KR20040006666A

KR20040006666A - 연료전지의 비상구동장치

Info

Publication number: KR20040006666A
Application number: KR1020020041006A
Authority: KR
Inventors: 조태희; 박명석; 최홍; 김철환; 이명호; 황용준; 고승태; 허성근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-07-13
Filing date: 2002-07-13
Publication date: 2004-01-24

Abstract

본 발명의 연료전지의 비상구동장치는 배터리(4)가 방전 또는 수명이 다되어 이상이 발생되는 경우에 비상전원공급수단으로 자동차 배터리(7)를 이용하여 발전기(2)의 액튜에이터(3)들을 구동시킴과 동시에 배터리 충전기(8)를 이용한 배터리(7)의 충전이 이루어질 수 있도록 하여, 배터리(7)의 이상발생으로 인한 비상상황이 발생되면, 자동차 배터리(7)를 이용하여 액튜에이터(3)를 동작시킴과 아울러 충전기(8)를 이용한 배터리(7)의 충전이 이루어질 수 있도록 함으로써, 배터리(7)의 이상발생 등과 같은 비상상황에서도 발전기(2)를 구동시킬 수 있다.

Description

연료전지의 비상구동장치{EMERGENCY OPERATING APPARATUS OF FUEL CELL}

본 발명은 외부로 부터 공급되는 연료와 공기의 전기화학반응을 통하여 전기를 생성하는 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초기구동을 위한 배터리의 이상이 발생되어도 원할하게 초기구동이 이루어질 수 있도록 한 연료전지의 비상구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연료가 가지고 있는 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환하는 장치로서 연료전지에 관한 기술이 공지되어 있으며, 이러한 연료전지는 통상 고분자 전해질을 중심으로 양쪽에 다공질의 양극(ANODE)과 음극(CATHODE)이 부착되어 있으며, 양극(산화전극 또는 연료극)에서는 연료인 수소의 전기화학적 산화가, 그리고 음극(환원전극 또는 공기극)에서는 산화제인 산소의 전기화학적 환원이 일어나며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기에너지가 발생된다.

이와 같은 연료전지에 공급되는 수소는 LNG, LPG, CH₃OH, 가솔린 등의 탄화수소계(CH계열) 연료를 개질기에서 탈황공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 수소(H₂)만을 정제하여 가스형태로 사용하는 PEMFC방식이나, 고체상태의 BH₄ ^-를 수용액 상태로 만들어 직접 연료로 사용하는 BFC방식으로 사용되어진다.

상기 BFC방식의 연료전지는 개질기를 사용하지 않고 발전장치인 스택(STACK)의 양극에 수용액상태의 BH₄ ^-를 직접 공급하는 방식으로 전극에서 개질반응이 일어나기 때문에 개질기가 불필요하게 되어 전체 시스템을 간소화 시킬 수 있다는 큰 장점이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 연료전지는 초기구동을 위하여 배터리가 설치되어 있고, 초기구동시 그 배터리에서 펌프 또는 밸브등과 같은 액튜에이터에 전원공급이 이루어져야 하는데, 기기를 장기간 사용치 않는 경우에 배터리의 자연방전 또는 단자오염에 의한 과방전이 이루어 지거나, 사용자의 오사용에 의한 쇼트발생, 배터리의 사용수명이 다된 경우 등에는 배터리에서 액튜에이터에 전원공급이 이루어지지 못하여 초기구동이 불가능해지는 문제점이 있었다.

본 발명의 주목적은 상기와 같은 여러 문제점을 갖지 않는 연료전지의 출력조정장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 일정한 직류전압이 출력되도록 하여 부하의 구동에 직접사용할 수 있도록 하는데 적합한 연료전지의 출력조정장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 소형가전제품의 전원으로 편리하게 이용할 수 있도록 하는데 적합한 연료전지의 출력조정장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지의 비상구동장치를 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 다른실시예를 보인 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 발전기 3 : 액튜에이터

4 : 배터리 5 : 충전기

7 : 자동차 배터리 8 : 충전기

9 : 마이크로프로세서 20 : 정류기

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 배터리에서 공급되는 전원에 의해 액튜에이터들의 구동이 이루어지고, 그 액튜에이터들의 구동에 의해 양극에연료가 공급되고 음극에 공기가 공급되어 전해질 막을 사이에 두고 흐르며 연료와 공기의 전기화학반응으로부터 기전력을 얻는 발전기가 구비되어 있는 연료전지에 있어서,

상기 배터리의 이상발생시 액튜에이터에 전원을 공급하기 위한 비상전원공급수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 비상구동장치가 제공된다.

