KR100245879B1 - Fuel system and control method of hydrogen car - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 수소자동차의 연료계는 동일한 메탈 하이드리드에 수소를 저장함으로 메탈 하이드리드가 방출하는 수소의 압력이 온도에 따라 달라지게되고 그에 따라 냉시동시에는 메탈 하이드리드 합금의 수소 방출 압력이 낮아져 시동이 곤란하게 되는 문제점이 있기 때문에, 금속의 수소화물인 메탈 하이드리드 합금이 복수개 저장된 메인 탱크와, 상기 메인탱크의 메탈 하이드리드 합금에 비해 동일 온도 내에서 높은 평형 압력을 유지하는 냉시동용 메탈 하이드리드 합금이 저장된 보조탱크와, 상기 메인탱크에서 방출된 수소가 엔진으로 공급되는 연료관과, 상기 연료관에서 분기되고 보조탱크에 연결된 가지관과, 상기 메인탱크에서 방출된 수소를 차단하는 제1솔레노이드 밸브와, 상기 보조탱크에서 방출된 수소를 차단하는 제2솔레노이드 밸브와, 상기 메인탱크에서 방출된 수소압력을 감지하는 제1압력센서와, 엔진으로 공급되는 수소압력을 감지하는 제2압력센서와, 상기 압력센서의 압력신호를 비교하여 솔레노이드 밸브를 제어하는 ECU로 구성됨으로써, 냉시동시에 보조탱크에 저장되 냉시동용 메탈 하이드리드 합금에서 방출된 고압의 수소가 엔진으로 공급되므로 엔진의 시동성이 향상되도록 하는 수소자동차의 연료계 및 그 제어방법에 관한 것이다.According to the present invention, the fuel system of the conventional hydrogen vehicle stores hydrogen in the same metal hydride, so that the pressure of the hydrogen released by the metal hydride is changed depending on the temperature. Thus, the hydrogen discharge pressure of the metal hydride alloy is increased during cold start. Because of the problem that the starting is difficult to be lowered, the main tank in which a plurality of metal hydride alloys, which are hydrides of metals, are stored, and for cold start, which maintains a high equilibrium pressure within the same temperature as the metal hydride alloy of the main tank. A secondary tank in which a metal hydride alloy is stored, a fuel pipe through which hydrogen discharged from the main tank is supplied to the engine, a branch pipe branched from the fuel pipe and connected to the auxiliary tank, and blocking hydrogen discharged from the main tank A first solenoid valve and a second solenoid for blocking hydrogen discharged from the auxiliary tank And an ECU for controlling the solenoid valve by comparing a pressure signal of the pressure sensor with the first pressure sensor sensing the hydrogen pressure discharged from the main tank, the hydrogen pressure supplied to the engine, and the pressure sensor. The present invention relates to a fuel system of a hydrogen vehicle and a method of controlling the same so that high-pressure hydrogen released from a cold start metal hydride alloy stored in an auxiliary tank during cold start is supplied to an engine so that startability of the engine is improved.
Description
본 발명은 수소를 연료로 사용하는 수소자동차에 관한 것으로서, 특히 수소를 안전하게 저장하고 엔진으로 공급되는 수소의 압력을 일정하게 유지하기 위한 수소자동차의 연료계 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen vehicle using hydrogen as a fuel, and more particularly, to a fuel system of a hydrogen vehicle and a control method thereof for safely storing hydrogen and maintaining a constant pressure of hydrogen supplied to an engine.
일반적인 자동차는 가솔린이나 경유를 연료로 사용한다. 이들은 모두 원유를 정제해서 얻는 것으로서 유한한 에너지라 할 수 있다. 또한, 가솔린이나 경유를 사용할 경우 자동차의 배기 가스에는 유해 성분이 많이 포함된다.Normal cars use gasoline or diesel as fuel. All of these are obtained by refining crude oil and can be said to be finite energy. In addition, when gasoline or diesel is used, the exhaust gas of a vehicle contains many harmful components.
