KR20140076049A - Device and method for cooling fuel cell - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device and a method for controlling the cooling of a fuel cell and, more specifically, to a device and a method for controlling the cooling of a fuel cell so as to perform a cooling operation using a coolant of an individually-installed electrical cooling system when a fuel cell stack is maintained at high temperature. Considering that a fuel cell cooling system for cooling the fuel cell stack and an electrical cooling system for cooling electrical components are individually installed in a fuel cell vehicle, the present invention can cool the stack using a coolant of the electrical cooling system which is maintained at relatively low temperature when the fuel cell stack is maintained at high temperature. Accordingly, the cooling function of the fuel cell vehicle is improved so that driving efficiency is maximized.

Description

연료전지 냉각 제어 장치 및 방법{Device and method for cooling fuel cell}Technical Field [0001] The present invention relates to a fuel cell cooling control device,

본 발명은 연료전지 냉각 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 스택의 고온시 독립적으로 탑재된 전장 냉각시스템의 냉각수를 이용하여 스택을 냉각시킬 수 있도록 한 연료전지 냉각 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel cell cooling control apparatus and method, and more particularly, to a fuel cell cooling control apparatus and method that can cool a stack using cooling water of an electric system cooling system that is independently installed at a high temperature of the fuel cell stack .

일반적으로, 연료전지 차량에 탑재된 연료전지 시스템은 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급시스템과, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하도록 공기블로워 및 가습기를 포함하는 공기공급 시스템과, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등으로 나누어진다.Generally, a fuel cell system mounted in a fuel cell vehicle includes a fuel supply system for supplying fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, an air blower for supplying oxygen to the fuel cell stack, An air supply system including a humidifier, a heat and water management system for controlling an operation temperature of the fuel cell stack, and the like.

따라서, 연료전지 시스템의 운전 중, 전기에너지의 생성을 위하여 고순도의 수소가 연료전지의 연료극(anode)으로 공급되고, 이와 동시에 에어블로워와 같은 공기 공급 장치를 이용하여 대기중의 공기가 직접 연료전지의 공기극(cathode)으로 공급된다.Therefore, during the operation of the fuel cell system, hydrogen of high purity is supplied to the anode of the fuel cell for generating electric energy, and at the same time, air in the air is directly supplied to the anode of the fuel cell by using an air- Is supplied to the cathode of the fuel cell.

그에 따라, 연료전지 스택으로 공급된 수소가 연료극(anode)의 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소이온은 전해질 막을 통해 공기극(cathode)으로 넘어가게 되며, 연이어 공기극에 공급된 산소는 외부도선을 통해 공기극으로 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키게 된다.As a result, the hydrogen supplied to the fuel cell stack is separated into hydrogen ions and electrons in the catalyst of the anode, the separated hydrogen ions are passed through the electrolyte membrane to the cathode, and oxygen supplied to the air electrode It combines with the electrons that enter the air electrode through the external lead to generate water and generate electrical energy.

이러한 연료전지 시스템의 운전 중, 연료전지 스택 발열량 증가에 의한 연료전지 시스템의 운전 온도 상승으로 인하여 냉각 성능 불만족 상태가 초래될 수 있고, 연료전지 시스템의 냉각 성능 저하시 각 부품(연료전지 스택, 라디에이터, 전장품들 등)이 열해될 가능성 있으므로, 연료전지 시스템의 운전 중 냉각 성능은 매우 중요한 요소중 하나이다.During the operation of the fuel cell system, an increase in the operating temperature of the fuel cell system due to an increase in the amount of heat generated by the fuel cell stack may result in unsatisfactory cooling performance. When the cooling performance of the fuel cell system deteriorates, , Electrical products, etc.) may be degraded, so cooling performance during operation of a fuel cell system is one of the most important factors.

이를 위해, 연료전지 스택의 냉각수 출구측으로부터 입구측 방향을 따라 물펌프, 전동식 써모스탯, 라디에이터 등을 포함하는 열 및 물관리 시스템에서 연료전지 스택을 냉각시키고 있고, 참고로 전기동력부품(예를 들어, 주행을 위한 모터) 등은 독립적으로 탑재된 전장냉각 시스템에 의하여 냉각된다.To this end, the fuel cell stack is cooled in a heat and water management system including a water pump, an electric thermostat, a radiator, etc. from the cooling water outlet side to the inlet side of the fuel cell stack, For example, a motor for driving, etc.) are cooled by an independently mounted electric cooling system.

