(57)【要約】  燃料ガス充填システムは、充填装置から供給される燃料ガスの圧力及び車両の燃料タンク内の燃料ガスの温度の少なくとも一方を検出し、燃料ガスの圧力又は温度が急変するガス状態変動が生じているか否かを判定する。燃料ガス充填システムは、燃料ガス圧力及び燃料ガス温度の少なくとも一方に基づいて車両に燃料ガスを充填する第１充填制御と、ガス状態変動に応じた第２充填制御とのいずれかを実行する。このシステムは、通常時は第１充填制御を実行し、ガス状態変動判定手段により前記ガス状態変動が生じていると判定された場合、燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行するか、又は燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する。
2015170670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに対して選択的に接続され、当該貯蔵タンクから供給される燃料ガスを車両の燃料タンクに充填する充填装置と、を備える燃料ガス充填システムであって、  前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力及び車両の燃料タンク内の燃料ガスの温度の少なくとも一方を検出する燃料ガス状態検出手段と、  前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力又は温度が急変するガス状態変動が生じているか否かを判定するガス状態変動判定手段と、  前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力及び燃料ガス温度の少なくとも一方に基づいて前記充填装置から車両に燃料ガスを充填する第１充填制御と、前記ガス状態変動に応じた第２充填制御とのいずれかを実行する充填制御手段と、を備え、  前記充填制御手段は、  通常時は前記第１充填制御を実行し、  前記ガス状態変動判定手段により前記ガス状態変動が生じていると判定された場合、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行するか、又は前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、  前記ガス状態変動判定手段により燃料ガス充填中に燃料ガス圧力による前記ガス状態変動が生じていると判定された場合、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行し、  前記ガス状態変動判定手段により燃料ガス充填中に燃料ガス温度による前記ガス状態変動が生じていると判定された場合、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定された場合、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力、及び前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出される燃料タンク内のガス充填率を監視せずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料ガス充填システムであって、  車両の燃料タンク内の燃料ガス圧力を検出する車両側圧力検出手段をさらに備え、  前記充填制御手段は、第２充填制御時には、前記車両側圧力検出手段により検出された燃料ガス圧力に基づいてガス充填を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、第２充填制御時には、前記車両側圧力検出手段により検出された燃料タンク内の燃料ガス圧力が充填停止圧力に到達するか、前記車両側圧力検出手段により検出された燃料タンク内の燃料ガス圧力と前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度とから算出されるガス充填率が充填停止充填率に到達するまでガス充填を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記ガス状態変動判定手段は、前記充填装置に接続されている前記貯蔵タンクが異なる前記貯蔵タンクに切り換えられた時に、燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定する、  燃料ガス充填システム。
【請求項７】
請求項２から５のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記ガス状態変動判定手段は、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力に基づいて圧力変動値を算出し、当該圧力変動値が予め定められた第１圧力変動基準値以上の時に、燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定する、  燃料ガス充填システム。
【請求項８】
請求項２から５のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記貯蔵タンクの切り換え時に前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と、充填停止圧力との圧力差を算出する圧力差算出手段をさらに備え、  前記充填制御手段は、燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定された場合であっても、前記圧力差が基準圧力差以下である時には第１充填制御を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項９】
請求項３から８のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、所定時間が経過した時に、第２充填制御から第１充填制御に切り換える、  燃料ガス充填システム。
【請求項１０】
請求項３から８のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力に基づいて算出された圧力変動値が予め定められた第２圧力変動基準値以下となった時に、第２充填制御から第１充填制御に切り換える、  燃料ガス充填システム。
【請求項１１】
請求項３から８のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出されるガス充填率が充填停止充填率以下に戻った時に、第２充填制御から第１充填制御に切り換える、  燃料ガス充填システム。
【請求項１２】
請求項１又は２に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定された場合、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度と燃料ガス圧力とから算出される燃料タンク内のガス充填率を監視せずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、第２充填制御時には、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力が充填停止圧力に到達するか、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度の代用値とから算出される燃料タンク内のガス充填率が充填停止充填率に到達するまでガス充填を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填装置から前記燃料タンクまでの燃料ガス供給経路を閉回路とすることでリーク判定を実行するリーク判定実行手段をさらに備え、  前記ガス状態変動判定手段は、前記リーク判定の実行時に、燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定する、  燃料ガス充填システム。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記ガス状態変動判定手段は、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度に基づいて温度低下量を算出し、当該温度低下量が予め定められた第１温度低下量以上の時に、燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定する、  燃料ガス充填システム。
【請求項１６】
請求項１２又は１３に記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填装置から供給される燃料ガスの流量を検出する燃料ガス流量検出手段をさらに備え、  前記ガス状態変動判定手段は、前記燃料ガス流量検出手段により検出された燃料ガス流量に基づいて流量低下量を算出し、当該流量低下量が予め定められた基準流量低下量以上の時に、燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定する、  燃料ガス充填システム。
【請求項１７】
請求項１２から１６のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、所定時間が経過した時に、第２充填制御から第１充填制御に切り換える、  燃料ガス充填システム。
【請求項１８】
請求項１２から１６のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度に基づいて算出された温度低下量が予め定められた第２温度低下量以下となった時に、第２充填制御から第１充填制御に切り換える、  燃料ガス充填システム。
【請求項１９】
請求項１２から１６のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出されるガス充填率が充填停止充填率以下に戻った時に、第２充填制御から第１充填制御に切り換える、  燃料ガス充填システム。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、  前記充填制御手段は、第１充填制御時には、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力が充填停止圧力に到達するか、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出される燃料タンク内のガス充填率が充填停止充填率に到達するまでガス充填を実行する、  燃料ガス充填システム。
【請求項２１】
燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに対して選択的に接続され、当該貯蔵タンクから供給される燃料ガスを車両の燃料タンクに充填する充填装置と、を備える燃料ガス充填システムを用いた燃料ガス充填方法であって、  前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力及び車両の燃料タンク内の燃料ガスの温度の少なくとも一方を検出する燃料ガス状態検出ステップと、  前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力又は温度が急変するガス状態変動が生じているか否かを判定するガス状態変動判定ステップと、  前記燃料ガス状態検出ステップにより検出された燃料ガス圧力及び燃料ガス温度の少なくとも一方に基づいて前記充填装置から車両に燃料ガスを充填する第１充填制御と、前記ガス状態変動に応じた第２充填制御とのいずれかを実行する充填制御ステップと、を備え、  前記充填制御ステップは、  通常時は前記第１充填制御を実行し、  前記ガス状態変動判定ステップにより前記ガス状態変動が生じていると判定された場合、前記燃料ガス状態検出ステップにより検出された燃料ガス圧力を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行するか、又は前記燃料ガス状態検出ステップにより検出された燃料ガス温度を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、  燃料ガス充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車両に燃料ガスを充填する燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  特許第４０７１６４８号公報には、貯蔵タンクに蓄えられた水素ガスを燃料電池車両の燃料タンクに充填する水素充填システムが開示されている。
