KR101584864B1

KR101584864B1 - 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법 및 이를 실행하는 장치

Info

Publication number: KR101584864B1
Application number: KR1020130159877A
Authority: KR
Inventors: 박현석; 고문기; 조진호
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2016-01-21
Also published as: KR20150072584A; CN104733752B; US20150180365A1; DE102014118051A1; CN104733752A; DE102014118051B4; US10147959B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치는 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 특정 전압의 직류 전류로 변환하는 제1 컨버터, 상기 변환된 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 제2 컨버터, 상기 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링하는 필터, 상기 필터링된 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입할 때, 상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 일반 차량용 배터리 대신에 고전압 배터리를 사용함으로써 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 승압하는데 수십 볼트 정도만 승압하면 되기 때문에 변압비를 줄일 수 있어서 부품 가격 및 회로의 부피도 줄일 수 있다는 효과가 있다.

Description

연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법 및 이를 실행하는 장치{METHOD OF GENERATING INJECTED CURRENT FOR FUEL CELL STACK AND APPARATUS PERFORMING THE SAME}

본 발명의 실시예들은 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법 및 이를 실행하는 장치에 관한 것이다.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자 제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.

현재 차량 구동을 위한 전력공급원으로는 연료전지 중 가장 높은 전력밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 형태가 가장 많이 연구되고 있으며, 이는 낮은 작동온도로 인한 빠른 시동시간과 빠른 전력변환 반응시간을 갖는다.

이러한 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온이 이동하는 고체 고분자 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly), 반응가스들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응가스들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응가스들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(Bipolar Plate)을 포함하여 구성된다.

이러한 단위 셀 구성을 이용하여 연료전지 스택을 조립할 때, 셀 내 가장 안쪽에 주요 구성부품인 막전극접합체 및 기체확산층의 조합이 위치하는데, 막전극접합체는 고분자 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 촉매전극층, 즉 애노드(Anode) 및 캐소드(Cathode)를 가지며, 애노드 및 캐소드가 위치한 바깥부분에 기체확산층, 가스켓 등이 적층된다.

기체확산층의 바깥쪽에는 반응가스(연료인 수소와 산화제인 산소 또는 공기)를 공급하고 냉각수가 통과하는 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 위치된다. 이러한 구성을 단위 셀로 하여 복수의 단위 셀들을 적층한 뒤 가장 바깥쪽에 집전판(Current Collector) 및 절연판, 적층 셀들을 지지하기 위한 엔드플레이트(End Plate)를 결합하는데, 엔드플레이트 사이에 단위 셀들을 반복 적층하여 체결함으로써 연료전지 스택을 구성하게 된다.

실제 차량에서 필요한 전위를 얻기 위해서는 단위 셀을 필요한 전위만큼 적층해야 하며, 단위 셀들을 적층한 것이 스택이다. 1개의 단위 셀에서 발생하는 전위는 약 1.3V로서, 차량 구동에 필요한 전력을 생산하기 위해 다수의 셀을 직렬로 적층하고 있다.

본 발명은 일반 차량용 배터리 대신에 고전압 배터리를 사용함으로써 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 승압하는데 수십 볼트 정도만 승압하면 되기 때문에 변압비를 줄일 수 있어서 부품 가격 및 회로의 부피도 줄일 수 있도록 하는 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고전압 배터리는 차량의 시동이 오프 상태로 변환되어도 항상 전원이 온 상태를 유지하기 때문에 연료전지 스택이 발전되기 전에도 연료전지 스택의 전압을 측정하여 연료전지 스택의 고장을 진단할 수 있도록 하는 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예들 중에서, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치는 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 특정 전압의 직류 전류로 변환하는 제1 컨버터, 상기 변환된 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 제2 컨버터, 상기 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링하는 필터, 상기 필터링된 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입할 때, 상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어하는 제어부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 연료전지 스택에 주입되는 실제 교류 전류를 상기 제어부에 제공하는 전류센서를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 전류센서로부터 전달 받은 실제 교류 전류와 주입 교류 전류의 차이를 확인할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 확인 결과 상기 실제 교류 전류와 상기 주입 교류 전류에 차이가 발생하면, 상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 작으면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 크게 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 크면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 작게 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 고전압 배터리는 상기 연료전지 스택에 병렬로 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치는 상기 고전압 배터리의 전압을 변환하여 상기 연료전지 스택에 제공하고, 상기 연료전지 스택의 전압을 변환하여 상기 고전압 배터리에 제공하는 양방향 컨버터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 컨버터는 상기 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 상기 연료전지 스택의 전압보다 큰 전압으로 승압시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 컨버터는 상기 변환된 직류 전류의 펄스 폭을 조절하여 상기 직류 전류를 교류 전류로 변환할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 필터는 상기 변환된 교류 전류에서 저주파수에 해당하는 영역을 통과시키고 고주파수에 해당하는 영역을 차단하여 정현파 형태의 교류 전류를 생성할 수 있다.

