KR20160126752A - Hydrogen-based dual fuel apparatus for vehicle - Google Patents

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KR20160126752A
KR20160126752A KR1020150058243A KR20150058243A KR20160126752A KR 20160126752 A KR20160126752 A KR 20160126752A KR 1020150058243 A KR1020150058243 A KR 1020150058243A KR 20150058243 A KR20150058243 A KR 20150058243A KR 20160126752 A KR20160126752 A KR 20160126752A
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KR1020150058243A
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임태호
이진욱
김현익
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임태호
김현익
숭실대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a hydrogen-based duel fuel apparatus for a vehicle. The hydrogen-based duel fuel apparatus for a vehicle includes: a hydrogen generating device that electrolyze water to generate hydrogen; a power generating device that is connected to an engine; a battery that charges electric power generated by the power generating device to supply the charged electric power to the hydrogen generating device; and a control unit that monitors a state of charge (SOC) of the battery, and, if the state of charge of the battery reaches a set value stored in advance, performs the hydrogen generating device to generate hydrogen by supplying the electric power charged in the battery to the hydrogen generating device. Accordingly, hydrogen may be generated by using residual power.

Description

차량용 수소 기반 혼소 장치{HYDROGEN-BASED DUAL FUEL APPARATUS FOR VEHICLE}HYDROGEN-BASED DUAL FUEL APPARATUS FOR VEHICLE BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 차량용 수소 기반 혼소 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉여 전력을 이용하여 수소를 발생시키고, 수소를 엔진 연료로 이용할 수 있도록 하는 차량용 수소 기반 혼소 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydrogen-based automotive vehicle collision apparatus, and more particularly, to a vehicular hydrogen-based collision apparatus that generates hydrogen using surplus electric power and uses hydrogen as engine fuel.

일반적으로 차량은 연료를 연소시켜 구동력을 발생시킨다. 수소 혼소 차량 중에서 HCNG 버스의 보급 정책이 추진중에 있다. HCNG 버스는 압축 천연 가스(CNG)에 수소를 혼합한 가스를 사용하는 차량이며, 기술 개발과 실증 사업에 주력하고 있다.Generally, a vehicle generates a driving force by burning fuel. HCNG buses are being promoted in hydrogen-contaminated vehicles. The HCNG bus is a vehicle that uses compressed natural gas (CNG) mixed with hydrogen and is focused on technology development and demonstration projects.

수소 기반 차량 중에는 연료 전지 차량이 대표적이다. 연료 전지 차량은 수소를 충전하여 수소와 산소의 반응을 통해 생산된 전기를 모터의 동력원으로 사용한다. 수소를 연료로 사용하면 부산물이 물과 열뿐이라는 큰 이점이 있으므로, 배기가스가 발생되지 않는 이점이 있다.Among hydrogen-based vehicles, fuel cell vehicles are representative. Fuel cell vehicles use hydrogen produced by the reaction of hydrogen and oxygen by charging the hydrogen as a power source for the motor. The use of hydrogen as fuel has the advantage that byproducts are only water and heat, so there is an advantage that no exhaust gas is generated.

현재 국내에서 개발되는 수소를 활용한 차량은 수소를 충전하는 방식을 중심으로 한 연구와 개발이 주를 이루고 있다. 그러나, 수소 스테이션(수소 충전소)과 같은 수소 충전 인프라 구축이 충분히 되어 있지 않다는 점과, 많은 양의 수소를 충전하는데 어려움이 있기 때문에, 주행 거리가 길지 않다는 문제점을 지니고 있다. 현실적으로 수소 연료 전지 자동차가 보급되기 위해서는 수소 충전 인프라가 충분히 구축되어야 한다.Currently, research and development centered on the method of charging hydrogen is dominant in vehicles using hydrogen developed in Korea. However, there is a problem that the construction of a hydrogen charging infrastructure such as a hydrogen station (hydrogen charging station) is not sufficient, and that it is difficult to charge a large amount of hydrogen, so that the mileage is not long. In reality, in order for hydrogen fuel cell automobiles to become popular, a hydrogen charging infrastructure must be built up.

그러나, 수소 스테이션의 확충을 위해서는 수소를 생산하고, 수소를 수송 및 충전하는 방식의 안전성과 효율성을 모두 만족해야 한다.However, in order to expand the hydrogen station, it is necessary to satisfy both the safety and efficiency of producing hydrogen and transporting and charging hydrogen.

또한, 연료 전지 차량의 성능이 기존의 내연 기관 차량에 비교하여 대등한 수준이거나 성능차이를 이겨낼 수 있을 만큼의 가격, 편이성 등의 이점이 있어야 할 것이다.In addition, the performance of the fuel cell vehicle should be comparable to that of the existing internal combustion engine vehicle, or the price, convenience, and the like should be sufficient to overcome the performance difference.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0030874호(2015. 03. 23 공개, 발명의 명칭: 연료전지 시스템)에 개시되어 있다.
BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0030874 (published on Mar. 23, 2015, entitled Fuel Cell System).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 잉여 전력을 이용하여 수소를 발생시키고, 수소를 엔진 연료로 이용할 수 있도록 하는 차량용 수소 기반 혼소 장치를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide a hydrogen-based hydrogenation system for vehicles which generates hydrogen using surplus electric power and uses hydrogen as engine fuel.

본 발명에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치는: 물을 전기 분해하여 수소를 발생시키는 수소 발생 장치; 엔진에 연결되는 발전 장치; 상기 발전 장치에서 발전된 전력을 충전하고, 충전된 전력을 상기 수소 발생 장치에 공급하는 배터리; 및 상기 배터리의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 모니터링하고, 상기 배터리의 충전 상태가 미리 저장된 설정값에 도달하면, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 수소 발생 장치에 공급하여 상기 수소 발생 장치에서 수소가 발생되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a hydrogen-based automotive vehicle collision apparatus comprising: a hydrogen generator for generating hydrogen by electrolyzing water; A generator connected to the engine; A battery for charging the power generated by the power generation device and supplying the charged power to the hydrogen generator; And a controller for monitoring a state of charge (SOC) of the battery and supplying the electric power charged in the battery to the hydrogen generator when the state of charge of the battery reaches a preset stored value, And a control unit for controlling the hydrogen to be generated.

상기 수소 발생 장치와 상기 엔진에 연결되는 수소 라인; 및 상기 수소 라인에 연결되어 상기 엔진에 수소를 공급하는 수소 탱크를 더 포함할 수 있다.A hydrogen line connected to the hydrogen generator and the engine; And a hydrogen tank connected to the hydrogen line for supplying hydrogen to the engine.

상기 발전 장치는 상기 엔진에 연결되는 알터네이터일 수 있다.The power generation device may be an alternator connected to the engine.

상기 발전 장치는 상기 엔진과 차륜에 연결되어 상기 엔진이나 상기 차륜의 동력에 의해 전력을 발생시키는 모터일 수 있다.
The power generation device may be a motor that is connected to the engine and wheels and generates electric power by the power of the engine or the wheels.

본 발명에 따르면, 발전 장치에서 엔진의 동력과 제동력 등을 이용하여 전력을 발생시키므로, 낭비되는 과충전 전류를 활용할 수 있다.According to the present invention, power is generated by using the power and braking force of the engine in the power generation device, so that wasteful overcharging current can be utilized.

또한, 본 발명에 따르면, 배터리의 전력을 이용하여 수소를 생산할 수 있으므로, 연료 소비율 향상 및 배출 가스 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since hydrogen can be produced using electric power of a battery, it is possible to improve fuel consumption rate and exhaust gas performance.

또한, 본 발명에 따르면, 수소 발생 장치에서 수소를 발생시킨 후 수소 탱크에 저장하므로, 수소 스테이션 인프라가 충분히 구축되지 않더라도 수소 혼소 차량을 운행할 수 있다.
Further, according to the present invention, hydrogen is generated in the hydrogen generator and stored in the hydrogen tank, so that the hydrogen hybrid vehicle can be operated even if the hydrogen station infrastructure is not sufficiently built up.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치의 제어방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치에서 차량 속도, 고전압 배터리 전류 및 차량 충전 상태(SOC 상태)를 도시한 그래프이다.1 is a block diagram showing a hydrogen generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a hydrogen-based hydrogenation system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a hydrogen-based vehicle collision apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a hydrogen-based hydrogenation system for a vehicle according to another embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a vehicle speed, a high-voltage battery current, and a vehicle charging state (SOC state) in a hydrogen hydrogen-based confinement apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치의 일 실시예를 설명한다. 차량용 수소 기반 혼소 장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a hydrogen-based vehicle collision apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the course of describing a hydrogen-based hydrogen-based confinement apparatus for a vehicle, the thicknesses of the lines and the sizes of the constituent elements shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치를 도시한 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a hydrogen generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a hydrogen-based hydrogen confinement apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치는 수소 발생 장치(10), 발전 장치(20), 배터리(30) 및 제어부(40)를 포함한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a vehicular hydrogen-based confluence apparatus according to an embodiment of the present invention includes a hydrogen generator 10, a generator 20, a battery 30, and a controller 40.

수소 발생 장치(10)(PEMFC: Proto Exchange Membrane Fuel Cell)는 정수탱크(11), 정수탱크(11)와 연결되는 물탱크(12), 물탱크(12)와 연결되는 스택(13)을 포함한다. 펌프(14)가 구동됨에 의해 물탱크(12)의 물이 스택(13)에 공급된다. 스택(13)에서는 물을 분해하여 수소와 산소를 발생시킨다. 수소는 수소 탱크(63)에 유입되고, 산소는 산소 탱크(67)에 유입된다.The hydrogen generator 10 includes a water tank 12 connected to the purified water tank 11, a water tank 12 connected to the water tank 12, and a stack 13 connected to the water tank 12. do. The water in the water tank 12 is supplied to the stack 13 by driving the pump 14. In the stack 13, water is decomposed to generate hydrogen and oxygen. Hydrogen flows into the hydrogen tank 63, and oxygen flows into the oxygen tank 67.

수소 발생 장치(10)는 고분자 전해질 수전해 방식에 의해 물을 분해하여 수소와 산소를 발생시킨다. 고분자 전해질 수전해 방식은 알칼리 수전해 방식에 비해 전해액을 사용하지 않는다. 따라서, 고분자 전해질 수전해 방식은 전해액을 혼합하는 번거로움과, 전해액 누설시 위험성, 화학 반응 및 열에 의해 부식의 우려가 없으며, 에너지 밀도가 높은 장점이 있다.The hydrogen generator 10 generates hydrogen and oxygen by decomposing water by a polymer electrolyte electrolysis method. Polymer electrolytic electrolytic electrolysis method does not use electrolytic solution compared to alkali electrolytic electrolytic method. Therefore, the polymer electrolyte electrolytic dissolution method is advantageous in that it is troublesome to mix the electrolytic solution, there is no fear of corrosion due to the danger of electrolytic solution leakage, chemical reaction and heat, and high energy density.

발전 장치(20)는 엔진(50)에 연결된다. 발전 장치(20)는 엔진(50)의 구동력을 이용하여 전력을 발생시키는 알터네이터(교류 발전기)가 적용된다. 알터네이터는 직류 발전기에 비해 수명이 길다. 또한, 알터네이터는 엔진(50)의 속도 변화에 대응하여 전압 제어가 용이하다. 즉, 차량의 주행 속도에 따라 엔진(50)의 속도가 수시로 변경되므로, 발전 장치(20)에서는 여자 전류를 제어하여 전압을 일정하게 출력해야 한다. 알터네이터는 여자 전류를 제어하여 일정한 전압을 출력할 수 있다. 따라서, 발전 장치(20)로 알터네이터가 적용되는 경우, 엔진(50)의 속도가 변경되더라도 일정한 전압이 출력될 수 있다. Power generator 20 is connected to engine 50. An alternator (alternator) that generates electric power by using the driving force of the engine 50 is applied to the power generation device 20. The alternator has a longer life than a DC generator. Further, the alternator is easy to control the voltage in response to the speed change of the engine 50. That is, since the speed of the engine 50 is changed from time to time according to the running speed of the vehicle, the generator 20 must control the exciting current to output a constant voltage. The alternator can control the excitation current to output a constant voltage. Therefore, when the alternator is applied to the power generation apparatus 20, a constant voltage can be output even if the speed of the engine 50 is changed.

배터리(30)는 발전 장치(20)에 연결되어 발전 장치(20)에서 발전된 전력을 충전하고, 충전된 전력을 수소 발생 장치(10)에 공급한다. 배터리(30)의 전력이 수소 발생 장치(10)에서 수소를 발생시키는 전원으로 사용된다. 배터리(30)는 기존의 차량에 설치된 것을 활용할 수 있다.The battery 30 is connected to the power generator 20 to charge the power generated by the power generator 20 and to supply the charged power to the hydrogen generator 10. [ The power of the battery 30 is used as a power source for generating hydrogen in the hydrogen generator 10. [ The battery 30 can utilize an existing vehicle.

제어부(40)는 배터리(30)의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 모니터링한다. 제어부(40)는 배터리(30)의 충전 상태가 제어부(40)에 미리 저장된 설정값에 도달하면, 배터리(30)에 충전된 전력을 수소 발생 장치(10)에 공급하여 수소 발생 장치(10)에서 수소가 발생되도록 제어한다. 즉, 배터리(30)는 일정 충전 영역(미완전 충전 상태)에서는 충전이 가능하고, 완전 충전 영역(완전 충전 상태)에서는 충전이 되지 않는다. 제어부(40)는 배터리(30)의 충전 상태를 모티터링하여 배터리(30)가 미리 저장된 설정값에 도달하면, 배터리(30)에 충전된 전력을 수소 발생 장치(10)에 공급한다. 즉, 배터리(30)가 일정 충전 영역 이상에서는 배터리(30)의 전력을 수소 발생 장치(10)로 공급하고, 배터리(30)가 일정 충전 영역 미만일 경우에는 발전 장치(20)를 구동하여 배터리(30)를 충전할 수 있다. The control unit 40 monitors the state of charge (SOC) of the battery 30. The controller 40 supplies the electric power charged in the battery 30 to the hydrogen generator 10 and supplies it to the hydrogen generator 10 when the charged state of the battery 30 reaches a preset value stored in advance in the controller 40. [ So that hydrogen is generated. That is, the battery 30 can be charged in a certain charging region (not fully charged state) and can not be charged in the full charging region (fully charged state). The control unit 40 monitors the charged state of the battery 30 and supplies the electric power charged in the battery 30 to the hydrogen generator 10 when the battery 30 reaches a preset stored value. That is, when the battery 30 is in the predetermined charging region or more, the power of the battery 30 is supplied to the hydrogen generator 10, and when the battery 30 is below the predetermined charging region, 30 can be charged.

따라서, 엔진(50)이 고효율로 운전(차량의 감속 운전)되나 차량이 제동될 때에는 발전 장치(20)가 구동되어 배터리(30)를 충전시키고, 배터리(30)가 충분히 충전되었을 때에는 배터리(30)의 전력을 수소 발생 장치(10)에 공급하여 수소를 생성할 수 있다.Therefore, when the engine 50 is operated with high efficiency (decelerating operation of the vehicle) or when the vehicle is braked, the power generator 20 is driven to charge the battery 30, and when the battery 30 is sufficiently charged, Can be supplied to the hydrogen generator 10 to generate hydrogen.

수소 기반 혼소 장치는 수소 발생 장치(10)와 엔진(50)에 병렬로 연결되는 수소 라인(61) 및 산소 라인(65)과, 수소 라인(61)에 연결되어 엔진(50)에 수소를 공급하는 수소 탱크(63)와, 산소 라인(65)에 연결되어 엔진(50)에 산소를 공급하는 산소 탱크(67)를 더 포함한다. 수소 발생 장치(10)에서 발생된 수소는 수소 라인(61)을 통해 수소 탱크(63)에 저장되고, 수소 발생 장치(10)에서 발생된 산소는 산소 라인(65)을 통해 산소 탱크(67)에 저장된다. 수소 탱크(63)와 산소 탱크(67)에 저장된 수소와 산소는 엔진(50)의 흡기 포트(53)에 공급되어 흡기 포트(53)로 주입되는 연료와 혼합된 상태로 엔진(50)에 공급된다. 엔진(50)이 수소와 연료가 혼합된 혼합 연료를 연소시켜 구동력을 발생시킬 수 있다.The hydrogen-based confluence apparatus includes a hydrogen line 61 and an oxygen line 65 which are connected in parallel to the hydrogen generator 10 and the engine 50 and a hydrogen line 61 connected to the hydrogen line 61 to supply hydrogen to the engine 50 And an oxygen tank 67 connected to the oxygen line 65 for supplying oxygen to the engine 50. The oxygen tank 67 is connected to the oxygen line 65, The hydrogen generated in the hydrogen generator 10 is stored in the hydrogen tank 63 through the hydrogen line 61 and the oxygen generated in the hydrogen generator 10 is stored in the oxygen tank 67 through the oxygen line 65. [ / RTI > Hydrogen and oxygen stored in the hydrogen tank 63 and the oxygen tank 67 are supplied to the intake port 53 of the engine 50 and supplied to the engine 50 in a state mixed with the fuel injected into the intake port 53 do. The engine 50 can generate the driving force by burning the mixed fuel in which the hydrogen and the fuel are mixed.

이와 같이, 엔진(50)에서 잉여 동력이 발생될 때에는 배터리(30)에 전력을 미리 충전하고, 배터리(30)의 전력을 수소 발생 장치(10)에 공급하여 수소를 발생시켜 수소 탱크(63)에 미리 저장할 수 있다. 따라서, 잉여 전력을 이용하여 수소를 생산한 후 엔진(50)의 연료로 이용할 수 있으므로, 많은 양의 수소를 압축 저장하지 않아도 된다. 또한, 수소를 수시로 만들어 엔진(50)의 연료로 사용하므로, 수소 탱크(63)의 크기를 감소시킬 수 있고, 배기가스의 발생량을 감소시킬 수 있다. 또한, 수소 발생 장치(10)에서 수소를 발생시킨 후 수소 탱크(63)에 수시로 저장하므로, 수소 스테이션(수소 충전소) 인프라 구축이 충분하지 않더라도 수소 혼소 차량을 운행하는데 지장이 거의 없고, 수소 스테이션 인프라 구축에 사용되는 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 엔진(50)의 잉여 동력이나 차륜의 제동력 등을 이용하여 수소를 발생시키므로, 차량의 주행 거리를 증가시킬 수 있다.In this way, when surplus power is generated in the engine 50, the battery 30 is pre-charged with electric power, and the electric power of the battery 30 is supplied to the hydrogen generator 10 to generate hydrogen, In advance. Therefore, since hydrogen can be produced using the surplus electric power and used as the fuel for the engine 50, a large amount of hydrogen can be not compressed and stored. In addition, since the hydrogen is occasionally produced and used as the fuel for the engine 50, the size of the hydrogen tank 63 can be reduced, and the amount of generated exhaust gas can be reduced. Further, hydrogen is generated in the hydrogen generator 10 and stored in the hydrogen tank 63 at any time. Therefore, even if the infrastructure of the hydrogen station (hydrogen filling station) is not sufficient, there is no problem in running the hydrogen hybrid vehicle, It is possible to reduce the cost of construction. In addition, since hydrogen is generated by using the surplus power of the engine 50 or the braking force of the wheel, the travel distance of the vehicle can be increased.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치의 제어방법을 도시한 플로우 차트이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a hydrogen-based vehicle collision apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제어부(40)는 배터리(30)의 충전 상태를 실시간으로 모니터링하여 배터리(30)에 전력이 충분히 충전되었는지를 판단한다(S11). 배터리(30)가 제어부(40)에 미리 저장된 설정값 만큼 완전히 충전된 경우에는 배터리(30)에 전력을 충전할 수 없으므로, 발전 장치(20)를 구동시키지 않는다.Referring to FIG. 3, the controller 40 monitors the charged state of the battery 30 in real time to determine whether the battery 30 is fully charged (S11). When the battery 30 is fully charged by the preset value stored in the control unit 40, the battery 30 can not be charged with electric power, so the electric power generator 20 is not driven.

배터리(30)가 충분히 충전된 경우 수소 탱크(63)에 수소 가스가 충분히 저장되었는지를 판단한다(S12). 수소 탱크(63)에 수소가 충분히 저장되지 않았다고 판단되면, 제어부(40)는 배터리(30)의 전력이 수소 발생 장치(10)에 공급되도록 배터리(30)를 제어한다(S13). 이때, 수소 발생 장치(10)에서는 물이 분해되어 수소와 산소가 발생된다. 수소는 수소 탱크(63)에 저장되고, 산소는 산소 탱크(67)에 저장된다.When the battery 30 is sufficiently charged, it is determined whether hydrogen gas is sufficiently stored in the hydrogen tank 63 (S12). The control unit 40 controls the battery 30 such that the power of the battery 30 is supplied to the hydrogen generator 10 at step S13. At this time, in the hydrogen generator 10, water is decomposed to generate hydrogen and oxygen. Hydrogen is stored in the hydrogen tank 63, and oxygen is stored in the oxygen tank 67.

제어부(40)는 차량의 엔진(50)이 고출력이 필요한지를 판단한다(S14). 예를 들면, 차량이 고속으로 운전되는 경우 엔진(50)이 고출력으로 운전될 필요가 있다고 판단한다.The control unit 40 determines whether the engine 50 of the vehicle requires a high output (S14). For example, when the vehicle is operating at a high speed, it is determined that the engine 50 needs to be operated at a high output.

엔진(50)의 고출력이 필요하다고 판단되면, 수소 탱크(63)의 수소와 산소 탱크(67)의 산소를 엔진(50)의 흡기 포트(53)로 주입한다(S15). 수소는 연료와 혼합되어 엔진(50)의 연료로 사용되고, 산소는 연료를 연소시키는 물질로 사용된다. 엔진(50)에 수소와 연료가 혼합되어 공급되므로, 엔진(50)의 출력이 증가된다. 또한, 엔진(50)에 수소가 필요한 경우에만 엔진(50)에 수소를 공급하므로, 연료의 연소 속도 및 가연 범위를 용이하게 제어할 수 있고, 연료의 조기 점화 및 화염의 역화를 억제할 수 있다. 따라서, 엔진(50)의 제어 성능이 향상될 수 있다.The hydrogen in the hydrogen tank 63 and the oxygen in the oxygen tank 67 are injected into the intake port 53 of the engine 50 at step S15. Hydrogen is mixed with the fuel to be used as the fuel of the engine 50, and oxygen is used as the material to burn the fuel. Since hydrogen and fuel are mixed and supplied to the engine 50, the output of the engine 50 is increased. In addition, since hydrogen is supplied to the engine 50 only when hydrogen is required for the engine 50, the combustion rate and the combustible range of the fuel can be easily controlled, and the premature ignition of the fuel and the backfire of the flame can be suppressed . Therefore, the control performance of the engine 50 can be improved.

한편, 제어부(40)에서 배터리(30)의 전력이 충분하지 않다고 판단되면, 제어부(40)는 엔진(50)이 고효율 구간에서 운전되는지를 판단한다(S16). 엔진(50)이 고효율 구간에서 운전되지 않는다고 판단되는 경우, 발전 장치(20)를 구동시키지 않는다. 또한, 엔진(50)이 고효율 구간에서 운전된다고 판단되는 경우, 발전 장치(20)를 구동하여 배터리(30)에 전력을 충전한다(S17). On the other hand, if the control unit 40 determines that the power of the battery 30 is not sufficient, the control unit 40 determines whether the engine 50 is operating in a high efficiency section (S16). When the engine 50 is judged not to operate in the high-efficiency section, the generator 20 is not driven. Further, when it is determined that the engine 50 is operated in the high efficiency section, the power generation device 20 is driven to charge the battery 30 (S17).

상기와 같이, 차량용 수소 기반 혼소 장치는 배터리(30)의 충전 상태, 엔진(50)의 효율 및 엔진(50)의 부하에 따라 전력 충전 및 엔진(50)에 수소 공급을 제어한다. 이러한 과정을 반복함으로써 잉여 전력을 활용하여 수소를 발생시키거나, 엔진(50)의 고부하 운전시 엔진(50)에 수소를 분사하여 출력을 증강시킴과 아울러 배기가스를 감소시킬 수 있다.As described above, the vehicle hydrogen-based confluence device controls the supply of power to the engine 50 and the supply of hydrogen to the engine 50 according to the state of charge of the battery 30, the efficiency of the engine 50, and the load of the engine 50. By repeating this process, hydrogen may be generated by utilizing surplus power, or hydrogen may be injected into the engine 50 during a high load operation of the engine 50 to increase the output and reduce the exhaust gas.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치에 관해 설명하기로 한다. 다른 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치는 발전 장치와 인버터를 제외하고는 일 실시예와 실질적으로 동일하므로, 아래에서는 발전 장치와 인버터에 관해서는 설명하기로 하고, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하기로 한다.Next, a hydrogen-based hydrogen vehicle collision apparatus according to another embodiment of the present invention will be described. The hydrogen-based on-road vehicle collision apparatus according to another embodiment is substantially the same as the embodiment except for the power generation apparatus and the inverter. Therefore, the power generation apparatus and the inverter will be described below. .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치를 도시한 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a hydrogen-based hydrogenation system for a vehicle according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 발전 장치(20)는 엔진(50)과 차륜(70)에 연결되어 엔진(50)이나 차륜(70)의 동력에 의해 전력을 발생시키는 모터일 수 있다. 하이브리드 차량에는 모터와 엔진(50)이 동시에 설치된다. 모터는 전기 에너지에 의해 구동되어 차륜(70)을 구동시킨다.4, the power generation apparatus 20 may be a motor that is connected to the engine 50 and the wheel 70 and generates electric power by the power of the engine 50 or the wheel 70. [ In the hybrid vehicle, the motor and the engine 50 are installed at the same time. The motor is driven by electrical energy to drive the wheel 70.

모터는 엔진(50)의 고효율 운전시(차량 감속시)에 발전기로 활용되어 전력을 발생시키고, 모터에서 발생되는 전력은 배터리(30)에 축전된다. 또한, 모터는 차량이 제동될 때에 버려지는 제동 에너지를 전기 에너지로 회수하여 배터리(30)에 축전한다.The motor is used as a generator to generate electric power at the time of high efficiency operation of the engine 50 (when the vehicle decelerates), and the electric power generated in the motor is stored in the battery 30. The motor also collects braking energy, which is discarded when the vehicle is braked, as electric energy and stores it in the battery 30. [

배터리(30)와 수소 발생 장치(10) 사이에는 DC/AC 컨버터(33)가 더 포함된다. DC/AC 컨버터(33)는 고전압 배터리(30)의 전력을 수소 발생 장치(10)에 공급하기 위해 전압을 적절한 수준으로 변환시켜준다. 배터리(30)와 수소 발생 장치(10) 사이에 DC/AC 컨버터(33)가 설치되므로, 수소 발생 장치(10)를 구동하기 위해 고전압 배터리(30)가 사용될 수 있다. 따라서, 일반 내연 기관 차량에서 납축전지의 용량이 제한적인 것을 극복할 수 있다.A DC / AC converter 33 is further included between the battery 30 and the hydrogen generator 10. The DC / AC converter 33 converts the voltage to an appropriate level to supply the power of the high voltage battery 30 to the hydrogen generator 10. Since the DC / AC converter 33 is provided between the battery 30 and the hydrogen generator 10, the high voltage battery 30 can be used to drive the hydrogen generator 10. Therefore, it is possible to overcome the limitation of the capacity of the lead-acid battery in a general internal combustion engine vehicle.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수소 기반 혼소 장치에서 차량 속도, 고전압 배터리 전류 및 차량 충전 상태(SOC 상태)를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing a vehicle speed, a high-voltage battery current, and a vehicle charging state (SOC state) in a hydrogen hydrogen-based confinement apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 음영 부분은 고효율 및 회생 제동 시스템(제동장치)을 통해 배터리(30)를 충전하는 충전 구간(SOC: State Of Charge)이다. 충전 구간에서는 잉여 전력을 활용하여 수소 제조가 가능하다.Referring to FIG. 5, the shaded portion is a state of charge (SOC) in which the battery 30 is charged through the high efficiency and regenerative braking system (braking device). In the charging section, it is possible to produce hydrogen by utilizing surplus electric power.

또한, 사선 처리 구간은 차량의 속도가 증가하는 고부하 구간이다. 고부하 구간에서는 수소 탱크(63)에 저장된 수소를 엔진(50)에 공급하여 연비와 배기 성능을 향상시킬 수 있다. 고부하 구간은 차량 속도가 감속되어 잉여 부하가 존재하는 구간이다.
In addition, the oblique processing section is a high load section in which the vehicle speed increases. In the high load period, hydrogen stored in the hydrogen tank 63 may be supplied to the engine 50 to improve fuel consumption and exhaust performance. The high load section is a section where the vehicle speed is decelerated and surplus load exists.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the claims.

10: 수소 발생 장치 11: 정수탱크
12: 물탱크 13: 스택
14: 펌프 20: 발전 장치
30: 배터리 33: DC/AC 컨버터
40: 제어부 50: 엔진
53: 흡기 포트 61: 수소 라인
63: 수소 탱크 65: 산소 라인
67: 산소 탱크 70: 차륜10: hydrogen generator 11: water tank
12: Water tank 13: Stack
14: Pump 20: Power generator
30: Battery 33: DC / AC Converter
40: control unit 50: engine
53: intake port 61: hydrogen line
63: hydrogen tank 65: oxygen line
67: oxygen tank 70: wheel

Claims (4)

물을 전기 분해하여 수소를 발생시키는 수소 발생 장치;
엔진에 연결되는 발전 장치;
상기 발전 장치에서 발전된 전력을 충전하고, 충전된 전력을 상기 수소 발생 장치에 공급하는 배터리; 및
상기 배터리의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 모니터링하고, 상기 배터리의 충전 상태가 미리 저장된 설정값에 도달하면, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 수소 발생 장치에 공급하여 상기 수소 발생 장치에서 수소가 발생되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 기반 혼소 장치.
A hydrogen generating device for electrolyzing water to generate hydrogen;
A generator connected to the engine;
A battery for charging the power generated by the power generation device and supplying the charged power to the hydrogen generator; And
(SOC) of the battery is monitored, and when the charged state of the battery reaches a predetermined preset value, electric power charged in the battery is supplied to the hydrogen generator so that hydrogen And a control unit for controlling the generation of the hydrogen-based collision-related information.
제1 항에 있어서,
상기 수소 발생 장치와 상기 엔진에 연결되는 수소 라인; 및
상기 수소 라인에 연결되어 상기 엔진에 수소를 공급하는 수소 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수소 기반 혼소 장치.
The method according to claim 1,
A hydrogen line connected to the hydrogen generator and the engine; And
And a hydrogen tank connected to the hydrogen line for supplying hydrogen to the engine.
제1 항에 있어서,
상기 발전 장치는 상기 엔진에 연결되는 알터네이터인 것을 특징으로 하는 차량용 수소 기반 혼소 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the generator is an alternator connected to the engine.
제1 항에 있어서,
상기 발전 장치는 상기 엔진과 차륜에 연결되어 상기 엔진이나 상기 차륜의 동력에 의해 전력을 발생시키는 모터인 것을 특징으로 하는 차량용 수소 기반 혼소 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power generation device is a motor connected to the engine and the wheel to generate electric power by the power of the engine or the wheel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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