(57)【要約】【課題】燃料電池車において、水素ガスの満充填量が普段より少ないことをユーザに報知する。【解決手段】車両１０は、水素タンク４００と、圧力センサ５２２と、温度センサ５２８と、送信器５５０と、制御器６００を備える。送信器５５０は、圧力センサ５２２が計測した圧力と温度センサ５２８が計測した温度を水素充填装置９００に送信する。制御器６００は、水素タンク４００に対する水素ガスの充填が完了した時点の水素ガスの充填量を、圧力および温度に基づいて算出する。制御器６００は、過去に算出された充填量の平均値を算出する。制御器６００は、今回の充填量が平均値よりも少ない場合、充填量が少ないことを示すメッセージを出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素充填装置から水素ガスの補給を受け入れ可能に構成されている燃料電池車であって、
水素ガスを貯蔵する水素タンクと、
前記水素タンク内の圧力を計測する圧力センサと、
前記水素タンク内の温度を計測する温度センサと、
前記圧力センサによって計測された圧力と、前記温度センサによって計測された温度を、前記水素充填装置に送信する送信器と、
制御器と、を備えており、
前記制御器は、
前記水素タンクへの水素ガスの充填が完了したときに前記水素タンクに充填されている水素ガスの充填量を、前記圧力および前記温度に基づいて算出し、
過去の前記充填量の平均値を算出し、
今回の前記充填量が前記平均値よりも少ない場合、前記充填量が少ないことを示すメッセージを出力する、燃料電池車。
【請求項２】
前記制御器は、今回の前記充填量が、前記平均値から所定の許容幅を引いた値よりも少ない場合、前記充填量が少ないことを示す前記メッセージを出力する、燃料電池車。
【請求項３】
前記制御器は、前記メッセージを出力したときの前記充填量は、前記平均値の算出から除外する、請求項１又は２に記載の燃料電池車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、水素タンクを搭載している燃料電池車に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車は、水素ステーションに設置された水素充填装置から水素ガスの補給を受け入れ可能に構成されている。特許文献１に開示されている燃料電池車は、水素充填装置から水素ガスの補給を受ける際、水素タンク内の圧力および温度を赤外線通信器によって水素充填装置に送信する。一般に、燃料電池車と水素充填装置との間の通信は、車両から水素充填装置への片方向通信である。
【０００３】
特許文献１の水素充填装置は、車両の水素タンクに水素ガスを充填するモードとして、通信充填モードおよび非通信充填モードを実行可能に構成されている。通信充填モードでは、水素充填装置は、赤外線通信器を通じて車両から得られる水素タンク内の圧力および温度に応じた流量で、水素タンクに水素ガスを充填する。非通信充填モードは、車両から水素タンク内の圧力および温度が得られない場合の充填モードである。非通信充填モードでは、水素充填装置は、予め定められた流量で水素タンクに水素ガスを充填する。通信充填モードでは、水素充填装置が水素タンクにおける水素ガスの充填状態を正確に把握できるため、非通信充填モードと比較して、多くの水素ガスを水素タンクに充填できる。従って、通信充填モードで充填した場合の航続距離は、非通信充填モードで充填した場合と比較して増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９８２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池車のユーザが日常的に通信充填モードによる水素ガスの充填を利用している状況において、通信不具合（例えば、汚れ、断線など）によって非通信充填モードが実行される場合、水素ガスの満充填量が普段より少ないことにユーザが気付かないおそれがある。あるいは、日常的に通信充填モードを使っているユーザが、通信充填モードに対応していない水素充填装置を利用する場合も、水素ガスの満充填量が普段より少ないことにユーザが気付かないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する燃料電池車は、水素充填装置から水素ガスの補給を受け入れ可能に構成されている。この燃料電池車は、水素タンクと、圧力センサと、温度センサと、送信器と、制御器を備えている。水素タンクは、水素ガスを貯蔵する。圧力センサは、水素タンク内の圧力を計測する。温度センサは、水素タンク内の温度を計測する。送信器は、圧力センサによって計測された圧力と、温度センサによって計測された温度を、水素充填装置に送信する。制御器は、水素タンクへの水素ガスの充填が完了したときに水素タンクに充填されている水素ガスの充填量（満充填量）を、圧力および温度に基づいて算出する。制御器は、過去に算出された満充填量の平均値を算出する。制御器は、今回の充填量が平均値よりも少ない場合、充填量が少ないことを示すメッセージを出力する。
【０００７】
上記の燃料電池車によれば、ユーザが日常的に通信充填モードによる水素ガスの充填を利用している状況において、通信不具合によって非通信充填モードが実行された場合、水素ガスの満充填量が普段より少ないことをユーザに通知できる。あるいは、日常的に通信充填モードを利用しているユーザが、通信充填モードに対応していない水素充填装置を利用する場合にも、水素ガスの満充填量が普段よりも少ないことをユーザに通知できる。一方、燃料電池車のユーザが日常的に非通信充填モードによる水素ガスの充填を利用している状況においては、不用意な通知を回避できる。
【０００８】
上記した制御器は、今回の充填量が、平均値から所定の許容幅を引いた値よりも少ない場合に充填量が少ないことを示す前記メッセージを出力するように構成されていてもよい。通信充填モードで充填する場合であっても毎回の充填量は多少異なる。今回の充填量が平均値からわずかに小さい場合にも上記したメッセージを出力すると、誤報となる場合がある。そこで、制御器は、平均値から所定の許容幅を引いた値よりも少ない場合に上記したメッセージを出力するように構成すれば、誤報の可能性が小さくなる。
【０００９】
制御器は、上記したメッセージを出力したときの充填量は、平均値の算出から除外するように構成されていてもよい。通常は通信充填モードを使うユーザにとって、上記したメッセージを出力したときの充填量（即ち、非通信充填モードによる充填量）を平均値に算入してしまうと、通信充填モードの充填量の平均値が下がってしまう。上記したメッセージを出力したときの充填量を平均値算入から除外することで、通信充填モードの充填量の平均値の正確性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料電池車の構成を示す説明図である。
【図２】制御器が実行する充填制御処理を示すフローチャートである。
【図３】変形例の充填制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、車両１０の構成を主に示す説明図である。車両１０は、燃料電池車である。車両１０は、燃料電池１００と、回転電機２００と、蓄電池３００と、水素タンク４００とを備えている。燃料電池１００は、水素タンク４００の水素ガスを用いて電力を生成する。回転電機２００は、車両１０の駆動輪（不図示）を駆動する動力を生成する電動機として動作する。回転電機２００は、回生電力を生成する発電機としても動作する。蓄電池３００は、燃料電池１００および回転電機２００によって生成される電力を蓄える。水素タンク４００は、水素ガスを貯蔵する。
【００１２】
車両１０は、水素ステーションに設置された水素充填装置９００から水素ガスの補給を受け入れ可能に構成されている。水素充填装置９００は、車両１０に接続可能に構成された充填ノズル９１０を備えている。水素充填装置９００は、充填ノズル９１０を介して車両１０の水素タンク４００に水素ガスを充填する。水素充填装置９００は、赤外線受信器９５０を備えている。赤外線受信器９５０は、充填ノズル９１０に設けられている。赤外線受信器９５０は、赤外線通信によって、車両１０から、水素タンク４００内の圧力および温度を受信する。
【００１３】
赤外線受信器９５０を通じて水素タンク４００内の圧力および温度を車両１０から得られる場合、水素充填装置９００は、車両１０から得られる水素タンク４００内の圧力および温度に応じた流量で、水素タンク４００に水素ガスを充填する。車両１０から送られる圧力と温度に基づいて流量を決めて水素ガスを充填することを通信充填モードと称する。一方、赤外線受信器９５０を通じて水素タンク４００内の圧力および温度を車両１０から得られない場合、水素充填装置９００は、予め定められた流量で水素タンク４００に水素ガスを充填する。予め定められた流量で水素ガスを充填することを非通信充填モードと称する。通信充填モードでは、非通信充填モードと比較して、水素充填装置９００側において車両１０の水素タンク４００における水素ガスの充填状態をより正確に把握できるため、より多くの水素ガスを水素タンク４００に充填できる。通信充填モードによる充填は、非通信モードによる充填よりも多くの水素ガスを充填できるので、長い航続距離が得られる。
【００１４】
車両１０は、充填口リッド５０２と、リッドセンサ５０４と、水素充填口５１０と、水素導入管５２０と、水素供給管５３０と、赤外線送信器５５０と、制御器６００と、ユーザインタフェース７００とを備えている。水素導入管５２０には、圧力センサ５２２と、充填口側逆止弁５２４と、タンク側逆止弁５２６とが備えられている。水素タンク４００には、温度センサ５２８が備えられている。水素供給管５３０には、水素供給バルブ５３２と、圧力センサ５３４が備えられている。
【００１５】
車両１０の充填口リッド５０２は、水素充填口５１０を覆う蓋である。充填口リッド５０２は、手動によって開閉することができる。充填口リッド５０２を開放することによって、水素充填口５１０に対する充填ノズル９１０の挿入が可能となる。
【００１６】
車両１０のリッドセンサ５０４は、充填口リッド５０２の開閉を検知する。リッドセンサ５０４は、充填口リッド５０２が開いていることを示す検知信号、あるいは、充填口リッド５０２が閉じていることを示す検知信号を、制御器６００に出力する。
【００１７】
車両１０の水素充填口５１０は、水素充填装置９００と接続可能に構成されている。水素充填口５１０は、水素導入管５２０の端部に相当する。水素充填口５１０は、水素充填装置９００の充填ノズル９１０に嵌り合う形状を有している。水素充填口５１０は、充填ノズル９１０から水素タンク４００に対する水素ガスの供給を受ける。
【００１８】
車両１０の水素導入管５２０は、水素充填口５１０から水素タンク４００へと水素ガスを導く管である。充填口側逆止弁５２４は、水素充填口５１０への水素ガスの逆流を防止する。タンク側逆止弁５２６は、水素タンク４００から水素導入管５２０への水素ガスの逆流を防止する。
【００１９】
車両１０の圧力センサ５２２は、水素導入管５２０における充填口側逆止弁５２４とタンク側逆止弁５２６の間の圧力Ｐａを計測する。圧力センサ５２２は、圧力Ｐａを示す計測信号を制御器６００に出力する。水素充填装置９００から水素タンク４００へ水素ガスが充填される際、圧力センサ５２２によって計測される圧力Ｐａは、圧力センサ５２２内の圧力であるタンク圧力Ｐｉに相関する。したがって、水素充填装置９００から水素タンク４００に対して水素ガスが充填される際、圧力センサ５２２は、タンク圧力Ｐｉを計測するデバイスとして機能する。
【００２０】
車両１０の温度センサ５２８は、水素タンク４００内の温度であるタンク温度Ｔｉを計測する。温度センサ５２８は、タンク温度Ｔｉを示す計測信号を制御器６００に出力する。
【００２１】
車両１０の水素供給管５３０は、水素タンク４００から燃料電池１００へと水素ガスを導く管である。水素供給バルブ５３２は、水素タンク４００から燃料電池１００への水素ガスの供給量を調整する。圧力センサ５３４は、水素供給管５３０における水素供給バルブ５３２と燃料電池１００との間の圧力Ｐｂを計測する。圧力センサ５３４からの計測信号に基づいて水素供給バルブ５３２を制御することによって、水素タンク４００から水素ガスを所望の圧力で燃料電池１００に供給できる。
