KR20230023863A - Fuel cell system - Google Patents

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KR20230023863A
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stack
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KR1020210105408A
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장희중
김형순
우형석
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엘지전자 주식회사
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Abstract

A fuel cell device according to the present invention comprises: a stack; first and second superchargers compressing air to supply the compressed air to the stack; a motor driving the first supercharger and the second supercharger; a flow meter detecting the flow rate of the air supplied to the stack; a power meter detecting the power consumption applied to the motor; and a control unit making control such that a first operation mode is executed when the detected power consumption is less than a predetermined value, and a second operation mode is executed when the detected power consumption exceeds a predetermined value, wherein the first supercharger is operated and the compressed air from the first supercharger is supplied to the stack in the first operation mode, and the first and second superchargers are operated and the compressed air sequentially passes through the first supercharger and the second supercharger to the stack in the second operation mode. Accordingly, an appropriate amount of air is supplied to the stack without being affected by the environment to enhance the performance of the fuel cell.

Description

연료전지 장치{FUEL CELL SYSTEM}Fuel cell device {FUEL CELL SYSTEM}

본 발명은 연료전지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가변형 공기 블로워를 활용해 구성 및 제어하는 연료전지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell device, and more particularly, to a fuel cell device configured and controlled using a variable air blower.

연료전지 장치(Fuel cell system)은, 탄화수소 계열의 물질, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 천연가스 등에 포함되어 있는 수소를, 산소와 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 발전 장치다. A fuel cell system is a power generation device that generates electrical energy by electrochemically reacting hydrogen contained in hydrocarbon-based materials, such as methanol, ethanol, natural gas, and the like, with oxygen.

일반적인 연료전지 장치는 수소 원자를 포함하는 연료를 수소 가스로 전환개질(reforming)하는 연료처리장치와, 외기를 정화한 뒤 압축하여 과급하는 공기공급장치, 연료처리장치로부터 공급되는 수소와 공기공급장치로부터 공급되는 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 스택(stack)을 구비한다. A general fuel cell device includes a fuel processing device that converts fuel containing hydrogen atoms into hydrogen gas, an air supply device that purifies the outside air and then compresses and supercharges it, and a hydrogen and air supply device supplied from the fuel processing device. A stack is provided to generate electrical energy using oxygen supplied therefrom.

또한, 연료전지 장치는, 스택을 냉각하고 열을 회수하기 위한 열교환기 및 냉각수배관 생산된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 전력변환장치 등을 더 구비할 수 있다.In addition, the fuel cell device may further include a heat exchanger for cooling the stack and recovering heat, and a power conversion device for converting DC power produced by the cooling water pipe into AC power.

일반적인 연료전지 장치는 공기공급장치 내에 1개의 압축기를 구비한다. 허나, 특정 연료전지 장치의 급배기관의 길이나 관경이 표준적인 경우보다 길거나 큰 경우 또는 연료전지 장치에 인접해 공기 공급을 필요로하는 타 장치들의 동시 가동으로 인해 공기공급장치가 끌어오는 유량이 한정되는 경우 등, 장치 환경에 따라 1개의 압축기를 이용한 일반적인 공기공급장치는 장치가 요구하는 유량 또는 압력 값에 대응할 수 없게되는 문제점을 갖는다.A typical fuel cell device has one compressor in an air supply device. However, when the length or diameter of the supply/exhaust pipe of a specific fuel cell device is longer or larger than the standard case, or due to the simultaneous operation of other devices requiring air supply adjacent to the fuel cell device, the flow rate drawn by the air supply device is limited. A general air supply device using one compressor, depending on the device environment, has a problem in that it cannot respond to the flow rate or pressure value required by the device.

한편, 연료전지의 스택의 애노드(anode)에서는 수소산화반응이, 캐소드(cathode)에서는 산소환원반응이 일어난다. 연료로 주입되는 수소는 수소 이온과 전자로 분해된다. 분해된 전자는 외부회로를 통해 전기를 생산하고, 수소 이온은 수소이온교환막을 통해 상대극의 공기 속 산소와 반응하여 물을 생산한다.Meanwhile, a hydrogen oxidation reaction occurs at the anode of the fuel cell stack, and an oxygen reduction reaction occurs at the cathode. Hydrogen injected as fuel decomposes into hydrogen ions and electrons. The decomposed electrons produce electricity through an external circuit, and hydrogen ions react with oxygen in the air at the counter electrode through a hydrogen ion exchange membrane to produce water.

산소환원반응으로 생성된 물은 수소이온교환막에 적절히 포함되면 수소이온전도도를 향상시키지만, 과다하게 생성되면 전극 내부에 물이 넘치는 현상(water flooding)이 일어나 연료의 물질 전달을 방해한다. 이러한 스택 내 물 고임을 해결하지 못하는 연료전지 장치는 결국 심각한 성능 저하라는 문제점을 갖는다.Water generated by the oxygen reduction reaction improves the hydrogen ion conductivity when appropriately included in the hydrogen ion exchange membrane, but when excessively generated, water flooding occurs inside the electrode, interfering with mass transfer of the fuel. A fuel cell device that does not solve such a water accumulation in the stack eventually has a problem of serious performance degradation.

한편, 선행기술 1(한국공개특허공보 제10-2016-0142917)은 스택으로 공급되는 공기 유량의 급격한 감소가 요구되는 경우, 신속하게 요구되는 공기 유량까지 공기 공급을 감소시키는 공기 공급 제어 장치 및 방법을 개시하고 있으나, 공기 유량의 증가가 요구되는 상황에 관하여는 다루지 않았다는 문제점이 있으며, 선행기술 2(한국공개특허공보 제10-2012-0045720)는 워터트랩을 이용해 스택 내 물 고임을 해결하는 방법을 개시하고 있으나, 이를 위해 별도로 스택 주변에 워터트랩 장치를 구비해야만 한다는 문제점이 있다. On the other hand, prior art 1 (Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2016-0142917) is an air supply control device and method for quickly reducing the air supply to the required air flow rate when a rapid decrease in the air flow rate supplied to the stack is required. However, there is a problem that the situation in which an increase in air flow rate is required is not addressed, and Prior Art 2 (Korean Patent Publication No. 10-2012-0045720) is a method for solving water retention in the stack using a water trap. However, there is a problem in that a water trap device must be separately provided around the stack for this purpose.

(한국공개특허공보 제10-2016-0142917)(Korean Patent Publication No. 10-2016-0142917) (한국공개특허공보 제10-2012-0045720)(Korean Patent Publication No. 10-2012-0045720)

본 발명의 목적은, 환경에 따라 스택에 공급되는 공기량이 부족하지 않도록, 안정적으로 적절량의 공기를 공급할 수 있는 연료전지 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a fuel cell device capable of stably supplying an appropriate amount of air so that the amount of air supplied to the stack is not insufficient depending on the environment.

본 발명의 다른 목적은, 스택 내 물고임 현상으로 발전 효율이 낮아지지 않도록, 자체적으로 물 고임을 방지할 수 있는 연료전지 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell device capable of preventing water pooling in a stack by itself so that power generation efficiency is not lowered due to water pooling in a stack.

또 다른 목적은, 과급기 모터의 과열로 인한 과급 성능의 저하를 막기 위해, 자체적으로 모터를 냉각할 수 있는 연료전지 장치를 제공하는 것이다.Another object is to provide a fuel cell device capable of self-cooling a motor in order to prevent deterioration in supercharger performance due to overheating of the supercharger motor.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치는, 스택과, 공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기와, 상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터와, 상기 스택으로 공급되는 공기의 유량을 감지하는 유량계와, 상기 모터에 인가되는 소비전력을 감지하는 전력계 및 상기 감지된 소비전력이 소정값 이하이면 상기 제1과급기가 가동되고 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되게하는 제1운전모드를 실행하고, 상기 감지된 소비전력이 소정값을 초과하면 상기 제1과급기 및 제2과급기가 가동되고 상기 제1과급기 및 제2과급기를 통과하며 순차적으로 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되게 하는 제2운전모드를 실행하도록 제어하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a fuel cell device according to an embodiment of the present invention includes a stack, a first supercharger and a second supercharger for compressing and supplying air to the stack, and the first supercharger and the second supercharger. A driving motor, a flow meter for detecting the flow rate of air supplied to the stack, a power meter for detecting power consumption applied to the motor, and the first supercharger are operated when the detected power consumption is less than a predetermined value, and the first supercharger is operated. A first operation mode in which compressed air from a first supercharger is supplied to the stack is executed, and when the detected power consumption exceeds a predetermined value, the first and second superchargers are operated, and the first and second superchargers are operated. and a control unit controlling to execute a second operation mode in which compressed air passing through the supercharger is sequentially supplied to the stack.

이때 공기의 유동경로인 유로는 상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급하는 제1유로와, 상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 제2과급기로 공급하는 제2유로와, 상기 제2과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급되게 하는 제3유로와, 상기 제1유로 및 제2유로가 선택적으로 개방되도록 제어되는 유로절환밸브를 포함한다.At this time, the flow path of the air includes a first flow path for supplying air compressed in the first supercharger to the stack, a second flow path for supplying air compressed in the first supercharger to the second supercharger, and 2 includes a third flow path through which compressed air from the supercharger is supplied to the stack, and a flow control valve controlled to selectively open the first and second flow paths.

상기 제어부는 상기 감지된 소비전력이 상기 감지된 유량에 대응하여 설정된 소정의 소비전력값 이하인 경우 제1운전모드를 실행하고, 상기 감지된 소비전력이 상기 소정의 소비전력값을 초과할 경우 제2운전모드를 실행하게 할 수 있다.The control unit executes a first operation mode when the detected power consumption is less than or equal to a predetermined power consumption value set corresponding to the detected flow rate, and executes a second operation mode when the detected power consumption exceeds the predetermined power consumption value. drive mode can be activated.

상기 제1과급기와 상기 제1유로를 메인유로로 연결하고, 상기 제2유로는 상기 메인유로와 상기 제1유로의 연결부위에서 분지되고, 상기 유로절환밸브는 상기 메인유로, 제1유로 및 제2유로의 연결부위에 배치되는 삼방밸브로 구성될 수 있다. The first supercharger and the first flow path are connected to a main flow path, the second flow path is branched at a connection portion between the main flow path and the first flow path, and the flow control valve is connected to the main flow path, the first flow path, and the second flow path. It may be composed of a three-way valve disposed at the connection part of the flow path.

상기 제3유로는 상기 제1유로와 합지되고, 상기 제3유로에 상기 제1유로에서 상기 제3유로로의 공기의 흐름을 방지하는 체크밸브가 설치될 수 있다.The third flow path may be combined with the first flow path, and a check valve preventing a flow of air from the first flow path to the third flow path may be installed in the third flow path.

이때, 연료전지 장치의 급배기관의 길이나 관경이 표준적인 경우보다 길거나 큰 경우 또는 연료전지 장치에 인접해 공기 공급을 필요로하는 타 장치들의 동시 가동으로 인해 공기공급장치가 끌어오는 유량이 한정되는 경우에도, 본 발명의 연료전지 장치는 가변적으로 제2운전모드를 실행해 안정적으로 적절량의 공기를 공급할 수 있다.At this time, when the length or pipe diameter of the fuel cell device is longer or larger than the standard case, or due to the simultaneous operation of other devices requiring air supply adjacent to the fuel cell device, the flow rate drawn by the air supply device is limited. Even in this case, the fuel cell device of the present invention can stably supply an appropriate amount of air by variably executing the second operation mode.

상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 장치는, 스택과, 공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기와, 상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터 및 상기 제1과급기가 가동되어 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제1운전모드와 상기 제1과급기 및 제2과급기가 가동되어 상기 제1과급기 및 제2과급기를 통과해 순차적으로 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제2운전모드 중, 상기 스택 내부에 고여진 물이 외부로 배출되도록 상기 제2운전모드가 적어도 간헐적으로 실행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a fuel cell device according to another embodiment of the present invention includes a stack, a first supercharger and a second supercharger for compressing and supplying air to the stack, and the first supercharger and the second supercharger. A first operation mode in which a driving motor and the first supercharger are operated to supply compressed air from the first supercharger to the stack, and the first and second superchargers are operated to operate the first and second superchargers. and a control unit controlling the second operation mode to be executed at least intermittently so that the water accumulated in the stack is discharged to the outside during the second operation mode in which compressed air is sequentially supplied to the stack.

상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 장치는, 스택과, 공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기와, 상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터 및 상기 스택 내에 형성되는 수위센서 및 상기 제1과급기가 가동되어 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제1운전모드와 상기 제1과급기 및 제2과급기가 가동되어 상기 제1과급기 및 제2과급기를 통과해 순차적으로 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제2운전모드 중 상기 제1운전모드가 실행되고 있는 경우, 상기 수위센서가 감지한 수위가 소정값 이상이면 상기 제2운전모드로 변환되도록 제어하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a fuel cell device according to another embodiment of the present invention includes a stack, a first supercharger and a second supercharger for compressing and supplying air to the stack, and the first supercharger and the second supercharger. A motor driving a water level sensor formed in the stack and the first supercharger are operated, and the first operation mode in which air compressed from the first supercharger is supplied to the stack and the first supercharger and the second supercharger are operated When the first operation mode is executed among the second operation modes in which compressed air sequentially passes through the first and second superchargers and is supplied to the stack, when the water level detected by the water level sensor is equal to or greater than a predetermined value and a control unit controlling conversion to the second operation mode.

이때, 스택 내 화학반응으로 전극 내부에 물이 넘치는 현상(water flooding)이 일어나 발전 효율이 낮아지지 않도록, 본 발명의 연료전지 장치는 가변적으로 제2운전모드를 실행해 고인 물을 배출할 수 있다.At this time, the fuel cell device according to the present invention may discharge stagnant water by variably executing the second operation mode to prevent water flooding from occurring inside the electrode due to a chemical reaction in the stack and lowering power generation efficiency. .

상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 나머지 실시예에 따른 연료전지 장치는 스택과, 공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기와, 상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터 및 상기 제1과급기와 상기 제1유로를 연결하는 메인유로와, 상기 제1과급기와 상기 제2과급기 사이에 배치되어 상기 모터가 내장되는 모터챔버와, 상기 메인유로와 상기 모터챔버를 연결하는 제4유로와, 상기 제4유로에 설치된 개폐밸브와, 상기 모터의 온도를 감지하는 온도센서 및 상기 온도센서에 의하여 감지된 온도가 소정값 이상이면 상기 개폐밸브를 개방하여 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 모터챔버로 유입되게 하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a fuel cell device according to another embodiment of the present invention drives a stack, a first supercharger and a second supercharger for compressing and supplying air to the stack, and driving the first supercharger and the second supercharger. A motor for performing and a main flow path connecting the first supercharger and the first flow path, a motor chamber disposed between the first supercharger and the second supercharger and in which the motor is embedded, and connecting the main flow path and the motor chamber. a fourth flow path, an on-off valve installed in the fourth flow path, a temperature sensor for sensing the temperature of the motor, and when the temperature sensed by the temperature sensor is greater than a predetermined value, the on-off valve is opened to remove the first supercharger from the first supercharger. and a control unit allowing compressed air to flow into the motor chamber.

이때, 과급기 모터의 과열로 인한 과급 성능의 저하를 막기 위해, 본 발명은 개폐밸브를 개방해 모터측으로 압축공기를 공급하여 모터를 냉각할 수 있다.At this time, in order to prevent deterioration in supercharging performance due to overheating of the supercharger motor, the present invention may open the opening/closing valve to supply compressed air to the motor side to cool the motor.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to various embodiments of the present invention, one or more of the following effects are provided.

첫째, 환경에 영향받지 않고 스택에 적절량의 공기를 과급할 수 있는 장점이 있다.First, there is an advantage in that an appropriate amount of air can be supercharged to the stack without being affected by the environment.

둘째, 스택 내 물고임 현상을 별도의 추가적인 설비 없이 공기공급장치만으로 해결할 수 있다는 장점이 있다.Second, there is an advantage in that the water pooling phenomenon in the stack can be solved only with an air supply device without additional equipment.

셋째, 과급기 운전 중 모터를 자체적으로 냉각시켜 모터 과열에 따른 성능 저하를 방지할 수 있다는 장점도 있다.Third, there is also an advantage in that the motor can be cooled by itself during operation of the supercharger to prevent performance deterioration due to overheating of the motor.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 장치의 구성에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어구성에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1운전모드 실행시의 연료전지 장치 내 유동흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제2운전모드 실행시의 연료전지 장치 내 유동흐름도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 8는 본 발명의 나머지 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 나머지 실시예에 따른 모터 냉각시의 연료전지 장치 내 유동흐름도이다.1 is a schematic diagram of the configuration of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a control configuration according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a control method of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a flow in a fuel cell device when a first operation mode is executed according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart in a fuel cell device when a second operation mode is executed according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a control method of a fuel cell device according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a control method of a fuel cell device according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of a control method of a fuel cell device according to another embodiment of the present invention.
9 is a flow chart in a fuel cell device when cooling a motor according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. In the drawings, in order to clearly and concisely describe the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or extremely similar parts throughout the specification.

이하, 도1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 장치의 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, a configuration of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

연료전지 장치는 스택(1)을 포함할 수 있다. 스택(1)은 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기를 생산하는 장치로 다수의 셀을 직렬로 쌓아 올린　연료전지　본체를 의미한다. 스택(1)은 캐소드(Cathode) 및 애노드(Anode), 전기 화학 반응으로 인해 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉각 장치를 포함할 수 있다. A fuel cell device may include a stack 1 . The stack 1 is a device that generates electricity through a chemical reaction between hydrogen and oxygen, and refers to a “fuel cell” body in which a plurality of cells are stacked in series. The stack 1 may include a cathode, an anode, and a cooling device for cooling heat generated by an electrochemical reaction.

스택(1)의 캐소드는 제1유로(10)로부터 공기를 공급받을 수 있고, 개폐로 공기의 공급 여부를 조절하는 Cathode 흡기 밸브(21)를 구비할 수 있다. 스택(1)의 캐소드에는 공기를 배출하기 위한 배기관(24)이 형성될 수 있고, 개폐로 공기의 배출 여부를 조절하는 Cathode 배기 밸브(22)를 구비할 수 있다.The cathode of the stack 1 may receive air from the first flow path 10 and may include a cathode intake valve 21 that controls air supply by opening and closing. An exhaust pipe 24 for discharging air may be formed at the cathode of the stack 1, and a cathode exhaust valve 22 may be provided to control whether air is discharged by opening and closing.

스택(1)의 캐소드로 공급되는 공기의 습도를 조절하기 위한 가습기(20)가 제1유로(10)와 배기관(24)에 걸쳐 구비될 수 있다. 스택(1)에는 화학 반응으로 발생된 물을 배출하는 배수관(25)이 형성될 수 있다. 스택(1)에는 화학 반응으로 발생된 물의 수위를 측정하기위한 수위센서(19)가 형성될 수 있다.A humidifier 20 for adjusting the humidity of air supplied to the cathode of the stack 1 may be provided across the first flow path 10 and the exhaust pipe 24 . A drain pipe 25 for discharging water generated by a chemical reaction may be formed in the stack 1 . A water level sensor 19 for measuring the level of water generated by a chemical reaction may be formed in the stack 1 .

연료전지 장치는 제1과급기(2)를 포함할 수 있다. 제1과급기(2)는 외부 공기를 흡입하여 압축한 뒤 스택(1)으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1과급기(2)는 압축기 및 송풍기를 포함할 수 있다. 제1과급기(2)는 공기를 압축공급하는 제1과급기 본체(2a)와, 제1과급기 본체(2a)가 내장되는 케이싱인 제1과급기 챔버(2b)를 포함할 수 있다. The fuel cell device may include a first supercharger 2 . The first supercharger 2 may suck in and compress external air and then supply it to the stack 1. For example, the first supercharger 2 may include a compressor and a blower. The first supercharger 2 may include a first supercharger body 2a for supplying compressed air, and a first supercharger chamber 2b which is a casing in which the first supercharger body 2a is built.

제1과급기 챔버(2b)의 일측은 외부 공기를 흡입하는 공기 흡입구(23)와 연통될 수 있다. 제1과급기 챔버(2b)의 다른 일측은 토출한 공기를 안내하는 메인유로(13)와 연통될 수 있다.One side of the first supercharger chamber 2b may be in communication with the air intake 23 for sucking outside air. The other side of the first supercharger chamber 2b may communicate with the main flow path 13 guiding the discharged air.

연료전지 장치는 제2과급기(3)를 포함할 수 있다. 제2과급기(3)는 외부 공기를 흡입하여 압축한 뒤 스택(1)으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2과급기(3)는 압축기 및 송풍기를 포함할 수 있다. 제2과급기(3)는 공기를 압축공급하는 제2과급기 본체(3a)와, 제2과급기 본체(3a)가 내장되는 케이싱인 제2과급기 챔버(3b)를 포함할 수 있다. The fuel cell device may include a second supercharger (3). The second supercharger 3 may intake and compress external air and then supply it to the stack 1. For example, the second supercharger 3 may include a compressor and a blower. The second supercharger 3 may include a second supercharger main body 3a for compressed air and a second supercharger chamber 3b which is a casing in which the second supercharger main body 3a is built.

제2과급기 챔버(3b)의 일측은 외부 공기를 흡입하는 공기 흡입구(23)와 연통될 수 있다. 제2과급기 챔버(3b)의 다른 일측은 토출한 공기를 안내하는 메인유로(13)와 연통될 수 있다.One side of the second supercharger chamber 3b may be in communication with the air inlet 23 for sucking in external air. The other side of the second supercharger chamber 3b may communicate with the main flow path 13 guiding the discharged air.

연료전지 장치는 모터(4)를 포함할 수 있다. 모터(4)는 제1과급기(2) 및/또는 제2과급기(3)를 구동할 수 있다. 모터(4)는 제1과급기(2) 및 제2과급기(3) 사이에 배치될 수 있다. The fuel cell device may include a motor 4 . The motor 4 may drive the first supercharger 2 and/or the second supercharger 3. The motor 4 may be disposed between the first supercharger 2 and the second supercharger 3.

모터(4)의 양측으로는 제1과급기(2)와 연결되는 제1회전축(4a) 및 제2과급기(3)와 연결되는 제2회전축(4b)이 형성될 수 있다. 제1회전축(4a) 및 제2회전축(4b)은 모터(4)의 동력을 제1과급기(2) 및 제2과급기(3)에 전달한다.On both sides of the motor 4, a first rotational shaft 4a connected to the first supercharger 2 and a second rotational shaft 4b connected to the second supercharger 3 may be formed. The first rotation shaft 4a and the second rotation shaft 4b transmit the power of the motor 4 to the first supercharger 2 and the second supercharger 3.

모터(4)의 회전 수가 증가할수록 제1과급기(2) 및/또는 제2과급기(3)가 공급하는 공기 유량이 증가할 수 있다. 제2과급기(3)의 구동 여부를 제어하기 위해 제2회전축(4b)에는 모터(4)의 회전력을 전달하거나 차단하는 클러치(7)가 설치될 수 있다.As the number of rotations of the motor 4 increases, the air flow rate supplied by the first supercharger 2 and/or the second supercharger 3 may increase. In order to control whether the second supercharger 3 is driven, a clutch 7 may be installed on the second rotary shaft 4b to transmit or block the rotational force of the motor 4.

연료전지 장치는 모터챔버(5)를 포함할 수 있다. 모터챔버(5)는 모터(4)를 내장할 수 있다. 모터챔버(5)는 제1과급기 챔버(2b)와 제2과급기 챔버(3b) 사이에 배치될 수 있다. 모터챔버(5)는 제1과급기 챔버(2b) 및/또는 제2과급기 챔버(3b)와 연통되거나 일체로 형성될 수 있다.The fuel cell device may include a motor chamber 5 . The motor chamber 5 may contain the motor 4 . The motor chamber 5 may be disposed between the first supercharger chamber 2b and the second supercharger chamber 3b. The motor chamber 5 may communicate with or integrally form the first supercharger chamber 2b and/or the second supercharger chamber 3b.

모터챔버(5)에는 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기토출포트(6)가 형성될 수 있다. 모터챔버(5)에는 모터(4)에 인가되는 소비전력을 감지하는 전력계(8)가 배치될 수 있다. 전력계(8)는 모터(4)의 일측에 부착될 수도 있다. 모터챔버(5)에는 모터(4)의 온도를 감지하는 온도센서(9)가 설치될 수 있다. 온도센서(9)는 모터(4)의 일측에 부착될 수도 있다.An air discharge port 6 for discharging internal air to the outside may be formed in the motor chamber 5 . A power meter 8 for detecting power consumption applied to the motor 4 may be disposed in the motor chamber 5 . A power meter 8 may be attached to one side of the motor 4 . A temperature sensor 9 for sensing the temperature of the motor 4 may be installed in the motor chamber 5 . The temperature sensor 9 may be attached to one side of the motor 4.

연료전지 장치는 제1과급기(2)에서 압축된 공기를 스택(1)으로 공급하는 제1유로(10)를 포함할 수 있다. 연료전지 장치는 제1과급기(2)에서 압축된 공기를 제2과급기(3)로 공급하는 제2유로(11)를 포함할 수 있다. 연료전지 장치는 제1과급기(2)에서 압축된 공기를 스택(1)으로 공급하는 제3유로(12)를 포함할 수 있다.The fuel cell device may include a first flow path 10 supplying compressed air from the first supercharger 2 to the stack 1 . The fuel cell device may include a second flow path 11 supplying compressed air from the first supercharger 2 to the second supercharger 3 . The fuel cell device may include a third flow path 12 supplying compressed air from the first supercharger 2 to the stack 1 .

연료전지 장치는 제1과급기(2)와 제1유로(10)를 연결하는 메인유로(13)를 형성할 수 있다. 제2유로(11)는 메인유로(13)와 제1유로(10)의 연결부위에서 분지될 수 있다.The fuel cell device may form a main flow path 13 connecting the first supercharger 2 and the first flow path 10 . The second flow path 11 may be branched at a connection portion between the main flow path 13 and the first flow path 10 .

연료전지 장치는 제1유로(10) 및 제2유로(11)가 선택적으로 개방되도록하는 유료절환밸브를 포함할 수 있다. 유로절환밸브는 메인유로(13), 제1유로(10) 및 제2유로(11)의 연결부위에 배치되는 삼방밸브(15)로 구성될 수 있다. The fuel cell device may include a toll switching valve for selectively opening the first flow path 10 and the second flow path 11 . The flow path switching valve may be composed of a three-way valve 15 disposed at a connection portion of the main flow path 13, the first flow path 10, and the second flow path 11.

제3유로(12)는 제1유로(10)와 합지될 수 있고, 제3유로(12)에는 제1유로(10)에서 제3유로(12)로의 공기의 흐름을 방지하는 체크밸브(16)가 설치될 수 있다.The third flow path 12 may be combined with the first flow path 10, and the third flow path 12 includes a check valve 16 for preventing the flow of air from the first flow path 10 to the third flow path 12. ) can be installed.

연료전지 장치는 메인유로(13)로부터 분지되어 모터챔버(5)와 연결되는 제4유로(14)를 포함할 수 있다. 제4유로(14)에는 개폐밸브(17)가 설치될 수 있다.The fuel cell device may include a fourth flow path 14 branched from the main flow path 13 and connected to the motor chamber 5 . An on/off valve 17 may be installed in the fourth flow path 14 .

연료전지 장치는 스택(1)으로 공급되는 공기의 유량을 감지하는 유량계(18)를 포함할 수 있다. 유량계(18)는 도1에 따를때 제1유로(10)의 하류에 설치되어 있으나, 이에 제한되지 않고 스택(1)으로 공급되는 유량을 측정할 수 있는 어떠한 위치에든 배치될 수 있다.The fuel cell device may include a flow meter 18 that detects a flow rate of air supplied to the stack 1 . The flow meter 18 is installed downstream of the first flow path 10 as shown in FIG. 1, but is not limited thereto and may be disposed at any position capable of measuring the flow rate supplied to the stack 1.

이하, 도2 및 도3을 참조하여 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a control method of a fuel cell device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 .

먼저 사용자가 연료전지 장치를 시동(S1)한다.First, the user starts (S1) the fuel cell device.

그 뒤, 연료전지 장치는 스택(1)에 공급할 수소의 개질이 충분해질때까지 대기 운전(S2)에 머무를 수 있다. 이때 제1과급기(2)와 제2과급기(3)는 정지 상태일 수 있고, 삼방밸브(15)는 제어부(30)에 의해 제1운전모드의 상태로 절환될 수 있다.Thereafter, the fuel cell device may remain in standby operation (S2) until hydrogen to be supplied to the stack 1 is sufficiently reformed. At this time, the first supercharger 2 and the second supercharger 3 may be in a stopped state, and the three-way valve 15 may be switched to the state of the first operation mode by the controller 30.

대기 운전(S2)에서 수소의 개질이 충분해지면, 연료전지 장치는 초기화 운전(S3)을 시작할 수 있다. 여기서 초기화 운전(S3)이란, 연료전지 장치의 급/배기관의 길이나 관경 등 초기 환경을 고려하여 반영하기 위한 운전이다.When hydrogen is sufficiently reformed in the standby operation (S2), the fuel cell device may start an initialization operation (S3). Here, the initialization operation (S3) is an operation for reflecting the initial environment, such as the length and diameter of the supply/exhaust pipe of the fuel cell device, into consideration.

먼저, 목표 발전량을 목표 발전량 최소값으로 설정할 수 있다(S31).First, the target power generation amount may be set as the target minimum power generation amount (S31).

여기서 목표 발전량이란 연료전지 장치가 목표로 삼는 발전량으로, 목표 발전량이 설정됨에 따라 연료전지 장치는 발전(electricity generation)을 시작한다. 이때 제어부(30)는 모터(4)의 회전수를 제어하여 스택(1)에 공급하는 공기의 유량을 조절함으로써, 연료전지 장치의 출력 발전량이 목표 발전량에 도달하게끔 운전하게 된다.Here, the target power generation amount is the amount of power generation targeted by the fuel cell device, and as the target power generation amount is set, the fuel cell device starts electricity generation. At this time, the control unit 30 controls the rotational speed of the motor 4 to adjust the flow rate of air supplied to the stack 1, so that the output power generation of the fuel cell device reaches the target power generation amount.

목표 발전량이 최소값으로 설정된 뒤, 제어부(30)는 제1운전모드를 실행할 수 있다(S32). 제1운전모드란, 제1과급기(2)가 가동되고 제1과급기(2)로부터 압축된 공기가 스택(1)으로 공급되게하는 운전모드이다.After the target generation amount is set to the minimum value, the control unit 30 may execute the first operation mode (S32). The first operation mode is an operation mode in which the first supercharger 2 is operated and compressed air from the first supercharger 2 is supplied to the stack 1.

구체적으로, 도4는 실시예에 따른 제1운전모드에서의 공기의 흐름을 나타낸다. 제1운전모드에서 제어부(30)는 모터(4)의 회전수를 제어할 수 있고, 클러치(7)를 제어하여 제2과급기(3)로의 동력 전달을 차단할 수 있다. 제1과급기(2)에서 압축된 공기는 메인유로(13)를 지나 삼방밸브(15)를 거쳐 제1유로(10)로 진입할 수 있다. Specifically, FIG. 4 shows air flow in the first operation mode according to the embodiment. In the first operation mode, the control unit 30 can control the number of revolutions of the motor 4 and can control the clutch 7 to block transmission of power to the second supercharger 3 . The air compressed in the first supercharger 2 may pass through the main flow path 13 and enter the first flow path 10 through the three-way valve 15 .

제어부(30)는 삼방밸브(15)가 메인유로(13)와 제1유로(10)쪽으로만 개방되게 제어할 수 있다. 제1유로(10)로 진입한 공기는 체크밸브(16)로 인해 제3유로(12)로 유동하지 않고 스택(1)으로 공급될 수 있다. 제1유로(10)로 진입한 공기는 유량계(18), 가습기(20) 또는 Cathode 흡기 밸브(21)를 거친 뒤 스택(1)으로 공급 될 수도 있다.The controller 30 may control the three-way valve 15 to open only toward the main flow path 13 and the first flow path 10 . Air entering the first flow path 10 may be supplied to the stack 1 without flowing into the third flow path 12 due to the check valve 16 . The air entering the first flow path 10 may be supplied to the stack 1 after passing through the flow meter 18, the humidifier 20, or the cathode intake valve 21.

연료전지 장치가 제1운전모드로 운전 중, 유량계(18)는 스택(1)으로 공급되는 유량을 감지해 제어부(30)로 전달할 수 있다(S33). 또한, 전력계(8)는 모터(4)에 인가되는 소비전력을 감지해 제어부(30)로 전달할 수 있다(S34).While the fuel cell device is operating in the first operation mode, the flow meter 18 can sense the flow rate supplied to the stack 1 and transmit it to the control unit 30 (S33). In addition, the power meter 8 may detect the power consumption applied to the motor 4 and transmit it to the control unit 30 (S34).

제어부(30)는 감지된 모터 소비전력이 설정값보다 작은지 판단할 수 있다(S35). 이때, 모터 소비전력이 설정값보다 작으면 제1운전모드를 실행할 수 있고(S4), 모터 소비전력이 설정값 이상이면 제2운전모드를 실행할 수 있다(S5).The control unit 30 may determine whether the detected motor consumption power is less than a set value (S35). At this time, if the motor power consumption is less than the set value, the first operation mode can be executed (S4), and if the motor power consumption is more than the set value, the second operation mode can be executed (S5).

이때 설정값이란, 운전 중 모터가 적절한 소비전력을 소모하여 적정량의 공기를 스택으로 공급하고 있는지 판단하기 위해 사전에 제어부(30)의 메모리에 입력되어 있는 것으로서, 특정 변수에 대한 모터 소비전력값의 룩업테이블(Lookup Table)이다. 변수로는 유량계(18)가 감지하는 유량값이 사용될 수 있다.At this time, the set value is input to the memory of the control unit 30 in advance to determine whether the motor consumes appropriate power consumption during operation and supplies an appropriate amount of air to the stack, and is the value of motor power consumption for a specific variable. It is a lookup table. A flow rate value detected by the flow meter 18 may be used as a variable.

한편 제2운전모드란, 제1과급기(2) 및 제2과급기(3)가 가동되고 제1과급기(2) 및 제2과급기(3)를 통과하며 순차적으로 압축된 공기가 스택(1)으로 공급되게 하는 운전모드이다.On the other hand, in the second operation mode, the first supercharger (2) and the second supercharger (3) are operated, and the compressed air passes through the first supercharger (2) and the second supercharger (3) sequentially to the stack (1). It is an operation mode to supply.

구체적으로, 도5는 실시예에 따른 제2운전모드에서의 공기의 흐름을 나타낸다. 제2운전모드에서 제어부(30)는 모터(4)의 회전수를 제어할 수 있고, 클러치(7)를 제어하여 제2과급기(3)로 동력을 전달할 수 있다. 제1과급기(2)에서 압축된 공기는 메인유로(13)를 지나 삼방밸브(15)를 거쳐 제2유로(11)로 진입할 수 있다. Specifically, FIG. 5 shows air flow in the second operation mode according to the embodiment. In the second operation mode, the controller 30 can control the number of revolutions of the motor 4 and transmit power to the second supercharger 3 by controlling the clutch 7 . Air compressed in the first supercharger 2 may pass through the main flow path 13 and enter the second flow path 11 via the three-way valve 15 .

제어부(30)는 삼방밸브(15)가 메인유로(13)와 제2유로(11)쪽으로만 개방되게 제어할 수 있다. 제2유로(11)로 진입한 공기는 제2과급기(3)에서 압축되어 제3유로(12)로 토출될 수 있다. 제3유로(12)로 토출된 공기는 체크밸브(16)를 통과해 제1유로(10)로 진입할 수 있다. 제1유로(10)로 진입한 공기는 스택(1)으로 공급될 수 있다. 제1유로(10)로 진입한 공기는 유량계(18), 가습기(20) 또는 Cathode 흡기 밸브(21)를 거친 뒤 스택(1)으로 공급 될 수도 있다.The controller 30 may control the three-way valve 15 to open only toward the main flow path 13 and the second flow path 11 . The air entering the second flow path 11 may be compressed in the second supercharger 3 and discharged to the third flow path 12 . Air discharged through the third flow path 12 may pass through the check valve 16 and enter the first flow path 10 . Air entering the first flow passage 10 may be supplied to the stack 1 . The air entering the first flow path 10 may be supplied to the stack 1 after passing through the flow meter 18, the humidifier 20, or the cathode intake valve 21.

이와 같이, 초기화 운전(S3)이 끝나고 적합한 운전모드가 선택되면, 목표 발전량을 증가(S6)시키면서 본격적인 발전 운전에 들어갈 수 있다. In this way, when the initialization operation (S3) is finished and an appropriate operation mode is selected, a full-fledged generation operation can be started while increasing the target generation amount (S6).

목표 발전량은 사용자가 연료전지 장치에 요구하는 최종 발전량까지 단계적으로 증가할 수 있다. 목표 발전량 증가에 따라 제어부(30)는 모터(4)의 회전수를 증가시켜 출력 발전량을 증가한 목표 발전량까지 증가시킬 수 있다. 만약 목표 발전량이 최종 발전량과 이미 같으면 더 이상 목표 발전량을 증가시키기 않은체 운전할 수 있다.The target power generation amount may be gradually increased until the final power generation amount required by the user for the fuel cell device. As the target generation amount increases, the control unit 30 may increase the output generation amount up to the increased target generation amount by increasing the number of rotations of the motor 4 . If the target power generation is already equal to the final power generation, the vehicle can be operated without increasing the target power generation.

본격적인 발전 운전 중, 유량계(18)는 스택(1)으로 공급되는 유량을 감지해 제어부(30)로 전달할 수 있다(S7). 또한, 전력계(8)는 모터(4)에 인가되는 소비전력을 감지해 제어부(30)로 전달할 수 있다(S8).During full-scale power generation operation, the flow meter 18 may detect the flow rate supplied to the stack 1 and transmit it to the control unit 30 (S7). In addition, the power meter 8 may detect the power consumption applied to the motor 4 and transmit it to the control unit 30 (S8).

제어부(30)는 감지된 모터 소비전력이 설정값보다 작은지 판단할 수 있다(S9). 이때, 모터 소비전력이 설정값보다 작으면 제1운전모드를 실행할 수 있고(S4), 모터 소비전력이 설정값 이상이면 제2운전모드를 실행할 수 있다(S5).The control unit 30 may determine whether the detected motor consumption power is less than a set value (S9). At this time, if the motor power consumption is less than the set value, the first operation mode can be executed (S4), and if the motor power consumption is more than the set value, the second operation mode can be executed (S5).

이때 설정값을 결정하는 룩업테이블의 변수, 특히 유량계(18)가 감지하는 유량값은 S35 단계와 S9 단계에서 다를 수 있으므로, S9 단계에서의 설정값은 S35 단계에서의 설정값과 역시 다를 수 있다.At this time, since the variable in the lookup table that determines the set value, particularly the flow rate value detected by the flowmeter 18, may be different between step S35 and step S9, the set value at step S9 may also be different from the set value at step S35. .

이와같이 본 실시예에 따른 연료전지 장치는 초기화 운전에서 뿐만 아니라 본격적인 발전 운전 중에도, 공기를 흡입하는 주변 장치의 구동 여부 등 지속적으로 달라질 수 있는 운전 환경에 따라 가변적으로 운전모드를 제어함으로써 적절량의 공기 공급을 안정적으로 유지할 수 있다.As described above, the fuel cell device according to the present embodiment variably controls the operation mode according to the driving environment that may continuously change, such as whether a peripheral device for sucking air is operated, not only in the initialization operation but also during the full-scale power generation operation, thereby providing an appropriate amount of air. supply can be maintained.

이하, 도2 및 도6을 참조하여 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a control method of a fuel cell device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 6 .

먼저 사용자가 연료전지 장치를 시동(S1)한다.First, the user starts (S1) the fuel cell device.

그 뒤, 연료전지 장치는 스택(1)에 공급할 수소의 개질이 충분해질때까지 대기 운전(S2)에 머무를 수 있다. 이때 제1과급기(2)와 제2과급기(3)는 정지 상태일 수 있고, 삼방밸브(15)는 제어부(30)에 의해 제1운전모드의 상태로 절환될 수 있다.Thereafter, the fuel cell device may remain in standby operation (S2) until hydrogen to be supplied to the stack 1 is sufficiently reformed. At this time, the first supercharger 2 and the second supercharger 3 may be in a stopped state, and the three-way valve 15 may be switched to the state of the first operation mode by the controller 30.

대기 운전(S2)에서 수소의 개질이 충분해지면, 발전 운전(S11)을 시작할 수 있다. 발전 운전(S11)이란, 초기화 운전(S3)을 포함하여, 목표 발전량을 설정하고 이를 사용자가 연료전지 장치에 요구하는 최종 발전량까지 증가시켜가면서 제1운전모드 또는 제2운전모드 중 적합한 운전모드를 실행하는 운전일 수 있다.When hydrogen is sufficiently reformed in the standby operation (S2), the power generation operation (S11) can be started. The generation operation (S11) includes the initialization operation (S3), sets a target generation amount and increases it to the final generation amount requested by the user for the fuel cell device, and selects an appropriate operation mode from among the first operation mode and the second operation mode. It can be driving.

제어부(30)에 내재된 타이머(31)는 발전 운전(S11) 중 제1운전모드를 실행하기 시작한 시각 Tn을 측정해 제어부(30)로 전달할 수 있다.The timer 31 inherent in the control unit 30 may measure the time T n at which execution of the first operation mode starts during the power generation operation ( S11 ) and transmit it to the control unit 30 .

제어부(30)는 발전 운전(S11) 중 실행중인 운전모드가 제1운전모드인지 제2운전모드인지 판단할 수 있다(S12). The control unit 30 may determine whether the running operation mode is the first operation mode or the second operation mode during the power generation operation (S11) (S12).

제2운전모드가 실행 중일 경우, 발전 운전(S11)으로 회귀한다.When the second operation mode is being executed, it returns to power generation operation (S11).

제1운전모드가 실행 중일 경우, 제어부(30)는 제1운전모드를 실행한 뒤 경과한 시간 Tn+1 - Tn 이 설정값 Tp1 미만인지 판단할 수 있다(S13). 이때, 제어부(30)에 내재된 타이머(31)는 제1운전모드를 실행하기 시작한 시각 Tn 과 S13 단계 진입한 시각 Tn+1 을 측정해 제어부(30)로 전달할 수 있다. 이때, 설정값 Tp1 이란 스택(1) 내 물 고임 방지를 위해 제2운전모드를 간헐적으로 실행시키는 주기값으로, 제어부(30)의 메모리에 미리 저장된 값일 수 있다.When the first driving mode is being executed, the control unit 30 may determine whether the time T n+1 - T n that has elapsed since the first driving mode is executed is less than the set value T p1 (S13). At this time, the timer 31 inherent in the control unit 30 may measure and transmit the time T n at which the first operation mode starts executing and the time T n+1 at which step S13 has entered to the control unit 30 . At this time, the set value T p1 is a cycle value for intermittently executing the second operation mode to prevent water from accumulating in the stack 1, and may be a value previously stored in the memory of the control unit 30.

S13 단계에서, Tn+1 - Tn < Tp1 이면, 제2운전모드를 실행하지 않고 다시 발전 운전(S11)으로 회귀할 수 있다. Tn+1 - Tn

Figure pat00001
Tp1 이면, 제2운전모드를 실행하여 스택(1) 내 고인 물을 배수관(25)을 통해 배출할 수 있다(S14).In step S13, if T n+1 - T n < T p1 , it is possible to return to power generation operation (S11) without executing the second operation mode. Tn +1 - Tn
Figure pat00001
If T p1 , the second operation mode is executed to discharge the water in the stack 1 through the drain pipe 25 (S14).

제어부(30)는 제2운전모드를 실행한 뒤 경과한 시간 Tn+2 - Tn+1 이 설정값 Tp2 미만인지 판단할 수 있다(S15). 이때, 제어부(30)에 내재된 타이머(31)는 S14 단계 진입 시각 Tn+2 을 측정해 제어부(30)로 전달할 수 있다. 이때, 설정값 Tp2 란 스택(1) 내 물 고임 방지를 위해 제2운전모드 실행을 유지할 지속시간값으로, 제어부(30)의 메모리에 미리 저장된 값일 수 있다.The control unit 30 may determine whether the time period T n+2 - T n+1 that has elapsed since the execution of the second operation mode is less than the set value T p2 (S15). At this time, the timer 31 inherent in the control unit 30 may measure the entry time T n+2 of step S14 and transmit it to the control unit 30 . At this time, the set value T p2 is a duration value for maintaining the execution of the second operation mode to prevent water from pooling in the stack 1, and may be a value previously stored in the memory of the control unit 30.

S15단계에서, Tn+2 - Tn+1 < Tp2 이면, 발전 운전(S11)으로 회귀하지 않고 제2운전모드를 계속해서 실행할 수 있다(S14). Tn+2 - Tn+1

Figure pat00002
Tp2 이면, 발전 운전(S11)으로 회귀할 수 있다.In step S15, if T n+2 - T n+1 < T p2 , the second operation mode may be continuously executed without returning to power generation operation (S11) (S14). Tn +2 - Tn +1
Figure pat00002
If it is T p2 , it is possible to return to power generation operation (S11).

이하, 도2 및 도7을 참조하여 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a control method of a fuel cell device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 7 .

먼저 사용자가 연료전지 장치를 시동(S1)한다.First, the user starts (S1) the fuel cell device.

그 뒤, 연료전지 장치는 스택(1)에 공급할 수소의 개질이 충분해질때까지 대기 운전(S2)에 머무를 수 있다. 이때 제1과급기(2)와 제2과급기(3)는 정지 상태일 수 있고, 삼방밸브(15)는 제어부(30)에 의해 제1운전모드의 상태로 절환될 수 있다.Thereafter, the fuel cell device may remain in standby operation (S2) until hydrogen to be supplied to the stack 1 is sufficiently reformed. At this time, the first supercharger 2 and the second supercharger 3 may be in a stopped state, and the three-way valve 15 may be switched to the state of the first operation mode by the controller 30.

대기 운전(S2)에서 수소의 개질이 충분해지면, 발전 운전(S11)을 시작할 수 있다. 발전 운전(S11)이란, 초기화 운전(S3)을 포함하여, 목표 발전량을 설정하고 이를 사용자가 연료전지 장치에 요구하는 최종 발전량까지 증가시켜가면서 제1운전모드 또는 제2운전모드 중 적합한 운전모드를 실행하는 운전일 수 있다.When hydrogen is sufficiently reformed in the standby operation (S2), the power generation operation (S11) can be started. The generation operation (S11) includes the initialization operation (S3), sets a target generation amount and increases it to the final generation amount requested by the user for the fuel cell device, and selects an appropriate operation mode from among the first operation mode and the second operation mode. It can be driving.

스택(1)에 내재된 수위센서(19)는 스택(1)에 고인 물의 수위 Ln 을 감지해 제어부(30)로 전달할 수 있다(S16).The water level sensor 19 built into the stack 1 may sense the water level L n of the water accumulated in the stack 1 and transmit it to the control unit 30 (S16).

제어부(30)는 실행중인 운전모드가 제1운전모드인지 제2운전모드인지 판단할 수 있다(S17). The control unit 30 may determine whether the running operation mode is the first operation mode or the second operation mode (S17).

제2운전모드가 실행 중일 경우, 발전 운전(S11)으로 회귀할 수 있다. When the second operation mode is being executed, it is possible to return to power generation operation (S11).

제1운전모드가 실행 중일 경우, 제어부(30)는 Ln 이 설정값 Lp1 미만인지 판단할 수 있다(S18). 이때, 설정값 Lp1 이란 스택(1) 내 물 고임 방지를 위해 제2운전모드를 실행시키는 기준수위값으로, 제어부(30)의 메모리에 미리 저장된 값일 수 있다.When the first operation mode is running, the control unit 30 may determine whether L n is less than the set value L p1 (S18). At this time, the set value L p1 is a reference water level value for executing the second operation mode to prevent water from pooling in the stack 1, and may be a value previously stored in the memory of the control unit 30.

S18 단계에서, Ln < Lp1 이면, 제2운전모드를 실행하지 않고 다시 발전 운전(S11)으로 회귀할 수 있다. Ln

Figure pat00003
Lp1 이면, 제2운전모드를 실행하여 스택(1) 내 고인 물을 배수관(25)을 통해 배출할 수 있다(S19).In step S18, if L n < L p1 , it is possible to return to power generation operation (S11) without executing the second operation mode. L n
Figure pat00003
If it is L p1 , the second operation mode is executed to discharge the water in the stack 1 through the drain pipe 25 (S19).

스택(1)에 내재된 수위센서(19)는 제2운전모드 실행 후 스택(1)에 고인 물의 수위 Ln+1 을 감지해 제어부(30)로 전달할 수 있다(S20).The water level sensor 19 built into the stack 1 may sense the water level L n+1 of the water accumulated in the stack 1 after executing the second operation mode and transmit the result to the control unit 30 (S20).

제어부(30)는 제2운전모드 실행 후 스택(1)에 고인 물의 수위 Ln+1 가 설정값 Lp2 보다 큰지 판단할 수 있다(S21). 이때, 설정값 Lp2 란, 스택(1) 내 물 고임 방지를 위해 실행시킨 제2운전모드를 유지할 목표수위값으로, 제어부(30)의 메모리에 미리 저장된 값일 수 있다.After executing the second operation mode, the control unit 30 may determine whether the water level L n+1 of the water accumulated in the stack 1 is greater than the set value L p2 (S21). At this time, the set value L p2 is a target water level value to maintain the second operation mode executed to prevent water pooling in the stack 1, and may be a value previously stored in the memory of the control unit 30.

S21 단계에서, Ln+1 > Lp2 이면, 발전 운전(S11)으로 회귀하지 않고 제2운전모드를 계속해서 실행할 수 있다(S19). Ln+1

Figure pat00004
Lp2 이면, 발전 운전(S11)으로 회귀할 수 있다.In step S21, if L n+1 > L p2 , the second operation mode may be continuously executed without returning to power generation operation (S11) (S19). L n+1
Figure pat00004
If it is L p2 , it is possible to return to power generation operation (S11).

이하, 도2 및 도8을 참조하여 실시예에 따른 연료전지 장치의 제어방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a control method of a fuel cell device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 8 .

먼저 사용자가 연료전지 장치를 시동(S1)한다.First, the user starts (S1) the fuel cell device.

그 뒤, 연료전지 장치는 스택(1)에 공급할 수소의 개질이 충분해질때까지 대기 운전(S2)에 머무를 수 있다. 이때 제1과급기(2)와 제2과급기(3)는 정지 상태일 수 있고, 삼방밸브(15)는 제어부(30)에 의해 제1운전모드의 상태로 절환될 수 있다.Thereafter, the fuel cell device may remain in standby operation (S2) until hydrogen to be supplied to the stack 1 is sufficiently reformed. At this time, the first supercharger 2 and the second supercharger 3 may be in a stopped state, and the three-way valve 15 may be switched to the state of the first operation mode by the controller 30.

대기 운전(S2)에서 수소의 개질이 충분해지면, 발전 운전(S11)을 시작할 수 있다. 발전 운전(S11)이란, 초기화 운전(S3)을 포함하여, 목표 발전량을 설정하고 이를 사용자가 연료전지 장치에 요구하는 최종 발전량까지 증가시켜가면서 제1운전모드 또는 제2운전모드 중 적합한 운전모드를 실행하는 운전일 수 있다.When hydrogen is sufficiently reformed in the standby operation (S2), the power generation operation (S11) can be started. The generation operation (S11) includes the initialization operation (S3), sets a target generation amount and increases it to the final generation amount requested by the user for the fuel cell device, and selects an appropriate operation mode from among the first operation mode and the second operation mode. It can be driving.

온도센서(9)는 모터(4)의 온도를 측정할 수 있다(S22). 감지한 온도 Cn 은 제어부(30)로 전달될 수 있다. 온도센서(9)는 모터(4)의 일측에 부착되는 온도계일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 모터(4)의 온도를 측정할 수 있는 모든 수단을 의미할 수 있다.The temperature sensor 9 may measure the temperature of the motor 4 (S22). The detected temperature C n may be transmitted to the control unit 30 . The temperature sensor 9 may be a thermometer attached to one side of the motor 4, but is not limited thereto and may mean any means capable of measuring the temperature of the motor 4.

제어부(30)는 감지된 모터(4)의 온도 Cn 이 설정값 Cp1 보다 큰 지 판단할 수 있다(S23). 이때, 설정값 Cp1 이란, 모터(4)의 과열로 인한 모터 성능 저하 방지를 위해 개폐밸브(17)를 개방시킬 기준온도값이다.The controller 30 may determine whether the sensed temperature C n of the motor 4 is greater than the set value C p1 (S23). At this time, the set value C p1 is a reference temperature value at which the on/off valve 17 is to be opened in order to prevent motor performance deterioration due to overheating of the motor 4 .

S23 단계에서, Cn > Cp1 이면, 제어부(30)는 개폐밸브(17)를 개방할 수 있다(S24). 개폐밸브(17) 개방시, 제1과급기(2)에서 압축된 공기는 메인유로(13)를 거쳐 제4유로(14)로 진입할 수 있다. 제4유로(14)로 진입한 공기는 모터챔버(5)로 공급되어 과열된 모터(4)를 냉각할 수 있다. 모터(4)를 냉각한 공기는 모터챔버(5)에 형성된 공기토출포트(6)를 통해 외부로 배기될 수 있다. Cn

Figure pat00005
Cp1 이면, 제어부(30)는 개폐밸브(17)를 개방하지 않고 발전 운전(S11)으로 회귀할 수 있다.In step S23, if C n > C p1 , the control unit 30 may open the on-off valve 17 (S24). When the opening/closing valve 17 is opened, air compressed in the first supercharger 2 may pass through the main flow path 13 and enter the fourth flow path 14 . The air entering the fourth passage 14 may be supplied to the motor chamber 5 to cool the overheated motor 4 . Air cooling the motor 4 may be exhausted to the outside through the air discharge port 6 formed in the motor chamber 5 . C n
Figure pat00005
If C p1 , the control unit 30 may return to power generation operation (S11) without opening the on/off valve 17.

개폐밸브 개방 후 온도센서(9)는 다시 모터(4)의 온도를 측정할 수 있다(S25). 감지한 온도 Cn+1 은 제어부(30)로 전달될 수 있다. After the opening/closing valve is opened, the temperature sensor 9 may measure the temperature of the motor 4 again (S25). The detected temperature C n+1 may be transmitted to the control unit 30 .

제어부(30)는 감지된 모터(4)의 온도 Cn+1 이 설정값 Cp2 보다 작은지 판단할 수 있다(S26). 이때, 설정값 Cp2 란, 모터(4)의 과열로 인한 모터 성능 저하 방지를 위해 개방한 개폐밸브(17)를 폐쇄시킬 목표온도값이다.The control unit 30 may determine whether the detected temperature C n+1 of the motor 4 is smaller than the set value C p2 (S26). At this time, the set value C p2 is a target temperature value at which the open/close valve 17 is to be closed to prevent motor performance deterioration due to overheating of the motor 4 .

S26 단계에서, Cn+1 < Cp2 이면, 제어부(30)는 개폐밸브(17)를 폐쇄할 수 있다(S27). Cn+1

Figure pat00006
Cp2 이면, 제어부(30)는 개폐밸브(17)를 폐쇄하지 않고 모터 온도 측정 단계(S25)로 회귀하여, 모터(4)가 목표온도값 Cp2 로 냉각될때까지 개폐밸브(17)를 개방할 수 있다.In step S26, if C n+1 < C p2 , the control unit 30 may close the on-off valve 17 (S27). C n+1
Figure pat00006
If C p2 , the control unit 30 returns to the motor temperature measuring step (S25) without closing the on-off valve 17, and opens the on-off valve 17 until the motor 4 is cooled to the target temperature value C p2 . can do.

구체적으로, 도9는 실시예에 따른 개폐밸브(17) 개방시의 공기의 흐름을 나타낸다. 제1과급기(2)에서 압축된 공기는 메인유로(13)를 지나 제4유로(14)로 진입할 수 있다. 제어부(30)는 개폐밸브(17)가 개방되게 제어할 수 있다. 제4유로(14)로 진입한 공기는 모터챔버(5)로 공급되어, 과열된 모터(4)를 냉각시킬 수 있다. 모터(4)를 냉각시킨 공기는 모터챔버(5)에 형성된 공기토출포트(6)를 통해 외부로 배기될 수 있다.Specifically, FIG. 9 shows the flow of air when the opening/closing valve 17 according to the embodiment is opened. The air compressed in the first supercharger 2 may pass through the main flow path 13 and enter the fourth flow path 14 . The controller 30 may control the opening/closing valve 17 to open. Air entering the fourth passage 14 may be supplied to the motor chamber 5 to cool the overheated motor 4 . The air cooled in the motor 4 may be exhausted to the outside through the air discharge port 6 formed in the motor chamber 5 .

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and technical scope of the present invention It should be understood to include water or substitutes.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 될 수 있다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.Similarly, while operations are depicted in the drawings in a particular order, it should not be understood that all illustrated operations must be performed, or that those operations must be performed in the specific order shown or in sequential order to obtain desired results. can In certain cases, multitasking and parallel processing can be advantageous.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

Claims (15)

스택;
공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기;
상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급하는 제1유로;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 제2과급기로 공급하는 제2유로;
상기 제2과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급되게 하는 제3유로;
상기 제1유로 및 제2유로가 선택적으로 개방되도록 제어되는 유로절환밸브;
상기 스택으로 공급되는 공기의 유량을 감지하는 유량계;
상기 모터에 인가되는 소비전력을 감지하는 전력계; 및
상기 감지된 소비전력이 소정값 이하이면 상기 제1과급기가 가동되고 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되게하는 제1운전모드를 실행하고, 상기 감지된 소비전력이 소정값을 초과하면 상기 제1과급기 및 제2과급기가 가동되고 상기 제1과급기 및 제2과급기를 통과하며 순차적으로 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되게 하는 제2운전모드를 실행하도록 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지 장치.stack;
a first supercharger and a second supercharger for compressing air and supplying it to the stack;
a motor for driving the first supercharger and the second supercharger;
a first flow path supplying compressed air from the first supercharger to the stack;
a second flow path supplying air compressed in the first supercharger to the second supercharger;
a third flow path through which compressed air from the second supercharger is supplied to the stack;
a flow path switching valve controlled to selectively open the first flow path and the second flow path;
a flow meter for sensing a flow rate of air supplied to the stack;
a power meter for sensing power consumption applied to the motor; and
When the detected power consumption is less than a predetermined value, the first supercharger is operated and a first operation mode in which air compressed from the first supercharger is supplied to the stack is executed, and the detected power consumption exceeds the predetermined value. a fuel cell including a control unit controlling to execute a second operation mode in which the first supercharger and the second supercharger are operated and compressed air is sequentially supplied to the stack while passing through the first supercharger and the second supercharger. Device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 감지된 소비전력이 상기 감지된 유량에 대응하여 설정된 소정의 소비전력값 이하인 경우 제1운전모드를 실행하고, 상기 감지된 소비전력이 상기 소정의 소비전력값을 초과할 경우 제2운전모드를 실행하게하는 연료전지 장치.According to claim 1,
The control unit executes a first operation mode when the detected power consumption is less than or equal to a predetermined power consumption value set corresponding to the detected flow rate, and executes a second operation mode when the detected power consumption exceeds the predetermined power consumption value. A fuel cell device that enables operation mode to be executed. 제1항에 있어서,
상기 제1과급기와 상기 제1유로를 메인유로로 연결하고,
상기 제2유로는 상기 메인유로와 상기 제1유로의 연결부위에서 분지되고,
상기 유로절환밸브는 상기 메인유로, 제1유로 및 제2유로의 연결부위에 배치되는 삼방밸브로 구성된 연료전지 장치.According to claim 1,
Connecting the first supercharger and the first flow path to a main flow path,
The second flow path is branched at a connection portion between the main flow path and the first flow path,
The fuel cell device according to claim 1 , wherein the flow path selector valve is a three-way valve disposed at a connection portion of the main flow path, the first flow path, and the second flow path. 제1항에 있어서,
상기 제3유로는 상기 제1유로와 합지되고,
상기 제3유로에 상기 제1유로에서 상기 제3유로로의 공기의 흐름을 방지하는 체크밸브가 설치된 연료전지 장치.According to claim 1,
The third flow path is laminated with the first flow path,
A fuel cell device having a check valve installed in the third flow path to prevent air flow from the first flow path to the third flow path. 제3항에 있어서,
상기 모터는 상기 제1과급기 및 제2과급기 사이에 배치되는 연료전지 장치.According to claim 3,
The motor is disposed between the first supercharger and the second supercharger. 제5항에 있어서,
상기 모터와 상기 제2과급기 사이에 상기 모터의 회전력을 상기 제2과급기로 전달하거나 차단하는 클러치가 설치된 연료전지 장치.According to claim 5,
A fuel cell device in which a clutch is installed between the motor and the second supercharger to transmit or block the rotational force of the motor to the second supercharger. 제5항에 있어서,
상기 제1과급기 및 제2과급기는 각각 제1과급기 챔버 및 제2과급기 챔버를 포함하고,
상기 제1과급기 챔버 및 제2과급기 챔버 사이에 상기 모터가 내장되는 모터챔버가 배치되고,
상기 모터챔버에는 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기토출포트가 형성된 연료전지 장치.According to claim 5,
The first supercharger and the second supercharger include a first supercharger chamber and a second supercharger chamber, respectively,
A motor chamber in which the motor is embedded is disposed between the first supercharger chamber and the second supercharger chamber,
The fuel cell device of claim 1 , wherein an air discharge port for discharging internal air to the outside is formed in the motor chamber. 제7항에 있어서,
상기 메인유로로부터 분지되어 상기 모터챔버와 연결된 제4유로를 포함하고,
상기 제4유로에 개폐밸브가 설치된 연료전지 장치.According to claim 7,
A fourth flow path branched from the main flow path and connected to the motor chamber;
A fuel cell device in which an on-off valve is installed in the fourth flow path. 제8항에 있어서,
상기 모터의 온도를 감지하는 온도센서가 설치되고,
상기 제어부는 상기 온도센서에 의하여 감지된 온도가 소정값 이상이면 상기 개폐밸브를 개방하여 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 모터챔버로 유입되게 하는 연료전지 장치.According to claim 8,
A temperature sensor for sensing the temperature of the motor is installed,
The control unit opens the on-off valve when the temperature sensed by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined value, and allows compressed air from the first supercharger to flow into the motor chamber. 스택;
공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기;
상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급하는 제1유로;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 제2과급기로 공급하는 제2유로;
상기 제2과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급하는 제3유로;
상기 제1유로 및 제2유로가 선택적으로 개방되도록 제어되는 유로절환밸브; 및
상기 제1과급기가 가동되어 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제1운전모드와 상기 제1과급기 및 제2과급기가 가동되어 상기 제1과급기 및 제2과급기를 통과해 순차적으로 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제2운전모드 중, 상기 스택 내부에 고여진 물이 외부로 배출되도록 상기 제2운전모드가 적어도 간헐적으로 실행되도록 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지 장치.stack;
a first supercharger and a second supercharger for compressing air and supplying it to the stack;
a motor for driving the first supercharger and the second supercharger;
a first flow path supplying compressed air from the first supercharger to the stack;
a second flow path supplying air compressed in the first supercharger to the second supercharger;
a third flow path supplying compressed air from the second supercharger to the stack;
a flow path switching valve controlled to selectively open the first flow path and the second flow path; and
A first operation mode in which the first supercharger is operated and compressed air from the first supercharger is supplied to the stack, and the first and second superchargers are operated to sequentially pass through the first supercharger and the second supercharger. A fuel cell device including a control unit that controls the second operation mode to be executed at least intermittently so that water accumulated in the stack is discharged to the outside during a second operation mode in which compressed air is supplied to the stack. 제10항에 있어서,
상기 스택으로 공급되는 공기의 유량을 감지하는 유량계; 및
상기 모터에 인가되는 소비전력을 감지하는 전력계를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 감지된 소비전력이 소정값 이하이면 상기 제1운전모드를 실행하고, 상기 감지된 소비전력이 소정값을 초과하면 상기 제2운전모드를 실행하도록 제어하는 연료전지 장치.According to claim 10,
a flow meter for sensing a flow rate of air supplied to the stack; and
Further comprising a power meter for sensing power consumption applied to the motor,
wherein the control unit executes the first operation mode when the detected power consumption is less than or equal to a predetermined value, and executes the second operation mode when the detected power consumption exceeds a predetermined value. 스택;
공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기;
상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급하는 제1유로;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 제2과급기로 공급하는 제2유로;
상기 제2과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급하는 제3유로;
상기 제1유로 및 제2유로가 선택적으로 개방되도록 제어되는 유로절환밸브;
상기 스택 내에 형성되는 수위센서; 및
상기 제1과급기가 가동되어 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제1운전모드와 상기 제1과급기 및 제2과급기가 가동되어 상기 제1과급기 및 제2과급기를 통과해 순차적으로 압축된 공기가 상기 스택으로 공급되는 제2운전모드 중 상기 제1운전모드가 실행되고 있는 경우, 상기 수위센서가 감지한 수위가 소정값 이상이면 상기 제2운전모드로 변환되도록 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지 장치.stack;
a first supercharger and a second supercharger for compressing air and supplying it to the stack;
a motor for driving the first supercharger and the second supercharger;
a first flow path supplying compressed air from the first supercharger to the stack;
a second flow path supplying air compressed in the first supercharger to the second supercharger;
a third flow path supplying compressed air from the second supercharger to the stack;
a flow path switching valve controlled to selectively open the first flow path and the second flow path;
a water level sensor formed in the stack; and
A first operation mode in which the first supercharger is operated and compressed air from the first supercharger is supplied to the stack, and the first and second superchargers are operated to sequentially pass through the first supercharger and the second supercharger. When the first operation mode is executed among the second operation modes in which compressed air is supplied to the stack, when the water level sensed by the water level sensor is equal to or greater than a predetermined value, a control unit for controlling conversion to the second operation mode is included. fuel cell device. 제12항에 있어서,
상기 스택으로 공급되는 공기의 유량을 감지하는 유량계; 및
상기 모터에 인가되는 소비전력을 감지하는 전력계를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 감지된 소비전력이 소정값 이하이면 상기 제1운전모드를 실행하고, 상기 감지된 소비전력이 소정값을 초과하면 상기 제2운전모드를 실행하도록 제어하는 연료전지 장치.According to claim 12,
a flow meter for sensing a flow rate of air supplied to the stack; and
Further comprising a power meter for sensing power consumption applied to the motor,
wherein the control unit executes the first operation mode when the detected power consumption is less than or equal to a predetermined value, and executes the second operation mode when the detected power consumption exceeds a predetermined value. 스택;
공기를 압축하여 상기 스택으로 공급하는 제1과급기 및 제2과급기;
상기 제1과급기 및 제2과급기를 구동하는 모터;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급하는 제1유로;
상기 제1과급기에서 압축된 공기를 상기 제2과급기로 공급하는 제2유로;
상기 제2과급기에서 압축된 공기를 상기 스택으로 공급되게 하는 제3유로;
상기 제1유로 및 제2유로가 선택적으로 개방되도록 제어되는 유로절환밸브;
상기 제1과급기와 상기 제1유로를 연결하는 메인유로;
상기 제1과급기와 상기 제2과급기 사이에 배치되어 상기 모터가 내장되는 모터챔버;
상기 메인유로와 상기 모터챔버를 연결하는 제4유로;
상기 제4유로에 설치된 개폐밸브;
상기 모터의 온도를 감지하는 온도센서; 및
상기 온도센서에 의하여 감지된 온도가 소정값 이상이면 상기 개폐밸브를 개방하여 상기 제1과급기로부터 압축된 공기가 상기 모터챔버로 유입되게 하는 제어부를 포함하는 연료전지 장치.stack;
a first supercharger and a second supercharger for compressing air and supplying it to the stack;
a motor for driving the first supercharger and the second supercharger;
a first flow path supplying compressed air from the first supercharger to the stack;
a second flow path supplying air compressed in the first supercharger to the second supercharger;
a third flow path through which compressed air from the second supercharger is supplied to the stack;
a flow path switching valve controlled to selectively open the first flow path and the second flow path;
a main flow path connecting the first supercharger and the first flow path;
a motor chamber disposed between the first supercharger and the second supercharger and in which the motor is built;
a fourth passage connecting the main passage and the motor chamber;
an on/off valve installed in the fourth passage;
a temperature sensor for sensing the temperature of the motor; and
and a controller configured to open the on/off valve to allow compressed air from the first supercharger to flow into the motor chamber when the temperature sensed by the temperature sensor is equal to or greater than a predetermined value. 제14항에 있어서,
상기 모터챔버에는 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기토출포트가 형성된 연료전지 장치.According to claim 14,
The fuel cell device of claim 1 , wherein an air discharge port for discharging internal air to the outside is formed in the motor chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120045720A (en) 2010-11-01 2012-05-09 현대자동차주식회사 Water management system for fuel cell
KR20160142917A (en) 2015-06-03 2016-12-14 현대자동차주식회사 Apparatus and method for controlling air supply into fuelcell stack

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