KR20140103098A - System water balancing - Google Patents

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KR20140103098A
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KR1020147012043A
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조나단 다니엘 오닐
캐서린 엠. 굿리치
데이비드 앤드류 아서
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유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

예시적인 시스템의 물 밸런싱 방법은 시스템으로부터 수증기를 배기하는 단계와 상기 시스템에 의해 사용에 제공 가능한 물의 양에 응답하여 상기 배기하는 단계를 변화시키는 단계를 포함한다.An exemplary system water balancing method includes evacuating water vapor from the system and varying the evacuation step in response to an amount of water available for use by the system.

Description

시스템 물 밸런싱 {SYSTEM WATER BALANCING}SYSTEM WATER BALANCING

본 기재 내용은 전체적으로 물 밸런싱에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 연료 전지 시스템 내에서 물 밸런스를 유지하는 것에 관한 것이다.The present disclosure relates generally to water balancing and, more particularly, to maintaining water balance within a fuel cell system.

연료 전지 시스템들은 주지되어 있다. 하나의 예시적인 연료 전지 시스템은 스택 (stack)으로 배열된 복수의 개별 연료 전지들을 포함한다. 각각의 개별 연료 전지는 양자 교환 막 (proton exchange membrane)의 양쪽에 배치된 애노드 (anode) 및 캐소드 (cathode)를 갖는다. 수소와 같은 연료는 양자 교환 막의 애노드 측에 공급된다. 공기와 같은 산화제는 양자 교환 막의 캐소드 측에 공급된다. 상기 개별 연료 전지들은 작동 중에 물을 만든다.Fuel cell systems are well known. One exemplary fuel cell system includes a plurality of individual fuel cells arranged in a stack. Each individual fuel cell has an anode and a cathode disposed on both sides of the proton exchange membrane. A fuel such as hydrogen is supplied to the anode side of the proton exchange membrane. An oxidant such as air is supplied to the cathode side of the proton exchange membrane. The individual fuel cells produce water during operation.

일부 연료 전지 시스템들은 연료 전지 조립체를 통해 액체 물을 이동시켜 열 에너지를 제거하고 상기 연료 전지들을 수화 (hydrate)시킨다. 특히 휴대용 연료 전지 시스템들에서, 액체 물의 공급은 제한될 수 있다. 상기 연료 전지들은 불충분한 양들의 액체 물을 받아들이거나 과도한 수증기를 배기하는 경우, 과열되거나 건조 (dryout)로 인해 고장날 수 있다. 상기 연료 전지 시스템 내에서 물을 밸런싱함으로써 과열 및 건조가 회피되며, 연료 전지 시스템이 효율적으로 작동하는데 도움이 된다. 연료 전지 시스템들 외에 다른 시스템들도 물 밸런싱을 필요로 할 수 있다.Some fuel cell systems move liquid water through a fuel cell assembly to remove heat energy and hydrate the fuel cells. Particularly in portable fuel cell systems, the supply of liquid water can be limited. The fuel cells may fail due to overheating or dryout when they are receiving insufficient amounts of liquid water or venting excessive water vapor. By balancing the water in the fuel cell system, overheating and drying are avoided and the fuel cell system helps to operate efficiently. Other systems besides fuel cell systems may also require water balancing.

예시적인 시스템의 물 밸런싱 방법은 시스템으로부터 수증기를 배기하는 단계와 시스템에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양에 응답하여 상기 배기하는 단계를 변화시키는 단계를 포함한다.An example water balancing method of a system includes evacuating water vapor from the system and varying the evacuation step in response to the amount of water available for use by the system.

예시적인 연료 전지의 물 밸런싱 방법은 연료 전지 조립체에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양을 감지하는 단계와 상기 감지하는 단계에 응답하여 연료 전지로부터 배기되는 수증기를 제한하는 단계를 포함한다.An exemplary water balancing method of a fuel cell includes sensing an amount of water available for use by the fuel cell assembly and limiting water vapor exhausted from the fuel cell in response to the sensing step.

예시적인 연료 전지 조립체는 연료 전지 및 제어기를 포함한다. 상기 연료 전지는 공급원으로부터 물을 받아들인다. 상기 제어기는 공급원 내의 물의 양에 응답하여 연료 전지로부터 연통되는 수증기의 양을 선택적으로 변화시킨다.An exemplary fuel cell assembly includes a fuel cell and a controller. The fuel cell receives water from a source. The controller selectively changes the amount of water vapor communicated from the fuel cell in response to the amount of water in the source.

