(57)【要約】【課題】レセプタクルとノズルとの接続状態を高精度に検出することが可能な充填口の接続構造およびガス燃料車両を提供する。【解決手段】ガス燃料車両の充填口１に設けられたレセプタクル１１と、レセプタクル１１に接続されるガスステーションの充填ノズルと、レセプタクル１１への充填ノズルの接続状態を光学的に検出するセンサ３２とを備える。【選択図】図１
2010127431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料車両の充填口に設けられたレセプタクルと、
前記レセプタクルに接続されるガス充填装置のノズルと、
前記レセプタクルへの前記ノズルの接続状態を光学的に検出するセンサと、
を備えた充填口の接続構造。
【請求項２】
前記センサは、前記ガス充填装置と通信して前記車両に搭載されたタンクの情報を前記ガス充填装置へ送信する通信機能を有する請求項１に記載の充填口の接続構造。
【請求項３】
前記センサは、前記ノズルの受照射部に光を照射し、前記受照射部にて反射した反射光を検出して前記レセプタクルへの前記ノズルの接続状態を検出する反射式センサであり、前記ノズルの受照射部は、前記センサから光が照射されない非受照射部よりも反射率が高くされている請求項１または請求項２に記載の充填口の接続構造。
【請求項４】
ガス燃料を貯蔵するタンクと、前記タンクにガス燃料を充填するための充填口とを備えたガス燃料車両であって、
前記充填口には、車両外のガス充填装置のノズルが接続されるレセプタクルと、前記レセプタクルへの前記ノズルの接続状態を光学的に検出するセンサとが設けられているガス燃料車両。
【請求項５】
前記センサは、前記車両外のガス充填装置と通信して前記タンクの情報を前記ガス充填装置へ送信する通信機能を有する請求項４に記載のガス燃料車両。
【請求項６】
前記センサは、照射した光の反射光を検出して前記ノズルの接続状態を検出する反射式センサである請求項４または請求項５に記載のガス燃料車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、燃料電池自動車などのガス燃料車両とその充填口の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池自動車等が注目されている。
この種の燃料電池を搭載した燃料電池自動車は、燃料ガスの充填口を備えており、この充填口を構成するレセプタクルにガスステーションの充填ノズルを接続し、車両に搭載された高圧タンク内へ燃料ガスである水素ガスを送り込むようになっている。
そして、車両と充填設備との燃料ガスの充填ラインにおいて、車両のレセプタクル及び充填設備のノズルに電気信号コネクタを設け、この電気信号コネクタによって接地信号及び状態信号の伝達を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０４４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記電気信号コネクタは、レセプタクルとノズルとの接続と同時に機械的に接続されることにより、接地信号及び状態信号の伝達が可能となるが、レセプタクルとノズルとの接続状態によっては、電気信号コネクタ同士の接続が不十分となり、レセプタクルとノズルとが正常に接続されているにも関わらず、接続不良と判断されるおそれがあった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、レセプタクルとノズルとの接続状態を高精度に検出することが可能な充填口の接続構造およびガス燃料車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の充填口の接続構造は、ガス燃料車両の充填口に設けられたレセプタクルと、前記レセプタクルに接続されるガス充填装置のノズルと、前記レセプタクルへの前記ノズルの接続状態を光学的に検出するセンサと、を備えている。
【０００６】
この構成の充填口の接続構造によれば、センサがレセプタクルへのノズルの接続状態を光学的に検出するので、機械的に接続されることによってレセプタクルとノズルとの接続を検出する電気信号コネクタなどと比較し、ノズルの接続状態をより高精度に検出することができる。
【０００７】
前記センサは、前記ガス充填装置と通信して前記車両に搭載されたタンクの情報を前記ガス充填装置へ送信する通信機能を有するものでも良い。
【０００８】
この構成の充填口の接続構造によれば、レセプタクルとノズルとの接続状態を検出するセンサに、ガス充填装置と通信して車両に搭載されたタンクの情報をガス充填装置へ送信する通信機能を持たせて兼用させたので、センサと通信機をそれぞれ別々の部品として備える場合と比較して、部品点数の削減及び構造の簡略化を図ることができる。
【０００９】
前記センサは、前記ノズルの受照射部に光を照射し、前記受照射部にて反射した反射光を検出して前記レセプタクルへの前記ノズルの接続状態を検出する反射式センサであり、前記ノズルの受照射部は、前記センサから光が照射されない非受照射部よりも反射率が高くされていても良い。
【００１０】
この構成の充填口の接続構造によれば、センサから光の照射を受けるノズルの受照射部が、センサから光が照射されない非受照射部よりも反射率が高くされているので、レセプタクルに接続されたノズルの受照射部に光を照射したときの反射光の検出精度を高めることができ、これにより、レセプタクルに対するノズルの接続状態をより良好に検出することができる。
【００１１】
本発明のガス燃料車両は、ガス燃料を貯蔵するタンクと、前記タンクにガス燃料を充填するための充填口とを備えたガス燃料車両であって、前記充填口には、車両外のガス充填装置のノズルが接続されるレセプタクルと、前記レセプタクルへの前記ノズルの接続状態を光学的に検出するセンサとが設けられている。
この構成において、前記センサは、前記車両外のガス充填装置と通信して前記タンクの情報を前記ガス充填装置へ送信する通信機能を有するものでもよい。
また、前記センサは、照射した光の反射光を検出して前記ノズルの接続状態を検出する反射式センサであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レセプタクルとノズルとの接続状態を高精度に検出することが可能な充填口の接続構造およびガス燃料車両を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態について説明する。
図１及び図２は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源として搭載した燃料電池車両（ガス燃料車両）の車体に設けられた充填口１を示している。充填口１には、一端が車体側に回動可能に連結された充填口リッド２が設けられ、充填口１は、充填口リッド２によって、図２（ａ）に示すように、閉じられている。この状態から充填口リッド２が回動されると、図２（ｂ）に示すように、充填口１が開かれる。
充填口リッド２は、ロック片３を有しており、車体側に設けられた出没可能なロックピン４がロック片３のロック穴３ａに入り込むことにより、充填口リッド２が閉じた状態でロックされるようになっている。
【００１４】
充填口１には、レセプタクル１１が設けられており、このレセプタクル１１には、車両に搭載された高圧タンクに繋がる配管（図示略）が接続されている。
このレセプタクル１１は、先端側にボールロック溝１２が形成された筒状の接続部１３を有しており、この接続部１３に、図２（ｃ）に示すように、ガス充填装置を備えたガスステーション側の充填ノズル１０が接続可能とされている。
【００１５】
このレセプタクル１１の接続部１３は、その内部に弁機構（図示略）が構成されており、先端側から充填ノズル１０が接合されると、接続部１３内の弁機構が開き、充填ノズル１０からのガスの充填が可能とされる。また、このように、レセプタクル１１の接続部１３に充填ノズル１０が接続されると、充填ノズル１０に設けられた図示略のボールロック機構のボールがボールロック溝１２に入り込み、充填ノズル１０とレセプタクル１１とが接続された状態にロックされる。
【００１６】
また、レセプタクル１１は、車体を構成するボディ２１及びホイールハウス２２に形成された開口部２１ａ，２２ａ内に配置されており、これらボディ２１及びホイールハウス２２の開口部２１ａ，２２ａ同士の間は、例えば、ゴム等から形成されたシール部材２３によって閉塞されてシールされている。
【００１７】
上記構造のレセプタクル１１の接続部１３の後端側には、接続部１３よりも大径のフランジ３１が設けられている。このフランジ３１の上面の一部、換言すれば、レセプタクル１１の先端側を向く面の一部には、センサ３２が設けられている。
このセンサ３２は、接続部１３の延在方向に沿ってその延在方向先端側へ光を照射する発光部３２ａと、被反射物にて反射した光を受光する受光部３２ｂとを備えた反射式の光センサであり、受光部３２ｂにて受光した光を電気信号に変換し、被反射物までの距離を測定する測距機能を有している。
【００１８】
なお、測距機能には、例えば、発光部３２ａから発光した赤外線が被反射物にて反射して受光部３２ｂに到達するまでの時間を測定し、その測定時間から被反射物までの距離を測定する方式、あるいは、発光部３２ａから発光した赤外線が被反射物にて反射して受光部３２ｂに入射する角度を測定し、その測定角度から被反射物までの距離を測定する方式などがある。
【００１９】
そして、このセンサ３２は、図２（ａ）に示すように、充填口リッド２が閉じた状態にて、この充填口リッド２に発光部３２ａの光が照射され、また、図２（ｃ）に示すように、レセプタクル１１の接続部１３に充填ノズル１０が接続された状態にて、この充填ノズル１０の端面１０ａに、発光部３２ａの光が照射される。これにより、センサ３２では、受光部３２ｂにて受光した光を電気信号に変換して被反射物までの距離を測定することにより、充填口リッド２の開閉状態及び充填ノズル１０の接続状態を検出する。
【００２０】
ここで、充填ノズル１０の端面１０ａ及び充填口リッド２は、他の部分よりも光の反射率が高くされている。これに対して、充填ノズル１０の周面１０ｂ及びフランジ３１の周囲を囲うシール部材２３は、光の反射率が低くされている。つまり、充填口リッド２の開閉状態及び充填ノズル１０の接続状態の検出のためにセンサ３２の発光部３２ａからの光の照射を受ける受照射部の反射率が、充填口リッド２の開閉状態及び充填ノズル１０の接続状態の検出のためにセンサ３２の発光部３２ａからの光を照射させることのない非受照射部の反射率よりも高くされている。
【００２１】
また、上記のセンサ３２は、ガスステーション側に設けられた通信機（図示略）と赤外線通信を行う通信機能を有しており、このセンサ３２によって車両の高圧タンク内の圧力情報及び温度情報からなるタンク情報をガスステーション側へ送信する。
【００２２】
次に、燃料ガスである水素ガスを車両のタンクへ充填する場合の一例について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
【００２３】
水素ガスステーションに車両を停止させ、イグニッションスイッチをＯＦＦして水素ガスの充填操作が開始されると、まず、車両の充填口リッド２が開かれているか否かが判断される（ステップＳ０１）。
この判断では、センサ３２の発光部３２ａから赤外線が発光され、そして、この発光部３２ａからの反射光が受光部３２ｂにて受光されなければ、充填口リッド２が開かれていると判断される。
【００２４】
充填口リッド２が開かれていると判断された場合（ステップＳ０１で「ＹＥＳ」の場合）、車両のセンサ３２によるガスステーションとの通信間隔（通信周期）をそれまでの通信間隔よりも狭める（ステップＳ０２）。
次いで、車両のセンサ３２から、高圧タンク内の圧力情報及び温度情報からなるタンク情報をガスステーション側へ送信する（ステップＳ０３）。
【００２５】
次に、車両の充填口１のレセプタクル１１の接続部１３へ充填ノズル１０が接続されたか否かが判断される（ステップＳ０４）。
この判断では、センサ３２の発光部３２ａから赤外線が発光され、そして、この発光部３２ａからの反射光が受光部３２ｂにて受光され、さらに、被反射物までの距離を測定し、その距離が所定寸法Ｂ（図２（ｃ）参照）であるか否かで判断される。
【００２６】
ここで、接続部１３に充填ノズル１０が接続されていれば、発光部３２ａからの赤外線が充填ノズル１０の端面１０ａにて反射して受光部３２ｂに受光され、測定距離が充填ノズル１０の端面１０ａまでの距離Ｂとして測定される。
このとき、接続部１３に充填ノズル１０が接続されず、充填口リッド２が閉じられている場合にも、発光部３２ａからの反射光が受光部３２ｂにて受光されるが、反射光に基づく測定距離が充填口リッド２までの距離Ａとして測定される（図２（ａ）参照）。したがって、この場合は、充填ノズル１０が接続されていないと判断される。
【００２７】
レセプタクル１１の接続部１３に充填ノズル１０が接続されていると判断された場合（ステップＳ０４で「ＹＥＳ」の場合）には、車両側では、たとえユーザーがイグニッションを誤ってＯＦＦからＯＮに切り換える動作を行なったとしてもＯＦＦ状態のイグニッションスイッチがＯＮ状態に入ることを禁止する誤発進防止処理を開始し、水素ガスの充填操作時における車両の発進が禁止される（ステップＳ０５）。
【００２８】
その後、ユーザーによる給ガス開始動作に伴ってガスステーション側の充填装置が作動し、レセプタクル１１に接続された充填ノズル１０を介して車両の高圧タンクへの水素ガスの供給が開始される（ステップＳ０６）。
【００２９】
ここで、ガスステーション側は、車両のセンサ３２から送信された高圧タンク内の圧力情報及び温度情報からなるタンク情報などに基づいて、ユーザー要求に見合う充填量のガスを充填するのに必要な充填量（例えば、高圧タンクの内圧）を算出し、その充填量の水素ガスを車両の高圧タンクへ充填する。
【００３０】
ガスステーションから車両の高圧タンクへ、ユーザー要求に見合う充填量の水素ガスが充填され、水素充填終了条件を満たしたと判断された場合（ステップＳ０７で「ＹＥＳ」の場合）には、水素ガスの供給が終了する（ステップＳ０８）。
【００３１】
そして、車両の充填口１のレセプタクル１１の接続部１３へ充填ノズル１０が接続されていないか否か、つまり、レセプタクル１１の接続部１３から充填ノズル１０が外されたか否かが判断される（ステップＳ０９）。
この判断では、センサ３２の発光部３２ａから赤外線が発光され、そして、この発光部３２ａからの反射光が受光部３２ｂにて受光されるか否かで判断される。
【００３２】
ここで、接続部１３から充填ノズル１０が外されれば、発光部３２ａからの赤外線が充填ノズル１０の端面１０ａにて反射されず、よって、受光部３２ｂで反射光が受光されないこととなる。したがって、受光部３２ｂにて反射光が受光されなければ、レセプタクル１１の接続部１３から充填ノズル１０が外されたと判断される。
【００３３】
そして、充填ノズル１０が外されたと判断された場合（ステップＳ０９で「ＮＯ」の場合）には、さらに車両の充填口リッド２が閉じられたか否かが判断される（ステップＳ１０）。
この判断では、センサ３２の発光部３２ａから赤外線が発光され、そして、この発光部３２ａからの反射光が受光部３２ｂにて受光され、さらに、被反射物までの距離を測定し、その距離が所定寸法Ａであるか否かで判断される。
【００３４】
ここで、発光部３２ａからの赤外線が何らかの被反射物にて反射された場合にも、発光部３２ａからの反射光が受光部３２ｂにて受光されるが、反射光に基づく測定距離が充填口リッド２までの距離Ａ（図２（ａ）参照）でなければ、充填口リッド２が閉じられていないと判断される。
充填口リッド２が閉じられたと判断された場合（ステップＳ１０で「ＹＥＳ」の場合）には、車両側では、イグニッションスイッチのＯＮを禁止していた誤発進防止処理を終了する（ステップＳ１１）。
【００３５】
以上の処理（ステップＳ０１〜Ｓ１１）が行われることにより、車両の高圧タンクへユーザー要求に見合う充填量の水素ガスが充填される。
【００３６】
以上、説明したように、上記実施形態によれば、センサ３２がレセプタクル１１への充填ノズル１０の接続状態を光学的に検出するので、機械的に接続されることによってレセプタクルと充填ノズルとの接続を検出する電気信号コネクタなどと比較し、充填ノズル１０の接続状態をより高精度に検出することができる。
【００３７】
また、レセプタクル１１と充填ノズル１０との接続状態を検出するセンサ３２に、ガスステーション側と通信して車両に搭載された高圧タンクの情報をガスステーション側へ送信する通信機能を持たせて兼用させたので、センサと通信機をそれぞれ別々の部品として備えると比較して、部品点数の削減及び構造の簡略化を図ることができる。
【００３８】
さらに、センサ３２から光が照射される充填ノズル１０の端面１０ａからなる受照射部が、センサ３２から光が照射されない充填ノズル１０の周面１０ｂ及びフランジ３１の周囲を囲うシール部材２３などの非受照射部よりも反射率が高くされているので、レセプタクル１１に接続された充填ノズル１０の端面１０ａからなる受照射部に光を照射したときの反射光の検出精度を高めることができ、これにより、レセプタクル１１に対する充填ノズル１０の接続状態をより良好に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態を説明する車両の充填口の斜視図である。
【図２】車両の充填口の構造及びレセプタクルへの充填ノズルの接続状態を説明する断面図である。
【図３】車両への水素ガスの充填操作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１…充填口、１０…充填ノズル（ノズル）、１１…レセプタクル、３２…センサ。
【図１】
2010127431.tif 000003
【図２】
2010127431.tif 000004
【図３】
2010127431.tif 000005