KR101022391B1

KR101022391B1 - 액체 수소 탱크용 잔량 검출 시스템

Info

Publication number: KR101022391B1
Application number: KR1020087016972A
Authority: KR
Inventors: 가츠히코 히로세
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2011-03-15
Also published as: US20090119033A1; KR20080079676A; CN101326398B; BRPI0620614A2; US8315824B2; RU2381414C1; EP1965121A1; WO2007069645A1; EP1965121A4; JP4760353B2; JP2007162849A; CN101326398A; CA2625677C; CA2625677A1

Abstract

본 발명은 수소 저장 장치에 저장된 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 잔량 검출 시스템을 제공한다. 잔량 검출 시스템은 탱크 내의 이전 상태에 영향을 받지 않고 액체 수소의 잔량을 정확히 산출할 수 있다. 탱크 내의 압력 P이 검출된다. 주어진 열량 E이 액체 수소 안으로 투입된다. 열량의 투입 후의 탱크 내의 압력 P'이 검출된다. 탱크 안으로 투입된 열량 E에 근거하여 상전이된 수소 가스 부피 Ve가 산출된다. 압력 P 및 압력 P'에 근거하여, 열량의 투입 전후의 탱크 내의 압력 변화량 ΔP이 산출된다. 수소 가스 부피 Ve 및 압력 변화량 ΔP에 근거하여 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다.

Description

액체 수소 탱크용 잔량 검출 시스템{RESIDUAL AMOUNT DETECTION SYSTEM FOR LIQUID HYDROGEN TANK}

본 발명은 수소를 연료로서 사용하는 차량, 항공기, 선박 등(이하, "수소 연료 차량"으로 지칭)에 적합한 수소 저장 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저장된 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 잔량 검출 시스템에 관한 것이다.

종래, 예를 들면, 일본 특허 공개 No. Hei5-223612는 가스의 적산 유량으로부터 액체 가스 실린더의 잔량을 산출하기 위한 액체 가스 잔량 관리 장치를 개시하고 있다. 이러한 장치에서는, 가스 공급 라인에 제공되는 질량 유량계에 의하여 유량이 항상 측정된다. 측정되는 유량은 적산 계량기에 의해 가산되고, 적산 사용량이 산출되어, 그로 인해, 가스의 잔량이 관리된다.

특허 문헌 1 :

일본 특허 공개 No. Hei5-223612

특허 문헌 2 :

일본 특허 공개 No. Hei7-49254

특허 문헌 3 :

일본 특허 공개 No. 2001-272266

<발명에 의해 해결하고자 하는 과제>

액체 수소의 대기 포화 온도는 대기 온도(약 -253 ℃)보다 상당히 낮아, 액체 수소 저장 탱크는 높은 단열 구조를 가진다. 그러나, 외부 공기로부터의 열량의 누출은 비록 미량이지만 존재하기 때문에, 이러한 열량의 영향에 기인하여 탱크 내의 액체 수소가 기체로 상전이(phase transition)하는 현상(보일 오프(boil off))이 발생한다. 그 결과, 탱크 내의 압력이 상승하기 때문에, 탱크 내의 가스(이하, "보일-오프 가스"로 지칭)를 적절하게 배출함으로써 탱크 내의 압력을 감소시키는 처리가 실행된다. 그러므로, 예를 들어, 상술된 적산 사용량으로부터 잔량을 산출하기 위한 장치에 액체 수소가 저장되는 경우, 보일-오프 가스에 대응하는 오차가 생성되어, 액체 수소의 잔량이 정확히 검출될 수 없다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 만들어져 왔고, 따라서 그 목적은 탱크의 이전 상태에 영향을 받지 않고 탱크 안으로 새롭게 투입되는 열량 및 투입 전후에 있어서 탱크 내의 압력의 변화에 근거하여, 액체 수소의 잔량을 산출하기 위한 잔량 검출 시스템을 제공하는 것이다.

<과제 해결 수단>
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제1 형태는, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단; 상기 탱크 내의 열량의 변화 전후에 상기 탱크 내의 압력의 변화량을 획득하기 위한 수단; 및 상기 열량의 변화량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하기 위한 수단을 포함하며, 상기 탱크는 그 내부에 액체 수소를 가열하기 위한 수단을 포함하고, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은 가열 수단에 의해 상기 탱크의 내부로 공급되는 열량 및 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량 중 적어도 어느 하나에 의거하여 상기 열량의 변화량을 계산하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제2 형태는, 제1 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 있어서, 수소 가스를 상기 탱크의 외부에 공급하기 위한 수단; 및 수소 가스 공급 수단에 의해 공급되는 수소 가스의 공급량을 획득하기 위한 수단을 더 포함하되, 액체 수소 잔량 산출 수단은 상기 열량의 변화량, 상기 압력의 변화량, 및 상기 수소 가스의 공급량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제3 형태는, 제2 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 있어서, 상기 수소 가스 공급 수단은 수소를 연료로서 사용하는 출력 장치에 수소 가스를 공급하고, 수소 가스 공급량 획득 수단은 상기 출력 장치의 수소 소비량에 근거하여 상기 수소 가스의 공급량을 추정하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제4 형태는, 제2 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 있어서, 상기 수소 가스 공급 수단은 수소를 연료로서 사용하는 연료 전지에 수소 가스를 공급하고, 수소 가스 공급량 획득 수단은 상기 연료 전지에 의해 발생되는 전력에 근거하여 상기 수소 가스의 공급량을 추정하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제6 형태는, 제1 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 있어서,상기 가열 수단은 상기 탱크 내에 배치되는 히터이고, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은 상기 히터의 발열량을 상기 탱크의 내부로 공급되는 열량으로 계산하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제7 형태는, 제1 또는 제2 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 있어서, 상기 탱크의 상기 내부와 상기 외부 사이의 온도 편차를 획득하기 위한 수단을 더 포함하되, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은 상기 온도 편차에 의거하여 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제9 형태는, 제1 또는 제2 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 있어서, 상기 탱크 내의 액체 수소량이 특정량에 도달하는 지를 검출하기 위한 수단; 및 상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우, 기결정된 시간 동안 상기 탱크 내의 상기 압력의 변화량을 획득하기 위한 수단을 더 포함하되, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은, 상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우의 상기 특정량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 제10 형태는, 제9 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 있어서, 상기 특정량은 상기 탱크의 만충전(full-fill) 양과 근접도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법의 제1 형태는, 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법에 있어서, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계; 상기 탱크 내의 열량의 변화 전후에 상기 탱크 내의 압력의 변화량을 획득하는 단계; 및 상기 열량의 변화량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하는 단계를 포함하며, 상기 탱크는 그 내부에 액체 수소를 가열하기 위한 가열 수단을 포함하고, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계는 상기 가열 수단에 의해 공급되는 열량 및 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량 중 적어도 어느 하나에 의거하여 상기 열량의 변화량을 계산하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법의 제2 형태는, 제1 형태의 액체 수소 잔량 검출 방법에 있어서, 수소 가스를 상기 탱크의 외부에 공급하는 단계; 및 수소 가스 공급 단계에 의해 공급되는 수소 가스의 공급량을 획득하는 단계를 더 포함하되, 액체 수소 잔량 산출 단계는 상기 열량의 변화량, 상기 압력의 변화량, 및 상기 수소 가스의 공급량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법의 제3 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태의 액체 수소 잔량 검출 방법에 있어서, 상기 탱크의 상기 내부와 상기 외부 사이의 온도 편차를 획득하는 단계를 더 포함하되, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계는, 상기 온도 편차에 기초하여 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하도록 구성된다.
본원 발명에 의한 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법의 제4 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태의 액체 수소 잔량 검출 방법에 있어서,상기 탱크 내의 액체 수소량이 특정량에 도달하는 지를 검출하는 단계; 및 상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우, 기결정된 시간 동안 상기 탱크 내의 상기 압력의 변화량을 획득하는 단계를 더 포함하되, 상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계는, 상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우의 상기 특정량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여, 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하도록 구성된다.

삭제

<발명의 효과>

본 발명의 제1형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 탱크 내의 열량의 변화량 및 탱크의 내부 압력의 변화량에 근거하여, 탱크 내의 액체 수소의 잔량이 산출될 수 있다. 탱크에 들어가는 열량은 탱크 내의 액체 수소를 기체로 상-전이하기 위한 에너지로 사용된다. 기체로 상-전이된 수소 가스는 큰 부피를 가지기 때문에, 탱크의 내부 압력은 상전이 전의 값보다 더 큰 값을 가진다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 탱크의 이전 상태에 영향을 받지 않고, 탱크 내의 열량의 변화량 및 상전이 전후의 압력 편차에 근거하여, 탱크 내의 액체 수소의 잔량이 정확히 산출될 수 있다.

본 발명의 제2형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 수소 가스가 탱크의 외부에 공급되는 때에도, 수소 가스의 공급량, 탱크 내의 열량의 변화량, 및 탱크의 내부 압력의 변화량에 근거하여 탱크 내의 액체 수소 잔량은 산출될 수 있다. 그러므로, 항상 탱크 내의 액체 수소의 잔량이 정확히 산출될 수 있다.

본 발명의 제3형태 또는 제4형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 수소 가스는 수소를 연료로서 사용하는 출력 장치, 또는 연료 전지 등에 공급된다. 공급 목적지인, 출력 장치의 수소 소비량, 또는 연료 전지와 같은 발전 장치에 의해 발생되는 전력으로부터 수소 가스의 공급량은 추정될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 탱크의 외부에 공급되는 수소의 양이 정확히 계산될 수 있다.

본 발명의 제5형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 가열 수단을 사용하여 의도적으로 탱크 안에 열을 공급함으로써, 탱크 내의 열량이 변경될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 공급된 열량을 열량 변화량으로서 사용함으로써, 탱크의 이전 상태에 영향을 받지 않고 탱크 내의 액체 수소의 잔량이 정확히 산출될 수 있다.

본 발명의 제6 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 히터에 의해 의도적으로 열이 탱크 안으로 공급된다. 그러므로 본 발명에 따르면, 히터의 발열량에 근거하여 탱크 내의 열량의 변화량이 정확히 계산될 수 있다.

본 발명의 제7 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 탱크의 외부로부터 그 내부에 전달되는 열량이 계산되고, 그리고 열 전달량은 탱크 내의 열량의 변화량으로서 사용된다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 탱크 내의 열량의 변화량이 정확히 계산될 수 있다.

본 발명의 제9 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 탱크가 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우, 기결정된 시간 동안 탱크 내의 압력의 변화량이 획득된다. 탱크의 외부로부터 그 내부로의 열의 전달에 의해 탱크의 내부 압력이 변경된다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 탱크에 채워진 액체 수소의 양 및 내부 압력의 변화량에 근거하여 열 전달량이 정확히 계산될 수 있다.

