KR20230146923A - Fuel cell system and purging control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 연료전지 스택을 경유하는 수소공급라인 상의 수소를 배출하는 퍼지 밸브, 및 상기 연료전지 스택에 의해 출력되는 전류 상태에 따라 상기 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하되, 상기 퍼지 밸브 개방 시 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 반복하여 수행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.A fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a purge valve for discharging hydrogen on a hydrogen supply line passing through a fuel cell stack, and determining whether the purge valve is opened depending on the current state output by the fuel cell stack. The method includes a control unit that controls the purge valve to repeatedly turn on and off when the purge valve is opened.
Description
본 발명은 연료전지 시스템 및 그의 퍼지 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system and its purge control method.
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. A fuel cell system can generate electrical energy using a fuel cell stack. For example, if hydrogen is used as a fuel for a fuel cell stack, it can be an alternative to solving global environmental problems, so continuous research and development is being conducted on fuel cell systems.
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) 및 연료전지시스템의 작동 전반을 제어하는 연료전지시스템 제어기를 포함할 수 있다.The fuel cell system consists of a fuel cell stack that generates electrical energy, a fuel supply device that supplies fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, an air supply device that supplies oxygen from the air, an oxidizing agent necessary for electrochemical reactions, to the fuel cell stack, and fuel. A thermal management system (TMS) that removes the reaction heat of the cell stack to the outside of the system, controls the operating temperature of the fuel cell stack, and performs a water management function, and a fuel cell system controller that controls the overall operation of the fuel cell system. It can be included.
연료전지 시스템에서는 연료전지 스택에서 연료인 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기를 발생시키고, 반응 부산물로 열과 물을 배출하게 된다. 이러한 연료전지 시스템은 연료전지 스택 내 수소극과 공기극 사이의 기체 농도 차이로 인해 크로스오버가 발생함에 따라 수소극의 수소가스가 공기극으로 확산되어 수소극의 수소 농도가 저하되고, 이로 인해 연료전지 스택의 셀 전압이 감소하게 된다. 이를 위해, 연료전지 시스템은 수소 퍼지를 통해 잔류 수소를 배출함으로써 수소극의 수소 농도가 일정 범위로 유지되도록 한다.In a fuel cell system, electricity is generated by reacting hydrogen as a fuel with oxygen in the air in the fuel cell stack, and heat and water are discharged as reaction by-products. In this fuel cell system, as a crossover occurs due to the difference in gas concentration between the hydrogen electrode and the air electrode in the fuel cell stack, the hydrogen gas in the hydrogen electrode diffuses to the air electrode, lowering the hydrogen concentration in the hydrogen electrode, which causes the fuel cell stack to The cell voltage decreases. To this end, the fuel cell system discharges residual hydrogen through hydrogen purge to maintain the hydrogen concentration in the hydrogen electrode within a certain range.
하지만, 종래에는 수소 퍼지 시 일정 시간 동안 수소를 배출하기 때문에 수소 센서에 의해 배출된 수소가 검출됨에 따라 수소 누출로 잘못 인식되는 경우가 발생하였고, 이때 수소 퍼지 시 배출된 수소와 누출된 수소를 구분하는 기준이 없어서 누출 수소 검출을 안내하였다. 따라서, 사용자는 퍼지 수소가 검출된 경우에도 정비소 등을 방문해야만 수소 누출이 아님을 확인할 수 있어 불편함을 초래하였다.However, in the past, since hydrogen was discharged for a certain period of time during hydrogen purge, the discharged hydrogen was detected by a hydrogen sensor and was mistakenly recognized as a hydrogen leak. In this case, hydrogen discharged during hydrogen purge and leaked hydrogen were distinguished. Since there were no standards, the detection of leaked hydrogen was guided. Therefore, even if purge hydrogen is detected, the user must visit a repair shop to confirm that there is no hydrogen leak, causing inconvenience.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 수소 퍼지 시 본 발명에 따른 연료전지 시스템 및 그의 퍼지 제어 방법은 수소 퍼지 시 퍼지 밸브의 온/오프를 소정 시간 단위로 소정 횟수 반복하여 수행함으로써 수소 누출로 인해 검출되는 수소와 구분이 용이한, 연료전지 시스템 및 그의 퍼지 제어 방법을 제공함에 있다.The purpose of an embodiment of the present invention is to prevent hydrogen leakage by repeatedly turning the purge valve on/off a predetermined number of times in predetermined time units when purging hydrogen. To provide a fuel cell system and a purge control method thereof that can be easily distinguished from hydrogen detected.
본 발명의 일 실시예에 따른 다른 목적은, 수소 퍼지 시 수소 센서의 수소 검출 알림 기능을 오프 시킴으로써 수소 퍼지에 의해 배출된 수소가 검출되더라도 알림을 차단하여 사용자가 수소 누출 상황으로 잘못 인식하는 것을 방지한, 연료전지 시스템 및 그의 퍼지 제어 방법을 제공함에 있다.Another purpose according to an embodiment of the present invention is to turn off the hydrogen detection notification function of the hydrogen sensor during hydrogen purge, thereby blocking the notification even if hydrogen discharged by hydrogen purge is detected, thereby preventing the user from incorrectly recognizing a hydrogen leak situation. To provide a fuel cell system and its purge control method.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 연료전지 스택을 경유하는 수소공급라인 상의 수소를 배출하는 퍼지 밸브, 및 상기 연료전지 스택에 의해 출력되는 전류 상태에 따라 상기 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하되, 상기 퍼지 밸브 개방 시 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 반복하여 수행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.A fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a purge valve for discharging hydrogen on a hydrogen supply line passing through a fuel cell stack, and determining whether the purge valve is opened depending on the current state output by the fuel cell stack. The method includes a control unit that controls the purge valve to repeatedly turn on and off when the purge valve is opened.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 연료전지 스택의 출력 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량과 기 설정된 목표 전하량을 비교하여 상기 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit determines whether to open the purge valve by comparing the charge amount calculated by integrating the output current of the fuel cell stack over time with a preset target charge amount.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 계산된 전하량이 상기 기 설정된 목표 전하량을 초과하면, 상기 퍼지 밸브를 개방하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit determines to open the purge valve when the calculated charge amount exceeds the preset target charge amount.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 퍼지 밸브 개방 시, 소정 시간 단위로 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 소정 횟수 동안 반복하여 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit controls the purge valve to repeatedly turn on and off for a predetermined number of times in predetermined time units when the purge valve is opened.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 상기 연료전지 스택이 설치된 공간의 수소를 검출하는 수소 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell system according to the present invention further includes a hydrogen sensor that detects hydrogen in the space where the fuel cell stack is installed.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 상기 퍼지 밸브의 양 측면에 설치되어 상기 퍼지 밸브 개방 시 배출되는 수소가 상기 수소 센서로 확산되는 것을 방지하는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell system according to the present invention further includes guides installed on both sides of the purge valve to prevent hydrogen discharged when the purge valve is opened from diffusing to the hydrogen sensor. .
일 실시예에서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 상기 가이드의 내측면에 설치되어 상기 퍼지 밸브 개방 시에 배출되는 수소의 압력에 의해 발생하는 진동을 감지하는 진동 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell system according to the present invention further includes a vibration sensor installed on the inner surface of the guide to detect vibration generated by the pressure of hydrogen discharged when the purge valve is opened. do.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 진동 센서에 의해 기 설정된 기준치를 초과하는 진동이 감지되면, 수소 퍼지 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit determines that the hydrogen purge state is present when vibration exceeding a preset standard value is detected by the vibration sensor.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 퍼지 밸브 개방 시에 상기 수소 퍼지 상태가 확인되면, 상기 수소 센서의 수소 체크 기능을 오프 시키는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit turns off the hydrogen check function of the hydrogen sensor when the hydrogen purge state is confirmed when the purge valve is opened.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 수소 센서에 의해 소정 시간 미만 동안 수소가 검출되면, 수소 퍼지에 의한 수소 검출로 인식하여 알림하지 않는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, if hydrogen is detected by the hydrogen sensor for less than a predetermined time, the control unit recognizes hydrogen as detection by hydrogen purging and does not provide a notification.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 수소 센서에 의해 소정 시간 이상 수소가 검출되면, 수소 누출에 의한 수소 검출로 인식하여 경고하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, when hydrogen is detected by the hydrogen sensor for more than a predetermined period of time, the control unit recognizes the detection of hydrogen as a result of hydrogen leak and issues a warning.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 수소 퍼지가 종료된 것으로 확인되면, 상기 수소 센서의 수소 체크 기능을 온 시키는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit turns on the hydrogen check function of the hydrogen sensor when it is confirmed that the hydrogen purge has ended.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법은, 상기 연료전지 스택에 의해 출력되는 전류 상태에 따라 연료전지 스택을 경유하는 수소공급라인 상의 수소를 배출하는 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하는 단계, 및 상기 퍼지 밸브 개방 시 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 반복하여 수행되도록 제어하는 단계를 포함한다.In addition, the purge control method of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention determines whether the purge valve that discharges hydrogen on the hydrogen supply line passing through the fuel cell stack is opened or not depending on the current state output by the fuel cell stack. It includes determining and controlling the purge valve to repeatedly turn on and off when the purge valve is opened.
일 실시예에서, 상기 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하는 단계는, 상기 연료전지 스택의 출력 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량과 기 설정된 목표 전하량을 비교하여, 상기 계산된 전하량이 상기 기 설정된 목표 전하량을 초과하면, 상기 퍼지 밸브를 개방하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the step of determining whether to open the purge valve includes comparing a charge amount calculated by integrating the output current of the fuel cell stack over time with a preset target charge amount, and comparing the calculated charge amount to the preset target charge amount. If the target charge amount is exceeded, determining to open the purge valve.
일 실시예에서, 상기 제어하는 단계는, 상기 퍼지 밸브 개방 시, 소정 시간 단위로 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 소정 횟수 동안 반복하여 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controlling step includes controlling the purge valve to repeatedly turn on and off for a predetermined number of times in predetermined time units when the purge valve is opened.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은, 진동 센서로부터 상기 퍼지 밸브 개방 시에 배출되는 수소의 압력에 의해 발생하는 진동을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method according to the present invention further includes the step of detecting vibration generated by the pressure of hydrogen discharged when the purge valve is opened using a vibration sensor.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 진동 센서에 의해 기 설정된 기준치를 초과하는 진동이 감지되면, 수소 퍼지 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method according to the present invention further includes determining that the hydrogen purge state is in a hydrogen purge state when vibration exceeding a preset reference value is detected by the vibration sensor.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 퍼지 밸브 개방 시에 상기 수소 퍼지 상태가 확인되면, 상기 연료전지 스택이 설치된 공간의 수소를 검출하는 수소 센서의 수소 체크 기능을 오프 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method according to the present invention further includes turning off the hydrogen check function of the hydrogen sensor that detects hydrogen in the space where the fuel cell stack is installed when the hydrogen purge state is confirmed when the purge valve is opened. It is characterized by including.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 수소 센서에 의해 소정 시간 미만 동안 수소가 검출되면 수소 퍼지에 의한 수소 검출로 인식하고, 상기 수소 센서에 의해 소정 시간 이상 수소가 검출되면 수소 누출에 의한 수소 검출로 인식하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method according to the present invention recognizes hydrogen detection by hydrogen purging when hydrogen is detected for less than a predetermined time by the hydrogen sensor, and detects hydrogen leakage when hydrogen is detected by the hydrogen sensor for more than a predetermined time. It is characterized by further comprising a step of recognizing hydrogen by detection.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 수소 퍼지가 종료된 것으로 확인되면, 상기 수소 센서의 수소 체크 기능을 온 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method according to the present invention further includes turning on the hydrogen check function of the hydrogen sensor when it is confirmed that the hydrogen purge is completed.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템 및 그의 퍼지 제어 방법은 수소 퍼지 시 퍼지 밸브의 온/오프를 소정 시간 단위로 소정 횟수 반복하여 수행함으로써 수소 누출로 인해 검출되는 수소와 구분이 용이한 효과가 있다.The fuel cell system and its purge control method according to an embodiment of the present invention have the effect of making it easy to distinguish from hydrogen detected due to hydrogen leakage by repeatedly turning the purge valve on and off a predetermined number of times in predetermined time units when purging hydrogen. There is.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템 및 그의 퍼지 제어 방법은 수소 퍼지 시 수소 센서의 수소 검출 알림 기능을 오프 시킴으로써 수소 퍼지에 의해 배출된 수소가 검출되더라도 알림을 차단하여 사용자가 수소 누출 상황으로 잘못 인식하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the fuel cell system and its purge control method according to an embodiment of the present invention turn off the hydrogen detection notification function of the hydrogen sensor during hydrogen purge, thereby blocking the notification even if hydrogen discharged by hydrogen purge is detected, thereby preventing the user from detecting hydrogen leakage. It has the effect of preventing misperception of the situation.
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 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 퍼지 제어 동작의 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the control structure of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams illustrating an example of a purge control operation of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation flow of a purge control method for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, when describing embodiments of the present invention, if detailed descriptions of related known configurations or functions are judged to impede understanding of the embodiments of the present invention, the detailed descriptions will be omitted.
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.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. Additionally, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present application. No.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)을 포함하며, 연료전지 스택(10)의 수소극과 연결되어 연료전지 스택(10)으로 공급되는 수소가 이동되는 수소공급라인(11), 연료전지 스택(10)의 공기극과 연결되어 연료전지 스택(10)으로 공급되는 공기가 이동되는 공기공급라인(21), 반응 부산물인 수분(물)이나 미 반응 기체 등을 외부로 배출하기 위한 배출라인(31, 33, 35, 37, 39) 및 퍼지라인(41)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the fuel cell system includes a fuel cell stack 10, and a hydrogen supply line 11 connected to the hydrogen electrode of the fuel cell stack 10 through which hydrogen supplied to the fuel cell stack 10 moves. ), an air supply line 21 that is connected to the air electrode of the fuel cell stack 10 and moves the air supplied to the fuel cell stack 10, to discharge moisture (water) or unreacted gas, which is a reaction by-product, to the outside. It may further include discharge lines (31, 33, 35, 37, 39) and a purge line (41).
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. The fuel cell stack 10 (or may be referred to as a 'fuel cell') is a structure capable of producing electricity through a redox reaction of fuel (eg, hydrogen) and an oxidizing agent (eg, air). can be formed.
일 예로, 연료전지 스택(10)은, 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(membrane electrode assembly, MEA), 반응기체들을 고르게 분포시키고 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. As an example, the fuel cell stack 10 is a membrane electrode assembly (MEA) with catalyst electrode layers where electrochemical reactions occur on both sides of the electrolyte membrane through which hydrogen ions move, and evenly distributes the reaction gases. A gas diffusion layer (GDL) that plays a role in transferring the generated electrical energy, a gasket and fastening device to maintain airtightness and appropriate fastening pressure of the reaction gases and coolant, and a gasket and fastener that moves the reaction gases and coolant. It may include a bipolar plate.
연료전지 스택(10)에서 연료인 수소와 산화제인 공기(산소)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 수소극 인 애노드로 공급되고, 공기는 공기극 인 캐소드로 공급될 수 있다. In the fuel cell stack 10, hydrogen as a fuel and air (oxygen) as an oxidizing agent are supplied to the anode and cathode of the membrane electrode assembly through the flow path of the separator, respectively, and hydrogen is supplied to the anode, which is the hydrogen electrode. And air can be supplied to the cathode, which is the air electrode.
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.The hydrogen supplied to the anode is decomposed into hydrogen ions (protons) and electrons (electrons) by the catalyst in the electrode layer formed on both sides of the electrolyte membrane, and only hydrogen ions are selectively passed through the electrolyte membrane, which is a cation exchange membrane, and transferred to the cathode. At the same time, electrons can be transferred to the cathode through the conductive gas diffusion layer and separator plate. At the cathode, hydrogen ions supplied through the electrolyte membrane and electrons transferred through the separator meet oxygen in the air supplied to the cathode by the air supply device, causing a reaction to generate water. Due to the movement of hydrogen ions that occurs at this time, a flow of electrons occurs through the external conductor, and current can be generated through this flow of electrons.
수소공급라인(11)에는 수소차단밸브(Fuel Cut-Off Valve, FCV), 수소공급밸브(Fuel Supply Valve, FSV), 수소배출기(Fuel Ejector, FEJ) 등이 배치될 수 있다. 수소공급라인(11)은 수소탱크와 연결될 수 있다. A hydrogen cut-off valve (Fuel Cut-Off Valve, FCV), a fuel supply valve (FSV), a hydrogen ejector (FEJ), etc. may be placed in the hydrogen supply line 11. The hydrogen supply line 11 may be connected to a hydrogen tank.
수소차단밸브(FCV)는 수소공급라인(11)에서 수소탱크와 수소공급밸브(FSV) 사이에 배치되며, 수소탱크로부터 배출된 수소가 연료전지 스택(10)으로 공급되는 것을 차단하는 역할을 한다. 수소차단밸브(FCV)는 연료전지 시스템의 시동 온(On) 상태에서 개방되고, 시동 오프(Off) 상태에서 폐쇄되도록 제어될 수 있다.The hydrogen blocking valve (FCV) is disposed between the hydrogen tank and the hydrogen supply valve (FSV) in the hydrogen supply line 11, and serves to block hydrogen discharged from the hydrogen tank from being supplied to the fuel cell stack 10. . The hydrogen cut-off valve (FCV) can be controlled to open when the fuel cell system is turned on and closed when the fuel cell system is turned off.
수소공급밸브(FSV)는 수소공급라인(11)에서 수소차단밸브(FCV)와 수소배출기(FEJ) 사이에 배치되며, 연료전지 스택(10)으로 공급되는 수소압력을 조절하는 역할을 한다. 일 예로, 수소공급밸브(FSV)는 수소공급라인(11)의 압력이 감소되면 개방되어 수소가 공급되도록 하고, 수소공급라인(11)의 압력이 증가되면 폐쇄되도록 제어될 수도 있다.The hydrogen supply valve (FSV) is disposed between the hydrogen cutoff valve (FCV) and the hydrogen discharger (FEJ) in the hydrogen supply line 11, and serves to regulate the hydrogen pressure supplied to the fuel cell stack 10. For example, the hydrogen supply valve (FSV) may be controlled to open to supply hydrogen when the pressure of the hydrogen supply line 11 decreases and to close when the pressure of the hydrogen supply line 11 increases.
수소배출기(FEJ)는 수소공급라인(11)에서 수소공급밸브(FSV)와 연료전지 스택(10) 사이에 배치되며, 수소공급밸브(FSV)를 통과한 수소에 압력을 가하여 연료전지 스택(10)으로 공급하는 역할을 한다. The hydrogen exhauster (FEJ) is disposed between the hydrogen supply valve (FSV) and the fuel cell stack (10) in the hydrogen supply line (11), and applies pressure to the hydrogen that has passed through the hydrogen supply valve (FSV) to form the fuel cell stack (10). ) plays a role in supplying.
수소공급라인(11)은 연료전지 스택(10)의 출구와 수소배출기(FEJ)를 연결함으로써 수소의 순환루트를 형성할 수 있다. 따라서, 수소배출기(FEJ)에 의해 배출된 수소는 연료전지 스택(10) 내에서 공기와 반영하여 전기 에너지를 발생시키고, 미 반응된 수소는 연료전지 스택(10)의 출구로 배출되어 수소배출기(FEJ)로 재유입될 수 있다. 이 경우, 미 반응된 수소를 수소배출기(FEJ)로 재유입하여 다시 연료전지 스택(10)으로 공급되도록 함으로써 수소의 반응 효율을 증대시키도록 한다.The hydrogen supply line 11 can form a hydrogen circulation route by connecting the outlet of the fuel cell stack 10 and the hydrogen exhaust device (FEJ). Therefore, the hydrogen discharged by the hydrogen exhaust device (FEJ) is reflected with the air within the fuel cell stack 10 to generate electrical energy, and the unreacted hydrogen is discharged to the outlet of the fuel cell stack 10 and is discharged from the hydrogen exhaust device ( FEJ) can be reintroduced. In this case, the reaction efficiency of hydrogen is increased by re-introducing unreacted hydrogen into the hydrogen exhaust device (FEJ) and supplying it back to the fuel cell stack 10.
연료전지 스택(10)의 수소극에서 미 반응된 수소가 재순환하는 과정에서 수소공급라인(11)에 존재하는 수분은 응축될 수 있다. 이때, 응축된 물(응축수)은 연료전지 스택(10)의 수소극에서 미 반응된 수소가 수소배출기(FEJ)로 이동되는 수소공급라인(11) 상의 일 지점과 가습기(Air Humidifier, AHF)를 연결하는 제1 배출라인(31)을 통해 배출될 수 있다.In the process of recirculating unreacted hydrogen at the hydrogen electrode of the fuel cell stack 10, moisture existing in the hydrogen supply line 11 may be condensed. At this time, the condensed water (condensate) flows from the hydrogen electrode of the fuel cell stack 10 to a point on the hydrogen supply line 11 where unreacted hydrogen moves to the hydrogen discharger (FEJ) and a humidifier (AHF). It can be discharged through the connecting first discharge line 31.
제1 배출라인(31) 상에는 워터 트랩(Fuel Water Trap, FWT) 및 드래인 밸브(Fuel Drain Valve, FDV)가 배치될 수 있다.A water trap (Fuel Water Trap, FWT) and a drain valve (Fuel Drain Valve, FDV) may be placed on the first discharge line 31.
워터 트랩(FWT)은 수소공급라인(11)의 일 지점에서 제1 배출라인(31)으로 유입된 응축수를 저장하는 역할을 한다. The water trap (FWT) serves to store condensate flowing into the first discharge line (31) from one point of the hydrogen supply line (11).
드래인 밸브(FDV)는 워터 트랩(FWT)에 저장된 응축수를 제1 배출라인(31)을 따라 가습기(AHF)로 배출하는 역할을 한다. 여기서 드래인 밸브(FDV)는 워터 트랩(FWT)에 저장된 응축수가 일정 수위를 초과하기 전까지 닫힘 상태가 되고, 워터 트랩(FWT)에 저장된 응축수가 일정 수위를 초과하면 개방되어 제1 배출라인(31)을 따라 응축수가 배출되도록 제어될 수 있다.The drain valve (FDV) serves to discharge condensate stored in the water trap (FWT) to the humidifier (AHF) along the first discharge line (31). Here, the drain valve (FDV) is closed until the condensate stored in the water trap (FWT) exceeds a certain level, and when the condensate stored in the water trap (FWT) exceeds a certain level, it is opened and discharged into the first discharge line (31). ) can be controlled so that condensate is discharged.
공기공급라인(21)에는 공기압축기(Air Compressor, ACP), 가습기(AHF) 및 공기차단밸브(Air Cut-off Valve, ACV) 등이 배치될 수 있다.An air compressor (ACP), a humidifier (AHF), and an air cut-off valve (ACV) may be installed in the air supply line 21.
공기압축기(ACP)는 공기공급라인(21)에서 외부 공기(ambient air)를 흡입하는 공기흡입구와 가습기(AHF) 사이에 배치되며, 외부공기를 흡입하여 압축하고, 압축된 공기를 공급하는 역할을 한다.The air compressor (ACP) is placed between the air intake port that sucks in external air (ambient air) from the air supply line 21 and the humidifier (AHF), and plays the role of sucking in external air, compressing it, and supplying compressed air. do.
가습기(AHF)는 공기공급라인(21)에서 공기압축기(ACP)와 공기차단밸브(ACV) 사이에 배치되며, 공기압축기(ACP)에 의해 흡입 및 압축된 공기의 습도를 조절하여 연료전지 스택(10)의 공기극으로 공급하는 역할을 한다. 가습기(AHF)는 입구로 공기압축기(ACP)에 의해 압축된 공기가 유입되면, 유입된 공기에 수분을 공급하여 습도를 조절할 수 있다. 일 예로, 가습기(AHF)는 제1 배출라인(31)을 통해 유입된 응축수 또는 연료전지 스택(10)의 공기극과 가습기(AHF)를 연결하는 제2 배출라인(33)을 통해 배출된 공기에 포함된 수분을 이용하여 공기압축기(ACP)로부터 공급된 공기를 가습할 수 있다. The humidifier (AHF) is placed between the air compressor (ACP) and the air shutoff valve (ACV) in the air supply line 21, and controls the humidity of the air sucked and compressed by the air compressor (ACP) to maintain the fuel cell stack ( It serves to supply to the air electrode of 10). When air compressed by an air compressor (ACP) flows into the inlet of the humidifier (AHF), it can control humidity by supplying moisture to the introduced air. As an example, the humidifier (AHF) is supplied to the condensate introduced through the first discharge line 31 or to the air discharged through the second discharge line 33 connecting the air electrode of the fuel cell stack 10 and the humidifier (AHF). The air supplied from an air compressor (ACP) can be humidified using the moisture it contains.
가습기(AHF)는 제1 배출라인(31)과 연결될 수 있다. 이에, 가습기(AHF)는 제1 배출라인(31)을 통해 유입된 응축수를 이용하여 공기압축기(ACP)로부터 공급된 공기에 수분을 공급할 수 있다.The humidifier (AHF) may be connected to the first discharge line (31). Accordingly, the humidifier (AHF) can supply moisture to the air supplied from the air compressor (ACP) using condensed water introduced through the first discharge line 31.
또한, 가습기(AHF)는 제2 배출라인(33)을 통해 연료전지 스택(10)의 공기 배출구와 연결되며, 연료전지 스택(10)의 공기극에서 배출된 공기는 제2 배출라인(33)을 통해 가습기(AHF)로 유입될 수 있다. 여기서, 연료전지 스택(10)의 공기극에서 배출된 공기는 수분을 포함하고 있기 때문에, 가습기(AHF)는 연료전지 스택(10)의 공기극에서 배출된 공기와 공기압축기(ACP)로부터 공급되는 공기의 수분 교환으로 가습이 이루어지도록 한다. 이와 같이, 가습기(AHF)에 의해 수분이 공급된 공기는 연료전지 스택(10)의 공기극으로 유입되어 수소와 반응한 다음 물을 생성시키게 된다.In addition, the humidifier (AHF) is connected to the air outlet of the fuel cell stack 10 through the second discharge line 33, and the air discharged from the air electrode of the fuel cell stack 10 flows through the second discharge line 33. It can flow into the humidifier (AHF). Here, because the air discharged from the air electrode of the fuel cell stack 10 contains moisture, the humidifier (AHF) separates the air discharged from the air electrode of the fuel cell stack 10 and the air supplied from the air compressor (ACP). Humidification is achieved through moisture exchange. In this way, the air supplied with moisture by the humidifier (AHF) flows into the air electrode of the fuel cell stack 10, reacts with hydrogen, and then generates water.
한편, 가습기(AHF)는 제3 배출라인(35)을 통해 외부 배출구와 연결되며, 제2 배출라인(33)을 통해 유입된 공기를 제3 배출라인(35)을 통해 외부로 배출한다. 이때, 제3 배출라인(35)에는 공기배기밸브(Air Exhaust Valve, AEV)가 배치될 수 있다.Meanwhile, the humidifier (AHF) is connected to an external outlet through a third discharge line 35, and discharges air introduced through the second discharge line 33 to the outside through the third discharge line 35. At this time, an air exhaust valve (AEV) may be placed in the third discharge line 35.
공기차단밸브(ACV)는 연료전지 스택(10) 및 가습기(AHF)를 연결하는 공기공급라인(21) 상에 배치되며, 가습기(AHF)로부터 배출된 수소가 연료전지 스택(10)의 공기극으로 공급되는 것을 차단하거나, 연료전지 스택(10)의 공기극으로 공급되는 공기의 압력을 조절할 수 있다. 일 예로, 공기차단밸브(ACV)는 연료전지 시스템의 시동 온(On) 상태에서 개방되고, 시동 오프(Off) 상태에서 폐쇄되도록 제어될 수 있다.The air cutoff valve (ACV) is disposed on the air supply line 21 connecting the fuel cell stack 10 and the humidifier (AHF), and allows hydrogen discharged from the humidifier (AHF) to the air electrode of the fuel cell stack 10. The air supply can be blocked or the pressure of air supplied to the air electrode of the fuel cell stack 10 can be adjusted. For example, the air shutoff valve (ACV) may be controlled to open when the fuel cell system is started in an On state and closed when the fuel cell system is started in an Off state.
또한, 공기차단밸브(ACV)는 연료전지 스택(10)과 가습기(AHF)를 연결하는 제2 배출라인(33)과도 연결될 수 있다. 공기차단밸브(ACV)는 연료전지 스택(10)의 공기극에서 배출된 공기가 제2 배출라인(33)을 통해 가습기(AHF)로 공급되는 것을 차단하거나, 연료전지 스택(10)의 공기극에서 가습기(AHF)로 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다. Additionally, the air cutoff valve (ACV) may be connected to the second discharge line 33 connecting the fuel cell stack 10 and the humidifier (AHF). The air cutoff valve (ACV) blocks the air discharged from the air electrode of the fuel cell stack 10 from being supplied to the humidifier (AHF) through the second discharge line 33, or blocks the air discharged from the air electrode of the fuel cell stack 10 to the humidifier (AHF). (AHF) can control the pressure of the air discharged.
도 1에서는 공기차단밸브(ACV)가 공기공급라인(21)과 제2 배출라인(33)에 통합 배치된 것을 도시하였으나, 공기공급라인(21) 상에 배치된 제1 공기차단밸브(미도시)와 제2 배출라인(33) 상에 배치된 제2 공기차단밸브(미도시)가 각각 분리된 형태로 구현될 수도 있다.In Figure 1, the air blocking valve (ACV) is shown to be integrated in the air supply line 21 and the second discharge line 33, but the first air blocking valve (not shown) disposed on the air supply line 21 ) and the second air blocking valve (not shown) disposed on the second discharge line 33 may be implemented in separate forms.
한편, 수소배출기(FEJ)에서 연료전지 스택(10)의 수소극으로 공급되는 수소가 이동하는 수소공급라인(11) 상의 일 지점에는 퍼지라인(41)이 연결되며, 퍼지라인(41) 상에는 퍼지 밸브(Fuel-line Purge Valve, FPV)(110)가 배치될 수 있다.Meanwhile, a purge line 41 is connected to a point on the hydrogen supply line 11 where hydrogen supplied from the hydrogen discharger (FEJ) to the hydrogen electrode of the fuel cell stack 10 moves, and a purge line 41 is connected to the purge line 41. A fuel-line purge valve (FPV) 110 may be placed.
퍼지 밸브(FPV)(110)는 연료전지 스택(10) 및 수소공급라인(11) 등의 수소 농도를 관리하기 위해 개폐되는 밸브로서, 연료전지 스택(10) 및 수소공급라인(11)의 수소 농도가 소정 범위를 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.The purge valve (FPV) 110 is a valve that opens and closes to manage the hydrogen concentration of the fuel cell stack 10 and the hydrogen supply line 11, and is used to control the hydrogen concentration of the fuel cell stack 10 and the hydrogen supply line 11. It serves to maintain the concentration within a certain range.
연료전지 스택(10)은 수소와 공기를 발전시켜 전기 에너지를 발생시키며, 이러한 연료전지 스택(10)이 정상 상태로 운전되는 동안 퍼지 밸브(FPV)(110)는 닫힘 상태가 된다.The fuel cell stack 10 generates electrical energy by generating hydrogen and air, and the purge valve (FPV) 110 is closed while the fuel cell stack 10 is operated in a normal state.
여기서, 연료전지 스택(10)을 공급되는 공기는 산소 외에 질소 등을 포함하는데, 수소극과 공기극의 질소 분압 차이에 의해 크로스 오버가 생겨 셀 전압이 감소하게 된다. 이에, 퍼지 밸브(FPV)(110)는 잔류 수소를 배출하여 수소극 내의 수소 농도를 높임으로써 질소 농도를 낮추어 스택 성능이 유지되도록 한다. 퍼지 밸브(FPV)(110)는 연료전지 스택(10)에서 소정 기간 동안 생성된 전류를 적분하여 계산된 전하량이 목표 전하량을 초과하는 경우 개방되어 수소를 퍼지함으로써 수소극 내의 수소 농도가 소정량 이상 유지되도록 제어될 수 있다.Here, the air supplied to the fuel cell stack 10 contains nitrogen in addition to oxygen, and a crossover occurs due to the difference in nitrogen partial pressure between the hydrogen electrode and the air electrode, resulting in a decrease in cell voltage. Accordingly, the purge valve (FPV) 110 discharges residual hydrogen to increase the hydrogen concentration in the hydrogen electrode, thereby lowering the nitrogen concentration to maintain stack performance. The purge valve (FPV) 110 is opened when the charge calculated by integrating the current generated during a predetermined period in the fuel cell stack 10 exceeds the target charge amount and purges the hydrogen so that the hydrogen concentration in the hydrogen electrode is more than a predetermined amount. It can be controlled to maintain.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어 구조를 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the control structure of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)이 설치된 공간 내에서 누출된 수소를 감지하는 수소 센서(120)를 포함하며, 연료전지 스택(10)으로의 수소 공급 상태에 따라 퍼지 밸브(FPV)(110) 및 수소 센서(120)의 동작을 제어하는 제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 수소 센서(120)는 연료전지 스택(10)이 설치된 공간 내에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 2, the fuel cell system includes a hydrogen sensor 120 that detects hydrogen leaked within the space where the fuel cell stack 10 is installed, and purges the fuel cell stack 10 according to the state of hydrogen supply. It may further include a control unit 130 that controls the operation of the valve (FPV) 110 and the hydrogen sensor 120. The hydrogen sensor 120 may be installed in the space where the fuel cell stack 10 is installed.
제어부(130)는 프로세서(processor)나 CPU(central processing unit)와 같은 하드웨어 장치이거나, 또는 프로세서에 의하여 구현되는 프로그램일 수 있다. 제어부(130)는 연료전지 시스템의 각 구성들과 연결되어 연료전지 시스템의 연료전지 스택(10)의 관리 및 운영에 관한 전반적인 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 제어부(130)는 연료전지 시스템의 전반적인 기능들을 제어하는 연료전지 제어기(Fuel cell Control Unit, FCU) 일 수 있다.The control unit 130 may be a hardware device such as a processor or central processing unit (CPU), or a program implemented by a processor. The control unit 130 is connected to each component of the fuel cell system and can perform overall functions related to the management and operation of the fuel cell stack 10 of the fuel cell system. As an example, the control unit 130 may be a fuel cell control unit (FCU) that controls overall functions of the fuel cell system.
제어부(FCU)(130)는 연료전지 시스템의 수소공급, 물공급 및 배출 동작을 제어한다. 제어부(FCU)(130)는 연료전지 스택(10)의 수소극 내 수소 농도를 유지하기 위하여 퍼지 밸브(FPV)(110)의 온/오프를 제어할 수 있으며, 수소 센서(120)의 동작을 제어할 수 있다.The control unit (FCU) 130 controls hydrogen supply, water supply, and discharge operations of the fuel cell system. The control unit (FCU) 130 can control the on/off of the purge valve (FPV) 110 to maintain the hydrogen concentration in the hydrogen electrode of the fuel cell stack 10 and operates the hydrogen sensor 120. You can control it.
제어부(FCU)(130)는 연료전지 스택(10)의 출력 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량과 기 설정된 목표 전하량을 비교하여 퍼지 밸브(FPV)(110)의 개방 여부를 결정할 수 있다. 이때, 제어부(FCU)(130)는 연료전지 스택(10)의 출력 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량이 기 설정된 목표 전하량을 초과하면 퍼지 밸브(FPV)(110)를 온(On) 시켜 개방되도록 한다. The control unit (FCU) 130 may determine whether to open the purge valve (FPV) 110 by comparing the charge amount calculated by integrating the output current of the fuel cell stack 10 over time with a preset target charge amount. At this time, the control unit (FCU) 130 integrates the output current of the fuel cell stack 10 over time and turns on the purge valve (FPV) 110 when the calculated charge exceeds the preset target charge amount. Make it open.
여기서, 퍼지 밸브(FPV)(110) 개방 시, 도 3a와 같이, 소정 시간 동안, 예를 들어, 0.3초 동안 계속해서 수소 퍼지가 이루어지면 수소 퍼지에 의해 배출된 수소와 누출 수소를 구분하기 쉽지 않을 수 있다.Here, when the purge valve (FPV) 110 is opened, as shown in FIG. 3A, if hydrogen purge continues for a predetermined time, for example, 0.3 seconds, it is easy to distinguish between hydrogen discharged by hydrogen purge and leaked hydrogen. It may not be possible.
이에, 제어부(FCU)(130)는 수소 퍼지 시 배출되는 수소와 누출 수소를 더 쉽게 구분하기 위해, 도 3b와 같이, 퍼지 밸브(FPV)(110) 개방 시, 퍼지 밸브(FPV)(110)의 온/오프를 소정 시간 단위 마다 소정 횟수 반복하여 수행할 수 있다. 일 예로, 제어부(FCU)(130)는 계산된 전하량이 기 설정된 목표 전하량을 초과하는 경우, 퍼지 밸브(FPV)(110)의 온/오프를 0.1초 단위로 4회 반복하여 수행할 수 있다. 물론, 퍼지 밸브(FPV)(110)가 온/오프되는 단위 시간 및 횟수는 어느 하나에 한정되는 것은 아니며, 실시 형태에 따라 다양하게 적용 가능함은 당연한 것이다. 다만, 퍼지 밸브(FPV)(110)의 온/오프를 제어하는 단위 시간 및 횟수를 다르게 실시하더라도 퍼지 밸브(FPV)(110)가 개방되는 동안의 전하량은 목표 전하량이 유지되도록 한다.Accordingly, the control unit (FCU) 130 operates the purge valve (FPV) 110 when the purge valve (FPV) 110 is opened, as shown in FIG. 3B, in order to more easily distinguish between hydrogen discharged during hydrogen purge and leaked hydrogen. The on/off can be performed repeatedly a predetermined number of times per predetermined time unit. For example, when the calculated charge amount exceeds a preset target charge amount, the control unit (FCU) 130 may repeatedly turn the purge valve (FPV) 110 on and off four times in 0.1 second increments. Of course, the unit time and number of times that the purge valve (FPV) 110 is turned on/off is not limited to any one, and it is natural that it can be applied in various ways depending on the embodiment. However, even if the unit time and number of times for controlling the on/off of the purge valve (FPV) 110 are implemented differently, the target charge amount is maintained while the purge valve (FPV) 110 is opened.
퍼지 밸브(FPV)(110)가 개방된 이후 수소 퍼지가 시작되면, 연료전지 스택(10)의 수소극의 수소 농도가 증가하여 일정 수준을 유지하게 된다.When hydrogen purge begins after the purge valve (FPV) 110 is opened, the hydrogen concentration of the hydrogen electrode of the fuel cell stack 10 increases and is maintained at a certain level.
다만, 퍼지 밸브(FPV)(110)가 개방된 이후에 수소를 배출하는 과정에서 수소 센서(120)에 의해 수소가 검출될 수 있으며, 그로 인해 수소 퍼지 상태를 수소 누출 상황으로 오인할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 퍼지 밸브(FPV)(110)의 양 측에는 배출된 수소의 흐름을 유도하면서, 수소가 주변, 즉, 수소 센서(120)가 설치된 방향으로 확산되는 것을 막아주는 역할을 하는 가이드(121, 125)가 설치될 수 있다. However, hydrogen may be detected by the hydrogen sensor 120 in the process of discharging hydrogen after the purge valve (FPV) 110 is opened, and as a result, the hydrogen purge state may be mistaken for a hydrogen leak state. To prevent this, there are guides on both sides of the purge valve (FPV) 110 that guide the flow of discharged hydrogen and prevent the hydrogen from spreading to the surroundings, that is, in the direction where the hydrogen sensor 120 is installed. 121, 125) can be installed.
가이드(121, 125)는 퍼지 밸브(FPV)(110)가 배치된 방향의 측면에 진동 센서(127)가 추가로 구비될 수 있다. 진동 센서(127)는 퍼지 밸브(FPV)(110)의 양 측에 설치된 가이드(121, 125)에 각각 구비될 수 있으며, 어느 하나의 가이드(121, 125)에만 구비될 수도 있다.The guides 121 and 125 may be additionally provided with a vibration sensor 127 on the side in the direction in which the purge valve (FPV) 110 is disposed. The vibration sensor 127 may be provided on the guides 121 and 125 installed on both sides of the purge valve (FPV) 110, respectively, or may be provided on only one of the guides 121 and 125.
진동 센서(127)는 퍼지 밸브(FPV)(110)가 개방된 이후에 배출되는 수소의 압력에 의해 발생하는 진동(전압 변화)을 감지한다. 진동 센서(127)는 수소 퍼지 시 기준치를 초과하는 진동(전압 변화)이 감지되면, 감지 신호를 제어부(FCU)(130)로 송신한다. 따라서, 제어부(FCU)(130)는 가이드(121, 125)에 설치된 진동 센서(127)로부터 수신된 감지 신호에 기초하여 수소 퍼지 상태를 인지할 수 있게 된다.The vibration sensor 127 detects vibration (voltage change) generated by the pressure of hydrogen discharged after the purge valve (FPV) 110 is opened. When vibration (voltage change) exceeding the standard value is detected during hydrogen purging, the vibration sensor 127 transmits a detection signal to the control unit (FCU) 130. Accordingly, the control unit (FCU) 130 can recognize the hydrogen purge state based on the detection signal received from the vibration sensor 127 installed on the guides 121 and 125.
이에, 제어부(FCU)(130)는 수소 퍼지 상태에 따라 수소 센서(120)에 의한 수소 검출 알림 기능의 온/오프 동작을 제어할 수 있다. 제어부(FCU)(130)는 진동 센서(127)에 의해 감지 신호가 수신되면 수소 퍼지 상태인 것으로 확인한다. Accordingly, the control unit (FCU) 130 can control the on/off operation of the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor 120 according to the hydrogen purge state. When a detection signal is received by the vibration sensor 127, the control unit (FCU) 130 determines that the hydrogen purge state is in place.
제어부(FCU)(130)는 수소 퍼지가 이루어지지 않는 상태에서 수소 센서(120)에 의한 수소 검출 알림 기능을 온(ON) 제어할 수 있다. 이에, 수소 센서(120)는 외부로 누출되는 수소를 검출하고, 검출 결과를 제어부(FCU)(130)로 전달할 수 있다. 만일, 수소 센서(120)에 의해 소정 시간 이상 누출 수소가 검출되는 경우, 제어부(FCU)(130)는 수소 누출 상태를 확인하고 경고 신호를 출력할 수 있다.The control unit (FCU) 130 may control the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor 120 to be turned on when hydrogen purge is not performed. Accordingly, the hydrogen sensor 120 can detect hydrogen leaking to the outside and transmit the detection result to the control unit (FCU) 130. If leaking hydrogen is detected by the hydrogen sensor 120 for more than a predetermined period of time, the control unit (FCU) 130 may check the hydrogen leak state and output a warning signal.
한편, 제어부(FCU)(130)는 수소 퍼지 상태가 확인되면, 수소 센서(120)가 수소 퍼지 시 배출된 수소를 누출 수소로 잘못 감지하는 것을 방지하기 위하여 수소 센서(120)에 의한 수소 검출 알림 기능을 오프(OFF) 시킨다. 따라서, 제어부(FCU)(130)는 수소 퍼지가 이루어지는 동안에는 수소 센서(120)에 의해 수소가 검출되더라도 수소 검출 알림 기능을 실행하지 않게 된다.Meanwhile, when the hydrogen purge state is confirmed, the control unit (FCU) 130 notifies the hydrogen detection by the hydrogen sensor 120 to prevent the hydrogen sensor 120 from incorrectly detecting the hydrogen discharged during the hydrogen purge as leaked hydrogen. Turn the function OFF. Accordingly, the control unit (FCU) 130 does not execute the hydrogen detection notification function even if hydrogen is detected by the hydrogen sensor 120 while hydrogen purge is performed.
물론, 제어부(FCU)(130)는 수소 퍼지가 종료되면 수소 센서(120)에 의한 수소 검출 알림 기능을 다시 온(ON) 시키도록 한다. 이 경우, 수소 퍼지가 종료되었더라도 연료전지 스택(10)이 설치된 내부 공간에 잔류 수소가 남아있을 수 있기 때문에, 계속해서 수소 센서(120)에 의해 수소가 검출될 수 있다. 이때, 수소 퍼지에 의해 배출된 잔류 수소는 소정 시간 내에 외부로 배출될 수 있다. Of course, the control unit (FCU) 130 turns on the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor 120 again when the hydrogen purge is completed. In this case, even if the hydrogen purge is completed, residual hydrogen may remain in the internal space where the fuel cell stack 10 is installed, so hydrogen may continue to be detected by the hydrogen sensor 120. At this time, the remaining hydrogen discharged by hydrogen purge may be discharged to the outside within a predetermined time.
따라서, 제어부(FCU)(130)는 수소 센서(120)의 수소 검출 알림 기능을 온(ON) 시킨 후, 수소 센서(120)에 의해 소정 시간 미만 동안 수소가 검출되면, 검출된 수소가 수소 퍼지에 의한 것으로 판단한다. 이 경우, 제어부(FCU)(130)는 수소 검출 상황을 안내하지 않을 수 있다. 다만, 제어부(FCU)(130)는 수소 퍼지가 종료된 이후에도 수소 센서(120)에 의해 소정 시간 이상 수소가 계속해서 검출되면, 수소가 누출된 것으로 판단하여 경고할 수 있다.Accordingly, the control unit (FCU) 130 turns on the hydrogen detection notification function of the hydrogen sensor 120, and when hydrogen is detected by the hydrogen sensor 120 for less than a predetermined time, the detected hydrogen is used for hydrogen purge. It is judged to be due to In this case, the control unit (FCU) 130 may not guide the hydrogen detection situation. However, if hydrogen continues to be detected by the hydrogen sensor 120 for more than a predetermined time even after the hydrogen purge is completed, the control unit (FCU) 130 may determine that hydrogen has leaked and issue a warning.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The operational flow of the fuel cell system according to the present invention configured as described above will be described in more detail as follows.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating the operation flow of a purge control method for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 연료전지 시스템이 온(ON) 동작하면(S110), 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)에서 생성되는 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량과 기 설정된 목표 전하량을 비교하여 퍼지 밸브(FPV)(110)의 개방 여부를 결정한다. 이때, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)에서 생성되는 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량이 기 설정된 목표 전하량을 초과하지 않으면(S120), 퍼지 밸브(FPV)(110)의 닫힘 상태를 계속해서 유지한다(S170). 이때, 퍼지 밸브(FPV)(110)가 닫힘 상태로 유지되는 경우, 수소 센서에 의한 수소 검출 알림 기능을 온(ON) 상태로 유지된다(S180).Referring to FIG. 4, when the fuel cell system is turned on (S110), the fuel cell system integrates the current generated in the fuel cell stack 10 over time and compares the calculated charge amount with a preset target charge amount. This determines whether to open the purge valve (FPV) 110. At this time, the fuel cell system integrates the current generated in the fuel cell stack 10 over time, and if the calculated charge does not exceed the preset target charge amount (S120), the purge valve (FPV) 110 is closed. Continue to maintain (S170). At this time, when the purge valve (FPV) 110 is maintained in the closed state, the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor is maintained in the ON state (S180).
한편, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)에서 생성되는 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량이 기 설정된 목표 전하량을 초과하면(S120), 퍼지 밸브(FPV)(110)를 온(On) 시켜 개방되도록 한다(S130).Meanwhile, the fuel cell system integrates the current generated in the fuel cell stack 10 over time, and when the calculated charge exceeds the preset target charge amount (S120), it turns on the purge valve (FPV) 110. to open it (S130).
'S130' 과정에서, 연료전지 시스템은 목표 전하량을 유지하는 범위 내에서 퍼지 밸브(FPV)(110)의 온/오프를 소정 시간 단위 마다 소정 횟수 반복하여 수행하도록 한다. In the 'S130' process, the fuel cell system repeatedly turns the purge valve (FPV) 110 on/off a predetermined number of times at predetermined time units within a range that maintains the target charge amount.
퍼지 밸브(FPV)(110)가 개방되면 수소가 배출되는데, 이때 연료전지 시스템은 퍼지 밸브(FPV)(110)의 양 측에 설치된 가이드(121, 125) 중 적어도 하나에 설치된 진동 센서(127)를 이용하여 배출되는 수소의 압력에 의해 발생하는 진동(전압 변화)을 감지한다. 이때, 연료전지 시스템은 진동 센서(127)에 의해 감지된 진동(전압 변화)이 기준치(m)를 초과하지 않으면(S140), 수소 배출이 안 되거나 배출되는 수소의 양이 적은 것으로 판단하여 퍼지 밸브(FPV)(110)의 동작 오류를 인식하고, 이를 경고할 수 있다(S145).When the purge valve (FPV) 110 is opened, hydrogen is discharged. At this time, the fuel cell system uses a vibration sensor 127 installed on at least one of the guides 121 and 125 installed on both sides of the purge valve (FPV) 110. It detects the vibration (voltage change) caused by the pressure of the discharged hydrogen. At this time, if the vibration (voltage change) detected by the vibration sensor 127 does not exceed the standard value (m) (S140), the fuel cell system determines that hydrogen is not discharged or that the amount of hydrogen discharged is small and operates the purge valve. An operation error of the (FPV) 110 can be recognized and a warning can be issued (S145).
한편, 'S140' 과정에서 진동 센서(127)에 의해 기준치를 초과하는 진동(전압 변화)이 감지된 것으로 확인되면, 연료전지 시스템은 수소 퍼지 상태로 인식하고 수소 퍼지가 이루어지는 동안 수소 센서(120)에 의해 수소가 검출되더라도 수소 검출 알림 기능을 수행하지 않도록 하기 위하여, 수소 센서(120)에 의한 수소 검출 알림 기능을 오프(OFF) 시킨다(S150). 이 경우, 수소 센서(120)는 대기 모드(Pseudo Mode)로 동작할 수 있으며, 대기 모드 상태에서도 수소 검출을 계속해서 수행할 수 있다.Meanwhile, if it is confirmed that vibration (voltage change) exceeding the standard value is detected by the vibration sensor 127 in the 'S140' process, the fuel cell system recognizes the hydrogen purge state and detects the hydrogen sensor 120 during the hydrogen purge. In order to prevent the hydrogen detection notification function from being performed even if hydrogen is detected, the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor 120 is turned off (S150). In this case, the hydrogen sensor 120 can operate in a standby mode (pseudo mode) and can continue to detect hydrogen even in the standby mode.
이에, 수소 검출 알림 기능이 오프(OFF) 된 상태에서, 연료전지 스택(10)이 설치된 공간 내에는 수소 퍼지에 의해 배출되는 수소가 남아있을 수 있다. 따라서, 연료전지 시스템은 소정 시간 미만으로 수소가 검출되는 경우(S160), 수소 퍼지에 의해 배출된 수소로 인식하여 알림하지 않는다.Accordingly, with the hydrogen detection notification function turned off, hydrogen discharged by hydrogen purge may remain in the space where the fuel cell stack 10 is installed. Therefore, when hydrogen is detected for less than a predetermined time (S160), the fuel cell system recognizes it as hydrogen discharged by hydrogen purge and does not notify.
한편, 연료전지 시스템은 수소 검출 알림 기능이 오프(OFF) 되었더라도, 수소 센서(120)로부터 소정 시간 이상 수소가 검출되는 경우(S160), 수소가 누출된 것으로 판단하여 수소 누출에 대한 경고를 출력할 수 있다(S165).Meanwhile, even if the hydrogen detection notification function is turned off, the fuel cell system determines that hydrogen has leaked and outputs a warning about hydrogen leak when hydrogen is detected from the hydrogen sensor 120 for more than a predetermined time (S160). (S165).
이때, 'S120' 과정에서 적산전류값이 목표 전하량 이하가 될 때까지 'S120' 내지 'S165' 과정은 반복하여 수행될 수 있다. 이 경우, 퍼지 밸브는 소정 시간 단위로 온/오프를 반복 수행하고, 수소 센서(120)에 의한 수소 검출 알림 기능은 계속해서 오프(OFF) 상태로 유지될 수 있다.At this time, processes 'S120' to 'S165' may be repeatedly performed until the accumulated current value in the 'S120' process becomes less than the target charge amount. In this case, the purge valve may repeatedly turn on and off at predetermined time intervals, and the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor 120 may remain in an OFF state.
이후, 'S120' 과정에서 적산전류값이 목표 전하량 이하가 되면, 연료전지 시스템은 수소 퍼지를 종료하기 위하여 퍼지 밸브(FPV)(110)를 닫힘 상태로 제어하고(S170), 수소 센서(120)에 의한 수소 검출 알림 기능을 온(ON) 상태로 전환하도록 한다(S180). 이 경우, 수소 센서(120)는 대기 모드(Pseudo Mode)를 종료하고 동작 모드로 전환될 수 있다.Thereafter, when the accumulated current value falls below the target charge amount in the 'S120' process, the fuel cell system controls the purge valve (FPV) 110 to be closed to end hydrogen purge (S170), and the hydrogen sensor 120 Switch the hydrogen detection notification function to the ON state (S180). In this case, the hydrogen sensor 120 may exit standby mode (pseudo mode) and switch to operation mode.
이상과 같이, 본 발명에 따른 연료전지 시스템 및 그의 퍼지 제어 방법은 수소 퍼지 시 퍼지 밸브의 온/오프를 소정 시간 단위로 소정 횟수 반복하여 수행함으로써 수소 누출로 인해 검출되는 수소와 구분이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 수소 퍼지 시 수소 센서에 의한 수소 검출 알림 기능을 오프 시킴으로써 수소 퍼지에 의해 배출된 수소 검출을 알림하여 자칫 사용자가 수소 누출 상황으로 잘못 인식하는 것을 방지할 수 있도록 한다.As described above, the fuel cell system and its purge control method according to the present invention can be easily distinguished from hydrogen detected due to hydrogen leakage by repeatedly turning the purge valve on and off a predetermined number of times in predetermined time units when purging hydrogen. In addition, by turning off the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor during hydrogen purge, it notifies the detection of hydrogen discharged by hydrogen purge, preventing the user from mistakenly recognizing a hydrogen leak situation.
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. The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
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.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
10: 연료전지 스택
11: 수소공급라인
21: 공기공급라인
31, 33, 35: 배출라인
41: 퍼지라인
110: 퍼지 밸브(FPV)
120: 수소 센서
121, 125: 가이드
127: 진동 센서
130: 제어부(FCU)10: Fuel cell stack 11: Hydrogen supply line
21: air supply line 31, 33, 35: discharge line
41: purge line 110: purge valve (FPV)
120: Hydrogen sensor 121, 125: Guide
127: Vibration sensor 130: Control unit (FCU)
Claims (20)
상기 연료전지 스택에 의해 출력되는 전류 상태에 따라 상기 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하되, 상기 퍼지 밸브 개방 시 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 반복하여 수행되도록 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지 시스템.A purge valve for discharging hydrogen on the hydrogen supply line via the fuel cell stack; and
A fuel cell system comprising a control unit that determines whether to open the purge valve according to the state of the current output by the fuel cell stack, and controls the purge valve to repeatedly turn on and off when the purge valve is opened.
상기 제어부는,
상기 연료전지 스택의 출력 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량과 기 설정된 목표 전하량을 비교하여 상기 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 1,
The control unit,
A fuel cell system characterized in that whether to open the purge valve is determined by comparing the charge amount calculated by integrating the output current of the fuel cell stack over time with a preset target charge amount.
상기 제어부는,
상기 계산된 전하량이 상기 기 설정된 목표 전하량을 초과하면, 상기 퍼지 밸브를 개방하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 2,
The control unit,
A fuel cell system, wherein the purge valve is determined to be opened when the calculated charge amount exceeds the preset target charge amount.
상기 제어부는,
상기 퍼지 밸브 개방 시, 소정 시간 단위로 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 소정 횟수 동안 반복하여 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 1,
The control unit,
A fuel cell system characterized in that when the purge valve is opened, the purge valve is controlled to repeatedly turn on and off for a predetermined number of times in predetermined time units.
상기 연료전지 스택이 설치된 공간의 수소를 검출하는 수소 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 1,
A fuel cell system further comprising a hydrogen sensor that detects hydrogen in the space where the fuel cell stack is installed.
상기 퍼지 밸브의 양 측면에 설치되어 상기 퍼지 밸브 개방 시 배출되는 수소가 상기 수소 센서로 확산되는 것을 방지하는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 5,
The fuel cell system further includes guides installed on both sides of the purge valve to prevent hydrogen discharged when the purge valve is opened from diffusing to the hydrogen sensor.
상기 가이드의 내측면에 설치되어 상기 퍼지 밸브 개방 시에 배출되는 수소의 압력에 의해 발생하는 진동을 감지하는 진동 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 6,
The fuel cell system further includes a vibration sensor installed on the inner surface of the guide to detect vibration generated by the pressure of hydrogen discharged when the purge valve is opened.
상기 제어부는,
상기 진동 센서에 의해 기 설정된 기준치를 초과하는 진동이 감지되면, 수소 퍼지 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 7,
The control unit,
A fuel cell system characterized in that it is determined to be in a hydrogen purge state when vibration exceeding a preset standard value is detected by the vibration sensor.
상기 제어부는,
상기 퍼지 밸브 개방 시에 상기 수소 퍼지 상태가 확인되면, 상기 수소 센서에 의한 수소 검출 알림 기능을 오프 시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 8,
The control unit,
A fuel cell system characterized in that when the hydrogen purge state is confirmed when the purge valve is opened, the hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor is turned off.
상기 제어부는,
상기 수소 센서에 의해 소정 시간 미만 동안 수소가 검출되면, 수소 퍼지에 의한 수소 검출로 인식하여 알림하지 않는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 9,
The control unit,
A fuel cell system characterized in that, when hydrogen is detected by the hydrogen sensor for less than a predetermined time, it is recognized as hydrogen detection by hydrogen purge and no notification is provided.
상기 제어부는,
상기 수소 센서에 의해 소정 시간 이상 수소가 검출되면, 수소 누출에 의한 수소 검출로 인식하여 경고하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 9,
The control unit,
A fuel cell system characterized in that, when hydrogen is detected by the hydrogen sensor for more than a predetermined period of time, it is recognized as hydrogen detection due to a hydrogen leak and a warning is issued.
상기 제어부는,
상기 수소 퍼지가 종료된 것으로 확인되면, 상기 수소 센서에 의한 수소 검출 알림 기능을 온 시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.In claim 9,
The control unit,
A fuel cell system characterized in that, when it is confirmed that the hydrogen purge is completed, a hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor is turned on.
상기 퍼지 밸브 개방 시 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 반복하여 수행되도록 제어하는 단계를 포함하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.Determining whether to open a purge valve discharging hydrogen on a hydrogen supply line passing through the fuel cell stack according to the current state output by the fuel cell stack; and
A purge control method for a fuel cell system comprising controlling the purge valve to repeatedly turn on and off when the purge valve is opened.
상기 퍼지 밸브의 개방 여부를 결정하는 단계는,
상기 연료전지 스택의 출력 전류를 시간에 따라 적분하여 계산된 전하량과 기 설정된 목표 전하량을 비교하여, 상기 계산된 전하량이 상기 기 설정된 목표 전하량을 초과하면, 상기 퍼지 밸브를 개방하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.In claim 13,
The step of determining whether to open the purge valve is,
Comparing the charge amount calculated by integrating the output current of the fuel cell stack over time with a preset target charge amount, and determining to open the purge valve when the calculated charge amount exceeds the preset target charge amount. A fuzzy control method for a fuel cell system comprising:
상기 제어하는 단계는,
상기 퍼지 밸브 개방 시, 소정 시간 단위로 상기 퍼지 밸브가 온/오프를 소정 횟수 동안 반복하여 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.In claim 13,
The controlling step is,
A purge control method for a fuel cell system, comprising the step of controlling the purge valve to repeatedly turn on and off for a predetermined number of times in predetermined time units when the purge valve is opened.
진동 센서로부터 상기 퍼지 밸브 개방 시에 배출되는 수소의 압력에 의해 발생하는 진동을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.In claim 13,
A purge control method for a fuel cell system, further comprising detecting vibration generated by pressure of hydrogen discharged when the purge valve is opened using a vibration sensor.
상기 진동 센서에 의해 기 설정된 기준치를 초과하는 진동이 감지되면, 수소 퍼지 상태인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.In claim 16,
A purge control method for a fuel cell system, further comprising determining that a hydrogen purge state is present when vibration exceeding a preset standard value is detected by the vibration sensor.
상기 퍼지 밸브 개방 시에 상기 수소 퍼지 상태가 확인되면, 상기 연료전지 스택이 설치된 공간의 수소를 검출하는 수소 센서에 의한 수소 검출 알림 기능을 오프 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.In claim 17,
When the hydrogen purge state is confirmed when the purge valve is opened, the fuel cell system further includes turning off a hydrogen detection notification function by a hydrogen sensor that detects hydrogen in the space where the fuel cell stack is installed. Fuzzy control method.
상기 수소 센서에 의해 소정 시간 미만 동안 수소가 검출되면 수소 퍼지에 의한 수소 검출로 인식하여 안내하지 않고, 상기 수소 센서에 의해 소정 시간 이상 수소가 검출되면 수소 누출에 의한 수소 검출로 인식하여 경고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.In claim 18,
If hydrogen is detected by the hydrogen sensor for less than a predetermined time, it is recognized as hydrogen detection by hydrogen purge and no guidance is provided, and if hydrogen is detected by the hydrogen sensor for more than a predetermined time, it is recognized as hydrogen detection by hydrogen leak and a warning is given. A fuzzy control method for a fuel cell system, further comprising:
상기 수소 퍼지가 종료된 것으로 확인되면, 상기 수소 센서에 의한 수소 검출 알림 기능을 온 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 퍼지 제어 방법.In claim 18,
When it is confirmed that the hydrogen purge is completed, the purge control method of the fuel cell system further includes turning on a hydrogen detection notification function by the hydrogen sensor.
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|---|---|---|---|
| KR1020220045933A KR20230146923A (en) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | Fuel cell system and purging control method thereof |
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| KR (1) | KR20230146923A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102842113B1 (en) * | 2024-10-22 | 2025-08-01 | 한화에어로스페이스 주식회사 | Fuel cell system and control method of fuel cell system |
-
2022
- 2022-04-13 KR KR1020220045933A patent/KR20230146923A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20220413 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
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Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20250320 Comment text: Request for Examination of Application |