KR20140029043A - 연료전지 시스템의 비상 정지 장치 및 방법 - Google Patents

연료전지 시스템의 비상 정지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

연료전지 시스템의 비상 정지 장치 및 방법이 개시된다. 연료전지 시스템의 비상 정지 장치는, 연료전지스택, 상기 연료전지스택에 전력 생산을 위한 산소 및 수소를 공급하는 MBOP와, 상기 연료전지스택에 연결되어 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 EBOP를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치에 있어서, EBOP의 작동 이상 여부를 감지하는 EBOP 작동 이상 감지기와, 연료전지스택과 MBOP 사이에 설치되어, EBOP 작동 이상 감지기의 이상 신호 발생시에, MBOP로부터 공급되는 산소 및 수소가 연료전지스택에 공급되지 않도록 우회 배출하는 제1 바이패스부와, 연료전지스택 후단의 배출 유로에 설치되어 EBOP 작동 이상 감지기의 이상 신호 발생시에 연료전지스택으로부터 배출되는 배출가스를 우회 배출하는 제2 바이패스부와, EBOP 작동 이상 감지기로부터 전송된 감지신호를 전송 받아 이상 작동 신호로 확인되면 제1 바이패스부 및 상기 제2 바이패스부를 작동 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

연료전지 시스템의 비상 정지 장치 및 방법{FUEL CELL EMERGENCY STOP SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 연료전지의 발전 시스템의 고장시에 연료 전지 발전 시스템의 비상 정지가 가능한 연료전지 시스템의 비상 정지 장치에 관한 것이다.
화석 연료가 고갈되어가고 지구 온난화가 현실적인 문제로 대두되면서 지속적이고 친환경적인 에너지 공급원에 대한 필요성이 높아지고 있다. 지금까지 개발되고 있는 대표적인 신재생 에너지원으로는, 무한한 태양 에너지를 이용한 태양광 발전, 바람을 동력으로 이용하는 풍력 발전, 그리고 수소와 산소의 화학 반응으로 전기와 열을 생산하는 연료 전지 등이 있다.
연료전지를 이용한 발전은 환경에 친화적이면서 태양광 발전이나 풍력 발전과 비교해 환경 조건에 구애받지 않고 지속적인 전력 생산이 가능한 장점이 있다.
이러한 연료전지를 이용한 발전 시스템은, 연료전지 스택과, MBOP(mechanical balance of plant)와, EBOP(ELECTRICAL BALANCE OF PLANT)를 포함한다. 여기서, MBOP는 연료전지스택에 전력 생산을 위한 산소 및 수소를 공급하는 장치이다. 그리고 EBOP는 연료전지스택에 연결되어 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 장치다.
한편, 연료전지를 이용한 계속적인 발전 과정에서 설비의 노후화 등으로 인하여 EBOP의 인버터 등의 고장으로 작동 불능 상태가 되면, 연료전지스택과 MBOP 등의 설비 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 연료전지 시스템의 고장 상태에서 전력 생산을 비상 정지하여 관련 설비 손상이 발생되지 않도록 하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 장치는, 연료전지스택과, 연료전지스택에 전력 생산을 위한 산소 및 수소를 공급하는 MBOP와 연료전지스택에 연결되어 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 EBOP를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치에 있어서, EBOP의 작동 이상 여부를 감지하는 EBOP 작동 이상 감지기와, 연료전지스택과 MBOP 사이에 설치되어, EBOP 작동 이상 감지기의 이상 신호 발생시에, MBOP로부터 공급되는 산소 및 수소가 연료전지스택에 공급되지 않도록 우회 배출하는 제1 바이패스부와, 연료전지스택 후단의 배출 유로에 설치되어 EBOP 작동 이상 감지기의 이상 신호 발생시에 연료전지스택으로부터 배출되는 배출가스를 우회 배출하는 제2 바이패스부와, EBOP 작동 이상 감지기로부터 전송된 감지신호를 전송 받아 이상 작동 신호로 확인되면 제1 바이패스부 및 상기 제2 바이패스부를 작동 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
제1 바이패스부는, 연료연지스택과 MBOP 사이의 연결 유로에 일단이 연결되고, 타단은 연료전지스택을 우회하도록 연장되어 산소 및 수소를 우회 배출하는 제1 우회라인과, 제1 우회라인에 설치되어 EBOP 작동 이상 감지기의 작동 신호에 따라 제1 우회라인을 개방하는 제1 개폐밸브를 포함할 수 있다.
제2 바이패스부는, 연료전지스택의 후단에서 배출가스가 이동되는 배출 유로에 일단이 연결되고 타단은 대기중으로 개방되는 제2 우회라인과, 제2 우회라인에 설치되어 EBOP 작동 이상 감지기의 작동 신호에 따라 제2 우회라인을 개방하는 제2 개폐밸브를 포함할 수 있다.
EBOP 작동 이상 감지기의 작동 이상 감지 신호 발생시에, 산소와 수소 및 배출가스가 배출된 후 제1 바이패스부 및 제2 바이패스부를 폐쇄한 상태에서 연결 유로 및 상기 배출 유로에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
불활성 가스 공급부는, 연결 유로 또는 상기 배출 유로에 일단이 연결되는 공급 라인과, 공급 라인을 개폐하는 제3 개폐밸브와, 공급 라인에 불활성 가스를 공급하는 질소 가스 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 방법은, (a) 연료전지 시스템의 EBOP의 고장 여부를 확인하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계의 EBOP가 고장 상태로 확인되면, 연료전지스택에 유입되는 산소 및 수소를 우회 경로로 바이패스하는 단계와, (c) 상기 (a) 단계의 EBOP가 고장 상태로 확인되면 연료전지스택에서 배출되는 배출 가스를 우회 경로로 배출하도록 바이패스하는 단계를 포함한다.
(c) 단계 이후에, (d) 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계의 산소와 수소 및 배출 가스의 배출을 완료한 상태에서 우회 경로를 폐쇄한 상태에서 연료전지 시스템의 유로에 불활성 가스를 충진하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료 전지 시스템의 고장 상태에서 발전을 위한 산소, 수소 또는 배출 가스 등이 연료 전지 스택으로 유입되지 않도록 신속한 비상 정지가 가능하도록 함으로써, 연료 전지 시스템의 설비 손상이 발생되지 않도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 장치(100)는, 연료전지스택(10)과, 연료전지스택(10)에 전력 생산을 위한 산소 및 수소를 공급하는 MBOP(Mechanical Balance Of Plant, 20)와, 연료전지스택(10)에 연결되어 직류 전력을 교류 전원으로 변환하는 EBOP(Electrical Balance Of Plant, 30)와, EBOP(30)의 작동 이상 여부를 감지하는 EBOP 작동 이상 감지기(40)와, 연료전지스택(10)과 MBOP(20) 사이에 설치되어 산소 및 수소가 상기 연료전지스택에 공급되지 않도록 하는 제1 바이패스부(50)와, 연료전지스택(10)의 후단의 배출 유로에 설치되어 연료전지스택(10)으로부터 배출되는 배출가스를 우회 배출하는 제2 바이패스부(60) 및 컨트롤러(70)를 포함한다. 참조번호 27은 연료 공급부이고, 29는 열교환기이다.
연료전지스택(10)은 선박에 설치되어, 선박 구동을 위한 전력 공급원으로 사용된다. 이러한 연료전지스택(10)의 전단에는 MBOP(20)가 설치된다.
MBOP(20)는 연료전지스택(10)의 전단에서 연결 유로(21)를 통래 연료전지스택(10)에 연결되는 것으로서 연료전지스택(10)의 발전을 위한 산소 및 수소를 공급한다.
