[0003] 本发明涉及一种排出阀，更具体地，本发明涉及这样一种排出阀，其设置为释放超压而无需单独的减压阀。

[0004] 燃料电池系统是指通过供应至燃料电池堆的氢气与空气中的氧气之间的化学反应来产生电能的系统。燃料电池系统应用于氢能车辆(氢燃料电池车辆)的领域。图1显示了相关技术的燃料电池系统10的示例。参考图1，燃料电池系统10包括：燃料电池堆20、压缩机(未示出)和氢气供应单元30，所述压缩机(未示出)配置为压缩空气并将压缩的空气供应至燃料电池堆20；所述氢气供应单元30配置为将氢气供应至燃料电池堆20。可以将由压缩机压缩的空气供应至燃料电池堆20的阴极21，并且可以将储存在氢气供应单元30中的氢气通过氢气供应管线供应至燃料电池堆20的阳极23。氢气供应阀31和喷射器32可以设置在氢气供应管线中。

[0005] 从燃料电池堆20排出的气体(氢气)在再循环管线41中再循环至燃料电池堆；在再循环管线41中，设置有脱水器60，以去除包含在再循环气体氢气中的冷凝水，设置有排水阀61，以从脱水器中排出冷凝水，设置有排气阀70，以在必要时排出气体，并且设置有减压阀
50，以释放再循环管线41中的超压。

[0006] 在如上所述的相关技术中，燃料电池系统具有与排气阀70或排水阀61分开设置的机械减压阀50，以释放系统中的超压。然而，设置有单独的减压阀50的配置会增加成本和结构的复杂性。

[0007] 因此，需要一种集成阀，通过将减压阀的功能整合到用于排出系统中的气体的阀70或用于排出冷凝水的阀61中来实现该集成阀，从而能够适当地执行以下过程：在正常操作期间排出少量的气体，而在超压的情况下排出大量的气体。

[0056] 应当理解，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，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、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非化石能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如具有汽油动力和电力动力两者的车辆。

[0057] 本文中所用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。还将进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一种或多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。

[0058] 虽然示例性实施方案描述为使用多个单元来执行示例性的过程，但是应当理解，示例性的过程也可以由一个或更多个模块执行。此外，应当理解的是，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件设备，并且该硬件设备被特别编程以执行本文所述的过程。存储器配置为存储模块，并且处理器具体配置为执行所述模块以完成将在下面进一步描述的一个或更多个过程。

[0059] 除非特别声明或从上下文显而易见的，如本文所使用的，术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可被理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非上下文另有明确说明，本文提供的所有数值通过术语“约”来修饰。

[0060] 在下文中，将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

[0061] 首先，以下描述的示例性实施方案是适合于理解根据本发明的排出阀的技术特征的示例性实施方案。然而，本发明不限于应用于以下描述的示例性实施方案，本发明的技术特征不受本文所描述的示例性实施方案的限制，并且可以在本发明的技术范围内实现各种修改。

[0062] 排气阀70可以包括壳体71、芯体73和线圈72，所述芯体73布置在壳体71中，所述线圈72布置在芯体73与壳体71之间。另外，排气阀70可以包括：柱塞74、弹簧75和隔膜76，所述柱塞74布置在壳体71中，以能够通过施加的力而移动；所述弹簧75配置为向下弹性地按压柱塞74；所述隔膜76联接至柱塞74的下端并配置为打开或关闭排出管线42。排出管线42可以包括：进入口43和排出口44，气体通过所述进入口43朝向排气阀70流动；所述排出口44配置为当排气阀70打开时，通过与进入口43连通而将气体排出至外部。

[0063] 参考图2，在关闭状态下，弹簧75可以朝向进入口43按压柱塞74，从而隔膜76可以阻塞进入口43，以防止气体的排出。参考图3，当施加力时，柱塞74和隔膜76通过克服弹簧75的弹力而向上移动，从而打开排出管线42。特别地，进入口43和排出口44彼此连通，使得气体可以流动至外部。

[0064] 在相关技术的排气阀70的情况下，排出的气体的流量是固定的，如图2和图3所示。具有高排出流量的排气阀70在释放再循环管线41中的超压方面是有利的，但是在正常操作期间，可能使燃料的利用率变差或者可能难以控制燃料电池系统10中的氢气浓度。相反，具有低排出流量的排气阀70具有的问题在于：难以迅速释放在再循环管线41中发生的超压。

