KR101033898B1 - 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법에 관한 것으로서, 연료전지 스택에 전류 생성을 위한 반응가스를 공급하고, 이후 연료전지 스택에서 생성된 스택 전류 중 일부를 구동모터에 인가하여 차량을 기동시키는 모터링과, 나머지 가용 스택 전류를 냉각수 가열을 위한 히터에 인가하여 연료전지 스택을 워엄-업하는 히팅을 동시에 진행함으로써, 보다 신속하고 효율적인 냉시동 및 기동을 달성할 수 있는 방법에 관한 것이다.
Figure R1020090064203
연료전지, 냉시동, 기동, 히팅, 모터링, 스택, 워엄-업, 전력 분배

Description

연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법{Cold start method of fuel cell vehicle}
본 발명은 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온에 장시간 방치된 연료전지 차량을 보다 신속하고 효율적으로 냉시동 및 기동시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
환경친화적인 미래형 자동차의 하나인 수소 연료전지 자동차에 적용되는 연료전지 시스템의 구성은, 반응가스의 전기화학반응으로부터 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 연료공급시스템(Fuel Processing System, FPS)과, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급시스템(Air Processing System, APS)과, 연료전지 스택의 전기화학반응 부산물인 열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지 스택의 운전온도를 제어하며 물 관리 기능을 수행하는 열 및 물 관리 시스템(Thermal Management System, TMS)과; 연료전지 시스템의 작동 전반을 제어하는 연료전지 시스템 제어기 등으로 나누어 볼 수 있다.
여기서, 수소공급시스템은 수소탱크, 고압/저압 레귤레이터, 수소밸브, 수소 재순환 장치 등을 포함하고, 공기공급장치는 공기블로워, 공기밸브, 가습기 등을 포함하며, 열 및 물 관리 시스템은 냉각수 펌프, 라디에이터 등을 포함한다.
상기 수소공급시스템의 수소탱크로부터 공급되는 고압의 수소는 고압/저압 레귤레이터를 차례로 거친 뒤 낮은 압력으로 연료전지 스택으로 공급되며, 수소 재순환 장치에서는 재순환 라인에 블로워를 설치하여 스택의 애노드(수소극)에서 사용하고 남은 미반응 수소를 다시 애노드로 재순환시킴으로써 수소의 재사용을 도모한다.
상기한 시스템 구성을 갖는 연료전지 자동차에서 해결해야 할 여러 과제 중 가장 시급하고 어려운 문제가 냉시동성 확보이다.
즉, 연료전지의 가장 큰 난제 중 하나는 연료전지가 영하의 온도에 노출된 채로 장기간 보관된 후(Cold soaking), 초기 시동시 연료전지로부터 부하를 인가하면 전기화학반응에 의해 스택의 캐소드(공기극)에서 발생하는 물(생성수)이 스택 자체의 냉기와 캐소드로 공급되는 빙점 이하의 공기로 인해 결빙되어, 스택의 각 유로 및 가스확산층을 폐색하는 동시에 캐소드 촉매층으로의 공기 공급을 차단하게 되고, 결국 스택 전압이 일정하게 유지되지 않게 되는 등 냉시동성 확보에 어려움에 있다.
이러한 스택의 냉시동성 확보를 위한 기존의 방법 중 하나는 히터를 이용해 스택을 순환하는 냉각수를 가열하여 스택 내부를 급속 해동시키는 방법이 있고, 다 른 하나는 공기공급시스템의 라인 상에 히터를 설치하여 스택에 공급되는 공기를 가열함으로써 스택의 온도를 승온시키는 방법이 있다.
기존의 히터를 이용한 스택 해동 방법을 실현하기 위하여, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 연료전지 스택(110)과 연결되는 열 및 물 관리 시스템(TMS) 라인에 냉각수 순환용 펌프(120)와, 냉각수 승온을 위한 히터(130)와, 물 보충 및 기포 제거를 위한 리저버(140) 등이 장착된다.
따라서, 연료전지 차량의 시동시 애노드의 수소와 캐소드의 산소가 반응하여 발생하는 전기에너지가 히터에서 열에너지로 소비되는 동시에, 이 열에너지를 전달받은 냉각수가 스택을 급속 승온시킴으로써, 스택이 일정 온도 이상에서 작동될 수 있다.
기존의 공기 승온 방법은 공기블로워(150)를 포함하는 공기공급라인 상에 별도로 장착된 공기 승온용 히터(미도시됨)를 이용하여 공기를 승온시킨 뒤 스택에 공급하는 방법으로서, 승온된 공기에 의해 스택에서 생성된 물과 냉각수 등의 결빙 해소가 이루어짐과 함께 스택이 일정 온도 이상에서 작동될 수 있다.
그러나, 종래기술에 따른 연료전지 차량의 냉시동 과정에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래에는 연료전지 스택의 온도를 적정 온도로 상승(히팅)시킨 후 차량을 기동(모터링)시키는데, 히터를 작동시켜 스택의 온도를 상승시키기까지 수분 이상의 시간이 소요되므로, 냉시동하여 차량을 기동시키기까지 많은 시간이 걸리는 단점이 있다.
종래의 냉시동 과정에 대해 좀더 상세히 설명하면, 차량 기동이 이루어지기 전까지 냉시동에 소요되는 시간은, 크게 연료전지 시스템에 구비된 BOP 밸브류의 해빙에 소요되는 시간과, 냉각수 등을 이용해 스택의 온도를 적정 수준으로 상승시키는 스택 워엄-업(Warm-up)에 소요되는 시간으로 구분될 수 있으며, 특히 대부분의 시간이 스택을 워엄-업하는데 소요된다.
따라서, 히터를 이용해 스택을 순환하는 냉각수를 가열하여 스택을 워엄-업하는 히팅 과정을 완료한 후, 구동모터를 구동하여 차량을 기동시키는 모터링 과정을 진행하므로, 스택을 워엄-업하기까지 걸리는 시간이 길어질 경우, 전체 냉시동 시간 및 차량이 기동하기까지 걸리는 시간이 길어지게 되는 것이다.
연료전지의 냉시동 및 기동을 위해 히팅 과정과 모터링 과정을 순차적으로 실시하는 것은 영하의 온도에서 스택의 엔드셀(스택의 가장 가장자리에 적층된 셀) 역전압으로 인한 전극 열화 발생의 우려를 감안한 것으로, 종래에는 엔드셀 역전압의 원인 및 엔드셀 역전압으로 인한 열화 발생 여부의 규명 없이 무조건적으로 스택에서 생성된 전기에너지를 히터(냉각수 히터)와 구동모터에 순차적으로 공급하여, 스택 워엄-업을 위한 히팅 과정의 선행 실시 후에 모터링 과정을 진행하였다.
상기한 히팅과 모터링 과정에서 히터와 구동모터는 스택에서 생성된 전기에너지, 즉 스택 전류를 공급받아 작동하는데, 스택의 워엄-업을 위해 스택 전류(예, 50A, 60A 이하의 스택 전류)를 히터에 공급하여 냉각수 온도를 승온키고, 이때 스택 출구에서 공기 온도가 소정 온도(예, 10℃)에 도달하면 스택 워엄-업 과정(히팅 과정)을 종료한다.
수 분에 걸쳐 수행되는 워엄-업 과정을 마치고 나면, 스택에서 생성된 전류(약, 100A 이상의 스택 전류)를 구동모터에 공급하여 차량을 기동시키게 된다(모터링 과정).
첨부한 도 2는 종래기술에 따른 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 설명하면, [step 1]의 히팅 과정에서는 연료전지 스택에 반응가스인 수소(연료)와 공기(산화제로서 산소)를 공급하여, 이때 스택에서 생성된 전력(스택 전류)을 히터(130)의 코일발열체(저항체)(131,132,133)에 공급하여 냉각수를 가열함으로써 스택을 워엄-업하게 된다.
상기한 반응가스 공급을 위해서는 세부적으로 습윤 상태에 노출되어 있던 BOP(Balance Of Plant) 밸브의 히팅 및 해빙, 밸브 해빙 확인, 수소 공급, 공기 공급의 순으로 반응가스를 공급하며, 이때 차량에 탑재된 보조배터리(저전압 배터리)의 전력을 공급하여(고전압인 경우 승압 후 공급), 스택 운전을 위한 BOP 장치들, 즉 BOP 밸브(수소 출구측 퍼지밸브에 의한 수소 퍼징 등 포함), 공기공급시스템(APS)의 공기블로워, 열 및 물 관리 시스템(TMS)의 냉각수 펌프 등을 작동시키게 된다.
