KR101261923B1 - Device and method and controlling cooling pump of fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지 차량의 전장용 냉각펌프와 스택용 냉각펌프의 연동을 통하여 각 냉각펌프의 고장시 비상 제어 운전이 이루어지도록 함으로써, 차량의 운행 안전성을 확보할 수 있도록 한 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치 및 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 2개의 온/오프 연동밸브로 연결하여, 주행중 스택용 냉각펌프가 고장날 경우의 비상운전모드, 또는 전장용 냉각펌프가 고장날 경우의 비상운전모드, 또는 저출력 운전시 연비향상을 위한 작동모드 등이 구현될 수 있도록 한 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.According to the present invention, an emergency control operation is performed in the event of a failure of each cooling pump through the interlocking of a fuel cell vehicle's electric cooling pump and a stack cooling pump, thereby ensuring a vehicle's operating safety. An emergency control operation apparatus and method in case of failure.
That is, the present invention connects the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system with two on / off interlock valves so as to be one loop cooling water circulation line, so that when the stack cooling pump breaks during driving, To provide an emergency control operation apparatus and method in case of a failure of a cooling pump of a fuel cell vehicle such that an operation mode, an emergency operation mode when an electric cooling pump fails, or an operation mode for improving fuel efficiency when low output operation is implemented. It is.
Description
본 발명은 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량의 전장용 냉각펌프와 스택용 냉각펌프의 연통을 통하여 각 냉각펌프의 고장시 비상 제어 운전이 이루어지도록 함으로써, 차량의 운행 안전성을 확보할 수 있도록 한 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an emergency control operation apparatus and method for failure of a cooling pump of a fuel cell vehicle, and more particularly, to emergency control at the time of failure of each cooling pump through a communication between an electric cooling pump and a stack cooling pump of a fuel cell vehicle. The present invention relates to an emergency control driving apparatus and method in the event of a failure of a cooling pump of a fuel cell vehicle, which enables driving to be performed, thereby ensuring driving safety of the vehicle.
연료전지 차량의 냉각시스템은 연료전지 스택을 냉각하기 위한 스택 냉각시스템과, 차량의 주행을 위한 구동모터 및 구동모터 제어기 등의 수냉식 전장품을 냉각하기 위한 전장 냉각시스템 등 총 2개의 냉각시스템으로 구분되어 있으며, 각 냉각시스템은 2개의 전동펌프와 2개의 라디에이터를 사용하여 각각 스택 냉각수 및 전장 냉각수의 온도를 일정하게 유지하는 제어가 필수적으로 요구되고 있다.The refrigeration system of a fuel cell vehicle is divided into two cooling systems: a stack cooling system for cooling a fuel cell stack, and an electric field cooling system for cooling water-cooled electronic components such as a driving motor and a driving motor controller for driving a vehicle. In addition, each cooling system requires two electric pumps and two radiators to control the temperature of the stack cooling water and the electric field cooling water, respectively.
상기 스택 냉각시스템은 스택내에서 전기 생성을 위한 수소와 산소가 반응할 때 많은 반응열을 생성하므로 이를 방열시키기 위한 시스템으로서, 그 동작을 첨부한 도 5를 참조로 살펴보면, 스택(10)에서 배출된 냉각수가 스택용 냉각펌프(12)의 펌핑력에 의하여 냉각수 순환라인(14)을 따라 스택용 라디에이터(16)로 들어가서 그 온도가 하강되도록 냉각된 후, 스택(10)으로 다시 공급되어 스택에 대한 냉각을 실시하게 된다.The stack cooling system generates a lot of heat of reaction when hydrogen and oxygen for electricity generation in the stack react. As a reference to FIG. 5 attached to the operation, the stack cooling system discharges from the
이때, 냉각수의 급격한 온도 변화는 스택(10)의 운전 성능에 좋지 않은 영향을 미치게 되므로, 스택의 온도를 운전중에 일정한 수준으로 유지시키기 위해 스택용 라디에이터(16)로 들어가기 전의 냉각수(냉각 전의 냉각수)를 3방향 밸브(18)를 통해 스택(10)으로 재공급하게 된다.At this time, the sudden change in the temperature of the coolant will adversely affect the operating performance of the
상기 전장 냉각시스템은 전장용 냉각펌프(20)와 전장용 라디에이터(22)를 포함하고, 전장용 냉각펌프(20)의 구동에 따라 냉각수가 전장용 라디에이터(22)로부터 냉각수 순환라인(28)을 따라 순환하면서 차량 주행용 구동모터(24)와, 인버터(26)를 포함하는 모터제어기, 정션박스, 배터리 등의 전장품을 냉각하게 된다.The electric field cooling system includes an electric field cooling pump (20) and an electric field radiator (22), and cooling water is circulated from the electric field radiator (22) to the cooling water circulation line (28) by driving the electric field cooling pump (20). The electric vehicle such as a driving
이렇게 연료전지 차량의 냉각 시스템은 전장 냉각시스템과 스택 냉각시스템이 각각 별도의 루프 냉각수순환라인에 의하여 구축된 2루프(loop) 냉각수순환라인 시스템으로 되어 있기 때문에 차량 운행 중 전장용 냉각펌프 또는 스택용 냉각펌프중 어느 하나라도 고장이 난 경우, 스택 및 전장부품의 손상이 초래될 수 밖에 없는 안전상의 문제점이 있다.The cooling system of the fuel cell vehicle is a two-loop cooling water circulation line system, in which the electric field cooling system and the stack cooling system are each constructed by separate loop cooling water circulation lines. If any of the cooling pumps fail, there is a safety problem that can result in damage to the stack and electrical components.
이에, 전장용 냉각펌프 또는 스택용 냉각펌프가 고장난 경우를 대비하여 비상 운전 방법이 요구되고 있다.
Thus, an emergency operation method is required in case of failure of the electric cooling pump for the electric field or the cooling pump for the stack.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 2개의 온/오프 연동밸브로 연결하여, 주행중 스택용 냉각펌프가 고장날 경우의 비상운전모드, 또는 전장용 냉각펌프가 고장날 경우의 비상운전모드, 또는 저출력 운전시 연비향상을 위한 작동모드 등이 구현될 수 있도록 한 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in view of the above points, by connecting two on / off interlock valves so that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system become one loop cooling water circulation line, In case of failure of the cooling pump of a fuel cell vehicle, an emergency operation mode when the stack cooling pump fails, an emergency operation mode when the electric cooling pump fails, or an operation mode for improving fuel efficiency when low output operation is implemented. It is an object of the present invention to provide an emergency control operation apparatus and method.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 연료전지 차량의 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브로 연결하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object: the first and second on / off so that the cooling water circulation line of the electric field cooling system of the fuel cell vehicle and the cooling water circulation line of the stack cooling system is one loop cooling water circulation line. Provided is an emergency control operation device in the event of a failure of a cooling pump of a fuel cell vehicle, characterized in that connected to the off-interlock valve.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 제1 온/오프 연동밸브는 전장 냉각시스템의 전장용 냉각펌프의 입구단과 스택 냉각시스템의 스택용 냉각펌프의 입구단 간에 연결되는 제1연통라인에 설치되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the first on / off peristaltic valve is installed in the first communication line connected between the inlet end of the electric field cooling pump of the electric field cooling system and the stack cooling pump of the stack cooling system. It features.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 제2 온/오프 연동밸브는 전장 냉각시스템의 전장용 냉각펌프의 출구단과 스택 냉각시스템의 스택용 냉각펌프의 출구단 간에 연결되는 제2연통라인에 설치되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the second on / off peristaltic valve is installed in the second communication line connected between the outlet end of the electric field cooling pump of the electric field cooling system and the outlet end of the stack cooling pump of the stack cooling system. It features.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 연료전지 차량의 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인이 제1 및 제2 온/오프 연동밸브에 의하여 연결되어 하나의 루프 냉각수순환라인이 된 상태에서, 주행중 스택용 냉각펌프가 고장날 경우 제1 및 제2온/오프 연동밸브를 온시켜서 전장용 냉각펌프의 작동에 의한 냉각수의 순환에 의하여 스택까지 냉각되는 제1비상운전모드와, 주행중 전장용 냉각펌프가 고장날 경우 제1 및 제2온/오프 연동밸브를 온시켜서 스택용 냉각펌프의 작동에 의한 냉각수의 순환에 의하여 전장품까지 냉각되는 제2비상운전모드와, 저출력 운전시 연비향상을 위한 연비운전모드가 구현될 수 있도록 한 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention for achieving the above object is: the cooling water circulation line of the electric field cooling system of the fuel cell vehicle and the cooling water circulation line of the stack cooling system is connected by the first and second on / off interlock valve In the state of the loop cooling water circulation line of the first, the first and second on / off peristaltic valve is turned on when the stack cooling pump breaks down while running, the first cooling to the stack by circulation of the coolant by the operation of the electric cooling pump Emergency operation mode and a second emergency operation mode in which the electric / cooling pump for the electric vehicle is broken while driving, the first and second on / off interlock valves are turned on to cool the electric equipment by circulation of the coolant by the operation of the stack cooling pump; The present invention provides an emergency control operation method in the event of a failure of a cooling pump of a fuel cell vehicle so that a fuel efficiency operation mode for improving fuel economy may be implemented during low power operation.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제1비상운전모드는: 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 온시키는 단계와; 전장 냉각펌프의 구동에 의하여 냉각수가 스택 및 스택용 라디에이터까지 냉각 순환하는 단계와; 냉각수 온도가 기준치 이상이면 전장용 냉각펌프를 비롯하여 전장 및 스택용 라디에이터의 RPM을 최대로 상승시키는 단계와; 스택의 허용전류를 감소 제어하되, 차량 운행 가능 수준으로 제한하여 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the first emergency operation mode includes: a first and second on / off interlock valves such that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system become one loop cooling water circulation line. Turning on; Cooling the cooling water to the stack and the radiator for stacking by driving the electric field cooling pump; If the cooling water temperature is higher than the reference value, increasing the RPM of the electric field and stack radiators including the electric field cooling pump to the maximum; Reducing and controlling the allowable current of the stack, and limiting and controlling the allowable current to a vehicle operable level; Characterized in that it comprises a.
또한, 상기 제1비상운전모드는, 스택 냉각펌프와, 스택과, 스택용 라디에이터로 각각 분기된 3웨이 밸브를 풀 오픈시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the first emergency operation mode, characterized in that it further comprises the step of fully opening the three-way valve branched to the stack cooling pump, the stack, and the stack radiator.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 제2비상운전모드는: 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 온시키는 단계와; 스택용 냉각펌프의 구동에 의하여 냉각수가 전장품 및 전장용 라디에이터까지 냉각 순환하는 단계와; 냉각수 온도가 기준치 이상이면 스택용 냉각펌프를 비롯하여 전장 및 스택용 라디에이터의 RPM을 최대로 상승시키는 단계와; 스택의 허용전류를 감소 제어하되, 차량 운행 가능 수준으로 제한하여 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the second emergency operation mode includes: a first and second on / off interlock valves such that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system become one loop cooling water circulation line. Turning on; Cooling the cooling water to the electric equipment and the electric radiator by the driving of the stack cooling pump; Raising the RPM of the electric field and the radiator for the stack to the maximum when the coolant temperature is higher than the reference value; Reducing and controlling the allowable current of the stack, and limiting and controlling the allowable current to a vehicle operable level; Characterized in that it comprises a.
또한, 상기 제2비상운전모드는, 스택 냉각펌프와, 스택과, 스택용 라디에이터로 각각 분기된 3웨이 밸브를 풀 오픈시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The second emergency operation mode may further include a step of fully opening the three-way valve branched to the stack cooling pump, the stack, and the stack radiator.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 연비운전모드는: 스택소모전류가 기준치 이하이면, 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 온시키는 동시에 전장용 냉각펌프를 오프시키는 단계와; 스택소모전류가 기준치 이상이거나 냉각수 온도가 기준치 이상이면, 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 오프시켜서, 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인이 다시 별도의 루프 냉각수순환라인이 되도록 한 후, 전장용 냉각펌프를 온시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In another embodiment of the present invention, the fuel consumption operation mode: the first and the first to make the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system as one loop cooling water circulation line if the stack consumption current is less than the reference value; Turning on / off the peristaltic valve and simultaneously turning off the electric cooling pump; If the stack consumption current is higher than the reference value or the coolant temperature is higher than the reference value, the first and second on / off interlock valves are turned off so that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system are separated from each other. After the line, turning on the electric cooling pump; And a control unit.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.
본 발명에 따르면, 연료전지 차량의 고출력 운전중, 스택용 냉각펌프가 고장나 동작이 멈추거나, 전장용 냉각펌프가 고장나 동작이 멈추게 되면, 제1 및 제2온/오프밸브를 온시켜서 스택용 냉각수순환라인과 전장용 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인으로 만들어줌으로써, 스택 내부온도의 상승으로 인한 스택의 손상을 방지할 수 있고, 전장용 냉각펌프의 미 동작에 의한 전장부품들의 손상을 방지할 수 있다.According to the present invention, if the stack cooling pump malfunctions or stops operation during the high output operation of the fuel cell vehicle, or the electric cooling pump malfunctions or stops the operation, the first and second on / off valves are turned on to stack the stack. By making the cooling water circulation line and the cooling water circulation line for the electric equipment into one loop cooling water circulation line, it is possible to prevent the damage of the stack due to the increase in the stack internal temperature, and to damage the electrical components due to the non-operation of the electrical cooling pump. Can be prevented.
또한, 차량 주행 중 비정상 셧다운(Shut Down)을 방지하여 주행안정성 및 안전성(Safety)을 확보할 수 있다.In addition, it is possible to secure driving stability and safety by preventing abnormal shut down while driving the vehicle.
특히, 저 출력운전 시 전장용 냉각펌프를 사용하지 않고 스택용 냉각펌프로만 운행할 경우, 전장펌프에서 소모되는 에너지를 절감하여 연비상승 효과를 얻을 수 있다.
In particular, when the low power operation is operated only by the stack cooling pump without using the electric cooling pump for the electric field, it is possible to reduce the energy consumed in the electric field pump to obtain a fuel economy increase effect.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 냉각펌프 비상 제어 운전 장치를 나타내는 시스템 구성도,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 냉각펌프 비상 제어 운전 방법을 설명하는 순서도,
도 5는 종래의 연료전지 차량의 냉각 시스템을 나타내는 구성도.1 is a system configuration diagram showing a cooling pump emergency control operation apparatus of a fuel cell vehicle according to the present invention,
2 to 4 is a flow chart illustrating a cooling pump emergency control operation method of a fuel cell vehicle according to the present invention;
5 is a configuration diagram showing a cooling system of a conventional fuel cell vehicle.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
수소연료전지 차량은 수소와 산소 공급을 통해 스택에서 전기화학반응에 의해 전기를 만들어 모터를 구동시키는 차량으로서, 이때 전기화학 반응시 열이 발생하게 되는데 스택 내부의 온도를 80도 이내로 제어해야 하며, 따라서 스택용 냉각펌프구동을 통해 냉각수로 스택온도를 제어하게 되어 있다.Hydrogen fuel cell vehicle is a vehicle that drives the motor by generating electricity by electrochemical reaction in the stack by supplying hydrogen and oxygen. At this time, heat is generated during the electrochemical reaction, and the temperature inside the stack must be controlled within 80 degrees. Therefore, the stack temperature is controlled by the coolant through the stack cooling pump.
또한, 각종 전장 보기류의 온도 제어를 위해 전장용 냉각펌프가 별도로 사용되고 있는 바, 전장용 냉각펌프의 구동이 멈출 경우, 인버터 등의 온도상승 시 차량이 셧-다운(S/D)되도록 되어 있으며, 또한 스택용 냉각펌프의 구동이 멈추게 될 경우 스택의 과열로 인한 내부 건조 등으로 열화의 원인이 되므로 스택 보호를 위해 차량을 즉시 셧-다운(S/D)시키게 된다.In addition, a separate electric cooling pump is used to control the temperature of various electric accessories, and when the operation of the electric cooling pump is stopped, the vehicle is shut down (S / D) when the temperature of the inverter or the like rises. In addition, when the driving of the stack cooling pump is stopped, the internal drying due to the overheating of the stack may cause deterioration, and thus the vehicle is immediately shut down (S / D) to protect the stack.
따라서, 본 발명은 스택용 냉각펌프 또는 전장용 냉각펌프중 하나라도 고장이 난 경우, 차량이 셧-다운을 방지하여 가까운 정비소까지 비상운전을 할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.Therefore, the present invention has a main point in that when any one of the stack cooling pump or the electric cooling pump for the electric field fails, the vehicle can be shut down to prevent emergency operation to the nearest workshop.
즉, 본 발명은 차량운행 중 비상 시, 스택용 냉각펌프와 전장용 냉각펌프가 연동되도록 함으로써, 고출력 운전 중 스택용 냉각펌프의 동작이 멈출 경우 순간적으로 스택 내부의 온도상승에 의한 스택 손상을 방지하는 동시에 차량의 셧-다운(S/D)을 방지할 수 있고, 전장용 냉각펌프가 작동하지 않을 경우 전장부품들의 온도 상승에 의한 차량 셧-다운(S/D) 및 전장부품들의 손상을 방지하는 등 주행 안정성 및 안전성을 확보할 수 있도록 한 점에 주된 목적이 있다.That is, the present invention is to prevent the stack damage due to the temperature rise inside the stack momentarily when the operation of the stack cooling pump stops during high-power operation by interlocking the stack cooling pump and the electrical equipment cooling pump during an emergency during vehicle operation. At the same time, it is possible to prevent vehicle shut-down (S / D) and to prevent damage to the vehicle shut-down (S / D) and electrical components due to the temperature increase of the electrical components when the electrical cooling pump is not operated. The main purpose is to ensure driving stability and safety.
이를 위해, 전장용 냉각펌프 또는 스택용 냉각펌프의 고장시 비상운전모드 구현을 위하여, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 연료전지 차량의 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인(28)과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인(14)을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브(30,32)로 연결하되, 상기 제1 온/오프 연동밸브(30)는 전장 냉각시스템의 전장용 냉각펌프(20)의 입구단과 스택 냉각시스템의 스택용 냉각펌프(12)의 입구단 간에 연결되는 제1연통라인(34)에 설치하고, 상기 제2 온/오프 연동밸브(32)는 전장 냉각시스템의 전장용 냉각펌프(20)의 출구단과 스택 냉각시스템의 스택용 냉각펌프(12)의 출구단 간에 연결되는 제2연통라인(36)에 설치하게 된다.To this end, in order to implement an emergency operation mode in the event of a failure of the cooling pump for the electric field or the cooling pump for the stack, as shown in Figure 1 attached to the cooling
여기서, 상기한 구성을 기반으로 이루어지는 본 발명의 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 방법을 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조로 설명하면 다음과 같다.Here, with reference to Figures 2 to 4 attached to the emergency control operation method when the cooling pump failure of the fuel cell vehicle of the present invention based on the above configuration as follows.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 연료전지 차량의 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인(28)과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인(14)이 제1 및 제2 온/오프 연동밸브(30,32)에 의하여 연결되어 하나의 루프 냉각수순환라인이 된 상태에서, 주행중 스택용 냉각펌프(12)가 고장날 경우 제1 및 제2온/오프 연동밸브(30,32)를 온시켜서 전장용 냉각펌프(20)의 작동에 의한 냉각수의 순환에 의하여 스택(10)까지 냉각되는 제1비상운전모드가 진행되고, 반대로 주행중 전장용 냉각펌프(20)가 고장날 경우 제1 및 제2온/오프 연동밸브(30,32)를 온시켜서 스택용 냉각펌프(12)의 작동에 의한 냉각수의 순환에 의하여 구동모터를 비롯한 전장품까지 냉각되는 제2비상운전모드가 진행된다.According to the present invention, as described above, the cooling
또한, 저출력 운전시 연비향상을 위한 연비운전모드가 더 진행된다.In addition, the fuel economy operation mode for further improving the fuel economy during low power operation is further progressed.