[0065] 因此，本发明提供了一种改进的排出阀，其通过将减压功能整合到相关技术中的阀中来实现，使得排出阀能够在燃料电池系统10的正常操作条件下以低流量排出气体，并且当在再循环管线41中发生超压时，以高流量排出气体。在下文中，将描述根据本发明的排出阀100。

[0066] 根据本发明的排出阀100可以配置为打开或关闭排出管线42，流体通过所述排出管线42排出。例如，当排出阀100用于燃料电池系统时，排出阀100可以设置在再循环管线41(见图1)中，从燃料电池堆排出的气体通过所述再循环管线41再循环至燃料电池堆，并且排出阀100可以配置为打开或关闭排出管线42，再循环管线41中的流体通过所述排出管线42排出。特别地，排出管线42可以包括：进入口43和排出口44，气体通过所述进入口43朝向排出阀100流动；所述排出口44配置为当排出阀100打开时，通过与进入口43连通而将气体排出至外部。

[0067] 参考图4至图6，根据本发明的排出阀100可以包括阀体200、驱动部300和隔膜500。阀体200可以连接至排出管线42。驱动部300可以布置在阀体200中，以能够竖直地(例如，向上和向下)移动。隔膜500可以联接至驱动部300的下端，并且设置为基于驱动部300的竖直移动而选择性地打开或关闭排出管线42。具体地，竖直方向是基于附图定义的，向上方向指的是驱动部300移动以打开排出管线42的方向，而向下方向指的是隔膜500按压排出管线42中的进入部43以关闭排出管线42的方向。

[0068] 驱动部300设置为在关闭状态(见图4)、第一打开状态(见图5)与第二打开状态(见图6)之间切换，在所述关闭状态(见图4)下，排出管线42通过隔膜500关闭；在所述第一打开状态(见图5)下，排出管线42打开为第一打开程度；在所述第二打开状态(见图6)下，排出管线42打开为大于第一打开程度的第二打开程度。具体地，在关闭状态下，隔膜500可以通过阻塞进入口43来关闭排出管线42。在第一打开状态下，隔膜500的下端可以通过驱动部300的移动而向上移动预定距离X1，以将排出管线42打开为第一打开程度。在第二打开状态下，隔膜500的下端可以通过驱动部300的移动而向上移动预定距离X1+X2，以将排出管线42打开为大于第一打开程度的第二打开程度。

[0069] 如上所述，根据本发明的排出阀100可以利用多级调节阀的打开程度来调节通过排出管线42排出的气体的流量。具体地，当根据本发明的排出阀100应用于燃料电池系统时，在系统正常操作时，如果需要提高燃料的利用率并确保氢气浓度适当，排出阀100可以打开为第一打开状态，以低流量地排出气体。另外，当再循环管线41中发生超压时，排出阀100可以打开为第二打开状态，以迅速释放超压。

[0070] 因此，配置为单个阀的根据本发明的排出阀100既可以如同相关技术中的阀那样操作，又可以如同减压阀那样操作，所述相关技术中的阀排出气体以提高燃料电池系统中燃料的利用率并控制氢气浓度；所述减压阀在超压情况下排出气体以释放超压。当施加力时，驱动部300可以从关闭状态切换为第一打开状态，并且当流体压力等于或大于参考压力时，驱动部300可以通过再循环管线41中的流体压力从第一打开状态切换为第二打开状态。

[0071] 特别地，当系统中发生超压时，再循环管线41中的流体压力可以等于或大于参考压力。当在系统操作时需要排出气体以提高燃料的利用率时，排出阀100可以通过施加的力打开为第一打开状态，以低流量地排出气体。此外，当系统中发生超压时，驱动部300和隔膜500可以通过流动至排出管线42的进入口43的气体的压力而移动，以将排出阀100打开为第二打开状态，以高流量地排出气体。

[0072] 具体的，驱动部300可以包括柱塞310和芯体320。柱塞310可以布置在阀体200中，以能够向上和向下移动。柱塞310可以布置在隔膜500上方。另外，芯体320可以布置在阀体200中，以能够向上和向下移动。芯体320可以布置在柱塞310上方。特别地，在关闭状态下，芯体320可以布置在柱塞310上方并与柱塞310间隔开。

[0073] 同时，根据本发明的排出阀100可以进一步包括第一弹性部610和第二弹性部620。第一弹性部610弹性地向下按压柱塞310。当柱塞310通过施加的力向上移动时，第一弹性部
610可以被压缩。第二弹性部620弹性地向下按压芯体320。当流体压力等于或大于参考压力时，在通过循环管线41中的流体压力使柱塞310向上移动使得芯体320受到压缩而向上移动时，第二弹性部620可以被压缩。

