KR101418423B1 - System for detecting fuel cell stack overload and the method - Google Patents
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Abstract
연료 전지 스택 과부하 감지 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, 선박에서 사용되는 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템에 있어서, 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 연료 전지 스택; 상기 연료 전지 스택에 연료와 공기를 공급하는 연료공급기(MBOP: Mechanical Balance of Plant); 상기 연료 전지 스택에 의하여 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 외부로 공급하는 전력변환기(EBOP: Electrical Balance of Plant); 및 상기 연료공급기로부터 상기 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 공급량과 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량으로부터 상기 연료 전지 스택의 과부하를 감지하는 비교기를 포함한다.Fuel cell stack overload detection system. According to the present invention, there is provided a fuel cell stack overload detection system for use in a ship, comprising: a fuel cell stack for generating direct current (DC) power by an electrochemical reaction between fuel and air; A mechanical balance of plant (MBOP) for supplying fuel and air to the fuel cell stack; An Electrical Balance of Plant (EBOP) for converting direct current (DC) power produced by the fuel cell stack into alternating current (AC) power and supplying it to the outside; And a comparator for sensing an overload of the fuel cell stack from the amount of fuel supplied from the fuel supplier to the fuel cell stack and the amount of fuel discharged from the fuel cell stack.
Description
본 발명은 연료전지 스택 과부하 감지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell stack overload detection system and a method thereof.
일반적으로 화석에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체에너지로서 수소에너지가 각광 받고 있으며 수소에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다.Generally, hydrogen energy is attracting attention as alternative energy to solve the problem of depletion of fossil energy, and research and development of fuel cell, which is a utilization medium of hydrogen energy, is actively being carried out.
연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치로서 수소와 산소를 양극과 음극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 새로운 발전 기술이다.Fuel cells are an electrochemical device that converts the chemical energy of hydrogen and oxygen directly into electric energy. It is a new generation technology that continuously produces electricity by supplying hydrogen and oxygen to the anode and cathode.
이러한 연료전지는 일반적으로 연료공급기(MBOP), 스택모듈(Stack Module) 및 전력변환기(EBOP)로 구성된다. 연료공급기(MBOP)는 연료전지에 공기와 연료를 스택모듈에 공급하며, 스택모듈 내부에서는 공급된 공기 중의 산소와 연료로 공급된 수소 혹은 연료의 개질을 통하여 발생한 수소가 화학반응을 거쳐 전기, 물, 열을 발생시킨다. 발생된 전기는 전력변환기(EBOP)를 통하여 외부로 공급된다.Such a fuel cell generally comprises a fuel supplier (MBOP), a stack module (Stack Module) and a power converter (EBOP). The fuel supply (MBOP) supplies air and fuel to the stack module in the fuel cell. In the stack module, the oxygen in the supplied air and hydrogen supplied through the fuel or the hydrogen generated through the reforming of the fuel undergo a chemical reaction, , And generates heat. The generated electricity is supplied to the outside through an electric power converter (EBOP).
또한, 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 상온 ~ 100℃ 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 알카리형 연료전지, 150 ~ 200℃ 부근에서 작동하는 인산형 연료전지, 600 ~ 700℃의 고온에서 작동되는 용융탄산염 연료전지, 1,000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화 연료전지로 분류된다.Also, the fuel cell can be classified into a polymer electrolyte type and an alkaline type fuel cell which operate at a temperature of from room temperature to 100 ° C or less, a phosphoric acid type fuel cell which operates at a temperature of from 150 to 200 ° C, A molten carbonate fuel cell to be operated, and a solid oxide fuel cell that operates at a high temperature of 1,000 ° C or higher.
한편, MCFC와 같은 고온용 연료전지는 600도 ~ 1000도에서 작동하고 사용 가능 연료의 범위가 넓고 고온에서 작동하므로 저온 연료 전지와 달리 상대적으로 가격이 저렴한 촉매를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 현재 발전용 연료전지뿐만 아니라 선박용 연료전지로도 주목 받고 있다.On the other hand, a high-temperature fuel cell such as MCFC operates at 600 ° C to 1000 ° C, and has a wide range of usable fuel and operates at a high temperature. Therefore, unlike a low temperature fuel cell, a relatively cheap catalyst can be used. These advantages are attracting attention as a fuel cell for ships as well as fuel cells for power generation at present.
이와 같이 스택은 투입되는 연료(H2, CH4)와 산소를 반응시켜 전류를 생산한다. 그러나, 종래에는 연료 전지 스택에 과부하가 걸리는 경우 과부하를 검지하기 위한 시스템이 마련되어 있지 않으므로, 스택에 과부하게 걸리게 된다. 전력 수요가 커서 스택에 과부하가 걸리게 되면 연료와 산소가 반응해서 생산하는 전류보다 많은 전류를 뽑아가게 된다.Thus, the stack reacts with the input fuel (H 2 , CH 4 ) and oxygen to produce current. However, in the past, when the fuel cell stack is overloaded, a system for detecting an overload is not provided, so that the stack is overloaded. If the power demand is large and the stack is overloaded, the fuel and oxygen will react and pull more current than the current produced.
이 때, 스택의 출력 전류는 연료에서 나온 전류만으로 충당하지 못하고, 스택 내부의 촉매를 산화/환원시켜서 부족 전류를 생산하므로 스택에 손상을 주게 된다.At this time, the output current of the stack is not covered by the current drawn from the fuel, and the catalyst inside the stack is oxidized / reduced to produce undervoltages, thereby damaging the stack.
육상 계통 연계의 경우에는 그리드(grid)의 용량이 커서 과부하가 걸리기 전에 다른 소스로부터 전력을 가져오지만, 선박과 같은 독립된 계통의 경우에는 다른 소스가 없을 수 있으며, 따라서 먼저 스택 촉매의 산화/환원 반응이 일어나고, 촉매의 산화/환원 반응이 불가능할 경우 출력이 저하된다. 즉, 스택이 자신을 산화하여 무리하게 전력 요구량을 생산함으로써 고장을 유발하게 되는 문제점이 있었다.In the case of terrestrial grid connection, the grid capacity is large, so it draws power from other sources before overloading, but in the case of independent systems such as ships, there may be no other sources, so the oxidation / reduction reaction And when the oxidation / reduction reaction of the catalyst is impossible, the output is lowered. That is, there is a problem that the stack oxidizes itself and generates a power demand forcibly, thereby causing a failure.
전력변환기(인버터)에서는 기본 보호 기능으로 직류(DC) 전압이 저하되면 직류(DC) 소스의 과부하로 인식하고 작동을 중단하는 기능이 있지만, 스택에 요구되는 전류의 크기가 연료의 산화/환원 반응과 촉매의 산화/환원 반응으로 충분히 생산 가능할 경우 촉매의 산화/환원이 끝나고 나서야 고장을 인식하게 된다.In the power converter (inverter), when the DC (DC) voltage drops due to the basic protection function, it is recognized as an overload of the DC (DC) source and the operation is stopped. However, the amount of current required in the stack is the oxidation / And when the catalyst can be sufficiently produced by the oxidation / reduction reaction, the failure is recognized only after the oxidation / reduction of the catalyst is completed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 선박과 같은 독립된 계통에서 사용되는 연료 전지 스택에 과부하가 걸리는 것을 감지할 수 있도록 하여 전력변환기와 연동하여 스택에 과부하는 걸리는 것을 방지함과 스택의 손상을 미연에 방지할 수 있는 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템 및 그 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel cell stack which can detect an overload of a fuel cell stack used in an independent system such as a ship, The fuel cell stack overload detection system according to claim 1,
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박에서 사용되는 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템에 있어서, 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 연료 전지 스택; 상기 연료 전지 스택에 연료와 공기를 공급하는 연료공급기(MBOP: Mechanical Balance of Plant); 상기 연료 전지 스택에 의하여 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 외부로 공급하는 전력변환기(EBOP: Electrical Balance of Plant); 및 상기 연료공급기로부터 상기 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 공급량과 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량으로부터 상기 연료 전지 스택의 과부하를 감지하는 비교기를 포함하는 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell stack overload detection system for use in a ship, comprising: a fuel cell stack for generating direct current (DC) power by an electrochemical reaction between fuel and air; A mechanical balance of plant (MBOP) for supplying fuel and air to the fuel cell stack; An Electrical Balance of Plant (EBOP) for converting direct current (DC) power produced by the fuel cell stack into alternating current (AC) power and supplying it to the outside; And a comparator for sensing an overload of the fuel cell stack from a supply amount of fuel supplied from the fuel supplier to the fuel cell stack and a discharge amount of the fuel discharged from the fuel cell stack.
이 때, 상기 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 공급량을 측정하여 그 정보를 상기 비교기에 제공하는 공급량 측정부; 및 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 측정하여 그 정보를 상기 비교기에 제공하는 배출량 측정부를 더 포함하고, 상기 비교기는 상기 공급량과 상기 배출량을 비교하여, 상기 공급량과 상기 배출량의 차이가 미리 설정된 설정량을 초과하는 경우에 상기 연료 전지 스택의 과부하로 감지할 수 있다.A supply amount measuring unit for measuring a supply amount of fuel supplied to the fuel cell stack and providing the information to the comparator; And a discharge amount measuring unit for measuring the amount of discharged fuel from the fuel cell stack and providing the information to the comparator, wherein the comparator compares the supplied amount with the discharged amount, And can detect the overload of the fuel cell stack when the set amount is exceeded.
이 때, 상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료는 수소(H2), 메탄(CH4)을 포함할 수 있다.At this time, the fuel supplied to the fuel cell stack may include hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ).
이 때, 상기 비교기에 의하여 비교되는 연료의 양은 수소량일 수 있다.At this time, the amount of fuel to be compared by the comparator may be a hydrogen amount.
이 때, 상기 비교기와 상기 전력변환기의 사이에는 상기 비교기에 의하여 상기 연료 전지 스택의 과부하로 감지되면 이 과부하 감지 정보를 수신하여 상기 전력변환기로부터 공급되는 전력량을 감소시키도록 제어하기 위한 전력변환기 제어부를 더 포함할 수 있다.At this time, a power converter control unit is provided between the comparator and the power converter to receive the overload detection information when the comparator detects an overload of the fuel cell stack to reduce the amount of power supplied from the power converter .
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박에서 사용되는 연료 전지 스택 과부하 감지 방법에 있어서, 연료 전지 스택에 연료와 공기를 공급하는 공급 단계; 상기 연료 전지 스택에서 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 전력 생산 단계; 상기 전력 생산 단계에서 생산된 상기 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력 변환 단계; 상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료의 공급량과 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 산출하는 산출 단계; 및 상기 산출 단계에서 산출된 상기 연료의 공급량과 상기 연료의 배출량으로부터, 상기 연료 전지 스택의 과부하를 판단하는 과부하 판단 단계를 포함하는 연료 전지 스택 과부하 감지 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell stack overload detection method for use in a ship, comprising: a supply step of supplying fuel and air to a fuel cell stack; A power generation step of generating direct current (DC) power by an electrochemical reaction between fuel and air in the fuel cell stack; A power converting step of converting the direct current (DC) power produced in the power generating step into alternating current (AC) power; A calculation step of calculating a supply amount of fuel supplied to the fuel cell stack and a discharge amount of fuel discharged from the fuel cell stack; And an overload determination step of determining an overload of the fuel cell stack based on the fuel supply amount and the fuel discharge amount calculated in the calculation step.
이 때, 상기 산출 단계는 상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료의 공급량을 측정하기 위한 공급량 측정 단계; 및 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 측정하기 위한 배출량 측정 단계를 포함하고, 상기 과부하 판단 단계는 상기 공급량과 상기 배출량을 비교하여, 상기 공급량과 상기 배출량의 차이가 미리 설정된 설정량을 초과하는 경우에 상기 연료 전지 스택의 과부하로 판단할 수 있다.In this case, the calculating step may include: a supply amount measuring step of measuring a supply amount of fuel supplied to the fuel cell stack; And an emission amount measurement step of measuring an emission amount of fuel discharged from the fuel cell stack, wherein the overload determination step compares the supply amount and the emission amount, and when the difference between the supply amount and the emission amount exceeds a predetermined set amount It can be determined that the fuel cell stack is overloaded.
이 때, 상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료는 수소(H2), 메탄(CH4)을 포함할 수 있다.At this time, the fuel supplied to the fuel cell stack may include hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ).
이 때, 상기 과부하 판단 단계에서 비교되는 연료의 양은 수소량일 수 있다.At this time, the amount of fuel to be compared in the overload determination step may be a hydrogen amount.
이 때, 상기 과부하 판단 단계에서 상기 연료 전지 스택에 과부하가 걸린 것으로 판단되면, 계통에 공급되는 전력량을 감소시키도록 전력변환기를 제어하는 전력변환기 제어 단계를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a power converter control step of controlling the power converter to reduce an amount of power supplied to the system when it is determined that the fuel cell stack is overloaded in the overload determination step.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박과 같은 독립된 계통에서 사용되는 연료 전지 스택에 과부하가 걸리는 것을 감지할 수 있도록 하여 전력변환기와 연동하여 스택에 과부하는 걸리는 것을 방지함과 스택의 손상을 미연에 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to detect that an overload is applied to a fuel cell stack used in an independent system such as a ship, thereby preventing an overload from being interfered with a power converter, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지 스택의 과부하 감지 방법의 순서도이다.1 is a schematic block diagram of a fuel cell stack overload detection system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for detecting an overload of a fuel cell stack according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic block diagram of a fuel cell stack overload detection system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템은, 연료전지 셀이 적층되어 연료(수소)와 공기(산소)의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 연료 전지 스택(10); 연료 전지 스택(10)에 연료와 공기를 공급하는 연료공급기(MBOP: Mechanical Balance of Plant)(20); 연료 전지 스택(10)에 의하여 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 외부로 공급하는 전력변환기(EBOP: Electrical Balance of Plant)(30); 및 연료공급기(20)로부터 연료 전지 스택(10)으로 공급되는 연료의 공급량과 연료 전지 스택(10)으로부터 배출되는 연료의 배출량으로부터 상기 연료 전지 스택(10)의 과부하를 감지하는 비교기(40)를 포함할 수 있다.The fuel cell stack overload detection system according to an embodiment of the present invention includes a
연료 전지 스택(10)은 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 공급량을 측정하여 그 정보를 비교기(40)에 제공하는 공급량 측정부(11); 및 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 측정하여 그 정보를 비교기(40)에 제공하는 배출량 측정부(13)를 포함할 수 있다.The
또한, 비교기(40)는 공급량과 배출량을 비교하여, 공급량과 배출량의 차이가 미리 설정된 설정량을 초과하는 경우에 연료 전지 스택(10)의 과부하로 감지할 수 있다.Further, the
연료 전지 스택(10)에 공급되거나 배출되는 연료는 수소(H2), 메탄(CH4)을 포함할 수 있다.The fuel supplied to or discharged from the
또한, 비교기(40)에 의하여 비교되는 연료의 양은 연료 전지 스택(10)에 공급되는 수소량과 연료 전지 스택(10)으로부터 배출되는 수소량일 수 있다.The amount of fuel to be compared by the
또한, 연료공급기(20)는 연료를 공급하기 위한 연료공급부(21); 공기를 공급하기 위한 공기공급부(미도시)를 포함할 수 있다.Further, the
연료공급기(20)는 초순수를 제조하기 위한 수처리기(23); 연료에서 황성분을 제거하기 위한 탈황기(미도시); 초순수를 스팀으로 형성함과 아울러 스팀을 연료와 혼합하기 위한 가습기(25); 황성분이 제거된 연료를 연료 전지 스택에서 요구되는 수소 연료로 전환하는 예비개질기(pre-reformer)(27)를 포함할 수 있다. The
또한, 연료 전지 스택(10)의 배기가스 속에 포함된 수소 등의 미반응 연료를 산화시켜 제거하기 위한 촉매 연소기(50)를 포함할 수 있다.Further, it may include a
비교기(40)와 전력변환기(30)의 사이에는 비교기(40)에 의하여 연료 전지 스택(10)의 과부하로 감지되면 이 과부하 감지 정보를 수신하여 전력변환기(30)로부터 공급되는 전력량을 감소시키도록 제어하기 위한 전력변환기 제어부(60)를 포함할 수 있다. When the overload of the
전력변환기 제어부(60)는 전력변환기(30)로부터 전력을 공급받는 주변 장비 중 중요도가 낮은 장비부터 전력 공급을 줄이도록 전력변환기(30)의 전력량 공급을 제어할 수 있다.The power
이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전시 스택 과부하 감지 시스템의 작동에 대해서 설명한다.Hereinafter, the operation of the fuel cell stack overload detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 연료 전지 스택(10)에 연료공급기(20)로부터 연료(수소)와 공기(산소)가 공급되고, 연료 전지 스택(10)에서 연료(수소)와 공기(산소)의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산한다.First, fuel (hydrogen) and air (oxygen) are supplied from the
그리고, 전력변환기(30)에서 연료 전지 스택(10)에 의하여 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 외부로 공급되고, 촉매 연소기(50)는 연료 전지 스택(10)의 배기가스 속에 포함된 수소 등의 미반응 연료를 산화시켜 제거한다.The DC power generated by the
이 때, 공급량 측정부(11)에서 연료 전지 스택(10)에 공급되는 연료의 공급량을 측정하고, 배출량 측정부(13)에서 연료 전지 스택(10)으로부터 배출되는 연료의 배출량을 측정한다.At this time, the amount of fuel supplied to the
그리고 비교기(40)에서 연료공급기(20)로부터 연료 전지 스택(10)으로 공급되는 연료의 공급량, 즉 공급량 측정부(11)에서 측정된 연료의 공급량과 연료 전지 스택(10)으로부터 배출되는 연료의 배출량, 즉 배출량 측정부(13)에서 측정된 연료의 배출량의 차이를 비교하여, 차이가 미리 설정된 설정량을 초과하는 경우 연료 전지 스택(10)의 과부하로 감지하게 된다. The supply amount of the fuel to be supplied from the
비교기(40)에 의하여 연료 전지 스택(10)의 과부하로 감지되면, 전력변환기 제어부(60)에서 과부하 감지 정보를 수신하여 전력변환기(30)로부터 공급되는 전력량을 감소시키도록 제어한다.When the overload of the
이 때, 전력변환기 제어부(60)는 전력변환기(30)로부터 전력을 공급받는 주변 장비 중 중요도가 낮은 장비부터 전력 공급을 줄이도록 전력변환기(30)의 전력량 공급을 제어한다.At this time, the power
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지 스택의 과부하 감지 방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a method for detecting an overload of a fuel cell stack according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 과부하 감지 방법은, 선박과 같은 독립된 계통에서 사용되는 연료 전지 스택에 과부하가 걸리는 것을 감지하기 것이다.An overload detection method of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention may detect overloading of a fuel cell stack used in an independent system such as a ship.
이러한 연료 전시 스택의 과부하 감지 방법은, 연료 전지 스택(10)에 연료와 공기를 공급하는 공급 단계(S10); 연료 전지 스택(10)에서 연료(수소)와 공기(산소)의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 전력 생산 단계(S20); 전력 생산 단계(S20)에서 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력 변환 단계(S30); 연료 전지 스택(10)에 공급되는 연료의 공급량과 연료 전지 스택(10)으로부터 배출되는 연료의 배출량을 산출하는 산출 단계(S40); 및 산출 단계(S40)에서 산출된 연료의 공급량과 연료의 배출량으로부터 상기 연료 전지 스택(10)에 과부하를 판단하는 과부하 판단 단계(S50)를 포함할 수 있다.The overload detection method of the fuel display stack includes a supply step (S10) of supplying fuel and air to the fuel cell stack (10); (S20) for producing DC (direct current) power by an electrochemical reaction between fuel (hydrogen) and air (oxygen) in the
산출 단계(S40)는 연료 전지 스택(10)에 공급되는 연료의 공급량을 측정하기 위한 공급량 측정 단계(S41); 및 연료 전지 스택(10)으로부터 배출되는 연료의 배출량을 측정하기 위한 배출량 측정 단계(S43)를 포함할 수 있다.The calculating step S40 includes a supply amount measuring step S41 for measuring the supply amount of fuel supplied to the
과부하 판단 단계(S50)는 상기 공급량과 상기 배출량을 비교하여, 상기 공급량과 상기 배출량의 차이가 미리 설정된 설정량을 초과하는 경우에 연료 전지 스택(10)의 과부하로 판단할 수 있다.The overload determining step S50 may compare the supply amount with the discharge amount and determine that the
공급 단계(S10)에서 공급되는 연료는 수소(H2), 메탄(CH4)을 포함할 수 있다.The fuel supplied from the supply step (S10) may include hydrogen (H 2), methane (CH 4).
또한, 과부하 판단 단계(50)에서 비교되는 연료의 양은 연료 전지 스택에 공급되는 수소량과 연료 전지 스택(10)으로부터 배출되는 수소량일 수 있다.The amount of fuel to be compared in the
또한, 과부하 판단 단계(S50)에서 연료 전지 스택(10)에 과부하가 걸린 것으로 판단되면, 계통에 공급되는 전력량을 감소시키도록 전력변환기를 제어하는 전력변환기 제어 단계(S60)를 포함할 수 있다.In addition, it may include a power converter control step (S60) for controlling the power converter to reduce the amount of power supplied to the system when it is determined that the fuel cell stack (10) is overloaded in the overload determination step (S50).
전력변환기 제어 단계(S60)에서는 전력변환기(30)로부터 전력을 공급받는 주변 장비 중 중요도가 낮은 장비부터 전력 공급을 줄이도록 전력변환기(30)를 제어할 수 있다.In the power converter control step S60, it is possible to control the
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: 연료 전지 스택 20: 연료공급기
30: 전력변환기 40: 비교기
50: 촉매 연소기 60: 전력변환기 제어부10: Fuel cell stack 20: Fuel supply
30: power converter 40: comparator
50: catalytic combustor 60: power converter control unit
Claims (10)
연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 연료 전지 스택;
상기 연료 전지 스택에 연료와 공기를 공급하는 연료공급기(MBOP: Mechanical Balance of Plant);
상기 연료 전지 스택에 의하여 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 외부로 공급하는 전력변환기(EBOP: Electrical Balance of Plant); 및
상기 연료공급기로부터 상기 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 공급량과 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량으로부터 상기 연료 전지 스택의 과부하를 감지하는 비교기를 포함하고,
상기 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 공급량을 측정하여 그 정보를 상기 비교기에 제공하는 공급량 측정부; 및 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 측정하여 그 정보를 상기 비교기에 제공하는 배출량 측정부를 더 포함하고,
상기 비교기는 상기 공급량과 상기 배출량을 비교하여, 상기 공급량과 상기 배출량의 차이가 미리 설정된 설정량을 초과하는 경우에 상기 연료 전지 스택의 과부하로 감지하는 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템.In a fuel cell stack overload detection system used in a ship,
A fuel cell stack for producing direct current (DC) power by an electrochemical reaction of fuel and air;
A mechanical balance of plant (MBOP) for supplying fuel and air to the fuel cell stack;
An Electrical Balance of Plant (EBOP) for converting direct current (DC) power produced by the fuel cell stack into alternating current (AC) power and supplying it to the outside; And
And a comparator for sensing an overload of the fuel cell stack from the amount of fuel supplied from the fuel supplier to the fuel cell stack and the amount of fuel discharged from the fuel cell stack,
A supply amount measuring unit that measures a supply amount of fuel supplied to the fuel cell stack and provides the information to the comparator; And a discharge amount measuring unit for measuring a discharge amount of the fuel discharged from the fuel cell stack and providing the information to the comparator,
Wherein the comparator compares the supply amount with the discharge amount and detects the overload of the fuel cell stack when the difference between the supply amount and the discharge amount exceeds a predetermined set amount.
상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료는 수소(H2), 메탄(CH4)을 포함하는 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the fuel supplied to the fuel cell stack includes hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ).
상기 비교기에 의하여 비교되는 연료의 양은 수소량인 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템.The method of claim 3,
Wherein the amount of fuel to be compared by the comparator is a hydrogen amount.
연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 연료 전지 스택;
상기 연료 전지 스택에 연료와 공기를 공급하는 연료공급기(MBOP: Mechanical Balance of Plant);
상기 연료 전지 스택에 의하여 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 외부로 공급하는 전력변환기(EBOP: Electrical Balance of Plant); 및
상기 연료공급기로부터 상기 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 공급량과 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량으로부터 상기 연료 전지 스택의 과부하를 감지하는 비교기를 포함하고,
상기 비교기와 상기 전력변환기의 사이에는 상기 비교기에 의하여 상기 연료 전지 스택의 과부하로 감지되면 이 과부하 감지 정보를 수신하여 상기 전력변환기로부터 공급되는 전력량을 감소시키도록 제어하기 위한 전력변환기 제어부를 더 포함하는 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템.In a fuel cell stack overload detection system used in a ship,
A fuel cell stack for producing direct current (DC) power by an electrochemical reaction of fuel and air;
A mechanical balance of plant (MBOP) for supplying fuel and air to the fuel cell stack;
An Electrical Balance of Plant (EBOP) for converting direct current (DC) power produced by the fuel cell stack into alternating current (AC) power and supplying it to the outside; And
And a comparator for sensing an overload of the fuel cell stack from the amount of fuel supplied from the fuel supplier to the fuel cell stack and the amount of fuel discharged from the fuel cell stack,
And a power converter controller for receiving the overload detection information and reducing the amount of power supplied from the power converter when the comparator detects an overload of the fuel cell stack by the comparator, Fuel cell stack overload detection system.
연료 전지 스택에 연료와 공기를 공급하는 공급 단계;
상기 연료 전지 스택에서 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 전력 생산 단계;
상기 전력 생산 단계에서 생산된 상기 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력 변환 단계;
상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료의 공급량과 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 산출하는 산출 단계; 및
상기 산출 단계에서 산출된 상기 연료의 공급량과 상기 연료의 배출량으로부터, 상기 연료 전지 스택의 과부하를 판단하는 과부하 판단 단계를 포함하고,
상기 산출 단계는 상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료의 공급량을 측정하기 위한 공급량 측정 단계; 및 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 측정하기 위한 배출량 측정 단계를 포함하고,
상기 과부하 판단 단계는 상기 공급량과 상기 배출량을 비교하여, 상기 공급량과 상기 배출량의 차이가 미리 설정된 설정량을 초과하는 경우에 상기 연료 전지 스택의 과부하로 판단하는 연료 전지 스택 과부하 감지 방법.A method for overload detection of a fuel cell stack used in a ship,
A supply step of supplying fuel and air to the fuel cell stack;
A power generation step of generating direct current (DC) power by an electrochemical reaction between fuel and air in the fuel cell stack;
A power converting step of converting the direct current (DC) power produced in the power generating step into alternating current (AC) power;
A calculation step of calculating a supply amount of fuel supplied to the fuel cell stack and a discharge amount of fuel discharged from the fuel cell stack; And
And an overload determination step of determining an overload of the fuel cell stack based on the fuel supply amount and the fuel discharge amount calculated in the calculation step,
Wherein the calculating step includes: a supply amount measuring step of measuring a supply amount of fuel supplied to the fuel cell stack; And an emission measurement step for measuring an emission amount of fuel discharged from the fuel cell stack,
Wherein the overload determination step compares the supply amount with the discharge amount and determines that the fuel cell stack is overloaded when the difference between the supply amount and the discharge amount exceeds a predetermined set amount.
상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료는 수소(H2), 메탄(CH4)을 포함하는 연료 전지 스택 과부하 감지 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the fuel supplied to the fuel cell stack includes hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ).
상기 과부하 판단 단계에서 비교되는 연료의 양은 수소량인 연료 전지 스택 과부하 감지 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the amount of fuel to be compared in the overload determination step is a hydrogen amount.
연료 전지 스택에 연료와 공기를 공급하는 공급 단계;
상기 연료 전지 스택에서 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 직류(DC) 전력을 생산하는 전력 생산 단계;
상기 전력 생산 단계에서 생산된 상기 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력 변환 단계;
상기 연료 전지 스택에 공급되는 연료의 공급량과 상기 연료 전지 스택으로부터 배출되는 연료의 배출량을 산출하는 산출 단계; 및
상기 산출 단계에서 산출된 상기 연료의 공급량과 상기 연료의 배출량으로부터, 상기 연료 전지 스택의 과부하를 판단하는 과부하 판단 단계를 포함하고,
상기 과부하 판단 단계에서 상기 연료 전지 스택에 과부하가 걸린 것으로 판단되면, 계통에 공급되는 전력량을 감소시키도록 전력변환기를 제어하는 전력변환기 제어 단계를 더 포함하는 연료 전지 스택 과부하 감지 방법.A method for overload detection of a fuel cell stack used in a ship,
A supply step of supplying fuel and air to the fuel cell stack;
A power generation step of generating direct current (DC) power by an electrochemical reaction between fuel and air in the fuel cell stack;
A power converting step of converting the direct current (DC) power produced in the power generating step into alternating current (AC) power;
A calculation step of calculating a supply amount of fuel supplied to the fuel cell stack and a discharge amount of fuel discharged from the fuel cell stack; And
And an overload determination step of determining an overload of the fuel cell stack based on the fuel supply amount and the fuel discharge amount calculated in the calculation step,
Further comprising a power converter control step of controlling the power converter to reduce an amount of power supplied to the system when it is determined that the fuel cell stack is overloaded in the overload determination step.
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