KR20230127684A - System and method for power supplying - Google Patents

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KR20230127684A
KR20230127684A KR1020220025254A KR20220025254A KR20230127684A KR 20230127684 A KR20230127684 A KR 20230127684A KR 1020220025254 A KR1020220025254 A KR 1020220025254A KR 20220025254 A KR20220025254 A KR 20220025254A KR 20230127684 A KR20230127684 A KR 20230127684A
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Abstract

The present invention relates to an electricity supplying system and a method thereof. The electricity supplying system according to the present invention comprises: a fuel cell system which supplies an electricity to a load through an inverter; a converter connected between the fuel cell system and the inverter; and a fuel cell controller which controls a motion of the converter based on a demand output change of the inverter. An objective of the present invention is to provide the electricity supplying system, which enables stable power supply, and the method thereof.

Description

전력 공급 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR POWER SUPPLYING}Power supply system and method {SYSTEM AND METHOD FOR POWER SUPPLYING}

본 발명은 전력 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply system and method.

일반적으로, 지게차와 같이 건설현장에 이용되는 이동식 작업 차량은 인버터 및 모터에 의해 구동되는 전동화 시스템 기반으로 구축되어 있다.In general, a mobile work vehicle used in a construction site, such as a forklift, is built based on an electrification system driven by an inverter and a motor.

이동식 작업 차량의 전동화 시스템은 배터리를 대체하여, 연료전지 시스템과 도킹하여 연료전지 시스템의 전력 계통으로부터 전달된 전력을 모터 및 인버터에 공급할 수 있었다.The electrification system of the mobile work vehicle replaces the battery and can be docked with the fuel cell system to supply power transferred from the power system of the fuel cell system to the motor and the inverter.

다만, 연료전지 시스템의 전력 계통은 300V 이상의 고전압을 제공하는데 반해, 기존 이동식 작업 차량의 전력 계통은 80V의 전력을 이용하기 때문에, 연료전지 시스템과 이동식 작업 차량의 전력 계통을 도킹하기 위해서는 연료전지 시스템과 이동식 작업 차량의 전력 계통 사이에 게이트 역할을 하는 컨버터를 추가로 구비해야 했다. However, the power system of the fuel cell system provides a high voltage of 300V or more, whereas the power system of the existing mobile work vehicle uses 80V of power. Therefore, in order to dock the fuel cell system and the power system of the mobile work vehicle, the fuel cell system A converter serving as a gate between the power system and the mobile work vehicle had to be additionally equipped.

이에, 연료전지 시스템의 전력 계통의 전력을 게이트 역할을 하는 컨버터로 공급하면, 해당 컨버터는 연료전지 시스템의 전력 계통으로부터 공급된 전력을 조절하여 모터 및 인버터와 같은 전력 계통으로 공급하였다. Accordingly, when power from the power system of the fuel cell system is supplied to a converter serving as a gate, the converter adjusts the power supplied from the power system of the fuel cell system and supplies it to power systems such as motors and inverters.

하지만, 연료전지 시스템은 주위 대기온도, 압력 등과 같은 환경조건에 따라 일정량의 공기가 지속적으로 공급되지 않아서, 공기 맥동에 따른 흔들림 현상으로 인해 안정적으로 전력이 공급되지 않는 경우가 발생할 수 있다. However, in the fuel cell system, a certain amount of air is not continuously supplied according to environmental conditions such as ambient air temperature and pressure, and thus power may not be stably supplied due to a shaking phenomenon caused by air pulsation.

이 경우, 연료전지 시스템의 전력 계통에서 게이트 역할을 하는 컨버터로 전력 공급 시, 연료전지 시스템의 흔들림 현상으로 인하여 다른 시스템과 센서들의 송수신 및 필터링 하는데 딜레이(delay)가 생기고, 이로 인해 게이트 역할을 하는 컨버터로 안정적인 전력을 공급하지 못할 수 있다. In this case, when power is supplied to the converter that serves as a gate in the power system of the fuel cell system, a shaking of the fuel cell system causes a delay in transmitting and receiving and filtering of other systems and sensors. The converter may not be able to supply stable power.

따라서, 게이트 역할을 하는 컨버터는 연료전지 시스템으로부터 안정적인 전력 공급이 이루어지지 않기 때문에 이동식 작업 차량의 전력 계통으로 안정적인 전력을 공급하기가 어려웠다.Therefore, since the converter serving as a gate does not stably supply power from the fuel cell system, it is difficult to stably supply power to the power system of the mobile work vehicle.

이러한 문제를 해결하기 위해, 게이트 역할을 하는 컨버터는 실제 전압값에 PI(Proportional Integral) 제어를 수행하여 목표 전압을 추종하였으나, 연료전지 시스템의 흔들림으로 인한 파동(fluctuation) 때문에 공급 전력을 안정화시키기 어려웠다.To solve this problem, the converter acting as a gate tracks the target voltage by performing PI (Proportional Integral) control on the actual voltage value, but it is difficult to stabilize the supplied power due to fluctuations in the fuel cell system. .

본 발명의 목적은, 이동식 작업 차량의 전력 계통에 연료전지 시스템을 도킹하는 경우에 상위 제어기가 연료전지 시스템의 전력 공급 상태에 따라 컨버터에 설정된 목표 전압을 가변 제어함으로써 이동식 작업 차량의 전력 계통으로 일정한 요구 전압을 출력하여 안정적인 전력 공급이 가능하도록 한, 전력 공급 시스템 및 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to variably control a target voltage set in a converter according to a state of power supply of a fuel cell system by an upper controller when a fuel cell system is docked in a power system of a mobile work vehicle, thereby providing constant power to the power system of the mobile work vehicle. An object of the present invention is to provide a power supply system and method capable of supplying stable power by outputting a required voltage.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 게이트 역할을 하는 컨버터의 제어로직을 피드백 루프로 구성함으로써, 연료전지 시스템의 전력 공급 상태에 따라 가변하는 목표 전압을 전력 제어에 반영하여 연료전지 시스템의 흔들림 현상 발생 시에도 이동식 작업 차량의 전력 계통으로 일정한 요구 전압을 출력할 수 있도록 한, 전력 공급 시스템 및 방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to configure the control logic of the converter that serves as a gate as a feedback loop, so that a target voltage that varies according to the power supply state of the fuel cell system is reflected in power control, thereby causing shaking of the fuel cell system. It is an object of the present invention to provide a power supply system and method capable of outputting a constant required voltage to a power system of a mobile work vehicle even when the vehicle is operating.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 연료전지 시스템의 흔들림 현상으로 인한 전력 손실을 최소화하고 연비 효율을 증대시킬 수 있도록 한, 전력 공급 시스템 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a power supply system and method capable of minimizing power loss due to shaking of a fuel cell system and increasing fuel efficiency.

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 전력 공급 시스템은, 인버터를 통해 부하에 전력을 공급하는 연료전지 시스템, 상기 연료전지 시스템과 상기 인버터 사이에 연결되는 컨버터, 및 상기 인버터의 요구 출력 변화에 기초하여 상기 컨버터의 동작을 제어하는 연료전지 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power supply system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a fuel cell system for supplying power to a load through an inverter, a converter connected between the fuel cell system and the inverter, and the inverter and a fuel cell controller controlling an operation of the converter based on a change in requested output.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상기 컨버터의 출력값을 실시간으로 모니터링하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller is characterized in that the output value of the converter is monitored in real time.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상기 인버터로부터의 요구 출력이 상승하면, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내인지를 확인하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller may check whether an output value of the converter is within a reference range when the requested output from the inverter increases.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내이면, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller may adjust a target voltage of the converter based on a difference between an output value of the converter and a required output of the inverter when the output value of the converter is within a reference range.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 초기 설정하고, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 제2값만큼 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller initially sets the target voltage of the converter to a first value, and sets the target voltage of the converter to a second value based on a difference between an output value of the converter and a requested output of the inverter. It is characterized by adjusting upward as much as.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상기 인버터의 요구 출력이 회귀하면, 상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 재설정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller may reset the target voltage of the converter to a first value when the requested output of the inverter returns.

일 실시예에서, 상기 컨버터는, 상기 조정된 목표 전압을 반영하여 상기 연료전지 시스템으로부터 상기 모터 및 인버터로 공급되는 전력을 조절하는 피드백 루프 회로로 구성된 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the converter is characterized in that it is composed of a feedback loop circuit that adjusts the power supplied from the fuel cell system to the motor and inverter by reflecting the adjusted target voltage.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상기 연료전지 시스템으로부터 공급되는 전력이 기준 범위를 벗어나면, 상기 컨버터의 비례 적분 제어 이득을 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller may control a proportional integral control gain of the converter when the power supplied from the fuel cell system is out of a reference range.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위를 벗어나면, 전력 계통의 이상 상태를 알림하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller is characterized in that when the output value of the converter is out of the reference range, notifies the abnormal state of the power system.

일 실시예에서, 상기 연료전지 제어기는, 상위 제어기인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fuel cell controller is characterized in that it is a host controller.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 방법은, 연료전지 시스템과 인버터 사이를 연결하는 컨버터에 의해 출력된 전력을 상기 인버터를 통해 부하로 공급하는 단계, 및 연료전지 제어기가, 상기 인버터의 요구 출력 변화에 기초하여 상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a power supply method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes supplying power output by a converter connecting between a fuel cell system and an inverter to a load through the inverter, and fuel and controlling, by a battery controller, an operation of the converter based on a change in required output of the inverter.

일 실시예에서, 상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는, 상기 컨버터의 출력값을 실시간으로 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controlling of the operation of the converter may include monitoring an output value of the converter in real time.

일 실시예에서, 상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는, 상기 인버터로부터의 요구 출력이 상승하면, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내인지를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the step of controlling the operation of the converter may further include checking whether an output value of the converter is within a reference range when the requested output from the inverter rises.

일 실시예에서, 상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내이면, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controlling of the operation of the converter may include adjusting a target voltage of the converter based on a difference between an output value of the converter and a required output of the inverter when the output value of the converter is within a reference range. It is characterized in that it further comprises.

일 실시예에서, 상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 단계는, 상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 초기 설정하고, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 제2값만큼 상향 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the step of adjusting the target voltage of the converter may include initially setting the target voltage of the converter to a first value, and based on a difference between an output value of the converter and a required output of the inverter, the target voltage of the converter. It is characterized in that it includes the step of upwardly adjusting the voltage by the second value.

일 실시예에서, 상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 단계는, 상기 인버터의 요구 출력이 회귀하면, 상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the step of adjusting the target voltage of the converter may further include resetting the target voltage of the converter to a first value when the requested output of the inverter returns.

일 실시예에서, 상기 전력을 조절하는 단계는, 상기 조정된 목표 전압을 반영하여 상기 연료전지 시스템으로부터 상기 모터 및 인버터로 공급되는 전력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the step of adjusting the power may include adjusting the power supplied from the fuel cell system to the motor and the inverter by reflecting the adjusted target voltage.

일 실시예에서, 상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는, 상기 연료전지 시스템으로부터 공급되는 전력이 기준 범위를 벗어나면, 상기 컨버터의 비례 적분 제어 이득을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controlling of the operation of the converter may further include controlling a proportional integral control gain of the converter when the power supplied from the fuel cell system is out of a reference range.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위를 벗어나면, 전력 계통의 이상 상태를 알림하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the method according to the present invention is characterized in that it further comprises the step of notifying the abnormal state of the power system when the output value of the converter is out of the reference range.

본 발명에 따르면, 이동식 작업 차량의 전력 계통에 연료전지 시스템을 도킹하는 경우에 상위 제어기가 연료전지 시스템의 전력 공급 상태에 따라 컨버터에 설정된 목표 전압을 가변 제어함으로써 이동식 작업 차량의 전력 계통으로 일정한 요구 전압을 출력하여 안정적인 전력 공급이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, when the fuel cell system is docked to the power system of the mobile work vehicle, the upper controller variably controls the target voltage set in the converter according to the power supply state of the fuel cell system, thereby requiring a constant demand from the power system of the mobile work vehicle. There is an effect of enabling a stable power supply by outputting a voltage.

