KR20200122463A - 연료전지의 운전 제어방법 및 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

연료전지 스택 내부의 유효 촉매량을 추정하는 단계; 추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링하는 단계; 및 모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택의 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 연료전지의 운전 제어방법이 소개된다.

Description

연료전지의 운전 제어방법 및 제어시스템{CONTROL METHOD AND CONTROL SYSTEM OF DRIVING FUEL CELL}
본 발명은 연료전지 스택의 비가역적 열화를 구분하여 판단하고, 이에 따른 연료전지 시스템의 대응 제어에 관한 것이다.
차량이 열화(노후)된 상태에서 주행시 연료전지에서 발전하는 출력량이 작아서 동력성능이 저하되게 된다. 특히, 고속도로에 진입할 때 순간 가속을 하여 다른 차량의 속도 흐름에 맞추는 것이 힘들어져 운전자의 안전까지도 위험해진다.
연료전지 열화는 가역적 열화와 비가역적 열화로 구분될 수 있다.
특히, 가역적 열화의 경우, 성능 회복이 가능하며 주로 연료전지 스택 내부의 화학 반응에 의한 생성되는 물이 배출이 안되거나 너무 많이 배출되어 물의 양이 부족할 때 발생하고, 대응 방법은 물의 양을 조절하기 위해 운전 온도 제어, 공기공급량 제어 등을 수행한다.
비가역적 열화의 경우, 성능 회복이 불가능하며 화학반응을 위해 분산된 촉매의 양이 줄어들거나 수소이온 전해질막의 구멍이 발생하여 수소가 크로스오버되는 경우로 연료전지 출력이 감소된다.
연료전지 차량은 주요 동력원으로 연료전지와 2차 동력원으로 고전압배터리를 하이브리드화 하여 연비와 동력성능을 높인다. 연료전지 차량 개발시 최적의 동력분배는 연료전지가 열화되기 전에 실시하므로, 연료전지가 열화 진행되어 노화되면, 연료전지가 열화되기 이전 상태에서 최적인 동력분배에서 벗어나게 된다.
최적의 동력분배를 유지하기 위해서는 연료전지의 열화를 추정하는 기술이 반드시 필요하다. 열화의 측정방법에 있어서는, 실차에서 적용하기 위해서는 실시간으로 열화를 측정해야 하는데, 비가역적 열화를 직접 측정 가능한 센서는 현존하지 않는다.
종래 기술에 따르면 연료전지의 유효 촉매량을 추정할 수 있으나, 연료전지의 가역적 열화와 비가역적 열화를 구분할 수 없고, 추정 정확도 또한 신뢰할 수 없는 수준이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1293961 B
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 비가역적 열화를 구분하여 측정하고, 이에 따른 연료전지의 운전을 최적화하도록 제어하는 방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지의 운전 제어방법은 연료전지 스택 내부의 유효 촉매량을 추정하는 단계; 추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링하는 단계; 및 모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택의 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계;를 포함한다.
유효 촉매량을 추정하는 단계 이전에, 연료전지 스택의 출력을 중단하는 모드(FC Stop Mode)가 해제되어 연료전지 스택의 출력이 재개된 상태인지 판단하는 단계;를 더 포함하고, 유효 촉매량을 추정하는 단계에서는, 연료전지 출력이 재개된 상태로 판단되면 유효 촉매량을 추정할 수 있다.
모니터링하는 단계에서는, 연료전지 스택의 출력이 재개되어 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링할 수 있다.
유효 촉매량을 추정하는 단계에서는, 전극막 함수율, 공기극 압력, 수소극 압력, 냉각수 온도, 스택 전류 및 스택 전압을 포함하는 상태데이터를 이용하여 유효 촉매량을 추정할 수 있다.
모니터링하는 단계에서는, 유효 촉매량이 최댓값에서 시간에 따라 점차적으로 감소하는 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율을 산출하고, 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 산출한 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율을 기반으로 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다.
비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 산출한 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율의 크기가 클수록 비가역적 열화가 크게 발생한 상태로 판단할 수 있다.
모니터링하는 단계에서는, 연료전지의 출력이 재개된 시점부터 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하기 시작하는 시점까지의 지연시간을 측정하고, 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 측정한 지연시간을 기반으로 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다.
비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 측정한 지연시간이 짧을수록 비가역적 열화가 크게 발생한 상태로 판단할 수 있다.
비가역적 열화 상태를 판단하는 단계 이후에, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지의 운전을 최적화하도록 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택의 냉각계가 냉각 성능을 상향시키도록 제어할 수 있다.
최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소공급계의 압력을 상향시키도록 제어할 수 있다.
최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급계의 압력을 상향시키도록 제어할 수 있다.
최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 요구 출력을 연료전지 스택과 분배하여 공급하는 고전압배터리의 출력을 상향시키도록 제어할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지의 운전 제어시스템은 연료전지 스택; 연료전지 스택 내부의 유효 촉매량을 추정하고, 추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링하는 유효 촉매량 감지부; 및 유효 촉매량 감지부에서 모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택의 비가역적 열화 상태를 판단하는 열화 판단부;를 포함한다.
연료전지 스택의 출력을 중단하거나 재개하도록 제어하는 출력 제어부;를 더 포함하고, 유효 촉매량 감지부에서는, 출력 제어부에서 연료전지 출력의 중단 모드(FC Stop Mode)를 해제하고 연료전지 출력을 재개한 경우에 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링할 수 있다.
전극막 함수율, 공기극 압력, 수소극 압력, 냉각수 온도, 스택 전류 및 스택 전압을 포함하는 상태데이터를 수집하는 데이터 수집부;를 더 포함하고, 유효 촉매량 감지부에서는, 데이터 수집부에서 수집한 상태데이터를 이용하여 유효 촉매량을 추정할 수 있다.
열화 판단부에서 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택의 냉각계가 냉각 성능을 상향시키도록 제어하거나, 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소공급계의 압력을 상향시키도록 제어하거나, 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급계의 압력을 상향시키도록 제어하거나, 또는 요구 출력을 연료전지 스택과 분배하여 공급하는 고전압배터리의 출력을 상향시키도록 제어하는 최적화 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 연료전지의 운전 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 연료전지 스택의 비가역적 열화 상태를 가역적 열화와 구별하여 판단할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지를 운전함에 따라 연료전지의 출력 성능이 증대되고, 효율이 증대되어 상품성을 향상되는 효과를 갖는다.
또한, 연료전지 스택의 출력을 무리하게 상승시키지 않도록 제어함으로써 연료전지 스택의 내구성을 증대시키고, 연료전지 시스템 자체의 효율 및 연비가 개선되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 운전 제어시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 운전 제어방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 출력을 중단하는 모드(FC Stop Mode)가 해제되어 연료전지 스택의 출력이 재개된 상태에서 시간에 따른 유효 촉매량의 변화를 도시한 것이다.
도 4 내지 6은 실제 연료전지 차량의 주행거리에 따른 연료전지 스택의 출력을 중단하는 모드가 해제된 상태에서 시간에 따른 유효 촉매량의 변화를 각각 도시한 것이다.
도 7은 실제 연료전지 차량의 주행거리에 따른 연료전지 스택의 출력을 중단하는 모드가 해제되고 동일한 스택 전류를 출력하도록 제어된 상태에서 시간에 따른 유효 촉매량의 변화를 각각 도시한 것이다.
도 8은 연료전지 스택의 상태에 따른 I-V 커브를 도시한 것이다.
도 9는 연료전지 스택에 공급하는 수소 및 공기를 가압하기 이전과 이후의 I-V 커브를 각각 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비가역적 열화 상태에 따라 가변한 요구 출력 분배비를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 운전 제어시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 운전 제어시스템은 연료전지 스택(10); 연료전지 스택(10) 내부의 유효 촉매량을 추정하고, 추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링하는 유효 촉매량 감지부(60); 및 유효 촉매량 감지부(60)에서 모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택(10)의 비가역적 열화 상태를 판단하는 열화 판단부(80);를 포함한다.
연료전지 스택(10)은 애노드(Anode) 측으로 수소를 공급받고, 캐소드(Cathode) 측으로 산소를 포함한 공기를 공급받아 출력을 발생시킨다. 발생된 출력은 모터 등의 구동원 또는 BOP(Balance of Plant)에 공급된다.
또한, 연료전지 스택(10)은 구동원 또는 BOP 등과 메인버스단을 통하여 연결되는데 메인버스단에는 후술하는 고전압배터리가 더 포함될 수 있다. 고전압배터리는 연료전지 스택(10)의 출력으로 충전되거나, 방전을 통하여 연료전지 스택(10)의 출력을 보조할 수 있다.
유효 촉매량 감지부(60)에서는, 연료전지 스택(10)의 내부에 포함된 유효 촉매량(Lc)을 추정하고, 추정한 유효 촉매량(Lc)의 시간에 따른 변화를 모니터링할 수 있다. 특히, 후술하는 것과 같이 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율 및 연료전지의 출력이 재개된 시점부터 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하기 시작하는 시점까지의 지연시간을 모니터링할 수 있다.
열화 판단부(80)는 유효 촉매량 감지부(60)에서 모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택(10)의 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다. 즉, 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율 및 연료전지의 출력이 재개된 시점부터 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하기 시작하는 시점까지의 지연시간을 이용하여 연료전지 스택(10)의 비가역적 열화가 어느 정도로 진행되었는지 판단할 수 있다.
또한, 연료전지 스택(10)의 출력을 중단하거나 재개하도록 제어하는 출력 제어부(70);를 더 포함하고, 유효 촉매량 감지부(60)에서는, 출력 제어부(70)에서 연료전지 출력의 중단 모드(FC Stop Mode)를 해제하고 연료전지 출력을 재개한 경우에 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링할 수 있다.
출력 제어부(70)는 연료전지 시스템의 시동이 On되어 있는 상태더라도 구동원의 요구 출력이 상대적으로 적고, 고전압배터리의 충전량이 충분한 상태에서는 연료전지 스택(10)의 출력을 중단할 수 있다. 또한, 반대로, 구동원의 요구 출력이 증가하거나, 고전압배터리의 충전량이 감소된 상태에서는 연료전지 스택(10)의 출력을 재개할 수 있다. 이에 따라, 연료전지 시스템의 효율 및 연비를 증가시킬 수 있다.
유효 촉매량 감지부(60)에서는, 연료전지 출력의 중단 모드(FC Stop Mode)가 해제되어 연료전지 출력이 재개된 상태에서 유효 촉매량을 추정하고, 추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링할 수 있다. 특히, 추정한 유효 촉매량 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링할 수 있다.
전극막 함수율, 공기극 압력, 수소극 압력, 냉각수 온도, 스택 전류 및 스택 전압을 포함하는 상태데이터를 수집하는 데이터 수집부;를 더 포함하고, 유효 촉매량 감지부(60)에서는, 데이터 수집부에서 수집한 상태데이터를 이용하여 유효 촉매량을 추정할 수 있다.
데이터 수집부는 공기극의 압력을 측정하는 공기극 압력센서(33), 수소극의 압력을 측정하는 수소극 압력센서(22)와 연결되어 공기극 압력 및 수소극 압력을 수집할 수 있다.
또한, 전극막의 함수율은 전극막에 어느 정도의 수분이 존재하는지에 관한 것으로, 이는 공기극 출구단의 상대습도를 통해 알 수 있다. 전극막 함수율은 상대습도와 비례관계에 있기 때문에 간단히 상수를 곱하여 얻거나 또는 수식을 미리 메모리하고 그 수식에 상대습도를 입력하여 함수율을 도출하는 것도 가능하다.
냉각수 온도는 연료전지 스택(10)의 온도를 추정하는 파라미터로, 연료전지 스택(10)을 통과한 연료전지 스택(10) 출구 측에서 수온센서(45)를 통하여 측정할 수 있다. 수식을 미리 메모리하고 그 수식에 냉각수 온도를 입력하여 연료전지 스택(10)의 온도를 추정하는 것도 가능하다.
스택 전류 및 스택 전압은 전류센서 및 전압센서로 측정할 수 있다. 스택 전류는 연료전지 스택(10)에서 메인버스단으로 공급되는 전류를 측정할 수 있다. 스택 전압은 스택 전체의 전압을 측정할 수도 있고, 연료전지 스택(10)의 셀마다 셀 전압을 측정할 수 있다.
열화 판단부(80)에서 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택(10)의 냉각계(40)가 냉각 성능을 상향시키도록 제어하거나, 연료전지 스택(10)에 수소를 공급하는 수소공급계(20)의 압력을 상향시키도록 제어하거나, 연료전지 스택(10)에 공기를 공급하는 공기공급계(30)의 압력을 상향시키도록 제어하거나, 또는 요구 출력을 연료전지 스택(10)과 분배하여 공급하는 고전압배터리의 출력을 상향시키도록 제어하는 최적화 제어부(90);를 더 포함할 수 있다.
즉, 최적화 제어부(90)는 냉각계(40), 수소공급계(20) 또는 공기공급계(30)를 최적화하도록 제어하거나, 연료전지 스택(10)과 고전압배터리 사이의 출력 분배를 최적화하도록 제어할 수 있다.
구체적인 제어방법에 관하여는 후술하는 연료전지의 운전 제어방법을 참고할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 운전 제어방법의 순서도이다.
도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 운전 제어방법은 연료전지 스택(10) 내부의 유효 촉매량을 추정하는 단계(S300); 추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링하는 단계(S400); 및 모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택(10)의 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계(S500);를 포함한다.
이에 따라, 연료전지 스택(10)의 비가역적 열화 상태를 가역적 열화와 구별하여 판단할 수 있는 효과를 갖는다.
연료전지 스택(10) 내부의 유효 촉매량을 추정하는 단계(S300)에서는, 전극막 함수율, 공기극 압력, 수소극 압력, 냉각수 온도, 스택 전류 및 스택 전압을 포함하는 상태데이터를 이용하여 유효 촉매량을 추정할 수 있다.
유효 촉매량을 추정하는 단계(S300) 이전에, 상태데이터를 수집하는 단계(S100)에서 전극막 함수율, 공기극 압력, 수소극 압력, 냉각수 온도, 스택 전류 및 스택 전압을 포함하는 상태데이터를 수집하고, 유효 촉매량을 추정하는 단계(S300)에서 상태데이터를 전압산출수식에 대입하여 수학적전압모델을 도출한다. 전압산출수식은 연료전지에서 출력되는 전압을 다양한 입력값들로 간접적으로 계산하여 얻는 수식을 말한다.
전압산출수식에서는 수학적 전압(Vm)을 아래의 수학식 1과 같이 손실 없는 열역학적 이론전압(E)에서 활성화 손실(Vact), 저항손실(Vohm), 농도손실(Vcon)을 빼서 계산한다.
활성화 손실은 반응을 일으키기 위한 활성화 에너지를 낮추기 위해 발생하는 손실이고, 저항손실은 전해질에서 이온의 이동 저항과 전극, 가스확산층 및 분리판에서 전자의 이동 저항으로 일어나는 손실이다. 농도손실은 전기화학 반응에 의해 전극에서 반응물질이 소모됨에 따라 평균유체의 초기 농도를 유지하는 능력의 부족으로 인한 손실이다.
구체적으로, 후술하는 [수학식 1]의 첫번째 줄은 열역학적 이론전압(E), 두번째 줄은 활성화 손실(Vact), 세번째 줄은 저항손실(Vohm), 네번째 줄은 농도손실(Vcon)을 각각 산출하는 수식을 기재한 것이다. 열역학적 이론전압(E)은 OCV(Open Circuit Voltage)의 전압과 동일할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
계측 내지 추정된 상태데이터들을 상기 수식에 대입할 경우 특정 전류밀도(i)에 대한 전압값(Vm)을 얻을 수 있고, 이를 X축을 전류밀도로 하고 Y축을 셀전압으로 하는 그래프의 형태로 만들어 수학적전압모델을 도출하는 것이다.
위 수식에는 몇 가지 변수들이 포함되어 있는데, 바로 반응면적 데이터(Ac), 유효 촉매량(Lc) 및 내부전류밀도(iin)이다.
따라서, 이 중 나머지 변수들은 초기 대입한 값으로 고정하고 하나의 변수만을 다양하게 변화시키며 대입하여 수학적전압모델과 측정한 스택전압의 그래프의 형태를 유사하게 만들며, 수학적전압모델과 측정한 스택전압의 그래프의 형태가 유사해진 시점에서의 변수값이 바로 우리가 구하고자 하는 변수값이 되는 것이다. 이러한 그래프 피팅(fitting) 방식으로 반응면적 데이터(Ac), 유효 촉매량 데이터(Lc)를 도출한다.
먼저, 반응면적 데이터를 변화시킴으로써 수학적전압모델이 측정한 스택전압에 근접하도록 하고, 수학적전압모델이 측정한 스택전압에 근접하는 경우의 반응면적 데이터를 도출할 수 있다. 반응면적 데이터를 변화시켜 구하는 전압은 최소셀전압을 기준으로 할 수 있다.
즉, 반응면적 데이터를 변화시킴으로써 도출하는 수학적전압모델의 경우 최소셀전압에 대한 수학적전압모델을 구하고, 비교 대상 역시 실제 측정한 최소셀전압을 측정한 스택전압으로 정의하여 대비함으로써 반응면적 데이터를 도출하는 것이다.
아울러, 유효 촉매량 데이터를 변화시킴으로써 수학적전압모델이 측정한 스택전압에 근접하도록 하고, 수학적전압모델이 측정전압에 근접하는 경우의 유효 촉매량 데이터를 도출할 수 있다.
유효 촉매량 데이터를 변화시켜 구하는 스택전압은 평균셀전압을 기준으로 할 수 있다. 즉, 유효 촉매량 데이터를 변화시킴으로써 도출하는 수학적전압모델의 경우 평균셀전압에 대한 수학적전압모델을 구하고, 비교 대상 역시 실제 측정한 평균셀전압을 측정한 스택전압으로 정의하여 대비함으로써 유효 촉매량 데이터를 도출할 수 있다.
추가적으로, 내부전류밀도 데이터를 변화시킴으로써 수학적전압모델이 측정한 스택전압에 근접하도록 하고, 수학적전압모델이 측정한 스택전압에 근접하는 경우의 내부전류밀도 데이터를 도출할 수 있다.
유효 촉매량을 추정하는 단계(S300) 이전에, 연료전지 스택(10)의 출력을 중단하는 모드(FC Stop Mode)가 해제되어 연료전지 스택(10)의 출력이 재개된 상태인지 판단하는 단계(S200);를 더 포함하고, 유효 촉매량을 추정하는 단계(S300)에서는, 연료전지 출력이 재개된 상태로 판단되면 유효 촉매량을 추정할 수 있다.
연료전지 스택(10)의 출력을 중단하는 모드(FC Stop Mode)는 연료전지의 시동 On 상태에서 연료전지 스택(10)의 출력을 중단하는 상태로 아이들 스탑(Idle Stop) 상태일 수 있다. 이 상태에서는 연료전지 스택(10)으로 공기 공급이 중단될 수 있다.
특히, 유효 촉매량을 추정하는 단계(S300)에서는, 연료전지 스택(10)의 출력이 중단된 상태에서 출력이 재개된 상태가 된 시점부터 지속적으로 유효 촉매량을 추정할 수 있다.
특히, 모니터링하는 단계(S400)에서는, 연료전지 스택(10)의 출력이 재개되어 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링할 수 있다.
연료전지 스택(10)의 출력이 중단된 상태에서 유효 촉매량은 최댓값을 갖고, 연료전지 스택(10)의 출력이 재개되면 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소할 수 있다. 모니터링하는 단계(S400)에서는 이와 같이 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링할 수 있다.
구체적으로, 유효 촉매량은 연료전지 스택(10)에서 출력이 발생하는 중에는 실시간으로 가변된다. 특히, 연료전지 스택(10)의 유효 촉매량은 1 cycle의 주행에서도 수명 초기상태(BOL: Beginning Of Life)에서의 유효 촉매량부터 연료전지 스택(10)의 수명 말기상태(EOL: End Of Life)의 유효 촉매량까지 모두 나타나는 점에서 유효 촉매량으로는 비가역적 열화를 구별하기 어렵다.
연료전지의 재시동 및 연료전지 스택(10)의 출력을 재개하는 상태와 같은 연료전지 스택(10)의 전압이 상승할 때나 고전압일 때 촉매 표면에 -O 또는 -OH 가 흡착되어 촉매의 표면적이 감소하게 된다.
이와는 반대로 저전압일 때 촉매 표면에서 -O 또는 -OH 가 이탈되어 촉매 표면적이 증대된다. 이는 반응면적 혹은 유효 촉매량이 많을수록 연료전지 전압은 낮아지는 원리와 동일하며, 상술한 연료전지 전압 방정식을 통해서도 알 수 있다.
연료전지 스택(10)의 출력이 중단된 상태에서는 스택 전류가 발생하지 않는 상태로, 스택 전압은 OCV (Open Circuit Voltage)가 되고, 연료전지 스택(10)의 출력이 중단된 상태에서는 유효 촉매량이 최댓값(0.5)으로 추정될 수 있다.
특히, 연료전지 스택(10)의 출력이 중단된 상태에서는 스택 전압은 OCV에 가까운 고전위에 노출되어 촉매 표면에 일시적으로 -O 또는 -OH가 흡착됨에 따라 촉매 표면적은 일시적으로 감소하게 된다. 이후, 연료전지 스택(10)이 출력을 재개하면, 일시적으로 흡착된 -O 또는 -OH가 촉매에서 이탈되어 촉매 표면적이 다시 증가한다.
따라서, 연료전지 스택(10)이 출력을 중단한 상태에서 연료전지 스택(10)이 출력을 재개하면, 유효 촉매량은 비가역적 열화에 의해 소실되고 남은 촉매량으로 추정하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택(10)의 출력을 중단하는 모드(FC Stop Mode)가 해제되어 연료전지 스택(10)의 출력이 재개된 상태에서 시간에 따른 유효 촉매량의 변화를 도시한 것이다.
도 3을 더 참조하면, 비가역적 열화에 의해 소실되고 남은 촉매량이 많다면 스택 전압이 OCV 상태에서 유효 촉매량의 최댓값에서 감소하는 속도가 매우 느릴 것인 반면, 비가역적 열화에 의해 소실되고 남은 촉매량이 적은 상태라면 스택 전압이 OCV 상태에서 유효 촉매량의 최댓값에서 소실되고 남은 순수 촉매량으로 감소하는 속도가 매우 빠를 것이다.
따라서, 도시한 것과 같이 연료전지 스택(10)의 출력이 재개된 상태에서 유효 촉매량은 연료전지 스택(10)의 수명 초기상태(BOL), 수명 말기상태(EOL) 및 수명 중간상태(MID)에서 각각 감소되는 속도가 다르다.
특히, 수명 초기상태(BOL)에서는 유효 촉매량이 가장 느리게 감소되고, 수명 말기상태(EOL)에서는 유효 촉매량이 가장 빠르게 감소될 것이다.
일 실시예로, 모니터링하는 단계(S400)에서는, 유효 촉매량이 최댓값에서 시간에 따라 점차적으로 감소하는 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율을 산출하고, 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계(S500)에서는, 산출한 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율을 기반으로 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다.
구체적으로, 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하는 구간에서 시간에 따른 유효 촉매량의 감소율을 산출할 수 있다. 더 구체적으로, 기설정된 시간 동안의 유효 촉매량의 감소율을 산출하여 비교함으로써 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다.
특히, 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계(S500)에서는, 산출한 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율의 크기가 클수록 비가역적 열화가 크게 발생한 상태로 판단할 수 있다.
도시한 것과 같이, 비가역적 열화가 클수록 시간에 따른 유효 촉매량의 감소율의 크기가 크게 나타나므로, 이를 통하여 비가역적 열화를 판단할 수 있다.
도 4 내지 6은 실제 연료전지 차량의 주행거리에 따른 연료전지 스택(10)의 출력을 중단하는 모드가 해제된 상태에서 시간에 따른 유효 촉매량의 변화를 각각 도시한 것이다.
도 4는 연료전지 차량의 주행거리가 0에 가까운 상태로, 연료전지 스택(10)은 수명 초기상태(BOL)이다. 이 경우, 연료전지 스택(10)의 출력이 재개되더라도 추정한 유효 촉매량은 거의 변하지 않고 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 연료전지 차량의 주행거리가 수명의 절반 정도에 해당하는 상태로, 연료전지 스택(10)은 수명 중간상태(MID)이다. 이 경우, 연료전지 스택(10)의 출력이 재개되면 추정한 유효 촉매량은 일정하게 유지되다가 서서히 감소되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 연료전지 차량의 주행거리가 거의 수명에 달한 상태로, 연료전지 스택(10)은 수명 말기상태(EOL)이다. 이 경우, 연료전지 스택(10)의 출력이 재개되면 추정한 유효 촉매량은 즉시 급격하게 감소되는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 실제 연료전지 차량의 주행거리에 따른 연료전지 스택(10)의 출력을 중단하는 모드가 해제되고 동일한 스택 전류를 출력하도록 제어된 상태에서 시간에 따른 유효 촉매량의 변화를 각각 도시한 것이다. 특히, 연료전지 스택(10)의 출력 상태는 FC_Stpste로 표시하였다.
도 7을 더 참조하면, 다른 실시예로 모니터링하는 단계(S400)에서는, 연료전지의 출력이 재개된 시점부터 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하기 시작하는 시점까지의 지연시간을 측정하고, 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계(S500)에서는, 측정한 지연시간을 기반으로 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다.
도 7은 위에서부터 순서대로, 연료전지 차량의 주행거리가 0에 가까운 상태로 연료전지 스택(10)이 수명 초기상태(BOL), 연료전지 차량의 주행거리가 수명의 절반 정도에 해당하는 상태로 연료전지 스택(10)이 수명 중간상태(MID) 및 연료전지 차량의 주행거리가 거의 수명에 달한 상태로 연료전지 스택(10)이 수명 말기상태(EOL)를 도시한 것이다.
구체적으로, 연료전지 스택(10)이 수명 초기상태(BOL)에서는 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하기 시작하는 시점이 나타나지 않고 유효 촉매량은 최댓값으로 유지된다. 따라서, 이 경우 지연시간은 매우 크게 나타난다.
연료전지 스택(10)이 수명 중간상태(MID)에서는 유효 촉매량이 최댓값으로 유지되다가 감소하기 시작한다. 따라서, 지연시간은 상대적으로 큰 값을 가질 수 있다.
연료전지 스택(10)이 수명 말기상태(EOL)에서는 유효 촉매량이 최댓값으로 유지되는 지연시간은 매우 짧게 나타난다.
따라서, 연료전지의 출력이 재개된 시점부터 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하기 시작하는 시점까지의 지연시간을 이용하여 연료전지 스택(10)의 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다.
특히, 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계(S500)에서는, 측정한 지연시간이 짧을수록 비가역적 열화가 크게 발생한 상태로 판단할 수 있다.
따라서, 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계(S500)에서는, 산출한 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율의 크기 또는 측정한 지연시간, 또는 두가지 조건을 동시에 이용하여 비가역적 열화 상태를 판단할 수 있다. 특히, 복수의 기설정된 기준값으로 비가역적 열화 상태를 복수의 상태로 판단할 수 있다.
비가역적 열화 상태를 판단하는 단계(S500) 이후에, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지의 운전을 최적화하도록 제어하는 단계(S600);를 더 포함할 수 있다.
최적화하도록 제어하는 단계(S600)에서는, 비가역적 열화 상태가 연료전지 스택(10)의 성능이 초기상태(BOL)에 해당하는 경우에는 연료전지의 운전을 기설정된 최적화 상태로 제어할 수 있다.
연료전지의 운전은 연료전지 스택(10)의 성능이 초기상태(BOL)에서 최적화되도록 운전점이 설정된 것으로, 비가역적 열화에 의해 연료전지 스택(10)의 성능이 저하되면 최적의 운전점이 가변되어야 한다.
다만, 실제로 비가역적 열화가 되기도 전에 운전점을 가변하도록 제어하게 되면 오히려 효율 및 동력성능을 감소시켜 효율이 저하된 상태에서 운전하게 될 수 있다.
그러나 본 발명에 따르면 비가역적 열화를 구별하여 판단하고, 이에 따라 실제로 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지를 운전하는 것이다. 따라서, 연료전지의 출력 성능이 증대되고, 효율이 증대됨에 따라 상품성을 향상되는 효과를 갖는다.
도 8은 연료전지 스택(10)의 상태에 따른 I-V 커브를 도시한 것이다.
도 8을 더 참조하면, 연료전지 스택(10)의 비가역적 열화 상태가 심해질수록 동일한 전류에서 전압이 강하되거나, 동일한 출력에서 전류가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 동일한 전기 에너지를 발생시키는 상태라도 초기상태(BOL)에서보다 말기상태(EOL)에서 발생하는 열 에너지가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
일 실시예로, 최적화하도록 제어하는 단계(S600)에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택(10)의 냉각계(40)가 냉각 성능을 상향시키도록 제어할 수 있다.
냉각계(40)는 연료전지 스택(10)을 냉각시키는 것으로, 연료전지 스택(10)으로 냉매를 공급하는 냉각펌프(41), 가열된 냉매를 냉각시키는 라디에이터(43), 라디에이터(43)에 공기를 유동시키는 팬(44), 라디에이터(43)를 통과하는 냉매의 유량을 조절하는 온도제어밸브(42) 등이 포함될 수 있다.
최적화하도록 제어하는 단계(S600)에서는, 비가역적 열화 상태가 심할수록 냉각계(40)의 냉각 성능을 상향시킬 수 있다.
구체적으로, 냉각펌프(41)의 회전속도(RPM)을 증가시키도록 제어하거나, 라디에이터(43)에 공기를 유동시키는 팬(44)의 회전속도(RPM)을 증가시키도록 제어하거나, 또는 라디에이터(43)를 통과하는 냉매의 유량을 증가시키도록 온도제어밸브(42)를 제어할 수 있다.
도 9는 연료전지 스택(10)에 공급하는 수소 및 공기를 가압하기 이전과 이후의 I-V 커브를 각각 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 연료전지 스택(10)에 공급하는 수소를 가압하거나 연료전지 스택(10)에 공급하는 공기를 가압하도록 제어하는 경우, 동일한 전류에서 전압이 증가되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 반응 물질의 농도가 상승함에 따라 I-V 커브의 전압이 증가되어 연료전지의 발전 효율이 증가된다.
최적화하도록 제어하는 단계(S600)에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택(10)에 수소를 공급하는 수소공급계(20)의 압력을 상향시키도록 제어할 수 있다.
수소공급계(20)에는 연료전지 스택(10)에 수소를 재순환시키는 재순환라인, 재순환라인과 수소탱크 사이에서 수소 공급을 제어하는 수소공급밸브 및 이젝터(21) 등이 포함될 수 있다.
구체적으로, 비가역적 열화 상태가 심할수록 수소공급계(20)의 압력을 상향시키도록 제어하는 것으로, 수소공급밸브의 개도를 상향시키거나 이젝터(21)를 제어하여 수소공급계(20)의 압력을 증가시킬 수 있다.
또한, 최적화하도록 제어하는 단계(S600)에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택(10)에 공기를 공급하는 공기공급계(30)의 압력을 상향시키도록 제어할 수 있다.
공기공급계(30)에는 외부의 공기를 압축하여 연료전지 스택(10)으로 공급하는 공기압축기(31), 연료전지 스택(10)에서 공기가 배출되는 라인에 마련된 공기압력제어밸브(32, APC: Air Pressure Controller) 및 연료전지 스택(10)으로 공기가 공급되는 라인에 마련되어 공기를 가습하는 가습기(34) 등이 포함될 수 있다.
구체적으로, 비가역적 열화 상태가 심할수록 공기공급계(30)의 압력을 상향시키도록 제어하는 것으로, 공기압축기(31)의 회전속도(RPM)을 증가시키도록 제어하거나, 공기압력제어밸브의 개도를 감소시키도록 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비가역적 열화 상태에 따라 가변한 요구 출력 분배비를 도시한 것이다.
도 10을 더 참조하면, 최적화하도록 제어하는 단계(S600)에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 요구 출력을 연료전지 스택(10)과 분배하여 공급하는 고전압배터리의 출력을 상향시키도록 제어할 수 있다.
연료전지 스택(10)의 비가역적 열화가 심한 경우, 고전압배터리의 출력을 더 크게 활용하는 것이다. 특히, 연료전지 스택(10)이 비가역적으로 열화된 경우에는 열화되기 이전 상태보다 최대 출력이 상대적으로 감소되므로, 구동원의 요구 출력이 동일한 상태에서 연료전지 스택(10)의 요구 출력을 상대적으로 감소시키고 고전압배터리의 요구 출력을 상대적으로 증가시키도록 출력 분배비를 조절할 수 있다.
이에 따라, 연료전지 스택(10)의 출력을 무리하게 상승시키지 않도록 제어함으로써 연료전지 스택(10)의 내구성을 증대시키고, 연료전지 시스템 자체의 효율 및 연비가 개선되는 효과를 갖는다.
다른 실시예로, 연료전지 스택(10)의 최대 출력이 감소됨을 반영하여 동력원의 최대 요구 출력을 제한할 수도 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 연료전지 스택 20 : 수소공급계
30 : 공기공급계 40 : 냉각계
50 : 데이터 수집부 60 : 유효 촉매량 감지부
70 : 출력 제어부 80 : 열화 판단부
90 : 최적화 제어부

Claims (17)

  1. 연료전지 스택 내부의 유효 촉매량을 추정하는 단계;
    추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링하는 단계; 및
    모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택의 비가역적 열화 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 연료전지의 운전 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    유효 촉매량을 추정하는 단계 이전에, 연료전지 스택의 출력을 중단하는 모드(FC Stop Mode)가 해제되어 연료전지 스택의 출력이 재개된 상태인지 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    유효 촉매량을 추정하는 단계에서는, 연료전지 출력이 재개된 상태로 판단되면 유효 촉매량을 추정하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    모니터링하는 단계에서는, 연료전지 스택의 출력이 재개되어 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    유효 촉매량을 추정하는 단계에서는, 전극막 함수율, 공기극 압력, 수소극 압력, 냉각수 온도, 스택 전류 및 스택 전압을 포함하는 상태데이터를 이용하여 유효 촉매량을 추정하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    모니터링하는 단계에서는, 유효 촉매량이 최댓값에서 시간에 따라 점차적으로 감소하는 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율을 산출하고,
    비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 산출한 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율을 기반으로 비가역적 열화 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 산출한 유효 촉매량의 시간에 따른 감소율의 크기가 클수록 비가역적 열화가 크게 발생한 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    모니터링하는 단계에서는, 연료전지의 출력이 재개된 시점부터 유효 촉매량이 최댓값에서 감소하기 시작하는 시점까지의 지연시간을 측정하고,
    비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 측정한 지연시간을 기반으로 비가역적 열화 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    비가역적 열화 상태를 판단하는 단계에서는, 측정한 지연시간이 짧을수록 비가역적 열화가 크게 발생한 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    비가역적 열화 상태를 판단하는 단계 이후에, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지의 운전을 최적화하도록 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택의 냉각계가 냉각 성능을 상향시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소공급계의 압력을 상향시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급계의 압력을 상향시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    최적화하도록 제어하는 단계에서는, 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 요구 출력을 연료전지 스택과 분배하여 공급하는 고전압배터리의 출력을 상향시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어방법.
  14. 연료전지 스택;
    연료전지 스택 내부의 유효 촉매량을 추정하고, 추정한 유효 촉매량의 시간에 따른 변화를 모니터링하는 유효 촉매량 감지부; 및
    유효 촉매량 감지부에서 모니터링한 유효 촉매량의 변화를 기반으로 연료전지 스택의 비가역적 열화 상태를 판단하는 열화 판단부;를 포함하는 연료전지의 운전 제어시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    연료전지 스택의 출력을 중단하거나 재개하도록 제어하는 출력 제어부;를 더 포함하고,
    유효 촉매량 감지부에서는, 출력 제어부에서 연료전지 출력의 중단 모드(FC Stop Mode)를 해제하고 연료전지 출력을 재개한 경우에 유효 촉매량이 최댓값에서 점차적으로 감소하는 변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어시스템.
  16. 청구항 14에 있어서,
    전극막 함수율, 공기극 압력, 수소극 압력, 냉각수 온도, 스택 전류 및 스택 전압을 포함하는 상태데이터를 수집하는 데이터 수집부;를 더 포함하고,
    유효 촉매량 감지부에서는, 데이터 수집부에서 수집한 상태데이터를 이용하여 유효 촉매량을 추정하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어시스템.
  17. 청구항 14에 있어서,
    열화 판단부에서 판단한 비가역적 열화 상태를 기반으로 연료전지 스택의 냉각계가 냉각 성능을 상향시키도록 제어하거나, 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소공급계의 압력을 상향시키도록 제어하거나, 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급계의 압력을 상향시키도록 제어하거나, 또는 요구 출력을 연료전지 스택과 분배하여 공급하는 고전압배터리의 출력을 상향시키도록 제어하는 최적화 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 운전 제어시스템.
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