用于天然气罐的热管理系统技术方案

一种用于天然气罐的热管理系统包括容器以及操作性地定位成选择性地冷却该容器的冷却机构。本文还公开了一种用于在补给燃料期间使天然气存储的损失最小化的方法。在该方法的一个示例中，冷却机构操作性地定位成选择性地冷却天然气储罐的容器，其在补给燃料事件之前启动。这将容器冷却至预定温度。

【技术实现步骤摘要】
用于天然气罐的热管理系统相关申请的交叉引用 本申请要求在2013年3月28日提交的美国临时专利申请系列号61/806，149的权益，其全部内容通过参考并入本文。
技术介绍
诸如气体存储容器和液压蓄能器的压力容器可以用来容纳受压的流体。一些气体储罐被填充至阈值压力。气体的密度取决于气体的压力和温度。例如，在炎热的天气，气体将膨胀，并且罐可以仅填充至其潜在能力的75%(或以下)。在补给燃料期间，气体压缩到罐中并且罐内部的温度增加。作为示例，在高压系统中，不具有吸附剂的罐可以在约3，600psi的压力下并且在约50°C 122 T )的温度下被填充，并且具有吸附剂的罐可以在约3，600psi的压力下并且在约60°C ( ^ 140 0F )的温度下被填充。在加燃料之后，罐的温度降低(例如，至环境温度)，并且压力也成比例地降低。在一个示例中，罐压力降低至3，400psi,并且这等于约6%的由热力学引起的填充不足(underfill)。
技术实现思路
一种用于天然气罐的热管理系统包括容器以及操作性地定位成选择性地冷却该容器的冷却机构。本文还公开了一种用于在补给燃料期间使天然气存储的损失最小化的方法。在该方法的一个示例中，冷却机构操作性地定位成选择性地冷却天然气储罐的容器，其在补给燃料事件之前启动。这将容器冷却至预定温度。 本专利技术还包括如下方案:1.一种用于天然气罐的热管理系统，包括:容器；以及冷却机构，其操作性地定位成选择性地冷却所述容器。 2.如方案I所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是使流体围绕所述容器循环的热交换器。 3.如方案I所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是帕尔贴冷却器。 4.如方案I所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是包括螺旋盘管的热交换器。 5.如方案I所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是定位在所述容器周围的相变材料。 6.如方案I所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构包括相异金属的接合处，所述接合处在暴露于温度梯度时将产生电流。 7.如方案I所限定的热管理系统，还包括定位在所述容器中的天然气吸附剂，其中，所述天然气吸附剂选自由碳、多孔聚合物网状物、金属-有机框架、沸石、以及它们的组合所组成的组。 8.如方案I所限定的热管理系统，还包括电子控制单元，所述电子控制单元与所述冷却机构操作性地通信以控制所述冷却机构的操作。 9.如方案8所限定的热管理系统，还包括温度传感器，用以检测所述容器的温度并将所述温度传达至所述电子控制单元。 10.如方案8所限定的热管理系统，还包括与所述电子控制单元通信以用于手动启动所述冷却机构的用户接口。 11.一种用于在补给燃料期间使天然气罐的热力学填充不足最小化的方法，所述方法包括:在补给燃料事件之前，启动操作性地定位成选择性地冷却天然气储罐的容器的冷却机构，从而将所述容器冷却至预定温度。 12.如方案11所限定的方法，还包括:经由电子控制单元确定在预定的时间间隔内开始补给燃料的概率，所述电子控制单元与所述冷却机构操作性地通信以控制所述冷却机构的操作；如果所述概率超出阈值概率，则启动冷却机构。 13.如方案12所限定的方法，其中，确定所述概率包括:经由与所述电子控制单元通信的用户接口向所述电子控制单元手动地传达开始补给燃料的所述概率超出所述阈值概率。 14.如方案13所限定的方法，还包括:指示热管理系统正在使所述容器准备好用于补给燃料；以及指示所述容器的就绪状态以用于使天然气罐的热力学填充不足最小化。 15.如方案14所限定的方法，其中，当所述容器的温度小于或等于所述预定温度时，所述就绪状态为100%。 16.如方案12所限定的方法，其中，确定所述概率包括由所述电子控制单元自动地确定所述容器的填充状态。 17.如方案12所限定的方法，其中，确定所述概率包括自动地确定到补给燃料站的接近度。 