KR101836611B1 - 연료전지차량의 시동 제어방법 - Google Patents

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Abstract

제어부에서 연료전지에 수소와 공기를 공급하는 제어를 시작하는 시동준비단계; 제어부에서 메인버스단과 고전압배터리 사이에 마련된 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 미리 마련된 최저제어전압으로 설정하는 전압준비단계; 및 제어부에서 연료전지의 메인버스단측 출력전압과 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 비교하고, 비교결과에 따라 제어부에서 연료전지에의 공기공급량을 조절하는 메인제어단계;를 포함하는 연료전지차량의 시동 제어방법이 소개된다.

Description

연료전지차량의 시동 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING START OF FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 연료전지의 전압을 낮게 제어함으로써 냉시동에서 시동성을 빠르게 학보할 수 있도록 하는 연료전지차량의 시동 제어방법에 관한 것이다.
저온 시동 시에는 연료전지를 가능한한 낮은 전압과 높은 전류로 운전하는 것이 유리한데, 동일 출력 상태에서 시스템이 허용하는 최대한 낮은 전압으로 전압을 제어하면 최대한 높은 전류를 출력하며 연료전지를 승온 할 수 있게 된다.
또한, 정상 주행 중에도 연료전지의 특정 출력 이하에서 정전압 운전제어를 수행하면 연료전지 고전위 상태를 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
연료전지는 출력 전류와 출력 전압 간에 일종의 상관관계를 가진다. 연료 가스(공기와 수소)의 공급이 충분할 경우에는 출력 전류를 증가시키면 출력 전압은 다양한 분극 현상에 의해 낮아지는 관계가 있다. 이를 I-V 특성이라고 한다.
따라서 연료전지 시스템에서 연료전지의 전압은 연료전지 전류 부하에 의해 결정된다. 종래의 경우 냉시동 상태와 같이, 차량 부하 변동이 있다 하더라도 연료전지 전압을 일정 전압 이하로 유지해야 하는 필요성이 발생하는 경우에는 수소 연료 가스를 정밀 제어하여 연료전지의 전압을 일정하게 유지토록 하는 제어를 수행하였다.
그러나 이와 같은 경우 연료전지의 전압을 충분히 낮출 수 없어 냉시동에 필요한 연료전지의 빠른 승온에는 한계가 있는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2015-0078448 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 냉시동시 연료전지를 빠르게 승온시켜 시동 준비 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 연료전지차량의 시동 제어방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법은, 제어부에서 연료전지에 수소와 공기를 공급하는 제어를 시작하는 시동준비단계; 제어부에서 메인버스단과 고전압배터리 사이에 마련된 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 미리 마련된 최저제어전압으로 설정하는 전압준비단계; 및 제어부에서 연료전지의 메인버스단측 출력전압과 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 비교하고, 비교결과에 따라 제어부에서 연료전지에의 공기공급량을 조절하는 메인제어단계;를 포함한다.
시동준비단계에서는 제어부에서 수소밸브와 공기밸브를 개방 제어할 수 있다.
메인제어단계에서는 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 컨버터의 메인버스단측 제어전압으로 유지되는 경우 연료전지에의 공기공급량을 증가시킬 수 있다.
메인제어단계에서는 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 컨버터의 메인버스단측 제어전압보다 큰 경우 연료전지에의 공기공급량을 감소시킬 수 있다.
메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리가 최대충전 상태인지를 판단하고, 고전압배터리가 최대충전 상태가 아닌 경우 연료전지에의 공기공급량을 증대시킬 수 있다.
메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리의 충전량을 미리 설정된 최대충전량과 비교하여 고전압배터리의 최대충전 상태를 판단할 수 있다.
메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리의 충전전류를 미리 설정된 최대충전전류와 비교하여 고전압배터리의 최대충전 상태를 판단할 수 있다.
메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리가 최대충전 상태인지를 판단하고, 고전압배터리가 최대충전 상태가 아닌 경우 연료전지에의 공기공급량을 증대시키며, 고전압배터리가 최대충전 상태이고 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압보다 큰 경우 연료전지에의 공기공급량을 감소시킬 수 있다.
