專利名稱：氣體填充系統(tǒng)和車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將氣體從氣體站填充到例如在車輛上安裝的燃料罐中的氣體填充系統(tǒng)，并且還涉及一種配備有這種燃料罐的車輛。
背景技術(shù)：
如上所述的已知?dú)怏w站包括將氫氣填充到燃料電池車輛的氫氣罐中的氫氣站(例如見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公布No. 2005-069327 (JP-A-2005-069327)和日本專利申請(qǐng)公布 No. 2007-321572 (JP-A-2007-321572))。在日本專利申請(qǐng)公布 No. 2005-069327(JP-A-2005-069327)中，車輛和氫氣站經(jīng)由適配器而被電連接，并且在氫氣站側(cè)掌握著關(guān)于車輛的氫氣罐的最大工作壓力的信息從而控制氫氣填充使得將不超過(guò)最大工作壓力。在氫氣正被填充時(shí)，期望監(jiān)視氫氣罐中的溫度和壓力，它們與氫氣填充相關(guān)聯(lián)地升高。與這個(gè)方面相結(jié)合地，已經(jīng)考慮了這樣一種構(gòu)造，其中，通過(guò)使用通信設(shè)備，根據(jù)需 要，關(guān)于燃料罐中的溫度等的信號(hào)被從車輛側(cè)和氫氣站發(fā)送，并且在超過(guò)氫氣罐的容許溫度(參考值)之前，氫氣站自動(dòng)地停止氫氣填充(見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公布No. 2007-321572(JP-A-2007-321572))。順便提一句，根據(jù)條件，氫氣填充有時(shí)要求長(zhǎng)的時(shí)間。例如，在熾熱太陽(yáng)下的白天期間，氫氣罐暴露于其溫度高于正常溫度的環(huán)境。如果鑒于這種情況，以比正常溫度下更慢的填充速度執(zhí)行氫氣填充，使得氫氣罐的溫度將不超過(guò)它的容許溫度，則填充時(shí)間變長(zhǎng)。如果在這種長(zhǎng)時(shí)間填充期間，根據(jù)需要，有關(guān)例如氫氣罐中的溫度等的數(shù)據(jù)被從車輛側(cè)發(fā)射到氫氣站側(cè)，則有可能處于非工作狀態(tài)中的車輛的電源可能電力不足。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種氣體填充系統(tǒng)和一種車輛，該氣體填充系統(tǒng)和該車輛減少在氣體填充期間消耗的電力。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的氣體填充系統(tǒng)包括車輛，具有燃料罐、發(fā)射器和被連接到發(fā)射器的控制裝置；和氣體站，具有接收來(lái)自發(fā)射器的信號(hào)的接收器，其中，該控制裝置根據(jù)關(guān)于燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量，來(lái)改變?cè)趶臍怏w站到燃料罐的氣體填充期間從發(fā)射器發(fā)射到接收器的信號(hào)的發(fā)射周期。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的車輛包括燃料罐，在該燃料罐中填充來(lái)自具有接收器的氣體站的氣體；發(fā)射器；和控制裝置，該控制裝置被連接到發(fā)射器，并且根據(jù)關(guān)于燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量，來(lái)改變?cè)趶臍怏w站到燃料罐的氣體填充期間從發(fā)射器發(fā)射到接收器的信號(hào)的發(fā)射周期。根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面，在氣體填充期間使用的信號(hào)發(fā)射周期不是固定的，而是根據(jù)關(guān)于燃料罐內(nèi)部的狀態(tài)量而改變。由于這個(gè)構(gòu)造，例如在燃料罐的內(nèi)部具有使得填充時(shí)間是長(zhǎng)的這種狀態(tài)量的情形中，長(zhǎng)發(fā)射周期的選擇性使用將整體上減少在氣體填充的單個(gè)操作中用于從發(fā)射器發(fā)射需要的電力。因此，在氣體填充期間的電力消耗能夠被減少。在本發(fā)明的第一和第二方面中，關(guān)于燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量可以包括燃料罐中的溫度和壓力，并且如果燃料罐中的溫度大于或者等于第一閥值并且燃料罐中的壓力小于或者等于第二閥值，則與如果燃料罐中的溫度小于第一閥值或者如果燃料罐中的壓力大于第二閥值相比，控制裝置可以使得發(fā)射周期更長(zhǎng)。根據(jù)這個(gè)構(gòu)造，在前一情形中，其中填充時(shí)間將比后一情形中更長(zhǎng)，更長(zhǎng)的發(fā)射周期能夠用于減少在氣體填充期間的電力消耗。具體地，因?yàn)槿剂瞎拗械臏囟群蛪毫@兩者均與它們相應(yīng)的閥值相比較，所以在燃料罐中的狀態(tài)能夠被精確地掌握，從而發(fā)射周期的長(zhǎng)度能夠被適當(dāng)?shù)卮_定。在這里應(yīng)該指出，第一閥值和第二閥值每一個(gè)均根據(jù)氣體種類而改變。在填充氫氣的示例情形中，第一閥值是60 V，并且第二閥值是2MPa。該車輛可以進(jìn)一步包括檢測(cè)燃料罐中的溫度的溫度傳感器；檢測(cè)燃料罐中的壓 力的壓力傳感器，并且與第一閥值相比較的燃料罐中的溫度可以是在氣體填充開(kāi)始之前溫度傳感器檢測(cè)的溫度，并且與第二閥值相比較的燃料罐中的壓力可以是在氣體填充開(kāi)始之前壓力傳感器檢測(cè)的壓力。根據(jù)這個(gè)構(gòu)造，基于在氣體填充開(kāi)始之前掌握的燃料罐中的溫度和壓力確定了在氣體填充期間信號(hào)發(fā)射周期的長(zhǎng)度。這使得能夠從氣體填充開(kāi)始使用長(zhǎng)信號(hào)發(fā)射周期，從而能夠進(jìn)一步減少電力消耗。在氣體填充期間從發(fā)射器發(fā)射到接收器的信號(hào)可以包括與由溫度傳感器和壓力傳感器在氣體填充期間所檢測(cè)到的燃料罐中的溫度和壓力相關(guān)的檢測(cè)信息。根據(jù)這個(gè)構(gòu)造，能夠在抑制由發(fā)射器執(zhí)行的發(fā)射所需的電力消耗的同時(shí)，在氣體站側(cè)在氣體填充期間檢測(cè)燃料罐中的溫度和壓力。氣體站可以具有連接到接收器的站側(cè)控制裝置，并且站側(cè)控制裝置可以基于接收器所接收到的檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制到燃料罐中的氣體填充。根據(jù)這個(gè)構(gòu)造，能夠改變?cè)跉怏w填充期間適合于燃料罐中的壓力和溫度的氣體填充中的至少一個(gè)條件，例如填充速度和填充數(shù)量中的至少一個(gè)。在前面的構(gòu)造中，在氣體填充期間，如果在預(yù)定周期期間接收器沒(méi)有接收到來(lái)自發(fā)射器的信號(hào)，則站側(cè)控制裝置可以確定已經(jīng)發(fā)生了發(fā)射錯(cuò)誤，并且控制裝置可以將發(fā)射周期設(shè)置為小于預(yù)定周期的一半。根據(jù)這個(gè)構(gòu)造，即使在使用長(zhǎng)發(fā)射周期的情形中，如果發(fā)射錯(cuò)誤的發(fā)生是首次發(fā)生，則能夠就以下控制執(zhí)行處理，其中盡管實(shí)際發(fā)生了發(fā)射錯(cuò)誤，但是也確定在發(fā)射器中無(wú)任何異常發(fā)生。該車輛可以具有向溫度傳感器、壓力傳感器、發(fā)射器和控制裝置供應(yīng)電力的電力存儲(chǔ)裝置。因?yàn)槿缟纤鎏峁┝擞糜谠跉怏w填充期間減少電力消耗的措施，所以在氣體填充期間電力存儲(chǔ)裝置的電力不足能夠被抑制。這抑制了例如溫度傳感器等不能輸入信息的事件的發(fā)生。如果氣體填充開(kāi)始后經(jīng)過(guò)的時(shí)間小于或者等于第三閥值，則控制裝置可以使用第一發(fā)射周期，并且如果經(jīng)過(guò)的時(shí)間超過(guò)第三閥值，則控制裝置可以使用比第一發(fā)射周期更長(zhǎng)的第二發(fā)射周期。根據(jù)這個(gè)構(gòu)造，在比第三閥值持續(xù)更長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)間氣體填充的情形中，能夠減少在氣體填充期間的電力消耗。發(fā)射器和接收器可以是紅外通信儀器。這個(gè)構(gòu)造減少了在對(duì)其使用紅外通信的氣體填充期間的電力消耗。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明將在下面參考附圖描述本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中類似的標(biāo)號(hào)表示類似的元件，并且其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的氣體填充系統(tǒng)的示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氣體填充系統(tǒng)的構(gòu)造圖；圖3是示出在開(kāi)始填充氣體之前根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氣體填充系統(tǒng)執(zhí)行的操作過(guò)程的流程圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一修改確定發(fā)射周期的操作過(guò)程的流程圖；并且圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二修改確定發(fā)射周期的操作過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式將在下文中參考繪圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。將與氣體填充系統(tǒng)的一個(gè)示例相結(jié)合地給出以下說(shuō)明，在該氣體填充系統(tǒng)中，氫氣被從氫氣站填充到配備有燃料電池系統(tǒng)的燃料電池車輛的燃料罐中。附帶說(shuō)一句，該燃料電池系統(tǒng)包括通過(guò)在燃料氣體(例如，氫氣)和氧化氣體(例如，空氣)之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力的燃料電池。此外，氫氣的填充是將氫氣從氫氣站供應(yīng)到燃料罐中的一種方式。如在圖I中所示，氣體填充系統(tǒng)I包括例如作為氣體站的氫氣站2，和車輛3，從氫氣站2向車輛3供應(yīng)氫氣。如在圖2中所示，車輛3包括燃料罐30、容器32、壓力傳感器36、溫度傳感器38、顯示裝置42，通信儀器44和控制裝置46。燃料罐30是用于燃料電池的燃料氣體供應(yīng)源，并且例如是能夠在35MPa或者70Mpa下存儲(chǔ)氫氣的高壓罐。在多個(gè)燃料罐30被安裝在車輛3中的情形中，燃料罐30被并聯(lián)連接到燃料電池。