KR101134876B1 - Hydrogen supply and vent apparatus of fuel cell system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치에 관한 것으로, 수소 탱크로부터 공급되는 수소의 압력을 저압으로 유지시키는 저압 레귤레이터, 상기 저압 레귤레이터의 후단에 설치된 가습기, 및 상기 가습기의 후단에 설치된 스택을 구비한 연료전지 시스템에 있어서, 상기 수소 탱크와 저압 레귤레이터 사이에 설치된 제 1밸브; 상기 스택에서 출력되는 수소를 상기 가습기측으로 재순환시키는 제 2밸브; 상기 제 2밸브를 통해 상기 가습기측으로 인가되는 수소의 압력을 센싱하는 압력센싱부; 차량의 스타트업신호가 입력되면 상기 제 1밸브를 개방시켜 상기 저압 레귤레이터로의 초기 수소 공급을 행하고, 상기 압력센싱부로부터의 센싱값에 따라 상기 제 1밸브의 개폐상태를 제어하는 파워 컨트롤 유니트; 상기 스택의 출력단에 설치되고, 후단의 각각의 관을 통해 벤트를 행하는 다수의 벤트 밸브; 및 상기 스택의 각 단위전지의 성능을 나타내는 전압의 거동을 측정하여 그 측정값에 따라 상기 다수의 벤트 밸브를 독립적으로 개방시키는 셀전압 측정부를 포함하여 구성되는 것이다.The present invention relates to a hydrogen supply and vent device for a fuel cell system, comprising: a low pressure regulator for maintaining a pressure of hydrogen supplied from a hydrogen tank at a low pressure; a humidifier installed at a rear end of the low pressure regulator; and a stack provided at a rear end of the humidifier. A fuel cell system comprising: a first valve disposed between the hydrogen tank and a low pressure regulator; A second valve for recycling hydrogen output from the stack to the humidifier side; A pressure sensing unit configured to sense a pressure of hydrogen applied to the humidifier side through the second valve; A power control unit which opens the first valve to supply initial hydrogen to the low pressure regulator when the vehicle start-up signal is input, and controls an opening / closing state of the first valve according to a sensing value from the pressure sensing unit; A plurality of vent valves installed at an output end of the stack and venting through respective tubes at a rear end thereof; And a cell voltage measuring unit for measuring a behavior of a voltage indicating the performance of each unit cell of the stack and independently opening the plurality of vent valves according to the measured value.

연료전지, 체크 밸브, 스택, 셀전압, 벤트Fuel Cell, Check Valve, Stack, Cell Voltage, Vent

Description

연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치{Hydrogen supply and vent apparatus of fuel cell system}Hydrogen supply and vent apparatus of fuel cell system

도 1은 일반적인 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트과정을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining a hydrogen supply and venting process of a typical fuel cell system,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a hydrogen supply and vent device of a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10 : 수소 탱크 12 : 저압 레귤레이터10: hydrogen tank 12: low pressure regulator

14 : 가습기 16 : 스택14: humidifier 16: stack

18, 30, 32, 34 : 벤트 밸브 20 : 재순환 블로어18, 30, 32, 34: vent valve 20: recirculation blower

22 : 제 1밸브 24 : 체크 밸브22: first valve 24: check valve

26 : 압력센싱부 28 : 셀전압 측정부26: pressure sensing unit 28: cell voltage measuring unit

36 : 파워 컨트롤 유니트(PCU)36: Power Control Unit (PCU)

본 발명은 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소이용률 증가를 통한 연비 향상을 도모하도록 한 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydrogen supply and vent device of a fuel cell system, and more particularly, to a hydrogen supply and vent device of a fuel cell system designed to improve fuel efficiency by increasing hydrogen utilization.

현재 주요 자동차 제작사와 부품회사들이 연료전지 자동차의 상용화를 위하여 경쟁과 협력을 통해 개발을 서두르고 있다. At present, major automobile manufacturers and parts companies are in a hurry to develop through competition and cooperation for the commercialization of fuel cell vehicles.

