KR100836359B1 - Device and method for preventing heater for rta of fuel cell vehicle - Google Patents

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KR100836359B1 KR1020070061403A KR20070061403A KR100836359B1 KR 100836359 B1 KR100836359 B1 KR 100836359B1 KR 1020070061403 A KR1020070061403 A KR 1020070061403A KR 20070061403 A KR20070061403 A KR 20070061403A KR 100836359 B1 KR100836359 B1 KR 100836359B1
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Abstract

A device for protecting a heater for a rapid thaw accumulator of a fuel cell vehicle is provided to prevent burning of an upper heater caused by overheating when the upper heater in the rapid thaw accumulator is out of contact with water. A device for protecting a heater for a rapid thaw accumulator of a fuel cell vehicle includes: a rapid thaw accumulator(100) which stores all water contained in a fuel cell stack and coolant lines upon cold shutdown; many heaters(10,22) installed inside the rapid thaw accumulator; a connecting member which combines many upper heaters out of contact with water into one when the rapid thaw accumulator lacks water; a power supply line(16) which supplies electricity to the upper heater; a sensor unit(20) which senses that the upper heater is out of contact with water; a heater lifting unit which descends the upper heater so as to bring the upper heater into contact with water; and a control part(26) which receives a signal from the sensing unit and drives the heater lifting unit.

Description

연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치 및 방법{Device and method for preventing heater for RTA of fuel cell vehicle}Device and method for preventing heater for RTA of fuel cell vehicle

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치를 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing a heater protection device of a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치를 나타내는 측단면도,Figure 2 is a side cross-sectional view showing a heater protection device of a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치의 동작을 설명하는 측단면도,Figure 3 is a side cross-sectional view illustrating the operation of the heater protection device of a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 방법을 설명하는 순서도,4 is a flow chart illustrating a heater protection method of a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle according to the present invention;

도 5는 연료전지 차량의 급속 해동 축적기가 설치된 부분을 보여주는 이미지도.5 is an image showing a portion of the rapid thaw accumulator installed in the fuel cell vehicle.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 상단 히터 12 : 수평바10: upper heater 12: horizontal bar

14 : 클램프 16 : 전원공급라인14 clamp 16 power supply line

18 : 안내홀 20 : 수위감지센서18: guide hole 20: water level sensor

22 : 하단 히터 24 : 온도감지센서22: lower heater 24: temperature sensor

26 : 제어부 28 : 모터26 control unit 28 motor

30 : 벨트 감김축 32 : 케이스30: winding belt 32: case

34 : 구동풀리 36 : 벨트 출입구34: drive pulley 36: belt entrance

38 : 벨트 100 : 급속 해동 축적기38: belt 100: rapid thaw accumulator

본 발명은 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급속 해동 축적기내의 축적된 물(얼음)이 부족한 경우, 급속 해동 축적기의 최상단에 위치한 히터가 물과 접촉되지 않아 과열로 인해 타버리는 현상을 방지할 수 있도록 한 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heater protection apparatus and method for a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle, and more particularly, when a water (ice) accumulated in the rapid thaw accumulator is insufficient, the heater located at the top of the rapid thaw accumulator is water. The present invention relates to a heater protection device and method for a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle, which is prevented from being burned due to overheating due to non-contact.

연료전지 스택은 수소와 산소가 만나 전기를 발생시키고, 그 부산물로 열과 물을 생성시키는 바, 이때 생성되는 열을 냉각시키기 위해 냉각수를 연료전지 스택의 내부로 흘려 보내주고, 이 물은 스택내에서 영하의 온도에 의하여 얼게 되어 있다.The fuel cell stack generates electricity by combining hydrogen and oxygen, and generates heat and water as its by-products. Cooling water flows into the fuel cell stack to cool the generated heat. It is frozen by the temperature below zero.

상기 연료전지 스택내에서 물이 얼게 되면, 그 부피가 증가하므로, 결국 연료전지스택에 물을 그대로 방치하면 영하의 온도에서 물이 어는 동시에 연료전지 스택은 부서지게 된다.When water freezes in the fuel cell stack, its volume increases, so if the water is left in the fuel cell stack as it is, water freezes at subzero temperatures and the fuel cell stack is broken.

따라서, 콜드 셧다운(cold shutdown)을 하게 되면, 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 모든 물은 첨부한 도 5에 도시된 급속 해동 축적기(Rapid Thaw Accumulation, RTA)에 저장되어진다.Therefore, in the cold shutdown, all the water in the fuel cell stack and the coolant line is stored in the Rapid Thaw Accumulation (RTA) shown in FIG.

