KR101836606B1 - Apparatus for detecting leakage of hydrogen storage system for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소 감지센서를 대체하여 수소 저장 시스템의 리크를 정확하게 감지할 수 있는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치 및 방법을 제공한다.
특히, 본 발명에서는 특정 센서를 이용하여 수소 리크를 직접 감지하지 않고, 수소 리크 여부를 판단하기 위하여 다양한 정보를 수집 또는 산출하고, 이들 정보로부터 간접적으로 수소 리크 여부를 판단할 수 있도록 구현함으로써 수소 센서를 대체하고 리크 감지의 정밀도를 향상시킬 수 있는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치 및 방법을 제공한다.
The present invention provides an apparatus and method for detecting leaks in a hydrogen storage system for a vehicle that can accurately detect leaks in a hydrogen storage system in place of a hydrogen detection sensor.
In particular, in the present invention, various information is collected or calculated in order to determine whether or not the hydrogen leak is detected without directly sensing the hydrogen leak using the specific sensor, and the hydrogen leak can be indirectly judged from the information, And to improve the precision of leak detection. The present invention also provides a leak detection apparatus and method for a hydrogen storage system for a vehicle.

Description

차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치 및 방법 {Apparatus for detecting leakage of hydrogen storage system for vehicle}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a leak detection apparatus and method for a hydrogen storage system for a vehicle,

본 발명은 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지차량의 수소 저장 시스템에서 수소가 리크 여부를 판단함으로써 리크를 감지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for detecting leaks in a hydrogen storage system for a vehicle, and more particularly, to an apparatus and method for detecting leaks by determining whether hydrogen is leaking in a hydrogen storage system of a fuel cell vehicle.

수소 연료전지차량은 수소를 연료로 수소와 산소를 반응시켜 나오는 전기적 에너지를 이용하여 모터를 구동시켜 추진력을 발생시키는 차량이다.A hydrogen fuel cell vehicle is a vehicle that generates propulsion by driving a motor using electric energy generated by reacting hydrogen and oxygen with hydrogen as a fuel.

수소연료전지차량에는 필수적으로 수소 저장 탱크를 포함하는 수소 저장 시스템이 탑재되어야 하며 현재 상용화 성능이 가장 높은 700bar 고압 수소 탱크가 전세계적으로 탑재되는 추세이다. 고압의 수소 저장 탱크로부터 연료전지 스택까지는 고압(700bar)에서부터 저압(1bar)까지 구성에 따라 다양한 압력레벨의 배관 및 피팅들이 존재하며, 리크 발생시 이를 감지하기 위한 수소 감지 센서를 넣는 것이 일반적이다. Hydrogen fuel cell vehicles must be equipped with a hydrogen storage system that includes a hydrogen storage tank, and the 700 bar high pressure hydrogen tank, which has the highest commercialization performance, is being installed worldwide. From a high-pressure hydrogen storage tank to a fuel cell stack, there are pipes and fittings of various pressure levels depending on the configuration from high pressure (700 bar) to low pressure (1 bar), and a hydrogen sensor for detecting leakage is generally installed.

하지만, 현실적으로 장착할 수 있는 수소 감지센서의 수에는 한계가 있으며, 수소 저장 시스템 내에 모든 개소에서 수소 리크를 감지할 수는 없다. 따라서, 수소 저장 시스템 내에 최적 위치를 선정하여 수소 감지센서를 배열하지만 수소 저장 시스템 내의 모든 영역에서의 리크를 감지하기에는 부족할 수 있다.
However, there are limits to the number of hydrogen sensing sensors that can be mounted in reality, and hydrogen leaks can not be detected anywhere in the hydrogen storage system. Thus, it may be insufficient to arrange the hydrogen sensing sensor by selecting an optimum position in the hydrogen storage system, but to detect leakage in all areas within the hydrogen storage system.

대한민국 등록특허 제10-1393581호(2014. 05. 09)Korean Registered Patent No. 10-1393581 (Apr. 2014, 09)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 수소 감지센서를 대체하여 수소 저장 시스템의 리크를 정확하게 감지할 수 있는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치 및 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for detecting leaks in a hydrogen storage system for a vehicle that can accurately detect leaks in a hydrogen storage system in place of a hydrogen detection sensor .

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 (a) 차량의 시동 전, 또는 차량의 시동 직후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제1수소량을 산출하여 제어기에 저장하는 단계; (b) 차량의 시동이 종료되기까지의 퍼지가 이루어진 누적시간에 대한 정보를 제어기에 저장하는 단계; (c) 차량의 시동이 종료된 후, 차량 시동 종료 후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제2수소량을 산출하여 상기 제어기에 저장하는 단계; (d) 기계산된 퍼지 특성계수에 퍼지 누적시간을 곱하여 퍼지로 인하여 소모된 수소량에 해당하는 퍼지 수소량을 예측하고, 스택에서 소모된 수소량에 해당되는 스택 소모량을 산출하는 단계; (e) 상기 제1수소량, 상기 제2수소량, 상기 퍼지 수소량 및 상기 스택 소모량을 이용하여 리크 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in a preferred embodiment of the present invention, (a) a first hydrogen amount for hydrogen amount remaining in the hydrogen storage portion before starting the vehicle or immediately after starting the vehicle is calculated and stored in the controller step; (b) storing information on an accumulation time in which the purge is made until the start of the vehicle is completed, in the controller; (c) calculating a second amount of hydrogen with respect to the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage part after the start of the vehicle is completed after the start of the vehicle, and storing the calculated second amount of hydrogen in the controller; (d) multiplying the calculated fuzzy characteristic coefficient by the fuzzy accumulation time to predict the amount of purge water corresponding to the amount of hydrogen consumed due to the purge, and calculating the amount of stack consumption corresponding to the amount of hydrogen consumed in the stack; (e) determining leaks using the first hydrogen amount, the second hydrogen amount, the purge hydrogen amount, and the stack consumption amount.

또한, 상기 (a) 단계 이전에 퍼지 특성계수를 결정하는 단계;를 더 포함하고, 상기 퍼지 특성계수는 차량 시동 후 시동 종료까지의 수소 저장량의 차이값에서 스택에서 소모된 수소량을 뺀 값을 수소 퍼지시간으로 나누어 계산하는 과정을 n회(n은 2이상) 반복한 다음, 계산된 n개의 값의 평균으로 결정한 값인 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 제공한다.Further, the method may further include determining a purge characteristic coefficient before the step (a), wherein the purge characteristic coefficient is a value obtained by subtracting the amount of hydrogen consumed in the stack from the difference in hydrogen storage amount from the start of the vehicle to the end of startup (N is an integer equal to or greater than 2), and then the calculated value is determined as an average of the calculated n values.

또한, 상기 (d) 단계에서는 스택에서 생성된 전류를 적산하여 상기 스택 소모량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 제공한다.Also, in the step (d), the stack consumption amount is calculated by integrating the current generated in the stack, thereby providing a leakage detection method for a vehicular hydrogen storage system.

또한, 상기 (e) 단계에서는 아래와 같은 수식에 의하여 리크 계수를 결정하고,In the step (e), the leakage coefficient is determined by the following equation,

Figure 112016026074617-pat00001
Figure 112016026074617-pat00001

결정된 리크 계수를 미리 설정된 기준값과 비교하여 리크 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 제공한다.And comparing the determined leak coefficient with a preset reference value to determine whether or not the leak is leaked.

또한, 주행거리, 시동횟수 및 총소모된 수소량으로 이루어지는 그룹 중 어느 하나가 소정의 설정값을 초과할 경우, 상기 퍼지 특성계수를 결정하는 단계를 다시 수행하고, 결정된 퍼지 특성계수를 상기 제어기에 저장하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 제공한다.In addition, if any one of the group consisting of the travel distance, the number of starts, and the total consumed hydrogen amount exceeds a predetermined set value, the step of determining the purge characteristic coefficient is performed again, and the determined purge characteristic coefficient is supplied to the controller The method of detecting a leak of a hydrogen storage system for a vehicle according to claim 1,

또한, 상기 (c) 단계 이후에, 연료도어 개방 여부를 감지하여, 상기 연료도어 개방 시 (d) 단계 및 (e) 단계를 수행하지 않고, 리크 여부 판단을 종료하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 제공한다.The method may further include, after the step (c), detecting whether the fuel door is open, and terminating the leak condition without performing steps (d) and (e) when the fuel door is opened The present invention provides a leak detection method of a hydrogen storage system for a vehicle.

한편, 본 발명에 따르면, 수소 저장부; 상기 수소 저장부로부터 수소를 공급받아 전기적 에너지를 생성하는 스택; 수소 퍼지를 위한 퍼지 밸브; 퍼지 밸브를 제어하고, 수소 리크 여부를 판단하기 위한 제어기;를 포함하며, 상기 제어기는 차량 시동 이후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제1수소량, 차량의 시동이 종료된 후, 차량 시동 종료 후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제2수소량, 차량의 시동이 종료되기까지의 퍼지가 이루어진 누적시간에 대한 정보를 저장하며, 기계산된 퍼지 특성계수에 퍼지 누적시간을 곱하여 퍼지로 인하여 소모된 수소량에 해당하는 퍼지 수소량을 예측하고, 스택에서 소모된 수소량에 해당되는 스택 소모량을 산출하며, 상기 제어기는 상기 제1수소량, 상기 제2수소량, 상기 퍼지 수소량 및 상기 스택 소모량을 이용하여 리크 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, A stack for receiving hydrogen from the hydrogen storage unit and generating electrical energy; Purge valve for hydrogen purge; And a controller for controlling the purge valve and determining whether or not the hydrogen leak is present, wherein the controller is operable to calculate a first hydrogen amount for the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage after the vehicle is started, The amount of the second hydrogen with respect to the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage unit after the completion of the vehicle and the cumulative time at which the purging is performed until the start of the vehicle is terminated and the fuzzy cumulative time is multiplied by the pre- Estimates the amount of fuzzy hydrogen corresponding to the amount of consumed hydrogen and calculates the amount of stack consumption corresponding to the amount of hydrogen consumed in the stack, and the controller calculates the amount of the first hydrogen, the second hydrogen, And a leak detection unit for detecting a leak of the hydrogen storage system using the stack consumption amount.

또한, 상기 퍼지 특성계수는 차량 시동 후 시동 종료까지의 수소 저장량의 차이값에서 스택에서 소모된 수소량을 뺀 값을 수소 퍼지시간으로 나누어 계산하는 과정을 n회(n은 2이상) 반복한 다음, 계산된 n개의 값의 평균으로 결정한 값인 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치를 제공한다.The purge characteristic coefficient is calculated n times (n is 2 or more) by repeating the process of calculating the difference of the hydrogen storage amount from the start of the vehicle to the start of the vehicle minus the amount of hydrogen consumed in the stack by the hydrogen purging time , And a value determined by an average of the calculated n values.

또한, 상기 스택 소모량은, 상기 제어기에 의해, 스택에서 생성된 전류를 적산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치를 제공한다.Also, the stack consumption amount is calculated by accumulating the current generated in the stack by the controller, and provides a leakage sensing apparatus for a vehicular hydrogen storage system.

또한, 상기 제어기는 아래 수식에 의하여 리크 계수를 결정하고,Further, the controller determines the leak coefficient by the following equation,

Figure 112016026074617-pat00002
Figure 112016026074617-pat00002

결정된 리크 계수를 미리 설정된 기준값과 비교하여 리크 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치를 제공한다.And comparing the determined leak coefficient with a predetermined reference value to determine whether or not the leak is detected.

또한, 상기 제어기는 주행거리, 시동횟수 및 총소모된 수소량으로 이루어지는 그룹 중 어느 하나가 소정의 설정값을 초과할 경우, 상기 퍼지 특성계수를 다시 결정하고, 결정된 퍼지 특성계수를 저장하도록 구성되고, 상기 제어기는 새로이 결정된 퍼지 특성계수를 이용하여 리크 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치를 제공한다.The controller is further configured to determine again the purge characteristic coefficient and to store the determined purge characteristic coefficient when any one of the group consisting of the running distance, the starting frequency and the total consumed hydrogen amount exceeds a predetermined set value And the controller determines whether leakage is occurring using the newly determined fuzzy characteristic coefficient.

또한, 연료도어 개폐 여부를 검출하기 위한 연료도어 개폐 검출센서를 더 포함하며, 상기 제어기에서는 연료도어 개방이 감지된 경우, 상기 제어기는 리크 여부를 판단하지 않고, 재시동 시까지 대기하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치를 제공한다.
The controller may further include a fuel door opening / closing detection sensor for detecting whether the fuel door is open or closed. In the controller, when the fuel door is opened, the controller is configured to wait until restarting without determining whether the fuel door is leaking And a leak detection device for a hydrogen storage system for a vehicle.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 고가의 수소 감지센서의 수량을 줄이거나 완전 대체할 수 있어, 수소 연료전지차량의 제작 비용을 절감 할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the production cost of a hydrogen fuel cell vehicle can be reduced because the number of expensive hydrogen sensing sensors can be reduced or completely replaced.

또한, 본 발명에 따르면, 수소 감지센서와 병행하여 사용할 경우, 수소 감지센서의 정상 동작 여부를 확인할 수 있다.In addition, according to the present invention, when used in parallel with the hydrogen sensor, it is possible to confirm whether the hydrogen sensor is operating normally.

또한, 본 발명에서는 유량 센서를 이용하지 않고, 수소의 소모량 및 수소의 실제 사용량을 비교할 수 있으며, 고압 라인에서 발생한 리크 또한 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
Further, in the present invention, the consumption amount of hydrogen and the actual use amount of hydrogen can be compared without using the flow rate sensor, and the leakage generated in the high pressure line can also be accurately detected.

도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치에 대한 개략적인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 도시한 순서도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 일구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 도시한 순서도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of a leak detection apparatus for a hydrogen storage system for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a flowchart illustrating a leak detection method of a hydrogen storage system for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention,
3 is a flowchart illustrating a leak detection method of a hydrogen storage system for a vehicle according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 이하에서 설명되는 것은 본 발명의 바람직한 구현예로써, 본 발명은 아래에서 설명되는 실시예들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 실시예를 포섭하는 것으로 해석되어야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. It is to be understood that the present invention is not limited to the embodiments described below and should be construed as embracing various embodiments without departing from the scope of the present invention .

도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치에 대한 개략적인 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of a leak detection apparatus for a hydrogen storage system for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.

도 1의 구현예에서는 수소 저장부(10), 압력 센서(50), 압력 레귤레이터(20), 연료전지 스택(30) 및 퍼지 밸브(40)와 같은 일반적인 수소 저장 시스템의 구성과 함께, 퍼지를 제어하고, 리크를 감지하기 위한 제어기(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 스택(30)은 상기 수소 저장부(10)로부터 수소를 공급받아 전기적 에너지를 생성하게 되며, 퍼지 밸브(40)을 통해 퍼지가 이루어진다.In the embodiment of FIG. 1, with the construction of a typical hydrogen storage system, such as hydrogen storage 10, pressure sensor 50, pressure regulator 20, fuel cell stack 30 and purge valve 40, And a controller (60) for detecting and detecting a leak. The stack 30 receives hydrogen from the hydrogen storage part 10 to generate electrical energy, and is purged through the purge valve 40.

상기 압력 센서(50)는 수소 저장부(10) 내에 저장된 수소의 압력을 체크하고, 압력 레이귤이터는 고압의 수소를 저압으로 감압하여 스택(30)으로 공급하게 된다.The pressure sensor 50 checks the pressure of the hydrogen stored in the hydrogen storage part 10 and the pressure regulator supplies the reduced pressure of the high pressure hydrogen to the stack 30 by reducing the pressure.

또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 연료도어 개폐를 감지하는 연료도어 개폐 검출센서(70)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이러한 연료도어 개폐 검출센서(70)은 연료도어의 개폐 여부를 모니터링하고, 이를 제어기(60)에 전달하도록 구성된다. 제어기(60)는 연료도어 개폐에 관한 정보를 수집하고, 연료도어의 개방 여부에 따라 리크 감지를 판단할 것인지 여부를 결정하게 된다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the fuel door opening / closing detection sensor 70 for detecting fuel door opening / closing may be further included. The fuel door opening / closing detection sensor 70 is configured to monitor whether the fuel door is open or closed, and to transmit it to the controller 60. The controller 60 collects information on the opening and closing of the fuel door, and determines whether or not to detect the leak according to whether the fuel door is open or closed.

한편, 상기 제어기(60)는 상기 수소 저장부(10) 내의 수소 퍼지를 위한 퍼지 밸브(40)의 개폐를 제어하며, 특히, 이러한 밸브의 개폐에 대한 수소 퍼지 주기를 조절하도록 구성될 수 있다. 수소 퍼지 횟수, 퍼지가 이루어진 시간 등의 정보는 상기 제어기(60) 내에 기록될 수 있으며, 이러한 정보들로부터 퍼지로 인해 배출된 수소량, 즉, 퍼지량이 상기 제어기로부터 계산된다. 계산된 퍼지량은 제어기가 리크 여부를 결정하는데 이용된다.On the other hand, the controller 60 controls the opening and closing of the purge valve 40 for hydrogen purging in the hydrogen storage part 10, and in particular, can be configured to control the hydrogen purging period for opening and closing the valve. Information such as the number of hydrogen purges, the time at which the purge is made, etc. may be recorded in the controller 60, and the amount of hydrogen discharged from the purge, that is, the purge amount, is calculated from the controller. The calculated purge amount is used to determine whether the controller is leaking.

도시되지는 않았으나, 제어기는 차량의 시동 온 또는 시동 오프에 대한 정보를 제공받도록 구성할 수 있으며, 바람직하게는 리크 감지를 시동 오프된 이후에 진행하도록 구성된다.Although not shown, the controller can be configured to be provided with information about the start-up or start-off of the vehicle, and is preferably configured to proceed after the start-off of the leak detection.

따라서, 상기 제어기(60)에서는 시동이 켜진 이후, 다시 시동이 꺼진 상태에서, 시동의 온오프 전후의 수소 실제 소모량과 추산된 수소 소모량을 비교하여 리크 여부를 감지하게 된다.Therefore, the controller 60 compares the actual hydrogen consumption amount with the estimated hydrogen consumption amount before and after the engine is turned on, and detects whether or not the engine is leaking.

구체적으로, 상기 제어기는 퍼지 밸브를 제어하고, 수소 리크 여부를 판단하기 위한 것으로, 수소 리크 여부를 판단하기 위하여 다양한 정보를 수집 또는 산출하고, 이들 정보로부터 수소 리크 여부를 판단할 수 있도록 구현된다.Specifically, the controller controls the purge valve to determine whether or not hydrogen leaks are present, and is configured to collect or calculate various information to determine whether the hydrogen leak is present, and to determine whether or not the hydrogen leaks from the information.

예를 들어, 상기 제어기는 차량의 시동 전, 또는 차량의 시동 직후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제1수소량, 차량 시동 종료 후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제2수소량을 저장하도록 구성된다. 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량의 경우, 탱크 내부의 압력 및 온도를 검출하고, 검출된 압력 및 온도에 따라 수소 저장부 내 수소의 내부 밀도를 계산한 다음, 수소 저장부의 용적으로 나누어 잔존하는 수소량을 산출하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 제어기는 차량의 시동 후 시점부터 시동 종료 시까지의 퍼지가 이루어진 누적시간에 대한 정보 및 미리 계산된 퍼지 특성계수를 저장하도록 구성할 수 있다. 상기 제어기는 저장된 퍼지 특성계수에 퍼지 누적시간을 곱하여 퍼지로 인하여 소모된 수소량에 해당하는 퍼지 수소량을 예측하게 된다. 아울러, 상기 제어기에서는 스택에서 소모된 수소량에 해당되는 스택 소모량을 산출하게 되는데, 바람직하게는 스택에서 생성된 전류를 적산하여 스택 소모량을 산출하게 된다. 따라서, 상기 제어기는 전술한 제1수소량, 제2수소량, 퍼지 수소량 및 상기 스택 소모량을 종합하여 리크 여부를 판단하게 된다.For example, the controller may calculate a first hydrogen amount for the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage part before starting the vehicle or immediately after starting the vehicle, a second hydrogen amount for the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage part after the start of the vehicle . In the case of the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage portion, the pressure and temperature inside the tank are detected, the internal density of hydrogen in the hydrogen storage portion is calculated according to the detected pressure and temperature, It can be configured to calculate a small amount. Also, the controller may be configured to store information on an accumulated time from the time point after the start of the vehicle to the end of the start of the vehicle, and the pre-calculated fuzzy feature coefficient. The controller multiplies the stored fuzzy feature coefficient by the fuzzy accumulation time to predict the amount of fuzzy number corresponding to the amount of hydrogen consumed due to the purging. In addition, the controller calculates the amount of stack consumption corresponding to the amount of hydrogen consumed in the stack. Preferably, the amount of stack consumption is calculated by integrating the current generated in the stack. Accordingly, the controller compares the amount of the first hydrogen, the amount of the second hydrogen, the amount of the purge water, and the amount of stack consumption to determine whether the leak is present.

이와 관련, 상기 퍼지 특성계수는 차량 별로 산출된 고유한 퍼지 특성을 계수로 나타낸 값이다. 수소 연료전지차량에 설치되는 퍼지밸브의경우, 같은 시간 개방 제어를 하더라도, 퍼지밸브의 공차 등으로 인해 항상 동일한 유량의 수소가 소모되는 것은 아니다. 따라서, 차량에 따라, 그리고 차량의 노후에 따라 퍼지 특성은 조금씩 달라지게 된다. In this regard, the fuzzy characteristic coefficient is a value indicating a characteristic fuzzy characteristic calculated for each vehicle. In the case of the purge valve installed in the hydrogen fuel cell vehicle, even if the same time opening control is performed, the same flow rate of hydrogen is not always consumed due to the tolerance of the purge valve or the like. Thus, depending on the vehicle and the aging of the vehicle, the purge characteristics are slightly different.

한편, 본 발명에서는 이러한 퍼지 특성과 관련된 퍼지 특성계수를 설정하고, 이를 제어기에서 계산 및 저장하되, 소정의 기준에 따라 저장된 퍼지 특성계수를 갱신하도록 구성된다.In the present invention, the fuzzy characteristic coefficient related to the fuzzy characteristic is set, and the controller calculates and stores the fuzzy characteristic coefficient, and updates the stored fuzzy characteristic coefficient according to a predetermined criterion.

예를 들어, 상기 퍼지 특성계수는 차량 시동 후 시동 종료까지의 수소 저장량의 차이값에서 스택에서 소모된 수소량을 뺀 값을 수소 퍼지시간으로 나누어 계산하는 과정을 n회(n은 2이상) 반복한 다음, 계산된 n개의 값의 평균을 퍼지 특성계수로 결정한다.For example, the fuzzy characteristic coefficient is calculated by dividing a value obtained by subtracting the amount of hydrogen consumed in the stack by the hydrogen purging time from the difference of the hydrogen storage amount from the start of the vehicle to the end of starting, Then, the average of the calculated n values is determined as the fuzzy characteristic coefficient.

제어기에서 퍼지 특성계수를 결정하는 방법의 예는 아래와 같다.An example of a method for determining the fuzzy characteristic coefficient in the controller is as follows.

편의를 위해, 차량의 시동 후 시동 종료까지를 1주행이라고 정의한다.For the sake of convenience, the period from the start of the vehicle to the end of the start is defined as one run.

신차를 기준으로, 데이터의 신뢰성 확보를 위해 10주행까지의 데이터는 무시하고, 11회 주행시부터 추가 10회 주행동안 아래 수학식 1에 의하여 퍼지 특성계수를 계산하고 저장한다.
In order to ensure the reliability of data, the data up to 10 runs are ignored and the fuzzy characteristic coefficient is calculated and stored according to Equation (1) during an additional 10 runs from 11 times running, based on the new vehicle.

Figure 112016026074617-pat00003
Figure 112016026074617-pat00003

이후, 10회 동안 산출된 퍼지 특성계수의 평균을 퍼지 특성계수로 결정하고, 제어기에 저장한다.Then, the average of the fuzzy characteristic coefficients calculated 10 times is determined as the fuzzy characteristic coefficient, and the result is stored in the controller.

상기 제어기는 미리 설정된 기준에 따라 퍼지 특성계수를 갱신하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제어기는 주행거리, 시동횟수 및 총소모된 수소량에 대한 정보를 수집하고, 주행거리, 시동횟수 또는 총소모된 수소량이 소정의 설정값을 초과할 경우, 위의 과정을 통해 퍼지 특성계수를 다시 결정하여 갱신하도록 구성된다.The controller is configured to update the fuzzy feature coefficient according to a preset reference. For example, the controller collects information on the travel distance, the number of starts, and the total amount of consumed hydrogen, and when the travel distance, the number of starts, or the total consumed amount of hydrogen exceeds a predetermined set value, Lt; RTI ID = 0.0 > fuzzy < / RTI >

상기 제어기는 아래 수학식 2에 의하여 리크 계수를 결정하고, 결정된 리크 계수를 미리 설정된 기준값과 비교하여 리크 여부를 판단하도록 구성된다.
The controller is configured to determine a leak coefficient according to Equation (2) below, and to compare the determined leak coefficient with a preset reference value to determine whether or not the leak is present.

Figure 112016026074617-pat00004
Figure 112016026074617-pat00004

여기서, 수소 크로스오버량은 공기극과 수소극의 압력 차 등의 이유로, 공기극 측으로 수소가 넘어가는 량을 의미하는 것으로, 스택내부 수소 압력의 초기값(즉, 시동 시점의 압력값)과 최종값(즉, 시동 종료 시점의 압력값)의 차이값에 스택의 수소극 측 부피를 곱하여 산출할 수 있다.Here, the amount of hydrogen crossover means the amount of hydrogen passing over the air electrode side for reasons such as the pressure difference between the air electrode and the hydrogen electrode. The initial value of the hydrogen pressure inside the stack (that is, the pressure value at the start time) That is, the pressure value at the start ending time) by the volume of the stacked negative electrode side of the stack.

