特開 2022-49208 水素充填装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022049208

(43)【公開日】2022-03-29

(54)【発明の名称】水素充填装置

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/02 20060101AFI20220322BHJP

   F17C 5/06 20060101ALI20220322BHJP

【ＦＩ】

F17C13/02 301Z

F17C5/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020155302

(22)【出願日】2020-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】富本 尚也

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA02

3E172AA05

3E172AB01

3E172BA01

3E172BB13

3E172BD03

3E172DA90

3E172EA02

3E172EA12

3E172EA13

3E172EA14

3E172EA22

3E172EA23

3E172EA24

3E172KA03

3E172KA22

3E172KA23

(57)【要約】

【課題】車両に複数の水素タンクが搭載される場合において、水素の充填時間の増加を抑える。
【解決手段】水素タンクＴの全体の容積及び個数を取得する取得部１１１と、水素タンクＴの全体の容積に基づいて充填容量上限値及び充填流量目標値を算出する算出部１１２と、充填流量上限値を超えないようにしつつ充填流量目標値と一致するように流量計Ｆにより計測される充填流量を制御し、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値以上になると、すべての水素タンクＴが満充填状態になったと判断して水素の充填を終了する制御部１１３とを備えて水素充填装置１を構成し、算出部１１２は、水素タンクＴの個数が２以上である場合で、かつ、流量計Ｆにより計測される充填流量が一定である場合、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少する度に充填流量目標値を増加させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される水素タンクに水素を充填する水素充填装置であって、
水素の充填流量を計測する流量計と、
水素の充填圧力を計測する圧力計と、
前記水素タンクの全体の容積及び個数を取得する取得部と、
前記水素タンクの全体の容積に基づいて充填流量上限値及び充填流量目標値を算出する算出部と、
前記充填流量上限値を超えないようにしつつ前記充填流量目標値と一致するように前記流量計により計測される充填流量を制御し、前記圧力計により計測される充填圧力が閾値以上になると、すべての前記水素タンクが満充填状態になったと判断して水素の充填を終了する制御部と、
を備え、
前記算出部は、前記水素タンクの個数が２以上である場合で、かつ、前記流量計により計測される充填流量が一定である場合、前記圧力計により計測される充填圧力の上昇度が減少する度に前記充填流量目標値を増加させる
ことを特徴とする水素充填装置。

【請求項2】

請求項１に記載の水素充填装置であって、
前記算出部は、前記水素タンクの全体の容積、水素の圧力及び温度、並びに目標充填時間に基づいて、前記充填流量目標値を算出する
ことを特徴とする水素充填装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の水素充填装置であって、
前記制御部は、前記水素タンクの個数が１である場合、前記圧力計により計測される充填圧力の上昇度が減少すると、水素の充填経路に異常が発生したと判断し水素の充填を終了する
ことを特徴とする水素充填装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される水素タンクに水素を充填する水素充填装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水素充填装置として、水素タンクの容積により算出される充填流量目標値と一致するように水素の充填流量を制御し、水素の充填圧力が閾値以上になると、水素タンクが満充填状態になったと判断して水素の充填を終了するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、車両に複数の水素タンクが搭載される場合で、かつ、各水素タンクの圧力が互いに異なっている場合、まず、圧力が低い水素タンクのみに水素が充填され、次に、各水素タンクの圧力が互いに同じなると、各水素タンクにそれぞれ水素が充填される。

【0004】

そのため、上記水素充填装置では、車両に複数の水素タンクが搭載される場合で、かつ、各水素タンクの圧力が互いに異なっている場合、水素の充填途中において各水素タンクの圧力が互いに同じになると、水素充填装置側からみた水素タンクの全体の容積が増加するため、水素の充填圧力の上昇度が減少して水素の充填時間が増加するおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１２１２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一側面に係る目的は、車両に複数の水素タンクが搭載される場合において、水素の充填時間の増加を抑えることが可能な水素充填装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る一つの形態である水素充填装置は、車両に搭載される水素タンクに水素を充填する水素充填装置であって、水素の充填流量を計測する流量計と、水素の充填圧力を計測する圧力計と、前記水素タンクの全体の容積及び個数を取得する取得部と、前記水素タンクの全体の容積に基づいて充填流量上限値及び充填流量目標値を算出する算出部と、前記充填流量上限値を超えないようにしつつ前記充填流量目標値と一致するように前記流量計により計測される充填流量を制御し、前記圧力計により計測される充填圧力が閾値以上になると、すべての前記水素タンクが満充填状態になったと判断して水素の充填を終了する制御部とを備え、前記算出部は、前記水素タンクの個数が２以上である場合で、かつ、前記流量計により計測される充填流量が一定である場合、前記圧力計により計測される充填圧力の上昇度が減少する度に前記充填流量目標値を増加させる。

【0008】

これにより、充填途中において各水素タンクの圧力が互いに同じになる度に水素充填装置側からみた水素タンクの全体の容積が増加して圧力計により計測される充填圧力の上昇度が減少しても、その充填圧力の上昇度をすぐに増加させることができるため、水素の充填時間の増加を抑えることができる。

【0009】

また、前記算出部は、前記水素タンクの全体の容積、水素の圧力及び温度、並びに目標充填時間に基づいて、前記充填流量目標値を算出するように構成してもよい。

【0010】

また、前記制御部は、前記水素タンクの個数が１である場合、前記圧力計により計測される充填圧力の上昇度が減少すると、水素の充填経路に異常が発生したと判断し水素の充填を終了するように構成してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、車両に複数の水素タンクが搭載される場合において、水素の充填時間の増加を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の水素充填装置の一例を示す図である。

【図2】記憶部に記憶されている情報の一例を示す図である。

【図3】流量計により計測される充填流量の一例及び圧力計により計測される充填圧力の一例を示す図である。

【図4】実施形態の水素充填装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】流量計により計測される充填流量の一例及び圧力計により計測される充填圧力の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0014】

図１は、実施形態の水素充填装置の一例を示す図である。

【0015】

図１に示す水素充填装置１は、水素ステーションなどに設置されるディスペンサであり、サーバ２から送信される情報などに基づいて、産業用車両や電気自動車などの車両Ｖｅに水素を供給する。なお、水素充填装置１と車両Ｖｅとの間でデータの送受信が行われないものとする。

【0016】

車両Ｖｅは、走行用モータを駆動するインバータ回路などの負荷Ｌｏに電力を供給する燃料電池システムＦＣＳを備える。

【0017】

燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池ＦＣと、水素タンクＴ１、Ｔ２と、エアコンプレッサＡＣと、蓄電装置Ｓとを備える。なお、水素充填装置１から車両Ｖｅに延びる１本の充填経路が燃料電池システムＦＣＳにおいて２本に分岐し、その２本の充填経路のうちの一方の充填経路が逆止弁ＣＢ１を介して水素タンクＴ１に接続され、他方の充填経路が逆止弁ＣＢ２を介して水素タンクＴ２に接続されているものとする。そのため、水素充填装置１から車両Ｖｅに水素が充填されるとき、まず、水素タンクＴ１、Ｔ２のうち、圧力が低い方に水素が充填され、次に、水素タンクＴ１、Ｔ２のそれぞれの圧力が互いに同じなると、水素タンクＴ１、Ｔ２にそれぞれ水素が充填されるものとする。

【0018】

燃料電池ＦＣは、水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う。

【0019】

水素タンクＴ１、Ｔ２は、それぞれ、水素を燃料電池ＦＣに供給する。なお、水素タンクＴ１、Ｔ２を特に区別しない場合は単に水素タンクＴとする。また、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数は３以上でもよい。また、車両Ｖｅの車種によって、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの容積や個数が異なるものとする。例えば、車両Ｖｅをフォークリフトとする場合、水素タンクＴの個数を１とし、水素タンクＴの容積を５０［Ｌ］とする。また、車両Ｖｅの車種をトーイングトラクタとする場合、水素タンクＴの個数を２とし、一方の水素タンクＴの容積を２０［Ｌ］とし、他方の水素タンクＴの容積を８０［Ｌ］とする。また、水素タンクＴの個数が２以上である場合、各水素タンクＴの容積や使用頻度の違いなどが原因で、各水素タンクＴの圧力が互いに異なるものとする。

【0020】

エアコンプレッサＡＣは、酸素が含まれる空気を燃料電池ＦＣに供給する。

【0021】

蓄電装置Ｓは、リチウムイオンキャパシタなどにより構成され、燃料電池ＦＣと負荷Ｌｏとの間に接続される。また、蓄電装置Ｓは、燃料電池ＦＣまたは負荷Ｌｏから供給される電力により充電されるとともに負荷Ｌｏに電力を供給する。なお、燃料電池ＦＣと蓄電装置Ｓとの間に昇圧回路を設けてもよい。

【0022】

また、サーバ２は、プロセッサ２１と、記憶部２２と、通信部２３とを備える。なお、記憶部２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。また、通信部２３は、インターネットにアクセス可能なネットワークカードなどにより構成される。

【0023】

プロセッサ２１は、水素充填装置１から送信される、車両Ｖｅの識別情報ＩＤに対応する情報を記憶部２２から読み出して、その読み出した情報を通信部２３により水素充填装置１に送信させる。

【0024】

ここで、図２は、記憶部２２に記憶されている情報の一例を示す図である。

【0025】

図２に示す情報ＤＢは、車両Ｖｅの識別情報ＩＤと、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの全体の容積［Ｌ］と、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数［個］とが格納されるデータベースである。図２に示す情報ＤＢには、識別情報ＩＤとしての「ＩＤ１」と、容積［Ｌ］としての「５０」と、個数［個］としての「１」とが互いに対応付けられて格納されている。また、図２に示す情報ＤＢには、識別情報ＩＤとしての「ＩＤ２」と、容積［Ｌ］としての「１００」と、個数［個］としての「２」とが互いに対応付けられて格納されている。例えば、水素充填装置１からサーバ２に識別情報ＩＤとして「ＩＤ１」が送信された場合、プロセッサ２１は、情報ＤＢを参照して、「ＩＤ１」に対応する「５０」及び「１」を水素充填装置１に送信させる。また、水素充填装置１からサーバ２に識別情報ＩＤとして「ＩＤ２」が送信された場合、プロセッサ２１は、情報ＤＢを参照して、「ＩＤ２」に対応する「１００」及び「２」を水素充填装置１に送信させる。

【0026】

また、水素充填装置１は、流量調整弁Ｂと、流量計Ｆと、圧力計Ｐと、プロセッサ１１と、記憶部１２と、通信部１３とを備える。なお、記憶部１２は、ＲＡＭまたはＲＯＭなどにより構成される。また、通信部１３は、インターネットにアクセス可能なネットワークカードなどにより構成される。

【0027】

流量調整弁Ｂは、水素充填装置１の外部に設けられている蓄圧器Ａから水素タンクＴ１、Ｔ２に充填される水素の充填流量を調整する。

【0028】

流量計Ｆは、蓄圧器Ａから水素タンクＴ１、Ｔ２に充填される水素の充填流量を計測する。

【0029】

圧力計Ｐは、蓄圧器Ａから水素タンクＴ１、Ｔ２に充填される水素の充填圧力を計測する。

【0030】

プロセッサ１１は、取得部１１１と、算出部１１２と、制御部１１３とを備える。例えば、プロセッサ１１が記憶部１２に記憶されるプログラムを実行することにより、取得部１１１、算出部１１２、及び制御部１１３が構成される。

【0031】

取得部１１１は、車両Ｖｅに対応する識別情報ＩＤを取得すると、その識別情報ＩＤを通信部１３によりサーバ２に送信させる。例えば、取得部１１１は、ユーザが所有するＩＣ（Integrated Circuit）カードに格納されている識別情報ＩＤをカードリーダなどで読み取ることにより識別情報ＩＤを取得し、その識別情報ＩＤを通信部１３によりサーバ２に送信させる。

【0032】

また、取得部１１１は、サーバ２から通信部１３に送信された情報（車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの全体の容積と個数）を取得する。

【0033】

算出部１１２は、取得部１１１により取得された情報に基づいて、水素の充填流量上限値及び充填流量目標値を算出する。なお、充填流量目標値は、充填流量上限値より低いものとする。

【0034】

例えば、算出部１１２は、下記式１を計算することにより充填流量上限値を算出する。

【0035】

充填流量上限値［ｇ／ｍｉｎ］＝１４００［ｋｇ／ｍｉｎ］×水素タンクＴの全体の容積［Ｌ］／１５０［Ｌ］ ・・・式１

【0036】

なお、水素タンクＴの全体の容積［Ｌ］を「５０」とする場合、充填流量上限値は４６６［ｇ／ｍｉｎ］≒１４００［ｇ／ｍｉｎ］×５０［Ｌ］／１５０［Ｌ］になる。また、水素タンクＴの全体の容積［Ｌ］を［１００］とする場合、充填流量上限値は９３３［ｇ／ｍｉｎ］≒１４００［ｇ／ｍｉｎ］×１００［Ｌ］／１５０［Ｌ］になる。

【0037】

また、算出部１１２は、下記式２を計算することにより充填流量目標値を算出する。すなわち、算出部１１２は、水素タンクＴの全体の容積、水素の圧力及び温度、並びに目標充填時間に基づいて、充填流量目標値を算出する。

【0038】

充填流量目標値［ｇ／ｍｉｎ］＝水素タンクＴの全体の容積［Ｌ］×（水素の圧力［ＭＰａ］／目標充填時間［ｍｉｎ］）×（２７３．１５［Ｋ］／（２７３．１５［Ｋ］＋水素の温度［Ｋ］））×（１０／（圧縮係数［ＭＰａ］×水素の体積［Ｌ／ｍｏｌ］））×水素の分子量［ｇ／ｍｏｌ］ ・・・式２

【0039】

なお、水素タンクＴの全体の容積［Ｌ］を「５０」とし、水素の圧力［ＭＰａ］を「３５」とし、目標充填時間［ｍｉｎ］を「３」とし、水素の温度［Ｋ］を「２０」とし、圧縮係数［ＭＰａ］を「１．２」とし、水素の体積［Ｌ／ｍｏｌ］を「２２．４」とし、水素の分子量［ｇ／ｍｏｌ］を「２．０１５９」とする場合、充填流量目標値は４０７［ｇ／ｍｉｎ］≒５０［Ｌ］×（３５［ＭＰａ］／３［ｍｉｎ］）×（２７３．１５［Ｋ］／（２７３．１５［Ｋ］＋２０［Ｋ］））×（１０／（１．２［ＭＰａ］×２２．４［Ｌ／ｍｏｌ］））×２．０１５９［ｇ／ｍｏｌ］になる。また、水素タンクＴの全体の容積［Ｌ］を「１００」とし、水素の圧力［ＭＰａ］を「３５」とし、目標充填時間［ｍｉｎ］を「３」とし、水素の温度［Ｋ］を「２０」とし、圧縮係数［ＭＰａ］を「１．２」とし、水素の体積［Ｌ／ｍｏｌ］を「２２．４」とし、水素の分子量［ｇ／ｍｏｌ］を「２．０１５９」とする場合、充填流量目標値は８１５［ｇ／ｍｉｎ］≒１００［Ｌ］×（１０［ＭＰａ］／３［ｍｉｎ］）×（２７３．１５［Ｋ］／（２７３．１５［Ｋ］＋２０［Ｋ］））×（１０／（１．２［ＭＰａ］×２２．４［Ｌ／ｍｏｌ］））×２．０１５９［ｇ／ｍｏｌ］になる。

【0040】

また、算出部１１２は、水素タンクＴの個数が２以上である場合で、かつ、流量計Ｆにより計測される充填流量が一定である場合、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度（圧力計Ｐにより計測される充填圧力の単位時間あたりの増加幅）が減少する度に充填流量目標値を増加させる。例えば、算出部１１２は、充填圧力の上昇度が、予め定めている変化量の閾値を越えて減少する度に充填流量目標値を所定値ずつ増加させる。所定値は、充填流量上限値と充填流量目標値との差より小さい値であって、水素タンクＴの個数または充填圧力の上昇度の減少幅に応じた値としてもよい。

【0041】

制御部１１３は、充填流量上限値を超えないようにしつつ充填流量目標値と一致するように流量計Ｆにより計測される充填流量を制御する。例えば、制御部１１３は、不図示のユーザインタフェイスのユーザ操作により充填開始指示がプロセッサ１１に入力されると、流量計Ｆにより計測される充填流量が充填流量上限値を超えないように、かつ、流量計Ｆにより計測される充填流量が充填流量目標値と一致するように、流量調整弁Ｂの開度を制御することで流量計Ｆにより計測される充填流量を制御する。

【0042】

また、制御部１１３は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈより小さいとき、水素タンクＴ１、Ｔ２への水素の充填を継続する。また、制御部１１３は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上になると、すべての水素タンクＴが満充填状態になったと判断し、流量調整弁Ｂの開度をゼロにして水素タンクＴ１、Ｔ２への水素の充填を終了する。なお、閾値Ｐｔｈは、すべての水素タンクＴが満充填状態になったときに圧力計Ｐにより計測される充填圧力とする。

【0043】

ここで、図３（ａ）は、流量計Ｆにより計測される充填流量の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の一例を示す図である。なお、図３（ａ）に示す２次元座標の横軸は時間［ｍｉｎ］を示し、縦軸は流量計Ｆにより計測される充填流量［ｇ／ｍｉｎ］を示している。また、図３（ｂ）に示す２次元座標の横軸は時間［ｍｉｎ］を示し、縦軸は圧力計Ｐにより計測される充填圧力［ＭＰａ］を示している。また、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数が１である場合、または、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数が２以上である場合で、かつ、充填開始時の各水素タンクＴの圧力が互いに同じである場合を想定する。

【0044】

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、充填開始時（ｔ０）から充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上になるとき（ｔ３）までの充填時間ｔにおいて、充填流量目標値Ｆ１と一致するように流量計Ｆにより計測される充填流量が制御される場合、充填時間ｔを目標充填時間に近づけることができる。すなわち、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数が１である場合、または、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数が２以上である場合で、かつ、充填開始時の各水素タンクＴの圧力が互いに同じである場合において、充填流量目標値Ｆ１と一致するように流量計Ｆにより計測される充填流量が制御されると、目標充填時間においてすべての水素タンクＴを満充填状態にさせることができる。

【0045】

図４は、水素充填装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

【0046】

まず、取得部１１１は、水素タンクＴの全体の容積及び個数を取得する（ステップＳ１）。

【0047】

次に、算出部１１２は、充填流量上限値及び充填流量目標値を算出する（ステップＳ２）。

【0048】

次に、制御部１１３は、水素タンクＴの個数が２以上である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に移行して水素の充填を開始する。また、制御部１１３は、水素タンクＴの個数が１である場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップ１０に移行して水素の充填を開始する。

【0049】

次に、制御部１１３は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上でないと判断し（ステップＳ５：Ｎｏ）、流量計Ｆにより計測される充填流量が一定（充填流量目標値）であると判断し（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少していないと判断すると（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ５に戻り、水素の充填を継続する。

【0050】

また、制御部１１３は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上でないと判断し（ステップＳ１１：Ｎｏ）、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少していないと判断すると（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り、水素の充填を継続する。

【0051】

また、制御部１１３は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上であると判断すると（ステップＳ５またはステップＳ１１：Ｙｅｓ）、水素の充填を終了する（ステップＳ６）。

【0052】

また、制御部１１３は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上でないと判断し（ステップＳ５：Ｎｏ）、流量計Ｆにより計測される充填流量が一定でないと判断すると（ステップＳ７：Ｎｏ）、水素充填装置１から水素タンクＴまでの充填経路に異常が発生したと判断し（ステップＳ１３）、水素の充填を終了する（ステップＳ６）。

【0053】

また、制御部１１３は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上でないと判断し（ステップＳ１１：Ｎｏ）、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少したと判断すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、水素充填装置１から水素タンクＴまでの充填経路に異常が発生したと判断し（ステップＳ１３）、水素の充填を終了する（ステップＳ６）。すなわち、制御部１１３は、水素タンクＴの個数が１である場合、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少すると、水素の充填経路に異常が発生したと判断し水素の充填を終了する。

【0054】

また、算出部１１２は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上でないと判断し（ステップＳ５：Ｎｏ）、流量計Ｆにより計測される充填流量が一定であると判断し（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少したと判断すると（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、充填流量目標値を増加させた後（ステップＳ９）、ステップＳ５に戻る。

【0055】

例えば、充填開始時、水素タンクＴ１の圧力が水素タンクＴ２の圧力より低い場合を想定する。

【0056】

この場合、充填開始後、まず、水素タンクＴ１のみに水素が充填され水素タンクＴ１の圧力のみが上昇し、次に、充填途中において水素タンクＴ１の圧力が水素タンクＴ２の圧力と同じになると、水素タンクＴ１、Ｔ２それぞれに水素が充填される。

【0057】

図５（ａ）は、充填開始時、水素タンクＴ１の圧力が水素タンクＴ２の圧力より低い場合において流量計Ｆにより計測される充填流量の一例を示す図である。また、図５（ｂ）は、充填開始時、水素タンクＴ１の圧力が水素タンクＴ２の圧力より低い場合において圧力計Ｐにより計測される充填圧力の一例を示している。なお、図５（ａ）に示す２次元座標の横軸は時間［ｍｉｎ］を示し、縦軸は流量計Ｆにより計測される充填流量［ｇ／ｍｉｎ］を示している。また、図５（ｂ）に示す２次元座標の横軸は時間［ｍｉｎ］を示し、縦軸は圧力計Ｐにより計測される充填圧力［ＭＰａ］を示している。また、圧力計Ｐにより計測される充填圧力が閾値Ｐｔｈ以上になるまで流量計Ｆにより計測される充填流量が充填流量目標値Ｆ１に追従しているものとする。また、図３及び図５に示す時刻ｔ０～時刻ｔ５の大小関係は、時刻ｔ０＜時刻ｔ１＜時刻ｔ２＜時刻ｔ３＜時刻ｔ４＜時刻ｔ５とする。

【0058】

図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、水素が充填される水素タンクＴの個数が１個から２個に変化すると、水素充填装置１側からみた水素タンクＴの全体の容積が増加するため、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少する。そのため、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１以降も充填流量目標値Ｆ１を増加させない場合では、充填開始時（ｔ０）から充填終了時（ｔ５）までの充填時間が、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す充填開始時（ｔ０）から充填終了時（ｔ３）までの充填時間より増加してしまう。すなわち、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数が２以上である場合では、水素の充填時間が増加するおそれがある。

【0059】

そこで、実施形態の水素充填装置１では、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数が２以上である場合で、かつ、流量計Ｆにより計測される充填流量が一定である場合、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少する度に充填流量目標値を増加させている。

【0060】

図５（ｃ）は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少する度に充填流量目標値を増加させる場合において流量計Ｆにより計測される充填流量の一例を示す図である。また、図５（ｄ）は、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少する度に充填流量目標値を増加させる場合において圧力計Ｐにより計測される充填圧力の一例を示す図である。なお、図５（ｃ）に示す２次元座標の横軸は時間［ｍｉｎ］を示し、縦軸は流量計Ｆにより計測される充填流量［ｇ／ｍｉｎ］を示している。また、図５（ｄ）に示す２次元座標の横軸は時間［ｍｉｎ］を示し、縦軸は圧力計Ｐにより計測される充填圧力［ＭＰａ］を示している。また、充填開始時、水素タンクＴ１の圧力が水素タンクＴ２の圧力より低いものとする。

【0061】

図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、時刻ｔ１において、水素が充填される水素タンクＴの個数が１個から２個に変化して圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少すると、充填流量目標値Ｆ１を充填流量目標値Ｆ１より大きい充填流量目標値Ｆ２に増加させる。これにより、流量計Ｆにより計測される充填流量が充填流量目標値Ｆ２に追従した時刻ｔ２以降において、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度を増加させることができるため、充填開始時（ｔ０）から充填終了時（ｔ４）までの充填時間を、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す充填開始時（ｔ０）から充填終了時（ｔ５）までの充填時間より減少させることができる。すなわち、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの個数が２以上である場合で、かつ、流量計Ｆにより計測される充填流量が一定である場合、圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少する度に充填流量目標値を増加させることにより、水素の充填時間の増加を抑えることができる。

【0062】

このように、実施形態の水素充填装置１では、充填途中において水素タンクＴ１、Ｔ２の圧力が互いに同じになり水素充填装置１側からみた水素タンクＴ１、Ｔ２の全体の容積が増加して圧力計Ｐにより計測される充填圧力の上昇度が減少しても、その充填圧力の上昇度をすぐに増加させることができるため、水素の充填時間の増加を抑えることができる。

【0063】

また、実施形態の水素充填装置１では、水素タンクＴの全体の容積や目標充填時間に基づいて充填流量目標値を算出する構成であるため、車両Ｖｅに搭載される水素タンクＴの容積や個数に依らず、水素の充填時間を目標充填時間に近づけることができる。

【0064】

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【0065】

例えば、記憶部２２に記憶されている情報は、記憶部１２に記憶されていてもよい。このように構成する場合、取得部１１１は、記憶部１２に記憶されている情報を参照して、識別情報ＩＤに対応する水素タンクＴの全体の容積及び個数を取得する。また、このように構成する場合、水素充填装置１において通信部１３を省略してもよい。

【符号の説明】

【0066】

１ 水素充填装置
２ サーバ
１１、２１ プロセッサ
１２、２２ 記憶部
１３、２３ 通信部
１１１ 取得部
１１２ 算出部
１１３ 制御部
Ａ 蓄圧器
Ｂ 流量調整弁
Ｆ 流量計
Ｐ 圧力計
Ｖｅ 車両
ＦＣＳ 燃料電池システム
Ｔ１、Ｔ２ 燃料タンク
ＡＣ エアコンプレッサ
ＦＣ 燃料電池
Ｓ 蓄電装置
ＣＢ１、ＣＢ２ 逆止弁
Ｌｏ 負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】