【附图说明】 本公开的示例的特征和优点将通过参照下面的详细描述和附图而变得显而易见，在附图中，类似的附图标记对应于类似的但可能不同的部件。为简洁起见，具有此前描述的功能的附图标记或特征可以结合或者可以不结合出现它们的其它附图来描述。 图1是根据本公开的包括冷却机构的示例的天然气罐的示意性视图；图2是根据本公开的包括冷却系统的示例的天然气罐的另一个示例的示意性视图，其中在--的各器内部具有翅片；图3是根据本公开的包括冷却系统的示例的天然气罐的另一个示例的示意性视图，其中在罐的容器内部具有螺旋盘管；图4是根据本公开的包括具有帕尔贴冷却器的冷却系统的示例的天然气罐的另一个示例的示意性视图；图5是根据本公开的包括具有相变材料的冷却系统的示例的天然气罐的另一个示例的不意性视图； 图6是根据本公开的包括具有外部翅片的冷却系统的示例的天然气罐的另一个示例的示意性视图；以及图7是根据本公开的包括具有电子控制系统的冷却系统的示例的天然气罐的另一个示例的示意性视图。 【具体实施方式】 天然气车辆配有车载储罐。一些天然气储罐被指定为低压系统，并且这些系统的额定压力最多约750psi。在一个示例中，低压系统的额定压力为约725psi及以下。在补给燃料期间，低压系统储罐的容器被设计成填充至罐达到额定范围内的压力为止。其它天然气储罐被指定为高压系统，并且这些系统的额定压力在从约3，OOOpsi至约3，600psi的范围内。类似于低压系统储罐，高压系统储罐的容器被设计成填充至罐达到额定范围内的压力为止。 高压和低压系统两者均可以利用吸附的天然气，其中天然气吸附剂被加载到容器中。吸附剂可以增加存储容量，使得罐在被填充至额定压力时能够存储和输送对于期望的车辆操作而言足够量的天然气。 如本文所用，补给燃料是指将一定量的天然气引入容器中以增加容器中的天然气的量。天然气容器的补给燃料通常通过将天然气容器连接到高压源来实现。燃料从高压源流入天然气容器中。当高压源和天然气容器之间的压差高时，流量通常比压差小时更高。在非常高的压差下，流量可能受声速的限制。这可以被称为壅塞流量或临界流量。随着天然气容器充满，压差减小。当压差变得较低时，流量减慢。当容器内部的天然气的压力等于源的压力时，流动停止。然而，典型的是补给燃料在罐实际上达到源压力之前结束。通常，补给燃料在罐达到目标压力时结束，该压力一定程度地低于源压力。在一些情况下，补给燃料可以在流量下降至目标流量时结束。在一些情况下，流量可由流量计测量，在其它情况下，流量可从由流动弓I起的声冲流来估计。 与液体燃料不同，天然气可以根据气体压力和温度显著膨胀和收缩。例如，在炎热的天气，气体将膨胀，并且罐可以仅填充至其潜在能力的75%(或以下)。在补给燃料期间，天然气压缩到罐中并且罐内部的天然气的温度增加。作为示例，在高压系统中，不具有吸附剂的罐可以在约3，600psi的压力下并且在约50°C 122 T )的温度下被填充，并且具有吸附剂的罐可以在约3，600psi的压力下并且在约60°C 140 T )的温度下被填充。在加燃料之后，罐的温度降低(例如，至环境温度)，并且压力也与温度成比例地降低。在一个示例中，罐压力降低至3，400psi，并且这等于约6%的由热力学引起的填充不足。如本文所用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于天然气罐的热管理系统，包括：容器；以及冷却机构，其操作性地定位成选择性地冷却所述容器。

【技术特征摘要】
2013.03.28 US 61/806149;2014.03.24 US 14/2230651.一种用于天然气罐的热管理系统，包括: 容器；以及 冷却机构，其操作性地定位成选择性地冷却所述容器。2.如权利要求1所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是使流体围绕所述容器循环的热交换器。3.如权利要求1所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是帕尔贴冷却器。4.如权利要求1所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是包括螺旋盘管的热交换器。5.如权利要求1所限定的热管理系统，其中，所述冷却机构是定位在所述容器周围的相变材料。6.如权利要求1所限定的热管理系统，其中，所述冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP奥尔特曼，MH阿布德埃尔哈米德，AT莫雷尔斯，AM戴利，M蔡，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US