KR20230033470A - Apparatus and method for controlling fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료전지 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell control device and method.
일반적으로, 연료 전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지스택, 연료전지스택에 수소를 공급하는 연료공급시스템, 연료전지스택에 전기 화학 반응에 필요한 산화제인 산소를 공급하는 공기공급시스템, 연료전지스택의 운전 온도를 제어하는 열 및 물 관리 시스템 등을 포함하여 구성되어 있다.In general, a fuel cell system includes a fuel cell stack that generates electrical energy, a fuel supply system that supplies hydrogen to the fuel cell stack, an air supply system that supplies oxygen, an oxidant required for an electrochemical reaction, to the fuel cell stack, and a fuel cell stack. It consists of a heat and water management system that controls the operating temperature of the
연료공급시스템에 구비되는 수소 탱크에는 700bar 정도의 고압 압축 수소가 저장되어 있으며, 저장된 압축 수소는 수소 탱크 입구에 장착된 고압 레귤레이터의 온/오프(on/off)에 따라 고압 라인으로 방출된 후, 수소차단밸브와 수소공급밸브를 거치면서 감압 되어 연료전지 스택으로 공급된다.High-pressure compressed hydrogen of about 700 bar is stored in the hydrogen tank provided in the fuel supply system, and the stored compressed hydrogen is released to the high-pressure line according to the on/off of the high-pressure regulator installed at the inlet of the hydrogen tank, Passing through the hydrogen cut-off valve and the hydrogen supply valve, the pressure is reduced and supplied to the fuel cell stack.
수소공급밸브는 수소차단밸브에서 공급된 17bar의 수소 연료를 1~2bar로 감압하여 연료전지스택에 공급하는 역할을 한다.The hydrogen supply valve plays a role in reducing the hydrogen fuel of 17 bar supplied from the hydrogen shut-off valve to 1 to 2 bar and supplying it to the fuel cell stack.
수소공급밸브는 자기장에 따라 플런저가 이동하는 솔레노이드 밸브이며, 듀티비(Duty ratio) 제어로 밸브 개도량을 조절한다.The hydrogen supply valve is a solenoid valve in which the plunger moves according to the magnetic field, and the valve opening amount is adjusted by controlling the duty ratio.
수소공급밸브에서 듀티비에 따라 플런저 높이를 조절하면 유량이 변하면서 수소극 압력을 형성하며, 제어부에서는 수소공급밸브의 제어 타겟 값을 수소극 압력으로 정하고, 수소극 압력을 피드백(Feedback) 받으며 듀티비를 조절한다.When the plunger height is adjusted according to the duty ratio in the hydrogen supply valve, the flow rate changes and the hydrogen electrode pressure is formed. control the rain
한편, 이상적인 상황에서는 수소공급밸브의 개도량에 따라 수소극 압력이 일정하겠지만, 온도나 환경에 의해서 동일한 수소극 압력인데도 수소공급밸브의 개도량이 달라질 수 있다.On the other hand, in an ideal situation, the hydrogen electrode pressure is constant according to the opening amount of the hydrogen supply valve, but the opening amount of the hydrogen supply valve may vary depending on the temperature or environment even at the same hydrogen electrode pressure.
즉, 수소공급밸브는 발열과 같은 외부 요인에 의해 Rattle 형태를 띠는 히스테리시스 그래프를 그리게 되며, 연료전지스택의 정상 상태(Steady-state)에서도 수소공급밸브의 제어 모델이 일정하지 않아서 연료전지스택의 출력과 내구에 문제를 일으킬 수 있다.That is, the hydrogen supply valve draws a rattle-shaped hysteresis graph due to external factors such as heat generation, and the control model of the hydrogen supply valve is not constant even in the steady-state of the fuel cell stack. It can cause problems with output and durability.
본 발명의 일 목적은 수소공급밸브 제어에 학습 알고리즘을 적용하여 히스테리시스 함수를 예측하도록 함으로써, 안정적인 수소 공급을 통한 연료전지시스템의 일정한 출력을 기대할 수 있고, 연료전지시스템의 내구와 연비가 향상될 수 있도록 하는 연료전지 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.One object of the present invention is to predict a hysteresis function by applying a learning algorithm to control a hydrogen supply valve, so that a constant output of a fuel cell system can be expected through stable hydrogen supply, and durability and fuel efficiency of the fuel cell system can be improved. An object of the present invention is to provide a fuel cell control device and method.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 해당 분야의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 장치는 연료전지스택으로 수소의 공급을 제어하는 수소공급밸브, 상기 연료전지스택으로 공급된 수소의 압력을 감지하는 수소압센서 및 상기 수소압센서에서 감지된 수소 압력에 기반하여 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하고, 소정 수소 압력에 매칭되는 상기 수소공급밸브의 개도량을 학습 후 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.A fuel cell control device according to an embodiment of the present invention includes a hydrogen supply valve for controlling the supply of hydrogen to a fuel cell stack, a hydrogen pressure sensor for sensing the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell stack, and detection by the hydrogen pressure sensor. Controls the opening amount of the hydrogen supply valve based on the hydrogen pressure obtained, and controls the opening amount of the hydrogen supply valve to supply hydrogen at a predetermined flow rate after learning the opening amount of the hydrogen supply valve matching the predetermined hydrogen pressure A control unit may be included.
일 실시 예에 있어서, 상기 수소공급밸브는 듀티비를 조절하여 개도량이 제어되는 솔레노이드 밸브일 수 있다.In one embodiment, the hydrogen supply valve may be a solenoid valve whose opening amount is controlled by adjusting the duty ratio.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 소정의 수소 유량에 소정의 듀티비가 매핑되는 히스테리시스 그래프를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어할 수 있다.In an embodiment, the control unit may control the opening amount of the hydrogen supply valve based on a hysteresis graph in which a predetermined duty ratio is mapped to a predetermined hydrogen flow rate.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 소정의 수소 유량에 매핑되는 상기 듀티비를 서포트 벡터 머신 모델을 이용하여 학습한 후 소정 시간 이후 학습된 히스테리시스 그래프를 생성할 수 있다.In an embodiment, the control unit may generate a learned hysteresis graph after a predetermined time period after learning the duty ratio mapped to a predetermined hydrogen flow rate using a support vector machine model.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 소정 범위 이내의 수소 유량이 요구되는 경우, 상기 학습된 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어할 수 있다.In one embodiment, the control unit may control the opening amount of the hydrogen supply valve based on the duty ratio mapped to the learned hysteresis graph when a hydrogen flow rate within a predetermined range is required.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 소정 범위를 벗어난 수소 유량이 요구되는 경우, 학습 이전의 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어할 수 있다.In one embodiment, the control unit may control the opening amount of the hydrogen supply valve based on a duty ratio mapped to a hysteresis graph prior to learning when a hydrogen flow rate out of the predetermined range is required.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 방법은 수소압센서에서 감지된 수소 압력에 기반하여 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계, 소정 수소 압력에 매칭되는 상기 수소공급밸브의 개도량을 학습하는 단계 및 학습 결과에 기반하여 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.A fuel cell control method according to another embodiment of the present invention includes controlling the opening amount of a hydrogen supply valve based on the hydrogen pressure detected by a hydrogen pressure sensor, and determining the opening amount of the hydrogen supply valve matched to a predetermined hydrogen pressure. The method may include learning and controlling an opening amount of the hydrogen supply valve to supply hydrogen at a predetermined flow rate based on the learning result.
일 실시 예에 있어서, 상기 수소압센서에서 감지된 수소 압력에 기반하여 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는 연료전지스택으로 수소의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브의 개도량이 듀티비를 조절하여 제어되는 단계와, 수소압센서에서 상기 연료전지스택으로 공급된 수소의 압력을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of controlling the opening amount of the hydrogen supply valve based on the hydrogen pressure sensed by the hydrogen pressure sensor controls the opening amount of the solenoid valve controlling the supply of hydrogen to the fuel cell stack by adjusting the duty ratio. and sensing the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell stack by a hydrogen pressure sensor.
일 실시 예에 있어서, 상기 수소압센서에서 감지된 수소 압력에 기반하여 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는 소정의 수소 유량에 소정의 듀티비가 매핑되는 히스테리시스 그래프를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of controlling the opening amount of the hydrogen supply valve based on the hydrogen pressure detected by the hydrogen pressure sensor is based on a hysteresis graph in which a predetermined duty ratio is mapped to a predetermined hydrogen flow rate of the hydrogen supply valve. A step of controlling the amount of opening may be included.
일 실시 예에 있어서, 상기 소정 수소 압력에 매칭되는 상기 수소공급밸브의 개도량을 학습하는 단계는 소정의 수소 유량에 매핑되는 상기 듀티비를 서포트 벡터 머신 모델을 이용하여 학습한 후 소정 시간 이후 학습된 히스테리시스 그래프를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of learning the opening degree of the hydrogen supply valve that matches the predetermined hydrogen pressure is learned after a predetermined time after learning the duty ratio mapped to a predetermined hydrogen flow rate using a support vector machine model. It may include generating a hysteresis graph.
일 실시 예에 있어서, 상기 학습 결과에 기반하여 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는 소정 범위 이내의 수소 유량이 요구되는 경우, 상기 학습된 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of controlling the opening amount of the hydrogen supply valve so that a predetermined flow rate of hydrogen is supplied based on the learning result is mapped to the learned hysteresis graph when a hydrogen flow rate within a predetermined range is required. Controlling an opening amount of the hydrogen supply valve based on the duty ratio may be included.
일 실시 예에 있어서, 상기 학습 결과에 기반하여 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는 상기 소정 범위를 벗어난 수소 유량이 요구되는 경우, 학습 이전의 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of controlling the opening amount of the hydrogen supply valve so that a predetermined flow rate of hydrogen is supplied based on the learning result is mapped to a hysteresis graph before learning when a hydrogen flow rate outside the predetermined range is required. and controlling an opening amount of the hydrogen supply valve based on the duty ratio.
본 기술은 수소공급밸브 제어에 학습 알고리즘을 적용하여 히스테리시스 함수를 예측하도록 함으로써, 안정적인 수소 공급을 통한 연료전지시스템의 일정한 출력을 기대할 수 있고, 연료전지시스템의 내구와 연비가 향상될 수 있다.This technology applies a learning algorithm to the hydrogen supply valve control to predict the hysteresis function, so that a constant output of the fuel cell system can be expected through stable hydrogen supply, and the durability and fuel efficiency of the fuel cell system can be improved.
이 외에, 본 문서를 통하여 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.In addition to this, various effects identified directly or indirectly through this document may be provided.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 장치를 나타내는 도면이며,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수소공급밸브 제어를 설명하기 위한 블록도이며,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수소공급밸브 제어의 학습 알고리즘 적용을 설명하기 위한 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a diagram showing a fuel cell control device according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram for explaining hydrogen supply valve control according to an embodiment of the present invention;
3 and 4 are diagrams for explaining the application of a learning algorithm for controlling a hydrogen supply valve according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating a fuel cell control method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific embodiments, and includes various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of the present invention.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various embodiments of this document and terms used therein are not intended to limit the technical features described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, or substitutes of the embodiments.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.In connection with the description of the drawings, like reference numbers may be used for like or related elements. The singular form of a noun corresponding to an item may include one item or a plurality of items, unless the relevant context clearly dictates otherwise.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. In this document, "A or B", "at least one of A and B", "at least one of A or B", "A, B or C", "at least one of A, B and C", and "A Each of the phrases such as "at least one of , B, or C" may include any one of the items listed together in that phrase, or all possible combinations thereof.
"제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.Terms such as "first", "second", or "first" or "secondary" may simply be used to distinguish a given component from other corresponding components, and may be used to refer to a given component in another aspect (eg, importance or order) is not limited. A (e.g., first) component is said to be "coupled" or "connected" to another (e.g., second) component, with or without the terms "functionally" or "communicatively." When mentioned, it means that the certain component may be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 장치를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수소공급밸브 제어를 설명하기 위한 블록도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수소공급밸브 제어의 학습 알고리즘 적용을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing a fuel cell control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram for explaining control of a hydrogen supply valve according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are It is a diagram for explaining application of a learning algorithm to control a hydrogen supply valve according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 장치는 수소공급부(H2), 수소차단밸브(110), 수소공급밸브(120), 이젝터(130), 연료전지스택(140), 수소퍼지밸브(150), 수소압센서(155), 워터트랩(160), 응축수 밸브(170), BPCU(180), 공기공급기(190), 가습기(200), 공기차단밸브(Air Cut-off Valve; ACV)(210) 및 제어부(220)를 포함하여 구성할 수 있다.1 and 2, the fuel cell control device according to an embodiment of the present invention includes a hydrogen supply unit H2, a
수소공급부(H2)는 연료전지스택(140)으로 연료인 수소를 공급하는 것으로 수소가 저장된 수소 탱크(미도시)와 레귤레이터(미도시) 등을 포함할 수 있으며, 수소 탱크로부터 연장되는 수소 공급계의 배관을 따라 수소가 연료전지스택(140)으로 유동될 수 있다.The hydrogen supply unit H2 supplies hydrogen as fuel to the
수소 탱크는 700bar 정도의 고압 수소 가스를 용기 내부에 저장할 수 있다.The hydrogen tank can store high-pressure hydrogen gas of about 700 bar inside the container.
레귤레이터는 수소 탱크에 저장된 고압 수소를 17bar 정도로 감압시키며, 감압된 수소를 레귤레이터 후단으로 공급할 수 있다.The regulator can reduce the high-pressure hydrogen stored in the hydrogen tank to about 17 bar, and supply the reduced-pressure hydrogen to the rear end of the regulator.
수소 공급계의 배관을 따라 레귤레이터 후단으로 수소차단밸브(110)와 수소공급밸브(120)가 구비될 수 있다.A
수소차단밸브(110)는 NC(Nomally-closed) 타입의 밸브 일 수 있다. 수소차단밸브(110)는 비상시에 수소 탱크로부터 방출될 수 있는 수소를 차단하기 위한 밸브일 수 있다.The
수소공급밸브(120)는 수소차단밸브(110)에서 공급된 17bar의 수소를 1~2bar로 감압하여 연료전지스택(140)에 공급할 수 있다. 수소공급밸브(120)는 전자석에 의해 구동될 수 있는 솔레노이드 타입의 밸브로 구성될 수 있다. 수소공급밸브(120)는 후단에 형성된 배관에 의해 연료전지스택(140)과 연결될 수 있다.The
이젝터(130)는 수소공급부(H2)를 통해 공급된 저압 수소를 연료전지스택(140)으로 공급할 수 있다.The
이젝터(130)는 연료전지스택(140)의 수소극으로부터 배출되는 고온 다습한 수소와 수소공급부(H2)로부터 공급되는 건조한 수소를 믹싱하여 연료전지스택(140)의 수소극으로 공급할 수 있다.The
연료전지스택(140)은 수소와 산소의 화학 반응을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 것으로, 전해질막의 양쪽에서 전기 화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)와, 막전극접합체의 일면에 적층되고 연료인 수소를 공급받는 수소극(anode)과, 막전극접합체의 타면에 적층되고 산화제인 산소를 공급받는 공기극(cathode)으로 구성될 수 있다.The
연료전지스택(140)에서 전기 화학적 반응에 따라 생성되는 응축수는 연료전지스택(140) 내부에 생성되고, 이는 연료전지스택(140) 외부로 원활하게 배출되어야 한다.The condensed water generated by the electrochemical reaction in the
연료전지스택(140) 내부에서 응축수가 잘 배출되지 않는 경우, 즉 플러딩(flooding) 상태인 경우, 연료인 수소의 공급을 방해하여 연료전지스택(140)의 발전 성능이 저하되며, 심각한 경우 연료전지스택(140)의 손상을 일으킬 수 있다.When the condensate is not well discharged from the inside of the
수소극의 응축수를 배출하기 위해서는 연료전지스택(140) 내부의 수소 흐름량을 증가시켜 연료전지스택(140) 내부에서의 유체(수분을 포함한 혼합 가스)의 흐름 속도를 증가시켜야 한다.In order to discharge the condensed water from the hydrogen electrode, the flow rate of the fluid (mixed gas containing moisture) inside the
이때, 가장 많이 이용되는 것이 주기적인 수소의 퍼지이다. 즉, 연료전지스택(140) 내의 수분을 제거하고자 할 때 응축수 밸브(170)를 통해 퍼징함으로써 일시적으로 연료전지스택(140) 내의 수소 흐름량을 증가시킬 수 있다.At this time, the most used is periodic hydrogen purging. That is, when moisture in the
수소극에서 배출되는 수소를 포함하는 가스는 이젝터(130)를 통해서 다시 수소극으로 재순환되고, 나머지는 워터트랩(160) 및 응축수 밸브(170) 등을 통해서 외부로 배출될 수 있다.Gas containing hydrogen discharged from the hydrogen electrode may be recycled back to the hydrogen electrode through the
수소퍼지밸브(150)는 연료전지스택(140)에서 반응에 불필요한 수소를 대기 중으로 방출시킬 수 있다.The
수소압센서(155)는 수소공급밸브(120)를 통하여 연료전지스택(140)으로 공급된 수소의 압력을 감지할 수 있다.The
워터트랩(160)은 응축수를 저장할 수 있다.The
응축수 밸브(170)는 워터트랩(160)에 저장된 응축수를 외부로 배출시키기 위한 밸브이다. 응축수 밸브(170)는 전자석에 의해 구동될 수 있는 솔레노이드 타입의 밸브로 구성될 수 있다.The
BPCU(180)는 고전압 배터리(240V BAT)로부터 직류 전원을 전달 받아 교류 전원으로 변환할 수 있다. BPCU(180)는 고전압 배터리에서 출력된 직류 전원을 고전압 캐패시터(미도시)에 충전한 후 공기공급기(190)의 공기공급모터(191)로 전달하여 공기공급모터(191)의 구동을 제어할 수 있다.The
참고로, 고전압 배터리의 전류는 음(-)의 고전압메인릴레이, 고전압프리차지릴레이 및 양(+)의 고전압메인릴레이에 의해 제어될 수 있다.For reference, the current of the high voltage battery may be controlled by a negative (-) high voltage main relay, a high voltage pre-charge relay, and a positive (+) high voltage main relay.
음(-)의 고전압메인릴레이는 고전압 배터리와 BPCU(180)를 연결하는 (-)전원 라인에 설치되고, 양(+)의 고전압메인릴레이는 고전압 배터리와 BPCU(180)를 연결하는 (+)전원 라인에 설치되고, 고전압프리차지릴레이는 양(+)의 고전압메인릴레이와 병렬로 설치될 수 있다.The negative (-) high voltage main relay is installed on the (-) power line connecting the high voltage battery and the BPCU (180), and the positive (+) high voltage main relay is (+) connecting the high voltage battery and the BPCU (180). It is installed in the power line, and the high voltage precharge relay can be installed in parallel with the positive (+) high voltage main relay.
고전압 배터리의 전류를 고전압 캐패시터에 충전하기 위하여, 음(-)의 고전압메인릴레이를 단락시키고, 고전압프리차지릴레이를 단락시키면, 돌입 전류가 발생되고, 고전압 캐패시터에 일정 전압이 인가됨으로써 전하가 모여 에너지가 충전될 수 있다. 이어서, 양(+)의 고전압메인릴레이를 단락시킨 후 고전압프리차지릴레이를 개방시키면, 고전압 캐패시터를 충전할 수 있다.In order to charge the high voltage capacitor with the current of the high voltage battery, when the negative (-) high voltage main relay is shorted and the high voltage precharge relay is shorted, an inrush current is generated and a certain voltage is applied to the high voltage capacitor, so charges are gathered and energy is generated. can be charged. Next, when the high voltage pre-charge relay is opened after shorting the positive (+) high voltage main relay, the high voltage capacitor can be charged.
고전압 캐패시터의 전압이 소정 설정 전압 이상이 되면, 충전이 완료되었다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 고전압 캐패시터의 전압이 고전압 패터리 전압의 80% 이상이 되면 충전이 완료되었다고 판단할 수 있다.When the voltage of the high voltage capacitor reaches a predetermined set voltage or higher, it may be determined that charging is completed. For example, when the voltage of the high voltage capacitor is 80% or more of the high voltage battery voltage, it may be determined that charging is completed.
공기공급기(190)는 고전압을 이용하는 BLDC(Brushless Direct Current motor) 3상 모터인 공기공급모터(191)를 포함하며, 공기공급모터(191)를 회전 구동하여 생성된 압축 공기를 가습기(200)로 공급할 수 있다. 공기공급모터(191)는 BPCU(180)에 의해 변환된 교류 전원을 공급 받는다.The
한편, 공기공급기(190)가 소정 RPM으로 회전할 때, 회전하는지 여부를 공기유량센서(195)를 통하여 확인할 수 있다.Meanwhile, when the
가습기(200)는 연료전지스택(140)의 공기극에 연결된 공기 공급 라인과 공기 배출 라인 사이에 구비되어 공기 공급 라인을 따라 공기극으로 공급되는 공기를 가습시킬 수 있다.The
가습기(200)는 공기공급기(190)를 통하여 건조한 상태로 유입되어 공기 공급 라인을 따라 유동하는 공기와, 공기극에서 습한 상태로 배출되어 공기 배출 라인을 따라 유동하는 공기를 수분 교환하여, 공기 공급 라인을 유동하는 공기를 가습시킬 수 있다.The
공기차단밸브(210)는 가습기(200)에서 공급되는 공기를 연료전지스택(140)으로 유동되도록 하거나 또는 차단되도록 열림 또는 닫힘 동작을 수행할 수 있다.The
공기차단밸브(210)는 차량 시동 중(IGN ON) 열림 상태일 경우, 가습기(200)에서 공급된 공기를 연료전지스택(140)의 공기극으로 공급하거나 또는 연료전지스택(140)에서 사용된 공기를 가습기(200)로 배출시킬 수 있다. 공기차단밸브(210)는 차량 시동 종료(IGN Off) 시 닫힘 상태가 되어 공기의 유동을 차단함으로써 연료전지스택(140)으로 공기가 들어가지 못하게 막을 수 있다.When the
제어부(220)는 FCU(Fuel Control Unit, 연료전지제어유닛)를 포함할 수 있으며, 연료전지 제어 장치의 각 구성요소들 간 전달되는 신호를 처리할 수 있다.The
제어부(220)는 연료전지스택(140)과 연결되어 연료전지스택(140)의 전압, 전류 및 온도와 같은 연료전지스택(140)의 상태 정보들을 수신할 수 있다.The
제어부(220)는 BPCU(180)를 제어하여 고전압 캐패시터로 전압이 충전되도록 제어하거나 또는 고전압 캐패시터 충전된 전압이 방전되도록 제어할 수 있다. 제어부(220)는 공기공급모터(191)에 대한 속도 제어 명령을 생성하여 BPCU(180)로 제공할 수 있다.The
BPCU(180)는 제어부(220)에서 생성된 공기공급모터(191)에 대한 속도 제어 명령으로 공기공급기(190)에서 생성되는 공기의 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 공기공급기(190)는 BPCU(180)의 제어에 따라 조절된 양의 공기를 가습기(200)로 공급할 수 있다.The
제어부(220)는 수소차단밸브(110), 수소공급밸브(120), 수소퍼지밸브(150), 응축수 밸브(170) 등에 전기적으로 연결되어 신호 또는 통신에 의해 각 밸브의 열림 또는 닫힘을 제어할 수 있다.The
제어부(220)는 수소압센서(155)에서 감지된 수소 압력에 기반하여 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어하고, 소정 수소 압력에 매칭되는 수소공급밸브(120)의 개도량을 학습 후 소정 유량의 수소가 공급되도록 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어할 수 있다.The
제어부(220)는 PWM(Pulse width modulation) 제어를 하며, 듀티비(duty ratio) 제어로 수소공급밸브(120)의 개도량을 조절할 수 있다.The
수소공급밸브(120)에서 듀티에 기반하여 플런저 높이를 조절함으로써 개도량이 조절되며, 개도량 조절에 기반하여 수소 유량이 변하면서 수소극 압력을 형성할 수 있다.In the
결국, 제어부(220)는 수소공급밸브(120)의 제어 타겟(Target) 값을 수소극 압력으로 정하고, 수소압센서(155)를 통하여 수소극압력을 피드백(feedback)을 받으며 듀티비를 조절할 수 있다.Eventually, the
참고로, 수소 유량과 수소극 압력은 서로 동등한 개념으로 나타낼 수 있다. 즉, 수소 유량이 증가하면 수소극 압력도 증가하고, 수소 유량이 감소하면 수소극 압력도 감소할 수 있다.For reference, the hydrogen flow rate and the hydrogen electrode pressure can be expressed as equivalent concepts. That is, when the hydrogen flow rate increases, the hydrogen electrode pressure may also increase, and when the hydrogen flow rate decreases, the hydrogen electrode pressure may also decrease.
도 3을 참조하면, 제어부(220)는 소정의 수소 유량에 소정의 듀티비가 매핑되는 히스테리시스 그래프를 기반으로 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
한편, 발열과 같은 외부 환경 요인에 의해 Rattle 형태를 띠는 히스테리시스 그래프가 생성될 수 있고, 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어하려고 듀티비를 증가시키거나 또는 감소시키면 히스테리시스 그래프는 계속 바뀔 수 있다.Meanwhile, a rattle-shaped hysteresis graph may be generated by external environmental factors such as heat generation, and the hysteresis graph may continuously change when the duty ratio is increased or decreased to control the opening amount of the
즉, 듀티비를 증가시킬 때 공급되는 수소 유량과 듀티비를 감소시킬 때 공급되는 수소 유량이 같은 경우라도 수소공급밸브(120)의 개도량이 달라질 수 있다.That is, even when the flow rate of hydrogen supplied when the duty ratio is increased and the flow rate of hydrogen supplied when the duty ratio is decreased are the same, the opening amount of the
따라서, 제어부(220)는 소정의 수소 유량에 매핑되는 듀티비를 학습 모델을 이용하여 학습을 수행하고, 소정 시간 이후 학습된 히스테리시스 그래프를 생성함으로써, 필요한 수소 유량에 따라 일정하게 개도량이 조절되도록 수소공급밸브(120)를 제어할 수 있다.Therefore, the
도 3을 참조하면, 학습은 듀티비 대비 유량이 급격히 변화하는 구간, 예를 들어 듀티비 40% 내지 65% 사이에 구간에서 학습을 수행할 수 있다. 이 구간은 차량의 평상 시 주행 상태가 될 수 있다.Referring to FIG. 3 , learning may be performed in a section in which the flow rate compared to the duty ratio rapidly changes, for example, in a section between a duty ratio of 40% and 65%. This section may be a normal running state of the vehicle.
학습을 수행하기 위한 학습 모델은 선형성 제어가 아닌 비선형 제어이므로, Supervised 모델 중 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine) 알고리즘을 적용할 수 있고, 비 선형 제어인 커널(kernel) 기법 중 다항식 버전의 모델을 적용하여 학습을 수행할 수 있다.Since the learning model for learning is non-linear control rather than linear control, the support vector machine algorithm can be applied among the supervised models, and the polynomial version model among the non-linear control kernel techniques can be applied. learning can be performed.
이때, 제어부(220)는 수소공급밸브(120)의 안정 상태(Steady state)일 때, 즉 수소퍼지밸브(150)가 닫힌 상태가 될 때 학습이 수행되도록 할 수 있다.In this case, the
수소퍼지밸브(150)가 열린 상태, 즉 수소 퍼지 상태에서 수소공급밸브(120)의 제어와 같이 복합적인 상황에서는 수소극압력이 일정하지 않기 때문이다.This is because the hydrogen electrode pressure is not constant in a complex situation such as control of the
도 4를 참조하면, 히스테리시스 그래프에서 상향 곡선(S1)과 하향 곡선(S2)을 구분하기 위하여 분리 함수(Separating function)가 필요하다.Referring to FIG. 4 , a separating function is required to distinguish an upward curve S1 and a downward curve S2 in the hysteresis graph.
분리 함수에서는 제어부(220)에서 실제 계측할 수 있는 값인 수소극압력을 Y축에 놓고 수소공급밸브(120)의 듀티비를 X축에 놓을 수 있다.In the separation function, the hydrogen electrode pressure, which is a value that can be actually measured by the
분리 함수를 산출하기 위한 과정으로, 분리 함수에 가장 근접한 값들인 알파값이라고 하는 서포트 벡터(Support vector)를 산출해야 한다.As a process for calculating the separation function, it is necessary to calculate a support vector called an alpha value, which is values closest to the separation function.
서포트 벡터는 수학식 1을 참조하여 산출할 수 있다.The support vector can be calculated with reference to
여기서, Tuning parameter C는 1로 설정하고, Degree q는 4로 설정하여 4차 다항식을 이용할 수 있고, 커널 함수 K는 수학식 2와 같다.Here, the tuning parameter C is set to 1, and the degree q is set to 4 to use a 4th order polynomial, and the kernel function K is as shown in
한편, Degree q는 4로 한정하지 않고, 상황에 따라 차수를 다르게 설정할 수 있다.Meanwhile, Degree q is not limited to 4, and the degree can be set differently depending on the situation.