실시예들 중에서, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치에서 실행되는 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법은 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 특정 전압의 직류 전류로 변환하는 단계, 상기 변환된 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 단계, 상기 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링하는 단계 및 상기 필터링된 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입할 때, 상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법은 상기 연료전지 스택에 주입되는 실제 교류 전류를 제공받는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어하는 단계는 상기 연료전지 스택에 주입되는 주입 교류 전류와 실제 교류 전류와의 차이가 발생하는지 여부를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 주입 전류와 실제 주입 전류와의 차이가 발생하는지 여부를 확인하는 단계는 상기 확인 결과 상기 실제 교류 전류와 상기 주입 교류 전류에 차이가 발생하면, 상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어하는 단계는 상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 작으면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 크게 하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어하는 단계는 상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 크면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 작게 하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법은 상기 고전압 배터리의 전압을 변환하여 상기 연료전지 스택에 제공하는 단계 및 상기 연료전지 스택의 전압을 변환하여 상기 고전압 배터리에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 특정 전압의 직류 전류로 변환하는 단계는 상기 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 상기 연료전지 스택의 전압보다 큰 전압으로 승압시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 단계는 상기 변환된 직류 전류의 펄스 폭을 조절하여 상기 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링하는 단계는 상기 변환된 교류 전류에서 저주파수에 해당하는 영역을 통과시키고 고 주파수에 해당하는 영역을 차단하여 정현파 형태의 교류 전류를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 일반 차량용 배터리 대신에 고전압 배터리를 사용함으로써 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 승압하는데 수십 볼트 정도만 승압하면 되기 때문에 변압비를 줄일 수 있어서 부품 가격 및 회로의 부피도 줄일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 고전압 배터리는 차량의 시동이 오프 상태로 변환되어도 항상 전원이 온 상태를 유지하기 때문에 연료전지 스택이 발전되기 전에도 연료전지 스택의 전압을 측정하여 연료전지 스택의 고장을 진단할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법의 다른 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

기존의 연료전지 스택 고장 진단 장치는 연료전지 스택에 교류전류를 주입하고 연료전지 스택의 전압을 검출하여 분석한 결과를 이용하여 THD(왜곡률)를 구하여 고장 여부를 판단한다.

동작 전류에서 정현파의 교류 전류를 추가하여 사용하는 경우, 정상적인 셀의 전압은 선형 구간에서 전압이 변화하고, 비정상적인 셀의 전압은 비선형적인 구간에서 전압이 변화한다. 이때, 연료전지 스택의 전류는 기본 동작 전류와 정현파 전류의 합이된다.

연료전지 스택의 전류에 따른 연료전지 스택의 전압을 측정하는데, 정상적인 셀의 전압은 전류 변화에 따른 왜곡률이 적은 반면에, 비정상적인 셀의 전압은 셀 전류 변화에 따라 전압 진폭이 크고 왜곡률도 크다.

왜곡률은 주입한 교류 전류의 기본 주파수 대비 고조파 성분의 합으로 계측된다. 기존의 연료전지 스택 고장 진단 장치는 연료전지 스택 전압의 주파수 분석을 통해 왜곡률을 계산하여 셀 전압을 진단함으로써 연료전지 스택의 고장 여부를 판단할 수 있다.

기존의 연료전지 스택 고장 진단 장치의 구성요소를 살펴 보면, 연료전지 스택의 주입부와, 연료전지 스택의 전압을 측정하는 부분과, 고장을 진단하는 구성으로 크게 3개의 구성요소로 이루어져 있다.

