CN114466989A - 用于给机动车加燃料的方法、机动车、加燃料站和计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
在此公开的技术按照本发明涉及一种用于给机动车加燃料的方法。该方法包括以下步骤:i)检测至少一个信号,该信号包含机动车是否具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息;并且ii)根据检测到的信号提供燃料。
Description
技术领域
由2016年12月版本的技术标准SAE J2601已知在不同加燃料温度下进行加燃料。上述标准定义了加燃料参数,以便能够实现在3分钟内加燃料,在此,燃料以约-40℃的燃料温度流入机动车中。此外,上述标准也规定了在约-30℃和约-20℃的燃料温度下加燃料。
背景技术
在这些温度下提供燃料的加燃料站是相对资本密集型的。目前,已经投入运行的气体驱动的机动车很少。因此,用于气体驱动的机动车的加燃料站在多年后才能收回成本。这导致地区范围内的加燃料站网络的扩张进展缓慢。基础设施的不足又导致潜在客户不会购买气体驱动的机动车。因而这是鸡生蛋蛋生鸡的问题,该问题可通过低成本的加燃料站基础设施来解决。因此,低成本的加燃料站可以为气体驱动的机动车的普及做出重大贡献。
由现有技术已知用于热气体加注(例如在环境温度下)的加燃料站。这些加燃料站的资本密集程度较低。这种技术的缺点是更多的热量被引入机动车的压力容器中。这可能影响后续加燃料。
如图1所示,例如热气体加注可在环境温度TU时开始并在温度Tb1和压力pb1时结束(以实线显示)。随后,机动车运行,由此压力降低到压力pb2并且温度降低到温度Tb2(以点虚线显示)。如果机动车随后在压力容器冷却到环境温度TU之前在另一个加燃料站处再次加燃料,则这可能导致在压力容器冷却之前(以短线虚线显示)的后续加燃料期间压力容器过于强烈地升温(Tb3>TG)。
发明内容
本文公开的技术的优选任务是,减少或消除已知解决方案的至少一个缺点或提出替代解决方案。本文公开的技术的优选任务尤其是,能够实现可靠地进行热加燃料。其它优选任务可产生于本文公开的技术的有益效果。
所述任务通过独立专利权利要求的技术方案来解决。从属权利要求是优选实施方式。
本文公开的技术涉及气体驱动的机动车(如轿车、摩托车、运营车辆)。机动车包括用于储存在环境条件下为气态的燃料的压力容器系统。压力容器系统例如可用于借助压缩天然气(CNG)或氢气或液化天燃气(LNG)或氢气驱动的机动车中。压力容器系统与至少一个能量转换器流体连接,该能量转换器设置用于将燃料的化学能转换成其它形式的能量。这种压力容器系统包括至少一个压力容器、尤其是复合材料压力容器。压力容器例如可以是低温压力容器或高压气体容器。高压气体容器构造用于,在环境温度下以大约350barü(=与大气压力相比的过压)、进一步优选大约700barü或更高的标称工作压力(NWP)持续储存燃料。低温压力容器适合用于在上述工作压力下同时也在远低于机动车运行温度的温度下储存燃料。
机动车包括:
-用于与加燃料站通信的通信接口,
-至少一个用于阻止后续加燃料的装置;以及
-至少一个用于尤其是向加燃料站提供信号的装置,该信号直接或间接地包含机动车是否具有所述至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息。
后续加燃料是在一次(前次)加燃料之后的加燃料。后续加燃料尤其是如下的加燃料,对于该加燃料而言,在后续加燃料和前次加燃料之间,加燃料站侧的加燃料耦联器在前次加燃料后已经从机动车上被取下。用于阻止后续加燃料的装置尤其是设置用于阻止不允许的后续加燃料。尤其是如果存在至少一个压力容器或储存在其中的燃料在后续加燃料期间超过极限温度的风险,则这种后续加燃料是不允许的。极限温度在此是压力容器或储存在其中的燃料允许最高达到的温度。极限温度例如可以是85℃。
用于阻止后续加燃料的装置例如可通过阀、尤其是通过无电流关闭的电磁阀实现,该阀设置用于i)在车辆侧中断加燃料流动路径,并且该阀适宜直接设置在车辆侧加燃料耦联器下游或作为储罐上阀或储罐截止阀直接设置在压力容器上。优选本文公开的机动车可设置用于,如果开始不允许后续加燃料,则关闭加燃料路径。替代或附加地可规定,对于不允许的加燃料而言不释放储罐盖并使其保持关闭。
用于阻止后续加燃料的装置可设置用于i)确定压力容器中的当前燃料温度与环境温度之间的差异,并且ii)如果压力容器中的燃料温度与环境温度之间的差异大于极限值、如10K或20K,则阻止后续加燃料。如果差异大于极限值,则存在在压力容器中的燃料超过极限温度的风险。出于这个原因,如果当前燃料温度和环境温度之间的差异大于极限值,则后续加燃料将被评估为不允许的。
用于阻止后续加燃料的装置和用于提供信号的装置尤其是设置用于执行本文公开的方法步骤“检测至少一个信号”和“提供燃料”。
本文公开的技术还涉及一种加燃料站,其包括:
-用于检测至少一个信号的检测装置,该信号直接或间接地包含机动车是否具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息;和
-用于根据检测到的信号来提供燃料的提供装置。
机动车和加燃料站例如可具有用于相互通信的通信接口、尤其是红外数据接口。这种红外数据接口已经被广泛使用。作为替代方案,也可想到其它有线或无线接口。适宜的是,红外接收器设置在加燃料站侧的加燃料耦联器(喷管)上,并且红外发射器在车辆侧与车辆侧的加燃料耦联器(插座)直接相邻地设置。
尤其是机动车和/或加燃料站设置用于执行本文公开的方法之一。
本文公开的机动车和/或本文公开的加燃料站还包括至少一个控制器。该控制器也设置用于执行本文公开的方法步骤。为此,控制器可至少部分地并且优选完全地闭环控制或开环控制可能的致动器并将信号发送到通信接口。本文公开的技术还涉及一种计算机可读存储介质,其上存储有程序指令,所述程序指令在由微处理器执行时使微处理器执行本文公开的方法之一。
本文公开的技术还包括一种用于给机动车加燃料、尤其是给本文公开的机动车加燃料的方法。该方法包括以下步骤:
-适宜地通过加燃料站来检测至少一个尤其是机动车的信号,该信号直接或间接地包含机动车是否具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息;并且
-根据检测到的信号从加燃料站、尤其是本文公开的加燃料站提供燃料。
优选该方法可包括步骤:通过通信接口来传输所述至少一个信号。优选地,通信接口也用于传输关于机动车的所述至少一个压力容器和/或关于储存在压力容器中的燃料的数据。尤其是所述信号可附加地包含关于至少一个压力容器中的燃料的温度和/或压力的信息。优选所述信号还可包含关于一个或多个压力容器的存储体积的信息。尤其是为此可使用本文公开的红外接口。
但替代或附加地,所述信号可由加燃料站以任何其它适合的方式直接检测。例如可在具有用于阻止后续加燃料的装置的机动车上设置用于由加燃料站识别该装置的措施。例如可在机动车中、尤其是在挡风玻璃中或与车辆侧的加燃料耦联器相邻地设置编码符号(如条形码、矩阵码等),i)该编码符号可在加燃料站侧通过图像识别算法或扫描仪来检测,以及ii)该编码符号指示用于阻止后续加燃料的装置。还可规定,在车辆侧的加燃料耦联器上设置措施(如突起或凹陷),该措施可通过加燃料站侧的加燃料耦联器上的传感器系统来检测,并且该措施指示用于阻止后续加燃料的装置。
也可间接检测用于阻止后续加燃料的装置。例如可检测机动车模型,尤其是i)通过加燃料站处的用户输入,ii)通过加燃料站的图像识别算法,其识别机动车模型,和/或iii)借助通信信号中的相应信息。然后可借助数据库来检查机动车模型是否具有用于阻止后续加燃料的装置。可借助由机动车传送的储罐容积来检查如此获得的信息的合理性。
本文公开的技术可包括步骤:根据所述至少一个信号以不同的流率从加燃料站提供燃料。流率的值大于零。流率例如可以是在加燃料期间流入机动车中的燃料质量流量或燃料体积流量。
本文公开的技术可包括以下步骤:如果所述信号包含机动车i)不具有用于阻止后续加燃料的装置或ii)具有的用于阻止后续加燃料的装置有缺陷的信息或iii)未检测到信号,则以第一流率提供燃料。
如果所述信号包含机动车具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息,则也可以以第二流率提供燃料。适宜的是,第一流率小于或低于第二流率,从而燃料更缓慢地流入待填充的压力容器中。
适宜的是,这样选择第一流率,使得燃料通过加燃料被加热最多30K或最多20K或最多10K。由于热量输入低,接下来的后续加燃料不会导致压力容器过热,即使该后续加燃料是在加燃料结束后不久进行的。这种后续加燃料不会是不允许的并且因此也不必被阻止。第一低流率因此确保,所述至少一个压力容器在加燃料期间已经可以向环境释放足够的热量,从而它不会升温或仅略微升温。
本文公开的技术可包括以下步骤:选择第二流率,使得燃料通过加燃料被加热最少30K或最少40K或最少50K,从而实现尽可能短的加燃料持续时间。适宜的是,可这样选择该第二流率,使得所述至少一个压力容器或储存在其中的燃料的温度接近极限温度而不超过极限温度。例如以第二流率加燃料结束后的温度可以是大约70℃或75℃或80℃。这种以高第二燃料流率进行的加燃料确保了所述至少一个压力容器在尽可能短的时间内被基本上填满。
特别优选,所公开的技术用于这样的加燃料,在其中,尤其是在加燃料耦联器处加燃料期间的燃料温度超过-17℃或超过-2.5℃或环境温度。特别优选,燃料未经冷却地被提供给机动车。此外优选加燃料期间的燃料温度可低于50℃或低于40℃或低于35℃。有利的是,尤其是在热加燃料的情况下加燃料时间可通过本文公开的技术缩短许多倍。因此可实现相对低成本的加燃料站,其优选可省去昂贵的燃料冷却。同时,如此设计的加燃料站能够在车辆驾驶员可接受的时间内为机动车充分加燃料,从而可提高客户对这种加燃料站的接受程度并因此提高客户对气体驱动的机动车的接受程度。
压力容器的目标填充水平是加燃料后压力容器中应存在的燃料量的量度。目标填充水平可由用户和/或在加燃料站侧预定。例如可在加燃料站侧将加燃料站的最大允许加燃料压力预定为目标填充水平,只要用户没有通过用户输入来预定更低的目标填充水平。这样选择第二流率,使得尽可能快地达到目标填充水平并且同时压力容器中的温度不超过温度极限值。可借助目标填充水平、压力容器的热性能、环境温度和流入燃料的温度来确定所述流率。为此在一种实施方式中,可将通过实验和/或通过模拟创建的特性图存储在加燃料站侧的控制器中。
本文公开的技术可包括步骤:在加燃料期间继续检测信号,在信号在加燃料期间终止或中断后继续加燃料并且降低待达到的目标填充水平,例如降低2%至30%或降低10%至20%。如果现在加燃料站不再检测到信号,则可继续以相同的第二流率给压力容器加燃料,但在达到降低的目标填充水平时终止加燃料。因此,当通信中断时,引入压力容器的热量较少。这因此降低了压力容器热过载的可能性。
目标填充水平可以是绝对值、如储存在压力容器中的燃料的燃料储存压力或燃料储存密度。但填充水平也可以是百分比值,其由压力容器中的实际储存量和最大储存量得出。这种百分比值例如可称为填充程度(充电状态或SoC)。填充程度例如可以是最大燃料储存压力或密度的百分比值。当压力容器在标准条件下并且在标称运行温度(如15℃)下达到标称工作压力(NWP;例如700bar)时,通常会达到最大燃料储存压力。
换言之,本文公开的技术涉及具有阻止后续加燃料的装置或功能的机动车。这例如可通过保持储罐盖关闭和/或使用加燃料管路中的电磁截止阀来实现。具有这种保护装置的机动车可通过在车辆与加燃料站之间的通信中的信号来报告机动车能够阻止后续加燃料。当加燃料站接收到信号时,加燃料站可以用其技术所能实现的最快速度为车辆加燃料,因为可假设车辆能够自行阻止后续加燃料。如果加燃料站没有获得来自机动车的信号,例如因为通信不起作用或因为车辆没有保护装置,则加燃料站应缓慢地给机动车加燃料,以使压力容器在加燃料后具有如此低的温升,使得可在没有过高热负荷的情况下安全地进行后续加燃料。如果加燃料站在开始加燃料时收到信号,但在加燃料过程中不再收到信号,则加燃料站仍可假设机动车安装有保护装置并可继续快速加燃料到加燃料结束。在2014年4月的技术法规SAE J2799中规定了机动车和加燃料站之间的通信。其中定义了“插座类型”信号。标称工作压力为350bar的高压气体系统将通过通信接口向加燃料站发送信息“RT=H35”。标称工作压力为700bar的高压气体系统将通过通信接口向加燃料站发送信息“RT=H70”。现在尤其是可为热气体加注引入一个新类别、如H70_TA_FAST。加燃料系统可由此报告其具有用于后续加燃料的保护装置。
附图说明
现在参照附图阐述本文公开的技术。附图如下:
图1示出开头所描述贮箱加热的示意图;
图2示出本文公开的方法的示意性流程图;和
图3示出在在此所使用的方法中压力和温度的示意图。
具体实施方式
图2示出本文公开的方法的示意性流程图。该方法从步骤S100开始。在步骤S200中,加燃料站通过通信接口从待加燃料的机动车检测信号,该信号包含机动车是否具有所述至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息。该步骤例如可通过将加燃料站侧的加燃料耦联器从保持装置取下并插到车辆侧的加燃料耦联器上开始。
在步骤S300中,加燃料站借助检测到的信号的信息检查机动车是否具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置。如果从一开始就没有从机动车接收到通信信号,则加燃料站侧假设不存在用于阻止后续加燃料的装置。
如果在步骤S300中没有确定用于阻止后续加燃料的装置或者假设该装置不存在,则在步骤S400中以第一流率L加燃料。这样选择第一流率L,使得在加燃料期间压力容器的升温程度如此之低,以至于在加燃料后(参见图3中的点划线L)和短暂车程F(参见图3中的点虚线L)之后允许进行后续加燃料(参见图3中的短线虚线)。
如果在步骤S300中确定了用于阻止后续加燃料的装置,则可以以第二流率S开始加燃料(参见图3中的实线S)。
在一种实施方式中,该方法可通过可选步骤S500继续。可规定,在加燃料期间不仅在开始时检测信号,而且持续地检测信号。如果通信中断或完全中止,则可规定,在步骤S700中以第二流率S进行加燃料并且在降低的目标填充水平上结束加燃料。如果目标填充水平降低,则压力容器的升温程度降低并且加燃料之后压力容器中的最终温度也会降低。因此可进一步降低对压力容器造成热损坏的可能性。
但如果该信号在加燃料期间在整个时间内都可用,则以第二流率S加燃料直到达到目标填充水平时才结束(参见步骤S600)。
图3示出在在此所使用的方法中压力容器中的压力和温度的示意图。实线显示以第二流率S进行的热加燃料。在此假设第一加燃料站仅设置用于以350巴的标称工作压力(在15℃下)给机动车加燃料。加燃料在环境温度TU时开始。
基于与第一流率L相比高的第二流率S(和由此产生的短加燃料时间),加燃料期间的温度相对急剧地上升到最终温度Tc'1。最终温度Tc'1仅略低于极限温度TG。因此,必须确保在压力容器没有冷却到允许后续加燃料的温度(例如TU或Tc1)时不会进行后续加燃料。根据本文公开的技术,这通过以下方式实现,即,仅具有用于阻止不允许的后续加燃料的装置的机动车以第二流率S进行热加燃料。不能阻止不允许的后续加燃料的机动车则以第一流率L(以点划线显示)进行热加燃料。第一流率L如此之低,以至于压力容器在加燃料期间仅略微升温。在所示示例中,温度从环境温度TU上升到温度Tc1。该温度例如可比环境温度TU高10K。因此,有利地确保了在加燃料结束后立即允许后续加燃料,因为温度Tc1与极限温度TG相差甚远。如果机动车从第一加燃料站立即移动到第二加燃料站,且压力容器不能明显冷却(参见车程F,以点虚线显示),则现在允许加燃料,因为现在压力容器中的温度Tc2距离极限温度TG足够远。第二加燃料站设置用于完全填充设计用于700bar工作压力的压力容器。在此,压力p和温度T急剧上升。但在加燃料结束时,温度为值Tc3,该值明显低于极限温度TG。
本发明的上述描述仅用于说明目的并且不用于限制本发明。在本发明的范围中可在不离开本发明范围及其技术等价物的情况下实现各种改进和改型。
Claims (14)
1.用于给机动车加燃料的方法,包括以下步骤:
-检测至少一个信号,该信号包含机动车是否具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息;并且
-根据检测到的信号提供燃料。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,根据所述至少一个信号以不同的流率(L、S)提供燃料。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,如果所述信号包含机动车不具有用于阻止后续加燃料的装置或机动车具有的用于阻止后续加燃料的装置有损坏的信息或者没有检测到信号,则以第一流率(L)提供燃料;
其中,如果所述信号包含机动车具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息,则以第二流率(S)提供燃料,并且
第一流率(L)小于第二流率(S)。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,选择所述第一流率(L),使得燃料通过加燃料被加热最多30K或最多20K或最多10K。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,选择所述第二流率(S),使得燃料通过加燃料被加热最少30K或最少40K或最少50K。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述燃料未经冷却地被提供给机动车。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在加燃料耦联器处加燃料期间的燃料温度高于-17℃或高于-2.5℃。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在加燃料期间继续检测信号,在信号在加燃料期间终止或中断后继续加燃料,并且将待达到的目标填充水平降低2%至30%或10%至20%。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述至少一个信号通过通信接口传输,通过该通信接口还传输关于机动车的至少一个压力容器和/或关于储存在压力容器中的燃料的数据。
10.加燃料站,包括:
-用于检测机动车的至少一个信号的检测装置,该信号包含机动车是否具有至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息;和
-用于根据检测到的信号提供燃料的提供装置。
11.根据权利要求10所述的加燃料站,该加燃料站设置用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
12.机动车,包括:
-至少一个用于阻止后续加燃料的装置;和
-至少一个用于提供信号的装置,该信号包含机动车是否具有所述至少一个用于阻止后续加燃料的装置的信息。
13.根据权利要求12所述的机动车,其中,所述用于阻止后续加燃料的装置构造用于:
i)确定压力容器中的燃料温度与环境温度之间的差异,以及
ii)如果压力容器中的燃料温度与环境温度之间的差异大于极限值,则阻止后续加燃料。
14.计算机可读存储介质,其上存储有程序指令,所述程序指令在由微处理器执行时使微处理器执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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