WO2019230649A1 - 水素ガス充填方法及び水素ガス充填装置 - Google Patents

水素ガス充填方法及び水素ガス充填装置 Download PDF

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福永明彦
蓮仏達也
坂本公貴
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Ｊｘｔｇエネルギー株式会社
日立オートモティブシステムズメジャメント株式会社
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    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
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Definitions

  • JP2018-102762 application number
  • JP2018-102762 application number
  • the present invention relates to a hydrogen gas filling method and a hydrogen gas filling apparatus, for example, a hydrogen gas filling method and apparatus for an automobile using hydrogen gas as a power source in a hydrogen station.
  • FCV Fuel Cell Vehicle
  • FCV Fuel Cell Vehicle
  • a multi-stage pressure accumulator including a plurality of pressure accumulators for accumulating hydrogen fuel compressed to a high pressure by a compressor is arranged.
  • the pressure difference between the pressure in the pressure accumulator and the pressure of the fuel tank of the FCV vehicle is kept large by filling through the dispenser (meter) while switching the pressure accumulator to be used, and the pressure difference from the pressure accumulator to the fuel tank Is quickly filled with hydrogen gas (see, for example, Patent Document 1).
  • the hydrogen gas when the hydrogen gas is filled in the hydrogen station, the hydrogen gas cooled enough to prevent the supply temperature of the hydrogen gas from rising so that the temperature of the fuel tank of the FCV vehicle does not become high.
  • the filling time until full filling is estimated by simulation with a large margin in advance with respect to the temperature rise of the fuel tank. And the filling speed according to the estimated filling time is determined. For this reason, the determined filling speed is usually set slower than the capacity that can be filled in an actual hydrogen station. Therefore, useless filling time is required.
  • the cooler (precooler) in the dispenser is continuously supplied with refrigerant from the refrigerator, and the hydrogen gas is cooled to, for example, ⁇ 40 ° C. It was. Therefore, a large amount of electric power is necessary for the circulation of the refrigerant.
  • One aspect of the present invention provides a method and an apparatus that can be filled at a filling speed that eliminates an extra margin when filling with hydrogen gas.
  • the hydrogen gas filling method of one embodiment of the present invention includes: Receiving the temperature of the tank before filling start from a vehicle powered by hydrogen gas, equipped with a tank filled with hydrogen gas, Calculate the difference between the preset maximum temperature and the tank temperature, Calculate the hydrogen gas filling speed depending on the difference, The tank is filled with hydrogen gas at a calculated filling speed from a pressure accumulator in which hydrogen gas is accumulated through a measuring device.
  • the hydrogen gas filling device of one embodiment of the present invention includes: A receiving unit that mounts a tank filled with hydrogen gas, and that receives the temperature of the tank before the filling starts from an automobile powered by the hydrogen gas; A difference calculation unit for calculating the difference between the preset maximum temperature and the tank temperature; A filling rate calculator for calculating the filling rate of hydrogen gas depending on the difference; An accumulator in which hydrogen gas is accumulated; A weighing machine that fills the tank with hydrogen gas at the calculated filling speed; It is provided with.
  • the filling when filling with hydrogen gas, the filling can be performed at a filling rate that eliminates an extra margin. Therefore, the filling time can be shortened.
  • FIG. 1 is an example of a configuration diagram illustrating a configuration of a hydrogen filling system of a hydrogen station in a first embodiment.
  • 2 is a configuration diagram illustrating an example of an internal configuration of a control circuit that controls the entire hydrogen filling system according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing main steps of the hydrogen filling method according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the correlation with the temperature rise change of the fuel tank in Embodiment 1, and a filling speed.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a coefficient table of a second-order polynomial when the correlation between the temperature increase change of the fuel tank and the filling speed in the first embodiment is approximated by a second-order polynomial.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a coefficient table of a third-order polynomial when the correlation between the temperature rise change of the fuel tank and the filling speed in the first embodiment is approximated by a third-order polynomial. It is a figure for demonstrating the filling method in the case of performing the differential pressure filling of hydrogen fuel using the multistage pressure accumulator in Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a coefficient table of a third-order polynomial when the correlation between the temperature rise change of the fuel tank and the filling speed in the first embodiment is approximated by a third-order polynomial.
  • FIG. 1 is an example of a configuration diagram showing a configuration of a hydrogen filling system of a hydrogen station in the first embodiment.
  • a hydrogen filling system 500 is located in the hydrogen station 102.
  • the hydrogen filling system 500 includes a multistage accumulator 101, a dispenser (metering machine) 30, a compressor 40, a refrigerator 42, and a control circuit 100.
  • the multistage accumulator 101 includes a plurality of accumulators 10, 12, and 14 having a multi-stage use lower limit pressure.
  • a multistage accumulator 101 is configured by three accumulators 10, 12, and 14.
  • the pressure accumulator 10 acts as a 1st bank with a low use lower limit pressure.
  • the accumulator 12 functions as a 2nd bank having an intermediate use lower limit pressure.
  • the accumulator 14 acts as, for example, a 3rd bank having a high use lower limit pressure.
  • the present invention is not limited to this.
  • Each accumulator used from the 1st bank to the 3rd bank is replaced as necessary.
  • a curdle, an intermediate pressure accumulator, and / or a hydrogen production apparatus (not shown) are arranged.
  • a hydrogen trailer (not shown) that fills and delivers hydrogen gas arrives in the hydrogen station 102.
  • the suction side of the compressor 40 is connected to the above-described curdle, intermediate pressure accumulator, hydrogen trailer filling tank, or hydrogen production apparatus.
  • the discharge side of the compressor 40 is connected to the pressure accumulator 10 by piping through the valve 21. Similarly, the discharge side of the compressor 40 is connected to the pressure accumulator 12 by piping through the valve 23. Similarly, the discharge side of the compressor 40 is connected to the pressure accumulator 14 by piping through the valve 25.
  • the pressure accumulator 10 is connected to the dispenser 30 by piping through the valve 22. Further, the pressure accumulator 12 is connected to the dispenser 30 by piping through a valve 24. Further, the pressure accumulator 14 is connected to the dispenser 30 by piping through a valve 26. Thus, the dispenser 30 is connected in common to the pressure accumulators 10, 12, and 14 constituting the multistage pressure accumulator 101.
  • a shutoff valve 36, a flow control valve 33, a flow meter 37, a cooler 32 (precooler), a shutoff valve 38, an emergency release coupler 41, and a control circuit 43 are disposed in the dispenser 30.
  • a nozzle 44 extending to the outside of the dispenser 30 is disposed.
  • the dispenser 30 sends the hydrogen gas (hydrogen fuel) supplied from the multistage pressure accumulator 101 to the cooler 32 via the shutoff valve 36, the flow rate adjustment valve 33, and the flow meter 37. At that time, the flow rate per unit time of the hydrogen fuel supplied from the multistage accumulator 101 is controlled by the flow rate adjusting valve 33 and measured by the flow meter 37. Then, it is cooled to, for example, ⁇ 40 ° C.
  • the control circuit 43 is configured to be communicable with the vehicle-mounted device 204 in the FCV vehicle 200 (fuel cell vehicle (FCV) using hydrogen fuel as a power source) that has arrived at the hydrogen station 102. For example, it is configured to be capable of wireless communication using infrared rays.
  • the control circuit 43 is connected to the control circuit 100 that controls the entire hydrogen filling system 500.
  • a plurality of pressure gauges are arranged at different locations in the hydrogen fuel flow path from the multistage accumulator 101 to the outlet of the dispenser 30.
  • the pressure in the pressure accumulator 10 is measured by the pressure gauge 11.
  • the pressure in the accumulator 12 is measured by a pressure gauge 13.
  • the pressure in the accumulator 14 is measured by a pressure gauge 15.
  • the pressure gauge 27 measures the pressure on the upstream side (primary side) of the shutoff valve 36 located on the primary side of the cooler 32.
  • the pressure gauge 28 measures the pressure near the emergency disconnection coupler 41 on the secondary side of the cooler 32. Pressure data measured by each pressure gauge is output to the control circuit 100 at all times or at a predetermined sampling period (for example, 10 milliseconds to several seconds). In other words, the control circuit 100 monitors the pressure measured by each pressure gauge constantly or at a predetermined sampling period (for example, 10 milliseconds to several seconds). Further, the pressure in the fuel tank 202 mounted on the FCV vehicle 200 is measured by a pressure gauge 206 mounted on the FCV vehicle 200.
  • the pressure of the fuel tank 202 mounted on the FCV vehicle 200 is constantly or at a predetermined sampling interval (for example, 10 milliseconds to several seconds) while communication between the vehicle-mounted device 204 and the control circuit 43 is established. And monitored.
  • a predetermined sampling interval for example, 10 milliseconds to several seconds
  • the temperature of the hydrogen gas near the outlet of the dispenser 30 supplied to the FCV vehicle 200 is measured by the thermometer 29.
  • the thermometer 29 is on the secondary side of the cooler 32 and measures, for example, the temperature near the emergency disconnection coupler 41. Further, the outside air temperature near the dispenser 30 is measured by the thermometer 31.
  • the temperature data measured by each thermometer is output to the control circuit 100 at all times or at a predetermined sampling period (for example, 10 milliseconds to several tens of seconds). In other words, the control circuit 100 monitors the temperature measured by each thermometer constantly or at a predetermined sampling period (for example, 10 milliseconds to several tens of seconds).
  • the temperature of the fuel tank 202 mounted on the FCV vehicle 200 is measured by a thermometer 207 mounted on the FCV vehicle 200.
  • the temperature of the fuel tank 202 mounted on the FCV vehicle 200 is constantly or at a predetermined sampling interval (for example, 10 milliseconds to several seconds) while communication between the vehicle-mounted device 204 and the control circuit 43 is established. And monitored.
  • the hydrogen gas accumulated in the tank of the curdle, intermediate pressure accumulator, or hydrogen trailer is decompressed to a low pressure (for example, 0.6 MPa) by each regulator (not shown) controlled by the control circuit 100, and the compressor 40 is supplied to the suction side.
  • the hydrogen gas produced by the hydrogen production apparatus is supplied to the suction side of the compressor 40 in a low pressure (for example, 0.6 MPa) state.
  • the compressor 40 supplies hydrogen gas supplied at a low pressure to the pressure accumulators 10, 12, and 14 of the multistage pressure accumulator 101.
  • the compressor 40 compresses the accumulators 10, 12, and 14 of the multistage accumulator 101 until a predetermined high pressure (for example, 82 MPa) is reached.
  • the compressor 40 compresses until the secondary pressure P OUT on the discharge side reaches a predetermined high pressure (for example, 82 MPa). If the control circuit 100 determines whether the partner supplying the hydrogen gas to the suction side of the compressor 40 is a curdle, an intermediate pressure accumulator, a hydrogen trailer, or a hydrogen production device, Good. Similarly, the compressor 40 supplies the hydrogen gas to which one of the accumulators 10, 12, and 14 is controlled by opening and closing the corresponding valves 21, 23, and 25 arranged on the respective pipes. 100 may be determined by the control. Or you may control to supply simultaneously to two or more accumulators.
  • a predetermined high pressure for example, 82 MPa
  • the case where the pressure PIN for supplying the hydrogen gas to the suction side of the compressor 40 is controlled to be reduced to a predetermined low pressure (for example, 0.6 MPa) is not limited to this. .
  • the pressure of the hydrogen gas accumulated in the curdle, intermediate pressure accumulator, or hydrogen trailer is applied to the suction side of the compressor 40 without reducing the pressure or in a state of a pressure higher than a predetermined low pressure (for example, 0.6 MPa). You may compress.
  • the hydrogen gas accumulated in the multistage accumulator 101 is cooled by the cooler 32 in the dispenser 30 and supplied from the dispenser 30 to the FCV vehicle 200 that has arrived in the hydrogen station 102.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of an internal configuration of a control circuit that controls the entire hydrogen filling system according to the first embodiment.
  • the control circuit 100 includes a communication control circuit 50, a memory 51, a receiving unit 52, an outside air temperature receiving unit 53, an end pressure calculating unit 54, a timer 55, a temperature difference calculating unit 56, a charging rate calculating unit 57, System control unit 58, determination unit 59, return pressure control unit 61, supply control unit 63, bank pressure reception unit 66, dispenser information reception unit 67, output unit 74, monitor 76, and storage devices 80 and 84 such as magnetic disk devices. , 86 are arranged.
  • the return pressure control unit 61 includes a valve control unit 60 and a compressor control unit 62.
  • the supply control unit 63 includes a dispenser control unit 64, a valve control unit 65, and a refrigerator control unit 68.
  • the “ ⁇ unit” includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, or a semiconductor device. Further, a common processing circuit (the same processing circuit) may be used for each “ ⁇ unit”. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used.
  • the input data or the calculated result is stored in the memory 51 each time.
  • FCV information such as the pressure and temperature of the fuel tank 202 mounted on the FCV vehicle 200, the volume of the fuel tank 202, the remaining amount of hydrogen gas corresponding to the FCV information, and the fuel tank 202 are stored.
  • a conversion table 81 indicating the correlation with the filling information such as the final pressure to be filled and the final temperature is stored.
  • a correction table 83 for correcting the result obtained from the conversion table 81 is stored.
  • a relational expression parameter 87 between the difference ⁇ T between the allowable maximum temperature Tmax of the fuel tank 202 and the initial temperature Ti of the fuel tank 202 and the filling speed M is stored.
  • the storage device 86 also stores a relationship table 88 between the difference ⁇ T between the allowable maximum temperature Tmax of the fuel tank 202 and the initial temperature Ti of the fuel tank 202 and the filling speed M.
  • the relational expression parameter 87 and the relational table 88 are created for each hydrogen gas supply temperature. Further, the relational expression parameter is created depending on the initial pressure Pa of the fuel tank 202. Further, the relational expression parameter is created depending on the outside air temperature T ′.
  • FIG. 2 shows a case where both the relational expression parameter 87 and the relation table 88 are stored, but only one of them may be stored.
  • the bank pressure receiving unit 66 receives the pressure measured by the pressure gauges 11, 13, and 15 at all times or at a predetermined sampling cycle (for example, 10 milliseconds to several seconds) as described above, and stores it in the storage device 84. Store with the reception time.
  • the dispenser information receiving unit 67 receives the pressure measured by the pressure gauges 27 and 28 in the dispenser 30 at all times or at a predetermined sampling period (for example, 10 milliseconds to several seconds) and receives it in the storage device 84. Store with time.
  • the dispenser information receiving unit 67 receives the temperature measured by the thermometer 29 in the dispenser 30 constantly or at a predetermined sampling period (for example, 10 milliseconds to several seconds) and stores it in the storage device 84 together with the reception time. .
  • the temperature of the fuel tank 202 of the FCV vehicle 200 is increased by using hydrogen gas cooled enough to prevent the hydrogen gas supply temperature from rising.
  • the filling time until full filling is estimated by simulation with a large margin in advance with respect to the actual temperature rise of the fuel tank 202.
  • the filling speed according to the estimated filling time is determined. For this reason, the determined filling speed is usually set slower than the capacity capable of being filled in the actual hydrogen station 102.
  • the allowable maximum temperature of the fuel tank 202 and the initial temperature of the fuel tank 202 are determined based on the data when the hydrogen gas is actually filled in the fuel tank 202 of the FCV vehicle 200 at the hydrogen station 102. Then, the correlation between the difference and the filling speed is obtained, and the filling speed is determined along the correlation. This will be specifically described below.
  • FIG. 3 is a flowchart showing main steps of the hydrogen filling method according to the first embodiment.
  • the hydrogen filling method in Embodiment 1 includes a nozzle connection step (S102), a refrigerator circulation start step (S104), an FCV information reception step (S106), an outside air temperature reception step (S108), End pressure calculation step (S110), temperature difference calculation step (S112), filling speed calculation step (S114), hydrogen filling step (S116), determination step (S118), and hydrogen supply temperature input step (S120) And a series of processes called a refrigerator circulation stop and a decompression continuation process (S122) are implemented.
  • nozzle connection step (S102) when the FCV vehicle 200 arrives at the hydrogen station 102, an operator of the hydrogen station 102 or a user of the FCV vehicle 200 connects the nozzle 44 of the dispenser 30 to the receiving port of the fuel tank 202 of the FCV vehicle 200 ( Connect (fitting) to the receptacle) and fix.
  • the FCV vehicle 200 arrives in the hydrogen station 102 and the user or an operator of the hydrogen station 102 connects and fixes the nozzle 44 of the dispenser 30 to the receptacle (receptacle) of the fuel tank 202 of the FCV vehicle 200, the vehicle-mounted device 204 And communication with the control circuit 43 (repeater).
  • the refrigerator control unit 68 in the control circuit 100 performs freezing via the communication control circuit 50.
  • the machine 42 is controlled to drive the circulation pump of the refrigerator 42.
  • coolant between the refrigerator 42 and the cooler 32 is started.
  • the cooling of the hydrogen gas is started by the cooler 32 in the dispenser 30.
  • the hydrogen gas is cooled by the cooler 32 disposed in the dispenser 30, but in the first embodiment, the cooling in the dispenser 30 is started when the filling of the hydrogen gas into the fuel tank 202 is started.
  • the cooling of the hydrogen gas is started by the vessel 32, and the circulation of the refrigerant is stopped when the filling of the hydrogen gas into the fuel tank 202 is completed, as will be described later.
  • the circulation pump that has been normally driven by the continuous circulation is stopped during the period when the hydrogen gas is not charged. Thereby, consumption of the electric energy for driving the circulation pump which had arisen in the period when hydrogen gas is not filled can be reduced.
  • the receiving unit 52 is equipped with a fuel tank 202 that is filled with hydrogen gas, and is a fuel tank before filling is started from an FCV vehicle 200 (fuel cell vehicle: FCV) that uses hydrogen gas as a power source.
  • FCV vehicle 200 fuel cell vehicle: FCV
  • a temperature (initial temperature) Ti of 202 is received.
  • the receiving unit 52 also receives the pressure (initial pressure) Pa of the fuel tank 202 before starting filling.
  • the receiving unit 52 includes a fuel tank 202 (hydrogen storage container) mounted on the FCV vehicle 200 from the vehicle-mounted device 204 mounted on the FCV vehicle 200 (fuel cell vehicle (FCV)) using hydrogen gas as a power source.
  • FCV information is received. More specifically, it operates as follows. When communication between the vehicle-mounted device 204 and the control circuit 43 (relay device) is established, FCV information such as the current pressure and temperature of the fuel tank 202 and the volume of the fuel tank 202 is output from the vehicle-mounted device 204 in real time. (Call). The FCV information is transmitted to the control circuit 100 via the control circuit 43. In the control circuit 100, the receiving unit 52 receives the FCV information via the communication control circuit 50. The FCV information is monitored constantly or at a predetermined sampling interval (for example, 10 milliseconds to several seconds) while communication between the vehicle-mounted device 204 and the control circuit 43 is established. The received FCV information is stored in the storage device 80 together with the reception time information.
  • FCV information such as the current pressure and temperature of the fuel tank 202 and the volume of the fuel tank 202 is output from the vehicle-mounted device 204 in real time. (Call).
  • the FCV information is transmitted to the control circuit 100 via the control circuit 43.
  • the outside air temperature receiving unit 53 receives the outside air temperature T 'measured by the thermometer 31 via the communication control circuit 50.
  • the received information on the outside air temperature T ′ is stored in the storage device 80 together with the information on the reception time.
  • the end pressure calculating unit 54 reads the conversion table 81 from the storage device 80, and receives the received pressure Pa, temperature Ti of the fuel tank 202, the volume V of the fuel tank 202, The final pressure PF corresponding to the outside air temperature T ′ is calculated and predicted. Further, the end pressure calculation unit 54 reads the correction table 83 from the storage device 80 and corrects the numerical value obtained by the conversion table 81.
  • the correction table 83 may be provided on the basis of the result obtained by experiment or simulation or the like when the error is large in the obtained result only with the data of the conversion table 81.
  • the calculated final pressure PF is output to the system control unit 58.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the correlation between the change in temperature increase of the fuel tank and the filling speed in the first embodiment.
  • the vertical axis represents the difference ⁇ T (° C.) between the preset maximum temperature Tmax and the temperature (initial temperature) Ti of the fuel tank 202 as the temperature rise change.
  • the horizontal axis represents the filling rate M (MPa / min).
  • the correlation is created for each supply temperature of hydrogen gas. Further, the correlation depends on the pressure (initial pressure) Pa before starting the filling of the fuel tank 202 and the outside air temperature T ′. Therefore, the correlation is created for each combination of the initial pressure Pa of the fuel tank 202 and the outside air temperature T ′ and for each hydrogen gas supply temperature.
  • ⁇ T ° C.
  • FIG. 4 shows a graph in which the plotted relationship is approximated by a second order polynomial.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a coefficient table of a quadratic polynomial when the correlation between the change in temperature increase of the fuel tank and the filling speed in Embodiment 1 is approximated by a quadratic polynomial.
  • the values of the coefficients a, b, and c of the quadratic polynomial described in FIG. 4 are defined for each hydrogen gas supply temperature.
  • the supply temperature of the hydrogen gas is ⁇ 20 ° C., ⁇ 23 ° C., ⁇ 26 ° C., ⁇ 29 ° C., ⁇ 32 ° C., ⁇ 35 ° C., and ⁇ 38 ° C. , C are defined.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example of the correlation between the temperature increase change of the fuel tank and the filling speed in the first embodiment.
  • the vertical axis indicates the difference ⁇ T (° C.) between the preset maximum temperature Tmax and the temperature (initial temperature) Ti of the fuel tank 202 as the temperature rise change.
  • the horizontal axis represents the filling rate M (MPa / min).
  • the correlation is created for each supply temperature of hydrogen gas, as in the case shown in FIG. Further, the correlation depends on the pressure (initial pressure) Pa before starting the filling of the fuel tank 202 and the outside air temperature T ′ as in the case shown in FIG. 4.
  • the correlation is created for each combination of the initial pressure Pa of the fuel tank 202 and the outside air temperature T ′ and for each hydrogen gas supply temperature.
  • the correlation is shown for the supply temperature of hydrogen gas at ⁇ 23 ° C., ⁇ 29 ° C., and ⁇ 35 ° C.
  • Such correlation is created based on data when hydrogen gas is actually filled in the hydrogen station 102. Therefore, such correlation does not include a conventional margin.
  • a graph in which the plotted relationship is approximated by a cubic polynomial is shown.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a coefficient table of a third-order polynomial when the correlation between the fuel tank temperature rise change and the filling speed in Embodiment 1 is approximated by a third-order polynomial.
  • the values of the coefficients A, B, C, and D of the cubic polynomial explained in FIG. 6 are defined for each hydrogen gas supply temperature.
  • the supply temperatures of the hydrogen gas are ⁇ 20 ° C., ⁇ 23 ° C., ⁇ 26 ° C., ⁇ 29 ° C., ⁇ 32 ° C., ⁇ 35 ° C., and ⁇ 38 ° C. , C, and D are defined.
  • the filling speed calculation unit 57 calculates the hydrogen gas filling speed M depending on the difference ⁇ T.
  • the filling speed M is calculated using the above-described relational expression or relation table between the change in temperature rise of the tank depending on the supply temperature of the hydrogen gas supplied via the dispenser 30 and the filling speed. Specifically, a coefficient table or a relation table of a relational expression corresponding to the initial pressure Pa of the fuel tank 202, the outside air temperature T ′, and a preset hydrogen gas supply temperature T ′′ is read from the storage device 86. Before the start, since the refrigerant is not supplied from the refrigerator 42 to the cooler 32, the hydrogen gas is not always sufficiently cooled.
  • the initial value T ′′ of the supply temperature of the hydrogen gas is set in advance. It is good to set. For example, the initial value T ′′ is set to ⁇ 20 ° C.
  • the hydrogen gas is cooled in a short time. For example, it is cooled in several tens of seconds.
  • the temporary filling speed may be calculated with the initial value T ′′. Therefore, the filling speed calculation unit 57 calculates the filling speed M corresponding to the calculated difference ⁇ T with reference to the coefficient table or the relation table of the read relational expression.
  • the calculated filling speed M is output to the system control unit 58.
  • the fuel tank 202 is filled with hydrogen gas at the calculated filling speed M from the multistage accumulator 101 (accumulator) in which hydrogen gas is accumulated through the dispenser 30.
  • the dispenser 30 fills the fuel tank 202 with hydrogen gas at the filling speed M calculated from the multistage accumulator 101 (accumulator).
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a filling method when the differential pressure filling of the hydrogen fuel is performed using the multistage accumulator according to the first embodiment.
  • the vertical axis represents pressure
  • the horizontal axis represents time.
  • the supply control unit 63 controls the supply unit 106 under the control of the system control unit 58 to supply hydrogen fuel from the accumulator 10 to the fuel tank 202 of the FCV vehicle 200.
  • the system control unit 58 controls the dispenser control unit 64 and the valve control unit 65.
  • the dispenser control unit 64 communicates with the control circuit 43 of the dispenser 30 via the communication control circuit 50 and controls the operation of the dispenser 30.
  • the control circuit 43 adjusts the opening degree of the flow rate adjustment valve in the dispenser 30 so as to be the calculated filling speed M.
  • the control circuit 43 opens the shut-off valves 36 and 38 in the dispenser 30.
  • the valve control unit 65 outputs a control signal to the valves 22, 24, and 26 via the communication control circuit 50 to control opening and closing of each valve. Specifically, the valve 22 is opened and the valves 24 and 26 are kept closed. As a result, hydrogen fuel is supplied from the pressure accumulator 10 to the fuel tank 202.
  • the hydrogen fuel accumulated in the pressure accumulator 10 by the pressure difference between the pressure accumulator 10 and the fuel tank 202 moves at the filling speed adjusted to the fuel tank 202 side, and the pressure in the fuel tank 202 is as shown by the dotted line Pt. It gradually rises. Accordingly, the pressure of the accumulator 10 (a graph indicated by “1st”) gradually decreases.
  • the pressure accumulator used for the pressure accumulator 12 that becomes the 2nd bank is switched from the pressure accumulator 10.
  • the valve control unit 65 outputs a control signal to the valves 22, 24, and 26 via the communication control circuit 50 to control opening and closing of each valve.
  • the valve 24 is opened, the valve 22 is closed, and the valve 26 is kept closed.
  • the pressure gradually increases further as indicated by the dotted line Pt. Accordingly, the pressure of the pressure accumulator 12 (a graph indicated by “2nd”) gradually decreases.
  • the time T2 has elapsed from the start of filling, which is obtained by dividing the use lower limit pressure of the 2nd bank
  • the pressure accumulator used for the pressure accumulator 14 that becomes the 3rd bank is switched from the pressure accumulator 12.
  • valve control unit 65 outputs a control signal to the valves 22, 24, and 26 via the communication control circuit 50 to control opening and closing of each valve. Specifically, the valve 26 is opened, the valve 24 is closed, and the valve 22 is kept closed. Thereby, since the differential pressure between the pressure accumulator 14 and the fuel tank 202 is increased, a state where the filling speed is high can be maintained.
  • the calculated final pressure PF for example, 65 to 81 MPa
  • hydrogen gas is filled into the fuel tank 202 in order from the first bank.
  • the temperature of the fuel tank 202 rises only up to the maximum temperature Tmax even if it rises from the temperature (initial temperature) Ti of the fuel tank 202.
  • the temperature of the fuel tank 202 does not exceed the maximum temperature Tmax.
  • this relationship is valid if the supply temperature of the hydrogen gas does not change.
  • the outside air temperature a change during the filling period of about several minutes may be regarded as an error level. Therefore, the filling speed M is reviewed periodically.
  • the determination unit 59 determines whether or not the filling is completed. Specifically, the determination unit 59 determines whether or not the pressure in the fuel tank 202 has reached the calculated final pressure PF each time the time set in the timer 55 elapses. When the filling is completed, the process proceeds to the refrigerator circulation stop step (S122) and the return pressure step (S124). If the filling has not been completed yet, the process proceeds to the hydrogen supply temperature input step (S120).
  • the time set in the timer 55 is set to several tens of seconds (for example, 30 seconds) for the first time immediately after the start of filling, and is set to several seconds (for example, 5 seconds) after the second time.
  • Embodiment 1 since the refrigerant is circulated from the refrigerator 42 to the cooler 32 every time hydrogen gas is charged, there is a possibility that cooling of the hydrogen gas at the start of charging is insufficient. Therefore, it is preferable that the first time is set longer than the second time and after, assuming the time required for cooling the hydrogen gas by the cooler 32.
  • the filling rate calculation unit 57 inputs the current hydrogen supply temperature. Specifically, the latest temperature measured by the thermometer 29 stored in the storage device 84 is input as the latest hydrogen supply temperature. Then, the process returns to the filling rate calculation step (S114), and the filling rate calculation step (S114) to the hydrogen supply temperature input step (S120) are repeated until the filling is completed.
  • the filling rate calculation unit 57 has a relationship corresponding to the latest hydrogen supply temperature, the already measured outside air temperature T ′, and the initial pressure Pa of the fuel tank 202 already obtained.
  • the coefficient table or relation table of the equation is read from the storage device 86.
  • the filling speed calculation unit 57 calculates the filling speed M corresponding to the already calculated difference ⁇ T by referring to the coefficient table or the relation table of the read relational expression.
  • the calculated filling speed M is output to the system control unit 58.
  • the opening degree of the flow rate adjusting valve 33 is readjusted so that the calculated filling speed M is obtained.
  • the hydrogen gas filling operation is continued at the readjusted filling speed M.
  • the freezer controller 68 controls the freezer 42 via the communication control circuit 50 to stop the circulation pump of the freezer 42. .
  • the circulation of the refrigerant between the refrigerator 42 and the cooler 32 is stopped.
  • the cooling of the hydrogen gas is stopped by the cooler 32 in the dispenser 30 or the cooling rate is lowered.
  • the filling rate M according to the actual temperature difference ⁇ T depending on the actual hydrogen supply temperature, the actual outside air temperature, and the actual initial pressure is used, it is possible to cope with the change in the hydrogen supply temperature. . Therefore, it is possible to eliminate the need to constantly cool the hydrogen gas with the cooler 32 excessively. Therefore, conventionally, the circulation pump that is always driven by regular circulation can be stopped during a period when the hydrogen gas is not charged. Thereby, the electric power for driving the circulation pump which has occurred during the period when the hydrogen gas is not filled can be reduced.
  • the present invention is not limited to this.
  • the refrigerant circulation amount to the cooler 32 is increased, and the refrigerant circulation amount is reduced as the filling of the hydrogen gas into the fuel tank 202 ends. May be. Even in such a configuration, it is possible to reduce the electric power for driving the circulation pump.
  • the pressure restoring mechanism 104 restores the pressure accumulators 10, 12, and 14.
  • the compressor 40, the valves 21, 23, 25, etc. constitute the pressure return mechanism 104.
  • the system control unit 58 selects a hydrogen fuel supply source to be connected to the suction side of the compressor 40 from a not-shown cardle, intermediate pressure accumulator, hydrogen trailer, or hydrogen production apparatus.
  • the return pressure control unit 61 controls the return pressure mechanism 104 under the control of the system control unit 58 to return the pressure accumulators 10, 12, and 14. Specifically, it operates as follows.
  • the pressure accumulator of each bank used for filling the fuel tank 202 of the FCV vehicle 200 may be re-pressured during filling.
  • the pressure accumulator 10 serving as the first bank is restored.
  • the valve control unit 60 opens the valve 21 from the state in which the valves 21, 23, 25 are closed.
  • the compressor control unit 62 drives the compressor 40 to send out the low-pressure (eg, 0.6 MPa) hydrogen fuel from the hydrogen fuel supply source while compressing it, and the pressure of the pressure accumulator 10 is set to a predetermined pressure P0.
  • the accumulator 10 is decompressed by filling the accumulator 10 with hydrogen fuel until the pressure reaches (for example, 82 MPa).
  • valve control unit 60 closes the valve 21 and opens the valve 23 instead.
  • the compressor control unit 62 drives the compressor 40 to send out low-pressure (for example, 0.6 MPa) hydrogen fuel while compressing it, and the pressure of the pressure accumulator 12 becomes a predetermined pressure P0 (for example, 82 MPa). Until the pressure accumulator 12 is filled with hydrogen fuel, the pressure accumulator 12 is decompressed.
  • low-pressure for example, 0.6 MPa
  • P0 for example, 82 MPa
  • valve control unit 60 closes the valve 23 and opens the valve 25 instead.
  • the compressor control unit 62 drives the compressor 40 to send out low-pressure (for example, 0.6 MPa) hydrogen fuel while compressing, and the pressure of the pressure accumulator 14 becomes a predetermined pressure P0 (for example, 82 MPa). Until the pressure accumulator 14 is filled with hydrogen fuel, the pressure accumulator 14 is decompressed.
  • low-pressure for example, 0.6 MPa
  • P0 for example, 82 MPa
  • filling when hydrogen gas is filled, filling can be performed at a filling speed M that eliminates an extra margin. Therefore, the filling time can be shortened. Further, the circulation pump is stopped during a period when the hydrogen gas is not filled. Thereby, the electric power for driving the circulation pump which has occurred during the period when the hydrogen gas is not filled can be reduced.
  • the present invention is not limited to these specific examples.
  • the case where the multi-stage pressure accumulator 101 including the three pressure accumulators 10, 12, and 14 is used to fill the hydrogen fuel for one FCV vehicle is not limited thereto.
  • more pressure accumulators may be used for filling one unit.
  • two pressure accumulators may be used to fill one car.
  • the hydrogen gas filling method and the hydrogen gas filling apparatus can be used, for example, in a hydrogen gas filling method and apparatus for an automobile using hydrogen gas as a power source in a hydrogen station.
  • Thermometer 30 Dispenser 31 Thermometer 32 Cooler 33 Flow adjustment valve 36 Shut-off valve 37 Flow rate Total 38 Shut-off valve 40 Compressor 41 Emergency disconnection coupler 42 Refrigerator 43 Control circuit 50 Communication control circuit 51 Memory 52 Receiving section 53 Outside air temperature receiving section 54 End pressure calculating section 55 Timer 56 Temperature difference calculating section 57 Filling speed calculating section 58 System Control unit 59 Determination unit 60, 65 Valve control unit 61 Return pressure control unit 62 Compressor control unit 63 Supply control unit 64 Dispenser control unit 66 Bank pressure receiving unit 67 Dispenser information receiving unit 68 Refrigerator control unit 74 Output units 80, 84 , 86 Storage device 81 Conversion table 83 Correction table 86 Relational expression parameter 88 Relational table 100 Control Circuit 101 Multistage pressure accumulator 102 Hydrogen station 104 Pressure recovery mechanism 106 Supply unit 200 FCV vehicle 202 Fuel tank 204 Onboard device 206 Pressure gauge

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Abstract

本発明の一態様の水素ガス充填方法は、水素ガスを充填するタンクを搭載する、水素ガスを動力源とする自動車から充填開始前のタンクの温度を受信し、予め設定された最大温度とタンクの温度との差分を演算し、差分に依存する水素ガスの充填速度を演算し、水素ガスが蓄圧された蓄圧器から計量機を介して、演算された充填速度でタンクに水素ガスを充填することを特徴とする。

Description

水素ガス充填方法及び水素ガス充填装置
　本出願は、２０１８年５月２９日に日本国に出願されたＪＰ２０１８－１０２７６２（出願番号）を基礎出願とする優先権を主張する出願である。ＪＰ２０１８－１０２７６２に記載された内容は、本出願にインコーポレートされる。
　本発明は、水素ガス充填方法及び水素ガス充填装置に関し、例えば、水素ステーションにおける水素ガスを動力源とする自動車への水素ガス充填方法およびその装置に関する。
　自動車の燃料として、従来のガソリンを始めとした燃料油の他に、近年、クリーンなエネルギー源として水素燃料が注目を浴びている。これに伴い、水素ガスを動力源とする燃料電池自動車（ＦＣＶ：Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）の開発が進められている。かかる燃料電池自動車（ＦＣＶ）を普及させるためには水素ガスを急速に充填することができる水素ステーションを拡充する必要がある。水素ステーションでは、水素ガスを急速にＦＣＶ車両に充填するために、圧縮機で高圧に圧縮された水素燃料を蓄圧する複数の蓄圧器による多段蓄圧器を配置する。そして、使用する蓄圧器を切り替えながらディスペンサ（計量器）を介して充填することで蓄圧器内の圧力とＦＣＶ車両の燃料タンクの圧力との差圧を大きく保ち、蓄圧器から燃料タンクへ差圧によって水素ガスを急速充填する（例えば、特許文献１参照）。
　ここで、水素ステーションにて水素ガスを充填する場合、水素ガスの供給温度が上がらないように十分過ぎるだけ冷やした水素ガスを使って、ＦＣＶ車両の燃料タンクの温度が高温にならないように実際の燃料タンクの温度上昇に対して予めマージンを大きくとったシミュレーションにより満充填になるまでの充填時間を推定する。そして、推定された充填時間に合わせた充填速度を決めている。そのため、決定される充填速度は、実際の水素ステーションで充填可能な能力に比べて遅く設定されるのが通常であった。よって、無駄な充填時間が必要とされていた。また、供給される水素ガスの供給温度が上がらないように、ディスペンサ内の冷却器（プレクーラー）には、冷凍機から常時、冷媒が供給され続け、水素ガスが例えば－４０℃に冷却されていた。よって、冷媒の循環に多くの電力量が必要であった。
特開２０１５－１９７７００号公報
　本発明の一態様は、水素ガスを充填する場合に、余分なマージンを排除した充填速度で充填可能な方法および装置を提供する。
　本発明の一態様の水素ガス充填方法は、
　水素ガスを充填するタンクを搭載する、水素ガスを動力源とする自動車から充填開始前のタンクの温度を受信し、
　予め設定された最大温度とタンクの温度との差分を演算し、
　差分に依存する水素ガスの充填速度を演算し、
　水素ガスが蓄圧された蓄圧器から計量機を介して、演算された充填速度でタンクに水素ガスを充填することを特徴とする。
　本発明の一態様の水素ガス充填装置は、
　水素ガスを充填するタンクを搭載する、前記水素ガスを動力源とする自動車から充填開始前のタンクの温度を受信する受信部と、
　予め設定された最大温度とタンクの温度との差分を演算する差分演算部と、
　差分に依存する水素ガスの充填速度を演算する充填速度演算部と、
　水素ガスが蓄圧された蓄圧器と、
　演算された充填速度で蓄圧器からタンクに水素ガスを充填する計量機と、
　を備えたことを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、水素ガスを充填する場合に、余分なマージンを排除した充填速度で充填できる。よって、充填時間を短くできる。
実施の形態１における水素ステーションの水素充填システムの構成を示す構成図の一例である。 実施の形態１における水素充填システム全体を制御する制御回路の内部構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１における水素充填方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係の一例を示す図である。 実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係を２次多項式で近似した場合の２次多項式の係数表を説明するための図である。 実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係の他の一例を示す図である。 実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係を３次多項式で近似した場合の３次多項式の係数表を説明するための図である。 実施の形態１における多段蓄圧器を用いて水素燃料の差圧充填を行う場合の充填の仕方を説明するための図である。
　図１は、実施の形態１における水素ステーションの水素充填システムの構成を示す構成図の一例である。図１において、水素充填システム５００は、水素ステーション１０２内に配置される。水素充填システム５００は、多段蓄圧器１０１、ディスペンサ（計量機）３０、圧縮機４０、冷凍機４２、及び制御回路１００を備えている。多段蓄圧器１０１は、使用下限圧力を多段にした複数の蓄圧器１０，１２，１４により構成される。図１の例では、３つの蓄圧器１０，１２，１４により多段蓄圧器１０１が構成される。図１の例では、例えば、蓄圧器１０が、使用下限圧力が低い１ｓｔバンクとして作用する。蓄圧器１２が、例えば、使用下限圧力が中間の２ｎｄバンクとして作用する。蓄圧器１４が、例えば、使用下限圧力が高い３ｒｄバンクとして作用する。但し、これに限るものではない。１ｓｔバンクから３ｒｄバンクに使用する各蓄圧器は、必要に応じて入れ替える。水素ステーション１０２内には、その他、図示しないカードル、中間蓄圧器、及び／或いは水素製造装置が配置される。また、水素ステーション１０２内には、水素ガスを充填して配送する図示しない水素トレーラーが到来する。
　また、図１において、圧縮機４０の吸込側は、上述したカードル、中間蓄圧器、水素トレーラーの充填タンク、或いは水素製造装置と配管により接続される。
　圧縮機４０の吐出側は、バルブ２１を介して蓄圧器１０と配管により接続される。同様に、圧縮機４０の吐出側は、バルブ２３を介して蓄圧器１２と配管により接続される。同様に、圧縮機４０の吐出側は、バルブ２５を介して蓄圧器１４と配管により接続される。
　また、蓄圧器１０は、バルブ２２を介してディスペンサ３０と配管により接続される。また、蓄圧器１２は、バルブ２４を介してディスペンサ３０と配管により接続される。また、蓄圧器１４は、バルブ２６を介してディスペンサ３０と配管により接続される。このように、ディスペンサ３０が、多段蓄圧器１０１を構成する蓄圧器１０，１２，１４に共通に接続される。
　図１において、ディスペンサ３０内には、遮断弁３６、流量調整弁３３、流量計３７、冷却器３２（プレクーラー）、遮断弁３８、緊急離脱カプラ４１、及び制御回路４３が配置され、ディスペンサ３０には、さらにディスペンサ３０外へと延びるノズル４４が配置される。ディスペンサ３０は、多段蓄圧器１０１から供給される水素ガス（水素燃料）を、遮断弁３６、流量調整弁３３、及び流量計３７を介して冷却器３２に送る。その際、多段蓄圧器１０１から供給される水素燃料の単位時間あたりの流量は、流量調整弁３３により制御されると共に、流量計３７により測定される。そして、冷却器３２により、例えば、－４０℃に冷却する。冷却された水素燃料は、遮断弁３８、緊急離脱カプラ４１、及びノズル４４を介して、ＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２に差圧を利用して充填される。また、冷却器３２には、冷凍機４２で冷却された冷媒が図示しない循環ポンプにより循環している。また、制御回路４３は、水素ステーション１０２に到来したＦＣＶ車両２００（水素燃料を動力源とする燃料電池自動車（ＦＣＶ））内の車載器２０４と通信可能に構成される。例えば、赤外線を用いて無線通信可能に構成される。また、制御回路４３は、水素充填システム５００全体を制御する制御回路１００に接続される。
　また、図１における水素充填システム５００では、複数の圧力計が、多段蓄圧器１０１からディスペンサ３０の出口までの間の水素燃料の流路中に場所を異にして配置される。具体的には、蓄圧器１０内の圧力は、圧力計１１によって計測される。蓄圧器１２内の圧力は、圧力計１３によって計測される。蓄圧器１４内の圧力は、圧力計１５によって計測される。また、ディスペンサ３０内では、ディスペンサ３０に供給されるディスペンサ３０入口付近の圧力は、圧力計２７によって計測される。また、ディスペンサ３０出口付近の圧力は、圧力計２８によって計測される。図１の例では、圧力計２７は、冷却器３２の１次側に位置する遮断弁３６の上流側（１次側）の圧力を測定する。圧力計２８は、冷却器３２の２次側であって緊急離脱カプラ４１付近の圧力を測定する。各圧力計で測定される圧力データは、常時、或いは所定のサンプリング周期（例えば、１０ｍ秒～数秒）で制御回路１００に出力される。言い換えれば、制御回路１００は、各圧力計で測定される圧力を常時、或いは所定のサンプリング周期（例えば、１０ｍ秒～数秒）でモニタリングする。また、ＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２の圧力は、ＦＣＶ車両２００に搭載された圧力計２０６によって計測される。後述するように、ＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２の圧力は、車載器２０４と制御回路４３との通信が確立されている間、常時或いは所定のサンプリング間隔（例えば、１０ｍ秒～数秒）で、モニタリングされる。
　また、ディスペンサ３０内では、ＦＣＶ車両２００に供給されるディスペンサ３０出口付近の水素ガスの温度が温度計２９によって計測される。温度計２９は、冷却器３２の２次側であって、例えば緊急離脱カプラ４１付近の温度を測定する。また、ディスペンサ３０付近の外気温度が温度計３１によって計測される。各温度計で測定される温度データは、常時、或いは所定のサンプリング周期（例えば、１０ｍ秒～数１０秒）で制御回路１００に出力される。言い換えれば、制御回路１００は、各温度計で測定される温度を常時、或いは所定のサンプリング周期（例えば、１０ｍ秒～数１０秒）でモニタリングする。また、ＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２の温度は、ＦＣＶ車両２００に搭載された温度計２０７によって計測される。後述するように、ＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２の温度は、車載器２０４と制御回路４３との通信が確立されている間、常時或いは所定のサンプリング間隔（例えば、１０ｍ秒～数秒）で、モニタリングされる。
　カードル、中間蓄圧器、或いは水素トレーラーのタンク内に蓄圧された水素ガスは、制御回路１００により制御された図示しないそれぞれのレギュレータによって低圧（例えば、０．６ＭＰａ）に減圧された状態で、圧縮機４０の吸込側に供給される。同様に、水素製造装置で製造された水素ガスは、低圧（例えば、０．６ＭＰａ）の状態で圧縮機４０の吸込側に供給される。圧縮機４０は、制御回路１００による制御のもと、低圧で供給される水素ガスを圧縮しながら多段蓄圧器１０１の各蓄圧器１０，１２，１４に供給する。圧縮機４０は、多段蓄圧器１０１の各蓄圧器１０，１２，１４内が所定の高圧（例えば、８２ＭＰａ）になるまで圧縮する。言い換えれば、圧縮機４０は、吐出側の２次側圧力ＰＯＵＴが所定の高圧（例えば、８２ＭＰａ）になるまで圧縮する。圧縮機４０の吸込側に水素ガスを供給する相手が、カードル、中間蓄圧器、水素トレーラー、及び水素製造装置のいずれにするかは、制御回路１００が制御することによっていずれかに決定されればよい。同様に、圧縮機４０が水素ガスを供給する相手が蓄圧器１０，１２，１４のいずれにするかは、それぞれの配管上に配置された、対応するバルブ２１，２３，２５の開閉を制御回路１００が制御することによっていずれかに決定されればよい。或いは、２以上の蓄圧器に同時に供給するように制御しても良い。
　なお、上述した例では、圧縮機４０の吸込側に水素ガスを供給する圧力ＰＩＮが所定の低圧（例えば、０．６ＭＰａ）に減圧制御されている場合を示したがこれに限るものではない。カードル、中間蓄圧器、或いは水素トレーラーに蓄圧された水素ガスの圧力を減圧せずに、或いは所定の低圧（例えば、０．６ＭＰａ）よりも高い圧力の状態で圧縮機４０の吸込側に与えて圧縮する場合であっても構わない。
　多段蓄圧器１０１に蓄圧された水素ガスは、ディスペンサ３０内の冷却器３２によって冷却され、ディスペンサ３０から水素ステーション１０２内に到来したＦＣＶ車両２００に供給される。
　図２は、実施の形態１における水素充填システム全体を制御する制御回路の内部構成の一例を示す構成図である。図２において、制御回路１００内には、通信制御回路５０、メモリ５１、受信部５２、外気温度受信部５３、終了圧演算部５４、タイマ５５、温度差演算部５６、充填速度演算部５７、システム制御部５８、判定部５９、復圧制御部６１、供給制御部６３、バンク圧力受信部６６、ディスペンサ情報受信部６７、出力部７４、モニタ７６、及び磁気ディスク装置等の記憶装置８０，８４，８６が配置される。復圧制御部６１は、バルブ制御部６０、及び圧縮機制御部６２を有する。供給制御部６３は、ディスペンサ制御部６４、バルブ制御部６５、及び冷凍機制御部６８を有する。受信部５２、外気温度受信部５３、終了圧演算部５４、タイマ５５、温度差演算部５６、充填速度演算部５７、システム制御部５８、判定部５９、復圧制御部６１（バルブ制御部６０、圧縮機制御部６２）、供給制御部６３（ディスペンサ制御部６４、バルブ制御部６５、及び冷凍機制御部６８）、バンク圧力受信部６６、ディスペンサ情報受信部６７、及び出力部７４、といった各「～部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。受信部５２、外気温度受信部５３、終了圧演算部５４、タイマ５５、温度差演算部５６、充填速度演算部５７、システム制御部５８、判定部５９、復圧制御部６１（バルブ制御部６０、圧縮機制御部６２）、供給制御部６３（ディスペンサ制御部６４、バルブ制御部６５、及び冷凍機制御部６８）、バンク圧力受信部６６、ディスペンサ情報受信部６７、及び出力部７４内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ５１に記憶される。
　また、記憶装置８０内には、ＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２の圧力、温度、及び燃料タンク２０２の容積といったＦＣＶ情報と、ＦＣＶ情報に対応する水素ガスの残量と、燃料タンク２０２に充填すべき最終圧、及び最終温度といった充填情報との相関関係を示す変換テーブル８１が格納される。また、記憶装置８０内には、変換テーブル８１から得られる結果を補正する補正テーブル８３が格納される。
　また、記憶装置８６内には、燃料タンク２０２の許容最大温度Ｔｍａｘと燃料タンク２０２の初期温度Ｔｉとの差分ΔＴと、充填速度Ｍとの関係式パラメータ８７が格納される。また、記憶装置８６内には、燃料タンク２０２の許容最大温度Ｔｍａｘと燃料タンク２０２の初期温度Ｔｉとの差分ΔＴと、充填速度Ｍとの関係テーブル８８が格納される。関係式パラメータ８７及び関係テーブル８８は、水素ガスの供給温度毎に作成される。また、関係式パラメータは、燃料タンク２０２の初期圧力Ｐａに依存して作成される。また、関係式パラメータは、外気温度Ｔ’に依存して作成される。図２の例では、関係式パラメータ８７及び関係テーブル８８の両方が格納される場合を示しているが、どちらか一方だけでも構わない。
　また、バンク圧力受信部６６は、上述したように各圧力計１１，１３，１５で測定される圧力を常時、或いは所定のサンプリング周期（例えば、１０ｍ秒～数秒）で受信し、記憶装置８４に受信時刻と共に格納する。同様に、ディスペンサ情報受信部６７は、ディスペンサ３０内の各圧力計２７，２８で測定される圧力を常時、或いは所定のサンプリング周期（例えば、１０ｍ秒～数秒）で受信し、記憶装置８４に受信時刻と共に格納する。また、ディスペンサ情報受信部６７は、ディスペンサ３０内の温度計２９で測定される温度を常時、或いは所定のサンプリング周期（例えば、１０ｍ秒～数秒）で受信し、記憶装置８４に受信時刻と共に格納する。
　上述したように、従来、水素ステーション１０２にて水素ガスを充填する場合、水素ガスの供給温度が上がらないように十分過ぎるだけ冷やした水素ガスを使って、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２の温度が高温にならないように実際の燃料タンク２０２の温度上昇に対して予めマージンを大きくとったシミュレーションにより満充填になるまでの充填時間を推定する。そして、推定された充填時間に合わせた充填速度を決めている。そのため、決定される充填速度は、実際の水素ステーション１０２で充填可能な能力に比べて遅く設定されるのが通常であった。そこで、実施の形態１では、水素ステーション１０２にて実際にＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に水素ガスを充填した際のデータに基づいて、燃料タンク２０２の許容最大温度と燃料タンク２０２の初期温度との差分と、充填速度との相関関係を求めておき、かかる相関関係に沿って充填速度を決定する。以下、具体的に説明する。
　図３は、実施の形態１における水素充填方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における水素充填方法は、ノズル接続工程（Ｓ１０２）と、冷凍機循環開始工程（Ｓ１０４）と、ＦＣＶ情報受信工程（Ｓ１０６）と、外気温度受信工程（Ｓ１０８）と、終了圧演算工程（Ｓ１１０）と、温度差演算工程（Ｓ１１２）と、充填速度演算工程（Ｓ１１４）と、水素充填工程（Ｓ１１６）と、判定工程（Ｓ１１８）と、水素供給温度入力工程（Ｓ１２０）と、冷凍機循環停止及び復圧継続工程（Ｓ１２２）と、いう一連の工程を実施する。
　ノズル接続工程（Ｓ１０２）として、ＦＣＶ車両２００が水素ステーション１０２に到来すると、水素ステーション１０２の作業員或いはＦＣＶ車両２００のユーザが、ディスペンサ３０のノズル４４を、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２の受け口（レセプタクル）に接続（嵌合）し、固定する。ＦＣＶ車両２００が水素ステーション１０２内に到来し、ユーザ或いは水素ステーション１０２の作業員によってディスペンサ３０のノズル４４がＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２の受け口（レセプタクル）に接続、固定されると、車載器２０４と制御回路４３（中継器）との通信が確立される。
　冷凍機循環開始工程（Ｓ１０４）として、車載器２０４と制御回路４３（中継器）との通信が確立されると、制御回路１００内の冷凍機制御部６８は、通信制御回路５０を介して冷凍機４２を制御して、冷凍機４２の循環ポンプを駆動する。これにより、冷凍機４２と冷却器３２との間での冷媒の循環を開始する。これにより、ディスペンサ３０内の冷却器３２によって水素ガスの冷却が開始される。上述したように、水素ガスは、ディスペンサ３０内に配置される冷却器３２により冷却されるが、実施の形態１では、燃料タンク２０２への水素ガスの充填を開始する際にディスペンサ３０内の冷却器３２によって水素ガスの冷却を開始し、後述するように、燃料タンク２０２への水素ガスの充填終了と共に、冷媒の循環を停止する。このように、従来、常時循環により常時駆動していた循環ポンプを水素ガスの充填が成されていない期間は停止させる。これにより、水素ガスの充填が成されていない期間に生じていた循環ポンプを駆動するための電力量の消費を低減できる。
　ＦＣＶ情報受信工程（Ｓ１０６）として、受信部５２は、水素ガスを充填する燃料タンク２０２を搭載する、水素ガスを動力源とするＦＣＶ車両２００（燃料電池自動車：ＦＣＶ）から充填開始前の燃料タンク２０２の温度（初期温度）Ｔｉを受信する。また、受信部５２は、充填開始前の燃料タンク２０２の温度Ｔｉを受信する場合に、充填開始前の燃料タンク２０２の圧力（初期圧力）Ｐａも合わせて受信する。具体的には、受信部５２は、水素ガスを動力源とするＦＣＶ車両２００（燃料電池自動車（ＦＣＶ））に搭載された車載器２０４からＦＣＶ車両２００に搭載された燃料タンク２０２（水素貯蔵容器）に関するＦＣＶ情報を受信する。さらに具体的には以下のように動作する。車載器２０４と制御回路４３（中継器）との通信が確立されると、車載器２０４からは、燃料タンク２０２の現在の圧力、温度、及び燃料タンク２０２の容積といったＦＣＶ情報が、リアルタイムで出力（発信）される。ＦＣＶ情報は、制御回路４３を中継して、制御回路１００に送信される。制御回路１００内では、受信部５２が、通信制御回路５０を介してかかるＦＣＶ情報を受信する。ＦＣＶ情報は、車載器２０４と制御回路４３との通信が確立されている間、常時或いは所定のサンプリング間隔（例えば、１０ｍ秒～数秒）で、モニタリングされる。受信されたＦＣＶ情報は、受信時刻の情報と共に、記憶装置８０に記憶される。
　外気温度受信工程（Ｓ１０８）として、外気温度受信部５３は、通信制御回路５０を介して、温度計３１で測定された外気温度Ｔ’を受信する。受信された外気温度Ｔ’の情報は、受信時刻の情報と共に、記憶装置８０に記憶される。
　終了圧演算工程（Ｓ１１０）として、終了圧演算部５４は、記憶装置８０から変換テーブル８１を読み出し、受信された燃料タンク２０２の受信初期時の圧力Ｐａ、温度Ｔｉ、燃料タンク２０２の容積Ｖ、及び外気温度Ｔ’に対応する最終圧ＰＦを演算し、予測する。また、終了圧演算部５４は、記憶装置８０から補正テーブル８３を読み出し、変換テーブル８１によって得られた数値を補正する。変換テーブル８１のデータだけでは、得られた結果に誤差が大きい場合に、実験或いはシミュレーション等により得られた結果に基づいて補正テーブル８３を設ければよい。演算された最終圧ＰＦは、システム制御部５８に出力される。
　温度差演算工程（Ｓ１１２）として、温度差演算部５６は、予め設定された最大温度Ｔｍａｘと燃料タンク２０２の温度（初期温度）Ｔｉとの差分ΔＴ（＝Ｔｍａｘ－Ｔｉ）を演算する。燃料タンク２０２の許容される最大温度Ｔｍａｘとして、例えば８５℃が予め設定される。受信した充填前の燃料タンク２０２の温度（初期温度）Ｔｉが、例えば１５℃であったとすると、差分ΔＴ＝８５－１５＝７０℃と演算されることになる。
　図４は、実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係の一例を示す図である。図４において、縦軸に、温度上昇変化として、予め設定された最大温度Ｔｍａｘと燃料タンク２０２の温度（初期温度）Ｔｉとの差分ΔＴ（℃）を示す。横軸に、充填速度Ｍ（ＭＰａ／ｍｉｎ）を示す。また、相関関係は、水素ガスの供給温度毎に作成される。さらに、相関関係は、燃料タンク２０２の充填開始前の圧力（初期圧力）Ｐａと外気温度Ｔ’に依存する。よって、相関関係は、燃料タンク２０２の初期圧力Ｐａと外気温度Ｔ’との組合せ毎、かつ水素ガスの供給温度毎に作成される。図４の例では、水素ガスの供給温度として、－２０℃、－２６℃、－３２℃、及び－３８℃について相関関係が示されている。かかる相関関係は、水素ステーション１０２において実際に水素ガスを充填した際のデータに基づいて作成する。よって、かかる相関関係には、従来のようなマージンが含まれていない。図４の例では、プロットされた関係を２次多項式で近似したグラフを示している。
　図５は、実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係を２次多項式で近似した場合の２次多項式の係数表を説明するための図である。図５では、図４で説明した２次多項式の係数ａ，ｂ，ｃの値を水素ガスの供給温度毎に定義している。図５の例では、水素ガスの供給温度が、－２０℃、－２３℃、－２６℃、－２９℃、－３２℃、－３５℃、及び－３８℃について２次多項式の係数ａ，ｂ，ｃが定義される場合を示している。図４の相関式で示されていない水素ガスの供給温度については線形補間により求めればよい。また、実際に演算する際の水素ガスの供給温度が、定義されていない場合には、線形補間した値を用いればよい。燃料タンクの許容最大温度と初期温度の差分と充填速度との相関関係は、２次式に限るものではない。その他の次数の式で近似しても構わない。
　図６は、実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係の他の一例を示す図である。図６において、縦軸に、温度上昇変化として、予め設定された最大温度Ｔｍａｘと燃料タンク２０２の温度（初期温度）Ｔｉとの差分ΔＴ（℃）を示す。横軸に、充填速度Ｍ（ＭＰａ／ｍｉｎ）を示す。また、相関関係は、図４に示した場合と同様、水素ガスの供給温度毎に作成される。さらに、相関関係は、図４に示した場合と同様、燃料タンク２０２の充填開始前の圧力（初期圧力）Ｐａと外気温度Ｔ’に依存する。よって、相関関係は、燃料タンク２０２の初期圧力Ｐａと外気温度Ｔ’との組合せ毎、かつ水素ガスの供給温度毎に作成される。図６の例では、水素ガスの供給温度として、－２３℃、－２９℃、及び－３５℃について相関関係が示されている。かかる相関関係は、水素ステーション１０２において実際に水素ガスを充填した際のデータに基づいて作成する。よって、かかる相関関係には、従来のようなマージンが含まれていない。図６の例では、プロットされた関係を３次多項式で近似したグラフを示している。
　図７は、実施の形態１における燃料タンクの温度上昇変化と充填速度との相関関係を３次多項式で近似した場合の３次多項式の係数表を説明するための図である。図７では、図６で説明した３次多項式の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値を水素ガスの供給温度毎に定義している。図７の例では、水素ガスの供給温度が、－２０℃、－２３℃、－２６℃、－２９℃、－３２℃、－３５℃、及び－３８℃について３次多項式の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが定義される場合を示している。図６の相関式で示されていない水素ガスの供給温度については線形補間により求めればよい。また、実際に演算する際の水素ガスの供給温度が、定義されていない場合には、線形補間した値を用いればよい。
　なお、図４～図７では、燃料タンク２０２の温度上昇変化と充填速度との関係式について示しているが、かかる関係を係数表の代わりに、関係テーブルとして定義してもよい。関係テーブルについても、燃料タンク２０２の初期圧力Ｐａと外気温度Ｔ’との組合せ毎、かつ水素ガスの供給温度毎に作成されればよい。
