JP5252089B2 - 燃料漏れ検出装置および検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料漏れ検出装置および検出方法に関し、特に、燃料供給ステーションにおいて燃料供給部を介して車両の充填口から車載燃料タンクに燃料を充填する際に燃料漏れを検出するための燃料漏れ検出装置および検出方法に関する。
従来、燃料としての水素を空気中の酸素と化学反応させて電力を取り出し、その電力によって駆動源であるモータを駆動して走行用動力を得る燃料電池車両が知られている。燃料電池車両は、ＦＣ（Fuel Cell）車両とも呼ばれ、水素ガスを貯蔵する水素タンクが搭載されている。この水素タンクに関する近年の研究開発等によって、比較的短時間で且つ高圧での水素充填が可能になってきている。
上記のような水素タンクを搭載した燃料電池車両は、走行によって消費されることでタンク内の水素が減少してくると、例えば水素供給ステーション等で水素を補給する必要がある。その場合、水素供給ステーションで停車した燃料電池車両のボディに設けられた充填口に水素供給ノズルを気密状態に連結し、この水素供給ノズルを介して車両の水素タンクに水素が充填されることになる。
ここで、水素は可燃性ガスであるため車両への水素充填時に水素漏れが発生したときには、安全性確保のために水素充填を直ちに中止することが望まれる。
これに関連する先行技術文献として、特開２００９−１２１５１１号公報（特許文献１）には、水素ガス供給源と充填タンクとを接続する充填ホースの端末部に設けるニップル内に緊急遮断弁を組み込んだ水素充填用ホース金具が開示されている。この水素充填用ホース金具の緊急遮断弁は、水素ガス供給源側の圧力が、充填タンク内の水素ガス圧よりも低くなった時に流通路を遮断するように構成され、前記ニップルと緊急遮断弁との少なくとも一方を非金属材料により構成することが記載されている。
また、別の先行技術文献として、特開２００９−１１７１９１号公報（特許文献２）には、燃料電池システムにおけるシステム状態判断方法が開示されている。このシステム状態判断方法は、燃料タンクから燃料電池へ燃料を供給するための燃料流路に設けられた燃料遮断機構と、前記燃料遮断機構よりも下流に設置された圧力検出手段と、前記圧力検出手段からの情報に基づいて圧力状態を判断する圧力状態判断手段とを有する燃料電池システムにおけるシステム状態判断方法であって、前記圧力検出手段によって前記遮断機構が遮断状態から流通状態に移行した後における、予め定められた時間内での時間あたりの圧力変化の値を検出する圧力変化を検出するステップと、前記圧力検出手段により検出された時間あたりの圧力変化の値が予め定められた圧力変化の値以下であるとき、前記圧力状態判断手段によって、前記燃料タンク内の燃料が予め定められた残量以下であるとして異常状態の判断をするステップとを有することが記載され、これによれば燃料の残量低下や弁のリーク等の異常状態の判断をより迅速に１つの圧力検出機構で行うことができると述べられている。
特開２００９−１２１５１１号公報 特開２００９−１１７１９１号公報
上述した水素供給ステーションでは、燃料である水素を補給するためにやって来る種々の車種やメーカの燃料電池車両に水素充填を行うことが想定される。その場合、ステーション側の水素供給ノズルおよび車両側の充填口は規格で統一されていたとしても、充填口から燃料タンクへ至るまでの水素充填配管での圧力損失等が車種やメーカによって異なっていると、車両側の事情や状況を考慮することなく水素充填時における水素漏れを精度良く検出することは困難である。したがって、上記特許文献１および２に記載される技術では、水素供給ステーションにおいて車両に水素充填する際に発生し得る水素漏れを精度良く検出することができない。
本発明の目的は、燃料供給ステーションにおいて種々の車両に対して燃料充填する際に発生し得る燃料漏れを精度良く且つ早期に検出することができる燃料漏れ検出装置および検出方法を提供することにある。
本発明に係る一態様の燃料漏れ検出装置は、燃料供給ステーションに設けられ、燃料供給部を介して車両の充填口から車載燃料タンクに燃料を充填する際に燃料漏れを検出する燃料漏れ検出装置であって、前記燃料供給部が前記充填口に連結されたときに前記車載燃料タンクの燃料充填に関するデータを車両側から通信により取得する通信部と、前記燃料供給部の上流側の燃料供給経路上に設けられ前記燃料供給部へ流れる燃料流量を計測する燃料流量計測部と、前記燃料供給部への燃料の流出を許可または停止する燃料流出許可部と、前記燃料流出許可部を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記燃料流量計測部から取得される燃料流量と、前記通信部を介して前記車両側から取得される燃料充填に関するデータとに基づいて、車両への燃料充填時の燃料漏れを検出する燃料漏れ検出部を有し、この燃料漏れ検出部により燃料漏れが発生していることが検出されたときに前記燃料流出許可部によって燃料供給部への燃料流出を停止するものである。