【発明の概要】
【０００３】  このような水素充填システムとしては、水素ガスを貯蔵する複数の貯蔵タンクと、いずれかの貯蔵タンクに対して選択的に接続され、車両の燃料タンクに水素ガスを充填するディスペンサ（充填装置）とを備えるものが一般的である。
【０００４】  水素充填システムによる水素充填は、貯蔵タンクと車両の燃料タンクとの水素ガスの差圧を利用して実行される。水素充填は、ディスペンサから供給される水素ガスの圧力等を監視しながら、当該水素圧力が充填停止圧力に到達するまで行われる。
【０００５】  上記した水素充填システムでは、水素充填中に、例えばディスペンサと貯蔵タンクとの接続が切り換えられることがある。このようなタンク切換直後には、貯蔵タンク内の高圧の水素ガスがディスペンサに供給されるため、ディスペンサに設けられた配管や継手部品等での圧力損失に起因して、ディスペンサ内の水素ガスの圧力が一時的に急増する。ある程度水素充填が進んだ段階でディスペンサ側の水素圧力が一時的に上昇すると、当該水素圧力が充填停止圧力に到達してしまい、燃料タンク内に所望量の水素ガスが充填されていないにもかかわらず、水素充填が終了（誤停止）してしまう。
【０００６】  また、水素充填中には、例えばディスペンサから燃料タンクまでのガス供給経路を閉回路とすることで、水素ガス漏れの有無を判定するリーク判定制御を行うことがある。このようなリーク判定制御実行時には、水素ガスの供給が停止されることで、燃料タンク内の水素温度が一時的に低下する。燃料タンク内の水素温度が一時的に低下すると、当該水素温度に基づいて算出される水素充填率が上昇し、水素充填率が充填停止充填率に到達してしまうことがある。その結果、燃料タンク内に所望量の水素ガスが充填されていないにもかかわらず、水素充填が終了（誤停止）してしまう。
【０００７】  上述の通り、従来の水素充填システム（燃料ガス充填システム）では、水素ガスの状態（圧力又は温度）が急変するガス状態変動が生じた場合に、燃料ガスとしての水素ガスを効率的に車両の燃料タンクに充填することができないという問題がある。
【０００８】  本発明の目的は、燃料ガスを効率的に車両の燃料タンクに充填することが可能な燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法を提供することである。
【０００９】  本発明のある態様によれば、燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵タンクと、貯蔵タンクに対して選択的に接続され、貯蔵タンクから供給される燃料ガスを車両の燃料タンクに充填する充填装置と、を備える燃料ガス充填システムが提供される。燃料ガス充填システムは、充填装置から供給される燃料ガスの圧力及び車両の燃料タンク内の燃料ガスの温度の少なくとも一方を検出する燃料ガス状態検出手段と、充填装置から供給される燃料ガスの圧力又は温度が急変するガス状態変動が生じているか否かを判定するガス状態変動判定手段と、燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力及び燃料ガス温度の少なくとも一方に基づいて充填装置から車両に燃料ガスを充填する第１充填制御と、ガス状態変動に応じた第２充填制御とのいずれかを実行する充填制御手段と、を備える。充填制御手段は、通常時は第１充填制御を実行し、ガス状態変動判定手段によりガス状態変動が生じていると判定された場合、燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行するか、又は燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による水素充填システムの概略構成図である。
【図２】図２は、ディスペンサから供給される水素ガスの圧力及び流量の変化と、車両の燃料タンク内の水素ガスの圧力の変化を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第２実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第３実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第４実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第５実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第６実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図９】図９は、水素充填システムでのリーク判定制御実行中におけるガス状態変動について説明する図である。
【図１０】図１０は、第７実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第８実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第９実施形態による水素充填システムのコントローラが実行する水素充填制御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】  以下、図面等を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】  ＜第１実施形態＞  図１は、本発明の第１実施形態による水素充填システムの概略構成図である。
【００１３】  図１に示す水素充填システム１００は、燃料電池車両２００の燃料タンク２１０に対し、燃料ガスとしての水素ガスを充填する燃料ガス充填システム、いわゆる水素ガスステーションである。水素充填システム１００は、コンプレッサ１０と、水素ガスを貯蔵する複数の貯蔵タンク２０と、貯蔵タンク２０から供給される水素ガスを車両２００の燃料タンク２１０に充填するディスペンサ３０と、当該システムを統括的に制御するコントローラ４０と、を備える。
【００１４】  水素充填システム１００では水素ガスは複数の貯蔵タンク２０に蓄えられており、これら貯蔵タンク２０は低圧用貯蔵タンク２１、中圧用貯蔵タンク２２、及び高圧用貯蔵タンク２３から構成されている。低圧用貯蔵タンク２１には当該タンク内の水素ガスの圧力を検出する第１圧力センサ４１が設けられている。また、中圧用貯蔵タンク２２には当該タンク内の水素ガスの圧力を検出する第２圧力センサ４２が設けられており、高圧用貯蔵タンク２３には当該タンク内の水素ガスの圧力を検出する第３圧力センサ４３が設けられている。
【００１５】  低圧用貯蔵タンク２１、中圧用貯蔵タンク２２、及び高圧用貯蔵タンク２３は、配管１１を介してコンプレッサ１０に接続されている。コンプレッサ１０は、各貯蔵タンク２１，２２，２３に水素ガスを圧縮供給するポンプである。配管１１は、上流端がコンプレッサ１０に接続されるメイン流路１１Ａと、メイン流路１１Ａの下流端から分岐して各貯蔵タンク２１，２２，２３の入口部に接続する分岐流路１１Ｂと、を有している。
【００１６】  低圧用貯蔵タンク２１に接続する分岐流路１１Ｂには、当該流路を開閉する第１上流開閉弁１２が設けられる。また、中圧用貯蔵タンク２２に接続する分岐流路１１Ｂには当該流路を開閉する第２上流開閉弁１３が設けられ、高圧用貯蔵タンク２３に接続する分岐流路１１Ｂには当該流路を開閉する第３上流開閉弁１４が設けられる。これら開閉弁１２，１３，１４の開度はコントローラ４０によって制御される。
【００１７】  さらに、低圧用貯蔵タンク２１、中圧用貯蔵タンク２２、及び高圧用貯蔵タンク２３は、配管１５を介してディスペンサ３０に接続されている。配管１５は、下流端がディスペンサ３０に接続されるメイン流路１５Ａと、メイン流路１５Ａの上流端から分岐して各貯蔵タンク２１，２２，２３の出口部に接続する分岐流路１５Ｂと、を有している。
【００１８】  低圧用貯蔵タンク２１に接続する分岐流路１５Ｂには、当該流路を開閉する第１下流開閉弁１６が設けられる。また、中圧用貯蔵タンク２２に接続する分岐流路１５Ｂには当該流路を開閉する第２下流開閉弁１７が設けられ、高圧用貯蔵タンク２３に接続する分岐流路１５Ｂには当該流路を開閉する第３下流開閉弁１８が設けられる。さらに、配管１５のメイン流路１５Ａには、各貯蔵タンク２１，２２，２３からディスペンサ３０に供給される水素ガスの流量を調整する流量調整弁１９が設けられる。これら開閉弁１６，１７，１８及び流量調整弁１９の開度はコントローラ４０によって制御される。なお、配管１５のメイン流路１５Ａには、メイン流路１５Ａ内を流れる水素ガスの流量を検出する流量センサ４４（ガス流量検出手段）が設けられている。流量センサ４４は、後述するディスペンサ３０に設けられてもよい。
【００１９】  水素充填システム１００は、必要に応じてトレーラ等により輸送されてくる輸送用タンク１に蓄えられた水素ガスを各貯蔵タンク２１，２２，２３に貯蔵するように構成されている。輸送用タンク１内の水素圧力は約２０ＭＰａに設定されており、輸送用タンク１からの水素ガスは、コンプレッサ１０により加圧圧縮され、各貯蔵タンク２１，２２，２３に供給される。
【００２０】  低圧用貯蔵タンク２１に水素ガスを貯蔵する場合には、第１上流開閉弁１２のみを開弁状態とし、その他の開閉弁１３，１４，１６，１７，１８を閉弁状態として、コンプレッサ１０により水素ガスを低圧用貯蔵タンク２１に供給する。また、中圧用貯蔵タンク２２に水素ガスを貯蔵する場合には、第２上流開閉弁１３のみを開弁状態とし、その他の開閉弁１２，１４，１６，１７，１８を閉弁状態として、コンプレッサ１０により水素ガスを中圧用貯蔵タンク２２に供給する。さらに、高圧用貯蔵タンク２３に水素ガスを貯蔵する場合には、第３上流開閉弁１４のみを開弁状態とし、その他の開閉弁１２，１３，１６，１７，１８を閉弁状態として、コンプレッサ１０により水素ガスを高圧用貯蔵タンク２３に供給する。本実施形態では、低圧用貯蔵タンク２１、中圧用貯蔵タンク２２、高圧用貯蔵タンク２３の水素ガスの貯蔵上限圧力はそれぞれ４０ＭＰａ、６０ＭＰａ、８０ＭＰａに設定されている。
【００２１】  なお、水素充填システム１００は、既製の水素ガスを各貯蔵タンク２１，２２，２３に貯蔵するオフサイト型システムとして構成されているが、システム内で製造した水素ガスを各貯蔵タンク２１，２２，２３に貯蔵するオンサイト型システムとして構成されてもよい。
【００２２】  次に、図１を参照して、水素充填システム１００を構成するディスペンサ３０について説明する。
【００２３】  ディスペンサ３０は、低圧用貯蔵タンク２１、中圧用貯蔵タンク２２、及び高圧用貯蔵タンク２３のいずれかに対して選択的に接続され、接続されたタンクから供給される水素ガスを車両２００の燃料タンク２１０に充填する充填装置である。ディスペンサ３０は、充填ホース３１と、充填ホース３１の先端に設けられた充填ノズル３２と、水素ガスの充填状態情報等を表示する表示部３３と、車両２００から送信される車両側情報を受信する受信部３４と、を備える。
【００２４】  ディスペンサ３０は、低圧用貯蔵タンク２１、中圧用貯蔵タンク２２、及び高圧用貯蔵タンク２３のいずれかのタンクに接続され、接続されたタンク内の水素圧力と車両２００の燃料タンク２１０内の水素圧力との差圧を利用して、燃料タンク２１０内に水素ガスを充填する。ディスペンサ３０からの水素ガスは、充填ホース３１及び充填ノズル３２を通じて車両２００に供給される。充填ノズル３２は、車両２００の燃料タンク２１０の充填口に対して着脱可能に構成されている。なお、ディスペンサ３０は、当該ディスペンサ３０から供給される水素ガスの圧力（ディスペンサ３０内の水素圧力）を検出するシステム側圧力センサ３５（ガス状態検出手段）と、当該ディスペンサ３０から供給される水素ガスの温度（ディスペンサ３０内の水素温度）を検出するシステム側温度センサ３６と、を有している。
