EP2734773A1 - Procédé de remplissage d'un réservoir avec du gaz sous pression - Google Patents

Procédé de remplissage d'un réservoir avec du gaz sous pression

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EP2734773A1
EP2734773A1 EP12733791.3A EP12733791A EP2734773A1 EP 2734773 A1 EP2734773 A1 EP 2734773A1 EP 12733791 A EP12733791 A EP 12733791A EP 2734773 A1 EP2734773 A1 EP 2734773A1
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EP
European Patent Office
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tank
gas
filling
current
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12733791.3A
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German (de)
English (en)
Inventor
Fouad Ammouri
Jonathan Macron
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention relates to a method of filling a tank with pressurized gas.
  • the invention relates more particularly to a method of filling a reservoir with pressurized gas, in particular hydrogen gas, to reach a predetermined target filling ratio, the filling being interrupted when a measured or estimated physical quantity of the gas in the reservoir corresponds to the target filling ratio or when the temperature in the reservoir reaches a predetermined maximum threshold, the process comprising:
  • the invention applies preferentially to rapid filling (that is to say of the order of three to fifteen minutes for example) of gas reservoirs containing hydrogen at high pressures (for example between 300 and 850 bar).
  • the station in the case of a filling "without communication", the data including the geometry of the tank of vehicles and the amount of gas remaining in the tank are not transmitted to the filling station.
  • the station must be programmed for a predetermined type of reservoir or must calculate and estimate missing data (see for example the documents FR2948438A1 and FR2948437A1).
  • the vehicle transmits all or part of this information to optimize the filling (see for example the protocol described in the document SAE J 2799)
  • An object of the invention is to provide an improved filling method responding to known constraints and can be applied to both filling with or without communication.
  • US6786245 describes a filling process in which the temperature and the density of the gas are calculated from the temperature as well as from the pressure and the composition of the gas.
  • the density is calculated from the compressibility factor from the second-order equations using virial coefficients applied to the gas state equation (this method is well known in particular from the article "The equation of state of neon between 27 and 70 K "by RM Gibbons Gas Council, London Research Station, Michael Road, London SW6, UK (1969)).
  • US6786245 however does not provide a satisfactory method of controlling the temperature in the tank during filling.
  • the estimated density in a relatively complex manner is unsatisfactory (especially since this estimate is based on a temperature taken equal to the temperature of the hydrogen leaving the gun and not using the real gas compressibility factor ).
  • An object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art noted above.
  • the inventors have developed a new method for simple and reliable estimation of the temperature of the gas in the tank during filling (this temperature is generally practically unmeasurable in the tank).
  • the inventors also propose using this calculated value of the temperature as first level data which is then used to calculate or estimate second level data such as density for example.
  • embodiments of the invention may include one or more of the following features:
  • the method comprises a step of determining the initial temperature (T (t0)) of the gas in the tank before filling, said initial temperature (T (t0)) of the gas in the tank being chosen from: the measured ambient temperature (Tamb) around the tank, a temperature measurement inside the tank, an estimate of the temperature of the gas in the tank from the ambient temperature and from the history of the temperature values (T (ti)) in the tank,
  • the step of determining the quantity (Q (ti)) of the gas transferred into the tank during the filling uses at least one of: a flow meter arranged upstream of the tank inlet to measure the quantity of gas transferring to the reservoir during filling, a calculation logic which determines this current quantity (Q (ti)) of the gas transferred into the tank from pressure and temperature measurements upstream of the tank inlet,
  • the step of determining the initial quantity (m (t0)) of gas in the tank before filling uses the formula for calculating the mass m (t0) of initial gas in the tank in kg: P (t0) .10 5 . V .M
  • M is the molar mass of the gas in kg / mol
  • V the volume of the tank in m 3
  • the quantity (m (ti)) current of gas in the tank during filling being obtained by adding to this initial quantity m (t0) the current quantity (Q (ti)) of the gas transferred into the tank during filling:
  • m (ti) m (tO) + Q (ti)
  • a hydrogen gas tank filling station comprising at least one high-pressure hydrogen source, at least one transfer line selectively connecting the source to a reservoir, and an electronic control logic and control controlling the transfer of gas between the source and the reservoir
  • the filling station providing the electronic control and control logic at least one input parameter among: the pressure (P) measured in the pipe in upstream of the tank, this pressure (P) measured in the pipe at the inlet of the tank being assimilated to the pressure P (ti) in the tank, the mass flow (Q (ti)) of gas running in the transfer pipe, the current temperature (T) of the gas in the transfer line, the duration (t) of filling, the maximum nominal pressure (Pmax) of the tank, the volume (V) of the tank, the ambient temperature (Tamb), - the procedure is implemented by a hydrogen gas tank filling station comprising at least one high-pressure hydrogen source, at least one transfer line selectively connecting the source to a reservoir, and an electronic control and control logic controlling the transfer of gas between the source and the reservoir
  • the filling is controlled with at least one of the following control parameters: the current pressure (P (ti)) in the tank during filling, the current temperature (T (ti)) of the gas in the tank, the density current (p (ti)) of the gas in the tank during filling,
  • the filling speed is controlled by means of at least one integral proportional pressure regulator,
  • the filling is controlled by means of a first proportional integral pressure regulator which receives as input parameter the current density (p (ti)) of the gas in the tank and regulates the filling as a function of this current density ( p (t)),
  • the filling is controlled by means of a second proportional integral pressure regulator which receives, as input parameter, the current temperature (T (ti)) or pressure (P (ti)) of the gas in the reservoir and regulates the filling according to this temperature (T (ti)) current, respectively pressure (P (ti) current,
  • the method uses an electronic selector, the selector making a comparison of the current temperature (T (ti)) of the gas in the tank with a maximum temperature predefined for this filling point and, when the current temperature (T (ti)) gas in the tank is higher than this preset maximum temperature for this filling point, the selector activates the second proportional integral pressure regulator (PI) and deactivates the first integral proportional regulator and, when the current temperature T (ti) gas in the tank is below this preset maximum temperature for this filling point, the selector activates the first pressure regulator integral proportional (PI) type and disables the second integral proportional regulator,
  • PI proportional integral pressure regulator
  • the process uses a filling flow limiter supplied to the tank below a determined threshold, for example 60 g / s.
  • the invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the above or below features.
  • FIG. 1 represents a schematic and partial view of a logic diagram illustrating a succession of possible steps in the implementation of an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 schematically and partially illustrates a detail of a possible example of filling station structure according to the invention.
  • the invention may relate in particular to the filling of adaptive type hydrogen tanks.
  • adaptive means that the filling process adapts to tank parameters that are not necessarily fully known.
  • the process is preferably carried out in two phases: a first estimation phase by calculation of several primary parameters, then a second controlled filling stage with the temperature of the gas in the tank and the quantity of gas in the tank (or the density which gives the same information as the quantity when the volume of the tank is known).
  • the method implemented by a filling station preferably determines one or more of:
  • the type of tank for example type III or type IV, size, volume .
  • the compressibility factor Z magnitude without unit, is expressed from empirical data adjusted using a function F which depends on the current pressure P (ti) (that is to say in real time) and the current temperature T (ti):
  • T (ti) expressed in Kelvin (K)
  • g a dimensionless constant
  • P (ti) is the pressure (in bar) of the gas at time ti
  • T (ti) the temperature of the gas in the tank at time ti in Kelvin (K) and with e in bar “1 .
  • K "1 , f in bar “ 1 and g without unit are empirically predetermined coefficients.
  • g 0.99651 without unit
  • e -1, 75724.10 “6 bar " 1 .K "1
  • f 1 .17735.10 " 3 bar "1 .
  • the inventors have found that the value of the Z factor thus calculated has a maximum error of 0.82% compared with the values given by the NIST institute for hydrogen.
  • PV nZRT (where P is the pressure in Pa, V is the volume in m 3 , n is the number of moles in mol, R is the constant of perfect gases in J / (mol.K), T is the temperature in K and Z the factor compressibility of the gas without unit.
  • n m / M (m being the mass in kg and M the molar mass in kg / mol).
  • the reservoir 3 to be filled is conventionally supplied with pressurized gas from at least one source 1 and via a filling line 2 provided with at least one control valve 5. controls the filling from pressure measurement P, temperature T, flow measurement Q (ti) in the transfer line 2.
  • the electronic logic 4 also preferably receives the following parameters: the volume V of the tank 3, the nominal pressure of service or maximum pressure Pmax for the tank, the time t and the ambient temperature.
  • the initial pressure in the reservoir T (t0) (before filling) can be approximated to the value of the pressure P measured in the filling line 2 at the inlet of the reservoir 3.
  • the reservoir comprises an orifice provided with a check valve ("NRV")
  • the maximum allowable working pressure of the "MAWP" tank is usually 1.25 times the nominal working pressure "NWP". This nominal working pressure can be for example 350bar or up to 750bar.
  • the connectors of the transfer lines 2 can be configured according to a specific nominal working pressure (each connector is for example configured for a determined pressure value).
  • thermodynamic characteristics of the tank 3 are known to the filling station or transmitted automatically or manually to the station (type III or type IV tank for example).
  • the initial temperature of the gas T (t0) in the tank (before filling), if it can not be measured, can be approximated to the value of the ambient temperature Tamb around the tank, at the level of the filling station.
  • the quantity Q (ti) -Q (t0) of gas transferred into the tank 3 during filling can be measured via a flow meter installed on the transfer line 2.
  • a flow meter is indeed preferable in terms of accuracy compared to a flow calculation via an algorithm coupled to a valve.
  • a flowmeter gives a good measure to steady state. Since the initial quantity of gas Q (t0) and the volume of hydrogen are evaluated during transient states, the performance of the flow meter during the transient phases should preferably be checked to properly determine the volume and initial amount of hydrogen Q (t0). A correction factor may be provided if necessary to correct the data recorded during transient phases.
  • Equation B The quantity (mass) of initial gas contained in the tank 3 (at the instant t0 before filling) Q (t0), if it can not be measured directly, can be obtained from Equation B above.
  • M molecular weight
  • the volume V of the tank is assumed to be known from the station for example by communication, otherwise an estimate of the volume can be calculated (see the remarks and examples of known methods mentioned above).
  • the state equation of the real gases can in particular be used to determine the temperature T (ti) in real time.
  • T (ti) of the gas in the tank below a safety threshold, for example 85 ° C.
  • the output data may comprise: the current temperature T (i) of the gas in the tank the initial density p (t0) of the gas in the tank 3 before the filling, the current density p (ti) of the gas in the tank 3 during filling, a target density pf determined in the tank 3 corresponding to a criterion for stopping the filling and a check for not crossing a maximum service pressure (MAWP).
  • the security criterion is for example controlled by a one-bit signal of the electronic logic. The bit is for example:
  • the filling can therefore be controlled by the density of the gas in the tank or another equivalent parameter (the quantity of gas for example).
  • the simultaneous control of the filling via the instantaneous density p (ti) and via the instantaneous temperature T (ti) can be achieved by using two regulating members, for example a first proportional integral type (PI) pressure regulator which receives as a parameter input the current density p (ti) of the gas in the tank 3 and regulates the filling according to this current density p (ti).
  • PI proportional integral type
  • gaseous hydrogen tanks behave like capacitors and a regulator for the filling is preferably a PI type regulator (integral proportional).
  • a second pressure regulator for example also integral proportional type (PI) can be provided.
  • the second regulator receives as input parameter, the temperature T (ti) or the current pressure P (ti) of the gas in the tank 3 and regulates the filling according to this current temperature T (ti), respectively current pressure P (ti).
  • the first regulator receives input
  • this first regulator delivers a control signal setting the percentage of opening to be applied to the valve.
  • the second regulator receives as input the maximum permissible temperature and the current temperature T (ti). At the output, the second regulator delivers a control signal setting the percentage of opening to be applied to the valve.
  • the output signals of the two regulators may be different.
  • the first regulator can set a large opening percentage while the second regulator can give, for example, a relatively smaller aperture signal.
  • a temperature comparator may be provided for outputting a control signal from an electronic selector.
  • the comparator compares in input the temperature T (ti) of the gas in the tank 3 in real time with the maximum permissible pressure. If the current temperature T (ti) exceeds the maximum permissible temperature, the selector switches to the temperature control position. If the current temperature T (ti) is lower than the maximum permissible temperature, the selector switches to the density control position.
  • a limiter may be provided to limit the maximum gas flow supplied to the tank (eg 60g / s of hydrogen according to SAEJ2601 standard).
  • FIG. 1 illustrates an example of steps that can be implemented by a filling station according to the invention.
  • the initial temperature T (t0) and the initial pressure P (t0) can be measured / determined.
  • the station can determine whether static communication is possible, that is, if parameters are likely to be communicated to the station by the entity (bottle frame vehicle) including the tank.
  • the parameters of the tank TK may be measured or communicated and, in step 104, the volume V and the initial density p (t0) are calculated or estimated. If it is yes (Y), parameters TK and in particular the volume V of the tank are communicated to the station (stage 105). After this communication, the initial density p (t0) in this reservoir is calculated or estimated (as in step 104).
  • the next step 107 may be a step of calculating the final target density PT for the tank.
  • the duration F of the filling can be chosen or calculated in step 108 to allow to define a ramp RA density increase.
  • the current density p (ti) can be calculated in real time (step 109). As described above, this current density p (ti) can be calculated from the expression of the compressibility factor Z as described above (step 1 10). This compressibility factor Z is then used with the current pressure P (ti), the current amount m (ti) of gas in the tank to calculate the current temperature (steps 1 1 1 and 1 12). The current density p (ti) is then calculated from this temperature value T (ti) (via the volume and the current quantity m (ti)).
  • the station can regulate the filling using the current density p (ti) using the appropriate interrupt conditions (the temperature must remain below the temperature Tmax and the filling ratio SOC must be less than 100% (step 1 13)). When the interrupt conditions are satisfied, the filling is interrupted (step 1 14).
  • the filling is of the static communication type.
  • This type of communication makes it possible to reduce the uncertainties in the estimation of parameters (volume ).
  • the communication of real values to the filling station improves the optimization of the filling.
  • the following data are communicated to the station: the nominal service pressure of the tank (NWP),
  • This data can be transferred wirelessly, via a bar code, a radiofrequency type (RFID) transmitter identification device ...
  • RFID radiofrequency type
  • the end of filling is preferably carried out with a compressor. Indeed, in this case the pressure differential between the transfer line and the reservoir is constant and measurable easily.
  • a gas temperature measurement at the transfer line can be used to calculate the enthalpy of the gas entering the tank.

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Abstract

Procédé de remplissage d'un réservoir avec du gaz sous pression, le procédé comprenant : - une étape de mesure de la pression initiale (P(t0)) dans le réservoir, - une étape de détermination de la quantité (m(t0)) initiale de gaz dans le réservoir, - une étape mesure de la pression (P(ti)) courante dans le réservoir, - une étape de détermination de la quantité (Q(ti)) courante de gaz transférée dans le réservoir, - une étape de calcul de la quantité m(ti)) courante de gaz dans le réservoir, - une étape de détermination de la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir, le procédé étant caractérisé en ce que, pour l'étape de détermination de la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir, ladite température (T(ti)) est exprimée et calculée en fonction uniquement des variables que sont la pression (P(ti)) courante dans le réservoir et de la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir; l'expression de la température (T(ti)) courante en fonction de la pression (P(ti)) courante et de la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir étant obtenue à partir de l'équation d'état des gaz réels dans le réservoir P(ti).V.10 5 =Z.n.R.T(ti), le facteur Z de compressibilité étant exprimé comme une fonction de la température T(ti) et de la pression P(ti) du gaz dans le réservoir selon une formule du premier degré : Z(ti)=(e.T(ti)+f).P(ti) + g.

Description

Procédé de remplissage d'un réservoir avec du gaz sous pression
La présente invention concerne un procédé de remplissage d'un réservoir avec du gaz sous pression.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de remplissage d'un réservoir avec du gaz sous pression, notamment de l'hydrogène gazeux, pour atteindre un taux de remplissage cible prédéterminé, le remplissage étant interrompu lorsqu'une grandeur physique mesurée ou estimée du gaz dans le réservoir correspond au taux de remplissage cible ou lorsque la température dans le réservoir atteint un seuil maximum déterminée, le procédé comprenant :
- une étape de mesure de la pression initiale (P(t0)) dans le réservoir avant le remplissage,
- une étape de détermination de la quantité (m(t0)) initiale de gaz dans le réservoir avant remplissage,
- une étape mesure de la pression (P(ti)) courante dans le réservoir lors du remplissage,
- une étape de détermination de la quantité (Q(ti)) courante de gaz transférée dans le réservoir lors du remplissage,
- une étape de calcul de la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir lors du remplissage,
une étape de détermination de la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir lors du remplissage.
L'invention s'applique de façon préférentielle aux remplissages rapides (c'est-à-dire de l'ordre de trois à quinze minutes par exemple) de réservoirs de gaz contenant de l'hydrogène à des pressions élevées (par exemple comprise entre 300 et 850 bar).
Le remplissage de réservoirs d'hydrogène gazeux à haute pression de véhicules automobiles est rendu difficile du fait de nombreuses contraintes techniques. En effet, le remplissage doit être optimisé aussi bien du point de vue de la quantité transférée que de la durée de remplissage, sans pour autant générer un échauffement du réservoir incompatible avec sa structure. De plus, pour assurer un remplissage optimal, il est préférable de connaître les caractéristiques géométriques et structurelles du réservoir (qui peuvent varier d'un véhicule à l'autre).
Ainsi, dans le cas d'un remplissage « sans communication », les données notamment relatives à la géométrie du réservoir des véhicules et à la quantité de gaz restante dans le réservoir ne sont pas transmises à la station de remplissage. Il en résulte que la station doit être programmée pour un type prédéterminé de réservoir ou doit calculer et estimer des données manquantes (cf. par exemple les documents FR2948438A1 et FR2948437A1 ).
Dans le cas d'un remplissage « avec communication », le véhicule transmet tout ou partie de ces informations permettant d'optimiser le remplissage (cf. par exemple le protocole décrit dans le document SAE J 2799)
Un but de l'invention est de proposer un procédé de remplissage amélioré répondant aux contraintes connues et pouvant s'appliquer aussi bien aux remplissages avec ou sans communication.
De nombreux documents tels que EP1205704A1 , US5628349, US5752552 et EP1336795 décrivent des procédés de remplissage utilisant la densité comme paramètre de contrôle du remplissage.
Le document US6786245 décrit un procédé de remplissage dans lequel la température et la densité du gaz sont calculées à partir de la température ainsi qu'à partir de la pression et de la composition du gaz. La densité est calculée à partir du facteur de compressibilité à partir des équations du second ordre utilisant des coefficients viriels appliquées à l'équation d'état du gaz (cette méthode est bien connue notamment de l'article « The équation of state of neon between 27 and 70 K » de R.M. Gibbons Gas Council, London Research Station, Michael Road, London SW6, UK (1969)). Le document US6786245 ne donne cependant pas de méthode satisfaisante de contrôle de la température dans le réservoir lors du remplissage. Il en résulte que la densité estimée de façon relativement complexe est non satisfaisante (notamment car cette estimation est basée sur une température prise égale à la température de l'hydrogène sortant au niveau du pistolet et n'utilisant par le facteur de compressibilité de gaz réels).
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus.
Les inventeurs ont mis au point une nouvelle méthode d'estimation simple et fiable de la température du gaz dans le réservoir lors du remplissage (cette température est généralement non mesurable pratiquement dans le réservoir). Les inventeurs proposent également d'utiliser cette valeur calculée de la température comme donnée de premier niveau qui est utilisée ensuite pour calculer ou estimer des données de second niveau tel que la densité par exemple.
A cette fin, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que, pour l'étape de détermination de la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir, ladite température (T(ti)) est exprimée et calculée en fonction uniquement des variables que sont la pression (P(ti)) courante dans le réservoir et de la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir; l'expression de la température (T(ti)) courante en fonction de la pression (P(ti)) courante et de la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir étant obtenue à partir de l'équation d'état des gaz réels dans le réservoir P(ti).V.105=Z.n.R.T(ti) dans laquelle P(ti) est la pression du gaz dans le réservoir à l'instant ti en bar , V le volume du réservoir en m3, R la constante des gaz parfait égale à 8,314 en J/(mol.K), T(ti) la température du gaz dans le réservoir à l'instant ti en Kelvin (K) et Z le facteur de compressibilité sans unité, ce facteur Z de compressibilité étant exprimé comme une fonction de la température T(ti) et de la pression P(ti) du gaz dans le réservoir selon une formule du premier degré : Z(ti)=(e.T(ti)+f).P(ti) + g, dans laquelle e, f et g sont des coefficients prédéterminés empiriquement avec e en bar"1.K"1, f en bar"1, g sans unité.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le facteur Z de compressibilité est exprimé selon la formule Z(ti) =(e.T(ti)+f).P(ti) + g, avec g = 0,99651 , e=-1 , 75724.10"6 et f=1 ,17735.10"3
- l'étape de mesure de la pression initiale (P(t0)) dans le réservoir avant le remplissage consiste à mesurer la pression (P) à l'entrée du réservoir, au niveau d'un conduit de remplissage du réservoir et, lorsque le réservoir possède au niveau de son orifice d'entrée/sortie un clapet anti-retour, à retrancher à cette valeur mesurée (P) le niveau de pression (Pcd) nécessaire pour ouvrir le clapet anti-retour (P(t0)=P-Pcd),
- le procédé comporte une étape détermination de la température (T(t0)) initiale du gaz dans le réservoir avant remplissage, ladite température (T(t0)) initiale du gaz dans le réservoir étant choisie parmi : la température ambiante (Tamb) mesurée autour du réservoir, une mesure de température à l'intérieur du réservoir, une estimation de la température du gaz dans le réservoir à partir de la température ambiante et à partir de l'historique des valeurs de température (T(ti)) dans le réservoir,
- l'étape de détermination de la quantité (Q(ti)) courante du gaz transférée dans le réservoir lors du remplissage utilise l'un au moins parmi : un débitmètre disposé en amont de l'entrée du réservoir pour mesurer la quantité de gaz transférer au réservoir lors du remplissage, un logique de calcul qui détermine cette quantité (Q(ti)) courante du gaz transférée dans le réservoir à partir de mesures de pression et de température en amont de l'entrée du réservoir,
- l'étape de détermination de la quantité (m(t0)) initiale de gaz dans le réservoir avant remplissage utilise la formule de calcul de la masse m(t0) de gaz initiale dans le réservoir en kg: P(t0) .105 . V .M
m(t0)
R . T(t0) . [(e .T(t0) + f). P(t0) + g] dans laquelle les coefficients g= 0,99651 sans unité,
e=-1 ,75724.10"6 bar"1.K"1 et f= 1 ,17735.10"3 bar"1; M est la masse molaire du gaz en kg/mol, V le volume du réservoir en m3, la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir lors du remplissage étant obtenue en ajoutant à cette quantité initiale m(t0) la quantité (Q(ti)) courante du gaz transférée dans le réservoir lors du remplissage : m(ti) = m(tO)+Q(ti),
- la température T(ti) courante du gaz dans le réservoir (en K) est donnée par la formule :
Ώ +·Λ Y 4. e. P(ti)2. 105. V. M
- (f. P(ti) + g ) + (f .P(ti) + g ) +
R. m(ti)
T(ti) =
2. e. P(ti)
dans laquelle P(ti) est la pression courante du gaz dans le réservoir à l'instant ti en bar; g, e et f des coefficients avec e en bar"1.K"1, f en bar"1, g sans unité donnés par g= 0,99651 sans unité, e= -1 ,75724.10"6 bar"1.K"1 et f= 1 ,17735.10"3 bar"1, M la masse molaire du gaz en kg/mol, V le volume du réservoir en m3
- le volume (V) du réservoir en m3 est connu ou calculé,
- le procédé est mis en oeuvre par une station de remplissage de réservoirs de gaz hydrogène comprenant au moins une source d'hydrogène à haute pression, au moins une conduite de transfert de reliant sélectivement la source à un réservoir, et une logique électronique de contrôle et de commande pilotant le transfert de gaz entre la source et le réservoir, la station de remplissage fournissant à la logique électronique de contrôle et de commande au moins l'un paramètre d'entrée parmi : la pression (P) mesurée dans la conduite en amont du réservoir, cette pression (P) mesurée dans la conduite à l'entrée du réservoir étant assimilée à la pression P(ti) dans le réservoir, le débit massique (Q(ti)) de gaz courant dans la conduite de transfert, la température (T) courante du gaz dans la conduite de transfert, la durée (t) de remplissage, la pression nominale maximale (Pmax) du réservoir, le volume (V) du réservoir, la température ambiante (Tamb), - le procédé est mis en oeuvre par une station de remplissage de réservoirs de gaz hydrogène comprenant au moins une source d'hydrogène à haute pression, au moins une conduite de transfert de reliant sélectivement la source à un réservoir, et une logique électronique de contrôle et de commande pilotant le transfert de gaz entre la source et le réservoir, la logique électronique étant programmée pour calculer au moins l'une des données de sortie suivantes : la densité initiale (p(t0)) du gaz dans le réservoir avant le remplissage, la densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir lors du remplissage, une densité cible (pf) déterminée dans le réservoir correspondant à un critère d'arrêt du remplissage, la température (T(i)) courante du gaz dans le réservoir,
- le remplissage est contrôlé avec au moins l'un des paramètres de contrôle suivant: la pression (P(ti)) courante dans le réservoir lors du remplissage, la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir, la densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir lors du remplissage,
- le remplissage est contrôlé avec la densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir lors du remplissage, ladite densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir étant calculée à partir de la température (T(i)) courante du gaz dans le réservoir calculée, à partir de la quantité m(ti)) courante de gaz dans le réservoir calculée et à partir du volume (V) du réservoir (3) selon la formule p(ti))=m(ti)/V ; avec p(ti) en kg/m3, m(ti) en kg, et V en m3, le remplissage étant contrôlé selon une courbe ou une droite de variation de densité (p(ti)) courante en fonction du temps prédéterminée, le remplissage étant interrompu lorsque la densité courante atteint une valeur cible déterminée
- la vitesse de remplissage est contrôlé au moyen d'au moins un régulateur de pression de type proportionnel intégral,
- le remplissage est contrôlé au moyen d'un premier régulateur de pression de type proportionnel intégral qui reçoit comme paramètre d'entrée la densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir et régule le remplissage en fonction de cette densité courante (p(ti)),
- le remplissage est contrôlée au moyen d'un second régulateur de pression de type proportionnel intégral qui reçoit comme paramètre d'entrée, la température (T(ti)) ou la pression (P(ti)) courante du gaz dans le réservoir et régule de le remplissage en fonction de cette température (T(ti)) courante, respectivement pression (P(ti) courante,
- le procédé utilise un sélecteur électronique, le sélecteur réalisant une comparaison de la température courante (T(ti)) du gaz dans le réservoir avec une température maximum prédéfinie pour ce point de remplissage et, lorsque la température courante (T(ti)) du gaz dans le réservoir est supérieure à cette température maximum prédéfinie pour ce point de remplissage, le sélecteur active le second régulateur de pression de type proportionnel intégral (PI) et désactive le premier régulateur proportionnel intégral et, lorsque la température courante T(ti) du gaz dans le réservoir est inférieure à cette température maximum prédéfinie pour ce point de remplissage, le sélecteur active le premier régulateur de pression de type proportionnel intégral (PI) et désactive le second régulateur proportionnel intégral,
- le procédé utilise un limiteur de débit de remplissage fourni au réservoir en dessous d'un seuil déterminé, par exemple de 60g/s.
L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous.
D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 représente une vue schématique et partielle d'un diagramme logique illustrant une succession d'étapes possibles dans la mise en oeuvre d'un exemple de réalisation du procédé selon l'invention,
- la figure 2 illustre de façon schématique et partielle un détail d'un exemple possible de structure de station de remplissage selon l'invention.
L'invention peut concerner notamment le remplissage de réservoirs d'hydrogène de type adaptatif. Le terme adaptatif signifiant que le procédé de remplissage s'adapte à des paramètres du réservoir qui ne sont pas forcément totalement connus.
Le procédé se déroule de préférence selon deux phases : une première phase d'estimation par calcul de plusieurs paramètres primaires, puis une seconde phase de remplissage contrôlée avec la température du gaz dans le réservoir et la quantité du gaz dans le réservoir (ou la densité qui donne la même information que la quantité lorsque le volume du réservoir est connu).
Avant de débuter le remplissage le procédé mis en oeuvre par une station de remplissage détermine de préférence un ou des objets parmi :
- le type d'équation d'état utilisé pour le gaz considéré,
- la pression initiale, la température initiale dans le réservoir,
- le type de réservoir (par exemple type III ou type IV, dimension, volume...),
- la pression nominale d'utilisation du réservoir (« nominal working pressure » en anglais),
- la quantité de gaz contenue initialement dans le réservoir,
- la quantité de gaz à transférer dans le réservoir.
Ces données sont estimées par la station ou communiquées à la station de préférence avant de calculer en temps réel la quantité (masse par exemple) et la température du gaz dans le réservoir lors du remplissage.
L'utilisation d'une équation d'état simple et fiable basée sur des données empiriques est particulièrement avantageuse. Selon l'invention, l'équation d'état du gaz utilise le facteur de compressibilité Z (Z=P.M/(p.R.T) avec p la masse volumique, P la pression, T la température, M la masse molaire et R la constante des gaz parfaits). Le facteur de compressibilité Z, grandeur sans unité, est exprimé à partir de données empiriques ajustées à l'aide d'une fonction F qui dépend de la pression P(ti) courante (c'est-à-dire en temps réel) et de la température T(ti) courante :
Z(ti) = F( P(ti), T(ti) )
Pour l'hydrogène, à partir des données l'Institut National des Standards et de Technologies « NIST », il a été mis au point une expression du facteur de compressibilité Z(ti) au temps ti selon la formule :
Z = a(T(ti)).P(ti) + g
Avec Z coefficient de compressibilité sans dimension, T(ti) exprimée en Kelvin (K), et g une constante sans dimension.
De plus le coefficient a (en bar"1) est exprimé comme une fonction linéaire (du 1 er degré) de la température T(ti), c'est-à-dire : a=e.T(ti) + f
Au final, Z=(e.T(ti)+ f).P(ti) + g (formule 1 )
dans lequel P(ti) est la pression (en bar) du gaz à l'instant ti, T(ti) la température du gaz dans le réservoir à l'instant ti en Kelvin (K) et avec e en bar"1.K"1, f en bar"1 et g sans unité sont des coefficients prédéterminés empiriquement.
De préférence g = 0,99651 sans unité, e=-1 ,75724.10"6 bar"1.K"1 et f=1 .17735.10"3 bar"1.
Les inventeurs ont constaté que la valeur du facteur Z ainsi calculée présente une erreur maximale de 0,82% par rapport aux valeurs données par l'institut NIST pour l'hydrogène.
L'équation d'état des gaz réels peut être donnée par :
P.V=n.Z.R.T (P étant la pression en Pa, V le volume en m3, n le nombre de moles en mol, R la constante des gaz parfaits en J/(mol.K), T la température en K et Z le facteur de compressibilité du gaz sans unité.
n=m/M (m étant la masse en kg et M la masse molaire en kg/mol).
Donc P.V.M=Z.m.R.T, en remplaçant la pression P en bar (au lieu des
Pascal) : P(en bar).105 = P(en Pa) on obtient :
P(en bar).105. V.M= m.T.R.Z= m.T.R.((e.T+f).P(en bar)+g) On a donc pour chaque instant ti,
P(ti).105.M.V=m(ti).T(ti).R.((e.T(ti)+f).P(ti)+g) (équation B) Avec P(ti) en bar, V(ti) en m3, T(ti) en K et R la constante des gaz parfaits égale à 8,314 en J/(mol.K).
Comme schématisé à la figure 2, le réservoir 3 à remplir est classiquement alimenté en gaz sous pression à partir d'au moins une source 1 et via une conduite 2 de remplissage munie d'au moins une vanne de contrôle 5. Une logique 4 électronique contrôle le remplissage à partir de mesure de pression P, température T, mesure de débit Q(ti) dans la conduite 2 de transfert. La logique 4 électronique reçoit également de préférence les paramètres suivants : le volume V du réservoir 3, la pression nominale de service ou pression maximale Pmax pour le réservoir, le temps t et la température ambiante .
La pression initiale dans le réservoir T(t0) (avant remplissage) peut être approximée à la valeur de la pression P mesurée dans la conduite 2 de remplissage à l'entrée du réservoir 3. Dans le cas où le réservoir comprend un orifice pourvu d'un clapet anti-retour (« NRV »), on retranche le niveau de pression Pcd nécessaire pour ouvrir le clapet anti-retour à cette valeur mesurée P(tO)=P- Pcd (généralement de 0,5 à 2bar).
La pression de travail maximum admissible du réservoir « MAWP » est généralement 1 ,25 fois la pression nominale de travail « NWP ». Cette pression nominale de travail peut être par exemple 350bar ou jusqu'à 750bar.
Les connecteurs des conduites 2 de transfert peuvent être configurés en fonction d'une pression nominale de travail déterminée (chaque connecteur est par exemple conformé pour une valeur de pression déterminée).
La nature du réservoir 3 influence fortement les échanges thermiques lors du remplissage. De préférence, les caractéristiques thermodynamiques du réservoir 3 sont connues de la station de remplissage ou transmises automatiquement ou manuellement à la station (réservoir de type III ou de type IV par exemple).
La température initiale du gaz T(t0) dans le réservoir (avant remplissage), si elle ne peut être mesurée peut être approximée à la valeur de la température ambiante Tamb autour du réservoir, au niveau de la station de remplissage.
La quantité Q(ti)-Q(t0) de gaz transférée dans le réservoir 3 au cours du remplissage peut être mesurée via un débitmètre installé sur la conduite 2 de transfert. Un débitmètre est en effet préférable en terme de précision par rapport à un calcul de débit via un algorithme couplé à une vanne.
Un débitmètre donne une bonne mesure à l'état stable. Puisque la quantité initiale de gaz Q(t0) et le volume d'hydrogène sont évalués pendant des états transitoires, la performance du débitmètre pendant les phases transitoires doit de préférence être vérifiée pour correctement déterminer le volume et la quantité initiale d'hydrogène Q(t0). Un facteur de correction peut être prévu le cas échant pour corriger les données relevées lors de phases transitoires.
La quantité (masse) de gaz initiale contenue dans le réservoir 3 (à l'instant tO avant remplissage) Q(t0), si elle n'est pas mesurable directement, peut être obtenue à partir de l'équation B ci-dessus.
C'est-à-dire que
m(t0) = (P(tO).105.V.M)/(R.T(tO).(e.T(tO)+f).P(tO)+g))
avec M (masse molaire) égale à 2*10"3 kg/mol pour l'hydrogène et la pression P(t0) en bar, e en bar"1.K"1, f en bar"1, g sans unité et les autres paramètres étant en unités S.l .
Le volume V du réservoir est supposé connu de la station par exemple par communication, à défaut une estimation du volume peut être calculée (cf. les remarques et les exemples de méthodes connues évoquées ci-dessus).
A partir des formules ci-dessus il devient facile de calculer la donnée primaire constituée par la température T(ti) (et la quantité ou masse m(ti)) courante du gaz dans le réservoir 3. En effet, connaissant la quantité de gaz initiale m(t0) dans le réservoir, le volume V du réservoir 3 il est possible de calculer la masse de gaz présente dans le réservoir en temps réel (m(ti)=m(ti-1 )+ la quantité ajoutée entre ti-1 et ti) et prédire ainsi la température T(ti).
L'équation d'état des gaz réels peut notamment être utilisée pour déterminer la température T(ti) en temps réel.
En partant de l'équation B, on a :
P(ti).105.M.V = m(ti).R.T(ti).((e.T(ti)+f).P(ti)+g)
=> (P(ti).105.M.V)/m(ti) = R.T(ti).((e.T(ti)+f).P(ti)+g)
=> e.P(ti).T2(ti) + (f.P(ti)+g).T(ti) - (P(ti).105.M.V)/(R.m(ti)) = 0
La résolution de cette équation du second degré en T(ti) donne l'expression de la température courante T(ti) en fonction des paramètres connus.
En effet, l'équation a x2 + b x + c = 0 donne :
dans notre cas on obtient :
4. e. P(ti)2. 105. V. M
(f. p(ti) + g )+ l(f .p(ti) + g )2 +
R. m(ti)
T(ti)
2. e. P(ti)
On obtient ainsi une expression simple et performante de la température T(ti) du gaz dans le réservoir à tout instant ti. La logique électronique 4 peut ainsi optimiser le remplissage tout en maintenant :
- la température T(ti) du gaz dans le réservoir inférieure à un seuil de sécurité, par exemple 85°C,
- la pression P(ti) dans le réservoir en dessous de la pression maximum de travail admissible (MAWP).
Les paramètres d'entrée peuvent comprendre la pression P=P(ti) mesurée dans la conduite 2 de transfert en amont du réservoir 3, le débit massique Q(ti) de gaz dans la conduite 2 de transfert, la température T courante du gaz dans la conduite 2 de transfert, la durée t de remplissage, la pression nominale maximale Pmax du réservoir (3), les caractéristiques TK thermiques du réservoir 3, le volume V du réservoir 3, la température ambiante Tamb.
Les données de sortie peuvent comprendre : la température T(i) courante du gaz dans le réservoir la densité initiale p(t0) du gaz dans le réservoir 3 avant le remplissage, la densité courante p(ti) du gaz dans le réservoir 3 lors du remplissage, une densité cible pf déterminée dans le réservoir 3 correspondant à un critère d'arrêt du remplissage et un contrôle de non franchissement d'une pression maximale de service (MAWP). Le critère de sécurité est par exemple contrôlé par un signal à un bit de la logique électronique. Le bit est par exemple :
- égal à « 1 » quand la pression est en dessous du seuil maximum admissible et que la densité courante est inférieure à la densité cible pt et
- égal à « 0 » dans le cas contraire.
Le remplissage peut donc être contrôlé par la densité du gaz dans le réservoir ou un autre paramètre équivalent (la quantité de gaz par exemple).
En déterminant une densité initiale p(t0), une densité cible finale pt et une durée de remplissage, il est possible de définir une rampe de remplissage paramétrée prédéterminée.
Le contrôle simultané du remplissage via la densité instantanée p(ti) et via la température T(ti) instantanée peut être réalisé en utilisant deux organes de régulation, par exemple un premier régulateur de pression de type proportionnel intégral (PI) qui reçoit comme paramètre d'entrée la densité courante p(ti) du gaz dans le réservoir 3 et régule le remplissage en fonction de cette densité courante p(ti).
En effet, les réservoirs d'hydrogène gazeux se comportent comme des capacités et un régulateur pour le remplissage est de préférence un régulateur de type PI (proportionnel intégral).
Un second régulateur de pression par exemple également de type proportionnel intégral (PI) peut être prévu. Le second régulateur reçoit comme paramètre d'entrée, la température T(ti) ou la pression P(ti) courante du gaz dans le réservoir 3 et régule de le remplissage en fonction de cette température T(ti) courante, respectivement pression P(ti) courante.
Ces deux régulateurs commandent l'ouverture et la fermeture d'une vanne 5 située sur la conduite 2 de transfert.
Le premier régulateur reçoit en entrée
- les densités de l'estimateur d'une rampe de densité prédéterminée et
- la densité courante p(ti).
En sortie, ce premier régulateur délivre un signal de commande fixant le pourcentage d'ouverture à appliquer à la vanne.
Le second régulateur reçoit en entrée la température maximum admissible et la température courante T(ti). En sortie, le second régulateur délivre un signal de commande fixant le pourcentage d'ouverture à appliquer à la vanne.
Les signaux de sortie des deux régulateurs peuvent être différents. Le premier régulateur peut définir un grand pourcentage d'ouverture tandis que le second régulateur peut donner par exemple un signal d'ouverture en pourcentage relativement plus petit.
Un comparateur de température peut être prévu pour délivrer en sortie un signal de commande d'un sélecteur électronique. Le comparateur compare en entrée la température T(ti) du gaz dans le réservoir 3 en temps réel avec la pression maximale admissible. Si la température courante T(ti) excède la température maximale admissible le sélecteur commute en position de régulation de température. Si la température courante T(ti) est inférieure à la température maximale admissible le sélecteur commute en position de régulation de densité.
Un limiteur peut être prévu pour limiter le débit de gaz maximum fourni au réservoir (par exemple 60g/s d'hydrogène conformément au standard SAEJ2601 ).
La figure 1 illustre un exemple d'étapes pouvant être mises en œuvre par une station de remplissage selon l'invention. Dans deux premières étapes, la température initiale T(t0) et la pression initiale P(t0) peuvent être mesurées/déterminées. Au cours d'une étape ultérieure, la station peut déterminer si une communication statique est possible, c'est-à-dire si des paramètres sont susceptibles d'être communiqués à la station par l'entité (véhicule cadre de bouteilles) comprenant le réservoir.
Si c'est non (N), à l'étape 103 des paramètres du réservoir TK peuvent le cas échéant être mesurés ou communiqués et à l'étape 104, le volume V et la densité initiale p(t0) sont calculés ou estimés. Si c'est oui (Y), des paramètres TK et notamment le volume V du réservoir sont communiqués à la station (étape 105). Après cette communication la densité initiale p(tO) dans ce réservoir est calculée ou estimée (comme à l'étape 104).
Qu'il y ait ou non communication, l'étape suivante 107 peut être une étape de calcul de la densité cible pt finale pour le réservoir. La durée F du remplissage peut être choisie ou calculée à l'étape 108 pour permettre de définir une rampe RA d'augmentation de densité.
Lors du remplissage, la densité p(ti) courante peut être calculée en temps réel (étape 109). Comme décrit ci-dessus, cette densité p(ti) courante peut être calculée à partir de l'expression du facteur de compressibilité Z comme décrit ci- dessus (étape 1 10). Ce facteur Z de compressibilité est ensuite utilisé avec la pression courante P(ti), la quantité courante m(ti) de gaz dans le réservoir pour calculer la température courante (étapes 1 1 1 et 1 12). La densité p(ti) courante est ensuite calculée à partir de cette valeur de température T(ti) (via le volume et la quantité courante m(ti)).
La station peut réguler le remplissage à l'aide de la densité p(ti) courante en utilisant les conditions d'interruption appropriée (la température doit rester inférieure à la température Tmax et le taux de remplissage SOC doit être inférieur à 100% (étape 1 13)). Lorsque les conditions d'interruption sont remplies, le remplissage est interrompu (étape 1 14).
De préférence, le remplissage est du type à communication statique. Ce type de communication permet en effet de réduire les incertitudes dans l'estimation de paramètres (volume...). La communication de valeurs réelles à la station de remplissage permet d'améliorer l'optimisation du remplissage.
De préférence, les données suivantes sont communiquées à la station : - la pression nominale de service du réservoir (NWP),
- le volume V du réservoir, le nombre de réservoirs, le ratio de la surface du réservoir sur son volume, les propriétés thermodynamiques du réservoir, son type (III ou IV)...
Ces données peuvent être transférées sans fil, via un code-barres, un dispositif d'identification émetteur du type à radiofréquence (RFID)...
Pour le remplissage d'un réservoir de bus ayant une capacité de stockage de 20 à 40kg d'hydrogène, la fin du remplissage est réalisée de préférence avec un compresseur. En effet, dans ce cas le différentiel de pression entre la conduite de transfert et le réservoir est constant et mesurable facilement.
Une mesure de température du gaz au niveau de la conduite de transfert peut permettre de calculer l'enthalpie du gaz entrant dans le réservoir.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de remplissage d'un réservoir avec du gaz sous pression, le réservoir (3) à remplir étant alimenté en gaz sous pression à partir d'au moins une source (1 ) et via une conduite (2) de remplissage munie d'au moins une vanne de contrôle (5), notamment de l'hydrogène gazeux, pour atteindre un taux de remplissage cible (pt) prédéterminé exprimée par exemple en densité courant du gaz (p(ti)) dans le réservoir par rapport à une densité cible (pf), le remplissage étant interrompu lorsqu'une grandeur physique (p(ti)) mesurée ou estimée du gaz dans le réservoir correspond au taux de remplissage cible (pt) ou lorsque la température (T(ti)) dans le réservoir atteint un seuil maximum (Tmax) déterminée, le procédé comprenant :
- une étape de mesure de la pression initiale (P(t0)) dans le réservoir avant le remplissage,
- une étape de détermination de la quantité (m(t0)) initiale exprimée par exemple en masse de gaz dans le réservoir avant remplissage,
- une étape mesure de la pression (P(ti)) courante dans le réservoir lors du remplissage,
- une étape de détermination de la quantité (Q(ti)) courante exprimée par exemple en masse de gaz transférée dans le réservoir lors du remplissage,
- une étape de calcul de la quantité m(ti)) courante exprimée par exemple en masse de gaz dans le réservoir lors du remplissage,
- une étape de détermination de la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir lors du remplissage,
le procédé étant caractérisé en ce que, pour l'étape de détermination de la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir, ladite température (T(ti)) est exprimée et calculée en fonction uniquement des variables que sont la pression (P(ti)) courante dans le réservoir et de la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir; l'expression de la température (T(ti)) courante en fonction de la pression (P(ti)) courante et de la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir étant obtenue à partir de l'équation d'état des gaz réels dans le réservoir P(ti).V.105=Z.n.R.T(ti) dans laquelle P(ti) est la pression du gaz dans le réservoir à l'instant ti en bar , V le volume du réservoir en m3, R la constante des gaz parfait égale à 8,314 en J/(mol.K), T(ti) la température du gaz dans le réservoir à l'instant ti en Kelvin (K) et Z le facteur de compressibilité sans unité, ce facteur Z de compressibilité étant exprimé comme une fonction de la température T(ti) et de la pression P(ti) du gaz dans le réservoir selon une formule du premier degré : Z(ti)=(e.T(ti)+f).P(ti) + g, dans laquelle e, f et g sont des coefficients prédéterminés empiriquement avec e en bar~1.K~1, f en bar"1, g sans unité.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le facteur Z de compressibilité est exprimé selon la formule Z(ti) =(e.T(ti)+f).P(ti) + g, avec g = 0,99651 , e=-1 , 75724.10"6 et f=1 ,17735.10"3.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de mesure de la pression initiale (P(t0)) dans le réservoir (3) avant le remplissage consiste à mesurer la pression (P) à l'entrée du réservoir, au niveau d'un conduit (2) de remplissage du réservoir (3) et, lorsque le réservoir (3) possède au niveau de son orifice d'entrée/sortie un clapet antiretour, à retrancher à cette valeur mesurée (P) le niveau de pression (Pcd) nécessaire pour ouvrir le clapet anti-retour (P(tO)=P-Pcd).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape détermination de la température (T(t0)) initiale du gaz dans le réservoir (3) avant remplissage, ladite température (T(t0)) initiale du gaz dans le réservoir (3) étant choisie parmi : la température ambiante (Tamb) mesurée autour du réservoir (3), une mesure de température à l'intérieur du réservoir, une estimation de la température du gaz dans le réservoir à partir de la température ambiante et à partir de l'historique des valeurs de température (T(ti)) dans le réservoir.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la quantité (Q(ti)) courante du gaz transférée dans le réservoir lors du remplissage utilise l'un au moins parmi : un débitmètre disposé en amont de l'entrée du réservoir pour mesurer la quantité de gaz transférer au réservoir lors du remplissage, un logique (4) de calcul qui détermine cette quantité (Q(ti)) courante du gaz transférée dans le réservoir à partir de mesures de pression et de température en amont de l'entrée du réservoir (3).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la quantité (m(t0)) initiale de gaz dans le réservoir avant remplissage utilise la formule de calcul de la masse m(t0) de gaz initiale dans le réservoir en kg:
P(t0) .105 . V .M
m(t0)
R . T(t0) . [(e . T(t0) + f). P(t0) + g] dans laquelle les coefficients g= 0,99651 sans unité,
e=-1 ,75724.10"6 bar"1.K"1 et f=1 , 17735.10"3 bar"1; M est la masse molaire du gaz en kg/mol, V le volume du réservoir en m3, la quantité (m(ti)) courante de gaz dans le réservoir lors du remplissage étant obtenue en ajoutant à cette quantité initiale m(t0) la quantité (Q(ti)) courante du gaz transférée dans le réservoir lors du remplissage : m(ti) = m(tO)+Q(ti).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la température T(ti) courante du gaz dans le réservoir (en K) est donnée par la formule :
D . .. y 4. e. P(ti)z. 10=. V. M
- (f. P(ti) + g ) + •P(ti) + g ) +
R. m(ti)
T(ti) =
2. e. P(ti)
dans laquelle P(ti) est la pression courante du gaz dans le réservoir à l'instant ti en bar; g, e et f des coefficients avec e en bar"1.K"1, f en bar"1, g sans unité donnés par g= 0,99651 sans unité, e= -1 ,75724.10"6 bar"1.K"1 et f= 1 ,17735.10"3 bar"1, M la masse molaire du gaz en kg/mol, V le volume du réservoir en m3.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le volume (V) du réservoir en m3 est connu ou calculé.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre par une station de remplissage de réservoirs de gaz hydrogène comprenant au moins une source (1 ) d'hydrogène à haute pression, au moins une conduite (2) de transfert de reliant sélectivement la source (1 ) à un réservoir (3), et une logique (4) électronique de contrôle et de commande pilotant le transfert de gaz entre la source (1 ) et le réservoir (3), caractérisé en ce que la station de remplissage fournit à logique (4) électronique de contrôle et de commande au moins l'un paramètre d'entrée parmi : la pression (P) mesurée dans la conduite (2) en amont du réservoir (3), cette pression (P) mesurée dans la conduite à l'entrée du réservoir (3) étant assimilée à la pression P(ti) dans le réservoir (3), le débit massique (Q(ti)) de gaz courant dans la conduite (2) de transfert, la température (T) courante du gaz dans la conduite (2) de transfert, la durée (t) de remplissage, la pression nominale maximale (Pmax) du réservoir (3), le volume (V) du réservoir (3), la température ambiante (Tamb).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre par une station de remplissage de réservoirs de gaz hydrogène comprenant au moins une source (1 ) d'hydrogène à haute pression, au moins une conduite (2) de transfert de reliant sélectivement la source (1 ) à un réservoir (3), et une logique (4) électronique de contrôle et de commande pilotant le transfert de gaz entre la source (1 ) et le réservoir (3), caractérisé en ce que la logique (4) électronique est programmée pour calculer au moins l'une des données de sortie suivantes : la densité initiale (p(t0)) du gaz dans le réservoir (3) avant le remplissage, la densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir (3) lors du remplissage, une densité cible (pf) déterminée dans le réservoir (3) correspondant à un critère d'arrêt du remplissage, la température (T(i)) courante du gaz dans le réservoir (3).
1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le remplissage est contrôlé avec au moins l'un des paramètres de contrôle suivant: la pression (P(ti)) courante dans le réservoir (3) lors du remplissage, la température (T(ti)) courante du gaz dans le réservoir, la densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir (3) lors du remplissage.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que le remplissage est contrôlé avec la densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir (3) lors du remplissage, ladite densité courante (p(ti)) du gaz dans le réservoir (3) étant calculée à partir de la température (T(i)) courante du gaz dans le réservoir calculée, à partir de la quantité m(ti)) courante de gaz dans le réservoir calculée et à partir du volume (V) du réservoir (3) selon la formule p(ti))=m(ti)/V ; avec p(ti) en kg/m3, m(ti) en kg, et V en m3, le remplissage étant contrôlé selon une courbe ou une droite de variation de densité (p(ti)) courante en fonction du temps prédéterminée, le remplissage étant interrompu lorsque la densité courante atteint une valeur cible déterminée (pf).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la vitesse de remplissage est contrôlé au moyen d'au moins un régulateur de pression de type proportionnel intégral (PI).
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