(57)【要約】【課題】充填開始直後におけるタンクの過熱を抑制できるガス充填方法を提供すること。【解決手段】ガス充填方法は、水素ステーションの蓄圧器と車両の水素タンクとをガス流路で接続する。時刻ｔ２以降の本充填制御では、ガス流路のうち測定位置Ｑ１に設けられた第１ステーション温度センサの検出値に基づいて、測定位置Ｑ１における温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴを算出し、このセンサベース値ＭＡＴに基づいて充填制御を行う。時刻ｔ０〜ｔ２までの初期充填制御では、環境温度の値と、質量流量の値と、測定位置Ｑ２に設けられた第２ステーション温度センサの検出値と、測定位置Ｑ１から測定位置Ｑ２までの間の熱容量とに基づいて、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで水素ガスの充填を継続した場合における時刻ｔ２における温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを算出し、この予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄに基づいて充填制御を行う。【選択図】図４
2019094972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの供給源と移動体のタンクとを冷却装置及び流量調整装置が設けられたガス流路で接続し、前記ガス流路の第１所定位置における温度パラメータに基づいて充填制御を行うガス充填方法であって、
環境温度、前記ガス流路を流れるガスの質量流量、及び前記ガス流路のうち前記第１所定位置より上流側の第２所定位置におけるガスの温度又はガスと相関のある温度の値を取得する工程と、
前記第１所定位置から前記第２所定位置までの熱容量と、前記環境温度の取得値と、前記質量流量の取得値と、前記温度の取得値とに基づいて、現在から予測時間後までガスの充填を継続した場合における前記予測時間後の前記温度パラメータの値を予測する工程と、を備え、
前記温度パラメータの予測値に基づいて充填制御を行うことを特徴とするガス充填方法。
【請求項２】
前記予測時間が経過した後、前記第１所定位置に設けられた第１ガス温度センサの検出値と前記質量流量の取得値とに基づいて前記温度パラメータの値を算出する工程と、をさらに備え、
前記予測時間が経過するまでは前記温度パラメータの予測値に基づいて充填制御を行い、前記予測時間が経過した後は前記温度パラメータの算出値に基づいて充填制御を行い、
前記予測時間は、前記質量流量の取得値に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載のガス充填方法。
【請求項３】
前記質量流量の取得値が所定値より小さい場合には、前記質量流量の取得値が前記所定値より大きい場合よりも前記予測時間を長くすることを特徴とする請求項２に記載のガス充填方法。
【請求項４】
ガスの供給源と移動体のタンクとを冷却装置及び流量調整装置が設けられたガス流路で接続し、前記ガス流路の第１所定位置における温度パラメータに基づいて充填制御を行うガス充填方法であって、
環境温度、前記ガス流路を流れるガスの質量流量、及び前記ガス流路のうち前記第１所定位置より上流側の第２所定位置におけるガスの温度又はガスと相関のある温度の値を取得する第１工程と、
前記第１所定位置から前記第２所定位置までの熱容量と、前記環境温度の取得値と、前記質量流量の取得値と、前記温度の取得値とに基づいて、現在から将来の予測時刻までガスの充填を継続した場合における前記予測時刻における前記温度パラメータの値を予測する第２工程と、
現在から所定時間にわたり前記温度パラメータの予測値に基づいて充填制御を行う第３工程と、
前記予測時刻になるまでの間に前記第１〜第３工程を２回以上繰り返し実行することを特徴とするガス充填方法。
【請求項５】
前記ガス流路は、前記供給源から延びる第１配管と、前記移動体のレセプタクルに接続されるノズル部から延びる第２配管と、前記第１配管と前記第２配管とを接続する継手部とを備え、
前記第１配管には前記冷却装置が設けられ、
前記第１所定位置は、前記ノズル部又は当該ノズル部と前記継手部との間に定められ、前記第２所定位置は、前記継手部、前記冷却装置、又は前記継手部と前記冷却装置との間に定められることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のガス充填方法。
【請求項６】
前記ガス流路は、前記供給源から延びる第１配管と、前記移動体のレセプタクルに接続されるノズル部から延びる第２配管と、前記第１配管と前記第２配管とを接続する継手部とを備え、
前記第１配管には前記冷却装置が設けられ、
前記第１所定位置は、前記継手部又は当該継手部と前記冷却装置との間に定められ、前記第２所定位置は、前記冷却装置又は前記第１所定位置と前記冷却装置との間に定められることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のガス充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス充填方法に関する。より詳しくは、ガスの供給源と移動体のタンクとを冷却装置が設けられたガス流路で接続し、冷却装置で冷却したガスをタンクに充填するガス充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両は、含酸素の空気と燃料ガスである水素ガスとを燃料電池に供給し、これによって発電した電力を利用して電動機を駆動することにより走行する。近年、このような燃料電池を、動力を発生するためのエネルギー源として利用した燃料電池車両の実用化が進められている。燃料電池で発電するには水素ガスが必要となるが、近年の燃料電池車両では、高圧タンクや吸蔵合金を備えた水素タンク内に予め十分な量の水素ガスを貯蔵しておき、走行にはタンク内の水素ガスを利用するものが主流となっている。また、これに合わせて、タンク内にできるだけ多くの量の水素ガスを速やかに充填する充填技術に関する研究も盛んに進められている。
【０００３】
水素ガスはタンク内において圧縮によって発熱する。このため近年では、水素ガスの充填中におけるタンク内の温度上昇を抑制するため、水素ガスの流路に設けられたプレクーラによって水素ガスを−４０℃程度まで冷却する技術が主流となっている。
【０００４】
例えば非特許文献１には、充填中における昇圧率を所定の数式に基づいて可変させながら水素ガスを充填する充填方法が示されている。非特許文献１に記載の充填方法では、水素ガスの流路のうちプレクーラの下流側に設けられた温度センサの検出値に、質量平均処理を施すことによって得られる温度パラメータに基づいて昇圧率を可変させる。
【０００５】
図１１は、充填開始直後に温度センサによって検出される温度の時間変化を示す図である。図１１に示すように、温度センサは、充填の開始時点では外気温を示し、その後数十秒程度の時間をかけてプレクーラによる冷却温度まで低下した後、概ね一定の温度を示す。このように充填を開始してから数十秒が経過するまでの間において、温度センサの検出値をそのまま用いて温度パラメータの値を算出し、昇圧率を決定すると、充填に時間がかかってしまう。
【０００６】
そこで非特許文献１の充填方法では、充填を開始してから数十秒（具体的には、例えば３０秒）が経過するまでの間は、昇圧率を決定するための温度パラメータの値は、温度センサの検出値を用いて決定せずに、予め定められた固定値を利用している。ここで固定値には、充填中に最終的に到達すると考えられる値が用いられている。また充填を開始してから数十秒が経過し、温度センサの検出値を用いることができる状態になった後には、温度パラメータの値を固定値から温度センサの検出値に基づいて算出された値に切り替えて充填を継続する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】判田  圭、Ｓｔｅｖｅ  Ｍａｔｈｉｓｏｎ、ＦＣＶ用ＭＣ  ｆｏｒｍｕｌａ  水素充填方式の開発、自動車技術会  ２０１５年秋季大会学術講演会講演予稿集
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１の充填方法に示すように、充填を開始してから数十秒が経過するまでの間は、温度パラメータに固定値を利用することにより、充填開始直後の充填速度を向上できる。しかしながら、プレクーラに不具合がある場合には、プレクーラで水素ガスの温度を十分に低下させることができない場合もある。このような場合、図１２に示すように、時刻ｔ０において充填を開始した後、時刻ｔ１において温度センサの検出値を用いることができる状態になったことに応じて、充填制御に用いる温度パラメータの値を、この時刻ｔ１において固定値から温度センサの検出値に基づいて直接的に算出された値に切り替えた際に大きなギャップが生じてしまい、結果として水素タンクが想定以上に過熱するおそれがある。
【０００９】
また非特許文献１の充填方法では、プレクーラとノズルの間に設置されるブレークアウェイカップリングの近傍に設けられた温度センサを用いて温度パラメータの値を算出している。しかしながらプレクーラで冷却された水素ガスの温度は、その後ホースを介して車両の水素タンクに至るまでの過程で外気によって上昇する。このため、水素タンクに供給される水素ガスの実際の温度に応じて昇圧率を適切に決定するためには、温度センサはできるだけ車両に近い位置、換言すればプレクーラからできるだけ離れた位置（すなわち、ブレークアウェイカップリングよりもノズルに近い位置）に設けることが好ましい。しかしながら温度センサをプレクーラから離れた位置に設けると、水素ガスの充填の開始直後に温度センサによって検出される温度が十分に低下するまでにかかる時間が長くなってしまい、上記のように固定値を利用する期間が長くなるおそれがある。したがって、上記のように誤った固定値の下で充填を行ってしまった場合には、水素タンクがさらに過熱するおそれがある。
【００１０】
本発明は、充填開始直後におけるタンクの過熱を抑制できるガス充填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明のガス充填方法は、ガスの供給源（例えば、後述の蓄圧器９１）と移動体（例えば、後述の燃料電池車両Ｖ）のタンク（例えば、後述の水素タンク３１）とを冷却装置（例えば、後述のプレクーラ９６）及び流量調整装置（例えば、後述の流量制御弁８４）が設けられたガス流路（例えば、後述のステーション配管８１、外部ホース８２、及び継手部８３）で接続し、前記ガス流路の第１所定位置（例えば、後述の測定位置Ｑ１，Ｑ１´）における温度パラメータに基づいて充填制御を行う方法であって、環境温度、前記ガス流路を流れるガスの質量流量、及び前記ガス流路のうち前記第１所定位置より上流側の第２所定位置（例えば、後述の測定位置Ｑ２，Ｑ２´）におけるガスの温度又はガスと相関のある温度の値を取得する工程（例えば、後述の図５のＳ２４、図６のＳ３４、図８のＳ４５，Ｓ４９等）と、前記第１所定位置から前記第２所定位置までの熱容量と、前記環境温度の取得値と、前記質量流量の取得値と、前記温度の取得値とに基づいて、現在から予測時間後までガスの充填を継続した場合における前記予測時間後の前記温度パラメータの値を予測する工程（例えば、後述の図５のＳ２５、図６のＳ３６、図８のＳ４６，Ｓ５０等）と、を備え、前記温度パラメータの予測値に基づいて充填制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
（２）この場合、ガス充填方法は、前記予測時間が経過した後、前記第１所定位置に設けられた第１ガス温度センサ（例えば、後述の第１ステーション温度センサ８９，８９Ａ）の検出値と前記質量流量の取得値とに基づいて前記温度パラメータの値を算出する工程（例えば、後述の図３のＳ１１）と、をさらに備え、前記予測時間が経過するまでは前記温度パラメータの予測値に基づいて充填制御を行い、前記予測時間が経過した後は前記温度パラメータの算出値に基づいて充填制御を行い、前記予測時間は、前記質量流量の取得値に応じて変更することが好ましい。
【００１３】
（３）この場合、前記質量流量の取得値が所定値より小さい場合には、前記質量流量の取得値が前記所定値より大きい場合よりも前記予測時間を長くすることが好ましい。
【００１４】
（４）本発明のガス充填方法は、ガスの供給源（例えば、後述の蓄圧器９１）と移動体（例えば、後述の燃料電池車両Ｖ）のタンク（例えば、後述の水素タンク３１）とを冷却装置（例えば、後述のプレクーラ９６）及び流量調整装置（例えば、後述の流量制御弁８４）が設けられたガス流路（例えば、後述のステーション配管８１、外部ホース８２、及び継手部８３）で接続し、前記ガス流路の第１所定位置（例えば、後述の測定位置Ｑ１，Ｑ１´）における温度パラメータに基づいて充填制御を行う方法であって、環境温度、前記ガス流路を流れるガスの質量流量、及び前記ガス流路のうち前記第１所定位置より上流側の第２所定位置（例えば、後述の測定位置Ｑ２，Ｑ２´）におけるガスの温度又はガスと相関のある温度の値を取得する第１工程（例えば、後述の図８のＳ４５）と、前記第１所定位置から前記第２所定位置までの熱容量と、前記環境温度の取得値と、前記質量流量の取得値と、前記温度の取得値とに基づいて、現在から将来の予測時刻までガスの充填を継続した場合における前記予測時刻における前記温度パラメータの値を予測する第２工程（例えば、後述の図８のＳ４６）と、現在から所定時間にわたり前記温度パラメータの予測値に基づいて充填制御を行う第３工程（例えば、後述の図８のＳ４７）と、前記予測時刻になるまでの間に前記第１〜第３工程を２回以上繰り返し実行することを特徴とする。
【００１５】
（５）この場合、前記ガス流路は、前記供給源から延びる第１配管（例えば、後述のステーション配管８１）と、前記移動体のレセプタクル（例えば、後述のレセプタクル３８）に接続されるノズル部（例えば、後述の充填ノズル９２）から延びる第２配管（例えば、後述の外部ホース８２）と、前記第１配管と前記第２配管とを接続する継手部（例えば、後述の継手部８３）とを備え、前記第１配管には前記冷却装置が設けられ、前記第１所定位置は、前記ノズル部又は当該ノズル部と前記継手部との間（例えば、後述の測定位置Ｑ１）に定められ、前記第２所定位置は、前記継手部、前記冷却装置、又は前記継手部と前記冷却装置との間（例えば、後述の測定位置Ｑ２）に定められることが好ましい。
【００１６】
（６）この場合、前記ガス流路は、前記供給源から延びる第１配管（例えば、後述のステーション配管８１）と、前記移動体のレセプタクル（例えば、後述のレセプタクル３８）に接続されるノズル部（例えば、後述の充填ノズル９２）から延びる第２配管（例えば、後述の外部ホース８２）と、前記第１配管と前記第２配管とを接続する継手部（例えば、後述の継手部８３）とを備え、前記第１配管には前記冷却装置が設けられ、前記第１所定位置は、前記継手部又は当該継手部と前記冷却装置との間（例えば、後述の測定位置Ｑ１´）に定められ、前記第２所定位置は、前記冷却装置又は前記第１所定位置と前記冷却装置との間（例えば、後述の測定位置Ｑ２´）に定められることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
（１）本発明のガス充填方法では、ガス流路の第１所定位置において定義される温度パラメータに基づいて充填制御を行う。特に本発明では、環境温度と質量流量と上記第１所定位置よりも上流側の第２所定位置におけるガスの温度又はガスと相関のある温度の値を取得し、第１所定位置から第２所定位置までの熱容量と、環境温度取得値と、質量流量取得値と、ガス温度取得値とに基づいて、現在から予測時間後までガスの充填を継続した場合における予測時間後の温度パラメータの値を予測し、さらにこの温度パラメータ予測値に基づいて充填制御を行う。これにより、例えば充填開始直後であって現在から予測時間後までの間において、第２所定位置よりも冷却装置からの距離が遠い第１所定位置に設けられる第１ガス温度センサを用いて直接的に温度パラメータの値を算出することができない場合であっても、現在から予測時間後における温度パラメータの予測値を算出し、この予測値に基づいて充填制御を行うことができる。したがって例えば予測時間後に、第１ガス温度センサを用いて直接的に温度パラメータの値を算出できる状態になったことに応じて、充填制御に用いる温度パラメータの値を、上述のような予測値から、第１ガス温度センサの検出値に基づいて直接的に算出された値に切り替えた場合であっても、これら２つの値のギャップを小さくできるので、充填開始直後におけるタンクの不要な過熱を抑制することができる。