연료전지 자동차는 에너지원으로 연료전지를 사용하는 것으로, 연료전지는 공기중의 산소와 연료중의 수소를 이용하여 전기화학적으로 전기를 발생시키는 것으로 연료와 공기를 외부에서 공급하여 전지의 용량에 관계없이 계속 발전을 할 수 있는 시스템이다. 연료전지는 연료의 화학에너지를 열에너지로의 변환없이 직접 전기에너지로 변환시키기 때문에 효율이 매우 높고 공해가 거의 없는 이상적인 발전시스템이다.Fuel Cell Vehicles use fuel cells as energy sources. Fuel cells generate electricity electrochemically by using oxygen in air and hydrogen in fuel. It is a system that can continue to develop without A fuel cell is an ideal power generation system with very high efficiency and little pollution since it converts fuel chemical energy directly into electrical energy without converting it into thermal energy.

연료전지중에서 고체 고분자 연료전지(Proton-Exchange-Membrane Fuel Cell; PEMFC)는 다른 연료전지와 비교하여 보면, 높은 에너지 효율, 부식성 액체가 없는 안전한 고체전해질, 낮은 작동온도 및 신속한 시동, 장기적 안정성 및 긴 수명, 제작 용이성, 다양한 재료 선택 등과 같은 장점들을 지니고 있다.Proton-Exchange-Membrane Fuel Cells (PEMFCs) in fuel cells, when compared to other fuel cells, offer high energy efficiency, a safe solid electrolyte free of corrosive liquids, low operating temperatures and fast start-up, long-term stability and long life. It has advantages such as longevity, ease of manufacture and various material choices.

그 고체 고분자 연료전지(PEMFC)는 연료로서 양극에 수소를 공급하고 음극에 공기를 공급하며 냉각을 위한 냉각수(증류수)를 공급하여 전기화학적 반응에 의해 전력을 생산한다.The solid polymer fuel cell (PEMFC) produces power by an electrochemical reaction by supplying hydrogen to the anode, air to the cathode, and cooling water (distilled water) for cooling as fuel.

이러한 연료를 사용하는 연료전지 시스템의 운전시 공기는 공기 블로어에 의해 대기중의 공기를 공급하여 가습기 및 스택을 거친 후 대기중으로 배출된다. In operation of a fuel cell system using such fuel, air is supplied to the atmosphere by an air blower, passes through a humidifier and a stack, and then discharged into the atmosphere.

도 1은 일반적인 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트과정을 설명하기 위한 도면으로서, 수소는 저압 레귤레이터(12)와 가습기(14) 및 스택(16)을 통과한 뒤 재순환 블로어(20)를 통해서 가습기(14)로 다시 공급되며, 셀전압 편차에 의한 연료전지 시스템의 셧다운(shut down)을 방지하기 위해 벤트 밸브(18)를 개방하여 고정된 직경을 갖는 배관을 통해서 배출된다. 수소의 공급정도는 스택(16)에서 출력발생시의 압력차에 의해 수소 탱크(10)로부터 공급되며, 벤트(vent)는 배관의 직경이 고정되어 있으므로 벤트의 양과 상관없이 최대로 배출될 수 있도록 배관의 직경이 고정되어 있다.1 is a view illustrating a hydrogen supply and venting process of a general fuel cell system, and hydrogen passes through a low pressure regulator 12, a humidifier 14, and a stack 16, and then recirculates a humidifier through a recirculation blower 20. 14), the vent valve 18 is opened and discharged through a pipe having a fixed diameter in order to prevent shutdown of the fuel cell system due to the cell voltage deviation. The degree of hydrogen supply is supplied from the hydrogen tank 10 by the pressure difference at the time of output generation in the stack 16. Since the diameter of the pipe is fixed, the pipe can be discharged to the maximum regardless of the amount of the vent. The diameter of is fixed.

즉, 도 1에서 수소는 공기와는 달리 수소 탱크(10)로부터 고압으로 공급되는 수소를 저압의 일정한 압력으로 유지시키는 저압 레귤레이터(12)를 거친 뒤 가습기(14) 및 스택(16)을 통과하며, 재순환 블로어(20)에 의해 다시 가습기(14)로 이동되는 재순환 시스템이 적용되고 있다.That is, in FIG. 1, hydrogen passes through the humidifier 14 and the stack 16 after passing through the low pressure regulator 12 which maintains the hydrogen supplied at high pressure from the hydrogen tank 10 at a low pressure, unlike the air. The recycling system, which is moved back to the humidifier 14 by the recycling blower 20, has been applied.

그러나, 수소의 공급은 스택(16)의 출력발생후 소비된 수소가 수소 탱크(10)의 고압에 의한 압력차로 공급되므로 출력에 필요한 공급 속도가 지연될 수 있다. However, since the hydrogen consumed after the output of the stack 16 is supplied to the pressure difference due to the high pressure of the hydrogen tank 10, the supply rate of hydrogen may be delayed.

그리고, 출력에 필요한 이론 요구치보다 과잉으로 공급되므로 반응후 과잉으로 배출되는 수소를 재순환시키기 위해 높은 소비 전력을 갖는 재순환 블로어를 사 용해야만 하는 단점을 가지고 있다.In addition, since it is supplied in excess of the theoretical requirements required for the output, there is a disadvantage in that a recycle blower having a high power consumption must be used to recycle hydrogen discharged excessively after the reaction.

또한, 스택(16)의 운전시 스택 내부에 물이 축적되는 플루딩(flooding)현상에 의해 스택(16)의 성능을 저하시키는 현상을 방지하기 위하여 주기적으로 벤트를 실행하고 있는데, 이는 벤트 밸브(18)가 열렸을 때 벤트가 이루어지는 관의 직경이 고정되어 있으므로 적은 양의 벤트 또는 많은 양의 벤트를 실행해야 할 경우 일정량의 벤트만 이루어지는 문제점이 있다.In addition, in order to prevent a phenomenon in which the performance of the stack 16 is degraded due to a phenomenon in which the water accumulates inside the stack during operation of the stack 16, a vent valve is periodically performed. When 18) is opened, the diameter of the pipe in which the vent is made is fixed, so there is a problem that only a certain amount of vent is made when a small amount of vent or a large amount of vent is to be performed.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 스택 후단에 재순환되는 수소 배출량을 줄임으로서 재순환을 위한 소비 전력을 줄이고 스택 셀 전압 편차에 의해 주기적으로 배출되는 수소의 연비를 증가시키도록 한 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and to reduce the power consumption for recycling by reducing the amount of hydrogen recycled to the rear end of the stack and to increase the fuel economy of hydrogen periodically discharged by the stack cell voltage deviation. The purpose is to provide a hydrogen supply and vent device for a fuel cell system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치는, 수소 탱크로부터 공급되는 수소의 압력을 저압으로 유지시키는 저압 레귤레이터, 상기 저압 레귤레이터의 후단에 설치된 가습기, 및 상기 가습기의 후단에 설치된 스택을 구비한 연료전지 시스템에 있어서,In order to achieve the above object, a hydrogen supply and vent device of a fuel cell system according to a preferred embodiment of the present invention, a low pressure regulator for maintaining a pressure of hydrogen supplied from a hydrogen tank at a low pressure, is installed at the rear end of the low pressure regulator A fuel cell system having a humidifier and a stack provided at a rear end of the humidifier,

상기 수소 탱크와 저압 레귤레이터 사이에 설치된 제 1밸브; 상기 스택에서 출력되는 수소를 상기 가습기측으로 재순환시키는 제 2밸브; 상기 제 2밸브를 통해 상기 가습기측으로 인가되는 수소의 압력을 센싱하는 압력센싱부; 차량의 스타트업 신호가 입력되면 상기 제 1밸브를 개방시켜 상기 저압 레귤레이터로의 초기 수소 공급을 행하고, 상기 압력센싱부로부터의 센싱값에 따라 상기 제 1밸브의 개폐상태를 제어하는 파워 컨트롤 유니트; 상기 스택의 출력단에 설치되고, 후단의 각각의 관을 통해 벤트를 행하는 다수의 벤트 밸브; 및 상기 스택의 각 단위전지의 성능을 나타내는 전압의 거동을 측정하여 그 측정값에 따라 상기 다수의 벤트 밸브를 독립적으로 개방시키는 셀전압 측정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A first valve installed between the hydrogen tank and the low pressure regulator; A second valve for recycling hydrogen output from the stack to the humidifier side; A pressure sensing unit configured to sense a pressure of hydrogen applied to the humidifier side through the second valve; A power control unit which opens the first valve to supply initial hydrogen to the low pressure regulator when a start-up signal of the vehicle is input, and controls an opening / closing state of the first valve according to a sensing value from the pressure sensing unit; A plurality of vent valves installed at an output end of the stack and venting through respective tubes at a rear end thereof; And a cell voltage measuring unit for measuring the behavior of voltage indicating the performance of each unit cell of the stack and independently opening the plurality of vent valves according to the measured value.

바람직하게, 상기 제 2밸브는 체크 밸브(check valve)로 이루어진다.Preferably, the second valve is a check valve.

그리고, 상기 파워 컨트롤 유니트는 초기 수소 공급시 상기 제 1밸브를 개방시키고 이후 상기 스택의 정상적인 작동이 이루어지면 상기 제 1밸브를 닫고 상기 제 2밸브를 구동시킨다.The power control unit opens the first valve upon initial hydrogen supply and closes the first valve and drives the second valve when the stack is normally operated.

그리고, 상기 파워 컨트롤 유니트는 상기 압력센싱부로부터의 센싱값이 상기 스택의 출력을 위한 압력을 만족하면 초기의 스택 작동후 닫힌 상기 제 1밸브를 닫힌 상태로 계속 유지시키고, 출력에 필요한 압력을 만족하지 못하면 닫힌 상기 제 1밸브를 다시 개방시킨다.When the sensing value from the pressure sensing unit satisfies the pressure for outputting the stack, the power control unit keeps the closed first valve closed after initial stack operation and satisfies the pressure required for output. If not, the closed first valve is opened again.

그리고, 상기 다수의 벤트 밸브의 후단의 관의 직경은 상호 차등적이다.
And, the diameters of the pipes at the rear end of the plurality of vent valves are mutually different.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a hydrogen supply and vent device of a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치의 구성도로서, 수소 탱크(10); 그 수소 탱크(10)로부터 공급되는 수소의 압력을 저압 으로 유지시키는 저압 레귤레이터(12); 그 저압 레귤레이터(12)의 후단에 설치되어 그 저압 레귤레이터(12)에서 출력되는 저압의 수소를 가습시키는 가습기(14); 전기화학 반응이 일어나는 다수의 단위전지를 갖추고서 상기 가습기(14)의 후단에 설치된 스택(16); 상기 수소 탱크(10)와 저압 레귤레이터(12) 사이에 설치되어 반응에 필요한 수소를 공급하기 위해 개폐되는 제 1밸브(22); 상기 스택(16)에서 출력되는 수소를 상기 가습기(14)측으로 재순환시키는 제 2밸브(24); 그 제 2밸브(24)를 통해 상기 가습기(14)에게로 인가되는 수소의 압력을 센싱하는 압력센싱부(26); 차량의 스타트업신호가 입력되면 상기 제 1밸브(22)를 개방시켜 상기 저압 레귤레이터(12)로의 초기 수소 공급이 행해지게 하고, 상기 압력센싱부(26)로부터의 센싱값에 따라 상기 제 1밸브(22)의 개폐상태를 제어하는 파워 컨트롤 유니트(36); 상기 스택(16)의 출력단에 설치되고 후단의 각각의 관을 통해 벤트를 행하는 다수의 벤트 밸브(30, 32, 34); 상기 스택(16)의 각 단위전지의 성능을 나타내는 전압의 거동을 측정하여 그 측정값에 따라 상기 다수의 벤트 밸브(30, 32, 34)를 독립적으로 개방시키는 셀전압 측정부(28)로 구성된다.2 is a configuration diagram of a hydrogen supply and vent device of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, including a hydrogen tank 10; A low pressure regulator 12 for maintaining the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen tank 10 at a low pressure; A humidifier 14 installed at the rear end of the low pressure regulator 12 to humidify the low pressure hydrogen output from the low pressure regulator 12; A stack 16 provided at the rear end of the humidifier 14 with a plurality of unit cells in which an electrochemical reaction takes place; A first valve 22 installed between the hydrogen tank 10 and the low pressure regulator 12 to open and close to supply hydrogen for reaction; A second valve 24 for recycling hydrogen output from the stack 16 to the humidifier 14 side; A pressure sensing unit 26 for sensing a pressure of hydrogen applied to the humidifier 14 through the second valve 24; When the start-up signal of the vehicle is input, the first valve 22 is opened so that initial hydrogen supply to the low pressure regulator 12 is performed, and the first valve according to the sensing value from the pressure sensing unit 26. A power control unit 36 for controlling the opening and closing state of the 22; A plurality of vent valves (30, 32, 34) installed at the output end of the stack (16) and venting through respective tubes at the rear end; The cell voltage measuring unit 28 measures the behavior of the voltage indicating the performance of each unit cell of the stack 16 and independently opens the plurality of vent valves 30, 32, and 34 according to the measured value. do.

여기서, 상기 제 2밸브(24)는 적은 전력 소비를 갖는 체크 밸브(check valve)로 이루어진다.Here, the second valve 24 consists of a check valve with low power consumption.

그리고, 상기 파워 컨트롤 유니트(36)는 초기 수소 공급시 상기 제 1밸브(22)를 개방시키고, 이후 상기 스택(16)의 정상적인 작동이 이루어지면 상기 제 1밸브(22)를 닫고 상기 제 2밸브(24)를 구동시킨다.In addition, the power control unit 36 opens the first valve 22 at the initial hydrogen supply, and then closes the first valve 22 and the second valve when the stack 16 is normally operated. Drive (24).

그리고, 상기 파워 컨트롤 유니트(36)는 상기 압력센싱부(26)로부터의 센싱 값(즉, 재순환되어 상기 가습기(14)로 공급되는 수소의 압력 센싱값)이 상기 스택(16)의 출력을 위한 압력을 만족하면 초기의 스택(16) 작동후 닫힌 상기 제 1밸브(22)를 닫힌 상태로 계속 유지시키고, 출력에 필요한 압력을 만족하지 못하면 닫힌 상기 제 1밸브(22)를 다시 개방시킨다.In addition, the power control unit 36 has a sensing value from the pressure sensing unit 26 (that is, a pressure sensing value of hydrogen recycled and supplied to the humidifier 14) for output of the stack 16. If the pressure is satisfied, the first valve 22 closed after the initial stack 16 operation is kept in a closed state, and if the pressure required for the output is not satisfied, the closed first valve 22 is opened again.

한편, 도 2에서는 상기 다수의 벤트 밸브(30, 32, 34)를 세 개로 도시하였고, 그 다수의 벤트 밸브(30, 32, 34)의 후단의 관의 직경은 상호 차등적이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에서는 상기 벤트 밸브(30)의 후단의 관의 직경이 가장 작고 상기 벤트 밸브(34)의 후단의 관의 직경이 가장 크다고 설정한다. 물론, 도 2에서는 상기 벤트 밸브를 세 개로 하였으나, 그 수는 필요에 따라 가감될 수 있다.
Meanwhile, in FIG. 2, the plurality of vent valves 30, 32, and 34 are illustrated as three, and the diameters of the pipes at the rear ends of the plurality of vent valves 30, 32, and 34 are mutually different. For example, in the embodiment of the present invention, the diameter of the pipe at the rear end of the vent valve 30 is the smallest and the diameter of the pipe at the rear end of the vent valve 34 is the largest. Of course, in FIG. 2, three vent valves are used, but the number may be added or subtracted as necessary.

이어, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Next, the operation of the hydrogen supply and vent device of the fuel cell system according to the embodiment of the present invention will be described.

차량의 스타트업신호가 파워 컨트롤 유니트(36)에 입력되면 그 파워 컨트롤 유니트(36)는 제 1밸브(22)를 자동으로 개방시킨다. 그에 따라, 반응에 필요한 초기의 수소가 수소 탱크(10)에서 저압 레귤레이터(12)로 공급된다.When the start-up signal of the vehicle is input to the power control unit 36, the power control unit 36 automatically opens the first valve 22. Thus, the initial hydrogen required for the reaction is supplied from the hydrogen tank 10 to the low pressure regulator 12.

이후, 그 저압 레귤레이터(12)에서 저압으로 조정된 수소가 가습기(14)를 통과하여 스택(16)으로 인가되고, 그 스택(16)에서 정상적인 작동이 이루어지면(즉, 일정 시간이 경과하면) 상기 파워 컨트롤 유니트(36)는 상기 제 1밸브(22)를 닫고 스택(16) 후단의 제 2밸브(체크 밸브)(24)를 구동시킨다.Thereafter, the hydrogen adjusted to low pressure in the low pressure regulator 12 is applied to the stack 16 through the humidifier 14, and when the normal operation is performed in the stack 16 (that is, after a predetermined time has elapsed). The power control unit 36 closes the first valve 22 and drives the second valve (check valve) 24 at the rear end of the stack 16.

그에 따라, 상기 스택(16)에서 출력되는 수소는 체크 밸브(24)를 통해 가습 기(14)측으로 재순환되는데, 이때 그 재순환 경로상에 설치된 압력센싱부(26)는 상기 가습기(14)에게로 인가되는 수소의 현재 압력을 센싱하여 그 센싱값을 상기 파워 컨트롤 유니트(36)에게로 보낸다.Accordingly, the hydrogen output from the stack 16 is recycled to the humidifier 14 side through the check valve 24, where the pressure sensing unit 26 installed on the recirculation path is supplied to the humidifier 14. The current pressure of the applied hydrogen is sensed and the sensed value is sent to the power control unit 36.

상기 파워 컨트롤 유니트(36)는 그 입력된 압력 센싱값(수소 압력(유량)값)이 스택 출력을 위한 압력을 만족하면 초기의 스택 작동후 닫힌 상기 제 1밸브(22)를 닫힌 상태로 계속 유지시키고, 출력에 필요한 압력을 만족하지 못하면 상기 닫힌 제 1밸브(22)를 다시 개방시켜 수소 탱크(10)의 수소를 상기 저압 레귤레이터(12)에게로 과잉 공급시킨다.The power control unit 36 keeps the closed first valve 22 closed after initial stack operation if the input pressure sensing value (hydrogen pressure (flow rate) value) satisfies the pressure for stack output. If the pressure required for the output is not satisfied, the closed first valve 22 is opened again, and the hydrogen of the hydrogen tank 10 is excessively supplied to the low pressure regulator 12.

한편, 셀전압 측정부(28)는 상기 스택(16)의 각각 단위전지의 성능을 나타내는 전압의 거동을 측정하게 된다. 그 셀전압 측정부(28)는 플루딩(flooding) 현상 등에 의한 단위셀의 편차 및 전체 전압의 저하 등을 판단하여 관의 직경이 상호 다른 벤트 밸브(30, 32, 34)를 독립적으로 개방시켜 벤트가 이루어지게 한다. 여기서, 각각의 벤트 밸브(30, 32, 34)의 후단의 관의 직경은 벤트 밸브(30) -> 벤트 밸브(32) -> 벤트 밸브(34)의 순서대로 증가하며, 상기 벤트 밸브(34)의 후단의 관의 직경은 수소의 최대 벤트를 할 수 있도록 결정된 것으로 한다.On the other hand, the cell voltage measuring unit 28 measures the behavior of the voltage indicating the performance of each unit cell of the stack 16. The cell voltage measuring unit 28 judges the deviation of the unit cell due to the flooding phenomenon and the decrease of the total voltage, so as to independently open vent valves 30, 32, and 34 having different pipe diameters. Allow venting. Here, the diameter of the pipe at the rear end of each of the vent valves 30, 32, and 34 increases in the order of the vent valve 30-> vent valve 32-> vent valve 34, and the vent valve 34 The diameter of the tube at the end of) is determined to allow maximum venting of hydrogen.

이와 같이 다수의 벤트 밸트(30, 32, 34)를 통해 벤트가 이루어질 때는 관의 직경이 상호 다르기 때문에 독립적으로 벤트 밸브를 개방함으로써 필요한 벤트량만큼 벤트가 이루어진다. 그에 따라, 과다한 수소 배출을 방지하게 된다.Thus, when the vent is made through a plurality of vent belts (30, 32, 34), because the diameter of the pipe is different from each other, the vent is made as much as necessary vent by independently opening the vent valve. Thus, excessive hydrogen emissions are prevented.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스택 후단의 압력센싱부를 통한 저압 레귤레이터 전단의 밸브를 제어하고 셀전압 측정부에 의해 관의 직경이 상호 다른 다수의 벤트 밸브를 독립적으로 제어함으로써, 최소의 수소 공급 및 벤트량 조절이 가능하게 되고 그로 인해 수소 이용률을 증가시켜 연비를 향상시킬 뿐만 아니라 화재 발생 예방 및 차량 안전성을 확보하게 된다.
According to the present invention as described in detail above, by controlling the valve in front of the low-pressure regulator through the pressure sensing unit of the rear end of the stack, and by independently controlling a plurality of vent valves having different pipe diameters by the cell voltage measuring unit, The supply and vent amount can be adjusted, thereby increasing the hydrogen utilization rate, thereby improving fuel efficiency, preventing fire and ensuring vehicle safety.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
On the other hand, the present invention is not limited only to the above-described embodiments and can be carried out by modifications and variations within the scope not departing from the gist of the present invention, the technical idea that such modifications and variations are also within the scope of the claims Must see

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 수소 탱크로부터 공급되는 수소의 압력을 저압으로 유지시키는 저압 레귤레이터, 상기 저압 레귤레이터의 후단에 설치된 가습기, 및 상기 가습기의 후단에 설치된 스택을 구비한 연료전지 시스템에 있어서,A fuel cell system comprising a low pressure regulator for maintaining a pressure of hydrogen supplied from a hydrogen tank at a low pressure, a humidifier installed at a rear end of the low pressure regulator, and a stack provided at a rear end of the humidifier. 상기 수소 탱크와 저압 레귤레이터 사이에 설치된 제 1밸브;A first valve installed between the hydrogen tank and the low pressure regulator; 상기 스택에서 출력되는 수소를 상기 가습기측으로 재순환시키는 제 2밸브;A second valve for recycling hydrogen output from the stack to the humidifier side; 상기 제 2밸브를 통해 상기 가습기측으로 인가되는 수소의 압력을 센싱하는 압력센싱부;A pressure sensing unit configured to sense a pressure of hydrogen applied to the humidifier side through the second valve; 차량의 스타트업신호가 입력되면 초기 수소 공급을 위해 상기 제 1밸브를 개방시켜 상기 저압 레귤레이터로의 초기 수소 공급을 행하고, 상기 압력센싱부로부터의 센싱값에 따라 상기 제 1밸브의 개폐상태를 제어하며, 이후 상기 스택의 정상적인 작동이 이루어지면 상기 제 1밸브를 닫고 상기 제 2밸브를 구동시키는 파워 컨트롤 유니트; When the start-up signal of the vehicle is input, the first valve is opened for initial hydrogen supply to supply initial hydrogen to the low pressure regulator, and the open / close state of the first valve is controlled according to the sensing value from the pressure sensing unit. And a power control unit for closing the first valve and driving the second valve when the stack is normally operated; 상기 스택의 출력단에 설치되고, 후단의 각각의 관직경이 상호 차등적으로 이루어져 벤트를 행하는 다수의 벤트밸브; 및 A plurality of vent valves installed at an output end of the stack, the plurality of vent valves having different pipe diameters at the rear end to perform venting; And 상기 스택의 각 단위전지의 성능을 나타내는 전압의 거동을 측정하여 그 측정값에 따라 상기 다수의 벤트 밸브를 독립적으로 개방시키는 셀전압 측정부;A cell voltage measuring unit for measuring a behavior of voltage indicating performance of each unit cell of the stack and independently opening the plurality of vent valves according to the measured value; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치.Hydrogen supply and vent device of a fuel cell system, characterized in that comprises a. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 파워 컨트롤 유니트는, 상기 압력센싱부로부터의 센싱값이 상기 스택의 출력을 위한 압력을 만족하면 초기의 스택 작동후 닫힌 상기 제 1밸브를 닫힌 상태로 계속 유지시키고, 출력에 필요한 압력을 만족하지 못하면 닫힌 상기 제 1밸브를 다시 개방시키는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 수소 공급 및 벤트장치.The power control unit keeps the closed first valve closed after initial stack operation if the sensing value from the pressure sensing unit satisfies the pressure for output of the stack, and does not satisfy the pressure required for output. If not, the hydrogen supply and vent device of the fuel cell system, characterized in that for reopening the closed first valve. 삭제delete
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