KR100460874B1 - 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법 - Google Patents
연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100460874B1 KR100460874B1 KR20020029038A KR20020029038A KR100460874B1 KR 100460874 B1 KR100460874 B1 KR 100460874B1 KR 20020029038 A KR20020029038 A KR 20020029038A KR 20020029038 A KR20020029038 A KR 20020029038A KR 100460874 B1 KR100460874 B1 KR 100460874B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel cell
- battery
- voltage
- state
- control mode
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 8
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/547—Voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
- B60Y2200/91—Electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
- B60Y2200/92—Hybrid vehicles
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
연료전지 하이브리드 전기자동차에서 차량의 상태와 이종의 동력원 상태를 감시하여 차량의 동력 요구에 대하여 동력 분배를 안정되게 제어하여 연료 전지 및 배터리의 전력 효율을 극대화하도록 하는 것으로,
연료전지 하이브리드 전기자동차에 있어서, 부하 구동을 위한 동력 요구를 검출하여, 초기 시동 온 요구인지를 판단하는 과정과, 초기 시동 온 요구이면 배터리의 충전상태를 검출하는 과정과, 배터리의 충전상태가 안정된 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 작용하는 전압 제어모드로 제어하여 초기 시동을 온하는 과정과, 전압 제어모드에서 시동이 온되면 연료전지의 활성화가 진행되었는지를 판단하는 과정과, 연료전지의 활성화가 진행되지 않았으면 상기 전압 제어모드를 유지하고, 연료전지의 활성화가 진행되었으면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하여 시동을 유지시키는 과정과, 초기 시동 요구시 배터리의 충전상태가 안정된 상태가 아니면 연료전지가 활성화되기까지 시동 온을 대기하는 과정과, 시동 온의 대기 상태에서 연료전지의 활성화가 진행되면 시동을 온시킨 다음 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하여 시동을 유지시키는 과정을 포함한다.
Description
본 발명은 연료전지 하이브리드 전기자동차에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량의 상태와 이종의 동력원 상태를 감시하여 차량의 동력 요구에 대하여 동력 분배를 안정되게 제어하여 연료 전지 및 배터리의 전력 효율을 극대화하도록 하는 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 기존의 발전방식과 비교할 때 발전 효율이 높을 뿐만 아니라 발전에 따른 공해 물질의 배출이 전혀 없어서 미래의 발전 기술로 평가받고 있으며 에너지 절약과 환경 공해 문제 그리고 최근에 부각되고 있는 지구 온난화 문제등을 해결하기 위한 자동차의 동력원 적용으로 연구되고 있다.
연료전지는 수소 등의 활성을 갖는 물질, 예를들어 LNG, LPG, 메탄올 등을 전기화학 반응을 통해 산화시켜 그 과정에서 방출되는 화학에너지를 전기로 변환시키는 것으로, 주로 천연가스에서 쉽게 생산해 낼 수 있는 수소와 공중의 산소가 사용된다.
상기와 같이 환경 친화적인 연료전지만을 전기 자동차의 동력원으로 사용하는 경우 전기자동차를 구성하고 있는 부하 모두를 연료전지가 담당하게 되므로 연료전지의 효율이 낮은 운전영역에서의 운전이 불가피하게 되어 성능 저하를 유발시키게 되는 단점이 있으며, 높은 전압을 요구하는 고속 운전 영역에서 출력전압이 급격하게 감소하는 출력 특성에 의해 모터가 요구하는 충분한 전압을 공급 못하여 차량의 가속 성능을 저하시키게 되는 문제점이 발생한다.
또한, 초기 시동시 연료 개질기로부터 수소를 추출하고 화학반응을 일으켜 전기 에너지를 공급하기까지의 시간이 수 분의 시간이 소모되며, 차량에 급격한 부하가 인가되는 경우 연료 개질기에서 충분한 수소가 공급되기까지의 지연기간이 존재하게 되어 연료전지 출력전압이 순간적으로 급강하 하므로 모터에 충분한 전력을 공급하지 못하여 차량 성능이 저하되는 단점이 있다.
또한, 연료전지는 단방향성 출력 특성을 가지고 있으므로 차량 제동시 모터로부터 인입되는 에너지를 회수할 수 없어 차량 시스템의 효율성을 저하시키는 단점이 있다.
상기한 바와 같은 단점을 보완하기 위한 방안으로 연료전지 하이브리드 전기자동차가 개발되고 있다.
