KR102601814B1 - 연료전지 차량용 충전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템은 차량측 수소저장용기에 수소가스 충전시 발생되는 열을 모니터링하여 냉각기를 이용하여 충전되는 수소가스의 온도를 낮춰 충전할 수 있도록 함으로써 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있는 효과가 있으며, 수소가스의 온도를 낮춰 충전하는 경우에도 차량측 수소저장용기에 수소가스 충전시 발생되는 열이 기준값 이상인 경우 별도의 냉각기를 사용하여 차량측 수소저장용기의 온도를 직접 낮출 수 있도록 하여 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템은 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 설치된 차량측 수소저장용기에 수소를 저장하는 연료전지 차량용 충전 시스템으로서, 외부로부터 수소가스가 유입되는 유입배관, 유입배관에 연결되어 유입된 수소가스를 압축하는 제1압축기, 제1압축기에 연결되는 저장배관, 저장배관에 연결되어 압축된 수소가스를 저장하는 충전소측 수소저장용기, 충전소측 수소저장용기에 연결되고, 차량측 수소저장용기(V)에 수소를 공급하는 공급배관, 공급배관에는 공급배관을 통해 공급되는 수소가스를 냉각시키는 제1냉각기를 포함하며, 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 기준값 이상의 온도가 센싱되는 경우, 제1냉각기를 구동시켜 공급배관을 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮춘다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템은 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 설치된 차량측 수소저장용기에 수소를 저장하는 연료전지 차량용 충전 시스템으로서, 외부로부터 수소가스가 유입되는 유입배관, 유입배관에 연결되어 유입된 수소가스를 압축하는 제1압축기, 제1압축기에 연결되는 저장배관, 저장배관에 연결되어 압축된 수소가스를 저장하는 충전소측 수소저장용기, 충전소측 수소저장용기에 연결되고, 차량측 수소저장용기(V)에 수소를 공급하는 공급배관, 공급배관에는 공급배관을 통해 공급되는 수소가스를 냉각시키는 제1냉각기를 포함하며, 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 기준값 이상의 온도가 센싱되는 경우, 제1냉각기를 구동시켜 공급배관을 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮춘다.
Description
본 발명은 연료전지 차량용 충전 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 차량 수소저장용기에 수소를 충전시 발생되는 열을 감소시키고, 과도한 열 발생시 차량 수소저장용기로부터 배출되는 수소를 재저장하여 사용할 수 있는 연료전지 차량용 충전시스템에 관한 것이다.
산업 기술의 발전과 더불어 가솔린 또는 디젤 등을 원료로 하는 내연기관 차량과 산업용 내연기관 장비(이하 '자동차')가 급증하면서, 공기 중에는 자동차로부터 배출되는 배기가스의 비중이 증가하였고, 배기가스에 포함된 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOX) 및 부유 입자상 물질(PM) 등에 의해서 지구 온난화와 대기 오염이 가속되었다.
이러한 문제를 해소하기 위해 종래에는 내연기관 자동차를 대신해서 내연기관과 전동모터를 혼용한 하이브리드 자동차 기술이 개발되었으나, 하이브리드 자동자는 내연기관을 탑재하므로, 배기가스 배출을 완전히 차단할 수 없는 문제가 있었으며, 이를 해결하기 위해 전동모터만을 사용하는 전기 자동차가 개발되었다.
이러한 전기 자동차는 전동모터 구동을 위해 전기를 공급하는 배터리는 전기 충전량의 문제, 충전에 소요되는 시간의 문제가 있어, 최근에는 수소와 산소의 화학 반응을 통한 전기 에너지를 이용하여 구동하는 연료 전지 자동차(FCEV)가 개발, 보급되고 있다.
이러한 연료전자 차량은 수소 충전소로부터 수소 가스(이하 '수소')를 충전받아 수소와 산소의 반응시 발생되는 전기를 이용하는 것으로, 지구 온난화와 대기 오염의 원인인 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOX) 및 부유 입자상 물질(PM)이 발생되지 않는 장점이 있으나, 수소 충전시 차량 수소저장용에서 발생되는 열을 관리하여야 하는 문제가 있다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템은 차량측 수소저장용기에 수소가스 충전시 발생되는 열을 모니터링하여 충전되는 수소가스의 온도를 제어하여 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있도록 하고자 한다.
