[發明專利]壓縮氫加注控制閥

有效

• 申請號: 201210019299.6
• 申請日: 2012-01-21
• 公開（公告）號: CN102623727A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: J.舒爾策
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;F16K31/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧

技術領域

本發明總體涉及用于加注操作的控制閥。尤其是，本發明涉及用于壓縮氫系統的控制閥和用于加注壓縮氫系統的方法。

背景技術

燃料電池功率系統已經被提出作為用于電動車輛和各種其它應用的一種清潔、有效和環保的功率源。一種類型的燃料電池功率系統使用質子交換膜（PEM）來催化地促進燃料（例如氫）和氧化劑（例如空氣或氧氣）的反應從而產生電。通常，燃料電池功率系統具有一個以上的燃料電池，該燃料電池包括陽極和陰極，PEM位于陽極和陰極之間。陽極接收氫氣，陰極接收氧氣。氫氣在陽極中離子化，以產生自由氫離子和電子。氫離子通過電解質到達陰極。氫離子與陰極中的氧和電子反應，產生作為副產物的水。來自陽極的電子不能夠通過PEM，在被送到陰極之前被引導通過負載來做功。所述功用于操作車輛。在燃料電池堆中組合很多燃料電池以產生所需的功率。

用于燃料電池功率系統的氫氣可以與車輛分開處理并存儲在填充站等。氫氣可以從填充站被輸送至車輛上的高壓容器或貯存器，以根據需要提供所需的氫氣給燃料電池系統。高壓容器通常分成以下四種類型之一：具有全金屬結構的I型容器；具有金屬襯里結構的II型容器，帶有纖維玻璃環箍包繞；具有金屬襯里結構的III型容器，帶有復合全包繞；和具有塑料襯里結構的IV型容器，帶有復合全包繞。

當前的燃料電池車輛的加注操作由加注站控制（例如，停止）。傳統的車輛和燃料電池系統沒有配備成控制來自外部源的燃料的傳輸。例如，當氫存儲系統在加注操作期間是“規格之外”（例如，溫度高于適當范圍）時，車輛不能夠獨立于填充站而中斷加注。

某些系統包括能夠關閉的閥以便防止燃料傳輸到系統中。然而，在關閉的閥上可能累積壓力差，并且在高的壓力差下致動閥將減少閥的操作壽命。

期望發展一種填充控制系統，其具有閥，在不關閉燃料管線的情況下控制加注操作。

發明內容

根據本發明，發現了一種填充控制系統，其具有閥，在不關閉燃料管線的情況下控制加注操作。

在一個實施例中，一種填充控制系統包括：燃料存儲容器；燃料入口，該燃料入口與燃料存儲容器流體連通以提供燃料源和燃料存儲容器之間的流體連通；以及填充控制閥，該填充控制閥設置在燃料入口和燃料存儲容器之間并與燃料入口和燃料存儲容器流體連通，填充控制閥的致動造成填充控制閥的上游壓力水平類似于燃料存儲容器已滿的情況。

在另一實施例中，一種填充控制系統包括：燃料存儲容器；燃料電池堆，該燃料電池堆與燃料存儲容器流體連通以便從燃料存儲容器接收燃料供給；流處理單元，該流處理單元與燃料存儲容器和燃料電池堆流體連通，以便在至少燃料存儲容器和燃料電池堆之間引導燃料流；燃料入口，該燃料入口與流處理單元流體連通，以便通過流處理單元提供燃料源和燃料存儲容器之間的流體連通；以及填充控制閥，該填充控制閥設置在燃料入口和流處理單元之間并與燃料入口和流處理單元流體連通，填充控制閥的致動造成填充控制閥上游的壓力水平類似于燃料存儲容器已滿的情況。

本發明還提供控制填充操作的方法。

一種方法包括以下步驟：致動填充控制閥，在填充控制閥的上游產生壓力水平，該壓力水平類似于燃料存儲容器已滿的情況；檢測填充控制閥上游的壓力水平；以及響應于檢測填充控制閥上游的壓力水平而調節輸送到填充控制閥的燃料的流率。

此外，本發明還涉及以下技術方案。

1.?一種填充控制系統，包括：

燃料存儲容器；

燃料入口，所述燃料入口與所述燃料存儲容器流體連通，以便提供燃料源和所述燃料存儲容器之間的流體連通；以及

設置在所述燃料入口和所述燃料存儲容器之間并與所述燃料入口和所述燃料存儲容器流體連通的填充控制閥，所述填充控制閥的致動造成所述填充控制閥上游的壓力水平類似于所述燃料存儲容器已滿的情況。

2.?如技術方案1所述的填充控制系統，其中，所述燃料存儲容器是用于存儲氫的高壓容器。

3.?如技術方案1所述的填充控制系統，其中，所述燃料入口包括用于容納分配設備的容納裝置，以便提供所述燃料源和所述燃料入口之間的流體連通。

4.?如技術方案1所述的填充控制系統，其中，所述填充控制閥是動力閥。

5.?如技術方案4所述的填充控制系統，其中，所述填充控制閥包括接收控制信號的控制輸入，所述控制信號操作為致動所述填充控制閥。

6.?如技術方案1所述的填充控制系統，其中，所述填充控制閥包括形成于其中的泄放路徑，所述泄放路徑與所述燃料入口和所述燃料存儲容器流體連通。