專利名稱：氣體充填系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將來自氣站的氣體充填到安裝在車輛上的氣罐內(nèi)的氣體充填系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在充填時(shí)，安裝有氣罐的氣體燃料車輛如燃料電池車輛進(jìn)入氣站，并且從充填噴嘴用燃料氣體充填氣罐。在日本專利申請(qǐng)公報(bào)No. 2004-828211 (JP-A-2004-828211)中記載的氣體充填系統(tǒng)中，在開始充填之前經(jīng)由傳感器檢測(cè)氣罐內(nèi)的壓力和溫度，并且所檢測(cè)的數(shù)據(jù)被傳送到氣站。氣站側(cè)的中央控制器基于所接收的數(shù)據(jù)而計(jì)算充填量。在開始充填之后，氣站側(cè)的中央控制器從車輛側(cè)接收氣罐內(nèi)的壓力，以監(jiān)測(cè)是否達(dá)到規(guī)定壓力——車輛的氣罐應(yīng)該被充填到該規(guī)定壓力。當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)，充填結(jié)束。當(dāng)燃料氣體為氫氣時(shí)，存在溫度隨著充填的進(jìn)行而上升的現(xiàn)象。充填流量增加得越多，氣罐的溫度上升就越急劇。因此，擔(dān)心氣罐內(nèi)的溫度迅速上升并達(dá)到設(shè)計(jì)溫度(例如 85°C )并且無法完成規(guī)定量的氣體的充填。另一方面，當(dāng)充填流量減小時(shí)，盡管抑制了溫度的快速上升，但充填時(shí)間變長(zhǎng)。在這方面，在JP-A-2004-828211中，盡管考慮了充填量的計(jì)算，但既沒有考慮充填流量，也沒有考慮充填時(shí)間。另外，例如，存在各種具有不同散熱能力的氣罐。預(yù)計(jì)將來將開發(fā)具有提高的散熱能力的氣罐。對(duì)于具有高散熱能力的氣罐，可以增大充填流量并減少充填時(shí)間。然而，在 JP-A-2004-828211中，在未考慮氣罐特性的情況下執(zhí)行充填，因此未利用現(xiàn)在和將來的氣罐的特性的改善來改善充填。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種氣體充填系統(tǒng)，可以利用該氣體充填系統(tǒng)來優(yōu)化氣體向氣罐內(nèi)的充填。根據(jù)本發(fā)明的氣體充填系統(tǒng)包括具有氣罐的車輛，和給氣罐供應(yīng)氣體的氣站，其中所述車輛具有車輛側(cè)控制器，該車輛側(cè)控制器具有規(guī)定在氣站側(cè)上執(zhí)行的控制方法的充填協(xié)議，所述控制方法用于將氣體充填到氣罐內(nèi)，并且氣站根據(jù)由車輛側(cè)控制器提供的充填協(xié)議來控制氣體向氣罐內(nèi)的充填。根據(jù)本發(fā)明，車輛側(cè)控制器具有充填協(xié)議，從而可以使用考慮關(guān)于車輛側(cè)的獨(dú)特的狀態(tài)(例如氣罐的特性)而確定的充填協(xié)議。當(dāng)使用每臺(tái)車輛專用的充填協(xié)議時(shí)，可以執(zhí)行適合該車輛的氣罐的充填，因此可在最短的時(shí)間內(nèi)完成充填預(yù)定充填量(氣罐充滿的充填量或指定要充填的氣體量)的氣體。另外，既不需要在氣站側(cè)上為每臺(tái)車輛準(zhǔn)備充填協(xié)議，也不需要更新所準(zhǔn)備的充填協(xié)議。因此，可以對(duì)將來的車輛(氣罐)執(zhí)行最佳充填操作。所述車輛可具有連接到車輛側(cè)控制器的車輛側(cè)通信裝置，并且所述氣站可包括站側(cè)通信裝置和站側(cè)控制器，所述站側(cè)通信裝置從車輛側(cè)通信裝置接收充填協(xié)議，所述站側(cè)控制器連接到站側(cè)通信裝置并根據(jù)所接收的充填協(xié)議來控制氣體向氣罐內(nèi)的充填。在該構(gòu)造下，可以建立車輛與氣站之間的通信，因此可以容易地將存儲(chǔ)在車輛側(cè)的充填協(xié)議傳送到氣站?？刹捎眠@樣一種構(gòu)造，其中氣站包括氣體供應(yīng)源、壓縮從氣體供應(yīng)源供應(yīng)的氣體的壓縮機(jī)、儲(chǔ)存由壓縮機(jī)壓縮的氣體的蓄壓器、和給氣罐供應(yīng)從蓄壓器供應(yīng)的氣體的分配器；并且根據(jù)充填協(xié)議來控制氣體供應(yīng)源、壓縮機(jī)、蓄壓器和分配器中的至少一者。在此構(gòu)造下，根據(jù)已在車輛側(cè)準(zhǔn)備的充填協(xié)議來控制氣站側(cè)的裝置，因此執(zhí)行了適合車輛的充填。所述分配器可具有控制閥，該控制閥根據(jù)充填協(xié)議來控制被供應(yīng)給氣罐的氣體的流量。在該構(gòu)造下，易于控制被充填到氣罐內(nèi)的氣體的流量?？苫跉夤薜奶匦詠泶_定充填協(xié)議。氣罐的特性可以是氣罐的散熱能力。這種情況下，可以根據(jù)考慮氣罐的散熱能力而確定的充填協(xié)議來執(zhí)行充填，因此可以適當(dāng)抑制氣罐的升溫。例如，氣罐特性的示例包括影響氣罐的特性，例如根據(jù)氣罐在車輛上的位置而變化的冷卻特性。本發(fā)明的氣體充填系統(tǒng)還可包括顯示裝置，該顯示裝置顯示氣體向氣罐內(nèi)的充填根據(jù)由車輛側(cè)控制器提供的充填協(xié)議正被執(zhí)行或已被執(zhí)行的指示。在此構(gòu)造下，充填操作員能夠視覺地確認(rèn)充填根據(jù)從車輛側(cè)提供的充填協(xié)議正被執(zhí)行或已被執(zhí)行。可采用這樣一種構(gòu)造，其中車輛和氣站中的至少一者具有用于輸入充填信息的充填信息輸入部，并且氣站根據(jù)輸入到充填信息輸入部中的充填信息來控制氣體向氣罐內(nèi)的充填。這種情況下，可輸入期望的充填信息，因此執(zhí)行了對(duì)充填操作員有利的充填。應(yīng)注意， 充填信息包括充填量和充填時(shí)間中的至少一者。可采用這樣一種構(gòu)造，其中車輛具有獲取關(guān)于氣罐內(nèi)部的信息的傳感器，站側(cè)通信裝置還從車輛側(cè)通信裝置接收由傳感器獲取的信息，并且站側(cè)控制器在執(zhí)行控制時(shí)根據(jù)由站側(cè)通信裝置接收的充填協(xié)議和關(guān)于氣罐內(nèi)部的信息來確定充填流量。在此構(gòu)造下，可以根據(jù)待充填的氣罐內(nèi)的狀態(tài)來執(zhí)行充填。另外，由于獲取了關(guān)于氣罐內(nèi)部的信息，所以與推定這種信息的情況相比可以更精確地執(zhí)行充填流量的控制?？刹捎眠@樣一種構(gòu)造，其中傳感器獲取在開始充填時(shí)和充填過程中關(guān)于氣罐內(nèi)部的信息，并且基于在充填過程中關(guān)于氣罐內(nèi)部的信息，站側(cè)控制器改變基于在開始充填時(shí)關(guān)于氣罐內(nèi)部的信息而被確定的充填流量。在此構(gòu)造下，可以根據(jù)正被充填的氣罐內(nèi)部的狀態(tài)來執(zhí)行充填。所述傳感器可包括溫度傳感器和壓力傳感器中的至少一者。這種情況下，例如，當(dāng)檢測(cè)到氣罐的溫度高時(shí)，可以通過減小充填流量來限制氣罐內(nèi)的進(jìn)一步升溫。


本發(fā)明的前述和/或更多目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述而變得更加明顯，附圖中使用同樣的標(biāo)號(hào)來代表同樣的元件，并且其中圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)的構(gòu)造圖；圖3是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)中的充填操作的流程的流程圖；圖4是示出了在根據(jù)第一實(shí)施例的充填操作中使用的充填流量脈譜圖的示例的圖；圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)的構(gòu)造圖；圖6是示出了根據(jù)參考示例的氣體充填系統(tǒng)中的充填操作的流程的流程圖；圖7是根據(jù)參考示例的氣體充填系統(tǒng)的構(gòu)造圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)。在此將描述氣體充填系統(tǒng)的示例，其中從氣站將氫氣充填到裝備有燃料電池系統(tǒng)的燃料電池車輛的氣罐內(nèi)。如一般公知的，燃料電池系統(tǒng)包括通過燃料氣體(例如氫氣)和氧化劑氣體(例如空氣)之間的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電力的燃料電池。如圖1所示，氣體充填系統(tǒng)1包括用作例如氣站的氫氣站2和被供應(yīng)來自氫氣站 2的氫氣的燃料電池車輛3。如圖2所示，氫氣站2具有儲(chǔ)存氫氣的氣缸群(氣體供應(yīng)源)11、將氫氣排出到車載氣罐30內(nèi)的充填噴嘴12、以及連接氣缸群11和充填噴嘴12的氣體管路13。作為也稱為充填聯(lián)接器的充填噴嘴12在充填氫氣時(shí)連接到車輛3的接納座(receptacle) 32。充填噴嘴12和接納座32構(gòu)成連接氫氣站2和氣罐30的連接單元。氣體管路13設(shè)置有加壓和排出從氣缸群11供應(yīng)的氫氣的壓縮機(jī)14 ；儲(chǔ)存已由壓縮機(jī)14加壓到預(yù)定壓力的氫氣的蓄壓器15 ；預(yù)先冷卻從蓄壓器15供應(yīng)的氫氣的預(yù)冷器 18 ；以及從氣缸群11側(cè)依次將氫氣從預(yù)冷器18供應(yīng)給充填噴嘴12的分配器19。