[发明专利]确定氢气罐压力的方法

说明书

本发明涉及一种根据用于权利要求1的前序部分所述的在用加压的气态氢填充罐之前确定罐中的罐压力的方法。

以气态氢作为燃料的车辆需要特别设计的填充站(Tankstellen)，其中将暴露在比较高的压力下(高达850巴)的氢引导入车辆罐(vehicletank)。这样的填充站可以表现为真空绝热、具有液态氢(-253℃)的低温存储器(Speicher)，其作为贮存器供给氢到填充站。由于用于填充目的氢以气相的形式存在，这样的填充站通常具有气体缓冲存储器，其从所述储存罐中供给并且从存储器填充到罐中(例如，氢动力车辆的罐)。

为了在填充这种车辆时确保安全性(爆炸危险)，并设计填充过程的标准，由几个车辆制造商组成的协会达成标准SAEJ2601。其中，该标准规定了对于填充过程，特别是对于缺乏车载通信的车辆，与安全相关的限制和性能要求。SAEJ2601规定氢动力车辆三分钟之内加注燃料到700巴，而在此过程中罐的上升温度不超过85℃。此外，标准SAEJ2601规定压力和密封性试验必须在填充罐之前进行，以确保填充站的填充管线正确地链接车辆罐。在上述压力试验期间，车辆的罐中的最初未知压力通过用压力波快速打开连接有填充管线的罐，以便引起填充管线和车辆的罐之间的压力平衡来确定。所述填充管线中的压力进而对应于所述罐的罐压力。

通常从暴露于高压力下的气体缓冲存储器进行用于所述压力和密封性试验的压力冲击，从而所述填充管线中的下游元件，例如，压力变送器、温度计、流量计、阀门和螺钉连接，直接暴露在该压力冲击下(约，850巴)。此外，在实际的填充过程开始时这样的压力测试通常伴有所述下游元件中另一个压力峰，这可以归因于加压的剩余体积(einunterDruckstehendesRestvolumen)。填充管线中这样的负荷变化导致更快速地磨损下游元件，并因此造成这些组件使用寿命的缩短。

从以上出发，本发明的目的是提供一种用于确定罐中的罐压力的方法，其中改善在所述填充管线中这样的负荷变化。

这个目的是通过具有权利要求1中的特征的方法来实现。

后者规定，通过泵从所述存储器泵送氢至所述填充管线中，并且测量在填充管线中产生的填充管线压力，其中，如果所述填充管线压力超过罐压力，打开所述止回阀，并且其中当打开止回阀时，所述罐压力确定为存在(herrschende)的填充管线压力。所述泵优选地包括低温泵，其以恒定的质量流将氢从存储器中泵入所述填充管线中，其中所述存储器特别是真空绝热的低温存储器。

通过高压蒸发器将液态氢转换成气相之前，优选地由泵压缩液态氢，然后将其送入填充管线中。

此外，这种泵优选地设计为活塞泵，其每冲程泵送固定体积到所述填充管线中，特别是对应于活塞泵的气缸体积。以这种方式，在填充管线中的压力能够以大致连续方式增加，具体而言，直到有足够的填充管线压力推开止回阀。

这里确保所述泵可加压填充管线特别到850巴，从而可靠地打开所述止回阀；车辆的罐可以用氢气加压到最多700巴。

所述填充管线中的压力优选地通过压力变送器获得，使得可以重构一段时间内填充管线中的压力的进展。特别是当止回阀打开时，填充管线压力对应于罐压力。在本发明的一个变型中，因此基于所述填充管线压力的时间进展确定所述罐压力。

在本发明的优选实施方案中，在填充管线压力的时间进展已经平稳之后的存在的填充管线压力确定为罐压力。当止回阀打开时，特别如此，由泵加压的体积变大，因为罐对于填充管线是额外体积。在恒定的泵容量下这降低了压力的升高。

在本发明的变型中，在已经确定在填充管线上进行密封性试验的罐压力之后优选5-25秒的预定时间跨度中，不向罐中初始泵送额外的氢气，其中，特别是当在所述时间跨度中填充管线压力的时间进展恒定时，推定所述填充管线是密封的。在这里进行试验以特别地确定填充管线是否已正确地连接车辆罐，以及是否可以排除在与罐的连接中存在泄漏，所述泄露将导致在随后的填充过程中大量氢气泄漏。

对于密封填充管线，从所确定的罐压力开始，优选地用具有预定压力梯度的氢填充所述罐。这在特别是恒定的压力速率下发生，所述压力速率是根据与车辆罐中环境温度和压力相关的上述标准而特别选择的。

下面参照附图通过对示例实施方案的描述来解释其他的细节和本发明的优点。如图示：

图1是用气态氢填充罐的装置的示意图，并且，

图2是在压力和密封性试验期间以及随后填充罐期间的压力进展的示意图。