專利名稱：車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配備有多個氣罐的車輛，該多個氣罐具有不同散熱性。
背景技術(shù)：
上述車輛的示例被稱為燃料電池車輛，其中從氫氣站將氫氣充入到車輛中(參見日本專利申請公布No. 2005-155869 (JP-A-2005-155869))。在日本專利申請公布No. 2005-155869 (JP-A-2005-155869)中，由于在充氫氣時氫罐中的內(nèi)部溫度上升量在不同氫罐之中變化，所以用氫充填罐時首先僅將特定量的氫氣充入到散熱性高的氫罐中。此后，暫時暫停充填具有較高散熱性的罐，并開始充填具有較低散熱性的氫罐。在充填具有較低散熱性的罐結(jié)束后，重新開始充填具有較高散熱性的罐以完全充滿具有較高散熱性的罐。這一系列充填控制通過切換開關(guān)閥來執(zhí)行，該開關(guān)閥提供在充填通道的分支點處。
根據(jù)日本專利申請公布No. 2005-155869( JP-A-2005-155869)中所述的充填方法，可以完全充滿散熱性不同的多個氫罐的全部。但是，在這種充填方法中，需要重復(fù)相對短時間的充填過程，且因此不能執(zhí)行高效率的充填過程。在省略開關(guān)閥的情況中，氫罐被同時充填有氫氣。然而，氫罐的SoC(充填狀態(tài)，SP充填的百分比)更快地達(dá)到100% (完全充滿狀態(tài))，所述氫罐具有較高散熱性。因此，如果根據(jù)具有高散熱性的氫罐的SoC來執(zhí)行氫罐的充填控制，則具有低散熱性的氫罐將不達(dá)到完全充滿狀態(tài)。另一方面，如果根據(jù)具有低散熱性的氫罐的SoC執(zhí)行氫罐的充填控制，則具有高散熱性的氫罐存在過度充填的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種車輛，所述車輛抑制散熱性不同的多個氣罐的過度充填或充填量不足，并還增加車輛的氣罐的充填的總狀態(tài)(充填的百分比)。本發(fā)明的第一方面涉及一種車輛。該車輛具有具有第一散熱性的第一氣罐；具有第二散熱性的第二氣罐，該第二散熱性低于第一散熱性；作為氣體供應(yīng)通路的公共通道，該氣體從外部氣站供應(yīng)至第一和第二氣罐；以及從公共通道分別分支到第一和第二氣罐的第一分支通道和第二分支通道。第一分支通道提供有流量限制機(jī)構(gòu)，其能夠限制供應(yīng)到第一氣罐的氣體量。根據(jù)上述方面，當(dāng)氣體從氣站供應(yīng)到車輛時，氣體流過公共通道并分成第一和第二分支通道，且供應(yīng)到第一和第二氣罐。供應(yīng)到第一氣罐的氣體量可以通過流量限制機(jī)構(gòu)來限制。這抑制第一氣罐的過量充填(其可能迅速達(dá)到預(yù)定SoC)。此外，根據(jù)上述方面，當(dāng)供應(yīng)到第一氣罐的氣體量受限時，如果氣體供應(yīng)到第二氣罐，則能夠抑制第二氣罐的充填量不足，從而能夠提高車輛中的充填的總狀態(tài)。此外，對于流量限制機(jī)構(gòu)來說，無需在第二分支通道上提供一個流量限制機(jī)構(gòu)，因此能夠減少組件數(shù)目和成本。在上述方面中，流量限制機(jī)構(gòu)可以由在構(gòu)成第一分支通道的管線中提供的節(jié)流孔構(gòu)造，但也可以由截流閥或流量調(diào)節(jié)閥構(gòu)造。
在流量限制機(jī)構(gòu)由截流閥構(gòu)造的情況中，例如在具有高散熱性的第一氣罐的SoC達(dá)到預(yù)定值(例如100%)時暫停將氣體供應(yīng)到第一氣罐。因此可以避免第一氣罐的過量充填。此外，如果在此后繼續(xù)將氣體供應(yīng)到第二氣罐，則可以抑制第二氣罐的充填量不足。在上述方面中，車輛還可以包括車輛側(cè)控制器，其控制截流閥的接通和斷開。當(dāng)氣體從氣站供應(yīng)給車輛時，車輛側(cè)控制器可以在截流閥接通時允許氣體供應(yīng)到第一和第二氣罐，且隨后，在完成向第一氣罐供應(yīng)預(yù) 定量的氣體后，車輛側(cè)控制器可以斷開截流閥以使氣體僅提供給第一和第二氣罐中的第二氣罐。根據(jù)該構(gòu)造，可以通過對截流閥的簡單控制而抑制第一氣罐的過量充填和第二氣罐的充填量不足。在上述方面中，車輛還可以包括車輛側(cè)控制器，其控制截流閥的接通和斷開。如果用戶指定了在氣體從氣站供應(yīng)到車輛中時的充填量或用于充填的預(yù)算，則車輛側(cè)控制器可以計算與充填量或用于充填的預(yù)算相對應(yīng)的第一和第二氣罐的充填狀態(tài)，且車輛側(cè)控制器可以允許氣體供應(yīng)到第一和第二氣罐，使得根據(jù)計算的充填狀態(tài)來執(zhí)行第一和第二氣罐的充填。在上述方面中，車輛還可以包括第一探測器，其探測與第一氣罐的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量。車輛側(cè)控制器可以使用由第一探測器探測的信息作為用于判斷是否已經(jīng)完成預(yù)定量的氣體的供應(yīng)的指標(biāo)。根據(jù)該構(gòu)造，與第一氣罐的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量的實際探測信息的應(yīng)用使得可以適當(dāng)判斷第一氣罐的SoC是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值。在上述構(gòu)造中，車輛側(cè)控制器可以作出是否已經(jīng)完成預(yù)定量的氣體的供應(yīng)的判斷。在上述構(gòu)造中，車輛還可以包括發(fā)射器，其通過通信將由第一探測器探測的信息傳送至在氣站處設(shè)置的接收器。根據(jù)該構(gòu)造，可以在氣站側(cè)獲得與第一氣罐的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量。這使得氣站側(cè)可以判斷氣體是否連續(xù)供應(yīng)到第一氣罐。在上述構(gòu)造中，車輛還可以包括第二探測器，其探測與第二氣罐的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量。發(fā)射器還可以將由第二探測器探測的信息通過信號通信傳送至在氣站側(cè)處提供的接收器。根據(jù)該構(gòu)造，可以適當(dāng)判斷第二氣罐的SoC是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值，且還使氣站側(cè)可以獲得與第二氣罐的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量。在上述構(gòu)造中，可以通過定時裝置控制截流閥操作和停止的時刻。根據(jù)該構(gòu)造，當(dāng)從氣站提供氣體時，可以適當(dāng)控制截流閥的驅(qū)動。在流量限制機(jī)構(gòu)由流量調(diào)節(jié)閥構(gòu)造的情況下，可以如下方式執(zhí)行控制例如在開始提供氣體時減少供應(yīng)到第一氣罐的氣體量。因此，在氣體供應(yīng)期間，可以使第一和第二氣罐的SoC彼此基本相同，使得可以抑制兩個氣罐的過量充填和充填量不足。在上述構(gòu)造中，車輛還可以包括車輛側(cè)控制器，其控制流量調(diào)節(jié)閥的開度。車輛側(cè)控制器可以控制流量調(diào)節(jié)閥的開度，使得在從氣站供應(yīng)氣體時第一和第二氣罐的充填狀態(tài)彼此基本相同。根據(jù)該構(gòu)造，可以通過對流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行電控制來限制兩個氣罐的過量充填和充填量不足。在上述構(gòu)造中，可以通過定時裝置控制流量調(diào)節(jié)閥的操作和停止的時刻。在上述構(gòu)造中，流量調(diào)節(jié)閥可以是機(jī)械閥，該機(jī)械閥的開度被控制成使得在從氣站供應(yīng)氣體時第一和第二氣罐的充填狀態(tài)彼此基本相同。根據(jù)該構(gòu)造，無需對流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行電控制，且因此可以在氣體從氣站供應(yīng)期間抑制車輛的電力消耗。
在上述構(gòu)造中，車輛還可以包括燃料電池，其利用充填在氣罐中的氣體來產(chǎn)生電；以及蓄電池，其存儲燃 料電池中產(chǎn)生的電力。在氣罐被充氣時，可以通過利用存儲在蓄電池中的電力來操作流量調(diào)節(jié)閥。


參考附圖，將在下文說明本發(fā)明的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)重要性，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，且其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛以及氣站的構(gòu)造示意圖；圖2是示出根據(jù)第一實施例的對車輛執(zhí)行充填過程的流程圖；圖3A至圖3C是示出針對散熱性較高的氣罐進(jìn)行充填控制時，比較例的氣罐壓力、氣罐溫度和氣罐的SoC與充填時間的關(guān)系的示意圖；圖4A至圖4C是示出針對散熱性較低的氣罐進(jìn)行充填控制時，比較例的氣罐壓力、氣罐溫度和氣罐的SoC與充填時間的關(guān)系的示意圖；圖5A至圖5C是示出根據(jù)第一實施例執(zhí)行充填控制時，氣罐壓力、氣罐溫度和氣罐的SoC與充填時間的關(guān)系的不意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的車輛以及氣站的構(gòu)造示意圖；圖7A至圖7C是示出根據(jù)第二實施例執(zhí)行充填控制時，氣罐壓力、氣罐溫度和氣罐的SoC與充填時間的關(guān)系的不意圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的燃料電池運行車輛的構(gòu)造示意圖，其可應(yīng)用于第一和第二實施例并不出作為中央兀件的電力系統(tǒng)。
具體實施例方式以下將參考附圖來說明根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛。將結(jié)合燃料電池運行車輛進(jìn)行以下說明，在車輛中安裝了燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)包括通過燃料氣體(例如，氫氣)和氧化氣體(例如，空氣)等之間的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電的燃料電池。此外，氫氣的充填采用將氫氣從氣站供應(yīng)到車輛的氣罐的一種方式。第一實施例如圖I中所示，氣體充填系統(tǒng)例如包括作為氣站的氫氣站2以及利用氫氣行駛的車輛3。氫氣站2包括發(fā)送氫氣的分配器21。充填軟管22連接至分配器21。充填噴嘴23，也稱為充填耦接頭，被附接至充填軟管22的端部。充填噴嘴23在充填氫氣時連接至車輛3。將各種信息發(fā)送至車輛3并從車輛3接收各種信息的通信裝置25提供在充填噴嘴23的末端部。由通信裝置25接收的信息發(fā)送至控制器26?？刂破?6構(gòu)造為包括CPU、R0M和RAM的微型計算機(jī)?？刂破?6基于從通信裝置25通過控制器26接收的與車輛3方有關(guān)的信息、通過控制在氫氣站2處提供的各種器具等來控制進(jìn)入到車輛3中的氫氣的充填流速和充填量。此外，利用通信裝置25，控制器26將在氫氣站2處可利用的信息發(fā)送至車輛3側(cè)。車輛3包括兩個氣罐30a和30b、容器32、供應(yīng)通路34、通信裝置36以及控制器38。氣罐30a和30b中的氫氣通過供應(yīng)管線(未示出)供應(yīng)到燃料電池。氣罐30a和30b通過供應(yīng)通路34與容器32并聯(lián)。經(jīng)由容器32和供應(yīng)通路34，將氫氣從氫氣站2供應(yīng)到氣罐30a 和 30b。容器32是充填氫氣時連接至充填噴嘴23的部分，且其例如提供在車輛3的有蓋箱中。通信裝置36提供在容器32附近。當(dāng)容器32和充填噴嘴23連接時，允許通信裝置25和通信裝置36之間的通信。提供通信裝置36用于車輛與氫氣站2進(jìn)行通信，且其具有通信接口，例如諸如紅外通信的無線通信。順便提及，容器32具有內(nèi)建止回閥，其防止外部氫氣逆流等。供應(yīng)通路34構(gòu)成用于使氫氣從容器32流至氣罐30a和30b的流動通道，并在沿著路徑的中間點處分成兩支。供應(yīng)通路34具有用于氣罐30a的分支通道34a、用于氣罐30b的分支通道34b以及在分支通道34a和34b的上游提供的公共通道34c。在氫氣從容器32流動至氣罐30a的流動通道中，公共通道34c是供應(yīng)通路34的一部分且由氣罐30a和30b共享。分支通道34a和34b是從公共通道34c的下游端34d (即雙分支點)延伸至相應(yīng)的氣罐30a和30b的流動通道。上述分支通道34a和34b可以由提供在氣罐30a和30b外部的氣體管線以及提供在分別附接至氣罐30a和30b的開口部的閥組件(未示出)中的流動通道部構(gòu)造，以便與氣體管線進(jìn)行連通。在供應(yīng)通路34中，僅有分支通道34a提供有截流閥40，其接通和斷開由控制器38來控制。雖然在本實施例中，截流閥40例如由電磁力驅(qū)動，但這并不是限制性的。截流閥40可以是各種其他類型。氣罐30a和30b是用于燃料電池的氫氣供應(yīng)源，氣罐30a和30b例如是高壓氣罐，其能夠保存例如35MPa或70MPa的氫氣。這種類型的氣罐30a和30b均在桶部兩端具有肩部。兩肩部中的至少一個具有附接閥組件的開口部。氣罐30a和30b具有層疊結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)處具有襯里層且外側(cè)具有諸如FRP層等的加固層。這里應(yīng)注意的是，氣罐的散熱性通常根據(jù)氣罐的規(guī)格變化，該規(guī)格例如是形成氣罐的材料、氣罐的配給[s2](長度、直徑、容積、表面積等)等。例如，在將鋁用作氣罐的襯里層的情況下，其散熱性好于樹脂(聚乙烯等)用作襯里層的情況。此外，氣罐的散熱性還根據(jù)襯里層中的樹脂的特性和化合物比例而變化。此外，氣罐的散熱性還根據(jù)長度與直徑的比例、容積與表面積的比例等而變化。在氣罐的散熱性高的情況下，在充填氣罐而導(dǎo)致的溫度上升速率(溫度上升量)和壓力上升速率(壓力上升量)低于氣罐的散熱性不高的情況。本實施例中的氣罐30a和30b的散熱性彼此不同。具體而言，氣罐30a的散熱性較高。例如，氣罐30a的襯里層由鋁形成，且氣罐30b的襯里層由樹脂形成。在本實施例中，氣罐30b的直徑大于氣罐30a，并提供有FRP的厚層，用于保證大直徑氣罐所需的強度，且因此其比氣罐30a的散熱性低。溫度傳感器42a和42b分別設(shè)置在氣罐30a和30b內(nèi)部，并分別探測反映氣罐30a和30b中的氫氣溫度(以下稱為“氣罐溫度Ta”和“氣罐溫度Tb”)的溫度。溫度傳感器42a和42b例如提供在上述閥組件的流動通道部中。壓力傳感器44a和44b分別探測反映氣罐30a和30b中的氫氣壓力(以下稱為“氣罐壓力Pa”和“氣罐壓力Pb”)的壓力。壓力傳感器44a和44b可以分別設(shè)置在氣罐30a和30b的內(nèi)部，并還可以設(shè)置在氣罐30a和30b的直接上游提供的上述氣體管線部中。順便提及，在本實施例中，溫度傳感器42a和壓力傳感器44a中的至少一個可以對應(yīng)于本發(fā)明中的“第一探測器”。類似地，溫度傳感器42b和壓力傳感器44b中的至少一個、可以對應(yīng)于本發(fā)明中的“第二探測器”?？刂破?8被構(gòu)造為其中包括CPU、R0M和RAM的微型計算機(jī)，并控制車輛3。CPU根據(jù)控制程序來執(zhí)行所需的計算，并執(zhí)行各種處理和控制，例如截流閥40的接通和斷開。ROM存儲CPU處理的控制程序和控制數(shù)據(jù)，且RAM主要用作用于控制處理的工作區(qū)。控制器38連接至通信裝置36、溫度傳感器42a和42b、壓力傳感器44a和44b等，并通過使用通信裝置36將得自車輛3處可利用的信息發(fā)送至氫氣站2。從控制器38發(fā)送至氫氣站2的信息的示例是與氣罐溫度Ta和氣罐壓力Pa有關(guān)、示出與氣罐30a的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量的探測信息以及與氣罐溫度Tb和氣罐壓力Pb有關(guān)、示出氣罐30b的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量的探測信肩、O以下參考圖2來說明氣體充填系統(tǒng)的將氫氣充填至車輛3的過程。順便提及，這種操作通過控制器26和控制器38而被適當(dāng)執(zhí)行。在步驟S I中，在充填噴嘴23連接至容器32的狀態(tài)下，在分配器21被驅(qū)動時開始充填。在充填開始時，接通截流閥40，使得從充填噴嘴23放出的氫氣供應(yīng)到氣罐30a和 30b。在充填氫氣期間，監(jiān)控具有較好散熱性的氣罐30a的SoC (步驟S2)。本文所述的SoC是指氣罐中的氫氣的充填百分比，且其基于氣體密度來計算。具體而言，通過使用氣體密度函數(shù)來計算氣罐的SoC，該函數(shù)的參數(shù)包括氣罐中氫氣的溫度和壓力(即氣罐溫度和氣罐壓力)。因此，在步驟S2的充填期間，適當(dāng)輸入(例如每幾秒)氣罐30a的氣罐溫度Ta和氣罐壓力Pa，且將輸入信息暫時存儲在控制器38中，例如存儲在RAM中，且輸入信息隨后從通信裝置36發(fā)送至通信裝置25。由此，氫氣站2側(cè)的控制器26在適當(dāng)充填期間獲得氣罐溫度Ta和氣罐壓力Pa，并計算氣罐30a的SoC。因此，監(jiān)控氣罐30a的SoC。在充填氫氣期間，在充填流速表中查詢氣罐溫度Ta和氣罐壓力Pa，并執(zhí)行控制以實現(xiàn)預(yù)定充填流速。直到監(jiān)控氣罐30a的SoC達(dá)到100% (即完全充滿狀態(tài))，才執(zhí)行將氫氣充填到氣罐30a和30b (步驟S3中是否，則進(jìn)行步驟S4)。當(dāng)氣罐30a的SoC達(dá)到100% (步驟S3中為是)時，根據(jù)控制器38發(fā)出的命令來斷開截流閥40 (步驟S5)。由此，終止將氫氣供應(yīng)到氣罐30a且繼續(xù)將氫氣供應(yīng)到氣罐30b。接著，SoC監(jiān)控目標(biāo)從氣罐30a變?yōu)闅夤?0b，且其判斷氣罐30b的SoC是否已經(jīng)達(dá)到100% (步驟S6)。在基于氣罐溫度Tb和氣罐壓力Pb而適當(dāng)計算氣罐30b的SoC時執(zhí)行該判斷過程?？梢匀缤跉夤?0a的情況下執(zhí)行SoC的計算，即，控制器38輸入氣罐溫度Tb和氣罐壓力Pb，且隨后通過利用通信而將輸入信息傳送至控制器26。隨后，直到監(jiān)控氣罐30b的SoC達(dá)到100%，才繼續(xù)將氫氣充填進(jìn)氣罐30b (步驟S6中為否，則進(jìn)行至步驟S7)。當(dāng)氣罐30b的SoC達(dá)到100% (步驟S6中為是)時，終止從氫氣站2將氫氣供應(yīng)到車輛3，并結(jié)束一系列充填過程(步驟S8)。通過比較圖3A至3C以及圖4A至4C的情況來說明上述實施例的操作和效果。圖3A至3C以及圖4A至4C都涉及將氫氣充填進(jìn)沒有配備有圖I中所示的截流閥40的車輛3中的情況。圖3A至3C涉及根據(jù)高散熱性的氣罐30a而控制充填的情況，且圖4A至4C涉及根據(jù)低散熱性的氣罐30b而控制充填的情況。如圖3B中所示，具有高散熱性的氣罐30a在充填期間經(jīng)歷比具有低散熱性的氣罐30b的溫度上升更小。因此，如圖3C中所示，在從充填開始經(jīng)過特定時間量的階段時，具有高散熱性的氣罐30a具有較高的SoC。因此，如果根據(jù)具有高散熱性的氣罐30a控制充填，則氣罐30a的SoC達(dá)到100%時，而氣罐30b的SoC并未達(dá)到100 %，而是處于充填量不足的狀態(tài)(參見圖3C)。另一方面，如果根據(jù)具有低散熱性的氣罐30b控制充填，則氣罐30b的SoC達(dá)到100 %時，而氣罐30a的SoC超過100 %，且變得過度充填(參見圖4C)。順便提及，圖3A至3C中所示的時間h小于圖4A至4C中所示的時間t2。另一方面，根據(jù)該實施例，如圖5A至5C所示執(zhí)行氫氣的充填。具體而言，首先根據(jù)具有高散熱性的氣罐30a來控制充填。在當(dāng)氣罐30a的SoC達(dá)到100%的時間^處，暫停充填氣罐30a(參見圖2中所示的步驟SI至S5)。此后，根據(jù)具有低散熱性的氣罐30b來控制充填。在當(dāng)氣罐30b的SoC達(dá)到100%的時間t2處，終止充填氣罐30b(參見圖2中所示的步驟S6至S8)。因此，根據(jù)該實施例，氣罐30a和30b能夠被完全充滿，并能夠避免氣罐的過度充填和充填量不足。具體地，在該實施例中，截流閥40的提供使得可以在氣罐30a完全充滿時繼續(xù)充 填氣罐30b。因此，在整個車輛3中，可以增加氫氣的充填百分比和充填量。此外，因為截流閥40僅提供在氣罐30a側(cè)，所以使組件數(shù)目和成本能夠低于分別提供截流閥以用于各個氣罐的情況。此外，因為截流閥40用作用于限制供應(yīng)到氣罐30a的氫氣量的流動控制機(jī)構(gòu)，所以與流量限制機(jī)構(gòu)由分支通道34a的管線構(gòu)造(例如通過這種調(diào)整以壓縮流動通道)的情況相比，使流量限制機(jī)構(gòu)簡單。此外，對于判斷氣罐30a或30b的SoC是否已經(jīng)達(dá)到100%的指標(biāo)來說，即判斷預(yù)定量的供應(yīng)是否已經(jīng)完成(例如，步驟S3和S6)來說，充填期間的氣罐溫度Ta和氣罐壓力Pa用于氣罐30a，且充填期間的氣罐溫度Ta和氣罐壓力Pa用于氣罐30b。因此，在充填期間對于彼此不同的SoC的氣罐30a和30b中的每個，可以獨立地精確計算SoC，且所需充填量適當(dāng)?shù)爻涮钸M(jìn)氣罐中。接下來，將說明第一實施例的變型例。以下變型例彼此適用。第一變型例根據(jù)圖2中所示的過程而充填的氣罐30a和30b的SoC無需達(dá)到100%，而可以是低于100%的預(yù)定值。例如，在充填時，用戶指定充填量或用于充填的預(yù)算，針對氣罐30a和30b中的每個獨立計算與充填量或用于充填的預(yù)算相對應(yīng)的SoC，且到氣罐30a和30b中的充填被執(zhí)行成與所計算的氣罐30a和30b的SoC相對應(yīng)。此外，根據(jù)圖2中所示的過程而充填的氣罐30a和30b的SoC無需彼此相同。例如，可以通過在圖2中的步驟S3中判斷氣罐30a的SoC是否大于90%且在步驟S6中隨后判斷氣罐30b的SoC是否大于80%來計算氣罐30a和30b的SoC。第二變型例氣罐的數(shù)量不限于上述構(gòu)造的兩個，而可以是三個或多個。例如，在具有彼此不同的散熱性的三個氣罐并聯(lián)至容器32的情況下，足夠的是，與第一和第二最高的散熱性的氣罐相對應(yīng)的分支通道提供有截流閥，且所述截流閥以如下順序斷開氣罐的SoC按照它們的散熱性的降序次序達(dá)到100%。在另一示例中，還允許采用如下構(gòu)造其中兩個氣罐具有相同散熱性且一個或多個其他氣罐具有另一或其他散熱性。還在該示例情況下，足夠的是，與一個或多個高散熱性的氣罐相對應(yīng)的一個或多個分支通道提供有一個或多個截流閥，且執(zhí)行與上述基本相同的控制。第三變型例圖2中所示的監(jiān)控過程(SoC的計算)還可以通過車輛3側(cè)處的控制器38而不是氫氣站2側(cè)處的控制器26來執(zhí)行。例如，圖2中所示的步驟S2中的監(jiān)控可以通過基于暫時存儲的氣罐溫度Ta和氣罐壓力Pa適當(dāng)計算氣罐30a的SoC，來在控制器38中執(zhí)行。此外，根據(jù)氣罐30a和30b判斷SoC是否已經(jīng)達(dá)到100% (圖2中所示的步驟S3和S5)還可以由控制器38執(zhí)行。第二實施例以下參考圖6說明根據(jù)第二實施例的車輛3。第二實施例與第一實施例的區(qū)別在于使用流量調(diào)節(jié)閥46來代替截流閥40作為用于限制供應(yīng)到氣罐30a的氫氣量的流動控制機(jī)構(gòu)。第二實施例中的其他構(gòu)造與第一實施例相同，因此用相同附圖標(biāo)記表示與第一實施例相同的部件，并且將不再贅述。通過控制器38控制流量調(diào)節(jié)閥46的開度 ，以便減少到氣罐30a的氫氣流量。本實施例中，例如通過電磁力來操作流量調(diào)節(jié)閥46，但并不限于此。即，也可以使用各種其他類型的流量調(diào)節(jié)閥。通過經(jīng)由步進(jìn)電動機(jī)控制閥體相對于閥座的位置來控制流量調(diào)節(jié)閥46的開度。在本實施例中，如圖7C中所示，通過控制器38控制流量調(diào)節(jié)閥46的開度，使得在將氫氣從氫氣站2供應(yīng)到車輛3期間使氣罐30a和30b的SoC彼此基本相同。具體而言，從充填開始時，控制流量調(diào)節(jié)閥46的開度以將氫氣充填進(jìn)氣罐30a和30b，使得兩個氣罐的SoC彼此基本相同。在以此方式執(zhí)行充填中，使氣罐30a中的壓力上升小于氣罐30b中的壓力上升，如圖7A中所示，且使氣罐30a中的壓力上升還小于圖5中所示的氣罐30a中的壓力上升。因此，根據(jù)該實施例，氣罐30a和30b的SoC從充填開始直至充填結(jié)束可以被保持為彼此基本相同。隨后，如果當(dāng)兩個氣罐的SoC達(dá)到預(yù)期值(例如100%)時結(jié)束充填，則使氣罐30a和30b的SoC可以彼此基本上相同，使得過量充填和充填量不足能夠被限制。此夕卜，因為僅在氣罐30a側(cè)上提供流量調(diào)節(jié)閥46，所以能夠減少組件數(shù)目和成本。順便提及，在第二實施例中，氣罐30a和30b的SoC還可以基于兩個氣罐的氣罐溫度Ta和Tb以及氣罐壓力Pa和Pb進(jìn)行監(jiān)控，以便將它們的SoC保持為彼此基本相同。在這種情況下，足夠的是，通過控制器26和38之一來監(jiān)控兩個氣罐的SoC。對于第二實施例的其他形式來說，可以將第一實施例的第二變型例應(yīng)用至第二實施例。例如，在散熱性彼此不同的氣罐與容器32并聯(lián)的情況下，流量調(diào)節(jié)閥提供在與第一和第二最高的散熱性的氣罐相對應(yīng)的分支通道上，并控制流量調(diào)節(jié)閥的開度，使得所有氣罐的SoC相同。此外，根據(jù)該實施例的另一形式，流量調(diào)節(jié)閥46還可以是機(jī)械類型，而不是電控類型。例如，將流量調(diào)節(jié)閥46的下游側(cè)上的二次壓力引入到流量調(diào)節(jié)閥46的壓力腔中，且該引入的二次壓力移動隔板，使得連接至隔板的閥體相對于閥座移動。因此，可以控制流量調(diào)節(jié)閥46的開度，使得在充填期間，其SoC變化(或增大)時使氣罐30a和30b的SoC彼此基本上相同。根據(jù)上述機(jī)械型流量調(diào)節(jié)閥46，無需用于驅(qū)動流量調(diào)節(jié)閥46的電力，使得可以限制充填期間的車輛3的電力消耗。第三實施例以下參考圖8來說明可適用于第一和第二實施例的根據(jù)第三實施例的燃料電池運行車輛的電力系統(tǒng)。如圖8中所示，氣罐30a和30b提供有供應(yīng)管線52，其將氫氣供應(yīng)到燃料電池50，且該系統(tǒng)與供應(yīng)通路34不同?？刂迫剂想姵?0的輸出電壓的高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54連接至燃料電池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是用于高電壓(例如，超過12V的電壓)的附件，例如壓力進(jìn)給氧化氣體至燃料電池50的空氣壓縮機(jī)、以循環(huán)模式將氫廢氣供應(yīng)到燃料電池50的氫泵。電存儲裝置58是可充放電的二次電池，其用作高電壓電存儲裝置。電存儲裝置58例如經(jīng)由與燃料電池50并聯(lián)的高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54被連接至車輛3的牽引電動機(jī)。低電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器60電連接在高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54和電存儲裝置58之間。低電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器60降低高電壓電路側(cè)處的直流電的一部分的電壓，并將降低的直流電力供應(yīng)到低電壓電路側(cè)。電壓降低的直流電力部分地用于為低電壓蓄電池62充電，且部分地用作驅(qū)動低電壓附件64的電力。低電壓蓄電池62用作用于低電壓(例如12V)的電存儲裝置，且其是例如鎳金屬氫化物電池或鋰離子電池的二次電池。低電壓附件64是在低電壓下驅(qū)動的各種器具且與高電壓附件56不同。被認(rèn)為是低電壓附件64的裝置例如是上述圖I中所示的溫度傳感器42a和42b、壓力傳感器44a和44b、通信裝置36等，以及截流閥40，圖5中所示的電動型流量調(diào)節(jié)閥46等。低電壓附件64和控制器38還由作為電源的低電 壓蓄電池62提供的電力驅(qū)動。例如，當(dāng)車輛3處于熄火狀態(tài)(以下稱為“IG0FF”)時，燃料電池50不產(chǎn)生電力，且因此從低電壓蓄電池62提供用于低電壓附件64和控制器46的電力?？刂破?8電連接至高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器54、低電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器60等?？刂破?8提供有計時器70，其用于測量各種時間量。計時器70還可獨立于控制器38而提供。在根據(jù)第一和第二實施例將氫氣充填進(jìn)車輛3的情況下，車輛3處于熄火狀態(tài)IG0FF。因此，在氫充填期間，低電壓蓄電池62為低電壓附件64 (其包括截流閥40或流量調(diào)節(jié)閥46)和控制器38供應(yīng)電力，使得執(zhí)行截流閥40或流量調(diào)節(jié)閥46的控制。因此，例如截流閥40能夠在圖2中所示的步驟SI中保持接通，且截流閥40能夠在步驟S5中斷開。隨后，結(jié)束氫氣充填后，結(jié)束從低電壓蓄電池62向低電壓附件64供應(yīng)電力等。在本實施例中，即使在將氫氣充填進(jìn)車輛3期間也能夠電操作截流閥40、流量調(diào)節(jié)閥46等，且可以適當(dāng)執(zhí)行上述充填控制。順便提及，還可以由計時器70控制在充填期間驅(qū)動截流閥40和流量調(diào)節(jié)閥46以及停止驅(qū)動它們的時刻。例如，可以通過計時器70控制將電力供應(yīng)到截流閥40和流量調(diào)節(jié)閥46的開始(即驅(qū)動這些閥)以及供應(yīng)的結(jié)束(即，停止驅(qū)動這些閥)，使得在將充填噴嘴23連接至容器32的操作之后或車輛3的有蓋箱的燃料蓋打開之后將電力供應(yīng)到截流閥40和流量調(diào)節(jié)閥46持續(xù)預(yù)計時間(例如，30分鐘)。實施例及其變型例的具有氣罐的車輛不僅可適用于供應(yīng)有氫氣，而且可適用于其他燃料氣體，例如天然氣等。此外，本發(fā)明不僅適用于輪式車輛，而且也適用于配備有以從外界充填氣體為目的的燃料罐的其他移動單元，例如飛機(jī)、船舶和艇、機(jī)器人等。雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的實施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所述實施例或構(gòu)造。相反，本發(fā)明旨在涵蓋各種變型和等效設(shè)置。此外，雖然所公開的本發(fā)明的各種元件示于各個示例組合和構(gòu)造中，但包括更多、更少或僅包括單個元件的其他組合和構(gòu)造也落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車輛，其特征在于包括 第一氣罐，所述第一氣罐具有第一散熱性； 第二氣罐，所述第二氣罐具有低于所述第一散熱性的第二散熱性； 公共通道，所述公共通道作為將氣體從外部氣站供應(yīng)到所述第一和第二氣罐的供應(yīng)通路；以及 第一分支通道和第二分支通道，所述第一分支通道和第二分支通道分別從所述公共通道分支至所述第一和第二氣罐， 其中，所述第一分支通道設(shè)置有流量限制機(jī)構(gòu)，該流量限制機(jī)構(gòu)能夠限制供應(yīng)至所述第一氣罐的氣體量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛，其中， 所述流量限制機(jī)構(gòu)是截流閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，還包括 車輛側(cè)控制器，所述車輛側(cè)控制器控制所述截流閥的接通和斷開， 其中，當(dāng)從所述氣站將氣體供應(yīng)至所述車輛時，所述車輛側(cè)控制器在所述截流閥接通的同時允許氣體供應(yīng)至所述第一和第二氣罐，隨后在完成向所述第一氣罐供應(yīng)預(yù)定量的氣體后，所述車輛側(cè)控制器斷開所述截流閥以使氣體僅供應(yīng)至所述第一和第二氣罐中的所述第二氣罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，還包括 車輛側(cè)控制器，所述車輛側(cè)控制器控制所述截流閥的接通和斷開， 其中，如果用戶指定了在氣體從所述氣站供應(yīng)到所述車輛中時的充填量或者用于充填的預(yù)算，則所述車輛側(cè)控制器計算與該充填量或該用于充填的預(yù)算相對應(yīng)的所述第一和第二氣罐的充填狀態(tài)，并且 其中，所述車輛側(cè)控制器允許將氣體供應(yīng)至所述第一和第二氣罐，以使得根據(jù)所計算的充填狀態(tài)來執(zhí)行所述第一和第二氣罐的充填。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛，還包括 第一探測器，所述第一探測器探測與所述第一氣罐的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量； 其中，所述車輛側(cè)控制器使用由所述第一探測器探測的信息作為用于判斷是否已經(jīng)完成所述預(yù)定量的氣體的供應(yīng)的指標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛，其中， 所述車輛側(cè)控制器進(jìn)行所述的是否已經(jīng)完成所述預(yù)定量的氣體的供應(yīng)的判斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛，還包括 發(fā)射器，所述發(fā)射器通過通信將由所述第一探測器探測的信息傳送至在所述氣站處設(shè)置的接收器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛，還包括 第二探測器，所述第二探測器探測與所述第二氣罐的內(nèi)部有關(guān)的狀態(tài)量， 其中，所述發(fā)射器通過通信還將由所述第二探測器探測的信息傳送至所述接收器。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一項所述的車輛，其中， 通過定時裝置來控制所述截流閥操作和停止的時刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛，其中，所述流量限制機(jī)構(gòu)是流量調(diào)節(jié)閥。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輛，還包括 車輛側(cè)控制器，所述車輛側(cè)控制器控制所述流量調(diào)節(jié)閥的開度， 其中，所述車輛側(cè)控制器控制所述流量調(diào)節(jié)閥的所述開度，以使得在從所述氣站供應(yīng)氣體時所述第一和第二氣罐中的充填狀態(tài)彼此基本相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的車輛，其中， 通過定時裝置來控制所述流量調(diào)節(jié)閥操作和停止的時刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輛，其中， 所述流量調(diào)節(jié)閥是機(jī)械閥，該機(jī)械閥的開度被控制成以使得在從所述氣站供應(yīng)氣體時的所述第一和第二氣罐的充填狀態(tài)彼此基本相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13任一項所述的車輛，還包括 燃料電池，所述燃料電池利用在所述氣罐中充填的氣體產(chǎn)生電力；以及 蓄電池，所述蓄電池存儲所述燃料電池中產(chǎn)生的電力，其中，在將氣體充填進(jìn)所述氣罐時，通過利用在所述蓄電池中存儲的電力來操作所述流量調(diào)節(jié)閥。
全文摘要
提供一種車輛(3)，其配備氣罐(30a，30b)，其具有公共通道(34c)以及從作為充填通路(34)的公共通道(34c)分支至氣罐(30a，30b)的分支通道(34a，34b)，氣體通過充填通路(34)從外部氣站(2)供應(yīng)到氣罐(30a，30b)。氣罐(30a)比氣罐(30b)的散熱性好。僅為與氣罐(30a)相對應(yīng)的分支通道(34a)提供有能夠限制供應(yīng)到氣罐(30a)的氣體量的截流閥(40)或流量調(diào)節(jié)閥(46)。
文檔編號B60K15/077GK102762403SQ201180009582
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月15日
發(fā)明者矢橋洋樹, 石戶谷盡生 申請人:豐田自動車株式會社