KR100725253B1 - Fuel cell system and cooling control method thereof - Google Patents

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Abstract

Provided is a fuel cell system, which allows easy discharge of moisture produced in an electrode layer of a fuel cell stack or easy supply of reactant gases, and thus generates electric powder stably. The fuel cell system comprises: a fuel cell stack in which electrochemical reactions occur; a fuel treatment unit(120) for reforming fuel to supply hydrogen to the stack; an oxygen supply unit(130) for supplying oxygen to the stack; a cooling unit for absorbing heat generated in the stack by cooling water; a heat recovery unit(151) for recovering waste heat from the cooling water; a voltage detection unit(180) for measuring the voltage in the stack with the lapse of time; and a controller(160,161) for controlling the temperature difference between the inlet temperature of the cooling water and the outlet temperature of the cooling water varies with time according to the voltage measured in the voltage detection unit, while maintaining the cooling water introduced into the stack at a predetermined temperature.

Description

연료전지 시스템 및 그 냉각 제어방법{Fuel Cell System and Cooling Control Method Thereof}Fuel Cell System and Cooling Control Method Thereof}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 연료전지 시스템의 냉각 제어방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a cooling control method of the fuel cell system illustrated in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 연료전지 시스템의 냉각 제어방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a cooling control method of the fuel cell system illustrated in FIG. 3.

도 5는 도 1 또는 도 3에 도시된 본 발명의 연료전지 시스템을 장시간 운전하는 경우에 냉각수 온도 변화에 따른 연료전지스택의 성능변화를 나타낸 그래프들이다.5 is a graph illustrating a change in performance of a fuel cell stack according to a change in cooling water temperature when a fuel cell system of the present invention shown in FIG. 1 or 3 is operated for a long time.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

100, 200 : 연료전지 시스템 110, 210 : 연료전지스택100, 200: fuel cell system 110, 210: fuel cell stack

120, 220 : 연료처리장치 130, 230 : 산소공급장치120, 220: fuel processor 130, 230: oxygen supply device

140, 240 : 전력변환기 150, 250 : 냉각장치140, 240: power converter 150, 250: cooling device

160, 161, 260, 261 : 제어기 160, 161, 260, 261: controller

본 발명은 고분자 전해질 연료전지(PEMFC ; Proton Exchange Membrance Fuel Cell)를 사용하는 연료전지 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 연료전지스택의 전극층에 생성되는 수분을 원활하게 배출하거나 반응가스를 용이하게 공급함으로써 안정적으로 전력을 생산할 수 있는 연료전지 시스템 및 그 냉각 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system using a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), and more particularly, to smoothly discharge moisture generated in an electrode layer of a fuel cell stack or to easily supply a reaction gas. The present invention relates to a fuel cell system capable of stably producing electric power and a cooling control method thereof.

고분자 전해질 연료전지는 수소이온 교환특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로서, 수소를 함유한 연료가스와 산소를 함유한 공기를 사용하여 전기화학반응을 일으켜 전기 및 열을 발생시킨다. 이런 고분자 전해질 연료전지는 빠른 시동능력이 있으며, 소형화할 수 있어 이동용 전원, 자동차용 전원, 가정용 열병합 발전설비 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.A polymer electrolyte fuel cell is a fuel cell using a polymer membrane having a hydrogen ion exchange characteristic as an electrolyte, and generates electricity and heat by causing an electrochemical reaction using a fuel gas containing hydrogen and air containing oxygen. Such a polymer electrolyte fuel cell has a fast starting capability and can be miniaturized, and thus, the polymer electrolyte fuel cell is widely used in various fields such as a mobile power source, an automotive power source, and a home cogeneration plant.

이러한 고분자 전해질 연료전지를 사용하는 연료전지 시스템은 종래기술로 알려진 바와 같이 연료전지스택, 연료처리장치, 전력변환기, 열회수부 등으로 구성된다. 종래기술의 연료전지 시스템은 도시가스와 같은 발전원료를 개질하는 연료처리장치를 통해 연료전지스택의 산화전극(anode)에 수소를 공급하고, 컴프레셔 또는 송풍기를 통해 연료전지스택의 환원전극(cathode)에 공기를 공급하여, 연료전지스택의 전극층에서의 전기화학반응에 의해 전력을 생산한다. 이러한 전기화학반응식은 다음과 같다. A fuel cell system using such a polymer electrolyte fuel cell is composed of a fuel cell stack, a fuel processor, a power converter, a heat recovery unit, and the like, as is known in the art. The fuel cell system of the prior art supplies hydrogen to the anode of the fuel cell stack through a fuel processing device for reforming a power source such as city gas, and the cathode of the fuel cell stack through a compressor or a blower. Air is supplied to produce electric power by an electrochemical reaction in the electrode layer of the fuel cell stack. This electrochemical equation is as follows.

산화전극(anode) : H2(g) → 2H+ + 2e-Anode: H 2 (g) → 2H + + 2e-

환원전극(cathode) : 1/2O2(g) + 2H+ + 2e- →H2O(l)Cathode: 1 / 2O 2 (g) + 2H + + 2e- → H 2 O (l)

연료전지(cell) 반응 : H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l)Fuel cell reaction: H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) → H 2 O (l)

이와 같은 종래기술의 연료전지 시스템은 그 연료전지의 전기화학반응이 전극(촉매함유), 전해질, 및 반응가스가 동시에 접촉하는 삼상계면에서 발생되며, 일반적으로 다공성 전극층이 반응가스 확산, 전해질의 수분 공급에 중요한 역할을 한다. 종래에는 이런한 전극층에서 발생되는 수분을 조절할 필요성이 있어서, 기능성 고분자 등을 첨가하는 방법으로 친수성을 조절하거나 전극층의 치밀화에 의한 중기공과 미세기공을 조절하는 방법으로 수분을 배출시켜왔다. In the fuel cell system of the prior art, the electrochemical reaction of the fuel cell is generated at the three-phase interface where electrodes (catalyst-containing), electrolyte, and reaction gas are in contact at the same time. Plays an important role in supply Conventionally, there is a need to adjust the moisture generated in such an electrode layer, has been discharged by the method of controlling the hydrophilicity by the addition of a functional polymer or the like to control the mesopores and micropores by densification of the electrode layer.

하지만, 종래기술의 연료전지시스템은 그 기동 또는 정지시에 연료전지스택의 전극층으로 과량의 수분이 공급될 수 있고, 그 정격 운전시에도 시스템 내의 각종 펌프류의 성능 변화와 시스템 환경변화(온도, 습도변화)에 따라 수분의 과량공급 및 부족현상이 발생할 수 있기 때문에, 연료전지시스템의 안정적인 발전성능을 유지하기 어려운 문제점이 있다.However, the fuel cell system of the prior art can be supplied with excess moisture to the electrode layer of the fuel cell stack at the start or stop of the fuel cell system, and the performance change of the various pumps in the system and the system environment change (temperature, humidity) even at its rated operation. As a result, excessive supply and shortage of moisture may occur, which makes it difficult to maintain stable power generation performance of the fuel cell system.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 연료전지스택에 공급되는 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이를 시간 경과에 따라 펄스형상이 되도록 작동 제어함으로써 연료전지스택 내부의 전극 층 및 가스 확산층의 미세기공에 존재하는 과량의 수분을 제거하여 반응가스인 수소와 산소를 원활하게 공급할 수 있는 연료전지 시스템 및 그 냉각 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, by controlling the difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the coolant supplied to the fuel cell stack into a pulse shape over time to the inside of the fuel cell stack It is an object of the present invention to provide a fuel cell system and a cooling control method thereof capable of smoothly supplying hydrogen and oxygen as reaction gases by removing excess moisture present in the micropores of the electrode layer and the gas diffusion layer.

본 발명의 연료전지 시스템은 전기화학반응이 발생되는 연료전지스택과, 발전원료를 개질하여 상기 연료전지스택에 수소를 공급하는 연료처리장치와, 상기 연료전지스택에 산소를 공급하는 산소공급장치와, 상기 연료전지스택에서 발생된 열을 냉각수로 흡열하는 냉각장치와, 상기 냉각장치의 냉각수로부터 폐열을 회수하는 열회수부와, 상기 연료전지스택 내의 발전 전압을 시간의 경과에 따라 측정하는 전압 검지부, 및 상기 전압 검지부에서 측정되는 전압에 따라 상기 연료전지스택에 유입되는 냉각수를 설정된 온도 범위로 유지시키면서 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 시간 경과에 따라 변화되도록 제어하는 제어기를 포함한다.The fuel cell system of the present invention includes a fuel cell stack in which an electrochemical reaction occurs, a fuel processing device for supplying hydrogen to the fuel cell stack by reforming power generation materials, an oxygen supply device for supplying oxygen to the fuel cell stack, and A cooling device for absorbing heat generated from the fuel cell stack with cooling water, a heat recovery unit for recovering waste heat from the cooling water of the cooling device, and a voltage detection unit for measuring a power generation voltage in the fuel cell stack over time; And a controller controlling the difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the coolant to be changed over time while maintaining the coolant flowing into the fuel cell stack in a set temperature range according to the voltage measured by the voltage detector. do.

본 발명에 따른 연료전지스택을 냉각하기 위한 연료전지 시스템의 냉각 제어방법은 상기 연료전지스택에서 발생되는 전압을 시간의 경과에 따라 측정하는 전압 측정단계와, 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압 결과에 따라 상기 연료전지스택의 내부 온도를 설정된 값으로 유지시키는 연료전지스택의 내부 온도 유지단계, 및 상기 연료전지스택의 내부 온도 유지단계 이후에 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압값이 설정된 값 이상이면 정상적으로 냉각수의 작동을 유지하고, 상기 측정된 전압값이 설정된 값 이상이 아니면 제어기가 냉각수의 유량을 조절하면서 상기 연료전지스택에 유입 또는 배출되는 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 시 간의 경과에 따라 변화되도록 관리 제어하는 냉각수의 온도 차이 제어단계를 포함한다. A cooling control method of a fuel cell system for cooling a fuel cell stack according to the present invention includes a voltage measuring step of measuring a voltage generated in the fuel cell stack over time, and a voltage result measured in the voltage measuring step. Accordingly, when the internal temperature of the fuel cell stack maintains the internal temperature of the fuel cell stack at a predetermined value, and the voltage value measured in the voltage measuring step after the internal temperature maintenance of the fuel cell stack is equal to or greater than the predetermined value, The difference between the inlet temperature and the outlet temperature (ΔT) of the coolant flowing into or out of the fuel cell stack is controlled by the controller if the measured voltage value is not greater than or equal to the set value. And controlling the temperature difference of the cooling water to be controlled to change over time.

또한, 상기 연료전지스택의 내부 온도 유지단계는 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압의 시간 경과에 따른 감소율(△V)이 사전에 설정된 범위에 포함되는지를 판단하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 판단된 결과에 따라 냉각수의 유량을 조절하여 상기 연료전지스택의 내부 온도를 설정된 값으로 유지시키는 제2 단계를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the internal temperature maintaining step of the fuel cell stack may include a first step of determining whether a reduction ratio ΔV over time of the voltage measured in the voltage measuring step is included in a preset range, and the first step. And a second step of maintaining the internal temperature of the fuel cell stack at a set value by adjusting the flow rate of the cooling water according to the result determined in step.

또한, 상기 냉각수의 온도 차이 제어단계는 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이가 사전에 설정된 제1 범위에 도달되도록 상기 냉각수의 유량을 증가시키는 작동과, 일정 시간이 지난 후에 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이가 상기 제1 범위보다 큰 제2 범위에 도달되도록 상기 냉각수의 유량을 감소시키는 작동이 교번되게 행해짐으로써 관리 제어되는 것이 바람직하다. In addition, the step of controlling the temperature difference of the cooling water is an operation of increasing the flow rate of the cooling water such that the difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water reaches a preset first range, and after a predetermined time, It is preferable that the operation of reducing the flow rate of the cooling water is controlled alternately so that the outlet temperature difference reaches a second range larger than the first range.

또한, 상기 연료전지스택의 내부 온도 유지단계는 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압의 시간 경과에 따른 감소율(△V)이 사전에 설정된 범위에 포함되는지를 판단하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 판단된 결과에 따라 상기 연료전지스택의 출구측 냉각수를 열교환시키거나 열교환되지 않게 열 회수 경로를 변경하여 상기 연료전지스택에 바로 유입되게 함으로써 상기 연료전지스택의 내부 온도를 설정된 값으로 유지시키는 제2 단계를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the internal temperature maintaining step of the fuel cell stack may include a first step of determining whether a reduction ratio ΔV over time of the voltage measured in the voltage measuring step is included in a preset range, and the first step. Maintaining the internal temperature of the fuel cell stack at a set value by exchanging heat recovery path of the outlet-side cooling water of the fuel cell stack or by directly changing the heat recovery path so as not to exchange heat It is preferred to include two steps.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설 명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily practice the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 연료전지 시스템(100)은 전기화학반응이 발생되는 연료전지스택(110), 발전원료를 개질하여 연료전지스택(110)에 수소를 공급하는 연료처리장치(120), 연료전지스택(110)에 산소를 공급하는 콤프레셔(compressor) 또는 송풍기와 같은 산소공급장치(130), 연료전지스택(110)에서 생산된 직류(DC)전력을 교류(AC)전력으로 변환하는 전력변환기(140)를 구비한다.As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 according to the present embodiment includes a fuel cell stack 110 in which an electrochemical reaction occurs, and a fuel processing apparatus for supplying hydrogen to the fuel cell stack 110 by reforming power generation materials. 120, an oxygen supply device 130 such as a compressor or a blower for supplying oxygen to the fuel cell stack 110, and direct current (DC) power produced by the fuel cell stack 110 to alternating current (AC) power. It is provided with a power converter 140 to convert to.

특히, 본 실시예의 연료전지 시스템(100)은 연료전지스택(110) 내부의 전극층 및 연료 공급을 위한 채널 내의 수분을 제거하여 반응가스인 수소와 산소를 원활하게 공급하기 위해서 다음과 같은 구성요소를 갖는다. In particular, the fuel cell system 100 according to the present embodiment removes the moisture in the electrode layer inside the fuel cell stack 110 and the channel for supplying fuel, and supplies the following components to smoothly supply hydrogen and oxygen as reactants. Have

연료전지 시스템(100)은 연료전지스택(110) 내부에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해서 냉각수를 이용한 냉각장치(150)를 구비하고, 이런 냉각장치(150)의 냉각수로부터 폐열을 회수하기 위한 열회수부(151)를 구비한다.The fuel cell system 100 includes a cooling device 150 using cooling water to cool heat generated inside the fuel cell stack 110, and a heat recovery unit for recovering waste heat from the cooling water of the cooling device 150. 151 is provided.

냉각장치(150)는 연료전지스택(110)의 입구측과 열회수부(151) 사이를 연결하는 입구측 배관에 물탱크(152)와 제1 펌프(153), 제2 펌프(154)가 각각 설치된다. 보다 자세하게 설명하자면, 물탱크(152)와 제1 펌프(153)는 연료전지스택(110)의 입구측과 아래에서 설명될 열교환기(155) 사이에 설치되고, 제2 펌프(154)는 열교환기(155)와 열회수부(151) 사이에 설치된다. 그리고, 냉각장치(150)는 냉각수 간의 열교환이 이뤄지는 열교환기(155)의 내부에 입구측 배관과 출구측 배관이 각각 통과되도록 설치된다. 그리고, 냉각장치(150)는 열회수부(151)에서 열이 회수되지 않는 경우를 대비하여 냉각수에 함유된 폐열을 회수하는 공랭식 열교환기(156)가 냉각수의 입구측 배관과 출구측 배관 사이에 연결된다. In the cooling device 150, the water tank 152, the first pump 153, and the second pump 154 are connected to the inlet pipe connecting the inlet side and the heat recovery unit 151 of the fuel cell stack 110, respectively. Is installed. In more detail, the water tank 152 and the first pump 153 are installed between the inlet side of the fuel cell stack 110 and the heat exchanger 155 to be described below, and the second pump 154 is a heat exchanger. It is installed between the unit 155 and the heat recovery unit 151. In addition, the cooling device 150 is installed in the heat exchanger 155 through which the heat exchange between the cooling water is performed such that the inlet pipe and the outlet pipe are respectively passed. In addition, the cooling device 150 is an air-cooled heat exchanger 156 for recovering the waste heat contained in the cooling water in case the heat is not recovered from the heat recovery unit 151 is connected between the inlet pipe and the outlet pipe of the cooling water. do.

제1 제어기(160) 및 제2 제어기(161)는 냉각수 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 시간의 경과에 따라 펄스 형상이 되도록 관리 운전한다. 이를 위해, 제1 제어기(160)는 제1 펌프(153)의 작동을 제어하고, 제2 제어기(161)는 제2 펌프(154)의 작동을 제어함으로써 결과적으로 연료전지스택(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량을 제어한다. 단, 제1, 제2 제어기(160, 161)는 바람직하게는 그 작동기능에 따라 각각 분리 설치하였으나, 하나의 제어기가 모든 구성요소의 작동을 관리 제어할 수도 있다. 또한, 제1, 제2 제어기(160, 161)는 각종 센서 및 구성요소에서 전달되는 데이터 자료를 상호 정보교환하거나 데이터 자료를 공유할 수도 있다.The first controller 160 and the second controller 161 manage and operate such that the difference between the coolant inlet temperature and the outlet temperature DELTA T becomes a pulse shape over time. To this end, the first controller 160 controls the operation of the first pump 153, and the second controller 161 controls the operation of the second pump 154, consequently into the fuel cell stack 110. Control the incoming coolant flow rate. However, although the first and second controllers 160 and 161 are preferably separately installed according to their operation functions, one controller may manage and control the operation of all components. In addition, the first and second controllers 160 and 161 may exchange information or share data data with each other.

