ガスステーション、ガス充填システム、ガス充填方法
【課題】満タンまで充填しない場合に、充填時間を短縮することができるガスステーション、ガス充填システム及びガス充填方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ガスステーション２の制御装置５は、燃料タンク３０内のガスの状態量をもとに燃料タンク３０内の充填可能なガス量Ｍａを算出すると共に、外部から指定された燃料タンク３０内に充填すべきガス量Ｍｂを特定する。制御装置５は、燃料タンク３０へのガス充填開始時に、ガス量Ｍｂがガス量Ｍａを下回る場合には、ガス量Ｍｂがガス量Ｍａ以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する。
【解決手段】ガスステーション２の制御装置５は、燃料タンク３０内のガスの状態量をもとに燃料タンク３０内の充填可能なガス量Ｍａを算出すると共に、外部から指定された燃料タンク３０内に充填すべきガス量Ｍｂを特定する。制御装置５は、燃料タンク３０へのガス充填開始時に、ガス量Ｍｂがガス量Ｍａを下回る場合には、ガス量Ｍｂがガス量Ｍａ以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車載の燃料タンクにガスを充填するガスステーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガスステーションとして、燃料電池車両の水素タンクに水素ガスを充填する水素ステーションや（特許文献１参照。）、気体燃料及び液体燃料を車載の燃料タンクに充填するガスステーション（特許文献２参照。）が知られている。特許文献２では、予備充填の際に燃料タンク内の圧力値等を計測して、燃料タンク内の気体燃料及び液体燃料の各残量を求め、これらの比率に応じた各燃料の充填可能量を算出して、燃料タンクに充填している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６４３９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１３８９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、１回の充填に要する充填時間は短いことが望ましい。この点、特許文献２では、各燃料の充填量を制御した充填については開示するものの、充填時間の短縮化については配慮されていない。
【０００５】
また、燃料タンクに充填する燃料が水素ガスである場合には、充填に伴う燃料タンク内の温度上昇及び圧力上昇が基準を超えないようにする必要がある。この温度上昇等は充填速度（充填流量）を上げるほど大きくなるため、実際の充填制御では、燃料タンク内の温度等が基準値を超えない適切な充填速度を用いることになる。そして、このような充填速度は、例えば、燃料タンク内の状態（温度、圧力、残量など）に応じたものを予めステーション側で用意しておくことが考えられる。
【０００６】
しかし、燃料タンク内の状態が同じであるからといって、満タンまで充填するのに最適な充填速度が、満タンまで充填しない場合の充填速度として最適であるとは必ずしも言えない。例えば、利用者が指定した充填量が燃料タンクの充填可能量に比べて十分に小さい場合、満タンまで充填するのに最適な充填速度を用いたのでは、燃料タンク内の基準値に対してより安全側の充填速度が用いられることになる。そのため、充填時間が長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、充填時間を短縮することができるガスステーション、ガス充填システム及びガス充填方法を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のガスステーションは、外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填可能なガス量（以下、充填可能量という。）を算出すると共に、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量（以下、指定充填量という。）を特定する制御装置を備え、制御装置は、燃料タンクへのガス充填開始時に、指定充填量が充填可能量を下回る場合には、指定充填量が充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するものである。
【０００９】
本発明によれば、指定充填量に対して充填可能量が十分にあるような場合、すなわち満充填とならないガス充填を行う場合に、迅速なガス充填をガス充填開始時から行うことができるので、充填時間を短縮することができる。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、充填可能量に対する指定充填量の大きさに応じて異ならせるとよい。
【００１１】
こうすることで、例えば、充填可能量に対する指定充填量の大きさが小さい場合であるほど、ガス充填速度を上げるようにすれば、充填時間の短縮化を図ることができる。
【００１２】
より好ましくは、制御装置は、燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、充填可能量に対する指定充填量の大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備するとよい。そして、制御装置がガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、充填速度マップ群から、充填可能量に対する指定充填量の大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法であるとよい。
【００１３】
こうすることで、充填可能量に対する指定充填量の大きさと、燃料タンク内のガスの状態量とに応じた最適なガス充填速度を選択することができる。
【００１４】
より好ましくは、制御装置が充填速度マップからガス充填速度を選択する際に用いる燃料タンク内のガスの状態量は、ガス充填開始時におけるものであるとよい。
【００１５】
これにより、ガス充填開始時の燃料タンク内のガスの状態量に適したガス充填速度を簡単に選択することができる。
【００１６】
好ましくは、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、燃料タンクに関する特性に応じて異ならせるとよい。また、より好ましくは、燃料タンクに関する特性には、燃料タンクの放熱性が含まれており、制御装置は、燃料タンクの放熱性が高くなるにしたがって、大きいガス充填速度を選択するとよい。
【００１７】
こうすることで、放熱性が高い燃料タンクほど、充填時間の短縮化を図ることができる。すなわち、燃料タンクに関する特性に関わらず一律のガス充填速度を用いる場合に比べて、燃料タンクに関する特性を考慮した充填時間の短縮化が可能となる。
【００１８】
ここで、燃料タンクに関する特性には、燃料タンクの仕様（例えば、燃料タンクを構成する材料や、燃料タンクの体格など。）と、燃料タンクに影響を及ぼす特性（例えば、燃料タンクが移動体に搭載されている場合の燃料タンクへの走行風の影響や、燃料タンク周辺の熱源の存在など。）とが含まれる。
【００１９】
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンクに関する特性の情報を通信により受信する通信機を更に備えるとよい。
【００２０】
この構成によれば、ガスステーションの外部にある燃料タンクに関する特性を事前にガスステーションに記憶させておかなくても、ガス充填の際に、ガスステーションが個々の燃料タンクに関する特性を把握することができる。
【００２１】
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンクに充填するガスを冷却するプレクーラと、外気温情報を取得する外気温取得部と、を更に備え、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、プレクーラの冷却能力及び外気温取得部の取得結果による外気温の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。
【００２２】
このような構成によれば、プレクーラの冷却能力や外気温を加味したガス充填速度を選択することができる。例えば、冷却能力が高い場合や外気温が低い場合には、ガス充填速度を上げて充填時間を短縮することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、制御装置は、ガス充填開始時に選択したガス充填速度でガス充填を行うと共に、このガス充填速度を、ガス充填中における燃料タンク内のガスの状態量をもとに変更してガス充填を行うとよい。
【００２４】
こうすることで、ガス充填中の燃料タンク内の状態に適した充填が可能となる。
【００２５】
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、制御装置は、温度取得部及び圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、燃料タンク内のガスの状態量を認識するとよい。
【００２６】
この構成によれば、ガスステーションの外部にある燃料タンク内のガスの状態量を、ガスステーション側で実際の取得情報をもとに把握することができる。
【００２７】
より好ましくは、温度取得部及び圧力取得部は、それぞれ、ガスステーションの外部にある温度センサ及び圧力センサの検出を通信により温度情報及び圧力情報として取得するものであり、制御装置は、温度センサ及び圧力センサが検出した温度及び圧力を、燃料タンク内のガスの状態量として認識するとよい。
【００２８】
この構成によれば、通信を利用しているので、ガスステーションの外部に温度センサ及び圧力センサがある場合にも、それらの検出情報をガスステーションにて簡単に把握することができる。
【００２９】
本発明の別のガスステーションは、外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填率（以下、第１のＳｏＣという。）を算出すると共に、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量を特定し且つこの特定したガス量を前記算出した第１のＳｏＣの燃料タンクに充填した場合の燃料タンク内の充填率（以下、第２のＳｏＣという。）を算出する制御装置を備え、制御装置は、燃料タンクへのガス充填開始時に、第２のＳｏＣが１００％を下回る場合には、第２のＳｏＣが１００％以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するとよい。
【００３０】
この構成によれば、上記した本発明に係るガスステーションと同様に、特定した充填量（指定充填量）を充填しても満充填とならない場合に、迅速なガス充填をガス充填開始時から行うことができ、充填時間の短縮化を図ることができる。
【００３１】
本発明の別のガスステーションは、上記した本発明に係るガスステーションと同様に、以下の好ましい態様を採用することができる。
【００３２】
すなわち、制御装置は、第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、第２のＳｏＣの大きさ及び燃料タンクに関する特性の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。
【００３３】
また、制御装置は、制御装置は、燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、第２のＳｏＣの大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備しており、制御装置がガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、充填速度マップ群から、第２のＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法であるとよい。
【００３４】
さらに、制御装置は、第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、プレクーラの冷却能力及び外気温取得部の取得結果による外気温の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。
【００３５】
本発明のガス充填システムは、燃料タンクを搭載した車両と、上記した本発明のいずれかに係るガスステーションと、を備えたものである。
【００３６】
本発明の別のガス充填システムは、燃料タンクを搭載した車両と、燃料タンクに対して燃料ガスを供給するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、上記の充填可能量を算出する算出部と、上記の指定充填量を特定する特定部と、燃料タンクへのガス充填開始時に、指定充填量が充填可能量を下回る場合には、指定充填量が充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する選択部と、を備えたものであり、選択部が選択したガス充填速度となるようにガス充填を制御する運転制御部と、を備え、ガスステーションは、算出部、特定部、選択部及び運転制御部のうち、少なくとも運転制御部を有するものである。
【００３７】
この場合、算出部、特定部及び選択部の少なくとも一つについては、ガスステーションではなく、車両に具備させることが可能である。
【００３８】
好ましくは、車両は、算出部を有すると共に、車両側通信機を有し、ガスステーションは、特定部及び選択部を有すると共に、算出部が算出した充填可能量の情報を車両側通信機から受信するステーション側通信機を有するとよい。
【００３９】
この構成によれば、車両側で算出した燃料タンクの充填可能量の情報をガスステーション側に伝え、ガスステーションの選択部によるガス充填速度の選択に利用することができる。
【００４０】
本発明のガス充填方法は、ガスステーションの外部にある燃料タンクに対してガスステーションからガスを充填するガス充填方法において、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填可能なガス量を算出するステップと、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量を特定するステップと、燃料タンクへのガス充填開始時に、特定したガス量が算出したガス量を下回る場合には、そうではない場合に選択するガス充填速度に比べて大きいガス充填速度を選択するステップと、選択したガス充填速度となるようにガス充填を行うステップと、を備えたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態に係るガス充填システムの概略図である。
【図２】実施形態に係るガス充填システムの構成図である。
【図３】実施形態に係るガスステーションの制御装置の機能ブロック図である。
【図４】実施形態に係るガス充填システムの充填フローを示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る充填フローに用いる充填速度マップ群の一例を示す図である。
【図６】実施形態に係る充填速度マップ群に関し、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件であるときのＳｏＣと充填速度等との関係をまとめた表である。
【図７】実施形態に係る充填フローを用いてガス充填を行った場合の充填時間と充填量との関係を示す図であり、（ａ）は燃料タンクの残量がない状態から充填した場合を示し、（ｂ）は燃料タンクの残量がある状態から充填した場合を示す。
【図８】実施形態の第１の変形例に係る充填フローを示すフローチャートである。
【図９】実施形態の第１の変形例に係る充填フローを用いて、燃料タンクの残量がある状態からガス充填を行った場合の充填時間と充填量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、ガス充填システムとして、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の燃料タンクに対して、水素ステーションから水素ガスを充填する例を説明する。なお、燃料電池システムは、公知のとおり、燃料ガス（例えば水素ガス）と酸化ガス（例えば空気）の電気化学反応によって発電する燃料電池などを備える。また、水素ガスの充填とは、水素ガスを水素ステーションから燃料タンクに供給する態様の一つである。
【００４３】
図１に示すように、ガス充填システム１は、例えばガスステーションとしての水素ステーション２と、水素ステーション２から水素ガスを供給される車両３と、を備える。
【００４４】
図２に示すように、車両３は、燃料タンク３０、レセプタクル３２、圧力センサ３６、温度センサ３８、表示装置４２、通信機４４及び制御装置４６を備える。
燃料タンク３０は、燃料電池への燃料ガス供給源であり、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能な高圧タンクである。燃料タンク３０を複数搭載する場合には、燃料タンク３０は燃料電池に対して並列に接続される。燃料タンク３０内の水素ガスは、図示省略した供給管路を介して燃料電池に供給される。一方、燃料タンク３０への水素ガスの供給は、水素ガスが水素ステーション２からレセプタクル３２を介して充填流路３４に放出されることで行われる。充填流路３４は、燃料タンク３０外にあるガス配管と、燃料タンク３０の口部に取り付けられた図示省略のバルブアッセンブリ内にある流路部分と、からなる。また、充填流路３４には、水素ガスの逆流を防止するための逆止弁３５が設けられる。
【００４５】
圧力センサ３６は、水素ステーション２から放出された水素ガスの圧力を検出するものであり、充填流路３４に設けられる。例えば、圧力センサ３６は、逆止弁３５よりも下流側であって且つ燃料タンク３０の直前にある上記のガス配管に設けられ、実質的に燃料タンク３０内の水素ガスの圧力（以下、「タンク圧力」という。）を反映する圧力を検出する。
温度センサ３８は、上記バルブアッセンブリ内の流路部分に設けられ、燃料タンク３０内に配置される。温度センサ３８は、燃料タンク３０内の水素ガスの温度（以下、「タンク温度」という。）を反映する温度を検出する。なお、他の実施態様では、圧力センサ３６を燃料タンク３０内に配置してもよい。また、燃料タンク３０内における温度センサ３８の配置位置は、タンク温度を実質的に検出できる位置であれば特に限定されるものではないが、燃料タンク３０内への水素ガスの吹出し口の近傍にあることが好ましい。
【００４６】
表示装置４２は、例えばカーナビゲーションシステムの一部としても用いることが可能なものであり、各種情報を画面に表示する。通信機４４は、車両３が水素ステーション２との間で通信するためのものであり、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。通信器４４は、水素ステーション２の充填ノズル１２をレセプタクル３２に接続した状態で通信可能となるように、レセプタクル３２に組み込まれるか、あるいは車両３のリッドボックス内に固定される。制御装置４６は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成され、車両３を制御する。制御装置４６は、圧力センサ３６、温度センサ３８、表示装置４２及び通信機４４などと接続されており、車両３にて把握可能な情報、例えば圧力センサ３６及び温度センサ３８による検出情報を通信機４４を用いて、水素ステーション２に送信する。
【００４７】
水素ステーション２は、水素ステーション２にある各機器を制御する制御装置５と、車両３との間で通信するための通信機６と、各種情報を画面に表示する表示装置７と、水素ステーション２の設置場所の外気温を検出する外気温センサ８と、を備える。通信機６は、車両３の通信機４４に対応した形式のものであり、通信機４４との間で各種情報を送受信する。表示装置７は、充填中における充填速度（充填流量）及び充填量などの情報を表示する。また、表示装置７は、作業者又は利用者（以下、「ユーザー」という。）が所望の充填条件を入力することが可能な操作パネルを表示画面に具備する。すなわち、ユーザーは、所望の充填条件として、満タン充填（満充填）、所望の充填量及び１回の充填に支払う所望の金額などを表示装置７の操作パネルを介して指定することができる。なお、他の実施態様では、表示装置７とは異なる装置を用いて、ユーザーからの充填条件の入力を受けることができるようにしてもよい。
【００４８】
また、水素ステーション２は、水素ガスを貯蔵するカードル（ガス供給源）１１と、水素ガスを車載の燃料タンク３０に向けて放出する充填ノズル１２と、これらを結ぶガス流路１３と、を有する。充填ノズル１２は、充填カップリングとも称される部品であり、水素ガスの充填に際して、車両３のレセプタクル３２に接続される。充填ノズル１２とレセプタクル３２によって、水素ステーション２と燃料タンク３２とを接続する接続ユニットが構成される。また、充填ノズル１２には、水素ステーション２が燃料タンク３０に供給する水素ガスの圧力及び温度を検出する圧力センサ９及び温度センサ１０が設けられる。これらのセンサ９，１０を充填ノズル１２に設ければ、水素ステーション２から燃料タンク３０に実際に供給される水素ガスの実圧力及び実温度を簡単な構成により取得することができる。なお、温度センサ１０は充填ノズル１２の先端（燃料タンク３０側の部分）に設けられることがより好ましい。
【００４９】
ガス流路１３には、圧縮機１４、蓄圧器１５、プレクーラ１６、流量制御弁１７、流量計１８及びディスペンサ１９が設けられる。圧縮機１４は、カードル１１からの水素ガスを圧縮して吐出する。蓄圧器１５は、圧縮機１４によって所定圧力まで昇圧された水素ガスを蓄える。プレクーラ１６は、蓄圧器１５からの室温程度の水素ガスを所定の低温（例えば−２０℃又は−４０℃）に冷却する。流量制御弁１７は、電気的に駆動される弁であり、制御装置５からの指令に従って、蓄圧器１５からの水素ガスの流量を調整する。これにより、燃料タンク３０への水素ガスの充填流量（充填速度）が制御される。この制御された充填流量が流量計１８によって計測され、その計測結果を受けて所望の充填流量となるように、制御装置５が流量制御弁１７をフィードバック制御する。なお、流量制御弁１７以外の流量制御装置を用いることも可能である。ディスペンサ１９は、水素ガスを充填ノズル１２へと送り出すものである。例えば、充填ノズル１２のトリガーレバーを引くとディスペンサ１９が作動し、充填ノズル１２から燃料タンク３０に向けて水素ガスの放出が可能となる。なお、図示省略したが、蓄圧器１４又はその下流側には、充填時にガス流路１３を開く遮断弁が設けられる。
【００５０】
制御装置５は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶し、ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御装置５は、図２において一点鎖線で示した制御線にて接続されている通信機６、表示装置７、外気温センサ８、圧力センサ９、温度センサ１０、流量制御弁１７及び流量計１８のほか、蓄圧器１５等とも電気的に接続される。例えば、制御装置５は、圧力センサ３６及び温度センサ３８が検出した圧力及び温度を、燃料タンク３０内の圧力及び温度（すなわち、タンク圧力及びタンク温度）として認識して、水素ガスの充填を制御する。詳細には、制御装置５は、通信機６から受け取った車両３側のタンク圧力及びタンク温度の情報をもとに流量制御弁１７の開度を制御する。また、制御装置５は、水素ステーション２にて把握可能な情報を通信機６を用いて、車両３に送信する。なお、通信機６が、後述の特許請求の範囲に記載の温度取得部及び圧力取得部に相当する。
【００５１】
図３に示すように、制御装置５は、充填速度の制御を実現するための機能ブロックとして、記憶部６１、算出部６２、特定部６３、選択部６４及び運転制御部６５を備える。記憶部６１は、上記のＲＯＭやＲＡＭなどからなり、例えば、後述する充填速度マップ群（複数の充填速度マップ）を予め記憶する。詳細は後述するように、算出部６２は、燃料タンク３０内の水素ガスの状態量をもとに燃料タンク３０内の充填可能な水素ガス量を算出し、特定部６３は、ユーザーにより指定された燃料タンク３０内に充填すべき水素ガス量を特定する。選択部６４は、算出部６２の算出結果及び特定部６３の特定結果を踏まえて、記憶部６１にある充填速度マップから適切な充填速度を選択する。運転制御部６５は、燃料タンク３０への水素ガスの充填を制御する。詳細には、運転制御部６５は、選択部６４により選択された充填速度となるように、各種機器に制御指令を送信し、水素ガス充填を行うように各種機器を制御する。
【００５２】
以上のガス充填システム１において、車両３に水素ガスを充填する場合、先ず、充填ノズル１２をレセプタクル３２に接続し、この状態にて、ディスペンサ１９を作動させる。すると、充填ノズル１２から燃料タンク３０に向けて水素ガスが放出され、燃料タンク３０に充填される。
本実施形態のガス充填システム１及びガス供給方法では、充填開始時に、燃料タンク３０内の水素ガスの残量等を把握した上で、ユーザーにより指定された充填条件に適した充填速度を選択することで、充填時間の短縮化を図っている。
【００５３】
次に、図４を参照して、ガス充填システム１における充填フローを説明する。
【００５４】
ユーザーによって、充填ノズル１２とレセプタクル３２の接続作業がなされると（ステップＳ１）、水素ステーション２と車両３との間で無線通信が確立される。その後、車両３では、燃料タンク３０の初期状態の水素ガスの状態量として、タンク圧力及びタンク温度が読み込まれる（以下、それぞれ「タンク初期圧力」及び「タンク初期温度」という）。タンク初期圧力及びタンク初期温度は、それぞれ圧力センサ３６及び温度センサ３８によって検出され、その検出された情報は、制御装置４６の例えばＲＡＭに一時的に記憶される。
【００５５】
次いで、タンク初期圧力及びタンク初期温度の情報が、車両３から水素ステーション２へと送信される（ステップＳ２）。これは、通信機４４―通信機６間の通信を用いることで、制御装置４６から制御装置５に伝えることで行われる。これにより、制御装置５は、車両３側のタンク初期圧力及びタンク初期温度を把握する。ここで、送信するタンクデータとしては、タンク初期圧力及びタンク初期温度の情報のほかに、車両３における燃料タンク３０の搭載本数、燃料タンク３０の一本あたりの最大水素搭載量（満タン時のタンク内水素量、燃料タンクの容量）、及び燃料タンク３０が複数ある場合にはその合計水素搭載量に関する情報を含めてもよい。
【００５６】
次に、水素ステーション２の制御装置５は、受信したタンク初期圧力及びタンク初期温度をもとに、燃料タンク３０内の残水素量Ｍ1を算出する（ステップＳ３）。この算出は、制御装置５の算出部６２によって行われる。なお、残水素量Ｍ1は、タンク初期圧力及びタンク初期温度を所定の計算式にあてはめることで算出することができる。
【００５７】
このとき、算出部６２は、燃料タンク３０内の充填可能な水素量（以下、「充填可能量Ｍａ」という。）を算出することもできる（ステップＳ３）。充填可能量Ｍａは、燃料タンク３０の容量から残水素量Ｍ1を減算することで算出される。なお、燃料タンク３０の容量については、上記した通信を用いることで水素ステーション２にて把握することができる。さらに、算出部６２は、燃料タンク３０内の水素ガスの充填率、すなわち、ＳｏＣ（Soak of Charge）を算出することもできる（ステップＳ３）。ＳｏＣは、厳密にはガス密度に基づいて計算されるものであるが、簡易的には、残水素量Ｍ1を燃料タンク３０の容量で除算した値として表すことができる。以下、このときのＳｏＣを「初期ＳｏＣ」（第１のＳｏＣ）という。
【００５８】
次のステップＳ４では、ユーザーによって、所望の充填条件が指定される。これは、水素ステーション２の表示装置７等をインターフェースとして行われる。充填条件として満タン充填が指定された場合には、選択部６３によって充填速度マップＸが選択され、充填速度マップＸに規定する充填速度となるように水素充填が制御される（ステップＳ５）。
【００５９】
一方、充填条件として、充填に支払いたい金額や水素量が指定された場合には、指定された燃料タンク３０内に充填すべき充填量を特定する（ステップＳ６）。この特定は、制御装置５の特定部６３によって行われる。具体的には、充填したい金額が指定された場合には、その金額に相当する水素量を燃料タンク３０内に充填すべき充填量として特定する。また、充填したい水素量が指定された場合には、その水素量を燃料タンク３０内に充填すべき充填量として特定する。以下、特定されるこれらの充填量を「指定充填量Ｍｂ」と総称する。
【００６０】
次いで、指定充填量Ｍｂを燃料タンク３０に充填した場合の燃料タンク３０内の水素量（以下、「予想水素量Ｍ2」という。）を算出する（ステップＳ７）。予想水素量Ｍ2は次式のとおり表すことができる。この算出も上記の算出部６２により行うことができる。
予想水素量Ｍ2＝残水素量Ｍ1＋指定充填量Ｍｂ
【００６１】
また、算出部６２は、指定充填量Ｍｂを燃料タンク３０に充填した場合の燃料タンク３０内のＳｏＣ（以下、「予想ＳｏＣ」（第２のＳｏＣ）という。）を算出することもできる（ステップＳ７）。予想ＳｏＣは、次式のとおり簡易的に表すことができる。
予想ＳｏＣ＝予想水素量Ｍ2÷燃料タンク３０の容量
【００６２】
その後、指定充填量Ｍｂを充填した場合に燃料タンク３０内が満タンになるか否かを判断する（ステップＳ８）。具体的には、指定充填量Ｍｂが充填可能量Ｍａ以上であるか否かを判断する。指定充填量Ｍｂが充填可能量Ｍａ以上である場合には、燃料タンク３０内が満タンになると判断する（ステップＳ８；Ｙｅｓ）。逆に、指定充填量Ｍｂが充填可能量Ｍａを下回る場合には、燃料タンク３０内が満タンにならないと判断する（ステップＳ８；Ｎｏ）。このステップＳ８における判断は、例えば上記の選択部６４で行うことができ、その判断の結果に応じて、選択すべき充填マップが異なることになる（ステップＳ５、Ｓ９）。
【００６３】
ここで、燃料タンク３０内が満タンになるか否かの判断（ステップＳ８）については、指定充填量Ｍｂと充填可能量Ｍａとを比較する以外の方法を用いてもよい。例えば、ステップＳ７において予想水素量Ｍ2を算出する場合には、予想水素量Ｍ2が燃料タンク３０の容量以上であるか否かで判断してもよい。予想水素量Ｍ2が燃料タンク３０の容量未満である場合には、指定充填量Ｍｂを充填しても燃料タンク３０内が満タンにならないことになる。また、ステップＳ７において予想ＳｏＣを算出する方法を採用している場合には、予想ＳｏＣが１００％以上であるか否かで判断してもよい。予想ＳｏＣが１００％を下回る場合にも、指定充填量Ｍｂを充填しても燃料タンク３０内が満タンにならないことになる。
【００６４】
ステップＳ８の結果、満タンになると判断した場合には（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、満タン充填を行う場合と同じように、充填速度マップＸを選択して水素充填を行う（ステップＳ５）。一方、満タンにならないと判断した場合には（ステップＳ８；Ｎｏ）、充填速度マップＸよりも早期の充填が可能な充填速度マップＹｎを選択して水素充填を行う（ステップＳ９）。
【００６５】
ここで、充填速度マップＸ，Ｙｎについて説明する。
充填速度マップＸ、Ｙｎは、充填速度マップ群の一部として予め制御装置５の記憶部６１に記憶されている。充填速度マップ群の一例を図５に示すと、充填速度マップ群ＭＭは、縦軸をタンク圧力、横軸をタンク温度として、複数の充填速度を規定する充填速度マップを、いくつかのＳｏＣごとに備えたものである。ＳｏＣ１００％に対応する充填速度マップが充填速度マップＸであり、ＳｏＣ１００％未満に対応する充填速度マップが、例えばＳｏＣ１０パーセントごとに設けられた充填速度マップＹｎ（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3・・・）である。
【００６６】
なお、充填速度マップＹｎの数を決定するＳｏＣの範囲の区切り方は、任意に設定することができる。また、ＳｏＣの範囲で区切るのではなく、充填可能量Ｍａに対する指定充填量Ｍｂの大きさごとに区切った充填速度マップＹｎ（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3・・・）を用いてもよい。例えば、充填可能量Ｍａに対する指定充填量Ｍｂの大きさが、９０％に対応するものとして充填速度マップＹ1を用意し、８０％に対応するものとして充填速度マップＹ2を用意してもよい。
【００６７】
一つの充填速度マップにおける各充填速度（充填速度マップＸでいうＡ１、Ａ２など。）は、タンク圧力及びタンク温度の各条件下において、燃料タンク３０内の温度が所定の基準値（ここでは、８５℃とする。）を超えないように最速で充填できる充填速度を意味する。充填速度マップでは、タンク圧力が大きいほど、あるいは、タンク温度が小さいほど、充填速度を大きくすることができる。したがって、充填流量マップＸにおける充填速度Ａ１〜Ｈ８のうち、充填速度Ｈ１（タンク圧力８０ＭＰａ，タンク温度−３０℃）が最も大きく、充填速度Ａ８（タンク圧力１０ＭＰａ，タンク温度４０℃）が最も小さくなる。なお、図５に示した充填速度マップＸ，Ｙｎでは、タンク圧力を１０Ｍｐａごとに、タンク温度を１０℃ごとに設定したが、もちろんこれらの幅は任意に設定することができる。
【００６８】
図６に示すように、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件下では、充填速度マップＸ、Ｙｎで規定する充填速度の値は、ＳｏＣが小さくなるほど大きくなる。例えば、図５に示すタンク圧力が４０ＭＰａ、タンク温度が０℃である場合、充填速度マップＸでの充填速度Ｄ４は、ＳｏＣ９０％に対応する充填速度マップＹ1での充填速度Ｄ４Y1よりも小さい。また、この充填速度Ｄ４Y1は、ＳｏＣ８０％に対応する充填速度マップＹ2での充填速度Ｄ４Y2よりも小さい。このような充填速度マップ群ＭＭの構成であるため、充填の狙い値としてＳｏＣが１００％未満であるときは、そのＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いれば、満充填（ＳｏＣ１００％）に対応した充填速度マップＸを用いる場合よりも、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件下では、大きな充填速度で早く充填されることになる。これについて、図７を参照して更に説明する。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、燃料タンク３０の残量がない状態（残水素量Ｍ1＝初期ＳｏＣ＝０）において充填速度マップＸを用いて満タンを目標に充填した場合、直線Ｌ1に沿って充填され、満タンまでにかかる充填時間はｔfullとなる。
ここで、目標が満タンではない場合（予想ＳｏＣが１００％未満の場合。予想水素量Ｍ2＜燃料タンク３０の容量の場合。参照：図４のステップＳ８のＮｏ。）に、本実施形態とは異なる充填方法を採用した場合を考える。この場合、充填速度マップＸを用いて予想水素量Ｍ2を目標に充填したとすると、直線Ｌ1に沿って充填され、予想水素量Ｍ2までにかかる充填時間はｔcomとなる。なお、このときの充填では、燃料タンク３０の基準値（８５℃）を狙った充填が行われず、この基準値から安全側に乖離した値を狙った充填が行われることは言うまでもない。
【００７０】
これに対し、本実施形態の充填方法を採用し、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いて予想水素量Ｍ2を目標に充填すると、直線Ｌ2に沿って充填され、満タンまでにかかる充填時間はｔ1となる。つまり、本実施形態によれば、充填速度マップＸに規定する充填速度よりも大きな充填速度を規定する充填速度マップＹｎで充填が行われるため、ｔcom−ｔ1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００７１】
同様に、図７（ｂ）に示すように、燃料タンク３０に残量がある状態（残水素量Ｍ1≠０、初期ＳｏＣ≠０）において、本実施形態の充填方法を採用して、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いて予想水素量Ｍ2を目標に充填すると、予想水素量Ｍ2までにかかる充填時間として、ｔcom−ｔ1に相当する時間分、短縮することができる。
【００７２】
なお、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いるとは、例えば、予想ＳｏＣの大きさが８０％以上９０％未満のときは充填速度マップＹ1を使用し、予想ＳｏＣの大きさが７０％以上８０％未満のときは充填速度マップＹ2を使用することをいうが、これは、充填速度マップＹｎの数やその区切り方によって異なるものとなる。また、充填速度マップとして、充填可能量Ｍａに対する指定充填量Ｍｂの大きさに応じたものを複数用意している場合には、この大きさに対応した充填速度マップが適宜選択されることになる。
【００７３】
再び、図４に戻って説明すると、ステップＳ９では、先ず、選択部６４が、充填速度マップ群ＭＭから、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを選択する。次いで、選択部６４は、この選択した充填速度マップＹｎに、ステップＳ２で受信したタンク初期圧力及びタンク初期温度を参照し、これらに対応する充填速度を選択する。そして、運転制御部６５が、この選択した充填速度となるように充填を開始し、流量制御弁１７の開度を制御する。充填中には、タンク圧力及びタンク温度を監視し、この監視するタンク圧力及びタンク温度を、充填開始時に選択した充填速度マップＹｎに参照することで、必要に応じて充填速度を変更し、流量制御弁１７の開度を制御する。充填の結果、予想ＳｏＣ又は予想水素量Ｍ2に達すると、充填が終了する。
【００７４】
一方、ステップＳ５では、選択部６４が、充填速度マップ群ＭＭから充填速度マップＸを選択し、充填速度マップＸにタンク初期圧力及びタンク初期温度を参照して、対応する充填速度を選択する。その後は同様に、運転制御部６５によって、選択した充填速度となるように充填が開始されると共に、充填中には、タンク圧力及びタンク温度を監視して充填速度マップＸに参照し、必要に応じて充填速度を変更する。充填の結果、満タンまで充填されると、充填が終了する。なお、満タンに達したか否かの判断は、タンク圧力及びタンク温度から燃料タンク３０のＳｏＣ又は充填量を計算すればよい。
【００７５】
以上説明した本実施形態によれば、燃料タンク３０を満タンまで充填しない場合、充填に適した充填速度マップＹｎを用いて最速の充填速度を選択することができる。そのため、過度に安全側の充填速度マップＸを用いて充填を行う場合と比べて、充填開始時から迅速な充填を行うことができる。したがって、充填時間を短縮することができる。特に、充填速度マップＹｎを複数のＳｏＣの大きさごとに適したものを用意し、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを選択するので、充填時間の短縮化をより一層図ることができる。
【００７６】
また、燃料タンク３０を満タンまで充填する場合にも、それに適した充填速度マップＸを用いて最速の充填速度を選択することができるため、できるだけ短時間で充填を完了させることができる。
【００７７】
＜変形例＞
次に、本実施形態の二つの変形例について説明する。
【００７８】
＜第１の変形例＞
図８に示す第１の変形例が上記実施形態と主に相違する点は、ステップＳ９の代わりにステップＳ１９を行う点である。なお、ステップＳ１１〜１８は、図４のステップＳ１〜８と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７９】
ステップＳ１９では、上記した予想ＳｏＣの大きさに加えて、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件も考慮して、充填速度マップＹｎを選択する。
【００８０】
先ず、燃料タンク３０に関する特性について説明する。
燃料タンク３０に関する特性には、燃料タンク３０の放熱性が含まれる。燃料タンク３０の放熱性は、燃料タンク３０を構成する材料や、燃料タンク３０の体格（長さ、径、容量、表面積等）など、燃料タンク３０の仕様によって異なる。例えば、燃料タンク３０のライナーとしてアルミニウムを用いた場合には、樹脂（ポリエチレンなど）を用いた場合よりも、放熱性は優れたものとなる。また、樹脂ライナーにおける樹脂の特性や配合割合によっても放熱性は異なる。さらに、燃料タンク３０の体格、例えば径に対する長さの比や、表面積に対する容量の比によっても、放熱性は異なる。また、燃料タンク３０の放熱性は、燃料タンク３０に影響を及ぼす冷却因子によっても異なる。例えば、そのような冷却因子として、車両３における燃料タンク３０の搭載位置による走行風の影響度合いや、燃料タンク３０周辺の熱源の存在などが挙げられる。
【００８１】
ここで、燃料タンク３０の放熱性が優れている場合、それが優れていない場合に比べて、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率又は温度上昇量を低く抑えることができる。したがって、燃料タンク３０の放熱性が優れている場合には、そうではない場合よりも、より大きい充填速度を用いることが可能である。
【００８２】
次に、水素ステーション２の環境条件について説明する。
この環境条件としては、水素ステーション２が設置されている環境の外気温と、水素ステーション２におけるプレクーラ１６の冷却能力とが考えられる。外気温が低い場合には、それが高い場合よりも、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率又は温度上昇量を低く抑えることができる。したがって、外気温が低い場合ほど、大きい充填速度を用いることが可能である。
【００８３】
同様に、プレクーラ１６がある場合は、それがない場合（すなわち、冷却能力がゼロ。）よりも、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率等を低く抑えることができる。また、プレクーラ１６によって冷却される水素ガスの温度が低いほど、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率等を低く抑えることができる。つまり、プレクーラ１６の冷却能力によって、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率等は可変する。したがって、プレクーラ１６の冷却能力が高いほど、大きい充填速度を用いることが可能である。
【００８４】
ステップ１９では、以上の二つの因子も考慮するため、充填速度マップＹｎ（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3・・・）としては、図５に示したＳｏＣの大きさごとに設けられたものに、さらに、燃料タンク３０に関する特性（放熱性）の軸と、水素ステーション２の環境条件（外気温、プレクーラ１６の冷却能力）に関する軸とを加えた複数次元のマップが用いられる。この具体的な例について、図９を参照して説明する。
【００８５】
図９は、図７（ｂ）と同様に、燃料タンク３０に残量がある状態（残水素量Ｍ1≠０、初期ＳｏＣ≠０）から充填した場合を示している。
図９に示すように、充填速度マップＸを用いて満タン又は予想水素量Ｍ2を目標に充填した場合、直線Ｌ1に沿って充填され、満タン又は予想水素量Ｍまでにかかる充填時間はｔfull又はｔcomとなる。
【００８６】
ここで、図９のケースＩは、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件を考慮しないで、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いて充填した場合を示すものである（つまり、図７（ｂ）に示す破線に沿った充填と同じ。）。この場合、予想水素量Ｍ2までにかかる充填時間は、ｔcom−ｔ1に相当する時間分、短縮される。
【００８７】
図９のケースＩＩ〜ＩＶは、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件を考慮した場合を示すものである。
例えば、ケースＩＩは、ケースＩとは、水素ステーション２の環境条件のみが異なり、ケースＩよりも、外気温が低いか又はプレクーラ１６の冷却能力が高い場合である。このようなケースＩＩでは、ケースＩで用いる充填速度マップよりも大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いて、予想水素量Ｍ2を目標に充填する。その結果、ケースＩの場合よりも、ｔ2−ｔ1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００８８】
ケースＩＩＩは、例えば、ケースＩとは、燃料タンク３０に関する特性のみが異なり、ケースＩよりも、放熱性が優れた燃料タンク３０を用いている場合である。このようなケースＩＩＩでは、ケースＩで用いる充填速度マップよりも大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いる。その結果、ケースＩの場合よりも、ｔ3−ｔ1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００８９】
なお、詳述しないが、ケースＩＶとケースＩＩＩとの関係は、ケースＩＩとケースＩとの関係と同様に、互いに、水素ステーション２の環境条件のみが異なる関係にある場合を示したものである。より大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いるケースＩＶの場合の方が、ケースＩＩＩの場合と比較して、ｔ3−ｔ4に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００９０】
再び、図８に戻って説明すると、ステップＳ１９において充填速度マップＹｎを選択する際、その選択に用いる燃料タンク３０に関する特性の情報については、水素ステーション２の記憶部６１に予め記憶させておいたものを用いることができる。しかし、燃料タンク３０に関する特性は、現在又は将来の車両又は燃料タンクにおいて必ずしも同じというわけではない。そのため、燃料タンク３０に関する特性の情報については、車両３の制御装置４６の記憶部に記憶させておき、ステップＳ１２の際に通信機４４―通信機６間の通信を用いることで、制御装置４６から制御装置５に伝えることが望ましい。こうすることで、水素ステーション２側で燃料タンク３０に関する特性の情報を予め記憶しておかなくとも、この情報をステップＳ１９において利用することができる。
【００９１】
また、充填速度マップＹｎを選択する際に用いる水素ステーション２の環境条件のうち、外気温の情報については、外気温センサ８が検出した充填開始時の外気温を用いればよい。この場合、外気センサ８が、特許請求の範囲に記載の外気温取得部に相当する。なお、車両３側に別途設けた外気温センサを利用し、その充填開始時に検出結果をステップＳ１２の際に通信を用いて制御装置５に伝える場合には、この外気温センサが検出した外気温を用いることも可能である。この場合は、水素ステーション２の通信機６が特許請求の範囲に記載の外気温取得部に相当することになる。
【００９２】
さらに、充填速度マップＹｎを選択する際に用いる水素ステーション２の環境条件のうち、プレクーラ１６の冷却能力の情報については、水素ステーション２の記憶部６１に予め記憶させておいたものを用いればよい。
【００９３】
以上説明した第１の変形例によれば、上記した実施形態による作用効果を奏することはもちろん、さらに、燃料タンク３０に関する特性、プレクーラ１６の冷却能力や外気温を加味した最速の充填速度で充填を行うことができる。したがって、充填時間をより一層短縮することができる。
【００９４】
なお、ステップＳ１９において、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件の一方を考慮しないように設計変更することもできるし、プレクーラ１６の冷却能力及び外気温の一方を考慮しないように設計変更することもできる。
【００９５】
＜第２の変形例＞
【００９６】
図３に示す制御装置５の機能ブロックのいくつかを車両３側の制御装置４６に具備させることができる。例えば、算出部６２を制御装置４６に具備させた場合には、制御装置４６の算出部が、図４のステップＳ３及び図８のステップＳ１３に示す充填可能量Ｍａ等の算出を行うことになる。この場合、その算出結果を通信機４４―通信機６間の通信を用いることで制御装置４６から制御装置５に伝えることで、制御装置５において、指定充填量Ｍｂを充填したときに満タンになるかを判断（図４のステップＳ８、図８のステップＳ１８）することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のガスステーション、ガス充填システム及び燃料ガス供給方法は、水素ガスのみならず、天然ガスなど他の燃料ガスにも適用することができる。また、車両に限らず、航空機、船舶、ロボットなど、外部からの燃料ガスの充填先として燃料タンクを搭載した移動体に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１：ガス充填システム、２：ガスステーション、３：車両、５：制御装置、６：通信機（温度取得部、圧力取得部、外気温取得部）、８：外気温センサ（外気温取得部）、１６：プレクーラ、３０：燃料タンク、３６：圧力センサ、３８：温度センサ、４４：通信機、６２：算出部、６３：特定部、６４：選択部、６５：運転制御部、ＭＭ：充填側マップ群、Ｘ、Ｙｎ：充填速度マップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車載の燃料タンクにガスを充填するガスステーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガスステーションとして、燃料電池車両の水素タンクに水素ガスを充填する水素ステーションや（特許文献１参照。）、気体燃料及び液体燃料を車載の燃料タンクに充填するガスステーション（特許文献２参照。）が知られている。特許文献２では、予備充填の際に燃料タンク内の圧力値等を計測して、燃料タンク内の気体燃料及び液体燃料の各残量を求め、これらの比率に応じた各燃料の充填可能量を算出して、燃料タンクに充填している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６４３９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１３８９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、１回の充填に要する充填時間は短いことが望ましい。この点、特許文献２では、各燃料の充填量を制御した充填については開示するものの、充填時間の短縮化については配慮されていない。
【０００５】
また、燃料タンクに充填する燃料が水素ガスである場合には、充填に伴う燃料タンク内の温度上昇及び圧力上昇が基準を超えないようにする必要がある。この温度上昇等は充填速度（充填流量）を上げるほど大きくなるため、実際の充填制御では、燃料タンク内の温度等が基準値を超えない適切な充填速度を用いることになる。そして、このような充填速度は、例えば、燃料タンク内の状態（温度、圧力、残量など）に応じたものを予めステーション側で用意しておくことが考えられる。
【０００６】
しかし、燃料タンク内の状態が同じであるからといって、満タンまで充填するのに最適な充填速度が、満タンまで充填しない場合の充填速度として最適であるとは必ずしも言えない。例えば、利用者が指定した充填量が燃料タンクの充填可能量に比べて十分に小さい場合、満タンまで充填するのに最適な充填速度を用いたのでは、燃料タンク内の基準値に対してより安全側の充填速度が用いられることになる。そのため、充填時間が長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、充填時間を短縮することができるガスステーション、ガス充填システム及びガス充填方法を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のガスステーションは、外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填可能なガス量（以下、充填可能量という。）を算出すると共に、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量（以下、指定充填量という。）を特定する制御装置を備え、制御装置は、燃料タンクへのガス充填開始時に、指定充填量が充填可能量を下回る場合には、指定充填量が充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するものである。
【０００９】
本発明によれば、指定充填量に対して充填可能量が十分にあるような場合、すなわち満充填とならないガス充填を行う場合に、迅速なガス充填をガス充填開始時から行うことができるので、充填時間を短縮することができる。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、充填可能量に対する指定充填量の大きさに応じて異ならせるとよい。
【００１１】
こうすることで、例えば、充填可能量に対する指定充填量の大きさが小さい場合であるほど、ガス充填速度を上げるようにすれば、充填時間の短縮化を図ることができる。
【００１２】
より好ましくは、制御装置は、燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、充填可能量に対する指定充填量の大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備するとよい。そして、制御装置がガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、充填速度マップ群から、充填可能量に対する指定充填量の大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法であるとよい。
【００１３】
こうすることで、充填可能量に対する指定充填量の大きさと、燃料タンク内のガスの状態量とに応じた最適なガス充填速度を選択することができる。
【００１４】
より好ましくは、制御装置が充填速度マップからガス充填速度を選択する際に用いる燃料タンク内のガスの状態量は、ガス充填開始時におけるものであるとよい。
【００１５】
これにより、ガス充填開始時の燃料タンク内のガスの状態量に適したガス充填速度を簡単に選択することができる。
【００１６】
好ましくは、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、燃料タンクに関する特性に応じて異ならせるとよい。また、より好ましくは、燃料タンクに関する特性には、燃料タンクの放熱性が含まれており、制御装置は、燃料タンクの放熱性が高くなるにしたがって、大きいガス充填速度を選択するとよい。
【００１７】
こうすることで、放熱性が高い燃料タンクほど、充填時間の短縮化を図ることができる。すなわち、燃料タンクに関する特性に関わらず一律のガス充填速度を用いる場合に比べて、燃料タンクに関する特性を考慮した充填時間の短縮化が可能となる。
【００１８】
ここで、燃料タンクに関する特性には、燃料タンクの仕様（例えば、燃料タンクを構成する材料や、燃料タンクの体格など。）と、燃料タンクに影響を及ぼす特性（例えば、燃料タンクが移動体に搭載されている場合の燃料タンクへの走行風の影響や、燃料タンク周辺の熱源の存在など。）とが含まれる。
【００１９】
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンクに関する特性の情報を通信により受信する通信機を更に備えるとよい。
【００２０】
この構成によれば、ガスステーションの外部にある燃料タンクに関する特性を事前にガスステーションに記憶させておかなくても、ガス充填の際に、ガスステーションが個々の燃料タンクに関する特性を把握することができる。
【００２１】
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンクに充填するガスを冷却するプレクーラと、外気温情報を取得する外気温取得部と、を更に備え、制御装置は、指定充填量が充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、プレクーラの冷却能力及び外気温取得部の取得結果による外気温の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。
【００２２】
このような構成によれば、プレクーラの冷却能力や外気温を加味したガス充填速度を選択することができる。例えば、冷却能力が高い場合や外気温が低い場合には、ガス充填速度を上げて充填時間を短縮することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、制御装置は、ガス充填開始時に選択したガス充填速度でガス充填を行うと共に、このガス充填速度を、ガス充填中における燃料タンク内のガスの状態量をもとに変更してガス充填を行うとよい。
【００２４】
こうすることで、ガス充填中の燃料タンク内の状態に適した充填が可能となる。
【００２５】
好ましくは、ガスステーションは、燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、制御装置は、温度取得部及び圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、燃料タンク内のガスの状態量を認識するとよい。
【００２６】
この構成によれば、ガスステーションの外部にある燃料タンク内のガスの状態量を、ガスステーション側で実際の取得情報をもとに把握することができる。
【００２７】
より好ましくは、温度取得部及び圧力取得部は、それぞれ、ガスステーションの外部にある温度センサ及び圧力センサの検出を通信により温度情報及び圧力情報として取得するものであり、制御装置は、温度センサ及び圧力センサが検出した温度及び圧力を、燃料タンク内のガスの状態量として認識するとよい。
【００２８】
この構成によれば、通信を利用しているので、ガスステーションの外部に温度センサ及び圧力センサがある場合にも、それらの検出情報をガスステーションにて簡単に把握することができる。
【００２９】
本発明の別のガスステーションは、外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填率（以下、第１のＳｏＣという。）を算出すると共に、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量を特定し且つこの特定したガス量を前記算出した第１のＳｏＣの燃料タンクに充填した場合の燃料タンク内の充填率（以下、第２のＳｏＣという。）を算出する制御装置を備え、制御装置は、燃料タンクへのガス充填開始時に、第２のＳｏＣが１００％を下回る場合には、第２のＳｏＣが１００％以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するとよい。
【００３０】
この構成によれば、上記した本発明に係るガスステーションと同様に、特定した充填量（指定充填量）を充填しても満充填とならない場合に、迅速なガス充填をガス充填開始時から行うことができ、充填時間の短縮化を図ることができる。
【００３１】
本発明の別のガスステーションは、上記した本発明に係るガスステーションと同様に、以下の好ましい態様を採用することができる。
【００３２】
すなわち、制御装置は、第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、第２のＳｏＣの大きさ及び燃料タンクに関する特性の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。
【００３３】
また、制御装置は、制御装置は、燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、第２のＳｏＣの大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備しており、制御装置がガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、充填速度マップ群から、第２のＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法であるとよい。
【００３４】
さらに、制御装置は、第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、プレクーラの冷却能力及び外気温取得部の取得結果による外気温の少なくとも一つに応じて異ならせるとよい。
【００３５】
本発明のガス充填システムは、燃料タンクを搭載した車両と、上記した本発明のいずれかに係るガスステーションと、を備えたものである。
【００３６】
本発明の別のガス充填システムは、燃料タンクを搭載した車両と、燃料タンクに対して燃料ガスを供給するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、上記の充填可能量を算出する算出部と、上記の指定充填量を特定する特定部と、燃料タンクへのガス充填開始時に、指定充填量が充填可能量を下回る場合には、指定充填量が充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する選択部と、を備えたものであり、選択部が選択したガス充填速度となるようにガス充填を制御する運転制御部と、を備え、ガスステーションは、算出部、特定部、選択部及び運転制御部のうち、少なくとも運転制御部を有するものである。
【００３７】
この場合、算出部、特定部及び選択部の少なくとも一つについては、ガスステーションではなく、車両に具備させることが可能である。
【００３８】
好ましくは、車両は、算出部を有すると共に、車両側通信機を有し、ガスステーションは、特定部及び選択部を有すると共に、算出部が算出した充填可能量の情報を車両側通信機から受信するステーション側通信機を有するとよい。
【００３９】
この構成によれば、車両側で算出した燃料タンクの充填可能量の情報をガスステーション側に伝え、ガスステーションの選択部によるガス充填速度の選択に利用することができる。
【００４０】
本発明のガス充填方法は、ガスステーションの外部にある燃料タンクに対してガスステーションからガスを充填するガス充填方法において、燃料タンク内のガスの状態量をもとに燃料タンク内の充填可能なガス量を算出するステップと、外部から指定された燃料タンク内に充填すべきガス量を特定するステップと、燃料タンクへのガス充填開始時に、特定したガス量が算出したガス量を下回る場合には、そうではない場合に選択するガス充填速度に比べて大きいガス充填速度を選択するステップと、選択したガス充填速度となるようにガス充填を行うステップと、を備えたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態に係るガス充填システムの概略図である。
【図２】実施形態に係るガス充填システムの構成図である。
【図３】実施形態に係るガスステーションの制御装置の機能ブロック図である。
【図４】実施形態に係るガス充填システムの充填フローを示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る充填フローに用いる充填速度マップ群の一例を示す図である。
【図６】実施形態に係る充填速度マップ群に関し、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件であるときのＳｏＣと充填速度等との関係をまとめた表である。
【図７】実施形態に係る充填フローを用いてガス充填を行った場合の充填時間と充填量との関係を示す図であり、（ａ）は燃料タンクの残量がない状態から充填した場合を示し、（ｂ）は燃料タンクの残量がある状態から充填した場合を示す。
【図８】実施形態の第１の変形例に係る充填フローを示すフローチャートである。
【図９】実施形態の第１の変形例に係る充填フローを用いて、燃料タンクの残量がある状態からガス充填を行った場合の充填時間と充填量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、ガス充填システムとして、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の燃料タンクに対して、水素ステーションから水素ガスを充填する例を説明する。なお、燃料電池システムは、公知のとおり、燃料ガス（例えば水素ガス）と酸化ガス（例えば空気）の電気化学反応によって発電する燃料電池などを備える。また、水素ガスの充填とは、水素ガスを水素ステーションから燃料タンクに供給する態様の一つである。
【００４３】
図１に示すように、ガス充填システム１は、例えばガスステーションとしての水素ステーション２と、水素ステーション２から水素ガスを供給される車両３と、を備える。
【００４４】
図２に示すように、車両３は、燃料タンク３０、レセプタクル３２、圧力センサ３６、温度センサ３８、表示装置４２、通信機４４及び制御装置４６を備える。
燃料タンク３０は、燃料電池への燃料ガス供給源であり、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能な高圧タンクである。燃料タンク３０を複数搭載する場合には、燃料タンク３０は燃料電池に対して並列に接続される。燃料タンク３０内の水素ガスは、図示省略した供給管路を介して燃料電池に供給される。一方、燃料タンク３０への水素ガスの供給は、水素ガスが水素ステーション２からレセプタクル３２を介して充填流路３４に放出されることで行われる。充填流路３４は、燃料タンク３０外にあるガス配管と、燃料タンク３０の口部に取り付けられた図示省略のバルブアッセンブリ内にある流路部分と、からなる。また、充填流路３４には、水素ガスの逆流を防止するための逆止弁３５が設けられる。
【００４５】
圧力センサ３６は、水素ステーション２から放出された水素ガスの圧力を検出するものであり、充填流路３４に設けられる。例えば、圧力センサ３６は、逆止弁３５よりも下流側であって且つ燃料タンク３０の直前にある上記のガス配管に設けられ、実質的に燃料タンク３０内の水素ガスの圧力（以下、「タンク圧力」という。）を反映する圧力を検出する。
温度センサ３８は、上記バルブアッセンブリ内の流路部分に設けられ、燃料タンク３０内に配置される。温度センサ３８は、燃料タンク３０内の水素ガスの温度（以下、「タンク温度」という。）を反映する温度を検出する。なお、他の実施態様では、圧力センサ３６を燃料タンク３０内に配置してもよい。また、燃料タンク３０内における温度センサ３８の配置位置は、タンク温度を実質的に検出できる位置であれば特に限定されるものではないが、燃料タンク３０内への水素ガスの吹出し口の近傍にあることが好ましい。
【００４６】
表示装置４２は、例えばカーナビゲーションシステムの一部としても用いることが可能なものであり、各種情報を画面に表示する。通信機４４は、車両３が水素ステーション２との間で通信するためのものであり、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。通信器４４は、水素ステーション２の充填ノズル１２をレセプタクル３２に接続した状態で通信可能となるように、レセプタクル３２に組み込まれるか、あるいは車両３のリッドボックス内に固定される。制御装置４６は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成され、車両３を制御する。制御装置４６は、圧力センサ３６、温度センサ３８、表示装置４２及び通信機４４などと接続されており、車両３にて把握可能な情報、例えば圧力センサ３６及び温度センサ３８による検出情報を通信機４４を用いて、水素ステーション２に送信する。
【００４７】
水素ステーション２は、水素ステーション２にある各機器を制御する制御装置５と、車両３との間で通信するための通信機６と、各種情報を画面に表示する表示装置７と、水素ステーション２の設置場所の外気温を検出する外気温センサ８と、を備える。通信機６は、車両３の通信機４４に対応した形式のものであり、通信機４４との間で各種情報を送受信する。表示装置７は、充填中における充填速度（充填流量）及び充填量などの情報を表示する。また、表示装置７は、作業者又は利用者（以下、「ユーザー」という。）が所望の充填条件を入力することが可能な操作パネルを表示画面に具備する。すなわち、ユーザーは、所望の充填条件として、満タン充填（満充填）、所望の充填量及び１回の充填に支払う所望の金額などを表示装置７の操作パネルを介して指定することができる。なお、他の実施態様では、表示装置７とは異なる装置を用いて、ユーザーからの充填条件の入力を受けることができるようにしてもよい。
【００４８】
また、水素ステーション２は、水素ガスを貯蔵するカードル（ガス供給源）１１と、水素ガスを車載の燃料タンク３０に向けて放出する充填ノズル１２と、これらを結ぶガス流路１３と、を有する。充填ノズル１２は、充填カップリングとも称される部品であり、水素ガスの充填に際して、車両３のレセプタクル３２に接続される。充填ノズル１２とレセプタクル３２によって、水素ステーション２と燃料タンク３２とを接続する接続ユニットが構成される。また、充填ノズル１２には、水素ステーション２が燃料タンク３０に供給する水素ガスの圧力及び温度を検出する圧力センサ９及び温度センサ１０が設けられる。これらのセンサ９，１０を充填ノズル１２に設ければ、水素ステーション２から燃料タンク３０に実際に供給される水素ガスの実圧力及び実温度を簡単な構成により取得することができる。なお、温度センサ１０は充填ノズル１２の先端（燃料タンク３０側の部分）に設けられることがより好ましい。
【００４９】
ガス流路１３には、圧縮機１４、蓄圧器１５、プレクーラ１６、流量制御弁１７、流量計１８及びディスペンサ１９が設けられる。圧縮機１４は、カードル１１からの水素ガスを圧縮して吐出する。蓄圧器１５は、圧縮機１４によって所定圧力まで昇圧された水素ガスを蓄える。プレクーラ１６は、蓄圧器１５からの室温程度の水素ガスを所定の低温（例えば−２０℃又は−４０℃）に冷却する。流量制御弁１７は、電気的に駆動される弁であり、制御装置５からの指令に従って、蓄圧器１５からの水素ガスの流量を調整する。これにより、燃料タンク３０への水素ガスの充填流量（充填速度）が制御される。この制御された充填流量が流量計１８によって計測され、その計測結果を受けて所望の充填流量となるように、制御装置５が流量制御弁１７をフィードバック制御する。なお、流量制御弁１７以外の流量制御装置を用いることも可能である。ディスペンサ１９は、水素ガスを充填ノズル１２へと送り出すものである。例えば、充填ノズル１２のトリガーレバーを引くとディスペンサ１９が作動し、充填ノズル１２から燃料タンク３０に向けて水素ガスの放出が可能となる。なお、図示省略したが、蓄圧器１４又はその下流側には、充填時にガス流路１３を開く遮断弁が設けられる。
【００５０】
制御装置５は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶し、ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御装置５は、図２において一点鎖線で示した制御線にて接続されている通信機６、表示装置７、外気温センサ８、圧力センサ９、温度センサ１０、流量制御弁１７及び流量計１８のほか、蓄圧器１５等とも電気的に接続される。例えば、制御装置５は、圧力センサ３６及び温度センサ３８が検出した圧力及び温度を、燃料タンク３０内の圧力及び温度（すなわち、タンク圧力及びタンク温度）として認識して、水素ガスの充填を制御する。詳細には、制御装置５は、通信機６から受け取った車両３側のタンク圧力及びタンク温度の情報をもとに流量制御弁１７の開度を制御する。また、制御装置５は、水素ステーション２にて把握可能な情報を通信機６を用いて、車両３に送信する。なお、通信機６が、後述の特許請求の範囲に記載の温度取得部及び圧力取得部に相当する。
【００５１】
図３に示すように、制御装置５は、充填速度の制御を実現するための機能ブロックとして、記憶部６１、算出部６２、特定部６３、選択部６４及び運転制御部６５を備える。記憶部６１は、上記のＲＯＭやＲＡＭなどからなり、例えば、後述する充填速度マップ群（複数の充填速度マップ）を予め記憶する。詳細は後述するように、算出部６２は、燃料タンク３０内の水素ガスの状態量をもとに燃料タンク３０内の充填可能な水素ガス量を算出し、特定部６３は、ユーザーにより指定された燃料タンク３０内に充填すべき水素ガス量を特定する。選択部６４は、算出部６２の算出結果及び特定部６３の特定結果を踏まえて、記憶部６１にある充填速度マップから適切な充填速度を選択する。運転制御部６５は、燃料タンク３０への水素ガスの充填を制御する。詳細には、運転制御部６５は、選択部６４により選択された充填速度となるように、各種機器に制御指令を送信し、水素ガス充填を行うように各種機器を制御する。
【００５２】
以上のガス充填システム１において、車両３に水素ガスを充填する場合、先ず、充填ノズル１２をレセプタクル３２に接続し、この状態にて、ディスペンサ１９を作動させる。すると、充填ノズル１２から燃料タンク３０に向けて水素ガスが放出され、燃料タンク３０に充填される。
本実施形態のガス充填システム１及びガス供給方法では、充填開始時に、燃料タンク３０内の水素ガスの残量等を把握した上で、ユーザーにより指定された充填条件に適した充填速度を選択することで、充填時間の短縮化を図っている。
【００５３】
次に、図４を参照して、ガス充填システム１における充填フローを説明する。
【００５４】
ユーザーによって、充填ノズル１２とレセプタクル３２の接続作業がなされると（ステップＳ１）、水素ステーション２と車両３との間で無線通信が確立される。その後、車両３では、燃料タンク３０の初期状態の水素ガスの状態量として、タンク圧力及びタンク温度が読み込まれる（以下、それぞれ「タンク初期圧力」及び「タンク初期温度」という）。タンク初期圧力及びタンク初期温度は、それぞれ圧力センサ３６及び温度センサ３８によって検出され、その検出された情報は、制御装置４６の例えばＲＡＭに一時的に記憶される。
【００５５】
次いで、タンク初期圧力及びタンク初期温度の情報が、車両３から水素ステーション２へと送信される（ステップＳ２）。これは、通信機４４―通信機６間の通信を用いることで、制御装置４６から制御装置５に伝えることで行われる。これにより、制御装置５は、車両３側のタンク初期圧力及びタンク初期温度を把握する。ここで、送信するタンクデータとしては、タンク初期圧力及びタンク初期温度の情報のほかに、車両３における燃料タンク３０の搭載本数、燃料タンク３０の一本あたりの最大水素搭載量（満タン時のタンク内水素量、燃料タンクの容量）、及び燃料タンク３０が複数ある場合にはその合計水素搭載量に関する情報を含めてもよい。
【００５６】
次に、水素ステーション２の制御装置５は、受信したタンク初期圧力及びタンク初期温度をもとに、燃料タンク３０内の残水素量Ｍ1を算出する（ステップＳ３）。この算出は、制御装置５の算出部６２によって行われる。なお、残水素量Ｍ1は、タンク初期圧力及びタンク初期温度を所定の計算式にあてはめることで算出することができる。
【００５７】
このとき、算出部６２は、燃料タンク３０内の充填可能な水素量（以下、「充填可能量Ｍａ」という。）を算出することもできる（ステップＳ３）。充填可能量Ｍａは、燃料タンク３０の容量から残水素量Ｍ1を減算することで算出される。なお、燃料タンク３０の容量については、上記した通信を用いることで水素ステーション２にて把握することができる。さらに、算出部６２は、燃料タンク３０内の水素ガスの充填率、すなわち、ＳｏＣ（Soak of Charge）を算出することもできる（ステップＳ３）。ＳｏＣは、厳密にはガス密度に基づいて計算されるものであるが、簡易的には、残水素量Ｍ1を燃料タンク３０の容量で除算した値として表すことができる。以下、このときのＳｏＣを「初期ＳｏＣ」（第１のＳｏＣ）という。
【００５８】
次のステップＳ４では、ユーザーによって、所望の充填条件が指定される。これは、水素ステーション２の表示装置７等をインターフェースとして行われる。充填条件として満タン充填が指定された場合には、選択部６３によって充填速度マップＸが選択され、充填速度マップＸに規定する充填速度となるように水素充填が制御される（ステップＳ５）。
【００５９】
一方、充填条件として、充填に支払いたい金額や水素量が指定された場合には、指定された燃料タンク３０内に充填すべき充填量を特定する（ステップＳ６）。この特定は、制御装置５の特定部６３によって行われる。具体的には、充填したい金額が指定された場合には、その金額に相当する水素量を燃料タンク３０内に充填すべき充填量として特定する。また、充填したい水素量が指定された場合には、その水素量を燃料タンク３０内に充填すべき充填量として特定する。以下、特定されるこれらの充填量を「指定充填量Ｍｂ」と総称する。
【００６０】
次いで、指定充填量Ｍｂを燃料タンク３０に充填した場合の燃料タンク３０内の水素量（以下、「予想水素量Ｍ2」という。）を算出する（ステップＳ７）。予想水素量Ｍ2は次式のとおり表すことができる。この算出も上記の算出部６２により行うことができる。
予想水素量Ｍ2＝残水素量Ｍ1＋指定充填量Ｍｂ
【００６１】
また、算出部６２は、指定充填量Ｍｂを燃料タンク３０に充填した場合の燃料タンク３０内のＳｏＣ（以下、「予想ＳｏＣ」（第２のＳｏＣ）という。）を算出することもできる（ステップＳ７）。予想ＳｏＣは、次式のとおり簡易的に表すことができる。
予想ＳｏＣ＝予想水素量Ｍ2÷燃料タンク３０の容量
【００６２】
その後、指定充填量Ｍｂを充填した場合に燃料タンク３０内が満タンになるか否かを判断する（ステップＳ８）。具体的には、指定充填量Ｍｂが充填可能量Ｍａ以上であるか否かを判断する。指定充填量Ｍｂが充填可能量Ｍａ以上である場合には、燃料タンク３０内が満タンになると判断する（ステップＳ８；Ｙｅｓ）。逆に、指定充填量Ｍｂが充填可能量Ｍａを下回る場合には、燃料タンク３０内が満タンにならないと判断する（ステップＳ８；Ｎｏ）。このステップＳ８における判断は、例えば上記の選択部６４で行うことができ、その判断の結果に応じて、選択すべき充填マップが異なることになる（ステップＳ５、Ｓ９）。
【００６３】
ここで、燃料タンク３０内が満タンになるか否かの判断（ステップＳ８）については、指定充填量Ｍｂと充填可能量Ｍａとを比較する以外の方法を用いてもよい。例えば、ステップＳ７において予想水素量Ｍ2を算出する場合には、予想水素量Ｍ2が燃料タンク３０の容量以上であるか否かで判断してもよい。予想水素量Ｍ2が燃料タンク３０の容量未満である場合には、指定充填量Ｍｂを充填しても燃料タンク３０内が満タンにならないことになる。また、ステップＳ７において予想ＳｏＣを算出する方法を採用している場合には、予想ＳｏＣが１００％以上であるか否かで判断してもよい。予想ＳｏＣが１００％を下回る場合にも、指定充填量Ｍｂを充填しても燃料タンク３０内が満タンにならないことになる。
【００６４】
ステップＳ８の結果、満タンになると判断した場合には（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、満タン充填を行う場合と同じように、充填速度マップＸを選択して水素充填を行う（ステップＳ５）。一方、満タンにならないと判断した場合には（ステップＳ８；Ｎｏ）、充填速度マップＸよりも早期の充填が可能な充填速度マップＹｎを選択して水素充填を行う（ステップＳ９）。
【００６５】
ここで、充填速度マップＸ，Ｙｎについて説明する。
充填速度マップＸ、Ｙｎは、充填速度マップ群の一部として予め制御装置５の記憶部６１に記憶されている。充填速度マップ群の一例を図５に示すと、充填速度マップ群ＭＭは、縦軸をタンク圧力、横軸をタンク温度として、複数の充填速度を規定する充填速度マップを、いくつかのＳｏＣごとに備えたものである。ＳｏＣ１００％に対応する充填速度マップが充填速度マップＸであり、ＳｏＣ１００％未満に対応する充填速度マップが、例えばＳｏＣ１０パーセントごとに設けられた充填速度マップＹｎ（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3・・・）である。
【００６６】
なお、充填速度マップＹｎの数を決定するＳｏＣの範囲の区切り方は、任意に設定することができる。また、ＳｏＣの範囲で区切るのではなく、充填可能量Ｍａに対する指定充填量Ｍｂの大きさごとに区切った充填速度マップＹｎ（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3・・・）を用いてもよい。例えば、充填可能量Ｍａに対する指定充填量Ｍｂの大きさが、９０％に対応するものとして充填速度マップＹ1を用意し、８０％に対応するものとして充填速度マップＹ2を用意してもよい。
【００６７】
一つの充填速度マップにおける各充填速度（充填速度マップＸでいうＡ１、Ａ２など。）は、タンク圧力及びタンク温度の各条件下において、燃料タンク３０内の温度が所定の基準値（ここでは、８５℃とする。）を超えないように最速で充填できる充填速度を意味する。充填速度マップでは、タンク圧力が大きいほど、あるいは、タンク温度が小さいほど、充填速度を大きくすることができる。したがって、充填流量マップＸにおける充填速度Ａ１〜Ｈ８のうち、充填速度Ｈ１（タンク圧力８０ＭＰａ，タンク温度−３０℃）が最も大きく、充填速度Ａ８（タンク圧力１０ＭＰａ，タンク温度４０℃）が最も小さくなる。なお、図５に示した充填速度マップＸ，Ｙｎでは、タンク圧力を１０Ｍｐａごとに、タンク温度を１０℃ごとに設定したが、もちろんこれらの幅は任意に設定することができる。
【００６８】
図６に示すように、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件下では、充填速度マップＸ、Ｙｎで規定する充填速度の値は、ＳｏＣが小さくなるほど大きくなる。例えば、図５に示すタンク圧力が４０ＭＰａ、タンク温度が０℃である場合、充填速度マップＸでの充填速度Ｄ４は、ＳｏＣ９０％に対応する充填速度マップＹ1での充填速度Ｄ４Y1よりも小さい。また、この充填速度Ｄ４Y1は、ＳｏＣ８０％に対応する充填速度マップＹ2での充填速度Ｄ４Y2よりも小さい。このような充填速度マップ群ＭＭの構成であるため、充填の狙い値としてＳｏＣが１００％未満であるときは、そのＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いれば、満充填（ＳｏＣ１００％）に対応した充填速度マップＸを用いる場合よりも、タンク圧力及びタンク温度が同じ条件下では、大きな充填速度で早く充填されることになる。これについて、図７を参照して更に説明する。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、燃料タンク３０の残量がない状態（残水素量Ｍ1＝初期ＳｏＣ＝０）において充填速度マップＸを用いて満タンを目標に充填した場合、直線Ｌ1に沿って充填され、満タンまでにかかる充填時間はｔfullとなる。
ここで、目標が満タンではない場合（予想ＳｏＣが１００％未満の場合。予想水素量Ｍ2＜燃料タンク３０の容量の場合。参照：図４のステップＳ８のＮｏ。）に、本実施形態とは異なる充填方法を採用した場合を考える。この場合、充填速度マップＸを用いて予想水素量Ｍ2を目標に充填したとすると、直線Ｌ1に沿って充填され、予想水素量Ｍ2までにかかる充填時間はｔcomとなる。なお、このときの充填では、燃料タンク３０の基準値（８５℃）を狙った充填が行われず、この基準値から安全側に乖離した値を狙った充填が行われることは言うまでもない。
【００７０】
これに対し、本実施形態の充填方法を採用し、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いて予想水素量Ｍ2を目標に充填すると、直線Ｌ2に沿って充填され、満タンまでにかかる充填時間はｔ1となる。つまり、本実施形態によれば、充填速度マップＸに規定する充填速度よりも大きな充填速度を規定する充填速度マップＹｎで充填が行われるため、ｔcom−ｔ1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００７１】
同様に、図７（ｂ）に示すように、燃料タンク３０に残量がある状態（残水素量Ｍ1≠０、初期ＳｏＣ≠０）において、本実施形態の充填方法を採用して、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いて予想水素量Ｍ2を目標に充填すると、予想水素量Ｍ2までにかかる充填時間として、ｔcom−ｔ1に相当する時間分、短縮することができる。
【００７２】
なお、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いるとは、例えば、予想ＳｏＣの大きさが８０％以上９０％未満のときは充填速度マップＹ1を使用し、予想ＳｏＣの大きさが７０％以上８０％未満のときは充填速度マップＹ2を使用することをいうが、これは、充填速度マップＹｎの数やその区切り方によって異なるものとなる。また、充填速度マップとして、充填可能量Ｍａに対する指定充填量Ｍｂの大きさに応じたものを複数用意している場合には、この大きさに対応した充填速度マップが適宜選択されることになる。
【００７３】
再び、図４に戻って説明すると、ステップＳ９では、先ず、選択部６４が、充填速度マップ群ＭＭから、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを選択する。次いで、選択部６４は、この選択した充填速度マップＹｎに、ステップＳ２で受信したタンク初期圧力及びタンク初期温度を参照し、これらに対応する充填速度を選択する。そして、運転制御部６５が、この選択した充填速度となるように充填を開始し、流量制御弁１７の開度を制御する。充填中には、タンク圧力及びタンク温度を監視し、この監視するタンク圧力及びタンク温度を、充填開始時に選択した充填速度マップＹｎに参照することで、必要に応じて充填速度を変更し、流量制御弁１７の開度を制御する。充填の結果、予想ＳｏＣ又は予想水素量Ｍ2に達すると、充填が終了する。
【００７４】
一方、ステップＳ５では、選択部６４が、充填速度マップ群ＭＭから充填速度マップＸを選択し、充填速度マップＸにタンク初期圧力及びタンク初期温度を参照して、対応する充填速度を選択する。その後は同様に、運転制御部６５によって、選択した充填速度となるように充填が開始されると共に、充填中には、タンク圧力及びタンク温度を監視して充填速度マップＸに参照し、必要に応じて充填速度を変更する。充填の結果、満タンまで充填されると、充填が終了する。なお、満タンに達したか否かの判断は、タンク圧力及びタンク温度から燃料タンク３０のＳｏＣ又は充填量を計算すればよい。
【００７５】
以上説明した本実施形態によれば、燃料タンク３０を満タンまで充填しない場合、充填に適した充填速度マップＹｎを用いて最速の充填速度を選択することができる。そのため、過度に安全側の充填速度マップＸを用いて充填を行う場合と比べて、充填開始時から迅速な充填を行うことができる。したがって、充填時間を短縮することができる。特に、充填速度マップＹｎを複数のＳｏＣの大きさごとに適したものを用意し、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを選択するので、充填時間の短縮化をより一層図ることができる。
【００７６】
また、燃料タンク３０を満タンまで充填する場合にも、それに適した充填速度マップＸを用いて最速の充填速度を選択することができるため、できるだけ短時間で充填を完了させることができる。
【００７７】
＜変形例＞
次に、本実施形態の二つの変形例について説明する。
【００７８】
＜第１の変形例＞
図８に示す第１の変形例が上記実施形態と主に相違する点は、ステップＳ９の代わりにステップＳ１９を行う点である。なお、ステップＳ１１〜１８は、図４のステップＳ１〜８と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７９】
ステップＳ１９では、上記した予想ＳｏＣの大きさに加えて、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件も考慮して、充填速度マップＹｎを選択する。
【００８０】
先ず、燃料タンク３０に関する特性について説明する。
燃料タンク３０に関する特性には、燃料タンク３０の放熱性が含まれる。燃料タンク３０の放熱性は、燃料タンク３０を構成する材料や、燃料タンク３０の体格（長さ、径、容量、表面積等）など、燃料タンク３０の仕様によって異なる。例えば、燃料タンク３０のライナーとしてアルミニウムを用いた場合には、樹脂（ポリエチレンなど）を用いた場合よりも、放熱性は優れたものとなる。また、樹脂ライナーにおける樹脂の特性や配合割合によっても放熱性は異なる。さらに、燃料タンク３０の体格、例えば径に対する長さの比や、表面積に対する容量の比によっても、放熱性は異なる。また、燃料タンク３０の放熱性は、燃料タンク３０に影響を及ぼす冷却因子によっても異なる。例えば、そのような冷却因子として、車両３における燃料タンク３０の搭載位置による走行風の影響度合いや、燃料タンク３０周辺の熱源の存在などが挙げられる。
【００８１】
ここで、燃料タンク３０の放熱性が優れている場合、それが優れていない場合に比べて、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率又は温度上昇量を低く抑えることができる。したがって、燃料タンク３０の放熱性が優れている場合には、そうではない場合よりも、より大きい充填速度を用いることが可能である。
【００８２】
次に、水素ステーション２の環境条件について説明する。
この環境条件としては、水素ステーション２が設置されている環境の外気温と、水素ステーション２におけるプレクーラ１６の冷却能力とが考えられる。外気温が低い場合には、それが高い場合よりも、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率又は温度上昇量を低く抑えることができる。したがって、外気温が低い場合ほど、大きい充填速度を用いることが可能である。
【００８３】
同様に、プレクーラ１６がある場合は、それがない場合（すなわち、冷却能力がゼロ。）よりも、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率等を低く抑えることができる。また、プレクーラ１６によって冷却される水素ガスの温度が低いほど、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率等を低く抑えることができる。つまり、プレクーラ１６の冷却能力によって、充填に伴う燃料タンク３０内の温度上昇率等は可変する。したがって、プレクーラ１６の冷却能力が高いほど、大きい充填速度を用いることが可能である。
【００８４】
ステップ１９では、以上の二つの因子も考慮するため、充填速度マップＹｎ（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3・・・）としては、図５に示したＳｏＣの大きさごとに設けられたものに、さらに、燃料タンク３０に関する特性（放熱性）の軸と、水素ステーション２の環境条件（外気温、プレクーラ１６の冷却能力）に関する軸とを加えた複数次元のマップが用いられる。この具体的な例について、図９を参照して説明する。
【００８５】
図９は、図７（ｂ）と同様に、燃料タンク３０に残量がある状態（残水素量Ｍ1≠０、初期ＳｏＣ≠０）から充填した場合を示している。
図９に示すように、充填速度マップＸを用いて満タン又は予想水素量Ｍ2を目標に充填した場合、直線Ｌ1に沿って充填され、満タン又は予想水素量Ｍまでにかかる充填時間はｔfull又はｔcomとなる。
【００８６】
ここで、図９のケースＩは、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件を考慮しないで、予想ＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップＹｎを用いて充填した場合を示すものである（つまり、図７（ｂ）に示す破線に沿った充填と同じ。）。この場合、予想水素量Ｍ2までにかかる充填時間は、ｔcom−ｔ1に相当する時間分、短縮される。
【００８７】
図９のケースＩＩ〜ＩＶは、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件を考慮した場合を示すものである。
例えば、ケースＩＩは、ケースＩとは、水素ステーション２の環境条件のみが異なり、ケースＩよりも、外気温が低いか又はプレクーラ１６の冷却能力が高い場合である。このようなケースＩＩでは、ケースＩで用いる充填速度マップよりも大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いて、予想水素量Ｍ2を目標に充填する。その結果、ケースＩの場合よりも、ｔ2−ｔ1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００８８】
ケースＩＩＩは、例えば、ケースＩとは、燃料タンク３０に関する特性のみが異なり、ケースＩよりも、放熱性が優れた燃料タンク３０を用いている場合である。このようなケースＩＩＩでは、ケースＩで用いる充填速度マップよりも大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いる。その結果、ケースＩの場合よりも、ｔ3−ｔ1に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００８９】
なお、詳述しないが、ケースＩＶとケースＩＩＩとの関係は、ケースＩＩとケースＩとの関係と同様に、互いに、水素ステーション２の環境条件のみが異なる関係にある場合を示したものである。より大きい充填速度を規定する充填速度マップを用いるケースＩＶの場合の方が、ケースＩＩＩの場合と比較して、ｔ3−ｔ4に相当する時間分、充填時間が短縮される。
【００９０】
再び、図８に戻って説明すると、ステップＳ１９において充填速度マップＹｎを選択する際、その選択に用いる燃料タンク３０に関する特性の情報については、水素ステーション２の記憶部６１に予め記憶させておいたものを用いることができる。しかし、燃料タンク３０に関する特性は、現在又は将来の車両又は燃料タンクにおいて必ずしも同じというわけではない。そのため、燃料タンク３０に関する特性の情報については、車両３の制御装置４６の記憶部に記憶させておき、ステップＳ１２の際に通信機４４―通信機６間の通信を用いることで、制御装置４６から制御装置５に伝えることが望ましい。こうすることで、水素ステーション２側で燃料タンク３０に関する特性の情報を予め記憶しておかなくとも、この情報をステップＳ１９において利用することができる。
【００９１】
また、充填速度マップＹｎを選択する際に用いる水素ステーション２の環境条件のうち、外気温の情報については、外気温センサ８が検出した充填開始時の外気温を用いればよい。この場合、外気センサ８が、特許請求の範囲に記載の外気温取得部に相当する。なお、車両３側に別途設けた外気温センサを利用し、その充填開始時に検出結果をステップＳ１２の際に通信を用いて制御装置５に伝える場合には、この外気温センサが検出した外気温を用いることも可能である。この場合は、水素ステーション２の通信機６が特許請求の範囲に記載の外気温取得部に相当することになる。
【００９２】
さらに、充填速度マップＹｎを選択する際に用いる水素ステーション２の環境条件のうち、プレクーラ１６の冷却能力の情報については、水素ステーション２の記憶部６１に予め記憶させておいたものを用いればよい。
【００９３】
以上説明した第１の変形例によれば、上記した実施形態による作用効果を奏することはもちろん、さらに、燃料タンク３０に関する特性、プレクーラ１６の冷却能力や外気温を加味した最速の充填速度で充填を行うことができる。したがって、充填時間をより一層短縮することができる。
【００９４】
なお、ステップＳ１９において、燃料タンク３０に関する特性及び水素ステーション２の環境条件の一方を考慮しないように設計変更することもできるし、プレクーラ１６の冷却能力及び外気温の一方を考慮しないように設計変更することもできる。
【００９５】
＜第２の変形例＞
【００９６】
図３に示す制御装置５の機能ブロックのいくつかを車両３側の制御装置４６に具備させることができる。例えば、算出部６２を制御装置４６に具備させた場合には、制御装置４６の算出部が、図４のステップＳ３及び図８のステップＳ１３に示す充填可能量Ｍａ等の算出を行うことになる。この場合、その算出結果を通信機４４―通信機６間の通信を用いることで制御装置４６から制御装置５に伝えることで、制御装置５において、指定充填量Ｍｂを充填したときに満タンになるかを判断（図４のステップＳ８、図８のステップＳ１８）することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のガスステーション、ガス充填システム及び燃料ガス供給方法は、水素ガスのみならず、天然ガスなど他の燃料ガスにも適用することができる。また、車両に限らず、航空機、船舶、ロボットなど、外部からの燃料ガスの充填先として燃料タンクを搭載した移動体に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１：ガス充填システム、２：ガスステーション、３：車両、５：制御装置、６：通信機（温度取得部、圧力取得部、外気温取得部）、８：外気温センサ（外気温取得部）、１６：プレクーラ、３０：燃料タンク、３６：圧力センサ、３８：温度センサ、４４：通信機、６２：算出部、６３：特定部、６４：選択部、６５：運転制御部、ＭＭ：充填側マップ群、Ｘ、Ｙｎ：充填速度マップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量（以下、充填可能量という。）を算出すると共に、外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量（以下、指定充填量という。）を特定する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合には、前記指定充填量が前記充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する、ガスステーション。
【請求項２】
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記充填可能量に対する前記指定充填量の大きさに応じて異ならせる、請求項１に記載のガスステーション。
【請求項３】
前記制御装置は、前記燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、充填可能量に対する指定充填量の大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備しており、
前記制御装置が前記ガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、前記充填速度マップ群から、前記充填可能量に対する前記指定充填量の大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、前記燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法である、請求項２に記載のガスステーション。
【請求項４】
前記制御装置が前記充填速度マップからガス充填速度を選択する際に用いる前記燃料タンク内のガスの状態量は、前記ガス充填開始時におけるものである、請求項３に記載のガスステーション。
【請求項５】
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記燃料タンクに関する特性に応じて異ならせる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項６】
前記燃料タンクに関する特性には、当該燃料タンクの放熱性が含まれており、
前記制御装置は、前記燃料タンクの放熱性が高くなるにしたがって、大きいガス充填速度を選択する、請求項５に記載のガスステーション。
【請求項７】
前記燃料タンクに関する特性の情報を通信により受信する通信機を更に備えた、請求項５又は６に記載のガスステーション。
【請求項８】
前記燃料タンクに充填するガスを冷却するプレクーラを更に備え、
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記プレクーラの冷却能力に応じて異ならせる、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項９】
外気温情報を取得する外気温取得部を更に備え、
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記外気温取得部の取得結果による外気温に応じて異ならせる、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１０】
前記制御装置は、ガス充填開始時に選択したガス充填速度でガス充填を行うと共に、当該ガス充填速度を、ガス充填中における燃料タンク内のガスの状態量をもとに変更してガス充填を行う、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１１】
前記燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、
前記燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記温度取得部及び前記圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、前記燃料タンク内のガスの状態量を認識する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１２】
前記温度取得部及び前記圧力取得部は、それぞれ、当該ガスステーションの外部にある温度センサ及び圧力センサの検出を通信により前記温度情報及び圧力情報として取得するものであり、
前記制御装置は、前記温度センサ及び前記圧力センサが検出した温度及び圧力を、前記燃料タンク内のガスの状態量として認識する、請求項１１に記載のガスステーション。
【請求項１３】
外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填率（以下、第１のＳｏＣという。）を算出すると共に、外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量を特定し且つこの特定したガス量を前記算出した第１のＳｏＣの燃料タンクに充填した場合の当該燃料タンク内の充填率（以下、第２のＳｏＣという。）を算出する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合には、当該第２のＳｏＣが１００％以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する、ガスステーション。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、当該第２のＳｏＣの大きさ及び前記燃料タンクに関する特性の少なくとも一つに応じて異ならせる、請求項１３に記載のガスステーション。
【請求項１５】
前記制御装置は、前記燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、前記第２のＳｏＣの大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備しており、
前記制御装置が前記ガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、前記充填速度マップ群から、前記第２のＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、前記燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法である、請求項１４に記載のガスステーション。
【請求項１６】
前記燃料タンクに充填するガスを冷却するプレクーラを更に備え、
前記制御装置は、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記プレクーラの冷却能力に応じて異ならせる、請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１７】
外気温情報を取得する外気温取得部を更に備え、
前記制御装置は、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記外気温取得部の取得結果による外気温に応じて異ならせる、請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１８】
前記制御装置は、ガス充填開始時に選択したガス充填速度でガス充填を行うと共に、当該ガス充填速度を、ガス充填中における燃料タンク内のガスの状態量をもとに変更してガス充填を行う、請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１９】
前記燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、
前記燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記温度取得部及び前記圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、前記燃料タンク内のガスの状態量を認識する、請求項１３ないし１８のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項２０】
前記温度取得部及び前記圧力取得部は、それぞれ、当該ガスステーションの外部にある温度センサ及び圧力センサの検出を通信により前記温度情報及び圧力情報として取得するものであり、
前記制御装置は、前記温度センサ及び前記圧力センサが検出した温度及び圧力を、前記燃料タンク内のガスの状態量として認識する、請求項１９に記載のガスステーション。
【請求項２１】
前記燃料タンクを搭載した車両と、
請求項１ないし２０のいずれか一項に記載のガスステーションと、を備えた、ガス充填システム。
【請求項２２】
燃料タンクを搭載した車両と、前記燃料タンクに対して燃料ガスを供給するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量（以下、充填可能量という。）を算出する算出部と、
外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量（以下、指定充填量という。）を特定する特定部と、
前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合には、前記指定充填量が前記充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する選択部と、
前記選択部が選択したガス充填速度となるように、ガス充填を制御する運転制御部と、を備え、
前記ガスステーションは、前記算出部、前記特定部、前記選択部及び前記運転制御部のうち、少なくとも前記運転制御部を有する、ガス充填システム。
【請求項２３】
前記車両は、前記算出部を有すると共に、車両側通信機を有し、
前記ガスステーションは、前記特定部及び前記選択部を有すると共に、前記算出部が算出した充填可能量の情報を前記車両側通信機から受信するステーション側通信機を有する、請求項２２に記載のガス充填システム。
【請求項２４】
ガスステーションの外部にある燃料タンクに対して当該ガスステーションからガスを充填するガス充填方法において、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量を算出するステップと、
外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量を特定するステップと、
前記燃料タンクへのガス充填開始時に、特定したガス量が算出したガス量を下回る場合には、そうではない場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するステップと、
選択したガス充填速度となるようにガス充填を行うステップと、を備えた、ガス充填方法。
【請求項１】
外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量（以下、充填可能量という。）を算出すると共に、外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量（以下、指定充填量という。）を特定する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合には、前記指定充填量が前記充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する、ガスステーション。
【請求項２】
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記充填可能量に対する前記指定充填量の大きさに応じて異ならせる、請求項１に記載のガスステーション。
【請求項３】
前記制御装置は、前記燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、充填可能量に対する指定充填量の大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備しており、
前記制御装置が前記ガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、前記充填速度マップ群から、前記充填可能量に対する前記指定充填量の大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、前記燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法である、請求項２に記載のガスステーション。
【請求項４】
前記制御装置が前記充填速度マップからガス充填速度を選択する際に用いる前記燃料タンク内のガスの状態量は、前記ガス充填開始時におけるものである、請求項３に記載のガスステーション。
【請求項５】
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記燃料タンクに関する特性に応じて異ならせる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項６】
前記燃料タンクに関する特性には、当該燃料タンクの放熱性が含まれており、
前記制御装置は、前記燃料タンクの放熱性が高くなるにしたがって、大きいガス充填速度を選択する、請求項５に記載のガスステーション。
【請求項７】
前記燃料タンクに関する特性の情報を通信により受信する通信機を更に備えた、請求項５又は６に記載のガスステーション。
【請求項８】
前記燃料タンクに充填するガスを冷却するプレクーラを更に備え、
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記プレクーラの冷却能力に応じて異ならせる、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項９】
外気温情報を取得する外気温取得部を更に備え、
前記制御装置は、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記外気温取得部の取得結果による外気温に応じて異ならせる、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１０】
前記制御装置は、ガス充填開始時に選択したガス充填速度でガス充填を行うと共に、当該ガス充填速度を、ガス充填中における燃料タンク内のガスの状態量をもとに変更してガス充填を行う、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１１】
前記燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、
前記燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記温度取得部及び前記圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、前記燃料タンク内のガスの状態量を認識する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１２】
前記温度取得部及び前記圧力取得部は、それぞれ、当該ガスステーションの外部にある温度センサ及び圧力センサの検出を通信により前記温度情報及び圧力情報として取得するものであり、
前記制御装置は、前記温度センサ及び前記圧力センサが検出した温度及び圧力を、前記燃料タンク内のガスの状態量として認識する、請求項１１に記載のガスステーション。
【請求項１３】
外部の燃料タンクに対してガスを充填するガスステーションにおいて、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填率（以下、第１のＳｏＣという。）を算出すると共に、外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量を特定し且つこの特定したガス量を前記算出した第１のＳｏＣの燃料タンクに充填した場合の当該燃料タンク内の充填率（以下、第２のＳｏＣという。）を算出する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合には、当該第２のＳｏＣが１００％以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する、ガスステーション。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、当該第２のＳｏＣの大きさ及び前記燃料タンクに関する特性の少なくとも一つに応じて異ならせる、請求項１３に記載のガスステーション。
【請求項１５】
前記制御装置は、前記燃料タンク内のガスの状態量ごとに複数のガス充填速度を規定した充填速度マップを、前記第２のＳｏＣの大きさごとに有した充填速度マップ群を予め具備しており、
前記制御装置が前記ガス充填開始時にガス充填速度を選択する方法は、前記充填速度マップ群から、前記第２のＳｏＣの大きさに対応した充填速度マップを選択し、この選択した充填速度マップから、前記燃料タンク内のガスの状態量に対応するガス充填速度を選択する方法である、請求項１４に記載のガスステーション。
【請求項１６】
前記燃料タンクに充填するガスを冷却するプレクーラを更に備え、
前記制御装置は、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記プレクーラの冷却能力に応じて異ならせる、請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１７】
外気温情報を取得する外気温取得部を更に備え、
前記制御装置は、前記第２のＳｏＣが１００％を下回る場合に選択するガス充填速度を、前記外気温取得部の取得結果による外気温に応じて異ならせる、請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１８】
前記制御装置は、ガス充填開始時に選択したガス充填速度でガス充填を行うと共に、当該ガス充填速度を、ガス充填中における燃料タンク内のガスの状態量をもとに変更してガス充填を行う、請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項１９】
前記燃料タンク内の温度情報を取得する温度取得部と、
前記燃料タンク内の圧力情報を取得する圧力取得部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記温度取得部及び前記圧力取得部が取得した温度情報及び圧力情報をもとに、前記燃料タンク内のガスの状態量を認識する、請求項１３ないし１８のいずれか一項に記載のガスステーション。
【請求項２０】
前記温度取得部及び前記圧力取得部は、それぞれ、当該ガスステーションの外部にある温度センサ及び圧力センサの検出を通信により前記温度情報及び圧力情報として取得するものであり、
前記制御装置は、前記温度センサ及び前記圧力センサが検出した温度及び圧力を、前記燃料タンク内のガスの状態量として認識する、請求項１９に記載のガスステーション。
【請求項２１】
前記燃料タンクを搭載した車両と、
請求項１ないし２０のいずれか一項に記載のガスステーションと、を備えた、ガス充填システム。
【請求項２２】
燃料タンクを搭載した車両と、前記燃料タンクに対して燃料ガスを供給するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量（以下、充填可能量という。）を算出する算出部と、
外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量（以下、指定充填量という。）を特定する特定部と、
前記燃料タンクへのガス充填開始時に、前記指定充填量が前記充填可能量を下回る場合には、前記指定充填量が前記充填可能量以上である場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択する選択部と、
前記選択部が選択したガス充填速度となるように、ガス充填を制御する運転制御部と、を備え、
前記ガスステーションは、前記算出部、前記特定部、前記選択部及び前記運転制御部のうち、少なくとも前記運転制御部を有する、ガス充填システム。
【請求項２３】
前記車両は、前記算出部を有すると共に、車両側通信機を有し、
前記ガスステーションは、前記特定部及び前記選択部を有すると共に、前記算出部が算出した充填可能量の情報を前記車両側通信機から受信するステーション側通信機を有する、請求項２２に記載のガス充填システム。
【請求項２４】
ガスステーションの外部にある燃料タンクに対して当該ガスステーションからガスを充填するガス充填方法において、
前記燃料タンク内のガスの状態量をもとに当該燃料タンク内の充填可能なガス量を算出するステップと、
外部から指定された前記燃料タンク内に充填すべきガス量を特定するステップと、
前記燃料タンクへのガス充填開始時に、特定したガス量が算出したガス量を下回る場合には、そうではない場合に選択するガス充填速度に比べて、大きいガス充填速度を選択するステップと、
選択したガス充填速度となるようにガス充填を行うステップと、を備えた、ガス充填方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１５３６８１（Ｐ２０１１−１５３６８１Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６３７６（Ｐ２０１０−１６３７６）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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