特許 6136021 燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6136021

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】燃料ガス充填システム及び燃料ガス充填方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 5/06 20060101AFI20170522BHJP

   F17C 13/00 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   F17C5/06

   F17C13/00 301A

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-229952(P2014-229952)

(22)【出願日】2014年11月12日

(65)【公開番号】特開2016-94965(P2016-94965A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2016年7月20日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231235

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】岩本 建次

(72)【発明者】

【氏名】布袋 裕次郎

(72)【発明者】

【氏名】赤井 康昭

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０９２９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２５６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０１６０９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０１９９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１００８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２０６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００００８０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ ５／０６

Ｆ１７Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスを貯留する蓄圧器と、
前記蓄圧器から容器に供給される前記燃料ガスの流量を制御可能な複数の調節弁と、
前記調節弁の開度を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数の調節弁は並列に設けられ、かつ前記燃料ガスの充填開始時から使用される主調節弁と、前記燃料ガスの充填の途中から使用される従調節弁と、を含んで構成され、
前記制御装置は、燃料ガスの充填時における目標昇圧率に応じて、前記主調節弁の開度を制御する充填方法、又は、前記主調節弁の開度と前記従調節弁の開度の両方を制御する充填方法のいずれの充填方法を用いるかを判定し、判定結果に応じて充填方法を選択し、選択した充填方法により開度を前記目標昇圧率に追従するように制御し、
前記主調節弁の最大Ｃｖ値は、前記従調節弁の最大Ｃｖ値よりも小さい値であり、
前記制御装置は、前記主調節弁の開度の制御を前記従調節弁の開度の制御より短い時間間隔で行うことを特徴とする燃料ガス充填システム。

【請求項2】

前記制御装置は、
充填開始時において、前記主調節弁のみ開度を制御し、
主従同時制御の開始条件が成立となった場合に、前記主調節弁の開度と前記従調節弁の開度とをそれぞれ並行して制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス充填システム。

【請求項3】

燃料ガスを貯留する蓄圧器と、
前記蓄圧器から容器に供給される前記燃料ガスの流量を制御可能な複数の調節弁と、前記調節弁の開度を制御する制御装置と、
を備える燃料ガス充填システムにおける燃料ガス充填方法であって、
前記複数の調節弁は並列に設けられ、かつ前記燃料ガスの充填開始時から使用される主調節弁と、前記燃料ガスの充填の途中から使用される従調節弁と、を含んで構成され、
前記制御装置が、燃料ガスの充填時における目標昇圧率に応じて、前記主調節弁の開度を制御する充填方法、又は、前記主調節弁の開度と前記従調節弁の開度の両方を制御する充填方法のいずれの充填方法を用いるかを判定し、判定結果に応じて充填方法を選択し、選択した充填方法により開度を前記目標昇圧率に追従するように制御し、
前記主調節弁の最大Ｃｖ値は、前記従調節弁の最大Ｃｖ値よりも小さい値であり、
前記制御装置が、前記主調節弁の開度の制御を前記従調節弁の開度の制御より短い時間間隔で行う燃料ガス充填方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料ガスの充填技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料である水素ガスをＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle：燃料電池自動車）に、高圧に充填するための燃料ガス充填装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された燃料ガス充填装置は、主に調節弁及び蓄圧器から構成され、蓄圧器と燃料タンクとの圧力差に応じた目標流量を決定し、決定した目標流量に従って吐出流量が制御される。

【0003】

ところで、近年、２０１５年のＦＣＶの市場形成を目指し、基準・規格整備等の基盤整備が進められている。中でも、ＦＣＶの動力源である水素を充填・供給する設備である水素ステーションにおいて、安全で効率的な急速充填手順を規定する充填プロトコルの策定は重要な課題とされている。
充填プロトコルとは、ＦＣＶの車載高圧水素容器（以下、「車載タンク」という。）に燃料である水素ガスを、安全に効率よく充填する条件を提示するプロトコルである。水素ガスは、可燃性ガスの中でも、特に爆発範囲が広いので、安全に急速充填を行うためには、この充填プロトコルに精度良く沿って充填を行う必要があり、逆に、充填プロトコルから外れた場合は、危険を回避するために充填を停止する必要が生じる。
充填プロトコルに従って水素ステーションからＦＣＶに水素ガスを充填する際には、目標となる昇圧率（以下、「目標昇圧率」という。）を算出し、さらにこの値に追従するように水素ガスの流量が高い精度で制御されることが必要となる（現状、規定により、目標昇圧率から外れても良いとされる公差が、厳格に定められている。）。
そこで、現状の充填においては、一般的に、高い精度で流量を制御可能な調節弁を用いて充填が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１４４７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、近年では、車載タンクの大容量化、充填圧の高圧化、及び充填の高速化が求められるようになった。
このため、目標昇圧率が大きい場合、調節弁１台では目標昇圧率に追従するための流量を、Ｃｖ値が足りないために確保できない場合が生じるようになった。
また、一方で、Ｃｖ値の大きな調節弁を用いると、圧力差の大きい充填開始時において、小さいＣｖ値の範囲では規定で定められた公差を大きく外れてしまい、高い精度での流量制御ができなかった。
このような場合、最適な充填プロトコルに従うことができず、安全で効率的な水素充填ができないという問題となる。この問題は、水素ガスに限らず、短時間で車載タンクに高圧充填される燃料ガス全般に共通する問題である。

【0006】

上記事情に鑑み、本発明は、広い範囲のＣｖ値において、安全で効率的に燃料ガスを充填することができる技術の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

燃料ガスを貯留する蓄圧器と、前記蓄圧器から容器に供給される前記燃料ガスの流量を制御可能な複数の調節弁と、前記調節弁の開度を制御する制御装置と、を備え、前記複数の調節弁は並列に設けられ、かつ前記燃料ガスの充填開始時から使用される主調節弁と、前記燃料ガスの充填の途中から使用される従調節弁と、を含んで構成され、前記制御装置は、燃料ガスの充填時における目標昇圧率に応じて、前記主調節弁の開度を制御する充填方法、又は、前記主調節弁の開度と前記従調節弁の開度の両方を制御する充填方法のいずれの充填方法を用いるかを判定し、判定結果に応じて充填方法を選択し、選択した充填方法により開度を前記目標昇圧率に追従するように制御し、前記主調節弁の最大Ｃｖ値は、前記従調節弁の最大Ｃｖ値よりも小さい値であり、前記制御装置は、前記主調節弁の開度の制御を前記従調節弁の開度の制御より短い時間間隔で行うことを特徴とする燃料ガス充填システムである。

【0010】

また、請求項４に係る発明は、前記制御装置は、充填開始時において、前記主調節弁のみ開度を制御し、主従同時制御の開始条件が成立となった場合に、前記主調節弁の開度と前記従調節弁の開度とをそれぞれ並行して制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料ガス充填システムである。

【0012】

燃料ガスを貯留する蓄圧器と、前記蓄圧器から容器に供給される前記燃料ガスの流量を制御可能な複数の調節弁と、前記調節弁の開度を制御する制御装置と、を備える燃料ガス充填システムにおける燃料ガス充填方法であって、前記複数の調節弁は並列に設けられ、かつ前記燃料ガスの充填開始時から使用される主調節弁と、前記燃料ガスの充填の途中から使用される従調節弁と、を含んで構成され、前記制御装置が、燃料ガスの充填時における目標昇圧率に応じて、前記主調節弁の開度を制御する充填方法、又は、前記主調節弁の開度と前記従調節弁の開度の両方を制御する充填方法のいずれの充填方法を用いるかを判定し、判定結果に応じて充填方法を選択し、選択した充填方法により開度を前記目標昇圧率に追従するように制御し、前記主調節弁の最大Ｃｖ値は、前記従調節弁の最大Ｃｖ値よりも小さい値であり、前記制御装置が、前記主調節弁の開度の制御を前記従調節弁の開度の制御より短い時間間隔で行う燃料ガス充填方法である。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、小さいＣｖ値が必要な場合は、１台の調節弁で、精度の高い流量制御を行いつつ充填ができ、一方、大きなＣｖ値が必要な場合は、同時に複数台の調節弁によって水素ガスの流量を制御することで、精度の高い流量制御ができる。
これにより、広い範囲のＣｖ値において、安全で効率的に燃料ガスを充填することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態における水素ガス充填システム１を含む水素充填環境の構成図である。

【図2】制御装置１０の機能構成を表す概略ブロック図である。

【図3】本実施形態における制御装置１０の充填処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】主従同時制御での充填の流れ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】

