JP6001600B2 - ガス供給部を制御するシステムおよびガス充填方法 - Google Patents
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Description
このような態様とすれば、第1の充填の前においてタンク内の圧力が大きい場合には、大きな流量で第1の充填が行われる。このため、タンク内の圧力が大きい場合、第1の充填の前のタンク内の圧力によらず一定の流量で第2の充填を行う態様に比べて、所定時間におけるタンク内の圧力の変化を、大きな値とすることができる。よって、所定時間におけるタンク内の圧力の変化の正確な測定値に基づいて、適切に第2の充填における流量を決定することができる。
このような態様とすれば、簡易な制御で第1の充填における流量の設定を行うことができる。
このような態様とすれば、制御部の故障により、タンク内の圧力に応じた第1の充填における流量の設定処理が実行されずに第1の充填が行われる場合には、第1の充填は、第2の流量より小さい第1の流量で行われる。一方、同様に、タンク内の圧力に応じた流量の設定処理が実行されずに第1の充填が行われる場合に、より多い第2の流量で行われる態様においては、本来、流量が少なく少ない消費エネルギーで実現できる第1の流量による充填を行うべき場合に、流量が多く消費エネルギーが多い第2の流量による充填が行われる。よって、上記の態様によれば、タンク内の圧力に応じた流量の設定処理が実行されずに第1の充填が行われる場合に、第1の流量より大きい第2の流量で行われる態様に比べて、システムの故障時におけるエネルギー消費を少なくすることができる。
このような態様とすることにより、たとえば、最大70MPaの圧力を取り得るタンクにガスを充填する場合に、第2の充填の際の流量を適切に定めることができる。
このような態様とすれば、タンクの放熱のしやすさを考慮して、第2の充填におけるガスの流量を設定することができる。
このような態様とすれば、タンクの放熱のしやすさ、およびタンクの温度変化のしやすさを考慮して、第2の充填におけるガスの流量を設定することができる。
A1.水素充填システム100と車両200の構成:
図1は、本発明の実施形態1の水素充填システム100と車両200の構成を示すブロック図である。水素充填システム100は、車両200に水素ガスを充填するシステムである。水素充填システム100は、ガス容器112と、圧縮機113と、蓄圧容器114と、流量調整弁115と、流量計116と、プレクーラ117と、ガス充填ノズル119と、温度センサ121と、圧力センサ122と、外気温センサ123と、通信機124と、制御装置130と、を備える。ガス容器112と、圧縮機113と、蓄圧容器114と、流量調整弁115と、流量計116と、プレクーラ117と、ガス充填ノズル119とは、配管118によって、その順に直列に接続されている。
図2は、水素充填システム100が車両200の水素ガスタンク206に水素ガスを充填する際の予備充填の処理を示すフローチャートである。図2の処理は、制御装置130が水素充填システム100の各部を制御し、さらに車両200から必要な情報を取得することにより実行される。
B1.予備充填および流量の決定:
実施形態2においては、予備充填の結果に基づく本充填の流量の決定方法(図2のステップS55〜S80、ならびに図6参照)と、本充填における充填の制御方法とが、実施形態1とは異なる。そして、実施形態2の水素充填システム100は、マップM1〜M3(図1参照)を備えていない。実施形態2の他の点は、実施形態1と同じである。
実施形態1においては、本充填は、図6の処理で定められた一定の流量で行われる。しかし、実施形態2の本充填においては、水素ガスの流量は、図7の処理で定められた流量に基づいて行われるものの、モデルから得られた温度の予測値Tm、および測定された温度T2に基づいて、変更(すなわち制御)される。
実施形態3においては、予備充填の流量の設定方法(図2のステップS20,S35参照)が、実施形態1とは異なる。実施形態3の他の点は、実施形態1と同じである。
D1.変形例1:
予備充填の際のガスの充填の流量は、予備充填中に変化してもよい。ただし、予備充填開始前のタンク内の圧力が第1の範囲内であるときの予備充填の流量の平均値は、予備充填開始前のタンク内の圧力が第1の範囲と重複せず第1の範囲よりも高い第2の範囲内であるときの予備充填の流量の平均値よりも、低いことが好ましい。
予備充填の流量を切り換える圧力のしきい値Psは、2Mpa、8MPaなど、他の値とすることもできる。ただし、予備充填の流量を切り換える圧力のしきい値Psは、1〜10Mpaとすることが好ましく、3〜7MPaとすることが寄り好ましい。予備充填の流量を切り換える圧力のしきい値をそのような値とすることにより、最大70MPaの圧力までガスを充填するタンクの予備充填において、圧力上昇量を正確に測定することができる。
水素ガスタンク206内のガスの温度および圧力の測定は、予備充填の期間中の異なる二つの時刻について行われればよい。ただし、予備充填における温度の上昇量ΔTと圧力の上昇量ΔPを使用して、本充填の流量量を決定する際のΔTおよびΔPの測定時間は、同じ時間区間である。
予備充填の際に取得される圧力の上昇量ΔPおよび温度の上昇量ΔTは、予備充填を行っている時間t1のうちの一部の時間区間における圧力の上昇量および温度の上昇量とすることもできる。予備充填の開始直後の所定の時間区間、および予備充填の終了直前の所定の時間区間を除いて圧力の上昇量および温度の上昇量を測定することにより、ノイズの少ない測定を行うことができる。
予備充填における単位時間当たりの温度の上昇量は、予備充填中の他の時間区間(一部の時間区間)について計算されてもよい。ただし、より長い時間区間の温度変化を使用して単位時間当たりの温度の上昇量を計算することが好ましい。そのようにして得た単位時間当たりの温度の上昇量は、短い時間区間の局所的な温度変化の影響をより受けにくいためである。
本充填の流量は、ΔT/ΔPを使用する方法以外の、予備充填における圧力上昇量と温度上昇量とを使用した他の方法で定めることもできる。
本充填の流量の決定は、車両の制御装置や、ガス充填システムの制御部にデータを提供しうる外部の構成など、他の構成が行ってもよい。
上記実施形態1においては、本充填は、一定流量で行われるものとし、上記実施形態1においては、本充填の際の水素ガスの充填の流量は一定である。しかし、本充填の際のガスの充填の流量は、本充填中に変化してもよい。たとえば、予備充填に基づいて定めた流量に基づいて本充填を開始し、その後、測定されたパラメータに応じて流量を変更してもよい(実施形態2の図8参照)。
112…ガス容器
113…圧縮機
114…蓄圧容器
115…流量調整弁
116…流量計
117…プレクーラ
118…配管
119…ガス充填ノズル
121…温度センサ
122…圧力センサ
123…外気温センサ
124…通信機
130…制御装置
200…車両
203…レセプタクル
204…配管
205…逆止弁
206…水素ガスタンク
207…圧力センサ
208…温度センサ
210…通信機
230…制御装置
M1〜M3…マップ
Claims (7)
- タンクにガスを供給するガス供給部を制御するシステムであって、
前記タンク内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記タンク内の温度を取得する温度取得部と、
前記ガス供給部を制御して、前記タンクにガスを供給する第1の充填を行わせ、前記ガス供給部を制御して、前記第1の充填中の所定時間における前記タンク内の圧力の変化と前記タンク内の温度の変化の比に基づいて決定された流量に基づき、前記タンクにガスを供給する第2の充填を行わせる制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1の充填の前の前記タンク内の圧力が第1の圧力である場合に、第1の流量で前記第1の充填を行わせ、
前記第1の充填の前の前記タンク内の圧力が前記第1の圧力より大きい第2の圧力である場合に、前記第1の流量よりも大きい第2の流量で前記第1の充填を行わせる、ガス供給部を制御するシステム。 - 請求項1記載のシステムであって、
前記制御部は、
前記第1の充填の前の前記タンク内の圧力が、しきい値より小さい場合に、前記第1の充填における流量を前記第1の流量に設定し、
前記第1の充填の前の前記タンク内の圧力が、前記しきい値より大きい場合に、前記第1の充填における流量を前記第2の流量に設定する、システム。 - 請求項1または2記載のシステムであって、
前記制御部は、
前記タンク内の圧力に応じた前記第1の充填における流量の設定に先立って、前記第1の充填における流量を前記第1の流量に設定する、システム。 - 請求項2記載のシステムであって、
前記しきい値は、1〜10MPaの範囲内にある、システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステムであって、
前記制御部は、
前記第1の充填中の前記所定時間における前記タンク内の前記圧力の変化ΔPに対する前記所定時間における前記タンク内の前記温度の変化ΔTが、第1の範囲内にあるとき、前記第2の充填前の前記タンク内の温度と圧力とに基づいてガスの流量を定める第1のマップに従って、前記第2の充填におけるガスの流量を設定し、
前記圧力の変化ΔPに対する前記温度の変化ΔTが、前記第1の範囲よりも小さい第2の範囲内にあるとき、前記第2の充填前の前記タンク内の温度と圧力とに基づいてガスの流量を定める第2のマップであって、同一の入力パラメータに対して前記第1のマップよりも大きい流量を定める第2のマップに従って、前記第2の充填におけるガスの流量を設定する、システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステムであって、
前記制御部は、
前記第1の充填中の前記所定時間における前記タンク内の前記圧力の変化ΔPに対する前記所定時間における前記タンク内の前記温度の変化ΔTと、前記第1の充填中の単位時間当たりの前記タンク内の温度の変化と、に基づいて、前記第2の充填におけるガスの流量を設定し、
前記圧力の変化ΔPに対する前記温度の変化ΔTと、前記単位時間当たりの温度の変化と、に基づいて定められる前記第2の充填中の前記タンク内の温度の予測値と、前記第2の充填中の前記タンク内の温度と、に基づいて、前記第2の充填におけるガスの流量を制御する、システム。 - タンクにガスを充填する方法であって、
(a)タンクにガスを供給する第1の充填を行う工程と、
(b)前記第1の充填中の所定時間における前記タンク内の圧力の変化と前記タンク内の温度の変化の比に基づいて決定された流量に基づき、前記タンクにガスを供給する第2の充填を行う工程と、を備え、
前記工程(a)は、
前記第1の充填の前の前記タンク内の圧力が第1の圧力である場合に、第1の流量で前記第1の充填を行い、
前記第1の充填の前の前記タンク内の圧力が前記第1の圧力より大きい第2の圧力である場合に、前記第1の流量よりも大きい第2の流量で前記第1の充填を行う工程である、タンクにガスを充填する方法。
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