JP2019086134A

JP2019086134A - 水素充填制御方法及び水素ステーションに配置された水素充填システム

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Publication number: JP2019086134A
Application number: JP2017216822A
Authority: JP
Inventors: 前原　和巳; Kazumi Maehara; 和巳前原
Original assignee: JX Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-11-09
Also published as: JP6999372B2

Abstract

【課題】水素ステーションにおいて、円滑なＦＣＶ車両への水素燃料ガスの供給ができるように、効率よく高圧蓄圧器を復圧可能な充填制御の方法を提供する。【解決手段】水素製造装置から電気化学式圧縮機に低圧の水素燃料ガスを供給し、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器に蓄圧する蓄圧工程１と、水素製造装置が停止している場合、中圧蓄圧器から低圧に減圧せずに電気化学式圧縮機に供給する第１の供給ラインと中圧蓄圧器か中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧して電気化学式圧縮機に供給する第２の供給ラインとのうち、第１の供給ラインを選択する選択工程と、水素製造装置が停止している場合に、選択された第１の供給ラインを介して中圧の水素燃料ガスを電気化学式圧縮機に供給し、電気化学式圧縮機によりさらに圧縮して、圧縮された水素燃料ガスを前記高圧蓄圧器に蓄圧する蓄圧工程２と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図７

Description

本発明は、水素充填制御方法及び水素ステーションに配置された水素充填システムに関し、例えば、水素ガスを燃料とする一般車両が水素燃料を充填するための水素ステーションにおける水素燃料を蓄圧するための制御方法、及びそのシステムに関する。

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ガスが注目を浴びている。これに伴い、水素燃料ガスを動力源とする燃料電池自動車（ＦＣＶ：ＦｕｅｌＣｅｌｌＶｅｈｉｃｌｅ）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ガス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、水素燃料ガスを急速に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ガスを蓄圧する高圧蓄圧器を配置する。そして、高圧蓄圧器内の圧力とＦＣＶ車両の燃料タンクの圧力との差圧を大きく保ち、高圧蓄圧器からディスペンサを介して燃料タンクへ差圧によって水素燃料ガスを急速充填する。或いは圧縮機からディスペンサを介して圧縮された水素燃料ガスを燃料タンクへ急速充填する。

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、高圧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、高圧蓄圧器から１台目のＦＣＶ車両に水素燃料ガスを供給してしまうと、高圧蓄圧器内の水素燃料ガス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高圧蓄圧器を復圧する必要がある。１台目に水素燃料ガス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高圧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。そのため、減少した高圧蓄圧器への復圧にかかる時間をできるだけ短縮・安定化することが求められる。

高圧蓄圧器への充填制御方法の一例として、例えば、水素製造装置で製造された水素ガスを第１の圧縮機で圧縮して、中間蓄圧器に４０ＭＰａまで充填すると共に、かかる中間蓄圧器の蓄圧された水素ガスを直列に繋がる第２の圧縮機で圧縮して、高圧蓄圧器に８２ＭＰａまで充填する方法が用いられる場合がある。そして、中間蓄圧器が４０ＭＰａまで蓄圧されると水素製造装置は徐々に製造量を落としていき、停止する。その際、第１の圧縮機で圧縮された水素ガスのうち、中間蓄圧器に蓄圧しきれず余った水素ガスを別の予備蓄圧器に蓄圧しておく。そして、水素製造装置が停止中に中間蓄圧器から高圧蓄圧器へのガス供給により中間蓄圧器の圧力が低下した場合に、予備蓄圧器の水素ガスを水素製造装置で製造された水素ガスと同じ圧力まで減圧して、第１の圧縮機に送る。そして、水素ガスを第１の圧縮機で圧縮して、中間蓄圧器に蓄圧するといった手法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

高圧蓄圧器への充填制御方法は、上記方法に限らず、例えば、水素製造装置で製造された低圧の水素ガスを圧縮機で最終的な高圧まで圧縮して、高圧蓄圧器に、例えば、８２ＭＰａまで充填する方法が用いられる場合がある。かかる場合、途中段階のバッファとなる中間蓄圧器が無いので高圧蓄圧器のバックアップが困難になる。かかる場合でも、高圧蓄圧器への復圧にかかる時間をできるだけ短縮・安定化することが求められる。

特開２０１５−０１３７５９号公報

そこで、本発明の一態様は、ＦＣＶ車両に水素燃料ガスを供給しながらも、効率よく高圧蓄圧器を復圧可能な充填制御の方法およびそのシステムを提供する。

本発明の一態様の水素充填制御方法は、
水素製造装置が運転している場合、水素製造装置から電気化学式圧縮機に水素製造装置により製造された低圧の水素燃料ガスを供給し、電気化学式圧縮機により水素燃料ガスを圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器に蓄圧する蓄圧工程１と、
水素製造装置が停止している場合、中圧の水素燃料ガスが蓄圧された中圧蓄圧器から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに電気化学式圧縮機に供給する第１の供給ラインと前記中圧蓄圧器から前記中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧して電気化学式圧縮機に供給する第２の供給ラインとのうち、前記第１の供給ラインを選択する選択工程と、
前記水素製造装置が停止している場合に、選択された前記第１の供給ラインを介して中圧の水素燃料ガスを電気化学式圧縮機に供給し、電気化学式圧縮機により水素燃料ガスをさらに圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを前記高圧蓄圧器に蓄圧する蓄圧工程２と、を備えたことを特徴とする。

また、水素製造装置が運転している場合であって、水素製造装置から電気化学式圧縮機に供給される低圧の水素燃料ガスの供給量が閾値に満たない場合に、水素製造装置からの供給に加えて、さらに、中圧蓄圧器から第２の供給ラインを介して低圧に減圧された水素燃料ガスを電気化学式圧縮機に供給すると好適である。

また、高圧蓄圧器は、蓄圧された水素燃料ガスを燃料電池自動車（ＦＣＶ）に充填しながら、電気化学式圧縮機により蓄圧されると好適である。

また、第２の供給ラインによって減圧される水素燃料ガスの圧力は、水素製造装置から供給される水素燃料ガスの圧力よりも低いように構成すると好適である。

また、水素製造装置から電気化学式圧縮機に水素製造装置により製造された低圧の水素燃料ガスを供給し、電気化学式圧縮機により水素燃料ガスを圧縮して、圧縮された中圧の水素燃料ガスを中圧蓄圧器に蓄圧する工程をさらに備えると好適である。

また、中圧蓄圧器から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに供給することによって、中圧蓄圧器内の圧力が閾値Ｔｈ’よりも低下した場合に、燃料電池自動車への水素燃料ガスの充填完了を待ってから水素製造装置の運転を開始し、中圧蓄圧器内の圧力が中圧、あるいは中圧より低く、かつ、閾値Ｔｈ’より高い閾値Ｔｌ’に到達した場合に、水素製造装置の運転を停止すると好適である。

本発明の一態様の水素ステーションに配置された水素充填システムは、
炭素燃料から水素燃料ガスを製造する、若しくは液体水素から水素燃料ガスを製造する水素製造装置と、
水素燃料ガスの供給を受け、水素燃料ガスを圧縮する電気化学式圧縮機と、
電気化学式圧縮機により圧縮された中圧の水素燃料ガスを蓄圧する中圧蓄圧器と、
電気化学式圧縮機により圧縮された高圧の水素燃料ガスを蓄圧する高圧蓄圧器と、
中圧蓄圧器から中圧の水素燃料ガスを前記低圧に減圧せずに電気化学式圧縮機に供給する第１の供給ラインと、
中圧蓄圧器から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧して電気化学式圧縮機に供給する第２の供給ラインと、
水素製造装置と電気化学式圧縮機とを繋ぐ第３の供給ラインと、
電気化学式圧縮機と高圧蓄圧器とを繋ぐ第４の供給ラインと、
電気化学式圧縮機と中圧蓄圧器とを繋ぐ第５の供給ラインと、
水素製造装置が運転している場合に、水素製造装置から電気化学式圧縮機に水素製造装置により製造された低圧の水素燃料ガスを供給し、電気化学式圧縮機により水素燃料ガスを圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器に蓄圧するにように制御すると共に、水素製造装置が停止している場合に、中圧蓄圧器から第１の供給ラインを介して中圧の水素燃料ガスを電気化学式圧縮機に供給し、電気化学式圧縮機により水素燃料ガスをさらに圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器に蓄圧するように第１〜５の供給ラインを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、ＦＣＶ車両に水素燃料ガスを供給しながらも、効率よく高圧蓄圧器を充填できる。

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。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。実施の形態１における高圧蓄圧器に水素燃料ガスを充填する方法を説明するための図である。実施の形態１における中圧蓄圧器に水素燃料ガスを充填する方法を説明するための図である。実施の形態１における水素燃料の充填方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。実施の形態１における高圧蓄圧器の圧力と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。実施の形態１における水素製造装置が停止中の場合における充填方法を説明するための図である。実施の形態１における水素製造装置が定格運転中の場合における充填方法を説明するための図である。実施の形態１における水素製造装置の製造負荷が閾値未満で運転中の場合における充填方法を説明するための図である。

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、中圧蓄圧器１２、高圧蓄圧器１４、ディスペンサ３０（水素燃料充填器）、圧縮機４０、水素製造装置３００及び制御回路１００を備えている。高圧蓄圧器１４は、最大で、例えば、８０〜９０ＭＰａ（ここでは８２ＭＰａ）といった高圧の水素燃料ガスを蓄圧する。また、高圧蓄圧器１４は、図１に示すように、１つの蓄圧器によって構成させても良いし、使用下限圧力を多段にした図示しない複数の蓄圧器により構成されても構わない。高圧蓄圧器１４が、例えば、３段の多段蓄圧器で構成される場合、使用下限圧力が最も低くなるまで使用するバンク１（１ｓｔバンク）として作用する第１蓄圧器と、使用下限圧力が中間のバンク２（２ｎｄバンク）として作用する第２蓄圧器と、使用下限圧力が高いバンク３（３ｒｄバンク）として作用する第３蓄圧器とによって構成される。一方、中圧蓄圧器１２は、最大で、例えば、２０〜５０ＭＰａといった中圧の水素燃料ガスを蓄圧する。また、中圧蓄圧器１２は、図１に示すように、１つの蓄圧器によって構成させても良いし、高圧蓄圧器１４と同様、図示しない複数の蓄圧器により構成されても構わない。

水素製造装置３００は、炭素燃料から水素燃料ガスを製造する。或いは、水素製造装置３００は、外部から搬送された液体水素から水素燃料ガスを製造する。水素製造装置３００が炭素燃料から水素燃料ガスを製造する場合、図１の例に示す水素ステーション１０２は、水素製造装置３００が配置されるオンサイト式水素ステーションを構成する。また、水素製造装置３００が液体水素から水素燃料ガスを製造する場合、図１の例に示す水素ステーション１０２は、水素製造装置３００が配置される液水水素ステーションを構成する。

また、実施の形態１では、圧縮機４０として、電気化学式圧縮機を用いる。電気化学式圧縮機では、アノードに供給された低圧の水素ガスが、電圧が印加されることにより酸化され、プロトン（水素イオン）と電子に分離する。そして、電解質膜を介してカソードに伝導したプロトンと、外部回路を通ってアノードからカソードへと伝わった電子とが、カソードで結合して再び水素を生成することで、カソード側で水素を圧縮する。ここで、水素燃料ガスを圧縮する圧縮機としては、電気化学式圧縮機の他に、例えば、レシプロタイプとブースタータイプとが存在する。レシプロ型圧縮機では、低圧の水素ガスを高圧に圧縮することは可能であるが、圧縮率が機械的に固定されてしまうので吸込圧を可変にすることは困難である。また、ブースター式圧縮機では、吸込圧を可変にすることは可能であるが、吸込圧の変化により圧縮機の吐出流量が変動してしまう。また、圧縮率が低く、水素製造装置３００から供給される低圧の水素ガスを水素ステーションに必要な高圧（例えば８２ＭＰａ）に圧縮するためには圧縮機を多段に配置することが必要となる。そのため、コストが過大になるだけでなく、水素ステーション内に占める設置スペースが大きくなってしまう。これらに対して、電気化学式圧縮機では、１段の圧縮機により低圧の水素ガスを高圧に圧縮することが可能であると共に、吸込圧を可変にしても圧縮機の吐出流量を一定（例えば圧縮機定格流量）に制御することができる。そのため、設置スペースを抑えながら低圧の水素ガスを高圧に安定した流量で圧縮できる。また、中間蓄圧器１２に蓄圧された中圧の水素ガスを低圧に減圧することなく高圧に圧縮できることから、圧縮する際のエネルギーロスを低減できる。もちろん、実施の形態１では、電気化学式圧縮機を多段に配置する場合を排除するものではない。

また、図１において、圧縮機４０の吸込側は、水素製造装置３００の吐出側と供給ライン１１０（第３の供給ライン）により接続される。供給ライン１１０は、配管途中に接続されたバルブ３０４と水素製造装置３００の吐出側付近に配置された圧力計３０２を有している。同様に、圧縮機４０の吸込側は、中圧蓄圧器１２の一端側と供給ライン１１６（第２の供給ライン）及び供給ライン１１８（第１の供給ライン）による並列な２系統の供給ラインによって接続される。供給ライン１１６は、配管途中に接続されたバルブ２２と同じく配管途中に接続された減圧弁２３とを有している。供給ライン１１８は、配管途中に接続されたバルブ２４を有している。供給ライン１１８には、減圧弁は配置されていない、或いは配置されても構わないが減圧するように制御されていない。図１の例では、水素製造装置３００の吐出側から延びる供給ライン１１０に、中圧蓄圧器１２の一端側から延びる供給ライン１１６がまず接続され、次に供給ライン１１８が接続されるように図示されているが、これに限るものではない。供給ライン１１０と供給ライン１１６と供給ライン１１８とが並列に圧縮機４０の吸込側に接続されればよい。また、減圧弁２３として、減圧制御されない全開−全閉制御と減圧制御との双方が可能な他力式減圧弁を用いても良い。かかる他力式減圧弁を用いる場合、供給ライン１１６と供給ライン１１８を共通のラインにしても構わない。

また、図１において、圧縮機４０の吐出側は、高圧蓄圧器１４の一端側と供給ライン１１２（第４の供給ライン）によって接続される。供給ライン１１２は、配管途中に接続されたバルブ２８を有している。同様に、圧縮機４０の吐出側は、中圧蓄圧器１２の他端側と供給ライン１１４（第５の供給ライン）によって接続される。供給ライン１１４は、配管途中に接続されたバルブ２６と中圧蓄圧器１２の他端側付近に配置された圧力計１３とを有している。図１に示すように、中圧蓄圧器１２と圧縮機４０は、水素製造装置３００と高圧蓄圧器１４との間で、並列に配置される。図１の例では、圧縮機４０の吐出側から高圧蓄圧器１４へと延びる供給ライン１１２が途中で分岐して供給ライン１１４が接続される図示されているが、これに限るものではない。供給ライン１１２と供給ライン１１４とが並列に圧縮機４０の吐出側に接続されればよい。

また、図１において、高圧蓄圧器１４の他端側は、ディスペンサ３０吸込側と供給ライン１１９によって接続される。供給ライン１１９は、配管途中に接続されたバルブ２９と高圧蓄圧器１４の他端側付近に配置された圧力計１５とを有している。

また、水素製造装置３００の吐出圧は、圧力計３０２によって計測される。また、中圧蓄圧器１２内の圧力は、圧力計１３によって計測される。高圧蓄圧器１４内の圧力は、圧力計１５によって計測される。

また、ディスペンサ３０内には、冷却器３２（プレクーラー）、流量調整弁３６、及び圧力計３８が配置される。高圧蓄圧器１４から供給される水素燃料ガスは、流量調整弁３６によって流量が調整され、流量によって充填速度が調整される。そして、水素燃料ガスは、冷却器３２によって、例えば、−４０℃に冷却される。よって、ディスペンサ３０は、冷却された水素燃料ガスをＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２に差圧を利用して充填する。また、ディスペンサ３０の出口圧力は、圧力計３８によって計測される。また、ディスペンサ３０内或いは近辺には、中継器３４が配置され、水素ステーション１０２に到来したＦＣＶ車両２００（水素燃料ガスを動力源とする燃料電池自動車（ＦＣＶ））内の車載器２０４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。

また、上述した各バルブの開閉、ディスペンサ３０、圧縮機４０、及び水素製造装置３００は、制御回路１００によって制御される。

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、圧力受信部６６、判定部８６、選択部８７、判定部８８、及び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、圧縮機制御部６２、及び水素製造装置制御部６７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、水素製造装置制御部６７）、供給制御部６３（ディスペンサ制御部６４、バルブ制御部６５）、圧力受信部６６、判定部８６、選択部８７、及び判定部８８、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、水素製造装置制御部６７）、供給制御部６３（ディスペンサ制御部６４、バルブ制御部６５）、圧力受信部６６、判定部８６、選択部８７、及び判定部８８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ガスの残量と、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、制御回路１００内では、圧力受信部６６が、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間隔で、各圧力計３０２，１３，１５，３８の圧力をモニタリングする。受信された各圧力計３０２，１３，１５，３８の圧力データは、受信時刻の情報と共に、記憶装置８４に記憶される。

ＦＣＶ車両２００への水素燃料ガスの充填に先立ち、まずは、そのための準備を行う。具体的には、高圧蓄圧器１４と中圧蓄圧器１２とに水素燃料ガスを充填する。

図３は、実施の形態１における高圧蓄圧器に水素燃料ガスを充填する方法を説明するための図である。図３において、水素製造装置制御部６７による制御のもと、水素製造装置３００では、１ＭＰａ未満、例えば、０．７ＭＰａの低圧の水素燃料ガスを供給する。水素製造装置３００は、定格運転時に、定格容量として、例えば、３００Ｎｍ^３／ｈの流量を製造できる。各供給ラインは、制御回路１００によって制御される。バルブ制御部６０によりバルブ２２，２４，２６，２９が閉に制御されると共に、バルブ３０４，２８が開に制御される。かかる動作により、水素製造装置３００から圧縮機４０の吸込側に供給ライン１１０を介して、水素製造装置３００により製造された低圧の水素燃料ガスが供給される。よって、圧縮機４０の吸込側の１次側圧力Ｐ_ＩＮは、通常時は低圧になる。圧縮機制御部６２により制御された圧縮機４０では、かかる低圧の水素燃料ガスを圧縮する。圧縮機４０は、水素製造装置３００の定格容量、例えば、３００Ｎｍ^３／ｈの水素燃料ガスを吸い込み、圧縮可能に動作する。そして、供給ライン１１２を介して圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器１４に蓄圧する。圧縮機４０は、高圧蓄圧器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Ｐ_ＯＵＴが所定の高圧（例えば、８２ＭＰａ）になるまで圧縮する。さらに、言い換えれば、実施の形態１では、圧力計１５が例えば、８０〜９０ＭＰａ（高圧）になるまで、圧縮機４０は、高圧蓄圧器１４に水素燃料ガスを充填する。高圧蓄圧器１４に蓄圧された水素燃料ガスは、ディスペンサ３０内の冷却器３２によって冷却され、ディスペンサ３０から水素ステーション１０２内に到来したＦＣＶ車両２００に供給されることになる。高圧蓄圧器１４に続いて、中圧蓄圧器１２に水素燃料ガスを充填する。

図４は、実施の形態１における中圧蓄圧器に水素燃料ガスを充填する方法を説明するための図である。図４において、水素製造装置制御部６７による制御のもと、水素製造装置３００では、引き続き、低圧の水素燃料ガスを供給する。各供給ラインは、制御回路１００によって制御される。具体的には、バルブ制御部６０によりバルブ２２，２４，２８，２９が閉に制御されると共に、バルブ３０４，２６が開に制御される。かかる動作により、水素製造装置３００から圧縮機４０に供給ライン１１０を介して、水素製造装置３００により製造された１ＭＰａ未満、例えば、０．７ＭＰａの低圧の水素燃料ガスが供給される。圧縮機制御部６２により制御された圧縮機４０では、かかる低圧の水素燃料ガスを圧縮する。圧縮機４０は、水素製造装置３００の定格容量、例えば、３００Ｎｍ^３／ｈの水素燃料ガスを吸い込み、圧縮可能に動作する。そして、供給ライン１１４を介して圧縮された中圧の水素燃料ガスを中圧蓄圧器１２に蓄圧する。圧縮機４０は、中圧蓄圧器１２内が所定の中圧（例えば、４０ＭＰａ）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Ｐ_ＯＵＴが所定の中圧（例えば、４０ＭＰａ）になるまで圧縮する。さらに、言い換えれば、実施の形態１では、圧力計１３が例えば、２０〜５０ＭＰａ（中圧）になるまで、圧縮機４０は、中圧蓄圧器１２に水素燃料ガスを充填する。

中圧蓄圧器１２に中圧の水素燃料ガスの充填が完了或いは中圧より低く、かつ、下限の閾値Ｔｈ’より高い閾値Ｔｌ’に到達すると、水素製造装置制御部６７は、水素製造装置３００の運転を一旦停止させる。水素製造装置３００では、運転モードから停止モードに切り替わると徐々に製造量を低下させ、いずれ停止する。徐々に製造量が低下するので中圧より低い閾値Ｔｌ’で水素製造装置３００の運転を停止モードに移行しても、その後に製造される水素燃料ガスを圧縮機４０が圧縮することで、規定の中圧まで中圧蓄圧器１２に水素燃料ガスを充填できる。そして、中圧蓄圧器１２内の圧力が閾値Ｔｈ’より低下した場合、水素製造装置制御部６７は、水素製造装置３００の運転を再開（開始）させて中圧蓄圧器１２内が所定の中圧（例えば、４０ＭＰａ）、あるいは中圧より低く、かつ、閾値Ｔｈ’より高い閾値Ｔｌ’になるまで水素燃料ガスを製造する。水素製造装置３００では、停止モードから運転モードに切り替わると徐々に製造量を増加させ、定格容量に達した時点で定格運転になる。このように、水素製造装置３００の運転状況が変化する中で、ＦＣＶ車両２００への水素燃料ガスの充填が行われることになる。そして、水素製造装置３００の運転中にＦＣＶ車両２００への水素燃料ガスの充填が開始される場合には、水素製造装置３００の運転が継続される。

図５は、実施の形態１における水素燃料の充填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５において、実施の形態１における水素燃料の充填方法は、ＦＣＶ情報受信工程（Ｓ１０２）と、充填フロー演算工程（Ｓ１０４）と、判定工程（Ｓ１０６）と、ライン選択工程（Ｓ１０７）と、中圧供給ライン制御工程（Ｓ１０８）と、判定工程（Ｓ１１０）と、基準供給ライン制御工程（Ｓ１１２）と、ライン選択工程（Ｓ１１３）と、基準／減圧供給ライン制御工程（Ｓ１１４）と、ＦＣＶ充填工程（Ｓ１１６）と、いう一連の工程を実施する。なお、実施の形態１において、「充填」には、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素燃料ガスを充填すること以外に、広義の意味において、中圧蓄圧器１２に水素燃料ガスを蓄圧すること、及び高圧蓄圧器１４に水素燃料ガスを蓄圧することが含まれる。

ＦＣＶ情報受信工程（Ｓ１０２）として、受信部５２は、水素燃料を動力源とするＦＣＶ車両２００（燃料電池自動車）に搭載された車載器２０４からＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２（水素貯蔵容器）に関する、圧力情報を含むＦＣＶ情報（情報）を受信する。具体的には以下のように動作する。ＦＣＶ車両２００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３０のノズル３１がＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２の受け口（レセプタクル）に固定されると、車載器２０４と中継器３４との通信が確立される。通信が確立されると、車載器２０４からは、燃料タンク２０２の現在の圧力、温度、及び燃料タンク２０２の容積といったＦＣＶ情報が、中継器３４を介して制御回路１００にリアルタイムで出力（発信）される。燃料タンク２０２の現在の圧力は圧力計２０６によって計測されている。

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２０４と中継器３４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２０２の受信初期時の圧力、温度、燃料タンク２０２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、高圧蓄圧器１４を用いて、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素燃料を差圧供給（充填）するための充填制御フロー計画を作成する。

図６は、実施の形態１における高圧蓄圧器の圧力と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６を用いて、例えば、１台のＦＣＶ車両２００が水素ステーション１０２に到来し、高圧蓄圧器１４を用いて水素燃料ガスの差圧充填を行う場合の充填の仕方を説明する。図６において、縦軸に圧力、横軸に時間を示す。図６の例では、高圧蓄圧器１４が上述した多段蓄圧器で構成される場合を示している。多段蓄圧器を構成するバンク１，２，３の各蓄圧器は、高圧の同じ圧力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２００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２００の燃料タンク２０２に充填を開始する場合について説明する。

まず、充填準備としてバンク１となる蓄圧器と燃料タンク２０２とが配管によってつながるように各バルブ等の開閉が制御される。そして、バンク１となる蓄圧器から燃料タンク２０２に充填を開始する。充填する際には、流量調整弁２９により一定の充填速度で充填する。バンク１と燃料タンク２０２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２０２側へと移動し、燃料タンク２０２の圧力は徐々に上昇していく。それに伴い、バンク１となる蓄圧器の圧力は徐々に減少する。そして、バンク１と燃料タンク２０２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、バンク１からバンク２へと使用する蓄圧器が切り替えられる。これにより、バンク２と燃料タンク２０２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、バンク２と燃料タンク２０２との差圧によってバンク２内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク２０２側へと移動し、燃料タンク２０２の圧力は徐々にさらに上昇していく。それに伴い、バンク２となる蓄圧器の圧力は徐々に減少する。そして、バンク２と燃料タンク２０２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、バンク２からバンク３へと使用する蓄圧器が切り替えられる。これにより、バンク３と燃料タンク２０２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、バンク３と燃料タンク２０２との差圧によってバンク３内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク２０２側へと移動し、燃料タンク２０２の圧力は徐々にさらに上昇していく。それに伴い、バンク３となる蓄圧器の圧力は徐々に減少する。そして、演算された最終圧ＰＦ（例えば６５〜８１ＭＰａ）になるまで充填する。このようなフローに沿って充填されるように、制御目標圧力のタイムチャートによる充填制御フローが設定される。高圧蓄圧器１４が多段ではなく１段で構成される場合、図６のバンク切り替えがなく、１段の高圧蓄圧器１４が最終圧ＰＦまで充填することは言うまでもない。計画された充填制御フローのデータは、記憶装置８２に格納される。また、実施の形態１では、高圧蓄圧器１４が多段蓄圧器である場合、及び１段の蓄圧器である場合のいずれの場合においても、後述するように、高圧蓄圧器１４が圧縮機４０によって復圧されながらＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に充填する構成について説明する。

判定工程（Ｓ１０６）として、判定部８６は、受信部５２がＦＣＶ情報を受信した時点（或いは、充填制御フローが計画された時点）において、水素製造装置３００が運転中か否かを判定する。水素製造装置３００が運転中の場合、判定工程（Ｓ１１０）に進む。水素製造装置３００が運転中でない場合（停止中の場合）、ライン選択工程（Ｓ１０７）に進む。

ライン選択工程（Ｓ１０７）として、選択部８７は、水素製造装置３００が停止している場合、中圧の水素燃料ガスが蓄圧された中圧蓄圧器１２から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに圧縮機４０の吸込側に供給する供給ライン１１８（第１の供給ライン）と、中圧蓄圧器１２からの中圧の水素燃料ガスを減圧弁２３によって低圧に減圧する供給ライン１１６（第２の供給ライン）とのうち、中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに圧縮機４０の吸込側に供給する供給ライン１１８を選択する。

中圧供給ライン制御工程（Ｓ１０８）として、水素製造装置３００が停止している場合、バルブ制御部６０は、バルブ２２，２６，３０４が閉に制御されると共に、バルブ２４，２８が開に制御される。かかる動作により、中圧の水素燃料ガスが蓄圧された中圧蓄圧器１２から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに圧縮機４０の吸込側に供給する供給ライン１１８（第１の供給ライン）が開となる。

ＦＣＶ充填工程（Ｓ１１６）として、制御回路１００（制御部）は、供給ライン１１０，１１２，１１４，１１６，１１８（第１〜５の供給ライン）及び供給ライン１１９を制御すると共に、圧縮機４０及びディスペンサ３０を制御して、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素燃料ガスを充填する。具体的には、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を制御して、高圧蓄圧器１４からディスペンサ３０を介してＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素燃料ガスを充填する。

図７は、実施の形態１における水素製造装置が停止中の場合における充填方法を説明するための図である。高圧蓄圧器１４からディスペンサ３０を介してＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素燃料ガスを充填する。ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への充填に伴い、高圧蓄圧器１４内の圧力が低下していく。そこで、実施の形態１では、高圧蓄圧器１４に蓄圧された水素燃料ガスを燃料電池自動車（ＦＣＶ）に充填しながら、圧縮機４０により高圧蓄圧器１４が復圧（蓄圧）されるように構成する。ここで、水素製造装置３００が停止している場合、水素製造装置３００が定格運転まで立ち上がるには時間がかかる。そのため、図７に示すように、中圧蓄圧器１２に蓄圧された水素燃料ガスを使って高圧蓄圧器２４を復圧する。かかる場合に、実施の形態１では、中圧の水素燃料ガスが蓄圧された中圧蓄圧器１２から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに供給する供給ライン１１８（第１の供給ライン）を介して中圧の水素燃料ガスを圧縮機４０に供給する。そして、圧縮機制御部６２による制御のもと圧縮機４０により水素燃料ガスをさらに圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器２４に一定流量（例えば、圧縮機定格容量）で蓄圧する。よって、圧縮機４０の吸込側の１次側圧力Ｐ_ＩＮは、中圧になる。上述したように、実施の形態１における圧縮機４０は、電気化学式圧縮機を用いるため、吸込側の１次側圧力Ｐ_ＩＮを可変にできる。よって、中圧で蓄圧されている水素燃料ガスをわざわざ水素製造装置３００が供給する低圧（例えば０．６ＭＰａ）まで水素燃料ガスを減圧しなくても、圧縮機４０によって、高圧（例えば８２ＭＰａ）まで圧縮できる。さらには、電気化学式圧縮機は吸込圧が低圧（例えば、１ＭＰa未満）であっても、１段で高圧（例えば、８２ＭＰa）まで昇圧可能であり、中間蓄圧器容量を有効に活用できるため、中間蓄圧器容量を小さく抑えることができる。このように、実施の形態１では、中圧の水素ガスを減圧せずに高圧に圧縮するので、減圧して低圧にしてから高圧に圧縮する場合よりもエネルギーロスを大幅に抑制できる。また、水素製造装置３００が停止中であっても中圧蓄圧器１２から水素製造装置３００の定格容量の水素供給量を担保できる。さらには、中間蓄圧器の水素ガスが低圧になるまで電気化学式圧縮機に供給でき、中間蓄圧器容量を有効活用することができる。

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２０２の圧力及び図示しない外気温度を監視し、燃料タンク２０２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３０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２９を閉じる。また、バルブ制御部６０は、高圧蓄圧器１４の圧力（圧力計１５の圧力）が所定の高圧（例えば８２ＭＰａ）まで復圧された時点でバルブ２４，２８を閉にする。

以上により、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填（供給）は終了し、ディスペンサ３０のノズル３１をＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２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。そして、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填が完了後、図３及び図４にて説明した内容で高圧蓄圧器１４及び中圧蓄圧器１２を次のＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填のために復圧しておけばよい。なお、中圧蓄圧器１２から圧縮機４０を介して高圧蓄圧器１４に水素燃料ガスを放出すると、中圧蓄圧器１２内の圧力が閾値Ｔｈ’より低下する。その結果、通常シーケンスでは、水素製造装置３００の運転が開始されることになるが、ここでは、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料ガスの充填（供給）が終了するまで、水素製造装置３００の運転開始は待機する。言い換えれば、中圧蓄圧器１２から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに供給することによって、中圧蓄圧器１２内の圧力が閾値Ｔｈ’よりも低下した場合に、ＦＣＶ車両２００への水素燃料ガスの充填完了を待ってから水素製造装置３００の運転を開始し、中圧蓄圧器１２内の圧力が中圧、あるいは低圧より低く、かつ、閾値Ｔｈ’より高い閾値Ｔｌ’に到達した場合に、水素製造装置３００の運転を停止する。これにより、水素製造装置３００の運転による、バルブ３０４が閉じた状態での供給ライン１１０への水素燃料ガスの供給を低減或いは抑制できる。

一方、判定工程（Ｓ１０６）において水素製造装置３００が運転中であると判定された場合、以下のように動作する。

判定工程（Ｓ１１０）として、判定部８８は、水素製造装置３００での製造負荷が閾値Ｌ（％）以上かどうかを判定する。上述したように、水素製造装置３００は、急激に定格運転まで立ち上げることは困難である。また、水素ステーション運営の効率化の観点から水素製造装置を中間負荷で運転する場合もある。そのため、水素製造装置３００が運転中であっても、定格容量、例えば、３００Ｎｍ^３／ｈの流量が製造できているとは限らない。そのため、供給量が不足する可能性がある。そこで判定工程（Ｓ１１０）では、水素製造装置３００での製造負荷が閾値Ｌ（％）以上かどうかを判定する。閾値Ｌとして、例えば、水素製造装置３００の定格容量の８５〜９５％に設定すると好適である。水素製造装置３００での製造負荷が閾値Ｌ（％）以上の場合には、基準供給ライン制御工程（Ｓ１１２）に進む。水素製造装置３００での製造負荷が閾値Ｌ（％）以上ではない場合には、ライン選択工程（Ｓ１１３）に進む。

基準供給ライン制御工程（Ｓ１１２）として、水素製造装置３００が運転しており、かつ製造負荷が閾値Ｌ（％）以上の場合、バルブ制御部６０は、バルブ２２，２４，２６が閉に制御されると共に、バルブ３０４，２８が開に制御される。かかる動作により、水素製造装置３００から供給される低圧の水素燃料ガスを圧縮機４０の吸込側に供給する供給ライン１１０が開となる。

そして、ＦＣＶ充填工程（Ｓ１１６）において、制御回路１００（制御部）は、供給ライン１１０，１１２，１１４，１１６，１１８（第１〜５の供給ライン）及び供給ライン１１９を制御すると共に、圧縮機４０及びディスペンサ３０を制御して、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素燃料ガスを充填する。具体的には、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を制御して、高圧蓄圧器１４からディスペンサ３０を介してＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素燃料ガスを充填する。

図８は、実施の形態１における水素製造装置が定格運転中の場合における充填方法を説明するための図である。上述したように、高圧蓄圧器１４からディスペンサ３０を介して行うＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への充填に伴い、高圧蓄圧器１４内の圧力が低下していく。そこで、実施の形態１では、高圧蓄圧器１４に蓄圧された水素燃料ガスを燃料電池自動車（ＦＣＶ）に充填しながら、圧縮機４０により高圧蓄圧器１４が復圧（蓄圧）されるように構成する。ここで、水素製造装置３００が定格運転中の場合（或いは閾値Ｌ以上の製造負荷で運転されている場合）、図８に示すように、水素製造装置３００により製造された水素燃料ガスを使って高圧蓄圧器２４を復圧する。かかる場合に、実施の形態１では、水素製造装置３００から低圧の水素燃料ガスを、供給ライン１１０を介して圧縮機４０に供給する。そして、圧縮機制御部６２による制御のもと圧縮機４０により水素燃料ガスをさらに圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器１４に蓄圧する。よって、圧縮機４０の吸込側の１次側圧力Ｐ_ＩＮは、低圧になる。上述したように、実施の形態１における圧縮機４０は、電気化学式圧縮機を用いるため、吸込側の１次側圧力Ｐ_ＩＮが低圧（例えば０．６ＭＰａ）であっても圧縮機４０によって、高圧（例えば８２ＭＰａ）まで圧縮できる。かかる場合には、もともと水素製造装置３００が定格運転中の場合（或いは閾値Ｌ以上の製造負荷で運転されている場合）なので、実質的に、水素製造装置３００の定格流量の水素供給量を担保できる。

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２０２の圧力及び図示しない外気温度を監視し、燃料タンク２０２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３０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２９を閉じる。また、バルブ制御部６０は、高圧蓄圧器１４の圧力（圧力計１５の圧力）が所定の高圧（例えば８２ＭＰａ）まで復圧された時点でバルブ３０４，２８を閉にする。

以上により、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填（供給）は終了し、ディスペンサ３０のノズル３１をＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２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。そして、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填が完了後、図３にて説明した内容で高圧蓄圧器１４（及び中圧蓄圧器１２）を次のＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填のために復圧しておけばよい。

或いは、判定工程（Ｓ１１０）において水素製造装置３００の製造負荷が閾値Ｌ未満であると判定された場合、以下のように動作する。

ライン選択工程（Ｓ１１３）として、選択部８７は、水素製造装置３００が停止している場合、中圧の水素燃料ガスが蓄圧された中圧蓄圧器１２から中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧せずに圧縮機４０の吸込側に供給する供給ライン１１８（第１の供給ライン）と、中圧蓄圧器１２からの中圧の水素燃料ガスを減圧弁２３によって低圧に減圧する供給ライン１１６（第２の供給ライン）とのうち、中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧して圧縮機４０の吸込側に供給する供給ライン１１６を選択する。

基準／減圧供給ライン制御工程（Ｓ１１４）として、水素製造装置３００が運転しており、かつ製造負荷が閾値Ｌ（％）以上でない場合（閾値Ｌ（％）未満の場合）、バルブ制御部６０は、バルブ２４，２６が閉に制御されると共に、バルブ３０４，２２，２８が開に制御される。かかる動作により、水素製造装置３００から供給される低圧の水素燃料ガスを圧縮機４０の吸込側に供給する供給ライン１１０が開となる。同時に、中圧蓄圧器１２からの中圧の水素燃料ガスを減圧弁２３によって低圧に減圧する供給ライン１１６（第２の供給ライン）が開となる。

図９は、実施の形態１における水素製造装置の製造負荷が閾値未満で運転中の場合における充填方法を説明するための図である。上述したように、高圧蓄圧器１４からディスペンサ３０を介して行うＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への充填に伴い、高圧蓄圧器１４内の圧力が低下していく。そこで、実施の形態１では、高圧蓄圧器１４に蓄圧された水素燃料ガスを燃料電池自動車（ＦＣＶ）に充填しながら、圧縮機４０により高圧蓄圧器１４が復圧（蓄圧）されるように構成する。ここで、水素製造装置３００の製造負荷が閾値未満で運転中の場合、図９に示すように、水素製造装置３００により製造された水素燃料ガスだけでは、供給量が不足する場合があるため、さらに中圧蓄圧器１２に蓄圧された中圧の水素燃料ガスを低圧に一旦減圧した水素燃料ガスを合わせて使って高圧蓄圧器２４を復圧する。かかる場合に、実施の形態１では、水素製造装置３００から低圧の水素燃料ガスを、供給ライン１１０を介して圧縮機４０に供給する。同時に中圧蓄圧器１２から減圧され低圧になった水素燃料ガスを、供給ライン１１６を介して圧縮機４０に供給する。かかる場合、供給ライン１１６によって減圧される水素燃料ガスの圧力は、水素製造装置３００から供給される水素燃料ガスの圧力（例えば、０．７ＭＰａ）よりも低くする。例えば、減圧弁２３によって、０．６ＭＰａに減圧する。かかる圧力バランスにより、水素製造装置３００から供給される水素燃料ガスが優先して圧縮機４０に流れ、不足分が中圧蓄圧器１２から補充されるようにできる。そして、圧縮機制御部６２による制御のもと圧縮機４０により水素燃料ガスをさらに圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器２４に蓄圧する。よって、圧縮機４０の吸込側の１次側圧力Ｐ_ＩＮは、低圧になる。かかる構成により、実質的に、水素製造装置３００の定格流量の水素供給量を担保でき、高圧蓄圧器１４の復圧にかかる時間を短縮・安定化でき、ＦＣＶ車両２００への充填準備を円滑に行うことができる。

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２０２の圧力及び図示しない外気温度を監視し、燃料タンク２０２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３０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２９を閉じる。また、バルブ制御部６０は、高圧蓄圧器１４の圧力（圧力計１５の圧力）が所定の高圧（例えば８２ＭＰａ）まで復圧された時点でバルブ３０４，２２，２８を閉にする。

以上により、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填（供給）は終了し、ディスペンサ３０のノズル３１をＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２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。そして、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填が完了後、図３及び図４にて説明した内容で高圧蓄圧器１４及び中圧蓄圧器１２を次のＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への水素燃料の充填のために復圧しておけばよい。

以上のように、実施の形態１によれば、ＦＣＶ車両２００に水素燃料ガスを供給しながらも、効率よく安定して高圧蓄圧器１４を復圧（充填）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。また、中圧蓄圧器１２を用いて高圧蓄圧器１４を復圧する場合に、高圧蓄圧器１４が完全に空（大気圧）になった状態から復圧することは通常考えにくい。よって、中圧蓄圧器１２に蓄圧できる容量（Ｎｍ^３）が高圧蓄圧器１４に蓄圧できる容量（Ｎｍ^３）に比べて少なくても構わない。例えば、同じ容積サイズ（ｍ^３）の蓄圧器を用いて良い。但し、高圧蓄圧器１４が多段で構成される場合、中圧蓄圧器１２も多段で構成されることが望ましい。

また、上述した例において、充填制御フローが作成されるが、１回作成されたら、そのままずっと固定されなくても良い。ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２の温度変化に応じて適切な充填速度は変化する。そのため、制御目標圧力は刻々と変動するように構成すると好適である。

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充填制御方法及び水素ステーションに配置された水素充填システムは、本発明の範囲に包含される。

１２中圧蓄圧器
１３，１５，３０２圧力計
１４高圧蓄圧器
２２，２４，２６，２８，３０４バルブ
２３減圧弁
３０ディスペンサ
３１ノズル
３２冷却器
３４中継器
３６流量調整弁
３８圧力計
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
６１復圧制御部
６２圧縮機制御部
６３供給制御部
６４ディスペンサ制御部
６６圧力受信部
６７水素製造装置制御部
８０，８２，８４記憶装置
８１変換テーブル
８３補正テーブル
８６，８８判定部
１００制御回路
１０２水素ステーション
１１０，１１２，１１４，１１６，１１８，１１９供給ライン
２００ＦＣＶ車両
２０２燃料タンク
２０４車載器
２０５温度計
２０６圧力計
３００水素製造装置
５００水素燃料供給システム

Claims

水素製造装置が運転している場合、前記水素製造装置から電気化学式圧縮機に前記水素製造装置により製造された低圧の水素燃料ガスを供給し、前記電気化学式圧縮機により前記水素燃料ガスを圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを高圧蓄圧器に蓄圧する蓄圧工程１と、
前記水素製造装置が停止している場合、中圧の水素燃料ガスが蓄圧された中圧蓄圧器から前記中圧の水素燃料ガスを前記低圧に減圧せずに前記電気化学式圧縮機に供給する第１の供給ラインと前記中圧蓄圧器から前記中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧して前記電気化学式圧縮機に供給する第２の供給ラインとのうち、前記第１の供給ラインを選択する選択工程と、
前記水素製造装置が停止している場合に、選択された前記第１の供給ラインを介して前記中圧の水素燃料ガスを前記電気化学式圧縮機に供給し、前記電気化学式圧縮機により前記水素燃料ガスをさらに圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを前記高圧蓄圧器に蓄圧する蓄圧工程２と、
を備えたことを特徴とする水素充填制御方法。
前記水素製造装置が運転している場合であって、前記水素製造装置から前記電気化学式圧縮機に供給される前記低圧の水素燃料ガスの供給量が閾値に満たない場合に、前記水素製造装置からの供給に加えて、さらに、前記中圧蓄圧器から前記第２の供給ラインを介して前記低圧に減圧された水素燃料ガスを前記電気化学式圧縮機に供給することを特徴とする請求項１記載の水素充填制御方法。
前記高圧蓄圧器は、蓄圧された水素燃料ガスを燃料電池自動車（ＦＣＶ）に充填しながら、前記電気化学式圧縮機により蓄圧されることを特徴とする請求項１又は２記載の水素充填制御方法。
前記第２の供給ラインによって減圧される水素燃料ガスの圧力は、前記水素製造装置から供給される水素燃料ガスの圧力よりも低いことを特徴とする請求項２記載の水素充填制御方法。
前記水素製造装置から電気化学式圧縮機に前記水素製造装置により製造された低圧の水素燃料ガスを供給し、前記電気化学式圧縮機により前記水素燃料ガスを圧縮して、圧縮された中圧の水素燃料ガスを前記中圧蓄圧器に蓄圧する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の水素充填制御方法。
前記中圧蓄圧器から前記中圧の水素燃料ガスを前記低圧に減圧せずに供給することによって、前記中圧蓄圧器内の圧力が閾値Ｔｈ’よりも低下した場合に、前記燃料電池自動車への前記水素燃料ガスの充填完了を待ってから前記水素製造装置の運転を開始し、前記中圧蓄圧器内の圧力が前記中圧、あるいは前記中圧より低く、かつ、前記閾値Ｔｈ’より高い閾値Ｔｌ’に到達した場合に、前記水素製造装置の運転を停止することを特徴とする請求項３記載の水素充填制御方法。
炭素燃料から水素燃料ガスを製造する、若しくは液体水素から水素燃料ガスを製造する水素製造装置と、
水素燃料ガスの供給を受け、前記水素燃料ガスを圧縮する電気化学式圧縮機と、
前記電気化学式圧縮機により圧縮された中圧の水素燃料ガスを蓄圧する中圧蓄圧器と、
前記電気化学式圧縮機により圧縮された高圧の水素燃料ガスを蓄圧する高圧蓄圧器と、
前記中圧蓄圧器から前記中圧の水素燃料ガスを前記低圧に減圧せずに前記電気化学式圧縮機に供給する第１の供給ラインと、
前記中圧蓄圧器から前記中圧の水素燃料ガスを低圧に減圧して前記電気化学式圧縮機に供給する第２の供給ラインと、
前記水素製造装置と前記電気化学式圧縮機とを繋ぐ第３の供給ラインと、
前記電気化学式圧縮機と前記高圧蓄圧器とを繋ぐ第４の供給ラインと、
前記電気化学式圧縮機と前記中圧蓄圧器とを繋ぐ第５の供給ラインと、
前記水素製造装置が運転している場合に、前記水素製造装置から電気化学式圧縮機に前記水素製造装置により製造された低圧の水素燃料ガスを供給し、前記電気化学式圧縮機により前記水素燃料ガスを圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを前記高圧蓄圧器に蓄圧するにように制御すると共に、前記水素製造装置が停止している場合に、前記第１の供給ラインと前記第２の供給ラインとのうち、前記第１の供給ラインを選択し、選択された前記第１の供給ラインを介して前記中圧蓄圧器から前記中圧の水素燃料ガスを前記電気化学式圧縮機に供給し、前記電気化学式圧縮機により前記水素燃料ガスをさらに圧縮して、圧縮された高圧の水素燃料ガスを前記高圧蓄圧器に蓄圧するように前記第１〜５の供給ラインを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする水素ステーションに配置された水素充填システム。