왜곡률을 이용한 연료전지 스택의 고장 진단을 하기 위해서 연료전지 스택에 교류 전류를 주입한다. 이러한 교류 전류를 생성하기 위해서는 차량용 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 DC-DC 컨버터를 통해 승압시키는 과정을 거친다. 하지만, DC-DC 컨버터를 사용함으로 인해 부품가격이 많이 들고 회로 부피가 커진다는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 일반 차량용 배터리 대신에 고전압 배터리를 이용함으로써 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 승압하는데 수십 볼트 정도만 승압하면 되기 때문에 변압비를 줄일 수 있어서 부품 가격 및 회로의 부피도 줄일 수 있도록 하는 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법 및 이를 실행하는 장치를 제안한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 연료전지 스택(110), 고전압 배터리(120), 제1 컨버터(130), 제2 컨버터(140), 필터(150), 전류센서(160) 및 제어부(170)를 포함한다.

연료전지 스택(110)은 다수의 단위 셀 들이 연속적으로 배열되어 구성된다. 이러한 연료전지 스택(110)은 직류 전류를 발생하며, 제어부(170)에 의해 제어된 교류 전류가 주입될 수 있다. 즉, 연료전지 스택(110)으로부터 발생되는 직류 전류와 연료전지 스택(110)에 주입되는 교류 전류와의 충돌을 방지하기 위해서, 연료전지 스택(110)에 주입되는 교류 전류는 전류센서(160)에 의해 피드백 되는 실제 주입 전류와 같아지도록 제어부(170)에 의해 제어된다. 이러한 과정은 이하의 제어부(170)를 설명하면서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

고전압 배터리(120)의 전압은 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 구성되거나 낮게 구성될 수 있다. 이하의 설명에서는, 고전압 배터리(120)의 전압이 연료전지 스택(110)의 전압보다 낮게 구성되어 있는 경우를 설명하기로 한다.

일 실시예에서, 고전압 배터리(120)는 연료전지 스택(110)에 병렬로 연결될 수 있다. 이와 같이, 고전압 배터리(120)가 연료전지 스택(110)에 병렬로 연결된 이유는, 연료전지 스택이 수소와 산소의 화학적 반응에 의해 전기를 발생시키는데 급가속 등의 피크 부하에서는 부하가 원하는 전력을 곧바로 대응하지 못하기 때문에 보조 전력인 배터리를 통해 부족전력을 부담하기 때문이다.

일 실시예에서, 제1 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 직류 전류를 특정 전압의 직류 전류로 승압하고, 승압된 전압의 직류 전류를 제2 컨버터(140)에 제공한다.

여기에서, 제1 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 직류 전류를 도 1의 DC-Link(예를 들어, 550V~600V) 에 해당하는 전압으로 승압할 수 있다. 이러한 제1 컨버터(130)는 승압형 DC-DC 컨버터가 될 수 있다. 즉, 제1 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 직류 전류를 연료전지 스택(110)의 전압보다 큰 전압으로 승압시킬 수 있다.

또한, 제1 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)에 해당하는 전압의 직류 전류를 승압하는데 수십 볼트 정도만 승압하면 되기 때문에, 변압비를 줄일 수 있어서 부품 가격 및 회로의 부피도 줄일 수 있다는 효과가 있다.

제2 컨버터(140)는 제어부(170)의 제어에 따라 제1 컨버터(130)에 의해 승압된 직류 전류를 교류 전류를 변환하고, 변환된 교류 전류를 필터(150)에 제공한다.

일 실시예에서, 제2 컨버터(140)는 제1 컨버터(130)에 의해 승압된 직류 전류가 전달되면, 제어부(170)의 제어에 따라 펄스 폭을 조절하여 직류 전류를 교류 전류로 변환할 수 있다. 이러한 제2 컨버터(140)는 DC-AC 컨버터가 될 수 있다.

제2 컨버터(140)에 의해 변환된 교류 전류는 정현파 형태의 교류 전류로 변환되기 위해 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링해야 한다.

이를 위해, 필터(150)는 제2 컨버터(140)로부터 교류 전류가 전달되면 미리 설정된 주파수 밴드(예를 들어, 300Hz)의 신호를 필터링한다.

일 실시예에서, 필터(150)는 교류 전류에서 낮은 주파수에 해당하는 영역을 통과시키고 높은 주파수에 해당하는 영역을 차단하여 정현파 형태의 교류 전류를 생성할 수 있다. 이러한 필터(150)는 로우(Low) 패스 필터가 될 수 있다.

전류센서(160)는 필터(150)에 의해 필터링되어 연료전지 스택(110)에 주입되는 교류 전류를 센싱하여 제어부(170)에 제공한다.

제어부(170)는 전류 센서(160)로부터 실제 교류 전류를 전달 받으면, 실제 교류 전류와 주입 교류 전류와의 차이가 발생하는지 여부를 확인하고, 확인 결과에 따라 주입 교류 전류의 진폭을 제어한다. 제어부(170)는 실제 교류 전류와 주입 교류 전류와의 차이가 발생하지 않을 때까지 이와 같은 과정을 반복하여 수행한다.

일 실시예에서, 제어부(170)는 실제 교류 전류가 주입 교류 전류보다 작으면 주입 교류 전류의 진폭을 크게 하여 교류 전류로 변환하도록 제2 컨버터(140)를 제어할 수 있다. 이와 같이, 제어부(170)는 교류 전류의 진폭을 크게 하여 교류 전류로 변환하도록 제2 컨버터(140)를 제어하면, 주입 교류 전류의 값도 커지게 된다.

다른 일 실시예에서, 제어부(170)는 실제 교류 전류가 주입 교류 전류보다 크면 주입 교류 전류의 진폭을 작게 하여 교류 전류로 변환하도록 제2 컨버터(140)를 제어할 수 있다. 이와 같이, 제어부(170)는 교류 전류의 진폭을 작게 하여 교류 전류로 변환하도록 제2 컨버터(140)를 제어하면, 주입 교류 전류의 값도 작아지게 된다.

연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 양방향 컨버터를 더 포함할 수 있다. 양방향 컨버터는 고전압 배터리(120)와 연료전지 스택(110)이 병렬로 연결될 때, 고전압 배터리(120)의 전압을 변환하여 연료전지 스택(110)에 제공하거나 연료전지 스택(110)의 전압을 변환하여 고전압 배터리(120)에 제공한다.

일 실시예에서, 양방향 컨버터는 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)에 공급할 때 고전압 배터리(120)의 전압을 승압하여 연료전지 스택(110)에 제공할 수 있다.

다른 일 실시예에서, 양방향 컨버터는 회생 제동에 의해 연료전지 스택(110)의 전압이 상승하면 연료전지 스택(110)의 전압을 강압하여 고전압 배터리(120)에 제공할 수 있다.

이와 같이, 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압보다 낮게 구성하고, 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압을 승압하는 양방향 컨버터를 사용함으로써, 고전압 배터리(120)의 셀 수를 줄여서 고전압 배터리(120)의 가격을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이러한 고전압 배터리(120)는 차량의 시동이 오프 상태로 변환되어도 항상 전원이 온 상태를 유지한다. 따라서, 연료전지 스택(110)이 발전되기 전에도 연료전지 스택(110)의 전압을 측정할 수 있어 연료전지 스택(110)의 고장을 진단할 수 있다는 효과가 있습니다.

한편, 도 1의 고전압 배터리(120) 대신에 슈퍼 커패시터가 사용될 수 있고, 슈퍼 커패시터가 사용되는 경우에는 별도의 양방향 컨버터 없이 슈퍼 커패시터와 연료전지 스택(110)이 병렬로 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 승압시켜 특정 전압의 직류 전류로 변환한다(단계 S210).

연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 변환된 직류 전류를 교류 전류로 변환한다(단계 S220). 단계 S220에 대한 일 실시예에서, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 직류 전류의 펄스 폭을 조절하여 직류 전류를 교류 전류로 변환할 수 있다.

연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링한다(단계 S230).

단계 S230에 대한 일 실시예에서, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 교류 전류에서 낮은 주파수에 해당하는 영역을 통과시키고 높은 주파수에 해당하는 영역을 차단하여 정현파 형태의 교류 전류를 생성할 수 있다.

연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 필터링된 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입할 때, 상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어를 한다(단계 S240).

도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법의 다른 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 전류센서로부터 연료전지 스택의 실제 주입 전류를 수신한다(단계 S310). 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 전류센서로부터 전달 받은 실제 교류 전류와 연료전지 스택에 주입되는 교류 전류와의 차이를 확인한다(단계 S320). 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치(100)는 확인 결과 실제 교류 전류와 교류 전류에 차이가 발생하면(단계 S330), 교류 전류의 진폭을 제어한다(단계 S340).

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치
110: 연료전지 스택
120: 고전압 배터리
130: 제1 컨버터
140: 제2 컨버터
150: 필터
160: 전류센서
170: 제어부

Claims

연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치에 있어서,
고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 특정 전압의 직류 전류로 변환하는 제1 컨버터;
상기 변환된 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 제2 컨버터;
상기 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링하는 필터;
상기 필터링된 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입할 때, 상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 고전압 배터리는 상기 연료전지 스택에 병렬로 연결되는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제1항에 있어서,상기 연료전지 스택에 주입되는 실제 교류 전류를 상기 제어부에 제공하는 전류센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는
상기 전류센서로부터 전달 받은 실제 교류 전류와 주입 교류 전류의 차이를 확인하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는
상기 확인 결과 상기 실제 교류 전류와 상기 주입 교류 전류에 차이가 발생하면, 상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 작으면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 크게 하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제4항에 있어서,
상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 크면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 작게 하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 고전압 배터리의 전압을 변환하여 상기 연료전지 스택에 제공하고, 상기 연료전지 스택의 전압을 변환하여 상기 고전압 배터리에 제공하는 양방향 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 컨버터는
상기 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 상기 연료전지 스택의 전압보다 큰 전압으로 승압시키는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 컨버터는
상기 변환된 직류 전류의 펄스 폭을 조절하여 상기 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터는
상기 변환된 교류 전류에서 저주파수에 해당하는 영역을 통과시키고 고주파수에 해당하는 영역을 차단하여 정현파 형태의 교류 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치.
연료전지 스택용 주입 전류 생성 장치에서 실행되는 연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법에 있어서,
고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 특정 전압의 직류 전류로 변환하는 단계;
상기 변환된 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 단계;
상기 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링하는 단계;
상기 필터링된 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입할 때, 상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어하는 단계를 포함하고,
상기 고전압 배터리는
상기 연료전지 스택에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제12항에 있어서,
상기 연료전지 스택에 주입되는 실제 교류 전류를 제공받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제13항에 있어서,
상기 교류 전류가 일그러짐 없이 주입되도록 피드백 제어하는 단계는
상기 연료전지 스택에 주입되는 주입 교류 전류와 실제 교류 전류와의 차이가 발생하는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제14항에 있어서,
상기 주입 교류 전류와 실제 교류 전류와의 차이가 발생하는지 여부를 확인하는 단계는
상기 확인 결과 상기 실제 교류 전류와 상기 주입 교류 전류에 차이가 발생하면, 상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제15항에 있어서,
상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어하는 단계는
상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 작으면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 크게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제15항에 있어서,
상기 주입 교류 전류의 진폭을 제어하는 단계는
상기 실제 교류 전류가 상기 주입 교류 전류보다 크면 상기 주입 교류 전류의 진폭을 작게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
삭제
제12항에 있어서,
상기 고전압 배터리의 전압을 변환하여 상기 연료전지 스택에 제공하는 단계; 및
상기 연료전지 스택의 전압을 변환하여 상기 고전압 배터리에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제12항에 있어서,
상기 특정 전압의 직류 전류로 변환하는 단계는
상기 고전압 배터리에 해당하는 전압의 직류 전류를 상기 연료전지 스택의 전압보다 큰 전압으로 승압시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제12항에 있어서,
상기 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 단계는
상기 변환된 직류 전류의 펄스 폭을 조절하여 상기 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.
제12항에 있어서,
상기 변환된 교류 전류에서 미리 설정된 주파수 밴드의 신호를 필터링하는 단계는
상기 변환된 교류 전류에서 저주파수에 해당하는 영역을 통과시키고 고 주파수에 해당하는 영역을 차단하여 정현파 형태의 교류 전류를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택용 주입 전류 생성 방법.