JP7304941B2 - 水素供給ステーションの制御システム、方法及び水素供給ステーション - Google Patents

水素供給ステーションの制御システム、方法及び水素供給ステーション Download PDF

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Description

本発明は、水素供給ステーションに関し、具体的には、水素供給ステーションの制御システム、方法及び水素供給ステーションに関する。
水素エネルギーは、エネルギー効率が高く、入手しやすく、再生可能であり、燃焼生成物による汚染がないなどの利点のため、未来のグリーンエネルギーとして国際的に認められている。近年、米国、日本、中国、韓国、欧州連合を含める多くの国家や地区は、水素自動車の開発に取り込んで、水素供給ステーション及び関連する水素エネルギーインフラストラクチャを積極的に建設している。水素を動力とするのは新エネルギー分野の重要な応用方向になっている。水素ガスは、水素供給ステーションの水素供給装置を通じて燃料電池自動車に充填され、高圧の形態で車載水素ボンベに貯蔵される。
従来技術では、水素供給ステーションには、通常コンプレッサ－貯蔵タンクの構造が使用されており、コンプレッサは水素ガスを圧縮して貯蔵タンクに充填する。一般的な３５ＭＰａ水素供給ステーションでは、３５ＭＰａ水素供給装置に水素ガスを供給するために４５ＭＰａ貯蔵タンクが３つ設置されるとともに、３つの４５ＭＰａ貯蔵タンクにガスを充填して加圧するために１つの４５ＭＰａコンプレッサが設置され、一般的な７０ＭＰａ水素供給ステーションでは、７０ＭＰａ水素供給装置に水素ガスを供給するために８７．５ＭＰａ貯蔵タンクが３つ設置されるとともに、３つの８７．５ＭＰａ貯蔵タンクにガスを充填して加圧するために１つの８７．５ＭＰａコンプレッサが設置されている。常に８７．５ＭＰａコンプレッサを使用して３つの８７．５ＭＰａ貯蔵タンクにガスを充填して加圧すると、８７．５ＭＰａコンプレッサに対する要求が高く、また、常に８７．５ＭＰａコンプレッサを運転すると、電気消費量が増える。
特開第２０１８－ ６２９９１号公報 欧州特許出願公開第３２６３９６９号公報
本発明の実施例の目的は、コンプレッサのコストを省き、電気消費量を低減させることができる水素供給ステーションの制御システム、方法及び水素供給ステーションを提供することである。
上記目的を達成させるために、本発明の実施例は、水素供給ステーションの制御システムを提供し、該システムは、第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、第１の貯蔵タンク、検出器、及びコントローラを含み、
前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力よりも小さく、前記第２のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、 前記第１のコンプレッサ及び前記第２のコンプレッサは前記第１の貯蔵タンクに接続され、
前記検出器は、前記第１の貯蔵タンクの圧力を検出することに用いられ、
前記コントローラは、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御すること、及び
前記第１の貯蔵タンクの圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御することに用いられる。
好ましくは、該システムは、第２の貯蔵タンクをさらに含み、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、前記第１のコンプレッサ及び前記第２のコンプレッサがさらに前記第２の貯蔵タンクに接続され、
前記検出器は、さらに、前記第２の貯蔵タンクの圧力を検出することに用いられ、
前記コントローラは、さらに、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御すること、及び
前記第２の貯蔵タンクの圧力が第２の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御することに用いられる。
好ましくは、前記第１の貯蔵タンクの数が１つであり、前記第２の貯蔵タンクの数が２つである。
好ましくは、該システムは、水素ガスを用いた使用者の水素貯蔵ボンベに水素を供給するための第１の水素供給装置をさらに含み、
前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が、前記第１の水素供給装置の充填圧力よりも小さく、前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置の充填圧力以上であり、前記第１の貯蔵タンク及び前記第２の貯蔵タンクは前記第１の水素供給装置に接続され、
前記検出器は、さらに、前記水素貯蔵ボンベの圧力を検出することに用いられ、
前記コントローラは、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御すること、及び
前記水素貯蔵ボンベの圧力が第３の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御することに用いられる。
好ましくは、該システムは、第２の水素供給装置をさらに含み、前記第２の貯蔵タンクの排気圧が、前記第２の水素供給装置の充填圧力以上であり、前記第１の貯蔵タンク及び前記第２の貯蔵タンクは前記第２の水素供給装置に接続され、
