JP6375684B2 - 制御装置及び燃料ガス充填システム、並びに燃料ガス充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置及び燃料ガス充填システム、並びに燃料ガス充填方法に関する。

従来の燃料ガス充填システムとしては、車両と、車両の燃料タンクに水素ガスを充填する充填装置との間で通信を行いながら、燃料タンクの温度や圧力などの情報を用いて燃料タンクに水素ガスを充填する通信充填制御を行うものがある（特許文献１参照）。

特開２０１２−７６７１３号公報 特許第４０７１６４８号公報

上述のような通信充填制御では、車両から、燃料タンクに関する情報を含む信号が充填装置へ送信されたときに、充填装置において車両からの信号が正常に受信されない場合もある。このような場合には、充填装置は、車両からの信号を用いずに、車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する非通信による充填制御を行うことになる。

非通信による充填制御が行われると、通信充填制御を行ったときに比べて、燃料タンクへの燃料ガスの充填率が低くなり、また燃料ガスを燃料タンクに充填してから充填が完了するまでの充填時間が長くなってしまう。

このため、充填装置において車両からの信号を受信できないような状態では、燃料タンクに燃料ガスを充填するときの効率が悪くなることから、運転者などが充填装置の状態を確認するような煩わしい作業が必要になるという問題点がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、効率よく、車両の燃料タンクに燃料ガスを充填させる制御装置及び燃料ガス充填システム、並びに燃料ガス充填方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、制御装置は、車両と通信する通信手段により受信される信号に基づいて前記車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する充填処理を制御する。制御装置は、前記通信手段により前記信号が受信されたか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記信号が受信されなかったと判断された場合には、前記通信手段を再起動する再起動手段と、を含むことを特徴とする。

この態様によれば、通信手段を再起動することによって通信手段により信号が受信されたときには、車両と通信しながら充填処理が実行されるので、効率よく、車両の燃料タンクに燃料ガスを充填させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態による水素充填システムの概略構成図である。 図２は、本実施形態における燃料ガス充填方法を示すフローチャートである。 図３は、燃料ガス充填方法に含まれる通信充填処理を示すフローチャートである。 図４は、燃料ガス充填方法に含まれる非通信充填処理を示すフローチャートである。 図５は、本発明の第２実施形態における燃料ガス充填方法を示すフローチャートである。 図６は、本発明の第３実施形態における燃料ガス充填方法を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第４実施形態における燃料ガス充填方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による水素充填システム１の概略構成図である。

水素充填システム１は、燃料タンク２１０を搭載した車両２００と、貯蔵された水素ガスを燃料タンク２１０に充填するための水素ステーション１００と、を備える。

車両２００は、燃料タンク２１０に充填された水素ガスを燃料とする燃料電池を備え、燃料電池の発電電力によって駆動モータ等を駆動して走行する。車両２００は、燃料タンク２１０の他に、燃料タンク２１０内の状態を検出するための車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２と、レセプタクル２１３と、送信機２２０と、車両コントローラ２３０と、を備える。

車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２は、それぞれ燃料タンク２１０に取り付けられる。車両側圧力センサ２１１は、燃料タンク２１０内の圧力Ｐ_vehicleを検出する。車両側温度センサ２１２は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleを検出する。

レセプタクル２１３は、車両２００のリッドボックス２１４に設けられ、燃料タンク２１０に水素を充填する際に水素ステーション側の充填ノズル３２が接続される部品である。水素ガスは、レセプタクル２１３を介して燃料タンク２１０に充填される。

送信機２２０は、車両２００の燃料タンク２１０に関する情報を含む信号を送信する送信手段である。送信機２２０は、例えばレセプタクル２１３に設けられた赤外線通信機であって、水素ステーション側の充填ノズル３２が接続されているときに、充填ノズル３２に設けられた水素ステーション側の受信機３３との間で赤外線通信を行うことができるようになっている。送信機２２０は、車両コントローラ２３０からの送信指令に基づいて、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する際に必要な車両側情報を、所定の間隔（例えば１００[ｍｓ]）で水素ステーション側の受信機３３に送信する。

車両側情報は、複数のデータで構成されており、固定情報と変動情報とを含む。固定情報には、車両側の送信機２２０と水素ステーション側の受信機３３との間で通信を行うにあたって必要となるプロトコル情報及び通信ソフトウェアのバージョン情報や、レセプタクル２１３の種類、燃料タンク２１０の容積などのデータが含まれる。変動情報には、車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２で検出した燃料タンク２１０内の圧力Ｐ_vehicle及び温度Ｔ_vehicleや、水素ガスを燃料タンク２１０に充填可能な状態であるか否か示す充填可否情報などが含まれる。

車両コントローラ２３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えるマイクロコンピュータとして構成される。

車両コントローラ２３０には、前述した車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２の検出値や、レセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続されたか否かを検出する車両側接続センサ２３１の検出値、車両２００のリッドボックス２１４が開かれたか否かを検出する開閉センサ２３２の検出値などのほか、車両２００の走行させるための制御に必要な種々のセンサ類の検出値が入力される。車両コントローラ２３０は、例えばリッドボックス２１４が開かれた場合やレセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続された場合など、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する可能性があるときに、送信機２２０に対して車両側情報の送信指令を出す。

水素ステーション１００は、輸送されてきた既成の水素ガスを貯蔵しておくオフサイト側ステーションであり、コンプレッサ１０と、複数の貯蔵タンク２０と、ディスペンサ３０と、コントローラ４０と、を備える。

コンプレッサ１０は、必要に応じてトレーラ等によって輸送されてきた輸送タンク２内の既成の水素ガスを、加圧圧縮して各貯蔵タンク２０に供給する。輸送タンク２内の圧力は、例えば２０ＭＰａに設定されている。

