ES2346089T3 - Distribuidor de hidrogeno con velocidad de algoritmos de distribucion de los parametros de hidrogeno por el usuario. - Google Patents
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Abstract
Un dispensador de hidrógeno (10) incluyendo: un controlador programable (1); una interface de usuario (2); y al menos un regulador de flujo (32, 42, 42, 62); caracterizado porque: el controlador programable (1) tiene una pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12) para dispensar el hidrógeno; la interface de usuario (2) está configurada para ofrecer la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12) a un usuario; la interface de usuario (2) está conectada operativamente al controlador programable (1) para poner un algoritmo de tasa de dispensación seleccionado por el usuario (11, 12) de entre la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12); y al menos un regulador de flujo (32, 42, 52, 62) está conectado operativamente al controlador programable (1) para realizar el algoritmo de tasa de dispensación seleccionado por el usuario (11, 12) para regular un flujo desde una fuente de hidrógeno (31, 41, 51) a un recipiente receptor (61).
Description
Distribuidor de hidrógeno con velocidad de
algoritmos de distribución de los parámetros de hidrógeno por el
usuario.
La presente invención se refiere a la
dispensación de hidrógeno. Más en concreto, la presente invención se
refiere a algoritmos de dispensación de hidrógeno para dispensar
hidrógeno desde un recipiente fuente a un recipiente receptor.
Los dispensadores de hidrógeno para dispensar
hidrógeno a un recipiente receptor son conocidos. Los dispensadores
de hidrógeno de la técnica anterior tienen generalmente la finalidad
de satisfacer a los usuarios proporcionando un algoritmo para
dispensar rápidamente hidrógeno al recipiente receptor, obteniendo
un llenado completo y/o exacto en la menor cantidad de tiempo. Es
deseable satisfacer a los usuarios del dispensador de hidrógeno.
Miller y colaboradores, Patente de Estados
Unidos número 5.597.020, describen un método y aparato para
dispensar gas natural con calibración de sensor de presión. Miller
y colaboradores describen que el usuario puede introducir una
cantidad total en dólares de gas natural a dispensar al depósito de
su vehículo. Alternativamente, el usuario puede ordenar que el
sistema llene completamente el depósito del vehículo.
Miller y colaboradores afirman que el flujo de
gas natural a través de la boquilla sónica es controlado por un
conjunto de válvula "digital". El conjunto de válvula se
denomina una válvula digital porque tiene solamente dos posiciones:
encendida y apagada. No hay posiciones intermedias típicamente
asociadas con las válvulas de tipo analógico. La cantidad total de
gas natural comprimido dispensado se calcula en base al tiempo total
de ciclo y según la relación preprogramada de flujo másico a través
de la boquilla sónica, tanto cuando el flujo es estrangulado como
cuando no lo es (es decir, es subsónico), más la pequeña cantidad de
gas natural que fluye a través de la boquilla durante los tiempos
de apertura y cierre de la válvula.
Miller y colaboradores afirman que el sistema
dispensador representado y descrito también podría ser usado para
dispensar gas hidrógeno o propano. Aunque el usuario puede tener
opciones de seleccionar una cantidad de gas natural dispensado, el
usuario no tiene opciones para poner la tasa instantánea de
dispensación de gas natural. La tasa instantánea de dispensación de
gas natural es fija y es controlada por el flujo en la boquilla
sónica y no es controlada por un controlador programable en base a
una selección del usuario.
Los dispensadores de gas natural comprimido
(GNC) no se usan generalmente para dispensar hidrógeno. Además de
diferentes cuestiones de seguridad, el efecto
Joule-Thompson hace que la temperatura en el
recipiente receptor de GNC disminuya durante la dispensación,
mientras que el hidrógeno tiene un efecto
Joule-Thompson inverso donde la temperatura en el
recipiente receptor aumenta durante la dispensación. Al dispensar
GNC, la temperatura del GNC puede disminuir por debajo de la
temperatura ambiente. El algoritmo de dispensación compensa la
disminución de la temperatura del GNC de modo que, cuando aumente
la temperatura del GNC dispensado después de la dispensación, la
presión en el recipiente receptor no exceda de la presión de régimen
máxima. Si se aplicase este mismo algoritmo a hidrógeno, que tiene
un efecto Joule-Thompson inverso, la densidad final
en el recipiente receptor sería muy inferior a la densidad de
régimen, dando lugar a un llenado incompleto. En consecuencia, los
algoritmos de dispensación relativos a dispensadores de GNC
difieren de los algoritmos de dispensación relativos a dispensadores
de hidrógeno.
