KR20240146293A - 에어쿨러의 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 제공한다. 에어쿨러의 냉각 시스템은 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 냉각하는 에어쿨러, 상기 에어쿨러로부터 공급된 공기를 가습하여 상기 연료전지 스택으로 공급하는 가습기, 상기 연료전지 스택과 라디에이터 사이를 순환하는 냉각수가 유동되는 냉각 루프, 상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용하여 전장 부품을 냉각하는 전장 냉각 루프, 상기 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되고, 상기 냉각 루프 또는 상기 전장 냉각 루프 중 적어도 하나의 루프를 순환하는 냉각수를 상기 에어쿨러의 냉매로 이용하는 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되어 상기 에어쿨러 냉각 루프로 공급되는 냉각수의 경로를 제어하는 냉매 조절 밸브를 포함한다.

Description

에어쿨러의 냉각 시스템{Air cooler cooling system}

본 발명은 냉각 루프 및 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수를 이용하여 에어쿨러를 냉각시킬 수 있는 에어쿨러의 냉각 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 연료전지 시스템은 연료전지에 의한 수소와 산소의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 일종의 발전 시스템으로 이러한 연료전지 시스템은 전기자동차 또는 하이브리드 자동차 등 친환경 차량에 적용되어 전기 모터를 작동시키며 차량을 구동시킨다.

연료전지 시스템은 공기극과 연료극으로 이루어진 단위 연료전지들의 전기 발생 집합체인 연료전지 스택과, 연료전지의 공기극으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급장치와, 연료전지의 연료극으로 수소를 공급하기 위한 수소 공급장치를 구비하고 있다. 공기 공급장치는 공기를 압축한 압축 공기를 연료전지 스택으로 공급하기 위한 공기 압축기를 구비할 수 있다.

고분자 연료전지의 경우 막-전극 어셈블리(MEA)의 이온 교환막이 원활한 역할을 하기 위해서는 적당한 수분이 필요하며, 이를 위해 연료전지 시스템의 공기 공급장치는 공기 압축기를 통해 연료전지로 공급되는 공기를 가습하기 위한 가습기를 구비하고 있다. 예를 들면, 가습기는 연료전지의 공기극으로부터 배출되는 고온 다습한 공기(습윤공기) 중의 수분을 이용하여 압축기를 통해 공급되는 건조한 공기를 가습하고, 그 가습된 공기를 연료전지의 공기극으로 공급한다.

압축기를 거쳐 과열된 공기는 가습기로 공급되기 전에 냉각하기 위한 에어쿨러로 유입되고, 에어쿨러는 과열된 공기의 냉각을 위해 냉매가 필요로 한다. 일반적으로는 추가적으로 공급되는 외부공기, 연료전지 시스템 내 전장 냉각수, 또는 연료전지 스택을 냉각하는 냉각수를 사용하여 에어쿨러를 냉각하게 된다. 그러나, 이러한 냉각 방식은 냉매가 되는 냉각수의 온도에 의하여 에어쿨러 후단/가습기 입구에 공급되는 공기의 온도가 결정되고, 냉매의 온도 조절 가능한 범위가 한정적이기 때문에 가습기에 공급되는 공기 온도를 능동적으로 제어하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 전장부품을 냉각하기 위한 전장 냉각수 만을 이용하여 에어쿨러를 냉각하게 되면, 낮은 온도인 전장 냉각수로 인하여 에어쿨러에서 공기가 필요 이상으로 냉각되고, 과냉각된 공기는 가습기로 공급되어 응축이 얼어나거나 혹은 목표 가습 성능을 초과하는 높은 가습도를 가진 공기가 공급되게 된다. 따라서, 높은 가습도를 가진 공기에 의해 연료전지 스택으로 액적이 유입되어 연료전지 스택의 내구성이 떨어지는 문제점이 발생된다.

본 발명의 기술적 과제는 에어쿨러를 냉각하기 위한 냉매로 사용되는 냉각수의 온도를 능동적으로 제어할 수 있는 에어쿨러의 냉각 시스템을 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 에어쿨러를 냉각하기 위한 냉각수를 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각 루프 및 전장부품을 냉각하기 위한 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수를 이용하는 에어쿨러의 냉각 시스템을 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 공기의 온도, 연료전지 스택의 온도 및 연료전지 스택의 출력을 고려하여 냉각수의 온도를 능동적으로 제어할 수 있는 에어쿨러의 냉각 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 제공한다. 에어쿨러의 냉각 시스템은 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 냉각하는 에어쿨러, 상기 에어쿨러로부터 공급된 공기를 가습하여 상기 연료전지 스택으로 공급하는 가습기, 상기 연료전지 스택과 라디에이터 사이를 순환하는 냉각수가 유동되는 냉각 루프, 상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용하여 전장 부품을 냉각하는 전장 냉각 루프, 상기 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되고, 상기 냉각 루프 또는 상기 전장 냉각 루프 중 적어도 하나의 루프를 순환하는 냉각수를 상기 에어쿨러의 냉매로 이용하는 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되어 상기 에어쿨러 냉각 루프로 공급되는 냉각수의 경로를 제어하는 냉매 조절 밸브를 포함한다.

일 예에 의하여, 상기 냉매 조절 밸브는 상기 라디에이터에서 상기 연료전지 스택의 입구를 연결하는 상기 냉각 루프에서 분기되는 제1 라인 또는 상기 연료전지 스택의 출구에서 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각 루프에서 분기되는 제2 라인 중 적어도 하나의 라인 및 상기 전장 냉각 루프에서 분기되는 제3 라인과 연결된다.

일 예에 의하여, 상기 제1 라인 상에 제1 밸브가 배치되고, 상기 제2 라인 상에 제2 밸브가 배치되고, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개도를 제어하여 상기 냉매 조절 밸브로 유입되는 냉각수의 경로를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

일 예에 의하여, 상기 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉매 조절 밸브에서 상기 에어쿨러를 연결하는 제1 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 에어쿨러에서 배출되는 냉각수가 유동되는 제2 에어쿨러 냉각 루프를 포함하고, 상기 제2 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉각 루프 또는 상기 전장 냉각 루프 중 적어도 하나와 연결된다.

일 예에 의하여, 상기 제2 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉각 루프와 연결되는 제2-1 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되는 제2-2 에어쿨러 냉각 루프를 포함하고, 상기 제2-1 에어쿨러 냉각 루프 상에 제3 밸브가 배치되고, 상기 제2-2 에어쿨러 냉각 루프 상에 제4 밸브가 배치되고, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브의 개도를 제어하여 상기 에어쿨러에서 배출된 냉각수의 경로를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

일 예에 의하여, 상기 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉매 조절 밸브에서 상기 에어쿨러를 연결하는 제1 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 에어쿨러에서 배출되는 냉각수가 유동되는 제2 에어쿨러 냉각 루프를 포함하고, 상기 제2 에어쿨러 냉각 루프는 상기 에어쿨러와 상기 냉매 조절 밸브를 연결하여 상기 에어쿨러를 냉각시킨 냉각수가 상기 제2 에어쿨러 냉각 루프를 통해 상기 냉매 조절 밸브로 유동된다.

일 예에 의하여, 상기 전장 냉각 루프 및 상기 제2 라인을 통해 상기 냉매 조절 밸브로 유입된 냉각수는 상기 에어쿨러로 유입되고, 상기 에어쿨러에서 배출된 냉각수는 상기 냉매 조절 밸브를 통해 상기 제1 라인으로 유동된다.

일 예에 의하여, 상기 제1 라인이 분기되는 상기 냉각 루프의 제1 지점의 상류에는 제1 펌프가 제공되고, 상기 제3 라인이 분기되는 상기 전장 냉각 루프의 제2 지점의 상류에는 제2 펌프가 제공되고, 상기 제1 라인, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인을 통해 냉각수가 상기 냉매 조절 밸브로 유입되고, 상기 냉매 조절 밸브에서 상기 에어쿨러로 냉각수가 유입된다.

일 예에 의하여, 상기 제1 라인이 분기되는 상기 냉각 루프의 제1 지점의 하류에는 제1 펌프가 제공되고, 상기 제3 라인이 분기되는 상기 전장 냉각 루프의 제2 지점의 상류에는 제2 펌프가 제공되고, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인을 통해 냉각수가 상기 냉매 조절 밸브로 유입되고, 상기 에어쿨러를 냉각한 냉각수는 상기 냉매 조절 밸브를 통해 상기 제1 라인으로 유입된다.

일 예에 의하여, 상기 라디에이터는 상기 냉각 루프와 연결되는 제1 라디에이터 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되는 제2 라디에이터를 포함한다.

일 예에 의하여, 외기 온도, 상기 연료전지 스택의 출력 또는 상기 연료전지 스택의 온도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수 또는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수 중 하나 이상의 냉각수가 혼합되어 상기 에어쿨러로 공급되고, 상기 하나 이상의 냉각수의 조합에 의해 상기 에어쿨러로 공급되는 냉각수의 온도는 가변된다.

일 예에 의하여, 상기 제어부는 외기 온도, 상기 연료전지 스택의 온도 및 상기 연료전지 스택의 출력 중 적어도 하나 이상의 수치가 높을수록 온도가 낮은 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하고, 냉각수의 온도는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수의 온도가 가장 낮고, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수의 온도가 가장 높다.

일 예에 의하여, 상기 제어부는 외기 온도를 제1 기준 범위와 비교하고, 상기 제어부는 외기 온도가 상기 제1 기준 범위 내의 온도일 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

일 예에 의하여, 외기 온도가 상기 제1 기준 범위보다 높은 온도일 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수와 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 혼합되어 상기 에어쿨러로 공급되거나, 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

일 예에 의하여, 외기 온도가 상기 제1 기준 범위보다 낮은 온도일 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택의 온도 및 상기 연료전지 스택의 출력 각각을 제2 기준 범위 및 제3 기준 범위와 비교한 결과에 기초하여 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수 또는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수 중 하나 이상의 냉각수가 혼합된 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 내의 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우, 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위보다 낮은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위보다 높은 출력인 경우 및 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위보다 높은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 내의 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 높은 출력인 경우 및 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위보다 높은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수와 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 혼합된 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 보다 낮은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우 및 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 내의 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수와 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 혼합된 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 보다 높은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 높은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하고, 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 보다 낮은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 냉매 조절 밸브에 의해 에어쿨러로 공급되는 냉각수의 온도가 넓은 범위에서 제어됨으로써 에어쿨러에서 가습기로 공급되는 공기의 온도가 넓은 범위에서 제어될 수 있다. 따라서, 가습기로 공급되는 공기의 온도가 능동적으로 제어되어 가습기의 가습 성능이 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택으로 유입되는 공기의 온도가 과도하게 낮아지거나 과도하게 높아지는 상황이 방지함으로써 연료전지 스택의 안정적인 성능 확보 및 내구 성능 향상이 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부는 외기 온도, 연료전지 스택으로 공급되는 공기의 온도, 연료전지 스택의 온도 및 연료전지 스택의 출력 중 적어도 하나 이상을 고려하여 에어쿨러로 공급되는 냉각수의 온도를 제어할 수 있다. 이를 통해, 연료전지 스택으로 공급되는 공기의 온도가 능동적으로 제어될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템의 제어부의 기능을 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 에어쿨러의 냉각 시스템(1)은 압축기(100), 에어쿨러(200), 가습기(300), 냉각 루프(10), 전장 냉각 루프(20), 에어쿨러 냉각 루프(30, 40), 냉매 조절 밸브(800) 및 제어부(900)를 포함할 수 있다. 에어쿨러의 냉각 시스템(1)은 에어쿨러(200)에서 가습기(300)로 공급되는 공기의 온도를 조절하여 가습기(300)의 가습 성능을 능동적으로 제어할 수 있다.

연료전지 스택(400)은 공기와 수소를 공급받아 화학반응을 통해 전력 발전을 할 수 있다. 연료전지 스택(400)은 수소이온을 투과시킬 수 있는 고분자막을 전해질로 사용하는 고분자전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)일 수 있다. 즉, 연료전지 스택(400)은 고분자 전해질 막(Polymer Eletrolyte Membrane 또는 Proton Exchange Membrane: PEM)을 포함할 수 있다. 고분자 전해질 막에 공급되는 수분에 의해 연료전지 스택(400)의 발전 효율이 달라질 수 있다. 연료전지 스택(400)은 연료극(미도시)과 공기극(미도시)을 구비할 수 있다. 연료전지 스택(400)의 연료극으로는 개질된 수소가 공급되고, 연료전지 스택(400)의 공기극으로는 공기(산소)가 공급될 수 있다. 연료전지 스택(400)에서 일어나는 수소와 산소 간의 화학반응에 의해 발생되는 부산물인 열을 방출하기 위하여 연료전지 스택(400)에 냉각수가 유입될 수 있다. 연료전지 스택(400)이 수소와 공기의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 과정에, 연료전지 스택(400)의 공기극에서는 고온 다습한 공기가 배출될 수 있다.

압축기(100)는 외부의 공기를 압축하여 에어쿨러(200)로 공급할 수 있다. 압축기(100)가 공기를 압축함으로써 공기의 압력 및 온도는 상승되고, 고온 고압의 공기는 에어쿨러(200)로 공급될 수 있다.

에어쿨러(200)는 고온의 공기와 냉매를 열교환을 수행하여 고온의 공기를 냉각시킬 수 있다. 냉매는 냉각수일 수 있다. 일 예로, 냉매로 사용되는 냉각수는 연료전지 스택(400)을 냉각하기 위한 냉각수 및 전장부품(600)을 냉각하기 위한 냉각수를 포함할 수 있다. 에어쿨러(200)를 냉각하기 위한 냉각수는 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)를 순환할 수 있다. 냉각수에 의해 온도가 낮아진 공기는 가습기(300)로 공급될 수 있다. 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도에 의해 에어쿨러(200)에서 가습기(300)로 공급되는 공기의 온도가 가변될 수 있다.

가습기(300)는 에어쿨러(200)로부터 공급받은 공기를 가습시킨 후에 가습된 공기를 연료전지 스택(400)의 공기극(미도시)으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 가습기(300)는 막 가습기일 수 있다. 막 가습기는 친수성 투과막을 이용하는 것으로, 두 개의 유로에서 가스의 습증기 농도차와 온도차를 이용해 수분 및 열을 이송할 수 있다. 가습기(300)는 전후방향을 따라 연장된 복수의 중공사막(미도시)을 포함하여, 중공에서는 에어쿨러(200)에 의해서 냉각된 건조한 공기가 가습기(300)를 거쳐 유동할 수 있다. 중공의 외측에서는 습기를 포함하는 유체가 유동하여, 중공사막(미도시)의 외측으로부터 내측으로 습기가 침투하여 건조한 공기로 습기가 확산돼 가습이 이루어지도록 할 수 있다. 가습기(300)의 가습 성능은 공급되는 공기의 온도에 의해 변동될 수 있다. 가습기(300)로 공급되는 공기의 온도가 높으면 가습기(300)는 높은 온도의 공기로 인하여 중공사막(미도시)이 건조하게 되고, 중공사막(미도시)이 건조해짐에 의해 막의 이온 전도율이 떨어져 가습기(300)의 가습 성능은 떨어질 수 있다. 반대로, 가습기(300)로 공급되는 공기의 온도가 낮으면, 가습기(300)는 더 많은 수분을 함유하는 공기에 의해 설계점보다 높은 가습 성능이 가질 수 있다. 또한, 공기의 온도가 낮은 상태에서 가습이 되기 때문에 가습기 통과 후 주변 온도에 의하여 응축 현상이 발생한다. 따라서, 연료전지 스택(400)이 저온의 저출력 조건일 때, 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기가 과하게 가습되어 가습 공기가 응축되어 액적이 유입되고 플러딩(Flooding)의 원인이 되기도 한다.

에어쿨러(200)를 냉각하기 위한 냉각수는 연료전지 스택(400)과 라디에이터(500) 사이를 순환하는 냉각수가 유동되는 냉각 루프(10) 및/또는 라디에이터(500)와 전장부품(600) 사이를 순환하는 냉각수가 유동되는 전장 냉각 루프(20)로부터 공급될 수 있다. 라디에이터(500)는 연료전지 스택(400)의 화학반응 이후 승온된 냉각수를 다시 냉각시킬 수 있다. 냉각된 냉각수는 냉각 루프(10)를 순환할 수 있고, 냉각 루프(10) 상에 배치되는 제1 펌프(710)에 의해 냉각수의 유량이 제어될 수 있다. 전장부품(600)은 차량에 적용되어 차량의 구동계와 연관된 부품을 포함하는 것으로 모터(미도시), 인버터(미도시), 컨버터(미도시) 등을 포함할 수 있다. 라디에이터(500)에 의해 냉각된 냉각수는 전장 냉각 루프(20)를 순환할 수 있고, 전장 냉각 루프(20) 상에 배치되는 제2 펌프(730)에 의해 냉각수의 유량이 제어될 수 있다. 이 때, 라디에이터(500)는 냉각 루프(10)와 전장 냉각 루프(20) 모두와 연관된 1개의 라디에이터(500)일 수 있으나, 냉각 루프(10)와 전장 냉각 루프(20) 각각에 복수의 라디에이터(500)가 제공될 수 있다.

냉각 루프(10)와 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수를 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)로 유입시키기 위해 냉매 조절 밸브(800) 및 복수의 라인들(61, 62, 63)이 제공될 수 있다. 냉매 조절 밸브(800)는 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20)와 연결되어 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)로 공급되는 냉각수의 경로를 제어할 수 있다.

냉매 조절 밸브(800)는 라디에이터(500)에서 연료전지 스택(400)의 입구를 연결하는 냉각 루프(10)에서 분기되는 제1 라인(61) 또는 연료전지 스택(400)의 출구에서 라디에이터(500)를 연결하는 냉각 루프(10)에서 분기되는 제2 라인(62) 중 적어도 하나의 라인 및 전장 냉각 루프(20)에서 분기되는 제3 라인(63)과 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 냉매 조절 밸브(800)는 제1 라인(61), 제2 라인(62) 및 제3 라인(63)과 모두 연결될 수 있다. 또한, 제3 라인(63)은 라디에이터(500)에서 냉각된 냉각수가 전장부품(600)로 공급되는 전장 냉각 루프(20)의 일부분에서 분기된 라인일 수 있다. 예를 들어, 냉매 조절 밸브(800)는 4방 (4-way) 밸브일 수 있다. 냉매 조절 밸브(800)는 제1 라인(61), 제2 라인(62) 및 제3 라인(63) 중 적어도 하나의 라인으로부터 공급되는 냉각수를 에어쿨러 냉각 루프(30, 40) 중 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 공급할 수 있다. 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)는 냉매 조절 밸브(800)와 에어쿨러(200)를 연결하는 제1 에어쿨러 냉각 루프(30) 및 에어쿨러(200)에서 배출된 냉각수가 유동하는 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)를 포함할 수 있다.