이상 설명한 본 발명을 한층 명백하게 하기 위하여, 이하에서 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지의 비상구동장치를 보인 블록도이다.

도시된 바와 같이, 연료전지(1)에는 발전이 이루어지는 발전기(Generator)(2)와, 그 발전기(2)를 구동시키기 위한 펌프나 밸브 등과 같은 액튜에이터(Actuators)(3)들의 초기 구동을 시키기 위한 전원을 공급하는 배터리(Battery)(4)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 발전기(2)와 배터리(4)에서 공급되는 직류전원의 전압변동폭을 감소시키기 위한 디시 레귤레이터(DC Regulator)(5)와, 그 디시 레귤레이터(5)에서 전압변동폭이 조정된 출력전압을 부하에 사용할 수 직류전원(Vdc)이나 교류전원(Vac)으로 변화시키기 위한 파워 컨버터(Power Converter)(6)가 구비되어 있다.

또한, 상기 발전기(2)는 배터리(4)가 방전 등으로 이상이 발생되는 경우에는자동차 배터리(Vehicles' Battery)(7)에서 배터리 충전기(8)를 통하여 배터리(4)의 충전이 이루어짐과 아울러 액튜에이터(3)들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기와 같은 발전기(2)에는 배터리(4)의 잔량을 운전과 동시에 체크하고 그 상태를 사용자에게 디스플레이하여 항상 최적상태를 유지할 수 있도록 마이크로 프로세서(Microprocessor)(9)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 비상구동장치가 구비된 연료전지에서는 정상적인 상태에서 사용자가 기기의 동작버튼을 누르면 배터리(4)의 전원이 펌프나 밸브 등의 액튜에이터(3)에 공급이되어 연료와 공기가 발전기(2)이 이루어지고, 그와 같은 발전기(2)의 발전에 의해 출력되는 전원은 디시 레귤레이터(5)에서 전압이 일정하게 조정되고, 파워 컨버터(6)에서 부하의 구동에 필요한 직류전원(Vdc) 또는 교류전원(Vac)으로 변환되어 출력되어 진다.

그리고, 배터리(4)가 방전되거나 수명이 다된 경우에는 기기의 동작버튼을 누르더라도 액튜에이터(3)들의 초기구동이 이루어지지 못하는데, 이러한 비상상황이 발생되는 경우에는 자동차 배터리(7)의 전원을 연결하여 배터리 충전기(8)를 이용한 배터리(4)의 충전과 동시에 액튜 에이터(3)들을 구동시켜서 발전기(2)를 구동시키게 된다.

도 2는 본 발명의 다른실시예를 보인 블록도로서, 도시된 바와 같이, 기본적인 구조는 도 1의 일실시예와 동일하다.

즉, 발전이 이루어지는 발전기(Generator)(2)를 구동시키기 위한 펌프나 밸브 등과 같은 액튜에이터(Actuators)(3)들을 초기 구동시키기 위한 전원을 공급하는 배터리(Battery)(4)와, 그 배터리(4)에서 공급되는 직류전원의 전압변동폭을 감소시키기 위한 디시 레귤레이터(DC Regulator)(5)와, 그 디시 레귤레이터(5)에서 전압변동폭이 조정된 출력전압을 부하에 사용할 수 직류전원(Vdc)이나 교류전원(Vac)으로 변화시키기 위한 파워 컨버터(Power Converter)(6)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 배터리(4)가 방전 등으로 이상이 발생되는 경우에는 자동차 배터리(Vehicles' Battery)(7)에서 배터리 충전기(8)를 통하여 배터리(4)의 충전이 이루어짐과 아울러 액튜에이터(3)들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있도록 되어 있고, 상기 배터리(4)의 잔량을 운전과 동시에 체크하고 그 상태를 사용자에게 디스플레이하여 항상 최적상태를 유지할 수 있도록 마이크로 프로세서(Microprocessor)(9)가 설치되어 있다.

또한, 상기 발전기(2)에는 배터리(4)가 방전등으로 이상이 발생되는 경우에 가정의 상용전원인 교류(AC)를 정류하하여 사용할 수 있도록 정류기(Rectifier)(20)가 더 구비되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 다른실시예에서는 정상적인 상태에서 사용자가 기기의 동작버튼을 누르면 배터리(4)의 전원이 펌프나 밸브 등의 액튜에이터(3)에 공급이되고, 연료와 공기가 발전기(2)에 공급되어 발전이 이루어지며, 그와 같은 발전기(2)의 발전에 의해 출력되는 전원은 디시 레귤레이터(5)에서 전압이 일정하게 조정되고, 파워 컨버터(6)에서 부하의 구동에 필요한 직류전원(Vdc)또는 교류전원(Vac)으로 변환되어 출력되어 진다.

그리고, 배터리(4)가 방전되거나 수명이 다된 경우에는 기기의 동작버튼을 누르더라도 배터리(4)에서 전원공급이 이루어지지 못하므로 액튜에이터(3)들의 초기구동이 이루어지지 못하는데, 이러한 비상상황이 발생되는 경우에는 가정용 상용전원을 연결하여, 공급되어지는 교류전원이 정류기(20)을 거치며 정류가 되고, 그 정류된 교류전원이 파워 컨버터(6)를 거치며 직류전원으로 변화됨과 아울러 액튜 에이터(3)들을 구동시킬 수 있도록 다운되어 액튜에이터(3)에 공급되어 짐으로써, 비상시 상용전원(Vac)을 이용한 발전기(2)의 구동이 이루어지게 된다.

상기의 실시예들에서는 배터리(4)가 방전 등으로 사용못하게 되는 경우에 자동차 배터리(7)를 비상전원으로 사용하거나, 가정용 교류전원을 정류기(20)에서 정류하여 사용하는 것을 각각 예로 들어 설명하였으나, 꼭 그에 한정되는 것은 아니고, 모두 구비한 상태에서 비상상황시 자동차 배터리(7)가 준비되지 않는 경우에는 가정용 교류전원을 이용할수도 있고, 가정용 교류전원을 사용할 수 없는 경우에는 자동자 배터리(7)의 전원을 이용하는 등 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 변형 및 응용이 가능할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 연료전지의 비상구동장치는 배터리의 이상이 발생되는 경우에 자동차 배터리의 전원으로 액튜에이터들을 구동시킴과 동시에 배터리 충전기를 이용한 배터리의 충전이 이루어질 수 있도록 하여, 배터리가 방전이나 수명이 다되어 초기구동을 할 수 없는 비상상황이 발생되면, 자동차 배터리를 이용하여 액튜에이터의 동작시킴과 아울러 충전기를 이용한 배터리의 충전이 이루어질 수 있도록 함으로써, 비상상황에서도 발전기의 초기구동이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 비상전원으로 가정용 교류전원을 정류기에서 정류하여 이용할 수 있도록 하여, 비상시 가정용 교류전원을 이용하여 액튜에이터의 구동이 이루어질 수 있도록 함으로써, 비상상황에서도 발전기의 초기구동을 실시할 수 있는 효과가 있다.

Claims

배터리에서 공급되는 전원에 의해 액튜에이터들의 구동이 이루어지고, 그 액튜에이터들의 구동에 의해 양극에 연료가 공급되고 음극에 공기가 공급되어 전해질 막을 사이에 두고 흐르며 연료와 공기의 전기화학반응으로부터 기전력을 얻는 발전기가 구비되어 있는 연료전지에 있어서,

상기 배터리의 이상발생시 액튜에이터에 전원을 공급하기 위한 비상전원공급수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 비상구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 비상전원공급수단은 배터리의 이상발생시 자동차 배터리의 전원을 공급함과 아울러 충전기로 배터리를 충전할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지의 비상구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 비상전원공급수단은 가정용 상용전원을 비상전원으로 사용할 수 있도록 교류전원을 정류하기 위한 정류기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 비상구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 비상전원공급수단으로 배터리의 잔량을 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이하는 마이크로프로세서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 비상구동장치.