專利名稱：具有通信裝置的填充站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的填充站。氣體是指在環(huán)境溫度和環(huán)境壓力下呈氣態(tài)的所有物質(zhì)。其包括空氣、氧氣、氮氣、氬氣、CO2和可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w例如是丙烷、丁烷、天然氣、氫氣或者類似物質(zhì)。氣體也可能部分處于液態(tài)或者處于超臨界狀態(tài)(氫漿、漿)。應(yīng)當(dāng)將交通工具理解為陸路交通工具、水上交通工具和航空交通工具。交通工具的罐可以是運輸罐，從而能夠在拖車中將(例如)氮氣運輸給客戶，交通工具的罐也可以是進給罐，從而能夠?qū)⒃摻煌üぞ叩娜剂蟽Υ嬖谠摴迌?nèi)，例如，所述燃料是用于驅(qū)動現(xiàn)代化的電動機或燃料電池的天然氣或者氫氣。
背景技術(shù)：
從2010年 3 月 16 日公布的 SAE Standard, SAE TIR J2601 "Surface VehicleTechnical Information Report!Fuelling Protocols for Light Duty Gaseous Hydrogen Surface Vehicle"已知了用于加壓氫氣(當(dāng)前達到700bar)的燃料補充的方法和規(guī)則。從EP1336795B1已知了一種具有權(quán)利要求1的前序部分的特征的氫氣填充站。在該情況下，采用來自交通工具的罐的交通工具壓力值和溫度值來計算裝載狀態(tài)S0C，即填充度。填充站直接采取這些從交通工具的通信裝置讀出的值連同這些值中包括的不準(zhǔn)確性和錯誤。然后采用這些值來確定S0C。填充一直持續(xù)到交通工具傳感器通知對應(yīng)的SOC值為止。然后結(jié)束燃料補充。切斷參數(shù)是由相應(yīng)的交通工具制造商單獨定義的。但是，也可以將對應(yīng)的制造商的標(biāo)準(zhǔn)(例如SAE TIR J2601)用于這一目的。切斷標(biāo)準(zhǔn)包括所謂的“燃料補充命令”(填充狀態(tài)消息，例如汽車準(zhǔn)備好了、中止等)。該方法的缺點在于，總是采用交通工具發(fā)送器來計算目標(biāo)壓力或S0C。這些發(fā)送器在設(shè)施構(gòu)造方面偏差過高或準(zhǔn)確度過低。因此，從安全工程的角度來看，它們不適合對儲存容器的填充進行最優(yōu)控制。由于這些值并未經(jīng)由故障保險(fail-safe)系統(tǒng)傳送，因而也不能將它們作為故障保險值接收到控制器內(nèi)。因此，難以在此基礎(chǔ)上構(gòu)建故障保險系統(tǒng)。從交通工具發(fā)送至通信裝置的值并不是傳感器系統(tǒng)的絕對值。這些值是根據(jù)交通工具程序轉(zhuǎn)換或者解釋的。因此，無法改進或者識別存在于交通工具的解釋軟件內(nèi)的錯誤。而且，在所有的交通工具制造商中，交通工具的傳感器系統(tǒng)并非位于同一點處。因此，SOC估值會隨著放置位置的不同而發(fā)生變化。其總體上將導(dǎo)致壓力容器的相對不確定填充。根據(jù)本發(fā)明的方法的目的在于盡可能安全地向交通工具填充加壓氣體。由于填充值處于非常高的范圍內(nèi)(700bar)，因而安全是非常重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，這一目的是通過具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征的填充站來解決的。本發(fā)明的實施例和燃料補充方法是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置兩臺計算機，該兩臺計算機完全相互獨立地確定填充度S0C。這提高了安全性。由于處于填充站側(cè)的計算機唯獨訪問其自身的測量值，因而與采用來自交通工具的壓力和溫度數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)中的情況相比，能夠采用更加可靠的值來用于燃料補充。