【００１８】
（２）本発明のガス充填方法では、予測時間が経過するまでは第２所定位置におけるガス温度に基づいて算出した温度パラメータの予測値に基づいた充填制御を行い、予測時間が経過した後は、第１所定位置に設けられた第１ガス温度センサの検出値に基づく温度パラメータの算出値に基づいた充填制御に切り替える。ここで本発明のガス充填方法では、質量流量の取得値に応じて予測時間を変更することにより、充填制御を切り替えるタイミングを、実際の充填の状態に応じて決定することができる。
【００１９】
（３）ガスの質量流量が少なくなると、配管のヒートマスによる影響が大きくなるため、ガスの温度が下がりにくくなってしまい、タンクの過熱のリスクが上昇すると考えられる。そこで本発明のガス充填方法では、質量流量の取得値が所定値より小さい場合には、取得値が所定値より大きい場合よりもタンクは過熱しやすいと判断し、予測時間を長く、すなわち充填制御を切り替えるタイミングを遅くする。これにより、実際の充填の状態に応じた適切なタイミングで充填制御を切り替えることができる。
【００２０】
（４）本発明のガス充填方法では、環境温度と質量流量と第２所定位置におけるガス温度の値を取得する第１工程と、熱容量、環境温度取得値、質量流量取得値、及びガス温度取得値に基づいて、現在から将来の予測時刻までガスの充填を継続した場合における予測時刻における温度パラメータの値を予測する第２工程と、この温度パラメータ予測値に基づいて充填制御を行う第３工程と、を上記予測時刻になるまでの間に２回以上繰り返し実行する。このように予測時刻になるまでの間に複数回にわたり温度パラメータの値を予測する機会を設けることにより、温度パラメータの予測値を段階的に適切な値に、すなわち第１ガス温度センサの検出値に基づいて直接的に算出される値に近づけることができるので、充填開始直後におけるタンクの過熱をさらに抑制できる。
【００２１】
（５）上記（２）の発明のように、予測時間が経過した後は、第１所定位置に設けられた第１ガス温度センサの検出値に基づいて算出された温度パラメータの値を用いて充填制御を行う場合がある。本発明のガス充填方法では、温度パラメータの定義に用いられる第１所定位置を、ガス流路のうち移動体に最も近いノズル部又はノズル部と継手部との間に定める。従って本発明によれば、予測時間が経過した後は、ノズル部又はノズル部と継手部との間に設けた第１ガス温度センサの検出値を用いて算出した温度パラメータの値に基づいて、タンクに供給されるガスの実際の温度に応じた温度パラメータの下で充填制御を行うことができる。
【００２２】
（６）本発明のガス充填方法では、温度パラメータの定義に用いられる第１所定位置を、ガス流路のうち継手部又は継手部と冷却装置との間とする。従来から流通しているステーションは、継手部又は継手部と冷却装置との間にガス温度センサを設けたものが多い。したがってこのような位置に第１所定位置を設定することにより、従来から存在するステーションに小さな設備変更を加えるだけで本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス充填方法が適用された水素充填システムの構成を示す図である。
【図２】ガス充填方法の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図３】本充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図４】充填開始直後における温度パラメータの変化を示す図である。
【図５】初期充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る初期充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図７】切替時間を決定するマップの一例である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る初期充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図９】充填開始直後における温度パラメータの変化を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るガス充填方法が適用された水素充填システムの構成を示す図である。
【図１１】充填開始直後に温度センサによって検出される温度の時間変化を示す図である。
【図１２】充填開始直後における温度パラメータの変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るガス充填方法が適用された水素充填システムＳの構成を示す図である。水素充填システムＳは、水素ガスを燃料ガスとして走行する燃料電池車両Ｖと、この車両Ｖの水素タンクに水素ガスを供給する水素ステーション９と、を組み合わせて構成される。以下では、始めに車両Ｖ側の構成について説明し、次にステーション９側の構成について説明する。
【００２５】
車両Ｖは、ステーション９から供給された水素ガスを貯蔵する水素タンク３１と、この水素タンク３１から延びる車両配管３９と、水素タンク３１に貯蔵された水素ガスによって発電し、発電した電力を利用して走行する燃料電池システム（図示せず）と、水素タンク３１に関するデータ信号を水素ステーション９へ送信する赤外線通信機５と、この赤外線通信機５から送信するデータ信号を生成する通信演算ＥＣＵ６と、を備える。
【００２６】
車両配管３９は、水素ステーション９の後述の充填ノズル９２が篏合するレセプタクル３８と、車両配管３９のうちレセプタクル３８の近傍に設けられ水素タンク３１側からレセプタクル３８へ水素ガスが逆流するのを防止するための逆止弁３６と、を備える。
【００２７】
通信演算ＥＣＵ６には、上述の水素タンク３１に関する情報を取得する手段として、タンク内温度センサ４１と、タンク内圧力センサ４２と、が接続されている。タンク内温度センサ４１は、水素タンク３１内の水素ガスの温度を検出し、検出値に対応した信号を通信演算ＥＣＵ６に送信する。タンク内圧力センサ４２は、水素タンク３１内の圧力を検出し、検出値に対応した信号を通信演算ＥＣＵ６に送信する。
【００２８】
通信演算ＥＣＵ６は、上記センサ４１，４２の検出信号をＡ／Ｄ変換するインターフェースや、後述の信号生成処理を実行するＣＰＵや、上記処理の下で決定した態様で赤外線通信機５を駆動する駆動回路や、各種データを記憶する記憶装置等で構成されるマイクロコンピュータである。
【００２９】
通信演算ＥＣＵ６の記憶装置には、後述のデータ信号生成処理の実行に係るプログラムや、車両Ｖが製造された時点で搭載されていた水素タンク３１の容積値を含む固有情報が記録されている。なお水素タンクの容積値の他、例えば、容積値から既知の変換則によって導出される容量や水素タンクの材質等、製造時点で特定できる水素タンク３１に関する情報は、この固有情報に含まれる。
【００３０】
通信演算ＥＣＵ６のＣＰＵは、例えば、レセプタクル３４を保護するフューエルリッドが開かれたことを契機として、通信機５から水素ステーション９へ送信される信号を生成する信号生成処理を開始する。また通信演算ＥＣＵ６のＣＰＵは、例えば上記フューエルリッドが閉じられることより水素ガスの充填が不可能な状態になったことを契機として、信号生成処理を終了する。
【００３１】
信号生成処理では、水素タンク内の温度の現在の値に相当する温度送信値ＴＩＲと、水素タンク内の圧力の現在の値に相当する圧力送信値ＰＩＲと、水素タンクの容積の現在の値に相当する容積送信値ＶＩＲと、が所定の周期毎に取得され、これら値（ＴＩＲ，ＰＩＲ，ＶＩＲ）に応じたデータ信号を生成する。温度送信値ＴＩＲは、その時のタンク内温度センサ４１の検出値が用いられる。圧力送信値ＰＩＲは、その時のタンク内圧力センサ４２の検出値が用いられる。また容積送信値ＶＩＲは、上述の記憶装置に記録されたものが用いられる。
【００３２】
また信号生成処理では、上述のように周期的に取得される温度送信値ＴＩＲ及び圧力送信値ＰＩＲと各送信値に対して予め定められたアボート閾値とを比較しており、充填中にこれら送信値の何れかがアボート閾値を超えた場合には、水素ステーション９に対して充填の終了を要請するためのアボート信号を生成する。
【００３３】
通信演算ＥＣＵ６の駆動回路は、上記信号生成処理によって生成されたデータ信号及びアボート信号に応じて赤外線通信機５を駆動（点滅）させる。これにより、水素タンク内の状態に関する状態情報（すなわち、温度送信値ＴＩＲ及び圧力送信値ＰＩＲ等）並びに固有情報（すなわち、容積送信値ＶＩＲ等）を含んだデータ信号や、アボート信号が水素ステーション９へ送信される。
【００３４】
水素ステーション９は、車両Ｖに供給するための水素ガスが高圧で貯蔵されている蓄圧器９１と、蓄圧器９１から延びるステーション配管８１と、充填ノズル９２から延びる外部ホース８２と、これらステーション配管８１と外部ホース８２とを接続し一体の流路を形成する継手部８３と、ステーション配管８１に設けられたプレクーラ９６及び流量制御弁８４と、この流量制御弁８４を制御するステーションＥＣＵ９５と、を備える。
【００３５】
ステーションＥＣＵ９５は、充填ノズル９２が車両Ｖに設けられたレセプタクル３８に接続された後、後に図２〜図５を参照して説明する手順に従って流量制御弁８４の開度を調整することにより、蓄圧器９１に貯蔵された高圧水素ガスを車両Ｖの水素タンク３１に充填する充填制御を実行する。
【００３６】
継手部８３は、所謂ブレークアウェイカップリングである。すなわち、継手部８３は、外部ホース８２に強い張力が生じた場合に、蓄圧器９１側からの水素ガスの漏出を防ぎながら、外部ホース８２とステーション配管８１との接続を切り離す機能を備える継手である。
【００３７】
プレクーラ９６は、ステーション配管８１のうち流量制御弁８４よりも継手部８３側に設けられている。プレクーラ９６は、図示しない冷媒とステーション配管８１を流れる水素ガスとの間の熱交換を促進する熱交換器を備え、この熱交換器により、流量制御弁８４を経て減圧された水素ガスを所定の冷却温度（例えば、約−４０℃）まで冷却する。
【００３８】
ステーションＥＣＵ９５には、ステーション配管８１を流れる水素ガスの状態を把握するため、各種センサ８５，８６，８７，８８，８９が接続されている。
【００３９】
質量流量計８５は、ステーション配管８１のうち蓄圧器９１とプレクーラ９６との間に設けられ、ステーション配管８１を流れる水素ガスの単位時間当たりの質量、すなわち質量流量に対応した信号をステーションＥＣＵ９５に送信する。充填中における水素ガスの質量流量の値は、この質量流量計８５の検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得される。
【００４０】
第１ステーション温度センサ８９は、ステーション配管８１のうち最も車両に近い部分である充填ノズル９２に設けられ、この充填ノズル９２における水素ガスの温度に対応した信号をステーションＥＣＵ９５に送信する。なお本実施形態では、充填ノズル９２の位置でありかつ第１ステーション温度センサ８９が設けられる位置を測定位置Ｑ１と定義する。この測定位置Ｑ１におけるガス温度の値は、この第１ステーション温度センサ８９の検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得される。
【００４１】
第２ステーション温度センサ８６は、ステーション配管８１のうち上記測定位置Ｑ１より上流側に定められた測定位置Ｑ２に設けられる。より具体的には、第２ステーション温度センサ８６は、ステーション配管８１のうち継手部８３とプレクーラ９６との間に定められた測定位置Ｑ２に設けられ、この測定位置Ｑ２における水素ガスの温度に対応した信号をステーションＥＣＵ９５に送信する。この測定位置Ｑ２におけるガス温度の値は、この第２ステーション温度センサ８６の検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得される。また以下で説明するように、ステーションＥＣＵ９５では、測定位置Ｑ１におけるガス温度の値を、これよりも上流側の測定位置Ｑ２に設けられた第２ステーション温度センサ８６の検出値に基づいて推定することも可能となっている。
【００４２】
ステーション圧力センサ８７は、上記測定位置Ｑ２に設けられ、この測定位置Ｑ２における水素ガスの圧力に対応した信号をステーションＥＣＵ９５に送信する。外気温度センサ８８は、外気の温度を検出し、検出値に対応した信号をステーションＥＣＵ９５に送信する。充填時における環境温度の値は、この外気温度センサ８８の検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得される。
【００４３】
充填ノズル９２には、車両Ｖと通信するための赤外線通信機９８が設けられている。赤外線通信機９８は、充填ノズル９２をレセプタクル３８に接続すると、車両Ｖに設けられた赤外線通信機５に対向し、これら通信機９８，５間で赤外線を介したデータ信号の送受信が可能となる。
【００４４】
図２は、水素ステーション９の蓄圧器９１と車両Ｖに搭載された水素タンク３１とを、配管８１，８２で接続し、水素タンク３１に水素ガスを充填するガス充填方法の具体的な手順を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係るガス充填方法は、大まかには、始めに実行する初期充填制御と、初期充填制御の後に実行する本充填制御と、に分けられる。
【００４５】
始めにＳ１では、作業者は、水素ステーション９の充填ノズル９２を車両Ｖのレセプタクル３８に篏合させ、水素ステーション９の蓄圧器９１と車両Ｖの水素タンク３１とを、ステーション配管８１、継手部８３、外部ホース８２、充填ノズル９２、及び車両配管３９を接続して構成される配管によって接続する。
【００４６】
次にＳ２では、ステーションＥＣＵ９５は、充填制御を実行するために必要な情報を取得する。より具体的には、ステーションＥＣＵ９５は、現在の環境温度の値Ｔａｍｂと、現在（充填開始直前）の水素タンク３１内の圧力である初期圧の値Ｐｉｎｉと、現在接続されている水素タンク３１の容積の値Ｖｔａｎｋと、を取得する。なお、環境温度の値Ｔａｍｂは、外気温度センサ８８の検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得され、初期圧の値Ｐｉｎｉ及び容積の値Ｖｔａｎｋは、車両Ｖと水素ステーション９との間の通信を介して車両Ｖから送信されるデータ信号に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得される。
【００４７】
次にＳ３では、ステーションＥＣＵ９５は、予め定められた制御マップ群の中から、Ｓ２で取得した値Ｐｉｎｉ，Ｖｔａｎｋに応じた一つの制御マップを選択する。この制御マップは、環境温度の値Ｔａｍｂと、後述の初期充填及び本充填において目標昇圧率を設定する際に用いられるモデル式を特徴付ける複数の係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の値とを関連付けるものである。ステーションＥＣＵ９５の記憶媒体には、このような制御マップが、タンクの容積及びタンクの初期圧の組み合わせに応じて複数記憶されている。Ｓ３では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ２で取得した値Ｐｉｎｉ，Ｖｔａｎｋに応じた制御マップを選択する。
【００４８】
次にＳ４では、ステーションＥＣＵ９５は、充填を開始してから後述の切替時間ｔｓｗ（具体的には、例えば３０秒）が経過するまで、後に図５を参照して詳細に説明する初期充填制御を実行する。
【００４９】
次にＳ５では、ステーションＥＣＵ９５は、本充填制御を実行し、Ｓ６に移る。
図３は、本充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【００５０】
Ｓ１１では、ステーションＥＣＵ９５は、第１ステーション温度センサ８９の検出値に基づいて測定位置Ｑ１におけるガスの温度の値Ｔ１を取得し、この温度値Ｔ１に、下記式（１）で示すような質量流量値ｍを用いた質量平均処理を施すことにより、温度パラメータの値を算出する。以下の式において“ｉ”及び“ｊ”は制御ステップを示す整数とする。また以下の式では、制御ステップ“ｉ”において取得される値を括弧書きで表記する。また下記式（１）において、“ｓ”は、質量平均処理を開始する制御ステップを示す所定の整数である。なお以下では、以上のように第１ステーション温度センサ８９の検出値に基づいて測定位置Ｑ１におけるガス温度の値Ｔ１を取得し、さらにこの温度値Ｔ１を用いて下記式（１）に基づいて算出される温度パラメータの値を、温度パラメータのセンサベース値といい、以下では「ＭＡＴ」と表記する。
【数１】
2019094972.tif 000003
【００５１】
Ｓ１２では、ステーションＥＣＵ９５は、環境温度値Ｔａｍｂに基づいて先に選択した制御マップを検索することにより、係数の値（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を決定し、さらにこれら係数値（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）とＳ１１で算出した温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴとを下記式（２）に入力することにより、トータル充填時間の値ｔｆｉｎを算出する。ここでトータル充填時間とは、初期圧から充填を開始してから水素タンク３１が満充填となり、充填を終了するまでにかかると予想される時間に相当する。
【数２】
2019094972.tif 000004
【００５２】
Ｓ１３では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ１２において算出したトータル充填時間の値ｔｆｉｎに基づいて、これを実現するような目標昇圧率の値ＲＲを算出する。
【００５３】
Ｓ１４では、ステーションＥＣＵ９５は、測定位置Ｑ２におけるガス圧の値Ｐを取得し、このガス圧値ＰにＳ１３で算出した目標昇圧率の値ＲＲを加算することにより、測定位置Ｑ２におけるガス圧に対する目標値に相当する目標圧の値Ｐｔｒｇを算出する（Ｐｔｒｇ＝Ｐ＋ＲＲ）。ここでガス圧値Ｐは、ステーション圧力センサ８７の検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得される。
【００５４】
Ｓ１５では、ステーションＥＣＵ９５は、算出した目標圧値Ｐｔｒｇが実現されるように、ステーション圧力センサ８７の検出値を用いた既知のフィードバック制御則に従って流量制御弁８４の開度を調整し、Ｓ６に戻る。
【００５５】
図２に戻り、Ｓ６では、ステーションＥＣＵ９５は、現在の水素タンク３１内のガス温度の値Ｔｇａｓと、測定位置Ｑ２におけるガス圧の値Ｐと、を取得し、これらガス温度値Ｔｇａｓ及びガス圧値Ｐに基づいて水素タンク３１内の水素ガスの密度の値ρを算出する。ここでガス温度の値Ｔｇａｓは、車両Ｖと水素ステーション９との間の通信を介して車両Ｖから送信されるデータ信号に基づいてステーションＥＣＵ９５において取得される。
【００５６】
Ｓ７では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ６で算出した密度値ρが、予め定められた充填終了密度値ρｅｎｄより高いか否かを判別する。Ｓ７の判別がＮＯである場合には、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ５に戻り本充填制御を継続して実行する。またＳ７の判別がＹＥＳである場合には、ステーションＥＣＵ９５は、水素タンク３１は満充填に達したと判断し、図２の処理を終了する。
【００５７】
次に、図４及び図５を参照して、初期充填制御の具体的な手順について説明する。
図４は、充填開始直後における温度パラメータの変化を示す図である。図４において横軸は時間であり、縦軸は温度パラメータである。また図４には、時刻ｔ０を充填開始時刻とし、温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴを破線で示す。また図４には、初期充填制御及び本充填制御で実行される充填制御において入力として用いられる温度パラメータの値の変化を太実線で示す。
【００５８】
時刻ｔ０において充填を開始してから後述の切替時間ｔｓｗが経過するまでの間は、以下で説明する初期充填制御が実行される。また時刻ｔ２において切替時間ｔｓｗが経過した後には、図３を参照して説明した本充填制御が実行される。またこの時刻ｔ２以降の本充填制御では、上述のように図４において破線で示す温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴに基づく充填制御が実行される。
【００５９】
また図１１を参照して説明したように、時刻ｔ０において充填を開始してから数十秒が経過するまでの間では、第１ステーション温度センサ８９の検出値は外気温からプレクーラ９６による冷却温度まで急激に低下する。このため、図４において細実線で示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間では、温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴも急激に低下する。そこで、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間における初期充填制御では、本充填制御と異なり温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴに基づいて充填制御を実行することができない。
【００６０】
図５は、初期充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
始めにＳ２１では、ステーションＥＣＵ９５は、予め定められた固定値ＭＡＴ＿ｆｉｘを温度パラメータの値として設定し、Ｓ２２に移る。ここで固定値ＭＡＴ＿ｆｉｘは、例えばプレクーラ９６の冷却温度（具体的には、例えば−４０℃）に設定される。なお図４には、この固定値ＭＡＴ＿ｆｉｘを一点鎖線で示す。
【００６１】
次にＳ２２では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ２１で設定された温度パラメータの固定値ＭＡＴ＿ｆｉｘに基づいて、充填制御を実行する。より具体的には、ステーションＥＣＵ９５は、温度パラメータの固定値ＭＡＴ＿ｆｉｘを入力として、図３のＳ１２〜Ｓ１５と同様の充填制御を実行した後、Ｓ２３に移る。
【００６２】
次にＳ２３では、ステーションＥＣＵ９５は、充填を開始してから所定の固定時間ｔｆｉｘ（具体的には、例えば１５秒）が経過したか否かを判別する。Ｓ２３の判別がＮＯである場合には、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ２２に戻り、再び温度パラメータの固定値ＭＡＴ＿ｆｉｘの下での充填制御を継続して実行する。またＳ２３の判別がＹＥＳである場合、すなわち充填を開始してから固定時間ｔｆｉｘが経過した後である場合には、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ２４に移る。
【００６３】
次にＳ２４では、ステーションＥＣＵ９５は、現在の環境温度の値Ｔａｍｂと、現在の質量流量の値ｍと、現在の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０と、を取得する。ここで、環境温度の値Ｔａｍｂは、外気温度センサ８８の検出値に基づいて、ステーションＥＣＵ９５において取得される。質量流量値ｍは、質量流量計８５の検出値に基づいて、ステーションＥＣＵ９５において取得される。ガス温度の値Ｔ２は、測定位置Ｑ２に設けられた第２ステーション温度センサ８６の検出値に基づいて、ステーションＥＣＵ９５において取得される。また温度パラメータの初期値ＭＡＴ０は、第１ステーション温度センサ８９の検出値に基づいて現在の測定位置Ｑ１におけるガスの温度の値Ｔ１を取得し、この温度値Ｔ１に上記式（１）と同様の質量平均処理を施すことによって算出された値が用いられる。なお図４には、この初期値ＭＡＴ０を白丸印で示す。
【００６４】
次にＳ２５では、ステーションＥＣＵ９５は、測定位置Ｑ２から測定位置Ｑ１までの間の熱容量の値Ｃと、環境温度の値Ｔａｍｂと、現在の質量流量の値ｍと、現在の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０と、に基づいて、温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを算出する。ここで予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄとは、現在（すなわち、充填を開始してから固定時間ｔｆｉｘが経過した時点）から予測時間（より具体的には、後述の切替時間ｔｓｗから固定時間ｔｆｉｘを減じて得られる時間）後まで、水素ガスの充填を継続した場合における温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴに対する予測値に相当する。なお図４には、この予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを二点鎖線で示す。また熱容量値Ｃには、予め実験を行うことによって定められた値が用いられる。
【００６５】
次にＳ２６では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ２５で設定された温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄに基づいて、充填制御を実行する。より具体的には、ステーションＥＣＵ９５は、温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを入力として、図３のＳ１２〜Ｓ１５と同様の充填制御を実行した後、Ｓ２７に移る。
【００６６】
次にＳ２７では、ステーションＥＣＵ９５は、充填を開始してから上記固定時間ｔｆｉｘよりも長く設定された切替時間ｔｓｗ（具体的には、例えば３０秒）が経過したか否かを判別する。Ｓ２７の判別がＮＯである場合には、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ２６に戻り、再び温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄの下での充填制御を継続して実行する。またＳ２７の判別がＹＥＳである場合、すなわち充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過した後である場合には、ステーションＥＣＵ９５は、図５の初期充填制御を終了し、図２のＳ５の本充填制御を開始する。
【００６７】
本実施形態に係るガス充填方法によれば、以下の効果（１）〜（２）を奏する。
（１）ガス充填方法では、測定位置Ｑ１において定義される温度パラメータに基づいて初期充填制御及び本充填制御を行う。初期充填制御では、環境温度と質量流量と測定位置Ｑ１よりも上流側の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値を取得し、測定位置Ｑ１から測定位置Ｑ２までの熱容量の値Ｃと、環境温度の値Ｔａｍｂと、質量流量の値ｍと、ガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０と、に基づいて、現在から予測時間後までガスの充填を継続した場合における予測時間後の温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを算出し、さらにこの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄに基づいて初期充填制御を行う。これにより、例えば充填開始直後であって現在から予測時間後までの間において、測定位置Ｑ２よりもプレクーラ９６からの距離が遠い測定位置Ｑ１に設けられる第１ステーション温度センサ８９を用いて直接的に温度パラメータの値を算出することができない場合であっても、現在から予測時間後における温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを算出し、この予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄに基づいて初期充填制御を行うことができる。したがって例えば予測時間後に、第１ステーション温度センサ８９を用いて直接的に温度パラメータの値ＭＡＴを算出できる状態になったことに応じて、予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを用いた初期充填制御からセンサベース値ＭＡＴを用いた本充填制御に切り替えた場合であっても、これら２つの値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ，ＭＡＴのギャップを小さくできるので（図４参照）、充填開始直後における水素タンクの不要な過熱を抑制することができる。
【００６８】
（２）ガス充填方法では、充填を開始してから予測時間が経過し、初期充填制御が終わった後は、測定位置Ｑ１に設けられた第１ステーション温度センサ８９の検出値に基づいて算出された温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴを用いて本充填制御を行う。ガス充填方法では、温度パラメータの定義に用いられる測定位置Ｑ１を、ガス流路のうち燃料電池車両Ｖに最も近い充填ノズル９２の位置とする。従ってガス充填方法によれば、予測時間が経過した後は、充填ノズル９２に設けた第１ステーション温度センサ８９の検出値を用いて算出した温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴに基づいて、水素タンク３１に供給されるガスの実際の温度に応じた温度パラメータの下で充填制御を行うことができる。
【００６９】
なお上記実施形態では、測定位置Ｑ１を充填ノズル９２に定め、この測定位置Ｑ１に第１ステーション温度センサ８９を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。測定位置Ｑ１は、充填ノズル９２と継手部８３との間に定めてもよい。また上記実施形態では、測定位置Ｑ２を継手部８３とプレクーラ９６との間に定め、この測定位置Ｑ２に第２ステーション温度センサ８６を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。測定位置Ｑ２は、測定位置Ｑ１よりも上流側であれば、継手部８３に定めてもよいし、プレクーラ９６に定めてもよい。また上記実施形態では、第１ステーション温度センサ８９及び第２ステーション温度センサ８６は、水素ガスの温度を直接検出する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。第１ステーション温度センサ８９及び第２ステーション温度センサ８６では、ガスの温度を直接検出せずに、ガスの温度と相関のある部分の温度（例えば、ガスが通流する配管の温度や、プレクーラ９６においてガスを冷却する冷媒の温度）を検出してもよい。
【００７０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るガス充填方法は、初期充填制御の具体的な手順が第１実施形態に係るガス充填方法と異なる。また本実施形態に係るガス充填方法を実行するための水素充填システムの具体的な構成は、第１実施形態に係る水素充填システムＳと同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００７１】
図６は、本実施形態に係る初期充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。第１実施形態に係る初期充填制御では、初期充填制御を終了し本充填制御を開始する時間に相当する切替時間ｔｓｗを固定値とした。これに対し本実施形態に係る初期充填制御では、切替時間ｔｓｗを可変とする点において、第１実施形態に係る初期充填制御と異なる。なお、図６のフローチャートにおいて、Ｓ３１〜Ｓ３４の処理は、図５のフローチャートにおけるＳ２１〜Ｓ２４の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００７２】
Ｓ３５では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ３４において取得した質量流量の値ｍに基づいて切替時間ｔｓｗを設定する。より具体的には、ステーションＥＣＵ９５は、質量流量の値ｍに基づいて図７に示すようなマップを検索することによって切替時間ｔｓｗを設定する。図７に示すように、ステーションＥＣＵ９５は、質量流量の値ｍが小さくなるほど、切替時間ｔｓｗを長くする。これは、水素ガスの質量流量が少なくなるほど、配管のヒートマスによる影響が大きくなり、水素ガスの温度が下がりにくくなってしまい、ひいて初期充填制御の実行中における水素タンク３１の過熱のリスクが上昇すると考えられるためである。
【００７３】
図６に戻り、Ｓ３６では、ステーションＥＣＵ９５は、熱容量の値Ｃと、環境温度の値Ｔａｍｂと、現在の質量流量の値ｍと、現在の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０と、に基づいて、現在（すなわち、充填を開始してから固定時間ｔｆｉｘが経過した時点）から予測時間（より具体的には、Ｓ３５で設定した切替時間ｔｓｗから固定時間ｔｆｉｘを減じて得られる時間）後まで、水素ガスの充填を継続した場合における温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを算出する。
【００７４】
なお、図６のフローチャートにおいてＳ３７〜Ｓ３８の処理は、図５のフローチャートにおけるＳ２６〜Ｓ２７の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００７５】
本実施形態に係るガス充填方法によれば、上記効果（１）〜（２）に加え、以下の効果（３）を奏する。
（３）ガス充填方法では、充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過するまでは測定位置Ｑ２に設けられた第２ステーション温度センサ８６の検出値に基づいて算出した温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄに基づいて初期充填制御を行い、切替時間ｔｓｗが経過した後は、測定位置Ｑ１に設けられた第１ステーション温度センサ８９の検出値に基づいて算出された温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴを用いて本充填制御を行う。またガス充填方法では、質量流量の値ｍに応じて切替時間ｔｓｗを変更することにより、初期充填制御から本充填制御に切り替えるタイミングを、実際の充填の状態に応じて決定することができる。
【００７６】
また水素ガスの質量流量が少なくなると、配管のヒートマスによる影響が大きくなるため、水素ガスの温度が下がりにくくなってしまい、水素タンクの過熱のリスクが上昇すると考えられる。そこでガス充填方法では、質量流量の値ｍが小さくなるほど切替時間ｔｓｗを長くし、充填制御を切り替えるタイミングを遅くする。これにより、実際の充填の状態に応じた適切なタイミングで充填制御を切り替えることができる。
【００７７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るガス充填方法は、初期充填制御の具体的な手順が第１実施形態に係るガス充填方法と異なる。また本実施形態に係るガス充填方法を実行するための水素充填システムの具体的な構成は、第１実施形態に係る水素充填システムＳと同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００７８】
図８は、本実施形態に係る初期充填制御の具体的な手順を示すフローチャートである。第１実施形態に係る初期充填制御では、充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過するまでの間において、温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄを算出する機会は１回のみとした。これに対し本実施形態に係る初期充填制御では、充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過するまでの間において、温度パラメータの予測値を算出する機会を複数回設けている点において、第１実施形態に係る初期充填制御と異なる。なお、図８のフローチャートにおいて、Ｓ４１〜Ｓ４３の処理は、図５のフローチャートにおけるＳ２１〜Ｓ２３の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００７９】
図９は、充填開始直後における温度パラメータの変化を示す図である。図９において横軸は時間であり、縦軸は温度パラメータである。また図９には、時刻ｔ１０を充填開始時刻とし、温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴを破線で示す。また図９には、初期充填制御及び本充填制御で実行される充填制御において入力として用いられる温度パラメータの値の変化を太実線で示す。
【００８０】
先ずＳ４４では、ステーションＥＣＵ９５は、固定時間ｔｆｉｘと切替時間ｔｓｗとの間に中間予測時間ｔｉｎｔを設定する（ｔｆｉｘ＜ｔｉｎｔ＜ｔｓｗ）。
【００８１】
Ｓ４５では、ステーションＥＣＵ９５は、現在の環境温度の値Ｔａｍｂと、現在の質量流量の値ｍと、現在の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０と、を取得する。なお図９では、Ｓ４５で取得される初期値ＭＡＴ０を白丸印で示す。
【００８２】
次にＳ４６では、ステーションＥＣＵ９５は、熱容量の値Ｃと、環境温度の値Ｔａｍｂと、現在の質量流量の値ｍと、現在の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０とに基づいて、温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ１を算出する。ここで予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ１とは、現在（すなわち、充填を開始してから固定時間ｔｆｉｘが経過した時点、すなわち図９における時刻ｔ１１）から予測時間（より具体的には、中間予測時間ｔｉｎｔから固定時間ｔｆｉｘを減じて得られる時間）後まで、水素ガスの充填を継続した場合における温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴに対する予測値に相当する。なお図９には、この予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ１を二点鎖線で示す。
【００８３】
次にＳ４７では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ４６で設定された温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ１に基づいて、充填制御を実行する。より具体的には、ステーションＥＣＵ９５は、温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ１を入力として、図３のＳ１２〜Ｓ１５と同様の充填制御を実行した後、Ｓ４８に移る。
【００８４】
次にＳ４８では、ステーションＥＣＵ９５は、充填を開始してから上記中間予測時間ｔｉｎｔが経過したか否かを判別する。Ｓ４８の判別がＮＯである場合には、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ４７に戻り、再び温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ１の下での充填制御を継続して実行する。またＳ４８の判別がＹＥＳである場合、すなわち充填を開始してから中間予測時間ｔｉｎｔが経過した後（図９における時刻ｔ１２以降）である場合には、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ４９に移る。
【００８５】
次にＳ４９では、ステーションＥＣＵ９５は、現在の環境温度の値Ｔａｍｂと、現在の質量流量の値ｍと、現在の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０と、を取得する。なお図９では、Ｓ４９で取得される初期値ＭＡＴ０を黒丸印で示す。
【００８６】
次にＳ５０では、ステーションＥＣＵ９５は、熱容量の値Ｃと、環境温度の値Ｔａｍｂと、現在の質量流量の値ｍと、現在の測定位置Ｑ２におけるガス温度の値Ｔ２と、温度パラメータの初期値ＭＡＴ０と、に基づいて、温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ２を算出する。ここで予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ２とは、現在（すなわち、充填を開始してから中間予測時間ｔｉｎｔが経過した時点）から予測時間（より具体的には、切替時間ｔｓｗから中間予測時間ｔｉｎｔを減じて得られる時間）後まで、水素ガスの充填を継続した場合における温度パラメータのセンサベース値ＭＡＴに対する予測値に相当する。なお図９には、この予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ２を二点鎖線で示す。
【００８７】
次にＳ５１では、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ５０で設定された温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ２に基づいて、充填制御を実行する。より具体的には、ステーションＥＣＵ９５は、温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ２を入力として、図３のＳ１２〜Ｓ１５と同様の充填制御を実行した後、Ｓ５２に移る。
【００８８】
次にＳ５２では、ステーションＥＣＵ９５は、充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過したか否かを判別する。Ｓ５２の判別がＮＯである場合には、ステーションＥＣＵ９５は、Ｓ５１に戻り、再び温度パラメータの予測値ＭＡＴ＿ｐｒｅｄ２の下での充填制御を継続して実行する。またＳ５２の判別がＹＥＳである場合、すなわち充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過した後（すなわち、図９における時刻ｔ１３以降）である場合には、ステーションＥＣＵ９５は、図８の初期充填制御を終了し、図２のＳ５の本充填制御を開始する。
【００８９】
なお、本実施形態では、充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過するまでの間に、温度パラメータの予測値を算出する機会を２回設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。温度パラメータの予測値を算出する機会は、３回以上設けてもよい。
【００９０】
本実施形態に係るガス充填方法によれば、上記効果（１）〜（２）に加え、以下の効果（４）を奏する。
（４）ガス充填方法では、充填を開始してから切替時間ｔｓｗが経過するまでの間に、温度パラメータの予測値を算出する機会を２回設ける。これにより、温度パラメータの予測値を段階的に適切な値に近づけることができるので、充填開始直後における水素タンク３１の過熱をさらに抑制できる。
【００９１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るガス充填方法は、充填制御を行う際に用いる温度センサの位置が第１実施形態に係るガス充填方法と異なる。
【００９２】
図１０は、本実施形態に係るガス充填方法が適用される水素充填システムＳＡの構成を示す図である。なお以下の水素充填システムＳＡの説明において、第１実施形態に係る水素充填システムＳと同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。上述のように水素充填システムＳＡは、ステーション９Ａの構成が第１実施形態に係る水素充填システムＳと異なる。より具体的には、第１ステーション温度センサ８９Ａ及び第２ステーション温度センサ８６Ａを設ける位置が異なる。
【００９３】
第１ステーション温度センサ８９Ａは、ステーション配管８１のうち継手部８３又は継手部８３とプレクーラ９６との間に定められた測定位置Ｑ１´に設けられる。なお図１０には、第１ステーション温度センサ８９Ａを継手部８３とプレクーラ９６との間のうち継手部８３の近傍に設けた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。第１ステーション温度センサ８９Ａは、この測定位置Ｑ１´における水素ガスの温度に対応した信号をステーションＥＣＵ９５Ａに送信する。測定位置Ｑ１´におけるガス温度の値は、この第１ステーション温度センサ８９Ａの検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５Ａにおいて取得される。
【００９４】
第２ステーション温度センサ８６Ａは、ステーション配管８１のうち上記測定位置Ｑ１´より上流側に定められた測定位置Ｑ２´に設けられる。より具体的には、第２ステーション温度センサ８６Ａは、ステーション配管８１のうちプレクーラ９６又は測定位置Ｑ１´とプレクーラ９６との間に定められた測定位置Ｑ２´に設けられ、この測定位置Ｑ２´における水素ガスの温度に対応した信号をステーションＥＣＵ９５Ａに送信する。なお図１０には、第２ステーション温度センサ８６Ａを測定位置Ｑ´とプレクーラ９６との間のうちプレクーラ９６の近傍に設けた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。測定位置Ｑ２´におけるガスの温度の値は、この第２ステーション温度センサ８６Ａの検出値に基づいてステーションＥＣＵ９５Ａにおいて取得される。また以下で説明するように、ステーションＥＣＵ９５Ａでは、測定位置Ｑ１´におけるガス温度の値を、これよりも上流側の測定位置Ｑ２´に設けられた第２ステーション温度センサ８６Ａの検出値に基づいて推定することも可能となっている。
【００９５】
本実施形態に係るガス充填方法は、上述のように第１ステーション温度センサ８９Ａが設けられる測定位置Ｑ１´の位置、及び第２ステーション温度センサ８６Ａが設けられる測定位置Ｑ２´の位置のみが第１実施形態に係るガス充填方法と異なり、本充填制御や初期充填制御の具体的な手順は第１実施形態と同じであるので、ガス充填方法の具体的な手順の説明は省略する。
【００９６】
本実施形態に係るガス充填方法によれば、上記効果（１）〜（２）に加え、以下の効果（４）を奏する。
（４）ガス充填方法では、温度パラメータの定義に用いられる測定位置Ｑ１´を、ガス流路のうち継手部８３とプレクーラ９６との間に定める。従来から流通しているステーションは、継手部８３とプレクーラ９６との間に温度センサを設けたものが多い。従って測定位置Ｑ１´をこのような位置に設定することにより、従来から存在するステーションに小さな設備変更を加えるだけで上記ガス充填方法を適用できる。
【００９７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００９８】
Ｓ，ＳＡ…水素充填システム
Ｖ…燃料電池車両（移動体）
３１…水素タンク（タンク）
９，９Ａ…水素ステーション
８１…ステーション配管（ガス流路、第１配管）
８２…外部ホース（ガス流路、第２配管）
８３…継手部（ガス流路、継手部）
８４…流量制御弁（流量調整装置）
８５…質量流量計
８６，８６Ａ…第２ステーション温度センサ
８９，８９Ａ…第１ステーション温度センサ
９１…蓄圧器（供給源）
９２…充填ノズル（ノズル部）
９６…プレクーラ（冷却装置）
Ｑ１，Ｑ１´…測定位置（第１所定位置）
Ｑ２，Ｑ２´…測定位置（第２所定位置）
【図１】
2019094972.tif 000005
【図２】
2019094972.tif 000006
【図３】
2019094972.tif 000007
【図４】
2019094972.tif 000008
【図５】
2019094972.tif 000009
【図６】
2019094972.tif 000010
【図７】
2019094972.tif 000011
【図８】
2019094972.tif 000012
【図９】
2019094972.tif 000013
【図１０】
2019094972.tif 000014
【図１１】
2019094972.tif 000015
【図１２】
2019094972.tif 000016