KR20060007569A - Test system for balance of plant of fuel cell automobile - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각 구성부품의 성능을 독립적으로 또는 통합적으로 평가할 수 있을 뿐 아니라, 피드백 제어를 통하여 각 구성부품의 작동상태를 최적화 시킬 수 있는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템에 관한 것으로서, 공기공급부와 수소공급부와 물공급부와 목업스택 등의 구성부품으로 이루어진 연료전지 자동차의 운전장치 시험 및 평가시스템에 있어서, 상기 공기공급부에 설치된 제1센서와; 상기 수소공급부에 설치된 제2센서와; 상기 물공급부에 설치된 제3센서와; 상기 각 센서로부터 측정된 실제값과 목표값을 비교 평가하고, 그 내부에 연산부, 데이터 저장부 및 출력부를 구비한 제어부로 구성된다.The present invention relates to a test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle that can not only independently or integrally evaluate the performance of each component, but also optimize the operating state of each component through feedback control. An operating device testing and evaluation system for a fuel cell vehicle, comprising an air supply unit, a hydrogen supply unit, a water supply unit, and a mock-up stack, comprising: a first sensor installed in the air supply unit; A second sensor installed at the hydrogen supply unit; A third sensor installed at the water supply unit; The control unit includes a control unit that compares and evaluates the actual value and the target value measured by each sensor, and includes an operation unit, a data storage unit, and an output unit therein.

본 발명에 의하면, 운전장치의 구성부품인 공기공급부, 수소공급부 및 물공급부의 성능평가를 독립적 또는 통합적으로 수행할 수 있고, 또한 목업 스택을 이용하여 성능평가를 수행함으로써 평가비용을 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, the performance evaluation of the air supply unit, the hydrogen supply unit and the water supply unit, which are components of the operating device, can be performed independently or integrally, and the evaluation cost can be reduced by performing the performance evaluation using the mock-up stack. Has an effect.

연료전지, 운전장치, 목업스택, 평가시스템Fuel cell, operating device, mockup stack, evaluation system

Description

연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템{Test system for Balance of Plant of Fuel Cell Automobile}Test System for Balance of Plant of Fuel Cell Automobile

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템의 구성도,1 is a configuration diagram of a test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템의 작동흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>  <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 목업(Mock-up) 스택 12: 물자켓10: mock-up stack 12: material jacket

20: 공기터보차저 22,26: 솔레노이드 밸브20: air turbocharger 22,26: solenoid valve

24: 고압수소탱크 28: 수소재순환장치24: high pressure hydrogen tank 28: hydrogen recirculation device

30: 응축기 32: 물탱크30: condenser 32: water tank

34: 라디에이터 36,38: 밸브34: radiator 36, 38: valve

40: 제어부40: control unit

본 발명은 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템에 관한 것으 로, 보다 상세하게는 각 구성부품의 성능을 독립적으로 또는 통합적으로 평가할 수 있을 뿐 아니라, 피드백 제어를 통하여 각 구성부품의 작동상태를 최적화시킬 수 있는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle, and more particularly, the performance of each component can be independently or integrally evaluated, and the operating state of each component through feedback control. The present invention relates to a test and evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle capable of optimizing the fuel cell vehicle.

일반적으로, 연료전지는 연료가 가지고 있는 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환시키는 장치로서, 통상 전해질을 사이에 두고 양극(anode)과 음극(cathode)으로 된 한쌍의 전극을 배치함과 아울러 이온화된 연료가스의 전기화학적 반응을 통해 전기와 열을 함께 얻는 시스템이다.In general, a fuel cell is a device for directly converting energy contained in a fuel into electrical energy. In general, a fuel cell having a pair of anodes and cathodes disposed between electrolytes and an ionized fuel gas It is a system that obtains electricity and heat together through electrochemical reaction.

고분자 전해질 연료전지는 전류밀도가 높고 운전온도가 낮으며 부식 및 전해질 손실이 적다는 장점을 가지고 있어 군사용이나 우주선의 동력원으로 개발되기 시작하였으나, 현재는 출력 밀도가 높고 장치가 간단하여 모듈화가 가능하다는 점을 이용하여 자동차의 동력원으로 응용하기 위한 연구가 최근 활발히 진행중이다.The polymer electrolyte fuel cell has been developed as a power source for military or spacecraft because of its high current density, low operating temperature, and low corrosion and electrolyte loss, but now it has high output density and simple device so that it can be modularized. Recently, researches for applying the power source of automobiles to automobiles have been actively conducted.

연료전지 자동차의 운전장치(BOP, Balance of Plant)는 공기공급부와 수소공급부와 물공급부와 연료전지스택 및 제어부로 구성된다. The BOP (Balance of Plant) of the fuel cell vehicle includes an air supply unit, a hydrogen supply unit, a water supply unit, a fuel cell stack, and a controller.

상기 공기공급부는 외부의 공기에서 이물질을 걸러내기 위한 에어필터와, 가압하기 위한 공기터보차저로 구성되고, 상기 수소공급부는 고압수소탱크와 수소재순환장치로 구성된다. 한편, 상기 고압수소탱크에 채워져 있는 수소는 가솔린 등 기타 연료로부터 수소를 만들어내는 개질기에서 생성된다.The air supply unit is composed of an air filter for filtering foreign matter from the outside air, and an air turbocharger for pressurization, and the hydrogen supply unit is composed of a high-pressure hydrogen tank and a hydrogen recirculation device. On the other hand, hydrogen filled in the high-pressure hydrogen tank is produced in the reformer to produce hydrogen from gasoline and other fuels.

상기 물공급부는 물탱크와 응축기와 라디에이터로 구성되고 유입구와 유출구에 밸브가 연결되어 공급되는 물의 양을 조절하도록 구성되어 있으며, 이와 같이 연료전지 스택에 공급되는 물은 적정온도 유지를 위해 냉각수를 공급하는 동시에 일정한 습도를 공급하기 위해 구비되는 것이다.The water supply unit is composed of a water tank, a condenser and a radiator, and is configured to adjust the amount of water supplied by connecting a valve to an inlet and an outlet, and the water supplied to the fuel cell stack supplies cooling water to maintain an appropriate temperature. At the same time it is provided to supply a constant humidity.

상기 제어부는 상기 각 부품들의 성능을 제어하기 위해 설치되는 것이다.The control unit is installed to control the performance of each component.

상기 연료전지스택은 고분자 전해질막을 중심으로 양단에 백금 촉매층으로 이루어진 애노드(anode, 연료극)와 캐소드(cathode, 공기극)를 배치시킨 구조로서, 애노드에는 연료인 수소가 유입되고 캐소드에는 산화제인 산소 또는 공기가 유입됨으로써 연료가스의 전기화학적 반응을 통해 전기 에너지를 생산해내는 구성부품이다.The fuel cell stack has a structure in which an anode (cathode) and a cathode (cathode) formed of platinum catalyst layers are disposed at both ends of a polymer electrolyte membrane, and hydrogen, which is fuel, flows into the anode and oxygen or air, which is an oxidant, in the cathode. Is a component that produces electrical energy through the electrochemical reaction of fuel gas.

고분자 전해질 연료전지에서 전기가 생성되는 과정은 다음과 같다.The process of generating electricity in the polymer electrolyte fuel cell is as follows.

고분자 전해질 연료전지의 연료중에 함유된 수소 가스가 연료극의 표면에서 촉매와의 반응을 통하여 전자를 빼앗겨 수소 이온이 되고, 이 수소 이온들은 전해질막을 통과하여 연료극 반대측의 공기극으로 이동하는 동시에, 촉매반응으로 생성된 전자들은 외부회로를 따라 이동함으로써 전기가 생성된다.Hydrogen gas contained in the fuel of the polymer electrolyte fuel cell desorbs electrons through reaction with a catalyst on the surface of the anode and becomes hydrogen ions. The hydrogen ions pass through the electrolyte membrane and move to the cathode on the opposite side of the anode. The generated electrons move along an external circuit to generate electricity.

이때, 상기 전해질막은 적절히 수분을 함유하고 있어야 하며, 반응온도도 전해질의 성능이 저하되지 않는 범위를 유지하여야 수소 원자의 이온화, 수소 이온의 전도, 물생성 반응이 연속적으로 용이하게 일어날 수 있기 때문에, 고분자 전해질 연료전지에서는 전해질막의 습도와 온도를 일정하게 조절해주어야 한다.At this time, the electrolyte membrane must contain water appropriately, and the reaction temperature must be maintained in a range where the performance of the electrolyte is not degraded, since ionization of hydrogen atoms, conduction of hydrogen ions, and water generation reactions can easily occur continuously. In the polymer electrolyte fuel cell, the humidity and temperature of the electrolyte membrane must be constantly controlled.

그리고, 고분자 전해질 연료전지 발전장치의 전기출력은 연료전지의 기본적인 특성 외에 수소가스와 산화제 가스의 압력, 습도, 온도 등에 의해서도 영향을 받는다.In addition to the basic characteristics of the fuel cell, the electrical output of the polymer electrolyte fuel cell generator is also affected by the pressure, humidity, temperature, etc. of the hydrogen gas and the oxidant gas.

따라서, 제작중이거나 제작된 연료전지의 최적의 운전조건을 찾을 수 있도록 연료전지의 시험과 성능평가를 위한 장치는 매우 중요하다.Therefore, the apparatus for testing and evaluating the performance of the fuel cell is very important to find the optimum operating conditions of the manufactured or manufactured fuel cell.

종래의 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험,평가는 그 구성부품인 공기공급부, 수소공급부, 물공급부를 각각 별도의 시험평가장치를 이용하여 행해야 하므로 개별적 평가와 통합적인 평가를 동시에 행하는 것이 어려운 단점이 있었다.Since the test and evaluation of the driving device of a conventional fuel cell vehicle must be performed by using a separate test evaluation device, the air supply part, the hydrogen supply part, and the water supply part, which are its components, it is difficult to simultaneously perform the individual evaluation and the integrated evaluation. There was this.

또한, 전체 구성요소의 통합적인 특성평가를 하기 위해서는, 매우 고가이고 취급이 어려운 연료전지스택과 반드시 연계하여 실험해야 하므로, 평가비용이 증가하는 문제점이 있있다.In addition, in order to perform an integrated characteristic evaluation of all components, the test cost must be increased because it must be connected to a fuel cell stack which is very expensive and difficult to handle.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실제 연료전지스택 대신에 목업(Mock-up) 스택을 사용하여 평가비용을 절감할 수 있는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, a test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle that can reduce the evaluation cost by using a mock-up (Mock-up) stack instead of the actual fuel cell stack The purpose is to provide.

본 발명의 또 다른 목적은, 연료전지 운전장치 전체의 특성평가와 각 구성부품의 특성평가를 동시에 수행하도록 하고, 더 나아가 피드백 시스템에 의하여 각 구성부품의 작동상태에 관한 최적값을 산출해낼 수 있는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to perform the characteristic evaluation of the entire fuel cell operating device and the characteristic evaluation of each component at the same time, and furthermore, by the feedback system, it is possible to calculate the optimum value of the operating state of each component. To provide a test and evaluation system for the driving device of a fuel cell vehicle.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기공급부와 수소공급부와 물공급부와 연료전지스택 등의 구성부품으로 이루어진 연료전지 자동차의 운전장치 시험 및 평가시스템에 있어서, 상기 공기공급부에 설치된 제1센서와; 상기 수소공급부에 설치된 제2센서와; 상기 물공급부에 설치된 제3센서와; 상기 각 센서로부터 측정된 실제값과 목표값을 비교 평가하고, 그 내부에 연산부, 데이터 저장부 및 출력부를 구비한 제어부로 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first sensor installed in the air supply unit in a driving device testing and evaluation system for a fuel cell vehicle comprising an air supply unit, a hydrogen supply unit, a water supply unit, and a fuel cell stack. Wow; A second sensor installed at the hydrogen supply unit; A third sensor installed at the water supply unit; The control unit includes a control unit that compares and evaluates the actual value and the target value measured by each sensor, and includes an operation unit, a data storage unit, and an output unit therein.

여기서, 상기 연료전지스택은 실제 스택과 형상은 동일하지만 산화,환원반응은 일어나지 않고 공급되는 가스를 모사식에 따라 분리 배출하는 목업(Mock-up) 스택으로 교체될 수 있다.Here, the fuel cell stack may be replaced with a mock-up stack having the same shape as the actual stack, but not oxidizing or reducing a reaction and separating and discharging the supplied gas according to a simulation formula.

본 발명의 다른 특징은 상기 제어부는 모사식에 의해 미리 입력된 목표치와 상기 제1, 제2 및 제3 센서에 의해 측정된 실제 측정값을 비교 연산하여, 상기 공기공급부의 솔레노이드 밸브와 수소공급부의 솔레노이드 밸브와 물공급부의 밸브 등을 피드백 제어할 수 있도록 설치되도록 구성된 것이다.In another aspect of the present invention, the control unit compares the target value previously input by the simulation with the actual measured value measured by the first, second and third sensors, and the solenoid valve and the hydrogen supply unit of the air supply unit. It is configured to be installed to control the feedback of the solenoid valve and the valve of the water supply.

또한, 상기 제어부는 상기 제1센서에서 입력된 측정값을 연산하여 공기공급부의 성능을 평가하고, 상기 제2센서에서 입력된 측정값을 연산하여 수소공급부의 성능을 평가하며, 상기 제3센서에서 입력된 측정값을 연산하여 물공급부의 성능을 평가하는 동시에, 상기 제1, 제2 및 제3센서에서 입력된 측정값을 종합적으로 연산하여 운전장치 전체의 통합성능을 평가하도록 설치된다.In addition, the control unit evaluates the performance of the air supply unit by calculating the measured value input from the first sensor, and evaluates the performance of the hydrogen supply unit by calculating the measured value input from the second sensor, the third sensor It is installed to evaluate the performance of the water supply unit by calculating the input measured value, and to evaluate the integrated performance of the entire operating device by comprehensively calculating the measured values input from the first, second and third sensors.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템의 작동흐름도이다.1 is a configuration diagram of a test evaluation system for a driving apparatus of a fuel cell vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a test evaluation system for a driving apparatus of a fuel cell vehicle according to the present invention.

본 발명에 따른 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템은 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 공기공급부에 설치된 제1센서와; 상기 수소공급부에 설치된 제2센서와; 상기 물공급부에 설치된 제3센서와; 상기 각 센서로부터 측정된 값을 평가하여 최적값을 갖도록 상기 구성부품에 피드백하도록 설치된 제어부로 구성된 것이다.A test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle according to the present invention includes a first sensor installed in the air supply unit, as shown in FIG. 1; A second sensor installed at the hydrogen supply unit; A third sensor installed at the water supply unit; And a control unit installed to evaluate the value measured by each sensor and feed back to the component to have an optimum value.

더욱 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 시험평가 시스템에 사용되는 연료전지스택은 목업(Mock-up) 스택(10)으로서, 형상만 동일하고 실제 스택에서 나타나는 현상 즉, 가스 소모 또는 발열 등의 현상에 대해서는 모사가 가능하도록 구성되어 있다. In more detail, the fuel cell stack used in the test evaluation system according to the present invention is a mock-up stack 10, which has the same shape and is effective in phenomena such as gas consumption or heat generation. The simulation is configured to enable simulation.

즉, 상기 목업스택(10)에 공급된 수소가스는 모사식에 의해 실제 연료전지의 전기화학반응에 소요되는 양을 강제적으로 배기시키고, 미반응 수소가스는 수소재순환장치(28)를 통해 스택에 재공급하는 동시에 미반응 공기는 외부로 배출한다.That is, the hydrogen gas supplied to the mock-up stack 10 forcibly exhausts the amount required for the actual electrochemical reaction of the fuel cell by a simulation formula, and the unreacted hydrogen gas is transferred to the stack through the hydrogen recirculation device 28. At the same time, unreacted air is discharged to the outside.

이때, 상기 미반응 공기에는 다량의 수분이 함유되어 있으므로, 응축기(30)에서 수분을 분리한 후 외부로 배출한다.At this time, since the unreacted air contains a large amount of water, the water is separated from the condenser 30 and then discharged to the outside.

또한, 실제 연료전지스택은 운전중에 발열현상이 일어나는데 이를 목업스택(10)에서 구현하기 위해, 상기 목업스택(10)의 외부에 장착된 물자켓(12)을 가열하여 목업스택(10)의 온도를 조절하게 된다.In addition, the actual fuel cell stack generates heat during operation. In order to implement this in the mockup stack 10, the temperature of the mockup stack 10 by heating the jacket 12 mounted on the outside of the mockup stack 10. Will be adjusted.

상기 공기공급부는 공기터보차저(20)와 솔레노이드 밸브(22)을 포함하여 구성되고, 상기 제1센서는 상기 공기공급부의 솔레노이드 밸브(22)의 입구에 설치된 A1센서와 상기 솔레노이드 밸브(22)의 출구에 설치된 A2센서로 구성되며, 상기 제1센서는 상기 공기공급부에서 공급되는 실제 공기의 유량, 온도 및 압력을 측정하여 제어부(40)에 입력하는 기능을 갖는다.The air supply unit includes an air turbocharger 20 and a solenoid valve 22, and the first sensor includes an A1 sensor installed at an inlet of the solenoid valve 22 of the air supply unit and the solenoid valve 22. It is composed of an A2 sensor installed at the outlet, the first sensor has a function to measure the flow rate, temperature and pressure of the actual air supplied from the air supply unit to input to the control unit 40.

한편, 상기 수소공급부는 고압수소탱크(24)와 수소재순환장치(28)와 솔레노이드 밸브(26)을 포함하며, 상기 제2센서는 상기 고압수소탱크(24)의 출구에 설치되는 F1센서와 상기 수소재순환장치(28)의 출구 연결부에 설치되는 F2센서와 상기 솔레노이드 밸브(26)의 앞쪽에 설치되는 F3센서로 구성된다.Meanwhile, the hydrogen supply unit includes a high pressure hydrogen tank 24, a hydrogen recirculation device 28, and a solenoid valve 26, and the second sensor includes an F1 sensor installed at an outlet of the high pressure hydrogen tank 24. The F2 sensor is installed in the outlet connection of the hydrogen recirculation device 28 and the F3 sensor installed in front of the solenoid valve 26.

상기 제2센서 중 F1센서는 상기 고압수소탱크(24)에 충전된 수소 가스의 압력, 온도 등을 측정하고, 상기 F2센서는 미반응 수소가 재순환되어 공급되는 경우 그 수소 가스의 특성을 측정하며, 상기 F3센서는 상기 목업스택(10)에 공급되는 수소 가스의 특성을 측정한다. The F1 sensor of the second sensor measures the pressure, temperature, etc. of the hydrogen gas charged in the high-pressure hydrogen tank 24, the F2 sensor measures the characteristics of the hydrogen gas when the unreacted hydrogen is supplied recycled The F3 sensor measures a characteristic of hydrogen gas supplied to the mock-up stack 10.

상기 물공급부는 응축기(30)와 물탱크(32)와 라디에이터(34)를 포함하고, 상기 물탱크(32)와 목업스택(10)의 연결부 및 상기 라디에이터(34)와 목업스택(10)의 연결부에는 밸브(36,38)가 각각 설치되어져 순환되는 냉각수의 유량 및 수온을 조절한다.The water supply unit includes a condenser 30, a water tank 32, and a radiator 34, and a connection portion of the water tank 32 and the mockup stack 10, and the radiator 34 and the mockup stack 10. Valves 36 and 38 are provided at the connection portions to adjust the flow rate and the water temperature of the circulating coolant.

또한, 상기 물공급부에 설치되는 제3센서는, 상기 목업스택(10)과 상기 응축기(30)의 사이에 설치되는 W1 센서와, 상기 응축기(30)와 상기 물탱크(32)의 사이에 설치되는 W2 센서와, 상기 목업스택(10)과 상기 라디에이터(34)의 사이에 설치되는 W3 센서와, 상기 라디에이터(34)와 상기 물탱크(32)의 사이에 설치되는 W4 센서와, 상기 물탱크(32)와 상기 목업스택(10)의 사이에 설치되는 W5 센서로 구성된다.In addition, the third sensor installed in the water supply unit, the W1 sensor installed between the mock-up stack 10 and the condenser 30, and installed between the condenser 30 and the water tank 32. A W2 sensor, a W3 sensor installed between the mockup stack 10 and the radiator 34, a W4 sensor installed between the radiator 34 and the water tank 32, and the water tank. It consists of a W5 sensor installed between 32 and the mockup stack 10.

상기 제3센서에 포함되는 각 센서들은 그 지점에서 순환되는 냉각수의 유량, 수온 등의 특성을 측정하여 제어부(40)에 그 측정값을 입력하는 기능을 갖는다.Each sensor included in the third sensor has a function of measuring characteristics such as flow rate and water temperature of the cooling water circulated at the point and inputting the measured value to the control unit 40.

상기 제어부(40)는 상기 제1, 제2 및 제3 센서로부터 입력받은 측정값을 초기에 입력된 목표값과 비교 연산하여 연료전지 자동차의 각 구성부품의 성능을 평가하도록 구성된 것으로서, 그 내부에 연산부, 데이터 저장부 및 출력부를 포함하고 있다.The control unit 40 is configured to evaluate the performance of each component of the fuel cell vehicle by comparing and calculating the measured values input from the first, second and third sensors with the target values initially input. It includes an operation unit, a data storage unit and an output unit.

또한, 상기 제어부(40)는 상기 제1, 제2 및 제3센서에서 측정된 측정값들을상기 데이터 저장부에 저장하고, 그 데이터들을 연산부에서 비교 연산하여 상기 출력부를 통해 출력함으로써 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 성능평가를 수행하는 동시에, 상기 데이터를 바탕으로 상기 각 구성부품의 솔레노이드 밸브의 개도를 피드백 제어할 수 있도록 설치된다.In addition, the control unit 40 stores the measured values measured by the first, second and third sensors in the data storage unit, and compares the data in the calculation unit and outputs the data through the output unit of the fuel cell vehicle. While performing the performance evaluation of the operating device, based on the data is installed so as to control the feedback of the opening degree of the solenoid valve of each component.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 1 and 2 the operation of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 제어부(40)에는 실제 연료전지스택의 요구 출력량에 따른 공기, 수소 및 냉각수의 공급량의 초기 목표값이 입력되고, 이에 따라 상기 제어부(40)는 상기 공기공급부, 수소공급부 및 물공급부를 제어한다.First, an initial target value of the supply amount of air, hydrogen, and cooling water is input to the control unit 40 according to the actual output of the fuel cell stack, and accordingly, the control unit 40 controls the air supply unit, the hydrogen supply unit, and the water supply unit. do.

그러나, 상기 공기공급부를 통해 목업스택(10)에 공급되는 공기의 유량, 온도 및 압력은 운전상태에 따라 달라질 수 있고, 이러한 변화량은 상기 제1센서에 의해 측정되어 상기 제어부(40)로 입력된다.However, the flow rate, temperature, and pressure of the air supplied to the mock-up stack 10 through the air supply unit may vary according to an operating state, and the amount of change is measured by the first sensor and input to the controller 40. .

한편, 수소공급부를 통해 초기에 미리 계산된 수소가스의 일정량이 목업스택(10)에 공급되면, 상기 목업스택(10)은 모사식에 따른 실제 연료전지의 전 기화학반응에 소요되는 수소가스의 양을 강제적으로 배기시키고 미반응 수소가스만을 수소재순환장치로 재공급한다.On the other hand, if a predetermined amount of hydrogen gas initially calculated through the hydrogen supply unit is supplied to the mockup stack 10, the mockup stack 10 is used for the hydrogen gas required for the electrochemical reaction of the actual fuel cell according to the simulation formula. The amount is forced out and only unreacted hydrogen gas is resupplied to the hydrogen recycler.

이러한 과정에서 상기 목업스택(10)에 공급되는 수소가스의 가스유량, 온도 및 압력이 달라지게 되고, 이러한 변화량은 상기 수소공급부에 설치된 제2센서에 의해 측정되어 제어부(40)에 입력된다. In this process, the gas flow rate, temperature, and pressure of the hydrogen gas supplied to the mock-up stack 10 are changed, and the amount of change is measured by a second sensor installed in the hydrogen supply unit and input to the controller 40.

다른 한편, 상기 물공급부에 있어서, 상기 물탱크(32)로부터 상기 목업스택(10)에 공급되는 냉각수의 유출량이나 수온이 운전과정에서 변화하게 되는데, 이러한 초기 목표값 대비 실제 공급되는 냉각수의 수온 및 유량의 변화량은 상기 물공급부에 설치된 다수개의 제3센서에 의해 측정되어 제어부(40)에 입력된다.On the other hand, in the water supply unit, the flow rate or the water temperature of the cooling water supplied from the water tank 32 to the mock-up stack 10 is changed in the operation process, the water temperature of the actual cooling water supplied to the initial target value and The amount of change in the flow rate is measured by a plurality of third sensors installed in the water supply unit and input to the controller 40.

따라서, 상기 제어부(40)는 입력된 측정값을 초기 목표값과 비교 연산하여 운전장치의 각 구성부품인 공기공급부, 수소공급부 또는 물공급부의 특성을 평가할 수 있다. Accordingly, the controller 40 may evaluate the characteristics of the air supply unit, the hydrogen supply unit, or the water supply unit, which is each component of the operating apparatus, by comparing the input measured value with the initial target value.

이와 같이 본 발명에 따른 시험,평가 시스템은 운전장치의 각 구성부품을 독립적으로 또는 통합적으로 평가하는 것이 가능해진다.As described above, the test and evaluation system according to the present invention can evaluate each component of the operating device independently or integrally.

다시 설명하면, 연료전지의 운전장치가 가동 시작되면(S10), 각 구성부품에 설치된 각종 센서에 의해 각 구성부품을 통과하는 가스 및 물의 유량, 온도, 압력 등 그 특성을 측정한다.(S20)In other words, when the operation device of the fuel cell starts to operate (S10), the characteristics of the flow rate, temperature, pressure, etc. of the gas and water passing through each component are measured by various sensors installed in each component.

그 후 제어부는 입력된 측정값과 초기 설정값을 비교 연산하여(S30), 상기 측정값이 설정값에 미치지 못하면 각 구성부품의 솔레노이드 밸브를 조절하여 공기, 수소 및 냉각수의 유량, 온도, 압력을 조절한 후(S40), 다시 각 구성부품의 성 능을 측정하여(S20) 제어부에서 설정값과 비교 연산하는 작업을 반복함으로써 각 구성부품의 작동상태를 점차 최적화 시킨다.After that, the controller compares the input measured value with the initial set value (S30), and if the measured value does not reach the set value, adjusts the solenoid valve of each component to adjust the flow rate, temperature, and pressure of air, hydrogen, and cooling water. After adjusting (S40), the performance of each component is measured again (S20) and the operation of comparing the set value with the control unit is repeated to optimize the operating state of each component gradually.

즉, 상기 제어부(40)는 초기 목표치와 목업스택(40)에 실제로 공급되는 수소, 공기, 물에 대한 온도, 압력, 유량에 대한 측정치를 비교 연산하여 피드백(Feed Back)함으로써, 상기 운전장치에 구비된 솔레노이드 밸브(22,26) 및 밸브(36,38)의 개도를 조절한다. That is, the controller 40 compares the initial target value and the measured values for the temperature, pressure, and flow rate of hydrogen, air, and water that are actually supplied to the mockup stack 40, and feeds back to the operation apparatus. The opening degree of the provided solenoid valves 22 and 26 and the valves 36 and 38 is adjusted.

이러한 피드백(Feed Back) 제어에 의해 각 구성부품의 최적 공급량을 계산해 냄으로써, 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 성능평가 기간을 단축시킬 수 있다.By calculating the optimum supply amount of each component by such feedback control, the performance evaluation period for the driving device of the fuel cell vehicle can be shortened.

상기와 같은 과정을 거쳐 각 구성부품에서 측정된 데이터들이 설정값에 이르면, 정상운전 상태임을 출력부를 통해 표시한다.(S60)When the data measured in each component through the above process reaches the set value, it displays through the output unit that the normal operation state (S60).

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiment.

상술한 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템에 의하면, 운전장치의 구성부품인 공기공급부, 수소공급부 및 물공급부의 성능평가를 독립적 또는 통합적으로 수행할 수 있다. According to the test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle according to the present invention described above, the performance evaluation of the air supply unit, the hydrogen supply unit and the water supply unit, which are components of the driving unit, can be independently or integrally performed.

또한, 목업 스택을 이용하여 성능평가를 수행함으로써 평가비용을 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다. In addition, by performing the performance evaluation using the mock-up stack has an effect that can reduce the evaluation cost.                     

더 나아가, 본 발명은 목표치와 실제 측정치를 비교 연산하고, 이를 바탕으로 각 구성부품을 피드백(Feed Back) 제어하여 각 구성부품의 최적 공급량을 계산해 냄으로써, 연료전지 운전장치의 성능평가 기간을 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.Furthermore, the present invention compares and calculates a target value and an actual measurement value, and calculates an optimum supply amount of each component by feeding back control of each component, thereby shortening the performance evaluation period of the fuel cell operating apparatus. Has the effect.

Claims (7)

공기공급부와 수소공급부와 물공급부와 연료전지스택 등의 구성부품으로 이루어진 연료전지 자동차의 운전장치 시험 및 평가시스템에 있어서,In a test and evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle, which comprises an air supply unit, a hydrogen supply unit, a water supply unit, and a fuel cell stack, 상기 공기공급부에 설치된 제1센서와,A first sensor installed in the air supply unit; 상기 수소공급부에 설치된 제2센서와,A second sensor installed at the hydrogen supply unit; 상기 물공급부에 설치된 제3센서와,A third sensor installed in the water supply unit; 상기 각 센서로부터 측정된 실제값과 목표값을 비교 평가하도록, 그 내부에 연산부, 데이터 저장부 및 출력부를 포함하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템. And a control unit including an operation unit, a data storage unit, and an output unit therein to compare and evaluate the actual value measured by each sensor and a target value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연료전지스택은 목업(Mock-up) 스택으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템. The fuel cell stack is a test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle, characterized in that consisting of a mock-up (Mock-up) stack. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부는, 상기 제1센서에서 입력된 측정값을 연산하여 공기공급부의 성능을 독립적으로 평가하고, 상기 제2센서에서 입력된 측정값을 연산하여 수소공급부의 성능을 독립적으로 평가하며, 상기 제3센서에서 입력된 측정값을 연산하여 물공급부의 성능을 독립적으로 평가하는 동시에, 상기 제1, 제2 및 제3센서에서 입 력된 측정값을 종합적으로 연산하여 운전장치 전체의 통합성능을 평가하도록 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템. The controller calculates the measured value input from the first sensor to independently evaluate the performance of the air supply unit, and calculates the measured value input from the second sensor to independently evaluate the performance of the hydrogen supply unit. Independently evaluating the performance of the water supply unit by calculating the measured values input from the three sensors, and comprehensively calculating the measured values input from the first, second and third sensors to evaluate the integrated performance of the entire operating device. Test evaluation system for the driving device of the fuel cell vehicle, characterized in that installed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1센서는 상기 공기공급부의 솔레노이드 밸브 전,후에 각각 설치되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템. The first sensor includes a sensor installed before and after the solenoid valve of the air supply unit, the test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2센서는 상기 고압수소탱크의 출구와 상기 수소재순환장치의 출구 연결부와 상기 솔레노이드 밸브의 앞쪽에 각각 설치되는 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템. And the second sensor includes sensors installed at an outlet of the high pressure hydrogen tank, an outlet connection portion of the hydrogen recirculation device, and the front of the solenoid valve, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제3센서는 목업스택과 응축기 사이와, 응축기와 물탱크 사이와, 목업 스택과 라디에이터의 사이와, 라디에이터와 물탱크의 사이와, 물탱크와 목업 스택 사이에 각각 설치되는 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템. The third sensor includes sensors installed between the mockup stack and the condenser, between the condenser and the water tank, between the mockup stack and the radiator, between the radiator and the water tank, and between the water tank and the mockup stack. A test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부는 모사식에 의해 미리 입력된 목표치와 상기 제1, 제2 및 제3 센서에 의해 측정된 실제 측정값을 비교 연산하여, 상기 공기공급부의 솔레노이드 밸브와 수소공급부의 솔레노이드 밸브와 물공급부의 밸브 등을 피드백 제어할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 운전장치에 대한 시험평가 시스템. The controller compares and calculates a target value previously input by a simulation formula and actual measured values measured by the first, second and third sensors, and the solenoid valve of the air supply unit, the solenoid valve of the hydrogen supply unit, and the water supply unit. A test evaluation system for a driving device of a fuel cell vehicle, characterized in that the valve is installed so as to control feedback.
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