　充填速度演算工程（Ｓ１１４）として、充填速度演算部５７は、差分ΔＴに依存する水素ガスの充填速度Ｍを演算する。充填速度Ｍは、上述した、ディスペンサ３０を介して供給される水素ガスの供給温度に依存するタンクの温度上昇変化と充填速度との関係式若しくは関係テーブルを用いて演算される。具体的には、まず、燃料タンク２０２の初期圧力Ｐａと外気温度Ｔ’と予め設定された水素ガスの供給温度Ｔ”に相当する関係式の係数表或いは関係テーブルを記憶装置８６から読み出す。充填開始前の時点では、冷凍機４２から冷媒が冷却器３２に供給されていないので、水素ガスが十分に冷却されているとは限らない。そのため、水素ガスの供給温度の初期値Ｔ”を予め設定しておくと良い。例えば、初期値Ｔ”＝－２０℃と設定しておく。冷媒の循環が開始されると、短期間で水素ガスは冷却される。例えば、数１０秒で冷却される。よって、それまでは初期値Ｔ”で仮の充填速度を演算すればよい。そこで、充填速度演算部５７は、読み出した関係式の係数表或いは関係テーブルを参照して、演算された差分ΔＴに対応する充填速度Ｍを演算する。演算された充填速度Ｍは、システム制御部５８に出力される。
　水素充填工程（Ｓ１１６）として、水素ガスが蓄圧された多段蓄圧器１０１（蓄圧器）からディスペンサ３０を介して、演算された充填速度Ｍで燃料タンク２０２に水素ガスを充填する。言い換えれば、ディスペンサ３０は、多段蓄圧器１０１（蓄圧器）から演算された充填速度Ｍで燃料タンク２０２に水素ガスを充填する。
　図８は、実施の形態１における多段蓄圧器を用いて水素燃料の差圧充填を行う場合の充填の仕方を説明するための図である。図８において縦軸は圧力を示し、横軸は時間を示す。ＦＣＶ車両２００に水素燃料の差圧充填を行う場合、通常、予め、多段蓄圧器１０１の各蓄圧器１０，１２，１４は、同じ圧力Ｐ０（例えば、８２ＭＰａ）に蓄圧されている。一方、水素ステーション１０２に到来したＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２は圧力Ｐａになっている。かかる状態からＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に充填を開始する場合について説明する。
　まず、１ｓｔバンクとなる例えば蓄圧器１０から燃料タンク２０２に充填を開始する。具体的には、以下のように動作する。供給制御部６３は、システム制御部５８による制御のもと、供給部１０６を制御して、ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２に蓄圧器１０から水素燃料を供給させる。具体的には、システム制御部５８は、ディスペンサ制御部６４、及びバルブ制御部６５を制御する。ディスペンサ制御部６４は、通信制御回路５０を介してディスペンサ３０の制御回路４３と通信し、ディスペンサ３０の動作を制御する。具体的には、まず、制御回路４３は、ディスペンサ３０内の流量調整弁の開度を演算された充填速度Ｍになるように調整する。次に、制御回路４３は、ディスペンサ３０内の遮断弁３６，３８を開にする。そして、バルブ制御部６５は、通信制御回路５０を介して、バルブ２２，２４，２６に制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。具体的には、バルブ２２を開にして、バルブ２４，２６を閉に維持する。これにより、蓄圧器１０から燃料タンク２０２に水素燃料が供給される。蓄圧器１０と燃料タンク２０２との差圧によって蓄圧器１０内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク２０２側へと調整された充填速度で移動し、燃料タンク２０２の圧力は点線Ｐｔに示すように徐々に上昇していく。それに伴い、蓄圧器１０の圧力（「１ｓｔ」で示すグラフ）は徐々に減少する。そして、１ｓｔバンクの使用下限圧力を割った、充填開始から時間Ｔ１が経過した時点で、蓄圧器１０から２ｎｄバンクとなる例えば蓄圧器１２に使用する蓄圧器が切り替えられる。具体的には、バルブ制御部６５は、通信制御回路５０を介して、バルブ２２，２４，２６に制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。具体的には、バルブ２４を開にして、バルブ２２を閉し、バルブ２６を閉に維持する。これにより、蓄圧器１２と燃料タンク２０２との差圧が大きくなるため、充填速度が速い状態を維持できる。
　そして、２ｎｄバンクとなる例えば蓄圧器１２と燃料タンク２０２との差圧によって蓄圧器１２内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク２０２側へと、同じく調整された充填速度で移動し、燃料タンク２０２の圧力は点線Ｐｔに示すように徐々にさらに上昇していく。それに伴い、蓄圧器１２の圧力（「２ｎｄ」で示すグラフ）は徐々に減少する。そして、２ｎｄバンクの使用下限圧力を割った、充填開始から時間Ｔ２が経過した時点で、蓄圧器１２から３ｒｄバンクとなる例えば蓄圧器１４に使用する蓄圧器が切り替えられる。具体的には、バルブ制御部６５は、通信制御回路５０を介して、バルブ２２，２４，２６に制御信号を出力し、各バルブの開閉を制御する。具体的には、バルブ２６を開にして、バルブ２４を閉し、バルブ２２を閉に維持する。これにより、蓄圧器１４と燃料タンク２０２との差圧が大きくなるため、充填速度が速い状態を維持できる。
　そして、３ｒｄバンクとなる例えば蓄圧器１４と燃料タンク２０２との差圧によって蓄圧器１４内に蓄圧された水素燃料は燃料タンク２０２側へと調整された充填速度で移動し、燃料タンク２０２の圧力は点線Ｐｔに示すように徐々にさらに上昇していく。それに伴い、蓄圧器１４の圧力（「３ｒｄ」で示すグラフ）は徐々に減少する。そして、３ｒｄバンクとなる蓄圧器１４によって燃料タンク２０２の圧力が演算された最終圧ＰＦ（例えば６５～８１ＭＰａ）になるまで充填する。
　以上のように、１ｓｔバンクから順に水素ガスを燃料タンク２０２に充填していくことになる。演算された充填速度Ｍで充填する限り、燃料タンク２０２の温度は、燃料タンク２０２の温度（初期温度）Ｔｉから上昇しても最大温度Ｔｍａｘまでしか上昇しないことになる。言い換えれば、演算された充填速度Ｍで充填する限り、燃料タンク２０２の温度が最大温度Ｔｍａｘを超えることはない。但し、かかる関係は、水素ガスの供給温度が変化しなければ成り立つ。なお、外気温度については、数分程度の充填期間中の変化は誤差程度とみなして構わない。そこで、定期的に、充填速度Ｍを見直す。
　判定工程（Ｓ１１８）として、判定部５９は、充填が終了したかどうかを判定する。具体的には、判定部５９は、タイマ５５に設定された時間が経過するごとに、燃料タンク２０２の圧力が演算された最終圧ＰＦに到達したかどうかを判定する。充填が終了した場合には、冷凍機循環停止工程（Ｓ１２２）及び復圧工程（Ｓ１２４）に進む。まだ充填が終了していない場合には、水素供給温度入力工程（Ｓ１２０）に進む。タイマ５５に設定される時間は、充填開始直後の１回目は数１０秒（例えば３０秒）、２回目以降は、数秒（例えば５秒）に設定される。実施の形態１では、水素ガスの充填を行うたびに冷凍機４２から冷媒を冷却器３２に循環させるので、充填開始時の水素ガスの冷却が不十分である可能性がある。そのため、１回目は、冷却器３２による水素ガスの冷却にかかる時間を想定して２回目以降よりも長く設定すると好適である。
　水素供給温度入力工程（Ｓ１２０）として、充填速度演算部５７は、現在の水素供給温度を入力する。具体的には、記憶装置８４に格納される温度計２９による測定された最新の温度を最新の水素供給温度として入力する。そして、充填速度演算工程（Ｓ１１４）に戻り、充填が終了するまで充填速度演算工程（Ｓ１１４）から水素供給温度入力工程（Ｓ１２０）までを繰り返す。
　充填速度演算工程（Ｓ１１４）では、充填速度演算部５７は、最新の水素供給温度と、既に測定された外気温度Ｔ’と、既に得られている燃料タンク２０２の初期圧力Ｐａとに相当する関係式の係数表或いは関係テーブルを記憶装置８６から読み出す。そして、充填速度演算部５７は、読み出した関係式の係数表或いは関係テーブルを参照して、改めて、既に演算された差分ΔＴに対応する充填速度Ｍを演算する。ここでは、水素供給温度だけを変えるだけで他のパラメータは変えないで用いる。そして、演算された充填速度Ｍは、システム制御部５８に出力される。そして、充填速度Ｍが演算されるたびに、改めて演算された充填速度Ｍになるように流量調整弁３３の開度が再調整される。そして、充填速度Ｍが演算されるたびに、再調整された充填速度Ｍで水素ガスの充填動作が継続されることになる。
　冷凍機循環停止及び復圧継続工程（Ｓ１２２）として、冷凍機制御部６８は、充填が終了すると、通信制御回路５０を介して冷凍機４２を制御して、冷凍機４２の循環ポンプを停止する。これにより、冷凍機４２と冷却器３２との間での冷媒の循環を停止させる。これにより、ディスペンサ３０内の冷却器３２によって水素ガスの冷却が停止或いは冷却速度が低下する。実施の形態１では、実際の水素供給温度、実際の外気温度、及び実際の初期圧力に依存する実際の温度差ΔＴに応じた充填速度Ｍを用いているので、水素供給温度の変化に対応できる。よって、常時、冷却器３２で水素ガスを過分に冷却する必要を無くすことができる。よって、従来、常時循環により常時駆動していた循環ポンプを水素ガスの充填が成されていない期間は停止させることができる。これにより、水素ガスの充填が成されていない期間に生じていた循環ポンプを駆動するための電力を低減できる。
　なお、上述した例では、燃料タンク２０２への水素ガスの充填を開始する際にディスペンサ３０内の冷却器３２によって水素ガスの冷却を開始し、燃料タンク２０２への水素ガスの充填終了と共に、冷媒の循環を停止する場合について説明したが、これに限るものではない。燃料タンク２０２への水素ガスの充填を開始する際に冷却器３２への冷媒の循環量を増加し、燃料タンク２０２への水素ガスの充填終了と共に、冷媒の循環量を低減するように構成しても良い。かかる構成でも循環ポンプを駆動するための電力を低減できる。
　また、復圧機構１０４は、各蓄圧器１０，１２，１４を復圧する。圧縮機４０、及びバルブ２１，２３，２５等が復圧機構１０４を構成する。まず、システム制御部５８は、図示しないカードル、中間蓄圧器、水素トレーラー、或いは水素製造装置の中から圧縮機４０の吸込側につなぐ水素燃料の供給元を選択する。そして、復圧制御部６１は、システム制御部５８による制御のもと、復圧機構１０４を制御して、各蓄圧器１０，１２，１４を復圧させる。具体的には、以下のように動作する。ＦＣＶ車両２００の燃料タンク２０２への充填に使用する各バンクの蓄圧器は、充填中に復圧も行われていても良い。しかしながら、規定の圧力まで復圧する時間が足りないため、充填後も復圧を行わなくてはならない。１ｓｔバンク、２ｎｄバンク、３ｒｄバンクの順で切り替わるので、まず、１ｓｔバンクとなる蓄圧器１０を復圧する。バルブ制御部６０は、バルブ２１，２３，２５が閉じた状態から、バルブ２１を開にする。
　そして、圧縮機制御部６２は、圧縮機４０を駆動して、水素燃料の供給元からの低圧（例えば０．６ＭＰａ）の水素燃料を圧縮しながら送り出し、蓄圧器１０の圧力が所定の圧力Ｐ０（例えば、８２ＭＰａ）になるまで蓄圧器１０に水素燃料を充填することで蓄圧器１０を復圧する。
　次に、バルブ制御部６０は、バルブ２１を閉じて、代わりにバルブ２３を開にする。
　そして、圧縮機制御部６２は、圧縮機４０を駆動して、低圧（例えば０．６ＭＰａ）の水素燃料を圧縮しながら送り出し、蓄圧器１２の圧力が所定の圧力Ｐ０（例えば、８２ＭＰａ）になるまで蓄圧器１２に水素燃料を充填することで蓄圧器１２を復圧する。
　次に、バルブ制御部６０は、バルブ２３を閉じて、代わりにバルブ２５を開にする。
　そして、圧縮機制御部６２は、圧縮機４０を駆動して、低圧（例えば０．６ＭＰａ）の水素燃料を圧縮しながら送り出し、蓄圧器１４の圧力が所定の圧力Ｐ０（例えば、８２ＭＰａ）になるまで蓄圧器１４に水素燃料を充填することで蓄圧器１４を復圧する。
　以上により、次のＦＣＶ車両２００が水素ステーション１０２に到来しても、同様に、水素燃料の供給が可能となる。
　以上のように、実施の形態１によれば、水素ガスを充填する場合に、余分なマージンを排除した充填速度Ｍで充填できる。よって、充填時間を短くできる。また、循環ポンプを水素ガスの充填が成されていない期間は停止させる。これにより、水素ガスの充填が成されていない期間に生じていた循環ポンプを駆動するための電力を低減できる。
　以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、上述した例では、ＦＣＶ車両１台分の水素燃料の充填に、３つの蓄圧器１０，１２，１４による多段蓄圧器１０１を用いた場合を示したが、これに限るものではない。蓄圧器１０，１２，１４の容積等に応じて、１台分の充填にさらに多くの蓄圧器を用いる場合もあり得る。或いは、逆に１台分の充填に２つの蓄圧器で賄える場合もあり得る。
　また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
　その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての水素ガス充填方法及び水素ガス充填装置は、本発明の範囲に包含される。
　水素ガス充填方法及び水素ガス充填装置に関し、例えば、水素ステーションにおける水素ガスを動力源とする自動車への水素ガス充填方法およびその装置に利用できる。
１０，１２，１４　蓄圧器
１１，１３，１５，２７，２８　圧力計
２１，２２，２３，２４，２５，２６　バルブ
２９　温度計
３０　ディスペンサ
３１　温度計
３２　冷却器
３３　流量調整弁
３６　遮断弁
３７　流量計
３８　遮断弁
４０　圧縮機
４１　緊急離脱カプラ
４２　冷凍機
４３　制御回路
５０　通信制御回路
５１　メモリ
５２　受信部
５３　外気温度受信部
５４　終了圧演算部
５５　タイマ
５６　温度差演算部
５７　充填速度演算部
５８　システム制御部
５９　判定部
６０，６５　バルブ制御部
６１　復圧制御部
６２　圧縮機制御部
６３　供給制御部
６４　ディスペンサ制御部
６６　バンク圧力受信部
６７　ディスペンサ情報受信部
６８　冷凍機制御部
７４　出力部
８０，８４，８６　記憶装置
８１　変換テーブル
８３　補正テーブル
８６　関係式パラメータ
８８　関係テーブル
１００　制御回路
１０１　多段蓄圧器
１０２　水素ステーション
１０４　復圧機構
１０６　供給部
２００　ＦＣＶ車両
２０２　燃料タンク
２０４　車載器
２０６　圧力計
２０７　温度計
５００　水素充填システム

Claims (9)

  1. 　水素ガスを充填するタンクを搭載する、前記水素ガスを動力源とする自動車から充填開始前の前記タンクの温度を受信し、
    　予め設定された最大温度と前記タンクの温度との差分を演算し、
    　前記差分に依存する水素ガスの充填速度を演算し、
    　水素ガスが蓄圧された蓄圧器から計量機を介して、演算された充填速度で前記タンクに水素ガスを充填することを特徴とする水素ガス充填方法。
  2. 　前記充填速度は、前記計量機を介して供給される水素ガスの供給温度に依存する前記差分と充填速度との関係式若しくは関係テーブルを用いて演算されることを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填方法。
  3. 　前記関係式は、前記差分と充填速度との相関関係を２次以上の多項式で表わした近似式であることを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填方法。
  4. 　充填開始前の前記タンクの温度を受信する場合に、前記充填開始前の前記タンクの圧力も合わせて受信し、
    　前記充填速度は、前記充填開始前の前記タンクの圧力に依存することを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填方法。
  5. 　前記充填速度は、外気温度に依存することを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填方法。
  6. 　前記水素ガスは、前記計量器内に配置される冷却器により冷却され、
    　前記タンクへの前記水素ガスの充填を開始する際に前記冷却器への冷媒の循環を開始し、前記タンクへの前記水素ガスの充填終了と共に、前記冷媒の循環を停止することを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填方法。
  7. 　前記水素ガスは、前記計量器内に配置される冷却器により冷却され、
    　前記タンクへの前記水素ガスの充填を開始する際に前記冷却器への冷媒の循環量を増加し、前記タンクへの前記水素ガスの充填終了と共に、前記冷媒の循環量を低減することを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填方法。
  8. 　前記充填速度は、前記タンクへの前記水素ガスの充填中における水素ガスの供給温度に応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填方法。
  9. 　水素ガスを充填するタンクを搭載する、前記水素ガスを動力源とする自動車から充填開始前の前記タンクの温度を受信する受信部と、
    　予め設定された最大温度と前記タンクの温度との差分を演算する差分演算部と、
    　前記差分に依存する水素ガスの充填速度を演算する充填速度演算部と、
    　水素ガスが蓄圧された蓄圧器と、
    　演算された充填速度で前記蓄圧器から前記タンクに水素ガスを充填する計量機と、
    　を備えたことを特徴とする水素ガス充填装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022105965A3 (de) * 2020-11-20 2022-07-21 Deutsche Bahn Aktiengesellschaft Verfahren zum befüllen eines tankbehälters eines fahrzeugs mit gasförmigem wasserstoff aus einem vorratsbehälter einer versorgungsstation

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11293595B2 (en) * 2020-04-01 2022-04-05 Mirae EHS-code Research Institute Hydrogen fueling system and method based on real-time communication information from CHSS for fuel cell
JP2022153813A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 株式会社神戸製鋼所 圧縮機ユニット
GB2607272B (en) * 2021-04-27 2024-04-03 Nanosun Ip Ltd An apparatus and method for fuelling

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013538320A (ja) * 2010-07-20 2013-10-10 リンデ アクチエンゲゼルシャフト 通信部を備えた充填ステーション
JP2015169325A (ja) * 2014-03-11 2015-09-28 株式会社タツノ 水素充填装置及び充填方法
JP2015197700A (ja) 2014-03-31 2015-11-09 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 水素ステーション
JP2017137929A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 トヨタ自動車株式会社 ガス充填装置及び車両。
WO2017159314A1 (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 本田技研工業株式会社 ガス充填方法
JP2018102762A (ja) 2016-12-27 2018-07-05 株式会社カプコン ゲームシステム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6786245B1 (en) * 2003-02-21 2004-09-07 Air Products And Chemicals, Inc. Self-contained mobile fueling station
DE112009005421B4 (de) * 2009-10-19 2016-08-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gasbefüllvorrichtung, Gasbefüllsystem, Gasbefüllverfahren und Bewegungsvorrichtung
JP5387846B2 (ja) * 2009-11-30 2014-01-15 トヨタ自動車株式会社 ガスステーション及びガス充填システム
US9347612B2 (en) * 2010-04-21 2016-05-24 Honda Motor Co., Ltd. Method and system for tank refilling using active fueling speed control
KR101547047B1 (ko) * 2011-04-26 2015-08-24 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 수소 스테이션
JP2014192048A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池車両の制御方法
US9279541B2 (en) * 2013-04-22 2016-03-08 Air Products And Chemicals, Inc. Method and system for temperature-controlled gas dispensing
JP6001600B2 (ja) 2014-06-26 2016-10-05 株式会社日本自動車部品総合研究所 ガス供給部を制御するシステムおよびガス充填方法
JP6150839B2 (ja) * 2015-04-14 2017-06-21 本田技研工業株式会社 燃料充填システム及びその燃料充填方法
JP6660693B2 (ja) * 2015-09-14 2020-03-11 トキコシステムソリューションズ株式会社 水素ガス充填装置
JP6793259B2 (ja) * 2016-12-06 2020-12-02 日本エア・リキード合同会社 水素燃料補給システム
WO2018136508A1 (en) * 2017-01-17 2018-07-26 Ivys Inc. Hydrogen gas dispensing systems and methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013538320A (ja) * 2010-07-20 2013-10-10 リンデ アクチエンゲゼルシャフト 通信部を備えた充填ステーション
JP2015169325A (ja) * 2014-03-11 2015-09-28 株式会社タツノ 水素充填装置及び充填方法
JP2015197700A (ja) 2014-03-31 2015-11-09 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 水素ステーション
JP2017137929A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 トヨタ自動車株式会社 ガス充填装置及び車両。
WO2017159314A1 (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 本田技研工業株式会社 ガス充填方法
JP2018102762A (ja) 2016-12-27 2018-07-05 株式会社カプコン ゲームシステム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3805626A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022105965A3 (de) * 2020-11-20 2022-07-21 Deutsche Bahn Aktiengesellschaft Verfahren zum befüllen eines tankbehälters eines fahrzeugs mit gasförmigem wasserstoff aus einem vorratsbehälter einer versorgungsstation

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