KR100634148B1 - 연료전지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

연료전지 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100634148B1
KR100634148B1 KR1020047017763A KR20047017763A KR100634148B1 KR 100634148 B1 KR100634148 B1 KR 100634148B1 KR 1020047017763 A KR1020047017763 A KR 1020047017763A KR 20047017763 A KR20047017763 A KR 20047017763A KR 100634148 B1 KR100634148 B1 KR 100634148B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
warm
power
cell system
controller
Prior art date
Application number
KR1020047017763A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040104703A (ko
Inventor
나카지요시하루
Original Assignee
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 filed Critical 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Publication of KR20040104703A publication Critical patent/KR20040104703A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100634148B1 publication Critical patent/KR100634148B1/ko

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
    • H01M8/04313—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
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • 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
    • 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
    • B60L58/31—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for starting of 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
    • 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
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • 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
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • 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
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • 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
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04626—Power, energy, capacity or load 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
    • H01M8/04768—Pressure; Flow of the coolant
    • 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
    • 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
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • 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
    • B60L2240/545—Temperature
    • 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
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/22—Driver interactions by presence detection
    • 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
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/56—Temperature prediction, e.g. for pre-cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using 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
    • 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
    • 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
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

이동체(V)에 탑재되게 한 연료전지 시스템(1, 100)은 전력을 발생시키기 위해 연료가스와 산화가스를 공급받는 연료전지(31)를 포함하는 전력 발생 요소(31, 45)와, 전력 발생 요소의 웜-업을 이룰 수 있게 하는 웜-업 메커니즘(21 내지 23, 32 내지 39, 41 내지 50`), 및 외부 원격조작 유닛(3)에서 송신되고 전력 발생 요소의 웜-업을 통해 연료전지 시스템의 기동이 완료되는 기동 완료 시간을 지시하는 제어신호의 수신에 응하여, 적어도 전력 발생 요소의 웜-업이 기동 완료 시간에 일치하여 완료될 수 있게 웜-업 메커니즘을 제어하는 제어기(13)를 구비한다.

Description

연료전지 시스템 및 그 방법{FUEL CELL SYSTEM AND RELATED METHOD}
본 발명은 연료전지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 사용자에 의한 원격 실행 명령에 응하여 기동 작동을 시작하는, 이동체에 탑재된 연료전지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근에, 자동차와 같은 이동체의 동력원으로서 환경친화적인 연료전지가 주목을 받고 있으며, 연료전지의 발전을 제어하기에 적합한 연료전지 시스템을 제공하기 위한 연구개발이 이루어지고 있다.
특히, 이동체의 연료전지로서 유력한 공동의 주의를 끄는 연료전지 시스템들 중 하나로, PEM(proton exchange membrane)으로 형성된 화합물 전해질과 함께 PEFC(polymer electrolyte fuel cell)를 제공하는 것이 제안되어 있다.
또한, 연료전지의 연료로서 수소를 얻기 위해 수소함유 화합물로부터 수소를 분리시키도록 연료 개질기 시스템이 장치된 또 다른 연료전지 시스템이 제안되어 있다.
이러한 연료전지 시스템들 중에서, 특히, 개질될 것들을 형성하는 탄소와 수소를 함유하는 유기 화합물이 수소보다 더 높은 부피당 에너지 밀도 및 무게당 에너지 밀도를 가지기 때문에, 이러한 유기 화합물의 사용을 통해 개질하는 것에 관 한 심도 깊은 연구 작업 및 연구개발이 착수되었다. 왜냐하면, 유기 화합물로서, 탄화수소 연료는 메탄 등의 알칸, 알코올 및 에테르류 혹은 가솔린 등으로 이루어져, 표준 온도 및 표준 압력 또는 가압 조건에서 액체 상태가 되어 취급이 용이하기 때문에, 연료로서 탄화수소를 사용하는 기술이 확립되어 가고 있고, 개질의 원료로서 유력하게 고려된다.
또한, 이동체들을 위한 연료전지 시스템들에서, 이차전지 및 커패시터 등과 같은 축전 유닛이 설치된 연료전지 시스템이 제안되어 있다. 연료전지 시스템이 자동차에 설치된 경우, 제동을 걸어 정지되었을 때에, 이동체의 정지로부터 발생된, 회생 전력을 회수하여 축전 유닛에 저장해 두어 가속시의 에너지로서 재이용될 수 있게 함으로써, 연료 소비 효율의 향상을 이룰 수 있다. 또한, 축전 유닛은 연료전지 시스템 전반을 전자적으로 제어해야 하므로 연료전지에 의해 전력이 발생되지 않는 시스템 정지 시 축전 유닛이 전원으로서 사용되어 연료전지 시스템의 기동 작동이 시작될 수 있게 한다. 큰 에너지 밀도를 가지는 이차전지가 축전 유닛에 탑재된 경우가 많다.
일본국 특개평 제 2002-117876호 공보는 연료전지를 웜-업하기 위해 연료전지의 냉태 시 냉각액을 가열하는 가열 메커니즘을 구비하는 냉각액 유로가 구비된 연료전지 시스템을 개시한다.
일본국 특개평 제 2002-198081호 공보는 자동-서멀 개질기가 장치된 연료전지용 연료가스 발생 장치의 시작 처리 시, 개질기 및 일산화탄소(CO) 제거기 등을 포함하는 개질 반응기의 웜-업시, 개질기에 공급될 연료 및 공기의 유량이 증가되 어 CO 제거기 유닛의 웜-업을 촉진시키는 연료전지 시스템을 개시한다.
일본국 특개평 제 2002-83606호 공보는 소정 시간 패턴으로 연료전지가 작동되어 실제로 소비된 전력 패턴에 따라 소정 시간 패턴을 보정하는 연료전지 코-제너레이션(co-generation) 시스템을 개시한다.
일본국 특개평 제 2002-50378호 공보는 전기자동차용 연료전지의 기동 시 이차전지가 과방전 상태이면 외부전원이 보조 유닛들을 구동하게 하고 개질기 및 냉각액을 가열하는데 연료의 촉매연소가 사용되는 연료전지 시스템을 개시한다.
일본국 특개평 제 2002-219926호 공보는 차량의 공기조절 유닛을 원격제어하기 위해 휴대전화로부터 명령이 송신되는 제어 시스템을 개시한다.
〈발명의 개시〉
그러나, 본 발명자에 의한 연구에 따르면, 프로톤 교환막과 같은 고분자 전해질막을 구비하는 고체 고분자형 연료전지는 연료가스와 산소를 함유하는 산화가스 간의 반응을 통해 전력을 발생시키는 것으로 연료가스 전극의 수소가 산화 가스와 반응하기 위해 고분자 전해질막을 통해 산화가스 전극으로 이송되는 프로톤들을 형성할 수 있도록 구성된다. 따라서, 연료전지 시스템의 작동 시 연료전지가 전력을 발생할 수 있도록, 고분자 전해질막이 습기가 있는 상태로 유지되도록 가습하는 것이 필요하다.
또한, 고체 고분자 연료전지가 이동체용의 동력원으로서 유력한 이유들 중 하나는 고분자 전해질막형 연료전지는 다른 형식의 연료전지보다도 비교적 낮은 대략 80℃ 정도의 온도에서 작동되기 때문이다. 이러한 고분자 전해질막형 연료전지 는, 연료가스와 산화가스 간의 반응을 통해 발생한 에너지 중에서 전기로서 취해지지 않은 에너지 성분이 열이 되므로, 물 등의 냉각 매체 및 라디에이터를 사용해서 작동온도가 유지되도록 하는 것이 많다.
따라서, 연료전지가 큰 열용량을 갖게 하기 위해, 고분자 전해질막에 수분 및 냉각액을 포함하게 한 연료전지 시스템에서는 연료전지가 장치된 이동체가 오랜 시간동안 방치되어 연료전지 시스템이 대기 온도에 도달한 상태로부터 대략 80℃의 작동 온도까지 올리려면 큰 에너지가 필요하게 된다.
또한, 연료전지는 작동 온도 범위보다 낮은 온도에서 전력을 발생시킬 수 있지만, 저온에서의 연료가스와 산화가스와의 반응에서 활성이 저하되기 때문에 정격전력을 얻어내기가 어렵다. 또한, 고분자 전해질막에 함유된 수분이 동결하면 프로톤들이 산화가스 전극에 이동될 수 없기 때문에 발전이 불가능해진다. 즉, 연료전지를 작동가능한 상태로 하기 위해서 웜-업이 필요한 경우가 있고, 연료전지 시스템이 웜-업 등의 기동 작동의 실행을 필요로 한다.
또한, 연료 개질 시스템이 장치된 연료전지 시스템에서, 개질 반응이 크게 활성화되는 온도 범위는 메탄올에서는 300℃부터 400℃이고 가솔린의 경우엔 600℃ 이상의 높은 온도 범위이므로, 낮은 온도 범위에서는 수소가 거의 얻어지지 않거나 효율이 나빠지는 결과가 나타나는, 즉, 소정 온도 영역에서 반응으로부터 생겨난 결과보다 더 적은 양의 수소만 얻어질 수 있는 상황이 나타난다. 따라서, 상술한 연료전지 본체의 웜-업뿐만 아니라 연료 개질기 시스템의 웜-업 또한 충분하게 수행되는 것이 요구된다.
또한, 축전 유닛으로서 이차전지가 장치된 연료전지 시스템에서는, 이차전지가 전지 총 정전용량의 30%에서 80% 근처에서의 충전상태(SOC)하에서 사용되는 것이 많다. 즉, 이차전지는 SOC가, 하한 임계값 30% 이하로 떨어지는 것을 막도록 제어되어 재기동 또는 구동력을 보조하는 에너지를 가지게 하고, 또한 SOC가 상한 임계값 80%를 초과하지 못하도록 제어하여 이차전지가 회생전력을 회복하는 여지를 갖고 이용될 수 있게 한다.
그러나, 차량의 정치 후의 전자 장비의 사용 또는 장기간 방치해둔 이차전지에서 발생하는 자체 방전의 발생으로 인해, SOC가 하한 임계값 이하로 떨어지는 경우를 생각해 볼 수 있다. 또한, 연료전지의 기동 동작의 시작에 앞서 SOC가 하한 임계값을 넘었더라도, 기동 작동을 위해 전력 소비의 발생으로 SOC가 하한 임계값 이하로 떨어지는 경우를 생각해 볼 수 있다.
이러한 상황들에서, 이동체 주행을 시작하기 전에, 연료전지가 전력을 발생하는 것을 시작하고 난 후에 이차전지가 충전되는 것이 바람직하다. 이것은 이동체가 구동된 상태, 즉, SOC가 하한 임계값 이하로 떨어진 상태에서 연료전지 자동차의 주행이 시작된 경우에, 소비전력이 큰 전자기기를 사용하거나 구동력을 보조함으로 저하된 SOC 상태로 되는 이차전지에서 방전이 발생하면, 연료전지 시스템이 정지하게 되는 심각한 상황이 발생될 수 있기 때문이다. 즉, 축전 유닛에서는, 연료전지의 기동 작동시에 이차전지의 충전이 필요하게 되는 경우도 생긴다. 또한, 축전 유닛에서는, 많은 형태의 이차전지들이 저온에서는 성능이 열화되기 때문에, 웜-업하는 것이 바람직하다.
여기서, 일본 특개평 제 2002-117876 호에 개시된 연료전지 시스템은 연료전지를 웜-업할 때, 연료전지의 냉태시 냉각액을 가열하기 위한 가열 메커니즘으로서 전기 히터를 사용하도록 구성된다.
그러나, 상술한 바와 같이, 연료전지에서 열용량은 냉각액 및 수분에 의해 크게 영향을 받고, 웜-업을 위해서 많은 전기 에너지가 요구된다. 즉, 이러한 연료전지 시스템에서는, 축전 유닛을 구성하는 이차전지의 전력의 사용을 통해 전기 히터를 구동하는 경우, 축전 유닛의 SOC가 웜-업이 완료되기 전에 저하할 우려가 있다.
또한, 일본 특개평 제 2002-117876호 공보는 메탄올 등의 연료의 연소로부터 발생된 연소열이 냉각액을 가열하는데 이용되는 구조를 개시한다. 이것은 연료의 연소열은 증가된 열값을 가진다는 것 그리고, 메탄올이나 가솔린 등의 액체연료로부터 공급된 에너지는 이차전지의 용량보다 훨씬 크다는 사실에 인한 것으로써, 소위 에너지 부족될 우려가 있다.
그러나, 이러한 구조는 연소의 결과인 가스가 고온인 채로 방출되어, 에너지 사용 효율 면에서 바람직하지 못한 경향이 있다. 이것은 가스를 통한 열교환은 일반적으로 온도 효율이 낮다고 평가되고 웜-업에 요구되는 에너지보다 더 많이 소비되는 경향이 있는 것에 의한다.
여기서, 연료의 연소로부터 발생된 고온 가스의 열에너지를 최대한 냉각액에 전달될 수 있도록, 고온 가스와 열교환기 간에 접촉면적을 가능한 한 증가시켜 열교환기 내의 가스 유로를 가늘게 혹은 길게 형성하는 또 다른 구조에 대해서 생각 해 볼 수 있다. 그러나, 가스 유로에 대량의 가스를 흐르게 하기 위해서는 송풍기 및 압축기의 큰 출력들이 요구되어, 웜-업을 위한 송풍기 및 압축기에 의해 소비될 에너지를 포함하여, 에너지가 커지게 된다.
또한, 일본국 특개평 제 2002-198081호에 기재된 연료전지 시스템은 연료의 산화반응, 즉 이의 연소로부터 생성된 열을 사용하여 연료 개질기 시스템 내 비교적 하류측에 위치한 일산화탄소(CO) 제거기를 웜-업하나, 일산화탄소(CO) 제거기는 웜-업시 작동을 위해 이용가능한 온도에는 도달하지 못하므로, 개질된 가스는 연료전지를 바이패스하여 연소기를 구비한 증발기로 보내어진다. 즉, 일산화탄소(CO) 제거기의 웜-업 중에, 어떠한 연료전지도 발전에 사용될 수 있는 상태로 되지 않으므로, 연료전지의 기동에 필요한 모든 전력이 연료전지 외에 다른 전력 공급 장치로부터 공급되어야 한다. 더욱이, 이러한 구조에서는, 연료전지의 기동 시 공기 유량이 증가되기 때문에, 많은 공기 시스템에 전력이 필요하다. 즉, 축전 유닛의 SOC가 웜-업이 완료될 때까지 떨어질 우려가 있다.
또한, 일본국 특개평 제 2002-83606호에 개재된 연료전지 시스템은 정착된 사용을 위해 연료전지가 작동된다는 가정에 기초를 두고 있지만, 이동체에 장치된 이러한 연료전지에 있어서도 이론적으로, 발전이 가능한 작동 시작 시간을 미리 지정하여 점층적으로 기동 작동을 수행하게 함으로써, 축전 유닛의 SOC의 저하를 막을 수 있다.
그러나, 이러한 구조는 순전히 정착된 연료전지를 전제로 한 것이기 때문에, 운전 시작 시간을 임의로 지정하고 싶은 경우나, 코-제너레이션 시스템과 같이 상 용 전력이 항시 이용될 수 없는 경우엔 좋다고 말할 수 없다.
또한, 일본국 특개평 제 2002-50378호에 개재된 연료전지 시스템은 단지 이차전지가 과방전 상태의 경우에서 기동 제어를 위한 조치를 취한 것일 뿐이며, 상기 경우외의 다른 경우들을 포함하여 완전히 최적의 기동 작동을 제공할 의도의 구조는 아니다.
즉, 이러한 구조에서는, 작동 시작 시간이 미리 지정되는 경우에서처럼 반드시 급속한 기동이 필요로 되는 것이 아닌 경우에는, 외부전원의 사용을 통해 이차전지의 충전을 달성하고 개질기 및 냉각액의 가열을 수행하기 위한 기동 작동을 제공하려는 시도는 전혀 없다.
또한, 일본국 특개평 제 2002-219926호에 개재된 연료전지 시스템에서는, 공기 조절기의 에너지원으로서 연료전지를 미리 작동시켜 둠으로써, 동시에 이동체의 작동 전에 연료전지의 웜-업을 완료할 수 있다. 또한, 이러한 구조에서, 이동체가 충전할 수 있거나 혹은 방전할 수 있는 축전 유닛을 장착한 경우, 축전 유닛의 전력이 공기 조절을 달성하기 위해 우선적으로 이동하도록 하고, 이동체 운전 전에 연료전지의 발전 시 축전 유닛이 충전되게 할 목적으로, 이동체의 동작 시 축전 유닛이 충전되지 않게 제어가 실행될 수 있다.
그러나 이러한 구조에서는, 다양한 환경들에 따라 최적의 연료전지의 기동 동작을 제공하는 구성이 되지는 못한다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같이 본 발명자에 의해 행해진 연구로 완성된 것으로 연료전지의 기동 동작이 사용자를 위해 적절한 타이밍에 완료될 수 있는 연료전지 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 이동체에 탑재되는 연료전지 시스템은, 전력을 발생시키기 위해 연료가스 및 산화 가스가 공급되는 연료전지를 포함하는 전력 발생 요소; 상기 전력 발생 요소의 웜-업을 달성할 수 있게 한 웜-업 메커니즘; 및 외부 원격조작 유닛에서 송신되고 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 상기 연료전지 시스템의 기동이 완료되는 기동 완료 시간을 지시하는 제어신호의 수신에 응하여, 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업이 상기 기동 완료 시간과 일치하여 완료되도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는, 제어기를 포함하는 연료전지 시스템이 제공된다.
한편, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 전력을 발생하기 위해 연료가스와 산화가스가 공급되는 연료전지를 포함하는 전력 발생 요소; 상기 전력 발생 요소의 웜-업을 이룰 수 있게 하는 웜-업 메커니즘; 및 외부 원격조작 유닛으로부터 송신되며 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 상기 연료전지 시스템의 기동이 완료되는 기동 완료 시간을 지시하는 제어신호의 수신에 응하여, 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업이 상기 기동 완료 시간과 일치하여 완료되도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 제어 수단을 포함하는 연료전지 시스템이 제공된다.
한편, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전력을 발생시키기 위해 연료가스와 산화 가스를 공급받는 연료전지를 포함하는 전력 발생 요소와, 상기 전력 발생 요소의 웜-업을 이루는 웜-업 메커니즘을 구비한 연료전지 시스템을 제어하는 방법으로서, 외부 원격조작 유닛으로부터 송신되고 상기 연료전지 시스템의 기동이 상 기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 완료되는 기동 완료 시간을 지시하는 제어신호의 수신에 응하여, 상기 전력 발생 요소의 웜-업이 상기 기동 완료 시간과 일치하여 완료되게 하는 연료전지 시스템 제어 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 연료전지 시스템의 구조를 도시한 블럭도로서, 연료전지 시스템과 외부전원 및 원격조작 유닛 간의 관계를 도시한다.
도 2는 제1 실시예의 연료전지 시스템에 의해 실행될 기동 제어 작동의 주요 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 3은 제1 실시예의 연료전지 시스템에 의해 실행될 기동 작동을 도시한 흐름도이다.
도 4는 제1 실시예의 연료전지 시스템에 의해 실행될 완료-판정 임계값 설정 처리를 도시한 흐름도이다.
도 5는 제1 실시예의 연료전지 시스템에 의해 실행될 기동 작동-방법 선택 처리를 도시한 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6c는 제1 실시예에서, 기동 작동-방법 선택 처리에서 사용하기 위한 시간-온도 범위를 도시한 도면으로, 각각의 횡축은 연료전지 시스템의 온도를 나타내고 종축은 기동 완료 설정 시간에 관하여 잔여시간을 나타낸다.
도 7은 제1 실시예의 연료전지 시스템에서 연소기가 연소하지 않는 경우에 기동 작동-방법 선택 처리를 도시한 흐름도이다.
도 8은 제1 실시예에서, 횡축은 냉각액 유량(FP)을 나타내고 종축은 펌프 효 율(EP)을 나타내는 것으로, 냉각액 펌프의 효율을 설명하기 위한 냉각액 유량과 효율간의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 제1 실시예에서, 횡축은 공기 유량(FA)을 나타내고 종축은 송풍기 효율(EA)을 나타내는 것으로, 송풍기의 효율을 설명하기 위한 공기 유량과 압력비 간의 관계를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 제2 실시예의 연료전지 시스템의 구조를 도시한 블럭도이고 연료전지 시스템과 외부전원 및 원격조작 유닛 간의 관계를 도시한다.
도 11은 제2 실시예의 연료전지 시스템에 의해 실행될 기동 제어 작동에서 기동 작동 시 실행될 완료-판정 임계값 설정 처리를 도시한 흐름도이다.
도 12는 제2 실시예의 연료전지 시스템에 의해 실행될 기동 제어 작동 시 실행될 기동 작동-방법 선택 처리를 도시한 흐름도이다.
도 13은 제2 실시예의 연료전지 시스템에서 연소기가 연소하지 않는 경우에 기동 작동-방법 선택 처리를 도시한 흐름도이다.
도 14는 제2 실시예의 연료전지 시스템에 의해 실행될 페일-오프(fail-off) 작동을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 각 실시예의 연료전지 시스템 및 그 방법이 첨부된 도면을 적절히 참조하여 상세하게 서술된다.
(제1 실시예)
