KR101549946B1 - Portable fuel cell system to improve electrical stabilities - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케이스와, 상기 케이스에 의해 하우징되고 시스템의 구성들과 전기적으로 연결되어 시스템의 구동을 위한 제어를 수행하는 제어보드를 구비하는 휴대용 연료전지시스템에 관한 것으로, 상기 발명에 있어 상기 제어보드는, 인쇄회로기판 상에 개질기와, 스택과, 개질기 및 스택의 동작을 보조하는 BOP(Balnace Of Plants)와, 배터리를 제어하기 위한 전자부품들을 실장하는 것에 구현되고, 작동전압범위가 12 ~ 48 VDC이고, 상기 인쇄회로기판에 실장되는 전자부품들 중 배선상 외부로 노출되는 전자부품들은 상호간의 거리가 8 mm 이상으로 구현될 수 있다. 이에 의해 본 발명은 비나 눈 등에 노출되고, 오염물질이 누적되기 쉬운 환경에 사용되는 경우에도, 안정적인 절연성을 확보할 수 있다.The present invention relates to a portable fuel cell system having a case and a control board that is housed by the case and electrically connected to the configurations of the system to perform control for driving the system, (BOP) for assisting the operation of the stack, the reformer and the stack, and electronic components for controlling the battery, on the printed circuit board, and has an operating voltage range of 12 to 48 VDC, and electronic parts exposed to the outside of the wiring board among the electronic parts mounted on the printed circuit board may have a distance of 8 mm or more. As a result, the present invention can ensure stable insulation even when used in an environment where it is exposed to rain, snow, or the like and where contaminants are liable to accumulate.
Description
본 발명은 휴대용 연료전지시스템에 관한 것으로, 전기절연 및 신호처리소자간의 안전거리를 고려한 휴대용 연료전지시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a portable fuel cell system, and more particularly, to a portable fuel cell system that considers safety distances between electrical insulation and signal processing elements.
연료전지시스템은 연료전지 및 보조 배터리로 구성된 연료전지시스템에 관한 것으로, 연료전지(Fuel Cell)는 메탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소 또는 산소를 포함한 공기의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시켜 외부부하에 공급하거나 보조 배터리를 충전하는 발전 시스템이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a fuel cell system comprising a fuel cell and a secondary battery. The fuel cell includes a fuel cell, which is made up of a hydrogen-containing material such as methanol, It is a power generation system that converts to direct electric energy and supplies it to an external load or to an auxiliary battery.
연료전지시스템은 메탄올 또는 에탄올 등을 개질하여 만들어진 수소를 연료로 사용하여 자동차, 주택 및 공공건물 등의 대체 전력원으로 응용 범위가 넓은 장점을 갖는다. 구체적으로 연료전지시스템은 기본적으로 스택(stack), 개질기, BOP(Balance Of Plants) 등을 구비한다. BOP는 연료탱크, 연료 펌프 및 밸브 등으로 스택(stack) 및 개질기의 동작을 주변에서 보조하는 주변기계장치를 의미한다.The fuel cell system has a wide range of applications as an alternative power source for automobiles, houses, and public buildings by using hydrogen made by reforming methanol or ethanol or the like as a fuel. Specifically, the fuel cell system basically includes a stack, a reformer, a balance of plants (BOP), and the like. A BOP is a peripheral device that assists the operation of stacks and reformers in the vicinity with fuel tanks, fuel pumps, and valves.
연료전지시스템은 스택, 전력변환기, 배터리 및 이의 연결 전선 등 내부 전력 계통의 부품과 개질기를 포함한 팬, 밸브, 유량 제어 장치 등의 구동을 위한 로직으로 프로그램된 제어보드를 탑재하고 있다.The fuel cell system is equipped with a control board programmed with logic for driving fans, valves, flow control devices, including internal power system components such as stacks, power converters, batteries and their connection wires, and reformers.
또한 연료전지시스템은 내부 난연성 기준에 의해 다수의 브라켓 및 케이스가 금속 성분으로 구성되며, 개질기에서의 연료 연소 기능 및 수소 발생도 포함하고 있어, 전기적 안정성을 보장하기 위해 절연거리 및 소자간 거리의 설정이 필히 요구된다.In addition, the fuel cell system includes a plurality of brackets and cases made of a metal component according to the internal flame retardancy standard, and includes a fuel combustion function and a hydrogen generation in the reformer. In order to ensure the electrical stability, Is required.
특히, 휴대용 연료전지시스템의 경우 실내 뿐만 아니라 실외에서 특히 전력 공급이 없는 환경에서 많이 사용 되므로 비, 눈 등에 노출 될 수도 있고 오염이 누적될 수도 있는 환경 조건에서 사용되기 때문에, 절연거리 및 소자간 거리의 설정이 적절히 이루어지지 않으면 전기적 안정성이 떨어지는 문제를 가지고 있다.
Particularly, since the portable fuel cell system is used in an indoor environment as well as in an outdoor environment, particularly in a power-free environment, it is exposed to rain, snow, etc. and is used in environmental conditions in which contamination may accumulate. There is a problem that the electrical stability is poor.
본 발명의 목적은 절연거리 및 신호처리소자간의 전기적 안정성을 고려하여 제어보드의 레이아웃 및 시스템 구성간의 연결을 개선함으로써 전기적 안정성을 향상시킬 수 있는 휴대용 연료전지시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a portable fuel cell system capable of improving the electrical stability by improving the connection between the layout of the control board and the system configuration in consideration of the insulation distance and the electrical stability between the signal processing elements.
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 휴대용 연료전지시스템은 케이스와, 상기 케이스에 의해 하우징되고 시스템의 구성들과 전기적으로 연결되어 시스템의 구동을 위한 제어를 수행하는 제어보드를 구비하는 휴대용 연료전지시스템에 관한 것으로서, 본 휴대용 연료전지시스템에 있어서, 상기 제어보드는, 인쇄회로기판 상에 개질기와, 스택과, 개질기 및 스택의 동작을 보조하는 BOP(Balnace Of Plants)와, 배터리를 제어하기 위한 전자부품들을 실장하는 것에 구현되고, 작동전압범위가 12 ~ 48 VDC이고, 상기 인쇄회로기판에 실장되는 전자부품들 중 배선상 외부로 노출되는 전자부품들은 상호간의 거리가 8 mm 이상으로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a portable fuel cell system including a case and a control board housed by the case and electrically connected to the system components to perform control for driving the system The present invention relates to a portable fuel cell system. In the portable fuel cell system, the control board includes a BOP (Balnace Of Plants) for assisting the operation of the reformer, the stack, the reformer, and the stack on the printed circuit board, Wherein the electronic parts to be exposed to the outside of the wirings among the electronic parts mounted on the printed circuit board have an operating voltage range of 12 to 48 VDC and a distance of 8 mm or more .
상기 배선상 외부로 노출되는 전자부품들과 상기 케이스 사이의 거리는 8 mm 이상으로 구현될 수 있다.The distance between the electronic parts exposed to the outside on the wiring and the case may be 8 mm or more.
상기 인쇄회로기판의 외곽에 배치되는 복수개의 감지센서를 연결하기 위한 커넥터들이 상기 인쇄회로기판에 실장된 경우, 상기 커넥터들은 상기 감지센서들 사이의 거리가 5 mm 이상이 되도록 배치될 수 있다.When the connectors for connecting the plurality of sensing sensors disposed on the outer periphery of the printed circuit board are mounted on the printed circuit board, the connectors may be arranged such that the distance between the sensing sensors is 5 mm or more.
상기 인쇄회로기판의 입출력회로의 연결단자들과 그 연결단자들 각각에 대응하는 상기 커넥터들 사이의 거리는 4 mm 이하일 수 있다.
The distance between the connection terminals of the input / output circuit of the printed circuit board and the connectors corresponding to the connection terminals may be 4 mm or less.
본 발명은 배선상 외부로 노출되는 전자부품들의 상호간의 거리를 8 mm 이상으로 구현하고, 케이스와의 거리를 8 mm이상으로 구현함으로써, 비나 눈 등에 노출되고, 오염물질이 누적되기 쉬운 환경에 사용되는 경우에도, 안정적인 절연성을 확보할 수 있다.The present invention realizes a distance of 8 mm or more between the electronic parts exposed to the outside on the shipboard and a distance of 8 mm or more to be used in an environment where exposure to rain, It is possible to ensure stable insulation.
본 발명은 감지센서들 사이의 거리가 5 mm 이상이 되도록 해당 커넥터들을 배치함으로써 감지센서들 사이의 전자기적 간섭을 최소화할 수 있어, 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다.The present invention can minimize the electromagnetic interference between the sensing sensors by arranging the connectors so that the distance between the sensing sensors is 5 mm or more, thereby improving the electrical stability.
또한 본 발명은 입출력회로의 연결단자들과 그 연결단자들 각각에 대응하는 커넥터들 사이의 거리를 4 mm 이하로 유지함으로써 전기적 노이즈의 영향을 줄일 수 있어, 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다.Also, according to the present invention, the distance between the connection terminals of the input / output circuit and the connectors corresponding to the connection terminals is maintained at 4 mm or less, thereby reducing the influence of the electrical noise and improving the electrical stability.
또한 본 발명은 개질기, 스택, BOP등의 원할한 제어를 위한 센싱의 정확도 향상시킬 수 있고, 위험 신호 신뢰성 확보를 통해 작동 오류 방지 및 고장 안전(fail-safe)을 향상시킬 수 있다.
In addition, the present invention can improve the accuracy of sensing for precise control of the reformer, the stack, the BOP, and the like, and can improve operation error prevention and fail-safe by securing the reliability of the danger signal.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드의 인쇄회로기판의 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드 중 외부로 노출되는 전자부품들 사이의 절연거리를 설명하기 위한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드에 실장된 커넥터들 사이의 간격을 설명하기 위한 사진이다.
도 4는 도 1의 "B"의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드의 입출력회로와 해당 커넥터간의 거리를 설명하기 위한 사진이다.1 is a view showing a layout of a printed circuit board of a control board of a portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph for explaining insulation distances between electronic components exposed to the outside among the control boards of the portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph for explaining a gap between the connectors mounted on the control board of the portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of "B" in Fig.
5 is a photograph for explaining the distance between the input / output circuit of the control board of the portable fuel cell system and the corresponding connector according to the embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템에 대해 설명한다. 도면들에 표시된 구성들은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 개념도로서, 구성에 대한 설명 중 공지기술에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, a portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The configurations shown in the drawings are conceptual diagrams for explaining the concept of the present invention, and a description of known technologies will be omitted from the description of the configurations.
본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Thus, the shape and size of the elements in the figures may be exaggerated for clarity.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템은 케이스와, 상기 케이스에 의해 하우징되고 시스템의 구성들과 전기적으로 연결되어 시스템의 구동을 위한 제어를 수행하는 제어보드를 구비할 수 있다.The portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention may include a case and a control board that is housed by the case and is electrically connected to the configurations of the system to perform control for driving the system.
도 1을 참조하면, 제어보드(10)는 인쇄회로기판(20) 상에 상기 시스템의 구동을 위한 전자부품들을 실장하는 것에 의해 구현될 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드의 인쇄회로기판의 레이아웃을 나타내는 도면이다. 제어보드는 다층 인쇄회로기판으로 구현될 수 있다.1, the
도 1에 나타난 제어보드(10)의 레이아웃은 본 발명의 시제품 제작에 이용된 것으로서, 도 1에 나타난 제어보드(10)는 연료전지시스템의 구성인 개질기, 스택, 개질기 및 스택의 동작을 보조하는 BOP(Balnace Of Plants)와 배터리를 제어하기 위한 보드이다.The layout of the
본 제어보드(10)의 개략적인 사양을 설명하면, 작동전압범위는 12 ~ 48 VDC이고, PCB 크기사양은 210mm×150mm이고, 제어보드의 사용온도는 -20℃~50℃이며, 소모전력은 BOP 대기상태 1W 이하, BOP 부하 작동시 100W이하이다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드 중 외부로 노출되는 전자부품들 사이의 절연거리를 설명하기 위한 사진이다.2 is a photograph for explaining insulation distances between electronic components exposed to the outside among the control boards of the portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 제어보드(10)는 인쇄회로기판(20)에 실장되는 전자부품들 중 배선상 외부로 노출되는 전자부품들은 상호간의 거리가 8 mm 이상으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2, among the electronic parts mounted on the printed
한편, 배선상 외부로 노출되는 전자부품들(30)과 케이스(도시되지 않음) 사이의 거리는 8 mm 이상으로 구현될 수 있다.On the other hand, the distance between the
이와 같이 본 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템은 배선상 외부로 노출되는 전자부품들의 상호간의 거리를 8 mm 이상으로 구현하고, 케이스와의 거리를 8 mm이상으로 구현함으로써, 비나 눈 등에 노출되고, 오염물질이 누적되기 쉬운 환경에 사용되는 경우에도, 안정적인 절연성을 확보할 수 있다.As described above, the portable fuel cell system according to the present embodiment realizes a distance of 8 mm or more between the electronic components exposed to the outside on the ship and exposes to rain or snow by realizing a distance of 8 mm or more from the case, Even when used in an environment where contaminants are liable to accumulate, stable insulation can be ensured.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드에 실장된 커넥터들 사이의 간격을 설명하기 위한 사진이다.3 is a photograph for explaining a gap between the connectors mounted on the control board of the portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 인쇄회로기판의 외곽에 배치되는 복수개의 감지센서를 연결하기 위한 커넥터들(40)이 인쇄회로기판(20)에 실장된 경우로서, 예를 들면, 이 커넥터들(40)은 수소센서와 연결하기 위한 수소센서용 커넥터, LPG센서용 커넥터, 산소센서용 커넥터 등일 수 있다. 3, when
이들 커넥터들은 감지센서들 사이의 거리가 5 mm 이상이 되도록 배치될 수 있다. These connectors can be arranged so that the distance between the detection sensors is 5 mm or more.
이와 같이 본 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템은 감지센서들 사이의 거리가 5 mm 이상이 되도록 해당 커넥터들을 배치함으로써 감지센서들 사이의 전자기적 간섭을 최소화할 수 있어, 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다.As such, the portable fuel cell system according to the present embodiment can minimize the electromagnetic interference between the sensing sensors by arranging the connectors so that the distance between the sensing sensors is 5 mm or more, thereby improving the electrical stability .
도 4는 도 1의 "B"의 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템의 제어보드의 입출력회로와 해당 커넥터간의 거리를 설명하기 위한 사진이다.FIG. 4 is an enlarged view of "B" in FIG. 1, and FIG. 5 is a photograph for explaining a distance between an input / output circuit of a control board of the portable fuel cell system and a corresponding connector according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 인쇄회로기판의 입출력회로(50)의 연결단자들과 그 연결단자들 각각에 대응하는 상기 커넥터들 사이의 거리는 4 mm 이하로 구현될 수 있다.4 and 5, the distance between the connection terminals of the input /
이와 같이 본 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템은 입출력회로의 연결단자들과 그 연결단자들 각각에 대응하는 커넥터들 사이의 거리를 4 mm 이하로 유지함으로써 전기적 노이즈의 영향을 줄일 수 있어, 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, the portable fuel cell system according to the present embodiment can reduce the influence of electrical noise by keeping the distance between the connection terminals of the input / output circuit and the connectors corresponding to the connection terminals to 4 mm or less, Can be improved.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 연료전지시스템은 위에서 설명한 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않으며, 사용자의 필요에 따라 실시예의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.The portable fuel cell system according to an embodiment of the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, and all or some of the embodiments may be selectively combined according to the needs of the user.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
10: 제어보드
20: 인쇄회로기판
30: 배선상 외부로 노출되는 전자부품
40: 커넥터
50: 입출력회로10: Control board
20: printed circuit board
30: Electronic parts exposed to the outside on the shipboard
40: Connector
50: Input / output circuit
Claims (4)
상기 제어보드는, 인쇄회로기판 상에 개질기와, 스택과, 개질기 및 스택의 동작을 보조하는 BOP(Balnace Of Plants)와, 배터리를 제어하기 위한 전자부품들을 실장하는 것에 구현되고, 작동전압범위가 12 ~ 48 VDC이고,
상기 인쇄회로기판의 보드 상이 아닌 부분에 배치되는 복수개의 감지센서를 연결하기 위한 커넥터들이 실장되며,
상기 커넥터들은 상기 전자부품들 중 입출력회로의 연결단자들의 바깥쪽인 상기 인쇄회로기판의 외곽에 실장되고,
상기 커넥터들은 서로간 거리가 5 mm 이상이 되도록 배치되며,
배선상 밖으로 드러나는 보드 외곽 지점에 설치되는 상기 케이스와 상기 커넥터들의 말단 사이의 거리는 8 mm 이상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 연료전지시스템.1. A portable fuel cell system comprising a case and a control board housed by the case and electrically connected to the configurations of the system to perform control for driving the system,
Wherein the control board is implemented on a printed circuit board for mounting a reformer, a stack, a BOP (Balance Of Plants) for assisting the operation of the reformer and the stack, and electronic components for controlling the battery, 12 to 48 VDC,
Wherein connectors for connecting a plurality of detection sensors disposed on a portion of the printed circuit board other than the board are mounted,
Wherein the connectors are mounted on the outside of the printed circuit board which is outside the connection terminals of the input / output circuit among the electronic components,
The connectors are disposed such that the distance therebetween is at least 5 mm,
Wherein a distance between the case installed at a point outside the board exposed on the ship and the end of the connectors is at least 8 mm.
상기 인쇄회로기판에 실장되는 전자부품들 중 배선상 외부로 노출되는 전자부품들은 상호간의 거리가 8 mm 이상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 연료전지시스템.The method according to claim 1,
Wherein a distance between the electronic parts exposed to the outside of the wirings among the electronic parts mounted on the printed circuit board is 8 mm or more.
상기 인쇄회로기판의 입출력회로의 연결단자들과 그 연결단자들 각각에 대응하는 상기 커넥터들 사이의 거리는 4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 휴대용 연료전지시스템.The method according to claim 1,
Wherein a distance between the connection terminals of the input / output circuit of the printed circuit board and the connectors corresponding to the connection terminals is 4 mm or less.
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