KR101284343B1

KR101284343B1 - 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치 및 방법

Info

Publication number: KR101284343B1
Application number: KR1020110130966A
Authority: KR
Inventors: 원승현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-07-08
Also published as: KR20130064381A

Abstract

본 발명은 냉각팬 관리장치에 냉각팬의 제어에 관련되는 고장 진단모드를 정의하여 다양한 원인으로 발생되는 고장을 신속하게 진단하고, 고장원인에 따라 능동적인 냉각팬 운전 제어를 제공하고자 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치가 개시된다.
본 발명은 차량제어기와 네트워크로 연결되는 CAN통신부; 연료전지 스택 혹은 배터리에서 제공되는 고전압을 DC/DC컨버팅하여 전장 및 프로세서에서 요구되는 저전압으로 변환시켜 동작 전원으로 제공하는 DC/DC변환기; 연료전지 스택 혹은 배터리에서 공급되는 DC 고전압을 3상 교류전압으로 변환시켜 모터를 구동시키는 인버터; 모터의 회전속도 검출하는 홀센서를 포함하며, 차량제어기의 냉각팬 구동명령에 따라 인버터를 제어하여 냉각팬 구동용 모터를 구동시키고, 냉각팬의 구동을 CAN통신부를 통해 차량제어기에 제공하며, 냉각팬 제어에서 고장발생을 진단하고 고장원인에 대한 코드를 추출하여 차량제어기에 전송함과 동시에 표시부를 통해 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

연료전지 차량의 냉각팬 관리장치 및 방법{COOLING FAN MANAGEMENT SYSTEM FOR FUEL CELL VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각팬 관리장치에 냉각팬의 제어에 관련되는 고장 진단모드를 정의하여 다양한 원인으로 발생되는 고장을 신속하게 진단하고, 고장원인에 따라 능동적인 냉각팬 운전 제어를 제공하고자 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치 및 방법에 관한 것이다.

연료전지 차량은 가솔린 엔진과 대비하여 동일한 운전 온도의 조건에서 냉각 부하가 대략적으로 500배 정도 증가하므로, 이에 따라 열교환기의 요구 성능 역시 대략 5.8배의 고효율 냉각장치가 장착되고 있다.

연료전지 차량에 적용되는 냉각장치는 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 연료전지 스택(11)과 라디에이터(12)가 배관으로 연결되어 냉각수의 순환을 제공하고, 연료전지 스택(11)의 출구에 설치된 온도센서(13)가 연료전지 스택(11)에서 배출되는 냉각수의 온도를 검출하여 제어기(17)에 제공한다.

제어기(17)는 연료전지 스택(11)에서 배출되는 냉각수의 온도에 따라 냉각팬(14)의 속도를 제어하여 냉각수의 냉각 효율을 높여주고, 워터펌프(15)의 속도를 제어하여 연료전지 스택(11)을 순환하는 냉각수의 유량을 조정한다.

예를 들어, 연료전지 스택(11)에서 배출되는 냉각수의 온도가 높을수록 냉각팬(14)의 고속으로 회전시켜 냉각효율을 높이고, 워터펌프(15)를 고속으로 회전시켜 연료전지 스택(11)을 순환하는 냉각수의 유량을 증대시켜 연료전지 스택(11)의 온도를 안정되게 유지한다.

상기 냉각팬(14)을 구동시키는 모터는 대략 240 내지 450V의 고전압 배터리의 전원을 그대로 사용하는 고전압 모터로 적용되고 있으며, 냉각 효율성을 위해 적어도 2개 이상의 고전압 모터가 적용되고 있다.

상기 냉각팬(14)을 구동시키는 모터는 차량제어기로부터 CAN통신으로 제공되는 명령에 따라 제어기(17)는 인버터를 PWM(Pulse Width Modulation)제어하여 모터에 공급되는 전압 3상으로 변환시켜 공급하며, 위상 변환을 통해 모터의 구동속도를 제어한다.

종래의 연료전지 차량에서 냉각팬 관리장치에는 냉각팬을 구동시키는 모터의 고장을 진단하는 진단기능이 적용되어 있지 않으며, 외부로부터 노이즈로 유입되는 과전압이나 과전류 등 대하여 대응할 수 있는 기술이 적용되어 있지 않아 제어기의 파손을 발생시킬 수 있다.

그리고, 고전압 라인의 단락이 발생하거나 CAN통신에 장애가 발생하는 경우, 홀 센서의 접촉 불량 등이 발생되는 경우 냉각팬을 구동할 수 없게 되므로, 연료전지 스택의 냉각 성능을 저하시키고, 이에 따라 연료전지 스택의 발전 성능을 저하시키게 되므로 궁극적으로 연료전지 차량의 운행이 불가하게 된다.

그리고, 냉각팬을 구동시키는 모터와 그에 관련되는 고장 원인을 분석할 수 있는 진단기능이 적용되어 있지 않아 고장이 발생되는 경우 해당 원인을 쉽게 찾을 수 없어 정비 교환에 많은 어려움과 시간 낭비가 초래될 수 있다.

공개특허공보 제10-2010-0025083호(2010.03.09.)

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 그 목적은 냉각팬 관리장치에 냉각팬의 제어에 관련되는 고장 진단모드를 정의하여 다양한 원인으로 발생되는 고장을 신속하게 진단하고, 고장원인에 따라 능동적인 냉각팬 운전 제어를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따르는 특징은 차량제어기와 네트워크로 연결되는 CAN통신부; 연료전지 스택 혹은 배터리에서 제공되는 고전압을 DC/DC컨버팅하여 전장 및 프로세서에서 요구되는 저전압으로 변환시켜 동작 전원으로 제공하는 DC/DC변환기; 연료전지 스택 혹은 배터리에서 공급되는 DC 고전압을 3상 교류전압으로 변환시켜 냉각팬 구동용 모터를 구동시키는 인버터; 냉각팬 구동용 모터의 회전속도 검출하는 홀센서를 포함하며,

차량제어기의 냉각팬 구동명령에 따라 인버터를 제어하여 냉각팬 구동용 모터를 구동시키고, 냉각팬의 구동을 CAN통신부를 통해 차량제어기에 제공하며, 냉각팬 제어에서 고장발생을 진단하고 고장코드를 추출하여 차량제어기에 전송함과 동시에 표시부를 통해 출력하는 제어부를 포함하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치가 제공된다.

상기 CAN통신부는 차량제어기의 냉각팬 구동명령과 냉각팬 목표 구동속도 명령을 제어부에 전송하고, 제어부에서 출력되는 냉각팬 구동과 냉각팬 제어에서 검출되는 고장코드를 차량제어기에 전송할 수 있다.

상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전압이 설정된 전압범위의 최고전압을 초과하는 과전압으로 공급되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 과전압 공급에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력할 수 있다.

상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전압이 설정된 전압범위의 최저전압 미만으로 공급되면 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하고, 저전압 공급에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력할 수 있다.

상기 제어부는 CAN통신 신호의 전압을 검출하여 설정된 전압범위에 포함되지 않으면 전원 전압의 불량에 의한 CAN통신 에러로 판정하고, 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하며, 전원 전압의 불량에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력할 수 있다.

상기 제어부는 CAN통신 신호를 검출하여 통신에러가 설정된 일정횟수 이상 반복되면 통신선로의 불량으로 판정하고, 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하며, 통신선로 불량에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력할 수 있다.

상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전류를 검출하여 설정된 전류를 초과하는 과전류가 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 과전류 공급에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력할 수 있다.

상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전류에 서지 전류의 유입이 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 서지 전류의 유입에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력할 수 있다.

상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동속도를 검출하는 홀센서의 에러가 검출되면 냉각팬 구동용 모터의 구동을 센스리스 방식으로 전환하고, 홀센서의 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력할 수 있다.

상기 제어부는 홀센서에서 검출되는 냉각팬 구동용 모터의 구동속도가 제어 명령으로 결정되는 목표 속도를 초과하면 냉각팬 구동용 모터 속도 제어의 에러로 판정하고, 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하며, 냉각팬 구동용 모터 속도 제어 에러에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 냉각팬 구동용 모터에 공급되는 전압이 설정된 전압범위의 최고전압을 초과하면 과전압 공급 에러로 판정하고 인버터의 구동을 중지하는 과정; 냉각팬 구동용 모터에 공급되는 전압이 설정된 전압범위의 최저전압 미만으로 검출되면 저전압 공급 에러로 판정하고 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 제어하는 과정; CAN통신 신호의 전압이 설정된 전압범위에 포함되지 않으면 전원 전압의 불량에 의한 CAN통신 에러로 판정하고 고장코드를 추출하여 출력하는 과정; CAN통신 신호의 통신에러가 설정된 일정횟수 이상 반복되면 통신선로의 불량으로 판정하고 고장코드를 추출하여 출력하는 과정; 냉각팬 구동용 모터의 구동전류에 설정전류를 초과하는 과전류가 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 과전류 유입에 대한 고장코드를 출력하는 과정; 냉각팬 구동용 모터의 구동전류에 서지 전류의 유입이 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 모터 파손을 방지하고, 서지 전류 유입의 고장코드를 추출하여 출력하는 과정; 홀센서의 에러가 검출되면 냉각팬 구동용 모터의 구동을 센스리스 방식으로 전환하고, 고장코드를 추출하여 출력하는 과정; 냉각팬 구동용 모터의 구동속도가 제어 명령으로 결정되는 목표 속도를 초과하면 냉각팬 구동용 모터 속도 제어의 에러로 판정하고 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 제어하는 과정을 포함하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리방법이 제공된다.

이와 같이 본 발명은 외부로부터 노이즈의 유입이 검출되는 경우 시스템을 안전하게 보호하고, 냉각팬 제어에 이상이 발생하는 경우 비상운전을 통해 최소의 냉각 성능이 확보될 수 있도록 하여 정비업체까지의 운행을 제공할 수 있어 연료전지 차량의 운행에 신뢰성이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각팬 제어에 관련되는 고장 진단모드를 통해 고장 원인을 정확하고 신속하게 진단할 수 있으며, 고장코드를 표시수단에 제공하여 신속하고, 안정된 정비 서비스가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 입력전압에 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 CAN통신에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 과전류 유입에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 서지 전류 유입에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 홀 센서 에러에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 냉각팬 구동용 모터 구동 속도 이상에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 8은 일반적인 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예의 구성은 CAN통신부(101)와 DC/DC변환기(102), 제어부(103), 인버터(104), 표시부(105) 및 홀센서(106)를 포함한다.

CAN통신부(101)는 연료전지 차량의 운행에 따른 전반적인 동작을 제어하는 차량제어기와 CAN네트워크(CAN BUS)로 연결되며, 차량제어기로부터 출력되는 냉각팬 구동을 요구하는 명령과 냉각팬의 목표 구동속도 명령을 제어부(103)에 전송하고, 제어부(103)에서 출력되는 냉각팬의 구동 상태, 실제 냉각팬의 구동속도의 정보, 냉각팬 제어에 관련되는 고장코드를 차량제어기에 전송한다.

DC/DC변환기(102)는 연료전지 스택 혹은 배터리로부터 제공되는 대략 250V 내지 450V의 고전압을 DC/DC컨버팅하여 전장 및 프로세서에서 요구되는 15V, 5V, 3.3V의 저전압으로 변환시켜 동작 전원으로 사용될 수 있도록 한다.

제어부(103)는 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에서 요구되는 냉각팬 구동을 요구하는 명령과 냉각팬의 목표 구동속도 명령에 따라 인버터(104)의 PWM 스위칭을 제어하여 냉각팬 구동용 모터(200)를 동작시켜 냉각팬을 작동시키고, 냉각팬의 구동 상태와 실제 냉각팬의 구동속도 정보를 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 제공한다.

또한, 상기 제어부(103)는 차량제어기의 명령에 따라 냉각팬 구동용 모터(200)를 구동시켜 냉각팬을 작동시키는 상태에서 냉각팬 제어에 관련되는 고장발생을 진단하고, 고장발생이 진단되면 고장코드를 추출하여 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 전송함과 동시에 표시부(105)를 통해 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다.

상기 제어부(103)는 냉각팬의 제어에 관련되는 입력전압의 상태, CAN통신라인의 상태, 모터의 과열여부, 과전류 유입 여부, 과전압 유입, 서지전압의 유입여부, 홀 센서의 이상여부, 모터의 속도 이상 여부 등을 진단할 수 있으며, 고장이 검출되면 고장코드를 추출하여 출력한다.

인버터(104)는 상기 제어부(103)에서 인가되는 PWM 제어신호에 따라 스위칭하여 연료전지 스택 혹은 배터리에서 공급되는 대략 250V 내지 450V의 DC 고전압을 3상 교류전압으로 변환시켜 냉각팬 구동용 모터(200)에 구동전압 및 전류로 공급한다.

홀센서(106)는 냉각팬 구동용 모터(200)의 제어를 위한 회전속도 혹은 회전자 위치를 검출하여 제어부(103)에 피드백 정보로 제공한다.

냉각팬 구동용 모터(200)는 냉각팬 구동을 위한 모터로, 상기 인버터(104)에서 인가되는 3상 전압 및 전류에 의해 동작되어 회전축에 연결되는 도시되지 않은 냉각팬을 구동시킨다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 입력전압에 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

차량제어기로부터 CAN통신부(101)를 통해 냉각팬의 구동을 요구하는 명령과 목표 구동속도의 명령이 제어부(103)에 수신되면 제어부(103)는 요구되는 냉각팬 구동을 요구하는 명령과 냉각팬의 목표 구동속도 명령에 따라 인버터(104)의 PWM 스위칭을 제어하여 냉각팬 구동용 모터(200)를 동작시켜 냉각팬을 작동시킨다.

상기와 같이 냉각팬 구동용 모터(200)를 동작시켜 냉각팬을 작동시키는 상태에서 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 구동전압을 검출하여(S101) 설정된 정상범위, 예를 들어 250V 내지 450V의 범위에 포함되는지 판단한다(S102).

상기 S102에서 제어부(103)는 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 전압이 정상범위에 포함되면 정상운전으로 판단하고, 홀 센서(106)에서 검출되는 냉각팬의 구동속도를 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 제공한다(S103).

그러나 상기 S102에서 제어부(103)는 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 전압이 정상범위에 포함되지 않으면 설정된 최고전압, 예를 들어 450V 이상의 전압이 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 상태인지를 판단한다(S104).

상기 S104에서 설정된 최고전압, 예를 들어 450V 이상의 전압이 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 상태이면 고전압의 인가로 냉각팬 구동용 모터(200)가 파손되는 것을 방지하지 위해 인버터(104)의 구동을 정지시킨다(S105).

이후, 설정된 고장 코드 테이블에서 고전압 인가에 대한 고장코드를 추출하여 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 통지하고(S106) 동시에 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 과전압 공급에 대한 메시지와 고장코드를 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S107).

상기 S104에서 설정된 최고전압, 예를 들어 450V 이상의 전압이 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되지 않는 상태이면 설정된 최저전압, 예를 들어 250V 미만의 저전압이 인가되는 것으로 판정하고, 냉각팬을 비상운전으로 작동시켜 연료전지 스택의 최소 발전이 제공될 수 있도록 한다(S108).

그리고, 설정된 고장 코드 테이블에서 저전압 인가에 대한 고장코드를 추출하여 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 통지하고(S109) 동시에 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 과전압 공급에 대한 메시지와 고장코드를 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S110).

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 CAN통신에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

제어부(103)는 CAN통신부(101)를 통해 송수신되는 CAN통신 신호의 전압을 검출하여(S201) 설정된 정상범위, 예를 들어 8V 내지 16V의 범위에 포함되는지 판단한다(S202).

상기 S202에서 제어부(103)는 CAN통신 신호의 전압이 정상범위에 포함되면 정상운전으로 판단하고 홀 센서(106)에서 검출되는 냉각팬의 구동속도를 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 제공한다(S213).

상기 S202에서 제어부(103)는 CAN통신 신호의 전압이 정상범위에 포함되지 않으면 12V 전원 불량으로 인한 CAN통신이 에러로 판정하고(S203), 통신전원을 오프한 다음(S204) 냉각팬을 비상운전으로 작동시켜 연료전지 스택의 최소 발전이 제공될 수 있도록 한다(S205).

그리고, 설정된 고장 코드 테이블에서 CAN통신 전압의 에러에 대한 고장코드를 추출하여 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 통지하고 동시에 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 CAN통신 신호의 전압 에러에 대한 메시지와 고장코드를 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S206).

상기 S202에서 제어부(103)는 CAN통신 신호의 전압이 정상범위에 포함되면 통신에러가 발생되었는지 판단한다(S207).

상기 S207에서 제어부(103)는 통신에러가 발생되었으면 발생횟수를 카운터하여(S208) 설정된 횟수, 예를 들어 20회를 초과하였는지 판단한다(S209).

상기 S209에서 제어부(103)는 통신에러의 발생횟수가 설정된 횟수, 예를 들어 20회를 초과하였으면 CAN통신 선로 불량에 의한 에러발생으로 판정하고(S210), 냉각팬을 비상운전으로 작동시켜 연료전지 스택의 최소 발전이 제공될 수 있도록 한다(S211).

그리고, 설정된 고장 코드 테이블에서 CAN통신 선로 불량에 대한 고장코드를 추출하여 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 CAN통신 선로의 에러 메시지와 그에 대한 고장코드를 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S212).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 과전류 유입에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

상기와 같이 냉각팬 구동용 모터(200)를 동작시켜 냉각팬을 작동시키는 상태에서 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 구동전류을 검출하여(S301) 설정된 기준전류, 예를 들어 10A를 초과하였는지 판단한다(S302).

상기 S302에서 제어부(103)는 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 전류가 설정된 기준전류, 예를 들어 10A 미만이면 정상운전으로 판단하고 홀 센서(106)에서 검출되는 냉각팬의 구동속도를 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 제공한다(S303).

그러나 상기 S302에서 제어부(103)는 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 전류가 설정된 기준전류, 예를 들어 10A를 초과한 상태로 판단되면 과전류가 공급되는 것으로 판정하고(S304), 과전류의 인가로 냉각팬 구동용 모터(200)가 파손되는 것을 방지하지 위해 인버터(104)의 구동을 정지시킨다(S305).

이후, 설정된 고장 코드 테이블에서 과전류 공급에 대한 고장코드를 추출하여 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 통지하고(S306) 동시에 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 과전류가 공급에 대한 메시지와 고장코드를 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S307).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 서지 전류 유입에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

상기와 같이 냉각팬 구동용 모터(200)를 동작시켜 냉각팬을 작동시키는 상태에서 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 전류를 검출하여(S401) 설정된 기준전류, 예를 들어 15A를 초과하는 서지전류가 발생되었는지 판단한다(S402).

상기 S302에서 제어부(103)는 냉각팬 구동용 모터(200)에 공급되는 전류에서 서지전류가 검출되지 않으면 정상운전으로 판단하고 홀 센서(106)에서 검출되는 냉각팬의 구동속도를 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 제공한다(S403).

그러나 상기 S402에서 제어부(103)는 모터(200)에 공급되는 전류에서 서지전류, 예를 들어 15A를 초과하는 서지전류가 검출되면 서지전류의 인가로 냉각팬 구동용 모터(200)가 파손되는 것을 방지하지 위해 인버터(104)의 구동을 정지시킨다(S404).

이후, 설정된 고장 코드 테이블에서 서지전류 발생에 대한 고장코드를 추출하여 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 통지하고(S405) 동시에 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 서지전류의 발생을 메시지와 고장코드를 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S406).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 홀 센서 에러에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

상기와 같이 냉각팬 구동용 모터(200)를 동작시켜 냉각팬을 작동시키는 상태에서 냉각팬 구동용 모터(200)의 속도를 검출하는 홀 센서(106)의 신호를 검출하여(S501) 에러가 수신되었지 판단한다(S502).

상기 S502에서 제어부(103)는 홀 센서(106)의 신호에 에러가 검출되지 않으면 현재의 조건으로 정상운전을 실행하고(S503), 홀 센서(106)의 신호에 에러가 검출되면 모터(200)의 구동을 센서리스 제어방식으로 전환한다(S504).

이후, 설정된 고장 코드 테이블에서 홀 센서의 에러에 대한 고장코드를 추출하여 CAN통신부(101)를 통해 차량제어기에 통지하고(S505) 동시에 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 홀 센서의 에러 메시지와 고장코드를 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S506).

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치에서 모터 구동 속도 이상에 대한 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

상기와 같이 냉각팬 구동용 모터(200)를 동작시켜 냉각팬을 작동시키는 상태에서 냉각팬 구동용 모터(200)의 구동속도를 홀 센서(106)를 통해 검출하고(S601) 제어명령의 목표속도와 비교하여(S602) 속도차이가 설정된 기준속도를 초과하는지 판단한다(S603).

상기 S603에서 제어부(103)는 속도차이가 기준속도를 초과하지 않으면 정상운전으로 판단하여 현재의 구동속도를 유지하고(S604) 속도차이가 설정된 기준속도를 초과하면 냉각팬 구동용 모터(200)의 속도 제어에 에러가 발생된 것으로 판단한다(S605).

이후, 냉각팬 구동용 모터(200)의 구동으로 비상운전으로 작동시켜 연료전지 스택의 최소 발전이 제공될 수 있도록 하고(S606), 설정된 고장 코드 테이블에서 냉각팬 구동용 모터(200)의 속도 제어 에러에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공하며(S607) 표시부(105)에 설정된 소정의 형식으로 출력하여 운전자 및 정비사가 쉽게 인식할 수 있도록 한다(S608).

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

101 : CAN통신부 102 : DC/DC변환기
103 : 제어부 104 : 인버터
105 : 표시부 106 : 홀센서

Claims

차량제어기와 네트워크로 연결되는 CAN통신부;
연료전지 스택 혹은 배터리에서 제공되는 고전압을 DC/DC컨버팅하여 전장 및 프로세서에서 요구되는 저전압으로 변환시켜 동작 전원으로 제공하는 DC/DC변환기;
연료전지 스택 혹은 배터리에서 공급되는 DC 고전압을 3상 교류전압으로 변환시켜 냉각팬 구동용 모터를 구동시키는 인버터;
냉각팬 구동용 모터의 회전속도 검출하는 홀센서;
를 포함하며,
차량제어기의 냉각팬 구동명령에 따라 인버터를 제어하여 냉각팬 구동용 모터를 구동시키고, 냉각팬의 구동을 CAN통신부를 통해 차량제어기에 제공하며, 냉각팬 제어에서 고장발생을 진단하고 고장코드를 추출하여 차량제어기에 전송함과 동시에 표시부를 통해 출력하는 제어부;
를 포함하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 CAN통신부는 차량제어기의 냉각팬 구동명령과 냉각팬 목표 구동속도 명령을 제어부에 전송하고, 제어부에서 출력되는 냉각팬 구동과 냉각팬 제어에서 검출되는 고장코드를 차량제어기에 전송하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전압이 설정된 전압범위의 최고전압을 초과하는 과전압으로 공급되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 과전압 공급에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전압이 설정된 전압범위의 최저전압 미만으로 공급되면 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하고, 저전압 공급에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 CAN통신 신호의 전압을 검출하여 설정된 전압범위에 포함되지 않으면 전원 전압의 불량에 의한 CAN통신 에러로 판정하고, 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하며, 전원 전압의 불량에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 CAN통신 신호를 검출하여 통신에러가 설정된 일정횟수 이상 반복되면 통신선로의 불량으로 판정하고, 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하며, 통신선로 불량에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전류를 검출하여 설정된 전류를 초과하는 과전류가 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 과전류 공급에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 냉각팬 구동용 모터의 구동전류에 서지 전류의 유입이 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 서지 전류의 유입에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 모터의 구동속도를 검출하는 홀센서의 에러가 검출되면 냉각팬 구동용 모터의 구동을 센스리스 방식으로 전환하고, 홀센서의 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 홀센서에서 검출되는 냉각팬 구동용 모터의 구동속도가 제어 명령으로 결정되는 목표 속도를 초과하면 냉각팬 구동용 모터 속도 제어의 에러로 판정하고, 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 유지하며, 냉각팬 구동용 모터 속도 제어 에러에 대한 고장코드를 추출하여 차량제어기에 제공함과 동시에 표시부에 출력하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리장치.
냉각팬 구동용 모터에 공급되는 전압이 설정된 전압범위의 최고전압을 초과하면 과전압 공급 에러로 판정하고 인버터의 구동을 중지하는 과정;
냉각팬 구동용 모터에 공급되는 전압이 설정된 전압범위의 최저전압 미만으로 검출되면 저전압 공급 에러로 판정하고 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 제어하는 과정;
CAN통신 신호의 전압이 설정된 전압범위에 포함되지 않으면 전원 전압의 불량에 의한 CAN통신 에러로 판정하고 고장코드를 추출하여 출력하는 과정;
CAN통신 신호의 통신에러가 설정된 일정횟수 이상 반복되면 통신선로의 불량으로 판정하고 고장코드를 추출하여 출력하는 과정;
냉각팬 구동용 모터의 구동전류에 설정전류를 초과하는 과전류가 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 과전류 유입에 대한 고장코드를 출력하는 과정;
냉각팬 구동용 모터의 구동전류에 서지 전류의 유입이 검출되면 인버터의 구동을 중지시켜 냉각팬 구동용 모터의 파손을 방지하고, 서지 전류 유입의 고장코드를 추출하여 출력하는 과정;
홀센서의 에러가 검출되면 냉각팬 구동용 모터의 구동을 센스리스 방식으로 전환하고, 고장코드를 추출하여 출력하는 과정;
냉각팬 구동용 모터의 구동속도가 제어 명령으로 결정되는 목표 속도를 초과하면 냉각팬 구동용 모터 속도 제어의 에러로 판정하고 냉각팬 구동용 모터를 비상운전시켜 연료전지 스택을 최소 발전으로 제어하는 과정;
을 포함하는 연료전지 차량의 냉각팬 관리방법.