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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, bezieht sich auf ein Wasserstofffüllsystem.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
2010-286015 (
JP 2010-286015 A ) offenbart ein Beispiel eines Wasserstofffüllsystems. Ein Wasserstoffbehälter ist in einem Brennstoffzellenfahrzeug installiert. Wasserstoff wird aus einem Wasserstoffzuführmittel zu dem Wasserstoffbehälter zugeführt. Die Menge an Wasserstoff in dem Wasserstoffbehälter (Wasserstofffüllfaktor) wird aus der Temperatur und dem Druck in dem Wasserstoffbehälter geschätzt. Nachfolgend wird der Wasserstoffbehälter einfach als „Behälter“ aus Gründen einer Vereinfachung der Beschreibung bezeichnet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Füllen einer Vielzahl von Behältern, die miteinander verbunden sind, mit Wasserstoff erhöht eine Füllzeit. Die Füllzeit kann verkürzt werden, indem eine Vielzahl von Wasserstoffzuführmitteln mit den Behältern gleichzeitig verbunden wird, um Wasserstoff zuzuführen. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Wasserstofffüllfaktor anhand der Innentemperatur und des Innendrucks des Behälters herausgefunden. Wenn jedoch Wasserstoff aus den Wasserstoffzuführmitteln zu einem Behälter zugeführt wird, der eine große Gesamtkapazität hat, variiert der Druck in dem Behälter lokal, was es erschwert, den Wasserstofffüllfaktor genau herauszufinden, was zu einer Schwierigkeit bei einem Füllen mit Wasserstoff bis zu einem geeigneten Wasserstofffüllfaktor führt. Die vorliegende Beschreibung stellt eine Technologie bereit, die ein Füllen eines Behälters mit Wasserstoff bis zu einem geeigneten Wasserstofffüllfaktor ermöglicht, in einem Wasserstofffüllsystem, in dem Wasserstoff aus einer Vielzahl von Wasserstoffzuführmitteln zu einem Behälter gleichzeitig zugeführt wird.
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Ein Aspekt der Erfindung stellt ein Wasserstofffüllsystem bereit. Das Wasserstofffüllsystem umfasst einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter, die eingerichtet sind, mit Wasserstoff gefüllt zu sein, und miteinander in Verbindung sind, ein erstes Wasserstoffzuführmittel und ein zweites Wasserstoffzuführmittel, die eingerichtet sind, Wasserstoff zu dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter zuzuführen, sowie ein Steuerungsmittel, das eingerichtet ist, das erste Wasserstoffzuführmittel und das zweite Wasserstoffzuführmittel zu steuern. Das Steuerungsmittel schätzt einen Wasserstofffüllfaktor des ersten Behälters und des zweiten Behälters basierend auf einer Innentemperatur des ersten Behälters (ersten Innentemperatur) und einer Innentemperatur des zweiten Behälters (zweiten Innentemperatur) sowie einem Druck eines Wasserstoffs, der aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel zugeführt wird (ersten Druck), und einem Druck eines Wasserstoffs, der aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel zugeführt wird (zweiten Druck). Das Steuerungsmittel ist eingerichtet, das erste Wasserstoffzuführmittel und das zweite Wasserstoffzuführmittel zu stoppen, wenn der Wasserstofffüllfaktor einen vorbestimmten Schwellenfüllfaktor erreicht. Die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, kann auf geeignete Weise den Wasserstofffüllfaktor unter Verwendung der ersten Innentemperatur, der zweiten Innentemperatur, des ersten Drucks und des zweiten Drucks herausfinden. Entsprechend können die Wasserstoffbehälter mit Wasserstoff bis zu einem geeigneten Wasserstofffüllfaktor gefüllt werden.
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Ein Beispiel eines Wasserstofffüllverfahrens, das durch das Steuerungsmittel ausgeführt wird, ist wie folgt. Das Steuerungsmittel kann einen ersten Wasserstofffüllfaktor, der der Gesamtwasserstofffüllfaktor des ersten Behälters und des zweiten Behälters ist, basierend auf dem ersten Druck und der ersten Innentemperatur berechnen. Das Steuerungsmittel kann einen zweiten Wasserstofffüllfaktor, der der Gesamtwasserstofffüllfaktor des ersten Behälters und des zweiten Behälters ist, basierend auf dem zweiten Druck und der zweiten Innentemperatur berechnen. Das Steuerungsmittel kann das erste Wasserstoffzuführmittel und das zweite Wasserstoffzuführmittel stoppen, wenn ein höherer Füllfaktor von dem ersten Wasserstofffüllfaktor und dem zweiten Wasserstofffüllfaktor den Schwellenfüllfaktor erreicht. Das Steuerungsmittel berechnet zwei Wasserstofffüllfaktoren und steuert das erste und das zweite Wasserstoffzuführmittel basierend auf dem höheren Wasserstofffüllfaktor. Somit werden die Behälter daran gehindert, mit Wasserstoff überfüllt zu werden.
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Es ist zu beachten, dass der Wasserstofffüllfaktor, der aus der Temperatur und dem Druck erlangt wird, nicht von der Kapazität des Behälters abhängig ist, und dass der erste Behälter und der zweite Behälter verbunden sind. Entsprechend kann der Ausdruck „Wasserstofffüllfaktoren des ersten Behälters und des zweiten Behälters“ als „Wasserstofffüllfaktor des ersten Behälters“ oder „Wasserstofffüllfaktor des zweiten Behälters“ anders formuliert werden.
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Es ist wünschenswert, dass die ersten und zweiten Behälter und die ersten und zweiten Wasserstoffzuführmittel die nachfolgende Beziehung haben. Eine Länge eines Wasserstoffzuführkanals von dem ersten Wasserstoffzuführmittel zu dem ersten Behälter kann kürzer sein als eine Länge eines Wasserstoffzuführkanals von dem ersten Wasserstoffzuführmittel zu dem zweiten Behälter, und eine Länge des Wasserstoffzuführkanals von dem zweiten Wasserstoffzuführmittel zu dem zweiten Behälter kann kürzer sein als eine Länge des Wasserstoffzuführkanals von dem zweiten Wasserstoffzuführmittel zu dem ersten Behälter. Wenn eine solche Beziehung eingerichtet wird, wird der erste Behälter primär mit Wasserstoff aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel gefüllt, und wird der zweite Behälter primär mit Wasserstoff aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel gefüllt.
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Die Wasserstofffüllfaktoren des ersten Behälters und des zweiten Behälters, die verbunden sind, sollten ursprünglich dieselben sein, jedoch gibt es einen Strömungskanalwiderstand zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter, und wobei es Fälle gibt, in denen der Wasserstofffüllfaktor des ersten Behälters und der Wasserstofffüllfaktor des zweiten Behälters unterschiedlich sind. Wenn die vorstehende Beziehung besteht, können die erste Temperatur und der erste Druck den Wasserstofffüllfaktor in dem ersten Behälter auf geeignete Weise darstellen, und können die zweite Temperatur und der zweite Druck den Wasserstofffüllfaktor in dem zweiten Behälter auf geeignete Weise darstellen. Dies ermöglicht es dem Wasserstofffüllfaktor des ersten Behälters und des zweiten Behälters auf geeignete Weise ausgedrückt zu werden. Ein Überfüllen kann verhindert werden, indem die ersten und die zweiten Wasserstoffzuführmittel in Übereinstimmung mit dem größeren Wert der Wasserstofffüllfaktoren gesteuert werden.
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Das Steuerungsmittel kann den Wasserstofffüllfaktor basierend auf einen Durchschnittswert aus der ersten Innentemperatur und der zweiten Innentemperatur sowie einem höheren Druck von dem ersten Druck und dem zweiten Druck berechnen. Ein durchschnittlicher Wasserstofffüllfaktor kann erlangt werden, obwohl es eine Abweichung von Temperaturen in den Wasserstoffbehältern gibt.
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Der erste Behälter kann aus einer Vielzahl von Unterbehältern eingerichtet sein, und wobei die erste Innentemperatur die höchste Temperatur der Innentemperaturen der Unterbehälter sein kann. Ähnlich kann der zweite Behälter aus einer Vielzahl von Unterbehältern eingerichtet sein, und wobei die zweite Innentemperatur die höchste Temperatur der Innentemperaturen der Unterbehälter sein kann. Somit können die Unterbehälter mit Wasserstoff sicherer gefüllt werden. Es ist zu beachten, dass der Begriff „Unterbehälter“ eine Bezeichnung zum Unterscheiden von dem vorstehenden „ersten Behälter“ und dem „zweiten Behälter“ aus Gründen der Zweckmäßigkeit ist und ihre Kapazität oder Leistungsfähigkeit nicht beschränkt.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Wasserstofffüllsystem bereit. Das Wasserstofffüllsystem umfasst einen Behälter, der eingerichtet ist, mit Wasserstoff gefüllt zu werden, ein erstes Wasserstoffzuführmittel und ein zweites Wasserstoffzuführmittel, die eingerichtet sind, dem Behälter Wasserstoff zuzuführen, und ein Steuerungsmittel, das eingerichtet ist, das erste Wasserstoffzuführmittel und das zweite Wasserstoffzuführmittel zu steuern. Das Steuerungsmittel ist eingerichtet, einen ersten Wasserstofffüllfaktor des Behälters basierend auf einer Innentemperatur des Behälters und einem ersten Druck eines Wasserstoffs zu berechnen, der aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel zugeführt wird, einen zweiten Wasserstofffüllfaktor des Behälters basierend auf der Innentemperatur und einem zweiten Druck eines Wasserstoffs zu berechnen, der aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel zugeführt wird, und das erste Wasserstoffzuführmittel und das zweite Wasserstoffzuführmittel zu stoppen, wenn ein höherer Füllfaktor von dem ersten Wasserstofffüllfaktor und dem zweiten Wasserstofffüllfaktor einen vorbestimmten Schwellenfüllfaktor erreicht.
