JPWO2011013214A1

JPWO2011013214A1 - ガス充填システム

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Publication number: JPWO2011013214A1
Application number: JP2010516317A
Authority: JP
Inventors: 西海　弘章; 弘章西海
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2013-01-07
Anticipated expiration: 2029-07-29
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Abstract

【課題】ガスステーション側の冷却能力に応じてガスタンクへの充填を最適化できるガス充填システムを課題とする。【解決手段】ガス充填システムは、ガスタンクを有する車両と、ガス供給源からのガスを冷却する冷却装置を有してこの冷却装置により冷却されたガスを放出してガスタンクに充填するガスステーションと、冷却装置により冷却されたガスの温度をガスタンクの上流側で検出する温度センサと、を有する。車両には、温度センサが検出したガス温度に基づいてガスタンクへのガスの充填流量を決定する第１の制御装置が設けられる。

Description

本発明は、車両に搭載されたガスタンクに、ガスステーションからガスを充填するガス充填システムに関するものである。

燃料電池車両など、ガスタンクを搭載したガス燃料車両は、燃料ガスの充填時にガスステーションに立ち寄って、充填ノズルからガスタンクに燃料ガスを充填される。燃料ガスが水素ガスの場合、充填に伴って温度上昇が起きることが知られている。
特許文献１に記載の水素ステーションは、昇圧された水素ガスを貯蔵する蓄圧器ユニットと、蓄圧器ユニットからの水素ガスをガスタンクへ充填するディスペンサーと、水素ガスを冷却する吸収式冷凍機と、を備えている。吸収式冷凍機によって、蓄圧器ユニット及びディスペンサーに供給される水素ガスを予め冷却し、この予冷却した水素ガスをガスタンクに充填することで、充填時間の短縮化を図っている。

特開２００５−８３５６７

しかし、例えば複数の燃料電池車両が連続して充填された場合、冷凍機の冷却能力によっては、水素ガスの冷却がおいつかない可能性がある。冷却が適正にできていない場合に、冷却が適正にできている場合と同じ充填流量で充填すると、ガスタンクの設計温度（例えば８５℃）を越えて温度上昇するおそれがある。この点、特許文献１は、冷凍機の冷却能力を考慮しておらず、さらなる改善が求められる。
また、特許文献１は、充填流量をどのように決定するかについても検討していない。仮に、車両側の事情とは無関係に水素ステーションにて充填流量を決定するならば、それは必ずしもその車両にとって最適な充填流量になるとは限らない。

本発明は、ガスステーション側の冷却能力に応じてガスタンクへの充填を最適化できる、ガス充填システムを提供することをその目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のガス充填システムは、ガスタンクを有する車両と、ガス供給源からのガスを冷却する冷却装置を有してこの冷却装置により冷却されたガスを放出してガスタンクに充填するガスステーションと、冷却装置により冷却されたガスの温度をガスタンクの上流側で検出する温度センサと、温度センサが検出したガス温度に基づいてガスタンクへのガスの充填流量を決定する第１の制御装置と、を備える。第１の制御装置は、車両に設けられる。

本発明によれば、冷却装置により冷却されたガスの温度に応じて充填流量を可変できるので、冷却装置の冷却能力に応じた最適な充填が可能となる。これにより、ガスタンク内を安定した状態に保ちつつ、所定の充填量（満充填の場合の充填量と、指定量充填の場合の充填量）をできるだけ短時間で充填することができる。また、車両側の第１の制御装置にて充填流量を決定するので、車両側の事情（例えば、ガスタンクの特性）を反映した最適な充填流量に決定することもできる。

好ましくは、第１の制御装置は、温度センサによって検出されるガス温度毎に充填流量に関するマップを有するとよく、検出されたガス温度に基づいてマップから充填流量を選択するとよい。こうすることで、簡易に充填流量を決定することができる。特に、車両固有の事情（例えば、ガスタンクの特性）を考慮したマップを車両側の第１の制御装置にもたせることができるので、車両毎にガスステーション側でマップを更新しなくて済むようになる。

好ましくは、第１の制御装置は、ガスタンクに関する特性にも基づいて充填流量を決定するとよい。こうすることで、ガスタンクに関する特性を反映した最適な充填流量を決定することができる。ここで、ガスタンクに関する特性としては、ガスタンク自身の特性と、ガスタンクに影響を及ぼす特性とがある。前者の特性としては、主に放熱性又は温度上昇率が挙げられる。また、後者の特性としては、例えば車両におけるガスタンクの位置に応じて異なる冷却特性が挙げられる。

好ましくは、温度センサは、充填開始時又は充填中にガス温度を検出するとよい。こうすることで、充填開始時には冷却装置の冷却能力を判断することができ、充填中には冷却装置の異常の有無を検出することができる。また、充填中には、検出されたガス温度に応じて、改めて充填流量を決定することもできる。

本発明の好ましい一態様によれば、車両は、第１の制御装置に接続された第１の通信機を有するとよい。ガスステーションは、流量制御装置と、決定した充填流量の情報を第１の通信機から受信する第２の通信機と、第２の通信機が受信した充填流量となるように流量制御装置を制御する第２の制御装置と、を有するとよい。この構成によれば、車両とガスステーションとを通信させることができるため、車両側で決定した充填流量をガスステーションに手動で入力しなくて済む。

より好ましくは、温度センサは、冷却装置でのガス温度を検出するものであるとよい。こうすることで、冷却装置でのガス温度に基づいて、充填を最適化することができると共に、冷却装置の冷却能力及び異常の有無を検出するのにも好適となる。

好ましくは、第１の制御装置及び第２の制御装置の少なくとも一つは、第１の通信機と第２の通信機との間の送受信履歴を記憶するとよい。より好ましくは、送受信履歴には、決定した充填流量の情報を第１の通信機から第２の通信機へと送信した履歴が含まれるとよい。このような構成によれば、例えば車両の点検時に送受信履歴を確認することで、車両側の事情を反映した最適な充填流量にて充填されていたか否かを確認することができる。

好ましくは、本発明のガス充填システムは、温度センサが検出したガス温度に基づいて充填流量が制御されている旨又は制御された旨を表示する表示装置を、更に備えるとよい。この構成によれば、充填作業者が、冷却能力に応じた最適な充填がなされていること又はなされたことを視覚を通じて確認することができる。

好ましくは、第１の制御装置は、温度センセが検出したガス温度が高い場合は低い場合に比べて、少ない充填流量に決定するとよい。これにより、例えば、連続充填の影響でガス温度が高い場合に、ガスタンク内の温度が設計温度に達するのを抑制しながら、所定の充填量を短時間で充填することが可能となる。一方で、ガス温度が低い場合に充填流量を大きくすれば、ガス温度が高い場合よりも短時間で所定の充填量を充填することができる。

好ましくは、本発明のガス充填システムは、ガスタンク内の情報を取得するセンサを更に備えるとよく、第１の制御装置は、センサが取得した情報にも基づいて、充填流量を決定するとよい。こうすることで、充填先であるガスタンク内の状態に適した充填ができる。また、ガスタンク内の情報を検出するので、これを推定する場合に比べて、充填流量の制御を高精度に行うことが可能となる。

より好ましくは、センサは、温度センサ及び圧力センサの少なくとも一つを含むとよい。この構成によれば、例えばガスタンクの温度が高いことが検出された場合に、充填流量を低下させて、ガスタンク内のさらなる温度上昇を抑制することができる。

実施形態に係るガス充填システムの概略図である。実施形態に係るガス充填システムの構成図である。実施形態に係るガス充填システムの充填フローを示すフローチャートである。実施形態に係る充填フローに用いる充填流量マップの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係るガス充填システムについて説明する。ここでは、ガス充填システムとして、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両に対して、水素ガスをガスステーションから充填する例を説明する。なお、燃料電池システムは、公知のとおり、燃料ガス（例えば水素ガス）と酸化ガス（例えば空気）の電気化学反応によって発電する燃料電池などを備える。