燃料罐30中的氫氣通過(guò)供應(yīng)通道52被供應(yīng)到燃料電池50。在另一方面，氫氣到燃料罐30的供應(yīng)是通過(guò)氫氣站2經(jīng)由容器32將氫氣釋放到填充通道34中來(lái)執(zhí)行的。填充通道34由氣體管線和通道部分構(gòu)成，其中氣體管線設(shè)置在燃料罐30外側(cè)，通道部分設(shè)置在附接到燃料罐30的開(kāi)口部分的閥門組件(未示出)中。此外，填充通道34設(shè)置有用于抑制氫氣的反向流動(dòng)的止回閥35。壓力傳感器36檢測(cè)從氫氣站2釋放的氫氣的壓力，并且被設(shè)置在填充通道34中。例如，壓力傳感器36被設(shè)置在前述被設(shè)置在止回閥35的下游側(cè)并且就在燃料罐30的上游的氣體管線中，并且檢測(cè)基本反映在燃料罐30內(nèi)的氫氣的壓力(在下文中，被稱作“罐壓力”)的壓力。溫度傳感器38被設(shè)置在閥門組件中的通道部分中，并且被置放在燃料罐30內(nèi)。溫度傳感器38檢測(cè)反映在燃料罐30內(nèi)的氫氣溫度(在下文中，被稱作“罐溫度”)的溫度。附帶說(shuō)一句，在其它實(shí)施例中，壓力傳感器36還可以被置放在燃料罐30內(nèi)。此外，在燃料罐30中置放溫度傳感器38的位置不受特別地限制，只要該位置允許基本上檢測(cè)到罐溫度。優(yōu)選的是將溫度傳感器38設(shè)置為靠近將氫氣導(dǎo)引到燃料罐30中的噴出開(kāi)口。顯示裝置42能夠例如被用作汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分，并且在它的顯示屏幕中顯示各種信息。通信儀器44被設(shè)置用于與氫氣站2通信，并且例如用作用于諸如紅外通信等的無(wú)線通信的通信接口。通信儀器44被內(nèi)置于容器32中或者被固定在車輛3的有蓋子盒子內(nèi)，從而能夠在氫氣站2的填充噴嘴12被連接到容器32時(shí)進(jìn)行通信?？刂蒲b置46被構(gòu)造成在其中具有CPU、ROM和RAM的微型計(jì)算機(jī)。控制裝置46控制車輛3。CPU根據(jù)控制程序執(zhí)行所期望的計(jì)算，從而執(zhí)行各種處理和控制，諸如改變通信儀器44的發(fā)射周期。ROM存儲(chǔ)由CPU處理的控制程序和控制數(shù)據(jù)。RAM主要用作用于控制處理的各種工作空間?？刂蒲b置46被連接到壓力傳感器36、溫度傳感器38、顯示裝置42、通信儀器44等，并且通過(guò)使用通信儀器44向氫氣站2發(fā)送例如由壓力傳感器36和溫度傳感器38檢測(cè)的信息。 控制燃料電池50的輸出電壓的高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54被連接到燃料電池50。用于燃料電池50的操作的各種高電壓附件56電連接在燃料電池50和高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54之間。高電壓附件56是需要高電壓(例如，高于12V的電壓)的附件，例如將氧化氣體壓力饋送到燃料電池50的空氣壓縮機(jī)、以循環(huán)方式向燃料電池50供應(yīng)氫氣尾氣的氫氣泵。電力存儲(chǔ)裝置58是起到高電壓電力存儲(chǔ)裝置作用的可充電-可放電二次電池。電力存儲(chǔ)裝置58與燃料電池50并聯(lián)地經(jīng)由高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54而被連接到例如車輛3的牽引馬達(dá)。低電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器60電連接在高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54和電力存儲(chǔ)裝置58之間。低電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器60降低高電壓電路側(cè)的直流電力的一部分的電壓，并且向低電壓電路偵彳供應(yīng)電壓降低的電力。電壓降低的直流電力部分用于對(duì)低電壓蓄電池62充電，并且部分被用作驅(qū)動(dòng)低電壓附件64的電力。低電壓蓄電池62起到低電壓(例如，12V)的電力存儲(chǔ)裝置的作用，并且是由例如鎳金屬氫化物電池、鋰離子電池代表的二次電池。低電壓附件64是以低電壓驅(qū)動(dòng)的各種電器，并且不同于高電壓附件56。被視為低電壓附件64的例如有壓力傳感器36、溫度傳感器38、顯示裝置42、通信儀器44等。當(dāng)從作為供電源的低電壓蓄電池62供應(yīng)電力時(shí)，低電壓附件64和控制裝置46也被驅(qū)動(dòng)。例如，在車輛3處于點(diǎn)火斷開(kāi)狀態(tài)(在下文中，被稱作“ IG0FF”)中時(shí)，燃料電池50并不產(chǎn)生電力，并且因此用于低電壓附件64和控制裝置46的電力是從低電壓蓄電池62供應(yīng)的。氫氣站2包括控制被設(shè)置在氫氣站2處的各種電器等的控制裝置5、用于與車輛3通信的通信儀器6、在它的顯示屏幕中顯示各種信息的顯示裝置7，和在安設(shè)氫氣站2的位置處檢測(cè)外部空氣溫度的外部空氣溫度傳感器8。通信儀器6依照車輛3的通信儀器44的類型，并且向通信儀器44發(fā)送并從其接收各種信息。顯示裝置7顯示信息，諸如在填充操作期間的填充速度(填充流速)和填充量等。此外，顯示裝置7的顯示屏幕配備有允許操作人員或者使用者(在下文中，一起被稱作“使用者”)在其上輸入所期望的填充條件的操作面板。