Aunque se utilizan comúnmente flujómetros en
dispensadores de GNC, generalmente no se usan flujómetros para
dispensar hidrógeno. Los flujómetros actualmente disponibles no
pueden cumplir las normas del Instituto Nacional Americano de
Normalización (ANSI) para dispensar hidrógeno. Los métodos
corrientes miden la cantidad de hidrógeno en un recipiente receptor
antes y después del llenado para determinar la cantidad de hidrógeno
transferida. El costo real del hidrógeno dispensado al cliente
puede ser determinado después de la dispensación completa de
hidrógeno. Durante la dispensación de hidrógeno, un cliente
(usuario) no tiene indicación del costo "móvil" o del costo
instantáneo en función del tiempo de dispensación.
Sería deseable proporcionar un costo estimado de
la dispensación de hidrógeno antes de dispensar hidrógeno.
Los expertos en la técnica buscan métodos
alternativos de dispensar hidrógeno.
EP 1 452 794 A describe una estación
autoalimentada autónoma móvil que tiene una pluralidad de
recipientes y suministra un fluido presurizado a un depósito
receptor (por ejemplo, un depósito de carburante de un vehículo
movido por hidrógeno) sin usar compresión mecánica, potencia
eléctrica externa, u otras utilidades externas. La estación incluye
recipientes primero y segundo, un conducto en comunicación de fluido
con el depósito receptor y cada uno de los recipientes primero y
segundo, medios para transferir al menos una porción de una cantidad
del fluido presurizado desde el primer recipiente al depósito
receptor, medios para medir de forma continua una presión
diferencial entre la presión creciente en el depósito receptor y la
presión decreciente en el primer recipiente, medios para
interrumpir la transferencia del primer recipiente cuando se alcanza
un valor límite predeterminado, y medios para transferir al menos
una porción de una cantidad del fluido presurizado del segundo
recipiente al depósito receptor.
La invención se define por la materia de la
reivindicación independiente 1. Las reivindicaciones dependientes
se dirigen a realizaciones ventajosas.
Se facilitan ventajosamente métodos de
dispensación alternativos a los métodos utilizados en los sistemas
de dispensación de hidrógeno de la técnica anterior.
Desventajosamente, hasta ahora no se ha
reconocido en el campo de la dispensación de hidrógeno que un solo
algoritmo de llenado rápido no puede satisfacer a todos los
usuarios. Una talla no vale para todos.
Ventajosamente, los autores de la presente
invención han descubierto que sería deseable presentar al usuario
alternativas seleccionables por el usuario para dispensar hidrógeno
a un recipiente receptor.
Ventajosamente, se facilita un dispensador de
hidrógeno incluyendo un controlador programable y una interface de
usuario conectada operativamente al controlador programable. El
controlador programable de la presente invención tiene una
pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno
seleccionables por el usuario para dispensar el hidrógeno. La
interface de usuario ofrece la pluralidad de algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario para poner
un algoritmo de tasa de dispensación seleccionado por el usuario de
entre la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario.
Un primer algoritmo de tasa de dispensación de
la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno
seleccionables por el usuario puede ser programado para dispensar
una primera cantidad de hidrógeno a una primera tasa de
dispensación promediada en el tiempo durante un primer período de
tiempo. La primera cantidad de hidrógeno puede estar destinada a
crear en un recipiente receptor un primer valor de densidad que es
70% a 90% del valor de densidad de régimen máximo del recipiente
receptor. Un segundo algoritmo de tasa de dispensación de la
pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno
seleccionables por el usuario puede ser programado para dispensar
una segunda cantidad de hidrógeno a una segunda tasa de dispensación
promediada en el tiempo durante un segundo período de tiempo. La
segunda cantidad de hidrógeno puede estar destinada a crear un
segundo valor de densidad en el recipiente receptor que es 90% a
100% de la densidad de régimen máxima del recipiente receptor. El
primer período de tiempo es menor que el segundo período de tiempo,
la primera tasa de dispensación promediada en el tiempo es mayor
que la segunda tasa de dispensación promediada en el tiempo, y la
primera cantidad de hidrógeno es menor que la segunda cantidad de
hidrógeno.