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Einzelheiten der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technologie und weitere Verbesserungen werden nachfolgend in der „genauen Beschreibung von Ausführungsformen“ beschrieben.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile sowie eine technische und gewerbliche Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 ein Blockdiagramm eines Wasserstofffüllsystems gemäß einer ersten Ausführungsform ist; und
- 2 ein Blockdiagramm eines Wasserstofffüllsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform ist.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsformen
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Erste Ausführungsform
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Ein Wasserstofffüllsystem 2 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm eines Wasserstofffüllsystems 2 gemäß der ersten Ausführungsform. Das Wasserstofffüllsystem 2 ist aus einem ersten Wasserstoffzuführmittel 10, einem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 sowie einem Brennstoffzellenfahrzeug 30 eingerichtet, das mit einem ersten Behälter 31 und einem zweiten Behälter 32 versehen ist. 1 ist eine Draufsicht, die eine Gestaltung des ersten Wasserstoffzuführmittels 10, des zweiten Wasserstoffzuführmittels 20 und des Brennstoffzellenfahrzeugs 30 zeigt. In 1 stellen gestrichelte Linien Signallinien dar.
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Das Brennstoffzellenfahrzeug 30 ist mit einer Brennstoffzelle 40, einem Inverter 41 und einem Motor 42 versehen. Der erste Behälter 31 und der zweite Behälter 32, die Wasserstoff speichern, und die Brennstoffzelle 40 sind durch eine Brennstoffleitung 37 verbunden, und wobei Wasserstoff in dem ersten Behälter 31 und dem zweiten Behälter 32 der Brennstoffzelle 40 durch die Brennstoffleitung 37 zugeführt wird. Die Brennstoffleitung 37 ist auch mit einer ersten Füllöffnung 35 und einer zweiten Füllöffnung 36 verbunden.
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Eine elektrische Gleichstromenergie, die durch die Brennstoffzelle 40 erzeugt wird, wird in eine elektrische Wechselstromenergie durch den Inverter 41 umgewandelt. Die elektrische Wechselstromenergie, die aus dem Inverter 41 ausgegeben wird, wird dem Traktionsmotor 42 zugeführt. Ein Ausgangsdrehmoment des Motors 42 wird auf Heckräder 44, die Antriebsräder sind, mittels eines Differenzialgetriebes 43 übertragen.
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Der erste Behälter 31 ist mit einem Temperatursensor 33 zum Messen der Innentemperatur (ersten Innentemperatur) des ersten Behälters 31 versehen, und der zweite Behälter 32 ist mit einem Temperatursensor 34 zum Messen der Innentemperatur des zweiten Behälters 32 (zweiten Innentemperatur) versehen. Messdaten der Temperatursensoren 33 und 34 werden an ein Steuerungsmittel (Fahrzeugsteuerungsmittel 38) des Brennstoffzellenfahrzeugs 30 gesandt.
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1 zeigt einen Zustand, in dem das Brennstoffzellenfahrzeug 30 an einer Wasserstoffstation gestoppt ist und Wasserstoff diesem zugeführt wird. Die Wasserstoffstation ist mit zwei Wasserstoffzuführmitteln versehen (einem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 und einem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20). Die Gesamtbehälterkapazität des Brennstoffzellenfahrzeugs 30 (die Gesamtkapazität des ersten Behälters 31 und des zweiten Behälters 32) ist groß. Das Brennstoffzellenfahrzeug 30 ist mit zwei Füllöffnungen 35 und 36 versehen, sodass Wasserstoff aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 und dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 gleichzeitig zugeführt werden kann. Das Brennstoffzellenfahrzeug 30 kann mit Wasserstoff aus den zwei Wasserstoffzuführmittel 10 und 20 gleichzeitig befüllt werden, und wobei die Wasserstofffüllzeit für den ersten Behälter 31 und den zweiten Behälter 32 verkürzt wird.
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Eine Düse (erste Düse 11) des ersten Wasserstoffzuführmittels 10 ist mit der ersten Füllöffnung 35 verbunden, und eine Düse (zweite Düse 21) des zweiten Wasserstoffzuführmittels 20 ist mit der zweiten Füllöffnung 36 verbunden. Der Wasserstoff des ersten Wasserstoffzuführmittels 10 wird zu dem ersten Behälter 31 und dem zweiten Behälter 32 durch die erste Düse 11, die erste Füllöffnung 35 und die Brennstoffleitung 37 zugeführt. Der Wasserstoff des zweiten Wasserstoffzuführmittels 20 wird zu dem ersten Behälter 31 und dem zweiten Behälter 32 durch die zweite Düse 21, die zweite Füllöffnung 36 und die Brennstoffleitung 37 zugeführt.
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Das erste Wasserstoffzuführmittel 10 ist mit einem Drucksensor 12 zum Messen des Zuführdrucks (ersten Drucks) eines Wasserstoffs versehen, der aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 zugeführt wird, und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20 ist mit einem Drucksensor 22 zum Messen des Zuführdrucks (zweiten Drucks) eines Wasserstoffs versehen, der aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 zugeführt wird. Ein Stationssteuerungsmittel 5 steuert das erste Wasserstoffzuführmittel 10 und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20. Messdaten der Drucksensoren 12 und 22 werden an das Stationssteuerungsmittel 5 gesandt.
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Während Wasserstoff zu dem ersten Behälter 31 und dem zweiten Behälter 32 des Brennstoffzellenfahrzeugs 30 zugeführt wird, können das Stationssteuerungsmittel 5 und das Fahrzeugsteuerungsmittel 38 miteinander kommunizieren. Wenn es erfasst, dass die erste Düse 11 mit der ersten Füllöffnung 35 verbunden ist und die zweite Düse 21 mit der zweiten Füllöffnung 36 verbunden ist, benachrichtigt das Stationssteuerungsmittel 5 das Fahrzeugsteuerungsmittel 38 über den Start eines Zuführens von Wasserstoff und startet auch ein Zuführen von Wasserstoff aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 und dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20.
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Generell ist es bekannt, dass der Wasserstofffüllfaktor in einem Behälter als eine Funktion des Innendrucks und der Innentemperatur des Behälters ausgedrückt wird. Es ist zu beachten, dass der Wasserstofffüllfaktor das Verhältnis der Menge an Wasserstoff, der aktuell gefüllt ist, zu der Menge an Wasserstoff bei vollständiger Füllung bedeutet. Der Wasserstofffüllfaktor, der aus dem Innendruck und der Innentemperatur des Behälters erlangt wird, ist nicht von der Kapazität des Behälters abhängig. Ein Ausdruck zum Berechnen des Wasserstofffüllfaktors aus dem Innendruck und der Innentemperatur des Behälters, ist in der Literatur beschrieben (SAE-J2601, Fueling Protocols for Light Duty Gaseous Hydrogen,
https://www.sae.org/standards/content/j2601_201407/).
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Das Brennstoffzellenfahrzeug 30 ist mit zwei Wasserstoffbehältern versehen und wird mit Wasserstoff durch zwei Stellen befüllt (die erste Füllöffnung 35 und die zweite Füllöffnung 36). Ferner gibt es auch einen Strömungskanalwiderstand an der Brennstoffleitung 37, die den ersten Behälter 31 und den zweiten Behälter 32 verbindet. Entsprechend können die Temperatur und der Druck in den Behältern in Abhängigkeit der Position in den Behältern variieren. Das Wasserstofffüllsystem 2 kann den Wasserstofffüllfaktor basierend auf der Temperatur in dem Behälter an einer Vielzahl von Positionen und dem Wasserstoffdruck an einer Vielzahl von Positionen genau herausfinden, und kann den Behälter mit einem Wasserstoff bis zu einem angemessenen Wasserstofffüllfaktor füllen.
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Das Stationssteuerungsmittel 5 steuert das erste Wasserstoffzuführmittel 10 und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20. Das Wasserstoffzuführverfahren, das durch das Stationssteuerungsmittel 5 ausgeführt wird, wird beschrieben.
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Das Stationssteuerungsmittel 5 empfängt Daten bezüglich der ersten Innentemperatur und der zweiten Innentemperatur von dem Fahrzeugsteuerungsmittel 38. Das Stationssteuerungsmittel 5 findet genau einen Gesamtwasserstofffüllfaktor des ersten Behälters 31 und des zweiten Behälters 32 (einen Wasserstofffüllfaktor hinsichtlich der Gesamtkapazität aus der Kapazität des ersten Behälters 31 und der Kapazität des zweiten Behälters 32) heraus, basierend auf der ersten Innentemperatur, der zweiten Innentemperatur, dem ersten Druck sowie dem zweiten Druck.
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Wie in 1 gezeigt ist, sind der erste Behälter 31 und die erste Füllöffnung 35 auf der linken Seite des Fahrzeugs angeordnet, und ist das erste Wasserstoffzuführmittel 10 auf der linken Seite des Fahrzeugs angeordnet. Der zweite Behälter 32 und die zweite Füllöffnung 36 sind auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet, und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20 ist auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet. Der erste Behälter 31, der zweite Behälter 32, die erste Füllöffnung 35 und die zweite Füllöffnung 36 sind durch die Brennstoffleitung 37 verbunden. Der Wasserstoffzuführkanal von dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 zu dem ersten Behälter 31 ist kürzer als der Wasserstoffzuführkanal von dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 zu dem zweiten Behälter 32. Indem der Wasserstoffzuführkanal verkürzt wird, wird der Druckverlust zwischen dem Drucksensor und dem Behälter reduziert, wird ein Fehler in dem berechneten Füllfaktor reduziert, und kann die Füllrate (Füllmenge je Zeiteinheit) verglichen mit einem Fall erhöht werden, in dem es lediglich ein Zuführmittel gibt. Auch ist der Wasserstoffzuführkanal von dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 zu dem zweiten Behälter 32 kürzer als der Wasserstoffzuführkanal von dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 zu dem ersten Behälter 31. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind der erste Behälter 31 und der zweite Behälter 32 durch die Brennstoffleitung 37 verbunden, die schmal ist. Entsprechend wird der erste Behälter 31 primär mit Wasserstoff aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 gefüllt, und wird der zweite Behälter 32 primär mit Wasserstoff aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 gefüllt.
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Aus der vorstehenden Beziehung ergibt sich, dass der Wasserstoffzuführdruck (erste Druck) des ersten Wasserstoffzuführmittels 10 nahe dem Innendruck des ersten Behälters 31 ist, und der Wasserstoffzuführdruck (zweite Druck) des zweiten Wasserstoffzuführmittels 20 nahe dem Innendruck des zweiten Behälters 32 ist. Das Stationssteuerungsmittel 5 berechnet den ersten Wasserstofffüllfaktor basierend auf dem ersten Druck und der ersten Innentemperatur, und berechnet den zweiten Wasserstofffüllfaktor basierend auf dem zweiten Druck und der zweiten Innentemperatur. Der erste Behälter 31 und der zweite Behälter 32 sind durch die Brennstoffleitung 37 verbunden, und entsprechend wäre es natürlich anzunehmen, dass der erste Wasserstofffüllfaktor und der zweite Wasserstofffüllfaktor einander gleich wären. Wenn jedoch die Innentemperatur und der Druck lokal variieren, gibt es Fälle, in denen sich der erste Wasserstofffüllfaktor und der zweite Wasserstofffüllfaktor unterscheiden. Das Stationssteuerungsmittel 5 stoppt das erste Wasserstoffzuführmittel 10 und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20, wenn der höhere Wasserstofffüllfaktor von dem ersten Wasserstofffüllfaktor und dem zweiten Wasserstofffüllfaktor einen vorbestimmten Schwellenfüllfaktor erreicht. Aufgrund dessen, dass das Stationssteuerungsmittel 5 entscheidet, ein Zuführen von Wasserstoff zu stoppen, unter Verwendung des höheren Wasserstofffüllfaktors von dem ersten Wasserstofffüllfaktor und dem zweiten Wasserstofffüllfaktor, wird ein Überfüllen des Wasserstoffbehälters vermieden und wird eine Sicherheit des ersten Behälters 31 und des zweiten Behälters 32, die mit Wasserstoff befüllt werden, verbessert. Der Schwellenfüllfaktor ist beispielsweise auf 90% festgelegt.
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Alternativ kann das Stationssteuerungsmittel 5 den Gesamtwasserstofffüllfaktor des ersten Behälters 31 und des zweiten Behälters 32 basierend auf dem Durchschnittswert der ersten Innentemperatur und der zweiten Innentemperatur sowie dem höheren Druck von dem ersten Druck und dem zweiten Druck herausfinden. Das Stationssteuerungsmittel 5 stoppt das erste Wasserstoffzuführmittel 10 und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20, wenn der erlangte Wasserstofffüllfaktor den Schwellenfüllfaktor erreicht. Der Wasserstofffüllfaktor wird basierend auf dem höheren Druck des ersten Drucks und des zweiten Drucks herausgefunden, und entsprechend wird ein Überfüllen vorliegend ebenfalls vermieden, und wird die Sicherheit des ersten Behälters 31 und des zweiten Behälters 32 verbessert.
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In dem Wasserstofffüllsystem 2 gemäß der ersten Ausführungsform können alle der in Verbindung stehenden Wasserstoffbehälter (der erste Behälter 31 und der zweite Behälter 32) mit Wasserstoff bis zu einem geeigneten Wasserstofffüllfaktor gefüllt werden.