그리고 연료전지스택(10)에는 EBOP(30)가 설치된다.
EBOP(30)는 연료전지스택(10)에서 발전된 전력을 공급받도록 연결된다. 이러한 EBOP(30)는 연료전지스택(10)으로부터 발전된 직류 형태의 전력을 공급받아, 계통전원과 같은 주파수를 갖는 교류의 발전 전원으로 변환하여 공급한다.
한편, EBOP(30)에는 EBOP(30)의 정상 작동 상태 여부를 확인하는 EBOP 작동 이상 감지기(40)가 설치된다.
EBOP 작동 이상 감지기(40)는, EBOP(30)에 연결되어 EBOP(30)의 작동 신호를 센싱한다. EBOP 작동 이상 감지기(40)로부터 센싱된 EBOP(30)의 작동 센싱 신호는 컨트롤러(70)로 전달한다.
컨트롤러(70)는 EBOP 작동 이상 감지기(40)로부터 센싱 신호를 전송받아 EBOP(30)의 정상 작동 여부를 확인한다. 만약 컨트롤러(70)는 EBOP 작동 이상 감지기(40)로부터 전송된 신호가 정상 신호 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 제1 바이패스부(50) 및 제2 바이패스부(60)가 개방되도록 작동 제어한다. 이와 같이, 컨트롤러(70)를 이용하여 제1 바이패스부(50) 및 제2 바이패스부(60)의 개방 작동 제어를 하는 것은, EBOP(30)의 작동 이상시에 MBOP(20) 및 연료전지스택(10)의 설비 손상 없이 비상 정지 작동이 가능하도록 하기 위한 것이다. 이에 대해서는 이하에서 제1 바이패스부(50) 및 제2 바이패스부(60)를 설명하면서 보다 구체적으로 설명한다.
제1 바이패스부(50)는, 산소 및 수소를 우회 배출하는 제1 우회라인(51) 및 제1 우회라인(51)을 선택적으로 개폐하는 제1 개폐밸브(53)를 포함한다.
제1 우회라인(51)은 일단은 연료전지스택(10)과 MBOP(20)의 사이에서 연결 유로(21)에 연결되고, 타단은 연료전지스택(10)을 우회하도록 연장된다. 따라서, 연결 유로(21)를 따라 연료전지스택(10) 방향으로 이동되는 산소 및 수소는 EBOP(30)의 작동 이상시에 연료전지스택(10)으로 공급되지 않고 제1 우회라인(51)을 따라 우회하여 배출될 수 있다. 제1 우회라인(51)에는 제1 개폐밸브(53)가 설치되어 산소 및 수소의 선택적인 배출이 가능하도록 한다.
제1 개폐밸브(53)는 제1 우회라인(51)을 선택적으로 개폐 가능하게 설치되는 것으로서, 컨트롤러(70)의 제어로 작동되는 비례제어 솔레노이드 밸브 등으로 설치될 수 있다. 제1 개폐밸브(53)의 개방 작동은 컨트롤러(70)가 EBOP 작동 이상 감지기(40)로부터 신호를 전송받아 EBOP(30)의 고장 상태로 확인하면 개방된다.
이와 같은 구성에 의해 제1 바이패스부(50)는 연료전지스택(10)으로 산소 및 수소가 공급되지 않도록 함으로써, 고장 상태에서 산소 및 수소의 공급에 의해 설비 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 연료전지스택(10)의 후단에는 제2 바이패스부(60)가 설치된다.
제2 바이패스부(60)는 연료전지스택(10)의 후단의 배출 유로(23)에 설치되어, EBOP 작동 이상 감지기(40)의 이상 신호 발생시에 연료전지스택(10)으로부터 배출되는 배출가스를 우회 배출한다.
이어한 제2 바이패스부(60)는, 배출 가스를 우회 배출하는 제2 우회라인(61)과, 제2 우회라인(61)을 선택적으로 개폐하는 제2 개폐밸브(63)를 포함한다.
제2 우회라인(61)은 일단은 배출 유로(23)에 연결되고 타단은 대기중으로 개방된다. 따라서, 배출 유로(23)를 따라 이동되는 배출 가스가 연료전지스택(10)으로 재순환되지 않고 대기로 배출되도록 한다. 보다 구체적으로 설명하면 배출 유로(23)에는 촉매 연소기(25)가 설치될 수 있다. 따라서, 배출 유로(23)를 따라 이동되는 배출 가스는 촉매 연소기(25)에 의해 배출 가스에 포함된 연료가 제거되고, 연료가 제거된 배출 가스는 다시 연료전지스택(10)으로 회수하여 사용할 수 있도록 한다. 그러나 EBOP(30)의 고장에 의한 전력 생산이 불가능한 상태에서 배출 가스를 연료전지스택(10)에 다시 공급하게 되면 연료전지스택(10)의 고장이 발생될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서와 같이 제2 우회라인(61)을 배출 유로(23) 상에 설치하여 EBOP(30)의 고장시 배출 가스를 대기중으로 배출하고 연료전지스택(10)에 재공급되지 않도록 하여 설비 손상을 방지하는 것이 가능하다. 제2 우회라인(61)에는 제2 개폐밸브(63)가 설치되어 배출 가스의 선택적인 배출이 가능하도록 한다.
제2 개폐밸브(63)는 제2 우회라인(61)을 선택적으로 개폐 가능하게 설치되는 것으로서, 컨트롤러(70)의 제어로 작동되는 비례제어 솔레노이드 밸브 등으로 설치될 수 있다. 제2 개폐밸브(63)의 개방 작동은 컨트롤러(70)가 EBOP 작동 이상 감지기(40)로부터 신호를 전송받아 EBOP(30)의 고장 상태로 확인하면 개방된다.
이와 같은 구성에 의해 제2 바이패스부(60)는 연료전지스택(10)으로 회수된 연료가 공급되지 않도록 함으로써, 고장 상태에서 연료 공급에 의해 연료전지스택(10) 등의 설비 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1과 동일 참조 번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서 도 1과 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 장치(200)는, EBOP 작동 이상 감지기(40)의 작동 이상 감지 신호 발생시에 연결 유로(21) 및 배출 유로(23)에 불황성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부(110)가 설치된다.
불활성 가스 공급부(110)는 연결 유로(21) 또는 배출 유로(23)에 일단이 연결되는 공급 라인(111)과, 공급 라인(111)을 개폐 가능하게 설치되는 제3 개폐밸브(113) 및 공급 라인(111)에 불활성 가스를 공급하는 질소 가스 공급부(115)를 포함한다.
공급 라인(111)은 연결 유로(21) 및 배출 유로(23)에 각각 연결되는 것도 가능하고, 연결 유로(21) 또는 배출 유로(23)의 어느 하나에 연결되는 것도 가능하다. 본 실시예에서는 공급 라인(111)이 연결 유로(21)에 연결되는 것을 예시적으로 설명한다. 공급 라인(111)에는 제3 개폐밸브(113)가 설치된다.
제3 개폐밸브(113)는 공급 라인(111)을 선택적으로 개폐 가능하게 설치되는 것으로서, 컨트롤러(70)의 제어로 작동되는 비례제어 솔레노이드 밸브 등으로 설치될 수 있다. 제3 개폐밸브(113)의 개방 작동은 컨트롤러(70)가 EBOP 작동 이상 감지기(40)로부터 신호를 전송받아 EBOP(30)의 고장 상태로 확인하면 개방된다.
질소 가스 공급부(115)는 공급 라인(111)에 연결되어 연료전지발전 시스템의 전체 유로에 질소 가스를 공급한다. 이에 따라, 연료전지 시스템의 고장에 의한 2차적인 손상이 발생되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
질소 가스 공급부(115)의 작동은 컨트롤러(70)의 제어 작동에 의해 제3 개폐밸브(113)의 개방 작동과 함께 이루어지는 것으로서, 컨트롤러(70)가 EBOP 작동 이상 감지기(40)로부터 신호를 전송받아 EBOP(30)의 고장 상태로 확인하면 작동된다. 보다 구체적으로 설명하면, 컨트롤러(70)는 EBOP(30)의 고장 신호를 확인하고 제1 개폐밸브(53) 및 제2 개폐밸브(63)를 개방하여 연료전지 시스템 내부를 흐르는 산소 및 연료를 대기중으로 배출한다. 그리고, 컨트롤러(70)는 제1 개폐밸브(53) 및 제2 개폐밸브(63)를 폐쇄한 상태에서 제3 개폐밸브(113)의 개방 제어하고 질소 가스 공급부(115)를 작동하여 불활성 가스인 질소 가스가 연료전지 시스템의 유로 내에 충진되도록 한다. 이와 같이 질소 가스를 연료전지 시스템의 내부에 충진되도록 함으로써, 설비 손상이 발생되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 비상 정지 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 1 및 도 2와 동일 참조 번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서, 도 1 및 도 2와 동일 참조번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
먼저, 연료전지 시스템을 구성하는 EBOP(30)의 고장 여부를 확인한다(S10). EBOP(30)의 고장 여부는 EBOP(30)에 EBOP 작동 이상 감지기(40)를 이용하여 EBOP(30)의 출력 신호를 센싱하여 고장 여부를 확인한다.
다음, S10 단계에서 EBOP(30)의 고장 상태로 확인되면 연료전지스택(10)에 유입되는 산소 및 수소를 우회 경로로 바이패스한다(S20). 연료전지스택(10)의 전단에는 MBOP(20)가 설치되어 연료전지스택(10)에 발전을 위한 산소 및 수소를 공급한다. 따라서, MBOP(20)와 연료전지스택(10)의 사이에 우회경로인 제1 바이패스부(50)를 설치하여 산소 및 수소를 연료전지스택(10)에 공급되지 않고 대기로 우회 배출할 수 있어, EBOP(30)의 고장시에 설비 손상이 발생되지 않도록 한다.
이어서, S10 단계에서 EBOP(30)의 고장 상태로 확인되면 연료전지스택(10)에서 배출되는 배출 가스를 대기로 배출하도록 바이패스한다(S30). 여기서 연료전지스택(10)의 후단에는 촉매 연소기(25)가 설치된다. 촉매 연소기(25)는 배출 유로(23)를 따라 이동되는 배출 가스에 포함된 연료를 제거하고, 연료가 제거된 배출 가스를 다시 연료전지스택(10)으로 재공급하여 발전을 위해 사용할 수 있도록 한다. 이러한 촉매 연소기(25)와 연료전지스택(10)의 사이에는 우회경로인 제2 바이패스부(60)가 설치됨으로써 연료전지스택(10)에 배출 가스가 재공급되지 않도록 하여 EBOP(30) 등의 고장시에 설비 손상이 발생되지 않도록 한다.
한편, S20 단계 및 S30 단계에서 우회경로인 제1 바이패스부(50) 및 제2 바이패스부(60)를 통해서 산소와 수소 및 배출 가스의 배출을 완료한 상태에서 연료전지 시스템의 유로에 불활성 가스를 충진한다(S40). 불활성 가스의 충진은 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급부(115)를 포함하는 불활성 가스 공급부(110)를 통해 이루어진다.
이와 같이, EBOP(30)의 고장시에 질소 가스를 연료전지 시스템의 내부에 충진되도록 함으로써, 설비 손상이 발생되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다.
10...연료전지스택 20...MBOP
30...EBOP 40...EBOP 작동 이상 감지기
50...제1 바이패스부 51...제1 우회라인
53...제1 개폐밸브 60...제2 바이패스부
61...제2 우회라인 63...제2 개폐밸브
70...컨트롤러 110..불활성 가스 공급부
111..공급 라인 113..제3 개폐밸브
115..질소 가스 공급부

Claims (7)

  1. 연료전지스택, 상기 연료전지스택에 전력 생산을 위한 산소 및 수소를 공급하는 MBOP와, 상기 연료전지스택에 연결되어 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 EBOP를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치에 있어서,
    상기 EBOP의 작동 이상 여부를 감지하는 EBOP 작동 이상 감지기;
    상기 연료전지스택과 상기 MBOP 사이에 설치되어, 상기 EBOP 작동 이상 감지기의 이상 신호 발생시에, 상기 MBOP로부터 공급되는 산소 및 수소가 상기 연료전지스택에 공급되지 않도록 우회 배출하는 제1 바이패스부;
    상기 연료전지스택 후단의 배출 유로에 설치되어, 상기 EBOP 작동 이상 감지기의 이상 신호 발생시에 상기 연료전지스택으로부터 배출되는 배출가스를 우회 배출하는 제2 바이패스부; 및
    상기 EBOP 작동 이상 감지기로부터 전송된 감지신호를 전송 받아 이상 작동 신호로 확인되면, 상기 제1 바이패스부 및 상기 제2 바이패스부를 작동 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바이패스부는,
    상기 연료연지스택과 상기 MBOP 사이의 연결 유로에 일단이 연결되고, 타단은 상기 연료전지스택을 우회하도록 연장되어 상기 산소 및 수소를 우회 배출하는 제1 우회라인; 및
    상기 제1 우회라인에 설치되어 상기 EBOP 작동 이상 감지기의 작동 신호에 따라 상기 제1 우회라인을 개방하는 제1 개폐밸브;
    를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 바이패스부는,
    상기 연료전지스택의 후단에서 상기 배출가스가 이동되는 배출 유로에 일단이 연결되고, 타단은 대기중으로 개방되는 제2 우회라인; 및
    상기 제2 우회라인에 설치되어 상기 EBOP 작동 이상 감지기의 작동 신호에 따라 상기 제2 우회라인을 개방하는 제2 개폐밸브;
    를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 EBOP 작동 이상 감지기의 작동 이상 감지 신호 발생시에, 상기 산소와 상기 수소 및 상기 배출가스가 배출된 후 상기 제1 바이패스부 및 상기 제2 바이패스부를 폐쇄한 상태에서 상기 연결 유로 및 상기 배출 유로에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 더 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급부는,
    상기 연결 유로 또는 상기 배출 유로에 일단이 연결되는 공급 라인;
    상기 공급 라인을 개폐하는 제3 개폐밸브; 및
    상기 공급 라인에 불활성 가스를 공급하는 질소 가스 공급부;
    를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 장치.
  6. (a) 연료전지 시스템의 EBOP의 고장 여부를 확인하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계의 EBOP가 고장 상태로 확인되면, 연료전지스택에 유입되는 산소 및 수소를 우회 경로로 바이패스하는 단계; 및
    (c) 상기 (a) 단계의 EBOP가 고장 상태로 확인되면, 연료전지스택에서 배출되는 배출 가스를 우회 경로로 배출하도록 바이패스하는 단계;
    를 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    (d) 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계의 산소와 수소 및 배출 가스의 배출을 완료한 상태에서 상기 우회 경로를 폐쇄한 상태에서 상기 연료전지 시스템의 유로에 불활성 가스를 충진하는 단계;
    를 더 포함하는 연료전지 시스템의 비상 정지 방법.
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KR20030025209A (ko) * 2001-09-19 2003-03-28 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 연료전지 발전 시스템 및 연료전지 발전 시스템의 제어방법
JP3731517B2 (ja) 2001-10-02 2006-01-05 日産自動車株式会社 燃料電池システムの制御装置
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