또한, 본 발명에 따르면, 게이트 역할을 하는 컨버터의 제어로직을 피드백 루프로 구성함으로써, 연료전지 시스템의 전력 공급 상태에 따라 가변하는 목표 전압을 전력 제어에 반영하여 연료전지 시스템의 흔들림 현상 발생 시에도 이동식 작업 차량의 전력 계통으로 일정한 요구 전압을 출력할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by configuring the control logic of the converter serving as a gate with a feedback loop, the target voltage that varies according to the power supply state of the fuel cell system is reflected in the power control, even when shaking of the fuel cell system occurs. There is an effect of outputting a constant required voltage to the power system of the mobile work vehicle.

또한, 본 발명에 따르면, 연료전지 시스템의 흔들림 현상으로 인한 전력 손실을 최소화하고 연비 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of minimizing power loss due to shaking of the fuel cell system and increasing fuel efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 제2 컨버터의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 3, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 제어 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
1 is a diagram showing the configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a detailed configuration of a second converter of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
3, 4a and 4b are diagrams illustrating an embodiment referred to for explaining a control operation of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an operation flow of a power supply method 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

본 발명은 전력 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템은 지게차 등과 같이 건설현장에 이용되는 이동식 작업 차량에 적용될 수 있다. 그 외에도, 기존의 모터 및 인버터와 같은 전력 계통에 연료전지 시스템을 도킹하여 전력 공급이 이루어지는 차량이라면 얼마든지 적용 가능함은 당연한 것이다.The present invention relates to a power supply system and method, and the power supply system according to the present invention can be applied to a mobile work vehicle used in a construction site, such as a forklift. In addition, it goes without saying that it can be applied to any vehicle in which power is supplied by docking the fuel cell system to a power system such as an existing motor and inverter.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전력 공급 시스템은 모터 및 인버터와 같은 전력 계통, 연료전지 시스템, 및 연료전지 시스템과 모터 및 인버터 사이에서 게이트 역할을 하는 게이트 컨버터를 포함할 수 있다. 여기서, 청구범위에 기재된 컨버터는 게이트 컨버터를 의미하며, 이하의 설명에서는 게이트 컨버터를 '제2 컨버터(310)'라 칭하도록 한다.Referring to FIG. 1 , a power supply system may include a power system such as a motor and an inverter, a fuel cell system, and a gate converter serving as a gate between the fuel cell system and the motor and inverter. Here, the converter described in the claims means a gate converter, and in the following description, the gate converter will be referred to as the 'second converter 310'.

모터(110) 및 인버터(120)는 지게차 등과 같이 건설현장에 이용되는 이동식 작업 차량에 적용된 것일 수 있다. 이에, 이동식 작업 차량은 모터(110) 및 인버터(120)에 의해 발생된 동력을 이용하여 동작하거나 이동할 수 있다. The motor 110 and the inverter 120 may be applied to a mobile work vehicle used in a construction site, such as a forklift. Accordingly, the mobile work vehicle may operate or move using power generated by the motor 110 and the inverter 120 .

이동식 작업 차량 외에도, 모터(110) 및 인버터(120)를 구비한 차량에 연료전지 시스템을 도킹하여 전력 공급이 이루어지도록 한 차량이라면 얼마든지 적용 가능하다.In addition to mobile work vehicles, any vehicle equipped with a motor 110 and an inverter 120 can be applied to any vehicle equipped with a fuel cell system docked to supply power.

인버터(120)는 배터리로부터 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터(110)로 공급한다. 제2 컨버터(310)에 의해 연료전지 시스템과 연결된 경우, 인버터(120)는 제2 컨버터(310)로부터 공급된 연료전지 시스템의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터(110)로 공급할 수도 있다.The inverter 120 converts the DC power supplied from the battery into AC power and supplies it to the motor 110 . When connected to the fuel cell system by the second converter 310, the inverter 120 may convert DC power of the fuel cell system supplied from the second converter 310 into AC power and supply it to the motor 110.

인버터(120)는 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 일 예로, 복수의 스위칭 소자는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 같은 전력용 반도체 소자로 구성될 수 있다.The inverter 120 may include a plurality of switching elements. For example, the plurality of switching elements may be formed of a power semiconductor element such as a Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) or an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).

여기서, 복수의 스위칭 소자는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식으로 제어될 수 있다. 이에, 인버터(120)는 PWM 제어 신호에 의해 복수의 스위칭 소자의 온/오프 상태가 제어됨에 따라 교류 전력을 생성할 수 있다. 일 예로, 인버터(120)에 의해 생성된 교류 전력은 3상 교류 전력일 수 있다.Here, the plurality of switching elements may be controlled using a pulse width modulation (PWM) method. Accordingly, the inverter 120 may generate AC power as the on/off states of the plurality of switching elements are controlled by the PWM control signal. For example, the AC power generated by the inverter 120 may be three-phase AC power.

모터(110)는 인버터(120)로부터 제공되는 교류 전력을 이용하여 회전력을 발생시키고, 발생된 회전력을 이용하여 지게차와 같은 이동식 작업 차량을 구동시킨다. 여기서, 모터(110)는 이동식 작업 차량의 주행을 위한 주행용 모터 및 이동식 작업 차량의 작업 유닛을 구동 시키기 위한 작업용 모터가 각각 구비될 수도 있다.The motor 110 generates rotational force using AC power provided from the inverter 120 and drives a mobile work vehicle such as a forklift using the generated rotational force. Here, the motor 110 may include a driving motor for driving the mobile work vehicle and a work motor for driving work units of the mobile work vehicle.

연료전지 시스템은 연료전지 스택(210), 고전압 정션 박스(220), 제1 컨버터(230) 및 고전압 배터리(240)를 포함할 수 있다,The fuel cell system may include a fuel cell stack 210, a high voltage junction box 220, a first converter 230 and a high voltage battery 240.

연료전지 스택(210)은 수소 탱크로부터 공급된 수소를 산소와 반응시켜 전기 에너지를 생성한다. The fuel cell stack 210 generates electrical energy by reacting hydrogen supplied from a hydrogen tank with oxygen.

연료전지 스택(210)(또는, '연료전지'로 참조될 수 있다.)은 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 연료전지 스택(210)은, 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(membrane electrode assembly, MEA), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(gas diffusion layer, GDL), 반응기체들 및 제1 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 제1 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)을 포함할 수 있다. The fuel cell stack 210 (or may be referred to as a 'fuel cell') is a structure capable of generating electricity through an oxidation-reduction reaction between a fuel (eg, hydrogen) and an oxidizing agent (eg, air). can be formed as For example, the fuel cell stack 210 evenly distributes reactive gases and a membrane electrode assembly (MEA) to which a catalyst electrode layer in which an electrochemical reaction occurs is attached to both sides of an electrolyte membrane through which hydrogen ions move. A gas diffusion layer (GDL) that serves to transmit the generated electrical energy, a gasket and fastening mechanism for maintaining airtightness and appropriate clamping pressure of the reactive gases and the first coolant, and the reactive gases and the first A bipolar plate for moving cooling water may be included.

연료전지 스택(210)에서 연료인 수소와 산화제인 공기(산소)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 공기는 캐소드로 공급될 수 있다. 애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달될 수 있다. 캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킬 수 있다. In the fuel cell stack 210, hydrogen as fuel and air (oxygen) as an oxidizing agent are supplied to the anode and cathode of the membrane electrode assembly through the flow path of the separator, respectively. Hydrogen is supplied to the anode, and air is supplied to the anode. may be supplied to the cathode. Hydrogen supplied to the anode is decomposed into protons and electrons by the catalysts of the electrode layers formed on both sides of the electrolyte membrane, and only hydrogen ions are selectively transferred to the cathode through the electrolyte membrane, which is a cation exchange membrane, At the same time, electrons can be transferred to the cathode through the conductive gas diffusion layer and the separator. In the cathode, hydrogen ions supplied through the electrolyte membrane and electrons transferred through the separator meet oxygen in the air supplied to the cathode by the air supply device to cause a reaction to generate water.

이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성될 수 있다.Due to the movement of hydrogen ions occurring at this time, a flow of electrons occurs through the external conductor, and current may be generated by the flow of these electrons.

이러한 연료전지 스택(210)은 주 동력원으로서, 생성된 전기 에너지를 이용하여 모터(110)의 구동에 필요한 전력을 공급한다.The fuel cell stack 210 serves as a main power source and supplies power necessary for driving the motor 110 using generated electrical energy.

연료전지 스택(210)은 고전압 정션 박스(220)와 연결된 제2 컨버터(310)를 통해 모터(110) 및 인버터(120)로 전력을 공급할 수 있다.The fuel cell stack 210 may supply power to the motor 110 and the inverter 120 through the second converter 310 connected to the high voltage junction box 220 .

고전압 정션 박스(220)는 연료전지 스택(210)과 제2 컨버터(310) 사이에 배치되어 고전압의 전력을 배분하는 역할을 한다. The high voltage junction box 220 is disposed between the fuel cell stack 210 and the second converter 310 to distribute high voltage power.

고전압 정션 박스(220)는 연료전지 스택(210) 및 고전압 배터리(240)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 고전압 정션 박스(220)는 다른 전장품들과 전기적으로 연결될 수도 있다.The high voltage junction box 220 may be electrically connected to the fuel cell stack 210 and the high voltage battery 240 . Also, the high voltage junction box 220 may be electrically connected to other electrical components.

고전압 정션 박스(220)는 연료전지 스택(210) 및 고전압 배터리(240)와, 그 외에 전장품들과의 전기적 연결이 집적된 모듈로서, 각종 전력 소모 장치로 전력을 분배한다.The high voltage junction box 220 is a module in which electrical connections between the fuel cell stack 210 and the high voltage battery 240 and other electronic components are integrated, and power is distributed to various power consuming devices.

일 예로, 고전압 정션 박스(220)는 연료전지 스택(210)에 의해 발생된 전력이 인가되면, 해당 전력을 분배하여 제2 컨버터(310), 고전압 배터리(240) 등으로 인가할 수 있다.For example, when power generated by the fuel cell stack 210 is applied, the high voltage junction box 220 may distribute and apply the corresponding power to the second converter 310 and the high voltage battery 240 .

고전압 배터리(240)는 보조 동력원으로서, 연료전지 스택(210)에 의해 발생된 전기 에너지를 이용하여 충전된다. 고전압 배터리(240)는 회생 제동 시 모터(110)에 의해 생성된 전력을 이용하여 충전될 수도 있다.The high voltage battery 240 is an auxiliary power source and is charged using electrical energy generated by the fuel cell stack 210 . The high voltage battery 240 may be charged using power generated by the motor 110 during regenerative braking.

또한, 고전압 배터리(240)는 충전된 전기 에너지를 방전하여 모터(110)의 구동에 필요한 전력을 공급할 수 있다.In addition, the high voltage battery 240 may supply power necessary for driving the motor 110 by discharging the charged electrical energy.

제1 컨버터(230)는 고전압 배터리(240)와 고전압 정션 박스(220) 사이에 설치될 수 있다. 제1 컨버터(230)는 고전압 배터리(240)로 입력 또는 출력되는 전력을 제어하는 전력 변환기로서, 전류의 양방향 이동을 제어하는 BHDC(Bi-directional High voltage DC-DC Converter)로 구성될 수 있다.The first converter 230 may be installed between the high voltage battery 240 and the high voltage junction box 220 . The first converter 230 is a power converter that controls power input or output to the high voltage battery 240 and may be configured as a bi-directional high voltage DC-DC converter (BHDC) that controls the bi-directional movement of current.

제1 컨버터(230)는 모터(110) 구동 시 고전압 배터리(240)의 방전에 의해 출력되는 전력을 조절하여 고전압 정션 박스(220)를 통해 제2 컨버터(310)로 공급할 수 있다. The first converter 230 may adjust power output by discharging the high voltage battery 240 when driving the motor 110 and supply the power to the second converter 310 through the high voltage junction box 220 .

한편, 제1 컨버터(230)는 회생 제동 시 모터(110)에 의해 발생되는 전력을 조절하여 고전압 배터리(240)의 충전 전력으로 공급할 수도 있다.Meanwhile, the first converter 230 may adjust power generated by the motor 110 during regenerative braking and supply it as charging power of the high voltage battery 240 .

제2 컨버터(310)는 연료전지 시스템과 모터(110) 및 인버터(120) 사이에 설치된다. 제2 컨버터(310)는 연료전지 시스템과 모터(110) 및 인버터(120) 사이의 전력을 조절하는 전력 변환기로서, 전류의 양방향 이동을 제어하는 BHDC(Bi-directional High voltage DC-DC Converter)로 구성될 수 있다.The second converter 310 is installed between the fuel cell system, the motor 110 and the inverter 120 . The second converter 310 is a power converter that regulates power between the fuel cell system, the motor 110, and the inverter 120, and is a bi-directional high voltage DC-DC converter (BHDC) that controls the bi-directional movement of current. can be configured.

일 예로, 제2 컨버터(310)는 연료전지 시스템으로부터 입력된 고전압(예를 들어, 300V 이상)의 전력을 모터(110) 및 인버터(120)에서 이용 가능한 크기(예를 들어, 80V)의 전력으로 조절한 후에 모터(110) 및 인버터(120)로 제공할 수 있다.For example, the second converter 310 converts power of high voltage (eg, 300V or more) input from the fuel cell system into power of a size (eg, 80V) usable by the motor 110 and the inverter 120. After adjusting, it can be provided to the motor 110 and the inverter 120.

이때, 제2 컨버터(310)는 상위 제어기인 연료전지 제어기(Fuel-cell Control Unit, FCU)(10)의 제어에 따라 모터(110) 및 인버터(120)로 출력되는 전력을 조절할 수 있다. 일 예로, 제2 컨버터(310)는 전류를 일정하게 유지하고 출력 전압과 목표 전압(reference voltage)을 비교하여 출력 전압을 조절할 수 있다.At this time, the second converter 310 may adjust the power output to the motor 110 and the inverter 120 according to the control of the fuel-cell control unit (FCU) 10, which is a higher controller. For example, the second converter 310 may adjust the output voltage by maintaining a constant current and comparing the output voltage with a target voltage.

제2 컨버터(310)의 세부 구성 및 동작에 대한 설명은 도 2의 실시예를 참조하도록 한다.For a description of the detailed configuration and operation of the second converter 310, refer to the embodiment of FIG. 2 .

도 2를 참조하면, 제2 컨버터(310)는 스위칭 소자, 다이오드, 코일, 커패시터 및 저항 등으로 구성될 수 있다. 스위칭 소자는 제어신호에 따라 온/오프 제어될 수 있는 스위칭 소자가 될 수 있으며, 예를 들어 반도체 스위치인 FET(Field Effect Transistor)와 같은 파워 트랜지스터가 될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the second converter 310 may include a switching element, a diode, a coil, a capacitor, and a resistor. The switching element may be a switching element capable of being turned on/off according to a control signal, and may be, for example, a power transistor such as a field effect transistor (FET), which is a semiconductor switch.

연료전지 제어기(FCU)(10)는 제2 컨버터(310)의 출력 전압을 실시간으로 모니터링한다.The fuel cell controller (FCU) 10 monitors the output voltage of the second converter 310 in real time.

이때, 연료전지 시스템은 연료전지 스택(210)에서 전력 공급 시 흔들림 현상이 발생할 수 있는데, 이때 발생되는 흔들림 현상으로 인해 제2 컨버터(310)의 입력단으로 일정한 요구 전압을 출력하는 것이 힘들어질 수 있다. At this time, in the fuel cell system, shaking may occur when power is supplied from the fuel cell stack 210. Due to the shaking, it may be difficult to output a constant required voltage to the input terminal of the second converter 310. .

이로 인해, 제2 컨버터(310)로부터 모터(110) 및 인버터(120)로 출력되는 전압이 차츰 감소할 수 있으며, 이 경우 인버터(120)는 제2 컨버터(310)로 요구 출력을 증가시킬 수 있다.As a result, the voltage output from the second converter 310 to the motor 110 and the inverter 120 may gradually decrease, and in this case, the inverter 120 may increase the requested output to the second converter 310. there is.

이에, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 제2 컨버터(310)의 출력값, 즉, 전류값 및 전압값을 모니터링할 수 있다. Accordingly, the fuel cell controller (FCU) 10 may monitor output values of the second converter 310, that is, current values and voltage values.

연료전지 제어기(FCU)(10)는 인버터(120)로부터의 요구 출력이 상승하면, 제2 컨버터(310)의 출력값과 인버터(120)의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 제2 컨버터(310)의 목표 전압(reference voltage) Vref를 조정할 수 있다. When the requested output from the inverter 120 rises, the fuel cell controller (FCU) 10 operates the second converter 310 based on the difference between the output value of the second converter 310 and the requested output of the inverter 120. The target voltage (reference voltage) Vref of can be adjusted.

이때, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 연료전지 시스템의 흔들림 현상으로 인해 제2 컨버터(310)로 입력되는 전력이 기준 범위를 벗어나면 제2 컨버터(310)의 제어 이득을 제어할 수 있다.At this time, the fuel cell controller (FCU) 10 may control the control gain of the second converter 310 when the power input to the second converter 310 is out of the reference range due to shaking of the fuel cell system. .

제2 컨버터(310)는 목표 전압을 설정하는 전압 설정부(311), 비교기, PWM 비교기 및 PI 제어기(315) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.The second converter 310 may further include a voltage setting unit 311 for setting a target voltage, a comparator, a PWM comparator, and a PI controller 315 .

전압 설정부(311)는 제2 컨버터(310)에 의해 전압 조절 시에 적용되는 목표 전압을 설정하는 것으로, 전압 설정부(311)는 상위 제어기인 연료전지 제어기(FCU)(10)로부터의 제어신호에 기초하여 목표 전압을 설정할 수 있다. The voltage setting unit 311 sets the target voltage applied when the voltage is regulated by the second converter 310, and the voltage setting unit 311 is controlled by the fuel cell controller (FCU) 10, which is an upper controller. A target voltage can be set based on the signal.

여기서, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 인버터(120)의 요구 출력보다 제2 컨버터(310)의 출력 전압이 감소하면, 출력 전압이 감소한 만큼 목표 전압을 상승시켜 전압 부족분을 보상하도록 한다.Here, when the output voltage of the second converter 310 is lower than the required output of the inverter 120, the fuel cell controller (FCU) 10 compensates for the voltage deficiency by increasing the target voltage by an amount corresponding to the decrease in the output voltage.

이에, 전압 설정부(311)는 목표 전압의 초기값을 제1 값으로 설정하고, 연료전지 제어기(FCU)(10)로부터의 제어 신호에 따라 목표 전압을 제2 값만큼 조정할 수 있다. 일 예로, 목표 전압의 초기값은 80V로 설정될 수 있다.Accordingly, the voltage setting unit 311 may set the initial value of the target voltage as a first value and adjust the target voltage by a second value according to a control signal from the fuel cell controller (FCU) 10 . For example, the initial value of the target voltage may be set to 80V.

비교기는 연료전지 제어기(FCU)(10)에 의해 설정된 목표 전압과, 제2 컨버터(310)의 출력 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따른 전압 보상값을 출력할 수 있다.The comparator may compare the target voltage set by the fuel cell controller (FCU) 10 with the output voltage of the second converter 310 and output a voltage compensation value according to the comparison result.

이에, PWM 비교기는 앞선 비교기로부터 출력된 전압 보상값에 기초하여 PWM 신호를 발생한다.Accordingly, the PWM comparator generates a PWM signal based on the voltage compensation value output from the previous comparator.

PI 제어기(315)는 PWM 비교기의 출력단에 설치되어, PWM 비교기로부터 출력되는 PWM 신호를 비례 적분 제어하여 피드백 신호를 생성하고 이를 스위칭 소자로 출력한다. 이때, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 연료전지 시스템의 흔들림 발생 시, PI 제어기(315)의 비례 적분 제어 이득(gain)을 조정하여 전류를 안정화시키도록 한다.The PI controller 315 is installed at an output terminal of the PWM comparator, proportionally integrates the PWM signal output from the PWM comparator, generates a feedback signal, and outputs the feedback signal to the switching device. At this time, the fuel cell controller (FCU) 10 stabilizes the current by adjusting the proportional integral control gain of the PI controller 315 when shaking occurs in the fuel cell system.

이와 같이, 제2 컨버터(310)는 조정된 목표 전압을 반영하여 연료전지 시스템으로부터 모터(110) 및 인버터(120)로 공급되는 전력을 조절하는 피드백 루프 회로로 구성될 수 있다.As such, the second converter 310 may be configured as a feedback loop circuit that adjusts power supplied from the fuel cell system to the motor 110 and the inverter 120 by reflecting the adjusted target voltage.

따라서, 제2 컨버터(310)는 전류가 안정화된 상태에서 피드백 제어를 통해 전압을 조정함으로써 인버터(120)로 일정한 요구 전압을 출력하여 안정적인 전력 공급이 가능하게 된다.Accordingly, the second converter 310 outputs a constant required voltage to the inverter 120 by adjusting the voltage through feedback control in a state in which the current is stabilized, thereby enabling stable power supply.

도 3, 도 4a 및 도 4b는 제2 컨버터와 인버터 사이의 출력 변화를 나타낸 것이다.3, 4a and 4b show the output change between the second converter and the inverter.

도 3을 참조하면, 인버터(120)는 제2 컨버터(310)로 요구 출력을 전송하고, 제2 컨버터(310)는 인버터(120)의 요구 출력에 기초하여 전력을 조정하고, 조정된 전력을 출력한다.Referring to FIG. 3 , the inverter 120 transmits the requested output to the second converter 310, the second converter 310 adjusts power based on the requested output of the inverter 120, and converts the adjusted power to print out

다만, 연료전지 시스템에 흔들림 발생 시 도 4a와 같이 인버터(120)의 요구 출력과 제2 컨버터(310)의 실제 출력에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 제2 컨버터(310)는 전류는 일정하게 유지한 상태에서 목표 전압을 조정함으로써 출력 전압을 보상하도록 한다.However, when shaking occurs in the fuel cell system, a difference may occur between the requested output of the inverter 120 and the actual output of the second converter 310, as shown in FIG. 4A. Accordingly, the second converter 310 compensates for the output voltage by adjusting the target voltage while keeping the current constant.

이에, 상위 제어기인 연료전지 제어기(FCU)(10)는 제2 컨버터(310)의 출력 전압을 모니터링하며, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2 컨버터(310)의 출력 전압이 인버터(120)의 요구 전압과 일정 이상 차이가 발생하면, 제2 컨버터(310)의 목표 전압을 상향 조정함으로써 제2 컨버터(310)의 출력 전압이 인버터(120)의 요구 전압에 부합하도록 한다.Accordingly, the fuel cell controller (FCU) 10, which is an upper controller, monitors the output voltage of the second converter 310, and as shown in FIG. 4B, the output voltage of the second converter 310 is When a difference between the required voltage and a predetermined level or more occurs, the target voltage of the second converter 310 is adjusted upward so that the output voltage of the second converter 310 meets the required voltage of the inverter 120 .

상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 전력 공급 시스템은 메모리와 각 동작을 처리하는 프로세서를 포함하는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 마이크로프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.The power supply system according to the present embodiment operating as described above may be implemented in the form of an independent hardware device including a memory and a processor for processing each operation, and included in other hardware devices such as a microprocessor or a general-purpose computer system. It can be driven in the form of

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

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating an operation flow of a power supply method according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 연료전지 시스템은 온(ON) 상태가 되면, 제2 컨버터(310)로 전력 공급을 시작한다. Referring to FIG. 5 , when the fuel cell system turns on, it starts supplying power to the second converter 310 .

이에, 상위 제어기인 연료전지 제어기(FCU)(10)는 연료전지 시스템이 온(ON) 상태가 되면(S110), 연료전지 시스템으로부터 제공된 전력을 조정하여 인버터(120)로 제공하기 위하여, 연료전지 제2 컨버터(310)의 목표 전압을 초기값인 α로 설정한다(S120).Accordingly, when the fuel cell system is turned on (S110), the fuel cell controller (FCU) 10, which is an upper controller, adjusts the power supplied from the fuel cell system and provides it to the inverter 120, the fuel cell The target voltage of the second converter 310 is set to an initial value of α (S120).

연료전지 제어기(FCU)(10)는 연료전지 시스템의 전력을 인버터(120)로 제공하는 동안 제2 컨버터(310)의 상태를 실시간으로 모니터링한다. The fuel cell controller (FCU) 10 monitors the state of the second converter 310 in real time while providing power of the fuel cell system to the inverter 120 .

이때, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 인버터(120)의 요구 출력이 초기 설정값으로 유지되면 목표 전압을 초기값으로 유지한다.At this time, the fuel cell controller (FCU) 10 maintains the target voltage as the initial value when the requested output of the inverter 120 is maintained as the initial set value.

연료전지 제어기(FCU)(10)는 운전자의 의지와 상관없이 인버터(120)의 요구 출력이 상승하면(S130), 제2 컨버터(310)의 전압 및 전류를 확인한다(S140). The fuel cell controller (FCU) 10 checks the voltage and current of the second converter 310 when the requested output of the inverter 120 rises regardless of the driver's will (S130).

이때, 제2 컨버터(310)의 전압 및 전류가 기준 범위 내에서 유지되고 있지 않으면, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 전력 계통에 이상이 있는 것으로 판단하여 알림한다(S155).At this time, if the voltage and current of the second converter 310 are not maintained within the reference range, the fuel cell controller (FCU) 10 determines that there is an abnormality in the power system and notifies it (S155).

한편, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 제2 컨버터(310)의 전압 및 전류가 기준 범위 내에서 유지되고 있으면, 전력 계통에 이상은 없는 것으로 판단하여 제2 컨버터(310)를 제어한다(S160).Meanwhile, if the voltage and current of the second converter 310 are maintained within the reference range, the fuel cell controller (FCU) 10 determines that there is no abnormality in the power system and controls the second converter 310 ( S160).

이때, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 인버터(120)의 요구 출력 상승분에 기초하여 제2 컨버터(310)의 목표 전압을 상향 조정한다. At this time, the fuel cell controller (FCU) 10 increases the target voltage of the second converter 310 based on the requested output increase of the inverter 120 .

일 예로, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 'S120' 과정에서 설정된 목표 전압 α에 전압 상승분 β를 더하여 목표 전압을 조정할 수 있다. For example, the fuel cell controller (FCU) 10 may adjust the target voltage by adding the voltage increase β to the target voltage α set in step 'S120'.

연료전지 제어기(FCU)(10)는 연료전지 시스템에 흔들림이 발생하면(S170), 공급 전력이 기준 범위 벗어날 수 있다. When shaking occurs in the fuel cell system (S170), the fuel cell controller (FCU) 10 may supply power out of the reference range.

이에, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 연료전지 시스템에 흔들림이 발생하면(S170), 전류 안정화를 위해 PI 제어기의 비례 적분 제어 이득(gain)을 캘리브레이션 할 수 있다(S180).Accordingly, the fuel cell controller (FCU) 10 may calibrate the proportional integral control gain of the PI controller to stabilize the current when shaking occurs in the fuel cell system (S170).

이후, 인버터(120)의 요구 출력이 초기 출력값으로 회귀하지 않으면, 연료전지 제어기(FCU)(10)는 'S160' 내지 'S180' 과정을 반복하며 제2 컨버터(310)의 목표 전압을 계속 조정할 수 있다.Then, if the requested output of the inverter 120 does not return to the initial output value, the fuel cell controller (FCU) 10 repeats 'S160' to 'S180' and continuously adjusts the target voltage of the second converter 310. can

만일, 'S160' 내지 'S180' 과정 이후에 인버터(120)의 요구 출력이 초기 출력값으로 회귀하면(S190), 연료전지 제어기(FCU)(10)는 'S120' 과정을 수행하여 제2 컨버터(310)의 목표 전압을 초기값 α로 다시 설정한다.If, after the steps 'S160' to 'S180', the requested output of the inverter 120 returns to the initial output value (S190), the fuel cell controller (FCU) 10 performs the process 'S120' to the second converter ( 310) is reset to the initial value α.

이와 같이, 'S120' 내지 'S190' 과정은 연료전지 시스템이 온 동작하는 동안 반복하여 수행될 수 있다.As such, processes 'S120' to 'S190' may be repeatedly performed while the fuel cell system is turned on.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템 및 방법은 이동식 작업 차량의 전력 계통에 연료전지 시스템을 도킹하는 경우에 연료전지 시스템의 흔들림 현상으로 인해 전력 공급이 불안정한 경우에도 상위 제어기에서 컨버터에 설정된 목표 전압을 연료전지 시스템의 상태에 따라 가변 제어함으로써 이동식 작업 차량의 전력 계통으로 일정한 요구 전압을 출력하여 안정적인 전력 공급이 가능하게 된다.As described above, in the power supply system and method according to the present invention, when the fuel cell system is docked in the power system of a mobile work vehicle, even when the power supply is unstable due to shaking of the fuel cell system, the upper controller sets the converter. By variably controlling the target voltage according to the state of the fuel cell system, it is possible to stably supply power by outputting a constant required voltage to the power system of the mobile work vehicle.

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 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.

10: 연료전지 제어기(FCU) 110: 모터
120: 인버터 210: 연료전지 스택
220: 고전압 정션 박스 230: 제1 컨버터
240: 고전압 배터리 310: 제2 컨버터
10: fuel cell controller (FCU) 110: motor
120: inverter 210: fuel cell stack
220: high voltage junction box 230: first converter
240: high voltage battery 310: second converter

Claims (19)

인버터를 통해 부하에 전력을 공급하는 연료전지 시스템;
상기 연료전지 시스템과 상기 인버터 사이에 연결되는 컨버터; 및
상기 인버터의 요구 출력 변화에 기초하여 상기 컨버터의 동작을 제어하는 연료전지 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
a fuel cell system that supplies power to a load through an inverter;
a converter connected between the fuel cell system and the inverter; and
a fuel cell controller controlling an operation of the converter based on a change in output demand of the inverter;
A power supply system comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 컨버터의 출력값을 실시간으로 모니터링하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 1,
The fuel cell controller,
The power supply system, characterized in that for monitoring the output value of the converter in real time.
청구항 2에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 인버터의 요구 출력이 상승하면, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 2,
The fuel cell controller,
When the required output of the inverter rises, it is confirmed whether the output value of the converter is within a reference range.
청구항 3에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내이면, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 3,
The fuel cell controller,
and if the output value of the converter is within a reference range, the target voltage of the converter is adjusted based on a difference between the output value of the converter and the required output of the inverter.
청구항 4에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 초기 설정하고, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 제2 값만큼 상향 조정하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 4,
The fuel cell controller,
The power supply system according to claim 1 , wherein the target voltage of the converter is initially set to a first value, and the target voltage of the converter is upwardly adjusted by a second value based on a difference between an output value of the converter and a required output of the inverter. .
청구항 5에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 인버터의 요구 출력이 회귀하면, 상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 재설정하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 5,
The fuel cell controller,
and resetting the target voltage of the converter to a first value when the required output of the inverter returns.
청구항 4에 있어서,
상기 컨버터는,
상기 조정된 목표 전압을 반영하여 상기 연료전지 시스템으로부터 상기 인버터로 공급되는 전력을 조절하는 피드백 루프 회로로 구성된 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 4,
The converter is
and a feedback loop circuit configured to adjust power supplied from the fuel cell system to the inverter by reflecting the adjusted target voltage.
청구항 7에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 연료전지 시스템으로부터 공급되는 전력이 기준 범위를 벗어나면, 상기 컨버터의 비례 적분 제어 이득을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 7,
The fuel cell controller,
and controlling a proportional integral control gain of the converter when the power supplied from the fuel cell system is out of a reference range.
청구항 3에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 컨버터의 출력값이 기준 범위를 벗어나면, 전력 계통의 이상 상태를 알림하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 3,
The fuel cell controller,
The power supply system, characterized in that when the output value of the converter is out of the reference range, an abnormal state of the power system is notified.
청구항 1에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상위 제어기인 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
The method of claim 1,
The fuel cell controller,
A power supply system, characterized in that the upper controller.
연료전지 시스템과 인버터 사이를 연결하는 컨버터에 의해 출력된 전력을 상기 인버터를 통해 부하로 공급하는 단계; 및
연료전지 제어기가, 상기 인버터의 요구 출력 변화에 기초하여 상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계;
것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
supplying power output by a converter connected between a fuel cell system and an inverter to a load through the inverter; and
controlling, by a fuel cell controller, an operation of the converter based on a change in output demand of the inverter;
A power supply method characterized in that.
청구항 11에 있어서,
상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는,
상기 컨버터의 출력값을 실시간으로 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 11,
The step of controlling the operation of the converter,
The power supply method comprising the step of monitoring the output value of the converter in real time.
청구항 12에 있어서,
상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는,
상기 인버터의 요구 출력이 상승하면, 상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내인지를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 12,
The step of controlling the operation of the converter,
When the requested output of the inverter rises, the power supply method further comprising the step of confirming whether the output value of the converter is within a reference range.
청구항 12에 있어서,
상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는,
상기 컨버터의 출력값이 기준 범위 내이면, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 12,
The step of controlling the operation of the converter,
and adjusting a target voltage of the converter based on a difference between an output value of the converter and a required output of the inverter when the output value of the converter is within a reference range.
청구항 14에 있어서,
상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 단계는,
상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 초기 설정하고, 상기 컨버터의 출력값과 상기 인버터의 요구 출력 간 차이값에 기초하여 상기 컨버터의 목표 전압을 제2 값만큼 상향 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 14,
Adjusting the target voltage of the converter,
Initializing the target voltage of the converter to a first value, and increasing the target voltage of the converter by a second value based on a difference between an output value of the converter and a requested output of the inverter. power supply method.
청구항 15에 있어서,
상기 컨버터의 목표 전압을 조정하는 단계는,
상기 인버터의 요구 출력이 회귀하면, 상기 컨버터의 목표 전압을 제1 값으로 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 15
Adjusting the target voltage of the converter,
and resetting the target voltage of the converter to a first value when the requested output of the inverter returns.
청구항 14에 있어서,
상기 전력을 조절하는 단계는,
상기 조정된 목표 전압을 반영하여 상기 연료전지 시스템으로부터 상기 인버터로 공급되는 전력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 14,
Regulating the power,
and adjusting power supplied from the fuel cell system to the inverter by reflecting the adjusted target voltage.
청구항 14에 있어서,
상기 컨버터의 동작을 제어하는 단계는,
상기 연료전지 시스템으로부터 공급되는 전력이 기준 범위를 벗어나면, 상기 컨버터의 비례 적분 제어 이득을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 14,
The step of controlling the operation of the converter,
and controlling a proportional integral control gain of the converter when the power supplied from the fuel cell system is out of a reference range.
청구항 13에 있어서,
상기 컨버터의 출력값이 기준 범위를 벗어나면, 전력 계통의 이상 상태를 알림하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
The method of claim 13,
The power supply method further comprising notifying an abnormal state of the power system when the output value of the converter is out of a reference range.
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