KR100534711B1 - Cyclic device of cooling water for electric automobile - Google Patents

Cyclic device of cooling water for electric automobile Download PDF

Info

Publication number
KR100534711B1
KR100534711B1 KR10-2003-0081836A KR20030081836A KR100534711B1 KR 100534711 B1 KR100534711 B1 KR 100534711B1 KR 20030081836 A KR20030081836 A KR 20030081836A KR 100534711 B1 KR100534711 B1 KR 100534711B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling water
fuel cell
pipe line
coolant
pump
Prior art date
Application number
KR10-2003-0081836A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050048022A (en
Inventor
권순길
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR10-2003-0081836A priority Critical patent/KR100534711B1/en
Publication of KR20050048022A publication Critical patent/KR20050048022A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100534711B1 publication Critical patent/KR100534711B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/161Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by bypassing pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00Measuring
    • F01P2025/08Temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00Applications
    • F01P2050/22Motor-cars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2070/00Details
    • F01P2070/10Details using electrical or electromechanical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 냉각수 순환장치에 관한 것으로서, 냉각수부와 양극부 및 음극부를 구비한 연료 전지 스택과, 가스분리기와 제1냉각수 저장부와 이온 제거기 및 라디에이터와, 상기 가스분리기와 냉각수 저장부와 이온 제거기와 라디에이터의 냉각수 유량을 제어하는 제1구동펌프를 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 연료 전지 스택의 냉각수부의 양단에 일측이 연결되며, 타측의 일단에는 상기 가스분리기에 연결되며, 타측의 타단은 제1냉각수 저장부에 연결되는 1차관로와, 상기 연료 전지 스택의 양극부의 양단에 일측이 연결되며, 타측은 상기 1차관로와 연통된 2차관로와, 상기 1차관로상의 냉각수부에 근접된 측에 일측이 각각 연통되며, 타측은 상기 가스분리기에 근접된 위치의 상기 1차관로에 연통되는 3차관로와, 상기 2차관로 상에 장착되어 상기 2차관로를 상기 1차관로 및 상기 3차관로에 선택적으로 연통되도록 하는 제1 쓰리 웨이 밸브와, 상기 3차관로 상에 장착되어 차량 시동 초기에 작동되는 제2펌프와, 상기 3차관로와 상기 1차관로의 연통부에 연결되어, 상기 3차관로가 상기 1차관로 및 상기 3차관로에 선택적으로 연통되도록 하는 제2쓰리 웨이 밸브와, 상기 3차관로의 양단에 각각 장착되며 연료 전지차량의 시동 초기에 오픈되며 상기 제2구동펌프의 작동으로 냉각수가 이동되도록 하는 제3/제4밸브와, 상기 2차관로에 각각 장착되어 상기 양극부의 생성수가 일정 이상으로 생성되면 오픈되어 상기 제2펌프의 구동력으로 양극부의 생성수를 제거하도록 하는 제5/제6밸브와, 상기 1차관로에 장착되어 상기 연료전지 차량의 계속적인 시동 상태로 온도가 상승되면 개방되어 상기 제1구동펌프의 구동력으로 냉각수를 순환시키도록 하는 제1/제2밸브를 구비한다.The present invention relates to a cooling water circulation device for an electric vehicle, comprising: a fuel cell stack including a cooling water part, an anode part, and a cathode part, a gas separator, a first coolant storage part, an ion remover, a radiator, the gas separator, and a cooling water storage part; In the electric vehicle having a first driving pump for controlling the coolant flow rate of the ion remover and the radiator, one end is connected to both ends of the coolant portion of the fuel cell stack, the other end is connected to the gas separator, The other end is connected to the primary pipe line connected to the first cooling water storage unit, one end is connected to both ends of the anode portion of the fuel cell stack, the other side is a secondary pipe line in communication with the primary pipe line, the cooling water portion on the primary pipe line One side is in communication with each other, and the other side is connected to the primary pipe in a position close to the gas separator, the third pipe passage, and on the secondary pipe passage A first three-way valve configured to selectively communicate the secondary pipe line with the primary pipe and the third pipe line, a second pump mounted on the third pipe line and operated at an initial start of the vehicle; A second three-way valve connected to the communication portion of the primary pipe line and the primary pipe line so as to selectively communicate with the primary pipe line and the tertiary pipe line; And a third / fourth valve for opening a fuel cell vehicle at an initial stage of starting of the fuel cell vehicle and allowing the coolant to be moved by the operation of the second driving pump; And fifth and sixth valves for removing the generated water of the anode portion by the driving force of the second pump, and are mounted in the primary pipe line and open when the temperature rises in a continuous starting state of the fuel cell vehicle. And a first / second valve so as to circulate cooling water to the driving force of the first driving pump.

Description

전기 자동차의 냉각수 순환장치{CYCLIC DEVICE OF COOLING WATER FOR ELECTRIC AUTOMOBILE}CYCLIC DEVICE OF COOLING WATER FOR ELECTRIC AUTOMOBILE}

본 발명은 전기 자동차의 냉각수 순환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 구동펌프를 냉각수 유량에 따라 선택적으로 구동하여 전력손실을 최소화하며, 냉각수 유량을 시동조건에 따라 공급 유량을 달리함으로써 스택의 성능을 향상시키도록 하는 전기 자동차의 냉각수 순환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling water circulation system of an electric vehicle, and more particularly, to minimize the power loss by selectively driving the driving pump of the electric vehicle according to the flow rate of the coolant, stack the coolant flow rate by varying the supply flow rate according to the starting conditions It relates to a cooling water circulation device of an electric vehicle to improve the performance of.

일반적으로 연료전지 차량은 수소와 산소의 각각의 촉매에 의한 화학반응에서 이온화가 이루어져서 음극은 수소이온과 전자가 발생하는 산화 반응을 하고 양극은 산소이온이 수소이온과 반응하여 물이 생성되는 환원반응을 한다.In general, a fuel cell vehicle is ionized in a chemical reaction by a catalyst of hydrogen and oxygen, and the cathode reacts with an oxidation reaction in which hydrogen ions and electrons are generated. Do it.

이때 이온화된 수소이온을 산소쪽으로 이동시켜주는 절연체가 젖어 있는 상태가 아니고 마른 상태이면 수소이온의 원활한 흐름이 이루어지지 않아서 산소쪽으로 생성되는 물 이외에 보다 많은 수분을 필요로 하여 가습을 위한 이온이 존재하지 않는 물이 필요하다.At this time, if the insulator that moves the ionized hydrogen ions to the oxygen side is not wet and dry, the hydrogen ions do not flow smoothly. Does not need water.

또한 스택의 내부는 전력생산을 위한 반응을 하지 않는 경우에는 안정한 비활성 기체에 의해서 보호되어야 하므로 가격 및 안정성 측면에서 질소를 이용 스택의 정화를 한다.In addition, since the inside of the stack must be protected by a stable inert gas when it is not reacting for power generation, the stack is purged with nitrogen in terms of cost and stability.

전술한 바와 같이, 연료전지 시스템을 구동하기 위해서는 스택에 연료가 되는 수소와 산소 이외에 냉각과 가습을 위한 냉각수, 스택내부 정화를 위한 질소가 공급되어야 한다.As described above, in order to drive the fuel cell system, in addition to hydrogen and oxygen as fuels, the coolant for cooling and humidification and nitrogen for purifying the inside of the stack must be supplied to the stack.

연료전지 차량은 동력원인 스택에 이 모든 것을 공급하고 생성된 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 동력을 얻는 것이다. 그러므로 수소, 산소, 냉각수 및 질소 등을 각 단계 별로 순차적인 절차에 따라 공급하여 동력을 얻도록 한다.The fuel cell vehicle supplies all of this to the stack, which is the power source, and uses the generated electricity to drive the electric motor for power. Therefore, hydrogen, oxygen, cooling water, and nitrogen are supplied in order to obtain power by sequential procedures.

이때 스택내부의 수소의 이론 전이와 산소의 이온 환원반응은 종류에 따라 다르지만 대략 섭씨 60℃~ 섭씨 80℃사이에서 최적의 반응 온도를 갖는다.At this time, the theoretical transition of hydrogen in the stack and the ion reduction reaction of oxygen vary depending on the type, but have an optimum reaction temperature between about 60 degrees Celsius and 80 degrees Celsius.

그러나, 현재 차량의 경우에는 스택의 내부로 들어가는 온도 조건에 따라 수압의 변화를 통한 조절을 함으로써 스택의 최적의 반응 온도를 유지하기가 어렵다.However, in the case of the current vehicle, it is difficult to maintain the optimum reaction temperature of the stack by adjusting by changing the water pressure in accordance with the temperature conditions entering the interior of the stack.

도 1은 종래 기술에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여 종래 전기 자동차의 냉각수 순환장치의 냉각수 흐름을 설명한다.1 is a view schematically showing a cooling water circulation device of an electric vehicle according to the prior art. Referring to Figure 1 will be described the flow of coolant in the coolant circulation device of the conventional electric vehicle.

먼저, 전기 자동차의 시동온 경우 제1/제2밸브(1)(3)를 닫고 제3/제4밸브 (5)(7)를 열면 스택(9) 내의 냉각수가 초기 시동 시에 많은 양이 필요하지 않은 것을 이용하여 제2펌프(2)의 구동으로 제3/제4밸브(5)(7)가 설치된 짧은 라인을 구동하여 일정 수압을 빠른 시간안에 도달할 수 있다. 여기서 제1펌프(4)는 구동하지 않는다.First, when the electric vehicle starts up, when the first / second valves 1 and 3 are closed and the third and fourth valves 5 and 7 are opened, a large amount of coolant in the stack 9 is initially generated. It is possible to reach a certain water pressure in a short time by driving a short line provided with the third and fourth valves 5 and 7 by driving the second pump 2 by using the one not necessary. Here, the first pump 4 does not drive.

그리고 제5/제6밸브(6)(8)는 스택(9) 내의 양극의 생성수가 일정 이상의 양이 생기면 열려서 양극의 생성수가 펌프의 구동 압력으로 제거된다. 이에 따라 전기 자동차의 시동온시 보조 배터리의 부담이 줄어서 적은 전류만으로도 원하는 수압에 빠르게 도달할 수 있다.The fifth and sixth valves 6 and 8 are opened when the positive water generated in the stack 9 has a predetermined amount or more, and the positive water generated is removed by the driving pressure of the pump. As a result, the burden on the auxiliary battery is reduced when the electric vehicle starts up, so that the desired water pressure can be quickly reached with a small current.