상기 급속 해동 축적기내의 물은 영하의 온도에서 얼음으로 존재하고, 이 얼음을 급속 해동 축적기내의 히터로 녹여서 다시 냉각수로 사용한다.The water in the rapid thaw accumulator exists as ice at sub-zero temperatures, and the ice is melted by a heater in the rapid thaw accumulator and used as cooling water again.

보다 상세하게는, 연료전지 차량이 콜드 셧다운을 하게 되면, 냉각수 라인과 연료전지 스택에 있던 물이 급속 해동 축적기내에 모두 모이게 되고, 모아진 물은 영하의 온도에서 얼음이 되고, 이를 히터로 녹여서 냉각수로 활용하게 된다.More specifically, when the fuel cell vehicle is cold shut down, all the water in the coolant line and the fuel cell stack collects in the rapid thaw accumulator, and the collected water becomes ice at sub-zero temperatures and melts with a heater to cool the water. It will be used as.

한편, 상기 급속 해동 축적기의 내부에는 물(얼음)을 해동시켜 다시 냉각수로 사용하기 위한 가열수단으로 히터가 설치되는데, 상단 히터, 하단 히터, 이 상단 및 하단 히터 사이에 배치되는 중간 히터 등 복수의 층 구조로 설치된다.On the other hand, inside the rapid thaw accumulator, a heater is installed as a heating means for thawing water (ice) and using it again as cooling water. A plurality of upper heaters, a lower heater, and an intermediate heater disposed between the upper and lower heaters are provided. It is installed in a layer structure.

그러나, 연료전지 냉시동 차량의 급속 해동 축적기(RTA)에 축적된 물(얼음)을 히터의 가열로 해동하여 냉각수로 사용함에 있어서, 다음과 같은 문제점이 발생될 수 있다.However, in thawing the water (ice) accumulated in the rapid thaw accumulator (RTA) of the fuel cell cold start vehicle by heating of the heater and using it as cooling water, the following problems may occur.

상기 급속 해동 축적기의 내부에 물(얼음)이 충분히 모이지 않아 물이 부족하게 되면, 급속 해동 축적기의 히터중 상단 히터가 물에 접촉되지 않는 상태가 되어, 히터 주변의 온도를 수백 ℃ 까지 가열하는 상단 히터가 결국 자체적으로 타버리게 되는 문제점이 있다.When water (ice) does not collect enough in the inside of the rapid thaw accumulator and the water is insufficient, the upper heater among the heaters of the rapid thaw accumulator does not come into contact with water, and the temperature around the heater is heated up to several hundred degrees Celsius. There is a problem that the top heater is eventually burned by itself.

다시 말해서, 콜드 셧다운 시, 급속 해동 축적기에 물이 충분하게 모이지만, 물이 부족하게 되면, 여러 개의 히터중 하단 및 중간 히터는 물과 접촉하는 반면, 상기 상단 히터가 설치되어 있는 부분까지 물이 고이지 못하여, 결국 상단 히터는 물과 접촉되지 않는 상태가 되고, 이러한 상태에서 시동을 온(on)시키면, 전기에 의하여 상단, 중간, 하단 히터가 동시에 가열되어 얼음을 해동할 때, 상단 히터의 주변에는 물과 얼음이 없이 공기로 차 있기 때문에, 결국 상단 히터의 온도가 급상승하여 상단 히터 자체가 타버리는 문제점이 있다.In other words, during cold shutdown, there is sufficient water in the rapid thaw accumulator, but when there is insufficient water, the lower and middle heaters of several heaters come into contact with the water, while the water reaches the portion where the upper heater is installed. In the end, the top heater is not in contact with water, and when the engine is turned on in this state, when the top, middle, and bottom heaters are simultaneously heated by electricity to thaw ice, Since the air is filled with air without water and ice, there is a problem that the temperature of the upper heater eventually rises and the upper heater itself burns out.

이러한 히터 파손의 문제점을 감안하여, 급속 해동 축적기의 해동 시간을 제한하여 사용하거나, 가열 온도를 제한하여 사용할 수 있으나, 이는 얼음의 해동이 덜 되어 시동이 잘 안 걸리는 문제점으로 이어질 수 있다.In view of the problem of such a heater breakage, it is possible to limit the thawing time of the rapid thaw accumulator, or to limit the heating temperature, but this may lead to a problem in that the ice is less thawed and does not start well.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 연구된 결과물로서, 급속 해동 축적기의 내부에 물이 부족하여 상단 히터가 물과 접촉하지 않는 경우, 또는 상단 히터와 하단 히터간의 온도 편차가 큰 경우에 상단 히터를 아래쪽으로 자동 이송시켜 물과 접촉되도록 함으로써, 상단 히터가 과열로 인해 타버리는 현상을 방지할 수 있도록 한 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been studied in view of the above problems, when the upper heater is not in contact with water due to lack of water in the rapid thaw accumulator, or the upper temperature difference between the upper and lower heaters It is an object of the present invention to provide a heater protection apparatus and method for a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle, by automatically transferring a heater downward to be in contact with water, thereby preventing the top heater from burning out due to overheating.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 콜드 셧다운 시, 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 모든 물을 수용하여 저장하는 급속 해동 축적기와, 이 급속 해동 축적기의 내부에 설치되는 여러개의 히터를 포함하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치에 있어서, 상기 급속 해동 축적기내의 물 부족시, 상기 히터중 물과 접촉되지 않는 다수개의 상단 히터를 하나로 연결하는 연결부재와; 상기 급속 해동 축적기내의 각 상단 히터의 일끝단에 연결되어, 전기을 공급하는 전원공급라인과; 상기 상단 히터가 물과 접촉되지 않음을 감지하는 감지수단과; 상기 상단 히터를 물과 접촉되도록 하강시키는 히터 승하강수단과; 상기 감지수단으로부터 상단 히터가 물에 접촉되지 않음을 감지한 신호를 수신하여, 상기 히터 승하강수단을 구동시키는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object includes: a rapid thaw accumulator for receiving and storing all the water in the fuel cell stack and the coolant line during cold shutdown, and a plurality of heaters installed inside the rapid thaw accumulator. A heater protection apparatus for a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle, the heater protection device comprising: a connecting member for connecting a plurality of upper heaters which are not in contact with water in the heater when the water is short in the rapid thaw accumulator; A power supply line connected to one end of each top heater in the rapid thaw accumulator and supplying electricity; Sensing means for sensing that the upper heater is not in contact with water; Heater lifting means for lowering the upper heater to be in contact with water; A control unit for receiving a signal that the upper heater is not in contact with the water from the sensing means to drive the heater lifting means; It provides a heater protection device of a quick thaw accumulator for a fuel cell vehicle, characterized in that configured to include.

바람직한 일 구현예로서, 상기 연결부재는 수평바와, 다수개의 상단 히터의 외경면에 클램핑되도록 상기 수평바의 양끝단에 장착된 클램프로 구성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the connecting member is characterized in that the horizontal bar, and a clamp mounted on both ends of the horizontal bar to be clamped to the outer diameter surface of the plurality of top heaters.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 상단 히터와 전기 공급 가능하게 연결된 전원공급라인의 승하강 경로로서, 상기 급속 해동 축적기의 상면에 안내홀이 형성된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, a guide hole is formed on an upper surface of the rapid thaw accumulator as a descending path of a power supply line connected to the upper heater so as to supply electricity.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 감지수단은 급속 해동 축적기의 내부에 장착된 수위감지센서와, 상기 상단 히터와 하단 히터간의 온도 편차를 감지하는 온도감지센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the sensing means includes a water level sensor mounted inside the rapid thaw accumulator, and a temperature sensor for sensing a temperature deviation between the upper heater and the lower heater.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 히터 승하강수단은: 상기 급속 해동 축 적기의 상면에 설치되는 케이스와; 상기 케이스의 내부에서 그 일측 공간에 장착되는 모터와; 상기 모터의 축에 부착된 구동풀리와; 상기 케이스의 내부에서 상기 모터의 반대쪽 공간에 장착되는 벨트감김축과; 상기 급속 해동 축적기의 상면에 관통 형성된 벨트 출입구와; 상기 벨트감김축에 일끝단이 감겨지며 고정되고, 타끝단은 상기 구동풀리에 걸쳐지는 동시에 상기 벨트 출입구를 통해 삽입되어 상기 상단 히터중 가운데에 위치한 히터 상면에 고정 결합되는 벨트; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the heater lifting means comprises: a case installed on the upper surface of the rapid thawing accumulator; A motor mounted in one side space of the case; A drive pulley attached to the shaft of the motor; A belt winding shaft mounted inside the case in a space opposite to the motor; A belt entrance formed through an upper surface of the rapid thaw accumulator; A belt wound at one end of the belt winding shaft, the other end of which is connected to the driving pulley and is inserted through the belt entrance and fixed to a heater upper surface positioned in the middle of the upper heaters; Characterized in that configured to include.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치 제어 방법은: 콜드 셧다운 시, 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 물이 급속 해동 축적기에 저장되는 단계와; 콜드 스타트 업 시, 상기 급속 해동 축적기의 내부에 설치된 히터가 가열 작동하여, 물(얼음)을 해동시키는 단계와; 상기 급속 해동 축적기내의 상단 및 하단 히터간의 온도 차이를 검출하여, 기준 온도 이상이면, 상기 급속 해동 축적기의 내부에 물이 부족하여, 상단 히터가 물과 접촉되지 않는 것으로 판단하는 단계와; 히터 승하강 장치의 구동에 의하여, 상기 상단 히터가 하강하는 동시에 그 아래쪽의 물 속으로 유입되어, 하단 및 중간 히터와 함께 물(얼음)을 해동시키는 단계와; 물(얼음)의 해동이 완료되면, 모든 히터의 동작을 정지시키는 단계와; 상기 히터 승하강 장치의 역구동에 의하여, 상기 상단 히터가 본래의 위치로 승강하는 단계; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.A heater protection device control method for a quick thaw accumulator for a fuel cell vehicle of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: during cold shutdown, the water in the fuel cell stack and the coolant line is stored in the quick thaw accumulator; During cold start-up, heating the heater installed inside the rapid thaw accumulator to thaw water (ice); Detecting a temperature difference between the upper and lower heaters in the rapid thaw accumulator, and determining that the upper heater is not in contact with the water due to lack of water in the rapid thaw accumulator if the temperature is higher than a reference temperature; By driving the heater lifting device, the upper heater is lowered at the same time flowing into the water below, thawing water (ice) together with the lower and intermediate heaters; When the thawing of the water (ice) is completed, stopping all the heaters; Elevating the upper heater to its original position by the reverse driving of the heater elevating device; Characterized in that consisting of.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 급속 해동 축적기내의 물(얼음)의 수위를 검출하여, 현재 물의 수위가 기준 수위보다 작으면, 상기 급속 해동 축적기의 내부 에 물이 부족하여, 상단 히터가 물과 접촉되지 않는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In another preferred embodiment, if the level of water (ice) in the rapid thaw accumulator is detected and the current water level is less than the reference level, there is not enough water in the rapid thaw accumulator, so that the upper heater is separated from the water. And determining that there is no contact.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

전술한 바와 같이, 연료전지 차량의 급속 해동 축적기(Rapid Thaw Accumulation, RTA)는 차량의 콜드 셧다운(cold shutdown)시, 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 모든 물을 수용하여 영하의 온도에서 얼음으로 저장하는 기능을 하고, 차량의 콜드 스타트 업 시 히터를 이용하여 얼음을 녹여서 다시 냉각수로 사용할 수 있게 해주는 장치이다.As mentioned above, the Rapid Thaw Accumulation (RTA) of a fuel cell vehicle accommodates all the water in the fuel cell stack and the coolant line during cold shutdown of the vehicle and freezes to ice at subzero temperatures. It is a device that saves and melts the ice using a heater during cold start-up of the vehicle so that it can be used as coolant again.

상기 급속 해동 축적기의 내부에는 물(얼음)을 해동시켜 다시 냉각수로 사용하기 위한 히터가 설치되는데, 상단 히터, 하단 히터, 이 상단 및 하단 히터 사이에 배치되는 중간 히터 등 그 이상의 복수 층 구조로 배열된다.Inside the rapid thaw accumulator, a heater for thawing water (ice) and using it as cooling water is installed. The heater has a plurality of layers such as an upper heater, a lower heater, and an intermediate heater disposed between the upper and lower heaters. Are arranged.

상기 급속 해동 축적기의 내부에 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 모든 물이 모이게 되더라도, 물이 부족한 경우가 발생되면, 상기 히터중 상단 히터가 물과 접촉되지 않는 상태가 될 수 있고, 물과 접촉없이 가열 작동하게 되면 과열로 인하여 상단 히터가 타버리는 현상이 발생될 수 있다.Even if all the water in the fuel cell stack and the cooling water line are collected inside the quick thaw accumulator, if a water shortage occurs, the upper heater of the heaters may be in a non-contact state with water. If the heating operation without the top heater may burn out due to overheating.

이렇게 상단 히터가 타버리는 현상을 방지하기 위한 본 발명의 히터 보호 장치를 설명하면 다음과 같다.When describing the heater protection device of the present invention for preventing the phenomenon that the upper heater burns as follows.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해 동 축적기의 히터 보호 장치를 나타내는 측단면도이다.1 is a perspective view showing a heater protection device for a fuel cell vehicle rapid thaw accumulator according to the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view showing a heater protection device for a fuel cell vehicle rapid thaw accumulator according to the present invention.

상기 히터중 물과 접촉되지 않는 다수개의 상단 히터(10)를 하나로 연결하는 연결부재로 연결하는 바, 이 연결부재는 수평바(12)와, 이 수평바의 양끝단에 장착된 클램프(14)로 구성된다.A plurality of upper heaters 10 which are not in contact with water among the heaters are connected to each other by a connection member for connecting them. The connection members are horizontal bars 12 and clamps 14 mounted at both ends of the horizontal bars. It consists of.

이에, 상기 연결부재의 각 클램프(14)를 다수개의 상단 히터(10) 표면에 결합시키면, 다수개의 상단 히터(10)는 수평바(12)에 의하여 하나로 연결된 상태가 되므로, 결국 다수개의 상단 히터(10)에 대한 움직임을 동시에 유도할 수 있다.Thus, when each clamp 14 of the connecting member is coupled to the surface of the plurality of top heaters 10, the plurality of top heaters 10 are connected to one by the horizontal bar 12, so that the plurality of top heaters eventually It is possible to derive the movement for 10 at the same time.

상기 히터들은 전기 히터로서, 상단 히터(10)의 일끝단에는 전원을 공급하기 위한 전원공급라인(16)이 연결되며, 이 전원공급라인(16)은 위쪽으로 절곡되어 상기 급속 해동 축적기(100)의 상면에 형성된 안내홀(18)을 통과하는 식으로 연장된다.The heaters are electric heaters, and at one end of the upper heater 10, a power supply line 16 for supplying power is connected, and the power supply line 16 is bent upward to the rapid thaw accumulator 100. It extends in a manner that passes through the guide hole 18 formed on the upper surface of the).

따라서, 상기 연결부재에 의하여 하나로 묶어진 다수개의 상단 히터(10)와, 상기 전원공급라인(16)은 동시에 승하강 가능한 상태가 된다.Therefore, the plurality of top heaters 10 and the power supply line 16, which are bundled together by the connecting member, are in a state of being able to move up and down at the same time.

한편, 상기 급속 해동 축적기(100)의 내부에는 상단 히터(10)가 물과 접촉되지 않음을 감지하는 감지수단으로서, 수위감지센서(20)가 설치되고, 또한 상기 상단 히터(10)와 하단 히터(22)간의 온도 편차를 감지하는 온도감지센서(24)가 설치되며, 상기 수위감지센서(20)및 온도감지센서(24)에는 그 검출신호를 수신하여 하기의 히터 승하강수단에 대한 구동 제어를 하는 제어부(26)가 신호 교환 가능하게 연결된다.On the other hand, the inside of the rapid thaw accumulator 100 as a detection means for detecting that the upper heater 10 is not in contact with water, a water level sensor 20 is installed, and also the upper heater 10 and the lower A temperature sensor 24 for detecting a temperature deviation between the heaters 22 is installed, and the water level sensor 20 and the temperature sensor 24 receive the detection signal to drive the following heater raising and lowering means. The control unit 26 for controlling is connected to enable signal exchange.

여기서, 상기 다수개의 상단 히터와, 전원공급라인을 동시에 승하강시키기 위한 히터 승하강수단을 설명하면 다음과 같다.Here, a description will be given of the plurality of top heaters and the heater lifting means for simultaneously lifting and lowering the power supply line.

상기 급속 해동 축적기(100)의 상면에 모터(28) 및 벨트감김축(30)을 보호 설치하기 위한 케이스(32)가 장착되고, 이 케이스(32)의 내부에서 그 일측 공간에 모터(28)가 장착되며, 또한 상기 케이스(32)의 내부에서 상기 모터(28)의 반대쪽 공간에 벨트감김축(30)이 장착된다.A case 32 for protecting and installing the motor 28 and the belt winding shaft 30 is mounted on the upper surface of the quick thaw accumulator 100, and the motor 28 is disposed in one space of the case 32. ) Is mounted, and the belt winding shaft 30 is mounted in the space opposite to the motor 28 in the case 32.

이때, 상기 모터(28)의 축에는 구동풀리(34)가 장착된다.At this time, the drive pulley 34 is mounted on the shaft of the motor 28.

또한, 상기 급속 해동 축적기(100)의 상면에는 벨트 출입구(36)가 관통 형성된다.In addition, a belt entrance 36 is formed through the upper surface of the rapid thaw accumulator 100.

특히, 상기 벨트감김축(36)에 일끝단이 감겨지며 고정되고, 타끝단은 상기 구동풀리(34)에 걸쳐지는 동시에 상기 벨트 출입구(36)를 통해 삽입되어 상기 상단 히터(10)중 가운데에 위치한 히터 상면에 고정 결합되는 벨트(38)가 구비된다.In particular, one end is wound and fixed to the belt winding shaft 36, and the other end is inserted through the belt entrance 36 at the same time as the drive pulley 34 and is inserted into the center of the upper heater 10. The belt 38 is fixedly coupled to the upper surface of the heater located.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 히터 보호 장치를 기반으로 이루어지는 히터 보호 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the heater protection method made based on the heater protection device of the present invention having the above configuration as follows.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치의 동작을 설명하는 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 방법을 설명하는 순서도이다.FIG. 3 is a side cross-sectional view illustrating an operation of a heater protection device for a fuel cell vehicle quick thaw accumulator according to the present invention, and FIG. 4 illustrates a heater protection method for a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle according to the present invention. Flowchart.

연료전지 차량의 콜드 셧다운 시, 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 물이 급속 해동 축적기(100)에 저장되고, 이후 물이 영하에 조건에서 얼음 상태로 존재하게 되며, 콜드 스타트 업 시, 상기 급속 해동 축적기(100)의 내부에 설치된 히터가 가열 작동하여, 물(얼음)을 해동시키게 된다.During a cold shutdown of the fuel cell vehicle, the water in the fuel cell stack and the coolant line is stored in the rapid thaw accumulator 100, after which the water is in an ice state at sub-zero conditions, and at cold start up, the rapid The heater installed inside the thaw accumulator 100 is heated to thaw water (ice).

이때, 상기 콜드 스타트 업과 동시에 상기 수위감지센서(20)에서 급속 해동 축적기(100)내의 물(얼음)의 수위를 검출하여 제어부(26)로 전송하게 되는 바, 현재 물의 수위가 기준 수위(상단 히터(10)가 물과 접촉할 수 있는 수위)보다 작으면, 상기 제어부(26)는 상기 급속 해동 축적기(100)의 내부에 물이 부족하여 상기 상단 히터(10)가 물과 접촉되지 않는 것으로 판단하여 모터(28)에 구동 신호를 보내게 된다.At this time, at the same time as the cold start up, the water level sensor 20 detects the water level of the water (ice) in the rapid thaw accumulator 100 and transmits it to the control unit 26, where the current water level is the reference water level (upper). If the heater 10 is less than the water level that can be in contact with the water, the control unit 26 is not enough water in the quick thaw accumulator 100, so that the upper heater 10 is not in contact with water It is determined that the drive signal to the motor 28.

또는, 상기 물(얼음)의 해동시, 상기 급속 해동 축적기(100)내의 상단 및 하단 히터(10,22)간의 온도 차이를 검출하여 제어부(26)로 전송하는 바, 그 온도 편차가 기준 온도 이상이면, 상기 급속 해동 축적기(100)의 내부에 물이 부족하여 상단 히터(10)가 물과 접촉되지 않는 것으로 판단함과 함께 모터(28)에 구동 신호를 보내게 된다.Alternatively, when the water (ice) is thawed, a temperature difference between the upper and lower heaters 10 and 22 in the rapid thaw accumulator 100 is detected and transmitted to the controller 26, and the temperature deviation is a reference temperature. If it is above, it is determined that the upper heater 10 is not in contact with the water due to lack of water in the rapid thaw accumulator 100 and sends a drive signal to the motor 28.

즉, 상단 히터(10)는 물과 접촉되지 않아 과열 상태이고, 하단 히터(22)는 물과 접촉되어 상단 히터(10)에 비해 저온 상태이므로, 서로 간의 온도 차이가 크게 발생하는 것을 감지하여, 모터(28)에 구동 신호를 보내게 된다.That is, since the upper heater 10 is not in contact with water and is in an overheated state, and the lower heater 22 is in low temperature compared with the upper heater 10 by being in contact with water, by detecting that a large temperature difference occurs between each other, The driving signal is sent to the motor 28.

따라서, 상기 모터(28)의 구동과 동시에 구동풀리(34)가 회전을 하게 되고, 동시에 벨트감김축(30)에 감겨져 있던 벨트(38)가 구동풀리(34)의 회전력에 의하여 하강하게 되고, 상기 벨트(38)의 하단과 결합되어 있던 상기 상단 히터(10)중 가운데 히터가 하강을 하되, 상단 히터(10)는 모두 연결부재로 연결된 상태이므로 전체 상단 히터(10)가 하강을 하여, 결국 물과 접촉되는 상태가 된다.Therefore, the driving pulley 34 rotates at the same time as the motor 28 is driven, and at the same time, the belt 38 wound around the belt winding shaft 30 is lowered by the rotational force of the driving pulley 34, Among the upper heaters 10 that are coupled to the lower end of the belt 38, the middle heater descends, but the upper heaters 10 are all connected by the connecting member, so that the entire upper heater 10 descends and eventually It comes in contact with water.

즉, 상기 상단 히터(10)가 하강하는 동시에 그 아래쪽의 물 속으로 유입되 어, 하단 및 중간 히터와 함께 물(얼음)을 해동시키게 된다.That is, the upper heater 10 descends and flows into the water at the bottom thereof to thaw water (ice) together with the lower and middle heaters.

이후, 물(얼음)의 해동이 완료되면, 모든 히터의 동작이 정지되고, 동시에 제어부(26)에서 상기 모터(28)에 역구동 신호를 전송하여, 상기 상단 히터(10)가 본래의 위치로 승강하게 된다.Then, when the thawing of the water (ice) is completed, all the heaters are stopped, and at the same time, the control unit 26 transmits a reverse drive signal to the motor 28, so that the upper heater 10 returns to its original position. Ascend and descend.

이와 같이, 상단 히터가 물과 접촉되지 않음을 검출하여, 물과 접촉되게 해줌으로써, 과열로 인하여 타버리는 현상을 방지할 수 있다.As such, by detecting that the upper heater does not come into contact with water and making it come into contact with water, it is possible to prevent the phenomenon of burning due to overheating.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치 및 방법에 의하면, 연료전지 차량의 콜 셧다운시, 급속 해동 축적기의 내부에 물이 부족하여 상단 히터가 물과 접촉하지 않는 것을 검출하여, 상단 히터를 아래쪽으로 자동 이송시켜 물과 접촉되도록 함으로써, 상단 히터가 물과 접촉하지 않은 상태에서 작동하여 자체 과열로 인해 타버리는 현상을 방지할 수 있다.As described above, according to the heater protection apparatus and method of the rapid thaw accumulator for fuel cell vehicles according to the present invention, when the fuel cell vehicle is shut down, the upper heater is connected to the water due to the lack of water in the rapid thaw accumulator. By detecting that no contact is made, the upper heater is automatically transferred downward to be in contact with the water, thereby preventing the upper heater from being burned due to its overheating by operating without contact with the water.

Claims (7)

