KR101897329B1 - 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법 및 시스템 - Google Patents

연료전지 차량의 공기압축기 제어방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

연료전지 제어부에서 공기압축기 모터의 회전속도 변화정보를 감지하는 단계; 상기 모터 회전속도가 감속하는 경우, 상기 연료전지 제어부에서 고전압배터리 SOC(State Of Charge)를 감지하는 단계; 상기 감지결과 고전압배터리 SOC가 기설정된 SOC기준을 초과하는 경우, 상기 연료전지 제어부에서 연료전지 차량 전장품의 소모전류를 이용하여 공기압축기 회생제동 허용전류를 도출하는 단계; 및 공기압축기 제어부에서 상기 회생제동 허용전류에 기반하여 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법이 소개된다.

Description

연료전지 차량의 공기압축기 제어방법 및 시스템{AIR-COMPRESSOR CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 고전압배터리의 SOC가 높은 상태에 있더라도 연료전지 차량에서 소모하는 전류만큼 공기압축기의 회생제동을 수행할 수 있도록 제어할 수 있는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 자동차 배기가스에 의한 환경 오염을 줄이고, 제한된 석유자원에 대응할 수 있도록 자동차의 동력원으로서 전통적인 내연기관 엔진 이외에 대체 동력원을 사용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
그 대표적인 예로 연료전지 차량을 들 수 있는데, 일반적으로 연료전지 차량은 연료공급부에서 공급되는 수소와 공기공급부에서 공급되는 공기 중 산소가 가습기에 공급되어, 물의 전기분해 역반응인 전기화학반응에 의해 전기에너지를 연속적으로 생성하고, 이렇게 생성된 전기에너지를 사용하여 모터를 구동함으로써 자동차의 주행에 필요한 동력을 얻게 된다.
이때 생성된 전기에너지는 일단 배터리에 저장되었다가 필요할 때 모터로 공급되는데 최근에는 전기에너지의 효율적인 이용을 위해 차량 제동시 제동력의 일부를 발전에 사용하여, 이때 발생된 전기에너지로 배터리를 충전하려는 시도가 이루어지고 있다. 즉, 자동차의 주행속도에 의한 운동에너지의 일부를 발전기의 구동에 필요한 에너지로 사용함으로써 재시동 운동에너지의 저감과 전기에너지의 발전을 동시에 구현하는 것이다.
이러한 방식의 제동방법을 회생제동이라고 하는데 회생제동시 전기에너지의 생성은 별도의 발전기로써 모터를 역구동함으로써 이루어진다. 따라서 모터를 포함하는 전기장치는 기본적으로 회생제동이 가능한데, 앞서 언급한 연료전지 차량에서는 일반적인 전기차량에 사용되는 구동모터 뿐만이 아니라 연료전지 스택에 공기를 공급하기 위한 공기압축기의 모터도 존재하는바, 이 공기압축기의 모터를 이용하여 회생제동이 가능할 수 있다.
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 2008-0044097 A
본 발명은 공기압축기의 회전속도가 감소하는 경우 고전압배터리 SOC가 높은 상태에 있다고 하더라도 최대한 공기압축기의 회생제동을 허용해 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법은 연료전지 제어부에서 공기압축기 모터의 회전속도 변화정보를 감지하는 단계; 상기 모터 회전속도가 감속하는 경우, 상기 연료전지 제어부에서 고전압배터리 SOC(State Of Charge)를 감지하는 단계; 상기 감지결과 고전압배터리 SOC가 기설정된 SOC기준을 초과하는 경우, 상기 연료전지 제어부에서 연료전지 차량 전장품의 소모전류를 이용하여 공기압축기 회생제동 허용전류를 도출하는 단계; 및 공기압축기 제어부에서 상기 회생제동 허용전류에 기반하여 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 연료전지 차량 전장품은 연료전지 스택에 냉각수를 순환시키는 스택 냉각펌프, 차량을 구동시키는 구동모터 및 보조배터리 충전전압을 공급하는 DC/DC 컨버터를 포함한다.
상기 공기압축기 회생제동 허용전류는 하기의 수식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
Ireg = 2Vdc*Idc _e/(3λ*we)
Ireg: 공기압축기 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _e: 연료전지 차량 전장품의 소모전류, λ: 공기압축기 모터 쇄교자속, we: 공기압축기 전기각속도
상기 공기압축기 회생제동 허용전류는 하기의 수식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
Ireg = 2Vdc*(Idc _p+Idc _m+Idc _c)/(3λ*we)
Ireg: 공기압축기 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _p: 스택 냉각펌프 소모전류, Idc _m: 구동모터 소모전류, Idc _c: DC/DC 컨버터 소모전류, λ: 공기압축기 모터 쇄교자속, we: 공기압축기 전기각속도
상기 고전압배터리 SOC감지 단계 이후에, 고전압배터리 SOC가 기설정된 SOC기준 이하인 경우, 상기 연료전지 제어부에서 공기압축기의 회생제동으로 인하여 발생하는 전류의 최대값을 공기압축기 회생제동 허용전류로 도출하는 단계; 및 공기압축기 제어부에서 상기 회생제동 허용전류에 기반하여 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 공기압축기 모터 제어 단계는, 상기 공기압축기 제어부에서 공기압축기 모터의 감속으로 인하여 발생하는 회생제동 실제전류와 상기 회생제동 허용전류를 비교하는 단계; 상기 공기압축기 제어부에서 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 이상인 경우에는 상기 회생제동 허용전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하고, 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 미만인 경우에는 상기 회생제동 실제전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하는 단계; 및 상기 공기압축기 제어부에서 상기 공기압축기 전류지령으로 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 공기압축기 전류지령으로 공기압축기 모터를 제어 단계는, 상기 공기압축기 제어부에서 상기 공기압축기 전류지령과 공기압축기 출력전류를 전류제어기에 적용하는 단계; 상기 공기압축기 제어부에서 상기 전류제어기의 출력값을 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)에 적용하여 공기압축기 모터의 PWM신호를 도출하는 단계; 및 상기 공기압축기 제어부에서 상기 PWM신호로 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기압축기 제어 시스템은 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택과 연결되어 충방전이 가능한 고전압배터리; 연료전지 차량에 설치되는 복수개의 전장품; 상기 전장품에 전원을 공급하는 보조배터리; 상기 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기압축기; 상기 공기압축기 모터의 회전속도 변화정보를 감지하고 상기 모터 회전속도가 감속하는 경우, 고전압배터리 SOC(State Of Charge)를 감지하며, 상기 감지결과 고전압배터리 SOC가 기설정된 SOC기준을 초과하는 경우, 전장품의 소모전류를 이용하여 상기 공기압축기의 회생제동 허용전류를 도출하는 연료전지 제어부; 및 상기 회생제동 허용전류를 전달받아 상기 공기압축기 모터를 제어하는 공기압축기 제어부;를 포함한다.
상기 전장품은 상기 연료전지 스택에 냉각수를 순환시키는 냉각펌프, 차량을 구동시키는 구동모터와 상기 보조배터리 충전전압을 공급하는 DC/DC 컨버터를 포함한다.
상기 공기압축기 회생제동 허용전류는 하기의 수식을 이용하여 도출한다.
Ireg = 2Vdc*(Idc _p+Idc _m+Idc _c)/(3λ*we)
Ireg: 공기압축기 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _p: 스택 냉각펌프 소모전류, Idc _m: 구동모터 소모전류, Idc _c: DC/DC 컨버터 소모전류, λ: 공기압축기 모터 쇄교자속, we: 공기압축기 전기각속도
상기 공기압축기 제어부는, 상기 공기압축기 모터의 감속으로 인하여 발생하는 회생제동 실제전류와 상기 회생제동 허용전류를 비교하며, 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 이상인 경우에는 상기 회생제동 허용전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하고, 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 미만인 경우에는 상기 회생제동 실제전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하여, 상기 공기압축기 전류지령으로 공기압축기 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 고전압배터리 SOC가 높은 수준에 있다고 하더라도 일정 수준 공기압축기의 회생제동을 허용함으로써 차량의 연비가 향상될 수 있다.
둘째, 회생제동시 고전압배터리의 충전제한으로 인하여 연료전지 출력DC단에 과전압이 발생하는 현상을 방지할 수 있어 차량 내구성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법의 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량의 공기압축기 제어시스템의 구성도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기압축기(40) 제어방법은 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 연료전지 제어부(50)에서 공기압축기(40) 모터의 회전속도 변화정보를 감지하는 단계(S10); 상기 모터 회전속도가 감속하는 경우, 상기 연료전지 제어부(50)에서 고전압배터리(20) SOC(State Of Charge)를 감지하는 단계(S20); 상기 감지결과 고전압배터리(20) SOC가 기설정된 SOC기준을 초과하는 경우, 상기 연료전지 제어부(50)에서 연료전지 차량 전장품의 소모전류를 이용하여 공기압축기(40) 회생제동 허용전류를 도출하는 단계(S30)를 포함한다.
본 발명은 앞서 언급하였듯이 공기압축기(40)의 회생제동을 이용함으로써 연료전지 차량 전체의 회생제동 에너지를 극대화시켜 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 하는 방법 또는 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는바, 본 발명의 실시를 위한 첫 단계는 공기압축기(40)가 회생제동이 가능한 상태인지를 판단하는 단계가 될 것이다. 따라서 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 회전속도 변화정보 감지단계(S10)를 통해 연료전지 제어부(50)에서 공기압축기(40) 모터의 회전속도가 어떻게 변화하고 있는지를 감지할 수 있게 된다.
이 후, 상기 회전속도 변화정보 감지단계(S20)를 통해 모터의 회전속도가 감속하는 경우에는 모터의 감속으로 인하여 발생하는 에너지를 통해 고전압 배터리를 충전시킬 수 있으므로 회생제동이 가능하다고 볼 수 있다. 이 경우 일반적인 상황이라면 상기 감속으로 인하여 발생하는 에너지를 고전압배터리(20)에 충전하겠지만, 만약 고전압배터리(20)가 완충상태에 해당한다면 회생제동으로 인하여 발생하는 에너지를 더 이상 고전압 배터리에 충전할 수 없게 된다. 그로 인해 회생제동에 의하여 발생된 에너지는 연료전지 시스템의 과전압을 유발하게 되고 상기 과전압에 의하여 연료전지 시스템 자체가 손상을 입게 되는 것이다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 방지하기 위해 SOC감지단계(S20)를 통해 공기압축기(40)의 회생제동에 의한 에너지를 생성하기 이전에 고전압배터리(20) SOC를 확인하고 있는 것이다.
본 발명은 SOC 감지단계(S20) 이후에 감지된 고전압배터리(20) SOC를 기설정된 SOC기준과 비교하는데, 여기서 SOC기준은 고전압배터리(20)가 완충상태인지를 판단할 수 있는 SOC기준값이 될 것이다. 일반적으로 SOC가 80%이상인 경우를 고전압배터리(20)가 완충된 상태로 보는바, 여기서의 SOC 기준은 80% 정도가 될 것이다. 다만, 이는 일반적인 경우에 해당할 뿐 고전압배터리(20)의 종류 또는 연료전지 시스템 설계상 요구에 따라 다양한 값을 가질 수 있다.
감지된 고전압배터리(20) SOC가 SOC기준 이하인 경우는 후술하기로 하고, 앞서 언급한 바와 같이 감지된 고전압배터리(20)SOC가 SOC 기준을 초과하는 경우, 즉 고전압배터리(20)가 완충상태에 있다고 판단된 경우 본 발명에 따른 제어방법을 구체적으로 살펴보도록 하겠다.
이 경우, 본 발명에서는 연료전지 제어부(50)에서 연료전지 차량 전장품의 소모전류를 이용하여 공기압축기(40) 회생제동 허용전류를 도출하는 회생제동 허용전류 도출단계(S30)를 수행하게 된다. 왜냐하면 배터리가 이미 완충되어 있는 경우에 해당하는바, 앞서 언급한 바와 같이 과전압을 방지하기 위해 회생제동에 의하여 발생되는 전류의 양을 제한할 필요가 있기 때문이다.
본 발명에서는 상기 회생제동 허용전류를 도출하기 위하여 차량 전장품의 소모전류를 이용하고 있는데, 이는 차량 전장품에 공급되는 전원은 결국 고전압배터리(20)에 의해 공급되는 것이라고 볼 수 있으므로 전장품에 의해서 소모되는 전류만큼 공기압축기(40)의 회생제동을 허용하면 고전압배터리(20)에서 소모되는 전원만큼 전원을 공급받게 되는 것인바 연료전지 시스템에 과전압이 발생하지 않게 되기 때문이다.
구체적으로 공기압축기(40) 회생제동 허용전류는 하기의 수식을 이용하여 도출이 가능하다.
Ireg = 2Vdc*Idc _e/(3λ*we)
Ireg: 공기압축기(40) 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _e: 연료전지 차량 전장품의 소모전류, λ: 공기압축기(40) 모터 쇄교자속, we: 공기압축기(40) 전기각속도
위의 수식은 동기좌표계에서의 모터 전력에 관한 수식인 P = 3*(ID*VD+IQ*VQ)/2를 이용하여 도출할 수 있다.
여기에서의 연료전지 차량 전장품은 연료전지 차량에 사용되는 다양한 전장품을 포함하는 개념인데, 대표적으로 연료전지 스택(10)에 냉각수를 순환시키는 스택 냉각펌프(32), 차량을 구동시키는 구동모터(36) 및 보조배터리(70) 충전전압을 공급하는 DC/DC 컨버터(34)를 포함할 수 있을 것이다. 또한 상기 스택 냉각펌프(32), 구동모터(36) 및 DC/DC 컨버터(34)의 소모전류가 연료전지 차량 전장품 중 소모전류가 큰 전장품에 해당하므로 상기 회생제동 허용전류를 도출하는 수식을 아래와 같이 표시할 수도 있을 것이다.
Ireg = 2Vdc*(Idc _p+Idc _m+Idc _c)/(3λ*we)
Ireg: 공기압축기(40) 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _p: 스택 냉각펌프(32) 소모전류, Idc _m: 구동모터(36) 소모전류, Idc _c: DC/DC 컨버터(34) 소모전류, λ: 공기압축기(40) 모터 쇄교자속, we: 공기압축기(40) 전기각속도
반면에 앞서 언급하였듯이 감지된 고전압배터리(20) SOC가 SOC기준 이하인 경우에는, 고전압배터리(20)가 충전이 가능한 상태에 있으므로 앞서 언급한 바와 같이 전장품의 소모전류를 이용하여 회생제동 허용전류를 도출할 필요가 없을 것이다. 따라서 본 발명은 고전압배터리(20) SOC가 기설정된 SOC기준 이하인 경우에는 공기압축기(40)의 회생제동으로 인하여 발생할 수 있는 전류의 최대값을 공기압축기(40)의 회생제동 허용전류로 도출하도록 하고 있다.
감지된 고전압배터리(20) SOC가 SOC 기준을 초과하던 이하이던 어떠한 경우이던간에 회생제동 허용전류 도출단계(S30)를 수행한 이후에는 공기압축기 제어부(60)에서 상기 회생제동 허용전류에 기반하여 공기압축기(40) 모터를 제어하는 모터 제어 단계(S60);를 수행하게 된다.
구체적으로 모터 제어 단계(S60)는 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 공기압축기 제어부(60)에서 공기압축기(40) 모터의 감속으로 인하여 발생하는 회생제동 실제전류와 상기 회생제동 허용전류를 비교하는 단계(S40); 상기 공기압축기 제어부(60)에서 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 이상인 경우에는 상기 회생제동 허용전류를 공기압축기(40) 전류지령으로 도출하고, 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 미만인 경우에는 상기 회생제동 실제전류를 공기압축기(40) 전류지령으로 도출하는 단계(S50); 및 상기 공기압축기 제어부(60)에서 상기 공기압축기(40) 전류지령으로 공기압축기(40) 모터를 제어하는 단계(S60);를 통해 수행이 된다.
즉 본 단계를 통해 공기압축기(40) 모터의 회생제동으로 인하여 실제로 발생하는 회생제동 실제전류와 회생제동 허용전류 도출단계(S30)를 통해 도출된 회생제동 허용전류를 비교해 회생제동 실제전류가 회생제동 허용전류를 초과할 수 없게 되는 것이다.
따라서 공기압축기(40)의 회생제동으로 인하여 연료전지 시스템에 과전압이 생성되는 일이 발생하지 않게 되며, 공기압축기(40)의 회생제동을 최대한 허용할 수 있게 되는바 연료전지 차량 시스템의 효율이 높아져 연비가 향상되게 되는 것이다.
모터 제어 단계(S60)에서는 공기압축기 제어부(60)에서 공기압축기(40) 전류지령 도출단계(S50)를 통해 도출된 전류지령값을 이용하여 공기압축기(40) 모터를 제어하게 되는데 구체적으로 상기 공기압축기(40) 전류지령과 공기압축기(40) 출력전류를 전류제어기에 적용하는 단계; 상기 공기압축기 제어부(60)에서 상기 전류제어기의 출력값을 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)에 적용하여 공기압축기(40) 모터의 PWM신호를 도출하는 단계; 및 상기 공기압축기 제어부(60)에서 상기 PWM신호로 공기압축기(40) 모터를 제어하는 단계;를 통해 공기압축기(40) 모터 제어가 가능할 것이다.
더불어 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기압축기(40) 제어 시스템은 도2에서 도시하고 있는 바와 같이 연료전지 스택(10); 상기 연료전지 스택(10)과 연결되어 충방전이 가능한 고전압배터리(20); 연료전지 차량에 설치되는 복수개의 전장품; 상기 전장품에 전원을 공급하는 보조배터리(70); 상기 연료전지 스택(10)에 공기를 공급하는 공기압축기(40); 상기 공기압축기(40) 모터의 회전속도 변화정보를 감지하고 상기 모터 회전속도가 감속하는 경우, 고전압배터리(20) SOC(State Of Charge)를 감지하며, 상기 감지결과 고전압배터리(20) SOC가 기설정된 SOC기준을 초과하는 경우, 전장품의 소모전류를 이용하여 상기 공기압축기(40)의 회생제동 허용전류를 도출하는 연료전지 제어부(50); 및 상기 회생제동 허용전류를 전달받아 상기 공기압축기(40) 모터를 제어하는 공기압축기 제어부(60);를 포함할 수 있을 것이며, 여기서의 전장품은 도2에서 도시되어 있듯이 상기 연료전지 스택(10)에 냉각수를 순환시키는 냉각펌프, 차량을 구동시키는 구동모터(36)와 상기 보조배터리(70) 충전전압을 공급하는 DC/DC 컨버터(34)를 포함할 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 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.
S10: 회전속도 변화정보 감지단계 S20: SOC 감지단계
S30: 회생제동 허용전류 도출단계 S40: 전류 비교단계
S50: 공기압축기 전류지령 도출단계 S60: 모터 제어단계
10: 연료전지 스택 20: 고전압배터리
32: 스택 냉각펌프 34: DC/DC컨버터
36: 구동모터 40: 공기압축기
50: 연료전지 제어부 60: 공기압축기 제어부
70: 보조배터리

Claims (11)

  1. 연료전지 제어부에서 공기압축기 모터의 회전속도 변화정보를 감지하는 단계;
    상기 모터 회전속도가 감속하는 경우, 상기 연료전지 제어부에서 고전압배터리 SOC(State Of Charge)를 감지하는 단계;
    상기 감지결과 고전압배터리 SOC가 기설정된 SOC기준을 초과하는 경우, 상기 연료전지 제어부에서 연료전지 차량 전장품의 소모전류를 이용하여 공기압축기 회생제동 허용전류를 도출하는 단계; 및
    공기압축기 제어부에서 상기 회생제동 허용전류에 따라 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 공기압축기 모터 제어 단계는,
    상기 공기압축기 제어부에서 공기압축기 모터의 감속으로 인하여 발생하는 회생제동 실제전류와 상기 회생제동 허용전류를 비교하는 단계;
    상기 공기압축기 제어부에서 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 이상인 경우에는 상기 회생제동 허용전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하고, 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 미만인 경우에는 상기 회생제동 실제전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하는 단계; 및
    상기 공기압축기 제어부에서 상기 공기압축기 전류지령으로 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지 차량 전장품은 연료전지 스택에 냉각수를 순환시키는 스택 냉각펌프, 차량을 구동시키는 구동모터 및 보조배터리 충전전압을 공급하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기압축기 회생제동 허용전류는 하기의 수식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법.
    Ireg = 2Vdc*Idc _e/(3λ*we)
    Ireg: 공기압축기 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _e: 연료전지 차량 전장품의 소모전류, λ: 공기압축기 모터 쇄교자속, we: 공기압축기 전기각속도
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기압축기 회생제동 허용전류는 하기의 수식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법.
    Ireg = 2Vdc*(Idc _p+Idc _m+Idc _c)/(3λ*we)
    Ireg: 공기압축기 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _p: 스택 냉각펌프 소모전류, Idc _m: 구동모터 소모전류, Idc _c: DC/DC 컨버터 소모전류, λ: 공기압축기 모터 쇄교자속, we: 공기압축기 전기각속도
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압배터리 SOC감지 단계 이후에,
    고전압배터리 SOC가 기설정된 SOC기준 이하인 경우, 상기 연료전지 제어부에서 공기압축기의 회생제동으로 인하여 발생하는 전류의 최대값을 공기압축기 회생제동 허용전류로 도출하는 단계; 및
    공기압축기 제어부에서 상기 회생제동 허용전류에 기반하여 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기압축기 전류지령으로 공기압축기 모터를 제어 단계는,
    상기 공기압축기 제어부에서 상기 공기압축기 전류지령과 공기압축기 출력전류를 전류제어기에 적용하는 단계;
    상기 공기압축기 제어부에서 상기 전류제어기의 출력값을 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)에 적용하여 공기압축기 모터의 PWM신호를 도출하는 단계; 및
    상기 공기압축기 제어부에서 상기 PWM신호로 공기압축기 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어방법.
  8. 연료전지 스택;
    상기 연료전지 스택과 연결되어 충방전이 가능한 고전압배터리;
    연료전지 차량에 설치되는 복수개의 전장품;
    상기 전장품에 전원을 공급하는 보조배터리;
    상기 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기압축기;
    상기 공기압축기 모터의 회전속도 변화정보를 감지하고 상기 모터 회전속도가 감속하는 경우, 고전압배터리 SOC(State Of Charge)를 감지하며, 상기 감지결과 고전압배터리 SOC가 기설정된 SOC기준을 초과하는 경우, 전장품의 소모전류를 이용하여 상기 공기압축기의 회생제동 허용전류를 도출하는 연료전지 제어부; 및
    상기 회생제동 허용전류를 전달받고, 상기 회생제동 허용전류에 따라 상기 공기압축기 모터를 제어하는 공기압축기 제어부;를 포함하고,
    상기 공기압축기 제어부는,
    상기 공기압축기 모터의 감속으로 인하여 발생하는 회생제동 실제전류와 상기 회생제동 허용전류를 비교하며, 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 이상인 경우에는 상기 회생제동 허용전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하고, 상기 회생제동 실제전류가 상기 회생제동 허용전류 미만인 경우에는 상기 회생제동 실제전류를 공기압축기 전류지령으로 도출하여, 상기 공기압축기 전류지령으로 공기압축기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전장품은 상기 연료전지 스택에 냉각수를 순환시키는 스택 냉각펌프, 차량을 구동시키는 구동모터와 상기 보조배터리 충전전압을 공급하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 공기압축기 회생제동 허용전류는 하기의 수식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기압축기 제어 시스템.
    Ireg = 2Vdc*(Idc _p+Idc _m+Idc _c)/(3λ*we)
    Ireg: 공기압축기 회생제동 허용전류, Vdc: 연료전지 출력DC단 전압, Idc _p: 스택 냉각펌프 소모전류, Idc _m: 구동모터 소모전류, Idc _c: DC/DC 컨버터 소모전류, λ: 공기압축기 모터 쇄교자속, we: 공기압축기 전기각속도
  11. 삭제
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