【0015】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態における水素ガス充填システム１を含む水素充填環境の構成図である。
水素ガス充填システム１（燃料ガス充填システム）は、ＦＣＶ２の車載タンク（不図示、以下同様）（容器）内に水素ガス（燃料ガス）を供給するためのシステムである。水素ガス充填システム１では、蓄圧器（蓄圧器）に貯留されている水素ガスを、差圧充填のみによりＦＣＶ２に充填する。水素ガス充填システム１は、例えば水素ステーションである。

【0016】

ＦＣＶ２は、水素ガスと酸素ガスとの電気化学反応によって発生した電力を動力源として走行する燃料電池自動車である。水素ガス充填システム１とＦＣＶ２とは、充填カプラ３によって接続される。
充填カプラ３は、水素ガス充填システム１とＦＣＶ２とを接続するための結合部材である。充填カプラ３によって水素ガス充填システム１とＦＣＶ２とが接続されることによって、水素ガス充填システム１からＦＣＶ２に水素ガスの供給が可能になる。また、充填カプラ３が接続されることで、ＦＣＶ２の車載タンク内の圧力及び温度の検出データは、制御装置１０に送信される。

【0017】

次に、水素ガス充填システム１の具体的な構成について説明する。水素ガス充填システム１は、制御装置１０（制御装置）と、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、圧力計２１−１〜２１−Ｎと、遮断弁２２−１〜２２−Ｎと、逆止弁２３−１〜２３−Ｎと、調節弁３０−１〜３０−２（調節弁）と、流量計４０と、圧力計４１と、予冷機４２と、遮断弁４３と、圧力計４４と、温度計４５とを備える。調節弁３０−１（主調節弁）及び３０−２（従調節弁）は、並列に設けられている。
本発明の形態では、調節弁３０−１及び３０−２は、図１に示すように流量計４０の上流側に設けられているが、これに限定されることではなく、図１の流量計４０の下流側から充填カプラ３の上流側までの位置であればいずれの位置に設けられてもよい。

【0018】

図１に示す実線は、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに貯留されている水素ガスが流れる供給ライン１１を表す。図１に示す破線は、各センサ装置（例えば、圧力計２１−１〜２１−Ｎ、流量計４０、圧力計４１、圧力計４４及び温度計４５によって検出された検出結果のいずれかを含むデータ（以下、「検出データ」という。）の流れを表す。検出データには、例えば圧力値、流量値及び温度の情報のいずれかが含まれる。図１に示す二点鎖線は、制御装置１０が各弁（例えば、遮断弁２２−１〜２２−Ｎ、調節弁３０−１〜３０−２及び遮断弁４３）を制御することを示す制御線を表す。

【0019】

制御装置１０は、遮断弁２２−１〜２２−Ｎ、調節弁３０−１〜３０−２及び遮断弁４３の開閉を制御する。制御装置１０の制御によって遮断弁２２−１〜２２−Ｎのいずれかと、調節弁３０−１〜３０−２のいずれか及び遮断弁４３が開放されると、開放された遮断弁２２−１〜２２−Ｎに接続されている蓄圧器２０−１〜２０−Ｎから水素ガスが供給ライン１１を介してＦＣＶ２の車載タンクに供給される。
供給ライン１１は、配管である。

【0020】

蓄圧器２０−１〜２０−Ｎは、圧縮機（不図示）により圧縮された高圧の水素ガスを貯留する。蓄圧器２０−１〜２０−Ｎは、約９５ＭＰａの水素ガスを貯留することができれば、材質や形状に特に限定されるものではない。一般的に、大型のマンガン鉱製の継ぎ目なしボンベやカードルなどが用いられる。
圧力計２１−１〜２１−Ｎは、それぞれ、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎと遮断弁２２−１〜２２−Ｎとの間に設けられ、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎ内の水素ガスの圧力を検出する。圧力計２１−１〜２１−Ｎによって検出された水素ガスの圧力値を含む検出データは、制御装置１０に送信される。

【0021】

遮断弁２２−１〜２２−Ｎは、それぞれ、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに対して設けられる。遮断弁２２−１〜２２−Ｎは、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに貯留されている水素ガスの供給を遮断可能な弁である。例えば、遮断弁２２−１〜２２−Ｎが閉じられている場合には、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに貯留されている水素ガスの供給が遮断される。一方、遮断弁２２−１〜２２−Ｎのいずれかが開放されている場合には、開放されている蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに貯留されている水素ガスが供給ライン１１に供給される。遮断弁２２−１〜２２−Ｎは、制御装置１０の制御に応じて開閉される。