콜드 셧다운 시, 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 모든 물을 수용하여 저장하는 급속 해동 축적기와, 이 급속 해동 축적기의 내부에 설치되는 여러개의 히터를 포함하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치에 있어서,Heater protection of a quick thaw accumulator for a fuel cell vehicle comprising a quick thaw accumulator that receives and stores all the water in the fuel cell stack and the coolant line during cold shutdown and several heaters installed inside the rapid thaw accumulator In the apparatus, 상기 급속 해동 축적기내의 물 부족시, 상기 히터중 물과 접촉되지 않는 다수개의 상단 히터를 하나로 연결하는 연결부재와;A connection member for connecting a plurality of upper heaters which are not in contact with water in the heaters to one when water in the rapid thawing accumulator is insufficient; 상기 급속 해동 축적기내의 각 상단 히터의 일끝단에 연결되어, 전기을 공급하는 전원공급라인과;A power supply line connected to one end of each top heater in the rapid thaw accumulator and supplying electricity; 상기 상단 히터가 물과 접촉되지 않음을 감지하는 감지수단과;Sensing means for sensing that the upper heater is not in contact with water; 상기 상단 히터를 물과 접촉되도록 하강시키는 히터 승하강수단과;Heater lifting means for lowering the upper heater to be in contact with water; 상기 감지수단으로부터 상단 히터가 물에 접촉되지 않음을 감지한 신호를 수신하여, 상기 히터 승하강수단을 구동시키는 제어부;A control unit for receiving a signal that the upper heater is not in contact with the water from the sensing means to drive the heater lifting means; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치.Heater protection device of a quick thaw accumulator for a fuel cell vehicle, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서, 상기 연결부재는:The method according to claim 1, wherein the connecting member is: 수평바와, 다수개의 상단 히터의 외경면에 클램핑되도록 상기 수평바의 양끝단에 장착된 클램프;Clamps mounted at both ends of the horizontal bars to clamp the horizontal bars and the outer diameter surfaces of the plurality of upper heaters; 로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치.Heater protection device of a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle, characterized in that consisting of. 청구항 1에 있어서, 상기 상단 히터와 전기 공급 가능하게 연결된 전원공급라인의 승하강 경로로서, 상기 급속 해동 축적기의 상면에 안내홀이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치.The heater protection apparatus of a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein a guide hole is formed on an upper surface of the rapid thaw accumulator as a descending path of a power supply line connected to the upper heater so as to supply electricity. . 청구항 1에 있어서, 상기 감지수단은:The method according to claim 1, wherein the sensing means: 상기 급속 해동 축적기의 내부에 장착된 수위감지센서와, 상기 상단 히터와 하단 히터간의 온도 편차를 감지하는 온도감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치.And a water level sensor mounted inside the rapid thaw accumulator and a temperature sensor for detecting a temperature deviation between the upper and lower heaters. 청구항 1에 있어서, 상기 히터 승하강수단은:The method according to claim 1, wherein the heater lifting means is: 상기 급속 해동 축적기의 상면에 설치되는 케이스와;A case installed on an upper surface of the rapid thaw accumulator; 상기 케이스의 내부에서 그 일측 공간에 장착되는 모터와;A motor mounted in one side space of the case; 상기 모터의 축에 부착된 구동풀리와;A drive pulley attached to the shaft of the motor; 상기 케이스의 내부에서 상기 모터의 반대쪽 공간에 장착되는 벨트감김축과;A belt winding shaft mounted inside the case in a space opposite to the motor; 상기 급속 해동 축적기의 상면에 관통 형성된 벨트 출입구와;A belt entrance formed through an upper surface of the rapid thaw accumulator; 상기 벨트감김축에 일끝단이 감겨지며 고정되고, 타끝단은 상기 구동풀리에 걸쳐지는 동시에 상기 벨트 출입구를 통해 삽입되어 상기 상단 히터중 가운데에 위치한 히터 상면에 고정 결합되는 벨트;A belt wound at one end of the belt winding shaft, the other end of which is connected to the driving pulley and is inserted through the belt entrance and fixed to a heater upper surface positioned in the middle of the upper heaters; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 장치.Heater protection device of a quick thaw accumulator for a fuel cell vehicle, characterized in that configured to include. 콜드 셧다운 시, 연료전지 스택 및 냉각수 라인에 있는 물이 급속 해동 축적기에 저장되는 단계와;Upon cold shutdown, storing water in the fuel cell stack and cooling water line in a quick thaw accumulator; 콜드 스타트 업 시, 상기 급속 해동 축적기의 내부에 설치된 히터가 가열 작동하여, 물(얼음)을 해동시키는 단계와;During cold start-up, heating the heater installed inside the rapid thaw accumulator to thaw water (ice); 상기 급속 해동 축적기내의 상단 및 하단 히터간의 온도 차이를 검출하여, 기준 온도 이상이면, 상기 급속 해동 축적기의 내부에 물이 부족하여, 상단 히터가 물과 접촉되지 않는 것으로 판단하는 단계와;Detecting a temperature difference between the upper and lower heaters in the rapid thaw accumulator, and determining that the upper heater is not in contact with the water due to lack of water in the rapid thaw accumulator if the temperature is higher than a reference temperature; 히터 승하강 장치의 구동에 의하여, 상기 상단 히터가 하강하는 동시에 그 아래쪽의 물 속으로 유입되어, 하단 및 중간 히터와 함께 물(얼음)을 해동시키는 단계와;By driving the heater lifting device, the upper heater is lowered at the same time flowing into the water below, thawing water (ice) together with the lower and intermediate heaters; 물(얼음)의 해동이 완료되면, 모든 히터의 동작을 정지시키는 단계와;When the thawing of the water (ice) is completed, stopping all the heaters; 상기 히터 승하강 장치의 역구동에 의하여, 상기 상단 히터가 본래의 위치로 승강하는 단계;Elevating the upper heater to its original position by the reverse driving of the heater elevating device; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 방법.Heater protection method of a rapid thaw accumulator for a fuel cell vehicle, characterized in that consisting of. 청구항 6에 있어서, 상기 급속 해동 축적기내의 물(얼음)의 수위를 검출하여, 현재 물의 수위가 기준 수위보다 작으면, 상기 급속 해동 축적기의 내부에 물이 부족하여, 상단 히터가 물과 접촉되지 않는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 급속 해동 축적기의 히터 보호 방법.The water level of water (ice) in the rapid thaw accumulator is detected, and if the current water level is lower than a reference level, water is insufficient in the rapid thaw accumulator, and the upper heater contacts the water. The heater protection method of a quick thaw accumulator for a fuel cell vehicle, characterized in that it further comprises the step of determining not.
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