제어부에서는 미리 설정된 일정 시간 간격으로 메인제어단계를 수행할 수 있다.
메인제어단계에서는 고전압배터리가 최대충전 상태이고 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압 이하인 경우, 제어부에서 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 이전 메인제어단계에서의 출력전압보다 증가된 경우에는 연료전지에의 공기공급량을 감소시키고 감소된 경우에는 연료전지에의 공기공급량을 증가시킬 수 있다.
제어부에서는 미리 설정된 일정 시간 간격으로 메인제어단계를 수행하고, 이전 메인제어단계와 다음 메인제어단계의 사이에는 서브제어단계를 수행하며, 서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 수행된 공기공급량의 제어에 따라 공기공급량을 제어할 수 있다.
서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 증대시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 유지시킬 수 있다.
서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 감소시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제1감소량만큼 감소시킬 수 있다.
제1감소량은 이전 메인제어단계에서의 공기공급량의 감소량보다 작클 수 있다.
서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 유지시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제2감소량만큼 감소시킬 수 있다.
서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 유지시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제2감소량만큼 감소시키되, 제2감소량은 제1감소량보다 작을 수 있다.
본 발명의 연료전지차량의 시동 제어방법에 따르면, 냉시동시 연료전지를 빠르게 승온시켜 시동 준비 시간을 단축시킬 수 있도록 한다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 목표를 설명하기 위한 전류-전압 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 수행을 위한 연료전지차량의 시스템을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 순서를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 서브제어를 나타낸 도면.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 목표를 설명하기 위한 전류-전압 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 수행을 위한 연료전지차량의 시스템을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 순서를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 서브제어를 나타낸 도면이다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 목표를 설명하기 위한 전류-전압 그래프로서, 연료전지 저온 시동시에는 승온을 위해 빠른 시간 안에 최대 발열을 통해 연료전지를 운전 가능 상태로 만드는 것이 중요하다.
냉시동 중에는 모터의 저효율 운전을 이용한 자체 발열을 통해 입력 전압의 크기와 무관하게 일정한 출력을 소모할 수 있으며, 이때 발생되는 전력소모만큼 연료전지 내부를 승온한다.
도 1과 같이, 공기와 수소가 충분한 상태에서의 운전 곡선은 ① 과 같다. 이때 Inverter+Motor에서 (a×A)의 출력을 소모해주면(도시된 X+Y의 면적), 전류 A, 전압 a 의 운전점 ⓐ 에서 연료전지는 운전된다. 그리고 도 2와 같이, 연료전지가 ⓐ 에서 운전되는 경우, A × (c-a) 의 연료전지 내부 발열이 발생하게 된다(도시된 M의 면적).
여기서 공기의 공급을 줄이게 되면 연료전지는 산소의 농도 저하로 점점 성능 저하를 일으키고 운전점은, ⓐ에서 ⓑ 방향으로 움직이게 된다. Motor와 Inverter가 소모하는 출력은 일정하므로, 연료전지 성능이 저하되면, 전류는 늘어나고 전압은 줄어들게 된다. 이때의 연료전지 발열량은 B × (c-b) 가 되어, 발열량이 대폭 증가하게 된다(도시된 M+N의 면적). 따라서 출력이 동일할 경우, 전압을 낮추고 전류를 늘리는 방향으로 운전하는 것이, 연료전지 해빙 및 승온에 매우 유리하다.
한편, 연료전지 전압이 낮아져서 고전압배터리 출력을 어시스트 받더라도 특정 전압 이하로 떨어지면 보기류, 컨버터, 인버터 등을 운전할 수 없게 된다. 당연히 이렇게 낮은 전압까지 고전압 부품들을 운전할 수 있게 설계를 하면, 요구 전압(전류) 사양 영역이 지나치게 넓어져 비용상승을 유발하게 되므로, 일정 전압 범위 안에서만 부품이 동작할 수 있도록 구성함이 유리하다. 따라서, 연료전지 전압을 특정 전압 이상으로 유지해야 하는 제약 조건이 발생한다. 이에, 연료전지는 저온 시동 성능 확보를 위해, 시스템이 허용하는 최소 전압으로 정전압 운전을 하는 것이 필요하다.
