JP2018084329A - Method of supplying hydrogen fuel and hydrogen supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素燃料の供給方法及び水素供給システムに関し、例えば、水素を燃料とする一般車両が水素ステーションで水素を充填するための供給システム、及び方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen fuel supply method and a hydrogen supply system. For example, the present invention relates to a supply system and a method for a general vehicle using hydrogen as a fuel to fill hydrogen at a hydrogen station.
自動車の燃料として、従来のガソリンを始めとした燃料油の他に、近年、クリーンなエネルギー源として水素燃料が注目を浴びている。これに伴い、水素燃料を動力源とする燃料電池自動車(FCV:Fuel Cell Vehicle)の開発が進められている。かかる燃料電池自動車(FCV)を普及させるためには水素燃料を急速に充填することができる水素ステーションを拡充する必要がある。水素ステーションでは、水素燃料を急速にFCV車両に充填するために、圧縮機で高圧に圧縮された水素燃料を蓄圧する複数の蓄圧器による多段蓄圧器を配置する。そして、使用する蓄圧器を切り替えながら充填することで蓄圧器内の圧力とFCV車両の燃料タンクの圧力との差圧を大きく保ち、蓄圧器から燃料タンクへ差圧によって水素燃料を急速充填する(例えば、特許文献1参照)。 In addition to conventional fuel oils such as gasoline, hydrogen fuel has attracted attention as a clean energy source in recent years. Along with this, development of fuel cell vehicles (FCVs) using hydrogen fuel as a power source is underway. In order to popularize such fuel cell vehicles (FCV), it is necessary to expand hydrogen stations that can be rapidly filled with hydrogen fuel. In the hydrogen station, in order to quickly fill the FCV vehicle with hydrogen fuel, a multi-stage accumulator including a plurality of accumulators for accumulating the hydrogen fuel compressed to a high pressure by a compressor is arranged. Then, the pressure difference between the pressure in the pressure accumulator and the pressure of the fuel tank of the FCV vehicle is kept large by filling the pressure accumulator to be used, and the hydrogen fuel is rapidly filled from the pressure accumulator to the fuel tank by the pressure difference ( For example, see Patent Document 1).
また、FCV車両は、現状、ガソリン自動車等と比べてまだ台数が大幅に少ない。よって、水素ステーションに到来する台数も、常時、混雑するわけではない。そのため、水素ステーションでは、多段の蓄圧器及び圧縮機といった供給設備のセットを、例えば、1台分配置する。そのため、多段蓄圧器から1台目のFCV車両に水素燃料を供給してしまうと、多段蓄圧器内の水素燃料が減少してしまうので、2台目のFCV車両に充填するためには蓄圧器を復圧する必要がある。1台目に水素燃料を供給している最中に2台目のFCV車両が水素ステーションに到来した場合、1台目のFCV車両への充填によって減少した蓄圧器への復圧が終了するまで2台目のFCV車両は待たされることになる。従って、1つの水素ステーション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といった問題が考えられる。かかる問題を解決するために多段蓄圧器及び圧縮機といった供給設備のセットを水素ステーション内に複数配置することが考えられる。しかしながら、蓄圧器や圧縮機といった個々の設備を配置するだけでも高額のコストが必要になってしまう。水素ステーションに到来する台数も、常時、混雑するわけではない状況の中で、大規模なコストをかけて多段蓄圧器及び圧縮機といった供給設備のセットを水素ステーション内にさらに増やすことは費用対効果の面でも困難な状況である。 In addition, the number of FCV vehicles is still significantly smaller than that of gasoline cars. Therefore, the number of vehicles coming to the hydrogen station is not always crowded. Therefore, at the hydrogen station, a set of supply equipment such as a multistage accumulator and a compressor is arranged, for example, for one vehicle. Therefore, if hydrogen fuel is supplied from the multistage accumulator to the first FCV vehicle, the hydrogen fuel in the multistage accumulator is reduced. Therefore, the accumulator is used to fill the second FCV vehicle. It is necessary to restore the pressure. If the second FCV vehicle arrives at the hydrogen station while hydrogen fuel is being supplied to the first unit, until the return pressure to the pressure accumulator decreased due to the filling of the first FCV vehicle is completed The second FCV vehicle will wait. Therefore, if user vehicles that arrive for filling are concentrated in one hydrogen station, there may be a problem that it takes a long time for filling, including the waiting time. In order to solve such a problem, a plurality of sets of supply equipment such as a multistage accumulator and a compressor may be arranged in the hydrogen station. However, even if individual equipment such as a pressure accumulator and a compressor is arranged, a high cost is required. In a situation where the number of units coming to the hydrogen station is not always congested, it is cost-effective to increase the supply equipment such as multistage accumulators and compressors in the hydrogen station at a large cost. This is also a difficult situation.
ここで、1台目のFCV車両については多段蓄圧器から水素燃料を供給し、1台目に水素燃料を供給している最中に2台目のFCV車両が水素ステーションに到来した場合には、多段蓄圧器からではなく圧縮機から直に2台目のFCV車両に水素燃料を供給することも検討されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、圧縮機からの直充填は、多段蓄圧器からの差圧充填に比べて充填速度が遅くなってしまう。 Here, when the first FCV vehicle is supplied with hydrogen fuel from a multistage accumulator and the second FCV vehicle arrives at the hydrogen station while the first unit is supplying hydrogen fuel, In addition, it has been studied to supply hydrogen fuel to the second FCV vehicle directly from the compressor, not from the multistage accumulator (see, for example, Patent Document 2). However, the direct filling from the compressor has a slower filling speed than the differential pressure filling from the multistage accumulator.
そこで、本発明の一態様は、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車両への水素燃料の充填時間の遅れを低減することが可能な水素燃料の供給方法及び水素供給システムを提供する。 Therefore, according to one aspect of the present invention, it is possible to reduce a delay in filling time of hydrogen fuel to the second FCV vehicle without providing a set of supply facilities such as two multistage accumulators and compressors. A hydrogen supply method and a hydrogen supply system are provided.
本発明の一態様の水素燃料の供給方法は、
水素燃料を動力源とする第1の燃料電池自動車(FCV)に搭載された第1の車載器から第1の燃料電池自動車に搭載された第1の水素貯蔵容器に関する第1の情報を受信する工程と、
水素燃料が蓄圧された多段蓄圧器に共通に接続される第1と第2のディスペンサのうち、第1のディスペンサを用いて、多段蓄圧器から第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填する工程と、
第1の情報の受信開始後であって第1の水素貯蔵容器への水素燃料の充填が完了する前に、水素燃料を動力源とする第2の燃料電池自動車(FCV)に搭載された第2の車載器から第2の燃料電池自動車に搭載された第2の水素貯蔵容器に関する第2の情報を受信する工程と、
第1と第2の情報を用いて、多段蓄圧器から第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填中の途中で充填できない期間が発生しない、多段蓄圧器から第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した第1の時刻から、多段蓄圧器から第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始するまでの充填間隔時間を演算する工程と、
多段蓄圧器から第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した時点から充填間隔時間が経過した後、多段蓄圧器から第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填する工程と、
を備えたことを特徴とする。
The hydrogen fuel supply method of one embodiment of the present invention includes:
First information on a first hydrogen storage container mounted on a first fuel cell vehicle is received from a first vehicle-mounted device mounted on a first fuel cell vehicle (FCV) powered by hydrogen fuel. Process,
A step of filling the first hydrogen storage container from the multi-stage pressure accumulator with the hydrogen fuel using the first dispenser of the first and second dispensers commonly connected to the multi-stage pressure accumulator in which the hydrogen fuel is accumulated. When,
After the start of reception of the first information and before the filling of the hydrogen fuel into the first hydrogen storage container is completed, the second fuel cell vehicle (FCV) mounted on the second fuel cell vehicle (FCV) powered by hydrogen fuel is used. Receiving second information relating to the second hydrogen storage container mounted on the second fuel cell vehicle from the two onboard devices;
By using the first and second information, there is no period during which hydrogen fuel cannot be charged from the multistage pressure accumulator to the second hydrogen storage container in the middle of filling. Hydrogen fuel from the multistage pressure accumulator to the first hydrogen storage container Calculating a filling interval time from the first time when filling is started to filling hydrogen fuel into the second hydrogen storage container from the multistage pressure accumulator;
Filling a second hydrogen storage container from the multistage pressure accumulator after the filling interval time has elapsed from the time when the first hydrogen storage container is started to be filled with the hydrogen fuel from the multistage pressure accumulator;
It is provided with.
また、多段蓄圧器は、圧縮機によって復圧され、
充填間隔時間は、圧縮機による復圧によって圧縮機から多段蓄圧器に供給される水素供給量を用いて演算されると好適である。
The multistage accumulator is decompressed by the compressor,
The filling interval time is preferably calculated using the hydrogen supply amount supplied from the compressor to the multistage accumulator by the return pressure from the compressor.
また、充填間隔時間は、第1の水素貯蔵容器の圧力と第2の水素貯蔵容器の圧力と、外気温度又は前記第1と第2の水素貯蔵容器の温度と、前記第1と第2の水素貯蔵容器の容積とを用いて演算されると好適である。 Further, the filling interval time includes the pressure of the first hydrogen storage container and the pressure of the second hydrogen storage container, the outside air temperature or the temperature of the first and second hydrogen storage containers, and the first and second hydrogen storage containers. It is preferable to calculate using the volume of the hydrogen storage container.
また、充填間隔時間は、多段蓄圧器を構成する複数の蓄圧器の各圧力、温度、及び容積を用いて演算されると好適である。 The filling interval time is preferably calculated using the pressure, temperature, and volume of a plurality of pressure accumulators constituting the multistage pressure accumulator.
また、複数段の蓄圧器を用いて多段蓄圧器を構成する際には、最初に用いる低圧バンクの容積が、他のバンクの蓄圧器よりも容積が大きいか、或いは蓄圧器本数が多いように構成すると好適である。 Also, when configuring a multi-stage accumulator using a plurality of stages of accumulators, the volume of the low-pressure bank used first is larger than the accumulators of other banks, or the number of accumulators is large. It is preferable to configure.
本発明の一態様の水素供給システムは、
水素燃料が蓄圧された多段蓄圧器と、
多段蓄圧器に共通に接続される、水素燃料を供給する第1と第2のディスペンサと、
水素ステーションに到来する水素燃料を動力源とする第1の燃料電池自動車(FCV)に搭載された第1の車載器から第1の燃料電池自動車に搭載された第1の水素貯蔵容器に関する第1の情報を受信すると共に、第1の燃料電池自動車に遅れて水素ステーションに到来する水素燃料を動力源とする第2の燃料電池自動車(FCV)に搭載された第2の車載器から第2の燃料電池自動車に搭載された第2の水素貯蔵容器に関する第2の情報を受信する受信部と、
第1と第2の情報を用いて、多段蓄圧器から第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填中の途中で充填できない期間が発生しない、多段蓄圧器から第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した時点から、多段蓄圧器から第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始するまでの充填間隔時間を演算する充填間隔時間演算部と、
を備え、
第1のディスペンサを用いて第1の水素貯蔵容器を充填し、多段蓄圧器から第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した時点から充填間隔時間が経過した場合に、並列的に、第2のディスペンサを用いて第2の水素貯蔵容器を充填することを特徴とする。
The hydrogen supply system of one embodiment of the present invention includes:
A multistage accumulator in which hydrogen fuel is accumulated;
First and second dispensers for supplying hydrogen fuel, commonly connected to the multistage accumulator;
A first hydrogen storage container mounted on a first fuel cell vehicle from a first onboard device mounted on a first fuel cell vehicle (FCV) powered by hydrogen fuel arriving at a hydrogen station. From the second vehicle-mounted device mounted on the second fuel cell vehicle (FCV) powered by the hydrogen fuel arriving at the hydrogen station after the first fuel cell vehicle. A receiving unit for receiving second information related to a second hydrogen storage container mounted on the fuel cell vehicle;
By using the first and second information, there is no period during which hydrogen fuel cannot be charged from the multistage pressure accumulator to the second hydrogen storage container in the middle of filling. Hydrogen fuel from the multistage pressure accumulator to the first hydrogen storage container A filling interval time calculating unit that calculates a filling interval time from the start of charging to the start of filling hydrogen fuel from the multistage accumulator to the second hydrogen storage container;
With
When the first hydrogen storage container is filled using the first dispenser and the filling interval time has elapsed since the start of filling the first hydrogen storage container with hydrogen fuel from the multistage accumulator, The second hydrogen storage container is filled using the second dispenser.
また、かかる充填間隔時間では、第2の情報を受信してから第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始するまでの待機時間が閾値よりも大きい場合に、充填間隔時間を短縮して、第2の水素貯蔵容器への水素燃料の充填を第1の水素貯蔵容器への水素燃料の充填よりも低速で行うように構成しても好適である。 In addition, in such a filling interval time, when the waiting time from when the second information is received until the second hydrogen storage container starts to fill with hydrogen fuel is larger than the threshold, the filling interval time is shortened, It is also preferable that the second hydrogen storage container is filled with hydrogen fuel at a lower speed than the first hydrogen storage container.
本発明の一態様によれば、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車両への水素燃料の充填時間の遅れを低減できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to reduce a delay in filling time of hydrogen fuel to the second FCV vehicle without providing a set of supply facilities such as two multistage accumulators and compressors.
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、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。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。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。
FIG. 1 is an example of a configuration diagram illustrating a configuration of a hydrogen fuel supply system of a hydrogen station according to the first embodiment. In FIG. 1, the hydrogen
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。
In FIG. 1, the suction side of the
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。
The discharge side of the
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。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を構成する蓄圧器10,12,14に共通に接続される。
Further, the
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。
Further, the pressure in the
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。
Further, the pressure in the
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。
Moreover, the cooler 32a (precooler) is arrange | positioned in the
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。
Similarly, a cooler 32b (precooler) is disposed in the
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。
Under normal conditions, the hydrogen fuel accumulated in the tank of the
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。
In the above-described example, the case where the pressure PIN for supplying hydrogen fuel to the suction side of the
多段蓄圧器101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。
The hydrogen fuel accumulated in the
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、充填間隔時間演算部92、判定部94、磁気ディスク装置等の記憶装置80,82,84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、充填間隔時間演算部92、及び判定部94、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、充填間隔時間演算部92、及び判定部94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図示しないメモリ51に記憶される。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of an internal configuration of the control circuit according to the first embodiment. 2, in the
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相関テーブル81が格納される。また、記憶装置80内には、相関テーブル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。
Further, in the
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Pa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。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a time chart of the pressure of each accumulator of the multistage accumulator and the fuel tank pressure of the FCV vehicle in the first embodiment. First, referring to FIG. 3, for example, a filling method when one
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圧力上昇率で充填する。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タンク温度を想定した最終圧PF(例えば65〜81MPa)になるまで充填する。
First, filling of the
次に、システム制御部58は、記憶装置82から後述する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、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に制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。
Next, the
図3の例に沿う場合、バルブ制御部60は、バルブ21,23,25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。
In the case of following the example of FIG. 3, the
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。
Thus, the filling (supply) of the hydrogen fuel to the
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の圧力を圧力計11,13,15から受信し、記憶装置84に記憶する。
On the other hand, the hydrogen fuel in each of the
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、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。
And since the pressure in each
FCV車両200aの燃料タンク202aへの充填に使用する各バンクの蓄圧器は、充填中に復圧も行われている。しかしながら、規定の圧力まで復圧する時間が足りないため、充填後も復圧を行わなくてはならない。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が閉じた状態から、バルブ21を開にする。
The pressure accumulator of each bank used for filling the
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。
Then, the
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。
Next, the
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。
Then, the
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。
Next, the
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。
Then, the
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、7〜12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)の間に行われる。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。そのため、充填の途中で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、充填できない期間が発生してしまう場合が想定される。そして、仮に、充填可能な圧力まで蓄圧器が復圧したとしても、差圧が十分でないために充填速度が所望の速度を得られず、充填完了までに長い時間がかかってしまうことも想定される。
As described above, even when the
かかる問題に対して検討の結果、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填の途中で2台目のFCV車両200bが水素ステーション102に到来した場合に、到来後に直ちに2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填を2つ目のディスペンサ30bを用いて開始するのではなく、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填を開始した時刻から所定の充填間隔をあえて空けてから2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填を2つ目のディスペンサ30bを用いて開始した方が、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填の途中で充填できない期間を無くし、結果的に2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填の終了時期を早くすることができる場合があることがわかった。また、かかる結果は、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填が終了し、各蓄圧器10,12,14への復圧が完了した後に2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填を開始する場合よりも2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填の終了時期が早くなることは言うまでもない。そこで、実施の形態1では、1台分の多段蓄圧器101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と共に、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填の途中で充填できない期間を無くすようにあえて1台目と2台目の充填開始時期をずらす充填間隔を設けるように構成する。以下、具体的に説明する。
As a result of studying such a problem, when the
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(A)工程(S104)と、A低圧バンク充填工程(S106)と、FCV情報(B)受信工程(S108)と、充填間隔演算工程(S110)と、充填フロー演算(B)工程(S112)と、判定工程(S114)と、A中圧バンク充填工程(S120)と、A高圧バンク充填工程(S122)と、B低圧バンク充填工程(S130)と、B中圧バンク充填工程(S132)と、B高圧バンク充填工程(S134)と、いう一連の工程を実施する。 FIG. 4 is a flowchart showing main processes of the hydrogen fuel supply method according to the first embodiment. In FIG. 4, the hydrogen fuel supply method in the first embodiment includes FCV information (A) reception step (S102), filling flow calculation (A) step (S104), A low pressure bank filling step (S106), FCV information (B) reception step (S108), filling interval calculation step (S110), filling flow calculation (B) step (S112), determination step (S114), A intermediate pressure bank filling step (S120), , A high pressure bank filling step (S122), B low pressure bank filling step (S130), B medium pressure bank filling step (S132), and B high pressure bank filling step (S134).
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(A)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。
In the FCV information (A) reception step (S102), the
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(A)を受信する。FCV情報(A)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(A)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。
In the
充填フロー演算(A)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。
As the filling flow calculation (A) step (S104), the end pressure /
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T3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Pa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。
Next, the
A低圧バンク充填工程(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、バルブ22a,22b,24a,24b,26a,26b、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に制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。
As the A low pressure bank filling step (S106), the
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FCV情報(B)(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(B)(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(B)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。
In the FCV information (B) reception step (S108), the
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(B)を受信する。FCV車両200bのFCV情報(B)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(B)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。
In the
充填間隔演算工程(S110)として、充填間隔時間演算部92は、FCV情報(A)とFCV情報(B)を用いて、多段蓄圧器101から2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料を充填中の途中で充填できない期間が発生しない、多段蓄圧器101から燃料タンク202aに水素燃料を充填開始した時点から、多段蓄圧器101から燃料タンク202bに水素燃料を充填開始するまでの充填間隔時間tを演算する。
As the filling interval calculation step (S110), the filling interval
図5は、実施の形態1と比較例とにおける2台のFCV車両への燃料充填のタイムチャートの一例を示す図である。図5において、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0から充填完了時刻T3までを時間t1(A車充填時間)で示している。また、実施の形態1において、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻T2から充填完了時刻T4までを時間t2(B車充填時間)で示している。また、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0から2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填完了時刻T4までの時間を使用した各蓄圧器10,12,14を復圧する復圧時間t3で示している。すなわち、実施の形態1では、使用により水素燃料が減少する各蓄圧器10,12,14をいずれかのFCV車両への充填に使用中か否かにかかわらず減少した分を復圧する。例えば、A車充填時間t1では、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填に3つの蓄圧器10,12,14が順に使用される。そのため、実施の形態1では、蓄圧器10の使用開始から直ちに蓄圧器10への復圧も開始する。これにより、蓄圧器10内の水素燃料の減少速度も多少は遅くできる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a time chart of fuel filling to two FCV vehicles in the first embodiment and the comparative example. In FIG. 5, the time from the filling start time T0 of hydrogen fuel to the
そして、図3に示すように、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填に使用される蓄圧器が蓄圧器10から蓄圧器12に切り換えられた後も、例えば、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填に蓄圧器10が使用されるまで、或いは蓄圧器10内の圧力が所定の圧力(P0)になるまでの先に到来する時刻まで蓄圧器10を復圧し続ける。
Then, as shown in FIG. 3, after the accumulator used for filling the
そして、図3に示すように、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填に蓄圧器10が使用開始されると次に蓄圧器12への復圧を開始する。そして、図3に示すように、例えば、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填に蓄圧器12が使用されるまで、或いは蓄圧器12内の圧力が所定の圧力(P0)になるまでの先に到来する時刻まで蓄圧器12を復圧し続ける。
Then, as shown in FIG. 3, when the
そして、図3に示すように、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填に蓄圧器12が使用開始されると次に蓄圧器14への復圧を開始する。そして、図3に示すように、例えば、蓄圧器14内の圧力が所定の圧力(P0)になるまで蓄圧器14を復圧し続ける。
Then, as shown in FIG. 3, when the
ここで、図5において、復圧時間t3からB車充填時間t2を差し引いた時間が、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0から2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻T2までの充填間隔tとなる。
Here, in FIG. 5, the time obtained by subtracting the B vehicle filling time t2 from the decompression time t3 is the hydrogen fuel filling start time T0 to the
1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0における1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aに充填されている水素燃料の量Qa、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻T2における2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bに充填されている水素燃料の量Qb、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0における蓄圧器10に蓄圧されている水素燃料の量Q1、蓄圧器12に蓄圧されている水素燃料の量Q2、蓄圧器14に蓄圧されている水素燃料の量Q3、各蓄圧器10,12,14から燃料タンク202aに水素燃料が充填される充填速度α(単位時間あたりの水素燃料量)、各蓄圧器10,12,14から燃料タンク202bに水素燃料が充填される充填速度β(単位時間あたりの水素燃料量)、及び圧縮機40から各蓄圧器10,12,14を復圧するために水素燃料が充填される充填速度γ(単位時間あたりの水素燃料量)を用いると、図5に示す実施の形態1のタイムチャートを実行する場合、以下の関係式(1)が成り立つ。
(1) Qa+α・t1+Qb+β・t2≦Q1+Q2+Q3+γ・t3
The amount of hydrogen fuel Qa charged in the
(1) Qa + α · t1 + Qb + β · t2 ≦ Q1 + Q2 + Q3 + γ · t3
よって、実施の形態1では、以下の式(1)が成り立つように、充填間隔tを演算する。なお、復圧時間t3は、次の式(2)で定義できる。
(2) t3=t2+t
Therefore, in
(2) t3 = t2 + t
よって、式(1)に式(2)を代入することで、式(1)は、式(3)に変形できる。
(3) Qa+α・t1+Qb+β・t2≦Q1+Q2+Q3+γ・(t2+t)
Therefore, by substituting equation (2) into equation (1), equation (1) can be transformed into equation (3).
(3) Qa + α · t1 + Qb + β · t2 ≦ Q1 + Q2 + Q3 + γ · (t2 + t)
また、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aに充填されている水素燃料の量Qaは、以下の関数式(4)に示すように、FCV情報(A)の圧力Pa、温度Ta、及び燃料タンク202aの容積Vaを用いた関数F(P,T,V)で定義される。
(4) Qa=F(Pa,Ta,Va)
Further, the amount Qa of hydrogen fuel charged in the
(4) Qa = F (Pa, Ta, Va)
同様に、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bに充填されている水素燃料の量Qbは、以下の関数式(5)に示すように、FCV情報(B)の圧力Pb、温度Tb、及び燃料タンク202bの容積Vbを用いた関数F(P,T,V)で定義される。
(5) Qb=F(Pb,Tb,Vb)
Similarly, the amount of hydrogen fuel Qb charged in the
(5) Qb = F (Pb, Tb, Vb)
また、蓄圧器10の水素燃料の量Q1は、以下の関数式(6)に示すように、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0における蓄圧器10の圧力P1、温度T1、及び蓄圧器10の容積V1を用いた関数F(P,T,V)で定義される。
(6) Q1=F(P1,T1,V1)
Further, the amount Q1 of the hydrogen fuel in the
(6) Q1 = F (P1, T1, V1)
同様に、蓄圧器12の水素燃料の量Q2は、以下の関数式(7)に示すように、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0における蓄圧器10の圧力P2、温度T2、及び蓄圧器12の容積V2を用いた関数F(P,T,V)で定義される。
(7) Q2=F(P2,T2,V2)
Similarly, the amount Q2 of hydrogen fuel in the
(7) Q2 = F (P2, T2, V2)
同様に、蓄圧器14の水素燃料の量Q3は、以下の関数式(8)に示すように、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0における蓄圧器14の圧力P3、温度T3、及び蓄圧器14の容積V3を用いた関数F(P,T,V)で定義される。
(8) Q3=F(P3,T3,V3)
Similarly, the amount Q3 of hydrogen fuel in the
(8) Q3 = F (P3, T3, V3)
また、各蓄圧器10,12,14から燃料タンク202aに水素燃料が充填される充填速度α(単位時間あたりの水素燃料量)と、各蓄圧器10,12,14から燃料タンク202bに水素燃料が充填される充填速度β(単位時間あたりの水素燃料量)は、上述したように、図示しない流量センサにより一定の圧力上昇率になるよう制御されている。充填速度αは、圧力上昇率、燃料タンク202aの容積、及び燃料タンク202aの温度の関数として定義される。同様に、充填速度βは、圧力上昇率、燃料タンク202bの容積、及び燃料タンク202bの温度の関数として定義される。充填速度を一定速度ではなく可変にする場合には、可変に設定された値を用いればよい。また、圧縮機40から各蓄圧器10,12,14を復圧するために水素燃料が充填される充填速度γ(単位時間あたりの水素燃料量)は、圧縮機40の性能により予め決まっている。
Further, a filling speed α (hydrogen fuel amount per unit time) at which the
また、A車充填時間t1は、充填フロー演算(A)工程(S104)において充填フロー計画が演算及び作成されているので、かかる計画からすでに求まっている。よって、B車充填時間t2を取得できれば、式(3)から充填間隔時間tを得ることができる。そこで、まず、B車充填時間t2を演算する。 Further, since the filling flow plan is calculated and created in the filling flow calculation (A) step (S104), the A vehicle filling time t1 has already been obtained from this plan. Therefore, if the B vehicle filling time t2 can be obtained, the filling interval time t can be obtained from the equation (3). Therefore, first, the B vehicle filling time t2 is calculated.
