KR102374053B1 - 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템 - Google Patents

연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템 Download PDF

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Abstract

실시예는, 수소와 공기를 이용하여 전기 에너지 및 물을 생성하는 연료 전지 스택; 상기 물이 저장되는 워터 트랩; 및 상기 저장된 물을 세면대 및 가습기 중 어느 하나로 공급하도록 제어하는 워터 컨트롤러;를 포함하고, 상기 가습기는 상기 연료 전지 스택으로 제공되는 상기 공기에 물을 제공하고, 상기 워터 컨트롤러는 상기 워터 트랩에서 저장된 물의 제1 수위 레벨이 상기 가습기로 제공되는 물의 최소 필요량인 제1 임계값보다 큰 경우에 상기 저장된 물을 상기 세면대로 제공하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 개시한다.

Description

연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템{HOT AND CLOD WATER SINK SYSTEM IN VEHICLE USING THE WATER FROM FUEL CELL VEHICLE}
실시예는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에 관한 것이다.
연료　전지(Fuel Cell)는　연료가 가지고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 발전 시스템이다.　연료　전지의 기본적인 구조는, 전해질을 사이에 두고 음극(수소극)과 양극(산소극)이 전극을 이루는 단위 셀을 기본으로 한다. 수소를　연료로 사용하는　연료　전지의 경우에는 음극에 수소를 공급하고 양극에 산소를 공급함으로써 이온화된　물질의 화학적 반응을 통해 전기와 열이 생성된다. 이와 같은 단위 셀들을 여러 개 적층하여　연료　전지　스택(Fuel Cell Stack)을 구성할 수 있다.
연료　전지는 화석　연료의 연소(산화) 과정을 거치지 않기 때문에 NOx나 SOx, HC, CO 등의 유해　물질을 배출하지 않는다. 또한 발전 효율이 매우 높아서 미래의 발전 기술로도 평가 받고 있다. 이로 인해 에너지 절약과 환경 보호, 그리고 최근에 부각되고 있는 지구 온난화 문제에 대응하기 위하여　자동차의 화석　연료를 대체할 새로운 동력원으로서 적용되고 있다.
그리고 연료　전지　스택에 공급되는 수소와 산소가 너무 건조하면　연료　전지　스택의 성능이 저하될 수 있다.　연료　전지　스택에 공급되는 반응 가스의 상대 습도가 너무 낮으면 고분자 막인 전해질의 건조 현상(Dry-out)이 초래되어 이온 전도도가 낮아지고, 결국　연료　전지　스택의 발전 성능이 저하된다. 반대로,　연료　전지　스택에 함유된 수분의 양이 과도하게 많으면 반응이 일어나는 촉매 층과 전해질 층 삼상 계면에서의 플러딩 현상(Flooding)이 초래되고, 이 플러딩 현상에 의해　물질 전달이 방해를 받아서　연료　전지　스택의 성능이 저하될 수 있다.
따라서　연료　전지　스택의 성능을 최대로 유지하기 위해서는　연료　전지　스택의 적절한 수준의　물　관리가 이루어짐과 동시에 다른 활용법이 요구될 수 있다.
실시예는 연료 전지로부터 생성되는 물을 이용한 세면대를 포함하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 제공한다.
또한, 건조기의 동작을 유지하면서 생성된 물을 활용하는 세면대를 포함하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 제공한다.
또한, 온냉수를 제공하는 세면을 포함하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템은 수소와 공기를 이용하여 전기 에너지 및 물을 생성하는 연료 전지 스택; 상기 물이 저장되는 워터 트랩; 및 상기 저장된 물을 세면대 및 가습기 중 어느 하나로 공급하도록 제어하는 워터 컨트롤러;를 포함하고, 상기 가습기는 상기 연료 전지 스택으로 제공되는 상기 공기에 물을 제공하고, 상기 워터 컨트롤러는 상기 워터 트랩에서 저장된 물의 제1 수위 레벨이 상기 가습기로 제공되는 물의 최소 필요량인 제1 임계값보다 큰 경우에 상기 저장된 물을 상기 세면대로 제공한다.
상기 워터 트랩에 상기 저장된 물의 상기 제1 수위 레벨을 감지하는 제1 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 워터 트랩과 상기 세면대 사이에 배치되는 제1 탱크; 및 상기 제1 탱크와 상기 워터 트랩 사이에 배치되어 상기 워터 트랩에서 상기 제1 탱크로 상기 저장된 물을 공급하는 워터 펌프;를 더 포함할 수 있다.
상기 워터 컨트롤러는 상기 제1 수위 레벨이 상기 워터 트랩의 최대 수위 레벨인 경우 상기 저장된 물을 배기 라인을 통해 배출할 수 있다.
상기 워터 컨트롤러는 상기 제1 탱크에 저장된 물의 제2 수위 레벨과 제2 임계값을 비교하여 상기 워터 펌프의 동작을 제어할 수 있다.
상기 워터 컨트롤러는 상기 제2 수위 레벨이 상기 제2 임계값보다 작은 경우에 상기 펌프가 펌핑하도록 제어할 수 있다.
상기 워터 컨트롤러는 상기 제2 수위 레벨이 상기 제2 임계값보다 큰 경우에 상기 제1 탱크에 저장된 물을 배기 라인을 통해 배출할 수 있다.
상기 세면대는 상기 제1 탱크에 저장된 물을 분사할 수 있다.
상기 분사된 물을 수용하는 제2 탱크;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 탱크는 상기 세면대로부터 탈착가능할 수 있다.
상기 세면대는 센터 콘솔(Center console) 또는 암레스트(Arm rest)에 배치될 수 있다.
상기 세면대와 상기 워터 트랩 사이에 배치되고 상기 저장된 물이 이동하는 공급 라인;을 더 포함할 수 있다.
상기 공급 라인은 쿨링 또는 히팅을 수행하는 시트부재에 인접하게 배치될 수 있다.
실시예에 따르면, 연료 전지로부터 생성되는 물을 이용한 세면대를 포함하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 건조기의 동작을 유지하면서 생성된 물을 활용하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 제작할 수 있다.
또한, 탑승자의 청결을 유지할 수 있는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 제작할 수 있다.
또한, 온냉수를 제공하여 탑승자에게 맞춤형 세정 환경을 제공하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 제작할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템의 동력 계통의 배치를 나타낸 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템의 동력 계통의 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 사용되는　연료　전지의 원리를 나타낸 도면이고,
도 5는 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 연료 전지 스택에서 발생한 물을 처리하는 구성도이고,
도 6은 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 연료 전지 스택에서 발생한 물을 처리하는 방법에 대한 순서도이고,
도 7은 실시에에 다른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 세면대의 위치와 이용의 일예를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 외관을 형성하는 본체(110), 탑승자에게　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100) 전방의 시야를 제공하면서 바람으로부터 탑승자를 보호하기 위한 윈드쉴드(windshield)(112), 탑승자에게　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 측면 및 측후방의 시야를 제공하는 아웃사이드 미러(114),　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(190), 통신을 위한 안테나(152) 및　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 전방에 위치하는 앞바퀴(122),　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 후방에 위치하는 뒷바퀴(124)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 온냉수 세면대 시스템(100)은 차량 또는 차량을 포함할 수 있으나, 이하에서는 온냉수 세면대 시스템으로 설명한다.
먼저, 윈드쉴드(112)는 본체(110)의 전방 상측에 마련되어　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100) 내부의 탑승자가　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
또한, 아웃사이드 미러(114)는 좌측과 우측의 도어(190) 각각에 하나씩 마련될 수 있다.　이에, 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 탑승자는 아웃사이드 미러(114)를 통해　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 측면 및 측후방의 시각 정보를 획득할 수 있다.
도어(190)는 본체(110)의 좌측 및 우측에 회동 가능하도록 마련될 수 있다. 도어(190)의 개방 시에는 탑승자의 출입이 가능하며, 도어(190)의 폐쇄 시에　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
도어(190)는 도어 시건 장치(192)를 이용하여 잠금/해제할 수 있다. 도어 시건 장치(192)의 잠금/해제는 사용자가　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)에 접근하여 도어 시건 장치(192)의 버튼이나 레버를 직접 조작하는 방법과　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)로부터 떨어진 위치에서 원격 제어기(Remote Controller) 등을 이용하여 원격으로 잠금/해제하는 방법이 있다.
안테나(152)는 텔레매틱스와 DMB, 디지털 TV, GPS 등의 방송/통신 신호 등을 수신하기 위한 것으로서, 다양한 종류의 방송/통신 신호를 수신하는 다기능 안테나이거나 또는 어느 하나의 방송/통신 신호를 수신하기 위한 단일 기능 안테나일 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템의 동력 계통의 배치를 나타낸 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템의 동력 계통의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 플랫 플로어 타입(Flat Floor Type)일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템은 플랫 플로어 타입 이외의 다른 형태의　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에도 본 발명이 적용될 수 있다.
연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)에는　연료　전지　모듈과 여러 가지 전자 장비가 탑재될 수 있다.　연료　전지　모듈 및 전자 장비들은 엔진 룸과 언더 플로어, 러기지 룸의 하부에 분산 배치될 수 있다.
그리고 실시예에 따른　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은　연료　전지　스택(220)과 에어 블로어(202b), 가습기(210), 수소 공급 장치(230), 고전압 배터리(240), 수소 탱크(250) 등을 연료　전지　모듈로서 포함할 수 있다.
또한,　실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 모터(260)와 전자 제어부(270), 고전압 정션 박스(전력 분배부)(280), TMS(Temperature Management System) 모듈(290)을 전자 장비로서 포함할 수 있다.
나아가, 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 언급한 구성 요소들 외에 에어 클리너(202a)와 쿨링 모듈(202c), 펌프(202d), 충전부(242), 고전압 양방향 직류-직류 컨버터(High Voltage Bidirectional DC-DC Converter)(282), 워터 트랩(WT), 워터 펌프(WP), 제1 탱크(WT1), 워터 컨트롤러(WC), 세면대(CP), 제2 탱크(WT2)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 연료　전지　스택(220)은 복수의 단위　연료　전지　셀(Unit Fuel Cell)(도 4 참조)이 적층된(Stacked) 구조를 가질 수 있다. 그리고 연료 전지 스택(220)은 쿨링 모듈(202c)(예를 들면 라디에이터)에 의해 냉각될 수 있다.
쿨링 모듈(202c)은 온도 관리를 담당하는 TMS 모듈(290)에 의해 제어될 수 있다.
그리고 연료　전지　스택(220)은 전력을 생성할 수 있으며, 생성된 전력은 고전압 양방향 DC-DC 컨버터(282)를 통해 고전압 정션 박스(280)로 공급될 수 있다. 그리고 공급된 전력은 고전압 정션 박스(280)를 통해 전자 제어부(270)와 모터(260) 등의 고전압을 필요로 하는 전기 부하로 제공될 수 있다.
에어 블로어(202b)는　연료　전지　스택(220)에 공기(산소)를 공급할 수 있다. 이를 통해, 연료　전지　스택(220)에 산소를 공급할 수 있고, 공급된 산소는 수소와 반응할 수 있다. 그리고　연료　전지　스택(220)에서는 수소와 산소의 반응에 의해 전력이 발생할 수 있다.
또한, 공기는 에어 클리너(202a)와 에어 블로어(202b), 가습기(210)를 거쳐　연료　전지　스택(220)에 공급될 수 있다. 즉, 공기는 에어 클리너(202a), 에어 블로어(202b), 가습기(210) 및 연료 전지 스택(220)을 경유하여 이동할 수 있다.
에어 클리너(202a)는　연료　전지　스택(220)에 공급할 공기를 정화할 수 있다. 그리고 에어 클리너(202a)에 의해 정화된 공기는 에어 블로어(202b)의 송풍 작용에 의해 가습기(210)로 전달될 수 있다.
가습기(210)는 상술한 바와 같이 연료　전지　스택(220)에 공급되는 공기에 물을 제공할 수 있으며, 이러한 구성에 의하여 연료 전지 스택(220)에 공급되는 공기의 습도가 조절될 수 있다. 즉, 가습기(210)는 소정의 습도를 갖는 공기를　연료　전지　스택(220)에 공급할 수 있다.　
예컨대, 연료　전지　스택(220)에 공급되는 수소와 산소가 너무 건조하면　연료　전지　스택(220)의 성능이 저하될 수 있다.　또한, 연료　전지　스택(220)에 공급되는 반응 가스의 상대 습도가 너무 낮으면 고분자 막인 전해질이 충분히 수화되지 않아서 이온 전도도가 낮아지고, 결국　연료　전지　스택(220)의 발전 성능이 저하될 수 있다.
실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 연료　전지　스택(220)에 공급되는 공기를 가습하여　연료　전지　스택(220)에서 수소 이온의 이동을 담당하는 전해질의 건조 현상(Dry-out)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 연료　전지　스택(220)의 성능 저하를 방지할 수 있다. 이에, 연료 전지 스택(220)의 성능 저하 또는 효율 저하를 방지하기 위해 적정한 수준의 습기는 필수적이다.
실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 연료 전지 스택(220)으로 공급되는 공기의 습도를 유지하기 위해 연료 전지 스택(220)과 가습기(210) 사이에 워터 트랩(WT)을 설치하여 워터 트랩(WT)에서 가습기로 제공 가능한 물의 양을 적절히 유지할 수 있다. 이에 따라, 연료　전지　스택(220)에서 적절한 수준의　물　관리가 이루어질 수 있다. 이로써, 연료 전지 스택으로 공급되는 공기의 습도가 유지되어 연료 전지 스택(220)의 성능을 개선할 수 있다.
수소 공급 장치(230)는　연료　전지　스택(220)에　연료인 수소를 공급할 수 있다. 고체 고분자형　연료　전지에서는 전해질인 고분자 막을 항상 습한 상태로 유지할 필요가 있기 때문에 반응 가스인 산소를 가습하여 공급하는 것처럼　연료인 수소 역시 가습하여　연료　전지　스택(220)에 공급될 수 있다. 그리고 수소의 가습을 위해 막 가습기(미도시)가 더 배치되어 사용될 수 있다. 그리고 막 가습기는 수분만이 통과하는 반투막의 한쪽에 수소를 흘리고 반대쪽에　물을 흘려 수소를 가습할 수 있다. 막 가습기는　연료　전지　스택(220)과 구조가 유사할 수 있으며,　연료　전지　스택(220)과 일체로 결합될 수 있다.
고전압 배터리(240)는　연료　전지　스택(220)과는 별개의 보조 배터리로서 고전압(예를 들면 180V)의 전력을 제공하도록 마련된다. 고전압 배터리(240)에서 제공되는 전압은 고전압 양방향 DC-DC 컨버터(HBDC, 282)에 의해 250~400V로 승압된 후 고전압 정션 박스(280)를 통해 전기 부하로 공급될 수 있다.
고전압 배터리(240)는 플러그-인에 대응하는 대용량의 리튬 이온 배터리로 이루어질 수 있다. 그리고　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 전기　자동차　모드(Electric Vehicle Mode, EV 모드)에서 고전압 배터리(240)의 전력만으로　운행될 수 있다. 따라서　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 구동을 위한 동력 공급원으로서 수소를 이용하는　연료　전지　스택(220) 외에 가정용 전기와 같은 2차 재원을 고전압 배터리(240)에 직접 충전함으로써　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)을 구동하기 위한 동력원을 다양화할 수 있다. 또한, 고전압 배터리(240)는 외부 전원을 이용하는 충전부(242)에 의해 충전될 수도 있다.
수소 탱크(250)는　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의　연료인 수소를 저장하도록 마련된다. 수소 탱크(250)는 수소 흡장 합금 탱크나 고압 용기, 액체 수소 탱크로 이루어질 수 있다.
모터(260)는 상술한 앞바퀴(122) 또는 뒷바퀴(124)를 구동하도록 구동원을 생성할 수 있다. 모터(260)는　연료　전지　스택(220) 또는 고전압 배터리(240)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 동작할 수 있다. 예컨대, 모터(260)는 전기 에너지를 기계적 에너지로 전환하고 기계적 에너지는 앞바퀴 또는 뒷마퀴로 전달될 수 있다.
또한, 모터(260)는 전자 제어부(270)에 의해 그 속도가 제어될 수 있다. 모터(260)는 100kw급으로 엘 타입(L Type) 감속기와 함께 설치될 수 있다.
전자 제어부(Electronic Control Unit, ECU)(270)는　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 예를 들면 전자 제어부(270)는　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 주행을 위해 모터(260)의 회전과 정지 등을 제어할 수 있다. 또한, 전자 제어부(270)는 모터(260)의 회전 시에 모터(260)의 회전 속도를 제어한다. 또한, 전자 제어부(270)에 의한 모터(260)의 제어는 운전자의 가속과 제동, 변속기의 조작에 응답하여 이루어질 수 있다. 또한, 전자 제어부(270)는 전기 부하로의 전력 공급을 제어할 수 있다. 또한, 전자 제어부(270)는 전력 생산을 위해　연료　전지　스택(220)으로의 수소 및 산소의 공급, 냉각 등의 제어를 수행할 수 있다.
고전압 정션 박스(280)는 고전압(예를 들어, 250V-400V)을 필요로 하는 전기 부하에 고전압을 분배할 수 있다. 고전압 정션 박스(280)는 엔진 룸 내의 전력 공급(분배)에 관련된 부품들의 모듈 또는 어셈블리일 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)에서 고전압 정션 박스(280)는 모듈화되어 부품 사이즈 및 고전압 와이어링을 최소화할 수 있다.
도면 상으로 고전압 정션 박스(280)와 고전압 양방향 DC-DC 컨버터(282)가 별도의 구성 요소로 분리되어 있는데, 필요에 따라 고전압 양방향 DC-DC 컨버터(282)를 고전압 정션 박스(280) 내에 포함시켜서 일체화할 수도 있음을 이해해야 한다.
TMS 모듈(290)은　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 각 부분의 온도 관리를 수행하도록 마련된다. TMS 모듈(290)을 적용함으로써 열 관리 시스템을 단순화할 수 있고, 열 관리 시스템의 배관을 최소화함으로써 레이아웃 설계가 유리해지고 열관리 시스템의 성능이 개선될 수 있다.
또한, 엔진 룸에는 펌프(202d)가 더 설치될 수 있다.　연료　전지　스택(220)은 쿨링 모듈(202c)로부터 펌프(202d)를 통해 냉각수를 공급받아 냉각됨으로써 온도가 제어될 수 있다. 또한,　연료　전지　스택(220)에서 반응에 사용된 공기와　물은　연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)의 외부로 배출되거나,　연료　전지　스택(220)으로 순환하여　연료　전지　스택(220)에서 수소와 반응하는 용도로 재사용될 수도 있다.
도 4는 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 사용되는　연료　전지의 원리를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 연료　전지인 고체 고분자형　연료　전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PDMFC)의 원리를 나타낸다. 수소를　연료로 사용하는　연료　전지는　물을 전기 분해하면 수소와 산소로 분리되는 전기 분해의 원리를 역으로 이용한 것이다. 즉, 수소와 산소를 반응시켜서 발생하는 전자의 이동으로부터 전력을 얻는다.
연료　전지　스택(220)은 복수 개의 단위 셀이 적층된 구조인데, 도 4에 나타낸　연료　전지　셀은　연료　전지　스택(220)을 구성하는 복수의 단위 셀들 가운데 하나를 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 음극(수소극)과 양극(산소극) 사이에 전해질이 채워지고, 음극(수소극)과 양극(산소극) 사이에서 전력이 생성될 수 있다.
연료　전지　스택(220)에서 전력을 생성하기 위해서는 도 4에 나타낸 단위 셀의 음극(수소극)에 수소(H2)를 공급하고 양극(산소극)에 산소(O2)를 공급한다. 단위 셀의 음극(수소극)에서는 공급된 수소(H2)가 산화 반응을 일으켜 2H++2e-로 변환된다. 이렇게 수소(H2)로부터 분리된 전자(2e-)가 전기 부하(예를 들면 모터)로 이동하면서 전류가 형성된다.　물론 전류의 방향은 전자의 이동 방향의 반대인 양극(산소극)에서 음극(수소극)으로 향한다. 전자를 잃은 수소 이온(H+)은 전해질을 통해 양극(산소극)으로 이동하여 산소(1/2 O2) 및 전자(2e-)와 결합하면서 산소의 환원 반응이 일어나　물(H2O)과 열로 변환된다.
이와 같이,　연료　전지에서 발생하는　물과 열은 워터트랩을 통해 외부로 배출되거나, 세면대(CP)로 제공되거나 또는 재생 에너지로 활용되기도 한다. 이 때, 열 에너지는　연료　전지의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 열 에너지를 활용하면　연료　전지의 에너지 효율을 약 80%까지 향상시킬 수 있다.
추가적으로, 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100)은 워터 트랩(WT), 워터 펌프(WP), 제1 탱크(WT1), 워터 컨트롤러(WC), 세면대(CP), 제2 탱크(WT2)를 더 포함할 수 있다.
워터 트랩(WT)은 연료 전지 스택(220)으로부터 생성된 물이 공급될 수 있다. 워터 트랩(WT)은 공급된 물을 저장할 수 있다. 워터 트랩(WT)에는 제1 센서(도 5에서 S1)가 더 배치될 수 있다. 그리고 제1 센서는 워터 트랩(WT) 내의 물의 수위 또는 물의 수위 레벨을 감지할 수 있다. 실시예로, 제1 센서는 워터 트랩(WT) 내의 물의 제1 수위 레벨을 감지할 수 있다.
워터 트랩(WT)은 수위 레벨에 따라 펌프에 의해 세면대로 물을 공급할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 워터 트랩(WT)은 가습기로 물을 공급하여, 연료 전지 스택(220)에서의 습도가 원하는 레벨로 유지될 수 있다.
워터 펌프(WP)는 워터 트랩(WT)과 연결되어, 워터 트랩(WT)에 저장된 물을 제1 탱크(WT1)로 제공할 수 있다. 이 때, 워터 펌프(WP)는 워터 컨트롤러(WC)의 제어에 의해 제1 수위 레벨이 기설정된 제1 임계값보다 큰 경우에만 작동할 수 있다. 이에 따라, 가습기(210)로 제공되는 물의 양을 확보하여 연료 전지 스택(220)의 효율을 유지할 수 있다.
제1 탱크(WT1)는 워터 펌프(WP)와 연결되어, 워터 펌프(WP)에 의해 워터 트랩(WT)으로부터 물을 공급받을 수 있다. 제1 탱크(WT1)는 세면대(CP)와 연결되고, 세면대(CP)로 물을 공급할 수 있다.
또한, 제1 탱크(WT1)에는 제2 센서(도 5에서 S2)가 더 배치될 수 있다. 제2 센서는 제1 탱크(WT1) 내의 물의 수위 또는 물의 수위 레벨을 감지할 수 있다. 실시예로, 제2 센서는 제1 탱크(WT1) 내의 물의 제2 수위 레벨을 감지할 수 있다.
제1 탱크(WT1)는 제2 수위 레벨이 제2 임계값보다 작은 경우에 워터 펌프(WP)에 펌핑에 의해 물을 공급받을 수 있다. 여기서, 제2 임계값은 제1 탱크(WT1)의 수용 가능한 물의 최대 용량일 수 있다.
제1 탱크(WT1)는 세면대(CP)와 연결되고, 세면대(CP)로 저장된 물을 제공할 수 있다. 이로써, 탑승자는 세면대(CP)에서 제공된 물을 이용하여 청결함을 유지할 수 있다.
워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨 및 제2 수위 레벨을 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2) 각각으로부터 수신할 수 있다.
워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨이 제1 임계값보다 큰 경우에 워터 펌프(WP)의 펌핑을 제어할 수 있다. 실시예로, 제1 수위 레벨이 제1 임계값보다 작은 경우에, 워터 컨트롤러(WC)는 워터 펌프(WP)의 동작을 차단하여 가습기(210)를 통해 연료 전지 스택으로 제공되는 연료의 습도를 원하는 정도로 유지하여, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 워터 컨트롤러(WC)는 제2 수위 레벨이 제2 임계값보다 작은 경우에 워터 펌프(WP)의 펌핑을 제어할 수 있다. 이러한 제어에 의하여, 물이 워터 트랩(WT)에서 제1 탱크(WT1)로 이동될 수 있다.
실시예로, 제1 수위 레벨이 제1 임계값보다 작거나 또는 제2 수위 레벨이 제2 임계값보다 큰 경우에 워터 컨트롤러(WC)는 워터 펌프(WP)의 동작을 차단할 수 있다.
또한, 워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨이 워터 트랩(WT)의 최대 수위와 같아지면 워터 트랩(WT)의 물을 배출 또는 배수할 수 있다. 물의 배출은 가습기를 통해서 배기 라인과 연결되거나 또는 배기 라인과 직접 연결되어 수행될 수 있다.
세면대(CP)는 제1 탱크(WT1)와 연결되고, 제1 탱크(WT1)에 저장된 물을 제공받을 수 있다. 세면대(CP)는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템(100) 내에서 센터 콘솔(center console) 또는 암레스트(Arm rest)에 위치할 수 있다.
세면대(CP)는 탑승자의 제어(예컨대, 버튼 입력)에 따라 제1 탱크(WT1)로부터 제공된 물이 분사될 수 있다. 이 ‹š, 세면대(CP)에서 제1 탱크(WT1)로부터의 물은 수위 차이에 의해 분사될 수 있다.
제2 탱크(WT2)는 세면대(CP)와 연결되며, 세면대(CP)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 제2 탱크(WT2)는 탑승자가 사용한 물을 저장할 수 있다. 예컨대, 제2 탱크(WT2)는 세면대(CP)에서 분리 가능한 또는 탈착 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 탑승자는 제2 탱크(WT2)를 세면대(CP) 등으로부터 분리하여 사용된 물을 버릴 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 연료 전지 스택에서 발생한 물을 처리하는 구성도이고, 도 6은 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 연료 전지 스택에서 발생한 물을 처리하는 방법에 대한 순서도이다. 이하에서는 물을 처리하는 방법에 맞춰 구성 요소를 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템이 주행함에 따라 상술한 바와 같이 연료 전지 스택에서 물이 생성될 수 있다.
생성된 물은 워터 트랩(WT)으로 공급될 수 있다(S410). 워터 트랩(WT)은 연료 전지 스택(220)에서 생성된 물을 저장할 수 있다.
그리고 워터 컨트롤러(WC)는 제1 센서(S1)로부터 수신한 워터 트랩의 수위 레벨인 제1 수위 레벨과 제1 임계값을 비교할 수 있다(S415). 워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨이 제1 임계값보다 작은 경우에 워터 펌프(WP)의 펌핑을 차단할 수 있다. 즉, 워터 트랩(WT)에 저장된 물이 제1 탱크(WT1)로 이동하지 않을 수 있다.
이 때, 제1 임계값은 가습기(210)로 제공되는 물의 최소 필요량에 대응할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 연료 전지 스택(220)으로 제공되는 연료의 습도가 최적으로 유지될 수 있다.
그리고 워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨이 워터 트랩(WT)의 최대 수위 레벨과 비교할 수 있다(S420). 워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨이 워터 트랩(WT)의 최대 수위 레벨과 같다면 배기 라인(OL)을 통해 제1 수위 레벨이 일정 레벨을 갖도록 물을 배출할 수 있다(S425). 에컨대, 워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨이 제1 임계값을 갖도록 물을 배출할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 워터 펌프(WP)의 동작에 의해 세면대(CP)로의 물 공급이 원활하게 이루어질 수 있다.
워터 컨트롤러(WC)는 제1 수위 레벨이 워터 트랩(WT)의 최대 수위 레벨과 같이 않다면 즉, 작다면 제1 탱크(WT1)의 제2 수위 레벨이 제2 임계값보다 작은지 비교할 수 있다(S430).
워터 컨트롤러(WC)는 제2 수위 레벨이 제2 임계값보다 작은 경우에 워터 펌프(WP)를 동작할 수 있다. 상술한 바와 같이 제2 임계값은 제1 탱크(WT1)의 수용 가능한 물의 최대 용량일 수 있다. 이에 따라, 워터 펌프(WP)는 제1 탱크(WT1)에 물이 가득찬 상태인 경우를 제외하고 워터 트랩(WT)으로부터 물을 제공받을 수 있다.