또한, 수소가 정상적으로 공급되고 있을 때에는 공기의 공급량을 증가시킨다 하더라도 성능이 더 이상 향상되기 어렵다. 그러나 공기 공급량을 정상 공급량보다 줄이기 시작하면 성능이 하강하기 시작하여, 공기 공급량에 따라 매우 큰 성능 변동 폭을 보이게 된다.
연료전지의 일정 출력 운전 시에, 공기 압축기를 고정 Rpm으로 운전하고,(전체 압축기 Rpm Range의 30% 이내) 공기 공급량을 감소시키기 위해, 연료전지의 공기 출구 개도 밸브의 개도를 제어하는 경우, 밸브 개도에 의해 발생하는 공기 공급의 변화가 실제로 연료전지에 도달하여 전압 성능으로 반영되기 까지는 일정 정도의 Time Delay가 발생한다.
따라서, 연료전지는 정상 공기 유량보다 낮은 공기 유량을 공급할 때에는, 작은 공기 공급량 변화에도 전압 변동이 매우 민감하게 일어나며, 현재의 전압 수준을 기반으로만 공기 유량을 변화시킨다면, 저유량시 시스템의 응답성이 낮아짐으로 인해 전압 변동의 효과가 시간 지연 후에 나타나므로, 전압을 일정하게 원하는 영역으로 운전하는 것이 어렵다. 따라서 이러한 연료전지 시스템의 특성을 잘 반영하여야 정전압 제어를 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 수행을 위한 연료전지차량의 시스템을 나타낸 도면으로서, 냉시동 중에 모터(500)에서 자체 발열을 통해 출력 A를 일정하게 소모하게 되면, 연료전지(100)와 컨버터(300)를 통해 각각 C 와 B의 출력을 공급하게 된다(A=B+C). 연료전지 승온 측면에서는, 배터리(400)를 가능한 한 충전 방향으로 운전(B가 음수)하면 C가 극대화되어 연료전지(100) 승온에 매우 유리하다. 거기에 연료전지(100) 전압 E를 시스템이 허용하는 가장 낮은 전압인 최저제어전압 D로 운전할 수 있다면, 그 운전점이 시간당 승온 성능이 최대가 되는 지점이다.
공기 공급량이 과다할 경우에는, 배터리(400)를 충전모드로 운전하고, 모터(500)가 소모하는 출력을 연료전지(100)에서 모두 공급함에도 불구하고, 연료전지(100)에 잉여 성능이 발생하게 되고, E > D 로 운전되는 현상이 발생하여, 앞에서 설명한 최대한 낮은 전압으로 유지할 수 없다.
반대로 공기 공급량이 부족할 경우에는 연료전지(100)가 제어전압 D에서 공급할 수 있는 성능이 부족하게 되어 컨버터(300)는 제어 전압 명령 D를 맞추기 위해 고전압배터리(400)를 방전하는 방향으로 운전하게 된다. 이때는 원하는 전압 D를 유지할 수는 있으나, 고전압배터리(400)는 방전하는 상황, 즉 B가 양수인 상황이 되어 연료전지(100) 스택 출력 C가 감소하게 된다. 이 또한 연료전지(100) 발열량을 최대로 유지하기 어렵다. 따라서, 배터리(400)를 최대한 충전 방향으로 운전하면서, E를 원하는 가장 낮은 전압 D로 유지하기 위해서는 공기 공급량을 정밀하게 제어해야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 순서를 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법은, 제어부에서 연료전지에 수소와 공기를 공급하는 제어를 시작하는 시동준비단계(S100); 제어부에서 메인버스단과 고전압배터리 사이에 마련된 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 미리 마련된 최저제어전압으로 설정하는 전압준비단계(S130); 및 제어부에서 연료전지의 메인버스단측 출력전압과 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 비교하고, 비교결과에 따라 제어부에서 연료전지에의 공기공급량을 조절하는 메인제어단계(S200);를 포함한다.
먼저, 연료전지의 시동시 연료전지의 온도 등을 통하여 제어부(200)에서 냉시동 여부를 판단한다. 이는 연료전지(100)의 온도센서 등을 통해 파악할 수 있다.
냉시동 상태인 경우 먼저 수소와 공기를 공급한다(S110,S120). 이는 제어부(200)에서 연료전지(100)에 수소와 공기를 공급하는 제어를 시작하는 시동준비단계를 수행하는 것이고(S100,S110,S120), 제어부(200)에서 수소밸브(30)와 공기공급밸브(10)를 개방하여 수행한다. 즉, 시동준비단계에서는 제어부(200)에서 수소탱크(600)측의 수소밸브(30)와 공기공급밸브(10)를 개방 제어할 수 있다.
그리고 제어부(200)에서 메인버스단과 고전압배터리(400) 사이에 마련된 컨버터(300)의 메인버스단측 제어전압을 미리 마련된 최저제어전압으로 설정하는 전압준비단계(S130)를 수행한다. 컨버터(300)에서는 제어부(200)에서 설정한 최저제어전압에 따라 메인버스단측의 전압을 제어하도록 한다.
그리고 제어부(200)에서는 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압(E)과 컨버터(300)의 메인버스단측 제어전압(D)을 비교하고, 비교결과에 따라 제어부(200)에서 연료전지(100)에의 공기공급량을 조절하도록 한다.
구체적으로, 제어부(200)에서는 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압(E)이 컨버터(300)의 메인버스단측 제어전압(D)으로 유지되는 경우 연료전지(100)에의 공기공급량을 증가시킬 수 있다. 또한, 메인제어단계(S200)에서는 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압(E)이 컨버터(300)의 메인버스단측 제어전압(D)보다 큰 경우 연료전지(100)에의 공기공급량을 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)에서는 고전압배터리(400)가 최대충전 상태인지를 판단하고, 고전압배터리(400)가 최대충전 상태가 아닌 경우 연료전지(100)에의 공기공급량을 증대시키는 메인제어단계(S200)를 수행한다.
공기 공급량이 부족할 경우에는 연료전지(100)가 제어전압 D에서 공급할 수 있는 성능이 부족하게 되어, 컨버터(300)는 제어 전압 명령 D를 맞추기 위해 고전압배터리(400)를 방전하는 방향으로 운전하게 된다. 이때는 원하는 전압 D를 유지할 수는 있으나, 배터리(400)는 방전하는 상황, 즉 B가 양수인 상황이 되어 연료전지 스택 출력 C가 감소하게 된다. 이 또한 연료전지(100) 발열량을 최대로 유지하기 어렵다. 따라서, 고전압배터리(400)가 최대충전 상태가 아닌 경우에만 연료전지에의 공기공급량을 증대시키는 것이 바람직할 것이다.
제어부(200)는 연료전지(100)의 전단에 위치한 공기공급밸브(10), 공기 블로워(800), 가습기(700) 후단의 공기배출밸브(20) 등의 제어를 통해 연료전지(100)에 공급되는 공기의 양을 제어할 수 있게 된다. 공기 유량 제어는 연료전지(100)의 공기 출구측에 위치되는 가습기(700) 후단의 공기배출밸브(20) 개도 제어 이외에 블로워(800) Rpm 자체를 제어함으로써 가능하지만, AirFoil Type 압축기의 경우 특정 Rpm 미만은 구동할 수 없으므로, Rpm 제어만으로는 정전압 제어가 어렵고, Rpm 제어의 경우보다 밸브 제어 방식이 스택 전압 응답성이 빨라 제어가 용이하며, 공기 압축기를 고정 Rpm 으로 동작할 수 있으므로 운전자 소음 이질감을 저감할 수 있다.
