[發明專利]防止容器壓力下降低于最小許可壓力的方法

有效

• 申請號: 201110270921.6
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102401234A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: R.霍布邁爾;H.赫羅巴施;B.策爾納
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F17C13/00
• 分類號: F17C13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華

技術領域

本發明總體上涉及防止壓力容器中的氣體壓力下降低于最小許可壓力的方法，且更具體地涉及防止氫存儲系統中的一個或多個壓力容器中的壓力下降低于最小許可壓力的方法，其監測壓力調節器下游的壓力傳感器的壓力讀數的正常公差驅動的波動，且如果檢測到超過正常波動的壓力下降，那么關閉氫存儲系統以防止容器壓力下降過低。

背景技術

氫是非常有吸引力的燃料，因為氫是清潔的且能夠用于在燃料電池中有效地產生電力。機動車行業將大量的資源花費在開發氫燃料電池系統作為車輛的功率源。這種車輛將比采用內燃機的當今車輛更高效且產生更少的排放物。

通常，氫氣以高壓存儲在車輛上的壓力容器中以提供燃料電池系統所需的氫。容器壓力可以是700?bar或更高。在一種已知設計中，壓力容器包括為氫氣提供不透氣體的密封的內部塑料襯墊、以及提供容器結構整體性的外部碳纖維復合層。氫存儲系統通常包括將氫氣壓力從容器高壓減少為適合燃料電池系統的壓力的至少一個壓力調節器。

如果容器壓力下降低于某一值且容器然后以高壓力增加速率再次裝填，那么內部襯墊層可能開始從外部結構層分離。該分離可引起內部襯墊損壞和泄漏緊密性損失，因而必須避免。避免該分離的當前方案是保持容器內的足夠高的壓力以防止內部襯墊層分離。對于一種示例性容器，容器中必須保持20?bar的最小壓力，以防止內部襯墊層從外部結構層分離。

一個或多個壓力傳感器提供容器內和氫存儲系統其他地方的氫氣壓力的測量。由于用于這些類型的系統中的壓力傳感器需要在接近1000?bar范圍內提供壓力測量且需要是相對便宜的，因而其通常具有大約1.5％的公差帶，給予+/-15?bar的準確性。此外，考慮在容器可能遇到的整個溫度范圍內傳感器布線的測量要求通常提供+/-35?bar的測量準確性，其增加到20?bar最小許可壓力以提供期望安全裕量。因而，在典型系統設計中，在容器壓力傳感器讀數大約55?bar時，需要停止從容器排放氫，從而導致容器內的大約5％的氫氣不能用于車輛操作。

需要可靠地保護壓力容器不下降低于最小許可壓力但仍允許大部分可能氫氣由燃料電池消耗的方法。這種方法將允許車輛在燃料再裝填事件之間行駛更大的距離，從而改進顧客滿意度，同時仍保護容器不下降低于最小許可壓力。

發明內容

根據本發明的教導，公開了一種防止壓力容器中的氣體壓力下降低于最小許可壓力的方法和系統。壓力調節器下游的壓力傳感器的壓力讀數由處理器監測，因為它們在正常調節壓力條件下在穩定波動帶內變化。當壓力調節器在低容器壓力條件下達到完全開啟位置時，處理器檢測到壓力讀數下降至低于最近波動帶的值，且識別壓力下降低于調節壓力值。所述處理器可以使用該信息來切斷來自于容器的氣體流，從而防止容器下降低于其最小許可壓力，而與傳感器的壓力讀數的實際幅值（由于公差可能在寬范圍內變化）無關。

方案1.?一種防止氣體存儲系統中的一個或多個壓力容器的壓力下降低于最小許可壓力的方法，所述方法包括：

操作氣體存儲系統以將氣體提供給下游裝置；

限定壓力讀數增量值；

監測位于壓力調節器下游的壓力傳感器處的氣體壓力；

識別壓力傳感器的先前壓力讀數的波動范圍；

確定壓力傳感器的當前壓力讀數低于先前壓力讀數的波動范圍；以及

關閉位于所述一個或多個壓力容器中的每個下游的容器截止閥，以防止容器壓力下降低于最小許可壓力。

方案2.?根據方案1所述的方法，其中，限定壓力讀數增量值包括：將壓力傳感器范圍除以壓力讀數的可能值的數量。

方案3.?根據方案1所述的方法，其中，識別先前壓力讀數的波動范圍包括針對壓力傳感器的先前壓力讀數計算滾動壓力中值。

方案4.?根據方案3所述的方法，其中，確定壓力傳感器的當前壓力讀數低于先前壓力讀數的波動范圍包括：確定壓力傳感器的當前壓力讀數比滾動壓力中值低壓力讀數增量值以上。

方案5.?根據方案3所述的方法，其中，針對壓力傳感器的先前壓力讀數計算滾動壓力中值包括：針對30秒和5分鐘之間的先前時間窗計算滾動壓力中值。

方案6.?根據方案1所述的方法，其中，確定壓力傳感器的當前壓力讀數低于先前壓力讀數的波動范圍包括：確定壓力傳感器的當前壓力讀數比壓力傳感器的前一壓力讀數低壓力讀數增量值的兩倍以上。

方案7.?根據方案1所述的方法，其中，關閉容器截止閥包括在關閉容器截止閥之前提供時間延遲。

方案8.?根據方案1所述的方法，其中，所述氣體是氫。