JP6579020B2 - ガス充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス充填装置に関する。

ガソリン自動車とは異なる新しい自動車として、燃料電池を搭載した燃料電池自動車（FCV : Fuel Cell Vehicle）が注目されている。ＦＣＶに搭載された燃料電池は、燃料ガスの水素と、空気中の酸素とを化学反応させることにより発電してモータを駆動する。

水素ステーションは、ＦＣＶに水素ガスを供給するための設備である。水素ステーションには、水素ガスを貯留する複数のタンクが設けられており、ＦＣＶの燃料タンクには、各タンクから順次に水素ガスが充填される（例えば特許文献１，２）。

水素ガスを充填するとき、その流量に応じて燃料タンクの温度が上昇する。このため、水素ガスの充填時には、ステーション圧力の昇圧率が一定に維持されるとともに、燃料タンクの温度及び圧力などに応じた充填制御を規定した充填プロトコルが用いられる（例えば特許文献３，４）。

特開２００５−６９３３２号公報 特開２０１０−１４４７７１号公報 特開２０１１−３３０６８号公報 特開２０１１−１１７４８１号公報

水素ガスの充填の所要時間（以下、「充填時間」と表記）は、燃料タンクの容量がＦＣＶの種類により異なるため、ＦＣＶの種類に応じたばらつきが存在する。例えば、燃料電池バスの燃料タンクの容量は、一般的な燃料電池乗用車（以下、「乗用車」と表記）の燃料タンクの容量より大きい。

このため、燃料電池バスの燃料タンクに水素ガスを充填する場合に乗用車と同様の充填制御を行うと、水素ステーションでは、最後のタンクから充填を行っている途中で昇圧率を維持できなくなり、最終的に圧縮機の圧力に依存した充填が行われる。したがって、燃料電池バスの場合、充填時間は、乗用車と比べると格段に長くなるという問題がある。なお、この問題は、水素ガスに限らず、他の燃料ガスを充填する場合にも存在する。

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃料ガスの充填時間が短縮されたガス充填装置を提供することを目的とする。

本発明のガス充填装置は、燃料ガスがそれぞれ貯留された複数の貯留部と、車両に搭載された燃料タンクに前記燃料ガスを充填するガス充填源を前記複数の貯留部から順次に選択する選択部と、前記ガス充填源から前記燃料タンクに充填される前記燃料ガスの流量、または前記ガス充填源の前記燃料ガスの圧力を検出する検出部と、前記車両の種類を示す車両情報を取得する取得部とを有し、前記選択部は、前記検出部により検出された検出値が前記車両情報に応じた閾値を下回った場合、前記ガス充填源の選択を切り替える。

本発明によれば、燃料ガスの充填時間を短縮することができる。

ガス充填システムの一例を示す構成図である。 ガス充填装置の動作の一例を示すフローチャートである。 乗用車の場合の充填試験の結果を示すグラフである。 比較例における燃料電池バスの場合の充填試験の結果を示すグラフである。 実施例における燃料電池バスの場合の充填試験の結果を示すグラフである。 閾値と充填時間の関係を示すグラフである。 ガス充填装置の動作の他例を示すフローチャートである。

図１は、ガス充填システムの一例を示す構成図である。ガス充填システムは、水素ステーションなどに設けられたガス充填装置１と、ＦＣＶである車両２とを含む。ガス充填装置１は、燃料ガスの一例である水素ガスを車両２に供給する。

ガス充填装置１は、水素カードル１００と、圧縮機１０と、蓄圧器１１ａ〜１１ｃと、圧力センサ１２ａ〜１２ｃと、制御弁１３ａ〜１３ｃと、流量計１４と、ノズル１５と、制御部１６と、入力部１７と、通信部１８と、記憶部１９とを有する。車両２は、燃料タンク２０と、圧力センサ２１と、レセプタクル２２と、メモリ２３と、通信機２４とを有する。

水素カードル１００は、水素ガスの供給源であり、水素ガスが貯蔵されている。圧縮機１０は、供給路Ｒ１を介して蓄圧器１１ａ〜１１ｃと接続されており、水素カードル１００の水素ガスを圧縮して各蓄圧器１１ａ〜１１ｃに吐出する。なお、水素ガスの供給源としては、水素カードル１００に代えて、水素ガスを運搬する水素トレーラが用いられてもよい。

蓄圧器１１ａ〜１１ｃは、貯留部の一例であり、水素ガスがそれぞれ貯留されている。蓄圧器１１ａ〜１１ｃは、圧縮機１０により所定の圧力まで昇圧された状態の水素ガスを貯留する。なお、本例では、３個の蓄圧器１１ａ〜１１ｃが設けられているが、蓄圧器１１ａ〜１１ｃの数に限定はない。

圧力センサ１２ａ〜１２ｃは、蓄圧器１１ａ〜１１ｃ内の水素ガスの圧力Ｐａ〜Ｐｃをそれぞれ検出し、制御部１６に通知する。制御弁１３ａ〜１３ｃは、圧力センサ１２ａ〜１２ｃとディスペンサ内のノズル１５を結ぶ充填路Ｒ２上に蓄圧器１１ａ〜１１ｃごとにそれぞれ設けられている。

制御弁１３ａ〜１３ｃは、制御部１６から入力される制御信号Ｓａ〜Ｓｃに従い開放または閉塞される。制御部１６は、制御弁１３ａ〜１３ｃのうち、何れか１つだけが開放されるように制御信号Ｓａ〜Ｓｃを出力する。開放状態の制御弁１３ａ 〜１３ｃに接続された蓄圧器１１ａ〜１１ｃは、車両２に搭載された燃料タンク２０に水素ガスを充填するガス充填源として動作する。

制御弁１３ａが開放されている場合、他の制御弁１３ｂ，１３ｃは閉塞されている。この場合、ガス充填源の蓄圧器１１ａから充填路Ｒ２を介してノズル１５に水素ガスが流出する。

制御弁１３ｂが開放されている場合、他の制御弁１３ａ，１３ｃは閉塞されている。この場合、ガス充填源の蓄圧器１１ｂから充填路Ｒ２を介してノズル１５に水素ガスが流出する。

制御弁１３ｃが開放されている場合、他の制御弁１３ａ，１３ｂは閉塞されている。この場合、ガス充填源の蓄圧器１１ｃから充填路Ｒ２を介してノズル１５に水素ガスが流出する。

流量計１４は、充填路Ｒ２のうち、蓄圧器１１ａ〜１１ｃに共通する経路上に設けられている。流量計１４は、検出部の一例であり、ガス充填源の蓄圧器１１ａ〜１１ｃから燃料タンク２０に充填される水素ガスの流量Ｖを検出し、制御部１６に通知する。

ノズル１５は、車両２のレセプタクル２２と接続され、レセプタクル２２を介して燃料タンク２０に水素ガスを送り込む。燃料タンク２０には、ガス充填装置１からレセプタクル２２を介し水素ガスが充填される。燃料タンク２０は、不図示の燃料電池に水素ガスを供給する。燃料電池は水素ガスを消費することで発電し、その電力により車両２は走行する。

圧力センサ２１は、燃料タンク２０内の水素ガスの圧力Ｐｒを測定する。また、メモリ２３には、車両２の種類を示す車両情報２３０が格納されている。車両情報としては、例えば車種コードが挙げられるが、これに限定されない。

通信機２４は、例えば赤外線通信によりガス充填装置１の通信部１８と通信する。通信機２４は、水素ガスの充填開始に先立ち、メモリ２３から車両情報２３０を読み出して通信部１８に送信する。また、通信機２４は、水素ガスの充填開始後、圧力センサ２１から燃料タンク２０の圧力Ｐｒを読み取り通信部１８に送信する。

通信部１８は、例えば赤外線通信の通信モジュールであり、制御部１６に接続されている。通信部１８は、取得部の一例であり、車両２から車両情報２３０を取得する。より具体的には、通信部１８は、通信機２４から車両情報２３０及び圧力Ｐｒの検出値を受信し、制御部１６に出力する。なお、通信機２４と通信部１８は、赤外線通信に限定されず、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などにより通信してもよい。

制御部１６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えたコンピュータ装置である。制御部１６は、選択部の一例であり、燃料タンク２０に水素ガスを充填するガス充填源を蓄圧器１１ａ〜１１ｃから順次に選択する。

制御部１６は、ガス充填源として蓄圧器１１ａを選択する場合、蓄圧器１１ａの制御弁１３ａが開放され、他の蓄圧器１１ｂ，１１ｃの制御弁１３ｂ，１３ｃが閉塞されるように制御信号Ｓａ〜Ｓｃを生成して送信する。また、制御部１６は、ガス充填源として蓄圧器１１ｂを選択する場合、蓄圧器１１ｂの制御弁１３ｂが開放され、他の蓄圧器１１ａ，１１ｃの制御弁１３ａ，１３ｃが閉塞されるように制御信号Ｓａ〜Ｓｃを生成して送信する。制御部１６は、ガス充填源として蓄圧器１１ｃを選択する場合、蓄圧器１１ｃの制御弁１３ｃが開放され、他の蓄圧器１１ａ，１１ｂの制御弁１３ａ，１３ｂが閉塞されるように制御信号Ｓａ〜Ｓｃを生成して送信する。

制御部１６は、流量計１４により検出された検出値が、車両情報に応じた閾値ＴＨを下回った場合、ガス充填源の選択を切り替える。制御部１６は、ステーション圧力の昇圧率がほぼ一定となるように、流量計１４で検出した水素ガスの流量Ｖに基づきガス充填源の選択を切り替える。ここで、ステーション圧力とは、ガス充填装置１内のガス充填源の蓄圧器１１ａ〜１１ｃからディスペンサ内のノズル１５に至る充填路Ｒ２内の圧力を指す。

制御部１６は、ステーション圧力をほぼ一定の昇圧率で高めることにより、燃料タンク２０の圧力Ｐｒをほぼ一定の昇圧率で上昇させる。これにより、ガス充填装置１は、燃料タンク２０を過熱状態とすることなく、短時間で水素ガスの充填を行う。

より具体的には、制御部１６は、流量計１４の検出値である流量Ｖが閾値ＴＨを下回った場合、つまり、Ｖ＜ＴＨが成立した場合、ガス充填源の選択を切り替える。このため、ガス充填源の蓄圧器１１ａ〜１１ｃの圧力Ｐａ〜Ｐｃが水素ガスの排出により低下しても、水素ガスの流量Ｖが閾値ＴＨを下回ることによってガス充填源が他の蓄圧器１１ａ〜１１ｃに切り替わるので、ステーション圧力の昇圧率を維持することができる。なお、Ｖ＜ＴＨは、ガス充填源の選択を切り替えるための条件の一例である。

しかし、仮に閾値ＴＨを車両２の種類によらずに同一値に設定した場合、燃料タンク２０の大きさは車両２の種類により異なるため、ステーション圧力の昇圧率を維持できずに、充填時間が長くなることがある。例えば、燃料電池バスの燃料タンク２０の容量は、一般的な乗用車の燃料タンク２０の容量より大きい。

このため、燃料電池バスの燃料タンク２０に水素ガスを充填する場合に乗用車と同一の閾値ＴＨを用いて充填制御を行うと、ガス充填源として最後に選択された蓄圧器１１ｃから充填を行っている途中で昇圧率を維持できなくなり、最終的に圧縮機１０の圧力に依存した充填が行われる。したがって、燃料電池バスの場合、充填時間は、乗用車と比べると格段に長くなる。

そこで、制御部１６は、閾値ＴＨを車両情報２３０に応じて決定することにより、車両２の種類に応じた最適な充填制御を行い、充填時間を短縮する。

制御部１６は、通信部１８から車両情報２３０が入力されると、車両情報２３０に基づき、記憶部１９内の閾値データベース（閾値ＤＢ）１９０を検索する。記憶部１９は、例えばハードディスクドライブであり、閾値ＤＢ１９０を記憶する。閾値ＤＢ１９０には、車両情報２３０が示す車種コードと閾値ＴＨが対応付けて登録されている。

制御部１６は、閾値ＤＢ１９０から検索した閾値ＴＨを充填制御用のパラメータとして設定することにより、車両２の種類に応じた適切なタイミングでガス充填源の選択を切り替えることができる。このため、ガス充填装置１は、車両２の種類によらずに充填中の昇圧率をほぼ一定に維持することができ、短時間の充填を可能とする。

入力部１７は、取得部の他例であり、車両情報を取得する。入力部１７は、例えばキーボードやタッチパネルなどであり、オペレータの入力操作に応じ、制御部１６に車両情報を出力する。制御部１６は、通信部１８または入力部１７の一方から入力された車両情報に基づき閾値ＴＨを決定する。

制御部１６は、最後の蓄圧器１１ｃからの充填中、通信部１８から入力された燃料タンク２０の圧力Ｐｒを所定の目標値Ｐｏと比較する。制御部１６は、圧力Ｐｒが目標値Ｐｏに達した場合、蓄圧器１１ｃの制御弁１３ｃを閉塞して、充填動作を完了する。

図２は、ガス充填装置１の動作の一例を示すフローチャートである。制御部１６は、通信部１８または入力部１７から車両情報を取得する（ステップＳｔ１）。制御部１６は、通信部１８と入力部１７の両方から車両情報が入力された場合、一方だけを優先して取得してもよい。

次に、制御部１６は、閾値ＤＢ１９０から、車両情報が示す車種コードに応じた閾値ＴＨを検索し（ステップＳｔ２）、充填制御用のパラメータとして設定する（ステップＳｔ３）。次に、制御部１６は、制御信号Ｓａにより制御弁１３ａを開放する（ステップＳｔ４）。

次に、制御部１６は、流量計１４が検出した流量Ｖを取得する（ステップＳｔ５）。次に、制御部１６は流量Ｖを閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ６）。制御部１６は、Ｖ≧ＴＨの場合（ステップＳｔ６のＮｏ）、ステップＳｔ５の処理を再び実行する。

また、制御部１６は、Ｖ＜ＴＨの場合（ステップＳｔ６のＹｅｓ）、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御信号Ｓａにより制御弁１３ａを閉塞し（ステップＳｔ７）、制御信号Ｓｂにより次の制御弁１３ｂを開放する（ステップＳｔ８）。

次に、制御部１６は、流量計１４が検出した流量Ｖを取得する（ステップＳｔ９）。次に、制御部１６は流量Ｖを閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ１０）。制御部１６は、Ｖ≧ＴＨの場合（ステップＳｔ１０のＮｏ）、ステップＳｔ９の処理を再び実行する。

また、制御部１６は、Ｖ＜ＴＨの場合（ステップＳｔ１０のＹｅｓ）、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御信号Ｓｂにより制御弁１３ｂを閉塞し（ステップＳｔ１１）、制御信号Ｓｃにより次の制御弁１３ｃを開放する（ステップＳｔ１２）。

次に、制御部１６は、圧力センサ２１が検出した燃料タンク２０の圧力Ｐｒを取得する（ステップＳｔ１３）。次に、制御部１６は圧力Ｐｒを所定の目標値Ｐｏと比較する（ステップＳｔ１４）。制御部１６は、Ｐｒ＜Ｐｏの場合（ステップＳｔ１４のＮｏ）、ステップＳｔ１３の処理を再び実行する。

また、制御部１６は、Ｐｒ≧Ｐｏの場合（ステップＳｔ１４のＹｅｓ）、制御信号Ｓｃにより制御弁１３ｃを閉塞する（ステップＳｔ１５）。このようにして、ガス充填装置１は動作する。

図３は、乗用車の場合の充填試験の結果を示すグラフである。図３において、横軸は時間（sec）を示し、縦軸は、圧力センサ１２ａ〜１２ｃの圧力Ｐａ〜Ｐｃ（MPa）、ステーション圧力Ｐｓ（MPa）、及び流量計１４の流量Ｖを示す。

また、符号Ｐｘは、ステーション圧力Ｐｓの制御の目標値を示す。制御部１６は、流量Ｖに基づき蓄圧器１１ａ〜１１ｃをガス充填源として順次に選択することにより、ステーション圧力Ｐｓの昇圧率を目標値Ｐｘに従ってほぼ一定となるように制御する。また、本試験では、閾値ＴＨを車両情報に応じてＶｔｈ（g/sec）に設定されている。また、本試験では、各蓄圧器１１ａ〜１１ｃの圧力Ｐａ〜Ｐｃの初期値は同一値とされるが、互いに異なっていてもよい。

制御部１６は、時間０〜ｔ１ａ（sec）の期間において、蓄圧器１１ａをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ａの圧力Ｐａは、水素ガスの充填が進むにつれて低下し、これに伴い、ステーション圧力Ｐｓと燃料タンク２０の圧力Ｐｒの差圧が低下するため、充填される水素ガスの流量Ｖも低下する。

流量Ｖは、時刻ｔ１ａ（sec）において閾値Ｖｔｈを下回る。これにより、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御部１６は、次の蓄圧器１１ｂをガス充填源として選択する。このため、差圧が再び増加することにより流量Ｖは増加する。

制御部１６は、時間ｔ１ａ〜ｔ１ｂ（sec）の期間において、蓄圧器１１ｂをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ｂの圧力Ｐｂは、水素ガスの充填が進むにつれて低下し、これに伴い、ステーション圧力Ｐｓと燃料タンク２０の圧力Ｐｒの差圧が低下するため、充填される水素ガスの流量Ｖも低下する。

流量Ｖは、時刻ｔ１ｂ（sec）において閾値Ｖｔｈを下回る。これにより、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御部１６は、次の蓄圧器１１ｃをガス充填源として選択する。このため、差圧が再び増加することにより流量Ｖは増加する。

制御部１６は、時間ｔ１ｂ〜ｔ１ｃ（sec）の期間において、蓄圧器１１ｃをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ｃの圧力Ｐｃは、水素ガスの充填が進むにつれて低下するが、時間ｔ１ｃ（sec）において燃料タンク２０の圧力Ｐｒが目標値Ｐｏに到達するため、制御部１６により蓄圧器１１ｃの制御弁１３ｃが閉塞され、低下が止まる。

ガス充填装置１は、制御弁１３ｃを閉塞した後、ステーション圧力Ｐｓを大気圧まで低下させて充填を完了する。このようにして、乗用車の場合の水素ガスの充填試験は行われる。本試験の充填時間は２０４（sec）である。

図４は、比較例における燃料電池バスの場合の充填試験の結果を示すグラフである。図４において、図３と共通する項目については同一の符号を付し、その説明を省略する。本例において、閾値ＴＨは、車両情報とは無関係に、図３に示された乗用車の場合と同じＶｔｈに設定されている。

制御部１６は、時間０〜ｔ２ａ（sec）の期間において、蓄圧器１１ａをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ａの圧力Ｐａは、水素ガスの充填が進むにつれて低下し、これに伴い、ステーション圧力Ｐｓと燃料タンク２０の圧力Ｐｒの差圧が低下するため、充填される水素ガスの流量Ｖも低下する。

流量Ｖは、時刻ｔ２ａ（sec）において閾値Ｖｔｈを下回る。これにより、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御部１６は、次の蓄圧器１１ｂをガス充填源として選択する。このため、差圧が再び増加することにより流量Ｖは増加する。

制御部１６は、時間ｔ２ａ〜ｔ２ｂ（sec）の期間において、蓄圧器１１ｂをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ｂの圧力Ｐｂは、水素ガスの充填が進むにつれて低下し、これに伴い、ステーション圧力Ｐｓと燃料タンク２０の圧力Ｐｒの差圧が低下するため、充填される水素ガスの流量Ｖも低下する。

制御部１６は、時間ｔ２ｂ〜ｔ２ｃ（sec）の期間において、蓄圧器１１ｃをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ｃの圧力Ｐｃは、水素ガスの充填が進むにつれて低下していき、約５５０（sec）において最低値となる。その後、蓄圧器１１ｃの圧力Ｐｃは、圧縮機１０の圧力により徐々に増加するが、ステーション圧力Ｐｓと燃料タンク２０の圧力Ｐｒの差圧が小さいために流量Ｖが低く、燃料タンク２０の圧力Ｐｒが目標値Ｐｏに到達するまでに約１１００（sec）を要する。

ガス充填装置１は、制御弁１３ｃを閉塞した後、ステーション圧力Ｐｓを大気圧まで低下させて充填を完了する。このようにして、比較例における燃料電池バスの場合の水素ガスの充填試験は行われる。本試験の充填時間は１７４５（sec）（＝２９分５秒）である。

比較例において、制御部１６は、閾値ＴＨを乗用車の場合と同一の値Ｖｔｈに設定したため、蓄圧器１１ａの圧力Ｐａが燃料タンク２０に対する有効な差圧を得るのに十分に高いにもかかわらず、ガス充填源を次の蓄圧器１１ｂに切り替える。さらに、制御部１６は、蓄圧器１１ｂの圧力Ｐｂが燃料タンク２０に対する有効な差圧を得るのに十分に高いにもかかわらず、ガス充填源を次の蓄圧器１１ｃに切り替える。このため、最後の蓄圧器１１ａは、圧縮機１０の圧力に依存した充填を行わざるを得ず、充填時間が長くなる。

これに対し、実施例における燃料電池バスの場合の充填試験では、制御部１６は、閾値ＴＨを車両情報に応じた別の値Ｖｔｈ’（＜Ｖｔｈ）に設定することにより、適切なタイミングでガス充填源を切り替える。

図５は、実施例における燃料電池バスの場合の充填試験の結果を示すグラフである。図５において、図３と共通する項目については同一の符号を付し、その説明を省略する。

制御部１６は、時間０〜ｔ３ａ（sec）の期間において、蓄圧器１１ａをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ａの圧力Ｐａは、水素ガスの充填が進むにつれて低下し、これに伴い、ステーション圧力Ｐｓと燃料タンク２０の圧力Ｐｒの差圧が低下するため、充填される水素ガスの流量Ｖも低下する。

流量Ｖは、時刻ｔ３ａ（sec）において閾値Ｖｔｈ’を下回る。これにより、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御部１６は、次の蓄圧器１１ｂをガス充填源として選択する。この選択のタイミングは、閾値Ｖｔｈ’が比較例の閾値Ｖｔｈより小さいため、比較例の場合より遅くなる（つまりｔ３ａ＞ｔ２ａ）。

したがって、蓄圧器１１ａは、比較例の場合より長く、ガス充填源として水素ガスの充填を行う。このため、蓄圧器１１ａの圧力Ｐａから燃料タンク２０に対する有効な差圧が得られる時間を延ばすことができる。ガス充填源が次の蓄圧器１１ｂに切り替えられると、差圧が再び増加することにより流量Ｖが増加する。

制御部１６は、時間ｔ３ａ〜ｔ３ｂ（sec）の期間において、蓄圧器１１ｂをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ｂの圧力Ｐｂは、水素ガスの充填が進むにつれて低下し、これに伴い、ステーション圧力Ｐｓと燃料タンク２０の圧力Ｐｒの差圧が低下するため、充填される水素ガスの流量Ｖも低下する。

流量Ｖは、時刻ｔ３ｂ（sec）において閾値Ｖｔｈ’を下回る。これにより、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御部１６は、次の蓄圧器１１ｃをガス充填源として選択する。この選択のタイミングは、閾値Ｖｔｈ’が比較例の閾値Ｖｔｈより小さいため、比較例の場合より遅くなる。

したがって、蓄圧器１１ｂは、比較例の場合より長く、ガス充填源として水素ガスの充填を行う（つまり、ｔ３ｂ−ｔ３ａ＞ｔ２ｂ−ｔ２ａ）。このため、蓄圧器１１ｂの圧力Ｐｂから燃料タンク２０に対する有効な差圧が得られる時間を延ばすことができる。ガス充填源が次の蓄圧器１１ｃに切り替えられると、差圧が再び増加することにより流量Ｖが増加する。

制御部１６は、時間ｔ３ｂ〜ｔ３ｃ（sec）の期間において、蓄圧器１１ｃをガス充填源として選択する。蓄圧器１１ｃの圧力Ｐｃは、水素ガスの充填が進むにつれて低下するが、時間ｔ３ｃ（sec）において燃料タンク２０の圧力Ｐｒが目標値Ｐｏに到達するため、制御部１６により蓄圧器１１ｃの制御弁１３ｃが閉塞され、低下が止まる。

上述したように、蓄圧器１１ａ，１１ｂの圧力Ｐａ，Ｐｂから燃料タンク２０に対する有効な差圧が得られる時間が延ばされたため、燃料タンク２０の圧力Ｐｒは、蓄圧器１１ｃの圧力Ｐｃが最低値となる前に目標値Ｐｏに到達する。このため、充填時間が比較例より短縮される。

ガス充填装置１は、制御弁１３ｃを閉塞した後、ステーション圧力Ｐｓを大気圧まで低下させて充填を完了する。このようにして、実施例における燃料電池バスの場合の水素ガスの充填試験は行われる。本試験の充填時間は７４５（sec）（＝１２分２５秒）である。したがって、本実施例によると、充填時間が比較例より約１６分短縮されている。

図６は、閾値ＴＨと充填時間の関係を示すグラフである。発明者が行った充填試験によると、閾値ＴＨを３００（g/min）（＝約５（g/sec））としたとき（図５の充填試験）、充填時間が最も短くなり、閾値ＴＨを１６００（g/min）（＝約２７（g/sec））としたとき（図４の充填試験）、充填時間が最も長くなる。したがって、車両情報に応じた適切な閾値ＴＨを用いることにより、充填時間を短縮することができることが理解される。なお、本実施例における閾値ＴＨ＝３００（g/min）は、例えば、圧縮機１０からの水素ガスの吐出流量の最大値に一致させてもよい。この場合、車両２の燃料タンク２０の容量が、蓄圧器１１ａ〜１１ｃの容量の合計に対して十分に大きければ、つまり、例えばその容量の合計に対する比が所定値以上であれば、充填時間をさらに短縮することが可能である。

上記の実施例において、制御部１６は、流量Ｖに基づき充填制御を行うが、これに限定されず、ガス充填源として選択された蓄圧器１１ａ，１１ｂの圧力Ｐａ，Ｐｂに基づき充填制御を行ってもよい。この場合、制御部１６は、蓄圧器１１ａ，１１ｂの圧力センサ１２ａ，１２ｂにより検出された検出値が車両情報に応じた閾値を下回った場合、ガス充填源の選択を切り替える。このとき、圧力センサ１２ａ，１２ｂは、流量計１４に代わり、検出部として機能する。流量Ｖは圧力Ｐａ，Ｐｂの低下により低下するため、圧力Ｐａ，Ｐｂに基づき上記と同様の充填制御が可能である。

例えば、制御部１６は、図３に示されるように、車両情報に基づき閾値ＤＢ１９０から検索した圧力Ｐａの閾値Ｐｔｈａ及び圧力Ｐｂの閾値Ｐｔｈｂを設定する。そして、制御部１６は、蓄圧器１１ａの圧力Ｐａが閾値Ｐｔｈａを下回ったとき、ガス充填源を次の蓄圧器１１ｂに切り替え、蓄圧器１１ｂの圧力Ｐｂが閾値Ｐｔｈｂを下回ったとき、ガス充填源を次の蓄圧器１１ｃに切り替える。

また、制御部１６は、図５に示されるように、車両情報に応じた閾値Ｐｔｈａ’（＜Ｐｔｈａ），Ｐｔｈｂ’（＜Ｐｔｈｂ）を設定する。そして、制御部１６は、蓄圧器１１ａの圧力Ｐａが閾値Ｐｔｈａ’を下回ったとき、ガス充填源を次の蓄圧器１１ｂに切り替え、蓄圧器１１ｂの圧力Ｐｂが閾値Ｐｔｈｂ’を下回ったとき、ガス充填源を次の蓄圧器１１ｃに切り替える。これにより、制御部１６は、上記の実施例と同様に充填時間を短縮することができる。

図７は、ガス充填装置１の動作の他例を示すフローチャートである。図７において、図２と共通する処理については同一の符号を付し、その説明を省略する。

制御部１６は、車両情報の取得後（ステップＳｔ１）、車両情報に基づき閾値ＤＢ１９０から閾値ＴＨａ，ＴＨｂを検索して（ステップＳｔ２ａ）、充填制御用のパラメータとして設定する（ステップＳｔ３ａ）。ここで、閾値ＴＨａは圧力Ｐａの閾値であり、閾値ＴＨｂは圧力Ｐｂの閾値である。次に、制御部１６は、制御信号Ｓａにより制御弁１３ａを開放する（ステップＳｔ４）。

次に、制御部１６は、圧力センサ１２ａが検出した圧力Ｐａを取得する（ステップＳｔ５ａ）。次に、制御部１６は圧力Ｐａを閾値ＴＨａと比較する（ステップＳｔ６ａ）。制御部１６は、Ｐａ≧ＴＨａの場合（ステップＳｔ６ａのＮｏ）、ステップＳｔ５ａの処理を再び実行する。

また、制御部１６は、Ｐａ＜ＴＨａの場合（ステップＳｔ６ａのＹｅｓ）、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御信号Ｓａにより制御弁１３ａを閉塞し（ステップＳｔ７）、制御信号Ｓｂにより次の制御弁１３ｂを開放する（ステップＳｔ８）。

次に、制御部１６は、圧力センサ１２ｂが検出した圧力Ｐｂを取得する（ステップＳｔ９ａ）。次に、制御部１６は圧力Ｐｂを閾値ＴＨｂと比較する（ステップＳｔ１０ａ）。制御部１６は、Ｐｂ≧ＴＨｂの場合（ステップＳｔ１０ａのＮｏ）、ステップＳｔ９ａの処理を再び実行する。

また、制御部１６は、Ｐｂ＜ＴＨｂの場合（ステップＳｔ１０ａのＹｅｓ）、ガス充填源の選択の切り替えの条件が満たされるため、制御信号Ｓｂにより制御弁１３ｂを閉塞し（ステップＳｔ１１）、制御信号Ｓｃにより次の制御弁１３ｃを開放する（ステップＳｔ１２）。以降は、上記のステップＳｔ１３〜Ｓｔ１５の処理が実行される。このようにして、ガス充填装置１は動作する。

このように、ガス充填装置１は、充填制御に用いる流量Ｖまたは圧力Ｐａ，Ｐｂの閾値ＴＨ，ＴＨａ，ＴＨｂを車両情報に基づき決定するため、車両２の種類に応じた最適な充填制御を行うことができる。したがって、ガス充填装置１は、車両２の種類に応じて充填時間を短縮することができる。なお、本実施例では、ＦＣＶの燃料タンク２０に水素ガスを充填するガス充填装置１を挙げたが、本発明は、他の燃料ガスを充填するガス充填装置にも適用することができる。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

１ ガス充填装置
２ 車両
１０ 圧縮機
１１ａ〜１１ｃ 蓄圧器
１２ａ〜１２ｃ 圧力センサ
１３ａ〜１３ｃ 制御弁
１４ 流量計
１６ 制御部
１７ 入力部
１８ 通信部
２０ 燃料タンク

Claims (1)

1. 燃料ガスがそれぞれ貯留された複数の貯留部と、
   車両に搭載された燃料タンクに前記燃料ガスを充填するガス充填源を前記複数の貯留部から順次に選択する選択部と、
   前記ガス充填源から前記燃料タンクに充填される前記燃料ガスの流量、または前記ガス充填源の前記燃料ガスの圧力を検出する検出部と、
   前記車両の種類を示す車両情報を取得する取得部とを有し、
   前記選択部は、前記検出部により検出された検出値が前記車両情報に応じた閾値を下回った場合、前記ガス充填源の選択を切り替えるガス充填装置。

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