El controlador programable puede tener un
algoritmo de tiempo para calcular una cantidad estimada de tiempo
para completar la dispensación para al menos uno de la pluralidad de
algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por
el usuario. El algoritmo de tiempo puede ordenar al controlador
programable que envíe una señal para presentar la cantidad estimada
de tiempo en una pantalla.
Al menos uno de la pluralidad de algoritmos de
tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario
puede dispensar durante un tiempo fijo. El controlador programable
puede tener un algoritmo de cantidad para calcular una cantidad
estimada de hidrógeno a dispensar durante el tiempo fijo. El
algoritmo de cantidad puede ordenar al controlador programable que
envíe una señal para presentar en una pantalla la cantidad estimada
de hidrógeno a dispensar. Alternativamente, o además, el controlador
programable puede tener un algoritmo de costo para calcular un
costo estimado de hidrógeno a dispensar durante el tiempo fijo. El
algoritmo de costo puede ordenar al controlador programable que
envíe una señal para presentar el costo estimado de hidrógeno a
dispensar en una pantalla.
El dispensador de hidrógeno puede incluir al
menos un regulador de flujo conectado operativamente al controlador
programable. El al menos único regulador de flujo es sensible a al
menos uno de la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario. En el sentido en que se usa
aquí, un regulador de flujo abarca dispositivos que realizan el
control de la tasa de flujo así como control de la tasa de rampa de
presión.
El controlador programable puede incluir además
unos medios para recibir una señal de sensor de temperatura de un
sensor de temperatura. El sensor de temperatura puede medir la
temperatura del hidrógeno en un recipiente receptor. En este
ejemplo, al menos uno de la pluralidad de algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario es sensible
a la señal de sensor de temperatura.
El controlador programable puede incluir además
unos medios para recibir una señal de sensor de presión de un
sensor de presión. El sensor de presión puede medir la presión en un
recipiente receptor. En este ejemplo, al menos uno de la pluralidad
de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables
por el usuario es sensible a la señal de sensor de presión.
El controlador programable puede incluir además
unos medios para recibir una señal de densitómetro de un
densitómetro. El densitómetro puede medir la densidad en un
recipiente receptor. En este ejemplo, al menos uno de la pluralidad
de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables
por el usuario es sensible a la señal de densitómetro.
La figura 1 es un esquema de un dispensador de
hidrógeno y un recipiente receptor.
La presente invención se refiere a un
dispensador de hidrógeno incluyendo un controlador programable y una
interface de usuario conectada operativamente al controlador
programable. El controlador programable de la presente invención
tiene una pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario. La interface de usuario
ofrece la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario y se usa para poner un
algoritmo de tasa de dispensación seleccionado por el usuario de
entre la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario.
En el sentido en que se define aquí, hidrógeno
es un fluido incluyendo hidrógeno molecular y hasta 5% en volumen
de impurezas. El hidrógeno dispensado puede ser un gas presurizado o
fluido supercrítico. Un gas presurizado es un gas a presión
superior a la atmosférica, por debajo de su presión crítica, y por
debajo de su temperatura crítica. Un fluido supercrítico es un
fluido por encima de su presión crítica y/o su temperatura crítica.
Se puede almacenar hidrógeno en un recipiente fuente de hidrógeno
como un líquido, gas presurizado, fluido supercrítico, hidruro de
metal, y/o hidruro químico.
Un dispensador de hidrógeno es un dispositivo
para dispensar, abastecer, reabastecer, o dispensar de otro modo
hidrógeno a un recipiente receptor. Los dispensadores de hidrógeno
para dispensar hidrógeno son conocidos en la técnica. Por ejemplo,
los dispensadores de hidrógeno para dispensar a vehículos de
hidrógeno (pila de carburante) son conocidos. Los diseños conocidos
de dispensadores de hidrógeno y/o los dispensadores de hidrógeno
pueden ser modificados y/o adaptados de otro modo, por ejemplo
programados por ordenador, para incluir las características de la
presente invención sin experimentación excesiva. El dispensador de
hidrógeno puede ser móvil o inmóvil. El dispensador de hidrógeno
puede incluir equipo relacionado habitual, por ejemplo una fuente
de hidrógeno, sensores, válvulas, tubos, mangueras, boquillas, etc.
El dispensador de hidrógeno puede estar configurado para dispensar
hidrógeno a uno o más recipientes receptores al mismo tiempo. El
dispensador de hidrógeno puede incluir características
convencionales, por ejemplo, características de pago, telemetría y
autorización.
El dispensador de hidrógeno puede ser capaz de
realizar dispensación con comunicación, el denominado "llenado
con comunicación" y/o dispensación sin comunicación, el
denominado "llenado sin comunicación".
La dispensación con comunicación se define como
la dispensación donde señales de sensor del recipiente receptor son
transmitidas al controlador programable del dispensador de
hidrógeno. Al dispensar con comunicación, se puede usar señales de
sensor asociadas con el dispensador de hidrógeno, además de las
señales de sensor del recipiente receptor. Las señales de sensor
pueden ser de uno o más sensores de presión, sensores de temperatura
y densitómetros.
La dispensación sin comunicación se define como
dispensación donde el controlador programable del dispensador de
hidrógeno no utiliza señales de sensor del recipiente receptor para
dispensar hidrógeno.
Un controlador programable es un dispositivo
capaz de recibir señales de entrada, usando las señales de entrada
en un algoritmo, y enviar una señal de salida resultante del
algoritmo. Los controladores programables son conocidos en la
técnica. Un controlador programable puede ser uno o más
controladores lógicos programables (PLCs), ordenadores y
análogos.
Un algoritmo es cualquier procedimiento paso a
paso usado por el controlador programable para obtener algún
resultado.
Una interface de usuario es un dispositivo para
que un usuario introduzca información. La interface de usuario
puede ser cualquier dispositivo de entrada conocido en la técnica
para introducir información, por ejemplo, una pantalla táctil,
teclado numérico, teclado, uno o múltiples conmutadores de posición,
ratón de ordenador, trackball, botones de pulsación, o dispositivo
activado por voz.
Un usuario es una persona y puede ser un cliente
asociado con un recipiente receptor y/o un empleado/operador
asociado con el dispensador de hidrógeno.
En el sentido en que se usa aquí, pluralidad
significa dos o más.
Una pantalla es cualquier dispositivo
electrónico (como un tubo de rayos catódicos o una pantalla de
cristal líquido) que presenta temporalmente información en forma
visual.
Una tasa de dispensación de hidrógeno puede ser
una tasa basada en cantidad o una tasa basada en aumento de
presión. Una tasa basada en cantidad de dispensación de hidrógeno es
una cantidad de hidrógeno dispensada por unidad de tiempo. La
cantidad puede ser expresada en términos de masa, moles, volumen o
sus equivalentes. Una tasa basada en aumento de presión puede ser
expresada como aumento de presión por unidad de tiempo y también se
denomina tasa de rampa de presión.
Un algoritmo de tasa de dispensación de
hidrógeno es un algoritmo usado por un controlador programable para
efectuar la tasa instantánea de dispensación de hidrógeno durante la
dispensación. La tasa de dispensación puede ser constante durante
la dispensación o variar en función del tiempo, la presión del
recipiente receptor, la temperatura del recipiente receptor, la
densidad de hidrógeno en el recipiente receptor, la presión de la
fuente de hidrógeno, la temperatura de la fuente de hidrógeno, y/u
otro parámetro operativo según el algoritmo.
Una tasa de dispensación promediada en el tiempo
se calcula a partir de la ecuación:
donde \overline{\xi} es la tasa
de dispensación promediada en el tiempo, \xi es la tasa
instantánea de dispensación de hidrógeno, t es el tiempo, y \tau
es el tiempo de dispensación
total.
El término "seleccionable por el usuario"
significa que el usuario puede seleccionar de alternativas
preestablecidas o introducir valores, tales como el tiempo para
completar la dispensación o un valor para la tasa de rampa de
presión. Seleccionable por el usuario difiere de "programable por
el usuario" en que programable por el usuario requiere que el
usuario introduzca un código de programa.
Un algoritmo de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionable por el usuario es un algoritmo de tasa de
dispensación de hidrógeno que puede ser seleccionado por el
usuario.
Con referencia a la figura 1 se representa un
dispensador de hidrógeno 10 incluyendo un controlador programable 1
y una interface de usuario 2 conectada operativamente al controlador
programable 1. El controlador programable tiene una pluralidad de
algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por
el usuario, por ejemplo dos algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario representados por 11 y 12.
La interface de usuario ofrece la pluralidad de algoritmos de tasa
de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario,
representados por ejemplo en la figura 1 como botones de pulsación
21 y 22. Por ejemplo, cuando un usuario pulsa el botón pulsador 21,
el algoritmo de tasa de dispensación 11 puede ser activado, y cuando
el usuario pulsa el botón pulsador 22, se puede activar el
algoritmo de tasa de dispensación 12. La interface de usuario puede
estar conectada operativamente por cableado, como se representa en
la figura 1, y/o medios inalámbricos (no representados).
La pluralidad de algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario puede
incluir un primer algoritmo de tasa de dispensación. El primer
algoritmo de tasa de dispensación puede ser programado para
dispensar una primera cantidad de hidrógeno a una primera tasa de
dispensación promediada en el tiempo durante un primer período de
tiempo. El primer algoritmo de tasa de dispensación puede ser un
algoritmo de tasa de dispensación rápida que proporciona algo menos
que el valor de densidad de régimen máximo de un recipiente
receptor. Por ejemplo, se puede usar una tasa de dispensación
promediada en el tiempo, por ejemplo una tasa de rampa de presión,
de 25 MPa/min a 35 MPa/min, para obtener de 70% a 90% del valor de
densidad de régimen máximo del recipiente receptor. La dispensación
a un recipiente receptor inicialmente casi vacío de 35 MPa puede
tardar aproximadamente 1 minuto en finalizar.
El algoritmo de tasa de dispensación rápida
puede ser el más rápido posible sin sobrecalentamiento del
recipiente receptor. Una ecuación empírica para una temperatura
máxima permitida de 85ºC y una temperatura ambiente de 26ºC que se
refiere a la tasa de rampa de presión máxima a las condiciones del
proceso es:
donde PRR es la relación de aumento
de presión (DP/SP) donde DP es la presión de diseño del sistema del
recipiente receptor y SP es la presión inicial en el recipiente
receptor antes de la dispensación, y FT es la temperatura del
hidrógeno
dispensado.
La tasa de dispensación instantánea, por ejemplo
la tasa de rampa de presión, puede ser constante durante la
dispensación o variar durante la dispensación.
El valor de densidad de gas de régimen máximo se
puede calcular en base a las especificaciones del recipiente
receptor, por ejemplo, las especificaciones del fabricante, para un
recipiente lleno. La presión y temperatura de régimen del
recipiente pueden ser convertidas a una densidad de régimen del
recipiente. Independiente de cuál sea el régimen de un recipiente
receptor, puede ser convertido a un valor de densidad de régimen
máximo a los efectos de esta invención. Por ejemplo, un recipiente
de almacenamiento hidrógeno a un régimen de 35 MPa 15ºC tiene una
densidad de régimen de 0,02408 g/cm^{3}.
La pluralidad de algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario puede
incluir un segundo algoritmo de tasa de dispensación. El segundo
algoritmo de tasa de dispensación puede ser programado para
dispensar una segunda cantidad de hidrógeno a una segunda tasa de
dispensación promediada en el tiempo durante un segundo período de
tiempo. El segundo algoritmo de tasa de dispensación a llenado total
puede ser un algoritmo de tasa de dispensación que proporcione casi
el valor de densidad de régimen máximo de un recipiente receptor,
pero en un tiempo de dispensación más largo en comparación con el
algoritmo de tasa de dispensación rápida. Por ejemplo, una tasa de
dispensación promediada en el tiempo, por ejemplo la tasa de rampa
de presión, de 2,5 MPa/min a 25 MPa/min, puede ser usada para
proporcionar 90% a 100% de la capacidad de densidad del recipiente
receptor. La dispensación a un recipiente receptor inicialmente casi
vacío de 35 MPa puede tardar aproximadamente 10 minutos en
completarse. La tasa de rampa de presión puede ser constante durante
la dispensación o variar durante la dispensación.
El primer período de tiempo para el primer
algoritmo de tasa de dispensación (rápida) es menor que el segundo
período de tiempo para el segundo algoritmo de tasa de dispensación
(llenado completo), la primera tasa de dispensación promediada en
el tiempo para el primer algoritmo de tasa de dispensación (rápida)
es mayor que la segunda tasa de dispensación promediada en el
tiempo para el segundo algoritmo de tasa de dispensación (llenado
completo), y la primera cantidad de hidrógeno para el primer
algoritmo de tasa de dispensación (rápida) es menor que la segunda
cantidad de hidrógeno para el segundo algoritmo de tasa de
dispensación (llenado completo).
El controlador programable puede recibir señales
asociadas con la dispensación con comunicación incluyendo el
volumen del recipiente receptor. Alternativamente, el usuario puede
introducir valores asociados con el recipiente receptor incluyendo
el volumen del recipiente receptor. El controlador programable puede
tener un algoritmo de tiempo para calcular una cantidad estimada de
tiempo para completar la dispensación por el algoritmo de tasa de
dispensación seleccionado y presentar la cantidad estimada de tiempo
en una pantalla (no representada), que está conectada
operativamente al controlador programable 1. El controlador
programable puede tener un algoritmo de costo para calcular un
costo estimado del hidrógeno a dispensar para el algoritmo de tasa
de dispensación seleccionado y presentar el costo estimado.
Al menos uno de la pluralidad de algoritmos de
tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario
puede dispensar durante un tiempo fijo, por ejemplo 1 minuto, 2
minutos, 3 minutos y/o 10 minutos, sin dependencia de la totalidad
de llenado del recipiente receptor. El controlador programable puede
tener un reloj incorporado para dispensar durante un tiempo fijo.
El controlador programable puede tener un algoritmo para calcular
una cantidad de hidrógeno estimada a dispensar para cada uno de los
tiempos fijos ofrecidos y presentar la cantidad estimada en una
pantalla (no representada). Alternativamente, o además, el
controlador programable puede calcular un costo estimado de la
dispensación de hidrógeno para los varios algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario.
El controlador programable puede considerar
varias estrategias de dispensación durante el tiempo fijo
seleccionado o introducido por el usuario, y elegir la que
proporcione la acumulación más completa de hidrógeno en el
recipiente receptor durante el tiempo fijado. Las estrategias de
dispensación consideradas pueden incluir una tasa de rampa de
presión constante para el tiempo fijo seleccionado o una tasa de
rampa de presión variada durante el tiempo fijo seleccionado. Se
pueden usar varias estrategias para dispensación de hidrógeno y no
son críticas para la presente invención. Sin embargo, una
estrategia de flujo y/o tasa de rampa de presión que proporcione la
mayor cantidad de gas a dispensar en el intervalo de tiempo
seleccionado sería una buena práctica.
La buena práctica también incluiría algoritmos
de tasa de dispensación que no permiten que la temperatura y/o
presión en el recipiente excedan de los límites de diseño. Se pueden
usar cálculos termodinámicos y una ecuación de estado para predecir
la variación de temperatura durante el llenado, se pueden
desarrollar relaciones empíricas, o la temperatura en el recipiente
receptor puede ser supervisada con una sonda o sensor.
La pluralidad de algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario puede estar
en cualquier lenguaje de programación conocido en la técnica. Los
lenguajes de programación típicos incluyen C, C++, y lógica de
escalera.
El operador de estación puede limitar y/o
modificar la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario dependiendo de qué ocupada
esté la estación (cuántos clientes actuales o tasa de clientes
estén usando el dispensador de hidrógeno) o dependiendo de la hora
del día o de la noche, o dependiendo de la cantidad y/o presión de
hidrógeno almacenado. Por ejemplo, si la estación está ocupada, el
operador de estación puede limitar las opciones de dispensación a
las que tarden menos del tiempo establecido, por ejemplo, 3
minutos. Si en algunas horas del día la ocupación es mayor que en
otras, el dispensador de hidrógeno puede limitar automáticamente
las opciones de dispensación a las que tarden menos del tiempo
establecido. Por ejemplo, si las horas punta del día son de 7:00 a
9:00 de la mañana y de 5:00 a 7:00 de la tarde, el dispensador de
hidrógeno puede limitar las opciones de dispensación a las que
tarden menos que 3 minutos durante dichas horas del día. Durante
otras horas del día, el dispensador de hidrógeno se puede poner con
el fin de limitar las opciones de dispensación a las que tarden 10
minutos o menos. El día se puede dividir en cualquier número de
períodos de tiempo con el fin de variar los algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario ofrecidos
según los deseos del operador de estación.
El hidrógeno a dispensar puede ser proporcionada
por cualquier fuente conocida de hidrógeno, por ejemplo cilindros
de hidrógeno, representados como cilindros de hidrógeno 31, 41, y 51
en la figura 1, y/o vaporizadores de gas licuado y asociados (no
representados), hidruros de metal (no representados), y/o hidruros
químicos (no representados). Aunque se representan tres cilindros
de hidrógeno como una fuente de hidrógeno, se puede usar a voluntad
cualquier número de recipientes fuente.
El flujo de la fuente de hidrógeno puede ser
regulado por cualquier regulador de flujo conocido en la técnica,
por ejemplo válvulas de control de flujo y/o válvulas de control de
presión. Como se representa en la figura 1, las válvulas de control
de flujo y/o presión 32, 42, 52, y 62 regulan el flujo de la fuente
de hidrógeno a un recipiente receptor 61. Las válvulas de control
de flujo y/o presión pueden ser accionadas neumática, hidráulica o
eléctricamente. El dispensador de hidrógeno puede estar configurado
para dispensar a más de un recipiente receptor a la vez. El
recipiente receptor 61 puede ser parte de un vehículo móvil, por
ejemplo, un recipiente de almacenamiento de hidrógeno en un
vehículo movido por hidrógeno. Las válvulas de control de flujo y/o
presión 32, 42, 52, y 62 pueden ser activadas por el controlador
programable 1 para realizar la pluralidad de algoritmos de tasa de
dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario. En caso de
que los cilindros de hidrógeno 31, 41 y 51 estén a presiones
diferentes, se puede emplear la denominada cascada, una técnica
conocida en la técnica de los sistemas de llenado de hidrógeno.
Como se representa en la figura 1, el
controlador programable 1 puede incluir además unos medios para
recibir una señal de sensor de temperatura 15 de un sensor de
temperatura 65 que mide la temperatura en un recipiente receptor
61. Los medios para recibir la señal de sensor de temperatura 15
pueden incluir una conexión alámbrica como se representa o un
receptor inalámbrico (no representado). Al menos uno de la
pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno
seleccionables por el usuario puede ser sensible a la señal de
sensor de temperatura.
Como se representa en la figura 1, el
controlador programable 1 puede incluir además unos medios para
recibir una señal de sensor de presión 16 de un sensor de presión
66 que mida la presión en un recipiente receptor 61. Los medios
para recibir la señal de sensor de presión 16 pueden incluir una
conexión alámbrica como se representa o receptor inalámbrico (no
representado). Al menos uno de la pluralidad de algoritmos de tasa
de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario puede
ser sensible a la señal de sensor de presión.
La cantidad de gas en el recipiente receptor
puede ser determinada por cualquier medio conocido en la técnica.
La cantidad de gas en el recipiente receptor de un volumen conocido
puede ser determinado antes y después de la dispensación midiendo
la presión y la temperatura en el recipiente receptor y calculando
usando una ecuación de estado apropiada para el gas. Otros medios
para determinar la cantidad de gas en el recipiente receptor, por
ejemplo mediciones directas de la densidad, también son conocidos en
la técnica.
El dispensador de hidrógeno según la presente
invención puede ser usado de manera similar a otros dispensadores
de hidrógeno con un paso adicional donde el usuario selecciona a
partir de un número de opciones de tasa de dispensación de
hidrógeno.
Aunque se ha ilustrado y descrito aquí con
referencia a realizaciones específicas, no obstante, no se ha
previsto limitar la presente invención a los detalles mostrados. La
invención se define por las reivindicaciones siguientes.
Claims (10)
1. Un dispensador de hidrógeno (10)
incluyendo:
- un controlador programable (1);
- una interface de usuario (2); y
- al menos un regulador de flujo (32, 42, 42, 62);
- caracterizado porque:
- el controlador programable (1) tiene una pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12) para dispensar el hidrógeno;
- la interface de usuario (2) está configurada para ofrecer la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12) a un usuario;
- la interface de usuario (2) está conectada operativamente al controlador programable (1) para poner un algoritmo de tasa de dispensación seleccionado por el usuario (11, 12) de entre la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12); y
- al menos un regulador de flujo (32, 42, 52, 62) está conectado operativamente al controlador programable (1) para realizar el algoritmo de tasa de dispensación seleccionado por el usuario (11, 12) para regular un flujo desde una fuente de hidrógeno (31, 41, 51) a un recipiente receptor (61).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 1, donde un primer algoritmo de tasa de dispensación
(11, 12) de la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12) está programado
para dispensar una primera cantidad de hidrógeno a una primera tasa
de dispensación promediada en el tiempo durante un primer período
de tiempo, y donde un segundo algoritmo de tasa de dispensación
(11, 12) de la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de
hidrógeno seleccionables por el usuario (11, 12) está programado
para dispensar una segunda cantidad de hidrógeno a una segunda tasa
de dispensación promediada en el tiempo durante un segundo período
de tiempo donde el primer período de tiempo es menor que el segundo
período de tiempo, la primera tasa de dispensación promediada en el
tiempo es mayor que la segunda tasa de dispensación promediada en
el tiempo, y la primera cantidad de hidrógeno es menor que la
segunda cantidad de hidrógeno.
3. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 2, donde la primera cantidad de hidrógeno está
destinada a crear un primer valor de densidad en un recipiente
receptor (61) que es de 70% a 90% del valor de densidad de régimen
máximo del recipiente receptor (61), y la segunda cantidad de
hidrógeno está destinada a crear un segundo valor de densidad en el
recipiente receptor (61) que es de 90% a 100% del valor de densidad
de régimen máximo del recipiente receptor (61).
4. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 2, donde el controlador programable (1) tiene un
algoritmo de tiempo para calcular una cantidad estimada de tiempo
para completar la dispensación para al menos uno de la pluralidad
de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables
por el usuario (11, 12) y enviar una señal para presentar la
cantidad estimada de tiempo en una pantalla para el al menos único
de la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno
seleccionables por el usuario (11, 12).
5. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 1, donde al menos uno de la pluralidad de algoritmos
de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario
(11, 12) dispensa durante un tiempo fijo.
6. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 5, donde el controlador programable (1) tiene un
algoritmo de cantidad para calcular una cantidad estimada de
hidrógeno a dispensar durante el tiempo fijo y enviar una señal
para presentar la cantidad estimada de hidrógeno a dispensar en una
pantalla.
7. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 5, donde el controlador programable (1) tiene un
algoritmo de costo para calcular un costo estimado de hidrógeno a
dispensar durante el tiempo fijo y enviar una señal para presentar
en una pantalla el costo estimado de hidrógeno a dispensar.
8. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 1, donde el controlador programable (1) incluye
además unos medios (15) para recibir una señal de sensor de
temperatura de un sensor de temperatura (65) configurado para medir
la temperatura en un recipiente receptor (61) y donde al menos uno
de la pluralidad de algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno
seleccionables por el usuario (11, 12) es sensible a la señal de
sensor de temperatura.
9. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 1, donde el controlador programable (1) incluye
además unos medios (16) para recibir una señal de sensor de presión
de un sensor de presión (66) configurado para medir la presión en
un recipiente receptor (61) y donde al menos uno de la pluralidad de
algoritmos de tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por
el usuario (11, 12) es sensible a la señal de sensor de presión.
10. El dispensador de hidrógeno (10) de la
reivindicación 1, donde el controlador programable (1) incluye
además unos medios para recibir una señal de densitómetro de un
densitómetro configurado para medir la densidad en un recipiente
receptor (61) y donde al menos uno de la pluralidad de algoritmos de
tasa de dispensación de hidrógeno seleccionables por el usuario
(11, 12) es sensible a la señal de densitómetro.
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