따라서, 에너지의 고갈에 대비하고 청정 연료인 수소를 연료로 사용하는 자동차가 등장하게 되었다. 그러나, 수소는 비등점이 매우 낮기 때문에 자동차의 내부에 저장하는 문제에 부딪치게 되었다. 즉, 수소를 액화시켜 용기에 저장할 경우 차량에 충격이 발생되어 용기가 파손되면 수소의 급팽창으로 인해 폭발의 위험이 있다.Accordingly, automobiles are being used to prepare for exhaustion of energy and use hydrogen as a fuel. However, since hydrogen has a very low boiling point, it faces a problem of storing inside the vehicle. In other words, when hydrogen is liquefied and stored in a container, a shock occurs in the vehicle, and when the container is broken, there is a risk of explosion due to the sudden expansion of hydrogen.
이 문제를 해결한 것이 금속의 수소화물인 메탈 하이드리드(METAL HYDRIDE)로서, 이들은 수소를 함유한 상태로 있다가 일정한 조건에서 적정의 압력으로 균일하게 수소를 분리하여 방출하는 기능을 갖고 있다. 따라서, 이들 메탈 하이드리드를 복수개 저장한 연료탱크를 사용하면 적정한 압력으로 수소를 엔진으로 공급하고, 동시에 안전을 도모할 수 있게 된다.The solution to this problem is metal hydride (METAL HYDRIDE), which is a metal hydride, which has a function of separating hydrogen and discharging it evenly at a proper pressure under constant conditions. Therefore, by using a fuel tank in which a plurality of these metal hydrides are stored, hydrogen can be supplied to the engine at an appropriate pressure and safety can be achieved at the same time.
그러나, 종래의 수소자동차의 연료계는 동일한 메탈 하이드리드에 수소를 저장하므로 메탈 하이드리드가 방출하는 수소의 압력이 온도에 따라 달라지게 되고 그에 따라 냉시동시에는 메탈 하이드리드 합금의 수소 방출 압력이 낮아져 시동이 곤란하게 되는 문제점이 있다.However, since the fuel system of the conventional hydrogen vehicle stores hydrogen in the same metal hydride, the pressure of the hydrogen released by the metal hydride varies depending on the temperature, and thus the hydrogen releasing pressure of the metal hydride alloy is lowered during cold start. There is a problem that starting is difficult.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고압의 수소를 방출하는 냉시동용 메탈 하이드리드 합금을 별도로 구비하여 냉시동시에는 고압으로 방출된 수소로 엔진을 시동함으로써, 냉시동시의 시동성을 향상시킬 수 있는 수소자동차의 연료계 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, by separately providing a cold start metal hydride alloy for releasing the high pressure hydrogen by starting the engine with hydrogen released at high pressure during cold start, cold start It is an object of the present invention to provide a fuel system and a control method of a hydrogen vehicle that can improve the startability of the vehicle.
도1은 본 발명에 의한 수소자동차의 연료계가 개략적으로 도시된 구성도.1 is a schematic view showing a fuel system of a hydrogen vehicle according to the present invention.
도2는 본 발명에 의한 수소자동차의 연료계 제어방법이 도시된 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a fuel system control method for a hydrogen vehicle according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
50 : 메인탱크 51 ; 메탈 하이드리드 합금50:
52 : 연료관 53 : 제1솔레노이드 밸브52
54 : 제1압력센서 55 : 제2압력센서54: first pressure sensor 55: second pressure sensor
56 : 보조탱크 57 : 가지관56: auxiliary tank 57: branch pipe
58 : 제2솔레노이드 밸브 60 : ECU58: second solenoid valve 60: ECU
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 금속의 수소화물인 메탈 하이드리드 합금이 복수개 저장된 메인탱크와, 상기 메인탱크의 메탈 하이드리드 합금에 비해 동일 온도 내에서 높은 평형 압력을 유지하는 냉시동용 메탈 하이드리드 합금이 저장된 보조탱크와, 상기 메인탱크에서 방출된 수소가 엔진으로 공급되는 연료관과, 상기 연료관에서 분기되고 보조탱크에서 방출된 수소가 연료관으로 공급되는 가지관과, 상기 연료관의 분기점과 메인탱크 사이에 설치되어 메인탱크에서 방출된 수소를 차단하는 제1솔레노이드 밸브와, 상기 가지관에 설치되어 보조탱크에서 방출된 수소를 차단하는 제2솔레노이드 밸브와, 상기 메인탱크와 제1솔레노이드 밸브 사이에 설치되어 상기 메인탱크에서 방출된 수소압력을 감지하는 제1압력센서와, 상기 연료관의 분기점과 엔진사이에 설치되어 엔진으로 공급되는 수소압력을 감지하는 제2압력센서와, 상기 제1압력센서 및 제2압력센서의 압력신호를 비교하여 제1솔레노이드 밸브 및 제2솔레노이드 밸브를 제어하는 ECU로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a main tank in which a plurality of metal hydride alloy is a hydride of the metal and the cold start metal to maintain a high equilibrium pressure within the same temperature compared to the metal hydride alloy of the main tank An auxiliary tank in which the hydride alloy is stored, a fuel pipe in which hydrogen discharged from the main tank is supplied to an engine, a branch pipe in which hydrogen branched from the fuel pipe and discharged from the auxiliary tank is supplied to a fuel pipe, and the fuel pipe A first solenoid valve installed between the branch point of the main tank and the main tank to block hydrogen released from the main tank, a second solenoid valve installed at the branch pipe to block the hydrogen released from the auxiliary tank, and the main tank and the first tank A first pressure sensor installed between the solenoid valves and detecting the hydrogen pressure discharged from the main tank; A second pressure sensor installed between the starting point and the engine to sense the hydrogen pressure supplied to the engine, and comparing the pressure signals of the first pressure sensor and the second pressure sensor to control the first solenoid valve and the second solenoid valve It is characterized by consisting of the ECU.
또, 발명의 수소자동차의 연료계 제어방법은 초기 시동시 냉각수의 온도에 따라 냉시동 여부를 확인하는 제1단계와; 냉시동이 아닐 경우 메인탱크의 메탈 하이드리드 합금에서 방출된 수소를 엔진으로 공급하고 냉시동일 경우에는 보조탱크의 냉시동용 메탈 하이드리드 합금에서 방출된 수소를 엔진으로 공급하는 제2단계와; 엔진으로 공급되는 수소압력과 메인탱크에서 방출된 수소압력을 비교하여 두 압력이 동일해지면 메인탱크에서 방출된 수소를 엔진에 공급함과 동시에 보조탱크의 냉시동용 메탈 하이드리드 합금에 저장시키는 제3단계로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel system control method of the hydrogen vehicle of the invention comprises a first step of confirming whether or not cold start at the initial start-up according to the temperature of the cooling water; A second step of supplying hydrogen released from the metal hydride alloy of the main tank to the engine when the engine is not cold started, and supplying hydrogen released from the metal hydride alloy for cold start of the auxiliary tank to the engine when the engine is cold started; The third step of comparing the hydrogen pressure supplied to the engine and the hydrogen pressure discharged from the main tank and the two pressures are the same, supplying hydrogen released from the main tank to the engine and storing it in the cold start metal hydride alloy of the auxiliary tank. Characterized in that consisting of.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 수소자동차의 연료계는 도1에 도시된 바와 같이 차량의 정상적인 주행에 적합한 평형 압력을 유지하는 메탈 하이드리드 합금(51)이 복수개 저장된 메인탱크(50)와, 상기 메탈 하이드리드 합금(51)에 비해 동일 온도 내에서 높은 평형 압력을 유지하는 냉시동용 메탈 하이드리드 합금(51')이 저장된 보조탱크(56)와, 상기 메인탱크(50)의 메탈 하이드리드 합금(51)에서 방출된 수소가 엔진으로 공급되는 연료관(52)과, 상기 연료관(52)에서 분기되고 보조탱크(56)에서 방출된 수소가 연료관(52)으로 공급되는 가지관(57)과, 상기 연료관(52)의 분기점과 메인탱크(50) 사이에 설치되어 메인탱크(50)에서 방출된 수소를 차단하는 제1솔레노이드 밸브(53)와, 상기 가지관(57)에 설치되어 보조탱크(56)에서 방출된 수소를 차단하는 제2솔레노이드 밸브(58)와, 상기 메인탱크(50)와 제1솔레노이드 밸브(53)사이에 설치되어 상기 메인탱크(50)에서 방출된 수소압력을 감지하는 제1압력센서(55)와, 상기 연료관(52)의 분기점과 엔진사이에 설치되어 엔진으로 공급되는 수소 압력을 감지하는 제2압력센서(54)와, 상기 제1압력센서(55) 및 제2압력센서(54)의 압력신호를 비교하여 제1솔레노이드 밸브(53) 및 제2솔레노이드 밸브(58)를 제어하는 ECU(60)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a fuel system of a hydrogen vehicle according to the present invention includes a
상기와 같이 구성된 본 발명의 수소자동차의 연료계는 도2에 도시된 바와 같이 제어된다.The fuel system of the hydrogen vehicle of the present invention configured as described above is controlled as shown in FIG.
엔진을 초기 시동하는 경우 냉각수의 온도를 감지하여 냉시동 상태인지를 확인한다. 이때, 냉시동 상태가 아니면 제1솔레노이드 밸브(53)가 오픈되어 메인탱크(50)의 메탈 하이드리드 합금(51)에서 방출된 수소가 엔진으로 공급되도록 하고 제어를 종료한다. 만약, 냉시동 상태라면 ECU(60)가 제2솔레노이드 밸브(58)를 오픈시켜 보조탱크(56)의 냉시동용 메탈 하이드리드 합금(51')에서 방출된 수소가 가지관(57)과 연료관(52)을 통해 엔진으로 공급된다.When the engine is started for the first time, the temperature of the coolant is sensed to determine if it is cold started. At this time, the
보조탱크(56)의 냉시동용 메탈 하이드리드 합금(51')에 저장된 수소가 거의 방출되면 수소압력은 하강하게 되고, 그에 따라 제1압력센서(54)에서 감지된 수소압력이 제2압력센서(55)에서 감지된 수소압력에 비해 낮아지게 된다. 따라서, ECU(60)는 제1솔레노이드 밸브(53)를 오픈시켜 메인탱크(50)의 메탈 하이드리드 합금(51)에서 방출된 수소가 연료관(52)을 통해 엔진으로 공급되게 한다. 이때, 상기 메인탱크(50)의 메탈 하이드리드 합금(51)에서 방출된 수소의 일부가 가지관(57)을 통해 보조탱크(56)의 냉시동용 메탈 하이드리드 합금(51')으로 공급되어 일정 수준으로 저장된다. 이는 메탈 하이드리드가 가지는 특성중의 하나이다.When the hydrogen stored in the cold start metal hydride alloy 51 'of the
물론, 엔진이 정지되면 ECU(60)는 제1솔레노이드 밸브(53)와 제2솔레노이드 밸브(58)를 모두 클로즈하여 메인탱크(50)의 메탈 하이드리드 합금(51) 및 보조탱크(56)의 냉시동용 메탈 하이드리드 합금(51')에 포함된 수소가 더 이상 방출되지 않도록 한다.Of course, when the engine is stopped, the ECU 60 closes both of the
이와 같이, 본 발명의 수소자동차의 연료계 및 그 제어방법은 냉시동시에 보조탱크에 저장되 냉시동용 메탈 하이드리드 합금에서 방출된 고압의 수소가 엔진으로 공급되므로 엔진의 시동성이 향상되는 이점이 있다.As described above, the fuel system of the hydrogen vehicle and the control method thereof according to the present invention have the advantage that the startability of the engine is improved because the high pressure hydrogen released from the metal hydride alloy for cold start is stored in the auxiliary tank during cold start. .
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KR100456562B1 (en) * | 2002-07-03 | 2004-11-10 | 현대자동차주식회사 | Hydrogen supplying system of fuel cell powered vehicle and method for controlling it |
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JPH07101255A (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-18 | Mazda Motor Corp | Hydrogen fueled automobile |
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- 1997-08-13 KR KR1019970038685A patent/KR100245879B1/en not_active IP Right Cessation
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