【００２５】  表示部３３は、水素ガスの充填状態情報を表示するディスプレイであって、ディスペンサ３０の前面上部に配置される。表示部３３には、充填状態情報として水素ガスの充填状況や充填終了予定時間等が表示される。なお、表示部３３は、目標水素充填量や充填料金等、水素充填の終了に関するパラメータを任意に設定できるようにタッチパネル式ディスプレイとして構成されてもよい。
【００２６】  ディスペンサ３０は、受信部３４を介して、車両側情報を受信できるように構成されている。つまり、水素充填システム１００のディスペンサ３０の受信部３４と、水素充填のために停車している車両２００の送信部２２０とが１００ミリ秒間隔で赤外線通信を行うようになっており、車両２００の送信部２２０から送信された車両側情報がディスペンサ３０の受信部３４で受信される。なお、車両側の送信部２２０を燃料タンク２１０の充填口近傍に設け、ディスペンサ側の受信部３４を充填ノズル３２に設け、送信部２２０及び受信部３４は、充填ノズル３２が燃料タンク２１０の充填口に接続された時に赤外線通信を開始するように構成されてもよい。
【００２７】  車両２００は送信部２２０に接続される車両コントローラ２３０を備えており、車両コントローラ２３０によって送信部２２０からディスペンサ３０の受信部３４への赤外線通信制御が実行される。車両コントローラ２３０には、燃料タンク２１０内の水素ガスの圧力を検出する車両側圧力センサ２１１（車両側圧力検出手段）や、燃料タンク２１０内の水素ガスの温度を検出する車両側温度センサ２１２（ガス状態検出手段）の検出信号が入力される。
【００２８】  車両２００の送信部２２０からディスペンサ３０の受信部３４に送信される車両側情報は、固定情報及び変動情報を含んでいる。固定情報には、赤外線通信規格を識別するためのプロトコル情報や、車両コントローラ２３０で使用されている通信ソフトウェアのバージョン情報、燃料タンク２１０の圧力仕様情報及びタンク容積情報等が含まれる。変動情報には、水素ガスを燃料タンク２１０に充填可能な状態であるか否かを示す充填可否情報や、車両側圧力センサ２１１及び車両側温度センサ２１２により検出された燃料タンク２１０内の水素圧力情報及び水素温度情報等が含まれる。
【００２９】  水素充填システム１００の車両２００に対する水素充填制御は、システム側のコントローラ４０によって実行される。コントローラ４０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えるマイクロコンピュータとして構成される。
【００３０】  コントローラ４０には、第１〜第３圧力センサ４１〜４３、流量センサ４４、システム側圧力センサ３５、及びシステム側温度センサ３６等からの検出信号の他、ディスペンサ３０の受信部３４で受信される車両側情報が入力される。コントローラ４０は、これらの入力情報に基づき水素充填制御を実行する。
【００３１】  図２を参照して、水素充填制御の流れについて説明する。図２は、システム側圧力センサ３５によって検出される水素圧力の変化、流量センサ４４によって検出される水素流量の変化、及び車両２００の燃料タンク２１０内の水素圧力の変化を示すタイミングチャートである。図２は、ほぼ空の状態の燃料タンク２１０に水素ガスを満充填する場合を例示した図である。
【００３２】  水素充填システム１００による水素充填は、水素充填のために停車している車両２００の燃料タンク２１０の充填口にディスペンサ３０の充填ノズル３２がセットされた後、実行される。
【００３３】  時刻ｔ１で水素充填が開始されると、第１下流開閉弁１６及び流量調整弁１９が開かれ、その他の開閉弁１２，１３，１４，１７，１８が閉じられることで、低圧用貯蔵タンク２１からの水素ガスがディスペンサ３０を介して車両２００に供給される。低圧用貯蔵タンク２１と車両２００の燃料タンク２１０との水素ガスの差圧を利用し、その差圧が低圧用閾値に到達するまで水素充填が行われる。水素充填システム１００側から車両に供給される水素ガスは、流量調整弁１９により、一定流量となるように制御される。つまり、流量調整弁１９は、流量センサ４４により検出される水素流量に基づいてフィードバック制御される。
【００３４】  低圧用貯蔵タンク２１と燃料タンク２１０の水素ガスの差圧が低圧用閾値となる時刻ｔ２において第１下流開閉弁１６が閉じられ、その後時刻ｔ３において第２下流開閉弁１７が開かれる。これにより、中圧用貯蔵タンク２２からの水素ガスがディスペンサ３０を介して車両２００に供給され、時刻ｔ４において中圧用貯蔵タンク２２と車両２００の燃料タンク２１０との水素ガスの差圧が中圧用閾値に到達するまで水素充填が行われる。
【００３５】  時刻ｔ４において第２下流開閉弁１７が閉じられ、その後時刻ｔ５において第３下流開閉弁１８が開かれる。これにより、高圧用貯蔵タンク２３と車両２００の燃料タンク２１０との水素ガスの差圧を利用して、高圧用貯蔵タンク２３からの水素ガスがディスペンサ３０を介して車両２００に供給される。高圧用貯蔵タンク２３の水素ガスによる水素充填は、ディスペンサ３０から車両２００に供給される水素ガスの圧力、つまりシステム側圧力センサ３５で検出される水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１（例えば７０ＭＰａ）に到達するまで継続される。このように水素充填システム１００は、システム側の水素圧力Ｐｓに基づいて充填停止の判断を実行するように構成されている。
【００３６】  上述の通り、水素充填システム１００では、水素充填中にディスペンサ３０を順次、低圧用貯蔵タンク２１、中圧用貯蔵タンク２２、高圧用貯蔵タンク２３に接続することで、システム側から車両２００に供給される水素ガスの圧力が段階的に高められる。このような水素充填システム１００では、タンク切換直後に各貯蔵タンク２１，２２，２３内の高圧の水素ガスがディスペンサ３０に供給されるため、図２の破線領域Ｒ１〜Ｒ３に示すようにディスペンサ３０内の水素ガスの圧力が一時的に急増する。貯蔵タンク切換え時のシステム側の水素圧力の急増は、ディスペンサ３０内の配管や、充填ホース３１、配管等を接続する継手での圧力損失に起因する。但し、充填ノズル３２より先では上述のような圧力変動の影響は抑制され、燃料タンク２１０内においては水素圧力の一時的な急増等はほとんど生じない。
【００３７】  このような水素充填システム１００において、特に高圧用貯蔵タンク２３に切り換えられた場合には、タンク切換直後のシステム側の水素圧力の一時的急増（図２の破線領域Ｒ３参照）によって、当該水素圧力が充填停止圧力Ｐ１を超えてしまうことがある。この場合には、車両２００の燃料タンク２１０に予定していた量の水素ガスが充填されていないにもかかわらず、水素充填システム１００による水素充填が終了（誤停止）してしまう。
【００３８】  そこで、本実施形態による水素充填システム１００では、上述のような水素充填の誤停止が発生することを防止するため、貯蔵タンク切換時等にシステム側の水素圧力（ガス状態）が急変することを考慮して水素充填制御を実行する。
【００３９】  図３を参照して、水素充填システム１００での水素充填制御の詳細について説明する。図３は、水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。水素充填制御は、車両２００の燃料タンク２１０の充填口にディスペンサ３０の充填ノズル３２が接続された時に開始される。
【００４０】  Ｓ１０１では、コントローラ４０は、水素充填システム１００により水素充填を開始可能か否かを判定する。例えば、コントローラ４０は、ディスペンサ３０の受信部３４で受信した車両側情報に含まれる各種データが水素充填システム１００に適合するものであるかを確認し、水素充填開始の可否を決定する。
【００４１】  Ｓ１０１で水素充填の開始ができないと判定された場合には、コントローラ４０は水素充填制御を終了する。これに対して、Ｓ１０１で水素充填の開始が可能であると判定された場合には、コントローラ４０はＳ１０２の処理を実行する。
【００４２】  Ｓ１０２では、コントローラ４０は、システム側温度センサ３６により検出された水素温度Ｔｓと、システム側圧力センサ３５により検出された水素圧力Ｐｓに基づいて、水素充填を停止するための基準値となる充填停止圧力Ｐ１を算出する。水素充填開始前にシステム側温度センサ３６により検出される水素温度Ｔｓは環境温度（外気温）となり、水素充填開始前にシステム側圧力センサ３５により検出される水素圧力Ｐｓは車両２００の燃料タンク２１０内の初期圧力となる。外気温はシステム側温度センサ３６とは別に設けられた温度センサにより検出されてもよく、燃料タンク２１０内の初期圧力はシステム側圧力センサ３５とは別に設けられた圧力センサにより検出されてもよい。
【００４３】  なお、充填停止圧力Ｐ１は、例えば満充填となった場合における燃料タンク２１０内の水素ガスの圧力として算出される。充填停止圧力Ｐ１は、運転者等が要求する燃料タンク２１０への充填水素量に応じて変化する値として算出されてもよい。
【００４４】  Ｓ１０３では、コントローラ４０は、車両２００の燃料タンク２１０の仕様等に応じて、水素充填を停止するための基準値となる充填停止充填率ＳＯＣ１［％］を設定する。充填停止充填率ＳＯＣ１は、例えば満充填となった場合における燃料タンク２１０内に占める水素ガスの割合である。充填停止充填率ＳＯＣ１は、運転者等が要求する燃料タンク２１０への充填水素量に応じて変化する値として設定されてもよい。
【００４５】  Ｓ１０４では、コントローラ４０は、第１下流開閉弁１６及び流量調整弁１９を開いて、水素充填開始処理を実行する。これにより、水素充填システム１００のディスペンサ３０から車両２００の燃料タンク２１０に対して水素ガスの充填が開始される。ここでは、低圧用貯蔵タンク２１とディスペンサ３０を接続して水素充填を開始する場合を説明するが、車両２００の燃料タンク２１０内の水素圧力によっては中圧用貯蔵タンク２２又は高圧用貯蔵タンク２３とディスペンサ３０を接続して水素充填を開始してもよい。
【００４６】  Ｓ１０５では、コントローラ４０は、ディスペンサ３０と各貯蔵タンク２１，２２，２３との接続が切り換えられたか否かを判定する。コントローラ４０は、第１〜第３下流開閉弁１６〜１８の開弁状態に基づいて貯蔵タンク切換えの有無を検出する。例えば、コントローラ４０は、第１下流開閉弁１６が閉弁され、第２下流開閉弁１７が閉弁状態から開弁された時に低圧用貯蔵タンク２１から中圧用貯蔵タンク２２に切り換えられたと判断する。Ｓ１０５は、システム側の水素圧力が一時的に急変するガス状態変動（図２の破線領域Ｒ１〜Ｒ３参照）が生じているか否か、つまりガス状態変動の有無を判定する処理である。このように、コントローラ４０はガス状態変動変動判定手段として機能する。
【００４７】  Ｓ１０５で貯蔵タンク切換えが行われていないと判定された場合には、コントローラ４０は、システム側の水素圧力が一時的に急変するガス状態変動が生じていないと判断し、Ｓ１０６の処理を実行する。
【００４８】  Ｓ１０６では、コントローラ４０は、ディスペンサ３０のシステム側圧力センサ３５により検出される現在のシステム側の水素圧力Ｐｓを読み込み、車両２００の車両側温度センサ２１２により検出される現在の燃料タンク２１０内の水素温度Ｔｃを読み込む。
【００４９】  その後、Ｓ１０７において、コントローラ４０は、Ｓ１０６で読み込んだシステム側の水素圧力Ｐｓ及び車両側の水素温度Ｔｃに基づいて、現在の燃料タンク２１０内における水素ガスの充填率ＳＯＣｓを算出する。なお、充填率は、以下の（１）式に基づいて算出される。
【００５０】
【数１】
2015170670.tif 000003
【００５１】  （１）式において、分子のｄ（Ｐ，Ｔ）は、水素圧力がＰ、水素温度がＴである時のガス密度を表わしている。分母のｄ（７０ＭＰａ，１５℃）は、予め設定された値であり、水素圧力が７０ＭＰａ、水素温度が１５℃である時のガス密度を表わしている。
【００５２】  Ｓ１０８では、コントローラ４０は、Ｓ１０６で読み込んだシステム側の水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１より小さく、かつＳ１０７で算出した水素充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１より小さいかを判定する。
