WO2011089771A1 - 燃料ガスステーション、燃料ガス充填システム、燃料ガス供給方法 - Google Patents

燃料ガスステーション、燃料ガス充填システム、燃料ガス供給方法 Download PDF

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森　智幸
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel gas station that supplies fuel gas to, for example, an on-vehicle fuel tank.
  • a hydrogen station that fills a hydrogen tank of a fuel cell vehicle with hydrogen gas is known.
  • the supply amount of the hydrogen gas released from the hydrogen station is adjusted by a regulator (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-232497), or the flow rate and pressure thereof are adjusted (see: 2009-127853), the hydrogen tank is filled.
  • the remaining amount can be calculated from the pressure in the hydrogen tank separately grasped. Further, according to such a temperature sensor, it is possible to perform temperature management so that the temperature in the hydrogen tank that rises with filling does not exceed the limit value during filling.
  • the temperature in the hydrogen tank cannot be measured accurately and the remaining amount at the start of filling cannot be grasped correctly.
  • the temperature is measured lower than the actual temperature during filling, the filling may exceed the limit temperature.
  • the temperature is measured higher than the actual temperature, it is erroneously determined that the limit temperature has been reached, and there is a possibility that the filling will be completed before the predetermined filling amount is filled.
  • the present invention relates to a fuel gas station, a fuel gas filling system, and a fuel gas filling method capable of confirming whether or not temperature information in the fuel tank is accurate so that filling suitable for the fuel tank is possible. Its purpose is to provide.
  • a fuel gas station supplies fuel gas to an external fuel tank, and includes a first temperature acquisition unit for acquiring temperature information in the fuel tank, and a fuel gas station. From the acquisition result of the second temperature acquisition unit for acquiring the temperature information of the fuel gas supplied to the fuel tank by the first temperature acquisition unit and the second temperature acquisition unit when the fuel gas is supplied for a predetermined time.
  • the accuracy can be determined more accurately than when the accuracy is determined only from the temperature information in the fuel tank.
  • the accuracy of the temperature information in the fuel tank outside the fuel tank can be confirmed using the supply from the fuel gas station. Therefore, for example, when the fuel tank is mounted on the vehicle, it is possible to make the above determination every time the fuel gas station supplies the fuel tank without bringing the vehicle into the store for periodic inspection or the like. When it is confirmed that the temperature information in the fuel tank is abnormal, supply of fuel gas to the fuel tank more than necessary can be suppressed.
  • the operation control unit may stop the supply of the fuel gas to the fuel tank when the abnormality is determined.
  • the predetermined threshold value may be different according to characteristics relating to the fuel tank. Further preferably, when the fuel tank is mounted on the moving body, the predetermined threshold value is the ambient temperature immediately before supplying the fuel gas for a predetermined time, the traveling state and traveling area of the moving body, and the moving body. It may be different according to at least one of the consumption conditions of the fuel gas.
  • the accuracy of the temperature information in the fuel tank with higher accuracy than when using a certain threshold value.
  • the specifications of the fuel tank for example, heat dissipation and thermal insulation
  • the location of the fuel tank when mounted on a moving body for example, the degree of influence of traveling wind, and the surrounding heat source A threshold that takes into account the presence.
  • the first temperature acquisition unit and the second temperature acquisition unit each perform target temperature information when supply of the fuel gas for a predetermined time is performed at a supply flow rate smaller than a supply flow rate during normal operation. Good to get.
  • the supply flow rate is small, the temperature rise in the fuel tank accompanying supply can be suppressed. For this reason, it is possible to suppress the state in the fuel tank from exceeding the limit value in the process of determining whether or not the temperature information in the fuel tank is accurate. In addition, it is possible to simplify the process of obtaining the predetermined threshold value in advance by evaluation or simulation.
  • the temperature in the fuel tank can rise, so the tank temperature can be higher than the supply temperature. Therefore, if the opposite result occurs, the temperature information in the fuel tank may be inaccurate.
  • the determination unit displays the temperature information in the fuel tank. It is good to judge that it is abnormal.
  • the fuel gas station further includes a precooler that cools the fuel gas supplied to the fuel tank, and a third temperature acquisition unit that acquires outside air temperature information, and when the fuel gas is supplied for a predetermined time.
  • the determination unit may determine that the temperature information in the fuel tank is abnormal.
  • the first temperature acquisition unit may acquire the detection of the temperature sensor in the fuel tank as temperature information in the fuel tank by communication.
  • the fuel gas station includes a nozzle that discharges the fuel gas to the outside toward the fuel tank, and the second temperature acquisition unit may include a temperature sensor provided in the nozzle.
  • the fuel gas filling system of the present invention includes the above-described fuel gas station of the present invention and a moving body equipped with a fuel tank.
  • a fuel gas supply method for supplying fuel gas from a fuel gas station to a fuel tank outside the fuel gas station, wherein the fuel gas is supplied to the fuel tank for a predetermined time.
  • the temperature in the fuel tank and the temperature of the fuel gas supplied to the fuel tank by the fuel gas station are detected and the temperature difference is calculated, and the calculated temperature difference is a predetermined threshold value.
  • the temperature information in the detected fuel tank is determined to be abnormal, and at least one of the supply flow rate and supply amount of the fuel gas to the fuel tank is reduced as compared with the normal time.
  • the fuel cell system includes a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas (for example, hydrogen gas) and an oxidizing gas (for example, air).
  • a fuel gas for example, hydrogen gas
  • an oxidizing gas for example, air
  • the fuel gas filling system 1 includes, for example, a hydrogen station 2 as a fuel gas station, and a vehicle 3 to which hydrogen gas is supplied from the hydrogen station 2.
  • the vehicle 3 includes a fuel tank 30, a receptacle 32, a pressure sensor 36, a temperature sensor 38, a display device 42, a communication device 44, and a control device 46.
  • the fuel tank 30 is a fuel gas supply source to the fuel cell, and is a high-pressure tank capable of storing, for example, 35 MPa or 70 MPa hydrogen gas.
  • the fuel tank 30 is connected in parallel to the fuel cell.
  • the hydrogen gas in the fuel tank 30 is supplied to the fuel cell via a supply line (not shown).
  • the supply of hydrogen gas to the fuel tank 30 is performed by releasing the hydrogen gas from the hydrogen station 2 to the filling channel 34 via the receptacle 32.
  • the filling flow path 34 includes a gas pipe outside the fuel tank 30 and a flow path portion in a valve assembly (not shown) attached to the mouth of the fuel tank 30.
  • the filling flow path 34 is provided with a check valve 35 for preventing the backflow of hydrogen gas.
  • the pressure sensor 36 detects the pressure of the hydrogen gas released from the hydrogen station 2 and is provided in the filling flow path 34.
  • the pressure sensor 36 is provided in the gas pipe on the downstream side of the check valve 35 and immediately in front of the fuel tank 30, and the pressure of the hydrogen gas in the fuel tank 30 (hereinafter, “ The pressure that reflects the tank pressure is detected.
  • the temperature sensor 38 is provided in the flow path portion in the valve assembly and is disposed in the fuel tank 30.
  • the temperature sensor 38 detects a temperature reflecting the temperature of the hydrogen gas in the fuel tank 30 (hereinafter referred to as “tank temperature T 2 ”).
  • the pressure sensor 36 may be disposed in the fuel tank 30.
  • the arrangement position of the temperature sensor 38 in the fuel tank 30 is not particularly limited as long as the position can be substantially detected tank temperature T 2, of the hydrogen gas to the fuel tank 30 air outlet of It is preferable to be in the vicinity.
  • the display device 42 can be used as a part of a car navigation system, for example, and displays various information on the screen.
  • the communication device 44 is for the vehicle 3 to communicate with the hydrogen station 2 and has a communication interface for performing wireless communication such as infrared communication.
  • the communicator 44 is incorporated in the receptacle 32 or fixed in the lid box of the vehicle 3 so that communication is possible with the filling nozzle 12 of the hydrogen station 2 connected to the receptacle 32.
  • the control device 46 is configured as a microcomputer having a CPU, a ROM, and a RAM therein, and controls the vehicle 3.
  • the control device 46 is connected to the pressure sensor 36, the temperature sensor 38, the display device 42, the communication device 44, and the like, and transmits information that can be grasped by the vehicle 3, for example, detection information by the pressure sensor 36 and the temperature sensor 38. 44 is transmitted to the hydrogen station 2.
