KR102364880B1 - 수소 연료 재공급 시스템 및 수소 연료 재공급 방법 - Google Patents

수소 연료 재공급 시스템 및 수소 연료 재공급 방법 Download PDF

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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

본 발명은 H2를 차량에 연료 재공급하기 위한 대기 시간을 단축할 수 있는 수소 연료 재공급 시스템을 제공할 수 있다. 그러한 시스템은, 분배기에 연결되는 차량 내의 잔류 압력을 획득하도록, 이어서 연결된 차량의 완전한 연료 재공급을 실시하기 위한 충분한 조건(특히 버퍼 내의 최소 압력)을 계산하도록, 그리고 이어서 조건이 만족되자 마자 차량에의 H2 전달을 시작하도록 설계되고 동작된다. 대기 시간은, 단지 하나의 H2 유동 제어 밸브 및/또는 단지 하나의 H2 냉각 열 교환기 및/또는 단지 하나의 H2 유동 계량 시스템을 가지는 2개의 H2 연료 재공급 호스를 갖춘 H2 분배기를 가지는 것에 의해서, 최소 투자로 더 단축될 수 있다.

Description

수소 연료 재공급 시스템 및 수소 연료 재공급 방법
본 발명은 수소 연료 재공급 시스템, 예를 들어 수소 연료 재공급 충전소(HRS)에 관한 것이다.
연료 전지 차량(FCV)(512, 518)에 수소를 연료 재공급하기 위한 목적의 수소 연료 재공급 충전소(HRS)에서, 분배기(505)는 전형적으로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 하나의 호스(510), 종종 2개의 호스(전형적으로 35 MPa에서 연료 재공급을 하기 위한 하나 및 70 MPa에서 연료 재공급을 하기 위한 하나)를 구비한다. 또한, 현재의 연료 재공급 프로토콜과 일치시키기 위해서 그리고 FCV의 신속한 연료 재공급(전형적으로 목표는 3분 내에 5 kg이거나 SAE J 2601에 따른다)을 달성하기 위해서, 소정 고압(HP) 버퍼 뱅크(들)(504)가 분배기(505)의 상류에 설치되어 연료 재공급 중에 큰 H2 유량을 제공한다. HP 버퍼 뱅크(들)(4)는, 연료 재공급 프로토콜에 의해서 특정된 압력 램프를 따르기 위해서 그리고 성공적인 연료 재공급을 달성하기 위해서, 연료 재공급을 시작하기 전에 최소 압력으로 충전될 필요가 있다.
HRS는 전형적으로 하나의 분배기(505) 만을 구비한다. 그러나, 몇 개의 FCV(512, 518)가 짧은 기간 내에 들어오는, 일부 피크 부하(load) 시간이 존재한다.
하나의 FCV(518)가 기다릴 때, 전형적인 시퀀스는 다음과 같다.
제1 FCV(512)의 연료 재공급의 종료 시에, 고객 또는 조작자는 노즐(511)을 분리하여야 하고 노즐을 분배기(505) 상에 다시 배치하여야 한다.
제1 FCV(512) 고객은 지불을 진행하여야 한다.
제1 FCV(512)는 분배기(505) 지역을 벗어나서 이동한다.
제2 FCV(518)가 분배기(505)의 전방으로 이동할 수 있다.
제2 FCV(518) 고객은 카드(적용 가능한 경우)로 지불을 개시한다.
고객 또는 조작자는 연료 재공급 노즐(511)을 제2 FCV(518)에 연결한다.
HP 버퍼(504)가 목표 압력까지 아직 재충전되지 않은 경우에, 고객은 HP 버퍼(504) 재충전의 종료까지 대기하여야 한다.
고객 또는 조작자는 시작 버튼을 누를 수 있다. 시작 버튼을 누른 후에, 이는 연결 누출 테스트를 시작할 수 있게 하고 연료 재공급을 시작할 수 있게 한다.
전형적으로, 제1 FCV(512)로의 H2 전달의 종료와 제2 FCV(518)로의 H2 전달의 시작 사이의 이러한 완전한 시퀀스는 3분 이상이 소요될 수 있다.
또한, HP 버퍼(들)(504) 재충전 목표 압력은, 거의 빈 탱크(513, 519)를 가지는 FCV(512, 518)의 성공적인 연료 재공급을 달성하기 위해서 미리 규정된 고정된 값이다. 결과적으로, 고객은, 고객의 탱크가 상당한 잔류 압력을 가지고 있고 성공적인 연료 재공급이 더 낮은 목표 압력(들)으로 달성될 수 있는 경우에도, HP 버퍼(들)(504)가 목표 압력까지 재충전되도록 대기할 수 있다. 또한, 2개의 FCV(512, 518) 연료 재공급 사이의 소정 간격을 고려함으로써 예비-냉각 파워(pre-cooling power)의 크기가 결정될 수 있고, 다음 FCV(518)의 연료 재공급의 승인 전에 소정 타어머가 경과할 필요가 있을 수 있다. 결과적으로, 고객은, 그의 탱크(519)가 상당한 잔류 압력을 가지고 있고 더 짧은 지연으로 성공적인 연료 재공급이 달성될 수 있는 경우에도, 거의 빈 탱크의 연료 재공급을 실시하기에 충분한 저온(cold)이 재-축적될 때까지 기다릴 수 있다.
문헌 D1, JP2015190596 A1은 결정 유닛을 개시하고, 그러한 결정 유닛은, 축적기 내의 획득된 압력을 기초로 미리 규정된 시간 이내에 H2로 연료 재공급을 할 수 있는 차량의 수를 결정하고, 축적기 내에 저장된 수소를 이용하여 수소로 축적기를 충전하는데 필요한 충전 시간 그리고 분배기에 의해서 H2가 연료 재공급되고 있는 차량의 수 및 분배기에 의한 H2 연료 재공급을 위해서 대기하는 차량의 수의 합계를 기초로 연료 재공급을 위한 차량의 대기 시간을 결정한다. 그리고 이러한 문헌의 문단 [0043]은, H2 연료 재공급을 위해서 대기하는 차량의 탱크 내의 잔류 압력을 모르기 때문에, 연료 재공급 프로세스를 위해서 특정 기간(예를 들어, 5분)이 요구된다는 것을 개시한다.
문헌 D2, US6901302 B1은, HRS의 부하를 예상하는데 있어서, 순환되는 차량의 집단과의 소정 네트워크 통신을 개시한다(즉, 차량을 연료 재공급하기 위한 적절한 양의 H2 를 생성한다). 그리고 이러한 문헌은, 충전 시간을 고려하여 충전소 부하를 제어하기 위해서, 차량 내의 잔류량 또는 잔류 압력을 충전소(HRS)에 전송하는 것을 개시한다.
도 3 및 도 4의 종래 기술의 시스템에서, 이전의 차량이 나가고 난 후에만 다음 차량이 분배기로 이동될 수 있고 연료 재공급 호스에 연결될 수 있기 때문에, 지불 완료 프로세스, 차 이동 시간, 개시 지불 프로세스 등과 같은, 차량 탱크로의 실제 H2 전달 이외의 일부 동작이 다음 차량을 위한 대기 시간으로서 계수되어야 한다.
문헌 1은 단지, 충전되는 차량의 수, 대기 중인 차량의 수, 축적기 내의 압력, 및 H2를 축적기에 충전하는 시간과 같은 상태를 기초로, 차량의 대기 시간을 계산하고 디스플레이함으로써 사용자의 편의를 개선하는 것을 개시한다.
문헌 2는 단지, HRS로 이동하고 있는 차량으로부터 탱크 내의 H2의 양을 수신하도록, HRS 내의 수소 재고량과 비교하고 과다/부족 레벨을 판단하도록, 과다/부족 레벨에 따라 수소 생성기를 동작시키도록, 그리고 수소 재고를 유지하도록 구성된 것을 개시한다.
그에 따라, 도 3 및 도 4의 종래 기술의 시스템, D1 및 D2는 하나의 분배기에서 다음 차량의 대기 시간을 단축시키지 않는다.
본 특허의 목적은 HRS에서 하나의 분배기(5)만을 보유할 때 또는 2개의 분배기(5)가 장비의 피스를 공유할 때, 고객 대기 시간을 최소화하기 위한 해결책을 설명하기 위한 것이다. 본 발명은 H2를 차량에 연료 재공급하기 위한 대기 시간을 단축할 수 있는 수소 연료 재공급 시스템을 제공할 수 있다.
제1 발명으로서, 수소 연료 재공급 시스템은, 단지 하나의 H2 유동 제어 밸브 및/또는 단지 하나의 H2 냉각 열 교환기 및/또는 단지 하나의 H2 유동 계량 시스템을 가지는 2개의 H2 연료 재공급 호스를 갖춘 H2 분배 시스템(분배기)을 가지는 것을 주요 설계 특성으로서 포함한다.
제2 발명으로서, 수소 연료 재공급 시스템은,
제1 압력을 가지는 H2를 저장하는 적어도 하나의 H2 공급원(1);
H2 압력을 증가시킬 수 있고 H2 를 하나의 컨테이너(예를 들어, MP 버퍼(3)) 또는 H2 공급원(1)으로부터 다른 컨테이너(예를 들어, MP 버퍼(3), HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c))에 전달할 수 있는 압축기(2);
일반적으로 H2 공급원(1)의 압력보다 높은 다양한 압력들 또는 동일한 압력(다양한 미리 결정된 압력 또는 동일한 미리 결정된 압력) 하에서 H2를 저장하는 하나 또는 몇 개의 HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c);
선택적으로, 일반적으로 H2 공급원(1)의 압력보다 높고 일반적으로 HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c)의 압력보다 낮은, 압력(미리 결정된 압력) 하에서 H2를 저장하는 하나의 (또는 그 초과의) MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c));
H2를 적어도 하나의 컨테이너(예를 들어, H2 공급원(1), MP 버퍼(3), HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c))로부터 및/또는 압축기(2) 방출부로부터 차량의 탱크(13, 19) 내로 전달 및 방출할 수 있는, 적어도 하나의 분배기(5);
선택적으로, 차량의 탱크(13, 19)로 전달되기 전에 H2를 냉각시킬 수 있고 냉각 유체가 공급되는, 하나의 열 교환기(8);
충전소가 사용되지 않을 때(즉, 차량이 연료 재공급되지 않거나 대기 중이 아닐 때), 미리 결정된 동작 단계에 따라, H2 가 하나의 컨테이너(1, 3(3a, 3b, 3c), 4a, 4b, 4c)로부터 다른 컨테이너로, 수용 컨테이너(들)(3(3a, 3b, 3c), 4a, 4b, 4c) 내의 미리 결정된 목표 압력 값(들)(Pset)까지 전달되는 방식으로, 예를 들어, 하나의 MP 버퍼(3)가 있는 경우에, 제1 제어기에 의해서 제어되는 하나의 동작 단계에서, MP 버퍼(3) 내의 압력이, H2 공급원(1)의 압력보다 높은 미리 결정된 목표 압력에 도달할 때까지, H2가 압축기(2)를 통해서 H2 공급원(1)으로부터 MP 버퍼(3)에 전달되고, 제1 제어기(30)에 의해서 제어되는 다른 동작 단계에서, HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c) 내의 압력이 MP 버퍼(3) 내의 압력보다 높은 미리 결정된 목표 압력에 도달할 때까지, H2가 압축기(2)를 통해서 MP 버퍼(3)로부터 하나의 HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c)에 전달되는 방식으로, 파이프(들)(즉, 50, 52, 53, 54a, 55a, 56a) 상의 압축기(2) 및 하나 이상의 밸브(들)(예를 들어, 40, 41a, 41b, 41a, 43a, 44a)를 제어하는 제1 제어기(30);
하나의 차량(12,18)이 연료 재공급되도록 연결될 때, 노즐(11, 17) IR 통신 장치 또는 압력 센서(14, 20)를 이용하여 차량(12, 18)의 탱크(13, 19) 내의 잔류 압력을 판독하고, 차량 탱크(13, 19) 내의 잔류 압력에 따라, 컨테이너(1, 3(3a, 3b, 3c), 4a, 4b, 4c) 내의 압력에 따라 그리고 주위 온도에 따라, 연결된 차량(12, 18)의 완전한 연료 재공급을 달성할 수 있을 정도로 충분히 최적화된 하나의 또는 몇 개의 컨테이너(1, 3(3a, 3b, 3c), 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)을 계산하는 데이터 프로세서(35)를 포함한다.
하나의 열 교환기(8)가 존재하는 경우에, 데이터 프로세서(35)는 또한, 차량 탱크 내의 잔류 압력에 따라서, 이전 차량(들)에서 연료 재공급된 H2의 양에 따라서, 그리고 주변 온도에 따라서, 이전의 차량과의 최소 시간 간격 또는 열 교환기(8)의 최대 온도와 같은, 낮은 H2 온도 연료 재공급 프로토콜에 따라 연결된 차량의 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있다.
수소 연료 재공급 시스템은,
하나의 차량(12, 18)이 연료 재공급되도록 연결된 때, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(3(3a, 3b, 3c), 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용할 수 있는 제2 제어기(40)를 더 포함한다.
수소 연료 재공급 시스템에서,
최적화된 시퀀스는, 연료 재공급 노즐(11, 17)을 차량에 연결한 후에 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건에 도달할 수 있는 시간이 최소의 시간이 되게 하는 방식으로, 결정된다. 이러한 최소 시간은, 연료 재공급 노즐(11, 17)이 차량에 연결될 때, 연결된 차량의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건이 이미 만족된 경우에, 0이다.
수소 연료 재공급 시스템은,
데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, H2 가 적어도 하나의 컨테이너(1, 3(3a, 3b, 3c), 4a, 4b, 4c)로부터 차량의 탱크로 전달되게 하는 방식으로, 미리 결정된 전략 및 충전 프로토콜에 따라 압축기(2) 및 밸브(들)(예를 들어, 40, 41a, 41b, 41a, 42b, 43a, 43b, 44a, 44b, 6, 9, 15)을 제어하는 제3 제어기(45)를 더 포함한다.
제1 제어기(30) 및 제2 제어기(40)는, 직접적으로 또는 압축기(2)를 통해서, H2를 하나의 컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c)로부터 다른 컨테이너로 전달하기 위해서, 파이프(들)(예를 들어, 50, 52, 53, 54a, 55a, 56a) 상에 배치되는 하나 이상의 밸브(들)(예를 들어, 40, 41a, 41b, 41a, 43a, 44a)을 제어할 수 있다.
데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(3(3a, 3b, 3c), 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)은 제1 제어기(30)에 의해서 이용되는 수용 컨테이너(들)(3, 4a, 4b, 4c) 내의 미리 결정된 목표 압력 값(들)(Pset)보다 낮을 수 있다. 또한, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)은 모든 HP 버퍼 뱅크들에 대해서 동일한 값일 수 있거나 상이한 값들일 수 있다.
컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c) 내의 잔류 압력에 따라 계산될 수 있는 컨테이너 순서(예를 들어, HP 버퍼 뱅크(4a), 이어서 HP 버퍼 뱅크(4b), 이어서 HP 버퍼 뱅크(4c))를 기초로, 제3 제어기(45)는 밸브(예를 들어, 40, 41a, 42a, 42b, 43a, 43b, 44a, 44b, 6, 9, 15)를 제어하여 컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c) 중 하나를 FCV 탱크(13, 19)에 연결할 수 있고, 이어서 연결된 컨테이너와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 압력 균형에 의해서 H2를 FCV 탱크 내로 연료 재공급할 수 있고, 이어서, 사용된 컨테이너를 분리한 후에, 컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c) 중의 다른 컨테이너를 FCV 탱크(13, 19)에 연결할 수 있고, 이어서 연결된 컨테이너와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 압력 균형에 의해서 H2를 FCV 탱크(13, 19) 내로 연료 재공급할 수 있다. 이어서, 시퀀스는, 미리 규정된 전략에 따라, 다른 컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c)로 반복될 수 있다. 예를 들어, 컨테이너 순서는 가장 낮은 잔류 압력을 갖는 컨테이너가 먼저 연결되도록, 그리고 이어서 H2를 연료 재공급하기 위해서 사용된 컨테이너 내의 잔류 압력을 증가시키는 순서가 후속되도록 계산될 수 있다.
컨테이너들 사이의 스위칭에 의해서 H2를 FCV 탱크(13, 19) 내로 연료 재공급할 때, 연결된 컨테이너와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 압력 균형이 부분적일 수 있다. 다음 컨테이너로의 변경은, 연결된 컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c)와 FCV 탱크(13, 19) 사이에 큰 압력 차가 여전히 있을 때, 예를 들어, 연결된 컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c)와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 유동 제한으로 인해서, 연료 공급 프로토콜에 의해서 요구되는 연료 재공급 유량이 유지될 수 없을 때, 이루어질 수 있다.
둘 이상의 MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c))가 있는 경우에, 미리 결정된 목표 압력 값은 모든 MP 버퍼에 대해서 동일한 값일 수 있거나 상이한 값들일 수 있다.
둘 이상의 MP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c))가 있는 경우에, 미리 결정된 목표 압력 값은 모든 HP 뱅크에 대해서 동일한 값일 수 있거나 상이한 값일 수 있다.
제1 발명으로서,
적어도 하나의 분배기(5)가,
컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c)로부터 H2가 통과하여 전달되게 하는 주 라인(57) 상에 배치되는 제어 밸브(6);
주 라인(57) 상의 제어 밸브(6)의 하류에 배치되는 계량 장치(7);
주 라인(57) 상의 계량 장치(7)의 하류에 배치되고 주 라인(57)을 통해서 H2를 냉각 또는 가열하는 열 교환기(8);
열 교환기(8)의 하류에서 주 라인(57)으로부터 분지되는 제1 및 제2 분지 라인(57a, 57b);
제1 분지 라인(57a) 상에 배치된 제1 온-오프 밸브(9);
제2 분지 라인(57b) 상에 배치된 제2 온-오프 밸브(15);
일 단부 부분에서 제1 연료 재공급 노즐(11)을 가지고 타 단부 부분에서 제1 분지 라인(57a)에 연결되는 제1 호스(10); 및
일 단부 부분에서 제2 연료 재공급 노즐(17)을 가지고 타 단부 부분에서 제2 분지 라인(57b)에 연결되는 제2 호스(16)를 포함할 수 있다.
제1 발명에서,
적어도 하나의 분배기(5)가,
제1 및 제2 인터페이스(21, 22)를 포함할 수 있고;
제1 인터페이스(21)는 제1 지불 인터페이스, 제1 티켓 시스템, 및 제1 계량 디스플레이를 포함할 수 있고;
제2 인터페이스(22)는 제2 지불 인터페이스, 제2 티켓 시스템, 및 제2 계량 디스플레이를 포함할 수 있다.
제1 발명에서,
제3 제어기(45)는, 제1 호스(10)를 통해서 제1 연료 재공급 노즐(11)로부터 제1 차량(12)의 제1 FCV 탱크(13) 내로 H2를 연료 재공급하도록 구성된 제1 연료 재공급 프로세스를 제어할 수 있고, 및/또는
제3 제어기(45)는, 제2 호스(16)를 통해서 제2 연료 재공급 노즐(17)로부터 제2 차량(18)의 제2 FCV 탱크(19) 내로 H2를 연료 재공급하도록 구성된 제2 연료 재공급 프로세스를 제어할 수 있고;
제1 연료 재공급 프로세스의 경우에,
데이터 프로세서(35)는, 제1 연료 재공급 노즐(11)과 연결된 제1 FCV 탱크(13)의 제1 잔류 압력을 획득할 수 있고, 제1 차량(12)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있고;
제2 제어기(40)는, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(1, 3, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용할 수 있고;
데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때 그리고 제2 노즐(17)을 이용한 H2 전달이 이미 종료된 경우에, 제3 제어기(45)는 제1 차량(12)의 연료 재공급을 진행할 수 있고;
제2 연료 재공급 프로세스의 경우에,
데이터 프로세서(35)는, 제2 연료 재공급 노즐(17)과 연결된 제2 FCV 탱크(19)의 제2 잔류 압력을 획득할 수 있고, 제2 차량(18)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있고;
제2 제어기(40)는, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(1, 3, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용할 수 있고;
제1 노즐(11)을 이용한 H2 전달이 종료된 때, 제1 노즐(11)을 이용한 H2 전달이 완료된 때 그리고 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족된 때, 제3 제어기(45)는 제2 차량(18)의 연료 재공급을 진행할 수 있다.
제1 발명에서, 제1 잔류 압력은, 제1 분지 라인(57a) 상의 제1 온-오프 밸브(9) 하류에 배치된 제1 압력 센서(14)에 의해서 측정될 수 있고, 및/또는
제2 잔류 압력은, 제2 분지 라인(57b) 상의 제2 온-오프 밸브(15) 하류에 배치된 제2 압력 센서(20)에 의해서 측정될 수 있다.
제1 발명에서, 제3 제어기(45)는, FCV 탱크 내로 연료 재공급되는 H2의 온도를 제어하기 위해서, 열 교환기(8)로 전달되는 냉각 유체의 온도 및/또는 유량을 제어할 수 있다.
제1 발명에서, 제2 제어기(40)는, 지불 개시를 완료한 후에 또는 노즐을 제1 또는 제2 FCV 탱크에 연결한 후에 연료 재공급 프로세스를 시작할 수 있는 기간인 예측 대기 시간을 계산할 수 있고, 예측 대기 시간을 출력 장치에 출력할 수 있고; 및/또는
제2 제어기(40)는, 지불 개시를 완료한 후에 또는 노즐을 제1 또는 제2 FCV 탱크에 연결한 후에 연료 재공급 프로세스를 완료하기 위한 기간인 예측 완료 시간을 계산할 수 있고, 예측 완료 시간을 출력 장치에 출력할 수 있다.
제1 발명에서, 분배기(5)는 2개의 H2 연료 재공급 호스(10, 16), 단지 하나의 H2 유동 제어 밸브(6) 및/또는 단지 하나의 H2 냉각 열 교환기(8) 및/또는 단지 하나의 H2 유동 계량 시스템(7)을 포함한다.
제2 발명은 연료 재공급 프로세스 동작을 위한 방법이며, 연료 재공급 프로세스는, 2개의 차량이 동시에 H2 분배 시스템에 연결될 수 있고 제2 차량의 연료 재공급은, 제1 차량의 H2 전달이 종료되고 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족되자마자, 시작되는 조건 하에 있다.
제2 발명으로서, H2를 제1 차량(12)의 제1 FCV 탱크(13)에 연료 재공급하는 제1 연료 재공급 프로세스 및 H2를 제2 차량(18)의 제2 FCV 탱크(19)에 연료 재공급하는 제2 연료 재공급 프로세스를 실시하는 방법으로서, 제1 및 제2 차량(12, 18)이 단지 하나의 분배기(5)의 연료 재공급 범위 내에서 정지되는, 방법은:
제1 연료 재공급 프로세스의 경우에,
제1 연료 재공급 노즐(11)과 연결되는 제1 FCV 탱크(13)의 제1 잔류 압력을 획득하고, 제1 차량(12)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산하는 단계;
데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(1, 3, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용하는 단계;
데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때 그리고 제2 노즐(17)을 이용한 H2 전달이 이미 종료된 경우에, 제1 차량(12)의 연료 재공급을 진행하는 단계를 포함하고;
제2 연료 재공급 프로세스의 경우에,
제2 연료 재공급 노즐(17)과 연결되는 제2 FCV 탱크(19)의 제2 잔류 압력을 획득하고, 제2 차량(18)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산하는 단계;
데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(1, 3, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용하는 단계;
제1 노즐(11)을 이용한 H2 전달이 종료되었을 때 그리고 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, 제2 차량(18)의 연료 재공급을 진행하는 단계를 포함한다.
도 1은 실시예 1에 따른 수소 재충전 시스템을 도시하는 예시적인 도면을 도시한다.
도 2는 수소 재충전 시스템의 레이-아웃을 보여주는 예시적인 도면을 도시한다.
도 3은 수소 재충전 시스템의 다른 레이-아웃을 보여주는 예시적인 도면을 도시한다.
도 4는 실시예 1에 따른 분배기를 보여주는 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 5a는 수소 재충전 시스템의 종래 기술의 프로세스 체계를 보여주는 예시적인 도면을 도시한다.
도 5b는 분배기의 종래 기술의 레이-아웃을 보여주는 예시적인 도면을 도시한다.
이하에서 본 발명의 몇몇 실시예를 설명할 것이다. 이하에서 설명된 실시예는 본 발명의 하나의 예를 설명하기 위한 것이다. 본 발명은 결코 이하의 실시예로 제한되지 않고, 본 발명의 요지가 변경되지 않는 범위 내에서 실행되는 다양한 유형의 수정예를 포함한다. 이하에서 설명되는 모든 구성이 반드시 본 발명의 본질적인 구성인 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1 내지 도 4를 참조하여, 제1 실시예의 수소 연료 재공급 시스템(1)을 설명한다. 수소 연료 재공급 시스템(100)은 H2 공급원(1), 압축기(2), MP 버퍼(3a, 3b, 3c), HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c) 및 분배기(5)를 포함한다. 이하 구체적으로 설명된다.
H2 공급원(1)은, 제1 압력을 가지는 H2를 저장한다.
압축기(2)는 H2 압력을 증가시키고, H2를 H2 공급원(1)으로부터 MP 버퍼(3a, 3b, 3c)로, H2 공급원(1)으로부터 HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c)로, 또는 MP 버퍼(3a, 3b, 3c)로부터 HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c) 및/또는 분배기(5)로 전달한다.
MP 버퍼(3a, 3b, 3c)는, H2 공급원(1)의 압력보다 높고 HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c)의 압력보다 낮은 압력 하에서 H2를 저장한다.
HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c)는, H2 공급원(1) 및 MP 버퍼(3a, 3b, 3c)의 압력보다 높은 다양한 압력들 하에서 H2를 저장한다.
분배기(5)는 H2를 적어도 하나의 컨테이너(예를 들어, H2 공급원(1), MP 버퍼(3a, 3b, 3c), HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c))로부터 및/또는 압축기 방출부로부터 차량(12, 18)의 탱크(13, 19) 내로 전달한다.
분배기(5)는 단지 2개의 H2 연료 재공급 호스(10, 16), 단지 하나의 H2 유동 제어 밸브(6), 단지 하나의 H2 냉각 열 교환기(8), 및 단지 하나의 H2 유동 계량 장치(7)를 포함한다.
열 교환기(8)는, 차량(12, 18)의 탱크(13, 19)로 전달되기 전에, H2를 냉각시킨다. 열 교환기(8)에는 H2를 냉각시키기 위한 냉각 유체가 공급된다. 열 교환기(8)는 주 라인(57) 상의 계량 장치(7)의 하류에 배치된다.
제어 밸브(6)는, 컨테이너(1, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c)로부터 H2가 통과하여 전달되게 하는 주 라인(57) 상에 배치된다.
계량 장치(7)는 주 라인(57) 상의 제어 밸브(6)의 하류에 배치된다.
H2 유동 제어 밸브(6)는 (예를 들어, 미리 규정된 압력 램프를 따르도록 분배기(5)의 배출구에서 압력을 제어하는 것에 의해서) 충전 프로토콜을 기초로 제어된다.
제1 및 제1 분지 라인(57a, 57b)이 열 교환기(8)의 하류에서 주 라인(57)으로부터 분지된다.
제1 온-오프 밸브(9)가 제1 분지 라인(57a) 상에 배치된다. 제2 온-오프 밸브(15)가 제2 분지 라인(57b) 상에 배치된다.
제1 호스(10)는 일 단부 부분에서 제1 연료 재공급 노즐(11)을 가지고 타 단부 부분에서 제1 분지 라인(57a)에 연결된다. 제2 호스(16)는 일 단부 부분에서 제2 연료 재공급 노즐(17)을 가지고 타 단부 부분에서 제2 분지 라인(57b)에 연결된다.
분배기(5)는 제1 및 제2 인터페이스(21, 22)를 포함한다. 제1 인터페이스(21)는 제1 지불 인터페이스, 제1 티켓 시스템, 및 제1 계량 디스플레이를 포함한다. 제2 인터페이스(22)는 제2 지불 인터페이스, 제2 티켓 시스템, 및 제2 계량 디스플레이를 포함한다.
제1 제어기(30)는, 충전소가 사용되지 않을 때(즉, 차량이 연료 재공급되지 않거나 대기 중이 아닐 때), 미리 결정된 동작 단계에 따라, H2 가 하나의 컨테이너(1, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c)로부터 다른 컨테이너로, 수용 컨테이너(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 미리 결정된 목표 압력 값(Pset)까지 전달되는 방식으로, 예를 들어, 하나의 MP 버퍼가 있는 경우에, 제1 제어기(30)에 의해서 제어되는 하나의 동작 단계에서, MP 버퍼(3) 내의 압력이, H2 공급원(1)의 압력보다 높은 미리 결정된 목표 압력에 도달할 때까지, H2가 압축기(2)를 통해서 H2 공급원(1)으로부터 MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c))에 전달되고, 제1 제어기(30)에 의해서 제어되는 다른 동작 단계에서, HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c) 내의 압력이 MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 내의 압력보다 높은 미리 결정된 목표 압력에 도달할 때까지, H2가 압축기(2)를 통해서 MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c))로부터 하나의 HP 버퍼 뱅크(4a, 4b, 4c)에 전달되는 방식으로, 파이프(50, 52, 53, 54a, 55a, 56a) 상에 배치된 압축기(2) 및 하나 이상의 밸브(들)(40, 41a, 41b, 41a, 43a, 44a)를 제어한다.
데이터 프로세서(35)는, 하나의 차량(12, 18)이 연료 재공급되도록 연결되는 때, 차량(12, 18)의 탱크(13, 19) 내의 잔류 압력을 판독한다. 잔류 압력은, 노즐 IR 통신 장치 또는 압력 센서(14, 20)의 이용에 의해서 제공되거나 측정된다.
차량 탱크(13, 19) 내의 잔류 압력에 따라, 컨테이너(1, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 압력에 따라, 그리고 주변 온도에 따라, 데이터 프로세서(35)는, 연결된 차량(12, 18)의 완전한 연료 재공급을 달성하기에 충분하게 최적화된 하나의 또는 몇 개의 컨테이너(들)(1, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)을 계산한다.
열 교환기(8)가 존재할 때, 데이터 프로세서(35)는 또한, 차량 탱크(13, 19) 내의 잔류 압력에 따라서, 이전 차량(들)에서 연료 재공급된 H2의 양에 따라서, 그리고 주변 온도에 따라서, 이전의 차량과의 최소 시간 간격 또는 열 교환기(8)의 최대 온도와 같은, 낮은 H2 온도 연료 재공급 프로토콜에 따라 연결된 차량의 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있다.
제2 제어기(40)는, 하나의 차량(12, 18)이 연료 재공급되도록 연결된 때, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(1, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용한다.
최적화된 시퀀스는, 연료 재공급 노즐(11, 17)을 차량에 연결한 후에 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건에 도달할 수 있는 시간이 최소의 시간이 되게 하는 방식으로, 결정된다.
이러한 최소 시간은, 연료 재공급 노즐(11, 17)이 차량에 연결될 때, 연결된 차량의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건이 이미 만족된 경우에, 0이다.
제3 제어기(45)는, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, H2 가 적어도 하나의 컨테이너(1, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c)로부터 차량(12, 18)의 탱크(13, 19)로 전달되게 하는 방식으로, 미리 결정된 전략 및 충전 프로토콜에 따라 압축기(2) 및 밸브(40, 41a, 41b, 41a, 42b, 43a, 43b, 44a, 44b, 6, 9, 15)을 제어한다.
제1 제어기(30) 및 제2 제어기(40)는, 직접적으로 또는 압축기(2)를 통해서, H2를 하나의 컨테이너(1, 3, 4a, 4b, 4c)로부터 다른 컨테이너로 전달하기 위해서, 파이프(50, 52, 53, 54a, 55a, 56a) 상에 배치되는 하나 이상의 밸브(40, 41a, 41b, 41a, 43a, 44a)을 제어할 수 있다.
데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(TP)은 제1 제어기(30)에 의해서 이용되는 각각의 수용 컨테이너(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 미리 결정된 목표 압력 값(Pset)보다 낮을 수 있다. 또한, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 HP 버퍼 뱅크(들)(4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)은 모든 HP 버퍼 뱅크들에서 동일한 값일 수 있거나 상이한 값들일 수 있다.
컨테이너(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 잔류 압력에 따라 계산될 수 있는 컨테이너 순서(HP 버퍼 뱅크(4a), 이어서 HP 버퍼 뱅크(4b), 이어서 HP 버퍼 뱅크(4c))를 기초로, 제3 제어기(45)는 밸브(42b, 43b, 44b, 6, 9, 15)를 제어하여 컨테이너(4a, 4b, 4c) 중 하나를 FCV 탱크(13, 19)에 연결할 수 있고, 이어서 연결된 컨테이너와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 압력 균형에 의해서 H2를 FCV 탱크 내로 연료 재공급할 수 있고, 이어서, 사용된 컨테이너를 분리한 후에, 컨테이너(4a, 4b, 4c) 중의 다른 컨테이너를 FCV 탱크(13, 19)에 연결할 수 있고, 이어서 연결된 컨테이너와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 압력 균형에 의해서 H2를 FCV 탱크(13, 19) 내로 연료 재공급할 수 있다. 이어서, 시퀀스는, 미리 규정된 전략에 따라, 다른 컨테이너(4a, 4b, 4c)로 반복될 수 있다. 예를 들어, 컨테이너 순서는 가장 낮은 잔류 압력을 갖는 컨테이너가 먼저 연결되도록, 그리고 이어서 H2를 연료 재공급하기 위해서 사용된 컨테이너 내의 잔류 압력을 증가시키는 순서가 후속되도록 계산될 수 있다.
컨테이너들 사이의 스위칭에 의해서 H2를 FCV 탱크(13, 19) 내로 연료 재공급할 때, 연결된 컨테이너와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 압력 균형이 부분적일 수 있다. 다음 컨테이너로의 변경은, 연결된 컨테이너(4a, 4b, 4c)와 FCV 탱크(13, 19) 사이에 큰 압력 차가 여전히 있을 때, 예를 들어, 연결된 컨테이너(4a, 4b, 4c)와 FCV 탱크(13, 19) 사이의 유동 제한으로 인해서, 연료 공급 프로토콜에 의해서 요구되는 연료 재공급 유량이 유지될 수 없을 때, 이루어질 수 있다.
제3 제어기(45)는, 제1 호스(10)를 통해서 제1 연료 재공급 노즐(11)로부터 제1 차량(12)의 제1 FCV 탱크(13) 내로 H2를 연료 재공급하도록 구성된 제1 연료 재공급 프로세스를 제어할 수 있다. 제3 제어기(45)는, 제2 호스(16)를 통해서 제2 연료 재공급 노즐(17)로부터 제2 차량(18)의 제2 FCV 탱크(19) 내로 H2를 연료 재공급하도록 구성된 제2 연료 재공급 프로세스를 제어할 수 있다.
제1 연료 재공급 프로세스의 경우에, 데이터 프로세서(35)는, 제1 연료 재공급 노즐(11)과 연결된 제1 FCV 탱크(13)의 제1 잔류 압력을 획득할 수 있고, 제1 차량(12)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있다. 제2 제어기(40)는, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용할 수 있다. 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, 제3 제어기(45)는 제1 차량(12)의 연료 재공급을 진행할 수 있다.
제2 연료 재공급 프로세스의 경우에, 데이터 프로세서(35)는, 제2 연료 재공급 노즐(17)과 연결된 제2 FCV 탱크(19)의 제2 잔류 압력을 획득할 수 있고, 제2 차량(18)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있다. 제2 제어기(40)는, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하기 위해서 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용할 수 있다. 제1 노즐(11)을 이용한 H2 전달이 종료되었을 때 그리고 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, 제3 제어기(45)는 제2 차량(18)의 연료 재공급을 진행할 수 있다.
제1 잔류 압력은, 제1 분지 라인(57a) 상의 제1 온-오프 밸브(9) 하류에 배치된 제1 압력 센서(14)에 의해서 측정될 수 있다. 제2 잔류 압력은, 제2 분지 라인(57b) 상의 제2 온-오프 밸브(15) 하류에 배치된 제2 압력 센서(20)에 의해서 측정될 수 있다.
제3 제어기(45)는, FCV 탱크 내로 연료 재공급되는 H2의 온도를 제어하기 위해서, 열 교환기(8)로 전달되는 냉각 유체의 온도 및/또는 유량을 제어할 수 있다.
제2 제어기(40)는, 지불 개시를 완료한 후에 또는 노즐을 제1 또는 제2 FCV 탱크에 연결한 후에 연료 재공급 프로세스를 시작할 수 있는 기간인 예측 대기 시간을 계산할 수 있고, 예측 대기 시간을 출력 장치에 출력할 수 있다. 제2 제어기(40)는, 지불 개시를 완료한 후에 또는 노즐을 제1 또는 제2 FCV 탱크에 연결한 후에 연료 재공급 프로세스를 완료하기 위한 기간인 예측 완료 시간을 계산할 수 있고, 예측 완료 시간을 출력 장치에 출력할 수 있다. 출력 장치는, 예를 들어, 디스플레이, 스피커, 다른 컴퓨터, 서버, 메모리이다.
(실시예 1을 위한 방법)
H2를 제1 차량(12)의 제1 FCV 탱크(13)에 연료 재공급하는 제1 연료 재공급 프로세스 및 H2를 제2 차량(18)의 제2 FCV 탱크(19)에 연료 재공급하는 제2 연료 재공급 프로세스를 실시하기 위한 방법으로서, 제1 및 제2 차량(12, 18)이 단지 하나의 분배기(5)의 연료 재공급 범위 내에서 정지되는, 방법은:
제1 연료 재공급 프로세스의 경우에, 제1 연료 재공급 노즐(11)과 연결된 제1 FCV 탱크(13)의 제1 잔류 압력을 획득하고 제1 차량(12)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산하는 단계, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하도록 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해서 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용하는 단계, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, 제2 노즐(17)을 이용한 H2 전달이 이미 종료된 경우에, 제1 차량(12)의 연료 재공급을 진행하는 단계,
제2 연료 재공급 프로세스의 경우에, 제2 연료 재공급 노즐(17)과 연결된 제2 FCV 탱크(19)의 제2 잔류 압력을 획득하고 제2 차량(18)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산하는 단계, 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 컨테이너(들)(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 최소 시간 내에 도달하도록 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 최적화된 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해서 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용하는 단계, 제1 노즐(11)을 이용한 H2 전달이 종료된 때 그리고 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, 제2 차량(18)의 연료 재공급을 진행하는 단계를 포함한다.
도 4는 실시예 1의 흐름도를 도시한다. 제1 FCV(12)의 제1 연료 재공급 프로세스가 단계 1 내지 단계 8에서 그리고 전이부 1 내지 전이부 9에서 표시되어 있고, 제2 FCV(18)의 제2 연료 재공급 프로세스가 단계 11 내지 단계 18에서 그리고 전이부 11 내지 전이부 19에서 표시되어 있다. 전이부는, 하나의 단계로부터 다음 단계로 진행하기 위한 조건을 나타낸다.
전이부 1: 제1 FCV(12)가 도달하였거나 이미 대기 중이다.
단계 1에서, 제1 FCV(12)는 제1 호스(10)의 범위 내에 배치된다.
전이부 2: 제1 FCV(12) 배치.
단계 2에서, 제1 FCV(12) 고객은, 제1 인터페이스(21) 내의 제1 지불 인터페이스를 이용하여 카드에 의해서(적용 가능한 경우) 지불을 개시한다.
전이부 3: 지불 개시 완료.
단계 3에서, 고객 또는 조작자가 제1 연료 재공급 노즐(11)을 제1 FCV(12)에 연결한다.
전이부 4: 노즐(11)이 제1 FCV 탱크(13)에 연결됨.
단계 4에서, IR 통신 장치에 의해서 또는 압력 센서(14)에 의해서, 제1 FCV(12)의 탱크(13) 내의 압력이 판독된다. 그러한 값에 따라, 제어기는, 실제 탱크(13) 압력에서 시작하여 제1 FCV(12) 탱크의 성공적인 연료 재공급을 달성하기에 충분한 HP 버퍼 뱅크 및/또는 MP 버퍼(존재하는 경우) 내의 압력을 계산한다.
전이부 5: HP 버퍼 뱅크 및/또는 MP 버퍼(존재하는 경우)가 계산된 값까지 재충전되었다. 단계 5의 진행 전에, 제2 호스(16)로 연료 재공급을 하는 것이 진행되지 않는다는 것(즉, 제2 연료 재공급이 단계 15에 있지 않다는 것)을 체크한다.
단계 5에서, 제1 온-오프 밸브(9)가 개방되고, 제2 온-오프 밸브(15)가 폐쇄되며, 제1 FCV(12)가 연료 재공급을 시작한다. 연료 재공급량이 제1 인터페이스(21) 내의 제1 계량 디스플레이 상에서 보여진다.
전이부 6: 제1 호스(10)를 이용한 연료 재공급 중단.
단계 6에서, 고객 또는 조작자가 제1 노즐(11)을 분리하고 이를 분배기(5) 상에 다시 위치시킨다.
전이부 7: 제1 노즐(11)이 분배기(5) 상에 다시 위치됨.
단계 7에서, 제1 FCV(12) 고객은 제1 인터페이스(21) 내의 제1 지불 인터페이스 및 제1 인터페이스(21) 내의 제1 계량 디스플레이를 이용하여 지불을 진행한다.
전이부 8: 지불 완료.
단계 8에서, 제1 FCV(12)는 분배기(5) 지역을 벗어나서 이동한다.
전이부 9: 분배기(5) 지역의 제1 호스(10)가 비어 있다. 이는 전이부 1의 체크 조건으로 복귀된다. 새로운 FCV가 도달할 때까지, 제1 연료 재공급이 사용되지 않는다.
전이부 11: 제2 FCV(18)가 도달하였거나 이미 대기 중이다.
단계 11에서, 제2 FCV(18)는 제2 호스(16)의 범위 내에 배치된다.
전이부 12: 제2 FCV(18) 배치.
단계 12에서, 제2 FCV(18) 고객은, 제2 인터페이스(22) 내의 제2 지불 인터페이스를 이용하여 카드에 의해서(적용 가능한 경우) 지불을 개시한다.
전이부 13: 지불 개시 완료.
단계 13에서, 고객 또는 조작자가 제2 연료 재공급 노즐(17)을 제2 FCV(18)에 연결한다.
전이부 14: 제2 연료 재공급 노즐(17)이 제2 FCV 탱크(19)에 연결됨.
단계 14에서, IR 통신 장치에 의해서 또는 압력 센서(20)에 의해서, 제2 FCV(18)의 탱크(19) 내의 압력이 판독된다. 그러한 값에 따라, 제어기는, 실제 탱크(19) 압력에서 시작하여 제2 FCV(18) 탱크의 성공적인 연료 재공급을 달성하기에 충분한 HP 버퍼 뱅크 및/또는 MP 버퍼(존재하는 경우) 내의 압력을 계산한다.
전이부 15: HP 버퍼 뱅크 및/또는 MP 버퍼(존재하는 경우)가 계산된 값까지 재충전되었다. 단계 15의 진행 전에, 제1 호스(10)로 연료 재공급을 하는 것이 진행되지 않는다는 것(즉, 제1 연료 재공급이 단계 5에 있지 않다는 것)을 체크한다.
단계 15에서, 제2 온-오프 밸브(15)가 개방되고, 제1 온-오프 밸브(9)가 폐쇄되며, 제2 FCV(18)가 연료 재공급을 시작한다. 연료 재공급량이 제2 인터페이스(22) 내의 제2 계량 디스플레이 상에서 보여진다.
전이부 16: 제2 호스(16)를 이용한 연료 재공급 중단.
단계 16에서, 고객 또는 조작자가 제2 노즐(17)을 분리하고 이를 분배기(5) 상에 다시 위치시킨다.
전이부 17: 노즐(17)이 분배기(5) 상에 다시 위치됨.
단계 17에서, 제2 FCV(18) 고객은 제2 인터페이스(22) 내의 제2 지불 인터페이스 및 제2 인터페이스(22) 내의 제2 계량 디스플레이를 이용하여 지불을 진행한다.
전이부 18: 지불 완료.
단계 18에서, 제2 FCV(18)는 분배기(5) 지역을 벗어나서 이동한다.
전이부 19: 분배기(5)의 제2 호스(16) 지역이 비어 있다. 이는 전이부 11의 체크 조건으로 복귀된다. 새로운 FCV가 도달하고 제1 호스 지역이 이미 점유될 때까지, 제2 연료 재공급이 사용되지 않는다.
도 2 및 도 3은 분배기(5) 내의 제1 및 제2 인터페이스(21, 22)의 상이한 유형의 레이아웃을 도시한다.

Claims (7)

  1. 수소 연료 재공급 시스템으로서,
    제1 압력을 가지는 H2를 저장하는 적어도 하나의 H2 공급원(1);
    H2 압력을 증가시킬 수 있고 H2 를 하나의 컨테이너(MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 또는 H2 공급원(1)으로부터 다른 컨테이너(MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너)에 전달할 수 있는 압축기(2);
    일반적으로 상기 H2 공급원(1)의 압력보다 높은 다양한 압력 하에서 H2를 저장하는 하나의 또는 몇 개의 HP 버퍼 뱅크(들)(적어도 하나의 뱅크(4a, 4b, 4c));
    선택적으로, 일반적으로 상기 H2 공급원(1)의 압력보다 높고 일반적으로 상기 HP 버퍼 뱅크(들)의 압력보다 낮은 압력 하에서 H2를 저장하는 하나의 (또는 그 초과의) MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c));
    H2를 적어도 하나의 컨테이너(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)), 및 뱅크(4a, 4b, 4c)중 적어도 하나의 컨테이너)로부터 및/또는 압축기(2) 방출부로부터 차량의 탱크에 전달할 수 있는, 적어도 하나의 분배기(5);
    선택적으로, 상기 차량의 탱크로 전달되기 전에 H2를 냉각시킬 수 있고 냉각 유체가 공급되는, 하나의 열 교환기(8);
    충전소가 사용되지 않을 때, 미리 결정된 동작 단계들에 따라, 수용 컨테이너(MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 미리 결정된 목표 압력 값(들)(Pset)까지, H2가 하나의 컨테이너(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너)로부터 다른 컨테이너(MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너)로 전달되게 하는 방식으로, 파이프(들) 상에 배치된 상기 압축기(2) 및 하나 이상의 밸브(들)를 제어하는 제1 제어기(30);
    하나의 차량이 연료 재공급되도록 연결될 때, 제1 및 제2 연료 재공급 노즐(11, 17) IR 통신 장치 또는 압력 센서(14, 20)를 이용하여 상기 차량의 탱크(13, 19) 내의 잔류 압력을 판독하고, 차량 탱크(13, 19) 내의 잔류 압력에 따라, 및/또는 상기 컨테이너(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 압력에 따라 및/또는 주위 온도에 따라, 연결된 차량의 완전한 연료 재공급을 달성하기에 충분한 조건인, 하나의 또는 몇 개의 컨테이너(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 목표 압력 값(들)(TP)을 계산하는 데이터 프로세서(35);
    하나의 차량이 연료 재공급되도록 연결된 때, 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 컨테이너(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 도달하기 위해서 상기 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 조건을 이용하는 제2 제어기(40);
    상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, H2 가 적어도 하나의 컨테이너(들)(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너)로부터 상기 차량의 탱크로 전달되게 하는 방식으로, 충전 프로토콜에 따라 상기 압축기(2) 및 밸브(들)을 제어하는 제3 제어기(45)를 포함하는, 수소 연료 재공급 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시퀀스는, 제1 및 제2 연료 재공급 노즐(11, 17)을 상기 차량에 연결한 후에 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 조건에 도달할 수 있는 시간이 최소의 시간이 되게 하는 방식으로, 결정되는, 수소 연료 재공급 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 분배기(5)가,
    상기 컨테이너로부터 H2가 통과하여 전달되게 하는 주 라인(57) 상에 배치되는 제어 밸브(6);
    상기 주 라인(57) 상에 배치된 계량 장치(7);
    상기 주 라인(57) 상에 배치되고 상기 주 라인(57)을 통해서 H2를 냉각 또는 가열하는 열 교환기(8);
    상기 주 라인(57)으로부터 분지되는 제1 및 제2 분지 라인(57a, 57b);
    상기 제1 분지 라인(57a) 상에 배치된 제1 온-오프 밸브(9);
    상기 제2 분지 라인(57b) 상에 배치된 제2 온-오프 밸브(15);
    일 단부 부분에서 제1 연료 재공급 노즐(11)을 가지고 타 단부 부분에서 상기 제1 분지 라인(57a)에 연결되는 제1 호스(10); 및
    일 단부 부분에서 제2 연료 재공급 노즐(17)을 가지고 타 단부 부분에서 상기 제2 분지 라인(57b)에 연결되는 제2 호스(16)를 포함하는, 수소 연료 재공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 제어기(45)는 상기 제1 연료 재공급 노즐(11)로부터 제1 차량(12)의 제1 FCV 탱크(13) 내로 상기 제1 호스(10)를 통해서 H2를 연료 재공급하도록 구성된 제1 연료 재공급 프로세스를 제어할 수 있고, 및/또는
    상기 제3 제어기(45)는, 제2 호스(16)를 통해서 제2 연료 재공급 노즐(17)로부터 제2 차량(18)의 제2 FCV 탱크(19) 내로 H2를 연료 재공급하도록 구성된 제2 연료 재공급 프로세스를 제어할 수 있고;
    제1 연료 재공급 프로세스의 경우에,
    상기 데이터 프로세서(35)는, 상기 제1 연료 재공급 노즐(11)과 연결된 상기 제1 FCV 탱크(13)의 제1 잔류 압력을 획득할 수 있고, 제1 차량(12)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있고;
    제2 제어기(40)는, 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 컨테이너(들)(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 도달하기 위해서 상기 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용할 수 있고;
    상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때 그리고 제2 연료 재공급 노즐(17)을 이용한 H2 전달이 이미 종료된 경우에, 제3 제어기(45)는 제1 차량(12)의 연료 재공급을 진행할 수 있고;
    제2 연료 재공급 프로세스의 경우에,
    상기 데이터 프로세서(35)는, 상기 제2 연료 재공급 노즐(17)과 연결된 상기 제2 FCV 탱크(19)의 제2 잔류 압력을 획득할 수 있고, 제2 차량(18)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산할 수 있고;
    제2 제어기(40)는, 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 컨테이너(들)(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 도달하기 위해서 상기 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용할 수 있고;
    제1 연료 재공급 노즐(11)을 이용한 H2 전달이 종료되었을 때 그리고 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 조건이 만족될 때, 제3 제어기(45)는 제2 차량(18)의 연료 재공급을 진행할 수 있는, 수소 연료 재공급 시스템.
  7. 제1항의 수소 연료 재공급 시스템을 이용하여, 제1 차량(12)의 제1 FCV 탱크(13)에 H2를 연료 재공급하는 제1 연료 재공급 프로세스 및 제2 차량(18)의 제2 FCV 탱크(19)에 H2를 연료 재공급하는 제2 연료 재공급 프로세스를 실시하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 및 제2 차량(12, 18)은 단지 하나의 분배기(5)의 연료 재공급 범위 내에서 정지되며,
    상기 방법은,
    제1 연료 재공급 프로세스의 경우에,
    상기 제1 연료 재공급 노즐(11)과 연결되는 상기 제1 FCV 탱크(13)의 제1 잔류 압력을 획득하고, 제1 차량(12)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산하는 단계;
    데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 컨테이너(들)(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 도달하기 위해서 상기 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용하는 단계;
    상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 조건이 만족될 때 그리고 제2 연료 재공급 노즐(17)을 이용한 H2 전달이 이미 종료된 경우에, 제1 차량(12)의 연료 재공급을 진행하는 단계;
    제2 연료 재공급 프로세스의 경우에,
    상기 제2 연료 재공급 노즐(17)과 연결되는 상기 제2 FCV 탱크(19)의 제2 잔류 압력을 획득하고, 제2 차량(18)의 완전한 연료 재공급을 달성하기 위한 충분한 조건을 계산하는 단계;
    상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 상기 컨테이너(들)(H2 공급원(1), MP 버퍼(3(3a, 3b, 3c)) 및 뱅크(4a, 4b, 4c)로부터 선택된 적어도 하나의 컨테이너) 내의 목표 압력 값(들)(TP)에 도달하기 위해서 상기 압축기(2) 및 밸브를 제어하는 시퀀스를 결정하고 실행하기 위해 상기 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건을 이용하는 단계;
    제1 연료 재공급 노즐(11)을 이용한 H2 전달이 종료되었을 때 그리고 데이터 프로세서(35)에 의해서 계산된 조건이 만족될 때, 제2 차량(18)의 연료 재공급을 진행하는 단계를 포함하는, 방법.
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