KR100980278B1 - Simulating control method for plug-in fuel cell vehicle - Google Patents

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김민진
손영준
이원용
박구곤
박석희
임성대
양태현
윤영기
김창수
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한국에너지기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A method for simulating the control of a PFCV(Plug-in Fuel Cell Vehicle) is provided to reduce research and development costs by reducing the amount of a fuel cell and a battery. CONSTITUTION: A fuel cell stack and a battery capacity are set(S01). The SOC(State Of Charge) value of a battery is set to one(S02). The i value is set to one(S03). If the i valve is not N, the traveling information stored in a storage media is read(S05). The vehicle load power, the AC motor power, and the DC/AC inverter input power are successively calculated(S06-S08). A power distribution control is performed(S09). The DC/DC converter output power, the fuel cell power, the battery capacity, the hydrogen and air input quantity, the air compressor power, the water pump power, and the auxiliary power are successively calculated(S10-S16). The efficiency of a system is calculated(S17).

Description

플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법 {Simulating Control Method for Plug-in Fuel Cell Vehicle}Simulating Control Method for Plug-in Fuel Cell Vehicle

본 발명은 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플러그인 연료전지 자동차(Plug-in Fuel Cell Vehicle, PFCV)에서 1차 동력원 및 2차 동력원으로부터의 에너지 공급을 제어하는, 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a simulation control method for a plug-in fuel cell vehicle, and more particularly, to control the supply of energy from a primary power source and a secondary power source in a plug-in fuel cell vehicle (PFCV). A simulation method for a fuel cell vehicle.

현재 휘발유, 경유 등을 에너지원으로 하는 엔진을 동력원으로 하는 차량이 가장 일반적인 차량의 형태이나, 이러한 화석 연료를 이용하는 엔진에 있어서 석유 매장량의 감소, 환경오염 문제 등과 같은 다양한 원인으로 인해 새로운 에너지원의 필요성이 점점 대두되고 있다. 이와 같은 차량용 대체 에너지원으로서 다양한 기술이 연구되고 있으며, 현재 가장 실용화 단계에 가까운 기술에는 배터리를 에너지원으로 하는 전기 자동차나 연료전지를 에너지원으로 하여 구동되는 연료전지 자동차 등에 관한 기술들이 있다. 또한, 주 동력원은 화석 연료를 에너지원으로 하는 엔진을 사용하되, 보조 동력원으로서 충전 가능한 배터리나 연료전지를 사용하는 하이브리드 자동차에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 또한 배터리에 있어서도, 종래의 자동차 배터리가 자동차 구동 시 바퀴의 회전을 이용하여 충전이 되도록 하였던 것에서 더 나아가, 자동차 외부에 충전 플러그를 꽂을 수 있도록 하여 배터리가 외부 전원으로부터 전기를 공급받아 축전되게 하는, 플러그인 자동차에 관한 기술도 있다.Vehicles powered by engines powered by gasoline, diesel, etc. are the most common types of vehicles.However, in engines using fossil fuels, new sources of energy may be due to various causes such as reduced oil reserves and environmental pollution. There is a growing need. Various technologies are being studied as alternative energy sources for vehicles, and technologies that are close to the most practical stages of use include those related to electric vehicles using batteries as energy sources or fuel cell vehicles driven using fuel cells as energy sources. In addition, while the main power source is an engine using fossil fuel as an energy source, research into a hybrid vehicle using a rechargeable battery or a fuel cell as an auxiliary power source is also actively conducted. In addition, in the battery, the conventional car battery is further charged to use the rotation of the wheel when driving the car, and the battery can be supplied with electricity from an external power source so that the battery can be charged by inserting a charging plug to the outside of the vehicle. There is also a technology for plug-in cars.

그런데, 연료전지 자동차는 에너지 효율이 높고, 환경오염 물질 배출이 전혀 없으며, 충전 시간이 짧다는 장점이 있는 반면, 출력밀도(power density)가 낮고, 스타트-업(start-up) 시간이 길며, 비용 및 내구성 면에서 불리하며, 수소 공급원 인프라의 구축이 필요하다는 단점이 있다. 또한, 전기 자동차는 출력밀도가 높고, 환경오염 물질 배출이 역시 전혀 없으며, 비용과 내구성 면에서 (상대적으로) 유리하다는 장점이 있는 반면, 충전 시간이 길고, 에너지 효율이 낮으며, 배터리 중량이 무거워 연비를 저하시키게 된다는 단점이 있다.However, fuel cell vehicles have the advantages of high energy efficiency, no emission of environmental pollutants, and short charging time, while low power density, long start-up time, It is disadvantageous in terms of cost and durability, and has a disadvantage of requiring the construction of a hydrogen source infrastructure. In addition, electric vehicles have the advantages of high power density, no environmental pollutant emissions, and (relatively) advantageous in terms of cost and durability, while long charging times, low energy efficiency and heavy battery weight It has the disadvantage of lowering fuel economy.

과거에는 엔진(화석 연료 이용)/모터(배터리 또는 연료전지에서 나오는 전기 이용) 하이브리드 자동차에 대한 연구가 특히 많이 이루어져, 현재에는 이와 같은 형태의 자동차들은 이미 실용화되어 생산되고 있다. 그런데, 이러한 엔진/모터 하이브리드 자동차의 경우 종래에 비해 화석 연료의 소비량이 줄어든다는 장점은 있으나, 사실 결국 화석 연료를 소비하게 된다는 점에 있어서는 종래와 다를 바가 없으며, 따라서 종래의 자동차가 가지고 있던 문제점(화석 연료 매장량 감소, 환경오염 문제 등)의 악영향을 단지 지연시킬 뿐 극복할 수는 없다.
In the past, there has been a great deal of research on engines (using fossil fuels) / motors (using electricity from batteries or fuel cells) hybrid cars, and nowadays these types of cars are already put into production. However, such an engine / motor hybrid vehicle has an advantage of reducing the consumption of fossil fuels compared with the conventional ones, but in fact, the fossil fuel consumption is not different from the conventional ones. It only delays the adverse effects of reduced fossil fuel reserves, environmental pollution, etc., and cannot overcome them.

상술한 바와 같이 종래의 엔진/모터 하이브리드 자동차는 종래의 화석 연료를 에너지원으로 사용하는 자동차의 문제점을 원천적으로 극복할 수 없다는 점 때문에, 현재에도 새로운 형태의 에너지원에 대한 연구가 계속 진행되고 있다.As described above, because the conventional engine / motor hybrid vehicle cannot overcome the problems of the vehicle using the conventional fossil fuel as an energy source, research on a new type of energy source is still ongoing. .

이러한 연구의 일환으로, 플러그인 배터리 및 연료전지를 각각 1차/2차 동력원으로 사용하는 하이브리드 자동차에 대한 기술이 있다. 이러한 자동차를 플러그인 연료전지 자동차(Plug-in Fuel Cell Vehicle, 이하 PFCV라 칭함)라고 한다. 2007년 초 포드 사, GM 사 등에서 모터쇼 등을 통해 PFCV의 콘셉트를 발표한 바 있으며, 종래의 엔진/모터 하이브리드 자동차와 비교하였을 때 환경오염 문제 등을 완전히 해결할 수 있고, 또한 종래의 연료전지 자동차 및 종래의 (배터리 또는 플러그인을 이용하는) 전기 자동차와 비교하였을 때 두 가지 자동차의 상술한 바와 같은 장점들을 조합할 수 있어, 현재 PFCV에 대한 연구 개발이 적극적으로 이루어지고 있다.As part of this research, there is a technology for hybrid vehicles using plug-in batteries and fuel cells as primary / secondary power sources, respectively. Such a vehicle is called a plug-in fuel cell vehicle (hereinafter referred to as PFCV). At the beginning of 2007, Ford and GM announced the concept of PFCV at motor shows, etc., and compared with conventional engine / motor hybrid cars, it can completely solve the environmental pollution problem, and can also solve the problem of conventional fuel cell vehicles and Compared with the conventional electric vehicle (using a battery or plug-in), the above-mentioned advantages of the two vehicles can be combined, and research and development on PFCV is actively made now.

도 1은 PFCV 구동부의 구조를 간략하게 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 일반적으로 PFCV 구동부는 자동차의 바퀴와 연결되어 상기 바퀴를 회전시키는 모터 및 기어, 배터리 및 플러그로 이루어지는 1차 동력원, 연료전지로 이루어지는 2차 동력원, 상기 1차 동력원 및 상기 2차 동력원과 연결되어 전력을 공급받아 상기 모터 및 기어로 전력을 공급하여 구동시키는 모터를 포함하여 이루어진다. 이 때 상기 모터는 주행 상태나 각 동력원들의 상태 등에 따라 1차 동력원과 2차 동력원에서 공급되는 전력의 양을 조절하게 된다. (즉 상기 모터에서는 예를 들어 어떤 조건에서는 1차 동력원 또는 2차 동력원만 사용한다거나, 어떤 조건에서는 1차 동력원과 2차 동력원을 함께 사용한다거나 하는 등의 제어를 하게 된다.)FIG. 1 schematically shows a structure of a PFCV driving unit. As shown in FIG. 1, a PFCV driving unit is generally connected to a wheel of a vehicle, and a primary power source including a motor, a gear, a battery, and a plug to rotate the wheel. And a motor connected to the secondary power source, the primary power source, and the secondary power source to receive electric power and drive the electric power to the motor and the gear. At this time, the motor adjusts the amount of power supplied from the primary power source and the secondary power source according to the driving state or the state of each power source. (I.e., in the motor, for example, in some conditions, only the primary power source or the secondary power source is used, and in some conditions, the primary power source and the secondary power source are used together.)

이러한 PFCV는 상술한 바와 같이 연료전지 자동차와 전기 자동차의 장점을 모두 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 연료전지 자동차에 비해 연료전지 스택의 용량을 훨씬 축소할 수 있어, 원가 및 운행비용이 크게 저감되고, 내구성 및 냉시동성이 향상되며, 주행 가능 거리를 크게 늘릴 수 있는 등의 장점들을 가지고 있다. 이에 따라 PFCV의 실용화는 매우 가까운 시일 내에 이루어질 전망이다. 이 때, PFCV의 실용화를 위해서 현재 가장 필요한 것은 상기 모터에서의 동작 알고리즘의 최적화인 바, 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.As described above, the PFCV not only obtains the advantages of the fuel cell vehicle and the electric vehicle, but also significantly reduces the capacity of the fuel cell stack compared to the conventional fuel cell vehicle, thereby significantly reducing the cost and running costs. In addition, the durability and cold startability is improved, and the driving distance can be greatly increased. Accordingly, the practical use of PFCV is expected in the near future. At this time, the most necessary for the practical use of the PFCV is the optimization of the operation algorithm in the motor, many studies have been made.

그런데, 실제 PFCV를 사용하여 이러한 제어 연구를 수행할 경우 연료전지나 배터리 등을 실제로 사용하여야 하며, 이에 따라 연구 개발 비용이 크게 상승하게 되는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 요구가 당업자들 사이에 꾸준히 있어 왔다.
However, when performing such control research using the actual PFCV, the fuel cell or the battery should be actually used, and thus there is a problem in that the R & D cost is greatly increased. Therefore, there has been a steady need among those skilled in the art to solve this problem.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 PFCV에서의 모의 제어를 수행함으로써 주행 상태나 동력원 용량 등에 따른 차량 안정성에 대한 최적 설계를 경제적으로 수행할 수 있도록 해 주는, 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법을 제공함에 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to economically design the optimum design for vehicle stability according to driving conditions or power source capacity by performing simulation control in PFCV. To provide a simulated control method of a plug-in fuel cell vehicle that can be performed.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법은, 배터리를 1차 동력원으로 하고, 연료전지를 2차 동력원으로 하여 주행 상태에 따라 연료전지 및 배터리로부터 얻는 전력을 조절하여 모터 및 기어를 구동하는 플러그인 연료 전지 자동차의 제어를 모의로 수행하는 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법에 있어서, 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는, 저장매체 상에 설치되는 소프트웨어인 시뮬레이터 형태로 구현되며, 상기 시뮬레이터에 의하여 a1) 연료전지 스택 및 배터리 용량이 설정되는 단계(S01); a2) 배터리 SOC 값이 1로 설정되는 단계(S02); a3) i 값이 1로 설정되는 단계(S03); 을 포함하여 이루어지는 초기 설정 단계와, b1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(S04); b2) 상기 i 값이 N이 아닐 경우, 상기 저장매체 상에 저장되어 있는 주행 정보가 읽혀지는 단계(S05); b3) 상기 주행 정보를 사용하여 차량 부하 전력(S06) - AC 모터 전력(S07) - DC/AC 인버터 입력 전력(S08)이 순차적으로 산출되는 단계; b4) 상기 b2) 및 b3) 단계에서 얻어진 주행 정보 및 산출 값들을 사용하여, 연료전지 및 배터리로부터 얻는 전력을 조절하는 전력 분배 제어가 수행되는 단계(S9); b5) DC/DC 컨버터 출력 전력(S10) - 연료전지 전력 및 열량(S11) - 배터리 용량 및 SOC(S12) - 수소 및 공기 입력량(S13) - 공기 압축기 전력(S14) - 물 펌프 전력(S15) - 보조 전력(S16)이 순차적으로 산출되는 단계; b6) 시스템 효율이 산출되는 단계(S17); b7) 상기 i 값에 1을 더하고, 상기 b1) 단계로 되돌아가는 단계(S18); 를 포함하여 이루어지는 순환 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. (i는 0 이상의 정수, N은 1 이상의 정수)The simulation control method of the plug-in fuel cell vehicle of the present invention for achieving the above object, the power is obtained from the fuel cell and the battery according to the driving state by using the battery as the primary power source, the fuel cell as the secondary power source. A simulation control method for a plug-in fuel cell vehicle which performs control of a plug-in fuel cell vehicle that regulates and drives a motor and a gear, the software being installed on a storage medium, which is executed by an arithmetic processing means including a computer. It is implemented in the form of a simulator, a1) fuel cell stack and battery capacity is set by the simulator (S01); a2) a step of setting a battery SOC value to 1 (S02); a3) step S03, in which the value of i is set to 1; An initial setting step comprising: b1) checking whether the i value is N (S04); b2) when the i value is not N, driving information stored on the storage medium is read (S05); b3) sequentially calculating vehicle load power S06-AC motor power S07-DC / AC inverter input power S08 using the driving information; b4) a step of performing power distribution control to adjust the power obtained from the fuel cell and the battery by using the driving information and the calculated values obtained in the steps b2) and b3) (S9); b5) DC / DC converter output power (S10)-fuel cell power and calories (S11)-battery capacity and SOC (S12)-hydrogen and air input (S13)-air compressor power (S14)-water pump power (S15) The auxiliary power S16 is sequentially calculated; b6) calculating the system efficiency (S17); b7) adding 1 to the i value and returning to step b1) (S18); Characterized in that it comprises a cyclic step comprising a. (i is an integer of 0 or more, N is an integer of 1 or more)

이 때, 상기 b) 단계에서 전력 분배 제어는 index 값이 0인 경우는 배터리만으로 구동을 수행하는 상태를 나타내고, index 값이 1인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리가 충전되는 상태를 나타내고, index 값이 2인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리 SOC가 유지되는 상태를 나타낼 때, 상기 초기 설정 단계에서 index 값이 0으로 설정된 후(T01), p1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02); p2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03); p3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04); p4) 상기 p3) 단계에서 SOC < SOCmin이 아닐 경우(T04-no), 배터리 SOC 값이 업데이트되는 단계(T05); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.At this time, in step b), the power distribution control indicates that the driving is performed only by the battery when the index value is 0, and when the index value is 1, the driving is performed by using the fuel cell and the battery together. When the index value is 2 and the index value is 2, the fuel cell and the battery are used together to drive, but when the battery SOC is maintained, the index value is set to 0 in the initial setting step (T01). p1) checking whether the i value is N (T02); p2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03); p3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04); p4) when SOC <SOC min in step p3) (T04-no), updating the battery SOC value (T05); Characterized in that comprises a.

또는, 상기 b) 단계에서 전력 분배 제어는 index 값이 0인 경우는 배터리만으로 구동을 수행하는 상태를 나타내고, index 값이 1인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리가 충전되는 상태를 나타내고, index 값이 2인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리 SOC가 유지되는 상태를 나타낼 때, 상기 초기 설정 단계에서 index 값이 0으로 설정된 후(T01), q1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02); q2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03); q3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04); q4) 상기 q1) 단계에서 상기 i 값이 N이 아니거나(T02-no), 상기 q3) 단계에서 SOC < SOCmin인 경우(T04-yes), 상기 index 값이 1인지 확인되는 단계(T06); q5) 상기 q4) 단계에서 상기 index 값이 1인 경우(T06-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 전력 값 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정되는 단계(T07); q6) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최대값 SOCmax보다 큰지 확인되는 단계(T08); q7) 상기 q6) 단계에서 SOC > SOCmax가 아닐 경우(T08-no) 배터리 SOC 값이 업데이트되거나(T05), 상기 q6) 단계에서 SOC > SOCmax일 경우(T08-yes) 상기 index 값이 2로 설정된 후(T09) 배터리 SOC 값이 업데이트(T05)되는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Alternatively, in step b), when the index value is 0, the power distribution control indicates a state in which the driving is performed only by the battery. When the index value is 1, the driving is performed by using the fuel cell and the battery together, but the battery is charged. If the index value is 2, the fuel cell and the battery are used together to drive, but the battery SOC is maintained. When the index value is set to 0 in the initial setting step (T01), q1) checking whether the i value is N (T02); q2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03); q3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04); q4) When the value of i is not N in step q1) (T02-no) or SOC <SOC min in step q3) (T04-yes), checking whether the index value is 1 (T06) ; q5) If the index value is 1 in step q4) (T06-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is a predetermined positive number other than 0, and the fuel cell power value P fc -rated is input to the simulator. Set (T07), wherein the power value P bat obtained from the battery is set to P d -P fc ; q6) checking whether the battery SOC is greater than the SOC reference range maximum value SOC max (T08); q7) If the SOC value is not SOC> SOC max in step q6) (T08-no) or the battery SOC value is updated (T05), or if the SOC> SOC max in step q6) (T08-yes), the index value is 2 Updating the battery SOC value after being set (T09) (T05); Characterized in that comprises a.

또는, 상기 b) 단계에서 전력 분배 제어는 index 값이 0인 경우는 배터리만으로 구동을 수행하는 상태를 나타내고, index 값이 1인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리가 충전되는 상태를 나타내고, index 값이 2인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리 SOC가 유지되는 상태를 나타낼 때, 상기 초기 설정 단계에서 index 값이 0으로 설정된 후(T01), r1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02); r2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03); r3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04); r4) 상기 r1) 단계에서 상기 i 값이 N이 아니거나(T02-no), 상기 r3) 단계에서 SOC < SOCmin인 경우(T04-yes), 상기 index 값이 1인지 확인되는 단계(T06); r5) 상기 r4) 단계에서 상기 index 값이 1이 아닌 경우(T06-no), 구동 전력 값 Pd가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 전력 값 Pfc-rated보다 큰지 확인되는 단계(T10); r6) 상기 r5) 단계에서 Pd > Pfc-rated인 경우(T10-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정되며(T11), 상기 r5) 단계에서 Pd > Pfc-rated이 아닌 경우(T10-no), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 Pd로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 0으로 설정되는 단계(T12); r7) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T13); r8) 상기 r7) 단계에서 SOC < SOCmin이 아닐 경우(T13-no) 배터리 SOC 값이 업데이트되거나(T05), 상기 r7) 단계에서 SOC < SOCmin일 경우(T13-yes) 상기 index 값이 1로 설정된 후(T14) 배터리 SOC 값이 업데이트(T05)되는 단계; 것을 특징으로 한다.Alternatively, in step b), when the index value is 0, the power distribution control indicates a state in which the driving is performed only by the battery. When the index value is 1, the driving is performed by using the fuel cell and the battery together, but the battery is charged. If the index value is 2, the fuel cell and the battery are used together to drive, but the battery SOC is maintained. When the index value is set to 0 in the initial setting step (T01), r1) checking whether the i value is N (T02); r2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03); r3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04); r4) When the i value is not N in step r1) (T02-no) or when SOC <SOC min in step r3) (T04-yes), checking whether the index value is 1 (T06) ; r5) If the index value is not 1 in step r4) (T06-no), it is determined whether the driving power value P d is greater than the fuel cell power value P fc-rated which is input to the simulator as a predetermined positive number other than 0 (r0). Step T10; r6) When P d > P fc-rated in step r5) (T10-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to P fc -rated and the power value P bat obtained from the battery is P d − If P fc is set (T11) and P d > P fc-rated in step r5) (T10-no), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to P d and the power value obtained from the battery. P bat is set to 0 (T12); r7) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T13); r8) If SOC <SOC min in step r7) (T13-no) or the battery SOC value is updated (T05), or if SOC <SOC min in step r7) (T13-yes) the index value is 1 Updating the battery SOC value after being set (T14) (T05); .

이 때, 상기 SOC 기준 범위는 0.5 내지 0.6(SOCmin = 0.5, SOCmax = 0.6)인 것을 특징으로 한다.
At this time, the SOC reference range is characterized in that 0.5 to 0.6 (SOC min = 0.5, SOC max = 0.6).

본 발명에 의하면, 하이브리드 자동차, 특히 PFCV의 개발에 있어서 실제 PFCV를 사용하여 여러 가지 실험을 수행하지 않고도 다양한 주행 상태 조건, 동력원 용량 조건 등에 따른 차량 안정성에 대한 최적 설계를 할 수 있도록 해 주는 효과가 있다. 이에 따라 연구 개발에 있어 실제 PFCV를 사용해야 하는 횟수를 크게 줄일 수 있으며, 따라서 연료전지, 배터리 사용량 등을 크게 줄일 수 있어 연구 개발 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의하면 여러 변수들을 조절하여 입력하는 것만으로 다양한 조건에 대한 결과를 얻을 수 있기 때문에, 연구 개발 시간 또한 크게 단축할 수 있는 효과 또한 있다.
According to the present invention, in the development of a hybrid vehicle, in particular, PFCV, it is possible to achieve an optimum design for vehicle stability according to various driving conditions, power source capacity conditions, etc. without performing various experiments using actual PFCV. have. As a result, the number of actual PFCVs to be used in research and development can be greatly reduced, and thus, fuel cells and battery usage can be greatly reduced, thereby significantly reducing research and development costs. In addition, according to the present invention, since the results for various conditions can be obtained only by adjusting and inputting various variables, the research and development time can also be greatly shortened.

도 1은 PFCV 구동부의 간략한 구조도.
도 2는 본 발명의 제어 방법 흐름도.
도 3은 본 발명의 전력 분배 제어 방법 흐름도.
1 is a schematic structural diagram of a PFCV driver.
2 is a flow chart of the control method of the present invention.
3 is a flowchart of a power distribution control method of the present invention;

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a simulation control method for a plug-in fuel cell vehicle according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제어 방법 흐름도이다. 본 발명의 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법은, 배터리를 1차 동력원으로 하고, 연료전지를 2차 동력원으로 하여 주행 상태에 따라 연료전지 및 배터리로부터 얻는 전력을 조절하여 모터 및 기어를 구동하는 플러그인 연료 전지 자동차의 제어를 모의로 수행하는 것으로, 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는, 저장매체 상에 설치되는 소프트웨어인 시뮬레이터 형태로 구현되게 된다. 즉 본 발명은, 실제 PFCV를 가지고 여러 주행 조건에서 실험을 수행할 경우 실험할 때마다 연료전지 및 배터리를 소모하게 됨으로써 많은 비용의 낭비가 이루어지는 것을 막기 위한 것으로, PFCV의 모의 장치를 컴퓨터 내에 구현하고 주행 조건을 수치화된 값으로서 입력하여 모의 제어를 수행함으로써, 실제 PFCV를 가지고 실험을 수행하지 않아도 다양한 주행 조건에 대한 결과를 얻어낼 수 있도록 하는 것이다. 즉 주행 정보는 상기 시뮬레이터가 설치되어 있는 상기 저장매체 내에 데이터베이스 등의 형태로서 미리 저장되어 있을 수도 있고, 또는 시뮬레이션을 수행할 때 실험자가 원하는 값을 입력하여 저장시킨 후 상기 시뮬레이터에 의해 사용되도록 할 수도 있다.2 is a flowchart of a control method of the present invention. The plug-in fuel cell vehicle simulation control method of the present invention uses a battery as a primary power source and a fuel cell as a secondary power source to control a power source obtained from a fuel cell and a battery according to a driving condition, thereby driving a motor and a gear. By simulating the control of the fuel cell vehicle, it is implemented in the form of a simulator, which is software installed on a storage medium, which is executed by arithmetic processing means including a computer. That is, the present invention is to prevent the waste of the cost by consuming the fuel cell and the battery every time the experiment when performing the experiment in the actual driving conditions with the actual PFCV, implement a simulation device of the PFCV in the computer The simulation is performed by inputting the driving conditions as numerical values so that the results for various driving conditions can be obtained without performing experiments with the actual PFCV. That is, the driving information may be stored in advance in the form of a database or the like in the storage medium in which the simulator is installed, or may be used by the simulator after the experimenter inputs and stores a desired value when performing the simulation. have.

본 발명의 제어 방법은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 크게 초기 설정 단계와 순환 단계로 이루어진다.The control method of the present invention consists of an initial setting step and a cyclic step as shown in FIG.

상기 초기 설정 단계는, a1) 연료전지 스택 및 배터리 용량이 설정되는 단계(S01); a2) 배터리 SOC(State Of Charge) 값이 1로 설정되는 단계(S02); a3) i 값이 1로 설정되는 단계(S03); 를 포함하여 이루어진다. 초기 설정 단계에서 연료전지 스택 및 배터리 용량의 크기를 실험자가 원하는 대로 설정할 수 있으며, 이를 통해 다양한 연료전지 스택 및 배터리 용량에 대한 결과를 얻을 수 있다. 여기에서 i는 루프 연산을 위한 변수 값으로서 0 이상의 정수로 물리적 의미는 없다.The initial setting step may include a1) setting a fuel cell stack and a battery capacity (S01); a2) step S02 of setting a battery state of charge (SOC) value to 1; a3) step S03, in which the value of i is set to 1; It is made, including. In the initial setting phase, the size of the fuel cell stack and the battery capacity can be set as desired by the experimenter, and the results for various fuel cell stacks and the battery capacity can be obtained. Where i is a variable value for the loop operation and is an integer greater than or equal to 0 and has no physical meaning.

순환을 몇 번 할 것인지는 실험자가 적절히 결정할 수 있는데, 이 값은 1 이상의 정수인 N으로서 실험자가 원하는 대로 입력할 수 있다. 최초에는 배터리가 완전히 충전되어 있는 상태인 것으로 가정하고, 이제 도 2에 도시된 순환 단계로 들어가 시뮬레이션을 수행한다. 상기 순환 단계는, b1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(S04); b2) 상기 i 값이 N이 아닐 경우, 상기 저장매체 상에 저장되어 있는 주행 정보가 읽혀지는 단계(S05); b3) 상기 주행 정보를 사용하여 차량 부하 전력(S06) - AC 모터 전력(S07) - DC/AC 인버터 입력 전력(S08)이 순차적으로 산출되는 단계; b4) 상기 b2) 및 b3) 단계에서 얻어진 주행 정보 및 산출 값들을 사용하여, 연료전지 및 배터리로부터 얻는 전력을 조절하는 전력 분배 제어가 수행되는 단계(S9); b5) DC/DC 컨버터 출력 전력(S10) - 연료전지 전력 및 열량(S11) - 배터리 용량 및 SOC(S12) - 수소 및 공기 입력량(S13) - 공기 압축기 전력(S14) - 물 펌프 전력(S15) - 보조 전력(S16)이 순차적으로 산출되는 단계; b6) 시스템 효율이 산출되는 단계(S17); b7) 상기 i 값에 1을 더하고, 상기 b1) 단계로 되돌아가는 단계(S18); 를 포함하여 이루어진다.The number of cycles can be determined by the experimenter. This value is an integer equal to or greater than 1 and can be entered as desired by the experimenter. Initially, it is assumed that the battery is fully charged, and now enters the cycle shown in FIG. 2 to perform the simulation. The cyclic step may include: b1) checking whether the i value is N (S04); b2) when the i value is not N, driving information stored on the storage medium is read (S05); b3) sequentially calculating vehicle load power S06-AC motor power S07-DC / AC inverter input power S08 using the driving information; b4) a step of performing power distribution control to adjust the power obtained from the fuel cell and the battery by using the driving information and the calculated values obtained in the steps b2) and b3) (S9); b5) DC / DC converter output power (S10)-fuel cell power and calories (S11)-battery capacity and SOC (S12)-hydrogen and air input (S13)-air compressor power (S14)-water pump power (S15) The auxiliary power S16 is sequentially calculated; b6) calculating the system efficiency (S17); b7) adding 1 to the i value and returning to step b1) (S18); It is made, including.

즉, 상기 i 값에 계속 1을 더해 가면서 N에 도달할 때까지 상기 순환 단계를 반복 수행하면서 각종 값들을 계산하여 결과를 산출하게 되는 것이다. 상술한 바와 같이 주행 정보는 상기 시뮬레이터가 설치되어 있는 상기 저장매체 내에 데이터베이스 등의 형태로서 미리 저장되어 있을 수도 있고, 또는 시뮬레이션을 수행할 때 실험자가 원하는 값을 입력하여 저장시킨 후 상기 시뮬레이터에 의해 사용되도록 할 수도 있는 값으로, 즉 미리 알고 있는 값으로 간주될 수 있다.In other words, while continuously adding 1 to the i value, the cycle is repeated until N is reached, and various values are calculated to calculate a result. As described above, the driving information may be stored in advance in the form of a database or the like in the storage medium in which the simulator is installed, or used by the simulator after inputting and storing a desired value when the experimenter performs a simulation. It can be considered as a possible value, that is, a known value in advance.

여기에서, 상기 b4) 단계(S9)에서 실질적인 전력 분배 제어가 이루어지게 된다. 이에 대하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.
Here, in step b4), a substantial power distribution control is performed. This will be described in more detail below.

도 3은 본 발명의 전력 분배 제어 방법 흐름도로서, 이를 통해 상기 b4) 단계(즉 도 2에서의 S09 단계)를 보다 상세히 설명한다.3 is a flowchart of a method for controlling power distribution according to the present invention, and the step b4) (that is, step S09 in FIG. 2) will be described in more detail.

먼저, index 값이 0인 경우는 배터리만으로 구동을 수행하는 상태를 나타내고, index 값이 1인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리가 충전되는 상태를 나타내고, index 값이 2인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리 SOC가 유지되는 상태를 나타내며, 초기에는 (상기 초기 설정 단계에서 배터리 SOC = 1, 즉 배터리가 완전 충전된 것으로 가정하였으므로) 가장 초기에 index 값이 0으로 설정된다(T01). 여기에서, 도 2에 도시된 순환 단계가 i 값이 1씩 늘어나면서 수행됨에 따라 도 3의 전력 분배 제어 단계 역시 i 값이 1씩 늘어날 때마다 한 번씩 수행되게 되며, 이에 따라 배터리 SOC가 업데이트되게 된다. 이에 따라 가장 초기에는 index 값을 0으로 설정했다 하더라도, 순환 단계가 수행되는 과정에서 배터리 SOC가 변화함에 따라 index 값 역시 달라지게 된다.First, when the index value is 0, the driving is performed by the battery only. When the index value is 1, the driving is performed by using the fuel cell and the battery together, but the battery is being charged, and the index value is 2 Is a state in which the fuel cell and the battery are used together to drive the battery SOC, but the battery SOC is maintained. The index value is set to 0 (T01). Here, as the cyclic step shown in FIG. 2 is performed by increasing the value of i by 1, the power distribution control step of FIG. 3 is also performed every time the value of i increases by 1, thereby updating the battery SOC. do. Accordingly, even if the index value is initially set to 0, the index value is also changed as the battery SOC changes during the cyclic step.

도 3에 도시된 전력 분배 제어 방법은, 궁극적으로는, 다양한 주행 조건에 있어서, 완전 충전된 상태의 배터리로 PFCV를 구동하다가 시간이 지남에 따라 배터리 SOC 값이 점점 작아지게 될 때, 어떤 시점에서 연료전지로부터 전력을 얻어 구동을 수행하도록 하는 것이 최적인지, 이 때 연료전지로부터는 얼마만큼의 전력을 얻도록 하는 것이 최적인지 등의 결과를 얻고자 하는 것이다. 이제 이하에서 제어 방법에 대해 상세히 설명한다.The power distribution control method shown in FIG. 3 ultimately, at various times, when the battery SOC value gradually decreases over time while driving the PFCV with the battery in a fully charged state under various driving conditions. It is intended to obtain a result such as whether it is optimal to obtain power from the fuel cell to perform driving, and how much power is optimal to obtain from the fuel cell at this time. The control method will now be described in detail below.

도 3의 흐름이 다소 복잡한 바, 도 3의 흐름도에서 가장 왼쪽 열의 흐름, 가운데 열까지의 흐름, 가장 오른쪽 열까지의 흐름 세 가지로 나누어 설명한다.Since the flow of FIG. 3 is rather complicated, the flow chart of FIG. 3 divides the flow into the leftmost column, the flow to the middle row, and the flow to the rightmost column.

먼저 가장 왼쪽 열의 흐름은, 상기 순환 단계가 끝나는 시점에서의 제어 단계를 나타낸다. 이 경우 전력 분배 제어는 p1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02); p2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03); p3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04); p4) 상기 p3) 단계에서 SOC < SOCmin이 아닐 경우(T04-no), 배터리 SOC 값이 업데이트되는 단계(T05); 를 포함하여 이루어진다.First, the leftmost column flow represents a control step at the end of the circulation step. In this case, the power distribution control may include p1) checking whether the i value is N (T02); p2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03); p3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04); p4) when SOC <SOC min in step p3) (T04-no), updating the battery SOC value (T05); It is made, including.

여기에서, 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정된다는 것은, 배터리로만 모터 및 기어가 구동되고 연료전지는 사용되지 않는 상태를 나타낸다.Here, the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d , that the motor and the gear are driven only by the battery and the fuel cell is not used. Indicates.

다음으로 가운데 열까지의 흐름은, 상기 순환 단계가 순환되고 있는 시점이거나(T02-no), 또는 배터리 SOC가 기준 범위 이하인 경우(T04-yes)인 시점에서의 제어 단계를 나타낸다. 이 경우 전력 분배 제어는 q1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02); q2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03); q3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04); q4) 상기 q1) 단계에서 상기 i 값이 N이 아니거나(T02-no), 상기 q3) 단계에서 SOC < SOCmin인 경우(T04-yes), 상기 index 값이 1인지 확인되는 단계(T06); q5) 상기 q4) 단계에서 상기 index 값이 1인 경우(T06-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 전력 값 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정되는 단계(T07); q6) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최대값 SOCmax보다 큰지 확인되는 단계(T08); q7) 상기 q6) 단계에서 SOC > SOCmax가 아닐 경우(T08-no) 배터리 SOC 값이 업데이트되거나(T05), 상기 q6) 단계에서 SOC > SOCmax일 경우(T08-yes) 상기 index 값이 2로 설정된 후(T09) 배터리 SOC 값이 업데이트(T05)되는 단계; 를 포함하여 이루어진다.Next, the flow up to the middle row represents a control step at the time when the circulation step is being cycled (T02-no) or when the battery SOC is below the reference range (T04-yes). In this case, the power distribution control may include q1) determining whether the i value is N (T02); q2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03); q3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04); q4) When the value of i is not N in step q1) (T02-no) or SOC <SOC min in step q3) (T04-yes), checking whether the index value is 1 (T06) ; q5) If the index value is 1 in step q4) (T06-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is a predetermined positive number other than 0, and the fuel cell power value P fc -rated is input to the simulator. Set (T07), wherein the power value P bat obtained from the battery is set to P d -P fc ; q6) checking whether the battery SOC is greater than the SOC reference range maximum value SOC max (T08); q7) If the SOC value is not SOC> SOC max in step q6) (T08-no) or the battery SOC value is updated (T05), or if the SOC> SOC max in step q6) (T08-yes), the index value is 2 Updating the battery SOC value after being set (T09) (T05); It is made, including.

여기에서, 앞서에서와 마찬가지로, 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정된다는 것은, 배터리로만 모터 및 기어가 구동되고 연료전지는 사용되지 않는 상태를 나타낸다. 또한, 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 전력 값 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정된다는 것은, 배터리로만 모터 및 기어가 구동되도록 하는 것이 아니라 연료전지에서도 소정의 전력이 구동되도록 하여, 배터리와 연료전지가 동시에 사용되어 모터 및 기어가 구동되도록 하는 상태를 나타낸다. 이 때 상기 연료전지 전력 값 Pfc-rated를 적절하게 결정하고자 하는 것이 이러한 시뮬레이션의 목적 중 하나인 바, 상기 Pfc-rated 값은 실험자에 의해 여러 가지로 입력되어 결정될 수 있다. 이렇게 여러 가지의 Pfc-rated 값을 사용하여 얻은 결과들을 분석 검토함으로써 어떤 주행 조건에서 배터리 전력 : 연료전지 전력 비율의 최적값을 찾아낼 수 있게 된다. 또한, 마지막 단계는 배터리 SOC가 기준 범위 이상에 있으면, 배터리를 충전하지 않고 현재 상태를 유지하는 모드로 작동시키도록 한다는 것을 나타낸다.Here, as in the foregoing, the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d . Indicates an unused state. Further, the power value P fc obtained from the fuel cell is set to the fuel cell power value P fc-rated which is input to the simulator as a predetermined positive value other than 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to P d -P fc . In this case, not only the motor and the gear are driven by the battery but also a predetermined power is driven in the fuel cell, so that the battery and the fuel cell are simultaneously used to drive the motor and the gear. At this time, it is one of the objectives of the simulation to determine the fuel cell power value P fc -rated appropriately, and the P fc -rated value can be determined by various input by the experimenter. By analyzing and analyzing the results obtained using the various P fc-rated values, it is possible to find the optimal value of the battery power to fuel cell power ratio under certain driving conditions. The final step also indicates that if the battery SOC is above the reference range, it will operate in a mode that maintains its current state without charging the battery.

마지막으로 가장 오른쪽 열까지의 흐름은, 상기 가운데 열까지의 흐름 시작 부분에서 상기 index 값이 1이 아닌 경우(T06-no)일 때의 이후 제어 단계를 나타낸다. 이 경우 전력 분배 제어는 r1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02); r2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03); r3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04); r4) 상기 r1) 단계에서 상기 i 값이 N이 아니거나(T02-no), 상기 r3) 단계에서 SOC < SOCmin인 경우(T04-yes), 상기 index 값이 1인지 확인되는 단계(T06); r5) 상기 r4) 단계에서 상기 index 값이 1이 아닌 경우(T06-no), 구동 전력 값 Pd가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 조절 전력 값 Pfc-rated보다 큰지 확인되는 단계(T10); r6) 상기 r5) 단계에서 Pd > Pfc-rated인 경우(T10-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정되며(T11), 상기 r5) 단계에서 Pd > Pfc-rated이 아닌 경우(T10-no), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 Pd로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 0으로 설정되는 단계(T12); r7) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T13); r8) 상기 r7) 단계에서 SOC < SOCmin이 아닐 경우(T13-no) 배터리 SOC 값이 업데이트되거나(T05), 상기 r7) 단계에서 SOC < SOCmin일 경우(T13-yes) 상기 index 값이 1로 설정된 후(T14) 배터리 SOC 값이 업데이트(T05)되는 단계; 를 포함하여 이루어진다.Finally, the flow up to the rightmost column represents a subsequent control step when the index value is not 1 (T06-no) at the beginning of the flow up to the middle column. In this case, the power distribution control may include r1) checking whether the i value is N (T02); r2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03); r3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04); r4) When the i value is not N in step r1) (T02-no) or when SOC <SOC min in step r3) (T04-yes), checking whether the index value is 1 (T06) ; r5) When the index value is not 1 in step r4) (T06-no), whether the driving power value P d is greater than the fuel cell regulated power value P fc-rated as a predetermined positive number other than 0 (r0). Confirmed step (T10); r6) When P d > P fc-rated in step r5) (T10-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to P fc -rated and the power value P bat obtained from the battery is P d − If P fc is set (T11) and P d > P fc-rated in step r5) (T10-no), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to P d and the power value obtained from the battery. P bat is set to 0 (T12); r7) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T13); r8) If SOC <SOC min in step r7) (T13-no) or the battery SOC value is updated (T05), or if SOC <SOC min in step r7) (T13-yes) the index value is 1 Updating the battery SOC value after being set (T14) (T05); It is made, including.

여기에서, 앞서에서와 마찬가지로, 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정된다는 것은, 배터리로만 모터 및 기어가 구동되고 연료전지는 사용되지 않는 상태를 나타낸다. 또한, 앞서에서와 마찬가지로, 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 전력 값 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정된다는 것은, 배터리로만 모터 및 기어가 구동되도록 하는 것이 아니라 연료전지에서도 소정의 전력이 구동되도록 하여, 배터리와 연료전지가 동시에 사용되어 모터 및 기어가 구동되도록 하는 상태를 나타낸다. 또한, 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 Pd로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 0으로 설정된다는 것은, 배터리는 사용되지 않고 연료전지로만 모터 및 기어가 구동되는 상태를 나타낸다. 즉, 배터리 SOC가 기준 범위 이하이고(T04-yes) 현재 배터리 충전 상태가 아닌 상황(즉 index 값이 1이 아닐 때, T06-no)에서, 연료전지로부터 구동 전력을 충분히 얻을 수 있다면(즉 Pd > Pfc-rated가 아닌 경우로서 필요한 구동 전력이 연료전지에서 얻을 수 있는 전력보다 작은 경우, T10-no) 배터리를 사용하지 않고 연료전지만 사용하는 것이 유리하기 때문에 이와 같이 제어하게 된다. 또한, 마지막 단계는 배터리 SOC가 기준 범위 이하에 있으면, 배터리 충전 모드로 작동시키도록 한다는 것을 나타낸다.Here, as in the foregoing, the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d . Indicates an unused state. In addition, as before, the power value P fc obtained from the fuel cell is set to the fuel cell power value P fc-rated input to the simulator as a predetermined positive value other than 0, and the power value P bat obtained from the battery is P d. Setting to P fc indicates a state in which a predetermined power is driven in the fuel cell instead of driving the motor and gear only by the battery, so that the battery and the fuel cell are simultaneously used to drive the motor and the gear. In addition, that the power value P fc obtained from the fuel cell is set to P d and the power value P bat obtained from the battery is set to 0 indicates that the motor and gear are driven only by the fuel cell without using the battery. That is, if the battery SOC is below the reference range (T04-yes) and is not currently in the state of battery charge (i.e., T06-no when the index value is not 1), then enough driving power can be obtained from the fuel cell (ie P If d > P fc -rated and the required driving power is less than that obtained from the fuel cell, the control is thus performed because it is advantageous to use only the fuel cell without using a T10-no battery. In addition, the last step indicates that if the battery SOC is below the reference range, it will operate in the battery charge mode.

이러한 전력 분배 제어 단계에 있어서, 배터리 SOC의 기준 범위는 실험자의 의도나 설계에 따라 적절히 결정될 수 있으며, 일례로 0.5 내지 0.6(SOCmin = 0.5, SOCmax = 0.6)가 되도록 할 수 있다.
In this power distribution control step, the reference range of the battery SOC may be appropriately determined according to the intention or design of the experimenter, and may be, for example, 0.5 to 0.6 (SOC min = 0.5, SOC max = 0.6).

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.

Claims (5)

배터리를 1차 동력원으로 하고, 연료전지를 2차 동력원으로 하여 주행 상태에 따라 연료전지 및 배터리로부터 얻는 전력을 조절하여 모터 및 기어를 구동하는 플러그인 연료 전지 자동차의 제어를 모의로 수행하는 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법에 있어서,
컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는, 저장매체 상에 설치되는 소프트웨어인 시뮬레이터 형태로 구현되며, 상기 시뮬레이터에 의하여
a1) 연료전지 스택 및 배터리 용량이 설정되는 단계(S01);
a2) 배터리 SOC 값이 1로 설정되는 단계(S02);
a3) i 값이 1로 설정되는 단계(S03);
을 포함하여 이루어지는 초기 설정 단계와,
b1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(S04);
b2) 상기 i 값이 N이 아닐 경우, 상기 저장매체 상에 저장되어 있는 주행 정보가 읽혀지는 단계(S05);
b3) 상기 주행 정보를 사용하여 차량 부하 전력(S06) - AC 모터 전력(S07) - DC/AC 인버터 입력 전력(S08)이 순차적으로 산출되는 단계;
b4) 상기 b2) 및 b3) 단계에서 얻어진 주행 정보 및 산출 값들을 사용하여, 연료전지 및 배터리로부터 얻는 전력을 조절하는 전력 분배 제어가 수행되는 단계(S9);
b5) DC/DC 컨버터 출력 전력(S10) - 연료전지 전력 및 열량(S11) - 배터리 용량 및 SOC(S12) - 수소 및 공기 입력량(S13) - 공기 압축기 전력(S14) - 물 펌프 전력(S15) - 보조 전력(S16)이 순차적으로 산출되는 단계;
b6) 시스템 효율이 산출되는 단계(S17);
b7) 상기 i 값에 1을 더하고, 상기 b1) 단계로 되돌아가는 단계(S18);
를 포함하여 이루어지는 순환 단계를 포함하여 이루어지되,
상기 b4) 단계에서 전력 분배 제어는
index 값이 0인 경우는 배터리만으로 구동을 수행하는 상태를 나타내고, index 값이 1인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리가 충전되는 상태를 나타내고, index 값이 2인 경우는 연료전지와 배터리를 함께 사용하여 구동을 수행하되 배터리 SOC가 유지되는 상태를 나타낼 때,
상기 초기 설정 단계에서 상기 index 값이 0으로 설정된 후(T01),
하기의 p1) 내지 p4)를 포함하는 단계가 순차적으로 수행되는 단계나,
p1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02);
p2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03);
p3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04);
p4) 상기 p3) 단계에서 SOC < SOCmin이 아닐 경우(T04-no), 배터리 SOC 값이 업데이트되는 단계(T05);
하기의 q1) 내지 q7)을 포함하는 단계가 순차적으로 수행되는 단계나,
q1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02);
q2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03);
q3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04);
q4) 상기 q1) 단계에서 상기 i 값이 N이 아니거나(T02-no), 상기 q3) 단계에서 SOC < SOCmin인 경우(T04-yes), 상기 index 값이 1인지 확인되는 단계(T06);
q5) 상기 q4) 단계에서 상기 index 값이 1인 경우(T06-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 전력 값 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정되는 단계(T07);
q6) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최대값 SOCmax보다 큰지 확인되는 단계(T08);
q7) 상기 q6) 단계에서 SOC > SOCmax가 아닐 경우(T08-no) 배터리 SOC 값이 업데이트되거나(T05), 상기 q6) 단계에서 SOC > SOCmax일 경우(T08-yes) 상기 index 값이 2로 설정된 후(T09) 배터리 SOC 값이 업데이트(T05)되는 단계;
하기의 r1) 내지 r8)을 포함하는 단계가 순차적으로 수행되는 단계,
r1) 상기 i 값이 N인지 확인되는 단계(T02);
r2) 상기 i 값이 N일 경우(T02-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 0으로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 구동 전력 값 Pd로 설정되는 단계(T03);
r3) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T04);
r4) 상기 r1) 단계에서 상기 i 값이 N이 아니거나(T02-no), 상기 r3) 단계에서 SOC < SOCmin인 경우(T04-yes), 상기 index 값이 1인지 확인되는 단계(T06);
r5) 상기 r4) 단계에서 상기 index 값이 1이 아닌 경우(T06-no), 구동 전력 값 Pd가 0이 아닌 소정의 양수로서 상기 시뮬레이터로 입력되는 연료전지 전력 값 Pfc-rated보다 큰지 확인되는 단계(T10);
r6) 상기 r5) 단계에서 Pd > Pfc-rated인 경우(T10-yes), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 Pfc-rated로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 Pd - Pfc로 설정되며(T11),
상기 r5) 단계에서 Pd > Pfc-rated이 아닌 경우(T10-no), 연료전지로부터 얻는 전력 값 Pfc가 Pd로 설정되고, 배터리로부터 얻는 전력 값 Pbat가 0으로 설정되는 단계(T12);
r7) 배터리 SOC가 SOC 기준 범위 최소값 SOCmin보다 작은지 확인되는 단계(T13);
r8) 상기 r7) 단계에서 SOC < SOCmin이 아닐 경우(T13-no) 배터리 SOC 값이 업데이트되거나(T05), 상기 r7) 단계에서 SOC < SOCmin일 경우(T13-yes) 상기 index 값이 1로 설정된 후(T14) 배터리 SOC 값이 업데이트(T05)되는 단계;
중 선택되는 어느 하나의 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플러그인 연료 전지 자동차의 모의 제어 방법.
(i는 0 이상의 정수, N은 1 이상의 정수)
A plug-in fuel cell that simulates the control of a plug-in fuel cell vehicle that drives a motor and gears by adjusting the power obtained from the fuel cell and the battery according to driving conditions with the battery as the primary power source and the fuel cell as the secondary power source. In the simulation control method of the vehicle,
It is implemented in the form of a simulator, which is software installed on a storage medium, executed by arithmetic processing means including a computer, by the simulator
a1) setting a fuel cell stack and a battery capacity (S01);
a2) a step of setting a battery SOC value to 1 (S02);
a3) step S03, in which the value of i is set to 1;
And the initial setting step comprising a,
b1) checking whether the i value is N (S04);
b2) when the i value is not N, driving information stored on the storage medium is read (S05);
b3) sequentially calculating vehicle load power S06-AC motor power S07-DC / AC inverter input power S08 using the driving information;
b4) a step of performing power distribution control to adjust the power obtained from the fuel cell and the battery by using the driving information and the calculated values obtained in the steps b2) and b3) (S9);
b5) DC / DC converter output power (S10)-fuel cell power and calories (S11)-battery capacity and SOC (S12)-hydrogen and air input (S13)-air compressor power (S14)-water pump power (S15) The auxiliary power S16 is sequentially calculated;
b6) calculating the system efficiency (S17);
b7) adding 1 to the i value and returning to step b1) (S18);
Consists of including a cyclic step consisting of,
In step b4), the power distribution control
When the index value is 0, the driving is performed by the battery only. When the index value is 1, the driving is performed by using the fuel cell and the battery together, but the battery is being charged. When the index value is 2. When the fuel cell and the battery are used together to perform the driving but indicate the state in which the battery SOC is maintained,
After the index value is set to 0 in the initial setting step (T01),
Steps including the following p1) to p4) is performed sequentially,
p1) checking whether the i value is N (T02);
p2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03);
p3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04);
p4) when SOC <SOC min in step p3) (T04-no), updating the battery SOC value (T05);
The steps including q1) to q7) are sequentially performed;
q1) checking whether the i value is N (T02);
q2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03);
q3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04);
q4) When the value of i is not N in step q1) (T02-no) or SOC <SOC min in step q3) (T04-yes), checking whether the index value is 1 (T06) ;
q5) If the index value is 1 in step q4) (T06-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is a predetermined positive number other than 0, and the fuel cell power value P fc -rated is input to the simulator. Set (T07), wherein the power value P bat obtained from the battery is set to P d -P fc ;
q6) checking whether the battery SOC is greater than the SOC reference range maximum value SOC max (T08);
q7) If the SOC value is not SOC> SOC max in step q6) (T08-no) or the battery SOC value is updated (T05), or if the SOC> SOC max in step q6) (T08-yes), the index value is 2 Updating the battery SOC value after being set (T09) (T05);
A step including r1) to r8) below is performed sequentially;
r1) checking whether the i value is N (T02);
r2) when the i value is N (T02-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to 0, and the power value P bat obtained from the battery is set to the driving power value P d (T03);
r3) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T04);
r4) When the i value is not N in step r1) (T02-no) or when SOC <SOC min in step r3) (T04-yes), checking whether the index value is 1 (T06) ;
r5) If the index value is not 1 in step r4) (T06-no), it is determined whether the driving power value P d is greater than the fuel cell power value P fc-rated which is input to the simulator as a predetermined positive number other than 0 (r0). Step T10;
r6) When P d > P fc-rated in step r5) (T10-yes), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to P fc -rated and the power value P bat obtained from the battery is P d − Is set to P fc (T11),
When P d > P fc-rated in step r5), the power value P fc obtained from the fuel cell is set to P d , and the power value P bat obtained from the battery is set to 0 ( T12);
r7) checking whether the battery SOC is smaller than the SOC reference range minimum value SOC min (T13);
r8) If SOC <SOC min in step r7) (T13-no) or the battery SOC value is updated (T05), or if SOC <SOC min in step r7) (T13-yes) the index value is 1 Updating the battery SOC value after being set (T14) (T05);
Simulated control method of a plug-in fuel cell vehicle, characterized in that it comprises any one step selected.
(i is an integer of 0 or more, N is an integer of 1 or more)
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