貯蔵タンク２０は、車両２００の燃料タンク２１０に充填するための水素ガスを、所定の圧力に維持した状態で貯蔵する。本実施形態では、貯蔵タンク２０は、低圧貯蔵タンク２１、中圧貯蔵タンク２２及び高圧貯蔵タンク２３の３つのタンクで構成される。低圧貯蔵タンク２１、中圧貯蔵タンク２２及び高圧貯蔵タンク２３の貯蔵上限圧力は、それぞれ４０Ｍｐａ、６０Ｍｐａ、８０Ｍｐａに設定されている。各貯蔵タンク２１−２３には、各貯蔵タンク２１−２３内の圧力を検出するための貯蔵圧センサ４１−４３がそれぞれ取り付けられる。

貯蔵タンク２０は、上流配管１１を介してコンプレッサ１０に接続され、下流配管１５を介してディスペンサ３０に接続される。

上流配管１１は、コンプレッサ１０によって加圧圧縮された水素ガスを各貯蔵タンク２０に供給するためのガス流路であって、メイン流路１１Ａと、分岐流路１１Ｂと、を備える。

メイン流路１１Ａは、その上流端がコンプレッサ１０に接続される。

分岐流路１１Ｂは、メイン流路１１Ａの下流端から３本に分岐して、各貯蔵タンク２１−２３の入口部に接続される。分岐流路１１Ｂには、各分岐流路１１Ｂを開閉する第１上流開閉弁１２、第２上流開閉弁１３及び第３上流開閉弁１４がそれぞれ設けられる。第１上流開閉弁１２、第２上流開閉弁１３及び第３上流開閉弁１４の開度は、コントローラ４０によって制御される。

下流配管１５は、各貯蔵タンク２０に貯蔵された水素ガスをディスペンサ３０に供給するためのガス流路であって、メイン流路１５Ａと、分岐流路１５Ｂと、を備える。

メイン流路１５Ａは、下流端がディスペンサ３０に接続される。メイン流路１５Ａには、各貯蔵タンク２０からディスペンサ３０に供給され水素ガスの流量を調整するための流量調整弁１９と、メイン流路１５Ａを流れる水素ガスの流量を検出するための流量センサ４４と、が設けられる。流量調整弁１９の開度は、メイン流路１５Ａを流れる水素ガスの流量が所望の流量となるように、流量センサ４４の検出値に基づいてコントローラ４０によってフィードバック制御される。

分岐流路１５Ｂは、メイン流路１５Ａの上流端から３本に分岐して、各貯蔵タンク２１−２３の出口部に接続される。分岐流路１５Ｂには、各分岐流路１５Ｂを開閉する第１下流開閉弁１６、第２下流開閉弁１７及び第３下流開閉弁１８がそれぞれ設けられる。第１下流開閉弁１６、第２下流開閉弁１７及び第３下流開閉弁１８の開度は、コントローラ４０によって制御される。

低圧貯蔵タンク２１に水素ガスを貯蔵する場合、コントローラ４０は、第１上流開閉弁１２のみを開弁状態とし、その他の開閉弁を閉弁状態として、コンプレッサ１０によって加圧圧縮した輸送タンク２内の水素ガスを低圧貯蔵タンク２１に供給する。中圧貯蔵タンク２２に水素ガスを貯蔵する場合、コントローラ４０は、第２上流開閉弁１３のみを開弁状態とし、その他の開閉弁を閉弁状態として、コンプレッサ１０によって加圧圧縮した輸送タンク２内の水素ガスを中圧貯蔵タンク２２に供給する。高圧貯蔵タンク２３に水素ガスを貯蔵する場合、コントローラ４０は、第３上流開閉弁１４のみを開弁状態とし、その他の開閉弁を閉弁状態として、コンプレッサ１０によって加圧圧縮した輸送タンク２内の水素ガスを高圧貯蔵タンク２３に供給する。

ディスペンサ３０は、各貯蔵タンク２１−２３に選択的に接続され、接続された貯蔵タンク２０内の水素ガスを燃料タンク２１０に充填する充填装置である。ディスペンサ３０は、燃料タンク２１０内の圧力上昇に併せて低圧貯蔵タンク２１、中圧貯蔵タンク２２、高圧貯蔵タンク２３の順に接続され、貯蔵タンク２０内の圧力と燃料タンク２１０内の圧力との差圧を利用して、燃料タンク２１０に充填する。ディスペンサ３０は、充填ホース３１と、充填ノズル３２と、受信機３３と、ステーション側圧力センサ３４と、ステーション側温度センサ３５と、表示部３６と、を備える。

充填ホース３１は、ディスペンサ３０に選択的に接続された貯蔵タンク２０内の水素ガスを、車両２００の燃料タンク２１０に供給するためのホースである。

充填ノズル３２は、充填ホース３１の先端に設けられ、車両２００のレセプタクル２１３に接続される。

受信機３３は、車両２００の送信機２２０と通信する通信手段である。受信機３３は、車両２００の燃料タンク２１０に関する車両側情報を含む信号を受信する。受信機３３は、例えば充填ノズル３２に設けられた赤外線通信機であって、充填ノズル３２がレセプタクル２１３に接続されたときに、車両側の送信機２２０との間で赤外線通信を行うことができるようになっている。受信機３３で受信した車両側情報は、コントローラ４０に入力される。

ステーション側圧力センサ３４及びステーション側温度センサ３５は、それぞれ充填ホース３１に取り付けられる。ステーション側圧力センサ３４は、車両２００の燃料タンク２１０に充填される水素ガスの圧力、すなわち水素ステーション側の圧力Ｐ_Staを検出する。ステーション側温度センサ３５は、車両２００の燃料タンク２１０に充填される水素ガスの温度、すなわち水素ステーション側の温度Ｔ_Staを検出する。

表示部３６は、水素ガスの充填状態に関する情報を表示するディスプレイであって、ディスペンサ３０の全面上部に配置される。表示部３６には、充填状態に関する情報として、水素ガスの充填状況や充填終了予定時間、後述する充填方法（通信充填及び非通信充填のいずれを実施しているか）などの情報が表示される。本実施形態では、表示部３６を介して目標水素充填量等の入力ができるように、表示部３６はタッチパネル式のディスプレイとなっている。

コントローラ４０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えるマイクロコンピュータとして構成される。また、コントローラ４０には、必要に応じてカウント値をカウントするカウンタ４９が備えられている。

コントローラ４０には、前述した貯蔵圧センサ４１−４３や流量センサ４４、ステーション側圧力センサ３４、ステーション側温度センサ３５の検出値のほか、充填ノズル３２がレセプタクル２１３に接続されたか否かを検出するステーション側接続センサ４５の検出値や受信機３３で受信した車両側情報が入力される。コントローラ４０は、これらの入力値に基づいて、車両２００の燃料タンク２１０に水素ガスを充填する水素充填制御を実施する。

ここで、本実施形態によるコントローラ４０は、いわゆる通信充填によって燃料タンク２１０に水素ガスを充填するか、又は、非通信充填によって燃料タンク２１０に水素ガスを充填するかを、選択的に実行することができるようになっている。

通信充填は、受信機３３で受信した車両側情報を利用して燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。すなわち、車両側と水素ステーション側で通信を行い、車両側情報に含まれる燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleを監視しながら、燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。

このように、通信充填の場合は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleを監視しながら燃料タンク２１０に水素ガスを充填することができるので、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleに応じて水素ガスの供給流量を制御することができる。

すなわち、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが低いときは流量を多くして充填速度を速めることができる。

そして、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが規定の上限温度に近付いてきたときは、水素ガスの流量を減らしつつ、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが規定の上限温度になるまで水素ガスの充填を継続することができる。したがって、通信充填では、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleと水素ステーション側の圧力Ｐ_Staとに基づいて燃料タンク２１０の水素充填率ＳＯＣを算出し、水素充填率ＳＯＣが目標水素充填率ＳＯＣ_tgtとなるまで水素充填を継続することができる。

一方で、非通信充填は、受信機３３で受信した車両側情報を利用せずに燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。すなわち、車両側と水素ステーション側で通信を行わず、水素ステーション側の情報のみで燃料タンク２１０に水素ガスを充填する充填方法である。

非通信充填の場合は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが不明なので、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleに応じて水素ガスの流量を制御することができず、燃料タンク２１０内の温度の急激な上昇を防止するために、一定の低流量で水素ガスを供給することしかできない。そのため、充填速度は通信充填よりも遅くなる。

また、非通信充填の場合は、燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが不明なので、水素充填率ＳＯＣを算出することもできない。そのため、水素ステーション側の圧力Ｐ_Staが目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに応じて予め定められた非通信充填停止圧力Ｐ２となったら水素充填を終了する必要がある。そして、非通信充填停止圧力Ｐ２は、充填中に燃料タンク２１０内の温度Ｔ_vehicleが規定の上限温度を超えないようにするために、十分なマージンを確保した低い圧力に設定する必要がある。

したがって、非通信充填を実施した場合は、通信充填を実施した場合と比較して充填速度は遅くなり、また、燃料タンク２１０に充填できる水素ガス量も少なくなる。

そのため、車両側の送信機２２０と水素ステーション側の受信機３３との間で通信が確保できる場合には、通信充填を実施する。しかしながら、送信機２２０から、燃料タンク２１０に関する情報を含む信号が受信機３３へ送信されたときに、受信機３３において送信機２２０からの信号が正常に受信されない場合もある。このような場合には、コントローラ４０で実行される充填処理が非通信充填に移行されてしまうので、燃料タンク２１０に燃料ガスを充填するときの効率が悪くなってしまう。

そこで本実施形態では、燃料タンク２１０に燃料ガスを充填する際に車両２００との通信により車両側情報を含む信号が受信されない場合には、水素充填システム１を再起動するようにした。以下、この本実施形態による水素充填制御について説明する。

図２は、本実施形態による水素充填制御に関する燃料ガス充填方法を示すフローチャートである。本処理は、水素ステーション１００の充填ノズル３２が車両２００のレセプタクル２１３に接続されたときに開始される。

ステップＳ１において、コントローラ４０は、運転者等によってディスペンサ３０に入力された燃料タンク２１０の目標水素充填率ＳＯＣ_tgtを読み込む。

ステップＳ２において、コントローラ４０は、ディスペンサ３０の受信機３３において、車両２００の送信機２２０から送信されてくる車両側情報の受信確認ができたか否かを判定する。

例えば、コントローラ４０は、車両２００のレセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続されてからの経過時間が所定の待機時間を超過したか否かを確認する。そしてコントローラ４０は、経過時間が所定の待機時間を超えていない場合には、車両側情報が受信されたと判定し、何らかの異常により経過時間が所定の待機時間を超えた場合には、車両側情報が受信されなかったと判定する。

あるいは、燃料ガスを充填することを許可するための充填ボタンがディスペンサ３０に設けられている場合には、コントローラ４０は、充填ボタンが押されてからの経過時間に応じて受信確認ができたか否かを判定するようにしてもよい。

このように、充填処理を開始するための準備が整ってかたら所定期間が経過しても、受信機３３によって車両側情報を含む信号が受信されない場合には、コントローラ４０は、車両側情報が受信されなかったと判断する。これにより、車両側情報が受信できたか否かを確認することが可能になる。

