JP6695194B2 - 燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態における水素充填システム1を含む水素充填環境の構成図である。
水素充填システム(燃料ガス充填システム)1は、FCV2の車載タンク内に水素ガス(燃料ガス)を供給するためのシステムである。水素充填システム1では、蓄圧器内と調節弁の下流側との差圧充填により、高圧の水素ガス(以下、単に「水素ガス」という。)を充填する。水素充填システム1は、例えば水素ステーションなどである。FCV2は、水素ガスと酸素ガスとの化学反応によって発生した電力を動力源として走行する燃料電池自動車である。
圧力計21−1〜21−Nは、それぞれ、蓄圧器20−1〜20−Nと遮断弁22−1〜22−Nとの間に設けられ、蓄圧器20−1〜20−N内の水素ガスの圧力を検出する。
充填中において、流量制御部は、いずれか一つの調節弁が用いられる。また、蓄圧器が切り替わる前に、使用されていない調整弁の内の一つの開度が、切り替え準備工程時に調節される。
本実施形態では調節弁に対応した遮断弁を設けたが、これに限定されることではなく、3方弁や4方弁など複数の弁が一体になったブロック弁を設けても良い。
さらに、調節弁が、開閉速度が非常に早く、完全に閉止可能な場合は、遮断弁等を必ずしも設けなくてもよい。
第二調節弁25−2は、本体部がニードル弁で構成されており、開度調節可能な弁である。第二調節弁25−2の開度が調節されることにより水素ガスの流量が制御される。
充填中には、流量制御部に設けられた第一調節弁25−1及び第二調節弁25−2のいずれか一つの調節弁が用いられる。また、充填に使用される蓄圧器20(以下、「使用中蓄圧器」という。)が切り替わる前に、使用されていない調節弁(以下、「待機中調節弁」という。)の内の一つの開度が調節される。なお、以下の説明では、充填に使用されていない蓄圧器20を待機中蓄圧器と記載する。
本実施形態では、第一調節弁25−1と第二調節弁25−2は同じ型式の弁を用いたが、これに限定されることではない。しかしながら、型式やCv値は同じであることが望ましい。
圧力計30は、遮断弁29と充填カプラ31との間に設けられ、調節弁の下流側の水素ガスの圧力を検出する。圧力計30によって検出された水素ガスの圧力値は、制御装置10に入力される。
温度計(不図示)は、水素ガスの温度を測定する。この温度は、切り替え準備工程での次に使用する調節弁の開度の算出に用いられる。本実施形態では温度計の一例として熱電対を用いるが、これに限定されることではなく、水素ガスの温度が測定できるものであればよい。
待機中調節弁の開度が調節されたら、切り替え準備が完了する。
その後、制御装置10は、使用中蓄圧器を切り替えながら、FCV2の車載タンク内への充填を行う。そして、規定の充填終了の条件に達したら、遮断弁29が閉止され、充填は終了となる。ここで、開度及び圧力差の時間変化は直線で表したが、実際は曲線である。
図4において、横軸は充填時間を表し、縦軸は調節弁の開度と、使用中蓄圧器内と調節弁の下流側との圧力差に関する情報を表す。図4のaで示される範囲は第一調節弁25−1の開度に関する情報を表し、図4のbで示される範囲は第二調節弁25−2の開度に関する情報を表し、図4のcで示される範囲は使用中蓄圧器内と調節弁の下流側との圧力差に関する情報を表す。図4において、折れ線40は第一調節弁25−1の開度の遷移を表し、折れ線41は第二調節弁25−2の開度の遷移を表し、折れ線42は使用中蓄圧器内と調節弁の下流側との圧力差の遷移を表す。
その後、時刻t5で充填は終了となる。
本実施形態では、水素ガスの充填先としてFCV2の車載タンクを例に説明したが、これに限定されることではない。例えば、水素ガスの充填先は、水素ガスを充填可能な容器であれば、カードルやローダーなどどのような容器であってもよい。
本実施形態では、燃料ガスとして水素ガスを例に説明したが、燃料ガスは電気化学反応によって電力を発生させてFCV2に用いることができるガスであればどのようなガスであってもよい。
Claims (7)
- 燃料ガスを貯留する複数の蓄圧器と、
開度を調節することによって前記蓄圧器から容器に供給される前記燃料ガスの流量を制御可能な2以上の調節弁と、
前記調節弁の開度を制御する制御装置と、
を備え、
前記調節弁が並列に設けられ、
前記制御装置は、いずれかの調節弁を介して前記燃料ガスが供給されている間で供給に使用される使用中蓄圧器を切り替える前に、供給に使用されていない調節弁の開度を予め調節する切り替え準備工程と、前記使用中蓄圧器と供給に使用される調節弁とを供給に使用されていない待機中蓄圧器と開度を調節した前記調節弁とに切り替える切り替え工程とを行い、切り替え後に、開度を調節した前記調節弁を介して前記燃料ガスの充填を行う制御をする燃料ガス充填システム。 - 前記制御装置は、前記切り替え準備工程を行うための第一の条件が満たされた後に、供給に使用されていない前記調節弁の開度を制御する、請求項1に記載の燃料ガス充填システム。
- 前記蓄圧器内の圧力と、前記調節弁の下流側の圧力とをそれぞれ検出する圧力測定装置をさらに備え、
前記第一の条件は、前記使用中蓄圧器内と、前記調節弁の下流側との圧力差に関する条件であり、
前記制御装置は、前記使用中蓄圧器内の圧力と、前記調節弁の下流側の圧力との圧力差が予め定められた第一の設定値に達した場合に前記第一の条件が満たされたと判定する、請求項2に記載の燃料ガス充填システム。 - 前記制御装置は、前記第一の条件が満たされた後、前記切り替え工程を行うための第二の条件が満たされた後に、使用中の調節弁から、第一の条件が満たされた後に開度を調節された前記調節弁に変更する、請求項2又は3に記載の燃料ガス充填システム。
- 前記第二の条件は、前記使用中蓄圧器内と、前記調節弁の下流側との圧力差に関する条件であり、
前記制御装置は、前記使用中蓄圧器内の圧力と、前記調節弁の下流側の圧力との圧力差が予め定められた第二の設定値に達した場合に前記第二の条件が満たされたと判定する、請求項4に記載の燃料ガス充填システム。 - 前記燃料ガスが水素であり、前記容器が燃料電池自動車の車載タンクである、請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料ガス充填システム。
- 燃料ガスを貯留する複数の蓄圧器と、
開度を調節することによって前記蓄圧器から容器に供給される前記燃料ガスの流量を制御可能な2以上の調節弁と、
前記調節弁の開度を制御する制御装置と、
を備え、前記調節弁が並列に設けられた燃料ガス充填システムにおける燃料ガス充填方法であって、
前記制御装置が、いずれかの調節弁を介して前記燃料ガスが供給されている間で供給に使用される使用中蓄圧器を切り替える前に、供給に使用されていない調節弁の開度を予め調節する切り替え準備工程と、前記使用中蓄圧器と供給に使用される調節弁とを供給に使用されていない待機中蓄圧器と開度を調節した前記調節弁とに切り替える切り替え工程とを行い、切り替え後に、開度を調節した前記調節弁を介して前記燃料ガスの充填を行う制御をする燃料ガス充填方法。
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