KR20080045991A - 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조 - Google Patents

자동차용 연료전지 시스템의 배치구조 Download PDF

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KR20080045991A
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박진연
김봉수
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량에서의 시스템 장비들을 외부의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있도록 추가적인 보강구조의 설치없이 연료탱크를 연료전지의 좌,우측에 효과적으로 배치하여 외부의 충격으로부터 연료전지뿐만 아니라, 상기 연료전지와 연결되어 있는 연료 배관 및 고전압 배선 등을 포함하는 연료전지 어셈블리를 보호할 수 있는 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조에 관한 것이다.
자동차, 연료전지, 배치구조

Description

자동차용 연료전지 시스템의 배치구조{Arrangement structure of fuel cell system for automobile}
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조를 나타내는 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조를 나타내는 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지에 공급되는 원료물질의 공급 경로를 나타내는 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 콘트롤러 12 : 연료전지
13 : 이차전지 14 : 콘트롤러
15 : 연료탱크 16 : 블로어
17 : 가습기 18 : 감압장치
19 : 레귤레이터 20 : 모터제어유닛
본 발명은 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량에서의 시스템 장비들을 외부의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있도록 하는 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조에 관한 것이다.
종래의 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조는 한국공개특허 제05-20827호에 개시되어 있는 것과 같이, 주로 자동차의 중심에 연료전지를 배치하고, 그 연료전지를 기준으로 하여 자동차의 전방에는 모터를 배치하고, 후방에는 연료탱크 등을 장착하는 것이 주를 이루고 있다.
그런데, 이러한 배치구조에서 상기 연료탱크는 독자적인 공간을 차지하고, 주변의 기타 장치와 분리되어 배치된다.
이러한 배치구조는 고가의 연료전지를 자동차의 충돌사고 등과 같은 외부의 충격으로부터 보호하기 위하여 추가적인 측면 구조물을 필요로 하는데, 이는 자동차의 중량 및 비용이 증대되는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 외부의 충격으로부터 연료 라인 및 고전압 라인의 손상 우려가 존재하므로 자동차의 충돌 사고시 자칫 큰 사고가 발생할 소지가 있다.
그리고, 리어 시트 하방에 연료탱크가 배치되기 때문에 그 배치 공간이 협소하게 되어 상기 연료탱크의 용량을 증대시키기 어려우며 트렁크 공간도 이로 인해 제한되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 연료전지 차량에서의 시스템 장비들을 외부의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있도록 추가적인 보강구조의 설치없이 연료탱크를 연료전지의 좌,우측에 효과적으로 배치하여 외부의 충격으로부터 연료전지뿐만 아니라, 상기 연료전지와 연결되어 있는 연료 배관 및 고전압 배선 등을 포함하는 연료전지 어셈블리를 보호할 수 있는 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모터(11)와, 연료전지(12)와, 이차전지(13)가 자동차의 전방에서 후방으로 순차적 배치를 이루는 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조에 있어서,
자동차의 중앙 위치인 프론트 시트의 하방에 연료전지(12)가 배치되고, 그 연료전지(12)의 좌,우측에 연료탱크(15)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 연료전지(12) 및 연료탱크(15)는 플로어면의 하방에 장착되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조를 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조를 나타내는 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지에 공급되는 원료물질의 공급 경로를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 모터(11)와 연료전지(12)와 이차전지(13)가 전방에서 후방으로 순차적으로 배치되어 있는 연료전지 자동차로서, 상기 모터(11)는 자동차의 전방에 위치하고, 연료전지(12)는 프론트 시트의 하방, 즉 자동차의 중앙에 위치하며, 이차전지(13)는 자동차의 후방에 각각 장착되어 자동차의 중량 배분을 적절히 확보할 수 있다.
여기서, 상기 모터(11)는 연료전지(12)에서 발생한 전기 공급을 받아 회전 구동력을 발생시키고 이러한 회전 구동력은 전륜 차축에 전달되어 연료전지 자동차를 주행시키는 동력이 된다.
또한, 상기 연료전지(12) 및 이차전지(13)로부터의 전력을 제어하여 모터(11)의 출력을 제어하는 콘트롤러(14)는 상기 모터(11)와 함께 자동차 전방에 배치되어 있다.
상기 연료전지(12)는 주지된 고체 고분자 전해질형 연료전지이고, 구성 단위인 단(單)셀을 복수 적층한 스택 구조를 갖고 있는 것이 일반적이다.
상기 연료전지(12)를 구성하는 각 셀에서는 소정의 전기 화학 반응을 진행하여 기전력을 발생하게 된다.
이는 연료탱크(15)에 저장된 연료가스가 그 압력이나 유량이 조절된 다음, 가습기(17)에 의해 가습된 상태에서 연료전지(12)에 공급되어 이루어지게 되는 것이다.
이러한 연료전지(12)는 자동차의 프론트 시트의 하방에 집약하여 배치되는바, 상기 연료전지(12)의 좌,우측에는 연료탱크(15)가 프론트 시트 및 리어 시트에 걸쳐 플로어 면의 하방에 위치하게 된다.
이와 같이, 상기 연료전지(12)와 연료탱크(15)가 플로어 면 아래로 배치되도록 하여 승객의 발 주위에 상기 구성요소들이 간섭되어 안락성을 저하시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 상기 연료전지(12)와 연료탱크(15)가 자동차의 중앙 위치에 배치되므로 자동차의 전,후방향 충돌에 의한 연료전지(12)와 연료 배관 및 고전압 배선의 기본적인 안전성을 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기 연료전지(12)는 공기공급장치인 블로어(16) 등과의 연결을 용이하게 하기 위하여 상기 블로어(16)에 근접하게 위치된다.
이때, 상기 공기의 공급은 도 3에 도시된 바와 같이, 자동차의 전방에 위치한 에어클리너 및 가습기(17)를 거쳐 자동차의 중앙에 위치하는 블로어(16)를 통해 효율적으로 연료전지(12)에 공급된다.
또한, 연료탱크(15)에서 연료전지(12)로 수소를 공급하는데 필요한 연료압력센서 등과 같은 감압장치(18) 및 연료공급조절장치인 레귤레이터(19) 등은 상기 연료전지(12)와 연료탱크(15) 사이에 장착되어 있어 이 또한 상기한 구성요소와 같이 충돌 안전성을 확보할 수 있게 된다.
상기 이차전지(13)는 주지된 니켈수소 이차전지를 복수개의 직렬로 접속한 구조를 갖고 있다.
상기 이차전지(13)는 모터제어유닛(MCU)(20)의 제어에 의해 자동차의 시동시에 모터(11)를 구동하고, 감속 회생시에 회생 전력을 회수하며, 부하에 따라 연료전지(12)에 의해 충전된다.
이러한 이차전지(13)는 충방전 가능한 축전장치라면 어떠한 장치든 상관없으며, 니켈수소 이차전지(13)에 한정하지 않고, 커패시터이어도 무방하다.
상기 이차전지(13)는 자동차의 후방에 위치한 리어시트의 하방에 집약하여 배치되어 있는바, 상기 리어 시트 측에 장착되는 모터(11) 등에 전기를 공급하기 유리한 형태로 배치되며, 중량이 상당하므로 자동차의 중량 분배에도 도움이 된다.
이러한 배치구조는 추후에 후륜 쪽에 인휠 모터가 장착되는 경우에 효과적이다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지에 공급되는 원료물질의 공급 경로를 나타내는 블록도로서, 상기 연료전지(12)에 공급되는 냉각수(라디에이터, 냉각펌프), 공기(에어클리너, 블로어, 가습기), 연료(연료탱크, 레귤레이터) 등의 공급 경로를 나타내고 있다.
이와 같은 원료물질의 공급 경로는 상기 연료전지(12)에 원료물질이 최적으로 공급될 수 있도록 각각의 구성이 적절한 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조에 의하면, 연료탱크 및 연료전지 어셈블리를 자동차의 중앙 위치에 위치하므로 전,후방향 충돌에 의한 기본적인 안전성을 확보하고, 연료전지 좌,우측에 연료탱크를 배치하여 그 사이에 배치되는 연료전지와 연료 배관 및 고전압 배선을 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 자동차의 후방에 배치되었던 연료탱크를 전방에 배치함으로 인하여 자동차의 후방 공간의 활용이 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 모터(11)와, 연료전지(12)와, 이차전지(13)가 자동차의 전방에서 후방으로 순차적 배치를 이루는 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조에 있어서,
    자동차의 중앙 위치인 프론트 시트의 하방에 연료전지(12)가 배치되고, 그 연료전지(12)의 좌,우측에 연료탱크(15)가 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지(12) 및 연료탱크(15)는 플로어면의 하방에 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조.
KR1020060115354A 2006-11-21 2006-11-21 자동차용 연료전지 시스템의 배치구조 KR20080045991A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101251279B1 (ko) * 2011-07-08 2013-04-10 현대자동차주식회사 조정 안정성이 향상된 전기자동차 구동 시스템

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