KR20200126266A - 연료전지 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

연료전지 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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황계호
신석재
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Abstract

본 발명에 따른 연료전지 시스템은 수소와 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택으로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터, 연료전지 시스템의 출력에 영향을 미치는 입력 파라미터를 이용하여 상기 연료전지 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어기, 및 상기 인버터의 입력 전압 및 상기 입력 파라미터에 기초하여 상기 인버터의 온/오프(on/off)를 제어하는 인버터 제어기를 포함하며, 상기 시스템 제어기는 상기 인버터 제어기와 연결되어, 상기 입력 파라미터를 상기 인버터 제어기와 공유할 수 있다.

Description

연료전지 시스템 및 그 제어 방법{FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 가스, 공기량 등의 입력 파라미터를 이용하여 인버터를 제어하는 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
연료전지란 연료가 가지고 있는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 천연 가스 등의 연료를 개질하여 얻은 개질 가스 중의 수소와, 공기 중의 산소를 스택(stack)의 연료극(anode)과 공기극(cathode)에서 전기 화학 반응시켜서 전기를 생산하는 발전하는 방식을 이용한다.
연료전지 시스템은 일반적인 개질기, 연료전지 스택, 이들을 제어하는 시스템 제어기, 연료전지 스택의 전압과 연결되는 인버터(전력 변환 장치) 및 이를 제어하는 인버터 제어기로 구성된다. 이러한 연료전지 시스템은 연료전지 스택에서 생성되어 출력된 전압이 인버터에 입력으로서 인가되면, 인버터에 연결되어 있는 전력 계통으로 전력을 공급하도록 동작한다.
연료전지 시스템은 일반적으로 전력 계통에 오랜 시간 연결되어 전력을 공급할수록 시스템의 효율이 향상된다. 그러나, 연료전지 스택에서 전압의 변동이 과도하게 발생하게 되면 인버터의 온/오프가 반복되어 연료전지 시스템 전체의 전력 효율이 낮아지는 문제가 발생한다.
본 발명은 연료전지 시스템의 입력 파라미터 정보에 기초하여 연료전지 시스템의 전력 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템은 수소와 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택으로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터, 연료전지 시스템의 출력에 영향을 미치는 입력 파라미터를 이용하여 상기 연료전지 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어기, 및 상기 인버터의 입력 전압 및 상기 입력 파라미터에 기초하여 상기 인버터의 온/오프(on/off)를 제어하는 인버터 제어기를 포함하며, 상기 시스템 제어기는 상기 인버터 제어기와 연결되어, 상기 입력 파라미터를 상기 인버터 제어기와 공유할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템의 출력에 영향을 미치는 입력 파라미터를 이용하여 인버터를 제어하는 방법은 상기 연료전지 시스템에 가스를 공급하는 단계, 상기 가스로부터 수소를 생성하는 단계, 연료전지 스택에서 상기 수소와 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 단계, 상기 인버터에서 상기 연료전지 스택으로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 단계, 상기 인버터의 입력 전압 및 상기 연료전지 시스템의 입력 파라미터에 기초하여 상기 인버터의 온/오프를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템의 입력 파라미터 정보를 제어 장치 간에 공유하고 이를 이용하여 인버터를 제어함으로써, 연료전지 스택의 출력 전압이 낮아지더라도 인버터를 오프시키지 않고 전력 계통에 연결하여 대기 상태로 유지함으로써 연료전지 시스템의 전력 효율을 향상시키는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 인버터를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3a는 종래의 연료전지 시스템에서 인버터를 전압에 따라 제어하는 것을 나타내며, 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템에서 인버터를 전압과 가스량에 따라 제어하는 것을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템(100)은 인버터 제어기(110), 개질기(120), 연료전지 스택(130), 인버터(140), 전력 계통(150) 및 시스템 제어기(160)를 포함할 수 있다.
인버터 제어기(110)는 인버터(140)를 제어한다. 예를 들면, 인버터 제어기(110)는 연료전지 스택(130) 또는 전력 계통(150)으로부터 인버터(140)에 입력되는 전압에 기초하여 인버터(140)의 온/오프 여부를 제어하거나, 인버터의 정상 온도 범위 여부 등을 판단할 수 있다.
또한, 인버터 제어기(110)는 연료전지 시스템(100)에 입력되는 파라미터(예를 들면, 가스, 공기량, 온도 등) 중 연료전지 스택(130)의 출력 전압에 직접적인 영향을 미치는 가스량 또는 공기량 등에 기초하여 인버터(140)의 온/오프를 제어할 수 있다.
구체적으로, 인버터 제어기(110)는 인버터 제어기(110)는 가스량이 기준 가스량(제1 기준 가스량) 이상인 경우, 인버터(140)의 입력 전압이 기준 전압(제1 기준 전압) 이상이면 인버터(140)를 온 상태로 하고, 인버터(140)의 입력 전압이 기준 전압보다 작은 최소 전압(제2 기준 전압) 이상이고 기준 전압 미만이면 인버터(140)를 대기 상태로 하며, 인버터(140)의 입력 전압이 최소 전압 미만이면 인버터(140)를 오프시킬 수 있다.
한편, 인버터 제어기(110)는 가스량이 상기 기준 가스량 미만인 경우, 가스량이 기준 가스량보다 작은 최소 가스량(제2 기준 가스량) 이상이고 인버터(140)의 입력 전압이 최소 전압 이상이면 인버터(140)를 대기 상태로 하고, 가스량이 최소 가스량 이상이고 인버터(140)의 입력 전압이 최소 전압 미만이면 인버터(140)를 오프시키며, 가스량이 최소 가스량 미만이면 인버터(140)를 오프시킬 수 있다.
개질기(120)는 연료전지 시스템(100)으로 공급되는 연료 가스(예를 들면, 수소를 함유하고 있는 메탄, 석탄, 메탄올, 천연 가스 등)를 개질하여 수소 가스를 생산한다. 이 때, 개질기(120)는 연료 가스에 대해 황 제거, 연료 개질, 수성화 반응, 일산화탄소 제거의 단계를 거쳐 수소를 주성분으로 하는 가스를 생산할 수 있다.
연료전지 스택(130)은 한 쌍의 애노드와 캐소드를 구비하여 개질기(120)로부터 개질된 수소와 산소를 이용하여 전기 화학 반응에 의해 전기 에너지와 열을 발생시키는 것으로서, 단위 셀이 복수 개로 적층된 구조를 갖는다.
인버터(140)는 연료전지 스택(130)으로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환한다. 이 때, 인버터(140)는 전력 계통(150)으로부터 구동 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
전력 계통(150)은 연료전지 스택(130)에서 생산된 인버터(140)에서 변환된 교류 전원을 외부로 출력하기 위한 구성이다. 또한, 전력 계통(150)은 전술한 바와 같이 인버터(140), 시스템 제어기(160) 및 인버터 제어기(170)에 전원을 공급할 수 있다.
시스템 제어기(160)는 연료전지 시스템(100)의 출력에 영향을 미치는 입력 파라미터(예를 들면, 가스, 공기량, 온도 등)를 이용하여 연료전지 시스템 전체를 제어한다. 예를 들면, 시스템 제어기(160)는 연료전지 시스템(100)에 공급되는 가스량이나 온도 등의 입력 사양을 조절하여 연료전지 스택(130)의 발전량을 조절하거나, 입력 파라미터에 기반하여 인버터(140)에 제어 명령을 전달할 수 있다.
또한, 시스템 제어기(160)는 블로워, 연료 펌프, 물 펌프, 밸브, 각종 센서 등을 포함하는 BOP(Balance of Plant)를 제어하여 운전 조건을 변화시킬 수 있으며, 연료전지 시스템(100)에 이상 발생시 시스템 전체의 운전 또는 정지 여부를 제어할 수 있다. 예를 들면, 시스템 제어기(160)는 가스량이 기준 가스량 이상인 경우에, 인버터의 입력 전압이 최소 전압 미만이면 시스템 고장으로 판단하여 연료전지 시스템 전체의 가동을 정지시키도록 할 수 있다.
또한, 시스템 제어기(160)는 인버터 제어기(110)와 연결되어, 연료전지 시스템(100)의 입력 파라미터를 인버터 제어기(110)와 공유할 수 있다. 이 때, 시스템 제어기(160)와 인버터 제어기(110)는 Wifi, 적외선, Bluetooth 등의 무선 또는 케이블 등을 포함한 유선 등 다양한 방식으로 연결될 수 있다.
한편, 도 1에서는 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템은 시스템에 이상이 발생하면 알람을 발생시키는 경보 장치를 더 포함할 수 있다. 이 때, 경보 장치는, 가스량이 기준 가스량 이상인 경우에, 인버터의 입력 전압이 최소 전압 이상이고 기준 전압 미만이면 현재 시스템 구동에 문제가 있는 것으로 판단하여 알람을 발생시킬 수 있다. 또한, 가스량이 기준 가스량 이상인 경우에, 인버터의 입력 전압이 최소 전압 미만이면 시스템 고장으로 판단하여 알람을 발생시킬 수 있다.
이상에서는 인버터 제어기(110)에서 인버터(140)의 입력 전압과 입력되는 가스량을 판단하여 인버터(140)의 온/오프를 제어하는 것으로 설명되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 시스템 제어기(160)에서 인버터(140)의 입력 전압의 기준 전압 및 최소 전압 초과 여부, 가스량의 기준 가스량 및 최소 가스량 초과 여부 등에 따라 인버터 제어기(110)로 인버터(140)의 온/오프에 대한 지시 신호를 보내도록 구성될 수도 있다.
종래의 연료전지 시스템의 경우, 시스템 제어기만이 입력 파라미터를 이용할 수 있도록 되어 있었으나, 본 발명에 따른 연료전지 시스템(100)에서는 시스템 제어기(160)의 입력 파라미터를 인버터 제어기(110)로 전송(공유)하여, 시스템 제어기(160)뿐 아니라 인버터 제어기(110)에서도 입력 파라미터를 이용하여 인버터(140)를 제어할 수 있도록 하였다.
구체적으로, 본 발명에 따른 인버터 제어기(110)는 입력 파라미터(예를 들면, 가스량) 정보를 이용하여 현재 시스템에 입력되는 입력 파라미터의 값이 특정 기준값 이상이라면, 인버터의 입력 전압이 기준 전압보다 낮은 경우에도 인버터를 오프 시키지 않고 전력 계통에 연결하여 대기 상태로 유지시키도록 하였다.
이와 같이, 본 발명의 연료전지 시스템(100)에 따르면, 인버터(140)의 입력 전압이 현재 기준 전압 미만이라 기존의 연료전지 시스템에서는 인버터가 오프되어야 하는 상황이라도, 시스템에 입력되는 가스량이 증가하고 있는 경우와 같이 일정 시간 내에 인버터의 입력 전압이 다시 기준 전압 이상이 될 가능성이 높은 경우에는 인버터를 바로 오프시키지 않고 대기 상태로 유지시킨 후 다시 인버터의 입력 전압이 기준 전압 이상이 되면 인버터를 완전히 온 상태로 하여 시스템의 전력 효율을 향상시킬 수 있도록 하였다.
또한, 입력 파라미터의 값이 특정 기준값 이상 정상적으로 입력되고 있음에도 불구하고 인버터의 입력 전압이 기준 전압 미만으로 떨어지는 경우 시스템에 이상이 발생한 것으로 판단하고 사용자에게 알람을 발생시키거나 시스템 고장의 경우에는 시스템 자체를 정지시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템에 따르면, 시스템 제어기와 인버터 제어기가 입력 파라미터를 공유하고, 이를 이용하여 인버터를 제어함으로써, 연료전지 시스템 전체의 효율을 향상시킴과 아울러 시스템의 고장 진단 기능을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 인버터를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 연료전지 시스템에 전기 에너지 생산을 위한 가스를 공급한다(S101). 이어서, 개질기에서는 입력된 가스로부터 수소를 생성하고(S102), 연료전지 스택에서 수소와 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다(S103).
다음으로, 인버터에서 연료전지 스택으로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환한다(S104). 인버터의 작동시 인버터 제어기 또는 시스템 제어기에서는 인버터의 입력 전압 및 연료전지 시스템의 입력 파라미터에 기초하여 인버터의 온/오프를 제어한다(S105).
이 때, 도 2에서는 나타내지 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 인버터를 제어하는 방법은 입력 파라미터가 가스량이라고 할 때, 만약 연료전지 시스템에 입력되는 가스량이 기준 가스량 이상인 경우, 인버터의 입력 전압이 기준 전압 이상이면 인버터를 온 상태로 하고, 인버터의 입력 전압이 최소 전압 이상이고 기준 전압 미만이면 인버터를 대기 상태로 하며, 인버터의 입력 전압이 최소 전압 미만이면 인버터를 오프시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 만약 가스량이 기준 가스량 미만인 경우, 가스량이 기준 가스량보다 작은 최소 가스량 이상이고 인버터의 입력 전압이 최소 전압 이상이면 인버터를 대기 상태로 하고, 가스량이 최소 가스량 이상이고 인버터의 입력 전압이 최소 전압 미만이면 인버터를 오프시키며, 가스량이 최소 가스량 미만이면 인버터를 오프시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 3a는 종래의 연료전지 시스템에서 인버터를 전압에 따라 제어하는 것을 나타내며, 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템에서 인버터를 전압과 가스량에 따라 제어하는 것을 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 종래의 연료전지 시스템에서는 인버터의 입력 전압(V)이 기준 전압(Vref) 이상인 경우에 인버터를 온 시키고, 인버터의 입력 전압(V)이 기준 전압 미만인 경우에는 인버터를 오프 시키도록 구성되어 있었다.
반면, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템에서는 시스템에 입력되는 가스량(G)을 기준 전압(Vref)에 대응하는 기준 가스량(Gref) 및 최소 전압(Vmin)에 대응하는 최소 가스량(Gmin)과 비교함으로써, 인버터의 온/오프 및 대기 상태 여부를 판단하도록 할 수 있다.
구체적으로, 도 3b의 그래프에 나타낸 바와 같이, 연료전지 시스템에 입력되는 가스량(G)이 기준 가스량(Gref) 이상인 경우, 인버터의 입력 전압(V)이 기준 전압(Vref) 이상이면 인버터를 온 상태로 하고, 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin) 이상이고 기준 전압(Vref) 미만이면 인버터를 대기 상태로 하며, 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin) 미만이면 인버터를 오프시킨다.
또한, 가스량(G)이 기준 가스량(Gref) 미만인 경우, 가스량(G)이 기준 가스량보다 작은 최소 가스량(Gmin) 이상이고 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin) 이상이면 인버터를 대기 상태로 하고, 가스량(G)이 최소 가스량(Gmin) 이상이고 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin) 미만이면 인버터를 오프시킨다.
한편, 가스량(G)이 최소 가스량(Gmin) 미만이면 입력 전압(V)과 관계없이 인버터를 오프시킨다.
이를 통해, 인버터의 입력 전압이 현재는 기준 전압 미만이지만 시스템에 입력되는 가스량은 증가하고 있는 경우와 같이 짧은 시간 내에 인버터의 입력 전압이 기준 전압 이상이 될 것으로 예상되는 경우에는 인버터를 오프 시키지 않고 대기 상태로 유지시킬 수 있으므로, 연료전지 시스템의 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 인버터의 온/오프 및 대기 상태를 제어하는 구체적인 방법은 이하의 도 4에서 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 연료전지 시스템을 가동하고(S201), 시스템에 입력되는 가스량을 측정한다(S202). 이 때, 시스템에 입력되는 가스량은 별도의 센서 등에 의해 측정될 수 있다.
다음으로, 입력되는 가스량(G)이 전술한 기준 가스량(Gref) 이상인지 여부를 판단한다(S203). 만약, 입력되는 가스량(G)이 전술한 기준 가스량(Gref) 이상인 경우(YES), 인버터의 입력 전압(V)을 측정한다(S204). 만약, 인버터의 입력 전압(V)이 기준 전압(Vref) 이상인 경우(YES), 인버터 제어기는 인버터를 ON 상태로 한다(S206).
그러나, 인버터의 입력 전압(V)이 기준 전압보다 작은 경우(NO), 다시 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin) 이상인지 여부를 판단한다(S207). 만약, 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin) 이상이라면(YES), 인버터 제어기는 인버터를 대기 상태로 한다(S208). 이 경우에는 현재 가스량(G)이 기준 가스량(Gref)보다 많이 공급되고 있음에도 인버터의 입력 전압(V)이 기준 전압(Vref)보다 작은 것으로서, 현재 시스템 구동에 문제가 있는 것으로 판단하여 알람을 발생시킬 수 있다(S209).
한편, 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin)보다도 작은 경우(NO), 인버터 제어기는 인버터를 오프 상태로 한다(S210). 이 경우에는 현재 가스량(G)이 기준 가스량(Gref)보다 많이 공급되고 있음에도 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin)보다도 작은 것으로서, 시스템 자체의 고장인 것으로 판단하여 알람을 발생시킬 수 있다(S211). 이 때, 시스템 제어기는 시스템 고장으로 판단하여 시스템의 가동을 즉시 정지시킬 수 있다(S212).
단계 S203으로 돌아가서, 입력되는 가스량(G)이 기준 가스량(Gref)보다 작은 경우(NO), 다시 입력되는 가스량(G)이 최소 가스량(Gmin) 이상인지 여부를 판단한다(S213).
만약, 입력되는 가스량(G)이 최소 가스량(Gmin) 이상인 경우(YES), 인버터의 입력 전압(V)을 측정한다(S214). 만약, 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin) 이상인 경우(YES), 인버터 제어기는 인버터를 대기 상태로 한다(S216). 한편, 인버터의 입력 전압(V)이 최소 전압(Vmin)보다 작은 경우에는 인버터 제어기는 인버터를 오프 상태로 한다(S217).
단계 S213으로 돌아가서, 입력되는 가스량(G)이 최소 가스량(Gmin) 보다 작은 경우(NO), 인버터 제어기는 인버터를 오프 상태로 한다(S218).
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 입력 파라미터 정보를 제어 장치 간에 공유하고 이를 이용하여 인버터를 제어함으로써, 연료전지 스택의 출력 전압이 낮아지더라도 인버터를 오프시키지 않고 전력 계통에 연결하여 대기 상태로 유지하여 연료전지 시스템의 전력 효율을 향상시키는 효과를 달성할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 연료전지 시스템 110: 인버터 제어기
120: 개질기 130: 연료전지 스택
140: 인버터 150: 전력 계통
160: 시스템 제어기

Claims (6)

  1. 수소와 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택;
    상기 연료전지 스택으로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터;
    연료전지 시스템의 출력에 영향을 미치는 입력 파라미터를 이용하여 상기 연료전지 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어기; 및
    상기 인버터의 입력 전압 및 상기 입력 파라미터에 기초하여 상기 인버터의 온/오프(on/off)를 제어하는 인버터 제어기를 포함하며,
    상기 시스템 제어기는 상기 인버터 제어기와 연결되어, 상기 입력 파라미터를 상기 인버터 제어기와 공유하는 연료전지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인버터 제어기는 상기 인버터의 입력 전압이 제1 기준 전압 이상이면 상기 인버터를 온 상태로 하고, 상기 인버터의 입력 전압이 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압 이상이고 상기 제1 기준 전압 미만이면 상기 인버터를 대기 상태로 하며, 상기 인버터의 입력 전압이 상기 제2 기준 전압 미만이면 상기 인버터를 오프시키는 연료전지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력 파라미터는 상기 연료전지 시스템에 입력되는 가스량인 연료전지 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 인버터 제어기는,
    상기 가스량이 제1 기준 가스량 이상인 경우,
    상기 인버터의 입력 전압이 제1 기준 전압 이상이면 상기 인버터를 온 상태로 하고, 상기 인버터의 입력 전압이 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압 이상이고 상기 제1 기준 전압 미만이면 상기 인버터를 대기 상태로 하며, 상기 인버터의 입력 전압이 제2 기준 전압 미만이면 상기 인버터를 오프시키고,
    상기 가스량이 상기 제1 기준 가스량 미만인 경우,
    상기 가스량이 상기 제1 기준 가스량보다 작은 제2 기준 가스량 이상이고 상기 인버터의 입력 전압이 상기 제2 기준 전압 이상이면 상기 인버터를 대기 상태로 하고, 상기 가스량이 상기 제2 기준 가스량 이상이고 상기 인버터의 입력 전압이 상기 제2 기준 전압 미만이면 상기 인버터를 오프시키며, 상기 가스량이 상기 제2 기준 가스량 미만이면 상기 인버터를 오프시키는 연료전지 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 연료전지 시스템에 이상이 발생하면 알람을 발생시키는 경보 장치를 더 포함하며,
    상기 경보 장치는,
    상기 가스량이 상기 제1 기준 가스량 이상인 경우,
    상기 인버터의 입력 전압이 상기 제2 기준 전압 이상이고 상기 제1 기준 전압 미만이면 알람을 발생시키며, 상기 인버터의 입력 전압이 상기 제2 기준 전압 미만이면 알람과 함께 상기 연료전지 시스템의 가동을 중지시키는 연료전지 시스템.
  6. 연료전지 시스템의 출력에 영향을 미치는 입력 파라미터를 이용하여 인버터를 제어하는 방법으로서,
    상기 연료전지 시스템에 가스를 공급하는 단계;
    상기 가스로부터 수소를 생성하는 단계;
    연료전지 스택에서 상기 수소와 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 단계;
    상기 인버터에서 상기 연료전지 스택으로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 단계;
    상기 인버터의 입력 전압 및 상기 연료전지 시스템의 입력 파라미터에 기초하여 상기 인버터의 온/오프를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
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