KR20240048340A - 연료전지 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

연료전지 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240048340A
KR20240048340A KR1020220128005A KR20220128005A KR20240048340A KR 20240048340 A KR20240048340 A KR 20240048340A KR 1020220128005 A KR1020220128005 A KR 1020220128005A KR 20220128005 A KR20220128005 A KR 20220128005A KR 20240048340 A KR20240048340 A KR 20240048340A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
fuel cell
stack
pressure
controller
Prior art date
Application number
KR1020220128005A
Other languages
English (en)
Inventor
박민구
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020220128005A priority Critical patent/KR20240048340A/ko
Priority to US18/135,419 priority patent/US20240136549A1/en
Publication of KR20240048340A publication Critical patent/KR20240048340A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급라인과 반응 후의 공기를 외부로 배출하는 공기배출라인; 공기공급라인에 마련되어 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 측정하는 스택압력센서; 내부에 공기공급라인과 공기배출라인을 연결하는 바이패스라인이 형성된 공기차단밸브; 및 캐소드 내부 공기의 차단이 필요한 경우 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 결정하고, 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 연료전지의 정지 완료 이후에도 캐소드 내부가 기밀되도록 스택압력센서 및 공기차단밸브를 제어하는 제어기;를 포함하는 연료전지 시스템이 소개된다.

Description

연료전지 시스템 및 그 제어 방법{FUEL CELL SYSTEM AND ITS CONTROL METHOD}
본 발명은 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 연료전지의 정지 이후에도 연료전지 스택의 기밀이 유지되도록 스택압력센서 및 공기차단밸브를 제어할 수 있는 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
연료전지는 외부에서 수소와 공기를 공급받아 연료전지 스택 내부에서 전기화학(electrochemistry)반응을 통해 전기 에너지를 생성하는 장치로서, 연료전지 차량(FCEV) 등 친환경 차량의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
연료전지 차량은 동력원으로써 사용하는 복수의 연료전지 셀들을 적층시킨 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 연료공급시스템, 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 공급하는 공기공급시스템, 연료전지스택의 온도를 제어하기 위해 냉각수 등을 활용한 열 관리 시스템 등을 포함한다.
연료공급시스템은 수소탱크 내부의 압축수소를 감압하여 연료전지 스택의 애노드(Anode, 연료극)로 공급하며, 공기공급시스템은 공기압축기를 작동시켜 흡입한 외부공기를 연료전지 스택의 캐소드(Cathode, 공기극)로 공급한다.
캐소드로 공급된 공기에 포함된 산소는 애노드로 공급된 수소와 전기화학반응을 통해 전기 에너지를 생성하고, 반응의 부산물(생성수(물), 전기화학반응에 따라 발생하는 고온의 열 등)과 배기가스(미반응 수소와 산소 등) 등을 공기배출라인을 통해 차량의 외부로 배출한다.
일반적인 연료전지가 운전 완료 후 정지하는 경우 공기차단밸브(ACV, Air Cut-Off Valve)의 기밀 유지가 불가한 상황이 발생할 수 있다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 연료전지의 정지시 애노드, 캐소드 측의 압력, 수소농도 및 배출 수소 농도를 나타낸 그래프이다.
도 1의 상황에서 연료전지 운전 이후(t0~t1), 연료전지가 정지 과정이 시작된다(t1). 이때, 캐소드측에 있는 공기차단 밸브가 차단되며, 애노드의 높은 수소 농도로 인한 분압차로 인해 애노드에서 캐소드로 수소가 이동하게 된다. 이때에는 제어기는 공기차단밸브의 닫힘 명령을 계속 유지하게 된다. 이에 따라 연료전지 정지시 캐소드의 압력이 점차 증가하고, 계속 증가하여 캐소드내 압력이 대기 압력(101kPa)을 초과하는 시점 또한 발생한다(t1~t2). 연료전지의 정지가 완료되면, 연료전지의 전원 공급이 차단되어 공기차단밸브가 닫힘 명령을 수신할 수 없게 된다. 이로 인해 공기차단밸브가 캐소드의 기밀 유지가 불가하며, 스택 내 수소 배출 및 공기 유입으로 인해 스택의 내구가 열화될 뿐만 아니라 배기에 과다한 수소 농도가 배출될 수 있는 문제가 발생한다. 연료전지의 정지 완료시(t2), 캐소드내 대기압을 초과하는 양압이 형성되어 기밀이 깨지고, 캐소드내 압력이 119kPa에서 115kPa로 4kPa 가량 급강하가 발생하게 된다. 이로 인해 공기차단밸브 측으로 수소가 배출되어 배기가스에 수소 농도가 급격히 높아지게 된다(t2~t3).
이러한 문제점에 따라, 스택 내 기밀 유지를 위해 연료전지의 정지 완료 이후 시험 결과값을 통해 도출된 일정한 가압시간 및 가압토크로 공기차단밸브를 누름 제어하는 것이 일반적이다.
그러나, 도출된 가압시간 및 가압토크가 과다한 경우, 암전류에 의해 차량의 배터리가 방전될 수 있는 문제점이 발생한다. 반대로 가압시간 및 가압토크가 부족한 경우에는 공기차단밸브가 기밀을 유지할 수 없어 스택 열화 및 내구에 불리한 문제점이 발생할 수도 있다.
이에, 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 적절하게 가변 제어하여 대기 압력 변화, 외기온 변화, 수소 공급압 변화에 따라 연료전지 스택의 기밀이 유지되도록 하기 위한 방안을 필요로 한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1836624 B
본 발명은, 연료전지의 정지 이후에도 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 적절하게 가변 제어하여 연료전지 스택의 기밀이 유지되도록 할 수 있고, 이에 따라 스택 내 수소공급 압력이 상향되어 스택의 열화 방지 및 초기 출력 응답성을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급라인과 반응 후의 공기를 외부로 배출하는 공기배출라인; 공기공급라인에 마련되어 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 측정하는 스택압력센서; 내부에 공기공급라인과 공기배출라인을 연결하는 바이패스라인이 형성된 공기차단밸브; 및 캐소드 내부 공기의 차단이 필요한 경우 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 결정하고, 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 연료전지의 정지 완료 이후에도 캐소드 내부가 기밀되도록 스택압력센서 및 공기차단밸브를 제어하는 제어기;를 포함하는 연료전지 시스템을 구성한다.
예를 들어, 캐소드 내부 공기의 차단이 필요한 경우는, 캐소드측 공기의 압력이 대기 압력을 초과하는 경우일 수 있다.
예를 들어, 제어기는 스택압력센서에서 측정된 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 통해 스택의 출구측 공기 압력을 산출할 수 있다.
예를 들어, 제어기는 산출된 출구측의 공기 압력 변화량 및 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압시간을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어기는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압토크를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어기는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값의 기 설정된 기준값 초과 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 가압토크의 최대값 유지시간을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어기는 연료전지의 정지 완료 이후의 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 수신하고, 수신된 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 기반으로 결정된 가압시간 및 가압토크를 수정할 수 있다.
예를 들어, 제어기는 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 공기차단밸브의 개도 각도가 조정되도록 공기차단밸브를 제어할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 방법으로서 본 발명은, 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급라인과 반응 후의 공기를 외부로 배출하는 공기배출라인, 공기공급라인에 마련되어 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 측정하는 스택압력센서, 내부에 공기공급라인과 공기배출라인을 연결하는 바이패스라인이 형성된 공기차단밸브를 포함하는 연료전지 시스템의 제어 방법에 있어서, 제어기에서 캐소드 내부 공기의 차단이 필요한 경우 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 결정하는 단계; 및 제어기에서 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 연료전지의 정지 완료 이후에도 캐소드 내부가 기밀되도록 스택압력센서 및 공기차단밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지 시스템의 제어 방법을 구성한다.
예를 들어, 제어기에서 스택압력센서에서 측정된 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 통해 스택의 출구측 공기 압력을 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 공기차단밸브의 가압시간을 결정하는 단계는, 제어기에서 산출된 출구측의 공기 압력 변화량 및 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압시간을 결정할 수 있다.
예를 들어, 공기차단밸브의 가압토크를 결정하는 단계는, 제어기에서 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압토크를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어기에서 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값의 기 설정된 기준값 초과 여부를 판단하는 단계; 및 제어기에서 판단 결과에 따라 가압토크의 최대값 유지시간을 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어기에서 연료전지의 정지 완료 이후의 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 수신하는 단계; 및 제어기에서 수신된 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 기반으로 결정된 가압시간 및 가압토크를 수정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 공기차단밸브를 제어하는 단계는, 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 공기차단밸브의 개도 각도가 조정되도록 공기차단밸브를 제어할 수 있다.
본 발명 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 연료전지의 정지 이후에도 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 적절하게 가변 제어하여 연료전지 스택의 기밀이 유지되도록 할 수 있고, 이에 따라 스택 내 수소공급 압력이 상향되어 스택의 열화 방지 및 초기 출력 응답성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크에 대해, 스택압력센서 활용이 가능하므로 튜닝 공수를 축소시킬 수 있고, 대기 압력 등 주변 환경에 따라 능동적인 제어가 가능하므로 시스템 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 연료전지의 정지시 애노드, 캐소드 측의 압력, 수소농도 및 배출 수소 농도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 일반적인 연료전지의 정지에 따른 공기차단밸브의 기밀 유지가 불가한 경우의 산소가 크로스오버(Cross-over)되는 현상을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 공기차단밸브를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기차단밸브의 열림 또는 닫힘 상태에 따른 스택의 입구측 압력 및 출구측 압력을 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지 정지시 제어기의 공기차단밸브 제어 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지 시스템의 제어 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 발명의 이해를 돕기 위해 연료전지 정지 시 애노드측 수소 압력을 상향시키는 이유에 대해 먼저 설명하기로 한다.
일반적으로 연료전지 정지 시 스택 내 수소 농도 확보를 위해 수소 공급 목표 압력을 향상시키게 된다. 이는 만약 스택 내 수소 농도 확보 불가 시, 초기 출력에 대한 응답성이 저하될 뿐만 아니라 잔존 산소에 의해 스택 역전압 또는 스택의 열화가 발생할 우려가 있기 때문이다. 애노드측의 수소 압력 상향 범위는 스택의 막전극접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)의 내구 및 배기 수소 농도의 규제 만족 가능한 범위 내에서 시험 평가로 결정될 수 있다. 이때, 공급된 수소는 공기차단밸브를 통한 기밀 확보시 스택 내 잔여 수소 및 공기의 전기화학 반응에 의해 소모된다. 따라서 애노드과 캐소드가 동일한 압력으로 형성되며, 캐소드측 대기 압력(101kPa) 대비 음압으로 형성되기 때문에 공기차단밸브가 닫힘 상태를 유지할 수 있다.
한편, 애노드측의 수소 공급 목표 압력 상향을 통해 스택의 열화 및 수소 농도 확보를 통해 초기 응답성 지연은 방지 가능하나, 과도한 수소 압력에 의해 막전극접합체의 내구 및 배기 수소 농도 규제 만족이 어려운 문제가 있다.
이하, 도 2를 참조하여 공기차단밸브의 기밀 유지 불가시 스택의 역전압 및 열화 발생 원인에 대해 설명한다.
도 2는 일반적인 연료전지의 정지에 따른 공기차단밸브의 기밀 유지가 불가한 경우의 산소가 크로스오버(Cross-over)되는 현상을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 연료전지 정지시 수소 공급이 차단된다. 이때, 캐소드측 잔여 수소 및 산소가 반응하여 물(H2O)가 생성되며, 공기차단밸브의 기밀이 제대로 이루어지지 않는 상태에서 공기 유입이 지속적으로 일어나게 되어 산소(O2)가 막전극접합체를 투과하여 애노드로 크로스오버하게 된다. 애노드측에서는 잔여 수소와 캐소드측에서 크로스오버된 산소가 서로 반응하여 물(H2O)가 생성되게 된다. 따라서, 지속적인 공기 유입으로 애노드와 캐소드는 산소로 채워지게 된다.
이후, 연료전지가 시동되면 수소가 공급되는 애노드의 수소 입구측에서 수소가 분해되어 수소 원자(H+)와 전자(e-)가 생성된다. 캐소드의 산소 출구측에서는 산소와 애노드에서 공급된 수소 원자 및 전자가 반응하여 물(H2O)가 생성된다. 이로 인해 물 생성량이 과다해짐에 따라 담지체(C)와의 반응으로 백금(Pt) 촉매가 유실되고, 물이 분해되어 수소 원자(H+)와 전자(e-)가 생성된다. 캐소드에서 생성된 수소 원자(H+)와 전자(e-)가 애노드로 이동하게 되며 스택 역전압이 발생하게 된다.
따라서 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 적절하게 가변 제어하여 대기 압력 변화, 외기온 변화, 수소 공급압 변화에도 연료전지 스택의 기밀이 유지되도록 하기 위한 방안을 제안한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 공기차단밸브를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예와 관련된 구성 요소를 위주로 나타낸 것으로, 실제 연료전지 시스템의 구현에 있어서는 이보다 더 적거나 많은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 일반적인 연료전지 시스템의 구성과 이를 제어하는 종래의 제어방법을 간략히 살펴보면서, 본 발명의 각 구성요소 및 단계가 갖는 차별적 특징을 함께 설명하기로 한다.
일반적인 연료전지 시스템은, 복수의 연료전지 셀들이 적층된 연료전지 스택(10), 연료로서 사용되는 수소를 연료전지 스택(10)의 애노드(12)로 공급하는 연료공급 시스템, 전기화학반응에 필요한 산소를 연료전지 스택(10)의 캐소드(11)로 공급하는 공기공급 시스템 등을 포함한다.
특히 공기공급 시스템은 연료전지 스택(10)의 캐소드(11)로 공기를 공급하는 공기공급라인(100)과 캐소드(11)를 통과한 반응 후 공기를 외부로 배출하는 공기배출라인(200)이 형성된다. 이에, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은 공기공급라인(100)과 공기배출라인(200)을 기본 구성요소로 한다.
도 3을 참조하면, 공기공급라인(100)에는 연료전지 스택(10)의 캐소드(11)로 공급되는 외부 공기를 흡입하는 공기압축기(20)가 마련되며, 공기공급라인(100)과 공기배출라인(200) 모두에 걸쳐서 마련되는 가습기(30)와 공기차단밸브(600), 공기배출라인(200)에 마련되어 반응 후 공기가 가습기(30)를 거친 후 배기구를 통해 배출되는 유량을 조절하는 공기배출밸브(700)가 구비된다. 또한, 공기공급라인(100)에는 스택압력센서(110)가 마련되어 캐소드(11)측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 측정할 수 있다.
연료전지에서 수분은 수소 이온의 전달 매개체 역할을 하기 때문에 캐소드(11)로 공급되는 공기에는 반드시 적절한 수분을 가습할 필요가 있고, 따라서 공기압축기(20)를 통해 흡입된 외부 공기가 캐소드(11)로 공급되기 전에 가습기(30)를 통해 가습하는 과정이 필요한 것이다.
참고로, 가습기(30)는 일반적으로 내부에 수분이 투과될 수 있는 별도의 막이 형성된다. 이러한 막을 기준으로 하여 그 내부는 루멘 사이드(Lumen side), 외부는 쉘 사이드(Shell side)라고 한다. 공기공급라인(100)을 통해 가습기(30)로 유입되는 공기는 루멘 사이드를 통과하고, 공기배출라인(200)을 통해 가습기(30)로 재유입되는 공기는 쉘 사이드로 유입된다. 공기배출라인(200)을 통해 공기가습기(30)로 재유입되는 공기에는 연료전지 스택(10)의 구동에 따라 발생한 소량의 수분이 포함되어 있으므로, 이러한 수분이 쉘 사이드에서 루멘 사이드로 투과되면서 공기공급라인(100)을 통해 공기가습기(30)로 유입되는 공기를 가습하게 된다.
즉, 이와 같은 작동원리에 따라, 가습기(30)는 공기공급라인(100)과 공기배출라인(200) 모두에 걸쳐서 마련되는 것이다.
또한, 공기차단밸브(600)는 공기공급라인(100)과 공기배출라인(200) 각각에 개별적으로 마련될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 공기공급라인(100)과 연결되는 유로(A)와 공기배출라인(200)과 연결되는 유로(B)를 동시에 구비하도록 형성될 수도 있다.
이 경우, 공기차단밸브(600)가 공기공급라인(100)과 공기배출라인(200)에 동시에 마련됨으로써 연료전지 시스템의 각 구성들의 모듈화가 용이하게 되며, 생산단가를 절감할 수 있는 점에서 공기차단밸브(600)는 도 4에 도시된 바와 같이 형성함이 바람직하다. 따라서 도 3에서는 도 4와 같이 형성된 공기차단밸브(600)를 적용한 상태를 도시하고 있다.
한편, 캐소드(11)로 공급된 공기에 포함된 산소는 애노드(12)로 공급된 수소와 전기화학반응을 통해 전기 에너지를 생성하고, 반응의 부산물로서 물과 고온의 열을 발생시키며, 이를 배기가스(미반응 수소와 산소 등)와 함께 공기배출라인(200)을 통해 차량의 외부로 배출할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료전지 시스템을 구성하는 제어기(500)는 캐소드(11) 내부 공기의 차단이 필요한 경우 스택압력센서(110)를 제어하여 수신된 압력에 따라 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 결정할 수 있다. 여기서, 캐소드(11) 내부 공기의 차단이 필요한 경우는 캐소드(11)내 압력이 대기 압력(101kPa)을 초과한 이후 공기차단밸브가 기밀을 유지하기 어려운 경우라고 할 수 있다. 여기서, 대기 압력은 제어기(500)내의 대기압 센서(미도시)에 의해 실시간으로 측정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기차단밸브의 열림 또는 닫힘 상태에 따른 스택(10)의 입구측 압력 및 출구측 압력을 나타낸 표이다.
도 5를 참조하면, 제어기(500)는 스택압력센서(110)에서 측정된 캐소드(11)측으로 공급되는 스택(10)의 입구측 공기 압력을 통해 스택(10)의 출구측 공기 압력을 산출할 수 있다. 스택압력센서(110)는 스택(10)의 입구측 공기 압력을 측정할 수 있기 때문에, 스택(10)의 출구측 공기 압력은 공기차단밸브의 열림 또는 닫힘 상태에 따라 추정될 수 있다.
예를 들어, 연료전지 정지 중 공기차단밸브의 닫힘 상태인 경우, 스택(10)의 출구측 압력(PstkIn)은 공기차단밸브 닫힘에 의해 유동이 발생하지 않아 입구측 압력과 동일하게 된다. 그러나, 연료전지 운전 중 공기차단밸브의 열림 상태인 경우, 스택(10)의 출구측 압력은 입구측 압력과 달라지게 된다. 구체적으로, 관내 유동 이론(Bernoulli Obstruction Theory)에 따라, 스택(10)의 출구측 압력(PstkOut)은 입구측 압력에서 아래 항을 차감한 값으로 계산될 수 있다.
(Re=레이놀즈 수, Cd=토출 계수, m=입구측 헤드, q=유체 밀도)
도 6는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지 정지시 제어기(500)의 공기차단밸브 제어 그래프이다.
도 6을 참조하면, 제어기(500)는 공기차단밸브의 개도 각도가 조정되도록 공기차단밸브 내 모터를 제어하여 가압시간 및 가압토크에 따라 캐소드(11) 내부가 기밀되도록 할 수 있다. 여기서, 제어기(500)는 상황에 따라 수소의 공급/차단 밸브 등을 조절해 연료전지로 수소를 내보내는 역할을 하는 FCU(연료전지 제어기(500), Fuel-cell Control Unit)일 수 있다. 제어기(500)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 스택(10)의 출구측 공기 압력과 대기 압력을 공기차단밸브에 송신할 수 있다. 연료전지의 정지 시작후 정지 완료될때까지 스택(10)의 출구측 압력은 점차 증가하며(t1~t2), 연료전지의 정지가 완료된 시점에 스택(10)의 출구측 압력이 최대가 된다(t2).
이후, 제어기(500)의 공기차단밸브 제어를 통해, 스택(10)의 출구측 압력이 급강하하는 구간 없이 일차함수의 형태로 점차 감소하게 된다(t2~t4). 이때, 제어기(500)가 슬립 상태에서는 스택압력센서(110)로부터 압력 정보를 수신할 수 없다(t1~t2). 따라서, 제어기(500)가 슬립 상태에 돌입하기 전까지의 일차 함수 그래프를 토대로 가압시간 및 가압토크를 결정할 수밖에 없게 된다. 따라서, (t2~t3)구간을 살펴보면 기울기는 C, 출구측의 공기 압력 변화량은 a, 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값은 b가 된다. 이에 따라 t2 를 y축으로, 대기 압력을 x축으로 하여 일차 함수를 식으로 표현하면 y=-c*x+(a*c+b)로 표현될 수 있다. 따라서, 스택(10)의 출구측 압력이 대기 압력과 동일해 지는 지점은 t4 로 y=0인 지점이고, (t3~t4)는 b/a 로 표현될 수 있다. 따라서 제어기(500)는 b/a를 가압시간으로 결정할 수 있다. 또한, 제어기(500)는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값의 기 설정된 기준값 초과 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 가압토크의 최대값 유지시간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것과 같이 t3를 기준으로 하여 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값인 b가 기 설정된 기준값인 20kPa를 초과하는 경우에는 제어기(500)는 가압토크의 최대값을 계속 유지하고, b가 20kPa이하가 되는 경우에는 가압토크가 일차 함수의 형태로 감소하도록 제어할 수 있다.
또한. 제어기(500)는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압토크를 결정할 수 있다. 제어기(500)는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값인 b가 클수록 공기차단밸브의 가압을 위해 필요한 토크가 증가하게 되어 공기차단밸브의 가압토크를 크게 결정할 수 있고, b가 작을수록 공기차단밸브의 가압을 위해 필요한 토크가 감소하게 되어 공기차단밸브의 가압토크를 작게 결정할 수 있다.
또한, 제어기(500)는 연료전지의 정지 완료 이후의 스택(10)의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 수신할 수 있다. 이는 외부 환경 및 스택(10)의 상태에 따라 스택(10) 기밀을 위한 가압시간 및 가압토크가 변경될 수 있으므로, 제어기(500)가 연료전지의 정지 완료 이후 슬립 상태로 돌입하기 전까지 약 3분의 시간 동안 스택(10)의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 수신하여 가압시간 및 가압토크를 수정할 수 있다.
상술한 연료전지 시스템의 구성을 바탕으로 실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어 방법을 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지 시스템의 제어 과정을 나타낸 순서도(S600)이다.
도 7을 참조하면, 먼저 연료전지 운전 정지 시작 후 정지 완료시까지(t1~t2), 제어기(500)는 공기차단밸브가 완전 닫히도록 제어할 수 있다(S601). 공기차단밸브는 제어 명령 수신 후 완전히 닫히도록 가압하게 된다(S602). 제어기(500)는 공기차단밸브로부터 개도값을 수신하고(S603), 제어기(500)는 공기차단밸브의 닫힘 상태를 확인하고 수소 공급 압력을 상향시키게 된다(S604). 이후, 제어기(500)는 스택압력센서(110)로부터 스택(10)의 출구측 압력값을 수신할 수 있다. 연료전지의 정지가 완료된 시점에 스택(10)의 출구측 압력이 최대가 되며(t2), 이때 캐소드(11) 내부 공기의 차단이 필요한 경우로서 제어기(500)는 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 연료전지의 정지 완료 이후에도 캐소드(11) 내부가 기밀되도록 공기차단밸브를 제어하게 된다(S605). 제어기(500)는 캐소드(11)측의 압력 변화 추이 확인을 위해 제어기(500)가 슬립 상태에 돌입하기 전까지 스택압력센서(110)로부터 출구측 압력값을 수신할 수 있다(S606). 이후, 스택압력센서(110)를 제어하여 수신된 압력에 따라 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 결정할 수 있다. 제어기(500)는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값의 기 설정된 기준값 초과 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 가압토크의 최대값 유지시간을 결정할 수 있다(S607). 제어기(500)가 슬립 상태에 돌입한 이후에는 공기차단밸브는 제어기(500)에서 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 제어될 수 있다(S608).
지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 연료전지의 정지 이후에도 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 적절하게 가변 제어하여 연료전지 스택의 기밀이 유지되도록 할 수 있고, 이에 따라 스택 내 수소공급 압력이 상향되어 스택의 열화 방지 및 초기 출력 응답성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크에 대해, 스택압력센서 활용이 가능하므로 튜닝 공수를 축소시킬 수 있고, 대기 압력 등 주변 환경에 따라 능동적인 제어가 가능하므로 시스템 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 연료전지 스택 11 : 캐소드
12 : 애노드 20 : 공기압축기
30 : 가습기 100 : 공기공급라인
110 : 스택압력센서 200 : 공기배출라인
300 : 공기재순환라인 400 : 공기재순환밸브
500 : 제어기 600 : 공기차단밸브
610 : 바이패스라인 700 : 공기배출밸브

Claims (15)

  1. 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급라인과 반응 후의 공기를 외부로 배출하는 공기배출라인;
    공기공급라인에 마련되어 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 측정하는 스택압력센서;
    내부에 공기공급라인과 공기배출라인을 연결하는 바이패스라인이 형성된 공기차단밸브; 및
    캐소드 내부 공기의 차단이 필요한 경우 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 결정하고, 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 연료전지의 정지 완료 이후에도 캐소드 내부가 기밀되도록 스택압력센서 및 공기차단밸브를 제어하는 제어기;를 포함하는 연료전지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    캐소드 내부 공기의 차단이 필요한 경우는,
    캐소드측 공기의 압력이 대기 압력을 초과하는 경우인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제어기는 스택압력센서에서 측정된 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 통해 스택의 출구측 공기 압력을 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제어기는 산출된 출구측의 공기 압력 변화량 및 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    제어기는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압토크를 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제어기는 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값의 기 설정된 기준값 초과 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 가압토크의 최대값 유지시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    제어기는 연료전지의 정지 완료 이후의 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 수신하고, 수신된 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 기반으로 결정된 가압시간 및 가압토크를 수정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제어기는 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 공기차단밸브의 개도 각도가 조정되도록 공기차단밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  9. 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급라인과 반응 후의 공기를 외부로 배출하는 공기배출라인, 공기공급라인에 마련되어 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 측정하는 스택압력센서, 내부에 공기공급라인과 공기배출라인을 연결하는 바이패스라인이 형성된 공기차단밸브를 포함하는 연료전지 시스템의 제어 방법에 있어서,
    제어기에서 캐소드 내부 공기의 차단이 필요한 경우 공기차단밸브의 가압시간 및 가압토크를 결정하는 단계; 및
    제어기에서 결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 연료전지의 정지 완료 이후에도 캐소드 내부가 기밀되도록 스택압력센서 및 공기차단밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    제어기에서 스택압력센서에서 측정된 캐소드측으로 공급되는 스택의 입구측 공기 압력을 통해 스택의 출구측 공기 압력을 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    공기차단밸브의 가압시간을 결정하는 단계는,
    제어기에서 산출된 출구측의 공기 압력 변화량 및 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    공기차단밸브의 가압토크를 결정하는 단계는,
    제어기에서 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값을 기반으로 가압토크를 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    제어기에서 산출된 출구측 공기 압력에서 대기 압력을 차감한 값의 기 설정된 기준값 초과 여부를 판단하는 단계; 및
    제어기에서 판단 결과에 따라 가압토크의 최대값 유지시간을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    제어기에서 연료전지의 정지 완료 이후의 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 수신하는 단계; 및
    제어기에서 수신된 스택의 출구측 공기 압력 및 대기 압력을 기반으로 결정된 가압시간 및 가압토크를 수정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    공기차단밸브를 제어하는 단계는,
    결정된 가압시간 및 가압토크에 따라 공기차단밸브의 개도 각도가 조정되도록 공기차단밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
KR1020220128005A 2022-10-06 2022-10-06 연료전지 시스템 및 그 제어 방법 KR20240048340A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220128005A KR20240048340A (ko) 2022-10-06 2022-10-06 연료전지 시스템 및 그 제어 방법
US18/135,419 US20240136549A1 (en) 2022-10-06 2023-04-17 Fuel cell system and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220128005A KR20240048340A (ko) 2022-10-06 2022-10-06 연료전지 시스템 및 그 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240048340A true KR20240048340A (ko) 2024-04-15

Family

ID=90715737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220128005A KR20240048340A (ko) 2022-10-06 2022-10-06 연료전지 시스템 및 그 제어 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240136549A1 (ko)
KR (1) KR20240048340A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101836624B1 (ko) 2016-04-26 2018-03-08 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 시동 제어방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101836624B1 (ko) 2016-04-26 2018-03-08 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 시동 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20240136549A1 (en) 2024-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7824815B2 (en) Fuel cell system
US8563191B2 (en) Fuel cell system and gas leakage detection device
US8795917B2 (en) Fuel cell system with control of the pressure of the reactants within the system
CN110048144B (zh) 一种燃料电池系统及其空气供应控制方法
KR101136497B1 (ko) 연료전지시스템 및 그 제어방법
JP4359856B2 (ja) 燃料電池システム及び移動体
US9450257B2 (en) Fuel cell system and its control method
US11171347B2 (en) Fuel cell system to control output of a fuel cell stack
WO2007117015A1 (ja) 燃料電池運転システム及び燃料電池運転システムにおける弁開度算出方法
CN108878929B (zh) 燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法
CN108140857B (zh) 燃料电池系统及其控制方法
JP7038301B2 (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法
US7851099B2 (en) Fuel cell system and control method for fuel cell
US6815104B2 (en) Method for controlling flow rate of oxidizer in fuel cell system
KR20240048340A (ko) 연료전지 시스템 및 그 제어 방법
EP4148839A1 (en) Systems and methods to measure or control fuel cell stack excess hydrogen flow using humidity
JP5013171B2 (ja) 燃料電池システム
JP3879409B2 (ja) 燃料電池システム
CN115832368A (zh) 测量或控制燃料电池堆过量氢气流量的系统和方法
US8906566B2 (en) Fuel cell stack shutdown operation controlling anode pressure using discharge fuel consumption estimate
JP2009158268A (ja) 燃料電池システム
JP5392592B2 (ja) 燃料電池システム及び不純物濃度推定方法
US11764376B2 (en) Incorporated air supplying apparatus for fuel cell stack and method for controlling air flow for fuel cell stack using same
CN115513497A (zh) 车辆的燃料电池控制系统
KR20240043517A (ko) 연료전지 시스템 및 그 제어방법