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ＷＧ３： 車両・インフラ共通領域ＷＧ

主査 高木 靖雄（東京都市大学 教授） 門出 政則（佐賀大学 教授） 門出 政則（佐賀大学 教授） 実施者リーダー 田島 正喜（東京ガス株式会社） 田島 正喜（東京ガス株式会社） 山梨 文徳（日産自動車株式会社）

車両・インフラ共通領域の役割

『JHFCの目標』 『JHFCの目標』 １．水素インフラに関する目標 ① 来 商 デ 検 提 ①将来の商用インフラモデルの検討、提案 ②水素インフラの実使用条件における運用と、その際の課題明確化 ③水素インフラの安全性・規制見直しの具体化 ２．燃料電池自動車等に関する目標 ④燃料電池自動車等の実使用条件における運用と、その際の課題明確化 ⑤省 ネルギ 効果（燃費） 環境負荷低減効果の確認 ⑤省エネルギー効果（燃費）・環境負荷低減効果の確認 ３．車両・インフラ共通領域に関する目標 ⑥車両・インフラ間で協力して検討すべき項目の対応策検討 ⑥車両・インフラ間で協力して検討すべき項目の対応策検討 ４．成果の普及／理解促進／国際化／地方実証に関する目標 ⑦理解促進のための広報・教育活動 ⑦理解促進 ため 広報 教育活動 ⑧海外技術・政策動向の把握、提案 ⑨地方実証のあり方の検討 年 普 始 向 技術 検 ５．2015年の普及開始に向けた技術課題検討

JHFCセミナー WG3報告

１．共通領域WGの活動とその背景

２． 実証試験および活動結果

充填試験実績

充填試験実績

３． 70MPaフル充填水素ステーション

3 1）70MP フル充填

3-1）70MPaフル充填

3-2）充填技術の主要な課題

3-3）次期実証への提言

４ 共通領域WGの活動のまとめ

４．共通領域WGの活動のまとめ

共通領域WG

の

活動とその背景

Ⅰ 背景

水素充填技術はインフラ側単独では開発できず、車両側との 相互の技術協力が不可欠である。従って、双方で同一の場で 論議する共通領域WGを立ち上げた。

Ⅱ 活動内容

１ 実証試験での検証 １．実証試験での検証 ２．重要技術課題の検討 ・高流量化（３分充填）高流量化（ 分充填） ・通信充填技術 ・プレクール技術 充填時安全対策 ・充填時安全対策 ３．次期技術実証でのステーションの最大圧力検討 ・７０MPaフル充填水素ステーション提案 ・７０MPaフル充填水素ステ ション提案

JHFCセミナー WG3報告

１．共通領域WGの活動とその背景

１．共通領域WGの活動とその背景

２． 実証試験および活動結果

充填試験実績

充填試験実績

３． 70MPaフル充填水素ステーション

3-1）70MPaフル充填

3-2）充填技術の主要な課題

3 2）充填技術の主要な課題

3-3）次期実証への提言

４ 共通領域WGの活動のまとめ

４．共通領域WGの活動のまとめ

首都圏の実証試験水素ステーション

35MPa : 有明、船橋、川崎、相模原、市原 35/70MPa : 千住、横浜・大黒、霞ヶ関、横浜・旭 千住 有明 霞 関 千住 通信充填 有明 霞ヶ関 千住 実証 船橋 有明 霞ヶ関 船橋 船橋 川崎 横浜・大黒 横浜・旭 相模原 市原(協賛) 相模原 横浜・旭 市原

充填試験実績（1）

充填回数 7,634回（計画走行車両2,167回、一般車両5,467回） 水素量 12 399kg （計画走行車両2 931kg 一般車両9 468kg） 水素量 12,399kg （計画走行車両2,931kg、 般車両9,468kg） 600 700 400 500 600 填 回 数 100 200 300 充填 0 100 霞ヶ関 大黒 旭 千住 有明 川崎 相模原 船橋 市原 2006FY 2007FY 2008FY 2009FY 2010FY

充填試験実績（2）

70MPaステーション（4ヶ所）

649回充填 充填量 1,809kg

649回充填 充填量 1,809kg

10-12月 千住 7-9月 月 旭 千住 4-6月 大黒 0 50 100 150 200 250 300 1-3月 0 50 100 150 200 250 300 霞ヶ関 0 50 100 150 200 250 300 充填回数 0 50 100 150 200 250 300 充填回数 70MPaステーションの充填実績（2008/9～2010/9）

充填試験実績（3）

35MPa充填

・大きなトラブルなく、安全に充填できた

70MPa充填

・35MPaとの差 ： 作業性に差はなく、良好

35MPaとの差 ： 作業性に差はなく、良好

・プレクールの影響 ： 霜は付くが着脱に影響はなし

・70MPa運用での安全上の課題 ： 特になし

・その他 ： 終了時の脱ガス時間が長いステーションあり

・その他 ： 終了時の脱ガス時間が長いステーションあり

充填時間短縮・高流量化（70MPa）

目標： 5kg/3分充填（WG3目標値）の達成 (改造前：0.4 kg/分） 施策： ステーション各部位の改造（各配管部の圧損の低減） 車両側圧損の低減 （今後の検討課題） ディスペンサ 蓄圧器1 流 （今後の検討課題） FCVタンク 蓄圧器2 流 量 計 熱交換器 ノズル 流 調 弁 )( レセプタクル 蓄圧器3 配管内径 拡大 φ2.5→6.4 φ3.1→6.4 φ3.1→4.8 φ1.6→2.2 バンク強化 高圧化 40 41MP _その他の 低減手法 流量調節弁 制御ｿﾌﾄ 2分割 並列化 40→41MPa 80→82 高圧バンク 圧損低減 _{1/43 1/18 1/46 1/3.6} 高圧バンク 4本→8本

充填時間短縮・高流量化（70MPa）

改造後の平均流量 当初 0.4kg/min 3.0 2.5 3次改造 Max:2.6kg/min 1次改造 0.7kg/min 2次改造 1.0kg/min 2.0 n -1 2次改造 Max:2.0kg/min 2次改造 1.0kg/min 3次改造 1.6kg/min 1.5 1.0 量 ／kg・mi 1次改造 Max:1.1kg/min 当初 Max:0.9kg/min 注1 2次改造までは、 第1バンク40MPa級 注2 3次改造は、 第1バンクも80MP 級 0.5 流 量 第1バンクも80MPa級 改造 る充填流量 推移 模擬タ 0 0 100 200 300 400 500 600 経 過 時 間 ／s 改造による充填流量の推移（100ℓ模擬タンク）

実車で、5 kg/3minを確認

→

高流量化を達成

非通信プロトコル実証試験（1）

SAE TIRJ2601準拠充填プロトコル試験 (70MPa)

回数36回 (Type3 Tank 9回 、Type4 Tank 27回) 試験温度 ： 低温域～高温域

タンク残圧： 10～40MPa

非通信プロトコル実証試験（2）

℃） タンク温度 P a/min) ク温度（ 速度（M P 温 度、タン 平 均昇圧 ク ール 温 平 プレ ク 外気温とタンク温度

結論 外気温が高くても タ ク温度は

℃以下を確認

結論：外気温が高くても、タンク温度は85℃以下を確認

非通信プロトコル実証試験（3）

試験実績：SOC（タンクの充填率）は、87～98％

結 論 ： 非通信充填にて85℃100％超えない

結 論 ： 非通信充填にて85℃100％超えない

充填プロトコルを実証

100% 95% SOC95％確保 →通信充填 95% 90% OC →通信充填 →70MPa超充填 85% S 80% -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 プ 度 プレクール温度（℃）