【００５３】  水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１より小さく、かつ充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１より小さい場合、コントローラ４０は水素充填を継続可能と判断する。そして、コントローラ４０は、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓを監視（参照）しながら水素充填を行うべく、Ｓ１０５以降の処理を再度実行する。
【００５４】  これに対して、水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１以上、又は充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以上の場合、コントローラ４０は、水素充填を継続不能と判断し、Ｓ１０９の処理を実行する。
【００５５】  Ｓ１０９では、コントローラ４０は、水素充填停止処理を実行し、第１〜第３下流開閉弁１６〜１８及び流量調整弁１９を閉弁制御して、水素充填制御を終了する。
【００５６】  Ｓ１０５〜Ｓ１０８で説明したように、水素充填システム１００のコントローラ４０は、貯蔵タンク２０の切り換えがない場合、システム側の水素圧力Ｐｓ、及び水素圧力Ｐｓ及び水素温度Ｔｃに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素ガスを充填する第１充填制御を実行する。
【００５７】  次に、Ｓ１０５の処理において、貯蔵タンク２０の切換えが行われたと判定された場合の制御について説明する。
【００５８】  Ｓ１０５で貯蔵タンク切換えが行われたと判定された場合、コントローラ４０は、水素充填中にシステム側の水素圧力が一時的に急増するガス状態変動が生じていると判断し、Ｓ１１０の処理を実行する。
【００５９】  Ｓ１１０では、コントローラ４０は、システム側圧力センサ３５により検出されるシステム側の水素圧力Ｐｓの読み込みを停止するとともに、水素圧力Ｐｓ及び水素温度Ｔｃに基づく充填率ＳＯＣｓの算出を停止し、水素充填を継続する。このように、水素充填システム１００のコントローラ４０は、貯蔵タンク２０が切り換えられた場合、システム側の水素圧力Ｐｓや充填率ＳＯＣｓを監視せずに水素ガスを充填する第２充填制御を実行する。
【００６０】  Ｓ１１１では、コントローラ４０は、貯蔵タンク切換え後（第２充填制御開始後）から所定時間経過したか否かを判定する。図２に示すように、所定時間は、タンク切換え後の水素圧力変動がおさまるまでの時間であって、予め設定された時間である。本実施形態において、所定時間は例えば数秒〜数十秒程度の時間に設定される。なお、タンク切換え時点でのシステム側の水素圧力Ｐｓが高い場合ほど水素圧力変動の影響を受ける期間が短くなるため、Ｓ１１１で用いられる所定時間は、タンク切換え時点での水素圧力Ｐｓが高くなるほど短く設定されてもよい。
【００６１】  Ｓ１１１で所定時間が経過していないと判定された場合には、コントローラ４０は、Ｓ１１０の処理を再度実行する。これに対して、Ｓ１１１で所定時間が経過したと判定された場合には、コントローラ４０は、Ｓ１０６以降の処理を実行する。このように、コントローラ４０は、貯蔵タンク切換えが行われてから所定時間が経過した時に、水素充填方式を、システム側の水素圧力Ｐｓ及びＳＯＣｓを用いずに水素充填を行う第２充填制御から、水素圧力Ｐｓ及びＳＯＣｓを監視しながら水素充填を行う第１充填制御に切り換える。コントローラ４０は、第１充填制御及び第２充填制御を実行する充填制御手段として機能する。
【００６２】  上記した本実施形態の水素充填システム１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６３】  水素充填システム１００はコントローラ４０を有し、コントローラ４０はシステム側圧力センサ３５によって検出されたシステム側の水素圧力Ｐｓに基づいてディスペンサ３０から車両２００に水素を充填する第１充填制御を実行する。さらに、コントローラ４０は、水素充填中にシステム側の水素圧力が一時的に急変するガス状態変動が生じているか否かを判定し、ガス状態変動が生じている場合にはシステム側の水素圧力Ｐｓを用いずにディスペンサ３０から車両２００に水素を充填する第２充填制御を実行する。なお、コントローラ４０は、貯蔵タンク切換えが行われた時に、システム側の水素圧力が一時的に急変するガス状態変動が生じていると判定する。
【００６４】  したがって、図２の時刻ｔ５において、ディスペンサ３０に接続される貯蔵タンク２０が中圧用貯蔵タンク２２から高圧用貯蔵タンク２３に切り換えられた時には、システム側の水素圧力Ｐｓを用いない第２充填制御を行うため、当該水素圧力Ｐｓが急増して充填停止圧力Ｐ１を超えた場合であっても、水素充填が停止されることがない。これにより、貯蔵タンク切換えに起因する水素充填の誤停止を防止できる。したがって、水素充填システム１００では、車両２００の燃料タンク２１０に所望量の水素ガスが充填される前に水素充填が停止してしまうことがなく、水素ガスを効率的に燃料タンク２１０に充填することが可能となる。
【００６５】  水素充填システム１００のコントローラ４０は、貯蔵タンク切換え後にシステム側の水素圧力Ｐｓを監視しない第２充填制御を実行する。そして、コントローラ４０は、第２充填制御開始後から所定時間が経過した時に、第２充填制御から、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素充填を実行する第１充填制御に切り換える。このように貯蔵タンク切換え後から所定時間経過した時に充填制御を切り換えることで、システム側の水素圧力Ｐｓ等を監視しない第２充填制御が長期間継続することを抑制でき、第２充填制御中に所望量以上の水素ガスが燃料タンク２１０に充填されてしまうことを防ぐことができる。
【００６６】  さらに、水素充填システム１００のコントローラ４０は、システム側の水素圧力Ｐｓに基づいて第１充填制御を行う場合、水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１に到達するか、水素圧力Ｐｓを用いて算出される充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１に到達するまで、水素充填を継続する。このように、水素充填システム１００では、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓの二つのパラメータを監視しながら水素充填を行うので、より安全に水素充填を実行することが可能となる。
【００６７】  ＜第２実施形態＞  図４を参照して、本発明の第２実施形態による水素充填システム１００について説明する。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と同じ機能を果たす構成等には同一の符号を用い、重複する説明を適宜省略する。
【００６８】  図４は、第２実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【００６９】  図４に示すように、第２実施形態の水素充填システム１００では、Ｓ１０４の処理後に実行されるガス状態変動判定処理が第１実施形態のものと相違する。つまり、第２実施形態の水素充填システム１００のコントローラ４０は、Ｓ１０４の処理後にＳ１０５Ａの処理を実行する。
【００７０】  Ｓ１０５Ａでは、コントローラ４０は、システム側の水素圧力の変動値が第１圧力変動基準値Ｐａ以上であるか否かを判定する。第１圧力変動基準値Ｐａは、貯蔵タンク切換え後等におけるシステム側の水素圧力の急増を検出可能な値として予め設定されている。このように、Ｓ１０５Ａは、ディスペンサ３０から供給される水素ガスの圧力が一時的に急変する水素圧力変動（図２の破線領域Ｒ１〜Ｒ３参照）が生じているか否かを判定するガス状態変動判定処理である。
【００７１】  システム側の水素圧力の変動値は、システム側圧力センサ３５により検出される水素圧力Ｐｓに基づいて算出される。例えば、コントローラ４０は、周期的に検出される水素圧力Ｐｓを読み込み、単位時間をあけて検出された二点の水素圧力Ｐｓの偏差の絶対値をシステム側の水素圧力の変動値として算出する。なお、二つの水素圧力Ｐｓのうち一方の水素圧力Ｐｓによって他方の水素圧力Ｐｓを除して圧力変動率を算出し、この圧力変動率をシステム側の水素圧力の変動値としてもよい。
【００７２】  システム側の水素圧力の変動値が第１圧力変動基準値Ｐａより小さい場合には、コントローラ４０は、Ｓ１０６以降の処理を行い、水素圧力Ｐｓ及び当該水素圧力Ｐｓを用いて算出される充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素ガスを充填する第１充填制御を実行する。
【００７３】  これに対して、システム側の水素圧力の変動値が第１圧力変動基準値Ｐａ以上の場合には、コントローラ４０はＳ１１０以降の処理を実行する。Ｓ１１０において、コントローラ４０は、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓを監視せずに水素ガスを充填する第２充填制御を実行する。
【００７４】  第２実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、水素充填中にシステム側の水素圧力の変動値が第１圧力変動基準値Ｐａ以上となった時に貯蔵タンク切換え等に起因する一時的な水素圧力変動（ガス状態変動）が生じていると判定し、第２充填制御を実行する。
【００７５】  したがって、ディスペンサ３０に接続されるタンクが中圧用貯蔵タンク２２から高圧用貯蔵タンク２３に切り換えられた場合等には、システム側の水素圧力Ｐｓを用いない第２充填制御が実行されるため、水素圧力Ｐｓが一時的に急増して充填停止圧力Ｐ１を超えた場合であっても、水素充填が停止されることがない。また、本実施形態では、貯蔵タンク切換え以外の要因でシステム側の水素圧力Ｐｓが急増した場合にも、水素充填が停止されることがない。これにより、水素充填システム１００では、車両２００の燃料タンク２１０に所望量の水素ガスが充填される前に水素充填が停止してしまうことがなく、水素ガスを効率的に燃料タンク２１０に充填することが可能となる。
【００７６】  ＜第３実施形態＞  図５を参照して、本発明の第３実施形態による水素充填システム１００について説明する。図５は、第３実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【００７７】  図５に示すように、第３実施形態の水素充填システム１００は、Ｓ１１０の処理前にＳ１２０の処理を実行する点において第１実施形態の水素充填システムと相違する。
【００７８】  第３実施形態の水素充填システム１００のコントローラ４０は、Ｓ１０５で貯蔵タンク切換えが行われたと判定された場合に、Ｓ１２０の処理を実行する。
【００７９】  Ｓ１２０では、コントローラ４０は、タンク切換時圧力差ΔＰｓが基準圧力差ΔＰ１以下であるか否かを判定する。
【００８０】  コントローラ４０は、充填停止圧力Ｐ１から、貯蔵タンク切換時にシステム側圧力センサ３５によって検出された水素圧力Ｐｓを差し引いた値を、タンク切換時圧力差ΔＰｓとして算出する。例えば、図２に示すように中圧用貯蔵タンク２２から高圧用貯蔵タンク２３に切り換えられた場合には、高圧用貯蔵タンク２３の切換えタイミングである時刻ｔ５でのシステム側の水素圧力Ｐｓと、充填停止圧力Ｐ１とに基づいてタンク切換時圧力差ΔＰｓが算出される。なお、基準圧力差ΔＰ１は、タンク切換え後から所定時間行われる第２充填制御中に燃料タンク２１０内の水素ガスの圧力が充填停止圧力Ｐ１を超えないような値として予め設定されている。このように、コントローラ４０はタンク切換時圧力差を算出する圧力差算出手段として機能する。
【００８１】  タンク切換時圧力差ΔＰｓが基準圧力差ΔＰ１より大きい場合には、コントローラ４０は、Ｓ１１０の処理を行い、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓを監視せずに水素ガスを充填する第２充填制御を実行する。つまり、タンク切換時圧力差ΔＰｓが基準圧力差ΔＰ１より大きい場合には、コントローラ４０は、第２充填制御中に燃料タンク２１０内の水素圧力が充填停止圧力に到達することがないと判断し、Ｓ１１０以降の処理を実行する。
