CN102109368B - 应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，所述的方法包括，在储氢罐配置有一信息识别标签，信息识别标签储存有至少一笔代表储氢罐的氢气储存量的标签信息，先读取信息识别标签的标签信息后，检测储氢罐供应出的氢气消耗量，并将氢气储存量减去氢气消耗量而求得一氢气残存量，再以求得的氢气残存量更新信息识别标签的标签信息或是将氢气残存量予以储存。

Description

应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法

技术领域

本发明是关于一种储氢罐氢气量的检测方法，特别是关于一种应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法。

背景技术

无论是氢能燃料电池系统或应用氢能燃料电池的其它产品，都是需要氢气的供应。目前氢气储存的技术主要可分为高压气体、液态氢与储氢合金三种，其中高压气体储氢方式的能量、重量及密度较高，但是体积较大，而且安全性较差。液态氢储氢方式的能量、重量及密度虽也较高，但是液化能量消耗大，同时须使用绝热储槽，比较适合用在大型储槽。在一般应用领域中，应以储氢合金较为实用。储氢合金的技术，主要是以储氢罐作为氢气的贮存容器。

发明内容

然而，无论是使用储氢罐的移动式载具，或者是使用储氢罐的定置型燃料电池发电机或其它应用装置等，利用储氢罐供应氢气时，必须要能知道储氢罐内的残存氢气量剩下多少，方可判断何时需要补充氢气或是何时需要更换新的储氢罐。现阶段在储氢罐氢气残存量的检测方面，尚难以达到快速、方便、实时的效果，如此将会造成例如：燃料电池系统、燃料电池电动车等氢能应用系统在商品化及实际推广时的困难。

缘此，本发明的目的即是提供一种应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，使储氢罐不论设置于定置型、携带型电源供应系统、移动式载具或其它应用装置上，皆能应用标签信息实时检测储氢罐内的氢气残存量，有助于应用装置在使用及更换储氢罐时更具便利性。

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段在一储氢罐配置有一信息识别标签，信息识别标签储存有至少一笔代表储氢罐的氢气储存量的标签信息，在读取信息识别标签的标签信息后，检测储氢罐所供应出的氢气消耗量，再将氢气储存量减去氢气消耗量而求得一氢气残存量，之后以氢气残存量来更新信息识别标签的标签信息或储存求得后的氢气残存量。

经由本发明所采用的技术手段，使用者可方便且快速地由信息识别标签读取氢气储存量，藉此求得储氢罐内的氢气残存量，并且透过更新标签信息或是将氢气残存量予以储存，可随时知道目前储氢罐内的氢气残存量，使得储氢罐不论是应用在定置型、携带型的电源供应系统或移动式载具的应用装置上时，储氢罐的状况随时都在使用者的掌握之中。

附图说明

图1显示本发明的系统架构图之一；

图2显示信息识别标签的电路方块图；

图3A和图3B显示本发明第一实施例的操作流程图；

图4A和图4B显示本发明第二实施例的操作流程图；

图5显示本发明的系统架构图之二；

图6A和图6B显示本发明第三实施例的操作流程图；

图7A和图7B显示本发明第四实施例的操作流程图。

附图标号：

100、100a    燃料电池系统

1            燃料电池组

11           热交换器

2            空气供应源

21           加湿器

3            储氢罐

31        快速接头

32        流量调节阀

33        氢气循环器

41        处理单元

42        显示单元

43        缓存器

44        存储单元

441       氢气量储存区

45        电流测量器

451       模拟数字转换器

46        流量计

461       模拟数字转换器

47        气压感测器

471       模拟数字转换器

48        警示单元

5、5a     信息识别标签

51        处理单元

52        无线射频收发模块

53        存储单元

531       标签信息

6         标签读写装置

6a        标签读取装置

A         输出电流值

C         承载装置

D         制造日期

F         氢气流量

ID        储氢罐编号

N         充氢次数

P         氢气储存压力值

P0        氢气压力底限值

S         控制信号

V         氢气储存量

V0        氢气残存量底限值

V1        氢气残存量

Vr        氢气残存量比例

W         储氢罐重量

ΔV       氢气消耗量

具体实施方式

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

请参阅图1及图2显示本发明的系统架构图的一及信息识别标签的电路方块图。如图所示，在一应用装置的燃料电池系统100中有一燃料电池组1，其通过氢气与空气的电化学反应而产生电流输出予一负载(图未示)，且燃料电池组1于反应时通过一热交换器11予以散热。

燃料电池组1反应时所需的阴极气体(在本实施例中为空气)由一空气供应源2所供应，经由一加湿器21做湿度调节后送入燃料电池组1中；而燃料电池组1反应时所需的阳极气体(在本实施例中为氢气)则由一储氢罐3所供应，氢气经由一快速接头31及一流量调节阀32后送入燃料电池组1，并通过一氢气循环器33循环于燃料电池组1中。

燃料电池系统100的控制电路包括有一处理单元41、一显示单元42、一缓存器43、一存储单元44、一电流测量器45、一流量计46、一气压感测器47及一警示单元48。

而显示单元42、缓存器43、存储单元44及警示单元48皆连接至处理单元41。其中，该存储单元44内包含一氢气量储存区441、一预设的氢气压力底限值P0及一预设的氢气残存量底限值V0。警示单元48在本实施例中系为一警示灯或蜂鸣器。

电流测量器45经由一模拟数字转换器451连接至处理单元41，用以检测燃料电池组1反应后所产生的输出电流值A。流量计46经由一模拟数字转换器461连接至处理单元41，用以检测储氢罐3所供应予燃料电池组1的氢气流量F。气压感测器47经由一模拟数字转换器471连接至处理单元41，用以感测储氢罐3的氢气储存压力值P。

储氢罐3配置有一信息识别标签5，是一种可擦写式的标签。在本实施例中，信息识别标签5为一无线射频识别标签(Radio Frequency IdentificationTag，RFID Tag)，包括有一处理单元51、一无线射频收发模块52及一存储单元53。该存储单元53储存有至少一笔代表储氢罐3的氢气储存量V的标签信息531，以及储存有储氢罐编号No.、制造日期D、储氢罐重量W、充氢次数N…等信息。信息识别标签5的标签信息531可透过一标签读写装置6来进行读写，标签读写装置6在本实施例中为一无线射频识别读写装置。

请参阅图3A和图3B显示本发明第一实施例的操作流程图，并同时配合前述图1及图2的说明。首先，将配置有信息识别标签5的储氢罐3设置于一应用装置的承载装置C上(步骤101)。应用装置包括定置型、携带型电源供应系统(例如：燃料电池发电机)、移动式载具(例如：电动机车、电动汽车)…等使用储氢罐3的装置。

储氢罐3设置完毕后，便启动应用装置(步骤102)，使应用装置中的燃料电池系统100开始运作，储氢罐3开始供应氢气至燃料电池组1中。接着，由标签读写装置6读取信息识别标签5的存储单元53中的标签信息531(步骤103)，以得到储氢罐3的氢气储存量V，并将氢气储存量V储存于存储单元44中的氢气量储存区441(步骤104)。

接着，检测储氢罐3所供应出的氢气消耗量ΔV。由于燃料电池组1反应时所产生电流输出与储氢罐3所供应氢气的多寡成一定的比例关系，故在本实施例中，是透过电流测量器45来检测燃料电池组1反应时所产生的输出电流值A(步骤105)，并将输出电流值A经由模拟数字转换器451传送予处理单元41后，由处理单元41依据燃料电池组1的输出电流值A计算出储氢罐3的氢气消耗量ΔV(步骤106)。然后，处理单元41将先前所读取的氢气储存量V减去氢气消耗量ΔV，便可求得目前储氢罐3的氢气残存量V1(步骤107)。

储氢罐3的氢气残存量V1或氢气储存量V可透过多种方式显示。在本实施例中，使用者可决定是否显示储氢罐3的氢气残存量比例Vr。(步骤108)，也就是将氢气残存量V1以百分比换算后即成为氢气残存量比例Vr(步骤109)，之后由处理单元41将换算后的氢气残存量比例Vr传送至显示单元42予以显示(步骤110)。

在求得氢气残存量V1后，则将氢气残存量V1储存于存储单元44的氢气量储存区441(步骤111)，也就是以氢气残存量V1(即代表现有的氢气储存量)更新原本由信息识别标签5所读取的氢气储存量V。

经由上述步骤检测求得氢气残存量V1后，由气压感测器47感测储氢罐3的氢气储存压力值P(步骤112)后，经由模拟数字转换器471传送予处理单元41。处理单元41将氢气储存压力值P与储存于存储单元44中的氢气压力底限值P0相比较，判断氢气储存压力值P是否低于氢气压力底限值P0。(步骤113)。

一般而言，储氢罐3的氢气储存压力值P随着储氢罐3中氢气慢慢的减少并不会呈现固定的比例变化，难以从氢气储存压力值P直接计算出氢气残存量V1，只有在储氢罐3中的氢气将近用完时，氢气储存压力值P才会明显低于氢气压力底限值P0，因而可以用来判断储氢罐3的氢气是否将近用完。

故当氢气储存压力值P低于氢气压力底限值P0，也就是氢气将近用完时，此时处理单元41则判断氢气残存量V1是否确实低于氢气残存量底限值V0。(步骤114)，据以验证所求得的氢气残存量V1是否正确，藉此检测是否有储氢罐3漏气、控制系统异常…等意外情况发生。

若氢气残存量V1高于氢气残存量底限值V0，则表示所求得的氢气残存量V1与压力检测验证的结果不合，可能是因为储氢罐3漏气或控制系统异常…等意外情况所导致，此时处理单元41则传送一控制信号S至警示单元48，使警示单元48发出警示信号予使用者知晓(步骤115)，在本实施例中警示单元48为一警示灯，故以灯光闪烁的方式警示使用者。

当氢气储存压力值P高于氢气压力底限值P0的情况下，处理单元41则判断是否有关机信号。(步骤116)。如无关机信号，则继续重新检测燃料电池组的输出电流值A，以随时了解储氢罐3氢气的消耗量。当收到关机信号时，处理单元41则将求得的氢气残存量V1传送给标签读写装置6，由标签读写装置6以最后的氢气残存量V1更新信息识别标签5的标签信息531(步骤117)，使信息识别标签5中保有最新的氢气残存量V1，以提供下次检测时使用。

请参阅图4A和图4B显示本发明第二实施例的操作流程图，并同时配合前述图1及图2的说明。首先，将配置有信息识别标签5的储氢罐3设置于一应用装置上(步骤201)；然后，启动应用装置(步骤202)，使燃料电池系统100开始运作，储氢罐3开始供应氢气至燃料电池组1中。接着，由标签读写装置6读取信息识别标签5的存储单元53中的标签信息531(步骤203)，以得到储氢罐3的氢气储存量V，并将其储存于存储单元44中的氢气量储存区441(步骤204)。

接着，检测储氢罐3供应出的氢气消耗量ΔV，在本实施例中是以流量计46直接检测储氢罐3所供应予燃料电池组1的氢气流量F(步骤205)，经由模拟数字转换器461传送予处理单元41后，由处理单元41依据氢气流量F计算出储氢罐3的氢气消耗量ΔV(步骤206)。然后，处理单元41将先前所读取的氢气储存量V减去氢气消耗量ΔV，便可求得目前储氢罐3的氢气残存量V1(步骤207)。

再来，决定是否显示储氢罐3的氢气残存量比例Vr。(步骤208)。当使用者想得知储氢罐3的氢气残存量比例Vr时，处理单元41则将氢气残存量V1换算为氢气残存量比例Vr(步骤209)，然后将氢气残存量比例Vr传送至显示单元42予以显示(步骤210)。

氢气残存量V1在求得后会暂存于缓存器43中(步骤211)，以加快后续程序执行的速度。当要验证氢气残存量V1是否正确时，由气压感测器47感测储氢罐3的氢气储存压力值P(步骤212)，再由处理单元41将测得的氢气储存压力值P与储存于存储单元44中的氢气压力底限值P0相比较，判断氢气储存压力值P是否低于氢气压力底限值P0。(步骤213)。当氢气储存压力值P低于氢气压力底限值P0时，则再判断氢气残存量V1是否低于氢气残存量底限值V0。(步骤214)。

当氢气残存量V1高于氢气残存量底限值V0，也就是可能有储氢罐3漏气、控制系统异常…等意外情况发生，处理单元41则传送控制信号S至警示单元48，使警示单元48发出警示信号予使用者知晓(步骤215)。

在氢气储存压力值P正常的情况下，处理单元41则判断是否有关机信号。(步骤216)。如无关机信号，则继续重新检测储氢罐3的氢气流量F。当收到关机信号时，处理单元41则将求得的氢气残存量V1传送给标签读写装置6，由标签读写装置6以最后的氢气残存量V1更新信息识别标签5的标签信息531(步骤217)，使信息识别标签5中保有最新的氢气残存量V1，以提供下次检测时使用。

请参阅图5显示本发明的系统架构图之二。此一实施例大致上与前述实施例的系统架构相同，故相同的元件乃标示以相同的元件编号，以资对应。其差异在于：燃料电池系统100a的储氢罐3所配置的信息识别标签5a只需要具备可被读取的功能。

信息识别标签5a在本实施例中为一只读的无线射频识别标签，可由一标签读取装置6a进行数据读取。信息识别标签5a也可以是条形码或可擦写式的标签，只要具备可被读取的功能即可。标签读取装置6a则可以是单纯读取用的条形码机或是无线射频识别读取装置。

请参阅图6A和图6B显示本发明第三实施例的操作流程图，并同时配合前述图5的说明。首先，将配置有信息识别标签5a的储氢罐3设置于一应用装置上(步骤301)，然后启动应用装置(步骤302)，使燃料电池系统100a开始运作，储氢罐3开始供应氢气至燃料电池组1中。接着，判断是否为新更换的储氢罐3。(步骤303)。若储氢罐3不是新更换的，在存储单元44的氢气量储存区441会留有上次所储存的纪录，处理单元41则由氢气量储存区441中读取上次所储存的氢气残存量，作为目前的氢气储存量V(步骤304)。

若储氢罐3为新更换时，处理单元41则透过标签读取装置6a读取信息识别标签5a的标签信息(步骤305)，得到储氢罐3的氢气储存量V，然后将氢气储存量V储存于存储单元44的氢气量储存区441，以将氢气量储存区441中的数据更新为目前的氢气储存量V(步骤306)。

接着，透过电流测量器45检测燃料电池组1的输出电流值A(步骤307)，然后依据输出电流值A计算出储氢罐3的氢气消耗量ΔV(步骤308)。将氢气储存量V减去氢气消耗量ΔV而求得氢气残存量V1(步骤309)。

再来，决定是否显示储氢罐3的氢气残存量比例Vr。(步骤310)。当使用者想得知储氢罐3的氢气残存量比例Vr时，处理单元41则将氢气残存量V1换算为氢气残存量比例Vr(步骤311)，然后将氢气残存量比例Vr传送至显示单元42予以显示(步骤312)。

氢气残存量V1在求得后会暂存于缓存器43中(步骤313)，以加快后续程序执行的速度。当要验证氢气残存量V1是否正确时，由气压感测器47感测储氢罐3的氢气储存压力值P(步骤314)，再由处理单元41将测得的氢气储存压力值P与储存于存储单元44中的氢气压力底限值P0相比较，判断氢气储存压力值P是否低于氢气压力底限值P0。(步骤315)。当氢气储存压力值P低于氢气压力底限值P0时，则再判断氢气残存量V1是否低于氢气残存量底限值V0。(步骤316)。

当氢气残存量V1高于氢气残存量底限值V0，也就是可能有储氢罐3漏气、控制系统异常…等意外情况发生，处理单元41则传送控制信号S至警示单元48，使警示单元48发出警示信号予使用者知晓(步骤318)。

当氢气储存压力值P维持在正常的情况下，处理单元41则判断是否有关机信号。(步骤317)。如无关机信号，则继续重新检测燃料电池组1的输出电流值A。当收到关机信号时，由于在本实施例中信息识别标签5a只能被读取，故处理单元41改将氢气残存量V1储存于存储单元44的氢气量储存区441中(步骤319)，使得氢气量储存区441中保有最新的氢气残存量V1，以提供下次检测时使用。

请参阅图7A和图7B显示本发明第四实施例的操作流程图，并同时配合前述图5的说明。首先，将配置有信息识别标签5a的储氢罐3设置于一应用装置上(步骤401)，然后启动应用装置(步骤402)，使燃料电池系统100a开始运作，储氢罐3开始供应氢气至燃料电池组1中。接着，判断是否为新更换的储氢罐3。(步骤403)。若储氢罐3不是新更换的，在存储单元44的氢气量储存区441会留有上次所储存的纪录，处理单元41则由氢气量储存区441中读取上次所储存的氢气残存量，作为目前的氢气储存量V(步骤404)。

若储氢罐3为新更换时，处理单元41则透过标签读取装置6a读取信息识别标签5a的标签信息(步骤405)，得到储氢罐3的氢气储存量V，然后将其储存于存储单元44的氢气量储存区441，以将氢气量储存区441中的数据更新为目前的氢气储存量V(步骤406)。

接着，透过流量计46直接检测储氢罐3所供应予燃料电池组1的氢气流量F(步骤407)，依据氢气流量F计算出储氢罐3的氢气消耗量ΔV(步骤408)，然后将氢气储存量V减去氢气消耗量ΔV而求得氢气残存量V1(步骤409)。

再来，决定是否显示储氢罐3的氢气残存量比例Vr。(步骤410)。当使用者想得知储氢罐3的氢气残存量比例Vr时，处理单元41则将氢气残存量V1换算为氢气残存量比例Vr(步骤411)，然后将氢气残存量比例Vr传送至显示单元42予以显示(步骤412)。

氢气残存量V1在求得后会暂存于缓存器43中(步骤413)，以加快后续程序执行的速度。当要验证氢气残存量V1是否正确时，由气压感测器47感测储氢罐3的氢气储存压力值P(步骤414)，再由处理单元41将测得的氢气储存压力值P与储存于存储单元44中的氢气压力底限值P0相比较，判断氢气储存压力值P是否低于氢气压力底限值P0。(步骤415)。当氢气储存压力值P低于氢气压力底限值P0时，则再判断氢气残存量V1是否低于氢气残存量底限值V0。(步骤416)。

当氢气残存量V1高于氢气残存量底限值V0，也就是可能有储氢罐3漏气、控制系统异常…等意外情况发生，处理单元41则传送控制信号S至警示单元48，使警示单元48发出警示信号予使用者知晓(步骤418)。

当氢气储存压力值P在正常的情况下，处理单元41则判断是否有关机信号。(步骤417)。如无关机信号，则继续重新检测储氢罐3的氢气流量F。当收到关机信号时，则将氢气残存量V1储存于存储单元44的氢气量储存区441中(步骤419)，使得氢气量储存区441中保有最新的氢气残存量V1，以提供下次检测时使用。

由以上的实施例可知，本发明所提供的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法确具产业上的利用价值，故本发明业已符合于专利的要件。惟以上的叙述仅为本发明的较佳实施例说明，凡精于此项技术者当可依据上述的说明而作其它种种的改良与变化，惟这些改变仍属于本发明的发明精神及权利要求范围中。

Claims (14)

1.一种应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，至少有一储氢罐用以提供一应用装置反应时所需的氢气，所述的储氢罐配置有一信息识别标签，所述的信息识别标签储存有至少一笔代表所述的储氢罐的一氢气储存量的一标签信息，所述的方法包括下列步骤：

(a)读取所述的信息识别标签的所述的标签信息；

(b)检测所述的储氢罐供应出的一氢气消耗量；

(c)将所述的氢气储存量减去所述的氢气消耗量，而求得一氢气残存量；感测所述的储氢罐的一氢气储存压力值；判断所述的氢气储存压力值是否低于一预设的氢气压力底限值；当所述的氢气储存压力值低于所述的氢气压力底限值时，判断所述的氢气残存量是否低于一预设的氢气残存量底限值，据以判断所述的氢气残存量是否正确；以及

(d)以所述的求得的氢气残存量更新所述的信息识别标签的所述的标签信息。

2.如权利要求1所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(a)之前，更包括将所述的储氢罐设置于一应用装置上的步骤。

3.如权利要求1所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(b)中，依据所述的应用装置反应时所产生的一输出电流值计算出所述的储氢罐的所述的氢气消耗量。

4.如权利要求1所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(b)中，依据所述的储氢罐提供予所述的应用装置的一氢气流量计算出所述的氢气消耗量。

5.如权利要求1所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(c)之后，更包括将所述的氢气残存量及所述的氢气储存量之一予以显示的步骤。

6.如权利要求1所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(c)之后，更包括当所述的氢气残存量高于所述的氢气残存量底限值时，发出警示信号的步骤。

7.如权利要求1所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中所述的应用装置可为定置型电源供应系统、携带型电源供应系统或移动式载具。

8.一种应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，至少有一储氢罐用以提供一应用装置反应时所需的氢气，所述的储氢罐配置有一信息识别标签，所述的信息识别标签储存有至少一笔代表所述的储氢罐的一氢气储存量的一标签信息，所述的方法包括下列步骤：

(a)读取所述的信息识别标签的所述的标签信息；

(b)检测所述的储氢罐供应出的一氢气消耗量；

(c)将所述的氢气储存量减去所述的氢气消耗量，而求得一氢气残存量；感测所述的储氢罐的一氢气储存压力值；判断所述的氢气储存压力值是否低于一预设的氢气压力底限值；当所述的氢气储存压力值低于所述的氢气压力底限值时，判断所述的氢气残存量是否低于一预设的氢气残存量底限值，据以判断所述的氢气残存量是否正确；以及

(d)储存所述的求得的氢气残存量。

9.如权利要求8所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(a)之前，更包括将所述的储氢罐设置于一应用装置上的步骤。

10.如权利要求8所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(b)中，依据所述的应用装置反应时所产生的一输出电流值计算出所述的储氢罐的所述的氢气消耗量。

11.如权利要求8所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(b)中，依据所述的储氢罐提供予所述的应用装置的一氢气流量计算出所述的氢气消耗量。

12.如权利要求8所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(c)之后，更包括将所述的氢气残存量及所述的氢气储存量之一予以显示的步骤。

13.如权利要求8所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中步骤(c)之后，更包括当所述的氢气残存量高于所述的氢气残存量底限值时，发出警示信号的步骤。

14.如权利要求8所述的应用标签信息检测储氢罐氢气残存量的方法，其特征在于，其中所述的应用装置可为定置型电源供应系统、携带型电源供应系统或移动式载具。