수소퍼지밸브의 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 연료전지시스템 내 수소를 배출하기 위한 수소퍼지밸브의 제어에 관한 것이다. 본 발명의 일부 실시형태에 따른 수소퍼지밸브의 제어방법은, 연료전지시스템의 운전 영역을 판단하는 단계, 상기 운전 영역에 따라 수소퍼지밸브의 작동 조건을 결정하는 단계, 및 결정된 상기 작동 조건에 따라 수소퍼지밸브를 작동시키는 단계를 포함한다.
기술분야
수소퍼지밸브의 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 연료전지시스템 내 수소를 배출하기 위한 수소퍼지밸브의 제어에 관한 것이다.
배경기술
연료전지는 수소와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전기를 생산하는 에너지원이다. 연료전지의 친환경성 측면으로 인해 최근에는 연료전지와 관련된 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 그 중 자동차 산업분야에서도 연료전지가 적용되는 차량에 대한 관심이 대두되고 있다.
차량에서는 단위 셀을 복수 개 적층한 연료전지 스택이 적용되고 있다. 연료전지 스택에서는 공기와 수소가스가 단위 셀의 발전부인 EGA (Electricity-Generating Assembly, 전기 발생 접합체)의 양면에 공급된다. 공급된 공기와 수소 각각 공기극과 수소극에서 이온화하고 전기화학반응을 함으로써 전기가 생산된다.
연료전지 가동 시 EGA의 주요한 역할 중 하나는, EGA의 양면에 공급되는 공기와 수소가스가 양 면의 전극에서 이온화하여 전기화학 반응을 할 수 있도록 공기와 수소가스가 서로 혼합되지 않게 하는 것이다. EGA의 열화로 인해 공기와 수소가스가 서로 반대측으로 넘어가게 된다면 연료전지의 출력에 악영항을 미칠 수 있고, 결국에는 연료전지의 성능과 수명을 단축시킬 수 있다. 구체적으로, 공기극으로 넘어간 수소의 직접 연소반응 등 각종 화학반응에 의해 생성 전압이 낮아지면서 연료전지의 출력을 악화시킨다. 또한, 공기극으로 넘어간 수소의 발열 반응으로 인해 주위온도가 급격히 높아지면서 연료전지의 성능과 수명을 단축시킬 수 있다.
따라서, 수소와 산소가 상대 극으로 넘어가게 되는 원인을 발견하고 이에 대한 해결책을 강구하는 경우 연료전지의 내구 향상에 도움이 될 것이다.
해결하려는 과제
연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있는 수소퍼지밸브의 제어방법을 제공하고자 한다.
발명의 효과
연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있는 수소퍼지밸브의 제어방법이 제공된다.
시스템 및 서비스 구성정보 상세 명세서명 세 서
연료전지시스템의 운전 영역을 판단하는 단계, 상기 운전 영역에 따라 수소퍼지밸브의 작동 조건을 결정하는 단계 및 결정된 상기 작동 조건에 따라 수소퍼지밸브를 작동시키는 단계를 포함하는 것인 수소퍼지밸브의 제어방법.
상기 운전 영역에 따라 결정되는 수소퍼지밸브의 최대개도면적, 개도비율인 시간에 따른 개도면적의 변화량, 및 개도시간 중 적어도 하나인 것인 수소퍼지밸브의 제어방법. 상기 개도비율은 수소퍼지밸브의 개방 시 또는 폐쇄 시의 시간에 따른 개도면적의 변화량인것인 수소퍼지밸브의 제어방법.
상기 최대개도면적은 상기 수소퍼지밸브가 특정 퍼지 시 최대로 열리는 면적인 것인 수소퍼지밸브의 제어방법. 상기 개도시간은 상기 수소퍼지밸브가 퍼지 시 열림이 유지되는 총 시간인 것인 수소퍼지밸브의 제어방법. 상기 연료전지시스템의 운전 영역은 저출력 영역 및 고출력 영역을 포함하고, 상기 고출력영역은 상기 저출력 영역보다 연료전지시스템의 최대 출력이 큰 영역인 것인 수소퍼지밸브의 제어방법.
상기 고출력 영역에서는 상기 개도비율을 상기 저출력 영역에서보다 작게 하는 것인 수소퍼지밸브의 제어방법. 상기 고출력 영역에서는 상기 최대개도면적을 상기 저출력 영역에서보다 작게 하는 것인 수소퍼지밸브의 제어방법.
상기 고출력 영역에서는 상기 개도시간을 상기 저출력 영역에서보다 길게 하는 것인 수소퍼지밸브의 제어방법. 상기 운전 영역은 고출력 영역 및 저출력 영역 사이의 중출력 영역을 더 포함하는 것인 수소퍼지밸브의 제어방법.
상기 중출력 영역에서는 상기 저출력 영역보다 개도비율 및 최대개도면적은 작게 하고, 개도시간을 더 길게 조절하는 것인 수소퍼지밸브의 제어방법. 연료전지시스템 내 수소를 배출하기 위해 일정 주기로 일정 시간 개방 후 폐쇄되도록 구성되는 수소퍼지밸브 및 상기 연료전지시스템의 운전 영역에 따라 수소퍼지밸브의 작동 조건을 제어하도록 구성되는 제어기를 포함하는 것인 수소퍼지밸브의 제어시스템.
상기 작동 조건은, 상기 운전 영역에 따라 결정되는 수소퍼지밸브의 최대개도면적, 개도비율인 시간에 따른 개도면적의 변화량, 및 개도시간 중 적어도 하나인 것인 수소퍼지밸브의 제어시스템.
수소퍼지밸브의 제어시스템 및 제어방법 | 현대자동차 특허에 대하여 정리하였습니다.
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