그럼에도 불구하고, 연료전지 차량이 연료전지에서 발생하는 전기를 주 전원으로 구동될 때, 그 효율이 최대 60% 정도이고, 공급된 많은 수소에너지가 열로 소모되므로, 연료전지 차량의 최대효율 및 출력을 얻기 위해서는 발생한 열을 냉각하는 기술이 중요하다.Nevertheless, when the fuel cell vehicle is driven by electricity generated from the fuel cell by the main power source, its efficiency is up to 60%, and the supplied large amount of hydrogen energy is consumed as heat, so that the maximum efficiency and output of the fuel cell vehicle To achieve this, it is important to cool the heat generated.

그러나, 기존 가솔린 엔진 등의 냉각수는 대기온과 110도 이상 많은 차이가 나 냉각이 용이한데 반해, 연료전지의 냉각수는 대기온과 최대 90도 내외로 차이가 적어, 연료전지 차량에 요구되는 연료전지 냉각시스템의 부피나 중량이 커져야 하지만, 차량의 제한된 공간에 많은 냉각장치를 탑재하는데 한계가 있고, 그에 따라 운행조건에 따라 간헐적으로 연료전지스택의 냉각 문제가 발생한다.
However, the cooling water of existing gasoline engines is much different from the atmospheric temperature by more than 110 degrees, and cooling is easy. However, the cooling water of the fuel cell is different from the atmospheric temperature up to 90 degrees, The volume and weight of the cooling system must be increased. However, there are limitations in mounting a large number of cooling devices in a limited space of the vehicle, so that the cooling problem of the fuel cell stack intermittently occurs depending on the driving conditions.

본 발명은 연료전지 차량에 연료전지 스택을 냉각시키기 위한 연료전지 냉각시스템과, 전기동력부품을 냉각시키기 위한 전장 냉각시스템이 독립적으로 탑재된 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료전지 스택의 고온시, 상대적으로 저온인 전장 냉각시스템의 냉각수를 이용하여 스택을 냉각할 수 있도록 함으로써, 연료전지 차량의 냉각성능을 개선하여 주행성능을 극대화시킬 수 있도록 한 연료전지 냉각 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in view of the fact that the fuel cell cooling system for cooling the fuel cell stack and the electric field cooling system for cooling the electric power components are independently mounted on the fuel cell vehicle, The object of the present invention is to provide a fuel cell cooling control device and method capable of cooling the stack using cooling water of an electric cooling system of a relatively low temperature so as to improve cooling performance of the fuel cell vehicle to maximize driving performance. have.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 연료전지용 라디에이터에서 연료전지 시스템으로 냉각수를 공급하는 연료전지용 냉각수 공급라인과, 전장 시스템에서 전장용 라디에이터로 냉각수를 배출하는 전장용 냉각수 배출라인 간에 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인을 각각 연결하고, 상기 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인에 각각 개폐 제어 가능한 제1 및 제2밸브를 장착하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각 제어 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a cooling water supply line for supplying cooling water from a radiator for a fuel cell to a fuel cell system; a cooling water discharge line for discharging cooling water from an electric system to an electric field radiator; Wherein the first and second valves are respectively connected to the cooling water replacement discharge line and the cooling water replacement supply line and to the cooling water replacement discharge line and the cooling water replacement supply line respectively. to provide.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 제1밸브는 3방향 밸브로 채택되어 연료전지용 냉각수 공급라인과 냉각수 교환배출라인이 만나는 지점에 장착되고, 상기 제2밸브도 3방향 밸브로 채택되어 전장용 냉각수 배출라인과 냉각수 교환공급라인이 만나는 지점에 장착되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the first valve is adopted as a three-way valve and is mounted at a point where a coolant supply line for fuel cell and a coolant exchange discharge line meet, and the second valve is also adopted as a three- And is mounted at a point where the discharge line and the coolant exchange supply line meet.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 연료전지용 냉각수 공급라인과 전장용 냉각수 배출라인 간에 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인을 각각 연결하고, 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인에 각각 개폐 제어 가능한 제1 및 제2밸브를 장착한 상태에서, 연료전지 스택의 온도를 측정하여 연료전지 스택의 온도가 기준치를 초과하는지 여부를 판정하는 단계와; 연료전지 스택의 온도가 기준치 이상이면, 전장 시스템의 온도를 측정하여 기준치를 초과하는지 여부를 판정하는 단계와; 전장 시스템의 온도가 기준치보다 낮으면 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인에 각각 장착된 제1밸브 및 제2밸브를 열림으로 제어하는 단계; 를 통하여, 상기 연료전지용 냉각수 공급라인을 따라 흐르던 냉각수를 제1밸브 및 냉각수 교환배출라인을 따라 전장용 라디에이터쪽으로 흐르게 하고, 동시에 전장용 냉각수 배출라인을 따라 흐르던 냉각수를 제2밸브 및 냉각수 교환공급라인을 따라 연료전지 시스템의 스택쪽으로 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a cooling water discharge line and a cooling water exchange supply line which are connected between a cooling water supply line for a fuel cell and a cooling water discharge line for an electric field, Measuring the temperature of the fuel cell stack to determine whether the temperature of the fuel cell stack exceeds the reference value, with the first and second valves being openable and closable, respectively; Determining whether the temperature of the fuel cell stack exceeds the reference value by measuring the temperature of the electric field system if the temperature of the fuel cell stack is higher than a reference value; Controlling the first valve and the second valve respectively installed in the cooling water replacement discharge line and the cooling water replacement supply line to be opened when the temperature of the electric system is lower than the reference value; The cooling water flowing along the cooling water supply line for the fuel cell flows to the radiator for electric field along the first valve and the cooling water replacement discharge line while the cooling water flowing along the cooling water discharge line for the electric field is flowed through the second valve and the cooling water replacement supply line To flow toward the stack of the fuel cell system.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 연료전지 스택의 온도가 기준치를 초과하여 스택파워 제한모드로 진입한 경우, 전장 시스템의 온도가 기준치보다 낮으면 제1밸브 및 제2밸브를 열림으로 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.
In another embodiment of the present invention, when the temperature of the fuel cell stack exceeds the reference value and the temperature of the electric system is lower than the reference value, the first valve and the second valve are controlled to be opened .

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 연료전지 스택의 고온시(예를 들어, 스택의 온도가 기준치를 초과하여 스택파워 제한모드로 진입할 때), 상대적으로 저온 상태인 전장 냉각시스템의 냉각수를 스택쪽으로 순환시키고, 반대로 스택 냉각용 냉각수를 전장 라디에이터쪽으로 순환시킴으로써, 스택의 냉각 성능을 향상시킴과 더불어 주행성능을 극대화시킬 수 있다.According to the present invention, when the high temperature of the fuel cell stack (for example, when the temperature of the stack exceeds the reference value and enters the stack power limiting mode), the cooling water of the electric cooling system of relatively low temperature is circulated toward the stack, Conversely, by circulating the cooling water for stack cooling to the full-length radiator, it is possible to improve the cooling performance of the stack and to maximize the driving performance.

또한, 연료전지 차량의 악조건 주행시, 기존의 경우 파워 경감(Power Derating) 또는 냉각 불가시 스택을 셧다운하는 제어가 진행되었으나, 본 발명의 적용시 스택에 대한 냉각 마진을 추가로 확보할 수 있으므로, 연료전지 차량의 동력 성능을 일정수준 확보 가능한 장점이 있다.
In addition, when the fuel cell vehicle travels in an unfavorable condition, control is performed to shut down the power stacking or power derating stack in the conventional case. However, since the cooling margin for the stack can be further secured when the present invention is applied, There is an advantage that the power performance of the battery vehicle can be secured to a certain level.

도 1은 연료전지 차량의 연료전지 냉각시스템과 전장 냉각시스템이 독립적으로 탑재된 것을 설명하는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 냉각 제어 장치의 구성을 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 냉각 제어 방법을 설명하는 순서도.1 is a schematic view for explaining that a fuel cell cooling system and an overall cooling system of a fuel cell vehicle are independently mounted,
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a fuel cell cooling control device according to the present invention,
3 is a flowchart illustrating a fuel cell cooling control method according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 연료전지 차량의 냉각시스템을 첨부한 도 1을 참조로 살펴보면 다음과 같다.First, a cooling system of a fuel cell vehicle will be described with reference to FIG. 1 for better understanding of the present invention.

도 1에서 보듯이, 연료전지 차량에는 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 시스템(11)을 냉각시키기 위한 연료전지 냉각시스템(10)과, 전기동력부품 등을 포함하는 전장 시스템(21)을 냉각시키기 위한 전장 냉각시스템(20)이 독립적으로 탑재되어 있다.1, the fuel cell vehicle is provided with a fuel cell cooling system 10 for cooling the fuel cell system 11 including the fuel cell stack, and an electric system 21 including the electric power components and the like Cooling system 20 is mounted independently.

즉, 연료전지에서 수소와 산소가 만나 반응하며 생기는 열을 냉각시키는 연료전지 냉각시스템(10)과, 연료전지 차량의 구동을 위한 모터 및 고전압 파워소자 등에서 발생되는 열을 냉각시키는 전장 냉각시스템(20)이 독립적으로 구성되어 있다.That is, a fuel cell cooling system 10 for cooling the heat generated when hydrogen and oxygen meet and react in the fuel cell, an electric motor for driving the fuel cell vehicle, and an electric cooling system 20 for cooling the heat generated in the high- ) Are independently constituted.

연료전지 냉각시스템(10)과 전장 냉각시스템(20)이 독립적으로 구성된 이유는 정상 작동시 연료전지의 작동온도 범위가 전장품의 통상적인 작동온도보다 높으므로 동일한 냉각수를 사용하기 어렵기 때문이다.The reason why the fuel cell cooling system 10 and the whole-body cooling system 20 are constructed independently is that since the operating temperature range of the fuel cell is higher than the normal operation temperature of the electrical component during normal operation, it is difficult to use the same cooling water.

상기 연료전지 냉각시스템(10)의 냉각수는 연료전지용 냉각수 배출라인(12)과, 연료전지용 라디에이터(14)과, 연료전지용 냉각수 공급라인(16)을 따라 순환되고, 상기 전장 냉각시스템(20)의 냉각수는 전장용 냉각수 배출라인(22)과, 전장 라디에이터(24)와, 전장용 냉각수 공급라인(26)을 따라 순환된다.The cooling water of the fuel cell cooling system 10 is circulated along the cooling water discharge line 12 for the fuel cell, the radiator 14 for the fuel cell and the cooling water supply line 16 for the fuel cell, The cooling water is circulated along the electric-field cooling water discharge line 22, the electric-field radiator 24, and the electric-field cooling water supply line 26.

이와 같이, 연료전지 차량에는 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 시스템(11)을 냉각시키기 위한 냉각수와, 전기동력부품 등을 포함하는 전장 시스템(21)을 냉각시키기 위한 냉각수가 독립적으로 순환된다.Thus, in the fuel cell vehicle, the cooling water for cooling the fuel cell system 11 including the fuel cell stack and the cooling water for cooling the electric system 21 including the electric power components are independently circulated.

본 발명은 위와 같이 연료전지 냉각시스템과 전장 냉각시스템이 독립적으로 탑재된 점을 감안하여, 연료전지 스택의 고온 발생시 상대적으로 저온인 전장 냉각시스템의 냉각수를 일시적으로 이용하여 스택을 신속하게 냉각시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.In view of the fact that the fuel cell cooling system and the whole-body cooling system are mounted independently as described above, the present invention can temporarily cool the stack by temporarily using the cooling water of the electric cooling system, which is relatively low in temperature of the fuel cell stack, The point is that there is one thing to be done.

이를 위해, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 상기 연료전지 냉각시스템(10)의 냉각수 순환라인과 상기 전장 냉각시스템(20)의 냉각수 순환라인 간을 연통 또는 차단 가능하게 연결한다.To this end, the cooling water circulation line of the fuel cell cooling system 10 and the cooling water circulation line of the electric-field cooling system 20 are communicably or intermittently connected as shown in FIG.

바람직하게는, 상기 연료전지용 라디에이터(14)에서 연료전지 냉각시스템(10)으로 냉각수를 공급하는 연료전지용 냉각수 공급라인(16)과, 상기 전장 냉각시스템(20)에서 전장용 라디에이터(24)로 냉각수를 배출하는 전장용 냉각수 배출라인(22) 간을 냉각수 배출공급라인(32) 및 냉각수 교환공급라인(30)으로 연결하고, 이 냉각수 교환배출라인(30) 및 냉각수 교환공급라인(32)에 각각 개폐 제어 가능한 제1 및 제2밸브(34,36)를 장착한다.Preferably, the fuel cell cooling water supply line 16 for supplying cooling water to the fuel cell cooling system 10 from the radiator 14 for the fuel cell and the cooling water supply line 16 for cooling the electric water from the electric field cooling system 20 to the electric field radiator 24, Water cooling water discharge line 22 for discharging the cooling water is connected to the cooling water discharge supply line 32 and the cooling water replacement supply line 30 and the cooling water replacement discharge line 30 and the cooling water replacement supply line 32 The first and second valves 34 and 36 capable of opening and closing are mounted.

따라서, 상기 제1 및 제2밸브(34,36)에 대한 개폐 제어를 통해, 연료전지용 라디에이터(14)에서 연료전지 냉각시스템(10)으로 흐르던 냉각수가 전장 냉각시스템(20)쪽으로 흐를 수 있고, 반면에 전장 시스템(21)에서 전장용 라디에이터(24)로 배출되던 냉각수가 연료전지 냉각시스템(10)쪽으로 흐를 수 있게 된다.Cooling water flowing from the fuel cell radiator 14 to the fuel cell cooling system 10 can flow toward the electric field cooling system 20 through the opening and closing control of the first and second valves 34 and 36, On the other hand, the cooling water discharged from the electric field system 21 to the electric field radiator 24 can flow toward the fuel cell cooling system 10.

물론, 전술한 바와 같이 전장 냉각시스템의 냉각수 온도는 연료전지 냉각시스템(10)을 흐르는 냉각수 온도에 비하여 상대적으로 저온 상태이다.Of course, as described above, the cooling water temperature of the electric-field cooling system is relatively low as compared with the cooling water temperature flowing through the fuel cell cooling system 10. [

이때, 상기 제1밸브(34)는 3방향 밸브로 채택되어 연료전지용 냉각수 공급라인(16)과 냉각수 교환배출라인(32)이 만나는 지점에 장착되고, 상기 제2밸브(36)도 3방향 밸브로 채택되어 전장용 냉각수 배출라인(22)과 냉각수 교환공급라인(30)이 만나는 지점에 장착되어, 냉각수의 흐름 방향을 선택적으로 변경하는 역할을 한다.At this time, the first valve 34 is adopted as a three-way valve and is mounted at a point where the coolant supply line 16 for the fuel cell meets the coolant exchange discharge line 32. The second valve 36 is also connected to the three- And is installed at a point where the cooling water discharge line 22 for electric field and the cooling water replacement supply line 30 meet to selectively change the flow direction of the cooling water.

참조로, 도 2의 도면부호 38은 연료전지용 냉각수 배출라인(12)과 연료전지용 냉각수 공급라인(16)간에 연결된 바이패스라인에 장착되어, 연료전지 냉각수를 연료전지 온도에 따라 바이패스시키는 3방향 밸브를 나타낸다.Reference numeral 38 in Fig. 2 is mounted on a bypass line connected between the cooling water discharge line 12 for the fuel cell and the cooling water supply line 16 for the fuel cell so that the fuel cell cooling water is bypassed in three directions Valve.

여기서, 상기한 구성을 기반으로 이루어지는 본 발명의 연료전지 냉각 제어 방법에 대한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the fuel cell cooling control method of the present invention based on the above-described configuration will be described.

먼저, 연료전지 스택의 온도를 측정하는 단계가 선행된다.First, the step of measuring the temperature of the fuel cell stack is preceded.

즉, 연료전지 스택의 온도를 측정하는 센서에서 스택 온도를 검출한 후, 제어기로 전송한다.That is, the sensor for measuring the temperature of the fuel cell stack detects the stack temperature, and then transmits it to the controller.

이어서, 제어기에서 연료전지 시스템에 포함된 연료전지 스택의 온도가 기준치를 초과하는지 여부를 판정한다.Next, the controller determines whether or not the temperature of the fuel cell stack included in the fuel cell system exceeds a reference value.

이때, 연료전지 스택의 온도가 기준치 이상이면, 예를 들어 약 90도에 도달하면 스택파워 제한모드로 진입하는지 여부를 판정한다.At this time, if the temperature of the fuel cell stack is equal to or higher than the reference value, for example, reaches about 90 degrees, it is determined whether or not the apparatus enters the stack power limiting mode.

참고로, 연료전지 스택의 온도가 기준치 이상인 경우 스택파워를 제한하기 위하여 스택파워 제한 로직이 실행된다.For reference, when the temperature of the fuel cell stack is higher than the reference value, the stack power limitation logic is executed to limit the stack power.

다음으로, 스택파워 제한모드가 실행되면 전장 시스템의 온도를 측정하여 기준치를 초과하는지 여부를 판정한다.Next, when the stack power limitation mode is executed, the temperature of the electric system is measured to determine whether it exceeds the reference value.

따라서, 전장 시스템의 온도가 기준치보다 낮으면, 상기 제1밸브(34) 및 제2밸브(36)를 모두 열림으로 제어하여, 연료전지용 냉각수 공급라인(16)이 냉각수 교환배출라인(32)을 통해 전장용 냉각수 배출라인(22)과 연통되는 상태가 되도록 하고, 이와 동시에 전장용 냉각수 배출라인(22)이 냉각수 교환공급라인(30)을 통해 연료전지용 냉각수 공급라인(16)과 연통되는 상태가 되도록 한다.Therefore, when the temperature of the electric system is lower than the reference value, the first valve 34 and the second valve 36 are controlled to be opened so that the cooling water supply line 16 for the fuel cell is connected to the cooling water replacement discharge line 32 The cooling water discharge line 22 for electric field is communicated with the cooling water supply line 16 for fuel cell through the cooling water replacement supply line 30 .

이에 따라, 상기 전장 시스템으로부 배출되어 전장용 냉각수 배출라인(22)을 따라 전장 라디에이터(24)로 흐르던 저온 상태의 전장용 냉각수가 열림 상태인 제2밸브(36)를 통과한 후, 냉각수 교환공급라인(30)을 따라 연료전지 시스템(11)의 스택쪽으로 흐르게 됨으로써, 저온 상태의 전장용 냉각수에 의하여 스택의 냉각이 이루어질 수 있다.After passing through the second valve 36, which is discharged in the electric field system and flows through the electric-field cooling water discharge line 22 to the electric-field radiator 24, the electric-field cooling water in a low- By flowing toward the stack of the fuel cell system 11 along the supply line 30, cooling of the stack can be achieved by cooling water for electric field at low temperature.

이와 동시에, 상기 연료전지용 라디에이터(14)로부터 배출되어 연료전지용 냉각수 공급라인(16)을 따라 스택을 향하여 흐르던 고온 상태의 연료전지용 냉각수가 열림 상태인 제1밸브(34)를 통과한 후, 냉각수 교환배출라인(32)을 따라 전장용 라디에이터(24)쪽으로 흐르게 됨으로써, 냉각수 교환공급라인(30)을 따라 스택으로 공급되는 전장용 냉각수 만큼 전장용 냉각시스템에 대한 냉각수 보충이 이루어진다.At the same time, the coolant for the fuel cell discharged from the radiator for fuel cell 14 and flowing toward the stack along the coolant supply line 16 for fuel cell passes through the first valve 34 in the opened state, The cooling water replenishment is carried out for the electric cooling system as the electric cooling water supplied to the stack along the cooling water replacement supply line 30 by flowing toward the electric field radiator 24 along the discharge line 32.

한편, 스택의 온도가 기준치 이하로 떨어지거나, 전장 시스템의 온도가 기준치 이상으로 올라가면, 상기 제1 및 제2밸브를 본래의 닫힘으로 제어하여, 연료전지 냉각시스템과 전장 냉각시스템이 기존과 같이 독립적인 냉각 작용을 하도록 한다.
On the other hand, if the temperature of the stack falls below a reference value or if the temperature of the electrical system rises above a reference value, the first and second valves are controlled to their original closure so that the fuel cell cooling system and the full- In cooling operation.

10 : 연료전지 냉각시스템
11 : 연료전지 시스템
12 : 연료전지용 냉각수 배출라인
14 : 연료전지용 라디에이터
16 : 연료전지용 냉각수 공급라인
20 : 전장 냉각시스템
21 : 전장 시스템
22 : 전장용 냉각수 배출라인
24 : 전장용 라디에이터
26 : 전장용 냉각수 공급라인
30 : 냉각수 교환공급라인
32 : 냉각수 교환배출라인
34 : 제1밸브
36 : 제2밸브
38 : 3방향 밸브10: Fuel cell cooling system
11: Fuel cell system
12: Coolant discharge line for fuel cell
14: Radiator for fuel cell
16: Coolant supply line for fuel cell
20: Electric cooling system
21: Electric field system
22: Cooling water discharge line for electric field
24: Radiator for electric field
26: Cooling water supply line for electric field
30: Coolant replacement line
32: Coolant replacement line
34: First valve
36: Second valve
38: Three way valve

Claims (4)

연료전지용 라디에이터에서 연료전지 시스템으로 냉각수를 공급하는 연료전지용 냉각수 공급라인과, 전장 시스템에서 전장용 라디에이터로 냉각수를 배출하는 전장용 냉각수 배출라인 간에 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인을 각각 연결하고,
상기 냉각수 교환배출라인과 냉각수 교환공급라인에 각각 개폐 제어 가능한 제1 및 제2밸브를 장착하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각 제어 장치.
A cooling water replacement line and a cooling water replacement supply line are connected between a cooling water supply line for fuel cell that supplies cooling water from the radiator for the fuel cell to the fuel cell system and a cooling water discharge line for electric field for discharging the cooling water from the electric field system to the radiator for electric field,
Wherein the first and second valves capable of being opened and closed are mounted on the cooling water replacement discharge line and the cooling water replacement supply line, respectively.
청구항 1에 있어서,
상기 제1밸브는 3방향 밸브로 채택되어 연료전지용 냉각수 공급라인과 냉각수 교환배출라인이 만나는 지점에 장착되고,
상기 제2밸브도 3방향 밸브로 채택되어 전장용 냉각수 배출라인과 냉각수 교환공급라인이 만나는 지점에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각 제어 장치.
The method according to claim 1,
The first valve is employed as a three-way valve and is mounted at a point where a coolant supply line for fuel cell and a coolant exchange discharge line meet,
Wherein the second valve is also used as a three-way valve, and is installed at a point where a cooling water discharge line for electric field and a cooling water replacement supply line meet.
연료전지용 냉각수 공급라인과 전장용 냉각수 배출라인 간에 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인을 각각 연결하고, 냉각수 교환배출라인과 냉각수 교환공급라인에 각각 개폐 제어 가능한 제1 및 제2밸브를 장착한 상태에서,
연료전지 스택의 온도를 측정하여 연료전지 스택의 온도가 기준치를 초과하는지 여부를 판정하는 단계와;
연료전지 스택의 온도가 기준치 이상이면, 전장 시스템의 온도를 측정하여 기준치를 초과하는지 여부를 판정하는 단계와;
전장 시스템의 온도가 기준치보다 낮으면 냉각수 교환배출라인 및 냉각수 교환공급라인에 각각 장착된 제1밸브 및 제2밸브를 열림으로 제어하는 단계;
를 통하여,
상기 연료전지용 냉각수 공급라인을 따라 흐르던 냉각수를 제1밸브 및 냉각수 교환배출라인을 따라 전장용 라디에이터쪽으로 흐르게 하고, 동시에 전장용 냉각수 배출라인을 따라 흐르던 냉각수를 제2밸브 및 냉각수 교환공급라인을 따라 연료전지 시스템의 스택쪽으로 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각 제어 방법.
A cooling water exchanging exhaust line and a cooling water exchanging supply line are connected between a cooling water supply line for a fuel cell and a cooling water discharge line for an electric field respectively and a first and a second valve in,
Measuring the temperature of the fuel cell stack to determine whether the temperature of the fuel cell stack exceeds a reference value;
Determining whether the temperature of the fuel cell stack exceeds the reference value by measuring the temperature of the electric field system if the temperature of the fuel cell stack is higher than a reference value;
Controlling the first valve and the second valve respectively installed in the cooling water replacement discharge line and the cooling water replacement supply line to be opened when the temperature of the electric system is lower than the reference value;
through,
The cooling water flowing along the cooling water supply line for the fuel cell flows to the radiator for electric field along the first valve and the cooling water replacement discharge line while the cooling water flowing along the cooling water discharge line for the electric field is flowed along the second valve and the cooling water replacement supply line To flow toward the stack of the battery system.
청구항 3에 있어서,
상기 연료전지 스택의 온도가 기준치를 초과하여 스택파워 제한모드로 진입한 경우, 전장 시스템의 온도가 기준치보다 낮으면 제1밸브 및 제2밸브를 열림으로 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각 제어 방법.The method of claim 3,
Wherein when the temperature of the fuel cell stack exceeds the reference value and the temperature of the electrical system is lower than the reference value, the first valve and the second valve are controlled to be opened, Way.
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