KR20200045363A - 연료전지 시스템, 연료전지 시스템의 제어방법, 및 연료전지 차량 - Google Patents

연료전지 시스템, 연료전지 시스템의 제어방법, 및 연료전지 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 수소와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력과 물을 생성하기 위한 연료전지 스택과, 연료전지 스택을 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련되는 냉각수 순환유로와, 냉각수 순환유로로 유통되는 냉각수를 냉각시키기 위한 열교환기와, 냉각수 순환유로로 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프를 포함하는 냉각수 순환루프와, 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동 시, 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어(idle control)를 수행하는 제어부를 포함한다.
T2는, 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 제어부가 아이들 제어를 수행하지 않을 시 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도인 T1보다 낮은 온도이다.

Description

연료전지 시스템, 연료전지 시스템의 제어방법, 및 연료전지 차량{FUELCELL SYSTEM, METHOD FOR CONTROLLING THEREOF AND FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 연료전지 시스템, 그의 제어방법 및 연료전지 차량에 관한 것으로, 보다 자세히는 저온 환경에서 연료전지 시스템의 공기 배출라인에서 응축수의 빙결에 의해 배출가스 유동이 저하되는 문제를 해결하기 위한 연료전지 시스템, 그의 제어방법 및 및 연료전지 차량에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 연속적으로 공급되는 연료의 화학적인 반응으로 전기에너지를 계속적으로 생산해 내는 시스템으로써, 지구환경문제를 해결할 수 있는 대안으로서 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.
연료전지 시스템은 사용되는 전해질의 종류에 따라서 인산형 연료전지(PAFC; phosphoric acid fuel cell), 용융탄산염형연료전지(MCFC; molten carbonate fuel cell), 고체산화물형 연료전지(SOFC; solid oxide fuel cell), 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell), 알칼리형 연료전지(AFC; alkaline fuel cell) 및 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등으로 분류될 수 있고, 사용되는 연료의 종류와 함께 작동온도, 출력범위 등에 따라서 이동전원용, 수송용, 분산발전용 등의 다양한 응용분야에 적용될 수 있다.
이중, 고분자 전해질형 연료전지는 내연기관을 대신하도록 개발되고 있는 수소차(수소연료전지 자동차) 분야에 적용되고 있다.
수소차는 수소와 산소의 화학반응을 통해 자체 전기를 생산하고 모터를 구동하여 주행하도록 구성된다. 따라서, 수소차는 수소(H2)가 저장되는 수소탱크(H2 Tank), 수소와 산소(O2)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산해내는 스택(FC STACK: Fuel Cell Stack), 생성된 물을 배수하기 위한 각종 장치들뿐만 아니라 스택에서 생산된 전기를 저장하는 배터리, 생산된 전기를 변환 및 제어하는 컨트롤러, 구동력을 생성하는 모터 등을 포함하는 구조를 갖는다.
이중, 스택은 수십 또는 수백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 연료전지 본체를 일컫는 장치로써, 엔드플레이트들 사이에 복수개의 셀이 적층된 구조를 갖되, 각각의 셀의 내부는 전해질막으로 구획되고 일측은 애노드 타측은 캐소드가 마련된다.
각각의 셀들 사이에는 분리판이 배치되어 수소와 산소의 유동 경로를 제한하며 상기 분리판은 산화환원 반응시 전자를 이동시키도록 전도체로 제조된다.
이러한 스택은 애노드에 수소가 공급되면 촉매에 의해 수소이온과 전자로 분리되고, 전자는 분리판을 통해 스택 외부로 이동하며 전기를 생산하며, 수소이온은 전해질막을 통과하여 캐소드로 이동한 후 외기에서 공급되는 산소 및 전자와 결합하여 물을 형성하고 외부로 배출된다.
한편, 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스에는 공기뿐만 아니라 수분도 함유되어 함께 배출되게 된다. 배출가스는 차량의 배기라인을 통하여 차량의 외부로 배출되게 되며, 배기라인을 따라 이동하며 배출가스는 점차적으로 냉각되게 되고 이 과정에서 응축수가 배기라인 내에 생성되게 된다.
배기라인에는 응축수의 배출을 위한 드레인 홀이 구비되기도 하는데, 외기 온도가 영하인 경우에 응축수가 빙결되며 드레인 홀이 막히는 문제가 있었다. 드레인 홀이 막히게 되면 일차적으로는 응축수가 배기라인을 따라 배출구를 통하여 배출될 수 있지만, 점차적으로 얼음이 성장하게 되면서 배출가스의 유동을 방해하게 되고, 이에 따라 배출가스의 배압이 높아지게 된다. 이로 인해, 연료전지 스택의 입구단과 출구단의 압력 차이가 줄어들어 연료전지 스택으로의 가스의 유입이 원활하지 않게 되어, 연료전지 스택의 성능이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 배기라인에서 응축수가 빙결되는 것을 방지하기 위한 개선된 연료전지 시스템 및 그의 제어방법이 필요한 실정이었다.
