专利名称：具有通信装置的填充站的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的填充站。气体是指在环境温度和环境压力下呈气态的所有物质。其包括空气、氧气、氮气、氩气、CO2和可燃气体，可燃气体例如是丙烷、丁烷、天然气、氢气或者类似物质。气体也可能部分处于液态或者处于超临界状态(氢浆、浆)。应当将交通工具理解为陆路交通工具、水上交通工具和航空交通工具。交通工具的罐可以是运输罐，从而能够在拖车中将(例如)氮气运输给客户，交通工具的罐也可以是进给罐，从而能够将该交通工具的燃料储存在该罐内，例如，所述燃料是用于驱动现代化的电动机或燃料电池的天然气或者氢气。
背景技术：
从2010年 3 月 16 日公布的 SAE Standard, SAE TIR J2601 "Surface VehicleTechnical Information Report!Fuelling Protocols for Light Duty Gaseous Hydrogen Surface Vehicle"已知了用于加压氢气(当前达到700bar)的燃料补充的方法和规则。从EP1336795B1已知了一种具有权利要求1的前序部分的特征的氢气填充站。在该情况下，采用来自交通工具的罐的交通工具压力值和温度值来计算装载状态S0C，即填充度。填充站直接采取这些从交通工具的通信装置读出的值连同这些值中包括的不准确性和错误。然后采用这些值来确定S0C。填充一直持续到交通工具传感器通知对应的SOC值为止。然后结束燃料补充。切断参数是由相应的交通工具制造商单独定义的。但是，也可以将对应的制造商的标准(例如SAE TIR J2601)用于这一目的。切断标准包括所谓的“燃料补充命令”(填充状态消息，例如汽车准备好了、中止等)。该方法的缺点在于，总是采用交通工具发送器来计算目标压力或S0C。这些发送器在设施构造方面偏差过高或准确度过低。因此，从安全工程的角度来看，它们不适合对储存容器的填充进行最优控制。由于这些值并未经由故障保险(fail-safe)系统传送，因而也不能将它们作为故障保险值接收到控制器内。因此，难以在此基础上构建故障保险系统。从交通工具发送至通信装置的值并不是传感器系统的绝对值。这些值是根据交通工具程序转换或者解释的。因此，无法改进或者识别存在于交通工具的解释软件内的错误。而且，在所有的交通工具制造商中，交通工具的传感器系统并非位于同一点处。因此，SOC估值会随着放置位置的不同而发生变化。其总体上将导致压力容器的相对不确定填充。根据本发明的方法的目的在于尽可能安全地向交通工具填充加压气体。由于填充值处于非常高的范围内(700bar)，因而安全是非常重要的问题。
发明内容
根据本发明，这一目的是通过具有根据权利要求1所述的特征的填充站来解决的。本发明的实施例和燃料补充方法是从属权利要求的主题。根据本发明，设置两台计算机，该两台计算机完全相互独立地确定填充度S0C。这提高了安全性。由于处于填充站侧的计算机唯独访问其自身的测量值，因而与采用来自交通工具的压力和温度数据的现有技术中的情况相比，能够采用更加可靠的值来用于燃料补充。由于只有交通工具的SOC是通过通信线路传输的，因而与必须总是传输当前压力和温度值的现有技术相比，显著减少了可能发生的错误。本发明的优点在于填充过程的安全性随着传感器的精确度的增大而提高。根据本发明的设施计算来自设施传感器或者发送器的设施S0C。交通工具计算来自交通工具传感器的交通工具S0C。两系统均用于中止。原则上，交通工具应当中止(增大的设施窗)。即使交通工具在设施窗内不对燃料补充进行中止，无论如何该设施也都会对燃料补充进行中止。因此，该系统是以两台独立的计算机和两个独立的传感器系统为基础的。这得到了受到双方独立地监测的安全的燃料补充过程。与一台计算机通过不安全的连接来访问汽车中的解释传感器系统的现有技术(其中，相对廉价的汽车传感器充当源)相比，这里将访问填充站侧的具有较高质量的测量设备的更加精确的测量数据。在本发明的一个实施例中，可以采用温度测量设备来获得罐管道内的气体温度。在某些情况(例如，固定预冷却温度)下，也可以通过另一方法(例如，固定值)来确定罐管道内的气体温度。类似地，可以采用环境温度传感器。借助适当的设施参数，也可以采用其他测量方法或者固定值或温度表格来替代这一方案。在根据本发明的方法的一个实施例中，仅采用设施压力和温度信息(填充的气体温度、处于(例如)填充线路内的或者直接处于分接点上的环境温度发送器和压力发送器)来计算设施S0C，而不需要软件的插入解释或者非故障保险传输。在填充期间将该值与来自交通工具的值进行比较，当超过了交通工具的容许SOC值时其将导致对燃料补充的中止。怎样在交通工具中计算SOC值的问题将留给交通工具制造商解决。但判定值无论如何都是由填充站计算机确定的。通信线路不必连续发送数据，而是如果在充满该罐(S0C=100%)时从交通工具向计算机传输信号，则就足够了。因此，能够相对较为简单地构建通信点，该通信点对应于迄今为止常用的通信设备，该通信设备例如是总线、WLAN总线、Profibus F、红外连接、无线电连接、光缆、蓝牙连接或者简单的电缆。可以将设施构建为是故障保险的。在取决于各种交通工具传感器的解释/位置的SOC计算中不存在差异。使故障保险系统与第二系统进行比较，从而得到整个系统的更高的安全性。由于第一系统的故障保险特性，能够将改进的整个系统视为是故障保险的。可以通过F变体(F-Variant)实现这些传感器中的一些或者全部。也可以通过其他方法(例如，复制设计)使得不能处于适当的安全类别的传感器变为具有故障保险性。因而，能够构建出采用故障保险计算机(可编程逻辑控制器PLC)、故障保险传感器或故障保险总线系统的故障保险系统。此外，使根据本发明的填充站与第二系统进行比较或者受第二系统监测。燃料补充命令根据交通工具中的SOC计算来发出中止信号。因而，能够将整个系统看作是故障保险的。例如，环境温度、气体温度和初始交通工具罐压力用作填充压力(以及与此相关的S0C)的计算基础。借助这些值并且借助所存储的诸如氢气之类的气体的物质特性(来自材料数据表，例如NIST表或SAE表)来计算因燃料补充产生的罐温度。由这一温度将得到燃料补充的预期压力。在这一压力下将达到燃料补充系统中要求的氢气充满，即，100%S0C，或者达到了最终压力，最终压力例如在现代化交通工具中为700bar。将这一值降低了某一百分比X，来进行燃料补充，而在通信式燃料补充时，将使预期压力准确地增大这一百分t匕，从而达到100%S0C。交通工具还利用来自交通工具自身的可靠的传感器的数据来计算100%S0C。如果在燃料补充期间超过了交通工具的预期SOC，那么交通工具将利用燃料补充命令来进行中止。这一双重监测确保了不会将交通工具装得太满。如果在交通工具内部出现了问题，那么存在于填充站侧的故障保险系统也会对燃料补充进行中止。
具体实施例方式将参考附图
详细描述本发明的一个实施例。该图左手侧示意性地示出了对燃料补充而言重要的填充站中的重要元件，在右手侧示出了对燃料补充而言重要的交通工具元件。用于将气体从储存罐VT转移到交通工具罐内的罐管道或软管处于两者之间的底部处，而该图在顶部示出了优选被示为红外总线的通信连接KV。温度传感器TT和压力传感器PT位于交通工具罐内，交通工具内的计算机根据其来计算交通工具S0C，即根据交通工具来确定的填充压力或填充比。“燃料补充命令”信息(Ref. Com.)通过通信连接KV传输至填充站的计算机(填充设施的PLC)。除了储存罐VT之外，将用于环境温度的故障保险测量设备F-UT、用于气体的温度的F-TT和用于气体的压力的F-PT (后两者优选处于填充线路内)设置到填充站内。根据这些测量值，在填充站的计算机(填充设施的PLC)中对燃料补充进行计算和/或监测。采用来自计算了实际填充度(填充站S0C)的NIST或SAE表的数据作为计算机的初始数据。该填充站SOC的特征在于与交通工具SOC相比具有明显更高的准确度和可靠性。如SAE TIR J2601所述，在将交通工具连接到罐管道和通信连接KV的情况下进行燃料补充。然后，将通过罐管道向交通工具罐发送压力脉冲，所述压力脉冲一方面用于测试整个设施的气密性，另一方面根据本发明在此使用该压力脉冲以致压力测量设备F-PT确定在交通工具罐内还存在多少气体。例如，计算机假定在15° C下700bar为目标压力，并采用其作为S0C100%或者对罐的彻底充满。例如，根据存储在填充站计算机中的值来确定燃料补充之后的预期的最终温度85° C。计算机由此计算出目标压力，并采用其来对燃料补充进行控制。燃料补充一直持续到达到该目标压力或者直到交通工具的计算机通过通信连接KV发出其交通工具SOC已为100%的信号为止。
权利要求
1.用于对交通工具的罐进行燃料补充的诸如氢气或天然气之类的加压气体的填充站，其中，提供了 -储存罐(VT)， -所述填充站侧的计算机(PLC)，所述计算机(PLC)能够打开和关闭放气阀， -处于储存罐(VT)和待填充的交通工具的罐之间的罐管道，以及 -到达所述交通工具的通信连接(KV)， 其特征在于，还提供了 -用于计算所述交通工具侧的填充度(装载状态，交通工具SOC)的交通工具侧计算机，以及 -处于所述罐管道内的所述填充站侧的压力测量设备(F-PT )， 其中，所述填充站侧的所述计算机(PLC)根据所述填充站侧的所述压力测量设备(F-PT)的测量值和至少一个温度值来计算初始的填充站S0C，并且利用所述填充站侧的所述压力测量设备(F-PT)的信息对所述燃料补充进行控制，直到达到了目标压力或者目标的填充站SOC或者直到由所述交通工具侧计算机传来中止信号为止。
2.根据权利要求1所述的填充站，其特征在于，采用处于所述罐管道内的所述填充站侧的所述温度测量设备(F-TT)、环境温度测量设备(F-UT)和/或经验值或者用于确定这些值的另一方法来确定所述温度。
3.根据前述权利要求中的任何一项所述的填充站，其特征在于，所述通信连接(KV)是总线、WLAN-BUS、Prof1-Bus F、红外连接、蓝牙连接或者电缆。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的填充站，其特征在于，所述填充站侧的所述温度测量设备(F-TT)、所述填充站侧的所述压力测量设备(F-PT)和/或所述环境温度测量设备(F-UT)是故障保险的。
5.根据前述权利要求中的任何一项所述的填充站，其特征在于，采用材料数据表(SAE或NIST表)来计算所述填充站SOC。
6.一种用于在填充站处向交通工具的罐填充诸如氢气或天然气之类的加压气体的方法，其中采用 -储存罐(VT)， -所述填充站侧的计算机(PLC)，所述计算机(PLC)能够打开和关闭放气阀， -处于储存罐(VT)和待填充的交通工具的罐之间的罐管道，以及 -到达所述交通工具的通信连接(KV)， 其特征在于，采用了 -用于计算所述交通工具侧的填充度(装载状态，交通工具SOC)的交通工具侧计算机，以及 -处于所述罐管道内的所述填充站侧的压力测量设备(F-PT)，并且所述填充站侧的所述计算机(PLC)根据所述填充站侧的所述压力测量设备(F-PT)的测量值和至少一个温度来计算初始的填充站S0C，并且利用所述填充站侧的所述压力测量设备(F-PT)的信息对所述燃料补充进行控制，直到达到了目标压力或者目标的填充站SOC或者直到由所述交通工具侧计算机传来中止信号为止。
全文摘要
本发明涉及用于对交通工具的罐进行燃料补充的诸如氢气或天然气之类的加压气体的填充站，其中，提供了-储存罐(VT)，-填充站侧的计算机(PLC)，其能够打开和关闭放气阀，-处于储存罐(VT)和待填充的交通工具的罐之间的罐管道以及-到达交通工具的通信连接(KV)。为了提高安全性，提供了-用于计算交通工具侧的填充度(装载状态，交通工具SOC)的交通工具侧计算机，以及-处于罐管道内的填充站侧的压力测量装置(F-PT)，其中，填充站侧的计算机(PLC)根据填充站侧的压力测量装置(F-PT)的测量值和至少一个温度值来计算初始的填充站SOC，并采用填充站侧的压力测量装置(F-PT)的信息对燃料补充进行控制，直到达到了目标压力或者目标的填充站SOC或者直到由所述交通工具侧计算机传来中止信号为止。
文档编号F17C5/06GK103003616SQ201180035387
公开日2013年3月27日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月20日
发明者R·阿德莱尔, G·西贝特, M·迈尔 申请人:林德股份公司