CN111692517A

CN111692517A - 充气方法

Info

Publication number: CN111692517A
Application number: CN202010174811.9A
Authority: CN
Inventors: 判田圭; 山口茂博
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: JP2020148240A; CN111692517B

Abstract

本发明涉及一种充气方法。首先，经由连接管(34)来连接压缩气体供给源(14)和搭载于移动体(16)的储存容器(20)，在连接管(34)上，在上游侧设置有第1阀，在下游侧设置有第2阀。然后，打开第2阀，求出第1阀与第2阀之间的压力下降量。在压力下降量在预先设定的规定阈值以下时，向储存容器进行主充注。另一方面，当压力下降量超过所述阈值时，在向第1阀与第2阀之间预备充注了压缩气体之后，向储存容器进行主充注。据此，在储存容器为小容量的情况下，也避免急剧供给压缩气体。因此，消除储存容器的压力或温度急剧上述的担忧。

Description

充气方法

技术领域

本发明涉及一种从压缩气体供给源经由连接管向储存容器输送并充注压缩气体的充气方法。

背景技术

已知一种燃料电池车辆，该燃料电池车辆搭载有通过燃气(例如，氢气或压缩天然气)和氧化性气体(例如，空气)的电化学反应来发电的燃料电池作为能量源。在该燃料电池车辆上，搭载有燃气罐作为储存容器，当伴随着燃料电池车辆的行驶而该燃气罐中的燃气的剩余量减少时，通过充气装置(燃气站)等的燃气供给系统来供给燃气。

充气装置具有储存被压缩的燃气的蓄压器。在蓄压器上设置有充注嘴，在将该充注嘴连接于燃气罐之后从蓄压器向燃气罐供给燃气。即，将充注嘴连接于燃气罐，根据该燃气罐的压力和温度的监视结果来判断该燃气罐的充注率(SoC：State of Charge)，控制燃气的充注结束。

在国际公开第2011/058782号中记载有一种充气装置，其具有：充注阀，其连接于燃料电池车辆所搭载的多个燃气罐中的每一个燃气罐上；排出阀，其连接于多个所述燃气罐中的每一个燃气罐上；充注配管，其连接在所述充注阀之间；排出配管，其连接在所述排出阀之间；温度传感器，其检测多个所述燃气罐的温度；压力传感器，其检测所述燃气罐的压力；和控制单元，其根据这些温度传感器和压力传感器的检测结果来进行所述充注阀和所述排出阀的控制。

在这种充气装置中，大多数情况下首先在向燃气罐进行少量的充注来进行充气装置和燃气罐的均压化之后，进行主充注。然而，在燃气罐为小型且小容量的情况下，即使进行少量的充注，SoC也可能达到几十％。即，在主充注之前进行急剧充注，其结果，导致燃气罐发热。

从该观点出发，本案申请人在日本发明专利公开公报特开2017-53459号中提出了一种充气方法，该充气方法适用于向小容量的燃气罐充注燃气时。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种即使在向小容量的储存容器充注压缩气体的情况下，也能够避免向储存容器急剧供给压缩气体的充气方法。

本发明的另一目的在于，提供一种不需要废弃压缩气体的充气方法。

根据本发明的一实施方式，提供一种充气方法，该充气方法经由连接管连接压缩气体供给源和搭载于移动体的储存容器，将所述压缩气体供给源中的压缩气体输送充注到所述储存容器中，其中，在所述连接管上从上游侧起依次设置有第1阀、第2阀和充注嘴，且设置有检测所述第1阀与所述第2阀之间的压力的压力检测机构，具有连接工序和压力下降量获取工序，

所述连接工序为通过将所述充注嘴连接于所述储存容器，来经由所述连接管来连接所述压缩气体供给源和所述储存容器的工序，

所述压力下降量获取工序为打开所述第2阀，获取所述第1阀与所述第2阀之间的压力下降量的工序，

当所述压力下降量在预先设定的规定阈值以下时，进行向所述储存容器充注所述压缩气体的主充注，

另一方面，当所述压力下降量超过预先设定的规定阈值时，打开所述第1阀,在所述第1阀与所述第2阀之间进行所述压缩气体的充注，并且获取所述第1阀与所述第2阀之间的每单位时间或者每单位质量的压力变化量，在所述压力变化量低于预先设定的规定阈值之后，进行向所述储存容器充注所述压缩气体的主充注。

根据本发明，在进行主充注之前求出连接管内的压力下降量，根据其结果来判断连接管内的压力和储存容器内的压力是否均衡，在判断为连接管内的压力和储存容器内的压力均衡的情况下进行主充注，另一方面，在判断为连接管内的压力和储存容器内的压力不均衡的情况下，向第1阀与第2阀之间进行压缩气体的预备充注使压力均衡。其结果，在连接管内的压力和储存容器内的压力成为大致相等之后进行主充注。