[0074] 换句话说，当再循环管线41中的流体压力等于或大于参考压力时，隔膜500和柱塞310可以通过流体压力向上移动，并且柱塞310可以用克服第二弹性部620的弹力的按压力来按压芯体320，从而移动芯体320。因此，与只有柱塞310移动的第一打开状态相比，可以增加第二打开状态下的打开程度。当流体的压力小于参考压力时，即使施加力，第二弹性部
620也不会被压缩，因此，柱塞310可以移动至芯体320的下端。

[0075] 阀体200可以包括：套筒230和壳体210，所述套筒230配置为容纳驱动部300；所述壳体210布置在套筒230外部，以将线圈220置于套筒230与壳体210之间。套筒230可以包括突出部231，该突出部231从套筒230的内表面突出并配置为支撑芯体320的下端。另外，套筒230可以进一步包括盖部233，该盖部233设置于套筒230的上端处。

[0076] 此外，第一弹性部610的上端可以由突出部231支撑，而第一弹性部610的下端可以由柱塞310上形成阶梯的支撑突起311支撑。因此，当不施加力时，第一弹性部610可以向下按压柱塞310。阶梯部312可以形成在柱塞310的外表面上，并且当柱塞310在第二打开状态下按压芯体320时，可以限制柱塞310的向上移动距离。

[0077] 第二弹性部620的上端可以由盖部233支撑，而第二弹性部620的下端可以由芯部320上形成阶梯的阶梯突起321支撑。因此，当没有超压发生时(例如，流体的压力小于参考压力)，第二弹性部620可以向下按压芯部320。

[0078] 当通过第一弹性部610使驱动部300的柱塞310被向下压缩而移动至最下侧时，排出阀可以处于关闭状态。特别地，排出管线42可以由隔膜500关闭，以防止气体(流体)流动至外部。当柱塞310通过施加的力向上移动，然后柱塞310的向上移动受到由第二弹性部620支撑的芯部320限制时，排出阀可以处于第一打开状态。具体地，排出管线42可以打开至第一打开程度，从而以低流量将流体排出至外部。

[0079] 此外，当通过流体压力使柱塞310向上移动使得芯部320受到压缩而移动至最上侧时，排出阀可以处于第二打开状态。具体地，排出管线42可以打开为第二打开程度，从而以高流量将流体排放至外部。因此，可以释放再循环管线41中的超压。此后，当流体的压力小于参考压力时，柱塞310和芯部320可以向下移动，使得排出阀可以处于第一打开状态或关闭状态。

[0080] 如上所述，根据本发明的排出阀可以利用多级调节阀的打开程度来调节通过排出管线排出的气体的流量。例如，当排出阀应用于燃料电池系统时，在系统正常操作时，如果需要提高燃料的利用率并确保氢气浓度适当，排出阀可以打开为第一打开状态，以低流量地排出气体。另外，当再循环管线中发生超压时，排出阀可以打开为第二打开状态，以迅速释放超压。

[0081] 因此，配置为单个阀的根据本发明的排出阀既可以如同相关技术中的阀那样操作，又可以如同减压阀那样操作，所述相关技术中的阀排出气体以提高燃料电池系统中燃料的利用率并控制氢气浓度；所述减压阀在超压情况下排出气体以释放超压。

[0082] 尽管上面已经描述了本发明的具体的示例性实施方案，但是本发明的精神和范围不限于具体的示例性实施方案，并且本发明所属领域的技术人员可以在不脱离权利要求中公开的本发明的主题的情况下对本发明进行各种修改和改变。

[0083] 根据本发明的排出阀可以利用多级调节阀的打开程度来调节通过排出管线排出的气体的流量。例如，当排出阀应用于燃料电池系统时，在系统正常操作时，如果需要提高燃料的利用率并确保氢气浓度适当，排出阀可以打开为第一打开状态，以低流量地排出气体。另外，当再循环管线中发生超压时，排出阀可以打开为第二打开状态，以迅速释放超压。

[0084] 因此，配置为单个阀的根据本发明的排出阀既可以如同相关技术中的阀那样操作，又可以如同减压阀那样操作，所述相关技术中的阀排出气体以提高燃料电池系统中燃料的利用率并控制氢气浓度；所述减压阀在超压情况下排出气体以释放超压，从而降低成本并简化燃料电池系统的配置。