Заправочная установка, заправочное устройство и способ заправки
Заправочное устройство для заправки движущегося объекта, имеющего топливный бак для хранения подаваемого топлива, первый аккумулятор для снабжения энергией двигателя, генерирующего тяговое усилие движущегося объекта, и источник питания для снабжения энергией энергоемкого устройства, установленного на движущемся объекте и работающего в процессе заправки от энергии, поступающей из первого аккумулятора, включает заправочный штуцер для заправки топливного бака из внешней установки и разъем питания для подачи энергии, по меньшей мере, на аккумулятор из внешней установки. Заправочное устройство способно одновременно заправлять топливный бак, подавать энергию в первый аккумулятор и подавать энергию в источник питания. Использование изобретения позволит повысить устойчивость работы движущегося объекта после его заправки. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
Предпосылки создания изобретения
Настоящее изобретение относится к заправочной установке для подачи топлива, заправочному устройству, заправляемому топливом при помощи заправочной установки, и способу заправки.
Известны транспортные средства на топливных элементах с приводом от электрической энергии, поступающей из топливных элементов. Транспортные средства на топливных элементах данного типа рассчитаны на заправку водородом или другим видами топлива, подаваемыми по топливному шлангу или подобному средству из заправочной установки.
Для заправки транспортного средства на топливных элементах необходимо соединить заправочную установку с транспортным средством при помощи штуцера топливного шланга и соединить их друг с другом при помощи сигнальной шины для передачи или приема электрического сигнала или т.п., отображающего состояние транспортного средства на топливных элементах (температуру или давление в баке для хранения топлива или т.п.). Соответственно, проблема заключается в том, что заправка требует сложных рабочих манипуляций.
С учетом данного положения дел в последние годы была создана технология, в которой для упрощения операции соединения заправочной установки и транспортного средства на топливных элементах заправочный штуцер объединен с сигнальной шиной (см., например, патентный документ 1).
Патентный документ 1 - выложенный японский патент №2003-104498.
Вместе с тем, помимо упомянутой выше проблемы, из-за потребления энергии энергоемкими устройствами (например, осветительным устройством, кондиционером воздуха, устройством регулирования температуры и другими вспомогательными устройствами, установленными на транспортном средстве) в процессе заправки транспортного средства на топливных элементах происходит разрядка аккумулятора после заправки или подобной операции. Например, на транспортном средстве на топливных элементах установлен баллон высокого давления для хранения топлива, поступающего из заправочной установки, и устройство регулирования температуры, которое может в некоторых случаях регулировать температуру в баллоне в процессе заправки. Если устройство регулирования температуры продолжает работать в процессе заправки, из-за его высокой энергоемкости происходит разрядка аккумулятора, в результате чего транспортное средство невозможно запустить после заправки.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение создано с учетом перечисленных проблем. Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание заправочной установки и т.п., способной повысить устойчивость работы движущегося объекта после его заправки и т.п.
Для решения названной задачи в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предложено заправочное устройство для заправки движущегося объекта, имеющего топливный бак для хранения подаваемого топлива, первый аккумулятор для снабжения энергией двигателя, генерирующего тяговое усилие движущегося объекта, и источник питания для снабжения энергией энергоемкого устройства (например, вспомогательного механизма), установленного на движущемся объекте и работающего в процессе заправки от энергии, поступающей из первого аккумулятора, включающее заправочный штуцер для заправки топливного бака из внешней установки и разъем питания для подачи энергии, по меньшей мере, на аккумулятор из внешней установки.
В соответствии с описанной компоновкой заправочное устройство включает заправочный штуцер для заправки топливного бака из внешней установки, такой как заправочная установка и разъем питания для подачи энергии на аккумулятор, за счет чего помимо топлива в заправочное устройство может подаваться электроэнергия. Таким образом, заправочное устройство способно одновременно заправлять топливный бак, подавать энергию в первый аккумулятор и подавать энергию в источник питания. Это позволяет повысить устойчивость работы транспортного средства на топливных элементах и избежать разрядки аккумулятора даже в том случае, когда в процессе заправки продолжает работать энергоемкое устройство (например, вспомогательный механизм, такой как устройство регулирования температуры).
Упомянутое выше энергоемкое устройство, установленное на движущемся объекте, может представлять собой электрогенератор движущегося объекта (например, устройство, преобразующее электрическую энергию двигателя или подобного устройства в механическую энергию), теплогенератор (например, устройство, преобразующее электрическую энергию двигателя или подобного устройства в тепловую энергию), светогенератор (например, фары), звукогенератор (например, аудиосистему, установленную на движущемся объекте) или комплексное устройство, образованное путем сочетания перечисленных устройств.
Кроме того, примером энергоемкого устройства движущегося объекта может служить вспомогательное устройство, установленное на движущемся объекте. Это может быть узел привода устройства, связанного с перемещением движущегося объекта (в случае транспортного средства, например, рулевое устройство, подвеска или тормоз), устройство, обеспечивающее комфорт в пассажирском салоне (например, кондиционер воздуха или освещение салона), устройство, повышающее удобство использования (например, фары, стеклоочистители или освещение приборной доски) и вспомогательное устройство, поддерживающее работу узла главного привода (например, двигатель, генератор, мотор или топливный элемент) (для двигателя внутреннего сгорания, например, масляный насос или насос системы охлаждения; для топливного элемента, например, компрессор, насос для перекачивания водорода или насос системы охлаждения) или различные датчики, или блок управления электропитанием системы.
Источник питания может включать второй аккумулятор, выходное напряжение которого ниже выходного напряжения первого аккумулятора, и силовой преобразователь, понижающий выходное напряжение первого аккумулятора и подающий энергию во второй аккумулятор.
В соответствии с описанной компоновкой топливо и энергия могут поступать в движущийся объект из внешней установки предпочтительно одновременно.
Кроме того, в соответствии с описанной компоновкой заправочное устройство предпочтительно дополнительно включает гнездо, в котором объединены заправочный штуцер и разъем питания.
Помимо этого, в соответствии с описанной компоновкой энергоемкое устройство (например, вспомогательный механизм) предпочтительно питается от энергии, поступающей, по меньшей мере, в процессе заправки, а топливо в заправочное устройство поступает из внешней установки через гнездо одновременно с подачей в него энергии из внешней установки через гнездо.
В соответствии с описанной компоновкой энергоемкое устройство (например, вспомогательный механизм) может представлять собой устройство регулирования температуры в топливном баке.
В соответствии с описанной компоновкой заправочное устройство предпочтительно дополнительно включает средство управления, служащее для определения заряженности аккумулятора и регулирования поступления энергии из внешней установки в аккумулятор в зависимости от заряженности.
Кроме того, в соответствии с описанной компоновкой средство управления предпочтительно подает энергию из внешней установки в аккумулятор, если заряженность аккумулятора равна или меньше первого заданного контрольного значения. В соответствии с описанной компоновкой аккумулятор также может представлять собой высоковольтную батарею, используемую в качестве источника питания для управления движущимся объектом.
Помимо этого, в соответствии с описанной компоновкой аккумулятор может включать высоковольтную батарею, служащую источником питания для управления движущимся объектом, и низковольтную батарею, служащую источником питания для вспомогательного механизма движущегося объекта и соединенную с высоковольтной батареей (иными словами, источником питания для вспомогательного механизма, соединенным с высоковольтной батареей), при этом средство управления способно подавать энергию высоковольтной батареи в низковольтную батарею, если установлено, что заряженность низковольтной батареи равна или ниже второго заданного контрольного значения.
Таким образом, средство управления подает энергию из первого аккумулятора во второй аккумулятор, входящий в источник питания, если установлено, что заряженность второго аккумулятора, выходное напряжение которого ниже выходного напряжения первого аккумулятора, равна или ниже второго заданного контрольного значения.
Топливо предпочтительно представляет собой газообразное топливо, а топливный бак предпочтительно представляет собой топливный бак высокого давления или топливный бак из поглощающего сплава.
Помимо этого, в соответствии с описанной компоновкой заправочное устройство предпочтительно дополнительно включает линию передачи сигналов состояния, служащую для обмена (приема и передачи) сигналами состояния с внешней установкой, а заправочный штуцер, разъем питания и соединитель электрического сигнала, расположенный на переднем конце линии передачи сигналов состояния, объединены в гнезде (объединенный разъем). Как указано выше, сигнал состояния предпочтительно включает сигнал, отображающий состояние топливного бака или состояние аккумулятора. Кроме того, объединенный разъем предпочтительно имеет заземляющий провод.
В соответствии с другой особенностью настоящего изобретения предложена заправочная установка для заправки движущегося объекта, имеющего топливный бак для хранения подаваемого топлива, первый аккумулятор для снабжения энергией двигателя, генерирующего тяговое усилие, и источник питания для снабжения энергией энергоемкого устройства, работающего в процессе заправки от энергии, поступающей из первого аккумулятора, включающая источник топлива, источник питания, заправочный штуцер для заправки движущегося объекта от источника топлива и разъем питания для подачи энергии на движущийся объект из источника питания. При этом заправка топливного бака, снабжение энергией первого аккумулятора и снабжение энергией источника питания могут осуществляться одновременно.
В соответствии с описанной компоновкой заправочная установка включает разъем, в котором объединены заправочный штуцер и разъем питания.
В соответствии с описанной компоновкой заправочная установка предпочтительно дополнительно включает линию передачи сигналов состояния, служащую для обмена сигналами состояния с движущимся объектом, и разъем, в котором объединены заправочный штуцер, разъем питания и соединитель электрического сигнала, расположенный на переднем конце линии передачи сигналов состояния. Как указано выше, сигнал состояния предпочтительно включает сигнал, отображающий состояние топливного бака, установленного на движущемся объекте, или состояние аккумулятора движущегося объекта. Кроме того, разъем предпочтительно имеет заземляющий провод.
В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предложен способ заправки, в котором внешняя установка, имеющая источник топлива и источник питания, одновременно снабжает движущийся объект, который имеет топливный бак, первый аккумулятор для снабжения энергией двигателя, генерирующего тяговое усилие, энергоемкое устройство, работающее в процессе заправки от энергии, поступающей из первого аккумулятора, и источник питания для снабжения энергий энергоемкого устройства топливом, поступающим в топливный бак, энергией, поступающей в первый аккумулятор, и энергией, поступающей в источник питания.
В соответствии с упомянутым способом топливо и энергию предпочтительно подают одновременно, если заряженность аккумулятора равна или ниже первого контрольного значения.
Описание чертежей
На фиг.1 схематически показана компоновка системы заправки согласно первому варианту осуществления,
на фиг.2 схематически показана компоновка заправочной установки согласно первому варианту осуществления,
на фиг.3 схематически показана компоновка транспортного средства на топливных элементах согласно первому варианту осуществления,
на фиг.4 схематически показана компоновка охлаждающего устройства согласно первому варианту осуществления,
на фиг.5 схематически показана компоновка заправочной установки согласно второму варианту осуществления и
на фиг.6 схематически показана компоновка транспортного средства на топливных элементах согласно второму варианту осуществления.
Подробное описание
Далее со ссылкой на приложенные чертежи описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.
А. Первый вариант осуществления
Рассмотрим фиг.1, на которой показана компоновка системы 300 заправки согласно первому варианту осуществления. Система 300 заправки включает транспортное средство на топливных элементах 100, в которых используется водород, и заправочную установку 200 для снабжения топливом и энергией транспортного средства на топливных элементах 100. Несмотря на то, что в качестве примера в данном варианте осуществления рассмотрено транспортное средство на топливных элементах, настоящее изобретение также применимо к транспортному средству на топливных элементах, в которых используется этиловый спирт или подобное топливо. Кроме того, настоящее изобретение также применимо к гибридному автомобилю или автомобилю с бензиновым двигателем в той же мере, что и к транспортному средству на топливных элементах. Иными словами, топливом в настоящем изобретении может являться газообразное топливо (газообразный водород или природный газ) или жидкое топливо (бензин, этиловый спирт, дизельное топливо или жидкий водород). Помимо этого, несмотря на то, что в данном варианте осуществления предполагается, что объектом назначения заправочной системы 300 является транспортное средство (движущийся объект), настоящее изобретение применимо к движущимся объектам любого рода, таким как, например, судно или летательный аппарат.
Рассмотрим фиг.2, на которой показана компоновка заправочной установки 200. Заправочная установка 200 включает источник 210 топлива, имеющий насос высокого давления (не показан) и т.п.для нагнетания водорода в качестве топлива, источник 220 питания для подачи энергии в транспортное средство на топливных элементах 100 в процессе заправки и контроллер 230, регулирующий поступление топлива и энергии из заправочной установки 200 в транспортное средство на топливных элементах 100.
Газообразный водород в качестве газообразного топлива поступает из источника 210 топлива в транспортное средство на топливных элементах 100 по заправочной линии 211, а энергия поступает из источника 220 питания в транспортное средство на топливных элементах 100 по линии 221 электроснабжения. Как показано на фиг.2, передний конец заправочной линии 211 и передний конец линии 221 электроснабжения объединены в разъем 240. Иными словами, в данном варианте осуществления заправочный штуцер объединен с разъемом питания при помощи разъема 240, Это позволяет одновременно подавать топливо и энергию путем соединения разъема 240 заправочной установки 200 с топливным гнездом (описанным далее), который имеет транспортное средство на топливных элементах 100.
Кроме того, топливо и энергию подают из заправочной установки 200 в транспортное средство на топливных элементах 100 (движущийся объект) одновременно, за счет чего повышается удобство использования операции заправки на заправочной установке 200.
На упомянутой заправочной линии 211 расположен расходный клапан 211а, регулирующий расход в процессе заправки транспортного средства на топливных элементах 100, отсечной клапан 211а', находящийся в открытом положении в процессе заправки и закрытом положении после заправки и управляемый контроллером 230, датчик 211b давления, определяющий давление в процессе заправки, и температурный датчик 211с, определяющий температуру в процессе заправки. В то же время на линии 221 электроснабжения расположен переключатель 221а, управляющий включением и выключением подачи энергии в топливный элемент 100, Контроллер управляет подачей энергией, переключая переключатель 221а между включенным и выключенным положениями, например, исходя из детектирующего сигнала датчика, определяющего, соединен или разъединен ли разъем 240. Аналогичным образом контроллер 230 управляет заправкой, переключая отсечной клапан 211а' или подобное устройство между открытым и закрытым положениями, исходя из детектирующего сигнала датчика или детектирующего сигнала датчика 211b давления или температурного датчика 211с.
Рассмотрим фиг.3, на которой показана компоновка заправочного устройства транспортного средства на топливных элементах 100. Внутри крышки (не показана), расположенной на поверхности корпуса транспортного средства на топливных элементах 100, расположено топливное гнездо 110, а передний конец заправочной линии 111 и передний конец линии 121 электроснабжения объединены в топливное гнездо 110. Иными словами, в данном варианте осуществления заправочный штуцер объединен с разъемом питания при помощи топливного гнезда 110. Топливо из заправочной установки 200 по заправочной линии 111 из топливного гнезда 110 поступает в топливный бак 130, а энергия из заправочной установки по линии 121 электроснабжения из топливного гнезда 110 поступает в высоковольтную батарею 140.
Топливный бак 130 представляет собой резервуар высокого давления для хранения под давлением топлива, поступающего из заправочной установки 200. Несмотря на то, что в данном варианте осуществления под топливным баком подразумевается резервуар с водородом высокого давления, настоящее изобретение также применимо к резервуару с водородом из поглощающего сплава или подобному резервуару. На заправочной линии 111 в направлении от топливного гнезда 110 к топливному баку 130 расположены отсечной клапан 111a электромагнитного действия и запорный клапан 111b, действующий в качестве впускного отверстия топливного бака 130. В то же время топливный бак 130 снабжен датчиком 130а давления, определяющим внутреннее давление в топливном баке 130 и передающим выходной сигнал давления, и температурным датчиком 130b, определяющим внутреннюю температуру в топливном баке 130 и передающим выходной сигнал температуры, при этом данные сигналы поступают в устройство 190 управления. Устройство 190 управления переключает отсечной клапан 111a, запорный клапан 111b и т.п. между открытым и закрытым положениями исходя из сигналов, поступающих от упомянутых датчиков.
Высоковольтная батарея 140 является источником питания для управления и посредством инвертора 150 соединена с электродвигателем-генератором 160. В качестве высоковольтной батареи может использоваться, например, никель-металлгидридная аккумуляторная батарея, ионная-литиевая аккумуляторная батарея или конденсатор. На линии 121 электроснабжения в направлении от топливного гнезда 110 к высоковольтной батарее 140 расположен переключатель 121a, регулирующий подачу энергии в высоковольтную батарею 140. Устройство 190 управления определяет, соединен ли разъем 240 с топливным гнездом 110 исходя из детектирующего сигнала, поступающего от не показанного датчика. Определив, что разъем 240 соединен с топливным гнездом 110, что позволяет осуществлять заправку и подвод энергии, устройство 190 управления (средство управления) контролирует заряженность высоковольтной батареи 140 и определяет, следует ли подавать в высоковольтную батарею 140 энергию из заправочной установки 200.
Например, если заряженность высоковольтной батареи 140 равна или меньше заданного контрольного значения V1 (первого контрольного значения), устройство 190 управления регулирует подачу энергию из заправочной установки 200, включая переключатель 121a. В то же время, если заряженность высоковольтной батареи 140 превышает контрольное значение V1, устройство 190 управления прекращает подачу энергии из заправочной установки 200, выключая переключатель 121а. Таким способом устройство 190 управления регулирует подачу энергии в высоковольтную батарею 140. Количество энергии, поступающей в высоковольтную батарею 140, контрольное значение V1 и т.п. могут быть соответствующим образом изменены в соответствии с режимом работы и т.п.
Электродвигатель-генератор (энергоемкое устройство) 160 генерирует тяговое усилие для передачи ведущим колесам (не показаны) при помощи энергии, поступающей из высоковольтной батареи 140. Электродвигатель-генератор 160 может служить как электродвигателем, так и генератором. В частности, если электродвигатель-генератор 160 служит электродвигателем, энергия, хранящаяся в высоковольтной батарее 140, поступает в электродвигатель-генератор 160 через инвертор 150. Функция привода электродвигателя-генератора 160 в это время обеспечивается за счет инвертора 150. В то же время, если электродвигатель-генератор 160 служит генератором, генерированная энергия поступает в высоковольтную батарею 140 через инвертор 150. В это время количество энергии, генерируемой электродвигателем-генератором 160, регулируется путем регулирования электрической энергии, поступающей в высоковольтную батарею 140 посредством инвертора 150.
Кроме того, высоковольтная батарея 140 соединена с преобразователем 170 постоянного тока в постоянный, который является силовым преобразователем. Преобразователь 170 постоянного тока в постоянный снижает напряжение на выходе высоковольтной батареи 140 и подает энергию в подключенную низковольтную батарею 180.
Низковольтная батарея 180 является источником питания для вспомогательных устройств (энергоемких устройств) 500, таких как охлаждающее устройство (регулятор температуры) 510, служащее для охлаждения топливного бака 130 в процессе заправки или т.п., кондиционер 520 воздуха и различные датчики 530. Устройство 190 управления регулирует поступление энергии из высоковольтной батареи 140 в низковольтную батарею 180 и регулирует поступление энергии из низковольтной батареи 180 во вспомогательные устройства 500, одновременно контролируя заряженность низковольтной батареи 180. Поступление энергии из высоковольтной батареи 140 в низковольтную батарею 180 более подробно описано далее. Определив, что, например, разъем 240 соединен с топливным гнездом 110, что позволяет осуществлять заправку и подачу энергии, устройство 190 управления контролирует заряженность низковольтной батареи 180 и определяет, следует ли подавать энергию в низковольтную батарею 80 из высоковольтной батареи 140.
Например, если заряженность низковольтной батареи 180 равна или меньше заданного контрольного значения V2 (<V1) (второго контрольного значения), устройство 190 управления регулирует подачу энергии из высоковольтной батареи 140 в низковольтную батарею 180 через преобразователь 170 постоянного тока в постоянный. В то же время, если заряженность низковольтной батареи 180 превышает контрольное значение V2, устройство 190 управления блокирует подачу энергии из высоковольтной батареи 140 в низковольтную батарею 180. Таким способом устройство 190 управления регулирует подачу энергии из высоковольтной батареи 140 в низковольтную батарею. Количество энергии, поступающей в низковольтную батарею 180, контрольное значение V2 и т.п. могут быть соответствующим образом изменены в соответствии с режимом работы и т.п. таким же образом, как при зарядке высоковольтной батареи 140.
Рассмотрим фиг.4, на которой показана компоновка охлаждающего устройства 510 (регулятора температуры), установленного на транспортном средстве на топливных элементах 100.
Известно, что по мере заправки (заполнения) топливного бака 130 газообразным водородом выделяется тепло. Чтобы удалить тепло, выделяющееся в процессе заправки топливного бака 130 газообразным водородом, в данном варианте осуществления на транспортном средстве на топливных элементах 100 установлено охлаждающее устройство 510, показанное на фиг.4.
Охлаждающее устройство 510 включает воздушный компрессор 511, продувающий воздухом катод топливного элемента, трехходовой клапан 512, конденсатор 513 и компрессор 514. Энергия из высоковольтной батареи 140 поступает в воздушный компрессор 511, который подает воздух в топливный элемент, а трехходовой клапан 512 выбирает в качестве пункта назначения для воздуха, выходящего из воздушного компрессора 511, топливный элемент и конденсатор. Для охлаждения топливного бака 130 трехходовой клапан 512 переключают на подачу воздуха в конденсатор. В данном варианте осуществления за счет давления воздуха, поступающего в результате подачи воздуха в конденсатор 513, в нем конденсируется охлаждающее вещество, а для снижения температуры охлаждающего вещества его испаряют в испарителе (не показан). За счет использования описанной компоновки может быть уменьшен размер компрессора 514, обеспечивающего циркуляцию охлаждающего вещества, или других устройств. Данная компоновка служит лишь иллюстрацией, и тип охлаждающего устройства может быть соответствующим образом изменен в соответствии с конструкцией и т.п. транспортного средства на топливных элементах 100.
Несмотря на то, что в качестве примера вспомогательных устройств 500, действующих в процессе заправки, выше описано охлаждающее устройство 510, это же относится к кондиционеру 520 воздуха и датчикам 530. В частности, когда заправка занимает длительное время, при выключенном кондиционере 520 температура воздуха внутри транспортного средства повышается. В связи с этим необходимо, чтобы кондиционер 520 продолжал работать, поддерживая комфортную температуру воздуха внутри транспортного средства. Кроме того, для фиксации температуры или давления в топливном баке 130 или заряженности различных батарей в процессе зарядки необходимо, чтобы продолжали работать различные датчики 530, определяющие данные параметры.
С учетом описанной выше необходимости обеспечения работы различных вспомогательных устройств 500 в процессе заправки в данном варианте осуществления системы 300 заправки одновременно с топливом в процессе заправки транспортного средства на топливных элементах 100 из заправочного установки также поступает энергия, что позволяет повысить устойчивость работы транспортного средства на топливных элементах 100 после заправки и т.п. Иными словами, предотвращается ситуация, когда после заправки транспортное средство невозможно запустить из-за того, что аккумулятор разряжен в результате работы вспомогательных устройств в процессе зарядки. Несмотря на то, что предполагается, что в описанном варианте осуществления заправка осуществляется преимущественно одновременно с подачей энергии, заправка и подача энергии также могут происходить в разное время. Кроме того, вместо низковольтной батареи 180 в качестве источника питания вспомогательных устройств 500 может применяться высоковольтная батарея 140.
В. Второй вариант осуществления
Рассмотрим фиг 5, на которой показана компоновка заправочной установки 200' согласно второму варианту осуществления. На фиг.6 показана компоновка заправочного устройства транспортного средства на топливных элементах 100' согласно второму варианту осуществления. Для обозначения элементов, соответствующих элементам, показанным на фиг.2, на которой проиллюстрирована заправочная установка 200, и элементам, показанным на фиг.3, на которой проиллюстрировано транспортное средство на топливных элементах 100, на фиг.5, на которой проиллюстрирована заправочная установка 200', и на фиг.6, на которой проиллюстрировано транспортное средство на топливных элементах 100', использованы одинаковые позиции, а подробное описание таких элементов опущено.
Заправочная установка 200' имеет линию 21 передачи сигналов состояния, служащую для обмена сигналами состояния с транспортным средством на топливных элементах 100'. Один конец линии 21 соединен с контроллером 230, а другой конец (передний конец линии 21 передачи сигналов состояния) соединен разъемом 240. Иными словами, в разъеме 240 объединены заправочный штуцер, разъем питания и соединитель сигнала состояния.
В то же время транспортное средство на топливных элементах 100' имеет линию 11 передачи сигналов состояния, служащую для обмена сигналами состояния с заправочной установкой 200'. Один конец линии 1 соединен с устройством 190 управления, а другой конец (передний конец линии 21 передачи сигналов состояния) соединен с топливным гнездом 110. Иными словами, в топливном гнезде объединены заправочный штуцер, разъем питания и соединитель сигнала состояния. Сигнал состояния включает, например, сигнал, отображающий температуру или давление в топливном баке 130, сигнал, отображающий заряженность высоковольтной батареи 140 или низковольтной батареи 180, сигнал, отображающий рабочее состояние каждого из вспомогательных устройств 500. Предусмотрено, что сигнал, который должен быть передан или принят от заправочной установки 200', может быть соответствующим образом изменен.
В описанной компоновке предусмотрено, что после соединения топливного гнезда 110 транспортного средства на топливных элементах 100' и разъема 240 заправочной установки 200' устанавливается соединение между линиями 11 и 21 передачи сигналов состояния, а также между заправочными линиями 111 и 211 и между линиями 121 и 221 электроснабжения. Контроллер 230 заправочной установки 200' определяет количество подаваемого топлива и энергии и время заправки, например, исходя из сигналов состояния, отображающих температуру и давление в топливном баке 130 транспортного средства на топливных элементах 100', заряженность высоковольтной батареи 140 и низковольтной батареи 180, рабочее состояние каждого из вспомогательных устройств 500 и т.п., которые поступают по линии 21 передачи сигналов состояния, и в соответствии с полученной информацией начинает заправку и подачу энергии.
За счет обмена сигналами состояния между заправочной установкой 200' и транспортным средством на топливных элементах 100' также можно регулировать количество подаваемого топлива и энергии, время заправки и т.п. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано на примере варианта осуществления, в котором заправочная установка 200', транспортное средство на топливных элементах 100' имеют соответственно лишь линии 11 и 21 передачи сигналов состояния, в дополнение к данным линиям передачи сигналов состояния они также могут быть снабжены заземляющими проводами 12 и 22 (см. фиг.5 и фиг.6) соответственно. Тем самым, в процессе заправки обеспечивается надежное заземление.
С. Другие варианты осуществления
В соответствии с описанными выше вариантами осуществления функции контроллера 230 заправочных установок 200 и 200' и устройства 190 управления транспортных средств на топливных элементах 100 и 100' обеспечиваются за счет выполнения программы, хранящейся в памяти ЦП (или цифрового процессора сигналов). Программа может быть записана на носитель информации, такой как ПЗУ на компакт-диске для распространения или распространяться по сети передачи данных, такой как Интернет.
Настоящее изобретение способно повышать устойчивость работы движущегося объекта после его заправки и т.п. и может широко применяться в заправочных установках и заправочных устройствах, требующих повышения устойчивости работы.
1. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта, имеющего топливный бак для хранения подаваемого топлива, первый аккумулятор для снабжения энергией двигателя, генерирующего тяговое усилие движущегося объекта, и источник питания для снабжения энергией энергоемкого устройства, установленного на движущемся объекте и работающего в процессе заправки от энергии, поступающей из первого аккумулятора, включающее заправочный штуцер для заправки топливного бака из внешней установки и разъем питания для подачи энергии по меньшей мере на аккумулятор из внешней установки, при этом заправочное устройство способно одновременно заправлять топливный бак, подавать энергию в первый аккумулятор и подавать энергию в источник питания.
2. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по п.1, отличающееся тем, что источник питания включает второй аккумулятор, выходное напряжение которого ниже выходного напряжения первого аккумулятора, и силовой преобразователь, понижающий выходное напряжение первого аккумулятора и подающий энергию во второй аккумулятор.
3. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по п.1, отличающееся тем, что заправочный штуцер объединен с разъемом питания.
4. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по п.1, отличающееся тем, что энергоемкое устройство представляет собой устройство регулирования температуры в топливном баке.
5. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по любому из пп.1-4, дополнительно включающее средство управления, служащее для определения заряженности первого аккумулятора и регулирования поступления энергии из внешней установки в первый аккумулятор в зависимости от заряженности.
6. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по п.5, отличающееся тем, что средство управления подает энергию из внешней установки в первый аккумулятор, если заряженность первого аккумулятора равна или меньше первого заданного контрольного значения.
7. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по п.5, отличающееся тем, что средство управления подает энергию из первого аккумулятора во второй аккумулятор, входящий в источник питания, если установлено, что заряженность второго аккумулятора, выходное напряжение которого ниже выходного напряжения первого аккумулятора, равна или ниже второго заданного контрольного значения.
8. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по любому из пп.1-4, 6 и 7, отличающееся тем, что топливом является газообразное топливо.
9. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по любому из пп.1-4, 6 и 7, отличающееся тем, что топливный бак представляет собой топливный бак высокого давления или топливный бак из поглощающего сплава.
10. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по любому из пп.3 и 4, 6 и 7, дополнительно включающее линию передачи сигналов состояния, служащую для приема или передачи сигналов состояния внешней установкой, при этом заправочный штуцер, разъем питания и соединитель электрического сигнала, расположенный на переднем конце линии передачи сигналов состояния, объединены в разъем.
11. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по п.10, отличающееся тем, что сигнал состояния включает сигнал, отображающий состояние топливного бака или состояние аккумулятора.
12. Заправочное устройство для заправки движущегося объекта по п.10, отличающееся тем, что объединенный разъем имеет заземляющий провод.
13. Заправочная установка для заправки движущегося объекта, имеющего топливный бак для хранения подаваемого топлива, первый аккумулятор для снабжения энергией двигателя, генерирующего тяговое усилие, и источник питания для снабжения энергией энергоемкого устройства, работающего в процессе заправки от энергии, поступающей из первого аккумулятора, включающая
источник топлива,
источник питания,
заправочный штуцер для заправки движущегося объекта от источника топлива и
- разъем питания для подачи энергии на движущийся объект из источника питания,
при этом заправка топливного бака, снабжение энергией первого аккумулятора и снабжение энергией источника питания может осуществляться одновременно.
14. Заправочная установка для заправки движущегося объекта по п.13, отличающаяся тем, что заправочный штуцер объединен с разъемом питания.
15. Заправочная установка для заправки движущегося объекта по п.14, дополнительно включающая линию передачи сигналов состояния, служащую для обмена сигналами состояния с движущимся объектом, при этом заправочный штуцер, разъем питания и соединитель электрического сигнала, расположенный на переднем конце линии передачи сигналов состояния, объединены в разъем.
16. Заправочная установка для заправки движущегося объекта по п.15, отличающаяся тем, что сигнал состояния включает сигнал, отображающий состояние топливного бака, установленного на движущемся объекте, или состояние аккумулятора, установленного на движущемся объекте.
17. Заправочная установка для заправки движущегося объекта по п.15 или 16, отличающаяся тем, что объединенный разъем имеет провод заземления.
18. Способ заправки, в котором внешняя установка, имеющая источник топлива и источник питания, одновременно снабжает движущийся объект, который имеет топливный бак, первый аккумулятор для снабжения энергией двигателя, генерирующего тяговое усилие, энергоемкое устройство, работающее в процессе заправки от энергии, поступающей из первого аккумулятора, и источник питания для снабжения энергий энергоемкого устройства топливом, поступающим в топливный бак, энергией, поступающей в первый аккумулятор, и энергией, поступающей в источник питания.
19. Способ заправки по п.18, отличающийся тем, что топливо и энергию подают одновременно, если заряженность первого аккумулятора равна или ниже первого контрольного значения.
