KR20160007828A - 연료전지 시스템의 운전 제어 방법 - Google Patents

연료전지 시스템의 운전 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160007828A
KR20160007828A KR1020140082665A KR20140082665A KR20160007828A KR 20160007828 A KR20160007828 A KR 20160007828A KR 1020140082665 A KR1020140082665 A KR 1020140082665A KR 20140082665 A KR20140082665 A KR 20140082665A KR 20160007828 A KR20160007828 A KR 20160007828A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
cell system
recovery operation
state
Prior art date
Application number
KR1020140082665A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101592720B1 (ko
Inventor
권상욱
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020140082665A priority Critical patent/KR101592720B1/ko
Priority to JP2014211030A priority patent/JP6556437B2/ja
Priority to US14/542,608 priority patent/US10511041B2/en
Priority to DE102014223643.6A priority patent/DE102014223643A1/de
Priority to CN201410752839.0A priority patent/CN105280936B/zh
Publication of KR20160007828A publication Critical patent/KR20160007828A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101592720B1 publication Critical patent/KR101592720B1/ko

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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0053—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • 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
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04335—Temperature; Ambient temperature of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/0435—Temperature; Ambient temperature of cathode exhausts
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/0441—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode exhausts
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H01M8/04455—Concentration; Density of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H01M8/0447—Concentration; Density of cathode exhausts
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/04507—Humidity; Ambient humidity; Water content of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/04514—Humidity; Ambient humidity; Water content of anode exhausts
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/04522—Humidity; Ambient humidity; Water content of cathode exhausts
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04649—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of fuel cell stacks
    • 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
    • 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
    • H01M8/04701—Temperature
    • 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
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • 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
    • H01M8/04791—Concentration; Density
    • H01M8/04798—Concentration; Density of fuel cell reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/44—Control modes by parameter estimation
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04768—Pressure; Flow of the coolant
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

연료전지 시스템의 운전 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법은 연료전지 시스템의 냉각 성능 감소 상태 또는 연료전지 스택의 열화 상태에 기반하여 연료전지 스택 내부의 물부족 상태를 판단하는 단계, 판단된 상태에 따라 연료전지 시스템의 진단 레벨을 분류하는 단계 및 분류된 진단 레벨에 대응하는 적어도 하나의 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

연료전지 시스템의 운전 제어 방법{DRIVING CONTROL METHOD OF FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료전지 시스템의 운전 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 스택의 상태에 따라 상이한 회복 운전을 실시할 수 있는 연료전지 시스템의 운전 제어 방법에 관한 것이다.
환경친화적인 미래형 자동차의 하나인 수소 연료전지 차량에 적용되는 연료전지 시스템은, 반응가스의 전기화학 반응으로부터 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 수소공급장치, 연료전지 스택에 전기화학 반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치, 및 연료전지 스택의 전기화학 반응 부산물인 열을 외부로 방출시켜 연료전지 스택의 운전온도를 최적으로 제어하고 물 관리 기능을 수행하는 열 및 물 관리 시스템을 포함하여 구성된다.
연료전지 스택의 온도 제어 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 연료전지 시스템의 온도 제어 시스템은 냉각수의 열을 외부로 방출하기 위한 라디에이터(20) 및 냉각팬(21), 냉각수가 순환될 수 있도록 연료전지 스택(10)과 라디에이터(20) 사이에 구성되는 냉각수 라인(31), 라디에이터(20)를 통과하지 않도록 냉각수를 바이패스시키기 위한 바이패스라인(32) 및 3-웨이(3-way) 밸브(40), 냉각수를 펌핑하여 냉각수 라인(31)을 통해 냉각수를 압송하기 위한 냉각수 펌프(50)를 포함할 수 있다.
바이패스라인(32)은 라디에이터(20)의 상류 및 하류 측 냉각수 라인에서 분기되어 라디에이터(20)를 통과치 않도록 냉각수를 바이패스시키는 냉각수 라인이며, 3-웨이 밸브(40)는 라디에이터(20)를 통과하는 메인 냉각수 라인과 라디에이터(20)를 통과하지 않는 바이패스 라인(32) 사이에서 냉각수 흐름을 선택적으로 제어하는 역할을 수행한다.
한편, 연료전지 시스템은 외부에서 수소와 공기를 공급받아 연료전지 스택 내부에서 전기화학반응이 일어나는 시스템으로 전기화학반응의 부산물인 물의 양이 온도와 압력 등 실시간 운전 조건에 따라 수증기, 포화액, 얼음 등의 형태로 변동되어 물의 전달 특성이 변화하게 된다. 또한, 이 물은 분리판의 채널, 기체확산층, 촉매층, 전해질막을 통과하는 가스와 전자의 전달 특성에도 영향을 미친다.
즉, 연료전지 스택에서 물이 넘치게 되는 플러딩(Flooding) 현상과, 물이 부족한 드라이아웃(Dry-out) 현상이 양립하고 있다. 특히 연료전지 스택이 드라이아웃되는 상황을 막기 위해 연료전지 스택이 고온에 노출되는 것을 방지하여야 하고, 이를 위해서는 냉각 성능을 확보해야한다.
그러나, 외기온이 높다던가, 등판 운전 중이라는 환경적 요인과 냉각수 펌프, 냉각팬, 써모스탯 등 냉각 부품이 고장이라는 요인으로 인하여 연료전지 시스템의 최대 방열 가능량이 감소하게 되면, 최대 허용 온도를 유지하기 위해 연료전지 스택의 출력량을 감소시켜야 하는 문제가 발생된다.
선행 특허로서 미국등록특허 제6087028호는 연료전지 시스템에서 온도를 조정하는 방법에 대한 것으로, 온도 분포 측정기와 부하 상태 측정기를 활용하여 연료전지 스택의 입출구 온도차를 특정 온도 이내로 맞추기 위해 물펌프와 라디에이터 팬을 제어하는 발명에 관한 것이다.
또한 본 출원인에 의해 대한민국 등록특허 제1282622호는 연료전지 스택 냉각수 출구 온도에 대한 구간을 설정하고, 구간별 회전속도 목표치를 설정하여, 검출된 냉각수 출구 온도에 따라 목표치에 도달 가능토록 냉각수 펌프와 냉각팬의 회전속도를 PI제어하며, 연료전지 스택의 발열량에 따라 피드 포워드 제어하고, PI제어값과 피드 포워드 제어값 중 최대값으로 냉각수 펌프와 냉각팬의 회전속도를 제어하는 발명에 관한 것이다.
본 발명은 연료전지 스택의 열화 진행을 미리 감지하여 더 이상의 열화 진행을 방지하고, 열화가 진행되었을 때 회복시킬 수 있는 연료전지 시스템의 운전 제어 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법은 연료전지 시스템의 냉각 성능 감소 상태 또는 연료전지 스택의 열화 상태에 기반하여 연료전지 스택 내부의 물부족 상태를 판단하는 단계; 상기 판단된 상태에 따라 연료전지 시스템의 진단 레벨을 분류하는 단계; 및 상기 분류된 진단 레벨에 대응하는 적어도 하나의 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 분류하는 단계는, 상기 판단하는 단계에서 냉각 성능 감소에 기인하여 물부족 발생이 예측되는 제1 상태라고 판단되면, 상기 제1 상태를 제1 진단 레벨로 분류하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 상태는 상기 냉각 시스템의 고장에 기인하여 연료전지 스택 내부에 물부족이 발생이 예측되는 상태를 포함할 수 있다.
상기 제1 상태는 상기 냉각 시스템의 고장에 기인하여 상기 연료전지 시스템의 운전 온도가 기설정된 기준 온도 이상으로 기설정된 시간 동안 유지된 상태인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 상태는 외풍의 온도 또는 풍량의 증감에 기인하여 연료전지 스택 내부에 물부족이 발생이 예측되는 상태를 포함하며, 상기 제1 상태는 연료전지 차량의 차속, 등판 각도 또는 외기 온도 중 적어도 하나가 각각에 대해 기설정된 기준값보다 크거나 작은 상태가 기설정된 시간 동안 유지된 상태인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 상태는 상기 연료전지 차량의 차속이 제1 기준 차속보다 낮거나, 상기 연료전지 차량의 등판 각도가 제1 기준 등판 각도보다 높거나 또는 상기 연료전지 차량의 외기 온도가 제1 기준 외기 온도보다 높은 상태가 기설정된 시간 동안 유지된 상태인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 상태는, 상기 연료전지 스택의 온도에 따라 설정된 기준 전류와 측정된 연료전지 스택의 출력 전류에 따라 산출된 결과값이 기설정된 제1 기준값보다 큰 상태인지 여부에 기반하여 판단되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기준 전류는 상기 연료전지 스택의 온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 상태는, 상기 연료전지 스택의 캐소드 측 상대 습도의 추정값을 통해 산출되는 상기 캐소드 측 잔존수의 변화에 기반하여 판단되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연료전지 스택의 캐소드 측 상대 습도의 추정값은 상기 연료전지 스택의 캐소드 측 입구와 출구의 온도, 상기 연료전지 스택 입구의 공기 유량 및 상기 연료전지 스택의 생성 전류량에 기반하여 추정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 잔존수의 변화는 상기 캐소드 측 출구의 상대 습도가 상기 추정값일 때와 상기 캐소드 측 출구의 상대 습도가 90 내지 110%일 때의 캐소드 측 출구의 수증기 유량에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 캐소드 측 출구의 수증기 유량은 상기 캐소드 측 출구의 수증기압, 상기 연료전지 스택 입구의 공기 유량에 따른 상기 캐소드 측 출구의 공기압, 및 상기 연료전지 스택 입구의 공기 유량에 따라 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 분류하는 단계는, 상기 판단하는 단계에서 물부족으로 인한 연료전지 스택의 열화에 따라 상기 연료전지 스택의 발열량의 증가되는 제2 상태라고 판단되면, 상기 제2 상태를 제2 진단 레벨로 분류하는 단계를 포함하고, 상기 연료전지 스택의 열화는 상기 연료전지 스택의 전압과 전류 곡선, 연료전지 스택의 임피던스 또는 전류 차단법을 이용하여 판단되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 회복 운전 모드는 상기 연료전지 스택의 운전 제한 온도를 낮추는 회복 운전 모드, 상기 연료전지 스택의 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나, 공기 공급 SR 비율(Stoichiometry Ratio)을 낮추는 회복 운전 모드, 및 상기 연료전지 스택의 애노드 측 수소 압력을 낮추거나, 수소 공급 SR 비율을 높이는 회복 운전 모드를 포함할 수 있다.
상기 회복운전시키는 단계는, 상기 제1 진단 레벨에 대응되는 경우, 상기 선택된 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 가변하여 회복 운전시키는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 회복운전시키는 단계는, 상기 제2 진단 레벨에 대응되는 경우 상기 선택된 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 허용가능한 최대치로 하여 회복운전시키는 단계일 수 있다.
상기 연료전지 스택의 운전 제한 온도를 낮추는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 운전 제한 온도의 하향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연료전지 스택의 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나, 공기 공급 SR 비율(Stoichiometry Ratio)을 낮추는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 캐소드 측 공기 압력의 상향 정도 또는 공기 공급 SR 비율의 하향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
기맵핑된 공기 유량 또는 연료전지 출력에 대한 공기 출구 밸브 개도맵에 기반하여, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 공기 출구 밸브의 개도를 상승시키거나 공기 공급 SR 가변 범위를 축소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연료전지 스택의 애노드 측 수소 압력을 낮추거나, 수소 공급 SR 비율을 높이는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 애노드 측 수소 압력의 하향 정도 또는 수소 공급 SR 비율의 상향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
기맵핑된 공기 유량 또는 연료전지 출력에 대한 목표 수소압 맵에 기반하여, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 목표 수소압 맵을 하향시키거나 수소 공급 SR 비율의 상향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 진단 레벨로 분류된 경우, 상기 선택된 회복 운전 모드에 따라 운전 제한 온도를 낮추거나, 상기 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나 공기 공급 SR 비율을 낮추거나, 또는 상기 애노드 측 수소 압력을 낮추거나 수소 공급 SR 비율을 높여 회복운전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 진단 레벨로 분류된 경우, 상기 선택된 회복 운전 모드에 따라 운전 제한 온도를 기설정된 최소한계치로 낮추고, 상기 캐소드 측의 공기 압력을 기설정된 최대한계치로 높이며 공기 공급 SR 비율을 최소한계치로 낮추고, 그리고 상기 애노드 측의 수소 압력을 최소한계치로 낮추고 수소 공급 SR 비율을 최대한계치로 높여 회복운전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 회복 운전시키는 단계는, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 선택된 회복 운전 모드의 수를 달리하여 회복 운전시키는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법에 따르면, 연료전지 스택의 드라이 아웃(Dry Out) 상황을 방지하며, 드라이 아웃 상황의 회복 운전을 통하여 연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 연료전지 시스템에서 발생할 수 있는 문제에 의해 또는 운전 패턴에 따른 연료전지 스택의 성능이 감소하는 것을 최소화시키며, 초기의 운전 성능을 지속적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 파워넷 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법에서 이용하는 물부족 정도에 따른 단계들을 도시한 표이다.
도 3은 도 2에서 도시된 냉각성능 감소 및 물부족 상황에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 Case 3 단계에 해당하는지를 진단하기 위한 방법을 도시한 그래프이다.
도 5는 도 2에 도시된 Case 3에 해당하는지 여부를 감지하는 두번째 방법에 이용되는 상대 습도 추정 모델과 그에 기인한 공기 공급 화학 양론비 가변 제어를 도식화한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회복 운전의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회복 운전의 다른 예를 도시한 그래프이다.
도 9 내지 도 13은 도 8에 도시된 바와 같은 캐소드 측 공기 압력 및 공기 공급 SR을 조정하는 방법을 설명한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 회복 운전의 또 다른 예를 도시한 그래프이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법에서 조건 변화에 따른 회복 운전 강도의 변화를 도시한 그래프이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 파워넷 구성도이다. 도시된 바와 같이, 차량용 연료전지-배터리 하이브리드 시스템은, 메인버스단(11)을 통해 병렬로 접속되는 주동력원인 연료전지(10)와 보조동력원인 고전압 배터리(메인배터리)(20), 고전압 배터리(20)의 출력 제어가 가능하도록 고전압 배터리(20)에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터(BHDC:Bidirectional High Voltage DC/DC Converter)(21), 연료전지(10)와 고전압 배터리(20)의 출력측인 메인버스단(11)에 연결된 인버터(31), 인버터(31)에 연결된 구동모터(32), 인버터(31) 및 구동모터(32)를 제외한 차량 내 고전압 부하(33), 저전압 배터리(보조배터리)(40) 및 저전압 부하(41), 저전압 배터리(40)와 메인버스단(11) 사이에 연결되어 고전압을 저전압으로 변환해주는 저전압 DC/DC 컨버터(LDC:Low Voltage DC/DC Conveter)(42)를 포함할 수 있다.
여기서, 차량의 주동력원인 연료전지(10)와 보조동력원으로 사용되는 고전압 배터리(20)가 메인버스단(11)을 통해 인버터(31)/구동모터(32) 등 시스템 내 각 부하에 대해 병렬로 접속되고, 고전압 배터리단에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터(21)가 연료전지(10)의 출력측인 메인버스단(11)에 접속되어, 양방향 DC/DC 컨버터(21)의 전압(메인버스단으로의 출력 전압) 제어에 의해 연료전지(10)의 출력 및 고전압 배터리(20)의 출력 제어가 가능하도록 되어 있다.
연료전지(10)의 출력단에는 역전류가 흐르지 않도록 연결된 다이오드(13)와, 연료전지(10)를 메인버스단(11)에 선택적으로 연결하도록 구비된 릴레이(14)가 설치된다. 릴레이(14)는 연료전지(10)가 정상 운전되는 차량 운행 중뿐만 아니라 연료전지 시스템의 아이들 스탑/재시동 상태에서 항시 연결된 상태로 있게 되며, 차량의 키 오프(키오프에 따른 정상 셧다운)시 또는 비상 셧다운시에만 연결이 해제된다.
또한 구동모터(32)를 회전시키기 위한 인버터(31)가 메인버스단(11)을 통해 연료전지(10) 및 고전압 배터리(20)의 출력측에 연결되어 연료전지(10) 및/또는 고전압 배터리(20)에서 공급되는 전원을 상 변환시켜 구동모터(32)를 구동시킨다.
이러한 연료전지 시스템에서 구동모터(32)의 구동은 연료전지(10)의 출력(전류)을 단독으로 이용하는 FC 모드, 고전압 배터리(20)의 출력을 단독으로 이용하는 EV 모드, 연료전지(10)의 출력을 고전압 배터리(20)의 출력이 보조하게 되는 HEV 모드로 이루어진다. 특히, 연료전지 시스템에서 아이들 스탑 및 재시동 후 연료전지(10)의 출력으로 구동모터(32)가 구동되기 전까지의 EV 모드 주행 상태에서는 연료전지(10)의 발전이 정지되어 고전압 배터리(20)의 출력만으로 구동모터(32)의 구동 및 차량 주행이 이루어진다.
이러한 EV 모드 주행 상태에서는 릴레이(14)가 온(ON) 및 연료전지(10)의 발전이 중지(공기 공급 중지)된 상태에서 고전압 배터리(20) 출력단에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터(21)의 부스트 제어를 통해 고전압 배터리(20)의 전압을 부스팅하여 메인버스단(11)의 전압을 상승시키고, 이로써 고전압 배터리(20)의 출력만으로 인버터(31)/구동모터(32) 등의 차량 내 부하를 작동시키게 된다.
물론, 연료전지 시스템의 아이들 스탑시에 공기의 공급을 중지하였다가 재시동시에는 공기 공급을 재개하게 되며, 재시동 후 연료전지 시스템의 정상 운전 모드 복귀시에는 공기가 정상 공급되는 상태에서 다시 연료전지(10)의 출력을 차량 부하에 따라 추종 제어하게 되고(부하 추종(Load Following) 제어), 또한 양방향 DC/DC 컨버터(21)의 부스팅 상태를 해제하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법에서 이용하는 물부족 정도에 따른 진단 레벨들을 도시한 표이며, 도 3은 도 2에서 도시된 방열량 감소 및 물부족 상황에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면 방열 가능량 또는 방열 성능 감소 및 발열량 증가에 기인하여 연료전지 스택 내부에 물부족이 발생된 상태를 두 개의 진단 레벨(Flt Lvl)로 분류한다. 진단 레벨이 증가할수록 물부족 상태가 심화된 상태를 뜻한다. 제2 진단 레벨(Flt Lvl 2)의 경우는 이미 연료전지 스택의 열화가 진행되어 발열량이 증가한 상태에 대응한다. 제1 진단 레벨(Flt Lvl 1)의 경우 아직 열화가 진행되지 않았지만 물부족이 예상되어 열화 가능성이 있는 상태를 의미한다. 즉, 제2 진단 레벨인 경우, 제1 진단 레벨일때에 비하여 회복 운전의 강도가 강화되어야 한다. 예컨대, 복수의 회복 운전 모드들 중 실제 선택되어 회복운전되어야 하는 회복 운전 모드의 개수 또는 강도가 증가되어야 한다.
방열 가능량의 감소에 기인하여 연료전지 스택이 드라이 아웃되는 제1 상태라고 판단되면, 제1 상태는 제1 진단 레벨로 분류되며, 연료전지 스택의 발열량 증가에 기인하여 연료전지 스택이 드라이 아웃되는 제2 상태라고 판단되면, 제2 상태는 제2 진단 레벨로 분류될 수 있다.
제1 진단 레벨로 분류되는 제1 상태의 경우, 물부족 또는 냉각 성능 부족의 원인과 그 감지 방법에 따라 3가지의 경우로 구분된다. 먼저 Case 1은 연료전지 시스템 내부의 냉각 제어 시스템을 구성하는 컴포넌트들 및 냉각 제어 시스템 자체의 고장에 기인하는 경우이다. 즉, 냉각과 관련된 단품 및 시스템의 고장, 환경변화 등에 따라 연료전지 시스템의 최대 방열 성능이 제한, 즉 방열 성능이 감소되는 경우이다.
이 경우, 운전 가능 최대 온도를 유지하기 위한 연료전지의 수렴 출력 전류가 감소되며, 출력 전류가 감소되는 상황이 지속되면 가습량이 줄어들어 물부족이 진행될 수 있다. 그리고 물부족이 진행되면 연료전지 스택이 열화될 수 있다. 구체적으로, 온도는 증가한 상태이기 때문에 고온으로 인하여 포화 수증기압은 증가하나, 출력 전류가 낮아 연료전지 스택에서 생성되는 물의 양이 감소되어 상대 습도가 매우 낮아질 수 있다.
각 Case들에 해당하는지 여부를 판단하기 위하여, 기설정된 복수의 조건들 중 적어도 하나의 조건이 만족되는지 여부가 판단되어야 한다. 먼저 Case 1의 경우 예컨대 홀 센서의 고장, 3상 전류센서 고장으로 회전수 제한 운전 중이라면, 냉각수 펌프 및 냉각팬이 고장이라는 조건이 만족된다. 또한, 써모스탯 제어 모터가 고장이거나, 써모스탯 개도 명령에 따르지 않는 경우 라디에이터 방향으로 물 흐름을 생성할 수 없다면, 써모스탯 개도의 제어 불량이라는 조건이 만족된다. 즉, 냉각수 펌프, 냉각팬, 및 써모스탯 등 냉각 제어 시스템으로부터의 고장 신호가 수신되었는지에 따라 Case 1에 해당하는 물부족 상태라고 진단할 수 있다.
정리하면, Case 1은 냉각 시스템의 고장에 기인하여 연료전지 시스템의 운전 온도가 기설정된 기준 온도보다 높은 상태가 기설정된 시간 이상 유지된 상태를 의미한다.
두번째로 Case 2의 경우, 연료전지 차량의 차속, 등판 각도 또는 외기온 중 적어도 하나가 각각에 대해 기설정된 제1 기준값보다 크거나 작은지 여부에 의해 연료전지 차량 외부에 환경 변화가 발생하여 물부족이 진행되는 상태일 수 있다. 즉, 연료전지 차량 외부의 온도가 상승하거나, 등판 운전으로 인하여 외기 유입이 감소되어 냉각 성능이 감소되는 경우에 물이 부족한 정도를 진단하는 것이다. 구체적으로 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제1 기준값보다 높은 상태가 기설정된 시간 동안 계속 유지되는지, 연료전지 차량의 차속이 제1 기준 차속보다 낮은지, 연료전지 차량의 등판각도가 제1 기준 등판각도보다 높거나, 또는 연료전지 차량의 외기온이 제1 기준 외기온보다 높은지 등의 조건이 만족되는지를 판단한다.
즉, 연료전지 차량의 차속, 등판 각도 또는 외기 온도에 따라서 차량에 유입되는 램에어(외풍)의 온도와 풍량이 변하게 될 수 있다. 따라서, 외풍의 온도와 풍량의 변화 인자인 차속, 등판 각도 또는 외기 온도 중 적어도 하나가 각각에 대해 기설정된 기준값보다 크거나 작은 상태가 기설정된 시간 이상 유지된 상태가 Case 2에 해당한다.
Case 3의 경우, 연료전지 스택의 온도에 따라 설정된 기준 전류와 측정된 연료전지 스택의 실제 출력 전류와의 편차를 적분한 값이 기설정된 제1 기준값보다 큰 지, 그리고 연료전지 스택의 캐소드 측에 잔존하는 물의 감소량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 지에 따라, Case 1 또는 2에서 진단하지 못하는 물부족 상황을 진단할 수 있다. 즉, 냉각 제어 시스템의 고장 또는 환경 변화를 감지하지 못하지만, 물부족 상태인 경우이다. 구체적으로, 냉각 제어 시스템이 실제는 고장 상태이나, 냉각수의 부족 또는 리크(leak), 잘못된 냉각수 주입 운전, 냉각 루프에 이물질이 유입되어 고장이라고 진단되지 않는 경우, 연료전지 운전점을 계속적으로 모니터링하여 고온/저출력 운전이 지속되는지 여부를 통해 냉각 성능 제한을 인지하여 회복 운전시킬 수 있다.
제2 진단 레벨의 경우, 이미 연료전지 스택의 드라이 아웃이 발생한 경우이다. 이에 해당하는지는 전류 전압 곡선의 기울기와 처짐량, 임피던스 측정, CI(Current Interrupt)를 통한 멤브레인 저항 측정 등에 따라 판단할 수 있다.
즉, 진단 레벨이 증가할수록 이미 스택 열화가 진행된 상태를 의미하며, 진단 레벨이 낮을수록 물부족은 발생하지 않았지만 발생한 가능성이 있는 낮은 수준의 상태를 의미한다. 진단 레벨이 증가할수록 심각도의 정도가 높으며 회복 운전을 강화하는 등(회복 운전의 개수와 수준의 증가) 전략이 요구되는 것이다.
도 3을 참조하면, 연료전지 시스템의 방열 가능량이 감소하는지 또는 연료전지 스택의 발열량이 증가하는지 여부 즉, 도 2에 도시된 바와 같은 Flt Lvl 1, 2에 해당하는지 여부를 판단한다(S301). 판단 결과에 따라 연료전지 스택의 물부족 상태가 Flt Lvl 1, 2에 해당하지 않는 경우, 회복 운전이 아닌 정상 운전 모드로 동작시키고(S303), Flt Lvl 1, 2에 해당하는 경우에 각 단계들(Case)에 대응하는 회복 운전 모드를 선택하여 회복운전시킬 수 있다(S305).
회복 운전을 통해 물부족 상태가 해소되면(S307), 다시 연료전지 시스템의 방열 가능량이 감소하는지 또는 연료전지 스택의 발열량이 증가하는지 여부를 판단한다(S301). 회복 운전 모드는 물부족 상태가 회복될 때까지 반복 수행된다.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 Case 3에 해당하는지를 진단하기 위한 방법을 도시한 그래프이다. 도 4a는 연료전지 운전 온도에 따라 설정된 기준 전류와의 관계가 도시된 그래프이다. 도 4a를 참조하면, 연료전지 스택의 온도에 따라 설정된 기준 전류는 온도가 증가하여도 일정 온도까지는 증가하지 않다가, 일정 온도 이후부터는 온도의 증가에 비례하여 증가한다. 도 4a의 두 개의 그래프는 기준 전류 설정시 히스테리시스를 고려하여 기준 전류를 두 가지로 설정한 것을 의미한다. 도 4b는 시간에 따라 기준 전류와 실제 측정된 전류와의 편차를 적분하는 과정이 도시된 그래프이다. 구체적으로, 연료전지 스택의 온도에 따라 설정된 기준 전류와 측정된 연료전지 스택의 실제 출력 전류와의 편차를 적분한 값이 기설정된 제1 기준값보다 큰 경우에 Case 3에 해당한다.
운전 온도별 기준 전류는 기설정되며, 히스테리시스를 고려하여 두 개의 맵으로 설정될 수 있다. 전류 편차는 기준 전류와 실제 측정 전류의 차이며, 실제 측정 전류가 a1보다 높으면 전류 편차는 a1-실제 측정 전류이고, 실제 측정 전류가 a1과 a2 사이 값이라면 전류 편차는 0이며, 실제 전류가 a2보다 높으면 a2-실제전류가 전류 편차가 된다. 그리고 이러한 전류 편차를 시간 적분한 값이 제1 기준값보다 큰 지 여부를 판단하는 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 Case 3에 해당하는지 여부를 감지하는 두번째 방법에 이용되는 상대 습도 추정 모델과 그에 기인한 공기 공급 화학 양론비 가변 제어를 도식화한 도면이다. Case 3에 해당하는지 여부를 감지하는 두번째 방법은 연료전지 스택의 잔존 수량을 추정하는 방법이다. 즉, 연료전지 스택의 캐소드 측에 잔존하는 물의 감소량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 경우에 Case 3에 해당할 수 있다.
캐소드 측에 잔존하는 물의 감소량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 지 여부를 판단하기 위해서, 측정된 연료전지 스택의 출력 전류, 연료전지 스택 입구의 공기 유량 및 캐소드 입구 및 출구의 공기 온도에 기반하여 캐소드 출구의 상대 습도를 추정하며, 캐소드 출구의 상대 습도가 추정된 상태 습도일 때와 100%일 때의 연료전지 스택 출구의 수증기 유량 차를 적분하여 캐소드 측에 잔존하는 물의 감소량을 연산한다. 연료전지 스택 출구의 수증기 유량은 측정된 캐소드 측 입구 및 출구온도에 따른 연료전지 스택의 입구 및 출구의 포화 수증기압과, 연료전지 스택 입구의 공기 유량에 따른 연료전지 스택 출구의 공기압에 따라 산출될 수 있다. 연산된 물의 감소량이 제1 기준값보다 크다고 판단된 경우, Case 3에 해당되며, 이후 Case 3에 대응되는 회복 운전 모드가 선택된다.
도 5를 참조하면, 연료전지 스택의 캐소드 출구의 상대 습도를 예측하기 위하여 스택 입구의 수증기 유량, 생성수의 양, 스택 내부 캐소드와 애노드 간 물 이동량을 고려하고, 연료전지 스택의 캐소드 측 물 변화량이 없다고 가정한다.
구체적으로 캐소드 측 상대 습도를 추정하기 위해 요구되는 입력값은 연료전지 스택의 입구와 출구의 공기 온도, 전류, 연료전지 스택의 입구 공기 유량이다. 연료전지 스택 입구 공기 전체 압력은 연료전지 스택 입구 공기 유량의 함수이며, 연료전지 스택 출구 공기 전체 압력 또한 연료전지 스택 입구 공기 유량의 함수이다. 연료전지 스택의 입 출구 공기 포화수증기압은 연료전지 스택의 입출구 공기 온도의 함수이다.
연료전지 스택의 잔존 수량을 예측하기 위해서, 먼저 캐소드 출구의 상대 습도가 추정치일 때의 연료전지 스택 출구 수증기 유량을 계산한다. 구체적으로 연료전지 스택 출구 수증기 유량은 연료전지 스택 출구 건공기 유량(연료전지 스택 입구 공기 유량 - 반응 산소량), 0.622(수증기 1몰 질량을 건공기 1몰 질량으로 나눈값), 및 연료전지 스택 출구 수증기압이 연료전지 스택 출구 공기 전체 압력에서 연료전지 스택 출구 수증기 압력을 뺀 양에서 차지하는 비율을 곱한 것이다.
다음으로 캐소드 출구의 상대 습도가 100%일 때의 연료전지 스택 출구 수증기 유량을 계산한다. 구체적인 계산 방법은 캐소드 출구의 상대 습도가 추정치일때와 동일하다.
캐소드 출구의 상대 습도가 100%일 때의 연료전지 스택 출구 수증기 유량에서 캐소드 출구의 상대 습도가 추정치일 때의 연료전지 스택 출구 수증기 유량을 빼고, 이를 시간에 대해 적분하면 캐소드 내의 잔존 수의 감소량을 예측할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실제 연료전지 전류와 실제 공기 유량, 캐소드 측 입구의 온도, 캐소드 측 출구 온도 및 연료전지 스택을 구성하는 연료전지 셀의 개수를 입력으로 하고, 내부 파라미터로 가습기 효율맵, 애노드 측에서 캐소드 측으로 이동하는 물의 양, 공기 유량에 대한 캐소드 측 입구의 압력과 공기 유량에 대한 캐소드 측 출구의 압력을 포함하는 상대 습도(RH) 추정 모델에서 추정된 캐소드 측 출구의 상대 습도 추정값에 기반하여 추정값과 기맵핑된 화학 양론비 맵 또는 목표 상대습도 기반 화학 양론비 PI 제어를 통해 목표 화학 양론비를 결정할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법을 도시한 도면이다. 정상 운전 모드(Normal Mode)와 회복 운전 모드 간의 천이 과정을 도시한 것으로, 도 2에 도시된 Case 1과 Case 2가 도 6a에 대응되며, Case 3이 도 6b에 대응되고, Flt Lvl 2가 도 6c에 대응된다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 열화 방지 모드 및 열화 회복 모드는 모두 회복 운전 모드이며, 회복 운전 모드는 연료전지 스택의 운전 제한 온도를 낮추는 회복 운전 모드, 상기 연료전지 스택의 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나, 공기 공급 SR 비율(Stoichiometry Ratio)을 낮추는 회복 운전 모드, 및 상기 연료전지 스택의 애노드 측 수소 압력을 낮추거나, 수소 공급 SR 비율을 높이는 회복 운전 모드를 포함할 수 있다.
제1 진단 레벨에 대응되는 경우, 상기 선택된 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 가변하여 회복 운전시키며, 제2 진단 레벨에 대응되는 경우 상기 선택된 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 허용가능한 최대치로 하여 회복운전시킨다.
도 6a를 참조하면, 운전 온도가 제1 기준값(T2) 보다 높고, 차속이 제1 기준 차속(V1)보다 낮거나, 등판각도가 제1 기준 등판각도(G1)보다 크거나, 외기온이 제1 기준 외기온(Ta1)보다 높거나 또는 냉각 제어 시스템으로부터 고장 신호가 수신되는지의 조건이 만족되는 경우에 운전 제어 방법을 도시하고 있다.
도 6b를 참조하면, 전류 편차의 적분치(Q)가 기설정된 제1 기준 적분치(Q2) 이상인지 또는 연료전지 스택 내부의 잔존수 감소량이 제1 기준 잔존수 감소량보다 큰 지에 따라 회복 운전시키는 운전 제어 방법을 도시하고 있다.
즉, 정상 운전 모드로 운전 중 상기한 조건들이 만족된 상태가 소정 시간동안 유지되는 경우 복수의 회복 운전 모드들 중 적어도 하나를 선택하여 회복 운전시키게 된다. 제1 진단 레벨에 대응하는 회복 운전시와 제2 진단 레벨에 대응하는 회복 운전시에 선택된 회복 운전 모드의 개수와 회복운전 강도가 가변될 수 있다. 또한, 제1 진단 레벨 내에서도 방열 성능 감소 정도에 따라 선택된 회복 운전 모드의 개수와 회복 운전 강도가 가변될 수 있다. 즉, 선택된 회복 운전 모드로 동작시킬 때, 회복 운전 강도를 물부족 정도에 따라 가변시킬 수 있다.
구체적으로, 선택된 회복 운전 모드의 종류에 대응하여, 진단된 물부족 정도에 따라 운전 제한 온도를 낮추고, 캐소드 측의 공기 압력을 높이며 공기 공급 SR 비율을 낮추며, 애노드 측 수소 압력을 낮추고 수소 공급 SR 비율을 높여 회복 운전시킬 수 있다. 또한, 진단된 물부족 정도에 따라 선택되는 회복 운전 모드의 개수도 상이할 수 있다.
예컨대, 연료전지 스택의 운전 제한 온도를 낮추는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우, 분류된 진단 레벨에 따라 상기 운전 제한 온도의 하향 정도를 가변시킬 수 있다. 또한, 연료전지 스택의 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나, 공기 공급 SR 비율(Stoichiometry Ratio)을 낮추는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 캐소드 측 공기 압력의 상향 정도 또는 공기 공급 SR 비율의 하향 정도를 가변시킬 수 있다. 또한 연료전지 스택의 애노드 측 수소 압력을 낮추거나, 수소 공급 SR 비율을 높이는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우, 분류된 진단 레벨에 따라 상기 애노드 측 수소 압력의 하향 정도 또는 수소 공급 SR 비율의 상향 정도를 가변시킬 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이 운전 온도가 제2 기준 온도(T2_1)보다 낮고, 차속이 제2 기준 차속(V2)보다 크고, 등판각도가 제2 기준 등판각도(G2)보다 크며, 외기온이 제2 기준 외기온(Ta2)보다 작고, 냉각 제어 시스템으로부터 고장 신호도 수신되지 않는 조건이 모두 만족되어 일정 시간 유지된다면, 선택된 회복 운전 모드가 해제될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이 전류 편차 적분치(Q)가 기설정된 제2 기준 적분치(Q2) 보다 작거나 같은 경우 혹은 연료전지 스택 내부의 잔존수 감소량이 제2 기준 잔존수 감소량보다 작거나 같은 경우 선택된 회복 운전 모드가 해제될 수 있다.
도 6c의 경우, 열화도에 따른 정상 운전 모드와 회복 운전 모드 사이의 천이를 도시한다. 제2 진단 레벨에 대응되는 도면으로 연료전지 스택의 전압과 전류 곡선 또는 연료전지 스택의 임피던스를 통해 산출되는 연료전지 스택의 열화도가 기설정된 제1 기준 열화도보다 크다면 회복 운전 모드로 천이할 수 있다.
상술한 바와 같이 제2 진단 레벨의 경우, 열화가 이미 진행된 상태여서 연료전지 스택이 드라이 아웃 상태에 있는바, 열화도 회복을 위한 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 허용가능한 최대치로 설정하여 회복 운전시킬 수 있다.
구체적으로 제3 단계에 대응되는 경우 선택된 회복 운전 모드의 종류에 대응하여, 진단된 물부족 정도에 따라 운전 제한 온도를 기설정된 최소 한계치로 낮추고, 캐소드 측의 공기 압력을 기설정된 최대 한계치로 높이며, 공기 공급 SR 비율을 최소 한계치로 낮추고, 애노드 측의 수소 압력은 최소 한계치로 낮추며, 수소 공급 SR 비율은 최대 한계치로 높여 회복 운전시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회복 운전의 일 예를 도시한 그래프이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회복 운전의 다른 예를 도시한 그래프이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 회복 운전의 또 다른 예를 도시한 그래프이다. 연료전지 강제 냉각, 공기 유량 공급 중지, 배터리 강제 충전 및 부하 사용의 방법을 통하여 연료전지 내부의 물의 양을 조절하는 방법은 고출력 한계 상황에서는 이용 불가하다.
도 7을 참조하면, 회복 운전 모드 중 운전 제한 온도 기준을 하향시키는 회복 운전 모드가 도시된다. 물부족 정도가 진단되어 회복 운전 강도가 결정되면, 즉 운전 제한 온도 기준을 하향하는 정도가 결정되면 고온 출력 제한 기준 온도가 하향될 수 있다. 운전 제한 온도를 하향하게 되면, 포화 수증기압이 크게 감소되어 상대 습도가 증가할 것이다.
도 8 및 도 14과 관련하여, 공기와 수소의 압력 또는 화학 양론비(SR) 조정을 통하여 외부로 유출되는 생성수의 양을 최소화할 수 있고, 내부 가습 구조가 형성되어 멤브레인의 전 영역이 고르게 가습될 수 있다.
구체적으로 캐소드 측 공기 압력을 상승시키거나, 공기 공급 SR을 하향시키면 연료전지 스택 외부로 유출되는 생성수를 최소화시킬 수 있다. 또한 애노드 측 수소 압력을 하향시키고, 수소 공급 SR을 상승시키면 내부 생성수 순환을 통한 내부 가습 구조를 형성시킬 수 있다. 수소 압력을 하향시키기 위해 애노드 측 압력 제어 단수를 증가시키고, 수소 공급 SR의 양은 애노드 측 압력 제어 단수의 증가에 따라 단계별로 증가될 수 있다.
도 9 내지 도 13은 도 8에 도시된 바와 같은 캐소드 측 공기 압력 및 공기 공급 SR을 조정하는 방법을 설명한 그래프이다.
진단된 물부족 정도에 따라 선택된 회복 운전 모드의 회복 운전 강도가 결정되면, 즉 캐소드 측의 공기 압력을 높이는 가압 수준이 결정되면, 캐소드 측 가압 제어 단수를 증가시키며, 공기 공급 SR 최대치는 감소된다. 가압 제어 단수를 증가시키기 위해서 캐소드 출구 측 BCV 개도를 낮춘다. 가압시, 공기 공급 SR 최대치를 SR_Lo1로 제한한다. 도 11에 도시된 바와 같이 SR_Lo1은 가압 제어 단수가 증가됨에 따라 감소된다. 상압에서는 SR 가변 영역을 확대시키고, 가압시, SR 가변은 플러딩 방지 목적이므로 이 역할을 축소하기 위해 SR 가변 영역을 축소시킨다.
가압 운전의 과도 구간을 고려하여 가압 비율(ratio)의 변수를 도입하여 과도 구간에서는 선형적으로 SR 최대치를 SR_Lo1까지 하향시킨다. 가압 비율은 실제 개도와 상압시 개도 명령값의 차이와 가압시의 개도 명령과 상압시의 개도 명령과의 차이의 비율이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 운전 제어 방법에서 조건 변화에 따른 회복 운전 강도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 15a는 차속에 따른 회복 운전 강도의 변화를, 도 15b는 연료전지 차량의 외기온, 등판각도, 냉각 제어 시스템의 고장 수준, 전류 편차의 적분치, 잔존수 감소량 연산값의 증가에 따른 회복 운전 강도의 변화를 도시한다. 도 15c는 연료전지 스택의 열화도에 따른 회복 운전 강도의 변화를 도시한다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 차속, 외기온, 등판각도, 냉각 제어 시스템의 고장 수준, 전류 편차의 적분치, 잔존수 감소량 연산값의 변화에 따라서 회복 운전 강도를 히스테리시스를 갖도록 변화시켜 회복운전의 강도 맵핑에 관해 도시하고 있다. 회복 운전 강도는 상술한 바와 같이, 진단된 물부족 정도에 따라 운전 제한 온도, 캐소드 측의 공기 압력과 공기 공급 SR 비율, 애노드 측 수소 압력과 수소 공급 SR 비율로 조정할 수 있다. 도 15a와 도 15b는 물부족 정도에 따라 선형적으로 회복 운전 강도를 강화시키는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 관계는 비선형적일 수도 있다.
반면에 도 15c를 참조하면, 회복 운전이 필요한 부분(열화도가 기설정된 제1 기준 열화도(D1) 이상인 경우)에서는 회복 운전 강도를 허용가능한 최대치로 설정한다.
상술한 바와 같이 Flt Lvl이 낮을수록, 판단된 연료전지 스택의 물부족 정도가 낮을수록 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 낮게하고, 회복 운전 모드의 항목을 줄이는 것이 바람직하다. 회복 운전 모드들은 연비가 저하되거나, 가속 응답성이 저하되는 문제가 있을 수 있기 때문에, 연료전지 스택의 물부족 정도에 따라 선택적으로 운전되어야 한다.
발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 연료전지 13 : 다이오드
14 : 릴레이 20 : 고전압 배터리
21 : 양방향 DC/DC 컨버터 31 : 인버터
32 : 구동 모터 33 : 고전압 부하
40 : 저전압 배터리 41 : 저전압 부하
42 : 저전압 DC/DC 컨버터

Claims (24)

  1. 연료전지 시스템의 냉각 성능 감소 상태 또는 연료전지 스택의 열화 상태에 기반하여 연료전지 스택 내부의 물부족 상태를 판단하는 단계;
    상기 판단된 상태에 따라 연료전지 시스템의 진단 레벨을 분류하는 단계; 및
    상기 분류된 진단 레벨에 대응하는 적어도 하나의 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분류하는 단계는,
    상기 판단하는 단계에서 냉각 성능 감소에 기인하여 물부족 발생이 예측되는 제1 상태라고 판단되면, 상기 제1 상태를 제1 진단 레벨로 분류하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 상태는 상기 냉각 시스템의 고장에 기인하여 연료전지 스택 내부에 물부족이 발생이 예측되는 상태를 포함하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 상태는 상기 냉각 시스템의 고장에 기인하여 상기 연료전지 시스템의 운전 온도가 기설정된 기준 온도 이상으로 기설정된 시간 동안 유지된 상태인 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 상태는 외풍의 온도 또는 풍량의 증감에 기인하여 연료전지 스택 내부에 물부족이 발생이 예측되는 상태를 포함하며,
    상기 제1 상태는 연료전지 차량의 차속, 등판 각도 또는 외기 온도 중 적어도 하나가 각각에 대해 기설정된 기준값보다 크거나 작은 상태가 기설정된 시간 동안 유지된 상태인 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 상태는 상기 연료전지 차량의 차속이 제1 기준 차속보다 낮거나, 상기 연료전지 차량의 등판 각도가 제1 기준 등판 각도보다 높거나 또는 상기 연료전지 차량의 외기 온도가 제1 기준 외기 온도보다 높은 상태가 기설정된 시간 동안 유지된 상태인 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 상태는, 상기 연료전지 스택의 온도에 따라 설정된 기준 전류와 측정된 연료전지 스택의 출력 전류에 따라 산출된 결과값이 기설정된 제1 기준값보다 큰 상태인지 여부에 기반하여 판단되는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준 전류는 상기 연료전지 스택의 온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 상태는, 상기 연료전지 스택의 캐소드 측 상대 습도의 추정값을 통해 산출되는 상기 캐소드 측 잔존수의 변화에 기반하여 판단되는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 캐소드 측 상대 습도의 추정값은 상기 연료전지 스택의 캐소드 측 입구와 출구의 온도, 상기 연료전지 스택 입구의 공기 유량 및 상기 연료전지 스택의 생성 전류량에 기반하여 추정되는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 잔존수의 변화는 상기 캐소드 측 출구의 상대 습도가 상기 추정값일 때와 상기 캐소드 측 출구의 상대 습도가 90 내지 110%일 때의 캐소드 측 출구의 수증기 유량에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 캐소드 측 출구의 수증기 유량은 상기 캐소드 측 출구의 수증기압, 상기 연료전지 스택 입구의 공기 유량에 따른 상기 캐소드 측 출구의 공기압, 및 상기 연료전지 스택 입구의 공기 유량에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 분류하는 단계는,
    상기 판단하는 단계에서 물부족으로 인한 연료전지 스택의 열화에 따라 상기 연료전지 스택의 발열량의 증가되는 제2 상태라고 판단되면, 상기 제2 상태를 제2 진단 레벨로 분류하는 단계를 포함하고,
    상기 연료전지 스택의 열화는 상기 연료전지 스택의 전압과 전류 곡선, 연료전지 스택의 임피던스 또는 전류 차단법을 이용하여 판단되는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 회복 운전 모드는 상기 연료전지 스택의 운전 제한 온도를 낮추는 회복 운전 모드, 상기 연료전지 스택의 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나, 공기 공급 SR 비율(Stoichiometry Ratio)을 낮추는 회복 운전 모드, 및 상기 연료전지 스택의 애노드 측 수소 압력을 낮추거나, 수소 공급 SR 비율을 높이는 회복 운전 모드를 포함하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 회복운전시키는 단계는,
    상기 제1 진단 레벨에 대응되는 경우, 상기 선택된 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 가변하여 회복 운전시키는 단계인 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 회복운전시키는 단계는,
    상기 제2 진단 레벨에 대응되는 경우 상기 선택된 회복 운전 모드의 회복 운전 강도를 허용가능한 최대치로 하여 회복운전시키는 단계인,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 운전 제한 온도를 낮추는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우,
    상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 운전 제한 온도의 하향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나, 공기 공급 SR 비율(Stoichiometry Ratio)을 낮추는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우,
    상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 캐소드 측 공기 압력의 상향 정도 또는 공기 공급 SR 비율의 하향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    기맵핑된 공기 유량 또는 연료전지 출력에 대한 공기 출구 밸브 개도맵에 기반하여, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 공기 출구 밸브의 개도를 상승시키거나 공기 공급 SR 가변 범위를 축소시키는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 애노드 측 수소 압력을 낮추거나, 수소 공급 SR 비율을 높이는 회복 운전 모드를 선택하여 회복 운전시키는 경우,
    상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 애노드 측 수소 압력의 하향 정도 또는 수소 공급 SR 비율의 상향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    기맵핑된 공기 유량 또는 연료전지 출력에 대한 목표 수소압 맵에 기반하여, 상기 분류된 진단 레벨에 따라 목표 수소압 맵을 하향시키거나 수소 공급 SR 비율의 상향 정도를 가변시키는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  22. 제2항에 있어서,
    상기 제1 진단 레벨로 분류된 경우, 상기 선택된 회복 운전 모드에 따라 운전 제한 온도를 낮추거나, 상기 캐소드 측의 공기 압력을 높이거나 공기 공급 SR 비율을 낮추거나, 또는 상기 애노드 측 수소 압력을 낮추거나 수소 공급 SR 비율을 높여 회복운전시키는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 제2 진단 레벨로 분류된 경우, 상기 선택된 회복 운전 모드에 따라 운전 제한 온도를 기설정된 최소한계치로 낮추고, 상기 캐소드 측의 공기 압력을 기설정된 최대한계치로 높이며 공기 공급 SR 비율을 최소한계치로 낮추고, 그리고 상기 애노드 측의 수소 압력을 최소한계치로 낮추고 수소 공급 SR 비율을 최대한계치로 높여 회복운전시키는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 회복 운전시키는 단계는,
    상기 분류된 진단 레벨에 따라 상기 선택된 회복 운전 모드의 수를 달리하여 회복 운전시키는 단계인,
    연료전지 시스템의 운전 제어 방법.
KR1020140082665A 2014-07-02 2014-07-02 연료전지 시스템의 운전 제어 방법 KR101592720B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140082665A KR101592720B1 (ko) 2014-07-02 2014-07-02 연료전지 시스템의 운전 제어 방법
JP2014211030A JP6556437B2 (ja) 2014-07-02 2014-10-15 燃料電池システムの運転制御方法
US14/542,608 US10511041B2 (en) 2014-07-02 2014-11-16 Method of controlling operation of fuel cell system
DE102014223643.6A DE102014223643A1 (de) 2014-07-02 2014-11-19 Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Brennstoffzellensystems
CN201410752839.0A CN105280936B (zh) 2014-07-02 2014-12-10 控制燃料电池系统的运行的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140082665A KR101592720B1 (ko) 2014-07-02 2014-07-02 연료전지 시스템의 운전 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160007828A true KR20160007828A (ko) 2016-01-21
KR101592720B1 KR101592720B1 (ko) 2016-02-19

Family

ID=54866276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140082665A KR101592720B1 (ko) 2014-07-02 2014-07-02 연료전지 시스템의 운전 제어 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10511041B2 (ko)
JP (1) JP6556437B2 (ko)
KR (1) KR101592720B1 (ko)
CN (1) CN105280936B (ko)
DE (1) DE102014223643A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018056639A3 (ko) * 2016-09-26 2018-05-11 주식회사 엘지화학 인공지능형 연료전지 시스템
KR20180101684A (ko) * 2017-03-03 2018-09-13 현대자동차주식회사 연료전지의 냉각 제어방법 및 제어시스템
US20180362750A1 (en) * 2016-11-01 2018-12-20 Lg Chem, Ltd. Method of preparing diene-based rubber latex, method of preparing abs-based graft copolymer and method of manufacturing injection-molded article

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160087292A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
KR101755781B1 (ko) * 2015-01-19 2017-07-10 현대자동차주식회사 차량 연료전지의 제어방법
KR20170036858A (ko) * 2015-09-18 2017-04-03 현대자동차주식회사 연료전지차량의 제어 방법 및 시스템
JP6670480B2 (ja) * 2017-02-23 2020-03-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
CN109572678A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车及其低电量下坡时的控制方法和控制系统
DE102017123458A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Autonomes Verschalten einer Antriebsbatterie
CN108448132B (zh) * 2018-01-23 2023-08-04 同济大学 燃料电池电堆不同工况下温度分布模拟装置及方法
JP6974205B2 (ja) * 2018-02-09 2021-12-01 株式会社Soken 燃料電池システム
KR102554937B1 (ko) * 2018-03-14 2023-07-11 현대자동차주식회사 연료전지 차량용 운전 정지방법
TWI668939B (zh) * 2018-04-23 2019-08-11 國立交通大學 結合氫燃料電池的電源供應系統
KR102551676B1 (ko) * 2018-08-17 2023-07-07 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 외부 전력 공급시스템 및 공급방법
FR3091839B1 (fr) * 2019-01-22 2021-12-17 Psa Automobiles Sa Procede de diagnostic d'efficacite d'un circuit de refroidissement d'une batterie
KR20210053360A (ko) * 2019-10-31 2021-05-12 현대자동차주식회사 연료전지 제어 방법
CN112993336B (zh) * 2019-12-14 2022-04-22 中国科学院大连化学物理研究所 用于车用燃料电池衰减过程的水管理故障诊断方法
CN111106368B (zh) * 2019-12-31 2021-11-26 上海神力科技有限公司 一种燃料电池电堆的水管理方法
DE102020124579A1 (de) 2020-09-22 2022-03-24 Audi Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem mit lastpunktabhängiger Degradationsregeneration
CN112249001B (zh) * 2020-10-23 2021-11-02 奇瑞汽车股份有限公司 混合动力车辆能量管理方法及装置
CN113193214B (zh) * 2021-05-12 2022-09-30 中国第一汽车股份有限公司 燃料电池系统排水控制方法、燃料电池系统及电动汽车
KR20230022713A (ko) 2021-08-09 2023-02-16 현대자동차주식회사 연료전지 제어 장치 및 방법
CN113793958B (zh) * 2021-08-24 2023-04-18 清华大学 一种基于电流密度分布的燃料电池水淹诊断方法
KR20230048923A (ko) 2021-10-05 2023-04-12 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 운전 제어 장치 및 방법
KR20230071488A (ko) 2021-11-16 2023-05-23 현대자동차주식회사 연료전지시스템 및 그 제어방법
CN115295826B (zh) * 2022-07-25 2023-04-18 上海杰宁新能源科技发展有限公司 一种燃料电池控制方法、系统、存储介质及智能终端
CN115476734B (zh) * 2022-09-20 2023-05-23 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种基于模糊推理的燃料电池系统水管理故障诊断方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059129A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
KR20100060430A (ko) * 2008-11-27 2010-06-07 현대자동차주식회사 스택 운전온도 조절이 가능한 연료전지용 열 및 물 관리 시스템
KR20120053137A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 온도제어방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3769882B2 (ja) 1997-06-06 2006-04-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池装置および燃料電池装置の温度調整方法
JP4147924B2 (ja) 2002-12-03 2008-09-10 日産自動車株式会社 燃料電池システム
CN1930718A (zh) 2004-03-12 2007-03-14 松下电器产业株式会社 燃料电池系统的故障诊断方法和采用该方法的故障诊断装置及燃料电池系统
US20070224471A1 (en) * 2004-08-06 2007-09-27 Yoshikazu Tanaka Fuel Cell Power Generation System
JP2007005064A (ja) * 2005-06-22 2007-01-11 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP5267835B2 (ja) * 2007-06-25 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムのインピーダンス測定方法
JP4274277B2 (ja) 2007-10-26 2009-06-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5310503B2 (ja) * 2009-11-24 2013-10-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5625495B2 (ja) * 2010-05-26 2014-11-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池の制御方法
JP5156797B2 (ja) * 2010-06-17 2013-03-06 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP5581890B2 (ja) * 2010-08-20 2014-09-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム、および、燃料電池システムの制御方法
US9748006B2 (en) * 2010-10-01 2017-08-29 Terrapower, Llc System and method for maintaining and establishing operational readiness in a fuel cell backup system of a nuclear reactor system
KR101350184B1 (ko) 2011-11-18 2014-01-10 기아자동차주식회사 연료전지 스택의 작동온도 제어방법
JP2013239290A (ja) * 2012-05-14 2013-11-28 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム及びその制御方法
KR101601443B1 (ko) * 2014-07-02 2016-03-22 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 운전 제어 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059129A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
KR20100060430A (ko) * 2008-11-27 2010-06-07 현대자동차주식회사 스택 운전온도 조절이 가능한 연료전지용 열 및 물 관리 시스템
KR20120053137A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 온도제어방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018056639A3 (ko) * 2016-09-26 2018-05-11 주식회사 엘지화학 인공지능형 연료전지 시스템
US10901038B2 (en) 2016-09-26 2021-01-26 Lg Chem, Ltd. Artificial intelligent fuel cell system
US20180362750A1 (en) * 2016-11-01 2018-12-20 Lg Chem, Ltd. Method of preparing diene-based rubber latex, method of preparing abs-based graft copolymer and method of manufacturing injection-molded article
KR20180101684A (ko) * 2017-03-03 2018-09-13 현대자동차주식회사 연료전지의 냉각 제어방법 및 제어시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN105280936B (zh) 2019-07-09
JP6556437B2 (ja) 2019-08-07
CN105280936A (zh) 2016-01-27
KR101592720B1 (ko) 2016-02-19
US20160006060A1 (en) 2016-01-07
JP2016015301A (ja) 2016-01-28
DE102014223643A1 (de) 2016-01-07
US10511041B2 (en) 2019-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101592720B1 (ko) 연료전지 시스템의 운전 제어 방법
KR101628514B1 (ko) 연료전지 스택의 온도 제어 방법
US8263278B2 (en) Fuel cell system and its operation method
KR101859803B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템의 운전 제어 방법
JP4656539B2 (ja) 燃料電池システム
KR101866072B1 (ko) 연료전지 스택의 상태 진단 장치 및 그 방법
JP5783324B2 (ja) 燃料電池システム
US8420268B2 (en) Fuel cell system
US8236460B2 (en) Fuel cell system
JP6187774B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転制御方法
KR20160007826A (ko) 연료전지 시스템의 운전 제어 방법
US8053123B2 (en) Fuel cell system with a scavenging device and AC impedance measuring unit
KR20060123777A (ko) 연료전지 시스템의 제어장치
JP5435320B2 (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
US20150380755A1 (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
KR101567645B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 그 운전 제어 방법
JP2009152131A (ja) 燃料電池システム
JP5315661B2 (ja) 燃料電池搭載車両、燃料電池の制御装置、制御方法
JP6395113B2 (ja) 燃料電池システム
JP7124751B2 (ja) 燃料電池システム
JP2008146937A (ja) 燃料電池システム
CN116031449A (zh) 用于控制燃料电池系统的劣化规避操作的方法和装置
KR20220144099A (ko) 연료전지 스택의 응축수 배출 제어 장치
KR20230028644A (ko) 연료전지 제어 방법
CN117423871A (zh) 一种燃料电池系统的怠速控制方法

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190130

Year of fee payment: 4