用于燃料电池系统的空气截止阀装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于燃料电池系统的空气截止阀装置及其控制方法。具体地，在启动燃料电池系统时，注入燃料电池堆中的氢气通过外部空气稀释而被排出。该装置包括：阀体，该阀体具有入口空气路径和出口空气路径，入口空气路径连接至燃料电池堆的负极且注入燃料电池堆中的空气流动通过入口空气路径，从燃料电池堆排出的空气流动通过出口空气路径。设置旁路管体并且旁路管体包括连接入口空气路径与出口空气路径的旁路空气路径；并且阀瓣布置在阀体处并且打开和封闭阀瓣的第一侧处的入口空气路径和出口空气路径以及阀瓣的第二侧处的旁路空气路径。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池系统的空气截止阀装置及其控制方法
本专利技术总体涉及一种用于燃料电池系统的空气截止阀装置及其控制方法，并且更具体地，涉及以撒用于燃料电池系统的空气截止阀装置及其控制方法，其中，在启动燃料电池系统时，通过外部空气稀释而排出注入燃料电池堆中的氢气。
技术介绍
通常，燃料电池系统是通过作为燃料气体的氢气与空气中的氧气的化学反应而生成电和水的装置。氢气燃料电池车辆是使用由燃料电池系统生成的电力作为驱动源的车辆。燃料电池系统包括生成电能的燃料电池堆，并且燃料电池堆包括负极(也被称为空气电极或氧气电极或还原电极)、正极(也被称为燃料电极或氢气电极或氧化电极)以及负极与正极之间的电解质膜。当燃料电池系统处于操作时，外部空气在穿过过滤器、鼓风机以及膜增湿器时变为潮湿空气，随后潮湿空气被提供至燃料电池堆的负极。随后，提供至燃料电池堆的正极的氢气被催化剂分解为氢离子(H+)和电子(e-)。在电子(e-)通过扩散层和隔板转移至负极的同时，只有氢离子(H+)穿过电解质膜并转移至负极。在负极处，通过电解质膜转移的氢离子(H+)以及通过隔板转移的电子(e-)与空气中的氧气反应，由此形成水。具体地，由于氢离子(H+)、的移动，电子(e-)通过外部电路从正极向负极流动，由此产生电力。因此，当燃料电池系统处于操作时，穿过膜增湿器的潮湿空气必须被提供至燃料电池堆的负极。当燃料电池系统的操作终止时，必须阻断潮湿空气被提供至负极。因此，用于调节空气流动的空气截止阀装置安装在燃料电池堆的负极上。空气截止阀装置安装在连接至负极的入口空气路径和出口空气路径处。当燃料电池系统的操作终止时，必须完全阻断潮湿空气被提供至负极以确保燃料电池堆的耐用性。另一方面，当氢气燃料电池车辆启动时，氢气被注入至正极，并且随后空气压缩机被驱动以便将空气注入负极中。具体地，燃料电池堆内部的吹扫氢气(purgedhydrogen)可能不能利用空气充分稀释，并且随后通过注入压力流动至出口空气路径。因此，通过出口空气路径排出的废气中的氢气的浓度临时增加，由此导致不符合规定。上述内容仅旨在帮助对本专利技术的
技术介绍
的理解，而并非旨在意味着本专利技术落入已为本领域技术人员所熟知的相关技术的范围内。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种用于燃料电池系统的空气截止阀装置及其控制方法，其中，在启动燃料电池系统时，注入燃料电池堆中的氢气可通过由外部空气稀释而排出。根据本专利技术的一个方面，用于燃料电池系统的空气截止阀装置可包括：阀体，具有连接至燃料电池堆的负极且注入燃料电池堆中的空气通过其流动的入口空气路径以及从燃料电池堆排出的空气通过其流动的出口空气路径；旁路管体，具有连接入口空气路径与出口空气路径的旁路空气路径；以及阀瓣，以铰链方式布置在阀体处并且被构造为打开和封闭阀瓣的第一侧处的入口空气路径和出口空气路径并打开和封闭阀瓣的第二侧处的旁路空气路径。旁路管体可基于阀瓣在注入燃料电池堆中的空气被引入的方向上与入口空气路径和出口空气路径连通。装置可进一步包括：阀马达，布置在阀体处；以及阀轴，可旋转地布置在阀体处以根据阀马达的操作而操作，其中，阀瓣与阀轴固定地耦接。多个阀瓣可被设置，并且阀瓣打开和封闭阀瓣的第一侧处的入口空气路径和出口空气路径并打开和封闭阀瓣的第二侧处的旁路空气路径，其中，阀瓣中的每一个可包括：阀板，与阀轴耦接；以及板盖，由橡胶材料制成并覆盖阀板。与阀瓣中的每一个的第二侧对应的板盖可整体设置有第一密封突起，第一密封突起接触旁路管体的分隔壁并围绕旁路空气路径。第一密封突起可在该第一密封突起的一部分处包括至少一个密封凹槽，第一密封突起在该部分处接触旁路管体的分隔壁。与阀瓣中的每一个的第一侧对应的板盖可整体设置有第二密封突起，第二密封突起接触旁路管体的分隔壁并围绕入口空气路径和出口空气路径。阀体可包括：主体，形成阀体的外部形状，其中，阀瓣以铰链方式布置在主体处；以及子体，当阀瓣处于封闭操作时该子体接触阀瓣，并且该子体通过表面接触与燃料电池堆耦接，并且旁路管体可与主体耦接。子体和旁路管体可比主体具有更高精密度以提高气密性。子体和旁路管体可比主体具有更高刚性以防止由于阀瓣损坏。在另一个示例性实施方式中，阀体可包括：主体，形成阀体的外部形状，其中，阀瓣以铰链方式布置在主体处(例如，能够倾斜或移动一倾斜角度)；以及子体，当阀瓣处于封闭操作时该子体接触阀瓣，并且该子体通过表面接触与燃料电池堆耦接，并且旁路管体可与主体整体形成为单个体(singlebody)。同时，用于燃料电池系统的空气截止阀装置的控制方法可包括：防止提供至燃料电池堆的空气被注入至燃料电池堆的负极中，并且防止氢气被注入至燃料电池堆的正极中；以旁路方式分流(bypass)并排出提供至燃料电池堆的空气而不将提供至燃料电池堆的空气注入至燃料电池堆的负极中，并且将氢气注入至燃料电池堆的正极中；将提供至燃料电池堆的空气的一部分(例如，第一部分、一些等)注入至燃料电池堆的负极中，同时以旁路方式分流并排出提供至燃料电池堆的空气的另一部分(例如，第二部分、剩余部分等)，并且通过利用以旁路方式所分流的空气来稀释燃料电池堆中的氢气来排出氢气；以及在防止提供至燃料电池堆的空气被以旁路方式分流并排出的同时，通过控制器将空气注入至燃料电池堆的负极中。根据本专利技术的示例性实施方式，通过提供具有连接入口空气路径与出口空气路径的旁路空气路径的旁路管体以及能够通过倾斜操作而选择性打开和封闭入口空气路径和出口空气路径以及旁路空气路径的阀瓣，并且通过操作阀瓣，可通过以旁路方式分流的外部空气稀释并排出注入燃料电池堆中的氢气。因此，能够在启动燃料电池系统时，降低排出的废气中的氢气的浓度。附图说明当结合附图时，通过以下详细描述，将更清晰地理解本专利技术的以上和其他目标、特征和其他优点，在附图中：图1是示出应用根据本专利技术的示例性实施方式的空气截止阀装置的燃料电池系统的构造的视图；图2是示出根据本专利技术的示例性实施方式的空气截止阀装置的立体图；图3是示出根据本专利技术的示例性实施方式的空气截止阀装置的平面图；图4是示出根据本专利技术的示例性实施方式的沿着图3的线A-A截取的空气截止阀装置的截面图；图5是示出根据本专利技术的示例性实施方式的阀瓣的立体图和截面图；图6是示出根据本专利技术的示例性实施方式的空气截止阀装置的主要部分的截面图；以及图7是示出根据本专利技术的示例性实施方式的空气截止阀装置的操作的视图。具体实施方式应理解，如本文使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种小船和海船的船只；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车和其他替代燃料车辆(例如，源自除了石油之外的资源的燃料)。如本文中提及，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动式车辆。尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来执行示例性过程，然而，应理解，还可通过一个或多个模块来执行示例性过程。此外，应理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块，并且处理器特别地被配置为执行所述模块以实现在下文中进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃料电池系统的空气截止阀装置，包括：阀体，具有入口空气路径和出口空气路径，所述入口空气路径连接至燃料电池堆的负极且注入所述燃料电池堆中的空气流动通过所述入口空气路径，从所述燃料电池堆排出的空气流动通过所述出口空气路径；旁路管体，具有旁路空气路径，所述旁路空气路径连接所述入口空气路径与所述出口空气路径；以及阀瓣，布置在所述阀体处并构造为打开和封闭所述阀瓣的第一侧处的所述入口空气路径和所述出口空气路径并打开和封闭所述阀瓣的第二侧处的所述旁路空气路径。

【技术特征摘要】
2016.12.14 KR 10-2016-01708521.一种用于燃料电池系统的空气截止阀装置，包括：阀体，具有入口空气路径和出口空气路径，所述入口空气路径连接至燃料电池堆的负极且注入所述燃料电池堆中的空气流动通过所述入口空气路径，从所述燃料电池堆排出的空气流动通过所述出口空气路径；旁路管体，具有旁路空气路径，所述旁路空气路径连接所述入口空气路径与所述出口空气路径；以及阀瓣，布置在所述阀体处并构造为打开和封闭所述阀瓣的第一侧处的所述入口空气路径和所述出口空气路径并打开和封闭所述阀瓣的第二侧处的所述旁路空气路径。2.根据权利要求1所述的空气截止阀装置，其中，所述旁路管体基于所述阀瓣的位置在注入所述燃料电池堆中的空气被引入的方向上与所述入口空气路径和所述出口空气路径连通。3.根据权利要求1所述的空气截止阀装置，所述空气截止阀装置还包括：阀马达，布置在所述阀体处；以及阀轴，能够旋转地布置在所述阀体处以根据所述阀马达的操作而操作，其中，所述阀瓣与所述阀轴固定地耦接。4.根据权利要求3所述的空气截止阀装置，其中，设置多个所述阀瓣以打开和封闭所述阀瓣的所述第一侧处的所述入口空气路径和所述出口空气路径并打开和封闭所述阀瓣的所述第二侧处的所述旁路空气路径，其中，所述阀瓣中的每一个均包括：阀板，与所述阀轴耦接；以及板盖，由橡胶材料制成并覆盖所述阀板。5.根据权利要求4所述的空气截止阀装置，其中，与所述阀瓣中的每一个的所述第二侧对应的所述板盖整体设置有第一密封突起，所述第一密封突起接触所述旁路管体的分隔壁并围绕所述旁路空气路径。6.根据权利要求5所述的空气截止阀装置，其中，在所述第一密封突起的一部分处包括至少一个密封凹槽，所述第一密封突起在所述部分处接触所述旁路管体的所述分隔壁。7.根据权利要求4所述的空气截止阀装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴正熙，李炳胜，金悳焕，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR