KR101435333B1 - Performance precise test apparatus for balance of plant of air supply system and method of testing the same - Google Patents

Performance precise test apparatus for balance of plant of air supply system and method of testing the same Download PDF

Info

Publication number
KR101435333B1
KR101435333B1 KR1020130056434A KR20130056434A KR101435333B1 KR 101435333 B1 KR101435333 B1 KR 101435333B1 KR 1020130056434 A KR1020130056434 A KR 1020130056434A KR 20130056434 A KR20130056434 A KR 20130056434A KR 101435333 B1 KR101435333 B1 KR 101435333B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
storage tank
air storage
pressure
air supply
Prior art date
Application number
KR1020130056434A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이선호
전유택
Original Assignee
현대하이스코 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대하이스코 주식회사 filed Critical 현대하이스코 주식회사
Priority to KR1020130056434A priority Critical patent/KR101435333B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101435333B1 publication Critical patent/KR101435333B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04686—Failure or abnormal function of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Disclosed are an apparatus and a method for precisely evaluating the BOP performance of an air supply system, the apparatus capable of simulating a pressure behavior of a fuel cell system by continuously maintaining a predetermined pressure by controlling a supplied amount of external air through a proportional control valve even when a supplied amount of fluid in an air storage tank varies and by controlling pressure through a pressure sensor to maintain a predetermined pressure in the air storage tank. The apparatus for precisely evaluating the BOP performance of an air supply system according to an embodiment of the present invention includes: an air storage tank; a flow rate control unit connected to one upper end of the air storage tank to control a flow rate of the air supplied into the air storage tank; a blower connected to one lower end of the air storage tank to supply air into the air storage tank; a pressure sensor connected to the other upper end of the air storage tank to measure a pressure inside the air storage tank; and a proportional control unit controlling an amount of air supplied from the blower to maintain a constant pressure inside the air storage tank.

Description

공기 공급계의 ＢＯＰ 성능 정밀 평가 장치 및 그 평가 방법{PERFORMANCE PRECISE TEST APPARATUS FOR BALANCE OF PLANT OF AIR SUPPLY SYSTEM AND METHOD OF TESTING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a BOP performance precise evaluation device for an air supply system,

본 발명은 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치 및 그 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 저장 탱크의 내부에 유체 공급 변화가 있어도 비례 제어 밸브를 통해 외부 공기공급량을 제어하여 항상 일정한 압력을 유지시키고, 압력 센서를 통해 공기 저장 탱크 내에 특정한 압력을 유지하도록 제어함으로써, 연료전지 시스템의 거동 압력을 모사할 수 있는 공기 공급계의 BOP 성능의 정밀 평가 장치 및 그 평가 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to an apparatus for precisely evaluating the BOP performance of an air supply system, and more particularly, to a system and method for accurately evaluating the BOP performance of an air supply system by controlling a supply amount of external air through a proportional control valve The present invention relates to an apparatus and method for accurately evaluating the BOP performance of an air supply system capable of simulating the behavior pressure of a fuel cell system by controlling a pressure sensor to maintain a specific pressure in an air storage tank.

연료전지는 종래의 내연기관에 비해 효율이 높고, 대기오염의 원인이 되는 질소산화물과 아황산화물의 배출량이 적으며, 이산화탄소의 배출을 크게 감소시킬 수 있어 환경 보전상 효과가 크다.The fuel cell is more efficient than the conventional internal combustion engine, and the emission amount of nitrogen oxides and sulfurous oxides, which are the causes of air pollution, is small, and the emission of carbon dioxide can be greatly reduced.

이러한 연료전지는 연료극과 공기극 및 이들 양 극 사이에 전해질막을 포함하여 구성된다. 전기가 생성되는 원리는 수소가스 또는 연료가 연료극의 표면에서 촉매와의 반응을 통하여 전자를 빼앗겨 수소이온(H+)이 되고, 이 수소이온들은 전해질막을 통과하여 연료극 반대측의 공기극으로 이동하는 동시에 촉매반응으로 생성된 전자(e-)들은 외부회로를 따라 이동함으로써 전기가 생성된다.Such a fuel cell comprises a fuel electrode and an air electrode, and an electrolyte membrane between the both electrodes. The principle of electricity generation is that the hydrogen gas or the fuel absorbs electrons through the reaction with the catalyst on the surface of the fuel electrode to become hydrogen ions (H + ). The hydrogen ions move through the electrolyte membrane to the air electrode on the opposite side of the fuel electrode, The electrons (e - ) generated by the reaction are generated by moving along the external circuit.

연료전지는 내연기관에 연료 및 공기 공급, 냉각, 배기를 위한 장치로 구성된 엔진 운전 장치가 있는 것처럼, 열 및 물질 수지 개념이 적용되는 화학 공정의 연료전지 시스템은 전기를 발생하는 연료 전지 스택과 함께 연료전지 주변장치(Balance of Plant, 이하 BOP로 약칭함.)로 구성된다.The fuel cell system of the chemical process to which the heat and mass balance concept is applied, together with the fuel cell stack which generates electricity, as in the case where the fuel cell has an engine operation device composed of an apparatus for fuel supply and cooling, And a fuel cell peripheral device (Balance of Plant, hereinafter abbreviated as BOP).

연료전지 BOP는 크게 공기공급계, 열 및 물 관리계, 수소공급계로 나눌 수 있다. 이 중, 공기공급계는 연료 전지 스택에 공기를 공급하는 시스템으로, 블로워와 유량센서로 구성되어 있다.Fuel cell BOP can be roughly divided into air supply system, heat and water management system, and hydrogen supply system. Of these, the air supply system is a system for supplying air to the fuel cell stack, which is composed of a blower and a flow rate sensor.

이때, 블로워는 연료전지 시스템의 압력에 따라 매우 민감하게 반응하고, 맥동을 포함하여 시스템에 유체를 공급한다. 그리고, 유량센서는 공급되는 유체의 흐름 성질인 맥동, 유량 속도에 따라 BOP 성능의 정밀 측정에 영향을 받는다.At this time, the blower reacts very sensitively to the pressure of the fuel cell system and supplies fluid to the system including pulsation. The flow sensor is influenced by the precise measurement of the BOP performance according to the flow characteristics of the supplied fluid, such as pulsation and flow velocity.

특히, 연료전지 시스템의 운전 중 다양한 압력 변화가 발생하게 되며, 모든 경우에 대해서 원하는 유량을 정확히 공급해야 하나, 아직 이를 정밀히 평가할 만한 장치가 없다. 따라서, 공기공급계 BOP의 성능을 평가하기 위해서는 연료전지 시스템의 다양한 압력 거동 범위를 모사할 수 있는 장치개발과, 그에 따른 블로워와 유량센서의 최소 압축공기 공급 유량 및 최대 압축공기 공급 유량에 대한 평가와, 각 압력 범위에서의 성능 거동을 정확히 평가할 수 있는 장치 개발이 무엇보다 시급한 상황이다.In particular, various pressure changes occur during the operation of the fuel cell system, and the desired flow rate must be accurately supplied for all cases, but there is no device yet to be precisely evaluated. Therefore, in order to evaluate the performance of the air supply system BOP, it is necessary to develop a device capable of simulating various pressure behavior ranges of the fuel cell system, and to evaluate the minimum compressed air supply flow rate and the maximum compressed air supply flow rate of the blower and the flow sensor And the development of a device capable of accurately evaluating the performance behavior in each pressure range is urgent.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2005-0035335호(2005.04.18 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 연료전지의 스택 시뮬레이터가 기재되어 있다.
A related prior art is Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0035335 (published on April 18, 2005), which describes a fuel cell stack simulator.

본 발명의 목적은 발생 가능한 압력 범위에서 블로워의 최소 공기 공급 유량 및 최대 공기 공급 유량과, 발생 가능한 압력 범위에서 유량 제어기의 최소 공기 공급 유량과 최대 공기 공급 유량을 각각 측정하여, 연료전지 시스템의 거동 압력을 정밀하게 평가할 수 있는 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to measure the minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the blower and the maximum air supply flow rate of the flow controller in the possible pressure range in the range of possible pressures, And to accurately evaluate the BOP performance of the air supply system capable of accurately evaluating the pressure.

본 발명의 다른 목적은 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 이용한 평가 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an evaluation method using an apparatus for accurately evaluating BOP performance of an air supply system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치는 공기 저장 탱크; 상기 공기 저장 탱크의 일측 상단에 연결되어, 상기 공기 저장 탱크의 내부로 공급되는 공기 유량을 제어하기 위한 유량 제어기; 상기 공기 저장 탱크의 일측 하단에 연결되어, 상기 공기 저장 탱크의 내부로 공기를 공급하기 위한 블로워; 상기 공기 저장 탱크의 타측 상단에 연결되어, 상기 공기 저장 탱크의 내부 압력을 측정하기 위한 압력 센서; 및 상기 공기 저장 탱크의 내부에 유체 공급 변화시, 상기 블로워로부터 공급되는 공기 공급량을 제어하여 상기 공기 저장 탱크의 내부 압력을 일정하게 유지시키기 위한 비례 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for accurately evaluating BOP performance of an air supply system, including: an air storage tank; A flow controller connected to an upper end of the air storage tank for controlling a flow rate of air supplied to the inside of the air storage tank; A blower connected to a lower end of the air storage tank for supplying air into the air storage tank; A pressure sensor connected to the other upper end of the air storage tank for measuring the internal pressure of the air storage tank; And a proportional controller for controlling the amount of air supplied from the blower to maintain the internal pressure of the air storage tank at a constant level when fluid supply is changed inside the air storage tank.

상기 블로워는 공기를 공급하기 위한 펌프와, 상기 범프의 구동에 의해 발생되는 맥동을 저감하기 위한 댐퍼와, 상기 댐퍼로부터 공급되는 공기량을 측정하기 위한 공기 유량 센서와, 상기 공기 유량 센서로부터 공기 저장 탱크의 내부로 공급 및 차단을 제어하는 공기공급 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the blower comprises: a pump for supplying air; a damper for reducing pulsation generated by driving the bump; an air flow rate sensor for measuring an amount of air supplied from the damper; And an air supply control valve for controlling the supply and shut-off of the air into the inside of the casing.

또한, 상기 블로워는 상기 공기 유량 센서와 공기 저장 탱크의 사이에 장착되어, 상기 공기 유량 센서를 통과한 공기의 압력을 측정하기 위한 압력 측정기와, 상기 공기 유량 센서를 통과한 공기의 질량을 측정하기 위한 질량유량계를 더 포함할 수 있다.In addition, the blower may include a pressure meter mounted between the air flow sensor and the air storage tank for measuring the pressure of the air passing through the air flow sensor, and a pressure sensor for measuring the mass of the air passing through the air flow sensor And a mass flowmeter for the mass flowmeter.

또한, 상기 비례 제어기는 상기 압력 센서로 측정된 공기 저장 탱크의 내부 압력과 타켓 압력을 비교하기 위한 밸브 제어 소자와, 상기 밸브 제어 소자에 응답하여 공기 공급 탱크의 개폐를 제어하는 비례 제어 밸브를 포함한다.
The proportional controller includes a valve control element for comparing an internal pressure of the air storage tank measured by the pressure sensor with a target pressure and a proportional control valve for controlling opening and closing of the air supply tank in response to the valve control element do.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 이용한 정밀 평가 방법은 발생 가능한 압력 범위에서 블로워의 최소 공기 공급 유량 및 최대 공기 공급 유량과, 발생 가능한 압력 범위에서 유량 제어기의 최소 공기 공급 유량과 최대 공기 공급 유량을 각각 측정하여, 연료전지 시스템의 거동 압력을 평가하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for accurately evaluating a BOP performance of an air supply system, comprising: measuring a minimum air supply flow rate and a maximum air supply flow rate of a blower, Wherein the minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the flow controller are respectively measured in the range of 1 to 10 m / s to evaluate the behavior pressure of the fuel cell system.

본 발명에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치는 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치는 공기 저장 탱크의 내부에 유체 공급 변화가 있어도 비례 제어 밸브를 통해 외부 공기공급량을 제어하여 항상 일정한 압력을 유지시키고, 압력 센서를 통해 공기 저장 탱크 내에 특정한 압력을 유지하도록 제어함으로써, 연료전지 시스템의 거동 압력을 모사할 수 있다.The apparatus for precisely evaluating the BOP performance of the air supply system according to the present invention is a device for precisely evaluating the BOP performance of the air supply system by controlling the supply amount of the external air through the proportional control valve even when there is a change in the fluid supply inside the air storage tank, And to maintain the specific pressure in the air storage tank through the pressure sensor, so that the behavior pressure of the fuel cell system can be simulated.

이를 통해, 본 발명에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치는 발생 가능한 압력 범위에서 블로워의 최소 공기 공급 유량 및 최대 공기 공급 유량과, 발생 가능한 압력 범위에서 유량 제어기의 최소 공기 공급 유량과 최대 공기 공급 유량을 측정하여, 연료전지 시스템의 거동 압력을 정밀하게 평가하는 것이 가능해질 수 있다.Accordingly, the apparatus for accurately evaluating the BOP performance of the air supply system according to the present invention can estimate the minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the blower, the minimum air supply flow rate of the flow controller, It becomes possible to accurately evaluate the behavior pressure of the fuel cell system by measuring the supply flow rate.

따라서, 본 발명에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 이용할 경우, 연료전지 시스템에 적용하기 이전에 공기 공급계의 BOP에 대한 정확한 성능 평가가 가능하므로, 시행착오 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 공기 공급계의 BOP 성능에 대한 정밀 평가가 자동화로 진행되므로 BOP 성능에 대한 정밀 평가 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
Therefore, when the apparatus for accurately evaluating the BOP performance of the air supply system according to the present invention is used, it is possible to accurately evaluate the performance of the BOP of the air supply system prior to application to the fuel cell system, , Since the precision evaluation of the BOP performance of the air supply system is performed by the automated method, there is an advantage that the precision evaluation time for the BOP performance can be shortened.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 유량 제어기를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for accurately evaluating BOP performance of an air supply system according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 2 is an enlarged view of the flow controller of Fig. 1. Fig.
3 is an enlarged view of a portion A in Fig.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치 및 그 평가 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and method for accurately evaluating BOP performance of an air supply system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 유량 제어기를 확대하여 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
FIG. 1 is a view schematically showing an apparatus for accurately evaluating the BOP performance of an air supply system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of the flow controller of FIG. 1, Fig.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치(100)는 공기 저장 탱크(110), 유량 제어기(120), 블로워(130), 압력 센서(140) 및 비례 제어기(150)를 포함한다.
1 to 3, an apparatus 100 for accurately assessing BOP performance of an air supply system according to an embodiment of the present invention includes an air storage tank 110, a flow controller 120, a blower 130, A sensor 140 and a proportional controller 150. [

공기 저장 탱크(110)는 내부에 공기가 채워지는 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이때, 공기 저장 탱크(110)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 직육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
The air storage tank 110 may have a container shape having an empty space filled with air therein. At this time, considering the ease of design, the air storage tank 110 preferably has a rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto, and may have various shapes such as a cylindrical shape.

유량 제어기(120)는 공기 저장 탱크(110)의 일측 상단에 연결되어, 공기 저장 탱크(110)의 내부로 공급되는 공기 유량을 제어하는 역할을 한다. 이러한 유량 제어기(120)는 공기 저장 탱크(110)의 일측 상단에 연결되는 압축공기 공급배관(122)과, 압축공기 공급배관(122)의 일측에 장착되어 공기 저장 탱크(110)의 내부로 공급되는 공기 유량을 제어하는 질량 유량 제어기(124)를 포함할 수 있다. 따라서, 유량 제어기(120)로부터 공급되는 압축 공기의 유량은 질량 유량 제어기(124)에 의해 공기 저장 탱크(110)로 공급되는 압축 공기량을 컨트롤할 수 있게 된다.
The flow controller 120 is connected to an upper end of the air storage tank 110 to control the amount of air supplied to the inside of the air storage tank 110. The flow controller 120 includes a compressed air supply pipe 122 connected to one upper end of the air storage tank 110 and a supply pipe 122 installed at one side of the compressed air supply pipe 122 to be supplied to the inside of the air storage tank 110 And a mass flow controller 124 for controlling the air flow rate. Accordingly, the flow rate of the compressed air supplied from the flow controller 120 can control the amount of compressed air supplied to the air storage tank 110 by the mass flow controller 124.

블로워(130)는 공기 저장 탱크(110)의 일측 하단에 연결되어, 공기 저장 탱크(110)의 내부로 공기를 공급하기 위한 목적으로 설치된다.The blower 130 is connected to the lower end of one side of the air storage tank 110 and is installed to supply air into the air storage tank 110.

이러한 블로워(130)는 공기 저장 탱크(110)의 일측 하단에 연결되는 공기 공급배관(131)과, 공기 공급배관(131)으로 공기를 공급하기 위한 펌프(132)와, 펌프(132)의 구동에 의해 발생되는 맥동을 저감하기 위한 댐퍼(133)와, 댐퍼(133)로부터 공급되는 공기량을 측정하기 위한 공기 유량 센서(134)와, 공기 유량 센서(134)로부터 공기 저장 탱크(110)의 내부로 공급 및 차단을 제어하는 공기공급 제어밸브(135)를 포함한다. 이때, 공기 유량 센서(134)는 실제 공급되는 공기량과 목표로 설정한 타켓 공기량을 비교 판별하여 실제 공급되는 공기량을 조절하게 된다.The blower 130 includes an air supply pipe 131 connected to one lower end of the air storage tank 110, a pump 132 for supplying air to the air supply pipe 131, An air flow sensor 134 for measuring the amount of air supplied from the damper 133 and an air flow rate sensor 134 for measuring the amount of air supplied from the air flow sensor 134 to the inside of the air storage tank 110 And an air supply control valve 135 for controlling the supply and shut-off of the air. At this time, the air flow rate sensor 134 compares the actually supplied air amount with the target air amount set as the target, and adjusts the actual supplied air amount.

또한, 블로워(130)는 공기 유량 센서(134)와 공기 저장 탱크(110)의 사이에 장착되어, 공기 유량 센서(134)를 통과한 공기의 압력을 측정하기 위한 압력 측정기(136)와, 공기 유량 센서(136)를 통과한 공기의 질량을 측정하기 위한 질량유량계(137)를 더 포함한다.The blower 130 is installed between the air flow rate sensor 134 and the air storage tank 110 and includes a pressure gauge 136 for measuring the pressure of the air passing through the air flow rate sensor 134, And a mass flow meter 137 for measuring the mass of air that has passed through the flow sensor 136.

도 2에서는 압력 측정기(136)가 공기 유량 센서(134)와 질량유량계(137) 사이에 배치된 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 압력 측정기(136)는 질량 유량계(137)와 공기 저장 탱크(110)의 사이에 장착되는 것도 무방하다. 이러한 압력 측정기(136)는 1개만 장착되는 것에 국한되는 것이 아니라, 복수개가 병렬적으로 장착될 수도 있다.2, the pressure meter 136 is disposed between the air flow sensor 134 and the mass flow meter 137, but the present invention is not limited thereto. That is, the pressure gauge 136 may be mounted between the mass flow meter 137 and the air storage tank 110. The pressure gauges 136 are not limited to being mounted on only one but a plurality of pressure gauges 136 may be mounted in parallel.

특히, 공기공급 제어밸브(135)는 질량유량계(137)에 의해 측정된 공기량을 선택적으로 공기 저장 탱크(110)의 내부로 공급하고, 나머지는 선택적으로 외부로 배출시킬 수 있도록 하기 위해 3방향 모터 제어밸브가 이용될 수 있다.
In particular, the air supply control valve 135 is connected to the three-way motor 135 to selectively supply the air amount measured by the mass flow meter 137 to the inside of the air storage tank 110, A control valve may be used.

압력 센서(140)는 공기 저장 탱크(110)의 타측 상단에 연결되어, 공기 저장 탱크(110)의 내부 압력을 측정하는 역할을 한다. 이러한 압력 센서(140)는 공기 저장 탱크(110)의 내부에서 발생 가능한 압력을 측정하게 된다.
The pressure sensor 140 is connected to the upper end of the air storage tank 110 to measure the internal pressure of the air storage tank 110. The pressure sensor 140 measures the pressure that can be generated inside the air storage tank 110.

비례 제어기(150)는 공기 저장 탱크(110)의 내부에 유체 공급 변화시, 블로워(120)로부터 공급되는 압축공기 공급량을 제어하여 공기 저장 탱크(110)의 내부 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 이때, 비례 제어기(150)는 밸브 제어 소자(152)와 비례 제어 밸브(154)를 포함한다. 밸브 제어 소자(152)는 압력 센서(140)에 의해 측정된 공기 저장 탱크(110)의 실제 내부 압력과 타켓 압력을 비교 판별하기 위한 목적으로 설치된다.The proportional controller 150 controls the amount of compressed air supplied from the blower 120 to maintain the internal pressure of the air storage tank 110 constant when the supply of the fluid changes inside the air storage tank 110 . At this time, the proportional controller 150 includes a valve control element 152 and a proportional control valve 154. The valve control element 152 is installed for the purpose of comparing the actual internal pressure of the air storage tank 110 measured by the pressure sensor 140 with the target pressure.

비례 제어 밸브(154)는 밸브 제어 소자(152)의 구동 신호에 응답하여 공기 공급 탱크(110)의 개폐를 제어하는 역할을 한다.The proportional control valve 154 serves to control opening and closing of the air supply tank 110 in response to a drive signal of the valve control element 152.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치(100)는 공기 저장 탱크(110)의 내부에 유체 공급 변화가 있어도 비례 제어 밸브(154)를 통해 외부 공기공급량을 제어하여 항상 일정한 압력을 유지시키고, 압력 센서(140)를 통해 공기 저장 탱크(110) 내에 특정한 압력을 유지하도록 제어함으로써, 연료전지 시스템의 거동 압력을 모사할 수 있다.That is, the apparatus for accurately evaluating the BOP performance of the air supply system according to the embodiment of the present invention controls the supply amount of the external air through the proportional control valve 154 even if there is a change in the fluid supply to the inside of the air storage tank 110 It is possible to simulate the behavior pressure of the fuel cell system by always maintaining a constant pressure and controlling the specific pressure in the air storage tank 110 through the pressure sensor 140. [

이를 통해, 본 발명에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치(100)는 발생 가능한 압력 범위에서 블로워(130)의 최소 공기 공급 유량 및 최대 공기 공급 유량과, 발생 가능한 압력 범위에서 유량 제어기(120)의 최소 공기 공급 유량과 최대 공기 공급 유량을 각각 측정하여, 연료전지 시스템의 거동 압력을 정밀하게 평가하는 것이 가능해질 수 있다.Accordingly, the apparatus 100 for accurately evaluating the BOP performance of the air supply system according to the present invention is capable of accurately estimating the BOP performance of the air supply system based on the minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the blower 130, ) And the maximum air supply flow rate of the fuel cell system, respectively, to accurately evaluate the behavior pressure of the fuel cell system.

따라서, 본 발명에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 이용할 경우, 연료전지 시스템에 적용하기 이전에 공기 공급계의 BOP에 대한 정확한 성능 평가가 가능하므로, 시행착오 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 공기 공급계의 BOP 성능에 대한 정밀 평가가 자동화로 진행되므로 BOP 성능에 대한 정밀 평가 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
Therefore, when the apparatus for accurately evaluating the BOP performance of the air supply system according to the present invention is used, it is possible to accurately evaluate the performance of the BOP of the air supply system prior to application to the fuel cell system, , Since the precision evaluation of the BOP performance of the air supply system is performed by the automated method, there is an advantage that the precision evaluation time for the BOP performance can be shortened.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 이용한 정밀 평가 방법에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an accurate evaluation method using the apparatus for accurately evaluating the BOP performance of the air supply system according to the embodiment of the present invention will be briefly described as follows.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 방법은 발생 가능한 압력 범위에서 블로워(130)의 최소 공기 공급 유량 및 최대 공기 공급 유량과, 발생 가능한 압력 범위에서 유량 제어기(120)의 최소 공기 공급 유량과 최대 공기 공급 유량을 각각 측정하여, 연료전지 시스템의 거동 압력을 평가하게 된다.First, a method for accurately evaluating the BOP performance of an air supply system according to an embodiment of the present invention includes calculating a minimum air supply flow rate and a maximum air supply flow rate of the blower 130 in a possible pressure range, The minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the fuel cell system are measured to evaluate the behavior pressure of the fuel cell system.

특히, 공기 저장 탱크(110)의 내부에 유체 공급 변화가 있어도 비례 제어 밸브(154)를 통해 외부 공기공급량을 제어하여 항상 일정한 압력을 유지시키고, 압력 센서(140)를 통해 공기 저장 탱크(110) 내에 특정한 압력을 유지하도록 제어함으로써, 연료전지 시스템의 거동 압력을 모사할 수 있게 된다.Particularly, even if there is a change in fluid supply to the inside of the air storage tank 110, the external air supply amount is controlled through the proportional control valve 154 to maintain a constant pressure at all times, So that the behavior pressure of the fuel cell system can be simulated.

이를 통해, 연료전지 시스템의 운전시 발생 가능한 압력 범위에서 블로워(130)의 최소 공기 공급 유량 및 최대 공기 공급 유량과, 발생 가능한 압력 범위에서 유량 제어기(120)의 최소 공기 공급 유량과 최대 공기 공급 유량을 측정하여, 연료전지 시스템의 거동 압력을 정밀하게 평가하는 것이 가능해질 수 있다.
Thus, the minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the blower 130 and the minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the flow controller 120 in the pressure range that can be generated during the operation of the fuel cell system It is possible to accurately evaluate the behavior pressure of the fuel cell system.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

100 : BOP 성능 정밀 평가 장치 110 : 공기 저장 탱크
120 : 유량 제어기 122 : 압축공기 공급배관
124 : 질량 유량 제어기 130 : 블로워
131 : 공기 공급배관 132 : 펌프
133 : 댐퍼 134 : 유량 센서
135 : 공기공급 제어밸브 136 : 압력 측정기
137 : 질량유량계 140 : 압력 센서
150 : 비례 제어기 152 : 비례 제어 소자
154 : 비례 제어 밸브100: BOP performance precision evaluation device 110: air storage tank
120: Flow controller 122: Compressed air supply piping
124: mass flow controller 130: blower
131: air supply pipe 132: pump
133: damper 134: flow sensor
135: Air supply control valve 136: Pressure gauge
137: mass flow meter 140: pressure sensor
150: proportional controller 152: proportional control element
154: Proportional control valve

Claims (5)

공기 저장 탱크;
상기 공기 저장 탱크의 일측 상단에 연결되어, 상기 공기 저장 탱크의 내부로 공급되는 공기 유량을 제어하기 위한 유량 제어기;
상기 공기 저장 탱크의 일측 하단에 연결되어, 상기 공기 저장 탱크의 내부로 공기를 공급하기 위한 블로워;
상기 공기 저장 탱크의 타측 상단에 연결되어, 상기 공기 저장 탱크의 내부 압력을 측정하기 위한 압력 센서; 및
상기 공기 저장 탱크의 내부에 유체 공급 변화시, 상기 블로워로부터 공급되는 공기 공급량을 제어하여 상기 공기 저장 탱크의 내부 압력을 일정하게 유지시키기 위한 비례 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치.
Air storage tanks;
A flow controller connected to an upper end of the air storage tank for controlling a flow rate of air supplied to the inside of the air storage tank;
A blower connected to a lower end of the air storage tank for supplying air into the air storage tank;
A pressure sensor connected to the other upper end of the air storage tank for measuring the internal pressure of the air storage tank; And
And a proportional controller for controlling the air supply amount supplied from the blower to maintain the internal pressure of the air storage tank at a constant level when the supply of the fluid changes inside the air storage tank. Performance precision evaluation device.
제1항에 있어서,
상기 블로워는
공기를 공급하기 위한 펌프와,
상기 펌프의 구동에 의해 발생되는 맥동을 저감하기 위한 댐퍼와,
상기 댐퍼로부터 공급되는 공기량을 측정하기 위한 공기 유량 센서와,
상기 공기 유량 센서로부터 공기 저장 탱크의 내부로 공급 및 차단을 제어하는 공기공급 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치.
The method according to claim 1,
The blower
A pump for supplying air,
A damper for reducing pulsation generated by driving the pump,
An air flow rate sensor for measuring the amount of air supplied from the damper,
And an air supply control valve for controlling supply and blocking of air from the air flow sensor to the interior of the air storage tank.
제1항에 있어서,
상기 블로워는
상기 공기 유량 센서와 공기 저장 탱크의 사이에 장착되어, 상기 공기 유량 센서를 통과한 공기의 압력을 측정하기 위한 압력 측정기와,
상기 공기 유량 센서를 통과한 공기의 질량을 측정하기 위한 질량유량계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치.
The method according to claim 1,
The blower
A pressure gauge mounted between the air flow sensor and the air storage tank for measuring a pressure of air passing through the air flow sensor,
Further comprising a mass flow meter for measuring a mass of air passing through the air flow sensor.
제1항에 있어서,
상기 비례 제어기는
상기 압력 센서로 측정된 공기 저장 탱크의 내부 압력과 타켓 압력을 비교하기 위한 밸브 제어 소자와,
상기 밸브 제어 소자에 응답하여 공기 공급 탱크의 개폐를 제어하는 비례 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치.
The method according to claim 1,
The proportional controller
A valve control element for comparing the internal pressure of the air storage tank with the target pressure measured by the pressure sensor,
And a proportional control valve for controlling the opening and closing of the air supply tank in response to the valve control element.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 장치를 이용한 정밀 평가 방법에 있어서,
발생 가능한 압력 범위에서 블로워의 최소 공기 공급 유량 및 최대 공기 공급 유량과, 발생 가능한 압력 범위에서 유량 제어기의 최소 공기 공급 유량과 최대 공기 공급 유량을 각각 측정하여, 연료전지 시스템의 거동 압력을 평가하는 것을 특징으로 하는 공기 공급계의 BOP 성능 정밀 평가 방법.A precision evaluation method using an apparatus for accurately evaluating BOP performance of an air supply system according to any one of claims 1 to 4,
The minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the blower and the minimum air supply flow rate and the maximum air supply flow rate of the flow controller in the possible pressure range are measured in the possible pressure range to evaluate the behavior pressure of the fuel cell system A method for accurately evaluating BOP performance of an air supply system.
KR1020130056434A 2013-05-20 2013-05-20 Performance precise test apparatus for balance of plant of air supply system and method of testing the same KR101435333B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130056434A KR101435333B1 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Performance precise test apparatus for balance of plant of air supply system and method of testing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130056434A KR101435333B1 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Performance precise test apparatus for balance of plant of air supply system and method of testing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101435333B1 true KR101435333B1 (en) 2014-08-27

Family

ID=51751527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130056434A KR101435333B1 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Performance precise test apparatus for balance of plant of air supply system and method of testing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101435333B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112290061A (en) * 2020-10-29 2021-01-29 英飞腾(上海)氢能源发展有限公司 Fuel cell simulation apparatus, method and storage medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101174430B1 (en) 2012-01-20 2012-08-16 김금균 An air compressor auxiliary control apparatus and an auxiliary control process thereby
KR20130022634A (en) * 2011-08-25 2013-03-07 주식회사 효성 Gaseous fuel supply device of fuel cell system and fuel cell system including the same
KR20130071992A (en) * 2011-12-21 2013-07-01 주식회사 효성 Gaseous fuel supply device of fuel cell system and fuel cell systemincluding the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130022634A (en) * 2011-08-25 2013-03-07 주식회사 효성 Gaseous fuel supply device of fuel cell system and fuel cell system including the same
KR20130071992A (en) * 2011-12-21 2013-07-01 주식회사 효성 Gaseous fuel supply device of fuel cell system and fuel cell systemincluding the same
KR101174430B1 (en) 2012-01-20 2012-08-16 김금균 An air compressor auxiliary control apparatus and an auxiliary control process thereby

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112290061A (en) * 2020-10-29 2021-01-29 英飞腾(上海)氢能源发展有限公司 Fuel cell simulation apparatus, method and storage medium
CN112290061B (en) * 2020-10-29 2021-12-28 英飞腾(上海)氢能源发展有限公司 Fuel cell simulation apparatus, method and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103748722B (en) For checking the method for the gas tightness of fuel cell system
CN101454580B (en) Method for fault localization and diagnosis in a fluidic installation
CN109524694B (en) Fuel cell test bench
CN104180958A (en) Device and method for testing fuel cell stack leakage rate
US20190072453A1 (en) Device and process for determining the size of a leak hole in a sample
CN111024327B (en) Device and method for air leakage self-checking and air leakage detection of object to be detected
CN105651351A (en) Dropper type gas flow measuring device and method based on weighing principle
KR20210078197A (en) Safety management system for hydrogen supply station using virtual sensor
CN104343510A (en) Gasoline car fuel evaporation pollutant control system testing device
CN102147625B (en) Regenerated acid density detection control device and method
CN102914349A (en) Water meter verification device and method
CN216284157U (en) Helium gas tightness detection device of non-metal sealing gasket
KR101435333B1 (en) Performance precise test apparatus for balance of plant of air supply system and method of testing the same
CN205506293U (en) Pressure sensor calibration device
CN214378516U (en) Hydrogen circulation testing device of fuel cell
JP5815841B2 (en) Fuel flow measurement device and calibration device thereof
CN106289372A (en) Welded insulated gas cylinder Daily boil-off-rate measuring instrument method of testing
CN112197831A (en) Method for measuring irregular large volume by using gas state change method
CN207438160U (en) A kind of gate valve leak detection apparatus and pipe-line system
CN103063275B (en) Device for testing comprehensive performance of ultrasonic water flow transducer and application method of device
RU2476830C2 (en) Test setup for gas flowmeters/counters
US11560698B2 (en) State analysis device, state analysis method, and recording medium
CN207349054U (en) A kind of test installation of pump
CN112240866A (en) Non-metallic pipeline thermal aging test device under simulation industry water delivery environment
CN202994256U (en) Comprehensive performance test device for ultrasound water flow transducer

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170808

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180705

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190702

Year of fee payment: 6