KR101966465B1 - Apparatus and Method for draining water in fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 스택의 물 배출 장치는 연료 전지 스택, 상기 연료 전지 스택의 하부 일측에 설치되어 환기 또는 물을 외부로 배출하거나 차단하는 드레인 밸브, 차량의 운행 여부에 따라 상기 드레인 밸브에 전원을 연결 또는 해제하는 전원 차단기, 및 상기 전원 차단기에 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다. The water discharge device of the fuel cell stack according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell stack, a drain valve installed at a lower side of the fuel cell stack for venting or discharging water to / from the outside, A power circuit breaker for connecting or disconnecting power to the drain valve, and a battery for supplying power to the power circuit breaker.

Description

연료전지 스택의 물 배출 장치 및 방법{Apparatus and Method for draining water in fuel cell stack} Technical Field [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for discharging water in a fuel cell stack,

본 발명은 연료전지에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연료전지 작동 중에 전기화학 반응에 의해 생성된 수분이 전극막을 통해 외부와 차단된 스택 케이스 내에 방출됨에 따라 외기와의 온도 차이로 응축되어 누적된 물을 배출하고 외기와의 환기를 통해 응축을 방지하는 연료전지 스택의 물 배출 장치 및 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a fuel cell, and more particularly, to a fuel cell, and more particularly, to a fuel cell, in which water generated by an electrochemical reaction during operation of a fuel cell is discharged into a stack case, And preventing condensation through ventilation with outside air. 2. Description of the Related Art

일반적으로 연료전지는 수소 등의 활성을 갖는 물질, 예를 들어 LNG(Liquified Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 메탄올 등을 전기화학 반응을 통해 산화시켜 그 과정에서 방출되는 화학 에너지를 전기로 변환시키는 것으로, 주로 천연가스의 개질, 신재생 에너지(풍력 / 수력 / 태양열 / 지열등)를 이용한 물의 전기분해로부터 쉽게 생산해 낼 수 있는 수소와 공기중의 산소가 사용된다.Generally, a fuel cell oxidizes a substance having activity such as hydrogen, such as Liquefied Natural Gas (LNG), LPG (Liquefied Petroleum Gas), and methanol through an electrochemical reaction, Hydrogen and oxygen in the air can be easily produced from the reforming of natural gas and the electrolysis of water using renewable energy (wind power / water / solar heat / geothermal heat).

연료전지의 주 에너지원은 연료전지 스택이라 부르는 발전장치로부터 기인하는데, 이 스택의 원리는 공기중의 산소와 외부에서 공급된 수소가 화학적으로 반응하여 에너지를 발생시키는 장치이다.The main energy source of a fuel cell is derived from a power generation device called a fuel cell stack. The principle of this stack is a device that generates energy by chemically reacting oxygen in the air with hydrogen supplied from outside.

연료전지 시스템은 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급 시스템, 연료전지 스택에 전기 화학반응에 필요한 환원제인 공기중의 산소를 공급하는 공기공급 시스템, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등을 포함하여 구성되어 있다.The fuel cell system includes a fuel cell stack for generating electric energy, a fuel supply system for supplying fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, an air supply system for supplying oxygen in the air, which is a reducing agent for the electrochemical reaction, A heat and water management system for controlling the operating temperature of the fuel cell stack, and the like.

그런데, 이러한 연료전지의 경우 내부에 응축된 물이 생성될 수밖에 없는 구조이다. 즉, 연료전지 작동 중에 전기화학 반응에 의해 생성된 수분이 전극막을 통해 외부와 차단된 스택 케이스 내에 방출됨에 따라 외기와의 온도 차이로 응축된 물이 누적된다. However, in the case of such a fuel cell, condensed water is inevitably generated inside. That is, the condensed water accumulates due to the temperature difference with the outside air as the moisture generated by the electrochemical reaction during the operation of the fuel cell is discharged into the stack case which is shielded from the outside through the electrode film.

이러한 응축된 물은 내부 부품(케이스, 브라켓, 분리판, 볼트 등)의 부식 및 절연이 파괴될 수 있다는 문제점이 있다.Such condensed water has a problem that corrosion of internal parts (case, bracket, separating plate, bolt, etc.) and insulation may be destroyed.

또한, 온도 차이를 해소하기 위해 환기를 위한 외부와의 노출은 세차나 비가 오는 날에 물의 유입 및 외부 이물질이 유입에 의해 부식, 절연, 화재의 위험이 있어 쉽게 환기를 하는 구조의 적용이 어렵다는 문제점이 있었다.In order to solve the temperature difference, exposure to the outside for ventilation is difficult due to the risk of corrosion, insulation, and fire due to the inflow of water or external foreign matter into the car wash or rainy day, .

1. 한국공개특허번호 제10-2010-0008496호1. Korean Patent Publication No. 10-2010-0008496 2. 한국공개특허번호 제10-2013-0081477호2. Korean Patent Publication No. 10-2013-0081477

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 연료전지 작동 중에 전기화학 반응에 의해 생성된 수분이 전극막을 통해 외부와 차단된 스택 케이스 내에 방출됨에 따라 외기와의 온도 차이로 응축되어 누적된 물을 배출하고 외기와의 환기를 통해 응축을 방지함으로써 내부 부품(케이스, 브라켓, 분리판, 볼트 등)의 부식 및 전기 누설로 인한 전기 화재를 방지하는 연료전지 스택의 물 배출 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed in order to solve the problem according to the above background art, and as the moisture generated by the electrochemical reaction during the operation of the fuel cell is released into the stack case which is blocked from the outside through the electrode film, A water discharging device of a fuel cell stack for preventing accumulation of water and preventing electric fires due to corrosion and leakage of electric power by preventing condensation through ventilation with outside air and thereby preventing internal parts (case, bracket, separating plate, bolt, etc.) The purpose of the method is to provide.

또한, 본 발명은 차량이 운행 시에는 외부 이물질의 유입을 방지하기 위해 클로즈(Close)시키고, 정지 시에는 환기시킬 수 있도록 연료전지 스택의 물 배출 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a water discharging device and method of a fuel cell stack so that the vehicle can be closed when the vehicle is in operation to prevent inflow of foreign matter and ventilated when the vehicle is stopped.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 연료전지 작동 중에 전기화학 반응에 의해 생성된 수분이 전극막을 통해 외부와 차단된 스택 케이스 내에 방출됨에 따라 외기와의 온도 차이로 응축되어 누적된 물을 배출하고 외기와의 환기를 통해 응축을 방지함으로써 내부 부품(케이스, 브라켓, 분리판, 볼트 등)의 부식 및 전기 누설로 인한 전기 화재를 방지하는 연료전지 스택의 물 배출 장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a fuel cell system including: a fuel cell stack having a stacked case in which moisture generated by an electrochemical reaction during operation of a fuel cell is discharged through an electrode membrane into a stacked case; And prevents condensation through ventilation with outside air, thereby preventing corrosion of internal parts (such as a case, a bracket, a separating plate, and a bolt) and electric fires caused by electric leakage.

상기 연료전지 스택의 물 배출 장치는,The water discharge device of the fuel cell stack includes:

상기 연료전지 스택의 하부 일측에 설치되어 환기 또는 물을 외부로 배출하거나 차단하는 드레인 밸브,A drain valve installed at a lower portion of the fuel cell stack for venting or discharging or blocking water to the outside,

차량의 운행 여부에 따라 상기 드레인 밸브에 전원을 연결 또는 해제하는 전원 차단기, 및A power circuit breaker for connecting or disconnecting power to the drain valve depending on whether the vehicle is running, and

상기 전원 차단기에 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And a battery for supplying power to the power circuit breaker.

이때, 상기 연료 전지 스택은 응축수의 원활한 배출을 위해 하부가 중앙으로 경사지게 형성되는 스택 케이스 및 상기 스택 케이스의 내부에 장착 브라켓을 이용하여 설치되는 연료 전지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the fuel cell stack may include a stack case having a lower portion formed to be inclined to the center for smooth discharge of condensed water, and a fuel cell module installed using a mounting bracket inside the stack case.

또한, 상기 차량의 운행 여부는 차량 키(key) 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 결정되는 것으로 하여 일시 정차 시(아이들)나 배터리의 저장된 전기 에너지로 EV(Electric Vehicle) 모드 주행시에 상기 드레인 밸브 작동을 방지함으로써 주행 중 이물질 유입을 차단 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, it is determined whether the vehicle is driven or not by turning on or off a vehicle key on / off switch, so that the electric energy stored in the battery during idling (idle) Thereby preventing foreign matter from entering the vehicle while driving.

또한, 상기 드레인 밸브의 오픈(Open)은 차량의 운행 정지시부터 재운행될 때까지 유지되는 것을 특징으로 할 수 있다.The opening of the drain valve may be maintained until the vehicle is restarted from a stop.

또한, 상기 드레인 밸브는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the drain valve may further include a filter.

또한, 상기 드레인 밸브는 웰딩 너트를 이용하여 상기 스택 케이스에 조립되는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the drain valve may be assembled to the stack case using a welding nut.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 차량의 운행이 정지되는 지를 판단하는 단계와, 판단결과, 차량의 운행이 정지되면 드레인 밸브가 오픈되어 연료 전지 스택을 환기 또는 상기 연료 전지 스택내의 물을 외부로 배출하는 단계와, 상기 차량의 운행이 재시작되는지를 판단하는 단계 및 판단결과, 운행이 재시작되면 상기 드레인 밸브가 클로즈되어 배출 또는 환기를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for controlling a fuel cell stack, comprising the steps of: determining whether a vehicle is stopped; when a vehicle is stopped, The method comprising the steps of: discharging water to the outside; determining whether the operation of the vehicle is restarted; and if the operation is restarted, the drain valve is closed to shut off exhaust or ventilation, Provides a method of draining the stack.

또한, 배터리를 이용하여 상기 드레인 밸브를 제어하는 전원 차단기에 전원을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the method may further include supplying power to a power breaker for controlling the drain valve using a battery.

본 발명에 따르면, 스택 케이스내 응축된 물을 배출하고 자연 환기를 수행함으로써 내부 부품(케이스, 브라켓, 분리판, 볼트 등)의 부식을 방지하고, 전기 누설로 인한 전기화재를 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent corrosion of internal parts (a case, a bracket, a separating plate, a bolt, and the like) by discharging condensed water in the stack case and performing natural ventilation, and to prevent electric fires due to electric leakage.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 이를 통하여 내구성 향상 및 신뢰성을 개선할 수 있다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that durability can be improved and reliability can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 스택의 물 배출 장치(100)의 구조를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드레인 밸브를 이용하여 물을 배출하고 동시에 자연 환기를 수행하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 도 1에 도시된 드레인 밸브(140)를 좀더 상세하게 보여주는 도면이다. 1 is a conceptual view showing a structure of a water discharge apparatus 100 of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a process of discharging water and performing natural ventilation using a drain valve according to an embodiment of the present invention.
3 is a more detailed view of the drain valve 140 shown in FIG.

본 발명은 밸브 구조 및/또는 자연환기의 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications of the valve structure and / or natural ventilation and may have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and specifically described in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 스택의 물 배출 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and method for discharging a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 스택의 물 배출 장치(100)의 구조를 보여주는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 상기 연료전지 스택의 물 배출 장치(100)는, 연료 전지 스택(101), 상기 연료 전지 스택(101)의 하부 일측에 설치되어 환기 또는 물을 외부로 배출하거나 차단하는 드레인 밸브(140), 차량의 운행 여부에 따라 상기 드레인 밸브(140)에 전원을 연결 또는 해제하는 전원 차단기(150), 상기 전원 차단기(150)에 전원을 공급하는 배터리(160) 등을 포함하여 구성된다.1 is a conceptual view showing a structure of a water discharge apparatus 100 of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention. 1, the water discharging apparatus 100 of the fuel cell stack includes a fuel cell stack 101, a drain disposed at a lower side of the fuel cell stack 101 to discharge or block the ventilation or water to the outside, A valve 140, a power breaker 150 for connecting or disconnecting power to the drain valve 140 depending on whether the vehicle is traveling or not, a battery 160 for supplying power to the power breaker 150, do.

연료 전지 모듈(120)은 수소와 산소의 화학적 반응을 통해 전기를 생산하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 연료 전지 모듈(120)은 크게 전기화학 반응을 일으키는 전극막(미도시), 전기화학 반응에 의해 발생된 수소이온을 전달하는 전해질 막의 접합체인 전극 전해질 접합체(MEA; Membrane Electrode Assembly)(미도시), 이를 지지하는 분리판(미도시), 가스 확산층(미도시), 및 체결 기구(미도시) 등으로 구성된다. 이러한 연료 전지 모듈(120)의 구조는 널리 공지되어 있으므로 본 발명의 명확한 이해를 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.The fuel cell module 120 performs a function of generating electricity through a chemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell module 120 includes a membrane electrode assembly (not shown) for generating an electrochemical reaction, a membrane electrode assembly (MEA) (membrane electrode assembly (MEA), which is a junction body of an electrolyte membrane for transferring hydrogen ions generated by an electrochemical reaction (Not shown), a gas diffusion layer (not shown), and a fastening mechanism (not shown). Since the structure of the fuel cell module 120 is well known, further explanation will be omitted for the sake of clarity of the present invention.

이러한 연료 전지 모듈(120)은 스택 케이스(110) 내부에 장착 브라켓(130)에 의해 체결 고정된다.The fuel cell module 120 is fastened and fixed to the stack case 110 by a mounting bracket 130.

물론, 본 발명의 일실시예에서는 연료전지 작동 중에 전기화학 반응에 의해 생성된 수분이 전극막을 통해 외부와 차단된 스택 케이스 내에 방출됨에 따라 외기와의 온도차이로 응축되어 누적된 물이 아래쪽으로 고이고 스택 케이스(110)의 하부가 중앙으로 경사지게 형성된다. 부연하면, 드레인 밸브(140)가 설치되는 부분으로 경사지에 차량이 주차시에도 응축된 물이 원활히 집수되도록 경사각이 형성된다. 도 1에서는 중앙으로 경사지게 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지는 않으며 일측 모서리를 경사지게 할 수도 있다.Of course, in an embodiment of the present invention, water generated by the electrochemical reaction during the operation of the fuel cell is discharged into the stack case, which is shielded from the outside through the electrode film, and condensed by the temperature difference with the outside air, The lower part of the stack case 110 is formed to be inclined to the center. In other words, the inclined angle is formed so that the condensed water can be smoothly collected even when the vehicle is parked on a slope, where the drain valve 140 is installed. 1, it is shown that it is formed to be inclined to the center, but it is not limited thereto, and one side edge may be inclined.

드레인 밸브(140)는 스택 케이스(110)의 하부 중앙에 설치된다. 따라서, 오픈된 경우 스택 케이스(110)의 하부에 고인 물을 외부를 배출하고, 이와 함께 외부 공기를 유입하는 기능을 수행한다. 드레인 밸브(140)로는 전자식 밸브가 사용될 수 있다.The drain valve 140 is installed in the lower center of the stack case 110. Therefore, when the stack case 110 is opened, it discharges the external water to the lower portion of the stack case 110, and performs the function of introducing external air. As the drain valve 140, an electronic valve may be used.

전원 차단기(150)는 드레인 밸브(140)와 연결되어 드레인 밸브(140)의 오픈 또는 클로즈를 제어한다. 즉, 전원 차단기(150)가 드레인 밸브(140)에 공급되는 전류를 차단하면, 드레인 밸브(140)가 오픈되고, 전원 차단기(150)가 드레인 밸브(140)에 공급되는 전류를 차단하지 않고 공급하면 드레인 밸브(140)는 클로즈된다.The power breaker 150 is connected to the drain valve 140 to control the opening or closing of the drain valve 140. That is, when the power breaker 150 cuts off the current supplied to the drain valve 140, the drain valve 140 is opened and the power breaker 150 does not cut off the current supplied to the drain valve 140, The drain valve 140 is closed.

이러한 전원 차단기(150)는 배터리(160) 및 차량 key 온오프 스위치(170)와 연결된다. 따라서, 또한, 상기 차량의 운행 여부는 상기 차량 온오프 스위치(170)의 온 또는 오프에 따라 결정되므로, 차량 온오프 스위치(170)가 온이면, 전원 차단기(150)는 배터리(160)로부터 전원을 드레인 밸브(140)에 공급한다.The power breaker 150 is connected to the battery 160 and the vehicle key on / off switch 170. Therefore, when the vehicle on / off switch 170 is turned on, the power source breaker 150 disconnects the battery 160 from the power source 160, To the drain valve (140).

이와 달리, 차량 온오프 스위치(170)가 오프이면, 전원 차단기(150)는 배터리(160)로부터 드레인 밸브(140)에 공급되는 전원을 차단한다. 이 경우, 드레인 밸브(140)가 오픈된다.On the other hand, when the vehicle on-off switch 170 is off, the power breaker 150 cuts off the power supplied from the battery 160 to the drain valve 140. In this case, the drain valve 140 is opened.

이러한 드레인 밸브(140)의 오픈 상태는 차량의 운행 정지시부터 재운행될 때까지 유지된다.The open state of the drain valve 140 is maintained from when the vehicle is stopped to when the vehicle is restarted.

즉, 차량의 운행중에는 드레인 밸브(140)를 클로즈하고, 운행 정지시에는 환기 및/또는 배출을 위한 드레인 밸브(140)의 오픈 기준이 필요하다. 이러한 기준은 수소 연료 전지 차량이 일반적으로 연료전지의 효율을 극대화하고 회생제동에 의해 기계적인 손실을 회수하기 위해 사용된 배터리의 저장된 전기 에너지로 EV(Electric Vehicle) 모드(엔진이 동작하지 않고 모터만으로 동작하는 모드임)로도 주행 가능하다. 따라서, 연료 전지 스택의 on/off 기준보다 차량의 on/off기준으로 적용하여 밸브의 작동 여부를 결정하도록 한 것이다. 따라서, 차량의 주행중 이물질의 유입을 차단한다.That is, the drain valve 140 is closed during operation of the vehicle, and when the operation is stopped, the opening standard of the drain valve 140 for ventilation and / or exhaustion is required. This criterion is based on the electric energy stored in the battery used to maximize the efficiency of the fuel cell and recover the mechanical loss by the regenerative braking in the EV (Electric Vehicle) mode It is also possible to drive in the mode of operation. Therefore, the on / off criterion of the fuel cell stack is applied to the vehicle on / off basis to determine whether the valve is operated or not. Therefore, the inflow of foreign matter during the running of the vehicle is blocked.

배터리(160)는 전원 차단기(150)에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 또한, 배터리(160)로는 12V 보조 배터리, 건전지 등이 사용될 수 있다.The battery 160 performs a function of supplying power to the power breaker 150. The battery 160 may be a 12V auxiliary battery, a battery, or the like.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드레인 밸브를 이용하여 물을 배출하고 동시에 자연 환기를 수행하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 차량 key 온오프 스위치(170)의 동작에 따라 차량의 운행이 정지되는 지를 판단한다(단계 S210). 즉, 차량 key 온오프 스위치(170)가 오프(off)되는지를 판단한다.2 is a flowchart illustrating a process of discharging water and performing natural ventilation using a drain valve according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, it is determined whether the operation of the vehicle is stopped according to the operation of the vehicle key on / off switch 170 (step S210). That is, it is determined whether the vehicle key on / off switch 170 is turned off.

판단결과, 차량의 운행이 정지되고 차량 key 온오프 스위치(170)가 오프되면, 전원 차단기(150)가 전원을 차단하므로 드레인 밸브(140)가 오픈되어 연료 전지 스택(101)을 환기 또는 상기 연료 전지 스택(101)내의 물을 외부로 배출한다(단계 S220, S230).If it is determined that the vehicle is stopped and the vehicle key on / off switch 170 is turned off, The power circuit breaker 150 cuts off the power, so that the drain valve 140 is opened to ventilate the fuel cell stack 101 or to discharge the water in the fuel cell stack 101 to the outside (steps S220 and S230).

이후, 상기 차량의 차량 key 온오프 스위치(170)가 온되면 전원 차단기(150)가 전원을 공급하므로 상기 드레인 밸브(140)가 클로즈되어 배출 또는 환기를 차단한다(단계 S240,S250,S260).Then, when the vehicle key on / off switch 170 of the vehicle is turned on, the power source breaker 150 supplies power and the drain valve 140 is closed to shut off exhaust or ventilation (steps S240, S250, and S260).

즉, 상기 드레인 밸브의 오픈은 차량의 운행 정지시부터 재운행될 때까지 유지된다.That is, the opening of the drain valve is maintained from when the vehicle is stopped to when the vehicle is restarted.

부연하면, 차량 key 온오프 스위치(170)의 온 또는 오프에 따라 결정되는 것으로 하여 일시 정차 시(아이들)나 배터리의 저장된 전기 에너지로 EV(Electric Vehicle) 모드 주행시에 상기 드레인 밸브의 작동을 방지함으로써 주행 중 이물질 유입을 차단한다.Further, by determining whether the vehicle key on / off switch 170 is turned on or off, the operation of the drain valve can be prevented at the time of a temporary stop (idle) Blocks foreign matter from entering during driving.

도 3은 도 1에 도시된 드레인 밸브(140)를 좀더 상세하게 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 드레인 밸브(140)의 상단에는 필터링을 위한 필터(308)를 더 포함할 수 있다. 3 is a more detailed view of the drain valve 140 shown in FIG. Referring to FIG. 3, the drain valve 140 may further include a filter 308 for filtering.

또한, 상기 드레인 밸브(140)는 웰딩 너트(309)를 이용하여 상기 스택 케이스(110)에 조립될 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니고, 패킹 방식으로 드레인 밸브(140)를 웰딩 너트(309)에 조립할 수 있다.In addition, the drain valve 140 may be assembled to the stack case 110 using a welding nut 309. Of course, the present invention is not limited thereto, and the drain valve 140 can be assembled to the welding nut 309 in a packing manner.

100: 물 배출 장치
101: 연료 전지 스택
110: 스택 케이스
120: 연료 전지 모듈
130: 장치 브라켓
140: 드레인 밸브
150: 전원 차단기
160: 배터리
170: 차량 키(key) 온오프 스위치
308: 필터
309: 웰딩 너트100: Water discharging device
101: Fuel cell stack
110: stack case
120: Fuel cell module
130: Device Bracket
140: drain valve
150: Power breaker
160: Battery
170: vehicle key On-off switch
308: Filter
309: Welding nut

Claims (10)

연료 전지 스택;
상기 연료 전지 스택의 하부 일측에 설치되어 환기 또는 물을 외부로 배출하거나 차단하는 드레인 밸브;
차량의 운행 여부에 따라 상기 드레인 밸브에 전원을 연결 또는 해제하는 전원 차단기; 및
상기 전원 차단기에 전원을 공급하는 배터리;를 포함하며,
상기 물은 연료전지 스택의 작동 중에 전기화학 반응에 의해 생성된 수분이 전극막을 통해 외부와 차단된 스택 케이스 내에 방출됨에 따라 외기와의 온도 차이로 응축된 물이며,
상기 환기는 상기 드레인 밸브를 통해 외부 공기가 유입됨으로서 이루어지며,
상기 차량의 운행 여부는 차량 키 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 결정되어 일시 정차 시(아이들)나 배터리의 저장된 전기 에너지로 EV(Electric Vehicle) 모드 주행시에 상기 드레인 밸브 작동을 방지함으로써 주행 중 이물질 유입을 차단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 장치.
Fuel cell stack;
A drain valve installed at a lower side of the fuel cell stack for venting or discharging or blocking water to the outside;
A power breaker for connecting or disconnecting power to the drain valve depending on whether the vehicle is traveling or not; And
And a battery for supplying power to the power breaker,
The water is water condensed at a temperature difference with the outside air as moisture generated by the electrochemical reaction during operation of the fuel cell stack is discharged into the stack case which is blocked from the outside through the electrode film,
Wherein the ventilation is performed by introducing outside air through the drain valve,
The operation of the vehicle is determined depending on the on / off state of the vehicle key on / off switch, thereby preventing the operation of the drain valve at the time of temporary stop (idle) or stored electric energy of the battery during EV (Electric Vehicle) And the flow-out of the fuel cell stack is blocked.
제 1 항에 있어서,
상기 연료 전지 스택은,
하부가 중앙으로 경사지게 형성되는 스택 케이스 및
상기 스택 케이스의 내부에 장착 브라켓을 이용하여 설치되는 연료 전지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 장치.
The method according to claim 1,
The fuel cell stack includes:
A stack case in which a lower portion is formed to be inclined to the center and
And a fuel cell module installed in the stack case using a mounting bracket.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 드레인 밸브의 오픈은 차량의 운행 정지시부터 재운행될 때까지 유지되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the opening of the drain valve is maintained from the stop of the vehicle to the restart of the vehicle.
제 1 항에 있어서,
상기 드레인 밸브는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the drain valve further comprises a filter.
제 2 항에 있어서,
상기 드레인 밸브는 웰딩 너트를 이용하여 상기 스택 케이스에 조립되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 장치.
3. The method of claim 2,
And the drain valve is assembled to the stack case using a welding nut.
차량의 운행이 정지되는 지를 판단하는 단계;
판단결과, 차량의 운행이 정지되면 드레인 밸브가 오픈되어 연료 전지 스택을 환기 또는 상기 연료 전지 스택내의 물을 외부로 배출하는 단계;
상기 차량의 운행이 재시작되는 지를 판단하는 단계; 및
판단결과, 운행이 재시작되면 상기 드레인 밸브가 클로즈되어 배출 또는 환기를 차단하는 단계;를 포함하며,
상기 물은 연료전지 스택의 작동 중에 전기화학 반응에 의해 생성된 수분이 전극막을 통해 외부와 차단된 스택 케이스 내에 방출됨에 따라 외기와의 온도 차이로 응축된 물이며,
상기 환기는 상기 드레인 밸브를 통해 외부 공기가 유입됨으로서 이루어지며,
상기 차량의 운행 여부는 차량 키 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 결정되어 일시 정차 시(아이들)나 배터리의 저장된 전기 에너지로 EV(Electric Vehicle) 모드 주행시에 상기 드레인 밸브 작동을 방지함으로써 주행 중 이물질 유입을 차단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 방법.
Determining whether the vehicle is stopped;
As a result of the determination, when the vehicle is stopped, the drain valve is opened to ventilate the fuel cell stack or to discharge the water in the fuel cell stack to the outside;
Determining whether the operation of the vehicle is restarted; And
And when the operation is restarted, the drain valve is closed to shut off exhaust or ventilation as a result of the determination,
The water is water condensed at a temperature difference with the outside air as moisture generated by the electrochemical reaction during operation of the fuel cell stack is discharged into the stack case which is blocked from the outside through the electrode film,
Wherein the ventilation is performed by introducing outside air through the drain valve,
The operation of the vehicle is determined depending on the on / off state of the vehicle key on / off switch, thereby preventing the operation of the drain valve at the time of temporary stop (idle) or stored electric energy of the battery during EV (Electric Vehicle) And the flow of the fuel is stopped.
제 7 항에 있어서,
상기 연료 전지 스택은,
하부가 중앙으로 경사지게 형성되는 스택 케이스 및
상기 스택 케이스의 내부에 장착 브라켓을 이용하여 설치되는 연료 전지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 방법.
8. The method of claim 7,
The fuel cell stack includes:
A stack case in which a lower portion is formed to be inclined to the center and
And a fuel cell module installed in the stack case using a mounting bracket.
삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 드레인 밸브의 오픈은 차량의 운행 정지시부터 재운행될 때까지 유지되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 물 배출 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the opening of the drain valve is maintained from a stop of the vehicle to a restart of the vehicle.
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