KR101882375B1 - Cooling system for fuel cell using thermosiphon - Google Patents

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김민수
최은정
박진영
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서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a cooling system for a fuel cell. In particular, the cooling system is configured to cool a fuel cell by circulating a refrigerant in the fuel cell. According to the present invention, the cooling system for a fuel cell comprises: a first three-way valve which includes a 1A connector, a 1B connector, and a 1C connector, wherein the 1A connector is connected to a refrigerant discharging side of the fuel cell; a second three-way valve which includes a 2A connector, a 2B connector, and a 2C connector, wherein the 2A connector is connected to a refrigerant introducing side of the fuel cell; a first radiator which is disposed on a first connection passage connecting the 1B connector and the 2B connector, and is placed higher than the fuel cell; a second radiator which is disposed on a second connection passage connecting the 1C connector and the 2C connector; a pump which is disposed on the second connection passage; and a control device which controls the first three-way valve and the second three-way valve so that the refrigerant passes through at least one of the first connection passage and the second connection passage.

Description

써모사이폰을 이용하는 연료전지 냉각시스템 {COOLING SYSTEM FOR FUEL CELL USING THERMOSIPHON}[0001] COOLING SYSTEM FOR FUEL CELL USING THERMOSIPHON [0002]

본 발명은 연료전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 냉각시스템 에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell, and more particularly, to a fuel cell cooling system.

연료전지는 수소를 포함하는 연료를 산소와 반응시켜서 전기를 생산하고 부산물로 물을 배출하는 장치로서, 일반적으로 연료로 메탄올, 에탄올 또는 천연가스 등이 사용된다.BACKGROUND ART A fuel cell is a device for producing electricity by reacting a fuel containing hydrogen with oxygen and discharging water as a by-product. Generally, methanol, ethanol, natural gas or the like is used as the fuel.

이러한 연료전지는 사용하는 전해질의 종류에 따라 150 내지 200℃ 부근에서 작동하는 인산형 연료전지, 600 내지 700℃의 고온에서 작동하는 용융탄산염 연료전지, 1000℃ 이상의 초고온에서 작동하는 고체 산화물형 연료전지, 상온 내지 100℃ 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다.Such a fuel cell may be a phosphoric acid fuel cell operating at about 150 to 200 DEG C, a molten carbonate fuel cell operating at a high temperature of 600 to 700 DEG C, a solid oxide fuel cell operating at an ultra-high temperature of 1000 DEG C or higher depending on the type of electrolyte used, , A polymer electrolyte type and an alkaline type fuel cell which operate at room temperature to 100 캜 or lower.

고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC)는, 다른 연료전지에 비하여 출력 특성이 탁월하고 작동 온도가 낮을 뿐더러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지고 있으며, 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등을 개질하여 만들어진 수소를 연료로 사용하여 자동차와 같은 이동형 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용범위가 넓은 장점을 가지고 있다.PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) is superior to other fuel cells in terms of output characteristics, low operating temperature, fast start-up and response characteristics, and can be modified by methanol, ethanol or natural gas Using the hydrogen as a fuel, it has wide range of applications such as mobile power sources such as automobiles, distributed power sources such as houses and public buildings, and small power sources such as those for electronic devices.

연료전지는 전기를 실질적으로 발생시키는 스택을 구비하는데, 스택은 전극-전해질 합성체와 바이폴라 플레이트로 이루어진 단위 셀이 복수 개 적층된 구조를 갖는다. 전극-전해질 합성체는 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극(연료극)과 캐소드 전극(공기극)이 부착된 구조로 이루어진다. 그리고 바이폴라 프레링트는 연료전지의 반응에 필요한 수소 가스가 공급되는 통로의 역할과 각 전극-전해질 합성체의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체 역할을 동시에 수행한다. 따라서, 바이폴라 플레이트에 의해 애노드 전극 전극에는 수소 가스가 공급되고, 캐소드 전극에는 산소가 공급된다. 이 과정에서 애노드 전극에서는 수소 가스의 전기 화학적인 산화반응이 일어나고, 캐소드 전극에서는 산소의 전기 화학적인 환원반응이 일어나며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 열 그리고 물이 발생한다.The fuel cell has a stack which substantially generates electricity, and the stack has a structure in which a plurality of unit cells each composed of an electrode-electrolyte composite and a bipolar plate are stacked. The electrode-electrolyte composite has a structure in which an anode electrode (anode) and a cathode electrode (cathode) are attached with an electrolyte membrane therebetween. The bipolar flare also serves as a passage through which hydrogen gas necessary for the reaction of the fuel cell is supplied and as a conductor for connecting the anode electrode and the cathode electrode of each electrode-electrolyte composite in series. Therefore, hydrogen gas is supplied to the anode electrode electrode by the bipolar plate, and oxygen is supplied to the cathode electrode. In this process, an electrochemical oxidation reaction of hydrogen gas occurs at the anode electrode, and an electrochemical reduction reaction of oxygen occurs at the cathode electrode. Electricity, heat and water are generated due to the movement of generated electrons.

이러한 연료전지는 스택을 항상 적정 온도로 관리해야만 전해질막의 안정성을 보장할 수 있고, 성능 저하를 미연에 방지할 수 있다.In such a fuel cell, the stability of the electrolyte membrane can be ensured only if the stack is always maintained at an appropriate temperature, and performance deterioration can be prevented in advance.

연료전지의 냉각 기술과 관련된 선행기술로서, 공개특허 제10-2008-0105768호에는 냉각수 펌프와, 연료전지를 통과한 냉각수를 방열시키는 라디에이터를 포함하는 스택 냉각부와, 냉매를 압축, 냉각, 팽창 및 증발시키는 압축기와, 가스 냉각기와, 팽창밸브와, 증발기를 포함하는 공기조화용 냉각부를 포함하는 연료전지 냉각장치가 개시되어 있다. 하지만, 이러한 방식의 연료전지 냉각장치는 냉각 운전 중 펌프가 계속 작동해야 하기 때문에 효율이 낮다는 문제가 있다.As a prior art related to the cooling technology of a fuel cell, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-2008-0105768 discloses a stack cooling apparatus including a cooling water pump, a stack cooling unit including a radiator for radiating cooling water that has passed through the fuel cell, And a cooling unit for air conditioning including an evaporator, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator. However, this type of fuel cell cooling apparatus has a problem that efficiency is low because the pump must continue to operate during the cooling operation.

대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2008-0105768 "연료전지 스택 냉각 장치" (2008.12.04.)Korean Patent Application Publication No. 10-2008-0105768 entitled "Fuel Cell Stack Cooling Apparatus" (December 4, 2008)

본 발명의 목적은 효율이 향상된 연료전지 냉각 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a fuel cell cooling apparatus with improved efficiency.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 연료전지에 냉매를 순환시켜서 상기 연료전지를 냉각하는 냉각 시스템에 있어서, 제1A 연결구, 제1B 연결구 및 제1C 연결구를 구비하고, 상기 제1A 연결구가 상기 연료전지의 냉매 배출 측에 연결되는 제1 삼방밸브; 제1A 연결구, 제2A 연결구 및 제3A 연결구를 구비하고, 상기 제1A 연결구가 상기 연료전지의 냉매 배출 측에 연결되는 제1 삼방밸브; 제1B 연결구, 제2B 연결구 및 제3B 연결구를 구비하고, 상기 제1B 연결구가 상기 연료전지의 냉매 유입 측에 연결되는 제2 삼방밸브; 상기 제2A 연결구와 상기 제2B 연결구를 연결하는 제1 연결 유로 상에 배치되고 상기 연료전지보다 높게 위치하는 제1 방열기; 상기 제3A 연결구와 상기 제3B 연결구를 연결하는 제2 연결 유로 상에 배치되는 제2 방열기; 상기 제2 연결 유로 상에 배치되는 펌프; 및 상기 냉매가 상기 제1 연결 유로와 상기 제2 연결 유로 중 어느 하나의 연결 유로를 통과하도록 상기 제1 삼방밸브와 상기 제2 삼방밸브를 제어하는 제어기를 포함하는 연료전지 냉각시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cooling system for cooling a fuel cell by circulating a coolant through a fuel cell, the cooling system comprising: a first A connector, a first B connector, and a first C connector A first three-way valve in which the first A connection port is connected to a refrigerant discharge side of the fuel cell; A first three-way valve having a first A connector, a second A connector, and a third A connector, the first A connector being connected to a refrigerant discharge side of the fuel cell; A second three-way valve having a first B connector, a second B connector and a third B connector, the first B connector being connected to a coolant inflow side of the fuel cell; A first radiator disposed on a first connection passage connecting the second A connection port and the second B connection port and positioned higher than the fuel cell; A second radiator disposed on a second connection passage connecting the third 3A connection port and the third B connection port; A pump disposed on the second connection passage; And a controller for controlling the first three-way valve and the second three-way valve such that the refrigerant passes through one of the first connection passage and the second connection passage.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 연료전지에 냉매를 순환시켜서 상기 연료전지를 냉각하는 냉각 시스템에 있어서, 상기 연료전지보다 높게 위치하는 방열기; 상기 연료전지의 냉매 배출 측과 상기 방열기의 입구 측을 연결하는 냉매 배출 유로; 제1 연결구, 제2 연결구 및 제3 연결구를 구비하고 상기 방열기보다 하류 측에 위치하는 삼방밸브; 상기 방열기의 출구 측과 상기 제1 연결구를 연결하는 연결 유로; 상기 제2 연결구와 상기 연료전지의 냉매 유입 측을 연결한 냉매 유입 유로; 상기 제3 연결구와 상기 냉매 유입 유로를 연결하는 바이패스 유로; 상기 바이패스 유로 상에 배치되어서 상기 냉매를 상기 연료전지 쪽으로 이동시키는 펌프; 및 상기 냉매가 상기 제2 연결구와 상기 제3 연결구 중 어느 하나의 연결구를 통해 배출되도록 상기 삼방밸브를 제어하는 제어기를 포함하는 연료전지 냉각시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cooling system for cooling a fuel cell by circulating a coolant in a fuel cell, the cooling system comprising: a radiator positioned higher than the fuel cell; A refrigerant discharge passage connecting the refrigerant discharge side of the fuel cell and the inlet side of the radiator; A three-way valve having a first connection port, a second connection port, and a third connection port and positioned downstream of the radiator; A connection channel connecting the outlet of the radiator to the first connector; A refrigerant inflow path connecting the second connection port and a refrigerant inflow side of the fuel cell; A bypass passage connecting the third connection port and the refrigerant inflow passage; A pump disposed on the bypass flow path to move the refrigerant toward the fuel cell; And a controller for controlling the three-way valve so that the refrigerant is discharged through one of the second connection port and the third connection port.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 연료전지에 냉매를 순환시켜서 상기 연료전지를 냉각하는 냉각시스템에 있어서, 상기 연료전지로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 유로; 상기 냉매 배출 유로로부터 분기되어 각각 연장되는 제1 연결 유로 및 제2 연결 유로; 상기 제1 연결 유로 상에 배치되고 상기 연료전지보다 높게 위치하는 제1 방열기; 상기 제1 연결 유로 상에서 상기 제1 방열기보다 상류에 위치하여 상기 냉매의 유량을 조절하는 제1 조절 밸브; 상기 제1 연결 유로 상에 상기 제1 방열기보다 하류에 위치하는 삼방밸브; 상기 삼방밸브와 상기 제2 연결 유로를 연결하는 바이패스 유로; 상기 제1 연결 유로 상에서 상기 삼방밸브보다 하류에 위치하는 제1 개폐 밸브; 상기 제2 연결 유로 상에 배치되는 제2 방열기; 상기 제2 연결 유로 상에서 상기 제2 방열기보다 상류에 위치하고 상기 냉매의 유량을 조절하는 제2 조절 밸브; 상기 제2 연결 유로 상에 상기 제2 방열기보다 하류에 위치하는 펌프; 상기 제2 연결 유로 상에 사이 펌프보다 하류에 위치하는 제2 개폐 밸브; 상기 연료전지의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 온도센서로부터 측정된 연료전지의 온도 데이터를 이용하여 상기 삼방밸브, 상기 두 방열기, 상기 두 조절 밸브, 상기 개폐 밸브 및 상기 펌프의 작동을 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 바이패스 유로와 상기 제2 연결 유로가 연결되는 지점은 상기 제2 조절 밸브와 상기 제2 방열기의 사이에 위치하는 연료전지의 냉각시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cooling system for cooling a fuel cell by circulating a coolant through a fuel cell, the coolant system comprising: a coolant discharge passage through which the coolant is discharged from the fuel cell; A first connection passage and a second connection passage branched from the refrigerant discharge passage and extending from the refrigerant discharge passage; A first radiator disposed on the first connection passage and positioned higher than the fuel cell; A first control valve located upstream of the first radiator on the first connection passage to regulate a flow rate of the refrigerant; A three-way valve located on the first connection passage downstream of the first radiator; A bypass passage connecting the three-way valve and the second connection passage; A first open / close valve located on the first connection passage downstream of the three-way valve; A second radiator disposed on the second connection passage; A second control valve located upstream of the second radiator on the second connection passage and controlling a flow rate of the refrigerant; A pump positioned on the second connection passage downstream of the second radiator; A second on-off valve located on the second connecting passage downstream of the throttle pump; A temperature sensor for measuring the temperature of the fuel cell; And a controller for controlling operation of the three-way valve, the two radiators, the two control valves, the on-off valves, and the pump using the temperature data of the fuel cell measured by the temperature sensor, And the point where the two connecting flow paths are connected is located between the second control valve and the second radiator.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 연료전지의 온도를 측정하여 연료전지가 적절 운전 온도 범위에 있는 경우, 펌프의 작동이 필요없는 써모사이폰 냉각 모드로 냉매를 순환시켜서 연료전지를 냉각시키고, 연료전지의 온도가 상승하여 적절 운전 온도 범위를 벗어나는 경우에만 강제 대류 비등 냉각 모드로 냉매를 순환시켜서 연료전지를 냉각시키므로, 냉각 시스템의 전체 효율이 향상된다.According to the present invention, all of the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, when the temperature of the fuel cell is measured and the fuel cell is in an appropriate operating temperature range, the fuel cell is cooled by circulating the refrigerant in a thermosyphon cooling mode in which the operation of the pump is not required, So that the fuel cell is cooled by circulating the refrigerant in the forced convection boiling cooling mode only when the temperature is outside the appropriate operating temperature range, thereby improving the overall efficiency of the cooling system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연료전지 냉각시스템의 볼록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 연료전지 냉각시스템의 블록도이다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 연료전지 냉각시스템을 이용한 연료전지의 냉각방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템의 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시된 연료전지 냉각시스템의 블록도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 연료전지 냉각시스템을 이용한 연료전지의 냉각방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 도 8의 제4 냉각 모드 운전을 설명하는 냉각시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a fuel cell cooling system according to an embodiment of the present invention.
2 is a convex view of the fuel cell cooling system shown in Fig.
3 is a configuration diagram of a fuel cell cooling system according to another embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of the fuel cell cooling system shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a cooling method of a fuel cell using the fuel cell cooling system shown in FIGS. 1 to 4. FIG.
6 is a configuration diagram of a fuel cell cooling system according to another embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of the fuel cell cooling system shown in Fig.
FIG. 8 is a flowchart showing a cooling method of a fuel cell using the fuel cell cooling system shown in FIGS. 6 and 7. FIG.
9 is a configuration diagram of a cooling system for explaining the fourth cooling mode operation in Fig.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템의 구성도가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 2에는 블록도가 도시되어 있다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템(100)은 냉각 대상인 연료전지(C)에 냉매를 순환시켜서 연료전지(C)를 냉각하는 시스템으로서, 연료전지(C)의 냉매 배출 측에 연결되는 제1 삼방밸브(130)와, 연료전지(C)의 냉매 유입 측에 연결되는 제2 삼방밸브(140)와, 제1 삼방밸브(130)와 제2 삼방밸브(140)를 연결하는 제1 연결 유로(113) 상에 배치되는 제1 방열기(120)와, 제1 삼방밸브(130)와 제2 삼방밸브(140)를 연결하는 제2 연결 유로(191) 상에 배치되는 제2 방열기(160)와, 제2 연결 유로(191) 상에 배치되는 펌프(170)와, 제2 연결 유로(191) 상에 배치되는 수액기(180)와, 연료전지(C)의 온도를 측정하는 온도센서(197)와, 온도센서(197)로부터 측정된 연료전지(C)의 온도 데이터를 이용하여 두 삼방밸브(130, 140), 두 방열기(120, 160) 및 펌프(170)의 작동을 제어하는 제어기(195)를 포함한다. 두 삼방밸브(130, 140)와 제1 방열기(120)에 의해 써모사이폰 냉각부(110)가 구성되며, 두 삼방밸브(130, 140), 제2 방열기(160), 펌프(170) 및 수액기(180)에 의해 강제 대류 비등 냉각부(150)가 구성된다. 이하, 연료전지 냉각시스템(100)의 각 구성을 구체적으로 설명한다.FIG. 1 is a schematic view of a fuel cell cooling system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram thereof. Referring to FIGS. 1 and 2, a fuel cell cooling system 100 according to an embodiment of the present invention is a system for cooling a fuel cell C by circulating a coolant to a fuel cell C to be cooled, A first three-way valve 130 connected to the refrigerant discharge side of the fuel cell C, a second three-way valve 140 connected to the refrigerant inflow side of the fuel cell C, A first radiator 120 disposed on a first connection channel 113 connecting the three-way valve 140 and a second connection channel 120 connecting the first three-way valve 130 and the second three- A pump 170 disposed on the second connection passage 191; a receiver 180 disposed on the second connection passage 191; a second radiator 160 disposed on the second connection passage 191; A temperature sensor 197 for measuring the temperature of the battery C and two three-way valves 130 and 140 and two radiators 120 and 160 using the temperature data of the fuel cell C measured from the temperature sensor 197 And the operation of the pump 170 And a controller 195 for controlling the control unit. A thermosyphon cooling unit 110 is constructed by two three-way valves 130 and 140 and a first radiator 120. Two three-way valves 130 and 140, a second radiator 160, a pump 170, The forced convection boiling cooling section 150 is constituted by the receiver 180. Hereinafter, each configuration of the fuel cell cooling system 100 will be described in detail.

제1 삼방밸브(130)는 제1A 연결구(131)와, 제2A 연결구(132)와 제3A 연결구(133)를 구비한다. 제1A 연결구(131)는 연료전지(C)로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 유로(111)의 하류측에 연결되고, 제2A 연결구(132)는 제1 연결 유로(113)의 상류측에 연결되며, 제3A 연결구(133)는 제2 연결 유로(191)의 상류측에 연결된다. 제1 삼방밸브(130)는 제어기(195)에 의해 그 작동이 제어되어서, 제1A 연결구(131)와 제2A 연결구(132)를 연결시켜서 냉매 배출 유로(111)를 통해 유입된 냉매를 제1 연결 유로(113)로 흐르게 하거나, 제1A 연결구(131)와 제3A 연결구(133)를 연결시켜서 냉매 배출 유로(111)를 통해 유입된 냉매를 제2 연결 유로(191)로 흐르게 한다.The first three-way valve 130 includes a first A-connection 131, a second A-connection 132, and a third A-connection 133. The first A connection port 131 is connected to the downstream side of the refrigerant discharge flow path 111 through which the refrigerant is discharged from the fuel cell C and the A A connection port 132 is connected to the upstream side of the first connection flow path 113 And the third 3A connection port 133 is connected to the upstream side of the second connection flow path 191. The operation of the first three-way valve 130 is controlled by the controller 195 so that the refrigerant flowing through the refrigerant discharge flow path 111 is connected to the first A- And the refrigerant flowing through the refrigerant discharge flow path 111 flows into the second connection flow path 191 by connecting the first A connection port 131 and the 3A connection port 133 to each other.

제2 삼방밸브(140)는 제1B 연결구(141)와, 제2B 연결구(142)와 제3B 연결구(143)를 구비한다. 제1B 연결구(141)는 연료전지(C)로 냉매가 유입되는 냉매 유입 유로(115)의 상류 측에 연결되고, 제2B 연결구(142)는 제1 연결 유로(113)의 하류 측에 연결되며, 제3B 연결구(143)는 제2 연결 유로(191)의 하류 측에 연결된다. 제2 삼방밸브(140)는 제어기(195)에 의해 그 작동이 제어되어서, 제1B 연결구(141)와 제2B 연결구(142)를 연결시켜서 제1 연결 유로(113)를 통해 유입되는 냉매를 냉매 유입 유로(115)로 흐르게 하거나, 제1B 연결구(141)와 제3B 연결구(143)를 연결시켜서 제2 연결 유로(191)를 통해 유입되는 냉매를 냉매 유입 유로(115)로 흐르게 한다.The second three-way valve 140 has a first B connector 141, a second B connector 142 and a third B connector 143. The first B connecting port 141 is connected to the upstream side of the refrigerant inflow passage 115 through which the refrigerant flows into the fuel cell C and the second B connecting port 142 is connected to the downstream side of the first connecting flow path 113 And the third B connecting port 143 is connected to the downstream side of the second connection flow path 191. The operation of the second three-way valve 140 is controlled by the controller 195 so that the first B connection port 141 and the second B connection port 142 are connected to connect the refrigerant flowing through the first connection flow path 113 to the refrigerant The refrigerant flowing into the refrigerant inflow passage 115 flows through the second connection passage 191 by connecting the first B connector 141 and the third B connector 143 with each other.

제1 방열기(120)는 제1 삼방밸브(130)의 제2A 연결구(132)와 제2 삼방밸브(140)의 제2B 연결구(142)를 연결하는 제1 연결 유로(113) 상에 배치되고, 냉각 대상인 연료전지(C)보다 높게 위치한다. 제1 방열기(120)는 제어기(195)에 의해 그 작동이 제어되는데, 구체적으로는 제1 방열기(120)에 구비되는 방열 팬의 작동이 제어기(195)에 의해 제어된다. 제1 방열기(120)가 연료전지(C)보다 높게 위치함으로써, 냉매가 제1 방열기(120)에 의한 써모사이폰(thermosiphon) 냉각 운전이 가능하게 된다. 써모사이폰 냉각 운전 시, 냉매는 도 1에서 우측 파선의 화살표로 표시된 바와 같이, 냉매 배출 유로(111), 제1 연결 유로(113) 및 냉매 유입 유로(115)에 의해 형성되는 제1 냉매 순환로를 통해 순환하면서, 제1 삼방밸브(130), 제1 방열기(120) 및 제2 삼방밸브(140)를 차례대로 거치게 된다.The first radiator 120 is disposed on the first connection passage 113 connecting the second A connection port 132 of the first three-way valve 130 and the second B connection port 142 of the second three-way valve 140 , And is positioned higher than the fuel cell (C) to be cooled. The operation of the first radiator 120 is controlled by the controller 195, specifically, the operation of the radiator fan provided in the first radiator 120 is controlled by the controller 195. The first radiator 120 is positioned higher than the fuel cell C so that the thermosiphon cooling operation of the refrigerant by the first radiator 120 becomes possible. 1, the refrigerant flows through the first refrigerant circulation passage 111 formed by the refrigerant discharge passage 111, the first connection passage 113 and the refrigerant inflow passage 115, The first three-way valve 130, the first radiator 120, and the second three-way valve 140 in this order.

제2 방열기(160)는 제1 삼방밸브(130)의 제3A 연결구(133)와 제2 삼방밸브(140)의 제3B 연결구(143)를 연결하는 제2 연결 유로(191) 상에 배치된다. 제2 방열기(160)는 제어기(195)에 의해 그 작동이 제어되는데, 구체적으로는 제2 방열기(160)에 구비되는 방열 팬의 작동이 제어기(195)에 의해 제어된다.The second radiator 160 is disposed on the second connection passage 191 connecting the third connection port 133 of the first three-way valve 130 and the third connection port 143 of the second three-way valve 140 . The operation of the second radiator 160 is controlled by the controller 195. Specifically, the operation of the radiator fan provided in the second radiator 160 is controlled by the controller 195. [

펌프(170)는 제2 연결 유로(191) 상에서 제2 방열기(160)보다 하류에 위치하여 냉매를 제2 삼방밸브(140) 쪽으로 이동시킨다.The pump 170 is located on the second connection passage 191 downstream of the second radiator 160 to move the refrigerant toward the second three-way valve 140.

수액기(180)는 제2 연결 유로(191) 상에서 제2 방열기(160)와 펌프(150)의 사이에 위치한다.The receiver 180 is positioned between the second radiator 160 and the pump 150 on the second connection channel 191.

제2 방열기(160), 펌프(170) 및 수액기(180)에 의해 강제 대류 비등 냉각 운전이 가능하게 된다. 강제 대류 비등 냉각 운전 시, 냉매는 도 1에서 좌측 파선의 화살표로 표시된 바와 같이, 냉매 배출 유로(111), 제2 연결 유로(113) 및 냉매 배출 유로(115)에 의해 형성되는 제2 냉매 순환로를 통해 순환하면서, 제1 삼방밸브(130), 제2 방열기(160), 수액기(180), 펌프(170) 및 제2 삼방밸브(140)를 차례대로 거치게 된다. 냉매는 연료전지(C)에서 발생하는 열로 인해 비등이 일어나고, 이상(two-phase) 상태로 연료전지(C)에서 배출되고 제2 방열기(160)로 유입되거 제2 방열기(160)에서 액체 상태로 상변화 후 수액기로 유입된다. The second radiator 160, the pump 170, and the receiver 180 enable the forced convection boiling cooling operation. In the forced convection boiling cooling operation, the refrigerant is circulated through the second refrigerant circulation passage 111 formed by the refrigerant discharge flow passage 111, the second connection flow passage 113 and the refrigerant discharge flow passage 115, The first radiator 130, the second radiator 160, the receiver 180, the pump 170, and the second three-way valve 140 in this order. The coolant is boiled due to the heat generated in the fuel cell C and is discharged from the fuel cell C in a two-phase state and flows into the second radiator 160. In the second radiator 160, And then flows into the receiver.

온도센서(197)는 연료전지(C)의 온도를 측정하고, 측정된 온도 데이터를 제어기(195)로 전송한다. 본 실시예에서는 온도센서(197)가 연료전지(C)의 스택 내부 온도를 측정하는 열전대인 것으로 설명하며, 등록특허 제10-12583022호에 기재되는 방식으로 연료전지(C)의 내부 온도가 측정될 수 있다.The temperature sensor 197 measures the temperature of the fuel cell C and transmits the measured temperature data to the controller 195. [ In the present embodiment, it is described that the temperature sensor 197 is a thermocouple measuring the temperature inside the stack of the fuel cell C, and the internal temperature of the fuel cell C is measured by the method described in Japanese Patent No. 10-12583022 .

제어기(195)는 온도센서(197)로부터 측정되는 연료전지(C)의 온도 데이터를 이용하여, 두 삼방밸브(130, 140), 두 방열기(120, 160)와 펌프(170)의 작동을 제어하여, 써모사이폰 냉각 운전과 강제 대류 비등 냉각 운전 중 어느 하나를 선택적으로 수행하게 된다.The controller 195 controls the operation of the two three-way valves 130 and 140, the two radiators 120 and 160 and the pump 170 using the temperature data of the fuel cell C measured from the temperature sensor 197 So that either the thermosyphon cooling operation or the forced convection boiling cooling operation is selectively performed.

구체적으로, 온도센서(197)로부터 측정되는 연료전지(C)의 온도가 적절 운전 온도를 유지하는 경우 써모사이폰 냉각 운전이 수행되도록, 제1 삼방밸브(130)에서 제1A 연결구(131)와 제2A 연결구(132)를 연결시키고, 제2 삼방밸브(140)에서 제1B 연결구(141)와 제2B 연결구(142)를 연결시키며, 제1 방열기(120)의 방열 팬을 작동시킨다. 아울러, 제2 방열기(160)의 방열 팬 및 펌프(170)는 작동시키지 않는다.More specifically, when the temperature of the fuel cell C measured by the temperature sensor 197 is maintained at a proper operating temperature, the first three-way valve 130 is connected to the first A- The first and second B-connection ports 141 and 142 are connected to each other by the second three-way valve 140 and the heat radiating fan of the first radiator 120 is operated. In addition, the heat radiating fan and the pump 170 of the second radiator 160 are not operated.

만일, 연료전지(C)가 적절 운전 온도보다 높은 경우 강제 대류 비등 냉각 운전이 수행되도록, 제1 삼방밸브(130)에서 제1A 연결구(131)와 제3A 연결구(133)를 연결시키고, 제2 삼방밸브(140)에서 제1B 연결구(141)와 제3B 연결구(143)를 연결시키며, 제2 방열기(160)의 방열 팬 및 펌프(170)를 작동시킨다. 아울러, 제1 방열기(120)의 방열 팬은 작동시키지 않는다.The first A / C connector 131 and the A / A connector 133 are connected by the first three-way valve 130 so that the forced convection boiling cooling operation is performed when the fuel cell C is higher than the proper operating temperature, The three-way valve 140 connects the first B connector 141 and the third B connector 143 to operate the heat radiating fan and the pump 170 of the second radiator 160. In addition, the heat radiating fan of the first radiator 120 is not operated.

도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템의 구성도가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 4에는 이의 블록도가 도시되어 있다. 도 3과 도 4를를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템(200)은 냉각 대상인 연료전지(C)에 냉매를 순환시켜서 연료전지(C)를 냉각하는 시스템으로서, 연료전지(C)를 냉매가 순환하도록 연장되는 주 냉매 순환 유로(210)와, 주 냉매 순환 유로(210) 상에 냉각 대상인 연료전지(C)보다 높게 위치하는 방열기(220)와, 방열기(220)보다 하류에 위치하면서 주 냉매 순환 유로(210)와 연결되는 냉매 바이패스 유로(290)와, 주 냉매 순환 유로(210)와 냉매 바이패스 유로(290)의 연결부에 위치하는 삼방밸브(230)와, 냉매 바이패스 유로(290) 상에 배치되는 펌프(270)와, 냉매 바이패스 유로(290) 상에 배치되는 수액기(280)와, 연료전지(C)의 온도를 측정하는 온도센서(197)와, 온도센서(197)에서 측정된 연료전지(C)의 온도 데이터를 이용하여 삼방밸브(230), 방열기(220) 및 펌프(270)의 작동을 제어하는 제어기(295)를 포함한다. 제어기(295)에 의해 냉매가 냉매 바이패스 유로(290)를 거치지 않고 주 냉매 순환 유로(210)를 통해 순환하도록 제어되는 경우 써모사이폰 냉각 운전이 수행되고, 제어기(295)에 의해 냉매가 냉매 바이패스 유로(290)를 거치도록 제어되는 경우 강제 대류 비등 냉각 운전이 수행된다. 이하, 연료전지 냉각시스템(100)의 각 구성을 구체적으로 설명한다.FIG. 3 is a schematic diagram of a fuel cell cooling system according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram thereof. 3 and 4, a fuel cell cooling system 200 according to another embodiment of the present invention is a system for cooling a fuel cell C by circulating a coolant to a fuel cell C to be cooled, A radiator 220 positioned above the fuel cell C to be cooled on the main coolant circulation channel 210 and a radiator 220 disposed on the main coolant circulation channel 210. The main coolant circulation channel 210 extends to circulate the coolant C, A refrigerant bypass passage 290 connected to the main refrigerant circulation passage 210 at a downstream side and a three-way valve 230 located at a connection portion between the main refrigerant circulation passage 210 and the refrigerant bypass passage 290, A pump 270 disposed on the refrigerant bypass passage 290, a receiver 280 disposed on the refrigerant bypass passage 290, a temperature sensor 197 for measuring the temperature of the fuel cell C, And the temperature data of the fuel cell C measured by the temperature sensor 197, the three-way valve 230, the radiator 220 And a controller 295 for controlling the operation of the pump 270. When the controller 295 controls the refrigerant to circulate through the main refrigerant circulation channel 210 without passing through the refrigerant bypass passage 290, the thermosyphon cooling operation is performed, and the controller 295 controls the refrigerant When it is controlled to pass through the bypass passage 290, forced convection boiling cooling operation is performed. Hereinafter, each configuration of the fuel cell cooling system 100 will be described in detail.

주 냉매 순환 유로(210)는 연료전지(C)를 냉매가 순환 이동하도록 연장된다. 주 냉매 순환 유로(210) 상에 냉매 이동방향을 따라서 방열기(220)와 삼방밸브(230)가 차례대로 배치된다. 주 냉매 순환 유로(210)는 연료전지(C)의 냉매 출구 측과 방열기(220)의 냉매 입구 측을 연결하는 냉매 배출 유로(211)와, 방열기(220)의 냉매 출구 측과 삼방밸브(230)를 연결하는 연결 유로(212)와, 삼방밸브(230)와 연료전지(C)의 냉매 유입 측을 연결하는 냉매 유입 유로(213)를 구비한다.The main refrigerant circulation flow path 210 is extended so that the refrigerant circulates through the fuel cell C. A heat radiator 220 and a three-way valve 230 are disposed in order on the main refrigerant circulation channel 210 along the refrigerant moving direction. The main refrigerant circulation flow path 210 includes a refrigerant discharge flow path 211 connecting the refrigerant outlet side of the fuel cell C and the refrigerant inlet side of the radiator 220 and a refrigerant outlet side of the radiator 220 and a three- And a coolant inflow passage 213 for connecting the three-way valve 230 and the coolant inflow side of the fuel cell C to each other.

방열기(220)는 주 냉매 순환 유로(210) 상에 배치되며 냉각 대상인 연료전지(C)보다 높게 위치한다. 방열기(220)의 작동은 제어기(295)에 의해 제어되는데, 구체적으로는 방열기(220)에 구비되는 방열 팬의 작동이 제어기(295)에 의해 제어된다.The radiator 220 is disposed on the main refrigerant circulation channel 210 and is positioned higher than the fuel cell C to be cooled. The operation of the radiator 220 is controlled by the controller 295, specifically, the operation of the radiator fan provided in the radiator 220 is controlled by the controller 295.

바이패스 유로(290)는 방열기(220)보다 하류에 위치하며 주 냉매 순환 유로(210)로부터 분기된 후 주 냉매 순환 유로(210)에 합류하도록 연장된다. 바이패스 유로(290) 상에 수액기(280)와 펌프(270)가 냉매의 흐름 방향을 따라서 차례대로 배치된다. 바이패스 유로(290)가 주 냉매 순환 유로(210)로부터 분기되는 지점에는 삼방밸브(230)가 위치한다.The bypass flow passage 290 is located downstream of the radiator 220 and extends from the main refrigerant circulation flow passage 210 to join the main refrigerant circulation flow passage 210. The receiver 280 and the pump 270 are arranged on the bypass flow path 290 in order along the flow direction of the refrigerant. A three-way valve 230 is located at a point where the bypass flow passage 290 branches from the main refrigerant circulation flow passage 210.

삼방밸브(230)는 냉매 바이패스 유로(290)가 주 냉매 순환 유로(210)로부터 분기되는 지점에 위치하여 주 냉매 순환 유로(210)와 냉매 바이패스 유로(290)를 연결한다. 삼방밸브(230)는 연결 유로(212)의 하류 측과 연결되는 제1 연결구(231)와, 냉매 유입 유로(213)의 상류 측과 연결되는 제2 연결구(232)와, 배이패스 유로(290)의 상류 측과 연결되는 제3 연결구(233)를 구비한다. 삼방밸브(230)는 제어기(295)에 의해 그 작동이 제어되어서, 제1 연결구(231)를 제2 연결구(232)와 제3 연결구(233) 중 어느 하나와 선택적으로 연결시켜서 냉매의 흐름 방향을 제어한다.The three-way valve 230 is located at a position where the refrigerant bypass passage 290 branches from the main refrigerant circulation passage 210 and connects the main refrigerant circulation passage 210 and the refrigerant bypass passage 290. Way valve 230 includes a first connection port 231 connected to the downstream side of the connection flow path 212, a second connection port 232 connected to the upstream side of the refrigerant inflow path 213, And a third connection port 233 connected to an upstream side of the second connection port 233. The operation of the three-way valve 230 is controlled by the controller 295 so that the first connection port 231 is selectively connected to either the second connection port 232 or the third connection port 233, .

펌프(270)는 바이패스 유로(290) 상에 배치되어서 냉매를 냉매 유입 유로(213)로 이동시켜서 연료전지(C)로 유입시킨다.The pump 270 is disposed on the bypass flow path 290 to move the refrigerant to the refrigerant inflow path 213 and to introduce the refrigerant into the fuel cell C. [

수액기(280)는 바이패스 유로(290) 상에서 펌프(270)보다 상류 측에 배치된다.The receiver (280) is disposed on the bypass passage (290) on the upstream side of the pump (270).

온도센서(197)는 연료전지(C)의 온도를 측정하고, 측정된 온도 데이터를 제어기(295)로 전송하는데, 도 2에 도시된 온도센서(197)와 동일한 구성의 것이 사용될 수 있다.The temperature sensor 197 measures the temperature of the fuel cell C and transmits the measured temperature data to the controller 295. The same configuration as that of the temperature sensor 197 shown in Fig. 2 can be used.

제어기(295)는 온도센서(197)로부터 측정되는 연료전지(C)의 온도 데이터를 이용하여, 삼방밸브(230, 140), 두 방열기(120, 160)와 펌프(150)의 작동을 제어하여, 써모사이폰 냉각 운전과 강제 대류 비등 냉각 운전 중 어느 하나를 선택적으로 수행하게 된다.The controller 295 controls the operation of the three-way valves 230 and 140, the two radiators 120 and 160 and the pump 150 using the temperature data of the fuel cell C measured from the temperature sensor 197 , The thermosyphon cooling operation, and the forced convection boiling cooling operation.

구체적으로, 온도센서(197)로부터 측정되는 연료전지(C)의 온도가 적절 운전 온도를 유지하는 경우 써모사이폰 냉각 운전이 수행되도록, 삼방밸브(230)에서 제1 연결구(231)와 제2 연결구(232)를 연결시키고, 방열기(220)의 방열 팬을 작동시킨다.Specifically, when the temperature of the fuel cell C measured by the temperature sensor 197 is maintained at the proper operating temperature, the thermosyphon cooling operation is performed so that the first connector 231 and the second connector 231 of the three- The connection port 232 is connected, and the heat radiating fan of the radiator 220 is operated.

만일, 연료전지(C)가 적절 운전 온도보다 높은 경우 강제 대류 비등 냉각 운전이 수행되도록, 삼방밸브(230)에서 제1 연결구(231)와 제3 연결구(233)를 연결시키고, 방열기(22)의 방열 팬 및 펌프(270)를 작동시킨다.Way valve 230 to connect the first connection port 231 and the third connection port 233 so that the forced convection boiling cooling operation is performed when the fuel cell C is higher than the proper operating temperature, And the heat dissipation fan and the pump 270 of the heat pump are operated.

도 5에는 도 1 내지 도 4에 도시된 두 실시예에 따는 연료전지 냉각시스템(100, 200)을 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 냉각방법이 순서도로서 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 냉각방법은 연료전지 운전 시작 감지 단계(S10)와, 써모사이폰 냉각 모드 운전 단계(S20)와, 연료전지 온도 측정 단계(S30)와, 연료전지 온도 비교 단계(S40)와, 써모사이폰 냉각 모드 유지 단계(S50)와, 강제 대류 비등 냉각 모드 운전 단계(S60)를 포함한다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of cooling a fuel cell according to an embodiment of the present invention using the fuel cell cooling systems 100 and 200 according to the two embodiments shown in FIGS. 1 to 4. Referring to FIG. 5, the cooling method for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell operation start detection step S10, a thermosyphon cooling mode operation step S20, a fuel cell temperature measurement step S30 , A fuel cell temperature comparison step S40, a thermosyphon cooling mode maintenance step S50, and a forced convection boiling cooling mode operation step S60.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 냉각시스템(100)을 이용하는 경우의 냉각방법을 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 설명한다. 연료전지 운전 시작 감지 단계(S10)에서는 연료전지(C)의 운전 시작이 제어기(195)에 의해 감지된다. 연료전지 운전 시작 감지 단계(S10)에 의해 연료전지(C) 운전 시작이 감지된 후에는 써모사이폰 냉각 모드 운전 단계(S20)가 수행된다.First, a cooling method when the cooling system 100 shown in Figs. 1 and 2 is used will be described with reference to Figs. 1, 2, and 5. Fig. In the fuel cell operation start detection step S10, the start of operation of the fuel cell C is sensed by the controller 195. [ After the start of operation of the fuel cell (C) is detected by the fuel cell operation start detection step (S10), the thermosyphon cooling mode operation step (S20) is performed.

써모사이폰 냉각모드 운전 단계(S20)에서는 제어기(195)의 제어에 의해 연료전지 냉각시스템(100)은 써모사이폰 냉각 모드로 연료전지(C)를 냉각시킨다. 구체적으로 설명하면, 써모사이폰 냉각 모드 운전 단계(S20)에서 제어기(195)는 제2 방열기(160)의 방열 팬과, 펌프(170)의 작동이 정지된 상태에서, 제1 삼방밸브(130)에서 제1A 연결구(131)와 제2A 연결구(132)를 연결하고 제2 삼방밸브(140)에서 제1B 연결구(141)와 제2B 연결구(142)를 연결하며 제1 방열기(120)의 방열 팬을 작동시킨다. 그에 따라, 연료전지(C)에서 기체가 된 냉매는 밀도 차이에 의해 자연적으로 상승하여 제1 방열기(120)로 이동하고, 제1 방열기(120)에서 냉매는 액체로 상변화 후 중력으로 아래로 이동하여 연료전지(C)로 공급된다. 써모사이폰 냉각 모드에서는 냉매를 이동시키기 위한 구동부가 필요없게 되므로 냉각 효율이 향상된다.In the thermosyphon cooling mode operation step S20, the fuel cell cooling system 100 cools the fuel cell C in the thermosyphon cooling mode under the control of the controller 195. [ More specifically, in the thermosyphon cooling mode operation step S20, the controller 195 controls the heat radiating fan of the second radiator 160 and the first three-way valve 130 The first B connection port 141 and the second B connection port 142 are connected by the second three-way valve 140 and the heat dissipation of the first radiator 120 is connected to the first B connection port 141 and the second B connection port 142 by connecting the first A connection port 131 and the second A connection port 132, Turn on the fan. As a result, the refrigerant, which has become a gas in the fuel cell C, naturally rises due to the difference in density and moves to the first radiator 120. In the first radiator 120, And is supplied to the fuel cell (C). In the thermosyphon cooling mode, the driving part for moving the refrigerant is not needed, so that the cooling efficiency is improved.

연료전지 온도 측정 단계(S30)에서는 온도 센서(197)에 의해 연료전지(C)의 온도가 측정된다. 연료전지 온도 측정 단계(S30)를 통해 측정된 연료전지(C)의 온도 데이터는 제어기(195)로 전송되어서 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서 사용된다. In the fuel cell temperature measurement step (S30), the temperature of the fuel cell (C) is measured by the temperature sensor (197). The temperature data of the fuel cell C measured through the fuel cell temperature measuring step S30 is transmitted to the controller 195 and used in the fuel cell temperature comparing step S40.

연료전지 온도 비교 단계(S40)에서는 연료전지 온도 측정 단계(S30)를 통해 측정된 연료전지 온도 데이터를 이용하여 연료전지가 적절 운전 온도 내에서 운전되고 있는지 확인된다. 고분자 전해질막 연료전지의 경우 연료전지의 적절한 운전 온도는 70℃ 내지 80℃이므로, 고분자 전해질막 연료전지에 적용되는 경우 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서는 연료전지가 적절 온도의 상한인 80℃ 이하인지가 확인된다. 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서 연료전지 온도가 적절 운전 온도의 상한을 넘지 않은 것으로 확인되는 경우 써모사이폰 냉각모드 유지 단계(S50)가 수행되고, 연료전지 온도가 적절 운전 온도의 상한을 넘은 것으로 확인되는 경우에는 강제 대류 비등 냉각 모드 운전 단계(S60)가 수행된다.In the fuel cell temperature comparison step S40, the fuel cell temperature data measured through the fuel cell temperature measurement step S30 are used to confirm whether the fuel cell is operating within a proper operating temperature. In the case of the polymer electrolyte membrane fuel cell, since the appropriate operating temperature of the fuel cell is 70 ° C. to 80 ° C., when the fuel cell is applied to the polymer electrolyte membrane fuel cell, in the fuel cell temperature comparison step S 40, The recognition is confirmed. In the fuel cell temperature comparison step S40, if it is confirmed that the fuel cell temperature does not exceed the upper limit of the proper operation temperature, the thermosyphon cooling mode maintenance step S50 is performed. If the fuel cell temperature exceeds the upper limit of the proper operation temperature The forced convection boiling cooling mode operation step S60 is performed.

써모사이폰 냉각모드 유지 단계(S50)에서는 써모사이폰 냉각모드 운전 단계(S20)에서 설명된 써모사이폰 냉각모드 운전이 유지된다.In the thermosyphon cooling mode maintenance step (S50), the thermosyphon cooling mode operation described in the thermosyphon cooling mode operation step (S20) is maintained.

강제 대류 비등 냉각 모드 운전 단계(S60)에서는 써모사이폰 냉각 모드 운전 중에, 제어기(195)가 제1 삼방밸브(130)에서 제1A 연결구(131)와 제3A 연결구(133)를 연결하고 제2 삼방밸브(140)에서 제1B 연결구(141)와 제3B 연결구(143)를 연결하며 제2 방열기(160)의 방열 팬 및 펌프(170)을 작동시키고, 제1 방열기(120)의 방열 팬은 정지시킨다. 그에 따라, 냉매는 제2 방열기(160), 수액기(180) 및 펌프(170)를 차례대로 순환하게 된다.In the forced convection boiling cooling mode operation step S60, the controller 195 connects the first IA connecting port 131 and the 3A connecting port 133 in the first three-way valve 130 during the thermosyphon cooling mode operation, The first B connector 141 and the third B connector 143 are connected by the three-way valve 140 to operate the heat radiating fan and the pump 170 of the second radiator 160 and the heat radiating fan of the first radiator 120 Stop. Accordingly, the refrigerant circulates through the second radiator 160, the receiver 180, and the pump 170 in order.

다음, 도 3 및 도 4에 도시된 냉각시스템(200)을 이용하는 경우의 냉각방법을 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 연료전지 운전 시작 감지 단계(S10)에서는 연료전지(C)의 운전 시작이 제어기(295)에 의해 감지된다. 연료전지 운전 시작 감지 단계(S10)에 의해 연료전지(C) 운전 시작이 감지된 후에는 써모사이폰 냉각 모드 운전 단계(S20)가 수행된다.Next, a cooling method when the cooling system 200 shown in Figs. 3 and 4 is used will be described with reference to Figs. 3, 4 and 5. Fig. In the fuel cell operation start detection step S10, the start of operation of the fuel cell C is sensed by the controller 295. [ After the start of operation of the fuel cell (C) is detected by the fuel cell operation start detection step (S10), the thermosyphon cooling mode operation step (S20) is performed.

써모사이폰 냉각모드 운전 단계(S20)에서는 제어기(295)의 제어에 의해 연료전지 냉각시스템(200)은 써모사이폰 냉각 모드로 연료전지(C)를 냉각시킨다. 구체적으로 설명하면, 써모사이폰 냉각 모드 운전 단계(S20)에서 펌프(270)의 작동이 정지된 상태에서, 삼방밸브(230)에서 제1 연결구(231)와 제2 연결구(232)를 연결하고 방열기(220)의 방열 팬을 작동시킨다. 그에 따라, 연료전지(C)에서 기체가 된 냉매는 밀도 차이에 의해 자연적으로 상승하여 방열기(220)로 이동하고, 방열기(220)에서 냉매는 액체로 상변화 후 중력으로 아래로 이동하여 연료전지(C)로 공급된다. 써모사이폰 냉각 모드에서는 냉매를 이동시키기 위한 구동부가 필요없게 되므로 냉각 효율이 향상된다.In the thermosyphon cooling mode operation step S20, the fuel cell cooling system 200 cools the fuel cell C in the thermosyphon cooling mode under the control of the controller 295. More specifically, in a state in which the operation of the pump 270 is stopped in the thermosyphon cooling mode operation step S20, the first connection port 231 and the second connection port 232 are connected at the three-way valve 230 The heat radiating fan of the radiator 220 is operated. Accordingly, the refrigerant that has become a gas in the fuel cell C naturally rises due to the difference in density and moves to the radiator 220. In the radiator 220, the refrigerant moves downward by gravity after the phase change to liquid, (C). In the thermosyphon cooling mode, the driving part for moving the refrigerant is not needed, so that the cooling efficiency is improved.

연료전지 온도 측정 단계(S30)에서는 온도 센서(197)에 의해 연료전지(C)의 온도가 측정된다. 연료전지 온도 측정 단계(S30)를 통해 측정된 연료전지(C)의 온도 데이터는 제어기(295)로 전송되어서 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서 사용된다. In the fuel cell temperature measurement step (S30), the temperature of the fuel cell (C) is measured by the temperature sensor (197). The temperature data of the fuel cell C measured through the fuel cell temperature measuring step S30 is transmitted to the controller 295 and used in the fuel cell temperature comparing step S40.

연료전지 온도 비교 단계(S40)에서는 연료전지 온도 측정 단계(S30)를 통해 측정된 연료전지 온도 데이터를 이용하여 연료전지가 적절 운전 온도 내에서 운전되고 있는지 확인된다. 고분자 전해질막 연료전지의 경우 연료전지의 적절한 운전 온도는 70℃ 내지 80℃이므로, 고분자 전해질막 연료전지에 적용되는 경우 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서는 연료전지가 적절 온도의 상한인 80℃ 이하인지가 확인된다. 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서 연료전지 온도가 적절 운전 온도의 상한을 넘지 않은 것으로 확인되는 경우 써모사이폰 냉각모드 유지 단계(S50)가 수행되고, 연료전지 온도가 적절 운전 온도의 상한을 넘은 것으로 확인되는 경우에는 강제 대류 비등 냉각 모드 운전 단계(S60)가 수행된다.In the fuel cell temperature comparison step S40, the fuel cell temperature data measured through the fuel cell temperature measurement step S30 are used to confirm whether the fuel cell is operating within a proper operating temperature. In the case of the polymer electrolyte membrane fuel cell, since the appropriate operating temperature of the fuel cell is 70 ° C. to 80 ° C., when the fuel cell is applied to the polymer electrolyte membrane fuel cell, in the fuel cell temperature comparison step S 40, The recognition is confirmed. In the fuel cell temperature comparison step S40, if it is confirmed that the fuel cell temperature does not exceed the upper limit of the proper operation temperature, the thermosyphon cooling mode maintenance step S50 is performed. If the fuel cell temperature exceeds the upper limit of the proper operation temperature The forced convection boiling cooling mode operation step S60 is performed.

써모사이폰 냉각모드 유지 단계(S50)에서는 써모사이폰 냉각모드 운전 단계(S20)에서 설명된 써모사이폰 냉각모드 운전이 유지된다.In the thermosyphon cooling mode maintenance step (S50), the thermosyphon cooling mode operation described in the thermosyphon cooling mode operation step (S20) is maintained.

강제 대류 비등 냉각 모드 운전 단계(S60)에서는 써모사이폰 냉각 모드 운전 중에, 제어기(295)가 삼방밸브(230)에서 제1 연결구(231)와 제3 연결구(233)를 연결하고 펌프(270)을 작동시킨다. 그에 따라, 냉매는 방열기(220), 수액기(280) 및 펌프(270)를 차례대로 순환하게 된다.In the forced convection boiling cooling mode operation step S60, the controller 295 connects the first connection port 231 and the third connection port 233 in the three-way valve 230 during the thermosyphon cooling mode operation, . Accordingly, the refrigerant circulates through the radiator 220, the receiver 280, and the pump 270 in order.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템의 구성도가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 7에는 그 블록도가 도시되어 있다. 도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 냉각시스템(300)은 냉각 대상인 연료전지(C)에 냉매를 순환시켜서 연료전지(C)를 냉각하는 시스템으로서, 연료전지(C)로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 유로(111)와, 냉매 배출 유로(111)로부터 분기되어 각각 연장되는 제1 연결 유로(113) 및 제2 연결 유로(191)와, 제1 연결 유로(113) 상에 배치되는 제1 방열기(120)와, 제1 연결 유로(113) 상에서 제1 방열기(120)보다 상류에 위치하는 제1 조절 밸브(331)와, 제1 연결 유로(113) 상에 배치되고 제1 방열기(120)보다 하류에 위치하는 삼방밸브(333)와, 삼방밸브(333)와 제2 연결 유로(191)를 연결하는 바이패스 유로(319)와, 제1 연결 유로(113) 상에서 삼방밸브(333)보다 하류에 위치하는 제1 개폐 밸브(338)와, 제2 연결 유로(191) 상에 배치되는 제2 방열기(160)와, 제2 연결 유로(191) 상에서 제2 방열기(160)보다 상류에 위치하는 제2 조절 밸브(332)와, 제2 연결 유로(191) 상에 배치되는 펌프(170)와, 제2 연결 유로(191) 상에 배치되는 수액기(180)와, 제2 연결 유로(191) 상에 펌프(170)보다 하류에 위치하는 제2 개폐 밸브(339)와, 연료전지(C)로 냉매가 유입되고 제1 연결 유로(113) 및 제2 연결 유로(191)와 연결되는 냉매 유입 유로(115)와, 연료전지(C)의 온도를 측정하는 온도센서(197)와, 온도센서(197)로부터 측정된 연료전지(C)의 온도 데이터를 이용하여 삼방밸브(333), 두 방열기(120, 160), 두 조절 밸브(331, 332), 두 개폐 밸브(338, 339) 및 펌프(170)의 작동을 제어하는 제어기(395)를 포함한다.FIG. 6 is a schematic view of a fuel cell cooling system according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram thereof. Referring to FIGS. 6 and 7, a fuel cell cooling system 300 according to another embodiment of the present invention is a system for cooling a fuel cell C by circulating a coolant to a fuel cell C to be cooled, A first connection passage 113 and a second connection passage 191 branched from the refrigerant discharge passage 111 and extending respectively from the refrigerant discharge passage 111 and the first connection passage 111, A first radiator 120 disposed on the first radiator 113 and a first control valve 331 positioned on the first radiator 120 upstream of the first radiator 120 and a first connection channel 113, Way valve 333 disposed on the downstream side of the first radiator 120 and positioned downstream of the first radiator 120, a bypass flow path 319 connecting the three-way valve 333 and the second connection flow path 191, A first open / close valve 338 located downstream of the three-way valve 333 on the first connection pipe 113, a second radiator 160 disposed on the second connection channel 191, A second control valve 332 located upstream of the second radiator 160 on the flow path 191, a pump 170 disposed on the second connection path 191, A second open / close valve 339 located downstream of the pump 170 on the second connection channel 191, and a second on / off valve 339 on the second connection channel 191. The coolant flows into the fuel cell C, A coolant inflow path 115 connected to the flow path 113 and the second connection path 191, a temperature sensor 197 for measuring the temperature of the fuel cell C, Control the operation of the three-way valve 333, the two radiators 120 and 160, the two control valves 331 and 332, the two on-off valves 338 and 339 and the pump 170 And a controller 395.

냉매 배출 유로(111)를 통해서는 연료전지(C)로부터 냉매가 배출되며, 냉매 배출 유로(111)를 하류 측 끝단에서 제1 연결 유로(113)와 제2 연결 유로(191)로 분기된다.The refrigerant is discharged from the fuel cell C through the refrigerant discharge passage 111 and branched from the downstream end of the refrigerant discharge passage 111 to the first connection passage 113 and the second connection passage 191.

제1 연결 유로(113)는 냉매 배출 유로(111)의 하류 측 끝단으로부터 연장되며, 제2 연결 유로(113)의 하류 측 끝단은 제2 삼방밸브(140)와 연결된다. 제1 연결 유로(113) 상에 냉매 흐름 방향을 따라서 제1 조절 밸브(331), 제1 방열기(120) 및 제1 삼방밸브(333)가 차례대로 배치된다.The first connection passage 113 extends from the downstream end of the refrigerant discharge passage 111 and the downstream end of the second connection passage 113 is connected to the second three-way valve 140. The first regulating valve 331, the first radiator 120, and the first three-way valve 333 are disposed in order on the first connection passage 113 along the refrigerant flow direction.

제1 방열기(120)는 제1 연결 유로(113) 상에 배치되고, 냉각 대상인 연료전지(C)보다 높게 위치한다. 제1 방열기(120)는 제어기(395)에 의해 그 작동이 제어되는데, 구체적으로는 제1 방열기(120)에 구비되는 방열 팬의 작동이 제어기(395)에 의해 제어된다. 제1 방열기(120)가 연료전지(C)보다 높게 위치함으로써, 냉매가 제1 방열기(120)에 의한 써모사이폰(thermosiphon) 냉각 운전이 가능하게 된다. 써모사이폰 냉각 운전 시, 냉매는 도 6에서 우측 파선의 화살표로 표시된 바와 같이, 냉매 배출 유로(111), 제1 연결 유로(113) 및 냉매 배출 유로(115)에 의해 형성되는 제1 냉매 순환로를 통해 순환하면서, 제1 조절 밸브(331), 제1 방열기(120) 및 제2 삼방밸브(140)를 차례대로 거치게 된다.The first radiator 120 is disposed on the first connection passage 113 and positioned higher than the fuel cell C to be cooled. The operation of the first radiator 120 is controlled by the controller 395. Specifically, the operation of the radiator fan provided in the first radiator 120 is controlled by the controller 395. [ The first radiator 120 is positioned higher than the fuel cell C so that the thermosiphon cooling operation of the refrigerant by the first radiator 120 becomes possible. The refrigerant is circulated through the first refrigerant circulation path 111 formed by the refrigerant discharge path 111, the first connection path 113, and the refrigerant discharge path 115, as indicated by the arrow of the right broken line in FIG. The first radiator 120 and the second three-way valve 140 are sequentially passed through the first control valve 331, the first radiator 120, and the second three-

제1 조절 밸브(331)는 제1 연결 유로(113) 상에서 제1 방열기(120)보다 상류측에 위치한다. 제1 조절 밸브(331)는 제어기(395)에 의해 그 작동이 제어되어서, 제1 방열기(120)로의 냉매의 공급 여부 및 공급량을 조절한다.The first control valve 331 is located on the upstream side of the first radiator 120 on the first connection passage 113. The operation of the first control valve 331 is controlled by the controller 395 to adjust the supply amount and supply amount of the refrigerant to the first radiator 120.

삼방밸브(333)는 제1 연결 유로(113) 상에서 제1 방열기(120)보다 하류 측에 위치하며, 제1 연결구(334)와, 제2 연결구(335)와 제3 연결구(336)를 구비한다. 제1 연결구(334)는 제1 연결 유로(113) 상에서 상류 측에 연결되고, 제2 연결구(335)는 제1 연결 유로(113) 상에서 하류 측에 연결되며, 제3 연결구(336)는 바이패스 유로(119)와 연결된다. 삼방밸브(333)는 제어기(395)에 의해 그 작동이 제어되어서, 제1 연결구(334)와 제2 연결구(335)를 연결시켜서 냉매를 제1 개폐 밸브(338) 쪽으로 흐르게 하거나 제1 연결구(334)와 제3 연결구(336)를 연결시켜서 냉매를 바이패스 유로(319)를 통해 흐르도록 한다.The three-way valve 333 is located downstream of the first radiator 120 on the first connection passage 113 and includes a first connection port 334 and a second connection port 335 and a third connection port 336 do. The second connection port 335 is connected to the downstream side on the first connection flow path 113 and the third connection port 336 is connected to the upstream side on the first connection path 333. The first connection port 334 is connected to the upstream side on the first connection path 113, And is connected to the path passage 119. The operation of the three-way valve 333 is controlled by the controller 395 to connect the first connection port 334 and the second connection port 335 to flow the refrigerant toward the first on-off valve 338, 334 and the third connection port 336 are connected to allow the refrigerant to flow through the bypass flow path 319.

바이패스 유로(319)는 삼방밸브(333)의 제3 연결구(336)와 제2 연결 유로(191)를 연결한다. 바이패스 유로(319)를 통해 제1 방열기(120)를 통과한 냉매가 제2 연결 유로(191)로 이동한다.The bypass flow path 319 connects the third connection port 336 of the three-way valve 333 and the second connection flow path 191. The refrigerant having passed through the first radiator 120 through the bypass flow path 319 moves to the second connection flow path 191.

제1 개폐 밸브(338)는 제1 연결 유로(113) 상에서 삼방밸브(333)보다 하류 측에 냉매 유입 유로(115)와 연결되는 지점에 인접하여 위치한다. 제1 개폐 밸브(338)는 냉매를 통과시키거나 막는다. 제1 개폐 밸브(338)의 작동은 제어기(395)에 의해 제어되며, 제1 개폐 밸브(338)로는 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.The first on-off valve 338 is positioned adjacent to a point on the first connection passage 113 that is connected to the refrigerant inflow passage 115 on the downstream side of the three-way valve 333. The first opening and closing valve 338 passes or blocks the refrigerant. The operation of the first on-off valve 338 is controlled by the controller 395, and the first on-off valve 338 may be a solenoid valve.

제2 방열기(160)는 제2 연결 유로(191) 상에 제2 조절 밸브(332) 및 바이패스 유로(319)가 연결되는 지점보다 하류에 배치된다. 제2 방열기(160)는 제어기(395)에 의해 그 작동이 제어되는데, 구체적으로는 제2 방열기(160)에 구비되는 방열 팬의 작동이 제어기(395)에 의해 제어된다.The second radiator 160 is disposed on the second connection passage 191 downstream of the point where the second control valve 332 and the bypass passage 319 are connected. The operation of the second radiator 160 is controlled by the controller 395. Specifically, the operation of the radiator fan provided in the second radiator 160 is controlled by the controller 395. [

제2 조절 밸브(332)는 제2 연결 유로(191) 상에서 제2 방열기(160) 및 바이패스 유로(319)가 연결되는 지점보다 상류측에 위치한다. 제2 조절 밸브(332)는 제어기(395)에 의해 그 작동이 제어되어서, 제2 방열기(160)로의 냉매의 공급 여부 및 공급량을 조절한다.The second regulating valve 332 is located on the upstream side of the point where the second radiator 160 and the bypass flow path 319 are connected on the second connection path 191. The operation of the second control valve 332 is controlled by the controller 395 to adjust the supply amount and supply amount of the refrigerant to the second radiator 160.

펌프(170)는 제2 연결 유로(191) 상에서 제2 방열기(160)보다 하류에 위치하여 냉매를 제2 개폐 밸브(339) 쪽으로 이동시킨다.The pump 170 is located downstream of the second radiator 160 on the second connection passage 191 and moves the refrigerant toward the second on-off valve 339.

수액기(180)는 제2 연결 유로(191) 상에서 제2 방열기(160)와 펌프(150)의 사이에 위치한다.The receiver 180 is positioned between the second radiator 160 and the pump 150 on the second connection channel 191.

제2 개폐 밸브(339)는 제2 연결 유로(191) 상에서 펌프(170)보다 하류 측에 냉매 유입 유로(115)와 연결되는 지점에 인접하여 위치한다. 제2 개폐 밸브(339)는 냉매를 통과시키거나 막는다. 제2 개폐 밸브(339)의 작동은 제어기(395)에 의해 제어되며, 제2 개폐 밸브(339)로는 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.The second on-off valve 339 is located adjacent to a point on the second connection passage 191 that is connected to the refrigerant inflow passage 115 on the downstream side of the pump 170. The second on-off valve 339 passes or blocks the refrigerant. The operation of the second on-off valve 339 is controlled by the controller 395, and the second on-off valve 339 may be a solenoid valve.

제2 방열기(160), 펌프(170) 및 수액기(180)에 의해 강제 대류 비등 냉각 운전이 가능하게 된다. 강제 대류 비등 냉각 운전 시, 냉매는 도 6에서 좌측 파선의 화살표로 표시된 바와 같이, 냉매 배출 유로(111), 제2 연결 유로(113) 및 냉매 유입 유로(115)에 의해 형성되는 제2 냉매 순환로를 통해 순환하면서, 제2 조절 밸브(332), 제2 방열기(160), 수액기(180), 펌프(170) 및 제2 개폐 밸브(339)를 차례대로 거치게 된다. The second radiator 160, the pump 170, and the receiver 180 enable the forced convection boiling cooling operation. In the forced convection boiling cooling operation, the refrigerant is introduced into the second refrigerant circulation passage 111 formed by the refrigerant discharge passage 111, the second connection passage 113 and the refrigerant inlet passage 115, The second radiator 160, the receiver 180, the pump 170, and the second on-off valve 339 in this order while circulating through the second control valve 332, the second radiator 160, the receiver 180,

냉매 유입 유로(115)를 통해 냉매가 연료전지(C)로 유입되며, 냉매 유입 유로(115)의 상류 끝단은 제1 연결 유로(113)의 하류 끝단 및 제2 연결 유로(191)의 하류 끝단과 연결된다.The refrigerant flows into the fuel cell C through the refrigerant inflow passage 115 and the upstream end of the refrigerant inflow passage 115 is connected to the downstream end of the first connection passage 113 and the downstream end of the second connection passage 191 Lt; / RTI >

온도센서(197)는 연료전지(C)의 온도를 측정하고, 측정된 온도 데이터를 제어기(195)로 전송한다. 본 실시예에서는 온도센서(197)가 연료전지(C)의 스택 내부 온도를 측정하는 열전대인 것으로 설명하며, 등록특허 제10-12583022호에 기재되는 방식으로 연료전지(C)의 내부 온도가 측정될 수 있다.The temperature sensor 197 measures the temperature of the fuel cell C and transmits the measured temperature data to the controller 195. [ In the present embodiment, it is described that the temperature sensor 197 is a thermocouple measuring the temperature inside the stack of the fuel cell C, and the internal temperature of the fuel cell C is measured by the method described in Japanese Patent No. 10-12583022 .

제어기(395)는 온도센서(197)로부터 측정되는 연료전지(C)의 온도 데이터를 이용하여, 두 조절 밸브(331, 332), 두 방열기(120, 160), 펌프(170) 및 삼방밸브(333)의 작동을 제어하여, 여러 모드의 냉각 운전 중 하나를 선택적으로 수행하게 되는데, 이에 대해서는 도 8에 도시된 운전방법에 대한 순서도를 통해 상세하게 설명될 것이다.The controller 395 uses the temperature data of the fuel cell C measured from the temperature sensor 197 to control the temperature of the two control valves 331 and 332, the two heat sinks 120 and 160, the pump 170 and the three- 333 to selectively perform one of the various modes of cooling operation, which will be described in detail with reference to the flow chart of the operating method shown in FIG.

도 8에는 도 6 및 도 7에 도시된 연료전지 냉각시스템을 이용한 연료전지의 냉각방법의 일 실시예가 순서도로서 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 연료전지의 냉각방법의 일 실시예는 도 6 및 도 7에 도시된 연료전지 냉각시스템을 이용하는 것으로서, 연료전지 운전 시작 감지 단계(S100)와, 제1 냉각 모드 운전 단계(S110)와, 연료전지 온도 측정 단계(S120)와, 제1 연료전지 온도 비교 단계(S130)와, 제1 냉각 모드 유지 단계(S140)와, 제2 연료전지 온도 비교 단계(S150)와, 제2 냉각 모드 운전 단계(S160)와, 제3 연료전지 온도 비교 단계(S170)와, 제3 냉각 모드 운전 단계(S180)와, 제4 냉각 모드 운전 단계(S190)를 포함한다.FIG. 8 is a flow chart showing an embodiment of a cooling method of a fuel cell using the fuel cell cooling system shown in FIG. 6 and FIG. Referring to FIG. 8, one embodiment of the cooling method of the fuel cell uses the fuel cell cooling system shown in FIGS. 6 and 7, and includes a fuel cell operation start sensing step S100 and a first cooling mode operation step A first fuel cell temperature comparison step S140, a first fuel cell temperature comparison step S140, a first fuel cell temperature comparison step S140, a second fuel cell temperature comparison step S150, A second cooling mode operation step S160, a third fuel cell temperature comparison step S170, a third cooling mode operation step S180, and a fourth cooling mode operation step S190.

연료전지 운전 시작 감지 단계(S100)에서는 연료전지(C)의 운전 시작이 제어기(395)에 의해 감지된다. 연료전지 운전 시작 감지 단계(S100)에 의해 연료전지(C) 운전 시작이 감지된 후에는 제1 냉각 모드 운전 단계(S110)가 수행된다.In the fuel cell operation start detection step (S100), the start of operation of the fuel cell (C) is detected by the controller (395). After the fuel cell (C) operation start is detected by the fuel cell operation start detection step (S100), the first cooling mode operation step (S110) is performed.

제1 냉각 모드 운전 단계(S110)에서는 제어기(395)의 제어에 의해 연료전지 냉각시스템(300)은 제1 냉각 모드로 연료전지(C)를 냉각시킨다. 제1 냉각 모드는 도 1, 도 2 및 도 5의 실시예에서 설명된 써모사이폰 냉각 모드에 해당한다. 제1 냉각 모드 운전 단계(S110)에서 제어기(395)는 제2 방열기(160)의 방열 팬과, 펌프(170)의 작동이 정지된 상태에서, 제2 조절 밸브(332)와 제2 개폐 밸브(339)는 막고, 제1 조절 밸브(331)와 제1 개폐 밸브(338)는 개방하며, 삼방밸브(333)의 제1 연결구(334)와 제2 연결구(335)를 연결하고, 제1 방열기(120)의 방열 팬을 작동시킨다. 그에 따라, 연료전지(C)에서 기체가 된 냉매는 밀도 차이에 의해 자연적으로 상승하여 제1 방열기(120)로 이동하고, 제1 방열기(120)에서 냉매는 액체로 상변화 후 중력으로 아래로 이동하여 연료전지(C)로 공급된다. 제1 냉각 모드에서는 냉매를 이동시키기 위한 구동부가 필요없게 되므로 냉각 효율이 향상된다.In the first cooling mode operation step S110, the fuel cell cooling system 300 cools the fuel cell C in the first cooling mode under the control of the controller 395. [ The first cooling mode corresponds to the thermosyphon cooling mode described in the embodiment of Figs. 1, 2 and 5. In the first cooling mode operation step S110, the controller 395 controls the heat radiation fan of the second radiator 160 and the second control valve 332 and the second on- The first control valve 331 and the first on-off valve 338 are opened and the first connection port 334 and the second connection port 335 of the three-way valve 333 are connected to each other, The heat radiating fan of the radiator 120 is operated. As a result, the refrigerant, which has become a gas in the fuel cell C, naturally rises due to the difference in density and moves to the first radiator 120. In the first radiator 120, And is supplied to the fuel cell (C). In the first cooling mode, the driving unit for moving the refrigerant is not needed, and thus the cooling efficiency is improved.

연료전지 온도 측정 단계(S120)에서는 온도 센서(197)에 의해 연료전지(C)의 온도가 측정된다. 연료전지 온도 측정 단계(S120)를 통해 측정된 연료전지(C)의 온도 데이터는 제어기(395)로 전송되어서 제1, 제2, 제3 연료전지 온도 비교 단계들(130, 150, 170)에서 사용된다. In the fuel cell temperature measurement step (S120), the temperature of the fuel cell (C) is measured by the temperature sensor (197). The temperature data of the fuel cell C measured through the fuel cell temperature measuring step S120 is transmitted to the controller 395 and is stored in the first, second, and third fuel cell temperature comparing steps 130, 150, and 170 Is used.

제1 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서는 연료전지 온도 측정 단계(S120)를 통해 측정된 연료전지 온도 데이터를 이용하여 연료전지가 적절 운전 온도 내에서 운전되고 있는지 확인된다. 고분자 전해질막 연료전지의 경우 연료전지의 적절한 운전 온도는 70℃ 내지 80℃이므로, 고분자 전해질막 연료전지에 적용되는 경우 연료전지 온도 비교 단계(S40)에서는 연료전지가 적절 온도의 상한인 80℃ 이하인지가 확인된다. 제1 연료전지 온도 비교 단계(S130)에서 연료전지의 온도(TC)가 적절 운전 온도의 상한인 제1 상한 온도(T1)를 넘지 않은 것으로 확인되는 경우 제1 냉각 모드 운전 유지 단계(S140)가 수행되고, 연료전지 온도가 제1 상한 온도(T1)를 넘은 것으로 확인되는 경우에는 제2 연료전지 온도 비교 단계(S150)가 수행된다.In the first fuel cell temperature comparison step S40, the fuel cell temperature data measured through the fuel cell temperature measurement step S120 is used to check whether the fuel cell is operating within a proper operating temperature. In the case of the polymer electrolyte membrane fuel cell, since the appropriate operating temperature of the fuel cell is 70 ° C. to 80 ° C., when the fuel cell is applied to the polymer electrolyte membrane fuel cell, in the fuel cell temperature comparison step S 40, The recognition is confirmed. If it is determined in the first fuel cell temperature comparison step S130 that the temperature T C of the fuel cell does not exceed the first upper limit temperature T 1 which is the upper limit of the appropriate operating temperature, ) Is performed, and when it is confirmed that the fuel cell temperature has exceeded the first upper limit temperature T 1 , the second fuel cell temperature comparison step S 150 is performed.

제1 냉각 모드 운전 유지 단계(S140)에서는 제 냉각 모드 운전 단계(S110)에서 설명된 써모사이폰 냉각 모드 운전이 유지된다.In the first cooling mode operation holding step (S140), the thermosyphon cooling mode operation described in the cooling cooling mode operation step (S110) is maintained.

제2 연료전지 온도 비교 단계(S150)에서는 연료전지 온도 측정 단계(S120)를 통해 측정된 연료전지 온도 데이터를 이용하여 연료전지가 제1 상한 온도(T1)보다 높은 제2 상한 온도(T2)의 이하인지 확인된다. 본 실시예에서는 제2 상한 온도(T2)가 제1 상한 온도(T1)보다 10℃ 높은 것으로 설정하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 연료전지 온도 비교 단계(S150)에서 연료전지의 온도(TC)가 제1 상한 온도(T1)보다 높고 제2 상한 온도(T2) 이하인 것으로 확인되는 경우에는 제2 냉각 모드 운전 단계(S160)가 수행되고, 연료전지의 온도(TC)가 제2 상한 온도(T2)보다 높은 것으로 확인되는 경우에는 제3 연료전지 온도 비교 단계(S170)가 수행된다. 연료전지의 온도(TC)가 제1 상한 온도(T1)보다 높고 제2 상한 온도(T2) 이하이면, 제어기(395)는 연료전지의 운전 상태가 불안한 것으로 인식한다.A second fuel cell temperature comparison step (S150) in the high second upper limit temperature than by using the fuel cell temperature data measured by the fuel battery temperature measuring step (S120) the fuel cell is the first upper limit temperature (T 1) (T 2 ). ≪ / RTI > In the present embodiment, the second upper limit temperature T 2 is set to be 10 ° C higher than the first upper limit temperature T 1 , but the present invention is not limited thereto. When it is determined in the second fuel cell temperature comparison step S150 that the temperature T C of the fuel cell is higher than the first upper temperature T 1 and lower than the second upper temperature T 2 , (S160) is performed and the temperature T C of the fuel cell is found to be higher than the second upper limit temperature T 2 , the third fuel cell temperature comparison step S170 is performed. If the temperature T C of the fuel cell is higher than the first upper limit temperature T 1 and lower than the second upper limit temperature T 2 , the controller 395 recognizes that the operating state of the fuel cell is unstable.

제2 냉각 모드 운전 단계(S160)에서는 제어기(395)가 제1 냉각 모드 운전이 유지되는 상태에서 추가로 제2 조절 밸브(332)와 제2 개폐 밸브(339)를 개방하고, 제2 방열기(160)의 방열 팬 및 펌프(170)를 작동시켜서 냉매의 일부를 강제 순환시킨다. 그에 따라, 제2 냉각 모드에서는 냉각 성능이 제1 냉각 모드보다 상승하게 된다. In the second cooling mode operation step S160, the controller 395 further opens the second control valve 332 and the second on-off valve 339 while the first cooling mode operation is maintained, and the second radiator 160 and the pump 170, thereby forcibly circulating a part of the refrigerant. Accordingly, in the second cooling mode, the cooling performance is higher than the first cooling mode.

제3 연료전지 온도 비교 단계(S170)에서는 연료전지 온도 측정 단계(S120)를 통해 측정된 연료전지 온도 데이터를 이용하여 연료전지가 제2 상한 온도(T2)보다 높은 제3 상한 온도(T3)의 이하인지 확인된다. 본 실시예에서는 제3 상한 온도(T3)가 제2 상한 온도(T2)보다 10℃ 높은 것으로 설정하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 제3 연료전지 온도 비교 단계(S170)에서 연료전지의 온도(TC)가 제2 상한 온도(T2)보다 높고 제3 상한 온도(T3) 이하인 것으로 확인되는 경우에는 제3 냉각 모드 운전 단계(S180)가 수행되고, 연료전지의 온도(TC)가 제3 상한 온도(T3)보다 높은 것으로 확인되는 경우에는 제4 냉각 모드 운전 단계(S190)가 수행된다. 연료전지의 온도(TC)가 제2 상한 온도(T2)보다 높고 제3 상한 온도(T3) 이하이면, 제어기(395)는 연료전지의 운전 상태가 위험한 것으로 인식하고, 연료전지의 온도(TC)가 제3 상한 온도(T3)보다 높으면, 제어기(395)는 연료전지의 운전 상태가 심각한 것으로 인식한다.In the third fuel cell temperature comparison step S170, the fuel cell uses the fuel cell temperature data measured through the fuel cell temperature measurement step S120 to calculate a third upper limit temperature T 3 higher than the second upper limit temperature T 2 ). ≪ / RTI > In the present embodiment, the third upper limit temperature T 3 is set to be 10 ° C higher than the second upper limit temperature T 2 , but the present invention is not limited thereto. If it is determined in the third fuel cell temperature comparison step S170 that the temperature T C of the fuel cell is higher than the second upper temperature T 2 and lower than the third upper temperature T 3 , (S180) is performed and the temperature T C of the fuel cell is found to be higher than the third upper limit temperature (T 3 ), the fourth cooling mode operation step (S 190) is performed. If the temperature T C of the fuel cell is higher than the second upper limit temperature T 2 and lower than the third upper limit temperature T 3 , the controller 395 recognizes that the operating state of the fuel cell is dangerous, (T C ) is higher than the third upper limit temperature (T 3 ), the controller 395 recognizes that the operating state of the fuel cell is serious.

제3 냉각 모드 운전 단계(S180)에서는 제어기(395)의 제어에 의해 연료전지 냉각시스템(300)은 제3 냉각 모드로 연료전지(C)를 냉각시킨다. 제3 냉각 모드는 도 1, 도 2 및 도 5의 실시예에서 설명된 강제 대류 비등 냉각 모드 운전에 해당한다. 제3 냉각 모드 운전 단계(S180)에서 제어기(395)는 제1 조절 밸브(331)와 제1 개폐 밸브(338)를 폐쇄하고 제1 방열기(120)의 작동을 정지한 상태에서 제2 조절 밸브(332)와 제2 개폐 밸브(339)를 개방하고, 제2 방열기(160)와 펌프(170)를 작동시켜서, 도 6의 좌측 파선으로 도시된 화살표와 같이 냉매를 강제 순환시킨다. 제3 냉각 모드에서는 냉각 성능이 제2 냉각 모드보다 상승하게 된다.In the third cooling mode operation step (S180), the fuel cell cooling system 300 cools the fuel cell (C) in the third cooling mode under the control of the controller (395). The third cooling mode corresponds to the forced convection boiling cooling mode operation described in the embodiment of Figs. 1, 2 and 5. The controller 395 closes the first regulating valve 331 and the first opening and closing valve 338 and stops the operation of the first radiator 120 in the third cooling mode operation step S180, The second heat exchanger 332 and the second on-off valve 339 are opened and the second heat exchanger 160 and the pump 170 are operated to forcibly circulate the refrigerant as shown by the left dashed line in Fig. In the third cooling mode, the cooling performance is higher than the second cooling mode.

제4 냉각 모드 운전 단계(S190)에서는 제어기(395)에 의해 연료전지 냉각시스템(300)은 제4 냉각 모드로 연료전지(C)를 냉각시킨다. 제4 냉각 모드 운전 단계(S190)에서 제어기(395)는 제1 개폐 밸브(338)와 제2 조절 밸브(332)를 폐쇄하고, 삼방밸브(333)는 제1 연결구(334)와 제3 연결구(336)가 연결되도록 하며, 제1 조절 밸브(331)와 제2 개폐 밸브(339)를 개방하고, 제1 방열기(120), 제2 방열기(160) 및 펌프(170)를 작동시켜서 도 9에 도시된 바와 같이 냉매를 순환시킴으로써, 냉각 성능을 더욱 상승시키게 된다.In the fourth cooling mode operation step (S190), the fuel cell cooling system (300) cools the fuel cell (C) in the fourth cooling mode by the controller (395). In the fourth cooling mode operation step S190, the controller 395 closes the first on-off valve 338 and the second control valve 332, and the three-way valve 333 closes the first connection port 334 and the third connection port 332. [ The first radiator 120 and the second radiator 160 and the pump 170 are operated to open the first control valve 331 and the second open / close valve 339, Circulation of the refrigerant as shown in Fig.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100, 200, 300 : 연료전지 냉각시스템
120 : 제1 방열기 130 : 제1 삼방밸브
140 : 제2 삼방밸브 160 : 제2 방열기
170 : 펌프 180 : 수액기
197 : 온도센서 195 : 제어기
220 : 방열기 230 : 삼방밸브
270 : 펌프 290 : 바이패스 유로
295 : 제어기 319 : 바이패스 유로
331 : 제1 조절 밸브 332 : 제2 조절 밸브
333 : 삽방밸브 338 : 제1 개폐 밸브
339 : 제2 개폐 밸브100, 200, 300: Fuel cell cooling system
120: first radiator 130: first three-way valve
140: second three-way valve 160: second radiator
170: Pump 180: Receiver
197: Temperature sensor 195: Controller
220: Radiator 230: Three-way valve
270: Pump 290: Bypass flow
295: Controller 319: Bypass channel
331: first control valve 332: second control valve
333: Discharge valve 338: First open / close valve
339: Second open / close valve

Claims (10)

삭제delete 연료전지에 냉매를 순환시켜서 상기 연료전지를 냉각하는 냉각시스템에 있어서,
제1A 연결구, 제2A 연결구 및 제3A 연결구를 구비하고, 상기 제1A 연결구가 상기 연료전지의 냉매 배출 측에 연결되는 제1 삼방밸브;
제1B 연결구, 제2B 연결구 및 제3B 연결구를 구비하고, 상기 제1B 연결구가 상기 연료전지의 냉매 유입 측에 연결되는 제2 삼방밸브;
상기 제2A 연결구와 상기 제2B 연결구를 연결하는 제1 연결 유로 상에 배치되고 상기 연료전지보다 높게 위치하고 상기 연료전지의 열에 의해 비등된 냉매가 유입되는 써모사이폰 구조의 제1 방열기;
상기 제3A 연결구와 상기 제3B 연결구를 연결하는 제2 연결 유로 상에 배치되는 제2 방열기;
상기 제2 연결 유로 상에 배치되는 펌프; 및
상기 냉매가 상기 제1 연결 유로와 상기 제2 연결 유로 중 어느 하나의 연결 유로를 통과하도록 상기 제1 삼방밸브와 상기 제2 삼방밸브를 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는 상기 냉매가 상기 제1 연결 유로를 통과하는 경우 상기 제1 방열기를 작동시키고, 상기 제2 방열기와 상기 펌프는 작동시키지 않으며,
상기 제어기는 상기 냉매가 상기 제2 연결 유로를 통과하는 경우 상기 제2 방열기와 상기 펌프를 작동시키고, 상기 제1 방열기는 작동시키지 않는 연료전지 냉각시스템.1. A cooling system for circulating a coolant in a fuel cell to cool the fuel cell,
A first three-way valve having a first A connector, a second A connector, and a third A connector, the first A connector being connected to a refrigerant discharge side of the fuel cell;
A second three-way valve having a first B connector, a second B connector and a third B connector, the first B connector being connected to a coolant inflow side of the fuel cell;
A first radiator of a thermosyphon structure disposed on a first connection path connecting the second A connector and the second B connector and having a temperature higher than that of the fuel cell and a refrigerant boiled by the heat of the fuel cell flows;
A second radiator disposed on a second connection passage connecting the third 3A connection port and the third B connection port;
A pump disposed on the second connection passage; And
And a controller for controlling the first three-way valve and the second three-way valve such that the refrigerant passes through one of the first connection passage and the second connection passage,
The controller activates the first radiator when the refrigerant passes through the first connection passage, does not operate the second radiator and the pump,
Wherein the controller operates the second radiator and the pump when the refrigerant passes through the second connection passage, and does not operate the first radiator. 연료전지에 냉매를 순환시켜서 상기 연료전지를 냉각하는 냉각시스템에 있어서,
제1A 연결구, 제2A 연결구 및 제3A 연결구를 구비하고, 상기 제1A 연결구가 상기 연료전지의 냉매 배출 측에 연결되는 제1 삼방밸브;
제1B 연결구, 제2B 연결구 및 제3B 연결구를 구비하고, 상기 제1B 연결구가 상기 연료전지의 냉매 유입 측에 연결되는 제2 삼방밸브;
상기 제2A 연결구와 상기 제2B 연결구를 연결하는 제1 연결 유로 상에 배치되고 상기 연료전지보다 높게 위치하고 상기 연료전지의 열에 의해 비등된 냉매가 유입되는 써모사이폰 구조의 제1 방열기;
상기 제3A 연결구와 상기 제3B 연결구를 연결하는 제2 연결 유로 상에 배치되는 제2 방열기;
상기 제2 연결 유로 상에 배치되는 펌프;
상기 냉매가 상기 제1 연결 유로와 상기 제2 연결 유로 중 어느 하나의 연결 유로를 통과하도록 상기 제1 삼방밸브와 상기 제2 삼방밸브를 제어하는 제어기; 및
상기 연료전지의 온도를 측정하고 측정된 온도 데이터를 상기 제어기로 전송하는 온도센서를 포함하는 연료전지 냉각시스템.1. A cooling system for circulating a coolant in a fuel cell to cool the fuel cell,
A first three-way valve having a first A connector, a second A connector, and a third A connector, the first A connector being connected to a refrigerant discharge side of the fuel cell;
A second three-way valve having a first B connector, a second B connector and a third B connector, the first B connector being connected to a coolant inflow side of the fuel cell;
A first radiator of a thermosyphon structure disposed on a first connection path connecting the second A connector and the second B connector and having a temperature higher than that of the fuel cell and a refrigerant boiled by the heat of the fuel cell flows;
A second radiator disposed on a second connection passage connecting the third 3A connection port and the third B connection port;
A pump disposed on the second connection passage;
A controller for controlling the first three-way valve and the second three-way valve such that the refrigerant passes through one of the first connection passage and the second connection passage; And
And a temperature sensor that measures the temperature of the fuel cell and transmits the measured temperature data to the controller. 청구항 3에 있어서,
상기 제어기는 상기 온도센서로부터 전송된 상기 연료전지의 온도가 적절 온도의 상한 이하인 경우 냉매가 상기 제1 연결 유로를 통과하도록 상기 두 삼방밸브의 작동을 제어하고, 상기 연료전지의 온도가 적절 온도의 상한을 초과한 경우 냉매가 상기 제2 연결 유로를 통과하도록 상기 두 삼방밸브의 작동을 제어하는 연료전지 냉각시스템.The method of claim 3,
Wherein the controller controls the operation of the two three-way valves so that the refrigerant passes through the first connection passage when the temperature of the fuel cell transmitted from the temperature sensor is equal to or less than the upper limit of the appropriate temperature, And controls the operation of the two three-way valves so that the refrigerant passes through the second connection passage when the upper limit is exceeded. 연료전지에 냉매를 순환시켜서 상기 연료전지를 냉각하는 냉각시스템에 있어서,
상기 연료전지보다 높게 위치하고 상기 연료전지의 열에 의해 비등된 냉매가 유입되는 써모사이폰 구조의 방열기;
상기 연료전지의 냉매 배출 측과 상기 방열기의 입구 측을 연결하는 냉매 배출 유로;
제1 연결구, 제2 연결구 및 제3 연결구를 구비하고 상기 방열기보다 하류 측에 위치하는 삼방밸브;
상기 방열기의 출구 측과 상기 제1 연결구를 연결하는 연결 유로;
상기 제2 연결구와 상기 연료전지의 냉매 유입 측을 연결한 냉매 유입 유로;
상기 제3 연결구와 상기 냉매 유입 유로를 연결하는 바이패스 유로;
상기 바이패스 유로 상에 배치되어서 상기 냉매를 상기 연료전지 쪽으로 이동시키는 펌프; 및
상기 냉매가 상기 제2 연결구와 상기 제3 연결구 중 어느 하나의 연결구를 통해 배출되도록 상기 삼방밸브를 제어하는 제어기를 포함하는 연료전지 냉각시스템.1. A cooling system for circulating a coolant in a fuel cell to cool the fuel cell,
A radiator of a thermosyphon structure in which a coolant that is positioned higher than the fuel cell and is boiled by the heat of the fuel cell flows;
A refrigerant discharge passage connecting the refrigerant discharge side of the fuel cell and the inlet side of the radiator;
A three-way valve having a first connection port, a second connection port, and a third connection port and positioned downstream of the radiator;
A connection channel connecting the outlet of the radiator to the first connector;
A refrigerant inflow path connecting the second connection port and a refrigerant inflow side of the fuel cell;
A bypass passage connecting the third connection port and the refrigerant inflow passage;
A pump disposed on the bypass flow path to move the refrigerant toward the fuel cell; And
And a controller for controlling the three-way valve so that the refrigerant is discharged through one of the second connection port and the third connection port. 청구항 5에 있어서,
상기 냉매가 상기 제2 연결구를 통해 배출되는 경우에, 상기 제어기는 상기 펌프를 작동시키지 않으며,
상기 냉매가 상기 제3 연결구를 통해 배출되는 경우에, 상기 제어기는 상기 펌프를 작동시키는 연료전지 냉각 시스템.The method of claim 5,
When the refrigerant is discharged through the second connection port, the controller does not operate the pump,
And when the refrigerant is discharged through the third connection port, the controller operates the pump. 청구항 5에 있어서,
상기 연료전지의 온도를 측정하고 측정된 온도 데이터를 상기 제어기로 전송하는 온도센서를 더 포함하는 연료전지 냉각시스템.The method of claim 5,
Further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the fuel cell and for transmitting the measured temperature data to the controller. 청구항 7에 있어서,
상기 제어기는 상기 온도센서로부터 전송된 상기 연료전지의 온도가 적절 온도의 상한 이하인 경우 냉매가 상기 제2 연결구를 통해 배출되고, 상기 연료전지의 온도가 적절 온도의 상한을 초과한 경우 냉매가 상기 제3 연결구를 통해 배출되도록 삼방밸브의 작동을 제어하는 연료전지 냉각시스템.The method of claim 7,
The controller discharges the coolant through the second connection port when the temperature of the fuel cell transferred from the temperature sensor is lower than the upper limit of the proper temperature and if the temperature of the fuel cell exceeds the upper limit of the proper temperature, 3 A fuel cell cooling system for controlling the operation of a three-way valve to discharge through a connection. 연료전지에 냉매를 순환시켜서 상기 연료전지를 냉각하는 냉각시스템에 있어서,
상기 연료전지로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 유로;
상기 냉매 배출 유로로부터 분기되어 각각 연장되는 제1 연결 유로 및 제2 연결 유로;
상기 제1 연결 유로 상에 배치되고 상기 연료전지보다 높게 위치하고 상기 연료전지의 열에 의해 비등된 냉매가 유입되는 써모사이폰 구조의 제1 방열기;
상기 제1 연결 유로 상에서 상기 제1 방열기보다 상류에 위치하여 상기 냉매의 유량을 조절하는 제1 조절 밸브;
상기 제1 연결 유로 상에 상기 제1 방열기보다 하류에 위치하는 삼방밸브;
상기 삼방밸브와 상기 제2 연결 유로를 연결하는 바이패스 유로;
상기 제1 연결 유로 상에서 상기 삼방밸브보다 하류에 위치하는 제1 개폐 밸브;
상기 제2 연결 유로 상에 배치되는 제2 방열기;
상기 제2 연결 유로 상에서 상기 제2 방열기보다 상류에 위치하고 상기 냉매의 유량을 조절하는 제2 조절 밸브;
상기 제2 연결 유로 상에 상기 제2 방열기보다 하류에 위치하는 펌프;
상기 제2 연결 유로 상에 사이 펌프보다 하류에 위치하는 제2 개폐 밸브;
상기 연료전지의 온도를 측정하는 온도센서;
상기 온도센서로부터 측정된 연료전지의 온도 데이터를 이용하여 상기 삼방밸브, 상기 두 방열기, 상기 두 조절 밸브, 상기 개폐 밸브 및 상기 펌프의 작동을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 바이패스 유로와 상기 제2 연결 유로가 연결되는 지점은 상기 제2 조절 밸브와 상기 제2 방열기의 사이에 위치하는 연료전지의 냉각시스템.1. A cooling system for circulating a coolant in a fuel cell to cool the fuel cell,
A refrigerant discharge passage through which the refrigerant is discharged from the fuel cell;
A first connection passage and a second connection passage branched from the refrigerant discharge passage and extending from the refrigerant discharge passage;
A first radiator of a thermosyphon structure disposed on the first connection flow path and having a temperature higher than that of the fuel cell and flowing a coolant boiled by the heat of the fuel cell;
A first control valve located upstream of the first radiator on the first connection passage to regulate a flow rate of the refrigerant;
A three-way valve located on the first connection passage downstream of the first radiator;
A bypass passage connecting the three-way valve and the second connection passage;
A first open / close valve located on the first connection passage downstream of the three-way valve;
A second radiator disposed on the second connection passage;
A second control valve located upstream of the second radiator on the second connection passage and controlling a flow rate of the refrigerant;
A pump positioned on the second connection passage downstream of the second radiator;
A second on-off valve located on the second connecting passage downstream of the throttle pump;
A temperature sensor for measuring the temperature of the fuel cell;
And a controller for controlling the operation of the three-way valve, the two radiators, the two control valves, the on-off valves and the pump using the temperature data of the fuel cell measured from the temperature sensor,
And a point where the bypass passage and the second connection passage are connected is located between the second control valve and the second radiator. 청구항 9에 있어서,
상기 제어기는 상기 온도센서에 의한 상기 연료전지의 온도 측정값이 상기 제1 상한 온도값 이하인 경우 제1 냉각 모드로 운전하고, 상기 온도 측정값이 상기 제1 상한 온도값을 초과하는 경우 상기 온도 측정값을 상기 제1 상한 온도값보다 높은 제2 상한 온도값과 비교하며,
상기 제어기는 상기 온도 측정값이 상기 제2 상한 온도값 이하인 경우 제2 냉각 모드로 운전하고, 상기 온도 측정값이 상기 제2 상한 온도값을 초과하는 경우 상기 온도 측정값을 상기 제2 상한 온도값보다 놓은 제3 상한 온도값과 비교하며,
상기 제어기는 상기 온도 측정값이 상기 제3 상한 온도값 이하인 경우 제3 냉각 모드로 운전하고, 상기 온도 측정값이 상기 제3 상한 온도값을 초과하는 경우 제4 냉각 모드로 운전하며,
상기 제1 냉각 모드에서는, 상기 제1 조절 밸브와 상기 제1 개폐 밸브가 개방되고, 상기 제1 방열기가 작동되며, 상기 삼방밸브는 상기 제1 방열기로부터 배출되는 냉매를 상기 제1 개폐 밸브 쪽으로 흐르게 하고, 상기 제2 조절 밸브와 상기 제2 개폐 밸브는 폐쇄되며, 상기 제2 방열기와 상기 펌프는 작동하지 않고,
상기 제2 냉각 모드에서는, 상기 제1, 제2 조절 밸브와 상기 제1, 제2 개폐 밸브가 개방되고, 상기 제1, 제2 방열기 및 상기 펌프가 작동되며, 상기 삼방밸브는 상기 제1 방열기로부터 배출되는 냉매를 상기 제1 개폐 밸브 쪽으로 흐르게 하고,
상기 제3 냉각 모드에서는, 상기 제2 조절 밸브와 상기 제2 개폐 밸브가 개방되고, 상기 제2 방열기 및 상기 펌프가 작동되며, 상기 제1 조절 밸브와 상기 제1 개폐 밸브는 폐쇄되고,
상기 제4 냉각 모드에서는, 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 개폐 밸브가 개방되고, 상기 제1, 제2 방열기 및 상기 펌프가 작동되며, 상기 삼방밸브는 상기 제1 방열기로부터 배출되는 냉매를 상기 바이패스 유로를 통해 상기 제2 방열기 쪽으로 흐르게 하고, 상기 제2 조절 밸브와 상기 제1 개폐 밸브는 폐쇄되는 연료전지 냉각시스템.The method of claim 9,
Wherein the controller operates in a first cooling mode when the temperature measurement value of the fuel cell by the temperature sensor is less than or equal to the first upper limit temperature value and when the temperature measurement value exceeds the first upper limit temperature value, Compares the value with a second upper temperature value that is higher than the first upper temperature value,
Wherein the controller operates in a second cooling mode when the temperature measurement value is less than or equal to the second upper limit temperature value and when the temperature measurement value exceeds the second upper limit temperature value, The third upper limit temperature value,
Wherein the controller operates in a third cooling mode when the temperature measurement value is less than or equal to the third upper limit temperature value and operates in a fourth cooling mode when the temperature measurement value exceeds the third upper limit temperature value,
In the first cooling mode, the first control valve and the first on-off valve are opened, the first radiator is operated, and the three-way valve flows the refrigerant discharged from the first radiator toward the first on- The second control valve and the second on-off valve are closed, the second radiator and the pump are not operated,
In the second cooling mode, the first and second control valves and the first and second open / close valves are opened, the first and second radiators and the pump are operated, and the three- To flow toward the first opening / closing valve,
The second control valve and the second open / close valve are opened, the second radiator and the pump are operated, and the first control valve and the first open / close valve are closed, and in the third cooling mode,
In the fourth cooling mode, the first control valve and the second on-off valve are opened, the first and second radiators and the pump are operated, and the three-way valve controls the refrigerant discharged from the first radiator And the second control valve and the first on-off valve are closed through the bypass passage.
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