KR100882646B1 - 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로 - Google Patents

하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지의 강제방전회로의 방전저항의 수를 감소시킬 수 있는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로에 관한 것이다.
본 발명의 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로는 방전저항과; 제1 연료전지의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 상기 제1 연료전지와 상기 방전저항을 제1 루프로 접속시키는 제1 스위치소자와; 제2 연료전지의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 상기 제2 연료전지와 상기 방전저항을 제2 루프로 접속시키는 제2 스위치소자와; 상기 제1 및 제2 스위치소자를 교번적으로 스위칭시키는 제어신호를 상기 제1 및 제2 스위치소자로 공급하는 제어부를 구비한다.

Description

하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로{Constraint discharge circuit for fuel cell using half bridge converter}
도 1은 종래의 연료전지의 강제방전회로를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로를 나타내는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 제어부를 자세히 나타내는 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로의 구동파형도를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 101 : 제1 연료전지 2, 102 : 제2 연료전지
3 : 제1 릴레이소자 4 : 제2 릴레이소자
5 : 제1 방전저항 6 : 제2 방전저항
7 : 제3 릴레이소자 8 : 제3 방전저항
110 : 제어부 111 : 제1 제어기
112 : 제2 제어기 113 : 삼각파 발생부
114 : 제1 비교기 115 : 제2 비교기
116 : 구동부 117 : 온도 및 과전류 보호부
118 : 제1 AND 게이트 119 : 제2 AND 게이트
121 : 제1 릴레이 122 : 제2 릴레이
123 : 제1 증폭기 124 : 제2 증폭기
본 발명은 연료전지의 강제방전회로에 관한 것으로, 특히 연료전지의 강제방전회로의 방전저항의 수를 감소시킬 수 있는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로에 관한 것이다.
연료전지는 캐소드 전극으로부터 산소가 애노드 전극으로부터 수소가 공급되면, 공급된 수소와 산소를 이용한 화학반응으로 전력을 발전한다. 이러한 연료전지는 기동 및 정지 시에 애노드 전극의 수소가 빠져나가거나 밀려 들어가는 과정에서 애노드 전극에 수소와 산소가 공존하는 과도상태를 가지는데, 애노드 전극에 공존하는 수소와 산소는 연료전지 내부에 표면전류를 발생시킨다. 연료전지 내부에 발생한 표면전류는 연료전지의 촉매층의 탄소를 연소시켜 연료전지의 촉매층을 손상시킨다. 또한, 표면전류는 연료전지의 촉매층의 탄소를 연소시킴으로써 CO2를 발생시켜 연료전지 내부를 오염시킨다. 이와 같이, 연료전지는 연료전지 내부에 발 생한 표면전류에 의하여 연료전지의 촉매층이 손상되고, 연료전지 내부가 오염됨으로써 그 수명이 급격히 감소된다.
따라서, 연료전지는 수명 감소를 방지하기 위하여, 기동 시 및 정지 시에 발전된 전력을 강제방전시키는 강제방전회로를 구비한다.
도 1은 종래의 연료전지의 강제방전회로를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 연료전지의 강제방전회로는 제1 연료전지(1)의 기동 시에 제1 연료전지(1) 내부에 발생한 전력을 방전시키는 제1 방전저항(5)과, 제1 연료전지(1)의 기동 시에 제1 연료전지(1)와 제1 방전저항(5)을 제1 루프(Loop1)로 접속시키는 제1 릴레이소자(3)와, 제2 연료전지(2)의 기동 시에 제2 연료전지(2) 내부에 발생한 전력을 방전시키는 제2 방전저항(6)과, 제2 연료전지(2)의 기동 시에 제2 연료전지(2)와 제2 방전저항(6)을 제2 루프(Loop2)로 접속시키는 제2 릴레이소자(4)를 구비한다. 그리고, 종래의 연료전지의 강제방전회로는 제1 및 제2 연료전지(1, 2)의 정지 시에 제1 및 제2 연료전지(1, 2) 내부에 발생한 전력을 방전시키는 제3 방전저항(8)과, 제1 및 제2 연료전지(1, 2)의 정지 시에 제1 및 제2 연료전지(1, 2)와 제3 방전저항(8)을 제3 루프(Loop3)로 접속시키는 제3 릴레이소자(7)를 구비한다.
제1 및 제2 연료전지(1, 2)는 기동 및 정지 시에 방전요구량이 다르다. 따라서, 종래의 연료전지의 방전회로는 제1 및 제2 연료전지(1, 2)의 기동 시에 제1 및 제2 연료전지(1, 2)의 내부에 발생한 전력을 강제방전시키기 위한 제1 및 제2 방전저항(5, 6)을 구비하여야 함과 아울러, 제1 및 제2 연료전지(1, 2)의 정지 시 에 제1 및 제2 연료전지(1, 2)의 내부에 발생한 전력을 강제방전시키기 위한 제1 및 제2 방전저항(5, 6)과는 용량이 다른 제3 방전저항(8)을 구비하여야만 한다. 이와 같이, 종래의 연료전지의 방전회로는 연료전지의 수보다 많은 방전저항을 구비하여야 하는 단점이 있다.
제1 및 제2 연료전지(1, 2)는 기동 시보다 정지 시에 방전요구량이 크다. 따라서, 제3 방전저항(8)은 제1 및 제2 방전저항(5, 6)보다 큰 용량을 가질 것이 요구된다. 저항은 용량이 높을수록 가격이 높다. 따라서, 종래의 연료전지 강제방전회로는 제3 방전저항(8)의 의하여 가격이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 연료전지의 강제방전회로의 방전저항의 수를 감소시킬 수 있는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로는 방전저항과; 제1 연료전지의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 상기 제1 연료전지와 상기 방전저항을 제1 루프로 접속시키는 제1 스위치소자와; 제2 연료전지의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 상기 제2 연료전지와 상기 방전저항을 제2 루프로 접속시키는 제2 스위치소자와; 상기 제1 및 제2 스위치소자를 교번적으로 스위칭시키는 제어신호를 상기 제1 및 제2 스위치소자로 공급하는 제어부를 구비한다.
상기 제어부는, 0V를 중심으로 (+) 삼각파 및 (-) 삼각파를 교번적으로 발생시키는 삼각파 발생부와; 제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제1 차전압이 (-) 단자로 입력되고, 상기 (+) 삼각파가 (+) 단자로 입력되면, 상기 제1 차전압보다 상기 (+) 삼각파가 큰 구간 동안 디지털 ‘1’신호를 출력하는 제1 비교기와; 제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제2 차전압이 (+) 단자로 입력되고, 상기 (-) 삼각파가 (-) 단자로 입력되면, 상기 (-) 삼각파보다 상기 제2 차전압이 큰 구간 동안 디지털 ‘1’신호를 출력하는 제2 비교기와; 상기 제1 비교기로부터 디지털 ‘1’신호가 입력되면 상기 제1 스위치소자를 스위칭시키는 제어신호를 상기 제1 스위치소자로 전송하고, 상기 제2 비교기로부터의 디지털 ‘1’신호가 입력되면 상기 제2 스위치소자를 스위칭시키는 제어신호를 상기 제2 스위치소자로 전송하는 구동부를 구비한다.
상기 제어부는, 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제1 제어전압을 발생시켜 상기 제1 제어전압과 상기 삼각파의 최고전압의 차 전압인 상기 제1 차전압을 출력하는 제1 제어기와; 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제2 제어전압을 발생시켜 상기 제2 제어전압과 상기 삼각파의 최저전압의 차 전압인 상기 제2 차전압을 출력하는 제2 제어기를 더 구비한다.
상기 제1 제어전압은 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 0V 보다는 크고 상기 삼각파의 최고전압보다는 작은 범위 내에서 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력이 크면 절대값이 커지고, 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력이 작으면 절대값이 작아지며, 상기 제2 제어전압은 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 0V보다는 작고 상기 삼각파의 최저전압보다는 큰 범위 내에서 범위 내에서 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력이 크면 절대값이 커지고, 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력이 작으면 절대값이 작아진다.
상기 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로는 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따른 전류를 상기 제1 제어기로 증폭하여 입력하는 제1 증폭기와; 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따른 전류를 상기 제2 제어기로 증폭하여 입력하는 제2 증폭기를 더 구비한다.
상기 제어부는, 상기 제1 비교기와 상기 구동부 사이에 제1 AND 게이트와; 상기 제2 비교기와 상기 구동부 사이에 제2 AND 게이트와; 상기 방전저항이 과열상태 또는 과전류 상태이면 디지털 ‘0’신호를 상기 제1 및 제2 AND 게이트로 입력하는 온도 및 과전류 보호부를 더 구비한다.
상기 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로는 상기 제1 연료전지가 정지되면 상기 제1 연료전지가 정지된 상태가 유지될 때에 상기 제1 연료전지와 상기 방전저항을 상기 제1 루프로 접속시키는 제1 릴레이와; 상기 제2 연료전지가 정지되면 상기 제2 연료전지가 정지된 상태가 유지될 때에 상기 제2 연료전지와 상기 방전저항을 제2 루프로 접속시키는 제2 릴레이를 더 구비한다.
이하, 도 2 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설 명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 방전저항(100)과, 제1 연료전지(101)의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 제1 연료전지(101)와 방전저항(100)을 제1 루프(Loop1)로 접속시키는 제1 스위치소자(103)와, 제2 연료전지(102)의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 제2 연료전지(102)와 방전저항(100)을 제2 루프(Loop2)로 접속시키는 제2 스위치소자(104)와, 제1 및 제2 스위치소자(103, 104)를 교번적으로 스위칭시키는 제어신호를 제1 및 제2 스위치소자(103, 104)로 공급하는 제어부(110)를 구비한다.
도 3을 참조하면, 제어부(110)는 제1 연료전지(101)가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제1 차전압을 발생시키는 제1 제어기(111)와, 제2 연료전지(102)가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제2 차전압을 발생시키는 제1 제어기(112)와, 0V를 중심으로 (+) 삼각파 및 (-) 삼각파를 교번적으로 발생시키는 삼각파 발생부(113)와, 제1 제어기(111)로부터의 제1 차전압이 (-) 단자로 입력되고, 삼각파 발생부(113)으로부터 (+) 삼각파가 (+) 단자로 입력되면, 제1 차전압보다 (+) 삼각파가 큰 구간 동안 디지털 ‘1’신호를 출력하는 제1 비교기(114)와, 제2 제어기(112)로부터의 제2 차전압이 (+) 단자로 입력되고, 삼각파 발생부(113)으로부터 (-) 삼각파가 (-) 단자로 입력되면, (-) 삼각파보다 제2 차전압이 큰 구간 동안 디지털 ‘1’신호를 출력하는 제2 비교기(115)를 구비한다. 그리고, 제어 부(110)는 제1 비교기(114)로부터 디지털 ‘1’신호가 입력되면 제1 스위치소자(103)를 스위칭시키는 제어신호를 제1 스위치소자(103)로 전송하고, 제2 비교기(115)로부터의 디지털 ‘1’신호가 입력되면 제2 스위치소자(104)를 스위칭시키는 제어신호를 제2 스위치소자(104)로 전송하는 구동부(116)를 구비한다.
본 발명의 연료전지의 강제방전회로는 제1 연료전지(101)가 방전하는 전력에 따른 전류를 제1 제어기(111)로 증폭하여 입력하는 제1 증폭기(123)와, 제2 연료전지(102)가 방전하는 전력에 따른 전류를 제2 제어기(112)로 증폭하여 입력하는 제2 증폭기(124)를 더 구비한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 강제방전회로를 이용한 제1 및 제2 연료전지(101, 102)의 기동 및 정지시의 방전을 설명하면 다음과 같다.
제1 제어기(111)로 제1 연료전지(101)가 기동 시에 방전하는 전력의 크기에 따른 전류가 입력된다. 그러면, 제1 제어기(111)는 입력되는 전류의 크기에 따른 제1 제어전압을 발생시킨다. 제1 제어기(111)는 제1 연료전지(101)가 방전하는 전력이 크면 절대값이 큰 제1 제어전압을 발생시키고, 제1 연료전지(101)가 방전하는 전력이 작으면 절대값이 작은 제1 제어전압을 발생시킨다. 그런 다음, 제1 제어기(111)는 제1 제어전압과 삼각파의 최고전압의 차 전압인 제1 차전압을 제1 비교기(114)의 (-) 단자로 입력한다. 제1 제어전압은 삼각파의 최고전압보다는 작고, OV보다는 크다.
제2 제어기(112)로 제2 연료전지(102)가 기동 시에 방전하는 전력의 크기에 따른 전류가 입력된다. 그러면, 제2 제어기(112)는 입력되는 전류의 크기에 따른 제2 제어전압을 발생시킨다. 제2 제어기(112)는 제2 연료전지(102)가 방전하는 전력이 크면 절대값이 큰 제2 제어전압을 발생시키고, 제2 연료전지(102)가 방전하는 전력이 작으면 절대값이 작은 제2 제어전압을 발생시킨다. 그런 다음, 제2 제어기(112)는 제2 제어전압과 삼각파의 최저전압의 차 전압인 제2 차전압을 제2 비교기(115)의 (+) 단자로 입력한다. 제2 제어전압은 삼각파의 최저전압보다는 크고, OV보다는 작다.
도 4a를 참조하면, 제1 비교기(114)는 제1 제어기(111)로부터의 제1 차전압(a)이 (-) 단자로 입력되고, 삼각파 발생부(113)으로부터 (+) 삼각파가 (+) 단자로 입력되면, 제1 차전압(a)보다 (+) 삼각파가 큰 구간 동안 제1 스위치소자(103)를 스위칭시키는 디지털 ‘1’신호를 구동부(116)로 출력한다.
제2 비교기(115)는 제2 제어기(112)로부터의 제2 차전압(b)이 (+) 단자로 입력되고, 삼각파 발생부(113)으로부터 (-) 삼각파가 (-) 단자로 입력되면, (-) 삼각파보다 제2 차전압(b)이 큰 구간 동안 제2 스위치소자(104)를 스위칭시키는 디지털 ‘1’신호를 구동부(116)로 출력한다.
그리고, 제1 제어기(111)로 제1 연료전지(101)가 정지 시에 방전하는 전력의 크기에 따른 전류가 입력된다. 일반적으로, 제1 연료전지(101)가 정지 시에 방전하는 전력의 크기는 제1 연료전지(101)가 기동 시에 방전하는 전력의 크기보다 크다. 즉, 제1 연료전지(101)가 정지 시에 제1 제어기(111)로 입력되는 전류는 제1 연료전지(101)가 기동 시에 제1 제어기(111)로 입력되는 전류의 크기보다 크다. 따라서, 제1 연료전지(101)가 정지 시의 제1 차전압은 제1 연료전지(101)가 기동 시의 제1 차전압보다 절대값이 작다.
제2 제어기(112)로 제2 연료전지(102)가 정지 시에 방전하는 전력의 크기에 따른 전류가 입력된다. 일반적으로, 제2 연료전지(102)가 정지 시에 방전하는 전력의 크기는 제2 연료전지(102)가 기동 시에 방전하는 전력의 크기보다 크다. 즉, 제2 연료전지(102)가 정지 시에 제2 제어기(112)로 입력되는 전류는 제2 연료전지(102)가 기동 시에 제2 제어기(112)로 입력되는 전류의 크기보다 크다. 따라서, 제2 연료전지(102)가 정지 시의 제2 차전압은 제2 연료전지(102)가 기동 시의 제2 차전압보다 절대값이 작다.
도 4b를 참조하면, 제1 비교기(114)는 제1 제어기(111)로부터의 제1 차전압(c)이 (-) 단자로 입력되고, 삼각파 발생부(113)으로부터 (+) 삼각파가 (+) 단자로 입력되면, 제1 차전압(c)보다 (+) 삼각파가 큰 구간 동안 제1 스위치소자(103)를 스위칭시키는 디지털 ‘1’신호를 구동부(116)로 출력한다. 이때, 제1 제어기(111)로부터의 제1 차전압(c)은 제1 연료전지(101)가 기동 시일 때보다 절대값이 작다. 따라서, 제1 연료전지(101)의 정지 시에 제1 차전압(c)보다 (+) 삼각파가 큰 구간은 제1 연료전지(101)의 기동 시에 제1 차전압(a)보다 (+) 삼각파가 큰 구간(도 4a 참조)보다 넓어진다. 이에 따라, 제1 연료전지(101)의 정지 시에 제1 비교기(114)는 제1 연료전지(101)의 기동 시보다 긴 시간 동안 디지털 ‘1’신호를 구동부(116)로 출력한다.
제2 비교기(115)는 제2 제어기(112)로부터의 제2 차전압(d)이 (+) 단자로 입력되고, 삼각파 발생부(113)으로부터 (-) 삼각파가 (-) 단자로 입력되면, (-) 삼각 파보다 제2 차전압(d)이 큰 구간 동안 제2 스위치소자(104)를 스위칭시키는 디지털 ‘1’신호를 구동부(116)로 출력한다. 이때, 제2 제어기(112)로부터의 제2 차전압(d)은 제2 연료전지(102)가 기동 시일 때보다 절대값이 작다. 따라서, 제2 연료전지(102)의 정지 시에 (-) 삼각파보다 제2 차전압(d)이 큰 구간은 제2 연료전지(102)의 기동 시에 (-) 삼각파보다 제2 차전압(d)이 큰 구간(도 4a 참조)보다 넓어진다. 이에 따라, 제2 연료전지(102)의 정지 시에 제2 비교기(115)는 제2 연료전지(102)의 기동 시보다 긴 시간 동안 디지털 ‘1’신호를 구동부(116)로 출력한다.
구동부(116)는 제1 비교기(114)로부터 디지털 ‘1’신호가 입력되면 제1 스위치소자(103)를 스위칭시키는 제어신호를 제1 스위치소자(103)로 전송하고, 제2 비교기(115)로부터의 디지털 ‘1’신호가 입력되면 제2 스위치소자(104)를 스위칭시키는 제어신호를 제2 스위치소자(104)로 전송한다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 삼각파 발생부(113)가 (+) 삼각파와 (-) 삼각파를 교번적으로 발생시키는 것을 이용하여 (+) 삼각파가 발생할 때에 제1 스위치소자(104)를 스위칭시켜 방전저항(100)과 제1 연료전지(101)를 제1 루프(Loop1)로 접속시킴으로써 제 1 연료전지(101)를 방전시키고, (-)삼각파가 발생할 때에 제2 스위치소자(105)를 스위칭시켜 방전저항(100)과 제2 연료전지(102)를 제2 루프(Loop2)로 접속시킴으로써 제 2 연료전지(102)를 방전시킨다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 하나의 방전저항(100)으로 2개의 연료전지(101, 102)를 방전시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 방전저항의 수를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 제1 및 제2 연료전지(101, 102)가 방전하는 전력의 크기에 따라 제1 및 제2 연료전지(101, 102)와 방전저항(100)을 접속시키는 스위치소자(103, 104)의 스위칭시간을 조절할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 제1 및 제2 연료전지(101, 102)가 방전하는 전력의 크기가 큰 경우에 제1 및 제2 스위치소자(103, 104)를 오랜 시간동안 스위칭시킬 수 있으며, 제1 및 제2 연료전지(101, 102)가 방전하는 전력의 크기가 작은 경우에 제1 및 제2 스위치소자(103, 104)를 짧은 시간 동안 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 제1 및 제2 스위치소자(103, 104)의 스위칭시간을 조절함으로서 제1 및 제2 연료전지(101, 102)의 기동 시와 정지 시에도 하나의 방전저항(100)으로 제1 및 제2 연료전지(101, 102)를 방전시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 방전저항의 수를 더욱 감소시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로의 제어부(110)는, 제1 비교기(114)와 구동부(116) 사이에 제1 AND 게이트(118)와, 제2 비교기(115)와 구동부(116) 사이에 제2 AND 게이트(119)와, 방전저항(100)이 과열상태 또는 과전류 상태이면 디지털 ‘0’신호를 제1 및 제2 AND 게이트(118, 119)로 입력하는 온도 및 과전류 보호부(117)를 더 구비한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 방전저항(100)이 과열상태 또는 과전류 상태일 때, 제1 및 제2 스위치소자(103, 104)를 스위칭 오프시킴으로써 방전저항(100)이 더 과열되거나, 과전류 상태가 지속되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 제1 및 제2 스위치소자(103, 104)를 보호할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 제1 연료전지(101)가 정지되면 제1 연료전지(101)가 정지된 상태가 유지될 때에 제1 연료전지(101)와 방전저항(100)을 제1 루프(Loop1)로 접속시키는 제1 릴레이(121)와, 제2 연료전지(102)가 정지되면 제2 연료전지(102)가 정지된 상태가 유지될 때에 제2 연료전지(102)와 방전저항(100)을 제2 루프(Loop)로 접속시키는 제2 릴레이(122)를 구비한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 제1 및 제2 연료전지(101)가 정지된 상태에서도 제1 및 제2 연료전지(101) 내부에 발생한 표면전류에 의한 전력을 방전킬 수 있어 연료전지의 수명 저하를 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로는 하나의 방전저항으로 2개의 연료전지를 방전시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 방전저항의 수를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 연료전지의 기동 시와 정지 시에 스위치소자의 스위칭시간을 다르게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 연료전지의 기동 시와 정지 시에 저항 값이 하나의 방전저항으로 연료전지와 방전저항과 접속시키는 스위치소자의 스위칭시간을 다르게 함으로써 연료전지를 방전시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 방전저항의 수를 더욱 감소시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지의 강제방전회로는 연료전지가 정지되면 연료전지가 정지된 상태가 유지될 때에 연료전지와 방전저항을 접속시키는 릴레이를 구비함으로써 연료전지가 정지된 상태에서도 연료전지 내부에 발생한 표면전류에 의한 전력을 방전시킬 수 있어 연료전지의 수명 저하를 감소시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 방전저항과;
    제1 연료전지의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 상기 제1 연료전지와 상기 방전저항을 제1 루프로 접속시키는 제1 스위치소자와;
    제2 연료전지의 기동 및 정지 시에 스위칭되어 상기 제2 연료전지와 상기 방전저항을 제2 루프로 접속시키는 제2 스위치소자와;
    상기 제1 및 제2 스위치소자를 교번적으로 스위칭시키는 제어신호를 상기 제1 및 제2 스위치소자로 공급하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    0V를 중심으로 (+) 삼각파 및 (-) 삼각파를 교번적으로 발생시키는 삼각파 발생부와;
    제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제1 차전압이 (-) 단자로 입력되고, 상기 (+) 삼각파가 (+) 단자로 입력되면, 상기 제1 차전압보다 상기 (+) 삼각파가 큰 구간 동안 디지털 ‘1’신호를 출력하는 제1 비교기와;
    제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제2 차전압이 (+) 단 자로 입력되고, 상기 (-) 삼각파가 (-) 단자로 입력되면, 상기 (-) 삼각파보다 상기 제2 차전압이 큰 구간 동안 디지털 ‘1’신호를 출력하는 제2 비교기와;
    상기 제1 비교기로부터 디지털 ‘1’신호가 입력되면 상기 제1 스위치소자를 스위칭시키는 제어신호를 상기 제1 스위치소자로 전송하고, 상기 제2 비교기로부터의 디지털 ‘1’신호가 입력되면 상기 제2 스위치소자를 스위칭시키는 제어신호를 상기 제2 스위치소자로 전송하는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제1 제어전압을 발생시켜 상기 제1 제어전압과 상기 삼각파의 최고전압의 차 전압인 상기 제1 차전압을 출력하는 제1 제어기와;
    상기 제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 변화하는 제2 제어전압을 발생시켜 상기 제2 제어전압과 상기 삼각파의 최저전압의 차 전압인 상기 제2 차전압을 출력하는 제2 제어기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 제어전압은 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 0V보다는 크고 상기 삼각파의 최고전압보다는 작은 범위 내에서 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력이 크면 절대값이 커지고, 상기 제1 연료전지가 방전하는 전력이 작으면 절대값이 작아지며,
    상기 제2 제어전압은 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따라 0V보다는 작고 상기 삼각파의 최저전압보다는 큰 범위 내에서 범위 내에서 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력이 크면 절대값이 커지고, 상기 제2 연료전지가 방전하는 전력이 작으면 절대값이 작아지는 것을 특징으로 하는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따른 전류를 상기 제1 제어기로 증폭하여 입력하는 제1 증폭기와;
    상기 제2 연료전지가 방전하는 전력의 크기에 따른 전류를 상기 제2 제어기로 증폭하여 입력하는 제2 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 비교기와 상기 구동부 사이에 제1 AND 게이트와;
    상기 제2 비교기와 상기 구동부 사이에 제2 AND 게이트와;
    상기 방전저항이 과열상태 또는 과전류 상태이면 디지털 ‘0’신호를 상기 제1 및 제2 AND 게이트로 입력하는 온도 및 과전류 보호부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 연료전지가 정지되면 상기 제1 연료전지가 정지된 상태가 유지될 때에 상기 제1 연료전지와 상기 방전저항을 상기 제1 루프로 접속시키는 제1 릴레이와;
    상기 제2 연료전지가 정지되면 상기 제2 연료전지가 정지된 상태가 유지될 때에 상기 제2 연료전지와 상기 방전저항을 제2 루프로 접속시키는 제2 릴레이를 더 구비하는 특징으로 하는 하프 브릿지 컨버터를 적용한 연료전지의 강제방전회로.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09252543A (ja) * 1995-10-04 1997-09-22 Motorola Inc 電源平衡方法およびそのための構造
JPH10223248A (ja) 1997-02-05 1998-08-21 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池の放電装置
KR20060083133A (ko) * 2005-01-14 2006-07-20 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 전압 방전 장치 및 방법
JP2007060792A (ja) 2005-08-24 2007-03-08 Yazaki Corp 組電池の充電状態調整装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09252543A (ja) * 1995-10-04 1997-09-22 Motorola Inc 電源平衡方法およびそのための構造
JPH10223248A (ja) 1997-02-05 1998-08-21 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池の放電装置
KR20060083133A (ko) * 2005-01-14 2006-07-20 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 전압 방전 장치 및 방법
JP2007060792A (ja) 2005-08-24 2007-03-08 Yazaki Corp 組電池の充電状態調整装置

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