空气截止阀模块及其控制方法技术

本发明专利技术涉及车辆燃料电池系统的空气截止阀模块及其控制方法，阀板及其多个驱动机构由一个模块构成，并且模块直接安装于燃料电池堆，从而使空气截止阀的相关部分的结构变得很紧凑。并且，形成有旁通流路来稀释燃料电池堆的排出气体，从而可减少氢浓度。

【技术实现步骤摘要】
空气截止阀模块及其控制方法
本专利技术涉及空气截止阀模块及其控制方法，更详细地，涉及在燃料电池车辆用于开闭燃料电池堆的空气供给管道和空气排出管道的空气截止阀模块及其控制方法。
技术介绍
燃料电池车辆为通过利用在燃料电池堆中产生的电力驱动马达来行驶的车辆。上述燃料电池堆通过使氢和空气中的氧进行反应来生产电，在此过程中产生水(水蒸气)和热量。如图1所示，燃料电池堆1与空气供给管道2和空气排出管道3相连接。在空气供给管道2中可设置压缩机4(风机)来顺畅地向燃料电池堆1供给外部空气。供给的空气经过加湿器5进行加湿来使燃料电池堆1内部的电解质膜可维持充分浸湿的状态，从而使氢离子积极地从燃料极向空气极移动，由此促进燃料电池堆的电化学反应。在燃料电池堆1中不参与反应的空气通过空气排出管道3向大气中排出。空气排出管道3也经由加湿器5。另一方面，在上述空气供给管道2和空气排出管道3分别设置有空气截止阀6、7。当燃料电池堆1停止运行时，空气截止阀6、7防止因外部空气通过空气供给管道2和空气排出管道3向燃料电池堆1的内部(空气极)扩散而产生不必要的反应，由此造成燃料电池堆的耐久性下降的现象。如上所述，在以往，空气截止阀6、7分别设置于空气供给管道2和空气排出管道3，每个空气截止阀6、7还分别具有驱动装置，因此，空气截止阀6、7相关部分的尺寸变大且结构复杂。并且，空气截止阀6、7远离燃料电池堆1，因而当燃料电池堆停止运行时，即使关闭空气截止阀6、7，燃料电池堆1和空气截止阀6、7之间的空气也向燃料电池堆1流入，因此，存在引起不必要的反应的问题。并且，在以往，当启动燃料电池堆1时，若打开空气截止阀6、7，则存在于燃料电池堆1内部的包含氢的空气通过空气排出管道3按原状排出，因而存在排出气体的氢浓度超过限制标准的问题。(为了预防火灾，通常，排出气体的氢浓度限制在4％以下。)现有技术文献专利文献专利文献1：韩国授权专利公报第10-1134646号(2012年04月02日)
技术实现思路
因此，本专利技术为了解决如上所述的问题而提出，本专利技术的目的在于提供如下的空气截止阀模块：燃料电池堆的空气截止阀的相关部分以紧凑的方式构成，当燃料电池堆停止运行时，不产生燃料电池堆的耐久性因空气截止阀与燃料电池堆之间的空气而下降的问题，当启动燃料电池堆时，可减少通过空气排出管道排出的氢气的浓度。并且，本专利技术的另一目的在于，提供如下的空气截止阀模块控制方法：当启动燃料电池堆时，可利用上述空气截止阀模块来减少向空气排出管道排出的氢气的浓度。用于实现上述目的的本专利技术的车辆燃料电池系统的空气截止阀模块中，上述车辆燃料电池系统具有燃料电池堆，上述车辆燃料电池系统的空气截止阀模块的特征在于，包括：子外壳，形成有相互分离的空气的入口和出口，以使上述入口和出口与上述燃料电池堆的空气的入口和出口相一致的方式安装于上述燃料电池堆；主外壳，与上述子外壳相结合，在内部形成有与上述子外壳的入口相连通的入口管侧空间和与上述子外壳的出口相连通的出口管侧空间，形成有与上述入口管侧空间相连通的入口管和与上述出口管侧空间相连通的出口管；盖罩，安装于上述主外壳，形成有用于使上述入口管侧空间与出口管侧空间相连接的旁通流路；以及多个阀板，分别设置于上述主外壳的入口管侧空间和出口管侧空间，用于开闭子外壳的入口及出口和旁通流路的入口及出口，当上述燃料电池堆停止工作时，上述子外壳的入口及出口被上述阀板所阻断，当启动上述燃料电池堆时，上述阀板以中间状态开放，从而使上述子外壳的入口和出口及上述旁通流路的入口和出口均开放。并且，本专利技术的车辆燃料电池系统的空气截止阀模块控制方法中，上述车辆燃料电池系统具有燃料电池堆，上述车辆燃料电池系统的空气截止阀模块控制方法包括：空气的入口及出口阻断步骤，当上述燃料电池堆停止工作时，通过驱动马达来使阀板阻断子外壳的入口和出口；以及阀中间开放步骤，当启动上述燃料电池堆时，通过驱动上述马达来使上述阀板以中间状态开放，从而使上述子外壳的入口和出口及上述旁通流路均开放，由此使从外部流入的空气的一部分旁通来与从上述子外壳的出口排出的空气相混合，从而减少排出气体的氢浓度。根据如上所述的本专利技术，包括空气流入管道的阻断阀和空气排出管道的阻断阀以及用于驱动它们的马达的多个驱动机构及控制器由一个模块构成。因此，具有燃料电池堆的空气截止阀的相关部分的结构变得紧凑的效果。并且，上述模块的子外壳直接安装于燃料电池堆，因此，空气截止阀与燃料电池堆之间的距离非常短，从而，当燃料电池堆停止运行时，可减少燃料电池堆的耐久性因空气截止阀与燃料电池堆之间的空气而下降。并且，在上述模块设置有在与空气截止阀相邻的位置使空气流入路径和空气排出路径相连接的旁通流路，从而当启动燃料电池堆时，对流入空气进行旁通来稀释通过空气排出管道排出的氢气，由此具有可减少其浓度的效果。附图说明图1为示出现有技术的燃料电池堆的空气供给和排出路径的结构的简图。图2为本专利技术的空气截止阀模块的立体图。图3为图2的纵向剖视图，且为示出本专利技术的空气截止阀模块的内部结构图。图4至图6为图2的I-I线剖视图，图4为空气截止阀阻断子外壳的入口和出口的状态的图，图5为空气截止阀阻断盖罩的旁通流路的状态的图，图6为空气截止阀开放所有子外壳的入口和出口及盖罩的旁通流路的状态的图。图7为示出本专利技术的空气截止阀模块控制方法的构成的框图。附图标记的说明10：子外壳11：入口12：出口20：主外壳21：入口管22：出口管21a：入口管侧空间22a：出口管侧空间23：轴孔24：马达插入部30：控制器31：控制电路板40：盖罩41：旁通流路50：轴51：扇形齿轮60：马达61：齿轮组62：小齿轮71、72：阀板73：密封部件具体实施方式本专利技术可实施多种变更，可具有多种实施例，将在附图中例示特定实施例并进行详细说明。但是，这并非表示所要将本专利技术限定于特定实施方式，而应当理解为包括本专利技术的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案及代替技术方案。为了说明的明确性和便于说明，在附图中所示的线的厚度或结构要素的尺寸等可能以夸张的方式示出。并且，后述的术语为考虑到本专利技术中的功能而定义的术语，这可根据使用人员、操作人员的意图或判例发生改变。因此，应基于本说明书的整体内容来对这种术语下定义。以下，参照附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明。如图2至图4所示，本专利技术的空气截止阀模块包括子外壳10、主外壳20、控制器30、盖罩40、轴50、马达60及阀板71、72。子外壳10作为用于将模块直接安装于燃料电池堆的部分，与主外壳20一同形成相互分离的空气流入路径和空气排出路径。在子外壳10的外侧周围形成有用于安装于燃料电池堆的多个凸缘10a。在凸缘10a形成有用于安装螺栓的螺栓孔。在子外壳10的内部形成有通过隔板相互分离的入口11和出口12。当子外壳10安装于燃料电池堆时，上述入口11和出口12分别与燃料电池堆空气极的入口及出口相连接。在主外壳20形成有与空气流入管道相连接的入口管21和与空气排出管道相连接的出口管22。与入口管21和出口管22相连接的主外壳20的内部空间21a、22a通过隔板相互分离。即，与入口管21相连接的入口管侧空间21a和与出口管22相连接的出口管侧空间22a相互分离。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆燃料电池系统的空气截止阀模块，上述车辆燃料电池系统具有燃料电池堆，上述车辆燃料电池系统的空气截止阀模块的特征在于，包括：子外壳，形成有相互分离的空气的入口和出口，以使上述入口和出口与上述燃料电池堆的空气的入口和出口相一致的方式安装于上述燃料电池堆；主外壳，与上述子外壳相结合，在内部形成有与上述子外壳的入口相连通的入口管侧空间和与上述子外壳的出口相连通的出口管侧空间，形成有与上述入口管侧空间相连通的入口管和与上述出口管侧空间相连通的出口管；盖罩，安装于上述主外壳，形成有用于使上述入口管侧空间与出口管侧空间相连接的旁通流路；以及多个阀板，分别设置于上述主外壳的入口管侧空间和出口管侧空间，用于开闭上述子外壳的入口及出口和上述旁通流路的入口及出口，当上述燃料电池堆停止工作时，上述子外壳的入口及出口被上述阀板所阻断，当启动上述燃料电池堆时，上述阀板以中间状态开放，从而使上述子外壳的入口和出口及上述旁通流路的入口和出口均开放。

【技术特征摘要】
2016.12.15 KR 10-2016-01716531.一种车辆燃料电池系统的空气截止阀模块，上述车辆燃料电池系统具有燃料电池堆，上述车辆燃料电池系统的空气截止阀模块的特征在于，包括：子外壳，形成有相互分离的空气的入口和出口，以使上述入口和出口与上述燃料电池堆的空气的入口和出口相一致的方式安装于上述燃料电池堆；主外壳，与上述子外壳相结合，在内部形成有与上述子外壳的入口相连通的入口管侧空间和与上述子外壳的出口相连通的出口管侧空间，形成有与上述入口管侧空间相连通的入口管和与上述出口管侧空间相连通的出口管；盖罩，安装于上述主外壳，形成有用于使上述入口管侧空间与出口管侧空间相连接的旁通流路；以及多个阀板，分别设置于上述主外壳的入口管侧空间和出口管侧空间，用于开闭上述子外壳的入口及出口和上述旁通流路的入口及出口，当上述燃料电池堆停止工作时，上述子外壳的入口及出口被上述阀板所阻断，当启动上述燃料电池堆时，上述阀板以中间状态开放，从而使上述子外壳的入口和出口及上述旁通流路的入口和出口均开放。2.根据权利要求1所述的车辆燃料电池系统的空气截止阀模块，其特征在于，上述入口管侧空间和上述出口管侧空间朝向上述主外壳的背面开口，在各个上述开口的边缘突出形成有上述子外壳的安装部，上述子外壳的入口和出口分别插入于各个上述子外壳的安装部并朝向上述入口管侧空间和上述出口管侧空间露出。3.根据权利要求1所述的车辆燃料电池系统的空气截止阀模块，其特征在于，还包括以贯通上述主外壳的入口管侧空间和出口管侧空间的方式设置的轴，在上述轴安装有上述多个阀板。4.根据权利要求3所述的车辆燃料电池系统的空气截止阀模块，其特征在于，在上述主外壳的一侧形成有马达插入部，在上述马达插入部以插入的方式设置有借助上述轴来驱动上述多个阀板的马达。5.根据权利要求4所述的车辆燃料电池系统的空气截止阀模块，其特征在于，在上述马达的输出轴设置有小齿轮，在上述轴的一端设置有与上述小齿轮相啮合的扇形齿轮。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：金明珍，申东彬，
申请(专利权)人：现代凯菲克株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR