KR20140052528A - 연료 전지 시스템 및 그것을 제어하는 전자 기기 - Google Patents
연료 전지 시스템 및 그것을 제어하는 전자 기기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140052528A KR20140052528A KR1020120118680A KR20120118680A KR20140052528A KR 20140052528 A KR20140052528 A KR 20140052528A KR 1020120118680 A KR1020120118680 A KR 1020120118680A KR 20120118680 A KR20120118680 A KR 20120118680A KR 20140052528 A KR20140052528 A KR 20140052528A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell system
- information
- bit string
- electronic device
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B15/00—Systems controlled by a computer
- G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04858—Electric variables
- H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
- H01M8/04932—Power, energy, capacity or load of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/64—Hybrid switching systems
- H04L12/6418—Hybrid transport
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
전자 기기에 의해 제어되는 연료 전지 시스템은 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열과 연료 전지 시스템의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 전자 기기로 전송하고, 전자 기기로부터 직렬 통신 라인을 통해 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 수신한다.
Description
연료 전지 시스템 및 그것을 제어하는 전지 기기에 관한 것이다.
연료 전지(fuel cell)는 수소 등과 같이 지구 상에 풍부하게 존재하는 물질로부터 전기 에너지를 발생시키는 친환경적 대체 에너지 기술로서 태양 전지(solar cell) 등과 함께 각광을 받고 있다. 메탄올을 개질하는 과정이 없어 소형화가 가능한 직접 메탄올 연료 전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell)의 등장으로 인해 휴대용 연료 전지 시스템의 제작이 가능하게 되었다. 이에 따라, 휴대용 전자 기기, 예를 들어 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(Tablet Personal Computer), 휴대폰(mobile phone), 노트북 등의 휴대용 충전 수단으로서 사용될 수 있는 연료 전지 시스템의 개발에 대한 관심이 높아지고 있다.
연료 전지 시스템과 전자 기기간에 연료 전지 시스템과 전자 기기의 타입 및 모델에 관계없이 정보를 교환할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자 기기에 의해 제어되는 연료 전지 시스템의 동작 방법은 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열과 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 상기 전자 기기로 전송하는 단계, 상기 전자 기기로부터 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 수신하는 단계, 상기 수신된 비트스트림으로부터 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 획득하는 단계, 및 상기 획득된 연료 전지 시스템의 제어 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 주변 기기들의 동작을 제어함으로써 연료 전지의 전력 생산을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 상태 정보를 인코딩함으로써 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 생성하고, 상기 식별 정보를 나타내는 비트열의 뒤에 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 부가함으로써 상기 비트스트림을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들을 소정 순서에 따라 조합함으로써 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 인코딩할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보를 이진 값으로 변환하고, 상기 변환된 이진 값들을 상기 이진 코드들로 결정할 수 있다. 상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 변화 가능한 상태의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 소정의 테이블로부터 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보가 속하는 구간에 매핑된 이진 코드를 추출하고, 상기 추출된 이진 코드들을 상기 이진 코드들로 결정할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 상기 식별 정보를 나타내는 비트열의 앞에 상기 연료 전지 시스템의 정보의 전송 시작을 알리는 소정 패턴의 시작 비트열을 부가함으로써 상기 비트스트림을 생성할 수 있다. 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 상태 정보 중 일부 상태 정보의 식별 정보를 나타내는 비트열 및 상기 일부 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전자 기기에 의해 제어되는 연료 전지 시스템은 연료를 이용하여 전력을 생산하는 연료 전지, 상기 연료 전지에 적어도 연료를 공급하는 BOP(Balance Of Plants), 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 인코딩함으로써 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 생성하고, 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보에 기초하여 상기 BOP의 동작을 제어함으로써 상기 연료 전지의 전력 생산을 제어하는 제어기, 및 상기 생성된 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 상기 전자 기기로 전송하고, 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 전자 기기로부터 수신하는 인터페이스를 포함한다.
상기 제어기는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열의 뒤에 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 부가함으로써 상기 비트스트림을 생성할 수 있다. 상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인과는 다른 전력 라인을 통하여 상기 전자 기기로부터 전력을 공급받거나 상기 전자 기기로 전력을 공급할 수 있다. 상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인을 통하여 상기 전자 기기로부터 전력을 공급받거나 상기 전자 기기로 전력을 공급할 수 있다. 상기 인터페이스는 상기 전송된 비트스트림의 뒤에 상기 전자 기기로 전송 가능한 신호의 최대 전압 값이 연속되는 비트들을 전송함으로써 상기 전자 기기로 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 전자 기기에서 연료 전지 시스템을 제어하는 방법은 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열과 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트 스트림을 직렬 통신 라인을 통하여 상기 연료 전지 시스템으로부터 수신하는 단계, 상기 수신된 비트 스트림으로부터 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보와 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 획득하는 단계, 상기 획득된 식별 정보 및 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하는 단계, 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계, 및 상기 생성된 비트스트림을 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템으로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열에 이어서 수신되는 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩함으로써 상기 상태 정보를 획득할 수 있다. 상기 획득하는 단계는 상기 상태 정보를 나타내는 비트열로부터 소정 순서에 따라 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들 각각을 추출하고, 상기 이진 코드들 각각에 대응되는 상태 정보를 결정함으로써 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩할 수 있다.
상기 획득하는 단계는 상기 추출된 이진 코드들 각각의 이진 값을 그대로 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보로 결정할 수 있다. 상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 변화 가능한 상태의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 테이블로부터 상기 추출된 이진 코드들 각각에 매핑된 구간을 검출하고, 상기 검출된 구간을 대표하는 값을 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보로 결정할 수 있다.
상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템으로부터 최초로 수신된 소정 길이의 비트열을 상기 식별 정보로서 추출함으로써 상기 식별 정보를 획득하고, 상기 소정 길이의 비트열에 이어서 수신되는 비트열을 디코딩함으로써 상기 상태 정보를 획득할 수 있다. 상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템으로부터 수신된 신호들을 모니터링하고, 상기 모니터링 동안에 상기 연료 전지 시스템의 정보의 전송 시작을 알리는 소정 패턴의 시작 비트열이 검출되면, 상기 시작 비트열의 다음에 수신되는 소정 길이의 비트열을 상기 식별 정보로서 추출함으로써 상기 식별 정보를 획득하고, 상기 소정 길이의 비트열에 이어서 수신되는 소정 길이의 비트열을 디코딩함으로써 상기 상태 정보를 획득할 수 있다. 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 제어 정보 중 일부 제어 정보의 식별 정보를 나타내는 비트열 및 상기 일부 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보로부터 상기 연료 전지 시스템의 사양을 결정하고, 상기 연료 전지 시스템의 사양 및 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 상기 제어 정보를 생성할 수 있다. 상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보에 대응되는 연료 전지 시스템의 운전 알고리즘을 이용하여 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성할 수 있다. 상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보로부터 연료 전지의 타입을 결정하고, 상기 연료 전지의 다수의 타입들에 대응하는 다수의 운전 알고리즘들 중 상기 연료 전지의 타입에 대응되는 운전 알고리즘을 이용하여 상기 제어 정보를 생성할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 상기 전자 기기가 위치한 지역의 환경 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 환경을 결정하고, 다수의 환경들에 대응하는 다수의 운전 알고리즘들 중 상기 연료 전지 시스템의 환경에 대응하는 알고리즘을 이용하여 상기 제어 정보를 생성할 수 있다. 상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 연료 전지를 시동하기 위한 시동 모드 및 연료 전지 시스템으로부터 상기 전자 기기로의 전력 공급이 이루어지는 정상 모드를 포함하는 복수의 운전 모드들 중 어느 하나를 선택하고, 상기 선택된 운전 모드에 따라 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 상시 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 중 적어도 하나의 기기의 상태 정보를 나타내는 값으로부터 상기 연료 전지 시스템의 다른 상태 정보를 나타내는 값을 계산하고, 상기 적어도 하나의 상태 정보와 상기 계산된 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 연료 전지 시스템을 제어하는 전자 기기는 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하고, 상기 생성된 제어 정보를 인코딩함으로써 상기 제어 정보를 나타내는 비트열을 생성하는 프로세서; 및 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 나타내는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템으로부터 수신하고, 상기 생성된 비트열을 포함하는 비트스트림을 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템으로 전송하는 인터페이스를 포함한다.
상기 수신된 비트스트림은 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열을 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 수신된 비트 스트림으로부터 상기 식별 정보와 상기 상태 정보를 획득하고, 상기 획득된 식별 정보 및 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성할 수 있다. 상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인과는 다른 전력 라인을 통하여 상기 연료 전지 시스템으로부터 전력을 공급받거나 연료 전지 시스템으로 전력을 공급할 수 있다. 상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인을 통하여 상기 연료 전지 시스템으로부터 전력을 공급받거나 상기 연료 전지 시스템으로 전력을 공급할 수 있다. 상기 인터페이스는 상기 전송된 비트스트림의 뒤에 상기 연료 전지 시스템으로 전송 가능한 신호의 최대 전압 값이 연속되는 비트들을 전송함으로써 상기 연료 전지 시스템으로 전력을 공급할 수 있다.
연료 전지 시스템의 각종 정보를 나타내는 비트열들을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 송수신함으로써 연료 전지 시스템과 전자 기기간의 통신을 범용의 직렬 통신 방식으로 구현할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템의 타입 및 모델의 특성을 타지 않는 연료 전지 시스템의 각종 정보의 인코딩 형식과 디코딩 형식을 제안함으로써 연료 전지 시스템과 전자 기기간에 연료 전지 시스템과 전자 기기의 타입 및 모델에 관계없이 연료 전지 시스템의 각종 정보를 교환할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)의 동작 방법의 흐름 및 전자 기기(2)의 제어 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연료 전지 시스템(1)에 의해 전송되는 비트스트림의 포맷을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이진 코드들의 매핑 테이블을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 전자 기기(2)에 의해 전송되는 비트스트림의 포맷을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비트스트림의 다른 포맷을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 전력 라인과 직렬 통신 라인의 다양한 예들을 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 연료 전지 시스템(1)의 구현 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)의 동작 방법의 흐름 및 전자 기기(2)의 제어 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연료 전지 시스템(1)에 의해 전송되는 비트스트림의 포맷을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이진 코드들의 매핑 테이블을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 전자 기기(2)에 의해 전송되는 비트스트림의 포맷을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비트스트림의 다른 포맷을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 전력 라인과 직렬 통신 라인의 다양한 예들을 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 연료 전지 시스템(1)의 구현 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 연료 전지 시스템은 일반적으로 전력을 생산하는 연료 전지, 연료 전지(fuel cell)에 연료, 공기 등을 공급하기 위한 연료 전지의 주변 기기들(peripheral devices)인 MBOP(Mechanical Balance Of Plants), 및 연료 전지의 출력 전압 변환 등을 수행함으로써 연료 전지에서 생산된 전력을 부하에 공급하기 위한 주변 기기들인 EBOP(Electrical Balance Of Plants)로 구성된다. 본 발명의 실시예들의 특징은 연료 전지 시스템과 전자 기기간의 정보의 교환에 관련되어 있기 때문에 이하의 실시예들의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 이미 공지되어 있는 연료 전지 시스템의 구성들, 전자 기기의 구성들에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다. 일반적으로, 연료 전지는 부하에서 요구하는 전력에 대응하여 복수 개의 셀들이 직렬 또는 병렬로 조합된 스택(stack) 형태로 설계된다. 이하에서는 하나의 셀 및 복수 개의 셀들이 결합된 스택 모두를 포괄하여, 간략하게 연료 전지라고 호칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 연료 전지 시스템(1)은 연료 전지(11), 연료 저장소(fuel storage)(12), 제어기(13), MBOP(14), EBOP(15), 및 FC 인터페이스(Fuel Cell interface)로 구성된다. 연료 전지(11), 연료 저장소(12), MBOP(14), 및 EBOP(15)에는 연료 전지 시스템(1)의 각종 상태 값들을 측정하기 위한 센서들이 장착되어 있다. 연료 전지(11), 연료 저장소(12), MBOP(14), 및 EBOP(15) 모두에 센서가 장착될 필요는 없으며, 일부에만 센서가 장착될 수도 있다.
연료 전지(11)는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 전기 화학적 반응 (electrochemical reaction)을 이용하여 직접 전기 에너지로 변환함으로써 DC(Direct Current) 전력을 생산하는 발전 장치이다. 이와 같은 연료 전지의 예로는 고체 산화물 연료 전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 직접 메탄올 연료 전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell) 등을 들 수 있다. 연료 저장소(12)는 고농도의 연료, 예를 들어 100%의 메탄올이 저장되는 용기로서 원통형, 박스형 등 여러 가지 모양의 용기로 제조될 수 있다. 연료 저장소(12)는 연료가 리필(refill)될 수 형태로 제조될 수 있다. 또한, 연료 저장소(12)는 도 1에 도시된 연료 전지 시스템에 탈부착이 가능한 형태로 제조될 수 있으며, 일반적으로 카트리지(cartridge)로 호칭된다.
제어기(13)는 MBOP(14)와 EBOP(15)의 동작을 제어함으로써 연료 전지(11)의 전력 생산을 제어한다. 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)간에 연료 전지 시스템(1)의 타입 및 모델에 관계없이 정보를 교환할 수 있도록 하기 위하여, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 인코딩(encoding)함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 생성하고, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열의 뒤에 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 부가함으로써 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열과 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성한다. 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보의 인코딩 형식이 연료 전지 시스템(1)의 타입 및 모델에 관계없이 동일하다면, 전자 기기(2)가 어떤 타입의 연료 전지 시스템 또는 어떤 모델의 연료 전지 시스템으로부터 비트스트림을 수신하더라도, 전자 기기(2)는 수신된 비트스트림을 이해하여 디코딩(decoding)할 수 있다.
제어기(13)는 전자 기기(2)로부터 전송된 비트스트림에 포함된, 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 획득하고, 이와 같이 획득된 제어 정보에 기초하여 MBOP(14)와 EBOP(15)의 동작을 제어함으로써 연료 전지(11)의 전력 생산을 제어한다. 이와 같이, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보의 생성에 요구되는 다양한 데이터 처리 과정 및 연산 과정을 수행하지 않고, 주로 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보의 인코딩과 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열의 디코딩만을 수행하기 때문에 상기된 바와 같은 인코딩과 디코딩을 하기 위한 프로그램이 저장된 ROM(Read Only Memory), 데이터를 일시적 저장하는 RAM(Random Access Memory), ROM에 저장된 프로그램을 RAM의 데이터 저장 기능을 이용하여 실행하는 저 성능의 프로세서 등으로 구현될 수 있다.
MBOP(14)는 제어기(13)의 제어에 따라 연료 전지(11)에 연료, 공기 등을 공급함으로써 연료 전지(11)를 구동하기 위한 주변기기들이다. MBOP(14)는 연료 전지(11)에 연료를 공급하는 연료 펌프, 연료 전지(11)에 공기를 공급하는 공기 펌프, 연료 저장소(12)에 저장된 고농도의 연료를 희석시키기 위한 물을 공급하거나 연료 전지(11)에 연료 전지(11)를 냉각시키기 위한 냉각수(coolant)를 공급하는 워터 펌프 등으로 구성된다. EBOP(15)는 제어기(13)의 제어에 따라 연료 전지의 출력 전압 변환 등을 수행함으로써 연료 전지에서 생산된 전력을 부하에 공급하기 위한 주변 기기들이다. 여기에서, 부하는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들, 즉 제어기(13), MBOP(14), FC 인터페이스(16), 센서들과 전자 기기(2)의 배터리(26)가 될 수 있다. 이하에 설명된 바와 같이, 연료 전지 시스템(1)의 상태 및 전자 기기(2)의 상태에 따라 부하는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들만이 될 수도 있고, 배터리(26) 이외에 전자 기기(2)의 다른 부하가 더 추가될 수도 있다. 도 1이 복잡해지는 것을 피하기 위하여, 센서들에 공급되는 전력을 나타내는 전력 라인(power line)은 생략되었다.
EBOP(15)는 하나의 DC(direct current)/DC(direct current) 컨버터만으로 구성될 수도 있고, 다수의 DC/DC 컨버터들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들에 공급되는 전력의 전압과 FC 인터페이스(16)를 통하여 전자 기기(2)에 공급되는 전력이 전압이 다르다면, 적어도 두 개 이상의 DC/DC 컨버터들이 요구된다. 최근에 널리 사용되고 있는 스마트폰은 그 내부에 배터리의 충전 회로가 포함되어 있는 것도 있으나, 배터리 충전 회로가 포함되어 있지 않는 것도 있다. 전자 기기(2)가 배터리(26)의 충전 기능을 갖고 있지 않은 경우, EBOP(15)는 상기된 전압 변환 기능을 수행하는 회로 이외에 전자 기기(2) 내부의 배터리(26)를 충전하는 기능을 수행하는 회로를 더 포함할 수도 있다.
FC 인터페이스(16)는 제어기(13)에 의해 생성된 비트스트림을 직렬 통신 라인(serial communication line)을 통해 전자 기기(2)로 전송하고, 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 전자 기기(2)로부터 수신한다. 이 직렬 통신 라인은 유선 라인일 수도 있고, 무선 라인일 수도 있다. FC 인터페이스(16)는 이와 같은 직렬 통신을 가능하게 하기 위하여 전자 기기(2)와의 동기화, 비트스트림의 패킷화(packetization) 등과 같은 동작을 수행할 수도 있다. FC 인터페이스(16)는 도 7에 도시된 바와 같이, 다양한 형태로 설계가 가능하기 때문에 기존의 인터페이스의 형태로 설계될 수도 있다. 예를 들어, FC 인터페이스(16)는 USB(Universal Serial Bus)의 형태로 설계될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 전자 기기(2)는 프로세서(21), 메모리(22), 사용자 인터페이스(23), 통신 인터페이스(24), 배터리 인터페이스(25), 배터리(26), 및 FC 인터페이스(27)로 구성된다. 전자 기기(2)는 주로 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(Tablet Personal Computer), 휴대폰(mobile phone), 노트북 등과 같은 휴대용 전자 기기일 수 있다.
프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열과 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림으로부터 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보와 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 획득한다. 특히, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 획득하고, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보 및 상태 정보에 기초하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성한다. 최근에 출시되는 스마트폰은 고성능의 프로세서를 탑재하고 있기 때문에 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보의 생성에 요구되는 다양한 데이터 처리 과정 및 연산 과정을 무리 없이 수행할 수 있다.
연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)간에 전자 기기(2)의 타입 및 모델에 관계없이 정보를 교환할 수 있도록 하기 위하여, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 인코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성한다. 전자 기기(2)의 제어 정보의 인코딩 형식이 전자 기기(2)의 타입 및 모델에 관계없이 동일하다면, 연료 전지 시스템(1)이 어떤 타입의 전자 기기 또는 어떤 모델의 전자 기기로부터 비트스트림을 수신하더라도, 연료 전지 시스템(1)은 수신된 비트스트림을 이해하여 디코딩할 수 있다.
메모리(22)에는 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 메모리(22)에는 연료 전지(11)의 타입, 연료 전지(11)의 사용 환경 등에 따른 다양한 운전 알고리즘이 저장되어 있을 수 있다. 스마트폰에서의 이와 같은 프로그램 및 알고리즘의 저장은 이와 같은 프로그램 및 알고리즘을 네트워크에 존재하는 서버로부터 다운로드받는 어플리케이션(application)을 스마트폰에 설치함으로써 이루어질 수도 있다. 사용자 인터페이스(23)는 프로세서(21)의 제어에 따라 사용자에게 어떤 정보를 제공하기 위한 영상을 출력하거나 사용자로부터 어떤 정보나 명령을 입력받는다. 사용자 인터페이스(23)는 디스플레이 패널, 터치 패널 등으로 구현될 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(23)는 사용자에게 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보 및 이상 유무를 표시함으로써 연료 전지 시스템을 사용하는데 있어서 안전성 및 편의성을 제공할 수 있다.
통신 인터페이스(24)는 프로세서(21)의 제어에 따라 네트워크 상에 위치한 다른 전자 기기와의 통신을 수행한다. 네트워크의 예로는 무선 랜, 유선 랜, 인터넷 등을 들 수 있다. 배터리 인터페이스(25)는 프로세서(21)의 제어에 따라 배터리(26)에 전력을 공급하거나 배터리(26)로부터 전력을 인출하여 부하에 공급한다. 여기에서, 부하는 프로세서(21), 메모리(22), FC 인터페이스(27)와 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13), MBOP(14), EBOP, FC 인터페이스(16)가 될 수 있다. 이하에 설명된 바와 같이, 연료 전지 시스템(1)의 상태 및 전자 기기(2)의 상태에 따라 부하는 프로세서(21), 메모리(22), FC 인터페이스(27)만이 될 수도 있고, 상기된 부하 이외에 사용자 인터페이스(23), 통신 인터페이스(24)가 더 추가될 수도 있다.
또한, 배터리 인터페이스(25)는 배터리(26)를 충전하는 기능을 수행할 수도 있다. 이 경우, 연료 전지 시스템(1)은 배터리(26)를 충전하는 기능을 수행하는 회로를 구비할 필요가 없다. 배터리(26)는 2차 전지로서 리튬(lithium) 전지, 니켈-카드뮴(nickel-cadmium) 전지, 니켈-수소(nickel-hydrogen) 전지 등이 될 수 있다. 한편, 프로세서(21)는 연료 전지(11)로부터 출력된 전력과 배터리(26)로부터 출력된 전력 중 적어도 하나의 출력 전력을 부하에 공급하는 하이브리드(hybrid) 운전을 수행할 수도 있다.
FC 인터페이스(27)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 연료 전지 시스템(1)으로부터 수신하거나, 프로세서(21)에 의해 생성된 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 연료 전지 시스템(1)으로 전송한다. FC 인터페이스(27)는 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)와 마찬가지로 연료 전지 시스템(1)과의 동기화, 비트스트림의 패킷화 등과 같은 동작을 수행할 수도 있다. 이와 같이, 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)와 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)가 직렬 통신 선로를 통하여 통신할 수 있는 방식을 제안함으로써 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)간의 통신을 범용의 직렬 통신 방식으로 보다 용이하게 구현할 수 있도록 하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)의 동작 방법의 흐름 및 전자 기기(2)의 제어 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 이하에서는 도 2에 도시된 흐름도를 참조하면서, 본 실시예에 따라 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)가 어떻게 동작하는지를 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
201 단계에서 전자 기기(2)는 배터리(26)의 출력 전류 값과 출력 전압 값 중 적어도 하나를 이용하여 배터리(26)의 잔존 용량(SOC, State Of Charge)을 측정한다. 프로세서(21)는 배터리 인터페이스(25)에 의해 측정된 배터리(26)의 출력 전류 값과 출력 전압 값 중 적어도 하나를 이용하여 배터리(26)의 잔존 용량(SOC, State Of Charge)을 계산함으로써 배터리(26)의 잔존 용량을 측정할 수 있다. 배터리(26)의 잔존 용량의 측정법에는 화학 측정법(chemical method), 전압 측정법(voltage method), 전류 적분법(current integration method), 압력 측정법(pressure method) 등이 있다. 도 1에 도시된 연료 전지 시스템에서는 전압 측정법 내지 전류 적분법을 이용한다. 전압 측정법은 배터리(26)의 현재 출력 전압을 측정하고, 이것을 배터리(26)의 방전 곡선(discharge curve)과 대조하여 잔존 용량을 계산하는 방법이다. 전류 적분법은 배터리(26)의 출력 전류를 전체 사용 시간에 걸쳐 측정하고 적분함으로써 잔존 용량을 계산하는 방법이다.
202 단계에서 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 210 단계에서 측정된 배터리(26)의 현재 잔존 용량이 연료 전지 시스템(1)을 시동하기 위해 최소 한도로 요구되는 배터리(26)의 한계 용량과 비교한다. 그 결과, 배터리(26)의 현재 잔존 용량이 배터리(26)의 한계 용량보다 작으면 203 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 204 단계로 진행한다. 도 1에 도시된 전자 기기(2)의 배터리(26)에는 항상 연료 전지 시스템(1)을 시동하기 위해 최소 한도로 요구되는 전력이 저장되어 있어야 하기 때문에 배터리(26)의 한계 용량은 배터리의 충전에 연료 전지 시스템(1)을 사용하지 않는 일반적인 전자 기기의 한계 용량보다 높게 설정되어야 한다.
203 단계에서 전자 기기(2)의 사용자 인터페이스(23)는 프로세서(21)의 제어에 따라 배터리(26)의 현재 잔존 용량이 배터리(26)의 한계 잔존 용량 미만임을 나타내는 경고 메시지를 표시한다. 이와 같이 출력된 경고 메시지를 인식한 사용자는 연료 전지 시스템(1)이 아닌 다른 전원(power source), 예를 들어 가정용 전원을 이용하여 배터리(26)의 충전을 수행하게 된다.
204 단계에서 전자 기기(2)의 배터리 인터페이스(25)는 프로세서(21)의 제어에 따라 배터리(26)로부터 출력된 전력을 전자 기기(2)의 부하, 예를 들어 전자 기기(2)의 통신 인터페이스(24)에 공급한다. 이와 같이, 통신 인터페이스(24)에 전력이 공급되면, 통신 인터페이스(24)는 네트워크 상에 위치한 다른 전자 기기와의 통신을 수행할 수 있게 된다. 네트워크의 예로는 무선 랜, 유선 랜, 인터넷 등을 들 수 있다. 무선 통신 인터페이스(24)는 전자 기기(2)의 부하의 일례일 뿐이며, 전자 기기(2)가 어떤 응용 프로그램을 동작시키기 위해 요구되는 전력도 전자 기기(2)의 부하에 포함될 수 있다.
205 단계에서 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 전자 기기(2)에 연료 전지 시스템(1)이 연결되었는가를 결정한다. 그 결과, 전자 기기(2)에 연료 전지 시스템(1)이 연결된 것으로 결정되면 206 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 201 단계로 돌아간다. 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)와 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)의 기계적 결합에 의해 발생되는 신호에 기초하여 연료 전지 시스템(1)이 연결되었는가를 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자에 의해 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)와 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)가 결합되면 작동되는 스위치가 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)에 탑재되어 있고, 프로세서(21)는 이 스위치의 ON/OFF 신호에 기초하여 연료 전지 시스템(1)이 연결되었는가를 결정할 수 있다.
206 단계에서 전자 기기(2)의 배터리 인터페이스(25)는 프로세서(21)의 제어에 따라 배터리(26)로부터 출력된 전력을 FC 인터페이스(27)의 전력 라인을 통하여 연료 전지 시스템(1)으로 공급한다. 206 단계에서 연료 전지 시스템(1)으로 공급된 전력은 연료 전지(11)를 시동(start-up)하기 위해 사용된다. FC 인터페이스(16)의 전력 라인을 통하여 연료 전지(11)를 시동하기 위한 전력이 연료 전지 시스템(1)에 공급되면, 101 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13)는 연료 전지(11)에 연료, 공기 등이 공급되도록 MBOP(14)를 제어하고, MBOP(14)는 제어기(13)의 제어에 따라 연료 전지(11)에 연료, 공기 등을 공급한다.
102 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 획득한다. 제어기(13)는 연료 전지(11), 연료 저장소(12), MBOP(14), 및 EBOP(15)에 장착된 센서들로부터 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(2)의 제어기(13)는 연료 전지(11)에 장착된 센서로부터 연료 전지(11)의 현재 온도를 획득하고, 연료 저장소(12)에 장착된 센서로부터 연료의 현재 잔량을 획득하고, EBOP(15)에 속하는 연료 전지(11)의 출력 측 전력 라인에 장착된 센서로부터 연료 전지(11)의 출력 전압과 출력 전류를 획득하고, MBOP(14)에 속하는 연료 전지(11)의 입구 측 배관에 장착된 센서로부터 연료 전지(11)의 입구 측의 현재 유압을 획득하고, 연료 전지(11)의 입구 측 배관에 장착된 센서로부터 연료 전지(11)의 출구 측 현재 유압을 획득할 수 있다.
103 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열과 102 단계에서 획득된 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성한다. 제어기(13)는 102 단계에서 획득된 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 인코딩(encoding)함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 생성하고, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열의 뒤에 이와 같이 생성된 비트열을 부가함으로써 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열과 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다. 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열은 제어기(13) 내의 레지스터, 메모리 등에 미리 저장되어 있을 수 있다. 제어기(13)는 레지스터, 메모리 등에 저장된 비트열을 읽고, 이 비트열의 뒤에 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 부가할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연료 전지 시스템(1)에 의해 전송되는 비트스트림의 포맷을 도시한 도면이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열은 연료 전지(11)의 제조사를 나타내는 4 비트, 연료 전지(11)의 일련 번호(serial number)를 나타내는 4 비트, 및 연료 전지(11)의 사양(specifications)을 나타내는 1 바이트로 구성된다. 연료 전지(11)의 사양의 예로는 연료 전지 스택의 정격 전력, 정격 전압, 정격 전류 등을 들 수 있다. 연료 전지(11)의 사양을 표현하기 위해서는 다른 식별 정보 요소에 비해 보다 많은 개수의 비트들이 요구되기 때문에 연료 전지(11)의 사양에는 1 바이트가 할당되었다. 이와 같이, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 구성하는 각 식별 정보 요소는 동일한 길이의 비트열로 표현될 필요는 없으며, 서로 다른 길이의 비트열로 표현될 수도 있다. 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보 이외의 다른 종류의 정보, 즉 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보나 제어 정보의 경우에도 마찬가지이다. 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열은 상기된 정보 이외에 다른 정보를 나타내는 비트열을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열은 연료 전지(11)의 타입을 나타내는 비트열, 연료 전지(11)의 제조 년/월/일을 나타내는 비트열, 연료 전지(11)의 총 사용 가능 시간을 나타내는 비트열 등을 더 포함할 수 있다.
전자 기기(2)가 연료 전지 시스템(1)으로부터 도 3의 (a)에 도시된 비트스트림을 수신할 때에 주위 잡음 등으로 인하여 비트스트림의 첫 번째 비트를 정확히 포착하지 못할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열의 앞에 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보의 전송 시작을 알리는 특정 패턴의 시작 비트열을 부가할 수도 있다. 예를 들어, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열의 앞에 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보의 전송 시작을 알리는 시작 비트열 "10101010"을 부가할 수도 있다. 이와 같은 시작 비트열은 제어기(13) 내의 레지스터, 메모리 등에 미리 저장되어 있을 수 있다. 제어기(13)는 레지스터, 메모리 등에 저장된 시작 비트열을 읽고, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열의 앞에 시작 비트열을 부가할 수 있다.
제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들을 특정 순서, 예를 들어 도 3의 (a)에 도시된 순서에 따라 조합함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 인코딩할 수 있다. 즉, 제어기(13)는 연료 저장소(12)의 연료 잔량에 대응되는 이진 코드, 연료 전지(11)의 현재 온도에 대응되는 이진 코드, 연료 전지(11)의 출력 전력에 대응하는 이진 코드의 순서로 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들을 조합함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 인코딩할 수 있다. 상기된 상태 정보들 중 일부가 생략되어 인코딩될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(13)는 연료 저장소(12)의 연료 잔량에 대응되는 이진 코드와 연료 전지(11)의 현재 온도에 대응되는 이진 코드만을 조합할 수도 있다. 상기된 상태 정보들에 다른 상태 정보가 추가되어 인코딩될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)이 고장난 경우에 연료 전지 시스템(1)의 고장 원인을 나타내는 에러 정보에 대응되는 이진 코드를 추가하여 조합할 수도 있다.
상기된 이진 코드의 결정은 다음 두 가지 방식으로 수행될 수 있다. 먼저, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보를 이진 값으로 변환하고, 이와 같이 변환된 이진 값들을 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응하는 이진 코드들로 결정할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지(11)의 온도 정보를 나타내기 위해 1 바이트가 할당된 경우에, 제어기(13)는 연료 전지(11)의 현재 온도가 30도이면, 이것을 이진 값 "00011110"으로 변환한다. 이 방식은 센서에 의해 검출된 값을 정확히 표현할 수 있으나, 센서의 분해능이 높은 경우에 센서에 의해 검출된 값을 표현하기 위한 비트열의 길이가 매우 길어질 수 있다. 아니면, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 변화 가능한 상태의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 테이블로부터 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보가 속하는 구간에 매핑된 이진 코드를 추출하고 이와 같이 추출된 이진 코드들을 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응하는 이진 코드들로 결정할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이진 코드들의 매핑 테이블을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 연료 전지(11)의 변화 가능한 온도의 전체 범위가 1도에서 100도일 경우에, 이 전체 범위는 10도 단위로 10개의 구간들로 분할될 수 있고, 연료 전지(11)의 온도 정보를 나타내기 위해 4 비트가 할당된다. 제어기(13)는 연료 전지(11)의 현재 온도가 15도이면, 15 도가 속하는 구간에 매핑된 이진 코드 "0001"을 추출하고, 이것을 연료 전지(11)의 현재 온도에 대응되는 이진 코드로 결정할 수 있다. 이 방식은 센서에 의해 검출된 값을 일 대 일로 표현할 수는 없으나, 분할 구간을 길게 함으로써 센서에 의해 검출된 값을 표현하기 위한 비트열의 길이가 축소될 수 있다.
104 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)는 103 단계에서 생성된 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통하여 전자 기기(2)로 전송한다. 207 단계에서 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)는 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열과 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통하여 연료 전지 시스템(1)으로부터 수신한다.
208 단계에서 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 207 단계에서 수신된 비트스트림으로부터 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보와 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 획득한다. 프로세서(21)는 207 단계에서 최초로 수신된 소정 길이의 비트열을 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보로서 추출함으로써 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 획득하고, 이 비트열에 이어서 수신되는 비트열, 즉 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a)에 도시된 비트스트림 포맷에 따르면, 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 207 단계에서 최초로 수신된 2 바이트의 비트열을 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보로서 추출함으로써 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 획득할 수 있다.
아니면, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)으로부터 수신된 신호들을 모니터링하고, 모니터링 동안에 연료 전지 시스템(1)의 정보의 전송 시작을 알리는 특정 패턴의 시작 비트열이 검출되면, 이 시작 비트열의 다음에 수신되는 소정 길이의 비트열을 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보로서 추출함으로써 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 획득하고, 이 비트열에 이어서 수신되는 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (b)에 도시된 비트스트림 포맷에 따르면, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)으로부터 수신된 신호들을 모니터링하고, 모니터링 동안에 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보의 전송 시작을 알리는 시작 비트열 "10101010"이 검출되면, 이 시작 비트열의 다음에 수신되는 2 바이트의 비트열을 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보로서 추출함으로써 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 획득할 수 있다.
프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열로부터 소정 순서에 따라 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들 각각을 추출하고, 이 이진 코드들 각각에 대응되는 상태 정보를 결정함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a)에 도시된 비트스트림 포맷에 따르면, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열로부터 연료 저장소(12)의 연료 잔량, 연료 전지(11)의 온도, 연료 전지(11)의 출력 전력의 순서에 따라 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들 각각을 추출하고, 이 이진 코드들 각각에 대응하는 상태 정보를 결정함으로써 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩할 수 있다.
상기된 상태 정보의 결정은 다음 두 가지 방식으로 수행될 수 있다. 먼저, 프로세서(21)는 상기된 바와 같이 추출된 이진 코드들 각각의 이진 값을 그대로 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보로 결정할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지(11)의 온도 정보를 나타내기 위해 1 바이트가 할당된 경우에, 프로세서(21)는 연료 전지의 현재 온도에 대응되는 이진 코드 "00011110"을 그대로 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보로 결정할 수 있다.
아니면, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 변화 가능한 상태의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 테이블로부터 상기된 바와 같이 추출된 이진 코드들 각각에 매핑된 구간을 검출하고, 이 구간을 대표하는 값을 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보로 결정할 수도 있다. 어떤 구간을 대표하는 값의 예로는 그 구간의 중간 값을 들 수 있다. 예를 들어, 프로세서(21)는 도 4에 도시된 이진 코드 매핑 테이블로부터 연료 전지(11)의 현재 온도에 대응되는 이진 코드 "0001"에 매핑된 11~20 구간을 검출하고, 이 구간을 대표하는 값 15도를 연료 전지(11)의 현재 온도로 결정할 수 있다.
209 단계에서 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 208 단계에서 획득된 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보와 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보에 기초하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성한다. 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보의 예로는 MBOP(14)에 속하는 연료 펌프, 공기 펌프, 워터 펌프 등과 같은 각종 펌프의 제어 정보, EBOP(15)에 속하는 DC/DC 컨버터의 제어 정보 등을 들 수 있다. 프로세서(21)는 연료 전지 시스템의 식별 정보로부터 연료 전지 시스템(1)의 사양을 결정하고, 연료 전지 시스템(1)의 사양 및 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보에 기초하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(21)는 연료 전지(11)의 정격 전력, 정격 전압, 정격 전류 중 적어도 하나에 기초하여 연료 펌프, 공기 펌프, 워터 펌프 등과 같은 각종 펌프의 제어 정보, EBOP(15)에 속하는 DC/DC 컨버터의 제어 정보를 생성할 수 있다. 프로세서(21)는 연료 전지(11)의 정격 전력이 클수록, 각종 펌프의 펌핑 량이 증가되도록 각종 펌프의 제어 정보를 생성하고, 연료 전지(11)의 정격 전압이 높을수록, DC/DC 컨버터의 출력 전압이 증가되도록 DC/DC 컨버터의 제어 정보를 생성할 수 있다.
프로세서(21)는 연료 전지 시스템의 식별 정보에 대응되는 연료 전지 시스템(1)의 운전 알고리즘을 이용하여 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보에 기초하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보로부터 연료 전지(11)의 타입을 결정하고, 연료 전지(11)의 다수의 타입들에 대응하는 다수의 운전 알고리즘들 중 연료 전지(11)의 타입에 대응되는 운전 알고리즘을 이용하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 연료 전지의 타입에는 고체 산화물 연료 전지, 고분자 전해질 연료 전지, 직접 메탄올 연료 전지 등이 있으며, 연료 전지의 타입에 따라 다른 운전 알고리즘이 적용된다. 연료 전지(11)의 타입이 직접 메탄올 연료 전지인 경우, 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 직접 메탄올 연료 전지의 운전 알고리즘을 이용하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 직접 메탄올 연료 전지는 다른 타입의 연료 전지와는 달리 메탄올을 개질하는 과정을 요구하지 않기 때문에 직접 메탄올 연료 전지의 운전 알고리즘에는 메탄올을 개질하는 과정이 생략되어 있다.
또한, 프로세서(21)는 전자 기기(2)가 위치한 지역의 환경 정보에 기초하여 연료 전지 시스템(1)의 환경을 결정하고, 다수의 환경들에 대응하는 다수의 운전 알고리즘들 중 연료 전지 시스템(1)의 환경에 대응하는 알고리즘을 이용하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 전자 기기(2)가 위치한 지역의 환경 정보는 전자 기기(2)의 통신 인터페이스(24)를 통해 네트워크에 위치한 서버로부터 수신될 수 있다. 전자 기기(2)가 위치한 지역의 환경 정보의 예로는 그 지역의 온도, 습도 등을 들 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 시스템(1)의 주위 온도에 따라 고온 운전 알고리즘, 상온 운전 알고리즘, 저온 운전 알고리즘 등이 적용된다. 연료 전지 시스템(1)의 주위 온도가 저온인 경우, 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 저온 운전 알고리즘을 이용하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 주위 온도가 낮을수록, 연료 전지(11)의 온도를 높이기 위하여 연료 전지(11)에 유입되는 연료의 농도가 증가되도록 각종 펌프의 제어 정보를 생성할 수 있다. 연료 전지(11)의 타입이 직접 메탄올 연료 전지이고, 연료 전지 시스템(1)의 주위 온도가 저온인 경우, 프로세서(21)는 직접 메탄올 연료 전지의 저온 운전 알고리즘을 이용하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다.
또한, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보에 기초하여 연료 전지 시스템의 여러 운전 모드들 중 어느 하나의 운전 모드를 선택하고, 선택된 운전 모드에 따라 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 이와 같은 운전 모드의 예로는 연료 전지(11)를 시동하기 위한 시동 모드(start-up mode)와 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로의 전력 공급이 이루어지는 정상 모드(normal mode) 등을 들 수 있다. 시동 모드가 선택되면, 프로세서(21)는 연료 전지(11)의 워밍업(warming-up)을 위한 연료, 공기 등의 공급량을 참조하여 각종 펌프의 제어 정보를 생성한다. 정상 모드가 선택되면, 프로세서(21)는 연료 전지(11)에 의해 전자 기기(2)에서 요구하는 전력이 생산될 수 있도록 각종 펌프의 제어 정보 및 DC/DC 컨버터의 제어 정보를 생성한다. 전자 기기(2)에서 요구하는 전력은 배터리(26)의 충전에 요구되는 전력일 수 있다. 배터리(26)의 충전 중에 전자 기기(2)의 부하에도 전력 공급이 필요하다면, 전자 기기(2)에서 요구하는 전력은 배터리(26)의 충전에 요구되는 전력과 전자 기기(2)의 부하에 공급되어야 할 전력의 합일 수 있다.
또한, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 중 적어도 하나의 기기의 상태 정보를 나타내는 값으로부터 연료 전지 시스템(1)의 다른 상태 정보를 나타내는 값을 계산하고, 원래 상태 정보와 추가로 계산된 상태 정보에 기초하여 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(21)는 연료 전지(11)의 목표 온도와 현재 온도의 차이를 계산하고, 연료 전지(11)의 목표 출력과 현재 출력의 차이를 계산하고, 이와 같이 계산된 차이 값들로부터 연료의 목표 농도와 현재 농도의 차이를 추정할 수 있다. 이와 같은 농도 추정은 한국특허출원 2011-0002339에 자세하게 설명되어 있다.
210 단계에서 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 209 단계에서 생성된 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성한다. 210 단계에서 전자 기기(2)의 프로세서(21)는 209 단계에서 생성된 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 인코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 생성하고, 이 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 전자 기기(2)에 의해 전송되는 비트스트림의 포맷을 도시한 도면이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열은 연료 펌프의 제어 정보를 나타내는 4 비트, 공기 펌프의 제어 정보를 나타내는 4 비트, 워터 펌프의 제어 정보를 나타내는 4 비트 및 DC/DC 컨버터의 제어 정보를 나타내는 1 바이트로 구성된다. EBOP(15)에 속하는 DC/DC 컨버터의 제어 정보를 표현하기 위해서는 MBOP(14)에 속하는 연료 펌프, 공기 펌프, 워터 펌프에 비해 보다 많은 개수의 비트들이 요구되기 때문에 DC/DC 컨버터의 제어 정보에는 1 바이트가 할당되었다. 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열은 상기된 정보 이외에 다른 정보를 나타내는 비트열을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열은 연료 전지(11)를 냉각시키기 위해 연료 전지(11)에 부착되어 있는 팬(fan)의 제어 정보를 나타내는 비트열 등을 더 포함할 수 있다.
연료 전지 시스템(1)이 전자 기기(2)로부터 도 3의 (a)에 도시된 비트스트림을 수신할 때에 주위 잡음 등으로 인하여 비트스트림의 첫 번째 비트를 정확히 포착하지 못할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열의 앞에 연료 전지 시스템(1)의 정보의 전송 시작을 알리는 특정 패턴의 시작 비트열을 부가할 수도 있다. 예를 들어, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열의 앞에 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보의 전송 시작을 알리는 시작 비트열 "01010101"을 부가할 수도 있다. 이와 같은 시작 비트열은 제어기(13) 내의 레지스터, 메모리 등에 미리 저장되어 있을 수 있다. 프로세서(21)는 레지스터, 메모리 등에 저장된 시작 비트열을 읽고, 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열의 앞에 시작 비트열을 부가할 수 있다.
프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보에 대응되는 이진 코드들을 특정 순서, 예를 들어 도 4의 (a)에 도시된 순서에 따라 조합함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 인코딩할 수 있다. 즉, 프로세서(21)는 연료 펌프의 제어 정보에 대응되는 이진 코드, 공기 펌프의 제어 정보에 대응되는 이진 코드, 워터 펌프의 제어 정보에 대응하는 이진 코드, DC/DC 컨버터의 제어 정보에 대응하는 이진 코드의 순서로 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보에 대응되는 이진 코드들을 조합함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 인코딩할 수 있다. 상기된 상태 정보들 중 일부가 생략되어 인코딩될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(21)는 연료 펌프의 제어 정보에 대응되는 이진 코드와 DC/DC 컨버터의 제어 정보만을 조합할 수도 있다. 상기된 상태 정보들에 다른 상태 정보가 추가되어 인코딩될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(21)는 연료 전지(11)의 온도를 조절하기 위해 연료 전지(11)에 부착되어 있는 팬의 제어 정보에 대응되는 이진 코드를 추가하여 조합할 수도 있다.
프로세서(21)의 인코딩 과정에서의 이진 코드의 결정은 제어기(13)의 인코딩 과정에서의 이진 코드 결정과 마찬가지로 두 가지 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 제어 정보를 이진 값으로 변환하고, 이와 같이 변환된 이진 값들을 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보에 대응하는 이진 코드들로 결정할 수 있다. 아니면, 프로세서(21)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 적용 가능한 제어의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 테이블로부터 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 제어 정보가 속하는 구간에 매핑된 이진 코드를 추출하고 이와 같이 추출된 이진 코드들을 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보에 대응하는 이진 코드들로 결정할 수도 있다.
211 단계에서 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)는 210 단계에서 생성된 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통하여 연료 전지 시스템(1)으로 전송한다. 105 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)는 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통하여 전자 기기(2)로부터 수신한다.
106 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13)는 105 단계에서 수신된 비트스트림으로부터 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 획득한다. 제어기(13)는 105 단계에서 수신된 비트스트림에 포함된, 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 획득할 수 있다. 제어기(13)는 105 단계에서 최초로 수신된 소정 길이의 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (a)에 도시된 비트스트림 포맷에 따르면, 제어기(13)는 207 단계에서 최초로 수신된 3 바이트의 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 획득할 수 있다.
아니면, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)으로부터 수신된 신호들을 모니터링하고, 모니터링 동안에 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보의 전송 시작을 알리는 특정 패턴의 시작 비트열이 검출되면, 이 시작 비트열의 다음에 수신되는 소정 길이의 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (b)에 도시된 비트스트림 포맷에 따르면, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)으로부터 수신된 신호들을 모니터링하고, 모니터링 동안에 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보의 전송 시작을 알리는 시작 비트열 "01010101"이 검출되면, 이 시작 비트열의 다음에 수신되는 3 바이트의 비트열을 디코딩함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 획득할 수 있다.
제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열로부터 특정 순서에 따라 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보에 대응되는 이진 코드들 각각을 추출하고, 이 이진 코드들 각각에 대응되는 제어 정보를 결정함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 디코딩할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (a)에 도시된 비트스트림 포맷에 따르면, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열로부터 연료 펌프의 제어 정보, 공기 펌프의 제어 정보, 워터 펌프의 제어 정보, DC/DC 컨버터의 제어 정보의 순서에 따라 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보에 대응되는 이진 코드들 각각을 추출하고, 이 이진 코드들 각각에 대응하는 제어 정보를 결정함으로써 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보를 나타내는 비트열을 디코딩할 수 있다.
제어기(13)의 디코딩 과정에서의 이진 코드의 결정은 프로세서(21)의 디코딩 과정에서의 이진 코드 결정과 마찬가지로 두 가지 방식으로 수행될 수 있다. 먼저, 제어기(13)는 상기된 바와 같이 추출된 이진 코드들 각각의 이진 값을 그대로 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 제어 정보로 결정할 수 있다. 아니면, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 적용 가능한 제어의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 테이블로부터 상기된 바와 같이 추출된 이진 코드들 각각에 매핑된 구간을 검출하고, 이 구간을 대표하는 값을 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들 각각의 제어 정보로 결정할 수도 있다.
107 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13)는 106 단계에서 획득된 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 주변 기기들의 동작을 제어함으로써 연료 전지(11)의 전력 생산을 제어한다. 예를 들어, 제어기(13)가 도 5의 (a)에 도시된 비트스트림을 수신한 경우, 제어기(13)는 공기 펌프의 제어 정보에 따라 공기 펌프를 제어하고, 공기 펌프의 제어 정보에 따라 공기 펌프를 제어하고, 워터 펌프의 제어 정보에 따라 워터 펌프를 제어하고, DC/DC 컨버터의 제어 정보에 따라 DC/DC 컨버터를 제어함으로써 연료 전지(11)에 의해 전자 기기(2)에서 요구하는 전력이 생산될 수 있도록 연료 전지(11)의 전력 생산을 제어할 수 있다.
108 단계에서 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13)는 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)이 분리되었는가를 결정한다. 그 결과, 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)이 분리된 것으로 결정되면 종료 모드로 진행하고, 그렇지 않으면 102 단계로 돌아간다. 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)와 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)의 기계적 결합에 의해 발생되는 신호에 기초하여 연료 전지 시스템(1)이 분리되었는가를 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자에 의해 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)와 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)가 분리되면 작동되는 스위치가 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)에 탑재되어 있고, 제어기(13)는 이 스위치의 ON/OFF 신호에 기초하여 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)이 분리되었는가를 결정할 수 있다.
종료 모드로 진행한 경우, 연료 전지 시스템(1)의 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1) 및 전자 기기(2)에 피해를 주지 않고 연료 전지(11)의 전력 생산이 원활하게 종료될 수 있도록 연료 전지(11)의 주변 기기들의 제어한다. 제어기(13)는 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)이 분리된 경우 이외에도 연료 저장소(12)의 상태 정보가 연료 잔량이 한계 용량에 근접하는 경우에도 종료 모드로 진행할 수 있다. 102 단계로 돌아간 경우, 102 단계에서 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보를 획득한다. 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보 중 일부 상태 정보는 변화가 없거나 전자 기기(2)에 다시 제공할 필요가 없을 정도의 작은 변화만이 있을 수 있다. 또한, 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 다시 전자 기기(2)에 제공할 수도 있으나, 전자 기기(2)에 이미 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보가 제공되었기 때문에 반드시 제공할 필요는 없다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비트스트림의 다른 포맷을 도시한 도면이다. 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보 및 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보 중 일부 상태 정보를 전자 기기(2)에 제공할 필요가 없는 경우, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 다시 돌아간 103 및 104 단계에서 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 상태 정보 중 일부 상태 정보의 식별 정보를 나타내는 비트열 및 이 일부 상태 정보를 나타내는 비트열만을 생성하여 이 비트열들을 포함하는 비트스트림을 전송할 수 있다. 도 6의 (a)에 도시된 예에 따르면, 제어기(13)는 연료 잔량의 식별 정보를 나타내는 비트열 및 이 연료 잔량 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 전송할 수 있다.
마찬가지로, 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보 중 일부 제어 정보는 변화가 없거나 연료 전지 시스템(1)에 다시 제공할 필요가 없을 정도의 작은 변화만이 있을 수도 있다. 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보 중 제어 상태 정보를 연료 전지 시스템(1)에 제공할 필요가 없는 경우, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 다시 돌아간 210 및 211 단계에서 제어기(13)는 연료 전지 시스템(1)을 구성하는 기기들의 제어 정보 중 일부 제어 정보의 식별 정보를 나타내는 비트열 및 이 일부 제어 정보를 나타내는 비트열만을 생성하여 이 비트열들을 포함하는 비트스트림을 전송할 수 있다. 도 6의 (b)에 도시된 예에 따르면, 제어기(13)는 DC/DC 컨버터의 제어 정보를 나타내는 비트열 및 이 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 전송할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 전력 라인과 직렬 통신 라인의 다양한 예들을 도시한 도면이다. 도 7의 (a) 및 (b)을 참조하면, 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)는 직렬 통신 라인과는 다른 전력 라인을 통하여 전자 기기(2)로부터 전력을 공급받거나 전자 기기(2)로 전력을 공급할 수 있다. 이에 대응하여, 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)는 직렬 통신 라인과는 다른 전력 라인을 통하여 연료 전지 시스템(1)으로부터 전력을 공급받거나 연료 전지 시스템(1)으로 전력을 공급할 수 있다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호와 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호는 하나의 선로를 통해 교환될 수 있다. 이 경우, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호와 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호는 0 ~ + A 볼트(volt)의 범위에 존재한다. 마찬가지로, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 전력과 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 전력은 하나의 선로를 통해 교환될 수 있다. 이 경우, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 전력과 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 전력은 0 ~ + B 볼트의 범위에 존재한다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호와 전자 기기로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호는 별개의 선로를 통해 교환될 수 있다. 이 경우, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호는 0 ~ + A1 볼트의 범위에 존재하고, 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호는 0 ~ + A2 볼트의 범위에 존재한다. A1과 A2는 동일한 값일 수도 있고, 다른 값일 수도 있다. 마찬가지로, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 전력과 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 전력은 별개의 선로를 통해 교환될 수 있다. 이 경우, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 전력은 0 ~ + B1 볼트의 범위에 존재하고, 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 전력은 0 ~ + B2 볼트의 범위에 존재한다. B1과 B2는 동일한 값일 수도 있고, 다른 값일 수도 있다.
도 7의 (c) 및 (d)을 참조하면, 연료 전지 시스템(1)의 FC 인터페이스(16)는 직렬 통신 라인을 통하여 전자 기기(2)로부터 전력을 공급받거나 전자 기기(2)로 전력을 공급할 수 있다. 즉, 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)는 직렬 통신 라인과 전력 라인이 통합된 하나의 라인을 통하여 신호와 전력 모두를 교환할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 시스템(1)은 도 3에 도시된 비트스트림의 뒤에 전자 기기(2)로 전송 가능한 신호의 최대 전압 값, 즉 "1" 값이 연속되는 비트들을 전송함으로써 전자 기기(2)로 전력을 공급할 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 비트스트림에는 전류 흐름이 끊기는 구간, 즉 "0" 값의 구간이 존재하나, 연료 전지 시스템(1)은 도 3에 도시된 비트스트림의 비트들 중 "1" 값에 해당하는 비트들을 이용하여 전자 기기(2)로 전력을 공급할 수도 있다.
이에 대응하여, 전자 기기(2)의 FC 인터페이스(27)는 직렬 통신 라인을 통하여 연료 전지 시스템(1)으로부터 전력을 공급받거나 연료 전지 시스템(1)으로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(2)는 도 5에 도시된 비트스트림의 뒤에 연료 전지 시스템(1)으로 전송 가능한 신호의 최대 전압 값, 즉 "1" 값이 연속되는 비트들을 전송함으로써 연료 전지 시스템(1)으로 전력을 공급할 수 있다. 한편, 도 5에 도시된 비트스트림에는 전류 흐름이 끊기는 구간, 즉 "0" 값의 구간이 존재하나, 전자 기기(2)는 도 5에 도시된 비트스트림의 비트들 중 "1" 값에 해당하는 비트들을 이용하여 연료 전지 시스템(1)으로 전력을 공급할 수도 있다.
도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호, 전력과 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호, 전력은 하나의 선로를 통해 교환될 수 있다. 이 경우, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호, 전력과 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호, 전력은 0 ~ + C 볼트의 범위에 존재한다. 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호, 전력과 전자 기기로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호, 전력은 별개의 선로를 통해 교환될 수 있다. 이 경우, 연료 전지 시스템(1)으로부터 전자 기기(2)로 제공되는 신호, 전력은 0 ~ + C1 볼트의 범위에 존재하고, 전자 기기(2)로부터 연료 전지 시스템(1)으로 제공되는 신호는 0 ~ + C2 볼트의 범위에 존재한다. C1과 C2는 동일한 값일 수도 있고, 다른 값일 수도 있다. 일반적으로, 범용 프로세서에서 사용하는 신호의 최대 전압 값은 5 볼트이기 때문에 C, C1, C2의 값도 5가 될 수 있다. 연료 전지(11)의 출력 전압이 5 볼트가 아닌 경우에 EBOP(15)는 연료 전지(11)의 출력 전압을 5 볼트로 변환할 필요가 있다.
도 8은 도 1에 도시된 연료 전지 시스템(1)의 구현 예를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 연료 전지 시스템(1)은 연료 전지(11), 연료 저장소(12), 제어기(13), 연료 펌프(141), 공기 펌프(142), 회수 펌프(water recovery pump)(143), 순환 펌프(recycle pump)(144), 제 1 분리기(separator)(145), 제 2 분리기(146), 제 1 열교환기(heat exchanger)(147), 제 2 열교환기(148), 밸브 모듈(valve module)(149), 혼합기(mixer)(1410), DC/DC 컨버터(151), 및 FC 인터페이스(16)로 구성된다. 연료 전지(11)와 연료 펌프(141)에 센서가 장착되어 있으나, 다른 기기에도 추가적으로 센서가 장착될 수도 있다. 여기에서, 연료 펌프(141), 공기 펌프(142), 회수 펌프(143), 순환 펌프(144), 제 1 분리기(145), 제 2 분리기(146), 제 1 열교환기(147), 제 2 열교환기(148), 밸브 모듈(149), 혼합기(1410)는 MBOP(14)에 속하고, DC/DC 컨버터(151)는 EBOP(15)에 속한다. 특히, 도 8에 도시된 실시예는 직접 메탄올 연료 전지를 운전하기 위한 MBOP가 적용된 연료 전지 시스템이다. 도 1에 도시된 연료 전지 시스템(1)에 관하여 이상에서 설명된 내용은 도 8에 도시된 연료 전지 시스템(1)에도 당연히 적용되기 때문에 이하에서는 이상에서 설명된 내용을 제외한 구체적인 구현 내용만을 설명하기로 한다.
연료 전지(11)의 열화를 방지하면서, 연료 전지(11)에서의 반응이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 연료 전지(11)에 적정량의 메탄올, 물, 공기가 공급되어야 한다. 제어기(13)는 연료 전지(11)에 공급되는 연료, 물, 공기의 양을 조절하기 위해 연료 펌프(141), 공기 펌프(142), 순환 펌프(144), 및 회수 펌프(143)를 제어한다. 연료 전지(11)는 혼합기(1410)로부터 연료 전지(11)의 애노드 측의 입구로 공급된 적정 농도의 연료를 이용하여 전력을 생산한다. 연료 전지(11)의 전력 생산 과정에서, 연료 전지(11)의 애노드 측의 출구로부터 상기된 반응 과정의 부산물인 이산화탄소, 미 반응된 연료 등이 배출되고, 연료 전지(11)의 캐소드 측의 출구로부터 상기된 반응 과정의 부산물인 물 등이 배출된다.
제 1 분리기(145)는 연료 전지(11)의 애노드 측의 출구로부터 배출된 부산물과 미반응 연료 등으로부터 메탄올과 물을 분리해 냄으로써 메탄올과 물을 회수한다. 연료 전지(11)의 캐소드 측의 출구로부터 배출된 부산물은 연료 전지(11)에서의 반응열 등으로 인한 고온의 유체로서 증기 형태의 수분을 포함하고 있다. 이것은 제 1 열교환기(147)를 통과하면서 제 1 열교환기(147)의 열 교환 과정(heat exchange process)에 의해 냉각되며, 이 과정에서 일부의 물이 회수된다. 제 2 분리기(146)는 이와 같이 냉각된 부산물로부터 물을 분리해 냄으로써 물을 회수하고, 이와 같은 회수 과정 이후의 나머지 부산물인 이산화탄소 등을 외부로 배출한다. 제 1 분리기(145)와 제 2 분리기(146)는 원심 분리 등을 이용하여 연료 전지(11)로부터 배출된 부산물과 미반응 연료 등으로부터 메탄올과 물을 분리할 수 있다. 회수 펌프(143)는 제 2 분리기(146)에 의해 회수된 물을 흡입하여 제 1 분리기(145)에 배출한다. 이에 따라, 제 1 분리기(145)로부터 제 1 분리기(145)에 의해 회수된 메탄올과 제 1 분리기(145) 및 제 2 분리기(146)에 의해 회수된 물이 섞인 저농도의 연료가 배출되게 된다.
밸브 모듈(149)은 연료 순환 라인과 연료 공급 라인이 연결되는 지점에 삽입되어, 연료 순환 라인을 통해 연료 전지(11)로부터 연료 전지(11)로 순환되는 저농도 연료의 흐름과 연료 공급 라인을 통해 연료 저장소(12)로부터 연료 전지(11)로 공급되는 고농도 연료의 흐름을 제어한다. 여기에서, 연료 순환 라인은 연료 전지(11)로부터 배출된 미반응 연료가 다시 연료 전지(11)로 흘러 들어가는 경로에 있는 배관들을 나타내고, 연료 공급 라인은 연료 저장소(12)로부터 연료 전지(11)로 새로이 공급되는 연료가 흐르는 경로에 있는 배관들을 나타낸다.
순환 펌프(144)는 밸브 모듈(149)의 연료 흐름 제어에 따라 밸브 모듈(149)로부터 연료 순환 라인을 통해 수송된 저농도 연료와 연료 공급 라인을 통해 수송된 고농도 연료 중 적어도 하나를 흡입하여 제 2 열교환기(148)를 통하여 혼합기(1410)로 배출한다. 이와 같이, 순환 펌프(144)는 이것의 펌핑 동작에 의해 연료 전지 시스템 내의 소정 경로, 즉 연료 공급 라인 상의 연료 저장소(12), 연료 펌프(141)를 제외한 나머지 주변기기들, 연료 전지(11)와 이것들을 연결하는 배관들을 따라 연료를 순환시킨다. 순환 펌프(144)로부터 배출된 연료는 제 2 열교환기(148)를 통과하면서 제 2 열교환기(148)의 열 교환 동작에 의해 연료의 온도가 조정된다. 혼합기(1410)는 순환 펌프(144)로부터 배출된 저농도 연료와 고농도 연료를 혼합하고, 이와 같은 혼합 과정을 거쳐 생성된 적정 농도의 연료를 연료 전지(11)에 공급한다.
제 1 열교환기(147)는 연료 전지(11)로부터 배출되는 물이 흐르는 배관 라인의 특정 지점, 예를 들어 연료 전지(11)의 캐소드 측의 출구에 위치하여, 연료 전지(11)의 캐소드로부터 배출된 물의 온도를 제어한다. 제 2 열교환기(148)는 연료 전지(11)로 공급되는 연료가 흐르는 배관 라인의 특정 지점, 예를 들어 순환 펌프(144)와 혼합기 사이에 위치하여, 연료 전지(11)의 애노드 측의 입구로 공급되는 연료의 온도를 제어한다.
DC/DC 컨버터(151)는 연료 전지(11)의 출력 전압을 제어기(13)의 제어에 따른 전압으로 변경하고, 이와 같이 변경된 전압을 갖는 전력을 제어기(13)의 제어에 따라 MBOP(14)에 속하는 기기들과 FC 인터페이스(16) 중 적어도 하나에 공급한다. FC 인터페이스(16)에 공급된 전력은 전자 기기(2)로 전달된다. 이상에서 살펴본 바와 같은 각종 펌프의 제어, DC/DC 컨버터(151)의 제어 등 모든 제어는 전자 기기(2)로부터 전송된 비트스트림으로부터 획득된 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보에 따라 수행되게 된다.
상기된 바와 같은 실시예들에 따르면, 연료 전지 시스템(1)의 식별 정보를 나타내는 비트열과 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 송수신하고, 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 송수신함으로써 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)간의 통신을 범용의 직렬 통신 방식으로 보다 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템(1)의 타입 및 모델의 특성을 타지 않는 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보의 인코딩 형식과 디코딩 형식, 연료 전지 시스템(1)의 제어 정보의 인코딩 형식과 디코딩 형식을 제안함으로써 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)간에 연료 전지 시스템(1)과 전자 기기(2)의 타입 및 모델에 관계없이 연료 전지 시스템(1)의 상태 정보와 제어 정보를 교환할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템(1)은 이것의 제어 정보의 생성에 요구되는 다양한 데이터 처리 과정 및 연산 과정을 수행할 필요가 없기 때문에 연료 전지 시스템(1)은 저 성능의 프로세서로 구현될 수 있고, 그 결과 연료 전지 시스템(1)의 제조 단가를 낮출 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 ... 연료 전지 시스템
11 ... 연료 전지
12 ... 연료 저장소
13 ... 제어기
14 ... MBOP
15 ... EBOP
16 ... FC 인터페이스
2 ... 전자 기기
21 ... 프로세서
22 ... 메모리
23 ... 사용자 인터페이스
24 ... 통신 인터페이스
25 ... 배터리 인터페이스
26 ... 배터리
27 ... FC 인터페이스
11 ... 연료 전지
12 ... 연료 저장소
13 ... 제어기
14 ... MBOP
15 ... EBOP
16 ... FC 인터페이스
2 ... 전자 기기
21 ... 프로세서
22 ... 메모리
23 ... 사용자 인터페이스
24 ... 통신 인터페이스
25 ... 배터리 인터페이스
26 ... 배터리
27 ... FC 인터페이스
Claims (31)
- 전자 기기에 의해 제어되는 연료 전지 시스템의 동작 방법에 있어서,
상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열과 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 상기 전자 기기로 전송하는 단계;
상기 전자 기기로부터 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 수신하는 단계;
상기 수신된 비트스트림으로부터 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 연료 전지 시스템의 제어 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 주변 기기들의 동작을 제어함으로써 연료 전지의 전력 생산을 제어하는 단계를 포함하는 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 상태 정보를 인코딩함으로써 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 생성하고, 상기 식별 정보를 나타내는 비트열의 뒤에 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 부가함으로써 상기 비트스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는 동작 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들을 소정 순서에 따라 조합함으로써 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 인코딩하는 동작 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보를 이진 값으로 변환하고, 상기 변환된 이진 값들을 상기 이진 코드들로 결정하는 동작 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 변화 가능한 상태의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 소정의 테이블로부터 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보가 속하는 구간에 매핑된 이진 코드를 추출하고, 상기 추출된 이진 코드들을 상기 이진 코드들로 결정하는 동작 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 식별 정보를 나타내는 비트열의 앞에 상기 연료 전지 시스템의 정보의 전송 시작을 알리는 소정 패턴의 시작 비트열을 부가함으로써 상기 비트스트림을 생성하는 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 상태 정보 중 일부 상태 정보의 식별 정보를 나타내는 비트열 및 상기 일부 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 전송하는 단계를 더 포함하는 동작 방법. - 전자 기기에 의해 제어되는 연료 전지 시스템에 있어서,
연료를 이용하여 전력을 생산하는 연료 전지;
상기 연료 전지에 적어도 연료를 공급하는 BOP(Balance Of Plants);
상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 인코딩함으로써 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 생성하고, 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보에 기초하여 상기 BOP의 동작을 제어함으로써 상기 연료 전지의 전력 생산을 제어하는 제어기; 및
상기 생성된 비트열을 포함하는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 상기 전자 기기로 전송하고, 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 전자 기기로부터 수신하는 인터페이스를 포함하는 연료 전지 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열의 뒤에 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 부가함으로써 상기 비트스트림을 생성하는 연료 전지 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인과는 다른 전력 라인을 통하여 상기 전자 기기로부터 전력을 공급받거나 상기 전자 기기로 전력을 공급하는 연료 전지 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인을 통하여 상기 전자 기기로부터 전력을 공급받거나 상기 전자 기기로 전력을 공급하는 연료 전지 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 전송된 비트스트림의 뒤에 상기 전자 기기로 전송 가능한 신호의 최대 전압 값이 연속되는 비트들을 전송함으로써 상기 전자 기기로 전력을 공급하는 연료 전지 시스템. - 전자 기기에서 연료 전지 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열과 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트 스트림을 직렬 통신 라인을 통하여 상기 연료 전지 시스템으로부터 수신하는 단계;
상기 수신된 비트 스트림으로부터 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보와 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 획득하는 단계;
상기 획득된 식별 정보 및 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하는 단계;
상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 비트스트림을 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열에 이어서 수신되는 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩함으로써 상기 상태 정보를 획득하는 제어 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 획득하는 단계는 상기 상태 정보를 나타내는 비트열로부터 소정 순서에 따라 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 상태 정보에 대응되는 이진 코드들 각각을 추출하고, 상기 이진 코드들 각각에 대응되는 상태 정보를 결정함으로써 상기 상태 정보를 나타내는 비트열을 디코딩하는 제어 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 획득하는 단계는 상기 추출된 이진 코드들 각각의 이진 값을 그대로 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보로 결정하는 제어 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 변화 가능한 상태의 전체 범위로부터 분할된 다수의 구간들과 다수의 이진 코드들이 일 대 일로 매핑되어 있는 테이블로부터 상기 추출된 이진 코드들 각각에 매핑된 구간을 검출하고, 상기 검출된 구간을 대표하는 값을 상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 각각의 상태 정보로 결정하는 제어 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템으로부터 최초로 수신된 소정 길이의 비트열을 상기 식별 정보로서 추출함으로써 상기 식별 정보를 획득하고, 상기 소정 길이의 비트열에 이어서 수신되는 비트열을 디코딩함으로써 상기 상태 정보를 획득하는 제어 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 획득하는 단계는 상기 연료 전지 시스템으로부터 수신된 신호들을 모니터링하고, 상기 모니터링 동안에 상기 연료 전지 시스템의 정보의 전송 시작을 알리는 소정 패턴의 시작 비트열이 검출되면, 상기 시작 비트열의 다음에 수신되는 소정 길이의 비트열을 상기 식별 정보로서 추출함으로써 상기 식별 정보를 획득하고, 상기 소정 길이의 비트열에 이어서 수신되는 소정 길이의 비트열을 디코딩함으로써 상기 상태 정보를 획득하는 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들의 제어 정보 중 일부 제어 정보의 식별 정보를 나타내는 비트열 및 상기 일부 제어 정보를 나타내는 비트열을 포함하는 비트스트림을 전송하는 단계를 더 포함하는 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보로부터 상기 연료 전지 시스템의 사양을 결정하고, 상기 연료 전지 시스템의 사양 및 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 상기 제어 정보를 생성하는 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보에 대응되는 연료 전지 시스템의 운전 알고리즘을 이용하여 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하는 제어 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보로부터 연료 전지의 타입을 결정하고, 상기 연료 전지의 다수의 타입들에 대응하는 다수의 운전 알고리즘들 중 상기 연료 전지의 타입에 대응되는 운전 알고리즘을 이용하여 상기 제어 정보를 생성하는 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 전자 기기가 위치한 지역의 환경 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 환경을 결정하고, 다수의 환경들에 대응하는 다수의 운전 알고리즘들 중 상기 연료 전지 시스템의 환경에 대응하는 알고리즘을 이용하여 상기 제어 정보를 생성하는 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 연료 전지를 시동하기 위한 시동 모드 및 연료 전지 시스템으로부터 상기 전자 기기로의 전력 공급이 이루어지는 정상 모드를 포함하는 복수의 운전 모드들 중 어느 하나를 선택하고, 상기 선택된 운전 모드에 따라 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하는 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는 상시 연료 전지 시스템을 구성하는 기기들 중 적어도 하나의 기기의 상태 정보를 나타내는 값으로부터 상기 연료 전지 시스템의 다른 상태 정보를 나타내는 값을 계산하고, 상기 적어도 하나의 상태 정보와 상기 계산된 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하는 제어 방법. - 연료 전지 시스템을 제어하는 전자 기기에 있어서,
상기 연료 전지 시스템의 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하고, 상기 생성된 제어 정보를 인코딩함으로써 상기 제어 정보를 나타내는 비트열을 생성하는 프로세서; 및
상기 연료 전지 시스템의 상태 정보를 나타내는 비트스트림을 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템으로부터 수신하고, 상기 생성된 비트열을 포함하는 비트스트림을 상기 직렬 통신 라인을 통해 상기 연료 전지 시스템으로 전송하는 인터페이스를 포함하는 전자 기기. - 제 27 항에 있어서,
상기 수신된 비트스트림은 상기 연료 전지 시스템의 식별 정보를 나타내는 비트열을 더 포함하고,
상기 프로세서는 상기 수신된 비트 스트림으로부터 상기 식별 정보와 상기 상태 정보를 획득하고, 상기 획득된 식별 정보 및 상태 정보에 기초하여 상기 연료 전지 시스템의 제어 정보를 생성하는 전자 기기. - 제 27 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인과는 다른 전력 라인을 통하여 상기 연료 전지 시스템으로부터 전력을 공급받거나 연료 전지 시스템으로 전력을 공급하는 전자 기기. - 제 29 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 직렬 통신 라인을 통하여 상기 연료 전지 시스템으로부터 전력을 공급받거나 상기 연료 전지 시스템으로 전력을 공급하는 전자 기기. - 제 30 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 전송된 비트스트림의 뒤에 상기 연료 전지 시스템으로 전송 가능한 신호의 최대 전압 값이 연속되는 비트들을 전송함으로써 상기 연료 전지 시스템으로 전력을 공급하는 전자 기기.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120118680A KR101910972B1 (ko) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | 연료 전지 시스템 및 그것을 제어하는 전자 기기 |
| US13/947,397 US9583775B2 (en) | 2012-10-24 | 2013-07-22 | Fuel cell system and electronic device controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120118680A KR101910972B1 (ko) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | 연료 전지 시스템 및 그것을 제어하는 전자 기기 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140052528A true KR20140052528A (ko) | 2014-05-07 |
| KR101910972B1 KR101910972B1 (ko) | 2018-10-23 |
Family
ID=50486053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120118680A KR101910972B1 (ko) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | 연료 전지 시스템 및 그것을 제어하는 전자 기기 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9583775B2 (ko) |
| KR (1) | KR101910972B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2529828A (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-09 | Intelligent Energy Ltd | Apparatus comprising an energy source |
| CN107148806B (zh) * | 2014-10-28 | 2020-02-11 | 飞利浦灯具控股公司 | 用于通过使用电力协商协议而经由电力线控制负载设备的装置、方法和系统 |
| KR102314800B1 (ko) * | 2019-08-07 | 2021-10-18 | 최구현 | 연료전지 bop시스템 평가장치 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050154946A1 (en) * | 2003-12-31 | 2005-07-14 | Mitbander Suneel G. | Programmable measurement mode for a serial point to point link |
| KR100750477B1 (ko) * | 2006-03-03 | 2007-08-22 | 김건 | 임베디드 시스템의 실시간 모니터링 데이타 통신 방법 |
| KR100981997B1 (ko) * | 2003-04-17 | 2010-09-13 | 에이알엠 리미티드 | 집적 회로의 진단 회로용 통신 인터페이스 |
| EP2330514A1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-08 | STMicroelectronics (Research & Development) Limited | An integrated circuit package |
| US20110313589A1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-12-22 | Apple Inc. | Fuel cell system coupled to a portable computing device |
| JP2012003051A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Brother Ind Ltd | 走査型画像表示装置 |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6380637B1 (en) | 1996-09-19 | 2002-04-30 | Ztek Corporation | Off-board station and an electricity exchanging system suitable for use with a mobile vehicle power system |
| US5858568A (en) | 1996-09-19 | 1999-01-12 | Ztek Corporation | Fuel cell power supply system |
| DE10036372A1 (de) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Univ Berlin Tech | Sender, Empfänger sowie Sender- und Empfängeranordnung |
| US20040217732A1 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-04 | Ballard Power Systems Inc. | Power converter architecture and method for integrated fuel cell based power supplies |
| JP4465172B2 (ja) * | 2003-09-04 | 2010-05-19 | パナソニック株式会社 | 燃料電池の管理システム、及び当該管理システムを備えるオーディオシステム |
| JP4484196B2 (ja) | 2003-10-30 | 2010-06-16 | 株式会社デンソー | 燃料電池の状態監視装置 |
| US7645536B2 (en) * | 2003-12-12 | 2010-01-12 | Nec Corporation | Fuel cell, fuel cartridge and fuel cell system |
| US9489645B2 (en) * | 2004-05-13 | 2016-11-08 | International Business Machines Corporation | Workflow decision management with derived scenarios and workflow tolerances |
| US7807307B2 (en) * | 2005-05-05 | 2010-10-05 | Motorola Mobility, Inc. | System and method for distributing fuel to multiple fuel cells |
| CN100489821C (zh) * | 2005-07-29 | 2009-05-20 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电子器件之间的通信系统及方法 |
| KR100739159B1 (ko) | 2005-09-28 | 2007-07-13 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지를 이용한 홈 네트워크 시스템 |
| KR100806580B1 (ko) | 2005-12-06 | 2008-02-28 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지 시스템의 전력제어장치 및 방법 |
| KR20070073113A (ko) | 2006-01-03 | 2007-07-10 | 삼성전자주식회사 | 광학 시트 고정부재가 구비된 하부 섀시 및 이를 채용한액정 표시 장치 |
| JP5194435B2 (ja) * | 2006-11-08 | 2013-05-08 | ソニー株式会社 | 電力供給システム、電力供給方法、電力供給プログラム及びサーバ |
| KR20090008066A (ko) | 2007-07-16 | 2009-01-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 파워유닛, 카트리지 및 이들을 포함하는 연료전지시스템 |
| KR20090009651A (ko) | 2007-07-20 | 2009-01-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 포트를 통한 양방향 전력 전달이 가능한 전자기기 및 그동작 방법 |
| US20090226772A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-09-10 | Oorja Protonics, Inc. | Apparatus, System, and Method For Supplying Fuel To And Removing Waste From Fuel Cells |
| KR101473318B1 (ko) | 2007-09-28 | 2014-12-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 메탄올을 직접 연료로 사용하는 연료전지용 기액분리장치및 그 운영방법 |
| KR101408042B1 (ko) | 2008-01-04 | 2014-06-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전력의 공급과 수급(受給)이 가능한 연료전지시스템 및 그동작방법 |
| KR100957510B1 (ko) | 2008-03-04 | 2010-05-17 | 주식회사 티씨에스 | 통신망을 이용한 이동성 서비스 운용 시스템 |
| KR20100081834A (ko) | 2009-01-07 | 2010-07-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 및 연료 전지의 전력을 관리하는 방법 |
| KR20100108761A (ko) | 2009-03-30 | 2010-10-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 및 복수 개의 연료 전지들의 작동을 제어하는 방법 |
| US8980491B2 (en) * | 2010-06-16 | 2015-03-17 | Apple Inc. | Fuel cell system to power a portable computing device |
| KR101677634B1 (ko) | 2010-07-12 | 2016-11-18 | 엘지전자 주식회사 | 로봇 청소기 및 이의 제어 방법 |
| KR20120026837A (ko) | 2010-09-10 | 2012-03-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 공급을 개선하기 위한 연료 전지 시스템 |
| KR20120080881A (ko) | 2011-01-10 | 2012-07-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 및 연료 전지 내에서의 연료의 반응 조건을 제어하는 방법 |
| KR20120115822A (ko) | 2011-04-11 | 2012-10-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 액체의 용량을 측정하는 방법 및 장치와 연료 전지 시스템 |
| KR20130082305A (ko) | 2012-01-11 | 2013-07-19 | 삼성전자주식회사 | 연료 전지 시스템 내에서 기액 분리 기능을 제공하는 하이브리드 소음기 |
| KR20130085325A (ko) | 2012-01-19 | 2013-07-29 | 삼성전자주식회사 | 연료 전지 시스템 및 그것의 저온 운전 방법 |
| KR20140076353A (ko) | 2012-12-12 | 2014-06-20 | 삼성전자주식회사 | 다수의 ｄｃ-ｄｃ 컨버터들을 포함하는 전력 변환 장치 및 다수의 ｄｃ-ｄｃ 컨버터들을 제어하는 방법 |
-
2012
- 2012-10-24 KR KR1020120118680A patent/KR101910972B1/ko active IP Right Grant
-
2013
- 2013-07-22 US US13/947,397 patent/US9583775B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100981997B1 (ko) * | 2003-04-17 | 2010-09-13 | 에이알엠 리미티드 | 집적 회로의 진단 회로용 통신 인터페이스 |
| US20050154946A1 (en) * | 2003-12-31 | 2005-07-14 | Mitbander Suneel G. | Programmable measurement mode for a serial point to point link |
| KR100750477B1 (ko) * | 2006-03-03 | 2007-08-22 | 김건 | 임베디드 시스템의 실시간 모니터링 데이타 통신 방법 |
| EP2330514A1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-08 | STMicroelectronics (Research & Development) Limited | An integrated circuit package |
| US20110313589A1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-12-22 | Apple Inc. | Fuel cell system coupled to a portable computing device |
| JP2012003051A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Brother Ind Ltd | 走査型画像表示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101910972B1 (ko) | 2018-10-23 |
| US20140114447A1 (en) | 2014-04-24 |
| US9583775B2 (en) | 2017-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060127721A1 (en) | Fuel cell control and data reporting | |
| US9413022B2 (en) | Fuel cell system coupled to a portable computing device | |
| CN102870261B (zh) | 为便携式计算设备供电的燃料电池系统 | |
| EP2056385B1 (en) | Method and apparatus for controlling fuel concentration in direct liquid fuel cell | |
| KR101910972B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그것을 제어하는 전자 기기 | |
| US20080075988A1 (en) | Fuel cell system and method of controlling a fuel cell system | |
| KR20180138001A (ko) | 연료전지 하이브리드 파워 팩 | |
| US20220344691A1 (en) | Systems for converting and storing energy | |
| Akimoto et al. | Comparative analysis of fuel cell and battery energy systems for Internet of Things devices | |
| US11283125B2 (en) | Portable fuel cell backup generator system | |
| KR20190117483A (ko) | 스트링 내 차지 상태 매칭 | |
| KR101780288B1 (ko) | 통합 연료전지 제어 시스템 및 그 구동 방법 | |
| US7838162B2 (en) | Fuel cell system and method of computing fuel level | |
| KR20130122434A (ko) | 고체산화물 연료전지 시스템의 성능을 모니터링하기 위한 장치 및 방법 | |
| CN116031443A (zh) | 一种制氢发电一体式可逆系统的测试平台 | |
| US20060222913A1 (en) | Communication terminal, power supply management system of the same, and charging method at the time of purchasing fuel reservoir | |
| US20070136613A1 (en) | Power supply system | |
| KR20190103679A (ko) | 연료전지 파워팩 | |
| US20060001398A1 (en) | Fuel cell-based charger for computer system | |
| US20050280392A1 (en) | Fuel cell power adapter for computer system | |
| US20120028151A1 (en) | Method for fuel cell system control and a fuel cell system using the same | |
| KR101418423B1 (ko) | 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템 및 그 방법 | |
| KR100639011B1 (ko) | 열교환기를 이용한 연료전지 제어 시스템 | |
| US20090104477A1 (en) | Fuel cell and information device | |
| EP1760816A2 (en) | Method and apparatus for water management in direct methanol fuel cell system using heat exchanger |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |