KR102304546B1 - Apparatus for condensate drainage of fuel cell vehicle and control method thereof - Google Patents

Apparatus for condensate drainage of fuel cell vehicle and control method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102304546B1
KR102304546B1 KR1020170079306A KR20170079306A KR102304546B1 KR 102304546 B1 KR102304546 B1 KR 102304546B1 KR 1020170079306 A KR1020170079306 A KR 1020170079306A KR 20170079306 A KR20170079306 A KR 20170079306A KR 102304546 B1 KR102304546 B1 KR 102304546B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control unit
air temperature
set time
fuel cell
drain valve
Prior art date
Application number
KR1020170079306A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190000229A (en
Inventor
성용하
Original Assignee
한국자동차연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국자동차연구원 filed Critical 한국자동차연구원
Priority to KR1020170079306A priority Critical patent/KR102304546B1/en
Publication of KR20190000229A publication Critical patent/KR20190000229A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102304546B1 publication Critical patent/KR102304546B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037Electrical heating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04179Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by purging or increasing flow or pressure of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04228Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04253Means for solving freezing problems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30Sensors
    • B60Y2400/302Temperature sensors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 저온운전 제어방법이 개시된다. 본 발명의 연료전지 차량의 응축수 배출장치는, 차량의 외기온도를 측정하는 외기 온도센서; 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 저장하는 워터트랩; 워터트랩 내의 압력을 감지하는 압력센서; 워터트랩의 설정 높이에 설치되어 누적 저장된 응축수의 임계수위를 감지하는 수위센서; 수소탱크로부터의 수소를 바이패스시켜 워터트랩으로 공급하는 바이패스 밸브; 워터트랩의 배출구에 설치되어 저장된 응축수를 배출시키는 드레인 밸브; 응축수의 결빙을 방지하기 위한 히터; 및 외기 온도센서로부터 외기온도를 입력받아 외기온도에 따라 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 드레인 밸브를 작동하거나 바이패스 밸브를 작동하여 수소를 퍼지하고, 압력센서로부터 입력된 압력에 따라 히터를 구동하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a method for controlling a low-temperature operation of a fuel cell vehicle. An apparatus for discharging condensed water for a fuel cell vehicle according to the present invention includes: an outdoor air temperature sensor for measuring an outdoor air temperature of the vehicle; a water trap for storing condensed water generated in the fuel cell stack; a pressure sensor for sensing the pressure in the water trap; a water level sensor installed at a set height of the water trap to detect a critical level of accumulated and stored condensate; a bypass valve that bypasses the hydrogen from the hydrogen tank and supplies it to the water trap; a drain valve installed at the outlet of the water trap to discharge the stored condensate; a heater to prevent freezing of condensate; And it receives the outside air temperature from the outside temperature sensor, determines the starting state from the vehicle control unit according to the outside temperature, operates the drain valve or operates the bypass valve to purify hydrogen, and drives the heater according to the pressure input from the pressure sensor. It is characterized in that it includes a control unit.

Figure 112017060131014-pat00002
Figure 112017060131014-pat00002

Description

연료전지 차량의 응축수 배출장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR CONDENSATE DRAINAGE OF FUEL CELL VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}Condensate discharge device for fuel cell vehicle and control method thereof

본 발명은 연료전지 차량의 응축수 배출장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동절기에 연료전지 차량에서 시동을 오프하거나 온할 때 워터트랩에 잔류하는 응축수가 결빙되지 않도록 드레인 히터를 구비하여 외기온도와 워터트랩 내의 압력을 기반으로 드레인 히터 및 수소를 퍼지하여 응축수를 배출할 수 있도록 한 연료전지 차량의 응축수 배출장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for discharging condensed water for a fuel cell vehicle and a method for controlling the same, and more particularly, to a drain heater to prevent the condensate remaining in a water trap from freezing when the fuel cell vehicle is turned off or on during the winter season to prevent the condensate from freezing. The present invention relates to a condensate discharging device for a fuel cell vehicle and a method for controlling the same for discharging condensed water by purging a drain heater and hydrogen based on the pressure in a water trap and a water trap.

일반적으로, 내연기관 자동차가 화석연료와 공기 중의 산소를 엔진 내에서 연소시켜 그 폭발력으로 자동차를 구동시키는 것과는 달리 연료전지 자동차(Fuel Cell car)는 고압수소탱크 또는 개질기를 통해 공급되는 수소와 공기압축기를 통해 공급되는 공기 중의 산소를 연료전지스택 내에서 전기 화학 반응시켜 생성된 전기에너지를 이용하여 자동차를 구동하게 되는 것이다. In general, unlike an internal combustion engine vehicle in which fossil fuel and oxygen in the air are burned in an engine and the vehicle is driven by the explosive power, a fuel cell car uses hydrogen supplied through a high-pressure hydrogen tank or a reformer and an air compressor. The vehicle is driven using the electrical energy generated by electrochemically reacting oxygen in the air supplied through the fuel cell stack in the fuel cell stack.

즉, 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치이며, 자동차나 레이저 전기기구 등의 동력원으로 관심있게 연구되는 무공해 발전장치이다.That is, the fuel cell is a device that directly converts the chemical energy of fuel into electric energy directly in the cell without converting it into heat by combustion, and is a pollution-free power generation device that is being studied with interest as a power source for automobiles and laser electric appliances.

특히, 고분자 전해질형 연료전지는 100℃ 이하의 낮은 온도에서 작동 가능하고 빠른 응답성 및 고출력 밀도를 가지는 바, 자동차용으로 적합한 전기화학적인 동력원으로 알려져 있다.In particular, the polymer electrolyte fuel cell is known as an electrochemical power source suitable for automobiles because it can operate at a low temperature of 100° C. or less, and has a fast response and high power density.

이러한 고분자 전해질형 연료전지에서는 전기를 생산하는 단위전지가 적층된 연료전지 스택이 애노드(anode)로 연료기체인 수소를 공급받고 캐소드(cathode)로 산화제인 산소를 공급받아 전기를 생산하게 된다.In such a polymer electrolyte fuel cell, a fuel cell stack in which unit cells for generating electricity are stacked receives hydrogen as a fuel gas as an anode and oxygen as an oxidizer through a cathode to produce electricity.

즉, 고분자 전해질형 연료전지에서 수소와 산소는 전기화학적으로 반응하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키는데, 공급된 수소가 애노드 전극의 촉매에서 수소이온과 전자로 분리되고, 이때 생성된 수소이온이 양이온 교환막을 통해 캐소드로 이동하여 공급된 산소와 전자를 받아 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키게 된다.That is, in a polymer electrolyte fuel cell, hydrogen and oxygen react electrochemically to generate water and generate electric energy. The supplied hydrogen is separated into hydrogen ions and electrons in the catalyst of the anode electrode, and the generated hydrogen ions are It moves to the cathode through the cation exchange membrane and receives supplied oxygen and electrons to generate water while generating electrical energy.

