KR20170007056A - 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 및 그 제어방법 - Google Patents

연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구는, 수소와 산소의 반응으로 전기에너지를 생산하는 스택; 냉시동시 스택의 전기에너지를 이용하여 냉각수 및 스택을 웜업하는 히터; 상기 히터를 수용하고 냉각수가 유입되어 배출되는 히터입구와 히터출구가 형성된 하우징; 및 상기 히터출구를 개폐 가능하도록 상기 하우징 내부에 배치된 밸브를 포함한다.

Description

연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 및 그 제어방법 {Flux control apparatus of fuel cell vehicle cooling system and Control method thereof}
본 발명은 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유동의 방향으로 직선 운동을 가능하도록 하게 하여 히터 방향 및 스택 방향으로의 유량 제어 및 난방용 공조 히터와 이온 필터 분기 루프의 유량까지도 조절하는 구조에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.
상기한 연료전지 시스템에서는 특히 반응부산물로 열을 발생시키므로 스택의 온도 상승을 방지하기 위해서는 스택을 냉각시키는 냉각장치가 필요하며, 냉시동성 확보를 위해 열관리 시스템이 필요하다.
종래에는, 기존 연료전지 차량 냉각계는 스택과 히터가 직렬로 연결되어 있는 경우 혹은 병렬로 연결되어 있는 경우가 있었다. 두 경우 모두 각 루프의 유량은 고정 위치의 밸브 각도 제어 혹은 펌프 rpm 변동으로 조절되었다. 또한 난방용 공조 히터와 이온 필터 분기 루프의 유량은 스택 냉각 펌프의 rpm 제어로 조절되었다. 통상 연료전지 차량의 냉각계 루프에 히터를 장착하게 되면 냉각수 수위 저하로 인한 과열을 막기 위해 출구 밸브를 추가하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.
첫째, 유동의 방향으로 직선 운동을 가능하도록 하게 하여 히터 방향 및 스택 방향으로의 유량 제어 및 난방용 공조 히터와 이온 필터 분기 루프의 유량까지도 조절하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적으로는 냉각수온의 급격한 상승 혹은 유량의 급격한 상승 등으로 내부압력이 높아질 경우 스택 내부의 냉각수 라인의 압력을 해소하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구는, 수소와 산소의 반응으로 전기에너지를 생산하는 스택; 냉시동시 스택의 전기에너지를 이용하여 냉각수 및 스택을 웜업하는 히터; 상기 히터를 수용하고 냉각수가 유입되어 배출되는 히터입구와 히터출구가 형성된 하우징; 및 상기 히터출구를 개폐 가능하도록 상기 하우징 내부에 배치된 밸브를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구의 제어방법은, 수소와 산소의 반응으로 전기에너지를 생산하는 스택과 냉시동시 스택의 전기에너지를 이용하여 냉각수 및 스택을 웜업하는 히터와 상기 히터를 수용하고 냉각수가 유입되어 배출되는 히터입구와 히터출구가 형성된 하우징과 상기 히터출구를 개폐 가능하도록 상기 하우징 내부에 배치된 밸브를 포함하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구의 제어방법에 있어서, 상기 스택을 향해 냉각수를 유동시키는 단계; 및 상기 밸브의 위치를 변경하여 상기 하우징으로 유동하는 냉각수와 상기 스택으로 유동하는 냉각수의 유량을 조절하는 단계를 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 유동의 방향으로 직선 운동을 가능하도록 하게 하여 히터 방향 및 스택 방향으로의 유량 제어 및 난방용 공조 히터와 이온 필터 분기 루프의 유량까지도 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로는 냉각수온의 급격한 상승 혹은 유량의 급격한 상승 등으로 내부압력이 높아질 경우 스택 내부의 냉각수 라인의 압력을 해소할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 냉각계 유량 제어 기능의 밸브 구조에 관한 것으로, 밸브 끝단이 제2위치(B) 에 위치한 경우를 도시한 것이다.
도2는 밸브 끝단이 제1위치(A) 에 위치한 경우를 표현한 것이다.
도3은 밸브 끝단이 제1위치(A)와 제2위치(B) 사이에 위치한 경우를 표현한 것이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한, 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법의 순서도이다.
도5는 도4의 냉각수의 유량을 조절하는 단계의 실시예들에 대한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 의하여 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
연료전지의 예로, 차량 구동을 위한 전력공급원으로 가장 많이 연구되고 있는 고분자 전해질막 연료전지 (PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)는, 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)을 포함하여 구성된다.
상기한 연료전지에서 연료인 수소와 산화제인 산소(공기)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드('연료극' 혹은 '수소극', '산화극'이라고도 함)로 공급되고, 산소(공기)는 캐소드('공기극' 혹은 '산소극', '환원극'이라고도 함)로 공급된다.
애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton, H+)과 전자(electron, e-)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달된다.
상기 캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.
차량에 탑재되는 연료전지 시스템은 크게 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중 산소를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 관리 시스템(TMS:Thermal Management System)으로 구성된다.
이와 같은 구성으로 연료전지 시스템에서는 연료인 수소와 공기 중의 산소에 의한 전기화학반응에 의해 전기를 발생시키고, 반응부산물로 열과 물을 배출하게 된다.
주지된 바와 같이 TMS 라인의 냉각수는 스택을 냉각시키는 냉매(冷媒) 역할과 더불어 냉시동시에는 히터에 의해 급속 가열되어 스택에 공급되므로 스택을 급속 해빙하는 열매(熱媒) 역할을 한다.
연료전지 차량에서 냉시동성 확보를 위한 종래의 해결책은 RTA(Rapid Thaw Accumulator) 내부의 히터를 이용한 순수의 급속 해빙이었다. 그러나, 순수를 이용하게 되면 빙점 이하에서는 순수가 결빙할 뿐만 아니라 냉각수 루프가 복잡해지고 추가적으로 드레인 밸브를 장착해야 하는 등 많은 어려움이 따른다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 스택용 부동액을 냉각수로 사용하고 빙점 이하의 온도에서 스택의 전력 생성을 원활하게 하기 위해 냉각수 급속 가열을 하는 방법이 있다. 이를 위해서는 히터를 스택 냉각수 라인에 부착하여야 한다.
또한 연료전지 차량에서는 연료전지의 시동(start up)/셧다운(shut down)시 촉매 담지 카본의 부식에 의한 스택 내구성 저하를 방지하기 위해 COD(Cathod Oxygen Depletion)를 스택 양 단자에 접속시켜 수소와 산소의 반응에 의한 전력 생성을 열에너지로 소비하게 된다.
이러한 히터와 COD는 모두 저항히터로서 그 사용시기와 용도만 다를 뿐 근본적으로 하나의 히터로 통합할 수 있다. 이와 같은 COD 통합 히터는 스택 냉각수 회로에 부착되어 발생되는 열을 모두 스택 냉각수의 승온에 사용한다. 또한 극저온 냉시동시 스택의 자체 발열 온도까지 냉각수 급속 승온 및 자체 발열 냉시동시 스택의 부하소모, 그리고 연료전지의 시동 및 셧다운시 전극의 카본 부식 방지, 애노드 플러딩(anode flooding) 등 방지를 위해 COD 통합 히터가 TMS 라인에 별도로 부착되어 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 대하여 상술한다.
도1은 냉각계 유량 제어 기능의 밸브(41) 구조에 관한 것으로, 밸브 끝단이 제2위치(B) 에 위치한 경우를 도시한 것이다. 도2는 밸브 끝단이 제1위치(A) 에 위치한 경우를 표현한 것이다. 도3은 밸브 끝단이 제1위치(A)와 제2위치(B) 사이에 위치한 경우를 표현한 것이다.
도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구는, 수소기체로 전기에너지를 생산하는 스택(10); 냉시동시 열에너지를 발생하여 연료전지스택(10)을 가열하는 히터(20); 히터(20)와 스택(10)을 향해 냉각수를 공급하는 냉각수펌프(30); 및 히터(20) 상단부까지 냉각수 완충 역할을 하고, 히터(20) 유로 및 필터 유로의 냉각수 유량 제어 기능을 겸하는 밸브(41)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구는, 수소와 산소의 반응으로 전기에너지를 생산하는 스택(10); 냉시동시 스택(10)의 전기에너지를 이용하여 냉각수 및 스택(10)을 웜업하는 히터(20); 히터(20)를 수용하고 냉각수가 유입되어 배출되는 히터입구(27)와 히터출구(29)가 형성된 하우징(23); 및 히터출구(29)를 개폐 가능하도록 하우징(23) 내부에 배치된 밸브(41)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구는, 히터(20)와 스택(10)을 향해 냉각수를 공급하는 냉각수펌프(30)를 더 포함하고, 히터입구(27)는, 냉각수펌프(30)에서 배출되어 스택(10)을 향해 냉각수가 유동하는 유로와 연통한다.
하우징(23)은 필터/공조 유로와 연통하는 필터/공조라인 입구(50)가 형성되고, 밸브(41)는, 필터/공조라인 입구(50)를 개폐하도록 하우징(23) 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된다.
하우징(23)은 필터/공조 유로와 연통하는 필터/공조라인 입구(50)가 형성되고, 밸브(41)는, 필터/공조라인 입구(50)를 개폐 가능하도록 배치된다.
밸브(41)는, 히터출구(29)로 유동하는 냉각수의 수위 저하시 완충 기능을 하도록 하우징(23)과 사이에 틈(25)을 형성한다.
필터/공조라인 입구(50)는, 밸브(41)의 이동경로상에 위치하고, 밸브(41)는 히터출구(29)와 필터/공조라인 입구(50)를 동시에 폐쇄 가능한 형상을 갖는다.
필터/공조라인 입구(50)는 밸브(41)의 이동경로상에 위치하고 히터출구(29)의 하측에 형성되며, 히터출구(29)는 필터/공조라인 입구(50)의 측면상단에 형성되며, 밸브(41)는 하우징(23)에 밀착되어 히터출구(29)와 필터/공조라인 입구(50)를 동시에 폐쇄 가능하도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구는 히터(20)의 균등 냉각을 위하여 히터(20) 길이 방향으로의 냉각수 유량 균등 분배하는 입구유동배플(43)를 포함한다.
밸브(41)는, 일정량 이상의 냉각수 수위를 유지하도록 히터출구(29)보다 높게 형성된다. 밸브(41)는 히터출구(29)를 개폐하도록 이동 가능한 배플 형상일 수 있다.
본 특허는 히터(20) 상단부까지 냉각수 완충 작용을 하는 이동 가능한 배플 형상의 밸브에 관한 것으로, 밸브(41)는 히터(20) 및 필터 유량을 제어한다.
밸브(41)는, 필터/공조라인 입구(50)의 폐쇄량을 늘릴수록 히터출구(29)로부터 멀어지게 배치되어 냉각수의 유량 제어기능을 동시에 수행한다.
밸브(41)는, 스택(10)의 출력이 커 스택(10) 냉각 요구량이 클 경우 필터/공조라인 입구(50)와 히터출구(29)를 동시에 폐쇄하여 하우징(23)으로 유입되는 냉각수의 유량을 감소시킨다.
밸브(41)는, 히터(20)를 사용하지 않아 히터(20) 냉각이 불필요할 경우 필터/공조라인 입구(50)와 히터출구(29)를 동시에 폐쇄하여 하우징(23)으로 유입되는 냉각수의 유량을 감소시킨다.
밸브(41)는, 스택(10)의 입구 냉각수 압력이 높지 않을 경우 필터/공조라인 입구(50)와 히터출구(29)를 동시에 폐쇄하여 하우징(23)으로 유입되는 냉각수의 유량을 감소시킨다.
밸브(41)는, 히터(20) 출력이 커 히터(20) 냉각 요구량이 클 경우 필터/공조라인 입구(50)와 히터출구(29)를 동시에 개방하여 하우징(23)으로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시킨다.
밸브(41)는, 스택(10) 입구 냉각수 압력이 높아 압력을 낮춰야 할 경우 필터/공조라인 입구(50)와 히터출구(29)를 동시에 개방하여 하우징(23)으로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시킨다.
밸브(41)는, 필터/공조라인 입구(50)로 유동하는 냉각수의 유량을 증가시킬 경우, 필터/공조라인 입구(50)와 히터출구(29)를 동시에 개방하여 하우징(23)으로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시킨다.
밸브(41)의 끝단은 제1위치(A)와 제2위치(B)사이를 이동 가능한 구조이다. 밸브(41)는 제1위치(A) 위치에 있을 때는, 스택(10) 출력이 커 스택(10) 냉각 요구량이 클 경우이다. 밸브(41)는 제1위치(A) 위치에 있을 때는, 히터(20)를 사용하지 않아 히터(20) 냉각이 불필요할 경우이다.
밸브(41)는 제1위치(A) 위치에 있을 때는, 스택(10) 입구 냉각수 압력이 높지 않을 경우 이다.
밸브(41)는 제1위치(A) 위치에 있을 때는 밸브(41)는 필터/공조 라인 입구(50)을 모두 덮는다. 밸브(41)는 제1위치(A) 위치에 있을 때는, 스택(10) 냉각 효과가 큰 장점이 있다.
밸브(41)는 제2위치(B) 위치에 있을 때는, 히터(20) 출력이 커 히터(20) 냉각 요구량이 클 경우이다. 밸브(41)는 제2위치(B) 위치에 있을 때는, 스택(10) 입구 냉각수 압력이 높아 압력을 낮춰야 할 경우이다. 밸브(41)는 제2위치(B) 위치에 있을 때는, 필터/공조 유량이 많이 필요할 경우이다. 밸브(41)는 제2위치(B) 위치에 있을 때는 밸브(41)는 필터/공조 라인 입구(50)을 모두 개방한다.
밸브(41)는 냉각수의 양이 부족할 때 제2위치(B)로 이동하여 냉각수의 수위를 상승시킬 수 있다. 밸브(41)는 냉각수의 양이 부족할 때 히터(20)방향으로 이동하여 냉각수가 수용되는 공간을 축소시켜 냉각수의 수위를 증가시킨다. 따라서 히터(20)와 열교환되는 면적이 증가하여 히터(20)의 방열 속도를 증가시킨다.
밸브(41)는 제2위치(B) 위치에 있을 때는, 히터(20) 냉각 효과가 크고, 스택(10) 입구 냉각수 압력을 낮추어 리크를 방지하는 장점이 있다.
밸브(41)는 제1위치(A)와 제2위치(B) 사이에 위치에 있을 때는 밸브(41)는 필터/공조 라인 입구(50)의 일부를 개방한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구는, 히터(20) 균등 냉각을 위하여 히터(20) 길이 방향으로의 냉각수 유량 균등 분배하는 입구유동배플(43)을 포함한다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한, 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법의 순서도이다. 도5는 도4의 냉각수의 유량을 조절하는 단계의 실시예들에 대한 순서도이다.
도4 및 도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구의 제어방법은, 수소와 산소의 반응으로 전기에너지를 생산하는 스택(10)과 냉시동시 스택(10)의 전기에너지를 이용하여 냉각수 및 스택(10)을 웜업하는 히터(20)와 히터(20)를 수용하고 냉각수가 유입되어 배출되는 히터입구(27)와 히터출구(29)가 형성된 하우징(23)과 히터출구(29)를 개폐 가능하도록 하우징(23) 내부에 배치된 밸브(41)을 포함하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구의 제어방법에 있어서, 스택(10)을 향해 냉각수를 유동시키는 단계(S1); 및 밸브(41)의 위치를 변경하여 하우징(23)으로 유동하는 냉각수와 스택(10)으로 유동하는 냉각수의 유량을 조절하는 단계(S3)를 포함한다.
냉각수의 유량을 조절하는 단계(S3)는, 스택(10)의 출력이 기준치 이상일 경우(S10) 히터출구(29)를 폐쇄하는 방향으로 밸브(41)을 이동(S11)시킨다.
냉각수의 유량을 조절하는 단계(S3)는, 히터(20)의 출력이 기준치 이상(S20)일 경우 히터출구(29)를 개방하는 방향으로 밸브(41)을 이동(S21)시킨다.
냉각수의 유량을 조절하는 단계(S3)는, 하우징(23) 내부에 수용된 냉각수의 유량이 기준치 이하(S30)일 경우 히터출구(29)를 개방하는 방향으로 밸브(41)을 이동(S31)시킨다.
하우징(23)은 필터/공조 유로와 연통하는 필터/공조라인 입구(50)가 형성되고, 밸브(41)는 필터/공조라인 입구(50)를 개폐 가능하도록 배치되며, 냉각수의 유량을 조절하는 단계(S3)는, 필터/공조라인으로 유동하는 냉각수의 유량을 증가시킬때(S40)는 히터출구(29)를 개방하는 방향으로 밸브(41)을 이동(S41)시킨다.
또한 냉각수의 유량을 조절하는 단계는, 히터(20)를 사용하지 않을 경우(S50) 히터출구(29)를 폐쇄하는 방향으로 밸브(41)를 이동시킨다.(S51)
또한 냉각수의 유량을 조절하는 단계는, 스택입구압력이 미리 정해진 기준보다 높아 압력을 낮출 경우(S60) 히터출구(29)를 개방하는 방향으로 밸브(41)를 이동시킨다.(S61)
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구에 의하면, 유동 방향으로의 직선 운동이 가능한 밸브로써 냉각수 완충 역할을 하여 냉각수 수위 저하로 인한 히터(20) 과열 방지가 가능하다.
또한, 스택(10) 발열량이 많아 스택(10) 냉각 요구량이 클 경우, 히터(20)를 사용하지 않아 히터(20) 냉각이 불필요한 경우, 스택(10) 입구 냉각수 압력이 높지 않을 경우 배플 위치를 제1위치(A)로 설정하면 히터(20) 유량이 0이고 스택(10) 유량으로 max인 경우로 설정할 수 있다.
반대로, 히터(20) 발열량이 많아 히터(20) 냉각 요구량이 클 경우, 스택(10) 입구 냉각수 압력이 높아 압력을 낮출 필요가 있는 경우, 필터/공조 유량이 많이 필요한 경우에는 배플 위치를 제2위치(B)로 설정하면 스택(10) 유량이 줄어들고 히터(20) 유량은 max로 설정할 수 있다.
각 유로의 유량은 각 루프의 온도/압력값을 기반으로 유량 제어가 가능한데, 유량 제어의 수단은 펌프 rpm, 밸브(41) 위치 등이 1차 수단이 될 수 있다. 이때, 각 발열체의 출력을 기반으로 제어 수단 등을 연동하여 제어하는 것도 가능하다. 본 특허는 히터(20) 상단부까지 냉각수 완충 작용을 하는 이동 가능한 배플 구조에 관한 것으로 히터(20) 및 필터 유량을 제어할 수 있다.
10: 스택
20: 히터
30: 냉각수펌프
41: 밸브
43: 입구유동배플
50: 필터/공조 라인 입구

Claims (21)

  1. 수소와 산소의 반응으로 전기에너지를 생산하는 스택;
    냉시동시 스택의 전기에너지를 이용하여 냉각수 및 스택을 웜업하는 히터;
    상기 히터를 수용하고 냉각수가 유입되어 배출되는 히터입구와 히터출구가 형성된 하우징; 및
    상기 히터출구를 개폐 가능하도록 상기 하우징 내부에 배치된 밸브를 포함하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히터와 상기 스택을 향해 냉각수를 공급하는 냉각수펌프를 더 포함하고,
    상기 히터입구는,
    상기 냉각수펌프에서 배출되어 상기 스택을 향해 냉각수가 유동하는 유로와 연통하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하우징은 필터/공조 유로와 연통하는 필터/공조라인 입구가 형성되고,
    상기 밸브는,
    상기 필터/공조라인 입구를 개폐하도록 상기 하우징 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 밸브는, 상기 히터출구로 유동하는 냉각수의 수위 저하시 완충 기능을 하도록 상기 하우징과 사이에 틈을 형성하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 필터/공조라인 입구는 상기 밸브의 이동경로상에 위치하고 상기 히터출구의 하측에 형성되며,
    상기 히터출구는 상기 필터/공조라인 입구의 측면상단에 형성되며,
    상기 밸브는 상기 하우징에 밀착되어 상기 히터출구와 상기 필터/공조라인 입구를 동시에 폐쇄 가능하도록 형성된 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 필터/공조라인 입구의 냉각수의 유량 제어기능을 동시에 수행하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 스택의 출력이 커 스택 냉각 요구량이 클 경우 상기 필터/공조라인 입구와 상기 히터출구를 동시에 폐쇄하여 상기 하우징으로 유입되는 냉각수의 유량을 감소시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 히터를 사용하지 않아 히터 냉각이 불필요할 경우 상기 필터/공조라인 입구와 상기 히터출구를 동시에 폐쇄하여 상기 하우징으로 유입되는 냉각수의 유량을 감소시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 스택의 입구 냉각수 압력이 높지 않을 경우 상기 필터/공조라인 입구와 상기 히터출구를 동시에 폐쇄하여 상기 하우징으로 유입되는 냉각수의 유량을 감소시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 히터 출력이 커 히터 냉각 요구량이 클 경우 상기 필터/공조라인 입구와 상기 히터출구를 동시에 개방하여 상기 하우징으로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 스택 입구 냉각수 압력이 높아 압력을 낮춰야 할 경우 상기 필터/공조라인 입구와 상기 히터출구를 동시에 개방하여 상기 하우징으로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  12. 제 6 항에 있어서,상기 밸브는,
    상기 필터/공조라인 입구로 유동하는 냉각수의 유량을 증가시킬 경우, 상기 필터/공조라인 입구와 상기 히터출구를 동시에 개방하여 상기 하우징으로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터의 균등 냉각을 위하여 히터 길이 방향으로의 냉각수 유량 균등 분배하는 입구유동배플을 더 포함하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브는,
    일정량 이상의 냉각수 수위를 유지하도록 상기 히터출구의 입구보다 높게 형성된 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구.
  15. 수소와 산소의 반응으로 전기에너지를 생산하는 스택과 냉시동시 스택의 전기에너지를 이용하여 냉각수 및 스택을 웜업하는 히터와 상기 히터를 수용하고 냉각수가 유입되어 배출되는 히터입구와 히터출구가 형성된 하우징과 상기 히터출구를 개폐 가능하도록 상기 하우징 내부에 배치된 밸브를 포함하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구의 제어방법에 있어서,
    상기 스택을 향해 냉각수를 유동시키는 단계; 및
    상기 밸브의 위치를 변경하여 상기 하우징으로 유동하는 냉각수와 상기 스택으로 유동하는 냉각수의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각수의 유량을 조절하는 단계는,
    상기 스택의 출력이 기준치 이상일 경우 상기 히터출구를 폐쇄하는 방향으로 상기 밸브를 이동시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각수의 유량을 조절하는 단계는,
    상기 히터의 출력이 기준치 이상일 경우 상기 히터출구를 개방하는 방향으로 상기 밸브를 이동시키는
    연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각수의 유량을 조절하는 단계는,
    상기 하우징 내부에 수용된 냉각수의 유량이 기준치 이하일 경우 상기 히터출구를 개방하는 방향으로 상기 밸브를 이동시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 하우징은 필터/공조 유로와 연통하는 필터/공조라인 입구가 형성되고,
    상기 밸브는 상기 필터/공조라인 입구를 개폐 가능하도록 배치되며,
    상기 냉각수의 유량을 조절하는 단계는,
    상기 필터/공조라인으로 유동하는 냉각수의 유량을 증가시킬때는 상기 히터출구를 개방하는 방향으로 상기 밸브를 이동시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각수의 유량을 조절하는 단계는,
    상기 히터를 사용하지 않을 경우 상기 히터출구를 폐쇄하는 방향으로 상기 밸브를 이동시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각수의 유량을 조절하는 단계는,
    상기 스택입구압력이 미리 정해진 기준보다 높아 압력을 낮출 경우 상기 히터출구를 개방하는 방향으로 상기 밸브를 이동시키는 연료전지 차량 냉각계 유량 조절기구 제어방법.
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