KR20150078794A - 연료전지 차량의 시동 제한 방법 및 시동 제한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지 차량의 시동 제한 방법에 관한 것으로, 연료전지 차량의 수소 주입구 도어의 개방 여부가 감지되는 단계, 수소 주입구 도어가 개방되면, 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계, 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 측정되는 단계, 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력 증가가 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연료전지 차량의 시동 제한 방법 및 시동 제한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 차량의 수소 주입구 도어(door)의 개방을 감지하는 센서(sensor)에 이상이 생기더라도 차량의 수소 연료 주입 여부를 감지하여 시동을 제한하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
연료전지 자동차는 수소를 연료로 사용한다. 수소는 단위 질량당 에너지(energy) 밀도가 높고 다른 탄화 수소 연료에 비하여 단위 질량당 발열량이 높은 반면, 밀도가 매우 작기 때문에 단위 부피당 에너지 밀도는 매우 작다.
따라서, 연료전지 자동차는 수소 이용 효율을 높이기 위하여, 수소 연료를 압축하여 약 700 바(bar) 정도의 고압 수소 저장 탱크(tank)에 저장한다.
그러나, 수소는 기체 중 가장 큰 열 전도율을 가지고 있고, 확산이 빠르며, 점화 에너지가 작아서 점화가 쉽게 일어날 수 있기 때문에 수소 저장 시에는 저장 효율과 안전성에 대한 주의가 필요하다.
특히, 수소 충전 중에 자동차의 시동이 커지거나, 자동차가 구동되어 수소가 방출되면 높은 발화성으로 인하여 큰 사고가 발생할 위험이 있다.
이러한 위험을 방지하기 위하여 유럽 자동차 규정(406/2010/EC)는 연료전지 자동차의 충전 중에는 시동이 걸리지 않도록 제한하고 있으며, 시동이 켜진 상태에서 충전을 시도할 경우 연료전지 자동차의 시동이 자동으로 꺼지거나, 충전이 되지 않도록 규제하고 있다.
그리고, 충전 상황을 감지하는 방법으로 연료 주입구 도어(door)에 센서(sensor)를 부착하여 충전중인지 여부를 감지하고 있다.
하지만, 연료 주입구 도어에 구비된 센서만을 이용하여, 연료전지 자동차의 시동을 제한하는 경우, 도어 센서가 고장인 경우에는 충전 상태임을 인식하지 못하여 연료전지 자동차의 시동을 제한하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수소 연료 주입구에 구비된 도어 센서 이외에 추가적으로 압력 센서와 온도 센서를 활용하여, 도어 센서가 고장인 상황에서도 충전 상태를 인식하여 시동을 제한할 수 있는 연료전지 차량의 시동 제한 방법 및 시동 제한 장치를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 연료전지 차량의 수소 주입구 도어의 개방 여부가 감지되는 단계; 상기 수소 주입구 도어가 개방되면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 측정되는 단계; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력 증가가 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법을 제공한다.
또한, 상기 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력 증가가 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계 이후에, 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도가 측정되는 단계; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도 상승이 기설정된 온도상승범위를 초과하는 경우, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 연료전지 차량의 수소 주입구 도어의 개방 여부가 감지되는 단계; 상기 수소 주입구 도어가 개방되면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도가 측정되는 단계; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도 상승이 기설정된 온도상승범위를 초과하는 경우, 상기 연료전치 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도 상승이 기설정된 온도상승범위를 초과하는 경우, 상기 연료전치 차량의 시동이 꺼지는 단계 이후에, 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 측정되는 단계; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력 증가가 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법을 제공한다.
또한, 상기 수소 주입구 도어가 개방되면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계는, 상기 연료전지 차량의 운전석 계기판을 통하여 상기 수소 주입구 도어가 개방 상태임이 표시되고 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법을 제공한다.
또한,상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계는, 상기 연료전지 차량의 운전석 계기판을 통하여 경고 메시지가 표시되고 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 연료전지 차량의 수소 주입구 도어의 개방 여부를 감지하는 도어 개방 감지 센서부; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력을 측정하는 압력 측정부; 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도변화를 측정하는 온도 측정부; 상기 도어 감지 센서부로부터 도어 개방 감지 신호, 상기 압력 측정부로부터 압력 값, 상기 온도 측정부로부터 온도 값을 입력받아 상기 연료전지 차량의 시동의 꺼짐 여부를 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 상기 도어 감지 센서부로부터 상기 수소 주입구 도어가 개방되었다는 도어 개방 감지 신호를 입력 받거나, 상기 도어 감지 센서부로부터 도어 개방 감지 신호의 입력이 없음에도 상기 압력 측정부로부터 입력받은 압력 값의 증가범위가 기설정된 압력변화 범위를 초과하거나, 상기 도어 감지 센서부로부터 도어 개방 감지 신호의 입력이 없음에도 상기 온도 측정부로부터 입력받은 온도 값의 증가범위가 기설정된 온도변화 범위를 넘어서면, 상기 연료전지 차량의 시동을 꺼지도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지 차량의 시동 제한 방법에 따르면 연료전지 자동차의 도어 센서가 미작동하더라도, 다른 센서를 이용하여 수소 충전 중임을 감지하여, 연료전지 자동차의 시동을 제한할 수 있다. 따라서, 연료전지 자동차의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도면 1도는 연료전지 차량에 도어 센서만 구비되어 있는 경우, 만일 도어 센서가 불량인 경우, 차량에 시동이 걸리는 상황을 모식적으로 도시한 도면이다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 시동 제한 방법의 개념을 보여주는 도면이다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법의 작동 순서를 보여주는 순서도이다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법에서 차량의 계기판을 통하여 연료전지 차량의 상태를 보여주는 방법을 나타내는 도면이다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법에서 차량의 계기판을 통하여 연료전지 차량의 상태를 보여주는 방법을 나타내는 도면이다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 시동 제한 방법의 개념을 보여주는 도면이다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법의 작동 순서를 보여주는 순서도이다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법에서 차량의 계기판을 통하여 연료전지 차량의 상태를 보여주는 방법을 나타내는 도면이다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법에서 차량의 계기판을 통하여 연료전지 차량의 상태를 보여주는 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면 1도는 연료전지 차량에 도어 센서만 구비되어 있는 경우, 만일 도어 센서가 불량인 경우, 차량에 시동이 걸리는 상황을 모식적으로 도시한 도면이다.
연료전지 차량의 도어 센서는 홀(hall) 센서나 접점 센서 등을 사용하여 연료 도어가 열렸을 경우 충전 중임을 인식할 수 있다. 그리고, 원칙적으로 연료전지 차량의 수소 주입구 도어가 개방되면, 차량에 시동이 인가되지 않아야 한다.
그러나, 만일 수소 주입구 도어에 장착된 도어 센서가 외부 충격 등으로 인하여 고장난 경우에는 연료전지 차량은 수소 주입구 도어가 개방되었음을 인식하지 못할 수 있다.
그리고, 이러한 상황에서 연료전지 차량에 시동이 걸리면, 폭발 등의 큰 사고가 발생할 수 있다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 시동 제한 방법의 개념을 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 시동 제한 방법은 수소 주입구 도어의 도어 센서 외에도 추가적으로 온도센서와 압력센서를 활용할 수 있다.
따라서, 도어 센서가 외부로부터의 충격 등의 영향을 받아 제대로 작동하지 않더라도, 수소 저장 탱크 내의 압력이 갑자기 증가하거나 온도가 상승하면, 현재 차량의 수소 저장 탱크에 수소가 주입되는 것으로 판단하여 차량에 시동이 걸리는 것을 제한할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 시동 제한 방법은 도어 센서가 고장난 경우에도, 압력 센서를 활용하여 수소 저장 탱크 내의 압력변화를 측정할 수 있고, 기설정된 일정시간 동안 기설정된 압력 범위를 초과하여 갑자기 수소 저장 탱크 내의 압력이 증가하면 이를 수소가 충전되고 있는 상태라고 판단할 수 있다. 그리고, 기설정된 압력이나 기설정된 시간은 수소가 차량에 충전되고 있다는 것을 나타낼 수 있는 적절한 시간이 선택될 수 있으며, 일 예로 압력 값은 20 바(bar), 시간은 2초 정도가 선택될 수 있다.
하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 시동 제한 방법은 이에 한층 더 나아가, 수소 저장 탱크 내부의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서를 더 활용하여, 압력 센서와 도어 센서가 모두 고장난 경우에도 연료 전지 차량에 시동이 걸리는 것을 제한할 수 있다.
예를 들면, 기설정된 시간 동안 온도 상승이 기설정된 온도 변화량을 초과하는 경우에 이를 기초로 현재 연료전지 차량에 수소가 주입 중이라고 판단할 수 있다. 이러한 기설정된 시간과 기설정된 온도 상승 값은 수소가 충전 중이라는 것이 인식될 수 있는 적절한 값이 선택될 수 있으며, 일 예로 약 2초 동안의 시간 동안, 약 섭씨 30도 이상으로 수소 저장 탱크 내의 온도가 상승하면 수소가 충전 중이라고 판단하는 단계를 거칠 수 있다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법의 작동 순서를 보여주는 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 먼저 연료 도어의 센서가 고장났는지 여부를 확인하는 과정을 거칠 수 있다.(S3-1) 이 과정에서, 연료 도어 센서가 정상 작동 중이라면, 수소 주입구 도어의 개방 또는 폐쇄를 감지하는 과정이 수행될 수 있다.(S3-2) 그리고, 수소 주입구 도어가 개방된 경우(S3-3), 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 연료전지 차량의 시동을 제한하는 과정을 수행할 수 있다.(S3-4)
연료전지 차량의 시동이 제한된 이후에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 수소 주입구를 통하여 수소가 충전되는 것을 허용할 수 있다.(S3-5)
하지만, 연료 도어 센서가 정상적으로 작동하지 않고 고장난 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력을 측정하는 압력 센서가 고장 상태인지 여부를 체크하는 과정을 거칠 수 있다.(S3-6)
압력센서가 정상적으로 작동하는 상태라면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 압력 센서를 이용하여 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 증가되는지 여부를 감지하는 과정을 수행할 수 있다.(S3-8) 이 과정에서 연료전지의 수소 저장 탱크내의 압력이 갑자기 증가한다면, 이는 수소가 충전 중인 것임을 나타내므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 연료전지 차량의 시동을 제한하는 과정을 수행할 수 있다.(S3-4)
만일, 연료전지 차량의 수소 주입구의 도어 센서도 고장난 상태이고, 압력 센서도 고장난 상태이면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 온도 센서를 이용하여 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도를 측정하는 과정을 수행할 수 있다.(S3-9)
이 과정에서, 온도 센서를 통하여 측정된 온도의 변화가 갑자기 상승하는 경우이면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 연료전지 차량의 시동을 제한하는 과정을 수행할 수 있다.(S3-4)
이렇듯, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 단순히 연료 도어의 개폐를 감지하는 센서를 통하여 시동을 제한하는 것 외에, 압력 센서와 온도 센서를 통하여 수소가 현재 차량에 주입되는지 여부를 측정할 수 있으므로, 도어 센서가 반복적인 개폐를 반복하여 고장난 상태에서도 수소 충전 중에 우발적으로 차량에 시동이 걸리는 상황을 방지할 수 있다.
도면 4도와 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법에서 차량의 계기판을 통하여 연료전지 차량의 상태를 보여주는 방법을 나타내는 도면이다.
도면 4도의 실시예에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 계기판에 'close fuel door'라는 표시를 내보냄으로써, 연료전지 차량의 수소 주입구의 도어가 개방되어 있는 것을 운전자에게 알려준다. 그리고, 이러한 상태에서 차량의 속도가 2 킬로미터아워(km/h) 미만이면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 연료 전지 차량의 시동을 셧 다운(shut down) 시킬 수 있다.
도면 5도의 실시예에서는 수소 저장 탱크의 압력이 갑자기 상승한 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법이 계기판을 통하여 'checking hydrogen system'이라는 경고 메시지를 송출하는 것을 보여준다. 즉, 도어가 개방되지 않았는데도 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 상승하는 것을 감지한 상태로서, 이는 도어 센서가 고장이 나서 제 역할을 수행하지 못하는 것을 나타내는 것일 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 차량의 시동 제한 방법은 이러한 경고 메시지를 운전자에게 알려주고 차량의 시동을 제한하는 과정을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (8)
- 연료전지 차량의 수소 주입구 도어의 개방 여부가 감지되는 단계;
상기 수소 주입구 도어가 개방되면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 측정되는 단계;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력 증가가 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력 증가가 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계 이후에,
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도가 측정되는 단계;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도 상승이 기설정된 온도상승범위를 초과하는 경우, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법.
- 연료전지 차량의 수소 주입구 도어의 개방 여부가 감지되는 단계;
상기 수소 주입구 도어가 개방되면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도가 측정되는 단계;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도 상승이 기설정된 온도상승범위를 초과하는 경우, 상기 연료전치 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도 상승이 기설정된 온도상승범위를 초과하는 경우, 상기 연료전치 차량의 시동이 꺼지는 단계 이후에,
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 측정되는 단계;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력 증가가 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 수소 주입구 도어가 개방되면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계는,
상기 연료전지 차량의 운전석 계기판을 통하여 상기 수소 주입구 도어가 개방 상태임이 표시되고 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법.
- 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력이 기설정된 압력변화 범위를 초과하여 증가하면, 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 단계는,
상기 연료전지 차량의 운전석 계기판을 통하여 경고 메시지가 표시되고 상기 연료전지 차량의 시동이 꺼지는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 방법.
- 연료전지 차량의 수소 주입구 도어의 개방 여부를 감지하는 도어 개방 감지 센서부;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 압력을 측정하는 압력 측정부;
상기 연료전지 차량의 수소 저장 탱크의 온도변화를 측정하는 온도 측정부;
상기 도어 감지 센서부로부터 도어 개방 감지 신호, 상기 압력 측정부로부터 압력 값, 상기 온도 측정부로부터 온도 값을 입력받아 상기 연료전지 차량의 시동의 꺼짐 여부를 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 제어부는
상기 도어 감지 센서부로부터 상기 수소 주입구 도어가 개방되었다는 도어 개방 감지 신호를 입력 받거나,
상기 도어 감지 센서부로부터 도어 개방 감지 신호의 입력이 없음에도 상기 압력 측정부로부터 입력받은 압력 값의 증가범위가 기설정된 압력변화 범위를 초과하거나,
상기 도어 감지 센서부로부터 도어 개방 감지 신호의 입력이 없음에도 상기 온도 측정부로부터 입력받은 온도 값의 증가범위가 기설정된 온도변화 범위를 넘어서면,
상기 연료전지 차량의 시동을 꺼지도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 시동 제한 장치.
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