KR20240029389A - 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다모듈 연료전지 시스템을 제어하는 장치, 그를 포함하는 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 제1 제어부가, 하나 이상의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상을 개별적으로 모니터링하고, 제2 제어부가, 요구되는 출력에 따라, 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 제어할 수 있다. 본 발명을 통해, 연료전지 스택의 분배 제어를 통해 스택 내구성을 확보하는 효과를 제공할 수 있다.

Description

연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING FUEL CELL SYSTEM, SYSTEM HAVING THE SAME AND METHOD THEREOF}
연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다모듈 연료전지 시스템을 제어하는 장치, 그를 포함하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지 차량은 동력원으로 사용하는 복수의 연료전지 셀들을 적층시킨 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소 등을 공급하는 연료공급 시스템, 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 공급하는 공기 공급 시스템, 연료전지 스택의 온도를 제어하는 물과 열 관리 시스템 등을 포함한다.
기존의 연료전지 시스템의 각각의 연료전지 스택에 요구되는 출력은 총 요구되는 출력을 스택의 개수로 나눈 값으로 균등하게 정해졌다. 또한, 요구되는 출력에 따라서 모든 연료전지 스택이 출력을 생성하였다. 이에 따라, 비가역적인 일부 연료전지 스택에 열화 또는 고장이 발생한 경우, 연료전지 시스템의 출력이 저하되는 문제가 발생하였다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술의 개발이 필요하다.
본 발명의 실시 예는, 다모듈 연료전지 시스템을 제어하는 장치, 그를 포함하는 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시 예는, 연료전지 스택의 분배 제어를 통해 스택 내구성을 확보하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 스택 진단 및 모니터링을 이용하여, 스택 출력의 저하를 방지하고, 스택의 출력을 스케줄링하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 일부 연료전지 스택에 비가역적인 열화 또는 고장 발생 시 연료전지 시스템의 출력이 저하되는 문제점을 해결하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 다모듈 연료전지 시스템 특성 상 최소 출력 제어 시 개별 스택 출력량의 합이 큰 문제점을 해결하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치는 복수개의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나를 모니터링하는 제1 제어부, 및 요구되는 출력에 따라, 상기 모니터링된 상기 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 제2 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력 및 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 초과하는지 여부를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력 또는 구동 가능한 연료전지 스택의 개수에 히스테리시스(Hysteresis)를 적용하여, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력을 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 구동 개수를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 출력을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 상기 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 구동 시간 또는 상기 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력, 상기 구동 개수, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력 및 상기 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 대표 연료전지 스택의 개수를 산출할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하고, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력에서 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 상기 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택의 출력을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력이 상기 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 별도의 고전압 배터리를 통해 잔여 출력을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 요구되는 출력이 상기 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 연료전지 시스템의 출력 부족에 대한 경고를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력 이상인지 여부를 결정하고, 상기 요구되는 출력이 상기 기 설정된 기준 출력 이상이 아닌 경우, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 큰 연료전지 스택을 통해, 상기 요구되는 출력을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력 이상인지 여부를 결정하고, 상기 요구되는 출력이 상기 기 설정된 기준 출력 이상인 경우, 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력으로 기 설정된 제1 기준 시간을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는지 여부, 또는 상기 가장 높은 출력 레벨보다 한 단계 낮은 출력 레벨에 대응하는 출력으로 기 설정된 제2 기준 시간을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는지 여부를 기반으로, 교체될 연료전지 스택을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 교체될 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 교체될 연료전지 스택의 시간당 하향되는 출력인 음의 Slew rate와 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 시간당 상향되는 출력인 양의 Slew rate를 동일하게 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 요구되는 출력과 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 출력 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 값을 산출할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 상기 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택이 이미 시동 완료되어 있는 경우, 상기 요구되는 출력과 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 출력 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 값에 해당하는 시간 전에 상기 대체할 연료전지 스택의 출력 상향을 개시할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부는, 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택이 이미 시동 완료되어 있지 않은 경우, 상기 요구되는 출력과 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 출력 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 값에 해당하는 시간에 상기 대체할 연료전지 스택의 시동에 필요한 시간을 더한 시간 전에 상기 대체할 연료전지 스택의 시동을 개시할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템은 복수개의 연료전지 스택, 및 상기 복수개의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나를 모니터링하고, 요구되는 출력에 따라, 상기 모니터링된 상기 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 연료전지 시스템 제어 장치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 요구되는 출력 및 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 초과하는지 여부를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 요구되는 출력을 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 구동 개수를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 출력을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 상기 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 상기 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 구동 시간 또는 상기 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 요구되는 출력, 상기 구동 개수, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력 및 상기 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 대표 연료전지 스택의 개수를 산출할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지 시스템 제어 장치는, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하고, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정하고, 상기 요구되는 출력에서 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 상기 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택의 출력을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 요구되는 출력이 상기 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 잔여 출력을 생성하는 고전압 배터리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 방법은 제1 제어부가, 복수개의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계, 및 제2 제어부가, 요구되는 출력에 따라, 상기 모니터링된 상기 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력 및 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력을 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 구동 개수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는, 상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 출력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 구동 시간 또는 상기 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는, 상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력, 상기 구동 개수, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력 및 상기 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 대표 연료전지 스택의 개수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는, 상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하는 단계, 및 상기 제2 제어부가, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는, 상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력에서 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 상기 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택의 출력을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 다모듈 연료전지 시스템을 제어하는 장치, 그를 포함하는 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 연료전지 스택의 분배 제어를 통해 스택 내구성을 확보하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스택 진단 및 모니터링을 이용하여, 스택 출력의 저하를 방지하고, 스택의 출력을 스케줄링하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 일부 연료전지 스택에 비가역적인 열화 또는 고장 발생 시 연료전지 시스템의 출력이 저하되는 문제점을 해결하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 다모듈 연료전지 시스템 특성 상 최소 출력 제어 시 개별 스택 출력량의 합이 큰 문제점을 해결하는 연료전지 시스템 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치가 연료전지 스택의 지속적으로 구동되는 시간에 따라 연료전지 스택을 교체하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 스택의 출력에 따른 누적 시간 곱 인자를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치가 연료전지 스택의 시동 개수 및 출력을 결정하는 것을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치가 연료전지 스택을 교체하는 것을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 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 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템 제어 장치(100)는 연료전지 시스템의 내부 또는 외부에 구현될 수 있다. 이때, 연료전지 시스템 제어 장치(100)는 연료전지 시스템의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 하드웨어 장치로 구현되어 연결 수단에 의해 연료전지 시스템의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(100)는 연료전지 시스템과 일체로 구현될 수도 있고, 연료전지 시스템과 별개의 구성으로 연료전지 시스템에 설치/부착되는 형태로 구현될 수도 있고, 또는 일부는 연료전지 시스템과 일체로 구현되고, 다른 일부는 연료전지 시스템과 별개의 구성으로 연료전지 시스템에 설치/부착되는 형태로 구현될 수도 있다.
일 예로, 연료전지 시스템은 차량 내부에 구비되어, 차량의 모터 및 기타 보기류에 전력을 공급할 수 있다.
도 1을 참조하면, 연료전지 시스템 제어 장치(100)는 제1 제어부(110) 및 제2 제어부(120)를 포함할 수 있다.
제1 제어부(110) 및 제2 제어부(120)는 후술되는 데이터 처리 및/또는 계산을 수행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제1 제어부(110) 및 제2 제어부(120)는 데이터 처리 및/또는 계산을 수행하는 과정에서 필요한 데이터 또는 알고리즘이 저장되는 메모리를 포함할 수 있다.
제1 제어부(110) 및 제2 제어부(120)에 포함될 수 있는 프로세서는 소프트웨어의 명령을 실행하는 전기 회로가 될 수 있다. 예를 들어, 제1 제어부(110) 및 제2 제어부(120)에 포함되는 프로세서는 FCU(Fuel-cell Control Unit), ECU(Electronic Control Unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 다른 하위 제2 제어부일 수 있다.
제1 제어부(110) 및 제2 제어부(120)에 포함될 수 있는 메모리는 플래시 메모리 타입(Flash memory type), 하드디스크 타입(Hard disk type), 마이크로 타입(Micro type), 또는 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 또는 광디스크(Optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(Storage medium)를 포함할 수 있다.
제1 제어부(110)는 복수개의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상를 모니터링할 수 있다.
일 예로, 제1 제어부(110)는 개별 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상에 대한 정보를 저장하는 불휘발성 메모리(NVM, Non-Volatile Memory)를 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 제어부(110)는 연료전지 스택의 구동이 종료되면, 불휘발성 메모리에 저장된 개별 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상에 대한 정보를 업데이트할 수 있다.
이 과정에서, 제1 제어부(110)는 연료전지 스택의 구동이 종료되면, 이전 구동 과정까지 누적된 개별 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간에 최근 구동에서 개별 연료전지 스택의 출력량 또는 구동 시간을 더하여, 불휘발성 메모리에 저장된 개별 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간에 대한 정보를 업데이트할 수 있다.
일 예로, 제1 제어부(110)는 각각의 개별 연료전지 스택의 누적 구동 시간을 모니터링하는 과정에서, 구동 시간을 그대로 적산하거나, 또는 출력에 따른 인자를 구동 시간에 곱함으로써 가중치를 두어, 구동 시간을 적산할 수도 있다.
제1 제어부(110)가 구동 시간에 출력에 따른 인자를 곱함으로써 가중치를 두어, 구동 시간을 적산하는 것에 대해서는 도 4 및 도 5를 통해 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 스택의 출력에 따른 누적 시간 곱 인자를 나타내는 도면이다.
연료전지 시스템 제어 장치는 각각의 개별 연료전지 스택의 누적 구동 시간 또는 각각의 개별 연료전지 스택의 지속적인 구동 시간을 모니터링하는 과정에서, 출력에 따른 인자를 구동 시간에 곱함으로써 가중치를 두어, 구동 시간을 적산할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 각각의 개별 연료전지 스택의 출력이 저출력 레벨에 대응하는 저출력(44kW) 또는 저출력(44kW) 이하의 출력인 경우, 출력에 따른 누적 시간 곱 인자를 1로 하여, 구동 시간을 적산할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 각각의 개별 연료전지 스택의 출력이 중출력 레벨에 대응하는 중출력(68kW)인 경우, 출력에 따른 누적 시간 곱 인자를 1보다 큰 값인 M으로 하여, 구동 시간을 적산할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 각각의 개별 연료전지 스택의 출력이 저출력(44kW)과 중출력(68kW) 사이의 값인 경우, 저출력(44kW)과 중출력(68kW) 사이에서 출력에 따라 선형적인 값을 가지는 누적 시간 곱 인자((M-1)/(중출력-저출력); 예를 들어, (M-1)/24)를 결정하고, 결정된 누적 시간 곱 인자를 구동 시간에 곱함으로써 가중치를 두어, 구동 시간을 적산할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 각각의 개별 연료전지 스택의 출력이 고출력 레벨에 대응하는 고출력(80kW)인 경우, 출력에 따른 누적 시간 곱 인자를 중출력에 대응하는 누적 시간 곱 인자인 M보다 큰 값인 n으로 하여, 구동 시간을 적산할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 각각의 개별 연료전지 스택의 출력이 중출력(68kW)과 고출력(80kW) 사이의 값인 경우, 중출력(68kW)과 고출력(80kW) 사이에서 출력에 따라 선형적인 값을 가지는 누적 시간 곱 인자((n-M)/(고출력-중출력); 예를 들어, (n-M)/12)를 결정하고, 결정된 누적 시간 곱 인자를 구동 시간에 곱함으로써 가중치를 두어, 구동 시간을 적산할 수 있다.
다만, 저출력과 중출력 사이 또는 중출력과 고출력 사이의 출력에 대하여, 출력에 따른 누적 시간 곱 인자가 선형적으로 정해지는 것은 하나의 예시에 불과하며, 다른 방식으로 누적 시간 곱 인자가 결정될 수 있다.
도 1로 돌아가 제1 제어부(110)를 이어서 설명하면, 일 예로, 제1 제어부(110)는 불휘발성 메모리에 저장된 이전 구동 과정까지 누적된 개별 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상에 대한 정보 및 실시간으로 측정된 개별 연료전지 스택의 출력량 또는 구동 시간 중 적어도 하나 이상을 통해, 실시간으로, 개별 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상을 판단할 수 있다.
일 예로, 제1 제어부(110)는 실시간으로 하나 이상의 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량을 개별적으로 모니터링할 수 있다.
일 예로, 제1 제어부(110)는 이전 구동 과정까지 누적된 개별 연료전지 스택의 누적 구동 시간은 고려되지 않은 현재 개별 연료전지 스택의 구동 과정에서 연속적으로 구동된 시간 또는 출력된 전력량을 개별적으로 모니터링할 수 있다.
이 과정에서도, 제1 제어부(110)는 각각의 개별 연료전지 스택의 지속적인 구동 시간을 모니터링하는 과정에서, 구동 시간을 그대로 적산하거나, 또는 출력에 따른 인자를 구동 시간에 곱함으로써 가중치를 두어, 구동 시간을 적산할 수도 있다.
일 예로, 제1 제어부(110)는 제2 제어부(120)와 무선 또는 유선 통신을 통해 연결되어, 제2 제어부(120)에 하나 이상의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상에 대한 정보 또는 하나 이상의 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량에 대한 정보를 실시간으로 제2 제어부(120)에 전달할 수 있다.
제2 제어부(120)는 요구되는 출력에 따라, 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 제어할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 하나 이상의 연료전지 스택의 구동 개수, 출력 및 교체를 제어할 수 있다.
여기서, 하나 이상의 연료전지 스택의 구동 개수는 하나 이상의 연료전지 스택 중 실제로 구동하며 전력을 출력할 연료전지 스택의 개수를 의미할 수 있다.
여기서, 하나 이상의 연료전지 스택의 교체는 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 중인 연료전지 스택의 구동을 중지하고, 중지된 연료전지 스택 대신에 다른 연료전지 스택을 구동시켜 전력을 생성하는 것을 의미할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력 및 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
구체적으로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력 및 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 기반으로, 하나 이상의 출력 레벨 중에서 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
예시적으로, 제2 제어부(120)는 저출력 레벨, 중출력 레벨 및 고출력 레벨 중에서 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 초과하는지 여부를 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력을 하나 이상의 출력 레벨 중 높은 레벨부터 순차적으로, 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 초과하는지 여부를 확인할 수 있다.
제2 제어부(120)는 높은 레벨부터 순차적으로, 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 초과하는지 여부를 확인하는 과정에서, 처음으로 요구되는 출력을 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 초과하는 출력 레벨을 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨로 결정할 수 있다.
제2 제어부(120)가 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 내용은 도 6을 통해 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치가 연료전지 스택의 시동 개수 및 출력을 결정하는 것을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 고출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하인지 여부를 확인할 수 있다(601).
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 각각의 연료전지 스택에 열화 또는 고장이 발생하여 구동이 불가능한지 여부를 모니터링할 수 있고, 모니터링한 결과를 기반으로, 현재 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 확인할 수 있다.
또한, 연료전지 시스템 제어 장치는 모터 또는 기타 보기류 중 적어도 하나 이상으로부터 요구되는 출력을 입력받을 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 고출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하가 아닌 경우, 연료전지 발전 시스템의 출력이 부족하다는 내용의 경고를 출력하고(602), 연료전지 스택의 출력 레벨을 고출력 레벨로 결정할 수 있다(605).
연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 고출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하인 경우, 요구되는 출력을 중출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하인지 여부를 확인할 수 있다(603).
연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 중출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하가 아닌 경우, 연료전지 스택의 출력 레벨을 고출력 레벨로 결정할 수 있다(605).
연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 중출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하인 경우, 요구되는 출력을 저출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하인지 여부를 확인할 수 있다(604).
연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 저출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하가 아닌 경우, 연료전지 스택의 출력 레벨을 중출력 레벨로 결정할 수 있다(606).
연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 저출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수 이하인 경우, 연료전지 스택의 출력 레벨을 저출력 레벨로 결정할 수 있다(607).
다시 도 1로 돌아가 제2 제어부(120)를 이어서 설명하면, 일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력 또는 가능한 연료전지 스택의 총 개수에 히스테리시스(Hysteresis)를 적용하여, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 처음 출력 레벨이 정해진 후, 실시간으로 요구되는 출력 또는 가능한 연료전지 스택의 총 개수가 변화됨에 따라 출력 레벨이 쉽게 변화하는 것을 방지하기 위해서, 요구되는 출력 또는 가능한 연료전지 스택의 총 개수에 히스테리시스를 적용하여 실시간으로 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 실시간으로 변화하는 요구되는 출력 또는 가능한 연료전지 스택의 총 개수에 시간 지연을 적용하거나, 또는 출력 레벨이 변화되는 경계값을 조정하는 방식으로 요구되는 출력 또는 가능한 연료전지 스택의 총 개수에 히스테리시스를 적용하여 실시간으로 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력을 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 구동 개수를 결정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력을 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수 부분 또는 요구되는 출력을 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수 부분에 1을 더한 값을 하나 이상의 연료전지 스택의 구동 개수로 결정할 수 있다.
제2 제어부(120)가 하나 이상의 연료전지 스택의 구동 개수를 결정하는 내용은 도 6을 통해 더 구체적으로 설명하기로 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치가 연료전지 스택의 시동 개수 및 출력을 결정하는 것을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력을 연료전지 스택의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 연료전지 스택의 시동 개수를 결정할 수 있다(608).
일 예로, 저출력 레벨에 대응하는 출력은 44kW이고, 중출력 레벨에 대응하는 출력은 68kW이고, 고출력 레벨에 대응하는 출력은 80kW일 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택의 출력 레벨이 고출력 레벨로 결정된 경우, 요구되는 출력을 고출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수부를 연료전지 스택의 시동 개수로 결정할 수 있다.
다만, 이 과정에서 요구되는 출력을 고출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수부가 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 초과하지 않아야 한다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택의 출력 레벨이 중출력 레벨로 결정되고, 요구되는 출력을 중출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 소수부가 고출력에서 중출력을 뺀 값을 중출력으로 나눈 값보다 작은 경우, 요구되는 출력을 중출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수부를 연료전지 스택의 시동 개수로 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택의 출력 레벨이 중출력 레벨로 결정되고, 요구되는 출력을 중출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 소수부가 고출력에서 중출력을 뺀 값을 중출력으로 나눈 값보다 작지 않은 경우, 요구되는 출력을 중출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수부에 1을 더한 값을 연료전지 스택의 시동 개수로 결정할 수 있다.
이는, 한 개의 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력이 중출력으로 결정되고, 대표 연료전지 스택의 출력이 나머지 잔여 출력으로 결정되는 경우, 대표 연료전지 스택의 출력이 고출력 이상이 되는 것을 방지하기 위함이다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택의 출력 레벨이 저출력 레벨로 결정되고, 요구되는 출력을 저출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 소수부가 중출력에서 저출력을 뺀 값을 저출력으로 나눈 값보다 작은 경우, 요구되는 출력을 저출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수부를 연료전지 스택의 시동 개수로 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택의 출력 레벨이 저출력 레벨로 결정되고, 요구되는 출력을 저출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 소수부가 중출력에서 저출력을 뺀 값을 중출력으로 나눈 값보다 작지 않은 경우, 요구되는 출력을 저출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값의 정수부에 1을 더한 값을 연료전지 스택의 시동 개수로 결정할 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 개별 연료전지 스택의 출력을 결정할 수 있다(609).
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 작은 특정 개수의 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 선정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 하나 이상의 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 대표 연료전지 스택 각각의 출력을 요구되는 출력에서 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 개수에 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값을 뺀 값을 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값으로 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력(예를 들어, 30kW)을 초과하는지 여부를 판단하고, 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력을 초과하지 않는 경우, 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 큰 연료전지 스택을 통해, 요구되는 출력을 생성할 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택의 출력을 제어할 수 있다(610).
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 판단된 연료전지 스택의 시동 개수 및 출력을 기반으로, 연료전지 스택의 온/오프(On/Off) 시퀀스를 제어하고, 연료전지 스택의 출력을 제어할 수 있다.
다시 도 1로 돌아가 제2 제어부(120)를 이어서 설명하면, 일 예로, 제2 제어부(120)는 각각의 하나 이상의 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 각각의 하나 이상의 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 또는 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 출력을 감소시킬 수 있다.
그리고, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시킬 수 있다.
제2 제어부(120)가 지속적으로 구동된 시간이 임계 시간을 초과하거나, 지속적으로 출력한 전력량이 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 다른 연료전지 스택으로 교체하여 구동함으로써, 하나 이상의 연료전지 스택의 장기간 사용으로 인한 열화를 방지하고, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 시간 및 EOL(End Of Life) 도달 시간을 비교적 균일하게 관리할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 다른 연료전지 스택 중 지속적으로 구동된 시간이 임계 시간을 초과하거나, 지속적으로 출력한 전력량이 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택을 선정하기 위해, 다른 연료전지 스택의 우선 순위를 정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 다른 연료전지 스택의 우선 순위는 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로 결정할 수 있다. 제2 제어부(120)는 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 작은 연료전지 스택에 높은 우선순위를 부여할 수 있다.
일 예로, 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 작은 연료전지 스택이 가장 우선순위가 높은 연료전지 스택일 수 있으며, 제2 제어부(120)는 지속적으로 구동된 시간이 임계 시간을 초과하거나, 지속적으로 출력한 전력량이 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 하나 이상의 연료전지 스택 중 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 실시간으로 하나 이상의 연료전지 스택 중 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 판단하고, 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정할 수 있다.
하나 이상의 출력 레벨에 대응하는 출력이 미리 설정되어 있을 수 있다.
예시적으로, 저출력 레벨에 대응하는 출력은 44kW, 중출력 레벨에 대응하는 출력은 68kW, 고출력 레벨에 대응하는 출력은 80kW로 설정될 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 하나 이상의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 비교적 균일하게 관리하기 위해, 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 선정하고, 대표 연료전지 스택의 출력을 다른 구동되는 연료전지 스택의 출력보다 크게 조정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 대표 연료전지 스택을 제외한 다른 구동되는 연료전지 스택의 출력을 균일하게 설정하고, 요구되는 출력까지의 잔여 출력을 하나 이상의 대표 연료전지 스택을 통해 출력할 수 있다.
여기서, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력, 구동 개수, 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력 및 상기 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 대표 연료전지 스택의 개수를 산출할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 아래 [수학식 1]을 통해, 대표 연료전지 스택의 개수를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
예시적으로, 결정된 출력 레벨이 저출력 레벨인 경우, 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨의 출력은 중출력 레벨의 출력인 68kW일 수 있다.
예시적으로, 결정된 출력 레벨이 중출력 레벨인 경우, 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨의 출력은 고출력 레벨의 출력인 80kW일 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력에서 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 기반으로, 대표 연료전지 스택의 출력을 결정할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력에서 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 대표 연료전지 스택의 출력으로 결정할 수 있다.
제2 제어부(120)가 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 결정하는 내용은 앞서 설명한 도 6을 통해 설명한 바와 같다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 별도의 고전압 배터리를 통해 잔여 출력을 생성할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 연료전지 시스템에 포함되거나, 또는 연료전지 시스템과 연결되는 고전압 배터리가 존재하는 경우, 별도의 고전압 배터리를 통해 잔여 출력을 생성할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 하나 이상의 연료전지 스택이 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력보다 높은 최대 출력을 가지고, 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 최대 출력을 곱한 값보다는 작은 경우, 구동 가능한 연료전지 스택을 통해 요구되는 출력을 모두 생성할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 연료전지 시스템에 포함되거나, 또는 연료전지 시스템과 연결되는 고전압 배터리가 존재하지 않고, 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 최대 출력을 곱한 값보다도 큰 경우, 별도의 고전압 배터리를 이용하지 않고, 구동 가능한 연료전지 스택을 통해 생성 가능한 최대 출력을 생성할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(100)는 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 연료전지 시스템의 출력 부족에 대한 경고를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템이 차량에 구비된 경우, 출력부는 차량의 AVN(Audio. Video, Navigation), 클러스터(Cluster) 또는 HUD(Head-Up Display) 등에 포함되는 디스플레이를 통해, 시스템의 출력 부족에 대한 경고를 출력할 수 있다.
일 예로, 출력부는 시각적 또는 청각적 신호를 통해, 시스템의 출력 부족에 대한 경고를 출력할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부(120)는 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력을 초과하는지 여부를 판단하고, 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력을 초과하지 않는 경우, 하나 이상의 연료전지 스택 중 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 큰 연료전지 스택을 통해, 요구되는 출력을 생성할 수 있다.
일 예로, 기 설정된 기준 출력은 하나 이상의 출력 레벨 중 가장 낮은 출력 레벨에 대응하는 출력과 같거나 낮게 정해질 수 있다.
예시적으로, 기 설정된 기준 출력은 30kW로 정해질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 연료전지 시스템(200)은 하나 이상의 연료전지 스택(201), 하나 이상의 FDC(202, Fuel-cell DC-DC Converter), 제1 제어부(203) 및 제2 제어부(204)를 포함할 수 있다.
또한, 연료전지 시스템(200)은 차량의 구비된 고전압 배터리(205), 모터(206) 및 기타 보기류(207)와 연결될 수 있으며, 일 예로 도 2와 같이 제2 제어부(204)를 통해 고전압 배터리(205), 모터(206) 및 기타 보기류(207)와 연결될 수 있다.
하나 이상의 연료전지 스택(201)은 차량의 모터(206) 및 기타 보기류(207)에 공급될 전력을 생성할 수 있다.
각각의 연료전지 스택(201)은 각각의 연료전지 스택(201)에 대응하는 FDC(202)와 연결될 수 있다.
FDC(202)는 연료전지 스택(201)에서 생성된 전력의 전압을 승압 또는 감압시켜, 전압이 승압된 전력이 모터(206)를 구동하거나 또는 고전압 배터리(205)를 충전하도록 할 수 있다.
또한, FDC(202)는 연료전지 스택(201)의 전류 및 전압을 제어하여, 개별 연료전지 스택(201)의 전력 생산량을 제어할 수 있다.
제 1 제어부(203)는 하나 이상의 FDC(202)와 연결될 수 있고, 데이터 처리 및 명령을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
일 예로, 제 1 제어부(203)는 FCU를 포함할 수 있다.
제2 제어부제 1 제어부(203)는 하나 이상의 FDC(202)를 통해, 하나 이상의 연료전지 스택(201)의 구동 가능 여부, 출력, 구동 시간 등의 상태를 모니터링 또는 진단할 수 있다.
제2 제어부(204)는 제1 제어부(203)을 통해 모니터링 또는 진단된 하나 이상의 연료전지 스택(201)의 상태에 따라, 하나 이상의 연료전지 스택(201)의 출력을 제어할 수 있다.
제2 제어부(204)는 제1 제어부(203), 차량의 모터(206) 및 기타 보기류(207)와 연결될 수 있다.
제2 제어부(204)는 하나 이상의 제1 제어부(203)와 연결되어, 하나 이상의 연료전지 스택(201)을 통해 생산되는 전체 전력 생산량을 제어할 수 있다.
또한, 제2 제어부(204)는 생산되는 전력의 분배를 제어할 수 있다.
일 예로, 도 1의 연료전지 시스템 제어 장치(100)는 도 2의 제1 제어부(203) 및 제2 제어부(204)를 포함하는 개념일 수 있다.
연료전지 시스템(200)에 요구되는 출력은 모터(206)를 구동하기 위한 출력을 포함할 수 있다.
기타 보기류(207)는 차량의 공기 압축기, 가습기, COD(Cathode Oxygen Depletion) 히터, 냉각수 펌프 등을 포함할 수 있다.
연료전지 스택(201) 및 고전압 배터리(205)를 통해 생성되는 전력을 통해, 모터(206) 및 기타 보기류(207)에 전력이 공급되어야 할 수 있다.
따라서, 연료전지 스택(201) 및 고전압 배터리(205)를 통해 생성되는 전력이 모터(206) 및 기타 보기류(207)에서 요구되는 전력 이상이 되어야 할 수 있고, 이를 위해 연료전지 시스템(200)은 제1 제어부(203) 및 제2 제어부(204)를 통해, 요구되는 전력의 생산 및 분배를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치가 연료전지 스택의 지속적으로 구동되는 시간에 따라 연료전지 스택을 교체하는 것을 나타내는 도면이다.
도 3에 연료전지 시스템의 각각의 연료전지 스택의 중출력/고출력에 대한 누적 사용 시간을 나타낸 그래프 및 연료전지 시스템의 개별 연료전지 스택의 출력을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
연료전지 시스템의 각각의 연료전지 스택의 중출력/고출력에 대한 누적 사용 시간을 나타낸 그래프의 X축은 시간, Y축은 누적 사용 시간을 의미할 수 있다.
연료전지 시스템의 개별 연료전지 스택의 출력을 나타낸 그래프의 X축은 시간, Y축은 출력을 의미할 수 있다.
스택 1 내지 스택 4가 저출력 레벨에 대응하는 저출력(44kW)으로 출력을 생성하는 동안은 중출력/고출력 누적 사용 시간이 적산되지 않고, 고출력 레벨에 대응하는 고출력(80kW)으로 출력을 생성하는 동안 중출력/고출력 누적 사용 시간이 적산될 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 실시간으로 스택 1 내지 스택 4의 중출력/고출력 누적 사용 시간을 모니터링할 수 있다.
스택 3은 시간이 50~60인 구간에서 고출력(80kW)의 출력을 생성할 수 있다. 시간이 50~60인 구간에서 스택 3의 중출력/고출력 누적 사용 시간이 적산되어, 기 설정된 임계 시간(10)에 도달한 경우, 연료전지 시스템 제어 장치는 스택 3의 출력을 다시 저출력(44kW)으로 제어할 수 있다.
시간이 60인 시점에 연료전지 시스템 제어 장치는 스택 3의 출력을 저출력(44kW)으로 제어하는 동시에, 시간이 60인 시점을 기준으로, 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 작은 스택 1의 출력을 고출력(80kW)으로 제어하여, 스택 3의 출력을 대체할 수 있다.
스택 1은 시간이 60~70인 구간에서 고출력(80kW)의 출력을 생성할 수 있다. 시간이 60~70인 구간에서 스택 1의 중출력/고출력 누적 사용 시간이 적산되어, 기 설정된 임계 시간(10)에 도달한 경우, 연료전지 시스템 제어 장치는 스택 1의 출력을 다시 저출력(44kW)으로 제어할 수 있다.
시간이 70인 시점에 연료전지 시스템 제어 장치는 스택 1의 출력을 저출력(44kW)으로 제어하는 동시에, 시간이 70인 시점을 기준으로, 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 작은 스택 4의 출력을 고출력(80kW)으로 제어하여, 스택 1의 출력을 대체할 수 있다.
스택 4는 시간이 70~80인 구간에서 고출력(80kW)의 출력을 생성할 수 있다. 시간이 70~80인 구간에서 스택 4의 중출력/고출력 누적 사용 시간이 적산되어, 기 설정된 임계 시간(10)에 도달한 경우, 연료전지 시스템 제어 장치는 스택 4의 출력을 다시 저출력(44kW)으로 제어할 수 있다.
시간이 80인 시점에 연료전지 시스템 제어 장치는 스택 4의 출력을 저출력(44kW)으로 제어하는 동시에, 시간이 80인 시점을 기준으로, 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 작은 스택 2의 출력을 고출력(80kW)으로 제어하여, 스택 4의 출력을 대체할 수 있다.
스택 2는 시간이 80~90인 구간에서 고출력(80kW)의 출력을 생성할 수 있다.
본 도면에서 스택 4개에 대해서, 지속적으로 구동된 시간이 임계 시간을 초과하는지 여부에 따라 연료전지 스택의 출력을 조절하는 예시만이 도시되었지만, 스택의 개수는 다른 개수로 정해질 수 있고, 연료전지 스택이 지속적으로 출력한 전력량이 임계 출력량을 초과하는지 여부에 따라 연료전지 스택가 대체될 수 있다. 또한, 교체되는 연료전지 스택의 구동이 중지되고, 다른 연료전지 스택이 새롭게 구동되는 방식으로 대체될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 장치가 연료전지 스택을 교체하는 것을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력이 기준 출력 이상인지 여부를 확인할 수 있다(701).
일 예로, 기준 출력은 연료전지 스택의 하나 이상의 출력 레벨 중 가장 낮은 레벨에 대응하는 출력보다 낮은 값으로 정해질 수 있다.
일 예로, 기준 출력은 30kW로 정해질 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력이 기준 출력 이상이 아닌 경우, 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 최대인 연료전지 스택을 운전할 수 있다(702).
일 예로, 요구되는 출력이 기준 출력 이상이 아닌 경우, 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 큰 연료전지 스택을 통해, 요구되는 출력을 생성할 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 요구 출력이 기준 출력 이상인 경우, 고출력 이상 출력으로 2분을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(703).
여기서, 2분이라는 시간은 예시를 들기 위한 값으로, 실제로는 고출력에 대응하는 다른 값으로 정해질 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 고출력 이상 출력으로 2분을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는 것으로 확인된 경우, 해당 스택을 교체될 연료전지 스택으로 결정할 수 있다(705).
연료전지 시스템 제어 장치는 고출력 이상 출력으로 2분을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하지 않는 것으로 확인된 경우, 중출력 이상 출력으로 120분을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(704).
여기서, 120분이라는 시간은 예시를 들기 위한 값으로, 실제로는 중출력에 대응하는 다른 값으로 정해질 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 중출력 이상 출력으로 120분을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하지 않는 것으로 확인된 경우, 다시 703으로 돌아가 고출력 이상 출력으로 2분을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
출력이 중출력 미만인 연료전지 스택은 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력된 전력량에 따른 교체 없이, 연속적으로 출력을 유지할 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치는 중출력 이상 출력으로 120분을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는 것으로 확인된 경우, 해당 스택을 교체될 연료전지 스택으로 결정할 수 있다(705).
연료전지 시스템 제어 장치는 해당 스택을 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 최소인 스택으로 대체할 수 있다(706).
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 교체될 연료전지 스택의 출력을 하향하고, 교체될 연료전지 스택을 대체할 새로운 연료전지 스택의 출력을 상향할 수 있다.
이 때, 연료전지 시스템 제어 장치는 교체될 연료전지 스택의 시간당 하향되는 출력(음의 Slew rate; 예를 들어, -30kW/s)과 교체될 연료전지 스택을 대체할 새로운 연료전지 스택의 시간당 상향되는 출력(양의 Slew rate; 예를 들어, 30kW/s)의 크기를 동일하게 제어하여, 교체되는 도중에도 항상 동일한 전체 출력을 유지할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 요구되는 출력과 교체될 연료전지 스택의 출력(또는 대체할 연료전지 스택의 출력)의 차이를 시간당 하향(또는 상향)되는 출력의 크기로 나눈 값을 계산할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택이 이미 시동 완료되어 있는 경우, 교체될 연료전지 스택의 임계 시간에 도달하는 시점을 기준으로, 요구되는 출력과 대체할 연료전지 스택의 출력의 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 시간(예를 들어, (요구출력-현재출력)/출력상향 Slew rate) 전에 교체될 연료전지 스택의 출력 하향 및 대체할 연료전지 스택의 출력 상향을 개시할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치는 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 시동이 완료되어 있지 않는 경우, 교체될 연료전지 스택의 임계 시간에 도달하는 시점을 기준으로, 요구되는 출력과 대체할 연료전지 스택의 출력의 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 시간(예를 들어, (요구출력-현재출력)/출력상향 Slew rate)에 대체할 연료전지 스택의 시동에 필요한 시간을 더한 시간 전에 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 시동을 개시할 수 있다.
예시적으로, 연료전지 스택의 시동에 필요한 시간은 5초로 정해져 있을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 연료전지 시스템(800)은 하나 이상의 연료전지 스택(810) 및 연료전지 시스템 제어 장치(820)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 연료전지 스택(810)은 차량에 구비되어, 차량의 모터 등의 출력을 생성할 수 있다.
연료전지 시스템 제어 장치(820)는 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상을 개별적으로 모니터링하고, 요구되는 출력에 따라, 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 출력을 제어할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 요구되는 출력 및 하나 이상의 연료전지 스택(810) 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 초과하는지 여부를 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 요구되는 출력 또는 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수에 히스테리시스를 적용하여, 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 출력 레벨을 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 요구되는 출력을 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 구동 개수를 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 실시간으로 하나 이상의 연료전지 스택(810)이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량을 개별적으로 모니터링하고, 각각의 하나 이상의 연료전지 스택(810)이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 각각의 하나 이상의 연료전지 스택(810)의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는지 여부를 판단하고, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 또는 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 출력을 감소시키고, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시킬 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 하나 이상의 연료전지 스택(810) 중 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 시간으로 하나 이상의 연료전지 스택(810) 중 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하고, 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정하고, 요구되는 출력에서 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 대표 연료전지 스택의 출력을 결정할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템(800)은 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택(810) 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 잔여 출력을 생성하는 고전압 배터리를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택(810) 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 연료전지 시스템의 출력 부족에 대한 경고를 출력할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 장치(820)는 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력을 초과하는지 여부를 판단하고, 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력을 초과하지 않는 경우, 하나 이상의 연료전지 스택(810) 중 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 큰 연료전지 스택을 통해, 요구되는 출력을 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 연료전지 시스템 제어 방법은 하나 이상의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상을 개별적으로 모니터링하는 단계(910) 및 요구되는 출력에 따라, 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계(920)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나 이상을 개별적으로 모니터링하는 단계(910)는 제1 제어부에 의해 수행될 수 있다.
요구되는 출력에 따라, 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계(920)는 제2 제어부에 의해 수행될 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 제2 제어부가, 요구되는 출력 및 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수를 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 제2 제어부가, 요구되는 출력을 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 구동 개수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 제2 제어부가, 요구되는 출력 또는 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수에 히스테리시스를 적용하여, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 제2 제어부가, 요구되는 출력을 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 구동 개수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 제1 제어부가, 실시간으로 하나 이상의 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량을 개별적으로 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 요구되는 출력에 따라, 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계(920)는 제2 제어부가, 각각의 하나 이상의 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 각각의 하나 이상의 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는지 여부를 판단하는 단계, 제2 제어부가, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 또는 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 출력을 감소시키는 단계 및 제2 제어부가, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 제2 제어부가, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시키는 단계는 제2 제어부가, 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 하나 이상의 연료전지 스택 중 누적 구동 시간 또는 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체하는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 요구되는 출력에 따라, 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계(920)는 제2 제어부가, 실시간으로 하나 이상의 연료전지 스택 중 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하는 단계, 제2 제어부가, 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정하는 단계 및 제2 제어부가, 요구되는 출력에서 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 대표 연료전지 스택의 출력을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 제2 제어부가, 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 별도의 고전압 배터리를 통해 잔여 출력을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 제2 제어부가, 요구되는 출력이 하나 이상의 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 출력부를 통해 연료전지 시스템의 출력 부족에 대한 경고를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지 시스템 제어 방법은 모니터링된 하나 이상의 연료전지 스택의 개별적인 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 하나 이상의 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계(920)는 제2 제어부가, 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 및 제2 제어부가, 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력을 초과하지 않는 경우, 하나 이상의 연료전지 스택 중 누적 출력량 또는 누적 구동 시간이 가장 큰 연료전지 스택을 통해, 요구되는 출력을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 10을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (38)

  1. 복수개의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나를 모니터링하는 제1 제어부; 및
    요구되는 출력에 따라, 상기 모니터링된 상기 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 제2 제어부를 포함하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력 및 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 초과하는지 여부를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력 또는 구동 가능한 연료전지 스택의 개수에 히스테리시스(Hysteresis)를 적용하여, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력을 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 구동 개수를 결정하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 출력을 감소시키는 연료전지 시스템 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 상기 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시키는 연료전지 시스템 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 구동 시간 또는 상기 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력, 상기 구동 개수, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력 및 상기 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 대표 연료전지 스택의 개수를 산출하는 연료전지 시스템 제어장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하고,
    상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력에서 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 상기 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택의 출력을 결정하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력이 상기 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 별도의 고전압 배터리를 통해 잔여 출력을 생성하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 요구되는 출력이 상기 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 연료전지 시스템의 출력 부족에 대한 경고를 출력하는 출력부를 더 포함하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력 이상인지 여부를 결정하고,
    상기 요구되는 출력이 상기 기 설정된 기준 출력 이상이 아닌 경우, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 큰 연료전지 스택을 통해, 상기 요구되는 출력을 생성하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력이 기 설정된 기준 출력 이상인지 여부를 결정하고,
    상기 요구되는 출력이 상기 기 설정된 기준 출력 이상인 경우, 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력으로 기 설정된 제1 기준 시간을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는지 여부, 또는 상기 가장 높은 출력 레벨보다 한 단계 낮은 출력 레벨에 대응하는 출력으로 기 설정된 제2 기준 시간을 초과하여 지속적으로 출력된 연료전지 스택이 존재하는지 여부를 기반으로, 교체될 연료전지 스택을 결정하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 교체될 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 교체될 연료전지 스택의 시간당 하향되는 출력인 음의 Slew rate와 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 시간당 상향되는 출력인 양의 Slew rate를 동일하게 제어하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 요구되는 출력과 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 출력 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 값을 산출하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    상기 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택이 이미 시동 완료되어 있는 경우, 상기 요구되는 출력과 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 출력 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 값에 해당하는 시간 전에 상기 대체할 연료전지 스택의 출력 상향을 개시하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택이 이미 시동 완료되어 있지 않은 경우, 상기 요구되는 출력과 상기 교체될 연료전지 스택을 대체할 연료전지 스택의 출력 차이를 시간당 상향되는 출력의 크기로 나눈 값에 해당하는 시간에 상기 대체할 연료전지 스택의 시동에 필요한 시간을 더한 시간 전에 상기 대체할 연료전지 스택의 시동을 개시하는 연료전지 시스템 제어 장치.
  21. 복수개의 연료전지 스택; 및
    상기 복수개의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나를 모니터링하고,
    요구되는 출력에 따라, 상기 모니터링된 상기 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 연료전지 시스템 제어 장치를 포함하는 연료전지 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 요구되는 출력 및 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 연료전지 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 요구되는 출력을 각각의 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값이 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 초과하는지 여부를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 연료전지 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 요구되는 출력을 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 구동 개수를 결정하는 연료전지 시스템.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 출력을 감소시키는 연료전지 시스템.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 상기 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 대체할 다른 연료전지 스택을 구동하거나, 상기 다른 연료전지 스택의 출력을 증가시키는 연료전지 시스템.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 구동 시간 또는 상기 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체하는 연료전지 시스템.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 요구되는 출력, 상기 구동 개수, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력 및 상기 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 대표 연료전지 스택의 개수를 산출하는 연료전지 시스템.
  29. 제 22 항에
    상기 연료전지 시스템 제어 장치는,
    상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하고,
    상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정하고,
    상기 요구되는 출력에서 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 상기 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택의 출력을 결정하는 연료전지 시스템.
  30. 제 21 항에 있어서,
    상기 요구되는 출력이 상기 연료전지 스택 중 구동 가능한 연료전지 스택의 총 개수와 가장 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 곱한 값보다 큰 경우, 잔여 출력을 생성하는 고전압 배터리를 더 포함하는 연료전지 시스템.
  31. 제1 제어부가, 복수개의 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계; 및
    제2 제어부가, 요구되는 출력에 따라, 상기 모니터링된 상기 연료전지 스택의 누적 출력량 또는 누적 구동 시간을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계를 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력 및 구동 가능한 연료전지 스택의 개수를 기반으로, 상기 연료전지 스택의 출력 레벨을 결정하는 단계를 더 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력을 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력으로 나눈 값을 기반으로, 상기 연료전지 스택의 구동 개수를 결정하는 단계를 더 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는,
    상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택의 구동을 중지하거나, 출력을 감소시키는 단계를 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
  35. 제 31 항에 있어서
    상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택이 지속적으로 구동된 시간 또는 지속적으로 출력한 전력량이 상기 연료전지 스택의 출력에 대응하는 임계 시간 또는 임계 출력량을 초과하는 연료전지 스택을 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 구동 시간 또는 상기 누적 출력량이 가장 작은 연료전지 스택으로 대체하는 단계를 더 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는,
    상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력, 상기 구동 개수, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력 및 상기 결정된 출력 레벨보다 한 단계 높은 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 대표 연료전지 스택의 개수를 산출하는 단계를 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
  37. 제 32 항에 있어서
    상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는,
    상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택 중 상기 누적 출력량 또는 상기 누적 구동 시간이 가장 작은 연료전지 스택을 대표 연료전지 스택으로 결정하는 단계; 및
    상기 제2 제어부가, 상기 결정된 출력 레벨에 대응하는 출력을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력을 결정하는 단계를 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
  38. 제 37 항에 있어서
    상기 제2 제어부가, 상기 연료전지 스택의 출력을 제어하는 단계는,
    상기 제2 제어부가, 상기 요구되는 출력에서 상기 대표 연료전지 스택을 제외한 나머지 구동되는 연료전지 스택의 출력의 합을 뺀 값을 상기 대표 연료전지 스택의 개수로 나눈 값을 기반으로, 상기 대표 연료전지 스택의 출력을 결정하는 단계를 포함하는 연료전지 시스템 제어 방법.
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