온도 센서(170, 171)는 연료전지스택(110)과 제1 물펌프(153) 사이의 냉각수 입구측 배관, 및 연료전지스택(110)과 열교환기(155) 사이의 냉각수 출구측 배관에 각각 설치되어, 냉각수 입구 온도와 출구 온도를 각각 측정한다. 이렇게 측정된 냉각수 입구 온도와 출구 온도에 관련된 데이터는 제1 제어기(160)에 각각 입력된다. 그리고, 본 실시예에서는 필요에 따라 열교환기(155)를 빠져 나온 냉각수 온도를 측정하도록 또 다른 온도 센서(172)가 냉각수 입구측 배관에 설치되어, 제2 제어기(161)에 냉각수 온도 데이터를 전달한다. 그리고, 압력 센서(173)는 냉각수 출구측 배관에서 배관 내의 압력을 측정하고서 이를 제1 제어기(160)에 전달한다. The temperature sensors 170 and 171 are respectively connected to the cooling water inlet pipe between the fuel cell stack 110 and the first water pump 153 and the cooling water outlet pipe between the fuel cell stack 110 and the heat exchanger 155, respectively. The cooling water inlet temperature and the outlet temperature are respectively measured. Data related to the cooling water inlet temperature and the outlet temperature thus measured are input to the first controller 160, respectively. In this embodiment, another temperature sensor 172 is installed in the cooling water inlet pipe to measure the cooling water temperature exiting the heat exchanger 155 as necessary, and transmits the cooling water temperature data to the second controller 161. do. In addition, the pressure sensor 173 measures the pressure in the pipe in the cooling water outlet pipe and transmits the pressure to the first controller 160.

전압 검지부(180)는 연료전지스택(110) 내의 발전 전압을 시간의 경과에 따 라 측정하여, 측정된 데이터를 제1 제어기(160)에 전달한다.The voltage detector 180 measures the power generation voltage in the fuel cell stack 110 as time passes, and transmits the measured data to the first controller 160.

이와 같이 구성된 연료전지 시스템(100)의 냉각 제어방법에 대해 도 2를 참조하면서 설명하겠다. A cooling control method of the fuel cell system 100 configured as described above will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1에 도시된 연료전지 시스템의 냉각 제어방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a cooling control method of the fuel cell system illustrated in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)의 냉각 제어방법은 연료전지스택(110)을 냉각하기 위해 다음과 같이 수행된다. 1 and 2, the cooling control method of the fuel cell system 100 according to the present embodiment is performed as follows to cool the fuel cell stack 110.

먼저, 전력 생산을 시작한 후에 발전 전압을 전압 검지부(180)에서 지속적으로 측정하고서, 입력되는 데이터에 기초하여 제1 제어기(160)가 측정된 전압의 시간 경과에 따른 감소율(△V)이 사전에 설정된 범위에 포함되는지를 판단한다. 이렇게 얻어진 결과에 따라 전압 측정단계에서는 제2 제어기(161)가 냉각장치(150)의 제2 펌프(154)를 작동시켜서 냉각수의 유량을 조절하여 결과적으로 연료전지스택(110)의 내부 온도를 일정하게 유지시킨다. First, after the power generation starts, the generation voltage is continuously measured by the voltage detector 180, and the reduction rate ΔV over time of the voltage measured by the first controller 160 is previously determined based on the input data. Determine whether it is included in the set range. According to the result obtained in this way, in the voltage measuring step, the second controller 161 operates the second pump 154 of the cooling device 150 to adjust the flow rate of the cooling water, and as a result, the internal temperature of the fuel cell stack 110 is constant. Keep it.

그런 다음에는 상기와 같이 연료전지스택(110)의 내부 온도를 일정하게 유지시킨 상태에서 연료전지스택(110)의 발전 전압을 측정한 값이 사전에 설정된 값 이상인지를 판단한다.Then, as described above, it is determined whether the measured value of the power generation voltage of the fuel cell stack 110 is greater than or equal to a preset value in a state in which the internal temperature of the fuel cell stack 110 is kept constant.

그 다음의 냉각수의 온도 차이 제어단계는 측정된 전압값이 설정된 값 이상이면 정상적으로 냉각수의 작동을 유지하고, 측정된 전압값이 설정된 값 이상이 아니면 제1 제어기(160)가 제1 펌프(153)를 작동시켜 냉각수의 유량을 조절함으로써 연료전지스택(110)의 냉각 정도를 달리한다. 즉, 이 냉각수의 온도 차이 제어단계 에서는 시간이 경과됨에 따라 연료전지스택(110)에 유입 또는 배출되는 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 사전에 설정된 비교적 작은 제1 범위(3℃ ~ 4℃)에 도달되도록 냉각수의 유량을 증가시키는 작동과, 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 비교적 큰 제2 범위(8℃ ~ 10℃)에 도달되도록 냉각수의 유량을 감소시키는 작동이 일정 주기(2회 ~ 5회)로 반복된다. 그러면, 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)의 그래프는 시간의 경과에 따라 펄스 형상이 된다. In the next step of controlling the temperature difference of the coolant, if the measured voltage is greater than or equal to the set value, the coolant is normally operated. If the measured voltage is not greater than or equal to the set value, the first controller 160 controls the first pump 153. By controlling the flow rate of the cooling water by varying the degree of cooling of the fuel cell stack (110). That is, in the temperature difference control step of the cooling water, a relatively small first range (3 ° C.) in which an inlet temperature and an outlet temperature difference ΔT of the cooling water flowing into or out of the fuel cell stack 110 is preset in advance as time passes. Increasing the flow rate of the coolant to reach 4 ° C.), and decreasing the flow rate of the coolant so that the difference between the inlet and outlet temperature of the coolant (ΔT) reaches a relatively large second range (8 ° C. to 10 ° C.). The operation is repeated at regular intervals (2-5 times). Then, the graph of the difference between the inlet temperature and the outlet temperature DELTA T of the cooling water becomes a pulse shape over time.

단, 이와 같은 연료전지 시스템(100)의 냉각 제어방법은 지속적으로 측정한 발전 전압의 시간 경과에 따른 감소율(△V)이 사전에 설정된 범위에 속하는 경우이거나, 또는 이와 같은 냉각 제어방법을 수행한지 수 시간(약 8시간 정도)이 경과된 후에 다시 수행되는 것이 바람직하다. However, the cooling control method of the fuel cell system 100 is a case where the reduction rate ΔV over time of the continuously generated power generation voltage falls within a preset range, or is such cooling control method performed? It is preferably performed again after several hours (about 8 hours) have elapsed.

아래에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하겠다.Hereinafter, a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 본 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 상기 설명되고 도 1에 도시된 바와 같은 연료전지 시스템(100)과 비교하여 그 주된 구성 요소가 동일하다. 이에 동일한 기능을 수행하는 구성 요소 및 그 도면번호에 대한 설명을 생략하고, 다른 구조적 특징을 갖는 구성 요소에 대해서만 아래에서 설명하겠다. The fuel cell system 200 according to the present embodiment shown in FIG. 3 has the same main components as compared to the fuel cell system 100 described above and shown in FIG. 1. The description of the components and their reference numerals that perform the same function will be omitted, and only components having other structural features will be described below.

제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 도 1에 도시된 공랭식 열교환기(156)가 설치되지 않고, 그 대신 냉각수의 입구측 배관과 출구측 배관 사이에서 냉각수의 출구측 배관을 유동하는 냉각수가 열회수부(251)를 통과하지 않고 냉각수 의 입구측 배관으로 유동하도록 열 회수 배관(257)이 연결된다. 그리고, 냉각수의 입구측 배관에는 열회수부(251)에서 나오는 냉각수를 차단하거나 개방하는 제1 전환 밸브(258)가 설치되고, 열 회수 배관(257)에는 냉각수를 차단하거나 개방하는 제2 전환 밸브(259)가 설치된다. 그러면, 냉각수가 열회수부(251)를 통과하지 못하도록 제어하는 경우에는 제1 전환 밸브(258)가 차단되고, 제2 전환 밸브(259)가 개방된다. 그 반대로 열회수부(251)에서 냉각수의 폐열이 회수되도록 제어하는 경우에는 제1 전환 밸브(258)가 개방되고, 제2 전환 밸브(259)가 차단된다. 그러면, 연료전지 시스템(200)은 필요에 따라 제1, 제2 전환 밸브(258, 259)를 조작함으로써 열회수부(251)에서 냉각수의 폐열이 회수되지 않도록 제어할 수 있다. In the fuel cell system 200 according to the second embodiment, the air-cooled heat exchanger 156 shown in FIG. 1 is not installed. Instead, the fuel cell system 200 flows the outlet pipe of the coolant between the inlet pipe and the outlet pipe of the coolant. The heat recovery pipe 257 is connected such that the coolant flows to the inlet pipe of the coolant without passing through the heat recovery unit 251. In addition, the inlet-side piping of the cooling water is provided with a first switching valve 258 for blocking or opening the cooling water from the heat recovery unit 251, and the second recovery valve 257 for blocking or opening the cooling water in the heat recovery pipe 257. 259) is installed. Then, when controlling the cooling water not to pass through the heat recovery unit 251, the first switching valve 258 is blocked, and the second switching valve 259 is opened. On the contrary, when the heat recovery part 251 controls the waste heat of the cooling water to be recovered, the first switching valve 258 is opened and the second switching valve 259 is blocked. Then, the fuel cell system 200 may control the waste heat of the cooling water from the heat recovery unit 251 by operating the first and second switching valves 258 and 259 as necessary.

아래에서는 이와 같은 연료전지 시스템(200)의 냉각 제어방법에 대해 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명하겠다. Hereinafter, the cooling control method of the fuel cell system 200 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 4는 도 3에 도시된 연료전지 시스템의 냉각 제어방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a cooling control method of the fuel cell system illustrated in FIG. 3.

연료전지스택(210)은 그 작동 운전시 일반적으로 내부 온도가 설정된 값 내에서 유지되는 것이 바람직하지만, 장기간 작동하는 경우에 물 또는 공기의 가습조건, 외부 환경변화 등에 의해 그 내부에서의 물 균형(water balance)을 유지하는 것이 어려워지며, 이로 인해 촉매층 및 가스 확산층 내에 응축수가 발생되어, 결과적으로 연료전지 시스템의 발전 전압이 감소되는 물 막힘(water clogging) 결과가 초래된다. In general, the fuel cell stack 210 preferably maintains an internal temperature within a set value during its operation. However, when the fuel cell stack 210 is operated for a long time, the fuel cell stack 210 has a water balance within the air due to water or air humidification conditions, external environmental changes, etc. Maintaining water balance becomes difficult, which results in condensation in the catalyst and gas diffusion layers, resulting in water clogging, which reduces the power generation voltage of the fuel cell system.

이를 해결하기 위해 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 다음과 같은 냉각 제어방법에 따라 실행된다.To solve this problem, the fuel cell system 200 according to the second embodiment of the present invention is executed according to the following cooling control method.

먼저, 전력 생산을 시작한 후에 발전 전압을 전압 검지부(280)에서 지속적으로 측정하고서, 제1 제어기(260)가 측정된 전압의 시간 경과에 따른 감소율(△V)이 사전에 설정된 범위에 포함되는지를 판단한다. First, after the power generation is started, the generated voltage is continuously measured by the voltage detector 280, and the first controller 260 determines whether the reduction rate ΔV over time of the measured voltage is within a preset range. To judge.

그런 다음에 연료전지스택(210)의 냉각수의 입구 온도와 출구 온도의 차이(△T)가 3℃ ~ 4℃를 유지하고 있는지를 검출한다. 이런 냉각수의 온도 차이(△T)가 설정된 범위에 포함되지 않는다면, 냉각수의 입구 온도와 열회수부(251)에 유입되는 온도를 각각 측정하여 설정된 값 이상일 경우에 제2 제어기(261)가 제1, 제2 전환밸브(258, 259)를 작동시켜 냉각수가 열회수부(251)를 통과하도록 함으로써 연료전지스택(210)의 내부 온도가 낮아지도록 제어할 수 있다. 그리고, 상기 동작이 수행된 후에는 연료전지스택(210)의 냉각수의 온도 차이(△T)가 설정된 값으로 도달하는 경우에 제2 제어기(261)가 제1, 제2 전환밸브(258, 259)를 전환하여 냉각수가 열 회수 배관(257)으로 유입되도록 한다. 이와 같은 방법으로 연료전지스택(210)의 내부 온도는 설정된 값으로 유지될 수 있다.Then, it is detected whether the difference DELTA T between the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water of the fuel cell stack 210 is maintained at 3 ° C to 4 ° C. If the temperature difference ΔT of the cooling water is not included in the set range, the second controller 261 may measure the first, second, and second temperatures when the inlet temperature of the cooling water and the temperature flowing into the heat recovery unit 251 are respectively equal to or greater than the set value. By operating the second selector valves 258 and 259 to allow the cooling water to pass through the heat recovery unit 251, the internal temperature of the fuel cell stack 210 may be controlled to be lowered. After the operation is performed, when the temperature difference ΔT of the coolant of the fuel cell stack 210 reaches a set value, the second controller 261 may operate the first and second switching valves 258 and 259. ) To allow the coolant to flow into the heat recovery pipe 257. In this manner, the internal temperature of the fuel cell stack 210 may be maintained at a set value.

이때, 연료전지 시스템(200)의 물 막힘 결과에 의한 발전 전압의 시간경과에 따른 감소율(△V)이 설정된 범위에 있음이 감지되는 경우에, 본 발명의 냉각 제어방법은 제2 제어기(261)가 제2 펌프(254)의 동작을 정지시킴으로써, 연료전지스택(210)의 내부 온도를 상승시켜, 촉매층 및 가스 확산층에 응축되어 있는 수분을 제거한다. 그런 다음에 냉각수의 출구 온도가 설정된 값으로 유지되면 제2 제어기(261)가 제2 펌프(254)를 다시 동작시켜, 연료전지스택(210)의 온도 차이(△T)가 8℃ ~ 10℃가 되도록 운전한다. At this time, when it is detected that the reduction rate ΔV according to the passage of time of the power generation voltage due to the water clogging result of the fuel cell system 200 is within a set range, the cooling control method of the present invention uses the second controller 261. By stopping the operation of the second pump 254, the internal temperature of the fuel cell stack 210 is raised to remove moisture condensed in the catalyst layer and the gas diffusion layer. Then, when the outlet temperature of the coolant is maintained at the set value, the second controller 261 operates the second pump 254 again, so that the temperature difference ΔT of the fuel cell stack 210 is 8 ° C to 10 ° C. Drive to

그리고, 본 실시예의 냉각 제어방법은 전압 검지부(280)에서 연료전지스택(210)의 발전 전압을 측정한 값이 사전에 설정된 값 이상인지를 판단한다. In the cooling control method of the present embodiment, the voltage detecting unit 280 determines whether the measured value of the generated voltage of the fuel cell stack 210 is greater than or equal to a preset value.

그 다음의 냉각수의 온도 차이 제어단계는 측정된 전압값이 설정된 값 이상이면 정상적으로 냉각수의 작동을 유지하고, 측정된 전압값이 설정된 값 이상이 아니면 제1 제어기(260)가 제1 펌프(253)를 작동시켜 냉각수의 유량을 조절함으로써 연료전지스택(210)의 냉각 정도를 달리한다. 즉, 이 냉각수의 온도 차이 제어단계에서는 시간이 경과됨에 따라 연료전지스택(210)에 유입 또는 배출되는 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 사전에 설정된 비교적 작은 제1 범위(3℃ ~ 4℃)에 도달되도록 냉각수의 유량을 증가시키는 작동과, 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 비교적 큰 제2 범위(8℃ ~ 10℃)에 도달되도록 냉각수의 유량을 감소시키는 작동이 일정 주기(2회 ~ 5회)로 반복된다. 그러면, 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)의 그래프는 시간의 경과에 따라 펄스 형상이 된다. The next step of controlling the temperature difference of the coolant is to maintain the normal operation of the coolant when the measured voltage value is greater than or equal to the set value, and if the measured voltage value is not greater than or equal to the set value, the first controller 260 controls the first pump 253. By varying the degree of cooling of the fuel cell stack 210 by controlling the flow rate of the cooling water. That is, in the temperature difference control step of the cooling water, a relatively small first range (3 ° C.) in which the inlet temperature and the outlet temperature difference ΔT of the cooling water flowing into or out of the fuel cell stack 210 is preset in advance as time passes. Increasing the flow rate of the coolant to reach 4 ° C.), and decreasing the flow rate of the coolant so that the difference between the inlet and outlet temperature of the coolant (ΔT) reaches a relatively large second range (8 ° C. to 10 ° C.). The operation is repeated at regular intervals (2-5 times). Then, the graph of the difference between the inlet temperature and the outlet temperature DELTA T of the cooling water becomes a pulse shape over time.

도 5는 도 1 또는 도 3에 도시된 본 발명의 연료전지 시스템을 장시간 운전하는 경우에 냉각수 온도 변화에 따른 연료전지스택의 성능변화를 나타낸 그래프들이다.5 is a graph illustrating a change in performance of a fuel cell stack according to a change in cooling water temperature when a fuel cell system of the present invention shown in FIG. 1 or 3 is operated for a long time.

도 5에 도시된 그래프는 연료전지 시스템을 장시간 운전이 지속되는 경우에 연료전지스택의 전압(k)과, 냉각수의 입구 온도(i), 냉각수의 출구 온도(j) 상관관계를 나타낸 것으로서, 연료전지스택의 전압이 냉각수의 입구 온도와 출구 온도의 상승에 따라 증가하는 경향이 있다. 이는 아래와 같은 수학식에 의해 설명될 수 있다.The graph shown in FIG. 5 shows a correlation between the voltage k of the fuel cell stack, the inlet temperature of the coolant, and the outlet temperature j of the coolant when the fuel cell system is operated for a long time. The voltage of the cell stack tends to increase with increasing inlet and outlet temperatures of the cooling water. This can be explained by the following equation.

Nernst eq. Nernst eq.

Figure 112006055710840-pat00001
Figure 112006055710840-pat00001

여기서, G = 깁스의 자유 에너지(Gibb's free energy), R = 몰 가스 상수(Molar gas constant), P = 부분 압력(partial pressure), n = 분자당 전자수( electrons per molecule), F = 아보가드로 상수(Avogadro's number, T = 온도(temperature), E = 잠재 에너지(Potential, Volts)이다.Where G = Gibb's free energy, R = Molar gas constant, P = partial pressure, n = electrons per molecule, F = avogadro constant (Avogadro's number, T = temperature, E = Potential, Volts).

