KR102054209B1 - 연료전지 파워팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지 파워팩에 관한 것으로서, 하우징과, 상기 하우징에 설치되며, 수소 연료와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산할 수 있도록 상호 적층된 다수의 연료전지 셀이 마련된 연료전지 유닛과, 상기 연료전지 유닛에 연결되며, 상기 연료전지 셀들에 수소 연료 및 공기를 공급하는 공급유닛과, 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛으로부터 전기를 공급받아 충전되는 배터리와, 외부전자기기가 접속될 수 있도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛 및 배터리에 연결되어 상기 연료전지 유닛 또는 배터리로부터 상기 외부전자기기로 전기를 공급하는 출력부와, 상기 연료전지 유닛에 설치되어 상기 연료전지 유닛의 작동상태를 감지하는 센서모듈과, 상기 연료전지의 작동에 대한 신호를 입력할 수 있는 관리자 단말기와, 상기 연료전지의 작동에 대한 신호를 입력할 수 있는 관리자 단말기와, 상기 하우징에 설치되어 상기 하우징의 위치와, 상기 하우징의 위치에 대한 상기 출력부를 통해 공급되는 전력량에 대한 정보를 측정하는 위치정보부와, 상기 관리자 단말기에 연결되며, 상기 센서모듈을 통해 감지된 상기 연료전지 유닛의 작동상태에 대한 정보 및 상기 위치정보부에서 측정된 정보를 상기 관리자 단말기에 전송하고, 상기 관리자 단말기를 통해 입력된 상기 연료전지의 작동에 대한 신호에 따라 상기 연료전지 유닛, 배터리 및 공급유닛을 제어하는 제어모듈을 구비한다.
Description
본 발명은 연료전지 파워 팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지를 통해 생산된 전기를 외부전자기기에 제공할 수 있는 연료전지 파워팩에 관한 것이다.
일반적으로 화석에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체에너지로서 수소에너지가 각광 받고 있으며 수소에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치로서 수소와 산소를 양극과 음극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 새로운 발전 기술이다. 이러한 연료 전지는 작동 온도와 주연료의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산염형(PAGC), 용융 탄산염형(MCFC), 고체 전해질형(SOFC), 고분자 전해질형(PEMFC) 등으로 구분된다.
종래의 연료전지 시스템은 크게 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 연료전지 셀(Stack) 및 EBOP(Electrical Balance of Plant)를 포함한다.
연료전지는 수소와 산소가 화학 반응을 일으켜 열과 전기, 물을 배출하는 것이 기본 원리이며 이러한 화학 반응을 위하여 필요한 수소는 다양한 방법으로 공급된다. 그 중 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)를 주 연료로 하고 개질 반응을 통하여 수소를 공급하는 용융 탄산염형(MCFC) 연료전지는 고온형 연료전지로써 선박에 탑재하여 전력을 공급하는 보조전원으로 가장 적합한 것으로 평가되고 있다.
그러나 종래의 연료전지를 이용한 파워 팩의 경우, 연료전지의 작동상태를 감지하고, 감지된 연료전지의 작동에 대한 정보를 관리자에게 제공할 수 있는 정보제공수단이 마련되어 있지 않으므로 파워 팩의 관리가 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 연료전지 유닛의 작동상태를 감지하여 관리자 단말기로 감지된 정보를 전송하고, 연료전지 유닛에 긴급상황 발생시 보다 신속하고, 안전하게 연료전지 유닛의 작동을 정지시킬 수 있는 연료전지 파워팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 파워팩은 하우징과, 상기 하우징에 설치되며, 수소 연료와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산할 수 있도록 상호 적층된 다수의 연료전지 셀이 마련된 연료전지 유닛과, 상기 연료전지 유닛에 연결되며, 상기 연료전지 셀들에 수소 연료 및 공기를 공급하는 공급유닛과, 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛으로부터 전기를 공급받아 충전되는 배터리와, 외부전자기기가 접속될 수 있도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛 및 배터리에 연결되어 상기 연료전지 유닛 또는 배터리로부터 상기 외부전자기기로 전기를 공급하는 출력부와, 상기 연료전지 유닛에 설치되어 상기 연료전지 유닛의 작동상태를 감지하는 센서모듈과, 상기 연료전지의 작동에 대한 신호를 입력할 수 있는 관리자 단말기와, 상기 관리자 단말기에 연결되며, 상기 센서모듈을 통해 감지된 상기 연료전지 유닛의 작동상태에 대한 정보를 상기 관리자 단말기에 전송하고, 상기 관리자 단말기를 통해 입력된 상기 연료전지의 작동에 대한 신호에 따라 상기 연료전지 유닛, 배터리 및 공급유닛을 제어하는 제어모듈을 구비한다.
상기 센서모듈은 상기 연료전지 유닛에 설치되는 것으로서, 상기 연료전지 셀의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 연료전지 유닛으로부터 생성되는 전기의 전압을 측정하는 전압측정센서를 구비하고, 상기 제어모듈은 상기 온도센서를 통해 측정된 온도가 기설정된 위험 온도 이상일 경우, 상기 관리자 단말기에 온도 이상 신호를 전송하고, 상기 전압측정센서를 통해 측정된 전압이 기설정된 최저 전압보다 낮거나 기설정된 최고 전압보다 높을 경우, 상기 관리자 단말기에 전압 이상 신호를 전송한다.
상기 공급유닛은 상기 연료전지 유닛 또는 배터리로부터 전기를 공급받고, 상기 제어모듈은 상기 관리자 단말기를 통해 일반 정지 신호가 입력될 경우, 상기 배터리의 충전이 중단되도록 상기 연료전지 유닛과 배터리의 연결을 해제하고, 상기 연료전지 유닛과 배터리의 연결이 해제된 시점으로부터 제1종료시간이 경과한 다음, 상기 연료전지 유닛으로부터 상기 공급유닛으로의 전력공급을 중단하고, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 공급유닛으로 공급하되, 상기 배터리에서 상기 공급유닛으로의 전력 공급 시점으로부터 제2종료시간 동안에, 시간이 경과할수록 상기 연료전지 유닛으로의 수소 공급량이 감소하도록 상기 공급유닛을 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 연료전지 파워팩은 상기 연료전지 유닛에 설치되어 상기 연료전지 셀에 공급된 수소 및 산소를 외부로 배출시키는 강제배출부를 더 구비하고, 상기 제어모듈은 상기 관리자 단말기를 통해 긴급 정지 신호가 입력될 경우, 상기 연료전지 셀에서 상기 출력부 또는 공급유닛으로의 전기 공급을 차단하고, 상기 출력부 또는 공급유닛으로의 전기 공급 차단이 완료되면 상기 연료전지 유닛으로의 수소 또는 산소의 공급이 차단되도록 상기 공급유닛을 제어하며, 상기 연료전지 유닛으로의 수소 또는 산소의 공급이 차단되면 상기 연료전지 셀에 공급된 수소 및 산소를 외부로 배출시키기 위해 상기 강제배출부를 작동시킨다.
상기 강제배출부는 상기 연료전지 셀에 공급된 수소가 상기 연료전지 유닛의 외부로 배출될 수 있도록 상기 연료전지 유닛에 연결된 수소배출관과, 상기 수소배출관에 설치되어 상기 수소배출관을 개폐하는 제1배출밸브와, 상기 연료전지 셀에 공급된 산소가 상기 연료전지 유닛의 외부로 배출될 수 있도록 상기 연료전지 유닛에 연결된 산소배출관과, 상기 산소배출관에 설치되어 상기 산소배출관을 개폐하는 제2배출밸브를 구비한다.
상기 제어모듈은 상기 연료전지 유닛에서 상기 산소 또는 수소를 배출시 상기 수소배출관 및 산소배출관의 개방과 폐쇄가 다수회 반복되도록 상기 제1 및 제2배출밸브를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 센서모듈은 상기 연료전지 유닛에 공급된 상기 수소 및 산소의 압력을 측정할 수 있도록 상기 연료전지 유닛에 설치된 압력측정센서를 구비하고, 상기 제어모듈은 상기 연료전지 유닛에서 상기 산소 또는 수소를 배출시 상기 압력측정센서로부터 제공되는 측정정보를 토대로 상기 연료전지 유닛에 공급된 상기 수소 및 산소의 압력이 감소할수록 상기 수소배출관 및 산소배출관의 개방시간이 감소되도록 상기 제1 및 제2배출밸브를 제어한다.
상기 제어모듈은 상기 연료전지 유닛에서 상기 산소 또는 수소를 배출시 상기 수소배출관 및 산소배출관의 최초 개방된 시점으로부터 시간이 경과할수록 상기 수소배출관 및 산소배출관의 개방시간이 감소되도록 상기 제1 및 제2배출밸브를 제어한다.
상기 센서모듈은 상기 연료전지 유닛에 설치되는 것으로서, 상기 연료전지 셀의 온도를 측정하는 온도센서를 구비하고, 상기 연료전지 유닛은 상기 연료전지 셀에 인접된 위치에 설치되며, 상기 연료전지 셀을 방열시키기 위해 상기 연료전지 셀으로 외기를 강제순환시킬 수 있도록 소정의 속도로 회전하는 블레이드가 마련된 방열팬을 더 구비하고, 상기 제어모듈은 상기 관리자 단말기를 통해 긴급 정지 신호가 입력될 경우, 상기 긴급 정지 신호가 입력된 시점 이후에 상기 온도센서를 통해 측정된 상기 연료전지 셀의 온도가 감소할수록 상기 블레이드의 회전속도가 감소되도록 상기 방열팬을 제어할 수도 있다.
본 발명에 따른 연료전지 파워팩은 센서모듈을 통해 연료전지 유닛의 작동상태를 감지하여 관리자 단말기로 감지된 정보를 전송하므로 관리자가 보다 용이하게 연료전지 유닛의 작동상태를 파악할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 연료전지 파워팩은 긴급 종료 모드가 마련되어 있으므로 연료전지 유닛에 긴급상황 발생시 보다 신속하고, 안전하게 연료전지 유닛의 작동을 정지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 파워팩에 대한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 파워팩에 대한 블럭도이고,
도 3 및 도 4는 도 1의 연료전지 파워팩의 관리자 단말기에 표시된 화면에 대한 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 파워팩에 대한 블럭도이고,
도 3 및 도 4는 도 1의 연료전지 파워팩의 관리자 단말기에 표시된 화면에 대한 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 파워팩에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 연료전지 파워팩(10)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 연료전지 파워팩(10)은 하우징(미도시)과, 상기 하우징에 설치되며, 수소 연료와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산할 수 있도록 상호 적층된 다수의 연료전지 스택이 마련된 연료전지 유닛(30)과, 상기 연료전지 유닛(30)에 설치되어 상기 연료전지 셀에 공급된 수소 및 산소를 외부로 배출시키는 강제배출부(130)와, 상기 연료전지 유닛(30)에 연결되며, 상기 연료전지 스택들에 수소 연료 및 공기를 공급하는 공급유닛(40)과, 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛(30)으로부터 전기를 공급받아 충전되는 배터리(50)와, 외부전자기기가 접속될 수 있도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛(30) 및 배터리(50)에 연결되어 상기 연료전지 유닛(30) 또는 배터리(50)로부터 상기 외부전자기기로 전기를 공급하는 출력부(60)와, 상기 연료전지 유닛(30)에서 상기 출력부(60) 및 배터리(50)로 공급되는 전기의 전압을 각각 상기 외부전자기기 및 배터리(50)에 적합한 전압으로 변환시키는 전압변환유닛(70)과, 상기 연료전지 유닛(30)에 설치되어 상기 연료전지 유닛(30)의 작동상태를 감지하는 센서모듈(141)과, 상기 연료전지의 작동에 대한 신호를 입력할 수 있는 관리자 단말기(80)와, 상기 하우징에 설치되어 상기 하우징의 위치와, 상기 하우징의 위치에 대한 상기 출력부를 통해 공급되는 전력량에 대한 정보를 측정하는 위치정보부와, 상기 관리자 단말기(80)에 연결되며, 상기 센서모듈(141)을 통해 감지된 상기 연료전지 유닛(30)의 작동상태에 대한 정보 및 상기 위치정보부에서 측정된 정보를 상기 관리자 단말기(80)에 전송하고, 상기 관리자 단말기(80)를 통해 입력된 상기 연료전지의 작동에 대한 신호에 따라 상기 연료전지 유닛(30), 배터리(50) 및 공급유닛(40)을 제어하는 제어모듈(90)을 구비한다.
하우징은 도면에 도시되진 않았지만, 내부에 연료전지 유닛(30), 배터리(50)가 설치될 수 있도록 내부공간이 마련되며, 측면에는 외부공기가 유입될 수 있도록 다수의 유입공이 형성되어 있다. 하우징의 전면에는 후술되는 공급유닛(40)의 가스탱크 및 산소탱크가 각각 연결되는 가스주입단자 및 산소유입단자(미도시)와, 연료전지 유닛(30)의 작동상태, 배터리(50)의 충전상태, 관리자 단말기(80)에 선택된 모드 정보 등이 표시되는 디스플레이 패널(미도시)이 설치되어 있다. 상기 디스플레이 패널은 LCD(Liquid Crystal Display)가 적용되는 것이 바람직하다.
연료전지 유닛(30)의 연료전지 셀은 캐소드(cathode), 애노드(anode) 및 캐소드와 애노드 사이에 전해질막을 구비한다. 연료전지 셀의 캐소드에 산소를 포함한 공기가 공급되고, 애노드에 수소 연료가 공급되면, 전해질 막을 통해 물의 전기분해와 역반응이 진행되면서 전기가 발생하는데, 연료전지는 상기 연료전지 셀이 다수개 적층된 스택(stack)의 형태로 구성된다.
상기 스택에 적층되어 있는 각 연료전지 셀에는 바이폴라플레이트의 면 유로를 포함하여 수소나 산소가 각 전극에 공급되고 회수되기 위한 유로가 연결되어 있다. 상술된 바와 같이 구성된 연료전지 유닛(30)은 종래에 일반적으로 사용되는 연료전지 스택을 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지이므로 상세한 설명은 생략한다.
연료전지 유닛(30)은 발생된 전력을 공급유닛(40)으로 전달하기 위해 전원선에 의해 공급유닛(40)에 연결되어 있다. 한편, 연료전지 유닛(30)의 스택 일측에는 상기 스택을 방열시킬 수 있도록 외기를 스택의 연료전지 셀 사이로 강제순환시킬 수 있도록 소정의 속도로 회전하는 블레이드(미도시)가 마련된 방열팬(111)이 설치되어 있다.
강제배출부(130)는 상기 연료전지 셀에 공급된 수소가 상기 연료전지 유닛의 외부로 배출될 수 있도록 수소가 유동되는 연료전지 셀의 유로에 연통되게 상기 연료전지 유닛에 연결된 수소배출관(131)과, 상기 수소배출관(131)에 설치되어 상기 수소배출관(131)을 개폐하는 제1배출밸브(132)과, 상기 연료전지 셀에 공급된 산소가 상기 연료전지 유닛의 외부로 배출될 수 있도록 산소가 유동되는 연료전지 셀의 유로에 연통되게 상기 연료전지 유닛에 연결된 산소배출관(133)과, 상기 산소배출관(133)에 설치되어 상기 산소배출관(133)을 개폐하는 제2배출밸브(134)를 구비한다.
수소배출관(131) 및 산소배출관(133)은 산소 및 수소가 유동할 수 있도록 내부유로가 마련되며, 단부에 내부유로를 통과한 산소 및 수소가 외부로 배출될 수 있도록 배출구(미도시)가 각각 형성되어 있다.
상기 제1배출밸브(132) 및 제2배출밸브(134)는 솔레노이드 밸브가 적용되며, 연료전지 유닛이 정상 작동시에는 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)의 내부유로를 폐쇄하되, 연료전지 유닛을 긴급 정지시에는 제어모듈(90)의 제어에 따라 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)의 내부유로를 개방시킨다.
공급유닛(40)은 연료전지 유닛(30)에 수소를 공급하는 수소 공급부(121)와, 연료전지 유닛(30)에 산소를 공급하는 산소 공급부(122)를 구비한다.
수소 공급부(121)는 하우징(10)에 마련된 가스주입단자에 연결되어 상기 가스주입단자로 수소를 공급하는 수소탱크(미도시)와, 가스주입단자를 통해 주입된 수소가스를 연료전지 유닛(30)에 전달할 수 있도록 가스주입단자와 연료전지 유닛(30)에 연결된 수소 공급관(123)과, 상기 수소 공급관(123)에 설치되어 상기 수소 공급관(123)의 내부유로를 개폐하는 제1솔레노이드 밸브(124)와, 수소 공급관(123)에 설치되어 수소탱크에서 연료전지 유닛(30)으로 공급되는 수소의 압력을 측정하는 제1압력센서(125)와, 수소 공급관(123)에 설치되어 수소탱크로부터 공급되는 연료전지 유닛(30)으로 강제 송풍하는 블로워(126)를 구비한다. 제1솔레노이드 밸브(124), 제1압력센서(125) 및 블로워(126)는 배터리(50) 및 연료전지 유닛(30)에 연결되어 배터리(50) 또는 연료전지 유닛(30)으로부터 전력을 공급받아 작동한다.
산소 공급부(122)는 하우징(10)에 마련된 산소유입단자(미도시)에 연결되어 상기 산소유입단자로 수소를 공급하는 산소탱크와, 산소유입단자를 통해 주입된 산소가스를 연료전지 유닛(30)에 전달할 수 있도록 산소유입단자와 연료전지 유닛(30)에 연결된 산소 공급관(127)과, 상기 산소 공급관(127)에 설치되어 산소 공급관(127)의 내부유로를 개폐하는 제2솔레노이드 밸브(128)를 구비한다. 상기 제2솔레노이드 밸브(128)는 배터리(50) 및 연료전지 유닛(30)에 연결되어 배터리(50) 또는 연료전지 유닛(30)으로부터 전력을 공급받아 작동한다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 산소 공급부(122)는 산소탱크 대신에 산소가 포함된 외기를 상기 산소 공급관(127)으로 주입하기 위해 산소 공급관(127)에 설치된 블로워를 구비할 수도 있다.
배터리(50)는 하우징의 내부에 설치되며, 연료전지 유닛(30)으로부터 발생된 전기에 의해 충전되는 충전지가 적용된다. 상기 배터리(50)는 연료전지 유닛(30)이 초기 기동시 공급유닛(40)으로 전기를 공급하거나 출력부(60)에 연결된 외부전자기기로 전기를 공급하는 것으로서, 종래에 일반적으로 사용되는 충전지가 적용되므로 상세한 설명은 생략한다.
출력부(60)는 상기 하우징의 전면에 설치되며, 상기 외부전자기기가 접속할 수 있는 접속단자(61)와, 상기 연료전지 유닛(30)으로부터 상기 접속단자(61)로 전기를 전달할 수 있도록 상기 연료전지 유닛(30) 및 접속단자(61)에 연결된 제1전력선(62)과, 상기 연료전지 유닛(30)으로부터 상기 배터리(50)에 전기를 전달하거나 상기 배터리(50)로부터 상기 접속단자(61)에 전기를 전달할 수 있도록 상기 제1전력선(62) 및 배터리(50)에 연결된 제2전력선(63)을 구비한다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 제1전력선(62) 및 제2전력선(63)에는 전기의 전달을 단속할 수 있도록 스위칭 부재가 각각 설치될 수도 있다. 상기 스위칭 부재는 제어모듈(90)에 의해 작동하며, 제1전력선(62) 또는 제2전력선(63)으로 전기를 전달시키거나 제1 및 제2전력선(62,63)을 통한 전기의 전달을 차단한다. 상술된 제1 및 제2전력선(62,63)에 의해 연료전지 유닛(30)과 배터리(50)를 병렬 연결 구조를 갖는다.
전압변환유닛(70)은 상기 연료전지유닛과 제2전력선(63) 사이의 상기 제1전력선(62)에 설치되는 제1컨버터(71)와, 제어신호에 따라 전류도통방향을 전환할 수 있도록 상기 제2전력선(63)에 설치되는 제2컨버터(72)를 구비한다.
제1컨버터(71)는 제1전력선(62)을 통해 상기 연료전지유닛에서 출력부(60)의 접속단자(61)로 전달되는 전기의 전압을 상기 외부전자기기에 적합한 제1출력 전압으로 변환시킨다. 상기 제1컨버터(71)는 연료전지유닛에서 접속단자(61)로의 단일 전류도통방향을 갖도록 형성되며,DC-DC 컨버터로서 벅 컨버터(Buck Converter)가 적용된다.
제2컨버터(72)는 제어모듈(90)로부터 전송되는 제어신호에 의해 작동하며, 상기 연료전지유닛으로부터 상기 배터리(50)로 전달되는 전기의 전압을 상기 제1출력 전압에서 상기 배터리(50)에 적합한 제2출력 전압으로 변환시키되, 상기 배터리(50)에서 상기 출력부(60)로 전기를 공급시 상기 전기의 전압을 상기 제2출력 전압에서 상기 제1출력 전압으로 변환시킨다. 상기 제2컨버터(72)는 양방향 DC-DC 컨버터(Bi-directional Converter)가 적용되는 것이 바람직하다.
센서모듈(141)은 도면에 도시되진 않았지만, 연료전지 유닛(30)으로부터 발생되는 전기의 전류를 측정하기 위한 전류측정센서, 연료전지 유닛(30)에서 발생된 전기의 전압을 측정하기 위해 연료전지 유닛(30)에 설치된 전압측정센서 및 연료전지 유닛(30)에 설치되어 연료전지 유닛(30)의 온도를 측정하는 온도센서와, 연료전지 유닛(30)에 설치되어 상기 연료전지 유닛(30)으로 공급된 산소 및 수소의 압력을 측정하는 압력측정센서를 구비한다. 센서모듈(141)을 통해 측정된 데이터는 디스플레이부(143)를 통해 외부로 표시된다.
관리자 단말기(80)는 무선 통신망을 통해 제어모듈(90)에 연결되며, 상기 연료전지의 작동에 대한 신호를 입력할 수 있는 것으로서, 스마트폰과 같은 이동 단말기가 적용될 수 있다. 상기 관리자 단말기(80)는 제어모듈(90)로부터 전송된 정보를 표시하고, 관리자가 작동신호를 입력할 수 있는 터치스크린이 마련되어 있다. 도 3 및 도 4에는 제어모듈(90)로부터 전달받은 정보를 표시하는 관리자 단말기(80)의 화면에 대한 예시도가 도시되어 있다.
한편, 관리자 단말기(80)는 관리자가 연료전지 유닛(30) 및 전력변환유닛(70)의 운전모드를 선택할 수 있도록 모드 선택 메뉴를 제공하는데, 상기 모드 선택 메뉴를 통해 연료전지 유닛(30)에서 출력부(60)로만 전기를 공급하는 제1운전모드, 연료전지 유닛(30)에서 출력부(60)와 배터리(50)로 전기를 공급하는 제2운전모드, 연료전지 유닛(30)에서 배터리(50)로만 전기를 공급하는 제3운전모드, 배터리(50)에서 출력부(60)로 전기를 공급하는 제4운전모드, 연료전지 유닛(30) 및 배터리(50)에서 출력부(60)로 전기를 공급하는 제5운전모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
관리자는 수소 공급부(41)를 통해 연료전지 유닛(30)으로 수소가 충분히 공급되고, 배터리(50)의 충전량이 충분할 경우, 제1운전모드를 선택할 수 있고, 외부전자기기가 출력부(60)에 연결된 상태에서 배터리(50)의 충전량이 충분하지 않을 경우, 제2운전모드를 선택할 수 있다. 또한, 관리자는 출력부(60)로부터 외부전자기기가 분리되고, 배터리(50)의 충전량이 충분하기 않을 경우, 제3운전모드를 선택할 수 있고, 공급유닛(40)으로부터 수소 및 공기의 공급이 원활하지 못해 연료전지 유닛(30)가 발전하지 못하거나 배터리(50)만으로도 외부전자기기로의 전기 공급이 충분할 경우, 제4운전모드를 선택할 수 있으며, 출력부(60)에 연결된 외부전자기기에서 사용되는 전력량이 비교적 클 경우, 제5운전모드를 선택할 수 있다.
또한, 관리자 단말기(80)는 도면에 도시되진 않았지만, 일반 정지 신호 또는 긴급 정지 신호를 입력하기 위한 정지 입력 메뉴를 관리자에게 제공한다. 관리자는 연료전지 유닛의 일반 정지 상황에서 정지 입력 메뉴를 통해 일반 정지 신호를 입력한다. 연료전지 유닛에 이상이 발생하여 연료전지 유닛을 긴급하게 정지할 경우 관리자는 상기 정지 입력 메뉴를 통해 긴급 정지 신호를 입력할 수 있다.
위치정보부는 상기 하우징에 설치되며, 위성신호를 수신하여 상기 하우징의 위치정보를 획득하는 지피에스 모듈과, 상기 출력부에 설치되어 상기 출력부를 통해 상기 외부전자기기로 공급되는 전력량을 측정하는 측정센서(102)를 구비한다.
지피에스 모듈은 3개 이상의 지피에스 위성들로부터 제공받은 위치정보를 토대로 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각방법에 따라서 현재 하우징(20)의 위치를 계산하며, 계산된 위치정보를 제어모듈(90)로 전달한다.
측정센서(102)는 도면에 도시되진 않았지만, 출력부(60)의 접속단자(61)에 연결되며, 접속단자(61)에 연결된 외부전자기기로 공급되는 전력량을 측정한다. 상기 측정센서(102)는 사용전력량을 측정할 수 있는 것으로, 종래에 일반적으로 사용되는 전력량 측정장치이므로 상세한 설명은 생략한다.
제어모듈(90)은 무선 통신망을 통해 관리자 단말기(80)에 연결될 수 있도록 통신모듈(91)을 구비한다. 제어모듈(90)은 통신모듈(91)을 통해 센서모듈(141)에서 감지된 정보를 관리자 단말기(80)에 전송하고, 관리자 단말기(80)로부터 입력된 작동신호를 토대로 연료전지 유닛(30), 공급유닛(40) 및 전압변환유닛(70)을 제어한다.
관리자가 관리자 단말기(80)를 통해 제1운전모드를 선택시 제어모듈(90)은 공급유닛(40)을 통해 연료전지 유닛(30)으로 수소 및 공기를 공급하고, 출력부(60)로 연료전지 유닛(30)으로부터 전기가 공급되도록 제1컨버터(71)를 작동시킨다. 이때, 제어모듈(90)은 배터리(50)로의 전기 공급이 차단될 수 있도록 스위칭 부재 또는 제2컨버터(72)를 제어한다.
관리자가 관리자 단말기(80)를 통해 제2운전모드를 선택시 제어모듈(90)은 공급유닛(40)을 통해 연료전지 유닛(30)으로 수소 및 공기를 공급하고, 출력부(60)로 연료전지 유닛(30)으로부터 전기가 공급되도록 제1컨버터(71)를 작동시킨 상태에서 배터리(50)로 전기가 공급될 수 있도록 스위칭 부재 또는 제2컨버터(72)를 제어한다. 이때, 제2컨버터(72)는 연료전지 유닛(30)으로부터 배터리(50) 측으로 전기가 전달되도록 전류도통방향이 설정되되, 연료전지 유닛(30)으로부터 출력부(60) 및 배터리(50)로 전달되는 전력량의 합이 연료전지 유닛(30)의 출력 정격 전력을 초과하지 않도록 제어모듈(90)에 의해 제어된다.
관리자가 관리자 단말기(80)를 통해 제3운전모드를 선택시 제어모듈(90)은 출력부(60)로부터 외부전자기기가 분리된 상태이므로 연료전지 유닛(30)에서 배터리(50)로 전기가 전달되도록 제1컨버터(71), 스위칭 부재 및 제2컨버터(72)를 작동시킨다. 관리자가 관리자 단말기(80)를 통해 제4운전모드를 선택시 제어모듈(90)은 연료전지 유닛(30)에서 출력부(60)로의 전기 전달이 차단되도록 스위칭 부재 또는 제1컨버터(71)를 작동시키고, 배터리(50)에서 출력부(60)로 전기가 공급되도록 제2컨버터(72)의 전류도통방향을 변경한다. 이때, 제2컨버터(72)는 배터리(50)에서 출력부(60)로 공급되는 전기를 외부전자기기에 적합한 제1출력 전압으로 변경시킨다.
관리자가 관리자 단말기(80)를 통해 제5운전모드를 선택시 제어모듈(90)은 공급유닛(40)을 통해 연료전지 유닛(30)으로 수소 및 공기를 공급하고, 출력부(60)로 연료전지 유닛(30)으로부터 전기가 공급되도록 제1컨버터(71)를 작동시키고, 배터리(50)에서 출력부(60)로도 전기가 공급되도록 제2컨버터(72)를 작동시킨다. 제5운전모드에서 연료전지 유닛(30) 및 배터리(50)로부터 출력부(60)로 전기를 공급하므로 연료전지 유닛(30)으로의 수소 공급이 불안정하거나 외부전자기기의 사용 전력이 비교적 클 경우, 안정적으로 외부전자기기에 전기를 공급할 수 있다.
한편, 관리자가 관리자 단말기(80)를 통해 일반 정지 신호를 입력하면 제어모듈(90)은 먼저, 배터리(50)의 충전이 중단되도록 상기 연료전지 유닛(30)과 배터리(50)의 연결을 해제한다. 또한, 제어모듈(90)은 상기 연료전지 유닛(30)과 배터리(50)의 연결이 해제된 시점으로부터 제1종료시간 동안 연료전지 유닛(30)과 배터리(50)의 연결이 해제된 상태로 연료전지 유닛(30)으로부터 발생된 전기를 공급유닛(40)에 공급한다. 상기 제1종료시간은 10초가 적용되나 연료전지 유닛(30)의 용량에 따라 적합한 시간을 설정하는 것이 바람직하다. 다음, 제어모듈(90)은 상기 연료전지 유닛(30)과 배터리(50)의 연결이 해제된 시점으로부터 제1종료시간이 경과한 이후에, 상기 연료전지 유닛(30)으로부터 상기 공급유닛(40)으로의 전력공급을 중단하고, 상기 배터리(50)에 충전된 전력을 상기 공급유닛(40)으로 공급하도록 배터리(50)와 공급유닛(40)을 상호 연결한다. 다음, 제어모듈(90)은 상기 배터리(50)에서 상기 공급유닛(40)으로의 전력 공급 시점으로부터 제2종료시간 동안에, 시간이 경과할수록 상기 연료전지 유닛(30)으로의 수소 공급량이 감소하도록 상기 공급유닛(40)을 제어한다. 상기 제2종료시간은 255초가 적용되나 연료전지 유닛(30)의 용량에 따라 적합한 시간을 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 제어모듈(90)은 배터리(50)에서 상기 공급유닛(40)으로의 전력 공급 시점으로부터 시간이 경과할수록 상기 연료전지 유닛(30)으로의 수소 공급량이 감소하도록 블로워(126)를 제어하며, 제2종료시간이 경과한 다음에는 연료전지 유닛(30)으로의 수소 공급이 중단되도록 수소 공급관(123)이 폐쇄되도록 제1솔레노이드 밸브(124)를 작동시킨다.
상술된 바와 같이 제어모듈(90)은 연료전지 유닛(110)의 기동 초기 또는 정지시 상기 연료전지 유닛(110)과 배터리(50) 사이의 연결을 해제하므로 연료전지 셀에 과부하가 걸리는 것을 방지하여 연료전지 셀의 기대수명이 증가하는 장점이 있다.
한편, 관리자가 관리자 단말기(80)를 통해 긴급 정지 신호가 입력하면 제어모듈(90)은 긴급 정지 순서에 따라 연료전지 유닛을 정지시킨다. 상기 긴급 정지 순서를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 관리자 단말기(80)를 통해 긴급 정지 신호가 입력되면, 제어모듈(90)은 상기 연료전지 셀에서 상기 출력부(60) 또는 공급유닛(40)으로의 전기 공급이 차단되도록 출력부(60) 및 공급유닛(40)을 제어한다. 다음, 상기 출력부(60) 또는 공급유닛(40)으로의 전기 공급 차단이 완료되면 제어모듈(90)은 상기 연료전지 유닛으로의 수소 또는 산소의 공급이 차단되도록 상기 공급유닛(40)을 제어한다. 다음, 제어모듈(90)은 상기 연료전지 유닛으로의 수소 또는 산소의 공급이 차단되면 상기 연료전지 셀에 공급된 수소 및 산소를 외부로 배출시키기 위해 상기 강제배출부(130)의 제1배출밸브(132) 및 제2배출밸브(134)를 작동시킨다.
한편, 제어모듈(90)은 상기 연료전지 유닛에서 상기 산소 또는 수소를 배출시 상기 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)의 개방과 폐쇄가 다수회 반복되도록 상기 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어한다. 이때, 제어모듈(90)은 상기 연료전지 유닛에서 상기 산소 또는 수소를 배출시 상기 압력측정센서로부터 제공되는 측정정보를 토대로 상기 연료전지 유닛에 공급된 상기 수소 및 산소의 압력이 감소할수록 상기 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)의 개방시간이 감소되도록 상기 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어하는 것이 바람직하다.
즉, 제어모듈(90)은 연료전지 유닛으로부터 산소 또는 수소를 최초 배출시 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)을 제1개방시간 동안 개방하고, 제1개방시간이 경과후 소정의 폐쇄시간동안 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)이 폐쇄되도록 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어한다. 상기 폐쇄시간이 경과된 후 제어모듈(90)은 압력측정센서로부터 제공된 압력 값이 연료전지 유닛으로부터 산소 또는 수소를 최초로 배출할 때보다 감소된 경우, 제1개방시간보다 더 짧은 제2개방시간 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)을 개방하고, 제2개방시간이 경과후 소정의 폐쇄시간동안 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)이 폐쇄되도록 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어한다. 상기 폐쇄시간이 경과된 후 제어모듈(90)은 압력측정센서로부터 제공된 압력 값이 제2개방시간 이전의 압력 값보다 감소된 경우, 제2개방시간보다 더 짧은 제3개방시간 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)을 개방하고, 제3개방시간이 경과후 소정의 폐쇄시간동안 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)이 폐쇄되도록 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어한다. 제어모듈(90)은 상술된 과정을 압력측정센서로부터 산소 및 수소의 압력이 소정의 값보다 낮을 시점 즉, 연료전지 유닛으로부터 수소 및 산소가 모두 배출될 시점까지 반복한다.
상술된 바와 같이 제어모듈(90)은 연료전지 유닛의 내부 압력에 따라 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)의 개방시간을 조절하므로 매회 일정량의 산소 및 수소가 연료전지 유닛으로부터 배출되어 긴급정지시 연료전지 셀에 과부하가 걸리는 것을 방지한다.
한편, 제어모듈(90)은 상기 연료전지 유닛(30)에서 상기 산소 또는 수소를 배출시 상기 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)의 최초 개방된 시점으로부터 시간이 경과할수록 상기 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)의 개방시간이 감소되도록 상기 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어할 수도 있다.
즉, 제어모듈(90)은 연료전지 유닛으로부터 산소 또는 수소를 최초 배출시 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)을 제1개방시간 동안 개방하고, 제1개방시간이 경과후 소정의 폐쇄시간동안 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)이 폐쇄되도록 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어한다. 상기 폐쇄시간이 경과된 후 제어모듈(90)은 제1개방시간보다 더 짧은 제2개방시간 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)을 개방하고, 제2개방시간이 경과후 소정의 폐쇄시간동안 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)이 폐쇄되도록 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어한다. 상기 폐쇄시간이 경과된 후 제어모듈(90)은 제2개방시간보다 더 짧은 제3개방시간 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)을 개방하고, 제3개방시간이 경과후 소정의 폐쇄시간동안 수소배출관(131) 및 산소배출관(133)이 폐쇄되도록 제1 및 제2배출밸브(132,134)를 제어한다. 제어모듈(90)은 상술된 과정을 압력측정센서로부터 산소 및 수소의 압력이 소정의 값보다 낮을 시점 즉, 연료전지 유닛으로부터 수소 및 산소가 모두 배출될 시점까지 반복한다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 연료전지 파워팩(10)은 센서모듈(141)을 통해 연료전지 유닛의 작동상태를 감지하여 관리자 단말기(80)로 감지된 정보를 전송하므로 관리자가 보다 용이하게 연료전지 유닛의 작동상태를 파악할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 연료전지 파워팩(10)은 긴급 종료 모드가 마련되어 있으므로 연료전지 유닛에 긴급상황 발생시 보다 신속하고, 안전하게 연료전지 유닛의 작동을 정지시킬 수 있다.
한편, 제어모듈(90)은 상기 온도센서를 통해 측정된 온도가 기설정된 위험 온도 이상일 경우, 상기 관리자 단말기(80)에 온도 이상 신호를 전송하고, 상기 전압측정센서를 통해 측정된 전압이 기설정된 최저 전압보다 낮거나 기설정된 최고 전압보다 높을 경우, 상기 관리자 단말기(80)에 전압 이상 신호를 전송한다. 이때, 관리자 단말기(80)는 전압 이상 신호를 관리자에게 표시하고, 연료전지 유닛의 작동상태를 파악하여 연료전지 유닛의 정지 여부를 판단한다.
또한, 제어모듈(90)은 관리자 단말기(80)를 통해 긴급 정지 신호가 입력될 경우, 상기 긴급 정지 신호가 입력된 시점 이후에 상기 온도센서를 통해 측정된 상기 연료전지 셀의 온도가 감소할수록 상기 블레이드의 회전속도가 감소되도록 상기 방열팬을 제어할 수도 있다. 상기 제어모듈(90)은 긴급 정지 신호가 입력시 방열팬의 블레이드가 불필요하게 높은 속도로 회전하는 것이 방지되어 방열팬에 소요되는 전력을 절약하므로 연료전지 유닛의 부하를 줄일 수 있다.
한편, 제어모듈(90)은 상기 지피에스 모듈(101) 및 측정센서(102)로부터 제공되는 상기 하우징의 위치정보 및 상기 외부전자기기로 공급된 전력량 정보를 토대로 상기 하우징의 위치에서 상기 출력부에서 상기 외부전자기기로 공급된 전력량 정보를 상기 하우징의 위치정보와 함께 데이터 베이스(103)에 저장한다.
일예로, 캠핑장과 같은 장소에서 본 발명의 연료전지 하이브리드 파워팩(100)을 사용시, 제어모듈(90)은 지피에스 모듈(101)을 통해 하우징(20)의 위치정보를 획득한다. 또한, 제어모듈(90)은 측정센서(102)를 통해 측정된 정보를 토대로 캠핑장과 같은 하우징(20)이 설치된 장소에서 상기 출력부(60)로 공급된 전력 사용량을 산출한다. 이때, 제어모듈(90)은 지피에스 모듈(101)을 통해 하우징(20)의 이동이 멈춘 시점에서 하우징(20)의 위치가 변경되는 시점까지의 출력부(60)로 공급된 전력량 정보를 산출하고, 산출된 전력량 정보를 하우징(20)의 위치정보와 함께 데이터 베이스(103)에 저장한다. 또한, 제어모듈(90)은 사용자로부터 단말기를 통해 정보 요청 신호가 수신되면 데이터 베이스(103)에 저장된 하우징(20)의 위치정보 및 해당 위치에서의 전력 사용량 정보를 사용자의 단말기로 전송한다.
또한, 제어모듈(90)은 상기 지피에스 모듈(101)을 통해 획득한 상기 하우징(20)의 위치가 상기 데이터 베이스(103)에 기 저장된 하우징(20)의 위치정보와 일치할 경우, 상기 하우징(20)의 위치정보와 함께 상기 데이터 베이스(103)에 저장된 전력량 정보를 사용자의 단말기로 전송한다.
일예로, 사용자가 과거에 방문했던 캠핑장과 같은 특정장소를 재차 방문시 데이터 베이스(103)에는 상기 특정장소에 대한 하우징(20)의 위치정보 및 해당 위치에서의 전력 사용량 정보가 저장되어 있다. 이때, 제어모듈(90)은 지피에스 모듈(101)을 통해 획득한 하우징(20)의 위치가 데이터 베이스(103)에 기 저장된 하우징(20)의 위치정보들 중 하나와 일치하는지 판별하고, 데이터 베이스(103)에 저장된 하우징(20)의 위치와 일치된 하우징(20)의 위치정보가 존재할 경우, 해당 위치정보에 대응되는 전력 사용량 정보를 통신모듈(91)을 통해 사용자의 단말기로 전송한다. 사용자는 과거에 특정장소에 방문시 사용했던 전력 사용량 정보를 토대로 현재 해당 장소에 체류시 소요되는 전력량을 예상할 수 있고, 배터리(50)의 충전량을 고려하여 예비용 수소탱크를 준비할 수도 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10: 연료전지 하이브리드 파워팩
30: 연료전지 유닛
40: 공급유닛
50: 배터리
60: 출력부
61: 접속단자
62: 제1전력선
63: 제2전력선
70: 전력변환유닛
71: 제1컨버터
72: 제2컨버터
80: 관리자 단말기
90: 제어모듈
30: 연료전지 유닛
40: 공급유닛
50: 배터리
60: 출력부
61: 접속단자
62: 제1전력선
63: 제2전력선
70: 전력변환유닛
71: 제1컨버터
72: 제2컨버터
80: 관리자 단말기
90: 제어모듈
Claims (3)
- 하우징과;
상기 하우징에 설치되며, 수소 연료와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산할 수 있도록 상호 적층된 다수의 연료전지 셀이 마련된 연료전지 유닛과;
상기 연료전지 유닛에 연결되며, 상기 연료전지 셀들에 수소 연료 및 공기를 공급하는 공급유닛과;
상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛으로부터 전기를 공급받아 충전되는 배터리와;
외부전자기기가 접속될 수 있도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛 및 배터리에 연결되어 상기 연료전지 유닛 또는 배터리로부터 상기 외부전자기기로 전기를 공급하는 출력부와;
상기 연료전지 유닛에 설치되어 상기 연료전지 유닛의 작동상태를 감지하는 센서모듈과;
상기 연료전지의 작동에 대한 신호를 입력할 수 있는 관리자 단말기와;
상기 하우징에 설치되어 상기 하우징의 위치와, 상기 하우징의 위치에 대한 상기 출력부를 통해 공급되는 전력량에 대한 정보를 측정하는 위치정보부와;
상기 관리자 단말기에 연결되며, 상기 센서모듈을 통해 감지된 상기 연료전지 유닛의 작동상태에 대한 정보 및 상기 위치정보부에서 측정된 정보를 상기 관리자 단말기에 전송하고, 상기 관리자 단말기를 통해 입력된 상기 연료전지의 작동에 대한 신호에 따라 상기 연료전지 유닛, 배터리 및 공급유닛을 제어하는 제어모듈과;
상기 연료전지 유닛에 설치되어 상기 연료전지 셀에 공급된 수소 및 산소를 외부로 배출시키는 강제배출부;를 구비하고,
상기 관리자 단말기는 관리자가 일반 정지 신호 또는 긴급 정지 신호를 입력하기 위한 정지 입력 메뉴를 상기 관리자에게 제공하고,
상기 강제배출부는
상기 연료전지 셀에 공급된 수소가 상기 연료전지 유닛의 외부로 배출될 수 있도록 수소가 유동되는 상기 연료전지 셀의 유로에 연통되게 상기 연료전지 유닛에 연결된 수소배출관;
상기 수소배출관에 설치되어 상기 수소배출관을 개폐하는 제1배출밸브;
상기 연료전지 셀에 공급된 산소가 상기 연료전지 유닛의 외부로 배출될 수 있도록 산소가 유동되는 연료전지 셀의 유로에 연통되게 상기 연료전지 유닛에 연결된 산소배출관; 및
상기 산소배출관에 설치되 상기 산소배출관을 개폐하는 제2배출밸브;를 구비하고,
상기 제어모듈은
상기 관리자 단말기를 통해 상기 일반 정지 신호가 입력되면 상기 배터리의 충전이 중단되도록 상기 연료전지 유닛과 배터리의 연결을 해제하고, 상기 연료전지 유닛과 배터리의 연결이 해제된 시점으로부터 제1종료시간 동안 상기 연료전지 유닛으로부터 발생된 전기를 공급유닛에 공급하되, 상기 제1종료시간이 경과된 다음에, 상기 연료전지 유닛으로부터 상기 공급유닛의 전력공급을 중단하고, 상기 배터리에 충전된 전력이 상기 공급유닛으로 공급되도록 상기 배터리와 공급유닛을 연결하고, 상기 배터리에서 상기 공급유닛으로 전력 공급 시점으로부터 제2종료시간동안, 시간이 경과할수록 상기 연료전지 유닛으로의 수소 공급량이 감소하도록 상기 공급유닛을 제어하고,
상기 관리자 단말기를 통해 상기 긴급 정지 신호가 입력되면, 상기 연료전지 유닛에서 상기 출력부 또는 공급유닛으로의 전기 공급을 차단하고, 상기 출력부 또는 공급유닛으로의 전기 공급 차단이 완료되면 상기 연료전지 유닛으로의 수소 또는 산소 공급을 차단하고, 상기 연료전지 유닛으로의 수소 또는 산소의 공급이 차단되면 상기 연료전지 유닛으로 공급된 수소 및 산소를 외부로 배출시키기 위해 상기 강제배출부를 작동시키되, 상기 연료전지 유닛에서 상기 산소 또는 수소를 배출시 상기 수소배출관 및 산소배출관의 개방과 폐쇄가 다수회 반복되도록 상기 제1 및 제2배출밸브를 제어하는,
연료전지 파워팩.
- 제1항에 있어서,
상기 위치정보부는
상기 하우징에 설치되며, 위성신호를 수신하여 상기 하우징의 위치정보를 획득하는 지피에스 모듈;
상기 출력부에 설치되어 상기 출력부를 통해 상기 외부전자기기로 공급되는 전력량을 측정하는 측정센서;를 구비하고,
상기 제어모듈은 상기 지피에스 모듈 및 측정센서로부터 제공되는 상기 하우징의 위치정보 및 상기 외부전자기기로 공급된 전력량 정보를 토대로 상기 하우징의 위치에서 상기 출력부에서 상기 외부전자기기로 공급된 전력량 정보를 상기 하우징의 위치정보와 함께 데이터 베이스에 저장하는,
연료전지 파워팩.
- 제1항에 있어서,
상기 센서모듈은 상기 연료전지 유닛에 설치되는 것으로서, 상기 연료전지 셀의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 연료전지 유닛으로부터 생성되는 전기의 전압을 측정하는 전압측정센서를 구비하고,
상기 제어모듈은 상기 온도센서를 통해 측정된 온도가 기설정된 위험 온도 이상일 경우, 상기 관리자 단말기에 온도 이상 신호를 전송하고, 상기 전압측정센서를 통해 측정된 전압이 기설정된 최저 전압보다 낮거나 기설정된 최고 전압보다 높을 경우, 상기 관리자 단말기에 전압 이상 신호를 전송하는,
연료전지 파워팩.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180024397A KR102054209B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 연료전지 파워팩 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180024397A KR102054209B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 연료전지 파워팩 |
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|---|---|
| KR20190103679A KR20190103679A (ko) | 2019-09-05 |
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ID=67949795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020180024397A KR102054209B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 연료전지 파워팩 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR102054209B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230011688A (ko) | 2021-07-14 | 2023-01-25 | 이낙영 | 액화 기체를 이용한 동력발생 시스템 |
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| KR101294207B1 (ko) | 2011-07-27 | 2013-08-07 | 주식회사 프로파워 | 연료 전지 하이브리드 파워 팩 |
| KR101498100B1 (ko) * | 2013-04-08 | 2015-03-13 | 조성규 | 위치기반 전력중개용 전기자동차 및 위치기반 전력중개용 중개서버 |
-
2018
- 2018-02-28 KR KR1020180024397A patent/KR102054209B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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