KR20190029015A - 연료전지 차량의 제어 방법 - Google Patents

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염상철
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Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 제어 방법에 관한 것으로서, (a) 연료전지 차량이 회생 제동을 실시하는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 회생 제동을 실시하는 경우에, 상기 회생 제동을 통해 생성된 회생 전력을 배터리에 충전 가능한지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 배터리의 충전이 불가능한 경우에, 연료전지 스택에 순환시키기 위한 냉각수의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 비해 미리 정해진 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도에 비해 상기 기준 온도 차이 이상 낮은 경우에, 상기 냉각수 가열이 가능한 냉각수 히터를 상기 회생 전력 중 적어도 일부를 이용해 가동하여, 상기 회생 전력 중 적어도 일부를 상기 냉각수 히터를 통해 소모하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

연료전지 차량의 제어 방법{Controlling method of fuel cell vehicle}
본 발명은 연료전지 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.
이러한 연료전지를 연료전지 차량에 적용하는 경우에는, 연료전지에서 생성된 전력을 모터에 공급하여 차량을 구동한다.
한편, 연료전지 차량은, 제동이 필요한 경우에, 제동 에너지를 제너레이터를 이용해 전기 에너지로 변환하여 배터리에 충전하는 회생 제동을 통해 연비를 향상시킬 수 있다. 이러한 회생 제동은 운전자가 브레이크 페달을 밟을 경우와, 운전자가 브레이크 페달과 가속 페달을 모두 밟지 않아 차량이 코스트 리젠 모드로 관성 주행하는 경우 등에 실시된다.
도 1은 종래의 냉각수 히터가 미적용된 연료전지 차량의 코스트 리젠 모드 주행 시 배터리 허용 출력 및 회생 전력 상태를 도시하는 도면이다.
종래에는 연료전지 차량이 코스트 리젠 모드로 주행하면 회생 제동을 통해 회생 전력을 생성하고, 이러한 회생 전력은 배터리에 충전하거나 차량에 구비된 보조기구 장치(이하, '보기류'라고 함)를 통해 소모하였다.
회생 전력을 배터리에 충전하면 배터리의 SOC(Stack Of Charge)가 상승되고, 이로 인해 배터리의 충전 허용 출력이 감소된다. 또한, 보기류의 구동이 필요한 경우에는, 회생 전력의 일부를 차량의 보기류 소모 출력으로 변환하여 보기류를 작동시킨다.
그런데, 종래에는 배터리의 충전 허용 출력과 보기류 소모 출력의 합산 출력이 회생 전력에 비해 작으면, 회생 전력을 배터리에 저장하거나 보기류를 통해 소모할 수 없어 회생 제동을 제한적으로 실시할 수 밖에 없었다. 이로 인해 종래의 연료전지 차량은, 회생 제동을 항시 일정하게 실시하기 어려워 에너지 효율성과 운전성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 회생 제동을 항시 일정하게 실시할 수 있도록 개선한 연료전지 차량의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 본 발명은 (a) 연료전지 차량이 회생 제동을 실시 중인지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 회생 제동을 실시하는 경우에, 상기 회생 제동을 통해 생성된 회생 전력의 전량을 배터리에 충전 가능하거나 상기 차량의 보기류를 통해 소모 가능한지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 회생 제동을 통해 생성된 회생 전력의 전량을 배터리에 충전이 불가능하거나 상기 차량의 보기류를 통한 소모가 불가능한 경우에, 연료전지 스택에 순환시키기 위한 냉각수의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 비해 미리 정해진 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도에 비해 상기 기준 온도 차이 이상 낮은 경우에, 냉각수 히터를 상기 회생 전력 중 적어도 일부를 이용해 가동하여, 상기 회생 전력 중 적어도 일부를 상기 냉각수 히터를 통해 소모하는 단계;를 포함함으로써 달성된다.
상기 (a) 단계에서 상기 회생 제동은 상기 차량이 코스트 리젠 모드로 주행 중일 때 수행하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계는, 상기 배터리의 충전 허용 출력과 상기 차량의 보기류 소모 출력의 합이 상기 회생 전력 미만인지 여부를 판단하여 수행하는 것이 바람직하다.
(e) 상기 (d) 단계 이후에 수행하며, 상기 배터리의 충전 가능 여부를 재판단하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
(f) 상기 (e) 단계 이후에 수행하며, 상기 배터리의 충전이 불가능한 경우에, 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도에 비해 상기 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 재판단하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (f) 단계에서 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도에 비해 상기 기준 온도 차이 이상 낮은 경우에, 상기 (d) 단계를 재수행하는 것이 바람직하다.
(g) 상기 (f) 단계에서 상기 냉각수의 온도와 상기 정상 온도의 차이가 상기 기준 온도 차이 미만인 경우에, 상기 냉각수 히터를 가동함과 동시에 상기 냉각수를 냉각 가능한 냉각 부재를 가동하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (g) 단계는, 상기 냉각 부재는 라디에이터 팬인 것이 바람직하다.
상기 (g) 단계에서 상기 라디에이터 팬의 RPM은, 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도 이하로 유지되도록 결정하는 것이 바람직하다.
상기 (g) 단계에서 상기 라디에이터 팬의 RPM은, 상기 차량의 주행 속도와, 상기 냉각수 히터의 요구 발열량을 기준으로 결정하는 것이 바람직하다.
상기 냉각수 히터의 요구 발열량은, 상기 회생 전력에서 상기 배터리의 충전 허용 출력과 상기 차량의 보기류 소모 출력을 감산하여 결정하는 것이 바람직하다.
(h) 상기 (e) 단계 이후에 수행하며, 상기 배터리가 충전 가능한 경우에, 상기 냉각수 히터의 가동을 정지하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 연료전지 차량의 제어 방법은 회생 제동을 항시 일정하게 실시 가능하므로, 제동 선형성을 확보할 수 있고, 운전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 냉각수 히터가 미적용된 연료전지 차량의 코스트 리젠 모드 주행 시 배터리 허용 출력 및 회생 전력 상태를 도시하는 도면,
도 2는 일반적인 연료전지 차량의 연료전지 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 제어 방법을 도시하는 흐름도,
도 4는 도 3에 도시된 S70 단계에 있어서, 라디에이터 팬의 RPM을 조절하는 방법을 설명하기 위한 그래프.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 일반적인 연료전지 차량의 연료전지 시스템을 도시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 제어 방법을 도시하는 흐름도를 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량의 제어 방법은, 회생 제동 시 생성된 회생 전력의 전량을 배터리에 충전하거나 차량의 보기류를 통해 소모하기 어려운 경우에, 회생 전력 중 적어도 일부를 냉각수를 가열하기 위한 열원으로서 소모하여 회생 제동을 항시 일정하게 실시할 수 있도록 마련된다.
설명의 편의를 위해 이하에서는, 연료전치 차량에 대하여 먼저 설명한 후 연료전지 차량의 제어 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 연료전지 차량은 연료전지 시스템(1)을 포함하고, 이러한 연료전지 시스템(1)은 연료전지 스택(10)과, 냉각수 펌프(20)와, 냉각수 히터(30)와, 라디에이터(40) 등을 포함할 수 있다.
연료전지 스택(10)과, 냉각수 펌프(20)와, 냉각수 히터(30)와, 라디에이터(40)는 각각 냉각수가 순환되는 냉각수 라인(C) 상에 설치된다.
연료전지 스택(10)은, 수소 공급 유닛(미도시)으로부터 공급된 수소와 공기 공급 유닛(미도시)으로부터 공급된 공기를 이용해 전기를 생성할 수 있도록 마련된다. 이러한 스택(10)은, 냉각수 라인(C)을 순환하는 냉각수에 의해 가열되거나 냉각될 수 있다.
냉각수 펌프(20)는, 냉각수를 펌핑하여, 냉각수 라인(C)을 순환하기 위한 구동력을 냉각수에 제공한다.
냉각수 히터(30)는, 스택(10), 배터리(50) 또는 외부의 전기 공급 장치로부터 공급된 전기를 이용해 냉각수 라인(C)을 순환하는 냉각수를 가열 가능하도록 마련된다.
냉각수 히터(30)는, 스택(10)을 정지하거나 시동할 때 스택(10)의 잔류 수소와 잔류 산소를 이용해 생성한 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 소비 가능한 COD(Cathode Oxygen Depletion) 히터인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
라디에이터(40)는 냉각수 라인(C)을 통과하는 냉각수와 라디에이터(40)의 외면을 통과하는 외기(A)를 열교환 가능하도록 마련된다. 예를 들어, 냉각수에 비해 외기(A)의 온도가 낮은 경우에, 라디에이터(40)는 냉각수와 외기(A)를 열 교환하여 냉각수를 냉각할 수 있고, 냉각수에 비해 외기(A)의 온도가 높은 경우에, 라디에이터(40)는 냉각수와 외기(A)를 열 교환하여 냉각수를 가열할 수 있다.