이렇게 연료전지에서 발전을 하게 되면, 캐소드 측에서 생성수가 만들어지고, 이들 중 일부가 농도차에 의하여 전해질막을 통해 애노드 측으로 이동된다. When power is generated in the fuel cell in this way, generated water is produced on the cathode side, and some of them are moved to the anode side through the electrolyte membrane due to the concentration difference.

그리고 이동된 수분은 재순환되는 가스와 함께 애노드 내를 순환하고, 이들 중 일부가 응축되어 워터트랩(water trap)을 통해 저장되며, 워터트랩에는 수위센서가 있어 일정량의 응축수가 저장되면 애노드 외부로 배출된다. And the moved moisture circulates in the anode together with the recirculated gas, and some of them are condensed and stored through a water trap. do.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허공보 제10-1575330호(2015.12.07. 공고, 연료전지 차량의 응축수 배출 시스템 및 그 비상 제어 방법)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1575330 (announcement on December 7, 2015, a condensate discharge system for a fuel cell vehicle and an emergency control method thereof).

이와 같이 애노드 측에서 배출되는 응축수는 워터트랩(water trap) 상단부의 응축수 유입구를 통해 일정량의 응축수가 저장되면 워터트랩의 일정 높이에 설치된 수위센서를 통해 수위를 감지하여 드레인 밸브를 개방함으로써 하단부에 위치한 응축수 배출구를 통해 배출된다. As such, when a certain amount of condensed water is stored through the condensate inlet at the upper end of the water trap, the condensate discharged from the anode detects the water level through a water level sensor installed at a certain height of the water trap and opens the drain valve. It is discharged through the condensate outlet.

그러나 동절기에 워터트랩에 응축수가 결빙될 경우 응축수가 원활하게 외부로 배출되지 못하여 연료전지 스택 내부까지 응축수가 넘치게 되면 수소가 흘러가는 분리판 유로를 막게 되며, 그 결과 연료전지 스택의 출력 저하가 발생하여 차량 운행에 심각한 영향을 주는 문제점이 있다. However, if condensed water freezes in the water trap in winter, the condensed water cannot be smoothly discharged to the outside. Therefore, there is a problem that seriously affects the operation of the vehicle.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 동절기에 연료전지 차량에서 시동을 오프하거나 온할 때 워터트랩에 잔류하는 응축수가 결빙되지 않도록 드레인 히터를 구비하여 외기온도와 워터트랩 내의 압력을 기반으로 드레인 히터 및 수소를 퍼지하여 응축수를 배출할 수 있도록 한 연료전지 차량의 응축수 배출장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. The present invention has been devised to improve the above problems, and an object of the present invention according to one aspect is to provide a drain heater so that the condensate remaining in the water trap does not freeze when the engine is turned off or on in a fuel cell vehicle in winter. To provide a condensate discharge device for a fuel cell vehicle and a method for controlling the same, so that the condensate can be discharged by purging a drain heater and hydrogen based on the outside temperature and the pressure in the water trap.

본 발명의 일 측면에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치는, 차량의 외기온도를 측정하는 외기 온도센서; 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 저장하는 워터트랩; 워터트랩 내의 압력을 감지하는 압력센서; 워터트랩의 설정 높이에 설치되어 누적 저장된 응축수의 임계수위를 감지하는 수위센서; 수소탱크로부터의 수소를 바이패스시켜 워터트랩으로 공급하는 바이패스 밸브; 워터트랩의 배출구에 설치되어 저장된 응축수를 배출시키는 드레인 밸브; 응축수의 결빙을 방지하기 위한 히터; 및 외기 온도센서로부터 외기온도를 입력받아 외기온도에 따라 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 드레인 밸브를 작동하거나 바이패스 밸브를 작동하여 수소를 퍼지하고, 압력센서로부터 입력된 압력에 따라 히터를 구동하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for discharging condensed water for a fuel cell vehicle, comprising: an outdoor air temperature sensor for measuring an outdoor air temperature of the vehicle; a water trap for storing condensed water generated in the fuel cell stack; a pressure sensor for sensing the pressure in the water trap; a water level sensor installed at a set height of the water trap to detect a critical level of accumulated and stored condensate; a bypass valve that bypasses the hydrogen from the hydrogen tank and supplies it to the water trap; a drain valve installed at the outlet of the water trap to discharge the stored condensate; a heater to prevent freezing of condensate; And it receives the outside air temperature from the outside temperature sensor, determines the starting state from the vehicle control unit according to the outside temperature, operates the drain valve or operates the bypass valve to purify hydrogen, and drives the heater according to the pressure input from the pressure sensor. It is characterized in that it includes a control unit.

본 발명에서 바이패스 밸브는, 수소탱크로부터 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소밸브 전단에 설치되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the bypass valve is installed in front of the hydrogen valve for supplying hydrogen from the hydrogen tank to the fuel cell stack.

본 발명에서 히터는, 워터트랩의 배출구에 설치되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the heater is installed at the outlet of the water trap.

본 발명에서 제어부는, 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 시동 온 상태인 경우 수위센서로부터 임계수위가 감지될 경우 드레인 밸브를 제1 설정시간 동안 작동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the control unit determines the starting state from the vehicle control unit, and operates the drain valve for a first set time when a critical water level is sensed from the water level sensor when the vehicle is in the ignition-on state.

본 발명에서 제어부는, 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 시동 오프 되면 드레인 밸브를 제4 설정시간 동안 작동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the control unit determines the starting state from the vehicle control unit and operates the drain valve for a fourth set time when the engine is turned off.

본 발명에서 제어부는, 외기 온도센서로부터 입력된 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 초기 시동 온이면 드레인 밸브를 작동시키고, 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시킨 후 압력센서로부터 압력을 입력받아 설정압력 이상인 경우 히터를 제3 설정시간 동안 구동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, when the outside air temperature input from the outside air temperature sensor is below the set temperature, the control unit determines the starting state from the vehicle control unit and operates the drain valve if the initial start is on, and operates the bypass valve for a second set time. When the pressure is input from the pressure sensor and is higher than the set pressure, the heater is driven for a third set time.

본 발명에서 제어부는, 히터를 제3 설정시간 동안 구동시킨 후 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 추가로 작동시키는 것을 특징을 한다. In the present invention, the controller further operates the bypass valve for a second set time after driving the heater for a third set time.

