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연료를 개질하여 개질 연료를 생성하는 개질기를 구비하는 연료 공급부;
외부 공기를 공급하는 공기 공급부;
상기 연료 공급부와 상기 공기 공급부와 연결되고, 전해질막과 상기 전해질막을 사이에 두고 서로 대향하여 배치되는 애노드 및 캐소드를 구비하여, 수소의 산화 반응 및 산소의 환원 반응을 통하여 전기를 생상하는 연료 전지 스택부;
상기 연료 전지 스택부에서 생성되는 열과 열교환을 이루어 상기 연료 전지 스택부를 냉각시키는 냉각수 라인을 구비하는 연료 전지 냉각부;
상기 연료 전지 스택부의 냉각수 유출입 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서와, 상기 연료 전지 스택부의 배기 가스 온도를 측정하는 배기 온도 센서와, 상기 연료 전지 스택부의 냉각수 유량을 측정하는 냉각수 유량계 및 상기 연료 전지 스택부로 유입되는 개질 연료 유량을 측정하는 연료 유량계를 포함하는 센서부;
상기 연료 전지 스택부의 과열로 인한 성능 저하를 방지하기 위하여 상기 연료 전지 스택부로의 개질 연료 유입을 제어하는 연료 조절 밸브부를 구비하는 모드 제어 구동부;
과열로 인한 성능 저하를 방지하기 위한 연료 유량 데이터를 구비하는 저장부; 및
상기 센서부의 감지 신호에 기초하여 상기 연료 조절 밸브부를 제어하는 제어부;를 구비하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치
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제 1항에 있어서,
상기 연료 조절 밸브부는:
상기 연료 전지 스택부의 상류로 상기 개질기와의 사이에 배치되는 연료 조절 밸브와,
상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 연료 조절 밸부를 구동하는 연료 조절 밸브 구동기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치
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제 1항에 있어서,
상기 모드 제어 구동부는 상기 냉각수의 유입을 제어하는 냉각수 조절 밸브부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치
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제 1항에 있어서,
상기 모드 제어 구동부는, 상기 연료 전지 스택부의 저온 구동을 위하여 상기 연료 전지 스택부에 유입되는 냉각수를 예열시키는 냉각수 예열부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치
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제 4항에 있어서,
상기 냉각수 예열부는:
상기 연료 전지 스택부로 유입되는 냉각수 라인의 상류에 배치되고, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 개폐 제어되는 예열 밸브와,
상기 예열 밸브 및 냉각수 라인과 유체 소통을 이루는 예열 라인과,
상기 예열 라인이 경유하여 열교환을 이루는 예열 교환기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치
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제 5항에 있어서,
상기 예열 교환기는 상기 개질기의 개질기 배기 가스 라인에 배치되고, 상기 예열 라인은 상기 개질기의 배기 가스 라인과 열 교환되는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치
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연료를 개질하여 개질 연료를 생성하는 개질기를 구비하는 연료 공급부; 외부 공기를 공급하는 공기 공급부; 상기 연료 공급부와 상기 공기 공급부와 연결되고, 전해질막과 상기 전해질막을 사이에 두고 서로 대향하여 배치되는 애노드 및 캐소드를 구비하여, 수소의 산화 반응 및 산소의 환원 반응을 통하여 전기를 생상하는 연료 전지 스택부; 상기 연료 전지 스택부에서 생성되는 열과 열교환을 이루어 상기 연료 전지 스택부를 냉각시키는 냉각수 라인을 구비하는 연료 전지 냉각부; 상기 연료 전지 스택부의 냉각수 유출입 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서와, 상기 연료 전지 스택부의 배기 가스 온도를 측정하는 배기 온도 센서와, 상기 연료 전지 스택부의 냉각수 유량을 측정하는 냉각수 유량계 및 상기 연료 전지 스택부로 유입되는 개질 연료 유량을 측정하는 연료 유량계를 포함하는 센서부; 상기 연료 전지 스택부의 과열로 인한 성능 저하를 방지하기 위하여 상기 연료 전지 스택부로의 개질 연료 유입을 제어하는 연료 조절 밸브부를 구비하는 모드 제어 구동부; 과열로 인한 성능 저하를 방지하기 위한 연료 유량 데이터를 구비하는 저장부; 및 상기 센서부의 감지 신호에 기초하여 상기 연료 조절 밸브부를 제어하는 제어부;를 구비하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치를 제공하는 장치 제공 단계와,
상기 연료 전지 스택부의 스택 배기 가스 온도를 감지하는 감지 단계와,
상기 제어부가 상기 스택 배기 가스 온도에 기초하여 상기 모드 제어 구동부가 수행할, 셧 다운 모드, 연료 제어 모드, 냉각수 제어 모드 및 저온 구동 모드를 구비하는 제어 모드 중 하나를 선택하는 모드 선택 단계와,
상기 제어부의 제어 신호에 따라 선택된 제어 모드를 수행하는 모드 수행 단계를 구비하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치 제어 방법
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제 7항에 있어서,
상기 모드 선택 단계는:
상기 저장부에 사전 설정된, 저온 구동 온도, 냉각수 제어 온도 및 연료 제어 온도 중의 하나 이상과 상기 스택 배기 가스 온도를 비교하여, 상기 저온 구동 모드, 상기 냉각수 제어 모드, 및 상기 연료 제어 모드 중의 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치 제어 방법
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제 8항에 있어서,
상기 연료 전지 스택부의 상류로 상기 개질기와의 사이에 배치되는 연료 조절 밸브와, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 연료 조절 밸브를 구동하는 연료 조절 밸브 구동기를 구비하고, 상기 저장부에는 상기 연료 전지 스택부에 대한 스택 배기 가스 설정 온도가 저장되고,
상기 연료 제어 모드는:
상기 냉각수 온도 센서가 냉각수 온도를 감지하는 냉각수 온도 감지 단계와,
상기 냉각수 온도와 상기 스택 배기 가스 온도 및 상기 저장부에 사전 저장된 연료 유량 데이터로부터 연료 유량을 산출하는 연료 유량 산출 단계와,
상기 제어부로부터 상기 산출된 연료 유량에 대응하는 제어 신호에 따라 상기 연료 유량 조절 밸브부를 구동하는 연료 조절 밸브부 구동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치 제어 방법
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제 8항에 있어서,
상기 모드 제어 구동부는 상기 냉각수의 유입을 제어하는 냉각수 조절 밸브부를 구비하고,
상기 냉각수 제어 모드는:
상기 연료 유량계가 상기 개질 연료의 유량을 감지하는 연료 유량 감지 단계와,
상기 연료 유량과 상기 스택 배기 가스 설정 온도 및 상기 저장부에 사전 저장된 냉각수 유량 데이터로부터 냉각수 유량을 산출하는 냉각수 유량 산출 단계와,
상기 제어부로부터, 상기 산출된 냉각수 유량에 대응하는 제어 신호에 따라 상기 냉각수 유량 조절 밸브부를 구동하는 냉각수 조절 밸브부 구동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치 제어 방법
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제 8항에 있어서,
상기 모드 제어 구동부는, 상기 연료 전지 스택부의 저온 구동을 위하여 상기 연료 전지 스택부에 유입되는 냉각수를 예열시키는 냉각수 예열부를 구비하고,
상기 저온 구동 모드는 상기 제어부의 제어 신호에 따라 냉각수 예열부의 예열 밸브를 구동하는 예열 라인 작동 단계를 포함하고,
상기 예열 라인 작동 단계는, 상기 개질기의 배기 가스 라인과 열교환을 이루는 냉각수 예열부의 예열 밸브의 개폐를 조절하는 것을 특징으로 하는, 작동 성능 신뢰성 확보를 위한 연료 전지 장치 제어 방법
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