도 5에 도시된 그래프에 따르면, 냉각수의 입구온도와 출구온도가 c 지점까지 상승하는 동안에 연료전지스택의 전압은 계속적으로 증가되었다. 이는 상기 수식에서 온도에 비례하는 전압값으로 설명될 수 있다. 또한, 반응물의 반응속도 역시 온도 의존성을 가지고 있기 때문에 전극 표면에서의 활발한 반응으로 연료전지스택의 전압은 상승된다고 판단된다. 그리고, 냉각수의 온도가 c 지점에서 다시 정상적으로 열 교환을 시작하면, 냉각수의 온도가 급격하게 감소하여 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이가 8℃ ~ 10℃ 일 때 연료전지스택의 전압 값은 최고에 도달하게 된다. 냉각수의 온도 차이가 8℃ ~ 10℃가 될 때까지의 연료전지스택의 전압 상승(a)은 연료전지스택 내부의 온도 증가하는 구간에서 포화 수증기압의 증가로 인한 촉매층의 미세기공 및 공급 유로 내의 수분 제거가 가능하여, 산화전극 과 환원전극의 금속 촉매의 반응점이 확보되기 때문이고, 온도가 낮아지는 구간에서 수증기압이 다시 감소하여 가스의 공급이 원활하게 되기 때문에 연료전지스택의 전압이 증가될 수 있다.According to the graph shown in FIG. 5, the voltage of the fuel cell stack continuously increased while the inlet and outlet temperatures of the coolant rose to point c. This may be described as a voltage value proportional to temperature in the above equation. In addition, since the reaction rate of the reactants also has a temperature dependence, it is determined that the voltage of the fuel cell stack increases due to the active reaction on the electrode surface. When the temperature of the coolant starts to exchange heat normally again at point c, the temperature of the coolant decreases rapidly and the voltage value of the fuel cell stack reaches the highest value when the difference between the inlet and outlet temperatures of the coolant is between 8 ° C and 10 ° C. Will be reached. The increase in voltage (a) of the fuel cell stack until the temperature difference between the cooling waters reaches 8 ° C to 10 ° C results in the increase of the water content in the micropores and supply passages of the catalyst layer due to the increase in the saturated water vapor pressure in the temperature increase section of the fuel cell stack. It is possible to remove, because the reaction point of the metal catalyst of the anode and the cathode is secured, and the voltage of the fuel cell stack can be increased because the water vapor pressure is reduced again in a section where the temperature is lowered to facilitate the supply of gas. .

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can be variously modified and implemented in a claim, the detailed description of an invention, and the attached drawing, and this invention is also this invention. Naturally, it belongs to the range of.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 연료전지 시스템 및 그 냉각 제어방법은 전극층 및 가스확산층에 존재하는 수분을 적절하게 배출할 수 있어서, 연료전지스택 내의 과량의 수분으로 인한 발전성능 저하없이 안정적으로 전기화학반응에 의한 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the fuel cell system and the cooling control method of the present invention can properly discharge the moisture present in the electrode layer and the gas diffusion layer, so that the electricity is stably maintained without deterioration in power generation performance due to excess moisture in the fuel cell stack. It is effective to produce electric power by chemical reaction.

Claims (14)

전기화학반응이 발생되는 연료전지스택과; A fuel cell stack in which an electrochemical reaction occurs; 발전원료를 개질하여 상기 연료전지스택에 수소를 공급하는 연료처리장치와; A fuel processor for supplying hydrogen to the fuel cell stack by reforming a power raw material; 상기 연료전지스택에 산소를 공급하는 산소공급장치와; An oxygen supply device for supplying oxygen to the fuel cell stack; 상기 연료전지스택에서 발생된 열을 냉각수로 흡열하는 냉각장치와; A cooling device for absorbing heat generated from the fuel cell stack with cooling water; 상기 냉각장치의 냉각수로부터 폐열을 회수하는 열회수부와;A heat recovery unit for recovering waste heat from the cooling water of the cooling apparatus; 상기 연료전지스택 내의 발전 전압을 시간의 경과에 따라 측정하는 전압 검지부; 및A voltage detecting unit measuring a power generation voltage in the fuel cell stack over time; And 상기 전압 검지부에서 측정되는 전압에 따라 상기 연료전지스택에 유입되는 냉각수를 설정된 온도 범위로 유지시키면서 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 시간 경과에 따라 변화되도록 제어하는 제어기를 포함하는 연료전지 시스템.And a controller controlling the difference between the inlet and outlet temperature of the coolant to change over time while maintaining the coolant flowing into the fuel cell stack according to the voltage measured by the voltage detector. Fuel cell system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연료전지스택과 상기 열회수부 사이에는 냉각수가 상기 열회수부로부터 상기 연료전지스택으로 이동하도록 냉각수 입구측 배관과, 냉각수가 상기 연료전지스택으로부터 상기 열회수부로 이동하도록 냉각수 출구측 배관이 각각 연결되고;A cooling water inlet side pipe is connected between the fuel cell stack and the heat recovery part so that cooling water moves from the heat recovery part to the fuel cell stack, and a cooling water outlet side pipe is connected so that cooling water moves from the fuel cell stack to the heat recovery part; 상기 냉각수 입구 온도와 상기 냉각수 출구 온도는 상기 냉각수 입구측 배관과 상기 냉각수 출구측 배관에 각각 설치되는 온도 센서에 의해 측정되는 것을 특 징으로 하는 연료전지 시스템.And the coolant inlet temperature and the coolant outlet temperature are measured by temperature sensors provided in the coolant inlet pipe and the coolant outlet pipe, respectively. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 냉각수의 입구측 배관과 상기 냉각수의 출구측 배관 사이에는 필요에 따라 상기 냉각수에 함유된 폐열을 공기 중으로 배출하는 공랭식 열교환기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.And an air-cooled heat exchanger for discharging the waste heat contained in the coolant into the air, if necessary, between the inlet pipe of the coolant and the outlet pipe of the coolant. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 냉각수의 입구측 배관과 출구측 배관 사이에는 상기 냉각수의 출구측 배관을 유동하는 냉각수가 상기 열회수부를 통과하지 않고 상기 냉각수의 입구측 배관으로 유동하도록 열 회수 배관이 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.A fuel cell is connected between the inlet pipe and the outlet pipe of the coolant so that the coolant flowing through the outlet pipe of the coolant flows to the inlet pipe of the coolant without passing through the heat recovery portion. system. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 냉각수의 입구측 배관에는 상기 열회수부에서 나오는 냉각수를 차단하거나 개방하는 제1 전환 밸브가 설치되고, 상기 열 회수 배관에는 냉각수를 차단하거나 개방하는 제2 전환 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.A fuel cell, characterized in that the first switching valve for blocking or opening the cooling water from the heat recovery portion is installed in the inlet-side pipe of the cooling water, and the second switching valve for blocking or opening the cooling water is installed in the heat recovery pipe. system. 연료전지 시스템의 연료전지스택을 냉각하기 위한 연료전지 시스템의 냉각 제어방법에 있어서,In the cooling control method of the fuel cell system for cooling the fuel cell stack of the fuel cell system, 상기 연료전지스택에서 발생되는 전압을 시간의 경과에 따라 측정하는 전압 측정단계와;A voltage measuring step of measuring a voltage generated in the fuel cell stack over time; 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압 결과에 따라 상기 연료전지스택의 내부 온도를 설정된 값으로 유지시키는 연료전지스택의 내부 온도 유지단계; 및Maintaining the internal temperature of the fuel cell stack to maintain the internal temperature of the fuel cell stack at a set value according to the voltage result measured in the voltage measuring step; And 상기 연료전지스택의 내부 온도 유지단계 이후에 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압값이 설정된 값 이상이면 정상적으로 냉각수의 작동을 유지하고, 상기 측정된 전압값이 설정된 값 이상이 아니면 제어기가 냉각수의 유량을 조절하면서 상기 연료전지스택에 유입 또는 배출되는 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)가 시간의 경과에 따라 변화되도록 관리 제어하는 냉각수의 온도 차이 제어단계를 포함하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.After the internal temperature maintaining step of the fuel cell stack, if the voltage value measured in the voltage measuring step is greater than or equal to the set value, the cooling water is normally operated. If the measured voltage value is not greater than or equal to the set value, the controller controls the flow rate of the cooling water. Cooling control method of the fuel cell system comprising the step of controlling the temperature difference of the cooling water to control the control so that the difference between the inlet temperature and outlet temperature (ΔT) of the coolant flowing into or out of the fuel cell stack changes over time . 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 연료전지스택의 내부 온도 유지단계는 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압의 시간 경과에 따른 감소율(△V)이 사전에 설정된 범위에 포함되는지를 판단하는 제1 단계와, The internal temperature maintaining step of the fuel cell stack may include a first step of determining whether a reduction rate ΔV over time of the voltage measured in the voltage measuring step is included in a preset range; 상기 제1 단계에서 판단된 결과에 따라 냉각수의 유량을 조절하여 상기 연료전지스택의 내부 온도를 설정된 값으로 유지시키는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.And controlling the flow rate of the cooling water according to the result determined in the first step to maintain the internal temperature of the fuel cell stack at a set value. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 냉각수의 온도 차이 제어단계는 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이가 사전에 설정된 제1 범위에 도달되도록 상기 냉각수의 유량을 증가시키는 작동과, 일정 시간이 지난 후에 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이가 상기 제1 범위보다 큰 제2 범위에 도달되도록 상기 냉각수의 유량을 감소시키는 작동이 교번되게 행해짐으로써 관리 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.The step of controlling the temperature difference of the cooling water is an operation of increasing the flow rate of the cooling water such that the difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water reaches a preset first range, and after the predetermined time passes, the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water. Cooling control method of the fuel cell system, characterized in that the operation of reducing the flow rate of the cooling water is alternately performed so that the difference reaches a second range larger than the first range. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1 범위는 3℃ ~ 4℃ 이고, 상기 제2 범위는 8℃ ~ 10℃ 인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.The first range is 3 ℃ ~ 4 ℃, the second range is a cooling control method of the fuel cell system, characterized in that 8 ℃ ~ 10 ℃. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)는 시간의 경과에 따라 펄스 형상이 되도록 관리 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.The cooling temperature control method of the fuel cell system, characterized in that the difference between the inlet temperature and the outlet temperature (ΔT) of the cooling water is controlled so as to form a pulse shape over time. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 연료전지스택의 내부 온도 유지단계는 상기 전압 측정단계에서 측정된 전압의 시간 경과에 따른 감소율(△V)이 사전에 설정된 범위에 포함되는지를 판단하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 판단된 결과에 따라 상기 연료전지스택의 출 구측 냉각수를 열교환시키거나 열교환되지 않게 열 회수 경로를 변경하여 상기 연료전지스택에 바로 유입되게 함으로써 상기 연료전지스택의 내부 온도를 설정된 값으로 유지시키는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.The internal temperature maintaining step of the fuel cell stack may include a first step of determining whether a reduction rate ΔV over time of the voltage measured in the voltage measuring step is included in a preset range, and the first step is determined in the first step. A second step of maintaining the internal temperature of the fuel cell stack at a set value by exchanging a heat recovery path of the outlet-side cooling water of the fuel cell stack or by directly changing the heat recovery path to prevent heat exchange Cooling control method of a fuel cell system comprising a. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein 상기 냉각수의 온도 차이 제어단계는 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이가 사전에 설정된 제1 범위에 도달되도록 상기 냉각수의 유량을 증가시키는 작동과, 일정 시간이 지난 후에 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이가 상기 제1 범위보다 큰 제2 범위에 도달되도록 상기 냉각수의 유량을 감소시키는 작동이 교번되게 행해짐으로써 관리 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.The step of controlling the temperature difference of the cooling water is an operation of increasing the flow rate of the cooling water such that the difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water reaches a preset first range, and after the predetermined time passes, the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water. Cooling control method of the fuel cell system, characterized in that the operation of reducing the flow rate of the cooling water is alternately performed so that the difference reaches a second range larger than the first range. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제1 범위는 3℃ ~ 4℃ 이고, 상기 제2 범위는 8℃ ~ 10℃ 인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방법.The first range is 3 ℃ ~ 4 ℃, the second range is a cooling control method of the fuel cell system, characterized in that 8 ℃ ~ 10 ℃. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 냉각수의 입구 온도와 출구 온도 차이(△T)는 시간의 경과에 따라 펄스 형상이 되도록 관리 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 냉각 제어방 법.Cooling control method of the fuel cell system, characterized in that the difference between the inlet temperature and the outlet temperature (ΔT) of the cooling water is controlled so as to form a pulse shape over time.
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