車両側情報の受信確認ができれば、コントローラ４０は、ステップＳ３の処理に進む。すなわち、ステップＳ２の処理は、車両２００の燃料タンク２１０に関する車両側情報を含む信号が、ディスペンサ３０の受信機３３により受信されたか否かを判断する判断手段に相当する。

ステップＳ３において、コントローラ４０は、受信機３３が受信した車両側情報のデータ整合性確認ができたか否かを判定する。データ整合性確認は、ＳＡＥ規格Ｊ２７９９に準じたものであり、車両側情報としての複数のデータが適切な区切り文字で区切られているかなどを確認するものである。コントローラ４０は、データ整合性確認ができれば、通信充填を実施すべくステップＳ４の処理に進む。一方、データ整合性確認ができなければ通信充填の実施を断念して非通信充填を実施すべくステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ４において、コントローラ４０は、車両側情報に基づいて通信充填処理を実施する。通信充填処理の詳細については、図３を参照して後述する。通信充填処理を実施した後、コントローラ４０は、水素充填制御についての燃料ガス充填方法を終了する。

また、ステップＳ２で何らかの異常により車両側情報の受信確認ができなかったと判定された場合には、コントローラ４０は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、コントローラ４０は、水素ステーション１００が有する通信機能に係るシステムを再起動する。コントローラ４０は、例えば、コントローラ４０に記憶されたＯＳ（Operating System；オペレーションシステム）プログラムや、マイコンに含まれるＩＯ（Input Output；入出力）ソフト、車両２００と通信する通信機能を含む通信ソフトなどを再起動する。

ＯＳプログラムは、水素ステーション１００を制御するためのシステムソフトウェアである。ＯＳプログラムを再起動することにより、コントローラ４０で実行される通信充填処理や非通信充填処理を含む全ての機能が一度に再起動される。

ＩＯソフトは、コントローラ４０に接続されたデバイスと、コントローラ４０との間で行われる通信処理を実行するためのドライバソフトウェアである。ＩＯソフトを再起動することにより、例えば、コントローラ４０に内蔵されたマイコンと受信機３３との間で行われる通信機能が再起動される。

通信ソフトは、コントローラ４０と車両コントローラ２３０との間で行われる通信処理を実行するためのアプリケーションソフトウェアである。通信ソフトを再起動することにより、例えば、車両２００から送信されてくる信号に含まれる車両側情報を受信する通信機能や受信機３３が再起動される。

なお、コントローラ４０は、水素ステーション１００の通信機能に加えて、車両２００の通信機能を再起動させるようにしてもよい。この場合には、コントローラ４０は、車両２００の通信機能を再起動するための指令信号を車両２００の送信機２２０を介して車両コントローラ２３０に送信する。

ステップＳ６において、コントローラ４０は、車両２００と通信する通信機能に係るシステムを再起動した後、再起動回数をカウントするために、カウンタ４９のカウント値を「１」だけカウントアップする。

ステップＳ７において、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が所定の回数閾値Ｔｎよりも大きいか否かを判断する。そしてコントローラ４０は、カウント値が回数閾値Ｔｎ以下である場合には、ステップＳ２の処理に戻り、例えば、ステップＳ５で行われた再起動処理によって車両側情報の受信確認ができ、かつ、データ整合性の確認ができた場合には、通信充填処理を実行する。

一方、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が回数閾値Ｔｎよりも大きい場合には、通信機能の再起動を禁止し、通信充填の実施を断念して非通信充填を実施すべくステップＳ８の処理に進む。なお、ステップＳ５からステップＳ７までの処理は、水素ステーション１００で車両側情報が受信できなかった場合に、受信機３３を備える水素ステーション１００を再起動する再起動手段に相当する。

ステップＳ８において、コントローラ４０は、車両２００と通信することなく非通信充填処理を実施する。非通信充填処理の詳細については、図４を参照して後述する。非通信充填処理を実施した後、コントローラ４０は、水素充填制御についての燃料ガス充填方法を終了する。なお、ステップＳ４及びステップＳ８の処理は、通信充填処理又は非通信充填処理を実行する処理手段に相当する。

図３は、通信充填処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ４０において、コントローラ４０は、目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに基づいて通信充填停止圧力Ｐ１を算出する。

具体的には、コントローラ４０は、レセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続された後、通信充填による水素充填を開始する前に検出されたステーション側の圧力Ｐ_Sta及び温度Ｔ_Staを、燃料タンク２１０の初期圧力及び外気温として取得する。

そしてコントローラ４０は、予め設定された通信充填停止圧力算出用のマップを参照し、取得したステーション側の圧力Ｐ_Sta及び温度Ｔ_Staに基づいて、通信充填停止圧力Ｐ１を算出する。

ステップＳ４１において、コントローラ４０は、車両２００の燃料タンク２１０に対して通信充填処理による水素充填を開始する。

ステップＳ４２において、コントローラ４０は、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staを読み込む。なお、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staは、充填処理を実行するために用いられる非通信情報である。

ステップＳ４３において、コントローラ４０は、受信機３３で受信した最新の車両側情報を読み込む。

ステップＳ４４において、コントローラ４０は、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staと、最新の車両側情報に含まれる燃料タンク２１０の温度Ｔ_vehicleとに基づいて、現在の燃料タンク２１０の水素充填率ＳＯＣを算出する。