이어서, 계측된 수소공급밸브(120)의 듀티비와 수소극압력 데이터로부터 서포트 벡터로 분류된 값들만 수학식 3에 대입하여 분리 함수를 산출할 수 있다.Subsequently, a separation function may be calculated by substituting only the values classified as support vectors from the measured duty ratio of the
예를 들어, 수학식 3에서 0.997x4-2.335x3+2.15x2-0.17x+b가 f(x)로 도출되었다고 가정하면, 수학식 1에 적용되었던 서포트 백터로 분류된 값들을 다시 수학식 3에 대입하여 b를 구한 후 최종적으로 f(x)를 산출할 수 있다.For example, assuming that 0.997x4-2.335x3+2.15x2-0.17x+b is derived as f(x) in Equation 3, the values classified as support vectors applied to
참고로, 서포트 벡터 머신을 적용하는 이유는, 비선형 적으로 분산 되어있는 2차원의 데이터를 구분하기 위해 커널 함수를 통해 차원을 높여 초평면에서 선형화 하는 것이다. 즉, 기존의 히스테리시스 그래프의 함수가 f(x) 면 커널 함수를 통해 생성된 pi(x)는 다차원이 될 수 있다.For reference, the reason for applying the support vector machine is to linearize it on a hyperplane by increasing the dimension through a kernel function in order to distinguish non-linearly distributed two-dimensional data. That is, if the function of the existing hysteresis graph is f(x), pi(x) generated through the kernel function can be multidimensional.
그리고, 수학식 2의 형태를 띄는 커널 함수를 사용하겠다고 선언한 것이고, 수학식 2를 기반으로 계측된 수많은 데이터들을 pi(x) 함수인 수학식 1에 적용하여 최대 마진값을 갖는 선형의 함수를 찾고, 이 함수를 다시 수학식 3에 적용하여 f(x) 차원으로 산출하는 것이다.In addition, it is declared that a kernel function in the form of
이어서, 최종 산출된 f(x)는 수소공급밸브(120)를 통하여 공급되는 수소 유량과 듀티비에 대한 함수이므로 제어 파라미터인 수소극압력으로 최종 함수 Y를 산출해야 한다.Then, since the finally calculated f(x) is a function of the hydrogen flow rate and duty ratio supplied through the
따라서, 최종 함수 Y는 수학식 4를 참조하여 산출할 수 있다.Therefore, the final function Y can be calculated with reference to Equation 4.
따라서, 제어부(220)는 수학식 4를 참조하여 최종 함수 Y를 통한 수소공급밸브(120)의 제어 모델에 기반하여, 수소극압력에 대한 피드백을 전달받으면서 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어할 수 있다.Therefore, the
한편, 평상 시 주행 상태 외의 구간으로써, 예를 들어, 듀티비 대비 유량의 변화가 상대적으로 적은 듀티비 40% 미만 구간과, 듀티비 65%를 초과하는 구간에서는 학습의 효과가 거의 없으므로 학습이 불필요하다.On the other hand, in the section other than the normal driving state, for example, in the section where the duty ratio is less than 40% and the section where the change in flow rate is relatively small compared to the duty ratio, and in the section where the duty ratio exceeds 65%, there is little learning effect, so learning is unnecessary. do.
따라서, 평상 시 주행 상태 외의 구간에서는 학습 이전의 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어할 수 있다.Therefore, in a section other than the normal driving state, the opening amount of the
이렇게 학습된 히스테리시스 그래프를 생성하여 필요한 수소 유량에 따라 일정하게 개도량이 조절되도록 수소공급밸브(120)를 제어할 함으로써, 수소 공급계(FPS)의 안정적인 수소 공급을 통한 연료전지 시스템의 일정한 출력을 기대할 수 있고, 연료전지 시스템의 내구와 연비가 향상되며, 전력 계통에서 예측 가능한 연료전지 모델을 만들 수 있다.By generating the hysteresis graph learned in this way and controlling the
아울러, 제어부(220)는 연료전지 제어 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다.In addition, the
일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 제어부(220)는 다른 구성요소(예: 센서)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 저장하고, 휘발성 메모리에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.According to an embodiment, as at least part of data processing or operation, the
일 실시 예에 따르면, 제어부(220)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(220)가 메인 프로세서 및 보조 프로세서를 포함하는 경우, 보조 프로세서는 메인 프로세서보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.According to an embodiment, the
도면에 나타내지는 않았지만, 실시 예들에 따르면, 연료전지 제어 장치는 저장부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in the drawings, according to embodiments, the fuel cell control device may further include a storage unit.
저장부는 연료전지 제어 장치를 제어하는 명령어, 제어 명령어 코드, 제어 데이터 또는 사용자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들면, 저장부는 애플리케이션(application) 프로그램, OS(operating system), 미들웨어(middleware) 또는 디바이스 드라이버(device driver) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The storage unit may store a command for controlling the fuel cell control device, a control command code, control data, or user data. For example, the storage unit may include at least one of an application program, an operating system (OS), middleware, or a device driver.
저장부는 휘발성 메모리(volatile memory) 또는 불휘발성(non-volatile memory) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The storage unit may include one or more of volatile memory and non-volatile memory.
휘발성 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static RAM), SDRAM(synchronous DRAM), PRAM(phase-change RAM), MRAM(magnetic RAM), RRAM(resistive RAM), FeRAM(ferroelectric RAM) 등을 포함할 수 있다. Volatile memory includes dynamic random access memory (DRAM), static RAM (SRAM), synchronous DRAM (SDRAM), phase-change RAM (PRAM), magnetic RAM (MRAM), resistive RAM (RRAM), and ferroelectric RAM (FeRAM). can include
불휘발성 메모리는 ROM(read only memory), PROM(programmable ROM), EPROM(electrically programmable ROM), EEPROM(electrically erasable programmable ROM), 플래시 메모리(flash memory) 등을 포함할 수 있다.The nonvolatile memory may include read only memory (ROM), programmable ROM (PROM), electrically programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, and the like.
저장부는 하드 디스크 드라이브(HDD, hard disk drive), 솔리드 스테이트 디스크(SSD, solid state disk), eMMC(embedded multimedia card), UFS(universal flash storage)와 같은 불휘발성 매체(medium)를 더 포함할 수 있다.The storage unit may further include a nonvolatile medium such as a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), an embedded multimedia card (eMMC), and a universal flash storage (UFS). there is.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a fuel cell control method according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 .
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a fuel cell control method according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 1 및 도 2의 연료전지 제어 장치가 도 5의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다.Hereinafter, it is assumed that the fuel cell control apparatus of FIGS. 1 and 2 performs the process of FIG. 5 .
먼저, 시동을 걸고(S110), 수소차단밸브(110)는 닫은 상태에서, 수소공급밸브(120)를 최대로 열림 상태가 되도록 하여 수소공급밸브(120)의 동작을 점검할 수 있다(S120).First, after starting (S110), with the
이어서, 수소차단밸브(110)을 열어 수소가 공급되고, 제어부(220)는 PWM 제어를 하며, 수소압센서(155)를 통하여 수소극압력을 피드백(feedback) 받으며 듀티비 제어로 수소공급밸브(120)의 개도량을 조절할 수 있다.Subsequently, hydrogen is supplied by opening the
이때, 제어부(220)는 소정의 수소 유량에 소정의 듀티비가 매핑되는 히스테리시스 그래프를 기반으로 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어할 수 있다(S130).At this time, the
제어부(220)는 학습을 수행하기 위하여, 수소공급밸브(120)의 안정 상태(Steady state)인 수소퍼지밸브(150)가 닫힌 상태일 때(S140), 듀티비 대비 유량이 급격히 변화하는 구간인 예를 들어 듀티비 40% 내지 65% 사이에 구간에서(S150), 듀티비 대비 유량 값을 계속 계측을 하여 저장할 수 있다(S160).In order to perform learning, the
한편, 수소퍼지밸브(150)가 닫힌 상태일 때와, 듀티비 대비 유량의 변화가 상대적으로 적은 구간 예를 들어 듀티비 40% 미만 구간과, 듀티비 65%를 초과하는 구간에서는 학습의 효과가 거의 없으므로 학습이 불필요하다(S170).On the other hand, when the
이어서, 제어부(220)는 소정의 수소 유량에 매핑되는 듀티비를 학습 모델을 이용하여 학습을 수행하고, 소정 시간 이후 학습된 히스테리시스 그래프를 생성함으로써, 필요한 수소 유량에 따라 일정하게 개도량이 조절되도록 수소공급밸브(120)를 제어할 수 있다.Subsequently, the
학습을 수행하기 위한 학습 모델은 선형성 제어가 아닌 비선형 제어이므로, Supervised 모델 중 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine) 알고리즘을 적용할 수 있고, 비 선형 제어인 커널(kernel) 기법 중 다항식 버전의 모델을 적용하여 학습을 수행할 수 있다(S180).Since the learning model for learning is non-linear control rather than linear control, the support vector machine algorithm can be applied among the supervised models, and the polynomial version model among the non-linear control kernel techniques can be applied. It is possible to perform learning by doing (S180).
도 4를 참조하면, 히스테리시스 그래프에서 상향 곡선(S1)과 하향 곡선(S2)을 구분하기 위하여 분리 함수(Separating function)가 필요하다.Referring to FIG. 4 , a separating function is required to distinguish an upward curve S1 and a downward curve S2 in the hysteresis graph.
분리 함수에서는 제어부(220)에서 실제 계측할 수 있는 값인 수소극압력을 Y축에 놓고 수소공급밸브(120)의 듀티비를 X축에 놓을 수 있다.In the separation function, the hydrogen electrode pressure, which is a value that can be actually measured by the
분리 함수를 산출하기 위한 과정으로, 분리 함수에 가장 근접한 값들인 알파값이라고 하는 서포트 벡터(Support vector)를 산출해야 한다.As a process for calculating the separation function, it is necessary to calculate a support vector called an alpha value, which is values closest to the separation function.
이어서, 계측된 수소공급밸브(120)의 듀티비와 수소극압력 데이터로부터 서포트 벡터로 분류된 값들을 이용하여 분리 함수를 산출 후 최종적으로 f(x)를 산출할 수 있다.Subsequently, f(x) may be finally calculated after calculating a separation function using values classified as support vectors from the measured duty ratio of the
이어서, 최종 산출된 f(x)는 수소공급밸브(120)를 통하여 공급되는 수소 유량에 대한 듀티비에 대한 함수이므로 제어 파라미터인 수소극압력으로 최종 함수 Y를 산출해야 한다.Subsequently, since the finally calculated f(x) is a function of the duty ratio for the hydrogen flow rate supplied through the
제어부(220)는 최종 함수 Y를 통한 수소공급밸브(120)의 제어 모델에 기반하여, 수소극압력에 대한 피드백을 전달받으면서 수소공급밸브(120)의 개도량을 제어할 수 있다(S190).Based on the control model of the
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. Various embodiments of the present document may be implemented as software (eg, a program) including one or more instructions stored in a storage medium (eg, internal memory or external memory) readable by a machine. For example, the device may call at least one command among one or more commands stored from a storage medium and execute it. This enables the device to be operated to perform at least one function according to the at least one command invoked. The one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.The device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, 'non-temporary' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g. electromagnetic wave), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium. It does not discriminate when it is temporarily stored.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.According to one embodiment, the method according to various embodiments disclosed in this document may be included and provided in a computer program product. Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities. A computer program product is distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or distributed via an application store or directly between two user devices, online (e.g. : can be downloaded or uploaded). In the case of online distribution, at least part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a storage medium readable by a device such as a manufacturer's server, an application store server, or a relay server's memory.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다.According to various embodiments, each component (eg, module or program) of the components described above may include a single object or a plurality of objects, and some of the multiple objects may be separately disposed in other components. .
다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. According to various embodiments, one or more components or operations among the aforementioned components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. Alternatively or additionally, a plurality of components (eg modules or programs) may be integrated into a single component. In this case, the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.According to various embodiments, operations performed by modules, programs, or other components are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations are executed in a different order, omitted, or , or one or more other operations may be added.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 수소공급밸브 제어에 학습 알고리즘을 적용하여 히스테리시스 함수를 예측하도록 함으로써, 안정적인 수소 공급을 통한 연료전지시스템의 일정한 출력을 기대할 수 있고, 연료전지시스템의 내구와 연비가 향상될 수 있다.As described above, according to the present invention, by applying a learning algorithm to the hydrogen supply valve control to predict the hysteresis function, a constant output of the fuel cell system can be expected through stable hydrogen supply, and the durability and fuel efficiency of the fuel cell system can be improved. can be improved
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.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
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 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (12)
상기 연료전지스택으로 공급된 수소의 압력을 감지하는 수소압센서; 및
상기 수소압센서에서 감지된 수소 압력에 기반하여 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하고, 소정 수소 압력에 매칭되는 상기 수소공급밸브의 개도량을 학습 후 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 제어부
를 포함하는 연료전지 제어 장치.a hydrogen supply valve controlling the supply of hydrogen to the fuel cell stack;
a hydrogen pressure sensor for sensing the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell stack; and
Based on the hydrogen pressure sensed by the hydrogen pressure sensor, the opening amount of the hydrogen supply valve is controlled, and after learning the opening amount of the hydrogen supply valve matched to the predetermined hydrogen pressure, the hydrogen supply valve is supplied with a predetermined flow rate. A control unit that controls the amount of opening of
A fuel cell control device comprising a.
상기 수소공급밸브는,
듀티비를 조절하여 개도량이 제어되는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 장치.The method of claim 1,
The hydrogen supply valve,
A fuel cell control device characterized in that it is a solenoid valve whose opening amount is controlled by adjusting the duty ratio.
상기 제어부는,
소정의 수소 유량에 소정의 듀티비가 매핑되는 히스테리시스 그래프를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 장치.The method of claim 1,
The control unit,
A fuel cell control device characterized in that the opening amount of the hydrogen supply valve is controlled based on a hysteresis graph in which a predetermined duty ratio is mapped to a predetermined hydrogen flow rate.
상기 제어부는,
소정의 수소 유량에 매핑되는 상기 듀티비를 서포트 벡터 머신 모델을 이용하여 학습한 후 소정 시간 이후 학습된 히스테리시스 그래프를 생성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 장치.The method of claim 3,
The control unit,
A fuel cell control device characterized by generating a learned hysteresis graph after a predetermined time after learning the duty ratio mapped to a predetermined hydrogen flow rate using a support vector machine model.
상기 제어부는,
소정 범위 이내의 수소 유량이 요구되는 경우, 상기 학습된 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 장치.The method of claim 4,
The control unit,
When a hydrogen flow rate within a predetermined range is required, the fuel cell control device controls an opening amount of the hydrogen supply valve based on a duty ratio mapped to the learned hysteresis graph.
상기 제어부는,
상기 소정 범위를 벗어난 수소 유량이 요구되는 경우, 학습 이전의 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 장치.The method of claim 4,
The control unit,
When a hydrogen flow rate outside the predetermined range is required, the fuel cell control device controls the opening amount of the hydrogen supply valve based on a duty ratio mapped to a hysteresis graph prior to learning.
소정 수소 압력에 매칭되는 상기 수소공급밸브의 개도량을 학습하는 단계; 및
학습 결과에 기반하여 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계
를 포함하는 연료전지 제어 방법.controlling an opening amount of a hydrogen supply valve based on the hydrogen pressure detected by the hydrogen pressure sensor;
learning an opening amount of the hydrogen supply valve matched to a predetermined hydrogen pressure; and
Controlling the opening amount of the hydrogen supply valve so that a predetermined flow rate of hydrogen is supplied based on the learning result.
A fuel cell control method comprising a.
상기 수소압센서에서 감지된 수소 압력에 기반하여 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는,
연료전지스택으로 수소의 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브의 개도량이 듀티비를 조절하여 제어되는 단계와, 수소압센서에서 상기 연료전지스택으로 공급된 수소의 압력을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 방법.The method of claim 7,
The step of controlling the opening amount of the hydrogen supply valve based on the hydrogen pressure detected by the hydrogen pressure sensor,
Controlling the opening amount of a solenoid valve that controls the supply of hydrogen to the fuel cell stack by adjusting the duty ratio, and sensing the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell stack by a hydrogen pressure sensor. Fuel cell control method.
상기 수소압센서에서 감지된 수소 압력에 기반하여 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는,
소정의 수소 유량에 소정의 듀티비가 매핑되는 히스테리시스 그래프를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 방법.The method of claim 7,
The step of controlling the opening amount of the hydrogen supply valve based on the hydrogen pressure detected by the hydrogen pressure sensor,
and controlling an opening amount of the hydrogen supply valve based on a hysteresis graph in which a predetermined duty ratio is mapped to a predetermined hydrogen flow rate.
상기 소정 수소 압력에 매칭되는 상기 수소공급밸브의 개도량을 학습하는 단계는,
소정의 수소 유량에 매핑되는 상기 듀티비를 서포트 벡터 머신 모델을 이용하여 학습한 후 소정 시간 이후 학습된 히스테리시스 그래프를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 방법.The method of claim 9,
The step of learning the opening amount of the hydrogen supply valve matched to the predetermined hydrogen pressure,
A fuel cell control method comprising the step of learning the duty ratio mapped to a predetermined hydrogen flow rate using a support vector machine model and then generating a learned hysteresis graph after a predetermined time.
상기 학습 결과에 기반하여 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는,
소정 범위 이내의 수소 유량이 요구되는 경우, 상기 학습된 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 방법.The method of claim 10,
Controlling the opening amount of the hydrogen supply valve so that a predetermined flow rate of hydrogen is supplied based on the learning result,
and controlling an opening amount of the hydrogen supply valve based on a duty ratio mapped to the learned hysteresis graph when a hydrogen flow rate within a predetermined range is required.
상기 학습 결과에 기반하여 소정 유량의 수소가 공급되도록 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계는,
상기 소정 범위를 벗어난 수소 유량이 요구되는 경우, 학습 이전의 히스테리시스 그래프에 매핑되는 듀티비를 기반으로 상기 수소공급밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제어 방법.The method of claim 10,
Controlling the opening amount of the hydrogen supply valve so that a predetermined flow rate of hydrogen is supplied based on the learning result,
and controlling an opening amount of the hydrogen supply valve based on a duty ratio mapped to a hysteresis graph prior to learning when a hydrogen flow rate outside the predetermined range is required.
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