用于燃料电池车辆的移动式氢分配器制造技术

移动式分配器可以用于对燃料电池动力车辆的氢储罐进行至少部分地加注，并且利用了使用孔板对加注的纯机械控制，通过使用背压调节器来保持该孔板两侧的压差，该背压调节器的参考压力由压差调节器控制。因为该移动式分配器确实需要或使用电源，所以可以在没有电源或不方便使用电源的情况下使用该移动式分配器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池车辆的移动式氢分配器
技术介绍

本专利技术涉及使用移动式气体分配器对车辆氢储罐进行加注。相关技术在提高对诸如燃料电池车辆中使用的氢气等的可持续燃料利用的尝试中，已经提出或实施了若干种技术来实现对此类车辆上的氢储罐的加注。一种典型的方法包括永久性加注站点，该永久性加注站点包括相对较大的储存罐、一个或多个压缩机、一个或多个缓冲储罐、用于对压缩氢进行冷却的热交换器、以及用于以受控方式对车辆储罐执行加注的仪器和阀。尽管这些永久性加注站点执行起来令人满意，但认识到的是，这些站点可能会不时失常，从而导致用于加注车辆储罐的氢的可用性中断。这可能会导致客户到达站点只是发现技术人员在现场诊断或解决阻碍站点运行的问题。如果客户无法或不愿等到站点运行恢复，则客户可能简单地驾驶到最近的运营中的加注站点。如果车辆储罐中所包含的氢不足以使车辆到达最近的站点，这将是一个问题。当驾驶员在车辆储罐的氢排空之前疏忽驾驶去加注站点时，就会出现相关的问题。对于那些用于向车辆储罐再加注氢的基础设施发展欠佳的区域，驾驶员可能需要在加注站点无法服务到的位置再加注他们的储罐。这个问题有时被称为“里程焦虑症”，并且可能阻止加氢燃料的燃料电池车辆的进一步商业化。对于那些加注站点可服务到的区域，为了对车辆储罐进行再加注的目的而偏离两个目的地之间的特定路线可能会产生不便。为了解决这些问题，一些人已经提出使用移动式加燃料器，该移动式加燃料器可以被驾驶到非营运中的站点，并且用于向车辆储罐部分地加注一定量的氢，以允许将该车辆驾驶到最近的站点。例如，US6,786,245披露了一种移动式加燃料器，该移动式加燃料器可以用于行驶到滞留的氢动力车辆，并且给车辆的储罐加注一定量的氢，该氢的量足以允许该车辆行驶到最近的运营中的站点。使用级联加注系统可实现加注，该级联加注系统采用许多致动阀、压力和温度传感器、螺线管阀、编程有设计来在缩短的时间内实现加注的算法的可编程逻辑控制器(PLC)。尽管US6,786,245披露的移动式加燃料器被标榜为在不使用机械压缩、外部动力或其他外部设施的情况下实现了级联加注，但是该移动式加燃料器仍然需要用于为控制器供电的电源。这就要求移动式加燃料器携带移动电源，例如光伏电池阵列和相关联的电池或氢动力燃料电池，以便仍可以执行PLC控制式级联加注。这增加了较大的花费、重量和复杂性，需要更大的占地面积，增加了维护频率和花费，并且在光伏电池阵列和相关联的电池的情况下，在多云天气期间遭受的电压损失足以为PLC供电。因为US6,786,245披露的移动式加燃料器利用了级联加注系统，所以该移动式加燃料器需要存在至少两个高压氢气瓶，这些高压氢气瓶相对较重并且必须设置有重型框架以防止这些气瓶损坏。其结果是，移动式加燃料器很重以至于需要由商用车辆(例如3/4吨的皮卡车)拖曳，或由轨道、轮船或其他安装在卡车上的系统来承载。这种拖曳式或交通工具承载式移动式加燃料器的制造和操作相对昂贵，并且可能难以操纵到待加注车辆附近的小空间中。因为US6,786,245披露的移动式加燃料器依赖于PLC控制式级联加注，所以由于存在大量的阀、传感器、控制器和相关联的仪器，该移动式加燃料器相对更容易发生设备故障。与较不复杂、机械上稳健的系统相比，这种移动式加燃料器的制造昂贵、经受的维修频率相对较高、并且可能遭受较多的设备故障。由于US6,786,245披露的移动式加燃料器依赖于集成到加燃料器中的高压氢气瓶，因此一旦这些气瓶被排空，就必须将该移动式加燃料器驾驶到可以将这些气瓶加满的集中再加注场站。因此，由于需要再加注，对于滞留的客户而言这种移动式加燃料器更常会无法使用。
技术实现思路
披露了一种用于对燃料电池动力车辆的氢储罐进行至少部分地加注的移动式氢分配器。该分配器包括：第一供应管线，该第一供应管线具有上游端和下游端；第一孔板，该第一孔板设置在该第一供应管线中；背压调节器，该背压调节器设置在该第一供应管线的下游端；输送管线，该输送管线具有上游端和下游端；喷嘴，该喷嘴与该输送管线的下游端流体连通，该喷嘴被适配并配置成与燃料电池车辆的燃料储罐的开口接合；参考压力管线，该参考压力管线具有上游端和下游端；压差调节器，该压差调节器具有入口和出口；以及第一先导管线(pilotline)。该第一供应管线的上游端被适配并配置成接收来自氢源的氢流。该背压调节器是装载有圆顶的(dome-loaded)或装载有弹簧和圆顶的背压调节器，该背压调节器被适配并配置成将所述第一供应管线中所述孔板与所述背压调节器之间的气体压力保持在或低于该背压调节器的可变设定点压力。该可变设定点压力由该背压调节器的圆顶中的压力设定。该上游端被适配并配置成接收来自该背压调节器的氢流。输送管线的下游端被适配并配置成将所接收的氢流引导至燃料电池动力车辆的氢储罐。压差调节器位于参考压力管线的下游端的下游且与该参考压力管线的下游端处于流动连通。该第一先导管线在该压差调节器与该背压调节器的圆顶之间处于流动连通。该压差调节器被适配并配置成在该参考压力管线中的氢压力与该第一先导管线中的氢压力之间保持恒定的压差ΔP。还披露了一种对燃料电池动力车辆的氢储罐进行至少部分地加注的方法。该方法包括以下步骤。提供以上披露的移动式分配器。将第一供应管线的上游端放置在气态氢源的下游且与该气态氢源处于流体连通。将输送管线的下游端放置在车辆储罐的上游且与该车辆储罐处于流体连通。允许氢从该源通过该移动式分配器流入该车辆储罐。中断允许的流动。将该供应管线的上游端与该源解除流体连通。将该输送管线的下游端与该车辆储罐解除流体连通。所谓“流体连通”，例如短语“与下游端流体连通的喷嘴”，并不是指喷嘴与输送管线的下游端彼此电子信号连通，如在SAE(汽车工程师协会)标准J2601中所讨论的。所谓“上游端”或“下游端”，是指在从氢源到燃料储罐的氢的流动方向上的背景下在上游(或在下游)的端部。以上披露的移动式分配器可以包括以下方面中的一个或多个：-该移动式分配器进一步包括：第二供应管线，该第二供应管线具有上游端和下游端；第二孔板，该第二孔板设置在该第二供应管线中、在其上游端与下游端之间，该第二供应管线的上游端被适配并配置成在与该第一供应管线相同的压力下或在使得该第一供应管线的压力与该第二供应管线的压力之间存在恒定压差的压力下从该源接收相关联的氢流，该第二供应管线的下游端在该第一孔板与该背压调节器之间与该第一供应管线处于流动连通；以及流量控制阀，该流量控制阀设置在该第二供应管线中，该流量控制阀被适配并配置成当该输送管线中的压力低于第一预定设定点压力时允许氢流过该第二供应管线、以及当该输送管线中的压力等于或高于该第一预定设定点压力时防止氢流过该第二供应管线。-该参考压力管线被适配并配置成在与该第一供应管线相同的压力下或在使得该第一供应管线的压力与该参考压力管线的压力之间存在恒定压力差的压力下从该源接收相关联的氢流。-该参考压力管线进一步被适配并配置成在与该第二供应管线相同的压力下或在使得该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对燃料电池动力车辆的氢储罐进行至少部分地加注的移动式氢分配器，所述分配器包括：/n第一供应管线，该第一供应管线具有上游端和下游端，该第一供应管线的上游端被适配并配置成接收来自氢源的氢流；/n第一孔板，该第一孔板设置在该第一供应管线中；/n背压调节器，该背压调节器设置在该第一供应管线的下游端处，该背压调节器是装载有圆顶的或装载有弹簧和圆顶的背压调节器，该背压调节器被适配并配置成将所述第一供应管线中所述孔板与所述背压调节器之间的气体压力保持在或低于该背压调节器的可变设定点压力，该可变设定点压力由该背压调节器的圆顶中的压力设定；/n输送管线，该输送管线具有上游端和下游端，该上游端被适配并配置成接收来自该背压调节器的氢流，该输送管线的下游端被适配并配置成将所接收的氢流引导至燃料电池动力车辆的氢储罐；/n喷嘴，该喷嘴与该输送管线的下游端流体连通，该喷嘴被适配并配置成与燃料电池车辆的燃料储罐的开口接合；/n参考压力管线，该参考压力管线具有上游端和下游端，该参考压力管线的上游端被适配并配置成接收来自该氢源的氢流；/n压差调节器，该压差调节器具有入口和出口，该压差调节器的入口位于该参考压力管线的下游端的下游且与该参考压力管线的下游端处于流动连通；以及/n第一先导管线，该第一先导管线在该压差调节器与该背压调节器的圆顶之间处于流动连通，该压差调节器被适配并配置成在该参考压力管线中的氢压力与该第一先导管线中的氢压力之间保持恒定的压差ΔP。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180302 US 62/637,8301.一种用于对燃料电池动力车辆的氢储罐进行至少部分地加注的移动式氢分配器，所述分配器包括：
第一供应管线，该第一供应管线具有上游端和下游端，该第一供应管线的上游端被适配并配置成接收来自氢源的氢流；
第一孔板，该第一孔板设置在该第一供应管线中；
背压调节器，该背压调节器设置在该第一供应管线的下游端处，该背压调节器是装载有圆顶的或装载有弹簧和圆顶的背压调节器，该背压调节器被适配并配置成将所述第一供应管线中所述孔板与所述背压调节器之间的气体压力保持在或低于该背压调节器的可变设定点压力，该可变设定点压力由该背压调节器的圆顶中的压力设定；
输送管线，该输送管线具有上游端和下游端，该上游端被适配并配置成接收来自该背压调节器的氢流，该输送管线的下游端被适配并配置成将所接收的氢流引导至燃料电池动力车辆的氢储罐；
喷嘴，该喷嘴与该输送管线的下游端流体连通，该喷嘴被适配并配置成与燃料电池车辆的燃料储罐的开口接合；
参考压力管线，该参考压力管线具有上游端和下游端，该参考压力管线的上游端被适配并配置成接收来自该氢源的氢流；
压差调节器，该压差调节器具有入口和出口，该压差调节器的入口位于该参考压力管线的下游端的下游且与该参考压力管线的下游端处于流动连通；以及
第一先导管线，该第一先导管线在该压差调节器与该背压调节器的圆顶之间处于流动连通，该压差调节器被适配并配置成在该参考压力管线中的氢压力与该第一先导管线中的氢压力之间保持恒定的压差ΔP。


2.如权利要求1所述的移动式分配器，进一步包括：
第二供应管线，该第二供应管线具有上游端和下游端；
第二孔板，该第二孔板设置在该第二供应管线中、在其上游端与下游端之间，该第二供应管线的上游端被适配并配置成在与该第一供应管线相同的压力下或在使得该第一供应管线的压力与该第二供应管线的压力之间存在恒定压差的压力下从该源接收相关联的氢流，该第二供应管线的下游端在该第一孔板与该背压调节器之间与该第一供应管线处于流动连通；以及
流量控制阀，该流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·E·洛佩斯，亚伦·哈里斯，查德·尼克尔，格哈德·施密特，欧文·C·欧文斯，佩尔·奥尔森，
申请(专利权)人：液体空气先进技术美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US