KR101610405B1 - 연료전지 차량의 비상 운전 제어 방법 - Google Patents

연료전지 차량의 비상 운전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 차량의 주행 중에 냉각 시스템에 문제가 발생할 경우 연료전지 시스템을 보호하면서 안전한 지역으로 비상 운전할 수 있는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 기존의 차량 구동 및 냉각 시스템을 그대로 이용가능한 구성으로, 차량 제어기와 냉각 시스템 측의 제어기와의 통신 두절의 경우에도 비상 운전이 가능하도록 구현함으로써, 운전자의 안전을 확보할 수 있는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공하고자 함을 그 목적으로 한다.
그러므로, 본 발명에서는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 있어서, 차량 제어기와 냉각 시스템의 제어기 간의 통신 단절 상태를 감지하는 단계, 통신 단절 상태의 경우, 미리 설정된 제어 지령에 따라 냉각 시스템의 제어기가 냉각 시스템을 제어하는 단계, 냉각 시스템의 센서로부터 검출된 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여, 기준치 이상인 경우 차량 제어기가 제1비상운전 모드를 수행하는 단계, 차량 제어기가 제1비상운전 모드로 전환된 후, 경고등 또는 음성으로 제1비상운전 모드임을 운전자에게 표시하는 단계, 냉각 시스템의 센서로부터 검출된 값이 소정의 기준치 이하인 경우, 한시적으로 연료전지 시스템을 구동하는 제2비상운전 모드로 전환하는 단계, 제2비상운전 모드로 전환된 이후, 공기의 스택 출구 온도 또는 냉각수 온도가 미리 설정된 임계 온도 이상인 경우, 제2비상운전 모드를 종료하는 단계 및 제2비상운전 모드가 종료된 다음, 에너지 저장 장치의 유무를 판단하여, 에너지 저장 장치가 존재하는 경우에는 잔류 에너지를 이용한 제3비상운전 모드를 수행하고, 에너지 저장 장치가 존재하지 않는 경우에는 차량을 셧다운시키는 단계를 포함하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.

Description

연료전지 차량의 비상 운전 제어 방법 {Method for controlling emergency driving for fuel cell vehicle}
본 발명은 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 차량의 주행 중에 냉각 시스템에 문제가 발생할 경우 연료전지 시스템을 보호하면서 안전한 지역으로 비상 운전할 수 있는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.
차량에 탑재되는 연료전지 시스템은 크게 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중 산소를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 냉각 시스템으로 구성된다.
이와 같은 구성으로 연료전지 시스템에서는 연료인 수소와 공기 중의 산소에 의한 전기화학반응에 의해 전기를 발생시키고, 반응부산물로 열과 물을 배출하게 된다.
상기한 연료전지 시스템에서는 특히 반응부산물로 열을 발생시키게 되므로 스택의 온도 상승을 방지하기 위해서는 스택을 냉각시키는 냉각 시스템이 필수적이다.
이러한 냉각 시스템은 일반적으로, 냉각 펌프에 의하여 냉각수의 순환 유동이 진행되고, 순환 유동된 냉각수의 열교환에 의하여 연료전지 스택을 냉각시키게 된다.
특히, 상기 냉각 펌프는 냉각 펌프용 인버터 제어기에 의하여 구동 RPM이 제어되며, 상기 냉각 펌프용 인버터 제어기는 차량 제어기에 의하여 총괄적으로 제어된다.
도 1은 이러한 냉각 시스템을 포함하는 연료전지 차량의 정상 운전 상태를 도시한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량 제어기(10)는 구동 모터용 인버터 제어기(20) 및 냉각 펌프용 인버터 제어기(40)로부터 상태 정보를 피드백 받아 각각에 대한 제어 지령을 송신함으로써, 상기 구동 모터용 인버터 제어기(20) 및 냉각 펌프용 인버터 제어기(40)를 제어한다.
상기 구동 모터용 인버터 제어기(20)는 배터리 또는 슈퍼 커패시터(80) 또는 연료전지(70)로부터 전력을 공급받아 구동 모터용 인버터(30)의 속도 제어를 수행한다.
또한, 냉각 펌프용 인버터 제어기(40)는 연료전지 스택을 통과하는 냉각 루프에서 냉각수를 순환 유동시키기 위하여 냉각 펌프(50)의 속도 제어를 수행한다.
이러한 과정에서 냉각수 라인을 순환 유동하는 냉각수(60)는 라디에이터를 통과하면서 외기와 열교환을 수행하게 되어, 연료전지 스택으로부터 생성된 열을 외부로 방출시키게 된다.
그러나, 연료전지 차량의 정상 주행 중, 차량 제어기(10)와 냉각펌프용 인버터 제어기(140) 간의 통신이 단절되면 냉각펌프용 인버터 제어기(40)는 제어지령을 받을 수 없게 된다. 이러한 경우, 비록 냉각펌프(50)를 구동할 수 있는 전원이 공급된다고 하더라도 냉각펌프 구동을 중단하도록 구성되어 있음으로 인해, 연료전지(70)를 냉각할 수 없어 연료전지 시스템의 발전 중단으로 이어진다.
또한, 배터리나 슈퍼커패시터(80)를 장착한 차량의 경우에는 잔류 에너지를 이용하여, 차량을 안전 지대로 이동시키는 림프 홈 모드(Limp home mode)가 구현 가능하나, 잔류 에너지가 부족하거나 배터리나 슈퍼커패시터가 장착되지 않은 차량의 경우는 연료전지 시스템의 발전 중단으로 인하여 차량의 동력이 끊기게 되므로, 차량 운전자는 위험한 상황에 직면할 수 있는 문제가 존재하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 기존의 차량 구동 및 냉각 시스템을 그대로 이용하면서, 차량 제어기와 냉각 시스템 측의 제어기와의 통신 두절의 경우에도 비상 운전이 가능하도록 구현함으로써 운전자의 안전을 확보할 수 있는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공하고자 함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 있어서, 차량 제어기와 냉각 시스템의 제어기 간의 통신 단절 상태를 감지하는 단계와; 통신 단절 상태의 경우, 미리 설정된 제어 지령에 따라 냉각 시스템의 제어기가 냉각 시스템을 제어하는 단계와; 냉각 시스템의 센서로부터 검출된 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여, 기준치 이상인 경우 차량 제어기가 제1비상운전 모드를 수행하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.
또한, 차량 제어기가 제1비상운전 모드로 전환된 후, 경고등 또는 음성으로 제1비상운전 모드임을 운전자에게 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.
또한, 냉각 시스템의 센서로부터 검출된 값이 소정의 기준치 이하인 경우, 한시적으로 연료전지 시스템을 구동하는 제2비상운전 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.
이 경우, 제2비상운전 모드로 전환된 이후, 공기의 스택 출구 온도 또는 냉각수 온도가 미리 설정된 임계 온도 이상인 경우, 제2비상운전 모드를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.
또한, 제2비상운전 모드가 종료된 다음, 에너지 저장 장치의 유무를 판단하여, 에너지 저장 장치가 존재하는 경우에는 잔류 에너지를 이용한 제3비상운전 모드를 수행하고, 에너지 저장 장치가 존재하지 않는 경우에는 차량을 셧다운시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.
여기서, 상기 냉각 시스템의 제어기는 냉각펌프용 인버터 제어기, 라디에이터 팬 제어기 및 3-웨이 밸브 제어기로 이루어지는 일군으로부터 선택된 하나 이상의 제어기인 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.
또한, 상기 센서는 온도 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기존의 차량 구동 및 냉각 시스템을 그대로 이용하면서, 소프트 웨어의 업그레이드 만으로 간단하게 비상 운전 모드를 구현할 수 있어 활용성이 뛰어난 장점이 있다.
둘째, 냉각펌프용 인버터 제어기, 라디에이터 팬 제어기, 3-웨이 밸브의 제어기와 같이, 냉각 루프와 관련된 여러 제어기의 결함 등의 이유로, 차량 제어기와의 통신 연결이 두절된 경우라도, 일정한 조건 하에서 비상 운전을 수행할 수 있어, 차량의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
셋째, 이러한 비상운전 제어 방법을 구현함에 있어서, 연료전지 스택의 안정성을 충분하게 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 냉각 시스템을 포함하는 연료전지 차량의 정상 운전 상태를 간략하게 도시한 구성도.
도 2는 종래 기술에 따라 냉각 시스템과의 통신 단절 상태를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에서의 냉각 시스템과의 통신 단절 상태를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 구체적으로 도시하고 있는 흐름도.
도 5는 본 발명에서 냉각수 압력이 일정하게 제어되는 경우의 비상 운전 모드에 대한 그래프.
도 6은 본 발명에서 냉각수 압력이 일정하게 제어되지 않는 경우의 비상 운전 모드에 대한 그래프.
본 발명은 연료전지 차량에서 연료전지 시스템의 냉각 기능을 수행하는 냉각 시스템 내에서 전기적으로 제어되는 구성요소들에 관한 제어기와 차량 제어기 간의 통신 두절이 발생한 경우에 운전자의 안전을 확보하기 위한 연료전지 차량의 비상 운전 제어 방법을 제공한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 구체적으로 설명한다.
이하에서 도면을 참조하여 설명되는 것은 냉각펌프의 작동과 관련된 실시예의 구체적인 설명이나, 그 외에 통신 방식을 이용하여 제어되는 라디에이터 팬 또는 냉각 루프의 3-웨이 밸브와 같은 경우에도 동일하게 적용할 수 있음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 차량 제어기 측과 냉각 시스템 측의 제어기와의 통신 단절 상태를 도시한 구성도이다.
종래 기술에 관한 도 2를 참조하면, 종래에는 냉각펌프용 인버터 제어기와 차량 제어기 간의 통신이 두절되면, 연료 전지 시스템을 보호하기 위하여, 연료전지 시스템을 셧다운시켜 발전을 중단하였다.
그러나 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에서는 종래 기술과는 달리 냉각펌프용 인버터 제어기(140)와 차량 제어기(110) 간의 통신 단절 상태라 하더라도, 상기 냉각펌프용 인버터 제어기(140)가 일정한 제어 지령에 따라 냉각펌프(150)를 구동시키도록 구성함으로써 냉각 시스템이 계속적으로 구동될 수 있도록 구현한다.
통신 단절 상태와 관련하여, 차량 제어기(110)와 냉각펌프용 인버터 제어기(140) 간의 통신 단절이 발생하면, 차량 제어기(110)로의 피드백 신호 및 차량 제어기(110)로부터의 제어 지령이 전달되지 않게 된다.
이러한 통신 단절 상태에서, 본 발명의 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에서는 냉각펌프(150)에 대한 구동 제어를 즉시 종료하지 않고, 비상운전 모드로 전환하여 냉각펌프(150)에 대한 구동 제어를 수행한다.
구체적으로, 차량 제어기(110)와 냉각펌프용 인버터 제어기(140)간의 통신이 단절될 경우, 냉각펌프용 인버터 제어기(140)는 일정 시간 동안 차량 제어기(110)와의 통신 재개를 기다린다. 일정 시간 내에 통신이 재개된 경우라면, 정상 상태로 보아 냉각펌프용 인버터 제어기(140)는 정상 운전 상태를 지속하게 된다.
반면, 통신이 재개되지 않을 경우, 상기 냉각펌프용 인버터 제어기(140)는 미리 설정된 냉각펌프의 구동 알피엠(rpm)으로 냉각펌프(150)를 구동함으로써, 연료전지(170)에 대한 냉각 루프를 유지시켜 스택으로부터 발생된 열을 제거한다.
또한, 차량 제어기(110)는 냉각펌프용 인버터 제어기(140)와의 통신이 단절되었을 경우, 상기 냉각펌프용 인버터 제어기(140)와 마찬가지로 일정 시간 동안 통신 재개를 기다린다. 일정 시간 내에 통신이 재개된 경우라면, 정상 상태로 보아 정상 운전 상태를 지속한다.
만일, 냉각펌프용 인버터 제어기(140)와의 통신이 재개되지 않은 경우, 미리 설정된 냉각수 유량이 스택에 공급되는 것을 확인한다. 이러한 냉각수 유량의 확인 단계는 일정 수준의 냉각 성능이 유지되는 것을 확인하기 위함으로, 스택으로 공급되는 냉각수(160)의 온도 또는 압력을 측정하기 위하여 설치되는 온도 센서 또는 압력 센서에 의하여 확인되도록 구성할 수 있다. 또한, 본 구현예에서의 냉각수 유량에 대한 설정값은 상기 냉각펌프(150)에 대하여 미리 설정된 구동 알피엠에 대응하는 값으로 설정된다. 한편, 라디에이터 팬 이나 3-웨이 밸브의 경우에도 일정 수준 이상으로 연료전지(170)에 대한 냉각이 이루어지고 있음을 온도 또는 압력 센서에 의하여 확인함으로써 동일한 방식으로 진행할 수 있다.
센서로부터 미리 설정된 냉각수 유량이 스택으로 공급되는 것이 확인되면, 차량 제어기(110)는 냉각펌프용 인버터 제어기(140)가 비상운전 모드에 들어간 것으로 판단하여 비상운전 모드로 천이한다.
바람직하게는, 상기 차량 제어기(110)가 비상운전 모드로 천이된 경우에는, 운전자가 이를 확인할 수 있도록 운전자에게 비상운전 모드로 돌입하였음을 안내하도록 구성할 수 있다. 따라서, 비상운전 모드에서는 상기 차량 제어기(110)가 클러스터에 비상운전 모드에 관한 경고등을 점등하거나, 오디오로 비상운전 모드에 돌입하였음을 음성 안내하도록 구성할 수 있다.
한편, 통신이 재개되지 않으면서 센서로부터 확인되는 냉각수 유량이 설정값에 미치지 못하는 경우, 냉각펌프용 인버터 제어기(140)가 고장난 것으로 판단하여 연료전지 시스템을 발전 중단시키게 된다.
이 경우, 즉시 발전 중단시키는 것이 아니라, 스택을 통과하는 냉각수와 스택을 나오는 공기의 온도 등을 고려하여 추가적인 비상운전을 수행하다가 냉각수 또는 공기의 온도가 소정의 임계점을 넘어가는 경우 연료전지 시스템이 발전 중단되도록 구성할 수도 있다.
연료전지 시스템의 발전 중단 시에는, 배터리 또는 슈퍼커패시터가 장착된 연료전지 차량의 경우 잔류 에너지를 이용하여 비상운전을 수행하도록 구성할 수 있으며, 연료전지만을 사용하는 연료전지 차량의 경우에는 차량이 셧다운되도록 구성할 수 있다.
첨부된 도 4는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법을 구체적으로 도시하고 있는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시동 및 정상 주행 단계(S400)를 통하여 정상 운전 모드(S401)가 진행된다.
정상 운전 모드에서는 차량 제어기와 냉각펌프용 인버터 제어기의 통신을 확인(S402)하여, 통신에 문제가 발생하였는지를 주기적으로 확인(S403)한다.
이러한 과정에서 통신 단절 상태가 확인되었다면, 미리 설정된 소정의 시간 동안 통신 단절이 지속되는지 여부를 확인(S404)하고, 통신 가능 여부를 판단(S405)하여, 통신이 가능한 경우에는 정상 운전 모드(S401)로 회귀한다.
반면, 통신 단절 상태가 소정 시간 이상 지속되어 통신이 불가능한 것으로 판단될 경우, 검출된 냉각수 유량에 따라 제1비상운전 모드를 수행할 지 여부를 결정한다.
여기서 제1비상운전 모드란, 냉각 펌프가 미리 설정된 구동 알피엠으로 제어될 수 있도록 냉각펌프용 인버터 제어기가 구동 제어를 지속함으로써 통신 단절 상태에도 불구하고, 냉각수의 순환은 유지되어 연료전지 시스템이 가동되는 상태를 의미한다.
이러한 제1비상운전 모드는 냉각펌프용 인버터 제어기의 고장 여부에 따라 냉각펌프가 일정 수준 이상으로 작동하는지 여부와 관계되므로, 냉각수 압력을 기준 압력과 비교 판단하도록 구성할 수 있다.
이러한 냉각펌프용 인버터 제어기의 고장 여부를 판단함에 있어서, 고장나지 않은 경우라면, 냉각펌프가 일정 수준 이상으로 구동됨에 따라 압력 센서로부터 측정되는 냉각수 압력이 일정한 기준 압력 이상으로 검출되게 된다. 그러나, 냉각펌프용 인버터 제어기의 고장이 발생한 경우라면, 냉각 펌프를 구동시키기 위한 제어 지령을 송출할 수 없어, 냉각수 압력이 기준 압력 이하로 검출되게 된다.
따라서, 이러한 냉각수 압력을 검출함에 따라 냉각펌프용 인버터 제어기의 고장 유무를 판단하고, 이를 제1비상운전 모드의 진입 조건으로 적용할 수 있다.
따라서, 도 4에서와 같이, 냉각수 압력을 검출하고, 이를 기준 압력과 비교하는 단계(S406)를 수행함으로써, 제1비상운전 모드로의 진입 여부를 결정하게 된다.
도시되지는 않았으나, 제1비상운전 모드로 진입한 경우에는 운전자가 이를 확인할 수 있도록, 경고등을 점등하거나 음성 안내하는 방식으로 운전자에게 제1비상운전 모드로 돌입하였음을 안내하도록 구성할 수 있다.
한편, 도 4에서 냉각수 압력을 판단하여 제1비상운전 모드로의 진입을 결정하는 경우와는 달리, 상기 냉각수 압력에 관한 비교 판단을 거치지 않고, 직접 통신 단절 상태임을 판단하였다면 바로 제1비상운전 모드로 진입하도록 구성할 수 있다. 이 경우 제1비상운전 모드로 진입한 다음, 후차적으로 냉각수 압력을 검출하여 냉각 펌프의 고장 유무를 검출하도록 구성할 수 있다.
상기 제1비상운전 모드에서는 미리 설정된 구동 알피엠으로 냉각 펌프가 구동되므로 연료전지 시스템에 대한 일정한 냉각 성능을 제공할 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 연료전지 시스템의 출력은 제1비상운전 모드에서의 미리 설정된 냉각 성능에 따라 일정 수준 이하로 제한되도록 구성할 수 있다.
제1비상운전 모드로 진입한 경우, 차량 제어기는 통신 가능여부를 재차 확인하고(S408), 통신이 가능한 경우 다시 정상 운전 모드로 회귀하고, 통신이 불가능한 경우에는 제1비상운전 모드를 지속한다.
한편, 냉각수 압력을 비교 판단하는 단계(S406)로부터 검출된 냉각수 압력이 기준 압력 이하로 판단되는 경우에는 냉각 펌프의 고장으로 판단하여 제2비상운전 모드로 진입한다.(S409)
제2비상운전 모드란, 냉각펌프용 인버터 제어기가 정상적으로 작동하지 못하므로, 냉각수 유량이 충분하게 확보되지 못하는 것을 대비하여 연료전지 시스템의 온도 상승을 방지할 수 있도록 출력을 제한하는 상태로, 한시적으로 연료전지 시스템이 구동 상태를 유지하는 것을 의미한다.
따라서, 이러한 제2비상운전 모드에서는 스택 냉각수 온도 또는 스택을 나오는 공기의 온도 등 스택 내부의 온도를 검출할 수 있는 인자를 측정하고, 이를 스택 내구성을 위하여 미리 설정된 임계 온도와 비교(S410)함으로써 안전한 범위에서 추가적인 비상 운전이 가능하도록 구현된다. 제2비상운전 모드로 진입한 경우에도 제1비상운전 모드로 진입한 경우와 마찬가지로, 경고등을 점등하거나 음성 안내하는 방식으로 운전자에게 제2비상운전 모드로 돌입하였음을 안내하도록 구성할 수 있다.
검출된 냉각수 또는 공기의 온도가 소정의 임계 온도 이상인 경우에는 제2비상운전 모드를 종료한다.
제2비상운전 모드가 종료된 경우, 차량 내에 배터리 또는 슈퍼 커패시터와 같은 에너지 저장장치가 있는지 여부를 판단(S411)한 다음, 에너지 저장장치가 존재하는 경우에는 제3비상운전모드를 수행하고(S412), 에너지 저장장치가 없는 경우에는 차량의 셧다운을 진행한다.(S413)
여기서 제3비상운전 모드란, 배터리 또는 슈퍼 커패시터와 같은 에너지 저장장치로부터 저장된 잔류 에너지를 이용하여 비상운전을 수행하는 것을 의미한다. 제3비상운전 모드로 진입한 경우에도 제1 및 제2비상운전 모드로 진입한 경우와 마찬가지로, 경고등을 점등하거나 음성 안내하는 방식으로 운전자에게 제3비상운전 모드로 돌입하였음을 안내하도록 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명에서 냉각수 압력이 일정하게 제어되는 경우의 비상 운전 모드에 대한 그래프를 도시하고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 통신에러 발생시점으로 표시된 부분으로부터 차량용 제어기와 냉각펌프용 인버터 제어기 간의 통신 단절 상태가 진행될 경우, 일정 시간 경과 후 상기 냉각펌프용 인버터 제어기가 냉각수 압력이 일정하게 제어되도록 비상운전을 시작하게 된다. 이러한 냉각펌프용 인버터 제어기의 비상운전이 시작됨에 따라 냉각수의 압력은 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다. 한편, 냉각수 압력이 일정하게 제어되는 것을 센서로부터 차량 제어기가 확인하게 되면, 차량 제어기는 비상운전 모드로 전환하게 된다. 이러한 경우에는 일정한 냉각 성능 범위 내에서 연료전지 시스템이 정상 작동되므로, 연료전지 시스템의 출력은 정상적으로 나타난다.
한편, 도 6은 본 발명에서 냉각수 압력이 일정하게 제어되지 않는 경우의 비상 운전 모드에 대한 그래프를 도시하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 통신에러 발생시점으로 표시된 부분으로부터 차량용 제어기와 냉각펌프용 인버터 제어기 간의 통신 단절 상태가 진행된다.
그러나, 이 경우에는 냉각 펌프가 정상적으로 구동되지 않아, 냉각수 압력이 일정하게 제어되지 않게 된다. 통신 단절 상태로부터 일정 시간 경과 후 냉각수 압력이 소정의 기준 압력 이하인 것으로 판단되면, 차량 제어기가 비상운전 모드(제2비상운전 모드)로 전환하게 된다.
이후, 냉각수(또는 공기)의 온도가 소정의 임계 온도 이상으로 확인되면, 비상운전 모드를 종료하고, 연료전지 시스템의 기동을 중단시키게 된다.
이상에서는 냉각 시스템 중 냉각펌프 및 이를 제어하는 냉각펌프용 인버터 제어기과 차량 제어기 간의 문제가 발생한 경우를 대비한 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 통신 방식에 의하여 제어되는 냉각 시스템 내의 다른 구성요소, 예를 들면, 라디에이터 팬 또는 전기적으로 개폐가 제어되는 3-웨이 밸브에 관하여 동일하게 적용될 수 있다.
그러므로, 본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
110: 차량 제어기 140: 냉각펌프용 인버터 제어기
150: 냉각 펌프 160: 냉각수
170: 연료 전지 180: 배터리(슈퍼 커패시터)
미설명 부호 (120: 구동모터용 인버터 제어기, 130: 구동 모터용 인버터)

Claims (7)

  1. 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법에 있어서,
    차량 제어기와 냉각 시스템의 제어기 간의 통신 단절 상태를 감지하는 단계;
    통신 단절 상태의 경우, 미리 설정된 제어 지령에 따라 냉각 시스템의 제어기가 냉각 시스템을 제어하는 단계;
    냉각 시스템의 센서로부터 검출된 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여, 기준치 이상인 경우 차량 제어기가 냉각펌프용 인버터 제어기가 구동 제어를 지속하는 모드인 제1비상운전 모드를 수행하는 단계;
    냉각 시스템의 센서로부터 검출된 값이 소정의 기준치 이하인 경우, 한시적으로 연료전지 시스템을 구동하는 연료전지 시스템의 출력을 제한하는 모드인 제2비상운전 모드로 전환하는 단계;
    제2비상운전 모드가 종료된 다음, 에너지 저장 장치의 유무를 판단하여, 에너지 저장 장치가 존재하는 경우에는 에너지 저장장치로부터 저장된 잔류 에너지를 이용하여 비상운전을 수행하는 제3비상운전 모드를 수행하고, 에너지 저장 장치가 존재하지 않는 경우에는 차량을 셧다운시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    차량 제어기가 제1비상운전 모드로 전환된 후, 경고등 또는 음성으로 제1비상운전 모드임을 운전자에게 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    제2비상운전 모드로 전환된 이후, 공기의 스택 출구 온도 또는 냉각수 온도가 미리 설정된 임계 온도 이상인 경우, 제2비상운전 모드를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 시스템의 제어기는 냉각펌프용 인버터 제어기, 라디에이터 팬 제어기 및 3-웨이 밸브 제어기로 이루어지는 일군으로부터 선택된 하나 이상의 제어기인 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법.
  7. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 온도 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 비상운전 제어 방법.
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