[發(fā)明專利]燃料電池車輛用離子過濾器壽命感知裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510680787.5
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN105702981A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樸勛雨;羅盛煜
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04313
• 分類號: H01M8/04313
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;彭益群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池車輛用離子過濾器壽命感知裝置，且更具體 地，涉及一種檢測燃料電池離子過濾器濾筒的更換壽命的燃料電池車 輛用離子過濾器壽命感知裝置。

背景技術(shù)

近來，可減少能量消耗和環(huán)境污染的環(huán)保型電動車輛已得到多方 面發(fā)展，例如包括燃料電池車輛和混合動力車輛的環(huán)保型電動車輛。 燃料電池車輛為使用由氫和氧的電化學(xué)反應(yīng)生成的電力作為能量源的 車輛。混合動力車輛為在高速行駛或上坡行駛時使用內(nèi)燃機而在低速 行駛或停車時使用電力作為能量源的車輛。

通常，現(xiàn)有的內(nèi)燃機車輛由驅(qū)動力驅(qū)動，該驅(qū)動力通過化石燃料 與空氣中的氧在發(fā)動機內(nèi)的爆炸反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機械能而生成， 而燃料電池車輛由電能驅(qū)動，該電能通過經(jīng)高壓氫罐或重整器供應(yīng)的 氫與經(jīng)空氣渦輪壓縮機供應(yīng)的空氣中的氧在燃料電池堆內(nèi)的電化學(xué)反 應(yīng)生成。換言之，燃料電池系統(tǒng)是將燃料的能量直接轉(zhuǎn)化成電能的裝 置，并且是包括一對由電解質(zhì)置于其間的陽極和陰極構(gòu)成的電極，并 通過電離的燃料氣的電化學(xué)反應(yīng)獲得電和熱的系統(tǒng)。

聚合物電解質(zhì)膜燃料電池可具有高電流密度、低運行溫度、低腐 蝕和減少的電解質(zhì)損失，因此已開始發(fā)展成為用于軍事用途或宇宙飛 船的動力源。然而，近來，聚合物電解質(zhì)膜燃料電池可具有高輸出密 度并可由于簡化裝置而模塊化，因此，已積極地進行對于應(yīng)用聚合物 電解質(zhì)膜燃料電池作為車輛動力源的研究。

燃料電池系統(tǒng)包括：配置成從反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)生成電能的 燃料電池堆；配置成將作為燃料的氫供應(yīng)至燃料電池堆的氫供應(yīng)裝置； 將包括作為電化學(xué)反應(yīng)所需的氧化劑的氧的空氣供應(yīng)至燃料電池堆的 空氣供應(yīng)裝置；以及配置成將作為燃料電池堆的電化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物 的熱散發(fā)至外部，以最優(yōu)地調(diào)節(jié)燃料電池堆的運行溫度并執(zhí)行水管理 功能的熱和水管理系統(tǒng)。

在該配置中，熱和水管理系統(tǒng)包括離子過濾器，其中離子過濾器 從循環(huán)經(jīng)過燃料電池堆然后排出的冷卻水中去除金屬離子，以便延長 燃料電池的壽命并使燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定。換言之，燃料電池車輛的離 子過濾器設(shè)置在堆冷卻水回路上執(zhí)行離子過濾，以防止由對應(yīng)于100 kW的高輸出堆引起的電擊，從而確保系統(tǒng)的電穩(wěn)定性。

例如，離子樹脂安裝在濾筒內(nèi)部，以去除并管理與存在于堆冷卻 水中的陽離子/陰離子的量的增加成比例增加的電導(dǎo)率，使得電導(dǎo)率等 于或小于預(yù)定水平，從而提高車輛的絕緣穩(wěn)定性。因此，離子過濾器 的內(nèi)部包括基本上過濾掉包含在冷卻水中的離子的離子樹脂，并且在 燃料電池堆中循環(huán)并排出的冷卻水進入離子過濾器，以通過離子過濾 器中的離子樹脂去除金屬離子，然后再次在燃料電池堆中循環(huán)，從而 適當?shù)卣{(diào)節(jié)堆冷卻水內(nèi)的離子性即電導(dǎo)率。

同時，堆冷卻水的電導(dǎo)率由電導(dǎo)率傳感器來測量。具體地，當由 電導(dǎo)率傳感器測量的電導(dǎo)率等于或大于基準值時，更換離子過濾器濾 筒以將堆冷卻水中的電導(dǎo)率管理為等于或小于預(yù)定水平。例如，電導(dǎo) 率由電導(dǎo)率傳感器測量，并且冷卻水電導(dǎo)率信號通過控制器局域網(wǎng) (CAN)通信周期性地傳送至燃料電池控制單元(FCU)，以確定是否 更換離子過濾器濾筒。

然而，在前述電導(dǎo)率傳感器感測方法的情況下，電導(dǎo)率傳感器的 體積增大并且成本(每個100,000)增加，因此電導(dǎo)率傳感器感測方法 在布局方面和經(jīng)濟性方面是不利的。此外，當電導(dǎo)率傳感器和CAN通 信不良時，消費者可能難以確定離子過濾器濾筒的更換時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種燃料電池車輛用離子過濾器壽命感知裝置，其通 過利用離子樹脂的體積減少原理感知燃料電池離子過濾器濾筒的更換 壽命來改善車輛的維護。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，燃料電池車輛用離子過濾器壽命感 知裝置可包括：安裝在離子過濾器內(nèi)并且內(nèi)部填充有離子樹脂的主體 部；設(shè)置在主體部內(nèi)并且位置基于離子樹脂的體積而變化的檢查器； 以及設(shè)置在主體部中的一側(cè)(例如，第一側(cè))端與檢查器之間，從一 側(cè)向另一側(cè)推壓檢查器的彈性部件。

主體部的一部分或全部可形成為透明。檢查器可由熒光材料制成， 并可形成為維持檢查器的周圍與主體部的內(nèi)部之間的氣密性(例如， 密封)。主體部中的以檢查器為基準的另一側(cè)(例如，第二側(cè))可填 充有離子樹脂，并且主體部中的另一側(cè)可包括篩網(wǎng)部件，用于防止所 填充的離子樹脂泄漏。檢查器可配置成識別離子過濾器的濾筒的更換 時間，并且主體部可顯示有用于濾筒的更換的檢查器的移動位置。