KR20090095529A - 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량에서 운전 중 멀티 연료전지 중 일부에서 문제가 발생할 경우에 비상운전 또는 정상운전으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 복수의 동력원 및 복수의 구동계를 구비하여 하나의 동력원 또는 하나의 구동계에 이상이 발생한 경우에 다른 동력원 또는 다른 구동계를 사용함으로써, 비상시 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 운전 중 멀티 연료전지의 일부에서 문제가 발생할 경우에 소정의 단계로 구성된 비상 운전방식 및 정상 운전방식을 포함하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법을 제공한다.
하이브리드, 연료전지, 멀티 동력원, 멀티 구동계, 비상운전, 셧다운

Description

멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법{Control method for hybrid fuel cell vehicle with multi-power source and multi-drive system}
본 발명은 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전 중 멀티 연료전지 중 일부에서 문제가 발생할 경우에 비상운전 또는 정상운전으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 연료가 가지고 있는 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환시키는 장치로서, 통상 전해질을 사이에 두고 양극(anode)과 음극(cathode)으로 된 한쌍의 전극을 배치함과 아울러, 이온화된 연료가스의 전기화학적 반응을 통해 전기와 열을 함께 얻는 시스템이다.
도 13은 종래의 수퍼캡-연료전지 하이브리드 차량에 적용되는 기존의 파워넷 구성도이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 연료전지 스택(100), 수퍼캡(120), 인버터(130), 모터(140), RGU(150), GDU(160)를 포함한다.
현재 자동차용으로 많이 사용되고 있는 연료전지 스택(100)은 출력밀도가 높은 고체 고분자 전해질형 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)이므로, 고분자 전해질 연료전지에서 전기가 생성되는 과정은 다음과 같다.
고분자 전해질 연료전지의 연료중에 함유된 수소 가스가 연료극의 표면에서 촉매와의 반응을 통하여 전자를 빼앗겨 수소 이온이 되고, 이 수소 이온들은 전해질막을 통과하여 연료극 반대측의 공기극으로 이동하는 동시에 촉매반응으로 생성된 전자들은 외부회로를 따라 이동함으로써 전기가 생성된다.
상기 연료전지 스택(100)은 차량을 구동시키기 위한 주동력원으로 100kW급의 연료전지 2개가 직렬로 연결되는 연료전지시스템으로 이루어지고, 수퍼캡(Super-Capacitor)(120)은 신속한 고출력 충방전이 가능한 보조 동력원으로서, 연료전지 스택(100) 출력 파워의 부족분을 보충하며, 회생에너지의 활용을 극대화 할 수 있어 연료전지의 효율적인 사용이 가능하다.
따라서, 상기와 같이 주동력원과 보조동력원으로부터 출력되는 고전압을 인버터(130)를 통해 직류에서 교류로 변환하여 모터(140)(예 AC 240kW)에 공급함으로 차량을 구동하는 구조이다.
여기서, 상기 연료전지(100) 2개를 직렬로 연결함에 따라 메인 버스단(102)이 고전압(500~900V)으로 구동되며, 별도의 유단변속장치 없이 모터(140)의 출력토크가 감속기어부(150)(Reduction Gear Unit;RGU)를 통해 1차로 증대되고, 기어차동부(160)(Gear Differential Unit;GDU)를 거쳐 2차로 증대된다.
상기 RGU(150)와 GDU(160)의 감속비는 경사변화가 심한 한국지형 운행에 적합한 등판성능 확보 및 대형 연료전지버스의 발진/추월 성능 만족을 위해 설계되었다.
그런데, 상기와 같이 직렬로 연결된 연료전지와 하나의 대형 모터(140)를 사용하는 연료전지 차량에서는 대형모터(140)의 속도제한으로 인해 차량의 최고속도가 제한되며, 이를 증가시키기 위해 감속비를 감소시킬 경우에 등판성능이 저하되는 문제가 있다.
반대로, 연료전지 버스에서 등판/발진/추월 성능이 우수하도록 RGU(150) 및 GDU(160)가 설계될 경우 모터의 최고속도가 제한되므로, 차량이 일정속도(예 80kph)이상 달리지 못하게 되는 단점이 있다.
또한, 하나의 연료전지 모듈이 비정상일 경우에 연료전지(100)가 직렬로 연결되었기 때문에 두개의 연료전지 모듈을 모두 사용할 수 없게 되어 수퍼캡(120)을 연료전지 대용으로 사용할 수 밖게 없는 상황이 발생한다.
그러나, 수퍼캡(120)은 연료전지 출력전압의 부족분을 보충할 뿐 지속적인 주행이 불가능하고, 결국 차량을 정비센터로 이동시킨 후 비정상의 연료전지 모듈을 교체해야 비로소 차량 운행이 가능하게 되므로, 상기 연료전지 모듈의 직렬구조는 비상시 주행안정성이 근본적으로 확보되기 어려운 단점이 있다.
도 14는 도요타 연료전지버스의 구조를 나타내는 파워넷 구성도이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 90kW의 연료전지 모듈(110), DC/DC 컨버터(124), 고전압 배터리(123), 인버터(131) 및 모터(141)가 1세트로 장착되는 승용 연료전지 차량 2대를 사용하는 개념으로 볼 수 있다.
즉, 이와 같은 구조는 승용 연료전지 시스템 2세트를 전기적으로 분리(decouple)시키고, 두 모터시스템(141)의 출력을 동력연결장치(154)(PCD;Power Coupling Device)를 이용해 기계적으로 병합하는 구조를 이루고 있다.
상기 PCD(154)는 각 모터와 직결된 기어(평기어)사이에 후륜축과 직결된 기어가 치합된 구조로 이루어짐으로써, 모터의 출력이 차륜(후륜)에 전달되게 된다.
또한, 도요타 연료전지버스의 구조는 승용 연료전지차량에 비해 보조동력원인 고전압 배터리(123)를 2세트 더 사용함으로써, 대용량 버스의 파워어시스트 및 회생제동량을 증가시키고 있다.
따라서, 전기적으로 분리된 두 연료전지시스템을 사용함에 따라 두 메인버스단(112)의 전압이 저전압(250~450V)으로 구동되며, 별도의 유단변속장치 없이 모터(141)의 출력토크가 PCD(154)와 GDU(152)의 기어비를 통해 증대된다.
그러나, 수퍼캡을 보조동력원으로 사용하는 하이브리드 연료전지버스의 경우에는 배터리-연료전지 하이브리드의 DC/DC 컨버터같이 부피가 크고 제어가 복잡한 부품이 필요없으며, 초기시동시 수퍼캡을 충전하기 위해 프리차지(Precharge) 장치가 필요할 뿐이다.
따라서, 상기 연료전지가 연료전지버스의 제작비 및 패키징 측면에서 많은 부분을 차지한다는 것을 고려한다면, 연료전지의 증가에 따른 제조원가의 증가와 더불어 레이아웃상의 문제로 모터의 최대출력을 증가시키는 데 한계가 있다.
한편, 도 15는 단일 연료전지(101) 및 단일 대형 모터(143)를 사용하는 연료 전지버스를 나타내는 것으로서, 수퍼캡 등의 보조동력원이 없이 약 205kW급의 연료전지시스템(101)만을 이용해 하나의 대용량 모터(143)에 전력을 공급하는 방식을 채용하고 있다. 이때 모터 출력은 수동변속기(153)에 연결되어 운전자에 의한 유단 변속이 가능한 구조를 채택하고 있다.
그러나, 상기와 같은 연료전지버스의 파워넷 구조는 배터리 또는 수퍼캡 같은 2차 전원시스템을 사용하지 않으므로, 동력보조가 불가하여 연료전지시스템이 과도하게 운전됨에 따라 내구수명이 저하될 우려가 있고, 회생제동에너지를 흡수할 없으므로 에너지 효율이 낮게 되는 단점이 있다.
또한, 하나의 연료전지시스템과 대용량 모터(143)만을 사용하므로, 연료전지시스템(101) 또는 모터시스템(143)의 이상 동작과 관련된 비상시 주행안정성이 근본적으로 확보되기 어려운 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 감안하여 안출한 것으로서, 복수의 동력원 및 복수의 구동계를 구비하여 하나의 동력원 또는 하나의 구동계에 이상이 발생한 경우에 다른 동력원 또는 다른 구동계를 사용함으로써, 비상시 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 한 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 운전 중 멀티 연료전지의 일부에서 문제가 발생할 경우에 소정의 단계로 구성된 비상 운전방식 및 정상 운전방식을 포함하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법은 정상 운전 중 제어기의 워닝(Warning) 또는 폴트(Fault) 신호를 통해 문제발생 현상이 성능저하 현상인지, 부품고장 현상인지 판단하는 단계와, 병렬로 연결된 멀티 연료전지의 구조적 특징을 고려하여, 모터 파워제한치를 생성하는 단계로, 성능저하 현상인 경우, 멀티 연료전지 각각의 파워제한치 중 최소값에 멀티 연료전지의 병렬연결개수를 곱한 값으로 모터 파워제한치를 생성하는 한편, 부품고장 현상인 경우, 멀티 연료전지의 보 호를 위해 병렬연결개수를 곱하지 않은 값으로 모터 파워제한치를 생성하는 단계와, 위 단계에서 모터 파워제한 후에 문제발생 연료전지의 셧다운 지연시간이 경과되었는지 판단하는 단계와, 연료전지 셧다운 지연시간이 경과되지 않았으면 전 단계인 모터 파워제한 단계로 진행하고, 연료전지 셧다운 지연시간이 경과되었으면 문제발생 연료전지를 셧다운시키는 단계와, 위 단계에서 문제발생 연료전지를 셧다운시킨 후에 모터파워를 제한하여 비상운전을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법의 다른 예로서, 마일드 모드, 파워 모드, 오토 모드로 구성되어, 마일드 모드 선택시 멀티 연료전지 중 일부만 기동시키면서 마일드 모드로 항시 운전되도록 하고, 파워 모드 선택시 멀티 연료전지 전부를 기동시키면서 파워 모드로 항시 운전되도록 하며, 오토 모드 선택시 운전상황에 따라 제어기에 의해 마일드 모드 또는 파워 모드로의 변환이 자동적으로 수행되도록 하되, 상기 오토 모드에서는 2개의 제어변수로 구성된 모드변환맵을 통해 모드변환이 자동으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 운전 제어방법은 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 복수의 동력원과 적어도 3개의 구동계를 사용하여 상기 동력원 또는 구동계 중 하나의 동력원 또는 구동계가 비정상적으로 작동할 경우에 병렬로 연결된 다른 동력원 또는 구동계를 이용하여 비상운전이 가능함으로써, 운전자 및 승객의 안전성 확보가 가능하다.
둘째, 복수의 동력원이 하나의 메인버스단을 공유하여 종래의 동력원의 용량을 그대로 유지하면서 적어도 3개의 구동계를 추가로 구성함이 가능해짐으로써, 동일한 용량을 갖는 기존 동력원 대비 등판성능이 월등히 상승되는 효과가 있을 뿐만 아니라, 최고속도 및 발진/추월 성능 또한 향상된다.
셋째, 3개 이상의 구동계를 구동시키기 위해 병렬연결된 연료전지시스템의 개수를 이(3개 이상)에 상응하도록 증가시키지 않고도 최소한의 연료전지(예;2개)를 사용하여 메인버스단을 공유한 채로, 3개 이상의 구동계에 동력을 공급하는 구조이므로, 연료전지의 사용 개수 축소에 따른 재료비 절감이 가능하다.
넷째, 내구수명 한계 및 운전고장 등의 이유로 문제가 발생한 일부 연료전지시스템 및 일부 모터시스템만을 교체함에 따라 유지보수가 용이하며 교체비용을 절감할 수 있다.
다섯째, 하나의 대형 모터의 부피/무게 대비, 3개 이상의 멀티 구동계의 전체 부피 및 무게 축소가 가능하며, 동력원의 병렬연결에 따른 차량의 불모 공간(dead volume)을 활용한 분산 패키지가 가능하다.
여섯째, 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 사용하는 연료전지차량의 마일드 모드, 파워 모드, 오토 모드 제어기법을 구현함으로써, 운전 중 멀티 연료전지 중 일부에서 문제가 발생할 경우에도 비상운전 또는 문제 해결 후 정상운전 등의 대처가 가능하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1 내지 도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 하이브리드 연료전지차량의 파워넷 구성도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 종래의 하이브리드 연료전지차량에서 주동력원으로 사용되는 연료전지는 일반적으로 일방향성을 가지므로 수소와 산소를 공급받아 전기화학반응을 통해 전기와 물을 생성하나, 전기에너지를 저장 또는 충전이 불가능한 구조이다.
따라서, 연료전지(10,11)만을 주동력원으로 사용하는 경우에 연료전지(10,11)가 과도하게 사용되어 내구성능이 저하되고, 특히 하나의 연료전지(101) 또는 복수의 연료전지(100)가 직렬로 연결되는 경우에 하나의 연료전지 또는 연료전지 일부의 이상으로 시스템 전체가 셧다운되어 차량이 멈추게 되는 심각한 결과를 초래하게 된다.
또한, 연료전지 자체의 제조원가가 비싸서 연료전지 차량의 제작비에서 차지하는 비중이 클 뿐만 아니라, 연료전지시스템을 사용하기 위한 운전장치(BOP, Balance of Plant) 등의 부대비용도 많이 들어가게 되므로, 연료의 소비 측면에서 그 효율을 고려하지 않을 수 없다.
이와 같은 상황을 고려할 때, 연료전지와 같은 주동력원 외의 보조동력원을 사용하는 것은 환경친화적인 연료전지 차량의 사용을 증가시키기 위한 시대적 요청과 맞물려서 필수불가결하다.
현재 연료전지버스에서 사용되는 연료전지시스템은 200kW급으로 하나의 연료전지(101)를 사용하거나 100kW 연료전지(100) 2개를 직렬로 연결하여 사용한 경우 등이 있다.
그리고, 연료전지 차량에서 보조동력원으로 사용되는 것으로 배터리(23)와 수퍼캡(20,21)을 예로 들 수 있다.
배터리(23)를 보조동력원으로 사용하는 경우에는 연료전지(10)와 상기 배터리(23) 사이에 병렬로 연결되어 모터(41~43)에 안정적인 전압이 공급되도록 하기 위해 배터리(23)와 연료전지(10)의 서로 다른 출력전압의 균형을 매칭시켜 주고, 연료전지(10)의 잉여전압 및 회생제동 에너지를 배터리(23)의 충전전압으로 제공하는 역할을 하는 양방향 DC/DC 컨버터(24)가 포함된다.
상기 수퍼캡(20,21)을 보조동력원으로 사용하는 경우에는 연료전지 출력파워의 부족분을 수퍼캡(20,21)을 이용하여 보충함으로써 모터링을 하게 되고, 배터리-연료전지 하이브리드의 DC/DC 컨버터(24)와 같이 부피가 크고 제어가 복잡한 부품이 필요 없게 된다.
여기서, 본 발명은 복수의 동력원과 복수의 구동계를 제공한다.
전술한 바와 같이 하나의 동력원 또는 복수의 연료전지를 직렬로 사용하는 경우에는 하나의 동력원 또는 연료전지에 이상이 발생한 경우에 주행안정성을 확보할 수 없다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 복수의 동력원, 즉 연료전지(10,11)를 사용할 수 밖에 없다.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이 연료전지의 가격이 비싸므로, 연료전지의 최대출력은 제한될 수 밖에 없고, 종래에 연료전지버스에서 사용되는 연료전지가 200kW 급이라고 할 때, 기존의 출력을 유지하면서 복수의 동력원으로 사용하기 위해서는 200kW급을 100kW 2개로 분리할 수 밖에 없다.
물론 200kW급 연료전지(11)를 50kW 4개로 분할할 수도 있다.
본 발명에서는 기존의 연료전지의 전력량을 유지하면서 복수의 연료전지(10,11)로 분할되는 것을 1차전원시스템의 기본 구성으로 하고, 또한 분할된 복수의 연료전지(10,11)가 병렬로 연결되며 하나의 메인버스단(12)을 공유한다는 것이 특징이다.
이와 같이 복수의 연료전지(10,11)를 100kW 2개 또는 50kW 4개로 병렬 연결하고 하나의 메인버스단(12)을 구성하는 경우에는 하나의 대용량 연료전지(101) 또는 직렬로 연결된 연료전지(100)에 비해 반으로 줄어든 250~450V가 된다.
그러나, 통상적으로 80~90㎾ 급의 고분자 전해질 연료전지스택을 탑재한 자동차의 경우, 시동, 감속 또는 정지 모드에서는 0~5 ㎾의 출력범위, 정속주행에서는 10~15㎾의 출력범위, 출발, 등판, 가속 모드에서는 20~90 ㎾의 출력범위를 가지므로, 기존의 대용량 또는 직렬연결된 연료전지(100)보다 연료전지의 출력단을 통해 공급되는 전압이 반으로 줄어들더라도 시동/감속/정지 및 정속주행에서 아무런 문제가 되지 않는다.
대신 출발, 등판, 가속 모드에서의 출력성능을 높이기 위해 본 발명에서는 복수의 구동계, 즉 모터(43)를 하나 더 추가하여 출발/등판/가속시 차량의 구동 토크를 증대시킬 수 있다.
종래의 연료전지버스에서 두개의 모터(41,42)를 장착한 경우보다 본 발명에서 세개의 구동모터(41~43)를 장착할 때 출력성능이 향상됨은 물론이다.
또한, 본 발명은 배터리(23)를 보조동력원으로 사용할 수도 있지만, 앞서 설명한 이유에서 처럼 본 발명에서는 수퍼캡(20,21)을 보조동력원으로 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 보조동력원으로 19.4F의 수퍼캡(20) 2개를 사용할 수도 있고(도 1 및 도 2), 38.8F의 수퍼캡(21) 1개를 사용할 수 있다(도 3).
그리고, 상기 주동력원 또는 보조동력원에서 하나의 메인버스단(12)에 출력되는 전압은 인버터(31~33)를 통해 직류에서 교류로 변환되어 모터(41~43)가 사용하기에 적합한 전원으로 공급되게 된다.
본 발명에 따른 구동계는 독립적으로 제어가능하고 병렬로 연결되는 3개 이상의 모터(41~43)를 사용하고, 그 실시예로서 하나의 메인버스단(12)에 세개의 인버터와 모터가 병렬로 연결되어 메인버스단(12)의 전압이 100kW급 모터(41~43)에 각각 독립적으로 공급되며, 감속기어부(51)(RGU;Reduction Gear Unit), 동력연결장치(52)(PCD;Power Coupling Device) 및 기어차동부(53)(GDU;Gear Differential Unit)를 통해 병합되는 구성을 포함한다.
첨부한 도 5 및 도 6은 본 발명의 여러 실시예에 따른 구동계를 나타내는 구 성도이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 하나의 메인버스단(12)을 공유하여 병렬로 연결된 3개의 모터(제1 내지 제3모터;41~43)와, 제1 및 제3모터(41,43)의 출력축이 입력으로 직결되고, 제2모터(42)가 RGU(51)를 통해 병합되는 PCD(52)를 포함한다.
상기 제1모터(41)와 제3모터(43)의 토크는 PCD(52)의 일정기어비를 거쳐 각각 동일하게 증대되며, 제2모터(42)의 토크는 RGU(51)를 거쳐 제1모터(41)와 제3모터(43)의 토크와 동일하게 증대될 수 있도록 구성한다.
여기서, RGU(51)는 제2모터(42)의 토크를 최대로 끌어올리기 위해 사용되는 부분으로, PCD(52)와 함께 유성기어의 조합으로 구현될 수 있다.
즉, 제2모터(42)의 출력축은 RGU(51)의 선기어(55)에 연결되며, 링기어(56)는 고정되고, 캐리어축은 PCD(52)와 결합된 상태로 캐리어(57)를 통해 제2모터(42)의 토크가 증대되는 구조로 설치되어 있다.
이때, 제1 내지 제3모터(41~43)는 모두 동일한 토크 증대비를 갖도록 RGU(51)와 PCD(52)의 기어가 설계되는 방식이다.
또한, PCD(52)를 거친 최종 출력축은 GDU(53)와 유니버셜 조인트(54)를 통해 결합된다.
또한, 제2모터(42)가 RGU(51)를 통해 PCD(52)에 결합되도록 한 이유는, 예를 들어 제1 내지 제3모터(41~43)가 각각 100kW일 때 RGU 없이 제2모터(42)가 PCD(52)에 직결되게 되는 경우 차량 구동 토크를 최대화 할 수 없고 제2모터(42)의 최고회 전속도에 의해 차량 최고속도가 제한되므로, 제1 내지 제3모터(41~43)를 모두 동일 기어비로 동일하게 증대시킴으로써, 차량 최고속도 제한을 상당히 완화시키면서 차량 구동 토크를 극대화시키기 위함이다.
또한, 상기 RGU(51), PCD(52), GDU(53)의 감속비는 높은 등판성능 확보, 최고속도 및 발진/추월 성능을 향상시킬 수 있도록 설계되어 있다.
한편, 하나의 메인버스단을 공유하여 병렬로 연결된 4개의 모터(제1 내지 제4모터(41~44))와, 2개의 모터(제1 및 제3모터(41,43), 그리고 제2 및 제4모터(42,44))가 직렬로 직결되도록 2개의 모터 사이에 연결된 2열 기어부(62,63)를 포함한다.
즉, 제1 내지 제4모터(41~44)가 2열 기어부(62,63)를 통해 병합되며, 모터가 모두 동일한 토크비로 증대될 수 있도록 2열 기어부(62,63)가 설계되는 방식이다. 이때, 제4모터(44)는 제외될 수 있다.
또한, 2열 기어부(62,63)의 최종 출력축은 GDU(53)와 유니버셜 조인트(54)를 통해 결합된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구동계는 차량의 출력성능을 향상시키기 위해 3개 및 4개의 모터를 사용하는 경우의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 의해 그 이상의 모터 사용이 가능함은 자명하다.
한편, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 사용하는 연료전지차량의 변형예를 나타내는 파워넷 구성도이다.
도 2는 주동력원으로 사용하기 위해 병렬로 연결된 50kW의 연료전지(11) 4 개, 연료전지(11)와 모터(41~43) 사이에 병렬로 연결되며 보조동력원으로 사용하기 위한 19.4F의 수퍼캡(20) 2개, 차량의 구동을 위해 사용되는 100kW 모터(41~43) 3개를 포함하여 구성된다.
도 3은 주동력원으로 사용하기 위해 병렬로 연결된 100kW의 연료전지(10) 2개, 연료전지(10)와 모터(41~43) 사이에 병렬로 연결되며 보조동력원으로 사용하기 위한 38.8F의 수퍼캡(21), 차량의 구동을 위해 사용되는 100kW 모터(41~43) 3개를 포함하여 구성된다.
도 4는 주동력원으로 사용하기 위해 병렬로 연결된 100kW의 연료전지(10) 2개, 연료전지(10)와 모터(41~43) 사이에 병렬로 연결되며 보조동력원으로 사용하기 위한 배터리(23) 2개, 및 DC/DC 컨버터(24), 차량의 구동을 위해 사용하기 위한 100kW 모터(41~43) 3개를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 멀티동력원 및 멀티구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 작용상태를 일례를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 연료전지-수퍼캡 하이브리드차량에서 상기 복수의 연료전지(10)는 하나의 메인버스단(12)을 공유하며, 수퍼캡(20)은 상기 메인버스단(12)을 공유하여 연료전지(10)의 파워부족분을 보충하고, 연료전지(10) 또는 수퍼캡(20)에서 출력된 메인버스단(12)의 전압은 인버터(31~33)를 통해 복수의 모터(41~43)에 독립적으로 공급되며, 이때 제1모터(41) 및 제3모터(43)의 토크는 PCD(52)의 기어비로 증대되어 GDU(53)를 통해 각 차륜에 전달되고, 제2모터(42)의 토크는 RGU(51), PCD(52), GDU(53)를 통해 제1 및 제3모터(41,43)의 토크와 동일하게 증대 되어 차륜에 전달되게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지-배터리 하이브리드차량의 경우에도 상기 연료전지-수퍼캡 하이브리드차량의 작용과 대동소이하다.
또한, 배터리(23) 또는 수퍼캡(20,21)을 보조동력원으로 사용하는 하이브리드 연료전지차량는 회생제동시 각 모터(41~43)가 각 차륜으로부터 RGU(51), PCD(52), GDU(53)를 통해 운동에너지를 공급받아 전기에너지로 발전시켜 배터리(23) 또는 수퍼캡(20,21)으로 저장되게 된다.
이와 같은 구성 및 작용에 의한 본 발명은 복수의 동력원과 적어도 3개의 구동계를 사용하여 상기 동력원 또는 구동계 중 하나의 동력원 또는 구동계가 비정상적으로 작동할 경우에 병렬로 연결된 다른 동력원 또는 구동계를 이용하여 비상운전이 가능함으로써, 운전자 및 승객의 안전성 확보가 가능해진다.
또한, 복수의 동력원이 하나의 메인버스단(12)을 공유하여 종래의 동력원의 용량을 그대로 유지하면서 적어도 3개의 구동계를 추가로 구성함이 가능해짐으로써, 동일한 용량을 갖는 기존 동력원 대비 등판성능이 월등히 상승되는 효과가 있을 뿐만 아니라, 최고속도 및 발진/추월 성능 또한 향상되는 장점을 갖고 있다.
또한, 3개 이상의 구동계를 구동시키기 위해 병렬연결된 연료전지시스템의 개수를 이(3개 이상)에 상응하도록 증가시키지 않고도 최소한의 연료전지(10)(예;2개)를 사용하여 메인버스단(12)을 공유한 채로, 3개 이상의 구동계에 동력을 공급하는 구조이므로, 연료전지(10)의 사용 개수 축소에 따른 재료비 절감이 가능해진다.
또한, 내구수명 한계 및 운전고장 등의 이유로 문제가 발생한 일부 연료전지(10)시스템 및 일부 모터(41~43)만을 교체함에 따라 유지보수가 용이하며 교체비용을 절감할 수 있다.
또한, 하나의 대형 모터의 부피/무게 대비, 3개 이상의 멀티 구동계의 전체 부피 및 무게 축소가 가능하며, 동력원의 병렬연결에 따른 차량의 불모 공간(dead volume)을 활용한 분산 패키지가 가능하다.
마지막으로 다수의 병렬연결된 연료전지시스템(10)의 일부 또는 3개 이상의 모터(41~43) 중 일부를 평상시(주행시 요구동력이 작은 마일드 운전의 경우) 파워 오프하거나, 아이들 스톱 제어를 수행함으로써 연비 향상 및 시스템의 내구수명 증대가 가능하다.
따라서, 이와 같이 구성되는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법과 비상 운전시 및 정상 운전시 제어방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 제어로직은 5가지 모드, 즉 멀티동력원(예;연료전지(10)) 중 일부를 사용하는 경우인 (1)마일드(mild) 모드, 멀티동력원 중 전부를 사용하는 (2)파워모드, 주행시 운전의 적절성 여부를 판단하여 마일드 모드 주행시 (3)파워모드로 변환하는 모드, 및 파워모드 주행시 (4)마일드 모드로 변환하는 모드, 멀티동력원 및 멀티구동계 중 일부의 운전정지 필요시 (5)비상모드로 구분될 수 있다.
먼저, 키 온 이후 운전자의 푸시버튼이나 제어기에 의한 주행패턴 자동인식기능을 활용하여, 시동후 초기에 마일드 모드 또는 파워모드를 판단하게 된다.
여기서, 상기 푸시버튼은 운전자가 주행상태를 판단하여 수동으로 조작할 수 있도록 운전석 주변에 설치되고, 평상시에는 제어기에서 주행패턴을 자동으로 인식되나 사용자가 점검 또는 특별히 조작할 필요가 있을 경우에 사용된다.
본 발명에서 마일드/파워 모드와 관련된 주행패턴 자동인식 기능은 차량 키 오프(Key off) 직전에 사용되었던 모드를 제어기 버퍼(buffer)에 기억했다가 차량의 다음 키 온(key on)시 그대로 사용하는 방식과, 차량 키 오프 직전에 사용되었던 모드 히스토리(1~3개 정도)와 차량의 다음 키 온 시 사용된 모드 히스토리(1~3개 정도)를 제어기에 학습시켜, 입력으로 차량 키 오프 직전에 사용되었던 모드 히스토리를 사용하고, 출력으로 키 온 시 사용하게 될 모드(마일드 또는 파워 모드)를 결정하는 방식을 의미한다.
상기 마일드 모드 또는 파워모드 판단단계에서 파워모드일 경우에는 멀티 동력원 모두를 시동시켜 파워모드 정상주행을 개시하게 되며, 마일드 모드일 경우에는 멀티 동력원 중 일부 만을 시동시켜 마일드 모드로 정상주행을 개시한다.
계속해서 일정 시간이 경과한 후, 마일드 모드로 주행할 때 지속적으로 마일드 모드의 운전 적절성 여부를 체크하게 되며, 체크 방식으로는 3개의 제어변수 예를 들어 운전자의 가속 의지(액셀 페달의 개도이력 등), 총 구동 요구동력, 연료전지의 가용동력을 활용하여, 액셀페달의 개도이력이 특정값 이하로 유지되고, 총 구동요구동력이 사용되는 일부 연료전지(10,11)의 총 가용동력의 범위 내에서 유지되고 있다면 마일드 모드 주행을 지속하게 되며, 이 조건들에 위배되는 상황이 지속되면 파워모드로의 변환을 수행하게 된다.
본 발명의 모드 변환은 차량 주행 중 또는 정차 중 자동으로 수행되게 되며, 상기 마일드 모드에서 모드 변환을 통해 오프 되어 있던 연료전지(10,11) 모두가 시동되어 동력을 공급하게 된다.
파워모드 주행 중에도 위의 마일드모드에서 파워모드로의 변환 체크 및 자동변환하는 기법과 유사한 방식을 적용하여, 3개의 제어변수를 활용해, 액셀페달 개도이력이 특정값 이하로 유지되고, 총 구동요구동력이 전체 연료전지(10,11)의 총 가용 동력보다 충분히 낮은 범위에서 유지되는 상황이 지속되면 마일드 모드로의 변환을 수행하게 된다.
본 발명의 모드 변환은 위와 마찬가지로 차량 주행 중 또는 정차 중 자동으로 수행되게 되며, 상기 모드 변환을 통해 전체 온되어 있던 연료전지(10,11)의 일부가 오프되어, 나머지 온되어 있는 연료전지(10,11)만으로 동력을 공급하게 된다.
여기서, 본 발명의 마일드 모드에서 파워 모드로의 변환 또는 파워 모드에서 마일드 모드로의 모드변환을 위한 제어기의 구성 및 이의 제어방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, VCU(71)(Vehicle Control Unit)은 차량제어기로서, 엑셀 포지션 센서(APS)와 모터속도를 입력으로, 제어기에 룩업테이블 형식으로 저장된 모터 속도-토크특성맵을 활용하여 총 구동 요구동력(P_mot_req)을 출력한다.
이때, P_mot_req는 3개의 모터를 사용하는 시스템일 경우, 현재 사용여부와 무관하게 총 3개 모터의 출력을 모두 고려하여 계산한다.
또한 VCU(71)는 엑셀 포지션 센서를 기반으로 운전자의 가속의지를 도출하며, 본 실시예에서는 엑셀(Accel)로 표기하였고, 예를 들어, 이 엑셀 신호는 운자자의 가속의지를 반영하기 위해 엑셀 포지션 센서 신호를 기반으로 필터링된 신호를 의미한다.
FCU(72)(Fuel cell Control Unit)는 연료전지 제어기로서, 멀티 연료전지 운전여부(예를 들어 마일드 모드일 경우에는 연료전지 중 일부 만 작동, 파워 모드일 경우에는 연료전지 모두가 작동) 및 운전조건(예, 온도, 압력, 유량, 가습 등에 따른 셀 전압 적정성 등)에 따라, 연료전지의 총 가용동력(P_fc_avail)을 출력한다.
PCU(73)(Power Control Unit)는 파워제어기 또는 하이브리드 제어기로서, 입력되는 3개의 변수(Accel, P_mot_req, P_fc_avail)를 기반으로 마일드 모드와 파워 모드의 적절성 여부를 지속적으로 판단한다.
즉, 마일드 모드로 운행 중, 엑셀(Accel) > 엑셀_하이(Accel_high;운전자의 가속의지 판별기준치) 또는 P_motor_req > P_fc_avail_mild인 상황이 특정횟수, 특정 지속시간 이상 발생하면(도 9의 빗금친 부문), 마일드 모드에서 파워 모드로 변환한다. 단, 잦은 모드변환을 막기 위해, 일회의 모드변환 수행 후 특정 시간 경과후에만 다음 모드변환을 허용한다(일종의 히스테리시스(hysterisis) 적용).
또한, 파워 모드로 운행 중 엑셀(Accel) <= 엑셀 하이 이고 P_motor_req <= P_fc_avail_mild인 상황이 특정횟수, 특정 지속시간 이상 발생하면(도 9의 빗금친 부분), 파워 모드에서 마일드 모드로 변환한다. 단, 잦은 모드변환을 막기 위해, 일회의 모드변환 수행 후 특정 시간경과 후에만 다음 모드변환을 허용한다(일종의 히스테리시스 적용).
상기와 같은 방법에 의해 마일드 모드와 파워 모드의 적절성 여부를 판단하고, 그 결과(FC_onoff_cmd)를 FCU에 전송하여, 총 연료전지 중 일부만을 기동하거나(마일드 모드), 연료전지 모두를 기동하는 제어를 수행한다.
마일드 모드 또는 파워모드 주행 중에 멀티동력원 중 일부 또는 멀티구동계 중 일부의 운전정지가 필요할 경우(중대한 결함 발생시)에 일정 시간이 경과한 후, 중대한 결함이 발생한 일부 동력원 또는 일부 구동계를 운전정지시키고, 오프되어 있던 연료전지(10,11)를 시동시키거나 또는 중대한 결함이 발생하지 않은 동력원과 구동계를 이용하기 위한 제어로직으로 자동변환하여 비상모드 주행을 수행하게 된다.
여기서, 마일드모드 또는 파워모드 주행 중 모드 변환은 운전의 적절성 판단 및 중대한 결함 발생 판단 중 어느 하나 또는 둘 다에 의해 이루어질 수 있다.
또한 PCU(73)는 P_mot_req를 기반으로 P_fc_avail과 보조동력원(예, 수퍼캡)에서 가용한 파워를 고려하여, 총 모터 파워 명령치(P_mot_cmd)를 MCU(74)(Motor Control Unit, 모터제어기)에 전송한다.
위와 같은 내용들을 좀더 정리해보면 다음과 같다.
도 7 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 여기서는 마일드/파워 모드변환 제어와 관련한 제어장치의 구성을 보여준다.
도면부호 71은 차량 제어기(Vehicle Control Unit;VCU)이고, 도면부호 72는 연료전지 제어기(Fuel cell Control Unit;FCU)이고, 도면부호 73은 동력분배 제어 기(Power Control Unit;PCU)이고, 도면부호 74는 모터 제어기(Motor Control Unit;MCU)이다.
상기 차량 제어기(71)에는 모드 체인지 셀렉터, 액셀 포지션 센서, 모터 속도 신호가 입력되고, 차량 제어기(71)에서 동력분배 제어기(73)로는 엑셀 신호 및 P_mot_req 신호가 입력된다.
그리고, 상기 연료전지 제어기(72)과 동력분배 제어기(73)는 서로 P_fc_avail 신호와 FC_onoff_cmd 신호를 주고받는다.
또한, 상기 동력분배 제어기(73)에서 모터 제어기(74)로는 P_mot_cmd 신호가 입력된다.
여기서, 상기 액셀 신호는 액셀 포지션 센서를 기반으로 운전자 가속의지를 반영하기 위해 필터링된 신호이고, 상기 P_mot_req 신호는 엑셀 포지션 센서와 모터 속도 및 모터 속도-토크 특성맵을 활용하여 차량 제어기에서 계산되는 멀티 구동계의 총 요구파워를 나타낸다.
그리고, 상기 P_fc_avail 신호는 연료전지 제어기에서 계산된 멀티 연료전지의 총 가용파워이고, 상기 FC_onoff_cmd 신호는 마일드/파워 모드변환을 위한 멀티 연료전지 on/off 명령이고, 상기 P_mot_cmd 신호는 동력분배 제어기에서 계산된 멀티 구동계의 총 파워 명령치를 나타낸다.
상기 차량 제어기에 입력되는 모드 체인지 셀렉터 신호는 스위치 등의 형태로 운전자가 직접 선택하는 신호로, 아래의 3가지로 구성되며, 주행정지 및 주행 중 선택이 가능하다.
(1) 마일드 모드 : 마일드 모드로 항시 운전되는 모드로서, 멀티 연료전지 중 일부만 기동된다.
단, 급가속을 필요로 하는 경우에는 자동으로 파워 모드로 천이될 수 있다.
(2) 파워 모드 : 파워 모드로 항시 운전되는 모드로서, 멀티 연료전지 전부가 기동된다.
(3) 오토 모드 : 운전상황에 따라 동력분배 제어기에 의해 자동적으로 마일드 모드 또는 파워 모드로 천이된다.
운전자의 스위치 조작에 따라 모드 체인지 셀렉터가 "오토 모드"인 경우 다음과 같이 2개의 제어변수로 구성된 모드변환맵을 통해 모드변환이 자동으로 수행된다.
이때의 제어변수는 엑셀과 P_mot_req이고, 모드변환맵은 도 9와 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 제어변수 각각의 평균값(일정 주기로 샘플링된 값들의 평균) 기준의 기준치 A와 현재값 기준의 기준치 B로 구성된다.
상기 오토 모드 선택시 모드변환 방식을 다음과 같다.
먼저, 마일드 모드에서 파워 모드로 변환은 일정 주기로 샘플링된 제어변수 각각의 평균값이 모드변환맵의 기준치 A 이상일 경우, 또는 현재 시점의 제어변수 각각이 기준치 B 이상일 경우(급가속 대응용)에 변환이 이루어진다.
다음, 파워 모드에서 마일드 모드로 변환은 일정 주기로 샘플링된 제어변수 각각의 평균값이 모드변환맵의 기준치 A 이하일 경우에 변환이 이루어진다(히스테리시스 적용).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 운전 제어방법을 나타내는 플로챠트이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 여기서는 운전 중 멀티 연료전지의 일부에서 문제가 발생할 경우, 아래와 같은 단계로 진행되는 비상운전 또는 정상운전 제어방식을 보여준다.
그리고, 설명 중 P_mot_lim은 멀티 구동계의 총 파워제한치, P_FC_lim은 멀티 연료전지 각각의 파워제한치, P_FC_lim_lim은 멀티 연료전지 각각의 파워제한치 중 최소값, P_SC_lim은 수퍼캡의 총 파워제한치, n은 멀티 연료전지의 병렬연결 개수, i는 셧다운시킨 연료전지 개수를 각각 나타낸다.
먼저, 정상 운전 중 제어기의 워닝(Warning) 또는 폴트(Fault) 신호를 통해 문제발생 현상이 성능저하 현상(스택 셀전압 강하 등)인지, 부품고장 현상인지 진단한다.
다음, 병렬로 연결된 멀티 연료전지의 구조적 특징을 고려하여 모터 파워제한치를 생성하는 단계로, 성능저하 현상의 경우, 멀티 연료전지 각각의 파워제한치 중 최소값에 멀티 연료전지의 병렬연결 개수를 곱한 값에 수퍼캡의 총 파워제한치를 더한 값으로 모터 파워제한치를 생성하고, 부품고장 현상의 경우는 멀티 연료전지 보호를 위해 병렬연결 개수를 곱하지 않은 값으로 모터파워제한치를 생성한다.
다음, 문제발생 연료전지의 셧다은 지연시간, 예를 들면 수초∼수분 경과여부를 체크한다.
그리고, 셧다운 지연시간 경과 전에 문제개선 제어를 수행할 수 있다.
예를 들면, 성능저하 현상의 경우 펌프, 팬, 바이패스 제어 등을 통한 온도관련 제어나, 공기블로워, 수소블로워, 이젝터, 수소퍼징, 물제거밸브 제어 등을 통한 가스공급관련 제어를 수행할 수 있다.
다음, 문제개선 제어를 통해 문제가 개선되어 정상운전으로 진입하거나, 셧다운 지연시간이 경과되어 문제발생 연료전지를 셧다운시키는 단계를 수행한다.
다음, 문제발생 연료전지를 셧다운시킨 후, 멀티 연료전지 각각의 파워제한치 중 최소값에 멀티 연료전지의 병렬 연결개수에서 셧다운시킨 연료전지갯수를 뺀 값을 곱한 값에 수퍼캡의 총 파워제한치를 더한 값으로 모터 파워제한치를 생성하여 비상운전을 수행한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 연료전지차량의 파워넷 구성도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 연료전지차량의 파워넷 구성도
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 연료전지차량의 파워넷 구성도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 연료전지차량의 파워넷 구성도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 연료전지차량의 구동계 구성도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 연료전지차량의 구동계 구성도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 운전 제어방법에서 마일드(Mild)/파워(Power) 모드변환제어를 나타내는 블럭도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량에서 해당 모드의 적절성 여부 판단을 위한 엑셀 개도 이력, 총 구동요구동력, 연료전지의 총 가용동력을 나타내는 그래프
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하 이브리드 연료전지차량의 운전 제어방법에서 마일드/파워 모드변환맵의 일 예를 나타내는 그래프
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 운전 제어방법에서 마일드/파워 모드변환맵의 다른 예를 나타내는 그래프
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 운전 제어방법에서 2개의 멀티 연료전지 사용시 비상 운전제어방식을 나타내는 그래프
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 운전 제어방법을 나타내는 플로챠트
도 13은 종래의 일 실시예에 따른 하이브리드 연료전지버스의 파워넷 구성도
도 14는 종래의 다른 실시예에 따른 하이브리드 연료전지버스의 파워넷 구성도
도 15는 종래의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 연료전지버스의 파워넷 구성도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,11 : 연료전지 12 : 메인버스단
20,21 : 수퍼캡 23 : 배터리
24 : DC/DC 컨버터 31~33 : 인버터
41~43 : 제1 내지 제3모터 51 : 감속기어부(RGU)
52 : 동력연결장치(PCD) 53 : 기어차동부(GDU)
54 : 유니버셜 조인트 55 : 선기어
56 : 링기어 57 : 캐리어
62,63 : 2열기어부 71 : VCU
72 : FCU 73 : PCU
74 : MCU

Claims (7)

  1. 정상 운전 중 제어기의 워닝(Warning) 또는 폴트(Fault) 신호를 통해 문제발생 현상이 성능저하 현상인지, 부품고장 현상인지 판단하는 단계;
    병렬로 연결된 멀티 연료전지의 구조적 특징을 고려하여, 모터 파워제한치를 생성하는 단계로, 성능저하 현상인 경우, 멀티 연료전지 각각의 파워제한치 중 최소값에 멀티 연료전지의 병렬연결개수를 곱한 값으로 모터 파워제한치를 생성하는 한편, 부품고장 현상인 경우, 멀티 연료전지의 보호를 위해 병렬연결개수를 곱하지 않은 값으로 모터 파워제한치를 생성하는 단계;
    위 단계에서 모터 파워제한 후에 문제발생 연료전지의 셧다운 지연시간이 경과되었는지 판단하는 단계;
    연료전지 셧다운 지연시간이 경과되지 않았으면 전 단계인 모터 파워제한 단계로 진행하고, 연료전지 셧다운 지연시간이 경과되었으면 문제발생 연료전지를 셧다운시키는 단계;
    위 단계에서 문제발생 연료전지를 셧다운시킨 후에 모터파워를 제한하여 비상운전을 수행하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 연료전지의 셧다운 지연시간이 경과되었는지 판단하는 단계는 문제발생 현상이 성능저하 현상인 경우, 연료전지 셧다운 지연시간이 경과되지 않았으면 온도관련 또는 가스공급관련 문제를 개선하고, 문제가 개선되었으면, 정상운전을 수행하고 문제가 되지 않았으면 전 단계인 모터 파워제한 단계로 진행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 문제발생 연료전지 셧다운후 모터파워를 제한하는 과정은 멀티 연료전지 각각의 파워제한치 중 최소값에 멀티 연료전지의 병렬연결 개수에서 셧다운시킨 연료전지 개수를 뺀 값을 곱한 값에 수퍼캡의 총 파워제한치를 더한 값으로 모터 파워제한치를 생성하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법.
  4. 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법에 있어서,
    마일드 모드, 파워 모드, 오토 모드로 구성되어, 마일드 모드 선택시 멀티 연료전지 중 일부만 기동시키면서 마일드 모드로 항시 운전되도록 하고, 파워 모드 선택시 멀티 연료전지 전부를 기동시키면서 파워 모드로 항시 운전되도록 하며, 오 토 모드 선택시 운전상황에 따라 제어기에 의해 마일드 모드 또는 파워 모드로의 변환이 자동적으로 수행되도록 하되, 상기 오토 모드에서는 2개의 제어변수로 구성된 모드변환맵을 통해 모드변환이 자동으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 오토 모드에서 모드 변환이 자동으로 수행되도록 하기 위한 제어변수는 운전자의 가속의지와 관련된 "엑셀" 신호와, 제어기에서 계산된 멀티 구동계의 총 요구파워 "P_mot_req"이고, 모드변환맵은 제어변수의 각각의 평균값 기준의 "기준치 A"와, 현재값 기준의 "기준치 B"로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 오토 모드시 마일드 모드에서 파워 모드로의 변환은 일정 주기로 샘플링된 제어변수 각각의 평균값이 모드변환맵의 "기준치 A" 이상일 경우, 또는 현 시점의 제어변수 각각이 "기준치 B" 이상일 경우에 변환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 오토 모드시 파워 모드에서 마일드 모드로의 변환은 일정 주기로 샘플링된 제어변수 각각의 평균값이 모드변환맵의 "기준치 A" 이하일 경우에 변환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 동력원 및 멀티 구동계를 갖는 하이브리드 연료전지차량의 제어방법.
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