回路包括冷却水栗1、冷却水加热器2、燃料电池堆3、散热器4和冷却水流量控制阀5 (按照这个顺序)，并且通过回路供应到燃料电池堆3的空气的供应和排放在燃料电池车辆的供气系统中执行，其中该回路包括鼓风机6、空气加湿器
7、燃料电池堆3、空气加湿器7和排气口(按照这个顺序)(参见图1)。
[0034]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配置图。
[0035]参考图1，旁通流动路径11被制成从连接在鼓风机6和加湿器7之间的第一供气管线10分岔，其中从鼓风机6排出的空气在未穿过加湿器7的情况下，通过旁通流动路径11被排到燃料电池堆3 (即，通过远离加湿器7绕道或绕过加湿器7)。
[0036]旁通流动路径11被制成通过穿过冷却水加热器2连接到燃料电池堆3的入口。
[0037]即是说，旁通流动路径11的一端连接到在鼓风机6与加湿器7之间的第一供气管线10，并且旁通流动路径11的另一端连接到被连接在加湿器7与燃料电池堆3之间的第二供气管线12。
[0038]在此情况下，用于控制从鼓风机6排出的空气的流向的气流控制阀13安装在旁通流动路径11和第一供气管线10之间。
[0039]气流控制阀13优选为连接在旁通流动路径11与第一供气管线10之间的三通阀。气流控制阀13将从鼓风机6排出的空气引导到加湿器7或到旁通流动路径11。
[0040]通过气流控制阀13流入旁通流动路径的空气在穿过冷却水加热器2时被加热并且然后被供应到燃料电池堆3。气流控制阀13可由控制阀门操作的致动器、控制器等操作。
[0041]参考图2和图3，冷却水加热器2配置成包括通过使冷却水管线循环而使冷却水流入燃料电池堆3的加热器主体20，和内置在加热器主体20中用以加热流入加热器主体20的冷却水的多个加热元件21。
[0042]加热元件21可以制成直管的形状，其中该直管具有围绕在其中形成的空气流动路径21a的环状截面。
[0043]在此情况下，加热元件21布置成在加热器主体20中横向延伸，并且加热元件21的两端分别固定地接装到加热器主体20的左表面和右表面。加热元件21整体连接到旁通流动路径11，使得空气可在加热元件21的空气流动路径21a与旁通流动路径11之间流动。
[0044]空气在加热元件21的空气流动路径21a中流动的方向与冷却水在加热器主体20中流动的方向彼此成直角。
[0045]在此情况下，在加热器主体20中流动的冷却水在流到加热元件21外部时，由于加热元件21生成的热而被加热。这使得加热器2，即使在冷却水停止流动时，即冷却水栗1停止驱动时，仍能够运行。当冷却水栗1停止驱动时，加热器2的冷却产生于由冷却水的自然对流而引起的冷却和由加热元件21内部的空气流动路径21a中流动的空气的循环而引起的冷却。
[0046]例如，加热元件21为利用电阻产热的绝缘体，并且加热元件21的表面可配置成是防水的。加热器主体20具有用于使冷却水流入的冷却水进口和用于使冷却水排出的冷却水出口。冷却水进口和冷却水出口分别在加热器主体20的前表面和后表面形成。例如，用于防止加热元件21由于冷却水流动等而移动并且用于支承加热元件21的组件可内置于加热器主体20中。
[0047]在下文中，将描述根据燃料电池车辆运行条件在供气装置中的空气流动。
[0048]首先，当燃料电池车辆由正常动力驱动时，气流控制阀13关闭旁通流动路径11并打开第一供气管线10，使得形成朝向加湿器7的空气流动(参见图1的①)。
[0049]在此情况下，在鼓风机6中升温的空气通过穿过加湿器7被加湿，然后被供应到燃料电池堆3。
[0050]接下来，在燃料电池车辆的冷起动和再生制动中，或者在燃料电池车辆的CSD和一般停机中，气流控制阀13打开旁通流动路径11并关闭第一供气管线10，使得形成朝向冷却水加热器2的空气流动(参见图1的②)。
[0051]在此情况下，在鼓风机6中升温的空气在穿过冷却水加热器2的加热元件21内部时被加热，使得空气的温度再次升高。通过鼓风机6和冷却水加热器2加热两次的空气使燃料电池堆3的内部在适当的时间，例如在燃料电池车辆的冷起动中或CSD和一般停机中，迅速变热。
[0052]因此，冷却水的温度和空气的温度在冷起动中同时升高，使得用于燃料电池车辆冷起动的时间可减少。进一步地，在燃料电池车辆的CSD和一般停机中，通过温度被加热两次的高温空气可有效去除燃料电池堆内部的水分。
[0053]另外，在燃料电池车辆的再生制动中，在不使用冷却水栗1强制循环冷却水的情况下，通过由冷却水的自然对流而引起的冷却和由穿过加热元件21内部的空气流动路径21a的空气的循环而引起的冷却，可将冷却水加热器2冷却。
[0054]本发明已经参照其示例性实施例进行了详细描述。然而，本领域的技术人员应该认识到，在不背离本发明的原则和精神的情况下，在这些实施例中可作出改变，其中本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置，其包括: 被制成从第一供气管线分岔的旁通流动路径，其中所述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所述燃料电池堆的空气加湿的加湿器之间，并且 所述旁通流动路径使从所述鼓风机排出的空气绕过所述加湿器而穿过所述冷却水加热器然后被供应到所述燃料电池堆。2.根据权利要求1所述的供气装置，其中所述第一供气管线配置有用于在所述旁通流动路径与所述第一供气管线之间连接的气流控制阀，并且 所述气流控制阀控制从所述鼓风机中排出的空气的流向。3.根据权利要求2所述的供气装置，其中所述气流控制阀关闭所述旁通流动路径并且打开所述第一供气管线，使得从所述鼓风机排出的空气通过所述加湿器流入所述燃料电池堆中，或者所述气流控制阀打开所述旁通流动路径并且关闭所述第一供气管线，使得从所述鼓风机排出的空气绕过所述加湿器通过所述冷却水加热器流入所述燃料电池堆。4.根据权利要求2所述的供气装置，其中，在所述燃料电池车辆的冷起动中，所述气流控制阀打开所述旁通流动路径并且关闭所述第一供气管线，使得从所述鼓风机排出的温度升高的空气绕过所述加湿器通过所述冷却水加热器流入所述燃料电池堆。5.根据权利要求2所述的供气装置，其中，在所述燃料电池车辆的冷停机(CSD)或停机中，所述气流控制阀打开所述旁通流动路径并且关闭所述第一供气管线，使得从所述鼓风机排出的温度升高的空气绕过所述加湿器通过所述冷却水加热器流入所述燃料电池堆。6.根据权利要求1所述的供气装置，其中所述旁通流动路径将从所述鼓风机排出、穿过所述冷却水加热器的空气通过连接在所述加湿器与所述燃料电池堆之间的第二供气管线供应到所述燃料电池堆。7.根据权利要求1所述的供气装置，其中所述冷却水加热器将供应到所述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所述加热器主体中用以加热流入所述加热器主体的冷却水的至少一个加热元件，并且 其中连接到所述旁通流动路径的空气流动路径在所述加热元件的内部形成。8.一种减少燃料电池车辆的冷起动时间的方法，其包括以下步骤: 设置所述燃料电池车辆的使用冷却水加热器的供气装置； 形成从第一供气管线分岔的所述供气装置的旁通流动路径，其中所述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所述燃料电池堆的空气加湿的加湿器之间，以及 使从所述鼓风机排出的空气绕过所述加湿器而穿过所述供气装置的冷却水加热器然后被供应到所述燃料电池堆。
【专利摘要】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，该装置可以有效减少燃料电池车辆的冷起动时间并且可以在燃料电池车辆的冷停机(CSD)中有效去除燃料电池堆中的水分。在该供气装置中，形成有从第一供气管线分岔的旁通流动路径，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。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。
【IPC分类】B60L11/18, H01M8/04
【公开号】CN105322203
【申请号】CN201410799757
【发明人】韩秀东, 金炯国
【申请人】现代自动车株式会社
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年12月18日
【公告号】DE102014225381A1, US20160036072