[发明专利]使供氢系统的高压管线最小化的燃料电池系统及控制方法

说明书

本发明公开一种使供氢系统的高压管线最小化的燃料电池系统，该系统包括在充气站和通过充气站充气的高压容器之间形成的充气管线，以及在高压容器和电池堆之间形成的气体供应管线，该系统包括：调节器，设置在气体供应管线中；电磁阀，设置在调节器和高压容器之间的气体供应管线中以及止回阀，设置在连接调节器和电磁阀之间的气体供应管线的一点和充气管线的一点的旁路管线中。

技术领域

本公开涉及一种能够使可安装燃料电池系统的车辆中的包括气体供应管线和充气管线的供氢系统中的高压管线最小化的结构。更具体地，本公开涉及一种燃料电池系统及其控制方法，在该燃料电池系统中，燃料电池系统的供氢系统包括可设置在从高压容器延伸的气体供应管线上的调节器、可设置在高压容器和调节器之间的电磁阀以及连接充气管线和调节器和电磁阀之间的气体供应管线的止回阀。当充气管线处于高压状态时，打开止回阀，从而可消除调节器和电磁阀之间的充气管线和气体供应管线的高压状态，由此减少在燃料电池系统的供氢系统中可产生的泄漏点。

背景技术

通常，燃料电池系统由产生电能的燃料电池堆、向燃料电池堆供应燃料（例如，氢等）的燃料供应系统、供应为燃料电池堆中的电化学反应所需的氧化剂的气体（例如，氧气等）的气体供应系统、控制燃料电池堆的操作温度的热和水管理系统等来形成。具有约700巴高压的高压压缩氢被储存在设置在燃料供应系统（即供氢系统）中的高压容器（氢容器）中，并且储存的压缩氢根据安装在氢容器的入口部分处的高压调节器的开/关被排放到高压管线，并且然后在通过启动阀和氢供应阀时被减压以被供应到燃料电池堆。

将描述在这种情况下的从高压容器（或储存容器）到燃料电池系统的电池堆的配置。调节器、氢阻断阀和氢供应阀的阀配置、氢可以流通的管道以及用于装配管道的各个点可被形成。氢沿管道流动的气密性是与供氢系统进而与整个燃料电池系统的安全性相关的最重要的性能之一。

因此，与容器压力相同的高压通常被施加到从充气站的容器连接到高压容器的充气管线或从高压容器连接到用于减压的调节器的气体供应管线以及高压容器的内部，并且各个管线通过装配（紧固）被连接，从而可能由于施加到连接部分的高压而形成泄漏点。即使持续施加高压，高压泄漏点也需要持续保持气密性，结果耐久性不可避免地降低。因此，在设计燃料电池系统的供氢系统时，需要以高压充气管线和/或气体供应管线的泄漏点为核心的稳健设计。而且，已经在降低高压泄漏点的方向上设计供氢系统。

在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开背景的理解，因此其可能包含对本领域的普通技术人员来说不构成本国已知的现有技术的信息。

发明内容

为了解决上述问题，当应用其中集成有高压电磁阀和用于减压的调节器的罐内调节器或罐上调节器时，气体供应管线的高压可以被自然地消除。然而，即使在这种情况下，被施加到从充气站特别是充气站的容器连接到高压容器的充气管线的高压依然未被消除并且被保留。因此，本公开致力于解决与现有技术相关的上述问题，并且提供了一种结构及其控制方法，该结构甚至消除了施加到充气管线的高压，以去除可暴露于外部的所有气体供应管线和/或充气管线的高压区域。

在一方面，本发明提供了一种不具有供氢系统的高压管线的燃料电池系统，燃料电池系统包括在充气站和从充气站充气的高压容器之间形成的充气管线以及在高压容器和电池堆之间形成的气体供应管线，其中，燃料电池系统包括：调节器，设置在气体供应管线中；电磁阀，设置在调节器和高压容器之间的气体供应管线中；以及止回阀，设置在连接调节器和电磁阀之间的气体供应管线的一点和充气管线的一点的旁路管线中。

在优选实施例中，燃料电池系统可以进一步包括紧固到调节器和电磁阀之间的气体供应管线的压力传感器。

在另一个优选实施例中，止回阀可以是单向阀。

在又一个优选实施例中，通过止回阀的气体可以仅在从气体供应管线到充气管线的方向上可移动。

在又一个优选实施例中，在高压容器被充气之后，止回阀可以打开，然后按顺序地在电磁阀打开之前关闭。