由于只有交通工具的SOC是通過通信線路傳輸?shù)?，因而與必須總是傳輸當(dāng)前壓力和溫度值的現(xiàn)有技術(shù)相比，顯著減少了可能發(fā)生的錯誤。本發(fā)明的優(yōu)點在于填充過程的安全性隨著傳感器的精確度的增大而提高。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施計算來自設(shè)施傳感器或者發(fā)送器的設(shè)施S0C。交通工具計算來自交通工具傳感器的交通工具S0C。兩系統(tǒng)均用于中止。原則上，交通工具應(yīng)當(dāng)中止(增大的設(shè)施窗)。即使交通工具在設(shè)施窗內(nèi)不對燃料補充進行中止，無論如何該設(shè)施也都會對燃料補充進行中止。因此，該系統(tǒng)是以兩臺獨立的計算機和兩個獨立的傳感器系統(tǒng)為基礎(chǔ)的。這得到了受到雙方獨立地監(jiān)測的安全的燃料補充過程。與一臺計算機通過不安全的連接來訪問汽車中的解釋傳感器系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)(其中，相對廉價的汽車傳感器充當(dāng)源)相比，這里將訪問填充站側(cè)的具有較高質(zhì)量的測量設(shè)備的更加精確的測量數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個實施例中，可以采用溫度測量設(shè)備來獲得罐管道內(nèi)的氣體溫度。在某些情況(例如，固定預(yù)冷卻溫度)下，也可以通過另一方法(例如，固定值)來確定罐管道內(nèi)的氣體溫度。類似地，可以采用環(huán)境溫度傳感器。借助適當(dāng)?shù)脑O(shè)施參數(shù)，也可以采用其他測量方法或者固定值或溫度表格來替代這一方案。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例中，僅采用設(shè)施壓力和溫度信息(填充的氣體溫度、處于(例如)填充線路內(nèi)的或者直接處于分接點上的環(huán)境溫度發(fā)送器和壓力發(fā)送器)來計算設(shè)施S0C，而不需要軟件的插入解釋或者非故障保險傳輸。在填充期間將該值與來自交通工具的值進行比較，當(dāng)超過了交通工具的容許SOC值時其將導(dǎo)致對燃料補充的中止。怎樣在交通工具中計算SOC值的問題將留給交通工具制造商解決。但判定值無論如何都是由填充站計算機確定的。通信線路不必連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，而是如果在充滿該罐(S0C=100%)時從交通工具向計算機傳輸信號，則就足夠了。因此，能夠相對較為簡單地構(gòu)建通信點，該通信點對應(yīng)于迄今為止常用的通信設(shè)備，該通信設(shè)備例如是總線、WLAN總線、Profibus F、紅外連接、無線電連接、光纜、藍牙連接或者簡單的電纜?？梢詫⒃O(shè)施構(gòu)建為是故障保險的。在取決于各種交通工具傳感器的解釋/位置的SOC計算中不存在差異。使故障保險系統(tǒng)與第二系統(tǒng)進行比較，從而得到整個系統(tǒng)的更高的安全性。由于第一系統(tǒng)的故障保險特性，能夠?qū)⒏倪M的整個系統(tǒng)視為是故障保險的?？梢酝ㄟ^F變體(F-Variant)實現(xiàn)這些傳感器中的一些或者全部。也可以通過其他方法(例如，復(fù)制設(shè)計)使得不能處于適當(dāng)?shù)陌踩悇e的傳感器變?yōu)榫哂泄收媳ｋU性。因而，能夠構(gòu)建出采用故障保險計算機(可編程邏輯控制器PLC)、故障保險傳感器或故障保險總線系統(tǒng)的故障保險系統(tǒng)。此外，使根據(jù)本發(fā)明的填充站與第二系統(tǒng)進行比較或者受第二系統(tǒng)監(jiān)測。燃料補充命令根據(jù)交通工具中的SOC計算來發(fā)出中止信號。因而，能夠?qū)⒄麄€系統(tǒng)看作是故障保險的。例如，環(huán)境溫度、氣體溫度和初始交通工具罐壓力用作填充壓力(以及與此相關(guān)的S0C)的計算基礎(chǔ)。借助這些值并且借助所存儲的諸如氫氣之類的氣體的物質(zhì)特性(來自材料數(shù)據(jù)表，例如NIST表或SAE表)來計算因燃料補充產(chǎn)生的罐溫度。由這一溫度將得到燃料補充的預(yù)期壓力。在這一壓力下將達到燃料補充系統(tǒng)中要求的氫氣充滿，即，100%S0C，或者達到了最終壓力，最終壓力例如在現(xiàn)代化交通工具中為700bar。將這一值降低了某一百分比X，來進行燃料補充，而在通信式燃料補充時，將使預(yù)期壓力準(zhǔn)確地增大這一百分t匕，從而達到100%S0C。交通工具還利用來自交通工具自身的可靠的傳感器的數(shù)據(jù)來計算100%S0C。如果在燃料補充期間超過了交通工具的預(yù)期SOC，那么交通工具將利用燃料補充命令來進行中止。這一雙重監(jiān)測確保了不會將交通工具裝得太滿。如果在交通工具內(nèi)部出現(xiàn)了問題，那么存在于填充站側(cè)的故障保險系統(tǒng)也會對燃料補充進行中止。
具體實施例方式將參考附圖
詳細(xì)描述本發(fā)明的一個實施例。該圖左手側(cè)示意性地示出了對燃料補充而言重要的填充站中的重要元件，在右手側(cè)示出了對燃料補充而言重要的交通工具元件。用于將氣體從儲存罐VT轉(zhuǎn)移到交通工具罐內(nèi)的罐管道或軟管處于兩者之間的底部處，而該圖在頂部示出了優(yōu)選被示為紅外總線的通信連接KV。溫度傳感器TT和壓力傳感器PT位于交通工具罐內(nèi)，交通工具內(nèi)的計算機根據(jù)其來計算交通工具S0C，即根據(jù)交通工具來確定的填充壓力或填充比?！叭剂涎a充命令”信息(Ref. Com.)通過通信連接KV傳輸至填充站的計算機(填充設(shè)施的PLC)。除了儲存罐VT之外，將用于環(huán)境溫度的故障保險測量設(shè)備F-UT、用于氣體的溫度的F-TT和用于氣體的壓力的F-PT (后兩者優(yōu)選處于填充線路內(nèi))設(shè)置到填充站內(nèi)。根據(jù)這些測量值，在填充站的計算機(填充設(shè)施的PLC)中對燃料補充進行計算和/或監(jiān)測。采用來自計算了實際填充度(填充站S0C)的NIST或SAE表的數(shù)據(jù)作為計算機的初始數(shù)據(jù)。該填充站SOC的特征在于與交通工具SOC相比具有明顯更高的準(zhǔn)確度和可靠性。如SAE TIR J2601所述，在將交通工具連接到罐管道和通信連接KV的情況下進行燃料補充。然后，將通過罐管道向交通工具罐發(fā)送壓力脈沖，所述壓力脈沖一方面用于測試整個設(shè)施的氣密性，另一方面根據(jù)本發(fā)明在此使用該壓力脈沖以致壓力測量設(shè)備F-PT確定在交通工具罐內(nèi)還存在多少氣體。例如，計算機假定在15° C下700bar為目標(biāo)壓力，并采用其作為S0C100%或者對罐的徹底充滿。例如，根據(jù)存儲在填充站計算機中的值來確定燃料補充之后的預(yù)期的最終溫度85° C。計算機由此計算出目標(biāo)壓力，并采用其來對燃料補充進行控制。燃料補充一直持續(xù)到達到該目標(biāo)壓力或者直到交通工具的計算機通過通信連接KV發(fā)出其交通工具SOC已為100%的信號為止。
權(quán)利要求
1.用于對交通工具的罐進行燃料補充的諸如氫氣或天然氣之類的加壓氣體的填充站，其中，提供了 -儲存罐(VT)， -所述填充站側(cè)的計算機(PLC)，所述計算機(PLC)能夠打開和關(guān)閉放氣閥， -處于儲存罐(VT)和待填充的交通工具的罐之間的罐管道，以及 -到達所述交通工具的通信連接(KV)， 其特征在于，還提供了 -用于計算所述交通工具側(cè)的填充度(裝載狀態(tài)，交通工具SOC)的交通工具側(cè)計算機，以及 -處于所述罐管道內(nèi)的所述填充站側(cè)的壓力測量設(shè)備(F-PT )， 其中，所述填充站側(cè)的所述計算機(PLC)根據(jù)所述填充站側(cè)的所述壓力測量設(shè)備(F-PT)的測量值和至少一個溫度值來計算初始的填充站S0C，并且利用所述填充站側(cè)的所述壓力測量設(shè)備(F-PT)的信息對所述燃料補充進行控制，直到達到了目標(biāo)壓力或者目標(biāo)的填充站SOC或者直到由所述交通工具側(cè)計算機傳來中止信號為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充站，其特征在于，采用處于所述罐管道內(nèi)的所述填充站側(cè)的所述溫度測量設(shè)備(F-TT)、環(huán)境溫度測量設(shè)備(F-UT)和/或經(jīng)驗值或者用于確定這些值的另一方法來確定所述溫度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的填充站，其特征在于，所述通信連接(KV)是總線、WLAN-BUS、Prof1-Bus F、紅外連接、藍牙連接或者電纜。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的填充站，其特征在于，所述填充站側(cè)的所述溫度測量設(shè)備(F-TT)、所述填充站側(cè)的所述壓力測量設(shè)備(F-PT)和/或所述環(huán)境溫度測量設(shè)備(F-UT)是故障保險的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的填充站，其特征在于，采用材料數(shù)據(jù)表(SAE或NIST表)來計算所述填充站SOC。
6.一種用于在填充站處向交通工具的罐填充諸如氫氣或天然氣之類的加壓氣體的方法，其中采用 -儲存罐(VT)， -所述填充站側(cè)的計算機(PLC)，所述計算機(PLC)能夠打開和關(guān)閉放氣閥， -處于儲存罐(VT)和待填充的交通工具的罐之間的罐管道，以及 -到達所述交通工具的通信連接(KV)， 其特征在于，采用了 -用于計算所述交通工具側(cè)的填充度(裝載狀態(tài)，交通工具SOC)的交通工具側(cè)計算機，以及 -處于所述罐管道內(nèi)的所述填充站側(cè)的壓力測量設(shè)備(F-PT)，并且所述填充站側(cè)的所述計算機(PLC)根據(jù)所述填充站側(cè)的所述壓力測量設(shè)備(F-PT)的測量值和至少一個溫度來計算初始的填充站S0C，并且利用所述填充站側(cè)的所述壓力測量設(shè)備(F-PT)的信息對所述燃料補充進行控制，直到達到了目標(biāo)壓力或者目標(biāo)的填充站SOC或者直到由所述交通工具側(cè)計算機傳來中止信號為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對交通工具的罐進行燃料補充的諸如氫氣或天然氣之類的加壓氣體的填充站，其中，提供了-儲存罐(VT)，-填充站側(cè)的計算機(PLC)，其能夠打開和關(guān)閉放氣閥，-處于儲存罐(VT)和待填充的交通工具的罐之間的罐管道以及-到達交通工具的通信連接(KV)。為了提高安全性，提供了-用于計算交通工具側(cè)的填充度(裝載狀態(tài)，交通工具SOC)的交通工具側(cè)計算機，以及-處于罐管道內(nèi)的填充站側(cè)的壓力測量裝置(F-PT)，其中，填充站側(cè)的計算機(PLC)根據(jù)填充站側(cè)的壓力測量裝置(F-PT)的測量值和至少一個溫度值來計算初始的填充站SOC，并采用填充站側(cè)的壓力測量裝置(F-PT)的信息對燃料補充進行控制，直到達到了目標(biāo)壓力或者目標(biāo)的填充站SOC或者直到由所述交通工具側(cè)計算機傳來中止信號為止。
文檔編號F17C5/06GK103003616SQ201180035387
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者R·阿德萊爾, G·西貝特, M·邁爾 申請人:林德股份公司