WO2023167425A1 - 연료전지 순차제어방법 및 그 시스템 - Google Patents

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WO2023167425A1
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stopped
fuel cell
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한동석
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주식회사 빈센
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell sequential control method and system for sequentially controlling a plurality of fuel cells.
  • a hydrogen fuel cell system refers to a system that separates hydrogen ions from hydrogen, combines them with oxygen in the air to generate electricity, and provides power based on this.
  • a power unit may be equipped with a plurality of hydrogen fuel cell systems. There are cases in which the output of the hydrogen fuel cell system must be maximized in response to the required load power of the power unit.
  • a technical problem to be solved by the present invention relates to a fuel cell sequential control method and system for supplying fuel to a power unit and stably maintaining output by sequentially controlling a plurality of fuel cells.
  • At least one processor operates some of the plurality of fuel cells and maintaining the others in a stopped state, and stopping at least some of the fuel cells operated by at least one processor and operating at least some of the fuel cells in the stopped state when a preset condition is satisfied.
  • the step of stopping at least some of the fuel cells operating by at least one processor and operating at least some of the stopped fuel cells when a predetermined condition is satisfied comprises: and stopping at least a portion operated by at least one processor and operating at least a portion of the fuel cells in a stopped state when the operating time of at least some of the batteries exceeds a predetermined critical operating time.
  • the step of operating a part includes measuring the operating time of each fuel cell operated by at least one processor, determining whether the operating time exceeds a preset threshold operating time by at least one processor, stopping at least some of the fuel cells by at least one processor when the time exceeds a predetermined critical operating time; and operating the fuel cell.
  • the step of stopping at least some of the fuel cells operating by at least one processor and operating at least some of the stopped fuel cells when a predetermined condition is satisfied comprises: and stopping at least some of the fuel cells operated by at least one processor and operating at least some of the fuel cells in a stopped state when the accumulated output power of at least some of the batteries exceeds a preset reference accumulated output power.
  • At least one processor stops at least a portion of the operating fuel cells and the fuel cells in a stopped state.
  • the step of operating at least some of the steps includes measuring the output power of each fuel cell operated by at least one processor, and calculating the cumulative output power of each fuel cell operated based on the output power by at least one processor.
  • Step of determining, by at least one processor, whether the cumulative output power exceeds a preset cumulative output power; if the cumulative output power exceeds the preset cumulative output power, by at least one processor at least some of the fuel The method includes stopping the cells and operating, by at least one processor, the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the stopped fuel cells.
  • the step of stopping at least some of the fuel cells operating by at least one processor and operating at least some of the stopped fuel cells when a predetermined condition is satisfied comprises: and stopping at least a portion of the fuel cells operated by at least one processor and operating at least a portion of the fuel cells in a stationary state when the amount of moisture generated in at least some of the cells exceeds a predetermined critical moisture amount.
  • the step of operating a part includes measuring the amount of moisture generated in each of the fuel cells operated by at least one processor, determining whether or not the amount of moisture exceeds a preset critical amount of moisture by at least one processor, Stopping, by at least one processor, at least some fuel cells when the amount of moisture exceeds a preset critical amount; It includes activating
  • the step of stopping at least some of the fuel cells operating by at least one processor and operating at least some of the stopped fuel cells when a predetermined condition is satisfied comprises: and stopping at least a part operated by at least one processor and operating at least a part of the fuel cell in a stopped state when the fatigue degree of at least some of the membrane electrode assemblies provided in the battery reaches a predetermined critical fatigue degree.
  • the step of operating at least some of the fuel cells in a stationary state may include measuring fatigue of membrane electrode assemblies provided in each of the fuel cells operated by at least one processor, a critical fatigue degree of which the fatigue degree is set in advance by at least one processor. Determining whether the level of fatigue exceeds a predetermined critical fatigue level, stopping at least some fuel cells by at least one processor, and stopping at least one of the fuel cells in a stopped state by at least one processor. and operating the same number of fuel cells as some of the fuel cells.
  • the at least one processor is connected to each of the plurality of fuel cells to provide a plurality of fuel cells. Measures the operating state of the cells, controls the operation of a plurality of fuel cells, operates some of the plurality of fuel cells, keeps the rest in a stopped state, and stops at least some of the fuel cells in operation when a preset condition is satisfied A control signal is output to operate at least some of the fuel cells in the state.
  • At least one processor stops at least some of the fuel cells that operate and, when the operating time of at least some of the operating fuel cells exceeds a preset threshold operating time, returns to the stopped state.
  • a control signal is output to operate the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the fuel cells.
  • At least one processor when the accumulated output power of at least some of the operating fuel cells exceeds a preset cumulative output power, stops at least some of the operating fuel cells and enters a stopped state.
  • a control signal is output to operate the same number of fuel cells as at least some of the fuel cells stopped.
  • At least one processor when the amount of moisture generated in at least some of the operating fuel cells exceeds a preset threshold amount of moisture, stops at least some of the fuel cells that operate and returns to the stopped state.
  • a control signal is output to operate the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the fuel cells.
  • At least one processor stops at least some of the fuel cells in operation when the fatigue of at least some of the membrane electrode assemblies provided in the operating fuel cells reaches a preset critical fatigue degree. and outputs a control signal to operate the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the stopped fuel cells.
  • it includes a computer-readable recording medium on which a program for executing the fuel cell sequential control method according to an embodiment of the present invention is recorded.
  • the fuel cell sequential control method and system according to the present invention can sequentially control a plurality of fuel cells to stably maintain output and stabilize performance of the fuel cell system.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a fuel cell sequential control system, a fuel cell system, and an external device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a fuel cell sequential control method by a fuel cell sequential control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on operating time according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on accumulated output power according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on moisture content according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on fatigue according to an embodiment of the present invention.
  • the expression "the same” in the description may mean “substantially the same”. That is, it may be the same to the extent that a person with ordinary knowledge can understand that it is the same.
  • Other expressions may also be expressions in which "substantially” is omitted.
  • ' ⁇ unit' used in this specification is a unit that processes at least one function or operation, and may mean, for example, software, an FPGA, or a hardware component. Functions provided by ' ⁇ unit' may be performed separately by a plurality of components or may be integrated with other additional components. ' ⁇ unit' in this specification is not necessarily limited to software or hardware, and may be configured to be in an addressable storage medium or configured to reproduce one or more processors.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a fuel cell sequential control system, a fuel cell system, and an external device according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel cell sequential control system 1 may include at least one processor, and at least one processor is implemented as a group control unit 10 and a plurality of unit control units 11 to operate. can cast
  • the fuel cell sequential control system 1 of FIG. 1 includes n (n is a natural number) unit controllers 11, the same number as the plurality of fuel cells 12 to be described below, and n
  • Each of the unit control units 11 will be referred to as first through n-th unit control units 11 .
  • the fuel cell system 2 may include a plurality of fuel cells 12 .
  • the fuel cell system 2 of FIG. 1 may include n fuel cells 12 .
  • Each of the n fuel cells 12 will be referred to as first through nth fuel cells 12 .
  • the first to nth unit control units 11 may be connected to the group control unit 10 .
  • the first to nth unit controllers 11 may be connected to the first to nth fuel cells 12 , respectively.
  • the first unit controller 11 may be connected to the first fuel cell 12 .
  • the nth unit controller 11 may be connected to the nth fuel cell 12 .
  • the first to nth unit controllers 11 may measure operating states of the first to nth fuel cells 12 . That is, the first unit controller 11 may measure the operating state of the first fuel cell 12 . The nth unit controller 11 may measure the operating state of the nth fuel cell 12 .
  • the first to nth unit controllers 11 may measure operating times of the first to nth fuel cells 12 .
  • the first to nth unit controllers 11 may provide the group control unit 10 with an operating time measurement signal including data on operating times of the first to nth fuel cells 12 .
  • the first to nth unit controllers 11 may measure the output power of the first to nth fuel cells 12 .
  • the first to nth unit controllers 11 may provide output power measurement signals including data on the output power of the first to nth fuel cells 12 to the group controller 10 .
  • the first to nth unit controllers 11 may measure the amount of moisture generated in the first to nth fuel cells 12 .
  • the first to nth unit controllers 11 may provide a moisture content measurement signal including data on the moisture content of the first to nth fuel cells 12 to the group controller 10 .
  • the first to n-th unit controllers 11 may measure the degree of fatigue of membrane electrode assemblies (MEAs) provided in the first to n-th fuel cells 12 .
  • the first to n-th unit controllers 11 may provide a fatigue measurement signal including data on fatigue of the membrane electrode assemblies provided in the first to n-th fuel cells 12 to the group controller 10 .
  • the first to nth unit control units 11 may receive control signals for sequentially controlling the first to nth fuel cells 12 from the group control unit 10 .
  • the first to nth unit control units 11 may sequentially control the first to nth fuel cells 12 based on control signals provided from the group control unit 10 .
  • the first unit control unit 11 may control the first fuel cell 12 based on a control signal provided from the group control unit 10 .
  • the nth unit control unit 11 may control the nth fuel cell 12 based on a control signal provided from the group control unit 10 .
  • the first unit control unit 11 may operate the first fuel cell 12 based on an operation control signal (osg, see FIG. 2 ) provided from the group control unit 10 .
  • the first unit control unit 11 may stop the operation of the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg (refer to FIG. 2 ) provided from the group control unit 10 .
  • the first unit control unit 11 may maintain the first fuel cell 12 in an operating state based on the operation control signal osg provided from the group control unit 10 .
  • the first unit control unit 11 may maintain the first fuel cell 12 in a stopped state based on the stop control signal ssg provided from the group control unit 10 .
  • the first to nth unit controllers 11 operate at least some of the first to nth fuel cells 12 based on the operation control signal osg or the stop control signal ssg provided from the group control unit 10. It can be operated, stopped, operated, or maintained in a stopped state.
  • the group control unit 10 transmits control signals for sequentially controlling the first to nth fuel cells 12 in response to the required load power (eg, 500Kw) of the external device 3 to the first to nth unit control units. (11) can be provided.
  • the group control unit 10 transmits an operation control signal osg for operating or maintaining some of the first to nth fuel cells 12 in an operating state, among the first to nth unit control units 11. Some can be provided.
  • the group control unit 10 provides a stop control signal ssg for stopping or maintaining the rest of the first to nth fuel cells 12 to the rest of the first to nth unit control units 11. can do.
  • the fuel cell system 2 includes the first to tenth fuel cells 12, the required load power of the external device 3 is 500 kW, and each of the first to tenth fuel cells 12
  • the group control unit 10 transmits an operation control signal osg for operating or maintaining eight fuel cells among the first to tenth fuel cells 12 in an operating state. It can be provided to eight unit control units 11 connected to the battery.
  • the group control unit 10 transmits a stop control signal ssg for stopping or maintaining the remaining two fuel cells except for the eight fuel cells among the first to tenth fuel cells 12 in a stopped state. It can be provided to the unit control unit 11 connected to the battery.
  • the group control unit 10 transmits an operation control signal osg for operating eight fuel cells 12 among the first to tenth fuel cells 12 to eight unit control units connected to the eight fuel cells 12 ( 11), the eight fuel cells 12 connected to the eight unit control units 11 can be controlled to provide power of 500 Kw to the external device 3.
  • the group control unit 10 may determine whether a preset condition is satisfied using operation time measurement signals provided from the first to nth unit control units 11 .
  • the group control unit 10 may determine whether a preset condition is satisfied using output power measurement signals provided from the first to nth unit control units 11 .
  • the group control unit 10 may determine whether a preset condition is satisfied using the moisture content measurement signals provided from the first to nth unit control units 11 .
  • the group control unit 10 may determine whether a preset condition is satisfied using the fatigue measurement signals provided from the first to nth unit control units 11 .
  • the group control unit 10 may determine whether the operation time of the fuel cell 12 operating based on the operation time measurement signal exceeds a preset threshold operation time.
  • the threshold operating time may be set in various ways.
  • the group control unit 10 stops at least a portion of the operating fuel cells 12 with a stop control signal ( ssg) may be provided to at least some of the unit controllers 11 connected to at least some of the fuel cells 12 .
  • the group controller 10 provides an operation control signal osg for operating at least some of the stopped fuel cells 12 to at least some of the unit controllers 11 connected to the at least some of the fuel cells 12.
  • the group control unit ( 10), the number of at least some of the fuel cells 12 operated by the operation control signal osg provided is equal to each other.
  • the group controller 10 when it is determined that the operating time of the first fuel cell 12 exceeds a preset critical operating time, the group controller 10 provides a stop control signal ssg to the first unit controller 11. can do.
  • the first unit controller 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 and maintain it in an operating state based on the operation control signal osg.
  • the second fuel cell 12 may operate at the same time that the first fuel cell 12 is stopped.
  • the group controller 10 controls the first unit controller 11 and the second A stop control signal ssg may be provided to the unit control unit 11 .
  • the first unit controller 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the second unit controller 11 may stop the second fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the tenth unit control unit 11 .
  • the tenth unit controller 11 may operate the stopped tenth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the ninth to tenth fuel cells 12 may operate at the same time that the first to second fuel cells 12 are stopped.
  • the group controller 10 may determine at least some of the fuel cells 12 that exceed the critical operating time based on the operating time measured in each of the fuel cells 12 that are operating.
  • the group control unit 10 may provide a control signal to stop at least some of the fuel cells 12 .
  • the group control unit 10 may provide a control signal to operate the same number of fuel cells as at least some of the fuel cells 12 stopped for exceeding the critical operation time among the stopped fuel cells 12 .
  • durability and deterioration of the fuel cell system 2 can be prevented by first stopping any one or more fuel cells 12 operating beyond the critical operating time among the operating fuel cells 12 .
  • the total output of the fuel cell system 2 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12 .
  • the group controller 10 may determine whether the cumulative output power of the operating fuel cell 12 exceeds a preset reference cumulative output power based on the output power measurement signal.
  • Reference cumulative output power according to an embodiment of the present invention may be set in various ways.
  • the group control unit 10 performs stop control for stopping at least a portion of the fuel cells 12 in operation when it is determined that the cumulative output power of at least a portion of the operating fuel cells 12 exceeds a preset reference cumulative output power.
  • the signal ssg may be provided to at least some of the unit controllers 11 connected to at least some of the fuel cells 12 .
  • the group controller 10 provides an operation control signal osg for operating at least some of the stopped fuel cells 12 to at least some of the unit controllers 11 connected to the at least some of the fuel cells 12.
  • the group control unit ( 10), the number of at least some of the fuel cells 12 operated by the operation control signal osg provided is equal to each other.
  • the group controller 10 sends a stop control signal ssg to the first unit controller 11. can provide.
  • the first unit controller 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 when it is determined that the cumulative output power of the first fuel cell 12 and the second fuel cell 12 exceeds a preset reference cumulative output power, the group control unit 10 operates the first unit control unit 11 and A stop control signal ssg may be provided to the second unit control unit 11 .
  • the first unit controller 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the second unit controller 11 may stop the second fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the tenth unit control unit 11 .
  • the tenth unit controller 11 may operate the stopped tenth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 may determine at least some of the fuel cells 12 that exceed the reference accumulated output power based on the accumulated output power measured in each of the fuel cells 12 that are operating.
  • the group control unit 10 may provide a control signal to stop at least some of the fuel cells 12 .
  • the group control unit 10 may provide a control signal to operate the same number of fuel cells as at least some of the fuel cells 12 stopped by exceeding the reference cumulative output power among the stopped fuel cells 12 .
  • durability and deterioration of the fuel cell system 2 can be prevented by first stopping at least some of the fuel cells 12 operating in excess of the standard cumulative output power among the operating fuel cells 12 .
  • the total output of the fuel cell system 2 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12 .
  • the group control unit 10 stops at least a part of the fuel cell 12 that operates.
  • the control signal ssg may be provided to at least some of the unit controllers 11 connected to at least some of the fuel cells 12 .
  • the group controller 10 provides an operation control signal osg for operating at least some of the stopped fuel cells 12 to at least some of the unit controllers 11 connected to the at least some of the fuel cells 12.
  • the group control unit ( 10), the number of at least some of the fuel cells 12 operated by the operation control signal osg provided is equal to each other.
  • the group control unit 10 when it is determined that the amount of moisture generated in the first fuel cell 12 exceeds a preset critical amount of moisture, the group control unit 10 provides a stop control signal ssg to the first unit control unit 11. can do.
  • the first unit controller 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group controller 10 controls the first unit controller 11 and the second A stop control signal ssg may be provided to the unit control unit 11 .
  • the first unit controller 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the second unit controller 11 may stop the second fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 and maintain it in an operating state based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the tenth unit control unit 11 .
  • the tenth unit controller 11 operates the stopped tenth fuel cell 12 based on the operation control signal osg and can maintain it in an operating state.
  • the group control unit 10 may determine one or more fuel cells 12 that exceed the threshold moisture amount based on the moisture content generated in each fuel cell 12 that operates.
  • the group control unit 10 may provide a control signal to stop any one or more fuel cells 12 .
  • the group control unit 10 may provide a control signal to operate the same number of fuel cells as the at least one fuel cell 12 stopped by exceeding the critical water amount among the stopped fuel cells 12 .
  • durability and deterioration of the fuel cell system 2 can be prevented by first stopping any one or more fuel cells 12 operating in excess of the critical moisture content among the operating fuel cells 12 .
  • the total output of the fuel cell system 2 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12 .
  • the group controller 10 controls at least a portion of the fuel cell 12 that operates when it is determined that the fatigue level of the membrane electrode assembly provided in the fuel cell 12 that operates based on the fatigue measurement signal exceeds a preset critical fatigue level.
  • a stop control signal (ssg) for stopping may be provided to at least some of the unit controllers 11 connected to at least some of the fuel cells 12 .
  • the group control unit ( 10), the number of at least some of the fuel cells 12 operated by the operation control signal osg provided is equal to each other.
  • the group control unit 10 sends a stop control signal to the first unit control unit 11 ( ssg) can be provided.
  • the first unit controller 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg and maintain the stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 controls the first unit control unit 11 ) and a stop control signal ssg to the second unit control unit 11.
  • the first unit control unit 110 may stop the first fuel cell 12 and maintain it in a stopped state based on the stop control signal ssg.
  • the second unit control unit 11 may operate based on the stop control signal ssg.
  • the second fuel cell 12 can be stopped and maintained in a stopped state.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the ninth unit control unit 11 .
  • the ninth unit controller 11 may operate the stopped ninth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 may provide an operation control signal osg to the tenth unit control unit 11 .
  • the tenth unit controller 11 may operate the stopped tenth fuel cell 12 based on the operation control signal osg.
  • the group control unit 10 may determine at least some of the fuel cells 12 that exceed the critical fatigue level based on the degree of fatigue measured in the membrane electrode assemblies provided in each of the operating fuel cells 12. there is.
  • the group control unit 10 may provide a control signal to stop at least some of the fuel cells 12 .
  • the group control unit 10 may provide a control signal to operate the same number of fuel cells as at least some of the fuel cells 12 stopped by exceeding the critical fatigue degree among the stopped fuel cells 12 .
  • durability and deterioration of the fuel cell system 2 can be prevented by first stopping at least some of the fuel cells 12 operating beyond the critical fatigue degree among the operating fuel cells 12 .
  • the total output of the fuel cell system 2 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12 .
  • the fuel cell 12 may be a hydrogen fuel cell, and may generate electricity by separating hydrogen ions from hydrogen and combining them with oxygen in the air. Power based on the electricity generated by the fuel cell 12 can be used as fuel for the external device 3 or ship.
  • Each of the fuel cells 12 may have a rated capacity of 62.5 Kw, but the present invention is not limited thereto.
  • the external device 3 may be a power device that uses power provided from the fuel cell 12 as fuel, such as a ship.
  • the first to nth fuel cells 12 are shown as being disposed outside the external device 3 to provide power to the external device 3, but are limited thereto. It doesn't work.
  • the first to nth fuel cells 12 according to an embodiment of the present invention may be provided inside the external device 3 .
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a fuel cell sequential control method by a fuel cell sequential control system according to an embodiment of the present invention.
  • the group control unit 10 provides control signals to the first to n-th unit control units 11 so that the first to n-th fuel cells 12 can provide power corresponding to the required load power of the external device 3. can do.
  • n 10 in FIG. 2
  • the required power of the external device 3 is 500 kW
  • the rated capacity of each fuel cell 12 is 62.5 Kw.
  • the group control unit 10 may control eight fuel cells 12 among the first to tenth fuel cells 12 to provide power corresponding to the required load power of the external device 3 .
  • the first to eighth fuel cells 12 operate in order to provide power corresponding to the required load power of the external device 3 and will be described.
  • the group control unit 10 may provide operation control signals osg for operating the first to eighth unit control units 11 to the first to eighth unit control units 11 .