【００８２】  これに対して、タンク切換時圧力差ΔＰｓが基準圧力差ΔＰ１以下の場合には、コントローラ４０は、Ｓ１０６以降の処理に基づいて、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素ガスを充填する第１充填制御を実行する。つまり、タンク切換時圧力差ΔＰｓが基準圧力差ΔＰ１以下の場合には、コントローラ４０は、第２充填制御中に燃料タンク２１０内の水素圧力が充填停止圧力に到達する可能性があると判断し、貯蔵タンク切換時であっても第２充填制御ではなく第１充填制御を実行する。
【００８３】  第３実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、貯蔵タンク切換時であってもタンク切換時圧力差ΔＰｓが基準圧力差ΔＰ１以下である場合には、第２充填制御ではなく、水素圧力Ｐｓ等を監視しながら水素ガスを充填する第１充填制御を実行する。
【００８４】  車両２００の燃料タンク２１０の水素圧力が充填停止圧力Ｐ１近傍まで上昇している場合に、貯蔵タンク切換え後の第２充填制御を実行すると、水素圧力等を監視せずに水素充填が行われるため、燃料タンク２１０内の水素圧力が充填停止圧力Ｐ１を超えても水素ガスが供給されるおそれがある。しかしながら、水素充填システム１００では、車両２００の燃料タンク２１０の水素圧力が充填停止圧力Ｐ１近傍まで上昇している場合（Ｓ１２０でＹの場合）、第２充填制御ではなく第１充填制御を実行するので、燃料タンク２１０内の水素圧力が充填停止圧力Ｐ１を超えた状態で水素ガスが充填されてしまうことを確実に回避できる。したがって、水素充填システム１００によれば、車両２００に対して水素ガスを安全に充填することが可能となる。
【００８５】  ＜第４実施形態＞  図６を参照して、本発明の第４実施形態による水素充填システム１００について説明する。図６は、第４実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【００８６】  図６に示すように、第４実施形態の水素充填システム１００は、貯蔵タンク切換後にＳ１３０〜Ｓ１３２の処理を実行する点において第１実施形態の水素充填システムと相違する。
【００８７】  第４実施形態の水素充填システム１００のコントローラ４０は、Ｓ１０５で貯蔵タンク切換えが行われたと判定された場合に、Ｓ１３０の処理を実行する。
【００８８】  Ｓ１３０では、コントローラ４０は、ディスペンサ３０の受信部３４で受信された車両側情報に含まれる車両側の水素圧力Ｐｃ及び水素温度Ｔｃを読み込む。水素圧力Ｐｃは、車両２００の車両側圧力センサ２１１により検出される燃料タンク２１０内の水素ガスの圧力である。
【００８９】  Ｓ１３１では、コントローラ４０は、Ｓ１３０で読み込まれた水素圧力Ｐｃ及び水素温度Ｔｃに基づいて、現在の燃料タンク２１０内における水素ガスの充填率ＳＯＣｃを算出する。充填率ＳＯＣｃは、前述した（１）式に基づいて算出される。
【００９０】  Ｓ１３２では、コントローラ４０は、Ｓ１３０で読み込んだ車両側の水素圧力Ｐｃが充填停止圧力Ｐ１より小さく、かつＳ１３１で算出した充填率ＳＯＣｃが充填停止充填率ＳＯＣ１より小さいかを判定する。
【００９１】  水素圧力Ｐｃが充填停止圧力Ｐ１より小さく、かつ充填率ＳＯＣｃが充填停止充填率ＳＯＣ１より小さい場合には、コントローラ４０は、水素圧力Ｐｃ及び充填率ＳＯＣｃを監視しながら水素充填（第２充填制御）を継続し、Ｓ１１１の処理を実行する。
【００９２】  これに対して、水素圧力Ｐｃが充填停止圧力Ｐ１以上、又は充填率ＳＯＣｃが充填停止充填率ＳＯＣ１以上の場合には、コントローラ４０はＳ１０９の処理を実行し、水素充填制御を終了する。
【００９３】  第４実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、貯蔵タンク切換後、システム側の水素圧力Ｐｓ等を監視せず、車両側の水素圧力Ｐｃ及び当該水素圧力Ｐｃを用いて算出される充填率ＳＯＣｃを監視しながら水素ガスを充填する第２充填制御を実行する。つまり、コントローラ４０は、ガス状態変動が生じている場合、通常時充填管理パラメータではなく、ガス状態変動時充填管理パラメータを監視しながら第２充填制御を実行する。
【００９４】  この水素充填システム１００によれば、貯蔵タンク切換後から所定時間経過するまで行われる第２充填制御中に、システム側ではなく車両側の水素圧力情報のみを用いて水素ガスが所望量充填された否かを確認するため、第２充填制御によっても所望量の水素ガスを充填した時点で水素充填を終了させることが可能となる。その結果、水素ガスをより効率的に車両２００の燃料タンク２１０に充填することが可能となる。
【００９５】  ＜第５実施形態＞  図７を参照して、本発明の第５実施形態による水素充填システム１００について説明する。図７は、第５実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【００９６】  第５実施形態の水素充填システム１００は、第２充填制御の切換タイミングの判定（図７のＳ１１１Ａ）が第４実施形態の水素充填システムでの判定（図６のＳ１１１）と相違する。水素充填システム１００のコントローラ４０は、貯蔵タンク切換後から車両側の水素圧力情報を監視しながら水素充填を実行する（Ｓ１３０〜Ｓ１３２）。そして、コントローラ４０は、Ｓ１３２の処理後にＳ１１１Ａの処理を実行する。
【００９７】  Ｓ１１１Ａは、第２充填制御の切換タイミングの判定に関する処理である。Ｓ１１１Ａでは、コントローラ４０は、システム側の水素圧力の変動値が第２圧力変動基準値Ｐｂ以下であるか否かを判定する。第２圧力変動基準値Ｐｂは、システム側の水素圧力が大きく変動していないことを検出可能な値であって、図４のＳ１０５Ａで使用される第１圧力変動基準値Ｐａよりも小さな値として予め設定されている。
【００９８】  システム側の水素圧力の変動値は、システム側圧力センサ３５により検出される水素圧力Ｐｓに基づいて算出される。例えば、コントローラ４０は、周期的に検出される水素圧力Ｐｓを読み込み、単位時間をあけて検出された二点の水素圧力Ｐｓの偏差の絶対値をシステム側の水素圧力の変動値とする。なお、二つの水素圧力Ｐｓのうち一方の水素圧力Ｐｓによって他方の水素圧力Ｐｓを除して圧力変動率を算出し、この圧力変動率をシステム側の水素圧力の変動値としてもよい。
【００９９】  システム側の水素圧力の変動値が第２圧力変動基準値Ｐｂより大きい場合には、コントローラ４０は、システム側の水素圧力Ｐｓの変動がまだ安定していないと判断し、第２充填制御を継続すべく、Ｓ１３０の処理を再度実行する。
【０１００】  これに対して、システム側の水素圧力の変動値が第２圧力変動基準値Ｐｂ以下である場合には、コントローラ４０は、システム側の水素圧力Ｐｓの変動が安定したと判断し、充填制御を第２充填制御から第１充填制御に切り換えるべく、Ｓ１０６以降の処理を実行する。
【０１０１】  第５実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、貯蔵タンク切換えがあって第２充填制御が開始された後、システム側の水素圧力の変動値が第２圧力変動基準値Ｐｂ以下である場合に水素充填方式を第２充填制御から第１充填制御に切り換える。第５実施形態では、システム側の水素圧力Ｐｓに基づいて算出される変動値を、充填制御自体を終了するために用いるのではなく、第２充填制御から第１充填制御に切り換えるために用いている。
【０１０２】  このように充填制御の切換えタイミングを、時間経過ではなくシステム側の水素圧力の変動値に基づいて判定することで、水素圧力変動（ガス状態変動）の影響が小さくなる適切なタイミングで、充填制御方式を第２充填制御から第１充填制御に戻すことが可能となる。これにより、水素充填システム１００では、水素充填の制御シーケンスを通常制御としての第１充填制御に速やかに戻すことができる。
【０１０３】  ＜第６実施形態＞  図８を参照して、本発明の第６実施形態による水素充填システム１００について説明する。図８は、第６実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【０１０４】  第６実施形態の水素充填システム１００は、第２充填制御の切換タイミングの判定（図８のＳ１１１Ｂ）が第４実施形態の水素充填システムでの判定（図６のＳ１１１）と相違する。水素充填システム１００のコントローラ４０は、貯蔵タンク切換後から第２充填制御を行い、車両側の水素圧力情報に応じて水素充填を実行する（Ｓ１３０〜Ｓ１３２）。そして、コントローラ４０は、Ｓ１３２の処理後にＳ１１１Ｂの処理を実行する。
【０１０５】  Ｓ１１１Ｂは、第２充填制御の切換タイミングの判定に関する処理である。Ｓ１１１Ｂでは、コントローラ４０は、システム側の水素圧力Ｐｓを用いて算出される充填率ＳＯＣｓが貯蔵タンク切換え後に充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻ったか否かを判定する。つまり、コントローラ４０は、Ｓ１１１Ｂで算出された充填率ＳＯＣｓが貯蔵タンク切換後に充填停止充填率ＳＯＣ１を一旦超え、その後充填停止充填率ＳＯＣ１以下に低下した場合に、充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻ったと判定する。
【０１０６】  水素圧力Ｐｓが上昇しても充填率ＳＯＣsが十分に低い値である場合には、そもそも充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１を超えることはない。そのため、充填率ＳＯＣsが十分に低い値である場合にも、コントローラ４０は充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻ったと判定する。
【０１０７】  充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻っていない場合には、コントローラ４０は、システム側の水素圧力Ｐｓの変動がまだ安定していないと判断し、第２充填制御を継続すべく、Ｓ１３０の処理を再度実行する。
【０１０８】  これに対して、充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻った場合には、コントローラ４０は、システム側の水素圧力Ｐｓの変動が安定したと判断し、充填制御を第２充填制御から第１充填制御に切り換えるべく、Ｓ１０６以降の処理を実行する。第６実施形態では、水素圧力Ｐｓ及び水素温度Ｔｃに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓを、充填制御自体を終了するために用いるのではなく、第２充填制御から第１充填制御に切り換えるために用いている。
【０１０９】  第６実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、貯蔵タンク切換えがあって第２充填制御が開始された後に、水素圧力Ｐｓ及び水素温度Ｔｃに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻った場合に、水素充填方式を第２充填制御から第１充填制御に切り換える。
【０１１０】  このように充填制御の切換えタイミングを、時間経過ではなく水素圧力Ｐｓを用いて算出される充填率ＳＯＣｓに基づいて判定することで、水素圧力変動の影響が小さくなる適切なタイミングで、充填制御方式を第２充填制御から第１充填制御に戻すことが可能となる。これにより、水素充填システム１００では、水素充填の制御シーケンスを通常制御としての第１充填制御に速やかに戻すことができる。
【０１１１】  ＜第７実施形態＞  図９及び図１０を参照して、本発明の第７実施形態による水素充填システム１００について説明する。図９は、水素充填システム１００でのリーク判定制御実行中におけるガス状態変動について説明する図である。図１０は、第７実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【０１１２】  水素充填システム１００は、水素充填中にリーク判定制御を実行するように構成されている。リーク判定制御実行中においては、コントローラ４０は、ディスペンサ３０に設けられた開閉弁を閉弁させ、ディスペンサ３０から燃料タンク２１０までのガス供給経路を閉回路とする。そして、コントローラ４０は、閉回路内の水素圧力の低下の有無に基づいて、水素ガス漏れの有無を判定する。このように、コントローラ４０はリーク判定制御を実行するリーク判定実行手段として機能する。
【０１１３】  リーク判定制御は、所定時間（例えば１０秒）かけて実行される制御であり、水素充填中に数回行われる。なお、ディスペンサ３０の開閉弁は、リーク判定制御が実行されていない通常時には基本的に開弁されている。
【０１１４】  本願発明者らは、上述したリーク判定制御実行中に、車両２００の燃料タンク２１０内の水素温度（ガス状態）が低下し、水素温度に基づいて算出される充填率が上昇するという知見を得た。このように水素温度が低下して充填率が上昇すると、燃料タンク内に所望量の水素ガスが充填されていないにもかかわらず、水素充填が終了（誤停止）してしまうことがある。そこで、以下では、水素温度低下に起因するガス状態変動に対応する水素充填システム１００について説明する。
【０１１５】  まず、図９を参照して、リーク判定制御実行時における水素温度及び充填率の変動について詳細に説明する。図９（Ａ）は水素充填中における燃料タンク２１０内の水素温度変化を示す図であり、図９（Ｂ）は（１）式に基づいて算出される水素充填中における燃料タンク２１０内の充填率変化を示す図である。
【０１１６】  車両２００の燃料タンク２１０に水素ガスを充填すると、燃料タンク２１０内の水素ガスの温度は図９（Ｂ）に示すように水素充填の進行に伴って上昇し、これとともに水素ガスの充填率も図９（Ａ）に示すように上昇する。水素充填中には所定のタイミングでリーク判定制御が開始され、リーク判定制御終了後には水素充填が再開される。図９（Ａ）及び（Ｂ）において、例えば時刻ｔ１〜ｔ２の間（約１０秒の期間）、リーク判定制御が実行されているものとする。
【０１１７】  リーク判定制御を実行すると、燃料タンク２１０への水素ガスの供給が停止されることで、燃料タンク２１０内の水素温度が低下する。この温度低下は、水素ガスの供給停止によって水素ガスが燃料タンク２１０内で自然拡散し、燃料タンク２１０内の水素ガス分布が均一化されることに起因する。このように、リーク判定制御実行中には、燃料タンク２１０内の水素温度が比較的急速に低下するガス状態変動が生じる。
【０１１８】  燃料タンク２１０内の水素温度が低下すると、当該水素温度に基づいて算出される水素充填率は上昇する。
【０１１９】  （１）式に示す通り、充填率を算出するためには、燃料タンク２１０における現在のガス密度のｄ（Ｐ，Ｔ）が必要となる。ここで、ガス密度ｄ（Ｐ，Ｔ）は、気体の状態方程式に基づいて（２）式で表わされる。
【０１２０】
【数２】
2015170670.tif 000004
【０１２１】  （２）式の通り、ガス密度ｄ（Ｐ，Ｔ）はＰ／ｚＲＴに比例する値である。そのため、リーク判定制御実行中に水素温度が低下すると、ガス密度ｄ（Ｐ，Ｔ）は増加する。その結果、図９（Ａ）に示すようにリーク判定制御実行中に充填率が上昇する。車両２００の燃料タンク２１０に水素ガスがある程度充填された状態でリーク判定制御が実行されると、上述したリーク判定時における充填率の上昇に伴って、当該充填率が充填停止充填率に到達してしまうことがある。この場合には、リーク判定後に水素充填を再開することができず、車両２００の燃料タンク２１０に予定していた量の水素ガスが充填されていないにもかかわらず、水素充填システム１００による水素充填が終了（誤停止）してしまう。
【０１２２】  そこで、本実施形態による水素充填システム１００では、上述のような水素充填の誤停止が発生することを防止するため、リーク判定制御時等に燃料タンク２１０内の水素温度（ガス状態）が急低下することを考慮して、図１０に示す水素充填制御を実行する。
【０１２３】  図１０に示すように、第７実施形態の水素充填システム１００は、ガス状態変動判定処理（Ｓ１０５Ｂ）及びガス状態変動がある場合の処理（Ｓ１４０、Ｓ１１１Ｃ）において第１実施形態のシステムと相違する。
【０１２４】  第７実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０は、Ｓ１０４の水素充填開始処理を実行した後、Ｓ１０５Ｂの処理を実行する。
【０１２５】  Ｓ１０５Ｂでは、コントローラ４０は、リーク判定制御を実行中か否かを判定する。例えば、コントローラ４０は、ディスペンサ３０に設けられた開閉弁が閉弁されている場合にリーク判定制御が実行中であると判定する。このように、Ｓ１０５Ｂは、車両２００の燃料タンク２１０内の水素ガスの温度が低下するガス状態変動が生じているか否かを判定するガス状態変動判定処理である。コントローラ４０はガス状態変動変動判定手段として機能する。
【０１２６】  Ｓ１０５Ｂにおいてリーク判定制御が実行されていないと判定された場合、コントローラ４０はＳ１０６以降の処理を順次実行する。コントローラ４０は、リーク判定制御終了後に、システム側の水素圧力Ｐｓ、及び水素圧力Ｐｓ及び水素温度Ｔｃに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素ガスを充填する第１充填制御を実行する。
【０１２７】  次に、Ｓ１０５Ｂの処理において、リーク判定制御が実行されていると判定された場合の制御について説明する。
【０１２８】  Ｓ１０５Ｂでリーク判定制御が実行されていると判定された場合には、コントローラ４０は、車両２００の燃料タンク２１０内の水素温度が低下するガス状態変動が生じていると判断し、Ｓ１４０の処理を実行する。
【０１２９】  Ｓ１４０では、コントローラ４０は、車両側温度センサ２１２により検出される車両側の水素温度Ｔｃの読み込みを停止するとともに、水素温度Ｔｃ及び水素圧力Ｐｓに基づく充填率ＳＯＣｓの算出を停止する。そして、コントローラ４０は、リーク判定制御終了後に水素充填を再開する。このように、コントローラ４０は、リーク判定制御実行後には、車両側の水素温度Ｔｃ及び充填率ＳＯＣｓを監視せずに水素ガスを充填する第２充填制御を実行する。
【０１３０】  Ｓ１４０の処理後のＳ１１１Ｃでは、コントローラ４０は、ガス状態変動検知後（リーク判定制御実行後）から所定時間経過したか否かを判定する。所定時間は、リーク判定制御に要する時間より長く設定された時間であって、予め設定された時間（数十秒）である。
【０１３１】  Ｓ１１１Ｃで所定時間が経過していないと判定された場合には、コントローラ４０は、Ｓ１４０の処理を再度実行する。これに対して、Ｓ１１１Ｃで所定時間が経過したと判定された場合には、コントローラ４０は、Ｓ１０６以降の処理を実行する。
【０１３２】  このように、コントローラ４０は、リーク判定制御実行後から所定時間が経過した時に、水素充填方式を、車両側の水素温度Ｔｃ及び充填率ＳＯＣｓを用いずに水素充填を行う第２充填制御から、水素圧力Ｐｓ、水素温度Ｔｃ、及びＳＯＣｓを監視しながら水素充填を行う第１充填制御に切り換える。
【０１３３】  上記した本実施形態の水素充填システム１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１３４】  水素充填システム１００はコントローラ４０を有し、コントローラ４０は、車両側温度センサ２１２により検出された水素温度Ｔｃを用いて算出される充填率を用いてディスペンサ３０から車両２００に水素を充填する第１充填制御を実行する。さらに、コントローラ４０は、水素充填の際に燃料タンク２１０内の水素温度が急変するガス状態変動が生じているか否かを判定し、ガス状態変動が生じている場合には車両側の水素温度Ｔｃを用いずにディスペンサ３０から車両２００に水素を充填する第２充填制御を実行する。なお、コントローラ４０は、リーク判定制御が実行されている場合に、水素温度が一時的に低下するガス状態変動が生じていると判定する。
【０１３５】  したがって、ガス状態変動が生じるリーク判定制御の実行時等には、車両側の水素温度Ｔｃを用いずに、より具体的には水素温度Ｔｃを用いて算出される充填率ＳＯＣsを監視せずに第２充填制御を行うため、当該水素温度Ｔｃが低下して充填率ＳＯＣsが充填停止充填率を超えた場合であっても、水素充填制御が停止されることがない。これにより、水素温度が低下するようなリーク判定制御等が実行された場合であっても、第２充填制御が実行されるため、水素充填の誤停止を防止できる。したがって、水素充填システム１００では、燃料タンク２１０に所望量の水素ガスが充填される前に水素充填が終了することがなく、水素ガスを効率的に燃料タンク２１０に充填することが可能となる。
【０１３６】  また、コントローラ４０は、リーク判定制御実行後（ガス状態変動検知後）から所定時間が経過した時に、第２充填制御から、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素充填を実行する第１充填制御に切り換える。このように充填方式を切り換えることで、車両側の水素温度Ｔｃ等を監視しない第２充填制御が長期間継続されることがないため、第２充填制御中に所望量以上の水素ガスが燃料タンク２１０に充填されることを防止できる。
【０１３７】  さらに、コントローラ４０は、第１充填制御を行う場合、水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１に到達するか、水素圧力Ｐｓ及び水素温度Ｔｃに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１に到達するまで、水素充填を継続する。このように、水素充填システム１００では、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓの二つのパラメータを監視しながら水素充填を行うので、より安全に水素充填を実行することが可能となる。
【０１３８】  ＜第８実施形態＞  図１１を参照して、本発明の第８実施形態による水素充填システム１００について説明する。図１１は、第８実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【０１３９】  図１１に示すように、第８実施形態での水素充填システム１００は、ガス状態変動判定処理（Ｓ１０５Ｃ）及びガス状態変動がある場合の処理（Ｓ１４０−１５２、Ｓ１１１Ｄ）において第７実施形態のシステムと相違する。
【０１４０】  第８実施形態では、水素充填システム１００のコントローラ４０は、Ｓ１０４の処理後、ガス状態変動判定処理としてＳ１０５Ｃを実行する。
【０１４１】  Ｓ１０５Ｃでは、コントローラ４０は、車両側の水素温度の低下量が第１基準低下量ΔＴａ以上であるか否かを判定する。車両側の水素温度の低下量は、車両側温度センサ２１２により検出される水素温度Ｔｃに基づいて算出される正の値であり、水素温度が低下するほど大きくなる。第１基準低下量ΔＴａは、リーク判定制御やその他の要因による燃料タンク２１０内の水素温度の急低下を検出可能な値として予め設定されている。このように、Ｓ１０５Ｃは、燃料タンク２１０内の水素ガスの温度が低下する水素温度変動（ガス状態変動）が生じているか否かを判定するガス状態変動判定処理である。
【０１４２】  水素温度の低下量が第１基準低下量ΔＴａより小さい場合には、コントローラ４０は、ガス状態変動が生じていないと判定し、Ｓ１０６以降の処理を行う。Ｓ１０６〜Ｓ１０８において、コントローラ４０は、水素圧力Ｐｓ、及び水素圧力Ｐｓと水素温度Ｔｃとに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素ガスを充填する第１充填制御を実行する。
【０１４３】  これに対して、水素温度の低下量が第１基準低下量ΔＴａ以上の場合には、コントローラ４０はＳ１５０の処理を実行する。
【０１４４】  Ｓ１５０では、コントローラ４０は、システム側圧力センサ３５により検出される水素圧力Ｐｓを読み込むとともに、車両側の水素温度Ｔｃの代わりに使用される代用値Ｔｃ’を算出する。Ｓ１０５Ｃで水素温度低下量が第１基準低下量以上と判定された場合、その後に検出された水素温度Ｔｃをそのまま使用すると水素充填が誤停止する可能性がある。そのため、コントローラ４０は、低下開始直前の水素温度Ｔｃを代用値Ｔｃ’として算出する。なお、システム側温度センサ３６により検出された現在の水素温度Ｔｓ、及び水素充填開始時から現在までの充填時間に基づいて燃料タンク２１０内の水素温度を推定し、その推定値を代用値Ｔｃ’として算出してもよい。代用値Ｔｃ’は、充填制御の誤停止を防止するために設定される値であればよく、上記のように算出する代わりに予め設定された値として設定されてもよい。
【０１４５】  Ｓ１５１では、コントローラ４０は、水素圧力Ｐｓ及び水素温度の代用値Ｔｃ’に基づいて、水素ガスの充填率ＳＯＣｓ’を算出する。充填率ＳＯＣｓ’は、前述した（１）式に基づいて算出される。
【０１４６】  Ｓ１５２では、コントローラ４０は、Ｓ１５０で読み込んだシステム側の水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１より小さく、かつＳ１５１で算出した充填率ＳＯＣｓ’が充填停止充填率ＳＯＣ１より小さいかを判定する。
【０１４７】  水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１以上、又は充填率ＳＯＣｓ’が充填停止充填率ＳＯＣ１以上の場合には、コントローラ４０はＳ１０９の処理を実行し、水素充填制御を終了する。
【０１４８】  これに対して、水素圧力Ｐｓが充填停止圧力Ｐ１より小さく、かつ充填率ＳＯＣｓ’が充填停止充填率ＳＯＣ１より小さい場合には、コントローラ４０は、水素圧力Ｐｓ及び充填率ＳＯＣｓ’を監視しながら水素充填を継続し、Ｓ１１１Ｄの処理を実行する。
【０１４９】  Ｓ１１１Ｄは、第２充填制御の切換タイミングの判定に関する処理である。Ｓ１１１Ｄでは、コントローラ４０は、車両側の水素温度の低下量が第２基準低下量ΔＴｂ以下であるか否かを判定する。車両側の水素温度の低下量は、車両側温度センサ２１２により検出される水素温度Ｔｃに基づいて算出される。第２基準低下量ΔＴｂは、燃料タンク２１０内の水素温度がほとんど低下していないことを検出可能な値であって、第１基準低下量ΔＴａよりも小さな値として予め設定されている。
【０１５０】  水素温度の低下量が第２基準低下量ΔＴｂより大きい場合には、コントローラ４０は、水素温度Ｔｃの低下量がまだ大きいと判断し、第２充填制御を継続すべく、Ｓ１５０の処理を再度実行する。
【０１５１】  これに対して、水素温度の低下量が第２基準低下量ΔＴｂ以下である場合には、コントローラ４０は、水素温度はほとんど低下していない又は増加していると判定し、充填制御を第２充填制御から第１充填制御に切り換えるべく、Ｓ１０６以降の処理を実行する。
【０１５２】  第８実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、水素充填中に何らかの要因により車両側の水素温度Ｔｃが低下し、その低下量が第１基準変動量ΔＴａ以上となった時にガス状態変動が生じていると判定する。この場合には、コントローラ４０は、車両側の水素温度Ｔｃを用いずにディスペンサ３０から車両２００に水素を充填する第２充填制御を実行する。
【０１５３】  より具体的には、コントローラ４０は、水素温度Ｔｃを用いるのではなく、システム側の水素圧力、及び当該水素圧力と水素温度の代用値Ｔｃ’とを用いて算出される充填率ＳＯＣs’を監視しながら第２充填制御を行う。これにより、水素温度が低下するようなガス状態変動が生じている場合であっても、水素充填の誤停止を防止できる。したがって、水素充填システム１００では、車両２００の燃料タンク２１０に所望量の水素ガスが充填される前に水素充填が停止してしまうことがなく、水素ガスを効率的に燃料タンク２１０に充填することが可能となる。
【０１５４】  さらに、コントローラ４０は、第２充填制御が開始された後、車両側の水素温度の低下量が第２基準低下量ΔＴｂ以下である場合に水素充填方式を第２充填制御から第１充填制御に切り換える。第８実施形態では、水素圧力Ｔｃに基づいて算出される水素温度低下量を、充填制御自体を終了するために用いるのではなく、第２充填制御から第１充填制御に切り換えるために用いている。
【０１５５】  このように充填制御の切換えタイミングを、時間経過ではなく水素温度低下量に基づいて判定することで、水素温度変動の影響が小さくなる適切なタイミングで、充填制御方式を第２充填制御から第１充填制御に戻すことが可能となる。これにより、水素充填システム１００では、水素充填の制御シーケンスを通常制御としての第１充填制御に速やかに戻すことができる。
【０１５６】  ＜第９実施形態＞  図１２を参照して、本発明の第９実施形態による水素充填システム１００について説明する。図１２は、第９実施形態による水素充填システム１００のコントローラ４０が実行する水素充填制御を示すフローチャートである。
【０１５７】  第９実施形態の水素充填システム１００は、ガス状態変動判定処理（Ｓ１０５Ｄ）及び第２充填制御の切換タイミングの判定（Ｓ１１１Ｅ）において第８実施形態のシステムと相違する。
【０１５８】  第９実施形態では、水素充填システム１００のコントローラ４０は、Ｓ１０４の処理後に、ガス状態変動判定処理としてＳ１０５Ｄを実行する。
【０１５９】  水素充填中において何らかの要因により水素供給流量が大きく低下すると、水素供給流量の低下によっても燃料タンク２１０内の水素温度は低下する。そのため、Ｓ１０５Ｄでは、コントローラ４０は、ディスペンサ３０から燃料タンク２１０に供給される水素の供給流量Ｑｓの低下量が基準流量低下量ΔＱ以上であるか否かを判定する。
【０１６０】  水素の供給流量の低下量は、流量センサ４４（図１参照）により検出される水素流量Ｑｓに基づいて算出される正の値であって、水素流量が低下するほど大きくなる。基準流量低下量ΔＱは、リーク判定制御やその他の要因による燃料タンク２１０内の水素温度の急低下を検出可能な値として予め設定されている。このように、Ｓ１０５Ｄは、燃料タンク２１０内の水素ガスの温度が低下する水素温度変動（ガス状態変動）が生じているか否かを判定するガス状態変動判定処理である。
【０１６１】  水素供給流量の低下量が基準流量低下量ΔＱより小さい場合には、コントローラ４０は、水素温度低下起因によるガス状態変動が生じていないと判定し、Ｓ１０６以降の処理を行う。Ｓ１０６〜Ｓ１０８において、コントローラ４０は、水素圧力Ｐｓ、及び水素圧力Ｐｓと水素温度Ｔｃとに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓを監視しながら水素ガスを充填する第１充填制御を実行する。
【０１６２】  これに対して、水素供給流量の低下量が基準流量低下量ΔＱ以上の場合には、コントローラ４０は、第８実施形態と同様のＳ１５０〜Ｓ１５２の処理を順次実行する。そして、コントローラ４０は、Ｓ１５２の処理後にＳ１１１Ｅの処理を実行する。
【０１６３】  Ｓ１１１Ｅは、第２充填制御の切換タイミングの判定に関する処理である。Ｓ１１１Ｅでは、コントローラ４０は、システム側の水素圧力Ｐｓ及び車両側の水素温度Ｔｃに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻ったか否かを判定する。つまり、コントローラ４０は、Ｓ１１１Ｅで算出された充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１を一旦超え、その後充填停止充填率ＳＯＣ１以下に低下した場合に、充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻ったと判定する。
【０１６４】  水素温度Ｔｃが低下しても充填率ＳＯＣsが十分に低い値である場合には、そもそも充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１を超えることはない。そのため、充填率ＳＯＣsが十分に低い値である場合にも、コントローラ４０は充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻ったと判定する。
【０１６５】  充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻っていない場合には、コントローラ４０は第２充填制御を継続すべく、Ｓ１５０の処理を再度実行する。
【０１６６】  これに対して、充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻った場合には、コントローラ４０は、燃料タンク２１０内の水素温度Ｔｃの低下がほぼ停止したと判断し、充填制御を第２充填制御から第１充填制御に切り換えるべく、Ｓ１０６以降の処理を実行する。第９実施形態では、水素圧力Ｐｓ及び水素温度Ｔｃに基づいて算出される充填率ＳＯＣｓを、充填制御自体を終了するために用いるのではなく、第２充填制御から第１充填制御に切り換えるために用いている。
【０１６７】  第９実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、水素充填中に何らかの要因により水素供給流量が低下し、その低下量が基準流量低下量ΔＱ以上となった時に水素温度低下に起因するガス状態変動が生じていると判定する。この場合には、コントローラ４０は、車両側の水素温度Ｔｃを用いず、第８実施形態と同様の第２充填制御を実行する。
【０１６８】  さらに、第９実施形態による水素充填システム１００では、コントローラ４０は、第２充填制御が開始された後に、システム側の水素圧力Ｐｓを用いて算出される充填率ＳＯＣｓが充填停止充填率ＳＯＣ１以下に戻った場合に、水素充填方式を第２充填制御から第１充填制御に切り換える。このように充填制御の切換えタイミングを、時間経過ではなく充填率ＳＯＣｓに基づいて判定することで、水素温度変動の影響が小さくなる適切なタイミングで、充填制御方式を第２充填制御から第１充填制御に戻すことが可能となる。これにより、水素充填システム１００では、水素充填の制御シーケンスを通常制御としての第１充填制御に速やかに戻すことができる。
【０１６９】  なお、本発明は上述の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【０１７０】  上記した各実施形態では、車両２００に水素ガスを充填する水素充填システム１００を例示した。しかしながら、本発明が適用される充填システムは、水素ガスを含む混合ガスや天然ガス等の燃料ガスを車両に充填する充填システムとして構成されてもよい。
【０１７１】  上記した各実施形態では、貯蔵タンク２０を低圧用、中圧用、高圧用の三つのタンクに分けたが、これら三つのタンクは、貯蔵上限圧力が満充填時の燃料タンク２１０内の水素圧力よりも高く設定された同一仕様の貯蔵タンクとして構成されてもよい。
【０１７２】  第１〜第３実施形態の水素充填システム１００では、水素充填制御においてＳ１１１の処理を実行する代わりに、図７のＳ１１１Ａの処理又は図８のＳ１１１Ｂの処理を実行してもよい。さらに、第３〜第６実施形態の水素充填システム１００では、水素充填制御においてＳ１０５の処理を実行する代わりに、図４のＳ１０５Ａの処理を実行してもよい。
【０１７３】  第７〜第９実施形態の水素充填システム１００では、ガス状態判定処理として、図１０のＳ１０５Ｂ、図１１のＳ１０５Ｃ、図１２のＳ１０５Ｄのいずれかの処理が採用され得る。さらに、第７〜第９実施形態の水素充填システム１００では、充填方式切換判定処理として、図１０のＳ１１１Ｃ、図１１のＳ１１１Ｄ、図１２のＳ１１１Ｅのいずれかの処理が採用され得る。
【０１７４】  第１〜第９実施形態の水素充填システム１００は、Ｓ１０８、Ｓ１３２、Ｓ１５２において圧力と充填率の両方を監視するように構成されているが、圧力及び充填率のいずれかを監視するように構成されてもよい。
【０１７５】  第１〜第６実施形態のうちのいずれかの水素充填制御と、第７〜第９実施形態のうちのいずれかの水素充填制御とは、必要に応じて同時に実行されるように構成されてもよい。
【０１７６】  本願は２０１４年５月７日に日本国特許庁に出願された特願２０１４−９６３８３に基づく優先権を主張し、この出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2015170670.tif 000005
【図２】
2015170670.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015170670.tif 000009
【図６】
2015170670.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月6日(2015.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに対して選択的に接続され、当該貯蔵タンクから供給される燃料ガスを車両の燃料タンクに充填する充填装置と、を備える燃料ガス充填システムであって、
前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力及び車両の燃料タンク内の燃料ガスの温度の少なくとも一方を検出する燃料ガス状態検出手段と、
前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力又は温度が急変するガス状態変動が生じているか否かを判定するガス状態変動判定手段と、
前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力及び燃料ガス温度の少なくとも一方に基づいて前記充填装置から車両に燃料ガスを充填する第１充填制御と、前記ガス状態変動に応じた第２充填制御とのいずれかを実行する充填制御手段と、を備え、
前記充填制御手段は、
通常時は前記第１充填制御を実行し、
前記ガス状態変動判定手段により燃料ガス充填中に燃料ガス圧力による前記ガス状態変動が生じていると判定された場合に前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、又は前記ガス状態変動判定手段により燃料ガス充填中に燃料ガス温度による前記ガス状態変動が生じていると判定された場合に前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、
燃料ガス充填システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動判定手段により燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定された場合にのみ、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力、及び前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出される燃料タンク内のガス充填率を監視せずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、
燃料ガス充填システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料ガス充填システムであって、
車両の燃料タンク内の燃料ガス圧力を検出する車両側圧力検出手段をさらに備え、
前記充填制御手段は、前記第２充填制御時には、前記車両側圧力検出手段により検出された燃料ガス圧力に基づいてガス充填を実行する、
燃料ガス充填システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記第２充填制御時には、前記車両側圧力検出手段により検出された燃料タンク内の燃料ガス圧力が充填停止圧力に到達するか、前記車両側圧力検出手段により検出された燃料タンク内の燃料ガス圧力と前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度とから算出されるガス充填率が充填停止充填率に到達するまでガス充填を実行する、
燃料ガス充填システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記ガス状態変動判定手段は、前記充填装置に接続されている前記貯蔵タンクが異なる前記貯蔵タンクに切り換えられた時に、燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定する、
燃料ガス充填システム。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記ガス状態変動判定手段は、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力に基づいて圧力変動値を算出し、当該圧力変動値が予め定められた第１圧力変動基準値以上の時に、燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定する、
燃料ガス充填システム。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記貯蔵タンクの切り換え時に前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と、充填停止圧力との圧力差を算出する圧力差算出手段をさらに備え、
前記充填制御手段は、燃料ガス圧力によるガス状態変動が生じていると判定された場合であっても、前記圧力差が基準圧力差以下である時には前記第１充填制御を実行する、
燃料ガス充填システム。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、所定時間が経過した時に、前記第２充填制御から前記第１充填制御に切り換える、
燃料ガス充填システム。
【請求項９】
請求項２から７のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力に基づいて算出された圧力変動値が予め定められた第２圧力変動基準値以下となった時に、前記第２充填制御から前記第１充填制御に切り換える、
燃料ガス充填システム。
【請求項１０】
請求項２から７のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出されるガス充填率が充填停止充填率を一旦超えてから充填停止充填率以下に戻った時に、前記第２充填制御から前記第１充填制御に切り換える、
燃料ガス充填システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動判定手段により燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定された場合にのみ、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度と燃料ガス圧力とから算出される燃料タンク内のガス充填率を監視せずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、
燃料ガス充填システム
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記第２充填制御時には、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力が充填停止圧力に到達するか、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と、充填制御の誤停止を防止するために定められた燃料ガス温度の代用値とから算出される燃料タンク内のガス充填率が充填停止充填率に到達するまでガス充填を実行する、
燃料ガス充填システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填装置から前記燃料タンクまでの燃料ガス供給経路を閉塞することでリーク判定を実行するリーク判定実行手段をさらに備え、
前記ガス状態変動判定手段は、前記リーク判定の実行時に、燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定する、
燃料ガス充填システム。
【請求項１４】
請求項１１又は１２に記載の燃料ガス充填システムであって、
前記ガス状態変動判定手段は、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度に基づいて温度低下量を算出し、当該温度低下量が予め定められた第１温度低下量以上の時に、燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定する、
燃料ガス充填システム。
【請求項１５】
請求項１１又は１２に記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填装置から供給される燃料ガスの流量を検出する燃料ガス流量検出手段をさらに備え、
前記ガス状態変動判定手段は、前記燃料ガス流量検出手段により検出された燃料ガス流量に基づいて流量低下量を算出し、当該流量低下量が前記燃料タンク内の燃料ガス温度が急変するガス状態変動を検出可能な値として予め設定された基準流量低下量以上の時に、燃料ガス温度によるガス状態変動が生じていると判定する、
燃料ガス充填システム。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、所定時間が経過した時に、前記第２充填制御から前記第１充填制御に切り換える、
燃料ガス充填システム。
【請求項１７】
請求項１１から１５のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス温度に基づいて算出された温度低下量が予め定められた第２温度低下量以下となった時に、前記第２充填制御から前記第１充填制御に切り換える、
燃料ガス充填システム。
【請求項１８】
請求項１１から１５のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記ガス状態変動が生じていると判定された後、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出されるガス充填率が充填停止充填率を一旦超えてから充填停止充填率以下に戻った時に、前記第２充填制御から前記第１充填制御に切り換える、
燃料ガス充填システム。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一つに記載の燃料ガス充填システムであって、
前記充填制御手段は、前記第１充填制御時には、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力が充填停止圧力に到達するか、前記燃料ガス状態検出手段により検出された燃料ガス圧力と燃料ガス温度とから算出される燃料タンク内のガス充填率が充填停止充填率に到達するまでガス充填を実行する、
燃料ガス充填システム。
【請求項２０】
燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに対して選択的に接続され、当該貯蔵タンクから供給される燃料ガスを車両の燃料タンクに充填する充填装置と、を備える燃料ガス充填システムを用いた燃料ガス充填方法であって、
前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力及び車両の燃料タンク内の燃料ガスの温度の少なくとも一方を検出する燃料ガス状態検出ステップと、
前記充填装置から供給される燃料ガスの圧力又は温度が急変するガス状態変動が生じているか否かを判定するガス状態変動判定ステップと、
前記燃料ガス状態検出ステップにより検出された燃料ガス圧力及び燃料ガス温度の少なくとも一方に基づいて前記充填装置から車両に燃料ガスを充填する第１充填制御と、前記ガス状態変動に応じた第２充填制御とのいずれかを実行する充填制御ステップと、を備え、
前記充填制御ステップは、
通常時は前記第１充填制御を実行し、
前記ガス状態変動判定ステップにより燃料ガス充填中に燃料ガス圧力による前記ガス状態変動が生じていると判定された場合に前記燃料ガス状態検出ステップにより検出された燃料ガス圧力を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、又は前記ガス状態変動判定ステップにより燃料ガス充填中に燃料ガス温度による前記ガス状態変動が生じていると判定された場合に前記燃料ガス状態検出ステップにより検出された燃料ガス温度を用いずに燃料ガスを充填する第２充填制御を実行する、
燃料ガス充填方法。
【国際調査報告】
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2015170670.tif 000018
2015170670.tif 000019
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