연료전지 하이브리드 전기자동차는 첨부된 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 보조 동력원인 배터리(10)와, 주동력원으로 사용되는 연료전지(20)와, 상기 배터리(10)와 연료전지(20)의 사이에 병렬로 연결되어 모터(50)에 공급되는 전압이 안전되게 유지되도록 하고, 배터리(10)와 연료전지(20)의 서로 다른 출력전압의 균형을 매칭시켜 주며, 연료전지(20)의 잉여 전압 및 회생 제동 에너지를 배터리(10)측에 충전 전압으로 제공되도록 하는 양방향 DC/DC 컨버터(30)와, 양방향 DC/DC 컨버터(30)의 출력단 및 저전압원인 연료전지(20)의 출력단에 연결되어 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통한 IGBT 스위칭으로 모터(50)의 거동을 제어하는 모터 제어기(40)로 구성된다.
상기에서 주동력원으로 사용되며 저전압원인 연료전지(20)는 연료 공급원과 공급되는 연료의 화학반응을 통해 수소를 발생시키는 연료개질기 및 연료개질기로부터 공급되는 수소를 공급받아 전기 에너지를 생성시켜 축적하는 축전지를 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같은 구성에서 DC/DC 컨버터를 기준으로 하는 고전압원과 저전압원의 연결관계는 첨부된 도 2와 같이 구성된다.
상기의 구성에서 DC/DC 컨버터(30)는 도시되지 않은 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 내부의 트랜지스터(T1,T2)가 스위칭되어 다이오드(D1,D2)를 통한 전류 패스의 형성으로 고전압원인 배터리(10)에서 저전압원인 연료전지(20)로 동력을 전달하는 기능(Buck Operation) 과 저전압원인 연료전지(20)에서 고전압원인 배터리 (10)로 동력을 전달하는 기능(Boost Operation)을 수행하는데, 이는 다음과 같다.
먼저, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제어기의 제어에 의해 DC/DC 컨버터(30)내의 트랜지스터(T1)는 온 되고, 트랜지스터(T2)는 오프되면 ⓐ와 같이 고전압원인 배터리(10)에서 저전압원인 연료전지(20)로의 전류 패스가 형성된다.
이때, 고전압원인 배터리(10)와 저전압원인 연료전지(20)간의 전위차는 인덕터(L)에 인가되어 인덕터(L)를 도통시키며, 인덕터(L)의 전류를 증가시키게 된다.
상기와 같이 인덕터(L)에 전류 증가가 이루어진 상태에서 도시되지 않은 제어기의 제어에 의해 온 상태를 유지하던 트랜지스터(T1)가 오프되면 도 4에 도시된 ⓑ와 같은 전류 패스가 형성된다.
따라서, 인덕터(L)를 도통하던 전류는 다이오드(D2)를 통해 환류하게 되며, 이로 인하여 인덕터(L)에 저장된 에너지는 저전압원인 연료전지(20)측으로 전달된다.
또한, 첨부된 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 제어기의 제어에 의해 DC/DC 컨버터(30)내의 트랜지스터(T1)는 오프 상태를 유지하고, 트랜지스터(T2)가 온 되면 ⓒ와 같은 전류 패스가 형성되어 저전압원인 연료전지(20)의 출력 전압이 인덕터(L)에 인가되어 인덕터(L)의 전류가 증가되며, 인덕터(L)의 도통 전류의 증가분은 인덕터(L)의 에너지 증가를 발생시키게 된다.
상기와 같이 인덕터(L)에 전류 증가가 이루어진 상태에서 제어기의 제어에 의해 온 상태를 유지하던 트랜지스터(T2)가 오프되면 도 6에 도시된 ⓓ와 같은 전류 패스가 형성된다.
따라서, 인덕터(L)를 도통하던 전류는 다이오드(D1)를 통해 환류하게 되며, 이로 인하여 인덕터(L)에 저장된 에너지는 고전압원인 배터리(10)측으로 전달된다.
상기한 바와 같이 연료전지 하이브리드 전기자동차에서 서로 다른 에너지원인 연료전지와 배터리의 상이한 출력 전압을 매칭시키는 DC/DC 컨버터의 상이한 전압 출력 특성에 대하여 능동적인 처리가 수행되도록 제어되지 못하여 에너지원의 수명에 치명적인 손상을 미치게 되는 문제점이 있으며, 수동적인 에너지원의 출력을 능동적으로 제어해 주는 방법이 제공되지 않아 시스템의 효율성을 저하시키고, 전기자동차의 장점인 회생 제동 에너지를 회수하는데 많은 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 가변하는 출력 전압을 갖는 서로 다른 동력원간의 출력량을 전압 제어모드와 전류 제어모드의 제어를 통해 능동적이고, 안정되게 제어하여 시스템의 효율성 및 에너지원의 파손을 배제하고, 수동적인 출력 특성을 갖는 서로 다른 동력원간의 출력량을 능동적으로 제어하여 출력 전압 제어의 안정성을 제공하도록 한 것이다.
또한, 동력 흐름의 안정된 양방향 제어를 통해 회생 제동 에너지의 회수를 안정되게 유지하여 시스템의 효율성을 제공하고, 어느 하나의 동력원이 이상이 발생하는 비상시의 경우에도 전압 제어모드 혹은 전류 제어모드를 통해 차량의 구동이 안정되게 이루어질 수 있도록 한 것이다.
즉, 차량의 상태와 연료전지 및 배터리로 이루어지는 동력원의 상태 및 차량의 동력 흐름에 따라 양방향 DC/DC 컨버터의 동작 모드를 적절하게 제어하여 출력 전압 제어의 안정성과 회생 에너지의 안정된 회수 및 차량 구동의 안정성을 제공하도록 한 것이다.
도 1은 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어장치에 대한 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어장치에서 DC/DC 컨버터를 기준으로 하는 고전압원과 저전압원과의 연결 관계를 도시한 도면.
도 3 내지 도 6은 도 2에 도시된 고전압원과 저전압원과의 연결관계에서 전류의 흐름을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 연료전지 하이브리드 전기자동차에서 초기 시동시의 동력 제어에 대한 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 하이브리드 전기자동차에서 차량 구동시의 동력 제어에 대한 흐름도.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 연료전지 하이브리드 전기자동차에 있어서, 부하 구동을 위한 동력 요구를 검출하여, 초기 시동 온 요구인지를 판단하는 과정과; 초기 시동 온 요구이면 배터리의 충전상태를 검출하는 과정과; 배터리의 충전상태가 안정된 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 작용하는 전압 제어모드로 제어하여 초기 시동을 온하는 과정과; 전압 제어모드에서 시동이 온되면 연료전지의 활성화가 진행되었는지를 판단하는 과정과; 연료전지의 활성화가 진행되지 않았으면 상기 전압 제어모드를 유지하고, 연료전지의 활성화가 진행되었으면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하여 시동을 유지시키는 과정과; 상기 초기 시동 요구시 배터리의 충전상태가 안정된 상태가 아니면 연료전지가 활성화되기까지 시동 온을 대기하는 과정과; 상기 시동 온의 대기 상태에서 연료전지의 활성화가 진행되면 시동을 온시킨 다음 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하여 시동을 유지시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법을 제공한다.상기에서 동력 요구가 주행중인 상태에서의 요구이면 연료전지 및 배터리의 충전상태를 검출하는 과정과; 상기에서 연료전지의 전압 출력이 안정적인 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 출력 전압이 주동력원으로 사용되는 전류 제어모드로 제어하여 주행을 유지하는 과정과; 상기에서 배터리의 충전상태가 과전압인 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 사용되는 전압 제어모드로 제어하여 주행을 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하이브리드 전기자동차의 동력 전달장치는 상술한 도 1의 구성이 적용되므로, 구성 요소에 대한 기능 설명은 생략한다.
먼저, 첨부된 도 7을 참조하여 시동 초기시의 제어 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
하이브리드 전기자동차의 시동이 정지되어 있는 상태에서 운전자의 시동 온요구가 검출되는지를 판단한다(S110).
상기에서 시동 온 요구가 검출되지 않으면 시동 정지 상태를 연속적으로 유지하고(S120), 시동 온 요구가 검출되면 배터리의 충전 전압 상태(State Of Charge;SOC)를 검출하여 전압이 양호한 상태를 유지하는지 판단한다(S130).
상기에서 배터리의 충전 전압 상태(SOC)가 양호한 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 작용하는 전압 제어모드로 제어하여 배터리의 전압을 통해 차량의 시동이 온 될 수 있도록 제어한다(S140).
상기 양방향 DC/DC 컨버터의 전압 제어모드는 연료전지의 출력 전압이 생성되지 않는 상태에서 모터의 구동이 배터리의 전압만으로 이루어지도록 하며, 초기 시동후 연료전지의 화학반응을 촉진시키는 전기장치에 전원을 인가하여 연료전지의 전압 기동 활성화 시간을 단축시킨다.
상기와 같이 양방향 DC/DC 컨버터가 배터리의 전압을 주동력원하는 전압 제어모드로 동작하여 엔진 시동이 온 되면 시간이 경과함에 따라 연료전지의 활성화가 정상적으로 이루어져 안정된 전압이 출력되는 상태인지를 판단한다(S150).
상기에서 연료전지의 활성화가 진행되지 못하여 정상적인 전압이 출력되지 않는 상태이면 상기 S140의 단계로 리턴하여 양방향 DC/DC컨버터가 전압 제어모드를 지속적으로 유지되도록 하고, 연료전지의 활성화로 정상적인 전압을 출력하는 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 출력 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 절환한다(S160).
상기와 같이 연료전지의 출력 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드의 상태에서 운전자의 차량 구동 요구가 검출되는지를 판단하여(S170) 차량의 구동 요구가 검출되지 않으면 상기 S160의 상태로 리턴하고, 차량의 구동 요구가 검출되면 연료전지의 출력 전압으로 모터를 구동시켜 차량이 구동되도록 한다(S180).
상기 S130에서 시동 온 요구가 검출된 상태에서 배터리의 충전상태(SOC)가 정상적인 상태가 아닌 것으로 판단되면 연료전지가 정상적인 전압을 출력하는 활성화의 상태까지 대기한 다음(S190), 연료전지가 정상적인 전압을 출력하는 활성화의 상태로 진입하였는지를 판단한다(S200).
상기 S200에서 연료전지가 활성화의 상태로 진입되지 않은 상태이면 상기 S190으로 리턴하여 활성화 상태로의 진입을 연속적으로 대기하고 연료전지가 활성화의 상태로 진입하여 정상적인 전압을 출력하는 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 출력 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하여 시동을 온 시킨다(S210).
상기와 같이 연료전지의 출력 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드의 상태에서 시동 온 된 다음 운전자의 차량 구동 요구가 검출되는지를 판단하여 (S170) 차량의 구동 요구가 검출되면 연료전지의 출력 전압으로 모터를 구동한다 (S180).
상기 S210에서 연료전지의 출력전압이 주동력원으로 작용하는 상태에서 양방향 DC/DC 컨버터는 연료전지에서 발생되는 전압을 배터리측으로 유입시켜 배터리의 충전이 이루어지도록 한다.
상기한 전류제어모드의 특징은 연료전지의 출력 전압이 가변되는 상태에서전류 제어를 통해 양방향 DC/DC 컨버터의 출력량을 일정하게 유지할 수 있어 연료전지와 배터리간의 동력 분배가 안정되게 유지되고, 연료전지가 배터리를 충전시켜야 하는 조건에서 양방향 DC/DC 컨버터의 전류 제어를 통해 배터리로 일정한 양의 충전 전류를 공급시켜 배터리를 충전하여 준다.
상기와 같이 배터리 및 연료전지의 상태에 따른 전압 제어모드 혹은 전류 제어모드를 통해 시동 온되어 구동이 진행된 상태에서 양방향 DC/DC 컨버터의 제어동작은 다음과 같다.
첨부된 도 8에서 알 수 있는 바와 같이 연료전지의 상태를 검출하여 연료전지가 정상적인 전압을 출력하고 있는지를 판단한다(S300).
연료전지가 정상적인 전압을 출력하고 있는 상태이면 배터리의 충전상태 (SOC)를 검출하여 배터리가 안정적인 상태를 유지하는지를 판단한다 (S310).
상기에서 배터리의 충전상태(SOC)가 정상이며 안정된 상태를 유지하는 것으로 판단되면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 출력 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하고(S320), 배터리의 충전상태(SOC)가 과전압이 발생되는 불안정한 상태인 것으로 판단되면(S330) 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 작용하는 전압 제어모드로 제어하여 배터리의 출력전압으로 모터의 구동이 이루어지도록 한다(S340).
상기 S300에서 연료전지의 출력전압이 정상적인 상태가 아닌 상태이면 배터리의 충전전압(SOC)이 정상적인 상태를 유지하는지 판단하고(S350), 배터리의 충전상태(SOC)가 정상적인 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 작용하는 전압 제어모드로 제어하여 모터의 구동이 이루어지도록 하고, 배터리의 충전상태(SOC)가 비정상적인 상태이면 차량의 구동을 정지시킨다(S360).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 연료전지 하이브리드 전기자동차에서 저전압원인 연료전지와 고전압원인 배터리의 상태 및 차량의 동력 흐름에 따라 양방향 DC/DC 컨버터의 동작 모드를 적절히 제어하여 초기 시동성을 향상시키고, 구동시 모터측에 공급되는 전압의 안정된 제어로 차량의 성능을 향상시키며, 이종의 전압원에 대한 안정된 전압의 규형으로 시스템의 성능을 안정되게 유지하여 준다.
Claims (6)
- 연료전지 하이브리드 전기자동차에 있어서,부하 구동을 위한 동력 요구를 검출하여, 초기 시동 온 요구인지를 판단하는 과정과;초기 시동 온 요구이면 배터리의 충전상태를 검출하는 과정과;배터리의 충전상태가 안정된 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 작용하는 전압 제어모드로 제어하여 초기 시동을 온하는 과정과;전압 제어모드에서 시동이 온되면 연료전지의 활성화가 진행되었는지를 판단하는 과정과;연료전지의 활성화가 진행되지 않았으면 상기 전압 제어모드를 유지하고, 연료전지의 활성화가 진행되었으면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하여 시동을 유지시키는 과정과;상기 초기 시동 요구시 배터리의 충전상태가 안정된 상태가 아니면 연료전지가 활성화되기까지 시동 온을 대기하는 과정과;상기 시동 온의 대기 상태에서 연료전지의 활성화가 진행되면 시동을 온시킨 다음 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 전압이 주동력원으로 작용하는 전류 제어모드로 제어하여 시동을 유지시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 동력 요구가 주행중인 상태에서의 요구이면 연료전지 및 배터리의 충전상태를 검출하는 과정과;상기에서 연료전지의 전압 출력이 안정적인 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 연료전지의 출력 전압이 주동력원으로 사용되는 전류 제어모드로 제어하여 주행을 유지하는 과정과;상기에서 배터리의 충전상태가 과전압인 상태이면 제어기는 양방향 DC/DC 컨버터를 배터리의 전압이 주동력원으로 사용되는 전압 제어모드로 제어하여 주행을 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법.
- 제2항에 있어서,상기 초기 시동 온 요구시 배터리의 충전상태가 불안정하여 연료전지의 활성화를 통해 시동 온시킨 전류제어 모드에서 연료전지의 출력 전류로 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 차량상태가 모터의 제동력 발생이면 상기 양방향 DC/DC 컨버터는 회생에너지를 배터리에 충전하고, 상기 배터리에 회생 에너지를 충전하는 과정에서 잉여 제동 에너지에 대해서는 다른 전장 부하의 동력원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20020029038A KR100460874B1 (ko) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20020029038A KR100460874B1 (ko) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030091183A KR20030091183A (ko) | 2003-12-03 |
| KR100460874B1 true KR100460874B1 (ko) | 2004-12-09 |
Family
ID=32384344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20020029038A KR100460874B1 (ko) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100460874B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008143368A1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Ct & T Co., Ltd. | Power conversion controlling method of fuel cell-battery hybrid-electric vehicle and control device |
| KR100900281B1 (ko) | 2007-12-18 | 2009-05-29 | 자동차부품연구원 | 복합형 에너지 저장장치 및 그 운용방법 |
| KR100900280B1 (ko) | 2007-12-17 | 2009-05-29 | 자동차부품연구원 | 복합형 에너지 저장장치 및 그 제어방법 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100872646B1 (ko) * | 2006-12-12 | 2008-12-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 하이브리드 전기차량의 운행모드제어방법 |
| US8486571B2 (en) | 2008-06-27 | 2013-07-16 | Hyundai Motor Company | Method for controlling output of fuel cell in fuel cell hybrid vehicle |
| KR101487560B1 (ko) * | 2008-12-24 | 2015-01-29 | 두산인프라코어 주식회사 | 산업 차량용 전원 공급 장치 및 그 제어 방법 |
| JP5406263B2 (ja) * | 2011-11-10 | 2014-02-05 | 三菱電機株式会社 | 電源監視装置 |
| KR20150052677A (ko) * | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 엘에스산전 주식회사 | 전기 자동차의 ldc 제어 장치 |
| KR102506849B1 (ko) * | 2016-12-13 | 2023-03-08 | 현대자동차주식회사 | 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치 및 방법 |
| FR3063390A1 (fr) * | 2017-02-28 | 2018-08-31 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede et dispositif de controle de l’etat de charge d’une batterie d’un vehicule stationnant sur un parking |
| CN110015192B (zh) * | 2017-09-11 | 2021-03-02 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种燃料电池混合动力系统、供电单元及充电控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940005433A (ko) * | 1992-05-15 | 1994-03-21 | 나카무라 히로까즈 | 하이브리드 차의 운전 방법 |
| JP2000115908A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-21 | Hitachi Ltd | ハイブリッド車駆動装置及び駆動方法 |
| JP2000295710A (ja) * | 1999-04-06 | 2000-10-20 | Nissan Motor Co Ltd | ハイブリッド電気自動車の充電制御装置 |
-
2002
- 2002-05-24 KR KR20020029038A patent/KR100460874B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940005433A (ko) * | 1992-05-15 | 1994-03-21 | 나카무라 히로까즈 | 하이브리드 차의 운전 방법 |
| JP2000115908A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-21 | Hitachi Ltd | ハイブリッド車駆動装置及び駆動方法 |
| JP2000295710A (ja) * | 1999-04-06 | 2000-10-20 | Nissan Motor Co Ltd | ハイブリッド電気自動車の充電制御装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008143368A1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Ct & T Co., Ltd. | Power conversion controlling method of fuel cell-battery hybrid-electric vehicle and control device |
| KR100900280B1 (ko) | 2007-12-17 | 2009-05-29 | 자동차부품연구원 | 복합형 에너지 저장장치 및 그 제어방법 |
| KR100900281B1 (ko) | 2007-12-18 | 2009-05-29 | 자동차부품연구원 | 복합형 에너지 저장장치 및 그 운용방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030091183A (ko) | 2003-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100867825B1 (ko) | 연료전지 하이브리드 전기차량의 비상시동제어방법 | |
| US6321145B1 (en) | Method and apparatus for a fuel cell propulsion system | |
| KR101047406B1 (ko) | 연료전지 하이브리드 차량의 파워넷 시스템 및 그 제어방법 | |
| KR100906909B1 (ko) | 연료전지 하이브리드 전기 차량의 파워다운 제어방법 | |
| KR100461272B1 (ko) | 연료 전지 하이브리드 차량의 전원 단속장치 | |
| KR101230900B1 (ko) | 연료전지 하이브리드 시스템의 운전 제어 방법 | |
| KR100872646B1 (ko) | 연료전지 하이브리드 전기차량의 운행모드제어방법 | |
| KR20080044097A (ko) | 수퍼커패시터를 이용한 연료전지 차량의 회생제동 시스템 | |
| KR100993654B1 (ko) | 연료전지 차량의 제어 방법 | |
| JP2002320303A (ja) | ハイブリッド・パワートレインのための燃料電池 | |
| KR20080032909A (ko) | 하이브리드 연료전지 버스의 파워 시스템 및 그 제어 방법 | |
| CN101981742A (zh) | 燃料电池系统和对之进行控制的方法 | |
| KR100460874B1 (ko) | 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법 | |
| US7380621B2 (en) | Hybrid system | |
| WO2005086261A1 (ja) | 燃料電池システム | |
| KR101526379B1 (ko) | 연료전지차량의 전원관리장치 및 방법 | |
| KR20080056047A (ko) | 연료전지 하이브리드 전기차량의 스택열화를 고려한운전제어방법 | |
| JP6133623B2 (ja) | ２電源負荷駆動システム及び燃料電池自動車 | |
| JP2014166109A (ja) | ２電源負荷駆動システム及び燃料電池自動車 | |
| KR20110004192A (ko) | 차량용 태양전지 시스템 | |
| KR101448757B1 (ko) | 연료전지자동차의 비상시동장치 | |
| JP2006304575A (ja) | 電源システム及びその制御方法 | |
| KR20030050139A (ko) | 연료전지 하이브리드 전기 자동차의 전기 동력 시스템 | |
| JP2014166110A (ja) | ２電源負荷駆動システム及び燃料電池自動車 | |
| JP2008016256A (ja) | 車両用制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121130 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131129 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141128 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |