KR20230056120A - Fuel cell system and power balancing control method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fuel cell system and a voltage balancing control method thereof. According to the present invention, the fuel cell system comprises: a plurality of converters that convert and output power generated by a fuel cell; a plurality of batteries connected to the plurality of converters to correspond to each other and charged by using power outputted from each corresponding converter; a bidirectional converter that converts power discharged by the plurality of batteries and outputs it to an inverter and a motor or converts regenerative power of the motor and outputs charging power to the plurality of batteries; and a voltage balancing control circuit that controls a voltage deviation between the plurality of batteries.

Description

연료전지 시스템 및 그의 전압 밸런싱 제어 방법{FUEL CELL SYSTEM AND POWER BALANCING CONTROL METHOD THEREOF}Fuel cell system and its voltage balancing control method

본 발명은 연료전지 시스템 및 그의 전압 밸런싱 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system and a voltage balancing control method thereof.

연료전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지, 연료전지에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중 산소를 공급하는 공기공급장치, 연료전지의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지의 운전 온도를 제어하며 물 관리 기능을 수행하는 열 관리 시스템(thermal management system, TMS)을 포함할 수 있다.The fuel cell system consists of a fuel cell that generates electrical energy, a fuel supply device that supplies fuel (hydrogen) to the fuel cell, an air supply device that supplies oxygen in the air, which is an oxidant required for electrochemical reactions, to the fuel cell, and the reaction heat of the fuel cell. may include a thermal management system (TMS) that removes to the outside of the system, controls the operating temperature of the fuel cell, and performs a water management function.

연료전지는 연료전지 시스템이 구비된 차량으로 주 동력을 제공하게 된다. 연료전지 시스템은 보조 동력원으로 사용되는 배터리를 추가로 포함할 수 있다. A fuel cell provides main power to a vehicle equipped with a fuel cell system. The fuel cell system may further include a battery used as an auxiliary power source.

연료전지 시스템을 구비한 차량은 연료전지를 주 동력원으로 사용하고, 배터리를 보조 동력원으로 사용하는 파워넷을 장착하여 구동 상황에 따라 동작 모드를 전환하며 동작할 수 있다.A vehicle equipped with a fuel cell system is equipped with a power net that uses a fuel cell as a main power source and a battery as an auxiliary power source, and can operate by switching operation modes according to driving conditions.

연료전지는 주 동력이 요구되지 않는 경우, 충전 모드로 동작하며 배터리로 전원을 공급하여 배터리가 충전되도록 할 수 있다.When the main power is not required, the fuel cell operates in a charging mode and supplies power to the battery so that the battery can be charged.

이때, 연료전지의 출력은 배터리의 SOC(State of Charging)에 따라 실시간으로 달라질 수 있다.At this time, the output of the fuel cell may vary in real time according to the state of charging (SOC) of the battery.

종래의 연료전지 시스템은 배터리가 단일 배터리 팩으로 구성되었다. 이때, 배터리관리시스템은 단일 배터리 팩의 SOC를 선형으로 제어했다.In a conventional fuel cell system, a battery is configured as a single battery pack. At this time, the battery management system linearly controlled the SOC of a single battery pack.

하지만, 단일 배터리 팩은 고전압 배터리가 적용됨에 따라 그 비용이 많이 드는 문제가 있었다. 또한, 연료전지가 배터리 측으로 전원을 공급함에 있어서, 보조 전원을 안정적이고 지속적으로 공급하기 위해서는 저출력 상태로 공급하는 것이 유리하다.However, a single battery pack has a problem of high cost as a high voltage battery is applied. In addition, when the fuel cell supplies power to the battery side, it is advantageous to supply the auxiliary power in a low output state in order to stably and continuously supply the auxiliary power.

본 발명의 목적은, 연료전지 시스템의 보조 동력원인 배터리를 구성함에 있어서, 복수 개의 저전압 배터리를 직렬로 연결하여 구성함으로써 비용을 절감하고, 보조 전원을 안정적으로 공급할 수 있도록 한, 연료전지 시스템 및 그의 전압 밸런싱 제어 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to construct a battery, which is an auxiliary power source of a fuel cell system, by connecting a plurality of low-voltage batteries in series to reduce costs and to stably supply auxiliary power, a fuel cell system and its It is to provide a voltage balancing control method.

또한, 본 발명에 따르면, 복수 개의 배터리를 직렬로 구성함에 따라 발생하는 각 배터리 간의 전압 편차를 전압 밸런싱 제어 회로를 이용하여 최소화함으로써 배터리 효율을 증대시킬 수 있도록 한, 연료전지 시스템 및 그의 전압 밸런싱 제어 방법을 제공함에 있다.In addition, according to the present invention, a fuel cell system and its voltage balancing control, which can increase battery efficiency by minimizing the voltage deviation between each battery that occurs when a plurality of batteries are configured in series using a voltage balancing control circuit in providing a way.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 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.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 연료전지에 의해 생성된 전력을 변환하여 출력하는 복수 개의 컨버터, 상기 복수 개의 컨버터와 서로 대응되도록 연결되어 대응되는 각 컨버터로부터 출력되는 전력을 이용하여 충전되는 복수 개의 배터리, 상기 복수 개의 배터리에 의해 방전된 전력을 변환하여 인버터 및 모터로 출력하거나, 상기 모터의 회생 전력을 변환하여 상기 복수 개의 배터리로 충전 전력을 출력하는 양방향 컨버터, 및 상기 복수 개의 배터리 간 전압 편차를 제어하는 전압 밸런싱 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.A fuel cell system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a plurality of converters that convert and output power generated by a fuel cell, and each converter connected to the plurality of converters to correspond to each other. A plurality of batteries charged using power output from the plurality of batteries, converting the power discharged by the plurality of batteries and outputting them to an inverter and a motor, or converting the regenerative power of the motor to output charging power to the plurality of batteries It is characterized in that it includes a bidirectional converter and a voltage balancing control circuit for controlling voltage deviation between the plurality of batteries.

일 실시예에서, 상기 복수 개의 배터리는, 복수 개의 저전압 배터리를 직렬로 연결하여 구성된 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the plurality of batteries may be configured by connecting a plurality of low voltage batteries in series.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어 회로는, 상기 복수 개의 배터리와 서로 대응되도록 각각 연결되는 복수 개의 저항 및 커패시터, 상기 복수 개의 배터리와 상기 복수 개의 저항 사이에 각각 배치되는 제1 스위치, 상기 복수 개의 배터리와 상기 복수 개의 커패시터 사이에 각각 배치되는 제2 스위치, 및 상기 복수 개의 배터리 각각의 SOC에 기초하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 또는 오프 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the voltage balancing control circuit, a plurality of resistors and capacitors respectively connected to correspond to each other with the plurality of batteries, a first switch disposed between the plurality of batteries and the plurality of resistors, respectively, the plurality of and a second switch respectively disposed between a battery and the plurality of capacitors, and a controller configured to turn on or off the first switch and the second switch based on the SOC of each of the plurality of batteries.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 배터리의 SOC에 기초하여 전압 밸런싱 제어를 위한 제어 목표 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controller may determine a control target value for voltage balancing control based on the SOCs of the plurality of batteries.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 배터리 각각의 SOC 중 가장 낮은 SOC를 상기 제어 목표값으로 결정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controller may determine the lowest SOC among SOCs of each of the plurality of batteries as the control target value.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 배터리 간 SOC의 차이값이 기준치를 초과하는 경우, 상기 제어 목표값을 기준으로 상기 복수 개의 배터리 각각에 대해 전압 밸런싱 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit may perform voltage balancing control for each of the plurality of batteries based on the control target value when the SOC difference between the plurality of batteries exceeds a reference value.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치 이하인 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치를 오프 제어하고, 상기 제2 스위치를 온 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controller may control off the first switch and turn on the second switch in response to a battery having an SOC of a predetermined maximum value or less among the plurality of batteries.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제2 스위치가 온 제어되면, 상기 배터리의 전압을 이용하여 상기 제2 스위치에 연결된 커패시터가 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, when the second switch is turned on, the control unit may control a capacitor connected to the second switch to be charged using a voltage of the battery.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제2 스위치를 온 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit may turn on the second switch until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치를 초과하는 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치를 온 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit may turn on the first switch and turn off the second switch in response to a battery having an SOC exceeding a predetermined maximum value among the plurality of batteries.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1 스위치가 온 제어되면, 상기 제1 스위치에 연결된 저항을 이용하여 상기 배터리의 전압이 소진되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, when the first switch is controlled to be turned on, the controller may control the voltage of the battery to be exhausted using a resistor connected to the first switch.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제1 스위치를 온 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit may turn on the first switch until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 상기 제어 목표값에 해당되는 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit may turn off the first switch and the second switch in response to a battery having an SOC corresponding to the control target value among the plurality of batteries.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법은, 연료전지에 의해 생성된 전력을 변환하여 복수 개의 배터리로 충전 전력을 공급하는 단계, 상기 복수 개의 배터리에 충전된 전력이 방전되면, 상기 복수 개의 배터리에 의해 방전된 전력을 변환하여 인버터 및 모터로 구동 전력을 공급하는 단계, 및 상기 복수 개의 배터리에 연결된 전압 밸런싱 제어 회로를 이용하여 상기 복수 개의 배터리에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a voltage balancing control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes the steps of converting power generated by a fuel cell and supplying charging power to a plurality of batteries, the plurality of When the electric power charged in the plurality of batteries is discharged, converting the electric power discharged by the plurality of batteries and supplying driving power to an inverter and a motor, and using a voltage balancing control circuit connected to the plurality of batteries to convert the electric power discharged by the plurality of batteries. It is characterized in that it includes the step of performing voltage balancing control for the battery.

