KR20230164364A - 연료전지 시스템 및 그의 열 관리 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 시스템 및 그의 열 관리 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 연료전지 스택 또는 히터를 경유하는 유로를 통한 냉각수의 이동 경로를 전환하는 냉각수 제어 밸브, 및 운전 상태에 따라 해당 유로의 냉각수 유량을 결정하고, 상기 결정된 냉각수 유량에 따라 상기 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

연료전지 시스템 및 그의 열 관리 제어 방법{FUEL CELL SYSTEM AND THERMAL MANAGEMENT CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 연료전지 시스템 및 그의 열 관리 제어 방법에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 연료전지 스택을 이용하여 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 수소가 연료전지 스택의 연료로 사용되는 경우 지구환경문제를 해결하는 대안이 될 수 있으므로 연료전지 시스템에 대한 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.
연료전지 시스템은 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 운전 온도를 제어하며 물 관리 기능을 수행하는 열 관리 시스템(thermal management system, TMS)을 포함할 수 있다.
열 관리 시스템은, 냉각수 역할을 하는 부동액을 연료전지 스택으로 순환시켜 적정 온도(예를 들어, 60~70℃)를 유지시키는 냉각 장치의 일 종류로서, 냉각수가 순환하는 TMS 라인, 냉각수가 저장된 리저버, 냉각수를 순환시키는 펌프, 냉각수에 포함된 이온을 제거하는 이온 필터, 및 냉각수의 열을 외부로 방출하는 라디에이터를 포함할 수 있다. 또한, 열 관리 시스템은 냉각수를 가열하는 히터, 및 냉각수를 이용하여 연료전지 시스템이 포함된 장치(예: 차량)의 내부를 냉난방 하는 공조유닛(예를 들어, 난방용 히터) 등을 포함할 수 있다. 열 관리 시스템은 연료전지 스택뿐만 아니라 차량의 전장부품의 적정 온도를 유지시킬 수 있다.
이러한, 열 관리 시스템은 냉각 성능을 일정하게 유지할 필요가 있다. 하지만, 시스템 사용시간이 길어질수록 연료전지 스택의 열화로 인해 냉각 성능이 저하될 수 있다. 이에, 연료전지 시스템의 열 관리 제어 시 냉각 성능 및 내구성을 확보하기 위한 시도가 필요하다.
본 발명의 목적은, 연료전지 스택 비효율에 따라 목표 냉각 성능을 결정하되, 시스템 누적 사용시간에 따라 연료전지 스택 비효율을 차등 적용함으로써 연료전지 스택의 냉각 성능을 향상시킴과 동시에 내구성을 확보할 수 있는 연료전지 시스템 및 그의 열 관리 제어 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 연료전지 시스템의 운전 상태에 따라 냉각수 유량을 결정하되, 이온필터를 통과하는 냉각수 유량을 일정 비율로 유지함으로써 연료전지 시스템의 성능을 향상시킴과 동시에 내구성을 확보할 수 있는 연료전지 시스템 및 그의 열 관리 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 연료전지 스택 또는 히터를 경유하는 유로를 통한 냉각수의 이동 경로를 전환하는 냉각수 제어 밸브, 및 운전 상태에 따라 해당 유로의 냉각수 유량을 결정하고, 상기 결정된 냉각수 유량에 따라 상기 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 연료전지 스택 또는 상기 히터를 통과하는 냉각수 유량에 기초하여 이온필터를 경유하는 유로의 냉각수 유량을 결정한다.
일 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브는, 상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택을 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택을 통과하는 제1 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제1 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제2 냉각수 유량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브는, 저온 시동 시, 상기 히터를 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 저온 시동 시, 상기 히터를 통과하는 제3 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제3 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제4 냉각수 유량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브는, 각 유로로 냉각수를 펌핑하는 펌프로 유입되는 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제1 밸브 및 상기 펌프에 의해 펌핑된 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제2 밸브가 통합된 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브는, 상기 히터를 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결되어 냉각수가 유입되는 제1 포트, 상기 연료전지 스택을 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결되어 냉각수가 유입되는 제2 포트, 상기 제1 포트에 의해 유입된 냉각수를 상기 펌프와 연결된 유로로 배출하는 제3 포트, 상기 제2 포트에 의해 유입된 냉각수를 상기 펌프와 연결된 유로로 배출하는 제4 포트, 및 상기 제2 포트에 의해 유입된 냉각수를 라디에이터를 경유하는 유로로 배출하는 제5 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택의 파워 및 비효율에 기초하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간에 따라 상기 연료전지 스택의 비효율을 차등 적용하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 증가할수록 상기 연료전지 스택의 비효율을 단계적으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법은, 운전 상태에 따라 연료전지 스택 또는 히터를 경유하는 유로의 냉각수 유량을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 냉각수 유량에 따라 상기 유로를 통한 냉각수의 이동 경로를 전환하는 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 냉각수 유량을 결정하는 단계는, 상기 연료전지 스택 또는 상기 히터를 통과하는 냉각수 유량에 기초하여 이온필터를 경유하는 유로의 냉각수 유량을 결정한다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 냉각수 제어 밸브가 상기 연료전지 스택을 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 냉각수 유량을 결정하는 단계는, 상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택을 통과하는 제1 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제1 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제2 냉각수 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 저온 시동 시, 상기 냉각수 제어 밸브가 상기 히터를 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 냉각수 유량을 결정하는 단계는, 저온 시동 시, 상기 히터를 통과하는 제3 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제3 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제4 냉각수 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브는, 각 유로로 냉각수를 펌핑하는 펌프로 유입되는 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제1 밸브 및 상기 펌프에 의해 펌핑된 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제2 밸브가 통합된 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택의 파워 및 비효율에 기초하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 단계는, 상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간에 따라 상기 연료전지 스택의 비효율을 차등 적용하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 단계는, 상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 증가할수록 상기 연료전지 스택의 비효율을 단계적으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료전지 스택 비효율에 따라 목표 냉각 성능을 결정하되, 시스템 누적 사용시간에 따라 연료전지 스택 비효율을 차등 적용함으로써 연료전지 스택의 냉각 성능을 향상시킴과 동시에 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연료전지 시스템의 운전 상태에 따라 냉각수 유량을 결정하되, 이온필터를 통과하는 냉각수 유량을 일정 비율로 유지함으로써 연료전지 시스템의 성능을 향상시킴과 동시에 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어 구조를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 열 관리 제어 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 제어 밸브의 구성을 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 냉각수 흐름을 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 냉각수 흐름에 대응되는 냉각수 제어 밸브의 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 냉각수 흐름을 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 냉각수 흐름에 대응되는 냉각수 제어 밸브의 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 열 관리 제어 동작을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10), 히터(COD HTR)(20), 펌프(30) 및 라디에이터(50) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 차량의 연료전지 스택(10), 히터(20), 펌프(30) 및 라디에이터(50) 등을 경유하는 냉각수가 순환되는 복수의 유로를 포함할 수 있다.
연료전지 스택(10)(또는, '연료전지'로 참조될 수 있다)은 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 연료전지 스택(10)은 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(membrane electrode assembly, MEA), 반응기체들을 고르게 분포 시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(gas diffusion layer, GDL), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)을 포함할 수 있다.
연료전지 스택(10)에서 연료인 수소와 산화제인 공기(산소)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 공기는 캐소드로 공급될 수 있다. 애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달될 수 있다. 캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킬 수 있다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성될 수 있다.
시스템의 부식이나 용출(exudation) 등으로 인해 냉각수의 전기전도도가 증가하면 냉각수로 전기가 흐르게 되어 연료전지 스택(10)이 단락되거나 냉각수 쪽으로 전류가 흐르게 되는 문제점이 발생하게 되므로, 냉각수는 낮은 전기전도도를 유지할 수 있어야 한다. 이를 위해, 연료전지 시스템은 냉각수의 이온을 필터링하는 이온 필터(40)가 추가로 구비될 수 있다. 이온 필터(40)는 냉각수의 전기전도도를 일정 수준 이하로 유지하기 위해 냉각수에 포함된 이온을 제거하도록 설정될 수 있다.
라디에이터(50)는 유로를 따라 이동하는 냉각수를 냉각시키도록 설정될 수 있으며, 냉각팬(60)은 라디에이터(50)에 외기를 송풍하도록 설정될 수 있다. 라디에이터(50)는 냉각수를 냉각시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 라디에이터(50)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 라디에이터(50)는 냉각수가 저장되는 리저버(미도시)에 연결될 수 있다.
냉각수가 이동하는 유로는 연료전지 스택(10)을 경유하는 제1 유로(110), 히터(20)를 경유하는 제2 유로(120) 및 이온필터(CIF)(40)를 경유하는 제3 유로(130)를 포함할 수 있다. 또한, 냉각수가 이동하는 유로는 연료전지 스택(10)에 의해 가열된 냉각수를 냉각시키기 위해 라디에이터(50)를 경유하는 제4 유로(140) 및 라디에이터(50)를 바이패스하여 통과하도록 하는 제5 유로(150)를 더 포함할 수 있다.
또한, 연료전지 시스템은 제1 내지 제5 유로(110~150)를 통한 냉각수의 이동 경로를 전환하는 냉각수 제어 밸브(70)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로 냉각수 제어 밸브(70)는 펌프(30)로 유입되는 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제1 밸브(예를 들어, CTV) 및 펌프(30)에 의해 펌핑된 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제2 밸브(예를 들어, CBV)가 통합된 형태로 구성될 수 있다. 냉각수 제어 밸브(70)는 제1 내지 제5 유로(110~150)와 연결되는 복수 개의 포트를 포함하며, 각 포트의 밸브 개폐 상태는 제어부(200)에 의해 제어될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제어부(200)는 연료전지 시스템의 각 구성들과 연결되어 연료전지 시스템의 전반적인 기능을 수행할 수 있다. 제어부(200)는 프로세서(processor)나 CPU(central processing unit)와 같은 하드웨어 장치이거나, 또는 프로세서에 의하여 구현되는 프로그램일 수 있다.
제어부(200)는 연료전지 스택(10), 히터(20), 펌프(30), 이온필터(40), 라디에이터(50) 및 냉각팬(60) 등의 구동 유닛들과 신호를 송수신하며 각 구동 유닛의 제어량을 결정하고, 각 구동 유닛의 동작 상태를 관리한다. 제어부(200)는 연료전지 시스템 온(ON) 시, 열 관리 제어를 위한 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 결정하고, 열 관리 제어 동작을 수행하는 동안 각 구동 유닛들을 구동하면서 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 만족하는지 확인한다.
열 관리 제어 동작은 도 3의 실시예를 참조하도록 한다. 도 3을 참조하면, 제어부(200)는 열 관리 제어를 위한 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능 결정 시, 연료전지 스택 파워(gross power)(301) 및 연료전지 스택 비효율(305)에 기초하여 목표 냉각 성능을 결정할 수 있다(동작 311).
동작 311에서, 제어부(200)는 연료전지 시스템의 누적 사용시간에 따라 연료전지 스택 비효율을 차등 적용할 수 있다. 여기서, 연료전지 시스템의 누적 사용시간에 따라 차등 적용되는 연료전지 스택 비효율에 대한 실시예는 도 4를 참조하도록 한다.
도 4를 참조하면, 연료전지 시스템의 누적 사용시간(h)이 h=0인 경우, 연료전지 스택 비효율은 k1이 적용될 수 있다. 또한, 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 0을 초과하고 제1 시간(t1) 이하(0<h≤t1)인 경우, 연료전지 스택 비효율은 k2가 적용될 수 있다. 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 제1 시간(t1)을 초과하고 제2 시간(t2) 이하(t1<h≤t2)인 경우, 연료전지 스택 비효율은 k3이 적용될 수 있다. 또한, 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 제2 시간(t2)을 초과(h>t2)하는 경우, 연료전지 스택 비효율은 k4가 적용될 수 있다. 여기서, k1, k2, k3, k4는 모두 다른 값이다.
연료전지 시스템의 누적 사용시간이 증가하면 연료전지 스택(10)의 열화로 인해 성능이 저하된다. 이에, 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 증가함에 따라 연료전지 스택 비효율을 증가시키고, 이를 토대로 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 결정함으로써 성능을 향상시킬 수 있다.
제어부(200)는 동작 311을 통해 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능이 결정되면, 결정된 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능에 기초하여 펌프(30)의 회전수 및 냉각팬(60)의 회전수를 결정할 수 있다(동작 313 및 동작 315). 동작 313에서, 제어부(200)는 목표 냉각 성능과 연료전지 스택(10) 출구의 냉각수 온도 등에 기초하여 펌프(30)의 회전수를 결정할 수 있다. 동작 315에서, 제어부(200)는 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능 및 펌프(30)의 회전수와, 외기온 및 연료전지 스택(10) 입구의 냉각수 온도 등에 기초하여 냉각팬(60)의 회전수를 결정할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 냉각수의 온도에 기초하여 냉각수 제어 밸브(70)에 구비된 각 포트의 밸브 개도량을 결정할 수 있다(동작 317). 동작 317에서, 제어부(200)는 냉각팬(60)의 회전수, 연료전지 스택(10) 입구 및 출구의 냉각수 온도와, 라디에이터(50) 출구의 냉각수 온도 등에 기초하여 냉각수 유량을 결정하고, 결정된 냉각수 유량에 따라 냉각수 제어 밸브(70)의 개도량을 결정할 수 있다. 이때, 제어부(200)는 도 1에 도시된 제1 내지 제5 유로(110~150) 상에 배치된 온도 센서(미도시)로부터 측정된 냉각수 온도에 기초하여 각 유로를 따라 흐르는 냉각수의 유량을 결정할 수 있다. 일 예로서, 온도 센서는 연료전지 스택(10)의 입구 및 출구의 냉각수 온도, 라디에이터(50)의 출구 냉각수 온도, 히터(20)의 냉각수 온도 등을 측정할 수 있다. 제어부(200)는 정해진 유로를 따라 순환하는 냉각수의 측정 온도가 미리 설정된 목표 온도보다 낮으면 냉각수의 유입 유량을 미리 설정된 설정 유량보다 낮게 제어할 수 있다. 이와 같이, 냉각수의 측정 온도가 낮으면 연료전지 스택(10)으로 유입되는 냉각수의 유입 유량을 낮게 제어하는 것에 의하여, 연료전지 스택(10) 내부에 정체된 냉각수의 온도와 연료전지 스택(10)에 유입되는 냉각수 온도 간 편차에 의한 열 충격 및 성능 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이에, 제어부(200)는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 동작을 수행하는 동안 각 구동 유닛들을 구동하면서 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 만족하는지 확인한다(동작 319). 동작 319에서, 제어부(200)는 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 만족하는 경우 현재의 제어 상태를 유지하되, 연료전지 스택(10)이 목표 냉각 성능을 만족하지 않는 것으로 확인되면 동작 313 내지 동작 317을 재 수행하며 펌프(30)의 회전수, 냉각팬(60)의 회전수 및 냉각수 제어 밸브(70)의 개도량 등을 조정하여 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능이 만족되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 제어 밸브의 구조를 도시한 도면이고, 도 6a 및 도 7a는 연료전지 시스템의 동작 상태에 따른 냉각수 제어 밸브의 연결 구조를 도시한 도면이고, 도 6b 및 도 7b는 냉각수 제어 밸브의 연결 상태에 따른 냉각수 흐름을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 냉각수 제어 밸브(70)는 오방 밸브(5-way valve)일 수 있다. 일 예로, 냉각수 제어 밸브(70)는 냉각수가 유입되는 제1 포트(71) 및 제2 포트(72)를 포함하고, 제1 포트(71) 또는 제2 포트(72)를 통해 유입된 냉각수가 배출되는 제3 포트(73), 제4 포트(74) 및 제5 포트(75)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 포트(71) 및 제3 포트(73)는 제1값(θ1) 내지 제2값(θ2) 사이에서 밸브의 개도량이 조절될 수 있다. 한편, 제2 포트(72), 제4 포트(74) 및 제5 포트(75)는 제2값(θ2) 내지 제3값(θ3) 사이에서 밸브의 개도량이 조절될 수 있다.
제1 포트(71)는 히터(20)를 경유하는 제2 유로(120) 및 이온필터(40)를 경유하는 제3 유로(130)와 연결되어, 제1 포트(71) 개방 시 제2 유로(120) 및 제3 유로(130)를 통과한 냉각수가 유입될 수 있다.
제2 포트(72)는 연료전지 스택(10)을 경유하는 제1 유로(110) 및 이온필터(40)를 경유하는 제3 유로(130)와 연결되어, 제2 포트(72) 개방 시 제1 유로(110) 및 제3 유로(130)를 통과한 냉각수가 유입될 수 있다. 여기서, 이온필터(40)를 통과한 냉각수는 제1 포트(71) 및 제2 포트(72)의 개폐 상태에 따라 제1 포트(71) 또는 제2 포트(72)로 유입될 수 있다.
제3 포트(73) 및 제4 포트(74)는 라디에이터(50)를 거치지 않고 냉각수를 펌프(30)의 입구로 유동시키는 제5 유로(150)와 연결된다. 일 예로, 제3 포트(73)는 제1 포트(71) 개방 시 함께 개방되어 제1 포트(71)를 통해 유입된 냉각수를 제5 유로(150)로 배출시킬 수 있다. 제4 포트(74)는 제2 포트(72) 개방 시에 개방될 수 있으며, 제2 포트(72)를 통해 유입된 냉각수의 일부 또는 전체를 제5 유로(150)로 배출시킬 수 있다.
제5 포트(75)는 라디에이터(50)를 경유하는 제4 유로(140)와 연결되어, 제5 포트(75) 개방 시에 냉각수를 제4 유로(140)로 배출시킬 수 있다. 제5 포트(75)에 의해 배출된 냉각수는 제4 유로(140)를 따라 유동하며 라디에이터(50)를 거쳐 냉각되고, 다시 펌프(30)로 유입될 수 있다.
냉각수 제어 밸브(70)의 제1 내지 제5 포트(71~75)는 제어부(200)에 의해 개폐가 제어될 수 있다. 즉, 제어부(200)는 도 1에 도시된 제1 내지 제5 유로(110~150) 중 냉각수의 유동 경로를 결정하고, 결정된 냉각수의 유동 경로에 따라 냉각수 제어 밸브(70)에 구비된 각 포트의 밸브 개폐 상태를 제어할 수 있다.
냉각수 제어 밸브(70)는 제어부(200)로부터의 제어 신호에 따라 제1 내지 제5 포트(71~75) 중 일부 포트의 밸브를 개방함으로써 연료전지 시스템을 순환하는 냉각수의 유동 경로를 전환할 수 있다. 이때, 냉각수는 제1 유로(110), 제2 유로(120), 제3 유로(130), 제4 유로(140) 및 제5 유로(150) 중 일부 유로를 따라 순환하면서 냉각 또는 가열될 수 있다.
일 예로, 제어부(200)는 주행 중 연료전지 스택(10)에서 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있도록, 도 6a와 같이, 제1 포트(71), 제3 포트(73) 및 제4 포트(74)의 밸브를 차단하고, 제2 포트(72) 및 제5 포트(75)의 밸브를 개방한다.
이 경우, 도 6b와 같이, 냉각수가 제1 유로(110) 및 제4 유로(140)를 따라 순환하는 냉각 루프가 형성될 수 있다. 이때, 냉각수는 제1 유로(110) 및 제4 유로(140)를 따라 냉각 루프를 순환하면서 라디에이터(50)에 의해 냉각될 수 있다.
또한, 냉각수는 제1 유로(110) 및 제4 유로(140)를 따라 냉각 루프를 순환함과 동시에, 제3 유로(130)를 따라서도 순환하도록 하는 것에 의하여 주행 중 제3 유로(130) 상의 이온필터(40)에 의한 필터링(냉각수에 포함된 이온 제거)이 가능하도록 한다. 따라서, 주행 중 연료전지 스택(10)으로 유입되는 냉각수의 전기전도도를 일정 수준 이하로 유지시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 제어부(200)는 연료전지 스택(10)을 통과하는 냉각수 유량을 충분히 확보하면서도 냉각수의 전기전도도를 일정하게 유지하기 위하여, 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량을 연료전지 스택(10)을 통과하는 냉각수 유량 대비 일정한 유량 비율을 갖도록 냉각수 제어 밸브(70)를 조절할 수 있다.
일 예로, 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량이 CFCIF이고, 연료전지 스택(10)을 통과하는 냉각수 유량이 CFstack이라 했을 때, 제어부(200)는 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량 CFCIF가 '0.05CFstack≤CFCIF≤0.15CFstack'의 범위를 유지하도록 냉각수 제어 밸브(70)의 제2 포트(72) 및 제5 포트(75)의 밸브 개도량을 조절할 수 있다. 물론, 연료전지 스택(10)을 통과하는 냉각수 유량 대비 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량의 비율은 실시 형태에 따라 변형 가능하다.
제어부(200)는 필요한 냉각량에 따라서 제4 포트(74)의 밸브를 개방할 수도 있다. 이 경우, 냉각수의 일부는 제4 유로(140)를 따라 라디에이터(50)를 통과하고, 나머지 일부는 제5 유로(150)를 따라 흐를 수 있다.
한편, 제어부(200)는 차량의 초기 시동 시에 외기온이 지정된 온도보다 낮은 경우(저온 시동 상태)에는 냉간 시동 능력을 확보하기 위하여, 도 7a와 같이, 제2 포트(72), 제4 포트(74) 및 제5 포트(75)의 밸브를 차단하여 연료전지 스택(10)으로 유입되는 냉각수의 공급이 차단되도록 한다. 반면, 제어부(200)는 저온 시동 상태에서, 도 7a와 같이, 제1 포트(71) 및 제3 포트(73)를 개방함으로써 냉각수가 제2 유로(120) 및 제5 유로(150)를 따라 순환하는 가열 루프가 형성되도록 한다.
이때, 냉각수는, 도 7b와 같이, 제2 유로(120) 및 제5 유로(150)를 따라 가열 루프를 순환하면서 히터(20)에 의해 가열될 수 있다.
또한, 냉각수는 제2 유로(120) 및 제5 유로(150)를 따라 순환함과 동시에, 제3 유로(130)를 따라서도 순환하도록 하는 것에 의하여 저온 시동 상태에서 제3 유로(130) 상의 이온 필터에 의한 필터링(냉각수에 포함된 이온 제거)이 가능하도록 한다. 따라서, 저온 시동 직후 연료전지 스택(10)으로 유입되는 냉각수의 전기전도도를 일정 수준 이하로 유지시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 제어부(200)는 냉각수의 빠른 수온 상승을 위해 히터(20)를 통과하는 냉각수 유량을 충분히 확보하면서도 냉각수의 전기전도도를 일정하게 유지하기 위하여, 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량을 히터(20)를 통과하는 유량 대비 일정한 유량 비율을 갖도록 냉각수 제어 밸브(70)를 조절할 수 있다.
일 예로, 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량이 CFCIF이고, 히터(20)를 통과하는 냉각수 유량이 CFCOD_HTR이라 했을 때, 제어부(200)는 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량 CFCIF가 '0.05CFCOD_HTR≤CFCIF≤0.15CFCOD_HTR'의 범위를 유지하도록 냉각수 제어 밸브(70)의 제1 포트(71) 및 제3 포트(73)의 밸브 개도량을 조절할 수 있다. 물론, 히터(20)를 통과하는 냉각수 유량 대비 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량의 비율은 실시 형태에 따라 변형 가능하다.
만일, 외기온이 지정된 온도만큼 높은 경우, 제어부(200)는 냉각수가 제2 유로(120)를 따라 히터(20)를 통과하는 가열 루프를 형성하지 않고, 제1 유로(110)를 따라 연료전지 스택(10)을 통과하며 연료전지 스택(10)의 열을 통해 시동 능력을 확보할 수 있도록 할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 열 관리 제어 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
먼저, 도 8은 연료전지 시스템의 열 관리 제어 동작을 나타낸 것이다. 도 8을 참조하면, 연료전지 시스템은 온(ON) 상태가 되면(S110), 열 관리 제어 동작을 위한 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능 결정한다(S140). 이때, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 결정하기 위해 시스템 누적 사용시간을 확인하고(S120), 'S120' 과정에서 확인된 시스템 누적 사용시간을 기반으로 연료전지 스택 비효율을 결정하며(S130), S130' 과정에서 결정된 연료전지 스택 비효율을 기반으로 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 결정한다(S140). 연료전지 시스템은 시스템 누적 사용시간이 오래될수록 연료전지 스택(10)의 열화로 인해 성능이 저하되기 때문에, 시스템 누적 사용시간이 길어질수록 연료전지 스택 비효율을 증가시켜 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 결정하도록 한다. 'S140' 과정에서, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 결정함에 있어서 연료전지 스택 파워를 함께 고려할 수 있다.
연료전지 시스템은 'S140' 과정에서 결정된 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 기반으로 각 구동 유닛의 제어량을 결정한다(S150). 일 예로, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 기반으로 펌프(30)의 회전수, 냉각팬(60)의 회전수 및 냉각수 제어 밸브(70)의 개도량 등을 결정할 수 있다.
이후, 연료전지 시스템은 열 관리 제어 동작이 수행되는 동안 연료전지 스택(10)의 냉각 성능이 'S140' 과정에서 결정된 목표 냉각 성능을 만족하는지를 확인한다. 만일, 연료전지 스택(10)의 목표 냉각 성능을 만족하지 못하는 경우, 연료전지 시스템은 'S150' 과정을 통해 각 구동 유닛의 제어량을 조정할 수 있다.
연료전지 시스템은 열 관리 제어 동작을 수행하는 동안 'S120' 내지 'S160' 과정을 반복 수행하며 연료전지 스택(10)의 냉각 성능이 목표 냉각 성능을 유지할 수 있도록 한다.
도 9는 주행 중 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 동작을 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)이 운전 상태인 경우(S210), 연료전지 스택(10)에 의해 가열된 냉각수를 냉각시키기 위하여 라디에이터(50)를 경유하는 유로를 개방하여 냉각수가 냉각 루프를 순환하도록 한다.
이때, 연료전지 시스템은 냉각수 온도에 기초하여 연료전지 스택(10)을 통과하는 제1 냉각수 유량을 결정하고(S220), 'S220' 과정에서 결정된 제1 냉각수 유량을 기반으로 이온필터(40)를 통과하는 제2 냉각수 유량을 결정한다(S230). 'S230' 과정에서, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)을 통과하는 냉각수 유량 대비 이온필터(40)를 통과하는 냉각수 유량의 비율이 일정한 범위를 갖도록 결정할 수 있다. 일 예로, 이온필터(40)를 통과하는 제2 냉각수 유량(CFCIF)은 연료전지 스택(10)을 통과하는 제1 냉각수 유량(CFstack) 대비 '0.05CFstack≤CFCIF≤0.15CFstack'의 범위를 유지하도록 결정될 수 있다.
이에, 연료전지 시스템은 'S220' 및 'S230' 과정에서 결정된 제1 냉각수 유량 및 제2 냉각수 유량을 기반으로 냉각수 제어 밸브(70)의 밸브 개도량을 제어한다(S240).
'S210' 내지 'S240' 과정은 주행 중 연료전지 스택(10)이 운전하는 동안 반복적으로 수행되며 제1 냉각수 유량 및 제2 냉각수 유량이 조절될 수 있다.
도 10은 저온 시동 시 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 동작을 나타낸 것이다. 도 10을 참조하면, 초기 시동 시 외기온이 지정된 온도보다 낮아 저온(cold) 시동 상태인 경우(S310), 연료전지 시스템은 빠른 시간 내에 냉각수 온도를 승온시켜 냉간 시동 능력을 확보하기 위하여, 히터(20)를 경유하는 유로를 개방하여 냉각수가 가열 루프를 순환하도록 한다.
이때, 연료전지 시스템은 냉각수 온도에 기초하여 히터(20)를 통과하는 제3 냉각수 유량을 결정하고(S320), 'S320' 과정에서 결정된 제3 냉각수 유량을 기반으로 이온필터(40)를 통과하는 제4 냉각수 유량을 결정한다(S330). 'S330' 과정에서, 연료전지 시스템은 히터(20)를 통과하는 제3 냉각수 유량 대비 이온필터(40)를 통과하는 제4 냉각수 유량의 비율이 일정한 범위를 갖도록 결정할 수 있다. 일 예로, 이온필터(40)를 통과하는 제4 냉각수 유량(CFCIF)은 히터(20)를 통과하는 제3 냉각수 유량(CFstack) 대비 '0.05CFCOD_HTR≤CFCIF≤0.15CFCOD_HTR'의 범위를 유지하도록 결정될 수 있다.
이에, 연료전지 시스템은 'S320' 및 'S330' 과정에서 결정된 제3 냉각수 유량 및 제4 냉각수 유량을 기반으로 냉각수 제어 밸브(70)의 밸브 개도량을 제어한다(S340).
'S310' 내지 'S340' 과정은 저온 시동 상태에서 반복적으로 수행되며 제3 냉각수 유량 및 제4 냉각수 유량이 조절될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 연료전지 스택 20: 히터
30: 펌프 40: 이온필터
50: 라디에이터 60: 냉각팬
70: 냉각수 제어 밸브 71~75: 제1~제5 포트
110~150: 제1~제5 유로 200: 제어부

Claims (19)

  1. 연료전지 스택 또는 히터를 경유하는 유로를 통한 냉각수의 이동 경로를 전환하는 냉각수 제어 밸브; 및
    운전 상태에 따라 해당 유로의 냉각수 유량을 결정하고, 상기 결정된 냉각수 유량에 따라 상기 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택 또는 상기 히터를 통과하는 냉각수 유량에 기초하여 이온필터를 경유하는 유로의 냉각수 유량을 결정하는 연료전지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 제어 밸브는,
    상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택을 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택을 통과하는 제1 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제1 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제2 냉각수 유량을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 제어 밸브는,
    저온 시동 시, 상기 히터를 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    저온 시동 시, 상기 히터를 통과하는 제3 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제3 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제4 냉각수 유량을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 제어 밸브는,
    각 유로로 냉각수를 펌핑하는 펌프로 유입되는 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제1 밸브 및 상기 펌프에 의해 펌핑된 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제2 밸브가 통합된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉각수 제어 밸브는,
    상기 히터를 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결되어 냉각수가 유입되는 제1 포트;
    상기 연료전지 스택을 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결되어 냉각수가 유입되는 제2 포트;
    상기 제1 포트에 의해 유입된 냉각수를 상기 펌프와 연결된 유로로 배출하는 제3 포트;
    상기 제2 포트에 의해 유입된 냉각수를 상기 펌프와 연결된 유로로 배출하는 제4 포트; 및
    상기 제2 포트에 의해 유입된 냉각수를 라디에이터를 경유하는 유로로 배출하는 제5 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택의 파워 및 비효율에 기초하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간에 따라 상기 연료전지 스택의 비효율을 차등 적용하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 증가할수록 상기 연료전지 스택의 비효율을 단계적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  11. 운전 상태에 따라 연료전지 스택 또는 히터를 경유하는 유로의 냉각수 유량을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 냉각수 유량에 따라 상기 유로를 통한 냉각수의 이동 경로를 전환하는 냉각수 제어 밸브의 밸브 개도량을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 냉각수 유량을 결정하는 단계는,
    상기 연료전지 스택 또는 상기 히터를 통과하는 냉각수 유량에 기초하여 이온필터를 경유하는 유로의 냉각수 유량을 결정하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 냉각수 제어 밸브가 상기 연료전지 스택을 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 냉각수 유량을 결정하는 단계는,
    상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택을 통과하는 제1 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제1 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제2 냉각수 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    저온 시동 시, 상기 냉각수 제어 밸브가 상기 히터를 경유하는 유로 및 상기 이온필터를 경유하는 유로와 연결된 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 냉각수 유량을 결정하는 단계는,
    저온 시동 시, 상기 히터를 통과하는 제3 냉각수 유량을 결정하고, 상기 제3 냉각수 유량을 기준으로 소정 비율의 범위 내에서 상기 이온필터를 통과하는 제4 냉각수 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 냉각수 제어 밸브는,
    각 유로로 냉각수를 펌핑하는 펌프로 유입되는 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제1 밸브 및 상기 펌프에 의해 펌핑된 냉각수의 유동 경로를 전환하는 제2 밸브가 통합된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 연료전지 스택 운전 시, 상기 연료전지 스택의 파워 및 비효율에 기초하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 단계는,
    상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간에 따라 상기 연료전지 스택의 비효율을 차등 적용하여 상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 목표 냉각 성능을 결정하는 단계는,
    상기 연료전지 시스템의 누적 사용시간이 증가할수록 상기 연료전지 스택의 비효율을 단계적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 열 관리 제어 방법.
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