【００２２】
車両１０の赤外線送信器５５０は、制御器６００からの指示に基づいて赤外線通信によって情報を送信する。赤外線送信器５５０によって送信される信号は、水素充填装置９００の赤外線受信器９５０によって受信される。水素充填装置９００から水素タンク４００へ水素ガスが充填される際、赤外線送信器５５０は、制御器６００からの指示に基づいて、タンク圧力Ｐｉとタンク温度Ｔｉとを、赤外線通信によって送信する。
【００２３】
車両１０から水素充填装置９００へデータを送信することができるが、水素充填装置９００から車両１０へデータを送信する手段は無い。即ち、車両１０と水素充填装置９００の間の通信は、車両１０から水素充填装置９００への一方向通信である。この一方向通信プロトコルは、水素充填装置９００のコストを抑えるために採用されている。
【００２４】
車両１０の制御器６００は、水素充填装置９００から水素タンク４００に対する水素ガスの充填を制御する。制御器６００は、各種の機能部として、信号受信部６１０と、赤外線送信部６２０と、満充填量算出部６３０と、満充填量記憶部６４０と、平均算出部６５０と、比較部６６０と、報知部６７０とを備えている。制御器６００の機能部は、コンピュータプログラムに基づいてソフトウェア的に実現される。制御器６００は、中央演算装置と、メモリと、各種のＩ／Ｏポート（入出力ポート）で構成されている。信号受信部６１０などを記したプログラムは、メモリに記憶されている。なお、制御器６００の機能部の少なくとも一部は、回路構成に基づいてハードウェア的に実現されてもよい。
【００２５】
信号受信部６１０は、リッドセンサ５０４、圧力センサ５２２および温度センサ５２８からの出力信号を受信する。赤外線送信部６２０は、圧力センサ５２２によって計測されるタンク圧力Ｐｉと、温度センサ５２８によって計測されるタンク温度Ｔｉを、赤外線送信器５５０を介した赤外線通信によって水素充填装置９００に送信する。
【００２６】
満充填量算出部６３０は、満充填量Ｕを、タンク圧力Ｐｉおよびタンク温度Ｔｉに基づいて算出する。満充填量Ｕは、水素充填装置９００による水素タンク４００への水素ガスの充填が完了したときの水素タンク４００に充填されている水素ガスの充填量である。満充填量記憶部６４０は、満充填量算出部６３０によって過去に算出された満充填量Ｕを記憶する。平均算出部６５０は、満充填量算出部６３０によって過去に算出された満充填量Ｕの平均値Ｕａを算出する。
【００２７】
比較部６６０は、満充填量算出部６３０によって算出される今回の満充填量Ｕと、満充填量算出部６３０によって過去に算出された満充填量Ｕの平均値Ｕａとを比較する。報知部６７０は、今回の満充填量Ｕが、平均値Ｕａから所定の許容幅Ｖｒを引いた値よりも少ない場合、メッセージ（データ）をユーザインタフェース７００に出力する。メッセージは、今回の充填量Ｕが過去の平均値Ｕａよりも少ないことを表す。許容幅Ｖｒは、例えば、平均値Ｕａの１０％に設定されている。
【００２８】
車両１０のユーザインタフェース７００は、車両１０のユーザに情報を提供するディスプレイである。ユーザインタフェース７００（ディスプレイ）は、車両１０のインストルメントパネル（不図示）にスピードメータ等と共に設けられている。ユーザインタフェース７００は、制御器６００の報知部６７０から送られたメッセージに基づいて、例えば、「いつもより充填量が少なく、通信充填が実施されたか確認することを推奨します。」との通知を表示する。
【００２９】
図２は、制御器６００が実行する充填制御処理を示すフローチャートである。制御器６００は、充填口リッド５０２が開放されたことが検知すると、充填制御処理を開始する。充填口リッド５０２が開いたことは、リッドセンサ５０４によって検知することができる。
【００３０】
制御器６００は、タンク圧力Ｐｉおよびタンク温度Ｔｉを取得する（ステップＳ１２０）。先に述べたように、タンク圧力Ｐｉは圧力センサ５２２によって計測され、タンク温度Ｔｉは、温度センサ５２８によって計測される。
【００３１】
タンク圧力Ｐｉおよびタンク温度Ｔｉを取得した後（ステップＳ１２０）、制御器６００の赤外線送信部６２０が、タンク圧力Ｐｉとタンク温度Ｔｉのデータを、赤外線通信器５５０に送信する。赤外線送信器５５０は、タンク圧力Ｐｉとタンク温度Ｔｉを赤外線通信によって、水素充填装置９００へ送信する（ステップＳ１３０）。
【００３２】
タンク圧力Ｐｉとタンク温度Ｔｉのデータを送信した後、制御器６００は、水素充填装置９００から水素タンク４００への水素ガスの充填が完了したか否かを判断する（ステップＳ１４０）。制御器６００は、充填口リッド５０２が閉じられたことを検知すると、水素ガスの充填完了と判断する。先に述べたように、充填口リッド５０２の開閉は、リッドセンサ５０４が検知する。制御器６００は、水素ガスの充填が完了するまで（ステップＳ１４０：ＮＯ）、タンク圧力Ｐｉとタンク温度Ｔｉを取得して送信する処理（ステップＳ１２０、Ｓ１３０）を繰り返し実行する。
【００３３】
水素ガスの充填が完了した場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、制御器６００は、充填完了時におけるタンク圧力Ｐｉおよびタンク温度Ｔｉを取得する（ステップＳ１５０）。制御器６００は、充填完了時に、圧力センサ５２２及び温度センサ５２８からデータを受け、タンク圧力Ｐｉ及びタンク温度Ｔｉを取得する。
【００３４】
充填完了時におけるタンク圧力Ｐｉおよびタンク温度Ｔｉを取得した後、制御器６００の満充填量算出部６３０が、充填完了時の満充填量Ｕを算出する（ステップＳ１６０）。満充填量Ｕは、充填完了時におけるタンク圧力Ｐｉおよびタンク温度Ｔｉに基づいて算出される。制御器６００の満充填量記憶部６４０が、今回の満充填量Ｕを過去の満充填量Ｕと共に記憶する。
【００３５】
満充填量Ｕを算出した後、制御器６００の比較部６６０は、今回算出された満充填量Ｕと、過去に算出された満充填量Ｕの平均値Ｕａとを比較する（ステップＳ１７０）。より具体的には、比較部６６０は、今回の満充填量Ｕが、「平均値Ｕａ−許容幅Ｖｒ」よりも小さいか否かを判断する。平均値Ｕａは、先回の充填制御処理において算出された値である。同じモードで充填しても、満充填量は毎回ばらつく。許容幅Ｖｒは、そのばらつきの範囲で定められる。許容幅Ｖｒは、例えば、平均値Ｕａの１０％に設定される。
【００３６】
今回の満充填量Ｕが「平均値Ｕａ−許容幅Ｖｒ」よりも大きい場合（ステップＳ１７０：ＮＯ）、制御器６００の平均算出部６５０は、今回の満充填量Ｕを用いて平均値Ｕａを算出し直す（ステップＳ１８０）。別言すれば、平均算出部６５０は、今回の満充填量Ｕを用いて平均値Ｕａを更新する。今回算出された平均値Ｕａは、次回の充填制御処理において使用される。なお、平均算出部６５０は、上記の平均算出方法に代えて、最新の過去１０回の満充填量Ｕの平均（移動平均）を算出してもよい。平均値Ｕａを算出した後、制御器６００は、図２の充填制御処理を終了する。
【００３７】
一方、今回の満充填量Ｕが「平均値Ｕａ−許容幅Ｖｒ」よりも小さい場合（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、制御器６００の報知部６７０が、メッセージ（データ）を出力する（ステップＳ１９０）。「メッセージ（データ）」は、今回の満充填量Ｕが平均値Ｕａより少ない旨を表す。先に述べたように、制御器６００の報知部６７０は、メッセージ（データ）をユーザインタフェース７００に送り、ユーザインタフェース７００（ディスプレイ）は、制御器６００からのメッセージ、即ち、今回の充填量が過去の平均値よりも少ないことを示すメッセージを表示する。あるいは、ユーザインタフェース７００は、「いつもより充填量が少なく、通信充填が実施されたか確認することを推奨します。」との通知を表示してもよい。今回の満充填量Ｕが平均値Ｕａより少ない旨のメッセージを出力した後、制御器６００は、満充填量Ｕの平均値Ｕａを算出する処理（ステップＳ１８０）を実行し、図２の充填制御処理を終了する。ステップＳ１８０の処理については前述した通りである。
【００３８】
変形例の充填制御処理を説明する。図３は、変形例の充填制御処理のフローチャートである。図２のフローチャートとの相違は、ステップＳ１９０の処理の後は、平均値の算出（ステップＳ１８０）をスキップすることである。即ち、この変形例では、制御器６００は、今回の満充填量Ｕが平均値Ｕａより少ない旨のメッセージ（データ）を出力した場合、今回の満充填量Ｕは、平均値の算出から除外する。そのような処理によって、報知対象となった満充填量Ｕが平均値Ｕａの算出から除外されるため、平均値Ｕａの過度な変動を抑制できる。この処理は、通常は通信充填モードを使うユーザにとって、通信充填モードの平均値の正確性が保てる、という利点がある。
【００３９】
以上説明した実施形態によれば、日常的に通信充填モードによる水素ガスの充填を利用しているユーザに対して、いつもよりも満充填量が少ない場合にその旨のメッセージが報知される。例えば、赤外線通信の不具合によって非通信充填モードが実行される場合や、通信充填モードに対応していない水素充填装置を利用する場合に、満充填量がいつもよりも少なくなる。満充填量がいつもよりも少ないと、ユーザが期待している航続距離が達成できない。ユーザは、今回の充填による航続距離が、いつもよりも短くなることを知ることができる。
【００４０】
一方、車両１０は、日常的に非通信充填モードによる水素ガスの充填を利用しているユーザに対しては、不用意な報知を回避できる。
【００４１】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。車両１０は、２つ以上の水素タンク４００を備えてもよい。
【００４２】
充填完了を判断する処理（ステップＳ１４０）において、制御器６００は、圧力センサ５２２によって計測される圧力Ｐａの変化に基づいて、水素ガスの充填完了を判断してもよい。
【００４３】
今回の満充填量Ｕが平均値Ｕａより少ない旨を報知する処理（ステップＳ１８０）において、ユーザインタフェース７００は、通知に代えて、今回の満充填量Ｕが平均値Ｕａより少ない旨を示す音声を出力してもよいし、通知と音声の両方を出力してもよい。
【００４４】
図２、図３のステップＳ１７０の許容幅Ｖｒはゼロであってもよい。即ち、制御器６００は、今回の充填量Ｕが平均値Ｕａよりも少ない場合に、充填量が少ないことを示すメッセージ（データ）を出力するように構成されていてもよい。ただし、許容幅Ｖｒを設定することで、次の利点が得られる。許容幅Ｖｒがゼロの場合、今回の充填量Ｕが平均値Ｕａからわずかに小さい場合にも上記したメッセージが出力される。その場合、誤報となる場合がある。制御器６００は、平均値Ｕａから所定の許容幅Ｖｒを引いた値よりも少ない場合に上記したメッセージを出力するように構成すれば、誤報の可能性が小さくなる。
【００４５】
以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０…車両（燃料電池車）
１００…燃料電池
２００…回転電機
３００…蓄電池
４００…水素タンク
５０２…充填口リッド
５０４…リッドセンサ
５１０…水素充填口
５２０…水素導入管
５２２…圧力センサ
５２４…充填口側逆止弁
５２６…タンク側逆止弁
５２８…温度センサ
５３０…水素供給管
５３２…水素供給バルブ
５３４…圧力センサ
５５０…赤外線送信器
６００…制御器
６１０…信号受信部
６２０…赤外線送信部
６３０…満充填量算出部
６４０…満充填量記憶部
６５０…平均算出部
６６０…比較部
６７０…報知部
７００…ユーザインタフェース
９００…水素充填装置
９１０…充填ノズル
９５０…赤外線受信器
【図１】
2019047710.tif 000003
【図２】
2019047710.tif 000004
【図３】
2019047710.tif 000005