KR101543121B1 - 수소 퍼징 제어 장치 및 방법 - Google Patents

수소 퍼징 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101543121B1
KR101543121B1 KR1020130159651A KR20130159651A KR101543121B1 KR 101543121 B1 KR101543121 B1 KR 101543121B1 KR 1020130159651 A KR1020130159651 A KR 1020130159651A KR 20130159651 A KR20130159651 A KR 20130159651A KR 101543121 B1 KR101543121 B1 KR 101543121B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
load
fuel cell
predetermined
cell stack
amount
Prior art date
Application number
KR1020130159651A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150072535A (ko
Inventor
이헌중
권상욱
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020130159651A priority Critical patent/KR101543121B1/ko
Priority to US14/329,376 priority patent/US9960439B2/en
Priority to DE102014213867.1A priority patent/DE102014213867A1/de
Priority to CN201410371545.3A priority patent/CN104733751B/zh
Publication of KR20150072535A publication Critical patent/KR20150072535A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101543121B1 publication Critical patent/KR101543121B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04231—Purging of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

수소 퍼징 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 수소 퍼징 제어 장치는 연료 전지 스택의 애노드측 출구에 위치하여 연료 전지 스택 내부의 물의 배출을 조절하는 퍼지 밸브; 및 상기 연료 전지 스택의 전류량을 적분하여 연산된 전하량의 크기에 기반하여 상기 퍼지 밸브의 개폐를 조정하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 연료 전지 스택의 출력 전류를 요하는 부하가 기설정된 제1 기준 부하보다 낮은 부하라 판단되면 상기 연료 전지 스택의 전류량에 스케일 팩터를 곱하여 전하량을 연산한다.

Description

수소 퍼징 제어 장치 및 방법{Controlling apparatus and method for purging hydrogen}
본 발명은 수소 퍼징 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류량을 가변하여 수소 퍼징 주기를 가변할 수 있는 수소 퍼징 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
연료전지 차량은 동력원으로써 사용하는 복수의 연료전지 셀들을 적층시킨 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소 등을 공급하는 연료공급 시스템, 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 공급하는 공기공급 시스템, 연료전지 스택의 온도를 제어하는 물과 열 관리 시스템 등을 포함한다.
연료공급 시스템은 수소탱크 내부의 압축수소를 감압하여 스택의 연료극(애노드)으로 공급하며, 공기공급 시스템은 공기블로워를 작동시켜 흡입한 외부공기를 스택의 공기극(캐소드)으로 공급한다.
스택의 연료극에 수소가 공급되고, 공기극에 산소가 공급되면, 연료극에서는 촉매반응을 통해 수소이온이 분리된다. 분리된 수소 이온은 전해질 막을 통해 공기극인 산화극으로 전달되고, 산화극에서는 연료극에서 분리된 수소 이온과 전자 및 산소가 함께 전기화학적 반응을 일으켜 이를 통해 전기 에너지를 얻을 수 있다. 구체적으로 연료극에서는 수소의 전기 화학적 산화가 일어나고, 공기극에서는 산소의 전기 화학적 환원이 일어나며, 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 열이 발생되고, 수소와 산소가 결합하는 화학 작용에 의해 수증기 또는 물이 생성된다.
연료 전지 스택의 전기 에너지 생성 과정에서 발생되는 수증기와 물 및 열과 같은 부산물과 반응되지 않은 수소 및 산소 등을 배출하기 위해 배출 장치가 구비되며, 수증기, 수소 및 산소와 같은 가스들은 배기 통로를 통해 대기 중으로 배출된다.
연료 전지를 구동하기 위한 공기 블로워, 수소 재순환 블로워, 워터 펌프 등의 구성들은 메인 버스단에 연결되어 연료전지 시동을 용이하게 하며, 메인 버스단에는 전력 차단 및 연결을 용이하게 하기 위한 각종 릴레이들과, 연료전지로 역전류가 흐르지 않도록 하는 다이오드가 연결될 수 있다.
공기 블로워를 통해 공급된 건조한 공기는 가습기를 통해 가습된 뒤, 연료 전지 스택의 캐소드(Cathode, 공기극)에 공급되며, 캐소드의 배기 가스는 내부에서 발생한 물 성분에 의해 가습된 상태로 가습기에 전해져 공기 블로워에 의해 캐소드로 공급될 건조공기를 가습하는데 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 전류량을 가변하여 수소 퍼징 주기를 가변할 수 있는 수소 퍼징 제어 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 수소 퍼징 제어 장치는 연료 전지 스택의 애노드측 출구에 위치하여 연료 전지 스택 내부의 물의 배출을 조절하는 퍼지 밸브; 및 상기 연료 전지 스택의 전류량을 적분하여 연산된 전하량의 크기에 기반하여 상기 퍼지 밸브의 개폐를 조정하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 연료 전지 스택의 출력 전류를 요하는 부하가 기설정된 제1 기준 부하보다 낮은 부하라 판단되면 상기 연료 전지 스택의 전류량에 스케일 팩터를 곱하여 전하량을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 연산된 전하량의 크기가 기설정된 전하량의 크기보다 큰 경우 상기 퍼지 밸브를 개방하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 연료 전지 스택의 출력 전류를 요하는 부하가 기설정된 제2 기준 부하보다 높은 경우, 상기 스케일 팩터를 1로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 부하가 기설정된 제1 기준 부하보다 높고, 기설정된 제2 부하보다 낮은 경우, 상기 부하가 기설정된 제1 기준 부하보다 높은 시점부터 상기 스케일 팩터를 일정한 기울기로 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 수소 퍼징 제어 방법은 연료 전지 스택의 출력 전류를 요하는 부하의 크기와 기설정된 제1 기준 부하의 크기를 비교하는 단계; 및 상기 부하의 크기가 기설정된 제1 기준 부하보다 낮은 경우, 상기 연료 전지 스택의 출력 전류량에 스케일 팩터를 곱하여 전하량을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연산된 전하량의 크기가 기설정된 전하량의 크기보다 큰 경우, 상기 연료 전지 스택의 애노드 출력단에 연결된 퍼지 밸브를 개방하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 부하의 크기가 기설정된 제2 기준 부하의 크기보다 큰 경우, 상기 스케일 팩터를 1로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 부하의 크기가 기설정된 제1 기준 부하의 크기보다 크고, 기설정된 제2 부하의 크기보다 작은 경우, 상기 부하의 크기가 기설정된 제1 기준 부하의 크기보다 큰 시점부터 상기 스케일 팩터를 일정한 기울기로 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)의 구성도이다.
도 2a는 종래의 전류량 적분에 관한 그래프이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 퍼징 제어 방법에서 이용되는 전류량 적분에 관한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 퍼징 제어 방법에서 이용되는 스케일 팩터(αscale)의 변화를 도시한 그래프이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(200)은 연료 전지 스택(10), 이젝터(20), 공기 블로워(30), 가습기(40), 수소 공급부(50), 드레인 밸브(60), 퍼지 밸브(70), 및 워터 트랩(80) 및 제어부(90)를 포함할 수 있다.
이와 같은 연료 전지 시스템(200)의 구성들 중 일부는 당업계에 일반적으로 알려진 구성들인바, 구성들 각각에 관한 설명은 생략하기로 한다.
수소 공급부(50)는 통상의 수소 탱크로서, 고압 수소를 저장하고 연료 전지 스택(10)에 이를 공급한다. 수소 공급부(50)에서 나온 고압 수소는 압력 레귤레이터, 압력 조절 밸브, 인젝터, 압력 조절 액추에이터(미도시) 등에서 다시 감압되고, 이젝터(20)에 의해 흡입된 재순환 가스와 함께 연료 전지 스택(10)으로 공급되게 된다.
이젝터(20)는 수소 공급부(50)를 통해 공급된 고압 수소가 감압된 저압 수소를 연료 전지 스택(10)으로 공급하며, 더불어 고압 수소가 노즐(축소 노즐 또는 축소-확대 노즐)을 통과함에 따른 고속의 수소 제트(Jet)가 만드는 저압을 이용하여 연료 전지 스택(10)의 애노드에서 반응되지 않은 수소를 흡입하여 재순환시킬 수 있다.
퍼지 밸브(70)는 연료 전지 스택(10)의 애노드 내의 불순물을 제거하기 위한 밸브이다. 연료 전지에서 전기 화학적 반응에 따라 생성되는 물은 연료 전지 스택(10) 내부에 생성되고, 이는 연료 전지 스택(10) 외부로 원활하게 배출되어야 한다. 연료 전지 스택(10) 내부에서 물이 잘 배출되지 않는 경우, 즉 플러딩(flooding) 상태인 경우, 연료인 수소의 공급을 방해하여 연료 전지 스택(10)의 발전 성능이 저하되며, 심각한 경우 연료 전지 스택(10)의 구성품의 소손을 일으킬 수 있다.
애노드의 물을 배출하기 위해서는 연료 전지 스택(10) 내부의 수소 흐름량을 증가시켜 연료 전지 스택(10) 내부에서의 유체(수분을 포함한 혼합 가스)의 흐름 속도를 증대시켜야 한다. 이때 가장 많이 이용되는 것이 주기적인 연료의 퍼지이다. 즉, 연료 전지 스택(10) 내의 수분을 제거하고자할 때 퍼지 밸브(70)를 개방하여 줌으로써, 일시적으로 연료 전지 스택(10) 내의 수소 흐름량을 증가시킬 수 있다. 이러한 퍼지 밸브(70)를 통한 퍼징은 애노드로 유입되는 질소의 농도를 낮추어 주는 기능을 하며, 연료 전지 스택(10) 내부의 물을 배출하는 것이 가장 큰 목적이다. 그러나 이러한 퍼징은 수소를 외부로 배출하게 되어 연비를 감소시키고, 환경 오염을 초래할 수 있는 단점을 가진다.
제어부(90)는 퍼지 밸브(70)의 개폐를 제어하여 퍼징을 조정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(90)는 연료 전지 스택(10)에서 생성되는 전류량을 적분하여 일정량의 전하량을 초과하게 되면 상기 퍼징을 수행하도록 퍼지 밸브(70)를 제어할 수 있다. 이는, 전기 화학적 반응에 따라 생성되는 전류의 양과 생성되는 물의 양이 비례한다는 가정에 기초한다. 그러나, 생성되는 물의 제거, 연료의 농도와 연관되는 수소의 흐름 특성은 고려하지 않아 실제 연료 전지 시스템(100)에서는 고부하시보다 저부하시에 수소의 유동이 감소되고, 이와 함께 연료 전지 스택(10) 내의 물의 양이 증가하는 문제점이 있다.
따라서 제어부(90)는 기설정된 부하보다 낮은 부하인지 여부를 판단하고, 기설정된 부하보다 낮은 부하라고 판단되면, 실제 전류량에 대비하여 스케일 팩터를 곱하여 적분을 하여 전하량을 연산할 수 있다. 연산된 전하량에 따라 일정 전하량을 초과하게 되면 상기 퍼징을 수행하도록 퍼지 밸브(70)를 제어할 수 있다. 즉, 저부하인 경우 실제 전류량에 스케일 팩터를 곱하여 적분하여 전하량을 연산함으로써 퍼지 밸브(70)가 오픈되는 횟수를 증가시킬 수 있다. 퍼지 밸브(70)가 오픈되어 퍼징이 일어나면 연료 전지 스택(10) 내의 수분이 제거되며, 연료 전지 스택(10) 내의 수소 흐름량이 늘어날 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 이러한 전류량 적분의 그래프를 도시하고 있다. 도 2a는 종래의 전류량 적분에 관한 그래프이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 퍼징 제어 방법에서 이용되는 전류량 적분에 관한 그래프이다.
도 2a에 도시된 바와 같이 종래의 전류량 적분 로직의 경우, 실제 전류와 적분 연산에 이용되는 전류량은 동일하다. 제어부(90)는 전류량의 적분에 따라 전하량이 연산되면, 기설정된 전하량 이상일 경우에 퍼징하는 로직에 기반하여, 퍼지 밸브(70)를 개방시켜 퍼징을 수행할 수 있다.
반면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 적분 로직의 경우, 실제 전류와 적분 연산에 이용되는 전류량이 상이하다. 이러한 차이는 스케일 팩터(αscale) 를 곱하였기 때문이다. 스케일 팩터(αscale)가 곱해진 전류량에 기반하여 적분 연산하여 전하량을 구하고, 구한 전하량의 크기가 기설정된 전하량 이상일 경우에 퍼징하는 로직에 기반하여, 퍼지 밸브(70)를 개방시켜 퍼징을 수행할 수 있다. 전류량이 증가하였으므로, 적분에 따른 전하량도 증가하게 되고, 따라서 도 2a에 도시된 방법과는 달리 더 빠른 주기를 가지고 수소 퍼징을 수행할 수 있다. 이러한 방법은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112013116684239-pat00001
Q는 전하량이며, αscale은 스케일 팩터이고, ilow는 저부하인 경우의 전류량, ihigh는 고부하인 경우의 전류량을 말한다. 즉, 저부하인 경우의 전류량에 대해서만 스케일 팩터를 곱하여 총 전하량을 구하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 퍼징 제어 방법에서 이용되는 스케일 팩터(αscale)의 변화를 도시한 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전류량이 작은 저부하 영역에서는 스케일 팩터(αscale)가 α의 값을 가지며, 고부하 영역에서는 1의 값을 가진다. 저부하 영역과 고부하 영역 사이에서는 과도 구간을 가지며, 실질적으로 스케일 팩터(αscale)의 값은 다음과 같은 수학식으로 표현되는 기울기에 따라 점점 감소하여 고부하 영역으로 들어가면 1로 수렴한다.
Figure 112013116684239-pat00002
여기서 H는 고부하 영역으로 판단되는 기준 전류값이며, L은 저부하 영역으로 판단되는 기준 전류값이고, α는 저부하 영역에서의 스케일 팩터 값이다.
10 : 연료 전지 스택 20 : 이젝터
30 : 공기 블로워 40 : 가습기
50 : 수소 공급부 60 : 드레인 밸브
70 : 퍼지 밸브 80 : 워터 트랩
90 : 제어부 100 : 연료 전지 시스템

Claims (8)

  1. 연료 전지 스택의 애노드측 출구에 위치하여 연료 전지 스택 내부의 물의 배출을 조절하는 퍼지 밸브; 및
    상기 연료 전지 스택의 전류량을 적분하여 연산된 전하량의 크기에 기반하여 상기 퍼지 밸브의 개폐를 조정하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 연료 전지 스택의 출력 전류를 요하는 부하가 기설정된 제1 기준 부하보다 낮은 경우, 상기 연료 전지 스택의 전류량에 1보다 큰 값의 스케일 팩터를 곱하여 전하량을 연산하고, 상기 연료 전지 스택의 출력 전류를 요하는 부하가 기설정된 제2 기준 부하보다 높은 경우, 상기 스케일 팩터를 1로 설정하며, 상기 부하가 기설정된 제1 기준 부하보다 높고, 기설정된 제2 부하보다 낮은 경우, 상기 부하가 기설정된 제1 기준 부하보다 높은 시점부터 상기 스케일 팩터를 일정한 기울기로 감소시키는 것을 특징으로 하는,
    수소 퍼징 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연산된 전하량의 크기가 기설정된 전하량의 크기보다 큰 경우 상기 퍼지 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는,
    수소 퍼징 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 연료 전지 스택의 출력 전류를 요하는 부하의 크기와 기설정된 제1 기준 부하의 크기를 비교하는 단계;
    상기 부하의 크기가 기설정된 제1 기준 부하보다 낮은 경우, 상기 연료 전지 스택의 출력 전류량에 1보다 큰 값의 스케일 팩터를 곱하여 전하량을 연산하는 단계;
    상기 부하의 크기가 기설정된 제2 기준 부하의 크기보다 큰 경우, 상기 스케일 팩터를 1로 설정하는 단계; 및
    상기 부하의 크기가 기설정된 제1 기준 부하의 크기보다 크고, 기설정된 제2 부하의 크기보다 작은 경우, 상기 부하의 크기가 기설정된 제1 기준 부하의 크기보다 큰 시점부터 상기 스케일 팩터를 일정한 기울기로 감소시키는 단계를 포함하는,
    수소 퍼징 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연산된 전하량의 크기가 기설정된 전하량의 크기보다 큰 경우, 상기 연료 전지 스택의 애노드 출력단에 연결된 퍼지 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는,
    수소 퍼징 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020130159651A 2013-12-19 2013-12-19 수소 퍼징 제어 장치 및 방법 KR101543121B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130159651A KR101543121B1 (ko) 2013-12-19 2013-12-19 수소 퍼징 제어 장치 및 방법
US14/329,376 US9960439B2 (en) 2013-12-19 2014-07-11 Apparatus and method for controlling hydrogen purging
DE102014213867.1A DE102014213867A1 (de) 2013-12-19 2014-07-16 Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Wasserstoffspülens
CN201410371545.3A CN104733751B (zh) 2013-12-19 2014-07-30 用于控制氢排放的装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130159651A KR101543121B1 (ko) 2013-12-19 2013-12-19 수소 퍼징 제어 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150072535A KR20150072535A (ko) 2015-06-30
KR101543121B1 true KR101543121B1 (ko) 2015-08-10

Family

ID=53275571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130159651A KR101543121B1 (ko) 2013-12-19 2013-12-19 수소 퍼징 제어 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9960439B2 (ko)
KR (1) KR101543121B1 (ko)
CN (1) CN104733751B (ko)
DE (1) DE102014213867A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113506898B (zh) * 2021-09-09 2021-12-21 潍柴动力股份有限公司 一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置及方法
CN113793960B (zh) * 2021-09-15 2023-09-01 上海捷氢科技股份有限公司 一种燃料电池排氢方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007035389A (ja) * 2005-07-26 2007-02-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよびその制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10161620A1 (de) * 2001-12-14 2003-06-26 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb einer PEM-Brennstoffzellenanlage und zugehörige PEM-Brennstoffzellenanlage
DE10161622A1 (de) * 2001-12-14 2003-06-26 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb einer PEM-Brennstoffzellenanlage und zugehörige PEM-Brennstoffzellenanlage
KR100779890B1 (ko) * 2004-03-16 2007-11-28 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템의 제어 방법
JP2006309971A (ja) 2005-04-26 2006-11-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4378733B2 (ja) 2007-11-08 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムと該システムにおける水素漏れ判定方法
KR100911521B1 (ko) 2007-11-28 2009-08-10 현대자동차주식회사 연료전지 차량용 모터 제어기의 전류-전압 제한 방법
JP5384140B2 (ja) 2009-02-27 2014-01-08 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
KR101219346B1 (ko) * 2011-06-09 2013-01-09 현대자동차주식회사 연료전지 시스템용 수소연료 공급 조절 장치 및 그 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007035389A (ja) * 2005-07-26 2007-02-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよびその制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104733751B (zh) 2019-04-12
DE102014213867A1 (de) 2015-06-25
KR20150072535A (ko) 2015-06-30
US9960439B2 (en) 2018-05-01
US20150180069A1 (en) 2015-06-25
CN104733751A (zh) 2015-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101583914B1 (ko) 연료전지 시스템의 제어방법
KR101646404B1 (ko) 수소 퍼징 제어 장치 및 방법
KR101646417B1 (ko) 연료전지 시스템 및 그 제어 방법
KR101293979B1 (ko) 연료전지 스택 내 연료극의 압력 요동 제어방법
KR102496256B1 (ko) 수소 퍼지 제어방법 및 제어시스템
US8389168B2 (en) Injector control for fuel cell system
US10193168B2 (en) Fuel cell system
KR102564015B1 (ko) 연료전지 시스템 및 그의 제어방법
JP2007179786A (ja) 燃料電池システム
WO2013129453A1 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
US8951687B2 (en) Fuel cell system, and method of stopping fuel cell system
JP5239201B2 (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムにおける不純物排出方法
JP2009117066A (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
KR101543121B1 (ko) 수소 퍼징 제어 장치 및 방법
CN101416339B (zh) 燃料电池系统及其控制方法
KR101423853B1 (ko) 연료 전지 시스템
JP2008269911A (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムにおけるガス圧力調節方法
JP2005100820A (ja) 燃料電池システム
JP5135665B2 (ja) 燃料電池システム
JP2007179964A (ja) 燃料電池システム
JP2005141977A (ja) 燃料電池システムの排出方法
JP2005108698A (ja) 燃料電池システム
JP2006286482A (ja) 燃料電池システム
Alizadeh et al. Experimental Study on a 1000W Dead-End H
US11682780B2 (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 5