一种加油站液体电燃料加注及回收系统及方法

摘要

本发明涉及一种加油站液体电燃料加注及回收系统及方法，加油站液体电燃料加注及回收系统包括电燃料加注回收装置、电燃料加注/回收枪和计量及支付收费模块，电燃料加注回收装置通过电燃料加注/回收枪抽吸电燃料储箱中的无电电燃料，或加注满电的电燃料到电燃料储箱内，并将无电的电燃料运输至发电厂内进行集中充电或在加油站内分布式充电。本发明的有益效果是可实现电燃料的站内集中式充电，高效充电，并实现智能化的电燃料加注、回收及费用支付。

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，主要应用于液流电池汽车的液流电燃料的加注和回收领域。

背景技术

随着经济发展和人民生活水平的不断提高，我国汽车拥有量不断增长。根据2010年《中国汽车工业统计年鉴》，2009年全国汽车销售量约为1362万辆，年增长率达到45.5％，比同年美国汽车销售量多了300多万辆。汽车消费量的快速增长扩大了化石燃料的消耗，而汽车消耗化石燃料是温室气体和一些有害气体的重要来源。已经到来的“汽车时代”对实现我国政府公布的到2020年单位国内生产总值的CO2排放量比2005年降低40％－45％，节能减排的目标形成了巨大挑战。因此，如何控制燃油汽车特别是庞大数量的燃油私家车的污染物及碳排放量的增长成为重要的现实问题。

由于电动汽车具有突出的环保方面的优势，使得电动汽车的开发和研究成为各国开发绿色汽车的主流。在我国电动汽车的发展优势更加显著。但目前的蓄电电池技术还存在各种问题，即使是目前能量密度相对较高的技术相对较为成熟的锂电池，也存在电池成本高、废旧电池难以处理回收的问题。

液流电池作为一种新型的低成本、高能量密度的电池技术被各国和各大汽车制造企业所关注，特别是液流电燃料蓄电技术，不但可以实现类似加油式的加注充电后的电燃料，而且可以高能量密度地低成本地实现在电网侧或发电电源侧储能调峰调频。但目前，还未出现有关电燃料加注及回收装置的任何方案。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明公开了一种加油站液体电燃料加注及回收系统及方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种加油站液体电燃料加注及回收系统包括电燃料加注回收装置、电燃料加注/回收枪和计量及支付收费模块；

电燃料加注回收装置包括电燃料储罐、电燃料加注/回收管路、智能电燃料加注回收机、切换阀；

电燃料储罐通过电燃料加注/回收管路连接智能电燃料加注回收机，智能电燃料加注回收机通过切换阀连接电燃料加注/回收枪；

切换阀包括第一切换阀门和第二切换阀门；

电燃料加注/回收枪与液体电燃料汽车的电燃料储箱通过快接接头连接；

计量及支付收费模块设置于电燃料加注回收装置内部。

进一步的，电燃料储罐分别设置一个或几个加注电燃料储罐和回收电燃料储罐，回收电燃料储罐用于回收电燃料汽车储箱内耗尽电的电燃料；加注电燃料储罐用于给排空耗尽电电燃料后的电燃料汽车储箱加注满电电燃料。

进一步的，加注电燃料储罐通过电燃料加注管路连接智能电燃料加注回收机，电燃料加注管路上设置有加注泵。

进一步的，回收电燃料储罐通过电燃料回收管路连接智能电燃料加注回收机，电燃料回收管路上设置有回收泵。

进一步的，电燃料加注回收装置设置有第一切换阀门，用于电燃料加注管路、电燃料回收管路及外接加注回收管路的连接切换。

进一步的，电燃料加注回收装置设置有第二切换阀门，用于外接加注回收管路与电燃料加注枪及电燃料回收枪的连接切换。

进一步的，电燃料回收枪和加注枪可分开独立设立，也可合并设立；对应的液体电燃料汽车的电燃料储箱上的回收接口和加注接口分开独立设立，也可合并设立。

进一步的，当电燃料回收枪和加注枪合并设立时，对应的电燃料加注回收装置仅设置第一切换阀门；当电燃料回收枪和加注枪分别独立设立时，对应的电燃料加注回收装置设置第一切换阀门和第二切换阀门。

进一步的，加油站内的电燃料利用电网作为电源在站内充电，将回收的电燃料充电成为满电的加注电燃料；或将加注电燃料储罐和回收电燃料储罐内的电燃料利用管道运输或撬罐车运输方式运输至发电厂内，利用发电厂内的低价电力进行电燃料的集中充电。

一种加油站液体电燃料加注及回收方法，包括以下步骤：

S1：将电燃料加注/回收枪与液体电燃料汽车的电燃料储箱通过快接接头连接；

S2：选择设置电燃料加注/回收装置上的计量及支付收费模式、加注量、支付方式等选项；

S3：切换阀门，连接电燃料加注/回收枪、外接加注回收管路及电燃料回收管路；

S4：开启电燃料回收管路上的回收泵，抽吸电燃料储箱中的全部无电的电燃料，回收至加油站内的回收电燃料储罐；

S5：切换阀门，连接电燃料加注管路、外接加注回收管路及电燃料加注/回收枪；

S6：开启电燃料加注管路上的加注泵，将满电的电燃料加注到电燃料汽车的电燃料储箱内；

S7：通过选择的支付方式完成支付操作。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

1)利用现有加油站场地及部分设施，实现液流式的电燃料的加注方式。

2)电燃料加注及回收装置，实现智能化的电燃料加注、回收及费用支付。

3)利用加油站内设施，实现电网侧的电燃料的站内集中式充电。

4)利用发电侧调峰调频或低谷富余电力，集中进行电燃料的充电，然后配送到各个加油站，实现液流电燃料的集中高效充电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明实施例1提供的加油站液体电燃料加注及回收系统的系统组成示意图；

图2：本发明实施例3提供的加油站液体电燃料加注及回收系统的系统组成示意图；

图3：本发明实施例4提供的加油站液体电燃料加注及回收系统的系统组成示意图；

具体实施方式

为了使本发明的技术手段，达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。

需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提供一种加油站液体电燃料加注及回收系统，该系统设置在加油站内，包括电燃料加注回收装置、电燃料加注/回收枪和计量及支付收费模块，电燃料加注回收装置包括电燃料储罐、电燃料加注/回收管路、智能电燃料加注回收机、切换阀。

加油站内设置多个电燃料储罐，分别设置为加注电燃料储罐和回收电燃料储罐，回收电燃料储罐用于回收电燃料汽车储箱内耗尽电的电燃料；加注电燃料储罐用于给排空耗尽电电燃料后的储箱加注满电电燃料。当回收电燃料储罐里的电燃料充满电后，回收电燃料储罐转变为加注电燃料储罐。

智能电燃料加注回收机通过切换阀连接电燃料加注/回收枪，电燃料加注/回收枪与液体电燃料汽车的电燃料储箱通过快接接头连接；

智能电燃料加注回收机通过电燃料加注管路和电燃料回收管路分别连接加注电燃料储罐和回收电燃料储罐，并在电燃料加注管路和电燃料回收管路上分别设置有加注泵和回收泵。

电燃料回收枪和加注枪合并设立，对应的液体电燃料汽车的电燃料储箱上的回收接口和加注接口可合并设立，可以不必在电燃料储箱上标注两个接口，也减少人为失误造成接错回收接口或加注接口。对应的电燃料加注回收装置仅设置第一切换阀门，而不设置第二切换阀门。第一切换阀门为三通阀门，用于电燃料加注管路、电燃料回收管路及外接加注回收管路的连接切换。当要加注电燃料时，第一切换阀门连通电燃料加注管路和外接加注回收管路，断开电燃料回收管路。当要回收电燃料时，第一切换阀门连通电燃料回收管路和外接加注回收管路，断开电燃料加注管路。外接加注回收管路直接连接电燃料回收枪/电燃料加注枪。第一切换阀门和第二切换阀门可以是电磁阀。切换阀门的控制器设置在智能电燃料加注回收机上，当用户在操作界面上选择加注/回收电燃料时，智能电燃料加注回收机自动控制切换阀门控制器进行切换。

电燃料回收枪和加注枪也可分开独立设立，此时对应的液体电燃料汽车的电燃料储箱上的回收接口和加注接口分开独立设立。电燃料加注回收装置设置有第一切换阀门，用于电燃料加注管路、电燃料回收管路及外接加注回收管路的连接切换。电燃料加注回收装置设置第二切换阀门，用于外接加注回收管路与电燃料加注枪及电燃料回收枪的连接切换。第一切换阀门和第二切换阀门为三通阀门。当要加注电燃料时，第一切换阀门连通电燃料加注管路和外接加注回收管路，断开电燃料回收管路，第二切换阀门连通电燃料加注枪和外接加注回收管路，断开电燃料回收枪。当要回收电燃料时，第一切换阀门连通电燃料回收管路和外接加注回收管路，断开电燃料加注管路，第二切换阀门连通电燃料回收枪和外接加注回收管路，断开电燃料加注枪。电燃料加注管路、电燃料回收管路设置加注泵或回收泵，以对燃料加载高压。优选的，加注泵或回收泵可以为电动泵，加注泵或回收泵的控制器设置在智能电燃料加注回收机上，当用户在操作界面上选择开始或停止加注/回收电燃料时，智能电燃料加注回收机自动控制加注泵或回收泵的控制器启动/停止加注泵或回收泵。

计量及支付收费模块设置于电燃料加注回收装置内部，优选的，将计量及支付收费模块设置于智能电燃料加注回收机上，以便于计量及支付。计量方式可以是电压或流量。当用户选择流量方式计量时，智能电燃料加注回收机设置的液量表，确定电燃料加注量；当用户选择电压方式计量时，智能电燃料加注回收机设置有电压传感器，检测电燃料储箱的电压，电压达到设定值时停止加注电燃料。

电燃料回收/加注枪为手持式，便于单手操作，包括枪体和快接接头，快接接头能相对电燃料储箱的回收口或加注口轴向移动以卡接。枪体有密封圈，以防止电燃料泄漏。

当使用液体电燃料汽车的电燃料即将耗尽电量时，用户将汽车驶入设置本发明的加油站，将电燃料储箱内的电燃料进行回收，并加注满电的电燃料到电燃料储箱内。耗尽电量的电燃料储存到回收电燃料储罐中。电燃料储罐为同等大小标准规格的燃料储罐，方便拆卸搬运。加注电燃料储罐由电燃料加注回收运输装置从集中充电处运输到各加油站，回收电燃料储罐由电燃料加注回收运输装置从各加油站运输到集中充电处。

实施例2

本实施例提供一种加油站液体电燃料加注及回收方法，包括以下步骤：

S1：将电燃料加注/回收枪与液体电燃料汽车的电燃料储箱通过快接接头连接。用户发现电燃料即将耗尽，将液体电燃料汽车开进加油站，加油站工作人员或用户将电燃料加注/回收枪插入液体电燃料汽车上电燃料储箱的回收口或加注口。如果电燃料回收枪和加注枪分开独立设立，将电燃料回收枪和加注枪分别插入电燃料储箱的回收口和加注口。

S2：选择设置电燃料加注/回收装置上的计量及支付收费模式、加注量、支付方式等选项。用户在智能电燃料加注回收机的人机界面上选择支付方式，加注量等。支付方式可以有预付卡，银联支付，微信支付，支付宝支付等，也可扫码、刷脸或银行卡闪付等。

S3：切换阀门，连接电燃料加注/回收枪、外接加注回收管路及电燃料回收管路。智能电燃料加注回收机的人机界面上提示用户先将电燃料回收，用户选择这一步后，智能电燃料加注回收机切换第一切换阀门连接外接加注回收管路和电燃料回收管路，断开电燃料加注管路。如果电燃料回收枪和加注枪分开独立设立，智能电燃料加注回收机切换第二切换阀门连接外接加注回收管路和电燃料回收枪。如果电燃料回收枪和加注枪合并设立，外接加注回收管路和电燃料回收枪直接连通。

S4：智能电燃料加注回收机控制开启电燃料回收管路上的回收泵，抽吸电燃料储箱中的全部无电的电燃料，回收至加油站内的回收电燃料储罐。智能电燃料加注回收机的人机界面上显示电燃料回收进度，同时，在用户等待时，人机界面上可有一部分区域显示会员折扣信息或其它商品促销信息等。

S5：切换阀门，连接电燃料加注管路、外接加注回收管路及电燃料加注/回收枪。当智能电燃料加注回收机检测到电燃料储箱中的电燃料全部回收完毕，自动切换第一切换阀门连接外接加注回收管路和电燃料加注管路。如果电燃料回收枪和加注枪分开独立设立，智能电燃料加注回收机切换第二切换阀门连接外接加注回收管路和电燃料加注枪。如果电燃料回收枪和加注枪合并设立，外接加注回收管路和电燃料加注枪直接连通。

S6：智能电燃料加注回收机控制开启电燃料加注管路上的加注泵，将满电的电燃料加注到电燃料汽车的电燃料储箱内。智能电燃料加注回收机的人机界面上显示电燃料加注进度，同时，在用户等待时，人机界面上可有一部分区域显示会员折扣信息或其它商品促销信息等。

S7：通过选择的支付方式完成支付操作。智能电燃料加注回收机检测到电燃料加注完成，人机界面上显示支付操作，提示用户完成支付操作。支付完成后，用户或工作人员将电燃料回收枪/加注枪从电燃料储箱拔出。

智能电燃料加注回收机在电燃料回收加注过程中，可实现其它商品促销售卖一体化，具备电子发票功能，利用采集的会员卡信息和消费记录，实现充电客户全轨迹行为的数据采集并通过大数据分析，对个人消费记录进行精准营销，建立VIP客户，新客户等分类，差异化营销，增加新客户粘性。还可以建立智能云设备监控系统，远程监控各加油站点内智能电燃料加注回收机的运行，对设备运行状态实时监控，包括故障诊断，预警分析、检测维修等。通过分析加油站站点内电燃料的消耗情况，提前预警，调配满电电燃料到需要的加油站。

实施例3

如图2所示，本实施例提供回收后的电燃料在发电侧集中充电的方式。当无电电燃料在各个加油站分布式地回收后，通过管道或撬罐车运输到发电厂集中充电，将电燃料储罐电连接到发电厂内设置的液流电燃料充电站系统的充放电控制柜进行充电。充电结束后，将满电的电燃料储罐通过管道或撬罐车运输到各个加油站，分布式地将电燃料加注到电燃料汽车中。

本实施例可以实现发电厂调峰、调频、黑启动等电网辅助服务。当需要发电厂降低电力上网量时，可以选择此时对无电的电燃料储罐进行充电，电厂将多余的电能储存到电燃料储罐中，而且在用电低谷时可以享受低电价，可以实现更大的经济效益。在用电高峰时段，如果满电的电燃料储罐除了供应电燃料汽车外还有富余，可以将满电电燃料储罐连接发电厂内液流电燃料充电站的充放电控制柜，进行放电，将电燃料储罐中的电能转换为交流电后，经升压站升压后，并入电网。当停电事故发生后，本发明也能将满电的电燃料储罐作为黑启动电源，此时充放电控制柜将电燃料储罐中的电能转换为交流电，经过升压后输出至升压站母线，启动发电厂大型机组，被启动机组并网恢复发电能力，从而实现黑启动。

实施例4

如图3所示，本实施例中，加油站内的电燃料利用电网作为电源在站内充电，将回收电燃料充电成为满电的加注电燃料，回收电燃料储罐转换为加注电燃料储罐，本实施例可以节省将电燃料运输到发电厂内的费用。加油站中设置充电装置，充电装置远离加油站内油库和油气设备。充电装置包括充电控制柜，充电单元和防雷保护装置。充电单元可以为标准化定制的电燃料储罐，电连接到充电控制柜，而且方便与充电控制柜连接和分离。充电控制柜包括交流电直流电转换单元和电压检测单元。充电控制柜连接电网的交流电，通过交流电直流电转换单元将交流电转换为直流电，并对电燃料进行充电，电压检测单元检测电燃料储罐的电压，当电燃料储罐的电压达到设定阈值时为充满状态，充电控制柜停止充电，避免过充。防雷保护装置用于防止雷击，保护充电装置中的电气电路。

显然，上述实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。