KR20150026265A - Method for controlling pressure of fuel cell stack - Google Patents

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KR20150026265A KR20130104853A KR20130104853A KR20150026265A KR 20150026265 A KR20150026265 A KR 20150026265A KR 20130104853 A KR20130104853 A KR 20130104853A KR 20130104853 A KR20130104853 A KR 20130104853A KR 20150026265 A KR20150026265 A KR 20150026265A
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Abstract

The present invention relates to a control method of the operating pressure of a fuel cell system. More specifically, the present invention relates to a control method of the operating pressure of a fuel cell system, which allows the operating pressure of the fuel cell system to be easily and variably controlled by integrating a compressor and an outlet pressure control valve in a pressurized fuel cell system; and controlling the compressor and the outlet pressure control valve to be interlocked. In other words, the present invention provides a control method of the operating pressure of a fuel cell system, which allows the operating pressure of the fuel cell system to be easily and variably controlled by integrating an air compressor controller and an outlet pressure control valve controller into one; and controlling the rotation number of an air compressor and the opening of an outlet pressure control valve to be interlocked, instead of controlling operations of the compressor and the outlet pressure control valve by receiving feedback on the measurement value of a pressure sensor like an existing fuel cell system.

Description

연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법{Method for controlling pressure of fuel cell stack}[0001] The present invention relates to a method of controlling a fuel cell system,

본 발명은 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가압형 연료전지 시스템의 압축기와 출구압력 제어 밸브를 통합 및 연동 제어하여 연료전지 시스템의 운전압력을 용이하게 가변 제어할 수 있도록 한 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of controlling an operating pressure of a fuel cell system, and more particularly, to a method and apparatus for controlling an operating pressure of a fuel cell system by integrating and interlocking a compressor and an outlet pressure control valve of a pressurized fuel cell system And more particularly, to a method of controlling an operating pressure of a fuel cell system.

연료전지 시스템을 운전하는 방식은 크게 상압형 및 가압형으로 나누어져 있고, 각 운전 방식에서 연료전지 스택의 운전압력은 전체 성능에 지배적인 영향을 주는 요소 중 하나로 작용한다.The operation mode of the fuel cell system is largely divided into the atmospheric pressure type and the pressurized type. In each operation mode, the operation pressure of the fuel cell stack is one of the factors that dominantly affect the overall performance.

연료전지 시스템중 상압형 연료전지의 경우, 연료전지의 환원극(cathode)에 상압의 공기를 공급하기 위해 많은 전력을 필요로 하지 않는 공기 블로어(Air Blower)를 사용하고 있는데, 이는 연료전지 시스템을 운전하기 위한 주변 장치들의 전원을 연료전지 스택으로부터 공급받아야 된다는 사실로 볼 때, 전력 손실이 줄어든다는 장점이 있는 반면, 스택의 운전압력이 높아질수록 연료전지의 효율이 높아진다는 관점에서 볼 때는 스택의 전력밀도가 낮아지는 단점이 있다.Among the fuel cell systems, the atmospheric pressure type fuel cell uses an air blower that does not require much power to supply atmospheric pressure air to the cathode of the fuel cell, In view of the fact that the power of peripheral devices for operation must be supplied from the fuel cell stack, the power loss is reduced. On the other hand, from the viewpoint that the fuel cell efficiency becomes higher as the operating pressure of the stack increases, The power density is lowered.

이러한 점을 감안하여, 연료전지 스택 및 그 시스템 개발에 있어서 가압(가변 압력)형 연료전지 시스템이 개발되고 있다.In view of this, a pressurized (variable pressure) type fuel cell system is being developed in the fuel cell stack and its system development.

즉, 저출력 구간에서는 기생전력을 최소화할 수 있도록 저압 운전을 하여 시스템의 효율을 향상시키고, 고출력 구간에서는 고압운전을 통해 성능을 향상시키는 가변압 시스템이 개발되고 있다.That is, a variable pressure system that improves the efficiency of the system by operating at a low pressure so as to minimize the parasitic power in the low output section and improves the performance through the high pressure operation in the high output section is being developed.

상기 가압형 연료전지 시스템은 환원극에 상압보다 높은 압력의 공기를 공급하기 위해 압축기(Compressor)를 사용하고, 연료전지 스택을 통과하고 나오는 가스 배관에 별도의 압력 제어 장치 즉, 출구압력 제어 밸브(Back Pressure Control Valve)를 장착하여 스택에 공급되는 가스 및 냉각수의 압력을 제어하는 점에 특징이 있다.The pressurized fuel cell system uses a compressor to supply air having a pressure higher than normal pressure to the reducing electrode, and a separate pressure control device, that is, an outlet pressure control valve Back Pressure Control Valve) is installed to control the pressure of gas and cooling water supplied to the stack.

한편, 상기 상압형 연료전지 시스템의 경우, 고압 수소탱크로부터 연료전지 스택의 연료극(anode)으로 수소가 공급되고, 냉각수는 냉각수 펌프에 의하여 연료전지 스택의 냉각수 채널로 공급되며, 그리고 공기는 에어블로어를 통해 연료전지 스택의 공기극(cathode)으로 공급된다.In the case of the atmospheric pressure type fuel cell system, hydrogen is supplied from the high-pressure hydrogen tank to the anode of the fuel cell stack, the cooling water is supplied to the cooling water channel of the fuel cell stack by the cooling water pump, To the cathode of the fuel cell stack.

반면에, 상기 가압형 연료전지 시스템의 경우, 공기가 압축기를 통해 연료전지 스택의 공기극으로 공급되는 점에서 차이가 있고, 또한 연료전지 스택의 가스(수소,공기) 및 냉각수 배출용 배관에 별도의 압력 제어장치인 출구압력 제어 밸브를 장착하여 연료전지 스택 내에 부가되는 운전압력을 제어하게 된다.On the other hand, in the case of the above-mentioned pressurized fuel cell system, there is a difference in that air is supplied to the air electrode of the fuel cell stack through the compressor, and also there is a difference in the gas (hydrogen, air) An outlet pressure control valve, which is a pressure control device, is mounted to control the operating pressure added to the fuel cell stack.

상기 가압형 연료전지 시스템의 경우, 그 운전압력을 높일 경우 스택의 성능이 높아질 뿐만 아니라 시스템 냉각계 구성이 용이해지고, 가습 성능도 높일 수 있지만, 높은 운전압력을 형성하기 위해 압축기 이외에 출구압력 제어 밸브가 추가적으로 필요하게 되고, 공기압축기가 소모하는 기생전력이 커지는 단점이 있다.In the case of the pressurized fuel cell system, when the operating pressure is increased, not only the performance of the stack is enhanced but also the system cooling system is easily configured and the humidification performance can be enhanced. However, in order to form a high operating pressure, And the parasitic power consumed by the air compressor is increased.

통상적인 가변압 연료전지 시스템은 첨부한 도 1에서 보듯이, 저출력 구간에서는 스택의 운전압력을 낮게 하여 시스템의 효율을 향상시키고, 고출력 구간에서는 운전압력을 올려 스택의 성능을 향상시키는 방식이지만, 출력에 따라 운전압력을 변동시키기 위해서는 첨부한 도 2에 도시된 시스템 구성을 기반으로 압축기 출구(또는 스택 입구)의 압력을 측정하고, 유량에 따른 압력을 제어해 주어야 한다.As shown in FIG. 1, the conventional variable-pressure fuel cell system improves the efficiency of the system by lowering the operation pressure of the stack in the low-output period and enhances the performance of the stack by increasing the operating pressure in the high- , It is necessary to measure the pressure of the compressor outlet (or stack inlet) based on the system configuration shown in FIG. 2 and to control the pressure according to the flow rate.

첨부한 도 2는 종래의 가압형 연료전지 시스템의 공기공급계 구성을 나타낸다.FIG. 2 attached herewith shows an air supply system configuration of a conventional pressurized fuel cell system.

도 2에서 보듯이, 종래의 가압형 연료전지 시스템의 공기공급계 즉, 연료전지 스택(10)의 공기극에 공기를 공급하는 공기공급계는 외부공기의 이물질을 여과하는 필터(11)와, 여과된 공기를 압축하여 공기극쪽으로 공급하는 압축기(12)와, 압축기에서 공기극으로 공급되는 공기의 공급압력을 측정하는 압력센서(18)와, 압축기로부터 공기극으로 공급되는 공기를 가습시키는 가습기(13)와, 연료전지 스택(10)에서 반응을 마친 습윤공기가 가습기(13)를 통과하여 배출되는 라인에 장착되는 출구압력 제어 밸브(14)와, 압축기(12)의 구동 제어를 위한 제1제어기(15)와, 출구압력 제어 밸브(14)의 개폐 제어를 위한 제2제어기(16)를 포함하여 구성되어 있다.2, the air supply system of the conventional pressurized fuel cell system, that is, the air supply system for supplying air to the air electrode of the fuel cell stack 10 includes a filter 11 for filtering foreign matter of outside air, A pressure sensor 18 for measuring a supply pressure of air supplied from the compressor to the air electrode, a humidifier 13 for humidifying the air supplied from the compressor to the air electrode, An outlet pressure control valve 14 mounted on the line through which humid air having undergone the reaction in the fuel cell stack 10 passes through the humidifier 13 and a first controller 15 for driving control of the compressor 12 And a second controller 16 for controlling the opening and closing of the outlet pressure control valve 14.

따라서, 스택의 운전 압력을 가변적으로 변동시킬 경우, 공급 가스들은 연료전지 스택의 출력에 비례하여 증가하게 되는데, 이때 가스의 유량을 측정하거나 출력을 측정하고, 측정된 전기적 제어신호를 제어기를 통해 출구압력 제어 밸브에 보내어줌으로써, 출구압력 제어 밸브에 의하여 스택의 운전압력이 적정 수준으로 유지된다.Accordingly, when the operating pressure of the stack is variably changed, the supply gases are increased in proportion to the output of the fuel cell stack, in which the flow rate of the gas is measured or the output is measured, and the measured electrical control signal is outputted through the controller By sending it to the pressure control valve, the operating pressure of the stack is maintained at an appropriate level by the outlet pressure control valve.

이러한 가압형 연료전지 시스템의 운전압력 제어를 적용할 경우, 압력센서의 측정값에 대한 정확성 확보가 반드시 필요하고, 이에 민감도가 아주 높은 출구압력 제어 밸브의 개발이 필요하다.When operating pressure control of such a pressurized fuel cell system is applied, it is necessary to ensure the accuracy of the measured value of the pressure sensor. Therefore, it is necessary to develop an outlet pressure control valve having a very high sensitivity.

그러나, 압력센서의 압력 측정값을 피드백 받아서 출구압력 제어 밸브를 움직일 때까지의 시간 지연(Time delay)으로 인하여 출구압력 제어 밸브에 의한 운전압력 제어가 쉽지 않은 단점이 있고, 또한 연료전지 차량의 급가속 및 급감속과 같이 급격한 출력 변화를 격을 때 밸브 제어가 원활하지 못한 단점이 있다.However, there is a disadvantage in that it is not easy to control the operating pressure by the outlet pressure control valve due to the time delay until the outlet pressure control valve is operated by receiving the pressure measurement value of the pressure sensor, There is a disadvantage that the valve control is not smooth when the sudden change of output such as acceleration and deceleration is occurred.

또한, 스택 입구 압력을 측정하는 압력센서 및 압축기 구동을 위한 제1제어기 이외에 압력센서의 압력 측정값을 피드백 받아서 제1제어기와 출구압력 제어 밸브에 작동 신호 명령을 보내주는 제2제어기 등이 추가적으로 필요하여, 제어 계통이 복잡해지는 단점이 있고, 제어 계통이 복잡해짐에 따라 압축기와 출구압력 제어 밸브를 연동 제어하는 기술 적용에 어려움이 있는 단점이 있다.
Further, in addition to a pressure sensor for measuring the stack inlet pressure and a first controller for driving the compressor, a second controller for receiving a pressure measurement value of the pressure sensor and sending an operation signal command to the first controller and the outlet pressure control valve is additionally required As a result, there is a disadvantage in that it is difficult to apply a technique for interlocking control of the compressor and the outlet pressure control valve as the control system becomes complicated.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존과 같이 압력센서의 측정값을 피드백 받아 압축기와 출구압력 제어 밸브의 동작을 제어하지 않고, 공기압축기 제어기와 출구압력 제어 밸브용 제어기를 하나로 통합하여 공기압축기의 회전수와 출구압력 제어 밸브의 개도를 연동 제어할 수 있도록 함으로써, 연료전지 시스템의 운전압력을 용이하게 가변 제어할 수 있도록 한 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a control apparatus for an air conditioner and an outlet pressure control valve, The present invention provides an operating pressure control method for a fuel cell system that can easily and variably control the operating pressure of a fuel cell system by integrating the number of revolutions of the air compressor and the opening degree of the outlet pressure control valve, .

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 스택의 공기극에 공기를 공급하는 공기압축기의 회전수가 증가하면, 스택의 운전압력을 결정하는 출구압력 제어 밸브의 개도를 감소시키는 통합 제어기의 연동 제어를 통해 스택의 운전압력을 상승시키는 단계와; 스택의 공기극에 공기를 공급하는 공기압축기의 회전수가 감소하면, 스택의 운전압력을 결정하는 출구압력 제어 밸브의 개도를 증가시키는 통합 제어기의 연동 제어를 통해 스택의 운전압력을 감소시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an air conditioner, comprising the steps of: controlling an integrated controller to reduce an opening degree of an outlet pressure control valve for determining an operation pressure of a stack when the number of revolutions of the air compressor, Raising the operating pressure of the stack; Reducing the operating pressure of the stack through interlocking control of the integrated controller which increases the opening of the outlet pressure control valve which determines the operating pressure of the stack when the number of revolutions of the air compressor supplying air to the air pole of the stack is reduced; The method of controlling an operating pressure of a fuel cell system according to the present invention includes the steps of:

바람직하게는, 상기 압축기의 회전수가 특정 회전수 이상이 되어 스택의 고출력 구간이 되면, 통합 제어기의 제어 신호에 의하여 출구압력 제어 밸브의 개도가 압축기의 회전수에 비례하여 점차 닫히도록 한 것을 특징으로 한다.Preferably, the opening degree of the outlet pressure control valve is gradually closed in proportion to the number of revolutions of the compressor by the control signal of the integrated controller when the number of revolutions of the compressor becomes equal to or higher than a specific number of revolutions, do.

반면, 상기 압축기의 회전수가 특정 회전수 이하이 되어 스택의 저출력 구간이 되면, 통합 제어기의 제어 신호에 의하여 출구압력 제어 밸브의 개도가 압축기의 회전수에 비례하여 점차 열리도록 한 것을 특징으로 한다.
On the other hand, when the number of revolutions of the compressor becomes less than a specific number of revolutions, the opening degree of the outlet pressure control valve is gradually opened in proportion to the number of revolutions of the compressor by the control signal of the integrated controller.

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.

1) 기존의 공기압축기 제어를 위한 제1제어기와 출구압력 제어 밸브를 제어하는 제2제어기를 하나의 통합 제어기로 단일화하여, 공기압축기 및 밸브 연동 제어를 통한 연료전지 시스템의 응답성능 향상 및 안정성을 확보할 수 있다.1) By integrating the first controller for controlling the existing air compressor and the second controller for controlling the outlet pressure control valve into one integrated controller, it is possible to improve the response performance and stability of the fuel cell system through the air compressor and valve interlocking control .

2) 제어기를 2개에서 1개로 통합함과 더불어 기존의 압력센서를 삭제 가능하여 제어 계통의 단순화를 실현하는 동시에 제어 계통의 구축 비용을 절감할 수 있다.
2) It is possible to integrate the controllers from two to one and eliminate the existing pressure sensor, thereby realizing the simplification of the control system and reducing the construction cost of the control system.

도 1은 가변압 연료전지 시스템의 공기 흐름량 대비 스택 출구 역압을 나타낸 그래프,
도 2는 기존의 가변압 연료전지 시스템을 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법을 위한 연료전지 시스템 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법으로서, 압축기와 밸브 개도의 연동 제어를 나타낸 제어곡선,
도 5는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법을 적용한 경우, 유량 대비 스택 운전압력을 나타낸 그래프.
1 is a graph showing a stack outlet back pressure versus air flow rate of a variable-pressure fuel cell system,
2 is a configuration diagram showing a conventional variable-pressure fuel cell system,
3 is a schematic view of a fuel cell system for a method of controlling an operating pressure of a fuel cell system according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a control curve for controlling the operation of the fuel cell system according to the present invention,
FIG. 5 is a graph showing the flow rate versus stack operating pressure when the method of controlling the operating pressure of the fuel cell system according to the present invention is applied.

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.

본 발명은 공기압축기 제어기와 출구압력 제어 밸브용 제어기를 하나로 통합하여 공기압축기의 회전수와 출구압력 제어 밸브의 개도를 연동 제어할 수 있도록 함으로써, 연료전지 시스템의 운전압력을 용이하게 가변 제어할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention integrates the air compressor controller and the controller for the outlet pressure control valve so that the number of revolutions of the air compressor and the opening degree of the outlet pressure control valve can be interlocked with each other so that the operating pressure of the fuel cell system can be easily and variably controlled The point is that there is one thing to be done.

이를 위해, 본 발명의 방법을 실현하기 위한 가압형 연료전지 시스템의 공기공급계는 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, 외부공기의 이물질을 여과하는 필터(11)와, 여과된 공기를 압축하여 공기극쪽으로 공급하는 압축기(12)와, 압축기로부터 공기극으로 공급되는 공기를 가습시키는 가습기(13)와, 연료전지 스택(10)에서 반응을 마친 습윤공기가 가습기(13)를 통과하여 배출되는 라인에 장착되는 출구압력 제어 밸브(14)와, 상기 압축기(12)의 구동 회전수 및 출구압력 제어 밸브의 개도를 동시에 제어하는 통합 제어기(17)를 포함하여 구성된다.To this end, as shown in FIG. 3, the air supply system of the pressurized fuel cell system for realizing the method of the present invention comprises a filter 11 for filtering foreign matter of outside air, A humidifier 13 for humidifying the air supplied from the compressor to the air electrode, and a humidifier 13 for humidifying the humidifier 13. The humidifier 13, which has been reacted in the fuel cell stack 10, And an integrated controller 17 that simultaneously controls the outlet pressure control valve 14 and the opening speed of the outlet pressure control valve of the compressor 12.

여기서, 상기한 구성을 기반으로 하는 본 발명의 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an operation pressure control method of the fuel cell system of the present invention based on the above-described configuration will be described.

본 발명은 기존의 시스템과 같이 압력센서의 측정값을 피드백 받아 압축기와 출구압력 제어 밸브의 동작을 제어하지 않고, 하나의 통합 제어기(17)의 제어에 의하여 공기압축기의 회전수와 출구압력 제어 밸브의 개도가 연동되며 제어되는 점에 특징이 있다.The present invention is not limited to controlling the operation of the compressor and the outlet pressure control valve by feedback of the measured value of the pressure sensor as in the conventional system but by controlling the rotation speed of the air compressor and the outlet pressure control valve Is controlled by being interlocked and controlled.

즉, 공기압축기 회전수에 따라 출구압력 제어 밸브(Back Pressure Control Valve)의 개도를 연동 제어해 줌으로써, 연료전지 시스템이 항상 동일한 운전압력 곡선 안에서 안정적으로 운전될 수 있다.That is, by controlling the opening degree of the outlet pressure control valve according to the number of revolutions of the air compressor, the fuel cell system can be always operated stably in the same operating pressure curve.

이를 위해, 먼저 스택(10)의 요구 출력에 따른 공기 유량을 공기극으로 공급하기 위하여, 스택의 요구 출력을 입력받은 통합 제어기(17)에서 압축기(12)에 제어 신호(스택의 요구 출력에 맞는 회전수로 구동하라는 신호)를 보낸다.To this end, in order to supply the air flow rate corresponding to the required output of the stack 10 to the air electrode, a control signal (a rotation corresponding to the required output of the stack) Signal to be driven by the channel).

연이어, 상기 압축기(12)가 통합 제어기(17)의 제어 신호에 의하여 스택의 요구 출력에 맞는 공기량을 공급하는 수준으로 회전 구동하게 되고, 이에 압축기(12)는 단지 스택의 요구 출력에 따라 공기 공급유량만을 컨트롤하는 역할을 하게 된다.Subsequently, the compressor 12 is driven to rotate at a level that supplies an amount of air suited to the required output of the stack by the control signal of the integrated controller 17, so that the compressor 12 is driven only by the air supply It controls only the flow rate.

이때, 스택의 요구 출력이 가변됨에 따라, 압축기(12)의 회전수가 특정 회전수 이상이 되어 스택의 고출력 구간이 되면, 상기 통합 제어기(17)의 제어 신호에 의하여 출구압력 제어 밸브(14)의 개도가 압축기(12)의 회전수에 비례하여 점차 감소하여 닫히게 된다.At this time, when the required output of the stack is changed, the number of revolutions of the compressor 12 becomes equal to or higher than a specific number of revolutions and becomes a high-output period of the stack, a control signal of the integrated controller 17 causes the outlet pressure control valve 14 The degree of opening gradually decreases in proportion to the number of rotations of the compressor 12 and closes.

반대로, 압축기(12)의 회전수가 특정 회전수 이하이 되어 스택의 저출력 구간이 되면, 상기 통합 제어기(17)의 제어 신호에 의하여 출구압력 제어 밸브(14)의 개도가 압축기(12)의 회전수에 비례하여 점차 증가하여 열리게 된다.On the contrary, when the number of revolutions of the compressor 12 becomes equal to or lower than a specific number of revolutions, the control signal of the integrated controller 17 causes the opening degree of the outlet pressure control valve 14 to increase to the number of revolutions of the compressor 12 It gradually increases in proportion.

따라서, 상기 압축기(12)의 회전수가 높아지는(유량이 높아지는) 스택의 고출력 구간에서는 스택의 운전압력이 상승하고, 반대로 압축기(12)의 회전수가 낮아지는(유량이 적어지는) 스택의 저출력 구간에서는 스택의 운전압력이 낮아지게 된다.Therefore, in the high-output section of the stack where the number of revolutions of the compressor 12 increases (the flow rate increases), the operating pressure of the stack increases, and conversely, in the low output section of the stack in which the number of revolutions of the compressor 12 The operating pressure of the stack is lowered.

한편, 본 발명의 시험예로서, 연료전지 시스템의 모사 평가 시험을 아래와 같이 실시하였다.On the other hand, as a test example of the present invention, a simulation evaluation test of the fuel cell system was carried out as follows.

즉, 첨부한 도 4에서 보듯이 압축기의 회전수가 25,000 RPM 이하에서 출구압력 제어 밸브의 개도를 31˚로 고정하고, 25,000~35,000 RPM 사이에서는 출구압력 제어 밸브의 개도를 단계적으로 변동시켰으며, 또한 35,000 RPM 이상의 고출력 구간에서는 출구압력 제어 밸브의 개도를 29˚로 고정하여 스택을 운전하였다.4, the opening degree of the outlet pressure control valve is fixed at 31 ° when the number of revolutions of the compressor is less than 25,000 RPM, and the opening degree of the outlet pressure control valve is changed stepwise between 25,000 and 35,000 RPM, In the high power range above 35,000 RPM, the outlet pressure control valve was fixed at 29 ° to operate the stack.

이를 통해, 저압운전 라인과 고압운전 라인 사이에서 가변 압력 제어가 원활하게 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that variable pressure control is smoothly performed between the low-pressure operation line and the high-pressure operation line.

다시 말해서, 첨부한 도 5에 도시된 유량 대비 운전압력 라인에서 보듯이, 압축기의 회전수에 비례하여 출구압력 제어 밸브의 개도를 증감시킴으로써, 고압운전 라인과 저압운전 라인 사이에서 원활한 가변 압력 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.In other words, by increasing or decreasing the opening degree of the outlet pressure control valve in proportion to the number of revolutions of the compressor, as shown in the operating pressure line with respect to the flow rate shown in FIG. 5, smooth variable pressure control between the high pressure operation line and the low pressure operation line I can confirm that it is possible.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 기존의 공기압축기 제어를 위한 제1제어기와 출구압력 제어 밸브를 제어하는 제2제어기를 하나의 통합 제어기로 단일화하여, 공기압축기 및 밸브를 연동 제어함으로써, 제어 계통의 단순화 및 비용 절감을 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 연료전지 시스템의 운전압력에 대한 응답성능 향상 및 안정성을 확보할 수 있다.
According to the present invention, the first controller for controlling the existing air compressor and the second controller for controlling the outlet pressure control valve are unified into one integrated controller, and the air compressor and the valve are interlocked and controlled, Simplification and cost reduction can be realized, and response performance and stability against the operating pressure of the fuel cell system can be ensured.

10 : 스택
11 : 필터
12 : 압축기
13 : 가습기
14 : 출구압력 제어 밸브
15 : 제1제어기
16 : 제2제어기
17 : 통합 제어기
18 : 압력센서
10: Stack
11: Filter
12: Compressor
13: Humidifier
14: Exit pressure control valve
15: first controller
16: second controller
17: Integrated controller
18: Pressure sensor

Claims (3)

스택의 공기극에 공기를 공급하는 공기압축기의 회전수가 증가하면, 스택의 운전압력을 결정하는 출구압력 제어 밸브의 개도를 감소시키는 통합 제어기의 연동 제어를 통해 스택의 운전압력을 상승시키는 단계와;
스택의 공기극에 공기를 공급하는 공기압축기의 회전수가 감소하면, 스택의 운전압력을 결정하는 출구압력 제어 밸브의 개도를 증가시키는 통합 제어기의 연동 제어를 통해 스택의 운전압력을 감소시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법.
Raising the operating pressure of the stack through interlocking control of the integrated controller which reduces the opening of the outlet pressure control valve which determines the operating pressure of the stack when the number of revolutions of the air compressor supplying air to the air electrode of the stack is increased;
Reducing the operating pressure of the stack through interlocking control of the integrated controller which increases the opening of the outlet pressure control valve which determines the operating pressure of the stack when the number of revolutions of the air compressor supplying air to the air pole of the stack is reduced;
And controlling the operation of the fuel cell system.
청구항 1에 있어서,
상기 압축기의 회전수가 특정 회전수 이상이 되어 스택의 고출력 구간이 되면, 통합 제어기의 제어 신호에 의하여 출구압력 제어 밸브의 개도가 압축기의 회전수에 비례하여 점차 닫히도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the opening degree of the outlet pressure control valve gradually closes in proportion to the number of revolutions of the compressor in accordance with a control signal of the integrated controller when the number of revolutions of the compressor reaches a predetermined high speed, Wherein the operating pressure control method comprises:
청구항 1에 있어서,
상기 압축기의 회전수가 특정 회전수 이하이 되어 스택의 저출력 구간이 되면, 통합 제어기의 제어 신호에 의하여 출구압력 제어 밸브의 개도가 압축기의 회전수에 비례하여 점차 열리도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the opening degree of the outlet pressure control valve is gradually opened in proportion to the number of revolutions of the compressor by the control signal of the integrated controller when the number of revolutions of the compressor becomes less than a specific number of revolutions and becomes a low output period of the stack. Method of operating pressure control.
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