KR101611064B1 - Apparatus for controlling temperature of fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 스택을 포함하는 인클로저 내부로 공기를 공급하는 블로워; 인클로저와 블로워 사이에 마련되어, 인클로저 내부로 공급되는 공기량을 조절하는 제1 밸브; 및 연료전지 스택을 구성하는 중심부 셀의 온도 또는 외곽부의 온도에 따라 제1 밸브의 개도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.The present invention relates to a blower for supplying air into an enclosure including a fuel cell stack; A first valve provided between the enclosure and the blower for adjusting an amount of air supplied to the inside of the enclosure; And a controller for controlling the opening degree of the first valve according to the temperature of the central cell or the temperature of the outer periphery of the fuel cell stack.

Figure R1020140099227
Figure R1020140099227

Description

연료전지 스택의 온도제어장치 {Apparatus for controlling temperature of fuel cell stack}[0001] Apparatus for controlling temperature of a fuel cell stack [0002]

본 발명은 연료전지 스택에 발생하는 온도 편차를 줄이는 연료전지 스택의 온도제어장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a temperature control apparatus for a fuel cell stack that reduces a temperature deviation occurring in a fuel cell stack.

일반적으로 알려진 바와 같이 연료 전지 시스템은 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 일종의 발전 시스템이다. 연료전지 시스템은 크게 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료 공급장치, 연료 전지 스택으로 전기 화학 반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기 공급장치, 연료전지 스택의 반응열을 시스템 외부로 방출하고 연료전지 스택의 운전 온도를 제어하는 열 및 물 관리 장치를 포함하여 구성된다.As is generally known, a fuel cell system is a kind of power generation system that converts the chemical energy of a fuel directly into electric energy. The fuel cell system mainly includes a fuel cell stack that generates electric energy, a fuel supply device that supplies fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, an air supply device that supplies oxygen in the air, which is an oxidant required for the electrochemical reaction, And a heat and water management device for discharging the reaction heat of the fuel cell stack to the outside of the system and controlling the operating temperature of the fuel cell stack.

연료 전지 자동차에 적용되고 있는 연료 전지 스택은 단위 셀이 연속적으로 배열되어 구성되는데, 각 단위 셀의 가장 안쪽은 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 포함한다. 막-전극 어셈블리는 수소 이온을 이동시켜 줄 수 있는 전해질막과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층을 포함하는 캐소드 및 애노드로 구성되어 있다. 또한, 막-전극 어셈블리의 바깥 부분, 즉 캐소드 및 애노드가 위치한 바깥 부분에는 가스 확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 위치한다. 그리고 냉각수를 공급하는 가스 확산층의 바깥 쪽에는 연료와 공기를 애노드 및 캐소드로 공급하고 냉각수를 공급하는 분리판이 위치한다. 그리고 스택의 양단에는 엔드 플레이트가 위치하여 적층된 셀을 압착한다.A fuel cell stack applied to a fuel cell vehicle includes unit cells arranged in series. The innermost unit cell includes a membrane-electrode assembly (MEA). The membrane-electrode assembly is composed of an electrolyte membrane capable of transporting hydrogen ions and a cathode and an anode including a catalyst layer applied on both sides of the electrolyte membrane so that hydrogen and oxygen can react with each other. In addition, a gas diffusion layer (GDL) is located at an outer portion of the membrane-electrode assembly, that is, at a portion where the cathode and the anode are located. A separator plate for supplying fuel and air to the anode and cathode and supplying cooling water is located outside the gas diffusion layer for supplying the cooling water. At both ends of the stack, an end plate is placed and the stacked cells are squeezed.

상기와 같이 구성된 스택의 양쪽 끝단, 즉 엔드 플레이트 주변에 위치하고 있는 셀은 성능이 다소 감소되는 경향을 보인다. 이는 엔드 플레이트 측의 열 손실에 기인한 것으로 장기 방치시 스택의 내구성 저하 및 차량의 특정 셀 전압 빠짐으로 인하여 셧다운이 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 운전자의 잠재적인 불안감을 조성할 수 있다.Cells located at both ends of the stack, i.e., around the end plate, tend to have somewhat reduced performance. This is caused by heat loss on the end plate side, and shutdown may occur due to a decrease in the durability of the stack and a specific cell voltage drop of the vehicle during long-term storage. Such a problem can create a driver's potential anxiety.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

JP 2007-073293JP 2007-073293

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 블로워 후단의 밸브를 통해 엔드플레이트 또는 엔드플레이트와 셀 사이의 더미블록 내에 고온의 공기를 공급하는 온도제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a temperature control device for supplying hot air into a dummy block between an end plate or an end plate and a cell through a valve at a rear end of the blower.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치는 연료전지 스택을 포함하는 인클로저 내부로 공기를 공급하는 블로워; 상기 인클로저와 블로워 사이에 마련되어, 상기 인클로저 내부로 공급되는 공기량을 조절하는 제1 밸브; 및 상기 연료전지 스택을 구성하는 중심부 셀의 온도 또는 외곽부의 온도에 따라 상기 제1 밸브의 개도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling a temperature of a fuel cell stack, including: a blower for supplying air into an enclosure including a fuel cell stack; A first valve disposed between the enclosure and the blower to adjust an amount of air supplied to the inside of the enclosure; And a controller for controlling the opening degree of the first valve according to the temperature of the central cell or the temperature of the outer wall of the fuel cell stack.

상기 외곽부는 적층된 셀들 양단에 마련된 복수의 엔드 플레이트일 수 있다.The outer frame may be a plurality of end plates provided at both ends of the stacked cells.

상기 제어기는 상기 중심부 셀의 온도가 상기 엔드 플레이트들 중 어느 하나의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 밸브의 개도를 증가시킬 수 있다.The controller may increase the opening of the first valve when the temperature of the central cell is higher than the temperature of any one of the end plates.

상기 제1 밸브와 엔드 플레이트들 사이에 마련되어, 상기 블로워에 의해 공급되는 공기 중 상기 엔드 플레이트들 각각에 배출하는 공기의 비율을 조절하는 제2 밸브를 더 포함할 수 있다.And a second valve disposed between the first valve and the end plates to adjust a ratio of air discharged to each of the end plates among air supplied by the blower.

상기 제어기는 상기 엔드 플레이트들 중 어느 하나의 온도가 다른 엔드 플레이트의 온도보다 낮은 경우, 상기 엔드 플레이트 측으로 공급되는 공기의 양을 조정하기 위해 상기 제2 밸브의 개도를 증가시킬 수 있다.The controller may increase the opening degree of the second valve to adjust the amount of air supplied to the end plate side when the temperature of any one of the end plates is lower than the temperature of the other end plate.

상기 엔드 플레이트와 블로워 사이에 연결되고, 상기 엔드 플레이트로부터 공기를 공급받아 상기 블로워로 배출하도록 마련된 제1 배출라인을 더 포함할 수 있다.And a first discharge line connected between the end plate and the blower and adapted to receive air from the end plate and discharge the air to the blower.

상기 외곽부는 연료전지 셀과 복수의 엔드 플레이트들 사이에 마련된 복수의 더미블록일 수 있다.The outer frame may be a plurality of dummy blocks provided between the fuel cell and the plurality of end plates.

상기 제어기는 상기 중심부 셀의 온도가 상기 더미블록들 중 어느 하나의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 밸브의 개도를 증가시킬 수 있다.The controller may increase the opening of the first valve when the temperature of the central cell is higher than the temperature of any one of the dummy blocks.

상기 제1 밸브와 더미블록들 사이에 마련되어, 상기 블로워에 의해 공급되는 공기 중 상기 더미블록들 각각에 배출하는 공기의 비율을 조절하는 제3 밸브를 더 포함할 수 있다.And a third valve disposed between the first valve and the dummy blocks for controlling a ratio of air discharged to each of the dummy blocks in the air supplied by the blower.

상기 제어기는 상기 더미블록들 중 어느 하나의 온도가 다른 더미블록의 온도보다 낮은 경우, 상기 더미블록 측으로 공급되는 공기의 양을 조정하기 위해 상기 제3 밸브의 개도를 증가시킬 수 있다.The controller may increase the opening degree of the third valve to adjust the amount of air supplied to the dummy block side when the temperature of any one of the dummy blocks is lower than the temperature of the other dummy block.

상기 더미블록 또는 인클로저 중 어느 하나와 블로워 사이에 연결되고, 상기 더미블록들로부터 공기를 공급받아 상기 블로워로 공기를 배출하는 제2 배출라인을 더 포함할 수 있다.And a second discharge line connected between any one of the dummy block and the enclosure and the blower and receiving air from the dummy blocks and discharging air to the blower.

상기 제어기는 스택 운전 초기 시 제1 밸브 또는 제2 밸브 중 적어도 하나를 기설정된 시간 동안 개방한 후 제어를 시작할 수 있다.The controller may start control after opening at least one of the first valve or the second valve for a preset time at the start of the stack operation.

상기 제어기는 스택 운전 초기 시 제1 밸브 또는 제3 밸브 중 적어도 하나를 기설정된 시간 동안 개방한 후 제어를 시작할 수 있다.The controller may start controlling after opening at least one of the first valve or the third valve for a preset time at the start of the stack operation.

상기 복수의 엔드 플레이트는 내부 유로가 서펜타인 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.The plurality of end plates may be characterized in that the inner flow path has a serpentine shape.

상기 복수의 더미블록 중 어느 하나는 내부 유로가 서펜타인 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
And one of the plurality of dummy blocks may have a shape in which the inner flow path is a serpentine shape.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 연료전지 스택의 온도제어장치는 고온의 공기를 외곽셀 인근에 공급함으로써 외곽셀의 전압강하를 저감할 수 있고, 셀의 홍수 현상에 따른 전극 열화를 방지할 수 있어 연료전지 차량의 내구성을 향상시킬 수 있다.The apparatus for controlling the temperature of the fuel cell stack having the above-described structure can reduce the voltage drop of the outer cells by supplying the hot air to the outer cells and prevent deterioration of the electrodes due to the flooding of the cells, The durability of the battery vehicle can be improved.

또한, 기존의 공기 블로워에서 나오는 고온의 공기를 활용한 것으로 별도의 장치를 추가하지 않아도 되고, 냉각된 공기는 다시 블로워로 공급되기 때문에 공기의 손실없이 기존의 공기 공급량을 유지할 수 있다.In addition, it utilizes the high temperature air from the existing air blower and does not need to add a separate device, and the cooled air is supplied to the blower again, so that the existing air supply amount can be maintained without loss of air.

이에 더해, 공기 블로워 냉각시 별도의 냉각수를 주입하지 않더라도 냉각이 가능하기 때문에 블로워 냉각 시스템의 패키지를 최소화하여 차량 공간 활용성을 높일 수 있다.In addition, since cooling can be performed without injecting additional cooling water during cooling of the air blower, the package of the blower cooling system can be minimized to improve the vehicle space usability.

또한, 스택 인클로저 내부에 고온의 공기가 주입되어 건조한 분위기가 조성됨으로써, 수분에 의한 부품의 부식과 전기 절연 저항 저하가 방지될 수 있다.In addition, high-temperature air is injected into the stack enclosure to form a dry atmosphere, so that corrosion of parts due to moisture and lowering of electrical insulation resistance can be prevented.

또한, 스택 인클로저 내부에 공기가 주입되어 순환되기 때문에 수소 유출시 수소를 공기로 희석시켜 수소 농도를 저감시킴으로써, 수소의 농도가 상승하여 폭발하는 현상으로부터 안전을 확보할 수 있다.
In addition, since air is injected into the stack enclosure and circulated, hydrogen is diluted with air to reduce the hydrogen concentration during the hydrogen outflow, thereby ensuring safety from the phenomenon that the hydrogen concentration rises and explodes.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시의 변형예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시의 변형예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트 또는 더미블록 내부의 유로형상을 도시한 도면이다.1 is a block diagram showing a temperature control apparatus of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a temperature control apparatus for a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a temperature control device of a fuel cell stack according to a modification of the second embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a temperature control apparatus of a fuel cell stack according to a modification of the second embodiment of the present invention.
5 is a view showing the shape of the flow path inside the end plate or dummy block according to the embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료전지 스택 온도제어장치에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a fuel cell stack temperature control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 연료전지 스택을 포함하는 인클로저(10) 내부로 공기를 공급하는 블로워(20); 상기 인클로저(10)와 블로워(20) 사이에 마련되어, 상기 인클로저(10) 내부로 공급되는 공기량을 조절하는 제1 밸브(30); 및 상기 연료전지 스택을 구성하는 중심부 셀(13)의 온도 또는 외곽부의 온도에 따라 상기 제1 밸브(30)의 개도를 제어하는 제어기(50)를 포함할 수 있다. 1 is a block diagram showing a temperature control apparatus of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 1, a blower 20 for supplying air into an enclosure 10 including a fuel cell stack; A first valve (30) provided between the enclosure (10) and the blower (20) and controlling the amount of air supplied into the enclosure (10); And a controller 50 for controlling the opening degree of the first valve 30 according to the temperature of the central cell 13 or the temperature of the outer periphery of the fuel cell stack.

여기서, 블로워(20)는 기존에 연료전지 스택의 캐소드로 공기를 공급하기 위해 마련된 공기 블로워일 수 있다. 이와 같이, 기존의 부품을 사용함으로써 별도의 장치없이 적은 비용으로 본 발명을 구현할 수 있다. 또한, 장치 추가로 인해 발생할 수 있는 파워손실을 줄일 수 있다.Here, the blower 20 may be an air blower previously provided to supply air to the cathode of the fuel cell stack. Thus, by using existing components, the present invention can be implemented at a low cost without a separate apparatus. In addition, the power loss that may occur due to the addition of a device can be reduced.

이러한 블로워(20)로부터 공급되는 고온의 공기는 제1 밸브(30)를 거쳐 스택 인클로저(10)로 공급되는데, 이때 제1 밸브(30)의 개도에 따라 인클로저(10) 내부로 공급되는 공기량이 조절된다. 예를 들어, 제1 밸브(30)의 개도가 증가하면 제1 밸브(30)를 통과하는 공기량도 증가하고, 제1 밸브(30)의 개도가 줄어들면 제1 밸브(30)를 통과하는 공기량도 감소한다. 한편, 제1 밸브(30)는 평상시 일정 각도로 개방된 상태를 유지한다.The high temperature air supplied from the blower 20 is supplied to the stack enclosure 10 via the first valve 30. At this time, the amount of air supplied into the enclosure 10 according to the opening degree of the first valve 30 . For example, when the opening degree of the first valve 30 is increased, the amount of air passing through the first valve 30 also increases. When the opening degree of the first valve 30 is decreased, the amount of air passing through the first valve 30 . On the other hand, the first valve 30 is kept open at an ordinary angle.

본 발명에서 표현하는 중심부 셀(13)은 스택을 구성하는 적층된 셀들 가운데 중앙에 적층된 셀을 의미한다. 연료전지 셀들간의 온도편차는 주로 외기의 영향으로 인해 발생되기 때문에 적층된 셀의 중심부로부터 외곽부로 갈수록 상대적으로 셀의 온도가 낮아진다. 따라서 셀 들 중 온도저하의 영향이 가장 적은 중앙부에 적층된 셀의 온도를 온도편차의 기준온도로 선택하고 외곽부의 온도와 비교하는 것이다.
The central cell 13 in the present invention means a cell stacked at the center among the stacked cells constituting the stack. Since the temperature deviation between the fuel cells is mainly caused by the influence of the outside air, the temperature of the cell relatively decreases from the center portion of the stacked cell to the outer portion. Therefore, the temperature of the cells stacked in the center, which is the least affected by the temperature drop, among the cells is selected as the reference temperature of the temperature deviation and is compared with the temperature of the outside.

특히, 제1 실시 예에서 외곽부는 적층된 셀들 양단에 마련된 복수의 엔드 플레이트(15,15')일 수 있다.In particular, in the first embodiment, the outer frame portion may be a plurality of end plates 15 and 15 'provided at both ends of the stacked cells.

즉, 엔드 플레이트(15,15')로 인해 스택에 적층된 셀의 열손실이 주로 발생하기 때문에 중심부 셀(13)과 엔드 플레이트(15,15') 간의 온도를 비교함으로써, 외곽셀에서의 온도저하 및 전압강하를 판단할 수 있다.
That is, since the heat loss of the cells stacked on the stack mainly occurs due to the end plates 15 and 15 ', by comparing the temperatures between the central cells 13 and the end plates 15 and 15' Degradation and voltage drop can be judged.

이때, 제어기(50)는 상기 중심부 셀(13)의 온도가 상기 엔드 플레이트(15,15')들 중 어느 하나의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 밸브(30)의 개도를 증가시킬 수 있다.At this time, the controller 50 may increase the opening degree of the first valve 30 when the temperature of the central cell 13 is higher than the temperature of any one of the end plates 15, 15 '.

예를 들어, 제어기(50)는 스택의 중심부 셀(13) 온도가 엔드 플레이트(15,15')들 중 어느 하나의 온도보다 높아질 시, 외곽부 셀에 온도저하가 발생하는 상황이라 판단하여 제1 밸브(30)의 개도를 기설정된 각도만큼 증가시키고 기설정된 시간 동안 유지한다. 이렇게 함으로 스택 인클로저(10) 내부로 유입되는 공기 공급량을 증가시켜 셀간 온도편차를 줄일 수 있다. 기설정된 시간이 경과한 후 다시 스택의 중심부 셀(13)의 온도와 어느 하나의 엔드 플레이트(15,15') 온도를 비교하였을 때 중심부 셀(13)의 온도가 여전히 높다면 기설정된 시간 동안 제1 밸브(30)의 개도를 더 증가시켜 인클로저(10) 내부로 공급되는 공기의 공급량을 더 증가시킨다.For example, when the temperature of the central cell 13 of the stack becomes higher than the temperature of any one of the end plates 15 and 15 ', the controller 50 determines that a temperature drop occurs in the outer cell, 1 valve 30 is increased by a predetermined angle and maintained for a predetermined time. In this way, the amount of air supplied into the stack enclosure 10 is increased to reduce the inter-cell temperature deviation. If the temperature of the central cell 13 is still high when comparing the temperature of the central cell 13 of the stack with the temperature of one of the end plates 15 and 15 'after a predetermined time has elapsed, 1 valve 30 is further increased to further increase the supply amount of air supplied to the inside of the enclosure 10. [

반면, 제어기(50)는 스택의 중심부 셀(13)의 온도와 엔드 플레이트(15,15')의 온도가 동일하다면, 외곽부 셀에 온도저하가 발생하지 않는다고 판단하여 제1 밸브(30)의 개도를 초기 일정 각도로 변환시킨다.
On the other hand, if the temperature of the central cell 13 of the stack is equal to the temperature of the end plates 15 and 15 ', the controller 50 determines that the temperature of the outer cell is not lowered, And converts the opening degree into an initial constant angle.

또한, 제1 실시 예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치는 제1 밸브(30)와 엔드 플레이트들(15,15') 사이에 마련되어, 상기 블로워(20)에 의해 공급되는 공기 중 엔드 플레이트들(15,15') 각각에 배출되는 공기의 비율을 조절하는 제2 밸브(40)를 더 포함할 수 있다.The temperature control device of the fuel cell stack according to the first embodiment is provided between the first valve 30 and the end plates 15 and 15 'so that the end plates in the air supplied by the blower 20 And a second valve (40) for controlling the ratio of air discharged to each of the first and second valves (15, 15 ').

제2 밸브(40)의 일단은 인클로저(10) 내부로 공급되는 제1 밸브(30)의 라인과 연결될 수 있다. 제2 밸브(40)의 타단은 각각의 엔드 플레이트(15,15')와 연결될 수 있다. 제1 밸브(30)를 통과한 고온의 공기가 제2 밸브(40)를 통해서 엔드 플레이트들(15,15')로 공급되도록 마련될 수 있다. 이때, 제2 밸브(40)는 상시 개방되되, 복수의 엔드 플레이트(15,15') 각각에 동일한 비율의 공기가 분기되어 공급되도록 마련된다.One end of the second valve 40 may be connected to a line of the first valve 30 supplied into the enclosure 10. And the other end of the second valve 40 may be connected to each of the end plates 15 and 15 '. The high temperature air having passed through the first valve 30 may be supplied to the end plates 15 and 15 'through the second valve 40. At this time, the second valve 40 is normally opened, and air is branched and supplied to each of the plurality of end plates 15, 15 '.

이와 관련하여 제어기(50)는 상기 엔드 플레이트들 중 어느 하나(15')의 온도가 다른 엔드 플레이트(15)의 온도보다 낮은 경우, 상기 엔드 플레이트(15') 측으로 공급되는 공기의 양을 조정하기 위해 제2 밸브(40)의 개도를 증가시킬 수 있다.In this regard, the controller 50 adjusts the amount of air supplied to the end plate 15 'when the temperature of any one of the end plates 15' is lower than the temperature of the other end plate 15 The opening degree of the second valve 40 can be increased.

구체적으로, 제어기(50)는 엔드 플레이트들 중 어느 하나(15')의 온도가 다른 엔드 플레이트(15)의 온도보다 낮은 경우 엔드 플레이트들(15,15') 간의 온도 편차가 발생한다고 판단하여 온도가 낮은 엔드 플레이트(15') 측으로 제2 밸브(40)의 개도를 기설정된 각도만큼 기설정된 시간동안 증가시킬 수 있다. 이로 인해 온도가 낮은 엔드 플레이트(15') 측으로 고온의 공기가 더 많이 공급된다. 기설정된 시간 경과 후 여전히 엔드 플레이트들(15,15') 간의 온도 편차가 발생하는 경우, 온도가 낮은 엔드 플레이트(15') 측으로 제2 밸브(40)의 개도를 기설정된 각도만큼 더 증가시키고 기설정된 시간동안 유지할 수 있다. Specifically, when the temperature of one of the end plates 15 'is lower than the temperature of the other end plate 15, the controller 50 determines that a temperature deviation occurs between the end plates 15 and 15' The opening degree of the second valve 40 can be increased by a predetermined angle for a predetermined time to the low end plate 15 'side. As a result, more hot air is supplied to the end plate 15 'having a lower temperature. If the temperature difference between the end plates 15 and 15 'still occurs after a predetermined time elapses, the opening degree of the second valve 40 is further increased by a predetermined angle to the end plate 15' It can be maintained for a set time.

반면, 엔드 플레이트들(15,15') 간의 온도가 동일해지면 제2 밸브(40)의 개도를 초기의 일정 각도로 변환시킨다.On the other hand, if the temperatures between the end plates 15 and 15 'become equal, the opening degree of the second valve 40 is converted to an initial predetermined angle.

이때, 제어기(50)는 엔드 플레이트들(15,15') 중 연료 공급장치가 연결되지 않은 엔드 플레이트를 온도가 낮아지는 엔드 플레이트(15')로 설정하여 제어를 수행하게 되는데, 이는 주로 연료 공급장치가 연결된 엔드플레이트(15) 측의 온도가 다른 하나의 엔드 플레이트(15') 온도보다 높기 때문이다.
At this time, the controller 50 performs control by setting the end plate to which the fuel supply device is not connected among the end plates 15 and 15 'as the end plate 15' whose temperature is lowered, Since the temperature of the end plate 15 side to which the apparatus is connected is higher than the temperature of the other end plate 15 '.

마지막으로 실시예 1은 엔드 플레이트(15,15')들과 블로워(20) 사이에 연결되고, 상기 엔드 플레이트(15,15')들로부터 공기를 공급받아 상기 블로워(20)로 배출하도록 마련된 제1 배출라인(60)을 더 포함할 수 있다. 상술한 과정으로 엔드 플레이트(15,15')를 거쳐 냉각된 공기를 제1 배출라인(60)을 통해 블로워(20)로 공급함으로써, 블로워(20)의 기존 공기 공급량을 계속 유지할 수 있게 한다.
Finally, in the first embodiment, the air is supplied from the end plates 15 and 15 'to the blower 20 and the air is supplied from the end plates 15 and 15' 1 < / RTI > discharge line (60). The air cooled through the end plates 15 and 15 'is supplied to the blower 20 through the first discharge line 60 in the above-described process, so that the conventional air supply amount of the blower 20 can be maintained.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 제2 실시의 변형예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 제2 실시의 변형예에 따른 연료전지 스택의 온도제어장치를 도시한 블록도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트 또는 더미블록 내부의 유로형상을 도시한 도면이다.
2 is a block diagram illustrating a temperature control apparatus for a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention. 3 is a block diagram showing a temperature control apparatus of a fuel cell stack according to a modification of the second embodiment of the present invention. 4 is a block diagram showing a temperature control device of a fuel cell stack according to a modification of the second embodiment of the present invention. 5 is a view showing a flow path shape in an end plate or a dummy block according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 제2 실시예의 연료전지 스택 온도제어장치에서 외곽부는 연료전지 셀(13)과 복수의 엔드 플레이트들(15,15') 사이에 마련된 복수의 더미블록(17,17')일 수 있다.2 to 5, in the fuel cell stack temperature control apparatus of the second embodiment, the outer frame portion includes a plurality of dummy blocks 17, 17 'provided between the fuel cell 13 and the plurality of end plates 15, 15' 17 ').

여기서, 더미블록(17,17')은 열전달이 좋고 전기적 연결이 우수한 소재로써 스택 셀(13)들과 엔드 플레이트들(15,15') 간의 열전달이 원활하도록 마련된다.
Here, the dummy blocks 17 and 17 'are made of a material having good heat transfer and excellent electrical connection, so that heat transfer between the stack cells 13 and the end plates 15 and 15' is smooth.

또한, 제어기(50)는 상기 중심부 셀(13)의 온도가 상기 더미블록들(17,17') 중 어느 하나의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 밸브(30)의 개도를 증가시킨다.In addition, the controller 50 increases the opening degree of the first valve 30 when the temperature of the central cell 13 is higher than the temperature of any of the dummy blocks 17 and 17 '.

예를 들어, 제어기(50)는 스택의 중심부 셀(13) 온도가 더미블록들(17,17') 중 어느 하나의 온도보다 높아질 시, 외곽부 셀에 온도저하가 발생하는 상황이라고 판단하여 제1 밸브(30)의 개도를 기설정된 각도만큼 증가시키고 기설정된 시간 동안 유지시킨다. 기설정된 시간이 경과한 후 제어기(50)는 다시 스택의 중심부 셀(13)의 온도와 더미블록들(17,17') 중 어느 하나의 온도를 비교한다. 만약 중심부 셀(13)의 온도가 여전히 높다면 제어기(50)는 기설정된 시간 동안 제1 밸브(30)의 개방 각도를 기설정된 각도만큼 더 증가시켜 더미블록들(17,17')에 공급되는 공기의 양을 더 증가시킨다. For example, when the temperature of the central cell 13 of the stack becomes higher than the temperature of any one of the dummy blocks 17 and 17 ', the controller 50 determines that the temperature of the outer cell is lowered. 1 valve 30 is increased by a predetermined angle and maintained for a predetermined time. After a predetermined time has elapsed, the controller 50 again compares the temperature of the central cell 13 of the stack with the temperature of any one of the dummy blocks 17, 17 '. If the temperature of the central cell 13 is still high, the controller 50 increases the opening angle of the first valve 30 by a predetermined angle for a predetermined time and supplies it to the dummy blocks 17 and 17 ' Increase the amount of air further.

반면, 제어기(50)는 스택의 중심부 셀(13)의 온도와 더미블록(17,17')의 온도가 같아진 경우, 외곽부 셀에 온도저하가 발생하지 않는 것으로 판단하여 제1 밸브(30)의 개도를 초기 일정각도로 변환시킨다.
On the other hand, when the temperature of the central cell 13 of the stack is equal to the temperature of the dummy blocks 17 and 17 ', the controller 50 determines that no temperature drop occurs in the outer cell, ) To an initial constant angle.

또한, 실시 예 2는 제1 밸브(30)와 더미블록들(17,17') 사이에 마련되어, 상기 블로워(20)에 의해 공급되는 공기 중 상기 더미블록들(17,17') 각각에 배출하는 공기의 비율을 조절하는 제3 밸브(140)를 더 포함할 수 있다.The second embodiment is provided between the first valve 30 and the dummy blocks 17 and 17 'to discharge the air supplied from the blower 20 to the dummy blocks 17 and 17' And a third valve 140 for adjusting the ratio of the air to be supplied to the first valve.

여기서 제3 밸브(140)는 인클로저(10) 내부로 공급되는 제1 밸브(30)의 라인과 연결되고 각각의 더미블록(17,17')과 연결된다. 이에 따라, 제1 밸브(30)를 통과한 고온의 공기는 제3 밸브(140)를 통해 더미블록(17,17')으로 공급된다. 이때, 제3 밸브(140)는 상시 개방되되, 복수의 더미블록들(17,17') 각각에 동일한 비율로 공기가 분기되어 공급되도록 개방될 수 있다.
Here, the third valve 140 is connected to the line of the first valve 30 supplied to the inside of the enclosure 10 and is connected to each dummy block 17, 17 '. Accordingly, the hot air having passed through the first valve 30 is supplied to the dummy blocks 17 and 17 'through the third valve 140. At this time, the third valve 140 is normally opened, and air can be branched to be supplied to the plurality of dummy blocks 17 and 17 'at the same rate.

또한 제어기(50)는 상기 더미블록들 중 어느 하나(17')의 온도가 다른 더미블록(17)의 온도보다 낮은 경우, 상기 더미블록(17') 측으로 공급되는 공기의 양을 조정하기 위해 상기 제3 밸브(140)의 개도를 증가시킬 수 있다.If the temperature of one of the dummy blocks 17 'is lower than the temperature of the other dummy block 17, the controller 50 controls the amount of air supplied to the dummy block 17' The opening degree of the third valve 140 can be increased.

구체적으로, 제어기(50)는 더미블록들 중 어느 하나(17')의 온도가 다른 더미블록(17)의 온도보다 낮은 경우 더미블록들(17,17') 간의 온도 편차가 발생한다고 판단하여 온도가 낮은 더미블록(17') 측으로 제3 밸브(140)의 개도를 기설정된 각도만큼 기설정된 시간동안 증가시킨다. 이에 따라, 온도가 낮은 더미블록(17') 측으로 고온의 공기가 더 많이 공급된다. 기설정된 시간 경과 후 여전히 더미블록들(17,17') 간의 온도 편차가 발생하는 경우, 제어기(50)는 온도가 낮은 더미블록(17') 측으로 제3 밸브(140)의 개도를 기설정된 시간 동안 기설정된 각도만큼 더 증가시킨다.Specifically, when the temperature of one of the dummy blocks 17 'is lower than the temperature of the other dummy block 17, the controller 50 determines that a temperature deviation occurs between the dummy blocks 17 and 17' Increases the opening degree of the third valve 140 to a lower dummy block 17 'by a predetermined angle for a predetermined time. As a result, more hot air is supplied to the lower dummy block 17 'side. If the temperature difference between the dummy blocks 17 and 17 'still occurs after a predetermined time has elapsed, the controller 50 controls the opening of the third valve 140 to the low-temperature dummy block 17' Lt; / RTI > by a predetermined angle.

반면, 제어기(50)는 더미블록들(17,17') 간의 온도가 동일해지면 제3 밸브(140)의 개도를 초기의 일정 각도로 변환시킨다. On the other hand, the controller 50 converts the opening degree of the third valve 140 to an initial predetermined angle when the temperature between the dummy blocks 17 and 17 'becomes equal.

이때, 제어기(50)는 엔드 플레이트들(15,15') 중 연료 공급장치가 연결되지 않은 엔드플레이트(15')와 접촉되는 더미블록(17')을 기준으로 잡아 제어를 수행하게 되는데, 이는 상술한 엔드 플레이트들(15,15') 중 어느 엔드 플레이트를 기준으로 하는지에 대한 이유와 동일하다.
At this time, the controller 50 controls the dummy block 17 ', which is in contact with the end plate 15', to which the fuel supply device is not connected among the end plates 15 and 15 ' Is the same as the reason for which end plate among the above-described end plates 15 and 15 'is referred to.

한편, 제2 실시예는 더미블록들(17,17') 또는 인클로저(10) 중 어느 하나와 블로워(20) 사이에 연결되고, 상기 더미블록들(17,17')로부터 공기를 공급받아 상기 블로워(20)로 공기를 배출하는 제2 배출라인(160)을 더 포함할 수 있다.The second embodiment is connected between the blower 20 and any one of the dummy blocks 17 and 17 'or the enclosure 10 and receives air from the dummy blocks 17 and 17' And a second discharge line 160 for discharging air to the blower 20. [

예를 들면, 제2 배출라인(160)이 더미블록들(17,17')과 블로워(20) 사이에 연결된 경우, 블로워(20)로부터 공급된 공기는 도 2와 같이 순차적으로 제1 밸브(30), 제3 밸브(140) 및 복수의 더미블록들(17,17')을 따라 흐르고 제2 배출라인(160)으로 유입되어 다시 블로워(20)로 재공급된다.For example, when the second discharge line 160 is connected between the dummy blocks 17, 17 'and the blower 20, the air supplied from the blower 20 is sequentially supplied to the first valve 30, the third valve 140 and the plurality of dummy blocks 17, 17 ', flows into the second discharge line 160, and is supplied again to the blower 20.

반면, 제2 배출라인(160)이 인클로저(10)와 블로워(20) 사이에 연결된 경우, 도 3과 같이 복수의 더미블록(17,17')으로 유입된 공기는 스택 인클로저(10) 내부로 공급된다. 이렇게 인클로저(10) 내부를 순환하던 냉각된 공기는 제2 배출라인(160)을 통해 블로워(20)로 배출되도록 구성된다. 이러한 구성은 스택 인클로저(10)의 내부 온도를 높이기 위한 것으로서 인클로저(10) 내부 환경을 건조하게 조성하여 스택 내부 부품 부식을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 구성은 고전압에 대한 전기 절연 저항을 증가시켜 전기 안전성을 향상시킬 수 있다.
On the other hand, when the second discharge line 160 is connected between the enclosure 10 and the blower 20, air introduced into the plurality of dummy blocks 17 and 17 'as shown in FIG. 3 flows into the stack enclosure 10 . The cooled air circulating inside the enclosure 10 is configured to be discharged to the blower 20 through the second discharge line 160. This configuration is intended to increase the internal temperature of the stack enclosure 10, so that the internal environment of the enclosure 10 can be made dry to prevent corrosion of parts inside the stack. In addition, this configuration can improve the electrical safety by increasing the electrical insulation resistance to high voltage.

더 나아가 제2 실시예는 제1 밸브(30)만을 사용하여 구성할 수 있다. 도 4와 같이, 블로워(20)로부터 공급되어 제1 밸브(30)를 거친 공기는 제3 밸브(140)를 통하지 않고 인클로저(10) 내부로 유입된 후 인클로저(10) 내부를 순환한다. 인클로저(10) 내부를 순환하던 공기는 더미블록(17,17')과 제2 배출라인(160)을 통해 다시 블로워(20)로 공급되도록 구성된다. 이에 따라 인클로저(10) 내부는 건조한 환경으로 조정될 수 있다.Furthermore, the second embodiment can be constructed using only the first valve 30. 4, the air supplied from the blower 20 and passed through the first valve 30 flows into the enclosure 10 without passing through the third valve 140, and then circulates in the enclosure 10. The air circulating inside the enclosure 10 is configured to be supplied again to the blower 20 through the dummy blocks 17 and 17 'and the second discharge line 160. Accordingly, the inside of the enclosure 10 can be adjusted to a dry environment.

이러한 구성은 상술한 제1 밸브(30)를 제어하는 제어방법만을 적용하되, 더미블록들(17) 중 어느 하나와 중심부 셀(13)의 온도를 비교하여 제어한 후, 다른 하나의 더미블록(17')과 중심부 셀(13)의 온도를 비교함으로써 더욱 안정적인 제어를 수행하도록 구성한다.
In this configuration, only the control method for controlling the first valve 30 described above is applied, and the temperature of one of the dummy blocks 17 is compared with the temperature of the central cell 13, 17 ') and the center cell (13) to perform more stable control.

상술한 제1 실시예에서 제어기(50)는 스택 운전 초기시 제1 밸브(30) 또는 제2 밸브(40)를 기설정된 시간 동안 개방한 후 제어를 시작할 수 있다. In the first embodiment described above, the controller 50 may start the control after opening the first valve 30 or the second valve 40 for a preset time at the start of the stack operation.

이는, 초기 제어시 모든 밸브들을 제어기(50)를 통해 개방하여 고온의 공기가 엔드 플레이트(15,15') 내부에 기설정된 시간 동안 공급되도록 마련함으로써, 스택 운전 초기에 스택의 온도상승으로 인한 밸브(30,40)의 빈번한 작동을 막을 수 있다.This is because in the initial control, all the valves are opened through the controller 50 so that hot air is supplied to the end plates 15 and 15 'for a predetermined time, (30, 40).

또한, 제2 실시예에서 제어기(50)는 스택 운전 초기시 제1 밸브(30) 또는 제3 밸브(140)를 기설정된 시간 동안 개방한 후 제어를 시작할 수 있다.Also, in the second embodiment, the controller 50 may start the control after opening the first valve 30 or the third valve 140 for a preset time at the start of the stack operation.

이 또한, 초기 제어시 모든 밸브들을 제어기(50)를 통해 개방하여 고온의 공기가 더미블록(17,17') 또는 인클로저(10) 내부에 기설정된 시간 동안 공급되도록 마련함으로써, 스택 운전 초기에 스택의 온도상승으로 인한 밸브(30,140)의 빈번한 작동을 막을 수 있다.
Also, in the initial control, all the valves are opened through the controller 50 so that hot air is supplied to the dummy blocks 17, 17 'or the enclosure 10 for a predetermined time, So that frequent operation of the valves 30 and 140 due to the temperature rise of the valves 30 and 140 can be prevented.

한편, 제1 실시예의 복수의 엔드 플레이트(15,15')는 내부 유로가 서펜타인 형상일 수 있다. 또한, 제2 실시예의 복수의 더미블록(17,17')는 내부 유로가 서펜타인 형상일 수 있다. 도 5와 같이 엔드 플레이트(15,15') 및 복수의 더미블록(17,17')의 내부 유로가 서펜타인 형상으로 형성됨으로써 공기가 열전달되는 면적이 증가하여 열 전달 효율이 증대되어 시스템의 효율을 극대화될 수 있다.
On the other hand, the plurality of end plates 15, 15 'of the first embodiment may have a shape in which the inner flow path is a serpentine shape. In addition, the plurality of dummy blocks 17 and 17 'of the second embodiment may have a shape in which the inner flow path is a serpentine shape. As shown in FIG. 5, since the internal flow paths of the end plates 15 and 15 'and the plurality of dummy blocks 17 and 17' are formed in a serpentine shape, the heat transfer area of the air is increased, Efficiency can be maximized.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 연료전지 스택의 온도제어장치는 고온의 공기를 외곽셀 인근에 공급함으로써 외곽셀의 전압강하를 저감할 수 있고, 셀의 홍수 현상에 따른 전극 열화를 방지할 수 있어 연료전지 차량의 내구성을 향상시킬 수 있다.The apparatus for controlling the temperature of the fuel cell stack having the above-described structure can reduce the voltage drop of the outer cells by supplying the hot air to the outer cells and prevent deterioration of the electrodes due to the flooding of the cells, The durability of the battery vehicle can be improved.

또한, 기존의 공기 블로워에서 나오는 고온의 공기를 활용한 것으로 별도의 장치를 추가하지 않아도 되고, 냉각된 공기는 다시 블로워로 공급되기 때문에 공기의 손실없이 기존의 공기 공급량을 유지할 수 있다.In addition, it utilizes the high temperature air from the existing air blower and does not need to add a separate device, and the cooled air is supplied to the blower again, so that the existing air supply amount can be maintained without loss of air.

이에 더해, 공기 블로워 냉각시 별도의 냉각수를 주입하지 않더라도 냉각이 가능하기 때문에 블로워 냉각 시스템의 패키지를 최소화하여 차량 공간 활용성을 높일 수 있다.In addition, since cooling can be performed without injecting additional cooling water during cooling of the air blower, the package of the blower cooling system can be minimized to improve the vehicle space usability.

또한, 스택 인클로저 내부에 고온의 공기가 주입되어 건조한 분위기가 조성됨으로써, 수분에 의한 부품의 부식과 전기 절연 저항 저하가 방지될 수 있다.In addition, high-temperature air is injected into the stack enclosure to form a dry atmosphere, so that corrosion of parts due to moisture and lowering of electrical insulation resistance can be prevented.

또한, 스택 인클로저 내부에 공기가 주입되어 순환되기 때문에 수소 유출시 수소를 공기로 희석시켜 수소 농도를 저감시킴으로써, 수소의 농도가 상승하여 폭발하는 현상으로부터 안전을 확보할 수 있다.
In addition, since air is injected into the stack enclosure and circulated, hydrogen is diluted with air to reduce the hydrogen concentration during the hydrogen outflow, thereby ensuring safety from the phenomenon that the hydrogen concentration rises and explodes.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

10 : 인클로저 13 : 셀
15 : 엔드 플레이트 17 : 더미블록
20 : 블로워 30 : 제1 밸브
40 : 제2 밸브 50 : 제어기
60 : 제1 배출라인 140 : 제3 밸브
160 : 제2 배출라인10: Enclosure 13: Cell
15: end plate 17: dummy block
20: blower 30: first valve
40: second valve 50: controller
60: first exhaust line 140: third valve
160: Second exhaust line

Claims (15)

연료전지 스택을 포함하는 인클로저 내부로 공기를 공급하는 블로워;
상기 인클로저와 블로워 사이에 마련되어, 상기 인클로저 내부로 공급되는 공기량을 조절하는 제1 밸브;
상기 연료전지 스택을 구성하는 중심부 셀의 온도 또는 외곽부의 온도에 따라 상기 제1 밸브의 개도를 제어하는 제어기; 및
상기 제1 밸브와 상기 연료전지 스택을 구성하는 상기 외곽부 사이에 마련되어, 상기 블로워에 의해 공급되는 공기 중 상기 외곽부 각각에 배출하는 공기의 비율을 조절하는 제2 밸브를 포함하는,
연료전지 스택의 온도제어장치.A blower for supplying air into the enclosure including the fuel cell stack;
A first valve disposed between the enclosure and the blower to adjust an amount of air supplied to the inside of the enclosure;
A controller for controlling the opening degree of the first valve according to the temperature of the central cell or the temperature of the outer periphery of the fuel cell stack; And
And a second valve provided between the first valve and the outer frame constituting the fuel cell stack to regulate a ratio of air discharged to each of the outer portions of the air supplied by the blower.
A device for controlling the temperature of a fuel cell stack. 제1항에 있어서,
상기 외곽부는 적층된 셀들 양단에 마련된 복수의 엔드 플레이트인,
연료전지 스택의 온도제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the outer frame is a plurality of end plates provided at both ends of the stacked cells,
A device for controlling the temperature of a fuel cell stack. 제2항에 있어서,
상기 제어기는 상기 중심부 셀의 온도가 상기 엔드 플레이트들 중 어느 하나의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 밸브의 개도를 증가시키는,
연료전지 스택의 온도제어장치.3. The method of claim 2,
The controller increases the opening of the first valve when the temperature of the central cell is higher than the temperature of any one of the end plates,
A device for controlling the temperature of a fuel cell stack. 제2항에 있어서,
상기 제2 밸브는 상기 제1 밸브와 엔드 플레이트들 사이에 마련되어, 상기 블로워에 의해 공급되는 공기 중 상기 엔드 플레이트들 각각에 배출하는 공기의 비율을 조절하는,
연료전지 스택의 온도제어장치.3. The method of claim 2,
Wherein the second valve is provided between the first valve and the end plates and adjusts a ratio of air discharged to each of the end plates among air supplied by the blower,
A device for controlling the temperature of a fuel cell stack. 제4항에 있어서,
상기 제어기는 상기 엔드 플레이트들 중 어느 하나의 온도가 다른 엔드 플레이트의 온도보다 낮은 경우, 상기 엔드 플레이트 측으로 공급되는 공기의 양을 조절하기 위해 개도를 증가시키는,
연료전지 스택 온도제어장치.5. The method of claim 4,
Wherein the controller increases the opening degree to adjust the amount of air supplied to the end plate side when the temperature of any one of the end plates is lower than the temperature of the other end plate,
Fuel cell stack temperature control device. 제2항에 있어서,
상기 엔드 플레이트와 블로워 사이에 연결되고, 상기 엔드 플레이트로부터 공기를 공급받아 상기 블로워로 배출하도록 마련된 제1 배출라인을 더 포함하는,
연료전지 스택 온도제어장치.3. The method of claim 2,
Further comprising a first discharge line connected between the end plate and the blower and adapted to receive air from the end plate and discharge the air to the blower,
Fuel cell stack temperature control device. 제1항에 있어서,
상기 외곽부는 연료전지 셀과 복수의 엔드 플레이트들 사이에 마련된 복수의 더미블록인,
연료전지 스택 온도제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the outer frame is a plurality of dummy blocks provided between the fuel cell and the plurality of end plates,
Fuel cell stack temperature control device. 제7항에 있어서,
상기 제어기는 상기 중심부 셀의 온도가 상기 더미블록들 중 어느 하나의 온도보다 높은 경우, 상기 제1 밸브의 개도를 증가시키는,
연료전지 스택 온도제어장치.8. The method of claim 7,
The controller increases the opening of the first valve when the temperature of the central cell is higher than the temperature of any one of the dummy blocks,
Fuel cell stack temperature control device. 제7항에 있어서,
상기 제2 밸브는 상기 제1 밸브와 더미블록들 사이에 마련되어, 상기 블로워에 의해 공급되는 공기 중 상기 더미블록들 각각에 배출하는 공기의 비율을 조절하는,
연료전지 스택 온도제어장치.8. The method of claim 7,
Wherein the second valve is provided between the first valve and the dummy blocks and adjusts a ratio of air discharged to each of the dummy blocks in the air supplied by the blower,
Fuel cell stack temperature control device. 제9항에 있어서,
상기 제어기는 상기 더미블록들 중 어느 하나의 온도가 다른 더미블록의 온도보다 낮은 경우, 상기 더미블록 측으로 공급되는 공기의 양을 조정하기 위해 상기 제2 밸브의 개도를 증가시키는,
연료전지 스택 온도제어장치.10. The method of claim 9,
Wherein the controller increases the opening degree of the second valve to adjust the amount of air supplied to the dummy block side when the temperature of any one of the dummy blocks is lower than the temperature of the other dummy block,
Fuel cell stack temperature control device. 제9항에 있어서,
상기 더미블록 또는 인클로저 중 어느 하나와 블로워 사이에 연결되고, 상기 더미블록들로부터 공기를 공급받아 상기 블로워로 공기를 배출하는 제2 배출라인을 더 포함하는,
연료전지 스택 온도제어장치.10. The method of claim 9,
Further comprising a second discharge line connected between any one of the dummy block or the enclosure and the blower and configured to receive air from the dummy blocks and to discharge air to the blower,
Fuel cell stack temperature control device. 제4항에 있어서,
상기 제어기는 스택 운전 초기 시 제1 밸브 또는 제2 밸브 중 적어도 하나를 기설정된 시간 동안 개방한 후 제어를 시작하는,
연료전지 스택 온도제어장치.5. The method of claim 4,
Wherein the controller starts at least one of the first valve or the second valve for a predetermined time after starting the stack operation,
Fuel cell stack temperature control device. 제9항에 있어서,
상기 제어기는 스택 운전 초기 시 제1 밸브 또는 제2 밸브 중 적어도 하나를 기설정된 시간 동안 개방한 후 제어를 시작하는,
연료전지 스택 온도제어장치.10. The method of claim 9,
Wherein the controller starts at least one of the first valve or the second valve for a predetermined time after starting the stack operation,
Fuel cell stack temperature control device. 제2항에 있어서,
상기 복수의 엔드 플레이트는 내부 유로가 서펜타인 형상인 것을 특징으로 하는,
연료전지 스택 온도제어장치.3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of end plates have a shape in which the inner flow path is a serpentine shape.
Fuel cell stack temperature control device. 제7항에 있어서,
상기 복수의 더미블록 중 어느 하나는 내부 유로가 서펜타인 형상인 것을 특징으로 하는,
연료전지 스택 온도제어장치.8. The method of claim 7,
Wherein one of the plurality of dummy blocks has a shape in which an inner flow path is a serpentine shape.
Fuel cell stack temperature control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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