KR20170118507A - Apparatus for controlling air amount in fuel cell vehicle and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 공기량 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵에 기초하여 연료전지(스택)에 공급되는 공기량을 결정함으로써, 배출가스 내 수소 농도를 직접적으로 측정하지 않고도 배출가스 내 수소 농도를 적정 수준으로 유지할 수 있는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 연료전지 차량의 공기량 제어 장치에 있어서, 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 상기 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 상기 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵을 저장하는 맵 저장부; 차량 내 정보를 수집하는 정보 수집부; 스택에 공급되는 공기량을 조절하는 공기량 조절부; 스택에 공급되는 수소의 압력을 조절하는 수소압력 조절부; 및 제1 맵과 제2 맵 및 제3 맵에 기초하여, 스택에 공급되는 공기를 차단하고 수소압력을 기준치까지 상승시킨 상태에서 측정한 셀 전압 강하시간과 상기 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도를 이용하여 추가 공기 공급률을 결정하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling an air amount of a fuel cell vehicle, and more particularly, to a first map showing an intake air amount corresponding to an average speed of a vehicle, a second map indicating a level corresponding to an intake air amount and a cell voltage drop time, , The amount of air supplied to the fuel cell (stack) is determined based on the third map indicating the additional air supply rate corresponding to the level, so that the hydrogen concentration in the exhaust gas can be maintained at an appropriate level without directly measuring the hydrogen concentration in the exhaust gas And a method for controlling the amount of air in a fuel cell vehicle.
To this end, the present invention provides an air amount control apparatus for a fuel cell vehicle, comprising: a first map showing an intake air amount corresponding to an average speed of a vehicle; a second map indicating a level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time; A map storage for storing a third map indicating an additional air supply rate corresponding to the level; An information collecting unit for collecting in-vehicle information; An air amount adjusting unit for adjusting an amount of air supplied to the stack; A hydrogen pressure regulator for regulating the pressure of hydrogen supplied to the stack; And an average of the vehicle voltage during the cell voltage drop time measured based on the first map, the second map, and the third map in a state in which air supplied to the stack is shut off and hydrogen pressure is raised to a reference value, And a controller for determining the additional air supply rate using the speed.

Description

연료전지 차량의 공기량 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING AIR AMOUNT IN FUEL CELL VEHICLE AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an air amount control apparatus for a fuel cell vehicle,

본 발명은 연료전지 차량의 공기량 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지(스택)에 공급되는 공기를 차단하고 수소압력을 기준치까지 상승시킨 상태에서 측정한 셀 전압 강하시간과 상기 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도에 기초하여, 연료전지 차량의 배출가스 내 수소 농도가 적정 수준을 유지하도록 연료전지에 공급되는 공기량을 조절하는 기술에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for controlling an air amount of a fuel cell vehicle, and more particularly, to an apparatus and method for controlling an air amount of a fuel cell vehicle, The present invention relates to a technique for adjusting the amount of air supplied to the fuel cell so that the hydrogen concentration in the exhaust gas of the fuel cell vehicle maintains an appropriate level based on the average speed of the vehicle during the cell voltage drop time.

연료전지 차량은 수소와 산소의 반응을 통해 생성된 전기를 이용하여 구동한다. 수소는 전극막을 기준으로 애노드(Anode) 측에 공급되며, 공급된 수소의 일부는 반응하지 못하고 재순환되어 다음 반응에 이용된다. 이렇게 공급된 수소는 이론적으로 모두 발전에 이용되어야 하지만, 실제로는 다음과 같은 이유로 배출 배관을 통해 공기 중으로 배출된다.The fuel cell vehicle is driven by electricity generated through the reaction of hydrogen and oxygen. Hydrogen is supplied to the anode side with respect to the electrode film, and a part of the supplied hydrogen is not reacted and recycled and used for the next reaction. The hydrogen supplied in this way must theoretically be used for power generation, but it is actually discharged into the air through the exhaust pipe for the following reasons.

① 공급된 수소 중 일부는 전극막 사이의 홀을 통해 캐소드(Cathode) 측으로 이동하여 배출된다.(1) Some of the supplied hydrogen moves to the cathode side through the holes between the electrode films and is discharged.

② 애노드 측에 공급되는 수소는 일정 농도 이상을 유지해야 하기 때문에 농도가 높은 수소를 탱크로부터 빠르게 공급받기 위해 퍼지(purge)를 실시하는데, 이때 수소가 배출된다.(2) Since hydrogen supplied to the anode side must be maintained at a certain concentration or more, purge is performed in order to quickly supply hydrogen with high concentration from the tank. At this time, hydrogen is discharged.

③ 애노드 측은 수소가스 재순환을 위해 폐루프(Closed loop)를 형성하기 때문에 물 배출이 어렵다. 따라서 물 배출을 위해 퍼지를 실시하는데 이때 수소도 함께 배출된다.③ It is difficult to discharge water because the anode side forms a closed loop for hydrogen gas recirculation. Therefore, purge is performed for discharging water, and hydrogen is also discharged at the same time.

이렇게 수소가 다량 배출되는 경우는, 시동 온 시점에 퍼지에 의한 배출, 애노드 측 수소가 크로스 오버(cross over) 되어 캐소드 측에서 배출, 아이들 상태로 공기 공급량이 최저 수준이면서 애노드/캐소드 간 큰 압력 차이가 발생하는 경우 등이 있다. 이때, 배출 수소의 농도는 대기중 발화 및 폭발위험이 있는 4%를 넘지 않도록 하여야 한다.In the case where hydrogen is discharged in such a large amount, the discharge due to the purge at the start-up time, the hydrogen at the anode side is crossed over, the discharge from the cathode side, the minimum amount of air supplied to the idle state, And the like. At this time, the concentration of discharged hydrogen should not exceed 4%, which is the risk of ignition and explosion of air.

종래의 연료전지 차량의 공기량 제어 장치는, 배출가스 내 수소 농도를 적정 수준으로 유지하기 위해 배출가스 내 수소 농도를 감지하기 위한 센서를 구비해야 하기 때문에 연료전지 차량의 출고가를 높이는 문제점이 있다.The conventional air quantity control apparatus for a fuel cell vehicle is required to have a sensor for sensing the hydrogen concentration in the exhaust gas in order to maintain the hydrogen concentration in the exhaust gas at an appropriate level.

즉, 종래의 연료전지 차량의 공기량 제어 장치는 배출가스 내 수소 농도를 직접적으로 측정해야 하기 때문에 별도의 센서가 요구되는 문제점이 있다.That is, the conventional air-quantity control apparatus for a fuel cell vehicle requires a separate sensor because it must directly measure the hydrogen concentration in the exhaust gas.

일본등록특허공보 제03952461호Japanese Patent Publication No. 03952461

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵에 기초하여 연료전지(스택)에 공급되는 공기량을 결정함으로써, 배출가스 내 수소 농도를 직접적으로 측정하지 않고도 배출가스 내 수소 농도를 적정 수준으로 유지할 수 있는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention comprises a first map showing the intake air amount corresponding to the average speed of the vehicle, a second map indicating the level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time, (Stack) can be determined by determining the amount of air supplied to the fuel cell (stack) on the basis of the third map representing the additional air supply rate corresponding to the hydrogen concentration in the exhaust gas, so that the hydrogen concentration in the exhaust gas can be maintained at an appropriate level without directly measuring the hydrogen concentration in the exhaust gas And an object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling an air amount of a fuel cell vehicle.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 연료전지 차량의 공기량 제어 장치에 있어서, 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 상기 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 상기 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵을 저장하는 맵 저장부; 차량 내 정보를 수집하는 정보 수집부; 스택에 공급되는 공기량을 조절하는 공기량 조절부; 스택에 공급되는 수소의 압력을 조절하는 수소압력 조절부; 및 제1 맵과 제2 맵 및 제3 맵에 기초하여, 스택에 공급되는 공기를 차단하고 수소압력을 기준치까지 상승시킨 상태에서 측정한 셀 전압 강하시간과 상기 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도를 이용하여 추가 공기 공급률을 결정하는 제어부를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling an air amount of a fuel cell vehicle, comprising: a first map showing an intake air amount corresponding to an average speed of a vehicle; And a third map indicating an additional air supply rate corresponding to the level; An information collecting unit for collecting in-vehicle information; An air amount adjusting unit for adjusting an amount of air supplied to the stack; A hydrogen pressure regulator for regulating the pressure of hydrogen supplied to the stack; And an average of the vehicle voltage during the cell voltage drop time measured based on the first map, the second map, and the third map in a state in which air supplied to the stack is shut off and hydrogen pressure is raised to a reference value, And a controller for determining the additional air supply rate using the speed.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 연료전지 차량의 공기량 제어 방법에 있어서, 맵 저장부가 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 상기 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 상기 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵을 저장하는 단계; 및 제어부가 제1 맵과 제2 맵 및 제3 맵에 기초하여, 스택에 공급되는 공기를 차단하고 수소압력을 기준치까지 상승시킨 상태에서 측정한 셀 전압 강하시간과 상기 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도를 이용하여 추가 공기 공급률을 결정하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an air quantity of a fuel cell vehicle, the method comprising: a first map in which a map storage unit displays an intake air amount corresponding to an average speed of the vehicle; Storing a second map representing a corresponding level and a third map representing an additional air supply rate corresponding to the level; And a control unit for controlling the air-fuel ratio control unit based on the first map, the second map, and the third map so as to block the air supplied to the stack and increase the hydrogen pressure to the reference value, To determine an additional air supply rate.

상기와 같은 본 발명은, 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵에 기초하여 연료전지(스택)에 공급되는 공기량을 결정함으로써, 배출가스 내 수소 농도를 직접적으로 측정하지 않고도 배출가스 내 수소 농도를 적정 수준으로 유지할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above is characterized by comprising a first map showing the intake air amount corresponding to the average speed of the vehicle, a second map indicating the level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time, By determining the amount of air supplied to the fuel cell (stack) based on the third map, the hydrogen concentration in the exhaust gas can be maintained at an appropriate level without directly measuring the hydrogen concentration in the exhaust gas.

도 1 은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기량 제어 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기량 제어에 이용되는 맵의 일예시도로,
도 3 은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기량 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a configuration diagram of an air amount control apparatus for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention,
2 is an example of a map used for controlling the air quantity of the fuel cell vehicle according to the present invention,
3 is a flowchart illustrating an air-quantity control method for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기량 제어 장치에 대한 일실시예 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for controlling an air amount of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기량 제어 장치는, 맵 저장부(10), 정보 수집부(20), 공기량 조절부(30), 수소압력 조절부(40), 및 제어부(50)를 포함한다.1, the apparatus for controlling an air amount of a fuel cell vehicle according to the present invention includes a map storage unit 10, an information collection unit 20, an air volume control unit 30, a hydrogen pressure control unit 40, And a control unit 50.

상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 맵 저장부(10)는 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵을 저장한다.First, the map storage unit 10 stores a first map representing the intake air amount corresponding to the average speed of the vehicle, a second map representing the level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time, , And a third map indicating an additional air supply rate corresponding to the level.

이러한 제1 맵과 제2 맵 및 제3 맵은 연료전지 차량의 배출가스 내 수소 농도를 직접적으로 측정하지 않고도, 배출가스 내 수소 농도를 적정 수준으로 유지하기 위해 요구되는 데이터로서, 실험을 통해 산출될 수 있으며, 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다.The first map, the second map and the third map are data required to maintain the hydrogen concentration in the exhaust gas at an appropriate level without directly measuring the hydrogen concentration in the exhaust gas of the fuel cell vehicle. And will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

도 2 는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기량 제어에 이용되는 맵의 일예시도로서, (a)는 제1 맵을 나타내고, (b)는 제2 맵을 나타내며, (c)는 제3 맵을 나타낸다.FIG. 2 is a diagram showing an example of a map used for controlling the air quantity of a fuel cell vehicle according to the present invention, wherein (a) shows a first map, (b) shows a second map, .

(a)에서 x축은 차량의 평균속도(kph)를 나타내고, y축은 흡기 공기량을 나타낸다. 이때, 평균속도는 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도를 의미한다. 또한, 속도 'v'에서의 흡기 공기량은 'Q'가 된다.(a), the x-axis represents the average speed (kph) of the vehicle, and the y-axis represents the intake air amount. In this case, the average speed means the average speed of the vehicle during the cell voltage drop time. Further, the intake air amount at the speed 'v' becomes 'Q'.

(b)에서 x축은 흡기 공기량을 나타내고, y축은 셀 전압 강하시간을 나타낸다. 이때, 레벨을 구분하는 그래프는 일례로 4개(210, 220, 230, 240)만 표현하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.(b), the x-axis represents the intake air amount and the y-axis represents the cell voltage drop time. In this case, for example, only four (210, 220, 230, and 240) graphs for classifying levels are shown, but the present invention is not limited thereto.

(b)에서 '210' 그래프와 '220' 그래프 사이의 구간을 레벨 0으로 설정하고, '220' 그래프와 '230' 그래프 사이의 구간을 레벨 1로 설정하며, '230' 그래프와 '240' 그래프 사이의 구간을 레벨 2로 설정하고, '240' 그래프 이하의 구간을 레벨 3으로 설정한다.the interval between the graphs 210 and 220 is set to level 0 and the interval between the graphs 220 and 230 is set to the level 1, Set the interval between the graphs to level 2, and set the interval below the '240' graph to level 3.

(b)에서 흡기 공기량 'Q'와 제어부(50)에 의해 측정된 셀 전압 강하시간 't'가 만나는 지점(250)은 레벨 2에 속한다.the point 250 where the intake air amount 'Q' and the cell voltage drop time 't' measured by the control unit 50 meet in level (b) belongs to level 2.

(c)에서 x축은 레벨을 나타내고, y축은 추가 공기 공급률을 나타낸다. 이때, 레벨 2에 상응하는 추가 공기 공급률은 'b'가 된다. 결국, 기본 공기량(시동시 공기 요구량)에 b를 곱하여 최종 공기량을 결정할 수 있다.(c), the x-axis represents the level and the y-axis represents the additional air supply rate. At this time, the additional air supply rate corresponding to level 2 becomes 'b'. As a result, the final amount of air can be determined by multiplying the basic amount of air (the amount of air required at startup) by b.

다음으로, 정보 수집부(20)는 차량의 속도, 수소압력, 연료전지의 냉각수 온도 등을 수집한다. 이러한 정보 수집부(20)는 차량에 구비된 센서를 통해 상기 정보들을 수집할 수도 있고, 차량 네트워크를 통해 수집할 수도 있다. 이때, 수소압력의 경우 수소압력 조절부(40)를 통해 수집할 수도 있다.Next, the information collecting unit 20 collects the speed of the vehicle, the hydrogen pressure, the cooling water temperature of the fuel cell, and the like. The information collecting unit 20 may collect the information through a sensor provided in the vehicle or may collect the information through a vehicle network. At this time, the hydrogen pressure may be collected through the hydrogen pressure regulator 40.

여기서, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented System Transport) 등을 포함한다.Here, the vehicle network includes a CAN (Controller Area Network), a LIN (Local Interconnect Network), a FlexRay, a MOST (Media Oriented System Transport), and the like.

다음으로, 공기량 조절부(30)는 일례로 에어 블로워(air blower)로 구현될 수 있으며, 제어부(50)의 제어하에 연료전지(스택)에 공급되는 공기량을 조절한다. 이때, 공기량 조절부(30)에 의해 조절되는 공기량은 주행풍에 의해 발생하는 공기량까지 포함할 수도 있고, 주행풍에 의해 발생하는 공기량은 포함하지 않을 수도 있다.Next, the air amount control unit 30 may be implemented as an air blower, for example, and controls the amount of air supplied to the fuel cell (stack) under the control of the control unit 50. [ At this time, the air amount regulated by the air amount regulator 30 may include the air amount generated by the running wind or may not include the air amount generated by the running wind.

또한, 공기량 조절부(30)는 제어부(50)에 의해 결정된 최종 공기량을 연료전지(스택)에 공급한다.Also, the air amount regulating unit 30 supplies the final air amount determined by the control unit 50 to the fuel cell (stack).

다음으로, 수소압력 조절부(40)는 연료전지(스택)에 공급되는 수소의 압력을 조절한다. 일례로, 캐소드 측에 공급되는 공기를 차단하는 'FcStop' 모드 진입시, 수소의 압력을 'P1'에서 'P2'로 상향 변경한다.Next, the hydrogen pressure regulator 40 regulates the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell (stack). For example, when entering the 'FcStop' mode in which the air supplied to the cathode side is blocked, the hydrogen pressure is changed from 'P1' to 'P2'.

다음으로, 제어부(50)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다.Next, the control unit 50 performs overall control so that the respective components can perform the functions normally.

특히, 제어부(50)는 차량의 주행거리/운전시간이 임계주기(일례로, 10000km/700시간)를 만족하면 정보 수집부(20)를 활성화한다. 즉, 본 발명에 따른 공기량 제어 과정을 수행한다.In particular, the control unit 50 activates the information collecting unit 20 when the travel distance / operation time of the vehicle satisfies a critical period (for example, 10,000 km / 700 hours). That is, the air amount control process according to the present invention is performed.

이후, 제어부(50)는 정보 수집부(20)에 의해 수집된 정보가 동작조건을 만족하면, 연료전지(스택)에 공기 공급을 차단하도록 공기량 조절부(30)를 제어하고, 연료전지(스택)에 공급되는 수소압력을 일정치 증가시키도록 수소압력 조절부(40)를 제어한다. 이때, 동작조건은 스택의 냉각수 온도가 제1 기준범위를 유지하고, 스택에 공급되는 수소압력이 제2 기준범위를 유지하며, 차량의 속도가 임계속도를 초과하지 않는 경우를 의미한다.Thereafter, when the information collected by the information collecting unit 20 satisfies the operating condition, the control unit 50 controls the air amount adjusting unit 30 to shut off the air supply to the fuel cell (stack) The hydrogen pressure regulator 40 is controlled so that the hydrogen pressure supplied to the hydrogen pressure regulator 40 is constantly increased. At this time, the operating condition means that the cooling water temperature of the stack maintains the first reference range, the hydrogen pressure supplied to the stack maintains the second reference range, and the vehicle speed does not exceed the critical speed.

이후, 제어부(50)는 연료전지를 구성하는 각 셀(일례로 400개)의 전압을 모니터링하고, 수소압력이 일정치 증가한 시점부터 각 셀의 전압(OCV: Open Circuit Voltage)이 특정 전압(임계전압)이 될 때까지 걸린 시간을 각각 체크하여 가장 짧은 시간을 셀 전압 강하시간으로 결정한다.Thereafter, the controller 50 monitors the voltage of each cell (for example, 400 cells) constituting the fuel cell, and determines whether or not the voltage (OCV: Open Circuit Voltage) Voltage), and determines the shortest time as the cell voltage drop time.

예를 들어, 1번 셀의 전압이 특정 전압이 될 때까지 걸린 시간이 10초, 2번 셀의 전압이 특정 전압이 될 때까지 걸린 시간이 20초, 3번 셀의 전압이 특정 전압이 될 때까지 걸린 시간이 15초라 하면, 셀 전압 강하시간은 10초가 된다.For example, it takes 10 seconds until the voltage of the cell 1 becomes a specific voltage, 20 seconds until the voltage of the cell 2 becomes the specific voltage, and the voltage of the cell 3 becomes the specific voltage The cell voltage drop time is 10 seconds.

이때, 제어부(50)는 셀 전압이 특정 전압이 될 때까지 걸린 시간 동안의 차량의 평균속도의 분산이 기준치를 초과하면, 셀 전압 강하시간의 검출 실패로 판단하여 셀 전압 강하시간 검출 과정을 다시 수행한다. 즉, 셀 전압이 특정 전압이 될 때까지 걸린 시간 동안의 차량의 평균속도의 분산이 기준치를 초과하면, 상기 결정한 셀 전압 강하시간은 유효성이 없는 것으로 판단하여 폐기한다.At this time, if the variance of the average speed of the vehicle during the time taken until the cell voltage becomes the specific voltage exceeds the reference value, the control unit 50 determines that the cell voltage drop time has failed to be detected, . That is, if the variance of the average speed of the vehicle during the time taken for the cell voltage to become a specific voltage exceeds the reference value, the determined cell voltage drop time is determined to be invalid and discarded.

상술한 과정을 통해, 제어부(50)는 셀 전압 강하시간과 상기 셀 전압 강하시간에 상응하는 차량의 평균속도를 검출하였다.Through the above-described process, the controller 50 detects the average speed of the vehicle corresponding to the cell voltage drop time and the cell voltage drop time.

이후, 제어부(50)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 제1 맵에 기초하여 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 검출한다.Thereafter, the control unit 50 detects the intake air amount corresponding to the average speed of the vehicle based on the first map as shown in Fig. 2 (a).

이후, 제어부(50)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같은 제2 맵을 기반으로, 흡기 공기량과 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 검출한다.Then, the controller 50 detects a level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time based on the second map as shown in FIG. 2 (b).

이후, 제어부(50)는 도 2의 (c)에 도시된 바와 같은 제3 맵에 기초하여 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 검출한다.Thereafter, the control unit 50 detects an additional air supply rate corresponding to the level based on the third map as shown in Fig. 2 (c).

이후, 제어부(50)는 기본 공기량(시동시 공기 요구량)에 추가 공기 공급률을 곱하여 최종 공기량을 결정한다.Thereafter, the control unit 50 determines the final air amount by multiplying the basic air amount (the required air amount at startup) by the additional air supply rate.

도 3 은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 공기량 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an air-quantity control method for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

먼저, 맵 저장부(10)가 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 상기 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 상기 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵을 저장한다(301).First, the map storage unit 10 stores a first map indicating the intake air amount corresponding to the average speed of the vehicle, a second map indicating the level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time, A third map indicating the air supply rate is stored (301).

이후, 제어부(50)가 제1 맵과 제2 맵 및 제3 맵에 기초하여, 스택에 공급되는 공기를 차단하고 수소압력을 기준치까지 상승시킨 상태에서 측정한 셀 전압 강하시간과 상기 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도를 이용하여 추가 공기 공급률을 결정한다(302).Thereafter, the control unit 50 calculates the cell voltage drop time measured in a state where the air supplied to the stack is shut off and the hydrogen pressure is raised to the reference value, based on the first map, the second map and the third map, The additional air supply rate is determined 302 using the average speed of the vehicle over time.

본 발명에서 연료전지 차량의 배출가스 내 수소 농도에 영향을 미치는 전극 간 크로스 오버량을 연료전지의 ODT(Ocv Decay Time)에 기초하여 추정할 수 있으며, 이에 따른 배출가스 변화량은 시험을 통해 예측할 수 있다.In the present invention, the amount of crossover between electrodes, which affects the hydrogen concentration in the exhaust gas of the fuel cell vehicle, can be estimated based on the ODT (Ocv Decay Time) of the fuel cell. have.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.Meanwhile, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the created program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and is read and executed by a computer to implement the method of the present invention. And the recording medium includes all types of recording media readable by a computer.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings.

10 : 맵 저장부
20 : 정보 수집부
30 : 공기량 조절부
40 : 수소압력 조절부
50 : 제어부10: map storage unit
20: Information collecting section
30:
40: hydrogen pressure regulator
50:

Claims (15)

차량 내 정보를 수집하는 정보 수집부;
스택에 공급되는 공기량을 조절하는 공기량 조절부;
스택에 공급되는 수소의 압력을 조절하는 수소압력 조절부; 및
스택에 공급되는 공기를 차단하고 수소압력을 기준치까지 상승시킨 상태에서 측정한 셀 전압 강하시간과 상기 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도를 이용하여 추가 공기 공급률을 결정하는 제어부
를 포함하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
An information collecting unit for collecting in-vehicle information;
An air amount adjusting unit for adjusting an amount of air supplied to the stack;
A hydrogen pressure regulator for regulating the pressure of hydrogen supplied to the stack; And
A control unit for determining an additional air supply rate by using the cell voltage drop time measured in a state where the air supplied to the stack is blocked and the hydrogen pressure is raised to a reference value and the average speed of the vehicle during the cell voltage drop time,
And a control unit for controlling the amount of air supplied to the fuel cell vehicle.
제 1 항에 있어서,
차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 상기 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 상기 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵을 저장하는 맵 저장부를 더 포함하되,
상기 제어부는,
제1 맵과 제2 맵 및 제3 맵에 기초하여 추가 공기 공급률을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
The method according to claim 1,
A second map showing a level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time, and a third map indicating an additional air supply rate corresponding to the level, the first map showing the intake air amount corresponding to the average speed of the vehicle, And a map storage unit,
Wherein,
Wherein the additional air supply rate is determined based on the first map, the second map, and the third map.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
스택에 공급되는 공기를 차단하도록 상기 공기량 조절부를 제어하고, 스택에 공급되는 수소압력이 기준치가 되도록 상기 수소압력 조절부를 제어하며, 수소압력이 기준치가 된 시점부터 각 셀의 전압이 특정 전압이 될 때까지 걸린 시간을 각각 체크하여 가장 짧은 시간을 셀 전압 강하시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein,
Controls the air amount regulator to block the air supplied to the stack, controls the hydrogen pressure regulator so that the hydrogen pressure supplied to the stack becomes a reference value, and when the hydrogen pressure becomes a reference value, the voltage of each cell becomes a specific voltage And the shortest time is determined as the cell voltage drop time.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
차량의 평균속도의 분산이 기준치 미만인 경우에 상기 셀 전압 강하시간의 유효성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein,
And determines that the cell voltage drop time is valid when the variance of the average speed of the vehicle is less than the reference value.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
기본 공기량에 추가 공기 공급률을 곱하여 최종 공기량을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein,
Wherein the basic air quantity is multiplied by an additional air supply rate to determine a final air quantity.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
차량의 주행거리 또는 운전시간이 임계주기를 만족하면 상기 정보 수집부를 활성화하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein,
And activates the information collecting unit when the running distance or the operating time of the vehicle satisfies a critical period.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 정보 수집부는,
차량의 속도, 수소압력, 스택의 냉각수 온도를 수집하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The information collecting unit,
The hydrogen pressure, and the temperature of the cooling water of the stack.
제 7 항에 있어서,
상기 제어부는,
스택의 냉각수 온도가 제1 기준범위를 유지하고, 스택에 공급되는 수소압력이 제2 기준범위를 유지하며, 차량의 속도가 임계속도를 초과하지 않는 경우에 동작하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein,
Wherein the fuel cell vehicle is operated when the coolant temperature of the stack maintains the first reference range, the hydrogen pressure supplied to the stack maintains the second reference range, and the speed of the vehicle does not exceed the critical speed. Air volume control device.
정보 수집부가 차량 내 정보를 수집하는 단계;
공기량 조절부가 스택에 공급되는 공기량을 조절하는 단계;
수소압력 조절부가 스택에 공급되는 수소의 압력을 조절하는 단계; 및
제어부가 스택에 공급되는 공기를 차단하고 수소압력을 기준치까지 상승시킨 상태에서 측정한 셀 전압 강하시간과, 상기 셀 전압 강하시간 동안의 차량의 평균속도를 이용하여 추가 공기 공급률을 결정하는 단계
를 포함하는 연료전지 차량의 공기량 제어 방법.
Collecting information in the information collection unit;
Adjusting the amount of air supplied to the stack by the air amount adjusting unit;
Regulating the pressure of hydrogen supplied to the stack; And
Determining an additional air supply rate using a cell voltage drop time measured in a state where the control unit blocks the air supplied to the stack and the hydrogen pressure is raised to a reference value and an average speed of the vehicle during the cell voltage drop time
Wherein the air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the fuel cell vehicle.
제 9 항에 있어서,
맵 저장부가 차량의 평균속도에 상응하는 흡기 공기량을 나타내는 제1 맵과, 상기 흡기 공기량 및 셀 전압 강하시간에 상응하는 레벨을 나타내는 제2 맵과, 상기 레벨에 상응하는 추가 공기 공급률을 나타내는 제3 맵을 저장하는 단계를 더 포함하되,
상기 추가 공급률을 결정하는 단계는,
제1 맵과 제2 맵 및 제3 맵에 기초하여 추가 공기 공급률을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 방법.
10. The method of claim 9,
A second map showing a level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time and a second map showing a level corresponding to the intake air amount and the cell voltage drop time, Further comprising the step of storing the map,
Wherein the step of determining the additional feed rate comprises:
And determining an additional air supply rate based on the first map, the second map, and the third map.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 결정 단계는,
공기량 조절부가 스택에 공급되는 공기를 차단하는 단계;
수소압력 조절부가 스택에 공급되는 수소압력이 기준치가 되도록 조절하는 단계;
수소압력이 기준치가 된 시점부터 각 셀의 전압이 특정 전압이 될 때까지 걸린 시간을 각각 체크하는 단계; 및
가장 짧은 시간을 셀 전압 강하시간으로 결정하는 단계
를 포함하는 연료전지 차량의 공기량 제어 방법.
11. The method according to claim 9 or 10,
Wherein,
Blocking air supplied to the stack by the air amount adjusting unit;
Adjusting the hydrogen pressure regulator to be a reference value of the hydrogen pressure supplied to the stack;
Checking the time taken from when the hydrogen pressure becomes the reference value until the voltage of each cell reaches the specific voltage; And
Determining the shortest time as the cell voltage drop time
Wherein the air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the fuel cell vehicle.
제 11 항에 있어서,
상기 셀 전압 강하시간을 결정하는 단계는,
차량의 평균속도의 분산이 기준치 미만인 경우에 상기 결정된 셀 전압 강하시간의 유효성이 있는 것으로 판단하는 단계
를 더 포함하는 연료전지 차량의 공기량 제어 방법.
12. The method of claim 11,
The step of determining the cell voltage drop time comprises:
Determining that the determined cell voltage drop time is valid if the variance of the average speed of the vehicle is less than a reference value
Further comprising the steps of:
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
기본 공기량에 추가 공기 공급률을 곱하여 최종 공기량을 결정하는 단계
를 더 포함하는 연료전지 차량의 공기량 제어 방법.
11. The method according to claim 9 or 10,
The step of determining the final air amount by multiplying the basic air amount by the additional air supply rate
Further comprising the steps of:
제 9 항 또는 제10 항에 있어서,
상기 추가 공급률을 결정하는 단계는,
차량의 주행거리 또는 운전시간이 임계주기를 만족하는 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 방법.
11. The method according to claim 9 or 10,
Wherein the step of determining the additional feed rate comprises:
And when the running distance or the operating time of the vehicle satisfies a critical period.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 추가 공급률을 결정하는 단계는,
스택의 냉각수 온도가 제1 기준범위를 유지하고, 스택에 공급되는 수소압력이 제2 기준범위를 유지하며, 차량의 속도가 임계속도를 초과하지 않는 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 공기량 제어 방법.11. The method according to claim 9 or 10,
Wherein the step of determining the additional feed rate comprises:
Wherein the cooling water temperature of the stack is maintained in a first reference range, the hydrogen pressure supplied to the stack is maintained in a second reference range, and the speed of the vehicle does not exceed the critical speed. Air volume control method.
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