KR101575356B1 - System and method for preventing heater of fuel cell vehicle from overheating - Google Patents

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Abstract

본 발명은 COD 통합 히터를 세개의 군으로 나누고 각 히터 내부에 써모커플을 장착하여 설정온도 이상 과열시 과열된 히터의 전원을 차단함으로써, 군별로 히터의 전원을 단속하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell vehicle heater overheat prevention device for separating COD-integrated heaters into three groups and installing a thermocouple in each heater to cut off the power of the heated heaters when the temperature is over a set temperature, And methods.

이를 위해, 본 발명은 복수의 히터군을 포함하는 COD 통합 히터;To this end, the present invention provides a COD integrated heater comprising a plurality of heater groups;

상기 각각의 히터군 중 적어도 하나의 히터에 설치된 온도센서;A temperature sensor installed in at least one of the heaters;

상기 온도센서로부터 감지신호를 입력받아 상기 COD 통합 히터의 온도를 히터군별로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치를 제공한다.And a control unit for receiving the sensing signal from the temperature sensor and controlling the temperature of the COD integrated heater for each heater group.

연료전지, COD 통합 히터, 온도센서, 제어부, 히터 과열, 히터군 Fuel cell, COD integrated heater, temperature sensor, control unit, heater overheating, heater group

Description

연료전지차량용 히터 과열 방지 장치 및 방법{System and method for preventing heater of fuel cell vehicle from overheating}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fuel cell vehicle heater overheat prevention device,

본 발명은 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지차량에서 냉시동성 확보를 위한 히터와 스타트업/셧다운시 스택의 내구성 저하 방지를 위한 히터가 과열되는 것을 방지하는 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for preventing overheating of a heater for a fuel cell vehicle, and more particularly, to a heater and a method for preventing overheating of a heater for preventing cold- Apparatus and method.

환경 친화적인 자동차 개발을 위해 자동차 회사들은 수소 연료전지 자동차에 큰 관심을 갖고 개발하고 있다. 현재 개발되고 있는 수소 연료전지 자동차에는 해결해야 할 문제점들이 많이 남아 있는데, 그 중 가장 시급하고도 어려운 문제가 냉시동성 확보 전략이라 할 수 있다. To develop environmentally friendly vehicles, automobile companies are developing with great interest in hydrogen fuel cell vehicles. There are many problems to be solved in the currently developed hydrogen fuel cell vehicle. One of the most urgent and difficult problems to be solved is the strategy to secure the cold-free life.

기존 연료전지 차량의 냉시동성 확보를 위한 해결책은 RTA(Rapid Thaw Accumulator) 내부의 히터를 이용한 순수의 급속해빙이었다. The solution for securing the cold inertia of existing fuel cell vehicles was the rapid thawing of pure water using the heater inside the RTA (Rapid Thaw Accumulator).

그러나 순수를 이용하게 되면 빙점 이하에서는 순수가 결빙을 할 뿐만 아니 라, 냉각수 루프가 복잡해지고 추가적으로 드레인 밸브를 장착해야 하는 등 많은 어려움이 따른다.However, when pure water is used, pure water will freeze below the freezing point, and the cooling water loop will become complicated and additional drain valves will be required.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한 가지 방안이 스택용 부동액을 냉각수로 사용하며, 빙점 이하의 온도에서 스택의 전력 생성을 원활하게 하기 위해 냉각수 급속 가열을 하는 방법이 있다. 이를 위해서는 히터를 스택 냉각수 라인에 부착하여야 한다. One way to solve this problem is to use rapid cooling of the cooling water in order to smooth the power generation of the stack at a temperature below the freezing point, using the antifreeze for the stack as the cooling water. To do this, the heater must be attached to the stack cooling water line.

또한, 연료전지 차량의 스타트업/셧다운(start up/shut down)시 촉매 담지 카본의 부식에 의한 스택의 내구성 저하를 방지하기 위해 COD(Cathode Oxygen Depletion)를 스택 양 단자에 물려 수소와 산소를 반응시켜 생성된 전력을 열로 소비함으로써, 스택 내의 잔류 산소를 제거한다.In order to prevent degradation of the durability of the stack due to the corrosion of the catalyst-carrying carbon when the fuel cell vehicle is started up / shut down, COD (Cathode Oxygen Depletion) is applied to both terminals of the stack, Thereby eliminating residual oxygen in the stack.

근본적으로 냉시동성 확보를 위한 히터와, 스타트업/셧다운시 스택의 내구성 저하 방지를 위한 COD는 모두 저항히터로서 사용시기와 용도만 다른 뿐 하나의 히터로 통합할 수 있다.Basically, the heater for ensuring cold asynchrony and the COD for preventing the durability degradation of the stack during start-up / shutdown are all resistance heaters, which can be integrated into one heater only for different periods and applications.

본 출원인이 특허출원한 제2007-0105369호에는 기존의 COD와 연료전지 차량의 냉시동성 확보를 위한 히터를 통합한 연료전지차량용 COD 겸용 가열장치가 개시되어 있다.Japanese Patent Application No. 2007-0105369 filed by the present applicant discloses a conventional COD and a COD-combined heating apparatus for a fuel cell vehicle incorporating a heater for securing the cold-rolling property of the fuel cell vehicle.

그러나, 기존의 카트리지 타입의 COD 통합 히터(100)는 냉각수 유량이 부족하거나 냉각수가 순환하지 않을 경우 히터 표면이 과열되어 손상되는 단점을 가지고 있다.However, the conventional cartridge type COD integrated heater 100 has a disadvantage that the surface of the heater is overheated and damaged if the cooling water flow rate is insufficient or the cooling water is not circulated.

보다 상세하게 설명하면, 보통 카트리지 타입의 COD 통합 히터(100)는 1개당 발열밀도가 300W/in2 정도로서 보통 산업용 고발열 히터의 8~10배 정도의 발열밀도를 가지므로, 히터를 작동하기 전에 물펌프를 작동시켜 냉각수 순환에 의해 히터 표면을 강제적으로 냉각시키지 않으면 히터 표면이 그을리거나 타버리게 되어 히터가 소실되게 된다.More specifically, since the COD integrated heater 100 of a normal cartridge type has an exothermic density of about 300 W / in 2 per unit, and usually has an exothermic density of about 8 to 10 times that of the industrial high temperature heater, If the pump is operated and the surface of the heater is not forcibly cooled by the cooling water circulation, the surface of the heater is scratched or burned, and the heater is lost.

따라서, 현재 연료전지차량에서는 COD 통합 히터(100)의 과열을 방지하기 위한 방법으로서, 열 및 물관리계(TMS, Thermal Management System)의 냉각수 라인상에서 두개의 압력센서값의 차이를 이용하여 냉각수의 순환여부를 판단하고 있다.Therefore, in the present fuel cell vehicle, as a method for preventing overheating of the COD integrated heater 100, the difference in the values of the two pressure sensors on the cooling water line of the TMS (Thermal Management System) .

즉, 물펌프가 순환되고 있음에도 불구하고 두 압력센서 값의 차이가 나지 않으면 냉각수가 순환하지 않는 것으로 판단하여 히터를 작동시키지 않는다. That is, even though the water pump is circulating, if the difference between the two pressure sensors is not equal, it is determined that the cooling water does not circulate and the heater is not operated.

그러나, 종래의 히터과열방지방법은 압력센서가 고장나거나 기타 TMS 냉각수 라인의 차압이 달라지는 경우 로직상의 에러요인을 많이 가지고 있으며, 히터 과열 방지 로직이 완전하지 못한 문제점이 있다.However, the conventional heater overheat prevention method has a lot of logic error factors when the pressure sensor fails or the pressure difference of the other TMS cooling water line changes, and the heater overheat prevention logic is incomplete.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, COD 통합 히터를 세개의 히터군으로 나누고 각 히터군의 내부에 써모커플을 장착하여 설정온도 이상 과열시 과열된 히터군의 전원을 차단함으로써, 군별로 히터의 전원을 단속하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a COD heater which is divided into three groups of heaters, The present invention provides a fuel cell vehicle heater overheat prevention device and method for interrupting the power supply of a heater for each group.

상기한 목적은 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치에 있어서,The above object is achieved by a heater overheat prevention device for a fuel cell vehicle,

복수의 히터군을 포함하는 COD 통합 히터;A COD integrated heater including a plurality of heater groups;

상기 각각의 히터군 중 적어도 하나의 히터에 설치된 온도센서;A temperature sensor installed in at least one of the heaters;

상기 온도센서로부터 감지신호를 입력받아 상기 COD 통합 히터의 온도를 히터군별로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치에 의해 달성된다.And a controller for receiving the sensing signal from the temperature sensor and controlling the temperature of the COD integrated heater for each heater group.

또한, 본 발명의 다른 측면은 연료전지차량용 히터 과열 방지 방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, there is provided a heater overheat prevention method for a fuel cell vehicle,

복수의 히터군을 포함하는 COD 통합 히터에 히터군별로 전원을 공급하는 단계;Supplying power to a COD integrated heater including a plurality of heater groups for each heater group;

상기 각각의 히터군 중 적어도 하나의 히터에 장착된 온도센서를 이용하여 각 히터군의 온도를 측정하는 단계;Measuring the temperature of each heater group using a temperature sensor mounted on at least one of the heater groups;

상기 온도센서로부터 감지신호를 입력받아 복수의 히터군 중 적어도 하나의 히터군의 온도 측정값이 기준 임계값이상인 경우 과열된 히터군의 전원을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 방법에 의해 달성된다.And a step of receiving power from the heater group when the temperature measurement value of at least one heater group of the plurality of heater groups is equal to or greater than a reference threshold value by receiving a detection signal from the temperature sensor. Overheating prevention method.

상기 과제해결수단에 의한 본 발명에 따른 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치 및 방법에 의하면, COD 통합 히터를 세개의 히터군으로 나누고 각 히터군의 내부에 써모커플을 장착하여 설정온도 이상 과열시 과열된 히터군의 전원을 차단함으로써, 연료전지 차량의 TMS 냉각수 유량 부족 또는 냉각수 미순환시 히터 과열로 인한 히터의 소실을 방지할 수 있다.According to the heater overheat prevention apparatus and method for a fuel cell vehicle according to the present invention, the COD integrated heater is divided into three heater groups, and a thermocouple is installed in each heater group, It is possible to prevent the heater from being lost due to the shortage of the TMS cooling water flow rate of the fuel cell vehicle or the overheating of the heater during the circulation of the cooling water.

또한, 복수의 히터로 구성된 COD 통합 히터를 복수 모듈의 히터군으로 나누고 각 히터군 별로 전원을 제어함으로써, 과열된 히터군만 전원을 차단하고 나머지 히터군들은 정상 작동시켜 시스템을 효율적으로 운영할 수 있다.In addition, by dividing the COD integrated heater composed of a plurality of heaters into the heater groups of a plurality of modules and controlling the power source for each heater group, only the overheated heater group is cut off and the remaining heater groups are operated normally to operate the system efficiently have.

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

첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 COD 통합 히터를 나타내는 내부 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치를 나타내는 블럭도이다.FIG. 1 is an internal perspective view illustrating a COD integrated heater according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a heater overheat prevention apparatus for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 COD 통합 히터(100)는 연료전지차량에서 스타트업/셧다운시 스택의 내구성 확보를 위한 COD 기능의 스타트업 히터(10)(S/U HTR) 및 셧다운 히터(11)(S/D HTR)와, 스택의 냉시동성 확보를 스택의 냉각수를 급속 가열하는 워밍업 히터(12,13)(W/U HTR #1, W/U HTR #2)로 구성된다.The COD integrated heater 100 according to the present invention includes a COD function start up heater 10 (S / U HTR) and a shutdown heater 11 (S / U HTR) for securing the durability of the stack in the start- D HTR and warm up heaters 12 and 13 (W / U HTR # 1 and W / U HTR # 2) for rapidly heating the cooling water of the stack to secure the cold start of the stack.

상기 COD 통합 히터(100)는 스타트업 히터(10), 셧다운 히터(11), 워밍업 히터(12,13)를 하나의 케이스(14) 내부에 통합한다.The COD integrated heater 100 integrates the start-up heater 10, the shutdown heater 11, and the warm-up heaters 12 and 13 into one case 14.

상기 스타트업 히터(10)와 셧다운 히터(11)는 스택 내부의 잔류산소를 수소와 반응시켜 생성된 전력을 열로 소비해 줌으로써 스택의 열화를 방지하는 역할을 하고, 워밍업 히터(12,13)는 스택의 냉각수를 급속 가열하여 스택의 전류 생성을 원활하게 하여 빙점이하의 온도에서도 연료전지 차량의 냉시동성을 확보하는 역할을 한다.The start-up heater 10 and the shutdown heater 11 serve to prevent deterioration of the stack by consuming the power generated by reacting residual oxygen in the stack with hydrogen, and the warm-up heaters 12 and 13 The cooling water in the stack is rapidly heated to smooth the generation of the current in the stack, thereby securing the cold running of the fuel cell vehicle even at a temperature below the freezing point.

상기 케이스(14)는 일정한 간격을 두고 아래 위로 배치된 두개의 육각형 패널과, 각 육각형 패널을 연결하는 측면패널로 구성되고, 케이스(14)의 양단에는 각각의 튜브 형태의 유입구(15) 및 배출구(16)가 형성되어 있다.The case 14 is composed of two hexagonal panels arranged at regular intervals and a side panel connecting the respective hexagonal panels. The case 14 has an inlet 15 and an outlet 15, (Not shown).

상기 스타트업 히터(10)와 셧다운 히터(11)는 케이스(14)의 한쪽 측면패널에 하나의 군으로 모여 배치되고, 보다 정확하게는 각각의 히터가 평행하게 지그재그 형태로 장착되고, 상기 워밍업 히터(12,13)는 케이스(14)의 반대쪽 측면패널에 하나의 군으로 모여 배치되고 보다 정확하게는 각각의 히터가 평행하게 지그재그 형태로 장착된다.The start-up heater 10 and the shutdown heater 11 are arranged in one group on one side panel of the case 14, more precisely, the respective heaters are mounted in parallel in a zigzag form, and the warm- 12 and 13 are arranged in one group on opposite side panels of the case 14 and more precisely each heater is mounted in a zigzag form in parallel.

이때, 냉각수가 케이스(14)의 유입구(15)를 통해 유입되어 스택의 양단자에 맞물려 있는 스타트업 히터(10) 및 셧다운 히터(11), 워밍업 히터(12,13)에 의해 가열되게 된다.At this time, the cooling water flows through the inlet 15 of the case 14 and is heated by the start-up heater 10, the shutdown heater 11 and the warm-up heaters 12, 13 engaged with both terminals of the stack.

여기서, 본 발명은 COD 통합 히터(100), 히터제어부(110), 통합제어부(120)로 구성되고, COD 통합 히터 케이스(14) 내부에 존재하는 3개 모듈의 히터군의 전원을 개별적으로 관리하여 각 히터군의 과열을 방지하고자 한다.Here, the present invention is directed to a system and method for controlling power of a heater group of three modules existing in a COD integrated heater case (14) individually by a COD integrated heater (100), a heater control unit (110) and an integrated control unit Thereby preventing overheating of each heater group.

상기 히터군의 전원을 3개의 군으로 나누어 개별적으로 관리하는 이유는 히터의 발열용량이 40kW 정도로 매우 크기 때문이다.The reason why the power supply of the heater group is divided into three groups and managed individually is because the heating capacity of the heater is as large as about 40 kW.

본 발명의 일실시예에 따른 3개 모듈의 히터군은 제1 내지 제3모듈의 히터군으로 나눌 수 있고, 도 4에 도시한 바와 같이 제1모듈의 히터군은 셧다운 히터(11)(COD 110 #1~#5), 제2모듈의 히터군은 워밍업 히터 #1(12)(W/U HTR #1-1 ~ #1-3), 제3모듈의 히터군은 워밍업 히터 #2(13)(W/U HTR #2-1 ~ #2-3)로 구성된다.The heater group of the three modules according to the embodiment of the present invention can be divided into the heaters of the first to third modules. As shown in FIG. 4, the heater group of the first module includes a shutdown heater 11 1 to # 5), the heater group of the second module is the warm up heater # 1 12 (W / U HTR # 1-1 to # 1-3), the heater group of the third module is the warm up heater # 13 (W / U HTR # 2-1 to # 2-3).

상기 스타트업 히터(10), 셧다운 히터(11), 워밍업 히터(12,13)는 각각 스택의 양단자에 맞물리도록 된 고전압 정션 박스와 연결되어 있고, 각 모듈의 히터군에서 히터 위치상 가장 과열되기 쉬운 위치에 놓인 히터 내부에 온도센싱수단인 써모커플(101)이 장착되어, 이 써모커플(101)을 통해 각 히터의 온도를 측정할 수 있다.The start-up heater 10, the shutdown heater 11 and the warm-up heaters 12 and 13 are connected to a high-voltage junction box adapted to be engaged with both terminals of the stack. In the heater group of each module, A thermocouple 101 serving as a temperature sensing means is mounted inside the heater in a position where it is easy to measure the temperature of each heater through the thermocouple 101.

히터제어부(110)는 각 히터 내부에 있는 써모커플(101)로부터 측정된 아나로그 출력값을 입력받아 각 히터군의 과열여부를 판단하여 디지털 신호로 출력하고, 통합제어부(120)는 히터제어부(110)에서 출력된 디지털 신호를 바탕으로 각 히터군의 전원을 개별적으로 온/오프 제어한다.The heater control unit 110 receives the analog output values measured from the thermocouples 101 in the respective heaters and determines whether or not each of the heater groups is overheated and outputs the result as a digital signal. The integrated control unit 120 controls the heater control unit 110 ) On the basis of the digital signal output from the heater group.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 히터과열방지방법을 설명하면 다음과 같다.A method of preventing overheating of a heater according to the present invention will now be described.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지차량용 히터 과열 방지 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 2의 히터 과열방지 장치의 회로도이다.FIG. 3 is a flowchart showing a method of preventing overheating of a heater for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram of the heater overheating prevention device of FIG.

먼저, 통합제어부(120)는 물펌프를 작동시켜 냉각수를 순환시킴에 따라 COD 통합 히터(100) 케이스(14)의 내부에 냉각수가 흐르도록 하여 히터의 표면을 강제 냉각시킨다(S100).First, the integrated controller 120 operates the water pump to circulate the cooling water, thereby allowing the cooling water to flow into the COD-integrated heater 100 case 14 to forcibly cool the surface of the heater (S100).

그 다음, 통합제어부(120)에서 COD 통합 히터(100)의 각 히터군에 전원을 인가하여 각각의 스타트업 히터(10), 셧다운 히터(11), 워밍업 히터(12,13)를 통해 냉각수를 가열한다(S110).Next, the integrated controller 120 applies power to each group of heaters of the COD integrated heater 100 to supply cooling water through each of the start-up heaters 10, the shutdown heaters 11, and the warm-up heaters 12, (S110).

여기서, 본 발명은 냉각수의 미순환 또는 냉각수 유량의 부족 등의 원인으로 인해, 그리고 기존의 냉각수 순환여부를 알기위해 TMS 냉각수 순환라인 상에 설치된 두 압력센서가 고장이 나거나 기존의 냉각수 라인의 차압이 달라지는 경우 등에도 히터의 과열을 방지할 수 있다.The present invention is based on the premise that the two pressure sensors installed on the TMS cooling water circulation line fail or the differential pressure of the existing cooling water line is increased due to the circulation of the cooling water or the lack of the cooling water flow rate, It is possible to prevent the heater from overheating even when it varies.

상기 써모커플(101)은 히터군 별로 가장 과열되기 쉬운 위치에 놓인 히터에 장착되어 각 히터군의 온도를 감지하여 아날로그 기전력(emf, electromotive force)을 출력하고(S120), 히터제어부(110)는 각각의 써모커플(101)로부터 감지신호를 입력받아 세개 모듈의 히터군 중 어느 하나라도 아날로그 기전력이 기준임계값보다 큰 경우 히터의 과열로 판단한다(S130,S140).The thermocouple 101 is mounted on a heater that is positioned at a position that is most likely to overheat in each heater group and senses the temperature of each heater group to output an analog electromotive force (emf) (S120). The heater control unit 110 If the sensed signal is received from each thermocouple 101 and the analog electromotive force is greater than the reference threshold value for any one of the heater groups of the three modules, it is determined that the heater is overheated (S130, S140).

상기 통합제어부(120)는 히터제어부(110)로부터 신호를 입력받아 히터과열로 판단된 히터의 전원을 차단한 후(S141), 과열된 히터군을 냉각하고, 나머지 모듈의 히터군은 냉각수를 계속해서 가열시킨다.The integrated controller 120 receives the signal from the heater controller 110 and cuts off the power of the heater determined to overheat the heater (S141). The integrated controller 120 then cools the overheated heater group, and the heater group of the remaining module And heated.

이하, 본 발명을 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example

본 발명의 일실시예에 따른 히터 과열 방지 방법은 COD 통합 히터(100) 케이스(14) 내부에 존재하는 히터를 세개 모듈의 히터군으로 나누어 개별적으로 히터전원을 제어한다.The method for preventing overheating of a heater according to an embodiment of the present invention divides the heaters existing in the COD integrated heater 100 case 14 into heater groups of three modules to separately control the heater power.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이 각 히터군에서 제1출구쪽에 가까운 히터를 한개씩, 즉 COD 110 #5, W/U HTR #1-3, W/U HTR #2-3을 선택하고, 이들 히터 내부 Ni-Cr 와이어 부근에 K타입의 써모커플(101)을 장착하여 적정온도 이상 과열시 써모커플(101) 기전력을 히터제어부(110)에서 입력받아 디지털 신호를 통합제어부(120)에 내보내 줌으로써, 각 히터군의 히터 전원 릴레이를 온/오프 제어한다.That is, as shown in FIG. 4, one heater near the first outlet side, that is, COD 110 # 5, W / U HTR # 1-3 and W / U HTR # 2-3 is selected in each heater group, The K type thermocouple 101 is mounted near the Ni-Cr wire in the heater, and the heater control unit 110 receives the electromotive force of the thermocouple 101 when the temperature of the thermocouple 101 is overheated by a predetermined temperature or more and outputs the digital signal to the integrated controller 120 , And the heater power supply relay of each heater group is controlled on / off.

이때, 히터제어부(110)가 각 히터 내부의 K타입 써모커플(101)에서 측정한 아날로그 기전력 출력을 읽어들여, 읽어들인 측정값이 기입력된 기준 임계값보다 작은 경우 제어기의 디지털 출력이 5V로 되게 하고(S150), 상기 측정값이 기준 임계값보다 크거나 같은 경우(S130) 제어기의 디지털 출력이 0V로 되게 한다(S140)(도 4 참조).At this time, the heater control unit 110 reads the analog electromotive force output measured by the K-type thermocouple 101 in each heater. If the read measured value is smaller than the reference threshold value inputted, the digital output of the controller becomes 5V (S150). If the measured value is greater than or equal to the reference threshold value (S130), the digital output of the controller is set to 0V (S140) (see FIG. 4).

상기 히터제어부(110)가 5V를 출력하면 통합제어부(120)는 정상적으로 냉각 수가 순환되어 승온되고 있는 것으로 판단하여 전원부 릴레이를 모두 온시켜 TMS 냉각수의 온도를 정상적으로 승온시키나(S151), 히터제어부(110)가 0V를 출력하면 냉각수가 순환되지 않거나 히터 내부가 과열되는 것으로 판단하여 과열된 히터의 전원부 릴레이만을 차단시켜(S141) 과열된 히터를 냉각시키고, 나머지 과열되지 않은 히터의 전원을 연결하여 냉각수의 온도를 정상적으로 승온시킨다. When the heater control unit 110 outputs 5 V, the integrated controller 120 determines that the cooling water is normally circulated and heated, and turns on the power source relay to normally raise the temperature of the TMS cooling water (S151). The heater control unit 110 ) Is 0 V, it is judged that the cooling water is not circulated or the inside of the heater is overheated, so that only the relay part of the power supply part of the overheated heater is cut off (S141) to cool the overheated heater, Temperature is raised normally.

여기서, 상기 실시예에 따른 COD 통합 히터(100)의 수보다 더 많은 수의 히터 아날로그 출력을 제어기로 입력할 수 있고, 발열 온도에 따라 다양한 타입, 예를 들어 B,S,R,N,K,J,E,T 타입의 써모커플(101)을 사용할 수 있다.In this case, it is possible to input a greater number of heater analog outputs to the controller than the number of the COD integrated heaters 100 according to the embodiment, and various types of heaters, for example, B, S, R, N, K , J, E, T type thermocouples 101 may be used.

본 실험에서는 히터의 과열 모사를 위하여 각 히터군의 히터를 힛건(HEAT GUN)으로 가열시키고 시설 압축 공기로 냉각시키면서 각 히터의 써모커플(101) 아날로그 출력값을 히터제어기에 입력한다.In this experiment, to simulate the superheat of the heater, the heater of each heater group is heated by HEAT GUN and cooled by the compressed air, and the analog output value of the thermocouple 101 of each heater is input to the heater controller.

도 5는 K타입 써모커플(101)의 온도별 기전력 출력값을 나타낸다.5 shows the output value of the K-type thermocouple 101 by temperature.

이때, 본 실험에서 히터의 과열임계온도는 40℃로 설정하였다.At this time, the critical temperature for overheating of the heater in this experiment was set to 40 ° C.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 각 히터군의 히터 기전력을 나타내는 그래프6 is a graph showing the heater electromotive force of each heater group according to the embodiment of the present invention

도 6에서 1.612mV는 40℃일 때 히터의 기전력 출력값을 나타내고, 각각의 히터 기전력의 초기값이 다른 이유는 초기에 힛건의 가열온도를 다르게 했기 때문이다.6, 1.612 mV represents the output value of the heater at 40 ° C, and the initial values of the heater electromotive forces are different from each other because the heating temperatures of the hitting gun are different at the initial stage.

초기에 가열온도가 큰 순서대로 COD 110 #5, W/U HTR #1-3, W/U HTR #2-3를 가열하였다.Initially, COD 110 # 5, W / U HTR # 1-3 and W / U HTR # 2-3 were heated in order of increasing heating temperature.

도 6에서 기전력이 낮아지는 구간은 시설 압축 공기로 냉각하는 구간이고, 기전력이 상승하는 구간은 힛건으로 가열하는 구간을 나타낸다.In FIG. 6, the section where the electromotive force is lowered is a section for cooling by the facility compressed air, and the section for increasing the electromotive force represents a section for heating by the heat gun.

다음 표 1과 같이 세 모듈의 히터군에서 각각 선택된 히터 중 어느 하나의 히터 기전력이 1.612mV 이상값을 나타내면 히터제어부(110)의 디지털 출력은 0V를 나타내고, 세 모듈의 히터군에서 각각 선택된 히터 모두가 1.612mV 미만이면 히터제어기의 디지털 출력값이 5V를 나타낸다.As shown in the following Table 1, when the heater electromotive force of any one of the heaters selected in the heater groups of three modules is 1.612 mV or more, the digital output of the heater control unit 110 is 0 V, Is less than 1.612 mV, the digital output value of the heater controller indicates 5V.

Figure 112009047197281-pat00001
Figure 112009047197281-pat00001

본 실험의 히터 과열 모사 결과에 따르면, 도 에 도시한 바와 같이 세 모듈의 히터 기전력 출력을 다양하게 가열 및 냉각하였을 경우 히터제어기의 디지털 출력이 정확하게 로직에 따라 0V 또는 5V를 나타내는 것을 알 수 있다. According to the results of the heater overheat simulation of this experiment, it can be seen that when the heater electromotive force output of the three modules is variously heated and cooled as shown in the figure, the digital output of the heater controller accurately shows 0V or 5V depending on the logic.

히터제어기의 디지털 출력값이 5V일 경우에 통합제어기는 냉각수의 정상적인 승온으로 판단하지만, 0V일 경우에 히터 과열로 판단해 과열된 히터 전원부 릴레이를 차단하여 히터를 냉각시킨 후, 충분한 냉각을 거쳐 다시 5V로 상승하면 다시 히터를 승온 시킨다.When the digital output value of the heater controller is 5V, the integrated controller judges that the cooling water is normally warmed. However, if it is 0V, it is determined that the heater is overheated and the heater is cooled by interrupting the overheated heater power source relay. The temperature of the heater is raised again.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 COD 통합 히터를 나타내는 내부 사시도1 is an internal perspective view showing a COD integrated heater according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치를 나타내는 블럭도2 is a block diagram showing a heater overheat prevention device for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지차량용 히터 과열 방지 방법을 나타내는 순서도3 is a flowchart showing a heater overheat prevention method for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention

도 4는 도 2의 히터 과열방지 장치의 회로도Fig. 4 is a circuit diagram of the heater overheat prevention device of Fig.

도 5는 K 타입 써모커플의 온도별 기전력 출력값을 나타내는 그래프5 is a graph showing the output value of the K-type thermocouple by temperature

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 각 히터군의 히터 기전력을 나타내는 그래프6 is a graph showing the heater electromotive force of each heater group according to the embodiment of the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

10 : 스타트업 히터 11 : 셧다운 히터10: Start-up heater 11: Shutdown heater

12 : 워밍업 히터 #1 13 : 워밍업 히터 #212: Warm-up heater # 1 13: Warm-up heater # 2

14 : 히터 케이스 15 : 유입구14: heater case 15: inlet

16 : 배출구 100 : COD 통합히터16: Outlet 100: COD integrated heater

101 : 써모커플 110 : 히터제어부101: thermocouple 110: heater controller

120 : 통합제어부(120)120: Integrated Controller 120:

Claims (7)

연료전지차량용 히터 과열 방지 장치에 있어서,A heater overheat prevention device for a fuel cell vehicle, 복수의 히터군을 포함하는 COD 통합 히터(100);A COD integrated heater 100 including a plurality of heater groups; 상기 각각의 히터군 중 적어도 하나의 히터에 설치된 온도센서;A temperature sensor installed in at least one of the heaters; 상기 온도센서로부터 감지신호를 입력받아 상기 COD 통합 히터(100)의 온도를 히터군별로 제어하는 제어부;A control unit receiving a sensing signal from the temperature sensor and controlling the temperature of the COD integrated heater 100 for each heater group; 를 포함하고, Lt; / RTI &gt; 상기 제어부는 온도센서로부터 감지신호를 입력받아 측정값이 기준 임계값 이상인지 여부를 판단하여 제어신호를 출력하는 히터제어부(110)와, 상기 히터제어부(110)로부터 제어신호를 입력받아 복수의 히터군의 전원을 히터군별로 제어하는 통합제어부(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치.The controller includes a heater controller 110 receiving a sensing signal from a temperature sensor and determining whether the measured value is equal to or greater than a reference threshold value, and outputting a control signal. The heater controller 110 receives a control signal, And an integrated control unit (120) for controlling the power supply of each group of the heaters according to heater groups. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 히터군은 스택의 내구성 저하 방지를 위한 복수의 셧다운 히터로 구성된 제1모듈의 히터군을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치.The heater overheating protection device for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the plurality of heater groups includes a heater group of a first module composed of a plurality of shutdown heaters for preventing durability degradation of the stack. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 히터군은 냉시동성 확보를 위한 복수의 제1 및 제2워밍업 히터로 구성된 제2 및 제3모듈의 히터군을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 장치.The heater overheating prevention device for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the plurality of heater groups includes a heater group of a second and a third module composed of a plurality of first and second warm up heaters for securing cold- . 삭제delete 연료전지차량용 히터 과열 방지 방법에 있어서,A method for preventing overheating of a heater for a fuel cell vehicle, 복수의 히터군을 포함하는 COD 통합 히터(100)에 히터군별로 전원을 공급하는 단계;Supplying power to the COD integrated heater (100) including a plurality of heater groups for each heater group; 상기 각각의 히터군 중 적어도 하나의 히터에 장착된 온도센서를 이용하여 각 히터군의 온도를 측정하는 단계;Measuring the temperature of each heater group using a temperature sensor mounted on at least one of the heater groups; 상기 온도센서로부터 감지신호를 입력받아 복수의 히터군 중 적어도 하나의 히터군의 온도 측정값이 기준 임계값이상인 경우 과열된 히터군의 전원을 차단하는 단계;Receiving a detection signal from the temperature sensor and shutting off the power of the overheated heater group when a temperature measurement value of at least one heater group of the plurality of heater groups is equal to or greater than a reference threshold value; 를 포함하고, Lt; / RTI &gt; 상기 온도센서로부터 감지신호를 입력받아 복수의 히터군 중 적어도 하나의 히터군의 온도 측정값이 기준 임계값이상인 경우 히터제어부(110)가 제어신호를 출력하고, 상기 히터제어부(110)의 제어신호를 입력받아 통합제어부(120)가 과열된 히터군의 히터 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 방법.The heater control unit 110 outputs a control signal when the temperature measurement value of at least one heater group of the plurality of heater groups is equal to or greater than the reference threshold value by receiving the detection signal from the temperature sensor, And the integrated controller (120) cuts off the heater power of the overheated heater group. 청구항 5에 있어서, 상기 온도센서는 각 히터군 중 히터의 위치상 가장 과열되기 쉬운 위치에 있는 히터에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량용 히터 과열 방지 방법.The method according to claim 5, wherein the temperature sensor is mounted on a heater located at a position where the heater is most likely to overheat among the heater groups. 삭제delete
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