KR20170127218A - Vehicle And Control Method Thereof - Google Patents

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KR20170127218A
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Abstract

The present invention relates to a vehicle including a fuel cell, and to a control method thereof. The vehicle of the present invention comprises: a battery; a fuel cell stack; a sensor unit for measuring current and voltage of the fuel cell stack, volume of air inside the fuel cell stack, and a temperature of cooling water of the fuel cell; and a control unit for charging the battery if it is determined that flooding may occur in the fuel cell stack based on the measured values. According to the present invention, by measuring the volume of air inside the fuel cell stack, the current of the fuel cell stack, the temperature of the cooling water of the fuel cell stack, and the like in real time, if the measured values are included in a predetermined reference, the battery is charged or the volume of air inside the fuel cell stack is increased to prevent a flooding phenomenon inside the fuel cell stack in advance.

Description

차량 및 그 제어방법{Vehicle And Control Method Thereof}VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF

본 발명은 연료전지를 포함하고 있는 차량 및 그 제어 방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 연료전지 차량이 일정한 속도로 장시간 운행하는 경우 연료전지 스택 내부에서 발생할 수 있는 플러딩(Flooding) 현상을 미리 예측하고 방지하여 보다 안전적으로 운전자가 운행할 수 있도록 하는 기술에 관한 발명이다. The present invention relates to a vehicle including a fuel cell and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a method of predicting a flooding phenomenon that may occur in a fuel cell stack when a fuel cell vehicle travels at a constant speed for a long time, And to prevent the driver from operating the vehicle.

현대 사회에서 자동차는 사람들이 가장 많이 이용하는 이동 수단으로서, 그 수는 점점 증가하고 있다. 과거에는 자동차는 단순히 이동 수단 이상의 의미는 존재하지 않았으나 현대사회에 들어와서는 자동차는 단순히 이동 수단을 넘어 많은 용도로 사용되어 지고 있으며 다양한 기술들이 접목되고 있다.In modern society, automobiles are the most popular means of transportation for people, and the number is increasing. In the past, automobiles did not have more than merely means of transportation. But in modern society, automobiles have been used for many purposes beyond mere means of transportation, and various technologies are being used.

그 중 하나가 환경친화적인 미래형 자동차로서 수소 연료전지를 이용하여 차량을 운행시키는 연료전지 차량이 많이 개발되고 있다.One of them is an environmentally friendly future type vehicle, and many fuel cell vehicles that use a hydrogen fuel cell to drive the vehicle are being developed.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 발전장치로, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형 전기 및 전자제품의 전력 공급에도 많이 적용되고 있다. The fuel cell is a power generation device that converts the chemical energy of fuel into electricity by reacting it electrochemically in the fuel cell stack without converting it into heat by combustion. It supplies power for industrial, household and vehicle driving, It is widely applied to electric power supply of electronic products.

차량의 연료전지는 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치와, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하는 공기 공급 장치와, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등으로 나누어 볼 수 있으며, 전기에너지의 생성을 위하여 고순도의 수소가 연료전지의 연료극(Anode)으로 운전 중 공급되고, 에어블로워와 같은 공기 공급 장치를 이용하여 대기중의 공기가 직접 연료전지의 공기극(Cathode)으로 공급된다.A fuel cell of a vehicle includes a fuel cell stack for generating electric energy, a fuel supply device for supplying fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, an air supplying device for supplying oxygen to the fuel cell stack, And a heat and water management system for controlling the operation temperature of the fuel cell stack. In order to generate electric energy, hydrogen of high purity is supplied to the anode of the fuel cell during operation, and air blowers The air in the atmosphere is directly supplied to the cathode of the fuel cell.

이에, 연료전지 스택으로 공급된 수소가 연료극(Anode)의 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소이온은 전해질 막을 통해 공기극(Cathode)으로 넘어가게 되며, 연이어 공기극에 공급된 산소는 외부도선을 통해 공기극으로 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키게 되며 이러한 전기에너지를 이용하여 차량을 구동시키게 된다.Thus, the hydrogen supplied to the fuel cell stack is separated into hydrogen ions and electrons in the catalyst of the anode, the separated hydrogen ions are passed to the cathode through the electrolyte membrane, It combines with the electrons entering the air electrode through the conductor to generate water while generating electric energy, and the electric energy is used to drive the vehicle.

한편, 연료전지 시스템은 외부에서 수소와 공기를 공급받아 스택 내부에서 전기와 물을 발생시키는 단순한 시스템이지만, 실제적으로는 전기화학 반응의 부산물인 물이 온도와 압력 등의 실시간 운전조건에 따라 수증기, 포화액, 얼음 등의 형태로 변동되어 물의 전달 특성이 변하고, 또한 이 물이 분리판의 채널, 기체확산층, 촉매층, 전해질막을 통과하는 가스와 전자의 전달 특성에도 영향을 미치는 복합적인 시스템을 이루고 있다.In the meantime, the fuel cell system is a simple system that generates electricity and water inside the stack by supplying hydrogen and air from the outside. Actually, water, which is a byproduct of the electrochemical reaction, Saturated water, ice, etc., and the water transfer characteristics are changed, and this water also has a complex system that affects the transfer characteristics of gas and electrons passing through the channel, the gas diffusion layer, the catalyst layer, and the electrolyte membrane of the separator .

한편, 연료전지 스택에서 배출되는 물의 양은 연료전지 스택에서 발생하는 전류량에 따라 비례하게 배출되는데, 저전류 구간에서 장시간 운행을 하게되면 스택 내부에 물이 많이 존재하여 상당 부분의 물이 응축되는 현상, 즉 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 수 있다. 플러딩 현상이 발생할 경우 응축된 물이 공기채널을 마거나 촉매층을 감싸면서 연료전지의 성능을 저하시키는 문제를 발생시킨다.On the other hand, the amount of water discharged from the fuel cell stack is proportionally discharged according to the amount of current generated in the fuel cell stack. When the fuel cell stack is operated for a long time in a low current section, a large amount of water is condensed, That is, a flooding phenomenon may occur. When the flooding phenomenon occurs, the condensed water causes the problem of deteriorating the performance of the fuel cell by drying air channels or covering the catalyst layer.

특히, 일정한 속도록 운전을 하는 크루즈(Cruise) 운행을 장시간 하다 보면, 연료전지 스택 내부에는 물이 많은 플러딩 현상이 발생하기가 쉽다. 따라서 크루즈 운행을 하다가 앞 차량을 앞지르기 위해 급가속을 하는 경우 연료전지 스택 내부에서는 셀 빠짐에 의한 전류제한이 걸려 차량이 울컥거리게 되는 문제가 발생한다.In particular, if a cruise operation is performed for a long period of time, a flooding phenomenon is likely to occur in the fuel cell stack. Therefore, in case of rapid acceleration in order to advance the vehicle while cruising, there is a problem that the current limit is caused by the cell dropping in the fuel cell stack, and the vehicle becomes unstable.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 실시간으로 연료전지 스택 내부의 공기 체적량, 연료전지 스택의 전류 및 연료전지 스택의 냉각수 온도 등을 측정하여 각각 측정한 값들이 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 배터리를 충전시거나 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택 내부의 플러딩(Flooding) 현상을 미리 방지하는데 그 목적이 있다. The present invention has been devised to overcome the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell system and a fuel cell stack which measure the volume of air in the fuel cell stack, the current of the fuel cell stack, And it is an object of the present invention to prevent flooding in the fuel cell stack by charging the battery or increasing the volume of air in the fuel cell stack.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량은 배터리와 연료전지 스택과 상기 연료전지 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 센서부와 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 제어부를 포함할 수 있다..A vehicle according to an embodiment of the present invention includes a battery, a fuel cell stack, a sensor unit for measuring a current and a voltage of the fuel cell stack, an air volume amount inside the fuel cell stack, and a cooling water temperature of the fuel cell, And a controller for charging the battery when it is determined that flooding may occur in the fuel cell stack based on the measured values.

또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단할 수 있다.Also, the controller may determine that there is a possibility that flooding may occur in the fuel cell stack if the measured values are included in a preset range and last longer than a preset time.

또한, 상기 센서부는, 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함할 수 있다.The sensor unit may further include a voltage measuring unit for measuring a voltage of the battery.

또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킬 수 있다.In addition, the controller may increase the volume of air in the fuel cell stack when the measured voltage value of the battery reaches or exceeds a predetermined voltage value.

또한, 상기 제어부는, 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시킬 수 있다.The control unit may increase the volume of air in the fuel cell stack and stop the increase of the volume of air in the fuel cell stack when the measured values are within a predetermined range and reach a predetermined time, .

또한, 상기 제어부는, 상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 온도 제어부와 압력 제어부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a temperature control unit and a pressure control unit for adjusting the temperature of the cooling water of the fuel cell or the air inlet end pressure of the fuel cell stack.

또한, 상기 온도 제어부는, 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시킬 수 있다.The temperature controller may increase the temperature of the fuel cell cooling water when it is determined that flooding may occur in the fuel cell stack based on the measured values.

또한, 상기 압력 제어부는, 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시킬 수 있다.In addition, the pressure control unit may increase the air inlet end pressure of the fuel cell stack when it is determined that even if the temperature of the fuel cell cooling water is increased, a flooding phenomenon may occur in the fuel cell stack .

또한, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시킬 수 있다.The controller may stop the charging of the battery when the change in the voltage value of the fuel cell stack is greater than a predetermined value after the charging of the battery progresses.

또한, 상기 제어부는, 상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시킬 수 있다.When the change in the voltage value of the fuel cell stack is greater than a predetermined value after the adjustment of the temperature of the cooling water or the pressure at the inlet of the air passage is made, the control unit controls the temperature of the cooling water and the pressure Can be stopped.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은 연료전지 스택의 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 단계와 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함할 수 있다.A method of controlling a vehicle according to an embodiment of the present invention includes the steps of: measuring a current and a voltage of a stack of a fuel cell stack, an amount of an air volume inside the fuel cell stack, and a cooling water temperature of the fuel cell, And charging the battery when it is determined that there is a possibility of flooding within the fuel cell stack.

또한, 상기 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단하는 단계는 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 존재한다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of determining that there is a possibility of flooding may include a flooding phenomenon in the fuel cell stack if the measured values are respectively included in a preset range and last longer than a preset time And judging that it exists.

또한, 상기 배터리의 전압을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include measuring a voltage of the battery.

또한, 상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include increasing the volume of air in the fuel cell stack when the measured voltage value of the battery reaches or exceeds a predetermined voltage value.

또한, 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.And stopping the increase of the volume of air in the fuel cell stack when a predetermined time is reached while the measured values are included in a predetermined range after increasing the volume of air in the fuel cell stack .

또한, 상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, the method may further include adjusting a temperature of the cooling water of the fuel cell or an air inlet end pressure of the fuel cell stack.

또한, 상기 온도를 조절하는 단계는, 상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of controlling the temperature may include increasing the temperature of the fuel cell cooling water when it is determined that flooding may occur in the fuel cell stack based on the measured values .

또한, 상기 압력을 조절하는 단계는, 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.Also, the step of controlling the pressure may increase the air inlet pressure of the fuel cell stack when it is determined that even if the temperature of the fuel cell cooling water is increased, a flooding phenomenon may occur in the fuel cell stack . ≪ / RTI >

또한, 상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.When the change in the voltage value of the fuel cell stack is greater than a predetermined value after the charging of the battery is progressed, charging of the battery may be stopped.

또한, 상기 제어부는, 상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.When the change in the voltage value of the fuel cell stack is greater than a predetermined value after the adjustment of the temperature of the cooling water or the pressure at the inlet of the air passage is made, the control unit controls the temperature of the cooling water and the pressure And stopping the operation.

연료전지 스택 내부의 공기 체적량 및 연료전지 스택의 전류 값 등을 측정하여 플러딩 현상이 발생할 가능성이 높은 경우, 차량의 배터리를 충전시키고 동시에 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택 내부에 플러딩 현상을 사전에 방지할 수 있다. 이를 통해 사용자가 크루즈 운행을 장시간 하다 급가속시 발생할 수 있는 셀 빠짐에 의한 전류제한을 사전에 방지할 수 있어 보다 안정적인 차량 운행을 할 수 있는 효과가 존재한다. The amount of air inside the fuel cell stack and the current value of the fuel cell stack are measured and if the flooding phenomenon is likely to occur, the amount of air in the fuel cell stack is increased while simultaneously charging the battery of the vehicle, The flooding phenomenon can be prevented in advance. Accordingly, it is possible to prevent a current limitation due to a cell dropout that may occur during a rapid acceleration of a cruise operation by a user for a long period of time, so that there is an effect that a stable vehicle operation can be performed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 내부 구성도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 스택의 구조를 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 차량의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 차량의 동작순서를 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간에 따른 공기체적량의 변화를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 연료전지 스택과 전압의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간에 따른 냉각수 온도의 변화를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 배터리 전압과 공기 블러워를 이용하여 플러딩 현상을 방지하는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 온도와 압력을 조절하여 플러딩 현상을 방지하는 순서를 나타낸 표이다. 1 is an external view of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is an internal configuration diagram of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is an internal configuration diagram of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the structure of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
5 is a detailed view showing the configuration of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing an operation sequence of the fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing changes in volume of air with time according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a relationship between a voltage of the fuel cell stack and a voltage according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing a change in cooling water temperature with time according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph illustrating the prevention of flooding by using battery voltage and air blur according to an embodiment of the present invention.
11 is a table showing a procedure for preventing flooding by adjusting temperature and pressure according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are preferred examples of the disclosed invention, and various modifications may be made at the time of filing of the present application to replace the embodiments and drawings of the present specification.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Also, the terms used herein are used to illustrate the embodiments and are not intended to limit and / or limit the disclosed invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.In this specification, terms such as " comprise ", " comprise ", or "have ", when used in this specification, designate the presence of stated features, integers, Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, whether or not explicitly described herein, whether in the art,

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.It is also to be understood that terms including ordinals such as " first ", "second ", and the like used herein may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms, It is used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

이하 본 발명에 해당하는 연료전지가 설치된 차량 및 그 제어 방법에 대하여 연료전지가 설치된 차량을 기초로 설명한다Hereinafter, a vehicle equipped with a fuel cell according to the present invention and a control method thereof will be described based on a vehicle equipped with a fuel cell

도 1 및 도2를 통해 본 발명이 설치된 차량에 대해서 설명한다.A vehicle equipped with the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관도이다.1 is an external view of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(80), 차량(1)을 이동시키는 차륜(93, 94), 차륜(93, 94)을 회전시키는 구동 장치(95), 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(84), 차량(1) 내부의 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(87), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(91, 92), 차체(80)의 후방 측에 설치되어 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 리어 윈도(90)를 포함하며 차체(80)는 후드(81), 프런트 휀더(82), 도어(84), 트렁크 리드(85), 및 쿼터 패널(86) 등을 포함할 수 있다.1, a vehicle 1 according to an embodiment of the present invention includes a main body 80 that forms an outer appearance of a vehicle 1, wheels 93 and 94 that move the vehicle 1, wheels 93 A door 84 for shielding the inside from the outside, a windshield 87 for providing the driver inside the vehicle 1 with a field of view ahead of the vehicle 1, Side mirrors 91 and 92 for providing the rear view of the vehicle 1 and a rear window 90 provided on the rear side of the vehicle body 80 for providing a view of the rear of the vehicle 1, A hood 81, a front fender 82, a door 84, a luggage compartment lid 85, a quarter panel 86, and the like.

도어(84)는 본체(80)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.The door 84 is rotatably provided on the left and right sides of the main body 80 so that the driver can ride on the inside of the vehicle 1 at the time of opening, .

윈드 스크린(87)은 본체(80)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다. 또한, 사이드 미러(91, 92)는 본체(80)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(91) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(92)를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.The windscreen 87 is provided on the front upper side of the main body 80 so that a driver inside the vehicle 1 can obtain time information in front of the vehicle 1. [ The side mirrors 91 and 92 include a left side mirror 91 provided on the left side of the main body 80 and a right side mirror 92 provided on the right side. 1) The side information and the rear side time information can be obtained.

이외에도 차량(1)은 후방의 장애물 내지 다른 차량을 감지하는 근접 센서, 강수 여부 및 강수량을 감지하는 레인 센서 등의 감지 장치를 포함할 수 있다. In addition, the vehicle 1 may include a proximity sensor for detecting obstacles or other vehicles behind the vehicle, and a rain sensor for detecting rainfall and precipitation.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성도이다. 2 is an internal configuration diagram of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

차량내부(10)에는 외부와 통신하기 위한 텔레메틱스(Telematics) 단말기(미도시)가 설치될 수 있다. 텔레메틱스는 텔레커뮤니케이션(Telecommunication)과 인포매틱스(Informatics)의 합성어로, 자동차 안에서 이메일(E-mail)을 주고 받거나 인터넷을 통하여 각종 정보를 검색할 수 있는 시스템을 말한다. The vehicle interior 10 may be provided with a telematics terminal (not shown) for communicating with the outside. Telematics is a combination of Telecommunication and Informatics. It is a system that can send and receive e-mails in the car or retrieve various information through the Internet.

차량내부(10)에는 공조장치(16)가 설치 될 수 있다. 공조장치(16)는 차량(1)의 실내 실외의 환경 조건, 공기의 흡/배기, 순환, 냉/난방 상태 등을 포함한 공조 환경을 자동으로 제어하거나 또는 사용자의 제어 명령에 대응하여 제어하는 장치를 의미한다. 예를 들어, 난방과 냉방을 모두 수행할 수 있으며, 가열되거나 냉각된 공기를 통풍구를 통해 배출하여 차량내부(10)의 온도를 제어할 수 있다.An air conditioner (16) may be installed in the vehicle interior (10). The air conditioner 16 is a device that automatically controls the air conditioning environment including the environmental conditions of the indoor and the outdoor of the vehicle 1, the air intake / exhaust, circulation, the cooling / heating state, or the like, . For example, both the heating and the cooling can be performed, and the temperature of the inside of the vehicle 10 can be controlled by discharging the heated or cooled air through the ventilation holes.

한편, 차량내부(10)에는 운전자가 차량(1)을 조작하기 위한 각종 기기가 설치되는 대시보드(Dashboard)(14), 차량(1)의 운전자가 착석하기 위한 운전석(15), 차량(1)의 동작 정보 등을 표시하는 클러스터 표시부(51, 52)를 포함할 수 있다.A dashboard 14 in which various devices for the driver to operate the vehicle 1 are installed in the vehicle interior 10, a driver's seat 15 for the driver of the vehicle 1 to sit on, And cluster display units 51 and 52 for displaying operation information of the display unit 51 and the like.

대시보드(14)는 윈드 스크린(11)의 하부로부터 운전자를 향하여 돌출되게 마련되며, 운전자가 전방을 주시한 상태로 대시보드(14)에 설치된 각종 기기를 조작할 수 있도록 한다.  The dashboard 14 protrudes from the lower portion of the windscreen 11 toward the driver so that the driver can operate various devices installed on the dashboard 14 while looking forward.

운전석(15)은 대시보드(14)의 후방에 마련되어 운전자가 안정적인 자세로 차량(1)의 전방과 대시보드(14)의 각종 기기를 주시하며 차량(1)을 운행할 수 있도록 한다.The driver's seat 15 is provided behind the dashboard 14 so that the driver can look ahead to the front of the vehicle 1 and various devices of the dashboard 14 in a stable posture so that the driver can operate the vehicle 1. [

클러스터 표시부(51, 52)는 대시보드(14)의 운전석(15) 측에 마련되며, 차량(1)의 운행 속도를 표시하는 주행 속도 게이지(51), 동력 장치(미도시)의 회전 속도를 표시하는 rpm 게이지(52)를 포함할 수 있다. The cluster display units 51 and 52 are provided on the driver's seat 15 side of the dashboard 14 and are provided with a running speed gauge 51 for indicating the running speed of the vehicle 1 and a rotational speed of the power unit (not shown) (Not shown).

또한, 차량 내부(10)에는 차량의 각종 장치들의 조작을 위한 별도의 조그 다이얼(60)을 포함할 수 있다. 조그 다이얼(60)은 회전시키거나 압력을 가하여 구동 조작을 수행하는 방법뿐만 아니라, 터치 인식 기능을 구비한 터치 패드를 구비하여 사용자의 손가락 또는 별도의 터치 인식 기능을 구비한 도구를 이용하여 구동 조작을 위한 필기 인식을 수행할 수 있다.In addition, the vehicle interior 10 may include a separate jog dial 60 for operating various devices of the vehicle. The jog dial 60 is provided with a touch pad having a touch recognition function as well as a method of performing a driving operation by rotating or applying pressure, The handwriting recognition can be performed.

자동차의 운행을 조작하는 조향 장치는 운전자로부터 주행 방향을 입력 받는 조향 핸들(42), 조향 핸들(42)의 회전 운동을 왕복 운동으로 전환하는 조향 기어(미도시), 조향 기어(미도시)의 왕복 운동을 앞바퀴(93)에 전달하는 조향 링크(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 조향 장치는 바퀴의 회전축의 방향을 변경함으로써 차량(1)의 주행 방향을 변경할 수 있다.The steering apparatus for operating the vehicle includes a steering wheel 42 for receiving a driving direction from a driver, a steering gear (not shown) for converting the rotational motion of the steering wheel 42 into a reciprocating motion, And a steering link (not shown) that transmits the reciprocating motion to the front wheel 93. Such a steering apparatus can change the running direction of the vehicle 1 by changing the direction of the rotation axis of the wheel.

이상 도1 및 도 2를 통하여 연료전지 장착된 차량의 외부와 내부(10) 구성에 대해 알아보았다. 이하 본 발명이 속하는 기술 분야의 연료전지 시스템의 구성과 연료전지 스택의 구조에 대해 알아본다. 1 and 2, the configuration of the outside and inside 10 of the vehicle equipped with the fuel cell has been described. Hereinafter, the structure of the fuel cell system and the structure of the fuel cell stack in the technical field to which the present invention belongs will be described.

도 3은 연료전지 시스템(100)의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a configuration of the fuel cell system 100. As shown in Fig.

도 3에 도시하는 바와 같이, 연료전지 시스템(100)은 연료전지 스택(20), 복수의 밸브(120, 130, 140, 191), 압력센서(150), 연료전지 제어기(160) 및 연료 공급부(170)를 포함할 수 있다.3, the fuel cell system 100 includes a fuel cell stack 20, a plurality of valves 120, 130, 140, and 191, a pressure sensor 150, a fuel cell controller 160, (Not shown).

연료전지 스택(Fuel Cell Stack, 200)은 연료인 수소와 산화제인 공기가 공급되어 전기를 생성하는 구성으로서, 공기극과 연료극을 포함할 수 있다.The fuel cell stack 200 may include an air electrode and a fuel electrode. The fuel cell stack 200 may be composed of hydrogen as a fuel and air as an oxidant to generate electricity.

연료전지 스택(200)은 각각 막전극 접합체와 세퍼레이터로 이루어진 단위 셀이 수십 개로 적층된 구조로 복수 개가 마련될 수 있다. 연료전지 스택(200)에 관한 자세한 설명은 도 4에서 하도록 한다. The fuel cell stack 200 may have a plurality of unit cells each formed of a membrane electrode assembly and a separator stacked in several tens. A detailed description of the fuel cell stack 200 is given in Fig.

복수의 밸브(120, 130, 140)는 연료전지 스택(200)의 연료 공급 및 불순물 제거를 위해 선택적으로 개폐 구동하는 구성일 수 있다.The plurality of valves 120, 130, and 140 may be configured to selectively open and close for fuel supply and impurity removal of the fuel cell stack 200.

상기 복수의 밸브는 연료 공급 밸브(120), 퍼지 밸브(130), 드레인 밸브(140) 등을 포함할 수 있다. 이때, 연료 공급 밸브(120)는 수소 공급 밸브(미도시) 또는 공기 압축기(미도시)일 수 있다. 이때, 공기 압축기(미도시)는 밸브 형태는 아니지만 구동을 통해 외부 공기를 공급하는 형태로 밸브 역할을 수행하는 구성으로서, 연료 공급 밸브(120)에 포함될 수 있다.The plurality of valves may include a fuel supply valve 120, a purge valve 130, a drain valve 140, and the like. At this time, the fuel supply valve 120 may be a hydrogen supply valve (not shown) or an air compressor (not shown). At this time, the air compressor (not shown) may be included in the fuel supply valve 120 as a valve that serves as a valve in a form of supplying outside air through driving though it is not a valve type.

연료 공급 밸브(120)는 연료전지 스택(200)으로 연료를 공급하기 위하여 선택적으로 개폐 구동하는 구성일 수 있다. 산소 공급 시스템의 경우, 연료 공급 밸브(120)는 공기 압축기(미도시)로 대체할 수 있다. The fuel supply valve 120 may be selectively opened and closed to supply fuel to the fuel cell stack 200. In the case of the oxygen supply system, the fuel supply valve 120 may be replaced by an air compressor (not shown).

연료전지 시동 시퀀스가 시작되면, 연료 공급부(170)의 연료 공급 밸브(120)를 개방할 수 있다. 이때, 연료 공급 밸브(120)가 수소 공급 밸브인 경우, 밸브를 개방하고 감압기를 통해 공급 압력을 감압할 수 있다. When the fuel cell start-up sequence is started, the fuel supply valve 120 of the fuel supply unit 170 can be opened. At this time, when the fuel supply valve 120 is a hydrogen supply valve, the valve can be opened and the supply pressure can be reduced through the pressure reducing device.

퍼지 밸브(130)는 연료전지 스택(200)의 수소를 퍼지 시키기 위한 구성일 수 있다. 구체적으로, 퍼지 밸브(130)는 연료전지 스택(200)의 연료극의 수소를 퍼지시킬 수 있다.The purge valve 130 may be configured to purge the hydrogen in the fuel cell stack 200. Specifically, the purge valve 130 can purge the hydrogen of the fuel electrode of the fuel cell stack 200.

드레인 밸브(140)는 연료전지 스택(200)의 물을 배출하기 위한 구성일 수 있다.The drain valve 140 may be configured to discharge water from the fuel cell stack 200.

구체적으로, 드레인 밸브(140)는 워터 트랩(145)에 일정 수위로 저장된 응축수를 배출시키기 위한 구성으로서, 전기적인 신호에 의해 밸브 통로를 선택적으로 개폐시킬 수 있는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.Specifically, the drain valve 140 may be constituted by a solenoid valve capable of selectively opening and closing the valve passage by an electric signal for discharging the condensed water stored in the water trap 145 at a predetermined water level.

퍼지 밸브(130)와 드레인 밸브(140)는 연료전지 스택(200)의 에노드 내의 불순물을 제거하기 위해 선택적으로 개폐 구동하는 밸브이다. 연료전지에서 전기 화학적 반응에 따라 생성되는 물은 연료전지 스택(200) 내부에 생성되고, 이는 연료전지 스택(200)의 외부로 원활하게 배출되어야 한다. 연료전시 스택(200) 내부에서 물이 잘 배출되지 않는 경우, 뒤에서 자세히 설명하겠지만 플러딩(Flooding) 상태가 발생하여 연료인 수소 공급을 방해하여 연료전지 스택(200)의 발전 성능이 저하될 수 있다.The purge valve 130 and the drain valve 140 are valves that selectively open and close to remove impurities in the nodes of the fuel cell stack 200. Water generated in accordance with the electrochemical reaction in the fuel cell is generated inside the fuel cell stack 200 and must be smoothly discharged to the outside of the fuel cell stack 200. When the water is not well discharged from the fuel display stack 200, as described in detail later, flooding may occur to obstruct the supply of hydrogen, which is fuel, and the power generation performance of the fuel cell stack 200 may be deteriorated.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 스택(200)의 구조 및 연 동작원리를 나타낸 도면이다.4 is a view showing the structure and operation principle of the fuel cell stack 200 according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 연료전지 단위 셀(210)의 애노드(Anode, 연료극)측에는 연료인 수소가 공급되고 캐소드(Cathode, 공기극)측에는 산화제인 산소가 공급된다. 애노드측에 공급된 수소는 전자를 잃고 양성자(Proton)가 되어 전해질막을 통과하여 캐소드측으로 이동하고, 수소를 잃은 전자는 연료전지 외부회로에서 전기적 일을 하고 캐소드측으로 이르게 된다. 캐소드측에서는 양성자가 산소 원자와 전자가 결합하여 물이 생성된다. 이때, 애노드측에서 생성된 전자가 이동하면서 전류를 발생시켜 연료전지 차량의 구동모터를 구동하게 되는 것이다.4, hydrogen as a fuel is supplied to the anode (anode) side of the fuel cell unit cell 210 and oxygen as an oxidant is supplied to the cathode side (cathode) side. The hydrogen supplied to the anode side loses electrons, becomes a proton, passes through the electrolyte membrane and moves to the cathode side, and the electrons that lose the hydrogen work electrically in the fuel cell external circuit and reach the cathode side. On the cathode side, protons combine with oxygen atoms and electrons to form water. At this time, electrons generated on the anode side move while generating a current to drive the drive motor of the fuel cell vehicle.

이러한 연료전지 단위 셀(210)들은 서로 직렬 연결되어 하나의 연료전지 스택(200)을 구성하고, 연료전지 스택(200)은 하나의 단위 셀(210)에 비하여 높은 전압을 생성할 수 있다.These fuel cell unit cells 210 are connected to each other in series to constitute one fuel cell stack 200 and the fuel cell stack 200 can generate a higher voltage than one unit cell 210.

상술한 연료전지의 일 예로, 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키기 위한 분리판(bipolar plate)을 포함할 수 있다.In the fuel cell, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is a membrane electrode assembly (MEA) having a catalyst electrode layer on both sides of an electrolyte membrane on which hydrogen ions are transferred, (Membrane Electrode Assembly), a gas diffusion layer (GDL) that distributes the reaction gases evenly and transfers the generated electrical energy, a gasket for maintaining the tightness of the reaction gases and cooling water and the proper tightening pressure, A fastening mechanism, and a bipolar plate for moving reaction gases and cooling water.

위에서 설명한 바와 같이 화학 반응에 의해 연료전지 스택(200)에서는 화학 반응에 의해 물이 배출되는데, 배출되는 물의 양은 연료전지 스택(200)에서 발생하는 전류량에 비례한다. 그러나 이렇게 배출된 물은 연료전지 스택(200) 온도와 압력의 변화에 따라 수증기, 포화액, 얼음 등의 형태로 변동되어 물의 전달 특성이 변하고, 또한 이 물이 분리판의 채널, 기체확산층, 촉매층, 전해질막을 통과하는 가스와 전자의 전달 특성에도 영향을 미칠 수 있다.As described above, water is discharged by a chemical reaction in the fuel cell stack 200 by a chemical reaction. The amount of water discharged is proportional to the amount of current generated in the fuel cell stack 200. However, the discharged water changes in the form of water vapor, saturated liquid, ice, and the like depending on the change of the temperature and pressure of the fuel cell stack 200, , And the transfer characteristics of gas and electrons passing through the electrolyte membrane.

특히, 저전류 구간에서 장시간 차량을 운행하게 되면 연료전지 스택(200) 내부에 물이 많이 존재하게 되는데, 이러한 물들이 밖으로 적절하게 배출되지 않으면 상당 부분의 물이 응축되는 현상, 즉 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 수 있다. 이러한 플러딩 현상이 발생할 경우 응축된 물이 공기채널을 막거나 촉매층을 감싸면서 연료전지 시스템(100)의 성능을 저하시키는 문제를 발생시킬 수 있다. In particular, when the vehicle is driven for a long period of time in a low current section, a large amount of water is present in the fuel cell stack 200. If such water is not discharged properly, a considerable amount of water is condensed, A phenomenon may occur. If such a flooding phenomenon occurs, the condensed water may block the air channel or cover the catalyst layer, thereby deteriorating the performance of the fuel cell system 100.

특히, 일정한 속도록 운전을 하는 크루즈(Cruise) 운행을 장시간 하다 보면, 연료전지 스택(200) 내부에는 플러딩 현상이 발생하기 쉽다. 이러한 상태에서 앞 차량을 앞지르기 위해 급가속을 하는 경우 연료전지 스택(200)에서는 셀빠짐에 의한 전류제한이 걸려 차량이 울컥거리게 되는 문제가 발생한다.Particularly, if the cruise operation is performed for a long period of time, the flooding phenomenon easily occurs in the fuel cell stack 200. In this state, when the vehicle is rapidly accelerated to advance the front vehicle, a current limitation due to cell dropping occurs in the fuel cell stack 200, resulting in a problem that the vehicle becomes unstable.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, 실시간으로 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량, 연료전지 스택(200)의 전류 및 연료전지 스택(200)의 냉각수 온도 등을 측정하여 측정 값들이 미리 설정된 기준에 해당하는 경우 차량의 배터리를 충전시거나 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택(200) 내부의 플러딩(Flooding) 현상을 미리 방지하기 위함이다. Accordingly, the present invention is devised to solve such a problem, and it is an object of the present invention to measure the volume of air inside the fuel cell stack 200, the current of the fuel cell stack 200, the temperature of the cooling water of the fuel cell stack 200, To prevent the flooding phenomenon in the fuel cell stack 200 in advance by charging the battery of the vehicle or increasing the volume of air in the fuel cell stack 200 when the measured values correspond to the predetermined criteria .

이상 연료전지 시스템(100) 및 연료전지 시스템(100)이 설치된 차량(1)에 대해 알아보았다. 이하 도면들을 통하여 본 발명의 구성 및 동작원리에 대해여 자세히 알아보도록 한다. The above description has been made on the fuel cell system 100 and the vehicle 1 in which the fuel cell system 100 is installed. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

다만, 이하 설명되는 본 발명의 구성 및 도면의 경우 본 발명에 따른 다양한 실시 예 및 본 발명의 요지를 명확하기 설명하기 위해 연료전지 시스템(100)이 일부만을 도시한 것으로서, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하지만 도시되지 않은 하나 이상의 다른 구성요소가 존재할 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. There may be one or more other components that are obvious to one of ordinary skill in the art but which are not shown.

본 발명의 경우 연료전지 스택(200)과 센서부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있으며, 제어부(400)는 배터리의 충전을 제어하는 배터리 제어부(410)와 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 조절하는 온도 제어부(420)와 압력을 조절하는 압력 제어부(430)를 포함할 수 있다.The controller 400 may include a battery controller 410 for controlling the charging of the battery and a fuel cell stack 200 for controlling the charging of the battery. A temperature control unit 420 for controlling the temperature of the inside of the apparatus, and a pressure control unit 430 for controlling the pressure.

연료전지 스택(200)은 연료극과 공기극을 포함할 수 있으며, 도 3과 도 4에서 설명하였다시피 일반적으로 연료전지 스택(200)의 구성에 필요한 구성요소들이 포함될 수 있다.The fuel cell stack 200 may include a fuel electrode and an air electrode, and may include components necessary for the configuration of the fuel cell stack 200, as described in FIGS. 3 and 4.

센서부(300)는 연료전지 시스템(100) 내부 여러 위치에서 다양한 환경을 측정하는 역할을 하는 곳으로서, 온도 센서부(310), 전류 센서부(320), 전압 센서부(330) 및 배터리 전압 센서부(340)를 포함할 수 있다.The sensor unit 300 serves to measure various environments at various positions in the fuel cell system 100 and includes a temperature sensor unit 310, a current sensor unit 320, a voltage sensor unit 330, And a sensor unit 340.

온도 센서부(310)는 연로전지 스택(200)의 입구단 및 출구단에서의 온도와 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 측정할 수 있다. 또한 연료전지 시스템(100) 냉각수 온도를 측정할 수 있으며 외기 온도를 측정할 수 있다. 따라서 온도 센서부(310)는 복수 개로 연료전지 시스템(100)의 각종 위치에 다양하게 설치될 수 있다.The temperature sensor unit 310 may measure the temperature at the inlet and outlet ends of the elongated battery stack 200 and the temperature inside the fuel cell stack 200. In addition, the temperature of the cooling water of the fuel cell system 100 can be measured and the outside air temperature can be measured. Accordingly, the temperature sensor unit 310 may be installed at various positions in the fuel cell system 100 in a plurality of ways.

전류 센서부(320)는 연료전지 스택(200)의 전류를 측정하는 역할을 할 수 있다. 측정된 전류 값은 아래의 수학식 1처럼 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량을 계산하는데 이용될 수 있다.The current sensor unit 320 may measure the current of the fuel cell stack 200. The measured current value can be used to calculate the volume of air inside the fuel cell stack 200 as shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

공기체적량 Air volume

= (셀 수 * 측정된 전류 값 * 22.4 * 60 * 당량) / (패러데이 상수 * 4)= (Number of cells * measured current value * 22.4 * 60 * equivalent) / (Faraday constant * 4)

또한, 전류 센서부(320)는 연료전지 스택(200)에 흐르는 전류를 실시간으로 체크하여 미리 설정된 범위 내에서 전류가 일정 시간 동안 지속되는지 판단하여 이를 제어부(400)에 알리는 역할을 할 수 있다.In addition, the current sensor 320 may check the current flowing in the fuel cell stack 200 in real time and determine whether the current is maintained for a predetermined time within a predetermined range, and inform the controller 400 of the current.

전압 센서부(330)는 연료전지 스택(200)의 전압을 측정하는 역할을 할 수 있다. 후술하겠지만 전압 센서부(320)는 플러딩 방지 기술이 진행된 후 연료전지 스택(200)의 전압 변화를 감지하여 미리 설정된 값보다 이상으로 전압 변화가 있는 경우 이를 제어부(400)에 알리는 역할을 할 수 있다.The voltage sensor unit 330 may measure the voltage of the fuel cell stack 200. As will be described later, the voltage sensor 320 may detect a voltage change of the fuel cell stack 200 after the flooding prevention technique has been performed, and notify the controller 400 of a voltage change exceeding a predetermined value .

또한, 센서부(300)는 배터리 전압 측정부(340)를 포함할 수 있는데, 배터리 전압 측정부(340)는 충전되는 배터리의 전압을 실시간으로 체크하여, 이를 제어부(400)에 알리는 역할을 할 수 있다.The sensor unit 300 may include a battery voltage measuring unit 340. The battery voltage measuring unit 340 checks the voltage of a battery to be charged in real time and informs the controller 400 of the voltage .

제어부(400)는 배터리 제어부(410)와 온도 제어부(420) 및 압력 제어부(430)를 포함할 수 있다. The control unit 400 may include a battery control unit 410, a temperature control unit 420, and a pressure control unit 430.

제어부(400)는 센서부(300)로부터 수신 받은 각종 수치들을 기초로 연료전지 스택(200) 내부에 플러딩 현상이 발생했는지 또는 플러딩 현상이 발생할 가능성이 높은지 여부를 판단하고, 플러딩 현상이 발생하였거나 발생 가능성이 높다고 판단되면 차량의 배터리를 충전시키며 연료전지 스택(200)의 온도 또는 압력을 조절하여 플러딩 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다.The control unit 400 determines whether a flooding phenomenon or a flooding phenomenon is likely to occur in the fuel cell stack 200 based on various numerical values received from the sensor unit 300. If the flooding phenomenon occurs or occurs It is possible to charge the battery of the vehicle and to control the temperature or pressure of the fuel cell stack 200 to prevent the flooding phenomenon.

배터리를 충전시키는 역할은 배터리 제어부(410)가, 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 조절하는 역할은 온도 제어부(420)가, 연료전지 스택(200) 내부의 압력을 조절하는 역할은 압력 제어부(430)가 할 수 있다.The role of the battery controller 410 in regulating the temperature inside the fuel cell stack 200 is that the temperature controller 420 controls the pressure inside the fuel cell stack 200, (430).

도 5를 통해 본 발명의 구성요소에 대해 알아보았다. 이하 도 6 ~ 도 11을 통하여 본 발명의 동작 원리에 대해 알아본다.The components of the present invention have been described with reference to FIG. Hereinafter, the operation principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 11. FIG.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 흐름을 나타낸 순서도이며 도 7 ~ 도 9는 플러딩 현상을 판단하기 위한 조건을 나타낸 도면으로서, 도 7은 시간에 따른 공기체적량의 변화를, 도 8은 연료전지 스택(200)의 전류와 전압의 변화를, 도 9은 시간에 따른 냉각수의 온도 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a flowchart showing an operational flow according to an embodiment of the present invention. FIGS. 7 to 9 show conditions for judging a flooding phenomenon. FIG. Fig. 9 is a diagram showing changes in the temperature and the temperature of the cooling water in the fuel cell stack 200, and Fig.

본 발명의 경우, 크루즈(Cruise) 운행시처럼 장기간 비슷한 속도로 운전을 하다 보면 발생할 수 있는 플러딩 현상을 방지하기 위한 발명이므로, 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량과 연료전지 스택(200) 전류의 값 및 냉각수의 온도가 각각 일정 범위 내에 미리 설정된 시간 동안 지속된다면 플러딩 현상이 발생하거나 발생할 수 있는 가능성이 높다고 판단되어 플러딩 방지를 하는 기술에 관한 발명이다. 따라서, 연료전지 스택(200)의 공기 체적량과 전류의 값 및 냉각수의 온도 범위에 대해 미리 설정할 필요가 있다The amount of air in the fuel cell stack 200 and the amount of air in the fuel cell stack 200 can be reduced by preventing the flooding phenomenon that may occur when the fuel cell stack 200 is operated at a similar speed for a long period of time, The current value and the temperature of the cooling water each last for a preset time within a predetermined range, it is determined that the flooding phenomenon is likely to occur or is likely to occur, thereby preventing flooding. Therefore, it is necessary to set in advance the values of the air volume and the current of the fuel cell stack 200 and the temperature range of the cooling water

도 6을 참고하여 본 발명의 동작 순서를 설명하면, 우선 센서부(300)는 센서부(300)에 장착된 온도 센서(310), 전류 센서(320), 전압 센서(330) 등을 이용하여 냉각수 온도, 연료전지 스택(200)의 전류 및 연료전지 스택(200)의 공기 체적량을 판단한다.(S100)First, the sensor unit 300 is operated by using the temperature sensor 310, the current sensor 320, the voltage sensor 330, and the like mounted on the sensor unit 300 The coolant temperature, the current of the fuel cell stack 200, and the volume of air in the fuel cell stack 200. (S100)

그리고 측정된 값들이 각각 미리 설정한 기준 범위에서 일정 시간 이상 동안 지속되는지 여부를 판단하여 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는지 판단한다.(S200)Then, it is determined whether the measured values are maintained for a predetermined time or longer in a preset reference range, and it is determined whether there is a possibility of flooding (S200)

S200 과정에 대해 자세히 설명하면, 첫 번째로 센서부(300)에 의하여 측정된 전류 값을 이용하여 연료전지 스택(200) 내부의 공기 체적량을 판단한다. 공기 체적량을 판단하는 식은 상기 설명한 수학식 1을 이용한다.First, the amount of air in the fuel cell stack 200 is determined by using the current value measured by the sensor unit 300 in S200. The above equation (1) is used to determine the volume of air.

그리고 실시간으로 계산된 공기 체적량을 이용하여 이러한 공기체적량이 일정 범위내에서 일정 시간 동안 지속하는지 판단한다. Then, it is determined whether the volume of air volume is maintained within a certain range for a predetermined time by using the air volume calculated in real time.

도 7을 참고하여 이를 설명하면, 공기체적량이 특정 범위, 즉 제 1범위에 포함되어 있는 시간을 계산하고(t1), 제 1범위에 포함되어 있는 누적 시간이 미리 설정한 시간 보다 오래 지속되어 있는지 판단한다. 그리고 만약 측정된 누적 시간이 미리 설정한 시간보다 오래 지속되었다면 만족한다면 플러딩 발생 조건 중 공기 체적량에 대한 조건은 만족한다고 볼 수 있다.7, the time when the volume of air is included in a specific range, that is, the first range is calculated (t1), and it is determined whether the cumulative time included in the first range is longer than a preset time . If the measured cumulative time is longer than the predetermined time, it is satisfied that the condition of air volume in the flooding occurrence condition is satisfied.

그리고 여기서 제 1범위와 미리 설정된 시간이란, 공기체적량이 큰 변화 없이 특정 범위 안에서 미리 설정된 시간 동안 지속되면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는 공기 체적량의 범위 및 시간을 말한다. 이러한 범위와 시간은 사용자가 임의로 지정할 수 있다. Here, the first range and the preset time refer to the range and time of the volume of air that may cause flooding if the volume of air continues for a preset time within a specific range without any change. This range and time can be arbitrarily specified by the user.

두 번째로, 연로 전지 스택(200) 내부의 전류를 측정하여, 일정 범위에 전류가 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는지 여부를 판단한다.Second, the current in the over-current cell stack 200 is measured to determine whether the current lasts longer than a preset time in a certain range.

도 8을 참고하여 이를 설명하면, 연료전지 스택(200) 전류가 특정 범위, 즉, 제 2범위에 포함되어 있는지 판단하고, 제 2범위에 포함되어 있다면 그 시간을 계산하여(t2), 제 2범위에 포함되어 있는 누적 시간이 미리 설정한 시간 보다 오래 지속되어 있는지 판단한다. 8, it is determined whether the current of the fuel cell stack 200 is within a specific range, that is, the second range. If the current is included in the second range, the time is calculated (t2) It is determined whether the accumulated time included in the range is longer than a preset time.

그리고 만약 측정된 누적 시간이 미리 설정한 시간보다 오래 지속되었다면 만족한다면 플러딩 발생 조건 중 연료전지 스택(200)의 전류 조건은 만족한다고 볼 수 있다.If the measured cumulative time is longer than the predetermined time, the current condition of the fuel cell stack 200 during flooding may be satisfied.

그리고 여기서 말하는 제 2범위와 미리 설정된 시간이란, 스택 전류가 큰 변화 없이 특정 범위 안에서 미리 설정된 시간 동안 지속되면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는 전류의 범위 및 시간을 말한다. 이러한 범위와 시간은 사용자가 임의로 지정할 수 있다. Here, the second range and the preset time refer to the range and the time of the current that may cause the flooding phenomenon if the stack current continues for a preset time within a specific range without a large change. This range and time can be arbitrarily specified by the user.

그리고 세 번째로, 냉각수의 온도를 측정하여, 일정 범위에 냉각수 온도가 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는지 여부를 판단한다.Third, the temperature of the cooling water is measured to determine whether the cooling water temperature lasts for a predetermined time longer than a preset time.

도 9를 참고하여 이를 설명하면, 냉각수의 온도가 특정 범위, 즉 제 3범위에 냉각수의 온도가 포함되어 있는지 판단하고 포함되어 있다면 포함되어 있 시간을 계산하고(t3), 제 3범위에 포함되어 있는 누적 시간이 미리 설정한 시간 보다 오래 지속되어 있는지 판단한다. 그리고 만약 측정된 누적 시간이 미리 설정한 시간보다 오래 지속되었다면 만족한다면 플러딩 발생 조건 중 냉각수 온도에 대한 조건은 만족한다고 볼 수 있다. 9, it is determined whether the temperature of the cooling water is within a specific range, that is, the third range includes the temperature of the cooling water. If the temperature is included, the included time is calculated (t3) It is judged whether or not the cumulative time is longer than a preset time. If the measured cumulative time is longer than the preset time, the condition for the cooling water temperature in the flooding occurrence condition is satisfied.

그리고 여기서 말하는 제 3범위와 미리 설정된 시간이란, 냉각수의 온도가 큰 변화 없이 특정 범위 안에서 미리 설정된 시간 동안 지속되면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 있는 온도의 범위 및 시간을 말한다. 이러한 범위와 시간은 사용자가 임의로 지정할 수 있다. The third range and the preset time refer to the range and time of the temperature at which the flooding phenomenon is likely to occur if the temperature of the cooling water is maintained for a preset time within a specific range without a large change. This range and time can be arbitrarily specified by the user.

그리고 지금까지 설명한 도 5, 도 6 및 도 7에서 미리 설정된 시간은 동일한 시간을 의미할 수 있다.In FIGS. 5, 6, and 7 described above, the preset time may mean the same time.

S200 과정에 의해 상기 설명한 3가지의 조건 중 하나라도 조건이 만족되지 않는다면 다시 S100 과정으로 돌아오겠지만, 그렇지 않다면 배터리를 충전 시키거나(S300) 또는 동시에 냉각수의 온도를 증가시켜(S400) 플러딩 현상을 방지하도록 한다.If at least one of the three conditions described above is not satisfied by the step S200, the process returns to step S100. Otherwise, the battery is charged (S300) or the temperature of the cooling water is simultaneously increased (S400) .

설명의 편의를 위해 배터리를 충전시키는 과정(S300)과 냉각수 온도를 증가시키는 과정(S400)을 각각 독립하여 설명하도록 하나 상기 배터리 충전 과정(S300)과 냉각수 온도를 증가시키는 과정(S400)은 동시에 또는 이시에 이루어질 수 있다.The battery charging process S300 and the cooling water temperature increasing process S400 may be performed simultaneously or simultaneously in order to simplify the explanation of the battery charging process S300 and the cooling water temperature increasing process S400, It can be done at this time.

S200 과정에 의해 모든 조건들이 만족되었다면, 차량의 배터리를 충전시켜 플러딩 현상을 방지한다.(S300)If all the conditions are satisfied by the process of S200, the battery of the vehicle is charged to prevent the flooding phenomenon (S300)

S300 과정은 본 발명의 특징에 해당하는 부분으로서, 플러딩 발생 가능성이 있다고 판단되면 차량의 배터리를 강제로 충전시켜 연료전지 스택(200)의 전류를 증가시켜 연료전지 스택(200) 내부의 플러딩 현상을 방지하기 위함이다. The S300 process corresponds to the feature of the present invention. If it is determined that there is a possibility of flooding, the battery of the vehicle is forcibly charged to increase the current of the fuel cell stack 200, thereby preventing the flooding phenomenon inside the fuel cell stack 200 .

예를 들어, 연료전지 스택(200)에서 정전류 80A로 계속 장시간 운전하여 플러딩 현상이 발생할 조건을 만족하였다면 배터리를 강제로 충전시키는데, 배터리 충전을 위해선 전류가 필요하므로 모터에서 필요한 전류가 추가적으로 발생한다.(배터리 충전에는 20A 필요하다고 가정한다)For example, if the fuel cell stack 200 continues to operate at a constant current of 80 A for a long time to satisfy a condition for flooding, the battery is forcibly charged. In addition, a current is required to charge the battery. (Assuming 20A is required for battery charging)

따라서, 이러한 경우 연료전지 스택(200)에서는 정전류 80A와 배터리 충전 전류 20A, 합쳐서 총 100A 발생하게 된다. 즉 연료전지 스택(200)의 전류가 강제로 증가되어 연로전지 스택(200) 내부에서 플러딩 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Therefore, in this case, the constant current 80 A and the battery charge current 20 A in the fuel cell stack 200 together, a total of 100 A are generated. That is, the current of the fuel cell stack 200 is forcibly increased to prevent the flooding phenomenon from occurring inside the overheated battery stack 200.

S300 과정에 의해, 플러딩 위험 영역에서 벗어났다고 판단이 되면 다시 S100 과정으로 돌아오며, 그렇지 않다면 계속 배터리를 충전시켜 플러딩 위험 영역에서 벗어나도록 한다.(S600)If it is determined in step S300 that it is out of the flooding risk area, the process returns to step S100. If not, the battery is continuously charged to deviate from the flooding risk area (step S600).

그러나 S600 과정을 계속 하다 보면 배터리의 충전이 완료되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 배터리의 최대 충전을 초과를 방지하면서 플러딩을 방지하는 기술이 필요하다. 이러한 기술에 대해서는 도 10을 이용하여 이를 설명하도록 한다.However, if the S600 process continues, the battery may be charged. Therefore, there is a need for a technique to prevent flooding while avoiding exceeding the maximum charge of the battery. This technique will be described with reference to FIG.

도 10은 공기블로워와 배터리의 관계를 나타낸 도면으로서, 도면의 E 지점은 본 기술이 적용되는 시점이며, F는 배터리의 최대 충전치를 의미한다.FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the air blower and the battery, where point E in the drawing is a time point when the present technique is applied, and F means the maximum charging value of the battery.

도 10을 참고하면, 배터리의 충전이 시작하여 배터리의 충전이 E 지점까지 도달하기 전까지는 공기블로워가 공급하는 공기의 양은 변하지 않고 일정하게 유지된다. Referring to FIG. 10, the amount of air supplied by the air blower remains constant without changing until the charging of the battery starts and the charging of the battery reaches E point.

그러나 배터리의 충전이 E 지점에 도달하게 되면 충전 완료 지점인 F 지점에 도달하기 전이므로, 이 경우 지속적으로 충전이 되면 배터리의 최대 충전을 초과할 수 있는 문제가 발생한다.However, since the charging of the battery reaches the point E, it is before reaching the point F, which is the completion point of the charging. In this case, if the battery is continuously charged, the problem of exceeding the maximum charge of the battery occurs.

따라서, E 지점부터 공기불로워가 공급하는 공기의 양을 점점 증가시키는데(S700), 공급하는 공기의 양을 증가시키면 플러딩 현상이 발생할 가능성이 떨어지므로, 보다 빠른 시간 안에 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있다. 따라서, 배터리의 최대 충전이 초과되기 전에 연료전지 스택(200)이 플러딩 위험 조건에서 벗어날 수 있다.Accordingly, the amount of air supplied by the air blower from the point E is gradually increased (S700). If the amount of the air to be supplied is increased, the flooding phenomenon is less likely to occur. . Therefore, the fuel cell stack 200 may escape the flooding risk condition before the maximum charge of the battery is exceeded.

또한, 센서부(300)에 의해 측정되는 값들이 미리 설정된 기준(플러딩 위험 조건에 해당하지 않는다고 판단되는 기준)에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우. 플러딩 위험 조건에 벗어났다고 판단하여 공기블로워의 공급을 중단시킨다. Also, when the values measured by the sensor unit 300 are included in a preset reference (a criterion judging that the flooding risk condition does not correspond), a preset time is reached. It is determined that the flooding risk condition is exceeded and the supply of the air blower is stopped.

다만, S700 과정의 경우 배터리의 충전이 초과되는 문제가 발생할 수 있으므로 플러딩 위험 조건에서 벗어났다고 판단하는 시간의 기준은 다른 실시예에서 보다는 짧은 시간을 기준으로 하여 판단하다. However, since the charging of the battery may be exceeded in the case of S700, the criterion of the time when it is determined that it is out of the flooding risk condition is determined based on a shorter time than in the other embodiments.

즉, 예를 들어 센서부(300)에 의해서 측정된 값들이 미리 설정된 기준에 만족하면서 그러한 상태가 5초 이상 지속되는 경우 플러딩 위험 영역에서 벗어났다고 판단을 한다면, S700 과정의 경우 3초로 기준으로 하여 배터리가 초과 충전되는 것을 방지하게 할 수 있다.That is, for example, if it is determined that the values measured by the sensor unit 300 satisfy the preset criteria and the state continues for 5 seconds or longer, Can be prevented from being overcharged.

S700 과정에 의해 플러딩 위험 영역에서 벗어났다면, S100 과정으로 돌아오고 그렇지 않다면 S300 또는 S400 과정을 되풀이한다.If it is out of the flood risk area by step S700, return to step S100, otherwise repeat step S300 or S400.

다시 S200 과정으로 되돌아와 냉각수 온도와 캐소도 운전 압력을 증가시켜 플로딩을 방지하는 S400 및 S800 과정에 대해 도 11과 함께 알아본다. Returning to step S200, the steps S400 and S800 for preventing the flooding by increasing the cooling water temperature and the pressure of the working fluid are also described with reference to FIG.

S200 과정에 의해 측정 값들이 일정 범위 안에 포함된다면, S400에 의해 냉각수 온도를 증가시킴으로써 플러딩 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.If the measured values are included in a certain range by the process of S200, the flooding phenomenon can be prevented from occurring by increasing the cooling water temperature by S400.

즉, 도 11에 도시한 표와 같이 현재 기본 온도 및 압력에서 미리 정해 놓은 특정 온도치까지(표에서 1 Level) 연료전지 스택(200) 내부의 온도를 증가시켜 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있도록 한다. 상기 과정에 의해 플러딩 위험 영역에서 벗어났다면 처음으로 돌아가겠지만, 그렇지 않다면 도 11에 표시한 표와 같이 연료전지 스택(200)의 공기 입구단 압력을 미리 정해 놓은 특정 압력치(표에서 1 Level)까지 압력을 높인다. 이러한 온도와 압력을 증가시키는 과정을 통해서 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있으며, 온도와 압력을 증가시키는 과정 중에 플러딩 위험 영역에서 벗어났다면 다시 처음 상태로 돌아간다.That is, as shown in the table of FIG. 11, the temperature inside the fuel cell stack 200 is increased from the current basic temperature and pressure to a predetermined temperature value (1 level in the table) so as to escape from the flooding risk area. 11, the air inlet end pressure of the fuel cell stack 200 is set to a predetermined pressure value (1 level in the table), which is determined in advance, if not, Lt; / RTI > This process of increasing the temperature and pressure can escape the flood hazard zone and return to the initial condition if the flood hazard zone is removed during the process of increasing temperature and pressure.

그러나 온도와 압력을 1 Level 까지 증가시켰음에도 아직 플러딩 위험 영역에서 벗어나지 않았다면 도 11의 표에 도시한 바와 같이 온도와 압력을 계속 순차적으로 변화시키면서 플러딩 위험 영역에서 벗어날 수 있도록 한다. However, if the temperature and the pressure are increased to 1 level but not yet deviated from the flooding risk area, the temperature and pressure are sequentially changed as shown in the table of FIG.

또한, 본 발명의 경우 플러딩 방지 뿐만 아니라 연료전지 스택(200) 내부에 물이 부족한 드라이(Dry) 상태를 방지하기 위한 기술도 포함되어 있다.In addition, the present invention also includes a technique for preventing a dry state in which water is insufficient in the fuel cell stack 200 as well as prevention of flooding.

즉, 본 발명을 이용하여 플러딩 방지 기술을 계속 적용하다 보면 역효과로 연료전지 스택(200) 내부가 드라이 상태로 진입하게 될 수 있으므로, 제어부(400)는 플러딩 방지 기술이 진행되기 전과 플러딩 방지 기술이 진행된 후의 연료전지 스택(200)의 전압의 변화를 실시간으로 감지한다. 그리고 변화된 값이 미리 설정한 값보다 크게 변화한 경우 드라이 상태 위험이 있다고 판단하여 본 발명의 플러딩 방지 기술의 진행을 멈추게 할 수 있다. That is, if the flooding prevention technique is continuously applied by using the present invention, the inside of the fuel cell stack 200 may enter into the dry state due to the adverse effect, so that the controller 400 can prevent the flooding prevention technology And detects a change in the voltage of the fuel cell stack 200 after the fuel cell stack 200 is advanced in real time. If the changed value is greater than a predetermined value, it is determined that there is a dry state risk, and the progress of the flooding prevention technique of the present invention can be stopped.

이상 도면을 통하여 본 발명의 구성 및 특징에 대해 알아보았다. The configuration and features of the present invention have been described with reference to the drawings.

본 발명의 경우 실시간으로 연료전지 스택 내부의 공기 체적량, 연료전지 스택의 전류 및 연료전지 스택의 냉각수 온도 등을 측정하여 측정 값들이 미리 설정된 기준에 포함되는 경우 배터리를 충전시거나 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시켜 연료전지 스택 내부의 플러딩(Flooding) 현상을 미리 방지할 수 있다.In the case of the present invention, the amount of air in the fuel cell stack, the current of the fuel cell stack, the temperature of the cooling water of the fuel cell stack, and the like are measured in real time, It is possible to prevent the flooding phenomenon inside the fuel cell stack by increasing the volume of air.

이를 통해 사용자가 크루즈 운행을 장시간 하다 급가속시 발생할 수 있는 셀 빠짐에 의한 전류제한을 사전에 방지할 수 있어 보다 안정적인 차량 운행을 할 수 있는 효과가 존재한다 Accordingly, it is possible to prevent a current limitation due to a cell dropout that may occur during a rapid acceleration of a cruise operation by a user for a long time, thereby enabling a more stable vehicle operation

지금까지 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to specific embodiments and drawings, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.

1 : 차량
100 : 연료전지 시스템
200 : 연료전지 스택
300 : 센서부
400 : 제어부
410 : 배터리 제어부
420 : 온도 제어부
430 : 압력 제어부1: vehicle
100: Fuel cell system
200: Fuel cell stack
300:
400:
410: battery control unit
420:
430:

Claims (20)

배터리;
연료전지 스택;
상기 연료전지 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 센서부;
상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 제어부를 포함하는 차량.battery;
Fuel cell stack;
A sensor unit for measuring a current and a voltage of the fuel cell stack, an air volume of the fuel cell stack, and a cooling water temperature of the fuel cell;
And a controller for charging the battery when it is determined that there is a possibility of flooding within the fuel cell stack based on the measured values. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단하는 차량.The method according to claim 1,
Wherein,
And determining that there is a possibility of flooding within the fuel cell stack when the measured values are included in a preset range and last longer than a preset time. 제 1항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함하는 차량.The method according to claim 1,
The sensor unit includes:
And a voltage measuring unit for measuring a voltage of the battery. 제 3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시키는 차량. The method of claim 3,
Wherein,
And increases the volume of air inside the fuel cell stack when the measured voltage value of the battery reaches or exceeds a predetermined voltage value. 제 4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시키는 차량.5. The method of claim 4,
Wherein,
And increasing the volume of air in the fuel cell stack when the measured values are within a predetermined range and reaching a preset time, respectively. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 온도 제어부와 압력 제어부를 더 포함하는 차량.The method according to claim 1,
Wherein,
Further comprising a temperature control section and a pressure control section for controlling the temperature of the cooling water of the fuel cell or the air inlet end pressure of the fuel cell stack. 제 6항에 있어서,
상기 온도 제어부는,
상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시키는 차량.The method according to claim 6,
The temperature control unit includes:
And increasing the temperature of the fuel cell cooling water when it is determined that there is a possibility of flooding within the fuel cell stack based on the measured values. 제 7항에 있어서,
상기 압력 제어부는,
상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시키는 차량.8. The method of claim 7,
The pressure control unit includes:
And increases the air inlet end pressure of the fuel cell stack when it is determined that even if the temperature of the fuel cell cooling water is increased, there is a possibility of flooding within the fuel cell stack. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시키는 차량.The method according to claim 1,
Wherein,
And stops charging the battery when the change in the voltage value of the fuel cell stack is greater than a predetermined value after the charging of the battery progresses. 제 6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시키는 차량.The method according to claim 6,
Wherein,
Stopping the adjustment of the temperature of the cooling water and the air inlet end pressure when the change of the voltage value of the fuel cell stack is greater than a predetermined value after the adjustment of the temperature of the cooling water or the air inlet end pressure is advanced. 연료전지 스택의 스택의 전류와 전압, 상기 연료전지 스택 내부의 공기체적량 및 상기 연료전지의 냉각수 온도를 측정하는 단계;
상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.Measuring a current and a voltage of a stack of the fuel cell stack, an amount of air volume inside the fuel cell stack, and a temperature of the cooling water of the fuel cell;
And charging the battery when it is determined that there is a possibility of flooding within the fuel cell stack based on the measured values. 제 11항에 있어서,
상기 플러딩(Flooding) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단하는 단계는,
상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간보다 오래 지속되는 경우 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 존재한다고 판단하는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.12. The method of claim 11,
The step of determining that there is a possibility of flooding may include:
And determining that there is a flooding phenomenon in the fuel cell stack when the measured values are respectively included in a preset range and last longer than a preset time. 제 11항에 있어서,
상기 배터리의 전압을 측정하는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.12. The method of claim 11,
Further comprising the step of measuring a voltage of the battery. 제 13항에 있어서,
상기 측정된 배터리의 전압의 값이 미리 설정된 전압 값에 도달되거나 초과되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법. 14. The method of claim 13,
Further comprising increasing the volume of air inside the fuel cell stack when the measured voltage value of the battery reaches or exceeds a predetermined voltage value. 제 14항에 있어서,
상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량을 증가시킨 후 상기 측정된 값들이 각각 미리 설정된 범위에 포함되면서 미리 설정된 시간에 도달되는 경우 상기 연료전지 스택 내부의 공기 체적량 증가를 정지시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.15. The method of claim 14,
Further comprising increasing the volume of air in the fuel cell stack and stopping the increase in the volume of air in the fuel cell stack when the measured values are each within a predetermined range and reach a predetermined time A method of controlling a vehicle. 제 11항에 있어서,
상기 연료전지의 냉각수의 온도 또는 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 조절하는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.12. The method of claim 11,
Further comprising adjusting the temperature of the cooling water of the fuel cell or the air inlet end pressure of the fuel cell stack. 제 16항에 있어서,
상기 온도를 조절하는 단계는,
상기 측정된 값들을 기초로 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding)현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시키는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the step of adjusting the temperature comprises:
And increasing the temperature of the fuel cell cooling water when it is determined that flooding may occur in the fuel cell stack based on the measured values. 제 17항에 있어서,
상기 압력을 조절하는 단계는,
상기 연료전지 냉각수의 온도를 증가시켜도 상기 연료전지 스택 내부에 플러딩(Floodig) 현상이 발생할 가능성이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연료전지 스택의 공기 입구단 압력을 증가시키는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.18. The method of claim 17,
The step of adjusting the pressure comprises:
And increasing the air inlet end pressure of the fuel cell stack when it is determined that even if the temperature of the fuel cell cooling water is increased, there is a possibility of flooding within the fuel cell stack. 제11항에 있어서,
상기 배터리의 충전이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.12. The method of claim 11,
And stopping the charging of the battery when the change in the voltage value of the fuel cell stack is greater than a predetermined value after the charging of the battery progresses. 제 16항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉각수의 온도 또는 상기 공기 입구단 압력의 조절이 진행된 후, 상기 연료전지 스택의 전압 값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 상기 냉각수의 온도 및 상기 공기 입구단 압력의 조절을 정지시키는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.17. The method of claim 16,
Wherein,
Stopping the adjustment of the temperature of the cooling water and the pressure at the inlet of the air inlet when the change in the voltage value of the fuel cell stack is greater than a preset value after the adjustment of the temperature of the cooling water or the pressure at the inlet of the air is advanced And controlling the vehicle.
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