本発明に係る燃料漏れ検出装置において、前記燃料充填に関するデータは、前記車載燃料タンクに設けた温度センサによって燃料充填時に検出されるタンク温度と、前記車載燃料タンクの流入口近傍に設けられた圧力センサによって燃料充填時に検出されるタンク圧力とを含み、前記タンク温度およびタンク圧力が車載送信部を介して前記通信部に送信されてもよい。
この場合、前記燃料漏れ検出部は、前記タンク温度およびタンク圧力に基づいて燃料の推定充填量を導出し、前記燃料流量計測部により計測される燃料流量と前記推定充填量との差量が所定の差量閾値を超えたこときに燃料漏れが発生していると判定してもよい。
また、本発明に係る燃料漏れ検出装置において、前記燃料供給部の上流側で燃料充填時の燃料供給圧力を検出する第１圧力センサを更に備え、前記燃料充填に関するデータには前記車載燃料タンクの流入口近傍に設けられた第２圧力センサによって燃料充填時に検出されるタンク圧力が含まれており、前記燃料漏れ検出部は前記第１圧力センサによる検出値と前記第２圧力センサによる検出値との差圧が所定の差圧閾値を下回ったときに燃料漏れが発生していると判定してもよい。
この場合、前記所定の差圧閾値は、前記車両側から送信されるその車両特有の値であって、前記充填口から前記車載燃料タンクに至るまでの配管で生じる圧力損失に相当するものとしてもよい。
本発明に係る別態様の燃料漏れ検出方法は、燃料供給ステーションにおいて燃料供給部を介して車両の充填口から車載燃料タンクに燃料を充填する際に燃料漏れを検出する燃料漏れ検出方法であって、前記燃料供給部が前記充填口に連結されたときに前記車載燃料タンクの燃料充填に関するデータを車両側から通信により取得する工程と、前記燃料供給部の上流側の燃料供給経路上に設けられた燃料流量計測部により計測される前記燃料供給部への燃料流量を取得する工程と、前記燃料流量と前記燃料充填に関するデータとに基づいて車両への燃料充填時の燃料漏れを検出する工程と、前記燃料漏れが発生していることが検出されたときに前記燃料供給部への燃料流出を停止する工程と、を含む。
本発明に係る燃料漏れ検出方法において、前記燃料充填に関するデータは前記燃料充填時における前記車載燃料タンクのタンク温度およびタンク圧力を含み、前記タンク温度およびタンク圧力が車両側から燃料供給ステーション側へ送信されてもよい。
この場合、前記燃料漏れを検出する工程は、前記タンク温度およびタンク圧力に基づいて燃料の推定充填量を導出し、前記燃料流量と前記推定充填量との差量が所定の差量閾値を超えたこときに燃料漏れが発生していると判定してもよい。
また、本発明に係る燃料漏れ検出方法において、前記燃料供給部の上流側で検出される燃料充填時の燃料供給圧力を取得する工程をさらに含み、前記燃料充填に関するデータには前記車載燃料タンクの流入口近傍で検出される燃料充填時のタンク圧力が含まれており、前記燃料漏れを検出する工程は、前記燃料供給圧力と前記タンク圧力との差圧が所定の差圧閾値を下回ったときに燃料漏れが発生していると判定してもよい。
この場合、前記所定の差圧閾値は、前記車両側から送信されるその車両特有の値であって、前記充填口から前記車載燃料タンクに至るまでの配管で生じる圧力損失に相当するものとしてもよい。
本発明に係る燃料漏れ検出装置および検出方法によれば、燃料供給ステーションにおいて燃料供給部が車両の充填口に連結されたとき、その車両の車載燃料タンクの燃料充填に関するデータを車両側から通信により取得し、このデータと上記燃料供給部から流出する燃料流量とに基づいて燃料漏れの発生を検出する構成とした。これにより、充填口から車載燃料タンクへ至る配管によって生じる圧力損失等がそれぞれ異なる種々の車両に対して、燃料漏れ検出の判断のための推定充填量や閾値をその車両に応じた適切な値とすることができ、その結果、燃料供給ステーションでの車両への燃料充填時における燃料漏れの検出を精度良く且つ早期に行うことが可能になる。
本発明の第１実施形態である燃料漏れ検出装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の燃料漏れ検出装置の制御装置において実行される燃料漏れ検出ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図２に示す燃料漏れ検出ルーチンにおける充填時間、燃料充填量、および、推定充填量の関係を説明するためのグラフである。 本発明に係る第２実施形態である燃料漏れ検出装置の概略構成を示すブロック図である。 図４の燃料漏れ検出装置の制御装置において実行される燃料漏れ検出ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図２に示す燃料漏れ検出ルーチンにおける燃料の充填流量、差圧、および、差圧閾値の関係を説明するためのグラフである。 本発明の第３実施形態である燃料漏れ検出装置の概略構成を示すブロック図である。 図７の燃料漏れ検出装置の制御装置において実行される燃料漏れ検出ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。