【0022】

逆止弁２３−１〜２３−Ｎは、それぞれ、遮断弁２２−１〜２２−Ｎに対して設けられる。逆止弁２３−１〜２３−Ｎは、供給ライン１１内を流れる水素ガスの逆流を防ぐ弁である。本実施形態では、逆止弁２３−１〜２３−Ｎは、蓄圧器２０−１〜２０−ＮからＦＣＶ２に水素ガスが供給される方向（図１の矢印の方向）にのみ水素ガスが供給可能となる向きに設置される。すなわち、逆止弁２３−１〜２３−Ｎから蓄圧器２０−１〜２０−Ｎの方向には、水素ガスが流れ込まない。

【0023】

調節弁３０−１は、開度調節可能な弁である。調節弁３０−１の開度が変更されることにより供給ライン１１を流れる水素ガスの流量が調整される。本実施形態において、調節弁３０−１は、水素ガスの充填開始時から使用される。調節弁３０−１の最大Ｃｖ値は、調節弁３０−２の最大Ｃｖ値よりも小さい。Ｃｖ値とは、調節弁の容量を示す数値であり、開度を全開にした時に単位時間あたりに調節弁を通過する流体（例えば、水素ガス）の量を表す。調節弁の場合は、開度を全閉から全開にまで制御することで、Ｃｖ値を０から最大Ｃｖ値にまで制御することができる。調節弁の最大Ｃｖ値は、バルブの種類とポートの口径によって調節弁毎に予め決められている。なお、以下の説明では、水素ガスの充填開始時から使用される調節弁３０−１を主調節弁として説明する。

【0024】

調節弁３０−２は、開度調節可能な弁である。調節弁３０−２の開度が変更されることにより供給ライン１１を流れる水素ガスの流量が調整される。本実施形態において、調節弁３０−２は、水素ガスの充填中に使用される。例えば、調節弁３０−２は、調節弁３０−１単体で水素ガスの流量をまかなえない場合に、制御装置１０の制御に応じて開度が制御される。水素ガスの流量をまかなえない場合とは、目標昇圧率に追従するために必要となる水素ガスの流量を調節弁３０−１の開度を略全開にしても確保できない場合である。なお、以下の説明では、水素ガスの充填中に使用される調節弁３０−２を従調節弁として説明する。
流量計４０は、供給ライン１１を流れる水素ガスの流量を検出する。また、流量計４０は、供給ライン１１を流れる水素ガスの温度を検出する。流量計４０によって検出された水素ガスの流量値及び温度を含む検出データは、制御装置１０に送信される。

【0025】

圧力計４１は、流量計４０と予冷機４２との間に設けられ、供給ライン１１を流れる水素ガスの圧力を検出する。圧力計４１によって検出された水素ガスの圧力値を含む検出データは、制御装置１０に送信される。
予冷機４２は、供給ライン１１を流れる水素ガスを冷却する。
遮断弁４３は、予冷機４２と充填カプラ３との間に設けられ、供給ライン１１を流れる水素ガスの供給を遮断可能な弁である。例えば、遮断弁４３が閉じられている場合には、供給ライン１１を流れる水素ガスの供給が遮断される。一方、遮断弁４３が開放されている場合には、供給ライン１１を流れる水素ガスがＦＣＶ２に供給される。遮断弁４３は、制御装置１０の制御に応じて開閉される。

【0026】

圧力計４４は、遮断弁４３と充填カプラ３との間に設けられ、供給ライン１１を流れる水素ガスの圧力を検出する。圧力計４４によって検出された水素ガスの圧力値を含む検出データは、制御装置１０に送信される。なお、圧力計４４によって検出された水素ガスの圧力値は、ＦＣＶ２の車載タンク内の圧力と略一致する。
温度計４５は、外気温を検出する。温度計４５によって検出された外気温を含む検出データは、制御装置１０に送信される。

【0027】

なお、以下の説明において、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎについて特に区別しない場合には蓄圧器２０と記載する。また、以下の説明において、圧力計２１−１〜２１−Ｎについて特に区別しない場合には圧力計２１と記載する。また、以下の説明において、遮断弁２２−１〜２２−Ｎについて特に区別しない場合には遮断弁２２と記載する。また、以下の説明において、逆止弁２３−１〜２３−Ｎについて特に区別しない場合には逆止弁２３と記載する。また、以下の説明において、圧力計２１、４１及び４４について特に区別しない場合には単に圧力計と記載する。また、以下の説明において、遮断弁２２及び４３について特に区別しない場合には単に遮断弁と記載する。

【0028】

図２は、制御装置１０の機能構成を表す概略ブロック図である。制御装置１０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、制御プログラムを実行する。制御プログラムの実行によって、制御装置１０は、弁制御部１０１、取得部１０２、昇圧率情報記憶部１０３、決定部１０４、判定部１０５、選択部１０６を備える装置として機能する。なお、制御装置１０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

【0029】

弁制御部１０１は、遮断弁、主調節弁（調節弁３０−１）、及び従調節弁（調節弁３０−２）の開閉を制御する。また、弁制御部１０１は、水素ガスの充填時に、充填用に使用される蓄圧器２０（以下、「充填用蓄圧器２０」という。）に対応する遮断弁２２を開放する。また、例えば、弁制御部１０１は、選択部１０６によって選択された充填方法に基づいて主調節弁及び従調節弁の開度を制御する。

【0030】

取得部１０２は、各圧力計によって検出された圧力値、流量計４０によって検出された水素ガスの流量値及び温度の情報、及び温度計４５によって検出された外気温の情報のいずれかを含む検出データを取得する。また、取得部１０２は、水素ガス充填開始時にＦＣＶ２の車載タンク内に残っている圧力（以下、「初期残圧」という。）の情報を取得する。

【0031】

昇圧率情報記憶部１０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。昇圧率情報記憶部１０３は、昇圧率テーブルを記憶している。昇圧率テーブルには、外気温と初期残圧との組み合わせ毎の目標昇圧率の値が登録されている。つまり、昇圧率テーブルには、外気温の情報と初期残圧の情報とが取得された場合に決定される目標昇圧率の値が登録されている。
決定部１０４は、昇圧率テーブルを参照し、取得部１０２によって取得された検出データに含まれる外気温の情報と、初期残圧の情報とに基づいて目標昇圧率を決定する。

【0032】

判定部１０５は、所定の条件が満たされたか否か判定する。所定の条件の具体例として、例えば決定部１０４によって決定された目標昇圧率が予め設定された昇圧率より高いことが挙げられる。目標昇圧率が予め設定された昇圧率より高い場合、判定部１０５は所定の条件が満たされたと判定する。一方、目標昇圧率が予め設定された昇圧率より高くない場合、判定部１０５は所定の条件が満たされていないと判定する。

【0033】

選択部１０６は、判定部１０５の判定結果に応じてＦＣＶ２に対する充填方法を選択する。具体的には、選択部１０６は、所定の条件が満たされていないと判定された場合、充填開始時から終了時まで主調節弁のみを使用して充填を行う、単制御での充填方法を選択する。一方、選択部１０６は、所定の条件が満たされたと判定された場合、充填開始時には主調節弁のみを使用して充填を行い、主従同時制御の開始条件の成立後には主調節弁及び従調節弁を同時に使用して充填を行う、主従同時制御での充填方法を選択する。

【0034】

主従同時制御の開始条件の成立とは、例えば、（１）主調節弁の開度が予め決められた値以上となった場合、（２）蓄圧器２０と車載タンクとの圧力差が予め決められた値以下となった場合、（３）燃料ガス（水素ガス）の流量が予め決められた値以下となった場合、（４）車載タンクの圧力が予め決められた値以上となった場合、などである。

【0035】

次に、本実施形態における充填方法を説明する。
図３は、本実施形態における制御装置１０の充填処理の流れを示すフローチャートである。なお、スタート時は、蓄圧器２０の圧力が初期残圧より高い場合を例に説明する。
取得部１０２は、定期的に検出データを取得する（ステップＳ１０１）。例えば、取得部１０２は、圧力計、流量計４０及び温度計からそれぞれ圧力値、流量値、温度及び外気温の情報を取得する。次に、取得部１０２は、水素ガス充填システム１に接続されたＦＣＶ２の車載タンク内の初期残圧の情報を取得する（ステップＳ１０２）。その後、取得部１０２は、ステップＳ１０１及び１０２の各処理で取得した情報（検出データ及び初期残圧の情報）を決定部１０４に送信する。なお、本実施形態では、車載タンクの初期残圧の情報を自動的に取得するとしたが、これに限定されることではなく、作業員の手で入力されてもよい。

【0036】

決定部１０４は、送信された情報と、昇圧率情報記憶部１０３に記憶されている昇圧率テーブルとに基づいて目標昇圧率を決定する（ステップＳ１０３）。具体的には、決定部１０４は、昇圧率テーブルを参照し、検出データに含まれる外気温の情報と、初期残圧の情報との組み合わせに対応する値を目標昇圧率として決定する。外気温の情報は、温度計４５によって検出されている。
次に、決定部１０４は、昇圧率情報記憶部１０３に記憶されている昇圧率テーブルを読み出す。そして、決定部１０４は、読み出した昇圧率テーブルに登録されている目標昇圧率の値のうち、初期残圧の情報と選択した外気温の情報との組み合わせに対応する目標昇圧率の値を、その回の水素ガスの充填時における目標昇圧率に決定する。

【0037】

判定部１０５は、決定部１０４に決定された目標昇圧率に基づいて、所定の条件が満たされたか否か判定する（ステップＳ１０４）。所定の条件が満たされていないと判定された場合（ステップＳ１０４−ＮＯ）、選択部１０６は水素ガスの充填方法として、単制御での充填方法を選択する（ステップＳ１０５）。その後、弁制御部１０１は、主調節弁のみを使用した充填を、充填終了時まで行う（ステップＳ１０６）。

【0038】

具体的には、まず弁制御部１０１は、充填用蓄圧器２０に対応する遮断弁２２、主調節弁（本実施形態では、調節弁３０−１）及び遮断弁４３を開放する。このとき、従調節弁は閉止状態である。充填用蓄圧器２０に対応する遮断弁２２、主調節弁及び遮断弁４３が開放されると、充填用蓄圧器２０に貯留されている水素ガスが、差圧充填により供給ライン１１を介してＦＣＶ２に充填される。この際、弁制御部１０１は、充填終了時まで目標昇圧率に追従するように主調節弁の開度を制御する。

【0039】

一方、ステップＳ１０４の処理において、所定の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ１０４−ＹＥＳ）、選択部１０６は水素ガスの充填方法として、主従同時制御での充填方法を選択する（ステップＳ１０７）。その後、弁制御部１０１は、主調節弁及び従調節弁を同時に使用した充填を充填終了時まで行う（ステップＳ１０８）。ここで、主従同時制御での充填方法とは、充填開始時は主調節弁のみの開度を目標昇圧率に追従するように制御して充填を行い、主従同時制御の開始条件の成立後は主調節弁及び従調節弁の開度を目標昇圧率に追従するようにそれぞれ並行して制御する充填方法である。具体的な方法については後述する。

【0040】

図４は、主従同時制御での充填の流れを示すフローチャートである。
まず、弁制御部１０１は、充填用蓄圧器２０に対応する遮断弁２２、主調節弁及び遮断弁４３を開放する（ステップＳ２０１）。なお、主調節弁の開放時における開度は、予め設定されている。このとき、従調節弁は閉止状態である。充填用蓄圧器２０に対応する遮断弁２２、主調節弁及び遮断弁４３が開放されると、充填用蓄圧器２０に貯留されている水素ガスがＦＣＶ２に充填される。これにより、充填用蓄圧器２０内の圧力は低下し、一方、ＦＣＶ２の車載タンク内の圧力は上昇する。なお、弁制御部１０１は、ある一定の時間間隔で主調節弁の開度を制御し（ステップＳ２０２）、目標昇圧率に追従した充填を行う。

【0041】

その後、弁制御部１０１は、主従同時制御の開始条件が成立であるか否か判定する（ステップＳ２０３）。
主従同時制御の開始条件が成立である場合（ステップＳ２０３−ＹＥＳ）、弁制御部１０１は従調節弁を開放する（ステップＳ２０４）。なお、従調節弁の開放時における開度は、予め設定されている。従調節弁が開放されることにより、充填用蓄圧器２０に貯留されている水素ガスが、主調節弁及び従調節弁を介して供給される。その後、弁制御部１０１は、主調節弁の開度と従調節弁の開度とをそれぞれ並行して制御し（ステップＳ２０５）、目標昇圧率に追従した充填を引き続き行う。この際、弁制御部１０１は、従調節弁の開度を、主調節弁の開度を制御する時間間隔よりも長い時間間隔で制御する。
一方、条件成立が否の場合（ステップＳ２０３−ＮＯ）、主調節弁の制御（ステップＳ２０２）の前に戻り、主従同時制御の開始条件成立まで引き続き、主調節弁の開度の制御を繰り返し実行する。

【0042】

ステップＳ２０５の後、弁制御部１０１は、充填が終了したか否か判定する（ステップＳ２０６）。充填が終了した場合（ステップＳ２０６−ＹＥＳ）、弁制御部１０１は充填用蓄圧器２０に対応する遮断弁２２、主調節弁、従調節弁及び遮断弁４３を閉止する。これにより、制御装置１０は処理を終了する。
一方、充填が終了していない場合（ステップＳ２０６−ＮＯ）、ステップＳ２０５の前に戻り、充填終了時まで引き続き、主調節弁の開度と従調節弁の開度との制御を繰り返し実行する。

【0043】

以上のように構成された水素ガス充填システム１によれば、複数の調節弁３０を用いることによって、目標昇圧率に追従するために必要となる流量を確保することができる。具体的には、まず、圧力差の大きい充填初期時には１台の主調節弁（例えば、調節弁３０−１）によって、小さなＣｖ値の範囲を高い精度で流量を制御しつつ充填を行う。その後、主従同時制御の開始条件が成立となった場合には、制御装置１０が従調節弁（例えば、調節弁３０−２）の開度制御を開始し、２台の調節弁を用いて充填を行う（主従同時制御）。これにより、主調節弁のみでは確保できない大きなＣｖ値を確保することができ、かつ高い精度で流量を制御できる。したがって、広い範囲のＣｖ値において最適な充填プロトコルに従うことができ、安全で効率的に燃料ガスを充填することが可能になる。

【0044】

また、本実施形態では、従調節弁の制御の時間間隔を主調節弁よりも長くしている。これにより、ハンチングを抑えることが可能になる。

【0045】

＜変形例＞
本実施形態では、調節弁３０−１及び調節弁３０−２が最大Ｃｖ値の異なる調節弁３０であることを例に説明したが、調節弁３０−１及び調節弁３０−２は最大Ｃｖ値が同じであってもよい。このように構成される場合、調節弁３０−１及び調節弁３０−２のいずれかが主調節弁として動作し、他方が従調節弁として動作する。
これにより、主調節弁と従調節弁とを自由に切り替えることができる。例えば、調節弁３０−１を主調節弁として使用し続けている場合、調節弁３０−１は従調節弁として動作する調節弁３０−２に比べて消耗が激しくなることが想定される。この点について、調節弁３０−１及び調節弁３０−２の最大Ｃｖ値を同じにすることによって、主調節弁として動作する調節弁３０及び従調節弁として動作する調節弁３０を定期的に入れ替えることで片方の調節弁３０のみが一方的に消耗してしまうおそれを軽減することができる。
また、本実施形態では、水素ガス充填システム１が調節弁３０を２つ備える構成を示して説明したが、これに限定されることではなく、３つ以上の調節弁３０を備えるように構成されてもよい。このように構成される場合、いずれか１つの調節弁３０が主調節弁となり、残りのいずれか１つの調節弁３０が従調節弁となる。

【0046】

また、本実施形態では、水素ガスの充填先としてＦＣＶ２の車載タンクを例に説明したが、これに限定されることではない。例えば、水素ガスの充填先は、水素ガスを充填可能な容器であればどのような容器であってもよい。
本実施形態では、燃料ガスとして水素ガスを例に説明したが、燃料ガスは電気化学反応によって電力を発生させてＦＣＶ２に用いることができるガスであればどのようなガスであってもよい。
また、本実施形態では、水素ガス充填システム１が複数台の蓄圧器２０を備える構成を示しているが、水素ガス充填システム１は１台の蓄圧器２０を備えるように構成されてもよい。

【0047】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0048】

１…水素ガス充填システム， ２…ＦＣＶ， ３…充填カプラ， １０…制御装置， ２０（２０−１〜２０−Ｎ）…蓄圧器， ２１（２１−１〜２１−Ｎ）、４１、４４…圧力計， ２２（２２−１〜２２−Ｎ）、４３…遮断弁， ２３（２３−１〜２３−Ｎ）…逆止弁， ３０−１〜３０−２…調節弁， ４０…流量計， ４２…予冷機 ４５…温度計， １０１…弁制御部， １０２…取得部， １０３…昇圧率情報記憶部， １０４…決定部， １０５…判定部， １０６…選択部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】