또한, 본 구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치에서는 연료도어 개폐 여부를 검출하기 위한 연료도어 개폐 검출센서를 더 포함할 수 있다. 연료도어 개폐 검출센서에 의해 연료도어의 개방이 감지된 경우, 상기 제어기에서는 수소 충전이 이루어지는 것으로 보아 리크 여부 판단 로직을 종료하도록 제어한다. 이는 수소 충전으로 인해 수소 저장부의 수소 잔존량이 변화하기 때문이다.In addition, the leak detection device of the hydrogen storage system for a vehicle according to the present embodiment may further include a fuel door opening / closing detection sensor for detecting whether the fuel door is open or closed. When the opening of the fuel door is sensed by the fuel door opening / closing detection sensor, the controller controls the ECU to terminate the leakage determination logic based on the fact that the hydrogen is charged. This is because the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage portion changes due to the hydrogen charging.

다만, 상기 제어기는 연료도어 개방 이후, 충전소와 실질적인 통신이 이루어질 때까지 대기하도록 구성할 수 있으며, 이 경우 충전소와 통신이 이루어진 것으로 확인된 경우에만 리크 판단 로직을 종료하도록 한다.However, the controller may be configured to wait until the actual communication with the charging station is performed after the fuel door is opened. In this case, the leakage determination logic is terminated only when communication with the charging station is confirmed.

한편, 충전이 이루어진 경우, 상기 제어기는 재시동 시까지 대기하도록 구성되며, 재시동 이후 다시 리크 감지 로직을 실시하도록 구성된다.On the other hand, when charging is performed, the controller is configured to wait until restarting, and is configured to execute the leak detection logic again after the restart.

수소 리크 감지를 위한 구체적인 방법은 첨부의 도면 2를 참조하여 설명한다.A specific method for detecting hydrogen leakage will be described with reference to FIG. 2 attached hereto.

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 도시한 순서도이다.FIG. 2 and FIG. 3 are flowcharts illustrating a leak detection method of a hydrogen storage system for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 차량의 시동 전, 또는 차량의 시동 직후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제1수소량을 산출하여 제어기에 저장하는 단계(S110, S120)가 수행된다. According to a preferred embodiment of the present invention, steps S110 and S120 are performed to calculate the first hydrogen amount for the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage part before starting the vehicle or immediately after starting the vehicle, and storing the calculated first hydrogen amount in the controller .

차량 시동 후, 차량의 시동이 종료되기까지의 퍼지가 이루어진 누적시간에 대한 정보가 저장된다(S130). 즉, 본 단계에서는 차량 시동 후 지속적으로 퍼지와 관련된 정보가 제어기에 기록되며, 추후 시동이 종료된 후, 리크 여부를 판단하는 과정에서, 기록된 정보를 통해 퍼지 누적시간을 산출하고, 이를 기저장된 퍼지 특성계수에 적용하여 퍼지 수소량을 결정하도록 구성할 수 있다. 아울러, 단계 S130에서는 퍼지 정보와 함께 스택의 누적전류값을 저장한다. 마찬가지로 누적전류값은 스택에서 소모되는 수소량을 산출되는 데 이용된다.After the start of the vehicle, information on the accumulated time until the start of the vehicle is stored is stored (S130). That is, in this step, after the start of the vehicle, information related to the purging is continuously recorded in the controller. In the process of determining whether or not the vehicle is leaking after the completion of the startup, the fuzzy accumulation time is calculated through the recorded information, It is possible to apply the present invention to the purge characteristic coefficient so as to determine the purge amount. In addition, in step S130, the accumulated current value of the stack is stored together with the fuzzy information. Similarly, the cumulative current value is used to calculate the amount of hydrogen consumed in the stack.

다음으로, 시동 종료 여부를 확인하여(S140), 차량의 시동이 종료된 경우, 차량 시동 종료 후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제2수소량을 산출하여 저장한다(S150).Next, whether or not the start of the vehicle is completed is checked (S140). When the start of the vehicle is finished, the amount of the second hydrogen with respect to the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage unit after the start of the vehicle is calculated and stored (S150).

마지막으로, 단계 S160을 통해 리크 여부를 판단하게 되는데, 본 단계에서는 기계산된 퍼지 특성계수에 퍼지 누적시간을 곱하여 퍼지로 인하여 소모된 수소량에 해당하는 퍼지 수소량을 예측하는 한편, 스택에서 소모된 수소량에 해당되는 스택 소모량을 산출하게 된다. 위와 같은 과정을 통해 산출된 상기 제1수소량, 상기 제2수소량, 상기 퍼지 수소량 및 상기 스택 소모량을 이용하여 리크 여부를 판단하게 되며, 리크 여부는 앞서의 수학식 1을 통해 판단할 수 있다.Finally, in step S160, it is determined whether or not leaks are present. In this step, the fuzzy number corresponding to the amount of hydrogen consumed by the fuzzy number is multiplied by the fuzzy cumulative time, The amount of stack consumption corresponding to the amount of hydrogen consumed is calculated. The leaks are determined by using the first hydrogen amount, the second hydrogen amount, the purge hydrogen amount, and the stack consumption amount calculated through the above process. have.

특히, 주행거리, 시동횟수 또는 총소모된 수소량이 소정의 설정값을 초과할 경우, 퍼지 특성계수를 갱신하는 과정이 수행될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.In particular, when the travel distance, the number of starts, or the total amount of hydrogen consumed exceeds a predetermined set value, the process of updating the purge characteristic coefficient can be performed as described above.

한편, 도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법을 도시하고 있는 것이다.Meanwhile, FIG. 3 illustrates a leak detection method of a hydrogen storage system for a vehicle according to another embodiment of the present invention.

본 구현예의 경우, 단계 S210 내지 S250 및 S280의 단계는 각각 앞서 도 2의 단계 S110 내지 S150 및 S160의 단계와 동일하며, 다만 단계 S260 및 S270의 단계가 추가된 예이다.In this embodiment, the steps S210 to S250 and S280 are the same as the steps S110 to S150 and S160 of FIG. 2, respectively, but the steps S260 and S270 are added.

즉, 본 구현예에서는 단계 S250 이후에, 연료도어 개방 여부를 감지하게 되는데(S260), 상기 연료도어 개방 시 단계 S280을 수행하지 않고, 리크 여부 판단 로직을 종료하도록 구성된 것을 특징으로 한다. 따라서, 연료도어 개방 이후, 충전소와의 통신이 이루어지고 리크 여부 판단 로직은 종료되게 된다(S270). 이 때, 실제 충전소와의 통신이 이루어지는지 여부를 판단하도록 구현할 수도 있다. That is, in this embodiment, after the step S250, it is detected whether or not the fuel door is opened (S260), and the leak determination logic is terminated without performing the step S280 when the fuel door is opened. Accordingly, after the fuel door is opened, the communication with the charging station is performed and the leak determination logic is terminated (S270). At this time, it may be determined whether or not communication with the actual charging station is performed.

반면, 연료도어 미개방 시에는 앞서 도 2의 예에서와 같이 리크 여부 판단을 실시하게 된다(S280).
On the other hand, when the fuel door is not opened, it is determined whether or not the fuel door is leaking as in the example of FIG. 2 (S280).

10: 수소 저장부
20: 압력 레귤레이터
30: 스택
40: 퍼지 밸브
50: 압력 센서
60: 제어기
70: 연료도어 개폐 검출센서
10: hydrogen storage part
20: Pressure regulator
30: Stack
40: purge valve
50: Pressure sensor
60:
70: Fuel door opening / closing detection sensor

Claims (12)

(a) 차량의 시동 전, 또는 차량의 시동 직후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제1수소량을 산출하여 제어기에 저장하는 단계;
(b) 차량의 시동이 종료되기까지의 퍼지가 이루어진 누적시간에 대한 정보를 제어기에 저장하는 단계;
(c) 차량의 시동이 종료된 후, 차량 시동 종료 후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제2수소량을 산출하여 상기 제어기에 저장하는 단계;
(d) 기계산된 퍼지 특성계수에 퍼지 누적시간을 곱하여 퍼지로 인하여 소모된 수소량에 해당하는 퍼지 수소량을 예측하고, 스택에서 소모된 수소량에 해당되는 스택 소모량을 산출하는 단계;
(e) 상기 제1수소량, 상기 제2수소량, 상기 퍼지 수소량 및 상기 스택 소모량을 이용하여 리크 여부를 판단하는 단계;
를 포함하며,
상기 (a) 단계 이전에 퍼지 특성계수를 결정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 퍼지 특성계수는 차량 시동 후 시동 종료까지의 수소 저장량의 차이값에서 스택에서 소모된 수소량을 뺀 값을 수소 퍼지시간으로 나누어 계산하는 과정을 n회(n은 2이상) 반복한 다음, 계산된 n개의 값의 평균으로 결정한 값인 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법.
(a) calculating a first hydrogen amount with respect to an amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage portion before starting the vehicle, or immediately after starting the vehicle, and storing the calculated first hydrogen amount in the controller;
(b) storing information on an accumulation time in which the purge is made until the start of the vehicle is completed, in the controller;
(c) calculating a second amount of hydrogen with respect to the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage part after the start of the vehicle is completed after the start of the vehicle, and storing the calculated second amount of hydrogen in the controller;
(d) multiplying the calculated fuzzy characteristic coefficient by the fuzzy accumulation time to predict the amount of purge water corresponding to the amount of hydrogen consumed due to the purge, and calculating the amount of stack consumption corresponding to the amount of hydrogen consumed in the stack;
(e) determining leaks using the first hydrogen amount, the second hydrogen amount, the purge hydrogen amount, and the stack consumption amount;
/ RTI >
Further comprising the step of determining a purge characteristic coefficient prior to the step (a)
The fuzzy characteristic coefficient is calculated by dividing the difference of the hydrogen storage amount from the start of the vehicle after the start of the vehicle by the amount of hydrogen consumed in the stack by the hydrogen purging time and repeating n times (n is 2 or more) And a value determined by the average of the n values of the vehicle.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 (d) 단계에서는 스택에서 생성된 전류를 적산하여 상기 스택 소모량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stack consumption amount is calculated by integrating the current generated in the stack in the step (d).
청구항 1에 있어서,
상기 (e) 단계에서는 아래와 같은 수식에 의하여 리크 계수를 결정하고,
Figure 112016026074617-pat00005

결정된 리크 계수를 미리 설정된 기준값과 비교하여 리크 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법.
The method according to claim 1,
In the step (e), the leak coefficient is determined by the following equation,
Figure 112016026074617-pat00005

And comparing the determined leak coefficient with a predetermined reference value to determine whether or not the leak is leaking.
청구항 1에 있어서,
주행거리, 시동횟수 및 총소모된 수소량으로 이루어지는 그룹 중 어느 하나가 소정의 설정값을 초과할 경우, 상기 퍼지 특성계수를 결정하는 단계를 다시 수행하고, 결정된 퍼지 특성계수를 상기 제어기에 저장하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the fuzzy feature coefficient is performed again if any one of the group consisting of the driving distance, the number of starts, and the total consumed hydrogen amount exceeds a predetermined set value, and the determined fuzzy feature coefficient is stored in the controller Wherein the leak detection method comprises the steps of:
청구항 1에 있어서,
상기 (c) 단계 이후에, 연료도어 개방 여부를 감지하여, 상기 연료도어 개방 시 (d) 단계 및 (e) 단계를 수행하지 않고, 리크 여부 판단을 종료하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 방법.
The method according to claim 1,
The method may further include the step of detecting whether or not the fuel door is opened after the step (c), and terminating the determination of the leak condition without performing the steps (d) and (e) Of the hydrogen storage system.
수소 저장부;
상기 수소 저장부로부터 수소를 공급받아 전기적 에너지를 생성하는 스택;
수소 퍼지를 위한 퍼지 밸브;
퍼지 밸브를 제어하고, 수소 리크 여부를 판단하기 위한 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는 차량 시동 이후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제1수소량, 차량의 시동이 종료된 후, 차량 시동 종료 후 수소 저장부 내에 잔존하는 수소량에 대한 제2수소량, 차량의 시동이 종료되기까지의 퍼지가 이루어진 누적시간에 대한 정보를 저장하며, 기계산된 퍼지 특성계수에 퍼지 누적시간을 곱하여 퍼지로 인하여 소모된 수소량에 해당하는 퍼지 수소량을 예측하고, 스택에서 소모된 수소량에 해당되는 스택 소모량을 산출하며,
상기 제어기는 상기 제1수소량, 상기 제2수소량, 상기 퍼지 수소량 및 상기 스택 소모량을 이용하여 리크 여부를 판단하도록 구성되고,
상기 퍼지 특성계수는 차량 시동 후 시동 종료까지의 수소 저장량의 차이값에서 스택에서 소모된 수소량을 뺀 값을 수소 퍼지시간으로 나누어 계산하는 과정을 n회(n은 2이상) 반복한 다음, 계산된 n개의 값의 평균으로 결정한 값인 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치.
A hydrogen storage part;
A stack for receiving hydrogen from the hydrogen storage unit and generating electrical energy;
Purge valve for hydrogen purge;
And a controller for controlling the purge valve and determining whether or not the hydrogen leak is present,
The controller calculates a first hydrogen amount for the amount of hydrogen remaining in the hydrogen storage portion after the vehicle starts, a second hydrogen amount for the hydrogen amount remaining in the hydrogen storage portion after the start of the vehicle after the start of the vehicle is completed, The fuzzy number of the fuzzy number corresponding to the amount of hydrogen consumed due to the fuzzy is multiplied by the fuzzy cumulative time, The amount of stack consumption corresponding to the amount of hydrogen consumed is calculated,
Wherein the controller is configured to determine whether leakage is occurring using the first hydrogen amount, the second hydrogen amount, the purge hydrogen amount, and the stack consumption amount,
The fuzzy characteristic coefficient is calculated by dividing the difference of the hydrogen storage amount from the start of the vehicle after the start of the vehicle by the amount of hydrogen consumed in the stack by the hydrogen purging time and repeating n times (n is 2 or more) And a value determined by the average of the n values of the vehicle.
삭제delete 청구항 7에 있어서,
상기 스택 소모량은, 상기 제어기에 의해, 스택에서 생성된 전류를 적산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치.
The method of claim 7,
Wherein the stack consumption is calculated by integrating the current generated in the stack by the controller.
청구항 7에 있어서,
상기 제어기는 아래 수식에 의하여 리크 계수를 결정하고,
Figure 112016026074617-pat00006

결정된 리크 계수를 미리 설정된 기준값과 비교하여 리크 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치.
The method of claim 7,
The controller determines the leakage coefficient by the following equation,
Figure 112016026074617-pat00006

And to determine whether the leakage is leaking by comparing the determined leakage coefficient with a preset reference value.
청구항 7에 있어서,
상기 제어기는 주행거리, 시동횟수 및 총소모된 수소량으로 이루어지는 그룹 중 어느 하나가 소정의 설정값을 초과할 경우, 상기 퍼지 특성계수를 다시 결정하고, 결정된 퍼지 특성계수를 저장하도록 구성되고, 상기 제어기는 새로이 결정된 퍼지 특성계수를 이용하여 리크 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치.
The method of claim 7,
Wherein the controller is configured to again determine the purge characteristic coefficient and store the determined purge characteristic coefficient when any one of the group consisting of the driving distance, the number of starting times, and the total consumed hydrogen amount exceeds a predetermined set value, Wherein the controller determines whether the leak is leaking by using a newly determined fuzzy characteristic coefficient.
청구항 7에 있어서,
연료도어 개폐 여부를 검출하기 위한 연료도어 개폐 검출센서를 더 포함하며, 상기 제어기에서는 연료도어 개방이 감지된 경우, 상기 제어기는 리크 여부를 판단하지 않고, 재시동 시까지 대기하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 저장 시스템의 리크 감지 장치.
The method of claim 7,
And a fuel door opening / closing detection sensor for detecting whether the fuel door is open or closed. In the controller, when the fuel door is opened, the controller is configured to wait until restarting without determining whether the fuel door is open or closed. Leak detection device of a hydrogen storage system for a vehicle.
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