한편, 메인제어단계(S200)에서는 제어부(200)에서 고전압배터리(400)의 충전량을 미리 설정된 최대충전량과 비교하여 고전압배터리(400)의 최대충전 상태를 판단할 수 있다. 또는, 도시된 것과 같이 메인제어단계(S200)에서는 제어부(200)에서 고전압배터리(400)의 충전전류를 미리 설정된 최대충전전류와 비교하여 고전압배터리(400)의 최대충전 상태를 판단할 수 있다. 따라서, 고전압배터리(400)를 최대로 충전하는 상황으로 제어함으로써 연료전지에서 부하를 최대한 소모하도록 하는 것이다. 구체적으로, 도시된 바와 같이, 고전압배터리(400)의 현재 충전전류와 미리 설정된 최대충전전류와의 차이에 설정된 계수 a를 곱하여 스케일링된 만큼 공기공급량을 증대시키는 것이다(S210).
한편, 메인제어단계(S200)에서는 제어부(200)에서 고전압배터리(400)가 최대충전 상태이나, 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압보다 큰 경우 연료전지(100)에의 공기공급량을 감소시킬 수 있다(S220,S230). 공기 공급량이 과다할 경우에는, 배터리(400)를 충전모드로 운전하고 모터(500)가 소모하는 출력을 연료전지(100)에서 모두 공급함에도 불구하고 연료전지(100)에 잉여 성능이 발생하게 되고, 결국 연료전지(100)는 E > D 로 운전되는 현상이 발생하여 앞에서 설명한 최대한 낮은 전압으로 연료전지(100)를 유지할 수 없다. 따라서, 이와 같이 고전압배터리(400)가 최대충전 상태임에도 불구하고 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압보다 큰 경우 연료전지에의 공기공급량을 감소시킴으로써 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압을 최저제어전압으로 유도할 수 있는 것이다. 이 경우는 현재의 연료전지의 공기 출구 개도 밸브의 개도 A를 미리 설정된 일정값인 c 만큼 줄이는 제어를 하도록 한다(S230).
또한, 제어부(200)에서는 미리 설정된 일정 시간 간격으로 이러한 메인제어단계(S200)를 수행할 수 있다.
그리고, 메인제어단계(S200)에서는 고전압배터리(400)가 최대충전 상태이고 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압 이하인 경우, 제어부(200)에서 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압이 이전 메인제어단계(S200)에서의 출력전압보다 증가된 경우에는 연료전지(100)에의 공기공급량을 감소시키고 감소된 경우에는 연료전지(100)에의 공기공급량을 증가시킬 수 있다(S240).
즉, 배터리(400)도 최대충전 상태이고 전압 역시 최대한 낮은 경우에는 연료전지가 최대한 승온을 위한 저효율 구간으로 동작하고 있는 상황인바, 이 상태를 유지하기 위해 메모리에 저장된 이전의 메인제어단계(S200)에서의 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압보다 현재 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압이 높아진 경우라면 공기공급량을 감소시킴으로써 연료전지(100)의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압으로 유지되도록 한다. 따라서, 현재전압과 이전 메인제어 수행시 전압의 차이에 계수 b를 곱하여 연료전지의 공기 출구 개도 밸브의 개도에 반영할 수 있도록 한다(S240).
이와 같은 메인제어단계(S200)를 수행하는 동안 연료전지(100)의 온도가 높아진 경우에는 시동을 완료하도록 한다(S300). 이 경우는 연료전지(100)의 온도센서 등을 통해 충분히 승온된 것을 탐지할 수 있으며, 또는 연료전지(100)의 운전점이 정상상태라고 판단된 경우 시동과정을 종료할 수도 있다. 시동이 완료된 후에는 적극적으로 수소와 공기의 공급을 시작하여 차량의 운행이 가능하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 시동 제어방법의 서브제어를 나타낸 도면으로서, 이전 메인제어단계와 다음 메인제어단계의 사이에는 서브제어단계(S310)를 수행하며, 서브제어단계(S310)에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 증대시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 유지시킬 수 있다(S311,S312).
그리고, 서브제어단계(S310)에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 감소시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제1감소량만큼 감소시킬 수 있다(S313,S314).
한편, 서브제어단계(S310)에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 유지시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제2감소량만큼 감소시키되, 제2감소량은 제1감소량보다 작을 수 있다(S315,S316). 그리고, 제1감소량은 이전 메인제어단계에서의 공기공급량의 감소량보다 작을 수 있다.
연료전지 승온 시에는, 연료전지(100) 내부가 점점 승온이 진행됨에 따라, 동일한 출력에서 동일한 전압을 유지하기 위해 연료전지(100)가 요구하는 공기량이 점점 감소하게 된다. 따라서, 이런 운전 방향성을 고려하여 서브제어방식을 결정하는 것이다.
이전의 메인제어를 통해 공기공급량을 증대시킨 경우라면 다음 메인제어시까지는 이를 유지하는 것이 바람직하고, 만약 이전의 메인제어를 통해 공기공급량을 유지하거나 감소시킨 경우라면 다음 메인제어시까지는 다소 감소시키되 크지 않은 정도로 감소시키는 것이다. 이는 시간이 지날수록 요구하는 공기량이 점점 감소하게 되는 상황을 고려하기 때문이다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100 : 시동준비단계 S130 : 전압준비단계
S200 : 메인제어단계 S310 : 서브제어단계

Claims (19)

  1. 제어부에서 연료전지에 수소와 공기를 공급하는 제어를 시작하는 시동준비단계;
    제어부에서 메인버스단과 고전압배터리 사이에 마련된 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 미리 마련된 최저제어전압으로 설정하는 전압준비단계; 및
    제어부에서 연료전지의 메인버스단측 출력전압과 컨버터의 메인버스단측 제어전압을 비교하고, 비교결과에 따라 제어부에서 연료전지에의 공기공급량을 조절하는 메인제어단계;를 포함하고,
    메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리가 최대충전 상태인지를 판단하고, 고전압배터리가 최대충전 상태가 아닌 경우 연료전지에의 공기공급량을 증대시키며, 고전압배터리가 최대충전 상태이고 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압보다 큰 경우 연료전지에의 공기공급량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    시동준비단계에서는 제어부에서 수소밸브와 공기밸브를 개방 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    메인제어단계에서는 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 컨버터의 메인버스단측 제어전압으로 유지되는 경우 연료전지에의 공기공급량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    메인제어단계에서는 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 컨버터의 메인버스단측 제어전압보다 큰 경우 연료전지에의 공기공급량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리가 최대충전 상태인지를 판단하고, 고전압배터리가 최대충전 상태가 아닌 경우 연료전지에의 공기공급량을 증대시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리의 충전량을 미리 설정된 최대충전량과 비교하여 고전압배터리의 최대충전 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    메인제어단계에서는 제어부에서 고전압배터리의 충전전류를 미리 설정된 최대충전전류와 비교하여 고전압배터리의 최대충전 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    제어부에서는 미리 설정된 일정 시간 간격으로 메인제어단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    메인제어단계에서는 고전압배터리가 최대충전 상태이고 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 최저제어전압 이하인 경우, 제어부에서 연료전지의 메인버스단측 출력전압이 이전 메인제어단계에서의 출력전압보다 증가된 경우에는 연료전지에의 공기공급량을 감소시키고 감소된 경우에는 연료전지에의 공기공급량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    제어부에서는 미리 설정된 일정 시간 간격으로 메인제어단계를 수행하고, 이전 메인제어단계와 다음 메인제어단계의 사이에는 서브제어단계를 수행하며, 서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 수행된 공기공급량의 제어에 따라 공기공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 증대시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 유지시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 감소시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제1감소량만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    제1감소량은 이전 메인제어단계에서의 공기공급량의 감소량보다 작은 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 유지시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제2감소량만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    서브제어단계에서는 이전 메인제어단계에서 공기공급량을 유지시킨 경우 다음 메인제어단계 수행시까지 공기공급량을 제2감소량만큼 감소시키되, 제2감소량은 제1감소량보다 작은 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    메인제어단계에서는 제어부에서 연료전지의 공기 출구 개도 밸브를 제어함으로써 연료전지에의 공기공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    메인제어단계에서는 제어부에서 블로워의 회전수를 유지한 상태로 연료전지의 공기 출구 개도 밸브를 제어함으로써 연료전지에의 공기공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    연료전지의 공기 출구 개도 밸브는 가습기 후단의 공기배출밸브인 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 시동 제어방법.
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