CN119497802A 用于填充加压气体罐的装置和方法 （乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司）

FR22074282022.07.22025.01.07PCT/EP2023/0689222023.07.07WO2024/017677FR2024.01.25本发明涉及一种用于通过填充装置(10)来括气体源(2)、将源(2)连接至罐(1)的填充管填充罐(1)之前确定填充装置(10)处的周围温度(Tamb)的步骤(S1)、确定罐(1)中存在的气体的压力(Pini)的步骤(S2)、以及估计罐(1)中存在存在的气体的初始温度(Tini)是基于周围温度(Tamb)并且基于在填充罐之前罐中存在的气体的压力(P)估计的值，罐中存在的气体的初始温度(Tini)2该方法包括，在填充该罐(1)之前，确定该填充装置(10)上的周围温度(Tamb)的步骤体的初始温度(Tini)的预备步骤(S3)，其中该罐(1)中存在的气体的该初始温度(Tini)是根据该周围温度(Tamb)并且根据填充之前该罐(1)中存在的气体的压力(Pini)估计的值，其中该罐(1)中存在的气体的所述初始温度(Tini)大于或等于或者小于或等于该周围温度2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将该罐(1)中存在的气体的该初始温度算出的初始温度对应于该罐(1)的被认为最近被填充到第一初始密度(ρini_1)的状态，该第二计算出的初始温度对应于该罐(1)的被认为最近被抽出到第二初始密度(ρini_2)的状3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该罐(1)中存在的气体的该第一初始温度最大温度极限例如等于85℃。4.如权利要求2或3中任一项所述的方法，其特征在于，该第一初始温始温度(Tini_2)在低温度范围内，该低温度范围具有被确定为小于或等于该周围温度(Tamb)的上限(TLgas_max_2)以及与所确定的最小温度极限相对应的下限(TLgas_min_2)，6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，该第7.如权利要求2至6中任一项所述的方法，包括在填充期间对该罐(1)中存在的气体的具有该罐(1)中存在的气体的该第二初始温度(Tini_2)(相应地，该第二初始密度(ρini_8.如权利要求7所述的方法，包括在填充期间估计该罐3该填充管中存在的气体的温度重新计算该第一初始温度(Tini_1)和/或该第二初始温度(Tini_2)，其中所述流量和所述温度是通过计算和/或通过该填充装置(10)上的传感器确罐(1)的参考填充期间气体的热力学条件的预定物理模型提供。应用于该罐(1)中存在的气体的内部能量平衡应用于该罐(1)中存在的气体的质量平衡该罐(1)中存在的气体与该罐壁(1)之间的热流连续度(Tamb)和该罐(1)中存在的气体的该初始压力(Pini)是通过计算确定的和/或通过该填在填充该罐(1)时以动态方式和/或以预期的方式、即在填充之前模拟和估计该罐(1)中存(1)中存在的气体的初始温度(Tini)是根据该周围温度(Tamb)并且根据填充之前该罐(1)中存在的气体的压力(Pini)估计的值，其中该罐(1)中存在的气体的该初始温度(Tini)大4源连接至罐的填充管、位于填充管中的流量和/或压力控制阀、被配置成测量罐中的压力[0005]在填充罐之前估计罐中存[0010]为此，根据本发明而且根据上述序言中提供的一般气体的初始温度大于或等于或者小于或等于周[0014]将该罐中的气体的该初始温度分为第一计算出的初始温度和第二计算出的初始温度，该第一计算出的初始温度对应于该罐的被认为最近被填充到第一初始密度的状态，5该第二计算出的初始温度对应于该罐的被认为最近被抽出到[0015]该罐中存在的气体的该第一初始温度在高温度范围内，该高温度范围具有被确的最大温度极限例如等于85℃;[0017]该罐中存在的气体的第二初始温度在低温度范围内，该低温度范围具有被确定测曲线由模拟了在该低温度范围内对该罐的参考排一密度变化曲线)和/或该罐中存在的气体的第二温度变化曲线(相应地，第二密度变化曲并且根据该填充管中存在的气体的温度重新计算该罐的该第一初始温度和/或该第二初始[0021]该温度极限值(相应地，该密度极限值)是确定的固定值(例如85℃(相应地，24.1kg/m3或40.2kg/m3))或者由参考温度曲线“TPgas_max”(相应地，由参考密度曲线的预定物理模型提供；[0027]该罐的该第一初始温度(相应地，该第二初始温度)和该罐中存在的气体的初始压力是通过例如使用三对角矩阵型算法求解[0028]该填充装置的该周围温度和该罐中存在的气体的该初始压力是通过计算确定的6[0030]该电子控制部件被配置成在填充该罐时以动态方式和/或以预期的方式(即，在[0031]本发明还可以涉及包括权利要求范围内的上述或下述特征的任何组合的任何替[0032]通过阅读以下参考附图提供的描述，进一步的特定特征[0036][图4]展示了与发生参考填充的高温度范围(相应地，低温度范围)相关联的下限[0038][图6]展示了与针对不同的周围温度建立的若干参考温度曲线相对应的表面曲[0040][图8]展示了罐或所述罐中存在的气体的第一初始温度的参考温度曲线和预测曲[0041][图9]展示了表示罐的温度和所述罐中存在的气体的温度的变化的曲线，其中所[0045][图13]展示了气体的温度变化曲线的实施例，以便控制罐的填充并且防止罐过7[0053]根据本发明，罐1中存在的气体的初始温度Tini是根据周围温度Tamb并且根据填充之前罐1中存在的气体的压力Pini估计的值，其中所述初始温度Tini大于或等于或者小[0055]有利地，将罐1中存在的气体的初始温度Tini分为第一计算出的初始温度Tini_1和第二计算出的初始温度Tini_2，该第一计算出的初始温度对应于罐1的被认为最近被填充到第一初始密度ρini_1的状态，该第二计算出的初始温度对应于罐1的被认为最近被抽[0056]周围温度Tamb和初始压力Pini分别在实施填充装置的填充方法的步骤S1和步骤S2期间确定并且在[图2]中示意性地展示。步骤S1和步骤S2可以同时执行或可以不同时执[0057]此后，被认为最近已经被填充的罐1还将被比作最近暴露于直射阳光或在相对热[0058]被认为最近已经被抽出的罐还将被比作最近暴露于相对冷的环境的罐或被冷填[0059]被认为最近已经被填充的罐和被认为最近已经被抽出的罐是可以相同或可以不具有大于或等于周围温度的确定的下限TLgas_min_1以及与确定的最大温度极限相对应的上限TLgas_max_1。下限TLgas_min_1随填充装置的周围温度的变化是由例如从SAE的关于于周围温度Tamb的确定的上限TLgas_max_2和与确定的最小温度极限相对应、例如范围在[0062]有利地，温度极限值(相应地，密度极限值)是确定的固定值或由参考温度曲线8源处进行预冷却。参考填充是从在这种情况下被设定为5barg的最小压力直到与罐的服务示。缩减在对应于下限TLgasmin_1的零(0)值与对应于上限TLgasmax_1的一(1)值之间。[图7]展示了在缩减参考温度曲线“TPgasmax”上的“温度”变量之后获得的曲线“Reduc_[0071]罐中存在的气体的第一初始温度Tini_1是由随气体的初始压力Pini而变化的第9[0078]气体的第二初始温度Tini_2是由随气体的初始压力Pini而变化的第三曲线模型模拟了罐在低温度范围内(即，在上限TLgasmax_2与下限TLgasmin_2之间)的参考排自文献的以下数学表达式写成上限TLgasmax[0081]Pgasmax_2[barg]＝A情况下被设定为5barg)和最小密度ρgasmin_2(称为第二初始密度ρini_2)。此外，下限TLgasmin_2可以从取自第三物理模型的以下缩减在对应于下限TLgasmin_2的零(0)值与对应于上限TLgasmax_2的一(1)值之间。类似终压力。这两个假定分别定义第一初始温度Tini_1的值(对应于热情况)和第二初始温度[0091]在气体的第一温度变化曲线(热情况)与气体的第二温度变化曲线(冷情况)之间[0092]有利地，控制部件5可以被配置成在填充期间根据罐中存在的气体的初始温度(即，以罐中存在的气体的初始温度作为起始点(或起始条件)估计罐中存在的气体的温度[0093]更具体地，控制部件5可以被配置成在气体的第一温度变化曲线(热情况)与气体在位于气体的第一温度变化曲线上的第一温度(热情况)与位于气体的第二温度变化曲线[0094]气体的第一温度变化曲线(相应地，第二曲线)具有气体的第一初始温度Tini_1它们的起始点来区分，这些起始点分别是下限TLgasm[0096]在第一密度变化曲线(热情况)与第二密度变化曲线(冷情况)之间估计罐中存在[0097]有利地，控制部件5可以被配置成在填充期间根据罐中存在的气体的初始密度估[0098]更具体地，控制部件5可以被配置成在气体的第一密度变化曲线(热情况)与气体“Pgashot”分别结合提供内壁、内层/外层界面、以及外壁的温度随时间的变化的曲线[0104]此外，为了易于使用，可以将曲线“TPgasliner_max”、“TPexternal_max”、于上限温度TLgasmax_1的一(1)值之间的曲线“Reduc_TPgasliner_max”、曲线“Reduc_[0106]控制部件5可以被配置成在对应于罐的被认为最近被填充到第一初始密度的状态的罐的第一初始温度(热情况)与对应于罐的被认为最近被抽出至第二初始密度处的状态[0107]罐的第一初始温度Tini_1可以通过随气体的初始压力Pini而变化的预测曲线后获得的。曲线“Tlinercompo_hot_bis”是由曲线“Tlinercompo_hot”经曲线近的热扩散。“TPlinercompo_hot”分别缩减至各自定义在对应于下限温度TLgas_min_1的零(0)值与对或内层/外层界面附近的最小温度Tmin可以例如通过Tmin＝A*Tamb+B类型的线性定律来提供，[0119]在罐的第一温度变化曲线(热情况)与罐的第二温度变化曲线(冷情况)之间估计[0120]控制部件5可以被配置成在填充期间估计罐的温度变化曲线(参见[图2]中展示的方法的步骤S5)。这个估计是在罐的第一(冷情况)之间进行的。所述第一曲线和所述第二曲线是在[图5]中展示的方法的步骤S4期扩散之后罐的外壁和内层/外层界面的温度经历增加。[0125]考虑到热扩散之后罐的温度的这种奇异变化允许改进罐的参考温度曲线和/或罐[0127]在填充罐时，为了防止任何过热，罐中存在的气体的第一温度变化曲线“Tgas_hot_bis”可以单独使用(参见[图13]的示例)，或与罐中存在的气体的参考温度曲线用。[0133]作为本说明书中呈现的不同预测曲线的来源的上述物理模型是基于应用于罐和与其内壁之间的热交换(其中交换系数为ki及这些罐的内表面为Si)、总氢气密度Q-祭以及罐中的气体的进入质量焓hginlet。Tg和Twi分别是这些罐及其内壁的体积中的气体的空间平均温度。[0137]不被超过的两个安全标准之一涉及模型中的密度。由于PLC可以知道车辆的罐的pp数量n_liner和复合物中的网格数量ncomp可以不同。在每个节点上计算壁温度，然后n_[0172]假设且并假设热导率λ在时T.等人提出的相关性(参见“BourgeoisT.、AmmouriF.、WeberM.、KnapikC.的‘Evaluatingthetemperatu