氫氣站 2包括通信裝置21、顯示裝置22、環(huán)境溫度傳感器23和控制器24。各種裝置電氣連接到控制器M。盡管未示出，但在蓄壓器15中或其下游或者在分配器19中設(shè)置了在充填過程中斷開氣體管路13的切斷閥。預(yù)冷器18通過熱交換將接近常溫的從蓄壓器15供應(yīng)的氫氣冷卻到預(yù)定低溫(例如-20°C )。預(yù)冷器18中的熱交換的類型可以是間接型、中間介質(zhì)型和再生型中的任一者， 并且可使用公知的結(jié)構(gòu)中的一種。例如，預(yù)冷器18具有氫氣所流經(jīng)的管路部分，并且在預(yù)冷器18中該管路部分被容納于容器——冷卻劑在該容器內(nèi)流動(dòng)——中，從而在氫氣和冷卻劑之間換熱。這種情況下，可通過控制供應(yīng)給容器的冷卻劑的量和溫度來控制氫氣的冷卻溫度。分配器19包括控制供應(yīng)到充填噴嘴12的氫氣的流量的流量控制閥16和測(cè)量氫氣的流量的流量計(jì)17。流量控制閥16是電驅(qū)動(dòng)閥并且包括例如步進(jìn)馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)源。流量控制閥16的開度由步進(jìn)馬達(dá)根據(jù)來自控制器M的指令而改變，從而控制氫氣的流量。以此方式，控制了向氣罐30內(nèi)充填氫氣的充填流量。這樣控制的充填流量由流量計(jì)17測(cè)量， 并且控制器M接收測(cè)量結(jié)果并反饋控制流量控制閥16以便實(shí)現(xiàn)期望的充填流量。也可使用流量控制閥16以外的另一流量控制器。通信裝置21具有用于執(zhí)行無線通信如紅外線數(shù)據(jù)通信的通信接口。通信裝置21 設(shè)置在充填噴嘴21中。顯示裝置22將各種信息，例如關(guān)于在充填過程中的充填流量的信息，顯示在屏幕上。顯示裝置22可裝備有用于在顯示屏上選擇或指定期望充填量的操作面板。顯示裝置22可設(shè)置在容納分配器19的本體外殼的一部分中(參見圖1)。控制器M由其中包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的微計(jì)算機(jī)組成。CPU根據(jù)控制程序來執(zhí)行期望的計(jì)算，以執(zhí)行各種處理和控制操作。ROM存儲(chǔ)由CPU執(zhí)行的控制程序和控制數(shù)據(jù)。RAM主要用作各種用于執(zhí)行控制處理的工作空間。控制器M除通信裝置21外還電氣連接到經(jīng)由圖2中通過點(diǎn)劃線表示的控制線路連接到控制器M的氣缸群11、壓縮機(jī)14、蓄壓器15和預(yù)冷器18，并控制整個(gè)氫氣站2。 另外，控制器M經(jīng)由通信裝置21將可以在氫氣站2中獲得的信息傳送到車輛3。車輛3包括氣罐30和接納座32。氣罐30是用于給燃料電池供應(yīng)燃料的燃料氣體供應(yīng)源。氣罐30是能夠在例如35MPa或70MPa儲(chǔ)存氫氣的高壓罐。氣罐30中的氫氣經(jīng)由供應(yīng)管路(未示出)被供應(yīng)到燃料電池。給氣罐30供應(yīng)氫氣由氣站2經(jīng)由接納座32和充填管路34執(zhí)行。充填管路34設(shè)置有例如用于防止氫氣回流的止回閥36。溫度傳感器40 和壓力傳感器42分別檢測(cè)氣罐30內(nèi)的氫氣的溫度和壓力，并且設(shè)置在供應(yīng)管路或充填管路34中。車輛3包括通信裝置44，該通信裝置將各種信息傳送到氫氣站2的通信裝置21 并從通信裝置21接收各種信息；控制器46，該控制器由類似于氫氣站2的控制器M的微計(jì)算機(jī)組成；和顯示裝置48，該顯示裝置將各種信息顯示在屏幕上。通信裝置44與通信裝置21相適應(yīng)(兼容)，并且通信裝置44具有用于執(zhí)行無線通信例如紅外線數(shù)據(jù)通信的通信接口。通信裝置44被結(jié)合在接納座32中或者被固定在車輛3的蓋盒(lid box)中，以使得可以在充填噴嘴12連接到接納座32的狀態(tài)下在通信裝置44和21之間建立通信。通信裝置44的數(shù)量和通信裝置21的數(shù)量均可為一個(gè)。然而，這些數(shù)量中的一個(gè)可以設(shè)定為大于另一個(gè)，以確保在連接時(shí)建立通信?？刂破?6接收來自包括溫度傳感器40和壓力傳感器42的各種傳感器的檢測(cè)結(jié)果并基于所述結(jié)果來控制車輛3。控制器46經(jīng)由通信裝置44 將可以在車輛3中獲得的信息傳送到氫氣站2。例如，顯示裝置48能夠被用作汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分。在上述氣體充填系統(tǒng)1中，當(dāng)將氫氣充填到車輛3的氣罐30內(nèi)時(shí)，首先，充填噴嘴 12連接到接納座32。然后，致動(dòng)氫氣站2。在致動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)存在蓄壓器15中的氫氣從充填噴嘴12被排出到氣罐30，由此氫氣被充填到氣罐30內(nèi)。在第一實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)1中， 從車輛3給氫氣站2提供關(guān)于在執(zhí)行充填時(shí)應(yīng)該使用什么類型的控制的指示。接下來，將參照?qǐng)D3的流程圖描述氣體充填系統(tǒng)1中的充填的控制。首先，當(dāng)充填操作員將充填噴嘴12連接到接納座32(步驟Si)時(shí)，氫氣站2與車輛3之間建立無線通信。在連接操作之后，車輛3讀取罐壓力和罐溫度。罐壓力是氣罐30 內(nèi)的氫氣的壓力并由壓力傳感器42檢測(cè)。罐溫度是氣罐30內(nèi)的氫氣的溫度并由溫度傳感器40檢測(cè)。指示罐壓力和罐溫度的檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)被供應(yīng)給控制器46。例如，控制器46 將所檢測(cè)到的罐壓力和罐溫度數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在RAM中。接下來，經(jīng)由通信將所檢測(cè)到的罐壓力和罐溫度數(shù)據(jù)以及充填協(xié)議從車輛3傳送到氫氣站2 (步驟S》。這由控制器46控制，該控制器同時(shí)利用通信裝置44將所檢測(cè)到的罐壓力和罐溫度數(shù)據(jù)以及充填協(xié)議傳送到氫氣站2的通信裝置21。接下來，氫氣站2的控制器M讀取由通信裝置21接收的充填協(xié)議并基于與充填協(xié)議同時(shí)接收的所檢測(cè)到的罐壓力和罐溫度數(shù)據(jù)來開始充填(步驟S3)。應(yīng)注意，盡管以上未詳細(xì)描述，但是在開始充填之前，充填操作員執(zhí)行充填開始操作，借此允許氫氣從氫氣站 2排出到車輛3的氣罐30內(nèi)。當(dāng)氫氣站2側(cè)的充填準(zhǔn)備已完成時(shí)，致動(dòng)氫氣站2并且開始充填?，F(xiàn)將描述充填協(xié)議。充填協(xié)議存儲(chǔ)在車輛3的控制器46中的存儲(chǔ)部(例如ROM) 中。充填協(xié)議規(guī)定了在氫氣站2側(cè)執(zhí)行的用于將氫氣充填到車輛3的氣罐30內(nèi)的控制方法。根據(jù)充填協(xié)議來控制的裝置是氫氣站2的氣體管路13上的裝置，這些裝置可包括氣缸群11、充填噴嘴12、壓縮機(jī)14、蓄壓器15、流量控制閥16和預(yù)冷器18。能夠執(zhí)行各種控制操作，例如充填噴嘴12的噴射量的控制、壓縮機(jī)14的操作狀態(tài)(排出量和排出壓力)的變化、當(dāng)存在多個(gè)蓄壓器15時(shí)氫氣從指定蓄壓器的選擇性排出、流量控制閥16的開度的調(diào)節(jié)和預(yù)冷器18內(nèi)的氫氣的冷卻溫度的控制。根據(jù)充填協(xié)議操縱或控制的操作量或控制量的示例包括氫氣向氣罐30內(nèi)充填的充填流量(充填速度)和氣罐30內(nèi)的壓力上升速度。將假設(shè)使用充填協(xié)議來控制的裝置是流量控制閥16并且使用充填協(xié)議來控制的控制量是充填流量來描述根據(jù)下述第一實(shí)施例的示例。這種情況下的充填協(xié)議包括充填流量脈譜圖。如圖4所示，充填流量脈譜圖是豎直軸線指示罐壓力并且水平軸線指示罐溫度的脈譜圖，并針對(duì)各車輛3設(shè)定。例如，彼此不同的車輛A、B和C設(shè)置有分別用于車輛A、B 和C的充填流量脈譜圖Ma、Mb和Mc。充填流量脈譜圖中的充填流量(充填流量脈譜圖Ma中的Al、A2等)是使氫氣能夠在給定的罐壓力和罐溫度的條件下被平穩(wěn)地高速充填到氣罐30內(nèi)以便防止氣罐30內(nèi)的溫度達(dá)到預(yù)定的上限值(例如85°C)的流量。在充填流量脈譜圖Ma中，罐壓力以IOMI^a的間隔設(shè)定并且罐壓力以10°C的間隔設(shè)定。然而，可任意設(shè)定這些間隔。在充填流量脈譜圖中，充填流量可隨著罐壓力增大而增大。另外，充填流量可隨著罐溫度降低而增大。例如，在充填流量脈譜圖Ma中的充填流量Al至H8當(dāng)中，充填流量 Hl (罐壓力80MPa，罐溫度-30°C )最高并且充填流量A8 (罐壓力10MPa，罐溫度40°C ) 最低。當(dāng)以此方式在低罐壓力或高罐溫度的情況下使用減小的充填流量時(shí)，可以在防止氣罐30內(nèi)的溫度達(dá)到上限值的同時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)完成充填。分別基于車輛A、B和C上的氣罐30的特性來確定充填流量脈譜圖Ma、Mb和Mc。 具體而言，正在開發(fā)各種氣罐30，并且散熱能力和溫度上升速度根據(jù)其材料、表面積、結(jié)構(gòu)等而變化。例如，當(dāng)鋁用于氣罐30的內(nèi)襯時(shí)，氣罐30的散熱能力優(yōu)于當(dāng)諸如聚乙烯之類的樹脂用于該內(nèi)襯時(shí)的情況。氣罐30的散熱能力還根據(jù)樹脂內(nèi)襯所使用的樹脂的特性和混合比例而變化。另外，氣罐30在它由于車輛行駛風(fēng)力等而冷卻時(shí)的冷卻特性根據(jù)氣罐30 在車輛3中的安裝位置而變化。因此，氣罐30本身的特性和影響氣罐30的特性在現(xiàn)有車輛3和將來車輛3中不一定相同。因此，關(guān)于存儲(chǔ)在控制器46中的充填流量脈譜圖Ma、Mb和Mc，使用考慮了安裝在車輛A、B和C上的氣罐30的上述特性的脈譜圖。例如，在相同的罐壓力和罐溫度的條件下，在其氣罐30用鋁墊襯的車輛A的情況下，充填流量值高于在其氣罐30用樹脂墊襯的車輛B的情況下。將返回圖3進(jìn)行描述。在上述步驟S3中，氫氣站2的控制器M讀取經(jīng)由通信裝置21接收的專用于車輛3的充填協(xié)議，并且控制器M參考所接收的罐壓力數(shù)據(jù)和所接收的罐溫度數(shù)據(jù)利用該充填協(xié)議中所包括的充填流量脈譜圖來確定充填流量。在車輛A的情況下，例如，當(dāng)所接收的罐壓力為40MPa并且所接收的罐溫度為0°C時(shí)，從充填流量脈譜圖 Ma選擇D4(m7min)作為充填流量。然后，控制器M開始充填以使得達(dá)到所選擇的充填流量，并且控制器M在監(jiān)視流量計(jì)17的測(cè)量結(jié)果的同時(shí)控制流量控制閥16的開度。以此方式，氫氣以對(duì)應(yīng)于罐壓力、罐溫度和氣罐30的特性的充填流量充填到氣罐30內(nèi)。在充填過程中，可獲取罐壓力和罐溫度，并且這些數(shù)據(jù)可被發(fā)送到氫氣站2以更新充填流量。具體而言，氫氣站2的控制器M可通過根據(jù)在充填過程中的罐壓力和罐溫度重新選擇充填流量而在執(zhí)行控制時(shí)改變?cè)陂_始充填時(shí)確定的充填流量。以此方式，可根據(jù)正被充填或充裝的氣罐30內(nèi)的狀態(tài)來執(zhí)行充填。在充填過程中，氫氣站2的顯示裝置22和車輛3的顯示裝置48中的至少一者可指示充填正根據(jù)由車輛3提供的充填協(xié)議被執(zhí)行。通過這種指示，充填操作員能夠在選擇適合車輛3的充填流量之后確認(rèn)控制正被執(zhí)行。此后，當(dāng)預(yù)定充填量的氣體(由充填操作員指定的待充填氣體的量或罐充滿的充填量)已被充填到氣罐30內(nèi)時(shí)，從氫氣站2的氫氣供應(yīng)停止并且充填結(jié)束(步驟S4)。此外在充填完成之后或者僅在充填完成之后，可在顯示裝置22和48中的至少一者上提供類似于以上指示的指示，亦即，例如，充填已根據(jù)由車輛3提供的充填協(xié)議被執(zhí)行的指示。優(yōu)選地，在充填完成之后，氣體充填系統(tǒng)1的控制器M和46中的至少一者的存儲(chǔ)部(例如上述RAM)臨時(shí)存儲(chǔ)通信裝置44和通信裝置21之間的傳送和接收的歷史記錄。例如，傳送和接收的歷史記錄優(yōu)選包含指示包含充填協(xié)議的信息已在步驟S2中從通信裝置 44被傳送到通信裝置21的歷史記錄。這種傳送/接收歷史記錄可被存儲(chǔ)在氫氣站2和車輛3兩者中。然而，傳送/接收歷史記錄優(yōu)選被存儲(chǔ)在車輛3中。這是因?yàn)槔缭谡降能囕v檢查時(shí)可容易地檢查充填是否根據(jù)圖3所示的流程被執(zhí)行。換句話說，這是因?yàn)槿绻麄魉?接收歷史僅被存儲(chǔ)在氫氣站2中，則從分散在各地的氫氣站2獲取與特定車輛3的充填有關(guān)的傳送/接收歷史記錄很麻煩。下面將描述根據(jù)上述第一實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)1的操作和效果。首先，根據(jù)第一實(shí)施例，車輛3被提供有充填協(xié)議，該充填協(xié)議在充填時(shí)被發(fā)送到氫氣站2，并且氫氣站2 根據(jù)該充填協(xié)議來控制充填操作。因此，當(dāng)車輛3被提供有最佳充填協(xié)議時(shí)，可執(zhí)行適合車輛3的氣罐30的充填而不受其他車輛影響。特別地，當(dāng)使用基于氣罐30的特性(例如散熱能力)確定的充填協(xié)議時(shí)，可以提高散熱能力優(yōu)良的氣罐30的充填流量，因此可以在防止氣罐30內(nèi)部的溫度超過上限溫度的同時(shí)在較短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行平穩(wěn)充填。另外，由于從車輛3給氫氣站2提供充填協(xié)議，所以既不需要在氫氣站2側(cè)準(zhǔn)備充填協(xié)議，也不需要更新為各新的車輛(氣罐)準(zhǔn)備好的充填協(xié)議。因此，可以執(zhí)行根據(jù)技術(shù)進(jìn)步而更新的最佳充填而不損害氣罐30等的技術(shù)進(jìn)步的價(jià)值。由車輛3提供的充填協(xié)議經(jīng)由通信被發(fā)送到氫氣站2。因此，不需要手工將在車輛 3中確定的充填流量輸入到氫氣站2中。另外，當(dāng)通信類型為無線通信時(shí)，與有線通信的情況相比可減輕充填操作員的負(fù)擔(dān)。應(yīng)注意，在另一實(shí)施例的情況下可采用有線通信。另外， 由于通過通信傳送和接收的歷史記錄被存儲(chǔ)，所以在正式的車輛檢查時(shí)可檢查上述最佳充填是否已執(zhí)行。另外，由于使用罐壓力和罐溫度基于充填協(xié)議中包括的充填流量脈譜圖來確定充填流量，所以可根據(jù)進(jìn)行充填的氣罐30內(nèi)的狀態(tài)來執(zhí)行充填。另外，由于實(shí)際地獲取罐壓力和罐溫度，所以與推定這些值的情況相比可確定更優(yōu)化的充填流量。在一替換實(shí)施例中， 可在不考慮罐壓力和罐溫度中的一者或兩者的情況下確定充填流量之后執(zhí)行控制。
接下來將參照?qǐng)D5描述根據(jù)第二實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)1，主要描述其與上述第一實(shí)施例的區(qū)別。與第一實(shí)施例的區(qū)別在于車輛3還包括充填信息輸入部50。充填信息輸入部50用于由充填操作員輸入充填信息。例如，充填信息輸入部50可以是上述顯示裝置 48的用以實(shí)現(xiàn)充填信息的選擇或指定的部分(操作面板)。然而，充填信息輸入部50可以與顯示裝置48分離。充填信息除充填量和充填時(shí)間外還包括充填支付價(jià)格(這種情況下， 充填量與價(jià)格相對(duì)應(yīng))。一般而言，充填操作員在連接充填噴嘴12的操作(圖3所示的步驟Si)之前執(zhí)行向充填信息輸入部50中的輸入。輸入到充填信息輸入部50中的充填信息隨同諸如充填協(xié)議之類的信息從車輛3傳送到氫氣站2 (圖2所示的步驟S》。然后，氫氣站2的控制器M 根據(jù)所傳送的充填信息來控制氫氣向氣罐30內(nèi)的充填(圖3所示的步驟S3)。因此，根據(jù)第二實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施例的操作和效果，另外，充填操作員能夠控制(選擇或指定)期望的充填信息，從而可以執(zhí)行充填操作員所希望的最佳充填。注意， 在另一實(shí)施形式中，充填信息輸入部也可設(shè)置在氫氣站2中或者僅設(shè)置在氫氣站2中。在這種情況下，充填信息輸入部也可被結(jié)合在顯示裝置22中。< 變型 >接下來將描述能夠應(yīng)用于以上實(shí)施例的氣體充填系統(tǒng)1的兩種變型。每個(gè)變型都能單獨(dú)地或者與另一變型相結(jié)合地應(yīng)用于上述實(shí)施例。在第一變型中，當(dāng)確定充填流量時(shí)可以推定罐壓力和罐溫度。這種情況下，能夠利用氣體充填設(shè)備2側(cè)的裝置來推定罐壓力和罐溫度。例如，關(guān)于罐壓力，壓力傳感器可設(shè)置在氫氣站2的氣體管路13中并且可在開始充填之后立即基于該壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果來推定罐壓力。同時(shí)，可在開始充填之后立即基于環(huán)境溫度傳感器23的檢測(cè)結(jié)果來推定罐溫度。在第二變型中，氣罐30的數(shù)量可為多個(gè)。當(dāng)多個(gè)氣罐安裝在車輛3上時(shí)，散熱根據(jù)安裝位置而變化，并且各個(gè)氣罐的排出量根據(jù)氣體被供應(yīng)給燃料電池的方式而變化。因此，當(dāng)存在多個(gè)氣罐30時(shí)，優(yōu)選利用多個(gè)氣罐當(dāng)中溫度最高的氣罐或壓力最低的氣罐有關(guān)的信息(罐溫度和罐壓力)從充填流量脈譜圖來確定充填流量。以此方式，可在防止溫度達(dá)到每個(gè)氣罐的上限溫度的同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)完全充填預(yù)定充填量的氣體。在第二變型的情況下，各氣罐的罐溫度和罐壓力可通過給各氣罐設(shè)置溫度傳感器 40和壓力傳感器42來獲取，或者對(duì)于全部氣罐總共利用一個(gè)溫度傳感器40和一個(gè)壓力傳感器42來獲取?；蛘撸缃Y(jié)合第二變型所述，罐溫度和罐壓力可通過對(duì)各個(gè)氣罐進(jìn)行推定來獲取。<參考例>最后，將描述根據(jù)參考例的兩個(gè)氣體充填系統(tǒng)。第一參考例涉及氫氣站2具有若干充填協(xié)議的情況。這種情況的充填操作流程在圖6中示出。圖6所示的步驟Sll與圖3所示的步驟Sl相同。然而，步驟S12和S13與圖 3所示的步驟S2和S3略有不同。具體而言，在步驟S12中，車輛3將指示要使用存儲(chǔ)在氫氣站2中的若干充填協(xié)議中的哪一個(gè)充填協(xié)議的信號(hào)——亦即用于選擇適合車輛3 (氣罐30的特性)的充填協(xié)議的信號(hào)——隨同罐壓力數(shù)據(jù)和罐溫度數(shù)據(jù)傳送到氫氣站2。
在步驟S13中，氫氣站2基于所接收的信號(hào)來選擇充填協(xié)議。氫氣站2可在利用所選擇的充填協(xié)議中包括的充填流量脈譜圖參考所接收的罐壓力數(shù)據(jù)和所接收的罐溫度數(shù)據(jù)來確定充填流量之后執(zhí)行控制。因此，在根據(jù)第一參考例的氣體充填系統(tǒng)的情況下，充填時(shí)間也得以減少，因?yàn)榭梢允褂眠m合車輛3的充填協(xié)議而不受其他車輛影響。第二參考例涉及獨(dú)立于車輛充填單獨(dú)的氣罐的情況。這種情況下，如圖7所示，與設(shè)置在氫氣站2的充填噴嘴12中的通信裝置21相對(duì)應(yīng)地，通信裝置64設(shè)置在高壓氣罐60 的金屬蓋62或螺紋連接到金屬蓋62上的閥組件中，以使得當(dāng)充填噴嘴12連接到金屬蓋62 或閥組件上時(shí)建立無線通信。高壓氣罐60的通信裝置64存儲(chǔ)在以上實(shí)施例的描述中描述的充填協(xié)議并且被設(shè)計(jì)為將所存儲(chǔ)的充填協(xié)議傳送到氫氣站2的通信裝置21。或者，通信裝置64被設(shè)計(jì)為將已在第一參考例的描述中描述的指示要使用存儲(chǔ)在氫氣站2中的若干充填協(xié)議中的哪一個(gè)充填協(xié)議的信號(hào)傳送到通信裝置21。在這種構(gòu)造下，可以執(zhí)行來自氫氣站2的氫氣向高壓氣罐60內(nèi)的最佳充填。因此，可以減輕充填操作員的負(fù)擔(dān)且抑制人為失誤的發(fā)生并且在短時(shí)間內(nèi)完成充填。在充填單獨(dú)的高壓氣罐60的情況下，代替通信裝置，可以使用數(shù)據(jù)載體和讀取裝置的組合。例如，代替通信裝置64，在高壓氣罐60上設(shè)置諸如IC標(biāo)簽、條形碼或QR代碼之類的數(shù)據(jù)載體。設(shè)置數(shù)據(jù)載體的位置可以是金屬蓋62或閥組件?；蛘?，可利用油漆或密封件將數(shù)據(jù)載體設(shè)置在罐體(筒狀部分)的外表面上。 這種情況下，在氫氣站2側(cè)，代替通信裝置21，準(zhǔn)備與充填噴嘴12分開的讀取裝置 (當(dāng)數(shù)據(jù)載體為條形碼時(shí)為條形碼讀取裝置)。在充填時(shí)，利用氫氣站2側(cè)的讀取裝置讀取記錄于數(shù)據(jù)載體上的數(shù)據(jù)，例如在以上實(shí)施例的描述中描述的充填協(xié)議或已在以上第一參考例的描述中描述的關(guān)于要使用存儲(chǔ)在氫氣站2中的若干充填協(xié)議中的哪一個(gè)充填協(xié)議的指示。以此方式，與利用通信的情況下一樣，可以減輕充填操作員的負(fù)擔(dān)并執(zhí)行高壓氣罐 60的最佳充填。根據(jù)本發(fā)明的氣體充填系統(tǒng)1不僅可用于氫氣的情況下，而且可用于另一種氣體如天然氣的情況下。另外，氣體充填系統(tǒng)1不僅能夠應(yīng)用于車輛3，而且能夠應(yīng)用于諸如飛機(jī)、船或機(jī)器人之類的移動(dòng)體，該移動(dòng)體上安裝了要用從外部供應(yīng)的氣體充填的氣罐。已僅出于說明的目的參考示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，該描述并非旨在進(jìn)行窮舉或限制本發(fā)明的形式，并且本發(fā)明可適合用于其他系統(tǒng)和應(yīng)用中。本發(fā)明的范圍包含了本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到的各種變型和等同布置。
權(quán)利要求
1.一種氣體充填系統(tǒng)，包括具有氣罐的車輛，和給所述氣罐供應(yīng)氣體的氣站，所述氣體充填系統(tǒng)的特征在于所述車輛包括車輛側(cè)控制器，所述車輛側(cè)控制器具有規(guī)定在所述氣站側(cè)上執(zhí)行的控制方法的充填協(xié)議，所述控制方法用于將所述氣體充填到所述氣罐內(nèi)；并且所述氣站根據(jù)由所述車輛側(cè)控制器提供的所述充填協(xié)議來控制所述氣體向所述氣罐內(nèi)的充填。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體充填系統(tǒng)，其中所述車輛具有連接到所述車輛側(cè)控制器的車輛側(cè)通信裝置；并且所述氣站包括站側(cè)通信裝置和站側(cè)控制器，所述站側(cè)通信裝置從所述車輛側(cè)通信裝置接收所述充填協(xié)議，所述站側(cè)控制器連接到所述站側(cè)通信裝置并根據(jù)所接收的充填協(xié)議來控制所述氣體向所述氣罐內(nèi)的充填。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體充填系統(tǒng)，其中所述氣站包括氣體供應(yīng)源、壓縮從所述氣體供應(yīng)源供應(yīng)的氣體的壓縮機(jī)、儲(chǔ)存由所述壓縮機(jī)壓縮的氣體的蓄壓器、和給所述氣罐供應(yīng)從所述蓄壓器供應(yīng)的氣體的分配器；并且根據(jù)所述充填協(xié)議來控制所述氣體供應(yīng)源、所述壓縮機(jī)、所述蓄壓器和所述分配器中的至少一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體充填系統(tǒng)，其中，所述分配器具有控制閥，所述控制閥根據(jù)所述充填協(xié)議來控制被供應(yīng)給所述氣罐的氣體的流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣體充填系統(tǒng)，其中，基于所述氣罐的特性來確定所述充填協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體充填系統(tǒng)，其中，所述氣罐的特性是所述氣罐的散熱能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的氣體充填系統(tǒng)，其特征在于還包括顯示裝置，所述顯示裝置顯示所述氣體向所述氣罐內(nèi)的充填根據(jù)由所述車輛側(cè)控制器提供的充填協(xié)議正被執(zhí)行或已被執(zhí)行的指示。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的氣體充填系統(tǒng)，其中所述車輛和所述氣站中的至少一者具有用于輸入充填信息的充填信息輸入部；并且所述氣站根據(jù)輸入到所述充填信息輸入部中的充填信息來控制所述氣體向所述氣罐內(nèi)的充填。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體充填系統(tǒng)，其中所述車輛具有獲取關(guān)于所述氣罐內(nèi)部的信息的傳感器；所述站側(cè)通信裝置還從所述車輛側(cè)通信裝置接收由所述傳感器獲取的信息；并且所述站側(cè)控制器在執(zhí)行控制時(shí)根據(jù)由所述站側(cè)通信裝置接收的充填協(xié)議和關(guān)于所述氣罐內(nèi)部的信息來確定充填流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體充填系統(tǒng)，其中所述傳感器獲取在開始充填時(shí)和充填過程中關(guān)于所述氣罐內(nèi)部的信息；并且基于在充填過程中關(guān)于所述氣罐內(nèi)部的信息，所述站側(cè)控制器改變基于在開始充填時(shí)關(guān)于所述氣罐內(nèi)部的信息而被確定的充填流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的氣體充填系統(tǒng)，其中，所述傳感器包括溫度傳感器和壓力傳感器中的至少一者。
全文摘要
氣體充填系統(tǒng)(1)包括具有氣罐(30)的車輛(3)和給氣罐(30)供應(yīng)氣體的氣站(2)。車輛(3)包括具有充填協(xié)議的控制器(46)，該充填協(xié)議指定關(guān)于當(dāng)向氣罐(30)內(nèi)充填氣體被時(shí)使用的氣站(2)側(cè)的控制方法。氣站(2)根據(jù)由控制器(46)提供的充填協(xié)議來控制氣體向氣罐(30)內(nèi)的充填。使用了專用于車輛(3)的充填協(xié)議，因此可以執(zhí)行適合車輛(3)的氣罐(30)的充填。
文檔編號(hào)F17C5/00GK102472431SQ201080033472
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者森智幸 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社