일 실시예에서, 상기 복수 개의 배터리는, 복수 개의 저전압 배터리를 직렬로 연결하여 구성된 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the plurality of batteries may be configured by connecting a plurality of low voltage batteries in series.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는, 상기 복수 개의 배터리의 SOC에 기초하여 전압 밸런싱 제어를 위한 제어 목표값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the performing of the voltage balancing control may include determining a control target value for voltage balancing control based on the SOCs of the plurality of batteries.

일 실시예에서, 상기 제어 목표 값을 결정하는 단계는, 상기 복수 개의 배터리 각각의 SOC 중 가장 낮은 SOC를 상기 제어 목표값으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the determining of the control target value may include determining a lowest SOC among SOCs of each of the plurality of batteries as the control target value.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는, 상기 복수 개의 배터리 간 SOC의 차이값이 기준치를 초과하는 경우, 상기 제어 목표값을 기준으로 상기 복수 개의 배터리 각각에 대해 전압 밸런싱 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the performing of the voltage balancing control may include performing voltage balancing control for each of the plurality of batteries based on the control target value when the SOC difference between the plurality of batteries exceeds a reference value It is characterized by doing.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는, 상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치 이하인 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치를 오프 제어하고, 상기 제2 스위치를 온 제어하는 단계, 및 상기 제2 스위치가 온 제어되면, 상기 배터리의 전압을 이용하여 상기 제2 스위치에 연결된 커패시터가 충전되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the performing of the voltage balancing control may include controlling the first switch to be turned off and the second switch to be turned on in response to a battery having an SOC of a preset maximum value or less among the plurality of batteries; and controlling a capacitor connected to the second switch to be charged using a voltage of the battery when the second switch is turned on.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는, 해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제2 스위치를 온 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the performing of the voltage balancing control may further include turning on the second switch until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는, 상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치를 초과하는 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치를 온 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프 제어하는 단계, 및 상기 제1 스위치가 온 제어되면, 상기 제1 스위치에 연결된 저항을 이용하여 상기 배터리의 전압이 소진되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the performing of the voltage balancing control may include controlling the first switch to be turned on and the second switch to be turned off in response to a battery having an SOC exceeding a preset maximum value among the plurality of batteries. and controlling the voltage of the battery to be exhausted using a resistor connected to the first switch when the first switch is controlled to be turned on.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는, 해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제1 스위치를 온 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the performing of the voltage balancing control may further include turning on the first switch until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value.

일 실시예에서, 상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는, 상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 상기 제어 목표값에 해당되는 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the performing of the voltage balancing control may further include controlling off the first switch and the second switch in response to a battery having an SOC corresponding to the control target value among the plurality of batteries. It is characterized by including.

본 발명에 따르면, 연료전지 시스템의 보조 동력원인 배터리를 구성함에 있어서, 복수 개의 저전압 배터리를 직렬로 연결하여 구성함으로써 비용을 절감하고, 보조 전원을 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, in configuring a battery as an auxiliary power source of a fuel cell system, a plurality of low-voltage batteries are connected in series to reduce costs and stably supply auxiliary power.

또한, 본 발명에 따르면, 복수 개의 배터리를 직렬로 구성함에 따라 발생하는 각 배터리 간의 전압 편차를 전압 밸런싱 제어 회로를 이용하여 최소화함으로써 배터리 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of increasing battery efficiency by minimizing voltage deviation between the batteries, which occurs when a plurality of batteries are configured in series, by using a voltage balancing control circuit.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 밸런싱 제어 회로에 대한 구성을 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 밸런싱 제어 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 배터리 전압 변화를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams showing the configuration of a voltage balancing control circuit according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams illustrating an embodiment referenced to describe a voltage balancing control operation according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams illustrating changes in battery voltage of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams illustrating an operation flow of a voltage balancing control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. In addition, unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 1의 실시예는 연료전지에 의해 생성된 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 동작을 기반으로 한 연료전지 시스템의 구성을 나타낸 것이다.1 is a diagram showing the configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. Specifically, the embodiment of FIG. 1 illustrates the configuration of a fuel cell system based on an operation of charging a battery using power generated by a fuel cell.

도 1을 참조하면, 연료전지 시스템은 연료전지(10), 컨버터(21~29), 배터리(31~39) 및 양방향 컨버터(50), 인버터(60) 및 모터(70)를 포함할 수 있으며, 각 배터리(31~39)의 전압 편차를 제어하기 위한 전압 밸런싱 제어 회로(40)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the fuel cell system may include a fuel cell 10, converters 21 to 29, batteries 31 to 39, a bidirectional converter 50, an inverter 60, and a motor 70. , a voltage balancing control circuit 40 for controlling the voltage deviation of each of the batteries 31 to 39 may be further included.

연료전지(10)는 수소 탱크로부터 공급된 수소를 산소와 반응시켜 전기 에너지를 생성한다. 연료전지(10)는 연료전지 차량의 주 동력원으로서, 생성된 전기 에너지를 이용하여 모터(70)의 구동에 필요한 전력을 공급한다.The fuel cell 10 generates electric energy by reacting hydrogen supplied from a hydrogen tank with oxygen. The fuel cell 10 is a main power source of a fuel cell vehicle, and supplies power necessary for driving the motor 70 using generated electrical energy.

한편, 연료전지(10)는 배터리(31~39)를 충전하기 위한 충전 모드로 동작 시, 연료전지(10)에 의해 생성된 전기 에너지를 이용하여 배터리(31~39)를 충전하기 위해 요구되는 전력을 공급한다. 이때, 연료전지(10)는 생성된 전력을 출력단에 연결된 컨버터로 출력할 수 있다.On the other hand, when the fuel cell 10 operates in a charging mode for charging the batteries 31 to 39, it is required to charge the batteries 31 to 39 using electrical energy generated by the fuel cell 10. supply power At this time, the fuel cell 10 may output the generated power to a converter connected to an output terminal.

컨버터(21~29)는 연료전지(10)로부터 출력된 전력을 조절하여 배터리(31~39)로 출력하는 전력 변환기로서, FDC(Fuel cell DC-DC Converter)로 구성될 수 있다.The converters 21 to 29 are power converters that adjust power output from the fuel cell 10 and output the power to the batteries 31 to 39, and may be configured as a fuel cell DC-DC converter (FDC).

