CN114076256A - 用于燃料电池电动助力自行车的移动式加氢站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对移动式小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注的可移动式燃料加注站(10)，燃料加注站(10)具有氢罐(20)、充注接口(30)、提取接口(40)、运输接口(50)以及控制单元(60)，其中，充注接口(30)构型为用于填充氢罐，并且提取接口构型为用于从可移动式燃料加注站的氢罐对小型消耗装置的储氢器进行加注，其中，运输接口构型为用于运输可移动式燃料加注站，并且控制单元构型为用于控制对小型消耗装置的储氢器的加注。此外，所提出的本发明涉及一种用于借助可移动式燃料加注站(10)提供用于对小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注的氢的方法(200)。

Description

用于燃料电池电动助力自行车的移动式加氢站
技术领域
本发明涉及一种用于对移动式小型消耗装置的储氢器进行加注的可运输式燃料加注站以及一种用于借助可运输式燃料加注站提供用于对小型消耗装置的储氢器进行加注的氢的方法。
背景技术
当今，电辅助自行车，所谓的电动助力自行车(Pedelecs)以电池作为能量源来运行。然而，在市场上还需要更大的储能器，因为客户类似于在机动车中那样希望更大的可用续航里程和/或负载自行车也越来越多地承担城市中的运输任务并且由于其更大的重量而具有更大的能量需求。由于这种高能量需求，电动助力自行车进入到燃料电池***可能与电池竞争的领域中。
对于这种燃料电池***，需要具有比例如在机动车中使用的氢罐具有更小容积的氢罐。对于这种用于小型消耗装置的小型氢罐，如其用于上述目的所需的那样，没有任何燃料加注站(Tankstelle)是已知的。迄今用于机动车、叉车和/或公共汽车的燃料加注站构型为明显更大的氢罐。通常的机动车氢罐具有大于1.5kg至40kg氢体积的容积。对于该领域还存在确保一方面车辆和工作机器的燃料罐***与另一方面燃料加注站之间的兼容性的标准，例如SAE J2601标准。然而，在本发明的范畴内，用于小型消耗装置的氢罐应考虑小于用于机动车的氢罐的容积。
一方面，这种小型氢罐不能在已知的燃料加注站被加注，另一方面，已知的燃料加注站大多在大街道上对于自行车通常是不利的。
发明内容
本发明公开了一种用于对移动式小型消耗装置的储氢器进行加注的可运输式燃料加注站。燃料加注站具有氢罐、充注接口、提取接口、运输接口以及控制单元。充注接口构型为用于充注氢罐，并且提取接口构型为用于从可运输式燃料加注站的氢罐对小型消耗装置的储氢器进行加注，其中，运输接口构型为用于运输可运输式燃料加注站，并且控制单元构型为用于控制对小型消耗装置的储氢器的加注。
在本申请的范畴内，电动助力自行车、多旋翼飞行器、无人机、小型移动式工作机和/或发电机应理解为小型消耗装置。在本申请的范畴内，它们尤其应理解为具有用于驱动燃料电池的储氢器的装置，其中，储氢器具有用于最多1.5kg、尤其是最多1kg、优选最多500g、特别优选最多150g氢的容积。
可运输式燃料加注站的氢罐可以构型为一个罐或多个罐，其中，这些罐有利地彼此流体连通地连接。充注接口优选可以匹配于机动车燃料加注站的已知燃料罐***、尤其是该燃料罐***的燃料罐阀和/或燃料罐接管。控制单元优选可以包括用于接收和发送数据的计算机单元和/或数据通信接口。
可运输式燃料加注站的运输接口用于燃料加注站的运输并且示例性地构型为钩和/或环，用于固定运输***和/或起重机，尤其，其中，运输接口布置在顶部区段上或至少布置在能够从上面有利地到达的区域中。
此外，可运输式燃料加注站还可以具有减压器、用于存储用于运行燃料加注站、尤其用于运行控制单元的能量的储能器，以及用于对所提供的加燃料过程进行货币结算的设备。
这样构型的可运输式燃料加注站是特别有利的，因为其可运输地构型并且因此可以移动地设立、至少暂时地能够自给自足地运行，并且对用于燃料加注站的设立地点具有较低要求，并且因此，能够以简单的方式并且成本低地提供用于对小型消耗装置进行加注的氢。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，充注接口符合标准地构型、尤其符合用于机动车的常用燃料加注站标准地构型、特别优选符合标准SAE J2601地构型。“符合标准”在本发明的范畴内应理解为：充注接口与相应的标准兼容地构型，由此可运输式燃料加注站尤其可以在大量的公共燃料加注站处被充注并且不必建立单独的供给基础设施。因此，可运输式燃料加注站优选在许多固定的燃料加注站处被再充注，并且因此特别有利的是，这些固定的燃料加注站是现有的和/或在本发明的时间点和/或将来例如针对乘用车和载重车使用而建立。在结构上，充注接口的符合标准的构型例如可理解为充注接口关于机动车燃料加注站的用于氢的加注接口兼容的构型。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，运输接口包括滚轮和/或固定接口、尤其是用于载重车起重机的固定接口。滚轮优选布置在燃料加注站的底部区域中并且特别优选地可固定地构型。运输接口构型为用于载重车起重机的固定接口是特别有利的并且能够实现如例如由移动式厕所(Dixi-Toilette)已知的那样的运输和设立方法。这样构型的燃料加注站是特别有利的，因为燃料加注站能够以简单且成本低的方式运输到补充加注站和/或设立地点。此外，燃料加注站可以在现场简单地运动和布置，并且最终被固定在所希望的地点处，从而防止燃料加注站的进一步运动。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，燃料加注站、尤其是控制单元具有尤其呈太阳能板形式的能量源，用于燃料加注站、尤其是控制单元的能量供给。能量源优选移动地构型。在本发明的范畴内，移动能量源可旋转地、可摆动地、可倾斜地和/或能够在不同位置处安装在可运输式燃料加注站上。优选地，能量源安装或能够安装在燃料加注站的顶部区段上和/或向上自由地或基本上自由地构型的区段上。替代地或附加地，燃料加注站具有用于连接到供电装置、尤其固定供电装置上的电流接头。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，氢罐构型为用于直至300或350bar、尤其直至700、800、900或1000bar的压力水平。至少只要氢罐中的压力水平高于小型消耗装置的储氢器的所希望的目标压力水平，燃料加注站的氢罐中的高压力水平就能够实现借助氢的溢流对小型消耗装置的储氢器进行加注。燃料加注站的氢罐的较高压力水平允许在相同的容积下储存更多的氢并且因此允许更多数量的燃料加注过程。示例性地，充注至700bar的10kg氢罐仅通过溢流能够将直至其内容物的4.8kg输出给小型消耗装置中的300bar的储氢器，而不需要压缩机单元。这例如对于直至100个小型消耗装置的燃料加注可以是足够的。随后，可运输式燃料加注站可以通过例如具有起重机的载重车被充注过的可运输式燃料加注站代替。因此，这样构型的可运输式燃料加注站是特别有利的，因为它能够实现大量的燃料加注过程和/或借助溢流的燃料加注过程。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，通过控制单元对小型消耗装置的储氢器进行加注的控制包括对小型消耗装置的储氢器的压力水平限制，其中，所述压力水平限制包括350、325、300或275bar。小型消耗装置的储氢器大多以一定的压力水平设计。该预给定的压力水平能够在通过可运输式燃料加注站进行加注时被维持，并且尤其在燃料加注站的氢罐中的较高压力水平的情况下注意到对小型消耗装置的储氢器的压力水平限制，以避免小型消耗装置和/或其储氢器的损坏。通过控制单元对小型消耗装置的储氢器进行加注的自动控制和对小型消耗装置的储氢器的压力水平限制实现了燃料加注过程的有利简化并且同时实现了对小型消耗装置的储氢器的安全加注。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，燃料加注站具有压缩机单元，用于压缩来自氢罐的、用于对小型消耗装置的储氢器进行加注的氢。根据可运输式燃料加注站的这种构型，为了在燃料加注站的氢罐的压力水平低于小型消耗装置的储氢器时对小型消耗装置的储氢器进行加注而设置有压缩机单元。该压缩机单元能够完全排空或基本上完全排空燃料加注站的氢罐，并且因此完全或基本上完全提供现有的氢用于对小型消耗装置进行加注。表述“X或基本上X”在本发明的范畴内应理解为例如由于制造公差和/或材料特性引起的可能的、很小的偏差，而不改变特征所基于的意在功能。压缩机单元可以附加地或替代地设置为用于加速燃料加注过程。压缩机单元可以借助可运输式燃料加注站的上述能量源或借助外部能量源运行。压缩机单元可以优选用于高频化的燃料加注站，以便与不具有压缩机单元的可运输式燃料加注站相比，加速燃料加注过程和/或增大可供用于加注的氢的量。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，燃料加注站包括用于操作燃料加注站的操作单元和/或用于输出数据的显示单元。操作单元优选构型为用于输入燃料加注询问和/或其它用户输入。显示单元优选构型为用于氢罐的充注水平显示、用于燃料加注进度显示、用于燃料加注站监控或用于输出可运输式燃料加注站的其它数据。具有用于操作燃料加注站的操作单元和/或用于输出数据的显示单元的可运输式燃料加注站是特别有利的，因为燃料加注站的操作和/或燃料加注站的数据的感测变得容易并且因此不但对于维护人员而且对于燃料加注站的用户改善了燃料加注站的用户体验。
根据本发明的可运输式燃料加注站的一个优选实施方式设置，提取接口具有柔性的管路和用于与小型消耗装置的储氢器连接的连接接口。小型消耗装置的储氢器可以优选具有标准化的或至少常见的接口，用于加注氢。可运输式燃料加注站的一个有利构型在于，提取接口为了使燃料加注过程变得容易而具有柔性的管路并且为了与小型消耗装置的储氢器安全且密封地连接而具有连接接口，尤其，其中，连接接口与小型消耗装置的储氢器的接口相匹配。
根据第二方面，本发明示出一种用于借助可运输式燃料加注站提供用于对小型消耗装置的储氢器进行加注的氢的方法，所述方法具有以下方法步骤：
-通过充注接口充注可运输式燃料加注站的氢罐，
-将可运输式燃料加注站运输到确定地点处，
-借助运输接口设立可运输式燃料加注站，
-借助提取接口提供用于对小型消耗装置的储氢器进行加注的氢，
其中，可运输式燃料加注站根据第一方面构型。该方法同样具有如已经在前面关于根据本发明的可运输式燃料加注站所说明的那样的优点。
所述方法是特别有利的，因为该燃料加注站可移动地构型并且因此燃料加注站的设立是特别简单的。对用于设立燃料加注站的确定地点的要求也特别低，并且因此可以在许多地点设立可运输式燃料加注站，并且因此可以在许多地点提供燃料加注站的氢。根据本发明的方法的燃料加注站可以至少暂时自给自足地、无需人员和/或直接通过用户的输入来运行。因此，可运输式燃料加注站和根据本发明的方法能够以低成本和简单的方式实现通过可运输式燃料加注站提供氢。之前所说明的和下面将说明的方法步骤可以单独地、共同地、单次或多次地、在时间上并行地或前后相继地以任意顺序实施。
根据本发明的方法的一个优选实施方式设置，所述方法还包括以下方法步骤：
-将可运输式燃料加注站连接到确定地点处的固定的能量供给装置上。
尤其，由压缩机单元的运行需要比能够可靠地由例如太阳能板提供的能量更大的能量。因此，将可运输式燃料加注站连接到确定地点处的固定的能量供给装置上用于运行例如压缩机单元是所述方法的一个有利构型。此外，可运输式燃料加注站的其它电消耗装置可以附加地或替代地通过固定的能量供给装置来供给。同样，通过固定的能量供给装置馈送可运输式燃料加注站的、尤其是可运输式燃料加注站的能量源的多余能量是根据本发明的方法和根据本发明的可运输式燃料加注站的一个有利扩展方案。
附图说明
下面根据附图详细阐述根据本发明的可运输式燃料加注站以及根据本发明的方法。附图分别示意性地示出：
图1可运输式燃料加注站和小型消耗装置的立体视图，和
图2根据本发明的方法的流程图。
具有相同功能和作用方式的元件在图1和2中分别设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中以立体视图示出可运输式燃料加注站10和小型消耗装置100。可运输式燃料加注站10具有氢罐20、充注接口30、提取接口40、运输接口50以及控制单元60。充注接口30构型为用于充注氢罐20，并且提取接口40构型为用于从可运输式燃料加注站10的氢罐20对小型消耗装置100的储氢器110进行加注。运输接口50构型为用于载重车起重机的固定接口54，以便运输可运输式燃料加注站10。控制单元60构型为用于控制对小型消耗装置100的储氢器110进行加注。可运输式燃料加注站10例如还具有滚轮52，用于将燃料加注站10更简单地设立和布置在设立地点处。可运输式燃料加注站10还具有呈太阳能板形式的能量源62，用于燃料加注站10、尤其是控制单元60的能量供给。同样地，可运输式燃料加注站10包括压缩机单元70，用于压缩来自氢罐20的、用于对小型消耗装置100的储氢器110进行加注的氢。可运输式燃料加注站10还具有用于操作燃料加注站10的操作单元12和用于输出数据的显示单元14。显示单元14和操作单元12构型在一起。此外，在可运输式燃料加注站10的所示的构型中设置，提取接口40具有柔性的管路42和用于与小型消耗装置100的储氢器110连接的连接接口44。这样构型的可运输式燃料加注站10是特别有利的，因为其可移动地构型并且因此能够移动地设立、至少暂时地能够自给自足地运行，并且对用于燃料加注站10的设立地点具有较低要求，并且因此能够以简单的方式并且成本低地提供用于对小型消耗装置100进行加注的氢。
在图2中以流程图示出根据本发明的用于借助可运输式燃料加注站10提供用于对小型消耗装置100的储氢器110进行加注的氢的方法200，其中，可运输式燃料加注站10根据第一方面构型。所述方法在第一方法步骤中包括通过充注接口30对可运输式燃料加注站10的氢罐20进行充注201。所述方法在第二方法步骤中包括将可运输式燃料加注站10运输202到确定地点处。所述方法在第三方法步骤中包括借助运输接口50设立203可运输式燃料加注站10。所述方法在第四方法步骤中包括借助提取接口40提供204用于对小型消耗装置100的储氢器110进行加注的氢。所述方法在第五方法步骤中包括将可运输式燃料加注站10连接205到确定地点处的固定的能量供给装置上。

Claims (11)

1.一种用于对移动式小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注的可运输式燃料加注站(10)，所述燃料加注站(10)具有氢罐(20)、充注接口(30)、提取接口(40)、运输接口(50)以及控制单元(60)，
其中，所述充注接口(30)构型为用于充注所述氢罐(20)，并且所述提取接口(40)构型为用于从所述可运输式燃料加注站(10)的氢罐(20)对所述小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注，
其中，所述运输接口(50)构型为用于运输所述可运输式燃料加注站(10)，并且所述控制单元(60)构型为用于控制对所述小型消耗装置(100)的储氢器(110)的加注。
2.根据权利要求1所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
所述充注接口(30)符合标准地构型、尤其符合用于机动车的常用的燃料加注站标准地构型、特别优选符合标准SAE J2601地构型。
3.根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
所述运输接口(50)包括滚轮(52)和/或固定接口(54)、尤其是用于载重车起重机的固定接口。
4.根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
所述燃料加注站(10)、尤其所述控制单元(60)具有尤其呈太阳能板形式的能量源(62)，用于所述燃料加注站(10)、尤其所述控制单元(60)的能量供给。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
所述氢罐(20)构型为用于直至300或350bar、尤其直至700、800、900或1000bar的压力水平。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
通过所述控制单元(60)对小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注的控制包括对所述小型消耗装置(100)的储氢器(110)的压力水平限制，其中，所述压力水平限制包括350、325、300或275bar。
7.根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
所述燃料加注站(10)具有压缩机单元(70)，用于压缩来自所述氢罐(20)的、用于对所述小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注的氢。
8.根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
所述燃料加注站(10)包括用于操作所述燃料加注站(10)的操作单元(12)和/或用于输出数据的显示单元(14)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站(10)，
其特征在于，
所述提取接口(40)具有柔性的管路(42)和用于与小型消耗装置(100)的储氢器(110)连接的连接接口(44)。
10.一种用于借助可运输式燃料加注站(10)提供用于对小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注的氢的方法(200)，所述方法具有以下方法步骤：
-通过所述充注接口(30)充注(201)所述可运输式燃料加注站(10)的氢罐(20)，
-将所述可运输式燃料加注站(10)运输(202)到确定地点处，
-借助所述运输接口(50)设立(203)所述可运输式燃料加注站(10)，
-借助所述提取接口(40)提供(204)用于对所述小型消耗装置(100)的储氢器(110)进行加注的氢，
其特征在于，
所述可运输式燃料加注站(10)构型为根据前述权利要求中任一项所述的可运输式燃料加注站。
11.根据权利要求10的方法，
其特征在于，
所述方法还包括以下方法步骤：
-将所述可运输式燃料加注站(10)连接(205)到所述确定地点处的固定的能量供给装置上。
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