본 발명에서 제어부는, 외기 온도센서로부터 입력된 외기온도가 설정온도 이하인 경우 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 시동 오프 되면, 드레인 밸브를 제4 설정시간 동안 작동시키고 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, when the outside air temperature input from the outside air temperature sensor is less than or equal to the set temperature, the control unit determines the starting state from the vehicle control unit and, when the engine is turned off, operates the drain valve for a fourth set time and operates the bypass valve for a second set time It is characterized in that it works.

본 발명의 다른 측면에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법은, 제어부가 차량제어부로부터 시동상태를 판단하는 단계; 제어부가 시동상태를 판단하여 초기 시동 온인 경우 외기온도와 설정온도를 비교하는 단계; 제어부가 외기온도와 설정온도를 비교하여 외기온도가 설정온도 미만이면 드레인 밸브를 작동시키고 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시키는 단계; 제어부가 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시킨 후 드레인 밸브의 작동을 정지시키는 단계; 제어부가 드레인 밸브의 작동을 정지시킨 후 워터트랩의 수위를 입력받는 단계; 및 제어부가 워터트랩의 수위에 따라 드레인 밸브를 제1 설정시간 동안 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a condensate discharging device for a fuel cell vehicle, the method comprising: determining, by a control unit, a starting state from a vehicle control unit; comparing, by the control unit, the starting state to the set temperature when the initial start-up is on; Comparing the outdoor temperature with the set temperature, the control unit operates the drain valve when the outdoor temperature is less than the set temperature and operates the bypass valve for a second set time; stopping the operation of the drain valve after the control unit operates the bypass valve for a second set time; receiving, by the controller, the water level of the water trap after stopping the operation of the drain valve; and operating, by the controller, the drain valve for a first set time according to the water level of the water trap.

본 발명에서 제어부가 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시키면서 워터트랩 내의 압력이 설정압력 이상인 경우 히터를 제3 설정시간 동안 구동시킨 후 드레인 밸브의 작동을 정지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, when the pressure in the water trap is greater than or equal to the set pressure while the control unit operates the bypass valve for a second set time, driving the heater for a third set time and then stopping the operation of the drain valve; characterized by further comprising: do it with

본 발명에서 제어부가 외기온도와 설정온도를 비교하여 외기온도가 설정온도 이상인 경우 워터트랩의 수위를 입력받는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the controller compares the outdoor temperature with the set temperature, and when the outdoor temperature is equal to or greater than the set temperature, the control returns to the step of receiving the water level of the water trap.

본 발명에서 제어부가 시동상태를 입력받아 시동 온인 경우 워터트랩의 수위를 입력받는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, it is characterized in that the controller returns to the step of receiving the input of the water level of the water trap when the start-up is on by receiving the starting state.

본 발명에서 제어부가 시동상태를 판단하여 시동 오프이면 제4 설정시간 동안 드레인 밸브를 작동시키는 단계; 및 제어부가 제4 설정시간 동안 드레인 밸브를 작동시킨 후 외기온도와 설정온도를 비교하는 단계; 제어부가 외기온도와 설정온도를 비교하여 외기온도가 설정온도 미만인 경우 제2 설정시간 동안 바이패스 밸브를 작동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the control unit determines the starting state and operating the drain valve for a fourth set time if the start is off; and comparing the outside air temperature with the set temperature after the controller operates the drain valve for a fourth set time; The control unit compares the outdoor temperature with the set temperature, and when the outdoor temperature is less than the set temperature, operating the bypass valve for a second set time; characterized in that it further comprises.

본 발명의 일 측면에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치 및 그 제어방법은 동절기에 연료전지 차량에서 시동을 오프하거나 온할 때 워터트랩에 잔류하는 응축수가 결빙되지 않도록 드레인 히터를 구비하여 외기온도와 워터트랩 내의 압력을 기반으로 드레인 히터 및 수소를 퍼지하여 응축수를 배출할 수 있어 응축수의 결빙으로 인한 응축수 넘침을 방지하여 연료전지의 출력 저하를 방지할 수 있다. An apparatus for discharging condensed water for a fuel cell vehicle and a method for controlling the same according to an aspect of the present invention include a drain heater so that the condensate remaining in the water trap does not freeze when the fuel cell vehicle is turned off or on in winter, so that the outdoor temperature and the water trap are provided. Condensate can be discharged by purging the drain heater and hydrogen based on the internal pressure, thereby preventing the condensate overflowing due to freezing of the condensate, thereby preventing a decrease in the output of the fuel cell.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법에서 시동 온 상태를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법에서 시동 오프 상태를 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for discharging condensed water of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram schematically illustrating an apparatus for discharging condensed water of a fuel cell vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a starting-on state in a method for controlling a condensate discharging device of a fuel cell vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a starting-off state in a method for controlling a condensate discharging device of a fuel cell vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an apparatus for discharging condensed water for a fuel cell vehicle and a method for controlling the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for discharging condensed water of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a device for discharging condensate for a fuel cell vehicle according to an embodiment .

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치는, 외기 온도센서(10), 워터트랩(90), 압력센서(20), 수위센서(30), 바이패스 밸브(50), 드레인 밸브(60), 히터(70) 및 제어부(40)를 포함한다. As shown in FIGS. 1 and 2 , the condensate discharge device for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention includes an outdoor temperature sensor 10 , a water trap 90 , a pressure sensor 20 , and a water level sensor 30 . ), a bypass valve 50 , a drain valve 60 , a heater 70 and a control unit 40 .

외기 온도센서(10)는 차량의 외기온도를 측정하여 제어부(40)에 제공함으로써 동절기 응축수의 결빙 상태를 판단할 수 있도록 한다. The outside air temperature sensor 10 measures the outside air temperature of the vehicle and provides it to the control unit 40 to determine the freezing state of the condensed water in the winter season.

워터트랩(90)은 연료전지 스택(110)에서 발생된 응축수를 저장하여 배출한다. The water trap 90 stores and discharges the condensed water generated in the fuel cell stack 110 .

압력센서(20)는 워터트랩(90) 내의 압력을 감지하여 제어부(40)에 제공함으로써 응축수가 결빙되어 응축수가 배출되지 않고 수소를 공급하여도 퍼지되지 않는 상태를 판단할 수 있도록 한다. The pressure sensor 20 detects the pressure in the water trap 90 and provides it to the control unit 40 so that it can be determined that the condensed water is frozen and the condensed water is not discharged and is not purged even when hydrogen is supplied.

수위센서(30)는 워터트랩(90)의 설정 높이에 설치되어 누적 저장된 응축수의 임계수위를 감지하여 제어부(40)에 제공한다. The water level sensor 30 is installed at the set height of the water trap 90 to detect the critical water level of the accumulated and stored condensate and provides it to the control unit 40 .

