KR20130068108A - Cooling water circulation apparatus for electricvehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cooling water circulation apparatus is provided to stably consume electricity of a fuel cell and to increase temperature of the cooling water, thereby facilitating cold starting. CONSTITUTION: A cooling water circulation apparatus comprises a first connection pipe which connects a cooling water inlet and a radiator; a second connection pipe which connects a cooling water outlet and the radiator; a cooling water pump which is mounted to the first connection pipe; a cooling water heater which is mounted to the first connection pipe; a third connection pipe which is connected to the inlet of the cooling water heater; a fourth connection pipe which is connected to the outlet of the cooling water heater; a first control valve which controls the flow of cooling water in the third connection pipe; a second control valve which controls flow of cooling water in the second connection pipe.

Description

전기 자동차의 냉각수 순환 장치{COOLING WATER CIRCULATION APPARATUS FOR ELECTRICVEHICLE}COOLING WATER CIRCULATION APPARATUS FOR ELECTRICVEHICLE}

본 발명은 전기 자동차의 냉각수 순환 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 연료 전지 내로 공급하는 냉각수의 저온으로 인한 시동 실패를 방지하는 전기 자동차의 냉각수 순환 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling water circulation device for an electric vehicle, and more particularly, to a cooling water circulation device for an electric vehicle that prevents starting failure due to low temperature of cooling water supplied into a fuel cell.

일반적으로 연료 전지 차량은 수소와 산소의 각각의 촉매에 의한 화학반응에서 이온화가 이루어져서 음극은 수소이온과 전자가 발생하는 산화 반응을 하고 양극은 산소이온이 수소이온과 반응하여 물이 생성되는 환원반응을 한다.In general, a fuel cell vehicle is ionized in a chemical reaction by a catalyst of hydrogen and oxygen, and the cathode reacts with an oxidation reaction in which hydrogen ions and electrons are generated. Do it.

이때 이온화된 수소이온을 산소쪽으로 이동시켜주는 절연체가 젖어 있는 상태가 아니고 마른 상태이면 수소이온의 원활한 흐름이 이루어지지 않아서 산소쪽으로 생성되는 물 이외에 보다 많은 수분을 필요로 하여 가습을 위한 이온이 존재하지 않는 물이 필요하다.At this time, if the insulator that moves the ionized hydrogen ions to the oxygen side is not wet and dry, the hydrogen ions do not flow smoothly. Does not need water.

또한 스택의 내부는 전력생산을 위한 반응을 하지 않는 경우에는 안정한 비활성 기체에 의해서 보호되어야 하므로 가격 및 안정성 측면에서 질소를 이용 스택의 정화를 한다.In addition, since the inside of the stack must be protected by a stable inert gas when it is not reacting for power generation, the stack is purged with nitrogen in terms of cost and stability.

상기한 바와 같이, 연료 전지 시스템을 구동하기 위해서는 스택에 연료가 되는 수소와 산소 이외에 냉각과 가습을 위한 냉각수, 스택 내부 정화를 위한 질소가 공급되어야 한다.As described above, in order to drive the fuel cell system, coolant for cooling and humidification and nitrogen for purifying the stack are supplied to the stack in addition to hydrogen and oxygen as fuel.

그리고, 상기 연료 전지 내로 공급되는 냉각수는 수소 및 산소의 이온 환원 반응을 원활하기 위해 일정온도 이상으로 유지되고 있다.In addition, the cooling water supplied into the fuel cell is maintained above a predetermined temperature in order to smooth the ion reduction reaction of hydrogen and oxygen.

연료 전지 내부로 냉각수를 공급하는 냉각수 순환 장치는 도 1에서 도시한 바와 같이 연료 전지(1)에서 배출된 냉각수 중 일부를 라디에이터(2)를 거치도록 펌프(3)로 순환시키고, 센서(4)로 냉각수 온도를 측정한 후 히터(5)로 가열하여 수소 및 산소의 이온 환원 반응을 원활하기 위해 냉각수의 온도를 일정온도 이상으로 유지한다.As shown in FIG. 1, a coolant circulator for supplying coolant into the fuel cell circulates some of the coolant discharged from the fuel cell 1 to the pump 3 to pass through the radiator 2, and the sensor 4. After the cooling water temperature is measured, the temperature of the cooling water is maintained at a predetermined temperature or more in order to smooth the ion reduction reaction of hydrogen and oxygen by heating with the heater 5.

그러나, 상기 냉각수 순환 장치는 냉시동 시 연료 전지(1)의 자체 발열을 위해서는 히터(5)를 통해 많은 양의 연료 전지 전기를 소모해야 하고, 상기 히터(5)가 전기를 소모하면 열이 발생하게 되는데, 이 히터(5)의 손상을 막기 위해 펌프(3)를 작동시켜야 한다.However, the cooling water circulation device must consume a large amount of fuel cell electricity through the heater 5 for self-heating of the fuel cell 1 during cold start, and heat is generated when the heater 5 consumes electricity. The pump (3) should be operated to prevent damage to the heater (5).

이 때, 연료 전지(1)에서 소모되는 전기량에 비례하여 연료 전지(1) 내부에 물이 생기게 되는데, 히터(5)에 의해 상승되는 냉각수의 온도가 실제 얼마 되지 않기 때문에 펌프에 의해 연료 전지로 들어오는 냉각수에 의해서 연료 전지(1) 내부에 생긴 물이 얼어버리게 되는 현상이 자주 발생하여 시동이 잘 걸리지 않게 되는 문제점이 있었던 것이다.At this time, water is generated inside the fuel cell 1 in proportion to the amount of electricity consumed by the fuel cell 1, and since the temperature of the cooling water raised by the heater 5 is not very low, it is pumped to the fuel cell by the pump. The phenomenon that the water generated inside the fuel cell 1 is frozen by the incoming cooling water frequently occurs, and there is a problem that the starting is hardly started.

JPJP 2000-1499702000-149970 AA

본 발명의 목적은 연료 전지의 전기를 안정적으로 소모하면서 냉각수의 온도를 상승시켜 냉시동이 원활한 전기 자동차의 냉각수 순환 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a coolant circulation device of an electric vehicle in which cold start is smooth by raising the temperature of the coolant while stably consuming electricity of the fuel cell.

이러한 본 발명의 과제는 연료 전지의 냉각수 유입구와 라디에이터를 연결하는 제 1 연결 관부;This object of the present invention is a first connection pipe connecting the radiator and the coolant inlet of the fuel cell;

상기 연료 전지의 냉각수 배출구와 라디에이터를 연결하는 제 2 연결 관부;A second connection tube connecting a radiator and a coolant outlet of the fuel cell;

상기 제 1 연결 관부에 장착되는 냉각수 펌프;A cooling water pump mounted to the first connection pipe;

상기 제 1 연결 관부에 장착되는 냉각수 히터;A coolant heater mounted on the first connection pipe;

상기 제 1 연결 관부와 상기 제 2 연결 관부를 연결하며, 상기 제 1 연결 관부에서 상기 냉각수 히터의 입구 측에 연결되는 제 3 연결 관부;A third connecting pipe part connecting the first connecting pipe part to the second connecting pipe part and connected to an inlet side of the cooling water heater in the first connecting pipe part;

상기 제 1 연결 관부와 상기 제 2 연결 관부를 연결하며, 상기 제 1 연결 관부에서 상기 냉각수 히터의 출구 측에 연결되는 제 4 연결 관부;A fourth connecting pipe part connecting the first connecting pipe part to the second connecting pipe part and connected to an outlet side of the coolant heater in the first connecting pipe part;

상기 제 3 연결 관부 내의 냉각수 흐름을 제어하는 제 1 제어 밸브;A first control valve controlling a coolant flow in the third connecting pipe part;

상기 제 4 연결 관부 내의 냉각수 흐름을 제어하는 제 2 제어 밸브를 포함한 전기 자동차의 냉각수 순환 장치를 제공함으로써 해결된다.It is solved by providing a cooling water circulation device of an electric vehicle including a second control valve for controlling the cooling water flow in the fourth connecting pipe part.

상기 냉각수 히터와, 상기 냉각수 펌프는 상기 제 1 연결 관부에서 상기 제 3 연결 관부의 연결 부분과, 상기 제 4 연결 관부의 연결 부분 사이에 배치되고, 상기 냉각수 펌프는 상기 냉각수 히터의 입구 측에 장착된다. The coolant heater and the coolant pump are disposed between the connecting portion of the third connecting tube portion and the connecting portion of the fourth connecting tube portion in the first connecting pipe portion, and the cooling water pump is mounted at an inlet side of the cooling water heater. do.

본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 상기 냉각수 히터와 상기 제 1 연결 관부에서 상기 제 3 연결 관부의 연결 부분 사이에는 온도 센서; 및 The cooling water circulation apparatus of the electric vehicle according to the present invention includes a temperature sensor between the cooling water heater and a connection portion of the third connection pipe portion in the first connection pipe portion; And

상기 온도 센서, 상기 냉각수 히터, 상기 제 1 제어 밸브, 상기 제 2 제어 밸브에 연결되어 상기 냉각수 히터의 작동 및 상기 냉각수의 흐름을 순환 방향을 제어하는 제어부를 더 포함한다. And a controller connected to the temperature sensor, the coolant heater, the first control valve, and the second control valve to control an operation of the coolant heater and a flow direction of the coolant.

상기 제어부는 냉시동 시 냉시동 직후 냉각수 온도가 낮은 경우 상기 제 2 제어 밸브를 조작하여 상기 냉각수를 연료 전지 측으로 유입시키는 유로를 차단하고, 상기 제 4 연결 관부의 유로를 열어 상기 냉각수 히터를 통과한 냉각수를 상기 제 2 연결 관부 내로 유입시켜 순환시키고, 상기 냉각수가 기설정된 온도 이상으로 가열되면 상기 제 2 제어 밸브를 조작하여 상기 냉각수를 연료 전지 측으로 유입시키는 유로를 열고, 상기 제 4 연결 관부의 유로를 차단하여 상기 냉각수 히터를 통과한 냉각수를 상기 연료 전지 내로 유입시켜 순환시킨다. When the coolant temperature is low immediately after cold start during the cold start, the controller operates the second control valve to block a flow path for introducing the coolant into the fuel cell, and opens the flow path of the fourth connection pipe to pass through the coolant heater. Cooling water is introduced into the second connecting pipe part to circulate. When the cooling water is heated to a predetermined temperature or more, the second control valve is operated to open a flow path for introducing the cooling water to the fuel cell side, and the flow path of the fourth connecting pipe part. Blocking the coolant passing through the coolant heater flows into the fuel cell to circulate.

상기 제 2 제어 밸브는 상기 제 4 연결 관부와 상기 제 1 연결 관부의 연결부분에 장착되는 3방향(3-Way) 밸브인 것이다.The second control valve is a 3-way valve mounted to the connection portion of the fourth connection pipe and the first connection pipe.

본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 저온의 냉각수가 연료 전지 내로 유입되어 시동이 실패하는 문제를 해결하고, 원활한 냉시동이 이루어 질수 있게 하는 효과가 있다.Cooling water circulation system of the electric vehicle according to the present invention has the effect of solving the problem that the low-temperature cooling water flows into the fuel cell, the start fails, and the smooth cold start can be made.

본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 연료 전지의 전기를 안정적으로 소모하면서 냉각수의 온도를 상승시켜 연료 전지의 효율을 향상시키는 효과가 있다.The cooling water circulation device of the electric vehicle according to the present invention has an effect of increasing the temperature of the cooling water while stably consuming electricity of the fuel cell to improve the efficiency of the fuel cell.

도 1은 종래의 전기 자동차의 냉각수 순환 장치를 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치를 도시한 개략도
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치의 냉각수 순환을 예시한 개략도1 is a schematic diagram showing a cooling water circulation device of a conventional electric vehicle
2 is a schematic view showing a coolant circulation device of an electric vehicle according to the present invention;
3 to 4 are schematic diagrams illustrating the coolant circulation of the coolant circulation device of the electric vehicle according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 연료 전지(1)의 냉각수 유입구와 라디에이터(2)를 연결하는 제 1 연결 관부(10); 및 상기 연료 전지(1)의 냉각수 배출구와 라디에이터(2)를 연결하는 제 2 연결 관부(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a cooling water circulation device of an electric vehicle according to the present invention includes a first connection pipe part 10 connecting a cooling water inlet of a fuel cell 1 and a radiator 2; And a second connection pipe portion 20 connecting the cooling water discharge port of the fuel cell 1 and the radiator 2.

즉, 상기 연료 전지(1) 내에서 배출된 냉각수는 제 1 연결 관부(10)와 상기 제 2 연결 관부(20)를 통해 연료 전지(1) 내로 공급되는 순환 구조를 가진다.
That is, the coolant discharged from the fuel cell 1 has a circulation structure in which the coolant discharged from the fuel cell 1 is supplied into the fuel cell 1 through the first connection pipe part 10 and the second connection pipe part 20.

상기 제 1 연결 관부(10)에는 상기 연료 전지(1)에서 배출된 후 다시 냉각된 냉각수를 재가열하는 냉각수 히터(40)가 장착된다. 상기 냉각수 히터(40)는 상기 연료 전지(1)에서 발생된 전기를 이용해서 작동되는 것을 일 예로 한다.The first connection pipe part 10 is equipped with a coolant heater 40 for reheating the coolant discharged from the fuel cell 1 and then cooled again. For example, the coolant heater 40 is operated by using electricity generated from the fuel cell 1.

상기 냉각수 히터(40)는 상기 제 1 연결 관부(10)에서 상기 연료 전지(1)의 냉각수 유입구와 근접하게 배치되어 가열된 냉각수가 열 손실 없이 바로 연료 전지(1) 내로 유입될 수 있게 배치되는 것이 바람직하다.
The coolant heater 40 is disposed in the first connection pipe portion 10 to be close to the coolant inlet of the fuel cell 1 so that the heated coolant can be directly introduced into the fuel cell 1 without losing heat. It is preferable.

상기 제 1 연결 관부(10)에는 상기 연료 전지(1)에서 배출된 냉각수를 순환시키도록 작동되는 냉각수 펌프(30)가 장착된다. 상기 냉각수 펌프(30)는 상기 연료 전지(1)에서 발생된 전기를 이용해서 작동되는 것을 일 예로 한다.
The first connection pipe part 10 is equipped with a coolant pump 30 which is operated to circulate the coolant discharged from the fuel cell 1. For example, the cooling water pump 30 is operated by using electricity generated from the fuel cell 1.

한편, 상기 제 1 연결 관부(10)와 상기 제 2 연결 관부(20)는 제 3 연결 관부(50)로 연결된다.On the other hand, the first connecting pipe portion 10 and the second connecting pipe portion 20 is connected to the third connecting pipe portion (50).

상기 제 3 연결 관부(50)는 상기 냉각수 펌프(30)의 입구 측에서 일단이 상기 제 1 연결 관부(10)와 연결되고, 타단이 제 2 연결 관부(20)에 연결된다.One end of the third connection pipe part 50 is connected to the first connection pipe part 10 at the inlet side of the cooling water pump 30, and the other end is connected to the second connection pipe part 20.

상기 제 3 연결 관부(50)는 상기 연료 전지(1)에서 배출된 냉각수 중 일부를 상기 라디에이터(2)를 거치지 않고 순환되게 한다.The third connecting pipe part 50 allows a part of the cooling water discharged from the fuel cell 1 to circulate without passing through the radiator 2.

상기 제 3 연결 관부(50) 내의 냉각수 흐름은 제 1 제어 밸브(70)에 의해 제어된다.The coolant flow in the third connecting conduit 50 is controlled by the first control valve 70.

상기 제 1 제어 밸브(70)는 상기 제 3 연결 관부(50)와 상기 제 1 연결 관부(10)의 연결부분에 장착되는 3방향(3-Way) 밸브인 것을 일 예로 하며, 상기 제 2 연결 관부(20)에서 상기 제 3 연결 관부(50)의 연결 부분과 상기 라이에이터 사이 및 상기 제 3 연결 관부(50)에 각각 장착되는 단방향 밸브일 수도 있다.
The first control valve 70 is an example of a three-way (3-way) valve mounted to the connecting portion of the third connecting pipe portion 50 and the first connecting pipe portion 10 as an example, the second connection The pipe 20 may be a unidirectional valve mounted between the connecting portion of the third connecting pipe 50 and the writer and the third connecting pipe 50, respectively.

또한, 상기 제 1 연결 관부(10)와 상기 제 2 연결 관부(20)는 제 4 연결 관부(60)로 연결된다.In addition, the first connecting pipe part 10 and the second connecting pipe part 20 are connected to the fourth connecting pipe part 60.

상기 제 4 연결 관부(60)는 상기 냉각수 히터(40)의 출구 측에서 일단이 상기 제 1 연결 관부(10)와 연결되고, 타단이 제 2 연결 관부(20)에 연결된다.One end of the fourth connection pipe part 60 is connected to the first connection pipe part 10 at the outlet side of the coolant heater 40, and the other end is connected to the second connection pipe part 20.

상기 제 4 연결 관부(60)는 상기 냉각수 히터(40)를 통해 가열된 냉각수를 연료 전지(1) 내로 유입시키지 않고 상기 제 2 연결 관부(20) 내로 다시 이송시키는 것이다.The fourth connection pipe part 60 transfers the cooling water heated through the cooling water heater 40 back into the second connection pipe part 20 without flowing into the fuel cell 1.

상기 제 4 연결 관부(60) 내의 냉각수 흐름은 제 2 제어 밸브(80)에 의해 제어된다.The coolant flow in the fourth connecting pipe part 60 is controlled by the second control valve 80.

상기 제 2 제어 밸브(80)는 상기 제 4 연결 관부(60)와 상기 제 1 연결 관부(10)의 연결부분에 장착되는 3방향(3-Way) 밸브인 것을 일 예로 하며, 상기 제 2 연결 관부(20)에서 상기 제 4 연결 관부(60)의 연결 부분과 상기 연료 전지(1) 사이 및 상기 제 4 연결 관부(60)에 각각 장착되는 단방향 밸브일 수도 있다.
The second control valve 80 is an example of a three-way (3-way) valve mounted to the connecting portion of the fourth connecting pipe 60 and the first connecting pipe 10, for example, the second connection The pipe 20 may be a unidirectional valve mounted between the connecting portion of the fourth connecting pipe 60 and the fuel cell 1 and the fourth connecting pipe 60, respectively.

상기 냉각수 히터(40)와, 상기 냉각수 펌프(50)는 상기 제 1 연결 관부에서 상기 제 3 연결 관부(50)의 연결 부분과, 상기 제 4 연결 관부(60)의 연결 부분 사이에 배치되고, 상기 냉각수 펌프(50)는 상기 냉각수 히터(40)의 입구 측에 장착되는 것이 바람직하다. The coolant heater 40 and the coolant pump 50 are disposed between the connecting portion of the third connecting pipe portion 50 and the connecting portion of the fourth connecting pipe portion 60 in the first connecting pipe portion. The coolant pump 50 is preferably mounted at the inlet side of the coolant heater 40.

이는 냉각수 펌프(50)의 작동으로 냉각수의 순환을 원활하게 함은 물론 상기 냉각수 히터(40)로 가열된 냉각수를 선택적으로 상기 제 4 연결 관부(60)를 통해 상기 제 2 연결 관(20)부로 원활하게 이송하기 위함이다.
This not only facilitates circulation of the coolant by the operation of the coolant pump 50, but also selectively cools the coolant heated by the coolant heater 40 to the second connection pipe 20 through the fourth connection pipe 60. This is for smooth transfer.

본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 상기 냉각수 히터(40)와 상기 제 1 연결 관부(10)에서 상기 제 3 연결 관부(50)의 연결 부분 사이에는 온도 센서(90); 및 Cooling water circulation device of the electric vehicle according to the present invention comprises a temperature sensor 90 between the cooling water heater 40 and the connecting portion of the third connecting pipe portion 50 in the first connecting pipe portion 10; And

상기 온도 센서(90), 상기 냉각수 히터(40), 상기 제 1 제어 밸브(70), 상기 제 2 제어 밸브(80)에 연결되어 상기 냉각수 히터(40)의 작동 및 상기 냉각수의 흐름을 순환 방향을 제어하는 제어부(100)를 더 포함하는 것이 바람직하다. The temperature sensor 90, the coolant heater 40, the first control valve 70, and the second control valve 80 are connected to circulate the operation of the coolant heater 40 and the flow of the coolant. It is preferable to further include a control unit 100 for controlling the.

상기 제어부(100)는 상기 연료 전지(1)에 연결되어 전원을 공급받아 상기 냉각수 히터(40), 상기 냉각수 펌프(30)의 작동을 제어한다.The controller 100 is connected to the fuel cell 1 to receive power to control the operation of the coolant heater 40 and the coolant pump 30.

그리고, 상기 제어부(100)는 상기 온도 센서(90)에서 감지된 냉각수의 온도에 따라 상기 제 1 제어 밸브(70), 상기 제 2 제어 밸브(80)를 조작하여 상기 냉각수의 순환 방향을 제어한다.In addition, the controller 100 controls the circulation direction of the coolant by operating the first control valve 70 and the second control valve 80 according to the temperature of the coolant detected by the temperature sensor 90. .

즉, 도 3을 참고하면, 상기 제어부(100)는 냉시동 시 냉시동 직후 냉각수 온도가 낮은 경우 상기 제 2 제어 밸브(80)를 조작하여 상기 냉각수를 연료 전지(1) 측으로 유입시키는 유로를 차단하고, 상기 제 4 연결 관부(60)의 유로를 열어 상기 냉각수 히터(40)를 통과한 냉각수를 상기 제 2 연결 관부(20) 내로 유입시켜 순환시킨다.That is, referring to FIG. 3, when the coolant temperature is low immediately after the cold start during cold start, the controller 100 operates the second control valve 80 to block a flow path for introducing the coolant to the fuel cell 1. In addition, the flow path of the fourth connection pipe part 60 is opened, and the coolant passing through the cooling water heater 40 flows into the second connection pipe part 20 to circulate.

상기 냉각수는 상기한 바와 같이 상기 연료 전지(1) 내로 유입되지 않고, 상기 제 2 연결 관부(20)로 재 유입되어 다시 상기 냉각수 히터(40)로 가열되는 것이다.As described above, the coolant is not introduced into the fuel cell 1 but is re-introduced into the second connection pipe 20 and heated by the coolant heater 40 again.

이 때, 상기 제어부(100)는 냉각수 중 일부가 상기 제 3 연결 관부(50)를 통해 제 1 연결 관부(10)로 이송되고, 냉각수 중 다른 일부가 상기 라디에이터(2)를 통과하여 제 1 연결 관부(10)로 이송되게 상기 제 1 제어 밸브(70)를 조작한다.
At this time, the control unit 100 is a portion of the coolant is transferred to the first connecting pipe portion 10 through the third connecting pipe portion 50, the other portion of the cooling water passes through the radiator 2 to the first connection The first control valve 70 is operated to be transferred to the pipe section 10.

도 4를 참고하면, 상기 제어부(100)는 상기 냉각수가 기설정된 온도 이상으로 가열되면 상기 제 2 제어 밸브(80)를 조작하여 상기 냉각수를 연료 전지(1) 측으로 유입시키는 유로를 열고, 상기 제 4 연결 관부(60)의 유로를 차단하여 상기 냉각수 히터(40)를 통과한 냉각수를 상기 연료 전지(1) 내로 유입시켜 정상 순환시킨다.Referring to FIG. 4, when the cooling water is heated to a predetermined temperature or more, the controller 100 opens a flow path for introducing the cooling water to the fuel cell 1 by operating the second control valve 80. 4, the flow path of the connection pipe part 60 is blocked, and the coolant passing through the coolant heater 40 is introduced into the fuel cell 1 to be circulated normally.

이 때, 상기 제어부(100)는 냉각수 중 일부가 상기 제 3 연결 관부(50)를 통해 제 1 연결 관부(10)로 이송되고, 냉각수 중 다른 일부가 상기 라디에이터(2)를 통과하여 제 1 연결 관부(10)로 이송되게 상기 제 1 제어 밸브(70)를 조작하거나, 냉각수가 상기 라디에이터(2)를 통과하지 않고, 제 3 연결 관부(50)를 통해서만 상기 제 1 연결 관부(10)로 이송되도록 상기 제 1 제어 밸브(70)를 조작한다.At this time, the control unit 100 is a portion of the coolant is transferred to the first connecting pipe portion 10 through the third connecting pipe portion 50, the other portion of the cooling water passes through the radiator 2 to the first connection The first control valve 70 is operated to be transferred to the pipe part 10, or cooling water is transferred to the first connection pipe part 10 only through the third connection pipe part 50 without passing through the radiator 2. The first control valve 70 is operated so as to operate.

본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 냉각수 히터(40)로 충분히 가열되지 못한 저온의 냉각수가 연료 전지(1) 내로 유입됨으로써, 연료 전지(1)가 냉각되어 냉시동이 실패하는 문제점을 해결한다.The cooling water circulator of the electric vehicle according to the present invention solves a problem that low temperature coolant that is not sufficiently heated by the coolant heater 40 flows into the fuel cell 1, thereby cooling the fuel cell 1 and failing to start cold. do.

본 발명에 따른 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 원활한 냉시동이 이루어 질수 있게 하며, 전기 자동차의 냉각수 순환 장치는 연료 전지(1)의 전기를 안정적으로 소모하면서 냉각수의 온도를 상승시켜 연료 전지(1)의 효율을 향상시킨다.
The coolant circulation device of the electric vehicle according to the present invention enables smooth cold start, and the coolant circulation device of the electric vehicle increases the temperature of the coolant while stably consuming electricity of the fuel cell (1). To improve the efficiency.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

1 : 연료 전지 2 : 라디에이터
10 : 제 1 연결 관부 20 : 제 2 연결 관부
30 : 냉각수 펌프 40 : 냉각수 히터
50 : 제 3 연결 관부 60 : 제 4 연결 관부
70 : 제 1 제어 밸브 80 : 제 2 제어 밸브
90 : 온도 센서 100 : 제어부1: fuel cell 2: radiator
10: first connection pipe portion 20: second connection pipe portion
30: coolant pump 40: coolant heater
50: third connection pipe portion 60: fourth connection pipe portion
70: first control valve 80: second control valve
90: temperature sensor 100: control unit

Claims (5)

연료 전지의 냉각수 유입구와 라디에이터를 연결하는 제 1 연결 관부;
상기 연료 전지의 냉각수 배출구와 라디에이터를 연결하는 제 2 연결 관부;
상기 제 1 연결 관부에 장착되는 냉각수 펌프;
상기 제 1 연결 관부에 장착되는 냉각수 히터;
상기 제 1 연결 관부와 상기 제 2 연결 관부를 연결하며, 상기 제 1 연결 관부에서 상기 냉각수 히터의 입구 측에 연결되는 제 3 연결 관부;
상기 제 1 연결 관부와 상기 제 2 연결 관부를 연결하며, 상기 제 1 연결 관부에서 상기 냉각수 히터의 출구 측에 연결되는 제 4 연결 관부;
상기 제 3 연결 관부 내의 냉각수 흐름을 제어하는 제 1 제어 밸브;
상기 제 4 연결 관부 내의 냉각수 흐름을 제어하는 제 2 제어 밸브를 포함한 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환 장치.A first connection pipe part connecting the radiator to the coolant inlet of the fuel cell;
A second connection tube connecting a radiator and a coolant outlet of the fuel cell;
A cooling water pump mounted to the first connection pipe;
A coolant heater mounted on the first connection pipe;
A third connecting pipe part connecting the first connecting pipe part to the second connecting pipe part and connected to an inlet side of the cooling water heater in the first connecting pipe part;
A fourth connecting pipe part connecting the first connecting pipe part to the second connecting pipe part and connected to an outlet side of the coolant heater in the first connecting pipe part;
A first control valve controlling a coolant flow in the third connecting pipe part;
And a second control valve for controlling the coolant flow in the fourth connection pipe part. 청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 히터와, 상기 냉각수 펌프는 상기 제 1 연결 관부에서 상기 제 3 연결 관부의 연결 부분과, 상기 제 4 연결 관부의 연결 부분 사이에 배치되고, 상기 냉각수 펌프는 상기 냉각수 히터의 입구 측에 장착되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환 장치.The method according to claim 1,
The coolant heater and the coolant pump are disposed between the connecting portion of the third connecting tube portion and the connecting portion of the fourth connecting tube portion in the first connecting pipe portion, and the cooling water pump is mounted at an inlet side of the cooling water heater. Cooling water circulation device of an electric vehicle, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 히터와 상기 제 1 연결 관부에서 상기 제 3 연결 관부의 연결 부분 사이에는 온도 센서; 및
상기 온도 센서, 상기 냉각수 히터, 상기 제 1 제어 밸브, 상기 제 2 제어 밸브에 연결되어 상기 냉각수 히터의 작동 및 상기 냉각수의 흐름을 순환 방향을 제어하는 제어부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환 장치.The method according to claim 1,
A temperature sensor between the cooling water heater and the connecting portion of the third connecting tube in the first connecting tube; And
And a control unit connected to the temperature sensor, the coolant heater, the first control valve, and the second control valve to control a circulation direction of the operation of the coolant heater and the flow of the coolant. circulator. 청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 냉시동 시 냉시동 직후 냉각수 온도가 낮은 경우 상기 제 2 제어 밸브를 조작하여 상기 냉각수를 연료 전지 측으로 유입시키는 유로를 차단하고, 상기 제 4 연결 관부의 유로를 열어 상기 냉각수 히터를 통과한 냉각수를 상기 제 2 연결 관부 내로 유입시켜 순환시키고,
상기 냉각수가 기설정된 온도 이상으로 가열되면 상기 제 2 제어 밸브를 조작하여 상기 냉각수를 연료 전지 측으로 유입시키는 유로를 열고, 상기 제 4 연결 관부의 유로를 차단하여 상기 냉각수 히터를 통과한 냉각수를 상기 연료 전지 내로 유입시켜 순환시키는 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환 장치.The method according to claim 3,
When the coolant temperature is low immediately after cold start during the cold start, the controller operates the second control valve to block a flow path for introducing the coolant into the fuel cell, and opens the flow path of the fourth connection pipe to pass through the coolant heater. Cooling water is introduced into the second connecting pipe section and circulated,
When the coolant is heated to a predetermined temperature or more, the second control valve is operated to open a flow path through which the coolant flows into the fuel cell, and the coolant passing through the coolant heater is blocked by blocking the flow path of the fourth connection pipe. Cooling water circulation device for an electric vehicle characterized by flowing into the battery to circulate. 청구항 1에 있어서,
상기 제 2 제어 밸브는 상기 제 4 연결 관부와 상기 제 1 연결 관부의 연결부분에 장착되는 3방향(3-Way) 밸브인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 냉각수 순환 장치.The method according to claim 1,
The second control valve is a three-way (3-Way) valve is mounted to the connecting portion of the fourth connecting pipe portion and the first connecting pipe portion, the cooling water circulation apparatus of the electric vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109830779A (en) * 2019-02-25 2019-05-31 吉林大学 A kind of battery thermal management system for realizing that battery cell equilibrium is cooling or heats
CN112740452A (en) * 2018-08-29 2021-04-30 罗伯特·博世有限公司 Method for operating a fuel cell system of a motor vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000149970A (en) 1998-11-05 2000-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generation system for electric vehicle
JP2006294500A (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Toyota Motor Corp Fuel cell system
WO2011132229A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and method for suppressing decrease in power generation efficiency of fuel cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000149970A (en) 1998-11-05 2000-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generation system for electric vehicle
JP2006294500A (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Toyota Motor Corp Fuel cell system
WO2011132229A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and method for suppressing decrease in power generation efficiency of fuel cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112740452A (en) * 2018-08-29 2021-04-30 罗伯特·博世有限公司 Method for operating a fuel cell system of a motor vehicle
CN109830779A (en) * 2019-02-25 2019-05-31 吉林大学 A kind of battery thermal management system for realizing that battery cell equilibrium is cooling or heats

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