top of page
検索

車載側 70 MPa 要件（FMVSS 307/308）と HRS 運用の相互適合性

  • 山崎行政書士事務所
  • 10月3日
  • 読了時間: 6分
ree

――事故後漏えい・PRD（TPRD）作動要件とプリクール（−40 °C, J2601）の整合性評価と実装提言――

要旨（Abstract）

2025年に最終化された FMVSS No.307/308 は、圧縮水素車両の燃料系統健全性（307）と圧縮水素貯蔵システム＝CHSS（308）の性能要件を定め、事故後の漏えい上限や TPRD（温度作動式 PRD）の作動を含む詳細な試験条件を提示した。一方、HRS は SAE J2601/J2799 に基づく H70‑T40（−40〜−33 °C）のプリクールと質量流量制御で、充填時の温度・圧力上限を満足させる。本稿は、車載要件とステーション運用を同じ評価軸（温度・圧力・リーク・作動応答）で突き合わせ、整合を崩さない制御・設計・インタフェースを提案する。結論として、FMVSS 308 の低温サイクル／燃料温度要件は J2601 の T40 運用窓と整合し、事故後漏えい 118 NL/min（60 min）・車内 4 vol% などの閾値を踏まえたプリクール・終止圧・Warm‑finish の組合せが実務解となる。

1. 規制側の要点（70 MPa 車載要件の“事実関係”）

1.1 FMVSS 307（Fuel system integrity of hydrogen vehicles）

  • 平常時：燃料受口の逆流防止・施錠・配置、排気経路中の H₂ 濃度（3 s 移動平均で 4 vol% 以下／瞬間 8 vol% 以下）、車内・半閉空間での 3 vol% 警報と主遮断弁の自動閉止などの検知・遮断要件。

  • 事故後（軽車＋スクールバス対象）：

    • 漏えい上限：118 NL/min（H₂）（He 代替試験は 88.5 NL/min）平均流量。

    • 濃度 or 遮断：車内等の 4 vol%（H₂）／3 vol%（He）以内（60 min）を満たすか、または主遮断弁を 5 s 以内に閉止。

    • 容器保持：少なくとも 1 箇所で車体に残留固定、火災の禁止。

1.2 FMVSS 308（Compressed hydrogen storage system integrity）

  • 適用：圧縮水素 CHSS を備える全車（CcH₂／固体貯蔵のみは除外）。2028‑09‑01 以降製造車に適用。

  • 性能耐久：落下・表面損傷・化学曝露に加え、−45〜−40 °C／85〜90 °C などの温度サイクル下での圧力サイクル→残圧・バースト。

  • 実運用相当試験：燃料温度 −40〜−33 °C（T40 相当）、初期 1–2 MPa、100–105% SOC のガス圧サイクルを組み込み、55–60 °C 静的漏れ／透過 ≤ 46 mL·h⁻¹·L⁻¹。

  • 火災時：TPRD の連続ベントで容器内圧を ≤1 MPa まで降圧、TPRD 以外からのジェット炎は 0.5 m 以下。

  • TPRD／弁：活性化時間の再現性（±2 min）、流量能力 ≥90%、漏れ ≤10 NmL/h、加速寿命温度 500 h 未満で誤作動不可。チェック弁／遮断弁も漏れ ≤10 NmL/h、250% NWP 強度などを要求。

整合メモ：FMVSS 308 の「−40〜−33 °C の燃料温度」「−45〜−40 °C 低温サイクル」は、J2601 H70‑T40 のプリクール窓と一致し、車載側の最低温試験と HRS の運用温度が同じ設計空間にある。

2. HRS プロトコル（J2601/J2799）との整合評価

2.1 温度・圧力プロファイル

  • H70‑T40 のプリクール（−40〜−33 °C）＋質量流量プロファイルは、タンク内 T_peak と壁内 ΔT を抑えつつ終止圧を合わせる設計。FMVSS 308 側の実運用サイクルにも同温域が明記され、温度要件は整合。

  • アフターライジング抑制のため、終盤の Warm‑finish や Shifted‑Ramp は、過圧接近や PRD 誤動作懸念の低減に有効。

2.2 リーク・濃度・遮断ロジック

  • 事故後 118 NL/min（60 min）や車内 4 vol%（60 min）の判定は車両側で担保されるが、充填中の小漏えい監視は HRS 側のガス検知・遮断で相補できる。車載主遮断弁の迅速閉止（選択要件）とステーション遮断は二重の安全機構になる。

  • TPRD／弁の漏れ ≤10 NmL/h は炎発生下限（数 NmL/min レベル）より十分低く、J2799 通信でのリーク判別は不要（機器側の自己検出で可）。

2.3 通信・インタフェース（J2799）

  • J2799 は車両→ディスペンサのメタデータ（NWP、タンク体積、初期圧、温度など）を提供。TPRD 作動温度や弁仕様の交換は規格外だが、HRS 側は提供メタデータと運用ログで最適プリクール／流量を調整できる。

3. 相互適合の“要”――設計・制御・運用の実務要点

  1. 温度窓の一致を活かす：T40 運用（−40〜−33 °C）で、充填前半に過冷を使い切らず、中盤ランプで T_peak と ΔT を下げる。

  2. 二重遮断の整備：車載の検知→主遮断弁と、HRS のノズル側遮断・ESD・排気／換気のフォールトツリーを一体化（車内 3–4 vol% 閾値と HRS 側 0.4 vol% 通常検知のトリップ連携）。

  3. PRD（TPRD）イベントのベイ安全：TPRD ベント方向は車輪箱・容器・REESS・非常口などへの噴射禁止。HRS は給油島の換気・避難動線設計と合わせ、ベント噴流の影響範囲を確保。

  4. 終止圧とアフターライジング：Warm‑finish で過度の過冷終止を回避し、戻り温度上昇での圧力超過を抑止。結果的に PRD 関与シナリオの発生確率を低下。

  5. 重車両（J2601‑2 想定域）：高流量では壁内 ΔT が増大しやすい。段階充填＋パルス冷却で温度制約とスループットの両立を図る。

4. 適合ギャップと対策（チェックリスト）

  • [G1] 低温適合：車載は −45〜−40 °C 耐性試験（308）／HRS は T40 運用。→ セットポイント・冷却余裕を季節別に再チューニング。

  • [G2] 事故後判定 vs HRS 監視：118 NL/min・4 vol% は車載評価。HRS 側は充填中の即時遮断（検知 0.4 vol% 級）で前段を補完。

  • [G3] TPRD 誤作動懸念：温度起動（圧力単独での作動は不可）を前提。ノズル着脱時の局所熱ショックや霜付を避ける SOP を徹底。

  • [G4] 通信の限界：TPRD 仕様は J2799 で伝送しない。→ 初期圧・温度・タンク容量情報を最大活用し、保守ログ同化でステーション制御を改善。

5. ドラスティック提言（即効性のある打ち手）

  • 提言①｜“Warm‑finish”の準定常運用化：アフターライジング由来の過圧接近を抑え、PRD 関与確率をさらに下げる（H70 の体感維持と安全裕度を両立）。

  • 提言②｜J2799 メタデータの拡充運用：環境温度カテゴリやタンク初期温度の精密通報に基づき、T40⇄T30 の動的切り替えで違反ゼロ×時間最短を狙う。

  • 提言③｜“二重遮断・共通監視”の規程化：車載遮断（≤10 s／5 s）と HRS ESD の整合トリップ表を合同レビュー（年次）。

  • 提言④｜給油島のベント安全設計：車載 TPRD のベント方向禁止先の知見を HRS の避難・換気設計に反映。

  • 提言⑤｜PoC：季節別プリセット（夏／冬・日中／夜間）で温度違反ゼロ×スループット達成→運用に落とし込む。

結論（Conclusions）

FMVSS 307/308 は T40 運用を含む HRS プロトコルと温度領域が一致し、事故後漏えい・検知遮断・TPRD 性能の閾値を車載側の試験で担保する設計となっている。HRS 側は J2601/J2799 に基づくプリクール・流量・終止圧制御と二重遮断・換気でこれを補完すれば、温度／圧力違反ゼロ・可用性最大化を両立できる。実務的には、Warm‑finish＋季節別プリセット＋二重遮断の整備が、70 MPa 車両—ステーション相互適合の最短ルートである。

参照リンク集

最終規則・条文（FMVSS 307/308）

NPRM・背景文書

国際整合（GTR 13）

J2601/J2799（HRS プロトコル・通信）

プリクール運用と研究例

補助情報（解説・周辺情報）

 
 
 

コメント

bottom of page