[發(fā)明專利]氣體填充方法、氣體填充系統(tǒng)、氣站和移動單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180020491.0
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102859255A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 大川內(nèi)榮治;石戶谷盡生
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F17C5/06
• 分類號: F17C5/06;F17C7/00;F17C13/02
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 韓峰;孫志湧

技術領域

本發(fā)明涉及一種將氣體從氣站填充到車輛安裝的罐中的氣體填充方法、氣體填充系統(tǒng)、氣站和移動單元。

背景技術

已知當氫氣被填充到罐中時，罐中的溫度增加。關于這點，例如日本專利申請公布No.2002-89793（JP-A-2002-89793）指出需要在管理溫度時確定填充速率的問題并且然后提出一種抑制位于罐上游的閥門和填充管道的溫度增加的結構。

如由JP-A-2002-89793示出地，這種類型的罐的結構是這樣的，即，非透氣性的襯里的外周圍表面被確保耐壓性的增強層覆蓋。例如，增強層被形成為使得通過纖維纏繞形成的CFRP等圍繞襯里的外周圍表面纏繞。

發(fā)明內(nèi)容

然而，特別地，當制造由樹脂襯里制成的罐時，因為在襯里和CFRP之間彈性模量和線性膨脹系數(shù)存在差異，所以襯里收縮，引起在襯里和CFRP之間形成間隙。另外，如果在制造階段中沒有出現(xiàn)無任何間隙，則在低壓或者低溫狀態(tài)下，襯里因為彈性模量差異等而收縮，引起在襯里和CFRP之間形成間隙。然后，隨著壓力降低或者隨著溫度降低，間隙的尺寸趨向于增加。

如果在形成這種間隙的狀態(tài)中將氫氣填充到罐中，則被填充的氫氣引起收縮的襯里膨脹以填充該間隙。然而，如果膨脹導致的襯里變形量較大或者膨脹導致的襯里變形速度較快，則存在大負載作用于襯里上的可能性。

本發(fā)明提供一種能夠減小在罐的襯里上的負載的氣體填充方法、氣體填充系統(tǒng)、氣站和移動單元。

本發(fā)明的第一方面涉及一種將氣體填充到罐中的氣體填充方法，該罐具有襯里和在襯里的外周圍表面上形成的增強層。該氣體填充方法包括：基于罐中的罐壓力和罐溫度，來計算在將氣體填充到罐中之前在襯里和增強層之間的間隙量；基于所計算的間隙量，來預測否通過氣體填充使大于或者等于容許量的負載作用于襯里上；以及，當預測是將大于或者等于容許量的負載作用于襯里上時，與預測不是將大于或者等于容許量的負載作用于襯里上的情形相比，限制氣體被填充到罐中的填充流量。

利用以上配置，并非與間隙量無關地設定均勻的填充流量，而是當預測通過氣體填充使大于或者等于容許量的負載作用于襯里上時，限制填充流量。因此，當以限定的填充流量將氣體填充到罐中時，能夠抑制襯里變形填充間隙的變形速度。由此，能夠減小襯里上的負載。

在根據(jù)以上方面的氣體填充方法中，限制填充流量可以包括在第一時段的至少一部分期間以限定的填充流量來將氣體填充到罐中，其中第一時段是指在該時段期間，襯里通過氣體填充而變形以使得間隙量變成零。利用以上配置，在填充間隙的時段的至少一部分期間，襯里以限定的填充流量變形，從而能夠減小襯里上的負載。

根據(jù)以上方面的氣體填充方法可以進一步包括在經(jīng)過了至少第一時段之后，以不對填充流量進行限制地來將氣體填充到罐中。利用以上配置，至少在間隙被填充之后，氣體可以以高于至此之前的填充流量的填充流量被填充到罐中，從而能夠縮短用于氣體填充的時段。

在根據(jù)以上方面的氣體填充方法中，預測是否通過氣體填充使大于或者等于容許量的負載作用于襯里上可以包括計算用于使得所計算的間隙量變成零所要求的襯里的伸長率，并且當所計算的襯里的伸長率超過預定閾值時，預測是將大于或者等于容許量的負載作用于襯里上。利用以上配置，基于與襯里變形相關的襯里的伸長率（應變）進行預測，從而預測的可靠性增加。

在根據(jù)以上方面的氣體填充方法中，該預定閾值可以是襯里的斷裂伸長率，并且可以取決于罐中的罐溫度而變化。利用以上配置，在預測時考慮了斷裂伸長率依賴于溫度的事實，從而預測可靠性進一步增加。

在根據(jù)以上方面的氣體填充方法中，限制填充流量可以包括取決于所計算的襯里的所需伸長率，來改變填充流量的限定量。利用以上配置，能夠?qū)崿F(xiàn)在襯里上的負載的減小和用于氣體填充的時段的縮短。例如，當所計算的所需伸長率較小時，與所計算的所需伸長率較大的情形相比，可以增加填充流量，從而能夠在減小襯里上的負載的同時縮短用于氣體填充的時段。

在根據(jù)以上方面的氣體填充方法中，限制填充流量可以包括以下述方式限制填充流量，即，對于所計算的襯里的所需伸長率，參照定義了在填充襯里和增強層之間的間隙時的襯里變形速度和襯里的斷裂伸長率之間的關系的映射，以設定這樣的襯里變形速度，該襯里變形速度低于在使大于或者等于容許量的負載作用于襯里上時的襯里變形速度。利用以上配置，通過利用這種映射，能夠以不使得大于或者等于容許量的負載作用于襯里上時的襯里變形速度來限制填充流量。