  • the hydrogen station 2 includes a control device 5 that controls each device in the hydrogen station 2, a communication device 6 that communicates with the vehicle 3, a display device 7 that displays various information on a screen, and a hydrogen station 2. And an outside air temperature sensor 8 for detecting the outside air temperature at the installation location.
  • the communication device 6 has a format corresponding to the communication device 44 of the vehicle 3, and transmits / receives various information to / from the communication device 44.
  • the display device 7 displays information such as a filling flow rate (filling speed) and a filling amount during filling.
  • the display device 7 may include an operation panel for selecting or specifying a desired filling amount on the display screen.
  • the hydrogen station 2 includes a curdle (gas supply source) 11 for storing hydrogen gas, a filling nozzle 12 for discharging the hydrogen gas toward the on-vehicle fuel tank 30, and a gas flow path 13 connecting these.
  • the filling nozzle 12 is a component also referred to as a filling coupling, and is connected to the receptacle 32 of the vehicle 3 when filling with hydrogen gas.
  • the filling nozzle 12 and the receptacle 32 constitute a connection unit that connects the hydrogen station 2 and the fuel tank 32.
  • the filling nozzle 12 has a pressure sensor 9 for detecting the pressure and temperature of the hydrogen gas supplied from the hydrogen station 2 to the fuel tank 30 (hereinafter referred to as “supply pressure” and “supply temperature T 1 ”, respectively) and A temperature sensor 10 is provided. If these sensors 9 and 10 are provided in the filling nozzle 12, the actual pressure and actual temperature of the hydrogen gas actually supplied from the hydrogen station 2 to the fuel tank 30 can be obtained with a simple configuration.
  • the temperature sensor 10 is more preferably provided at the tip of the filling nozzle 12 (part on the fuel tank 30 side).
  • the gas flow path 13 is provided with a compressor 14, a pressure accumulator 15, a precooler 16, a flow control valve 17, a flow meter 18, and a dispenser 19.
  • the compressor 14 compresses and discharges hydrogen gas from the curdle 11.
  • the pressure accumulator 15 stores hydrogen gas that has been pressurized to a predetermined pressure by the compressor 14.
  • the precooler 16 cools hydrogen gas at room temperature from the pressure accumulator 15 to a predetermined low temperature (for example, ⁇ 20 ° C.).
  • the flow rate control valve 17 is an electrically driven valve, and adjusts the flow rate of hydrogen gas from the pressure accumulator 15 in accordance with a command from the control device 5. Thereby, the filling flow rate of hydrogen gas into the fuel tank 30 is controlled.
  • the controlled filling flow rate is measured by the flow meter 18, and the control device 5 feedback-controls the flow rate control valve 17 so as to obtain a desired filling flow rate based on the measurement result. It is also possible to use a flow control device other than the flow control valve 17.
  • the dispenser 19 sends out hydrogen gas to the filling nozzle 12. For example, when the trigger lever of the filling nozzle 12 is pulled, the dispenser 19 is activated, and hydrogen gas can be released from the filling nozzle 12 toward the fuel tank 30.
  • a shutoff valve that opens the gas flow path 13 during filling is provided on the pressure accumulator 14 or on the downstream side thereof.
  • the control device 5 is configured as a microcomputer having a CPU, a ROM, and a RAM therein.
  • the CPU executes a desired calculation according to the control program and performs various processes and controls.
  • the ROM stores control programs and control data to be processed by the CPU, and the RAM is mainly used as various work areas for control processing.
  • the control device 5 includes a communication device 6, a display device 7, an outside air temperature sensor 8, a pressure sensor 9, a temperature sensor 10, a flow rate control valve 17, and a flow meter 18 connected by a control line indicated by a one-dot chain line in FIG. 2.
  • the pressure accumulator 15 and the like are also electrically connected.
  • the control device 5 recognizes the pressure and temperature detected by the pressure sensor 36 and the temperature sensor 38 as the pressure and temperature in the fuel tank 30 (that is, the tank pressure and the tank temperature T 2 ), and fills with hydrogen gas. To control. Specifically, the control unit 5 controls the opening degree of the flow control valve 17 to tank pressure and information tank temperature T 2 of the vehicle 3 side received from the communication device based on 6. Further, the control device 5 transmits information that can be grasped by the hydrogen station 2 to the vehicle 3 using the communication device 6.
  • the control device 5 includes a storage unit 61, a calculation unit 62, a determination unit 63, and an operation control unit 64 as functional blocks for determining whether there is an abnormality in the temperature sensor 38 on the vehicle 3 side.
  • the storage unit 61 includes the above-described ROM, RAM, and the like, and previously stores, for example, a filling flow rate map used at the time of filling, a threshold value used for abnormality determination of the temperature sensor 38, and the like.
  • calculation unit 62 calculates the temperature difference between the supply temperature T 1 of the tank temperature T 2, determination unit 63 determines the presence or absence of abnormality of the temperature sensor 38.
  • the operation control unit 64 controls the filling of the hydrogen gas into the fuel tank 30. For example, based on the filling flow rate map read from the storage unit 61, the operation control unit 64 transmits a control command to various devices to perform the hydrogen gas filling. Control various devices to do.
  • the filling nozzle 12 when filling the vehicle 3 with hydrogen gas, first, the filling nozzle 12 is connected to the receptacle 32, and the dispenser 19 is operated in this state. Then, hydrogen gas is released from the filling nozzle 12 toward the fuel tank 30 and is filled into the fuel tank 30.
  • the hydrogen station 2 determines whether there is an abnormality in the temperature sensor 38 at the initial stage of filling, thereby filling the fuel tank 30 appropriately.
  • This filling flow is based on the assumption that the temperature sensor 10 on the hydrogen station 2 side is normal. This is because the abnormality of the temperature sensor 10 can be confirmed on the hydrogen station 2 side by another method.
  • Step S1 When the filling operator performs the connection work between the filling nozzle 12 and the receptacle 32 and performs a filling start operation for permitting the release of hydrogen gas from the hydrogen station 2 to the fuel tank 30, filling of the hydrogen gas is started ( Step S1).
  • step S2 In the initial filling stage from the start of filling up to a predetermined time (t seconds), filling is performed with a small flow rate (step S2).
  • the length of the predetermined time (t seconds), the temperature sensor 10,38 is able to detect the supply temperature T 1 and tank temperature T 2, transmitted to the hydrogen station 2 via communication detected information of tank temperature T 2 Any length is possible. Preferably, it is as short as possible, for example several tens of seconds.
  • the small flow rate in the initial stage of filling is set to be smaller than the filling flow rate (supply flow rate) when performing the main filling (step S4). Further, the small flow rate is preferably a very slow flow rate so that the gas temperature hardly increases in the fuel tank 30.
  • the filling flow rate in the initial filling stage is 1/10 or 1/20 of the filling flow rate in the main filling.
  • the small filling flow rate may be a variable flow rate, but is preferably a constant flow rate.
  • This step S3 is performed in the initial filling stage.
  • the temperature information for the supply temperature T 1 and tank temperature T 2 is obtained.
  • the temperature information of the supply temperature T 1 is acquired by the temperature sensor 10 and sent directly from the temperature sensor 10 to the control device 5.
  • the temperature information of the tank temperature T 2 detected by the temperature sensor 38 is transmitted in the order of the control device 46, the communication device 44 and the communication device 6, the temperature information is sent from the communication device 6 to the control device 5.
  • the acquisition result of the temperature information about the supply temperature T 1 and tank temperature T 2 has been transmitted to the control unit 5, the calculation unit 62 calculates the temperature difference ⁇ T between them.
  • Temperature difference ⁇ T for example in the course time or timing to that of a predetermined time (t sec) is a value obtained by subtracting the supply temperature T 1 of the tank temperature T 2.
  • the temperature sensor 10 constitutes the “second temperature acquisition unit” described in the claims.
  • the communication device 6 to acquire the detection result of the temperature sensor 38 as temperature information of the tank temperature T 2 by the communication constitutes a "first temperature acquisition unit" recited in the claims.
  • the determination unit 63 determines whether or not the temperature difference ⁇ T exceeds the threshold value Tth (step S3).
  • the supply temperature T 1 of the tank The temperatures T 2 are almost equal to each other, and these temperatures are the temperatures cooled by the precooler 16 ( ⁇ 20 ° C. in the above example).
  • the flow rate is small enough to cause little increase in gas temperature in the fuel tank 30, the hydrogen gas supplied into the fuel tank 30 expands, so that a slight gas temperature increase can occur. Therefore, if normal, the tank temperature T 2 even be slightly larger than the feed temperature T 1 of, feed temperature T 1 is not be larger than the tank temperature T 2.
  • 0 can be used as the threshold value T th to be compared with the temperature difference ⁇ T.
  • the threshold value T th it is preferable to use a value larger than 0 (for example, 5 ° C. or the like) in consideration of the slight temperature increase amount.
  • a value for example, 7 ° C. or the like
  • a margin for the temperature rise amount as the threshold value Tth .
  • this temperature rise amount it can obtain by an evaluation result, simulation, etc.
  • the threshold value T th can be a constant value, but is preferably different depending on the characteristics relating to the fuel tank 30. More specifically, the fuel tank 30 differs in heat dissipation, heat insulation, or temperature rise rate depending on its material, surface area, structure, and the like. For example, when aluminum is used as the liner of the fuel tank 30, heat dissipation is superior to when resin (polyethylene or the like) is used. Moreover, heat dissipation etc. will differ also with the characteristic and compounding ratio of the resin in a resin liner.
  • the cooling characteristics of the fuel tank 30 also differ depending on the degree of influence of the traveling wind, the presence of a heat source around the fuel tank 30, and the like.
  • characteristics such as the heat dissipation of the fuel tank 30 itself and characteristics that affect the fuel tank 30 are not necessarily the same in current or future vehicles or fuel tanks.
  • the threshold value T th may be used in consideration of the above-described characteristics regarding the fuel tank 30 mounted on the vehicle 3.
  • the threshold value Tth can be set smaller than in the case of the fuel tank 30 having a resin liner.
  • the threshold value T th may be stored in the storage unit 61 in advance. However, when the threshold value T th is changed in accordance with the characteristics relating to the fuel tank 30, it is necessary to input information relating to the characteristics to the hydrogen station 2. As a method for that, it is preferable to use communication. Specifically, information on the characteristics relating to the fuel tank 30 is stored in the storage unit of the control device 46 of the vehicle 3, and this information is stored in the hydrogen station 2 by communication between the communicator 44 and the communicator 6 at the initial filling stage. Is sent to the control device 5. By doing so, the threshold value T th corresponding to the characteristics relating to the fuel tank 30 is determined at the hydrogen station 2 in the initial filling stage, without storing the characteristic information relating to the fuel tank 30 in advance on the hydrogen station 2 side. And can be used.
  • step S3 when the temperature difference ⁇ T is equal to or smaller than the threshold T th (step S3; NO), it is determined that the temperature sensor 38 is normal, and the operation control unit 64 starts full-scale filling.
  • Step S4 the operation control unit 64 stores information such as the tank pressure and the tank temperature T 2 at the beginning or end of the initial filling stage received from the vehicle 3 by communication in the storage unit 61. Referring to the above, the optimum filling flow rate to the fuel tank 30 is selected, and the opening degree of the flow control valve 17 is controlled.
  • step S5 determines that the temperature sensor 38 is abnormal.
  • the determination unit 63 determines that the temperature information in the fuel tank 30 acquired in the initial filling stage is abnormal.
  • the fuel gas filling system 1 When it is determined that the temperature sensor 38 is abnormal, the fuel gas filling system 1 performs necessary countermeasure processing (step S6). For example, the operation control unit 64 reduces at least one of the filling flow rate (supply flow rate) and the filling amount (supply amount), compared with the case of performing the main filling (step S4). For example, the operation control unit 64 selects a filling flow rate (supply flow rate) smaller than the filling flow rate selected from the filling flow rate map during the main filling, and performs filling so as not to be a burden on the fuel tank 30. Do. In this case, the filling flow rate or filling amount on the safe side may be selected without using communication. In another example of countermeasure processing, the operation control unit 64 may stop filling the fuel tank 30.
  • a countermeasure process for notifying the abnormality determination may be executed. For example, it can be displayed on at least one of the display device 7 and the display device 42 that the temperature sensor 38 is abnormal or prompts its repair. In addition, it is possible to perform countermeasure processing for storing a history indicating that the temperature sensor 38 is abnormal in the storage unit of the control devices 5 and 46.
  • the hydrogen station 2 can determine whether or not the temperature sensor 38 on the vehicle 3 side is abnormal by using filling from the hydrogen station 2. In particular, for the presence or absence of abnormality of the temperature sensor 38, since it is determined by comparing the difference between the supply temperature T 1 and tank temperature T 2 during filling with a threshold T th, only the temperature information on tank temperature T 2 Compared with the case of determining, it can be determined with higher accuracy.
  • the filling can be continued so that the fuel tank 30 is not filled with an unnecessarily large filling flow rate and filling amount.
  • the filling flow rate used when determining whether there is an abnormality in the temperature sensor 38 is a small flow rate, it is possible to suppress the state in the fuel tank 30 from exceeding the limit value in the process of this determination.
  • the small flow rate is set so that the gas temperature hardly increases in the fuel tank 30, the evaluation test and the simulation process when obtaining the threshold value Tth can be simplified.
  • Step S13 is performed instead of step S3.
  • Steps S11, 12, and 14 to 16 are the same as steps S1, 2, and 4 to 6 in FIG. 4, and thus detailed description thereof is omitted here.
  • step S13 similarly to step S3, but is compared with a threshold value T th is calculated the temperature difference between the supply temperature T 1 of the tank temperature T 2, at the time of the calculation, a predetermined negative range to the supply temperature T 1 of ⁇ is given. The reason for this will be described in detail below.
  • step S3 shown in FIG. 4 is performed without taking this point into consideration, there is a possibility that the main filling is performed even though the temperature sensor 38 is abnormal due to drift. Therefore, in the present embodiment, when charging is performed after the vehicle 3 travels at a high load in a cold environment, the supply temperature T 1 has a minus width ⁇ using the charging flow of FIG. Step S13).
  • step S13 when the equation shown in step S13 is converted, the following equation (1) is obtained.
  • the threshold value Tth is changed based on whether or not the vehicle 3 was traveling under a high load in a cold environment immediately before filling.
  • the minus width ⁇ may be larger in the former case than in the latter case.
  • the traveling state of the vehicle 3 is, for example, the maximum speed or the average speed of the vehicle 3, and the negative width ⁇ may be increased as the speed increases.
  • the minus width ⁇ may be determined by grasping with GPS or the like whether or not the traveling region of the vehicle 3 is a cold region.
  • the outside air temperature may be acquired by the outside air temperature sensor 8 and the size of the minus width ⁇ may be determined according to the size.
  • the outside air temperature is also an index indicating the location conditions of the hydrogen station 2. Further, the magnitude of the minus width ⁇ may be varied according to the characteristics relating to the fuel tank 30 described above.
  • the temperature sensor 38 The presence or absence of abnormality can be determined more accurately. Whether the hydrogen station 2 reads the flow shown in FIG. 4 or the flow shown in FIG. 5 may be determined in consideration of the situation before the start of filling. The situation before the start of filling can be grasped from, for example, the running situation of the vehicle 3 or the hydrogen gas consumption situation and the outside air temperature.
  • the tank temperature T 2 is further compared with the outside air temperature T 3 .
  • the outside air temperature T 3 is based on the acquisition result of the outside air temperature sensor 8 in the filling initial stage.
  • the tank temperature T 2 is (in the example above, -20 ° C.) cooling temperature by the pre-cooler 16 becomes. Unless under considerable cold environment, the initial filling stage, the tank temperature T 2 becomes smaller than the outside air temperature T 3. Accordingly, in this variation, if the tank temperature T 2 exceeds the outside air temperature T 3 (step S24; NO), even if the temperature difference ⁇ T is less than or equal to the threshold value T th, the temperature sensor judgment section 63 38 is determined to be abnormal (step S26), and the operation control unit 64 performs subsequent countermeasure processing (step S27).
  • step S24 when the tank temperature T 2 is less than the outside air temperature T 3 (step S24; YES), determination unit 63 maintains the determination that the temperature sensor 38 is normal, the operation control unit 64 is then of the filling (Step S25) is performed.
  • the second modified example not only the tank temperature T 2 is compared with the supply temperature T 1 but also with the outside air temperature T 3, so it is possible to determine whether the temperature sensor 38 is abnormal. The accuracy can be further improved. Note that the second modification can be applied to the first modification.
  • step S34 and to have a positive margin ⁇ in the outside air temperature T 3 to be compared with the tank temperature T 2.
  • a constant value (such as 5 ° C. or 10 ° C.) can be used as the magnitude of the plus width ⁇ , but it may be variable.
  • the good factor better to the outside air temperature T 3 to have a positive margin beta, but the following four conceivable.
  • the first factor is an increase in gas temperature in the fuel tank 30 accompanying filling. This is because the temperature increase in the fuel tank 30 can be suppressed if the filling is performed at the small flow rate described above, but a slight temperature increase can occur. In this case, since the degree of temperature rise varies depending on the heat dissipation of the fuel tank 30 and the like, it is preferable to use a different value for the size of the plus width ⁇ depending on the heat dissipation of the fuel tank 30 described above.
  • the second factor is the temperature of the environment in which the fuel tank 30 is placed immediately before filling.
  • the tank temperature T 2 might be higher than the outside air temperature T 3.
  • the tank temperature T 2 might be higher than the outside air temperature T 3. Therefore, it is preferable to set the plus width ⁇ in consideration of such a situation.
  • the third factor is a heat source around the place where the fuel tank 30 is mounted. Even if there is such a heat source, in the filling initial stage, because the tank temperature T 2 may become higher than the outside air temperature T 3.
  • the fourth factor is the location condition of the hydrogen station 2. For example, even in a low temperature environment where the outside temperature of the hydrogen station 2 is lower than the temperature cooled by the precooler 16 (the above example: ⁇ 20 ° C.), the tank temperature T 2 is set to the outside temperature T in the initial filling stage. This is because it may be higher than 3 .
  • the third modification in the determination at step S34, instead of simply comparing the tank temperature T 2 and the outside air temperature T 3, since the outside air temperature T 3 to have a positive margin ⁇ The accuracy of the determination of whether or not the temperature sensor 38 is abnormal can be further improved as compared with the second modification. Note that the third modification can also be applied to the first modification.
  • the fourth modification relates to a modification of the first to third temperature acquisition units in the above-described embodiment, and can be applied to the first to third modifications.
  • a first temperature acquisition unit for the first temperature acquisition unit acquires temperature information on tank temperature T 2
  • an input device for the filling operator to manually input the detection result of the temperature sensor 38 to the hydrogen station 2 can be used as the first temperature acquisition unit.
  • a temperature sensor provided in the filling flow path 34 on the vehicle 3 side can be used. This is because the hydrogen gas before being released in the fuel tank 30 is substantially the same as the temperature of the hydrogen gas supplied from the hydrogen station 2 to the fuel tank 30.
  • the second temperature acquisition unit in the hydrogen station 2 corresponds to a communication device (for example, the communication device 6 described above) that acquires the detection of the temperature sensor provided in the filling channel 34 by communication. become.
  • the outside temperature sensor 8 by the side of the hydrogen station 2 was used as a 3rd temperature acquisition part which acquires outside temperature information
  • the outside temperature sensor provided in the vehicle 3 side can also be utilized. it can.
  • the third temperature acquisition unit in the hydrogen station 2 corresponds to a communication device (for example, the communication device 6 described above) that acquires the detection of the outside air temperature sensor provided on the vehicle 3 side by communication. Become.
  • the fuel gas station, fuel gas filling system, and fuel gas supply method of the present invention can be applied not only to hydrogen gas but also to other fuel gases such as natural gas. Further, the present invention can be applied not only to a vehicle but also to a moving body equipped with a fuel tank as a fuel gas filling destination such as an aircraft, a ship, and a robot.

Abstract

　本発明の目的は、燃料タンクにとって適切な充填が可能となるように、燃料タンク内の温度情報が正確であるか否かを確認することができる燃料ガスステーション、燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法を提供することである。　本発明の燃料ガスステーションは、外部の燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、供給する燃料ガスの温度情報を取得する温度取得部と、所定時間燃料ガスを供給した際の温度取得部の取得結果から、燃料タンク内の温度と燃料タンクへの燃料ガスの供給温度との温度差を算出する算出部と、算出した温度差が所定の閾値を越えた場合に、燃料タンク内の温度情報が異常であると判断する判断部と、異常の旨が判断された場合に、正常時に比べて燃料タンクへの燃料ガスの供給流量及び供給量の少なくとも一つを低減する運転制御部と、を備える。

Description

燃料ガスステーション、燃料ガス充填システム、燃料ガス供給方法
　本発明は、例えば車載の燃料タンクに燃料ガスを供給する燃料ガスステーションに関するものである。
　この種の燃料ガスステーションとして、燃料電池車両の水素タンクに水素ガスを充填する水素ステーションが知られている。水素ステーションから放出される水素ガスは、その供給量がレギュレータによって調整されたり（参照：例えば、特開２００３－２３２４９７号公報）、その流量や圧力が調整されたりして（参照：例えば、特開２００９－１２７８５３号公報）、水素タンクに充填される。
　ところで、水素タンク内に温度センサを設けて、充填開始時に水素タンク内の温度を把握すれば、別途把握した水素タンク内の圧力から、その残量を算出することができる。また、このような温度センサによれば、充填中、充填に伴って上昇する水素タンク内の温度が限界値を超えないような温度管理をすることができる。
　ところが、温度センサにドリフト等による異常が生じている場合、水素タンク内の温度を正確に計測できず、充填開始時の残量を正しく把握できなくなる。また、充填中に、実際の温度よりも低く計測されてしまうと、限界温度を超えて充填されるおそれがある。逆に、実際の温度よりも高く計測されてしまうと、限界温度に達したと誤判断されて、所定の充填量を充填する前に充填が終了するおそれがある。
　本発明は、燃料タンクにとって適切な充填が可能となるように、燃料タンク内の温度情報が正確であるか否かを確認することができる燃料ガスステーション、燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法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、本発明の燃料ガスステーションは、外部の燃料タンクに対して燃料ガスを供給するものにおいて、燃料タンク内の温度情報を取得する第１の温度取得部と、燃料ガスステーションが燃料タンクに供給する燃料ガスの温度情報を取得する第２の温度取得部と、所定時間燃料ガスを供給した際の第１の温度取得部及び第２の温度取得部の取得結果から、燃料タンク内の温度（以下、「タンク温度」という。）と燃料タンクに供給する燃料ガスの温度（以下、「供給温度」という。）との温度差を算出する算出部と、算出した温度差が所定の閾値を越えた場合に、燃料タンク内の温度情報が異常であると判断する判断部と、異常であると判断した場合に、正常時に比べて燃料タンクへの燃料ガスの供給流量及び供給量の少なくとも一つを低減する運転制御部と、を備えたものである。
　本発明によれば、例えば燃料タンク内の温度情報のみからその正確性を判断する場合に比べて、より精度良く判断することができる。しかも、燃料ガスステーションからの供給を利用して、その外部にある燃料タンク内の温度情報の正確性を確認することができる。したがって、例えば燃料タンクが車両に搭載されている場合には、定期点検等のために車両を店舗に持ち込まなくとも、燃料ガスステーションでの供給のたびに上記判断をすることも可能となる。そして、燃料タンク内の温度情報が異常であることが確認された場合には、燃料タンクへの燃料ガスの必要以上の供給を抑制することができる。
　好ましくは、運転制御部は、上記の異常の旨が判断された場合に、燃料タンクへの燃料ガスの供給を停止するとよい。
　好ましくは、上記の所定の閾値は、燃料タンクに関する特性に応じて異なるとよい。また好ましくは、燃料タンクが移動体に搭載されている場合には、所定の閾値は、所定時間燃料ガスを供給する直前における、外気温、移動体の走行状況及び走行地域、並びに移動体での燃料ガスの消費状況の少なくとも一つに応じて異なるとよい。
　こうすることで、一定の閾値を用いる場合よりも、燃料タンク内の温度情報の正確性をより一層精度良く判断することができる。例えば、燃料タンクに関する特性として、燃料タンクの仕様（例えば、放熱性や断熱性）や、移動体に搭載された場合の燃料タンクの搭載場所（例えば、走行風の影響度合いや、周辺の熱源の存在など）を考慮した閾値を用いることができる。
　好ましくは、第１の温度取得部及び第２の温度取得部は、所定時間の燃料ガスの供給が正常時における供給流量よりも小さい供給流量にて行われた際に、それぞれ、対象の温度情報を取得するとよい。
　これにより、小さい供給流量であれば供給に伴う燃料タンク内の温度上昇が抑えられる。このため、燃料タンク内の温度情報が正確であるか否かを判断する過程において、燃料タンク内の状態が限界値を超えることを抑制することができる。また、上記の所定の閾値を評価やシミュレーションにより予め求める過程も簡素化することも可能となる。
　ここで、小さい供給流量で供給した場合であっても、燃料タンク内では温度上昇が起き得るため、タンク温度は供給温度よりも高くなり得る。したがって、これとは逆の結果が生じている場合には、燃料タンク内の温度情報が不正確である可能性がある。
　そこで、好ましい一態様においては、第１の温度取得部及び第２の温度取得部の取得結果によれば、タンク温度が供給温度よりも低かった場合、判断部は、燃料タンク内の温度情報が異常であると判断するとよい。
　こうすることで、異常の有無をより簡単に判断することができる。
　別の好ましい一態様においては、燃料ガスステーションは、燃料タンクに供給する燃料ガスを冷却するプレクーラと、外気温情報を取得する第３の温度取得部を更に備え、所定時間燃料ガスを供給した際の第１の温度取得部及び第３の温度取得部の取得結果によればタンク温度が外気温を超えている場合、判断部は、燃料タンク内の温度情報が異常であると判断するとよい。
　こうすることで、異常の有無をより簡単に判断することができる。
　好ましくは、第１の温度取得部は、燃料タンク内にある温度センサの検出を通信により燃料タンク内の温度情報として取得するものであるとよい。
　これにより、燃料タンク内の温度センサの異常の有無を燃料ガスステーションにて判断することできる。
　好ましくは、燃料ガスステーションは、燃料タンクに向けて燃料ガスを外部に放出するノズルを備え、第２の温度取得部は、ノズルに設けられた温度センサで構成されているとよい。
　これにより、実際に供給される燃料ガスの実温度を簡単な構成により取得することができる。
　本発明の燃料ガス充填システムは、上記した本発明の燃料ガスステーションと、燃料タンクを搭載した移動体と、を備える。
　また、本発明の燃料ガス供給方法は、燃料ガスステーションの外部にある燃料タンクに対して燃料ガスステーションから燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法において、所定時間燃料ガスを燃料タンクへ供給するステップと、この充填の際に、燃料タンク内の温度と、燃料ガスステーションが燃料タンクに供給する燃料ガスの温度とを検出して、その温度差を算出するステップと、算出した温度差が所定の閾値を越えた場合に、検出した燃料タンク内の温度の情報を異常であると判断し、正常時に比べて燃料タンクへの燃料ガスの供給流量及び供給量の少なくとも一つを低減するステップと、を備える。
実施形態に係る燃料ガス充填システムの概略図である。 実施形態に係る燃料ガス充填システムの構成図である。 実施形態に係る燃料ガスステーションの制御装置の機能ブロック図である。 実施形態に係る燃料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。 実施形態の第１の変形例に係る充填フローを示すフローチャートである。 実施形態の第２の変形例に係る充填フローを示すフローチャートである。 実施形態の第３の変形例に係る充填フローを示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、燃料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の燃料タンクに対して、水素ステーションから水素ガスを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。また、水素ガスの充填とは、水素ガスを水素ステーションから燃料タンクに供給する態様の一つである。
　図１に示すように、燃料ガス充填システム１は、例えば燃料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車両３と、を備える。
　図２に示すように、車両３は、燃料タンク３０、レセプタクル３２、圧力センサ３６、温度センサ３８、表示装置４２、通信機４４及び制御装置４６を備える。
　燃料タンク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。燃料タンク３０を複数搭載する場合には、燃料タンク３０は燃料電池に対して並列に接続される。燃料タンク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、燃料タンク３０への水素ガスの供給は、水素ガスが水素ステーション２からレセプタクル３２を介して充填流路３４に放出されることで行われる。充填流路３４は、燃料タンク３０外にあるガス配管と、燃料タンク３０の口部に取り付けられた図示省略のバルブアッセンブリ内にある流路部分と、からなる。また、充填流路３４には、水素ガスの逆流を防止するための逆止弁３５が設けられる。
　圧力センサ３６は、水素ステーション２から放出された水素ガスの圧力を検出するものであり、充填流路３４に設けられる。例えば、圧力センサ３６は、逆止弁３５よりも下流側であって且つ燃料タンク３０の直前にある上記のガス配管に設けられ、実質的に燃料タンク３０内の水素ガスの圧力（以下、「タンク圧力」という。）を反映する圧力を検出する。
　温度センサ３８は、上記バルブアッセンブリ内の流路部分に設けられ、燃料タンク３０内に配置される。温度センサ３８は、燃料タンク３０内の水素ガスの温度（以下、「タンク温度Ｔ２」という。）を反映する温度を検出する。なお、他の実施態様では、圧力センサ３６を燃料タンク３０内に配置してもよい。また、燃料タンク３０内における温度センサ３８の配置位置は、タンク温度Ｔ２を実質的に検出できる位置であれば特に限定されるものではないが、燃料タンク３０内への水素ガスの吹出し口の近傍にあることが好ましい。
　表示装置４２は、例えばカーナビゲーションシステムの一部としても用いることが可能なものであり、各種情報を画面に表示する。通信機４４は、車両３が水素ステーション２との間で通信するためのものであり、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、水素ステーション２の充填ノズル１２をレセプタクル３２に接続した状態で通信可能となるように、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、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、車両３を制御する。制御装置４６は、圧力センサ３６、温度センサ３８、表示装置４２及び通信機４４などと接続されており、車両３にて把握可能な情報、例えば圧力センサ３６及び温度センサ３８による検出情報を通信機４４を用いて、水素ステーション２に送信する。
　水素ステーション２は、水素ステーション２にある各機器を制御する制御装置５と、車両３との間で通信するための通信機６と、各種情報を画面に表示する表示装置７と、水素ステーション２の設置場所の外気温を検出する外気温センサ８と、を備える。通信機６は、車両３の通信機４４に対応した形式のものであり、通信機４４との間で各種情報を送受信する。表示装置７は、充填中における充填流量（充填速度）及び充填量などの情報を表示する。表示装置７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。
　また、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、水素ガスを車載の燃料タンク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と燃料タンク３２とを接続する接続ユニットが構成される。また、充填ノズル１２には、水素ステーション２が燃料タンク３０に供給する水素ガスの圧力及び温度（以下、それぞれ、「供給圧力」及び「供給温度Ｔ１」という。）を検出する圧力センサ９及び温度センサ１０が設けられる。これらのセンサ９，１０を充填ノズル１２に設ければ、水素ステーション２から燃料タンク３０に実際に供給される水素ガスの実圧力及び実温度を簡単な構成により取得することができる。なお、温度センサ１０は充填ノズル１２の先端（燃料タンク３０側の部分）に設けられることがより好ましい。
　ガス流路１３には、圧縮機１４、蓄圧器１５、プレクーラ１６、流量制御弁１７、流量計１８及びディスペンサ１９が設けられる。圧縮機１４は、カードル１１からの水素ガスを圧縮して吐出する。蓄圧器１５は、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る。プレクーラ１６は、蓄圧器１５からの室温程度の水素ガスを所定の低温（例えば－２０℃）に冷却する。流量制御弁１７は、電気的に駆動される弁であり、制御装置５からの指令に従って、蓄圧器１５からの水素ガスの流量を調整する。これにより、燃料タンク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１８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５が流量制御弁１７をフィードバック制御する。なお、流量制御弁１７以外の流量制御装置を用いることも可能である。ディスペンサ１９は、水素ガスを充填ノズル１２へと送り出すものである。例えば、充填ノズル１２のトリガーレバーを引くとディスペンサ１９が作動し、充填ノズル１２から燃料タンク３０に向けて水素ガスの放出が可能となる。なお、図示省略したが、蓄圧器１４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。
　制御装置５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５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６、表示装置７、外気温センサ８、圧力センサ９、温度センサ１０、流量制御弁１７及び流量計１８のほか、蓄圧器１５等とも電気的に接続される。例えば、制御装置５は、圧力センサ３６及び温度センサ３８が検出した圧力及び温度を、燃料タンク３０内の圧力及び温度（すなわち、タンク圧力及びタンク温度Ｔ２）として認識して、水素ガスの充填を制御する。詳細には、制御装置５は、通信機６から受け取った車両３側のタンク圧力及びタンク温度Ｔ２の情報をもとに流量制御弁１７の開度を制御する。また、制御装置５は、水素ステーション２にて把握可能な情報を通信機６を用いて、車両３に送信する。
　図３に示すように、制御装置５は、車両３側の温度センサ３８の異常の有無を判断するための機能ブロックとして、記憶部６１、算出部６２、判断部６３及び運転制御部６４を備える。記憶部６１は、上記のＲＯＭやＲＡＭなどからなり、例えば、充填時に使用する充填流量マップや、温度センサ３８の異常判断に用いる閾値などを予め記憶する。詳細は後述するように、算出部６２は、供給温度Ｔ１とタンク温度Ｔ２との温度差を算出し、判断部６３は、温度センサ３８の異常の有無を判断する。運転制御部６４は、燃料タンク３０への水素ガスの充填を制御するものであり、例えば、記憶部６１から読み出した充填流量マップに基づいて、各種機器に制御指令を送信し、水素ガス充填を行うように各種機器を制御する。
　以上の燃料ガス充填システム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に接続し、この状態にて、ディスペンサ１９を作動させる。すると、充填ノズル１２から燃料タンク３０に向けて水素ガスが放出され、燃料タンク３０に充填される。
　本実施形態の燃料ガス充填システム１及び燃料ガス供給方法では、充填の初期段階で水素ステーション２が温度センサ３８の異常の有無を判断することで、燃料タンク３０に適した充填を行っている。
　次に、図４を参照して、燃料ガス充填システム１における充填フローを説明する。
　なお、本充填フローは、水素ステーション２側の温度センサ１０が正常であることを前提としたものである。温度センサ１０の異常については、別の方法で、水素ステーション２側で確認することができるからである。
　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から燃料タンク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、水素ガスの充填が開始される（ステップＳ１）。
　この充填開始からの所定時間（ｔ秒）までの充填初期段階では、小流量で充填が行われる（ステップＳ２）。
　ここで、所定時間（ｔ秒）の長さは、温度センサ１０，３８が供給温度Ｔ１及びタンク温度Ｔ２を検出できて、検出したタンク温度Ｔ２の情報を通信により水素ステーション２に伝えることが可能な長さであればよい。好ましくは、できるだけ短時間であり、例えば数十秒である。
　また、充填初期段階における小流量は、本充填（ステップＳ４）を行うときの充填流量（供給流量）よりも小さいものに設定される。また、この小流量は、燃料タンク３０内でガス温度上昇がほとんど発生しない程度の非常にゆっくりとした流量であることが好ましい。好ましい一例を挙げると、充填初期段階における充填流量は、本充填における充填流量の１／１０又は１／２０である。また、この小流量の充填流量は、可変流量とすることも可能であるが、一定の流量であることが好ましい。
　次のステップＳ３では、供給温度Ｔ１とタンク温度Ｔ２との温度差△Ｔ（＝Ｔ２－Ｔ１）が算出され、この算出した温度差△Ｔが閾値Ｔｔｈと比較される（ステップＳ３）。このステップＳ３は、上記の充填初期段階で行われる。
　ここで、温度差△Ｔの算出について具体的に説明する。
　充填初期段階の際、先ず、供給温度Ｔ１及びタンク温度Ｔ２に関する各温度情報が取得される。ここで、供給温度Ｔ１の温度情報は、温度センサ１０によって取得されて、温度センサ１０から制御装置５に直接送られる。一方、タンク温度Ｔ２の温度情報は、温度センサ３８によって検出されたものが制御装置４６、通信機４４及び通信機６の順で伝えられた後、通信機６から制御装置５に送られる。このようにして、制御装置５に送られてきた供給温度Ｔ１及びタンク温度Ｔ２に関する各温度情報の取得結果から、算出部６２は、両者の温度差△Ｔを算出する。温度差△Ｔは、例えば所定時間（ｔ秒）の経過時又はそれまでのあるタイミングにおける、タンク温度Ｔ２から供給温度Ｔ１を減算した値である。
　なお、念のため後述の特許請求の範囲に記載の文言との関係に言及すると、本実施形態においては、温度センサ１０が特許請求の範囲に記載の「第２の温度取得部」を構成する。また同様に、温度センサ３８の検出結果を通信によりタンク温度Ｔ２の温度情報として取得する通信機６が、特許請求の範囲に記載の「第１の温度取得部」を構成する。
　温度差△Ｔの算出後は、判断部６３によって、温度差△Ｔが閾値Ｔｔｈを超えるか否かが判断される（ステップＳ３）。
　ここで、上記のように、充填初期段階において、燃料タンク３０内でガス温度上昇がほとんど発生しない程度の非常にゆっくりとした小流量での充填が行われている場合、供給温度Ｔ１とタンク温度Ｔ２とは、ほとんど等しくなり、これらの温度は、プレクーラ１６により冷却された温度（上記の例の場合、－２０℃）となる。ただし、燃料タンク３０内でガス温度上昇がほとんど発生しない程度の小流量とはいえ、燃料タンク３０内に供給された水素ガスは膨張するので、多少のガス温度上昇は起き得る。このため、正常時であれば、タンク温度Ｔ２が供給温度Ｔ１よりも僅かに大きくなることはあっても、供給温度Ｔ１がタンク温度Ｔ２よりも大きくなることはない。
　このような点に鑑みると、温度差△Ｔと比較する閾値Ｔｔｈとしては、０を用いることができる。ただし、閾値Ｔｔｈとしては、上記の僅かな温度上昇量を加味して０よりも大きい値（例えば、５℃など）を用いることが好ましい。また、この温度上昇量に余裕を持たせた値（例えば、７℃など）を閾値Ｔｔｈに用いることがより好ましい。なお、この温度上昇量については、評価結果やシミュレーション等により得ることができる。
　加えて、閾値Ｔｔｈは、一定の値を用いることもできるが、燃料タンク３０に関する特性に応じて異なることが好ましい。
　詳述すると、燃料タンク３０は、その材料、表面積及び構造等によって、放熱性、断熱性又は温度上昇率が異なる。例えば、燃料タンク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、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、放熱性等は異なるものとなる。加えて、車両３における燃料タンク３０の搭載位置によっても、走行風の影響度合いや、燃料タンク３０周辺の熱源の存在などにより、燃料タンク３０の冷却特性も異なる。このように、燃料タンク３０自身の放熱性等の特性や、燃料タンク３０に影響を及ぼす特性は、現在又は将来の車両又は燃料タンク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、閾値Ｔｔｈは、車両３に搭載した燃料タンク３０に関する上記の特性を考慮したものを用いてもよい。一例を挙げると、アルミライナーを有する燃料タンク３０である場合には、樹脂ライナーを有する燃料タンク３０である場合に比べて、閾値Ｔｔｈを小さく設定することができる。
　閾値Ｔｔｈについては、予め記憶部６１に記憶させておけばよい。しかし、燃料タンク３０に関する特性に応じて閾値Ｔｔｈを変更する場合には、この特性に関する情報を水素ステーション２に入力する必要がある。そのための方法として、通信を用いることが好ましい。具体的には、車両３の制御装置４６の記憶部に、燃料タンク３０に関する特性の情報を記憶させておき、この情報を充填初期段階において通信機４４－通信機６間の通信により水素ステーション２の制御装置５に送るようにする。こうすることで、水素ステーション２側で燃料タンク３０に関する特性の情報を予め記憶しておかなくとも、充填初期段階において、水素ステーション２にて、燃料タンク３０に関する特性に応じた閾値Ｔｔｈを決定し、用いることができる。
　ステップＳ３の結果、温度差△Ｔが閾値Ｔｔｈ以下である場合には（ステップＳ３；ＮＯ）、温度センサ３８が正常であると判断されて、運転制御部６４が本格的な充填を開始する（ステップＳ４）。この本充填では、運転制御部６４が、車両３側から通信により受け取った充填初期段階の始期又は終期におけるタンク圧力及びタンク温度Ｔ２などの情報を、記憶部６１に保存している充填流量マップに参照して、燃料タンク３０への最適な充填流量を選択し、流量制御弁１７の開度を制御する。
　一方、ステップＳ３の結果、温度差△Ｔが閾値Ｔｔｈを越える場合には（ステップＳ３；ＹＥＳ）、温度センサ３８が異常であると判断される（ステップＳ５）。換言すると、判断部６３は、充填初期段階で取得された燃料タンク３０内の温度情報が異常であると判断する。
　温度センサ３８が異常であると判断された場合、燃料ガス充填システム１では、必要な対策処理が実行される（ステップＳ６）。例えば、運転制御部６４は、本充填（ステップＳ４）を行う場合よりも、充填流量（供給流量）及び充填量（供給量）の少なくとも一つを低減する。一例を挙げると、運転制御部６４は、本充填の際に充填流量マップから選択する充填流量よりも小さい充填流量（供給流量）を選択し、燃料タンク３０に対して負担とならないような充填を行う。この場合、通信を使わずに、安全側の充填流量又は充填量を選択するようにしてもよい。別の対策処理の例では、運転制御部６４は、燃料タンク３０への充填を停止してもよい。
　また、充填に関する上記対策処理とは別個に又はこれと併せて、異常判断の旨を報知する対策処理を実行してもよい。例えば、表示装置７及び表示装置４２の少なくとも一つに、温度センサ３８が異常である旨又はその修理等を促す旨を表示することができる。また、温度センサ３８が異常であると判断した旨の履歴を、制御装置５，４６の記憶部に保存する対策処理も行うことができる。
　以上説明した本実施形態によれば、充填開始時に、水素ステーション２からの充填を利用して、車両３側の温度センサ３８の異常の有無を水素ステーション２側で判断することができる。特に、温度センサ３８の異常の有無については、充填中の供給温度Ｔ１及びタンク温度Ｔ２の差を閾値Ｔｔｈと比較することで判断しているので、タンク温度Ｔ２に関する温度情報のみから判断する場合に比べて、より精度良く判断することができる。
　また、燃料タンク３０内の温度情報が正確であるか否かを確認することができるので、燃料タンク３０の限界温度を超えないような適切な充填を行うことができる。例えば、温度センサ３８が異常であると判断された場合、必要以上の充填流量及び充填量が燃料タンク３０に充填されないように充填を継続することができる。
　加えて、温度センサ３８の異常の有無を判断する際に用いる充填流量を小流量としているため、この判断の過程において、燃料タンク３０内の状態が限界値を超えることを抑制することができる。また、その小流量を燃料タンク３０内でガス温度上昇がほとんど発生しない程度のものとした場合には、閾値Ｔｔｈを求める際の評価試験やシミュレーションの過程も簡素化することができる。
＜変形例＞
　次に、本実施形態のいくつかの変形例について説明する。
＜第１の変形例＞
　図５に示す第１の変形例が上記実施形態と相違する点は、ステップＳ３の代わりにステップＳ１３を行う点である。なお、ステップＳ１１，１２，１４～１６は、図４のステップＳ１，２，４～６と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
　ステップＳ１３では、ステップＳ３と同様に、供給温度Ｔ１とタンク温度Ｔ２との温度差を算出して閾値Ｔｔｈと比較するが、その算出の際に、供給温度Ｔ１に所定のマイナス幅αを持たせるようにしている。この理由について以下に詳述する。
　車両３が高負荷走行をする場合、燃料電池では多くの水素ガスが消費され、燃料タンク３０からは多くの水素ガスが燃料電池に向けて放出される。この放出によりタンク温度Ｔ２は低下する。このため、車両３が寒冷の環境下で高負荷走行した直後に水素ステーション２で充填される場合には、充填初期段階において、供給温度Ｔ１がタンク温度Ｔ２よりも大きいものとして検出されることが考えられる。したがって、この点を考慮しないで図４に示すステップＳ３を行うと、温度センサ３８にドリフトによる異常が起きているにも関わらず、本充填が行われてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、寒冷の環境下で車両３が高負荷走行した後に充填を行う場合には、図５の充填フローを用いて、供給温度Ｔ１にマイナス幅αを持たせている（ステップＳ１３）。
　ここで、ステップＳ１３に示す式を変換すると、以下の式（１）に示すとおりとなる。
　Ｔ２－Ｔ１＞Ｔｔｈ－α　　　・・・（１）
　式（１）から理解されるように、ステップＳ１３は、温度差△Ｔ（＝Ｔ２－Ｔ１）と比較する閾値Ｔｔｈにマイナス幅αを持たせていると考えることもできる。また、充填直前に寒冷の環境下で車両３が高負荷走行していたか否かに基づいて、閾値Ｔｔｈの大きさを変更していると考えることもできる。
　ここで、閾値Ｔｔｈの大きさの変更の度合い、すなわちマイナス幅αの大きさについては、一定値（例えば、α＝１０℃）を用いることが可能であるが、充填直前の様々な条件を考慮して可変することもできる。例えば、車両３での水素ガスの消費状況（車両３の仕様）、車両３の走行状況、走行地域、及び外気温の少なくとも一つに応じて、マイナス幅αの大きさ（すなわち、温度差△Ｔと比較する閾値の大きさ）を可変してもよい。
　具体例を挙げると、車両３での単位時間当たりの水素ガスの消費が多い場合には、それが少ない場合よりも高負荷走行していると考えられるため、タンク温度Ｔ２がより下がっている。このため、マイナス幅αとしては、前者の場合について後者の場合よりも大きくすればよい。
　また、上記の例のうち、車両３の走行状況とは、例えば、車両３の最高速度や平均速度であり、これらが大きい場合ほど、マイナス幅αを大きくしてもよい。さらに、車両３の走行地域が寒冷地であるかどうかをＧＰＳなどで把握して、マイナス幅αの大きさを決定してもよい。これらの情報については、車両３側から通信により水素ステーション２が充填開始時に受信し、水素ステーション２が、充填初期段階において、個々の情報に適したマイナス幅αを決定すればよい。
　一方、外気温については、上記の外気温センサ８で取得し、その大きさに応じてマイナス幅αの大きさを決定してもよい。なお、外気温は、水素ステーション２の立地条件を示す指標ともなる。また、マイナス幅αの大きさを、上記した燃料タンク３０に関する特性に応じて可変してもよい。
　以上説明した第１の変形例によれば、上記実施形態による作用効果に加えて、寒冷の環境下で車両３が高負荷走行した後に水素ガスを充填する場合であっても、温度センサ３８の異常の有無をより正確に判断することができる。なお、水素ステーション２が図４に示すフローを読み出すか、あるいは図５に示すフローを読み出すかは、充填開始前の状況を考慮して決めればよい。この充填開始前の状況については、例えば、車両３の走行状況又は水素ガスの消費状況と、外気温とから把握することができる。
＜第２の変形例＞
　図６に示す第２の変形例が上記実施形態（図４）と相違する点は、ステップＳ２４の判断を行う点である。なお、ステップＳ２１～２３、２５～２７は、図４のステップＳ１～６と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
　本変形例においては、温度差△Ｔ（＝Ｔ２－Ｔ１）が閾値Ｔｔｈ以下である場合に（ステップＳ２３；ＮＯ）、さらに、タンク温度Ｔ２を外気温Ｔ３と比較している（ステップＳ２４）。この外気温Ｔ３は、充填初期段階における外気温センサ８の取得結果に基づくものである。
　詳述するに、充填初期段階では、タンク温度Ｔ２は、プレクーラ１６により冷却された温度（上記の例の場合、－２０℃）となる。かなりの寒冷の環境下でない限り、充填初期段階では、タンク温度Ｔ２は外気温Ｔ３よりも小さいことになる。そこで、本変形例においては、タンク温度Ｔ２が外気温Ｔ３を超える場合には（ステップＳ２４；ＮＯ）、温度差△Ｔが閾値Ｔｔｈ以下であったとしても、判断部６３が温度センサ３８を異常であると判断し（ステップＳ２６）、運転制御部６４がその後の対策処理（ステップＳ２７）を行う。一方、タンク温度Ｔ２が外気温Ｔ３以下の場合には（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、判断部６３は温度センサ３８が正常であるとの判断を維持し、運転制御部６４がその後の本充填（ステップＳ２５）を行う。
　このように、第２の変形例によれば、タンク温度Ｔ２を供給温度Ｔ１と比較するだけではなく、外気温Ｔ３とも比較しているので、温度センサ３８の異常の有無の判断の正確性をより向上することができる。なお、第２の変形例を第１の変形例に適用することも可能である。
＜第３の変形例＞
　図７に示す第３の変形例が第２の変形例と相違する点は、ステップＳ２４の代わりにステップＳ３４を行う点である。なお、その他のステップは互いに同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
　ステップＳ３４では、タンク温度Ｔ２と比較する外気温Ｔ３にプラス幅βを持たせている。プラス幅βの大きさとしては、一定値（５℃又は１０℃など）を用いることができるが、可変してもよい。
　ここで、外気温Ｔ３にプラス幅βを持たせた方がよい因子としては、次の４つが考えられる。
　第１の因子は、充填に伴う燃料タンク３０内のガス温度上昇である。これは、上記の小流量での充填を行えば燃料タンク３０内の温度上昇は抑えられているが、多少は温度上昇が起こり得るからである。この場合、温度上昇の度合いは燃料タンク３０の放熱性等により異なるため、プラス幅βの大きさについても、上記した燃料タンク３０の放熱性に応じて異なる値を用いることが好ましい。
　第２の因子は、充填直前における燃料タンク３０のおかれている環境の温度である。例えば、真冬に車両３が暖房の効いたガレージにあり、そこから出庫した直後に充填をした場合には、充填初期段階において、タンク温度Ｔ２が外気温Ｔ３よりも高い可能性がある。また、真冬や真夏などで日なたに車両３をしばらく放置した直後に充填をした場合にも、充填初期段階において、タンク温度Ｔ２が外気温Ｔ３よりも高い可能性がある。したがって、このような状況を考慮して、プラス幅βを設定することが好ましい。
　第３の因子は、燃料タンク３０の搭載場所の周辺における熱源である。このような熱源がある場合にも、充填初期段階において、タンク温度Ｔ２が外気温Ｔ３よりも高くなる可能性があるからである。
　第４の因子は、水素ステーション２の立地条件である。例えば、水素ステーション２の外気温が、プレクーラ１６により冷却される温度（上記の例：－２０℃）よりも低い低温環境下の場合にも、充填初期段階において、タンク温度Ｔ２が外気温Ｔ３よりも高くなる可能性があるからである。
　このように、第３の変形例によれば、ステップＳ３４の判断において、タンク温度Ｔ２を外気温Ｔ３と単に比較するのではなく、外気温Ｔ３にプラス幅βを持たせているので、第２の変形例よりも、より一層、温度センサ３８の異常の有無の判断の正確性を向上することができる。なお、第３の変形例も第１の変形例に適用することができる。
＜第４の変形例＞
　第４の変形例は、上記実施形態における第１～第３の温度取得部の変形例に係るものであり、第１～第３の変形例にも適用することができる。
・第１の温度取得部について
　タンク温度Ｔ２に関する温度情報を取得する第１の温度取得部として、通信機６以外のものを用いることも可能である。例えば、充填作業者が温度センサ３８の検出結果を水素ステーション２に手動で入力するための入力装置を、第１の温度取得部として用いることができる。
・第２の温度取得部について
　供給温度Ｔ１に関する温度情報を取得する第２の温度取得部として、充填ノズル１２に設けた温度センサ１０を用いたが、充填ノズル１２以外の位置に設けた温度センサを用いることも可能である。例えば、充填ノズル１２の直前のホース部分（ガス流路１３の一部）に設けた温度センサを用いてもよい。
　また、別の例では、車両３側の充填流路３４に設けた温度センサを利用することもできる。燃料タンク３０内で放出される前の水素ガスであれば、水素ステーション２が燃料タンク３０に供給する水素ガスの温度と実質的に同じだからである。この場合には、水素ステーション２内の第２の温度取得部としては、充填流路３４に設けた温度センサの検出を通信により取得する通信機（例えば、上記の通信機６）が該当することになる。
・第３の温度取得部について
　外気温情報を取得する第３の温度取得部として、水素ステーション２側の外気温センサ８を用いたが、車両３側に設けた外気温センサを利用することもできる。この場合も、水素ステーション２内の第３の温度取得部としては、車両３側に設けた外気温センサの検出を通信により取得する通信機（例えば、上記の通信機６）が該当することになる。
　本発明の燃料ガスステーション、燃料ガス充填システム及び燃料ガス供給方法は、水素ガスのみならず、天然ガスなど他の燃料ガスにも適用することができる。また、車両に限らず、航空機、船舶、ロボットなど、外部からの燃料ガスの充填先として燃料タンクを搭載した移動体に適用することができる。
　１：燃料ガス充填システム、２：燃料ガスステーション、３：車両、５：制御装置、６：通信機（第１の温度取得部）、８：外気温センサ（第３の温度取得部）、１０：温度センサ（第２の温度取得部）、３０：燃料タンク、３８：温度センサ、６２：算出部、６３：判断部、６４：運転制御部

Claims (11)

  1. 　外部の燃料タンクに対して燃料ガスを供給する燃料ガスステーションにおいて、
    　前記燃料タンク内の温度情報を取得する第１の温度取得部と、
    　当該燃料ガスステーションが前記燃料タンクに供給する燃料ガスの温度情報を取得する第２の温度取得部と、
    　所定時間燃料ガスを供給した際の前記第１の温度取得部及び前記第２の温度取得部の取得結果から、前記燃料タンク内の温度（以下、「タンク温度」という。）と当該燃料タンクに供給する燃料ガスの温度（以下、「供給温度」という。）との温度差を算出する算出部と、
    　算出した温度差が所定の閾値を越えた場合に、前記燃料タンク内の温度情報が異常であると判断する判断部と、
    　前記異常の旨が判断された場合に、正常時に比べて前記燃料タンクへの燃料ガスの供給流量及び供給量の少なくとも一つを低減する運転制御部と、を備えた、燃料ガスステーション。
  2. 　前記運転制御部は、前記異常の旨が判断された場合に、前記燃料タンクへの燃料ガスの供給を停止する、請求項１に記載の燃料ガスステーション。
  3. 　前記所定の閾値は、前記燃料タンクに関する特性に応じて異なる、請求項１又は２に記載の燃料ガスステーション。
  4. 　前記燃料タンクが移動体に搭載されている場合、
    　前記所定の閾値は、前記所定時間燃料ガスを供給する直前における、外気温、前記移動体の走行状況及び走行地域、並びに当該移動体での燃料ガスの消費状況の少なくとも一つに応じて異なる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の燃料ガスステーション。
  5. 　前記第１の温度取得部及び第２の温度取得部は、前記所定時間の燃料ガスの供給が正常時における供給流量よりも小さい供給流量にて行われた際に、それぞれ、対象の温度情報を取得する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の燃料ガスステーション。
  6. 　前記第１の温度取得部及び前記第２の温度取得部の取得結果によれば、前記タンク温度が前記供給温度よりも低かった場合、
    　前記判断部は、前記燃料タンク内の温度情報が異常であると判断する、請求項５に記載の燃料ガスステーション。
  7. 　前記燃料タンクに供給する燃料ガスを冷却するプレクーラと、
    　外気温情報を取得する第３の温度取得部と、を更に備えており、
    　前記所定時間燃料ガスを供給した際の前記第１の温度取得部及び前記第３の温度取得部の取得結果によれば、前記タンク温度が外気温を超えている場合、
    　前記判断部は、前記燃料タンク内の温度情報が異常であると判断する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の燃料ガスステーション。
  8. 　前記第１の温度取得部は、前記燃料タンク内にある温度センサの検出を通信により前記燃料タンク内の温度情報として取得するものである、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の燃料ガスステーション。
  9. 　前記燃料タンクに向けて燃料ガスを外部に放出するノズルを更に備え、
    　前記第２の温度取得部は、前記ノズルに設けられた温度センサで構成されている、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の燃料ガスステーション。
  10. 　燃料タンクを搭載した移動体と、
    　前記燃料タンクに対して燃料ガスを供給する燃料ガスステーションと、を備えた燃料ガス充填システムにおいて、
    　前記燃料ガスステーションは、
    　前記燃料タンク内の温度情報を取得する第１の温度取得部と、
    　当該燃料ガスステーションが前記燃料タンクに供給する燃料ガスの温度情報を取得する第２の温度取得部と、
    　所定時間燃料ガスを供給した際の前記第１の温度取得部及び前記第２の温度取得部の取得結果から、前記燃料タンク内の温度と当該燃料タンクに供給する燃料ガスの温度との温度差を算出する算出部と、
    　算出した温度差が所定の閾値を越えた場合に、前記燃料タンク内の温度情報が異常であると判断する判断部と、
    　前記異常の旨が判断された場合に、正常時に比べて前記燃料タンクへの燃料ガスの供給流量及び供給量の少なくとも一つを低減する運転制御部と、を備えた、燃料ガス充填システム。
  11. 　燃料ガスステーションの外部にある燃料タンクに対して当該燃料ガスステーションから燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法において、
    　所定時間燃料ガスを前記燃料タンクへ供給するステップと、
    　この供給の際に、前記燃料タンク内の温度と、前記燃料ガスステーションが前記燃料タンクに供給する燃料ガスの温度とを検出して、その温度差を算出するステップと、
    　算出した温度差が所定の閾値を越えた場合に、検出した燃料タンク内の温度の情報を異常であると判断し、正常時に比べて前記燃料タンクへの燃料ガスの供給流量及び供給量の少なくとも一つを低減するステップと、を備えた、燃料ガス供給方法。
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