KR100519160B1 - Automatically controlled polymer electrolyte membrane fuel cell power generation system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분자 전해질 연료전지 본체를 발전의 목적으로 이용함에 있어서 이를 운전하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지의 외부에서 인가되는 부하의 양에 따라 연료전지 본체에 공급되는 반응가스량 및 냉각수량을 자동적으로 제어함으로써 전체 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템의 연료 이용 효율을 향상시키고 연료전지 본체의 열관리를 통한 전체 발전 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a device for operating the polymer electrolyte fuel cell body for the purpose of power generation, and more particularly, the amount of reaction gas supplied to the fuel cell body and cooling depending on the amount of load applied from the outside of the fuel cell. The present invention relates to an operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system capable of improving the fuel utilization efficiency of an entire polymer electrolyte fuel cell power generation system by automatically controlling the quantity, and improving the stability of the entire power generation system through thermal management of the fuel cell body.

본 발명의 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템은 수냉식 내부 가습형 고분자 전해질 연료전지 본체, 연료 공급 제어를 위한 외부 제어형 가스 공급량 조절기, 냉각수 공급 제어를 위한 외부 제어형 펌프, 외부 부하 감지를 위한 전류센서, 연료전지 본체 온도 감지를 위한 열전대, 각 제어 로직(logic)에 의한 시스템 제어 및 연산을 수행하는 주제어기, 주제어기와 운전용 부품간의 제어 신호를 변환해주는 신호변환기 및 모든 제어 명령 및 운전용 부품의 조작을 한 화면에서 수행할 수 있는 터치 스크린(touch screen) 등의 주요 부품과 기타 구성 부품으로 이루어진 것이다.The operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system of the present invention includes a water-cooled internal humidifying polymer electrolyte fuel cell body, an externally controlled gas supply regulator for fuel supply control, an externally controlled pump for cooling water supply control, a current sensor for external load detection, Thermocouple for sensing the temperature of fuel cell body, main controller performing system control and operation by each control logic, signal converter converting control signal between main controller and driving parts, and operation of all control commands and driving parts It consists of the main parts and other components such as a touch screen (touch screen) that can be performed on one screen.

Description

운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템{Automatically controlled polymer electrolyte membrane fuel cell power generation system} Automatically controlled polymer electrolyte membrane fuel cell power generation system

본 발명은 고분자 전해질 연료전지 본체를 발전의 목적으로 이용함에 있어서 이를 운전하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지의 외부에서 인가되는 부하의 양에 따라 연료전지 본체에 공급되는 반응가스량 및 냉각수량을 자동적으로 제어함으로써 전체 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템의 연료 이용 효율을 향상시키고 연료전지 본체의 열관리를 통한 전체 발전 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a device for operating the polymer electrolyte fuel cell body for the purpose of power generation, and more particularly, the amount of reaction gas supplied to the fuel cell body and cooling depending on the amount of load applied from the outside of the fuel cell. The present invention relates to an operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system capable of improving the fuel utilization efficiency of an entire polymer electrolyte fuel cell power generation system by automatically controlling the quantity, and improving the stability of the entire power generation system through thermal management of the fuel cell body.

일반적으로, 연료전지는 수소 혹은 수소를 함유하는 연료 가스 및 산소 혹은 공기 등의 산화제 가스를 이용하여 전기화학적으로 전기를 발생시키는 장치로서 전기화학적 반응을 유도하는 전해질의 종류에 따라 여러 가지 형태가 존재한다.In general, a fuel cell is an apparatus for generating electricity electrochemically using a fuel gas containing hydrogen or hydrogen and an oxidant gas such as oxygen or air, and there are various forms depending on the type of electrolyte for inducing an electrochemical reaction. do.

종래의 도 1 은 대한민국 특허 출원 98-13785호에 도시된 종래의 고분자 전해질 연료전지 운전 설비용 가스 공급 장치로서 종래의 장치는 연료전지 본체(6)를 발전의 목적으로 운전함에 있어서 연료 및 산화제 가스를 가스 인입관(1)을 통해 유입시키고 역류 방지 밸브(2) 및 연료 유량계(3)를 통하여 가습병(4)에서 반응 가스에 수분을 공급하고 가습된 반응 가스를 본체 공급관(5)을 거쳐 연료전지 본체(6)에 공급하며 반응 잔여 가스는 배출관(7) 및 후압 조절기(8)를 거쳐 외부로 배출되도록 구성되어 있다. 한편, 연료전지 본체(6) 및 가습병(4)은 각각의 연료전지 본체 가열기(12)와 가습병 가열기(9), 각각의 열전대(13),(10)로서 사전에 설정된 온도로 운전하며 운전 온도는 각각의 온도 조절기(14),(11)로 조절된다.1 is a gas supply device for a conventional polymer electrolyte fuel cell operating facility shown in Korean Patent Application No. 98-13785. The conventional device is a fuel and oxidant gas for driving the fuel cell body 6 for power generation purposes. Is introduced through the gas inlet pipe (1), water is supplied to the reaction gas from the humidification bottle (4) through the non-return valve (2) and the fuel flow meter (3), and the humidified reaction gas is passed through the main body supply pipe (5). It supplies to the fuel cell main body 6, and the reaction residual gas is discharged | emitted outside through the discharge pipe 7 and the back pressure regulator 8. On the other hand, the fuel cell body 6 and the humidification bottle 4 operate at a predetermined temperature as the fuel cell body heater 12 and the humidification bottle heater 9 and the respective thermocouples 13 and 10. The operating temperature is controlled by the respective temperature controllers 14 and 11.

그리고, 외부 가습형 고분자 전해질 연료전지 본체(6)는 가습병(4)에 의해 외부에서 반응 가스를 가습하여 공급하고 고분자 전해질 연료전지 본체의 적정 운전 온도인 약 80℃로 운전될 수 있도록 외부에서 별도의 가열원인 연료전지 본체 가열기(12) 및 가습병 가열기(9)가 필요한 소형 외부 가습형 고분자 전해질 연료전지 본체이다. 또한, 도 1 의 종래 가스 공급 장치는 연료 및 산화제 가스의 공급이 유량계(3)에 의해서 수동적으로 조절되는 시스템이다.In addition, the external humidification type polymer electrolyte fuel cell body 6 is supplied from the outside to humidify the reaction gas from the outside by the humidification bottle 4, and to be operated at an appropriate operating temperature of about 80 ° C. of the polymer electrolyte fuel cell body. A small external humidification type polymer electrolyte fuel cell body requiring a fuel cell body heater 12 and a humidification bottle heater 9 as separate heating sources. 1 is a system in which the supply of fuel and oxidant gas is manually controlled by the flow meter 3.

이와 같이 구성된 종래의 연료전지 운전 설비용 가스 공급 장치에 있어서는 별도의 냉각 장치가 없어 대용량 고분자 전해질 연료전지 본체의 운전시 발생하는 과열 현상을 방지할 수 없고 반응 가스를 가습하는 외부 가습병 및 연료전지 본체의 가열에 별도의 에너지가 소비되며, 연료전지 본체에 공급되는 연료 및 산화제 가스량은 수동으로 조절되어 외부 인가 부하량의 변화 혹은 시스템 이상에 따른 연료 부족이나 고갈 현상 발생시 연료전지 본체의 안정성의 확보가 곤란하다는 문제점이 있었다.The conventional gas supply device for a fuel cell operating facility configured as described above does not have a separate cooling device to prevent overheating occurring during operation of a large-capacity polymer electrolyte fuel cell main body, and external humidification bottles and fuel cells to humidify the reaction gas. Separate energy is consumed to heat the main body, and the amount of fuel and oxidant gas supplied to the main body of the fuel cell is manually controlled to ensure the stability of the main body of the fuel cell in case of fuel shortage or exhaustion due to a change in externally applied load or system failure. There was a problem that was difficult.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 고분자 전해질 연료전지 본체를 발전의 목적으로 운전함에 있어서 외부에서 인가되는 부하량의 변화에 따라 시스템이 자동으로 이를 감지하여 연료 가스 및 산화제 가스를 제어하여 공급하는 시스템을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to automatically detect the fuel gas and oxidant in accordance with the change of the load applied from the outside in operating the polymer electrolyte fuel cell body for the purpose of power generation The present invention provides a system for controlling and supplying gas.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고분자 전해질 연료전지 본체를 발전의 목적으로 운전함에 있어서 외부에서 인가되는 부하량의 증가에 따른 본체의 과열 현상을 방지하기 위해서 연료전지 본체의 온도를 자동으로 감지하고 적정 온도로 운전될 수 있도록 냉각수량을 제어하여 공급하는 시스템을 제공한다.In addition, another object of the present invention is to automatically detect the temperature of the fuel cell body in order to prevent the overheating of the body according to the increase in the load applied from the outside in operating the polymer electrolyte fuel cell body for the purpose of power generation It provides a system for controlling and supplying the amount of cooling water so that it can be operated.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 고분자 전해질 연료전지 본체를 발전의 목적으로 운전함에 있어서 각종 운전용 부품들을 하나의 운전 화면에서 조작하고 모니터링 할 수 있는 시스템을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a system that can operate and monitor the various operating components in one operation screen in operating the polymer electrolyte fuel cell body for the purpose of power generation.

그리고, 고분자 전해질 연료전지 본체를 발전의 목적으로 운전함에 있어서 외부에서 반응 가스를 가습하기 위한 가습병을 제거하고 연료전지 본체의 발열 에너지를 반응 가스 가습에 활용하는 시스템을 제공하는 것이다.In addition, to operate the polymer electrolyte fuel cell main body for the purpose of power generation, to provide a system for removing the humidification bottle for humidifying the reaction gas from the outside and utilizing the exothermic energy of the fuel cell body for the reaction gas humidification.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템은 수냉식 내부 가습형 고분자 전해질 연료전지 본체, 연료 공급 제어를 위한 외부 제어형 가스 공급량 조절기, 냉각수 공급 제어를 위한 외부 제어형 펌프, 외부 부하 감지를 위한 전류센서, 연료전지 본체 온도 감지를 위한 열전대, 각 제어 로직(logic)에 의한 시스템 제어 및 연산을 수행하는 주제어기, 주제어기와 운전용 부품간의 제어 신호를 변환해주는 신호변환기 및 모든 제어 명령 및 운전용 부품의 조작을 한 화면에서 수행할 수 있는 터치 스크린(touch screen) 등의 주요 부품과 기타 구성 부품으로 이루어져 있으며 상기한 모든 것을 하나의 콘트롤 패널에 내장시킨 시스템을 제공함에 의해 달성된다. In order to achieve the above object, the present invention provides an operation controlled polymer electrolyte fuel cell power generation system including a water-cooled internal humidifying polymer electrolyte fuel cell body, an externally controlled gas supply regulator for fuel supply control, an externally controlled pump for cooling water supply control, and an external device. Current sensor for load sensing, thermocouple for sensing the temperature of fuel cell body, main controller performing system control and calculation by each control logic, signal converter converting control signal between main controller and operating parts and all control It consists of main components such as touch screen and other components that can perform command and operation parts operation on one screen, and is achieved by providing a system in which all of the above are integrated in one control panel. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전용 반응 가스 공급 제어 개념도를 도시한 것으로서, 반응 가스 공급 유량의 제어는 연료전지의 외부에서 인가되는 부하를 전류량으로 감지하는 외부 부하 감지 단계(21), 감지된 전류량에 대하여 사전에 프로그래밍된 연산식에 의하여 반응 가스 공급량을 연산하는 부하별 반응 가스 공급량 연산단계(22), 연산된 공급량으로 실제로 가스량을 제어하는 반응가스 공급량 실제어 단계(23), 제어되는 반응 가스 공급량을 화면상에 나타내는 반응가스 공급량 표시단계(24) 그리고 외부 부하의 변화에 따른 이의 반복으로 이루어진다2 is a conceptual diagram illustrating a reactive gas supply control for operating a polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention. The control of the reactive gas supply flow rate may include an external load sensing step 21 of detecting a load applied from the outside of the fuel cell as a current amount; Reaction gas supply amount calculation step 22 for calculating a reaction gas supply amount based on a pre-programmed calculation formula for the sensed current amount, and a reaction gas supply amount actual word step 23 for actually controlling the gas amount with the calculated supply amount. Reaction gas supply amount display step 24 showing the reactant gas supply amount to be displayed on the screen and its repetition according to the change of the external load

도 3 은 상기한 개념에 의하여 구성된 반응가스 공급 제어 시스템 구성도를 도시한 것으로서, 내부 가습형 고분자 전해질 연료전지 본체(30)에 인가되는 외부 부하(39)는 전류량의 형태로 전류센서(38)에 의해 감지되고 감지된 신호는 주제어기(35)에 공급된다. 주제어기(35)는 사전에 프로그래밍된 전류대 연료 공급량 연산식에 의하여 반응가스 공급량을 연산하고 연산된 결과를 반응가스량 조절기 전원 공급부(37)를 통하여 연료량 조절기(33) 및 산화제량 조절기(34)에 공급한다. 반응가스 인입관(1)을 통해 공급되는 연료 및 산화제 가스는 연료 제어 밸브(31) 및 산화제 제어 밸브(32)를 통해 연료량 조절기(33) 및 산화제량 조절기(34)로 제어되어 역류 방지 밸브(2)를 거쳐 연료전지 본체(30)로 공급되고 가스 배출관(7)을 통해 배출된다.3 is a block diagram of a reaction gas supply control system configured according to the above concept, wherein the external load 39 applied to the internal humidifying polymer electrolyte fuel cell main body 30 has a current sensor 38 in the form of a current amount. And the sensed signal is supplied to the main controller 35. The main controller 35 calculates the reaction gas supply amount according to a pre-programmed current versus fuel supply calculation formula, and calculates the calculated result through the fuel amount regulator 33 and the oxidant amount regulator 34 through the reaction gas amount regulator power supply 37. To feed. The fuel and oxidant gas supplied through the reaction gas inlet pipe 1 are controlled by the fuel amount regulator 33 and the oxidant amount regulator 34 through the fuel control valve 31 and the oxidant control valve 32 to prevent the backflow valve ( It is supplied to the fuel cell body 30 via 2) and discharged through the gas discharge pipe 7.

도 4 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 본체 운전 온도 곡선도를 도시한 것으로서, 연료전지 본체 운전 온도 분포 곡선으로 횡축은 적층된 단위 전지 번호축(40)을, 종축은 단위 전지 온도축(41)을 나타낸다. 고분자 전해질 연료전지는 운전중 온도 분포 곡선(42)과 같이 적층된 단위 전지 순서대로 정상과 골이 반복되는 형상의 온도 분포를 보이며 이 곡선은 각각의 단위 전지 온도(Tn)(47)로 이루어지고 최고 운전 온도(Tm)(45) 및 평균 운전 온도(Ta)(43)를 갖는다. 한편, 이러한 온도 분포는 Tm(45)이 한계 운전 온도(Tl)(46)을 초과하지 않고 평균 운전 온도(Ta)(43)가 설정 평균 운전 온도(Ts)(44)에 근접하도록 조절되어야 한다.4 is a diagram illustrating a temperature curve of a polymer electrolyte fuel cell main body operating temperature of the present invention, wherein a horizontal axis represents a unit cell number axis 40 stacked in a fuel cell main body operating temperature distribution curve, and a vertical axis represents a unit cell temperature axis 41. Indicates. The polymer electrolyte fuel cell exhibits a temperature distribution in the shape of repeating normal and valley in the order of stacked unit cells such as the temperature distribution curve 42 during operation, and the curve is composed of the respective unit cell temperatures (Tn) 47. Has a maximum operating temperature (Tm) 45 and an average operating temperature (Ta) 43. On the other hand, this temperature distribution should be adjusted so that the Tm 45 does not exceed the threshold operating temperature Tl 46 and the average operating temperature Ta 43 is close to the set average operating temperature Ts 44. .

도 5 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전용 온도 제어 개념도로서, 운전중 연료전지 본체의 온도 제어는 Ts(44) 및 Tl(46)의 값을 설정하는 Ts,Tl의 설정단계(50), 각 단위 전지 혹은 본체의 단위부 온도를 감지하는 단위전지 온도(Tn) 감지 단계(51), 본체의 평균 온도 및 최고값을 연산하는 Ta,Tm 연산단계(52), Ta,Tm과 Ts,Tl을 각각 비교 연산하는 Ta,Tm과 Ts,Tl 비교 연산 단계(53), Ta>Ts 혹은 Tm>=Tl의 경우(531) 펌프를 전원 차단하는 펌프 전원 차단 단계(55), 이후의 펌프 실제어 단계(56), 각 온도 지수 표시 단계(57), 본체의 운전 온도 변화에 따른 이의 반복으로 이루어진다.5 is a conceptual diagram of temperature control for the operation of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention, wherein the temperature control of the fuel cell main body during operation is performed by setting the Ts, Tl to set the values of Ts 44 and Tl 46; Unit cell temperature (Tn) detection step 51 for detecting the temperature of each unit cell or unit unit, Ta, Tm calculation step 52 for calculating the average temperature and the highest value of the body, Ta, Tm and Ts, Tl A comparison operation step of Ta, Tm and Ts, Tl for comparing and calculating the step 53, and in the case of Ta> Ts or Tm> = Tl (531), the pump power-off step 55 for turning off the pump, the actual pump after Step 56, each temperature index display step 57, the repetition thereof in accordance with the operating temperature change of the main body.

도 6 은 상기한 제어 개념에 의하여 구성된 운전 온도 제어 시스템 구성도로서, 연료전지 본체(30)의 운전 온도는 각 단위부에 설치된 열전대(61)로 감지되고 이 신호는 주제어기(35)에서 받아 평균 운전 온도(Ta) 및 최고 운전 온도(Tm)를 연산한다. 연산된 값들은 터치 스크린(36)상에서 사전에 설정된 설정 평균 온도(Ts) 및 한계 운전 온도(Tl)값과 다시 비교, 연산 작업을 수행하고 도 5 의 (531)경우에 해당하면 냉각 펌프(62)의 공급 유량을 제어하여 본체(30)에 냉각수를 공급한다. 연료전지 본체(30)에서 배출된 냉각수는 열교환기(63)에서 냉각팬(64)에 의해 열교환되어 냉각수 집수조(65)에 모인다. 냉각수 집수조(65) 온도는 열전대(66)에 의해 점검하여 사전에 설정된 온도보다 높게되면 냉각팬(64)을 조절하여 관리한다.6 is a configuration diagram of the operating temperature control system configured according to the above-described control concept, in which the operating temperature of the fuel cell body 30 is detected by a thermocouple 61 installed in each unit, and the signal is received by the main controller 35. The average operating temperature Ta and the maximum operating temperature Tm are calculated. The calculated values are compared with the preset set average temperature Ts and the limit operation temperature Tl on the touch screen 36 to perform the calculation operation, and the cooling pump 62 corresponds to the case of (531) of FIG. 5. ) Is supplied to the cooling water to the main body 30 by controlling the supply flow rate. Cooling water discharged from the fuel cell body 30 is heat-exchanged by the cooling fan 64 in the heat exchanger 63 and collected in the cooling water collection tank 65. The temperature of the cooling water collection tank 65 is checked by the thermocouple 66 and is controlled by adjusting the cooling fan 64 when the temperature is higher than a preset temperature.

도 7 은 상기한 고분자 전해질 연료전지 운전용 반응 가스 공급 제어 시스템 및 운전 온도 제어 시스템을 제어하는 주제어 시스템 구성도를 나타낸 것으로서, 주제어기(35)는 전원을 공급하는 주제어기 전원 공급장치(71), 각종 제어 연산을 수행하는 주제어 연산기(72), 각종 제어용 부품의 디지털 신호를 주고 받는 디지털 신호 입출력기(73), 각 제어용 부품의 아날로그 신호를 받아 디지털 신호로 변환, 주제어 연산기(72)에 공급하는 아날로그/디지털 신호 입력기(74), 주제어 연산기(72)의 디지털 명령 신호를 아날로그 신호로 변환, 각 제어용 부품에 공급하는 디지털/아날로그 신호 출력기(75), 온도신호를 디지털 신호로 변환하여 연산기에 공급하는 온도 신호 입력기(76)로 구성된다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a main control system for controlling a reaction gas supply control system and an operating temperature control system for operating a polymer electrolyte fuel cell, and the main controller 35 supplies a main controller power supply 71 for supplying power. , A main control unit 72 for performing various control operations, a digital signal input / output unit 73 for transmitting and receiving digital signals of various control components, receiving an analog signal of each control component, converting it into a digital signal, and supplying it to the main control unit 72. Converts the digital command signal of the analog / digital signal input unit 74, the main control unit 72 into an analog signal, a digital / analog signal output unit 75 for supplying each control component, and converts a temperature signal into a digital signal It consists of a temperature signal input device 76 to supply.

상기, 디지털 신호 입출력기(73)에는 비상정지 버튼(77), 연료 제어 밸브(31), 산화제 제어 밸브(32), 반응 가스량 조절기 전원 공급부(37), 냉각수 펌프 전원 단자(621)가 연결되어 각 제어용 부품 전원의 공급 및 차단을 제어하고 아날로그/디지털 신호 입력기(74)에는 연료량 조절기 출력 단자(331), 산화제량 조절기 출력 단자(341), 연료전지 본체(30), 전류센서(38)가 연결되어 연료전지 본체 및 각 운전용 제어 부품으로부터 운전 제어값을 받아들여 주제어 연산기(72)에서 그 값들로 연산 작업을 수행하고 터치 스크린(36) 상에 제어값을 표시한다. 이때, 연료전지 본체 전압은 디지털 신호 변환 전에 적정 범위의 전압값으로의 변환을 위해 전압/전압 신호 변환기(78)를 통과하도록 구성한다. 디지털/아날로그 신호 출력기(75)에는 연료량 조절기 입력단자(332), 산화제량 조절기 입력단자(342), 냉각수 펌프 입력 단자(622)가 연결되어 사전에 연산기(72)에 내장된 명령 혹은 터치 스크린(36)상에서 부여되는 명령 신호로 각 운전용 제어부품을 제어한다. 이때, 반응 가스량 조절기 입력단자(332,342) 및 냉각수 펌프 입력 단자(622)에 공급되는 명령 신호는 적정 형태 및 적정 범위의 신호로 변환하는 신호 변환기(79)를 통과하도록 구성한다. 마지막으로 온도 신호 입력부(76)에는 열전대(61)가 연결되어 연료전지 본체 각 단위부의 온도 신호를 공급한다.The emergency stop button 77, the fuel control valve 31, the oxidant control valve 32, the reactive gas amount regulator power supply 37, and the coolant pump power terminal 621 are connected to the digital signal input / output 73. It controls the supply and interruption of each control component power supply, and the analog / digital signal input unit 74 has a fuel amount regulator output terminal 331, an oxidant amount regulator output terminal 341, a fuel cell body 30, and a current sensor 38. It is connected to receive the operation control value from the fuel cell body and each operation control component, the main controller 72 performs arithmetic operation with the values and displays the control value on the touch screen 36. At this time, the fuel cell body voltage is configured to pass through the voltage / voltage signal converter 78 for conversion to a voltage value in the appropriate range before the digital signal conversion. The digital / analog signal output unit 75 is connected to the fuel level regulator input terminal 332, the oxidant amount regulator input terminal 342, and the coolant pump input terminal 622, so that a command or a touch screen previously built in the calculator 72 is connected. Each operation control part is controlled by the command signal given in 36). In this case, the command signals supplied to the reaction gas amount regulator input terminals 332 and 342 and the coolant pump input terminal 622 are configured to pass through a signal converter 79 that converts the signals into a proper form and a suitable range. Finally, the thermocouple 61 is connected to the temperature signal input unit 76 to supply a temperature signal of each unit of the fuel cell body.

도 8 은 상기한 고분자 전해질형 연료전지 본체 운전용 반응 가스 공급 제어 시스템, 운전 온도 제어 시스템, 주제어 시스템 및 고분자 전해질 연료전지 본체를 포함하는 콘트롤 패널의 정면도(80) 및 측면도(81)를 나타낸 것으로서, 콘트롤 패널은 하부의 제어용 전계장부(82)와 연료전지 본체 및 각종 운전용 제어 부품이 장착되는 상부의 본체 및 배관부(83), 터치 스크린(36) 및 제어 스위치부(84)로 이루어지며 운전중 점검 및 유지 작업이 용이하도록 상부의 전면, 천장부는 투명창(86)으로 구성되고 상부 측면(87) 및 하부 전면, 후면(85)은 개폐식 문으로 구성된다. 한편, 콘트롤 패널 하부에는 이동이 용이하도록 바퀴(88)를 장착하였다.FIG. 8 shows a front view 80 and a side view 81 of a control panel including a reaction gas supply control system for operating a polymer electrolyte fuel cell body, an operating temperature control system, a main control system, and a polymer electrolyte fuel cell body. As a control panel, the control panel includes a lower electric field device 82, a fuel cell main body, and an upper main body and piping 83, a touch screen 36, and a control switch 84 on which various control components for operation are mounted. The front and the ceiling of the upper portion is composed of a transparent window 86, and the upper side 87, the lower front side, and the rear side 85 are formed of retractable doors to facilitate inspection and maintenance operations during operation. On the other hand, the wheel 88 is mounted below the control panel to facilitate movement.

도 9에서 도 15 까지는 본 발명의 시스템 제어를 위한 터치 스크린의 각 화면 구성을 나타낸 것으로서, 도 9 는 조작 및 경고 메세지 표시 화면으로서 경고 메세지 표시창(92), 메뉴 선택부(93), 상태 표시부(94), 산화제측 제어 밸브 조작키(951), 연료측 제어 밸브 조작키(952), 산화제량 조절기 조작키(961), 연료량 조절기 조작키(962), 기타 제어 밸브 조작키(97), 냉각수 펌프 조작키(98)로 구성되고 특히, 메뉴 선택부(93)는 각 전환키(931∼936)로 구성되어 각 화면간의 전환 기능을 수행하고 각 화면 전환시에도 화면 상부에 항상 표시되도록 구성된다. 이 화면은 각 시스템 경고 내용을 표시하고 반응 가스 제어 밸브, 반응 가스량 조절기, 냉각수 펌프 등에 전원 공급, 차단 기능을 수행한다.9 to 15 show each screen configuration of the touch screen for controlling the system of the present invention, and FIG. 9 shows a warning message display window 92, a menu selection unit 93, and a status display unit as operation and warning message display screens. 94), oxidant side control valve operation key 951, fuel side control valve operation key 952, oxidant amount regulator operation key 961, fuel amount regulator operation key 962, other control valve operation key 97, cooling water In particular, the menu selector 93 is configured by each of the switching keys 931 to 936 to perform a switching function between the screens and is always displayed at the top of the screen even when switching between the screens. . This screen displays each system warning and powers on and shuts off the reactant gas control valve, reactant gas regulator, and coolant pump.

도 10 은 시스템 설정 화면으로서, 산화제 유량 설정창(1011), 연료 유량 설정창(1012), 산화제측 기타 제어 변수량 설정창(1021), 연료측 기타 제어 변수량 설정창(1022), 한계 운전 온도 설정창(103), 평균 운전 온도 설정창(104), 반응가스 공급 수동/자동 모드 전환키(105), 반응 가스 공급량의 수동 설정시 증가 설정키(106), 감소 설정키(107)로 구성되어 반응 가스 공급 수동 설정 및 자동 제어 기능을 수행하고 운전 온도의 설정 기능을 수행한다.10 is a system setting screen, an oxidant flow rate setting window 1011, a fuel flow rate setting window 1012, an oxidant side other control variable amount setting window 1021, a fuel side other control variable amount setting window 1022, a limit operation temperature setting window 103, The average operating temperature setting window 104, the reaction gas supply manual / automatic mode switching key 105, the manual setting of the reaction gas supply amount increase setting key 106, the reduction setting key 107 consists of the manual setting of the reaction gas supply and Perform the automatic control function and set the operating temperature.

도 11 은 스택 설정 화면으로서, 연료전지 본체의 단위 전지 적층수 설정창(111), 연료전지 본체의 부피 설정창(112), 연료전지 본체의 단위전지 활성 면적 설정창(113), 연료전지 본체의 무게 설정창(114)으로 구성되어 연료전지 본체의 단위 성능 측정 및 표시에 필요한 기초 자료를 제공한다.11 is a stack setting screen, wherein the unit cell stacking number setting window 111 of the fuel cell body, the volume setting window 112 of the fuel cell body, the unit cell active area setting window 113 of the fuel cell body, and the weight setting window of the fuel cell body And 114 to provide basic data for measuring and displaying unit performance of the fuel cell body.

도 12 는 운전 모니터링 화면으로서, 단위전지별 운전 온도 모니터링 화면 전환키(120), 산화제 유량 표시창(121), 연료 유량 표시창(122), 최고 운전 온도 표시창(123), 평균 운전 온도 표시창(124), 본체 발생 전압 표시창(125), 외부 인가 부하 전류 표시창(126), 본체 생산 출력 표시창(127)으로 구성되어 각 운전 파라미터들의 모니터링 기능을 수행하고 특히, 화면 전환키(120)를 통해 도 13 의 단위전지별 운전 온도 모니터링 화면으로 전환하는 기능을 수행한다.12 is an operation monitoring screen, the operation temperature monitoring screen switching key 120 for each unit cell 120, the oxidant flow rate display window 121, the fuel flow rate display window 122, the maximum operating temperature display window 123, the average operating temperature display window 124 , The main body generated voltage display window 125, the externally applied load current display window 126, and the main body production output display window 127 perform monitoring functions of the respective operating parameters, and in particular, the screen switch key 120 of FIG. 13. Performs the function of switching to the operation temperature monitoring screen for each unit cell.

도 13 은 단위전지별 운전 온도 모니터링 화면으로서, 냉각수 수동/자동 모드 전환키(130), 각 단위 전지별 온도 표시창(131)으로 구성되며 도 10 및 도 12에서 표시되는 한계 운전 온도 설정창(103), 평균 운전 온도 설정창(104), 최고 운전 온도 표시창(123), 평균 운전 온도 표시창(124)도 별도로 구성되어 있다. 이 화면은 운전 온도 제어와 관련된 각종 제어 파라미터의 설정 및 표시 기능 외에 각 단위 전지의 온도 표시와 온도 제어 수동/자동 모드 전환 기능을 수행한다.FIG. 13 is an operation temperature monitoring screen for each unit cell, and includes a coolant manual / automatic mode switching key 130 and a temperature display window 131 for each unit battery, and the limit operation temperature setting window 103 shown in FIGS. 10 and 12. The average operating temperature setting window 104, the maximum operating temperature display window 123, and the average operating temperature display window 124 are also separately configured. In addition to setting and displaying various control parameters related to operating temperature control, this screen performs temperature display of each unit cell and temperature control manual / automatic mode switching.

도 14 는 냉각수 조건 화면으로서, 냉각수 유량 설정창(141), 냉각수 온도 표시창(142), 냉각수 유량 지시 그래프(143), 냉각수 온도 지시 그래프(144)로 구성되어 냉각수량의 수동 조절 및 조건 표시 기능을 수행한다.14 is a coolant condition screen, comprising a coolant flow rate setting window 141, a coolant temperature display window 142, a coolant flow rate indication graph 143, and a coolant temperature indication graph 144 to manually adjust the coolant amount and display conditions. Perform.

도 15 는 운전 데이터 화면으로서, 단위전지 출력 표시창(151), 단위 부피 출력 표시창(152), 단위 면적 출력 표시창(153), 단위 무게 출력 표시창(154), 총 운전시간 표시창(155), 총 부하인가 시간 표시창(156)으로 구성되어 연료전지 본체의 출력 데이터 및 운전 데이터를 표시하는 기능을 수행한다.15 is an operation data screen, wherein the unit battery output display window 151, the unit volume output display window 152, the unit area output display window 153, the unit weight output display window 154, the total operation time display window 155, the total load An application time display window 156 is configured to display output data and operation data of the fuel cell body.

상기에서 설명한 각 구성 화면간의 전환은 메뉴 선택부(93)에서 각각의 구성 화면의 해당키를 선택함에 의해서 가능하며 특히, 도 13 의 단위전지별 운전온도 모니터링 화면은 도 12 의 화면 전환키(120)를 통해 선택 가능하고 또한, 각 설정창에서의 설정 기능은 설정창을 접촉하여 숫자 입력용 키가 포함된 부가창을 생성시켜 이를 이용하여 실시할 수 있다.Switching between the configuration screens described above is possible by selecting the corresponding key of each configuration screen in the menu selection unit 93. In particular, the operation temperature monitoring screen for each unit cell of FIG. Can be selected. Also, the setting function in each setting window can be performed by contacting the setting window to generate an additional window including a number input key.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

본 발명의 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템은 주제어기, 신호 변환기, 각종 센서로 이루어진 제어부와 연료전지 본체 및 운전 제어용 부품으로 이루어진 발전부로 이루어져 연료전지 본체의 외부에서 인가되는 부하량의 변화에 추종하여 공급되는 반응 가스를 최적의 양으로 조절하며 또한, 인가되는 부하량의 변화에 따른 연료전지 본체의 과열 현상을 본체에 공급되는 냉각수를 최적의 양으로 조절하여 방지하고 외부 인가 부하량에 추종하여 반응 가스를 공급하게 되면 연료 가스의 과공급을 통한 연료 가스의 낭비 혹은 연료 가스의 고갈에 의한 연료전지 본체의 비가역적 열화 현상을 방지할 수 있으며 또한, 연료전지 본체의 운전 온도에 추종하여 냉각수를 공급하게 되면 과열 현상을 통한 연료전지 본체의 비가역적 열화현상 혹은 최적 온도 이하로 운전될 경우, 성능이 저하되는 현상 등을 방지할 수 있다.The polymer electrolyte fuel cell power generation system of the present invention includes a control unit consisting of a main controller, a signal converter, various sensors, and a power generation unit consisting of a fuel cell main body and operation control parts, which are supplied in response to a change in load applied from the outside of the fuel cell main body. The reaction gas is adjusted to the optimum amount, and the overheating phenomenon of the fuel cell main body according to the change of the applied load is prevented by controlling the cooling water supplied to the main body to the optimum amount, and the reactive gas is supplied to follow the externally applied load. In this case, the irreversible deterioration of the fuel cell body may be prevented due to waste of fuel gas or exhaustion of fuel gas through oversupply of fuel gas. Irreversible degradation or optimum temperature of the fuel cell body When operating below, the phenomenon such as deterioration of performance can be prevented.

따라서, 연료전지 본체의 다양한 외부 부하를 이용한 장기간의 운전시 연료전지 본체의 안정성 및 연료 가스 이용의 경제성을 크게 향상시킬 수 있고 이와 더불어 본 발명에서 발명된 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템은 터치 스크린 상에서 모든 운전 제어형 구성 부품들을 수동으로 조작할 수 있고 설정값의 변경, 실제값의 표시, 운전 모드 전환 등의 기능도 동시에 수행할 수 있기 때문에 매우 간편하게 복잡한 시스템의 성능 평가 및 운전을 수행할 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다. Therefore, it is possible to greatly improve the stability of the fuel cell body and the economics of using fuel gas during long-term operation using various external loads of the fuel cell body. In addition, the operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system of the present invention has a touch screen. All operating control components can be operated manually on the system, and the functions such as changing set values, displaying actual values, and switching operation modes can be performed at the same time. One very useful invention.

도 1 은 종래의 고분자 전해질 연료전지 운전용 가스 공급 장치 개략도1 is a schematic diagram of a gas supply apparatus for driving a conventional polymer electrolyte fuel cell

도 2 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전용 반응 가스 공급 제어 개념도2 is a conceptual diagram of a reaction gas supply control for operating a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

도 3 은 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전용 반응 가스 공급 제어 시스템 구성도3 is a configuration diagram of a control gas supply control system for operating a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

도 4 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 본체 운전 온도 곡선도4 is a temperature curve of the polymer electrolyte fuel cell main body of the present invention.

도 5 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전용 온도 제어 개념도5 is a conceptual diagram illustrating a temperature control for operating a polymer electrolyte fuel cell of the present invention.

도 6 은 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전용 온도 제어 시스템 구성도6 is a configuration diagram of a temperature control system for operating a polymer electrolyte fuel cell of the present invention;

도 7 은 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전용 주제어 시스템 구성도7 is a schematic diagram of a main control system for operating a polymer electrolyte fuel cell of the present invention;

도 8 은 본 발명의 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템이 내장된 콘트롤 패널 정면도 및 측면도8 is a front view and a side view of a control panel in which the operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system of the present invention is incorporated;

도 9 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전 제어용 터치 스크린의 조작 및 경고 화면을 나타낸 구성도9 is a configuration diagram showing the operation and warning screen of the touch screen for controlling the operation of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention.

도 10 은 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전 제어용 터치 스크린의 시스템 설정 화면을 나타낸 구성도10 is a configuration diagram showing a system setting screen of the polymer electrolyte fuel cell operation control screen of the present invention.

도 11 은 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전 제어용 터치 스크린의 연료전지 본체 설정 화면을 나타낸 구성도11 is a configuration diagram showing a fuel cell body setting screen of the polymer electrolyte fuel cell operation control screen of the present invention.

도 12 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전 제어용 터치 스크린의 운전 모니터링 화면을 나타낸 구성도12 is a block diagram showing the operation monitoring screen of the touch screen for controlling the operation of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention.

도 13 은 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전 제어용 터치 스크린의 단위 전지별 온도 모니터링 화면을 나타낸 구성도13 is a block diagram showing a temperature monitoring screen for each unit cell of the touch screen for controlling the operation of the polymer electrolyte fuel cell of the present invention.

도 14 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전 제어용 터치 스크린의 냉각수 조건 화면을 나타낸 구성도14 is a block diagram showing a coolant condition screen of the touch screen for polymer electrolyte fuel cell operation control of the present invention.

도 15 는 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 운전 제어용 터치 스크린의 운전 데이터 화면을 나타낸 구성도15 is a configuration diagram showing the operation data screen of the polymer electrolyte fuel cell operation control screen of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(21):외부 부하 감지단계 (22):부하별 반응가스 공급량 연산단계(21): External load detection step (22): Reaction gas supply amount calculation step by load

(23):반응가스 공급량 실제어 단계 (24):반응가스 공급량 표시단계(23): Actual gas supply amount actual step (24): Reaction gas supply level display step

(30):내부 가습형 연료전지 본체 (31):연료 제어밸브(30): Internal humidifying fuel cell body (31): Fuel control valve

(32):산화제 제어밸브 (33):연료량 조절기(32): oxidant control valve (33): fuel amount regulator

(34):산화제량 조절기 (35):주제어기(34): oxidizer amount regulator (35): main controller

(36):터치 스크린 (37):반응가스량 조절기 전원공급부(36): Touch screen (37): Reaction gas amount regulator power supply

(38):전류센서 (39):외부인가 부하(38): Current sensor (39): External load

(40):단위전지 번호축 (41):단위전지 온도축(40): unit battery number axis (41): unit battery temperature axis

(42):본체 운전 온도 분포곡선 (43):평균 운전 온도(Ta)(42): Body operating temperature distribution curve (43): Average operating temperature (Ta)

(44):설정 평균 운전 온도(Ts) (45):최고 운전 온도(Tm)(44): Set average operating temperature (Ts) (45): Maximum operating temperature (Tm)

(46):한계 운전 온도(Tl) (47):단위전지 온도(Tn)(46): Limit operation temperature (Tl) (47): Unit battery temperature (Tn)

(50):Ts,Tl의 설정단계 (51):Tn 감지단계(50): Setting step of Ts, Tl (51): Tn detecting step

(52):Ta,Tm 연산단계 (53):Ta,Tm과 Ts,Tl의 비교 연산단계(52): Ta, Tm operation step (53): Comparison operation step of Ta, Tm and Ts, Tl

(531):Ta>Ts 혹은 Tm>=Tl의 경우 (532):Ta<=Ts 혹은 Tm<Tl의 경우(531): Ta> Ts or Tm> = Tl (532): Ta <= Ts or Tm <Tl

(54):냉각수 펌프 제어단계 (55):펌프 전원 차단단계(54): Cooling water pump control step (55): Pump power off step

(56):펌프 실제어 단계 (57):각 온도지수 표시단계(56): Pump actual word step (57): Each temperature index display step

(61):연료전지 본체 열전대 (62):냉각수 펌프(61): Fuel cell body thermocouple (62): Cooling water pump

(63):열교환기 (64):냉각팬(63): heat exchanger (64): cooling fan

(65):냉각수 집수조 (66):집수조 열전대(65): Cooling water sump (66): Catching tank thermocouple

(331):연료량 조절기 출력단자 (332):연료량 조절기 입력단자(331): Fuel amount regulator output terminal (332): Fuel amount regulator input terminal

(341):산화제량 조절기 출력단자 (342):산화제량 조절기 입력단자(341): oxidizer amount regulator output terminal (342): oxidizer amount regulator input terminal

(621):냉각수 펌프 전원단자 (622):냉각수 펌프 입력단자(621): Cooling water pump power supply terminal (622): Cooling water pump input terminal

(71):주제어기 전원 공급장치 (72):주제어 연산기(71): main controller power supply (72): main control calculator

(73):디지털 신호 입출력기 (74):아날로그/디지털 신호 입력기(73): Digital signal input and output (74): Analog / digital signal input

(75):디지털/아날로그 신호 출력기 (76):온도 신호 입력기(75): Digital / Analog Signal Output (76): Temperature Signal Input

(77):비상정지 버튼 (78):전압/전압 신호 변환기(77): Emergency stop button (78): Voltage / voltage signal converter

(79):신호 변환기 (80):콘트롤 패널 정면도(79): Signal converter (80): Control panel front view

(81):콘트롤 패널 측면도 (82):전계장부(81): Control panel side view (82): Electric field part

(83):본체 및 배관부 (84):제어 스위치부(83): main body and piping (84): control switch

(85):전계장부 개폐문 (86):본체 및 배관부 투명창(85): Electric book opening and closing door (86): Body and piping transparent window

(87):본체 및 배관부 개폐문 (88):이동용 바퀴(87): Main body and piping opening and closing door (88): Moving wheels

(92):경고 메세지 표시창 (93):메뉴 선택부(92): Warning message display window (93): Menu selection

(931):조작 및 경고 화면 전환키 (932):시스템 설정 화면 전환키(931): Operation and warning screen switching key (932): System setting screen switching key

(933):연료전지 본체 설정 화면 전환키 (934):운전 모니터링 화면 설정키(933): Fuel cell main body setting screen switch key (934): Operation monitoring screen setting key

(935):냉각수 조건 화면 전환키 (936):운전 데이터 화면 전환키(935): Coolant condition screen switch key (936): Operation data screen switch key

(94):상태 표시부 (951):산화제측 제어 밸브 조작키(94): Status display unit 951: Oxidizer side control valve operation key

(952):연료측 제어 밸브 조작키 (961):산화제량 조절기 조작키(952): Fuel side control valve operation key (961): Oxidizer amount regulator operation key

(962):연료량 조절기 조작키 (97):기타 제어 밸브 조작키(962): Fuel amount regulator operation key (97): Other control valve operation keys

(98):냉각수 펌프 조작키 (1011):산화제 유량 설정창(98): Coolant pump operation key (1011): Oxidizer flow rate setting window

(1012):연료 유량 설정창 (1021):산화제측 기타 제어 변수량 설정창(1012): Fuel flow rate setting window (1021): Oxidizer side and other control variable amount setting window

(1022):연료측 기타 제어 변수량 설정창 (103):한계 운전 온도 설정창(1022): Fuel side other control variable amount setting window (103): Limit operation temperature setting window

(104):평균 운전 온도 설정창 (105):반응가스 공급 수동/자동 모드 전환키(104): Average operating temperature setting window (105): Reaction gas supply manual / auto mode switching key

(106):공급량 증가 설정키 (107):공급량 감소 설정키(106): Supply amount setting key (107): Supply amount setting key

(111):본체 단위 전지 적층수 설정창 (112):본체 부피 설정창(111): Body unit battery laminated number setting window (112): Body volume setting window

(113):본체 활성면적 설정창 (114):본체 무게 설정창(113): Body active area setting window (114): Body weight setting window

(120):단위전지별 온도 모니터링 화면 전환키 (121):산화제 유량 표시창(120): Temperature monitoring screen switch key per unit cell (121): Oxidizer flow rate display window

(122):연료 유량 표시창 (123):최고 운전 온도 표시창(122): Fuel flow rate display window (123): Maximum operating temperature display window

(124):평균 운전 온도 표시창 (125):본체 발생전압 표시창(124): Average operating temperature display window (125): Main body generated voltage display window

(126):외부 인가 부하 전류 표시창 (127):본체 생산 출력 표시창(126): Externally applied load current display window (127): Body production output display window

(130):냉각수 제어 수동/자동 모드 전환키 (131):각 단위전지별 온도 표시창(130): Coolant control manual / auto mode switch key (131): Temperature display window for each unit battery

(141):냉각수 유량 설정창 (142):냉각수 온도 표시창(141): Coolant flow rate setting window (142): Coolant temperature display window

(143):냉각수 유량 지시그래프 (144):냉각수 온도 지시그래프(143): Coolant flow rate indicator (144): Coolant temperature indication graph

(151):단위 전지 출력 표시창 (152):단위 부피 출력 표시창(151): Unit battery output display window (152): Unit volume output display window

(153):단위 면적 출력 표시창 (154):단위 무게 출력 표시창(153): Unit weight output display window (154): Unit weight output display window

(155):총 운전시간 표시창 (156):총 부하인가 시간 표시창(155): Total operation time display window (156): Total load application time display window

(1):반응 가스 인입관 (2):역류 방지 밸브(1): reaction gas inlet pipe (2): return check valve

(7):가스 배출관(7): gas discharge pipe

Claims (11)

반응 가스 공급 유량의 제어는 연료전지의 외부에서 인가되는 부하를 전류량으로 감지하는 외부 부하 감지 단계(21), 감지된 전류량에 대하여 사전에 프로그래밍된 연산식에 의하여 반응 가스 공급량을 연산하는 부하별 반응 가스 공급량 연산단계(22), 연산된 공급량으로 실제로 가스량을 제어하는 반응가스 공급량 실제어 단계(23), 제어되는 반응 가스 공급량을 화면상에 나타내는 반응가스 공급량 표시단계(24) 그리고 외부 부하의 변화에 따른 이의 반복으로 이루어짐과 내부 가습형 고분자 전해질 연료전지 본체(30)에 인가되는 외부 부하(39)는 전류량의 형태로 전류센서(38)에 의해 감지되고 감지된 신호는 주제어기(35)에 공급되며 주제어기(35)는 사전에 프로그래밍된 전류대 연료 공급량 연산식에 의하여 반응가스 공급량을 연산하고 연산된 결과를 반응가스량 조절기 전원 공급부(37)를 통하여 연료량 조절기(33) 및 산화제량 조절기(34)에 공급하며 반응가스 인입관(1)을 통해 공급되는 연료 및 산화제 가스는 연료 제어 밸브(31) 및 산화제 제어 밸브(32)를 통해 연료량 조절기(33) 및 산화제량 조절기(34)로 제어되어 역류 방지 밸브(2)를 거쳐 연료전지 본체(30)로 공급되고 가스 배출관(7)을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.In the control of the reaction gas supply flow rate, the external load sensing step 21 of detecting a load applied from the outside of the fuel cell as the amount of current, and the load-specific reaction of calculating the reaction gas supply amount by a pre-programmed equation for the detected current amount The gas supply amount calculation step 22, the reaction gas supply amount actual word step 23 for actually controlling the gas amount by the calculated supply amount, the reaction gas supply amount display step 24 showing the controlled reaction gas supply amount on the screen, and the change of the external load The external load 39 applied to the internal humidification type polymer electrolyte fuel cell main body 30 according to the repetition thereof is detected by the current sensor 38 in the form of a current amount and the detected signal is transmitted to the main controller 35. The main controller 35 calculates the reaction gas supply amount according to a pre-programmed current versus fuel supply amount calculation formula and returns the calculated result. The fuel amount regulator 33 and the oxidant amount regulator 34 are supplied to the fuel amount regulator 33 and the oxidant amount regulator 34 through the coke amount regulator power supply 37. The fuel amount regulator 33 and the oxidant amount regulator 34 are controlled through the valve 32 to be supplied to the fuel cell body 30 via the backflow prevention valve 2 and discharged through the gas discharge pipe 7. Operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system. 운전중 연료전지 본체의 온도 제어는 Ts(44) 및 Tl(46)의 값을 설정하는 Ts,Tl의 설정단계(50), 각 단위 전지 혹은 본체의 단위부 온도를 감지하는 단위전지 온도(Tn) 감지 단계(51), 본체의 평균 온도 및 최고값을 연산하는 Ta,Tm 연산단계(52), Ta,Tm과 Ts,Tl을 각각 비교 연산하는 Ta,Tm과 Ts,Tl 비교 연산 단계(53), Ta>Ts 혹은 Tm>=Tl의 경우(531), 펌프를 전원 차단하는 펌프 전원 차단 단계(55), 이후의 펌프 실제어 단계(56), 각 온도 지수 표시 단계(57), 본체의 운전 온도 변화에 따른 이의 반복으로 이루어짐과 연료전지 본체(30)의 운전 온도는 각 단위부에 설치된 열전대(61)로 감지되고 이 신호는 주제어기(35)에서 받아 평균 운전 온도(Ta) 및 최고 운전 온도(Tm)를 연산하며 연산된 값들은 터치 스크린(36)상에서 사전에 설정된 설정 평균 온도(Ts) 및 한계 운전 온도(Tl)값과 다시 비교, 연산 작업을 수행하고 Tm>=Tl의 경우(531)에 해당하면 냉각 펌프(62)의 공급 유량을 제어하여 본체(30)에 냉각수를 공급하며 연료전지 본체(30)에서 배출된 냉각수는 열교환기(63)에서 냉각팬(64)에 의해 열교환되어 냉각수 집수조(65)에 모이고 냉각수 집수조(65) 온도는 열전대(66)에 의해 점검하여 사전에 설정된 온도보다 높게되면 냉각팬(64)을 조절하는 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.The temperature control of the fuel cell main body during operation includes setting step 50 of Ts and Tl for setting the values of Ts 44 and Tl 46, and unit cell temperature Tn for sensing the temperature of each unit cell or unit unit of the main body. ) Detection step 51, Ta, Tm calculation step 52 for calculating the average temperature and the highest value of the main body, Ta, Tm and Ts, Tl comparison calculation step for comparing and calculating Ta, Tm and Ts, Tl respectively 53 ), In the case of Ta> Ts or Tm> = Tl (531), the pump power shut-off step 55 for shutting off the pump, the subsequent pump actual word step 56, each temperature index display step 57, The operation temperature of the fuel cell main body 30 is detected by the thermocouple 61 installed in each unit, and the signal is received from the main controller 35 and the average operating temperature Ta and the highest temperature are received. The operating temperature (Tm) is calculated and the calculated values are again compared with the preset average temperature (Ts) and the limit operating temperature (Tl) values set on the touch screen 36. In the case where Tm> = Tl (531), the flow rate of the cooling pump 62 is controlled to supply cooling water to the main body 30, and the coolant discharged from the fuel cell main body 30 The heat exchanger 63 exchanges heat by the cooling fan 64 and collects in the cooling water collecting tank 65. When the temperature of the cooling water collecting tank 65 is checked by the thermocouple 66 and becomes higher than the preset temperature, the cooling fan 64 is opened. Operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system characterized in that the regulation. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기, 주제어기(35)는 전원을 공급하는 주제어기 전원 공급장치(71), 각종 제어 연산을 수행하는 주제어 연산기(72), 각종 제어용 부품의 디지털 신호를 주고 받는 디지털 신호 입출력기(73), 각 제어용 부품의 아날로그 신호를 받아 디지털 신호로 변환, 주제어 연산기(72)에 공급하는 아날로그/디지털 신호 입력기(74), 주제어 연산기(72)의 디지털 명령 신호를 아날로그 신호로 변환, 각 제어용 부품에 공급하는 디지털/아날로그 신호 출력기(75), 온도신호를 디지털 신호로 변환하여 연산기에 공급하는 온도 신호 입력기(76)로 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.The main controller 35 may include a main controller power supply 71 for supplying power, a main controller 72 for performing various control operations, a digital signal input / output unit 73 for transmitting and receiving digital signals of various control components, Receives the analog signal of each control component and converts it into a digital signal, and converts the digital command signal of the analog / digital signal input unit 74 and the main controller 72 into an analog signal and supplies it to each control component. Operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system, characterized in that consisting of a digital / analog signal output unit (75), a temperature signal input unit (76) for converting a temperature signal into a digital signal and supplying it to a calculator. 콘트롤 패널은 하부의 제어용 전계장부(82)와 연료전지 본체 및 각종 운전용 제어 부품이 장착되는 상부의 본체 및 배관부(83), 터치 스크린(36) 및 제어 스위치부(84)로 이루어지며 상부의 전면, 천장부는 투명창(86)으로 형성되고 상부 측면(87) 및 하부 전면, 후면(85)은 개폐식 문으로 형성되며 콘트롤 패널 하부에는 바퀴(88)를 장착한 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.The control panel is composed of an upper body and pipe portion 83, a touch screen 36, and a control switch portion 84 on which the control field device 82 for control and the fuel cell body and various operation control components are mounted. The front, the ceiling is formed of a transparent window 86, the upper side 87 and the lower front, the rear 85 is formed of a retractable door, the control panel of the operation characterized in that the wheel 88 is mounted on the lower control panel Electrolytic Fuel Cell Power Generation System. 제어용 부품의 조작 및 경고 메시지 표시 기능이 구현될 수 있도록 구성된 터치 스크린 화면 구성에 있어서,In the touch screen configuration configured so that the operation of the control parts and the display of warning messages can be implemented, 경고 메세지 표시창(92), 메뉴 선택부(93), 상태 표시부(94), 산화제측 제어 밸브 조작키(951), 연료측 제어 밸브 조작키(952), 산화제량 조절기 조작키(961), 연료량 조절기 조작키(962), 기타 제어 밸브 조작키(97), 냉각수 펌프 조작키(98)로 구성되고 특히, 메뉴 선택부(93)는 각 전환키(931∼936)로 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.Warning message display window 92, menu selection unit 93, status display unit 94, oxidant side control valve operation key 951, fuel side control valve operation key 952, oxidant amount regulator operation key 961, fuel amount The controller operation key 962, the other control valve operation key 97, the coolant pump operation key 98, and in particular, the menu selection unit 93 is characterized in that the operation is characterized by consisting of each switching key (931 to 936) Controlled polymer electrolyte fuel cell power generation system. 제어용 변수의 설정 및 가스 공급의 자동/수동 모드 전환 기능이 구현될 수 있도록 구성된 터치 스크린 화면 구성에 있어서,In the touch screen configuration configured to implement the setting of the control parameters and the automatic / manual mode switching function of the gas supply, 산화제 유량 설정창(1011), 연료 유량 설정창(1012), 산화제측 기타 제어 변수량 설정창(1021), 연료측 기타 제어 변수량 설정창(1022), 한계 운전 온도 설정창(103), 평균 운전 온도 설정창(104), 반응가스 공급 수동/자동 모드 전환키(105), 반응 가스 공급량의 수동 설정시 증가 설정키(106), 감소 설정키(107)로 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.Oxidant flow rate setting window 1011, fuel flow rate setting window 1012, oxidant side other control variable amount setting window 1021, fuel side other control variable amount setting window 1022, limit operating temperature setting window 103, average operating temperature setting window 104, An operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system, characterized in that the reaction gas supply manual / automatic mode switching key (105), an increase setting key (106) when the manual setting of the reaction gas supply amount is set manually, and a decrease setting key (107). 연료전지 본체 관련값의 설정 기능이 구현될 수 있도록 구성된 터치 스크린 화면 구성에 있어서,In the touch screen configuration configured to implement the function of setting the fuel cell body-related values, 연료전지 본체의 단위 전지 적층수 설정창(111), 연료전지 본체의 부피 설정창(112), 연료전지 본체의 단위전지 활성 면적 설정창(113), 연료전지 본체의 무게 설정창(114)으로 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.The unit cell stacking number setting window 111 of the fuel cell body, the volume setting window 112 of the fuel cell body, the unit cell active area setting window 113 of the fuel cell body, and the weight setting window 114 of the fuel cell body Operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system. 제어용 운전 변수의 표시 및 단위전지 운전 온도 모니터링 화면 전환 기능이 구현될 수 있도록 구성된 터치 스크린 화면 구성에 있어서,In the touch screen configuration configured to display the control parameters and the unit cell operating temperature monitoring screen switching function can be implemented, 단위전지별 운전 온도 모니터링 화면 전환키(120), 산화제 유량 표시창(121), 연료 유량 표시창(122), 최고 운전 온도 표시창(123), 평균 운전 온도 표시창(124), 본체 발생 전압 표시창(125), 외부 인가 부하 전류 표시창(126), 본체 생산 출력 표시창(127)으로 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.Operation temperature monitoring screen switching key 120 for each unit cell, oxidant flow rate display window 121, fuel flow rate display window 122, maximum operating temperature display window 123, average operating temperature display window 124, main body generated voltage display window 125 And an externally applied load current display window (126) and a main body production output display window (127). 운전 온도 제어용 변수의 설정, 표시 및 냉각수 공급의 자동/수동 모드 전환, 단위전지 온도 표시 기능이 구현될 수 있도록 구성된 터치 스크린 화면 구성에 있어서,In the configuration of the touch screen screen configured to implement the setting of the operating temperature control parameters, the display and automatic / manual mode switching of the coolant supply, the unit cell temperature display function, 냉각수 수동/자동 모드 전환키(130), 각 단위 전지별 온도 표시창(131)으로 구성되며 한계 운전 온도 설정창(103), 평균 운전 온도 설정창(104), 최고 운전 온도 표시창(123), 평균 운전 온도 표시창(124)도 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.Cooling water manual / automatic mode switching key 130, each unit battery temperature display window 131, the limit operating temperature setting window 103, the average operating temperature setting window 104, the highest operating temperature display window 123, the average operating temperature Operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system, characterized in that the display window 124 is also configured. 냉각수 유량,온도의 설정 및 표시 기능이 구현될 수 있도록 구성된 터치 스크린 화면 구성에 있어서,In the touch screen configuration configured to implement the setting and display function of the coolant flow rate, temperature, 냉각수 유량 설정창(141), 냉각수 온도 표시창(142), 냉각수 유량 지시 그래프(143), 냉각수 온도 지시 그래프(144)로 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.An operating control type polymer electrolyte fuel cell power generation system, comprising a coolant flow rate setting window (141), a coolant temperature display window (142), a coolant flow rate indication graph (143), and a coolant temperature indication graph (144). 운전 데이터 표시 기능이 구현될 수 있도록 구성된 터치 스크린 화면 구성에 있어서,In a touch screen configuration configured to implement a driving data display function, 단위전지 출력 표시창(151), 단위 부피 출력 표시창(152), 단위 면적 출력 표시창(153), 단위 무게 출력 표시창(154), 총 운전시간 표시창(155), 총 부하인가 시간 표시창(156)으로 구성된 것을 특징으로 하는 운전 제어형 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템.Unit battery output display window 151, unit volume output display window 152, unit area output display window 153, unit weight output display window 154, total operation time display window 155, total load application time display window 156 Operation control type polymer electrolyte fuel cell power generation system, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040009653A (en) * 2002-07-24 2004-01-31 엘지전자 주식회사 Apparatus for fuel supply in fuel cell

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6438969A (en) * 1987-08-03 1989-02-09 Fuji Electric Co Ltd Control of fuel cell
JPH0482169A (en) * 1990-07-24 1992-03-16 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell power generating system
JPH09270265A (en) * 1996-04-01 1997-10-14 Fuji Electric Co Ltd Raw fuel flow rate controller for fuel cell generator unit
JP2000046587A (en) * 1998-07-31 2000-02-18 Equos Research Co Ltd Display unit for fuel cell vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6438969A (en) * 1987-08-03 1989-02-09 Fuji Electric Co Ltd Control of fuel cell
JPH0482169A (en) * 1990-07-24 1992-03-16 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell power generating system
JPH09270265A (en) * 1996-04-01 1997-10-14 Fuji Electric Co Ltd Raw fuel flow rate controller for fuel cell generator unit
JP2000046587A (en) * 1998-07-31 2000-02-18 Equos Research Co Ltd Display unit for fuel cell vehicle

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