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202bの受信初期時の圧力Pb、温度Tb、燃料タンク202aの容積Vb、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。
The end pressure /
次に、フロー計画部56は、多段蓄圧器101を用いて、FCV車両200bの燃料タンク202b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。ここでは、演算モデルを簡便にするため、フロー計画部56は、蓄圧器10,12,14が共に所定の圧力P0であると仮定して演算すればよい。このようにして、最終圧PFに到達する充填開始時刻T2からのB車充填時間t2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。
Next, the
次に、充填間隔時間演算部92は、上述した式(4)〜式(8)を用いて、Qa、Qb、Q1、Q2、及びQ3を演算する。
Next, the filling interval
次に、充填間隔時間演算部92は、得られた各パラメータを式(3)に代入して、充填間隔時間tを演算する。このように、充填間隔時間tは、圧縮機40による復圧によって圧縮機40から多段蓄圧器101に供給される水素供給量(Q1、Q2、及びQ3)を用いて演算される。言い換えれば、充填間隔時間tは、多段蓄圧器101を構成する複数の蓄圧器10,12,14の各圧力P1,P2,P3を用いて演算される。また、充填間隔時間tは、別に言い換えれば、1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aの圧力Pa、温度Ta、及び容積Vaと2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bの圧力Pb、温度Tb、及び容積Vbとを用いて演算される。
Next, the filling interval
充填フロー演算(B)工程(S112)として、フロー計画部56は、改めて多段蓄圧器101を用いて、FCV車両200bの燃料タンク202b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。今回は、充填間隔時間tが得られているので、充填開始時刻T2における各蓄圧器10,12,14の圧力および復圧による圧力変化を推定できる。よって、フロー計画部56は、かかる各蓄圧器10,12,14の圧力状態および復圧による圧力変化を前提にして、充填フロー計画を作成すると好適である。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。図5の例では、水素ステーション102に到来するFCV車両200bの燃料タンク202bの圧力Pb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200bの燃料タンク202b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200bは、燃料タンク202b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202b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202b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。
As the filling flow calculation (B) step (S112), the
判定工程(S114)として、判定部94は、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0から充填間隔時間tが経過したかどうかを判定する。充填間隔時間tが経過していない場合には、経過するまで判定工程(S114)を繰り返す。
As a determination step (S114), the
なお、FCV情報(B)受信工程(S108)から判定工程(S114)までの期間も、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填は継続されている。よって、図3に示すように、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0から時刻T1’までA低圧バンク充填工程(S106)が実行され続けている。
Note that the
A中圧バンク充填工程(S120)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。
As the A intermediate pressure bank filling step (S120), the
A高圧バンク充填工程(S122)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、蓄圧器12からの充填ではまだ燃料タンク202aへの充填が完了しない場合には、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。
As the A high pressure bank filling step (S122), the
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。
Thereby, the filling of the hydrogen fuel into the
一方、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0(第1の時刻)から充填間隔時間tが経過した後、多段蓄圧器101から2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料の充填を開始する。
On the other hand, the
B低圧バンク充填工程(S130)として、供給部106は、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0(第1の時刻)から充填間隔時間tが経過した後、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、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。
As the B low pressure bank filling step (S130), the
B中圧バンク充填工程(S132)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。
As the B intermediate pressure bank filling step (S132), the
B高圧バンク充填工程(S134)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。
As the B high pressure bank filling step (S134), the
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。
Thereby, the filling of the hydrogen fuel into the
なお、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た後、蓄圧器10,12,14の圧力が所定の圧力P0に戻るまで、復圧処理が継続されることは言うまでもない。
In addition, after the filling of the hydrogen fuel into the
図5の例では、比較例として、2台目のFCV車両200bが水素ステーション102に到来後、直ちにディスペンサ30bを用いて2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと多段蓄圧器101から水素燃料を供給する場合を示している。かかる場合、当初のB車充填時間(t2−1)は、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと充填が行われるが、途中で、水素燃料或いは差圧充填に必要な差圧が得られなくなり、多段蓄圧器101の復圧を待つ時間が生じる。充填可能な程度に復圧後、再度、B車充填時間(t2−2)が生じる。その結果、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する時刻は、実施の形態1のようにあえて充填間隔時間tを設けて充填開始する場合よりも時間Δtだけ遅くなってしまう。なお、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た後、多段蓄圧器101への復圧が完了するまで待ってから2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへと多段蓄圧器101から水素燃料を供給する場合、さらに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する時刻が遅くなることは言うまでもない。
In the example of FIG. 5, as a comparative example, after the
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。
As described above, according to the first embodiment, a delay in charging time of hydrogen fuel to the
図6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6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(1stバンク)となる蓄圧器を2段構成にした点、圧縮機40の吐出側がバルブ27を介して蓄圧器29と配管により接続される点、蓄圧器29がバルブ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点、及び蓄圧器29内の圧力が圧力計17によって計測される点、以外は、図1と同様である。このように、複数段の蓄圧器を用いて多段蓄圧器101を構成する際には、最初に用いる低圧バンクの容積が、他の段のバンクの蓄圧器12,14よりも容積が大きいか、或いは蓄圧器本数を多くすると好適である。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10,29を並列配置するとより効果的である。
FIG. 6 is a modification of the configuration diagram showing the configuration of the hydrogen fuel supply system of the hydrogen station in the first embodiment. In FIG. 6, the
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他の変形例である。図7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。図7の例では、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0から充填間隔時間tが経過した時点で、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。その際、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。
FIG. 7 is another modification of the configuration diagram showing the configuration of the hydrogen fuel supply system of the hydrogen station in the first embodiment. In FIG. 7, two
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変形例である。図8において、蓄圧器10とバルブ21,22及び圧力計11を共用して並列に蓄圧器29を配置した点以外は、図6と同様である。このように、複数段の蓄圧器を用いて多段蓄圧器101を構成する際には、最初に用いる低圧バンクの容積が、他の段のバンクの蓄圧器12,14よりも容積が大きいか、或いは蓄圧器本数を多くすると好適である。かかる場合に、図8に示すように、バルブ21,22及び圧力計11を共用しても構わない。
FIG. 8 is a modification of the configuration diagram showing the configuration of the hydrogen fuel supply system of the hydrogen station in the first embodiment. 8 is the same as FIG. 6 except that the
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,28bは不要となる。その他の構成は、図6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9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9の例では、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、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。図6の場合も同様である。
FIG. 9 is a modification of the configuration diagram showing the configuration of the hydrogen fuel supply system of the hydrogen station in the first embodiment. In FIG. 9, two
なお、図6、図8、及び図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。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。
In the examples of FIGS. 6, 8, and 9, the case where the pressure accumulator serving as the low-pressure bank has a two-stage configuration of the
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8と同様である。
FIG. 10 is a modification of the configuration diagram showing the configuration of the hydrogen fuel supply system of the hydrogen station in the first embodiment. In FIG. 10, two
実施の形態2.
実施の形態1において説明した、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填速度αと2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度βとは、同じ充填速度(若しくは実質的に同程度の充填速度)で行われる場合が原則である。しかし、かかる場合、図5の例において、2台目のFCV車両200bの待機時間が長くかかってしまう場合が発生し得る。かかる場合、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)が生じたとの誤解が成されてしまうことが懸念される。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、2台目のFCV車両200bの待機時間を短くする構成について説明する。
Embodiment 2. FIG.
The filling rate α of hydrogen fuel into the
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。 The configuration of the hydrogen fuel supply system of the hydrogen station in the second embodiment is the same as that shown in FIG.
図11は、実施の形態2における制御回路の内部構成の一例を示す図である。図11において、待機時間演算部95、判定部96、充填間隔時間再演算部97、及び充填速度演算部98が追加された点以外は、図2と同様である。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、充填間隔時間演算部92、判定部94、待機時間演算部95、判定部96、充填間隔時間再演算部97、及び充填速度演算部98、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、充填間隔時間演算部92、判定部94、待機時間演算部95、判定部96、充填間隔時間再演算部97、及び充填速度演算部98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図示しないメモリ51に記憶される。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of the control circuit according to the second embodiment. 11 is the same as FIG. 2 except that a standby
また、実施の形態2における水素燃料の供給方法の要部工程は、充填フロー演算B(S112)の内部工程以外は、図4と同様である。また、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。 Moreover, the principal part process of the hydrogen fuel supply method in Embodiment 2 is the same as that of FIG. 4 except the internal process of the filling flow calculation B (S112). The contents other than those described in particular are the same as those in the first embodiment.
FCV情報(A)受信工程(S102)から充填間隔演算工程(S110)までの各工程の内容は実施の形態1と同様である。但し、充填間隔演算工程(S110)において、充填間隔時間演算部92は、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填速度αと2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度βとを、同じ充填速度β(或いはα)を用いて充填間隔時間tを演算する。充填間隔演算工程(S110)におけるその他の点は、実施の形態1と同様である。
The contents of each process from the FCV information (A) reception process (S102) to the filling interval calculation process (S110) are the same as those in the first embodiment. However, in the filling interval calculation step (S110), the filling interval
図12は、実施の形態2における充填フロー演算Bの内部工程を示すフローチャート図である。図12において、実施の形態2における充填フロー演算B(S112)は、その内部工程として、待機時間演算工程(S12)と、判定工程(S14)と、充填フロー演算B(1)(S16)と、充填間隔再演算工程(S18)と、充填速度β’演算工程(S20)と、充填フロー演算B(2)(S22)と、いう一連の工程を実施する。 FIG. 12 is a flowchart showing an internal process of the filling flow calculation B in the second embodiment. In FIG. 12, the filling flow calculation B (S112) in the second embodiment includes, as its internal processes, a standby time calculation process (S12), a determination process (S14), and a filling flow calculation B (1) (S16). A series of steps of a filling interval recalculation step (S18), a filling speed β ′ calculation step (S20), and a filling flow calculation B (2) (S22) are performed.
待機時間演算工程(S12)として、待機時間演算部95は、2台目のFCV車両200bの充填を待機する待機時間t’を演算する。具体的には、待機時間演算部95は、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0に充填間隔時間tを加算して得られる2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻T2から受信部52がFCV車両200bのFCV情報(B)を受信した受信時刻T1(2台目のFCV車両200bが水素ステーションへ到来したことを通信制御上確認できた時刻)を差し引いた待機時間t’を演算する。
In the standby time calculation step (S12), the standby
判定工程(S14)として、判定部96は、2台目のFCV車両200bの待機時間t’が所定の時間(閾値)Tthよりも大きいかどうかを判定する。閾値Tthとして、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する。待機時間t’が閾値Tthよりも大きくない場合、判定工程(S16)に進む。待機時間t’が閾値Tthよりも大きい場合、充填間隔再演算工程(S18)に進む。
As a determination step (S14), the
充填フロー演算B(1)(S16)として、待機時間t’が閾値Tthよりも大きくない場合、フロー計画部56は、実施の形態1と同様、改めて多段蓄圧器101を用いて、FCV車両200bの燃料タンク202b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。今回は、充填間隔時間tが得られているので、充填開始時刻T2における各蓄圧器10,12,14の圧力および復圧による圧力変化を推定できる。よって、フロー計画部56は、かかる各蓄圧器10,12,14の圧力状態および復圧による圧力変化を前提にして、充填フロー計画を作成すると好適である。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。なお、フロー計画部56は、実施の形態2における充填間隔演算工程(S110)と同様、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填速度αと2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度βとを、同じ充填速度βを用いて充填フロー計画を演算する。そして、判定工程(S114)へ進む。
As the filling flow calculation B (1) (S16), when the standby time t ′ is not greater than the threshold value Tth, the
充填間隔再演算工程(S18)として、2台目のFCV車両200bの待機時間t’が閾値Tthよりも大きい場合、充填間隔時間再演算部97は、待機時間t’が閾値Tthと同じ時間になるための充填間隔時間t”を再演算する。これにより、改めて得られた充填間隔時間t”は、充填間隔演算工程(S110)により得られた充填間隔時間tよりも小さく(短く)なることは言うまでもない。
In the filling interval recalculation step (S18), when the standby time t ′ of the
図13は、実施の形態2と実施の形態1と比較例とにおける2台のFCV車両への燃料充填のタイムチャートの一例を示す図である。図13において、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0と、かかる1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填開始時刻T0から充填完了時刻T3までを時間t1(A車充填時間)と、受信部52がFCV車両200bのFCV情報(B)を受信した受信時刻T1(2台目のFCV車両200bが水素ステーションへ到来したことを通信制御上確認できた時刻)と、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填完了時刻T4(充填終了時刻)とは、図5と同様である。一方、実施の形態2では、待機時間t’を短縮したため、充填間隔時間t”が実施の形態1の充填間隔時間tよりも短くなる。実施の形態2では、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻T4を維持する場合、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻T2が充填開始時刻T2”に早まるため、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填開始時刻T2”から充填完了時刻T4までの時間t2”(B車充填時間)を実施の形態1よりも長くできる。そこで、実施の形態2では、FCV情報(B)を受信してからFCV車両200bの燃料タンク202bに水素燃料を充填開始するまでの待機時間t’が閾値Tthよりも大きい場合に、充填間隔時間tを充填間隔時間t”に短縮して、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bへの水素燃料の充填を1台目のFCV車両200aの燃料タンク202aへの水素燃料の充填よりも低速(充填速度β’)で行う。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a time chart of fuel filling into two FCV vehicles in the second embodiment, the first embodiment, and the comparative example. In FIG. 13, the hydrogen fuel filling start time T0 for the
充填速度β’演算工程(S20)として、充填速度演算部98は、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bの圧力が最終圧PFに達する充填終了時刻T4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T3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(充填不能にならない)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。言い換えれば、2台目のFCV車両200bの燃料タンク202bに時間t2”で充填する場合の燃料タンク202bへの充填量(β’・t2”)と、充填間隔演算工程(S110)において演算された元々の燃料タンク202bへの充填量(β・t2)とが釣り合う(一致する)充填速度β’(=β・t2/t2”)を演算する。充填速度β’は、例えば、β’=β・t2/t2”で演算できる。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。
As the filling speed β ′ calculation step (S20), the filling
充填フロー演算B(2)(S22)として、フロー計画部56は、改めて多段蓄圧器101を用いて、FCV車両200bの燃料タンク202b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。今回は、短縮された充填間隔時間t”が得られているので、充填開始時刻T2”における各蓄圧器10,12,14の圧力および復圧による圧力変化を推定できる。よって、フロー計画部56は、かかる各蓄圧器10,12,14の圧力状態および復圧による圧力変化を前提にして、充填フロー計画を作成すると好適である。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。なお、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を充填速度βとし、2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度を充填速度β’として、充填フロー計画を演算する。そして、判定工程(S114)へ進む。
As the filling flow calculation B (2) (S22), the
判定工程(S114)以降の各工程の内容は、実施の形態1と同様である。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。
The contents of each step after the determination step (S114) are the same as those in the first embodiment. Here, as a method of narrowing the filling speed β to the filling speed β ′, it is preferable to adjust the filling flow rate of the hydrogen gas from the
以上のように、実施の形態2によれば、2台目のFCV車両200bの充填開始時刻T2をT2”に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。
As described above, according to the second embodiment, the filling start time T2 of the
なお、上述した例では、1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填速度αと2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度βとが同じ充填速度(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が、これに限るものではない。1台目のFCV車両200aへの水素燃料の充填速度αと2台目のFCV車両200bへの水素燃料の充填速度βとが異なる充填速度の場合であっても、2台目のFCV車両200bの待機時間が閾値Tthよりも長くなってしまう場合、充填速度βを小さい充填速度β’に落としも良い。これにより、2台目のFCV車両200bの充填開始時刻T2を早めることができる点で同様の効果を発揮できる。
In the above-described example, the filling speed α of hydrogen fuel into the
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6〜図10に示す構成を用いることができる。 Moreover, the structure shown in FIGS. 6-10 mentioned above can be used as a modification of the block diagram which shows the structure of the hydrogen fuel supply system of the hydrogen station in Embodiment 2. FIG.
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。
The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, although the case where the
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、2台目のFCV車両200b、3台目のFCV車両200cに水素燃料を充填開始する場合の充填間隔tを上述した内容と同様に、演算すればよい。
In the above-described example, the case where two dispensers 30 are arranged and the case where one or two nozzles 31 are arranged in one dispenser 30 have been described, but the present invention is not limited to this. The number of dispensers 30 may be three or more. Similarly, the number of nozzles 31 arranged in one dispenser 30 may be three or more. For example, if there are three nozzles 31 (three dispensers 30), the filling interval t when the
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。
In the above-described example, when two
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。 In addition, although descriptions are omitted for parts and the like that are not directly required for the description of the present invention, such as a device configuration and a control method, a required device configuration and a control method can be appropriately selected and used.
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。 In addition, all hydrogen fuel supply methods and hydrogen supply systems that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
10,12,14,29 蓄圧器
11,13,15,17 圧力計
21,22,23,24,25,26,27,28 バルブ
30 ディスペンサ
32 冷却器
34 中継器
40 圧縮機
50 通信制御回路
51 メモリ
52 受信部
54 終了圧・温度演算部
56 フロー計画部
58 システム制御部
60,65 バルブ制御部
62 圧縮機制御部
64 ディスペンサ制御部
66 バンク圧力受信部
80,82,84 記憶装置
92 充填間隔時間演算部
94 判定部
95 待機時間演算部
96 判定部
97 充填間隔時間再演算部
98 充填速度演算部
100 制御回路
101 多段蓄圧器
102 水素ステーション
104 復圧機構
106 供給部
200 FCV車両
202 燃料タンク
204 車載器
302 カードル
304 中間蓄圧器
306 水素トレーラー
308 水素製造装置
312,314,316,318 圧力計
322,324,326,328 バルブ
500 水素燃料供給システム
10, 12, 14, 29
Claims (7)
水素燃料が蓄圧された多段蓄圧器に共通に接続される第1と第2のディスペンサのうち、前記第1のディスペンサを用いて、前記多段蓄圧器から前記第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填する工程と、
前記第1の情報の受信開始後であって前記第1の水素貯蔵容器への水素燃料の充填が完了する前に、水素燃料を動力源とする第2の燃料電池自動車(FCV)に搭載された第2の車載器から前記第2の燃料電池自動車に搭載された第2の水素貯蔵容器に関する第2の情報を受信する工程と、
前記第1と第2の情報を用いて、前記多段蓄圧器から前記第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填中の途中で充填できない期間が発生しない、前記多段蓄圧器から前記第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した時点から、前記多段蓄圧器から前記第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始するまでの充填間隔時間を演算する工程と、
前記多段蓄圧器から前記第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した前記時点から前記充填間隔時間が経過した後、前記多段蓄圧器から前記第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填する工程と、
を備えたことを特徴とする水素燃料の供給方法。 First information on a first hydrogen storage container mounted on the first fuel cell vehicle is received from a first vehicle-mounted device mounted on a first fuel cell vehicle (FCV) powered by hydrogen fuel. And a process of
Of the first and second dispensers commonly connected to a multistage accumulator in which hydrogen fuel is accumulated, hydrogen fuel is supplied from the multistage accumulator to the first hydrogen storage container using the first dispenser. Filling, and
It is mounted on a second fuel cell vehicle (FCV) that uses hydrogen fuel as a power source after the start of reception of the first information and before the filling of hydrogen fuel into the first hydrogen storage container is completed. Receiving second information relating to the second hydrogen storage container mounted on the second fuel cell vehicle from the second vehicle-mounted device;
Using the first and second information, the first hydrogen from the multistage accumulator does not generate a period during which hydrogen fuel cannot be charged in the middle of filling the second hydrogen storage container from the multistage accumulator. A step of calculating a filling interval time from the start of filling hydrogen fuel into the storage container to the start of filling hydrogen fuel into the second hydrogen storage container from the multistage accumulator;
Filling the second hydrogen storage container with the hydrogen fuel from the multistage pressure accumulator after the filling interval time has elapsed from the time when the first hydrogen storage container has started filling with the hydrogen fuel from the multistage pressure accumulator. When,
A method for supplying hydrogen fuel, comprising:
前記充填間隔時間は、前記圧縮機による復圧によって前記圧縮機から前記多段蓄圧器に供給される水素供給量を用いて演算されることを特徴とする請求項1記載の水素燃料の供給方法。 The multistage accumulator is decompressed by a compressor,
The hydrogen fuel supply method according to claim 1, wherein the filling interval time is calculated using a hydrogen supply amount supplied from the compressor to the multistage accumulator by a return pressure by the compressor.
前記多段蓄圧器に共通に接続される、前記水素燃料を供給する第1と第2のディスペンサと、
水素ステーションに到来する水素燃料を動力源とする第1の燃料電池自動車(FCV)に搭載された第1の車載器から前記第1の燃料電池自動車に搭載された第1の水素貯蔵容器に関する第1の情報を受信すると共に、前記第1の燃料電池自動車に遅れて前記水素ステーションに到来する水素燃料を動力源とする第2の燃料電池自動車(FCV)に搭載された第2の車載器から前記第2の燃料電池自動車に搭載された第2の水素貯蔵容器に関する第2の情報を受信する受信部と、
前記第1と第2の情報を用いて、前記多段蓄圧器から前記第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填中の途中で充填できない期間が発生しない、前記多段蓄圧器から前記第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した時点から、前記多段蓄圧器から前記第2の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始するまでの充填間隔時間を演算する充填間隔時間演算部と、
を備え、
前記第1のディスペンサを用いて前記第1の水素貯蔵容器を充填し、前記多段蓄圧器から前記第1の水素貯蔵容器に水素燃料を充填開始した時点から前記充填間隔時間が経過した場合に、並列的に、前記第2のディスペンサを用いて前記第2の水素貯蔵容器を充填することを特徴とする水素供給システム。 A multistage accumulator in which hydrogen fuel is accumulated;
First and second dispensers for supplying the hydrogen fuel, commonly connected to the multistage accumulator;
A first hydrogen storage container mounted on the first fuel cell vehicle from a first onboard device mounted on a first fuel cell vehicle (FCV) powered by hydrogen fuel arriving at the hydrogen station. From the second vehicle-mounted device mounted on the second fuel cell vehicle (FCV) that receives the hydrogen fuel arriving at the hydrogen station later than the first fuel cell vehicle A receiving unit for receiving second information relating to a second hydrogen storage container mounted on the second fuel cell vehicle;
Using the first and second information, the first hydrogen from the multistage accumulator does not generate a period during which hydrogen fuel cannot be charged in the middle of filling the second hydrogen storage container from the multistage accumulator. A filling interval time calculation unit for calculating a filling interval time from the start of filling hydrogen fuel into the storage container to the start of filling hydrogen fuel into the second hydrogen storage container from the multistage accumulator;
With
When filling the first hydrogen storage container using the first dispenser, and when the filling interval time has elapsed from the start of filling hydrogen fuel into the first hydrogen storage container from the multistage accumulator, A hydrogen supply system, wherein the second hydrogen storage container is filled in parallel using the second dispenser.
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