라디에이터(40)는 외기(A)를 유입하여 냉각수를 냉각시킬 수 있도록 회전 가능한 라디에이터 팬(41)을 포함할 수 있다.
배터리(50)는 모터 제너레이터(미도시)와 연결되어 회생 제동 시 발생되는 회생 전력이 충전될 수 있다. 이러한 배터리(50)는, 냉각수 히터(30), 보기류 등 연료전지 시스템(1)의 각종 부재들에 전력을 공급할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 연료전지 차량의 제어 방법은 연료 전지 차량이 회생 제동을 실시하는 중인지 여부를 판단하는 단계(S10); 회생 제동을 실시 중인 경우에, 회생 제동을 통해 생성된 회생 전력을 배터리(50)에 충전 가능한지 여부를 판단하는 단계(S20); 배터리(50)의 충전이 불가능한 경우에, 냉각수의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 비해 미리 정해진 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 판단하는 단계(S30); 냉각수의 온도가 정상 온도에 비해 기준 온도 차이 이상 낮은 경우에, 냉각수를 가열 가능한 냉각수 히터(30)를 회생 전력 중 적어도 일부를 이용해 가동하여, 회생 전력 중 적어도 일부를 냉각수 히터(30)를 통해 소모하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
먼저, S10 단계는, 연료전지 차량의 주행 모드를 확인하는 단계로서, 차량이 회생 제동을 실시 중인지 여부를 판단하여 수행한다.
S10 단계에서 회생 제동은, 차량이 가속 페달 및 브레이크 페달 조작 없이 주행하는 코스트 리젠 모드(Coast regen mode)로 주행 중인 경우와, 브레이크 페달이 조작(ON)되는 경우 등에 수행한다.
코스트 리젠 모드는, 차량의 차속이 미리 정해진 기준 속도에 비해 높은 상태에서 가속 페달과 브레이크 페달을 오프(OFF) 상태로 둔 경우에, 차속이 서서히 감속하게 되는 주행 모드이다.
이러한, 코스트 리젠 모드로 주행하는 경우와 브레이크 페달을 조작하는 경우에는, 차량의 운동 에너지의 일부를 모터를 이용한 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전함으로써 회생 제동을 실시하게 된다.
이러한 S10 단계에서 차량이 회생 제동을 실시 중인 것으로 판단되면 후술할 S20 단계를 수행하고, 회생 제동을 실시 중이지 않은 것으로 판단되면 S10 단계를 재수행한다.
다음으로, S20 단계는 S10 단계에서 회생 제동을 실시하는 경우에, 회생 제동을 통해 생성된 회생 전력을 연료전지 시스템에 구비되는 배터리(50)에 충전 가능한지 여부를 판단한다.
예를 들어, S20 단계는, 배터리(50)의 충전 허용 출력과 차량의 보기류 소모 출력의 합산 출력이 회생 전력 미만인지 여부를 판단하여 수행할 수 있다.
배터리(50)의 충전 허용 출력은, 현재 상태에서 배터리(50)에 충전 가능한 전력 값을 말한다.
보기류 소모 출력은, 현재 상태에서 차량에 구비된 보기류를 이용해 소모 가능한 전력 값을 말한다.
S20 단계는, 배터리(50)의 충전 허용 출력과 보기류의 소모 출력의 합산 출력이 회생 전력에 비해 작아 회생 전력의 전량을 배터리(50)에 충전하거나 보기류를 통해 소모할 수 없는 경우에, 배터리(50)의 충전이 불가능하다고 판단하여 수행할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 S20 단계에서 배터리(50)의 충전이 불가능하다고 판단되면 후술할 S30 단계를 수행하고, 배터리(50)의 충전이 가능하다고 판단되면 후술할 S80 단계를 수행한다.
다음으로, S30 단계는, S20 단계에서 배터리(50)의 충전이 불가능하다고 판단된 경우에 냉각수 온도 조건을 확인하는 단계이다. 이러한 S30 단계는, 아래의 수학식 1과 같이, 냉각수의 온도(Tw)가 미리 정해진 정상 온도(TN)에 비해 미리 정해진 기준 온도 차이(ΔT) 이상 낮은지 여부를 판단하여 수행할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
이러한 S30 단계에 있어서, 냉각수의 온도(Tw)와 정상 온도(TN)의 차이가 기준 온도 차이(ΔT) 이상이라고 판단된 경우에는 후술할 S40 단계를 수행하고, 냉각수의 온도(Tw)와 정상 온도(TN)의 차이가 기준 온도 차이 미만인 경우에는 후술할 S70 단계를 수행한다.
다음으로, S40 단계는 S30 단계에서 냉각수의 온도(Tw)가 정상 온도(TN)의 차이가 기준 온도 차이(ΔT) 이상이라도 판단된 경우에, 냉각수 히터(30)를 회생 전력 중 적어도 일부를 이용해 가동하여, 회생 전력 중 적어도 일부를 냉각수 히터(30)를 통해 소모하여 수행한다.
즉, 회생 전력의 적어도 일부를 이용해 냉각수 히터(30)를 가동함으로써, 회생 전력의 적어도 일부를 냉각수를 가열하기 위한 열원으로서 소모하는 것이다. 그러면, 회생 전력의 전량을 배터리(50)에 충전하거나 보기류를 통해 소모할 수 없는 경우에, 회생 전력 중 배터리(50)에 충전하거나 보기류를 통해 소모할 수 없는 잉여 전력을 냉각수를 가열하기 위한 열원으로서 소모할 수 있다. 이를 통해, 회생 전력의 전량을 배터리(50)에 충전하거나 보기류를 통해 소모할 수 없는 경우에도 회생 제동량을 줄일 필요 없이 회생 제동을 일정하게 실시할 수 있으므로, 제동 선형성을 확보할 수 있고, 운전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이처럼 회생 전력 중 잉여 전력을 이용해 냉각수를 가열하면, 냉각수 온도를 상승시킬 수 있고, 차량의 시동 시 냉각수 온도의 빠른 안정화가 가능하다.
한편, 본 발명의 연료전지 차량의 제어 방법은, S40 단계 이후에 수행하며, 배터리(50)의 충전 가능 여부를 재판단하는 단계(S50); S50 단계 이후에 수행하며, 배터리(50)의 충전이 불가능한 경우에, 냉각수의 온도가 정상 온도에 비해 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 재판단하는 단계(S60); S60 단계에서 냉각수의 온도와 정상 온도의 차이가 기준 온도 차이 미만이라고 판단된 경우에, 냉각수 히터(30)를 가동함과 동시에 냉각수를 냉각 가능한 냉각 부재를 가동하는 단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
S50 단계는, S40 단계 이후에 수행하며, 배터리(50)의 충전 가능 여부를 재판단한다.
이때, S50 단계에서 배터리(50) 충전 가능 여부를 재판단하는 이유는, S40 단계를 실시하는 동안에, 회생 전력의 전량을 배터리(50)에 충전하거나 보기류를 통해 소모 가능한 수준으로 회생 전력이 감소하였거나, 배터리의 충전 허용 출력과 보기류의 소모 출력이 회생 전력의 전량을 소모 가능한 수준으로 상승하였는지 여부를 판단할 필요가 있기 때문이다.
이러한 S50 단계에서 배터리(50) 충전이 불가능한 경우에는 후술할 S60 단계를 수행하고, 배터리(50) 충전이 가능한 경우에는 후술할 S80 단계를 수행한다.
S60 단계는, S50 단계 이후에 수행하며, 배터리(50)의 충전이 불가능한 경우에, 냉각수의 온도(Tw)가 정상 온도(TN)에 비해 기준 온도 차이(ΔT) 이상 낮은지 여부를 재판단한다.
S60 단계에서 냉각수의 온도(Tw)가 정상 온도(TN)에 비해 기준 온도 차이(ΔT) 이상 낮은지 여부를 재판단하는 이유는, S40 단계에서 냉각수 히터(30)에 육박할 정도로 냉각수가 가열됐을 가능성이 있기 때문이다
이러한 S60 단계에서, 냉각수의 온도(Tw)와 정상 온도(TN) 차이가 기준 온도 차이(ΔT) 이하인 경우 즉, 냉각수의 온도가 정상 온도에 육박할 정도로 냉각수가 가열된 경우에는 후술할 S70 단계를 수행한다.
또한 냉각수의 온도(Tw)와 정상 온도(TN) 차이가 기준 온도 차이(ΔT)를 초과하는 경우, 즉, 냉각수의 온도가 정상 온도에 육박할 정도로 냉각수가 가열되지 않은 경우에는 S40 단계를 재수행한다.
S70 단계는, S60 단계에서 냉각수의 온도(Tw)와 정상 온도(TN)의 차이가 기준 온도 차이(ΔT) 미만인 경우에, 냉각수 히터(30)를 가동함과 동시에 냉각수를 냉각 가능한 냉각 부재를 가동하여 수행한다.
냉각수의 온도(Tw)는 정상 온도(TN)에 이미 근접한 상태이므로, 냉각수를 계속적으로 가열하면 냉각수의 온도(Tw)가 정상 온도(TN)를 초과할 가능성이 있다. 이를 방지하기 위하여, S70 단계에서는, 회생 전력 중 적어도 일부를 이용해 냉각수 히터(30)를 가동함과 함께, 냉각수를 냉각 가능한 냉각 부재를 이용해 냉각수를 냉각함으로써, 냉각수의 온도(Tw)를 정상 온도(TN) 이하로 유지시키는 것이다.
S70 단계에서 냉각 부재는 라디에이터(40)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
라디에이터(40)를 이용해 냉각수의 온도(Tw)를 정상 온도(TN) 이하로 유지시키기 위해서는, 냉각수 히터(30)의 요구 발열량과 비례하도록 라디에이터(40)의 냉각량이 조절되는 것이 바람직하다.
냉각수 히터(30)의 요구 발열량이란, 배터리의 충전과 보기류의 가동을 통해 소모할 수 없는 회생 전력의 잉여 전력을 냉각수 히터(30)를 이용해 소모할 수 있도록 설정된 냉각수 히터(30)의 발열량이다. 이러한 냉각수 히터(30)의 요구 발열량은, 회생 전력에서 배터리(50)의 충전 허용 출력과 차량의 보기류 소모 출력을 감산하여 산출할 수 있다.
라디에이터(40)의 냉각량이란, 냉각수 히터(30)에 의해 가열된 냉각수를 냉각수 온도가 정상 온도를 넘지 않을 수준으로 냉각하는데 필요한 냉각량이다. 이러한 라디에이터(40)의 냉각량은, 아래의 수학식 2와 같이, 라디에이터 팬(41)의 RPM과, 차량의 주행 속도에 따라 조절된다.
[수학식 2]
Figure pat00002
또한, S70 단계에서 라디에이터(40) 팬의 회전속도(이하 'RPM'이라고 함)는, 냉각수의 온도(Tw)가 정상 온도(TN) 이하로 유지되게 결정되는 것이 바람직하다.
라디에이터(40) 팬의 RPM은, 차량의 주행 속도와, 냉각수 히터(30)의 요구 발열량을 기준으로 결정하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 라디에이터(40) 팬의 RPM은, 도 4에 도시된 바와 같이 현재 차량의 주행 속도에서 냉각수 히터(30)의 요구 발열량에 따라 1000RPM 단위로 맵핑하고, 냉각수의 온도(Tw)가 정상 온도(TN)인 경우의 냉각수 히터(30)의 요구 발열량과 라디에이터(40)의 냉각량을 기준으로 라디에이터(40) 팬의 RPM 속도를 결정하도록 한다. 즉, 회생 전력에서 배터리(50)의 충전 허용 출력과 차량의 보기류 소모 출력을 감산하면 나머지 전력이 발생하는데 이러한 나머지 전력을 냉각수 히터(30)의 요구 발열량으로 결정하고, 나머지 전력만큼 냉각수 히터(30)를 가동시킨다.
S70 단계 이후에는 냉각수 온도 조건을 확인하는 S30 단계를 재수행하여 냉각수의 온도(Tw)를 미리 정해진 정상 온도(TN)와 비교하여 냉각수의 온도(Tw)와 정상 온도(TN)의 차이가 미리 정해진 기준 온도 차이(ΔT) 보다 큰 경우에 S40 단계를 재수행하고, 냉각수의 온도(Tw)와 정상 온도(TN)의 차이가 미리 정해진 기준 온도 차이(ΔT) 보다 작은 경우에 S70 단계를 재수행하는 루프를 형성한다.
한편, 본 발명의 연료전지 차량의 제어 방법은, S50 단계 이후에 수행하며, 회생 전력의 전량을 배터리(50)에 충전하거나 보기류를 통해 소모 가능하다고 판단된 경우에, 냉각수 히터(30)의 가동을 정지시키는 단계(S80)를 더 포함할 수 있다.
즉, 회생 전략의 전량을 배터리(50)에 충전하거나 보기류를 통해 소모할 수 있는 경우에는 회생 전력을 냉각수 히터(30)를 통해 소모하지 않아도 회생 전력을 일정하게 실시할 수 있으므로, 회생 전력을 이용한 냉각수 히터(30)의 가동을 정지하는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S10 : 회생 제동 실시 여부를 판단하는 단계
S20 : 배터리 충전 가능 여부를 판단하는 단계
S30 : 냉각수의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 비해 미리 정해진 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 판단하는 단계
S40 : 회생 전력 일부를 냉각수 히터를 통해 소모하는 단계
S50 : 배터리 충전 가능 여부를 재판단하는 단계
S60 : 냉각수의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 비해 미리 정해진 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 재판단하는 단계
S70 : 냉각수 히터와 냉각 부재를 동시에 가동하는 단계
S80 : 냉각수 히터 가동을 정지하는 단계
10 : 연료전지 스택
20 : 냉각수 펌프
30 : 냉각수 히터
40 : 라디에이터
41 : 라디에이터 팬
50 : 배터리

Claims (12)

  1. (a) 연료전지 차량이 회생 제동을 실시 중인지 여부를 판단하는 단계;
    (b) 상기 회생 제동을 실시하는 경우에, 상기 회생 제동을 통해 생성된 회생 전력의 전량을 배터리에 충전 가능하거나 상기 차량의 보기류를 통해 소모 가능한지 여부를 판단하는 단계;
    (c) 상기 회생 제동을 통해 생성된 회생 전력의 전량을 배터리에 충전이 불가능하거나 상기 차량의 보기류를 통한 소모가 불가능한 경우에, 연료전지 스택에 순환시키기 위한 냉각수의 온도가 미리 정해진 정상 온도에 비해 미리 정해진 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도에 비해 상기 기준 온도 차이 이상 낮은 경우에, 상기 냉각수를 가열 가능한 냉각수 히터를 상기 회생 전력 중 적어도 일부를 이용해 가동하여, 상기 회생 전력 중 적어도 일부를 상기 냉각수 히터를 통해 소모하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 회생 제동은 상기 차량이 코스트 리젠 모드로 주행 중일 때 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 배터리의 충전 허용 출력과 상기 차량의 보기류 소모 출력의 합이 상기 회생 전력 미만인지 여부를 판단하여 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    (e) 상기 (d) 단계 이후에 수행하며, 상기 배터리의 충전 가능 여부를 재판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    (f) 상기 (e) 단계 이후에 수행하며, 상기 배터리의 충전이 불가능한 경우에, 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도에 비해 상기 기준 온도 차이 이상 낮은지 여부를 재판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도에 비해 상기 기준 온도 차이 이상 낮은 경우에, 상기 (d) 단계를 재수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    (g) 상기 (f) 단계에서 상기 냉각수의 온도와 상기 정상 온도의 차이가 상기 기준 온도 차이 미만인 경우에, 상기 냉각수 히터를 가동함과 동시에 상기 냉각수를 냉각 가능한 냉각 부재를 가동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 (g) 단계는, 상기 냉각 부재는 라디에이터 팬인 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (g) 단계에서 상기 라디에이터 팬의 RPM은, 상기 냉각수의 온도가 상기 정상 온도 이하로 유지되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 (g) 단계에서 상기 라디에이터 팬의 RPM은, 상기 차량의 주행 속도와, 상기 냉각수 히터의 요구 발열량을 기준으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각수 히터의 요구 발열량은, 상기 회생 전력에서 상기 배터리의 충전 허용 출력과 상기 차량의 보기류 소모 출력을 감산하여 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
  12. 청구항 4에 있어서,
    (h) 상기 (e) 단계 이후에 수행하며, 상기 배터리가 충전 가능한 경우에, 상기 냉각수 히터의 가동을 정지하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 제어 방법.
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