본 발명은 연료전지 스택의 배출가스가 배출되는 배기라인에서 응축수의 빙결을 저감시키기 위한 연료전지 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
이를 통하여, 결국 저온 환경에서도 연료전지 시스템이 성능이 저하되는 것이 방지되도록 하는 데에 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 수소와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력과 물을 생성하기 위한 연료전지 스택과; 상기 연료전지 스택을 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련되는 냉각수 순환유로와, 상기 냉각수 순환유로로 유통되는 냉각수를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 냉각수 순환유로로 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프를 포함하는 냉각수 순환루프와; 상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동 시, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어(idle control)를 수행하는 제어부를 포함한다.
상기 T2는, 상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 상기 제어부가 상기 아이들 제어를 수행하지 않을 시 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도인 T1보다 낮은 온도이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량은, 수소와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력과 물을 생성하는 연료전지 스택과; 상기 연료전지 스택을 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련되는 냉각수 순환유로와, 상기 냉각수 순환유로로 유통되는 냉각수를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 냉각수 순환유로로 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프를 포함하는 냉각수 순환루프와; 상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동 시, 상기 연료전지 스택의 운전 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어(idle control)를 수행하는 제어부를 포함한다.
상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 상기 제어부가 상기 아이들 제어를 수행하지 않을 시 상기 연료전지 스택의 운전 온도를 T1이라고 할 때, 상기 T2는 상기 T1보다 낮은 온도이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어방법은, (a) 상기 연료전지 스택의 출력 전류값과 외기 온도에 기초하여, 기 설정된 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계와; (b) 상기 (a)단계에서 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단될 시, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 아이들 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 T2는, 상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 상기 아이들 제어가 수행되지 않을 시 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도인 T1보다 낮은 온도이다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 배기라인으로 유입되는 배출가스 중의 수분 함량이 줄어들게 되어, 배기라인에서 생성되는 응축수의 절대적인 양이 감소되므로 응축수의 빙결 또한 저감되고, 이를 통해 배출가스의 유동이 방해받는 것이 방지 또는 저감될 수 있는 효과가 있다.
둘째, 저온 환경에서도 배출가스가 원활하게 배출될 수 있어 연료전지 시스템이 효과적으로 제어될 수가 있으므로, 연료전지 시스템의 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.
셋째, 기존에 연료전지 시스템의 구성요소를 이용하되, 추가적인 제어를 수행함으로써 위와 같은 효과를 획득할 수가 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어방법의 제어순서도이다.
도 3은 도 2의 S1100단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어방법의 제어순서도이다.
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 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10)과, 냉각수 순환루프(20)와, 제어부(70)를 포함한다.
연료전지 스택(10)은 수소와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력과 물을 생성한다.
연료전지 스택(10)은 전해질막, 전해질막의 양측에 배치되는 한 쌍의 전극인 캐소드 전극(또는 공기극)과 애노드 전극(또는 연료극)으로 이루어진 연료전지 셀(cell)이 적층되어, 수소와 산소의 전기 화학적 반응으로 전력을 생성한다.
연료전지 시스템의 기동 중에는 연료전지 스택(10)의 캐소드 전극으로 산소를 포함한 공기가 공급되고, 연료전지 스택(10)의 애노드 전극으로 수소가 공급된다. 이때, 공기와 수소는 반응에 적절한 고온 상태로 히팅되어 연료전지 스택(10)으로 공급될 수 있다. 또한, 연료전지 스택(10)은 화학적 반응을 위해 일정 습도 이상으로 유지되는 것이 필요한데, 이를 위해 공기는 가습되어 연료전지 스택(10)으로 공급될 수 있다.
냉각수 순환루프(20)는 연료전지 스택(10)을 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련된다.
연료전지 차량에서는 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스가 차량의 배기관을 통해 유동하는 중에 외기에 의해 냉각되고, 이에 따라 배기관 내에 응축수가 생성되게 된다. 이에, 차량의 배기관에는 응축수를 배출하기 위한 드레인 홀이 마련된다. 그런데, 외기온이 영하인 경우에 드레인 홀에서 응축수의 결빙이 일어나 드레인 홀이 막히게 되어, 배기관(52)을 통한 배출가스의 유동을 방해하는 문제점이 존재하였다. 특히, 차량이 경사진 지면에 노즈 업(nose-up) 상태로 정차중인 경우, 배기관이 응축수 및 결빙에 의해 막혀 배출가스가 배출되지 못하고, 연료전지 스택이 셧다운 문제가 발생될 수 있는 문제점이 존재하였다.
본 발명은, 차량의 배기관에서 응축수 및 결빙이 생성되는 것을 저감시키기 위한 연료전지 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 차량의 배기계로 유입되는 배출가스의 수분 함량을 저감시키기 위해 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동 시, 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어(idle control)를 수행하는 제어부를 포함하는 것에 기본적인 특징이 있다.
본 실시예에 따른 연료전지 시스템의 특징을 이하에서 보다 상술한다.
냉각수 순환루프(20)
냉각수 순환루프(20)는 냉각수 순환유로(21)와, 열교환기(22)와, 냉각수 순환펌프(23)를 포함할 수 있다. 냉각수 순환루프(20)는 제어부(70)에 의해 제어되며, 냉각수가 냉각수 순환루프(20)로 순환되거나 순환되지 않을 수 있다.
냉각수 순환루프(20)는 제어부(70)의 제어에 의해 제어되며, 냉각수 순환루프(20)로 순환되는 냉각수의 온도가 조절될 수 있다. 또한, 냉각수 순환루프(20)로 순환되는 냉각수의 온도가 조절되는 것에 의해, 연료전지 스택(10)의 온도가 조절될 수가 있다.
냉각수 순환유로(21)는 연료전지 스택(10)을 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련될 수 있다. 냉각수 순환유로(21)는 연료전지 스택(10)을 통과하는 스택 내부유로(211)를 포함할 수 있다.
냉각수 순환유로(21)는 냉각수가 열교환기(22)를 통과하지 않고 순환되도록 하기 위해, 냉각수 바이패스유로(212)를 포함할 수 있다.
냉각수 순환유로(21)는 연료전지 스택(10)에서 배출되는 냉각수가 열교환기(22)로 유입되도록 안내할 수 있다. 냉각수 순환유로(21)는 열교환기(22)에서 배출되는 냉각수가 냉각수 순환펌프(23)로 유입되도록 안내할 수 있다. 냉각수 순환유로(21)는 냉각수 순환펌프(23)에서 배출되는 냉각수가 연료전지 스택(10)으로 유입되도록 안내할 수 있다.
열교환기(22)는 연료전지 스택(10)으로 유입되는 냉각수를 냉각시키기 위해 마련될 수 있다. 열교환기(22)는 라디에이터일 수 있다. 라디에이터는 냉각수가 유통되는 열교환유로와, 열교환유로를 냉각시키기 위한 라디에이터팬을 포함하여 구성될 수 있다. 열교환기(22)는 제어부(70)에 의해 제어되며, 열교환기(22)의 내부유로로 유입되는 냉각수를 냉각시키기 위해 구동되거나 구동되지 않을 수 있다.
열교환기(22)가 구동되지 않을 시에는, 냉각수는 열교환기(22) 내부유로를 그대로 통과하여 냉각수 순환유로(21)로 순환될 수 있다.
냉각수 순환펌프(23)는 냉각수 순환유로(21)로 냉각수를 순환시키기 위해 마련될 수 있다. 냉각수 순환펌프(23)는 냉각수가 순환되도록 유압을 제공할 수 있다.
냉각수 순환펌프(23)는 제어부(70)에 의해 구동이 제어될 수 있다.
냉각수 순환루프(20)는 냉각수 온도획득부(24)를 포함할 수 있다.
냉각수 온도획득부(24)는 연료전지 스택(10)의 출구단에서의 냉각수의 온도를 획득하기 위해 마련될 수 있다.
냉각수 온도획득부(24)는 연료전지 스택(10)에서 배출되는 냉각수의 온도를 획득하기 위해 냉각수 순환유로(21) 상에 설치될 수 있다.
냉각수 순환루프(20)는 냉각수 바이패스유로(212)로의 냉각수의 유입을 조절하기 위한 바이패스밸브(25)를 포함할 수 있다.
바이패스밸브(25)는 제어부(70)의 제어에 의해 동작하며, 냉각수 바이패스유로(212)로의 냉각수의 유입을 조절할 수 있다. 바이패스밸브(25)는 냉각수 순환유로(21)로 순환되는 냉각수 중의 적어도 일부가 냉각수 바이패스유로(212)로 유입되도록 허용할 수 있다.
열교환기(22)에서는 냉각수가 외기 등에 의해 자연적으로 또는 강제적으로 냉각되게 되는데, 냉각수가 과도하게 냉각되는 것을 방지하기 위해 냉각수가 열교환기(22)를 통과하지 않고 순환되도록 함으로써 냉각수의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시킬 수 있다.
예를 들면, 외기 온도가 영하 10 ~ 20도로 낮고 연료전지 스택(10)을 영상 5도 정도로 유지하고자 할 때, 제어부(70)는 냉각수의 일부는 열교환기(22)를 통과하도록 하고 나머지 일부는 냉각수 바이패스유로(212)로 순환되도록 제어함으로써, 연료전지 스택(10)으로 유입되는 냉각수의 온도를 적절하게 유지할 수가 있다.
가습기(30)
가습기(30)는 연료전지 스택(10) 내부로 공급되는 유입 공기를 가습하기 위해 마련될 수 있다.
가습기(30)는 연료전지 스택(10)의 내부로 공급되는 유입 공기와, 연료전지 스택(10)에서 배출되고 유입 공기보다 수분 함량이 높은 배출가스가 내부에 유통될 수 있다.
가습기(30)의 내부에는 공급기체가 유동되는 유로와 배출기체가 유동되는 유로가 각각 마련될 수 있다.
예를 들면, 가습기(30)는 유입공기가 유통되는 유로가 중공사막 내부에 마련되고, 배출가스가 유동되는 유로가 중공사막이 설치되는 가습기(30)의 내부공간에 마련되어, 중공사막을 통하여 배출가스에서 유입 공기로 수분이 전달될 수 있다.
가습기(30)는 가습기(30) 내부의 응축수를 배출시키기 위한 드레인 포트(31)를 구비할 수 있다. 드레인 포트(31)는 가습기(30) 내부에 수집된 응축수를 외부로 배출시키기 위해, 가습기(30)의 저면에 마련될 수 있다.
가습기(30)는 드레인 포트(31)를 통해 배출되는 응축수를 가열하기 위한 가습기 히터(32)를 포함할 수 있다.
외기온이 영하인 경우 드레인 포트(31)로 유입되는 응축수가 드레인 포트(31) 내에서 빙결되어 드레인 포트(31)가 막힐 수 있다. 가습기(30)는 가습기 히터(32)를 마련하여, 드레인 포트(31)에서 응축수가 빙결되는 것을 방지할 수 있다.
인터쿨러(41), 에어 컴프레서(42)
본 실시예에 따른 연료전지 시스템은 가습기(30)로 유입되는 유입 공기를 냉각시키기 위해 마련되는 인터쿨러(41)를 포함할 수 있다.
외부에서 유입된 유입 공기는 에어 컴프레서(42)에 의해 압축되어 가습기(30)로 공급되게 되는데, 이때 에어 컴프레서(42) 내에서 압축되면서 유입 공기는 온도가 상승되게 된다.
한편, 가습기(30) 내부에서 유입 공기의 가습 효과를 높이기 위해서는, 유입 공기의 온도를 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 이는, 가습기(30) 내부에서는 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스가 상대적으로 온도가 낮은 유입 가스와 열교환하며 냉각되면서, 배출가스 중의 수증기가 응축되게 되고, 응축된 물이 중공사막을 통해 유입되며 유입 공기가 가습되기 때문이다.
예를 들면, 인터쿨러(41)는 공냉식 열교환기(22)로 구성되어, 외기에 의해 유입 공기가 냉각되도록 마련될 수 있다.
예를 들면, 인터쿨러(41)는 수냉식 열교환기(22)로 구성될 수 있고, 이 경우 인터쿨러(41)로 유입되는 냉각수를 순환시키기 위한 순환루프가 마련될 수 있다.
배압밸브(51), 배기관(52)
배압밸브(51)는 연료전지 스택(10)에서 배출되어 배기관(52)으로 유입되는 배출가스의 유동을 조절하기 위해 마련될 수 있다.
배압밸브(51)는 배출가스가 유동되는 배기유로를 완전히 또는 부분적으로 차단할 수 있다. 이를 통해, 배출가스의 압력을 조절함으로써, 연료전지 스택(10)으로 유입되는 가스의 양을 조절할 수가 있다. 예를 들면, 배출가스의 압력이 높아지는 경우, 연료전지 스택(10)의 유입단과 배출단 사이의 압력차이가 감소되어, 연료전지 스택(10)으로 유입되는 유입 공기의 양이 감소될 수 있다.
배기관(52)은 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스를 외부로 배출시키기 위해 마련될 수 있다. 배기관(52)은 차량의 배기계에 마련되며, 외기에 의해 냉각될 수 있다.
배기관(52)에는 배기관(52) 내에 수집되는 응축수를 배출시키기 위한 드레인홀이 마련될 수 있다. 배기관(52) 내에 응축수가 지속적으로 수집되는 경우, 배출가스의 유동을 방해하게 되고, 연료전지 스택(10)의 성능을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
이에, 배기관(52)은 외기에 의해 배출가스를 냉각시켜 응축수가 생성되도록 하고, 생성된 응축수가 드레인홀을 통하여 배출되도록 마련될 수 있다.
제어부(70)
제어부(70)는 연료전지 시스템의 구성 전반을 제어할 수 있다. 제어부(70)는 하나 이상의 제어부(70)로 구성될 수 있다. 제어부(70)는 연료전지 시스템 각각의 구성들로부터 연료전지 시스템에 관한 정보 또는 신호를 획득할 수 있다.
제어부(70)는 프로세서와 메모리를 포함하는 것일 수 있다. 메모리는 프로그램 명령들을 저장하도록 구비될 수 있다. 프로세서는 이하에서 설명하는 과정들을 수행하기 위해, 상기 프로그램 명령들을 수행하도록 구비될 수 있다. 한편, 제어부(70)는 연료전지 시스템 외의 차량의 다른 장치에 구비된 제어부(70)와 통합될 수도 있다.
제어부(70)는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 비 휘발성의 컴퓨터 판독 가능 매체로써 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예로는, ROM, RAM, compact disc (CD)-ROMs, 마그네틱 테이프, 플로피 디스크, 플레시 드라이브, 스마트 카드와 광학 데이터 저장 장치가 있으며 이에 한정되지 아니한다.
제어부(70)는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
제어부(70)는 연료전지 스택(10)의 출력 전류값와 외기 온도에 기초하여, 기 설정된 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다(S1100).
제어부(70)는 연료전지 스택(10)의 출력 전류값이 기 설정된 전류값 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S1110).
연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도는 연료전지 스택(10)의 출력 전류값이 높은 경우가 출력 전류값이 낮은 경우보다 높을 수 있다. 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스가 높을 경우, 배출가스가 배기관(52)으로 유입되어 냉각되더라도 응축수가 생성되기에는 높은 온도일 수 있다. 이 경우, 배출가스 중의 수증기는 배출가스와 함께 외부로 배출될 수 있어, 배기관(52)에 응축수로 인한 응결이 발생할 가능성이 낮다.
이에, 본 실시예에 따른 제어부(70)는 연료전지 스택(10)의 출력 전류값이 기 설정된 전류값 미만인 경우에만 이하에서 설명하는 아이들 제어(idle control)를 수행하도록 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기 설정된 전류값은 약 30 A 미만으로 설정될 수 있다.
제어부(70)는 외기 온도가 기 설정된 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S1120). 예를 들면, 제어부(70)는 외기 온도가 0℃ 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
외기 온도가 일정 온도 이상인 경우에는 배기관(52)에 응축수가 생성되더라도 응결이 일어나지 않고 드레인홀을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 예를 들면, 외기 온도가 영상인 경우에는, 배기관(52)에 응축수가 응결될 염려가 없다.
이에, 본 실시예에 따른 제어부(70)는 외기 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우에만 아이들 제어를 수행하도록 마련될 수 있다.
제어부(70)는 연료전지 스택(10)의 출력 전류값이 기 설정된 전류값 미만이고, 외기 온도가 기 설정된 온도 미만이면, 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
제어부(70)는 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단될 시, 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어를 수행할 수 있다.
연료전지 스택(10)이 기 설정된 출력 전류값 미만으로 구동되고 제어부(70)가 아이들 제어를 수행하지 않을 시 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도를 T1이라고 할 때, T2는 T1보다 낮은 온도로 설정될 수 있다.
예를 들면, 차량이 정차 중인 상태에서 연료전지 스택(10)이 구동되고 있을 때의 출력 전류값이 기준 출력 전류값으로 설정될 수 있고, 제어부(70)는 연료전지 스택(10)이 기준 출력 전류값 미만으로 구동될 시, 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어를 수행할 수 있다.
이때, T1은 차량이 정차 중인 상태에서 연료전지 스택(10)이 구동되고 아이들 제어가 수행되지 않을 시 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도로 정의될 수 있다.
T1은 연료전지 시스템의 종류, 연료전지 시스템이 적용되는 차량의 상태에 따라 달리 설정될 수 있는 값이다. T1은 연료전지 시스템의 특성에 기초하여 계산을 통해서 얻거나, 실험을 통해서 얻을 수 있다.
예를 들면, T1은 섭씨 50~55도 정도일 수 있다.
T2는 이와 같이 얻어질 수 있는 T1보다는 적어도 더 낮은 온도로 설정된다.
예를 들면, T2는 0도 내지 10도의 값으로 설정될 수 있다.
예를 들면, T2는 5도 정도로 설정될 수 있다.
제어부(70)는 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도를 조절하기 위해, 냉각수 순환유로(21)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(70)는 냉각수 순환유로(21)에 아이들 제어의 제어 신호를 제공할 수 있다.
제어부(70)는 기 설정된 출력 전류값 및 외기 온도에 관한 조건을 만족하는 것으로 판단될 시, 연료전지 스택(10)의 출구에서 냉각수의 온도가 T4가 되도록 냉각수 순환유로(21)를 제어하도록 마련될 수 있다(S1200).
연료전지 스택(10)이 기 설정된 출력 전류값 미만으로 구동되고 제어부(70)가 아이들 제어를 수행하지 않을 시 냉각수 온도획득부(24)에서 획득되는 냉각수의 온도를 T3라고 정의할 수 있다. T4는 T3보다 낮은 온도일 수 있다. 즉, 기 설정된 출력 전류값 미만의 출력 전류값인 I1으로 연료전지 스택(10)이 구동될 시, 제어부(70)가 아이들 제어를 수행 할 경우에 연료전지 스택(10)의 온도가 T3, 제어부(70)가 아이들 제어를 수행하지 않을 경우에 연료전지 스택(10)의 온도를 T4라고 할 때, T4는 T3보다 낮은 온도일 수 있다.
T4는 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도(T2)를 0도 내지 10도로 유지하기 위한 냉각수의 온도로서, 연료전지 스택(10)의 종류나 특성, 동작 환경에 따라 변경될 수 있다. T4는 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도(T2)를 5도 정도로 유지하기 위한 냉각수의 온도일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 온도에 따른 포화수증기량의 그래프이다. 도 4를 참조하면, 연료전지 스택(10)이 기 설정된 출력 전류값으로 구동되고 제어부(70)가 아이들 제어를 수행하지 않을 시를 A1, 제어부(70)가 아이들 제어를 수행할 시를 A2로 나타낼 수 있다.
연료전지 스택(10)이 기 설정된 출력 전류값 미만으로 구동되게 되면, 제어부(70)는 연료전지 스택(10)의 온도를 낮추기 위해 아이들 제어를 수행하게 된다. 이에 따라, 연료전지 스택(10)의 내부 온도는 T1에서 T2로 떨어지게 된다. 이때, 연료전지 스택(10)의 온도가 떨어짐에 따라 연료전지 스택(10)에서 배출되는 배출가스의 온도도 T1에서 T2로 떨어지게 된다.
이를 도 4의 그래프에서 보면, A1지점에서 포화수증기량 곡선을 따라 A2지점으로 이동하는 것과 같다. 즉, 제어부(70)가 아이들 제어를 수행하게 되면, 배출가스의 포화수증기량이 감소되게 된다.
이 경우, 배출가스와 함께 수증기 상태로 배출되지 못하는 수분은 응축되어 응축수로서 연료전지 스택(10)에서 배출되어 연료전지 스택(10)의 출구와 연결되는 드레인홀 또는 드레인밸브를 통하여 외부로 배출되게 된다.
제어부(70)가 아이들 제어를 수행함으로써, 배출가스 중의 수증기량을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 배기관(52) 내에서 배출가스가 냉각되며 응축수가 생성되더라도 절대적인 응축수의 생성량 자체가 줄어들게 된다. 이를 통해, 응축수의 빙결로 인해 배출가스의 유동이 방해받는 것이 방지 또는 저감될 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템에 따르면, 배기라인에서 응축수의 빙결에 의해 배출가스의 유동이 방해받는 것이 저감되도록 제어될 수 있고, 이와 같은 제어를 위해 추가적인 연료 소모라던가 에너지 소모가 최소화될 수가 있다.
예를 들면, 빙결 문제를 해결하기 위해서는 종래에는 연료전지 스택(10)의 온도를 필요한 온도보다 높게 설정하는 방법을 고려해볼 수가 있는데, 이 경우 불필요하게 연료 소모가 많아지게 되는 문제가 있었다. 또한, 이 경우 생성되는 물의 양도 많아지므로 이와 같은 제어에도 불구하고 빙결이 일어날 수 있는 가능성은 높아질 수 있는 문제도 있었다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템에서는, 일정 조건을 만족할 시, 배기라인으로 유입되는 배출가스에 함유된 수증기량 자체를 저감시켜, 응축수의 생성량 자체를 줄이고, 이에 따라 빙결이 발생하더라도 발생되는 빙결량 자체가 줄어들게 되는 효과가 있다. 따라서, 빙결에 의해 응축수가 배출되는 드레인 홀이 막힐 가능성도 낮아지게 되고, 배기라인 내에 빙결에 의해 배출가스의 유동이 방해받는 것이 방지될 수가 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템이 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 다른 연료전지 시스템과 다른 점은, 인터쿨러(41)를 냉각시키기 위한 서브 냉각수 순환루프(60)를 더 포함한다는 점이다. 본 실시예에서도 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 제어가 모두 적용될 수가 있고, 그에 추가로 서브 냉각수 순환루프(60)에 대한 제어가 더 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 서브 냉각수 순환루프(60)를 더 포함할 수 있다.
서브 냉각수 순환루프(60)는 서브 냉각수 순환유로(61)와, 서브 열교환기(62)와, 서브 냉각수 순환펌프(63)를 포함할 수 있다.
서브 냉각수 순환유로(61)는 인터쿨러(41)를 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련될 수 있다. 서브 냉각수 순환유로(61)는 냉각수 순환유로(21)와 연결되는 유로로 마련될 수도 있으나, 본 실시예에서는 서브 냉각수 순환유로(61)는 냉각수 순환유로(21)와 별개로 마련되는 것으로 설명하기로 한다. 이는, 냉각수 순환유로(21)로 순환되는 냉각수의 온도와 서브 냉각수 순환유로(61)로 순환되는 냉각수의 온도를 서로 독립적으로 제어하기 위함이다.
서브 열교환기(62)는 인터쿨러(41)로 유입되는 냉각수를 냉각시키기 위해 마련될 수 있다. 서브 열교환기(62)는 라디에이터일 수 있다. 서브 열교환기(62)는 열교환기(22)와 동일한 라디에이터로 마련될 수도 있고, 또는 별개의 라디에이터로 마련될 수도 있다. 예를 들면, 냉각수 순환유로(21)의 라디에이터와 서브 냉각수 순환로푸의 라디에이터가 서로 나란하게 설치될 수 있다.
서브 열교환기(62)는 제어부(70)에 의해 제어되며, 서브 열교환기(62)의 내부유로로 유입되는 냉각수를 냉각시키기 위해 구동되거나 구동되지 않을 수 있다.
서브 열교환기(62)가 구동되지 않을 시에는, 냉각수는 열교환기(22) 내부유로를 그대로 통과하여 서브 냉각수 순환유로(61)로 순환될 수 있다.
서브 냉각수 순환펌프(63)는 서브 냉각수 순환유로(61)로 냉각수를 순환시키기 위해 마련될 수 있다. 서브 냉각수 순환펌프(63)는 냉각수가 순환되도록 유압을 제공할 수 있다. 서브 냉각수 순환펌프(63)는 제어부(70)에 의해 구동이 제어될 수 있다.
서브 냉각수 순환루프(60)는 서브 냉각수 온도획득부(24)를 포함할 수 있다.
서브 냉각수 온도획득부(24)는 인터쿨러(41)의 출구단에서의 냉각수의 온도를 획득하기 위해 마련될 수 있다.
서브 냉각수 온도획득부(24)는 인터쿨러(41)에서 배출되는 냉각수의 온도를 획득하기 위해 서브 냉각수 순환유로(61) 상에 설치될 수 있다.
한편, 서브 냉각수 순환유로(61)는 에어 컴프레서(42)를 통과하도록 마련될 수 있다. 에어 컴프레서(42)는 유입 공기를 압축시키기 위해 터빈 등의 회전체를 하므로 마찰에 의해 열이 발생될 수 있고, 공기를 압축시킴에 따라 공기의 온도가 상승하는 것에 의해서도 에어 컴프레서(42)의 온도가 상승할 수 있다. 이에, 서브 냉각수 순환유로(61)가 에어 컴프레서(42)를 통과하도록 마련하여, 인터쿨러(41)와 함께 에어 컴프레서(42)도 냉각시킴으로써, 결과적으로는 가습기(30)로 유입되는 공기의 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어방법의 제어순서도이다.
도 6을 참조하면, 제어부(70)는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 제어방법에 추가적으로 서브 냉각수 순환유로(61)에 대한 제어를 수행할 수 있다.
S1100단계 및 S1200단계에 대하여는 도 3 및 도 4에서 한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
제어부(70)는 기 설정된 출력 전류값 및 외기 온도에 관한 조건을 만족하는 것으로 판단될 시, 서브 냉각수 온도획득부(24)에서 획득되는 냉각수의 온도가 T5가 되도록 하기 위해 서브 냉각수 순환유로(61)를 제어할 수 있다(S1300).
S1200단계에서 제어부(70)의 제어에 의해, 냉각수 순환유로(21)의 냉각수 온도획득부(24)에서 획득되는 냉각수의 온도를 T4라고 정의할 수 있다. T5는 T4보다 낮은 온도로 설정될 수 있다. 즉, 제어부(70)는 냉각수 순환유로(21)로 순환되는 냉각수의 온도보다 서브 냉각수 순환유로(61)로 순환되는 냉각수의 온도가 낮도록, 냉각수 순환유로(21) 및 서브 냉각수 순환유로(61)에 제어 신호를 제공할 수 있다.
예를 들면, T5는 영하 10도 내지 0도의 값으로 설정될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 인터쿨러(41)는 가습기(30)로 유입되는 유입 공기의 온도를 낮추는 역할을 한다. 유입 공기의 온도가 낮아지면 가습기(30) 내부에서 배출가스와의 열교환을 통하여 가습기(30) 내에서 생성되는 응축수의 양이 많아지게 된다. 즉, 배기라인으로 배출되는 배출가스 중의 수분 함유량이 감소되게 된다.
가습기(30) 내에서 생성되는 응축수는 드레인 포트(31)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 응축수가 배기라인으로 유입되어 드레인홀을 통하여 배출되는 경우에는 배기라인을 따라 이동 중에 배출가스 또는 응축수의 온도가 지속적으로 떨어지게 되므로 응축수의 빙결이 발생할 가능성이 비교적 높다. 반면, 가습기(30)의 드레인 포트(31)를 통하여 응축수가 배출되는 경우, 상대적으로 높은 온도로 응축수가 배출되게 되므로, 응축수의 빙결이 문제될 가능성이 낮다.
본 발명에 따르면, 가습기(30)에서 응축수가 더 많이 발생되도록 하여, 배기라인에서 응축수의 빙결에 따른 문제가 보다 효과적으로 저감되는 한편 유입 가스에 대한 가습 효과도 향상될 수가 있는 이점이 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부(70)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10 : 연료전지 스택
20 : 냉각수 순환루프
21 : 냉각수 순환유로
211 : 스택 내부유로
212 : 냉각수 바이패스유로
22 : 열교환기
23 : 냉각수 순환펌프
24 : 냉각수 온도획득부
25 : 바이패스밸브
30 : 가습기
31 : 드레인 포트
32 : 가습기 히터
41 : 인터쿨러
42 : 에어 컴프레서
51 : 배압밸브
52 : 배기관
60 : 서브 냉각수 순환루프
61 : 서브 냉각수 순환유로
62 : 서브 열교환기
63 : 서브 냉각수 순환펌프
64 : 서브 냉각수 온도획득부
70 : 제어부

Claims (15)

  1. 수소와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력과 물을 생성하기 위한 연료전지 스택;
    상기 연료전지 스택을 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련되는 냉각수 순환유로와, 상기 냉각수 순환유로로 유통되는 냉각수를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 냉각수 순환유로로 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프를 포함하는 냉각수 순환루프; 및
    상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동 시, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어(idle control)를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 T2는, 상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 상기 제어부가 상기 아이들 제어를 수행하지 않을 시 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도인 T1보다 낮은 온도인, 연료전지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 순환루프는, 상기 연료전지 스택의 출구단에서의 냉각수의 온도를 획득하기 위한 냉각수 온도획득부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 전류값 미만으로 구동 시, 상기 냉각수 온도획득부에서 획득되는 냉각수의 온도가 T4가 되도록 하기 위해, 상기 냉각수 순환루프를 제어하도록 마련되고,
    상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 전류값 미만으로 구동되고 상기 제어부가 상기 아이들 제어를 수행하지 않을 시 상기 냉각수 온도획득부에서 획득되는 냉각수의 온도를 T3이라고 할 때, 상기 T4는 상기 T3보다 낮은 온도인, 연료전지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 외기 온도가 일정 온도 미만인 경우에만, 상기 아이들 제어를 수행하도록 마련되는, 연료전지 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 T2는, 섭씨 0도 내지 10도의 값인, 연료전지 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지 스택으로 유입되는 유입 공기와, 상기 배출가스가 내부에서 유통되게 마련되는 가습기를 더 포함하고,
    상기 가습기는, 가습기 내부의 응축수를 배출시키기 위한 드레인 포트를 구비하는, 연료전지 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가습기는, 상기 드레인 포트를 통해 배출되는 응축수를 가열하기 위한 가습기 히터를 포함하는, 연료전지 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 가습기로 유입되는 상기 유입 공기를 냉각하기 위해 마련되는 인터쿨러; 및
    상기 인터쿨러를 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련되는 서브 냉각수 순환유로와, 상기 서브 냉각수 순환유로로 유통되는 냉각수를 냉각시키기 위한 서브 열교환기와, 상기 서브 냉각수 순환유로로 냉각수를 순환시키기 위한 서브 냉각수 순환펌프를 포함하는 서브 냉각수 순환루프를 더 포함하는, 연료전지 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 냉각수 순환루프는, 상기 연료전지 스택의 출구단에서의 냉각수의 온도를 획득하기 위한 냉각수 온도획득부를 포함하고,
    상기 서브 냉각수 순환루프는, 상기 서브 냉각수 순환유로 내의 냉각수 온도를 획득하기 위한 서브 냉각수 온도획득부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 전류값 미만으로 구동 시,
    상기 냉각수 온도획득부에서 획득되는 냉각수의 온도가 T4가 되도록 하기 위해 상기 냉각수 순환루프를 제어하고,
    상기 서브 냉각수 온도획득부에서 획득되는 냉각수의 온도가 상기 T4보다 낮은 T5가 되도록 하기 위해 상기 서브 냉각수 순환루프를 제어하도록 마련되는, 연료전지 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 T5는, 섭씨 영하 10도 내지 0도의 값인, 연료전지 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 순환루프는,
    냉각수가 상기 열교환기를 통과하지 않고 순환되도록 하기 위해, 냉각수 바이패스유로 및 상기 냉각수 바이패스유로로의 냉각수의 유입을 조절하기 위한 바이패스밸브를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택의 운전 온도가 일정 온도 미만이 되는 것을 방지하기 위해, 냉각수의 적어도 일부가 상기 열교환기를 통과하지 않고 순환되게, 상기 바이패스밸브에 제어 신호를 제공하도록 마련되는, 연료전지 시스템.
  11. 수소와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력과 물을 생성하는 연료전지 스택;
    상기 연료전지 스택을 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되게 마련되는 냉각수 순환유로와, 상기 냉각수 순환유로로 유통되는 냉각수를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 냉각수 순환유로로 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프를 포함하는 냉각수 순환루프; 및
    상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동 시, 상기 연료전지 스택의 운전 온도가 T2가 되도록 하기 위해 아이들 제어(idle control)를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 상기 제어부가 상기 아이들 제어를 수행하지 않을 시 상기 연료전지 스택의 운전 온도를 T1이라고 할 때, 상기 T2는 상기 T1보다 낮은 온도인, 연료전지 차량.
  12. 연료전지 스택과, 상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각수가 순환되는 냉각수 순환루프를 포함하는 연료전지 시스템의 제어방법에 있어서,
    (a) 상기 연료전지 스택의 출력 전류값과 외기 온도에 기초하여, 기 설정된 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단될 시, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도가 T2가 되도록 아이들 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 T2는, 상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 미만으로 구동되고 상기 아이들 제어가 수행되지 않을 시 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출가스의 온도인 T1보다 낮은 온도인, 연료전지 시스템의 제어방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 (a)단계에서는,
    상기 연료전지 스택의 출력 전류값이 기 설정된 전류값 미만이고, 외기 온도가 기 설정된 온도 미만이면, 상기 조건을 만족하는 것으로 판단하는, 연료전지 시스템의 제어방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 (b)단계에서는,
    상기 연료전지 스택의 출구단에서의 냉각수의 온도가 T4가 되도록 상기 냉각수 순환루프가 제어되고,
    상기 T4는, 상기 연료전지 스택이 기 설정된 출력 전류값 미만으로 구동되고 상기 아이들 제어가 수행되지 않을 시 상기 연료전지 스택의 출구단에서의 냉각수의 온도인 T3보다 낮은 온도인, 연료전지 시스템의 제어방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 연료전지 시스템은,
    상기 연료전지 스택으로 유입되는 유입 공기과, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 배출 가스가 내부에서 유통되게 마련되는 가습기;
    상기 가습기로 유입되는 상기 유입 공기를 냉각하기 위해 마련되는 인터쿨러; 및
    상기 인터쿨러를 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되는 서브 냉각수 순환루프를 포함하고,
    (c) 상기 (a)단계에서 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단될 시, 상기 서브 냉각수 순환루프로 유통되는 냉각수의 온도가 상기 T4보다 낮은 T5가 되도록 상기 서브 냉각수 순환루프를 제어하는 단계를 더 포함하는, 연료전지 시스템의 제어방법.
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