本実施形態では、コントローラ４０は、以下の（１）式により、現在の燃料タンク２１０の水素充填率ＳＯＣを算出する。（１）式において、ρ（Ｐ，Ｔ）は、燃料タンク２１０内の圧力がＰ、温度がＴであった場合のガス密度を表す。ＮＷＰ（Nominal Working Pressure）は、燃料タンク２１０を満充填したときの、基準温度（１５℃）における燃料タンク２１０内の圧力である。

ステップＳ４５において、コントローラ４０は、水素充填率ＳＯＣが目標水素充填率ＳＯＣ_tgt以上になったか否か判定し、かつ、ステーション側の圧力Ｐ_Staが通信充填停止圧力Ｐ１以上となったか否かを判定する。一方、コントローラ４０は、双方とも満足していなければ、通信充填を継続すべく、ステップＳ４２の処理に戻り、一連の処理を繰り返す。

一方、コントローラ４０は、水素充填率ＳＯＣが目標水素充填率ＳＯＣ_tgt以上になった場合、又は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが通信充填停止圧力Ｐ１以上になった場合には、通信充填を終了し、燃料タンク２１０への水素の充填を終了する。

図４は、非通信充填処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ８０において、コントローラ４０は、目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに基づいて非通信充填停止圧力Ｐ２を算出する。

具体的には、コントローラ４０は、レセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続された後、非通信充填による水素充填を開始する前に検出されたステーション側の圧力Ｐ_Sta及び温度Ｔ_Staを、燃料タンク２１０の初期圧力及び外気温として取得する。

そしてコントローラ４０は、予め設定された非通信充填停止圧力算出用のマップを参照し、ステーション側の圧力Ｐ_Sta及び温度Ｔ_Staに基づいて、目標水素充填率ＳＯＣ_tgtに応じた非通信充填停止圧力Ｐ２を算出する。なお、非通信充填圧力Ｐ２は、通信充填圧力Ｐ１よりも低い値となる。

ステップＳ８１において、コントローラ４０は、通信充填を中止して非通信充填による水素充填を開始する。

ステップＳ８２において、コントローラ４０は、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staを読み込む。なお、現在のステーション側の圧力Ｐ_Staは、充填処理を実行するために用いられる非通信情報である。

ステップＳ８３において、コントローラ４０は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが、非通信充填停止圧力Ｐ２以上となったか否かを判定する。そしてコントローラ４０は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが非通信充填停止圧力Ｐ２未満であれば、ステップＳ８２の処理に戻って非通信充填処理による水素充填を継続する。

一方、コントローラ４０は、ステーション側の圧力Ｐ_Staが、非通信充填停止圧力Ｐ２以上になった場合には、非通信充填を終了し、燃料タンク２１０への水素の充填を終了する。

以上説明した本実施形態による水素充填システム１によれば、以下の効果を得ることができる。

水素充填システム１のコントローラ４０は、水素ステーション１００と車両２００と間の通信状態に応じて、通信充填処理、及び非通信充填処理のうちのいずれかの充填処理を実行する制御装置である。

通信充填処理とは、車両２００と通信しながら、ディスペンサ３０から車両２００の燃料タンク２１０に燃料ガスを充填する充填処理のことである。非通信充填処理は、車両２００と通信することなく、ディスペンサ３０から燃料タンク２１０に燃料ガスを充填する充填処理のことである。

これらの充填処理は、ＳＥＡ（Society of Automotive Engineers）の規格で定められている。このＥＳＡ規格で定められた通信充填処理を実行することにより、非通信充填処理に比べて、燃料ガスを燃料タンク２１０に充填してから充填が完了するまでの時間を短縮することができると共に、燃料タンク２１０への燃料ガスの充填率を高めることができる。

コントローラ４０は、車両２００と通信することにより、燃料タンク２１０に関する車両側情報を含む信号を受信する受信機３３を備え、受信機３３を用いて車両側情報を含む信号が受信されたか否かを判断する。そしてコントローラ４０は、受信機３３により車両側情報を含む信号が受信された場合には、その信号に含まれる車両側情報に基づいて通信充填処理を実行する。

一方、コントローラ４０は、受信機３３により車両側情報を含む信号が受信されなかった場合には、コントローラ４０を再起動することで受信機３３を再起動する。

コントローラ４０を再起動することにより、何らかの理由で動作しなくなっていた通信機能が正常に動作する場合がある。このような場合には、車両２００の燃料タンク２１０に関する情報を受信することが可能となり、通信充填処理を実行することが可能になる。

したがって、コントローラ４０の再起動により、水素ステーション１００の係員や、車両２００の運転者が、手動によってコントローラ４０を再起動するような煩わしい作業をしなくて済むので、作業負担を軽減することができる。

さらに、通信充填処理が実行されることにより、非通信充填処理を実行したときに比べて、燃料タンク２１０に燃料ガスを充填してから充填が完了するまでの充填時間を短縮することができると共に、燃料タンク２１０への燃料ガスの充填率を高くすることができる。このため、効率よく、ディスペンサ３０から燃料タンク２１０に燃料ガスを充填させることができる。

このように、本実施形態によれば、水素ステーション１００の通信機能の異常などにより、車両側情報を含む信号が受信されなかった場合には、コントローラ４０が再起動される。これにより、車両側情報を含む信号が受信されるようになった場合には、通信充填処理が実行されるので、効率よく車両２００の燃料タンク２１０に燃料ガスを充填することが可能となる。

また、本実施形態では、コントローラ４０が再起動された後、受信機３３で車両側情報を含む信号が受信できたときには、コントローラ４０は、受信信号に含まれる車両側情報に基づいて通信充填処理を実行する。これにより、燃料タンク２１０への充填時間を短縮すると共に燃料タンク２１０への充填率を高くすることができる。

また、本実施形態では、コントローラ４０が再起動されても、受信機３３の通信機能が回復せず車両側情報が受信されなかったときには、コントローラ４０は、車両２００と通信することなく非通信充填処理を実行する。