因此，即使在储存容器为小容量的情况下，也避免急剧供给压缩气体。因此，消除储存容器的压力或温度急剧上升的担忧。

根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。

附图说明

图1是示意性地表示实施本发明实施方式所涉及的充气方法的充注系统的概略结构图。

图2是本发明实施方式所涉及的充气方法的概略流程图。

具体实施方式

下面，列举优选的实施方式且参照附图对本发明所涉及的充气方法详细进行说明。

图1是示意性地表示实施后述的本实施方式所涉及的充气方法的充注系统10的概略结构图。该充注系统10包括设置于气体站12的供给源罐14(压缩气体供给源)、和搭载于作为移动体的燃料电池车辆16的燃气罐20(储存容器)。供给源罐14和燃气罐20通过连接管24来连接。

在供给源罐14中，例如压缩收装有氢气。即，在该情况下，从供给源罐14输送并向燃气罐20充注的压缩气体为高压的氢气。在该供给源罐14上设置有罐侧供给阀26，连接管24连接于该罐侧供给阀26。

在连接管24上，从上游侧起依次设置有流量调节阀28(第1阀)、换热器29、截止阀30(第2阀)，并且在比截止阀30靠下游侧的前端，通过三通接头33连接有表现出可挠性的软管31。在该软管31的下游侧前端设置有充注嘴32。在连接管24上,在流量调节阀28与截止阀30之间(以下还记作“阀间部34”)、即比流量调节阀28靠下游侧的规定位置，配设有作为压力检测机构的第1压力计36。

充注嘴32通常处于关闭状态，当被连接后述的接受器(receptacle)38时自动成为打开状态。并且，通过打开后述的逆止阀等，供给源罐14和燃气罐20通过连接管24连通。

另外，在比截止阀30靠下游侧且比软管31靠上游侧的三通接头33上，排出管40以从连接管24分支出的方式来连接。在该排出管40上设置有排出阀42。当使该排出阀42成为打开状态时，排出管40与大气连通。另一方面，在软管31上夹设有第2压力计43。

在燃气罐20上，设置有用于连接充注嘴32的接受器38。在该接受器38中，内置有未图示的逆止阀。该逆止阀发挥允许规定压力的氢气从供给源罐14向燃气罐20侧流通，并且阻止其向反方向流通的作用。

罐侧供给阀26、流量调节阀28、截止阀30、第1压力计36、排出阀42及第2压力计43电气连接于控制电路44。控制电路44调节流量调节阀28的开度，并且分别存储由第1压力计36、第2压力计43测定到的氢气的压力。

接着，根据图2所示的概略流程说明本实施方式所涉及的充气方法。

在将充注嘴32连接于接受器38之前，罐侧供给阀26、流量调节阀28和截止阀30处于关闭状态。另外，接受器38内的逆止阀也闭合。因此，在该情况下，第1压力计36示出被封入阀间部34的氢气的压力。例如，在上一次进行了充注的车辆以30MPa结束了氢气的充注的情况下，阀间部34的压力为30MPa。

首先，在连接工序S1中，将连接管24的前端、即充注嘴32连接于接受器38。伴随着该连接，充注嘴32自动打开。

接着，为了进行压力下降量获取工序S2，打开截止阀30。在此，在想要进行充注的车辆的燃气罐20的剩余压力例如为10MPa的情况下，该燃气罐20的压力(10MPa)比阀间部34的压力(30MPa)小。这样，当阀间部34内的压力比燃气罐20内的压力大时，如果接受器38内的逆止阀打开，则阀间部34内的氢气经由充注嘴32和逆止阀流入燃气罐20。其结果，阀间部34内的压力急剧下降，与燃气罐20内的压力均衡。此时的压力下降量根据由第1压力计36检测到的压力，由控制电路44求得。

在充注氢气时打开截止阀30时的压力下降量在预先设定的规定阈值以下(在图2中的S2中为“是”)的情况下，控制电路44判断为“残留在连接管24的阀间部34中的氢气伴随着打开截止阀30而流入燃气罐20，其结果，连接管24内和燃气罐20内被均压化”。在该情况下，进入主充注工序S4。

在主充注工序S4中，在控制电路44的作用下，罐侧供给阀26和流量调节阀28成为打开状态。据此，规定压力的氢气被从供给源罐14排出，经由流量调节阀28流入连接管24内。逆止阀受到来自高压的氢气的推压而打开，因此，氢气从供给源罐14向燃气罐20流通。即，向燃气罐20供给氢气，进行充注。此时，流量调节阀28适宜地控制氢气的流量。

充注持续到燃气罐20内达到规定的压力或者SoC为止。当由第2压力计43测定到的氢气的压力达到规定的压力或SoC时，控制电路44判断为向燃气罐20的充注结束，使罐侧供给阀26、流量调节阀28和截止阀30闭合。在此之后，控制电路44打开排出阀42，将残留在软管31中的氢气向大气中排放。并且，当使充注嘴32从接受器38脱离时，逆止阀、充注嘴32和排出阀42自动闭合。在排出阀42被关闭之后的软管31内,换言之，在从截止阀30到充注嘴32之间,为与大气压大致相同的压力。

另一方面，在阀间部34残留有与充注结束时燃气罐20的压力大致同等的压力的氢气。例如，在上一次进行了充注的车辆以30MPa结束氢气的充注的情况下，第1压力计36所示的阀间部34的压力为30MPa。

在此，假想下一用户例如想要对剩余压力为50MPa的燃气罐20进行充注的情况。在该情况下，该燃气罐20的压力(50MPa)比阀间部34的压力(30MPa)大。因此，即使将充注嘴32连接于接受器38，且截止阀30成为打开状态，氢气也不会从阀间部34向燃气罐20流通。这是由于，在该情况下，燃气罐20内的压力比阀间部34内的压力大，因此逆止阀不会打开。由于这样的理由，打开流量调节阀28时的压力下降量超过预先设定的规定阈值。即，在图2中的S2中为“否”。此时，进入预备充注工序S3。

在预备充注工序S3中，罐侧供给阀26和流量调节阀28在控制电路44的作用下成为打开状态。此时，控制电路44以比上述的主充注工序S4中的流量小的流量的方式设定流量调节阀28的开度。据此，适宜地控制在连接管24内流动的气体流量。

直到阀间部34内的压力成为与燃气罐20内的压力同等为止，不使氢气从连接管24流入燃气罐20。因此，从供给源罐14流出的氢气被蓄积在阀间部34。即，对阀间部34进行预备充注。

通过该预备充注，阀间部34内的、每单位时间或者每单位质量的压力发生变化。另外，单位质量的基准是被预备充注在阀间部34中的氢气的质量。该压力变化量在预备充注的初期较大，随着预备充注的进行而变小。控制电路44存储这样变化的压力变化量。

压力变化量最终低于规定阈值。此时，控制电路44判断为达到阀间部34内的压力与燃气罐20内的压力均衡。在此之后，控制电路44进一步增大流量调节阀28的开度。据此，开始主充注工序S4。

当燃气罐20为小容量时，即使为阀间部34内的氢气流入燃气罐20的程度，也有燃气罐20的温度在短时间内上升的担忧。因此，在本实施方式中，如上所述，首先使阀间部34内、即连接管24内的压力和燃气罐20内的压力均衡(均压化)，在此之后，向燃气罐20进行主充注。因此，即使在向小容量的燃气罐20充注氢气的情况下，也避免急剧供给氢气。据此，消除了燃气罐20的温度在短时间内上升的担忧。

并且，在本实施方式中，对应于阀间部34的压力比燃气罐20内的压力大还是小而自动执行规定的工序。因此，能够与阀间部34的压力的大小无关而实现上述的均压化。

并且，根据该充气方法，在充注阀间部34内的氢气之前不需要特别地将阀间部34内的氢气排出。因此，能够使在上一次的充注后残留在连接管24内的氢气流入燃气罐20。相应地能够实现节能。

本发明并不特别地限定于上述的实施方式，还能够在没有脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

例如，燃料电池车辆16并不特别地限定于燃气罐20为小容量的车辆，也可以是燃气罐20为大容量的大型货车或大型乘用车。还能够对搭载于这种车辆的燃气罐20实施上述的充气方法。

并且，在该实施方式中，示例出氢气作为压缩气体，但当然也可以是氢气以外的气体。

Claims

1.一种充气方法，该充气方法经由连接管(34)来连接压缩气体供给源(14)和搭载于移动体(16)的储存容器(20)，将所述压缩气体供给源中的压缩气体输送充注到所述储存容器中，其中，在所述连接管(34)上从上游侧起依次设置有第1阀(28)、第2阀(30)和充注嘴(32)，且设置有检测所述第1阀与所述第2阀之间的压力的压力检测机构(36)，

其特征在于，

具有连接工序和压力下降量获取工序，

2.根据权利要求1所述的充气方法，其特征在于，

当向所述第1阀与所述第2阀之间进行所述压缩气体的充注时，控制所述第1阀，调节为比所述主充注小的流量。

3.根据权利要求1或2所述的充气方法，其特征在于，

使用氢气作为所述压缩气体。