燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置的制造方法

文档序号:9566110
燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置,更具体地,涉及这样一种燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置:该装置可有效减少燃料电池车辆的冷起动时间并且在燃料电池车辆的冷停机(Cold shut down,缩写为CSD)中可有效去除燃料电池堆中的水分。
【背景技术】
[0002]近来,汽车制造商对作为绿色车辆的氢燃料电池车辆具有极大兴趣。关于氢燃料电池车辆发展的许多问题仍有待解决。在这些问题中,尤其困难的问题是保证冷起动能力。
[0003]为促进燃料电池车辆的冷起动,在燃料电池车辆的冷起动中冷却水不循环到燃料电池堆。这是为了允许冷却水不流入燃料电池堆的目的。因此,作为冷却水循环的关键组件的冷却水加热器(即,用于加热冷却水的加热器)在冷起动中被关掉,并且冷起动由于加热器不运行而被延迟。
[0004]在此情况下,通过运行鼓风机等消耗燃料电池堆的电流,以便引起燃料电池堆发热。这就会有通过排气口造成噪音及能量损失的问题。
[0005]在现有的燃料电池车辆的冷停机(CSD)中,通过将穿过鼓风机和加湿器的空气根据冷却水的温度可变地供应到燃料电池堆,来去除在驾驶期间生成的水分。在此情况下,当水分不能像空气一样有效地从燃料电池堆中排出时,这就对燃料电池车辆随后的冷起动具有不利影响。
[0006]具体地,如果在燃料电池车辆的冷起动中供应到燃料电池堆的空气通过穿过加湿器而被冷却,则燃料电池堆和空气的升温速度就减小。因此,燃料电池车辆的冷起动被延迟,其中燃料电池堆的冷起动基于冷却水和空气的出口温度来完成。
[0007]在栗-加热器-燃料电池堆串联(inline)连接冷却系统的回路结构中,如果在冷起动或再生制动中运行加热器,由于只要冷却水不循环就会过度加热,因而就会造成加热器被损坏的问题。

【发明内容】

[0008]本发明提供一种燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置,其中通过与供气系统一起使用燃料电池冷却系统的冷却水加热器,在燃料电池车辆的冷起动中冷却水和空气的温度同时升高,使得燃料电池车辆的冷起动时间可有效减少。
[0009]本发明还提供一种燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置,通过在燃料电池车辆的冷停机(CSD)中用冷却水加热器来升高空气的温度,该装置可有效去除燃料电池堆内部的水分,并且通过在燃料电池车辆再生制动中冷却水不循环的条件下在栗-加热器-燃料电池堆的冷却系统的回路结构中有效冷却加热器,该装置可有效改善燃料电池车辆的整体性能。
[0010]—方面,本发明提供一种燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置,其中形成有从第一供气管线分岔的旁通流动路径,并且其中该旁通流动路径使从鼓风机排出的空气绕过加湿器而穿过冷却水加热器然后被供应到燃料电池堆,其中第一供气管线连接在用于供应空气到燃料电池堆的鼓风机与用于将供应到燃料电池堆的空气加湿的加湿器之间。
[0011]在一个示例性实施例中,用于在旁通流动路径与第一供气管线之间连接的气流控制阀可以被提供给第一供气管线。该气流控制阀可控制从鼓风机中排出的空气的流向。
[0012]在另一个示例性实施例中,气流控制阀可关闭旁通流动路径并打开第一供气管线,使得从鼓风机排出的空气通过加湿器流入燃料电池堆中,或者气流控制阀可打开旁通流动路径并关闭第一供气管线,使得从鼓风机排出的空气绕过加湿器通过冷却水加热器流入燃料电池堆。
[0013]在另一个示例性实施例中,在燃料电池车辆的冷起动中,气流控制阀可打开旁通流动路径并且关闭第一供气管线,使得从鼓风机排出的温度升高的空气绕过加湿器通过冷却水加热器流入燃料电池堆。
[0014]在另一个示例性实施例中,在燃料电池车辆的冷停机(CSD)或停机中,气流控制阀可打开旁通流动路径并关闭第一供气管线,使得从鼓风机排出的温度升高的空气绕过加湿器通过冷却水加热器流入燃料电池堆。
[0015]在另一个示例性实施例中,旁通流动路径可将从鼓风机排出、穿过冷却水加热器的空气通过连接在加湿器与燃料电池堆之间的第二供气管线供应到燃料电池堆。
[0016]在另一个示例性实施例中,冷却水加热器可将供应到燃料电池堆的冷却水加热,并且包括冷却水从中通过的加热器主体和内置在加热器主体中用以加热流入加热器主体的冷却水的至少一个加热元件。连接到旁通流动路径的空气流动路径可在加热元件的内部形成。
[0017]下文讨论本发明的其他方面和示例性实施例。
[0018]根据本发明的供气装置具有以下优点。
[0019]第一,现有的燃料电池冷却系统的冷却水加热器与供气系统共用,使得冷却水和空气的温度可在燃料电池车辆的冷起动中同时升高,从而减少燃料电池车辆冷起动的时间。
[0020]第二,在燃料电池车辆的再生制动中,栗-加热器-燃料电池堆的冷却系统结构中没有循环冷却水的情况下,仅通过空气的循环即可将冷却水加热器冷却,从而改善燃料电池车辆的整体性能。
[0021]第三,在燃料电池车辆的CSD和一般停机中,通过鼓风机和冷却水加热器升温两次的空气可有效去除在燃料电池堆内部的水分。
[0022]下文讨论了本发明的以上和其他特征。
【附图说明】
[0023]现在将参考附图所示的本发明的某些示例性实施例详细描述本发明的以上和其他特征,其中附图仅以例示的方式给出,因此并非限制本发明,其中:
[0024]图1为示出根据本发明实施例的燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置的视图;以及
[0025]图2和图3为示出根据本发明实施例的冷却水加热器的内部结构和气流的示意图。
[0026]应该理解,附图不一定按比例绘制,其展示例示本发明基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。如在此所公开的本发明的具体设计特征,包括,例如具体尺寸、方向、位置和形状,将由特定的预期应用和使用环境部分确定。
[0027]在附图中,附图标记贯穿所有附图指代本发明的相同或等同零件。
【具体实施方式】
[0028]在下文中,将详细参考本发明的各种实施例,本发明的示例在附图中示出并且在以下描述。尽管本发明将结合示例性实施例进行描述,但应该理解,本说明书并非旨在将本发明限定到那些示例性实施例。相反,本发明不仅旨在覆盖示例性实施例,而且旨在覆盖可包括在如权利要求所限定的精神和范围内的各种替换、修改、等同物和其他实施例。
[0029]应该理解,如在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语总体上包括机动车辆,诸如包括运动型多功能汽车(SUV)、公共汽车、货车、各种商用车辆的乘用车,包括各种船只和舰船的水运工具,飞行器等等,并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如源自石油之外的资源的燃料)。如在此所提到的,混合动力车辆为具有两种或两种以上动力源的车辆,例如由汽油和电力两者提供动力的车辆。
[0030]在此使用的术语仅是为描述特定实施例的目的,并非旨在限制本发明。如在此使用的单数形式“一种/个”和“该”也旨在包括复数形式,除非上下文另有清楚说明。应进一步理解,当在本说明书中使用时,术语“包括”和/或“包含”,指所述特征、整数、步骤、操作、要素,和/或部件的存在,但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件,和/或其组合的存在或添加。如在此使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列术语的任何或全部组合。
[0031]进一步地,本发明的控制逻辑可实施为在计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介,其中计算机可读介质包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储器设备。计算机可读介质也可分布在联网的计算机系统中,使得计算机可读介质以分布式储存并且执行,例如,通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。
[0032]在本发明中,燃料电池车辆的冷却水加热器在冷却系统和供气系统中共用,使得减少冷起动时间并且即使在冷却水不循环的条件下将冷却水加热器冷却也是可能的。进一步地,在燃料电池车辆的冷停机(CSD)和一般停机中,通过由鼓风机和冷却水加热器执行的两步升温过程来有效去除燃料电池堆中的水分是可能的。
[0033]如本领域技术人员所知,沿着回路供应到燃料电池堆3的冷却水的循环在燃料电池车辆的冷却系统中执行,其中该
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