다만, 제2 수위 레벨이 제2 임계값보다 작지 않은 경우에 배기 라인(OLL)을 따라 물이 배출될 수 있다(S425)
그리고 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 워터 컨트롤러(WC)는 워터 트랩(WT) 내의 물의 제1 수위 레벨과 제1 탱크(WT1) 내의 물의 제2 수위 레벨이 상술한 조건에 부합하는 경우에 워터 펌프(WP)의 펌핑 동작을 수행하도록 제어할 수 있다(S435). 이러한 구성에 의하여, 연료 전지 스택(220)의 효율을 유지하고 세면대로의 물 공급도 원활히 수행할 수 있다.
워터 펌프(WP)의 펌핑이 수행됨에 따라, 제1 탱크(WT1)로 물이 공급될 수 있다(S440). 이후에, 탑승자의 제어에 따라 세면대(CP)에 물이 분사될 수 있다. 그리고 탑승자는 분사된 물을 이용하여 세면할 수 있다(S445).
그리고 세면에 의해 사용된 물은 세면대(CP)에 연결된 제2 탱크(WT2)에 저장될 수 있다. 제2 탱크(WT2)는 배기 라인(OL)과 연결되어, 사용된 물을 배기 라인(OL)으로 전달하여 배출할 수 있다(S450). 또는 제2 탱크(WT2)는 세면대(CP)와 연결되어 사용된 물을 저장하는 용기로 이루어질 수 있으며, 세면대(CP)와 분리 가능하게 또는 탈착 가능하게 결합할 수 있다. 그리고 탑승자 등에 의해 사용된 물이 배출될 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템에서 세면대의 위치와 이용의 일예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템은 히팅부 또는 쿨링부를 갖는 시트부재(SE)를 포함할 수 있다. 이 때, 실시예에 따른 워터 트랩와 제1 탱크(또는 세면대) 사이를 연결하는 공급 라인(PL)은 상술한 시트부재(SE)와 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 공급 라인(PL)을 통해 제1 탱크 또는 세면대로 제공되는 물은 시트부재(SE)의 온도 상태에 따라 가열 또는 냉각될 수 있다.
예컨대, 탑승자의 제어에 의해 시트부재(SE)가 히팅(heating) 상태인 경우에 공급 라인(PL)을 통해 세면대(CP)로 제공되는 물은 히팅될 수 있다. 이에, 겨울 등 추운 날씨에 탑승자가 시트 부재를 히팅한 경우에 그에 대응하여 세면에 사용하는 물도 온수일 수 있다.
또한, 탑승자의 제어에 의해 시트부재(SE)가 쿨링(cooling) 상태인 경우에 공급 라인(PL)을 통해 세면대(CP)로 제공되는 물은 쿨링될 수 있다. 이에, 여름 등 더운 날씨에 탑승자가 시트 부재를 쿨링한 경우에 그에 대응하여 세면에 사용하는 물도 냉수일 수 있다. 즉, 실시예에 따른 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템은 사용자에게 환경 맞춤형 온도를 가지며 세면 가능한 물을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 세면대(CP)는 좌석 또는 시트 사이에 위치할 수 있다. 실시예로, 세면대(CP)는 인접한 시트 사이에 위치할 수 있아. 예컨대, 세면대(CP)는 앞좌석 또는 전단부의 좌석들 사이에 위치할 수 있다. 또한, 세면대(CP)는 뒷좌석 도는 후단부의 좌석들 사이에 위치할 수 있다.
세면대(CP)는 탑승자가 안착하는 시트와 나란히 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 탑승자는 세면대(CP)를 용이하게 사용할 수 있다.
세면대(CP)는 매립형으로 형성될 수 있다. 그리고 세면대(CP)는 슬라이드 방식에 의해 열리고 닫힐 수 있다. 예컨대, 닫힌 경우에, 탑승자는 세면대(CP)의 물을 이용할 수 없으며, 열린 경우에 탑승자는 세면대(CP)의 물을 이용하여 세면할 수 있다. 이에, 세면대(CP)의 상부에는 세면대(CP)를 열고 닫는 개폐부(OD)가 위치할 수 있다. 이로써, 탑승자는 세면하는 경우에만 세면대(CP)를 열어 물을 제공받을 수 있으며, 세면하지 않는 경우에 물의 제공을 차단하여 물의 효율을 개선할 수 있다. 또한, 물에 의해 탑승자의 옷 등이 젖어 위생의 청결이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 세면대(CP)는 변속 조절부(G)의 후단에 위치할 수 있다.
그리고 세면대(CP)는 상부에서 하부로 분사하는 노즐(N)을 포함할 수 있다. 이 때, 노즐(N)은 상술한 개폐부(OD)의 하면에 위치할 수 있다. 이에 따라, 노즐(N)을 통해 분사되는 물이 인접한 탑승자로 분사되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 세면대(CP)는 배수면이 경사지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 사용된 물이 하부로 이동할 수 있다. 차량 내에는 사용된 물이 배수되도록 출구를 포함할 수 있다. 출구는 홀(h)의 형상으로 이루어질 수 있으며, 홀(h) 내에는 배수 카트리지(OU)가 위치할 수 있다. 이에, 탑승자는 배수 카트리지(OU)를 꺼내어 사용된 물을 버릴 수 있다. 이 때, 배수 카트리지(OU)는 앞좌석의 경우 탑승자의 시트 전면에 위치할 수 있다. 예컨대, 탑승자의 다리에 인접하게 위치할 수 있다. 뒷자석의 경우, 좌석 하단부에 배수 카트리지(OU)가 배치될 수 있다. 이에, 탑승자는 용이하게 배수 카트리지(OU)를 차량으로부터 분리할 수 있다.
뿐만 아니라, 세면대(CP)는 노즐(N)로부터 분사되는 물의 온수/냉수를 선택하는 조절부(JG)를 포함할 수 있다. 즉, 탑승자는 조절부(JG)를 통해 물의 온도를 조절할 수 있다. 이 때, 조절부(JG)에 의한 온수 또는 냉수의 입력(또는 선택)에 따라 공급 라인(PL)을 통한 물의 경로가 히팅부 또는 쿨링부로 변경될 수 있다. 예컨대, 탑승자가 선택한 온도에 따라 물의 경로가 히팅부 또는 쿨링부를 경유하는 비율이 변경될 수 있다.
예컨대, 탑승자가 조절부(JG)를 통해 온수를 선택한 경우, 물이 시트부재(SE)의 히팅부를 경유하도록 공급 라인(PL) 내의 물의 경로가 변경될 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 수소와 공기를 이용하여 전기 에너지 및 물을 생성하는 연료 전지 스택;
    상기 물이 저장되는 워터 트랩; 및
    상기 저장된 물을 세면대 및 가습기 중 어느 하나로 공급하도록 제어하는 워터 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 가습기는 상기 연료 전지 스택으로 제공되는 상기 공기에 물을 제공하고,
    상기 워터 컨트롤러는 상기 워터 트랩에서 저장된 물의 제1 수위 레벨이 상기 가습기로 제공되는 물의 최소 필요량인 제1 임계값보다 큰 경우에 상기 저장된 물을 상기 세면대로 제공하고,
    상기 세면대와 상기 워터 트랩 사이에 배치되고 상기 저장된 물이 이동하는 공급 라인;을 더 포함하고,
    상기 공급 라인을 통한 물의 경로가 탑승자가 선택한 온도에 따라 히팅부 또는 쿨링부를 경유하는 비율이 변하고,
    상기 공급 라인은 시트부재에 인접하게 배치되어 제1 탱크 또는 상기 세면대로 제공되는 물이 상기 시트부재의 온도 상태에 대응하여 냉각 또는 가열되고,
    상기 세면대로 제공되는 물은 상기 시트부재가 히팅 상태인 경우 히팅되고, 상기 시트부재가 쿨링 상태인 경우 쿨링되는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 워터 트랩에 상기 저장된 물의 상기 제1 수위 레벨을 감지하는 제1 센서;를 더 포함하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 워터 트랩과 상기 세면대 사이에 배치되는 상기 제1 탱크; 및
    상기 제1 탱크와 상기 워터 트랩 사이에 배치되어 상기 워터 트랩에서 상기 제1 탱크로 상기 저장된 물을 공급하는 워터 펌프;를 더 포함하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 워터 컨트롤러는 상기 제1 수위 레벨이 상기 워터 트랩의 최대 수위 레벨인 경우 상기 저장된 물을 배기 라인을 통해 배출하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 워터 컨트롤러는 상기 제1 탱크에 저장된 물의 제2 수위 레벨과 제2 임계값을 비교하여 상기 워터 펌프의 동작을 제어하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 워터 컨트롤러는 상기 제2 수위 레벨이 상기 제2 임계값보다 작은 경우에 상기 펌프가 펌핑하도록 제어하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 워터 컨트롤러는 상기 제2 수위 레벨이 상기 제2 임계값보다 큰 경우에 상기 제1 탱크에 저장된 물을 배기 라인을 통해 배출하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 세면대는 상기 제1 탱크에 저장된 물을 분사하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분사된 물을 수용하는 제2 탱크;를 더 포함하는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 탱크는 상기 세면대로부터 탈착가능한 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 세면대는 센터 콘솔(Center console) 또는 암레스트(Arm rest)에 배치되는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 공급 라인은 쿨링 또는 히팅을 수행하는 시트부재에 인접하게 배치되는 연료 전지 차량으로부터 발생한 물을 이용한 차량 내 온냉수 세면대 시스템.
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