KR101866733B1 - 차량 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지를 포함하고 있는 차량 및 그 제어 방법에 관한 발명으로서, 배터리와 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 센서부와 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 있다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 제어부를 포함하는 차량에 관한 발명이다.
본 발명의 경우 실시간으로 연료전지 스택 내부의 공기 체적량, 연료전지 스택의 전류 및 연료전지 스택의 냉각수 온도 등을 측정하여 측정 값들이 미리 설정된 기준에 포함되는 경우 배터리를 충전시거나 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택 내부의 플러딩(Flooding) 현상을 미리 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량 및 그 제어방법{Vehicle And Control Method Thereof}
본 발명은 연료전지를 포함하고 있는 차량 및 그 제어 방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 연료전지 차량이 일정한 속도로 장시간 운행하는 경우 연료전지 스택 내부에서 발생할 수 있는 플러딩(Flooding) 현상을 미리 예측하고 방지하여 보다 안전적으로 운전자가 운행할 수 있도록 하는 기술에 관한 발명이다.
현대 사회에서 자동차는 사람들이 가장 많이 이용하는 이동 수단으로서, 그 수는 점점 증가하고 있다. 과거에는 자동차는 단순히 이동 수단 이상의 의미는 존재하지 않았으나 현대사회에 들어와서는 자동차는 단순히 이동 수단을 넘어 많은 용도로 사용되어 지고 있으며 다양한 기술들이 접목되고 있다.
그 중 하나가 환경친화적인 미래형 자동차로서 수소 연료전지를 이용하여 차량을 운행시키는 연료전지 차량이 많이 개발되고 있다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 발전장치로, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형 전기 및 전자제품의 전력 공급에도 많이 적용되고 있다.
차량의 연료전지는 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치와, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하는 공기 공급 장치와, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등으로 나누어 볼 수 있으며, 전기에너지의 생성을 위하여 고순도의 수소가 연료전지의 연료극(Anode)으로 운전 중 공급되고, 에어블로워와 같은 공기 공급 장치를 이용하여 대기중의 공기가 직접 연료전지의 공기극(Cathode)으로 공급된다.
이에, 연료전지 스택으로 공급된 수소가 연료극(Anode)의 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소이온은 전해질 막을 통해 공기극(Cathode)으로 넘어가게 되며, 연이어 공기극에 공급된 산소는 외부도선을 통해 공기극으로 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키게 되며 이러한 전기에너지를 이용하여 차량을 구동시키게 된다.
한편, 연료전지 시스템은 외부에서 수소와 공기를 공급받아 스택 내부에서 전기와 물을 발생시키는 단순한 시스템이지만, 실제적으로는 전기화학 반응의 부산물인 물이 온도와 압력 등의 실시간 운전조건에 따라 수증기, 포화액, 얼음 등의 형태로 변동되어 물의 전달 특성이 변하고, 또한 이 물이 분리판의 채널, 기체확산층, 촉매층, 전해질막을 통과하는 가스와 전자의 전달 특성에도 영향을 미치는 복합적인 시스템을 이루고 있다.
한편, 연료전지 스택에서 배출되는 물의 양은 연료전지 스택에서 발생하는 전류량에 따라 비례하게 배출되는데, 저전류 구간에서 장시간 운행을 하게되면 스택 내부에 물이 많이 존재하여 상당 부분의 물이 응축되는 현상, 즉 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 수 있다. 플러딩 현상이 발생할 경우 응축된 물이 공기채널을 마거나 촉매층을 감싸면서 연료전지의 성능을 저하시키는 문제를 발생시킨다.
특히, 일정한 속도록 운전을 하는 크루즈(Cruise) 운행을 장시간 하다 보면, 연료전지 스택 내부에는 물이 많은 플러딩 현상이 발생하기가 쉽다. 따라서 크루즈 운행을 하다가 앞 차량을 앞지르기 위해 급가속을 하는 경우 연료전지 스택 내부에서는 셀 빠짐에 의한 전류제한이 걸려 차량이 울컥거리게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 실시간으로 연료전지 스택 내부의 공기 체적량, 연료전지 스택의 전류 및 연료전지 스택의 냉각수 온도 등을 측정하여 각각 측정한 값들이 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 배터리를 충전시거나 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택 내부의 플러딩(Flooding) 현상을 미리 방지하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량은 배터리와 연료전지 스택과 상기 연료전지 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 센서부와 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 제어부를 포함할 수 있다..
또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단할 수 있다.
또한, 상기 센서부는, 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 온도 제어부와 압력 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 제어부는, 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 압력 제어부는, 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은 연료전지 스택의 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 단계와 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단하는 단계는 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 존재한다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전압을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도를 조절하는 단계는, 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력을 조절하는 단계는, 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
연료전지 스택 내부의 공기 체적량 및 연료전지 스택의 전류 값 등을 측정하여 플러딩 현상이 발생할 가능성이 높은 경우, 차량의 배터리를 충전시키고 동시에 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택 내부에 플러딩 현상을 사전에 방지할 수 있다. 이를 통해 사용자가 크루즈 운행을 장시간 하다 급가속시 발생할 수 있는 셀 빠짐에 의한 전류제한을 사전에 방지할 수 있어 보다 안정적인 차량 운행을 할 수 있는 효과가 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 내부 구성도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 스택의 구조를 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 차량의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 차량의 동작순서를 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간에 따른 공기체적량의 변화를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 연료전지 스택과 전압의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간에 따른 냉각수 온도의 변화를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 배터리 전압과 공기 블러워를 이용하여 플러딩 현상을 방지하는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 온도와 압력을 조절하여 플러딩 현상을 방지하는 순서를 나타낸 표이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 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 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하 본 발명에 해당하는 연료전지가 설치된 차량 및 그 제어 방법에 대하여 연료전지가 설치된 차량을 기초로 설명한다
도 1 및 도2를 통해 본 발명이 설치된 차량에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(80), 차량(1)을 이동시키는 차륜(93, 94), 차륜(93, 94)을 회전시키는 구동 장치(95), 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(84), 차량(1) 내부의 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(87), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(91, 92), 차체(80)의 후방 측에 설치되어 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 리어 윈도(90)를 포함하며 차체(80)는 후드(81), 프런트 휀더(82), 도어(84), 트렁크 리드(85), 및 쿼터 패널(86) 등을 포함할 수 있다.
도어(84)는 본체(80)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
윈드 스크린(87)은 본체(80)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다. 또한, 사이드 미러(91, 92)는 본체(80)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(91) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(92)를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
이외에도 차량(1)은 후방의 장애물 내지 다른 차량을 감지하는 근접 센서, 강수 여부 및 강수량을 감지하는 레인 센서 등의 감지 장치를 포함할 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성도이다.
차량내부(10)에는 외부와 통신하기 위한 텔레메틱스(Telematics) 단말기(미도시)가 설치될 수 있다. 텔레메틱스는 텔레커뮤니케이션(Telecommunication)과 인포매틱스(Informatics)의 합성어로, 자동차 안에서 이메일(E-mail)을 주고 받거나 인터넷을 통하여 각종 정보를 검색할 수 있는 시스템을 말한다.
차량내부(10)에는 공조장치(16)가 설치 될 수 있다. 공조장치(16)는 차량(1)의 실내 실외의 환경 조건, 공기의 흡/배기, 순환, 냉/난방 상태 등을 포함한 공조 환경을 자동으로 제어하거나 또는 사용자의 제어 명령에 대응하여 제어하는 장치를 의미한다. 예를 들어, 난방과 냉방을 모두 수행할 수 있으며, 가열되거나 냉각된 공기를 통풍구를 통해 배출하여 차량내부(10)의 온도를 제어할 수 있다.
한편, 차량내부(10)에는 운전자가 차량(1)을 조작하기 위한 각종 기기가 설치되는 대시보드(Dashboard)(14), 차량(1)의 운전자가 착석하기 위한 운전석(15), 차량(1)의 동작 정보 등을 표시하는 클러스터 표시부(51, 52)를 포함할 수 있다.
대시보드(14)는 윈드 스크린(11)의 하부로부터 운전자를 향하여 돌출되게 마련되며, 운전자가 전방을 주시한 상태로 대시보드(14)에 설치된 각종 기기를 조작할 수 있도록 한다.
운전석(15)은 대시보드(14)의 후방에 마련되어 운전자가 안정적인 자세로 차량(1)의 전방과 대시보드(14)의 각종 기기를 주시하며 차량(1)을 운행할 수 있도록 한다.
클러스터 표시부(51, 52)는 대시보드(14)의 운전석(15) 측에 마련되며, 차량(1)의 운행 속도를 표시하는 주행 속도 게이지(51), 동력 장치(미도시)의 회전 속도를 표시하는 rpm 게이지(52)를 포함할 수 있다.
또한, 차량 내부(10)에는 차량의 각종 장치들의 조작을 위한 별도의 조그 다이얼(60)을 포함할 수 있다. 조그 다이얼(60)은 회전시키거나 압력을 가하여 구동 조작을 수행하는 방법뿐만 아니라, 터치 인식 기능을 구비한 터치 패드를 구비하여 사용자의 손가락 또는 별도의 터치 인식 기능을 구비한 도구를 이용하여 구동 조작을 위한 필기 인식을 수행할 수 있다.
자동차의 운행을 조작하는 조향 장치는 운전자로부터 주행 방향을 입력 받는 조향 핸들(42), 조향 핸들(42)의 회전 운동을 왕복 운동으로 전환하는 조향 기어(미도시), 조향 기어(미도시)의 왕복 운동을 앞바퀴(93)에 전달하는 조향 링크(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 조향 장치는 바퀴의 회전축의 방향을 변경함으로써 차량(1)의 주행 방향을 변경할 수 있다.
이상 도1 및 도 2를 통하여 연료전지 장착된 차량의 외부와 내부(10) 구성에 대해 알아보았다. 이하 본 발명이 속하는 기술 분야의 연료전지 시스템의 구성과 연료전지 스택의 구조에 대해 알아본다.
도 3은 연료전지 시스템(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 연료전지 시스템(100)은 연료전지 스택(20), 복수의 밸브(120, 130, 140, 191), 압력센서(150), 연료전지 제어기(160) 및 연료 공급부(170)를 포함할 수 있다.
연료전지 스택(Fuel Cell Stack, 200)은 연료인 수소와 산화제인 공기가 공급되어 전기를 생성하는 구성으로서, 공기극과 연료극을 포함할 수 있다.
연료전지 스택(200)은 각각 막전극 접합체와 세퍼레이터로 이루어진 단위 셀이 수십 개로 적층된 구조로 복수 개가 마련될 수 있다. 연료전지 스택(200)에 관한 자세한 설명은 도 4에서 하도록 한다.
복수의 밸브(120, 130, 140)는 연료전지 스택(200)의 연료 공급 및 불순물 제거를 위해 선택적으로 개폐 구동하는 구성일 수 있다.
상기 복수의 밸브는 연료 공급 밸브(120), 퍼지 밸브(130), 드레인 밸브(140) 등을 포함할 수 있다. 이때, 연료 공급 밸브(120)는 수소 공급 밸브(미도시) 또는 공기 압축기(미도시)일 수 있다. 이때, 공기 압축기(미도시)는 밸브 형태는 아니지만 구동을 통해 외부 공기를 공급하는 형태로 밸브 역할을 수행하는 구성으로서, 연료 공급 밸브(120)에 포함될 수 있다.
연료 공급 밸브(120)는 연료전지 스택(200)으로 연료를 공급하기 위하여 선택적으로 개폐 구동하는 구성일 수 있다. 산소 공급 시스템의 경우, 연료 공급 밸브(120)는 공기 압축기(미도시)로 대체할 수 있다.
연료전지 시동 시퀀스가 시작되면, 연료 공급부(170)의 연료 공급 밸브(120)를 개방할 수 있다. 이때, 연료 공급 밸브(120)가 수소 공급 밸브인 경우, 밸브를 개방하고 감압기를 통해 공급 압력을 감압할 수 있다.
퍼지 밸브(130)는 연료전지 스택(200)의 수소를 퍼지 시키기 위한 구성일 수 있다. 구체적으로, 퍼지 밸브(130)는 연료전지 스택(200)의 연료극의 수소를 퍼지시킬 수 있다.
드레인 밸브(140)는 연료전지 스택(200)의 물을 배출하기 위한 구성일 수 있다.
구체적으로, 드레인 밸브(140)는 워터 트랩(145)에 일정 수위로 저장된 응축수를 배출시키기 위한 구성으로서, 전기적인 신호에 의해 밸브 통로를 선택적으로 개폐시킬 수 있는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.
퍼지 밸브(130)와 드레인 밸브(140)는 연료전지 스택(200)의 에노드 내의 불순물을 제거하기 위해 선택적으로 개폐 구동하는 밸브이다. 연료전지에서 전기 화학적 반응에 따라 생성되는 물은 연료전지 스택(200) 내부에 생성되고, 이는 연료전지 스택(200)의 외부로 원활하게 배출되어야 한다. 연료전시 스택(200) 내부에서 물이 잘 배출되지 않는 경우, 뒤에서 자세히 설명하겠지만 플러딩(Flooding) 상태가 발생하여 연료인 수소 공급을 방해하여 연료전지 스택(200)의 발전 성능이 저하될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 스택(200)의 구조 및 연 동작원리를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 연료전지 단위 셀(210)의 애노드(Anode, 연료극)측에는 연료인 수소가 공급되고 캐소드(Cathode, 공기극)측에는 산화제인 산소가 공급된다. 애노드측에 공급된 수소는 전자를 잃고 양성자(Proton)가 되어 전해질막을 통과하여 캐소드측으로 이동하고, 수소를 잃은 전자는 연료전지 외부회로에서 전기적 일을 하고 캐소드측으로 이르게 된다. 캐소드측에서는 양성자가 산소 원자와 전자가 결합하여 물이 생성된다. 이때, 애노드측에서 생성된 전자가 이동하면서 전류를 발생시켜 연료전지 차량의 구동모터를 구동하게 되는 것이다.
이러한 연료전지 단위 셀(210)들은 서로 직렬 연결되어 하나의 연료전지 스택(200)을 구성하고, 연료전지 스택(200)은 하나의 단위 셀(210)에 비하여 높은 전압을 생성할 수 있다.
상술한 연료전지의 일 예로, 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키기 위한 분리판(bipolar plate)을 포함할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 화학 반응에 의해 연료전지 스택(200)에서는 화학 반응에 의해 물이 배출되는데, 배출되는 물의 양은 연료전지 스택(200)에서 발생하는 전류량에 비례한다. 그러나 이렇게 배출된 물은 연료전지 스택(200) 온도와 압력의 변화에 따라 수증기, 포화액, 얼음 등의 형태로 변동되어 물의 전달 특성이 변하고, 또한 이 물이 분리판의 채널, 기체확산층, 촉매층, 전해질막을 통과하는 가스와 전자의 전달 특성에도 영향을 미칠 수 있다.
특히, 저전류 구간에서 장시간 차량을 운행하게 되면 연료전지 스택(200) 내부에 물이 많이 존재하게 되는데, 이러한 물들이 밖으로 적절하게 배출되지 않으면 상당 부분의 물이 응축되는 현상, 즉 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 수 있다. 이러한 플러딩 현상이 발생할 경우 응축된 물이 공기채널을 막거나 촉매층을 감싸면서 연료전지 시스템(100)의 성능을 저하시키는 문제를 발생시킬 수 있다.
특히, 일정한 속도록 운전을 하는 크루즈(Cruise) 운행을 장시간 하다 보면, 연료전지 스택(200) 내부에는 플러딩 현상이 발생하기 쉽다. 이러한 상태에서 앞 차량을 앞지르기 위해 급가속을 하는 경우 연료전지 스택(200)에서는 셀빠짐에 의한 전류제한이 걸려 차량이 울컥거리게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, 실시간으로 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량, 연료전지 스택(200)의 전류 및 연료전지 스택(200)의 냉각수 온도 등을 측정하여 측정 값들이 미리 설정된 기준에 해당하는 경우 차량의 배터리를 충전시거나 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택(200) 내부의 플러딩(Flooding) 현상을 미리 방지하기 위함이다.
이상 연료전지 시스템(100) 및 연료전지 시스템(100)이 설치된 차량(1)에 대해 알아보았다. 이하 도면들을 통하여 본 발명의 구성 및 동작원리에 대해여 자세히 알아보도록 한다.
다만, 이하 설명되는 본 발명의 구성 및 도면의 경우 본 발명에 따른 다양한 실시 예 및 본 발명의 요지를 명확하기 설명하기 위해 연료전지 시스템(100)이 일부만을 도시한 것으로서, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하지만 도시되지 않은 하나 이상의 다른 구성요소가 존재할 수 있다.
본 발명의 경우 연료전지 스택(200)과 센서부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있으며, 제어부(400)는 배터리의 충전을 제어하는 배터리 제어부(410)와 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 조절하는 온도 제어부(420)와 압력을 조절하는 압력 제어부(430)를 포함할 수 있다.
연료전지 스택(200)은 연료극과 공기극을 포함할 수 있으며, 도 3과 도 4에서 설명하였다시피 일반적으로 연료전지 스택(200)의 구성에 필요한 구성요소들이 포함될 수 있다.
센서부(300)는 연료전지 시스템(100) 내부 여러 위치에서 다양한 환경을 측정하는 역할을 하는 곳으로서, 온도 센서부(310), 전류 센서부(320), 전압 센서부(330) 및 배터리 전압 센서부(340)를 포함할 수 있다.
온도 센서부(310)는 연료전지 스택(200)의 입구단 및 출구단에서의 온도와 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 측정할 수 있다. 또한 연료전지 시스템(100) 냉각수 온도를 측정할 수 있으며 외기 온도를 측정할 수 있다. 따라서 온도 센서부(310)는 복수 개로 연료전지 시스템(100)의 각종 위치에 다양하게 설치될 수 있다.
전류 센서부(320)는 연료전지 스택(200)의 전류를 측정하는 역할을 할 수 있다. 측정된 전류 값은 아래의 수학식 1처럼 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량을 계산하는데 이용될 수 있다.
[수학식 1]
공기체적량
= (셀 수 * 측정된 전류 값 * 22.4 * 60 * 당량) / (패러데이 상수 * 4)
또한, 전류 센서부(320)는 연료전지 스택(200)에 흐르는 전류를 실시간으로 체크하여 미리 설정된 범위 내에서 전류가 일정 시간 동안 지속되는지 판단하여 이를 제어부(400)에 알리는 역할을 할 수 있다.
전압 센서부(330)는 연료전지 스택(200)의 전압을 측정하는 역할을 할 수 있다. 후술하겠지만 전압 센서부(320)는 플러딩 방지 기술이 진행된 후 연료전지 스택(200)의 전압 변화를 감지하여 미리 설정된 값보다 이상으로 전압 변화가 있는 경우 이를 제어부(400)에 알리는 역할을 할 수 있다.
또한, 센서부(300)는 배터리 전압 측정부(340)를 포함할 수 있는데, 배터리 전압 측정부(340)는 충전되는 배터리의 전압을 실시간으로 체크하여, 이를 제어부(400)에 알리는 역할을 할 수 있다.
제어부(400)는 배터리 제어부(410)와 온도 제어부(420) 및 압력 제어부(430)를 포함할 수 있다.
제어부(400)는 센서부(300)로부터 수신 받은 각종 수치들을 기초로 연료전지 스택(200) 내부에 플러딩 현상이 발생했는지 또는 플러딩 현상이 발생할 가능성이 높은지 여부를 판단하고, 플러딩 현상이 발생하였거나 발생 가능성이 높다고 판단되면 차량의 배터리를 충전시키며 연료전지 스택(200)의 온도 또는 압력을 조절하여 플러딩 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
배터리를 충전시키는 역할은 배터리 제어부(410)가, 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 조절하는 역할은 온도 제어부(420)가, 연료전지 스택(200) 내부의 압력을 조절하는 역할은 압력 제어부(430)가 할 수 있다.
도 5를 통해 본 발명의 구성요소에 대해 알아보았다. 이하 도 6 ~ 도 11을 통하여 본 발명의 동작 원리에 대해 알아본다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 흐름을 나타낸 순서도이며 도 7 ~ 도 9는 플러딩 현상을 판단하기 위한 조건을 나타낸 도면으로서, 도 7은 시간에 따른 공기체적량의 변화를, 도 8은 연료전지 스택(200)의 전류와 전압의 변화를, 도 9은 시간에 따른 냉각수의 온도 변화를 나타내는 도면이다.
본 발명의 경우, 크루즈(Cruise) 운행시처럼 장기간 비슷한 속도로 운전을 하다 보면 발생할 수 있는 플러딩 현상을 방지하기 위한 발명이므로, 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량과 연료전지 스택(200) 전류의 값 및 냉각수의 온도가 각각 일정 범위 내에 미리 설정된 시간 동안 지속된다면 플러딩 현상이 발생하거나 발생할 수 있는 가능성이 높다고 판단되어 플러딩 방지를 하는 기술에 관한 발명이다. 따라서, 연료전지 스택(200)의 공기 체적량과 전류의 값 및 냉각수의 온도 범위에 대해 미리 설정할 필요가 있다
도 6을 참고하여 본 발명의 동작 순서를 설명하면, 우선 센서부(300)는 센서부(300)에 장착된 온도 센서(310), 전류 센서(320), 전압 센서(330) 등을 이용하여 냉각수 온도, 연료전지 스택(200)의 전류 및 연료전지 스택(200)의 공기 체적량을 판단한다.(S100)
그리고 측정된 값들이 각각 미리 설정한 기준 범위에서 일정 시간 이상 동안 지속되는지 여부를 판단하여 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는지 판단한다.(S200)
S200 과정에 대해 자세히 설명하면, 첫 번째로 센서부(300)에 의하여 측정된 전류 값을 이용하여 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량을 판단한다. 공기 체적량을 판단하는 식은 상기 설명한 수학식 1을 이용한다.
그리고 실시간으로 계산된 공기 체적량을 이용하여 이러한 공기체적량이 일정 범위내에서 일정 시간 동안 지속하는지 판단한다.
도 7을 참고하여 이를 설명하면, 공기체적량이 특정 범위, 즉 제 1범위에 포함되어 있는 시간을 계산하고(t1), 제 1범위에 포함되어 있는 누적 시간이 미리 설정한 시간 보다 오래 지속되어 있는지 판단한다. 그리고 만약 측정된 누적 시간이 미리 설정한 시간보다 오래 지속되었다면 만족한다면 플러딩 발생 조건 중 공기 체적량에 대한 조건은 만족한다고 볼 수 있다.
그리고 여기서 제 1범위와 미리 설정된 시간이란, 공기체적량이 큰 변화 없이 특정 범위 안에서 미리 설정된 시간 동안 지속되면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는 공기 체적량의 범위 및 시간을 말한다. 이러한 범위와 시간은 사용자가 임의로 지정할 수 있다.
두 번째로, 연료 전지 스택(200) 내부의 전류를 측정하여, 일정 범위에 전류가 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는지 여부를 판단한다.
도 8을 참고하여 이를 설명하면, 연료전지 스택(200) 전류가 특정 범위, 즉, 제 2범위에 포함되어 있는지 판단하고, 제 2범위에 포함되어 있다면 그 시간을 계산하여(t2), 제 2범위에 포함되어 있는 누적 시간이 미리 설정한 시간 보다 오래 지속되어 있는지 판단한다.
그리고 만약 측정된 누적 시간이 미리 설정한 시간보다 오래 지속되었다면 만족한다면 플러딩 발생 조건 중 연료전지 스택(200)의 전류 조건은 만족한다고 볼 수 있다.
그리고 여기서 말하는 제 2범위와 미리 설정된 시간이란, 스택 전류가 큰 변화 없이 특정 범위 안에서 미리 설정된 시간 동안 지속되면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는 전류의 범위 및 시간을 말한다. 이러한 범위와 시간은 사용자가 임의로 지정할 수 있다.
그리고 세 번째로, 냉각수의 온도를 측정하여, 일정 범위에 냉각수 온도가 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는지 여부를 판단한다.
도 9를 참고하여 이를 설명하면, 냉각수의 온도가 특정 범위, 즉 제 3범위에 냉각수의 온도가 포함되어 있는지 판단하고 포함되어 있다면 포함되어 있 시간을 계산하고(t3), 제 3범위에 포함되어 있는 누적 시간이 미리 설정한 시간 보다 오래 지속되어 있는지 판단한다. 그리고 만약 측정된 누적 시간이 미리 설정한 시간보다 오래 지속되었다면 만족한다면 플러딩 발생 조건 중 냉각수 온도에 대한 조건은 만족한다고 볼 수 있다.
그리고 여기서 말하는 제 3범위와 미리 설정된 시간이란, 냉각수의 온도가 큰 변화 없이 특정 범위 안에서 미리 설정된 시간 동안 지속되면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는 온도의 범위 및 시간을 말한다. 이러한 범위와 시간은 사용자가 임의로 지정할 수 있다.
그리고 지금까지 설명한 도 5, 도 6 및 도 7에서 미리 설정된 시간은 동일한 시간을 의미할 수 있다.
S200 과정에 의해 상기 설명한 3가지의 조건 중 하나라도 조건이 만족되지 않는다면 다시 S100 과정으로 돌아오겠지만, 그렇지 않다면 배터리를 충전 시키거나(S300) 또는 동시에 냉각수의 온도를 증가시켜(S400) 플러딩 현상을 방지하도록 한다.
설명의 편의를 위해 배터리를 충전시키는 과정(S300)과 냉각수 온도를 증가시키는 과정(S400)을 각각 독립하여 설명하도록 하나 상기 배터리 충전 과정(S300)과 냉각수 온도를 증가시키는 과정(S400)은 동시에 또는 이시에 이루어질 수 있다.
S200 과정에 의해 모든 조건들이 만족되었다면, 차량의 배터리를 충전시켜 플러딩 현상을 방지한다.(S300)
S300 과정은 본 발명의 특징에 해당하는 부분으로서, 플러딩 발생 가능성이 있다고 판단되면 차량의 배터리를 강제로 충전시켜 연료전지 스택(200)의 전류를 증가시켜 연료전지 스택(200) 내부의 플러딩 현상을 방지하기 위함이다.
예를 들어, 연료전지 스택(200)에서 정전류 80A로 계속 장시간 운전하여 플러딩 현상이 발생할 조건을 만족하였다면 배터리를 강제로 충전시키는데, 배터리 충전을 위해선 전류가 필요하므로 모터에서 필요한 전류가 추가적으로 발생한다.(배터리 충전에는 20A 필요하다고 가정한다)
따라서, 이러한 경우 연료전지 스택(200)에서는 정전류 80A와 배터리 충전 전류 20A, 합쳐서 총 100A 발생하게 된다. 즉 연료전지 스택(200)의 전류가 강제로 증가되어 연료전지 스택(200) 내부에서 플러딩 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
S300 과정에 의해, 플러딩 위험 영역에서 벗어났다고 판단이 되면 다시 S100 과정으로 돌아오며, 그렇지 않다면 계속 배터리를 충전시켜 플러딩 위험 영역에서 벗어나도록 한다.(S600)
그러나 S600 과정을 계속 하다 보면 배터리의 충전이 완료되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 배터리의 최대 충전을 초과를 방지하면서 플러딩을 방지하는 기술이 필요하다. 이러한 기술에 대해서는 도 10을 이용하여 이를 설명하도록 한다.
도 10은 공기블로워와 배터리의 관계를 나타낸 도면으로서, 도면의 E 지점은 본 기술이 적용되는 시점이며, F는 배터리의 최대 충전치를 의미한다.
도 10을 참고하면, 배터리의 충전이 시작하여 배터리의 충전이 E 지점까지 도달하기 전까지는 공기블로워가 공급하는 공기의 양은 변하지 않고 일정하게 유지된다.
그러나 배터리의 충전이 E 지점에 도달하게 되면 충전 완료 지점인 F 지점에 도달하기 전이므로, 이 경우 지속적으로 충전이 되면 배터리의 최대 충전을 초과할 수 있는 문제가 발생한다.
따라서, E 지점부터 공기불로워가 공급하는 공기의 양을 점점 증가시키는데(S700), 공급하는 공기의 양을 증가시키면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 떨어지므로, 보다 빠른 시간 안에 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있다. 따라서, 배터리의 최대 충전이 초과되기 전에 연료전지 스택(200)이 플러딩 위험 조건에서 벗어날 수 있다.
또한, 센서부(300)에 의해 측정되는 값들이 미리 설정된 기준(플러딩 위험 조건에 해당하지 않는다고 판단되는 기준)에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우. 플러딩 위험 조건에 벗어났다고 판단하여 공기블로워의 공급을 중단시킨다.
다만, S700 과정의 경우 배터리의 충전이 초과되는 문제가 발생할 수 있으므로 플러딩 위험 조건에서 벗어났다고 판단하는 시간의 기준은 다른 실시예에서 보다는 짧은 시간을 기준으로 하여 판단하다.
즉, 예를 들어 센서부(300)에 의해서 측정된 값들이 미리 설정된 기준에 만족하면서 그러한 상태가 5초 이상 지속되는 경우 플러딩 위험 영역에서 벗어났다고 판단을 한다면, S700 과정의 경우 3초로 기준으로 하여 배터리가 초과 충전되는 것을 방지하게 할 수 있다.
S700 과정에 의해 플러딩 위험 영역에서 벗어났다면, S100 과정으로 돌아오고 그렇지 않다면 S300 또는 S400 과정을 되풀이한다.
다시 S200 과정으로 되돌아와 냉각수 온도와 캐소도 운전 압력을 증가시켜 플로딩을 방지하는 S400 및 S800 과정에 대해 도 11과 함께 알아본다.
S200 과정에 의해 측정 값들이 일정 범위 안에 포함된다면, S400에 의해 냉각수 온도를 증가시킴으로써 플러딩 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 도 11에 도시한 표와 같이 현재 기본 온도 및 압력에서 미리 정해 놓은 특정 온도치까지(표에서 1 Level) 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 증가시켜 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있도록 한다. 상기 과정에 의해 플러딩 위험 영역에서 벗어났다면 처음으로 돌아가겠지만, 그렇지 않다면 도 11에 표시한 표와 같이 연료전지 스택(200)의 공기 입구단 압력을 미리 정해 놓은 특정 압력치(표에서 1 Level)까지 압력을 높인다. 이러한 온도와 압력을 증가시키는 과정을 통해서 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있으며, 온도와 압력을 증가시키는 과정 중에 플러딩 위험 영역에서 벗어났다면 다시 처음 상태로 돌아간다.
그러나 온도와 압력을 1 Level 까지 증가시켰음에도 아직 플러딩 위험 영역에서 벗어나지 않았다면 도 11의 표에 도시한 바와 같이 온도와 압력을 계속 순차적으로 변화시키면서 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 경우 플러딩 방지 뿐만 아니라 연료전지 스택(200) 내부에 물이 부족한 드라이(Dry) 상태를 방지하기 위한 기술도 포함되어 있다.
즉, 본 발명을 이용하여 플러딩 방지 기술을 계속 적용하다 보면 역효과로 연료전지 스택(200) 내부가 드라이 상태로 진입하게 될 수 있으므로, 제어부(400)는 플러딩 방지 기술이 진행되기 전과 플러딩 방지 기술이 진행된 후의 연료전지 스택(200)의 전압의 변화를 실시간으로 감지한다. 그리고 변화된 값이 미리 설정한 값보다 크게 변화한 경우 드라이 상태 위험이 있다고 판단하여 본 발명의 플러딩 방지 기술의 진행을 멈추게 할 수 있다.
이상 도면을 통하여 본 발명의 구성 및 특징에 대해 알아보았다.
본 발명의 경우 실시간으로 연료전지 스택 내부의 공기 체적량, 연료전지 스택의 전류 및 연료전지 스택의 냉각수 온도 등을 측정하여 측정 값들이 미리 설정된 기준에 포함되는 경우 배터리를 충전시거나 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택 내부의 플러딩(Flooding) 현상을 미리 방지할 수 있다.
이를 통해 사용자가 크루즈 운행을 장시간 하다 급가속시 발생할 수 있는 셀 빠짐에 의한 전류제한을 사전에 방지할 수 있어 보다 안정적인 차량 운행을 할 수 있는 효과가 존재한다
지금까지 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1 : 차량
100 : 연료전지 시스템
200 : 연료전지 스택
300 : 센서부
400 : 제어부
410 : 배터리 제어부
420 : 온도 제어부
430 : 압력 제어부

Claims (20)

  1. 배터리;
    연료전지 스택;
    상기 연료전지 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 센서부;
    상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 제어부를 포함하는 차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단하는 차량.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함하는 차량.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시키는 차량.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시키는 차량.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 온도 제어부와 압력 제어부를 더 포함하는 차량.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 온도 제어부는,
    상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시키는 차량.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 압력 제어부는,
    상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시키는 차량.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시키는 차량.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시키는 차량.
  11. 연료전지 스택의 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 배터리를 충전시키는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단하는 단계는,
    상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 존재한다고 판단하는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 배터리의 전압을 측정하는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 온도를 조절하는 단계는,
    상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시키는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 압력을 조절하는 단계는,
    상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시키는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
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