JP7464080B2 - ガス充填システム - Google Patents
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Description
この形態のガス充填システムによれば、予め設定されている第1目標充填率まで予め設定されている第1昇圧率でガスを充填し、第1目標充填率から第1目標充填率よりも高い予め設定されている第2目標充填率まで第1昇圧率よりも低い予め設定されている第2昇圧率でガスを充填する。第2昇圧率は、第1昇圧率よりも低い昇圧率であるため、ガス充填経路における圧力損失が小さい。第1昇圧率で充填を行った後に圧力損失が小さい第2昇圧率で充填を行うため、圧力損失による充填率の低下を抑制することができる。また、第1目標充填率までは第1昇圧率で充填を行うため、第2昇圧率のみで充填を行った場合と比較して、短時間でガス充填を完了することができる。
A1.装置構成:
図1は、本開示の一実施形態としてのガス充填システム100の概略構成を示すブロック図である。ガス充填システム100は、ガスを高圧容器へ充填するためのシステムである。ガス充填システム100は、例えば水素ステーションに用いられる。ガスの充填は、ガスを貯蔵する蓄圧器102と高圧容器との差圧を利用して行われる。本実施形態において、ガスは、水素ガスであり、高圧容器は、燃料電池車両Vに搭載される水素タンク1である。
PV=nRT…(1)
(ここで、Pは気体の圧力、Vは気体の体積、nは気体のモル数、Rは気体定数、Tは気体の温度である。)
上記式(1)において、
n=w/M…(2)
(ここで、wは質量、Mは分子量である。)
を代入すると、
PV=wRT/M…(3)
と表すことができ、両辺をVで除すると、w/Vはガスの密度であるから、
P=ρRT/M…(4)
(ここで、ρはガスの密度である。)
と表すことができる。上記式(4)において、Pはシステム側圧力センサ107の計測値、Tは車両側温度センサ3の計測値、Rは定数、Mは充填されるガスの種類によって規定される値であるから、これらの数値を代入することで、密度ρを求めることができる。そして、求めた密度ρを用いて、
SOC(充填率)=(ρ/ρ0)×100…(5)
(ここで、ρ0はガスの基準密度である。)
式(5)により充填率を求めることができる。なお、圧力Pの値として、車両側圧力センサ4の計測値ではなくシステム側圧力センサ107の計測値を用いる理由は、車両側圧力センサ4が故障していた場合に、不正確な圧力値を用いて充填率が算出され、水素タンク1の容量を超えて水素ガスが充填されてしまうことを防止するためである。
図2は、ガス充填システム100において実行される昇圧率制御の手順を示すフローチャート図である。システム側制御部110は、ガス充填ノズル109がレセプタクル9に接続され、プレショット充填による水素タンク1内の初期圧力が計測された後に、昇圧率制御を実行する。
(B1)第1実施形態において、高圧容器が燃料電池車両Vに搭載される水素タンク1であり、ガスが水素ガスである構成について説明したが、本開示はこれに限られない。高圧容器は、プラントに設置される燃料電池に用いられる比較的大規模な水素タンクであってもよい。ガスは、酸素、窒素、アルゴン、またはヘリウム等の高圧ガスであってもよい。かかる場合、高圧容器は、酸素、窒素、アルゴン、またはヘリウム等の高圧ガスを貯蔵する容器であってもよい。
Claims (2)
- 高圧容器に接続され、前記高圧容器にガスを充填するガス充填システムであって、
温度センサにより計測された前記高圧容器内の温度を通信により受信する受信部と、
充填される前記ガスの流量を調整する流量調整装置と、
充填される前記ガスの圧力を計測する圧力センサと、
前記受信部で受信した温度および前記圧力センサで計測された圧力を用いて前記高圧容器中の前記ガスの充填率を算出することと、前記流量調整装置を制御することにより前記高圧容器に充填される前記ガスの昇圧率を制御することと、を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記高圧容器の充填率が、予め設定されている第1目標充填率に達するまで、予め設定されている第1昇圧率で前記高圧容器に前記ガスを充填し、
前記高圧容器の充填率が、前記第1目標充填率から、前記第1目標充填率よりも高い予め設定されている第2目標充填率に達するまで、前記第1昇圧率よりも低い予め設定されている第2昇圧率で前記高圧容器に前記ガスを充填するように前記流量調整装置を制御し、
前記高圧容器への前記ガスの充填前に、前記高圧容器への前記ガスのプレショット充填を行うことにより前記高圧容器内の初期圧力を測定し、
外気温度センサが測定する外気温度を取得し、
前記第1昇圧率を、前記初期圧力と、前記高圧容器の容量と、前記外気温度と、を用いて設定する、
ガス充填システム。 - 請求項1に記載のガス充填システムであって、
前記第1目標充填率は、80%以上95%以下であり、
前記第2目標充填率は、95%以上100%以下である、
ガス充填システム。
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