[发明专利]压缩氢加注控制阀

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于加注操作的控制阀。尤其是，本发明涉及用于压缩氢系统的控制阀和用于加注压缩氢系统的方法。

背景技术

燃料电池功率系统已经被提出作为用于电动车辆和各种其它应用的一种清洁、有效和环保的功率源。一种类型的燃料电池功率系统使用质子交换膜（PEM）来催化地促进燃料（例如氢）和氧化剂（例如空气或氧气）的反应从而产生电。通常，燃料电池功率系统具有一个以上的燃料电池，该燃料电池包括阳极和阴极，PEM位于阳极和阴极之间。阳极接收氢气，阴极接收氧气。氢气在阳极中离子化，以产生自由氢离子和电子。氢离子通过电解质到达阴极。氢离子与阴极中的氧和电子反应，产生作为副产物的水。来自阳极的电子不能够通过PEM，在被送到阴极之前被引导通过负载来做功。所述功用于操作车辆。在燃料电池堆中组合很多燃料电池以产生所需的功率。

用于燃料电池功率系统的氢气可以与车辆分开处理并存储在填充站等。氢气可以从填充站被输送至车辆上的高压容器或贮存器，以根据需要提供所需的氢气给燃料电池系统。高压容器通常分成以下四种类型之一：具有全金属结构的I型容器；具有金属衬里结构的II型容器，带有纤维玻璃环箍包绕；具有金属衬里结构的III型容器，带有复合全包绕；和具有塑料衬里结构的IV型容器，带有复合全包绕。

当前的燃料电池车辆的加注操作由加注站控制（例如，停止）。传统的车辆和燃料电池系统没有配备成控制来自外部源的燃料的传输。例如，当氢存储系统在加注操作期间是“规格之外”（例如，温度高于适当范围）时，车辆不能够独立于填充站而中断加注。

某些系统包括能够关闭的阀以便防止燃料传输到系统中。然而，在关闭的阀上可能累积压力差，并且在高的压力差下致动阀将减少阀的操作寿命。

期望发展一种填充控制系统，其具有阀，在不关闭燃料管线的情况下控制加注操作。

发明内容

根据本发明，发现了一种填充控制系统，其具有阀，在不关闭燃料管线的情况下控制加注操作。

在一个实施例中，一种填充控制系统包括：燃料存储容器；燃料入口，该燃料入口与燃料存储容器流体连通以提供燃料源和燃料存储容器之间的流体连通；以及填充控制阀，该填充控制阀设置在燃料入口和燃料存储容器之间并与燃料入口和燃料存储容器流体连通，填充控制阀的致动造成填充控制阀的上游压力水平类似于燃料存储容器已满的情况。

在另一实施例中，一种填充控制系统包括：燃料存储容器；燃料电池堆，该燃料电池堆与燃料存储容器流体连通以便从燃料存储容器接收燃料供给；流处理单元，该流处理单元与燃料存储容器和燃料电池堆流体连通，以便在至少燃料存储容器和燃料电池堆之间引导燃料流；燃料入口，该燃料入口与流处理单元流体连通，以便通过流处理单元提供燃料源和燃料存储容器之间的流体连通；以及填充控制阀，该填充控制阀设置在燃料入口和流处理单元之间并与燃料入口和流处理单元流体连通，填充控制阀的致动造成填充控制阀上游的压力水平类似于燃料存储容器已满的情况。

本发明还提供控制填充操作的方法。

一种方法包括以下步骤：致动填充控制阀，在填充控制阀的上游产生压力水平，该压力水平类似于燃料存储容器已满的情况；检测填充控制阀上游的压力水平；以及响应于检测填充控制阀上游的压力水平而调节输送到填充控制阀的燃料的流率。

此外，本发明还涉及以下技术方案。

1. 一种填充控制系统，包括：

燃料存储容器；

燃料入口，所述燃料入口与所述燃料存储容器流体连通，以便提供燃料源和所述燃料存储容器之间的流体连通；以及

设置在所述燃料入口和所述燃料存储容器之间并与所述燃料入口和所述燃料存储容器流体连通的填充控制阀，所述填充控制阀的致动造成所述填充控制阀上游的压力水平类似于所述燃料存储容器已满的情况。

2. 如技术方案1所述的填充控制系统，其中，所述燃料存储容器是用于存储氢的高压容器。

3. 如技术方案1所述的填充控制系统，其中，所述燃料入口包括用于容纳分配设备的容纳装置，以便提供所述燃料源和所述燃料入口之间的流体连通。

4. 如技术方案1所述的填充控制系统，其中，所述填充控制阀是动力阀。

5. 如技术方案4所述的填充控制系统，其中，所述填充控制阀包括接收控制信号的控制输入，所述控制信号操作为致动所述填充控制阀。

6. 如技术方案1所述的填充控制系统，其中，所述填充控制阀包括形成于其中的泄放路径，所述泄放路径与所述燃料入口和所述燃料存储容器流体连通。