CN115803559A - 用于为车辆加注进行准备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于准备为车辆(2)中的燃料箱(2.3)加注氢的方法，为此在准备驶向燃料站(5)的过程中降低燃料箱压力，其中，向燃料站(5)通知即将发生的加注。根据本发明的方法的特征在于，进行液态氢的加注，其中，将在加注期间最大可达到的燃料箱(2.3)压力水平、在到达燃料站(5)时预期的燃料箱(2.3)压力水平和预期的加注量传输到燃料站(5)。

Description

用于为车辆加注进行准备的方法
技术领域
本发明涉及一种根据在权利要求1的前序部分中详细定义的类型的用于准备为车辆中的燃料箱加注氢的方法。
背景技术
与加注汽油、柴油或类似燃料相比，加注氢相对成本更高。这尤其发生在下述情况下：氢不是以气相作为压缩氢保存和/或在车辆中储存，而是车辆的燃料箱是所谓的低温燃料箱，该低温燃料箱在相应低的温度下以液态形式储存氢。在此，当燃料箱压力升高到预设的最大压力之上时，不管是在运行中还是尤其在加注期间，这都是有危险的，因为随后必须将氢吹出以遵守允许的最大压力。这种所谓的汽化损耗是应当避免的严重缺陷。
由普遍性的现有技术原则上已知，在为车辆加注氢时应用合适的策略，以便因此例如能够加注尽可能多的氢。为此，在驶向燃料站时，可以有意地并且更多地使用氢代替车辆中可能存在的其他能量载体来提供能量，不管所述能量是驱动能量还是用于空气调节的能量等。在这方面可以参照申请人的DE 10 2017 006 158 A1。在那里描述了相应的策略，以便能够尽可能高效地以最少的加注时间来完成预先规划的行驶路线。
DE 10 2012 018 515 A1公开了从移动式燃料箱装置为燃料电池汽车加注，为此在移动式燃料箱装置的供应商与车辆本身之间发生关于加注的可能地点的相应的通信。在此，在待加注的车辆与固定的燃料站之间的通信也是JP 4153690的主题以及在那里关于气态氢是JP 5839546的主题。基于传输到燃料站的车辆或其燃料箱的预定数据，也可以如下地优化加注，即，预先计算出在加注过程结束时的尽可能精确的温度，这在JP 5740468中相应地描述。此外，关于其他的现有技术还可以参考US 7,352,561，其普遍地描述了加注氢的优化，其中，在驶向燃料站的过程中更多地消耗氢，由此通常降低了燃料箱的压力水平。
发明内容
本发明的目的现在在于，提出一种根据权利要求1的前序部分的改进的方法，该方法能够实现加注准备的优化。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1中的特征、并且在此特别是在权利要求1的特征部分中的特征的方法来实现。本方法的有利的设计方案和改进方案由与此相关的从属权利要求得出。
在根据本发明的用于准备为车辆中的燃料箱加注氢的方法中设计为，进行液态氢的加注。为了准备加注，如在现有技术中同样已知的那样，降低罐压力，从而在加注时尽管流入车辆燃料箱中的液态氢在此不可避免地变热，但在达到燃料箱的最大压力并且导致加注过程中断和/或导致已经变换到气相中的氢吹出之前仍可加注尽可能大量的氢。
根据本发明，进行液态氢的加注，其中，将最大的燃料箱压力水平、在到达燃料站时预期的燃料箱压力水平和预期的加注量传输到燃料站。因此，加注一方面可以在车辆侧通过燃料箱中的压力的降低而合理地准备，并且另一方面在燃料站中存在关于加注的预期数据，从而在那里也已经可以准备加注，从而可以尽可能快速且有效地执行加注。
根据本发明的方法的一个非常有利的改进方案，在此可以设计为，从燃料站向车辆传输燃料站关于车辆的燃料箱系统的规定。在车辆与燃料站之间的这种适配理想地适合于交换压力水平和量。因此，加注过程通常还可以被进一步优化，使得可以缩短加注时间和/或增加被加注的氢量。
在此特别设计为，基于在车辆外部的服务器、例如物流管理系统上预先规划的行驶路线、然而甚至在行驶和加注策略模块中进行燃料站的选择并且将所述选择传输给燃料站和车辆外部的服务器。因此，系统中的所有参与者都了解到确定的加注策略和到燃料站的预期行驶以及时间点、所需的氢量和燃料箱的最大压力水平。
根据该构思的一个有利的改进方案，所述选择在此可以通过云中的行驶和加注策略模块进行，行驶和加注策略模块优选基于对包括压力、温度和填充量在内的燃料箱状态的模型辅助的预测计算出用于加注的不同变型并且制定关于燃料箱中的压力降低和燃料站选择的经优化的策略。因此，通过这种行驶和加注策略模块可以确定用于加注的经优化的策略。为此，借助多个计算可以制定和检验策略的不同变型。在此，例如可以通过迭代法或其他优化方法或启发法进行优化。该优化一方面包括燃料站的选择，并且由此最后包括到燃料站的距离和路线引导，并且另一方面包括策略，以便在该路线上以及必要时在位于该路线上的沿途停靠站上以尽可能合适和有效的方式降低燃料箱中的压力的水平。
在此，所述压力降低不仅可以通过消耗用于驱动能量的氢来实现，而且也可以通过以下方式来实现，即，使用氢，以便例如给动力电池再充电，主要通过由燃料电池从氢中获得的能量来实现驾驶室的空气调节和/或装载物的冷却。此外，可以想到提供压缩空气或类似物。在车辆停止时，同样可以例如为了冷却装载物而由为了降低压力必然被耗尽的氢产生电能。该电能于是也可以通过充电电缆馈入到固定的能量供给网络中并且通过网络运营商偿付。在再生地产生氢的情况下，这样产生的电流被评估为再生的并且相应地通过能量供给网络的运营商实现更高的偿付。
行驶和加注策略模块在此可以不仅考虑在直至燃料站的行驶路线上的路径和特点，而且根据该构思的一个非常有利的改进方案，也可以考虑在加注过程之后在预先规划的行驶路线上的车辆的未来的应用。如果在那里例如在陡坡上行驶，则只要存在消耗氢以降低压力的其他可能性，就可以不对动力电池进行再充电，这是因为动力电池通过在这样的路线上的回收总归可以非常有效地并且在没有外部能量需求的情况下被充电。
根据本发明的方法的其他的有利的设计方案也从参考附图详细描述的实施例中得出。
附图说明
唯一的附图在此示出作为该方法的基础的系统的框图。
具体实施方式
下面根据该框图相应描述根据本发明的方法的可能的详细流程，但是该方法不限于此。第一步骤在此是这里以1表示的框中的物流规划，其在车辆、特别是商用车辆的车队的车队运营商处实现。通常，该物流规划1在所谓的运输管理系统中执行。在此，运输任务与各个车辆2及其驾驶员相关联。此外，为相应的车辆2执行时间和路线规划。在物流规划1中如此形成的数据包通常包含路线数据、即各个区段的坐标、带有出发时间、装卸时间、休息时间和类似时间的时间规划。此外，在数据包中储存有关于车辆2的说明，例如不同的车辆参数、车辆的配置、车辆的车辆识别码等。此外，数据包包含关于驾驶员以及车辆的装载物和在此特别是装载物重量的数据。
该数据包通过以1a表示的通信链路传输至行驶和加注策略模块3并且在那里通过数据接口3.1接收。然后，在行驶预测模块3.3中进一步处理该数据包。与来自通过通信链路1a传输的数据包的关于车辆2的说明相匹配地，通过另一接口模块3.2经由通信链路2a/2b请求，或者借助车辆2的通信模块2.1读取关于车辆2的数据。该数据例如包括液化气燃料箱2.3的物理测量值、例如由燃料箱控制模块2.4检测的压力、温度和填充量，以及可能存在的动力电池2.8或其他蓄能器的荷电状态。然后，行驶和加注策略模块3的行驶预测模块3.3借助物流规划数据1a和车辆数据2a计算出具有规划的车辆、其装载物、其液化气燃料箱2.3的测量值等的规划的行驶路线上的能量需求以及其它的车辆状态。在此，也相应考虑交通、必要时驾驶员、地形、天气和交通基础设施的影响。这些信息可以通过附加的模块4、例如以天气信息4.1和/或交通信息4.2的形式作为数据包通过路径4b被请求和/或通过路径4a被调用。
利用行驶预测模块3.3的计算结果，燃料箱状态预测模块3.4可以计算出液化气燃料箱2.3中的液态氢的消耗并且还可以估计地预先计算出液化气燃料箱2.3在压力、温度和填充高度方面的未来状态。
现在将燃料箱状态预测模块3.4的这些结果输送给加注策略模块3.5，该加注策略模块使用所述结果来确定最优的加注策略。在此，加注策略包括：基于规划的行驶路线、车辆规划和时间规划以及预先计算的能耗和/或在液化气燃料箱2.3以及可能另外的蓄能器2.8中可用的剩余能量的由此得出的续驶里程来确定时间点和/或匹配的燃料站5。此外，可以通过根据通信链路5a/5b在燃料站运营商处的询问来实现在燃料站5处的时间窗的可用性或预留。
如果现在最优的加注策略被确定，可能其方式是已经核对并且相应评估多个策略，那么将所述加注策略相应传输给物流规划1中的车队运营商或调度人员、车辆2或其驾驶员以及所选择的燃料站5的运营商。除了例如在车辆2中为了通知驾驶员、特别是通过导航设备和所属的显示器显示所确定的加注策略之外，在规划的加注的准备阶段中通过接口2.1将加注策略、即时间点和路线信息传输到车辆的中央驱动控制器2.2。该中央驱动控制器规定用于车辆2的运行策略。现在，该运行策略可以在已知到达用于加注的燃料站5的时间点和在已知的行驶路线上的计算出的功率需求的情况下，在规划的加注的准备阶段中这样提高液态氢的消耗，使得燃料箱2.3中的压力尽可能降低直至到达燃料站5。这例如可以通过及时提高车辆2中的燃料电池2.6的燃料消耗来实现，其中，在考虑到电池2.8的荷电状态的情况下，可以实现预期的辅助负载或其能量需求和由行驶本身引起的能量需求。框2.5和2.7在此示出配属于燃料电池2.6或电池2.8的控制器。
此外，燃料箱2.3中的压力降低也可以通过其他的负载并且特别是也在车辆停驻时实现或可以由车辆2的驾驶员引起。车辆可以直接地或者通过遥控器、App或者也可以间接地通过物流规划1被影响。于是，例如可以消耗氢，以便即使在停止期间也给电池2.8充电，以便进行车辆2的舱室温度的预调节、冷却电池2.8或者即使在冷却车厢的情况下也冷却装载物。其他的辅助负载、例如空气压缩机也可以被操控，以便填充压缩空气罐并且由此消耗能量并且降低燃料箱2.3中的压力。当然，这些方面也可以在车辆2行驶期间被实现。
另一替代方案是——并且这仅在车辆2停止时才是可行的，将该车辆通过相应的充电插头与充电站连接，该充电站自身又与电网连接。这种能够使电荷从车辆2或其燃料电池2.6和/或电池2.8返回到电网中的充电站便可用于利用燃料电池2.6由氢产生电并且将电馈入到固定的电网中。由此也可以使燃料箱2.3中的压力例如紧接在继续行驶中所驶向的燃料站5之前降低，以便由此优化加注过程。馈入的电在此可以相应被偿付。如果加注的气体已被再生地产生，则该电也可被分类为再生产生的“绿色”电流、被馈入并且相应地被结账。
为了在加注策略模块3.5中确定实际加注策略，现在可想到不同的优化方法，这是因为可以使用不同的选项，其具有相距不同距离的燃料站、相应于燃料箱状态预测模块3.4和/或行驶预测模块3.3的到那时所预期的消耗和状态。优化的目的必须是，实现能量和时间损失尽可能低并且成本最优级的、尽可能高效的策略。因此，必要时也可以将燃料的价格考虑到所述策略中，所述价格例如已经事先在燃料站运营商处和/或从物流规划1中被调取。在上面所描述的将电能馈入到电网中的情况下，也可以将可实现的馈电偿付的数额列入到所述策略中。
如已经提及的那样，随后将被确定为最优的加注策略相应传输到参与方、即物流规划1中的调度人员、车辆2和/或驾驶员和所选择的燃料站运营商。在此，传输可以直接地或间接例如通过以下方式进行，即，车辆本身仅与物流规划1或模块3通信并且从那里开始所有其他的步骤。
随后由车辆2传输到所选择的燃料站运营商的燃料站5的数据在此包含可行的燃料箱3.2压力水平、即在加注时可能的最大压力和预期的加注量，这些数据通过模块3与车辆2之间的通信以及数据转送向燃料站5传递，从而在燃料站5中可以为加注过程做好准备。此外，也可以想到沿相反方向的传递，以便例如将燃料站5的规定传递到车辆2，这同样有助于优化加注。

Claims (10)

1.一种用于为车辆(2)中的燃料箱(2.3)的氢加注进行准备的方法，为此在准备中在驶向燃料站(5)的过程中降低燃料箱压力，其中，向燃料站(5)通知即将发生的加注，
其特征在于，
进行液态氢的加注，其中，将在加注期间最大可达到的燃料箱(2.3)压力水平、在到达燃料站(5)时预期的燃料箱(2.3)压力水平和预期的加注量传输到燃料站(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
从燃料站(5)向车辆(2)传输燃料站(5)关于车辆(2)的燃料箱系统的规定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
基于在车辆外部的服务器(1)上预先规划的行驶路线在行驶和加注策略模块(3)中进行燃料站(5)的选择，并且将所述选择传输给燃料站(5)和车辆外部的服务器(1)。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
行驶和加注策略模块(3)通过云设备形成。
5.根据权利要求3或4所述的方法，
其特征在于，
行驶和加注策略模块(3)基于对包括压力、温度和填充量在内的燃料箱状态的模型辅助的预测计算出用于加注的不同变型并且制定关于燃料箱(2.3)中的压力和燃料站(5)的选择的经优化的策略。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
在所述经优化的策略中，也考虑在加注之后在预先规划的行驶路线上的车辆(2)的未来的应用。
7.根据权利要求5或6所述的方法，
其特征在于，
在最优的策略中，由至少一个附加的外部模块(4)考虑关于行驶路线的状态的其他的外部数据。
8.根据权利要求5、6或7所述的方法，
其特征在于，
将所述经优化的策略传递到车辆(2)、车辆外部的服务器(1)和燃料站(5)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
其特征在于，
通过氢的消耗来进行压力降低，为此，驱动能量主要由氢来提供和/或对动力电池(2.8)进行再充电和/或运行车辆(2)的辅助负载/副件负载。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
其特征在于，
在车辆(2)停止时至少部分通过产生电能并将其馈入电网来进行压力降低。
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