KR101526379B1 - Apparatus and method for management of fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지차량의 시동 오프에 따라 연료전지 시스템의 구동이 정지된 상태에서 연료전지차량에 구성되는 다양한 부하장치에 안정적인 전원을 공급하고, 보조전원수단의 충전전류를 안정되게 관리하는 것이다.The present invention provides a stable power supply to various load devices constituting a fuel cell vehicle in a state in which the fuel cell system is not driven in accordance with the start-off of the fuel cell vehicle, and stably controls the charge current of the auxiliary power source means.

본 발명은 연료전지 시스템의 구동이 정지되고, 스택 전압이 보조전원수단의 전압 미만으로 방전되면 보조전원수단이 전장부하에 전원을 공급하는 과정, 보조전원수단의 방전으로 제1기준전압 미만으로 검출되면 블로워를 작동시켜 연료전지 시스템을 재구동시키는 과정, 스택 전압이 제2기준전압 이상으로 생성되면 스택과 보조전원수단의 직접 연결을 차단하는 과정, 프리차징 동작을 실행시켜 기준전류 이하의 저전류로 보조전원수단을 충전시키는 과정, 보조전원수단의 전압과 스택 전압의 차이가 기준값 미만으로 충전이 실행되면 프리차징 동작을 오프하고, 스택과 보조전원수단을 직접 연결시켜 정상 전류로 충전을 실행하는 과정, 보조전원수단의 만충전이 검출되면 블로워를 오프시켜 연료전지 시스템의 구동을 정지시키는 과정을 포함한다.In the present invention, when the fuel cell system is stopped and the stack voltage is discharged below the voltage of the auxiliary power supply means, the auxiliary power supply means supplies power to the electrical load, A step of restarting the fuel cell system by operating the blower, a step of disconnecting a direct connection between the stack and the auxiliary power source when the stack voltage is generated to be equal to or higher than the second reference voltage, The auxiliary power supply means is charged. When the difference between the voltage of the auxiliary power supply means and the stack voltage is less than the reference value, the precharging operation is turned off, the stack is connected to the auxiliary power supply means directly, And stopping the operation of the fuel cell system by turning off the blower when the full power supply of the auxiliary power source is detected .

연료전지 시스템, 수퍼 커패시터, 스택, 구동정지, 프리차징, 재구동 Fuel cell system, supercapacitor, stack, drive stop, precharge, re-drive

Description

연료전지차량의 전원관리장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGEMENT OF FUEL CELL VEHICLE} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power management apparatus and method for a fuel cell vehicle,

본 발명은 연료전지차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지차량의 시동 오프에 따라 연료전지 시스템의 구동이 정지된 상태에서 연료전지차량에 구성되는 다양한 부하장치에 안정적인 전원을 공급하고, 보조전원수단의 충전전류를 안정되게 관리하는 연료전지차량의 전원관리장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to a fuel cell vehicle, and more particularly, to a fuel cell vehicle in which stable power is supplied to various load devices constituting a fuel cell vehicle in a state in which the fuel cell system is not driven in accordance with start- The present invention relates to a power management apparatus and method for a fuel cell vehicle that stably manages a charge current of a vehicle.

연료전지 시스템은 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 일종의 발전 시스템으로, 환경 문제의 심각성에 따라 최근들어 차량의 동력원으로 적용되고 있다.The fuel cell system is a kind of power generation system that converts the chemical energy of fuel directly into electrical energy. Recently, it has been applied as a power source of the vehicle according to the seriousness of the environmental problem.

연료전지 시스템은 크게 전기 에너지를 발생시키는 스택, 스택에 연료인 수소를 공급하는 연료공급장치, 스택에 전기 화학 반응에 필요한 산화제인 산소인 공기를 공급하는 공기공급장치, 스택의 반응열을 시스템 외부로 방출시켜 스택의 온도를 최적으로 제어하는 물 공급장치로 구성된다. The fuel cell system mainly includes a stack for generating electric energy, a fuel supply device for supplying hydrogen as fuel to the stack, an air supply device for supplying air to the stack, which is oxygen, which is an oxidant necessary for the electrochemical reaction, And a water supply device for controlling the temperature of the stack optimally.

연료전지 시스템은 차량이 시동 온을 유지하는 상태에서 연료공급장치에서 애노우드측에 공급되는 수소와 공기공급장치에서 캐소우드에 공급되는 산소의 전기 화학 반응에 의해 전압 및 전류를 생성시켜 전원으로 공급하고, 차량의 시동이 오프되는 경우 전압 및 전류의 생성이 중지된다.The fuel cell system generates voltage and current by the electrochemical reaction of hydrogen supplied to the anode side in the fuel supply device and oxygen supplied to the cathode in the air supply device while the vehicle maintains the start-up state, And the generation of the voltage and the current is stopped when the start of the vehicle is turned off.

따라서, 연료전지차량에는 차량의 시동이 오프된 상태에서 연료전지 시스템의 발전 동작이 중지되므로, 차량에는 구성되는 다양한 부하요소에 전원을 공급하기 위한 보조 전원공급수단이 적용되고 있다.Accordingly, since the power generation operation of the fuel cell system is stopped in the fuel cell vehicle with the start of the vehicle turned off, auxiliary power supply means for supplying power to various load elements constituting the vehicle is applied.

상기의 보조 전원공급수단은 크기나 용량이 한정되어 전원공급이 제한적이므로, 연료전지 시스템의 빈번한 재구동을 실행시키게 되는 문제점이 있다.Since the auxiliary power supply means is limited in size and capacity and power supply is limited, there is a problem that frequent restarting of the fuel cell system is performed.

연료전지 시스템의 재구동이 실행되면 재구동 직후에 스택에서 높은 전류를 생성하므로 빈번한 재구동 동작으로 인하여 스택의 내구성을 저하시키는 문제점이 있다.When the fuel cell system is re-driven, a high current is generated in the stack immediately after the re-driving, and thus the durability of the stack is lowered due to frequent re-driving operations.

그리고, 연료전지 시스템의 재구동 직후 높은 전류가 생성됨에 따라 블로워의 고속 동작을 유발시켜 소음을 발생시키는 문제점이 있다.Further, since a high current is generated immediately after the fuel cell system is restarted, there is a problem that noise is generated by causing high speed operation of the blower.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 연료전지차량의 시동 오프에 따라 연료전지 시스템의 구동이 정지된 상태에서 수퍼 커패시터에 충전된 전압으로 다양한 부하장치에 안정적인 전원을 공급하고, 연료전지 시스템의 정지시간을 보다 길게 유지시켜 구동 정지에 의한 효과를 극대화시키도록 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system in which stable operation of the fuel cell system is stopped, And the stop time of the fuel cell system is maintained longer, thereby maximizing the effect of stopping the operation of the fuel cell system.

또한, 수퍼 커패시터의 과방전으로 연료전지 시스템의 재구동이 실행되는 경 우 수퍼 커패시터의 충전 관리를 통해 스택에서 생성되는 전류를 낮게 유지시켜 스택의 내구성을 향상시키고, 블로워의 급격한 구동이 발생되지 않도록 하는 것이다.Further, when the fuel cell system is re-driven by overdischarge of the supercapacitor, the current generated in the stack is maintained low through the charge management of the supercapacitor to improve the durability of the stack, and to prevent abrupt drive of the blower .

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 연료전지차량의 관리장치는, 수소와 산소의 전기 화학반응으로 전원을 생성하는 스택; 스택의 캐소우드에 공기를 공급하는 블로워; 연료전지 시스템의 구동이 정지된 상태에서 스택에 충전된 전압이 방전되면 전장부하에 전원을 공급하는 보조전원수단; 상기 보조전원수단의 충전 및 방전에 따라 스위칭되는 스위치수단; 연료전지 시스템의 구동이 정지된 상태에서 보조전원수단의 전압이 제1기준전압 미만으로 검출되면 블로워를 작동시켜 연료전지 시스템을 재구동시키고, 연료전지 시스템의 재구동으로 스택의 전압이 제2기준전압 보다 높게 출력되면 상기 스위치수단을 오프시켜 스택 전압이 직접 보조전원수단에 충전 전압으로 공급되는 것을 차단하며, 프리차징 기능으로 보조전원수단의 충전전류를 기준값 이하의 저전류(I1)로 제어하는 제어기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for managing a fuel cell vehicle, comprising: a stack for generating power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen; A blower for supplying air to the cathode of the stack; Auxiliary power supply means for supplying power to the electric field load when the voltage charged in the stack is discharged in a state where the driving of the fuel cell system is stopped; Switch means for switching in accordance with charging and discharging of the auxiliary power source means; When the voltage of the auxiliary power supply is detected to be less than the first reference voltage in the state where the driving of the fuel cell system is stopped, the blower is operated to restart the fuel cell system, and when the voltage of the stack is re- The switch means is turned off to block the supply of the stack voltage directly to the auxiliary power supply means, and the charge current of the auxiliary power supply means is controlled to a low current (I1) lower than the reference value by the precharging function Controller.

또한, 본 발명의 특징에 따른 연료전지차량의 전원관리방법은, 연료전지 시스템의 구동이 정지되고, 스택 전압이 보조전원수단의 전압 미만으로 방전되면 보조전원수단이 전장부하에 전원을 공급하는 과정; 보조전원수단의 방전으로 제1기준전압 미만으로 검출되면 블로워를 작동시켜 연료전지 시스템을 재구동시키는 과정; 스택 전압이 제2기준전압 이상으로 생성되면 스택과 보조전원수단의 직접 연결을 차단하는 과정; 프리차징 동작을 실행시켜 기준전류 이하의 저전류로 보조전원수단을 충전시키는 과정; 보조전원수단의 전압과 스택 전압의 차이가 기준값 미만으로 충전이 실행되면 프리차징 동작을 오프하고, 스택과 보조전원수단을 직접 연결시켜 정상 전류로 충전을 실행하는 과정; 보조전원수단의 만충전이 검출되면 블로워를 오프시켜 연료전지 시스템의 구동을 정지시키는 과정을 포함한다.A method of managing a power supply of a fuel cell vehicle according to an aspect of the present invention includes: a step of supplying power to an electric field load when an operation of the fuel cell system is stopped and a stack voltage is discharged below a voltage of the auxiliary power source, ; Driving the fuel cell system by operating the blower when the auxiliary power source unit detects that the discharge is less than the first reference voltage; Blocking the direct connection of the stack and the auxiliary power supply when the stack voltage is generated beyond the second reference voltage; Charging the auxiliary power source means with a low current equal to or lower than a reference current by executing a precharging operation; A step of turning off the precharging operation when charging is performed with the difference between the voltage of the auxiliary power source and the stack voltage being less than the reference value and directly charging the stack and the auxiliary power source means to perform charging with the steady current; And stopping the operation of the fuel cell system by turning off the blower when full power of the auxiliary power source is detected.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 시동 오프에 따른 연료전지 시스템의 구동이 정지 시간을 연장시켜 연비 향상을 제공하고, 재구동시에 낮은 전류의 발생을 유도하여 스택의 내구성을 향상시키며 불로워의 급격한 동작을 배제시켜 안정성이 향상되는 효과가 있다.According to the above-described configuration, the fuel cell system according to the present invention can increase the downtime of the fuel cell system to provide fuel economy improvement, induce the generation of low current at the time of rebuilding to improve the durability of the stack, There is an effect that the stability is improved.

아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.The present invention can be embodied in various different forms, and thus the present invention is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지차량의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 연료전지차량은 스택(10)과 다이오드(D), 릴레이(RLY), 수퍼 커패시터(C), 블로워(20), DC/DC컨버터(30), 배터리(40), 인버터(50),모터(60) 및 충전전류제어기(70)를 포함한다.The fuel cell vehicle according to the present invention includes a stack 10 and a diode D, a relay RLY, a supercapacitor C, a blower 20, a DC / DC converter 30, a battery 40, an inverter 50 ), A motor (60) and a charge current controller (70).

스택(10)은 애노우드에 공급되는 수소와 캐소우드에 공급되는 산소를 전기 화학 반응시켜 전원을 생성한다.The stack 10 electrochemically reacts hydrogen supplied to the anode and oxygen supplied to the cathode to generate a power source.

다이오드(D)는 스택(10)에 순방향으로 접속되어 스택(10)에 서지 전압이 공급되는 것을 차단시킨다.The diode D is connected in a forward direction to the stack 10 to block the supply of surge voltage to the stack 10. [

블로워(20)는 스택(10)의 캐소우드에 공기를 공급하여 환원제인 산소의 추출을 제공한다.The blower 20 supplies air to the cathode of the stack 10 to provide extraction of oxygen as a reducing agent.

DC/DC컨버터(30)는 저전압 컨버터(LDC)로 스택(10)에서 공급되는 전압을 저전압 DC/DC 컨버팅하여 배터리(40)에 충전 전압으로 공급한다.The DC / DC converter 30 converts the voltage supplied from the stack 10 into a low voltage DC / DC converter by a low voltage converter (LDC) to supply the battery 40 with a charging voltage.

배터리(40)는 차량에 구비되는 전장부하에 전원을 공급한다.The battery 40 supplies power to the electric load provided in the vehicle.

인버터(50)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어지며, 도시되지 않은 제어수단에서 인가되는 제어신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 스위칭을 실행하여 스택(10)에서 공급되는 전원을 상 변환시켜 모터(60)를 구동시킨다.The inverter 50 is formed of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), performs PWM (Pulse Width Modulation) switching in accordance with a control signal applied from a control means (not shown) And drives the motor 60.

수퍼 커패시터(C)는 상기 스택(10)의 출력단에 병렬로 연결되어 스택(10)의 출력 전압에 의해 충전되고, 차량의 시동 오프에 따라 연료전지 시스템의 구동이 정지된 경우 스택(10)의 전압과 비교하여 스택(10) 전압이 수퍼 커패시터(C)의 전압 보다 낮아지면 차량에 구성되는 다양한 전장부하에 전원을 공급한다.The supercapacitor C is connected to the output terminal of the stack 10 in parallel and is charged by the output voltage of the stack 10. When the operation of the fuel cell system is stopped according to the start- When the voltage of the stack 10 is lower than the voltage of the supercapacitor C as compared with the voltage, it supplies power to various electric field loads constituting the vehicle.

또한, 수퍼 커패시터(C)는 부하에서의 전원 소모량과 시간의 경과에 따라 설정된 기준 전압 이하로 방전되어 연료전지 시스템에 재구동되고, 스택(10)의 전압이 수퍼 커패시터(C)의 전압 보다 높에 출력되는 경우 충전된다.Further, the supercapacitor C is discharged to a level lower than the set reference voltage and then re-driven to the fuel cell system according to the amount of power consumption at the load and the passage of time, and when the voltage of the stack 10 is higher than the voltage of the supercapacitor C As shown in FIG.

릴레이(RLY)는 수퍼 커패시터(C)에 직렬로 연결되어 수퍼 커패시터(C)의 충전 및 방전에 따라 스위칭된다.The relay RLY is connected in series to the supercapacitor C and is switched according to the charging and discharging of the supercapacitor C. [

제어기(70)는 시동 오프에 따라 연료전지 시스템의 동작이 정지된 상태에서 전장부하에 전원을 공급하는 수퍼 커패시커(C)의 전압을 연속적으로 검출하여 설정된 제1기준전압(E1-△E) 보다 낮은 전압으로 방전되면 블로워(20)를 작동시켜 스택(10)의 캐소우드에 공기를 공급하여 연료전지 시스템을 재구동시킨다.The controller 70 continuously detects the voltage of the supercapacer C that supplies power to the electric field load in a state where the operation of the fuel cell system is stopped in accordance with the start-off, and outputs the set first reference voltage E1- When discharged to a lower voltage, the blower 20 is operated to supply air to the cathode of the stack 10 to restart the fuel cell system.

상기 제1기준전압(E1-△E)는 연료전지 시스템의 구동 정지시간을 최대로 확장시키기 위하여 설정되는 기준전압으로 블로워(20)를 작동시킬 수 있는 최소 전압으로 설정된다.The first reference voltage E1-? E is set to a minimum voltage capable of operating the blower 20 with a reference voltage set to maximize the operation stoppage time of the fuel cell system.

또한, 상기 제어기(70)는 연료전지 시스템의 재구동으로 스택(10)의 출력전압이 설정된 제2기준전압 보다 높게 출력됨이 검출되면 스택(10)에서 출력되는 전압이 차량의 전원으로 공급되도록 하며, 릴레이(RLY)를 오프시켜 스택(10)의 출력 전압이 수퍼 커패시터(C)에 충전 전압으로 직접 공급되는 것을 차단한다.When the output of the stack 10 is detected to be higher than the set second reference voltage by the re-driving of the fuel cell system, the controller 70 causes the voltage output from the stack 10 to be supplied to the power source of the vehicle And turns off the relay RLY to block the output voltage of the stack 10 from being supplied directly to the supercapacitor C as the charging voltage.

상기 제2기준전압은 수퍼 커패시터(C)의 만충전 전압보다 일정량(△V) 낮은 값으로 설정된다.The second reference voltage is set to a value (DELTA V) lower than the full-charge voltage of the supercapacitor (C).

그리고, 프리차징(Precharging) 기능을 작동시켜 충전전류를 설정된 기준값 이하의 저전류(I1)로 제어하며, 상기한 충전 동작에 따라 스택(10)의 전압과 수퍼 커패시터(C)의 전압 차이가 설정된 기준전압(ΔV) 이하로 충전이 이루어지면 프리차징 동작을 중지하고 릴레이(RLY)를 온시켜 정상적인 전류의 공급으로 수퍼 커패시터(C)의 충전을 실행시킨다. 이때, 프리차징 기능이란 스택(10)과 슈퍼 커패시터(C)가 직접 연결되지 않은 상태에서 제어기(70)에 저장된 전류를 통해 저전류로 슈퍼 커패시터(C)를 충전시키는 것을 의미한다. Then, the precharging function is activated to control the charge current to a low current I1 which is lower than the set reference value, and when the voltage difference between the voltage of the stack 10 and the supercapacitor C is set When charging is performed to a voltage equal to or lower than the reference voltage V, the pre-charging operation is stopped and the relay RLY is turned on to charge the supercapacitor C with a normal current supply. At this time, the precharging function means charging the supercapacitor C with a low current through the current stored in the controller 70 in a state where the stack 10 and the super capacitor C are not directly connected.

상기와 같이 연료전지 시스템의 제구동에 따라 수퍼 커패시터(C)의 만충전이 이루어지면 연료전지 시스템의 구동을 중지한다.When the full charge of the supercapacitor C is performed according to the driving of the fuel cell system, the driving of the fuel cell system is stopped.

전술한 바와 같은 기능이 포함되는 연료전지차량의 전원관리절차를 설명하면 다음과 같다.The power management procedure of the fuel cell vehicle including the functions described above will be described as follows.

연료전지차량의 구동제어에 대한 동작은 통상적인 동작과 동일하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 본 발명에 따른 전원관리 동작에 대해서만 구체적으로 설명한다.Since the operation of the fuel cell vehicle drive control is performed in the same manner as the normal operation, a detailed description thereof will be omitted and only the power management operation according to the present invention will be described in detail.

연료전지차량의 시동이 오프되면 연료전지 시스템의 구동이 정지되고, 그에 따라 스택(10)의 캐소우드에 산소를 공급하는 블로워(20)의 동작이 정지되어 전원의 생성이 정지된다(S101).When the start of the fuel cell vehicle is turned off, the operation of the fuel cell system is stopped, so that the operation of the blower 20 for supplying oxygen to the cathode of the stack 10 is stopped and the generation of the power source is stopped (S101).

따라서, 스택(10)에 충전된 전압은 부하에서의 소모량과 시간의 경과에 따라 감소되어 수퍼 커패시터(C)에 충전된 전압 보다 낮은 전압으로 방전된다.Accordingly, the voltage charged in the stack 10 is reduced in accordance with the amount of consumption at the load and the passage of time, and the voltage is discharged to a voltage lower than the voltage charged in the supercapacitor C.

스택(10)에 충전된 전압이 수퍼 커페시터(C)에 충전된 전압보다 낮아지는 순간이 검출되면 제어기(70)는 릴레이(RLY)를 온 시켜(S102) 수퍼 커패시터(C)에 충전된 전압이 연료전지차량에 구성되는 다양한 부하요소에 전원을 공급하는 에너지원으로 작동시킨다(S103).The controller 70 turns on the relay RLY at step S102 so that the voltage charged in the supercapacitor C is lower than the voltage charged in the supercapacitor C And operates as an energy source that supplies power to various load elements constituting the fuel cell vehicle (S103).

수퍼 커패시터(C)가 에너지원으로 작동되며 제어기(70)는 부하에서의 소모량과 시간의 경과에 따라 점차적으로 방전되는 수퍼 커패시터(C)의 전압을 검출하여(S104), 수퍼 커패시터(C)의 잔여 전압이 설정된 기준전압(E1-△E) 보다 낮은 전압으로 방전되었는지 판단한다(S105).The supercapacitor C is operated as an energy source and the controller 70 detects the voltage of the supercapacitor C gradually discharged in accordance with the amount of consumption at the load and the elapsed time at step S104, It is determined whether the residual voltage is discharged to a voltage lower than the set reference voltage E1 - DELTA E (S105).

상기 기준전압(E1-△E)는 연료전지 시스템의 구동 정지시간을 최대로 확장시키기 위하여 설정되는 기준전압으로 블로워(20)를 작동시킬 수 있는 최소 전압으로 설정된다.The reference voltage E1-? E is set to a minimum voltage capable of operating the blower 20 with a reference voltage set to maximize the operation stoppage time of the fuel cell system.

상기 S105의 판단에서 수퍼 커패시터(C)의 잔여 전압이 설정된 기준전압(E1-△E)을 초과하는 상태이면 수퍼 커패시터(C)가 부하요소의 전원 공급을 지속적으로 유지한다.If the remaining voltage of the supercapacitor C exceeds the set reference voltage E1-? E in the determination of S105, the supercapacitor C keeps the power supply of the load element constantly.

그러나, 수퍼 커패시터(C)의 잔여 전압이 설정된 기준전압(E1-△E) 보다 낮은 전압으로 방전되면 제어기(70)를 블로워(20)를 작동시켜 스택(10)의 캐소우드에 공기를 공급하여 연료전지 시스템을 재구동시킨다(S106).However, when the residual voltage of the supercapacitor C is discharged to a voltage lower than the set reference voltage E1- DELTA E, the controller 70 operates the blower 20 to supply air to the cathode of the stack 10 The fuel cell system is restarted (S106).

상기와 같이 연료전지 시스템의 재구동에 따라 제어기(70)는 스택(10)에서 출력되는 전압을 검출하여 스택(10)의 출력전압이 설정된 수퍼 커패시터(C)의 만충전 전압보다 일정량(△V) 낮은 전압으로 설정되는 제2기준전압 보다 높게 출력되는지를 판단한다(S108).The controller 70 detects the voltage output from the stack 10 so that the output voltage of the stack 10 is lower than the full charge voltage of the set supercapacitor C by a predetermined amount DELTA V ) Is higher than the second reference voltage set at a low voltage (S108).

상기 S108에서 스택(10)의 출력전압이 제2기준값 보다 낮게 출력되는 상태이면 상기 S107의 과정으로 리턴하고, 스택(10)의 출력전압이 제2기준값 보다 높게 출력되는 스택(10)에서 출력되는 전압이 차량의 전원으로 공급되도록 하며, 릴레이(RLY)를 오프시켜 스택(10)의 출력 전압이 수퍼 커패시터(C)에 충전 전압으로 직접 공급되는 것을 차단한다(S109).If the output voltage of the stack 10 is lower than the second reference value in step S108, the process returns to step S107, and the output voltage of the stack 10 is output from the stack 10, which is higher than the second reference value The voltage is supplied to the power supply of the vehicle and the relay RLY is turned off to block the output voltage of the stack 10 from being supplied directly to the charging voltage to the supercapacitor C in step S109.

그리고, 프리차징(Precharging) 기능을 작동시켜 충전전류를 설정된 기준값 이하의 저전류(I1)로 제어하여 수퍼 커패시터(C)의 충전을 실행시킨다(S110).Then, the precharging function is activated to control the charge current to a low current I1 equal to or lower than the set reference value to perform charging of the supercapacitor C (S110).

따라서, 연료전지 시스템의 재구동 직후 릴레이(RLY)의 오프에 의해 수퍼 커패시터(C)의 급속 충전이 회피되어 스택(10)의 출력 전류가 낮게 유도되며, 이에 따라 블로워(20)의 급격한 구동이 발생되지 않아 소음을 발생시키지 않게 된다.Therefore, the rapid charging of the supercapacitor C is avoided by turning off the relay RLY immediately after the re-driving of the fuel cell system so that the output current of the stack 10 is induced to be low so that the abrupt actuation of the blower 20 So that no noise is generated.

상기 S110의 프리차징의 충전 동작에 따라 스택(10)의 전압과 수퍼 커패시터(C)의 전압 차이가 설정된 제3기준전압(ΔV) 미만으로 충전이 진행되었는지를 판단하며(S111), 전압 차이가 제3기준전압(△V)을 초과하고 있는 상태이면 상기 S110의 과정으로 리턴하고, 전압 차이가 제3기준전압(△V) 미만으로 충전되었으면 프리차징 동작을 중지하고 릴레이(RLY)를 온시켜(S112) 정상적인 스택(10)의 출력 전류로 수퍼 커패시터(C)의 충전을 실행시킨다(S113).In step S111, it is determined whether the voltage difference between the voltage of the stack 10 and the supercapacitor C is less than the third reference voltage? V according to the charging operation of the precharging in step S110. If the voltage exceeds the third reference voltage (? V), the process returns to step S110. If the voltage difference is less than the third reference voltage (? V), the precharging operation is stopped and the relay RLY is turned on (S112), the supercapacitor C is charged with the output current of the normal stack 10 (S113).

상기와 같이 연료전지 시스템의 제구동에 따라 수퍼 커패시터(C)의 만충전이 이루어지면 연료전지 시스템의 구동을 중지한다(S114)(S115).If the supercapacitor C is fully charged according to the driving of the fuel cell system as described above, the driving of the fuel cell system is stopped (S114) (S115).

따라서, 수퍼 커패시터의 방전 전압을 최소화로 유지시켜 연료전지 시스템의 구동정지 시간을 확장시켜 연비 향상을 제공하고, 스택의 출력 전류를 낮게 제어하여 스택의 내구성을 향상시키고, 블로워 급격한 작동이 방지되어 안정성 및 신뢰성이 제공된다. Therefore, by maintaining the discharge voltage of the supercapacitor to a minimum, it is possible to extend the driving stop time of the fuel cell system to improve the fuel efficiency, improve the durability of the stack by controlling the output current of the stack to be low, And reliability are provided.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It is included in the scope of right.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 관리절차를 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a management procedure of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

10 : 스택 20 : 블로워10: Stack 20: Blower

30 : DC/DC컨버터 40 : 배터리30: DC / DC converter 40: Battery

50 : 인버터 70 : 제어기50: inverter 70: controller

C ; 수퍼 커패시터 D : 다이오드C; Supercapacitor D: Diode

RLY : 릴레이RLY: Relay

Claims (8)

수소와 산소의 전기 화학반응으로 전원을 생성하는 스택;A stack that generates power by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen; 상기 스택의 캐소우드에 공기를 공급하는 블로워;A blower to supply air to the cathode of the stack; 상기 스택과 전기적으로 연결되며, 연료전지 시스템의 구동이 정지된 상태에서 상기 스택에 충전된 전압이 방전되면 전장부하에 전원을 공급하는 보조전원수단;An auxiliary power supply unit that is electrically connected to the stack and supplies power to the electrical load when the voltage charged in the stack is discharged while the fuel cell system is stopped; 상기 보조전원수단과 직렬 연결되어 상기 보조전원수단의 충전 및 방전에 따라 스위칭되는 스위치수단;Switch means connected in series with the auxiliary power means and switched according to charging and discharging of the auxiliary power means; 상기 보조전원수단 및 상기 스위치수단과 전기적으로 연결되며, 상기 연료전지 시스템의 구동이 정지된 상태에서 상기 보조전원수단의 전압이 제1기준전압 미만으로 검출되면 상기 블로워를 작동시켜 상기 연료전지 시스템을 재구동시키고, 상기 연료전지 시스템의 재구동으로 상기 스택의 전압이 제2기준전압 보다 높게 출력되면 상기 스위치수단을 오프시켜 상기 스택의 전압이 직접 상기 보조전원수단에 충전 전압으로 공급되는 것을 차단하며, 프리차징 기능으로 상기 보조전원수단의 충전전류를 기준값 이하의 저전류(I1)로 제어하는 제어기;When the voltage of the auxiliary power supply unit is lower than the first reference voltage in a state in which the driving of the fuel cell system is stopped, the blower is operated to switch the fuel cell system And when the voltage of the stack is higher than the second reference voltage due to the re-driving of the fuel cell system, the switching means is turned off so that the voltage of the stack is prevented from being directly supplied to the auxiliary power supply means A controller for controlling a charge current of the auxiliary power supply unit to a low current (I1) lower than a reference value by a precharging function; 를 포함하며,/ RTI &gt; 상기 제어기에 설정되는 상기 제1기준전압은 상기 블로워를 작동시킬 수 있는 최소 전압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 전원관리장치.Wherein the first reference voltage set in the controller is set to a minimum voltage capable of operating the blower. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 보조전원수단은 수퍼 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 전원관리장치.Wherein the auxiliary power supply means comprises a supercapacitor. 삭제delete 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제어기에 설정되는 상기 제2기준전압은 상기 보조전원수단의 만충전 전압보다 일정량(△V) 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 전원관리장치.Wherein the second reference voltage set in the controller is set to be lower than a full charge voltage of the auxiliary power supply by a predetermined amount (? V). 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제어기는 충전되는 상기 보조전원수단의 전압과 스택 전압의 차이가 기준전압(ΔV)로 검출되면 프리차징 동작을 중지하고 상기 스위치수단을 온 시켜 정상적인 전류의 공급으로 상기 보조전원수단을 충전시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 전원관리장치.When the difference between the voltage of the auxiliary power supply means to be charged and the stack voltage is detected as the reference voltage V, the controller stops the precharging operation and turns on the switch means to charge the auxiliary power supply means with normal current supply Wherein the power management device of the fuel cell vehicle is characterized by: 연료전지 시스템의 구동이 정지되고, 스택 전압이 보조전원수단의 전압 미만으로 방전되면 상기 보조전원수단이 전장부하에 전원을 공급하는 과정;When the driving of the fuel cell system is stopped and the stack voltage is discharged below the voltage of the auxiliary power source means, the auxiliary power source means supplies power to the electric field load; 상기 보조전원수단의 방전으로 제1기준전압 미만으로 검출되면 블로워를 작동시켜 상기 연료전지 시스템을 재구동시키는 과정;Driving the blower to restart the fuel cell system when the auxiliary power supply unit detects that the discharge of the auxiliary power supply unit is less than the first reference voltage; 상기 스택 전압이 제2기준전압 이상으로 생성되면 스택과 상기 보조전원수단의 직접 연결을 차단하는 과정;Blocking the direct connection of the stack and the auxiliary power supply when the stack voltage is generated above the second reference voltage; 프리차징 동작을 실행시켜 기준전류 이하의 저전류로 상기 보조전원수단을 충전시키는 과정;Performing a precharging operation to charge the auxiliary power source means with a current lower than a reference current; 상기 보조전원수단의 전압과 상기 스택 전압의 차이가 기준값 미만으로 충전이 실행되면 프리차징 동작을 오프하고, 상기 스택과 상기 보조전원수단을 직접 연결시켜 정상 전류로 충전을 실행하는 과정;Turning off a precharging operation when the difference between the voltage of the auxiliary power supply unit and the stack voltage is less than a reference value and directly charging the stack and the auxiliary power supply unit to perform charging with a steady current; 상기 보조전원수단의 만충전이 검출되면 상기 블로워를 오프시켜 상기 연료전지 시스템의 구동을 정지시키는 과정;And stopping the operation of the fuel cell system by turning off the blower when the auxiliary power source is fully charged. 을 포함하며,/ RTI &gt; 상기 제2기준전압은 상기 보조전원수단의 만충전 전압보다 일정량(△V) 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 전원관리방법.Wherein the second reference voltage is set to be lower than a full charge voltage of the auxiliary power supply by a predetermined amount (? V). 제6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 스택과 상기 보조전원수단의 직접 연결을 차단시켜 상기 연료전지 시스템의 재구동 직후 스택의 출력전류를 정상 출력보다 일정량 낮게 유도하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 전원관리방법.And disconnecting the stack from the auxiliary power supply means to direct the output current of the stack to a level lower than a normal output immediately after the fuel cell system is restarted. 삭제delete
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