KR20110053118A

KR20110053118A - 연료 전지용 셀 전압 측정장치

Info

Publication number: KR20110053118A
Application number: KR1020090109945A
Authority: KR
Inventors: 이진호; 장승현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-05-19
Also published as: KR101040348B1

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치는, 연료 전지 스택의 단위 셀들로부터 출력되는 전기적 출력량을 측정하기 위한 것으로서, ⅰ)지그 베이스 상에 고정되게 설치되는 엑츄에이터 본체와, ⅱ)상기 단위 셀들의 적층 방향을 따라 배치되며, 상기 엑츄에이터 본체에 회전 가능하게 구성되고, 상기 단위 셀들의 적층 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성되는 작동 바아와, ⅲ)상기 각 단위 셀에 대응하여 상기 작동 바아에 길이 방향을 따라 고정되게 설치되고, 상기 각 단위 셀과 전기적으로 접점 가능하게 구비되는 다수의 접점판들과, ⅳ)상기 각 접점판과 전기적으로 연결되는 컨넥터를 포함하여 이루어진다.

연료전지, 스택, 셀, 전압, 측정, 자동

Description

연료 전지용 셀 전압 측정장치 {APPARATUS FOR MEASURING ELECTRIC FOR FUEL CELL}

본 발명의 예시적인 실시예는 연료 전지용 셀 전압 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지의 단위 셀들에서 출력되는 전기적 출력량을 측정하기 위한 연료 전지용 셀 전압 측정장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 연료와 이 연료와 별도인 산화제의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 연료 전지는 시스템을 구성하는 구성 요소와 연료의 종류에 따라 여러 타입으로 구분될 수 있다.

이러한 연료 전지는 복수의 단위 셀들이 연속적으로 배치된 스택 어셈블리(stack assembly)로서 구비된다. 따라서 연료 전지(이하에서는 "연료 전지용 스택"이라고 한다.)는 단위 셀들에 연료와 산화제를 제공하여 전기 에너지를 생산한다.

한편, 종래에는 연료 전지용 스택의 성능을 검사하기 위해 각 단위 셀에서 출력되는 전압을 측정하기 위한 셀 전압 측정장치를 사용하고 있다.

지금까지 알려진 셀 전압 측정장치는 니들(needle) 타입의 연결 단자 또는 컨넥터 타입의 연결 단자를 구비하며, 그 연결 단자를 연료 전지용 스택의 각 단위 셀에 연결하여 단위 셀들에서 출력되는 전압을 측정하게 된다.

그런데, 종래 기술에서는 연결 단자를 각 단위 셀에 하나씩 연결하고, 셀 전압의 측정 이후에 그 연결 단자를 하나씩 분리해 주어야 하는 번거로움이 있었으며, 이러한 작업 과정으로 인해 연료 전지 스택의 성능을 평가하고 활성화하는데 따른 작업 공정 및 작업 시간이 많이 소요된다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 연료 전지 스택의 성능을 평가하고 활성화하는 과정에 단위 셀들에서 출력되는 전기적 출력량을 자동으로서 간단하게 측정할 수 있도록 한 연료 전지용 셀 전압 측정장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치는, 연료 전지 스택의 단위 셀들로부터 출력되는 전기적 출력량을 측정하기 위한 것으로서, ⅰ)지그 베이스 상에 고정되게 설치되는 엑츄에이터 본체와, ⅱ)상기 단위 셀들의 적층 방향을 따라 배치되며, 상기 엑츄에이터 본체에 회전 가능하게 구성되고, 상기 단위 셀들의 적층 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성되는 작동 바아와, ⅲ)상기 각 단위 셀에 대응하여 상기 작동 바아에 길이 방향을 따라 고정되게 설치되고, 상기 각 단위 셀과 전기적으로 접점 가능하게 구비되는 다수의 접점판들과, ⅳ)상기 각 접점판과 전기적으로 연결되는 컨넥터를 포함하여 이루어진다.

상기 연료 전지용 셀 전압 측정장치는, 상기 작동 바아와 연결되게 설치되며, 상기 엑츄에이터 본체에 상기 단위 셀들의 적층 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 구성되는 이동부재를 포함할 수 있다.

상기 연료 전지용 셀 전압 측정장치는, 상기 엑츄에이터 본체에 구성되어 상기 이동부재를 왕복 이동시키기 위한 제1 구동부와, 상기 이동부재에 구성되어 상 기 작동 바아를 정역 회전시키기 위한 제2 구동부를 포함할 수 있다.

상기 연료 전지용 셀 전압 측정장치는, 상기 제1 구동부가 작동 실린더로서 구비되며, 제2 구동부가 구동 모터로서 구비될 수 있다.

상기 연료 전지용 셀 전압 측정장치에 있어서, 상기 각 접점판은 상기 단위 셀들의 간격에 상응하는 간격으로서 상기 작동 바아에 이격되게 설치되며, 한 쪽 가장자리가 라운드진 삼각 형태로서 이루어질 수 있다.

상기 연료 전지용 셀 전압 측정장치에 있어서, 상기 접점판들은 상기 작동 바아의 회전으로서 상기 각 단위 셀들의 단자 돌기 사이에 위치하며, 상기 작동 바아의 이동으로서 상기 각 단자 돌기와 접점 가능하게 구비될 수 있다.

상기 연료 전지용 셀 전압 측정장치에 있어서, 상기 컨넥터는 다수의 전기라인을 통해 상기 각 접점판과 전기적으로 연결되게 설치될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 수작업으로 연료 전지 스택의 셀 전압을 측정하는 종래 기술과 달리, 일련의 자동화 공정으로서 연료 전지 스택의 셀 전압을 간단하게 측정할 수 있으므로, 연료 전지 스택의 성능을 평가하고 활성화하는데 따른 작업 공정 및 작업 시간을 대폭적으로 줄일 수 있으며, 연료 전지의 대량 양산 체제에 부응할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 부분 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면 구성도이고, 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치의 사용 상태도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치(100)는 별도의 기계장치에 의해 연료 전지 스택(S)을 기설정된 위치로 이동시키고, 그 위치에서 연료 전지 스택(S)을 고정 지그(도면에 도시되지 않음)로서 고정한 상태로, 연료 전지 스택(S)의 성능을 평가하고 활성화하는 공정에 적용된다.

이러한 셀 전압 측정장치(100)는 연료 전지 스택(S)을 평가하고 활성화하는 과정에 단위 셀들(C)에서 출력되는 전압을 자동으로 측정할 수 있는 지그장치로서 구비된다.

여기서, 상기 연료 전지 스택(S)의 각 단위 셀(C)에는 세퍼레이터(도면에 도시하지 않음)의 가장자리에 돌출되며, 단위 셀들(C)에서 생성된 전기류가 통전되는 단자 돌기(P)를 형성하고 있다.

이를 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치(100)는 기본적으로, 엑츄에이터 본체(10)와, 작동 바아(60)와, 접점판들(70)과, 컨넥터(80)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서, 엑츄에이터 본체(10)는 하기의 구성 요소들을 지지하기 위한 것으로서, 연료 전지 스택(S)의 성능을 평가하고 활성화하는 공정 라인의 지그 베이스(1) 상에 고정되게 설치된다.

본 실시예에서, 상기 작동 바아(60)는 일정 길이를 지닌 원형 봉으로서 구비되며, 연료 전지 스택(S)의 셀 적층 방향을 따라 배치되고, 엑츄에이터 본체(10)에 정역 회전 가능하게 구성되며, 그 단위 셀들(C)의 적층 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성된다.

이와 같이 상기 작동 바아(60)를 단위 셀들(C)의 적층 방향으로 왕복 이동시킴과 아울러 정역 방향으로 회전시키기 위해, 본 실시예에서는 이동부재(20)와, 제1 구동부(30)와, 제2 구동부(40)를 포함하고 있다.

상기 이동부재(20)는 블록 형태로서 작동 바아(60)와 연결되게 설치되며, 엑츄에이터 본체(10)에 단위 셀들(C)의 적층 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 구성된다.

상기 제1 구동부(30)는 엑츄에이터 본체(10)에 대하여 이동부재(20)를 작동 바아(60)의 길이 방향으로 왕복 이동시키기 위한 것으로서, 그 엑츄에이터 본체(10)에 구성되며, 바람직하게는 공압에 의해 작동하는 통상적인 작동 실린더로서 구비된다.

그리고, 상기 제2 구동부(40)는 이동부재(20)에 대하여 작동 바아(60)를 정역 방향으로 회전시키기 위한 것으로서, 그 이동부재(20)에 구성되며, 바람직하게는 통상적인 구동 모터로서 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 접점판들(70)은 연료 전지 스택(S)의 각 단위 셀(C)에 대응하여 작동 바아(60)에 길이 방향을 따라 고정되게 설치되고, 각 단위 셀(C)과 전기적으로 접점 가능하게 구비된다.

여기서, 상기 각 접점판(70)은 단위 셀들(C)의 간격에 상응하는 간격으로서 작동 바아(60)에 이격되게 설치되며, 한 쪽 가장자리가 라운드 진 삼각 형태로서 이루어진다.

이 경우, 상기 접점판들(70)은 작동 바아(60)의 회전으로서 각 단위 셀들(C)의 단자 돌기(P) 사이에 위치하며, 그 작동 바아(60)의 이동으로서 각 단자 돌기(P)와 접점 가능하게 구비된다.

본 실시예에서, 상기 컨넥터(80)는 단위 셀들(C)의 전압을 모니터링 하기 위한 모니터링 장치(도면에 도시되지 않음)에 접속 가능한 구조로서 이루어진다.

이러한 컨넥터(80)는 접점판들(70)이 단위 셀들(C)의 단자 돌기(P)에 접촉된 상태에서, 그 단자 돌기(P)로부터 접점판들(70)로 출력되는 단위 셀들(C)의 전압을 모니터링 장치에 제공하기 위한 것으로 각 접점판(70)과 전기적으로 연결된다.

여기서, 상기 컨넥터(80)는 다수의 전기 라인(81)을 통해 각 접점판(70)과 전기적으로 연결된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치(100)의 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

우선, 연료 전지 스택(S)의 성능을 평가하고 활성화하는 공정에서, 연료 전지 스택(S)은 별도의 기계 장치에 의해 기설정된 위치 즉, 셀 전압 측정장치(100) 측으로 이동하게 되고, 그 위치에서 고정 지그(도면에 도시되지 않음)를 통해 고정된 상태를 유지한다.

이 때, 도 4a에서와 같이 상기 셀 전압 측정장치(100)의 접점판들(70)은 단위 셀들(C)의 단자 돌기(P) 사이에서 제2 구동부(40)에 의한 작동 바아(60)의 역회전으로서 직립된 상태를 유지하고 있다.

이와 같은 상태에서, 본 실시예에서는 도 4b 및 도 4c에서와 같이 제2 구동부(40)의 작동으로서 작동 바아(60)를 도면에 표시된 화살표 방향으로 정회전시킨다.

그러면, 상기 접점판들(70)은 작동 바아(60)의 정회전으로서 각 단위 셀들(C)의 단자 돌기(P) 사이에 위치하게 된다.

다음, 본 실시예에서는 도 4d 및 도 4e에서와 같이 제1 구동부(30)의 작동으로서 이동부재(20)를 전진시킨다.

이에, 상기 작동 바아(60)는 이동부재(20)에 의해서 도면에 표시된 화살표 방향으로 전진 이동하게 되고, 접점판들(70)은 단위 셀들(C)의 단자 돌기(P)와 전기적으로 접점된다.

따라서, 본 실시예에서는 상기와 같이 접점판들(70)이 단위 셀들(C)의 단자 돌기(P)에 접점된 상태를 유지하므로, 연료 전지 스택(S)의 각 단위 셀(C)에서 생성된 전류는 단자 돌기(P)를 통해 접점판들(70)로 통전되고, 전기 라인(81)을 통하여 컨넥터(80)로 출력된다.

이로써, 본 실시예에서는 연료 전지 스택(S)의 단위 셀들(C)에서 생성된 전류가 컨넥터(80)를 통해 모니터링 장치(도면에 도시되지 않음)로 제공됨에 따라, 모니터링 장치를 통하여 단위 셀들(C)의 전압을 측정할 수 있게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 단위 셀들(C)의 셀 전압 측정이 완료된 상태에서, 본 실시예에 의한 셀 전압 측정장치(100)는 상기의 과정과 역순으로서 리턴되며 다른 연료 전지 스택(S)의 셀 전압을 측정하게 되는 바, 이러한 셀 전압 측정장치(100)의 리턴 동작은 상술한 바와 같은 과정의 역순으로서 이루어지므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치(100)에 의하면, 수작업으로 연료 전지 스택(S)의 셀 전압을 측정하는 종래 기술과 달리, 일련의 자동화 공정으로서 연료 전지 스택(S)의 셀 전압을 간단하게 측정할 수 있으므로, 연료 전지 스택(S)의 성능을 평가하고 활성화하는데 따른 작업 공정 및 작업 시간을 대폭적으로 줄일 수 있으며, 연료 전지의 대량 양 산 체제에 부응할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 평면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치의 사용 상태도이다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 셀 전압 측정장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

Claims

연료 전지 스택의 단위 셀들로부터 출력되는 전기적 출력량을 측정하기 위한 연료 전지용 셀 전압 측정장치에 관한 것으로서,

지그 베이스 상에 고정되게 설치되는 엑츄에이터 본체;

상기 단위 셀들의 적층 방향을 따라 배치되며, 상기 엑츄에이터 본체에 회전 가능하게 구성되고, 상기 단위 셀들의 적층 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성되는 작동 바아;

상기 각 단위 셀에 대응하여 상기 작동 바아에 길이 방향을 따라 고정되게 설치되고, 상기 각 단위 셀과 전기적으로 접점 가능하게 구비되는 다수의 접점판들; 및

상기 각 접점판과 전기적으로 연결되는 컨넥터

를 포함하여 이루어지는 연료 전지용 셀 전압 측정장치.
제1 항에 있어서,

상기 작동 바아와 연결되게 설치되며, 상기 엑츄에이터 본체에 상기 단위 셀들의 적층 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 구성되는 이동부재

를 포함하는 연료 전지용 셀 전압 측정장치.
제2 항에 있어서,

상기 엑츄에이터 본체에 구성되어 상기 이동부재를 왕복 이동시키기 위한 제1 구동부와,

상기 이동부재에 구성되어 상기 작동 바아를 정역 회전시키기 위한 제2 구동부

를 포함하는 연료 전지용 셀 전압 측정장치.
제3 항에 있어서,

상기 제1 구동부가 작동 실린더로서 구비되며, 제2 구동부가 구동 모터로서 구비되는 연료 전지용 셀 전압 측정장치.
제1 항에 있어서,

상기 각 접점판은,

상기 단위 셀들의 간격에 상응하는 간격으로서 상기 작동 바아에 이격되게 설치되며,

한 쪽 가장자리가 라운드진 삼각 형태로서 이루어지는 연료 전지용 셀 전압 측정장치.
제1 항에 있어서,

상기 접점판들은,

상기 작동 바아의 회전으로서 상기 각 단위 셀들의 단자 돌기 사이에 위치하 며,

상기 작동 바아의 이동으로서 상기 각 단자 돌기와 접점 가능하게 구비되는 연료 전지용 셀 전압 측정장치.
제1 항에 있어서,

상기 컨넥터는 다수의 전기라인을 통해 상기 각 접점판과 전기적으로 연결되는 연료 전지용 셀 전압 측정장치.