このように、車両側情報を含む信号を受信できない場合でも、非通信充填処理に移行することにより、燃料タンク２１０への燃料ガスの充填率は低下するものの、水素ステーション１００の充填処理が停止されることなく、スムースに水素充填を行うことができる。

また、本実施形態では、コントローラ４０を再起動した回数をカウントするカウンタ４９がコントローラ４０に備えられている。そしてコントローラ４０は、車両２００からの信号が受信されなかった場合において、カウンタ４９のカウント値が所定の回数閾値Ｔｎを超えていないときには、もう一度、コントローラ４０を再起動する。

このように、所定の再起動回数を超えない範囲で、コントローラ４０を複数回、再起動させることにより、非通信充填よりも通信充填を行う機会を増やすことができる。このため、燃料タンク２１０への燃料ガスの充填率を高めることができる。

また本実施形態では、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が回数閾値ｔｎを超えたときには、コントローラ４０の再起動を禁止し、非通信充填処理を実行する。これにより、水素ステーション１００の通信機能が復旧しないような状態で必要以上に再起動を繰り返すことを抑制できると共に、速やかに非通信充填に移行させることができる。

また本実施形態では、コントローラ４０は、受信機３３の通信機能の異常により車両側情報を含む信号が受信されなかった場合には、車両２００の送信機２２０と受信機３３との間の通信を実現するアプリケーションソフトウェアを再起動する。これにより、車両側情報を含む信号を受信できなかった原因が水素ステーション１００の通信機能の異常であった場合には、他の機能を再起動しないので済むので、早期に通信充填処理を開始することができる。

あるいは、コントローラ４０は、車両側情報を含む信号を受信できなかった場合には、コントローラ４０に記憶されたＯＳプログラムを再起動するようにしてもよい。これにより、受信機３３の通信機能の異常ではなく別の理由により車両側情報を受信できなかった場合には、全ての機能が一度に再起動されるので、コントローラ４０の機能をひとつずつ再起動するよりも確実に、コントローラ４０の機能を復帰させることができる。

または、コントローラ４０は、車両側情報を含む信号を受信できなかった場合には、受信機３３を再起動するようにしてもよい。これにより、受信機３３が原因で車両２００と通信できなかった場合には、コントローラ４０において車両側情報を含む信号を受信することが可能になる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態は、再起動後に受信確認を実施するか、受信確認を実施せずに非通信充填に移行するかを判断する手法が第１実施形態と相違する。なお、本実施形態ではカウンタ４９は、再起動後の経過時間を計測する機能をさらに有する。

第２実施形態の燃料ガス充填方法では、図２に示したステップＳ６及びステップＳ７の処理に代えて、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理が追加されている。その他の処理については、図２で示した処理と同じ処理であるため、同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

ステップＳ５で水素ステーション１００の通信機能を有するシステムが再起動され、ステップＳ１１においてコントローラ４０は、一回目の再起動を実施してからの経過時間を計測するために、カウンタ４９のカウントを開始させる。

ステップＳ７において、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が所定の時間閾値Ｔｔよりも大きいか否かを判断する。そしてコントローラ４０は、カウント値が時間閾値Ｔｔ以下である場合には、ステップＳ２の処理に戻り、再起動によって車両側情報の受信確認ができ、かつ、データ整合性の確認ができた場合には、通信充填処理を実行する。

一方、コントローラ４０は、カウント値が時間閾値Ｔｔよりも大きい場合には、通信充填の実施を断念して非通信充填を実施すべくステップＳ８の処理に進む。

このように、本実施形態では、コントローラ４０の起動後の経過時間を計測し、計測時間に応じて、受信確認を再度実施するか、受信確認を実施せずに非通信充填に移行するかを判断する。

コントローラ４０の再起動に要する時間が長くなるような状況で、複数回、再起動が行われると、運転者が車両２００のレセプタクル２１３に充填ノズル３２を接続してから、燃料タンク２１０の充填が完了するまでの待ち時間が長くなってしまう。このため、再起動後の経過時間に基づいて非通信充填処理に移行するか否かを判断することにより、速やかに非通信充填処理に行こうすることができる。

本発明の第２実施形態によれば、コントローラ４０は、車両側情報を含む信号が受信されなかった場合において、カウンタ４９を用いて再起動した後の経過時間を計測する。そしてコントローラ４０は、再起動後の経過時間が所定の時間閾値Ｔｔを超えたときには、車両側情報の受信確認をせずに、非通信充填処理に移行する。

これにより、１回の再起動に要する時間が長くなってしまうような状況でも、非通信充填処理への移行タイミングが遅くなりすぎることを回避できる。なお、コントローラ４０は、カウンタ４９を用いて、再起動回数をカウントアップすると共に一回目の再起動からの経過時間を計測し、カウンタ４９のカウント値が回数閾値Ｔｎよりも小さい場合であっても、経過時間が時間閾値Ｔｔを超えたときには、再起動を禁止するようにしてもよい。この場合にも、再起動時間が長くなりすぎて非通信充填処理への移行タイミングが遅くなるのを抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６を参照して説明する。

第３実施形態の燃料ガス充填方法では、図２に示したステップＳ５からステップＳ７までの処理に代えて、ステップＳ２１からステップＳ２９までの処理が追加されている。その他の処理については、図２で示した処理と同じ処理であるため、同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

ステップＳ２で車両側情報の受信確認ができなかった場合には、ステップＳ２１の処理が実行される。

ステップＳ２１においてコントローラ４０は、コントローラ４０に設定された通信ソフトを再起動する。通信ソフトは、コントローラ４０の通信機能を実現するアプリケーションソフトウェアである。

ステップＳ２２においてコントローラ４０は、通信ソフトを再起動した後、再起動回数をカウントするために、カウンタ４９のカウント値を「１」だけカウントアップする。

ステップＳ２３において、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が第１閾値Ｔｎ１よりも大きいか否かを判断する。そしてコントローラ４０は、カウント値が第１閾値Ｔｎ１以下である場合には、ステップＳ２の処理に戻り、再起動によって車両側情報の受信確認をする。なお、第１閾値Ｔｎ１は、予め定められた値であり、例えば「３」に設定される。

ステップＳ２４において、コントローラ４０は、カウント値が第１閾値Ｔｎ１よりも大きい場合には、コントローラ４０に設定されたＩＯソフトを再起動する。

ＩＯソフトは、通信ソフトよりも下層のプログラムであり、受信機３３などのデバイスとデータをやりとりするためのデバイスソフトウェアである。ＩＯソフトを再起動することにより、通信ソフトや他のソフトも再起動される。

ステップＳ２５においてコントローラ４０は、ＩＯソフトを再起動した後、カウンタ４９のカウント値を「１」だけカウントアップする。

ステップＳ２６において、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が第２閾値Ｔｎ２よりも大きいか否かを判断する。そしてコントローラ４０は、カウント値が第２閾値Ｔｎ２以下である場合には、ステップＳ２の処理に戻り、再起動によって車両側情報の受信確認をする。なお、第２閾値Ｔｎ２は、第１閾値Ｔｎ１よりも大きな値であり、例えば「４」に設定される。

ステップＳ２７において、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が第２閾値Ｔｎ２よりも大きい場合には、コントローラ４０のＯＳプログラムを再起動する。

ＯＳプログラムは、ＩＯソフトよりも下層のプログラムである。ＯＳプログラムを再起動することにより、通信ソフトやＩＯソフトなどの全てのソフトが再起動される。

ステップＳ２８においてコントローラ４０は、ＯＳプログラムを再起動した後、カウンタ４９のカウント値を「１」だけカウントアップする。

ステップＳ２６において、コントローラ４０は、カウンタ４９のカウント値が第３閾値Ｔｎ３よりも大きいか否かを判断する。そしてコントローラ４０は、カウント値が第３閾値Ｔｎ３以下である場合には、ステップＳ２の処理に戻り、再起動によって車両側情報の受信確認を行う。なお、第３閾値Ｔｎ３は、第２閾値Ｔｎ２よりも大きな値であり、例えば「５」に設定される。

一方、カウント値が第３閾値Ｔｎ３よりも大きい場合には、通信充填の実施を断念して非通信充填を実施すべくステップＳ８の処理に進む。

このように、通信ソフト、ＩＯソフト、ＯＳプログラムの順にプログラムを再起動することにより、異常の可能性が高いプログラムから順番に再起動されるので、１回の再起動に要する時間を短くしつつ、早期に通信充填を開始することが可能になる。

本発明の第３実施形態によれば、コントローラ４０は、通信ソフト又はＩＯソフトを再起動した後、車両２００からの信号が受信できなかった場合には、ＯＳプログラムを再起動する。

このように、再起動されるプログラムの対象を徐々に広げることにより、短時間で通信充填を開始することが可能になり、通信充填が行えなかった理由を特定しやすくなる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７を参照して説明する。

第４実施形態の燃料ガス充填方法では、図２に示した燃料ガス充填方法に加えて、ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理が追加されている。その他の処理については、図２で示した処理と同じ処理であるため、同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

ステップＳ３１において、コントローラ４０は、ステップＳ３でデータ整合性の確認ができた場合には、通信充填を開始する旨を表示部３６に表示させる。その後、ステップＳ４で通信充填処理が実行される。

一方、ステップＳ３２において、コントローラ４０は、ステップＳ３でデータ整合性の確認ができなかった場合、又は、ステップＳ７で再起動回数が閾値Ｔｎを超えた場合には、通信充填を開始する旨を表示部３６に表示させる。その後、ステップＳ８で非通信充填処理が実行される。

すなわち、ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理は、コントローラ４０で実行される充填処理に応じて、通信充填又は非通信充填を表示する表示手段に相当する。

本発明の第４実施形態によれば、表示部３６によって、通信充填処理が実行される場合には、車両２００と通信しながら充填処理を実行する旨が表示され、非通信充填処理が実行される場合には、車両２００と通信せずに充填処理を実行する旨が表示される。

これにより、水素ステーション１００又は車両２００が原因で通信機能が正常ではないことを、車両２００の運転者や水素ステーション１００の係員などに知らせることができる。このため、速やかに修理等の対応をとることが可能になる。

このように本実施形態によれば、車両側情報の受信確認ができない場合には、水素ステーション１００の通信機能を再起動することにより、運転者や係員の手を煩わせることなく、効率よく車両の燃料タンク２１０に燃料ガスを充填させることが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記の各実施形態では、水素ステーション１００のコントローラ４０において、車両２００との通信において車両２００からの信号が受信されなかった場合に、コントローラ４０を再起動する例について説明した。しかしながら、本発明の実施形態は、水素ステーション１００に備えられる制御装置だけでなく、水素ステーション１００と通信を行うことが可能な携帯端末や遠隔操作端末などの通信装置に対しても本実施形態を適用することも可能である。

例えば、水素ステーション１００は、受信機３３によってレセプタクル２１３に充填ノズル３２が接続されたことを検出すると、充填処理に関する信号として、接続確認信号を通信装置に送信する。

この場合において、水素ステーション１００の通信機能の異常などにより、車両２００からの車両側情報を含む信号が水素ステーション１００で受信されなかったときには、水素ステーション１００は、充填処理の異常を示す信号を通信装置に送信する。通信装置は、充填処理の異常を示す信号を受信すると、水素ステーション１００の通信機能、例えば受信機３３の再起動を指示する再起動指令を水素ステーション１００に送信する。

または、通信装置は、接続確認信号を受信してから所定期間、水素ステーション１００からの信号が受信されなかった場合には、水素ステーション１００に通信機能の再起動指令を送信してもよい。これにより、水素ステーション１００のコントローラ４０が再起動される。

なお、水素ステーション１００は、車両２００と通信をするたびに、車両２００との通信により取得される燃料タンク２１０に関する車両側情報を通信装置に送信し、通信装置は、その車両側情報に基づいて通信充填処理を実行するようにしてもよい。また充填に関する信号として、車両側情報と水素ステーション側情報を遠隔操作端末に返信してもよい。

あるいは、車両２００は、水素ステーション１００との通信において、受信機３３との通信信号が送信機２２０で受信できなかった場合には、水素ステーション１００の通信機能の再起動を指示する再起動指令を受信機３３へ送信するようにしてもよい。また、車両２００は、水素ステーション１００に通信機能の再起動指令を送信すると共に、車両２００の送信機２２０を再起動するようにしてもよい。

また、上記の各実施形態では、燃料ガスとして水素ガスを用いた場合について説明したが、燃料ガスは水素ガスに限られるものではない。圧縮天然ガスや液化天然ガス、液化石油ガスなどの種々の燃料ガスを用いることができる。また、燃料ガスを充填する対象は、車両に限られるものではない。また、車両自体も燃料電池車両に限られるものではない。

また、上記の各実施形態では、水素ステーション１００としてオフサイト側ステーションを例示して説明したが、水素ステーション１００は、水素ステーション１００内で水素ガスを製造して貯蔵するオンサイト側ステーションでもよい。

上述したコントローラ４０に設けられた各構成要素が行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）をコントローラ４０にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコントローラ４０に読み込ませ、実行するものであっても良い。コントローラ４０にて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＣＤなどの移設可能な記録媒体の他、コントローラ４０に内蔵されたＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリやＨＤＤ等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、コントローラ４０に設けられたＣＰＵ（不図示）にて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。

１ 水素ガス充填システム（燃料ガス充填システム）
３０ ディスペンサ
３３ 受信機（通信手段）
４０ コントローラ（制御装置、受信手段、処理手段、再起動手段）
２００ 車両
２１０ 燃料タンク
２２０ 送信機（送信手段）

Claims (10)

1. 車両と通信する通信手段により受信される信号に基づいて前記車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する充填処理を制御する制御装置であって、
   前記通信手段により前記信号が受信されたか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段により前記信号が受信されなかったと判断された場合には、前記通信手段を再起動する再起動手段と、
   を含むことを特徴とする制御装置。
2. 車両の燃料タンクへの燃料ガスの充填を制御する燃料ガス充填システムであって、
   前記車両に関する情報を含む信号を送信する送信手段と、
   前記送信手段と通信することにより、前記充填に関する信号を受信する通信手段と、
   前記通信手段により前記信号が受信されたか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段により前記信号が受信されたと判断された場合には、前記通信手段により受信される信号に基づいて前記燃料タンクに前記燃料ガスを充填する充填処理を実行する処理手段と、
   前記判断手段により前記信号が受信されなかったと判断された場合には、少なくとも前記通信手段を再起動する再起動手段と、を含む、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
3. 請求項２に記載の燃料ガス充填システムであって、
   前記再起動手段は、前記通信手段を再起動した場合において、前記通信手段により前記信号が受信されなかったときには、前記通信手段をさらに再起動する、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
4. 請求項２又は請求項３に記載の燃料ガス充填システムであって、
   前記再起動手段は、前記再起動した回数が所定の閾値を超えた場合には、前記通信手段の再起動を禁止する、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
5. 請求項４に記載の燃料ガス充填システムであって、
   前記再起動手段は、前記再起動した回数が所定の閾値を超えていない場合であっても、前記再起動後の時間が所定の時間を経過したときには、前記通信手段の再起動を禁止する、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の燃料ガス充填システムであって、
   前記再起動手段は、前記通信手段を構成するアプリケーションソフトウェアを再起動した後、前記通信手段により前記信号が受信されなかった場合には、前記燃料ガス充填システムを構成するオペレーティングシステムプログラムを再起動する、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
7. 請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載の燃料ガス充填システムであって、
   前記判断手段は、前記充填処理を開始する準備が整ってから所定期間が経過しても、前記通信手段により前記信号が受信されない場合には、前記信号が受信されなかったと判断する、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
8. 請求項４又は請求項５に記載の燃料ガス充填システムであって、
   前記処理手段は、前記通信手段により前記信号が受信されなかった場合において、前記再起動手段が前記再起動を禁止したときには、前記車両と通信することなく前記充填処理を実行する、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
9. 請求項８に記載の燃料ガス充填システムであって、
   前記処理手段により、前記車両に関する情報に基づいて前記充填処理が実行される場合には、通信充填処理を実行する旨を表示し、前記車両と通信することなく前記充填処理が実行される場合には、非通信充填処理を実行する旨を表示する表示手段をさらに含む、
   ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
10. 車両と通信する通信手段により受信される信号に基づいて前記車両の燃料タンクに燃料ガスを充填する充填処理を制御する燃料ガス充填方法であって、
    前記通信手段により前記信号が受信されたか否かを判断する判断工程と、
    前記判断工程により前記信号が受信されなかったと判断された場合には、前記通信手段を再起動する再起動工程と、
    を含むことを特徴とする燃料ガス充填方法。

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