KR100520573B1 - 연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용형상기억합금 제어방법 - Google Patents

Abstract

연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법이 개시된다. 개시된 연료 전지 스택의 체결 구조는, 전해질, 공기극, 연료극, 분리판, 가스켓, 확산층 등 몇 개의 층으로 이루어진 단위 전지를 반복적으로 적층시켜 이들을 전기적으로 직렬로 연결시키고, 양 끝단에 엔드 플레이트를 놓고 가압시킨 후 상기 엔드 플레이트를 체결장치로 체결하여 이루어지는 연료 전지 스택의 체결 구조에 있어서, 상기 체결장치는, 상기 엔드 플레이트 사이에 설치된 막대 형태의 케이싱과; 상기 케이싱 내에 설치되어 상기 엔드 플레이트가 체결되게 하며 형상기억합금으로 이루어진 체결바와; 상기 체결바의 외주면에 감겨 상기 체결바를 가열하는 열선과; 상기 열선에 전원을 공급하여 이들을 작동시키기 위한 열선 전원부와; 상기 열선을 제어하기 위해 상기 열선과 연결된 열선 제어부;를 포함하는 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 수소의 누출 방지 및 단위 전지의 손상을 막을 수 있고, 연료 전지 스택의 변형을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법 {STRUCTURE FOR MOUNTING FUEL CELL STACK AND METHOD OF CONTROLLING SHAPE MEMORY ALLOY FOR THE SAME}

본 발명은 연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스택의 변형을 항상 모니터링해 일정한 형상으로 유지해 수소의 누출 방지 및 단위 전지의 손상을 막기 위한 연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법에 관한 것이다.

연료 전지(fuel cell)는 수소와 산소 사이의 화학반응에서 발생하는 에너지를 이용한다. 최근에는 자동차에 적용되어 차세대 무공해 에너지로 주목받고 있다.

이러한 일반적으로 연료 전지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전해질 (Electrolyte)(11), 공기극(Cathode)(12), 연료극(Anode)(13), 분리판(separator) (14), 가스켓(gasket)(15), 확산층(diffusion plate)(16) 등 몇 개의 층으로 이루어진 단위 구조를 반복적으로 적층시켜 원하는 출력을 얻게 된다.

이렇게 연료 전지를 적층시켜 사용하는 이유는, 단위 전지 하나에서 나오는 전압은 약 0.6∼1.0V인데 연료 전지 차량을 구동하기 위해서는 높은 전압이 필요하기 때문에 단위 전지를 적층시켜 전기적으로 직렬 연결하여 사용하게 된다.

그리고 각각의 단위 전지를 적층시키기 위해 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 연료 전지 스택(10)의 양 끝단에 엔드 플레이트(End Plate)(17)를 놓고 가압시킨 후, 이 엔드 플레이트(17)를 관통하도록 체결바(18)의 단부에 형성된 볼트(18)를 체결한다.

이처럼 일정한 하중을 주는 이유는 연료 전지 스택(10)의 밀봉 때문이다. 연료 전지는 수소를 연료로 하는 전기화학적 반응을 이용하기 때문에 단위 전지 사이에 분리판(14)을 설치하고 유로를 만들어 일정한 압력으로 수소와 공기를 넣어주게 된다. 이때 공기와 수소가 새는 것을 막기 위해 가스켓(15)을 설치하는데 일정한 압력 이상이 주어져야 그 성능을 발휘하게 된다.

또한 최근에는 볼트(18)로 체결하지 않고 밴드 타입(Band Type)으로 양쪽 엔드 플레이트(17)를 고정시키는 방법이나, 플레이트를 사용하여 연료 전지 스택(10)을 고정시키는 방법도 사용되고 있다. 이때 체결된 연료 전지 스택(10)에는 일정한 하중이 유지되어 밀봉이 유지되어야 하고, 연료 전지 스택(10)의 변형이 없어야 한다.

하지만 상기와 같은 종래의 구조에서는 볼트(18)가 체결된 부위에 집중 응력이 발생되어 엔드 플레이트(17)가 파손되거나 변형을 일으킬 수 있다. 또한 볼트(18)가 체결된 부분에만 응력이 집중되기 때문에 응력 분포의 불균형으로 변형이 생기게 된다.

이러한 변형으로 밀폐가 된 전지 내부에서 수소가 누출이 되거나 외부의 이물질이 전지 내부로 유입이 될 수 있다. 또한 다공성 물질로 이루어진 확산층(16)의 변형이 일어나 공기극(12)과 연료극(13)으로 기체의 확산이 고르게 일어나지 않아 전기화학적 반응이 전지면에서 고르게 일어나지 않게 되며 심할 경우 단위 전지의 파손이 일어날 수 있다. 즉, 연료 전지 스택(10)을 체결하는데 있어서 체결 구조의 변형을 막는 것은 중요한 문제라 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 체결바를 형상기억합금 사용하고 그 주위에 열선을 감아 항상 일정한 길이를 유지하여 연료 전지 스택의 변형을 항상 모니터링해 일정한 형상으로 유지해 수소의 누출 방지 및 단위 전지의 손상을 막도록 한 연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료 전지 스택의 체결 구조는, 전해질, 공기극, 연료극, 분리판, 가스켓, 확산층 등 몇 개의 층으로 이루어진 단위 전지를 반복적으로 적층시켜 이들을 전기적으로 직렬로 연결시키고, 양 끝단에 엔드 플레이트를 놓고 가압시킨 후 상기 엔드 플레이트를 체결장치로 체결하여 이루어지는 연료 전지 스택의 체결 구조에 있어서, 상기 체결장치는, 상기 엔드 플레이트 사이에 설치된 막대 형태의 케이싱과; 상기 케이싱 내에 설치되어 상기 엔드 플레이트가 체결되게 하며 형상기억합금으로 이루어진 체결바와; 상기 체결바의 외주면에 감겨 상기 체결바를 가열하는 열선과; 상기 열선에 전원을 공급하여 이들을 작동시키기 위한 열선 전원부와; 상기 열선을 제어하기 위해 상기 열선과 연결된 열선 제어부;를 포함하는 그 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법은, 단위 전지를 반복적으로 적층시키기 위해 이들을 가압하며 양 끝단에 설치된 엔드 플레이트와, 상기 엔드 플레이트가 체결되게 하며 형상기억합금으로 이루어진 체결바와, 상기 엔드 플레이트 사이의 거리를 감지하기 위해 상기 엔드 플레이트의 마주보는 면에는 수신부와 송신부가 구비된 레이저 센서를 포함하여 된 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법에 있어서, (a) 상기 레이저 센서의 상기 송신부에서 레이저광 발사 시간 T1을 측정하는 단계와; (b) 발사된 레이저광을 상기 레이저 센서의 상기 수신부에서 수신하는 시간 T2를 측정하는 단계와; (c) 상기 단계 (a) 및 (b)에서 측정된 상기 T1과 T2 및 상기 레이저광의 속도(VL)를 이용하여 변형 후 상기 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls1)를 계산하는 단계와; (d) 변형 전 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls)에서 상기 Ls1을 차감한 절대값이 허용오차(ε)보다 큰지 판단하는 단계와; (e) 상기 단계 (d)의 조건을 만족하는 경우, 상기 체결바 전원공급시간(t)과 공급 열량(Q)을 계산하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)에서 구한 상기 t초 동안 전원을 공급하고, 전원을 차단하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 체결 구조의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 체결 구조는, 전술한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 전해질, 공기극, 연료극, 분리판, 가스켓, 확산층 등 몇 개의 층으로 이루어진 단위 전지를 반복적으로 적층시켜 이들을 전기적으로 직렬로 연결시키고, 이들의 양 끝단에 엔드 플레이트(21)를 놓고 가압시킨 후, 상기 엔드 플레이트(21)를 체결장치로 체결하여 이루어진다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

상기 체결장치는, 본 발명의 특징부를 이루는 것으로, 상기 엔드 플레이트(21) 사이에 설치된 막대 형태의 케이싱(casing)(31)과, 이 케이싱(31) 내에 설치되어 엔드 플레이트(21)가 체결되게 하며 형상기억합금으로 이루어진 체결바(32)와, 이 체결바(32)의 외주면에 감겨 체결바(32)를 가열하는 열선(33)과, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이 열선(33)에 전원을 공급하여 이들을 작동시키기 위한 열선 전원부(34)와, 상기 열선(33)을 제어하기 위해 열선(33)과 연결된 열선 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.

그리고 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 엔드 플레이트(21) 사이의 거리를 감지하기 위해 엔드 플레이트(21)의 마주보는 면에는 수신부와 송신부로 이루어진 레이저 센서(41)와, 이 레이저 센서(41)에 전원을 공급하여 이들을 작동시키기 위한 센서 전원부(42)를 포함하여 구성된다. 상기 센서 전원부(42)의 전원은 차량의 전원이 온(ON)일 경우 항상 공급되어 연료 전지 스택의 길이를 모니터링(monitoring) 하도록 구비된다.

그리고 상기 열선 전원부(34) 및 센서 전원부(42)의 전원은 연료 전지 스택으로부터 나오는 전력을 이용하도록 구비되고, 상기 열선(33) 및 상기 레이저 센서(41)의 사양 선택에 따라 고전압 배터리(51)나 저전압 배터리(52)의 전원을 사용할 수 있도록 구비된다.

상기 열선(33)의 전원은 각각 독립적으로 제어되도록 구비되고, 상기 열선 전원부(34)에는 상기 열선 제어부의 제어신호에 따라 작동되는 4개의 스위치가 구비된다.

그리고 상기 레이저 센서(41)는 4개의 체결바(32)의 길이를 독립적으로 감지하고 제어하기 위해 4개가 부착되고, 상기 케이싱(31)은 열선(33)을 보호하기 위해 내열 합성수지로 이루어진다.

한편, 도 3에서 설명되지 않은 참조부호 37,38은 볼트 및 너트를 나타내 보인 것이다.

도 7에는 본 발명에 따른 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법은, 우선, 레이저 센서(41)의 송신부에서 레이저광 발사 시간 T1을 측정하고, 발사된 레이저광을 상기 레이저 센서(41)의 수신부에서 수신하는 시간 T2를 측정한다.(단계 110,120)

이어서, 상기 단계 110 및 120에서 각각 측정된 T1과 T2 및 레이저광의 속도(VL)를 이용하여 변형 후, 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls1)를 계산한다.(단계 130)

그리고 변형 전 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls)에서 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls1)를 차감한 절대값이 허용오차(ε)보다 큰지 판단한다.(단계 140)

또한 상기 단계 140의 조건을 만족하는 경우 즉, Ls에서 Ls1을 차감한 절대값이 ε보다 크면 상기 체결바(32) 전원공급시간(t)과 공급열량(Q)을 계산한다.(단계 150)

상기 단계 150에서 구한 상기 전원공급시간(t)인 t초 동안 전원을 공급하고, 전원을 차단한다.(단계 160,170)

한편, 상기 단계 130에서, 상기 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls1)는 아래의 식 1로 이루어진다.

[식 1]

Ls1 = (T2-T1) × VL

그리고 상기 단계 150에서, 상기 체결바(32) 전원공급시간(t)은 아래의 식 2로 이루어진다.

[식 2]

t = mb×Cb×(As-Tb) / V×I

여기서, mb는 상기 체결바(32)의 질량, Cb는 상기 체결바(32)의 열용량, As는 상기 형상기억합금의 변태온도, Tb는 상기 연료 전지 스택의 온도이고, V 및 I는 상기 체결바(32)에 공급되는 전압 및 전류이다.

또한 상기 단계 150에서, 상기 공급열량(Q)은 아래의 식 3으로 이루어진다.

[식 3]

Q = V×I×t = mb×Cb×(As-Tb)

다른 한편으로, 상기 단계 140의 조건을 만족하지 못하는 경우에는 상기 단계 170을 수행한다. 즉, 전원을 차단한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

설명에 앞서, 상기 체결바(32)를 이루는 형상기억합금은 소성가공을 통하여 어느 형태로 변형된 후라도 이 합금이 열처리를 받았을 때는 다시 가공하기 전 원래의 형상으로 다시 돌아갈 수 있는 합금을 말한다.

일반적으로 보통 금속들은 그 금속의 탄성 한계를 넘어서는 변형을 받게 되면 영구적인 변형을 일으킨다. 영구 변형이 일어나는 시점인 항복점까지 변형의 크기는 보통 그 크기가 몇 분의 1%도 넘지 않으며, 그 후에 소성변형이 일어나서 이때의 변형은 그대로 남게 된다. 하지만 형상기억합금은 어떤 변형이 일어난 후에도 역변태 온도 이상으로 온도를 유지시키면 모상의 형태를 찾게 된다.

예를 들어 어떤 형상기억합금에 변태 개시 온도가 Ms, 종료 온도가 Mf, 역변태 개시 온도 As, 종료 온도 Af라 하고, 이때 모상 상태에서 합금을 Ms 이하로 냉각한 후, Mf 이하의 온도에서 변형이 일어났다면, Mf 이하의 온도에서는 변형을 위한 힘을 제거해도 형태는 원래대로 되돌아가지 않는다.

하지만, 온도를 올린 As 이상으로 하면 역변태에 따라서 형태가 원래대로 되돌아가기 시작하고 Af 이상으로 하면 완전히 원래의 상태로 복구된다.

즉, 이런 형상기억합금을 이용하여 체결바(32)를 만든다면 체결바(32)가 일정 수준 이상의 변형을 일어났음을 감지한 후 역변태 종료 온도인 Af이상으로 온도를 높여준다면 변형된 부위를 원상 복귀 시켜 항상 일정한 형상을 유지하고 연료 전지 스택의 변형을 막을 수 있다. 본 발명에서는 이러한 성질을 이용해 도 4와 같은 장치를 고안한 것이다.

종래 사용되었던 체결바(18; 도 3참조)를 대신해 형상기억합금을 이용한 체결바(32)를 만들고 그 주위에 열선(33)을 감고 전원을 연결한다. 또한 이 열선(33)을 보호하기 위해 열선(33)을 감은 체결바(32)를 내열성이 있는 합성수지의 케이싱(31)을 사용해 둘러싸게 된다.

또한 연료 전지 스택의 엔드 플레이트(21) 4개의 모서리에 레이저 센서(41)를 부착하는데 스택의 변형 여부를 알기 위한 장치로서 4개의 체결바(32)의 길이를 독립적으로 감지하고 제어하기 위해 하나가 아닌 4개의 센서(41)를 부착한다. 여기서 사용된 센서(41)와 열선(33)은 연료 전지 스택 제어기(미도시)를 통해 제어가 된다.

상기 연료 전지 스택의 엔드 플레이트(21)의 한쪽 면에는 레이저 센서(41)의 수신부와 송신부가 부착이 되어 있다. 이 센서(41)는 수신부에서 레이저광을 발사하는 시간과 이 광선이 반사되어 송신부로 들어오는 시간을 측정하게 된다.

이때 레이저광의 속도(VL)를 안다면 연료 전지 스택 양단의 거리가 나오게 되고, 이를 스택 초기의 길이와 비교하게 되면 스택의 변형 여부를 알 수 있다.

도 6에 도시된 레이저광을 이용한 센서(41)의 원리로 측정된 거리와 원상태의 거리의 차가 일정한 값보다 커진다면 체결바(32) 주위에 있는 열선(33)을 작동시켜 봉의 길이를 원래 상태로 복귀시킨다. 체결바(32)의 물리적인 성질과 크기를 알고 있기 때문에 열선(33)에 흘려주는 전류의 크기는 쉽게 연산할 수 있을 것이다.

열선(33) 전원부에 전원을 공급하거나 차단해 항상 일정한 길이의 체결바(32)를 유지할 수 있다. 이때, 체결바(32) 4개에 설치된 열선(33)의 전원은 각각 독립적으로 제어가 되고 전원도 각각 독립적으로 공급이 된다.

이렇게 4개의 열선(33)이 독립적으로 제어되는 이유는 스택의 변형이 항상 엔드 플레이트(21) 전체에 걸쳐 고르게 일어나는 것이 아니기 때문이다. 또한 체결바(32)의 변형을 감지하기 위한 레이저 센서(41)도 서로 독립적으로 작동해야 한다. 열선(33)과 레이저 센서(41)를 사용하기 위해서는 이를 작동시킬 전원부가 필요하다.

본 발명에서는 이 장치들을 사용하기 위한 전원을 연료 전지 스택으로부터 나오는 전력으로 하였다. 보통 연료 전지에서 나오는 최대출력은 연료 전지 스택의 사양에 따라 틀리겠지만 50∼80kW 정도가 된다. 이 출력은 차량을 구동하기 위한 모터의 구동력으로 사용하게 되고 나머지는 고전압 배터리(51) 및 저전압 배터리(52)에 충전이 된다.

이렇게 충전된 에너지를 열선(33)의 작동 전원으로 사용할 수 있다. 열선(33)과 센서(41)의 사양 선택에 따라 고전압 배터리(51)를 전원으로 사용할 수도 있고, 저전압 배터리(52)를 전원을 사용 할 수도 있다.

도 7a 및 도 7b는 열선(33)과 레이저 센서(41)의 전원 공급부를 나타내고 있다. 도 7a는 고전압 배터리를 전원으로 사용했을 때, 도 7b는 저전압 배터리를 전원으로 사용했을 때를 각각 나타낸 것이다.

또한 열선(33) 전원부에는 4개의 스위치가 있어 열선 제어부의 제어신호에 따라 스위치를 열고 닫게 된다. 하지만, 레이저 센서(41)의 전원은 차량의 전원이 온(ON)일 경우 항상 공급되어 항상 스택의 길이를 모니터링 한다.

한편, 첨부된 도면 도 8에는 배터리와 열선(33), 레이저 센서(41)의 간단한 회로 구성도가 도시되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 체결 구조 및 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

체결바를 형상기억합금 사용하고 그 주위에 열선을 감아 항상 일정한 길이를 유지하기 위한 시스템을 만든다면 스택의 변형을 항상 모니터링해 일정한 형상으로 유지해 수소의 누출 방지 및 단위 전지의 손상을 막을 수 있고, 결국 연료 전지 스택의 변형을 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1 및 도 2는 연료 전지의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 3은 종래의 기술에 따른 연료 전지 스택의 체결 구조를 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 4는 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 체결 구조를 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 5a 및 도 5b는 고전압 배터리이나 저전압 배터리를 사용한 경우의 시스템 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도.

도 6은 레이저 센서의 거리 측정 원리를 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 7은 본 발명에 따른 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

도 8은 배터리, 열선 및 레이저 센서의 구성을 나타내 보인 개략적인 회로 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21. 엔드 플레이트

31. 케이싱

32. 체결바

33. 열선

34. 열선 전원부

41. 레이저 센서

42. 센서 전원부

51. 고전압 배터리

52. 저전압 배터리

Claims (11)

1. 전해질, 공기극, 연료극, 분리판, 가스켓, 확산층 등 몇 개의 층으로 이루어진 단위 전지를 반복적으로 적층시켜 이들을 전기적으로 직렬로 연결시키고, 양 끝단에 엔드 플레이트를 놓고 가압시킨 후 상기 엔드 플레이트를 체결장치로 체결하여 이루어지는 연료 전지 스택의 체결 구조에 있어서,

   상기 체결장치는,

   상기 엔드 플레이트 사이에 설치된 막대 형태의 케이싱과;

   상기 케이싱 내에 설치되어 상기 엔드 플레이트가 체결되게 하며 형상기억합금으로 이루어진 체결바와;

   상기 체결바의 외주면에 감겨 상기 체결바를 가열하는 열선과;

   상기 열선에 전원을 공급하여 이들을 작동시키기 위한 열선 전원부와;

   상기 열선을 제어하기 위해 상기 열선과 연결된 열선 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 체결 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 엔드 플레이트 사이의 거리를 감지하기 위해 상기 엔드 플레이트의 마주보는 면에는 수신부와 송신부 역할을 하는 레이저 센서와;

   상기 레이저 센서에 전원을 공급하여 이들을 작동시키기 위한 센서 전원부;를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 체결 구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 레이저 센서의 전원은 차량의 전원이 온(ON)일 경우 항상 공급되어 연료 전지 스택의 길이를 모니터링 하도록 구비된 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 체결 구조.
4. 제2항에 있어서,

   상기 열선 전원부 및 상기 센서 전원부의 전원은 연료 전지 스택으로부터 나오는 전력을 이용하도록 구비된 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 체결 구조.
5. 제2항에 있어서,

   상기 레이저 센서는 상기 4개의 체결바의 길이를 독립적으로 감지하고 제어하기 위해 4개가 부착되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 체결 구조.
6. 제1항에 있어서,

   상기 열선 전원부 및 상기 센서 전원부의 전원은 상기 열선 및 상기 레이저 센서의 사양 선택에 따라 고전압 배터리나 저전압 배터리의 전원을 사용할 수 있도록 구비된 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 체결 구조.
7. 제1항에 있어서,

   상기 케이싱은 상기 열선을 보호하기 위해 내열 합성수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 체결 구조.
8. 단위 전지를 반복적으로 적층시키기 위해 이들을 가압하며 양 끝단에 설치된 엔드 플레이트와, 상기 엔드 플레이트가 체결되게 하며 형상기억합금으로 이루어진 체결바와, 상기 엔드 플레이트 사이의 거리를 감지하기 위해 상기 엔드 플레이트의 마주보는 면에는 수신부와 송신부가 구비된 레이저 센서를 포함하여 된 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법에 있어서,

   (a) 상기 레이저 센서의 상기 송신부에서 레이저광 발사 시간 T1을 측정하는 단계와;

   (b) 발사된 레이저광을 상기 레이저 센서의 상기 수신부에서 수신하는 시간 T2를 측정하는 단계와;

   (c) 상기 단계 (a) 및 (b)에서 측정된 상기 T1과 T2 및 상기 레이저광의 속도(VL)를 이용하여 변형 후 상기 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls1)를 계산하는 단계와;

   (d) 변형 전 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls)에서 상기 Ls1을 차감한 절대값이 허용오차(ε)보다 큰지 판단하는 단계와;

   (e) 상기 단계 (d)의 조건을 만족하는 경우, 상기 체결바 전원공급시간(t)과 공급 열량(Q)을 계산하는 단계와;

   (f) 상기 단계 (e)에서 구한 상기 t초 동안 전원을 공급하고, 전원을 차단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 단계 (c)에서, 상기 연료 전지 스택 사이의 거리(Ls1)는 아래의 식 1로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법.

   [식 1]

   Ls1 = (T2-T1) × VL
10. 제8항에 있어서,

    상기 단계 (e)에서, 상기 체결바 전원공급시간(t)은 아래의 식 2로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법.

    [식 2]

    t = mb×Cb×(As-Tb) / V×I

    여기서, mb는 상기 체결바의 질량, Cb는 상기 체결바의 열용량, As는 상기 형상기억합금의 변태온도, Tb는 상기 연료 전지 스택의 온도.
11. 제8항에 있어서,

    상기 단계 (d)의 조건을 만족하지 못하는 경우에는 전원을 차단하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택용 형상기억합금 제어방법.