먼저, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 제1 실시예의 연료전지 시스템 및 그 방법을 상술한다.
도 1은 본 실시예의 연료전지 시스템(1)의 구조를 도시하는 블럭도로서, 연료전지 시스템과, 외부전원 및 원격조작 유닛 간의 관계를 도시한다.
연료전지 시스템(1)의 구조
도 1에 도시된 바와 같이, 연료전지 시스템(1)은 자동차 등의 이동체(V) 상에 설치되며, 도시되지 않은, 구동 모터에 전력을 공급하기 위한 이동체의 동력원으로서 전력을 발생시킨다. 연료전지 시스템(1)은 케이블(2a)을 통해 외부전원(2)에 접속되고, 또한, 라디오 통신을 통해 사용자가 가지고 있는 원격조작 유닛(3)에 전기적으로 접속된다.
이러한 원격조작 유닛(3)은, 도시하지 않았으나, 사용자에 의해 조작되는 입력부, 연료전지 시스템(1)으로부터/으로 라디오 신호들을 송/수신하는 송/수신부, 사용자에게 다양한 정보를 디스플레이 하기 위한 디스플레이, 스피커 및 진동 메커니즘 등을 구비하는 정보 제공부, 및 이러한 목적들을 위한 다양한 기능들을 제어하는 제어기를 포함한다. 원격조작 유닛(3)의 제어기는 사용자에 의해 조작되는 입력부에 응하고 사용자에 의한 조작 내용에 따라 제어신호(SR)(원격조작 유닛(3)의 제어부에서 송신된 신호이며 이하 편의를 위해 SR로 표기)를 송신하게 함으로써, 연료전지 시스템(1)을 활성화하여 작동하게 한다. 또한, 원격조작 유닛(3)의 제어기는 연료전지 시스템(1)으로부터 출력된 제어신호(SC)(후술하는, 연료전지 시스템(1)의 제어기에서 송신된 신호들이며 이하 편의상 SC라고 표기)에 따라 제공부를 제어함으로써, 사용자에게 연료전지 시스템(1)에 관한 다양한 정보를 제공한다.
또한, 연료전지 시스템(1)은 외부전원(2)에서 연장한 케이블(2a)에 전기적으로 접속된 도시되지 않은 커넥터를 구비한 충전 제어부(11)를 포함한다.
충전 제어부(11)는 충전 제어기(21)와 전환 유닛(22)으로 이루어지고, 모두 케이블(2a)과 커넥터를 통해 외부전원(2)에 접속된다. 충전 제어기(21)는 전력 충전율을 조절하면서 전력이 배터리(23)에 충전될 수 있게 외부전원(2)에서 공급된 전력을 제어한다. 또한, 전환 유닛(22)은 도시되지 않은 기동 전원 라인에 접속되어 연료전지 시스템(1)의 각 부분들에 공급하기 위해 배터리(23)로부터의 전력과 외부전원(2)으로부터의 전력 간의 전환을 실행한다. 특히, 전환 유닛(22)은 통상적으로 외부전원(2)으로부터의 전력 및 배터리(23)로부터의 전력 중 하나나 혹은 외부전원(2)으로부터의 전력과 배터리(23)로부터의 전력의 조합을 연료전지 시스템(1)의 각 부분들에 전달한다.
또한, 연료전지 시스템(1)은 이동체의 동력원으로서의 전력을 발생하는 연료전지 작동부(12)를 포함한다.
연료전지 작동부(12)는 연료가스 및 산화가스가 공급되어, 전력을 발생시키는 연료전지 스택(31)(때때로 단지 연료전지라고 칭함)을 포함한다. 연료전지 스택(31)은, 도시하진 않았으나, 공기전극과 연료전극이 서로 대향하여 배치되고 이 사이에 고체 고분자 전해질 막이 개재된 각각의 연료전지를 격리기(separator)로 개재한 연료전지 구조체를 복수 적층하여 구성한, 전력 발생 요소를 형성한다. 연료전지 스택(31)이 전력 발생 반응을 일으키게 할 목적으로 수소가스 등의 연료가스가 연료전극에 공급되고 공기 등의 산화가스가 산화전극에 공급된다.
더욱 상세하게, 연료전지 시스템(1)의 통상 작동 시에는, 수소탱크(32)에 저장된 수소가스가 수소유량 및 수소압력이 조정된 상태로 수소밸브(33)를 통해 연료전지 스택(31)의 수소전극(연료전극)에 공급된다. 또한, 수소가스가 공급되는 것 이외에, 연료전지 스택(31)의 공기전극에 송풍기(34)로부터의 공기가 공급된다.
기동 작동을 위한 연료전지 시스템(1)의 처리 시에는, 송풍기(34)가 공기를 연소기(35)에 전달한다. 연료전지 시스템(1)의 일반 작동 시, 연소기(35)는 연료전지 스택(31)의 수소전극으로부터 방출된 배기가스에 함유된 수소를 촉매로 연소한다. 수소밸브(33)를 사이에 둔, 수소탱크(32)로부터 연소기(35)로의 시스템은 연료 공급 시스템을 형성한다. 또한, 기동 작동을 위한 연료전지 시스템의 처리시, 연소기(35)는 수소밸브(33)를 통해 전달된 수소가스와 송풍기(34)를 통해 전달된 공기가 서로 반응하여 고압 가스가 되게 하고 이 고압 가스는 열교환기(36)에 공급된다.
열교환기(36)는 가스 배관을 통해 연소기(35)에 접속되고, 냉각액 전달 배관을 통해 냉각액 펌프(37)에 접속된다. 연료전지 시스템(1)의 기동 작동 시, 열교환기(36)는 연소기(35)로부터 전달된 고압 가스와 냉각액 펌프(37)로부터 압력을 받아 전달된 냉각액 간에 열교환을 실행하고, 열교환된 냉각액은 냉각액 전달 배관을 통해 조절 밸브(38)로 전달된다.
냉각액 펌프(37)에는 연료전지 스택(1) 내 도시되지 않은 냉각액 유로를 통과한 냉각액이 공급되고 이 냉각액 펌프(37)는 압력을 가해 냉각액을 열교환기(36) 및 히터(39)에 전달한다. 여기서, 냉각액 펌프(37)의 구동률은, 압력을 받아 전달 된 냉각액이 열교환기(36), 조절 밸브(38) 및 연료전지 스택(31)을 순환을 위해 통과할 수 있게 하고 냉각액이 히터(39), 조절 밸브(38) 및 연료전기 스택(31)을 순환을 위해 통과할 수 있게 제어된다. 여기서, 냉각액 펌프(37), 열교환기(36), 조절 밸브(38) 및 연료전지 스택(31)은 하나의 순환 시스템을 형성하며, 냉각액 펌프(37), 히터(39), 조절 밸브(38) 및 연료전지 스택(31) 또한 다른 순환 시스템을 형성한다.
히터(39)는 전력을 공급하는 도시되지 않은 기동 전력선을 통해 전환 유닛(22)에 접속되어, 전환 유닛(22)을 통해 공급된 전력으로, 냉각액 펌프(37)로부터 전달된 냉각액을 가열시켜, 가열된 냉각액이 조절 밸브(38)로 전달되게 한다.
조절 밸브(38)에는 열교환기(36)에서 고압 가스와 열교환된 냉각액과, 히터(39)에 의해 가열된 냉각액이 공급되며, 이에 의해 연료전지 스택(31)으로 전달할 각각의 냉각액 스트림들의 유량이 조정된다.
또한, 연료전지 시스템(1)은 충전 제어부(11) 및 연료전지 작동부(12)의 작동들을 제어하는 제어기(13)를 포함한다.
제어기(13)는 각종의 정보를 저장하는 메모리(M), 시간을 카운트하는 타이머(TM)로 이루어지며, 원격조작 유닛(3)으로부터의 제어신호(SR)에 따라, 충전 제어부(11)의 충전 제어기(21) 및 전환 유닛(22)과, 송풍기(34), 수소밸브(33), 열교환기(36), 연료전지 작동부(12)의 조절 밸브(38) 및 히터(39)를 제어한다. 이렇게 함에 의해, 기동을 위한 연료전지 스택(1)을 웜-업 시, 제어기(13)는 연소기(35)의 연소를 이용하여 열 교환기(36)를 통해 실행되는 기동 작동과 웜-업 메커니즘으로 서 작용하고, 외부전원(2) 및 배터리(23)에서 전달된 전력들에 의해 에너지를 받는 히터(39)의 발열을 사용한 기동 작동 간을 선택하는 기동 제어 작동을 실행한다. 여기서 수소탱크(32), 수소밸브(33), 송풍기(34), 연소기(35), 열교환기(36), 조절 밸브(38) 및 냉각액 펌프(37)는 하나의 웜-업 메커니즘을 형성하며, 배터리(23), 충전 제어기(21), 전환 유닛(22), 히터(39), 조절 밸브(38) 및 냉각액 펌프(37)는 또한 또 다른 웜-업 메커니즘을 형성한다.
연료전지 시스템(1)의 기동 제어 작동
다음으로, 전술한 구조의 연료전지 시스템(1)의 제어기(13)에 의해 실행될 기동 제어 작동의 주요 흐름을 도 2를 참조하여 기술한다. 또한, 본 실시예에서의 기동 제어 작동은 실질상 연료전지 시스템(1)의 기동 시 연료전지 스택(31)을 웜-업하는 작동을 나타내고 편의상, 본 실시예에서는 연료전지 스택(31)의 웜-업이 완료되는 타이밍에서 기동이 완료되는 것을 다룬다.
원격조작 유닛(3)으로부터 기동 지시와 기동 완료 시간 즉, 기동이 완료되는 시간을 포함하는 제어신호(SP)를 수신하면 제어기(13)는 도 2에 도시된 바와 같이, 단계(S1) 이후의 단계들을 시작한다. 특히, 제어기(13)는 시간을 카운트하기 위해 제어기(13) 내부에 제공된 타이머(TM)에, 원격조작 유닛(3)에 의해 지시된 기동 완료 시간을 설정함으로써 기동 작동을 위해 요구되는 소정 시간만큼(이를테면 수 십 초 내지 수 분) 기동 완료 시간에 관하여 거슬러 올라간 시간에서, 단계(S1) 이후의 처리를 시작하게 한다.
제1 단계(S1)에서, 배터리(23)의 SOC를 검출하는 작동을 실행하여 SOC가 하 한 임계값을 초과하였는지 여부를 판별하는 동작과, 충전 제어부(11)를 형성하는 각 부분들과 연료전지 작동부(12)가 정상적으로 작동하는지 여부를 판별하는 동작을 실행하는 시스템 체크가 실행된다. 연료전지 시스템(1)이 정상이라고 판별되면 처리는 단계(S2)로 진행한다. 또한, 연료전지 시스템(1)이 비정상이라고 판별되면, 현 작동은 종료된다.
다음 단계(S2)에서, 제어기(13)는 연료전지 시스템(1)을 기동하는 방법을 선택하기 위해 기동 작동에 관한 온도 및 시간 등과 같은 여러 조건들에 따라, 기동 작동-방법 선택 처리를 실행하고, 처리는 단계(S3)로 진행한다. 또한, 이러한 기동 작동-방법 선택 처리의 처리 내용은 후술한다.
계속되는 단계(S3)에서, 제어기(13)는 연료전지 시스템(1)의 기동이 기동 완료 시간, 전형적으로 실질상 기동 완료 시간에 일치하여 완료되게, 단계(S2)에서 선택된 기동 작동 방법을 실행하고, 현 작동은 종료된다. 또한, 제어기(13)에서, 원격조작 유닛(3)으로부터의 제어신호(SR)에 응하여 기동 완료 시간이 변경되어 설정되었다면, 처리는 단계(S2)로 되돌아가서 기동 작동 방법이 재 수행된다. 또한, 단계(S3)에서 기동 작동의 처리 내용은 후술한다.
또한, 이 기동 제어 작동에서, 제어기(13) 내에 탑재된 타이머를 사용하여 사용자가 항상 이동체를 이용하는 소정 시간(오전 8시 등과 같은 시간)과 일치하여 연료전지 시스템(1)의 기동이 완료되게 구성될 수도 있다.
기동 작동
다음으로, 상술한 기동 제어 작동 시 단계(S3)에서 실행될 기동 작동을 도 3을 참조하여 설명된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 기동 작동 시, 우선, 단계(S11)에서, 제어기(13)는 연료전지 시스템(1)의 기동이 완료되었는지 여부를 판정하기 위한 완료-판정 임계값(온도 등과 같은 연료전지(31)의 상태에 관련된 값)을 설정하는 완료-판정 임계값 설정 처리를 실행하고, 처리는 단계(S12)로 진행한다. 여기서, 제어기(13)는 원격조작 유닛(3)으로부터의 제어신호(SR)에 따라 사용자의 지시에 따른 기동 처리를 위한 완료-판정 임계값을 설정하는 작동을 한다. 또한, 이러한 완료-판정 임계값 설정 처리의 처리 내용은 후술한다.
다음 단계(S12)에서, 제어기(13)는 원격조작 유닛(3)으로부터의 제어신호(SR)에 응하여 기동 완료 시간 즉, 기동 작동이 완료된 시간 등과 같은 지시 내용이, 변경되었는지 여부를 판별하여, 그 결과, 변경이 없다고 판정되면, 처리는 단계(S13)로 진행한다. 즉, 제어기(13)에서 기동 작동이 완료되는 시간과 같은 지시 내용에 변경이 없음이 판단된 후에, 충전 제어부(11) 및 연료전지 작동부(12)가 제어됨으로써, 연료전지 시스템(1)의 기동 작동을 시작한다. 여기서, "기동 작동이 완료된 시간과 같은 지시 내용의 변경"은 통상적으로 사용자가 기동 완료 시간을 단축하거나 연장시키게 시간을 변경하는 것을 의미한다. 한편, 기동을 완료시키기 위한 시간 등의 지시 내용이 변경되었다고 판단되면, 처리는 단계(S18)로 진행한다.
단계(S13)에서, 제어기(13)는 연료전지 시스템(1)의 현재 상태가 완료-판정 임계값인지 여부를 판정하기 위해 단계(S11)에서 기 설정된 완료-판정 임계값과 연 료전지 시스템(11)의 현재 상태 간에 비교를 실행함과 아울러, 원격조작 유닛(3)으로부터 전달된 제어신호(SR)로 연료전지 시스템(1)의 기동을 중단하라는 사용자 지시가 있었는지를 판별한다. 제어기(13)에 의해서, 연료전지 시스템(1)의 기동을 중단하라는 사용자의 지시가 없고 연료전지 시스템(1)의 현재 상태가 완료-판정 임계값의 상태가 아니라고 판정된 경우에, 처리는 연료전지 시스템(1)의 기동 작동을 계속하기 위해서 단계(S12)로 되돌아간다. 또한, 제어기(13)에 의해서, 연료전지 시스템(1)의 기동을 중단하라는 사용자의 지시가 없고 연료전지 시스템(1)의 현재 상태가 완료-판정 임계값 상태에 있는 것으로 판정되면, 연료전지 시스템(1)의 기동 작동이 완료되었다고 판정하고 처리는 단계(S14)로 진행한다. 반대로, 연료전지 시스템(1)의 기동 작동을 중단하라는 사용자의 지시가 있는 경우에는, 처리는 단계(S16)로 진행한다.
단계(S14)에서, 제어기(13)는 단계(S13)에서 판정되었던 기동 완료 후에 경과된 시간을 계산하고 이동체 내의 각 부분들의 작동들을 감시하여 이동체의 운전이 소정 시간 내(15분 동안 등)에서 시작되는지의 여부를 판단하기 위해 감시한다. 만약 이동체의 운전이 소정 시간 간격 이내에 시작되었다고 판단되면, 처리는 단계(S15)로 진행하고, 연료전지 시스템(1)의 기동 작동이 정상적으로 완료됨을 표시하는 정상종료 플래그의 설정을 "온"으로 설정하고 이 처리는 종료된다. 반대로, 제어기(13)에 의해, 기동 작동이 완료되었다고 판단된 후에 경과된 시간으로부터의 소정 시간 간격 동안에 이동체의 운전이 시작되지 않은 것으로 판정되면, 처리는 단계(S16)로 진행한다.
또한, 기동이 완료된 후에, 경과된 시간을 카운트함과 동시에 연료전지 시스템(1)의 온도를 측정하거나 추정하여, 필요시에 연료전지 시스템(1)의 웜-업 작동을 실행할 수 있도록 연료전지 시스템(1)의 각 부분들이 제어되는 것이 바람직하다. 또한, 외부전원(2)이 이용가능하고 외부전원(2)에 대한 전력 판매가 가능한 경우에, 제어기(13)는 연료전지 스택(31)에 의해 전력이 발생되어 외부전원(2)에 공급하여도 좋은 정상 작동을 실행한다. 물론, 사용자가 기동 완료시간을 연장하기 위해 시간을 변경한다면, 기동 작동이 완료될 때까지 연료전지 스택(31)에 의해 발생된 전력이 외부전원(2)에 공급될 수 있게 배열될 수 있다.
한편, 단계(S13)에서의 기동 작동 중단에 대한 판정 또는 단계(14)에서의 이동체의 운전이 시작되지 않음에 대한 판정 다음의 단계(S16)에서 제어기(13)는 페일-오프(fail-off) 작동이 실행되도록 연료전지 작동부(12)를 제어하고 처리는 단계(S17)로 진행한다. 이러한 페일-오프 작동은 연료전지(31)의 전력 발생 작동을 중단하게 하는데, 예를 들면, 기동 작동 시 연소기(35)를 사용하고 있는 경우에, 제어기(13)에 의해, 도시되지 않은 온도센서의 신호를 감시하여 연소기(35)에서의 온도가 연소기(35)에 지장이 없는 온도인 것을 확인한 후 송풍기(34)의 작동을 정지시키도록 제어한다.
다음 단계(S17)에서, 제어기(13)의 작동으로, 비정상 종료 플래그를 "온"으로 설정하고 이 처리는 종료된다.
또한, 사용자 지시에 의해 요구된 지시 내용이 변경된 것으로 판정된 단계(S12) 다음의 단계(S18)에서, 제어기(13)는 단계(S2)에서 기 설정된 기동 작동 방 법을 변경할 필요가 있는지에 대해 판별한다. 여기서, "사용자 지시"는 기동 완료 시간을 단축 혹은 연장하기 위해 시간을 변경하는 요청과 같은 것을 의미하며, 제어기(13)에 의해서 기동 작동 방법의 변경이 필요없는 것으로 판정되면, 즉, 기동 완료 시간이 연장만 될 경우, 처리는 단계(S11)로 되돌아간다. 처리가 단계(S18)로부터 단계(S11)로 되돌아가는 경우, 제어기(11)는 사용자의 지시에 의해 행해진 변경에 따라 완료-판정 임계값을 변경하는 처리를 실행한다. 반대로, 단계(S18)에서 기동 작동 방법을 변경하는 것이 필요하다고 판단되는 경우에, 처리는 단계(S19)로 진행하고 제어기(13)는 작동 변경 플래그를 "온"으로 설정하고, 처리는 단계(S2)로 되돌아간다.
완료-판정 임계값 설정 처리
다음으로, 전술한 기동 동작시 단계(S11)에서 실행될 완료-판정 임계값 설정 처리를 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 완료-판정 임계값 설정 처리에 대한 다음 설명에서, 연료전지 시스템(1)의 온도는 통상적으로, 완료-판정 임계값으로서 사용되며, 도시하지 않은 냉각액 센서를 냉각액 배관에 배치하는 경우를 설명한다. 또한, 후술하는 시간 임계값은 원격조작 유닛(3)으로부터 전달된 제어신호(SR)에 응하여 설정된다.
여기서, 고분자 전해질막을 구비한 연료전지 스택(31)이 통상, 80℃ 부근에서 최대의 발전능력을 보이는 것이 많지만, 원리적으로는 상기 값보다 낮은 온도라도 발전을 할 수 있다. 그러나, 연료전지 스택(31)의 온도가 낮은 상태에 있다면, 수소가스와 공기간에 반응 활성이 낮아지기 때문에, 최대 발전량이나 효율이 저하하여, 수소가스와 공기와의 반응 에너지 중 전력이 되지 않는 부분이 열로 된다.
이것은 이동체의 주행에 필요한 전력이 발생된 전력의 최대량보다 적게 필요한 경우, 또는 배터리(23)로부터 공급된 전력이 이동체를 충분히 주행시킬 수 있는 경우, 연료전지 스택(31)이 정격전력이 발생되는 온도 범위 보다 더 낮은 온도에서 작동될 수 있음을 의미한다. 즉, 연료전지 스택(31)에서 발생한 열을 냉각액 유로에 배치된 도시되지 않은 라디에이터를 통해 방열되지 않도록 하기 위해서 라디에이터를 우회하게 냉각액이 순환되어 자체 열 발생에 의해 연료전지 스택(31)을 웜-업하는 능력을 제공한다. 결과적으로, 연료전지 시스템(1)의 기동 시, 웜-업 후의 정규 작동 시에 버려지던 열의 사용을 통해 웜-업을 이룰 수 있다.
또한, 주로 매일 통근에 사용되는 이동체로서의 자동차에 연료전지 시스템(1)이 탑재되고, 작은 수의 사람이 승차하고 또한 적은 짐의 량을 싣고 이동체가 평탄한 도로를 주행 패턴으로 주행하는 상황에서와 같이 연료전지 스택(31)이 비교적 낮은 온도까지만 웜-업되는 상태에서 이동체의 주행을 시작하는 경우에 관련하여, 완료-판정 임계값 설정 처리를 다음에 기술한다. 이동체의 이러한 주행 패턴은, 주행 필요 전력의 이력으로서 제어기(13)에 저장된다. 더욱 상세하게, 이동체의 주행 시작에서 연료전지 스택(31)의 비축열에 의해 달성되는 웜-업의 종료까지의 대략적인 기간에 관련된 주행 패턴이, 제어기(13)에 저장된다. 또한, 이러한 주행 모드로 제한하려는 것이 아님은 말할 필요도 없다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 완료-판정 임계값 설정 처리시, 우선, 단 계(S21)에서 제어기(13)는, 사용자에 의해 기동 작동 방법이 변경되었는지 여부를 원격조작 유닛(3)으로부터 전달된 제어신호(SR)에 응하여 판정한다. 기동 작동 방법이 변경되었다고 판정되면, 처리는 단계(S24)로 진행하고, 만약 기동 작동 방법이 변경되지 않았다고 판정되면 단계(S22)로 진행한다.
다음 단계(S24)에서, 이동체의 구동개시 직후에 높은 전력출력이 필요하다는 사용자의 예상 때문에, 제어기(13)가 원격조작 유닛(3)으로부터, 기동 작동 방법을 변경하라는 지시를 포함하는 제어신호(SR)를 수신하면, 제어기(13)는 완료-판정 온도 임계값을 고온으로 설정하라는 해당 지시에 응하고, 이 처리는 종료된다.
반대로, 기동 작동 방법이 변경되지 않았다고 판단이 행해지는, 단계(S21)에 이은 단계(S22)에서 배터리(23)의 SOC가 검출된다. 만약 검출된 SOC가 소정 값(예를 들면, 30%)에 도달될 것으로 판단되면, 처리는 완료-판정 온도 임계값이, 저장된 주행 패턴에 따라 저온으로 설정되는 단계(S23)로 진행하고, 처리는 종료된다. 이것은 연료전지 스택(31)의 웜-업이 충분하지 않을 때 웜-업 도중에 듀얼 전지 스택(31)에 의해 발생되는 전력의 최대 크기를 초과하는 전력의 요구가 발생된 경우에, 요구된 전력이 배터리(23)로부터 공급되며 연료전지 스택(31)에 의해 자체적으로 발생된 전력은 배터리(23)에 저장된다. 반대로, 배터리(23)의 SOC가 소정값에 도달하지 못할 경우, 처리는 완료-판정 온도 임계값이 증가된 값으로 설정되는 단계(S24)로 진행하고, 처리는 종료된다.
기동 작동 방법 선택 처리
다음으로 상술한 기동 제어 작동 시에 단계(S2)에서 실행될 기동 작동 방법 선택 처리를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기동 작동 방법 선택 처리시, 우선, 단계(S31)에서, 제어기(13)는 외부전원(2)이 외부전원(2)으로부터 배터리(23)에 전력을 공급하는 데 외부전원(2)이 이용가능한지 여부를 판별하여, 이용가능성이 발견되면, 처리는 단계(S32)로 진행하고, 가능성이 없다고 판정된 경우에, 처리는 단계(S33)로 간다. 동시에, 이 때, 제어기(13)는 외부전원(2) 및 충전 제어부(11)가 케이블(2a) 및 커넥터를 통해 다른 것에 접속되었는지 여부를 판별한다.
다음 단계(S32)에서, 제어기(13)는 외부전원(2)으로부터 전달된 전력이 배터리(23)에 충전될 수 있도록 충전 제어부(21)를 제어하고, 처리는 단계(S33)로 진행한다. 이 때, 제어기(13)는 기동 제어 작동에서 이용되는 SOC 상한 임계값이 이동체의 주행에 사용되는 SOC 상한 임계값보다 더 높은 값으로 설정되게 한다. 이것에 의해, 예를 들면, 이동체가 주행개시 된 후에 연료전지 스택(31)에 열이 비축되고 있고, 연료전지 스택(31)에서 비축열이 유지된 상태하에 연료전지 스택(31)에 의해 발생될 수 있는 최대 발전량 이상의 전력 공급의 요청이 있더라도, 전환 유닛(22)이 배터리(23)로부터 이동체의 구동 모터에 전력을 확실하게 공급할 수 있게 작동된다.
단계(S33)에서, 제어기(13)는 현재 시간부터 기동 완료 시간까지의 잔여 시간(이하 기동 완료시간까지의 잔여시간으로 나타냄)이, 미리 결정된 제1 시간 임계값보다 작은지 여부를 판별하여, 기동 완료 시간에 관한 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 작지 않다고 판정되면, 처리는 단계(S34)로 진행하고, 기동 완료 시간에 관 한 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 작다고 판정되면, 처리는 단계(S35)로 진행한다.
단계(S35)에서, 제어기(13)는 연료전지 시스템(1)의 온도, 즉, 연료전지 스택(31)의 온도가 제1 온도 임계값 보다 낮은지 여부를 판별하여, 관련 온도가 제1 온도 임계값보다 낮지 않다고 판단되면, 처리는 단계(S34)로 진행하고, 관련 온도가 제1 시간 임계값 보다 낮다고 판단되면, 단계(S36)로 진행한다. 이것이 발생하였을 때, 제어기(13)는 원한다면 기동 완료 시간 및 기동 완료 시간까지의 잔여 시간을 원격조작 유닛(3)에 송신할 수도 있다.
연료전지 시스템(1)의 기동 완료까지의 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 작고 동시에 연료전지 시스템(1)의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮다는 판정 다음의 단계(S36)에서, 제어기(13)는 연소기(35)가 히터(39)에 의한 발열로 냉각액을 가열하기 위해 고온의 가스를 발생시키는 기동 작동 방법을 선택한다.
반대로, 연료전지 시스템(1)의 기동 완료까지의 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 작지 않다고 판정된 경우, 제어기(13)는 연소기(35)의 연소에 의존함 없이 히터(39)에 의한 비축열을 이용하여 냉각액을 가열하는 다른 기동 작동 방법을 선택한다. 또한, 이 단계(S34)의 처리 내용은 후술한다.
여기서 연료전지 스택(31)이 정격전력을 발생시키는 작동이 가능한 온도 영역보다 다소 낮은 온도라도 전력을 발생시킬 수 있지만, 연료전지 시스템(1)의 주위가 어는점 이하로 되어 고분자 전해질막에 함유된 수분이 동결한 경우에는, 연료전지 스택(31)이 정격전력을 발생시키는 작동을 할 수 없는 상태가 된다. 이러한 경우, 배터리(23)보다 더 작은 전류용량으로 외부전원(2)으로부터 전달된 전력을 이용하여 히터(39)에서 발열하여 냉각액을 가열하는 시도를 하는 경우, 연료전지 스택(31)을 소정 온도(몇십 ℃)까지 웜-업하는데 시간이 많이 소요되게 될 가능성이 발생한다. 반대로, 연소기(35)의 연소는 현저한 가열량을 나타내기 때문에, 연료전지 스택의 웜-업을 이루기 위해 냉각액을 가열하는 이런 연소의 사용으로 단시간에 웜-업이 완료될 수 있게 된다.
따라서, 연료전지 시스템(1)의 기동 완료까지의 잔여시간이 짧고 연료전지 시스템(1)의 온도가 낮은 레벨인 경우에 제어기(13)가 연소에 의해 기동 작동 방법을 선택하는 것이 적절한 것으로 생각된다.
도 6a 내지 도 6c들은 이러한 기동 작동 방법 선택 처리에서 이용되는 시간-온도 영역의 특성들을 도시하는 도면이다.
특히, 도 6a는 연료전지 스택(31)으로부터 정격전력이 출력되기 전의 연료전지 스택(1)의 웜-없 등의 기동 작동 시, 연료전지 시스템(1)의 시간-온도 영역(A)은 기동 완료까지의 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 더 짧고 연료전지 시스템(1)의 온도가 제1 온도 임계값보다 더 낮은 상태에 대응하며, 시간-온도 영역(A)에서 냉각액은 연소기(35)의 연소열을 이용하여 가열되며, 시간-온도 영역(A) 밖의 시간-온도 영역(B)에서는, 냉각액은 오직 히터(39)의 열을 이용해서 가열되는 경우를 나타낸다.
또한, 단계(S33)에서의 판정결과 또는 단계(S35)에서의 판정결과가 "예"로 인지된 경우, 즉, 연료전지 시스템(1)의 기동 완료까지의 잔여시간이, 미리 결정된 제1 시간 임계값보다 더 짧은 경우, 또는 연료전지 시스템(1)의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮은 경우에, 냉각액은 연소기(35)의 연소열을 이용해서 가열될 수 있으며, 도 6b에 도시된 바와 같이, 시간 임계값들 및 온도 임계값들은 연소기(35)의 연소열이 이용되는 경우인 시간-온도 영역(A)을 넓어지게 설정하여, 히터(39)의 열만이 이용되는 시간-온도 영역(B)을 좁아지게 하여, 두 가지 종류로 각각 설정된다. 부가적으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 연료전지 시스템(1)의 온도의 관계를, 시간 임계값과 온도 임계값 간의 관계가 연속적으로 변화되도록 시간-온도 영역들(A,B)이 결정될 수 있게 기동 완료 시간까지의 잔여시간에 대해 미리 테이블로 작성될 수 있게 할 수도 있다.
다음으로, 단계(S34)에서 연소기(35)의 연소열을 이용함이 없이 제어기(13)에서의 처리를 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 단계(S33) 혹은 단계(S35)에서 "아니오"라고 판단된 경우, 즉, 연료전지 시스템(1)의 기동 완료까지의 잔여시간이, 미리 결정된 제1 시간 임계값보다 짧지 않거나, 또는 연료전지 시스템(1)의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮지 않을 경우, 단계(S41)에서 외부전원(2)에서 웜-업 메커니즘에 전력 공급에 외부전원(2)이 이용가능한지의 여부를 판정하는 처리가 시작된다. 외부전원(2)이 이용 가능하다고 판정되면, 처리는 단계(S42)로 진행된다. 반대로, 외부전원(2)이 이용가능하지 않다고 판정되면, 처리는 단계(S43)로 진행된다.
단계(S41)에서 외부전원(2)가 이용 가능하다는 판정 다음의 단계(S42)에서, 제어기(13)는 외부전원(2)을 이용하여 히터(39)가 발열하는 기동 작동 방법을 선택 한다.
반대로, 단계(S41)에서 외부전원(2)이 이용 가능하지 않다는 판정 다음의 단계(S43)에서, 검출된 SOC를 추정된 기동 전력과 비교하게 배터리(23)의 SOC가 검출되고, 제어기(13)는 추정된 기동 전력이 배터리(23)로부터 취해지더라도, 잔여 전력이 소정 SOC 하한 임계값(30%) 미만으로 떨어지지 않는지를 판별한다.
즉, 단계(S43)에서 제어기(13)에 의해 잔여 전력이 소정 SOC 하한 임계값 이하로 떨어지지 않은 것으로 판정되면, 처리는 단계(S44)로 진행하여 히터(39)가 전지의 이용을 통해 발열할 수 있도록 전환 유닛(22)을 제어하는 기동 작동 방법을 선택하고, 이러한 처리는 종료된다.
반대로, 단계(S43)에서 잔여 전력이 소정 SOC 하한 임계값 이하로 떨어진 것으로 제어기(13)에 의해 판정되면, 처리는 단계(S45)로 진행하여 냉각액을 가열하기 위해 연소기(35)의 연소열만이 이용되는 기동 작동 방법을 선택하고, 이러한 처리는 종료된다.
또한, 도 5에 도시된 기동 작동-방법 선택 처리에서, 연료전지 시스템(1)의 기동 완료까지의 잔여시간과 연료전지 시스템(11)의 온도가 각각의 임계값들 보다 더 짧거나 낮다면 기동은 수소의 연소열의 이용을 통해 초기화되고, 이에 의해서, 제1 시간 임계값보다 작은 시간 임계값과 제1 온도 임계값보다 더 낮은 온도 임계값들이 결정되고, 관련 값들은 이러한 짧아진 시간 임계값 및 낮아진 온도 임계값 아래로 떨어진다면, 즉, 원격조작 유닛(3)으로부터 낮은 온도 상태로부터 기동을 빠르게 완료하라는 요구가 있는 경우더라도, 도 7에 도시된 기동 작동 방법을 선택 하는 처리가 실행될 수 있게 하는 기동 작동 방법 선택이 시도된다. 이렇게 함으로써, 냉각액은 외부전원(2) 혹은 배터리(23)를 이용한 히터(39)의 발열된 열 및 수소 연소열의 이용을 통해, 가열될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 기동 작동-방법 선택 처리에서, 외부전원(2)으로부터의 전력이 사용에 있어서 배터리(23)로부터의 전력보다 우선권을 가지더라도, 전력을 이용한 냉각액의 가열과 연소열을 이용한 냉각액의 가열의 조합을 통해 급속한 기동 완료를 요구하는 경우에, 제어기(13)는 외부전원(2)의 전력보다 더 큰 전류가 출력될 수 있는 배터리(23)의 전력이 우선적으로 사용될 수 있게 전환 유닛(22)을 제어할 수 있다.
여기서, 냉각액이 수소 연소열을 이용하여 가열되는 기동 작동 방법이 선택된다면, 제어기(13)는 각각 열 매체로서 작용하는, 냉각액의 유량과 수소가스의 연료유량들이 조절되도록 냉각액 펌프(37) 및 수소 밸브(33)를 제어한다. 즉, 제어기(13)는 냉각액의 방전유량과 수소유량을 연료전지 시스템(1)의 기동 완료 시간까지의 잔여시간과 연료전지 시스템(1)의 온도에 따라 제어하여, 연료전지 스택(31)의 온도와 기동 완료 시간까지의 잔여시간이 짧은 완료 판정 임계값의 온도 간의 차가 커질수록 수소유량과 냉각액 유량이 크게 되게 한다.
또한, 연소기(35)에서 연소될 수소의 량을 증가시키기 위해 송풍기(34)에서 연소기(35)에 대량의 공기가 공급되어야 하지만, 냉각액 유량(FP)에 관한 냉각액 펌프(37)의 효율(EP)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 유량이 어떤 유량까지 증가하여 최대값(MAX)을 가지게 증가한다. 한편, 송풍기(34)는 아마도 도 9에 도시된 공기 압력 비(PA)에 관련하여 공기 유량(FA)을 고려하여 송풍기(34)의 효율 곡선들의 등곡선들로 나타낸 바와 같이 송풍기(34)의 효율(EA)이 증가하는 작동상의 영역을 또한 가진다. 효율들(EA, EP)이 높아지게 되는 작동상의 영역들의 존재로부터, 제어기(13)는 송풍기(34) 및 냉각액 펌프(37)가, 높은 효율들 상태에 놓이는 작동 영역들을 최적 작동 영역으로서 취하고, 이러한 작동 영역들 내에서 이러한 구성요소들을 제어적으로 구동한다. 또한, 송풍기(34) 및 냉각액 펌프(37)의 전력 소비들이 공기 유량 및 냉각액 유량의 증가에 따라 증가되기 때문에, 외부전원(2)을 이용하여 송풍기(34) 및 냉각액 펌프(37)를 구동하도록 작동될 때, 제어기(13)는 외부전원(2)으로부터의 전력의 이용가능성도 고려하여 송풍기(34) 및 냉각액 펌프(37)의 효율들을 조절한다.
(제2 실시예)
다음으로, 도 10 내지 도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 제2 실시예의 연료전지 시스템 및 그 방법에 대해 상술한다.
도 10은 본 실시예의 연료전지 시스템(100)의 구조를 도시한 블록도로서, 연료전지 시스템과 외부전원 및 원격조작 유닛간의 관계를 나타낸다. 또한, 본 실시예의 연료전지 작동부(120)는 제1 실시예와는 다르며, 이러한 다른 면에 대해서, 제1 실시예와 동일 구성요소 및 작동들에은 동일 부호를 붙이고 이의 설명은 간단하게 하든지 생략한다.
연료전지 시스템(100)의 구조
본 실시예의 연료전지 시스템(100)은 연료전지 스택(31)의, 연료 가스로서, 수소가 농후한 개질된 가스를 형성하기 위해 가솔린 등의 연료를 개질하는 개질기(45)를 구비하는 연료전지 작동부(120)를 포함한다. 개질기(45)의 웜-업은 근본적으로 제1 실시예에서 설명된 연료전지(31)와 비슷한 방식으로 수행되고, 따라서, 이러한 개질기(45)의 웜-업의 설명은 본 실시예의 특유의 면들을 참조하여 행한 특정의 설명으로 간소화시키거나 또는 생략한다. 또한, 본 실시예에서, 연료전지(31) 및 개질기(45)는 편의상 전력 발생 요소로 부른다.
더욱 상세하게, 연료전지 시스템(100)에서, 기동 모드 시, 기동 연소기(44)에는 연료탱크(42)로부터 연료펌프(43)를 통해 취한 연료(가솔린)와, 압축기(41)로부터 압력을 받아 전달된 공기가 공급되어, 기동 연소기(44)에서 발생한 연료의 연소가 고온 가스를 생성하게 한다. 고온 가스는 기동 연소기(44)로부터 개질기(45)로 공급됨으로써, 개질기(45)가 웜-업된다. 여기서, 연료전지 시스템(100)의 기동시, 압축기(41) 및 연료펌프(43)는 제어기(13)에 의해 제어된다. 또한, 연료탱크(42), 압축기(41) 및 기동 연소기(44)는 개질기(45)를 위한 웜-업 메커니즘을 이룬다.
개질기(45)를 통과한 고온 가스는 바이패스 밸브(46)를 통해 연료전지 스택(31) 또는 배기 수소 연소기(47)로 전달된다. 이 때, 바이패스 밸브(46)는 제어기(13)의 제어에 따라 개폐됨으로써, 개질기(45)에서 전달된 고온가스가 연료전지 스택(31)에 또는 배기 수소 연소기(47)에 직접적으로 전달될 수 있게 제어를 수행한다. 연료전지 스택(31)의 내부를 통과하여 연료전지 스택(31)에 전달된 고온 가스의 사용으로, 연료전지 스택(31)이 웝-업하게 되고 고온 가스는 수소 연소기(47)에 전달된다. 이 때, 연료탱크(42), 연료펌프(43), 압축기(41) 및 기동 연소기(44), 개질기(45) 및 바이패스 밸브(46)는 연료전지(31)를 위한 웜-업 메커니즘을 형성한다.
또한, 기동 시, 배기 수소 연소기(47)에는 공기 압축기(41)로부터의 공기 및 연료펌프(43)로부터의 연료가 공급된다. 배기 수소 연소기(47)는 바이패스 밸브(46) 또는 연료전지 스택(31)으로부터의 고온 가스, 연료 및 공기에 의해 산화 반응(연소)을 실행한다.
또한, 연료전지 스택(31)의 웜-없을 위한 목적으로, 연료전지 시스템(100)은 냉각액이 순환되는 순환 시스템을 형성하도록, 냉각액 펌프(48), 연료전지 스택(31), 조절 밸브(49), 배기 수소 연소기(47) 및 히터(50)가 냉각액 전달 배관들을 통해 접속되게 배열된다. 연료전지 시스템(100)의 기동에서, 제어기(13)의 제어시, 냉각액 펌프(48)의 방전 유량은 조절된 방전 유량으로 냉각액이 연료전지 스택(31)에 전달되게 조절되고, 냉각액은 조절 밸브(49)를 통해 수소 연소기(47) 또는 히터(50)에 전달된다. 그리고, 배기 수소 연소기(47) 또는 히터(50) 내부의 열 교환기에서 가열되어, 냉각액 펌프(48)를 통해 연료전지 스택(31)으로 재 전달되는 냉각액으로, 연료전지 스택(31)이 웜-업된다. 이 때, 연료탱크(42), 연료펌프(43), 압축기(41), 배기 수소 연소기(47), 히터(50), 냉각액 펌프(48) 및 조절 밸브(49)는 연료전지(31)를 위한 웜-업 메커니즘을 형성한다. 또한, 개질기(45)는 또한 이러한 순환 시스템에 접속되어, 가열된 냉각액으로 가열되어 웜-업된다.
또한, 연료전지 시스템(100)의 통상 작동 시, 배기 수소 연소기(47)는 소비 되지 않아 연료전지 스택(31)으로부터 방출되는 수소 등의 가연성 가스를 산화시켜 비활성 가스를 생성하여 대기 중으로 배출되게 한다.
이러한 연료전지 시스템(100)에 있어서, 개질기(45)는 연료 전달 파이프(P1)를 통해 연료펌프(43)에 접속되고 또한 개질 가스 전달 파이프(P2)를 통해 연료전지 스택(31)에 접속된다. 통상 작동 시, 개질기(45)는 연료전지 스택(31)에 전달되는 수소 농후 개질 가스를 생성하기 위해 연료펌프(43)로부터 연료를 개질한다. 이 때, 개질기(45)에는 가솔린 등의, 탄화수소 시스템 연료, 수소를 생성하는 물 및 공기가 공급되고, 이것을 위해, 개질기(45)는 하기에 나타낸 바와 같이 스팀 개질 반응 혹은 부분 산화 반응에 대한 반응식으로 표현된 반응들을 수행하는 반응기로 구성된다.
CnHm + nH2O -> nCO + (m/2 + n)H2
CnHm + (n/2)O2 -> nCO + (m/2)H2
여기서, 연료전지 차량 등의 이동체에서 부분 산화 반응에 필요한 산소로서 공기가 사용되는 경우가 많다. 또한, 개질기(45)는 흡열반응인 스팀 개질 반응과 발열반응인 부분 산화 반응이 조합되어 수행하는 반응 시스템을 이용하는 구조를 취할 수도 있다. 개질기(45)에서의 스팀 개질 반응 및 부분 산화 반응에서, 옥탄(C8H16) 등과 같은, 탄화수소(CnHm)가 원료 개질 물질로서 사용되지만, 메탄올(CH3OH) 등과 같이, 탄소원자와 수소 이외에 다른 성분들을 포함하는 물질도 원료로서 사용될 수 있다.
또한, 스팀 개질 반응 및 부분 산화 반응에서 생성된 일산화탄소(CO)는 하기 주어진 반응식으로 표현된 시프트(shift) 반응을 위한 원료로서 작용한다.
CO + H2O -> CO2 +H2
여기서, 시프트 반응에서 완전히 저감시킬 수 없게 된, 일산화탄소(CO)에 관해서, CO가 연료전지 스택(31) 내부에 고분자 전해질막을 열화시키지 않게 일산화탄소(CO)가 이산화탄소로 바뀌게 개질기(45)에서는 선택적으로 일산화탄소를 산화시키는 촉매를 사용하는 선택적 산화 반응기를 구비할 수도 있다.
스팀 개질 반응, 부분 산화 반응, 시프트 반응 및 개질기(45)의 선택 산화 반응의 능력으로 인해, 개질기(45)에서 부분 산화 반응, 시프트 반응 및 선택 산화 반응에 따라 발열이 발생한다. 즉, 연료전지 시스템(100)은 감소된 유량으로 기동 연소기(44)에 공기가 공급되게 하여 잔여 가연성 성분을 가진 고온 가스가 개질기(45)로 전달되게 하고, 또한 공기가 개질 반응기(45)를 구성하는 각각 반응기들에, 공급되게 하여 발열 반응이 일어나게 함으로써, 반응 열로 개질기(45)의 각각의 반응기들을 웜-업한다. 따라서, 고온 가스에 가연성분이 남아있게 하는 연료의 유량보다 더 작은 유량으로 공기가 기동 연소기(44)에 공급되는 연소를 "농후 연소"라 한다. 이 경우에, 개질기(45)는 자체가 개질기(45)의 웜-업 메커니즘으로서 두배가 되고, 이러한 웜-업 메커니즘은 이전 스테이지에서의 기동 연소기(44) 등의 구성요소를 포함한다.
또한, 농후 연소를 행할 때, 웜-업을 위해, 일산화탄소(CO)와 같은, 가연성 분이, 개질기(45)에서 배출된 고온 가스에 함유되는 것이 바람직하다. 이러한 일산화탄소(CO)는 연료전지 스택(31)의 촉매를 무력화하고(poison), 연료전지의 성능을 열화시킬 수 있으므로, 농후 연소를 행할 때, 개질기(45)로부터 배출된 가스를 배기 수소 연소기(47)에 직접적으로 제공하기 위해 연료전지 시스템(100)이 바이패스 밸브(46)를 제어하여 연료전지 스택(31)을 바이패스한다. 그리고, 연료전지 스택(31)을 바이패스한 가스의 가연성분은, 배기 수소 연소기(47)에서 산화되어 비활성 가스를 형성하고 이어서 방출된다.
또한, 이 경우에, 배기 수소 연소기(47)로부터의 배기가스가 연료전지 스택(31)을 웜-업할 수 있게 도시되지 않은 전달 파이프를 통해 연료전지 스택(31)으로 전달되는 구조일 수도 있다. 이러한 구조에 있어서, 배기 수소 연소기(47)는 연료전지 스택(31)의, 웜-업 메커니즘에 포함되고, 이에 이전 스테이지에서의 연료 펌프(43)와 같은 다른 구성부분들 또한 포함된다.
또한, 기동 연소기(44)에서 과량의 공기가 연료와 반응되게 하면 가연성분을 거의 포함하지 않는 비활성 고온 가스를 생성하여 고온가스로 개질기(45)를 웜-업시킬 수 있다. 이에 따라, 비활성 고온 가스를 생성하도록 연료에 관하여 과량의 공기가 기동 연소기(44)에 공급되게 하는 연소를 "희박(lean) 연소"라고 명한다. 이 경우에, 기동 연소기(44)는 개질기(45)의 웜-업 메커니즘에 포함되는데, 이전 스테이지에서의 연료 펌프(43)와 같은 다른 구성 성분들 또한 포함된다.
연료전지 시스템(100)의 기동 제어 작동
다음으로, 전술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 연료전지 시스템(100)의 기 동 제어 작동을 설명한다.
본 실시예에서의 기동 제어 작동의 주요 흐름은 도 2 내지 도 9를 참조하여 상술한 제1 실시예와 근본적으로 유사하다. 그러나, 기동 작동-방법 선택 처리 및 기동 작동이 가지는 서로 다른 면들은 후술한다. 또한, 본 실시예에서의 연료전지 시스템(100)의 기동 제어 작동은 실질상 연료전지 스택(31)뿐만 아니라 개질기(45)를 웜-업하는 작동, 즉, 연료전지 시스템(1)의 전력 발생 요소를 웜-업하는 작동을 나타내고, 연료전지 스택(31)과 개질기(45)의 웜-업시, 즉, 전력 발생 요소의 웜-업이 완료될 때, 기동이 완료되는 타이밍에서 평가가 행해진다. 또한 연료전지 시스템(100)의 "웜-업"은 실질적으로 연료전지(31)뿐 아니라 개질기(45), 즉, 발전 소자의 "웜-업"을 의미한다.
기동처리에서의 완료-판정 임계값 설정 처리
본 실시예에서의 연료전지 시스템(100)의 기동 제어 작동 시, 기동 작동에서의 완료-판정 임계값 설정 처리는 도 11의 흐름도를 참조하여 상술한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 우선 단계(S51)에서, 사용자에 의해서 완료-판정 온도 임계값을 하이로 유지하는 기동 작동 방법을 선택하는 지시가 요구되었는지 여부를 원격조작 유닛(3)으로부터의 제어신호(CSR)에 응하여 제어기(13)에 의해 판정하여, 사용자에 의해 지시가 요구된 것으로 판정된 경우에, 처리는 완료-판정 온도 임계값을 하이 레벨로 설정하는 단계(24)로 진행하고 현 처리는 종료된다.
반대로, 단계(S51)에서 완료-판정 온도 임계값을 하이로 유지하는 기동 작동 방법을 위한 지시가 없는 것으로 판정되면, 처리는 제어기(13)가 이동체의 주행 초 기에 필요한 필요 전력을 산출하는, 단계(S52)로 진행되고, 처리는 단계(S53)로 진행한다. 이 때, 제어기는 주행하는데 요구되었고 이전에 저장된 전력의 이력에 따라 필요 전력을 연산할 수 있고, 또한 내비게이션 시스템(51)에 의해 주행 경로가 정해진 경우에, 제어기(13)는 주행 루트에 관하여 기울기, 도로의 종류 및 고속도로의 혼잡 상황들을 고려한 예측에 따라 필요 전력을 연산할 수도 있다.
다음 단계(S53)에서, 제어기(13)는 단계(S52)에서 연산된, 주행 필요 전력량과 소정 전력 임계량간의 크기를 비교함으로써, 주행 필요 전력이 전력 임계값보다 작은지를 판별한다. 이 때, 전력 임계값은 연료전지 시스템(100)이 웜-업되어 정격 전력이 출력 가능한 조건 하에 전력의 최대값과 동일한 값 혹은 이에 근사치로 설정된다. 여기서, 주행 필요 전력이 전력 임계값보다 작다고 판정되면, 처리는 완료-판정 온도 임계값이 낮아지는 단계(S23)로 진행되고 현 처리는 종료된다. 또한, 주행 필요 전력이 전력 임계값보다 작다고 판정된 경우, 배터리(23)에 충전될 큰 전기량이 요구되지 않고, 이에 따라, 제어기(13)는 충전 제어기(21)를 외부전원(2)에서 배터리(23)에 충전되는 전력을 감소시킬 수 있게 동작시킬 수 있다.
반대로, 주행 필요 전력이 전력 임계값보다 적지 않다고 판정되면, 처리는 배터리(23)의 SOC가 검출되어 검출된 SOC가 소정 값(예를 들면, 80% 값)에 도달한지를 판별하는 단계(S22)로 진행되고, SOC가 소정 값에 도달하지 못했다고 판정되면, 현 처리는 종료된다. 한편, SOC가 소정 값에 도달했다고 판정되면, 처리는 단계(S23)로 진행되어 완료-판정 온도 임계값은 낮게되고 현 처리는 종료된다.
이러한 작동 시, 사용자로부터의 지시가 없을 때 완료-판정 온도 임계값을 낮게하는 이유는 정격 전력보다 더 적게 출력되는 전력으로 이동체를 구동할 때 개질기(45) 및 연료전지 스택(31)의 효율들의 상실에 기인하여 발생한 열들로 적절한 웜-업을 이룰 수 있는 생각에 기초한다.
또한, 배터리(23)의 SOC가 소정 임계값을 초과할 때 완료-판정 온도 임계값을 낮은 레벨 설정하는 이유는 연료전지 시스템(100)이 충분히 웜-업되지 않아 정격전압 출력을 할 수 없는 시간 동안에 주행 전력의 부족분이 배터리(23)에서 각 부분들에 공급되고, 이러한 시간 동안에 개질기(45) 및 연료전지 스택(31)이 자기 발열로 웜-업하게 된다는 생각에 기초한다.
또한, 단계(S51)에서, 사용자에 의해 지시받은 기동 작동 방법으로서, 완료-판정 온도 임계값이 하한 및 상한 임계값으로 설정되어, 외부전원(2)으로 충전된 배터리(23)가 낮은 값으로 한정되어지는 것도 생각해 볼 수 있다. 이로 인해, 배터리(23)의 충전 및 방전에서 미소 손실이 발생하기 때문에, 배터리(23)의 입출력 전력이 제한 될 수 있다.
기동 작동-방법 선택 처리
다음으로, 본 실시예의 기동 제어 작동 시 기동 작동-방법 선택 처리를 주로 도 12의 흐름도를 참조하여 상술한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 단계(S31) 및 단계(S32)에 이은 단계(S61)에서, 제어기(13)는 연료전지 시스템(100)의 기동 완료까지의 잔여시간과 연료전지 시스템(100)의 온도간 비교와, 앞서 제1 실시예와 관련된 도 5를 참조하여 설명된 제1 시간 임계값과 제1 온도 임계값 간 비교를 각각 실행하여, 연료전지 시스템(100)의 기동 완료 시간까지의 잔여시간과 연료전지 시스템(100)의 온도 모두가 제1 시간 임계값 및 제1 온도 임계값보다 각각 작지 않다면, 처리는 기동 연소기(44)에서의 연소가 없는 기동 작동 방법이 선택되는 단계(S34)로 진행한다. 여기서, 연료전지 시스템(100)의 "온도"는 연료전지 스택(31)이 웝-업될 때의 연료전지 스택(31)의 "온도" 및 개질기(45)가 웜-업될 때의 개질기(45)의 "온도"를 각각 의미한다.
단계(S34)에 있어서, 특히, 도 13에 도시된 바와 같이, 배터리(23)의 SOC가 부적절하다고, 즉, 단계(S65)에서 예측된 기동 전력보다 더 작다고 판단되면, 희박 연소로 연료전지 시스템(100)이 웜-업되도록 압축기(41) 및 연료펌프(43)가 제어된다.
또한, 단계(S42) 및 단계(S44)에서, 상술한 기동 전력 라인을 통해 전력이 개질기(45)에 배치된 전환 유닛(22)에서 히터(50')에 공급될 수 있어, 그로 인해 개질기(45)를 직접적으로 가열되게 할 수 있다.
도 12의 흐름도로 가서, 단계(S61)에서, 연료전지 시스템(100)의 기동 완료까지의 잔여시간과 연료전지 시스템(100)의 온도 모두가 각각 제1 시간 임계값과 제1 온도 임계값보다 더 작은 값이라고 판단되는 경우에, 다음 단계(S62)에서, 연료전지 시스템(100)의 기동 완료까지의 잔여시간과 연료전지 시스템(100)의 온도는 각각 제1 시간 임계값보다 더 짧은 제2 시간 임계값과, 제1 온도 임계값보다 더 낮은 제2 온도 임계값과 비교되고, 만약 두 값 모두 각각 제2 시간 임계값과 제2 온도 임계값보다 더 작은 값이라고 판단되는 경우에, 처리는 단계(S63)로 진행하고, 만약 두 값 모두 제2 시간 임계값과 제2 온도 임계값보다 작지 않은 값이라고 판단 되는 경우에, 처리는 단계(S64)로 진행한다.
다음 단계(S64)에서 제어기(13)는 압축기(41)와 연료펌프(43)를, 비활성 고온 가스가 기동 연소기(44)로부터 개질기(45)를 지나, 연료전지 스택(31) 및 배기 수소 연소기(47)를 통과시키기 위해 기동 연소기(44)에서 희박 연소가 발생되게 제어한다.
한편, 단계(S63)에서, 제어기(13)는 기동 연소기(44)에서 농후 연소가 발생할 수 있게 압축기(41)와 연료펌프(43)를 제어한다. 또한, 부가적으로, 연료전지 시스템(100)의 기동 완료까지의 잔여시간과 연료전지 시스템(100)의 온도가 제2 시간 임계값보다 더 짧은 제3 시간 임계값과, 제2 온도 임계값보다 더 낮은 제3 온도 임계값 간의 비교가 각각 실행되고, 만약 두 값 모두 각각 제3 시간 임계값 및 제3 온도 임계값보다 작은 값이라고 판단되면, 기동 연소기(44)에서 농후 연소가 달성되고 또한 배기 수소 연소기(47)의 촉매를 활성이 나타나는 온도까지 가열되게 히터(50')로 웜-업이 실행되는 택일적인 구조가 채용될 수도 있다.
또한, 본 실시예의 연료전지 시스템(100)에 있어서, 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예의 기동 작동에서의 단계(S16)에서의 페일-오프 시, 더욱 상세하게는, 도 14에 도시된 단계들이 실행된다.
즉, 제1 실시예에 관한 도 3을 참조하여 설명한 기동 작동 시의 단계(S13)에서, 중단 및 완료 기동 작동을 계속할지, 중단할지, 완료할지의 여부를 판단할 때, 본 실시예에서의 페일-오프 작동은, 전달 배관들에서와 같이, 연료전지 작동부(120)를 구성하는 각 부분들을 접속하고 연료전지 스택(31)에 개질된 가스를 공급 하는 전달 배관(P2)과 같은 것을 포함하는 연료전지 시스템(100)의 내부 혹은 외부에서 배치된 특정 물질 농도 센서들로부터 보내진 정보를 검출하는 제어기(13)의 작동시 시작된다. 여기서, "특정 물질"은 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 산화물 등 인체나 연료전지 시스템(1)의 촉매에 악영향을 주는 물질의 총칭을 가리키고, 제어기(13)에 미리 저장되어 있다. 또한, 도 10에서, 특정 물질을 검출하는 특정 물질 농도센서(S)는 연료전지 스택(31), 개질기(45) 및 웜-업 메커니즘에서 방출되는 특정 물질을 검출하도록 구성되고 통상적으로 연료전지 시스템(100)에 내장된 것으로서 도시되어 있다.
다음으로, 도 14에 도시된 단계(S71)에서, 특정 물질의 농도가 물체들에 악영향을 미치는 소정 레벨인지 여부를 알기 위해, 특정 물질 농도센서로부터의 정보에 응하여 판정이 행해지고, 만약 소정 레벨에 도달하는 농도라고 판단되면, 다음 단계(S73)에서, 연료전지 작동부(120)의 각 부분들은 기동 작동을 중단하도록 제어된다.
반대로, 만약 소정 레벨에 도달하지 못하는 농도라고 판단되면, 다음 단계(S72)에서, 기동 완료에 이은 소정 시간 간격 내에 이동체의 주행이 없음을 나타내는, 작동 중지 플래그를 "온"으로 설정하는 작동이 실행된다. 이에 따라, 단계(S72)에서의 실행에 의해 이동체의 주행이 없음으로 인한 기동의 중단될 수 있어 특정 물질의 검출에 의한 것과 구별될 수 있게 된다.
한편, 단계(S73) 다음의 단계(S74)에서, 제어기(13)는 특정 물질이 검출된 것을 가리키는 제어신호(SR)가 원격조작 유닛(3)에 전달되는 경고작동을 시작하고, 처리는 단계(S75)로 진행된다. 이러한 경고작동은 원격조작 유닛(3)의 디스플레이 메커니즘 상에 문자들 혹은 이미지들의 디스플레이를 제공하는 작동, 원격조작 유닛(3)의 소리 발생 메커니즘을 통해 알람 소리를 발생하는 작동, 원격조작 유닛(3)의 진동 메커니즘을 통해 진동을 발생시키는 작동, 그 외에, 추가적으로 이동체의 라이트를 점등 혹은 점멸, 혹은 이동체의 경적에 의한 경고들을 사용자에게 제공하는 것 등을 포함한다. 편의를 위해, 경고들을 제공하는 이러한 메커니즘(W)을 원격조작 유닛(3)에 탑재된 형태로 도 10에 대표적으로 도시하였다.
단계(S75)에서, 제어기(13)는 이동체로부터의 원격조작 유닛(3)의 거리를 추정하거나 혹은 측정하고, 처리는 단계(S76)로 진행된다. 이 때, GPS(Global Positioning System)가 제어기(13) 내에 탑재될 수도 있고, 원격조작 유닛(3)이 응답하는지 여부에 따라 추정이 수행되게 서로 다른 강도의 다수의 파(wave)들이 이동체로부터 송신되게 구성될 수도 있다.
단계(S76)에서, 제어기(13)는 단계(S75)에서 얻어진, 이동체와 원격조작 유닛(3) 간에, 거리에 따라 경고의 크기를 변화시키도록 작동하고, 처리는 단계(S77)로 진행된다. 즉, 원격조작 유닛(3)이 이동체와 거리가 가까워짐에 따라 경고의 레벨을 강화시킴에 의해, 사용자는 경고의 인식을 쉽게 할 수 있다. 또한, 주변의 장애물 또는 보행자를 검출하기 위해 이동체에 탑재된 장치의 사용으로, 제어기(13)는 이동체 근접하여 걷는 보행자를 검출하여 강조된 경고를 보행자에게 제공할 수 있게 된다.
