KR100836355B1 - Idle heating system and method using braking resistor in fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

A method for heating passenger room of a fuel cell vehicle in an idle operation using a braking resistor is provided to reduce the manufacturing cost and weight of the vehicle by heating the passenger room without mounting additional auxiliary heater or heating resistance. A method for heating passenger room of a fuel cell vehicle in an idle operation using a braking resistor(15) comprises the step of receiving an on-signal from an idle heating switch by a control device(12) to compare passenger room temperature of the vehicle with a preset temperature. When the indoor temperature is lower than the preset temperature, the control device connects the braking resistor to a main power circuit and increases the amount of hydrogen to be injected such that a predetermined calorie is generated. A water pump(21) for a heater and a heater unit(22) are operated such that refrigerant, which has cooled a fuel cell(11) and the braking resist, passes through the heater unit, and air, which is heated by refrigerant in the heater unit, is discharged into the indoor of the vehicle.

Description

제동저항을 이용한 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법{Idle heating system and method using braking resistor in fuel cell vehicle}Idle heating system and method using braking resistor in fuel cell vehicle}

본 발명은 연료전지 차량의 실내 난방 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량이 아이들 상태에 있는 동안 차량 실내를 난방하기 위한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of heating an interior of a fuel cell vehicle, and more particularly, to a method for heating a vehicle interior while a fuel cell vehicle is in an idle state.

일반적으로 연료전지(fuel cell)는 기존 발전방식과 비교할 때 발전효율이 높을 뿐만 아니라 발전에 따른 공해물질 배출이 전혀 없어 미래의 발전기술로 평가되고 있으며, 에너지 절약과 환경 공해문제, 그리고 최근 부각되고 있는 지구 온난화 문제 등을 해결할 수 있는 차량 동력원으로 활발히 연구되고 있다.In general, fuel cells are not only highly efficient in terms of power generation efficiency, but also have no emissions of power generation, and thus are regarded as future power generation technologies. It is being actively researched as a vehicle power source that can solve global warming problems.

연료전지는 수소 등의 활성을 갖는 물질, 예를 들어 LNG, LPG, 메탄올 등을 전기화학반응을 통해 산화시켜 그 과정에서 방출되는 화학에너지를 전기로 변환시키는 장치로, 주로 천연가스에서 쉽게 생산해 낼 수 있는 수소와 공중의 산소가 사용된다.A fuel cell is a device that converts chemical energy emitted in the process into electricity by oxidizing an active material such as hydrogen, such as LNG, LPG, methanol, etc. through an electrochemical reaction. Hydrogen and air oxygen are used.

하지만, 환경친화적인 연료전지만을 전기 차량의 동력원으로 사용하는 경우, 전기 차량을 구성하고 있는 부하 모두를 연료전지가 담당하게 되므로, 연료전지의 효율이 낮은 운전영역에서 성능 저하가 발생하는 단점이 있다.However, when only an environmentally friendly fuel cell is used as a power source of an electric vehicle, the fuel cell is responsible for all of the loads constituting the electric vehicle, and thus, there is a disadvantage in that performance is deteriorated in a low operating area of the fuel cell. .

또한 높은 전압을 요구하는 고속 운전영역에서 출력전압이 급격히 감소하는 출력특성에 의해 구동모터가 요구하는 충분한 전압을 공급하지 못하여 차량의 가속성능을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the acceleration performance of the vehicle is deteriorated due to a failure to supply a sufficient voltage required by the driving motor due to an output characteristic in which the output voltage is rapidly reduced in a high speed driving region requiring a high voltage.

또한 차량에 급격한 부하가 인가되는 경우, 연료전지 출력전압이 순간적으로 급강하하고 구동모터에 충분한 전력을 공급하지 못하여, 차량 성능이 저하되는 단점이 있다(화학반응에 의한 전기를 발생시키므로 급격한 부하변동에 대해서는 연료전지에 무리가 감).In addition, when a sudden load is applied to the vehicle, the fuel cell output voltage suddenly drops and fails to supply sufficient power to the driving motor, thereby degrading the performance of the vehicle. About the fuel cell).

또한 연료전지는 단 방향성 출력특성을 가지므로 차량 제동시에 구동모터로부터 인입되는 에너지를 회수할 수 없어 차량 시스템의 효율성을 저하시키는 단점이 있다.In addition, since the fuel cell has a unidirectional output characteristic, energy drawn from the driving motor cannot be recovered when the vehicle is braked, thereby degrading the efficiency of the vehicle system.

상기한 단점을 보완하기 위한 방안으로, 연료전지 차량에서 고전압 배터리(축전지) 또는 수퍼캡(super capacitor) 등의 2차 전지를 별도 차량 동력원으로 추가 탑재한 연료전지 배터리 하이브리드 또는 연료전지 수퍼캡 하이브리드 시스템이 개발되어 있다.To solve the above disadvantages, a fuel cell battery hybrid or a fuel cell supercap hybrid system is developed in which a secondary battery such as a high voltage battery (supercapacitor) or a supercap is added as a separate vehicle power source in a fuel cell vehicle. It is.

연료전지 배터리 또는 수퍼캡 하이브리드 시스템은 소형 차량뿐만 아니라 버스 등의 대형 차량에서 주동력원인 연료전지와 더불어 모터 구동에 필요한 파워를 제공하기 위한 별도 동력원으로 2차 전지를 탑재한 시스템이다.A fuel cell battery or a supercap hybrid system is a system equipped with a secondary battery as a separate power source for providing power required for driving a motor together with a fuel cell as a main power source in a large vehicle such as a bus as well as a small vehicle.

한편, 일반 내연기관 차량은 아이들 조건에서도 엔진의 최소 RPM이 정해진 값(중대형 상용차의 경우 대략 500 ~ 700RPM) 이상을 유지해야 엔진이 꺼지지 않는 상태를 유지할 수 있다.On the other hand, the general internal combustion engine vehicle can maintain the engine does not turn off even if the minimum RPM of the engine maintained at a predetermined value (approximately 500 ~ 700 RPM for medium and large commercial vehicles) even in the idle conditions.

또한 일반 내연기관 차량에서 실내 난방은 알려진 바대로 엔진 열로 가열된 냉각수를 활용하는데, 엔진 냉각수가 히터유닛을 통과하도록 하고, 히터유닛에서 엔진 냉각수와 공기 간 열교환이 이루어지도록 하여 가열된 공기를 실내에 토출함으로써 실내 난방이 이루어진다.In addition, in a general internal combustion engine vehicle, indoor heating utilizes coolant heated by engine heat as known, allowing the engine coolant to pass through the heater unit and allowing heat exchange between the engine coolant and the air in the heater unit to allow the heated air to flow into the room. Indoor heating is achieved by discharging.

만일, 엔진 발열이 충분하지 않아 실내 난방에 많은 시간이 소요될 경우에는 별도의 보조히터(pre-heater)를 장착하기도 한다.If the engine heat is not enough to take a long time to heat the room, a separate pre-heater may be installed.

연료전지 차량의 경우, 연료전지의 작동을 유지하기 위한 최소 전력이 매우 작고, 또 부하가 없는 경우 임의의 연료전지 발전량 증가가 불가능한 특징이 있다.In the case of a fuel cell vehicle, the minimum power for maintaining the operation of the fuel cell is very small, and there is a feature that it is impossible to increase any fuel cell power generation amount without a load.

따라서, 낮은 기온 상태에서 차량이 아이들 상태에 있는 경우, 연료전지의 발전량이 매우 적은 상태를 유지하게 되고, 이에 냉각수를 히터 작동에 필요한 온도로 가열하는 것이 거의 불가능하여, 결과적으로 실내 난방도 불가능해진다.Therefore, when the vehicle is in the idle state at a low temperature, the fuel cell power generation amount is kept very low, and thus it is almost impossible to heat the coolant to the temperature required for the heater operation, and consequently the indoor heating becomes impossible. .

이는 차량 상품성을 떨어뜨리는 요인으로서, 연료전지 차량의 문제점 중 하나로 지적되고 있다.This is one of the problems of fuel cell vehicles as a factor deteriorating the vehicle commerciality.

연료전지 차량에서 일반 내연기관 차량과 같이 별도의 보조히터를 탑재할 경우 및 수소가 아닌 연료를 사용할 경우에 배기가스 배출이 불가피하고, 또한 난방 전용 저항체를 별도로 추가 탑재할 경우에는 시스템의 복잡성, 가격 및 중량 상승 등의 문제가 발생한다.When a fuel cell vehicle is equipped with a separate auxiliary heater like a general internal combustion engine vehicle, and a fuel other than hydrogen is used, exhaust gas is inevitable, and additionally, a heating resistor is additionally installed, and the system complexity and price And problems such as weight increase.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 차량 아이들 상태에서 제동저항을 이용해 실내 난방이 이루어지도록 구성함으로써, 아이들시 실내 난방을 위한 별도의 보조히터나 난방 전용 저항체를 차량에 추가 탑재할 필요가 없게 되며, 종래의 시스템 복잡성, 가격 및 중량 상승 등의 문제가 해소될 수 있는 제동저항을 이용한 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, by configuring the interior heating by using the braking resistor in the vehicle idle state, a separate auxiliary heater or a heating-only resistor for the indoor heating during idle to the vehicle. It is an object of the present invention to provide a method for heating an indoor vehicle during idle of a fuel cell vehicle using a braking resistor, which does not need to be additionally mounted, and problems such as conventional system complexity, price, and weight increase can be solved.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제동저항이 탑재된 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법에 있어서, 제어기가 아이들 히팅 스위치의 온 신호를 입력받아 차량 실내온도와 운전자가 미리 설정한 설정온도를 비교하는 단계와; 실내온도가 설정온도보다 낮으면, 제어기가 제동저항을 주 전력회로에 연결하여 작동시키는 동시에 아이들 조건으로 작동 중인 연료전지의 수소주입량을 설정된 열량 발생 가능량으로 증가시키는 단계와; 이어 히터용 워터펌프 및 히터유닛을 작동시켜 연료전지 및 제동저항을 냉각한 냉각수를 히터유닛으로 통과시키는 동시에 히터유닛에서 냉각수에 의해 가열된 공기를 차량 실내로 토출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제동저항을 이용한 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the indoor heating method for the idle of the fuel cell vehicle equipped with a braking resistor, the controller receives the ON signal of the idle heating switch, the vehicle interior temperature and the preset settings by the driver Comparing the temperature; If the room temperature is lower than the set temperature, the controller connects and operates the braking resistor to the main power circuit and simultaneously increases the hydrogen injection amount of the fuel cell which is operating under idle conditions to the set amount of heat generation possible; And operating the water pump for the heater and the heater unit to pass the coolant having cooled the fuel cell and the braking resistor to the heater unit, and simultaneously discharging the air heated by the coolant from the heater unit to the vehicle interior. Provided is a method of heating an interior of an idle fuel cell vehicle using a braking resistor.

바람직한 실시예에서, 상기 제어기는 제동저항의 작동 중에 라디에이터용 냉각팬 및 상기 라디에이터로 냉각수가 순환되도록 하는 냉각수 펌프의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the controller is characterized in that the cooling fan for the radiator and the operation of the coolant pump for circulating the coolant to the radiator during the operation of the braking resistor.

또한 바람직한 실시예에서, 상기 제어기는 수온센서에 의해 검출되는 냉각수 온도를 모니터링하여 냉각수 온도가 연료전지의 안전 작동을 위해 설정된 임계온도를 초과하는 경우 연료전지의 수소주입량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.Also in a preferred embodiment, the controller monitors the coolant temperature detected by the water temperature sensor to reduce the hydrogen injection amount of the fuel cell when the coolant temperature exceeds a threshold temperature set for safe operation of the fuel cell.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 차량 아이들 상태에서 제동저항을 이용해 실내 난방이 이루어지도록 구성함으로써, 아이들시 실내 난방을 위한 별도의 보조히터나 난방 전용 저항체를 차량에 추가 탑재할 필요가 없게 되며, 종래의 시스템 복잡성, 가격 및 중량 상승 등의 문제가 해소될 수 있게 된다.According to the present invention as described above, by using the braking resistor in the vehicle idle state to configure the interior heating, there is no need to additionally mount a separate auxiliary heater or a heating-only resistor for the indoor heating during the idle, Problems of system complexity, price and weight increase can be solved.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법에 관한 것으로서, 특히 별도의 보조히터나 추가적인 전용 전열기의 탑재 없이 차량에 기 장착된 제동저항을 이용해 실내 난방을 하는 것에 주안점이 있는 것이다. The present invention relates to a method of heating an interior of a fuel cell vehicle at idle, and in particular, an indoor heating method using a braking resistor mounted on a vehicle without a separate auxiliary heater or an additional dedicated heater.

참고로, 축전지나 수퍼캡 등의 2차 전지가 탑재된 연료전지 차량은 알려진 바대로 연비 효율 향상 및 제동력 확보를 위해 차량 제동시 구동모터에 의한 회생 제동(regeneration)이 수행되도록 구성된다. For reference, a fuel cell vehicle equipped with a secondary battery such as a storage battery or a supercap is configured to perform a regenerative braking by a driving motor when braking the vehicle to improve fuel efficiency and secure a braking force.

이 경우, 회생제동에 의해 발생된 전력은 2차 전지에 충전되어 이후의 차량 출발 등에 사용하게 되는데, 2차 전지가 완전히 충전된 상태에서는 회생제동이 되지 않는 문제가 있다.In this case, the electric power generated by the regenerative braking is charged to the secondary battery and used for a later start of the vehicle. However, the regenerative braking is not performed when the secondary battery is fully charged.

이는 주로 긴 경사로를 내려가는 경우, 즉 지속적으로 제동을 하면서 차량을 운행하는 경우에 주로 나타나는데, 이때 기존 서비스 브레이크의 제동력 부족이나 과열 등에 의해 사고로 이어질 수 있다.This occurs mainly when driving down a long slope, that is, when driving a vehicle continuously while braking, which may lead to an accident due to insufficient braking force or overheating of an existing service brake.

따라서, 회생제동이 이루어지는 차량에서는 상기와 같은 2차 전지의 완전 충전시에도 회생제동을 할 수 있도록 하는 제동저항(braking resistor)을 탑재하고 있다.Therefore, a vehicle equipped with regenerative braking is equipped with a braking resistor that enables regenerative braking even when the secondary battery is fully charged as described above.

구동모터는 회전저항은 작으나 에너지 회생 기능을 가지며, 에너지 회생시에는 구동모터가 발전기의 역할을 하게 된다. The drive motor has a small rotational resistance but has an energy regeneration function, and the drive motor plays a role of a generator during energy regeneration.

이때, 모터는 회전수/발전량에 따라 역토크가 발생하여 보조제동장치로 사용할 수 있다.At this time, the motor can be used as an auxiliary braking device by generating a reverse torque in accordance with the number of revolutions / power generation.

그러나, 모터는 발전한 전기를 소모해야만 역토크가 발생되며, 따라서 모터에서 발전된 전기를 제동저항에 흘려줌으로써 전기를 열에너지로 변환시켜 연속적으로 전기를 소모하고, 이에 모터가 연속적인 제동력을 발생시키도록 하고 있는 것이다.However, the reverse torque is generated only when the motor consumes generated electricity. Therefore, by converting electricity generated in the motor to the braking resistor, it converts electricity into thermal energy and continuously consumes electricity, thereby causing the motor to generate continuous braking force. It is.

차량에 기 장착된 배터리로 저항체의 기능을 대체하는 것이 생각될 수 있지만, 이 경우는 배터리가 만충(완전 충전)되면 제동기능을 상실하여 사고위험이 있 으므로 법규를 만족시키지 못한다. It may be conceivable to replace the function of the resistor with a battery installed in the vehicle, but in this case, if the battery is fully charged (full charge), the braking function is lost and there is a risk of an accident.

이와 같이 제동저항은 잉여의 회생제동 전력을 열로 변환시키는 저항체로서, 모터나 연료전지의 최대 출력과 유사한 용량의 대형 저항체이며, 작동시 발생하는 열은 주 냉각계통을 통해 대기로 방출된다.As described above, the braking resistor is a resistor that converts surplus regenerative braking power into heat, and is a large resistor having a capacity similar to the maximum output of a motor or fuel cell, and heat generated during operation is released to the atmosphere through the main cooling system.

첨부한 도 1은 연료전지 차량의 일반적인 주행조건에서 주 전력 및 열 흐름을 나타낸 도면으로서, 연료전지(11)에서 발생된 전기가 차량 구동용 모터(이하, 구동모터라 칭함)(13)를 구동시키며, 이때 발생된 연료전지(11)의 열은 주 냉각계통을 통해 대기로 방출된다.1 is a view illustrating main power and heat flow under general driving conditions of a fuel cell vehicle, in which electricity generated from the fuel cell 11 drives a motor for driving a vehicle (hereinafter, referred to as a driving motor) 13. The heat generated by the fuel cell 11 is discharged to the atmosphere through the main cooling system.

또한 제동시에 연료전지(11)는 작동을 멈추며, 발전기 역할을 하는 구동모터(13)에서 발생하는 전력이 2차 전지(14)에 충전된다.In addition, during braking, the fuel cell 11 stops operating, and power generated from the driving motor 13 serving as a generator is charged in the secondary battery 14.

만일, 제동시에 2차 전지(14)가 완전 충전된 상태이면, 첨부한 도 2에 나타낸 바와 같이 발전기 역할을 하는 구동모터(13)에서 발생한 전력을 제동저항(15)에 보내어 열로 변환시켜 소모하며, 이때 제동저항(15)에서 발생한 열은 냉각수로 전달되어 라디에이터(18)에서 대기 중으로 방출된다. If the secondary battery 14 is fully charged at the time of braking, power generated by the driving motor 13 serving as a generator is transmitted to the braking resistor 15 and converted into heat as shown in FIG. 2. In this case, the heat generated from the braking resistor 15 is transferred to the cooling water and discharged from the radiator 18 to the atmosphere.

이와 같이 연료전지 차량에는 제동저항(15)이 장착되어 있으므로, 본 발명은 차량에 기 장착된 제동저항(15)을 차량 아이들 상태에서 실내 난방을 위한 저항체로 사용하도록 한 것으로, 별도의 보조히터나 히터용 전열기 탑재 없이 제동저항의 역할을 확대함으로써 저온, 아이들시의 실내 난방 성능을 향상시키고자 한 것이다. As such, since the braking resistor 15 is mounted on the fuel cell vehicle, the present invention is to use the braking resistor 15 mounted on the vehicle as a resistor for indoor heating in a vehicle idle state. It is intended to improve indoor heating performance at low temperatures and idle conditions by expanding the role of braking resistors without mounting heater heaters.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차랑의 아이들 상태에서의 실내 난방(아이들 히팅)시에 주 전력 및 열 흐름을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따 른 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 과정을 나타낸 순서도이다. Figure 3 is a view showing the main power and heat flow during the indoor heating (idle heating) in the idle state of the fuel cell car according to the present invention, Figure 4 is an idle time indoors of the fuel cell vehicle according to the present invention. Flow chart showing the heating process.

도 4에서, 운전자가 스위치를 조작하여 작동시키게 되면, 연료전지(11)의 작동과 더불어 제동저항(15)이 작동하며, 제동저항(15)이 실내 난방용 공기를 가열하는 열원 역할을 하게 된다.In FIG. 4, when the driver operates the switch, the braking resistor 15 operates together with the operation of the fuel cell 11, and the braking resistor 15 serves as a heat source for heating the air for heating the room.

즉, 아이들 조건에서 스위치 조작에 따라 연료전지(11) 및 제동저항(15)이 작동되면, 연료전지(11)에서 공급하는 전력을 제동저항(15)이 열로 변환하여 소모하되, 제동저항(15)에 의해 발생된 열을 냉각수가 전달받아 히터유닛(22)에서 냉각수와 공기 간 열교환이 이루어지도록 하고, 히터유닛(22)에서 가열된 공기를 차량 실내로 토출하여 차량 실내 난방이 이루어지도록 하는 것이다.That is, when the fuel cell 11 and the braking resistor 15 are operated in accordance with the switch operation in the idle condition, the braking resistor 15 converts the power supplied from the fuel cell 11 into heat and consumes the braking resistor 15. The heat generated by the cooling water is transferred to the heat exchanger between the coolant and the air in the heater unit 22, and the air heated in the heater unit 22 is discharged to the vehicle interior to perform the vehicle interior heating. .

좀더 상세히 설명하면, 기본적으로 차량에는 현재의 실내온도를 측정하여 측정된 실내온도를 차량 내에서 디스플레이하도록 되어 있는 바, 본 발명에서는 운전자가 시동과 함께 아이들 히팅 스위치를 켜거나, 차량의 아이들 상태에서 아이들 히팅 스위치를 켜게 되면, 제어기(12)가 아이들 히팅 스위치의 온(on) 신호를 입력받아 현재의 실내온도(T_i)와 운전자가 미리 설정한 설정온도(T_set)를 비교하게 되고, 만약 현재의 실내온도(T_i)가 설정온도(T_set) 이상일 경우 제어기(12)는 통상적인 아이들 조건으로 연료전지(11)를 작동시킨다.In more detail, the vehicle basically measures the current indoor temperature and displays the measured indoor temperature in the vehicle. In the present invention, the driver turns on the idle heating switch with the start-up, or in the idle state of the vehicle. When the idle heating switch is turned on, the controller 12 receives the on signal of the idle heating switch and compares the current room temperature T_i with the preset temperature T_set preset by the driver. When the room temperature T_i is equal to or higher than the set temperature T_set, the controller 12 operates the fuel cell 11 under normal idle conditions.

이때, 본 발명에 따른 제동저항(15)을 이용한 실내 난방 시스템은 작동되지 않으며, 연료전지(11)는 최소 아이들 작동, 즉 아이들 조건으로 유지될 수 있는 최소한의 수소를 공급받아 작동된다.At this time, the indoor heating system using the braking resistor 15 according to the present invention is not operated, the fuel cell 11 is operated by receiving the minimum hydrogen operation, that is, the minimum hydrogen that can be maintained in the idle condition.

반면, 실내온도(T_i)가 설정온도(T_set)보다 낮아 히팅 기능이 필요한 경우 에는 본 발명에 따른 제동저항(15)을 이용한 실내 난방 시스템이 가동되는데, 우선 제어기(12)가 제동저항(15)을 주 전력회로에 연결하여 작동(on)시키는 바, 이에 연료전지(11)에 의해 발전된 전력이 제동저항(15)으로 보내져 열로 변환될 수 있게 된다.On the other hand, when the heating function is required because the indoor temperature T_i is lower than the set temperature T_set, the indoor heating system using the braking resistor 15 according to the present invention is operated. First, the controller 12 controls the braking resistor 15. It is connected to the main power circuit (on) to turn on, so that the electric power generated by the fuel cell 11 is sent to the braking resistor 15 to be converted into heat.

이때, 제어기(12)는 아이들 조건으로 작동 중인 연료전지(11)의 수소주입량을 설정된 열량 발생 가능량으로 증가시켜 연료전지(11)에서 통상적인 아이들 조건보다 더 많은 발전 반응이 이루어지도록 하고, 이와 함께 히터용 워터펌프(21) 및 히터유닛(22)을 작동시킨다.At this time, the controller 12 increases the hydrogen injection amount of the fuel cell 11 operating in the idle condition to a set amount of heat generation possible, so that more power generation reaction is performed in the fuel cell 11 than in the normal idle condition. The water pump 21 for the heater and the heater unit 22 are operated.

수소주입량은 사전에 설정된 히터의 열량에 의해 결정되는데, 기본적으로 차량에서는 연료전지 작동시에 연료전지에서 발생된 열과 제동저항 작동시에 제동저항에서 발생된 열이 냉각계통의 냉각수로 전달되어 라디에에터를 통해 대기 중으로 방출되도록 되어 있으므로, 히터의 열량은 연료전지 작동시 효율에 의한 자체 발열량과 발전된 전기가 제동저항에서 열로 변환되는 양의 합과 같도록 한다.The hydrogen injection amount is determined by the heat quantity of the heater which is set in advance.In the vehicle, the heat generated from the fuel cell when the fuel cell is operated and the heat generated from the braking resistor when the brake resistor is operated are transferred to the cooling water of the cooling system. Since it is intended to be discharged to the atmosphere through the ether, the heat of the heater is equal to the sum of the self-heating generated by the efficiency during operation of the fuel cell and the amount of generated electricity converted from the braking resistor to heat.

따라서, '수소주입량 = 히터 소요 열량 / 수소 반응열'로 결정될 수 있다.Therefore, it may be determined as 'injection amount of hydrogen = heat required for heater / heat of hydrogen reaction'.

상기와 같이 연료전지(11)에서 발전된 전기는 제동저항(15)에서 열로 바뀌어 냉각수를 가열시키며, 이때 가열된 냉각수는 히터용 워터펌프(21)에 의해 차량에 기 장착된 히터유닛(22)으로 보내져 실내 공기를 가열하는데 사용된다. As described above, the electricity generated in the fuel cell 11 is converted into heat in the braking resistor 15 to heat the coolant, and the heated coolant is heated to the heater unit 22 mounted in the vehicle by the water pump 21 for the heater. Is sent and used to heat indoor air.

즉, 운전자가 스위치 조작상태에서 실내온도가 설정온도보다 낮은 경우에는 차량에 기 장착되어 냉각수가 통과하도록 된 히터유닛(22)이 작동되며, 결국 연료전지(11) 및 제동저항(15)으로부터 전달된 열이 냉각수로 전달된 후 가열된 냉각수 가 통과하는 히터유닛(22)에서 냉각수와 공기 간 열교환에 의해 공기가 가열되고, 이때 가열된 공기가 차량 실내로 토출되어서 실내를 난방하게 된다. That is, when the driver is in a switch operation state when the room temperature is lower than the set temperature, the heater unit 22, which is pre-mounted in the vehicle and allows the coolant to pass through, is operated, and is finally transmitted from the fuel cell 11 and the braking resistor 15. After the heat is transferred to the coolant, the air is heated by heat exchange between the coolant and the air in the heater unit 22 through which the heated coolant passes, and the heated air is discharged to the vehicle interior to heat the room.

이러한 차량 아이들시의 실내 난방 과정에서 제어기(12)는 차량 외부에 장착된 라디에이터(18)의 냉각팬(19)과 상기 라디에이터(18)로 냉각수가 순환되도록 하는 냉각수 펌프(17)는 작동되지 않도록 하여 불필요한 열 방출에 의한 수소 소모를 방지한다.In the indoor heating process during the vehicle idling, the controller 12 prevents the cooling fan 19 of the radiator 18 mounted on the outside of the vehicle and the coolant pump 17 which allows the coolant to circulate to the radiator 18. To prevent hydrogen consumption by unnecessary heat release.

또한 제어기(12)는 수온센서에 의해 검출되는 냉각수 온도를 모니터링하여 냉각수 온도가 연료전지(11)의 안전 작동을 위해 설정된 임계온도를 초과하는 경우 수소주입량을 줄여 시스템이 과열되지 않도록 한다. In addition, the controller 12 monitors the coolant temperature detected by the water temperature sensor to reduce the hydrogen injection amount when the coolant temperature exceeds a threshold temperature set for safe operation of the fuel cell 11 so that the system does not overheat.

이후, 실내온도가 설정온도에 도달하여 실내 난방이 완료되면, 제어기(12)에 의해 연료전지(11)는 수소주입량이 최소화되면서 통상적인 아이들 상태로 작동상태가 전환된다.Then, when the room temperature reaches the set temperature and the room heating is completed, the fuel cell 11 by the controller 12 is switched to the normal idle state while the hydrogen injection amount is minimized.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 차량 아이들 상태에서 제동저항을 이용해 실내 난방이 이루어지도록 함으로써, 아이들시 실내 난방을 위한 별도의 보조히터나 난방 전용 저항체를 차량에 추가 탑재할 필요가 없게 되며, 종래의 시스템 복잡성, 가격 및 중량 상승 등의 문제가 해소될 수 있게 된다.In this way, in the present invention, by using the braking resistor in the vehicle idle state, the indoor heating is performed, thereby eliminating the need to additionally install a separate auxiliary heater or a heating-only resistor for the indoor heating during idling. Problems such as complexity, price and weight increase can be solved.

도 1은 연료전지 차량의 일반적인 주행조건에서 주 전력 및 열 흐름을 나타낸 도면,1 is a view showing the main power and heat flow in the general driving conditions of the fuel cell vehicle,

도 2는 연료전지 차량의 회생제동시 주 전력 및 열 흐름을 나타낸 도면,2 is a diagram showing main power and heat flow during regenerative braking of a fuel cell vehicle;

도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차랑의 아이들 상태에서의 실내 난방시에 주 전력 및 열 흐름을 나타낸 도면, 3 is a view showing the main power and the heat flow during the indoor heating in the idle state of the fuel cell car according to the invention,

도 4는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 과정을 나타낸 순서도.Figure 4 is a flow chart showing the indoor heating process during idle of the fuel cell vehicle according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11 : 연료전지 12 : 제어기11 fuel cell 12 controller

13 : 구동모터 14 : 2차 전지13: drive motor 14: secondary battery

15 : 제동저항 16 : 냉각계통15: braking resistor 16: cooling system

17 : 냉각수 펌프 18 : 라디에이터17: coolant pump 18: radiator

19 : 냉각팬 21 : 히터용 워터펌프19: cooling fan 21: water pump for heater

22 : 히터유닛22: heater unit

Claims (3)

제동저항이 탑재된 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법에 있어서,In the indoor heating method for idle of a fuel cell vehicle equipped with a braking resistor, 제어기가 아이들 히팅 스위치의 온 신호를 입력받아 차량 실내온도와 운전자가 미리 설정한 설정온도를 비교하는 단계와;The controller receiving the ON signal of the idle heating switch and comparing the vehicle interior temperature with a preset temperature set by the driver; 실내온도가 설정온도보다 낮으면, 제어기가 제동저항을 주 전력회로에 연결하여 작동시키는 동시에 아이들 조건으로 작동 중인 연료전지의 수소주입량을 설정된 열량 발생 가능량으로 증가시키는 단계와;If the room temperature is lower than the set temperature, the controller connects and operates the braking resistor to the main power circuit and simultaneously increases the hydrogen injection amount of the fuel cell which is operating under idle conditions to the set amount of heat generation possible; 이어 히터용 워터펌프 및 히터유닛을 작동시켜 연료전지 및 제동저항을 냉각한 냉각수를 히터유닛으로 통과시키는 동시에 히터유닛에서 냉각수에 의해 가열된 공기를 차량 실내로 토출시키는 단계;Then operating the water pump for the heater and the heater unit to pass the coolant having cooled the fuel cell and the braking resistor to the heater unit and simultaneously discharging the air heated by the coolant from the heater unit to the vehicle interior; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제동저항을 이용한 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법.Indoor heating method during idle of a fuel cell vehicle using a braking resistor comprising a. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제어기는 제동저항의 작동 중에 라디에이터용 냉각팬 및 상기 라디에이터로 냉각수가 순환되도록 하는 냉각수 펌프의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 제동저항을 이용한 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법.And the controller stops an operation of a radiator cooling fan and a coolant pump circulating coolant to the radiator during operation of the braking resistor. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제어기는 수온센서에 의해 검출되는 냉각수 온도를 모니터링하여 냉각수 온도가 연료전지의 안전 작동을 위해 설정된 임계온도를 초과하는 경우 연료전지의 수소주입량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 제동저항을 이용한 연료전지 차량의 아이들시 실내 난방 방법. The controller monitors the coolant temperature detected by the water temperature sensor to reduce the hydrogen injection amount of the fuel cell when the coolant temperature exceeds a threshold temperature set for safe operation of the fuel cell. How to heat the city during children.
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