即，允許使用者經(jīng)由顯示裝置7的操作面板指定罐的完全填充(完全填充)、期望的填充量、期望的為單個(gè)填充操作支付的花費(fèi)等，作為期望的填充條件。附帶說(shuō)一句，在其它實(shí)施例中，還容許采用能夠通過(guò)使用不同于顯示裝置7的裝置接收從使用者輸入的填充條件的構(gòu)造。此外，氫氣站2具有存儲(chǔ)氫氣的罐組(氣體供應(yīng)源)11、朝向安裝在車輛3中的燃料罐30釋放氫氣的填充噴嘴12，和將罐組11和填充噴嘴12連接的氣體通道13。填充噴嘴12還被稱為填充聯(lián)結(jié)，并且當(dāng)氫氣被填充到車輛3中時(shí)被連接到車輛3的容器32。填充噴嘴12和容器32形成連接氫氣站2和燃料罐32的連接單元。此外，填充噴嘴12設(shè)置有檢測(cè)氫氣站2向燃料罐30供應(yīng)的氫氣的壓力 和溫度的壓力傳感器9和溫度傳感器10。由于在填充噴嘴12上設(shè)置這些傳感器9和10，能夠利用一種簡(jiǎn)單的構(gòu)造獲取實(shí)際上從氫氣站2供應(yīng)到燃料罐30的氫氣的實(shí)際壓力和實(shí)際溫度。此外，優(yōu)選的是溫度傳感器10被設(shè)置在填充噴嘴12的遠(yuǎn)端(填充噴嘴12的燃料罐30側(cè)部分)。氣體通道13設(shè)置有壓縮機(jī)14、蓄壓器15、預(yù)冷卻器16、流量控制閥17、流量計(jì)18和分配器19。壓縮機(jī)14壓縮來(lái)自罐組11的氫氣，并且將其排出。蓄壓器15存儲(chǔ)其壓力已經(jīng)被壓縮機(jī)14升高到預(yù)定壓力的氫氣。預(yù)冷卻器16將來(lái)自蓄壓器15其溫度大致等于室溫的氫氣冷卻到預(yù)定的低溫(例如，_20°C或者-40°C)。流量控制閥17是電驅(qū)動(dòng)閥門，并且根據(jù)來(lái)自控制裝置5的命令調(diào)節(jié)來(lái)自蓄壓器15的氫氣的流量。由此，氫氣到燃料罐30的填充流速(填充速度)受到控制。這個(gè)受到控制的填充流速由流量計(jì)18測(cè)量。響應(yīng)于測(cè)量結(jié)果，控制裝置5執(zhí)行流量控制閥17的反饋控制從而實(shí)現(xiàn)期望的填充流速。附帶說(shuō)一句，可以使用除了流量控制閥17之外的流速控制裝置。分配器19向填充噴嘴12發(fā)送出氫氣。例如，如果填充噴嘴12的觸發(fā)桿被拉動(dòng)，則分配器19被致動(dòng)從而變得能夠從填充噴嘴12朝向燃料罐30排放氫氣。附帶說(shuō)一句，雖然未在圖中示出，但是在填充操作期間打開(kāi)氣體通道13的截流閥被設(shè)置在蓄壓器15中或者蓄壓器15的下游側(cè)?？刂蒲b置5被構(gòu)造成在其中具有CPU、ROM和RAM的微型計(jì)算機(jī)。CPU根據(jù)控制程序執(zhí)行期望的計(jì)算從而執(zhí)行各種處理和控制。ROM存儲(chǔ)由CPU處理的控制程序和控制數(shù)據(jù)。RAM主要用作用于控制處理的各種工作空間?？刂蒲b置5被電連接到通信儀器6、顯示裝置
7、外部空氣溫度傳感器8、壓力傳感器9、溫度傳感器10、流量控制閥17、流量計(jì)18、蓄壓器15等，它們通過(guò)由圖2中的短劃單點(diǎn)線示出的控制線路連接。例如，控制裝置5將壓力傳感器36和溫度傳感器38檢測(cè)的壓力和溫度識(shí)別為車輛3的燃料罐30中的壓力和溫度(即，罐壓力和罐溫度)，并且相應(yīng)地控制氫氣的填充。具體地，控制裝置5基于控制裝置5從通信儀器6接收到的關(guān)于車輛3側(cè)的罐壓力和罐溫度的信息，來(lái)控制打開(kāi)流量控制閥17的程度。此外，控制裝置5通過(guò)使用通信儀器6向車輛3的通信儀器44發(fā)送能夠在氫氣站2處獲得的息。因此，通信儀器6和44起到相互間接收和發(fā)射包括各種信息的信號(hào)的接收器和發(fā)射器的作用。作為通信儀器6和44，能夠使用每一個(gè)均包括發(fā)射元件和接收元件的紅外通信儀器。每一個(gè)通信儀器的發(fā)射元件和接收元件均可以分別地例如由紅外發(fā)光二極管和光電二極管來(lái)構(gòu)造。在上述氣體填充系統(tǒng)I中，當(dāng)氫氣將被填充到車輛3中時(shí)，填充噴嘴12首先被連接到容器32，并且然后在其間的連接得以維持時(shí)，分配器19被致動(dòng)。然后，氫氣被從填充噴嘴12朝向燃料罐30釋放，并且因此被填充到燃料罐30中。在這個(gè)實(shí)施例的氣體填充系統(tǒng)I中，在填充開(kāi)始之前，掌握了關(guān)于燃料罐30的內(nèi)部的狀態(tài)量。如果該狀態(tài)量滿足預(yù)定條件，則從車輛3到氫氣站2的通信儀器44的發(fā)射周期被延長(zhǎng)(即，下一次發(fā)射定時(shí)被延遲)。以此方式，在氣體填充期間的電力消耗被最小化。下面，將參考圖3描述在氣體填充系統(tǒng)I中確定通信儀器44的發(fā)射周期的操作過(guò)程。圖3所示過(guò)程是在開(kāi)始將來(lái)自氫氣站2的氫氣填充到燃料罐30中之前執(zhí)行的。首先，車輛3的控制裝置46的電力源被打開(kāi)(步驟SI)。這是通過(guò)從低電壓蓄電池62向控制裝置46供應(yīng)電力執(zhí)行的。打開(kāi)控制裝置46的電力源的觸發(fā)的示例包括利用傳感器(未示出)檢測(cè)到已執(zhí)行了連接填充噴嘴12和容器32的操作。還容許通過(guò)使用不同于前面的方法的方法，利用傳感器檢測(cè)車輛3的有蓋盒子的燃料蓋已經(jīng)被打開(kāi)。當(dāng)控制裝置46的電力源打開(kāi)時(shí)，壓力傳感器36、溫度傳感器38和通信儀器44被激活。通過(guò)從低電壓蓄電池62供應(yīng)電力執(zhí)行這些裝置的激活等。然后，在壓力傳感器36和溫度傳感器38的激活完成之后，輸入罐壓力P1和罐溫度T1 (在下文中，有時(shí)分別被稱作“初始罐壓力”和“初始罐溫度”)作為在填充開(kāi)始之前發(fā)生的燃料罐30的狀態(tài)量。關(guān)于輸入的罐壓力P1和罐溫度T1的信息被暫時(shí)存儲(chǔ)到例如控制裝置46的RAM中。在另一方面，與壓力傳感器36和溫度傳感器38的激活完成同時(shí)地或者之
前地或者隨后地，通信儀器44的激活得以完成。此時(shí)，如果連接填充噴嘴12和容器32的操作已經(jīng)完成，則建立了在氫氣站2和車輛3之間能夠進(jìn)行無(wú)線通信的狀態(tài)。接著，在步驟S2中，確定罐溫度T1是否大于或者等于閥值Tth。這個(gè)確定是由控制裝置46執(zhí)行的。閥值Tth是通過(guò)對(duì)于填充時(shí)間加以考慮而預(yù)先確定的，并且被預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置46的ROM中。具體地，通過(guò)預(yù)先執(zhí)行的評(píng)價(jià)測(cè)試或者模擬，能夠掌握對(duì)應(yīng)于各種罐溫度和各種罐壓力的填充時(shí)間的大致長(zhǎng)度。例如，通過(guò)先前的評(píng)價(jià)，已經(jīng)確認(rèn)了當(dāng)燃料罐的罐溫度大于或者等于60°C并且其罐壓力小于或者等于2MPa時(shí)，要求的填充時(shí)間大于或者等于40分鐘。罐溫度越高，填充時(shí)間趨向于越長(zhǎng)。因此，當(dāng)罐溫度大約是正常溫度時(shí)，不要求大于或者等于40分鐘的長(zhǎng)填充時(shí)間。鑒于以上所述，在該實(shí)施例中的閥值Tth被設(shè)定為已經(jīng)通過(guò)先前的評(píng)價(jià)等而被確認(rèn)為要求長(zhǎng)填充時(shí)間(例如，40分鐘或者更多)的罐溫度。閥值Tth的一個(gè)示例是60 °C。然而，閥值Tth取決于燃料罐30的特性(熱耗散特性)并且還取決于燃料罐30的參考溫度(容許溫度)、預(yù)冷卻器16的冷卻能力等改變。即，這些因素的差異改變填充時(shí)間。例如，在鋁被用作燃料罐30的襯里的情形中，與在樹(shù)脂(聚乙烯等)被用作襯里的情形相比，燃料罐30的熱耗散特性更好。因此，在前一情形中，能夠增加閥值Tth的。此外，能夠由預(yù)冷卻器16實(shí)現(xiàn)的氫氣的溫度越低，能夠使得由填充引起的罐溫度的升高越小。因此，預(yù)冷卻器16的冷卻能力越高，也能夠使得閥值Tth越大。因此，盡管在步驟S2中的閥值Tth可以是固定數(shù)值(如在前面的示例中60°C)，但是還能夠基于燃料罐30的特性等改變閥值Tth。附帶說(shuō)一句，應(yīng)該清楚，在填充的氣體是種類不同于氫氣的氣體的情形中，使用的閥值Tth也不同于填充的氣體是氫氣的情形中使用的閥值。如果在步驟S2中確定罐溫度T1小于閥值Tth (在步驟S2中為否)，則認(rèn)為要求的填充時(shí)間不是非常長(zhǎng)的。因此，控制裝置46確定將要使用發(fā)射周期Ta，而不考慮罐壓力P1(步驟S3)。在另一方面，如果罐溫度T1高于或者等于閥值Tth (在步驟S2中為是)，則認(rèn)為將要求長(zhǎng)的填充時(shí)間。因此，控制裝置46將罐壓力P1與閥值Fth進(jìn)行比較(步驟S4)。閥值Fth，類似于閥值Tth，是通過(guò)對(duì)于填充時(shí)間加以考慮預(yù)先確定的，并且被預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置46的ROM中。在此情形中，罐壓力越低，填充時(shí)間趨向于長(zhǎng)。在該實(shí)施例中的閥值Pth被設(shè)定為已經(jīng)通過(guò)先前的評(píng)價(jià)等而被確認(rèn)為要求長(zhǎng)填充時(shí)間(例如，40分鐘或者更多)的罐壓力。閥值Pth的一個(gè)示例是2MPa。在這里應(yīng)該指出，閥值Pth，類似于閥值Tth，可以是固定數(shù)值，或者還可以基于燃料罐30的特性(熱耗散特性)、燃料罐30的參考溫度(容許溫度)或者預(yù)冷卻器16的冷卻能力等而改變。如果在步驟S4中確定罐壓力P1大于閥值Fth (在步驟S4中為否)，則認(rèn)為填充時(shí)間將不長(zhǎng)，并且因此確定使用信號(hào)發(fā)射周期Ta (步驟S3)。在另一方面，如果罐壓力P1小于或者等于閥值Fth(在步驟S4中為是)，則認(rèn)為填充時(shí)間將是長(zhǎng)的。因此，控制裝置46確定使用比發(fā)射周期Ta更長(zhǎng)的信號(hào)發(fā)射周期Tb (步驟S5)。
將描述發(fā)射周期Ta和Tb。術(shù)語(yǔ)“發(fā)射周期Ta和Tb”指的是通信儀器44向通信儀器6發(fā)射的信號(hào)的周期時(shí)段。即，從通信儀器44向通信儀器6發(fā)射信號(hào)時(shí)到通信儀器44向通信儀器6發(fā)射下一個(gè)信號(hào)時(shí)的持續(xù)時(shí)間是發(fā)射周期。發(fā)射周期Ta和Tb被用于在填充期間在通信儀器44和通信儀器6之間的通信，并且被預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置46的諸如ROM的存儲(chǔ)部分等之中。在一個(gè)示例中，發(fā)射周期Ta是100ms，并且比發(fā)射周期Ta更長(zhǎng)的發(fā)射周期Tb是200ms、300ms或者400ms。然而，如果存在填充期間的發(fā)射周期的最大長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)，則在滿足標(biāo)準(zhǔn)最大長(zhǎng)度并且不影響填充的周期范圍內(nèi)設(shè)定發(fā)射周期Ta和Tb。優(yōu)選的是確定是否發(fā)生了通信儀器44的發(fā)射錯(cuò)誤。作為用于該確定的指標(biāo)，可取的是使用在固定時(shí)段期間存在/不存在來(lái)自通信儀器6的信號(hào)的接收。例如，如果在500ms的固定時(shí)段(預(yù)定周期)期間，通信儀器6沒(méi)有接收到來(lái)自通信儀器44的信號(hào)，則能夠確定已經(jīng)發(fā)生了通信儀器44的發(fā)射錯(cuò)誤。這個(gè)確定能夠在填充期間由控制裝置5執(zhí)行。因此，在控制裝置5具有用于確定通信儀器44的發(fā)射錯(cuò)誤是否已經(jīng)發(fā)生的基準(zhǔn)的情形中，優(yōu)選的是將發(fā)射周期Ta和Tb設(shè)置為小于根據(jù)前面的基準(zhǔn)使用的預(yù)定周期時(shí)段的一半。具體地，在前面的示例中，在預(yù)定周期時(shí)段是500ms的情形中，優(yōu)選的是發(fā)射周期Tb被設(shè)定為200ms，這小于250ms。這個(gè)設(shè)置使得控制裝置5能夠就下述控制執(zhí)行處理其中發(fā)射錯(cuò)誤如果是首次發(fā)生則假設(shè)在通信儀器44中無(wú)任何異常發(fā)生。在通信可靠性低的情形中，這個(gè)設(shè)置特別有用。附帶說(shuō)一句，在通信可靠性高的情形中，發(fā)射周期Tb可以被設(shè)定為預(yù)定周期時(shí)段的一半或者更大。在發(fā)射周期Ta或者Tb得以確定(步驟S3或者S5)之后，以確定的發(fā)射周期執(zhí)行在填充期間的通信。更加具體地，在確定發(fā)射周期之后，關(guān)于初始罐壓力和初始罐溫度的信息被傳送到氫氣站2的控制裝置5。接著，控制裝置5在填充速度映射中查詢接收到的初始罐壓力和初始罐溫度，并且開(kāi)始填充從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于初始罐壓力和溫度的填充速度。在填充期間，根據(jù)需要輸入罐壓力和罐溫度，并且包含關(guān)于輸入的罐壓力和罐溫度的信息的信號(hào)被以確定的發(fā)射周期Ta或者Tb從通信儀器44發(fā)射到通信儀器6。由此，控制裝置5在填充期間監(jiān)視罐壓力和罐溫度。然后，控制裝置5在填充速度映射中查詢控制裝置5監(jiān)視的罐壓力和罐溫度，并且控制打開(kāi)流量控制閥17的程度從而根據(jù)需要改變填充速度。附帶說(shuō)一句，在填充期間，車輛3處于IGOFF狀態(tài)，從而用于通信儀器44的電力由低電壓蓄電池62供應(yīng)。隨著填充操作完成了滿足使用者已經(jīng)指定的期望的填充條件的填充，氫氣到燃料罐30的供應(yīng)停止，并且填充結(jié)束。在這之后，填充噴嘴12被從容器32拆離，并且壓力傳感器36、溫度傳感器38和通信儀器44的電源被關(guān)閉，即，結(jié)束從低電壓蓄電池62向其供應(yīng)電力。然后，控制裝置46的電力源也關(guān)閉。
將描述前面的實(shí)施例的操作和效果。在燃料罐30的基于通信的填充期間，被用于車輛3中的通信儀器44等的電力源是低電壓蓄電池62。因此，如果，在其填充時(shí)間為長(zhǎng)填充時(shí)間的填充期間使用比較短的發(fā)射周期Ta，則出現(xiàn)低電壓蓄電池62的電力不足的可能性。在該實(shí)施例中，在從初始罐溫度和初始罐壓力確定填充時(shí)間將是長(zhǎng)填充時(shí)間的情形中，在填充期間，使用比較長(zhǎng)的發(fā)射周期Tb。因此，在整個(gè)單次填充操作期間，用于經(jīng)由通信儀器44的通信需要的電力降低，從而在填充期間的電力消耗能夠減少。因此，能夠抑制低電壓蓄電池62進(jìn)入所謂的停滯狀態(tài)。附帶說(shuō)一句，雖然在前面的實(shí)施例中，在填充開(kāi)始之前確定了發(fā)射周期，但是也能夠在填充開(kāi)始之后執(zhí)行圖3中的步驟S2到S4。在此情形中，發(fā)射周期的長(zhǎng)度是在填充開(kāi)始之后從關(guān)于燃料罐30的內(nèi)部的狀態(tài)量(罐溫度、罐壓力)確定的，并且然后得以使用。[修改]將描述前面的實(shí)施例的修改。以下修改能夠被應(yīng)用于彼此。
[第一修改]圖4所不第一修改不同于前面的實(shí)施例之處主要在于,基于在填充中經(jīng)過(guò)的時(shí)間確定發(fā)射周期Ta和Tb。首先，在執(zhí)行與圖3中的步驟SI中相同的處理(步驟Sll)之后，從填充速度映射選擇對(duì)應(yīng)于初始罐壓力和初始罐溫度的填充速度，并且相應(yīng)地開(kāi)始燃料罐30的填充(步驟S12 )。接著，計(jì)時(shí)器(未示出)測(cè)量填充開(kāi)始之后經(jīng)過(guò)的時(shí)間(在下文中，被稱作“經(jīng)過(guò)的填充時(shí)間”)，并且檢查經(jīng)過(guò)的填充時(shí)間是否大于預(yù)定閥值(第三閥值)(步驟S13)。這個(gè)檢查能夠由車輛3的控制裝置46執(zhí)行。預(yù)定閥值能夠被任意地設(shè)定；例如，它能夠被設(shè)定為20分鐘或者40分鐘。如果在步驟S13中，檢查到經(jīng)過(guò)的填充時(shí)間小于或者等于預(yù)定閥值(在步驟S13中為否)，則確定使用發(fā)射周期Ta，并且填充相應(yīng)地繼續(xù)(步驟S14)。在另一方面，如果經(jīng)過(guò)的填充時(shí)間比預(yù)定閥值更長(zhǎng)(在步驟S13中為是)，則確定使用比發(fā)射周期Ta更長(zhǎng)的發(fā)射周期Tb，并且填充相應(yīng)地繼續(xù)(步驟S15)。因此，根據(jù)第一修改，在其填充時(shí)間超過(guò)預(yù)定閥值的長(zhǎng)時(shí)間填充的情形中，能夠減少在填充期間的電力消耗。附帶說(shuō)一句，在步驟S13中，還容許將通信儀器44的激活時(shí)間與閥值(例如，20分鐘或者40分鐘)進(jìn)行比較。在此情形中，當(dāng)在步驟S12中開(kāi)始填充時(shí)，氫氣站2尚未掌握初始罐壓力和初始罐溫度，并且因此以通過(guò)對(duì)于安全性加以考慮而設(shè)定的填充速度開(kāi)始填充。例如，通過(guò)使用從氫氣站2供應(yīng)的氫氣的壓力(例如，在噴嘴12處檢測(cè)的)或者更高的壓力作為初始罐壓力，并且使用外部空氣溫度(由外部空氣溫度傳感器8檢測(cè)的值)或者低于檢測(cè)值的溫度作為初始罐溫度，來(lái)開(kāi)始填充。第一修改能夠獨(dú)立于圖3所示的操作過(guò)程來(lái)執(zhí)行，或者還能夠被結(jié)合到圖3所示過(guò)程中。在后一情形中，在圖3所示步驟S3和S5的處理之后結(jié)合
圖15所示步驟S12到S15的處理。[第二修改]圖5所示第二修改不同于前面的實(shí)施例之處主要在于，基于作為用于附件的蓄電池的低電壓蓄電池62的電壓確定發(fā)射周期Ta和Tb。首先，在步驟S21中，執(zhí)行與在圖3中的步驟SI中相同的處理。接著，在步驟S22中，低電壓蓄電池62的電壓(其充電狀態(tài))由SOC傳感器(未示出)檢測(cè)，并且檢查檢測(cè)到的低電壓蓄電池62的電壓是否小于或者等于預(yù)定閥值(步驟S22)。這個(gè)檢查能夠由車輛3側(cè)控制裝置46執(zhí)行。用于在步驟S22中的比較使用的預(yù)定閥值能夠被任意地設(shè)定；例如，它能夠被設(shè)定為對(duì)應(yīng)于全電壓(全充電狀態(tài))的20%或者30%的電壓。如果在步驟S22中檢查到低電壓蓄電池62的電壓大于預(yù)定閥值(在步驟S22中為否)，則確定在填充期間蓄電池停滯將不會(huì)發(fā)生，并且確定使用發(fā)射周期Ta (步驟S23)。在另一方面，如果低電壓蓄電池62的電壓小于或者等于預(yù)定閥值(在步驟S22中為是)，則確定在填充期間蓄電池停滯將會(huì)發(fā)生，并且確定使用比發(fā)射周期Ta更長(zhǎng)的發(fā)射周期Tb。因此，根據(jù)第二修改，能夠減少在填充期間的電力消耗。第二修改能夠獨(dú)立于圖3所示的過(guò)程來(lái)執(zhí)行，并且還能夠被結(jié)合到圖3所示過(guò)程中。在后一情形中，在開(kāi)始填充之前執(zhí)行圖3所示過(guò)程，并且在填充期間，通過(guò)監(jiān)視低電壓蓄電池62的電壓來(lái)執(zhí)行圖5所示步驟S22到S24的處理。[第三修改]也能夠采用其中車輛3側(cè)控制裝置46的功能是用于兩個(gè)控制裝置，并且其中兩個(gè)控制裝置均從低電壓蓄電池62接收電力的構(gòu)造。例如，在其中使用用于為燃料電池50的電力產(chǎn)生控制使用的燃料電池控制裝置和用于為基于通信的填充的控制使用 的填充控制裝置的構(gòu)造中，填充控制裝置配備有在前面的實(shí)施例中由控制裝置46執(zhí)行的前述基于通信的填充需要的功能(為了執(zhí)行圖3到5所示過(guò)程而需要的功能)就足夠了。在這個(gè)構(gòu)造中，在圖3到5的步驟SI、Sll和S21中示出的“打開(kāi)車輛側(cè)控制裝置的電源”的處理僅僅為填充控制裝置執(zhí)行，并且不需要為燃料電池控制裝置執(zhí)行。本發(fā)明的氣體填充系統(tǒng)和車輛能夠不僅被應(yīng)用于氫氣，而且還能夠被應(yīng)用于其它燃料氣體諸如天然氣等。此外，本發(fā)明不僅能夠被應(yīng)用于輪式車輛，而且還能夠被應(yīng)用于配備有作為從外部填充燃料氣體的目標(biāo)的燃料罐的其它移動(dòng)單元，諸如航行器、船和艇、機(jī)器人等。
權(quán)利要求
1.一種氣體填充系統(tǒng)，包括 車輛，所述車輛具有燃料罐、發(fā)射器和被連接到所述發(fā)射器的控制裝置；和 氣體站，所述氣體站具有接收來(lái)自所述發(fā)射器的信號(hào)的接收器， 其中，所述控制裝置根據(jù)關(guān)于所述燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量，來(lái)改變?cè)趶乃鰵怏w站到所述燃料罐的氣體填充期間從所述發(fā)射器發(fā)射到所述接收器的信號(hào)的發(fā)射周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體填充系統(tǒng),其中， 所述關(guān)于所述燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量包括所述燃料罐中的溫度和壓力，并且， 如果所述燃料罐中的溫度大于或者等于第一閥值并且所述燃料罐中的壓力小于或者 等于第二閥值，則與如果所述燃料罐中的溫度小于所述第一閥值或者如果所述燃料罐中的壓力大于所述第二閥值的情況相比，所述控制裝置使得所述發(fā)射周期更長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體填充系統(tǒng)，其中， 所述車輛具有檢測(cè)所述燃料罐中的溫度的溫度傳感器和檢測(cè)所述燃料罐中的壓力的壓力傳感器，并且， 與所述第一閥值相比較的所述燃料罐中的溫度是在氣體填充開(kāi)始之前所述溫度傳感器檢測(cè)到的溫度，并且與所述第二閥值相比較的所述燃料罐中的壓力是在氣體填充開(kāi)始之前所述壓力傳感器檢測(cè)到的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體填充系統(tǒng)，其中， 在所述氣體填充期間從所述發(fā)射器發(fā)射到所述接收器的信號(hào)包括與由所述溫度傳感器和所述壓力傳感器在所述氣體填充期間所檢測(cè)到的在所述燃料罐中的溫度和壓力相關(guān)的檢測(cè)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體填充系統(tǒng)，其中， 所述氣體站具有連接到所述接收器的站側(cè)控制裝置，并且， 所述站側(cè)控制裝置基于所述接收器所接收到的所述檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制到所述燃料罐中的所述氣體填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任何一項(xiàng)所述的氣體填充系統(tǒng)，其中， 所述氣體站具有連接到所述接收器的站側(cè)控制裝置，并且， 在所述氣體填充期間，如果在預(yù)定周期期間所述接收器沒(méi)有接收到來(lái)自所述發(fā)射器的所述信號(hào)，則所述站側(cè)控制裝置確定已經(jīng)發(fā)生發(fā)射錯(cuò)誤，并且所述控制裝置將所述發(fā)射周期設(shè)置為小于所述預(yù)定周期的一半。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任何一項(xiàng)所述的氣體填充系統(tǒng)，其中， 所述車輛具有向所述溫度傳感器、所述壓力傳感器、所述發(fā)射器和所述控制裝置供應(yīng)電力的電力存儲(chǔ)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任何一項(xiàng)所述的氣體填充系統(tǒng)，其中， 如果所述氣體填充開(kāi)始后經(jīng)過(guò)的時(shí)間小于或者等于第三閥值，則所述控制裝置使用第一發(fā)射周期作為所述發(fā)射周期，并且， 如果所述經(jīng)過(guò)的時(shí)間超過(guò)所述第三閥值，則所述控制裝置使用比所述第一發(fā)射周期長(zhǎng)的第二發(fā)射周期作為所述發(fā)射周期。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任何一項(xiàng)所述的氣體填充系統(tǒng)，其中， 所述發(fā)射器和所述接收器是紅外通信儀器。
10.一種車輛，包括 燃料罐，在所述燃料罐中填充來(lái)自具有接收器的氣體站的氣體； 發(fā)射器；和 控制裝置，所述控制裝置被連接到所述發(fā)射器，并且根據(jù)關(guān)于所述燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量，來(lái)改變?cè)趶乃鰵怏w站到所述燃料罐的氣體填充期間從所述發(fā)射器發(fā)射到所述接收器的信號(hào)的發(fā)射周期。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輛，其中， 所述關(guān)于所述燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量包括所述燃料罐中的溫度和壓力，并且如果所述燃料罐中的溫度大于或者等于第一閥值并且所述燃料罐中的壓力小于或者等于第二閥值，則與如果所述燃料罐中的溫度小于所述第一閥值或者如果所述燃料罐中的壓力大于所述第二閥值相比，所述控制裝置使得所述發(fā)射周期更長(zhǎng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的車輛，進(jìn)一步包括 檢測(cè)所述燃料罐中的溫度的溫度傳感器； 檢測(cè)所述燃料罐中的壓力的壓力傳感器，其中， 與所述第一閥值相比較的所述燃料罐中的溫度是在氣體填充開(kāi)始之前所述溫度傳感器檢測(cè)的溫度，并且與第二閥值相比較的所述燃料罐中的壓力是在氣體填充開(kāi)始之前所述壓力傳感器檢測(cè)的壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛，其中， 所述發(fā)射器向所述接收器發(fā)射信號(hào)，所述信號(hào)包括在氣體填充期間或者在氣體填充之前經(jīng)由所述溫度傳感器和所述壓力傳感器檢測(cè)的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或者13所述的車輛，進(jìn)一步包括 向所述溫度傳感器、所述壓力傳感器、所述發(fā)射器和所述控制裝置供應(yīng)電力的電力存儲(chǔ)裝置。
全文摘要
一種車輛，包括燃料罐，從具有接收器的氣體站向該燃料罐中填充氣體；發(fā)射器；和連接到發(fā)射器的控制裝置。該控制裝置根據(jù)關(guān)于燃料罐的內(nèi)部的狀態(tài)量在從氣體站到燃料罐的氣體填充期間改變從發(fā)射器發(fā)射到接收器的信號(hào)的發(fā)射周期。
文檔編號(hào)F17C5/00GK102741604SQ201180007519
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者森智幸 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社