여기서, 컨버터(21~29)는 복수 개의 컨버터, 예를 들어, 제1 컨버터(21), 제2 컨버터(22),…, 제N 컨버터(29)가 병렬로 연결된 형태로 구성될 수 있으며, 각 컨버터(21~29)는 출력단이 복수 개의 배터리(31~39)와 서로 대응되도록 각각 연결될 수 있다. 일 예로서, 복수 개의 각 컨버터(21~29)는 연료전지(10)에 의해 출력된 전압을 소정 레벨의 전압으로 강압(Step-Down)하여 대응되는 배터리(31~39)로 출력하는 벅(bucks) 컨버터일 수 있다. 이때, 각 컨버터(21~29)는 저용량으로 구성될 수 있다.Here, the converters 21 to 29 include a plurality of converters, for example, a first converter 21, a second converter 22, ... , Nth converters 29 may be configured in parallel connection, and each converter 21 to 29 may be connected so that an output terminal corresponds to a plurality of batteries 31 to 39. As an example, each of the plurality of converters 21 to 29 step-down the voltage output by the fuel cell 10 to a voltage of a predetermined level and outputs the buck to the corresponding battery 31 to 39 ( bucks) converter. At this time, each of the converters 21 to 29 may be configured with a low capacity.

컨버터(21~29)는 연결된 배터리(31~39)의 SOC(State of Charging)에 따라 출력 전압이 결정될 수 있다.Output voltages of the converters 21 to 29 may be determined according to the state of charging (SOC) of the connected batteries 31 to 39.

배터리(31~39)는 연료전지 차량의 보조 동력원으로서, 연료전지에 의해 발생된 전기 에너지를 이용하여 충전된다. 또한, 배터리(31~39)는 모터(70)에 의해 생성된 회생 전력을 이용하여 충전될 수도 있다.The batteries 31 to 39 are auxiliary power sources for fuel cell vehicles, and are charged using electrical energy generated by the fuel cell. Also, the batteries 31 to 39 may be charged using regenerative power generated by the motor 70 .

한편, 배터리(31~39)는 충전된 전기 에너지를 방전하여 모터(70)의 구동에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(31~39)는 연료전지(10) 구동에 필요한 보기류(미도시)를 구동 시키는데 필요한 전력을 공급할 수도 있다.Meanwhile, the batteries 31 to 39 may supply power necessary for driving the motor 70 by discharging the charged electrical energy. In addition, the batteries 31 to 39 may supply power required to drive accessories (not shown) necessary for driving the fuel cell 10 .

배터리(31~39)는 복수 개의 저전압 배터리, 예를 들어, 제1 배터리(31), 제2 배터리(32),…, 제N 배터리(39)로 구성될 수 있다. The batteries 31 to 39 include a plurality of low voltage batteries, for example, a first battery 31, a second battery 32, ... , may be composed of the Nth battery 39.

각 배터리(31~39)는 복수 개의 컨버터(21~29)와 서로 대응되도록 각각 연결되며, 각 컨버터(21~29)로부터 입력된 전력을 이용하여 충전될 수 있다.Each battery 31 to 39 is connected to a plurality of converters 21 to 29 to correspond to each other, and can be charged using power input from each converter 21 to 29 .

복수 개의 배터리(31~39)는 각각 직렬로 연결된 형태로 구성될 수 있으며, 양 끝단에 배치된 배터리, 예를 들어, 제1 배터리(31) 및 제N 배터리(39)는 양방향 컨버터(50)에 연결될 수 있다. 이에, 배터리(31~39)는 전압을 방전시켜 양방향 컨버터(50)로 보조 전력을 출력하거나, 양방향 컨버터(50)부터 공급된 회생 전력을 이용하여 충전될 수도 있다.The plurality of batteries 31 to 39 may be configured in a form connected in series, respectively, and batteries disposed at both ends, for example, the first battery 31 and the Nth battery 39 are bidirectional converters 50 can be connected to Accordingly, the batteries 31 to 39 may be discharged to output auxiliary power to the bidirectional converter 50 or charged using regenerative power supplied from the bidirectional converter 50 .

양방향 컨버터(50)는 배터리(31~39)로 입력 또는 출력되는 전력을 제어하는 전력변환기로서, 전류의 양방향 이동을 제어하는 BHDC(Bi-directional High voltage DC-DC Converter)로 구성될 수 있다.The bi-directional converter 50 is a power converter that controls power input or output to the batteries 31 to 39, and may be configured as a Bi-directional High Voltage DC-DC Converter (BHDC) that controls the bi-directional movement of current.

일 예로, 양방향 컨버터(50)는 모터(70) 구동 시 배터리(31~39)의 방전에 의해 출력되는 전력을 승압하고, 승압된 전력을 모터(70)와 연결된 인버터(60)로 공급할 수 있다.For example, the bidirectional converter 50 may boost power output by discharging the batteries 31 to 39 when the motor 70 is driven, and supply the boosted power to the inverter 60 connected to the motor 70. .

한편, 양방향 컨버터(50)는 회생 제동 시 모터(70)에 의해 발생된 전력을 조절하여 배터리(31~39)의 충전 전력으로 공급할 수도 있다. Meanwhile, the bi-directional converter 50 may adjust the power generated by the motor 70 during regenerative braking and supply it as charging power of the batteries 31 to 39 .

이때, 양방향 컨버터(50)는 연결된 배터리(31~39)의 SOC(State of Charging)에 따라 출력 전압이 결정될 수 있다.At this time, the output voltage of the bidirectional converter 50 may be determined according to the State of Charging (SOC) of the connected batteries 31 to 39 .

인버터(60)는 연료전지(10) 또는 배터리(31~39)로부터 공급되는 직류 전력을 모터(70) 구동을 위한 교류 전력으로 변환하고, 이를 모터(70)로 제공할 수 있다. 이에, 모터(70)는 인버터(60)에 의해 변환된 교류 전력을 이용하여 구동한다.The inverter 60 may convert DC power supplied from the fuel cell 10 or the batteries 31 to 39 into AC power for driving the motor 70 and provide the same to the motor 70 . Accordingly, the motor 70 is driven using the AC power converted by the inverter 60 .

한편, 모터(70)는 회생 제동 시 발생하는 제동력을 이용하여 전력을 생성할 수도 있다. 이 경우, 인버터(60)는 회생 제동 시 모터(70)에 의해 생성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(31~39)의 충전 전력으로 공급할 수 있다.Meanwhile, the motor 70 may generate power using braking force generated during regenerative braking. In this case, the inverter 60 may convert the AC power generated by the motor 70 during regenerative braking into DC power and supply it as charging power of the batteries 31 to 39 .

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은 복수 개의 저전압 배터리(31~39)를 직렬로 연결하여 구성하기 때문에 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.Since the fuel cell system according to the embodiment of the present invention is configured by connecting a plurality of low-voltage batteries 31 to 39 in series, there is an effect of reducing costs.

하지만, 복수 개의 저전압 배터리(31~39)를 직렬로 연결하여 회로를 구성함에 있어서, 각 배터리(31~39) 간 전압 편차가 발생할 수 있다. 이와 같이, 각 배터리(31~39) 간 전압 편차가 발생하는 경우, 배터리(31~39)의 충방전 에너지의 출력이 제한되어 양방향 컨버터(50)에서 요구하는 전압에 비해 실제 사용할 수 있는 배터리(31~39)의 전압 용량이 적어질 수 있다.However, when configuring a circuit by connecting a plurality of low-voltage batteries 31 to 39 in series, a voltage deviation may occur between the batteries 31 to 39. In this way, when a voltage deviation occurs between the batteries 31 to 39, the output of the charging and discharging energy of the batteries 31 to 39 is limited, so that the battery that can actually be used compared to the voltage required by the bidirectional converter 50 ( 31 to 39) may decrease in voltage capacity.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은 각 배터리(31~39) 간 전압 편차를 최소화하기 위한 전압 밸런싱 제어 회로를 구성하고, 각 배터리(31~39)의 SOC에 따라 전압 밸런싱 제어를 수행하도록 한다.Therefore, the fuel cell system according to an embodiment of the present invention configures a voltage balancing control circuit for minimizing the voltage deviation between the batteries 31 to 39, and controls the voltage balancing according to the SOC of each battery 31 to 39 to perform

전압 밸런싱 제어 회로의 세부 구성은 도 2 및 도 3의 실시예를 참조하도록 한다. 도 2 및 도 3의 실시예는 설명의 편의를 위해 제1 내지 제3 배터리(31~33)가 직렬로 연결된 구조를 예로 하여 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며 실시 형태에 따라 연결된 배터리의 개수는 얼마든지 변경 가능함은 당연한 것이다.For detailed configuration of the voltage balancing control circuit, refer to the embodiments of FIGS. 2 and 3 . The embodiments of FIGS. 2 and 3 are described taking a structure in which the first to third batteries 31 to 33 are connected in series for convenience of description as an example, but is not limited thereto, and the number of batteries connected according to the embodiment is It goes without saying that it can be changed at any time.

도 2 및 도 3을 참조하면, 전압 밸런싱 제어 회로(40)는 복수 개의 배터리(31~33)와 각각 연결되는 복수 개의 저항(411~413) 및 복수 개의 커패시터(421~423), 그리고 각 저항(411~413) 및 각 커패시터(421~423)의 동작을 제어하는 제어부(FCU)(430)를 포함하여 구성된다.2 and 3, the voltage balancing control circuit 40 includes a plurality of resistors 411 to 413 and a plurality of capacitors 421 to 423 respectively connected to a plurality of batteries 31 to 33, and each resistor 411 to 413 and a control unit (FCU) 430 for controlling the operation of each capacitor 421 to 423.

복수 개의 저항(411~413)은 배터리(31~33)의 개수만큼 구비될 수 있다. 이때, 각 저항(411~413)은 복수 개의 배터리(31~33)와 서로 대응되도록 각각 연결될 수 있다.The plurality of resistors 411 to 413 may be provided as many as the number of batteries 31 to 33 . At this time, each of the resistors 411 to 413 may be respectively connected to correspond to the plurality of batteries 31 to 33 .

각 저항(411~413)은 각 배터리(31~33)로부터 공급된 소정의 전압을 소모시킬 수 있다. 이때, 각 저항(411~413)에 의해 소모되는 전압의 양은 제어부(430)에 의해 조절될 수 있다.Each of the resistors 411 to 413 may consume a predetermined voltage supplied from each of the batteries 31 to 33 . At this time, the amount of voltage consumed by each of the resistors 411 to 413 may be controlled by the controller 430 .

복수 개의 커패시터(421~423)는 배터리(31~33)의 개수만큼 구비될 수 있다. 각 커패시터(421~423)는 복수 개의 배터리(31~33)와 서로 대응되도록 각각 연결될 수 있다. 이때, 각 커패시터(421~423)는 각 배터리(31~33)에 연결된 저항(411~413)과 병렬로 연결될 수 있다.A plurality of capacitors 421 to 423 may be provided as many as the number of batteries 31 to 33 . Each of the capacitors 421 to 423 may be connected to correspond to the plurality of batteries 31 to 33 . At this time, each of the capacitors 421 to 423 may be connected in parallel with the resistors 411 to 413 connected to the respective batteries 31 to 33 .

각 커패시터(421~423)는 각 배터리(31~33)로부터 공급된 소정의 전압이 충전될 수 있다. 이때, 각 커패시터(421~423)에 충전되는 전압의 양은 제어부(430)에 의해 조절될 수 있다.Each of the capacitors 421 to 423 may be charged with a predetermined voltage supplied from each of the batteries 31 to 33 . At this time, the amount of voltage charged in each of the capacitors 421 to 423 may be controlled by the controller 430 .

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(31)는 제1 저항(411) 및 제1 커패시터(421)와 각각 연결되며, 제1 저항(411) 및 제1 커패시터(421)는 병렬로 연결된다. 또한, 제2 배터리(32)는 제2 저항(412) 및 제2 커패시터(422)와 각각 연결되며, 제2 저항(412) 및 제2 커패시터(422)는 병렬로 연결된다. 또한, 제3 배터리(33)는 제3 저항(413) 및 제3 커패시터(423)와 각각 연결되며, 제3 저항(413) 및 제3 커패시터(423)는 병렬로 연결된다.2 and 3, the first battery 31 is connected to a first resistor 411 and a first capacitor 421, respectively, and the first resistor 411 and the first capacitor 421 are connected in parallel In addition, the second battery 32 is connected to the second resistor 412 and the second capacitor 422, respectively, and the second resistor 412 and the second capacitor 422 are connected in parallel. In addition, the third battery 33 is connected to the third resistor 413 and the third capacitor 423, respectively, and the third resistor 413 and the third capacitor 423 are connected in parallel.

또한, 전압 밸런싱 제어 회로는 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리(31~33)와 저항(411~413) 사이에 배치되는 제1 스위치(S11, S21, S31) 및 배터리(31~33)와 커패시터(421~423) 사이에 배치되는 제2 스위치(S12, S22, S32)를 더 포함할 수 있다. 제1 스위치(S11, S21, S31) 및 제2 스위치(S12, S22, S32)는 제어부(430)에 의해 온/오프 상태가 제어될 수 있다.In addition, the voltage balancing control circuit, as shown in Figure 3, the first switch (S 11 , S 21 , S 31 ) and the battery (31 ~ 31) disposed between the batteries (31 ~ 33) and the resistors (411 ~ 413) 33) and the second switches S 12 , S 22 , and S 32 disposed between the capacitors 421 to 423 may be further included. The on/off state of the first switches S 11 , S 21 , and S 31 and the second switches S 12 , S 22 , and S 32 may be controlled by the controller 430 .

제1 내지 제3 배터리(31~33)는 제어부(430)의 제어에 따라 연결된 저항(411~413) 또는 커패시터(421~423)로 소정의 전압을 공급할 수 있다. 배터리(31~33)에 의해 공급된 전압은 저항(411~413)에 의해 소모되거나, 혹은 커패시터(421~423)에 충전될 수 있다. 이때, 제어부(430)는 제1 내지 제3 배터리(31~33)의 SOC에 따라 저항(411~413) 또는 커패시터(421~423)로 공급되는 전압을 조절할 수 있다.The first to third batteries 31 to 33 may supply a predetermined voltage to the connected resistors 411 to 413 or capacitors 421 to 423 under the control of the controller 430 . The voltage supplied by the batteries 31 to 33 may be consumed by the resistors 411 to 413 or may be charged in the capacitors 421 to 423. In this case, the controller 430 may adjust the voltage supplied to the resistors 411 to 413 or the capacitors 421 to 423 according to the SOC of the first to third batteries 31 to 33 .

이를 위해, 제어부(430)는 복수 개의 배터리(31~33) 각각의 SOC를 확인하고, 확인된 SOC에 기초하여 전압 밸런싱 제어를 위한 제어 목표값을 결정할 수 있다. 일 예로, 제어부(430)는 각 배터리(31~33)의 SOC 중 가장 낮은 값을 전압 밸런싱 제어를 위한 제어 목표값으로 결정할 수 있다.To this end, the controller 430 may check the SOC of each of the plurality of batteries 31 to 33 and determine a control target value for voltage balancing control based on the checked SOC. For example, the controller 430 may determine the lowest value among the SOCs of the batteries 31 to 33 as a control target value for voltage balancing control.

제어부(430)는 각 배터리(31~33) 간 SOC를 비교하여, 각 배터리(31~33) 간 SOC의 차이값을 계산한다. The controller 430 compares the SOC between the batteries 31 to 33 and calculates a difference value between the SOCs between the batteries 31 to 33 .

제어부(430)는 각 배터리(31~33) 간 SOC의 차이값이 기준치를 초과하는 경우, 각 배터리(31~33)에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행할 수 있다. 일 예로, 제어부(430)는 각 배터리(31~33)의 SOC 중 가장 높은 SOC와 가장 낮은 SOC 간 차이값이 기준치를 초과하는 경우, 각 배터리(31~33)에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행할 수 있다. The controller 430 may perform voltage balancing control for each of the batteries 31 to 33 when the SOC difference between the batteries 31 to 33 exceeds a reference value. For example, the control unit 430 performs voltage balancing control for each battery 31 to 33 when a difference between the highest SOC and the lowest SOC of each battery 31 to 33 exceeds a reference value. can

제어부(430)는 각 배터리(31~33)에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행하는 경우, 각 배터리(31~33)의 SOC가 제어 목표값에 도달하도록 할 수 있다.When performing voltage balancing control for each of the batteries 31 to 33, the controller 430 may allow the SOC of each of the batteries 31 to 33 to reach a control target value.

다시 말해, 제어부(430)는 배터리(31~33)의 SOC가 제어 목표값을 초과하면, 제어 목표값을 초과하는 배터리(31~33)의 전압이 저항(411~413) 또는 커패시터(421~423)로 공급되도록 제어한다.In other words, when the SOC of the batteries 31 to 33 exceeds the control target value, the control unit 430 determines that the voltage of the batteries 31 to 33 exceeding the control target value is applied to the resistors 411 to 413 or the capacitors 421 to 33. 423) is controlled to be supplied.

여기서, 제어부(430)는 각 배터리(31~33)의 SOC가 기 설정된 최대치를 초과하는지를 확인한다.Here, the controller 430 checks whether the SOC of each battery 31 to 33 exceeds a preset maximum value.

제어부(430)는 배터리(31~33)의 SOC가 기 설정된 최대치 SOC 이하인 경우, 해당 배터리(31~33)와 저항(411~413) 사이에 연결된 1 스위치(S11, S21, S31)를 오프(off) 제어하고, 해당 배터리(31~33)와 커패시터(421~423) 사이에 연결된 제2 스위치(S12, S22, S32)를 온(on) 제어한다. 따라서, 제어부(430)는 해당 배터리(31~33)의 전압이 커패시터(421~423)로 공급되도록 한다.When the SOC of the batteries 31 to 33 is less than or equal to the preset maximum SOC, the control unit 430 switches one switch (S 11 , S 21 , S 31 ) connected between the batteries 31 to 33 and the resistors 411 to 413 . is controlled off, and the second switches (S 12 , S 22 , S 32 ) connected between the batteries 31 to 33 and the capacitors 421 to 423 are turned on. Accordingly, the control unit 430 supplies the voltages of the corresponding batteries 31 to 33 to the capacitors 421 to 423.

이때, 제어부(430)는 해당 배터리(31~33)의 SOC가 제어 목표값에 도달할 때까지 제2 스위치를 온(on) 상태로 유지함으로써 배터리(31~33)의 전압이 커패시터(421~423)에 충전되도록 한다. 만일, 해당 배터리(31~33)의 SOC가 제어 목표값에 도달하면, 제어부(430)는 제2 스위치를 오프(off) 제어함으로써 전압 밸런싱 제어를 종료할 수 있다.At this time, the control unit 430 maintains the second switch in an on state until the SOC of the batteries 31 to 33 reaches the control target value, so that the voltage of the batteries 31 to 33 is reduced to the capacitors 421 to 33. 423) to be charged. If the SOC of the batteries 31 to 33 reaches the control target value, the control unit 430 may end the voltage balancing control by controlling the second switch to be turned off.

일 예로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(31)의 SOC가 84%, 제2 배터리(32)의 SOC가 82%, 제3 배터리(33)의 SOC가 80%인 경우, 제어부(430)는 제어 목표값을 80%로 결정할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4A , when the SOC of the first battery 31 is 84%, the SOC of the second battery 32 is 82%, and the SOC of the third battery 33 is 80%, the controller 430 may determine the control target value as 80%.

만일, 기준치가 3%이고, 기 설정된 최대치가 85%라 가정했을 때, 제어부(430)는 제1 배터리(31) 및 제3 배터리(33)의 SOC 차이값이 기준치인 3%를 초과하므로, 제1 내지 제3 배터리(31~33)에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행하도록 한다.If it is assumed that the reference value is 3% and the preset maximum value is 85%, the controller 430 determines that the SOC difference between the first battery 31 and the third battery 33 exceeds the reference value of 3%, Voltage balancing control for the first to third batteries 31 to 33 is performed.

이때, 제어부(430)는 제1 배터리(31)의 SOC가 제어 목표값(80%) 보다 4% 초과하고, 기 설정된 최대치(85%) 이하이므로, 제1 스위치(S11)를 오프(off) 제어하고 제2 스위치(S12)를 온(on) 제어한다. 따라서, 제1 배터리(31)와 연결된 제1 커패시터(421)는 4%에 해당하는 전압을 충전하게 된다. 이로써, 제1 배터리(31)는 4%에 해당하는 전압을 제1 커패시터(421)를 충전하는데 소모함으로써 SOC가 제어 목표값인 80%로 조절된다.At this time, the controller 430 turns off the first switch S 11 because the SOC of the first battery 31 exceeds the control target value (80%) by 4% and is less than or equal to the preset maximum value (85%). ) and controls the second switch S 12 to be turned on. Accordingly, the first capacitor 421 connected to the first battery 31 is charged with a voltage corresponding to 4%. As a result, the first battery 31 consumes a voltage corresponding to 4% to charge the first capacitor 421, so that the SOC is adjusted to the control target value of 80%.

또한, 제어부(430)는 제2 배터리(32)의 SOC가 제어 목표값(80%) 보다 2% 초과하고, 기 설정된 최대치(85%) 이하이므로, 제1 스위치(S21)를 오프(off) 제어하고 제2 스위치(S22)를 온(on) 제어한다. 따라서, 제2 배터리(32)와 연결된 제2 커패시터(422)는 2%에 해당하는 전압을 충전하게 된다. 이로써, 제2 배터리(32)는 2%에 해당하는 전압을 제2 커패시터(422)를 충전하는데 소모함으로써 SOC가 제어 목표값인 80%로 조절된다.In addition, since the SOC of the second battery 32 exceeds the control target value (80%) by 2% and is less than or equal to the preset maximum value (85%), the controller 430 turns off the first switch (S 21 ). ) and controls the second switch (S 22 ) to be turned on. Accordingly, the second capacitor 422 connected to the second battery 32 is charged with a voltage corresponding to 2%. As a result, the second battery 32 consumes a voltage corresponding to 2% to charge the second capacitor 422, so that the SOC is adjusted to the control target value of 80%.

한편, 제어부(430)는 제3 배터리(33)의 SOC가 제어 목표값인 80%에 해당하므로, 제1 스위치(S31) 및 제2 스위치(S32)를 오프(off) 제어한다. 따라서, 제3 배터리(33)에 대해서는 전압 밸런싱 제어를 수행하지 않을 수 있다.Meanwhile, since the SOC of the third battery 33 corresponds to the control target value of 80%, the controller 430 turns off the first switch S 31 and the second switch S 32 . Accordingly, voltage balancing control may not be performed on the third battery 33 .

한편, 제어부(430)는 배터리의 SOC가 기 설정된 최대치를 초과하는 경우, 기 설정된 최대치를 초과하는 배터리와 저항 사이에 연결된 제1 스위치를 온(on) 제어하고, 해당 배터리와 커패시터 사이에 연결된 제2 스위치를 오프(off) 제어한다. 따라서, 제어부(430)는 배터리의 전압이 저항으로 공급되도록 한다. Meanwhile, when the SOC of the battery exceeds a preset maximum value, the controller 430 turns on a first switch connected between the battery exceeding the preset maximum value and the resistor, and controls the first switch connected between the battery and the capacitor to be connected. 2 Control the switch off. Accordingly, the controller 430 supplies the voltage of the battery to the resistance.

이때, 제어부(430)는 해당 배터리의 SOC가 제어 목표값에 도달할 때까지 제1 스위치를 온(on) 상태로 유지함으로써 배터리의 전압이 저항을 통해 소모되도록 할 수 있다. 만일, 해당 배터리의 SOC가 제어 목표값에 도달하면, 제어부(430)는 제1 스위치를 오프(off) 제어함으로써 전압 밸런싱 제어를 종료할 수 있다.In this case, the control unit 430 maintains the first switch in an on state until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value, so that the voltage of the battery is consumed through the resistor. If the SOC of the corresponding battery reaches the control target value, the controller 430 may end the voltage balancing control by controlling the first switch to be turned off.

일 예로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(31)의 SOC가 87%, 제2 배터리(32)의 SOC가 83%, 제3 배터리(33)의 SOC가 80%인 경우, 제어부(430)는 제어 목표값을 80%로 결정할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4B , when the SOC of the first battery 31 is 87%, the SOC of the second battery 32 is 83%, and the SOC of the third battery 33 is 80%, the controller 430 may determine the control target value as 80%.

만일, 기준치가 3%이고, 기 설정된 최대치가 85%라 가정했을 때, 제어부(430)는 제1 배터리(31) 및 제3 배터리(33)의 SOC 차이값이 기준치인 3%를 초과하므로, 제1 내지 제3 배터리(33)에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행하도록 한다.If it is assumed that the reference value is 3% and the preset maximum value is 85%, the controller 430 determines that the SOC difference between the first battery 31 and the third battery 33 exceeds the reference value of 3%, Voltage balancing control for the first to third batteries 33 is performed.

이때, 제어부(430)는 제1 배터리(31)의 SOC가 제어 목표값(80%) 보다 7% 초과하고, 기 설정된 최대치(85%)도 초과하므로, 제1 스위치(S11)를 온(on) 제어하고 제2 스위치(S12)를 오프(off) 제어한다. 따라서, 제1 배터리(31)와 연결된 제1 저항(411)은 7%에 해당하는 전압을 소모하게 된다. 이로써, 제1 배터리(31)는 7%에 해당하는 전압을 제1 저항(411)을 통해 소모함으로써 SOC가 제어 목표값인 80%로 조절된다.At this time, the controller 430 turns on the first switch S 11 since the SOC of the first battery 31 exceeds the control target value (80%) by 7% and also exceeds the preset maximum value (85%). on) and control the second switch (S 12 ) off (off). Accordingly, the first resistor 411 connected to the first battery 31 consumes a voltage corresponding to 7%. As a result, the first battery 31 consumes a voltage corresponding to 7% through the first resistor 411 so that the SOC is adjusted to 80% of the control target value.

다른 실시예로서, 제어부(430)는 기 설정된 최대치(85%)를 초과하는 2%의 전압에 대해서는 제1 저항(411)을 통해 소비되도록 하고, 제1 배터리(31)의 SOC가 기 설정된 최대치(85%)에 도달하면, 제1 스위치(S11)를 오프(off) 제어하고 제2 스위치(S12)를 온(on) 제어함으로써 5%의 전압에 대해서는 제1 커패시터(421)에 충전되도록 제어함으로써 제1 배터리(31)의 SOC가 제어 목표값인 80%로 조절되도록 할 수도 있다.As another embodiment, the control unit 430 causes the voltage of 2% exceeding the preset maximum value (85%) to be consumed through the first resistor 411, and the SOC of the first battery 31 is the preset maximum value. When reaching (85%), the first switch (S 11 ) is turned off and the second switch (S 12 ) is controlled to be turned on to charge the first capacitor 421 for a voltage of 5%. It is also possible to adjust the SOC of the first battery 31 to 80%, which is a control target value, by controlling the voltage to be 80%.

한편, 제어부(430)는 제2 배터리(32)의 SOC가 제어 목표값(80%) 보다 3% 초과하지만, 기 설정된 최대치(85%) 이하이므로, 제1 스위치(S21)를 오프(off) 제어하고 제2 스위치(S22)를 온(on) 제어한다. 따라서, 제2 배터리(32)와 연결된 제2 커패시터(422)는 3%에 해당하는 전압을 충전하게 된다. 이로써, 제2 배터리(32)는 3%에 해당하는 전압을 제2 커패시터(422)를 충전하는데 소모함으로써 SOC가 제어 목표값인 80%로 조절된다.Meanwhile, since the SOC of the second battery 32 exceeds the control target value (80%) by 3% but is less than or equal to the preset maximum value (85%), the controller 430 turns off the first switch (S 21 ). ) and controls the second switch (S 22 ) to be turned on. Accordingly, the second capacitor 422 connected to the second battery 32 is charged with a voltage corresponding to 3%. As a result, the second battery 32 consumes a voltage corresponding to 3% to charge the second capacitor 422, so that the SOC is adjusted to the control target value of 80%.

제어부(430)는 제3 배터리(33)의 SOC가 제어 목표값인 80%에 해당하므로, 제1 스위치(S31) 및 제2 스위치(S32)를 오프(off) 제어한다. 따라서, 제3 배터리(33)에 대해서는 전압 밸런싱 제어를 수행하지 않을 수 있다.Since the SOC of the third battery 33 corresponds to the control target value of 80%, the controller 430 turns off the first switch S 31 and the second switch S 32 . Accordingly, voltage balancing control may not be performed on the third battery 33 .

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 배터리 전압 변화를 도시한 도면이다.5A and 5B are diagrams illustrating changes in battery voltage of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 전압 밸런싱 제어를 수행하기 이전의 각 배터리(31~33)의 전압을 나타낸 것으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 각 배터리(31~33) 간 전압 편차가 발생하는 경우, 양방향 컨버터(50)는 배터리(31~33)의 SOC가 높은 배터리의 전압을 토대로 전압을 요구하지만, 배터리(31~33)의 충방전 에너지의 제한으로 인하여 실제 배터리(31~33)의 사용 가능한 전압 영역은 양방향 컨버터(50)의 전압 요구 영역과 현저하게 차이가 난다.5A shows the voltage of each battery 31 to 33 before performing voltage balancing control, and as shown in FIG. 5A, when a voltage deviation occurs between each battery 31 to 33, a bidirectional converter ( 50) requires a voltage based on the voltage of the battery with a high SOC of the batteries 31 to 33, but due to the limitation of the charging and discharging energy of the batteries 31 to 33, the usable voltage range of the actual batteries 31 to 33 is It is significantly different from the voltage required area of the bidirectional converter 50.

이에 반해, 도 5b와 같이, 복수 개의 배터리(31~33) 간 전압 밸런싱 제어를 수행하는 경우, 각 배터리(31~33)의 SOC가 동일하거나 유사하게 조절되기 때문에, 양방향 컨버터의 전압 요구 영역과 실제 배터리(31~33)의 사용 가능한 전압 영역의 차이가 최소화된다.On the other hand, as shown in FIG. 5B, when voltage balancing control is performed between a plurality of batteries 31 to 33, since the SOC of each battery 31 to 33 is adjusted to be the same or similar, the voltage required area of the bidirectional converter and A difference between usable voltage ranges of the actual batteries 31 to 33 is minimized.

이로 인해, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은 복수 개의 배터리(31~33)를 직렬로 연결하여 구성하더라도 각 배터리 간 전압 편차를 최소화함으로써 배터리 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.For this reason, even if the fuel cell system according to the present invention is configured by connecting a plurality of batteries 31 to 33 in series, an effect of increasing battery efficiency can be expected by minimizing a voltage deviation between the batteries.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation flow of the fuel cell system according to the present invention configured as described above will be described in more detail.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.6 and 7 are diagrams illustrating an operation flow of a voltage balancing control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 6을 참조하면, 연료전지 시스템은 직렬로 연결된 복수 개의 저전압 배터리 각각에 대한 SOC를 수신한다(S110). 'S110' 과정에서, 연료전지 시스템은 각 배터리로부터 SOC 정보를 수신할 수 있으며, 각 배터리의 SOC를 관리하는 배터리관리시스템(BMS)으로부터 수신할 수도 있다.First, referring to FIG. 6 , the fuel cell system receives SOCs for each of a plurality of low-voltage batteries connected in series (S110). In step 'S110', the fuel cell system may receive SOC information from each battery, or may receive SOC information from a battery management system (BMS) that manages the SOC of each battery.

연료전지 시스템은 'S110' 과정에서 수신된 각 배터리의 SOC에 기초하여 전압 밸런싱 제어를 위한 제어 목표값을 결정한다(S120). 여기서, 연료전지 시스템은 'S110' 과정에서 수신된 각 배터리의 SOC 중 가장 낮은 SOC를 제어 목표값으로 결정할 수 있다.The fuel cell system determines a control target value for voltage balancing control based on the SOC of each battery received in step 'S110' (S120). Here, the fuel cell system may determine the lowest SOC among SOCs of each battery received in step 'S110' as the control target value.

이후, 연료전지 시스템은 각 배터리 간 SOC의 차이값을 계산한다(S130). 이때, 연료전지 시스템은 'S130' 과정에서 계산된 각 배터리 간 SOC의 차이값이 제1 기준치(X)를 초과하는 경우, 제어 목표값을 기준으로 각 배터리에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행하도록 한다(S150).Thereafter, the fuel cell system calculates a difference in SOC between batteries (S130). At this time, the fuel cell system performs voltage balancing control for each battery based on the control target value when the SOC difference between the batteries calculated in step 'S130' exceeds the first reference value (X) ( S150).

'S150' 과정의 전압 밸런싱 제어 동작에 대한 세부 동작 흐름은 도 7을 참조하도록 한다.Refer to FIG. 7 for a detailed operation flow of the voltage balancing control operation in 'S150'.

연료전지 시스템은 각각의 배터리에 대해 도 7의 과정을 수행할 수 있다. 도 7을 참조하면, 연료전지 시스템은 N 번째 배터리(BATN)의 SOC가 제2 기준치(Y)를 초과하는지를 판단한다. 만일, N 번째 배터리(BATN)의 SOC가 제2 기준치(Y)를 초과하면(S210), 연료전지 시스템은 N 번째 배터리(BATN)와 저항(RN) 사이에 배치된 제1 스위치(SN1)를 온(ON) 제어하고, N 번째 배터리(BATN)와 커패시터(CN) 사이에 연결된 제2 스위치(SN2)를 오프(off) 제어한다(S220).The fuel cell system may perform the process of FIG. 7 for each battery. Referring to FIG. 7 , the fuel cell system determines whether the SOC of the Nth battery (BAT N ) exceeds the second reference value (Y). If the SOC of the N-th battery (BAT N ) exceeds the second reference value (Y) (S210), the fuel cell system has a first switch (disposed between the N-th battery (BAT N ) and the resistor (R N )) S N1 ) is turned on, and the second switch S N2 connected between the Nth battery BAT N and the capacitor C N is turned off (S220).

'S220' 과정에서 제1 스위치(SN1)가 온(on) 제어됨에 따라 N 번째 배터리(BATN)는 저항(RN)으로 소정의 전압을 공급하게 되며, 저항(RN)은 배터리(BATN)로부터 공급되는 전압을 소비한다(S230).As the first switch (S N1 ) is turned on and controlled in 'S220', the Nth battery (BAT N ) supplies a predetermined voltage to the resistor (R N ), and the resistor (R N ) is the battery ( The voltage supplied from BAT N ) is consumed (S230).

'S220' 및 'S230' 과정은 N 번째 배터리(BATN)의 SOC가 제어 목표값에 도달할 때까지 계속해서 수행될 수 있다.Processes 'S220' and 'S230' may be continuously performed until the SOC of the Nth battery (BAT N ) reaches the control target value.

만일, N 번째 배터리(BATN)의 SOC가 제어 목표값에 도달하면(S240), 연료전지 시스템은 N 번째 배터리(BATN)에 대한 전압 밸런싱 제어를 종료한다(S160).If the SOC of the N-th battery BAT N reaches the control target value (S240), the fuel cell system ends the voltage balancing control for the N-th battery BAT N (S160).

한편, 연료전지 시스템은 'S210' 과정에서 N 번째 배터리(BATN)의 SOC가 제2 기준치(Y)를 초과하지 않으면, N 번째 배터리(BATN)와 저항(RN) 사이에 배치된 제1 스위치(SN1)를 오프(OFF) 제어하고, N 번째 배터리(BATN)와 커패시터(CN) 사이에 배치된 제2 스위치(SN2)를 온(ON) 제어한다(S250).Meanwhile, in the fuel cell system, if the SOC of the N-th battery (BAT N ) does not exceed the second reference value (Y) in the process of 'S210', the fuel cell system is disposed between the N-th battery (BAT N ) and the resistor (R N ). One switch (S N1 ) is controlled to be off, and a second switch ( S N2 ) disposed between the Nth battery (BAT N ) and the capacitor (C N ) is controlled to be turned on (S250).

'S250' 과정에서 제2 스위치(SN2)가 온(ON) 제어됨에 따라 N 번째 배터리(BATN)는 커패시터(CN)로 소정의 전압을 공급하게 되며, 커패시터(CN)는 배터리(BATN)로부터 공급되는 전압을 충전한다(S260).As the second switch (S N2 ) is controlled to be turned on in 'S250', the Nth battery (BAT N ) supplies a predetermined voltage to the capacitor (C N ), and the capacitor (C N ) supplies a predetermined voltage to the battery ( The voltage supplied from BAT N ) is charged (S260).

'S250' 및 'S260' 과정은 N 번째 배터리(BATN)의 SOC가 제어 목표값에 도달할 때까지 계속해서 수행될 수 있다.Processes 'S250' and 'S260' may be continuously performed until the SOC of the N th battery (BAT N ) reaches the control target value.

만일, N 번째 배터리(BATN)의 SOC가 제어 목표값에 도달하면(S270), 연료전지 시스템은 N 번째 배터리(BATN)에 대한 전압 밸런싱 제어를 종료한다(S160).If the SOC of the N-th battery (BAT N ) reaches the control target value (S270), the fuel cell system ends voltage balancing control for the N-th battery (BAT N ) (S160).

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은 복수 개의 컨버터 및 배터리를 저용량으로 구성함으로써 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 전압 밸런싱 제어 회로를 구성하여 복수 개의 배터리를 직렬로 구성함에 따른 전압 편차를 최소화할 수 있게 된다. 이 경우, 배터리 전압의 사용 가능한 영역이 넓어짐에 따라 배터리 효율을 증대시킬 수 있게 된다.As described above, the fuel cell system according to an embodiment of the present invention not only can reduce costs by configuring a plurality of converters and batteries with low capacity, but also configures a plurality of batteries in series by configuring a voltage balancing control circuit. As a result, the voltage deviation can be minimized. In this case, as the usable range of the battery voltage is widened, the battery efficiency can be increased.

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 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.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 연료전지 21~29: 컨버터
31~39: 배터리 40: 전압 밸런싱 제어 회로
411~413: 저항 421~423: 커패시터
430: 제어부(FCU) 50: 양방향 컨버터
60: 인버터 70: 모터10: fuel cell 21 to 29: converter
31 to 39: battery 40: voltage balancing control circuit
411 to 413: Resistance 421 to 423: Capacitor
430: control unit (FCU) 50: bi-directional converter
60: inverter 70: motor

Claims (23)

연료전지에 의해 생성된 전력을 변환하여 출력하는 복수 개의 컨버터;
상기 복수 개의 컨버터와 서로 대응되도록 연결되어 대응되는 각 컨버터로부터 출력되는 전력을 이용하여 충전되는 복수 개의 배터리;
상기 복수 개의 배터리에 의해 방전된 전력을 변환하여 인버터 및 모터로 출력하거나, 상기 모터의 회생 전력을 변환하여 상기 복수 개의 배터리로 충전 전력을 출력하는 양방향 컨버터; 및
상기 복수 개의 배터리 간 전압 편차를 제어하는 전압 밸런싱 제어 회로;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.a plurality of converters that convert and output power generated by the fuel cell;
a plurality of batteries connected to the plurality of converters to correspond to each other and charged using power output from the corresponding converters;
a bi-directional converter converting power discharged by the plurality of batteries and outputting the converted power to an inverter and a motor, or converting regenerative power of the motor and outputting charged power to the plurality of batteries; and
a voltage balancing control circuit controlling a voltage deviation between the plurality of batteries;
A fuel cell system comprising a. 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 배터리는,
복수 개의 저전압 배터리를 직렬로 연결하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템. The method of claim 1,
The plurality of batteries,
A fuel cell system comprising a plurality of low-voltage batteries connected in series. 청구항 1에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어 회로는,
상기 복수 개의 배터리와 서로 대응되도록 각각 연결되는 복수 개의 저항 및 커패시터;
상기 복수 개의 배터리와 상기 복수 개의 저항 사이에 각각 배치되는 제1 스위치;
상기 복수 개의 배터리와 상기 복수 개의 커패시터 사이에 각각 배치되는 제2 스위치; 및
상기 복수 개의 배터리 각각의 SOC에 기초하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 또는 오프 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 1,
The voltage balancing control circuit,
a plurality of resistors and capacitors each connected to correspond to the plurality of batteries;
first switches respectively disposed between the plurality of batteries and the plurality of resistors;
second switches respectively disposed between the plurality of batteries and the plurality of capacitors; and
and a controller configured to turn on or off the first switch and the second switch based on the SOC of each of the plurality of batteries. 청구항 3에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 배터리의 SOC에 기초하여 전압 밸런싱 제어를 위한 제어 목표값을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 3,
The control unit,
A control target value for voltage balancing control is determined based on the SOCs of the plurality of batteries. 청구항 4에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 배터리 각각의 SOC 중 가장 낮은 SOC를 상기 제어 목표값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 4,
The control unit,
The fuel cell system of claim 1 , wherein a lowest SOC among SOCs of each of the plurality of batteries is determined as the control target value. 청구항 4에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 배터리 간 SOC의 차이값이 기준치를 초과하는 경우, 상기 제어 목표값을 기준으로 상기 복수 개의 배터리 각각에 대해 전압 밸런싱 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 4,
The control unit,
The fuel cell system of claim 1 , wherein voltage balancing control is performed for each of the plurality of batteries based on the control target value when the SOC difference between the plurality of batteries exceeds a reference value. 청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치 이하인 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치를 오프 제어하고, 상기 제2 스위치를 온 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 6,
The control unit,
The fuel cell system according to claim 1 , wherein the first switch is controlled to be turned off and the second switch is controlled to be turned on in response to a battery having an SOC of a predetermined maximum value or less among the plurality of batteries. 청구항 7에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 스위치가 온 제어되면, 상기 배터리의 전압을 이용하여 상기 제2 스위치에 연결된 커패시터가 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 7,
The control unit,
When the second switch is controlled to be turned on, the fuel cell system is controlled to charge a capacitor connected to the second switch using a voltage of the battery. 청구항 7에 있어서,
상기 제어부는,
해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제2 스위치를 온 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 7,
The control unit,
The fuel cell system characterized in that the second switch is turned on and controlled until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value. 청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치를 초과하는 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치를 온 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 6,
The control unit,
The fuel cell system of claim 1 , wherein the first switch is controlled to be turned on and the second switch is controlled to be turned off in response to a battery having an SOC exceeding a predetermined maximum value among the plurality of batteries. 청구항 10에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 스위치가 온 제어되면, 상기 제1 스위치에 연결된 저항을 이용하여 상기 배터리의 전압이 소진되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 10,
The control unit,
The fuel cell system of claim 1 , wherein when the first switch is controlled to be turned on, the voltage of the battery is controlled to be exhausted using a resistor connected to the first switch. 청구항 10에 있어서,
상기 제어부는,
해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제1 스위치를 온 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 10,
The control unit,
The fuel cell system characterized in that the first switch is turned on and controlled until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value. 청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 상기 제어 목표값에 해당되는 배터리에 대응하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The method of claim 6,
The control unit,
The fuel cell system of claim 1 , wherein the first switch and the second switch are off-controlled in response to a battery having an SOC of the plurality of batteries corresponding to the control target value. 연료전지에 의해 생성된 전력을 변환하여 복수 개의 배터리로 충전 전력을 공급하는 단계;
상기 복수 개의 배터리에 충전된 전력이 방전되면, 상기 복수 개의 배터리에 의해 방전된 전력을 변환하여 인버터 및 모터로 구동 전력을 공급하는 단계; 및
상기 복수 개의 배터리에 연결된 전압 밸런싱 제어 회로를 이용하여 상기 복수 개의 배터리에 대한 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.converting power generated by the fuel cell to supply charging power to a plurality of batteries;
converting the discharged power by the plurality of batteries and supplying driving power to an inverter and a motor when the electric power charged in the plurality of batteries is discharged; and
performing voltage balancing control on the plurality of batteries using a voltage balancing control circuit connected to the plurality of batteries;
A voltage balancing control method for a fuel cell system comprising: 청구항 14에 있어서,
상기 복수 개의 배터리는,
복수 개의 저전압 배터리를 직렬로 연결하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 14,
The plurality of batteries,
A voltage balancing control method of a fuel cell system, characterized in that it is configured by connecting a plurality of low-voltage batteries in series. 청구항 14에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는,
상기 복수 개의 배터리의 SOC에 기초하여 전압 밸런싱 제어를 위한 제어 목표값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 14,
The step of performing the voltage balancing control,
A voltage balancing control method for a fuel cell system comprising determining a control target value for voltage balancing control based on the SOCs of the plurality of batteries. 청구항 16에 있어서,
상기 제어 목표값을 결정하는 단계는,
상기 복수 개의 배터리 각각의 SOC 중 가장 낮은 SOC를 상기 제어 목표값으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 16
The step of determining the control target value,
and determining the lowest SOC among the SOCs of each of the plurality of batteries as the control target value. 청구항 16에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는,
상기 복수 개의 배터리 간 SOC의 차이값이 기준치를 초과하는 경우, 상기 제어 목표값을 기준으로 상기 복수 개의 배터리 각각에 대해 전압 밸런싱 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 16
The step of performing the voltage balancing control,
and performing voltage balancing control for each of the plurality of batteries based on the control target value when the SOC difference between the plurality of batteries exceeds a reference value. 청구항 18에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는,
상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치 이하인 배터리에 대응하여, 상기 복수 개의 배터리와 대응되는 복수 개의 저항 사이에 각각 배치되는 제1 스위치를 오프 제어하고, 상기 복수 개의 배터리와 대응되는 복수 개의 커패시터 사이에 각각 배치되는 제2 스위치를 온 제어하는 단계; 및
상기 제2 스위치가 온 제어되면, 상기 배터리의 전압을 이용하여 상기 제2 스위치에 연결된 커패시터가 충전되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 18
The step of performing the voltage balancing control,
A first switch disposed between the plurality of batteries and a plurality of resistors corresponding to each other is controlled to turn off in response to a battery whose SOC is less than or equal to a preset maximum value among the plurality of batteries, and between the plurality of batteries and a plurality of corresponding capacitors. controlling to turn on the second switches respectively disposed on; and
and controlling a capacitor connected to the second switch to be charged using a voltage of the battery when the second switch is controlled to be turned on. 청구항 19에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는,
해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제2 스위치를 온 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 19
The step of performing the voltage balancing control,
The voltage balancing control method of a fuel cell system, further comprising controlling the second switch to be turned on until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value. 청구항 16에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는,
상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 기 설정된 최대치를 초과하는 배터리에 대응하여, 상기 복수 개의 배터리와 대응되는 복수 개의 저항 사이에 각각 배치되는 제1 스위치를 온 제어하고, 상기 복수 개의 배터리와 대응되는 복수 개의 커패시터 사이에 각각 배치되는 제2 스위치를 오프 제어하는 단계; 및
상기 제1 스위치가 온 제어되면, 상기 제1 스위치에 연결된 저항을 이용하여 상기 배터리의 전압이 소진되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 16
The step of performing the voltage balancing control,
In response to a battery having an SOC exceeding a preset maximum value among the plurality of batteries, a first switch disposed between the plurality of batteries and a plurality of resistors corresponding to each other is controlled to turn on, and the plurality of batteries corresponding to the plurality of batteries are turned on. Controlling off the second switches respectively disposed between the capacitors; and
and controlling the voltage of the battery to be exhausted using a resistor connected to the first switch when the first switch is controlled to be turned on. 청구항 21에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는,
해당 배터리의 SOC가 상기 제어 목표값에 도달할 때까지 상기 제1 스위치를 온 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 21,
The step of performing the voltage balancing control,
The voltage balancing control method of a fuel cell system, further comprising controlling the first switch to be turned on until the SOC of the corresponding battery reaches the control target value. 청구항 16에 있어서,
상기 전압 밸런싱 제어를 수행하는 단계는,
상기 복수 개의 배터리 중 SOC가 상기 제어 목표값에 해당되는 배터리에 대응하여, 상기 복수 개의 배터리와 대응되는 복수 개의 저항 사이에 각각 배치되는 제1 스위치 및 상기 복수 개의 배터리와 대응되는 복수 개의 저항 사이에 각각 배치되는 제2 스위치를 오프 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전압 밸런싱 제어 방법.The method of claim 16
The step of performing the voltage balancing control,
Among the plurality of batteries, a first switch disposed between a plurality of resistors corresponding to the plurality of batteries and a plurality of resistors corresponding to the plurality of batteries corresponding to a battery having an SOC corresponding to the control target value A voltage balancing control method of a fuel cell system, further comprising the step of controlling to turn off the second switches disposed respectively.
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