제1비상운전모드First emergency operation mode
첨부한 도 2를 참조하면, 주행중 스택용 냉각펌프(12)가 고장날 경우 제1 및 제2온/오프 연동밸브(30,32)를 온시켜서 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인(28)과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인(14)이 상호 연통되는 상태가 되도록 한다.Referring to FIG. 2, when the
이어서, 전장용 냉각펌프(20)의 작동에 의하여 냉각수의 순환이 이루어지되, 스택 냉각시스템을 구성하는 스택 라이에이터(16)를 비롯하여 냉각수가 스택(10)까지 순환됨으로써, 고출력 운전 중 스택용 냉각펌프의 동작이 멈출 경우 순간적으로 스택 내부의 온도상승에 의한 스택 손상을 방지하는 동시에 차량의 셧-다운(S/D)을 방지할 수 있고, 정비를 받을 수 있는 장소까지 차량의 비상 운전 주행이 가능하게 된다.Subsequently, the coolant is circulated by the operation of the
이때, 상기 스택 냉각 시스템의 구성중, 스택용 냉각펌프(12)와, 스택(10)과, 스택 라디에이터(16)로 각각 냉각수 분기경로를 형성하는 3방향 밸브(18)를 풀 오픈(full open)시킴으로써, 전장용 냉각펌프(20)의 구동에 의하여 순환되는 냉각수가 최대한 순환되게 하여 냉각효과를 보다 상승시킬 수 있다.At this time, in the configuration of the stack cooling system, the three-
이러한 상태에서, 냉각수 온도가 기준치(60도) 이상이면 전장용 냉각펌프(20)의 RPM을 약 3500rpm까지 최대로 상승시킴으로써, 냉각수의 순환량 및 속도를 최대한 증대시켜 전장품을 비롯한 스택의 냉각이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.In this state, if the coolant temperature is higher than the reference value (60 degrees), the RPM of the
또한, 스택의 허용전류 즉, 스택에서 생성된 전류의 사용량을 감소 제어하되, 차량 운행 가능 수준으로 제한하여 제어함으로써, 차량이 최대한 원하는 정비 장소까지 주행될 수 있도록 한다.In addition, while controlling the allowable current of the stack, that is, the amount of current generated in the stack, the control is limited to the vehicle operable level, so that the vehicle can be driven to the desired maintenance location as much as possible.
제2비상운전모드Second emergency operation mode
첨부한 도 3을 참조하면, 주행중 전장용 냉각펌프(20)가 고장날 경우에도 제1 및 제2온/오프 연동밸브(30,32)를 온시켜서 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인(28)과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인(14)이 상호 연통되는 상태가 되도록 한다.Referring to FIG. 3, the first and second on / off
이어서, 스택용 냉각펌프(12)의 작동에 의하여 냉각수의 순환이 이루어지되, 냉각수가 전장 냉각시스템을 구성하는 전장용 라이에이터(22)를 비롯하여 구동모터(24) 및 인버터(26) 등에 까지 순환됨으로써, 고출력 운전 중 전장용 냉각펌프의 동작이 멈출 경우 전장부품들의 온도 상승에 의한 차량 셧-다운(S/D) 및 전장부품들의 손상을 방지할 수 있다.Subsequently, the cooling water is circulated by the operation of the
제1비상운전모드때와 같이, 상기 스택 냉각 시스템의 구성중, 스택용 냉각펌프(12)와, 스택(10)과, 스택 라디에이터(16)로 각각 냉각수 분기경로를 형성하는 3방향 밸브(18)를 풀 오픈(full open)시킴으로써, 스택용 냉각펌프(12)의 구동에 의하여 순환되는 냉각수가 최대한 순환되게 하여 냉각효과를 보다 상승시킬 수 있다.As in the first emergency operation mode, in the stack cooling system, a three-
이때, 냉각수의 온도가 기준치(약 50도) 이상이면 스택용 냉각펌프(12)를 비롯하여 전장 및 스택용 라디에이터의 RPM을 최대로 상승시키고, 기준치 이하이면 전장 및 스택용 라디에이터의 RPM을 하강시키는 등, 냉각수의 온도에 따라 전장 및 스택용 라디에이터의 RPM이 제어된다.At this time, if the temperature of the cooling water is higher than the reference value (about 50 degrees), the RPM of the electric field and stack radiators, including the
마찬가지로, 스택의 허용전류 즉, 스택에서 생성된 전류의 사용량을 감소 제어하되, 차량 운행 가능 수준으로 제한하여 제어함으로써, 차량이 최대한 원하는 정비 장소까지 주행될 수 있도록 한다.Similarly, while controlling the allowable current of the stack, that is, the amount of current generated in the stack, the control is limited to the level at which the vehicle can run, so that the vehicle can be driven to the desired maintenance location as much as possible.
연비운전모드Fuel efficiency mode
도 4를 참조하면, 스택소모전류가 기준치(약 60A) 이하인 저출력 운전시, 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인(28)과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인(14)을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브(30,32)를 온시키는 동시에 전장용 냉각펌프(20)를 오프시킴으로써, 저출력 운전시 전장용 냉각펌프(20)를 사용하지 않고, 스택용 냉각펌프(12)만으로 냉각수 순환이 이루어져 전장용 냉각펌프(20)에서 소모되는 에너지를 절감하여 연비 향상 효과를 도모할 수 있게 된다.Referring to FIG. 4, in a low output operation in which the stack consumption current is less than or equal to a reference value (about 60 A), the cooling
이때, 스택소모전류가 기준치 이상이 되거나 냉각수 온도가 기준치(약 60도) 이상이면, 제1 및 제2 온/오프 연동밸브(30,32)를 다시 오프시켜서, 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인(28)과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인(14)이 다시 별도의 루프 냉각수순환라인이 되도록 한 후, 전장용 냉각펌프(20)를 온시킴으로써, 스택 냉각시스템의 스택용 냉각펌프(12)와 전장 냉각시스템의 전장용 냉각펌프(20)이 각각 작동하여 스택 및 전장품의 냉각이 이루어지게 된다.
At this time, if the stack consumption current is equal to or higher than the reference value or the coolant temperature is equal to or higher than the reference value (about 60 degrees), the first and second on / off
10 : 스택
12 : 스택용 냉각펌프
14 : 냉각수 순환라인
16 : 스택 라디에이터
18 : 3방향 밸브
20 : 전장용 냉각펌프
22 : 전장용 라디에이터
24 : 구동모터
26 : 인버터
28 : 냉각수 순환라인
30 : 제1온/오프 연동밸브
32 : 제2온/오프 연동밸브
34 : 제1연통라인
36 : 제2연통라인10: Stack
12: stack cooling pump
14: cooling water circulation line
16: stack radiator
18: 3-way valve
20: electric cooling pump
22: electric radiator
24: drive motor
26: inverter
28: cooling water circulation line
30: first on / off interlock valve
32: 2nd ON / OFF interlock valve
34: first communication line
36: second communication line
Claims (9)
In order to implement the emergency operation mode in the event of failure of the electric cooling pump or the electric cooling pump for the stack, the cooling water circulation line of the electric field cooling system of the fuel cell vehicle and the cooling water circulation line of the stack cooling system become the first loop cooling water circulation line. Emergency control operation device when the cooling pump failure of the fuel cell vehicle, characterized in that connected to the second on / off interlock valve.
상기 제1 온/오프 연동밸브는 전장 냉각시스템의 전장용 냉각펌프의 입구단과 스택 냉각시스템의 스택용 냉각펌프의 입구단 간에 연결되는 제1연통라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치.
The method according to claim 1,
The first on / off interlock valve is installed in a first communication line connected between an inlet end of an electric cooling pump of an electric field cooling system and an inlet end of a stack cooling pump of a stack cooling system. Emergency control driving device in case of pump failure.
상기 제2 온/오프 연동밸브는 전장 냉각시스템의 전장용 냉각펌프의 출구단과 스택 냉각시스템의 스택용 냉각펌프의 출구단 간에 연결되는 제2연통라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 장치.
The method according to claim 1,
The second on / off interlock valve is installed in a second communication line connected between an outlet end of the electric field cooling pump of the electric field cooling system and an outlet end of the stack cooling pump of the stack cooling system. Emergency control driving device in case of pump failure.
The cooling pump for the stack during driving, with the cooling water circulation line of the electric field cooling system of the fuel cell vehicle and the cooling water circulation line of the stack cooling system connected by the first and second on / off interlock valves to form one loop cooling water circulation line. Is the first emergency operation mode in which the first and second on / off interlock valves are turned on to cool down to the stack by circulation of the coolant by the operation of the electric cooling pump, and when the electric cooling pump is broken during driving, And a second emergency operation mode in which the second on / off interlock valve is turned on to cool the electric equipment by circulation of the coolant by the operation of the stack cooling pump, and a fuel economy operation mode for improving fuel efficiency at low power operation. Emergency control operation in case of cooling pump failure of a fuel cell vehicle.
상기 제1비상운전모드는:
전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 온시키는 단계와;
전장 냉각펌프의 구동에 의하여 냉각수가 스택 및 스택용 라디에이터까지 냉각 순환하는 단계와;
냉각수 온도가 기준치 이상이면 전장용 냉각펌프를 비롯하여 전장 및 스택용 라디에이터의 RPM을 최대로 상승시키는 단계와;
스택의 허용전류를 감소 제어하되, 차량 운행 가능 수준으로 제한하여 제어하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 방법.
The method of claim 4,
The first emergency operation mode is:
Turning on the first and second on / off interlock valves so that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system become one loop cooling water circulation line;
Cooling the cooling water to the stack and the radiator for stacking by driving the electric field cooling pump;
If the cooling water temperature is higher than the reference value, increasing the RPM of the electric field and stack radiators including the electric field cooling pump to the maximum;
Reducing and controlling the allowable current of the stack, and limiting and controlling the allowable current to a vehicle operable level;
Emergency control operation method when the cooling pump failure of the fuel cell vehicle comprising a.
상기 제1비상운전모드는, 스택 냉각펌프와, 스택과, 스택용 라디에이터로 각각 분기된 3웨이 밸브를 풀 오픈시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 방법.
The method according to claim 5,
The first emergency operation mode further comprises the step of fully opening the three-way valve branched to the stack cooling pump, the stack, and the radiator for stacking. Way.
상기 제2비상운전모드는:
전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 온시키는 단계와;
스택용 냉각펌프의 구동에 의하여 냉각수가 전장품 및 전장용 라디에이터까지 냉각 순환하는 단계와;
냉각수 온도가 기준치 이상이면 스택용 냉각펌프를 비롯하여 전장 및 스택용 라디에이터의 RPM을 최대로 상승시키는 단계와;
스택의 허용전류를 감소 제어하되, 차량 운행 가능 수준으로 제한하여 제어하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 방법.
The method of claim 4,
The second emergency operation mode is:
Turning on the first and second on / off interlock valves so that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system become one loop cooling water circulation line;
Cooling the cooling water to the electric equipment and the electric radiator by the driving of the stack cooling pump;
Raising the RPM of the electric field and the radiator for the stack to the maximum when the coolant temperature is higher than the reference value;
Reducing and controlling the allowable current of the stack, and limiting and controlling the allowable current to a vehicle operable level;
Emergency control operation method when the cooling pump failure of the fuel cell vehicle comprising a.
상기 제2비상운전모드는, 스택 냉각펌프와, 스택과, 스택용 라디에이터로 각각 분기된 3웨이 밸브를 풀 오픈시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 방법.
The method of claim 7,
The second emergency operation mode further includes a step of fully opening the three-way valve branched into the stack cooling pump, the stack, and the radiator for stacking. Way.
스택소모전류가 기준치 이하이면, 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인을 하나의 루프 냉각수순환라인이 되도록 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 온시키는 동시에 전장용 냉각펌프를 오프시키는 단계와;
스택소모전류가 기준치 이상이거나 냉각수 온도가 기준치 이상이면, 제1 및 제2 온/오프 연동밸브를 오프시켜서, 전장 냉각시스템의 냉각수순환라인과 스택 냉각시스템의 냉각수순환라인이 다시 별도의 루프 냉각수순환라인이 되도록 한 후, 전장용 냉각펌프를 온시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각펌프 고장시 비상 제어 운전 방법.The fuel consumption mode of claim 4, further comprising:
If the stack consumption current is lower than the reference value, the cooling pump for the electric field turns on the first and second on / off interlock valves so that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system become one loop cooling water circulation line. Turning off;
If the stack consumption current is higher than the reference value or the coolant temperature is higher than the reference value, the first and second on / off interlock valves are turned off so that the cooling water circulation line of the electric field cooling system and the cooling water circulation line of the stack cooling system are separated from each other. After the line, turning on the electric cooling pump;
Emergency control operation method when the cooling pump failure of the fuel cell vehicle comprising a.
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