상기 개시된 예들의 다양한 특징들 및 장점들은 상세한 설명으로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 상기 상세한 설명에 수반하는 도면들은 다음과 같이 간단히 기술될 수 있다.
도 1은 예시적인 연료 전지 시스템의 대단히 개략적인 도면이다.
도 2는 또 다른 예시적인 연료 전지 시스템의 보다 상세한 도면이다.
도 3은 상기 도 2 시스템의 연료 전지 내에서 물 밸런스를 유지하는 통상의 방법을 도시한다.
도 4는 도 2 시스템의 연료 전지 내에서 물 밸런스를 유지하는 보다 상세한 방법을 도시한다.Various features and advantages of the disclosed examples will be apparent to those of ordinary skill in the art from a detailed description. The drawings accompanying the above detailed description can be briefly described as follows.
Figure 1 is a highly schematic illustration of an exemplary fuel cell system.
2 is a more detailed view of yet another exemplary fuel cell system.
Figure 3 illustrates a conventional method of maintaining water balance in a fuel cell of the system of Figure 2 above.
Figure 4 shows a more detailed method of maintaining water balance in the fuel cell of the Figure 2 system.

도 1을 참조하면, 예시적인 연료 전지 시스템(10)은 연료 전지(12) 및 물 공급원(14)을 포함한다. 상기 연료 전지(12)는 공급원(14)으로부터 물을 받아들인다. 상기 물은 통로(16)를 따라 연료 전지(12)로 연통된다. 상기 물은 연료 전지(12)를 통해 이동하여 수화시키고 열 에너지를 제거한다. 연료 전지(12)를 통해 이동한 후, 적어도 일부의 물은 연료 전지(12)로부터 배기관 (exhaust)(18)에서 수증기로 배기된다. 배기관(18)을 통해 이동한 수증기는 주변 (ambient)으로 이동해 연료 전지 시스템(10)을 나간다. 남아 있는 물은 액체의 물로서 통로(20)를 따라 공급원(14)으로 되돌아간다. 몇몇의 예들에서, 배기관(18)을 통해 연료 전지 시스템(10)을 나가지 않은 수증기는 응축되어 공급원(14)으로 더해질 수 있다.Referring to FIG. 1, an exemplary fuel cell system 10 includes a fuel cell 12 and a water source 14. The fuel cell 12 receives water from the supply source 14. The water communicates with the fuel cell 12 along the passage 16. The water moves through the fuel cell 12 to hydrate and remove heat energy. After moving through the fuel cell 12, at least a portion of the water is exhausted from the fuel cell 12 to the steam at the exhaust 18. The water vapor traveling through the exhaust pipe 18 moves in the ambient and leaves the fuel cell system 10. The remaining water returns to the source 14 along the passageway 20 as liquid water. In some instances, water vapor that has not exited the fuel cell system 10 through the exhaust pipe 18 can be condensed and added to the source 14.

이러한 예에서, 제어기(22)는 배기관(18)을 통해 연료 전지 시스템(44)으로부터 배기되는 수증기의 양을 변화시킨다. 상기 예시적인 제어기(22)는 공급원(14) 내의 물의 가용성에 기초하여 연료 전지(12)를 나가는 수증기를 변경한다. 제어기(22)는 연료 전지(12)로 유입하는 공기 압력 또는 공기 유동 속도 (airflow rate)를 조절하여, 배기관(18)을 통해 연료 전지(12)를 나가는 수증기의 양을 변경할 수 있다.In this example, the controller 22 changes the amount of water vapor exhausted from the fuel cell system 44 through the exhaust pipe 18. The exemplary controller 22 changes water vapor exiting the fuel cell 12 based on the availability of water in the source 14. The controller 22 can adjust the air pressure or the airflow rate flowing into the fuel cell 12 to change the amount of water vapor exiting the fuel cell 12 through the exhaust pipe 18. [

압력을 증가시키는 것과 같이, 연료 전지(12)로 유입하는 공기의 압력을 조절하는 것은 제어기(22)가 배기관(18)을 통해 연료 전지(12)를 나가는 수증기의 양을 변화시킬 수 있는 방법의 일 예이다. 공기는 산소를 함유하기 때문에, 이러한 예에서 공기는 반응물로 간주된다.Adjusting the pressure of the air entering the fuel cell 12, such as increasing the pressure, may be used to control the amount of water vapor exiting the fuel cell 12 through the exhaust pipe 18 For example. Since air contains oxygen, in this example air is regarded as a reactant.

또 다른 예에서, 연료 전지(12)로 유입하는 개질물 (reformate)의 압력을 증가시키는 것과 같이, 연료 전지(12)로 유입하는 또 다른 반응물의 압력을 조절함으로써 제어기(22)는 물의 배기를 변화시킨다. 상기 개질물은 수소를 함유한다.In another example, by regulating the pressure of another reactant entering the fuel cell 12, such as by increasing the pressure of the reformate entering the fuel cell 12, the controller 22 controls the exhaust of water Change. The reformate contains hydrogen.

도 1을 계속 참조하면서 도 2를 참조하면, 또 다른 예시적인 연료 전지 시스템(40)은 애노드(48) 및 캐소드(52)를 갖는 연료 전지(44)를 포함한다. 양자 교환 막(56)은 애노드(48)를 캐소드(52)로부터 분리한다. 상기 연료 전지(44)는 연료 전지 스택 내의 여러 연료 전지들 중 하나이다.2, another exemplary fuel cell system 40 includes a fuel cell 44 having an anode 48 and a cathode 52. As shown in FIG. The proton exchange membrane 56 separates the anode 48 from the cathode 52. The fuel cell 44 is one of several fuel cells in the fuel cell stack.

연료원(60)은 연료 전지(44)의 애노드(48)로 수소와 같은 연료를 공급한다. 상기 연료의 일부는 연료 전지(44)로부터 연료 배기관(64)에서 배기된다. 일부 수증기는 연료 배기관(64)을 통해 연료와 함께 배기될 수 있다.The fuel source 60 supplies fuel, such as hydrogen, to the anode 48 of the fuel cell 44. A part of the fuel is exhausted from the fuel cell 44 to the fuel exhaust pipe 64. Some of the water vapor may be exhausted together with the fuel through the fuel exhaust pipe 64.

상기 배기된 연료의 일 부분은 다시 애노드(48)로 재활용될 수 있다. 연료 재활용은 연료 효율을 개선함으로써 도움이 된다. 또한 연료가 재활용되지 않는 경우에 비해 더 적은 수증기를 연료 배기관 밖으로 잃기 때문에, 연료의 일부를 재활용하는 것은 물 균형을 유지하는 데 도움이 된다.A portion of the exhausted fuel may be recycled back to the anode 48. Fuel recycling helps by improving fuel efficiency. Also, recycling a portion of the fuel helps maintain water balance because less water vapor is lost outside the fuel tailpipe than when the fuel is not recycled.

산화제 공급원(68)은 공기와 같은 산화제를 상기 연료 전지(44)의 캐소드(52)로 공급한다. 상기 공기의 일부는 연료 전지(44)로부터 공기 배기관(72)에서 배기된다.The oxidant source 68 supplies an oxidant, such as air, to the cathode 52 of the fuel cell 44. A part of the air is exhausted from the fuel cell 44 in the air exhaust pipe 72.

도 2에 도시된 시스템(40)과 같은 수소-공기 PEM 연료 전지 시스템들은 부산물로 물을 생성한다. 상기 물의 일부는 수증기로 연료 전지(44)로부터 배기되며, 공기 배기관(72)을 통해 연료 전지로부터 배기되는 공기에 의해 운반된다. 연료 전지(44) 내의 화학 반응들은 배기되는 공기에 의해 운반되는 수증기를 생성한다.Hydro-air PEM fuel cell systems, such as the system 40 shown in FIG. 2, produce water as a by-product. A part of the water is exhausted from the fuel cell 44 by water vapor and is carried by the air exhausted from the fuel cell through the air exhaust pipe 72. The chemical reactions in the fuel cell 44 produce water vapor carried by the exhausted air.

연료 전지(44) 내의 화학 반응들은 수증기 이외에 액체 물을 생성한다. 이러한 예에서, 상기 액체 물은 통로(80)를 따라 어큐뮬레이터 저장조(76)로 이동된다. 통로(80)를 따라 이동하는 액체 물은 차량 라디에이터 유체 (vehicle radiator fluid)로 열을 전달하는 액체-액체 열 교환기를 통과할 수 있다.The chemical reactions in the fuel cell 44 produce liquid water in addition to water vapor. In this example, the liquid water is moved along passageway 80 to accumulator reservoir 76. Liquid water traveling along passageway 80 may pass through a liquid-liquid heat exchanger that transfers heat to vehicle radiator fluid.

또한, 공기는 통로(80)를 따라 이동할 수 있다. 이 공기는 상기 공기로부터 수증기를 응축시키는 응축기 & 분리기 (condenser & separator)를 통과할 수 있다. 이 후, 응축된 물은 어큐뮬레이터 저장조(76)로 더해진다. (여전히 일부 수증기를 포함하고 있는) 나머지 공기는 주변으로 배기 된다. (응축기 없이) 오직 액체-액체 열 교환기만 있다면, 캐소드(52)를 떠나는 모든 수증기가 배기된다.In addition, the air can travel along the passage (80). This air may pass through a condenser & separator to condense water vapor from the air. Thereafter, the condensed water is added to the accumulator reservoir 76. The remaining air (still containing some water vapor) is vented to the surroundings. If there is only a liquid-to-liquid heat exchanger (without a condenser), all water vapor leaving the cathode 52 is exhausted.

상기 어큐뮬레이터 저장조(76)는 상기 연료 전지(44)에 대해 물의 외부 공급원을 제공한다. 이후, 필요에 따라, 상기 액체 물은 통로(82)를 따라 연료 전지(44)로 다시 연통한다. (도시되지 않은) 펌프는 통로(80, 82)들을 따라 상기 액체 물을 이동시키는 데 사용된다.The accumulator reservoir 76 provides an external source of water to the fuel cell 44. Thereafter, if necessary, the liquid water again communicates with the fuel cell 44 along the passage 82. A pump (not shown) is used to move the liquid water along passages 80 and 82.

따라서, 상기 어큐뮬레이터 저장조(76) 내의 액체 물의 일부는 연료 전지(44)에 의해 생성된 물일 수 있다. 어큐뮬레이터 저장조(76)로부터의 물은, 연료 전지를 가로지르면서 열을 흡수하고 온도가 증가하여, 상기 연료 전지를 "현저히" 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 다르게는, 또는 부가적으로, 상기 냉각수는 공기 (또는 다른 반응 기체) 스트림으로 증발시킴으로써 "증발에 의해" 상기 연료 전지를 냉각시킬 수 있다. 어큐뮬레이터 저장조(76)로 되돌아가는 액체 물은 증발 요구량들을 초과하여 제공된 액체 물 및 통로(80)를 따라 이동하는 공기로부터 응축되는 액체 물로 구성된다.Accordingly, a portion of the liquid water in the accumulator reservoir 76 may be water generated by the fuel cell 44. [ Water from the accumulator reservoir 76 absorbs heat across the fuel cell and increases in temperature, which can be used to "significantly cool " the fuel cell. Alternatively, or in addition, the cooling water can be "evaporated" to cool the fuel cell by evaporating it into an air (or other reactive gas) stream. The liquid water returning to the accumulator reservoir 76 consists of the liquid water provided above the evaporation requirements and the liquid water condensed from the air moving along the passage 80.

따라서, 통로(80)를 따라 연료 전지(44)로부터 연통된 액체 물의 양은 연료 전지(44)에 의해 재사용되고 연료 전지 시스템(40)을 나가지 않는다. 대조적으로, 공기 배기관(72)을 통해 연료 전지(44)로부터 이동된 대부분의 수증기는 연료 전지 시스템(40)을 나간다. 상기 예시적인 연료 전지 시스템(40)은 (차량용 시스템과 같은) 휴대용 시스템이며 무제한의 물 공급원으로 접근이 없다.The amount of liquid water communicated from the fuel cell 44 along the passage 80 is reused by the fuel cell 44 and does not exit the fuel cell system 40. [ In contrast, most of the water vapor transferred from the fuel cell 44 through the air exhaust pipe 72 exits the fuel cell system 40. The exemplary fuel cell system 40 is a portable system (such as a vehicle system) and has no access to an unlimited supply of water.

상기 시스템(40)으로부터 배기된 수증기의 전체 양이 연료 전지(44)에 의해 생성된 물과 동일하면, 상기 시스템(40)은 물 밸런스에서 작동하는 것으로 말할 수 있다. 시스템(40)으로부터 배기된 수증기의 전체 양이 연료 전지(44)에 의해 생성된 물보다 많다면, 상기 시스템(40)은 음의 물 밸런스에서 작동하는 것으로 말할 수 있다. 시스템(40)으로부터 배기된 수증기의 전체 양이 연료 전지(44)에 의해 생성된 물보다 적다면, 상기 시스템(40)은 물 과다 상태에서 작동하는 것으로 말할 수 있다.If the total amount of water vapor exhausted from the system 40 is equal to the water produced by the fuel cell 44, then the system 40 can be said to operate in water balance. If the total amount of water vapor exhausted from the system 40 is greater than the water produced by the fuel cell 44, the system 40 can be said to operate in a negative water balance. If the total amount of water vapor exhausted from the system 40 is less than the water produced by the fuel cell 44, the system 40 can be said to operate in a water overdose condition.

상기 예시적인 시스템(40)에서, 제어기(84)는 어큐뮬레이터 저장조(76)에 고정된 센서(88a, 88b)들로 작동 가능하게 연결된다. 제1 센서(88a)는 상기 어큐뮬레이터 저장조(76) 내의 물의 레벨이 레벨(L1)보다 높은지 여부를 결정하기 위해 사용된다. 제2 센서(88b)는 상기 어큐뮬레이터 저장조(76) 내의 물의 레벨이 레벨(L2)를 초과하는지 여부를 결정하는데 사용된다.In the exemplary system 40, the controller 84 is operably connected to sensors 88a, 88b that are fixed to the accumulator reservoir 76. [ The first sensor 88a is used to determine whether the level of water in the accumulator reservoir 76 is above the level L 1 . A second sensor (88b) is used to determine whether the water level in the accumulator reservoir (76) exceeds the level (L 2).

이러한 예에서, 상기 레벨(L1)은 상기 레벨(L2)보다 높다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 어큐뮬레이터 저장조(76) 내의 물의 양은 물의 레벨이 레벨(L2)에 있을 때보다 물의 레벨이 레벨(L1)에 있을 때 더 많다.In this example, the level L 1 is higher than the level L 2 . As can be appreciated, more often when it is in the accumulator reservoir, the amount of water of the water level in the level (76) (L 2) than the level of the water level (L 1) is in.

상기 센서(88a, 88b)들은 상기 어큐뮬레이터 저장조(76)의 특정 높이에서 물의 존재를 감지하여 연료 전지(44)에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양을 결정한다. 다른 예들은 연료 전지(44)에 의해 사용하기 위한 물의 가용성을 결정하기 위해 다른 기술들을 포함할 수 있다.The sensors 88a and 88b sense the presence of water at a certain height of the accumulator reservoir 76 and determine the amount of water that can be provided for use by the fuel cell 44. [ Other examples may include other techniques for determining the availability of water for use by the fuel cell 44.

상기 예시적인 제어기(84)는 센서(88a, 88b)들에 의해 제공되는 정보에 응답하여 연료 전지(44)로 연통되는 공기를 조절한다. 이러한 예에서, 제어기(84)는 공기 배기관(72)을 통해 연료 전지 시스템(40)을 나가는 수증기의 양을 증가 또는 감소시키기 위해 산화제 공급원(68)으로부터의 공기를 조절한다.The exemplary controller 84 regulates the air that communicates with the fuel cell 44 in response to information provided by the sensors 88a, 88b. In this example, the controller 84 regulates the air from the oxidant source 68 to increase or decrease the amount of water vapor exiting the fuel cell system 40 through the air exhaust conduit 72.

이러한 예에서, 상기 제어기(84)는 밸브(90) 또는 또 다른 기기를 작동시켜 연료 전지(44)로 유입하는 공기 압력을 조절하여, 배기관(72)을 통해 연료 전지 시스템(40)을 나가는 수증기의 양을 바꾼다. 또 다른 예에서, 상기 제어기(84)는 밸브(90)를 작동시켜 연료 전지(44)로 유입하는 공기의 유속을 조절하여, 배기관(72)을 통해 연료 전지 시스템(40)을 나가는 수증기의 양을 바꾼다. 다른 예들은, 연료 전지(44)로 공기를 공급하는 압축기를 조절하는 것과 같은, 상기 연료 전지 시스템(40)을 나가는 수증기의 양을 변경하기 위한 다른 기술들을 이용한다.The controller 84 operates the valve 90 or another device to regulate the air pressure to enter the fuel cell 44 so that the water vapor exiting the fuel cell system 40 through the exhaust pipe 72 Change the amount of. The controller 84 controls the flow rate of the air flowing into the fuel cell 44 by operating the valve 90 so that the amount of water vapor exiting the fuel cell system 40 through the exhaust pipe 72 . Other examples utilize other techniques for modifying the amount of water vapor exiting the fuel cell system 40, such as regulating the compressor supplying air to the fuel cell 44.

많은 컴퓨팅 기기들이 제어기(84)의 다양한 기능들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 일 예에서, 상기 제어기는 제어기의 메모리부에 저장된 프로그램을 실행하는 마이크로 프로세서를 포함한다.Many computing devices may be used to implement the various functions of the controller 84. In one example, the controller includes a microprocessor executing a program stored in a memory portion of the controller.

도 2를 계속 참조하면서 도 3을 참조하면, 상기 시스템(40) 내에서 물 밸런싱을 위해 상기 제어기(84)에 의해 이용되는 예시적인 방법(100)은 단계(110)에서 연료 전지 시스템(40)으로부터 수증기를 배기하는 것과, 이후 단계(120)에서 연료 전지(44)에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양에 기초하여 상기 배기를 변화시키는 것을 포함한다.3, an exemplary method 100 utilized by the controller 84 for water balancing within the system 40 is described in detail with reference to FIG. And then varying the exhaust based on the amount of water available for use by the fuel cell 44 in step 120. [

상기 단계(110)는 상기 센서(88a, 88b)들로부터의 정보를 이용하여 상기 연료 전지(44)에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양을 결정한다. 이러한 예에서, 사용에 제공 가능한 물의 양은 어큐뮬레이터 저장조(76) 내에 완전히 포함되는 것으로 도시되어 있지만, 당해 분야에서 통상의 기술을 갖는 자가 본 명세서의 개시 내용을 안다면 상기 물의 양을 다른 영역들로 연장할 수 있고, 적절한 센서 (또는 다른) 기기들에 의해 모니터링 될 수 있음을 이해할 것이다.The step 110 uses information from the sensors 88a, 88b to determine the amount of water available for use by the fuel cell 44. In this example, although the amount of water available for use is shown to be fully contained within the accumulator reservoir 76, it is contemplated that a person having ordinary skill in the art would know how to extend the amount of water to other areas And may be monitored by suitable sensor (or other) devices.

도 4는 상기 시스템(40) 내의 제어기(84)에 의해 이용되는 보다 상세한 제어 방법(200)을 도시한다. 단계(210)에서, 상기 제어기(84)는 연료 전지(44)에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양이 양(X1)보다 많은지 여부를 판단한다. 이러한 예에서, 상기 양(X1)은 레벨(L1)을 초과하는 어큐뮬레이터 저장조(76) 내의 물에 상응한다. 또한, 단계(210)에서, 제어기(84)는 연료 전지(44)로 공급되는 공기의 압력이 가능한 최소 압력보다 큰 지 여부를 결정한다. 불필요한 압력을 제공하는 것은 공지된 바와 같이 비효율적이다.4 shows a more detailed control method 200 utilized by the controller 84 in the system 40. In step 210, the controller 84 determines whether the amount of water available for use by the fuel cell 44 is greater than the amount X 1 . In this example, the amount X 1 corresponds to water in the accumulator reservoir 76 that exceeds the level L 1 . Further, at step 210, the controller 84 determines whether the pressure of the air supplied to the fuel cell 44 is greater than the minimum possible pressure. Providing unnecessary pressure is inefficient as is well known.

제어기(84)가 물이 X1보다 많고 압력이 최소 포텐셜 압력(Pmin)보다 큰 것으로 결정하면, 제어기(84)는 단계(220)에서 연료 전지(44)로 공급되는 공기의 압력을 감소시킨다.Thereby the controller 84 be determined to be greater the water pressure is greater than X 1 than the minimum potential of the pressure (P min), the controller 84 reduces the pressure of air supplied from the step 220 to the fuel cell (44) .

제공 가능한 물이 X1보다 많지 않고/않거나 공급된 공기의 압력이 최소 포텐셜 압력(Pmin)보다 크지 않으면, 제어기(84)는 단계(230)로 이동한다. 이 단계에서, 제어기(84)는 제공 가능한 물이 X1보다 적은지 여부 및 연료 전지(44)로 공급되는 공기의 압력이 최대 포텐셜 압력(Pmax)보다 작은지 여부를 결정한다. 만약 그렇다면, 제어기(84)는 제어기(84)가 연료 전지(44)로 공급되는 공기의 압력을 증가시키는 단계(240)로 이동한다.Service available water is not greater than X but not more than 1 / or the minimum potential pressure the pressure of the feed air (P min), the controller 84 moves to step 230. At this stage, the controller 84 determines whether or not water that can be supplied is smaller than X 1 and whether the pressure of air supplied to the fuel cell 44 is less than the maximum potential pressure (P max ). If so, the controller 84 moves to step 240 where the controller 84 increases the pressure of air supplied to the fuel cell 44.

단계(230)에 대한 응답이 "아니오" 라면, 다음으로 상기 제어기(84)는 단계(250)에서 상기 제공 가능한 물이 X2보다 많은지 여부를 결정한다. 이러한 예에서, X2는 도 2에 도시된 레벨(L2)에 상응한다. 상기 레벨(L2)은 레벨(L1)보다 낮으며, 물이 레벨(L1)에 있는 경우보다 연료 전지(44)에 의한 사용에 제공 가능한 물이 적다는 것을 나타낸다.If the answer to step 230 is "No", and then to determine whether the service is available water maneunji than X 2 from the controller 84 at step 250. In this example, X 2 corresponds to the level (L 2 ) shown in FIG. The level (L 2) is lower than the level (L 1), indicating that the water provides the water less available for use by more than the fuel cell 44, if the level (L 1).

보다 구체적으로, 이러한 예에서, 상기 레벨(L1)은 어큐뮬레이터 저장조(76)가 그 전체 포텐셜 용량의 약 75%까지 채워진 것을 의미한다. 레벨(L2)는 어큐뮬레이터 저장조(76)가 그 용량의 25%까지 채워진 것을 의미한다.More specifically, in this example, the level L 1 means that the accumulator reservoir 76 is filled to about 75% of its total potential capacity. Level L 2 means that the accumulator reservoir 76 is filled to 25% of its capacity.

단계(250)에서 상기 제공 가능한 물이 X2보다 많다면, 상기 방법(200) 및 제어기(84)는 단계(260)에서 연료 전지(44)로 공급되는 공기의 압력을 유지한다. 단계(250)에서 상기 제공 가능한 물이 X2보다 많지 않다면, 단계(270)에서 상기 방법(200) 및 제어기(84)는 연료 전지(44)로부터 끌어내는 전력을 제한할 수 있다.In step 250, it maintains the pressure of air supplied to the method 200, and a controller 84. The fuel cell 44 at step 260. If the service is available water is greater than X 2. This provides the water available in step 250, if not more than X 2, the method 200 and the controller 84 in step 270 may limit the power draw from the fuel cell (44).

일 예에서, 단계(270)에서 연료 전지로부터 끌어내는 전력을 제한하는 것은 상기 연료 전지(44)로부터 끌어내는 포텐셜 전력에 관한 기존의 제한을 감소시키는 것을 수반한다. 예를 들어, 상기 연료 전지(44)가 차량에 전력을 공급하는 데 사용된다면, 상기 연료 전지(44)로부터 끌어낸 전력에 관한 기존의 제한은 80 킬로와트일 수 있다. 단계(250)에 대한 응답이 상기 제공 가능한 물이 X2보다 적다는 것이면, 상기 방법의 단계(270)에서 제어기(84)는 상기 기존의 제한을 낮은 수준으로 (예를 들어 60 킬로와트로) 감소시킨다.In one example, limiting the power drawn from the fuel cell in step 270 involves reducing existing limitations on the potential power drawn from the fuel cell 44. For example, if the fuel cell 44 is used to power a vehicle, the existing limit on power drawn from the fuel cell 44 may be 80 kilowatts. If the response to step 250 is that the water available is less than X 2 , then in step 270 of the method, the controller 84 reduces the existing limit to a lower level (e.g., 60 kilowatt) .

또한, 상기 제어기(84)는 더 낮은 제한 (예를 들어 40 킬로와트)을 형성할 수 있어서, 통로(80)를 통해 어큐뮬레이터 저장조(76)를 보충하도록 연료 전지(44)에 의해 생성되는 물이 충분히 존재하는 것을 보장한다.In addition, the controller 84 may form a lower limit (for example, 40 kilowatts) so that the water produced by the fuel cell 44 to replenish the accumulator reservoir 76 through the passageway 80 is sufficient It guarantees that it exists.

상기의 설명은 그 성질상 제한보다는 예시이다. 개시된 예들에 대한 변형들 및 변경들은 본 기재 내용의 본질로부터 필연적으로 벗어나지 않는 당해 분야의 통상의 기술자들에게 명백해 질 수 있다. 따라서, 본 기재 내용에 주어진 법적 보호의 범위는 오로지 다음의 청구항들을 검토함으로써 결정될 수 있다.The above description is illustrative rather than limiting in nature. Variations and modifications to the disclosed examples can be made apparent to those of ordinary skill in the art without in any way departing from the essence of the present disclosure. Accordingly, the scope of legal protection provided in the present disclosure can be determined solely by reviewing the following claims.

Claims (20)

시스템으로부터 수증기를 배기하는 단계와,
상기 시스템에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양에 응답하여 상기 배기하는 단계를 변화시키는 단계를 포함하는,
물 밸런싱 방법.Evacuating water vapor from the system,
And varying the evacuation step in response to an amount of water available for use by the system.
Water balancing method. 제1항에 있어서, 상기 변화시키는 단계는 상기 시스템으로 유입하는 반응물의 압력을 증가시키는 단계를 포함하는,
물 밸런싱 방법.2. The method of claim 1 wherein the changing step comprises increasing the pressure of the reactant entering the system.
Water balancing method. 제1항에 있어서, 상기 변화시키는 단계는 상기 시스템으로 유입하는 반응물의 유속을 감소시키는 단계를 포함하는,
물 밸런싱 방법.2. The method of claim 1 wherein the changing step comprises decreasing the flow rate of reactants entering the system.
Water balancing method. 제1항에 있어서, 상기 물의 양은 어큐뮬레이터 저장조 내의 물의 레벨을 포함하는,
물 밸런싱 방법.2. The method of claim 1 wherein the amount of water comprises the level of water in the accumulator reservoir.
Water balancing method. 제1항에 있어서, 상기 시스템에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양에 응답하여 시스템으로부터 끌어내는 전력을 제한하는 단계를 포함하는,
물 밸런싱 방법.2. The method of claim 1, further comprising: limiting power drawn from the system in response to an amount of water available for use by the system.
Water balancing method. 제5항에 있어서, 최대 전력 인출 및 최소 전력 인출 제한을 적용함으로써 끌어내는 전력을 제한하는 단계를 포함하는,
물 밸런싱 방법.6. The method of claim 5, further comprising limiting the power drawn by applying a maximum power draw and a minimum power draw limit.
Water balancing method. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 연료 전지 시스템인,
물 밸런싱 방법.The system of claim 1, wherein the system is a fuel cell system,
Water balancing method. 연료 전지에 의한 사용에 제공 가능한 물의 양을 감지하는 단계와,
상기 감지하는 단계에 응답하여 연료 전지 시스템으로부터 배기되는 수증기를 제한하는 단계를 포함하는,
연료 전지 물 밸런싱 방법.Sensing the amount of water available for use by the fuel cell,
And limiting the water vapor exhausted from the fuel cell system in response to the sensing step.
Fuel cell water balancing method. 제8항에 있어서, 상기 연료 전지로부터 끌어내는 전력을 제한하는 단계를 포함하는,
연료 전지 물 밸런싱 방법.9. The method of claim 8, further comprising limiting the power drawn from the fuel cell.
Fuel cell water balancing method. 제9항에 있어서, 최대 전력 인출 및 최소 전력 인출 제한을 적용함으로써 제한하는 단계를 포함하는,
연료 전지 물 밸런싱 방법.10. The method of claim 9, further comprising restricting by applying a maximum power draw and a minimum power draw limit.
Fuel cell water balancing method. 제8항에 있어서, 상기 물의 양이 물의 제1 기준 양보다 적으면 상기 연료 전지로부터 배기되는 수증기를 제한하는 단계와, 상기 물의 양이 물의 제1 기준 양보다 적은 물의 제2 기준 양보다 적으면 상기 연료 전지로부터 끌어내는 전력을 제한하는 단계를 포함하는,
연료 전지 물 밸런싱 방법.9. The method of claim 8, further comprising: limiting the water vapor exhausted from the fuel cell if the amount of water is less than a first reference amount of water; and if the amount of water is less than a second reference amount of water less than the first reference amount of water And limiting the power drawn from the fuel cell.
Fuel cell water balancing method. 제11항에 있어서, 물의 제1 기준 양은 어큐뮬레이터 용량의 약 75%이며, 물의 제2 기준 양은 어큐뮬레이터 용량의 약 25%인,
연료 전지 물 밸런싱 방법.12. The method of claim 11, wherein the first reference amount of water is about 75% of the accumulator capacity and the second reference amount of water is about 25%
Fuel cell water balancing method. 공급원으로부터 물을 받아들이는 연료 전지와,
상기 공급원 내의 물의 양에 응답하여 연료 전지로부터 연통되는 수증기의 양을 선택적으로 변화시키는 제어기를 포함하는,
연료 전지 조립체.A fuel cell for receiving water from a supply source,
And a controller for selectively varying the amount of water vapor communicated from the fuel cell in response to the amount of water in the source.
Fuel cell assembly. 제13항에 있어서, 상기 공급원은 어큐뮬레이터 저장조를 포함하는,
연료 전지 조립체.14. The apparatus of claim 13, wherein the source comprises an accumulator reservoir,
Fuel cell assembly. 제14항에 있어서, 상기 연료 전지는 공급원으로 연통되는 액체 물을 생성하는,
연료 전지 조립체.15. The fuel cell of claim 14, wherein the fuel cell generates liquid water that communicates with a source,
Fuel cell assembly. 제13항에 있어서, 상기 수증기는 상기 연료 전지로부터 주변으로 배기되는,
연료 전지 조립체.14. The fuel cell system according to claim 13, wherein the water vapor is exhausted from the fuel cell to the surroundings,
Fuel cell assembly. 제13항에 있어서, 상기 공급원으로부터 상기 연료 전지로 액체 물을 연통시키는 도관을 포함하는,
연료 전지 조립체.14. The fuel cell of claim 13, further comprising a conduit for communicating liquid water from the source to the fuel cell.
Fuel cell assembly. 제17항에 있어서, 상기 제어기는 기기의 작동을 개시하여 상기 연료 전지로 유입하는 반응물의 압력을 바꾸는,
연료 전지 조립체.18. The fuel cell system according to claim 17, wherein the controller starts operation of the device and changes the pressure of the reactant flowing into the fuel cell,
Fuel cell assembly. 제18항에 있어서, 상기 기기는 밸브, 압축기, 또는 둘 모두인,
연료 전지 조립체.19. The apparatus of claim 18, wherein the device is a valve, a compressor,
Fuel cell assembly. 제17항에 있어서, 상기 제어기는 기기의 작동을 개시하여 연료 전지로 유입하는 반응물의 유속을 바꾸는,
연료 전지 조립체.18. The method of claim 17, wherein the controller initiates operation of the device to change the flow rate of reactants entering the fuel cell,
Fuel cell assembly.
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