단계(S77)에서, 제어기(13)는 특정 물질 농도센서로부터 정보를 얻어 특정 물질의 농도가 소정 레벨에 도달하는지의 여부를 판정하는 것을 재실행하여, 만약 검출된 농도가 여전히 소정 레벨인 것이 판정되면, 단계(S75) 다음의 단계들을 반복적으로 실행하고, 검출된 농도가 소정 레벨보다 낮다고 판정되면, 단계(S78)에서 경고는 중단되고, 처리는 종료된다.
앞서 상세히 설명한 각 실시예들의 구조들을 요약하면, 우선, 제1 실시예의 연료전지 시스템에 의해 나타난 바와 같이, 원격조작 유닛(3)으로부터 전달된 제어신호(SR)에 따라 기동 완료시 적어도 연료전지 스택(31)의 웜-업이 완료되어, 연료전지 스택(31)으로부터 전기적 전류가 취해지는 상황을 제공할 수 있기 때문에, 사용자는 이동체로부터 떨어진 위치에서 임시로 기동 완료 시간을 지시할 수 있고, 이에 의해서 사용자는 이동체에 승차할 때, 적절한 타이밍에서, 기동 작동을 완료할 수 있다.
또한, 제2 실시예의 연료전지 시스템에 의해 나타낸 대로, 연료전지 스택(31)으로부터 전류가 취출될 수 있는 조건을 제공하기 위해, 원격조작 유닛(3)으로부터 전달된 제어신호(SR)에 따라 기동 완료 시간에 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 웜-업이 완료될 수 있기 때문에, 사용자는 이동체로부터 떨어진 위치에서 임시로 기동 완료 시간을 지시할 수 있고, 이에 의해서 사용자는 이동체에 승차할 때, 적절한 타이밍에 기동 작동이 완료될 수 있다.
또한, 각각의 실시예에서, 제어기(13)의 타이머를 이용하여 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 기동을 사용자가 매번 이동체를 이용하는 소정의 시간에 완료할 수 있게 되므로, 기동 작동은 사용자에게 적합한 타이밍에서 완료될 수 있다.
또한, 특히, 제2 실시예에서, 기동 완료까지의 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 짧은 제2 시간 임계값보다 짧고 연료전지 스택(31)과 개질기(45)의 온도들이 제1 온도 임계값보다 낮은 제2 온도 임계값보다 낮을 때 농후 연소가 수행되고, 반면에 기동 완료 타임에 관한 잔여시간이 제2 시간 임계값보다 길고 연료전지 스택(31)과 개질기(45)의 온도들이 제2 온도 임계값보다 더 높을 때 희박 연소가 수행되는 능력에 의해, 연료의 연소모드들은 변경될 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 기동 완료 시간 및/또는 기동 완료 시간에 대한 잔여시간은 원격조작 유닛(3)에 송신될 수 있어, 기동 완료 시간에 대한 잔여시간은 원격조작 유닛(3)에 디스플레이 될 수 있음으로써, 실제 기동 완료 시간이 확인될 수 있게 한다. 또한, 원격조작 유닛(3)에 디스플레이된 기동 완료 시간의 잔여시간에 따라 원격조작 유닛(3)으로부터 기동 완료시간을 변경하라는 요구가 포함된 제어신호를 수신시, 기동은 변경된 기동 완료 시간에 완료되고, 이에 따라, 기동 작동은 사용자에게 더욱 적절한 타이밍에서 완료될 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 연료전지 시스템에 있어서, 연료전지 스택(31)과 개질기(45)가 연료전지 스택(31)과 개질기(45)에 상관된 상태들, 즉, 기동 완료 시간까지의 잔여 시간, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 온도들 및 배터리(23)의 SOC 등에 따른 서로 다른 기동 작동 방법들을 선택하여 웜-업할 수 있기 때문에, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 상태들뿐 아니라 이동체의 주변 환경들에 따라서도 적절한 기동 작동 방법을 선택할 수 있음으로써, 기동 완료 시간에 기동을 신뢰성 있게 완료할 수 있게 한다.
또한, 각각의 실시예들에서, 기동 완료 시간의 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 짧고 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 온도들이 제1 온도 임계값보다 낮은 경우에, 연소기(35), 기동 연소기(44) 및 배기 수소 연소기(47)의 연소 열들을 이용하여 웜-업이 실행될 수 있기 때문에, 원격조작 유닛(3)에 의해 설정된 기동 완료 시간전의 짧은 시간으로 급속한 기동이 요구되더라도 적절한 타이밍에서 웜-업이 완료될 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 연소기(35), 기동 연소기(44) 및 배기 수소 연소기(47) 등에 공급될 수소가스의 유량이 기동 완료 시간까지의 잔여시간과 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 온도들에 따라 조절될 수 있고 냉각액의 유량이 조절될 수 있기 때문에, 기동 완료 시간까지의 잔여시간이 더 긴 경우, 냉각액 펌프들(37, 48), 송풍기(34) 및 압축기(41)의 전력 소비들이 제한될 수 있어 기동 시 전력 소비가 감소된다.
또한, 각각의 실시예들에서, 작동 효율이 고효율로 유지되는 연료전지 스택(31)과 개질기(45)의 웜-업을 위해 필요한 최대 가스 유량보다 더 작은 유량의 작동 영역에서, 송풍기(34), 압축기(41) 및 냉각액 펌프들(37, 48)이 구동되기 때문에, 기동 작동 시 작동 효과들은 기동 완료 시간까지의 잔여시간이 길어질 때 향상될 수 있다.
게다가, 각각의 실시예들에서, 연료전지 스택(31)과 개질기(45)의 기동에 관계된 조건으로서, 외부전원(2)으로부터 전력을 이용할 수 있는지 여부를 판정하고, 서로 다른 웜-업 작동들이 선택되면, 필요시 외부전원(2)의 전력의 사용을 통해 적 절한 기동 작동을 선택하는 것이 가능하다.
또한, 각각의 실시예들에서, 외부전원(2)이 이용가능하다고 판단된 경우에서, 외부전원(2)이 배터리(23)보다 전력을 공급할 우선권을 가지기 때문에, 기동완료 시간 전에 소정 시간이 길어진 경우에, 이동체의 연료 및 배터리(23)의 전력이 소비되는 것을 막을 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 외부전원(2)이 이용가능하다고 판단된 경우에서, 외부전원(2)으로부터 전달된 전력이 웜-업보다 먼저 배터리(23)에 충전되기 때문에, 충전 제어부(11)의 배터리(23)를 이용하는 적절한 기동 작동 방법을 선택하는 것이 가능하다.
또한, 각각의 실시예들에서, 이동체의 주행 개시 직후의 충전상태가 이동체의 통상 주행 상태 하에 나타나는 충전상태보다 더 높게 증가되게 배터리(23)의 SOC가 웜-업 이전의 이동체의 통상 주행 상태에 연관된 SOC보다 더 높아지도록 외부전원(2)에서 전달된 전력이 배터리(23)에 충전되는 능력으로 인해, 기동 직후에 연료전지 스택(31)에 의해 발생된 전력이 부족하더라도 배터리(23)에서 전력이 공급될 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 배터리(23)로부터 전력이 이동체를 주행하기 위해 여러 부분들에 공급되는 능력으로 인해, 완전하지 않은 웜-업 상태로 연료전지 스택(31)에서 실시된 발전으로부터 생겨난 비축열이 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)를 웜-업하기 위해 사용될 수 있어서, 효과적인 웜-업을 이룰 수 있다.
덧붙여, 각각의 실시예들에서, 배터리(23)의 SOC가 이동체의 통상 주행 시 나타나는 SOC보다 더 높다면, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 웜-업이 완료되었다고 판단되어 기동 완료가 달성된 것으로 확인되는 기동 완료-판정 임계값이 기동 완료를 초기 스테이지에서 판단될 수 있게 변경되기 때문에, 배터리(23)의 이용을 통해 빠른 기동을 위한 요구에 따르는 것이 가능하다.
또한, 각각의 실시예들에서, 기동 완료 시간까지의 잔여시간이 짧으면, 배터리(23)가 이동체의 통상 주행 상태 시 SOC의 하한 임계값보다 더 높은 소정 SOC를 가질 때까지 배터리(23)로부터 전력이 공급되기 때문에, 더 빠른 기동 완료 요구에 따르는 것이 가능하다.
또한, 각각의 실시예들에서, 외부전원(2)이 사용을 위해 이용가능한 경우에서, 전력은 외부전원(2)으로부터 히터들(39, 50)로 웝-업을 달성하기 위해 공급되어, 수소가스의 소비가 제한될 수 있다.
또한, 각각의 실시들에서, 기동 완료 시간까지의 잔여시간이 짧고 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 온도들이 낮은 경우에서, 히터들(39, 50)에서의 비축열 및 연소열의 사용을 통해 웜-업이 이뤄질 수 있기 때문에, 좀 더 빠른 기동 완료 요구에 따른 것이 가능하다.
또한, 각각의 실시예들에서, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 기동에 관련된 상태로서, 저장된 주행 필요 전력의 이력을, 서로 다른 기동 작동 방법들이 선택될 수 있게 판정하며, 이에 의해서 주행 시작후의 소정 시간 동안에 주행에 필요한 전력이 작다면, 연료전지 스택(31)은 연료전지 스택(31)이, 충분하지 못한 웜-업 상태로 인해 정격 전력을 출력할 수 없는 상태에서 작동이 개시되어 연료전지 스택(31)의 자체 비축열을 연료전지 스택(31)을 웜-업하는데 이용함으로써, 효과적인 웜-업을 위한 적합한 기동 작동 방법이 선택될 수 있게 한다.
또한, 각각의 실시예들에서, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)를 웜-업하여 기동이 시작된 직후의 소정시간 동안 주행에 필요한 전력을 연산하고, 이동체의 주행 경로에 따라 서로 다른 기동 처리 방법을 선택하도록 실행되기 때문에, 주행에 필요한 전력이 주행 경로에 대해 작은 경우에, 연료전지 스택(31)이 부적절한 웜-업 상태에 있고 연료전지 스택(31)이 정격 전력을 출력할 수 없는 상태에서 연료전지 스택(31)의 동작이 개시될 수 있어, 연료전지 스택(31)의 자기 비축열을 연료전지 스택(31)을 웜-업하는데 이용함으로써 효율적인 웜-업을 위한 적절한 기동 작동 방법을 선택될 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 주행에 필요한 전력이 소정 전력 임계값보다 적은 경우에, 외부전원(2)에서 배터리(23)에 충전될 전력이 줄일 수 있기 때문에, 연료전지 스택(31)이 부적절한 웜-업 상태에 있어 정격 전력을 출력할 수 없는 상태에서 연료전지 스택(31)이 작동을 시작할 수 있어, 이에 의해 연료전지 스택(31)이 자기 비축열을 이용하여 연료전지 스택(31)을 웜-업할 수 있어, 효율이 좋은 웜-업을 위한 적절한 기동 작동 방법을 선택할 수 있고, 배터리(23)에 충전될 때 발생하는 SOC 상한 임계값을 낮게 하여 외부전원(2)의 소비를 억제함으로써, 배터리(23)의 충전 및 방전에 의한 전력손실 및 열화를 억제할 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 주행에 필요한 전력이 소정 전력 임계값보다 더 작을 경우에, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 웜-업이 기동 완료에 관해 완료 되었다고 판단하는 임계값이 기동 완료가 초기 단계에 판정될 수 있도록 변경되기 때문에, 연료전지 스택(31)의 웜-업 부분이 자체 비축열로 수행되는 범위를 보다 확대한 기동 작동 방법을 선택할 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 기동 완료 후에 이동체가 주행하는 것이 시작되지 않은 경우, 혹은 원격조작 유닛에서 기동이 완료되기 전에 기동 작동 시간을 연장하라는 제어신호가 입력된 경우, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 웜-업이 계속되는 작동이 실행되기 때문에, 이동체의 주행 시작 프로그램이 연장되어 이동체가 기동 작동이 완료된 후에도 주행을 시작하지 않는 상황에 따르는 것이 가능해진다.
또한, 각 실시예들에서, 기동 완료 후에 이동체가 주행하는 것이 시작되지 않은 경우, 혹은 원격조작 유닛에서 기동이 완료되기 전에 기동 작동 시간을 연장하라는 제어신호가 입력된 경우, 연료전지 스택(31)에 의해 발생된 전력의 일부가 외부전원(2)에 공급되기 때문에, 연료전지 스택(31) 및 개질기(45)의 온도들이 적절한 온도들로 유지될 수 있게 연료전지 스택(31)이 작동되고 전력을 판매하는 등 전력이 효율적이게 이용할 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 기동 완료 후에 이동체가 주행을 시작하지 않는 경우에, 연료 전지 스택(31)의 발전은 중단되어, 버려지는 전력소비가 없이 제한될 수 있다.
또한, 각각의 실시예들에서, 원격조작 유닛(3)으로부터 전달된 직접 기동 작동 방법을 지시하는 제어신호에 따라 제어가 실행되기 때문에, 통상 경로와 다른 주행 경로를 주행할 예정이어서 주행 경로를 설정하지 않은 경우더라도, 예컨대, 주행 시작 후에 자체 비축열에 의한 연료전지 스택(31)의 웜-업을 지시할 수 있다.
덧붙여, 대표적으로 제2 실시예에서 상세하게 나타낸 바와 같이, 특정 물질이 검출되면, 기동 작동이 중단되고, 이에 따라, 연료전지 시스템 및 사용자에 악영향을 미치는 몇몇의 이유들로 인해 발생되는 특정 물질이 검출된 상황에 따르는 것이 가능하다.
또한, 이러한 경우에, 외부로부터 인식될 수 있는 경고들을 사용자에게 제공하기 위해 이동체의 라이트를 구동하는 작동이 이루어지기 때문에, 이동체의 주변에 다가가지 않도록 사용자에게 경고들을 제공할 수 있다.
또한, 이러한 경우에, 특정 물질이 검출됨을 가리키는 제어신호를 원격조작 유닛(3)에 송신하여 원격조작 유닛(3)에 경고하므로, 경고들이 이동체로부터 떨어진 사용자에게 제공될 수 있어 이동체로부터 떨어진 사용자에 적절한 조치를 취하게 할 수 있다. 또한, 이러한 방식으로, 검출된 특정 물질의 디스플레이를 제공하면서 원격조작 유닛(3)은 경고들을 제공하기 때문에, 검출된 특정 물질이 사용자의 시각에 호소되는 동시에, 특정 물질 검출 레벨의 저하 등의 정보도 제공할 수 있게 한다. 또한, 특정 물질이 검출됨을 가리키는 제어신호의 수신시 원격조작 유닛(3)이 경고들을 제공하기 위해 진동 메커니즘과 사운드 발생 메커니즘을 구동한 경우에, 원격조작 유닛(3)이 시각적인 체크 능력이 없는 사용자에 의해 휴대되는 경우라도 사용자에게 신뢰성 있게 경고들을 제공할 수 있다. 또한, 이동체와 원격조작 유닛(3)의 간격이 가까워져 검출된 특정 물질의 경고들은 증가된 강도로 강화될 수 있기 때문에, 만약 사용자가 특정 물질에 의해 악영향을 받지 않는 정도로 이동체로부터 떨어진 장소에 있다면, 경고들은 낮은 레벨로 제공됨으로써, 사용자가 이동체에 접근하는 경우에 신뢰성 있게 경고들이 사용자에게 제공될 수 있다.
상기 각각의 실시예들은 이동체의 동력원이 연료전지 스택(31)이 포함된 대표적인 경우로 상술되어 왔지만, 이것으로 한하지 않고, 수소 농후 가스를 연료로 하는 내연 엔진을 동력원으로 하고, 탄화수소 연료를 개질하여 수소 농후 가스를 발생시키는 개질 시스템을 기동하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.
또한, 개질기가 연료전지 자체와 분리되어 배치된 구조로 제2 실시예를 상술하였으나, 개질기를 연료전지와 결합한 하나의 구조로 형성하여 이들을 웜-업하는 형태 또한 가능하다.
또한, 제2 실시예는, 개질기 시스템이 포함된 경우, 개질 물질로서 가솔린 등의 탄화수소 물질이 사용되는 경우를 예로서 설명하였지만, 본 발명이 이 예에 한정되는 것은 아니며, 데카린(C10H18), 수소화붕소나트륨(NaBH4) 등의 수소를 포함하는 화합물로부터 화학반응에 의해 수소가 취출되고 적절한 소정 온도에 웜-업되는 시스템에 채용될 수 있는 것은 물론이다.
또한, 본 시스템이 이동체로서 자동차에 적용된 경우를 참조로 하여 각각의 실시예들이 상술되었지만, 본 발명은, 이륜차, 배 또는 항공기에 적용될 수 있으며, 보조 동력원으로서, 수소 농후 가스로 채워진, 연료전지 및 내연 엔진이 이용되는 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 다양한 실시예들이 냉각액이 가열됨으로써 연료전지 스택(31)의 웜-업이 이루어지는 경우를 참조하여 설명되었만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전력의 사용을 통해 내부에 통합된 전열선에 의해 연료전지 스택(31)을 웜-업하는 또 다른 웜-업 작동을 취할 수 있다.
일본에서 2002년 11월 7일에 특허 출원된 특원 제 2002-323765호의 모든 내용은 참조로서 여기 포함시킨다.
발명의 어떤 실시예들을 참조하여 발명이 상술되어 왔지만, 발명이 상기 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 상술한 실시예들의 수정들 및 변경들이 교시된 바에 의해 당업자에게 발생될 것이다. 다음 청구항들을 참조로 본 발명의 범위가 정의된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 연료전지 시스템에 따라, 연료전지로부터 전류를 취출하는데 사용할 수 있는 상태를 제공하기 위해 원격조작 유닛으로부터 전달된 제어신호에 따라 연료전지의 웜-업이 적어도 기동 완료 시간에 완료되고, 그로 인해 사용자는 이동체로부터 떨어진 위치에서 기동 완료 시간을 미리 지시할 수 있고, 웜-업 동작은 사용자가 이동체에 승차하는 바람직한 타이밍에 완료될 수 있기 때문에, 본 발명은 연료 전지 시스템 등이 장치된 연료전지 사용 자동차를 포함한 광대한 응용 범위를 가진다.

Claims (37)

  1. 이동체에 설치되게 한 연료전지 시스템에 있어서,
    전력을 발생시키기 위해 연료가스 및 산화 가스가 공급되는 연료전지를 포함하는 전력 발생 요소;
    상기 전력 발생 요소의 웜-업을 달성할 수 있게 한 웜-업 메커니즘; 및
    외부 원격조작 유닛에서 송신되고 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 상기 연료전지 시스템의 기동이 완료되는 기동 완료 시간을 지시하는 제어신호의 수신에 응하여, 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업이 상기 기동 완료 시간과 일치하여 완료되도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하고,
    상기 연료전지 시스템의 상기 기동에 관한 조건에 따라, 복수의 서로 다른 웜-업 작동들 중 하나 이상을 선택하도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 제어기;
    를 포함하는, 연료전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 타이머를 구비하고, 상기 타이머의 사용에 의해 상기 기동 완료 시간이 설정되는 것인, 연료전지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기동 완료 시간 및 상기 기동 완료 시간까지의 잔여시간 중 하나 이상이 상기 원격조작 유닛에 디스플레이 되도록 하는 신호를 상기 원격조작 유닛에 송신하고, 상기 원격조작 유닛에서 송신되어 상기 기동 완료 시간을 변경하라는 제어신호에 응하여, 상기 전력 발생 요소의 웜-업을 이루도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 기동 완료 시간까지의 잔여시간에 관한 조건 및 상기 전력 발생 요소의 온도에 관한 조건을 각각 비교하여, 다수의 웜-업 작동들 중 하나 이상을 선택하도록 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 웜-업 메커니즘은 이동체의 주행 시 사용되는 이동체 연료를 연소하고 열교환 매체를 가열하는 연소기, 상기 이동체의 연료를 상기 연소기에 공급하는 연료 공급 시스템, 및 상기 연소기에 의해 가열된 상기 열교환 매체를 상기 전력 발생 요소에 순환시키는 열교환 매체 순환 시스템을 구비하며,
    상기 기동 완료 시간까지의 상기 잔여시간이 제1 시간 임계값보다 짧고 상기 전력 발생 요소의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮은 경우에, 상기 제어기는 상기 이동체 연료를 연소시켜, 상기 열교환 매체 순환 시스템을 통해 가열된 상기 열교환 매체를 상기 전력 발생 요소에 공급시키도록, 상기 연료 공급 시스템과 상기 연소기를 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기동 완료 시간까지의 잔여시간과 상기 전력 발생 요소의 온도에 응하여, 상기 제어기는 상기 연소기에 공급할 상기 이동체 연료의 유량을 조절시키도록 상기 연료 공급 시스템을 제어하고, 상기 전력 발전 요소에 공급될 상기 열교환 매체의 유량을 조절하도록 상기 열교환 매체 순환 시스템을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    산소를 포함하는 산소함유 가스를 상기 연소기에 공급하는 산소함유 가스 공급 시스템을 더 포함하고,
    상기 기동 완료까지의 상기 잔여시간이 상기 제1 시간 임계값보다 더 짧은 제2 시간 임계값보다 더 짧고, 상기 전력 발생 요소의 온도가 상기 제1 온도 임계값보다 낮은 제2 온도 임계값보다 더 낮은 경우에는, 상기 제어기가 상기 연료 공급 시스템에서 상기 연소기에 공급될 상기 이동체 연료의 공급량의 관점에서 산소함유 가스의 공급량을 감소시키도록 상기 산소 함유 가스 공급 시스템을 제어하고,
    반면, 상기 기동 완료까지의 상기 잔여시간이 상기 제2 시간 임계값과 같거나 길고, 상기 전력 발생 요소의 온도가 상기 제2 온도 임계값과 같거나 높은 경우에는, 상기 제어기가 상기 연료 공급 시스템에서 상기 연소기에 공급될 상기 이동체 연료의 상기 공급량의 관점에서 상기 산소 함유 가스 상기 공급량을 증가시키도록 상기 산소함유 가스 공급 시스템을 제어하는, 연료전지 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어기는 상기 산소함유 가스 공급 시스템의 산소함유 가스의 유량 및 압력비로부터 얻어진 작동 효율을 고려하여 상기 산소함유 가스 공급 시스템을 작동하도록 제어를 실행하는 것인, 연료전지 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 웜-업 메커니즘은 배터리와, 상기 웜-업 메커니즘에 공급하기 위해 상기 배터리로부터 공급되는 전력과 외부전원로부터 공급되는 전력 간을 전환하는 전력 전환 유닛을 구비하고,
    상기 제어기는, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동에 관한 조건으로서, 상기 외부전원에서 상기 웜-업 메커니즘에의 전력 공급에 상기 외부전원이 이용가능한지의 여부를 판정하여, 상기 다수의 웜-업 작동들 중에서 하나 이상을 선택하도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전력을 상기 외부전원에서 상기 웜-업 메커니즘에 공급하는 데에 상기 외부전원이 이용가능한 경우에, 상기 제어기는 상기 외부전원이 상기 배터리보다 상기 웜-업 메커니즘에 상기 전력을 공급하는 것에 우선권을 가지도록 상기 전력 전환 유닛을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 웜-업 메커니즘은 배터리, 및 상기 웜-업 메커니즘에 공급하기 위해 상기 배터리에서 공급되는 전력과 외부전원에서 공급되는 전력 간을 전환하는 전력 전환 유닛을 구비하고,
    상기 연료전지 시스템은 상기 외부전원으로부터 상기 배터리로의 전력 공급에 상기 외부전원이 이용가능한 경우에, 상기 외부전원에서 공급되는 전력을 상기 배터리에 충전될 수 있게 하는 충전 제어기를 더 포함하는, 연료전지 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 충전 제어기를 통해, 상기 외부전원으로부터의 전력이 상기 배터리에 충전되게 하여,
    상기 웜-업 메커니즘에 의해, 상기 웜-업이 완료되기 전의 상기 배터리의 충전상태가, 상기 이동체의 통상 주행 상태 시의 배터리의 충전상태보다 더 높아지게 하고, 상기 이동체의 운전 개시시 상기 배터리의 충전상태가, 상기 이동체의 상기 통상 주행 상태 시의 상기 배터리의 충전상태보다 더 높아지게 되도록 작동하는 것인, 연료전지 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 배터리의 충전상태가 상기 이동체의 상기 통상 주행 상태시의 상기 배터리의 충전상태보다 더 큰 경우에,
    상기 제어기는 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업 완료 중 상기 연료전지 시스템의 상기 기동 완료된 것으로 판정되게 하는 기동 완료-판정 임계값을, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동이 완료됨을 판정하기 위한 기간을 더 단축하는 값으로 변경하는 것인, 연료전지 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 외부전원에서 상기 웜-업 메커니즘에의 전력 공급에 상기 외부전원이 이용가능하지 않고 상기 기동 완료까지의 상기 잔여시간이 제1 시간 임계값과 같거나 더 긴 경우,
    상기 제어기는, 상기 이동체의 통상 주행 시의 상기 배터리의 충전상태의 하한 임계값보다 높은 충전상태의 범위 하에서 상기 배터리로부터의 전력이 상기 웜-업 메커니즘에 공급되도록 상기 전력 전환 유닛을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 웜-업 메커니즘은 상기 전력 전환 유닛을 통해 공급되는 전력의 사용에 의해 가열하는 히터를 구비하고,
    상기 외부전원에서 상기 웜-업 메커니즘에의 전력 공급에 상기 외부전원이 이용가능한 경우에, 상기 전력 전환 유닛은 상기 외부전원에서 공급되는 전력이 상기 히터에 공급되게 하는 것인, 연료전지 시스템.
  17. 제8항에 있어서, 상기 웜-업 메커니즘은 배터리, 및 상기 메커니즘에 공급하기 위해 상기 배터리에서 공급되는 전력과 외부전원에서 공급되는 전력 간을 전환하는 전력 전환 유닛, 및 상기 전력 전환 유닛에서 공급되는 상기 전력의 사용에 의해 발열하는 히터를 구비하고,
    상기 기동 완료까지의 상기 잔여시간이 상기 제2 시간 임계값보다 짧은 제3 시간 임계값보다 짧고 상기 전력 발생 요소의 온도가 상기 제2 온도 임계값보다 낮은 제3 온도 임계값보다 낮은 경우에, 상기 제어기는 상기 히터를 통해 상기 웜-업이 수행되게 상기 전력 전환 유닛을 제어하고 상기 웜-업을 이루기 위해 상기 이동체 연료를 연소하도록 상기 연소기를 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 상기 기동에 이은 상기 이동체의 주행 필요 전력의 이력을 저장하고, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동에 관한 조건으로서 상기 이력을 고려하여, 다수의 웜-업 작동들 중에서 하나 이상을 선택하도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 이동체의 이동 경로를 설정하기 위한 이동 경로 설정부를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동에 관한 조건으로서 상기 이동체 경로 설정부에 의해 설정된 상기 이동 경로 설정을 기초로, 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 상기 기동에 이은 상기 이동체의 주행 필요 전력을 연산하고, 상기 복수의 웜-업 작동들 중 하나 이상을 선택하도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    배터리; 및
    외부전원으로부터 상기 웜-업 메커니즘에의 전력 공급에 상기 외부전원이 이용가능한 경우에, 상기 외부전원에서 상기 배터리에 전력을 충전할 수 있게 하는 충전 제어기를 더 포함하고,
    상기 이동체의 주행 필요 전력이 소정 전력 임계값보다 작은 경우에, 상기 제어기는 상기 외부전원에서 상기 배터리에 충전될 전력을 감소시키도록 상기 충전 제어기를 통해 작동하는 것인, 연료전지 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 이동체의 주행 필요 전력이 소정 전력 임계값보다 작을 경우, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업이 완료하는 동안 상기 연료전지 시스템의 상기 웜-업이 완료되었다는 판단이 되게 하는 기동 완료-판정 임계값을, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동이 완료되었다는 판단을 위한 기간을 짧게 하는 값으로 변경하는 것인, 연료전지 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 상기 연료전지 시스템의 상기 기동이 완료된 후에도 상기 이동체의 주행이 시작되지 않는 경우에, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업이 지속되도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  23. 제1항에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동이 완료되기 이전에, 상 기 원격조작 유닛에서 상기 기동 완료 시간을 연장하라는 제어신호가 상기 제어기에 입력된 경우에, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업이 지속되도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  24. 제1항에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동이 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 완료된 후에도 상기 이동체의 주행이 시작되지 않는 경우에, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소로부터 발생된 전력의 일부가 외부전원에 공급되게 하는 것인, 연료전지 시스템.
  25. 제1항에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 기동이 완료되기 전에, 상기 원격조작 유닛으로부터, 상기 기동 완료 시간을 연장하라는 제어신호가 상기 제어기에 입력되는 경우에, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소로부터 발생된 전력의 일부가 외부전원에 공급되게 하는 것인, 연료전지 시스템.
  26. 제1항에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 기동이 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 완료된 후에도 상기 이동체의 주행이 시작되지 않는 경우에, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소로부터의 전력 발생을 중단시키는 것인, 연료전지 시스템.
  27. 제1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 원격조작 유닛으로부터 전달되어 웜-업 작동들 중 어느 하나를 지시하도록 하는 제어신호에 응하여, 상기 원격조작 유닛에 의해 지시된 웜-업 작동으로 상기 전력 발생 요소의 웜-업이 수행되도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  28. 제1항에 있어서, 상기 연료전지 시스템으로부터 배출되게 미리 설정된 특정 물질이 검출된 경우에, 상기 제어기는 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 중단시키도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하는 것인, 연료전지 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 특정 물질이 검출된 경우에, 상기 제어기는 이동체의 외부에서 인식할 수 있는 경고를 제공하는 것인, 연료전지 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 특정 물질이 검출된 경우에, 상기 제어기는 상기 특정 물질이 검출됨을 나타내는 제어신호를 상기 원격조작 유닛에 전송하여 상기 원격조작 유닛이 상기 경고를 제공하게 하는 것인, 연료전지 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 특정 물질이 검출되는 경우에, 상기 특정 물질이 검출됨을 나타내는 정보는 시각, 촉각 및 청각 중 하나 이상을 사용하는 상기 원격조작 유닛을 통해 인식되는, 연료전지 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 특정 물질이 검출된 경우에, 상기 제어기는 상기 경고를 제공하기 위해 소리 발생 메커니즘을 구동하는 것인, 연료전지 시스템.
  33. 제29항에 있어서, 상기 제어기는 상기 이동체와 상기 원격조작 유닛간 거리가 서로 가까울수록 상기 경고를 더 강조시키는 것인, 연료전지 시스템.
  34. 제1항에 있어서, 상기 전력 발생 요소는 상기 연료가스를 생성하기 위해 원료를 개질하는 개질기를 포함하는 것인, 연료전지 시스템.
  35. 제28항에 있어서, 상기 전력 발생 요소는 상기 연료가스를 생성하기 위해 원료를 개질하는 개질기를 포함하고,
    상기 특정 물질이 상기 연료전지, 상기 개질기 및 상기 웜-업 메커니즘 중 적어도 하나로부터 방출되는, 연료전지 시스템.
  36. 이동체에 탑재되게 한 연료전지 시스템에 있어서,
    전력을 발생하기 위해 연료가스와 산화가스가 공급되는 연료전지를 포함하는 전력 발생 요소;
    상기 전력 발생 요소의 웜-업을 이룰 수 있게 하는 웜-업 메커니즘; 및
    외부 원격조작 유닛으로부터 송신되고 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 상기 연료전지 시스템의 기동이 완료되는 기동 완료 시간을 지시하는 제어신호의 수신에 응하여, 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업이 상기 기동 완료 시간과 일치하여 완료되도록 상기 웜-업 메커니즘을 제어하고,
    상기 연료전지 시스템의 상기 기동에 관한 조건에 따라, 복수의 서로 다른 웜-업 작동들 중 하나 이상을 선택하도록 상기 웜-업 메카니즘을 제어하는 제어 수단;
    을 포함하는, 연료전지 시스템.
  37. 전력을 발생시키기 위해 연료가스와 산화 가스를 공급받는 연료전지를 포함하는 전력 발생 요소와, 상기 전력 발생 요소의 웜-업을 이룰 있게 하는 웜-업 메커니즘을 구비한 연료전지 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    외부 원격조작 유닛으로부터 송신되고 상기 연료전지 시스템의 기동이 상기 전력 발생 요소의 상기 웜-업을 통해 완료되는 기동 완료 시간을 지시하는 제어신호의 수신에 응하여, 상기 전력 발생 요소의 웜-업이 상기 기동 완료 시간과 일치하여 완료되게 하는 한편, 상기 연료전지 시스템의 상기 기동에 관한 조건에 따라, 복수의 서로 다른 웜-업 작동들 중 하나 이상을 선택하도록 상기 웜-업 메카니즘을 제어하는, 연료전지 시스템 제어 방법.
KR1020047017763A 2002-11-07 2003-10-01 연료전지 시스템 및 그 방법 KR100634148B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2002-00323765 2002-11-07
JP2002323765A JP4151384B2 (ja) 2002-11-07 2002-11-07 燃料電池システム
PCT/JP2003/012602 WO2004042854A2 (en) 2002-11-07 2003-10-01 Fuel cell start-up system with remote control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040104703A KR20040104703A (ko) 2004-12-10
KR100634148B1 true KR100634148B1 (ko) 2006-10-13

Family

ID=32310423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047017763A KR100634148B1 (ko) 2002-11-07 2003-10-01 연료전지 시스템 및 그 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7968239B2 (ko)
EP (1) EP1561252B1 (ko)
JP (1) JP4151384B2 (ko)
KR (1) KR100634148B1 (ko)
CN (1) CN100446316C (ko)
WO (1) WO2004042854A2 (ko)

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3838192B2 (ja) * 2002-11-26 2006-10-25 カシオ計算機株式会社 電源システム及び電源システムの異常検出方法
DE10258865B4 (de) * 2002-12-17 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenanlage mit einer Startvorrichtung
US7237748B2 (en) * 2003-12-15 2007-07-03 Delos Aerospace, Llc Landing gear method and apparatus for braking and maneuvering
US7474309B2 (en) * 2003-12-16 2009-01-06 General Motors Corporation Hybrid vehicle display apparatus and method
US20060016793A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Douglas Zhu Electrical storage device heater for vehicle
JP5162808B2 (ja) * 2005-01-12 2013-03-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
EP1845574B1 (en) * 2005-01-24 2015-07-08 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel cell system and start method thereof
JP5191130B2 (ja) 2005-01-24 2013-04-24 ヤマハ発動機株式会社 燃料電池システムおよびその起動方法
JP4092728B2 (ja) * 2005-01-25 2008-05-28 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 航空機用推進システム
JP4734939B2 (ja) * 2005-01-28 2011-07-27 株式会社デンソー ２次電池充電システム
JP4225281B2 (ja) 2005-02-09 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
KR100863888B1 (ko) * 2005-03-04 2008-10-15 주식회사 엘지화학 하이브리드 전기 자동차용 배터리의 최대 출력 추정 방법
US7659019B2 (en) 2005-09-16 2010-02-09 Idatech, Llc Thermally primed hydrogen-producing fuel cell system
GB0523069D0 (en) 2005-11-11 2005-12-21 Airbus Uk Ltd Aircraft braking system
JP4758741B2 (ja) * 2005-12-05 2011-08-31 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US8980489B2 (en) * 2006-03-27 2015-03-17 Casio Computer Co., Ltd. Fuel cell type power generation device, electronic apparatus and treatment method of fuel
JP4926762B2 (ja) * 2006-08-03 2012-05-09 シチズン電子株式会社 発光シートモジュール
US8835065B2 (en) * 2006-09-29 2014-09-16 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell startup method for fast freeze startup
US7831343B2 (en) * 2006-11-03 2010-11-09 Gm Global Technology Operations, Inc. Efficiency optimized hybrid operation strategy
FR2910181B1 (fr) * 2006-12-13 2010-02-26 Renault Sas Systeme de pile a combustible a prechauffage electrique
JP5157163B2 (ja) 2006-12-27 2013-03-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システム搭載移動体
JP5041215B2 (ja) 2007-06-15 2012-10-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその起動完了度表示方法
JP2009026563A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Fujitsu Ten Ltd 制御装置及び制御方法
JP5049161B2 (ja) * 2008-02-15 2012-10-17 本田技研工業株式会社 コージェネレーション装置
JP5176590B2 (ja) * 2008-02-25 2013-04-03 日産自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP5312907B2 (ja) * 2008-10-31 2013-10-09 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP4808242B2 (ja) 2008-11-27 2011-11-02 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
JP5350067B2 (ja) * 2009-04-28 2013-11-27 本田技研工業株式会社 電源システム
DE102009023304A1 (de) * 2009-05-29 2010-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Rechnergestützte Überwachung eines Energieverbrauchs eines Beförderungsmittels
DE112009005151B4 (de) * 2009-08-14 2018-10-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verfahren zum Steuern eines Wassergehalts einer Brennstoffzelle und ein Brennstoffzellensystem
US8201774B2 (en) * 2009-09-16 2012-06-19 Hamilton Sundstrand Corporation Electromagnetic landing gear brakes
KR101500023B1 (ko) * 2010-09-29 2015-03-06 현대자동차주식회사 셀 운전상태 모니터링용 가상 음원 발생 장치 및 방법
KR20120080881A (ko) * 2011-01-10 2012-07-18 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템 및 연료 전지 내에서의 연료의 반응 조건을 제어하는 방법
WO2012114646A1 (ja) * 2011-02-24 2012-08-30 パナソニック株式会社 燃料電池システム
JP6001830B2 (ja) 2011-08-02 2016-10-05 本田技研工業株式会社 車両用燃料電池システムの始動方法
US9685669B2 (en) * 2011-08-23 2017-06-20 Nissan Motor Co., Ltd. Power generation characteristic estimation device for fuel cell
DE102011084352B4 (de) * 2011-10-12 2022-12-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Leitungskreises zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine
US9472819B2 (en) * 2012-04-27 2016-10-18 Hamilton Sundstrand Corporation Warming feature for aircraft fuel cells
JP6089553B2 (ja) * 2012-10-09 2017-03-08 三菱自動車工業株式会社 電力制御装置
DE102012024140A1 (de) * 2012-12-11 2014-06-12 Daimler Ag Verfahren zum Starten eines Fahrzeugs
US10193377B2 (en) * 2013-10-30 2019-01-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor energy harvest and storage system for charging an energy storage device and powering a controller and multi-sensor memory module
US10411279B2 (en) * 2014-07-24 2019-09-10 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method for fuel cell system
JP6136022B2 (ja) 2014-11-12 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車の制御方法
JP6187774B2 (ja) 2014-11-14 2017-08-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転制御方法
KR101679971B1 (ko) * 2015-05-14 2016-11-25 현대자동차주식회사 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법
BR112018012139B1 (pt) * 2015-12-15 2023-01-17 Nissan Motor Co., Ltd Sistema de célula de combustível e método de controle para sistema de célula de combustível
KR101843749B1 (ko) * 2016-04-15 2018-03-30 현대자동차주식회사 연료전지 시스템, 이를 포함하는 차량 및 연료전지 시스템의 제어방법
CN106740170A (zh) * 2016-11-22 2017-05-31 中车株洲电力机车有限公司 电动车辆、能源管理器及其启动控制系统与方法
CN111319515B (zh) * 2020-03-25 2024-05-28 中极氢能汽车(长治)有限公司 一种氢能源汽车在低温环境下启动的控制系统及方法
JP7338531B2 (ja) * 2020-03-27 2023-09-05 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
US11316180B2 (en) 2020-05-21 2022-04-26 H2 Powertech, Llc Hydrogen-producing fuel cell systems and methods of operating hydrogen-producing fuel cell systems for backup power operations
CN111890989A (zh) * 2020-08-06 2020-11-06 苏州汉翱新能源科技有限公司 一种插电式燃料电池汽车预热控制方法及装置
CN111942234B (zh) * 2020-08-20 2022-03-04 中车大同电力机车有限公司 机车动力装置的控制方法、机车动力装置和机车
CN113696794B (zh) * 2021-08-27 2022-07-08 南京邮电大学 一种用于新能源汽车用燃料电池冷却的降温系统
CN116454324B (zh) * 2023-06-16 2023-08-18 广东技术师范大学 燃料电池的控制方法及系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3502940B2 (ja) 1995-05-23 2004-03-02 富士電機ホールディングス株式会社 燃料電池発電装置の運転方法および補機給電回路
JP3509349B2 (ja) 1995-12-20 2004-03-22 三洋電機株式会社 ハイブリッド燃料電池
US6387556B1 (en) * 1997-11-20 2002-05-14 Avista Laboratories, Inc. Fuel cell power systems and methods of controlling a fuel cell power system
JP3975052B2 (ja) 2000-08-07 2007-09-12 三菱電機株式会社 電気自動車用燃料電池の起動制御装置
JP2002083606A (ja) 2000-09-06 2002-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池コージェネレーションシステム
JP2002117876A (ja) 2000-10-12 2002-04-19 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の冷却装置
FR2815302B1 (fr) 2000-10-18 2003-10-03 Renault Systeme et procede de commande d'une pile a combustible montee dans un vehicule a traction electrique
DE10059416A1 (de) * 2000-11-30 2002-06-13 Xcellsis Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Starten eines Fahrzeugs
JP4130302B2 (ja) 2000-12-22 2008-08-06 本田技研工業株式会社 燃料電池用燃料ガス生成装置
JP2002219926A (ja) * 2001-01-23 2002-08-06 Toyota Motor Corp 移動体の空調システム
JP4045755B2 (ja) * 2001-05-23 2008-02-13 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP3480452B2 (ja) * 2001-05-25 2003-12-22 日産自動車株式会社 燃料電池システムおよびエネルギ供給システム
JP2003081603A (ja) * 2001-07-04 2003-03-19 Hitachi Ltd 水素製造装置及びそれを用いた発電システム
JP3758140B2 (ja) * 2001-07-09 2006-03-22 日産自動車株式会社 情報提示装置
US6744364B2 (en) * 2001-10-25 2004-06-01 Douglas L. Wathen Distance sensitive remote control systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국 특허출원공개 제2002/0092690호

Also Published As

Publication number Publication date
CN100446316C (zh) 2008-12-24
WO2004042854A2 (en) 2004-05-21
EP1561252B1 (en) 2017-04-26
WO2004042854A3 (en) 2004-07-08
EP1561252A2 (en) 2005-08-10
US20050181246A1 (en) 2005-08-18
JP4151384B2 (ja) 2008-09-17
JP2004158333A (ja) 2004-06-03
CN1692518A (zh) 2005-11-02
US7968239B2 (en) 2011-06-28
KR20040104703A (ko) 2004-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100634148B1 (ko) 연료전지 시스템 및 그 방법
JP4178112B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池を凍結から保護する方法
US20180375135A1 (en) Fuel cell system and method for controlling fuel cell system
EP1444745B1 (en) Fuel cell system and method of stopping the system
CN100401226C (zh) 电源系统以及包含该系统的电子设备
US6635373B2 (en) Fuel cell system and method
EP3392951B1 (en) Fuel cell system and control method therefor
WO2007066531A1 (ja) 燃料電池システム及び移動体
US7501195B2 (en) Drive control of power system including fuel cells
JP2006024559A (ja) サブトラックに分割された燃料電池スタックを備える燃料電池システムから発電する方法および燃料電池システム
JP2001143736A (ja) 電源システム
JP2001085040A (ja) 燃料電池電源システム及びその運転方法
JP2006286513A (ja) 燃料電池システム
WO2007135839A1 (ja) 燃料電池システム
JP2007042375A (ja) 燃料電池システム
JP2002289209A (ja) 移動体用燃料電池システム
JP2006351325A (ja) 燃料電池システム
JP4843898B2 (ja) 燃料電池装置及びその制御方法
JP2004311348A (ja) 燃料電池システム
JP5728763B2 (ja) 燃料電池発電装置作動システムおよび氷点下周囲条件での使用方法
JP2004152599A (ja) 燃料電池の制御装置
JPH07263007A (ja) 燃料電池用改質器の加熱装置
JP2002216782A (ja) 燃料電池ハイブリッドシステム
US20020098399A1 (en) Fuel cell and method of operating same
JP7163509B2 (ja) 燃料電池システムの制御方法、及び燃料電池システム

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: 20120919

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130924

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140923

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150918

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160901

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180918

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190917

Year of fee payment: 14