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연료전지의 매니폴드 격자의 입구(inlet)와 출구(outlet)에서의 반응가스의 압력 변화 값(ΔPman)을 도출하는 매니폴드 격자 압력 변화 값 도출부;
상기 연료전지의 각 단위전지에 공급되는 반응가스에 대한 소비되는 반응가스의 비(흐름율, mass flow rate)와 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값(압력 강하 값, pressure drop)의 상관관계로부터 상기 흐름율을 산출하는 식을 도출하는 흐름율 산출식 도출부; 및
상기 각 단위전지에서의 흐름율이 일치하는 경우에는 일치된 흐름율을 이용하여 상기 각 단위전지에 유입되는 반응가스의 유량으로 예측하고, 일치하지 아니하는 경우에는 상기 각 단위전지에서의 흐름율이 일치할 때까지 상기 매니폴드 입구에서의 압력 조정을 통해, 상기 매니폴드 격자 압력 변화 값 도출부를 이용하여 상기 반응가스의 압력 변화 값(ΔPman)을 도출하고, 상기 흐름율 산출식 도출부를 이용하여 상기 흐름율을 산출하는 식을 도출하도록 제어하는 재 예측 제어부를 포함하는 연료전지에서 반응가스 유량 예측 시스템
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제 1 항에 있어서, 상기 매니폴드 격자 압력 변화 값 도출부는
상기 각 단위전지 중 특정 단위전지에서의 특정 레이놀즈 넘버에 따른 압력 변화 값을 도출하고 이를 상기 매니폴드 격자에서의 압력 변화 값을 대표하는 압력 변화 대표치 Prep로 설정하는 대표치 설정부;
상기 특정 단위전지의 상기 특정 레이놀즈 넘버와 다른 레이놀즈 넘버에서의 압력 변화 값을 도출하고, 상기 대표치와 다른 레이놀즈 넘버에서의 압력 변화 값으로부터 상기 특정 단위전지의 임의의 레이놀즈 넘버와 압력 변화 값의 관계식을 도출하는 관계식 도출부;
상기 특정 단위전지에서의 레이놀즈 넘버의 전범위(ΔRe)에 따른 압력 변화 값(ΔPtotal)을 산출하는 식을 상기 관계식을 이용하여 추출하는 ΔPtotal 추출부; 및
상기 ΔPtotal의 산출식을 상기 각 단위전지의 번호(cell number)에 대한 관계식으로 바꾸어 상기 ΔPman의 산출식을 추출하는 ΔPman 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지에서 반응가스 유량 예측 시스템
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제 2 항에 있어서, 상기 흐름율 산출식 도출부는
상기 반응가스의 특정 공급량에 대한 흐름율(mass flow rate)에서의 상기 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값을 도출하는 제1 압력 변화 값 도출부;
상기 특정 공급량과 다른 공급량에 대한 흐름율에서의 상기 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값을 도출하는 제2 압력 변화 값 도출부; 및
상기 제1 압력 변화 값 도출부의 압력 변화 값과 상기 제2 압력 변화 값 도출부의 압력 변화 값을 이용하여, 상기 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값(ΔPunit)에 따른 상기 흐름율의 산출식을 유도하는 산출식 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지에서 반응가스 유량 예측 시스템
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제 4 항에 있어서, 상기 유량 예측 시스템은
상기 연료전지의 스택의 출력 전력을 예측하는 출력 전력 예측부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 유량 예측 시스템
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제 5 항에 있어서, 상기 출력 전력 예측부는
상기 각 단위전지의 공기극의 흐름율의 변화에 따른 연료극과 공기극 간 전압을 도출하고, 상기 스택의 단위면적당 전류 밀도와 전체 면적 그리고 상기 전압을 곱하여 상기 출력 전력을 예측하는 것을 특징으로 하는 반응가스 유량 예측 시스템
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(a)연료전지의 매니폴드 격자의 입구(inlet)와 출구(outlet)에서의 반응가스의 압력 변화 값(ΔPman)을 도출하는 단계;
(b)상기 연료전지의 각 단위전지에 공급되는 반응가스에 대한 소비되는 반응가스의 비(흐름율, mass flow rate)와 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값(압력 강하 값, pressure drop)의 상관관계로부터 상기 흐름율을 산출하는 식을 도출하는 단계; 및
(c)상기 각 단위전지에서의 흐름율이 일치하는 경우에는 일치된 흐름율을 이용하여 상기 각 단위전지에 유입되는 반응가스의 유량으로 예측하고, 일치하지 아니하는 경우에는 상기 (a)단계로 회귀하여 상기 매니폴드 입구에서의 압력 조정을 통해, 상기 각 단위전지에서의 흐름율이 일치할 때까지 재 예측 제어하는 단계를 포함하는 연료전지에서 반응가스 유량 예측 방법
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제 7 항에 있어서, 상기 (a)단계는
(a1)상기 각 단위전지 중 특정 단위전지에서의 특정 레이놀즈 넘버에 따른 압력 변화 값을 도출하고 이를 상기 매니폴드 격자에서의 압력 변화 값을 대표하는 압력 변화 대표치 Prep로 설정하는 단계;
(a2)상기 특정 단위전지의 상기 특정 레이놀즈 넘버와 다른 레이놀즈 넘버에서의 압력 변화 값을 도출하고, 상기 대표치와 다른 레이놀즈 넘버에서의 압력 변화 값으로부터 상기 특정 단위전지의 임의의 레이놀즈 넘버와 압력 변화 값의 관계식을 도출하는 단계;
(a3)상기 특정 단위전지에서의 레이놀즈 넘버의 전범위(ΔRe)에 따른 압력 변화 값(ΔPtotal)을 산출하는 식을 상기 관계식을 이용하여 추출하는 단계; 및
(a4)상기 ΔPtotal의 산출식을 상기 각 단위전지의 번호(cell number)에 대한 관계식으로 바꾸어 상기 ΔPman의 산출식을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지에서 반응가스 유량 예측 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 (b)단계는
(b1)상기 반응가스의 특정 공급량에 대한 흐름율(mass flow rate)에서의 상기 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값을 도출하는 단계;
(b2)상기 특정 공급량과 다른 공급량에 대한 흐름율에서의 상기 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값을 도출하는 단계; 및
(b3)상기 제1 압력 변화 값 도출부의 압력 변화 값과 상기 제2 압력 변화 값 도출부의 압력 변화 값을 이용하여, 상기 각 단위전지의 두 극의 입구와 출구 간 반응가스의 압력 변화 값(ΔPunit)에 따른 상기 흐름율의 산출식을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지에서 반응가스 유량 예측 방법
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제 10 항에 있어서, 상기 유량 예측 방법은
(d)상기 연료전지의 스택의 출력 전력을 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 유량 예측 방법
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제 11 항에 있어서, 상기 (d)단계는
(d1)상기 각 단위전지의 공기극의 흐름율의 변화에 따른 연료극과 공기극 간 전압을 도출하는 단계; 및
(d2)상기 스택의 단위면적당 전류 밀도와 전체 면적 그리고 상기 전압을 곱하여 상기 출력 전력을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 유량 예측 방법
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제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체
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