格納される。
また、記憶装置90内には、複数のFCV車両200が到来した場合に、複数のタンク202a,202b(第1と第2の水素貯蔵容器)に並列的に水素燃料を充填する場合の複数の充填フロー(1),(2),(3)のプログラム情報が格納されている。
図3は、実施の形態1における多段蓄圧器の各蓄圧器の圧力と予備蓄圧器の圧力とFCV車両の燃料タンク圧力とのタイムチャートの一例を示す図である。まず、図3を用いて、例えば、1台のFCV車両200aが水素ステーション102に到来し、多段蓄圧器101を用いて水素燃料の差圧充填を行う場合の充填の仕方を説明する。図3において、縦軸に圧力、横軸に時間を示す。多段蓄圧器101の各蓄圧器10,12,14、及び予備蓄圧器19は、同じ圧力P0に蓄圧されている。一方、水素ステーション102に到来したFCV車両200aの燃料タンク202は圧力P1になっている。かかる状態からFCV車両200aの燃料タンク202aに充填を開始する場合について説明する。
まず、低圧バンクとなる蓄圧器10から燃料タンク202aに充填を開始する。充填する際には、図示しない流量センサにより一定の速度で充填する。蓄圧器10と燃料タンク202aとの差圧によって蓄圧器10内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク202a側へと移動し、燃料タンク202aの圧力は点線Aに示すように徐々に上昇していく。それに伴い、蓄圧器10の圧力(「低」で示すグラフ)は徐々に減少する。そして、蓄圧器10と燃料タンク202aとの差圧が所定の値に到達する充填開始から時間T1が経過した時点で、蓄圧器10から中圧バンクとなる蓄圧器12に使用する蓄圧器が切り替えられる。これにより、蓄圧器12と燃料タンク202aとの差圧が大きくなるため、充填速度が速い状態を維持できる。そして、蓄圧器12と燃料タンク202aとの差圧によって蓄圧器12内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク202a側へと移動し、燃料タンク202aの圧力は点線Aに示すように徐々にさらに上昇していく。それに伴い、蓄圧器12の圧力(「中」で示すグラフ)は徐々に減少する。そして、蓄圧器12と燃料タンク202aとの差圧が所定の値に到達する充填開始から時間T2が経過した時点で、蓄圧器12から高圧バンクとなる蓄圧器14に使用する蓄圧器が切り替えられる。これにより、蓄圧器14と燃料タンク202aとの差圧が大きくなるため、充填速度が速い状態を維持できる。そして、蓄圧器14と燃料タンク202aとの差圧によって蓄圧器14内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク202a側へと移動し、燃料タンク202aの圧力は点線Aに示すように徐々にさらに上昇していく。それに伴い、蓄圧器14の圧力(「高」で示すグラフ)は徐々に減少する。そして、高圧バンクとなる蓄圧器14によって燃料タンク202aの圧力が後述する演算された最終圧PF(例えば65〜81MPa)になるまで充填する。
次に、システム制御部58は、記憶装置82から充填フロー計画の制御データを読み出し、かかる制御データに沿って、復圧制御部61及び供給制御部63を制御する。具体的には、システム制御部58は、バルブ制御部60、圧縮機制御部62、ディスペンサ制御部64、及びバルブ制御部65を制御する。バルブ制御部60は、通信制御回路50を介して、バルブ21,23,25,27、及びバルブ322,324,326,328に制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。ディスペンサ制御部64は、通信制御回路50を介してディスペンサ30aと通信し、ディスペンサ30a,30bの動作を制御する。バルブ制御部65は、通信制御回路50を介して、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bに制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。
図3の例に沿う場合、バルブ制御部60は、バルブ21,23,25,27が閉じた状態に制御する。バルブ制御部65は、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bを閉じた状態から、バルブ22aを開にする。これにより、低圧バンクとなる蓄圧器10とディスペンサ30aとの間の配管内の雰囲気がつながる。そして、ディスペンサ制御部64によりディスペンサ30aが制御され、蓄圧器10に蓄圧された水素燃料がFCV車両200aの燃料タンク202aに充填開始される。充填開始から時間T1が経過した時点で、バルブ制御部65は、バルブ22aを閉じ、代わりにバルブ24aを開にする。これにより、中圧バンクとなる蓄圧器12とディスペンサ30aとの間の配管内の雰囲気がつながる。そして、ディスペンサ制御部64により制御されたディスペンサ30aによって、蓄圧器12に蓄圧された水素燃料がFCV車両200aの燃料タンク202aに充填開始される。充填開始から時間T2が経過した時点で、バルブ制御部65は、バルブ24aを閉じ、代わりにバルブ26aを開にする。これにより、高圧バンクとなる蓄圧器14とディスペンサ30aとの間の配管内の雰囲気がつながる。そして、ディスペンサ制御部64により制御されたディスペンサ30aによって、蓄圧器14に蓄圧された水素燃料がFCV車両200aの燃料タンク202aに充填開始される。システム制御部58は、受信部52により受信される燃料タンク202aの圧力を監視し、燃料タンク202aの圧力が最終圧PFになった時点で充填を終了するように、バルブ制御部65、及びディスペンサ制御部64を制御する。これに伴い、ディスペンサ制御部64がディスペンサ30aによる水素燃料の供給を停止すると共に、バルブ制御部65がバルブ26aを閉じる。
以上により、FCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填(供給)は終了し、ディスペンサ30aのノズルをFCV車両200aの燃料タンク202aの受け口(レセプタクル)から外し、ユーザは、例えば充填量に応じた料金を支払って、水素ステーション102から退場することになる。
一方、かかる充填によって、各蓄圧器10,12,14内の水素燃料は減少し、圧力が低下する。そのため、バンク圧力受信部66は、通信制御回路50を介して、常時、或いは所定のサンプリング周期で、各蓄圧器10,12,14,19の圧力を圧力計11,13,15,17から受信し、記憶装置84に記憶する。
そして、FCV車両200aの燃料タンク202aへの充填によって、各蓄圧器10,12,14内の圧力が低下しているので、復圧機構104は、各蓄圧器10,12,14を復圧する。圧縮機40、バルブ21,23,25,27、及びバルブ322,324,326,328等が復圧機構104を構成する。まず、システム制御部58は、カードル302、中間蓄圧器304、水素トレーラー306、或いは水素製造装置308の中から圧縮機40の吸込側につなぐ水素燃料の供給元を選択する。そして、復圧制御部61は、システム制御部58による制御のもと、復圧機構104を制御して、各蓄圧器10,12,14,(及び予備蓄圧器19)を復圧させる。具体的には、まず、バルブ制御部60は、システム制御部58による制御のもと、カードル302、中間蓄圧器304、水素トレーラー306、或いは水素製造装置308の中から、選択された水素燃料の供給元となる1つのバルブ(バルブ322,324,326,或いは328)を閉じている状態から開の状態に制御する。これにより、圧縮機40の吸込側に低圧の水素燃料が供給される。
FCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用する蓄圧器は、低圧バンク、中圧バンク、高圧バンクの順で切り替わるので、まず、低圧バンクとなる蓄圧器10を復圧する。バルブ制御部60は、バルブ21,23,25,27が閉じた状態から、バルブ21を開にする。その際、バルブ22a,22bは、閉じている状態(蓄圧器10をFCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用していない状態)が望ましいが、開の状態(蓄圧器10をFCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用している状態)であっても構わない。
そして、圧縮機制御部62は、圧縮機40を駆動して、低圧(例えば0.6MPa)の水素燃料を圧縮しながら送り出し、蓄圧器10の圧力が所定の圧力P0(例えば、82MPa)になるまで蓄圧器10に水素燃料を充填することで蓄圧器10を復圧する。
次に、バルブ制御部60は、バルブ21を閉じて、代わりにバルブ23を開にする。その際、バルブ24a,24bは、閉じている状態(蓄圧器12をFCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用していない状態)が望ましいが、開の状態(蓄圧器12をFCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用している状態)であっても構わない。
そして、圧縮機制御部62は、圧縮機40を駆動して、低圧(例えば0.6MPa)の水素燃料を圧縮しながら送り出し、蓄圧器12の圧力が所定の圧力P0(例えば、82MPa)になるまで蓄圧器12に水素燃料を充填することで蓄圧器12を復圧する。
次に、バルブ制御部60は、バルブ23を閉じて、代わりにバルブ25を開にする。その際、バルブ26a,26bは、閉じている状態(蓄圧器14をFCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用していない状態)が望ましいが、開の状態(蓄圧器14をFCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用している状態)であっても構わない。
そして、圧縮機制御部62は、圧縮機40を駆動して、低圧(例えば0.6MPa)の水素燃料を圧縮しながら送り出し、蓄圧器14の圧力が所定の圧力P0(例えば、82MPa)になるまで蓄圧器14に水素燃料を充填することで蓄圧器14を復圧する。
なお、1台のFCV車両200aに水素燃料を充填するだけであれば、使用しなくても済む予備蓄圧器19についても、もし、充填によって水素燃料が減少していれば、他の蓄圧器10,12,14と同様、所定の圧力P0(例えば、82MPa)になるまで復圧されることになる。かかる場合、バルブ制御部60は、バルブ25を閉じて、代わりにバルブ27を開にする。その際、バルブ28a,28bは、閉じている状態(予備蓄圧器19をFCV車両200aの燃料タンク202a等への充填に使用していない状態)が望ましいが、開の状態(予備蓄圧器19をFCV車両200aの燃料タンク202a等への充填に使用している状態)であっても構わない。
そして、圧縮機制御部62は、圧縮機40を駆動して、低圧(例えば0.6MPa)の水素燃料を圧縮しながら送り出し、予備蓄圧器19の圧力が所定の圧力P0(例えば、82MPa)になるまで予備蓄圧器19に水素燃料を充填することで予備蓄圧器19を復圧する。
以上により、次のFCV車両200bが水素ステーション102に到来しても、同様に、水素燃料の供給が可能となる。上述したFCV車両200aへの充填に数分間(例えば3〜5分)、多段蓄圧器101の復圧に数分間(例えば、7〜10分)かかり、充填から復圧完了までの一連のサイクルが、例えば、10〜15分程度(例えば、12分)に間に行われる。よって、1時間あたり、例えば、4〜6台ペース(例えば、5台ペース)でFCV車両200aが水素ステーション102に到来しても同様のサイクルによって充填待ちなしに各FCV車両200a,200bは、水素燃料の供給を受けることができる。しかしながら、上述したように、1つの水素ステーション102に充填のために到来するユーザ車両が集中すると、待ち時間も含めて充填するためにかかる時間が長くなってしまう。ここで、多段蓄圧器101の復圧完了まで待ってから、次のFCV車両200bへの充填を開始する場合には、かかる復圧時間がそのまま待ち時間としてかかる。そこで、実施の形態1では、ディスペンサ30aの他に、さらに2つ目のディスペンサ30bを配置して、ダブルディスペンサ構成とする。そして、かかるダブルディスペンサを用いて2台のFCV車両200a,200bが並列的に水素燃料の充填を受けることができるように構成する。ユーザは、通常、燃料切れにならないようにFCV車両200a(200b)の燃料タンク202(202b)の残量が満タン時の例えば30%程度を割らないうちに水素ステーション102に到来する場合が多い。但し、従来の1台分の多段蓄圧器101だけでは、2台のFCV車両200a,200bを並列的に充填するには水素燃料自体或いは差圧充填を行うための圧力が不足する場合が想定される。そこで、実施の形態1では、多段蓄圧器101を2台分用意するのではなく、多段蓄圧器101を構成する蓄圧器10,12,14の数よりは少ない数の予備蓄圧器19を加える。そして、かかる多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットを用いて、2台のFCV車両200a,200bが並列的に水素燃料の充填を受けることができるように構成する。以下、具体的に説明する。
図4は、実施の形態1における水素燃料の供給方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。図4において、実施の形態1における水素燃料の供給方法は、FCV情報(A)受信工程(S102)と、充填フロー演算工程(S104)と、A充填工程(S106)と、FCV情報(B)受信工程(S108)と、圧力比較工程(S110)と、フロー選択工程(S112)と、いう一連の工程を実施する。
そして、フロー選択工程(S112)により圧力Pa≒圧力Pbの場合の充填フローが選択された場合、フロー選択工程(S112)に続き、さらに、充填フロー演算工程(S121)と、A及びB低圧バンク充填工程(S122)と、A及びB中圧バンク充填工程(S124)と、A及びB高圧バンク充填工程(S126)と、A及びB予備バンク充填工程(S128)と、いう一連の工程を実施する。
図5は、実施の形態1における水素燃料の供給方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。フロー選択工程(S112)により圧力Pa<圧力Pbの場合の充填フローが選択された場合、フロー選択工程(S112)に続き、さらに、図5に示すように、待機時間演算工程(S202)と、判定工程(S204)と、判定工程(S206)と、充填フロー演算工程(S210)と、B低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)と、B中圧バンク充填工程(S212)と、B高圧バンク充填工程(S214)と、A中圧バンク充填工程(S220)と、A高圧バンク充填工程(S222)と、A予備バンク充填工程(S224)と、いう一連の工程を実施する。B低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)としているが、B中圧バンク充填工程(S212)から充填開始する場合もある。
図6は、実施の形態1における水素燃料の供給方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。フロー選択工程(S112)により圧力Pa>圧力Pbの場合の充填フローが選択された場合、フロー選択工程(S112)に続き、さらに、図6に示すように、充填フロー演算工程(S230)と、A中圧バンク充填工程(S231)と、A高圧バンク充填工程(S232)と、B低圧バンク充填工程(S240)と、B中圧バンク充填工程(S242)と、B高圧バンク充填工程(S244)と、B予備バンク充填工程(S246)と、いう一連の工程を実施する。
FCV情報(A)受信工程(S102)として、受信部52は、水素燃料を動力源とするFCV車両200a(第1の燃料電池自動車(FCV))に搭載された車載器204a(第1の車載器)からFCV車両200aに搭載された燃料タンク202a(第1の水素貯蔵容器)に関する、圧力情報を含むFCV情報(A)(第1の情報)を受信する。具体的には以下のように動作する。1台目のFCV車両200aが水素ステーション102内に到来し、ユーザ或いは水素ステーション102の作業員によってディスペンサ30aのノズルがFCV車両200aの燃料タンク202aの受け口(レセプタクル)に固定されると、車載器204aと中継器34aとの通信が確立される。通信が確立されると、車載器204aからは、燃料タンク202aの現在の圧力、温度、及び燃料タンク202aの容積といったFCV情報が、中継器34aを介して制御回路100にリアルタイムで出力(発信)される。
制御回路100内では、受信部52が、通信制御回路50を介してFCV情報を受信する。FCV情報は、車載器204aと中継器34aとの通信が確立されている間、常時或いは所定のサンプリング間隔で、モニタリングされる。受信されたFCV情報は、受信時刻の情報と共に、記憶装置82に記憶される。また、外気温度が併せて図示しない計測器で計測される。
充填フロー演算工程(S104)として、まず、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から変換テーブル81を読み出し、受信された燃料タンク202aの受信初期時の圧力、温度、燃料タンク202aの容積、及び外気温度に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。変換テーブル81のデータだけでは、得られた結果に誤差が大きい場合に、実験或いはシミュレーション等により得られた結果に基づいて補正テーブル83を設ければよい。
次に、フロー計画部56は、多段蓄圧器101を用いて、FCV車両200aの燃料タンク202aに水素燃料を差圧供給(充填)するための充填フロー計画を作成する。フロー計画部56は、図3において説明したように、演算された燃料タンク202の圧力が最終圧PFになるための蓄圧器の選択(蓄圧器10,12,14の選択)と多段蓄圧器101の切り換えタイミングを含む充填フロー計画を作成する。このようにして、最終圧PFに到達する充填開始からの時間tが得られる。かかる場合に作成された充填フロー計画の制御データは、記憶装置82に一時的に格納される。上述した例では、水素ステーション102に到来するFCV車両200aの燃料タンク202aの圧力P1が予め設定された低圧バンクとなる蓄圧器10の使用下限圧力程度よりも十分に低い圧力であった場合を示している。一例としては、満タン時の例えば1/2以下といった十分に低い状態の場合を示している。かかる場合には、FCV車両200aの燃料タンク202aの圧力を最終圧力PFに急速充填するためには、例えば3本の蓄圧器10,12,14が必要である。但し、水素ステーション102に到来するFCV車両200aは、燃料タンク202aの圧力が十分に低い場合に限るものではない。燃料タンク202aの圧力が満タン時の例えば1/2より高い場合、例えば2本の蓄圧器10,12で足りる場合もあり得る。さらに、燃料タンク202aの圧力が高い場合、例えば1本の蓄圧器10で足りる場合もあり得る。いずれにしても、蓄圧器10,12,14の順で使用する蓄圧器を切り替えることになる。
A充填工程(S106)として、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて、多段蓄圧器101から燃料タンク202aに水素燃料を充填する(充填を開始する)。供給部106は、充填動作に関連する、例えば、多段蓄圧器101、予備蓄圧器19、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28b、及びディスペンサ30a,30bにより構成される。具体的には、以下のように動作する。システム制御部58は、記憶装置82から充填フロー計画の制御データを読み出し、かかる制御データに沿って、供給制御部63を制御する。供給制御部63は、システム制御部58による制御のもと、供給部106を制御して、FCV車両200aの燃料タンク202aに水素燃料を供給させる。具体的には、システム制御部58は、ディスペンサ制御部64、及びバルブ制御部65を制御する。ディスペンサ制御部64は、通信制御回路50を介してディスペンサ30aと通信し、ディスペンサ30aの動作を制御する。バルブ制御部65は、通信制御回路50を介して、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bに制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。
FCV情報(B)受信工程(S108)として、受信部52は、FCV車両200aに遅れて水素ステーション102に到来する水素燃料を動力源とするFCV車両200b(第2の燃料電池自動車(FCV))に搭載された車載器204b(第2の車載器)からFCV車両200bに搭載された燃料タンク202b(第2の水素貯蔵容器)に関する、圧力情報を含むFCV情報(第2の情報)を受信する。具体的には、FCV情報(A)受信工程(S102)におけるFCV車両200aのFCV情報(第1の情報)の受信開始後であって燃料タンク202a(第1の水素貯蔵容器)への水素燃料の充填が完了する前にFCV車両200bのFCV情報(第2の情報)を受信する。2台目のFCV車両200bが水素ステーション102内に到来し、ユーザ或いは水素ステーション102の作業員によってディスペンサ30bのノズルがFCV車両200bの燃料タンク202bの受け口(レセプタクル)に固定されると、車載器204bと中継器34bとの通信が確立される。通信が確立されると、車載器204bからは、燃料タンク202bの現在の圧力、温度、及び燃料タンク202bの容積といったFCV情報が、中継器34bを介して制御回路100にリアルタイムで出力(発信)される。
制御回路100内では、受信部52が、通信制御回路50を介してFCV車両200bのFCV情報を受信する。FCV車両200bのFCV情報は、車載器204aと中継器34aとの通信が確立されている間、常時或いは所定のサンプリング間隔で、モニタリングされる。受信されたFCV車両200bのFCV情報は、受信時刻の情報と共に、記憶装置82に記憶される。また、外気温度が併せて図示しない計測器で計測される。
圧力比較工程(S110)として、比較部88は、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点での1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aの圧力と2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bの圧力とを比較する。
フロー選択工程(S112)として、選択部89は、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットから2つのディスペンサ30a,30bを用いて、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点以降における2つの燃料タンク202a,202bに並列的に水素燃料を充填する場合の複数の充填フローの中から、比較結果に対応する充填フローを選択する。ここでは、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点での燃料タンク202aの圧力と燃料タンク202bの圧力とが比較された結果、燃料タンク202aの圧力と燃料タンク202bの圧力との差が閾値より小さい場合が選択肢の1つとして挙げられる。言い換えれば、燃料タンク202aの圧力と燃料タンク202bの圧力とがほぼ同じ程度である場合(Pa≒Pb)である。差圧が、例えば、±5MPaより小さい場合が該当する。かかる場合、フロー(1)を選択する。
また、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点での燃料タンク202aの圧力と燃料タンク202bの圧力とが比較された結果、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力よりも小さい場合(Pa<Pb)が選択肢の他の1つとして挙げられる。かかる場合、フロー(2)を選択する。
また、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点での燃料タンク202aの圧力と燃料タンク202bの圧力とが比較された結果、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力よりも大きい場合(Pa>Pb)が選択肢の他の1つとして挙げられる。かかる場合、フロー(3)を選択する。
Pa≒Pbである場合、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)以降、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットの複数の蓄圧器10,12,14,19の中で使用する蓄圧器を同じタイミングで切り替えながらディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aを充填し、並列的に、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを充填する。以下、具体的に説明する。
充填フロー演算工程(S121)として、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から変換テーブル81を読み出し、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)での燃料タンク202aの圧力、温度、燃料タンク202aの容積、及び外気温度に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。同様に、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)での燃料タンク202bの圧力、温度、及び燃料タンク202bの容積に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。変換テーブル81のデータだけでは、得られた結果に誤差が大きい場合に、実験或いはシミュレーション等により得られた結果に基づいて補正テーブル83を設ければよい。
次に、フロー計画部56は、記憶装置90からフロー(1)の制御データを読み出し、かかるフロー(1)に沿った、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットを用いて、FCV車両200aの燃料タンク202aとFCV車両200bの燃料タンク202bとに水素燃料を差圧供給(充填)するための充填フロー計画を作成する。フロー計画部56は、図3において説明したように、演算された燃料タンク202a,202bの圧力が最終圧PFになるための蓄圧器の選択(蓄圧器10,12,14,19の選択)と多段蓄圧器101及び予備蓄圧器19の切り換えタイミングを含む充填フロー計画を作成する。かかる場合に作成された充填フロー計画の制御データは、記憶装置82に一時的に格納される。また、蓄圧器の切り替えは、蓄圧器10,12,14,19の順で使用する蓄圧器を切り替えることになる。
なお、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)で、まだ1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10を用いている最中である場合、A及びB低圧バンク充填工程(S122)から実施する。2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)で、既に、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10から中圧バンクとなる蓄圧器12に切り替わっている場合には、A及びB低圧バンク充填工程(S122)は不要となり、A及びB中圧バンク充填工程(S124)から実施する。また、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)で、既に、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が中圧バンクとなる蓄圧器12から高圧バンクとなる蓄圧器14に切り替わっている場合には、A及びB中圧バンク充填工程(S124)は不要となり、A及びB高圧バンク充填工程(S126)から実施する。以下、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)で、まだ1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10を用いている場合を例に説明する。
システム制御部58は、フロー(1)に沿って計画された充填フロー計画の制御データを読み出し、かかる制御データに沿って、供給制御部63を制御する。供給制御部63は、システム制御部58による制御のもと、供給部106を制御して、FCV車両200aの燃料タンク202aに水素燃料を供給させると共に、FCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料を供給させる。さらに言えば、システム制御部58は、ディスペンサ制御部64、及びバルブ制御部65を制御する。ディスペンサ制御部64は、通信制御回路50を介してディスペンサ30a,30bと通信し、ディスペンサ30a,30bの動作を制御する。バルブ制御部65は、通信制御回路50を介して、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bに制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。
A及びB低圧バンク充填工程(S122)として、供給部106は、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの蓄圧器10からの水素燃料の充填はそのまま継続しながら、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)以降、さらに、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを蓄圧器10から充填する。
A及びB中圧バンク充填工程(S124)として、供給部106は、蓄圧器10が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器10と燃料タンク202a,202bとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、2つのディスペンサ30a,30bに水素燃料を供給する蓄圧器を低圧バンクとなる蓄圧器10から中圧バンクとなる蓄圧器12に同時に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと蓄圧器12から水素燃料を供給すると共に、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと蓄圧器12から水素燃料を供給する。2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)ですでに1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が中圧バンクとなる蓄圧器12を用いている最中である場合、供給部106は、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの蓄圧器12からの水素燃料の充填はそのまま継続しながら、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)以降、さらに、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを蓄圧器12から充填する。
A及びB高圧バンク充填工程(S126)として、供給部106は、蓄圧器12が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器12と燃料タンク202a,202bとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、2つのディスペンサ30a,30bに水素燃料を供給する蓄圧器を中圧バンクとなる蓄圧器12から高圧バンクとなる蓄圧器14に同時に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと蓄圧器14から水素燃料を供給すると共に、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと蓄圧器14から水素燃料を供給する。2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)ですでに1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が高圧バンクとなる蓄圧器14を用いている最中である場合、供給部106は、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの蓄圧器14からの水素燃料の充填はそのまま継続しながら、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)以降、さらに、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを蓄圧器14から充填する。
ここで、蓄圧器10,12,14により構成される多段蓄圧器101は、元々1台分のFCV車両への水素充填を想定しているため、2台で同時に充填したのでは、水素燃料自体或いは差圧充填を行うための圧力が不足する場合が想定される。また、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと充填する予定の最終圧力と2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと充填する予定の最終圧力とは圧力と温度とタンク容積との関係から2台のFCV車両の間で一致しない場合がある。そのため、2台のFCV車両へと蓄圧器を同時に切り換えていく場合でも同時に充填が完了するとは限らない。よって、A及びB高圧バンク充填工程(S126)が終了するまでに2台のFCV車両200a,200bのうちまだ充填が完了していない少なくとも1台が存在する場合、次のA及びB予備バンク充填工程(S128)へと進む。
A及びB予備バンク充填工程(S128)として、供給部106は、蓄圧器14が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器14と燃料タンク202a,202bとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、2つのディスペンサ30a,30bに水素燃料を供給する蓄圧器を高圧バンクとなる蓄圧器14から予備バンクとなる予備蓄圧器19に同時に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと予備蓄圧器19から水素燃料を供給すると共に、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと予備蓄圧器19から水素燃料を供給する。或いは、蓄圧器14が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器14とまだ充填が完了していない方の燃料タンクとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、まだ充填が完了していない方だけ予備蓄圧器19に切り換える。そして、供給部106は、燃料タンク202a,202bのうち、まだ充填が完了していない方に、対応するディスペンサ30a或いは30bを用いて予備蓄圧器19から水素燃料を供給する。
以上のようにして、2台のFCV車両200a,200bへの水素燃料の充填を完了させる。
次に、Pa<Pbである場合、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)以降、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間以内である場合に、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまで燃料タンク202bの充填を待機した状態でディスペンサ30aを用いて燃料タンク202aの充填を行う。そして、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになった後、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットの複数の蓄圧器の中で使用する蓄圧器を同じタイミングで切り替えながらディスペンサ30aを用いて燃料タンク202aを充填し、並列的に、ディスペンサ30bを用いて燃料タンク202bを充填する。
一方、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)以降、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間以内でない場合に、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)以降、燃料タンク202bへの充填待機は行わない。そして、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットの複数の蓄圧器10,12,14,19の中で使用する蓄圧器を独自に切り替えながらディスペンサ30aを用いて燃料タンク202aを充填する。そして、並列的に、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットの複数の蓄圧器10,12,14,19の中で使用する蓄圧器を燃料タンク202aの充填のための切り替えとは独立に切り替えながらディスペンサ30bを用いて燃料タンク202bを充填する。以下、具体的に説明する。
待機時間演算工程(S202)として、待機時間演算部92は、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)後、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間を演算する。充填フロー演算工程(S104)において既に、1台目のFCV車両200aの充填フロー計画は演算されているので、燃料タンク202bの圧力がわかれば、充填フロー計画を参照して、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)後、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が演算できる。
判定工程(S204)として、判定部94は、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)後、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間tth以内かどうかを判定する。例えば、30秒以内に燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまで充填されるかどうかを判定する。燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間tth以内であれば判定工程(S206)に進む。燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間tthを超える場合であれば充填フロー演算工程(S210)に進む。多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットの複数の蓄圧器の中で使用する蓄圧器を燃料タンク202aへの充填と燃料タンク202bへの充填とで同じタイミングで切り替えた方が制御上簡便である。よって、2台目のFCV車両200bの待ち時間がある程度生じた場合でも燃料タンク202aへの充填と燃料タンク202bへの充填とで同じタイミングで切り替える。しかし、2台目のFCV車両200bの待ち時間が長くなってしまう場合には、制御上複雑化しても独立に切り換える。これにより2台目のFCV車両200bの水素充填にかかる時間を短縮できる。
判定工程(S206)として、判定部96は、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになったかどうかを判定する。まだ同じ圧力にならない場合には、判定工程(S206)に戻り、同じ圧力になるまで同様の判定を繰り返す。かかる判定作業の間、燃料タンク202aへは蓄圧器10からの充填を継続していることは言うまでもない。これにより、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまで燃料タンク202bの充填を待機することになる。そして、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになった時点で、充填フロー演算工程(S121)に進み、以降、Pa≒Pbである場合(フロー(1)が選択された場合)と同様の動作を実施する。
なお、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)で、まだ1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10を用いている最中である場合、A及びB低圧バンク充填工程(S122)から実施する点は上述した場合と同様である。2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)で、既に、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10から中圧バンクとなる蓄圧器12に切り替わっている場合には、A及びB低圧バンク充填工程(S122)は不要となり、A及びB中圧バンク充填工程(S124)から実施する点は上述した場合と同様である。また、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(1)が選択された時点)で、既に、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が中圧バンクとなる蓄圧器12から高圧バンクとなる蓄圧器14に切り替わっている場合には、A及びB中圧バンク充填工程(S124)は不要となり、A及びB高圧バンク充填工程(S126)から実施する点は上述した場合と同様である。
充填フロー演算工程(S210)として、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間tthを超える場合、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から変換テーブル81を読み出し、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)での燃料タンク202aの圧力、温度、燃料タンク202aの容積、及び外気温度に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。同様に、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)での燃料タンク202bの圧力、温度、及び燃料タンク202bの容積に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。変換テーブル81のデータだけでは、得られた結果に誤差が大きい場合に、実験或いはシミュレーション等により得られた結果に基づいて補正テーブル83を設ければよい。
次に、フロー計画部56は、記憶装置90からフロー(2)の制御データを読み出し、かかるフロー(2)に沿った、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットを用いて、FCV車両200aの燃料タンク202aとFCV車両200bの燃料タンク202bとに水素燃料を差圧供給(充填)するための充填フロー計画を作成する。フロー計画部56は、図3において説明したように、演算された燃料タンク202a,202bの圧力が最終圧PFになるための蓄圧器の選択(蓄圧器10,12,14,19の選択)と多段蓄圧器101及び予備蓄圧器19の切り換えタイミングを含む充填フロー計画を作成する。かかる場合に作成された充填フロー計画の制御データは、記憶装置82に一時的に格納される。また、蓄圧器の切り替えは、蓄圧器10,12,14,19の順で使用する蓄圧器を切り替えることになる。
システム制御部58は、フロー(2)に沿って計画された充填フロー計画の制御データを読み出し、かかる制御データに沿って、供給制御部63を制御する。供給制御部63は、システム制御部58による制御のもと、供給部106を制御して、FCV車両200aの燃料タンク202aに水素燃料を供給させると共に、FCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料を供給させる。さらに言えば、システム制御部58は、ディスペンサ制御部64、及びバルブ制御部65を制御する。ディスペンサ制御部64は、通信制御回路50を介してディスペンサ30a,30bと通信し、ディスペンサ30a,30bの動作を制御する。バルブ制御部65は、通信制御回路50を介して、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bに制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。
なお、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)で、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10からでも差圧が十分とれる場合には、B低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)から実施する。燃料タンク202bの圧力が高く、低圧バンクの使用下限よりも高い場合には、B低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)を省略して、B中圧バンク充填工程(S212)から実施(充填開始)する。
B低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)として、供給部106は、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの蓄圧器10からの水素燃料の充填はそのまま継続しながら、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)以降、さらに、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを蓄圧器10から充填する。
B中圧バンク充填工程(S212)として、供給部106は、蓄圧器10が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器10と燃料タンク202bとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填とは独立して、ディスペンサ30bに水素燃料を供給する蓄圧器を低圧バンクとなる蓄圧器10から中圧バンクとなる蓄圧器12に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと蓄圧器12から水素燃料を供給する。
高圧バンク充填工程(S214)として、供給部106は、蓄圧器12が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器12と燃料タンク202bとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、蓄圧器12からの充填ではまだ燃料タンク202bへの充填が完了しない場合には、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填とは独立して、ディスペンサ30bに水素燃料を供給する蓄圧器を中圧バンクとなる蓄圧器12から高圧バンクとなる蓄圧器14に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと蓄圧器14から水素燃料を供給する。
これにより、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填は完了する。
一方、1台目のFCV車両200aでは、2台目のFCV車両200bへの充填作業に遅れて、ディスペンサ30aを用いて燃料タンク202aへの充填が蓄圧器10から継続される。
A中圧バンク充填工程(S220)として、供給部106は、蓄圧器10が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器10と燃料タンク202aとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填作業に遅れて、ディスペンサ30aに水素燃料を供給する蓄圧器を低圧バンクとなる蓄圧器10から中圧バンクとなる蓄圧器12に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと蓄圧器12から水素燃料を供給する。
A高圧バンク充填工程(S222)として、供給部106は、蓄圧器12が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器12と燃料タンク202aとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填作業に遅れて、ディスペンサ30aに水素燃料を供給する蓄圧器を中圧バンクとなる蓄圧器12から高圧バンクとなる蓄圧器14に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと蓄圧器14から水素燃料を供給する。
ここで、蓄圧器10,12,14により構成される多段蓄圧器101は、元々1台分のFCV車両への水素充填を想定していることは上述した通りである。1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填は、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に遅れて進行するため、蓄圧器12,14は既に2台目のFCV車両200bの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に使用された後になる場合が多い。よって、高圧バンクとなる蓄圧器14まで切り替えたとしても、水素燃料自体或いは差圧充填を行うための圧力が不足して、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が完了しない場合もあり得る。よって、A高圧バンク充填工程(S222)が終了した時点でまだの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が完了しない場合、A予備バンク充填工程(S224)を実施する。
A予備バンク充填工程(S224)として、供給部106は、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填が終了した後、蓄圧器14が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器14と燃料タンク202aとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、ディスペンサ30aに水素燃料を供給する蓄圧器を高圧バンクとなる蓄圧器14から予備バンクとなる予備蓄圧器19に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと予備蓄圧器19から水素燃料を供給する。
これにより、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填は完了する。
次に、Pa>Pbである場合、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)以降、多段蓄圧器101の複数の蓄圧器10,12,14の中で使用する蓄圧器を切り替えながらディスペンサ30aを用いて燃料タンク202aを充填する。そして、並列的に、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットの複数の蓄圧器10,12,14,19の中で使用する蓄圧器を燃料タンク202aの充填のための切り替えとは独立に切り替えながらディスペンサ30bを用いて燃料タンク202bを充填する。
充填フロー演算工程(S230)として、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から変換テーブル81を読み出し、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)での燃料タンク202aの圧力、温度、燃料タンク202aの容積、及び外気温度に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。同様に、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)での燃料タンク202bの圧力、温度、及び燃料タンク202bの容積に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。変換テーブル81のデータだけでは、得られた結果に誤差が大きい場合に、実験或いはシミュレーション等により得られた結果に基づいて補正テーブル83を設ければよい。
次に、フロー計画部56は、記憶装置90からフロー(3)の制御データを読み出し、かかるフロー(3)に沿った、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットを用いて、FCV車両200aの燃料タンク202aとFCV車両200bの燃料タンク202bとに水素燃料を差圧供給(充填)するための充填フロー計画を作成する。フロー計画部56は、図3において説明したように、演算された燃料タンク202a,202bの圧力が最終圧PFになるための蓄圧器の選択(蓄圧器10,12,14,19の選択)と多段蓄圧器101及び予備蓄圧器19の切り換えタイミングを含む充填フロー計画を作成する。かかる場合に作成された充填フロー計画の制御データは、記憶装置82に一時的に格納される。また、蓄圧器の切り替えは、蓄圧器10,12,14,19の順で使用する蓄圧器を切り替えることになる。
システム制御部58は、フロー(3)に沿って計画された充填フロー計画の制御データを読み出し、かかる制御データに沿って、供給制御部63を制御する。供給制御部63は、システム制御部58による制御のもと、供給部106を制御して、FCV車両200aの燃料タンク202aに水素燃料を供給させると共に、FCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料を供給させる。さらに言えば、システム制御部58は、ディスペンサ制御部64、及びバルブ制御部65を制御する。ディスペンサ制御部64は、通信制御回路50を介してディスペンサ30a,30bと通信し、ディスペンサ30a,30bの動作を制御する。バルブ制御部65は、通信制御回路50を介して、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bに制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。
1台目のFCV車両200aでは、2台目のFCV車両200bへの充填作業に先行して、ディスペンサ30aを用いて燃料タンク202aへの充填が蓄圧器10から継続される。
A中圧バンク充填工程(S231)として、供給部106は、蓄圧器10が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器10と燃料タンク202aとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填とは独立して、ディスペンサ30aに水素燃料を供給する蓄圧器を低圧バンクとなる蓄圧器10から中圧バンクとなる蓄圧器12に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと蓄圧器12から水素燃料を供給する。
A高圧バンク充填工程(S232)として、供給部106は、蓄圧器12が所定の使用下限圧力になった時点(或いは、蓄圧器12と燃料タンク202aとの差圧が閾値より小さくなった時点)で、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填とは独立して、ディスペンサ30aに水素燃料を供給する蓄圧器を中圧バンクとなる蓄圧器12から高圧バンクとなる蓄圧器14に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへと蓄圧器14から水素燃料を供給する。
これにより、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填は完了する。
B低圧バンク充填工程(S240)として、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10から充填されている場合には、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に遅れて、供給部106は、さらに、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを蓄圧器10から充填する。1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が既に中圧バンクとなる蓄圧器12から充填されている場合には、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に遅れて、供給部106は、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に使用済の蓄圧器10からディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bに充填する。
B中圧バンク充填工程(S242)として、供給部106は、蓄圧器10と燃料タンク202bとの差圧が閾値より小さくなった時点で、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に遅れて、ディスペンサ30bに水素燃料を供給する蓄圧器を低圧バンクとなる蓄圧器10から1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に使用済の中圧バンクとなる蓄圧器12に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと蓄圧器12から水素燃料を供給する。
B高圧バンク充填工程(S244)として、供給部106は、蓄圧器12と燃料タンク202bとの差圧が閾値より小さくなった時点で、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に遅れて、ディスペンサ30bに水素燃料を供給する蓄圧器を中圧バンクとなる蓄圧器12から1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に使用済の高圧バンクとなる蓄圧器14に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと蓄圧器14から水素燃料を供給する。
なお、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)で、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10からでも差圧が十分とれる場合には、B低圧バンク充填工程(S240)から実施する。燃料タンク202bの圧力が高く、使用済の蓄圧器10からでは差圧が十分とれない場合には、B低圧バンク充填工程(S240)を省略して、B中圧バンク充填工程(S242)から実施する。同様に、燃料タンク202bの圧力が高く、使用済の蓄圧器12からでは差圧が十分とれない場合には、さらにB中圧バンク充填工程(S242)を省略して、B高圧バンク充填工程(S244)から実施する。
このように、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bは、多段蓄圧器101の複数の蓄圧器10,12,14のうち、燃料タンク202aの充填に使用済の蓄圧器から水素燃料の充填を開始する。
ここで、蓄圧器10,12,14により構成される多段蓄圧器101は、元々1台分のFCV車両への水素充填を想定していることは上述した通りである。1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填は、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填に先行して進行する。そのため、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填の際、上述したように、蓄圧器10,12,14は既に1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に使用された後になる。よって、燃料タンク202bへの水素燃料の充填に高圧バンクとなる蓄圧器14まで切り替えたとしても、水素燃料自体或いは差圧充填を行うための圧力が不足して、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填が完了しない場合もあり得る。よって、B高圧バンク充填工程(S244)が終了した時点でまだ燃料タンク202bへの水素燃料の充填が完了しない場合、B予備バンク充填工程(S246)を実施する。
B予備バンク充填工程(S246)として、供給部106は、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が終了した後、ディスペンサ30bに水素燃料を供給する蓄圧器を高圧バンクとなる蓄圧器14から予備バンクとなる予備蓄圧器19に切り換える。そして、供給部106は、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと予備蓄圧器19から水素燃料を供給する。
以上のように、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bは、多段蓄圧器101の複数の蓄圧器のうち、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aの充填に使用済の蓄圧器から水素燃料の充填を開始し、多段蓄圧器10の複数の蓄圧器10,12,14を順に切り換えながら充填を続け、多段蓄圧器101の複数の蓄圧器の最終段の蓄圧器からの充填によってもまだ充填が完了しない場合に、予備蓄圧器19から充填する。
これにより、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填は完了する。
以上のように、実施の形態1によれば、2台分の多段蓄圧器及び圧縮機といった供給設備のセットを設けることなく、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填時間の遅れを低減できる。
図7は、実施の形態1における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成を示す構成図の変形例である。図7において、蓄圧器10と並列に蓄圧器29を配置して、最初に充填を開始する低圧バンクとなる蓄圧器を2段構成にした点以外は、図1と同様である。2つのディスペンサ30a,30bを用いて同時期に2台のFCV車両200a,200bに水素燃料を供給するため、水素燃料の低減速度が速くなる。よって、同時に使用する蓄圧器を複数列配置することで、水素燃料の低減速度を緩めることができる。特に、最初に使用する低圧バンクとなる蓄圧器10を並列配置するとより効果的である。
図8は、実施の形態1における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成を示す構成図の他の変形例である。図8において、1台のディスペンサ30aに2つのノズル31a,31bを配置する。そして、1つ目のノズル31aから1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへ水素燃料を供給すると共に、2つ目のノズル31bから2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへ水素燃料を供給する。ディスペンサ30aが1台になったため、バルブ22b,24b,26bは不要となる。その他の構成は、図1と同様である。1台目のFCV車両200aから遅れて水素ステーション102に到来した2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへ水素燃料の充填を開始する際、多段蓄圧器101のうち同じ蓄圧器(例えば蓄圧器10)から同時に2台のFCV車両200a,200bへと水素燃料を充填する。これにより、ディスペンサ30a及び冷却器32aを共用できる。また、2台目のFCV車両200bのFCV情報は、中継器34aを介して通信されることは言うまでもない。
図9は、実施の形態1における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成を示す構成図の変形例である。図9の例では、図7に示した低圧バンクとなる蓄圧器を2段構成にした蓄圧器10と蓄圧器29とのうち、蓄圧器29にバルブ等を配置して、蓄圧器10の制御とは独立可能に配置した。すなわち、蓄圧器29は、バルブ621を介して圧縮機40の吐出側と配管により接続される。そして、蓄圧器29は、バルブ622aを介してディスペンサ30aと配管により接続されると共に、バルブ622bを介してディスペンサ30bと配管により接続される。また、蓄圧器29内の圧力は、圧力計611によって計測される。その他の点は、図7と同様である。低圧バンクとなる蓄圧器29を同じ低圧バンクとなる蓄圧器10から独立させることで、2つのディスペンサ30a,30bを用いて同時期に2台のFCV車両200a,200bに水素燃料を供給する場合に、それぞれ独立した低圧バンクから水素燃料の供給を受けることができる。よって、同時に使用下限圧力の同じ圧力帯のバンクを複数のFCV車両200a,200bに使用する場合にそれぞれ独立に制御できる。よって、例えば、図6に示すフローチャート図では、FCV車両200aへの低圧バンクからの供給完了を待ってからFCV車両200bへの低圧バンクからの供給を開始する場合もあるが、FCV車両200aへの低圧バンク(蓄圧器10)からの供給完了を待たずにFCV車両200bへの低圧バンク(蓄圧器29)からの供給を開始できる。
なお、図9の例では、低圧バンクとなる蓄圧器を蓄圧器10と蓄圧器29の2段構成にした場合を示したが、これに限るものではない。中圧バンクとなる蓄圧器を蓄圧器12と蓄圧器29の2段構成にしても良い。或いは、高圧バンクとなる蓄圧器を蓄圧器14と蓄圧器29の2段構成にしても良い。図7の場合も同様である。或いは、2段構成にするバンクが1バンクだけではなく、2バンクあってもよい。
図10は、実施の形態1における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成を示す構成図の他の変形例である。図10において、1台のディスペンサ30aに2つのノズル31a,31bを配置する。そして、1つ目のノズル31aから1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへ水素燃料を供給すると共に、2つ目のノズル31bから2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへ水素燃料を供給する。ディスペンサ30aが1台になったため、バルブ22b,24b,26bは不要となる。その他の構成は、図7と同様である。1台目のFCV車両200aから遅れて水素ステーション102に到来した2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへ水素燃料の充填を開始する際、多段蓄圧器101のうち同じ蓄圧器(例えば蓄圧器10)から同時に2台のFCV車両200a,200bへと水素燃料を充填する。これにより、ディスペンサ30a及び冷却器32aを共用できる。また、2台目のFCV車両200bのFCV情報は、中継器34aを介して通信されることは言うまでもない。そして、図10の例では、同時に使用する蓄圧器を複数列配置することで、水素燃料の低減速度を緩めることができる。特に、最初に使用する低圧バンクとなる蓄圧器10を並列配置するとより効果的である。
図11は、実施の形態1における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成を示す構成図の他の変形例である。図11において、1台のディスペンサ30aに2つのノズル31a,31bを配置する。そして、1つ目のノズル31aから1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへ水素燃料を供給すると共に、2つ目のノズル31bから2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへ水素燃料を供給する。ディスペンサ30aが1台になったため、バルブ22b,24b,26bは不要となる。その他の構成は、図9と同様である。このように、1台のディスペンサ30aに2つのノズル31a,31bを配置する場合であっても、低圧バンクとなる蓄圧器29を同じ低圧バンクとなる蓄圧器10から独立させても構わない。
なお、図9の例では、低圧バンクとなる蓄圧器を蓄圧器10と蓄圧器29の2段構成にした場合を示したが、これに限るものではない。中圧バンクとなる蓄圧器を蓄圧器12と蓄圧器29の2段構成にしても良い。或いは、高圧バンクとなる蓄圧器を蓄圧器14と蓄圧器29の2段構成にしても良い。図7の場合も同様である。或いは、2段構成にするバンクが1バンクだけではなく、2バンクあってもよい。
実施の形態2.
実施の形態1では、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填と2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填とが、同じ充填速度β(若しくは実質的に同程度の充填速度)で行われる場合について説明した。そのため、図5の例において、B低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)を実施すると、2台目のFCV車両200bへの同時充填によって、蓄圧器10の圧力低下が大きく早まるので、1台目のFCV車両200aへの充填時間に影響を与えてしまう場合があり得る。そのため、2台目のFCV車両200bの登場によって、1台目のFCV車両200aへの充填完了までの時間が長くなってしまう場合が起こり得る。また、図6の例において、1台目のFCV車両200aへの低圧バンクからの供給完了を待たずに2台目のFCV車両200bへの低圧バンクからの充填を行うと、1台目のFCV車両200aへの充填時間に影響を与えてしまう場合があり得る。かかる場合には、2台目のFCV車両200bへの低圧バンクからの充填は、1台目のFCV車両200aへの低圧バンクからの供給完了を待つ方が望ましい。そこで、実施の形態2では、1台目のFCV車両200aへの充填時間に影響を与えずに、若しくは、与えたとしても無視できる程度で済むように、同時に同じ蓄圧器から2台目のFCV車両200bへの同時充填を実現させる構成について説明する。
実施の形態2における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成は、図1と同様である。また、実施の形態2における制御回路の内部構成は図2と同様である。実施の形態2における水素燃料の供給方法の要部工程の一部として、フロー(1)の内容までは、図4と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態1と同様である。
図12は、実施の形態2における水素燃料の供給方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図12において、判定工程(S204)の代わりに判定工程(S203)とした点、及び充填フロー演算工程(S210)の代わりに充填フロー演算工程(S209)とした点以外は、図5と同様である。
待機時間演算工程(S202)の内容は、実施の形態1と同様である。これにより、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)後、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの待機時間を取得できる。
判定工程(S203)として、判定部94は、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)後、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの待機時間が、所定の時間tth’以内かどうかを判定する。実施の形態1では、待機時間が例えば、30秒を閾値としていたが、実施の形態2では、実施の形態1における閾値tthよりも短い時間を新たな閾値tth’として設定すると好適である。例えば、5〜20秒(ここでは、例えば15秒)に設定する。実施の形態2では、2台目のFCV車両200bが水素ステーション102に到来してから充填開始までの待機時間をなるべく短くする。或いは、待機時間を無くすように構成しても良い。燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間tth’以内であれば判定工程(S206)に進む。判定工程(S206)の内容は実施の形態1と同様である。燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間tth’を超える場合であれば充填フロー演算工程(S209)に進む。
上述したように、実施の形態1では、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填と2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填とが、同じ充填速度β(若しくは実質的に同程度の充填速度)で行われる。そのため、1台目のFCV車両200aへの充填に使用している同じ蓄圧器から2台目のFCV車両200bへの同時充填を行うと、1台目のFCV車両200aへの充填時間に影響を与えてしまう場合があり得る。そこで、実施の形態2では、少なくとも1台目のFCV車両200aへの充填が行われている間、同じ蓄圧器から2台目のFCV車両200bへの同時充填を行う場合に、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度βをこれより低い充填速度β’に落として充填を行う。言い換えれば、ディスペンサ30aを用いて1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aを充填し、並列的に、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを充填する場合に、燃料タンク202bへの充填を燃料タンク202aへの充填よりも低速で行う。これにより、1台目のFCV車両200aへの充填時間に影響を与えずに、2台目のFCV車両200bへの同時充填を行うことができる。言い換えれば、実施の形態2では、2台目のFCV車両200bへの充填開始を早めることができる。
充填フロー演算工程(S209)として、燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの時間が、所定の時間tth’を超える場合、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から変換テーブル81を読み出し、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)での燃料タンク202aの圧力、温度、燃料タンク202aの容積、及び外気温度に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。同様に、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)での燃料タンク202bの圧力、温度、及び燃料タンク202bの容積に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。変換テーブル81のデータだけでは、得られた結果に誤差が大きい場合に、実験或いはシミュレーション等により得られた結果に基づいて補正テーブル83を設ければよい。
次に、フロー計画部56は、記憶装置90からフロー(2)の制御データを読み出し、かかるフロー(2)に沿った、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットを用いて、FCV車両200aの燃料タンク202aとFCV車両200bの燃料タンク202bとに水素燃料を差圧供給(充填)するための充填フロー計画を作成する。かかる場合に、フロー計画部56は、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填速度と2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度を同じ充填速度β(若しくは実質的に同程度の充填速度)で演算する。そして、まず、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻を燃料タンク202aの圧力が燃料タンク202bの圧力と同じになるまでの待機時間が経過した時点として演算する。フロー計画部56は、図3において説明したように、演算された燃料タンク202a,202bの圧力が最終圧PFになるための蓄圧器の選択(蓄圧器10,12,14,19の選択)と多段蓄圧器101及び予備蓄圧器19の切り換えタイミングを含む充填フロー計画を作成する。
これにより、燃料タンク202a,202bへと同じ充填速度β(若しくは実質的に同程度の充填速度)で充填した場合における燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻が取得できる。
次に、フロー計画部56は、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻を待機時間の閾値tth’経過時点とし、燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻を維持しながら、FCV車両200aの燃料タンク202aが最終圧PFに達する充填終了時刻に影響を与えない(充填終了時刻が遅くならない)、或いは燃料タンク202aへのガス充填が持続するように、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの充填速度β’を演算する(待機時間が閾値tth’のケース)。
或いは、フロー計画部56は、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻を現在の時刻(或いは2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)として演算しても構わない(待機時間がゼロのケース)。
演算される充填速度β’は、元の充填速度βよりも遅く(小さく)なることは言うまでもない。また、充填速度β’は、一定値であっても良いし、充填開始後の時間の経過に伴って可変する可変値であっても構わない。そして、フロー計画部56は、かかる充填速度β’を用いて待機時間の閾値tth’を経過した時点(或いは、現在の時刻、或いは2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(2)が選択された時点)を充填開始時刻とし、燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻を維持した充填フロー計画を新たに作成する。かかる場合に作成された充填フロー計画の制御データは、記憶装置82に一時的に格納される。また、蓄圧器の切り替えは、蓄圧器10,12,14,19の順で使用する蓄圧器を切り替えることになる。
システム制御部58は、フロー(2)に沿って計画された充填フロー計画の制御データを読み出し、かかる制御データに沿って、供給制御部63を制御する。供給制御部63は、システム制御部58による制御のもと、供給部106を制御して、FCV車両200aの燃料タンク202aに水素燃料を供給させると共に、FCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料を供給させる。さらに言えば、システム制御部58は、ディスペンサ制御部64、及びバルブ制御部65を制御する。ディスペンサ制御部64は、通信制御回路50を介してディスペンサ30a,30bと通信し、ディスペンサ30a,30bの動作を制御する。バルブ制御部65は、通信制御回路50を介して、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bに制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。ここで、充填速度βを充填速度β’に絞る手法として、ディスペンサ30bから燃料タンク202bへの水素ガスの充填流量を絞ることで調整すると好適である。
なお、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bの圧力が、低圧バンクとなる蓄圧器10の使用下限圧力よりも低い場合にはB低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)から実施する。燃料タンク202bの圧力が高く、低圧バンクの使用下限よりも高い場合には、B低圧バンク充填工程(充填開始)(S211)を省略して、B中圧バンク充填工程(S212)から実施(充填開始)する。
フロー(2)の以降の各工程の内容は、実施の形態1と同様である。
以上のように、実施の形態2によれば、フロー(2)において、2台目のFCV車両200bの充填開始時刻を早めることができる。よって、2台目のFCV車両200bのユーザ若しくは水素ステーション102の従業員が、2台目のFCV車両200bへの充填開始をディスペンサ30b等に設定したにも関わらず、2台目のFCV車両200bへの充填が開始されないことによるシステムの誤動作(故障)との誤解が成されることを防ぐことができる。また、1台目のFCV車両200aへの充填終了時刻に影響を与えることを防ぐことができる。或いは、燃料タンク202aへのガス充填が途切れることなく持続させることができる。
図13は、実施の形態2における水素燃料の供給方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図13において、充填フロー演算工程(S230)の代わりに充填フロー演算工程(S229)とした点、及びB低圧バンク充填工程(S240)の代わりにB低圧バンク充填工程(S241)とした点以外は、図6と同様である。
充填フロー演算工程(S229)として、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から変換テーブル81を読み出し、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)での燃料タンク202aの圧力、温度、燃料タンク202aの容積、及び外気温度に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。同様に、2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)での燃料タンク202bの圧力、温度、及び燃料タンク202bの容積に対応する最終圧PFと最終温度を演算し、予測する。また、終了圧・温度演算部54は、記憶装置80から補正テーブル83を読み出し、変換テーブル81によって得られた数値を補正する。変換テーブル81のデータだけでは、得られた結果に誤差が大きい場合に、実験或いはシミュレーション等により得られた結果に基づいて補正テーブル83を設ければよい。
次に、フロー計画部56は、記憶装置90からフロー(3)の制御データを読み出し、かかるフロー(3)に沿った、多段蓄圧器101と予備蓄圧器19とのセットを用いて、FCV車両200aの燃料タンク202aとFCV車両200bの燃料タンク202bとに水素燃料を差圧供給(充填)するための充填フロー計画を作成する。かかる場合に、フロー計画部56は、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填速度と2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度を同じ充填速度β(若しくは実質的に同程度の充填速度)で演算する。そして、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が、まだ低圧バンクとなる蓄圧器10から充填されている場合には、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻を、蓄圧器10から1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの充填が終了した時点として演算する。1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が既に中圧バンクとなる蓄圧器12に切り替わっている場合には、現時点を2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻として演算すればよい。フロー計画部56は、図3において説明したように、演算された燃料タンク202a,202bの圧力が最終圧PFになるための蓄圧器の選択(蓄圧器10,12,14,19の選択)と多段蓄圧器101及び予備蓄圧器19の切り換えタイミングを含む充填フロー計画を作成する。
これにより、低圧バンクを同時使用せずに、燃料タンク202a,202bへと同じ充填速度β(若しくは実質的に同程度の充填速度)で充填した場合における燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻が取得できる。
次に、フロー計画部56は、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻をフロー(2)で用いた待機時間の閾値tth’経過時点とし、燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻を維持しながら、FCV車両200aの燃料タンク202aが最終圧PFに達する充填終了時刻に影響を与えない(充填終了時刻が遅くならない)、或いは燃料タンク202aへのガス充填が持続するように、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの充填速度β’を演算する(待機時間が閾値tth’のケース)。
或いは、フロー計画部56は、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻を現在の時刻(或いは2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)として演算しても構わない(待機時間がゼロのケース)。
1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が、まだ低圧バンクとなる蓄圧器10から充填されている場合、演算される充填速度β’は、フロー(3)の場合でも、元の充填速度βよりも遅く(小さく)なることは言うまでもない。また、充填速度β’は、一定値であっても良いし、充填開始後の時間の経過に伴って可変する可変値であっても構わない。そして、フロー計画部56は、かかる充填速度β’を用いて待機時間の閾値tth’経過時点(或いは、現在の時刻、或いは2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)を充填開始時刻とし、燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻を維持した充填フロー計画を新たに作成する。かかる場合に作成された充填フロー計画の制御データは、記憶装置82に一時的に格納される。1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が既に中圧バンクとなる蓄圧器12に切り替わっている場合には、元々の充填速度βを用いて作成された充填フロー計画をそのまま使用すればよい。また、蓄圧器の切り替えは、蓄圧器10,12,14,19の順で使用する蓄圧器を切り替えることになる。
システム制御部58は、フロー(3)に沿って計画された充填フロー計画の制御データを読み出し、かかる制御データに沿って、供給制御部63を制御する。供給制御部63は、システム制御部58による制御のもと、供給部106を制御して、FCV車両200aの燃料タンク202aに水素燃料を供給させると共に、FCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料を供給させる。さらに言えば、システム制御部58は、ディスペンサ制御部64、及びバルブ制御部65を制御する。ディスペンサ制御部64は、通信制御回路50を介してディスペンサ30a,30bと通信し、ディスペンサ30a,30bの動作を制御する。バルブ制御部65は、通信制御回路50を介して、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b,28a,28bに制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。ここで、充填速度βを充填速度β’に絞る手法として、ディスペンサ30bから燃料タンク202bへの水素ガスの充填流量を絞ることで調整すると好適である点は、フロー(2)の場合と同様である。
1台目のFCV車両200aでは、2台目のFCV車両200bへの充填作業に先行して、ディスペンサ30aを用いて燃料タンク202aへの充填が蓄圧器10から継続される。
A中圧バンク充填工程(S231)とA高圧バンク充填工程(S232)との内容は実施の形態1と同様である。これにより、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填は完了する。
B低圧バンク充填工程(S241)として、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が低圧バンクとなる蓄圧器10から充填されている最中である場合には、供給部106は、さらに、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻をフロー(2)で用いた待機時間の閾値tth’(例えば15秒)経過時点、或いは、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻を現在の時刻(或いは2台目のFCV車両200bのFCV情報を受信した時点(フロー(3)が選択された時点)から充填速度β’にて、ディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bを蓄圧器10から充填する。1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填が既に中圧バンクとなる蓄圧器12から充填されている場合には、供給部106は、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填に使用済の蓄圧器10からディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bに充填する。
フロー(3)の以降の各工程の内容は、実施の形態1と同様である。
以上のように、実施の形態2によれば、フロー(3)において、1台目のFCV車両200aへの充填終了時刻を遅らせることなく、2台目のFCV車両200bの充填開始時刻を早めることができる。或いは、燃料タンク202aへのガス充填が途切れることなく持続させることができる。よって、2台目のFCV車両200bのユーザ若しくは水素ステーション102の従業員が、2台目のFCV車両200bへの充填開始をディスペンサ30b等に設定したにも関わらず、2台目のFCV車両200bへの充填が開始されないことによるシステムの誤動作(故障)との誤解が成されることを防ぐことができる。
また、実施の形態2における水素ステーションの水素燃料供給システムの構成を示す構成図の変形例として、上述した図7〜図11に示す構成を用いることができる。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、FCV車両1台分の水素燃料の充填に、3つの蓄圧器10,12,14による多段蓄圧器101を用いた場合を示したが、これに限るものではない。蓄圧器10,12,14の容積等に応じて、1台分の充填にさらに多くの蓄圧器を用いる場合もあり得る。或いは、逆に1台分の充填に2つの蓄圧器で賄える場合もあり得る。いずれにしても、予備蓄圧器として、かかる1台分の水素燃料の充填に必要な蓄圧器の数よりも少ない数、或いは1台分の水素燃料の充填に必要な全蓄圧器の容量よりも小さい容量を用いる。
上述した例では、ディスペンサ30を2つ配置する場合、及び1台のディスペンサ30にノズル31を1つ若しくは2つ配置する場合について説明したがこれに限るものではない。ディスペンサ30の数は、3台以上であってもよい。同様に、1台のディスペンサ30に配置されるノズル31の数は、3つ以上であってもよい。例えば、ノズル31が3本(ディスペンサ30が3台)であれば、3台目のFCV車両200cが到来した場合に、2台目のFCV車両200bが到来した場合と同様に圧力比較を行って、その結果にもとづいて充填を行えばよい。かかる場合、記憶装置90に3台以上のFCV車両200に同時充填する場合の充填フローも格納しておけばよい。そして、フロー選択工程(S112)と同様の工程を3台目のFCV車両200cが到来した場合に実施すればよい。以降は選択されたフローに沿って充填すればよい。
また、上述した例において、同じバンクから2台のFCV車両200a,200bに同時充填する場合、水素燃料の逆流を防ぐ機器(逆止弁、流量検知によりバルブ切替等)を設けると好適である。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての水素燃料の供給方法及び水素供給システムは、本発明の範囲に包含される。