또한, 차량측 수소저장용기에 수소가스 충전시 발생되는 열이 기준값 이상인 경우 별도의 냉각기를 사용하여 차량측 수소저장용기의 온도를 제어함으로써 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있도록 하고자 한다.
또한, 차량측 수소저장용기에 충전되는 수소가스의 온도 및 차량측 수소저장용기의 온도를 제어함에도 불구하고 차량측 수소저장용기의 온도가 제어되지 않는 경우 차량측 수소저장용기 내의 수소가스를 배출하고, 회수할 수 있도록 함으로써 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있도록 하고자 한다.
아울러, 수소충전소가 수소를 충전하는 차량으로부터 차량측 수소저장용기의 온도, 압력 및 유량 데이터를 전달받아 수소충전시 수소가스 충전환경을 제어할 수 있도록 함으로써 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템은 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 설치된 차량측 수소저장용기에 수소를 저장하는 연료전지 차량용 충전 시스템으로서, 외부로부터 수소가스가 유입되는 유입배관, 유입배관에 연결되어 유입된 수소가스를 압축하는 제1압축기, 제1압축기에 연결되는 저장배관, 저장배관에 연결되어 압축된 수소가스를 저장하는 충전소측 수소저장용기, 충전소측 수소저장용기에 연결되고, 차량측 수소저장용기(V)에 수소를 공급하는 공급배관, 공급배관에는 공급배관을 통해 공급되는 수소가스를 냉각시키는 제1냉각기를 포함하며, 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 기준값 이상의 온도가 센싱되는 경우, 제1냉각기를 구동시켜 공급배관을 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮춘다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 공급배관의 제1냉각기와 충전소측 수소저장용기 사이에는 공급배관을 통해 이동하는 수소가스의 압력을 상승시키는 제2압축기가 연결된다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 충전소측 수소저장용기에는 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 설치되고, 저장배관에는 저장배관을 통해 유입되는 수소가스를 냉각시키는 제2냉각기가 배치되어, 수소저장용기의 온도센서에서 기준값 이상의 온도가 센싱되는 경우 제2냉각기를 구동시켜 저장배관을 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮춘다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 차량측 수소저장용기 내부에 열교환관이 배치된 경우, 차량측 수소저장용기 내부의 열교환관과 연결되는 냉각수배관이 열교환관과 연결되며, 냉각수배관에는 냉각수배관을 통해 이동하는 냉각수를 냉각시키는 제3냉각기가 배치되어, 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 센싱된 온도가 기준값 이상인 경우 제3냉각기를 구동시켜 냉각수의 온도를 낮춘다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 차량측 수소저장용기의 단부에는 차량측 수소저장용기에 저장된 수소가스를 배출시켜 제1압축기로 공급하는 회수배관이 연결되어, 차량측 수소저장용기의 온도센서, 압력센서에서 센싱된 값이 기준값 이상인 경우 차량측 수소저장용기에 저장된 수소가스를 제1압축기로 배출시킨다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 차량측 수소저장용기와 압축기 사이의 회수배관에는 차량측 수소저장용기에서 배출된 수소가스의 압력을 낮추는 버퍼용기가 배치되고, 버퍼용기에는 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 배치된다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 충전소측 수소저장용기의 온도센서, 압력센서, 유량센서와, 버퍼용기의 온도센서, 압력센서, 유량센서와, 제1압축기, 제2압축기, 제1냉각기, 제2냉각기와 제3냉각기는 충전소 제어기와 연결되며, 차량측 수소저장용기의 온도센서, 압력센서, 유량센서는 차량 제어기와 연결되며, 충전소 제어기와 차량 제어기는 무선 또는 유선으로 연결되어 충전소 제어기는 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 센싱된 온도에 따라 제1압축기, 제2압축기, 제1냉각기, 제2냉각기 및 제3냉각기의 구동을 제어한다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템은 차량측 수소저장용기에 수소가스 충전시 발생되는 열을 모니터링하여 냉각기를 이용하여 충전되는 수소가스의 온도를 낮춰 충전할 수 있도록 함으로써 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있는 효과가 있으며, 수소가스의 온도를 낮춰 충전하는 경우에도 차량측 수소저장용기에 수소가스 충전시 발생되는 열이 기준값 이상인 경우 별도의 냉각기를 사용하여 차량측 수소저장용기의 온도를 직접 낮출 수 있도록 하여 보다 안전하게 수소가스를 충전할 수 있는 효과가 있다.
아울러 충전되는 수소가스의 온도 및 차량측 수소저장용기의 온도를 제어함에도 불구하고 차량측 수소저장용기의 온도가 제어되지 않는 경우 차량측 수소저장용기 내의 수소가스를 수소충전소의 버퍼용기로 배출하고, 충전소측 수소저장용기로 회수할 수 있도록 함으로써 보다 안전하게 수소가스를 충전하고, 배출되는 수소가스를 재사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 연결관계를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 연결관계를 도시한 블록도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제 1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 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 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템에 관하여 도면을 참조하며 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전 시스템의 연결관계를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면 연료전지 차량용 충전 시스템은 온도센서(S1), 압력센서(S2) 및 유량센서(S3)가 설치된 차량측 수소저장용기(V)에 수소를 저장하는 연료전지 차량용 충전 시스템으로, 일단에 수소가스공급원으로부터 수소가스가 유입되는 유입배관(F1), 유입배관(F1)의 타단에 연결되어 유입된 수소가스를 압축하는 제1압축기(110), 일단이 제1압축기(110)에 연결되는 저장배관(F2), 타단이 저장배관(F2)에 연결되어 압축된 수소가스를 저장하는 충전소측 수소저장용기(130), 일단이 충전소측 수소저장용기(130)에 연결되고, 타단이 차량측 수소저장용기(V)에 수소를 공급하는 공급배관(F3)으로 구성된다.
수소가스공급원은 일반적으로 수소가스가 저장된 탱크로리 차량이 사용되나, 이러한 차량으로 제한되는 것인 아니며, 향후 기술의 발전에 따라 다양한 형태의 수소가스공급원이 사용될 수 있다.
수소가스공급원에 연결되어 수소가스가 유입되는 유입배관(F1)은 제1압축기(110)에 연결되어 유입되는 수소가스의 압력을 상승시킨다. 수소가스공급원으로부터 공급되는 수소가스는 180bar 이상의 압력을 갖고 있어 70Mbar로 충전되어야 하는 차량측 수소저장용기에 바로 충전할 수 없는 압력을 갖고 있으므로, 유입배관(F1)의 타단에는 제1압축기(110)가 연결된다.
충전소측 수소저장용기(130)에는 일단이 충전소측 수소저장용기(130)에 연결되고, 타단이 차량측 수소저장용기(V)에 연결되는 공급배관(F3)이 연결된다.
이때, 공급배관(F3)에는 공급배관(F3)를 통해 이동하는 수소가스의 온도를 낮출 수 있도록 제1냉각기(150)가 배치되어 차량측 수소저장용기(V)에 충전하기 전에 수소가스의 온도를 미리 낮춘 뒤 차량측 수소저장용기(V)에 충전하거나, 차량측 수소저장용기(V)에 수소가스를 충전하는 동안 차량측 수소저장용기(V)의 온도를 온도센서(S1) 주기적으로 센싱하여 기준값 이상의 온도가 센싱되면, 제1냉각기(150)를 구동시켜 공급배관(F3)을 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮춰 충전할 수 있도록 하여 수소가스의 충전에 의해 차량측 수소저장용기가 일정 온도 이상으로 상승되는 방지한다.
앞에서 설명한 바와 같이 유입배관(F1)을 통해 충전소측 수소저장용기(130)에 저장된 수소가스의 압력이 차량측 수소저장용기(V)에 충전하기 위한 압력보다 낮은 경우, 공급배관(F2)에는 차량측 수소저장용기(V)로 공급되는 수소가스의 압력을 높이기 위해 제2압축기(140)가 배치된다.
제2압축기(140)에 의해 수소가스의 압력이 승압되는 경우, 수소가스의 온도는 상승되므로, 제2압축기(140)는 제1냉각기(150)와 충전소측 수소저장용기(130) 사이에 배치하여 제2압축기(140)에 의해 온도가 상승된 수소가스의 온도를 제1냉각기(150)에서 낮춰 차량측 수소저장용기(V)로 공급한다.
충전소측 수소저장용기(130)에는 온도센서(S1), 압력센서(S2) 및 유량센서(S3)가 설치되고, 저장배관(F2)에는 저장배관(F2)를 통해 유입되는 수소가스를 냉각시키는 제2냉각기(120)가 배치될 수 있다.
앞에서 설명한 제1압축기(110)에 의해 수소가스의 압력이 높아지는 경우, 수소가스의 온도가 상승할 수 있으며, 충전소측 수소저장용기(130)에 수소가스를 저장하는 과정에서 수소가스의 온도가 상승할 수 있다. 따라서 제2냉각기(120)를 이용하여 수소가스의 온도를 낮춘 상태에서 충전소측 수소저장용기(130)로 수소가스를 저장하여 충전소측 수소저장용기(130)의 온도를 낮출 수 있다.
이러한 경우 보다 정밀하게 충전소측 수소저장용기(130)의 온도를 유지하기 위하여 충전소측 수소저장용기(130)의 온도센서(S2)에서 충전소측 수소저장용기(130)의 온도를 모니터링하여 기준값 이상의 온도가 센싱되는 경우 제2냉각기(120)를 구동시켜 저장배관(F2)를 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮출 수 있다.
또한, 차량측 수소저장용기(V) 내부에 열교환관(점선으로 도시)이 배치된 경우, 차량측 수소저장용기(V) 내부의 열교환관과 연결되는 냉각수배관(F2)이 열교환관과 연결되며, 냉각수배관(F2)에는 냉각수배관(F2)을 통해 순환하는 냉각수를 냉각시키는 제3냉각기(170)가 배치될 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 차량측 수소저장용기(V)에 수소가스를 충전하는 경우, 차량측 수소저장용기(V)에 충전되는 수소가스의 온도는 낮춰 충전함으로써 차량측 수소저장용기(V)의 온도를 제어하나, 경우에 따라 차량측 수소저장용기(V)의 온도가 제어되지 않을 수 있다. 이 경우 차량측 수소저장용기(V)를 직접 냉각시킬 수 있도록 냉각수배관(F2), 제3냉각기(170)를 이용하여 냉각수를 순환시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 차량측 수소저장용기(V)의 온도센서(S1)에서 센싱된 온도가 기준값 이상인 경우 제3냉각기(170)를 구동시켜 냉각수의 온도를 낮춰 차량측 수소저장용기(V)의 온도를 제어한다.
또한, 차량측 수소저장용기(V)의 단부에는 차량측 수소저장용기(V)에 저장된 수소가스를 배출시켜 상기 제1압축기(110)로 공급하는 회수배관(F4)이 연결되어 차량측 수소저장용기(V)의 온도센서(S1), 압력센서(S2)에서 센싱된 값이 기준값 이상인 경우 차량측 수소저장용기(V)에 저장된 수소가스를 제1압축기(110)로 배출시켜 차량측 수소저장용기(V)의 온도는 낮출 수 있다.
차량측 수소저장용기(V)에서 배출된 수소가스는 압력이 높게 형성되므로, 차량측 수소저장용기(V)와 압축기(110) 사이의 회수배관(F4)에는 차량측 수소저장용기(V)에서 배출된 수소가스의 압력을 낮추는 버퍼용기(160)가 배치되는 것이 바람직하며, 버퍼용기(160)에는 온도센서(S1), 압력센서(S2) 및 유량센서(S3)가 배치되어 버퍼용기(160)의 온도, 압력 및 유량을 센싱할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전시스템은 차량측 수소저장용기(V)에 충전되는 수소가스의 온도를 제1냉각기(150)에서 냉각시키고, 2차로 제3냉각기(170)와 연결되는 냉각수배관(F5)의 냉각수 온도를 제어하여 차량측 수소저장용기(V)의 온도를 냉각시키며, 3차로 차량측 수소저장용기(V)의 충전된 수소가스를 배출시켜 차량측 수소저장용기(V)의 온도를 냉각시켜, 차량측 수소저장용기(V)의 온도를 제어할 수 있다.
유입배관(F1), 공급배관(F3), 회수배관(F4)에는 이동하는 수소가스가 반대방향으로 이동하는 것을 방지하는 체크밸브(C)가 배치될 수 있으며, 각 배관에는 개폐를 제어하는 개폐밸브(O)가 배치될 수 있다.
또한, 공급배관(F3)과 회수배관(F4)에는 차량측 수소저장용기(V)로 공급된 수소가스와, 차량측 수소저장용기(V)에서 배출된 수소가스의 유량을 측정하는 계량기(G1, G2)가 설치되어 계량기(G1, G2)에서 측정된 유량을 이용하여 차량측 수소저장용기(V)에 충전된 수소가스의 양을 계산할 수 있다.
아울러 도면에는 도시되어 있지 않으나, 공급배관(F3)와 회수배관(F4) 사이에는 별도의 바이패스관을 연결하여 충전소측 수소저장용기(130)의 온도가 비정상적으로 높은 경우, 버퍼용기(160)로 충전소측 수소저장용기(130)에 저장된 수소가스를 이동시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 연료전지 차량용 충전시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 충전소측 수소저장용기(130)의 온도센서(S1), 압력센서(S2), 유량센서(S3)와, 버퍼용기(160)의 온도센서(S1), 압력센서(S2), 유량센서(S3)와, 제1압축기(140), 제2압축기(110), 제1냉각기(150), 제2냉각기(120)와 제3냉각기(170)는 충전소 제어기(SC)와 연결되며, 차량측 수소저장용기(V)의 온도센서(S1), 압력센서(S2), 유량센서(S3)는 차량 제어기(VC)와 연결된다.
이때, 충전소 제어기(SC)와 차량 제어기(VC)는 무선 또는 유선으로 연결되어 충전소 제어기(SC)는 차량측 수소저장용기(V)의 온도센서(S1)에서 센싱된 온도에 따라 상기 제1압축기(140), 제2압축기(110), 제1냉각기(150), 제2냉각기(120) 및 제3냉각기(170)를 구동을 제어할 수 있도록 구성될 수 있으며, 차량 제어기(VC) 및충전소 제어기(SC)에 전달된 각 센서의 정보, 압축기 및 냉각기의 상태정보, 개폐밸브, 계량기의 정보를 통합하여 모니터링 할 수 있도록 충전소 제어기(SC)에 모니터(M)가 부착될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
100 : 수소충전소 110 : 제1압축기
120 : 제2냉각기 130 : 충전소측 수소저장용기
140 : 제2압축기 150 : 제1냉각기
160 : 버퍼용기 170 : 제3냉각기
F1 : 유입배관 F2 : 저장배관
F3 : 공급배관 F4 : 회수배관
F5 : 냉각수배관 V : 차량측 수소저장용기
S1 : 온도센서 S2 : 압력센서
S3 : 유량센서 G1, G2 : 계량기
C : 체크밸브 O : 개폐밸브
SC : 충전소 제어기 VC : 차량 제어기
120 : 제2냉각기 130 : 충전소측 수소저장용기
140 : 제2압축기 150 : 제1냉각기
160 : 버퍼용기 170 : 제3냉각기
F1 : 유입배관 F2 : 저장배관
F3 : 공급배관 F4 : 회수배관
F5 : 냉각수배관 V : 차량측 수소저장용기
S1 : 온도센서 S2 : 압력센서
S3 : 유량센서 G1, G2 : 계량기
C : 체크밸브 O : 개폐밸브
SC : 충전소 제어기 VC : 차량 제어기
Claims (7)
- 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 설치된 차량측 수소저장용기에 수소를 저장하는 연료전지 차량용 충전 시스템으로서,
외부로부터 수소가스가 유입되는 유입배관;
상기 유입배관에 연결되어 유입된 수소가스를 압축하는 제1압축기;
상기 제1압축기에 연결되는 저장배관;
상기 저장배관에 연결되어 압축된 수소가스를 저장하며, 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 설치되는 충전소측 수소저장용기;
상기 충전소측 수소저장용기에 연결되고, 상기 차량측 수소저장용기에 수소를 공급하는 공급배관;
상기 공급배관에 배치되어 상기 공급배관을 통해 공급되는 수소가스를 냉각시키는 제1냉각기;
상기 공급배관의 제1냉각기와 상기 충전소측 수소저장용기 사이에 연결되어 상기 공급배관을 통해 이동하는 수소가스의 압력을 상승시키는 제2압축기; 및
상기 저장배관에 배치되어 상기 저장배관을 통해 유입되는 수소가스를 냉각시키는 제2냉각기;를 포함하며,
상기 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 기준값 이상의 온도가 센싱되는 경우, 상기 제1냉각기를 구동시켜 공급배관을 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮추며,
상기 충전소측 수소저장용기의 온도센서에서 기준값 이상의 온도가 센싱되는 경우 상기 제2냉각기를 구동시켜 상기 저장배관을 통해 공급되는 수소가스의 온도를 낮추며,
상기 차량측 수소저장용기 내부에 열교환관이 배치되며,
상기 차량측 수소저장용기 내부의 열교환관과 연결되는 냉각수배관이 상기 열교환관과 연결되며, 상기 냉각수배관에는 상기 냉각수배관을 통해 이동하는 냉각수를 냉각시키는 제3냉각기가 배치되어, 상기 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 센싱된 온도가 기준값 이상인 경우 상기 제3냉각기를 구동시켜 냉각수의 온도를 낮추며,
상기 차량측 수소저장용기의 단부에는 상기 차량측 수소저장용기에 저장된 수소가스를 배출시켜 상기 제1압축기로 공급하는 회수배관이 연결되어, 상기 차량측 수소저장용기의 온도센서, 압력센서에서 센싱된 값이 기준값 이상인 경우 상기 차량측 수소저장용기에 저장된 수소가스를 상기 제1압축기로 배출시키며,
상기 차량측 수소저장용기와 압축기 사이의 상기 회수배관에는 상기 차량측 수소저장용기에서 배출된 수소가스의 압력을 낮추는 버퍼용기가 배치되고, 상기 버퍼용기에는 온도센서, 압력센서 및 유량센서가 배치되며,
상기 공급배관과 상기 회수배관 사이에는 바이패스관이 연결되어 상기 충전소측 수소저장용기의 온도센서에서 기 설정된 비정상 수준의 설정값 이상의 온도가 센싱되는 경우 상기 버퍼용기로 충전소측 수소저장용기에 저장된 수소가스를 이동시키며,
상기 충전소측 수소저장용기의 온도센서, 압력센서, 유량센서와, 상기 버퍼용기의 온도센서, 압력센서, 유량센서와, 상기 제1압축기, 제2압축기, 제1냉각기, 제2냉각기와 상기 제3냉각기는 충전소 제어기와 연결되며,
상기 차량측 수소저장용기의 온도센서, 압력센서, 유량센서는 차량 제어기와 연결되며,
상기 충전소 제어기와 차량 제어기는 무선 또는 유선으로 연결되어 상기 충전소 제어기는 상기 차량측 수소저장용기의 온도센서에서 센싱된 온도에 따라 상기 제1압축기, 제2압축기, 제1냉각기, 제2냉각기 및 제3냉각기의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는
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- 2021-12-20 KR KR1020210182946A patent/KR102601814B1/ko active IP Right Grant
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