WO2006087944A1

WO2006087944A1 - 燃料装置、車両、燃料充填装置および燃料充填システム

Info

Publication number: WO2006087944A1
Application number: PCT/JP2006/302096
Authority: WO
Inventors: Nobuo Kobayashi; Yasuyuki Iida
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2006-08-24
Also published as: CN100455876C; US7896036B2; CA2576455A1; EP1850059A1; JPWO2006087944A1; KR20070088532A; US20080035235A1; CA2576455C; JP4605158B2; CN101006304A

Description

明細書燃料装置、車両、燃料充填装置および燃料充填

「技術分野」

本発明は、例えば高圧ガスを燃料とするガス燃料車両のタンクに燃料ガスを充填するための移動体用の燃料装置および燃料充填システムに関する。

「背景技術」

地球温暖化や環境問題の原因となる二酸化炭素、硫黄酸化物（S O x ) や粒子状物質（P M) の排出量を低減する車両として、例えば、燃料として圧縮天然ガス（C N G) を利用する天然ガス自動車や、水素ガスを利用する燃料電池自動車などのように、燃料ガスを利用するガス燃料車両がある。このガス燃料車両は、 C N Gや水素ガスなどの燃料ガスを圧縮ガスとして貯蔵するための燃料ガスタンクを搭載し、この燃料ガスタンクから内燃機関や燃料電池に燃料ガスを充填する構成を有している。従って、燃料ガスタンク内の燃料ガスが減少した場合には、例えばガソリンスタンドのような燃料ガス充填ステーションにおいて、燃料ガスを燃料ガスタンク内に補填する必要がある。

ところで、外部から燃料ガスタンク内に燃料ガスを圧縮ガスとして充填すると、タンク内の圧力が上昇する。この上昇した圧力は燃料ガス充填後に徐々に低下するが、再度燃料ガスを充填することで、再び燃料ガスタンク内の圧力が上昇する。すなわち、燃料ガスの充填に伴い、タンク内の圧力変化が発生する。特に、燃料ガスを急速に充填する塲合には、より大きな圧力変化が発生する。従って、燃料ガスの充填作業を繰り返し行うことにより、充填時におけるタンク内の圧力変化に起因して燃料ガスタンクが劣化し、燃料ガスタンクの強度低下が生じ、燃料ガスタンクの安全性が低下する虞があつた。

そこで従来では、燃料ガスの充填作業を繰り返し行うことにより燃料ガス夕ンクの安全性が低下することを考慮し、充填作業が行われた回数（充填回数）が所定の充填許容回数（燃料ガスタンクへの燃料ガスの充填を許容できる回数として予め設定された最大充填回数）に到達した場合には、燃料ガスタンクの交換を行い、燃料ガスタンクの安全性を確保するようにしている。

例えば特開 2003- 28 393号公報には、燃料ガスが燃料ガスタンクに充填されたことを検知する充填検知手段と、充填検知手段により検知された燃料ガスの充填回数を計数する計数手段と、をガス燃料車両に備え、計数された充填回数が所定の充填許容回数に到達したときにその旨を報知する、という構成が記載されている。この構成によれば、燃料タンクの交換作業の適切なタイミングを知ることができるため、燃料ガスタンクの安全性の確保を実現することができる。また、特開 200 3— 2696 93号公報には、車両側の記憶装置に充填回数データを記憶しておき、充填作業時に、車両に燃料ガスを充填する燃料ガス充填制御装置から該車両に充填回数データを送信し、燃料ガス充填制御装置で受信した充填回数デ一夕が所定の充填許容回数に到達している場合には、燃料ガス充填制御装置側で充填禁止と判断し警報を発する等して充填を行わないようにする、という構成が記載されている。この構成によれば、既に充填許容回数の充填を終わってしまった燃料ガスタンクへの充填を未然に防ぐことができ、燃料ガスタンクの安全性の確保を実現することができる。

しかしながら、特開 2003— 28393号公報に記載の技術によれば、燃料ガス充填時における車両用バッテリの状態によっては、電力の不足に起因して充填検知手段や計数手段が適切に動作せず、これにより燃料ガスの充填回数の計数が行われなくなるといった問題が生じる。また、特開 2003— 2696 9 3号公報に記載の技術においても、燃料ガス充填時における車両用バッテリの状態によっては電力不足が生じ、これに起因して十分なデータ送信を行うことができなくなり、これにより燃料ガスの充填処理を実行できなくなるといつた問題が生じる。 '

本発明の目的は、燃料の充填処理時に電力が不足することなく、電力を確保して燃料の充填処理を適切に行うことができる燃料充填システムを提供することにある。

「発明の開示」本発明に係る移動体用の燃料装置は、充填される燃料を貯蔵するための燃料夕ンクと、移動体に搭載された電力消費装置を備えた移動体用の燃料装置であって、外部施設から前記燃料タンクへの燃料の充填を受けるための燃料充填用コネクタと、外部施設から前記電力消費装置への電力の供給を受けるための電力供給用コネクタと、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係る燃料充填システムは、燃料を貯蔵するためのタンクと、燃料充填時におけるタンクの使用状態を示すタンク情報を取得して該タンク情報に所定の処理を行うタンク情報処理部と、を有する車両と、車両のタンクに燃料を充填する燃料充填装置と、を含み、タンク情報に基づいてタンクに燃料の充填を行う燃料充填システムであって、前記タンク情報処理部は、燃料充填時に電源からの電力供給が行われて起動することを特徴とする。

ここで、上記構成の燃料充填システムにおいて、さらに、前記タンク情報処理部と車両用バッテリとの間で開閉するスィツチを含み、燃料充填時にスィツチを閉状態にすることで、前記タンク情報処理部は、前記車両用バッテリと接続し、燃料充填時に車両用バッテリからの電力供給が行われて起動するようにしても良い。あるいは、前記タンク情報処理部は、車両外部の電源からの電力供給によつて起動するようにしても良い。

また本発明に係る燃料充填システムは、燃料を貯蔵するためのタンクと、燃料充填時におけるタンクの使用状態を示すタンク情報を取得して該タンク情報に所定の処理を行うタンク情報処理部と、を有する車両と、車両のタンクに燃料を充填する燃料充填装置と、を含み、タンク情報に基づいてタンクに燃料の充填を行う燃料充填システムであって、前記タンク情報処理部は、燃料充填時に車両外部の電源からの電力供給によつて駆動することを特徴とする。

ここで、前記タンク情報処理部が車両外部の電源からの電力供給によって起動する構成の燃料充填システムにおいて、前記車両には、タンクへの燃料充填口として設けられた燃料充填用コネクタと、タンク情報処理部への電力供給口として設けられた受電側コネクタと、を有し、前記燃料充填装置は、燃料充填時に車両の燃料充填用コネクタと接続するノズルを有し、前記ノズルには、車両の受電側コネクタと接続して車両外部の電源から電力供給を行う給電側コネクタが、燃料充填時にノズルを車両の燃料充填用コネクタに接続することで給電側コネクタも受電側コネクタに接続するように設けられていることを特徴とする。

また、上記構成の燃料充填システムにおいて、前記タンク情報処理部は、タンクに燃料が充填された回数を計数する計数手段を含み、前記計数手段により得られる燃料充填回数をタンク情報として取得するように構成しても良く、さらにこの計数手段が、燃料充填時にノズルが車両の燃料充填用コネクタに接続されたことを検知して、燃料充填回数を加算するように構成しても良い。また前記タンク情報処理部は、タンク情報を前記燃料充填装置に送信し、前記燃料充填装置は、受信したタンク情報に基づいて、燃料の充填を行うように構成しても良い。

以上のような本発明によれば、車両停止状態での燃料充填時に、車両外部の電源等からの電力供給によって、タンク情報処理部は動作する構成となっているため、燃料の充填処理時に電力が不足することなく、電力を確保して燃料の充填処理を適切に行うことが可能となる。

「図面の簡単な説明」

図 1は、本発明の第一の実施の形態における燃料ガス充填システムの構成を示す図である。

図 2は、本発明の第二の実施の形態における燃料ガス充填システムの構成を示す図である。

「発明を実施するための最良の形態」

本発明の第一の実施の形態における燃料ガス充填システムの構成を、図 1を参照して説明する。図 1は、本発明の第一の実施形態における燃料ガス充填システムの構成を示す図である。

図 1において、外部の燃料充填施設である燃料ガス充填装置 1 0に接続されているガス充填用ホース 1 2の先端部の充填用ノズル 1 1と、電源ケーブル 2 2の先端部の給電側コネクタ 2 1とは、一体構造となっている。一方、ガス燃料車両 3 0には、車両用の燃料装置として、燃料ガス充填装置 1 0の充填用ノズル 1 1 と接続するガスコネクタ 3 1が設けられ、またこのガスコネクタ 3 1に隣接して、電源ケーブル 2 2の先端部の給電側コネクタ 2 1と接続する受電側コネクタ 3 3 が設けられている。より詳しくは、燃料ガス充填時に充填用ノズル 1 1をガスコネクタ 3 1に接続したときに給電側コネクタ 2 1と受電側コネクタ 3 3との接続も実現するように、車両側では受電側コネクタ 3 3とガスコネクタ 3 1とが隣接して設けられている。

また、図 1のガス燃料車両 3 0において、ガスコネクタ 3 1には、燃料ガスを貯蔵するための燃料ガスタンク 3 5が、配管 3 2を介して接続されている。さらに、車両 3 0の受電側コネクタ 3 3には、前記燃料ガスタンク 3 5内への燃料ガス充填時に、今回の充填作業を含めたこれまでの充填回数を計数する計数処理部 3 6が、配線 3 4を介して接続されている。こうして計数処理部 3 6は、車両外部の電源 2 0かち電力が供給されることによって計数処理動作を実行する。すなわち、計数処理部 3 6は、燃料ガス充填時に電力を消費する電力消費装置である。計数処理部 3 6は、例えば不揮発性メモリなどの記憶手段 3 6 aと、計数制御手段 3 6 bと、表示手段 3 6 cと、を含んで構成される。記憶手段 3 6 aは、これまでの充填回数に関するデータ（充填回数データ）と、燃料ガスタンク 3 5への燃料ガスの充填を許容できる回数として予め設定された充填回数に関するデ一夕（充填許容回数データ）と、を記憶している。

計数制御手段 3 6 bは、車両外部の電源 2 0から配線 3 4を介して電力が供給されると、記憶手段 3 6 aに記憶されている充填回数データを読み出し、この充填回数に 1を加算して、加算後の充填回数を記憶手段 3 6 aに記憶させる。また、加算後の充填回数を表示手段 3 6 cに表示させる。さらに、計数制御手段 3 6 b は、記憶手段 3 6 aから充填許容回数データを読み出し、この充填許容回数と加算後の充填回数とを比較して、加算後の充填回数が充填許容回数に到達した場合には、到達した旨のメッセージや燃料タンク 3 5の交換を促すメッセージ等を表示手段 3 6 cに表示させる。

次に、上記構成の燃料ガス充填システムによる充填作業について説明する。まず、燃料ガス充填装置 1 0から燃料ガスを充填すべく充填用ノズル 1 1をガスコネクタ 3 1に接続すると、これと同時に、充填用ノズル 1 1と一体構造の給電側コネクタ 2 1が車両 3 0の受電側コネクタ 3 3に接続される。こうして、車両 3 0内の電力消費装置である計数処理部 3 6に、車両外部の電源 2 0から電力が供給され、計数処理部 3 6が駆動する。

車両外部の電源 2 0から電力供給されると、計数処理部 3 6の計数制御手段 3 6 bは、記憶手段 3 6 aから充填回数データを読み出し、この充填回数に 1を加算して記憶手段 3 6 aに再度記憶すると共に、記憶手段 3 6 aから充填許容回数データを読み出して該充填許容回数と加算後の充填回数との比較を行う。そして、通常時は加算後の充填回数を表示手段 3 6 cに表示させ、加算後の充填回数が充瑱許容回数に到達した場合には、燃料タンク 3 5の交換を促すメッセージ等を表示手段 3 6 cに表示させる。こうして、加算後の充填回数や燃料タンク 3 5の交換を促す等のメッセージが表示手段 3 6 cの画面上に表示されることにより、運転者等は、燃料タンク 3 5の交換作業の適切なタイミングを知ることができることとなる。 '

このように、本実施形態における燃料ガス充填システムによれば、燃料ガス充填時に充填用ノズル 1 1をガスコネクタ 3 1に接続することに伴って、電力消費装置である計数処理部 3 6に車両外部の電源 2 0から電力が供給され、計数処理部 3 6によって充填回数が加算される構成としているため、車両用バッテリ 3 7 がいかなる状態であっても、電力消費装置である計数処理部 3 6には確実に電力供給がなされ、適切な計数処理が行われる。

尚、本実施形態における車両 3 0内の計数処理部 3 6は、燃料ガス充填時における給電側コネクタ 2 1と受電側コネクタ 3 3との接続により、車両 3 0内の計数処理部 3 6に車両外部の電源 2 0から電力が供給されると、この電力供給によつて起動して、計数処理動作が行われるような構成としても良い。

また、本実施形態における給電側コネクタ 2 1及び受電側コネクタ 3 3として、何れか一方のコネクタをプラグとし、他方のコネクタを、前記プラグを挿入する挿入孔を有するコンセントとする等のような構成としても良いが、水などの液体がプラグ等に接触すると漏電の原因となる。そこで、給電側コネクタ 2 1と受電側コネクタ 3 3の内部にそれぞれコイルを備え、給電側コネクタ 2 1内のコイルに電流を流し、電磁誘導の原理を用いて受電側コネクタ 3 3に電力を供給する、いわゆる非接触給電方式のコネクタを用いるのが好適である。また、上述のようにして表示手段 3 6 cの画面上にメッセージ等を表示させる以外にも、例えば車両側に警報ランプや警報ブザーを含む警報手段（図示せず）を備えておき、加算後の充填回数が充填許容回数に到達した場合に、警報ランプを点灯させたり、ブザー音を発したりさせるようにしても良い。これによつても運転者等は、燃料タンク 3 5の交換作業の適切なタイミングを知ることができる。さらに、計数処理部 3 6は、電源 2 0からの電力供給時に当該計数処理部 3 6 を含む I C (集積回路）の駆動用電圧の立ち上がりよりも遅くに立ち上がるような時定数が設定された回路を形成するのが好適である。これにより、 I Cが駆動してから計数処理部 3 6が駆動するようになるため、確実に計数処理を行うことができるようになる。

ところで、上記実施形態では、燃料ガス充填時におけるタンク 3 5の使用状態を示す情報（タンク情報）として、燃料ガスタンク 3 5への充填回数の情報を用いている。また、適切な燃料ガスの充填処理を行う等のためにタンク情報を取得して該タンク情報に所定の処理を行うタンク情報処理部として、充填回数情報を取得し、充填回数と充填許容回数との比較処理を行う計数処理部 3 6を用いた構成としている。しかし、本発明の燃料ガス充填システムにて適用可能なタンク情報は、充填回数情報に限定されるものではなく、またタンク情報処理部も計数処理部 3 6に限定されるものではない。

例えば、車両 3 0から燃料ガスの充填処理に必要な情報（例えば、充填回数の他、燃料ガスタンク 3 5の種類や充填前のタンク 3 5内のガス残容量に関する情報、等）をタンク情報として、タンク情報処理部が燃料ガス充填装置 1 0に送信し、この情報に基づいて燃料ガス充填装置 1 0が燃料ガスの充填処理の制御を行うといつた上記従来技術（特開 2 0 0 3 - 2 6 9 6 9 3号に記載の技術）のような燃料ガス充填システムにおいても、情報通信処理（送信処理）という所定の処理を行う車両 3 0のタンク情報処理部は、燃料ガス充填時に車両外部の電源 2 0 から電力供給が行われるような構成にすれば良い。

また、本実施形態における燃料ガス充填システムによれば、例えば次のような効果もある。すなわち、車両停止状態で燃料ガスを充填するときに、タンク情報処理部（計数処理部 3 6 ) は車両停止状態であってもオン状態にしている必要があり、従来では車両用バッテリ 3 7に接続されている必要があつたため、燃料ガス充填時以外での車両停止状態のときでもタンク情報処理部には喑電流が流れることとなり、好ましくなかった。しかしながら、本実施形態における燃料ガス充填システムによれば、従来のようにタンク情報処理部を車両用バッテリ 3 7に接続しておく必要がないため、従来のような暗電流の発生を回避できる。

また、従来のような暗電流の発生を回避するという効果からみると、例えば図 2のように、計数処理部 3 6と車両用バッテリ 3 7との間にスィッチ 3 8を設け、通常時にはスィッチ 3 8を開状態とし燃料ガス充填時には閉状態とするようにスイッチ制御が行われるようにしても良い。図 2においては、制御装置（E C U) 3 9が、充填用ノズル.1 1とガスコネクタ 3 1との接続を検知して、スィッチ 3 8を閉状態にする制御を行うが、他の制御手段によって制御しても良い。このような構成によれば、通常時には計数処理部 3 6は車両用バッテリ 3 7に接続されていないため、従来のような喑電流の発生を回避できる。しかし、上記実施形態のような構成の方が、車両用バッテリ 3 7からの電力供給なしに電力を確保して計数処理部 3 6が燃料ガス充填時の動作を行え、車両用バッテリ 3 7がいかなる状態であっても適切な計数処理を行えるという点では、図 2の構成に比して、より好適である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発j!の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、上記の実施形態では車両の燃料として燃料ガスを用いる場合を示しているが、他の燃料（例えば液体燃料など）を用いる場合にも、本発明は適用可能である。また、車両以外の移動体（例えば船舶や飛行機など）にも本発明は適用可能である。

Claims

1 . 充填される燃料を貯蔵するための燃料タンクと、移動体に搭載された電力消費装置を備えた移動体用の燃料装置であって、

外部施設から前記燃料タンクへの燃料の充填を受けるための燃料充填用コネク夕と、

外部施設から前記電力消費装置への電力の供給を受けるための電力供給用コネクタと、目

を具備することを特徴とする移動体用の燃料装置。の

2 . 燃料を貯蔵するためのタンクと、燃料充填時におけるタンクの使用状態を示すタンク情報を取得して該タンク情報に所定の処理を行うタンク情報処理部と、囲

を有する車両と、

車両のタンクに燃料を充填する燃料充填装置と、

を含み、タンク情報に基づいてタンクに燃料の充填を行う燃料充填システムであって、

前記タンク情報処理部は、燃料充填時に電源からの電力供給が行われて起動することを特徴とする燃料充填システム。

3 . 請求の範囲 2に記載の燃料充填システムにおいて、

さらに、前記タンク情報処理部と車両用バッテリとの間で開閉するスィッチを含み、

燃料充填時にスィッチを閉状態にすることで、前記タンク情報処理部は、前記車両用バッテリと接続し、燃料充填時に車両用バッテリからの電力供給が行われて起動することを特徴とする燃料充填システム。

4 . 請求の範囲 2に記載の燃料充填システムにおいて、

前記タンク情報処理部は、車両外部の電源からの電力供給によって起動することを特徴とする燃料充填システム。

5 . 燃料を貯蔵するためのタンクと、燃料充填時におけるタンクの使用状態を示すタンク情報を取得して該タンク情報に所定の処理を行うタンク情報処理部と、を有する車両と、

車両のタンクに燃料を充填する燃料充填装置と、

前記タンク情報処理部は、燃料充填時に車両外部の電源からの電力供給によつて駆動することを特徴とする燃料充填システム。

6 . 請求の範囲 4又は 5に記載の燃料充填システムにおいて、

前記車両には、タンクへの燃料充填口として設けられた燃料充填用コネクタと、タンク情報処理部への電力供給口として設けられた受電側コネクタと、を有し、前記燃料充填装置は、燃料充填時に車両の燃料充填用コネクタと接続するノズルを有し、

前記ノズルには、車両の受電側コネクタと接続して車両外部の電源から電力供給を行う給電側コネクタが、燃料充填時にノズルを車両の燃料充填用コネクタに接続することで給電側コネクタも受電側コネクタに接続するように設けられていることを特徴とする燃料充填システム。

7 . 請求の範囲 2から 6の何れか一つに記載の燃料充填システムにおいて、前記タンク情報処理部は、タンクに燃料が充填された回数を計数する計数手段を含み、

前記計数手段により得られる燃料充填回数をタンク情報として取得することを特徴とする燃料充填システム。

8 . 請求の範囲 7に記載の燃料充填システムにおいて、

前記計数手段は、燃料充填時にノズルが車両の燃料充填用コネクタに接続されたことを検知して、燃料充填回数を加算することを特徴とする燃料充填システム。

9 . 請求の範囲 2から 8の何れか一つに記載の燃料充填システムにおいて、前記タンク情報処理部は、タンク情報を前記燃料充填装置に送信し、前記燃料充填装置は、受信したタンク情報に基づいて、燃料の充填を行うことを特徴とする燃料充填システム。

1 0 . 請求の範囲 2から 9の何れか一つに記載の燃料充填システムにおいて、前記燃料は気体であることを特徴とする燃料充填システム。

1 1 . 車両外部の燃料充填装置から充填された燃料を貯蔵するタンクと、燃料充填時におけるタンクの使用状態を示すタンク情報を取得して該タンク情報に所定の処理を行うタンク情報処理部と、を備え、タンク情報に基づいて燃料充填装置から燃料が充填される車両であって、

前記タンク情報処理部は、燃料充填時に電源からの電力供給が行われて起動することを特徴とする車両。

1 2 . 請求の範囲 1 1に記載の車両において、

燃料充填時にスィッチを閉状態にすることで、前記タンク情報処理部は、前記車両用バッテリと接続し、燃料充填時に車両用バッテリからの電力供給が行われて起動することを特徴とする車両。

1 3 . 請求の範囲 1 1に記載の車両において、

前記タンク情報処理部は、車両外部の電源からの電力供給によって起動することを特徴とする車両。

1 4 . 請求の範囲 1 1から 1 3の何れか一つに記載の車両において、

前記燃料は気体であることを特徴とする車両。

1 5 .燃料を貯蔵するためのタンクと、タンクへの燃料充填口として設けられた燃料充填用コネクタと、車両外部の電源からの電力供給によって起動し、燃料充填時におけるタンクの使用状態を示すタンク情報を取得して該タンク情報に所定の処理を行うタンク情報処理部と、タンク情報処理部への電力供給口として設けられた受電側コネクタと、を有する車両のタンクに、車両外部から燃料を充填する燃料充填装置であって、

燃料充填時に車両の燃料充填用コネクタと接続する充填用ノズルを有し、前記充填用ノズルには、車両の受電側コネクタと接続して車両外部の電源から電力供給を行う給電側コネクタが、燃料充填時に充填用ノズルを車両の燃料充填用コネクタに接続することで給電側コネクタも受電側コネクタに接続するように設けられていることを特徴とする燃料充填装置。

1 6 . 請求の範囲 1 5に記載の燃料充填装置において、

前記燃料は気体であることを特徴とする燃料充填装置。