ここでは本発明の実施形態である燃料漏れ検出装置の対象となる燃料が水素であるものとして説明するが、天然ガス等の他の気体燃料についても本発明は適用可能である。また、水素が充填される車両は、水素と酸素とを化学反応させて発電する燃料電池システムを搭載した燃料電池車両であってもよいし、または、水素を燃焼させる内燃機関を動力源として搭載した車両であってもよい。
図１は、本発明の第１実施形態である燃料漏れ検出装置１０の概略構成を示すブロック図である。図示するように、燃料漏れ検出装置１０は、車両１４に水素を充填する施設または設備である水素供給ステーション（以下、単にステーションということがある）１６に設置される。
水素供給ステーション１６には、車両１４に燃料を供給するためのノズル（燃料供給部）１８が設けられている。ノズル１８には、図示しない水素貯蔵タンクから延伸する水素供給経路２０が接続されている。水素供給経路２０における水素流れ方向に関してノズル１８の上流側には、第１開閉弁２２が設置されている。この第１開閉弁２２は、水素貯蔵タンクから水素供給経路２０を介してノズル１８に水素が流出するのを許可または停止する機能を有する。第１開閉弁２２は、電磁式開閉弁により好適に構成されるが、モータ駆動により開閉作動する弁であってもよい。また、第１開閉弁２２は、制御装置２４からの信号に応じて開弁または閉弁し、水素貯蔵タンクからノズル１８への水素の流出を許可または停止するようになっている。
ノズル１８に接続される水素供給経路２０は、車両１４への連結作業を容易にするために柔軟性のある例えばゴムホース等により構成されることができ、ゴムホースから金属製パイプに接続して第１開閉弁２２につながっていてもよい。
第１開閉弁２２には、第１流量計（燃料流量計測部）２６が接続されている。第１流量計２６は、ノズル１８へ向かって水素供給経路２０を流れる水素の流量を計測するためのものである。第１流量計２６によって検出される水素流量は制御装置２４に入力され、ノズル１８から流出した水素流量の積算値を算出するのに用いられる。
また、水素供給ステーション１６には、第１通信機（通信部）２８が設けられている。第１通信機２８は、ノズル１８を車両１４に連結して水素充填を行うときに車両１４との間で通信を行って、車両１４の燃料タンクへの水素充填に関するデータを受信する機能を有する。第１通信機２８は、例えば赤外線方式等による通信機が好適に用いられる。ただし、第１通信機２８は、これ以外の無線方式の通信形態のものが用いられてもよいし、ノズル１８を介して車両１４との間で有線通信回路が形成される形態のものであってもよい。
制御装置２４は、ＣＵＰ（またはＭＰＵ）、メモリ、入出力ポート等を備えるマイクロコンピュータによって構成されることができ、後述する燃料漏れ検出ルーチンを実行する機能を有する。制御装置２４には、第１流量計２６による検出値、および、第１通信機２８で車両１４から受信した水素充填に関するデータが入力される。また、制御装置２４からは、第１開閉弁２２を開閉制御する信号が出力される。
一方、車両１４は、レセプタクル３０と、レセプタクル３０から水素充填配管３２を介して接続される車載燃料タンク（以下、燃料タンクとだけいう）３４とを備えている。レセプタクル３０は、上記ノズル１８が気密状態で連結されることによって車両１４の燃料タンク３４に水素が充填される充填口である。
燃料タンクは、例えば７０ＭＰａの水素充填が可能な高圧タンクである。燃料タンク３４には、開閉弁３６が設けられた水素供給管３８が接続されており、上記開閉弁３６の開弁されることによって車載の図示しない燃料電池システム等へ水素が供給されるようになっている。
燃料タンク３４の例えば外周面には、温度センサ４０が設置されている。温度センサ４０は、燃料タンク３４への水素充填時にタンク温度を検出する機能を有する。温度センサ４０によって検出されたタンク温度は、充填通信用ＥＣＵ４２へ送信されるようになっている。
また、レセプタクル３０と燃料タンク３４との間の水素充填配管３２には、圧力センサ４４が設置されている。圧力センサ４４は、燃料タンク３４への水素充填時に、燃料タンク３４の流入口３５近傍においてタンク圧力を検出する機能を有する。圧力センサ４４によって検出されたタンク圧力は、充填通信用ＥＣＵ４２へ送信されるようになっている。
また、車両１４は、水素供給ステーション１６の第１通信機２８との間で通信する第２通信機（車載送信部）４６を備える。第２通信機４６は、レセプタクル３０から燃料タンク３４へ水素充填されるときに、充填通信用ＥＣＵ４２から得られる温度センサ４０および圧力センサ４４の各検出値、すなわちタンク温度およびタンク圧力を水素充填に関するデータとしてステーション１６の第１通信機２８へ送信する機能を有する。第２通信機４６は、第１通信機２８と同じ通信方式のものが用いられる。
充填通信用ＥＣＵは、ＣＵＰ（またはＭＰＵ）、メモリ、入出力ポート等を備えるマイクロコンピュータによって構成されることができる。充填通信用ＥＣＵは、温度センサ４０および圧力センサ４４から受信したタンク温度およびタンク圧力を第２通信機４６によってステーション１６へ送信させる機能を有する。また、充填通信用ＥＣＵは、タンク温度およびタンク圧力に基づき燃料タンク３４への水素充填状況を監視する機能を有する。
なお、上記においてノズル１８、水素供給経路２０、第１開閉弁２２、制御装置２４、第１流量計２６および第１通信機２８が、燃料供給部、燃料供給経路、燃料流出許可部、制御装置、燃料流量計測部および通信部にそれぞれ相当する。
続いて、上記構成からなる燃料漏れ検出装置１０の動作について図２，３を参照して説明する。図２は、制御装置２４において実行される燃料漏れ検出ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。また、図３は、図２に示す燃料漏れ検出ルーチンにおける充填時間、燃料充填量、および、推定充填量の関係を説明するためのグラフである。なお、本実施形態では、燃料漏れ検出をソフトウェア処理により実行するが、その一部をハードウェーア要素で代替して実現してもよい。
図２を参照すると、ノズル１８が車両１４のレセプタクル３０に気密状態で接続されると、制御装置２４において燃料漏れ検出ルーチンの処理が開始される。レセプタクル３０内にノズル１８がしっかりと挿入されて連結されたか否かは、例えば光学式または誘電式等の非接触式近接センサまたは接触式センサ等によって検出することが可能である。
レセプタクル３０にノズル１８が接続されると、制御装置２４は、まずステップＳ１０によって、ステーション１６の第１通信機２８と車両１４の第２通信機４６との間の通信を確立する。これにより、制御装置２４は、第１通信機２８を介して車両１４の燃料タンク３４の水素充填に関するデータを受信可能になる。
次に、ステップＳ１２によって、ステーションオペレータまたは車両ユーザ等によるスイッチ操作に応じて車両１４への水素充填が開始される。具体的には、第１開閉弁２２を開弁させて水素を水素供給経路２０を介してノズル１８から流出させる。ノズル１８から流出した水素は、レセプタクル３０から水素充填配管３２を通って燃料タンク３４へ充填されていく。
続いて、ステップＳ１４によって、車両１４側から通信により取得したタンク温度およびタンク圧力に基づいて燃料タンク３４の推定充填量Ｆｅｓｔを導出する。ここでは、タンク温度およびタンク圧力とタンク内水素充填量との関係が予め実機試験やシミュレーション等により求められたデータとして制御装置２４内のメモリにテーブルやマップの形式で記憶されており、このデータを参照することによってその時点での推定充填量を表引き演算等によって算出することができる。
ただし、タンク温度およびタンク圧力とタンク内水素充填量との関係を示す上記データは、車両１４の充填通信用ＥＣＵ内のメモリにその車両特有のデータとして予め記憶されており、このデータを参照して導出された推定充填量Ｆｅｓｔが通信によりステーション１６の制御装置２４へ送信されるように構成してもよい。
それから、制御装置２４は、続くステップＳ１６によって、ステーション１６の第１流量計２６により検出された水素流量の積算値Ｆｆｌｏｗを取得する。そして、続くステップＳ１８によって、上記積算値Ｆｆｌｏｗから上記推定充填量Ｆｅｓｔを差し引いた差量ΔＦが所定の差量閾値Ｆｔｈｒ以下か否かを判定する。ここで差量閾値Ｆｔｈｒは、タンク温度およびタンク圧力等を考慮するとともに、第１流量計２６による検出誤差が燃料漏れと判定されない程度の適切な値に設定されるのが好ましく、上記タンク温度等によって変化する値であってもよいし、あるいは、一定値であってもかまわない。
上記ステップＳ１８において上記差量ΔＦが差量閾値Ｆｔｈｒ以下である場合、続くステップＳ２０によって燃料タンク３４に水素が目標圧力まで充填されたか否を判定し、ここで否定判定がなされると上記ステップＳ１４〜Ｓ２０の各ステップが目標圧力到達まで繰り返し実行される。そして、ステップＳ２０において目標圧力まで充填されたと判定されると、ステップＳ２２によって、第１開閉弁２２を閉弁して水素充填を終了する。
なお、上記ステップＳ２０，２２ではタンク圧力が目標圧力に到達したときに水素充填を終了するものとしたが、これに限定されず、水素充填量が目標充填量として予め設定された場合には、第１流量計２６による積算値が目標充填量に到達したときに充填を終了してもよい。
一方、上記ステップＳ１８において、上記差量ΔＦが差量閾値を超えていると判定されると、続くステップＳ２４によって水素漏れが発生したと判断し、ステップＳ２６によって第１開閉弁２２を直ちに閉弁して水素充填を中止する。この場合、水素漏れの発生を音声および表示等のアラームで報知するのが好ましい。
図３に、図２のルーチンによる燃料漏れ検出の様子をグラフで示す。横軸は充填時間を表し、縦軸は充填量を表す。水素充填が開始されると、時間の経過とともに水素充填量Ｆｆｌｏｗが増加していく様子が実線で示される。これに対し、点線で示される推定充填量Ｆｅｓｔは、その時々でタンク温度およびタンク圧力に基づいて算出される値である。そして、第１流量計２６により計測される水素充填量Ｆｆｌｏｗと推定充填量Ｆｅｓｔとの差量ΔＦが所定の差量閾値Ｆｔｈｒよりも大きくなると、水素漏れが発生していると判定されることになる。
このように本実施形態の燃料漏れ検出装置１０によれば、レセプタクル３０から燃料タンク３４へ至る水素充填配管３２によって生じる圧力損失等がそれぞれ異なる種々の車両１４に対して、燃料漏れ検出の判断のための推定充填量Ｆｅｓｔや差量閾値Ｆｔｈｒをその車両１４のタンク温度やタンク圧力等に応じた適切な値として精度よく導出することができ、その結果、水素供給ステーション１６での車両１４への水素充填時における燃料漏れの検出をより正確に且つ早期に行うことが可能になる。すなわち、水素供給ステーション１６での水素充填操作の安全性が向上する。
次に、図４〜６を参照して第２実施形態の燃料漏れ検出装置１１について説明する。図４は、燃料漏れ検出装置１１の概略構成を示すブロック図である。図５は、図４の燃料漏れ検出装置１１の制御装置２４において実行される燃料漏れ検出ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。図６は、図２に示す燃料漏れ検出ルーチンにおける燃料の充填流量、差圧、および、差圧閾値の関係を説明するためのグラフである。
本実施形態の燃料漏れ検出装置１１は、上述した第１実施形態の燃料漏れ検出装置１０とほぼ同一の構成を有しているため、同一または類似の構成要素に同一または類似の符合を付して重複することとなる説明を援用により省略する。
図４に示すように、燃料漏れ検出装置１１は、ノズル１８と第１開閉弁２２との間の水素供給経路２０上で水素圧力を検出する圧力センサ４８をステーション１６ａにさらに備えていることだけが異なり、他の構成は上記燃料漏れ検出装置１０の場合と同じである。以下においてステーション１６ａ側の圧力センサを第１圧力センサ４８といい、車両１４側の圧力センサを第２圧力センサ４４という。第１圧力センサ４８による検出値は、制御装置２４に入力されて、後述する燃料漏れ検出ルーチンの判定に用いられる。
続いて、図５を参照して燃料漏れ検出装置１１の動作について説明する。ノズル１８が車両１４のレセプタクル３０に気密状態で接続されると、制御装置２４において燃料漏れ検出ルーチンの処理が開始される。
レセプタクル３０にノズル１８が接続されると、制御装置２４は、まずステップＳ３０によって、ステーション１６ａの第１通信機２８と車両１４の第２通信機４６との間で通信を行い、水素充填時の流量と差圧に関するデータを燃料タンク３４の水素充填に関するデータとして取得する。ここで、水素充填時の流量と差圧に関するデータとは、図３に示すように、充填流量（ＮＬ（ノルマルリットル）／分と、ステーション１６ａの第１圧力センサの検出値Ｐ１から車両１４の第２圧力センサ４４の検出値Ｐ２を差し引いた差圧ΔＰ（ＭＰａ）との関係を示すデータである。このデータは予め実機試験やシミュレーション等により求められて充填通信用ＥＣＵ４２内のメモリにテーブルやマップの形式で記憶されており、制御装置２４はこのデータを通信により取得することによって、車両１４について特有の値である水素充填配管３２で生じる圧力損失（以下、車両側圧力損失という）ΔＰｌｏｓｓ＿ｖｅｈを得ることができる。
なお、ノズル１８およびレセプタクル３０は規格で決まったものが用いられるため圧力損失のばらつきはないが、レセプタクル３０から燃料タンク３４へ至る水素充填配管３２は車両のメーカや車種によって異なる設計になっているため、この配管３２で生じる圧力損失の違いに応じて車両側圧力損失ΔＰｌｏｓｓ＿ｖｅｈが車両の特有の値になる。
続くステップＳ３２によって、制御装置２４は、差圧ΔＰに関する差圧閾値Ｐｔｈｒを設定する。具体的には、この差圧閾値Ｐｔｈｒは上記車両側圧力損失ΔＰｌｏｓｓ＿ｖｅｈに設定されることになる。
そして、続くステップＳ３４によって、ステーションオペレータまたは車両ユーザ等によるスイッチ操作に応じて車両１４への水素充填が開始される。具体的には、第１開閉弁２２を開弁させて水素を水素供給経路２０を介してノズル１８から流出させる。ノズル１８から流出した水素は、レセプタクル３０から水素充填配管３２を通って燃料タンク３４へ充填されていく。
続いて、ステップＳ３６によって、水素充填流量Ｆおよび差圧ΔＰが取得される。ここで水素充填流量Ｆには、第１流量計２６により計測された流量の積算値が用いられる。また、差圧ΔＰは、上記のとおり、第１圧力センサ４８の検出値Ｐ１から第２圧力センサ４４の検出値Ｐ２を減算して求められる。
それから、制御装置２４は、続くステップＳ３８によって、上記で求めた差圧ΔＰが所定の差圧閾値Ｐｔｈｒよりも大きいか否かが判定される。ここで図６のグラフを参照すると、横軸に充填流量Ｆ、縦軸に差圧ΔＰがそれぞれ示されており、差圧閾値Ｐｔｈｒは車両側圧力損失ΔＰｌｏｓｓ＿ｖｅｈに設定されている。
図６中の実線で示すように、充填流量Ｆが大きくなるほど差圧ΔＰも急激に大きくなる関係にあるが、差圧ΔＰは車両側圧力損失ΔＰｌｏｓｓ＿ｖｅｈと、ステーション１６ａ側で生じる圧力損失（以下、ステーション側圧力損失という）ΔＰｌｏｓｓ＿ｓｔａとを合計した値に相当する。ステーション側圧力損失ΔＰｌｏｓｓ＿ｓｔａは、ノズル１８が気密状態でレセプタクル３０に連結されて水素充填が行われているときにノズル１８に至るまでの水素供給経路２０で生じる圧力損失である。ここで、ノズル１８とレセプタクル３０との連結部において水素漏れが発生した場合にはステーション側圧力損失ΔＰｌｏｓｓ＿ｓｔａがなくなる（すなわちゼロになる）ので、上記差圧ΔＰに対する燃料漏れ判定閾値である差圧閾値Ｐｔｈｒを車両側圧力損失ΔＰｌｏｓｓ＿ｖｅｈに設定すればよいことになる。
上記ステップＳ３８において上記差圧ΔＰが差圧閾値Ｐｔｈｒより大きい場合、続くステップＳ２０によって燃料タンク３４に水素が目標圧力まで充填されたか否を判定し、ここで否定判定がなされると上記ステップＳ３６，Ｓ３８，Ｓ２０の各ステップが目標圧力到達まで繰り返し実行される。そして、ステップＳ２０において目標圧力まで充填されたと判定されると、ステップＳ２２によって、第１開閉弁２２を閉弁して水素充填を終了する。
一方、上記ステップＳ２０において、上記差圧ΔＰが差圧閾値Ｐｔｈｒを下回ったと判定されたとき、続くステップＳ２４によって水素漏れが発生したと判断し、ステップＳ２６によって第１開閉弁２２を直ちに閉弁して水素充填を中止する。この場合、水素漏れの発生を音声および表示等のアラームで報知するのが好ましい。
このように本実施形態の燃料漏れ検出装置１１によれば、レセプタクル３０から燃料タンク３４へ至る水素充填配管３２によって生じる圧力損失等がそれぞれ異なる種々の車両１４に対して、燃料漏れ検出の判断のための差圧閾値Ｐｔｈｒをその車両１４に応じた適切な値として設定することができ、その結果、水素供給ステーション１６での車両１４への水素充填時における燃料漏れの検出をより正確に且つ早期に行うことが可能になる。すなわち、水素供給ステーション１６での水素充填操作の安全性が向上する。また、ステーション１６ａ側と車両１４側とに設けた複数の圧力センサ４８，４４で水素充填時の圧力を監視することで、水素漏れ発生時に漏れ箇所の特定が容易に行える利点がある。
次に、図７，８を参照して第３実施形態の燃料漏れ検出装置について説明する。図７は第３実施形態の燃料漏れ検出装置１２の概略構成を示すブロック図である。図８は、図７の燃料漏れ検出装置１２の制御装置２４において実行される燃料漏れ検出ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。本実施形態の燃料漏れ検出装置１２は、上述した第１実施形態の燃料漏れ検出装置１０とほぼ同一の構成を有しているため、同一または類似の構成要素に同一または類似の符合を付して重複することとなる説明を援用により省略する。
図７に示すように、第３実施形態の燃料漏れ検出装置１２が適用される車両１４ａには、レセプタクル３０と燃料タンク３４とを接続する水素充填配管３２に第２開閉弁５０が設けられている。第２開閉弁５０は、充填通信用ＥＣＵ４２からの信号に応じて開弁または閉弁されるよう制御される。また、第２開閉弁５０には、第２流量計５２が設置されている。第２流量計５２は、水素充填配管３２を燃料タンク３４へ向かって流れる水素流量を計測する機能を有する。
第２流量計５２により計測される水素流量は、充填通信用ＥＣＵ４２に送信されて、燃料タンク３４の水素充填量である積算値Ｆｖｅｈが算出される。そして、この積算値Ｆｖｅｈが水素充填時に第２通信機４６を介してステーション１６へ送信されることになる。これ他の構成は、上記第１実施形態の燃料漏れ検出装置１０の場合と同様である。
続いて、燃料漏れ検出装置１２の動作について説明する。図８を参照すると、ノズル１８が車両１４ａのレセプタクル３０に気密状態で接続されると、制御装置２４において燃料漏れ検出ルーチンの処理が開始される。レセプタクル３０にノズル１８が接続されると、制御装置２４は、まずステップＳ１０によって、ステーション１６の第１通信機２８と車両１４の第２通信機４６との間の通信を確立する。これにより、制御装置２４は、第１通信機２８を介して車両１４ａの燃料タンク３４の水素充填に関するデータ、具体的には燃料タンク３４への水素充填量である積算値Ｆｖｅｈを受信可能になる。
次に、ステップＳ１２によって、ステーションオペレータまたは車両ユーザ等によるスイッチ操作に応じて車両１４への水素充填が開始される。具体的には、第１開閉弁２２を開弁させて水素を水素供給経路２０を介してノズル１８から流出させる。また、車両１４ａ側では、充填通信用ＥＣＵ４２からの信号に応じて第２開閉弁５０が開弁される。これにより、ステーション１６のノズル１８から流出した水素は、レセプタクル３０から水素充填配管３２を通って燃料タンク３４へ充填されていく。
続いて、ステップＳ４０によって、車両１４ａ側から上記積算値Ｆｖｅｈを通信により取得する。それから、続くステップＳ１６によって、ステーション１６の第１流量計２６により検出された水素流量の積算値Ｆｓｔａを取得する。
そして、ステップＳ４２によって、車両１４ａ側から取得した上記積算値Ｆｖｅｈと、ステーション１６側の水素流量の積算値Ｆｓｔａとが等しいか否かを判定する。ここで「等しい」とは、両者が完全に一致していなくても、第１および第２流量計２６，５２の計測誤差が想定される程度の差であれば実質的に等しいと判定することが可能である。そのような誤差範囲は、流量に応じて設定される値として予め制御装置２４内のメモリに記憶されている。
上記ステップＳ４２において車両側積算値Ｆｖｅｈとステーション側積算値Ｆｓｔａとが等しいと判定されると、続くステップＳ２０によって燃料タンク３４に水素が目標圧力まで充填されたか否を判定し、ここで否定判定がなされると上記ステップＳ４０，Ｓ１６，Ｓ４２，Ｓ２０の各ステップが目標圧力到達まで繰り返し実行される。そして、ステップＳ２０において目標圧力まで充填されたと判定されると、ステップＳ２２によって、第１開閉弁２２および第２開閉弁５０を閉弁して水素充填を終了する。
一方、上記ステップＳ４２において車両側積算値Ｆｖｅｈとステーション側積算値Ｆｓｔａとが等しいと判定されないときには、ステップＳ２４によって水素漏れが発生したと判断し、ステップＳ２６によって第１および第２開閉弁２２，５０を直ちに閉弁して水素充填を中止する。この場合、水素漏れの発生を音声および表示等のアラームで報知するのが好ましい。
このように第３実施形態の燃料漏れ検出装置１２では、ステーション１６側で計測される水素流量の積算値Ｆｓｔａと、車両１４ａ側で計測される水素充填量の積算値Ｆｖｅｈとを監視しながら水素充填を行うので、水素漏れが発生した場合には正確に且つ早期に検出することが可能である。
なお、本発明に係る燃料漏れ検出装置は、上述した各実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。
例えば、第２実施形態の燃料漏れ検出装置１１の構成は、第１実施形態の燃料漏れ検出装置１０と組み合わせて用いられてもよい。すなわち、差量閾値Ｆｔｈｒによる燃料漏れ判定と並行して差圧閾値Ｐｔｈｒによる燃料漏れ判定も実行して、いずれかのルーチンで燃料漏れが発生していると判定された場合に水素充填を中止するようにしてもよい。
また、燃料漏れ検出装置の制御装置は、水素充填データを蓄積して記憶し、例えば車種ごと又は個別の車両ごとに応じた閾値等を設定できるようにデータベースを作成および更新してもよい。これにより、燃料漏れをより精度良く検出することが可能になる。
１０，１１，１２ 燃料漏れ検出装置、１４，１４ａ 車両、１６，１６ａ 水素供給ステーション、１８ ノズル、２０ 水素供給経路、２２ 第１開閉弁、２４ 制御装置、２６ 第１流量計、２８ 第１通信機、３０ レセプタクル、３２ 水素充填配管、３４ 燃料タンク、３５ 流入口、３６ 開閉弁、３８ 水素供給管、４０ 温度センサ、４２ 充填通信用ＥＣＵ、４４ （第２）圧力センサ、４６ 第２通信機、４８ （第１）圧力センサ、５０ 第２開閉弁、５２ 第２流量計。

Claims (10)

  1. 燃料供給ステーションに設けられ、燃料供給部を介して車両の充填口から車載燃料タンクに燃料を充填する際に燃料漏れを検出する燃料漏れ検出装置であって、
    前記燃料供給部が前記充填口に連結されたときに前記車載燃料タンクの燃料充填に関するデータを車両側から通信により取得する通信部と、前記燃料供給部の上流側の燃料供給経路上に設けられ前記燃料供給部へ流れる燃料流量を計測する燃料流量計測部と、前記燃料供給部への燃料の流出を許可または停止する燃料流出許可部と、前記燃料流出許可部を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記燃料流量計測部から取得される燃料流量と、前記通信部を介して前記車両側から取得される燃料充填に関するデータとに基づいて、車両への燃料充填時の燃料漏れを検出する燃料漏れ検出部を有し、この燃料漏れ検出部により燃料漏れが発生していることが検出されたときに前記燃料流出許可部によって燃料供給部への燃料流出を停止する、燃料漏れ検出装置。
  2. 請求項１に記載の燃料漏れ検出装置において、
    前記燃料充填に関するデータは、前記車載燃料タンクに設けた温度センサによって燃料充填時に検出されるタンク温度と、前記車載燃料タンクの流入口近傍に設けられた圧力センサによって燃料充填時に検出されるタンク圧力とを含み、前記タンク温度およびタンク圧力が車載送信部を介して前記通信部に送信されることを特徴とする燃料漏れ検出装置。
  3. 請求項２に記載の燃料漏れ検出装置において、
    前記燃料漏れ検出部は、前記タンク温度およびタンク圧力に基づいて燃料の推定充填量を導出し、前記燃料流量計測部により計測される燃料流量と前記推定充填量との差量が所定の差量閾値を超えたこときに燃料漏れが発生していると判定することを特徴とする燃料漏れ検出装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料漏れ検出装置において、
    前記燃料供給部の上流側で燃料充填時の燃料供給圧力を検出する第１圧力センサを更に備え、前記燃料充填に関するデータには前記車載燃料タンクの流入口近傍に設けられた第２圧力センサによって燃料充填時に検出されるタンク圧力が含まれており、前記燃料漏れ検出部は前記第１圧力センサによる検出値と前記第２圧力センサによる検出値との差圧が所定の差圧閾値を下回ったときに燃料漏れが発生していると判定することを特徴とする燃料漏れ検出装置。
  5. 請求項４に記載の燃料漏れ検出装置において、
    前記所定の差圧閾値は、前記車両側から送信されるその車両特有の値であって、前記充填口から前記車載燃料タンクに至るまでの配管で生じる圧力損失に相当することを特徴とする燃料漏れ検出装置。
  6. 燃料供給ステーションにおいて燃料供給部を介して車両の充填口から車載燃料タンクに燃料を充填する際に燃料漏れを検出する燃料漏れ検出方法であって、
    前記燃料供給部が前記充填口に連結されたときに前記車載燃料タンクの燃料充填に関するデータを車両側から通信により取得する工程と、
    前記燃料供給部の上流側の燃料供給経路上に設けられた燃料流量計測部により計測される前記燃料供給部への燃料流量を取得する工程と、
    前記燃料流量と前記燃料充填に関するデータとに基づいて車両への燃料充填時の燃料漏れを検出する工程と、
    前記燃料漏れが発生していることが検出されたときに前記燃料供給部への燃料流出を停止する工程と、
    を含む燃料漏れ検出方法。
  7. 請求項６に記載の燃料漏れ検出方法において、
    前記燃料充填に関するデータは前記燃料充填時における前記車載燃料タンクのタンク温度およびタンク圧力を含み、前記タンク温度およびタンク圧力が車両側から燃料供給ステーション側へ送信されることを特徴とする燃料漏れ検出方法。
  8. 請求項７に記載の燃料漏れ検出方法において、
    前記燃料漏れを検出する工程は、前記タンク温度およびタンク圧力に基づいて燃料の推定充填量を導出し、前記燃料流量と前記推定充填量との差量が所定の差量閾値を超えたこときに燃料漏れが発生していると判定することを特徴とする燃料漏れ検出方法。
  9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載の燃料漏れ検出方法において、
    前記燃料供給部の上流側で検出される燃料充填時の燃料供給圧力を取得する工程をさらに含み、前記燃料充填に関するデータには前記車載燃料タンクの流入口近傍で検出される燃料充填時のタンク圧力が含まれており、前記燃料漏れを検出する工程は、前記燃料供給圧力と前記タンク圧力との差圧が所定の差圧閾値を下回ったときに燃料漏れが発生していると判定することを特徴とする燃料漏れ検出方法。
  10. 請求項９に記載の燃料漏れ検出方法において、
    前記所定の差圧閾値は、前記車両側から送信されるその車両特有の値であって、前記充填口から前記車載燃料タンクに至るまでの配管で生じる圧力損失に相当することを特徴とする燃料漏れ検出方法。
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