[step 2]의 모터링 과정에서는, 보조동력원인 수퍼캡(Super cap.) 충전과 더불어, MCU(Motor Control Unit)(인버터를 포함하는 것임)를 통해 구동모터에 스택 전류를 인가함으로써 구동모터를 구동시켜 차량을 기동시키게 된다.
상기와 같이 종래에는 스택 출력을 이용해 히팅 및 모터링을 실시하되, 스택 출력을 이용해 히팅(냉각수를 가열하여 스택을 워엄-업하는 과정)을 우선 완료한 후, 모터링(차량 기동을 위한, 즉 차량을 움직이기 위한 구동모터 구동)을 실시함으로써, 기동시까지 전체 소요 시간(약, 3분 이상)이 과다해지는 문제점이 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 연료전지 차량의 냉시동 시간 및 기동시까지의 소요 시간을 획기적으로 줄여 보다 신속하고 효율적인 냉시동 및 기동을 달성할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 냉시동을 위하여 연료전지 스택에 전류 생성을 위한 반응가스를 공급하고, 이후 연료전지 스택에서 생성된 스택 전류 중 일부를 구동모터에 인가함으로써 차량을 기동시키는 모터링과, 나머지 가용 스택 전류를 냉각수 가열을 위한 히터에 인가함으로써 연료전지 스택을 워엄-업하는 히팅을 동시에 진행하여 냉시동 및 기동을 실시하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법을 제공한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법에 의하면, 연료전지 스택에 전력 생성을 위한 반응가스를 공급한 후 스택 워엄-업을 위한 히팅 과정과, 차량 기동을 위한 모터링 과정을 동시에 실시함으로써, 신속하고 효율적인 냉시동 및 기동을 실현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 연료전지 차량에서 스택 출력을 적절히 분배하여 냉시동시 스택 워엄-업을 위한 히팅 과정과, 차량 기동을 위한 모터링 과정을 동시에 실시함으로써, 냉시동 전체 소요 시간 및 기동시까지의 시간을 획기적으로 단축할 수 있도록 한 것에 주된 특징이 있는 것이다.
상기와 같이 히팅과 모터링을 동시에 실시하기 위해서는, 냉시동시 생성되는 스택 전류를 MCU(인버터)를 통해 구동모터에 제공하여 모터링을 실시하면서, 나머지 가용 스택 전류를 히터에 제공하여 냉각수를 가열하는 히팅을 실시하게 된다.
종래에는 영하의 온도에서 스택 워엄-업(히팅)과 기동(모터링)을 동시에 실시할 경우 엔드셀 역전압으로 인한 전극 열화가 발생할 수 있음을 우려하여, 스택 워엄-업을 위한 히팅 과정을 완료한 뒤, 차량의 기동을 위한 모터링을 실시하였다.
이에 대해 본 발명자는 영하의 온도에서 엔드셀 역전압 원인을 규명하고 엔드셀 역전압 발생시 냉시동 진행 가능 여부 등을 파악하는 연구를 진행하여, 캐소드(공기극)에서 아이스 블록킹(Ice-blocking), 수소 펌핑(H2 pumping) 등에 의한 공기 부족시에는 엔드셀 역전압이 발생하여도 히팅과 모터링을 동시에 실시하는 본 발명의 냉시동 진행이 가능함을 알아내었는 바, 이를 통해 본 발명을 완성하였다.
특히, 본 발명자는 엔드셀 역전압 원인 및 엔드셀 역전압에 따른 전극 열화 발생 여부를 규명하였으며, 여기서 실차 상의 엔드셀 전압 및 스택 내부 온도 측정을 위해 엔드셀 전압 측정용 프로브와 분리판 온도 측정용 프로브를 각각 설치하고, 연료전지 스택을 -20℃에서 24시간 방치한 뒤(Cold soaking) 엔드셀 역전압 발생으로 인한 전극 열화를 확인하였다.
첨부한 도 3은 캐소드 전극면의 공기 부족으로 인한 엔드셀 역전압 거동을 보여주는 도면으로서, 캐소드에서 수소 펌핑 등에 의한 공기 부족시 엔드셀 역전압이 발생함을 확인하였고, 수분/수초 간 정전압을 유지함을 알 수 있었으며, 도 3의 역전압 거동으로는 캐소드에서 전극 열화 우려가 없음을 알 수 있었다.
결론적으로, 연료전지 차량의 냉시동시 스택의 캐소드에서는 생성수가 빙점 이하의 온도로 인해 결빙(Icing)되면서, 유로 및 가스확산층을 폐색하는 동시에 촉매층(전극면)으로의 공기 공급을 차단하게 되지만, 이러한 아이스 블록킹 등에 의한 공기 부족으로는 엔드셀 역전압이 발생하여도 이는 전극 열화 발생과는 무관하며, 결국 스택의 워엄-업을 위한 히팅과, 차량의 기동을 위한 모터링을 동시에 실시할 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 캐소드에서의 공기 부족으로 엔드셀 역전압이 발생하더라도 전극 열화 발생 없이 히팅과 모터링을 동시에 실시할 수 있다는 것이다. 또한 캐소드의 경우 저온 히팅 중 역전압 방지를 위한 최소 셀 전압 제한 로직이 불필요하여 삭제될 수 있다.
단, 애노드에서 수소 블록킹(H2 blocking) 등에 의한 수소 부족 발생시, 첨 부한 도 4에 나타낸 바와 같이, 엔드셀 역전압은 캐소드 내 공기 부족 발생시에 비해 매우 급격히 발생하므로, 이러한 엔드셀 역전압으로 인해 애노드에서의 전극 열화가 발생할 수 있다.
그러나, 실제 냉시동시 애노드에서는 영하의 온도에서 물의 결빙으로 인한 수소 부족 및 그로 인한 문제는 일어나지 않으므로, 본 발명자는 캐노드에서 공기 부족으로 인한 전극 열화의 우려가 없음을 확인하여, 냉시동 및 기동을 위해 적절히 스택 출력을 분배하여 히팅과 모터링을 동시에 진행할 수 있다는 결론을 얻었다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 냉시동 및 기동시 스택 출력 흐름을 보여주는 도면으로서, 스택 출력을 분배하여 히팅(스택 워엄-업)과 모터링(차량 기동)을 동시에 실시하는 냉시동 및 기동 방법을 보여주고 있다.
우선, 연료전지 스택의 냉시동을 위하여 반응가스인 수소(연료)와 공기(산화제로서 산소)를 공급하는 바, 이때 스택에서 생성된 전력을 이용하여 수퍼캡(Super cap.)을 충전하고, 또한 스택 전류 중 일부를 MCU(인버터)를 통해 구동모터(M)에 인가하여 구동모터의 구동으로 차량을 기동시키는 모터링이 실시된다.
차량 기동을 위한 상기의 모터링과 동시에, 스택 전류 중 일정한 가용 전류를 히터(130)의 코일발열체(저항체)(131,132,133)에 인가하여 히터 작동으로 냉각수를 가열함으로써 스택을 워엄-업하는 히팅이 실시된다.
상기 히터(130)는 스택을 순환하는 냉각수를 가열하여 스택의 온도를 승온시키는 통상적인 연료전지의 냉각수 히터로서, 이는 냉각수가 통과하는 유로 상에 복 수개의 코일발열체(저항체)(131,132,133)가 설치되어 구성되며, 코일발열체가 스택 전류를 인가받아 발열 작동하면서 주변을 통과하는 냉각수를 가열시킨다.
상기와 같이 스택 전류를 적절히 분배하여 히팅과 모터링을 동시에 진행함에 있어서, 히팅은 모터링과 동시에 가용 스택 전류를 히터(130)에 분배하는 것이므로, 히팅 전류로서 모터링 전류에 비해 작은 전류가 분배됨이 타당하다.
또한 냉시동시 모터링과 동시에 진행되는 히팅 과정에서는 히터(130)에 분배되는 스택 전류(히팅 전류)를, 히터를 구성하는 복수개의 코일발열체(131,132,133) 중 그 일부가 되는 미리 설정된 코일발열체에만 인가하여, 전체 코일발열체 중 스택 전류를 인가받은 특정 코일발열체(131)만이 작동되도록 할 수 있다.
예컨대, 3개의 코일발열체(131,132,133) 중 1개의 코일발열체(131)에만 일정한 스택 전류를 인가하여, 상기 1개의 코일발열체(131)의 발열 작동으로 냉각수가 가열되도록 할 수 있는 것이다.
상기와 같이 복수개의 코일발열체 중 특정 코일발열체에만 스택 전류가 인가되도록 하기 위해서는, 코일발열체(131,132,133)의 각 전류 인가단에 설치된 전체 릴레이(R1,R2,R3) 중 스택 전류(히팅 전류)가 인가되는 코일발열체(131)의 릴레이(R1)만 연료전지 시스템 제어기가 선택적으로 온(On) 구동시키도록 구성된다.
단, 차량이 기동 후 정차하는 구간에서는 히터에 인가될 수 있는 가용 스택 전류가 증가하므로, 히터에 인가되는 히팅 전류를 증가시킬 수 있으며, 이 경우, 코일발열체에 인가되는 히팅 전류를 증가시키거나, 히팅 전류가 인가되는 코일발열체의 개수를 증가시킬 수 있다(예, 코일발열체 1개→2개 작동).
상기와 같은 스택 워엄-업을 위한 히팅 과정, 즉 스택 전류를 히터에 인가하여 냉각수를 가열하는 히팅 과정은 스택 온도가 상승하여 스택 출구에서의 공기 온도가 소정 온도(예, 10℃)에 도달할 때까지 진행되며, 스택 출구에서의 공기 온도가 소정 온도에 도달하면 히터의 코일발열체에 인가되던 스택 전류를 차단하여 히팅을 종료하게 된다.
첨부한 도 6은 종래기술과 본 발명에 따른 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법을 비교하여 나타낸 도면으로서, 종래기술에서는 냉시동시 밸브 해빙, 밸브 해빙 확인, 수소 공급, 공기 공급 후 히터에 스택 전류를 인가하여 스택을 워엄-업하는 히팅 과정을 선행 실시하고, 이러한 히팅 과정을 마치고 나면 구동모터에 스택 전류를 인가하여 구동모터를 구동시킴으로써 차량을 기동시키는 모터링을 실시하게 된다.
상기 밸브 해빙 확인 과정은 연료전지 시스템 제어기가 각 밸브에 설치된 온도센서의 검출값, 즉 밸브 온도를 확인하는 방식으로 이루어질 수 있다.
반면, 본 발명에서는 반응가스인 수소 및 공기의 공급 후 스택에서 생성된 전력(스택 전류)을 히터와 구동모터에 적절히 분배하여 히팅과 모터링을 동시에 실시함으로써 냉시동 시간을 크게 줄일 수 있고, 신속하고 효율적인 냉시동 및 기동이 이루어질 수 있게 된다.
물론, 연료전지 시스템 내 가스가 통과하는 관로의 각종 밸브를 포함하여 수소 퍼지 밸브 및 수소 재순환 밸브 등의 밸브 해빙이 필요하나, 밸브 해빙시까지의 시간(예, 30초 정도 소요) 외에, 종래 기동 이전에 별도로 소요되던 히팅 시간(스 택 워엄-업을 위한 시간)을 삭제할 수 있으므로, 연료전지 차량의 냉시동 시간 및 기동시까지 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있게 된다.
바람직한 실시예에서, 가스 관로의 각종 밸브를 포함하여 스택 운전 중 습윤한 상태로 노출되는 수소 퍼지 밸브 및 수소 재순환 밸브 등에 써모스위치(예, 바이메탈 스위치)를 적용한 밸브 해빙용 히터(예, PTC 히터, 보조배터리의 전력으로 구동)가 구비되어, 영하의 온도에서 차량이 장기간 방지되더라도 상기 밸브의 결빙이 방지되도록 관리되는 경우, 즉 밸브가 얼지 않은 상태로 관리되는 경우라면, 연료전지 시스템 제어기가 밸브 해빙 상태만을 확인한 후 즉각적인 밸브 개방을 수행할 수 있으므로, 본 발명에 따른 히팅과 모터링의 동시 실시를 통해 차량 기동시까지의 시간을 획기적으로 단축할 수 있게 된다.
첨부한 도 7은 -20℃에서 24시간 차량을 방치한 조건일 때 스택 워엄-업을 위한 히팅과 차량 기동을 위한 모터링이 동시에 수행될 수 있음을 보여주는 도면으로서, 스택 워엄-업 후 온도(스택 출구 공기 온도 기준 9.5℃)에서 스택 워엄-업 전 온도(-15.5℃)에 비해 가용 모터링 전류가 크게 확대됨을 볼 수 있다.
이와 같이 스택 출력 전류에서 일정한 히팅 전류가 분배되어 인가될 때, 스택 워엄-업이 진행될수록, 즉 스택 온도가 상승할수록 가용 모터링 전류 폭은 점차 확대되게 된다.
첨부한 도 8은 본 발명에서 스택 워엄-업(히팅)과 차량 기동(모터링)을 위해 스택 전력이 분배되는 일 예를 도시한 도면으로서, 스택 워엄-업을 위해 차량 기동(모터링) 중 대체로 일정한 스택 전류(히팅 전류)가 히터에 인가됨을 보여주고 있으나, 전체 수퍼캡 충전 구간 중 스택 전압에 의해 수퍼캡이 실제 충전되는 초기 구간('A' 구간)과, 차량이 정차하는 구간은 예외로서, 수퍼캡 충전이 이루어지는 동안에는 히팅 전류를 차단하여 히터 작동(스택 워엄-업)을 잠시 중단하게 된다.
첨부한 도 9는 차량이 영하의 온도에 장시간 방치된 뒤 차량 기동과 동시에 냉각수 온도와 스택 온도가 상승하는 상태를 보여주는 도면으로서, 모터링에 의해 차량이 기동하는 것과 동시에, 히팅에 의해 스택 냉각수의 온도가 상승하고 그 결과로 스택의 온도가 상승함을 보여주고 있다.
도 1은 통상의 연료전지 시스템에서 냉시동을 위한 장치를 설명하기 위한 개략도,
도 2는 종래기술에 따른 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3은 연료전지 스택에서 캐소드 전극면의 공기 부족으로 인한 엔드셀 역전압 거동을 보여주는 도면,
도 4는 연료전지 스택에서 애노드의 수소 부족 및 캐소드의 공기 부족으로 인한 엔드셀 역전압 발생을 보여주는 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 냉시동 및 기동시 스택 출력 흐름을 보여주는 도면,
도 6은 종래기술과 본 발명에 따른 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법을 비교하여 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에서 히팅과 모터링이 동시에 수행될 수 있음을 보여주는 도면으로서, 스택 온도가 상승함에 따라 일정한 히팅 전류에 대해 가용 모터링 전류가 확대됨을 보여주는 도면,
도 8은 본 발명에서 스택 워엄-업과 차량 기동을 위해 스택 전력이 분배되는 일 예를 도시한 도면,
도 9는 차량이 영하의 온도에 장시간 방치된 뒤 차량 기동과 동시에 냉각수 온도와 스택 온도가 상승하는 상태를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 연료전지 스택 20 : 냉각수 순환용 펌프
30 : 히터 31, 32, 33 : 코일발열체
40 : 리저버 50 : 공기블로워

Claims (4)

  1. 냉시동을 위하여 연료전지 스택에 전류 생성을 위한 반응가스를 공급하고,
    이후 연료전지 스택에서 생성된 스택 전류 중 일부를 구동모터에 인가함으로써 차량을 기동시키는 모터링과, 나머지 가용 스택 전류를 냉각수 가열을 위한 히터에 인가함으로써 연료전지 스택을 워엄-업하는 히팅을 동시에 진행하여 냉시동 및 기동을 실시하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터링과 히팅의 동시 진행을 위하여 스택 전류를 분배함에 있어서, 히터에 인가되는 스택 전류를 모터에 인가되는 스택 전류에 비해 작은 전류로 분배하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터를 구성하는 코일발열체 중 미리 설정된 코일발열체에만 스택 전류를 선택 인가하여, 전체 코일발열체 중 스택 전류를 인가받은 코일발열체만이 냉각수 가열을 위해 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    차량의 기동 중에 일정한 스택 전류를 상기 히터에 분배하여 히팅을 실시하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉시동 및 기동 방법.
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