JHFCセミナー WG3報告

１．共通領域WGの活動とその背景

び

２． 実証試験および活動結果

充填試験実績

３． 70MPaフル充填水素ステーション

3-1）70MPaフル充填

3 1）70MPaフル充填

3-2）充填技術の主要な課題

3 3）次期実証

の提言

3-3）次期実証への提言

４．共通領域WGの活動のまとめ

７０MPaフル充填

充填量増大のため、７０MPaフル充填を導入

①通信充填導入 ①通信充填導入

JHFCセミナー WG3報告

１．共通領域WGの活動とその背景

び

２． 実証試験および活動結果

・ 充填試験実績

３． 70MPaフル充填水素ステーション

3-1）70MPaフル充填

3 1）70MPaフル充填

3-2）充填技術の主要な課題

3 3）次期実証

の提言

3-3）次期実証への提言

４．共通領域WGの活動のまとめ

充填技術の主要な課題

1）

通信充填技術

2）プレクール技術

3）充填時安全対策

通信充填技術：導入のメリット

車載タンク内の温度、圧力、容積等の情報をステーション側へ 送信。タンク内の状態把握により、以下が可能となる ・ 急速充填 ：充填速度マージン削減による充填時間の短縮 ・ フル充填 ：正確な充填率（SOC)の把握 JHFCでの取り組み 2009年度： 調査開始 2010年度： 通信基礎試験 海外実績調査 海外実績調査 実証試験への導入

通信充填技術：基礎試験

光（太陽光 照明等） 基礎試験の結果、通信エラーなどの問題が起きないことを確認 車両側発光部 ノズル側受光部 光（太陽光、照明等） IR IR 埃 外乱試験 障害物 1．間 隔： 15mm、 55mm 2． 光 2 1 種類 太陽光 蛍光灯 白熱灯 霜 2.1 種類： 太陽光、蛍光灯、白熱灯 2.2 放射距離： 18mm、 24mm 2.3 放射角度： 30° 霜 3．障害物： 霜、 露、 埃

通信充填技術：海外調査

・欧米では、通信充填で1.5万回以上の実績があり、大きな 課題無し

・70MPaステ ション：SAE J2799準拠のIR通信を標準装備 ・－40℃プレクール充填でノズルの氷結固着発生。要対応 ・70MPaステーション：SAE J2799準拠のIR通信を標準装備 通信の本質的なトラブルはなく、技術的信頼性高い 欧州は 40℃プレク ルを用い 3分フル充填を実現 ・欧州は－40℃プレクールを用い、3分フル充填を実現 ・約2年間で欧米合計1.5万回以上の充填デモを実施

充填技術の主要な課題

1）

通信充填技術

2）プレクール技術

プレクール技術：70MPa

シミュレーション結果

70MPa/3分充填

には、 -40℃の仕様（能力）が必要

（-20℃プレクールでは、気温０℃以上で3分充填ができない） ・解析手法： （ 20℃プレク ルでは、気温０℃以上で3分充填ができない） 門出シミュレーション ･検討条件 タ ン ク ： Type４ タ ン ク ： Type４ 内 容 積 ： 157 L 終了温度： 85℃ 終 了 圧 70MP 終 了 圧 ： 70MPa 初 期 圧 ： 2MPa _３分充填

プレクール技術

：

35MPa

シミュレーション結果

35MPa/3分充填

には、 -20℃のプレクール能力が必要

（-10℃プレクールは、気温15℃以上で3分充填出来ない） ・解析手法： 門出シミュレーション ･検討条件 タ ン ク ： Type４ 10℃ タ ン ク ： Type４ 内 容 積 ： 249 L 終了温度： 85℃ 終 0℃ -10℃ 終 了 圧 ： 35MPa 初 期 圧 ： 2MPa -20℃ ３分充填 SAE J2601 FIGURE A3 指定条件 20℃

充填技術の主要な課題

1）

通信充填技術

2）プレクール技術

充填時安全対策 誤発進対策

緊急離脱カプラ取付を必須とし、

「70MP 対応水素ステ ション例示基準案」に反映

「70MPa対応水素ステーション例示基準案」に反映

他の有効な対策は見つからなかった 海外製 急離 プ 国内製 35MP 緊急離脱カプラ 国内製 緊急離脱カプラ 70MPa緊急離脱カプラ

緊急離脱カプラ：離脱性能試験

ディスペンサ取付状態での、離脱性能試験を提案

■試験装置 ド ■離脱カプラ 離脱カプラ _{ロードセル} ホース ホースガイド 支柱 離脱カプラ 引張荷重 電動ウインチ 引張荷重 ロードセル ■荷重条件：車両前後２方向 離脱カプラ

JHFCセミナー WG3報告

１．共通領域WGの活動とその背景

び

２． 実証試験および活動結果

・ 充填試験実績

３． 70MPaフル充填水素ステーション

3-1）70MPaフル充填

3 1）70MPaフル充填

3-2）充填技術の主要な課題

3 3）次期実証

の提言

3-3）次期実証への提言

４．共通領域WGの活動のまとめ

次期実証への提言

商用化に向けて必要な以下の項目を中心に

商用化に向けて必要な以下の項目を中心に

「７０ＭＰａ」

「７０ＭＰａ」 充填技術課題の実証を継続する

充填技術課題の実証を継続する

「７０ＭＰａ」

「７０ＭＰａ」 充填技術課題の実証を継続する

充填技術課題の実証を継続する

１．通信充填の技術・プロトコル実証

２．「３分間」充填の実証

３ プレクールの実証（-40℃の実現）

３．プレク ルの実証（ 40℃の実現）

４．緊急離脱カプラー、弁類など付属機器の実証

５．規制の見直しへの実証データ収集・提供

６． 「70MPa（35MPa）フル充填」技術の実証

６． 70MPa（35MPa）フル充填」技術の実証

70MPaフル充填水素ステーション仕様

＜提案仕様＞ 最大充填圧力 87 5MP 最大充填圧力 ： 87.5MPa 通信充填 ： IR通信 プレクール能力 ： -40℃ プレク ル能力 ： 40℃ 充填方式 ： 圧縮機直接充填 原料 55MPa 級設備 1500ℓ 原料 ディスペンサー 充填圧力 87.5MPa 原料 圧縮機 水素製造装置 原料 蓄圧器 緊急離脱カプラ 70MPa級設備 （最大87.5MPa） プ ク 通信 プレクール

70MPaフル充填ステーション仕様

充填後の脱圧範囲が２つのケースが想定されるが、現時点で 優劣がつけられないため、判断は次期実証試験のなかで実施 優劣 、 期実 実 畜圧器 畜圧器 Case プレクーラ内脱ガス 放出水素 停止時プレクーラ内圧力変化 1 する × 多量 ○ 圧力上昇なし 1 する × 多量 ○ 圧力上昇なし 2 しない ○ 少量 × 圧力上昇あり（要対策）

JHFCセミナー WG3報告

１．共通領域WGの活動とその背景

び

２． 実証試験および活動結果

・ 充填試験実績

３． 70MPaフル充填水素ステーション

3-1）70MPaフル充填

3 1）70MPaフル充填

3-2）充填技術の主要な課題

3 3）次期実証

の提言

3-3）次期実証への提言

４．共通領域WGの活動のまとめ

JHFC2 活動のまとめ １

１ ＪＨＦＣ２ 技術実証実績： １） 非通信充填 １） 非通信充填 35MPa充填： 実証終了（一定流量充填プロトコル、容積推定） 70MPa充填： 非通信充填プロトコルの実証実施 70MPa充填： 非通信充填プロトコルの実証実施 タンク85℃以下、SOC 87～98％達成 プレクール実証終了 -20℃達成 ２） 70MPa充填技術 急速充填技術： 実証ステーションの高流量化対応にて 目標性能達成（5kg/3分充填） 通信充填技術： 基礎技術試験にて信頼性評価終了 海外実績調査（USA EU派遣）終了 海外実績調査（USA、EU派遣）終了 ３） 70MPaフル充填ステーション仕様検討 70MP フル充填ステ ション仕様検討 70MPaフル充填ステーション仕様検討 緊急離脱カプラ技術調査と試験方法検討

JHFC2 活動のまとめ ２

２ 次期実証に向けた技術課題： 充填技術の重要課題 充填技術の重要課題 １）通信充填・３分充填： 車両と実証ステーションでの技術・プロトコル実証 ２）プレクール： シミュレーション計算検証と－40℃性能実証 ２）プレク ル： シミュレ ション計算検証と 40℃性能実証 ３）緊急離脱カプラ： 提案した試験手法での実証試験 ４）規制見直しを反映したフル充填ステーション仕様検討： 仕様違いの長所短所を判断した仕様決定 ３ 次期実証 の提言 ３ 次期実証への提言： フル充填技術の開発・実証のスケジュールを想定し、必須となる 技術課題の解決と2015年に向けたステーション実証試験を提言する 技術課題の解決と2015年に向けたステーション実証試験を提言する