前記コントローラは、さらに、前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御すること、及び
前記水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御することに用いられる。
好ましくは、前記第１のコンプレッサの排気圧が４５ＭＰａであり、前記第２のコンプレッサの排気圧が８７．５ＭＰａであり、前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が８７．５ＭＰａであり、前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が４５ＭＰａである。
好ましくは、前記第１の水素供給装置の水素供給圧力が７０ＭＰａであり、前記第２の水素供給装置の水素供給圧力が３５ＭＰａである。
本発明の実施例は、水素供給ステーションの制御方法をさらに提供し、該方法は、第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、第１の貯蔵タンクを使用し、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力よりも小さく、前記第２のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、
前記第１の貯蔵タンクの圧力を検出するステップと、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御するステップと、前記第１の貯蔵タンクの圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御するステップとを含む。
好ましくは、該方法は、さらに第２の貯蔵タンクを使用し、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、
前記第２の貯蔵タンクの圧力を検出するステップと、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御するステップと、前記第２の貯蔵タンクの圧力が第２の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御するステップとをさらに含む。
好ましくは、該方法は、さらに、水素ガスを用いた使用者の水素貯蔵ボンベに水素を供給するための第１の水素供給装置を使用し、前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置の充填圧力よりも小さく、前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置の充填圧力以上であり、
前記水素貯蔵ボンベの圧力を検出するステップと、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御するステップと、前記水素貯蔵ボンベの圧力が第３の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御するステップとを含む。
好ましくは、該方法は、さらに第２の水素供給装置を使用し、前記第２の貯蔵タンクの排気圧が前記第２の水素供給装置の充填圧力以上であり、
前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御するステップと、前記水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御するステップとをさらに含む。
本発明の実施例は、前記水素供給ステーションの制御システムを含む水素供給ステーションをさらに提供する。
本発明の実施例は、前記水素供給ステーションの制御方法を機械に実行させる命令が記憶されている機械読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。
本発明の実施例は、実行されると前記水素供給ステーションの制御方法を実行するためのプログラムを実行することに用いられるプロセッサをさらに提供する。上記技術案によれば、本発明による水素供給ステーションの制御システム、方法、及び水素供給ステーションを用いると、該水素供給ステーションの制御システムは、第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、第１の貯蔵タンク、検出器及びコントローラを含み、検出器を使用して第１の貯蔵タンクの圧力を検出し、コントローラを使用して、ガス貯蔵圧力の大きい第１の貯蔵タンクについて、まず、排気圧の小さい第１のコンプレッサを用いてガスを充填して加圧し、第１の貯蔵タンクの圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、排気圧がより大きい第２のコンプレッサを用いてガスを充填して加圧する制御を実行し、このように、排気量の小さい第２のコンプレッサを設置することができ、コンプレッサのコストを省き、電気消費量を低減させる。
本発明の実施例の他の特徴及び利点は後述する具体的な実施例の部分より詳細に説明される。
本発明の一実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。 本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。 本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。 本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。 本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。 本発明の一実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。 本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。 本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。 本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例の具体的な実施例を詳細に説明する。なお、ここで説明する具体的な実施例は、本発明の実施例を説明して解釈するために過ぎず、本発明の実施例を制限するものではない。
図１は、本発明の一実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。図１に示すように、該システムは、第１のコンプレッサ１０１、第２のコンプレッサ１０２、第１の貯蔵タンク２０１、検出器及びコントローラを含み、前記第１のコンプレッサ１０１の排気圧が前記第１の貯蔵タンク２０１のガス貯蔵圧力よりも小さく、前記第２のコンプレッサ１０２の排気圧が前記第１の貯蔵タンク２０１のガス貯蔵圧力以上であり、前記第１のコンプレッサ１０１及び前記第２のコンプレッサ１０２は前記第１の貯蔵タンク２０１に接続され、前記検出器は、前記第１の貯蔵タンク２０１の圧力を検出することに用いられ、前記コントローラは、前記第１の貯蔵タンク２０１にガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサ１０１を制御すること、前記第１の貯蔵タンク２０１の圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の貯蔵タンク２０１にガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサ１０２を制御することに用いられる。
本発明の実施例では、水素供給ステーションは、排気圧の小さい第１のコンプレッサ１０１及び排気圧の大きい第２のコンプレッサ１０２という排気圧の異なる２つのコンプレッサを用いて水素ガスを圧縮し、好ましくは、第１のコンプレッサ１０１の排気圧が４５ＭＰａであり、第２のコンプレッサ１０２の排気圧が８７．５ＭＰａである。また、水素供給ステーションは、コンプレッサにより圧縮された水素ガスを受け取るための貯蔵タンク、たとえば第１の貯蔵タンク２０１も有し、水素供給ステーションに使用される２つのコンプレッサに比べて、第１の貯蔵タンク２０１のガス貯蔵圧力が第２のコンプレッサ１０２の排気圧に近く、好ましくは、第１の貯蔵タンク２０１のガス貯蔵圧力が８７．５ＭＰａであってもよい。
コントローラは、たとえば、排気圧の小さい第１のコンプレッサ１０１と第１の貯蔵タンク２０１との間及び排気圧の大きい第２のコンプレッサ１０２と第１の貯蔵タンク２０１との間に取り付けられた弁などの弁を制御することにより、水素ガスが第１の貯蔵タンク２０１に入ることを制御することができる。第１の貯蔵タンク２０１にガスを充填して加圧するようにあるコンプレッサを制御する場合、このコンプレッサに対応する弁を開いて、このコンプレッサを起動させ、ガスを充填して加圧することを停止するように制御する場合、このコンプレッサに対応する弁を閉じて、このコンプレッサを停止する。検出器は、第１の貯蔵タンク２０１の圧力を検出するように、第１の貯蔵タンク２０１内に位置してもよい。
まず、排気圧が第１の貯蔵タンク２０１のガス貯蔵圧力よりも小さい第１のコンプレッサ１０１を用いて、第１の貯蔵タンク２０１にガスを充填して加圧し、第１の貯蔵タンク２０１の圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、排気圧が第１の貯蔵タンク２０１のガス貯蔵圧力以上の第２のコンプレッサ１０２（たとえば、排気圧が８７．５ＭＰａである）を用いて、第１の貯蔵タンク２０１にガスを充填して加圧し、ここで、第１の予め設定された圧力は、第１のコンプレッサ１０１の排気圧よりも小さくてもよく、また、好ましくは、第１のコンプレッサ１０１の排気圧に等しくてもよく、たとえば、第１のコンプレッサ１０１の排気圧が４５ＭＰａであり、この場合、第１の予め設定された圧力は４５ＭＰａ以下であってもよい。本実施例では、第２のコンプレッサ１０２の負荷をできるだけ低減させ、それにより、排気量の小さい第２のコンプレッサ１０２を設置し、コンプレッサのコストを削減させ、また第２のコンプレッサ１０２の運転時間を減らし、電気消費量を低下させる。
図２は、本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。図２に示すように、該システムは第２の貯蔵タンク２０２をさらに含み、前記第１のコンプレッサ１０１の排気圧が前記第２の貯蔵タンク２０２のガス貯蔵圧力以上であり、前記第１のコンプレッサ１０１及び前記第２のコンプレッサ１０２は、さらに前記第２の貯蔵タンク２０２に接続され、前記検出器は、さらに、前記第２の貯蔵タンク２０２の圧力を検出することに用いられ、前記コントローラは、さらに、前記第２の貯蔵タンク２０２にガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサ１０１を制御すること、前記第２の貯蔵タンク２０２の圧力が第２の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の貯蔵タンク２０２にガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサ１０２を制御することに用いられる。
水素供給ステーション運転のニーズに応じて、さまざまなガス貯蔵圧力の貯蔵タンクが設置されてもよい。ガス貯蔵圧力が第１のコンプレッサ１０１の排気圧以下の第２の貯蔵タンク２０２（好ましくは、ガス貯蔵圧力が４５ＭＰａである）の場合、本発明の実施例では、まず、第２の貯蔵タンク２０２にガスを充填して加圧する排気圧の小さい第１のコンプレッサ１０１（たとえば、排気圧４５ＭＰａ）を制御し、次に、第２の貯蔵タンク２０２にガスを充填して加圧するように排気圧の大きい第２のコンプレッサ１０２（たとえば、排気圧８７．５ＭＰａ）を制御することができる。本実施例では、第１のコンプレッサ１０１から第２のコンプレッサ１０２への切り替えは、第２の貯蔵タンク２０２の圧力が第２の予め設定された圧力に達するか否かに基づいて決定する。このため、検出器は第２の貯蔵タンク２０２内に設置されて第２の貯蔵タンク２０２の圧力を検出することができ、第２の予め設定された圧力が好ましくは第２の貯蔵タンク２０２のガス貯蔵圧力の９０％～９５％である。コントローラは、上記の第１の貯蔵タンク２０１とコンプレッサとの間に設置された弁の制御と同様に、第２の貯蔵タンク２０２とコンプレッサとの間に設置された弁を制御することにより、水素ガスが第２の貯蔵タンク２０２に入ることを制御することができる。
ガスの充填加圧が完了しようとするときにも、第２の貯蔵タンク２０２のガス貯蔵圧力に近い第１のコンプレッサ１０１を用いてガスを充填して加圧すると、ガスを充填して加圧する効率の低下を招く恐れがあるが、上記方式のように第２の貯蔵タンク２０２にガスを充填して加圧すると、ガスの充填加圧が完了しようとするときに、排気圧のより大きいコンプレッサを用いて作業を行い、それにより、ガスを充填して加圧する効率を高めることができる。
図３は、本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。図３に示すように、前記第１の貯蔵タンク２０１の数が１つであり、前記第２の貯蔵タンク２０２の数が２つであるが、本発明では、それに制限されず、第１の貯蔵タンク２０１及び第２の貯蔵タンク２０２の数は、実際なニーズに応じて調整することができる。
本実施例では、１つの第１の貯蔵タンク２０１及び２つの第２の貯蔵タンク２０２により最適な多段ガス貯蔵構造が構成され、水素供給装置に水素ガスを供給する必要がある場合、水素供給装置の充填圧力にかかわらず、３つの貯蔵タンクはリレーのように水素を供給することができ、たとえば、１つの第２の貯蔵タンク２０２の圧力が低くなり、充填の要求を満たせなくなると、水素供給装置は別の第２の貯蔵タンク２０２から水素を取得し、第２の貯蔵タンク２０２も充填の要求を満たせなくなるか、又は充填が終了しようとする場合、第１の貯蔵タンク２０１から水素を取得し、このように、コンプレッサのエネルギー消費量を減らす。より具体的な水素取得方式について後述する。
図４は、本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。図４に示すように、該システムは、水素ガスを用いた使用者の水素貯蔵ボンベに水素を供給するための第１の水素供給装置３０１をさらに含み、前記第２の貯蔵タンク２０２のガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置３０１の充填圧力よりも小さく、前記第１の貯蔵タンク２０１のガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置３０１の充填圧力以上であり、前記第１の貯蔵タンク２０１及び前記第２の貯蔵タンク２０２は前記第１の水素供給装置３０１に接続され、前記検出器は、さらに、前記水素貯蔵ボンベの圧力を検出することに用いられ、前記コントローラは、前記第１の水素供給装置３０１に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンク２０２を制御すること、前記水素貯蔵ボンベの圧力が第３の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の水素供給装置３０１に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンク２０１を制御することに用いられる。
本発明の実施例では、水素供給ステーションは、水素供給装置、たとえば、充填圧力の高い水素供給装置、即ち、第１の水素供給装置３０１を用いて水素貯蔵ボンベに充填することができ、好ましくは、充填圧力が７０ＭＰａであってもよい。第１の水素供給装置３０１は、ガス貯蔵圧力の大きい第１の貯蔵タンク２０１（たとえば、ガス貯蔵圧力８７．５ＭＰａ）及びガス貯蔵圧力の小さい第２の貯蔵タンク２０２（たとえば、ガス貯蔵圧力４５ＭＰａ）を用いて水素を供給することができる。コントローラは、たとえば、第１の貯蔵タンク２０１と第１の水素供給装置３０１との間及び第２の貯蔵タンク２０２と第１の水素供給装置３０１との間に取り付けられた弁などの弁を制御することにより、第１の水素供給装置３０１を制御して第１の貯蔵タンク２０１と第２の貯蔵タンク２０２から水素を取得させることができる。ある貯蔵タンクからガスを取得するように第１の水素供給装置３０１を制御する場合、この貯蔵タンクに対応する弁を開き、ガス取得を停止するように制御する場合、この貯蔵タンクにい対応する弁を閉じる。検出器は第１の水素供給装置３０１内に位置してもよい。
まず、ガス貯蔵圧力が第１の水素供給装置３０１の充填圧力よりも小さい第２の貯蔵タンク２０２（たとえば、ガス貯蔵圧力４５ＭＰａ）を用いて第１の水素供給装置３０１に水素ガスを供給し、水素貯蔵ボンベの圧力が第３の予め設定された圧力に等しい場合、ガス貯蔵圧力が第１の水素供給装置３０１の充填圧力よりも大きい第１の貯蔵タンク２０１（たとえば、ガス貯蔵圧力８７．５ＭＰａ）を用いて第１の水素供給装置３０１に水素ガスを供給し、ここで、水素ガスを充填する過程において、管路の圧力降下が存在するため、水素供給装置の出口での実際圧力がガス貯蔵圧力よりも約１ＭＰａ低く、このため、第３の予め設定された圧力が、第２の貯蔵タンク２０２のガス貯蔵圧力よりも小さくてもよく、一般には、好ましくは第２の貯蔵タンク２０２のガス貯蔵圧力に近く、たとえば、第２の貯蔵タンク２０２のガス貯蔵圧力が４５ＭＰａである場合、第３の予め設定された圧力は４４ＭＰａ以下であってもよい。本実施例では、常にガス貯蔵圧力の大きい第１の貯蔵タンク２０１を用いて水素ガスを供給しなくてもよいため、第１の貯蔵タンク２０１の水素ガスの使用量をできるだけ節約し、充填能力を高め、コンプレッサのエネルギー消費量を減らすことができる。
図５は、本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御システムの構造模式図である。図５に示すように、該システムは、第２の水素供給装置３０２をさらに含み、前記第２の貯蔵タンク２０２の排気圧が前記第２の水素供給装置３０２の充填圧力以上であり、前記第１の貯蔵タンク２０１及び前記第２の貯蔵タンク２０２は前記第２の水素供給装置３０２に接続され、前記コントローラは、さらに、前記第２の水素供給装置３０２に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンク２０２を制御すること、前記水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の水素供給装置３０２に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンク２０１を制御することに用いられる。
水素使用ニーズに応じて、水素供給ステーションでは、さまざまな充填圧力の水素供給装置も設置されている。たとえば、第２の水素供給装置３０２は、好ましくは充填圧力が３５ＭＰａであり、本発明の実施例では、まず、ガス貯蔵圧力の小さい第２の貯蔵タンク２０２（たとえば、ガス貯蔵圧力４５ＭＰａ）を制御して水素ガスを供給させ、次に、ガス貯蔵圧力の大きい第１の貯蔵タンク２０１（たとえば、ガス貯蔵圧力８７．５ＭＰａ）を制御して水素ガスを供給させることができる。本実施例では、第２の貯蔵タンク２０２から第１の貯蔵タンク２０１への切り替えは、水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に達するか否かに基づいて決定する。このため、検出器は水素貯蔵ボンベの圧力を検出することができ、一方、第４の予め設定された圧力は好ましくは水素貯蔵ボンベのガス貯蔵圧力の９０％～９５％である。コントローラは、同様に、弁を制御することにより、第１の貯蔵タンク２０１及び第２の貯蔵タンク２０２から水素を取得するように第２の水素供給装置３０２を制御することができる。
上記方式で充填すると、充填が完了しようとするときに、ガス貯蔵圧力のより大きい貯蔵タンクを用いて水素ガスを供給することによって、充填効率をより高め、充填能力を向上させることができる。
以下、本発明の制御システムを用いた具体的な実施例を説明する。
１、７０ＭＰａグレードの水素供給ステーションでは、ステーション内の水素貯蔵容量が１５０ｋｇであり、出口圧力４５ＭＰａ、排気量５００Ｎｍ３／ｈの＠２０ＭＰａコンプレッサ（モーターパワー３０ｋＷ）一台と出口圧力８７ＭＰａ、排気量５００Ｎｍ３／ｈの＠２０ＭＰａコンプレッサ（モーターパワー７５ｋＷ）一台が使用され、１日間あたりの水素供給能力が３００ｋｇであるとすれば、コンプレッサの総エネルギー消費量は３８４ｋＷｈとなる。
比較例では、７０ＭＰａグレードの水素供給ステーションでは、ステーション内の水素貯蔵容量が１５０ｋｇであり、出口圧力８７ＭＰａ、排気量５００Ｎｍ３／ｈの＠２０ＭＰａコンプレッサ（モーターパワー７５ｋＷ）一台が使用され、１日間当たりの水素供給能力が３００ｋｇであるとすれば、コンプレッサの総エネルギー消費量は６００ｋＷｈとなり、上記実施例に比べて、コンプレッサの総エネルギー消費量は増える。
２、３５ＭＰａ／７０ＭＰａデュアルモード水素供給ステーションでは、ステーション内には４５ＭＰａ水素が３００ｋｇ、８７ＭＰａ水素が１００ｋｇ貯蔵されており、出口圧力４５ＭＰａ、排気量１２００Ｎｍ３／ｈの＠２０ＭＰａコンプレッサ（モーターパワー７２ｋＷ）一台と出口圧力８７ＭＰａ、排気量４００Ｎｍ３／ｈの＠２０ＭＰａコンプレッサ（モーターパワー６０ｋＷ）が一台が使用され、本発明の制御方法を用いると、３５ＭＰａグレードで１日間当たりの水素供給量が６００ｋｇ、７０ＭＰａグレードで１日間当たりの水素供給量が２００ｋｇであるとすれば、コンプレッサの総エネルギー消費量は６０５ｋＷｈとなる。
比較例では、３５ＭＰａ／７０ＭＰａデュアルモード水素供給ステーションでは、ステーション内には４５ＭＰａ水素が３００ｋｇ、８７ＭＰａ水素が１００ｋｇ貯蔵されており、出口圧力４５ＭＰａ、排気量１２００Ｎｍ３／ｈの＠２０ＭＰａコンプレッサ（モーターパワー７２ｋＷ）一台と、出口圧力８７ＭＰａ、排気量４００Ｎｍ３／ｈの＠２０ＭＰａコンプレッサ（モーターパワー６０ｋＷ）一台が使用され、本発明の制御方法を使用しなく、３５ＭＰａグレードで１日間あたりの水素供給量が６００ｋｇ、７０ＭＰａグレードで１日間あたりの水素供給量が２００ｋｇであるとすれば、コンプレッサの総エネルギー消費量は７２４ｋＷｈとなり、上記実施例に比べて、コンプレッサの総エネルギー消費量は増える。
図６は、本発明の一実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。図６に示すように、該方法は、第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、第１の貯蔵タンクを使用し、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力よりも小さく、前記第２のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、該方法は、
前記第１の貯蔵タンクの圧力を検出するステップＳ６１と、
前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御するステップＳ６２と、
前記第１の貯蔵タンクの圧力が第１の予め設定された圧力に等しいか否かを判断するステップＳ６３と、
前記第１の貯蔵タンクの圧力が前記第１の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御するステップＳ６４とを含む。
図７は、本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。図７に示すように、該方法は、さらに第２の貯蔵タンクを使用し、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、該方法は、
前記第２の貯蔵タンクの圧力を検出するステップＳ７１と、
前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御するステップＳ７２と、
前記第２の貯蔵タンクの圧力が第２の予め設定された圧力に等しいか否かを判断するステップＳ７３と、
前記第２の貯蔵タンクの圧力が第２の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御するステップＳ７４とをさらに含む。
図８は、本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。図８に示すように、該方法は、さらに、水素ガスを用いた使用者の水素貯蔵ボンベに水素を供給するための第１の水素供給装置を使用し、前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が、前記第１の水素供給装置の充填圧力よりも小さく、前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が、前記第１の水素供給装置の充填圧力以上であり、該方法は、
前記水素貯蔵ボンベの圧力を検出するステップＳ８１と、
前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御するステップＳ８２と、
前記水素貯蔵ボンベの圧力が第３の予め設定された圧力に等しいか否かを判断するステップＳ８３と、
前記水素貯蔵ボンベの圧力が前記第３の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御するステップＳ８４とを含む。
図９は、本発明の別の実施例による水素供給ステーションの制御方法のフローチャートである。図９に示すように、該方法は、さらに第２の水素供給装置を使用し、前記第２の貯蔵タンクの排気圧が前記第２の水素供給装置の充填圧力以上であり、該方法は、
前記水素貯蔵ボンベの圧力を検出するステップＳ９１と、
前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御するステップＳ９２と、
前記水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に等しいか否かを判断するステップＳ９３と、
前記水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御するステップＳ９４とをさらに含む。
上記方法の実施例は、前記システムの実施例と類似しているので、ここで詳しく説明しない。
本発明の実施例は、前記水素供給ステーションの制御システムを含む水素供給ステーションをさらに提供する。
本発明の実施例は、前記水素供給ステーションの制御方法を機械に実行させる命令が記憶されている機械読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。本発明の実施例は、実行されると前記水素供給ステーションの制御方法を実行するためのプログラムを実行するプロセッサをさらに提供する。
上記技術案によれば、本発明による水素供給ステーションの制御システム、方法、及び水素供給ステーションを用いると、該水素供給ステーションの制御システムは、第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、第１の貯蔵タンク、検出器及びコントローラを含み、検出器を使用して第１の貯蔵タンクの圧力を検出し、コントローラを使用して、ガス貯蔵圧力の大きい第１の貯蔵タンクについて、まず、排気圧の小さい第１のコンプレッサを用いてガスを充填して加圧し、第１の貯蔵タンクの圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、排気圧がより大きい第２のコンプレッサを用いてガスを充填して加圧する制御を実行し、このように、コンプレッサのコストを省き、電気消費量を低減させる。
以上、図面を参照しながら本発明の実施例の任意の実施例を詳細に説明したが、本発明の実施例は、上記実施例における詳細に制限されず、本発明の実施例の技術的構想の範囲内で、本発明の実施例の技術案に対してさまざまな簡単な変形を加えることができ、これらの簡単な変形はすべて本発明の実施例の特許範囲に属する。
また、なお、上記の具体的な実施例に記載の各具体的な技術特徴については、矛盾しない限り、任意の適切な方式で組み合わせることができる。不要な重複を回避するために、本発明の実施例の各種の可能な組み合わせ方式について別に説明しない。
当業者が理解できるように、上記実施例の方法のステップの一部又は全部は、プログラムにより関連するハードウェアを命令して実行させることができ、このプログラムは、記憶媒体に記憶されており、本出願の各実施例の前記方法のステップの一部又は全部をシングルチップマイクロコンピュータ、チップ又はプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に実行させる複数の命令を含む。前述の記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、モバイルハードディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクや光ディスクなど、プログラムコードを記憶可能な各種の媒体を含む。
さらに、本発明の実施例の異なる実施例は、任意に組み合わせることもでき、本発明の実施例の趣旨を逸脱しない限り、このような組み合わせは、本発明の実施例で開示された内容とみなすべきである。
１０１ 第１のコンプレッサ １０２ 第２のコンプレッサ
２０１ 第１の貯蔵タンク ２０２ 第２の貯蔵タンク
３０１ 第１の水素供給装置 ３０２ 第２の水素供給装置。

Claims (14)

  1. 第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、第１の貯蔵タンク、検出器、及びコントローラを含み、
    前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力よりも小さく、前記第２のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、前記第１のコンプレッサ及び前記第２のコンプレッサは前記第１の貯蔵タンクに接続され、
    前記検出器は、前記第１の貯蔵タンクの圧力を検出することに用いられ、
    前記コントローラは、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御すること、及び
    前記第１の貯蔵タンクの圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御することに用いられる、ことを特徴とする水素供給ステーションの制御システム。
  2. 第２の貯蔵タンクをさらに含み、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、前記第１のコンプレッサ及び前記第２のコンプレッサがさらに前記第２の貯蔵タンクに接続され、
    前記検出器は、さらに、前記第２の貯蔵タンクの圧力を検出することに用いられ、
    前記コントローラは、さらに、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御すること、及び
    前記第２の貯蔵タンクの圧力が第２の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御することに用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の水素供給ステーションの制御システム。
  3. 前記第１の貯蔵タンクの数が１つであり、前記第２の貯蔵タンクの数が２つである、ことを特徴とする請求項２に記載の水素供給ステーションの制御システム。
  4. 水素ガスを用いた使用者の水素貯蔵ボンベに水素を供給するための第１の水素供給装置をさらに含み、
    前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が、前記第１の水素供給装置の充填圧力よりも小さく、前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置の充填圧力以上であり、前記第１の貯蔵タンク及び前記第２の貯蔵タンクは前記第１の水素供給装置に接続され、
    前記検出器は、さらに、前記水素貯蔵ボンベの圧力を検出することに用いられ、
    前記コントローラは、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御すること、及び
    前記水素貯蔵ボンベの圧力が第３の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御することに用いられる、ことを特徴とする請求項２に記載の水素供給ステーションの制御システム。
  5. 第２の水素供給装置をさらに含み、前記第２の貯蔵タンクの排気圧が前記第２の水素供給装置の充填圧力以上であり、前記第１の貯蔵タンク及び前記第２の貯蔵タンクは前記第２の水素供給装置に接続され、
    前記コントローラは、さらに、前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御すること、及び
    前記水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御することに用いられる、ことを特徴とする請求項４に記載の水素供給ステーションの制御システム。
  6. 前記第１のコンプレッサの排気圧が４５ＭＰａであり、前記第２のコンプレッサの排気圧が８７．５ＭＰａであり、
    前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が８７．５ＭＰａであり、前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が４５ＭＰａである、ことを特徴とする請求項２に記載の水素供給ステーションの制御システム。
  7. 前記第１の水素供給装置の水素供給圧力が７０ＭＰａであり、前記第２の水素供給装置の水素供給圧力が３５ＭＰａである、ことを特徴とする請求項５に記載の水素供給ステーションの制御システム。
  8. 水素供給ステーションの制御方法であって、
    第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、第１の貯蔵タンクを使用し、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力よりも小さく、前記第２のコンプレッサの排気圧が前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、
    前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御するステップと、検出された前記第１の貯蔵タンクの圧力が第１の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御するステップとを含む、ことを特徴とする水素供給ステーションの制御方法。
  9. さらに第２の貯蔵タンクを使用し、前記第１のコンプレッサの排気圧が前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力以上であり、
    前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第１のコンプレッサを制御するステップと、検出された前記第２の貯蔵タンクの圧力が第２の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の貯蔵タンクにガスを充填して加圧するように前記第２のコンプレッサを制御するステップとをさらに含む、ことを特徴とする請求項８に記載の水素供給ステーションの制御方法。
  10. さらに、水素ガスを用いた使用者の水素貯蔵ボンベに水素を供給するための第１の水素供給装置を使用し、前記第２の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置の充填圧力よりも小さく、前記第１の貯蔵タンクのガス貯蔵圧力が前記第１の水素供給装置の充填圧力以上であり、
    前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御するステップと、検出された前記水素貯蔵ボンベの圧力が第３の予め設定された圧力に等しい場合、前記第１の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御するステップとを含む、ことを特徴とする請求項９に記載の水素供給ステーションの制御方法。
  11. さらに第２の水素供給装置を使用し、前記第２の貯蔵タンクの排気圧が前記第２の水素供給装置の充填圧力以上であり、
    前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第２の貯蔵タンクを制御するステップと、前記水素貯蔵ボンベの圧力が第４の予め設定された圧力に等しい場合、前記第２の水素供給装置に水素ガスを供給するように前記第１の貯蔵タンクを制御するステップとをさらに含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の水素供給ステーションの制御方法。
  12. 請求項１～７のいずれか１項に記載の水素供給ステーションの制御システムを含む、ことを特徴とする水素供給ステーション。
  13. 請求項８～１１のいずれか１項に記載の水素供給ステーションの制御方法を機械に実行
    させる命令が記憶されている、ことを特徴とする機械読み取り可能な記憶媒体。
  14. 実行されると請求項８～１１のいずれか１項に記載の水素供給ステーションの制御方法を実行するためのプログラムを実行することに用いられる、ことを特徴とするプロセッサ。
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