図１に示すように、ガス充填システム１は、例えばガスステーションとしての水素ステーション２と、水素ステーション２から水素ガスを供給される燃料電池車両３と、を備える。

図２に示すように、水素ステーション２は、水素ガスを貯蔵するカードル（ガス供給源）１１と、水素ガスを車載のガスタンク３０に向けて放出する充填ノズル１２と、これらを結ぶガス流路１３と、を有する。充填ノズル１２は、充填カップリングとも称される部品であり、水素ガスの充填に際して、車両３のレセプタクル３２に接続される。充填ノズル１２とレセプタクル３２によって、水素ステーション２とガスタンク３２とを接続する接続ユニットが構成される。

ガス流路１３には、カードル１１側から順に、カードル１１からの水素ガスを圧縮して吐出する圧縮機１４と、圧縮機１４によって所定圧力まで昇圧された水素ガスを蓄えておく蓄圧器１５と、蓄圧器１５からの水素ガスの流量を調整する流量制御弁１６と、水素ガスの流量を計測する流量計１７と、ガス流路１３を流れる水素ガスを予備冷却するプレクーラ１８と、プレクーラ１８の下流側にて水素ガスの温度を検出する温度センサＴと、が設けられる。また、水素ステーション２は、通信機２１、表示装置２２、外気温センサ２３及び制御装置２４を備え、制御装置２４に各種の機器が電気的に接続される。なお、図示省略したが、蓄圧器１３又はその下流側には、充填時にガス流路１３を開く遮断弁が設けられる。

流量制御弁１６は、電気的に駆動される弁であり、駆動源として例えばステップモータを備える。流量制御弁１６は、制御装置２４からの指令に従って、ステップモータにより弁開度が変更されることで、水素ガスの流量を調整する。これにより、ガスタンク３０への水素ガスの充填流量が制御される。この制御された充填流量が流量計１７によって計測され、その計測結果を受けて所望の充填流量となるように、制御装置２４は、流量制御弁１６をフィードバック制御する。なお、流量制御弁１６以外の流量制御装置を用いることも可能である。

プレクーラ１８は、熱交換により、蓄圧器１５からの室温程度である水素ガスを所定の低温（例えば−２０℃）に冷却する。プレクーラ１８による熱交換の形式としては、隔壁式、中間媒体式及び蓄熱式のいずれも用いることができ、構造としては公知のものを適用することができる。一例を挙げると、プレクーラ１８は、水素ガスが流れる管路部を有し、この管路部を冷媒が流れる容器に収容することで、水素ガスと冷媒との間で熱交換を行う。この場合、容器への冷媒の供給量及び供給温度を調整することで、水素ガスの冷却温度を調整するようにしてもよい。このようにして、プレクーラ１８により冷却された水素ガス温度は温度センサＴにて検出され、その検出信号が制御装置２４に入力される。

通信機２１は、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。表示装置２２は、充填中における充填流量の情報など、各種情報を画面に表示する。表示装置２２は、所望の充填量などを選択又は指定するための操作パネルを表示画面に具備するものであってもよい。

制御装置２４は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶し、ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御装置２４は、図２において一点鎖線で示した制御線にて接続されている通信機２１等のほか、カードル１１、圧縮機１４、蓄圧器１５及びプレクーラ１８とも電気的に接続されており、水素ステーション２全体を統括制御する。また、制御装置２４は、水素ステーション２にて把握可能な情報を通信機２１を用いて、車両３に送信する。

車両３は、上記したガスタンク３０及びレセプタクル３２を備える。ガスタンク３０は、燃料電池への燃料ガス供給源であり、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能な高圧タンクである。ガスタンク３０内の水素ガスは、図示省略した供給管路を介して燃料電池に供給される。一方、ガスタンク３０への水素ガスの補給は、水素ステーション２からレセプタクル３２及び充填管路３４を介して行われる。充填管路３４には、例えば、水素ガスの逆流を防止するための逆止弁３６が設けられる。温度センサ４０及び圧力センサ４２は、ガスタンク３０内の水素ガスの温度及び圧力をそれぞれ検出するものであり、供給管路又は充填管路３４に設けることができる。

また、車両３は、水素ステーション２の通信機２１との間で各種情報を送受信する通信機４４と、水素ステーション２の制御装置２４と同様にマイクロコンピュータとして構成された制御装置４６と、各種情報を画面に表示する表示装置４８と、を備える。通信機４４は、通信機２１に対応した形式のものであり、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。通信器４４は、充填ノズル１２をレセプタクル３２に接続した状態で通信機２１との間で通信できるように、レセプタクル３２に組み込まれるか、あるいは車両３のリッドボックス内に固定される。制御装置４６は、温度センサ４０及び圧力センサ４２を含む各種のセンサの検出結果を受けて、車両３を統括制御する。また、制御装置４６は、車両３にて把握可能な情報を通信機４４を用いて、水素ステーション２に送信する。表示装置４８は、例えばカーナビゲーションシステムの一部として用いることが可能なものである。

上記のガス充填システム１において、車両３に水素ガスを充填する場合、先ず、充填ノズル１２をレセプタクル３２に接続する。この状態にて、水素ステーション２を作動させる。すると、蓄圧器１５に貯められていた水素ガスが、プレクーラ１８によって冷却された後、充填ノズル１２からガスタンク３０へ放出されて充填される。
本実施形態のガス充填システム１では、車両３にて充填流量を決定し、そのデータを通信により水素ステーション２に送ることで、充填流量の制御を行っている。

次に、図３のフローチャートを参照して、ガス充填システム１における充填流量の決定及び制御について説明する。

先ず、充填作業者によって、充填ノズル１２とレセプタクル３２の接続作業がなされ、水素ステーション２からガスタンク３０への水素ガスの放出を許可する充填開始操作がなされると、充填が開始される（ステップＳ１）。これにより、蓄圧器１５に貯められていた水素ガスが、プレクーラ１８によって冷却された後、ガスタンク３０へと放出される。

この充填の開始時に、タンク圧力、タンク温度及びプレクーラ温度が読み込まれる。タンク圧力は、ガスタンク３０内の水素ガスの圧力であり、圧力センサ４２によって検出される。タンク温度は、ガスタンク３０内の水素ガスの温度であり、温度センサ４０によって検出される。タンク圧力及びタンク温度の検出信号は、制御装置４６に入力される。これにより、制御装置４６は、充填開始直後のタンク圧力及びタンク温度を把握する。一方、プレクーラ温度は、プレクーラ１８での水素ガスの温度であり、温度センサＴによって検出される。プレクーラ温度の検出信号は制御装置２４に入力され、制御装置２４は、通信機２１を利用してプレクーラ温度の検出値を車両３側の通信機４４に伝える。これにより、車両３側の制御装置４６は、充填開始直後のプレクーラ温度を把握することになる。

この３つの情報を読み込んだ後、制御装置４６は、ＲＯＭ等に記憶した充填流量マップから充填流量を選択・決定する（ステップＳ２）。充填流量マップの一例を図４に示すように、充填流量マップＭａは、縦軸をタンク圧力、横軸をタンク温度としたものであり、複数のプレクーラ温度（例えばＴ_１，Ｔ_２，Ｔ_３であり、Ｔ_１＜Ｔ_２＜Ｔ_３の関係があるとする。）ごとに設けられる。例えば、検出されたプレクーラ温度がＴ_１、タンク圧力が４０ＭＰａ、タンク温度が０℃である場合、制御装置４６は、充填流量としてＤ４[ｍ^３／ｍｉｎ]を選択し、決定する。

充填流量マップＭａにおける各充填流量は、タンク圧力、タンク温度及びプレクーラ温度の各条件下において、ガスタンク３０内に水素ガスを円滑に高速充填できる流量である。より詳細には、充填流量マップＭａにおける各充填流量は、上記３つの条件下において、ガスタンク３０内の温度が所定の上限値（例えば８５℃）に達しないようにできるだけ短時間でできるだけ多くの充填量（例えばフル充填量）を充填することが可能な流量である。なお、充填流量マップＭａでは、タンク圧力を１０Ｍｐａごとに、タンク温度を１０℃ごとに設定したが、もちろんこれらの幅は任意に設定することができる。また、プレクーラ温度についても、例えば２〜３℃、５℃又は１０℃ごとに任意に設定することができる。

ここで、充填流量マップＭａにおける充填流量の値の大小関係について、二つ説明する。
第１に、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件であれば、プレクーラ温度が高いほど充填流量の値が小さくなる。例えば、タンク圧力が４０ＭＰａ、タンク温度が０℃である場合、プレクーラ温度Ｔ_２での充填流量は、プレクーラ温度Ｔ_１での充填流量Ｄ４よりも小さい。このような減少させた充填流量を用いることで、連続充填の影響でプレクーラ温度が上昇している場合にも、ガスタンク３０内の温度が上限値に達しないように、できるだけ短時間で充填することが可能となる。

第２に、プレクーラ温度が同じ条件であれば、タンク圧力が大きいほど充填流量を大きくすることが可能である。またこの条件では、タンク温度が小さいほど充填流量を大きくすることが可能である。例えば、プレクーラ温度Ｔ_１においては、充填流量マップＭａにおける充填流量Ａ１〜Ｈ８のうち、充填流量Ｈ１（タンク圧力８０ＭＰａ，タンク温度−３０℃）が最も大きく、充填流量Ａ８（タンク圧力１０ＭＰａ，タンク温度４０℃）が最も小さくなる。このように、タンク圧力が低い場合やタンク温度が高い場合に、減少させた充填流量を用いることで、ガスタンク３０内の温度が上限値に達しないように、できるだけ短時間で充填することが可能となる。

このような充填流量マップＭａは、車両３に搭載されるガスタンク３０に関する特性に基づいたものとすることが好ましい。
詳述するに、ガスタンク３０として、様々なものが開発されており、その材料、表面積及び構造等によっては、放熱性又は温度上昇率が異なる。例えば、ガスタンク３０のライナーとしてアルミニウムを用いた場合には、樹脂（ポリエチレンなど）を用いた場合よりも、ガスタンク３０の放熱性は優れたものとなる。また、樹脂ライナーにおける樹脂の特性や配合割合によっても、ガスタンク３０の放熱性は異なるものとなる。加えて、車両３におけるガスタンク３０の搭載位置によっても、走行風等によるガスタンク３０の冷却特性も異なる。このように、ガスタンク３０自身の特性や、ガスタンク３０に影響を及ぼす特性は、現在又は将来の車両３において必ずしも同じというわけではない。

そこで、本実施形態の好ましい一態様では、車両３の制御装置４６に記憶される充填流量マップＭａは、当該車両３に搭載したガスタンク３０に関する上記の特性も考慮したものが用いられる。一例を挙げると、アルミライナーを有するガスタンク３０である場合には、樹脂ライナーを有するガスタンク３０である場合に比べて、タンク圧力、タンク温度及びプレクーラ温度が同じ条件での充填流量の値は大きくなる。このように、放熱性が優れたガスタンク３０に対しては、より短時間で充填することが可能となる。

ステップＳ３では、車両３側の制御装置４６が、ステップＳ２で決定した充填流量の情報を通信機４４−通信機２１間の通信により、水素ステーション２側の制御装置２４に伝える。その後のステップＳ４では、この受信した充填流量となるように、制御装置２４が水素ステーション２を制御する。具体的には、制御装置２４は、流量計１７の計測結果を見ながら、受信した充填流量となるように流量制御弁１６の開度を制御する。これにより、タンク圧力、タンク温度及びプレクーラ温度の各条件及びガスタンク３０に関する特性に応じた充填流量にて、水素ガスがガスタンク３０に充填される。

この充填中、水素ステーション２の表示装置２２及び車両３の表示装置４８の少なくとも一つには、ステップＳ２で決定した充填流量にて充填されている旨が表示される。すなわち、充填作業者は、ガス充填システム１における表示装置２２，４８の少なくとも一つの表示により、プレクーラ温度を含む諸条件に基づいて充填流量が選択された上で制御されている旨を確認することができるようになっている。

その後、所定の充填量（充填作業者が指定した充填量又はフル充填量）がガスタンク３０に充填されると、水素ステーション２からの水素ガスの供給が停止し、充填が終了する（ステップＳ５）。なお、充填終了後にも又は充填終了後にのみ、表示装置２２，４８の少なくとも一つに、上記同様の表示、例えばプレクーラ温度を含む諸条件に基づいて充填流量が制御された旨の表示を出すようにしてもよい。

充填終了後は、ガス充填システム１における制御装置２４、４６の少なくとも一つの記憶部（例えば上記のＲＡＭ）が、通信機４４−通信機２１の送受信履歴を一時的に記憶するとよい。この送受信履歴としては、例えば、ステップＳ１の充填開始後に通信機２１から通信機４４へとプリクーラ温度を送信したことの履歴や、ステップＳ３にて通信機４４から通信機２１へと「決定した充填流量」の情報を送信したことの履歴が含まれるとよい。このような送受信履歴は水素ステーション２及び車両３の両方に記憶させることもできるが、特に車両３に記憶させることが好ましい。車検などの際に、図３に示すフローにて充填が行われたか否かを簡単に確認することができるからである。換言すると、水素ステーション２にのみ記憶させたのでは、各所に点在している水素ステーション２から、ある特定の車両３の充填に関する送受信履歴を取得することは、煩雑だからである。

以上説明した本実施形態のガス充填システム１の作用効果について説明する。

先ず、検出したプレクーラ温度に基づいて充填流量を決定するので、プレクーラ１８の冷却能力に応じた最適な充填流量を決定することができる。例えば、上記したように、比較的高いプレクーラ温度の場合には、比較的小さい充填流量とすることができる。これにより、ガスタンク３０内の上限温度を超えない円滑な高速充填を確保することができる。この効果を違う観点で換言すると、プレクーラ１８にて適正に水素ガスを冷却できていなくとも、充填を中止又は停止する必要が無いため、充填作業者又はドライバーを待たせなくて済む。一方で、比較的低いプレクーラ温度の場合には、比較的大きい充填流量とすることができる。これにより、同様にガスタンク３０内の上限温度を超えない円滑な充填を、より短時間で行うことが可能となる。

また、充填流量を決定するのに、タンク圧力及びタンク温度というガスタンク３０内の情報を実際に取得しているので、これらを推定する場合に比べて、より最適な充填流量を決定することができる。なお、他の実施態様では、タンク圧力及びタンク温度の一方又はいずれも考慮せずに、充填流量を決定し、制御するようにしてもよい。

さらに、ガスタンク３０に関する特性（例えば放熱性など）に基づいても充填流量を決定するので、車両３に固有のガスタンク３０に応じた最適な充填流量を決定することができる。例えば、車両３が搭載したガスタンク３０が比較的放熱性が優れたものである場合には、比較的大きい充填流量に決定することができる。これにより、ガスタンク３０内の上限温度を超えない円滑な充填を短時間で行うことが可能となる。

このように、本実施形態の好ましい態様によれば、ガスタンク３０に充填されるガスステーション２からのガス温度（プレクーラ温度）と、充填対象であるガスタンク３０に関する特性及びその内部の状態（タンク圧力及びタンク温度）とに応じて最適な充填流量を決定することができる。よって、最適な充填方法にて、所定の充填量をできるだけ短時間でガスタンク３０に充填することができる。

加えて、充填流量の決定は、水素ステーション２ではなく車両３によって主導される。本実施形態とは逆に水素ステーション２の主導で充填流量を決定した場合、水素ステーション２がガスタンク３０に関する特性を常時キャッチアップするには限界がある。つまり、温度上昇率の低いガスタンクが新たに製造されて車両に搭載されていても、水素ステーション２は、温度上昇率の高い従前のガスタンクを基準に設計された充填流量マップから充填流量を決定することになる。よって、充填時間を短縮できない。

これに対し、本実施形態によれば、車両３が充填流量を決定するので、他の車両に影響されることなく、車両３に固有のガスタンク３０を基準に設計された充填流量マップＭａから充填流量を決定することができる。これにより、ガスタンク３０に関する特性を反映した最適な充填流量を決定することができる。よって、ガスタンク３０等についての技術的進歩のメリットを損なうことなく、ガスタンク３０ひいては車両３に最適な充填を行うことができる。また、水素ステーション２側の観点によれば、水素ステーション２にて、充填流量マップのソフトウエアを新車ごとに更新しなくても済むというメリットもある。

また、決定した充填流量は、そのデータが通信により車両３から水素ステーション２に送られる。これにより、車両３にて決定した充填流量を水素ステーション２に手動で入力する必要がない。さらに、通信の送受信履歴が記憶されるため、車検時などにおいて、上記した最適な充填流量にて充填されていたか否かを確認することができる。

また、本実施形態によれば、プレクーラ温度の検出が充填開始時になされるので、充填開始時にプレクーラ１８の冷却能力を判断することができる。ただし、別の実施態様によれば、プレクーラ温度の検出は充填中に行ってもよい。こうすることで、充填中にプレクーラ１８の異常の有無を検出することもできる。また、充填中にプレクーラ温度を検出した場合には、車両３の制御装置４６が充填流量マップＭａを再度参照して、この検出されたプレクーラ温度に応じた充填流量を改めて選択・決定することもできる。その結果、水素ステーション２は、充填中に、プレクーラ温度に適した充填流量へと可変することができる。

＜変形例＞
次に、本実施形態のガス充填システム１のいくつかの変形例について説明する。なお、各変形例は単独でも本実施形態に適用することができるが、他の変形例と組み合わせても適用することができる。

第１の変形例では、充填流量を決定する際に、タンク圧力及びタンク温度を推定するようにしてもよい。この場合、水素ステーション２側の機器を利用して推定することができる。例えば、タンク圧力については、圧力センサを水素ステーション２のガス流路１３に設け、この圧力センサによる充填開始直後の検出結果から推定することができる。また、タンク温度については、外気温センサ２３による充填開始直後の検出結果から推定することができる。

第２の変形例では、プレクーラ温度を検出する温度センサＴの位置を変更してもよい。温度センサＴはプレクーラ１８とガスタンク３０の上流側との間の水素ガス温度を検出できればよいため、充填ノズル１２に設けられてもよい。また別の態様では、車両３側のレセプタクル３２又は充填管路３４に温度センサＴを設けることで、水素ステーション２からガスタンク３に向けて放出された後の水素ガス温度を検出してもよい。

第３の変形例では、ガスタンク３０の数を複数にしてもよい。車両３に複数のガスタンクを搭載した場合には、その搭載位置の違いにより放熱率が異なったり、また、燃料電池への供給の仕方によっては各ガスタンクからの放出量も異なる。よって、ガスタンク３０が複数ある場合、複数のガスタンクのうちタンク温度が最も大きいガスタンク又はタンク圧力が最も小さいガスタンクの情報（タンク温度及びタンク圧力）を使って、充填流量マップＭａから充填流量を決定するとよい。これにより、全てのガスタンクについて、上限温度に達するのを抑制しながら、短時間で所定の充填量を充填することができる。

なお、第３の変形例の場合、各ガスタンクのタンク温度及びタンク圧力については、上記した温度センサ４０及び圧力センサ４２をガスタンクごとに設けることで取得することもできるし、あるいは一つの温度センサ４０及び一つの圧力センサ４２により全てのガスタンクについて取得することもできる。また、第２の変形例にて説明したように、各ガスタンクのタンク温度及びタンク圧力を推定することで取得することもできる。

本発明のガス充填システム１は、水素ガスのみならず、充填時に温度上昇が起きるガスに適用することができる。また、車両３に限らず、航空機、船舶、ロボットなど、外部からのガスの充填先としてガスタンクを搭載した移動体に適用することができる。

１：ガス充填システム、２：水素ステーション（ガスステーション）、３：車両（燃料電池車両）、１６：流量制御弁（流量制御装置）、１８：プレクーラ、２１：通信機（第１の通信機）、２２：表示装置、２４：制御装置（第２の制御装置）、３０：ガスタンク、４０：温度センサ、４２：圧力センサ、４４：通信機（第２の通信機）、４６：制御装置（第１の制御装置）、４８：表示装置、Ｔ：温度センサ、Ｍａ：充填流量マップ

Claims

ガスタンクを有する車両と、
ガス供給源からのガスを冷却する冷却装置を有し、この冷却装置により冷却されたガスを放出して前記ガスタンクに充填するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、
前記冷却装置により冷却されたガスの温度を前記ガスタンクの上流側で検出する温度センサと、
前記車両に設けられ、前記温度センサが検出したガス温度に基づいて前記ガスタンクへのガスの充填流量を決定する第１の制御装置と、を備えた、ガス充填システム。
前記第１の制御装置は、前記温度センサによって検出されるガス温度毎に充填流量に関するマップを有しており、前記温度センサが検出したガス温度に基づいて当該マップから充填流量を選択する、請求項１に記載のガス充填システム。
前記第１の制御装置は、前記ガスタンクに関する特性にも基づいて充填流量を決定する、請求項１又は２に記載のガス充填システム。
前記温度センサは、充填開始時に、前記ガス温度を検出する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記温度センサは、充填中に、前記ガス温度を検出する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記車両は、前記第１の制御装置に接続された第１の通信機を有し、
前記ガスステーションは、
流量制御装置と、
前記決定した充填流量の情報を前記第１の通信機から受信する第２の通信機と、
前記第２の通信機が受信した充填流量となるように前記流量制御装置を制御する第２の制御装置と、を有する、請求項１に記載のガス充填システム。
前記温度センサは、前記冷却装置でのガス温度を検出するものである、請求項６に記載のガス充填システム。
前記温度センサは、充填開始時又は充填中に、前記ガス温度を検出する、請求項７に記載のガス充填システム。
前記第１の制御装置及び前記第２の制御装置の少なくとも一つは、前記第１の通信機と前記第２の通信機との間の送受信履歴を記憶する、請求項６ないし８のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記送受信履歴には、前記決定した充填流量の情報を前記第１の通信機から前記第２の通信機へと送信した履歴が含まれる、請求項９に記載のガス充填システム。
前記第１の制御装置は、前記ガスタンクに関する特性にも基づいて充填流量を決定する、請求項６ないし１０のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記第１の制御装置は、前記温度センサによって検出されるガス温度毎に充填流量に関するマップを有しており、前記温度センサが検出したガス温度に基づいて当該マップから充填流量を選択する、請求項６ないし１１のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記温度センサが検出したガス温度に基づいて前記充填流量が制御されている旨又は制御された旨を表示する表示装置を、更に備えた、請求項６ないし１２のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記第１の制御装置は、前記温度センセが検出したガス温度が高い場合は低い場合に比べて、少ない充填流量に決定する、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記ガスタンク内の情報を取得するセンサを更に備え、
前記第１の制御装置は、前記センサが取得した情報にも基づいて、充填流量を決定する、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のガス充填システム。
前記センサは、温度センサ及び圧力センサの少なくとも一つを含む、請求項１５に記載のガス充填システム。