특히, 탱크 내의 가스 부피가 감소할수록 열 전달에 기인하는 탱크의 내부 압력의 변화가 증가하기 때문에, 측정 오차는 발생하기가 쉽지 않다. 본 발명의 제10 형태의 액체 수소 잔량 검출 시스템에 따르면, 특정량은 탱크의 만충전 양과 가깝게 설정되기 때문에, 열 전달량이 보다 정확히 계산될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 구성을 도시하는 개략적인 다이어그램 이며;

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 액체 수소 탱크 내의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 작동 원리를 도시하는 개략도이며;

도 3은 제1 실시예에 따른 시스템에 의해 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이며;

도 4는 누출 열량 E_L과 탱크 내의 온도와 외부 공기의 온도 사이의 온도 편차 ΔT 사이의 관계를 도시하는 그래프이며;

도 5는 제2 실시예에 따른 시스템에 의해 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이며;

도 6은 제3 실시예에 따른 시스템에 의해 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이며;

도 7은 압력의 변화량 ΔP와 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L 사이의 관계를 도시하는 그래프이며;

도 8은 제4 실시예에 따른 시스템에 의해 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이다.

<참조 부호 설명>

10 : 수소 탱크

12 : 압력 센서

14 : 히터

16 : ECU(전기 제어 유닛)

18 : 연료 전지(FC) 시스템

V_L : 액체 수소의 잔량

Vt : 탱크 부피

Ve : 기체로 상-전이된 부피

E : 투입 열량

E_L : 누출 열량

Eg : 수소의 증발 잠열

R : 기체 상수

<제1 실시예>

<제1 실시예의 하드웨어 구성>

도 1은 액체 수소 탱크 내의 잔량을 검출하기 위한 시스템의 구성을 도시하고, 그리고 상기 시스템은 본 발명의 제1 실시예에서 사용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시스템은 수소 탱크(10)를 구비한다. 주로 액체 수소를 저장하기 위한 수소 공급 탱크인 수소 탱크(10)는 열량의 누출에 기인하는 보일-오프 가스의 발생이 억제되도록 단열 구조를 가진다.

수소 탱크(10)에는 압력 센서(12)가 제공되어, 탱크 내의 압력이 검출될 수 있다. 또한, 수소 탱크(10)에는, 열량을 투입하기 위한 히터(14)가 제공된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시스템에는 전기 제어 유닛(ECU)(16)이 제공된다. 상술된 압력 센서(12)의 출력은 ECU(16)에 공급되고, ECU(16)는 그 출력에 근거하여 기결정된 시간에 있어서 압력의 변화량을 산출한다. 또한, ECU(16)는 히터(14)를 구동하고 탱크 안에 공급되는 열량을 산출하도록 히터(14)에 연결된다. ECU(16)는 이러한 정보들에 근거하여 액체 가스의 잔량을 산출하는 처리를 실행한다.

수소 탱크(10) 내의 수소 가스는 연료 전지(FC) 시스템(18)에 공급된다. FC 시스템(18)은 시스템의 작동 상태 등을 ECU(16)에 공급하도록 ECU(16)에 연결된다. ECU(16)는 이러한 신호에 근거하여 수소 가스의 공급량을 산출하는 처리를 실행한다.

<제1 실시예의 작동>

다음에, 본 실시예의 작동 원리가 도 2를 참조하여 설명된다. 본 실시예의 시스템은, 히터(14)에 의해 탱크 안으로 공급되는 열량 및 공급 전후의 탱크 내의 압력 변화량에 근거하여 액체 수소의 잔량을 정확히 산출할 수 있다.

도 2의 (a)는 열량이 수소 탱크 안으로 투입되기 전의 탱크의 상태를 도시하는 개략도이다. 이러한 도면에 따르면, 액체 수소 및 수소 가스가 탱크 내에 존재하고, 내부 압력 P 및 온도 T에서 평형 상태가 유지된다. 액체 수소가 기화하는 것을 방지하기 위해, 항상 비등점 이하의 온도가 공지의 방법에 의하여 유지되도록 탱크의 내부는 제어된다. 탱크 부피가 Vt로 간주되고 액체 수소의 부피가 V_L로 간주 되는 경우, 탱크 내의 수소 가스의 부피는 Vt - V_L로 표현될 수 있다.

도 2의 (b)는 히터(14)가 ECU(16)에 의해 구동되어 탱크 안으로 열량을 투입하는 경우에 있어서, 탱크의 상태를 도시한다. 이러한 도면에 따르면, 투입 열량(에너지)이 E로 간주되고, 그리고 수소의 증발 잠열이 Eg로 간주되는 경우, E/Eg(질량)에 대응하는 액체 수소가 기체로 상-전이한다. 이와 관련하여, 증발 잠열이란 단위량의 물질이 기체로 상전이하기 위해 필요한 열량(에너지)을 의미한다. 기체로 상-전이된 부피가 Ve로 간주되는 경우, Ve는 액체시 부피의 수 백배이기 때문에, 탱크의 내부 압력 P'는 압력 P보다 더 커지게 된다. 만약 변화 전후의 탱크 내의 온도 T가 일정하다고 가정되고, 이상 기체의 상태식이 근사적으로 적용된다면, 다음 식이 성립한다.

P × (Vt - V_L + Ve) = P' × (Vt - V_L) ... (1)

만약, 압력의 변화량 (P' - P)을 ΔP로 간주하여 식 (1)이 변형된다면, 다음 식이 성립한다.

V_L = Vt - (Ve × P / ΔP) ... (2)

유사하게, 만약 이상 기체의 상태식이 근사적으로 적용된다면, 기체로 상-전이된 부피 Ve는 다음 식으로 표현된다.

Ve = E / Eg × (RT / P) ... (3)

여기에서, T는 탱크 내의 온도이고, R은 기체 상수이다.

상술된 바와 같이, 본 실시예에서는, 탱크 부피 Vt, 새롭게 발생되는 수소 가스의 부피 Ve, 열량이 투입되기 전의 탱크의 내부 압력 P, 및 압력 편차 ΔP가 산출될 수 있다. 이러한 값들을 식 (2)에 대입함으로써, 탱크 내의 액체 가스의 부피 V_L이 정확히 산출될 수 있다.

<제1 실시예의 구체적 처리>

도 3은 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 산출하기 위해 ECU(16)에 의하여 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이다. 도 3에 도시된 루틴에서는, 우선, 탱크(10)에 제공되는 압력 센서(12)에 의해 탱크의 내부 압력 P가 검출된다(단계 100). 검출된 출력 신호는 ECU(16)에 공급된다.

다음에, 도 3에 도시된 루틴에서는, 탱크(10)에 제공되는 히터(14)는 ECU(16)에 의해 구동되어 기결정된 열량 E를 액체 수소에 투입한다(단계 102). 열량 E가 투입되는 경우, 탱크의 내부 압력은 상승하여 액체 수소의 일부를 기체로 상-전이한다. 압력 센서(12)는 압력 P'를 검출한다(단계 104). 검출된 출력 신호는 ECU(16)에 공급된다.

다음에, ECU(16)에 의해 탱크 안으로 투입되는 열량 E에 근거하여, 상-전이된 수소 가스의 부피 Ve가 산출된다(단계 106). 구체적으로, 우선, 증발 잠열 Eg이 특정된다. 증발 잠열 Eg은 압력에 따라 변화하는 값이다. ECU(16)는 증발 잠열 Eg과 압력 사이의 관계가 특정된 맵을 저장한다. 이러한 루틴에서는, 이 맵을 사용하여, 압력 센서(12)에 의해 공급되는 탱크의 내부 압력에 대응하는 증발 잠열 Eg이 특정된다. 그 다음에, 투입 열량 E 및 증발 잠열 Eg에 근거하여, 기체로 상-전이되는 질량(E/Eg)이 산출된다. 식 (3)에 근거하여, 이러한 수소 질량에 대응하는 수소 가스의 부피 Ve가 특정된다.

다음에, 열량의 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량 ΔP이 ECU(16)에 의해 산출된다(단계 108). 구체적으로, 단계 100에서 검출되는 열량 투입 전의 압력 신호, 및 단계 104에서 검출되는 열량 투입 후의 압력 신호에 근거하여 변화량 ΔP이 산출된다.

상술된 단계에 있어서 처리가 종료된 후에, 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다(단계 110). 구체적으로, 단계 100에서 검출되는 P, 단계 106에서 산출되는 Ve, 및 단계 108에서 산출되는 ΔP가 식 (2)에 대입되고, 그로 인해 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다.

상기 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 탱크 안으로 투입되는 열량 및 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량에 근거하여 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다. 그러므로, 탱크의 이전 상태에 영향을 받지 않고 액체 수소의 잔량은 언제나 정확히 산출될 수 있다.

상술된 제1 실시예에서, 압력 센서(12)는 탱크(10)에 직접 설치된다. 그러나, 압력 센서(12)의 설치 위치는 이 위치에 제한되지 않는다. 열이 탱크(10)에 들어가는 것을 가능한 방지하기 위해, 탱크(10)로부터 관이 연장되고 탱크(10)로부터 떨어진 장소에 압력 센서(12)가 설치되어 탱크의 단열 효과를 상승시키는 구성일 수도 있다.

상술된 제1 실시예에서, 제1 발명의 "열량 변화량 계산 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 102에서의 처리의 실행에 의해 실현되고, 제1 발명의 "압력 변화량 획득 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 108에서의 처리의 실행에 의해 실현되고, 그리고 제1 발명의 "액체 수소 잔량 산출 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 110에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

또한, 상술된 제 1 실시예에서, 제5 발명의 "가열 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 102에서의 히터(14)의 구동에 의해 실현된다.

더욱이, 상술된 제 1 실시예에서, 투입 열량 E는 제6 발명의 "발열량"에 대응한다.

<제2 실시예>

<제2 실시예의 특징>

다음에, 본 발명의 제2 실시예가 도 4 및 5를 참조하여 설명된다. 본 실시예의 시스템은, 도 1에 도시된 하드웨어 구성을 사용함으로써 ECU(16)를 사용하여, 후술되는 도 5에 도시된 루틴의 실행에 의하여 실현될 수 있다.

상술된 제 1 실시예에서는, 히터를 구동함으로써 열량은 의도적으로 탱크 안으로 투입되고, 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량에 근거하여 액체 수소의 잔량 V_L은 산출된다. 비록 상술된 바와 같이 탱크(10)가 높은 단열 구조를 가지지만, 미량의 열량은 탱크의 외부로부터 그 내부로 항상 누출된다. 그러므로, 만약 누출 열량이 추정될 수 있다면, 히터에 의해 투입되는 열량 대신에 누출 열량이 액체 수소의 잔량 V_L을 산출하기 위해 사용될 수 있다.

단열 성능은 탱크의 형상에 영향을 미친다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 비록 탱크의 형상이 동일하더라도, 탱크 내의 온도와 외부 공기의 온도 사이의 온도 편차가 증가할수록 누출 열량은 더 큰 값이 된다. 그러므로, 탱크 형상에 의해 특정되는 누출 열량에 온도 편차를 반영함으로써, 누출 열량은 높은 정밀도를 가지고 추정될 수 있다. 본 실시예에서는, 누출 열량에 근거하여 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다. 그로 인해, 히터가 의도적으로 구동되지 않더라도, 액체 수소의 잔량 V_L은 정확히 산출될 수 있다.

이하, 본 실시예의 시스템이, 상술된 방법에 근거하여 액체 수소의 잔량을 산출하는 절차가 구체적으로 설명된다.

도 5는 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 산출하기 위해 ECU(16)에 의하여 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이다. 도 5에 도시된 루틴에서는, 탱크(10)에 제공되는 압력 센서(12)에 의해 탱크의 내부 압력 P가 검출된다(단계 200). 검출된 출력 신호는 ECU(16)에 공급된다.

다음에, 도 5에 도시된 루틴에서는, 탱크 안으로 누출하는 누출 열량 E_L이 ECU(16)에 의해 추정된다(단계 202). 구체적으로, 우선, 기준 누출 열량이 읽힌다. 이 기준 누출 열량은 탱크 형상에 근거하여 특정되는 값이다. 다음에, 탱크 내의 온도와 외부 공기의 온도 사이의 온도 편차 ΔT가 산출된다. 이 온도 편차는, ECU(16)에 공급되는, FC 시스템(18)의 외부 공기 온도 신호에 근거하여 산출될 수 있다. 실제 누출 열량은 온도 편차 ΔT의 크기에 따라서 변화하는 값이다. ECU(16) 는 온도 편차 ΔT와 누출 열량 사이의 관계가 특정되는 맵을 저장한다. 이러한 루틴에서는, 이 맵을 사용하여, ΔT에 대응하는 누출 열량이 특정된다. 그 다음에, 기결정된 시간 동안의 누출 열량 E_L이 ECU(16)에 의해 산출된다.

다음에, 누출 열량 E_L이 탱크 안에 들어가는 경우, 액체 수소의 일부가 기체로 상-전이되어 탱크의 내부 압력이 증가한다. 압력 센서(12)는 이 압력 P'을 검출한다(단계 204). 검출된 출력 신호는 ECU(16)에 공급된다.

상술된 단계에 있어서 처리가 종료된 후에, 누출 열량 E_L에 근거하여 새롭게 기화된 수소의 부피 Ve가 ECU(16)에 의해 산출된다(단계 206). 그 다음에, 열량의 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량 ΔP이 산출되고(단계 208), 그리고 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다(단계 210). 단계 206에서 210에서는, 구체적으로, 도 3에 도시된 단계 106에서 110의 처리와 동일한 처리가 실행된다.

상기 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 탱크의 외부로부터 그 내부로 자연스럽게 누출하는 누출 열량 E_L 및 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량에 근거하여 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다. 그러므로, 히터와 같은 외부 열원으로부터 열량을 투입할 필요없이 그리고 탱크의 이전 상태에 영향을 받지 않고, 액체 수소의 잔량은 언제나 정확히 산출될 수 있다.

상술된 제2 실시예에서는, 누출 열량 E_L만의 영향에 의해 초래되는 탱크 내의 압력의 변화량에 근거하여 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다. 그러나, 사용되는 열량은 누출 열량 E_L만으로 제한되지 않는다. 말하자면, 제1 실시예에 도시된 히터의 구동에 의한 열량 E의 투입도 동시에 실행되고, 이러한 열량은, 탱크 안으로 투입되는 총 열량에 대응하는 압력의 변화량에 근거하여 액체 수소의 잔량을 산출하는데 사용될 수도 있다.

상술된 제2 실시예에서, 제1 발명의 "압력 변화량 획득 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 208에서의 처리의 실행에 의해 실현되고, 그리고 제1 발명의 "액체 수소 잔량 산출 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 210에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

또한, 상술된 제2 실시예에서, 누출 열량 E_L은 제7 발명의 "열 전달량"에 대응하고, 제7 발명의 "열 전달량 계산 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 202에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

또한, 상술된 제2 실시예에서, 제8 발명의 "온도 편차 획득 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 202에서 탱크 내의 온도와 외부 공기의 온도 사이의 온도 편차 ΔT를 산출함으로써 실현된다.

<제3 실시예>

<제3 실시예의 특징>

다음에, 본 발명의 제3 실시예가 도 6을 참조하여 설명된다. 본 실시예의 시스템은, 도 1에 도시된 하드웨어 구성을 사용함으로써 ECU(16)를 사용하여, 후술되는 도 6에 도시된 루틴의 실행에 의하여 실현될 수 있다.

FC 시스템(18)이 작동되는 상태에서는, 본 시스템으로부터 FC 시스템(18)으로 수소 가스가 수시로 공급된다. ECU(16)에는 FC 시스템에서 발생되는 전력과 같은 정보가 공급되고, 이러한 신호에 근거하여 공급되는 수소 가스의 부피 Vout가 산출된다. Vout의 수소 가스를 발생시키기 위해 필요한 열량 Eout이 산출되고, 산출된 값에 근거하여 히터 제어가 수행된다.

말하자면, FC 시스템의 작동 중에, 공급되는 수소 가스의 부피는 ECU(16)에 의해 항상 모니터된다. 그러므로, FC 시스템의 작동 중에, 제1 실시예에 도시된 액체의 잔량을 검출하기 위한 열량이 상술된 Eout에 가산하여 탱크로 투입되는 경우에도, 총 열량에 근거하여 기체로 상-전이된 수소 가스의 부피에서 Vout를 차감함으로써, 이러한 열량에 근거하는 수소 가스의 부피가 산출될 수 있다. 따라서, FC 시스템의 작동 중에도, 액체 수소의 잔량이 언제나 정확히 산출될 수 있다.

상술된 제1 및 제2 실시예에 있어서, 액체 수소의 잔량을 산출하는 경우 탱크의 외부에 공급되는 수소 가스의 부피는 고려되지 않는다. 그러므로, FC 시스템의 작동 중에 있어서, 공급되는 수소 가스의 부피 Vout에 대응하는 오차가 생성된다. 이러한 이유 때문에, 상술된 제1 및 제2 실시예에 도시된 방법에 있어서, 액체 수소의 잔량 V_L을 산출하기 위해서는, FC 시스템(18)이 작동되지 않는 경우가 적합하다.

이하, 본 실시예의 시스템이, 상술된 방법에 근거하여 액체 수소의 잔량 V_L을 산출하는 절차가 구체적으로 설명된다.

도 6은 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 산출하기 위해 ECU(16)에 의하여 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이다. 도 6에 도시된 루틴에서는, 우선, 탱크(10)에 제공되는 압력 센서(12)에 의해 탱크의 내부 압력 P가 검출된다(단계 300). 검출된 출력 신호는 ECU(16)에 공급된다.

다음에, 도 6에 도시된 루틴에서는, FC 시스템에 공급되는 수소 가스의 부피 Vout가 ECU(16)에 의해 산출된다(단계 302). 구체적으로, FC 시스템의 발전량 정보가 ECU(16)에 공급되고, 이러한 신호 등에 근거하여 수소 가스의 필요한 부피가 추정된다.

다음에, 공급되는 수소 가스 Vout를 발생시키기 위해 필요한 열량 Eout이 산출된다(단계 304). 구체적으로, 우선, 수소의 증발 잠열 Eg이 특정된다. 증발 잠열 Eg은 압력에 따라 변화하는 값이다. ECU(16)는 증발 잠열 Eg과 압력 사이의 관계가 특정된 맵을 저장한다. 이러한 루틴에서는, 이 맵을 사용하여, 압력 센서(12)에 의해 공급되는 탱크의 내부 압력에 대응하는 증발 잠열 Eg이 특정된다. 그 다음에, 증발 잠열 Eg 및 탱크 내의 온도 및 압력에 근거하여, 부피 Vout의 수소 가스를 발생시키기 위한 열량 Eout이 산출된다.

다음에, 산출되는 Eout에 액체의 잔량을 검출하기 위해 투입되는 열량 α를 가산하여 구해진 열량 Eout + α이 액체 수소에 투입되도록, ECU(16)에 의해 히터(14)가 구동된다(단계 306). 열량이 투입된 후에, 액체 수소의 일부가 기체로 상-전이하고, 다른 한편, 부피 Vout의 수소 가스는 탱크 외부로 배출되고, FC 시스템에 공급된다. 압력 센서(12)는 그 후의 압력 P'을 검출한다(단계 308).

다음에, 도 6에 도시된 루틴에서는, 탱크 내에 잔존하는 수소 가스의 부피가 ECU(16)에 의해 산출된다(단계 310). 구체적으로, 투입되는 열량의 영향에 의하여 상-전이된 수소 가스의 총 부피에서 FC 시스템에 투입되는 부피 Vout를 차감하여 구해진 값이 탱크 내에 잔존하는 수소 가스의 부피의 값으로서 산출된다.

상술된 단계에 있어서 처리가 종료된 후에, 열량 투입 전후에 있어서 탱크 내의 압력의 변화량 ΔP이 ECU(16)에 의해 산출된다(단계 312). 그리고, 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다(단계 314). 단계 310 및 312에서는, 구체적으로, 도 3에 도시된 단계 108에서 110의 처리와 동일한 처리가 실행된다.

상기 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, FC 시스템의 작동 중에도, 공급되는 수소 가스를 상-전이하기 위해 필요한 열량 Eout 및 액체의 잔량을 검출하기 위해 투입되는 열량 α이 공급되고, 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량에 근거하여 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다. 그러므로, FC 시스템의 작동 중에 있어서도, 액체 수소의 잔량이 언제나 정확히 산출될 수 있다.

상술된 제3 실시예에서는, 공급되는 수소 가스를 상-전이하기 위해 필요한 열량 Eout 및 액체의 잔량을 검출하기 위해 투입되는 열량 α이 공급되고, 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량에 근거하여 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다. 그러나, 사용되는 열량은 상술된 그것들에 제한되지 않는다. 말하자면, 단계 306에 투입되는 열량이 사용될 뿐만 아니라, 제2 실시예에서 도시된 누출 열량이 가산될 수도 있고, 이러한 열량에 대응하는 압력의 변화량에 근거하여 액체 수소의 잔량이 산출될 수도 있다.

또한, 상술된 제3 실시예에서는, 수소 연료 차량 등의 FC 시스템의 작동 중에도, 즉, 수소 가스의 공급 중에도, 액체 수소의 잔량이 산출될 수 있다. 그러나, 수소 가스의 공급 목적지는 FC 시스템에 제한되지 않는다. 말하자면, 액체 수소의 잔량은, 만약 수소 가스 공급량이 획득될 수 있다면 다른 엔진(수소 엔진 등) 등에서 수소 소비량(분사량) 등으로부터 수소 가스 공급량을 획득함으로써 산출될 수도 있다.

상술된 제3 실시예에서는, 제1 발명의 "열량 변화량 계산 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 306에서의 처리의 실행에 의해 실현되고, 제1 발명의 "압력 변화량 획득 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 312에서의 처리의 실행에 의해 실현되고, 그리고 제1 발명의 "액체 수소 잔량 산출 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 314에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

또한, 상술된 제3 실시예에서는, 제2 발명의 "수소 가스 공급량 획득 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 302에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

또한, 상술된 제3 실시예에서는, 제5 발명의 "가열 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 306에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

<제4 실시예>

<제4 실시예의 특징>

다음에, 본 발명의 제4 실시예가 도 7 및 8을 참조하여 설명된다. 본 실시예의 시스템은, 도 1에 도시된 하드웨어 구성을 사용함으로써 ECU(16)를 사용하여, 후술되는 도 8에 도시된 루틴의 실행에 의하여 실현될 수 있다.

상술된 제2 실시예에서는, 탱크의 내부로 자연스럽게 누출하는 누출 열량 E_L 및 투입 전후의 탱크 내의 압력의 변화량 ΔP에 근거하여 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출된다. 이 누출 열량 E_L은 탱크의 형상 및 탱크 내부와 외부 사이의 온도 편차에 근거하여 추정된다. 그러나, 탱크의 형상만으로는 생산의 불규칙함에 근거하는 각 탱크의 개별적인 특성이 반영될 수 없어, 추정되는 누출 열량은 오차를 갖는다. 그러므로, 만약 이러한 추정 오차가 보정될 수 있다면, 액체 수소의 잔량은 더욱 정확히 산출될 수 있다.

도 7은 동일한 부피의 수소 가스 Ve가 발생되는 경우의 액체 수소의 잔량 V_L과 상전이 전후의 압력의 변화량 ΔP 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 본 도면에 따르면, 액체 수소의 잔량이 증가할수록, 즉, 탱크 내의 수소 가스의 부피가 감소할수록, 압력의 변화량 ΔP은 더 큰 값을 가지려는 경향이 있다. 그러므로, 탱크 내의 상태가 만충전 상태에 가까워질수록, Ve의 발생 전후의 압력의 변화량 ΔP은 더욱 정확히 검출될 수 있다.

누출 열량 E_L은 식 (2) 및 (3)에 근거하여 아래 설명된 바와 같이 표현된다.

E_L = Eg (Vt - V_L) × ΔP / RT ... (4)

상술된 바와 같이, 수소 가스 부피 (Vt - V_L)가 감소할수록 E_L은 더욱 정확히 산출될 수 있기 때문에, 액체 수소 부피 V_L를 만충전 상태에 근접하게 특정하는 것이 바람직하다. 그러므로, 예를 들어, 오버-필링(over-filling) 센서를 사용하여 만충전시의 V_L이 특정될 수 있다. 말하자면, 오버-필링 센서는 액체면이 기결정된 위치에 도달했는지 여부를 정확히 판단할 수 있다. 그러므로, 탱크 내에 이러한 센서를 설치함으로써, 특정된 부피의 액체 수소가 정확히 채워질 수 있다,

상기 설명된 바와 같이, 본 실시예에서는, 수소 가스 부피 (Vt - V_L), Eg, ΔP 및 T가 특정된다. 이러한 값들을 식 (4)에 대입함으로써, 각 탱크의 개별적인 특성이 반영되는 누출 열량이 산출될 수 있다.

도 8은 탱크 내의 액체 수소의 잔량을 산출하기 위해 ECU(16)에 의하여 실행되는 루틴을 위한 플로우차트이다. 도 8에 도시된 루틴에서는, 우선, 액체 수소가 탱크(10)에 가득 채워졌는지 여부가 판단된다(단계 400). 구체적으로, 이러한 판단은 탱크 내에 설치된 오버-필링 센서의 검출 신호에 근거하여 이루어진다. 그것에 의하여, 탱크 내에 특정된 빈 부피가 형성되었는지 여부가 판단된다. 만약, 상술된 조건이 충족된다면 제어는 다음 단계로 진행하고, 그렇지 않다면, 이러한 루틴은 종료된다.

다음에, 도 8에 도시된 루틴에서는, 액체 수소가 가득 채워진 상태에서의 탱크의 내부 압력 P이 탱크(10)에 설치된 압력 센서(12)에 의해 검출된다(단계 402).그 다음, 기결정된 시간이 경과된 후의 탱크의 내부 압력 P'이 검출된다(단계 404). 그 후에, 누출 열량의 침입 전후에 있어서 탱크 내의 압력의 변화량 ΔP이 ECU(16)에 의해 산출된다(단계 406). 구체적으로, 이들 단계에서의 처리는 도 5에 도시된 단계 200, 204 및 208의 처리와 동일하다. 상술된 바와 같이, 만충전시에, 탱크 내의 압력의 변화량은 크다. 그러므로, 단계 406에서는, 만약 누출 열량이 작더라도, 압력의 변화량은 정확히 산출될 수 있다.

다음에, 도 8에 도시된 루틴에서는, 탱크(10) 안으로 누출하는 누출 열량 E_L이 ECU(16)에 의해 산출된다(단계 408). 구체적으로, 우선, 수소의 증발 잠열 Eg이 특정된다. 상술된 바와 같이, 증발 잠열 Eg은 압력에 따라 변화하는 값이다. ECU(16)는 증발 잠열 Eg과 압력 사이의 관계가 특정된 맵을 저장한다. 이러한 루틴에서는, 이 맵을 사용하여, 압력 센서(12)에 의해 공급되는 탱크의 내부 압력에 대응하는 증발 잠열 Eg이 특정된다. 다음에, 단계 406에서 산출된 ΔP 및 탱크 내의 온도 T가 특정된다.

다음에, 단계 408에서는, 수소 가스 부피 (Vt - V_L)가 특정된다. 상술된 바와 같이, 만충전시에 액체 수소 부피 V_L가 정확히 특정될 수 있다. 그러므로, 탱크 부피 Vt에서 V_L을 차감함으로써, (Vt - V_L)가 특정된다. 이러한 값들을 식 (4)에 대입함으로써, ECU(16)에 의해 누출 열량 E_L이 산출된다.

상술된 단계가 종료된 후에, 도 5에 도시된 단계 202에서 누출 열량의 추정을 위해 사용되는 누출 열량은, 단계 408에 있어서 만충전시의 실제 측정된 값에 근거하여 산출된 E_L과 교체된다. 그로 인해, 도 8에 도시된 루틴은 종료된다. 그 후에, 도 5에 도시된 루틴이 개별적으로 실행됨으로써, 본 루틴에 의해 산출되는 E_L이 반영되는 탱크 내의 액체 수소의 잔량 V_L이 산출될 수 있다.

상기 설명된 바와 같이, 본 실시예의 시스템에 따르면, 탱크의 내부로 자연스럽게 누출하는 누출 열량 E_L이 만충전시 실제로 측정된 값에 근거하여 정확히 산출될 수 있다. 그러므로, 탱크 형상 등으로부터 누출 열량을 추정하는 방법에 있어서는, 고려될 수 없다. 각 탱크의 개별적 특성이 반영될 수 있고, 액체 수소의 잔량이 언제나 정확히 산출될 수 있다.

상술된 제4 실시예에서는, 오버-필링 센서를 사용하여 특정되는 만충전시의 수소 가스 부피 (Vt - V_L)에 근거하여, 누출 열량 E_L이 산출된다. 그러나, 탱크 충전 상태 및 특정 방법은 본 실시예에서 상술된 그것들에 제한되지 않는다. 만약 탱크 내의 수소 가스의 부피가 정확히 특정될 수 있다면, 탱크 충전 상태는 만충전 상태일 필요가 없고, 다른 특정 방법이 사용될 수 있다.

상술된 제4 실시예에서는, 누출 열량 E_L은 제7 발명의 "열 전달량"에 대응하고, 제7 발명의 "열 전달량 계산 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 408에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

또한, 상술된 제4 실시예에서는, 제9 발명의 "검출 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 400에서의 처리의 실행에 의해 실현되고, 제9 발명의 "압력 변화량 획득 수단"은 ECU(16)를 사용하여 단계 408에서의 처리의 실행에 의해 실현된다.

Claims

탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템에 있어서,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단;

상기 탱크 내의 열량의 변화 전후에 상기 탱크 내의 압력의 변화량을 획득하기 위한 수단; 및

상기 열량의 변화량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하기 위한 수단을 포함하며,

상기 탱크는 그 내부에 액체 수소를 가열하기 위한 수단을 포함하고,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은 가열 수단에 의해 상기 탱크의 내부로 공급되는 열량 및 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량 중 적어도 어느 하나에 의거하여 상기 열량의 변화량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,

수소 가스를 상기 탱크의 외부에 공급하기 위한 수단; 및

수소 가스 공급 수단에 의해 공급되는 수소 가스의 공급량을 획득하기 위한 수단을 더 포함하되,

액체 수소 잔량 산출 수단은 상기 열량의 변화량, 상기 압력의 변화량, 및 상기 수소 가스의 공급량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
제2항에 있어서,

상기 수소 가스 공급 수단은 수소를 연료로서 사용하는 출력 장치에 수소 가 스를 공급하고,

수소 가스 공급량 획득 수단은 상기 출력 장치의 수소 소비량에 근거하여 상기 수소 가스의 공급량을 추정하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
제2항에 있어서,

상기 수소 가스 공급 수단은 수소를 연료로서 사용하는 연료 전지에 수소 가스를 공급하고,

수소 가스 공급량 획득 수단은 상기 연료 전지에 의해 발생되는 전력에 근거하여 상기 수소 가스의 공급량을 추정하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 가열 수단은 상기 탱크 내에 배치되는 히터이고,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은 상기 히터의 발열량을 상기 탱크의 내부로 공급되는 열량으로 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 탱크의 상기 내부와 상기 외부 사이의 온도 편차를 획득하기 위한 수단을 더 포함하되,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은 상기 온도 편차에 의거하여 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 탱크 내의 액체 수소량이 특정량에 도달하는 지를 검출하기 위한 수단; 및

상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우, 기결정된 시간 동안 상기 탱크 내의 상기 압력의 변화량을 획득하기 위한 수단을 더 포함하되,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하기 위한 수단은, 상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우의 상기 특정량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
제9항에 있어서,

상기 특정량은 상기 탱크의 만충전(full-fill) 양과 근접한 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 시스템.
탱크 내의 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법에 있어서,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계;

상기 탱크 내의 열량의 변화 전후에 상기 탱크 내의 압력의 변화량을 획득하는 단계; 및

상기 열량의 변화량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하는 단계를 포함하며,

상기 탱크는 그 내부에 액체 수소를 가열하기 위한 가열 수단을 포함하고,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계는 상기 가열 수단에 의해 공급되는 열량 및 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량 중 적어도 어느 하나에 의거하여 상기 열량의 변화량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법.
제11항에 있어서,

수소 가스를 상기 탱크의 외부에 공급하는 단계; 및

수소 가스 공급 단계에 의해 공급되는 수소 가스의 공급량을 획득하는 단계를 더 포함하되,

액체 수소 잔량 산출 단계는 상기 열량의 변화량, 상기 압력의 변화량, 및 상기 수소 가스의 공급량에 근거하여 상기 탱크 내의 상기 액체 수소의 잔량을 산출하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법.
삭제
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 탱크의 상기 내부와 상기 외부 사이의 온도 편차를 획득하는 단계를 더 포함하되,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계는, 상기 온도 편차에 기초하여 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 탱크 내의 액체 수소량이 특정량에 도달하는 지를 검출하는 단계; 및

상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우, 기결정된 시간 동안 상기 탱크 내의 상기 압력의 변화량을 획득하는 단계를 더 포함하되,

상기 탱크 내의 열량의 변화량을 계산하는 단계는, 상기 탱크가 상기 특정량의 액체 수소로 가득 찬 경우의 상기 특정량 및 상기 압력의 변화량에 근거하여, 상기 탱크의 외부로부터 상기 탱크의 내부로 누출되는 열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액체 수소의 잔량을 검출하기 위한 방법.