바이패스 밸브(50)는 수소탱크(100)로부터의 수소를 바이패스관(55)을 통해 워터트랩(90)으로 바이패스시켜 공급하여 응축수가 퍼지될 수 있도록 한다. The bypass valve 50 bypasses and supplies hydrogen from the hydrogen tank 100 to the water trap 90 through the bypass pipe 55 so that the condensed water can be purged.

여기서 바이패스 밸브(50)는 연료전지 스택(110)으로 수소를 공급하는 수소밸브(120) 전단에 설치되어 연료전지 스택(110)의 발전상태와 무관하게 수소를 퍼지할 수 있도록 작동된다. Here, the bypass valve 50 is installed in front of the hydrogen valve 120 for supplying hydrogen to the fuel cell stack 110 , and is operated to purge hydrogen regardless of the power generation state of the fuel cell stack 110 .

드레인 밸브(60)는 워터트랩(90)의 배출구에 설치되어 저장된 응축수를 배출시킨다. The drain valve 60 is installed at the outlet of the water trap 90 to discharge the stored condensate.

히터(70)는 응축수의 결빙을 방지하기 위해 워터트랩(90)의 배출구에 설치되거나 워터트랩(90) 내에 설치되어 결빙된 응축수를 해빙시킨다. The heater 70 is installed at the outlet of the water trap 90 or installed in the water trap 90 in order to prevent the condensate from freezing, to thaw the frozen condensate.

제어부(40)는 외기 온도센서(10)로부터 외기온도를 입력받아 외기온도에 따라 차량제어부(80)로부터 시동 상태를 판단하여 드레인 밸브(60)를 작동하거나 바이패스 밸브(50)를 작동하여 수소를 퍼지하고, 압력센서(20)로부터 입력된 압력에 따라 히터(70)를 구동한다. The control unit 40 receives the outside air temperature from the outside air temperature sensor 10, determines the starting state from the vehicle control unit 80 according to the outside temperature, operates the drain valve 60 or operates the bypass valve 50 to generate hydrogen. is purged, and the heater 70 is driven according to the pressure input from the pressure sensor 20 .

여기서 제어부(40)는 차량제어부(80)로부터 시동 상태를 판단하여 시동 온 상태인 경우 수위센서(30)로부터 임계수위가 감지될 경우 드레인 밸브(60)를 제1 설정시간 동안 작동시켜 응축수를 배출시킨다. Here, the control unit 40 determines the starting state from the vehicle control unit 80 , and operates the drain valve 60 for a first set time when the critical water level is sensed from the water level sensor 30 when the engine is in the on-start state to discharge the condensed water. make it

또한, 제어부(40)는 차량제어부(80)로부터 시동 상태를 판단하여 시동 오프 되면 드레인 밸브(60)를 제4 설정시간 동안 작동시켜 워터트랩(90)에 저장된 응축수를 충분히 배출시킨다. In addition, the control unit 40 determines the starting state from the vehicle control unit 80 and, when the engine is turned off, operates the drain valve 60 for a fourth set time to sufficiently discharge the condensed water stored in the water trap 90 .

그리고 제어부(40)는 외기 온도센서(10)로부터 입력된 외기온도를 기반으로 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 차량제어부(80)로부터 시동 상태를 판단하여 초기 시동 온이면 드레인 밸브(60)를 작동시키고, 바이패스 밸브(50)를 제2 설정시간 동안 작동시킨 후 압력센서(20)로부터 압력을 입력받아 설정압력 이상인 경우 히터(70)를 제3 설정시간 동안 구동시킨다. And when the outside air temperature is less than the set temperature based on the outside air temperature input from the outside air temperature sensor 10, the control unit 40 determines the starting state from the vehicle control unit 80 and operates the drain valve 60 when the initial start is on. After operating the bypass valve 50 for the second set time, the heater 70 is driven for the third set time when the pressure is received from the pressure sensor 20 and is higher than the set pressure.

여기서 설정온도는 동절기에 응축수가 결빙될 수 있는 온도로 설정할 수 있다. Here, the set temperature may be set to a temperature at which condensed water can be frozen in winter.

이와 같이 제어부(40)는 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 초기 시동이면 차량이 주차된 상태에서 응축수가 결빙된 것으로 예측하고 드레인 밸브(60)를 작동시킨 후 바이패스 밸브(50)를 제2 설정시간 동안 작동시켜 수소를 퍼지하여 응축수가 배출되도록 할 뿐만 아니라, 수소를 퍼지하여도 응축수가 결빙되어 배출구가 막힌 경우 히터를 제3 설정시간 동안 구동시켜 해빙시킴으로써 응축수가 배출될 수 있도록 한다. As such, when the outside temperature is below the set temperature, the control unit 40 predicts that the condensed water is frozen while the vehicle is parked at the initial start-up, operates the drain valve 60, and then sets the bypass valve 50 to the second setting. In addition to purging hydrogen to discharge condensate by operating for a period of time, if the condensate is frozen and the outlet is blocked even after purging hydrogen, the heater is operated for a third set time to thaw so that the condensed water can be discharged.

또한, 제어부(40)는 히터(70)를 제3 설정시간 동안 구동시킨 후 바이패스 밸브(50)를 제2 설정시간 동안 추가로 작동시킬 뿐만 아니라 응축수가 해빙되지 않아 압력이 설정압력 미만으로 낮아지지 않을 경우 히터(70)를 제3 설정시간 동안 작동시킨 후 바이패스 밸브(50)를 제2 설정시간 동안 작동시키는 과정을 반복적으로 수행할 수도 있다. In addition, after driving the heater 70 for the third set time, the control unit 40 not only operates the bypass valve 50 for the second set time, but also the condensed water does not thaw so that the pressure is lowered below the set pressure. If not, the process of operating the heater 70 for the third set time and then the bypass valve 50 for the second set time may be repeatedly performed.

한편, 제어부(40)는 외기 온도센서(10)로부터 입력된 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 차량제어부(80)로부터 시동 상태를 판단하여 시동 오프 되면 드레인 밸브(60)를 제4 설정시간 동안 작동시켜 응축수를 배출시킬 뿐만 아니라 바이패스 밸브(60)를 제2 설정시간 동안 작동시켜 응축수가 워터트랩(90)에서 충분히 배출되어 결빙되지 않도록 한다. On the other hand, when the outside air temperature input from the outside air temperature sensor 10 is below the set temperature, the control unit 40 determines the starting state from the vehicle control unit 80 and operates the drain valve 60 for a fourth set time when the engine is turned off. to discharge the condensed water as well as operate the bypass valve 60 for the second set time to prevent the condensed water from being sufficiently discharged from the water trap 90 to prevent freezing.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 연료전지 차량의 응축수 배출장치에 따르면, 동절기에 연료전지 차량에서 시동을 오프하거나 온할 때 워터트랩에 잔류하는 응축수가 결빙되지 않도록 드레인 히터를 구비하여 외기온도와 워터트랩 내의 압력을 기반으로 드레인 히터 및 수소를 퍼지하여 응축수를 배출할 수 있어 응축수의 결빙으로 인한 응축수 넘침을 방지하여 연료전지의 출력 저하를 방지할 수 있다. As described above, according to the apparatus for discharging condensed water of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention, a drain heater is provided to prevent the condensate remaining in the water trap from freezing when the fuel cell vehicle is turned off or on in winter season to prevent the outside temperature from freezing. It is possible to discharge condensate by purging the drain heater and hydrogen based on the pressure in the water trap and to prevent the condensate from overflowing due to freezing of the condensate, thereby preventing a decrease in the output of the fuel cell.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법에서 시동 온 상태를 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a starting-on state in a method for controlling a condensate discharging device of a fuel cell vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법에서는 먼저, 제어부(40)가 차량제어부(80)로부터 시동상태를 입력받는다(S10). As shown in FIG. 3 , in the method of controlling the condensate discharge device of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention, first, the control unit 40 receives a starting state from the vehicle control unit 80 ( S10 ).

S10 단계에서 차량의 시동상태를 입력받은 후 제어부(40)는 초기 시동 온인지 판단한다(S12). After receiving the starting state of the vehicle in step S10, the control unit 40 determines whether the initial ignition is on (S12).

S12 단계에서 초기 시동 온인 경우 제어부(40)는 외기 온도센서(10)로부터 외기온도를 입력받는다(S14). When the initial start-up is on in step S12 , the control unit 40 receives the outdoor temperature from the outdoor temperature sensor 10 ( S14 ).

S14 단계에서 외기온도를 입력받은 후 제어부(40)는 외기온도와 설정온도를 비교한다(S16). After receiving the outdoor temperature input in step S14, the control unit 40 compares the outdoor temperature with a set temperature (S16).

여기서 설정온도는 동절기에 응축수가 결빙될 수 있는 온도로 설정할 수 있다. Here, the set temperature may be set to a temperature at which condensed water can be frozen in winter.

S16 단계에서 외기온도와 설정온도를 비교한 후 외기 온도가 설정온도 미만인 경우, 제어부(40)는 드레인 밸브(60)를 작동시켜 워터트랩에 잔류한 응축수를 배출시킨다(S18). 또한, 드레인 밸브(60)를 작동시킴으로써 수소가 공급될 때 퍼지될 수 있도록 한다. After comparing the outdoor temperature with the set temperature in step S16, if the outdoor temperature is less than the set temperature, the control unit 40 operates the drain valve 60 to discharge the condensed water remaining in the water trap (S18). Also, actuating the drain valve 60 allows hydrogen to be purged when supplied.

S18 단계에서 드레인 밸브(60)를 작동시킨 후 제어부(40)는 바이패스 밸브(50)를 제2 설정시간 동안 작동시켜 수소탱크(100)로부터 수소를 워터트랩(90)으로 공급하여 응축수가 원활하게 배출될 수 있도록 수소를 퍼지시킨다(S20). After operating the drain valve 60 in step S18, the control unit 40 operates the bypass valve 50 for a second set time to supply hydrogen from the hydrogen tank 100 to the water trap 90 so that the condensed water is smooth. The hydrogen is purged so that it can be discharged (S20).

S20 단계에서 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시킨 후 제어부(40)는 압력센서(20)로부터 워터트랩(90) 내의 압력을 입력받는다(S22). After operating the bypass valve for a second set time in step S20 , the control unit 40 receives the pressure in the water trap 90 from the pressure sensor 20 ( S22 ).

여기서 만약 응축수가 결빙되어 배출구를 막은 경우, 바이패스 밸브(50)를 작동시켜 수소를 퍼지시키면 수소가 배출되지 않기 때문에 워터트랩(90) 내의 압력은 높아지게 된다. 따라서 워터트랩(90) 내의 압력을 통해 응축수의 결빙 여부를 판단할 수 있게 된다. Here, if the condensate is frozen and the outlet is blocked, the pressure in the water trap 90 increases because hydrogen is not discharged when the bypass valve 50 is operated to purge hydrogen. Therefore, it is possible to determine whether the condensate is frozen through the pressure in the water trap 90 .

S22 단계에서 워터트랩(90) 내의 압력을 입력받은 후 제어부(40)는 입력받은 압력과 설정압력을 비교한다(S24). After receiving the pressure in the water trap 90 in step S22, the control unit 40 compares the received pressure with a set pressure (S24).

S24 단계에서 압력과 설정압력을 비교하여 압력이 설정압력 이상인 경우, 제어부(40)는 히터(70)를 제3 설정시간 동안 구동시켜 결빙된 응축수를 해빙시킨다(S26). When the pressure is greater than or equal to the set pressure by comparing the pressure with the set pressure in step S24, the controller 40 drives the heater 70 for a third set time to thaw the frozen condensate (S26).

S26 단계에서 히터(70)를 제3 설정시간 동안 구동시킨 후 제어부(40)는 드레인 밸브(50)의 작동을 중지시키고 연료전지의 구동으로 인해 발생되는 응축수를 워터트랩(90)에 저장한다(S28). After driving the heater 70 for a third set time in step S26, the control unit 40 stops the operation of the drain valve 50 and stores condensed water generated by driving the fuel cell in the water trap 90 ( S28).

이때 S24 단계에서 압력과 설정압력을 비교하여 압력이 설정압력 미만인 경우, 제어부(40)는 히터(70)를 구동시키지 않고 드레인 밸브(60)의 작동을 중지시킬 수 있다. At this time, when the pressure is less than the set pressure by comparing the pressure and the set pressure in step S24 , the controller 40 may stop the operation of the drain valve 60 without driving the heater 70 .

이와 같이 압력이 설정압력 미만인 경우, 제어부(40)는 바이패스 밸브(50)를 작동시켜 수소를 퍼지시킬 때 수소가 퍼지되어 압력이 상승되지 않는 상태로 응축수가 결빙되지 않은 상태로 판단할 수 있어 응축수를 해방시키기 위한 히터(70)를 구동시키지 않는다. As such, when the pressure is less than the set pressure, the control unit 40 operates the bypass valve 50 to purge the hydrogen, so that the hydrogen is purged and the pressure is not increased. It can be determined that the condensed water is not frozen. The heater 70 for releasing the condensed water is not driven.

S28 단계에서 드레인 밸브(60)를 작동을 중지시킨 후 제어부(40)는 연료전지의 구동에 따라 워터트랩(90)에 저장되는 응축수의 수위를 감지한다(S30). After stopping the operation of the drain valve 60 in step S28, the control unit 40 detects the level of the condensed water stored in the water trap 90 according to the driving of the fuel cell (S30).

또한, S12 단계에서 시동상태를 판단하여 초기 시동 온이 아닌 시동 온인 경우, 제어부(40)는 연료전지가 정상적으로 구동되는 상태로 판단하여 워터트랩(90)에 저장되는 응축수의 수위를 감지하는 S30 단계로 리턴하고, 또한 S16 단계에서 외기온도와 설정온도를 비교하여 외기온도가 설정온도 초과인 경우에도 제어부(40)는 워터트랩(90)에 저장되는 응축수의 수위를 감지하는 S30 단계로 리턴한다. In addition, if the starting state is determined in step S12 and the start-up is on instead of the initial starting-on, the control unit 40 determines that the fuel cell is in a normal driving state and detects the level of the condensed water stored in the water trap 90 in step S30 In addition, the control unit 40 compares the outdoor temperature with the set temperature in step S16, and even if the outdoor temperature exceeds the set temperature, the controller 40 detects the level of the condensed water stored in the water trap 90. Return to step S30.

이와 같이 시동 온인 상태나 외기 온도가 설정온도를 초과한 상태에서 연료전지가 구동되는 경우에서는 응축수가 결빙되지 않기 때문에 워터트랩(90)에 저장되는 응축수의 수위를 감지하여 응축수를 배출하게 된다. In this way, when the fuel cell is driven in a state in which the engine is on or when the outside air temperature exceeds the set temperature, the condensed water is not frozen, so the level of the condensed water stored in the water trap 90 is sensed and the condensed water is discharged.

즉, S30 단계에서 응축수의 수위를 감지한 후 제어부(40)는 수위와 응축수를 배출하기 위한 임계수위를 비교한다(S32). That is, after detecting the water level of the condensed water in step S30, the control unit 40 compares the water level with the critical water level for discharging the condensed water (S32).

S32 단계에서 수위와 임계수위를 비교하여 수위가 임계수위 미만인 경우, 제어부(40)는 계속해서 S30 단계로 리턴하여 수위를 감지한다. When the water level is compared with the critical water level in step S32 and the water level is less than the critical water level, the control unit 40 continuously returns to step S30 to detect the water level.

그러나 S32 단계에서 수위와 임계수위를 비교하여 수위가 임계수위 이상인 경우, 제어부(40)는 드레인 밸브(60)를 제1 설정시간 동안 작동시켜 응축수를 배출한다(S34). However, when the water level is higher than the critical water level by comparing the water level with the critical water level in step S32, the control unit 40 operates the drain valve 60 for a first set time to discharge the condensed water (S34).

여기서 제1 설정시간은 드레인 밸브(60)를 작동시켜 응축수가 워터트랩(90)에 일부 잔류할 수 있도록 하기 위한 시간으로 설정할 수 있다. 따라서 잔류한 응축수로 인해 연료전지가 작동되면서 순환되는 수소가 응축수가 배출될 때 함께 배출되지 않도록 한다. Here, the first set time may be set as a time for operating the drain valve 60 to allow some condensed water to remain in the water trap 90 . Therefore, the hydrogen circulated while the fuel cell is operated due to the remaining condensate is prevented from being discharged together with the condensed water.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법에서 시동 오프 상태를 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a starting-off state in a method for controlling a condensate discharging device of a fuel cell vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법에서 시동 오프되는 경우에는 먼저, 제어부(40)가 차량제어부(80)로부터 시동상태를 입력받는다(S40). As shown in FIG. 4 , when the engine is turned off in the control method of the condensate discharge device of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention, first, the control unit 40 receives a starting state from the vehicle control unit 80 ( S40).

S40 단계에서 차량의 시동상태를 입력받은 후 제어부(40)는 시동 오프인지 판단한다(S42). After receiving the starting state of the vehicle in step S40, the control unit 40 determines whether the engine is turned off (S42).

S42 단계에서 시동 오프인 경우, 제어부(40)는 제4 설정시간 동안 드레인 밸브(60)를 작동시켜 연료전지의 작동 중 발생된 응축수가 충분히 배출될 수 있도록 한다(S44). When the engine is turned off in step S42, the control unit 40 operates the drain valve 60 for the fourth set time so that the condensed water generated during the operation of the fuel cell can be sufficiently discharged (S44).

여기서 제4 설정시간은 연료전지의 작동 중 수위를 감지하여 응축수를 배출시키기 위해 드레인 밸브(60)를 작동시키는 제1 설정시간 보다 긴 시간으로 설정할 수 있다. Here, the fourth set time may be set to be longer than the first set time for operating the drain valve 60 to discharge the condensed water by sensing the water level during operation of the fuel cell.

S44 단계에서 드레인 밸브(60)를 제4 설정시간 동안 작동시킨 후 제어부(40)는 외기 온도센서(10)로부터 외기온도를 입력받는다(S46). After operating the drain valve 60 for the fourth set time in step S44 , the control unit 40 receives the outside temperature from the outside temperature sensor 10 ( S46 ).

S46 단계에서 외기온도를 입력받은 후 제어부(40)는 외기온도와 설정온도를 비교한다(S48). After receiving the outdoor temperature input in step S46, the control unit 40 compares the outdoor temperature with a set temperature (S48).

S48 단계에서 외기온도와 설정온도를 비교한 후 외기온도가 설정온도 이상인 경우에는 외기온도가 높아 응축수가 결빙되지 않기 때문에 종료된다. After comparing the outdoor air temperature with the set temperature in step S48, if the outdoor air temperature is higher than the set temperature, it is terminated because the condensed water is not frozen because the outdoor air temperature is high.

그러나 S48 단계에서 외기온도와 설정온도를 비교한 후 외기온도가 설정온도 미만인 경우, 제어부(40)는 바이패스 밸브(50)를 제2 설정시간 동안 작동시켜 수소탱크(100)로부터 수소를 워터트랩(90)으로 공급하여 응축수가 완전히 배출될 수 있도록 수소를 퍼지시킨다(S50). However, after comparing the outdoor air temperature with the set temperature in step S48, if the outdoor air temperature is less than the set temperature, the control unit 40 operates the bypass valve 50 for a second set time to trap hydrogen from the hydrogen tank 100 ( 90) to purify hydrogen so that the condensed water can be completely discharged (S50).

이와 같이 수소를 퍼지하여 응축수가 완전히 배출될 수 있도록 함으로써 외기온도가 낮아 응축수가 결빙될 수 있더라도 잔류하는 응축수를 모두 배출시켜 응축수의 결빙을 방지할 수 있도록 한다. In this way, hydrogen is purged so that the condensed water can be completely discharged, so that the condensate can be frozen by discharging all of the remaining condensate even though the condensed water may be frozen due to a low outdoor temperature.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법에 따르면, 동절기에 연료전지 차량에서 시동을 오프하거나 온할 때 워터트랩에 잔류하는 응축수가 결빙되지 않도록 드레인 히터를 구비하여 외기온도와 워터트랩 내의 압력을 기반으로 드레인 히터 및 수소를 퍼지하여 응축수를 배출할 수 있어 응축수의 결빙으로 인한 응축수 넘침을 방지하여 연료전지의 출력 저하를 방지할 수 있다. As described above, according to the control method of the condensate discharge device for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention, the drain heater is installed so that the condensate remaining in the water trap does not freeze when the engine is turned off or on in the fuel cell vehicle in winter. It is possible to discharge condensed water by purging the drain heater and hydrogen based on the outside temperature and the pressure in the water trap, thereby preventing the condensate overflowing due to freezing of the condensed water, thereby preventing a decrease in the output of the fuel cell.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely an example, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

10 : 외기 온도센서 20 : 압력센서
30 : 수위센서 40 : 제어부
50 : 바이패스 밸브 55 : 바이패스관
60 : 드레인 밸브 70 : 히터
80 : 차량제어부 90 : 워터트랩
100 : 수소탱크 110 : 연료전지 스택
120 : 수소밸브
10: outdoor temperature sensor 20: pressure sensor
30: water level sensor 40: control unit
50: bypass valve 55: bypass pipe
60: drain valve 70: heater
80: vehicle control unit 90: water trap
100: hydrogen tank 110: fuel cell stack
120: hydrogen valve

Claims (13)

차량의 외기온도를 측정하는 외기 온도센서;
연료전지 스택에서 발생된 응축수를 저장하는 워터트랩;
상기 워터트랩 내의 압력을 감지하는 압력센서;
상기 워터트랩의 설정 높이에 설치되어 누적 저장된 상기 응축수의 임계수위를 감지하는 수위센서;
수소탱크로부터의 수소를 바이패스시켜 상기 워터트랩으로 공급하는 바이패스 밸브;
상기 워터트랩의 배출구에 설치되어 저장된 상기 응축수를 배출시키는 드레인 밸브;
상기 응축수의 결빙을 방지하기 위한 히터; 및
상기 외기 온도센서로부터 상기 외기온도를 입력받아 상기 외기온도에 따라 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 상기 드레인 밸브를 작동하거나 상기 바이패스 밸브를 작동하여 상기 수소를 퍼지하고, 상기 압력센서로부터 입력된 상기 압력에 따라 상기 히터를 구동하는 제어부;를 포함하되,
상기 히터는, 상기 워터트랩의 배출구에 설치되고,
상기 제어부는, 상기 외기 온도센서로부터 입력된 상기 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 초기 시동 온이면 상기 드레인 밸브를 작동시키고, 상기 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시킨 후 상기 압력센서로부터 상기 압력을 입력받아 설정압력 이상인 경우 상기 히터를 제3 설정시간 동안 구동시키며,
상기 외기 온도센서로부터 입력된 상기 외기온도가 설정온도 이하인 경우 상기 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 시동 오프 되면, 상기 드레인 밸브를 제4 설정시간 동안 작동시키고 상기 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치.
an outside air temperature sensor for measuring the outside air temperature of the vehicle;
a water trap for storing condensed water generated in the fuel cell stack;
a pressure sensor for sensing the pressure in the water trap;
a water level sensor installed at a set height of the water trap to detect a critical water level of the accumulated and stored condensate;
a bypass valve for bypassing hydrogen from the hydrogen tank and supplying it to the water trap;
a drain valve installed at the outlet of the water trap to discharge the stored condensate;
a heater for preventing the condensate from freezing; and
The outside air temperature is received from the outside air temperature sensor, the vehicle controller determines a starting state according to the outside air temperature, operates the drain valve or operates the bypass valve to purge the hydrogen, and the inputted from the pressure sensor Including; a control unit for driving the heater according to the pressure;
The heater is installed at the outlet of the water trap,
The control unit determines a starting state from the vehicle control unit when the outside air temperature input from the outside air temperature sensor is equal to or less than a set temperature, operates the drain valve when the initial start-up is on, and operates the bypass valve for a second set time. After operation, when the pressure is input from the pressure sensor and is higher than the set pressure, the heater is driven for a third set time,
When the vehicle controller determines the starting state and starts off when the outside air temperature input from the outside air temperature sensor is below the set temperature, the drain valve is operated for a fourth set time and the bypass valve is operated for a second set time Condensate discharge device of a fuel cell vehicle, characterized in that
제 1항에 있어서, 상기 바이패스 밸브는, 상기 수소탱크로부터 상기 연료전지 스택에 상기 수소를 공급하는 수소밸브 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치.
The condensate discharge device of claim 1, wherein the bypass valve is installed in front of a hydrogen valve that supplies the hydrogen from the hydrogen tank to the fuel cell stack.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 시동 온 상태인 경우 상기 수위센서로부터 상기 임계수위가 감지될 경우 상기 드레인 밸브를 제1 설정시간 동안 작동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치.
The method according to claim 1, wherein the control unit operates the drain valve for a first set time when the critical water level is sensed from the water level sensor when the vehicle is in an on-start state by determining the starting state from the vehicle control unit. Condensate discharge device for fuel cell vehicles.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 차량제어부로부터 시동 상태를 판단하여 시동 오프 되면 상기 드레인 밸브를 제4 설정시간 동안 작동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치.
The condensate discharging device of claim 1, wherein the control unit operates the drain valve for a fourth set time when the engine is turned off by determining the starting state from the vehicle control unit.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 히터를 제3 설정시간 동안 구동시킨 후 상기 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 추가로 작동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치.
The condensate discharging device of claim 1, wherein the controller further operates the bypass valve for a second set time after driving the heater for a third set time.
삭제delete 제어부가 차량제어부로부터 시동상태를 판단하는 단계;
상기 제어부가 시동상태를 판단하여 초기 시동 온인 경우 외기온도와 설정온도를 비교하는 단계;
상기 제어부가 상기 외기온도와 상기 설정온도를 비교하여 상기 외기온도가 상기 설정온도 미만이면 드레인 밸브를 작동시키고 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시키는 단계;
상기 제어부가 상기 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시킨 후 상기 드레인 밸브의 작동을 정지시키는 단계;
상기 제어부가 상기 드레인 밸브의 작동을 정지시킨 후 워터트랩의 수위를 입력받는 단계; 및
상기 제어부가 상기 워터트랩의 수위에 따라 상기 드레인 밸브를 제1 설정시간 동안 작동시키는 단계;를 포함하되,
상기 제어부가 상기 바이패스 밸브를 제2 설정시간 동안 작동시키면서 상기 워터트랩 내의 압력이 설정압력 이상인 경우 히터를 제3 설정시간 동안 구동시킨 후 상기 드레인 밸브의 작동을 정지시키는 단계;
상기 제어부가 시동상태를 판단하여 시동 오프이면 제4 설정시간 동안 상기 드레인 밸브를 작동시키는 단계;
상기 제어부가 제4 설정시간 동안 상기 드레인 밸브를 작동시킨 후 상기 외기온도와 상기 설정온도를 비교하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 외기온도와 상기 설정온도를 비교하여 상기 외기온도가 상기 설정온도 미만인 경우 제2 설정시간 동안 상기 바이패스 밸브를 작동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법.
determining, by the control unit, the starting state from the vehicle control unit;
comparing, by the control unit, an external temperature and a set temperature when the initial start-up is on by determining the starting state;
comparing, by the controller, the outdoor air temperature with the set temperature, operating a drain valve when the outdoor air temperature is less than the set temperature, and operating a bypass valve for a second set time;
stopping the operation of the drain valve after the control unit operates the bypass valve for a second set time;
receiving, by the controller, a water level of the water trap after stopping the operation of the drain valve; and
including; by the control unit, operating the drain valve for a first set time according to the water level of the water trap;
stopping the operation of the drain valve after driving the heater for a third set time when the pressure in the water trap is equal to or greater than the set pressure while the controller operates the bypass valve for a second set time;
determining, by the control unit, the starting state and operating the drain valve for a fourth set time if the engine is off;
comparing the outside air temperature with the set temperature after the controller operates the drain valve for a fourth set time; and
Comparing the outside air temperature with the set temperature, the control unit operating the bypass valve for a second set time when the outside air temperature is less than the set temperature; control method.
삭제delete 제 9항에 있어서, 상기 제어부가 상기 외기온도와 상기 설정온도를 비교하여 상기 외기온도가 상기 설정온도 이상인 경우 상기 워터트랩의 수위를 입력받는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법.
The condensate discharging device for a fuel cell vehicle according to claim 9, wherein the control unit compares the outdoor air temperature with the set temperature and returns to the step of receiving the water level of the water trap when the outdoor air temperature is equal to or greater than the set temperature. control method.
제 9항에 있어서, 상기 제어부가 시동상태를 입력받아 시동 온인 경우 상기 워터트랩의 수위를 입력받는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 응축수 배출장치의 제어방법.
10. The method of claim 9, wherein the control unit receives the starting state and returns to the step of receiving the water level of the water trap when the engine is on.
삭제delete
KR1020170079306A 2017-06-22 2017-06-22 Apparatus for condensate drainage of fuel cell vehicle and control method thereof KR102304546B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170079306A KR102304546B1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 Apparatus for condensate drainage of fuel cell vehicle and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170079306A KR102304546B1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 Apparatus for condensate drainage of fuel cell vehicle and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190000229A KR20190000229A (en) 2019-01-02
KR102304546B1 true KR102304546B1 (en) 2021-09-24

Family

ID=65021619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170079306A KR102304546B1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 Apparatus for condensate drainage of fuel cell vehicle and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102304546B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4170762A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-26 Hyundai Mobis Co., Ltd. Apparatus and method for managing condensate of fuel cell

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110450678A (en) * 2019-08-21 2019-11-15 浙江比洛德新能源有限公司 A kind of hydrogen fuel cell system
KR102351276B1 (en) * 2020-02-13 2022-01-17 주식회사 유니크 Water traps having a water detector
CN114256485A (en) * 2020-09-25 2022-03-29 北京亿华通科技股份有限公司 Anti-freezing device and control method for tail row of fuel cell and vehicle
KR20220083088A (en) 2020-12-11 2022-06-20 현대자동차주식회사 Water drain system for fuel cell and method for controlling the same
KR20220083086A (en) 2020-12-11 2022-06-20 현대자동차주식회사 System for discharging water condensate for fuel cell stack and controlling method thereof
KR20220085400A (en) 2020-12-15 2022-06-22 현대자동차주식회사 Fuel cell system and method for controlling the same
KR102630225B1 (en) * 2022-02-04 2024-01-30 공병진 Hybrid autonomous driving vehicle based on fuel cell
CN114873665B (en) * 2022-05-06 2024-01-12 南京宏唐控制工程有限公司 Condensate polishing regeneration automatic control system based on computer vision technology
KR102600173B1 (en) * 2023-01-18 2023-11-08 (주)한국해사기술 A system for reducing hydrogen gas emissions from hydrogen fuel propulsion ships

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004146187A (en) * 2002-10-24 2004-05-20 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
KR101035319B1 (en) * 2005-12-05 2011-05-20 도요타 지도샤(주) Fuel cell system and method of stopping the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101566730B1 (en) * 2013-10-29 2015-11-06 현대자동차 주식회사 Water drain device for fuel cell system and control method of the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004146187A (en) * 2002-10-24 2004-05-20 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
KR101035319B1 (en) * 2005-12-05 2011-05-20 도요타 지도샤(주) Fuel cell system and method of stopping the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4170762A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-26 Hyundai Mobis Co., Ltd. Apparatus and method for managing condensate of fuel cell
US11967742B2 (en) 2021-10-19 2024-04-23 Hyundai Mobis Co., Ltd. Apparatus and method for managing condensate of fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190000229A (en) 2019-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102304546B1 (en) Apparatus for condensate drainage of fuel cell vehicle and control method thereof
US11108063B2 (en) Fuel cell system
KR101124990B1 (en) Fuel cell shutdown method
JP5083234B2 (en) Fuel cell system
JP5215583B2 (en) Fuel cell system
US6638653B2 (en) Fuel cell system
US7838157B2 (en) Fuel cell system
US20040081870A1 (en) Fuel cell system and method of stopping the system
JP2006099994A (en) Fuel cell system
JP2006073427A (en) Fuel cell system
JP2019129099A (en) Fuel battery system and fuel battery vehicle
JP2004039551A (en) Control device of fuel cell system
US8895166B2 (en) Fuel cell system and activation method of fuel cell
JP4893919B2 (en) Fuel cell system and moving body
JP6315715B2 (en) Method for stopping power generation in fuel cell system
JP4739938B2 (en) Fuel cell system
KR102518714B1 (en) The method for controlling partial pressure of hydrogen for the fuelcell system
JP2009076261A (en) Fuel cell system and its starting method
JP3934038B2 (en) Starting method of fuel cell system
JP2006139924A (en) Fuel cell system
JP2011204447A (en) Fuel cell system
KR20210063894A (en) Apparatus for decreasing concentration of exhaust hydrogen in fuel cell system and method thereof
KR20150115164A (en) Device and method for operating anode of fuel cell
KR101448773B1 (en) Fuel cell system and operation method of the same
JP2009146619A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant