KR20150022403A - Hybrid type fuelcell system and implement method thereof - Google Patents

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KR20150022403A
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성홍계
홍지석
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한국항공대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a hybrid type fuel cell system which can stability of movable power supply and has mobility. To this end, the present invention comprises: a fuel cell; a first battery connected in parallel with the fuel cell and supplying insufficient current of load if the fuel cell cannot supply demand current of the load; a second battery connected in parallel with the first battery and supplying electric power to the load in a certain period of time if maximum output generated from a stack of the fuel cell is exceeded and operation of the stack is abnormally completed; and a diode connected in parallel between the fuel cell, the first battery, the second battery, and the load and preventing reverse current.

Description

하이브리드형 연료전지 시스템 및 그의 구현 방법{HYBRID TYPE FUELCELL SYSTEM AND IMPLEMENT METHOD THEREOF}HYBRID TYPE FUEL CELL SYSTEM AND IMPLEMENTATION METHOD THEREOF BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 연료전지 시스템 및 그의 구현 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동형 전원의 안정성을 증대시킬 수 있는 이동성을 갖는 하이브리드형 연료전지 시스템 및 그의 구현 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system and a method of implementing the same, and more particularly, to a hybrid type fuel cell system having mobility capable of increasing the stability of a portable power source and an implementation method thereof.

일반적으로, 연료전지 시스템은 수소 등의 활성을 갖는 물질, 예를 들어 LNG, LPG, 메탄올 등을 전기화학 반응을 통해 산화시켜 그 과정에서 방출되는 화학에너지를 전기로 변환시키는 것으로, 주로 천연가스에서 쉽게 생산해 낼 수 있는 수소와 공중의 산소가 사용된다.Generally, a fuel cell system oxidizes a substance having an activity such as hydrogen, such as LNG, LPG, or methanol through an electrochemical reaction, and converts the chemical energy released during the process into electricity. Hydrogen and aerial oxygen that can be easily produced are used.

이러한 연료전지 시스템은 가장 취약점이었던 연료전지 스택의 부피 및 무게를 줄여 소형화/경량화에 성공하였지만 이럴 경우 출력 안정성면에서는 미흡한 문제점이 있었다. Such a fuel cell system has succeeded in reducing the volume and weight of the fuel cell stack, which has been the weakest point, and making it smaller and lighter. However, there is a problem in that the output stability is insufficient.

반대로, 연료전지의 느린 응답 속도를 보완하고 출력 안정성을 증대시키기 위하여, 최근에는 하이브리드형 연료전지 시스템이 개발되고 있지만, 이동형 전원으로 고전류를 공급할 때 전기적으로 복잡한 방법을 채택해야 되기 때문에 안정성이 떨어지고 보드의 무게 및 크기가 커지는 문제점이 있었다. On the contrary, in order to compensate for the slow response speed of the fuel cell and increase the output stability, a hybrid type fuel cell system has been recently developed. However, since an electric complicated method must be adopted when supplying a high current to a portable power source, The weight and the size of the battery are increased.

이와 같이, 소형화/경량화 및 출력 안정성을 모두 만족시키는 하이브리드형 연료전지 시스템은 아직까지 개발되지 못하였다.As described above, a hybrid type fuel cell system that satisfies both miniaturization and weight reduction and output stability has not been developed yet.

1. 한국공개특허 : 제2010-0013313호, 공개일자 : 2010년 02월 09일, 발명의 명칭 : 연료전지-배터리 하이브리드 시스템의 동력분배 제어방법 및 제어장치.1. A power distribution control method and apparatus for a fuel cell hybrid hybrid system. 2. 한국공개특허 : 특2003-0030534호, 공개일자 : 2003년 04월 18일, 발명의 명칭 : 하이브리드 연료 전지 차량의 배터리 충전 제어방법.2. A method of controlling charge of a battery in a hybrid fuel cell vehicle, comprising the steps of:

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연료전지의 스택 출력을 가장 단순한 방법으로 보조하면서 스택을 보호하고 소형화와 경량화를 이룸과 동시에 안정적인 출력을 유지할 수 있도록 하는 하이브리드형 연료전지 시스템 및 그의 구현 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a hybrid fuel cell system and a fuel cell system, which can protect a stack while assisting the stack output of the fuel cell in the simplest manner, Its purpose is to provide an implementation method thereof.

또한, 본 발명은 급격한 부하 상승에 따른 연료전지의 스택에 과부하가 생겨 스택이 정지되더라도 일정 시간동안 보조 베터리를 이용하여 안정되게 전원 공급장치를 정지시킬 수 있도록 전원을 안정적으로 공급하기 위한 하이브리드형 연료전지 시스템 및 그의 구현 방법을 제공하는데 그 다른 목적이 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a fuel cell stack for storing fuel, Battery system and an implementation method thereof.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.The features of the present invention for achieving the objects of the present invention as described above and performing the characteristic functions of the present invention described below are as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 연료전지; 상기 연료전지와 병렬로 연결되어, 부하의 요구 전류를 상기 연료전지가 공급하지 못할 경우 상기 부하의 부족한 전류를 공급하는 제1 배터리; 상기 제1 배터리와 병렬 연결되어, 상기 연료전지의 스택에서 발생된 최대 출력이 초과되어 비 정상적으로 스택 운전이 종료될 경우 소정의 시간동안 전력을 상기 부하로 공급하는 제2 배터리; 및 상기 연료전지, 제1 배터리, 제2 배터리 및 상기 부하의 사이에 각각 병렬로 연결되어 역전류를 방지하는 다이오드;를 포함하는 하이브리드형 연료전지 시스템이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a fuel cell comprising: a fuel cell; A first battery connected in parallel with the fuel cell to supply a shortage current of the load when the fuel cell fails to supply a required current of the load; A second battery connected in parallel with the first battery to supply power to the load for a predetermined time when the maximum output generated in the stack of the fuel cell is exceeded and the stack operation is terminated abnormally; And a diode connected in parallel between the fuel cell, the first battery, the second battery, and the load to prevent reverse current flow.

여기서, 본 발명의 일 태양에 따른 상기 제1 배터리는 상기 연료전지의 최대출력 80%의 전압 범위안에서 셀수가 결정될 수 있다.Here, the first battery according to an embodiment of the present invention can determine the number of cells within the voltage range of the maximum output of the fuel cell of 80%.

또한, 본 발명의 일 태양에 따른 상기 제1 배터리의 셀수는 상기 제2 배터리보다 한 개 더 많게 결정할 수 있다.Further, the number of cells of the first battery according to an embodiment of the present invention may be determined to be one more than that of the second battery.

또한, 본 발명의 다른 일 태양에 따르면, (a) 연료전지, 제1 배터리 및 제2 배터리를 병렬로 연결하는 단계; (b) 상기 연료전지, 제1 배터리, 제2 배터리 및 부하의 사이에 각각의 다이오드를 병렬로 연결하는 단계; (c) 상기 부하의 요구 전류를 상기 연료전지가 공급하지 못할 경우 상기 부하의 부족한 전류를 상기 제1 배터리에서 공급하는 단계; 및 (d) 상기 연료전지 스택 운전이 비 정상적으로 종료될 경우 상기 제2 배터리를 이용해 소정의 시간동안 전력을 상기 부하로 공급하는 단계;를 포함하는 하이브리드형 연료전지 시스템의 구현 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including: (a) connecting a fuel cell, a first battery and a second battery in parallel; (b) connecting each diode in parallel between the fuel cell, the first battery, the second battery, and the load; (c) supplying the insufficient current of the load from the first battery when the fuel cell can not supply the requested current of the load; And (d) supplying power to the load for a predetermined time using the second battery when the operation of the fuel cell stack is terminated abnormally.

여기서, 본 발명의 다른 일 태양에 따른 상기 (c) 단계는 상기 연료전지의 최대출력 80%의 전압 범위안에서 상기 제1 배터리의 셀수가 결정되어 결정된 제1 배터리의 셀수를 통해 상기 부족한 전류를 공급할 수 있다.Here, in the step (c) according to another aspect of the present invention, the number of cells of the first battery is determined within a voltage range of the maximum output of the fuel cell of 80%, and the insufficient current is supplied through the determined number of cells of the first battery .

또한, 본 발명의 다른 일 태양에 따른 상기 (c) 단계는 상기 제2 배터리의 셀수에 비하여 하나 더 많은 상기 제1 배터리의 셀수를 통해 상기 부족한 전류를 공급할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step (c) may supply the insufficient current through the number of the first batteries more than the number of the second batteries.

또한, 본 발명의 다른 일 태양에 따른 상기 (c) 단계는 부하가 커지면서 전압이 낮아지는 연료전지의 특성으로 그 전압을 제1 베터리가 보조하는 것이다. 부하가 커지면서 낮아진 연료전지의 전압이 제1 베터리의 전압과 같아질 경우 이후 필요한 부하(전류)는 제1 베터리가 공급할 수 있다.In addition, the step (c) according to another aspect of the present invention is a characteristic of the fuel cell in which the voltage is lowered as the load increases, and the voltage is assisted by the first battery. When the voltage of the fuel cell becomes lower than the voltage of the first battery due to the increase of the load, the first battery can supply the necessary load (current) thereafter.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 연료전지와 병렬로 연결된 제1 배터리와 제2 배터리 및 다이오드의 구비로 인하여, 부하의 요구에 부족한 연료전지의 전류를 제1 베터리가 보조하고 연료전지의 스택 운전이 비 정상적으로 종료되더라도 일정시간동안 제2 베터리를 이용하여 안정적으로 부하로 전력을 공급함으로써 연료전지 전원 공급 시스템의 소형화/경량화를 이룸과 동시에 스택 보호 및 출력 안정성을 보장할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, because the first battery, the second battery, and the diode are connected in parallel with the fuel cell, the first battery assists the current of the fuel cell, The power supply to the load can be stably performed using the second battery for a predetermined period of time even if the power is shut off abnormally, thereby reducing the size and weight of the fuel cell power supply system and assuring stack protection and output stability.

또한, 본 발명에 의하면, 연료전지의 최대출력 80%의 전압 범위안에서 제1 배터리의 셀수가 결정됨으로써 연료전지의 최대 출력이상으로 스택이 운전하는 것을 방지하고 그로 인해 안정성, 수명감소 및 성능 저하를 막을 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, the number of cells of the first battery is determined within a voltage range of the maximum output of the fuel cell of 80%, thereby preventing the stack from operating at a maximum output of the fuel cell beyond the maximum output, There is an effect that can be prevented.

이에 더하여, 본 발명은 제2 배터리의 셀수는 제1 배터리의 셀수 보다 하나 적게 설정함으로써, 연료전지 및 제1 베터리를 이용한 운전시 제2 베터리의 전력은 보장되며, 이후 과부하로 인해 스택 운전 가능 전압 이하(연료전지 100%출력시 전압)로 낮아져 스택 운전이 비 정상적으로 종료되더라도 일정시간 동안 필요 전력을 부하로 공급할 수 있는 효과가 있다.In addition, by setting the number of cells of the second battery to one less than the number of cells of the first battery, the power of the second battery is guaranteed during operation using the fuel cell and the first battery, (Voltage at the time of 100% output of the fuel cell), so that the required power can be supplied to the load for a predetermined time even if the stack operation is terminated abnormally.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드형 연료전지 시스템(100)의 구성을 예시적으로 나타낸 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)에 구비된 연료전지(110)와 제1 배터리(120)의 전류 대비 전압 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)에 구비된 제1 배터리(120)의 셀 개수 결정 이해를 돕고자 나타낸 그래프이다.1 is a circuit configuration diagram exemplarily showing a configuration of a hybrid type fuel cell system 100 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a voltage versus current relationship between the fuel cell 110 and the first battery 120 in the fuel cell system 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating the determination of the number of cells of the first battery 120 included in the fuel cell system 100 according to the first embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

제1 실시예First Embodiment

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드형 연료전지 시스템(100)의 구성을 예시적으로 나타낸 회로 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)에 구비된 연료전지(110)와 제1 배터리(120)의 전류 대비 전압 상관 관계를 나타낸 그래프이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)에 구비된 제1 배터리(120)의 셀 개수 결정 이해를 돕고자 나타낸 그래프이다. 여기서, 상기 도 2 및 도 3은 이하와 같이 도 1을 설명하면서 보조적으로 설명하고자 한다.2 is a circuit diagram of a fuel cell system 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing a relationship between a voltage of the first battery 120 and a voltage of the first battery 120 of the fuel cell system 100 according to the first embodiment of the present invention. The number of cells in the cell array 120 is determined. Hereinafter, FIG. 2 and FIG. 3 will be described as supplementary while explaining FIG. 1 as follows.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드형 연료전지 시스템(100)은 연료전지(110), 제1 배터리(120), 제2 배터리(130) 및 다이오드(140)를 포함한다.1, a hybrid fuel cell system 100 according to a first embodiment of the present invention includes a fuel cell 110, a first battery 120, a second battery 130, and a diode 140).

여기서, 본 발명에 따른 연료전지(110)는 천연가스, 메탄올, 석탄가스 등의 연료에 있는 수소와 공기중의 산소를 촉매를 이용한 전기화학반응을 일으켜 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전장치를 의미한다. 이러한 연료전지(110)는 이동성이 보장된다.Here, the fuel cell 110 according to the present invention generates an electrochemical reaction using hydrogen in fuel such as natural gas, methanol, coal gas, and oxygen in the air as a catalyst to convert the chemical energy of the fuel into electric energy To the power generation system. This fuel cell 110 is guaranteed to have mobility.

다음으로, 본 발명에 따른 제1 배터리(120)는 앞서 설명한 연료전지(110)와 병렬로 연결되어, 부하(150)의 요구 전류를 연료전지(110)가 공급하지 못할 경우 부하(150)의 부족한 전류를 공급한다.The first battery 120 according to the present invention is connected in parallel to the fuel cell 110 described above so that when the fuel cell 110 can not supply the requested current of the load 150, It supplies insufficient current.

이러한 본 발명에 따른 제1 배터리(120)는 연료전지(110)의 전압 크기에 따라 다른 개수의 셀(cell)를 구비한다. 통상, 예컨대 PEM 연료전지의 스택 1 셀당 평형 전위는 1.2 V이며, Open circuit 전위는 셀의 성능에 따라 다르게 나타난다. 따라서, 무부하 전압보다는 연료전지(110)의 최대출력의 전압이 베터리 1(120)의 셀 개수를 결정하는 변수가 된다. The first battery 120 according to the present invention has a different number of cells according to the voltage magnitude of the fuel cell 110. Typically, for example, the equilibrium potential per cell of a PEM fuel cell is 1.2 V, and the open circuit potential varies depending on the cell performance. Therefore, the voltage of the maximum output of the fuel cell 110 becomes a parameter for determining the number of cells of the battery 1 120 rather than the no-load voltage.

이때, 상기 연료전지(110)는 최대 출력으로 운전시 안정성, 수명감소 및 성능저하가 나타나기 때문에 80% 정도를 정상 운전시 최대출력으로 설정하기 때문에 본 발명에 따른 제1 배터리(120)는 연료전지(110)의 최대출력 80%의 전압 범위안에서 셀수가 결정되어 결정된 셀수를 구비하게 된다. At this time, since the stability, life span, and performance deterioration of the fuel cell 110 are exhibited at the maximum output, about 80% of the fuel cell 110 is set to the maximum output during normal operation. Therefore, The number of cells is determined within the voltage range of the maximum output 80% of the battery 110 and the number of cells is determined.

이럴 경우, 셀 개수의 결정에 필요한 연료전지(110)와 제1 배터리(120)의 전압 상관에 대한 이해를 돕고자, 연료전지(110)의 스택과 제1 베터리(120)의 전류에 대응하여 연료전지(110)와 제1 배터리(120)의 전압 크기를 도 2에 도시하였다. In this case, in order to understand the voltage relationship between the fuel cell 110 and the first battery 120 necessary for determining the number of cells, The voltage magnitudes of the fuel cell 110 and the first battery 120 are shown in Fig.

도 2를 참조하면, 도 2에서는 예컨대 14 V, 8 A(112 W)의 출력이 연료전지(110, H-100)에서 나타날 경우 이에 대응하여 제1 베터리(120)의 전압이 완충시 16.8 V, 부하 운전시 56A까지 14V를 유지하고 있음을 알 수 있을 것이다. 이런 경우, 본 발명에 따른 제1 배터리(120)는 연료전지(110)의 최대 출력의 80% 출력에서의 전압을 가지는 4 셀(4 cell)를 선택하게 되는 것이다.Referring to FIG. 2, when the output of the fuel cell 110 (H-100) is 14 V and 8 A (112 W), for example, the voltage of the first battery 120 corresponds to 16.8 V , It can be seen that 14V is maintained up to 56A under load operation. In this case, the first battery 120 according to the present invention selects four cells having a voltage of 80% of the maximum output of the fuel cell 110.

한편, 이상에서 설명된 제1 배터리(120)의 셀 개수 결정에 대하여 이해를 돕고자, 연료전지(110)의 최대 출력 전압 대비 제1 배터리(120)의 셀 개수 상태를 도 3에 도시하였다. 이때, 연료전지(110)의 최대 출력 전압은 80%의 전압 범위를 의미하고, 제1 배터리(120)는 Li-Po cell를 갖는 배터리를 의미한다.FIG. 3 shows the number of cells of the first battery 120 in relation to the maximum output voltage of the fuel cell 110 to help understand the determination of the number of cells of the first battery 120 described above. At this time, the maximum output voltage of the fuel cell 110 means a voltage range of 80%, and the first battery 120 means a battery having a Li-Po cell.

도 3에 도시된 바와 같이, 연료전지(110)의 80%의 최대 출력 전압이 6V일 경우 이에 대응한 제1 배터리(120)의 셀 개수는 2개의 Li-Po cell를 구비하게 되고, 연료전지(110)의 80%의 최대 출력 전압이 18V일 경우 이에 대응한 제1 배터리(120)의 셀 개수는 5개의 Li-Po cell를 구비하게 되는 것이다.3, when the maximum output voltage of 80% of the fuel cell 110 is 6V, the number of cells of the first battery 120 corresponding thereto corresponds to two Li-Po cells, When the maximum output voltage of 80% of the first battery 110 is 18V, the number of cells of the first battery 120 corresponding thereto corresponds to five Li-Po cells.

이와 같이, 제1 배터리(120)의 셀 개수가 결정됨으로써, 앞서 설명한 바와 같이 부하(150)의 요구 전류를 연료전지(110)가 공급하지 못할 경우 부하(150)의 부족한 전류를 충분히 공급할 수 있게 된다.As described above, when the fuel cell 110 can not supply the requested current of the load 150 as described above, it is possible to sufficiently supply the insufficient current of the load 150 by determining the number of cells of the first battery 120 do.

다음으로, 본 발명에 따른 제2 배터리(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 배터리(120)와 병렬 연결되어, 연료전지(110)의 스택에서 발생된 최대 출력이 초과되어 스택 운전이 비 정상적으로 종료될 경우 전력을 공급받던 전기 시스템이 정상적으로 종료될 수 있도록 부하(150, 예: 모터, 노트북과 같은 전자기기)로 전력을 공급한다.1, the second battery 130 according to the present invention is connected in parallel with the first battery 120, so that the maximum output generated in the stack of the fuel cell 110 is exceeded, When the power is abnormally terminated, power is supplied to the load (150, for example, an electronic device such as a motor or a notebook) so that the power-supplied electrical system can be normally shut down.

스택 운전의 종료 예는 도 2에 도시된 바와 같이 연료전지(110)의 스택의 최대출력에서 전압이 예컨대 12.8V, 10A일 경우 연료전지(110)의 스택 안전을 위하여 그 이상에서 스택의 운전을 종료하게 된다. 이후에는 앞서 설명한 제2 배터리(130)가 예컨대 완전충전된 전압 예컨대 12.6V을 안정한 종료까지 부하(150)로 전원을 안전하게 공급하게 되는 것이다.The end of the stack operation is the operation of the stack at a maximum output of the stack of the fuel cell 110 as shown in FIG. 2 for a stack safety of the fuel cell 110 when the voltage is, for example, 12.8V, 10A Lt; / RTI > Thereafter, the second battery 130 described above safely supplies power to the load 150, for example, until a fully charged voltage of, for example, 12.6 V is stabilized.

마지막으로, 본 발명에 따른 다이오드(140)는 앞서 설명한 연료전지(110), 제1 배터리(120), 제2 배터리(130) 및 부하(150)의 사이에 각각 병렬로 연결되어 연료전지(110), 제1 배터리(120), 제2 배터리(130)에서 각각 발생된 전류를 부하(150)측으로 흐르게 하는 역할을 한다.The diode 140 according to the present invention is connected in parallel between the fuel cell 110, the first battery 120, the second battery 130 and the load 150, ), The first battery 120, and the second battery 130 to the load 150 side.

이러한 다이오드(140)의 구비는 부하(150)에서 요구하는 최대 전류를 만족시켜준다.The provision of such a diode 140 satisfies the maximum current required by the load 150.

한편, 본 발명에 따른 제1 배터리(120)의 셀수는 제2 배터리(130)에 구비된 셀수보다 한개 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리(120)가 셀수가 4개이면 제2 배터리(130)는 3개의 셀을 구성한다. 이와 같이, 제1 배터리(120)의 셀수는 제2 배터리(130)의 셀수에 비하여 하나 더 구성하는 이유는 연료전지(110)의 최대출력 전압에 가깝게 제1 배터리(120)의 전압을 구비하기 위하여 필요한 조치이다.Meanwhile, the number of cells of the first battery 120 according to the present invention may be one more than the number of cells provided in the second battery 130. For example, if the number of cells of the first battery 120 is four, the second battery 130 constitutes three cells. The number of cells of the first battery 120 is one more than the number of cells of the second battery 130 because the voltage of the first battery 120 is close to the maximum output voltage of the fuel cell 110 It is necessary action.

이와 같이, 본 실시예에서는 연료전지(110)에 대비하여 두개의 배터리(120, 130)를 적용하고, 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)에 대한 셀수를 최적화하여 설계함으로써, 기존의 소형화/경량화를 도모함과 동시에 연료전지(110)의 출력 안정성을 높여주여 부하 및/또는 전력 공급 장치(101)로 안정적인 전원을 공급할 수 있게 된다.As described above, in the present embodiment, two batteries 120 and 130 are applied to the fuel cell 110, and the number of cells for the first battery 120 and the second battery 130 is optimized, It is possible to reduce the size and weight of the fuel cell 110 and at the same time increase the output stability of the fuel cell 110 and supply stable power to the load and / or the power supply device 101.

제2 실시예Second Embodiment

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드형 연료전지 시스템(100)의 구현 방법(S100)을 예시적으로 나타낸 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method S100 of a hybrid type fuel cell system 100 according to a second embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드형 연료전지 시스템(100)의 구현 방법(S100)은 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명한 하이브리드형 연료전지 시스템(100)을 구현하기 위한 방법으로서, 이를 위해 S110 단계 내지 S140 단계를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 4, the method S100 of the hybrid fuel cell system 100 according to the second embodiment of the present invention implements the hybrid fuel cell system 100 described with reference to FIGS. 1 to 3 The method includes steps S110 to S140 for this purpose.

먼저, 본 발명에 따른 S110 단계에서는 연료전지(110), 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)를 각각 병렬로 연결한다. 이는 도 1을 통하여 충분히 알 수 있을 것이다.First, in step S110 according to the present invention, the fuel cell 110, the first battery 120, and the second battery 130 are connected in parallel. This will be fully understood from FIG.

이후, 본 발명에 따른 S120 단계에서는 S110 단계에 의해 병렬 연결된 연료전지(110), 제1 배터리(120), 제2 배터리(130) 및 부하(150)의 사이에 각각 다이오드를 병렬로 연결한다. 이러한 연결은 앞서 설명한 도 1을 통하여 충분히 알 수 있다.Thereafter, in step S120 according to the present invention, diodes are connected in parallel between the fuel cell 110, the first battery 120, the second battery 130, and the load 150 connected in parallel in step S110. This connection can be sufficiently understood through the above-described FIG.

이후, 본 발명에 따른 S130 단계에서는 부하(150)의 요구 전류를 연료전지(110)가 공급하지 못할 경우 부하(150)의 부족한 전류를 제1 배터리(120)에서 공급한다.Thereafter, in step S130 according to the present invention, when the fuel cell 110 fails to supply the requested current of the load 150, the first battery 120 supplies the insufficient current of the load 150. [

이때, 제1 배터리(120)에서 부족한 부하(150)의 전류를 공급하기 위하여, 바람직하게는 연료전지(110)의 최대출력 80%의 전압 범위 안에서 제1 배터리(120)의 셀수가 결정되어 결정된 제1 배터리(120)의 셀수를 통해 상술한 바와 같이 부족한 전류를 공급할 수 있다. 여기서, 상기 제1 배터리(120)의 셀수 결정은 도 1 내지 도 3에서 충분히 설명되었기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.The number of cells of the first battery 120 is preferably determined by determining the number of cells of the first battery 120 within the voltage range of the maximum output 80% of the fuel cell 110 in order to supply the current of the load 150 that is insufficient in the first battery 120 The insufficient current can be supplied through the number of cells of the first battery 120 as described above. Here, the determination of the number of cells of the first battery 120 has been fully described with reference to FIGS. 1 to 3, and a description thereof will be omitted.

더욱이, 본 발명에 따른 S130 단계는 제2 배터리(130)의 셀수에 비하여 하나더 많은 제1 배터리(120)의 셀수를 구비하도록 함으로써, 상기와 같이 하나 더 많은 제1 배터리(120)를 통해 부하(150)에서 필요로 하는 부족한 전류를 공급하도록 할 수도 있다. In addition, the number of cells of the first battery 120 may be increased by one more than the number of cells of the second battery 130 in step S130 according to the present invention, It is possible to supply the insufficient current required by the controller 150.

이와 같이, 제1 배터리(120)의 셀수는 제2 배터리(130)의 셀수에 비하여 하나더 구성하는 이유는 연료전지(110)의 최대출력 전압에 가깝게 제1 배터리(120)의 전압을 구비하기 위하여 필요한 조치이다.The number of cells of the first battery 120 is one more than the number of cells of the second battery 130 because the voltage of the first battery 120 is close to the maximum output voltage of the fuel cell 110 It is necessary action.

이후, 본 발명에 따른 S140 단계에서는 연료전지(110)의 스택 운전이 종료될 경우 제2 배터리(130)의 전력을 부하(150)로 공급한다. 이때, 부하(150)는 이동성을 갖는 하이브리드 연료 전지 시스템(100)이 적용되는 장치로서, 예컨대, 자동차의 모터, 노트북, 충전기와 같은 이동성의 전자 장치를 의미한다.Thereafter, in step S140 according to the present invention, the power of the second battery 130 is supplied to the load 150 when the stack operation of the fuel cell 110 is terminated. At this time, the load 150 refers to an apparatus to which the hybrid fuel cell system 100 having mobility is applied, for example, a mobile electronic device such as a motor, a notebook, and a charger of an automobile.

이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments or constructions. You can understand that you can do it. The embodiments described above are therefore to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

100 : 하이브리드형 연료전지 시스템 101 : 전압 공급 장치
110 : 연료전지 120 : 제1 배터리
130 : 제2 배터리 140 : 다이오드
150 : 부하100: hybrid type fuel cell system 101: voltage supply device
110: fuel cell 120: first battery
130: second battery 140: diode
150: Load

Claims (6)

연료전지;
상기 연료전지와 병렬로 연결되어, 부하의 요구 전류를 상기 연료전지가 공급하지 못할 경우 상기 부하의 부족한 전류를 공급하는 제1 배터리;
상기 제1 배터리와 병렬 연결되어, 상기 연료전지의 스택에서 발생된 최대 출력이 초과되어 비 정상적으로 스택 운전이 종료될 경우 소정의 시간동안 전력을 상기 부하로 공급하는 제2 배터리; 및
상기 연료전지, 제1 배터리, 제2 배터리 및 상기 부하의 사이에 각각 병렬로 연결되어 역전류를 방지하는 다이오드;
를 포함하는 하이브리드형 연료전지 시스템.Fuel cells;
A first battery connected in parallel with the fuel cell to supply a shortage current of the load when the fuel cell fails to supply a required current of the load;
A second battery connected in parallel with the first battery to supply power to the load for a predetermined time when the maximum output generated in the stack of the fuel cell is exceeded and the stack operation is terminated abnormally; And
A diode connected in parallel between the fuel cell, the first battery, the second battery, and the load to prevent reverse current flow;
And a fuel cell system. 제1항에 있어서,
상기 제1 배터리는,
상기 연료전지의 최대출력 80%의 전압 범위안에서 셀수가 결정되어 결정된 셀수를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 연료전지 시스템.The method according to claim 1,
The first battery includes:
Wherein the number of cells is determined by determining the number of cells within a voltage range of the maximum output of the fuel cell of 80%. 제2항에 있어서,
상기 제1 배터리의 셀수는, 상기 제2 배터리에 비하여 한개 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 연료전지 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the number of the first batteries is one more than the number of the second batteries. (a) 연료전지, 제1 배터리 및 제2 배터리를 병렬로 연결하는 단계;
(b) 상기 연료전지, 제1 배터리, 제2 배터리 및 부하의 사이에 각각의 다이오드를 병렬로 연결하는 단계;
(c) 상기 부하의 요구 전류를 상기 연료전지가 공급하지 못할 경우 상기 부하의 부족한 전류를 상기 제1 배터리에서 공급하는 단계; 및
(d) 상기 연료전지의 스택 운전이 비 정상적으로 종료될 경우 상기 제2 배터리를 이용해 소정의 시간동안 전력을 상기 부하로 공급하는 단계;
를 포함하는 하이브리드형 연료전지 시스템의 구현 방법.(a) connecting a fuel cell, a first battery and a second battery in parallel;
(b) connecting each diode in parallel between the fuel cell, the first battery, the second battery, and the load;
(c) supplying the insufficient current of the load from the first battery when the fuel cell can not supply the requested current of the load; And
(d) supplying power to the load for a predetermined time using the second battery when the stack operation of the fuel cell ends abnormally;
Wherein the fuel cell system is a hybrid type fuel cell system. 제4항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 연료전지의 최대출력 80%의 전압 범위안에서 상기 제1 배터리의 셀수가 결정되어 결정된 제1 배터리의 셀수를 통해 상기 부족한 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 연료전지 시스템의 구현 방법.5. The method of claim 4,
The step (c)
Wherein the number of cells of the first battery is determined within a voltage range of 80% of the maximum output of the fuel cell, and the insufficient current is supplied through the determined number of cells of the first battery. 제5항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 제2 배터리의 셀수에 비하여 하나 더 많은 상기 제1 배터리의 셀수를 통해 상기 부족한 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 연료전지 시스템의 구현 방법.6. The method of claim 5,
The step (c)
Wherein the controller supplies the insufficient current through the number of the first batteries more than the number of the second batteries.
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