[发明专利]用于燃料电池车的燃料效率测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池车的燃料效率测量系统。更具体地，涉及一种改进的用于燃料电池车的燃料效率测量系统，其简化了该系统内部的各种阀和氢气管线，并使其单个元件模组化。

背景技术

燃料电池是一种电力产生系统，其不是通过燃烧将燃料的化学能转换为热能，而是在燃料电池堆中用电化学方法将化学能直接转换为电能。燃料电池可应用于例如便携设备的小型电气和电子设备，以及工业和家用电器及车辆的电力供应。燃料电池堆安装在燃料电池车上，以通过使用氢和空气中的氧作为燃料的电化学反应产生电力。在电化学反应期间，由燃料供应系统中的氢储罐供应氢，并由空气供应系统中的鼓风机供应空气中的氧。

本领域技术人员将会意识到，使用已应用于通用内燃机的现有的燃料消耗测量方法不能评估安装有燃料电池堆的氢燃料电池车的效率，因为一般而言这些方法测量排气中的碳含量。由于碳不存在于氢燃料电池的处理中，因此需要一种能够应用于氢燃料电池车的新的燃料效率测量方法。

考虑到市场欠缺，申请人提出了专利申请，韩国专利第10-0831567号，和2008年5月29日提出的名称为“用于燃料电池车的燃料效率测量系统和方法”的美国专利申请公开第2009/0030625号，其通过引用结合于此。此在先提交的申请涉及一种用于准确测量使用氢作为燃料的燃料电池车的燃料效率的系统和方法。然而，该燃料效率测量系统和方法存在许多不足。

一个明显的缺点在于该先前的系统由许多部分组成。例如，图2是示出如上所述的常规的用于燃料电池的燃料效率测量系统的示意图。从该图可以看出，先前设计的燃料效率测量方法包括配置用于向燃料电池堆供应氢的氢储罐1，配置用于测量氢储罐(1)的重量的电子秤，安装在连接氢储罐1与车辆并且位于氢储罐1与车辆之间的氢气供应管线中的多个阀(V4，V5，V6和V7)。另外，分离式接头连接燃料效率测量单元与车辆，并被配置用于当车辆偏离时防止氢气泄漏。净化氢储罐2被配置用于在可进行系统的测试前去除管线中的残余空气。更具体地，阀V1，V2和V3被配置用于控制从净化氢储罐(2)排出的氢气的方向，并且管线仪表(G1)被配置用于测量调节器或更确切地说高压调节器(HPR1)的下游侧的氢气的压力。另外，三通阀(V8)被配置用于改变车辆侧氢储罐3与燃料效率测量氢储罐1之间的氢气的供应方向。从图2可以看出，该先前的系统由许多部分组成，从而使装置复杂。因此，装配过程可能困难且费时。因此，很难制造该系统并且相当昂贵。

另外，当将连接于氢储罐的接头或更确切地说快速接头C1分离以使电子秤能够准确测量氢储罐的重量时，大约350巴的剩余氢气压力存在于氢储罐的出口端与快速接头之间。因此，很难在需要时将快速接头与系统分离。

发明内容

本发明涉及一种改进的用于燃料电池车的燃料效率测量系统，其消除了用于去除氢气供应管线中的残余空气的净化氢储罐，并使用车辆侧氢储罐作为替代去除氢气供应管线中的残余空气。更特别地，本发明简化了安装在氢气供应管线中的各种阀和接头的使用，同时通过消除常规采用的将燃料效率测量单元与车辆连接的高成本的分离式接头而显著降低了制造成本。

在本发明的一个实施方式中，一种用于燃料电池车的燃料效率测量系统可包括燃料效率测量氢储罐，配置用于测量燃料效率测量氢储罐的重量的电子秤，车辆侧氢储罐，以及堆。更具体地，本发明的燃料效率测量系统可采用串联安装在可布置于多个车辆侧氢储罐与堆之间的第二氢气供应管线上的减压阀和第四阀。第一氢气供应管线从燃料效率测量氢储罐的出口端延伸，并直接连接于第四阀与堆之间的第二氢气供应管线。另外，高压调节器和快速接头可顺序地连接于燃料效率测量氢储罐的出口端，并且第一阀和第二阀可串联安装到从快速接头延伸出的第一氢气供应管线上。

为去除第一氢气供应管线中的残余空气，残余空气排放单元可安装在从第一氢气供应管线分支并布置于第一阀与第二阀之间的分支管线上。残余空气排放单元使用从车辆侧氢储罐排出的氢气去除第一氢气供应管线中的所有残余空气。另外，为在氢气的压力等于或高于基准高压时将氢气排出至系统外部，氢气清除安全单元可安装在从分支管线再次分支的管线上。

在本发明的优选实施方式中，燃料效率测量系统可包含余量监控器用于监控电子秤的检测值。如上所述，电子秤可配置用于检测燃料效率测量氢储罐的重量。另外，控制器还可配置用于控制阀的开启/关闭操作。

另外，残余空气排放单元还可包括串联安装到分支管线上的止回阀和第三阀，以及从第三阀的出口延伸至系统外部的排气管线。