그리고 질소와 공기 및 수소가 차례로 공급되면 스택(9)에서 고전압이 생성되고 보조 배터리는 충전이 시작되며, 이후에 제2펌프(2)는 작동을 멈추며 제3/제4밸브(5)(7)를 닫고 제1펌프(4)는 작동을 시작한다. When nitrogen, air, and hydrogen are sequentially supplied, a high voltage is generated in the stack 9, and the auxiliary battery starts to be charged. Then, the second pump 2 stops operating and the third and fourth valves 5 and 7 ) And the first pump 4 starts to operate.

이후 제1/제2밸브(1)(3)를 열면 짧은 라인은 닫히고 긴 라인이 연결되어 차량의 운행에 의한 전류소비로 연료가 소모되고 그 만큼의 반응열이 발생하게 되어도 충분한 양의 냉각수가 공급되게 된다. 이때 스택(9)내의 온도에 따라서 과열시에는 긴 라인을 이용하고, 저열시에는 짧은 라인을 이용하여 스택(9)의 효율을 최적화하는데 도움을 준다.After opening the first and second valves (1) and (3), the short line is closed and the long line is connected, so that a sufficient amount of coolant is supplied even if fuel is consumed by the current consumption of the vehicle and the heat of reaction is generated. Will be. At this time, depending on the temperature in the stack (9) helps to optimize the efficiency of the stack (9) by using a long line for overheating, and a short line for low heat.

시동중에 발생된 양극의 생성수는 제5/제6밸브(6)(8)가 열리면서 제2펌프(2)의 작동으로 빠르게 제2저장소(11)로 제거된다.The positive water generated during the start-up is quickly removed to the second reservoir 11 by the operation of the second pump 2 as the fifth / sixth valves 6 and 8 are opened.

시동을 끌 경우에는 제1펌프(4)의 작동을 멈추고 제1/제2밸브(1)(3)를 닫고 제2펌프(2)를 작동시키고 제3/제4/제6밸브(5)(7)(8)를 닫고 제4밸브(7)를 열어 스택(9) 내의 물을 제2저장소(11)로 보내어 제거함으로써, 많은 양의 유체를 유동시킬 필요가 없다. 따라서 시동을 끌 경우에도 보조배터리의 부담이 줄어서 적은 전류와 전압손실을 통해서도 스택내의 냉각수의 제거를 바르게 한다. When starting off, stop the operation of the first pump (4), close the first and second valves (1) and (3), activate the second pump (2), and operate the third and fourth and sixth valves (5). By closing (7) (8) and opening the fourth valve (7) to remove the water in the stack (9) by sending it to the second reservoir (11), it is not necessary to flow a large amount of fluid. As a result, the load on the secondary battery is reduced even when the engine is turned off, so that the coolant in the stack can be removed even through low current and voltage loss.

이때 제2저장소의 용량은 제1/제2밸브(1)(3)가 닫힌 상태의 짧은 라인상의 물을 모두 저장할 수 있을 정도 이상의 용량이면 시동을 끈 경우에 스택내의 냉각수를 빠르게 제거할 수 있다.At this time, if the capacity of the second reservoir is more than enough to store all the water on the short line in the closed state of the first and second valves (1) and (3), the cooling water in the stack can be quickly removed when the engine is turned off. .

그러나, 종래 전기 자동차의 냉각수 순환장치는, 스택의 온도 상승으로 냉각수 순환을 짧은 라인을 통하여 냉각수 순환을 하다가 긴 라인을 사용하고자 변화되는 순간 스택 내로 유입되는 냉각수는 스택의 적정온도 범위내의 온도가 아닌 차가운 온도의 냉각수로 갑자기 유입되어 온도 하강이 급격히 일어나서 스택의 효율을 저하시키는 구간이 생길 수 있는 문제점이 있다.However, in the conventional electric vehicle cooling water circulator, the coolant circulation is circulated through a short line as the temperature of the stack rises, and the coolant flowing into the stack is changed to use a long line. Sudden inflow into the coolant of the cold temperature there is a problem that can cause a section to decrease the efficiency of the stack due to a sharp drop in temperature.

또한, 스택 양극이 생성수를 제거시에는 제2펌프가 반드시 구동되어야만 양극의 생성수가 제거된다.In addition, when the stack anode removes the generated water, the second pump must be driven to remove the generated water of the anode.

그리고 대부분의 일반적인 외기온도에 대하여 많은 양의 냉각수를 사용할 때에는 스택 내로 들어가는 냉각수의 온도가 적정온도에서 안정화되지 않고 그보다 낮은 온도에서 안정화되는 문제점이 있다.And when using a large amount of cooling water for most of the outside air temperature there is a problem that the temperature of the cooling water entering the stack is stabilized at a lower temperature than that at the proper temperature.

본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 전기 자동차의 구동펌프를 냉각수 유량에 따라 선택적으로 구동하여 전력손실을 최소화하며, 냉각수 유량을 시동조건에 따라 공급 유량을 달리함으로써 스택의 성능을 향상시키도록 하는 전기 자동차의 냉각수 순환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and minimizes the power loss by selectively driving the driving pump of the electric vehicle according to the flow rate of the coolant, stack the coolant flow rate by varying the supply flow rate according to the starting conditions It is an object of the present invention to provide a cooling water circulation system of an electric vehicle to improve the performance of.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 자동차의 냉각수 순환장치는, 냉각수부와 양극부 및 음극부를 구비한 연료 전지 스택과, 가스분리기와 제1냉각수 저장부와 이온 제거기 및 라디에이터와, 상기 가스분리기와 냉각수 저장부와 이온 제거기와 라디에이터의 냉각수 유량을 제어하는 제1구동펌프를 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 연료 전지 스택의 냉각수부의 양단에 일측이 연결되며, 타측의 일단에는 상기 가스분리기에 연결되며, 타측의 타단은 제1냉각수 저장부에 연결되는 1차관로; 상기 연료 전지 스택의 양극부의 양단에 일측이 연결되며, 타측은 상기 1차관로와 연통된 2차관로; 상기 1차관로상의 냉각수부에 근접된 측에 일측이 각각 연통되며, 타측은 상기 가스분리기에 근접된 위치의 상기 1차관로에 연통되는 3차관로; 상기 2차관로 상에 장착되어 상기 2차관로를 상기 1차관로 및 상기 3차관로에 선택적으로 연통되도록 하는 제1 쓰리 웨이 밸브; 상기 3차관로 상에 장착되어 차량 시동 초기에 작동되는 제2펌프; 상기 3차관로와 상기 1차관로의 연통부에 연결되어, 상기 3차관로가 상기 1차관로 및 상기 3차관로에 선택적으로 연통되도록 하는 제2쓰리 웨이 밸브; 상기 3차관로의 양단에 각각 장착되며 연료 전지차량의 시동 초기에 오픈되며 상기 제2구동펌프의 작동으로 냉각수가 이동되도록 하는 제3/제4밸브; 상기 2차관로에 각각 장착되어 상기 양극부의 생성수가 일정 이상으로 생성되면 오픈되어 상기 제2구동펌프의 구동력으로 양극부의 생성수를 제거하도록 하는 제5/제6밸브; 및 상기 1차관로에 장착되어 상기 연료전지 차량의 계속적인 시동 상태로 온도가 상승되면 개방되어 상기 제1구동펌프의 구동력으로 냉각수를 순환시키도록 하는 제1/제2밸브;를 구비한다.The cooling water circulation apparatus of the electric vehicle of the present invention for achieving the above object, the fuel cell stack having a cooling water portion, an anode portion and a cathode portion, a gas separator, a first coolant storage unit, an ion remover and a radiator, the gas separator And a first driving pump for controlling a cooling water flow rate of the coolant storage unit and the ion remover and the radiator, one end of which is connected to both ends of the cooling water part of the fuel cell stack, and the other end of which is connected to the gas separator. The other end of the other side is the primary pipe connected to the first cooling water storage unit; One side is connected to both ends of the anode portion of the fuel cell stack, the other side is a secondary pipe passage communicating with the primary pipe passage; A third pipe line having one side communicating with a side close to the cooling water portion on the primary pipe path, and the other side communicating with the primary pipe line at a position close to the gas separator; A first three-way valve mounted on the secondary conduit to selectively communicate the secondary conduit with the primary conduit and the tertiary conduit; A second pump mounted on the third pipe path and operated at an initial start of the vehicle; A second three-way valve connected to the communication section of the third conduit and the primary conduit so that the third conduit is selectively communicated with the primary conduit and the third conduit; Third and fourth valves respectively mounted at both ends of the third conduit and opened at an initial start of a fuel cell vehicle to allow cooling water to move by operation of the second driving pump; Fifth and sixth valves respectively mounted to the secondary pipe passages to open when the positive water generated in the positive electrode is generated at a predetermined value or more so as to remove the positive water generated by the driving force of the second driving pump; And a first / second valve mounted on the primary pipe line and opened when the temperature rises in a continuous starting state of the fuel cell vehicle to circulate the cooling water by the driving force of the first driving pump.

본 발명에 있어서, 상기 1차관로의 상기 냉각수부의 근접 위치에는 온도센서가 장착되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the temperature sensor is mounted to the proximity position of the cooling water portion of the primary pipe.

본 발명에 있어서, 상기 제2/제3밸브 및 상기 제2쓰리 웨이 밸브는, 상기 연료 전지 차량의 초기 시동후 계속적인 시동으로 온도의 상승이 제1임계치로 도달하면 함께 개방되도록 하여 냉각수가 상기 제2/제3밸브 및 상기 제2쓰리 웨이 밸브 간을 따라 중간루프를 형성하며 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the second / third valve and the second three-way valve may be opened together when the temperature rise reaches a first threshold by continuous starting after the initial start of the fuel cell vehicle. And form an intermediate loop along the second / third valve and the second three-way valve.

본 발명에 있어서, 상기 제1/제2밸브는, 상기 연료 전지 차량의 시동후 계속적인 시동에 의한 온도 상승으로 제2임계치로 도달하면 개방되고 상기 제1펌프가 구동되어 냉각수가 1차관로를 따라 대루프를 형성하며 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first / second valve is opened when the temperature rises due to the continuous starting after the start of the fuel cell vehicle reaches the second threshold, and the first pump is driven so that the coolant is used to drive the primary pipe line. Forming a large loop according to the characterized in that to be circulated.

본 발명에 있어서, 상기 제1/제2/제3/제4밸브는, 상기 연료 전지 차량의 시동후 계속적인 시동에 의한 온도상승으로 제3임계치에 도달하면 개방되고, 상기 제1/제2펌프의 동시 구동으로 냉각수가 모두 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first / second / third / fourth valve is opened when the third threshold value is reached due to the temperature rise by continuous starting after the start of the fuel cell vehicle, and the first / second Simultaneous operation of the pump is characterized in that the cooling water is circulated all.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a cooling water circulation device of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환장치를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing a coolant circulation device of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환장치(100)는, 연료전지 스택(12)의 냉각수부(13)에 연결되는 1차관로(10)와, 양극부(18)에 연결되는 2차관로(40)와, 냉각수부(13) 근접위치의 1차관로(10)와 가스분리기(15) 근접 위치의 1차관로(10)에 연결되는 3차관로(80)와, 2차관로(40) 상에 장착되는 제1쓰리 웨이 밸브(70)와, 3차관로(80) 상에 장착되는 제2구동펌프(21)와, 3차관로(80)와 1차관로(10)의 연통부에 연결되는 제2쓰리 웨이 밸브(93)와, 3차관로(80)의 양단에 각각 장착되는 제3/제4밸브(90)(91)와, 2차관로(40)에 각각 장착되는 제5/제6밸브(50)(60) 및 1차관로(10)에 장착되는 제1/제2밸브(20)(30)를 구비한다. 상기 전기 자동차의 연료 전지 스택(12)은 냉각수부(13)와, 양극부(18) 및 음극부(22)를 구비한다. 상기 연료 전지 스택(12)의 자세한 구성 및 작동은 공지된 것으로서 생략한다.As shown in FIG. 2, the cooling water circulation apparatus 100 of the electric vehicle according to the present invention includes a primary pipe line 10 and an anode portion 18 connected to the cooling water portion 13 of the fuel cell stack 12. ) Secondary pipe line (40) connected to the third, the primary pipe line (10) of the coolant portion 13 and the third pipe line (80) connected to the primary pipe line (10) of the gas separator (15) And a first three-way valve 70 mounted on the secondary conduit 40, a second drive pump 21 mounted on the tertiary conduit 80, a tertiary conduit 80 and a primary conduit. The second three-way valve 93 connected to the communicating portion of the furnace 10, the third and fourth valves 90 and 91 attached to both ends of the tertiary pipe line 80, and the secondary pipe line ( And fifth and sixth valves 50 and 60 respectively attached to 40 and first and second valves 20 and 30 mounted to the primary conduit 10. The fuel cell stack 12 of the electric vehicle includes a cooling water part 13, an anode part 18, and a cathode part 22. The detailed configuration and operation of the fuel cell stack 12 is well known and will be omitted.

상기 1차관로(10)는 일단은 연료전지 스택(12)의 냉각수부(13) 양단에 일측이 연결되며, 타측의 일단에는 가스분리기(15)에 연결되며 타측의 타단은 제1냉각수 저장부(17)에 연결된다. 상기 1차관로(10)에는 이온제거기(19)와 라디에이터(14) 및 제1구동펌프(16)가 장착된다. 상기 제1구동펌프(16)는 그 구동력으로 1차관로(10)의 냉각수의 유동을 제어한다. 상기 1차관로(10) 상에는 제1/제2밸브(20)(30)가 장착된다. 참조번호 81은 제2냉각수 저장부이다.One end of the primary pipe line 10 is connected to both ends of the cooling water part 13 of the fuel cell stack 12, the other end of the primary pipe 10 is connected to the gas separator 15, and the other end of the primary pipe 10 is the first cooling water storage part. Connected to (17). The primary pipe line 10 is equipped with an ion remover 19, a radiator 14 and the first drive pump (16). The first driving pump 16 controls the flow of the cooling water of the primary conduit 10 by the driving force. First and second valves 20 and 30 are mounted on the primary pipe line 10. Reference numeral 81 is a second coolant storage unit.

상기 2차관로(40)는 연료 전지 스택(12)의 양극부(18)의 양단에 일측이 연결되며, 그 타측은 1차관로(10)와 연통된다. 상기 2차관로(40)에는 제2구동펌프(21)의 구동력으로 양극부(18)의 생성수를 제거하도록 2차관로(40)를 선택적으로 개폐하도록 장착되는 제5/제6밸브(50)(60)가 장착된다. 상기 2차관로(40)와 1차관로(10)와의 연통부에는 제1쓰리 웨이 밸브(70)가 장착된다. 상기 제1쓰리 웨이 밸브(70)는 제5/제6밸브(50)(60)가 개방되면 2차관로(40)가 3차관로(80)에 연통되도록 작동된다.One side of the secondary conduit 40 is connected to both ends of the anode part 18 of the fuel cell stack 12, and the other side thereof communicates with the primary conduit 10. The fifth and sixth valves 50 are installed in the secondary conduit 40 to selectively open and close the secondary conduit 40 so as to remove the generated water of the anode portion 18 by the driving force of the second driving pump 21. 60 is mounted. The first three-way valve 70 is mounted to the communication portion between the secondary pipe line 40 and the primary pipe line 10. The first three-way valve 70 is operated such that the secondary pipe line 40 communicates with the tertiary pipe line 80 when the fifth / sixth valves 50 and 60 are opened.

상기 3차관로(80)는 그 일단은 냉각수부(13)에 근접된 측의 1차관로(10)에 연통되며, 그 타단은 가스분리기(15)에 근접된 위치의 1차관로(10)에 연통된다. 상기 3차관로(80)의 냉각수부(13) 근접 위치에는 제3/제4밸브(90)(91)가 장착된다. 상기 3차관로(80)에는 제2구동펌프(21)가 장착되어 3차관로(80)상의 냉각수의 유량을 제어한다. 상기 3차관로(80)와 1차관로(10)의 연통부에는 제2쓰리 웨이밸브(93)가 장착된다. 상기 제2쓰리 웨이밸브(93)는 3차관로(80)와 1차관로(10)를 선택적으로 연통되도록 한다. One end of the third conduit 80 is in communication with the primary conduit 10 on the side adjacent to the cooling water part 13, and the other end of the third conduit 80 is located near the gas separator 15. Is in communication with. Third and fourth valves 90 and 91 are mounted at positions near the cooling water part 13 of the third conduit 80. The third driving pipe (80) is equipped with a second drive pump 21 to control the flow rate of the coolant on the third pipe (80). The second three-way valve 93 is mounted to the communication portion of the third pipe line 80 and the first pipe line 10. The second three-way valve 93 allows the third pipe line 80 and the first pipe line 10 to selectively communicate with each other.

상기 1차관로(10)의 냉각수부(13) 근접 위치에는 온도센서(95)가 장착되어 온도를 센싱한다. A temperature sensor 95 is mounted at a position close to the coolant 13 of the primary pipe line 10 to sense a temperature.

상기 전기 자동차의 시동초기에는 제3/제4밸브(90)(91)만 오픈되어, 냉각수가 3차관로(80) 내에서만 이동된다. 즉, 전기 자동차의 시동초기에는 많은 양의 냉각수가 필요하지 않음으로써, 제3/제4밸브(90)(91)만 오픈되도록 하여 냉각수가 3차관로(80) 내의 짧은 루프 만으로 이동되도록 하여 적은 양의 냉각수를 통하여 일정 수압을 빠른 시간안에 도달할 수 있도록 한다. At the start of the electric vehicle, only the third and fourth valves 90 and 91 are opened so that the coolant is moved only in the tertiary pipe line 80. That is, a large amount of coolant is not required at the start of the electric vehicle, so that only the third and fourth valves 90 and 91 are opened, so that the coolant is moved only by a short loop in the tertiary pipe 80. A positive amount of coolant allows a constant pressure to be reached quickly.

그리고 상기 온도센서(95)의 센싱 온도값이 제1임계치로 도달되면, 제2/제3밸브(30)(90) 및 제2쓰리 웨이 밸브(93)가 함께 개방되도록 한다. 여기서 제2쓰리 웨이밸브(93)는 3차관로(80) 방향으로 1차관로(10)가 연통되도록 한다. 이에따라 시동초기 보다 일정온도 값 이상 상승되었을 경우 보다 시동 초기의 순환 루프보다 큰 중간루프를 형성하여 냉각수가 이동되도록 한다.When the sensing temperature value of the temperature sensor 95 reaches the first threshold value, the second and third valves 30 and 90 and the second three way valve 93 are opened together. Here, the second three-way valve 93 allows the primary pipe line 10 to communicate with the third pipe line 80. Accordingly, when the temperature rises more than a predetermined temperature than the initial stage, the cooling loop is formed by forming an intermediate loop larger than the initial circulation loop.

다음, 전기자동차의 계속적인 시동상태로 온도센서(95)의 센싱 온도값이 상승되어 제2임계치에 도달되면 제1/제2밸브(20)(30)가 함께 개방되도록 한다. 여기서 제2쓰리 웨이밸브(93)는 3차관로(80) 쪽은 폐쇄되며 가스분리기(15) 방향의 1차관로에 연통되도록 한다. 그리고 제1구동펌프(16)를 구동하여 냉각수가 1차관로(10)를 따라 대루프를 형성하며 냉각수가 순환되도록 한다. 즉, 보다 큰 온도상승으로 냉각수가 더 필요하게 됨으로 대루프로 냉각수가 순환되도록 한다.Next, when the sensing temperature value of the temperature sensor 95 is raised in the continuous starting state of the electric vehicle to reach the second threshold, the first and second valves 20 and 30 are opened together. Here, the second three-way valve 93 is closed to the tertiary pipe line 80 and communicates with the primary pipe line in the direction of the gas separator 15. Then, the first driving pump 16 is driven so that the coolant forms a large loop along the primary pipe line 10 and circulates the coolant. That is, the cooling water is circulated to the large loop because the cooling water is needed at a larger temperature rise.

이어서 전기자동차의 계속적인 시동상태로 온도센서(95)의 센싱 온도값이 상승되어 제3임계치에 도달되면, 제1/제2/제3/제4밸브(20)(30)(90)(91)를 모두 함께 개방되도록 하고 제1/제2구동펌프(16)(21)를 동시 구동되도록 하여 많은 최대 양의 냉각수가 순환되도록 하여 냉각을 실시하도록 한다. 여기서 보다 큰 온도가 상승되면 전기자동차의 파워를 제한되도록 하여 스택(12)의 반응을 줄여서 온도의 추가 유입을 제한하여 온도상승을 막도록 한다.Subsequently, when the sensing temperature value of the temperature sensor 95 rises to reach the third threshold value in the continuous starting state of the electric vehicle, the first / second / third / fourth valves 20, 30, 90 ( 91 are all opened together, and the first and second drive pumps 16 and 21 are simultaneously driven to allow a large amount of coolant to be circulated to perform cooling. In this case, when a larger temperature is raised, the power of the electric vehicle is limited to reduce the reaction of the stack 12 so as to limit the further inflow of temperature to prevent the temperature rise.

상기와 같은 본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.Cooling water circulator of the electric vehicle according to the present invention as described above has the following effects.

전기 자동차의 온도 변화값에 따라 쓰리 웨이 밸브의 사용으로 냉각수의 순환량을 적절하게 조절하여 공급함으로써 연료 전지 스택의 적절한 냉각이 이루어져 성능향상이 이루어진다.By using a three-way valve according to the temperature change value of the electric vehicle by appropriately adjusting the amount of circulation of the coolant to provide adequate cooling of the fuel cell stack to improve performance.

또한 전기 자동차의 구동펌프의 선택적인 작동을 통하여 전력 소비의 절약이 가능하다.In addition, it is possible to save power consumption through the selective operation of the drive pump of the electric vehicle.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

도 1은 종래 기술에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환장치를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a cooling water circulation device of an electric vehicle according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환장치를 개략적으로 도시한 도면.2 is a view schematically showing a coolant circulation device of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

Claims (5)

냉각수부와 양극부 및 음극부를 구비한 연료 전지 스택과, 가스분리기와 제1냉각수 저장부와 이온 제거기 및 라디에이터와, 상기 가스분리기와 냉각수 저장부와 이온 제거기와 라디에이터의 냉각수 유량을 제어하는 제1구동펌프를 구비한 전기자동차에 있어서,A fuel cell stack having a coolant part, an anode part, and a cathode part, a gas separator, a first coolant storage part, an ion remover, and a radiator, and a first control unit for controlling the flow rate of the coolant in the gas separator, the coolant storage part, the ion remover, and the radiator. In an electric vehicle having a drive pump, 상기 연료 전지 스택의 냉각수부의 양단에 일측이 연결되며, 타측의 일단에는 상기 가스분리기에 연결되며, 타측의 타단은 제1냉각수 저장부에 연결되는 1차관로;One end is connected to both ends of the cooling water portion of the fuel cell stack, one end of the other side is connected to the gas separator, the other end is connected to the first cooling water storage unit; 상기 연료 전지 스택의 양극부의 양단에 일측이 연결되며, 타측은 상기 1차관로와 연통된 2차관로;One side is connected to both ends of the anode portion of the fuel cell stack, the other side is a secondary pipe passage communicating with the primary pipe passage; 상기 1차관로상의 냉각수부에 근접된 측에 일측이 각각 연통되며, 타측은 상기 가스분리기에 근접된 위치의 상기 1차관로에 연통되는 3차관로;A third pipe line having one side communicating with a side close to the cooling water portion on the primary pipe path, and the other side communicating with the primary pipe line at a position close to the gas separator; 상기 2차관로 상에 장착되어 상기 2차관로를 상기 1차관로 및 상기 3차관로에 선택적으로 연통되도록 하는 제1 쓰리 웨이 밸브;A first three-way valve mounted on the secondary conduit to selectively communicate the secondary conduit with the primary conduit and the tertiary conduit; 상기 3차관로 상에 장착되어 차량 시동 초기에 작동되는 제2펌프; A second pump mounted on the third pipe path and operated at an initial start of the vehicle; 상기 3차관로와 상기 1차관로의 연통부에 연결되어, 상기 3차관로가 상기 1차관로 및 상기 3차관로에 선택적으로 연통되도록 하는 제2쓰리 웨이 밸브;A second three-way valve connected to the communication section of the third conduit and the primary conduit so that the third conduit is selectively communicated with the primary conduit and the third conduit; 상기 3차관로의 양단에 각각 장착되며 연료 전지차량의 시동 초기에 오픈되며 상기 제2구동펌프의 작동으로 냉각수가 이동되도록 하는 제3/제4밸브;Third and fourth valves respectively mounted at both ends of the third conduit and opened at an initial start of a fuel cell vehicle to allow cooling water to move by operation of the second driving pump; 상기 2차관로에 각각 장착되어 상기 양극부의 생성수가 일정 이상으로 생성되면 오픈되어 상기 제2펌프의 구동력으로 양극부의 생성수를 제거하도록 하는 제5/제6밸브; 및A fifth and sixth valves mounted on the secondary pipe paths, respectively, and opened when the generated water of the positive electrode portion is generated at a predetermined level or more to remove the generated water of the positive electrode portion by the driving force of the second pump; And 상기 1차관로에 장착되어 상기 연료전지 차량의 계속적인 시동 상태로 온도가 상승되면 개방되어 상기 제1구동펌프의 구동력으로 냉각수를 순환시키도록 하는 제1/제2밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환장치.And a first / second valve mounted on the primary pipe to open when the temperature rises in a continuous starting state of the fuel cell vehicle to circulate the coolant with the driving force of the first driving pump. Coolant circulator of electric vehicle. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차관로의 상기 냉각수부의 근접 위치에는 온도센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환장치.Cooling water circulation system of an electric vehicle, characterized in that the temperature sensor is mounted in the proximity position of the cooling water portion of the primary pipe. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2/제3밸브 및 상기 제2쓰리 웨이 밸브는, The second / third valve and the second three way valve, 상기 연료 전지 차량의 초기 시동후 계속적인 시동으로 온도의 상승이 제1임계치로 도달하면 함께 개방되도록 하여 냉각수가 상기 제2/제3밸브 및 상기 제2쓰리 웨이 밸브 간을 따라 중간루프를 형성하며 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환장치.After the initial start-up of the fuel cell vehicle, when the temperature rise reaches the first threshold by the continuous start, the cooling water is opened together to form an intermediate loop along the second / third valve and the second three-way valve. Cooling water circulation system of an electric vehicle, characterized in that to be circulated. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1/제2밸브는,The first / second valve, 상기 연료 전지 차량의 시동후 계속적인 시동에 의한 온도 상승으로 제2임계치로 도달하면 개방되고 상기 제1펌프가 구동되어 냉각수가 1차관로를 따라 대루프를 형성하며 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환장치.When the fuel cell vehicle reaches the second threshold due to the temperature rise due to the continuous starting after the start of the fuel cell is opened and the first pump is driven so that the coolant is circulated to form a large loop along the primary pipe Cooling water circulation in automobiles. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1/제2/제3/제4밸브는,The first / second / third / fourth valve, 상기 연료 전지 차량의 시동후 계속적인 시동에 의한 온도상승으로 제3임계치에 도달하면 개방되고, 상기 제1/제2펌프의 동시 구동으로 냉각수가 모두 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환장치.When the fuel cell vehicle reaches the third threshold due to the temperature rise due to the continuous starting after the start of the fuel cell vehicle, the cooling water circulation of the electric vehicle, characterized in that the cooling water is circulated all by the simultaneous driving of the first / second pump. Device.
KR10-2003-0081836A 2003-11-18 2003-11-18 Cyclic device of cooling water for electric automobile KR100534711B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0081836A KR100534711B1 (en) 2003-11-18 2003-11-18 Cyclic device of cooling water for electric automobile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0081836A KR100534711B1 (en) 2003-11-18 2003-11-18 Cyclic device of cooling water for electric automobile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050048022A KR20050048022A (en) 2005-05-24
KR100534711B1 true KR100534711B1 (en) 2005-12-07

Family

ID=37246893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0081836A KR100534711B1 (en) 2003-11-18 2003-11-18 Cyclic device of cooling water for electric automobile

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100534711B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230175047A (en) 2022-06-22 2023-12-29 한국기계연구원 Coolant leak detection module for electric vehicle using coolant temperature and pressure and Coolant leak detection System for electric vehicle using the same
KR20230175046A (en) 2022-06-22 2023-12-29 한국기계연구원 Coolant leak detection module for electric vehicle using amount of coolant and Coolant leak detection System for electric vehicle using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050048022A (en) 2005-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5440452B2 (en) Fuel cell system
KR100513248B1 (en) Fuel cell system and method of stopping the system
JP4993293B2 (en) Fuel cell system and moving body
WO2009084448A1 (en) Fuel cell system
KR101610076B1 (en) Fuel cell cooling system
KR100534711B1 (en) Cyclic device of cooling water for electric automobile
JP7298544B2 (en) fuel cell system
JP5058617B2 (en) Fuel cell system and scavenging method thereof
JP5231932B2 (en) Fuel cell cooling system
US10483570B2 (en) Fuel cell and method for operating the same
KR100527958B1 (en) Fuel cell system having improved starting performance in low temperature and method for controlling the same
JP4803996B2 (en) Low temperature startup method for fuel cell and fuel cell system
US8153319B2 (en) System and method for purging condensate from an electrochemical cell stack prior to operation
JP2007317473A (en) Fuel cell system
JP2009283210A (en) Fuel cell system
JP2005317224A (en) Fuel cell system, and scavenging method of the same
KR100461150B1 (en) Cooling system for hydrogen storage tank of fuel cell powered vehicle
JP2006019124A (en) Fuel cell system
KR100534699B1 (en) Cooling water circulation apparatus for electric vehicle
KR101144045B1 (en) Cold starting device and method for fuel cell
KR100494944B1 (en) Cooling water system for fuel cell electric vehicle
JP6788228B2 (en) Fuel cell vehicle
JP2009004169A (en) Fuel cell system
KR20210011782A (en) Fuel cell system and operating method thereof
JP5086941B2 (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121130

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131129

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141128

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee