用于充注具有燃料电池驱动器的机动车的氢罐的方法和机动车与流程

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用于充注具有燃料电池驱动器的机动车的氢罐的方法和机动车

背景技术：

1.氢罐的充注量取决于氢罐中允许的最大罐压力。罐压力又取决于氢罐中氢的温度。因此，在环境温度升高时，罐压力会增大。
2.因此，具有氢罐的机动车辆通常不会以期望的高充注量充注，例如对于当前环境温度最大的充注量，因为在氢的温度升高时，罐压力例如由于环境温度的升高将会超过允许的最大罐压力。
3.与之相应地，已知仅如此程度地充注氢罐，使得罐压力本身在非常高的环境温度下也保持低于允许的最大罐压力。

技术实现要素：

4.根据第一方面，本发明涉及一种用于充注具有燃料电池驱动器的机动车的氢罐的方法，其中，该方法具有以下步骤：(a)确定机动车辆投入运行的第一运行时间点和机动车投入运行的第一运行地点，(b)求取在第一运行地点处在第一运行时间点预测的最大环境温度，和(c)对氢罐充注氢，直至氢罐中的罐压力达到在一罐温度下允许的最大罐压力，其中，对于罐温度适用：罐温度＝[最大环境温度，最大环境温度+10k]。
[0005]
尤其，对于罐温度可以适用：罐温度＝[最大环境温度，最大环境温度+5k]或罐温度＝[最大环境温度，最大环境温度+2k|。换言之，氢罐仅如此程度地充注，使得罐温度至少相应于最大环境温度并且至多相应于最大环境温度加上10k，尤其加上5k并且此外尤其加上2k。
[0006]
据此，借助根据本发明的方法能够在机动车稍后计划的投入运行之前使在充注时氢罐的充注量最大化。借助根据本发明的方法，由此在考虑到稍后投入运行时的状况下，氢罐最大程度地充注。由此提高了行程范围并且减少了所需的充注过程数量。
[0007]
例如，按照根据本发明的方法，机动车可以在晚上或夜间被充注，其中，第一运行时间在次日早晨。相应地，夜间温度较低，并且氢罐不允许最大程度地被充注，因为否则在温度高于夜间的次日早晨，罐压力将超过最大允许的罐压力。
[0008]
然而，借助预测的最大环境温度不必考虑不可能的和过高的安全系数，即可能的过高环境温度，以避免罐压力超过最大允许的罐压力。
[0009]
而是，预测在第一运行地点，即使用地点处和在第一运行时间点，即使用时间点的环境温度就足够了。在此，安全系数可以高于预侧的最大环境温度10k、尤其5k或2k。
[0010]
例如，可以借助已知的天气数据或天气预报来提供预测的最大环境温度。例如，可以通过互联网获得天气数据或天气预报。替代地或附加地，可以考虑在前几天在该时间和地点在机动车上测量到的环境温度。
[0011]
例如，可以由车辆使用者手动地预给定第一运行时间点和第一运行地点。这可以借助在机动车上输入实现。替代地或附加地，这可以借助机动车与车辆使用者的外部设备，例如智能手机的接口实现。智能手机可以具有能够被机动车读取的日历。相应地，机动车可
以设置为用于根据外部设备的数据，例如智能手机的日历自动提供第一运行时间点和第一运行地点。在此也可以借助gps数据求取第一运行地点。附加地或替代地，第一运行时间点和第一运行地点可以由机动车固定地预给定。此外可以设置，第一运行时间点和第一运行地点由机动车根据机动车的使用特征来确定。换言之，可以设置学习算法，机动车借助该学习算法学习并求取车辆使用者的运行时间点和运行地点。
[0012]
允许的最大罐压力取决于氢罐。例如，允许的最大罐压力可以为875bar。
[0013]
优选地，罐温度相应于预测的最大环境温度或基本上相应于预测的最大环境温度。罐温度基本上相应于预测的最大环境温度包含至多1k的由技术引起的偏差和/或略微的偏差。由此，可以在考虑到预测的最大环境温度的情况下最大程度地充注氢罐，因此使具有燃料电池驱动器的机动车的行程范围最大化。
[0014]
此外优选地，该方法还具有以下步骤：如果确定罐压力将超过允许的最大罐压力，则对氢罐卸载压力。因此，为此提供了一种解决方案，使得出现罐压力将与预期相反地超过允许的最大罐压力的场景。因此可以避免氢罐的损坏。
[0015]
例如，这种场景可以是在第一运行时间点时或之前和/或在第一运行地点处的天气和从而实际环境温度与预测相反地变化。另一示例性场景可以是预计的运行时间点偏移或机动车未投入运行。然后，环境温度可能升高到预测的最大环境温度以上，并且也可能引起罐压力升高到允许的最大罐压力以上。
[0016]
在此优选地，求取环境温度是否将超过在机动车投入运行之前的罐温度，以确定罐压力是否将超过允许的最大罐压力。替代地或附加地，可以主动监测罐压力，以确定是否预计超过该允许的最大罐压力。例如，可以通过超过刚好低于允许最大罐压力的预定罐压力的极限实现这种确定。两种确定都能够实现在此对可能的变化，例如天气，或超过第一运行时间而没有启动机动车做出反应。
[0017]
在此可以是，通过机动车的燃料电池驱动器在机动车不运动的情况下投入运行来卸载压力。因此，机动车例如可以针对稍后的运行被适应性调节。替代地或附加地，可以运行至少一个座椅加热装置，可以为挡风玻璃和/或后视镜除霜和/或可以安装软件更新。就此而言，利用来自氢罐的氢运行燃料电池驱动器包括在机动车的运行或机动车的投入运行中。以便与预测相反地可以高效地利用过多充注的氢，而不超过允许的最大罐压力。
[0018]
尤其，在此优选地，通过使燃料电池驱动器投入运行，以便对机动车的电池充电而实现压力卸载。相应地，过多充注的氢可以被用于以简单且有利的方式降低罐压力，从而为机动车的电池充电。
[0019]
替代地或附加地优选的是，通过从氢罐中释放氢气实现压力卸载。为此可以使用氢罐的排气阀。释放的氢气可以用空气质量流稀释。压力卸载的这种变型是特别简单的并且因此不需要任何复杂的控制和编程。
[0020]
进一步替代地或附加地优选的是，机动车是自主行驶的机动车并且通过机动车自主地行驶实现压力卸载。这些行驶可以是空载行驶和/或驾驶服务行驶。在空载行驶的情况下，机动车在没有乘客的情况下行驶。在驾驶服务行驶的情况下，付费地用机动车运输乘客。为此，机动车可以具有用于与例如可以安装在智能手机上的驾驶服务应用程序耦合的接口。驾驶服务应用程序例如可以位于乘客的智能手机上，乘客借助驾驶服务应用程序来向具有否则太高罐压力的机动车请求驾驶服务。与之相应地，能够实现过多充注的氢的经
济利用。
[0021]
尤其，当机动车是自主行驶的机动车时，尤其可以自主地充注氢罐。在这种情况下，充注完全自动进行。自主行驶的机动车的车辆使用者则例如仅给定，其何时想从家离开，以便机动车自动将氢罐最大程度地充注。
[0022]
此外优选地，确定使机动车紧接着第一运行时间点之后投入使用的预计的第二运行时间点，其中，求取在第二运行时间点，例如在第一运行地点处预测的最大环境温度。优选地，在此可以确定使机动车紧接着第一运行时间点之后投入运行的预计的第二运行时间点以及必要时使机动车在第二运行时间点投入运行的第二运行地点，其中，求取在第二运行地点处在第二运行时间点预测的最大环境温度。这可以是有意义的，如果在机动车在第一运行时间点第一次启动时仅计划或进行短暂运行，在该短暂运行期间仅消耗来自氢罐的少量氢并且第二运行时间点明显更迟，使得在该第二运行时间点氢的温度可能更高，从而罐压力可能超过最大允许的罐压力。为此可以设置，确定机动车在第一运行时间点的第一运行时将消耗多少氢。
[0023]
最后，还优选的是，以两个彼此交替的时间间隔对氢罐充注氢，其中，在第一时间间隔中，氢流到氢罐中，直至氢罐中的氢达到允许的最大温度，在第二时间间隔中，没有氢流到氢罐中，使得氢罐中的具有允许最大温度的氢可以冷却。例如，允许的最大温度可以在80至90℃的范围内、尤其为85℃。
[0024]
因此，第一时间间隔和第二时间间隔交替。由此可以避免超过允许的最大温度。第二时间间隔可以通过氢罐中氢的主动冷却来加速。替代地和/或附加地，氢可以在流到氢罐之前被预冷却，例如预冷却到-20℃至-50℃的范围，尤其到-40℃。在相应预冷却的情况下，必要时可以取消间隔式的充注。
[0025]
根据第二方面，本发明涉及一种具有氢罐、燃料电池驱动器和用于控制对氢罐充注的控制系统的机动车，其中，该控制系统设置为用于执行根据本发明的第一方面的方法。
附图说明
[0026]
下面参照附图更详细地阐述本发明。由权利要求书、说明书或附图得出的所有特征，包含结构细节，单独地和以任意不同的组合对于本发明都是重要的。附图分别示意性地示出：
[0027]
图1根据本发明的机动车在充注时实施例的立体侧视图，和
[0028]
图2根据本发明的用于充注图1的机动车的方法的曲线图。
[0029]
具有相同功能和作用方式的元件在图1和图2中分别具有相同的附图标记。
具体实施方式
[0030]
图1示出根据本发明的具有未示出的燃料电池驱动器的机动车1在氢充注站6处充注时的实施例的立体侧视图。
[0031]
氢充注站6借助管路和充注连接到机动车1上。机动车1的氢罐2充注有来自氢充注站6的氢3。
[0032]
此外，机动车1具有电池4和控制系统5。电池4可以借助燃料电池驱动器和来自氢罐2的氢3进行充电。控制系统5用于控制充注过程。
[0033]
图2示出根据本发明的用于充注图1的机动车1的方法的曲线图。
[0034]
该曲线图示出氢3到氢罐2中的流量s或者说氢罐2充注以氢3、氢罐2中氢3的温度t和氢罐2中氢3的罐压力p。在此，在横坐标上绘制充注过程的时间t。在纵坐标上绘制氢的温度t和罐压力p。
[0035]
在第一时间间隔i中，氢3借助流量s.1被供应给氢罐2。在此，罐压力p和氢3的温度t升高，当温度t达到允许的最大温度t
max
时或之前，则中断流量s.1并且暂停充注过程。
[0036]
随后是第二时间间隔ii，其中等待时间t以使氢3冷却。可以主动地辅助冷却。
[0037]
紧接着第二时间间隔ii之后重新是另一第一时间间隔i，在该第一时间间隔i中，氢3借助流s.2被供应给氢罐2，直至达到允许的最大温度t
max
。紧接着又是第二时间间隔ii。
[0038]
该间隔式的充注过程一直持续直至达到罐压力p，该罐压力相应于在预测的最大环境温度t
u,max
下允许的最大罐压力p
max
。在此，预测的最大环境温度t
u,max
是在预计的第一运行时间点和在预计的第一运行地点处存在的温度。
[0039]
下面更详细地阐述示例性的应用场景。在夜间凌晨1点的环境温度为tu＝10℃。在该时间点，机动车1应被充注。然后机动车1应在次日早上8点投入运行。
[0040]
为了确定氢罐2中可以充注多少氢气3，根据对机动车1投入运行地点的天气预报预测早上8点的最大环境温度t
u,max
。在当前示例中，t
u,max
＝20℃。与之相应地，氢罐2可以一直充注以氢3，直至达到例如875bar的允许的最大罐压力p
max
和20℃的罐温度。
[0041]
如果现在与计划相反地，车辆未在上午8点投入运行，并且确定环境温度tu将升高到预测的最大环境温度t
u,max
＝20℃以上，这将导致罐压力升高超过最大罐压力p
max
。
[0042]
为了避免超过最大罐压力p
max
，例如可以使机动车1投入运行，以便对电池4进行充电、以便自主行驶或可以借助排气阀将氢2从氢罐3释放。

技术特征：

1.一种用于充注具有燃料电池驱动器的机动车(1)的氢罐(2)的方法，其中，该方法具有以下步骤：(a)确定所述机动车(1)应投入运行的第一运行时间点和所述机动车(1)应投入运行的第一运行地点，(b)求取在所述第一运行地点处在所述第一运行时间点预测的最大环境温度(t
u,max
)，和(c)对所述氢罐充注以氢(3)，直至所述氢罐(2)中的罐压力(p)达到在罐温度(t)下允许的最大罐压力(p
max
)，其中，对于所述罐温度(t)适用：罐温度(t)＝[最大环境温度(t
u,max
)，最大环境温度(t
u,max
)+10k]。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐温度(t)相应于预测的最大环境温度(t
u,max
)或基本上相应于预测的最大环境温度(t
u,max
)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还具有以下步骤：如果确定所述罐压力(p)将超过允许的最大罐压力(p
max
)，则对所述氢罐(2)进行压力卸载。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，求取所述环境温度(t
u
)是否将超过在所述机动车投入运行之前的所述罐温度，以便确定所述罐压力(p)是否将超过允许的最大罐压力(p
max
)。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述压力卸载通过以下方式实现：使燃料电池驱动器投入运行，以便对所述机动车(1)的电池(4)进行充电。6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述压力卸载通过以下方式实现：使氢(3)从所述氢罐(2)中释放。7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述机动车(1)是自主行驶的机动车(1)，并且所述压力卸载通过使所述机动车(1)自主行驶实现。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定使所述机动车(1)紧接着所述第一运行时间点之后投入运行的预计的第二运行时间点，其中，求取在所述第二运行时间点预测的最大环境温度(t
u,max
)。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以两个彼此交替的时间间隔对所述氢罐(2)充注以氢(3)，其中，在第一时间间隔中，氢
(3)流到所述氢罐(2)中，直至所述氢罐(2)中的氢(3)达到允许的最大温度(t
max
)，并且在第二时间间隔中，没有氢(3)流到所述氢罐(2)中，使得所述氢罐(2)中的具有允许的最大温度(t
max
)的氢(3)能够冷却。10.一种机动车(1)，具有氢罐(2)、燃料电池驱动器和用于控制对所述氢罐(2)充注的控制系统(5)，其中，所述控制系统(5)设置为用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。