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2 ist ein Blockdiagramm eines Wasserstofffüllsystems 2a gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Wasserstofffüllsystem 2a ist mit einem Brennstoffzellenfahrzeug 30, dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 und dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 versehen.
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Das Brennstoffzellenfahrzeug 30a ist mit vier Behältern (einem Unterbehälter 31a Nr. 1a, einem Unterbehälter 31b Nr. 1b, einem Unterbehälter 32a Nr. 2a sowie einem Unterbehälter 32b Nr. 2b) versehen. Die vier Unterbehälter 31a, 31b, 32a und 32b sind durch die Brennstoffleitung 37 verbunden. Der Unterbehälter 31a Nr. 1a und der Unterbehälter 31b Nr. 1b sind näher an der ersten Füllöffnung 35 als es der Unterbehälter 32a Nr. 2a und der Unterbehälter 32b Nr. 2b sind, und der Unterbehälter 32a Nr. 2a und der Unterbehälter 32b Nr. 2b sind näher an der zweiten Füllöffnung 36 als es der Unterbehälter 31a Nr. 1a und der Unterbehälter 31b Nr. 1b sind. Es ist zu beachten, dass der Begriff „Unterbehälter“ ein Ausdruck zum Unterscheiden gegenüber dem vorstehend beschriebenen „ersten Behälter 31“ und dem „zweiten Behälter 32“ aus Gründen der Zweckmäßigkeit ist und ihre Kapazität oder Leistungsfähigkeit nicht beschränkt.
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Das erste Wasserstoffzufuhrmittel 10 ist mit der ersten Füllöffnung 35 verbunden, und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20 ist mit der zweiten Füllöffnung 36 verbunden. Die Länge eines Wasserstoffzuführkanals von dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 zu dem Unterbehälter 31a Nr. 1a und dem Unterbehälter 31b Nr. 1b ist kürzer als ein Wasserstoffzuführkanal von dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 zu dem Unterbehälter 32a Nr. 2a und dem Unterbehälter 32b Nr. 2b. Die Länge eines Wasserstoffzuführkanals von dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 zu dem Unterbehälter 32a Nr. 2a und dem Unterbehälter 32b Nr. 2b ist kürzer als der Wasserstoffzuführkanal von dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 zu dem Unterbehälter 31a Nr. 1a und dem Unterbehälter 31b Nr. 1b. Entsprechend werden der Unterbehälter 31a Nr. 1a und der Unterbehälter 31b Nr. 1b primär mit Wasserstoff aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 gefüllt, und werden der Unterbehälter 32a Nr. 2a und der Unterbehälter 32b Nr. 2b primär mit Wasserstoff aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 gefüllt.
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Der Unterbehälter 31a Nr. 1a und der Unterbehälter 31b Nr. 1b werden als der erste Behälter 31 gruppiert, und der Unterbehälter 32a Nr. 2a und der Unterbehälter 32b Nr. 2b werden als der zweite Behälter 32 gruppiert. Anders gesagt, der Unterbehälter 31a Nr. 1a und der Unterbehälter 31b Nr. 1b können als ein erster Behälter 31 behandelt werden, und können der Unterbehälter 32a Nr. 2a und der Unterbehälter 32b Nr. 2b als ein zweiter Behälter 32 behandelt werden.
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Der Unterbehälter 31a Nr. 1a ist mit einem Temperatursensor 33a zum Messen seiner Innentemperatur versehen, und der Unterbehälter 31b Nr.1b ist mit einem Temperatursensor 33b zum Messen seiner Innentemperatur versehen. Der Unterbehälter 32a Nr. 2a ist mit einem Temperatursensor 34a zum Messen seiner Innentemperatur versehen, und der Unterbehälter 32b Nr. 2b ist mit einem Temperatursensor 34b zum Messen seiner Innentemperatur versehen.
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Messdaten der Temperatursensoren 33a, 33b, 34a und 34b werden an das Stationssteuerungsmittel 5 mittels des Fahrzeugsteuerungsmittels 38 gesandt. Das Stationssteuerungsmittel 5 berechnet einen ersten Wasserstofffüllfaktor basierend auf der höheren Innentemperatur der Innentemperaturen des Unterbehälters 31a Nr. 1a und des Unterbehälters 31b Nr. 1b, die als der erste Behälter 31 gruppiert sind, und dem ersten Druck (Wasserstoffzuführdruck des ersten Wasserstoffzuführmittels 10). Das Stationssteuerungsmittel 5 berechnet einen zweiten Wasserstofffüllfaktor basierend auf der höheren Innentemperatur der Innentemperaturen des Unterbehälters 32a Nr. 2a und des Unterbehälters 32b Nr. 2b, die als der zweite Behälter 32 gruppiert sind, und dem zweiten Druck (Wasserstoffzuführdruck des zweiten Wasserstoffzuführmittels 20). Das Stationssteuerungsmittel 5 stoppt das erste Wasserstoffzuführmittel 10 und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20, wenn der höhere Wasserstofffüllfaktor von dem ersten Wasserstofffüllfaktor und dem zweiten Wasserstofffüllfaktor einen Schwellenfüllfaktor erreicht. Das Wasserstofffüllsystem 2a gemäß der zweiten Ausführungsform kann auch all die in Verbindung stehenden Behälter 31a, 31b, 32a und 32b mit Wasserstoff bis zu einem geeigneten Wasserstofffüllfaktor füllen.
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Alternativ kann das Stationssteuerungsmittel 5 den Wasserstofffüllfaktor unter Verwendung eines Durchschnittswertes der Messwerte von all den Temperatursensoren und des höheren Drucks von dem ersten Druck und dem zweiten Druck erlangen.
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Abwandlung
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Die Wasserstofffüllsysteme 2 und 2a sind mit einer Vielzahl von Behältern versehen. Auch wenn ein großer Behälter mit Wasserstoff gefüllt wird, kann die Füllzeit verkürzt werden, indem Wasserstoff unter Verwendung einer Vielzahl von Wasserstoffzuführmitteln gleichzeitig gefüllt wird. Auch wenn ein großer Behälter verwendet wird, gibt es Fälle, in denen der Druck und die Temperatur in Abhängigkeit des Ortes verschieden sind.
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Ein Wasserstofffüllsystem gemäß einer Abwandlung ist mit einem Behälter, der mit Wasserstoff gefüllt werden kann, einem ersten Wasserstoffzuführmittel und einem zweiten Wasserstoffzuführmittel, die Wasserstoff zu dem Behälter zuführen, und einem Steuerungsmittel versehen, das ein erstes Wasserstoffzuführmittel und ein zweites Wasserstoffzuführmittel steuert. Das Steuerungsmittel berechnet einen ersten Wasserstofffüllfaktor des Behälters basierend auf der Innentemperatur des Behälters und dem ersten Druck eines Wasserstoffs, der aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel zugeführt wird. Das Steuerungsmittel berechnet auch einen zweiten Wasserstofffüllfaktor des Behälters basierend auf der Innentemperatur des Behälters und dem zweiten Druck eines Wasserstoffs, der aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel zugeführt wird. Das Steuerungsmittel stoppt das erste Wasserstoffzuführmittel und das zweite Wasserstoffzuführmittel, wenn der höhere Füllfaktor von dem ersten Wasserstofffüllfaktor und dem zweiten Wasserstofffüllfaktor einen vorbestimmten Schwellenfüllfaktor erreicht. Ein großer Behälter kann mit Wasserstoff bis zu einem geeigneten Wasserstofffüllfaktor durch ein solches Wasserstofffüllsystem ebenfalls gefüllt werden.
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Es werden zu beachtende Punkte hinsichtlich des Wasserstofffüllsystems beschrieben, das in den Ausführungsformen und der Abwandlung beschrieben ist. Das Wasserstofffüllsystem gemäß den Ausführungsformen verwendet den Druck eines Wasserstoffs, der durch das Wasserstoffzuführmittel zugeführt wird (Wasserstoffzuführdruck), als einen Näherungswert des Innendrucks der Behälter. In dem Wasserstofffüllsystem gemäß der Ausführungsformen kann, wenn zwei Wasserstoffzuführmittel gleichzeitig verwendet werden, der Wasserstofffüllfaktor der Behälter unter Verwendung des Wasserstoffzuführdrucks von jedem Wasserstoffzuführmittel auf geeignete Weise herausgefunden werden.
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Die in den Ausführungsformen beschriebene Technologie kann auch angewandt werden, wenn Behälter gelichzeitig durch drei oder mehr Wasserstoffzuführmittel mit Wasserstoff gefüllt werden. In diesem Fall wird der Wasserstofffüllfaktor der Behälter basierend auf dem Wasserstoffzuführdruck von jeden der drei oder mehr Wasserstoffzuführmittel erlangt. Wenn der höchste Wasserstofffüllfaktor unter einer Vielzahl von herausgefundenen Wasserstofffüllfaktoren den Schwellenfüllfaktor erreicht, werden alle Wasserstoffzuführmittel gestoppt. Somit können die Behälter mit Wasserstoff bis zu einem geeigneten Wasserstofffüllfaktor gefüllt werden.
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Wenn die in Verbindung stehenden Behälter gleichzeitig mit Wasserstoff gefüllt werden, wird jeder Behälter vorzugsweise mit einem Temperatursensor versehen. Die Temperatursensoren sind vorzugsweise in der Nähe der Einlässe der Behälter installiert. Von den Behältern macht eine Behältergruppe, die einen kurzen Wasserstoffzuführkanal zu dem ersten Wasserstoffzuführmittel hat, eine erste Behältergruppe aus, und macht eine Behältergruppe, die einen kurzen Wasserstoffzuführkanal zu dem zweiten Wasserstoffzuführmittel hat, eine zweite Behältergruppe aus. Als ein Beispiel gibt es ein Fahrzeug, das Füllöffnungen auf der rechten Seite und der linken Seite des Fahrzeugs hat, wobei die Behältergruppe, die auf der linken Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, die erste Behältergruppe ausmacht, und die Behältergruppe, die auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, den zweiten Behälter ausmacht. Die erste Behältergruppe und die zweite Behältergruppe sind miteinander in Verbindung, und wobei die erste Behältergruppe primär mit Wasserstoff aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel gefüllt wird, das mit der Füllöffnung auf der linken Seite verbunden ist, und wobei die zweite Behältergruppe primär mit Wasserstoff aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel gefüllt wird, das mit der Füllöffnung auf der rechten Seite verbunden ist.
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Das Stationssteuerungsmittel findet den ersten Wasserstofffüllfaktor aus der höchsten Temperatur unter den Messwerten der Temperatursensoren der ersten Behältergruppe und dem Wasserstoffzuführdruck des ersten Wasserstoffzuführmittels heraus. Das Stationssteuerungsmittel findet den zweiten Wasserstofffüllfaktor aus der höchsten Temperatur unter den Messwerten der Temperatursensoren der zweiten Behältergruppe und dem Wasserstoffzuführdruck des zweiten Wasserstoffzuführmittels heraus. Das Stationssteuerungsmittel stoppt alle Wasserstoffzuführmittel, wenn der höhere Wasserstofffüllfaktor von dem ersten Wasserstofffüllfaktor und dem zweiten Wasserstofffüllfaktor den Schwellenfüllfaktor erreicht.
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Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie kann eine Anordnung sein, die Wasserstoff zu einem Behälter zuführt, der von einem Wasserstoffbehälter, der in einem Brennstoffzellenfahrzeug installiert ist, verschieden ist.
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Das Wasserstofffüllverfahren basiert vorzugsweise auf Regelungen, die durch die Society of Automotive Engineers (SAE) festgelegt sind, jedoch ist die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie nicht auf die SAE-Regelungen beschränkt.
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Obwohl bestimmte Beispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, sind diese lediglich beispielhafte Darstellungen, und beschränken die Ansprüche nicht. Die in den Ansprüchen ausgeführte Technologie umfasst verschiedene Abwandlungen und Änderungen des bestimmten Beispiels, das vorstehend beispielhaft dargestellt wurde. Technische Elemente, die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen dargestellt sind, legen eine technische Zweckmäßigkeit entweder einzeln oder durch verschiedene Arten von Kombinationen dar und beschränken zum Zeitpunkt der Anmeldung in den Ansprüchen ausgeführte Kombinationen nicht.
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Ein Wasserstofffüllsystem 2, 2a umfasst einen ersten Behälter 31 und einen zweiten Behälter 32, die eingerichtet sind, mit Wasserstoff gefüllt zu sein, und miteinander in Verbindung sind, ein erstes Wasserstoffzuführmittel 10 und ein zweites Wasserstoffzuführmittel 20, die eingerichtet sind, Wasserstoff zu dem ersten Behälter 31 und dem zweiten Behälter 32 zuzuführen, sowie ein Steuerungsmittel 5, das eingerichtet ist, das erste Wasserstoffzuführmittel 10 und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20 zu steuern. Das Steuerungsmittel 5 schätzt einen Wasserstofffüllfaktor des ersten Behälters 31 und des zweiten Behälters 32 basierend auf einer ersten Innentemperatur des ersten Behälters 31 und einer zweiten Innentemperatur des zweiten Behälters 32, sowie einem ersten Druck eines Wasserstoffgases, das aus dem ersten Wasserstoffzuführmittel 10 zugeführt wird, und einem zweiten Druck eines Wasserstoffgases, das aus dem zweiten Wasserstoffzuführmittel 20 zugeführt wird. Das Steuerungsmittel 5 ist eingerichtet, das erste Wasserstoffzuführmittel 10 und das zweite Wasserstoffzuführmittel 20 zu stoppen, wenn der Wasserstofffüllfaktor einen vorbestimmten Schwellenfüllfaktor erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010286015 [0002]
- JP 2010286015 A [0002]
