KR20090120901A - Rapid thaw accumulation having the moving heater and controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 급속 해동 축적기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 급속 해동 축적기에 저장된 냉각수를 빠르게 해동시켜 시동시간을 단축할 수 있는 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rapid thaw accumulator and a control method thereof, and more particularly, to a rapid thaw accumulator having a moving heater capable of quickly thawing cooling water stored in the rapid thaw accumulator and reducing its startup time. .
연료전지의 스택은 공급되는 수소와 산소를 이용한 화학 반응으로 전기를 발생시킨다. 그리고, 연료전지의 스택은 부산물로 열과 물을 발생시킨다. 따라서, 연료전지의 스택의 냉각수 라인으로는 열을 냉각시키기 위한 냉각수가 공급된다.The stack of fuel cells generates electricity by chemical reaction using hydrogen and oxygen supplied. The stack of fuel cells generates heat and water as by-products. Therefore, cooling water for cooling heat is supplied to the cooling water line of the stack of the fuel cell.
한편, 냉각수는 외기가 영하로 떨어지게 되면 얼어 부피가 증가함으로써 연료전지의 스택의 냉각수 라인을 파괴할 수 있다. 그러므로, 연료전지 차량은 급속 해동 축적기(Rapid Thaw Accumulation)를 구비하고, 외기가 일정온도 이하일 때 시동이 오프되면 냉각수 라인으로 공급된 냉각수를 급속 해동 축적기에 저장한다.On the other hand, the coolant may freeze when the outside air drops below zero, thereby increasing the volume, thereby destroying the coolant line of the stack of the fuel cell. Therefore, the fuel cell vehicle includes a rapid thaw accumulation, and stores the coolant supplied to the cooling water line in the rapid thaw accumulator when the start is turned off when the outside air is below a certain temperature.
급속 해동 축적기에 저장된 냉각수는 영상의 온도에서는 액체로 존재하고, 영하의 온도에서는 얼음으로 존재한다. 그리고, 급속 해동 축적기는 내부에 히 터(Heater)를 구비하는데, 시동이 온되면 내부에 구비된 히터로 얼음으로 존재하는 냉각수의 온도 빨리 녹임으로써 연료전지 차량의 시동시간을 줄이고 있다. 그런데, 종래의 급속 해동 축적기의 내부에 구비된 히터는 급속 해동 축적기의 내부에 고정되어 있음으로써, 급속 해동 축적기에 저장된 얼음으로 존재하는 냉각수 중 고정된 히터 주변의 얼음으로 존재하는 냉각수만이 빠르게 해동하여 시동시간을 줄이는데 한계를 가진다. 급속 해동 축적기에 저장된 얼음으로 존재하는 냉각수를 해동하는데 많은 시간이 걸리면 히터 사용에 전기가 많이 소비되어 연비를 저하시키는 단점도 있다.The coolant stored in the rapid thaw accumulator is liquid at the image temperature and ice at sub-zero temperatures. In addition, the rapid thaw accumulator is provided with a heater (Heater), when the start is turned on by reducing the startup time of the fuel cell vehicle by melting the temperature of the coolant existing in the ice with a heater provided therein. However, since the heater provided in the conventional rapid thaw accumulator is fixed inside the rapid thaw accumulator, only the coolant that exists as ice around the fixed heater among the coolant existing as ice stored in the rapid thaw accumulator Limits start-up time by reducing thawing time. If it takes a long time to thaw the cooling water existing in the ice stored in the rapid thaw accumulator, a lot of electricity is consumed to use the heater, which lowers fuel economy.
따라서, 본 발명의 목적은 급속 해동 축적기에 저장된 냉각수를 빠르게 해동시켜 시동시간을 단축할 수 있는 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a quick thaw accumulator and a control method thereof comprising a moving heater capable of quickly thawing cooling water stored in the quick thaw accumulator and shortening the start-up time.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기는 급속 해동 축적기 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수에 열을 공급하는 히터들과; 상기 히터들 각각이 이동할 수 있는 경로를 제공하는 고리형 원통들과; 상기 히터들을 상기 고리형 원통이 제공하는 경로에서 이동시키는 모터 모듈을 구비한다.In order to achieve the above object, a rapid thaw accumulator having a moving heater according to an embodiment of the present invention includes a heater for supplying heat to the cooling water present in the ice inside the rapid thaw accumulator; Annular cylinders providing a path through which each of said heaters can move; And a motor module for moving the heaters in a path provided by the annular cylinder.
상기 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기는 상기 히터들과 상기 모터 모듈을 일체로 연결하는 연결대를 더 구비한다.The quick thaw accumulator having the moving heater further includes a connecting rod integrally connecting the heaters and the motor module.
상기 모터 모듈은, 하나의 모터와; 상기 하나의 모터의 동력으로 회전하는 회전체를 구비하며, 상기 회전체는 상기 고리형 원통들의 반경과 동일하게 반경을 가지도록 형성된다.The motor module includes one motor; A rotating body is rotated by the power of the one motor, and the rotating body is formed to have a radius equal to the radius of the annular cylinders.
상기 연결대는 상기 회전체와 연결된다.The connecting rod is connected to the rotating body.
상기 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기는 상기 히터들 주변에 형성되어 상기 히터들의 온도 및 냉각수의 온도를 감지하는 온도 센서들을 더 구비한 다.The quick thaw accumulator having the moving heater further includes temperature sensors formed around the heaters to sense the temperature of the heaters and the temperature of the coolant.
상기 냉각수에 의해 상기 고리형 원통들이 부식되는 것을 방지하기 위해 상기 고리형 원통을 방수처리한다.The annular cylinder is waterproofed to prevent corrosion of the annular cylinders by the cooling water.
본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법은 시동이 온되면 히터들을 작동시키고 모터에 전원을 인가하여 모터를 작동시키는 단계와; 상기 모터를 작동시키는 동안 모터 토크가 제한 모터 토크를 초과하는가를 판단하는 단계와; 상기 모터 토크가 모터 제한 토크를 초과하면 상기 모터 동작을 일정시간 동안 정지시키는 단계와; 상기 일정시간 경과 후에 상기 모터에 전원을 재인가하여 상기 모터를 작동시키는 단계와; 상기 히터들을 작동시키는 동안 온도 센서가 감지하는 냉각수의 온도가 제한 온도를 초과하는가를 판단하는 단계와; 상기 온도 센서가 감지하는 상기 냉각수의 온도가 제한 온도를 초과하면 상기 히터들의 동작을 정지시키는 단계를 포함한다.A control method of a quick thaw accumulator having a moving heater according to an exemplary embodiment of the present invention includes operating the heaters and applying power to the motor when the start-up is turned on to operate the motor; Determining whether a motor torque exceeds a limiting motor torque while operating the motor; Stopping the motor operation for a predetermined time when the motor torque exceeds the motor limit torque; Operating the motor by reapplying power to the motor after the predetermined time elapses; Determining whether the temperature of the cooling water sensed by the temperature sensor while operating the heaters exceeds a limit temperature; Stopping the operation of the heaters when the temperature of the coolant detected by the temperature sensor exceeds a limit temperature.
상기 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법은 상기 온도 센서가 감지하는 상기 냉각수의 온도가 제한 온도를 초과하면 상기 모터를 정지시키는 단계를 더 포함한다.The control method of the rapid thaw accumulator having the moving heater further includes stopping the motor when the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor exceeds a limit temperature.
상기 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법은 상기 온도 센서가 감지하는 상기 히터들의 온도가 제한 온도를 초과하는가를 함께 판단하는 단계와; 상기 온도 센서가 감지하는 상기 히터들의 온도가 상기 제한 온도를 초과하면 상기 히터들의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함한다.The control method of the rapid thaw accumulator having the moving heater comprises the steps of determining together whether the temperature of the heaters detected by the temperature sensor exceeds the limit temperature; Stopping the operation of the heaters when the temperature of the heaters sensed by the temperature sensor exceeds the limit temperature.
본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기 및 그 제어방법은 히터들이 급속 해동 축적기 내부에서 이동함으로써 급속 해동 축적기 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수에 골고루 열을 전달할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기 및 그 제어방법은 급속 해동 축적기 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수를 빠르게 해동시켜 시동시간을 단축할 수 있다. 또한, 급속 해동 축적기 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수를 빠르게 해동시킴으로써 히터 사용에 많은 전기를 소비하지 않음으로써 연비를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a rapid thaw accumulator having a moving heater and a control method thereof may uniformly transfer heat to cooling water existing as ice inside the rapid thaw accumulator by moving the heaters within the rapid thaw accumulator. . Therefore, the rapid thaw accumulator having a moving heater and a control method thereof according to an embodiment of the present invention can shorten the startup time by quickly thawing cooling water present in ice inside the rapid thaw accumulator. In addition, it is possible to improve fuel economy by quickly thawing cooling water present as ice inside the rapid thaw accumulator, without consuming much electricity for use of the heater.
이하, 도 1a 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 4.
도 1a은 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기를 나타내는 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기를 나타내는 단면도이다.1A is a perspective view illustrating a rapid thaw accumulator having a moving heater according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a rapid thaw accumulator having a moving heater according to an embodiment of the present invention.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기(1)는 히터(12)들과, 각각의 히터(12)들이 이동할 수 있는 경로를 제공하는 고리형 원통(14)들과, 히터(12)들을 고리형 원통(14)들 내부에서 이동시키는 모터(16)를 구비한다. 1A and 1B, the
히터(12)들은 시동이 온되면 급속 해동 축적기(1) 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수에 열을 공급한다.The
고리형 원통(14)들은 해당 히터(12)들이 이동할 수 있는 경로를 제공한다.The
모터(16)는 동력으로 고리형 원통(14)들이 제공하는 경로에서 해당 히터(12)들을 이동시킨다. 모터(16)는 히터(12)들의 이동 경로를 제공하는 고리형 원통(14)들의 반경과 동일하게 반경으로 회전한다.The
상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기(1)는 히터(12)들이 급속 해동 축적기(1) 내부에서 이동함으로써 급속 해동 축적기(1) 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수에 골고루 열을 전달할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기(1)는 급속 해동 축적기(1) 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수를 빠르게 해동시켜 시동시간을 단축할 수 있다. 또한, 급속 해동 축적기(1) 내부에 얼음으로 존재하는 냉각수를 빠르게 해동시킴으로써 히터(12) 사용에 많은 전기를 소비하지 않음으로써 연비를 향상시킬 수 있다.As described above, the
한편, 본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기(1)는 고리형 원통(14)들이 냉각수에 의해서 부식되는 것을 방지하기 위해 고리형 원통(14)을 방수처리한다.On the other hand, the
그리고, 본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기(1)는 해당 히터(12) 주변에 형성되어 해당 히터(12) 온도 및 냉각수의 온도를 감지하는 온도 센서(18)들을 더 구비한다. 본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적 기(1)는 온도 센서(18)들이 감지한 해당 히터(12)의 온도가 제한 온도를 초과하면 제한 온도를 초과하는 해당 히터(12)에 전기 공급을 차단함으로써 히터(12)들의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기(1)는 히터(12)들과 모터(16)를 일체로 연결하는 연결대(24)를 구비한다. 연결대(24)는 도 2에 도시된 바와 같이 히터(12)들 각각과 모터(16)를 일체로 연결한다. 도 2에 도시된 연결대(24)는 히터(12)들 각각과 모터(16)를 일체로 연결하는 일례를 나타내는 것일 뿐 연결대(24)의 구조는 도 2에 도시된 바에 한정되지 않고, 히터(12)들 각각과 모터(16)를 일체로 연결할 수 있는 구조이면 모두 가능하다.The
그리고, 본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기(1)는 히터(12)들을 하나의 모터(16)로 이동시키기 위한 도 3과 같은 모터 모듈(20)을 구비한다. 모터 모듈(20)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 모터(16)와 하나의 모터(16)의 동력으로 회전하는 회전체(22)로 구성되는데, 회전체(22)는 히터(12)들의 이동 경로를 제공하는 고리형 원통(14)들의 반경과 동일하게 반경을 가지도록 형성된다. 그러므로, 히터(12)들 각각과 모터(16)를 일체로 연결하는 연결대(24)는 모터 모듈(20)의 회전체(22)와 연결된다.In addition, the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of a quick thaw accumulator having a moving heater according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법은 시동이 온되면(S10), 히터(12)들을 작동시키고(S12), 모 터(16)에 전원을 인가하여 모터(16)를 작동시킨다(S14). 모터(16)가 작동하면 히터(12)들은 고리형 원통(14)들이 제공하는 경로를 따라 이동한다.Referring to FIG. 4, in the control method of the rapid thaw accumulator having a moving heater according to an exemplary embodiment of the present invention, when starting is turned on (S10), the
본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법은 모터(16)를 작동시키는 동안 모터 토크가 제한 모터 토크를 초과하는가를 판단하고(S16), 모터 토크가 모터 제한 토크를 초과하면 모터 동작을 정지시키고(S18), 일정시간 경과 후(S20)에 모터(16)에 전원을 재인가하여 모터(16)를 작동시킨다(S14).The control method of the rapid thaw accumulator having the moving heater of the present invention determines whether the motor torque exceeds the limiting motor torque while operating the motor 16 (S16), and if the motor torque exceeds the motor limiting torque, The motor operation is stopped (S18), and after a predetermined time elapses (S20), the
그리고, 본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법은 히터(12)들을 작동시키는 동안 온도 센서(18)가 감지하는 냉각수의 온도가 제한 온도를 초과하는가를 판단하고(S22), 온도 센서(18)가 감지하는 냉각수의 온도가 제한 온도를 초과하면 히터(12)들의 동작을 정지시키고(S24), 모터(16)도 정지시킨다.Then, the control method of the rapid thaw accumulator having a moving heater of the present invention determines whether the temperature of the coolant detected by the
또한, 본 발명의 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법은 상기 S22 단계에서 온도 센서(18)가 감지하는 히터(12)들의 온도가 제한 온도를 초과하는가를 함께 판단하고, 온도 센서(18)가 감지하는 히터(12)들의 온도가 제한 온도를 초과하면 히터(12)들이 과열되는 것을 방지하기 위하여 히터(12)들의 동작을 정지시킬 수도 있다. 이때, 히터(12)들의 동작만을 정지시킬 뿐 모터(16)는 정지시킬 필요는 없다.In addition, the control method of the rapid thaw accumulator having a moving heater of the present invention determines whether the temperature of the
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기를 나타내는 도면들,1a and 1b are views showing a rapid thaw accumulator having a moving heater according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 연결대의 구조의 일례를 나타내는 도면,2 is a view showing an example of the structure of the connecting rod of the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 모터 모듈을 자세히 나타내는 도면,3 is a view showing in detail the motor module shown in FIG.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동하는 히터를 구비하는 급속 해동 축적기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of a quick thaw accumulator having a moving heater according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 급속 해동 축적기 12 : 히터1: rapid thaw accumulator 12: heater
14 : 고리형 원통 16 : 모터14
18 : 온도 센서 20 : 모터 모듈18: temperature sensor 20: motor module
22 : 회전체 24 : 연결대22: rotating body 24: connecting rod
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