제1 라인(61), 제2 라인(62) 및 제3 라인(63)을 통해 냉매 조절 밸브(800)로 유입되는 냉각수의 온도는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 라디에이터(500)에서 연료전지 스택(400)으로 공급되는 냉각수의 온도는 40도 내지 70도 범위 내의 온도일 수 있고, 연료전지 스택(400)에서 라디에이터(500)로 공급되는 냉각수의 온도는 60도 내지 80도 범위 내의 온도일 수 있고, 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 온도는 15도 내지 50도 범위 내의 온도일 수 있다. 이 때, 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 온도는 라디에이터(500)에서 전장부품(600)으로 공급되는 냉각수의 온도를 의미할 수 있다. 즉, 냉각수의 온도는 전장 루프(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 가장 낮고, 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수의 온도가 가장 높을 수 있다. 냉매 조절 밸브(800)는 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수, 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수 또는 전장 루프(20)를 순환하는 냉각수 중 하나 이상의 냉각수를 혼합하여 에어쿨러(200)로 공급함으로써 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도가 광범위하게 조절될 수 있다. 냉매 조절 밸브(800)가 제어됨으로써 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되는 냉각수의 온도는 전장 루프(20)를 순환하는 냉각수의 온도 이상, 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수의 온도 이하의 범위 내로 조절될 수 있다. 예를 들어, 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도는 15도 내지 80도 범위 내로 조절될 수 있다.

에어쿨러(200)를 냉각한 냉각수는 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)를 통해 배출될 수 있다. 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)를 통해 배출된 냉각수는 연료전지 스택(400)의 출구에서 라디에이터(500)를 연결하는 냉각 루프(10)로 공급할 수 있다. 따라서, 에어쿨러(200)를 냉각하는 과정에서 온도가 상승된 냉각수는 라디에이터(500)에 의해 냉각될 수 있다.

제1 라인(61)이 분기되는 냉각 루프(10)의 제1 지점(P1)의 상류에는 제1 펌프(710)가 제공될 수 있고, 제3 라인(63)이 분기되는 전장 냉각 루프(20)의 제2 지점(P2)의 상류에는 제2 펌프(730)가 제공될 수 있다. 제1 지점(P1)은 제1 펌프(710)와 연료전지 스택(400)의 입구 사이의 지점을 의미할 수 있고, 제2 지점(P2)은 제2 펌프(730)와 전장부품(600) 사이의 지점을 의미할 수 있다. 제1 펌프(710) 및 제2 펌프(730)의 회전수(RPM)에 따라 냉매 조절 밸브(800)로 유입되는 냉각수의 유량이 조절될 수 있다.

제어부(900)는 냉매 조절 밸브(800)를 제어하여 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도 및 유량을 제어할 수 있다. 제어부(900)는 냉매 조절 밸브(800)와 제1 라인(61), 제2 라인(62) 및 제3 라인(62) 중 적어도 하나의 라인이 서로 연동되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 제어부(900)는 외기 온도, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력을 고려하여 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(900)는 제1 펌프(710)와 제2 펌프(730)의 회전수를 제어하는 것을 통해 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 유량을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 냉매 조절 밸브(800)에 의해 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도가 넓은 범위에서 제어됨으로써 에어쿨러(200)에서 가습기(300)로 공급되는 공기의 온도가 넓은 범위에서 제어될 수 있다. 따라서, 가습기(300)로 공급되는 공기의 온도가 능동적으로 제어되어 가습기(300)의 가습 성능이 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택(400)으로 유입되는 공기의 온도가 과도하게 낮아지거나 과도하게 높아지는 상황이 방지함으로써 연료전지 스택(400)의 안정적인 성능 확보 및 내구 성능 향상이 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템의 제어부의 기능을 설명하는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 온도 센서(51)는 공기의 온도를 측정할 수 있고, 제2 온도 센서(52)는 냉각수의 온도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 제1 온도 센서(51)는 에어쿨러(200)와 가습기(300) 사이 또는 가습기(300)와 연료전지 스택(400) 사이에 배치되어 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 제1 온도 센서(51)는 외기 온도를 측정할 수 있다. 제2 온도 센서(52)는 연료전지 스택(400)의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 제2 온도 센서(52)는 연료전지 스택(400)의 입구 온도 또는 연료전지 스택(400)의 출구 온도를 측정할 수 있다.

제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 출력을 모니터링할 수 있다. 제어부(900)는 냉매 조절 밸브(800)를 제어하여 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(900)는 제1 펌프(710) 및 제2 펌프(730) 중 적어도 하나를 제어하여 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 유량을 제어할 수 있다.

제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도, 외기 온도, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 중 적어도 하나 이상의 수치가 높을수록 온도가 낮은 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도는 에어쿨러(200)와 가습기(300) 사이 또는 가습기(300)와 연료전지 스택(400) 사이를 유동하는 공기의 온도를 의미할 수 있다.

제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도 또는 외기 온도를 제1 기준 범위와 비교할 수 있다. 제1 기준 범위는 설계자에 의해 미리 설정된 범위로, 가변될 수 있는 범위일 수 있다. 외기 온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 제1 기준 범위 내의 온도이면, 제어부(900)는 외기 온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 중온이라고 판단할 수 있다. 외기 온도가 제1 기준 범위보다 낮은 온도이면, 제어부(900)는 외기 온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 저온이라고 판단할 수 있다. 외기 온도가 제1 기준 범위보다 높은 온도이면, 제어부(900)는 외기 온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 고온이라고 판단할 수 있다. 외기 온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 고온인 경우, 제어부(900)는 가습기(300)의 가습 성능이 떨어지는 것을 방지하기 위해 상대적으로 낮은 온도의 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 외기 온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 저온인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 액적이 유입되는 것을 방지하기 위해 상대적으로 높은 온도의 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다.

외기 온도(또는 스택으로 유입되는 공기 온도)	저온	중온 (제1 기준 범위)	고온
에어쿨러로 유입되는 냉각수	스택 배출 냉각수	스택 유입 냉각수	전장 냉각수

상기 표 1을 참조하면, 외기온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 저온인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제2 라인(62)을 통해 유입된 냉각수가 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제2 라인(62)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

외기온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 중온인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 라인(61)을 통해 유입된 냉각수가 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제1 라인(61)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

외기온도 또는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 고온인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수와 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 혼합된 냉각수 또는 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제3 라인(63)을 통해 유입된 냉각수가 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제3 라인(63)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방하거나 제1 라인(61)과 제3 라인(63)을 통해 유입된 냉각수가 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 1 라인(61) 및 제3 라인(63)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 각각을 제2 기준 범위 및 제3 기준 범위와 비교할 수 있다. 제2 기준 범위 및 제3 기준 범위는 설계자에 의해 미리 설정된 범위로, 가변될 수 있는 범위일 수 있다. 예를 들어, 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위인 것은 120도 내지 150도 인 경우를 의미할 수 있고, 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위인 것은 100A 내지 250A의 전류가 연료전지 스택(400)에서 출력되는 경우를 의미할 수 있다. 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위 내의 온도이면, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 온도가 중온이라고 판단할 수 있다. 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위보다 낮은 온도이면, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 온도가 저온이라고 판단할 수 있다. 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위보다 높은 온도이면, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 온도가 고온이라고 판단할 수 있다. 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력이면, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 출력이 중출력이라고 판단할 수 있다. 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위보다 낮은 출력이면, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 출력이 저출력이라고 판단할 수 있다. 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위보다 높은 출력이면, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 출력이 고출력이라고 판단할 수 있다.

연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력이 높을수록, 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수와 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수의 온도는 에어쿨러(200)의 냉각에 필요한 냉매의 온도보다 높아질 수 있다. 에어쿨러(200)의 냉각에 필요한 냉매의 온도보다 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도가 높은 경우, 가습기(300)로 공급되는 공기의 온도가 높아져 가습기(300)의 가습성능이 저하될 수 있다. 또한, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력이 낮을수록, 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수와 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수의 온도는 에어쿨러(200)의 냉각에 필요한 냉매의 온도보다 낮을 수 있다. 에어쿨러(200)의 냉각에 필요한 냉매의 온도보다 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도가 낮은 경우, 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 낮아져 연료전지 스택(400)으로 액적이 유입될 수 있다. 따라서, 에어쿨러(200)의 냉각에 필요한 냉각수의 온도를 조절하기 위해, 제어부(900)는 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 즉, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력이 높을수록, 제어부(900)는 낮은 온도의 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있고, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력이 낮을수록, 제어부(900)는 높은 온도의 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다.

스택의 온도/출력	저온	중온	고온
고출력	스택 유입 냉각수	스택 유입 냉각수 + 전장 냉각수	전장냉각수
중출력(제3 기준 범위)	스택 배출 냉각수 + 전장 냉각수	스택 유입 냉각수	스택 유입 냉각수 + 전장 냉각수
저출력	스택 배출 냉각수	스택 배출 냉각수 + 전장 냉각수	스택 유입 냉각수

상기 표 2에서 스택 배출 냉각수는 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수를 의미할 수 있고, 스택 유입 냉각수는 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수를 의미할 수 있고, 전장냉각수는 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수를 의미할 수 있다.

상기 표 2를 참조하면, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 각각을 제2 기준 범위 및 제3 기준 범위와 비교한 결과에 기초하여 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수, 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수 또는 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수 중 하나 이상의 냉각수가 혼합된 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다.

연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위 내의 온도이고 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우, 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위보다 낮은 온도이고 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위보다 높은 출력인 경우 및 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위보다 높은 온도이고 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 라인(61)을 통해 유입된 냉각수가 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제1 라인(61)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위 내의 온도이고 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위 보다 높은 출력인 경우 및 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위보다 높은 온도이고 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수와 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 혼합된 냉각수가 에어쿨러(200)로 공급되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 라인(61)을 통해 유입된 냉각수 및 제3 라인(63)을 통해 유입된 냉각수가 혼합되어 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제1 라인(61) 및 제3 라인(63)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위 보다 낮은 온도이고 연료전지 스택의 출력(400)이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우 및 연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위 내의 온도이고 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수와 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 혼합된 냉각수가 에어쿨러(200)로 공급되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제2 라인(62)을 통해 유입된 냉각수 및 제3 라인(63)을 통해 유입된 냉각수가 혼합되어 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제2 라인(62) 및 제3 라인(63)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위 보다 높은 온도이고 연료전지 스택의 출력(400)이 제3 기준 범위 보다 높은 출력인 경우, 제어부(800)는 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 에어쿨러(200)로 공급되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제3 라인(63)을 통해 유입된 냉각수가 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제3 라인(63)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

연료전지 스택(400)의 온도가 제2 기준 범위 보다 낮은 온도이고 연료전지 스택(400)의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 제어부(900)는 연료전지 스택(400)에서 배출되는 냉각수가 에어쿨러(200)로 공급되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제2 라인(62)을 통해 유입된 냉각수가 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되도록 제2 라인(62)과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)의 포트를 개방할 수 있다.

제어부(900)는 냉각 루프(10), 전장 냉각 루프(20) 및 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)를 순환하는 냉각수의 유량에 기초하여 제1 펌프(710) 및/또는 제2 펌프(730)의 회전수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)를 순환하는 냉각수의 유량이 기설정된 기준보다 많은 경우, 제어부(900)는 제1 펌프(710) 및/또는 제2 펌프(730)의 회전수를 낮추어 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되는 냉각수의 유량을 줄일 수 있다. 또한, 냉각 루프(10)를 순환하는 냉각수의 유량이 기설정된 기준보다 적은 경우, 제어부(900)는 제1 펌프(710)의 회전수를 낮추어 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되는 냉각수의 유량을 줄일 수 있다. 즉, 제어부(900)는 각 루프를 순환하는 냉각수의 유량이 기준치보다 낮은지 높은지를 모니터링하여 제1 펌프(710) 및/또는 제2 펌프(730)를 제어함으로써 각 루프들을 순환하는 냉각수의 유량을 적절하게 유지시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(900)는 외기 온도, 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 중 적어도 하나 이상을 고려하여 에어쿨러(200)로 공급되는 냉각수의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(900)는 외기 온도, 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 중 적어도 하나 이상의 수치가 높을수록 상대적으로 온도가 낮은 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있고, 외기 온도, 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 중 적어도 하나 이상의 수치가 낮을수록 상대적으로 온도가 높은 냉각수가 에어쿨러(200)로 유입되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 이를 통해, 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도가 능동적으로 제어될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.

도 3을 참조하면, 에어쿨러의 냉각 시스템(2)은 2개의 라디에이터(510, 530)를 포함할 수 있다. 라디에이터(510, 530)는 냉각 루프(10)와 연결되는 제1 라디에이터(510) 및 전장 냉각 루프(20)와 연결되는 제2 라디에이터(530)를 포함할 수 있다. 제1 라디에이터(510)는 냉각 루프(10)를 통해 연료전지 스택(400) 및 제1 펌프(710)와 연결될 수 있다. 제1 펌프(710)는 제1 라디에이터(510)에 의해 냉각된 냉각수를 연료전지 스택(400) 또는 제1 라인(61)으로 공급할 수 있다. 제2 라디에이터(530)는 전장 냉각 루프(20)를 통해 전장부품(600)과 연결될 수 있다. 제2 펌프(730)는 제2 라디에이터(530)에 의해 냉각된 냉각수를 전장부품(600) 또는 제3 라인(63)으로 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.

도 4를 참조하면, 에어쿨러의 냉각 시스템(3)은 제1 라인(61), 제3 라인(63) 및 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)와 연결되는 냉매 조절 밸브(800)를 포함할 수 있다. 냉매 조절 밸브(800)는 3방(3-Way) 밸브일 수 있다. 냉매 조절 밸브(800)는 라디에이터(500)에서 연료전지 스택(400)의 입구를 연결하는 냉각 루프(10)에서 분기되는 제1 라인(61) 및 라디에이터(500)에서 전장부품(600)을 연결하는 전장 냉각 루프(20)에서 분기되는 제3 라인(63)과 연결될 수 있다. 제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수 및 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수 중 적어도 하나 이상의 냉각수가 혼합되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다. 냉매 조절 밸브(800)와 연결된 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)를 통해 에어쿨러(200)로 유입된 냉각수는 에어쿨러(200)를 냉각할 수 있고, 에어쿨러(200)를 냉각한 냉각수는 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)를 통해 연료전지 스택(400)의 출구와 라디에이터(500)를 연결하는 냉각 루프(10)로 유입될 수 있다. 즉, 에어쿨러(200)를 냉각한 냉각수는 연료전지 스택(400)에서 배출된 냉각수와 혼합되어 라디에이터(500)로 유입될 수 있다.

상술한 예와 달리, 냉매 조절 밸브(800)는 제1 라인(61)이 아닌 연료전지 스택(400)의 출구와 라디에이터(500)를 연결하는 냉각 루프(10)에서 분기된 라인과 연결될 수 있다. 본 실시예는 냉각 루프(10)에서 분기된 하나의 라인과 전장 냉각 루프(20)에서 분기된 라인과 연결되는 냉매 조절 밸브(800)를 설명한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.

도 5를 참조하면, 에어쿨러의 냉각 시스템(4)은 냉매 조절 밸브(800)와 연결된 제1 라인(61) 상에 배치되는 제1 밸브(71) 및 냉매 조절 밸브(800)와 연결된 제2 라인(62) 상에 배치되는 제2 밸브(73)를 포함할 수 있다. 다만, 제1 라인(61)과 제2 라인(62)은 병합된 상태에서 냉매 조절 밸브(800)와 연결될 수 있다. 즉, 냉매 조절 밸브(800)는 제1 라인(61)과 제2 라인(62)이 병합된 라인, 제3 라인(63) 및 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)와 연결되는 3방 밸브일 수 있다.

제어부(900)는 제1 밸브(71) 및 제2 밸브(73)의 개도를 제어하여 냉매 조절 밸브(800)로 유입되는 냉각수의 경로를 제어할 수 있다. 제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도, 외기 온도, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 중 적어도 하나를 고려하여 제1 밸브(71) 및 제2 밸브(73)의 개도를 제어할 수 있다. 제1 밸브(71)가 닫히고 제2 밸브(73)가 개방되는 경우, 냉매 조절 밸브(800)에 의해 연료전지 스택(400)에서 배출된 냉각수와 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 혼합될 수 있다. 제2 밸브(73)가 닫히고 제1 밸브(71)가 개방되는 경우, 냉매 조절 밸브(800)에 의해 연료전지 스택(400)에 유입되는 냉각수와 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 혼합될 수 있다.

또한, 제어부(900)는 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20) 각각을 순환하는 냉각수의 유량에 기초하여 제1 밸브(71) 및 제2 밸브(73)의 개도 및 제1 펌프(710)와 제2 펌프(730)의 회전수를 제어할 수 있다. 일 예로, 냉각 루프(10)를 순환하는 냉각수의 유량이 부족한 경우, 제어부(900)는 제1 밸브(71) 및 제2 밸브(73)를 닫거나, 제1 펌프(710)의 회전수를 낮추고 제2 펌프(730)의 회전수를 증가시키는 제어를 수행할 수 있다. 즉, 냉각수의 유량이 부족한 루프를 순환하는 냉각수가 냉매 조절 밸브(800)를 향해 유입되는 양을 줄이기 위해, 제어부(900)는 제1 밸브(71) 및 제2 밸브(73)의 개도 및 제1 펌프(710)와 제2 펌프(730)의 회전수를 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.

도 6을 참조하면, 에어쿨러의 냉각 시스템(5)은 2개의 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)를 포함할 수 있다. 에어쿨러 냉각 루프(30, 40)는 냉매 조절 밸브(800)에서 에어쿨러(200)를 연결하는 제1 에어쿨러 냉각 루프(30) 및 에어쿨러(200)에서 배출되는 냉각수가 유동되는 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)를 포함할 수 있다. 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)는 냉각 루프(10) 또는 전장 냉각 루프(20) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다.

제2 에어쿨러 냉각 루프(40)는 냉각 루프(10)와 연결되는 제2-1 에어쿨러 냉각 루프(41) 및 전장 냉각 루프(20)와 연결되는 제2-2 에어쿨러 냉각 루프(43)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2-1 에어쿨러 냉각 루프(41)는 연료전지 스택(400)의 출구와 라디에이터(500)를 연결하는 냉각 루프(10)로 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수를 유입시킬 수 있고, 제2-2 에어쿨러 냉각 루프(43)는 전장부품(600)을 냉각시킨 냉각수를 라디에이터(500)로 유동시키는 전장 냉각 루프(20)로 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수를 유입시킬 수 있다.

제2-1 에어쿨러 냉각 루프(41) 상에 제3 밸브(75)가 배치될 수 있고, 제2-2 에어쿨러 냉각 루프(43) 상에 제4 밸브(77)가 배치될 수 있다. 제어부(900)는 제3 밸브(75) 및 제4 밸브(77)의 개도를 제어하여 에어쿨러(200)에서 배출된 냉각수의 경로를 제어할 수 있다. 제어부(900)는 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량을 모니터링할 수 있고, 냉각수의 유량이 부족한 루프로 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수가 유입되도록 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량에 기초하여 제3 밸브(75) 또는 제4 밸브(77)를 제어할 수 있다.

일 예로, 냉각 루프(10)를 순환하는 냉각수의 유량이 부족하다고 판단된 경우, 제어부(900)는 제3 밸브(75)를 개방하고 제4 밸브(77)를 폐쇄하여 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)를 유동하는 냉각수가 제2-1 에어쿨러 냉각 루프(41)로만 유입될 수 있다. 따라서, 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수는 제2 에어쿨러 냉각 루프(40) 및 제2-1 에어쿨러 냉각 루프(41)를 통해 냉각 루프(10)로 유입될 수 있다.

일 예로, 제3 라인(63)을 통해 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수가 에어쿨러(200)로 지속적으로 유입되는 경우 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량이 줄어들게 된다. 제어부(900)는 냉매 조절 밸브(800)의 제어에 의해 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)로 유입되는 냉각수의 유량을 추정할 수 있고, 이에 따라 어느 루프에 냉각수가 부족할지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(900)는 냉매 조절 밸브(800)의 제어에 의해 에어쿨러(200)로 유입되는 냉각수가 어떤 루프로부터 유입된 냉각수인지를 판단하여 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수를 어떤 루프로 유입시킬지 여부를 판단할 수 있고, 제어부(900)는 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수를 냉각 루프(10) 또는 전장 냉각 루프(20)로 유입시키기 위해 제3 밸브(75) 및 제4 밸브(77)를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(900)는 냉각 루프(41) 및 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량에 기초하여 제3 밸브(75) 및 제4 밸브(77)를 제어함으로써 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수가 유동되는 방향이 조절될 수 있다. 따라서, 상대적으로 높은 온도의 냉각수 또는 낮은 온도의 냉각수 만이 에어쿨러(200)의 냉매로 사용되는 상황이 지속되더라도, 냉각 루프(41) 및 전장 냉각 루프(20) 중 어느 하나의 루프를 순환하는 냉각수의 유량이 부족해지는 상황이 방지될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.

도 7을 참조하면, 에어쿨러의 냉각 시스템(6)은 냉매 조절 밸브(800)와 연결된 제1 라인(61) 상에 배치되는 제1 밸브(71), 냉매 조절 밸브(800)와 연결된 제2 라인(62) 상에 배치되는 제2 밸브(73), 제2-1 에어쿨러 냉각 루프(41) 상에 배치되는 제3 밸브(75) 및 제2-2 에어쿨러 냉각 루프(43) 상에 배치되는 제4 밸브(77)를 포함할 수 있다.제어부(900)는 연료전지 스택(400)으로 공급되는 공기의 온도, 외기 온도, 연료전지 스택(400)의 온도 및 연료전지 스택(400)의 출력 중 적어도 하나를 고려하여 제1 밸브(71) 및 제2 밸브(73)의 개도를 제어할 수 있다. 제1 밸브(71) 및 제3 밸브(73)의 개도 제어에 의해, 냉매 조절 밸브(800)로 유입되는 냉각수의 종류가 제어될 수 있다.

제어부(900)는 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량을 모니터링할 수 있고, 냉각수의 유량이 부족한 루프로 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수가 유입되도록 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량에 기초하여 제3 밸브(75) 또는 제4 밸브(77)를 제어할 수 있다. 제3 밸브(75) 또는 제4 밸브(77)의 개도 제어에 의해, 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수가 유입되는 루프가 선택될 수 있고, 이에 따라 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량이 조절될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 에어쿨러의 냉각 시스템(6)은 냉매 조절 밸브(800) 이외에 제1 밸브(71)와 제2 밸브(73)의 개도를 제어하여 에어쿨러(200)로 유입되는 냉각수의 온도를 다양하게 조절할 수 있다. 또한, 에어쿨러의 냉각 시스템(6)은 제3 밸브(75)와 제4 밸브(77)의 개도를 제어하여 냉각 루프(10) 및 전장 냉각 루프(20)를 순환하는 냉각수의 유량을 제어할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.

도 8을 참조하면, 연료전지 스택(400)의 출구에서 라디에이터(500)를 연결하는 냉각 루프(10)에서 분기되는 제2 라인(62) 및 전장 냉각 루프에서 분기되는 제3 라인(63)으로부터 냉매 조절 밸브(800)로 냉각수가 유동될 수 있다. 또한, 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수가 냉매 조절 밸브(800)로 유동될 수 있다. 즉, 냉매 조절 밸브(800)는 제2 라인(62), 제3 라인(63) 및 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)와 연결될 수 있다.

제2 라인(62) 및 제3 라인(63)을 통해 유입된 냉각수는 냉매 조절 밸브(800) 및 제1 에어쿨러 냉각 루프(30)를 통해 에어쿨러(200)로 유입될 수 있다. 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수는 제2 에어쿨러 냉각 루프(40)를 통해 냉매 조절 밸브(800)로 유동될 수 있고, 냉매 조절 밸브(800)에 의해 제1 라인(61)으로 냉각수가 유입될 수 있다. 제1 라인(61)은 냉각 루프(10)의 제1 지점(P1)과 연결될 수 있다. 냉각 루프(10)의 제1 지점(P1)은 제1 펌프(710)의 상류에 위치할 수 있다. 즉, 냉각 루프(10)의 제1 지점(P1)은 제1 펌프(710)와 라디에이터(500) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 제1 펌프(710)의 동작에 의해, 냉각수는 제1 라인(61)을 통해 냉각 루프(10)로 유입될 수 있고, 유입된 냉각수는 연료전지 스택(400)으로 유입될 수 있다. 에어쿨러(200)를 냉각시키는 과정에서 냉각수의 온도는 상승될 수 있으나, 에어쿨러(200)에서 공기와 냉각수 간의 열교환 과정을 통해 냉각수의 온도는 과도하게 상승되지는 않을 수 있다. 따라서, 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수는 연료전지 스택(400)을 냉각시키기에 적절한 온도일 수 있다. 또한, 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수의 온도가 과도하게 낮을 경우, 제어부(900)는 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수가 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수와 혼합되도록 냉매 조절 밸브(800)를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어쿨러의 냉각 시스템(7)은 에어쿨러(200)를 냉각시킨 냉각수와 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수가 혼합될 수 있는 구조에 이루어져, 연료전지 스택(400)으로 유입되는 냉각수의 온도를 부가적으로 조절할 수 있다.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

1. 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 냉각하는 에어쿨러;
   상기 에어쿨러로부터 공급된 공기를 가습하여 상기 연료전지 스택으로 공급하는 가습기;
   상기 연료전지 스택과 라디에이터 사이를 순환하는 냉각수가 유동되는 냉각 루프;
   상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용하여 전장 부품을 냉각하는 전장 냉각 루프;
   상기 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되고, 상기 냉각 루프 또는 상기 전장 냉각 루프 중 적어도 하나의 루프를 순환하는 냉각수를 상기 에어쿨러의 냉매로 이용하는 에어쿨러 냉각 루프; 및
   상기 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되어 상기 에어쿨러 냉각 루프로 공급되는 냉각수의 경로를 제어하는 냉매 조절 밸브를 포함하는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 냉매 조절 밸브는 상기 라디에이터에서 상기 연료전지 스택의 입구를 연결하는 상기 냉각 루프에서 분기되는 제1 라인 또는 상기 연료전지 스택의 출구에서 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각 루프에서 분기되는 제2 라인 중 적어도 하나의 라인 및 상기 전장 냉각 루프에서 분기되는 제3 라인과 연결되는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 라인 상에 제1 밸브가 배치되고, 상기 제2 라인 상에 제2 밸브가 배치되고,
   상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개도를 제어하여 상기 냉매 조절 밸브로 유입되는 냉각수의 경로를 제어하는 제어부를 더 포함하는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉매 조절 밸브에서 상기 에어쿨러를 연결하는 제1 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 에어쿨러에서 배출되는 냉각수가 유동되는 제2 에어쿨러 냉각 루프를 포함하고,
   상기 제2 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉각 루프 또는 상기 전장 냉각 루프 중 적어도 하나와 연결되는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉각 루프와 연결되는 제2-1 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되는 제2-2 에어쿨러 냉각 루프를 포함하고,
   상기 제2-1 에어쿨러 냉각 루프 상에 제3 밸브가 배치되고, 상기 제2-2 에어쿨러 냉각 루프 상에 제4 밸브가 배치되고,
   상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브의 개도를 제어하여 상기 에어쿨러에서 배출된 냉각수의 경로를 제어하는 제어부를 더 포함하는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 에어쿨러 냉각 루프는 상기 냉매 조절 밸브에서 상기 에어쿨러를 연결하는 제1 에어쿨러 냉각 루프 및 상기 에어쿨러에서 배출되는 냉각수가 유동되는 제2 에어쿨러 냉각 루프를 포함하고,
   상기 제2 에어쿨러 냉각 루프는 상기 에어쿨러와 상기 냉매 조절 밸브를 연결하여 상기 에어쿨러를 냉각시킨 냉각수가 상기 제2 에어쿨러 냉각 루프를 통해 상기 냉매 조절 밸브로 유동되는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 전장 냉각 루프 및 상기 제2 라인을 통해 상기 냉매 조절 밸브로 유입된 냉각수는 상기 에어쿨러로 유입되고,
   상기 에어쿨러에서 배출된 냉각수는 상기 냉매 조절 밸브를 통해 상기 제1 라인으로 유동되는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
8. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 라인이 분기되는 상기 냉각 루프의 제1 지점의 상류에는 제1 펌프가 제공되고,
   상기 제3 라인이 분기되는 상기 전장 냉각 루프의 제2 지점의 상류에는 제2 펌프가 제공되고,
   상기 제1 라인, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인을 통해 냉각수가 상기 냉매 조절 밸브로 유입되고, 상기 냉매 조절 밸브에서 상기 에어쿨러로 냉각수가 유입되는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
9. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 라인이 분기되는 상기 냉각 루프의 제1 지점의 하류에는 제1 펌프가 제공되고,
   상기 제3 라인이 분기되는 상기 전장 냉각 루프의 제2 지점의 상류에는 제2 펌프가 제공되고,
   상기 제2 라인 및 상기 제3 라인을 통해 냉각수가 상기 냉매 조절 밸브로 유입되고, 상기 에어쿨러를 냉각한 냉각수는 상기 냉매 조절 밸브를 통해 상기 제1 라인으로 유입되는,
   에어쿨러의 냉각 시스템.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 라디에이터는 상기 냉각 루프와 연결되는 제1 라디에이터 및 상기 전장 냉각 루프와 연결되는 제2 라디에이터를 포함하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
11. 제1 항에 있어서,
    외기 온도, 상기 연료전지 스택의 출력 또는 상기 연료전지 스택의 온도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수 또는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수 중 하나 이상의 냉각수가 혼합되어 상기 에어쿨러로 공급되고,
    상기 하나 이상의 냉각수의 조합에 의해 상기 에어쿨러로 공급되는 냉각수의 온도는 가변되는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 제어부는 외기 온도, 상기 연료전지 스택의 온도 및 상기 연료전지 스택의 출력 중 적어도 하나 이상의 수치가 높을수록 온도가 낮은 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하고,
    냉각수의 온도는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수의 온도가 가장 낮고, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수의 온도가 가장 높은,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제어부는 외기 온도를 제1 기준 범위와 비교하고,
    상기 제어부는 외기 온도가 상기 제1 기준 범위 내의 온도일 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
15. 제14 항에 있어서,
    외기 온도가 상기 제1 기준 범위보다 높은 온도일 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수와 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 혼합되어 상기 에어쿨러로 공급되거나, 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하고,
    외기 온도가 상기 제1 기준 범위보다 낮은 온도일 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
16. 제13 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연료전지 스택의 온도 및 상기 연료전지 스택의 출력 각각을 제2 기준 범위 및 제3 기준 범위와 비교한 결과에 기초하여 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수 또는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수 중 하나 이상의 냉각수가 혼합된 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
17. 제16 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 내의 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우, 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위보다 낮은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위보다 높은 출력인 경우 및 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위보다 높은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 유입되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
18. 제16 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 내의 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 높은 출력인 경우 및 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위보다 높은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택으로 유입되는 냉각수와 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 혼합된 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
19. 제16 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 보다 낮은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 내의 출력인 경우 및 상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 내의 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수와 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 혼합된 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
20. 제16 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 보다 높은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 높은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 전장 냉각 루프를 순환하는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하고,
    상기 연료전지 스택의 온도가 상기 제2 기준 범위 보다 낮은 온도이고 상기 연료전지 스택의 출력이 제3 기준 범위 보다 낮은 출력인 경우, 상기 제어부는 상기 연료전지 스택에서 배출되는 냉각수가 상기 에어쿨러로 공급되도록 상기 냉매 조절 밸브를 제어하는,
    에어쿨러의 냉각 시스템.
    
    

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