[发明专利]用于操作并控制加气的方法

说明书

本发明涉及一种用于安全、准确且快速地操作并控制从加气站(filling station)向诸如车辆的接收器的加气(例如，氢气)的方法。

一些加气站供应商和研究机构具有例如下一部分中所提及的可替换加气方法。它们通常基于如周围环境温度、初始车辆压力以及加气站的冷却容量的参数而使用根据实验数据的相关性来生成预定义的操作序列。

●SAE(2009)，用于气态氢地面车辆的燃料加注协议，标准SAE J2601 之后的工作草案；

●US 7,059,364以及其中引用的参考文献。GTI的用于加氢的方法。

●WO 2008/110240。Linde的用于速率受控加气的方法。

●WO 2007/077376。Air Liquid的用于压力通道加气的方法。

●US 7,178,565。Air Product的移动燃料加注器。

●Pregassame，S.，Barth，F.，Allidieres，L.，&Barral，K.(2006)。Hydrogen refueling station：filling conrol protocols development。WHEC proceedings.Lyon。

●Pregassame，S.，Michel，F.，Allidieres，L.，Bourgeois，P.，& Barral，K.(2006)。Evaluation of cold filling processes for 70MPa storage systems in vechicles。WHEC proceedings.Lyon，France。

现有技术的局限性/问题

●具有预定的且基于实验的操作的方法需要大量实验程序以涵盖所有可能的操作状况。如果在所涵盖的范围以外使用，这些方法是不可靠的。

●这些方法中断加气过程以采取必要的措施。基本参数被离散地且不频繁地更新。

●不存在对车辆温度和密度的在线估计，因此这些量不能在进行在线控制或优化中使用，例如使用优化的质量流速来最小化加气时间。

●质量流量计量是现有技术中的基本措施，其没有结合到大多数现有的加气算法中。

然而，由于所有这些先前已知的解决方案都呈现出不同的缺点和不足，因此，本发明的主要目的是提供一种用于操作并控制加氢以确保安全、快速且准确地填充例如车辆中的罐容积的方法。该方法以给出宽且可靠的操作窗口的物理和热力学推导关系为基础。

根据本发明，提供了一种用于操作并控制从加气站向接收器的加气的方法，该方法包括：

-主动地控制接收器内的基本的加气变量，诸如，气体的温度、压力和密度；

-基于使用物理和热力学关系解释的加气站侧测量来连续地更新加气变量的估计，以使得变量即使在接收器在所谓的非通信燃料加注中没有与加气站通信时也是可用的；以及

-基于非通信燃料加注中的加气站侧测量来连续地更新接收器的估计容量。

主加气可以包括：

-如果在所谓的通信燃料加注中连续地传送容量、温度和压力；并且

-如果所估计的变量与所传送的变量之间出现明显的偏差，

则分别使用这些特性和变量的估计来验证所测量并发送的信息以及将加气切换至安全的非通信燃料加注模式。

在优选实施例中，该加气还包括：

-通过例如加注少量的气体来采用用于测量接收器的初始条件的初始加气序列；

-借助于通过若干功能块来操作过程的主加气控制器来采用主加气序列，该主加气序列包括：

○连续地测量加气站侧温度和压力，并且在通信燃料加注中，连续地接收接收器的温度和压力；

○基于加气站侧测量来连续地估计接收器的罐容量、压力、温度和密度；

○连续地测量或估计气体质量流速和加注的累积气体质量；

○借助于操作加气站储存器并确保气体从储存器流到接收器的气体供应块来供应气体；

○采用通信块以将相关信息给予加气站的操作者和接收器的操作者；

○独立地监测加气的进程，以在检测到异常的情况下中断该主加气，包括比较所估计的接收器加气变量和所测量的接收器加气变量；以及

-使用加气序列的结束以关闭加气序列并准备将接收器从加气站断开。

此外，加气变量的估计可以包括：