  • the group control unit 10 may provide a stop control signal ssg for stopping the ninth to tenth unit control units 11 to the ninth to tenth unit control units 11 .
  • the first to eighth unit control units 11 may operate the first to eighth fuel cells 12 (OP) based on the operation control signal osg provided from the group control unit 10 .
  • the first to eighth fuel cells 12 may provide power generated by separating hydrogen ions from hydrogen and combining with oxygen in the air to the external device 3 .
  • the first to eighth fuel cells 12 may provide power of 500 Kw corresponding to the required load power of the external device 3 to the external device 3 .
  • the ninth to tenth unit control units 11 may stop the ninth to tenth fuel cells 12 (ST) based on the stop control signal ssg provided from the group control unit 10 .
  • the first to eighth unit controllers 11 may measure the operation time of each of the first to eighth fuel cells 12 .
  • the first to eighth unit controllers 11 may provide the group control unit 10 with an operating time measurement signal including data on the operating time of each of the first to eighth fuel cells 12 .
  • the group control unit 10 determines the operation time of at least some of the first to eighth fuel cells 12 operating based on the operation time measurement signals provided from the first to eighth unit control units 11 to set a preset threshold operation time. Excess can be judged.
  • the group controller 10 may provide a stop control signal ssg for stopping the first fuel cell 12 to the first unit controller 11 connected to the first fuel cell 12 .
  • the first unit control unit 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg provided from the group control unit 10 .
  • the group controller 10 may provide an operation control signal osg for operating any one of the stopped ninth to tenth fuel cells 12 to any one of the ninth to tenth unit controllers 11. . Any one of the ninth to tenth unit control units 11 may operate one of the ninth to tenth fuel cells 12 based on the operation control signal osg provided from the group control unit 10 .
  • the fuel cell sequential control system 1 of the present invention can provide required load power to the external device 3.
  • the fuel cell 12 operating the longest may be stopped.
  • the required load power provided to the external device 3 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the number of stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12, and The performance of the battery system 2 can be stabilized.
  • the first to eighth unit controllers 11 may measure the output power of each of the first to eighth fuel cells 12 .
  • the first to eighth unit control units 11 may provide the group control unit 10 with an output power measurement signal including data on the output power of each of the first to eighth fuel cells 12 .
  • the group controller 10 may calculate the cumulative output power of each of the first to eighth fuel cells 12 operating based on the output power measurement signals provided from the first to eighth unit controllers 11 .
  • the group control unit 10 determines that the cumulative output power of at least some of the first to eighth fuel cells 12 exceeds a preset reference cumulative output power based on the accumulated output power of each of the first to eighth fuel cells 12 . can determine whether
  • the group controller 10 may provide a stop control signal ssg for stopping the first fuel cell 12 to the first unit controller 11 connected to the first fuel cell 12 .
  • the first unit control unit 11 may stop the first fuel cell 12 based on the stop control signal ssg provided from the group control unit 10 .
  • the group controller 10 may provide an operation control signal osg for operating any one of the stopped ninth to tenth fuel cells 12 to any one of the ninth to tenth unit controllers 11. . Any one of the ninth to tenth unit control units 11 may operate one of the ninth to tenth fuel cells 12 based on the operation control signal osg provided from the group control unit 10 .
  • the fuel cell sequential control system 1 of the present invention can provide required load power to the external device 3.
  • the fuel cell 12 operating the longest may be stopped.
  • the required load power provided to the external device 3 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the number of stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12, and The performance of the battery system 2 can be stabilized.
  • the first to eighth unit controllers 11 may measure the amount of moisture generated in each of the first to eighth fuel cells 12 .
  • the first to eighth unit control units 11 may provide a moisture amount measurement signal including data on the amount of moisture generated in each of the first to eighth fuel cells 12 to the group control unit 10 .
  • the group controller 10 determines that the amount of moisture generated in at least some of the first to eighth fuel cells 12 operating based on the moisture content measurement signals provided from the first to eighth unit controllers 11 exceeds a preset critical moisture amount. can determine whether
  • the group control unit 10 transmits a stop control signal ssg for stopping the first and second fuel cells 12 in operation to the first and second unit control units 11 connected to the first and second fuel cells 12. ) can be provided.
  • the first and second unit control units 11 may stop the first and second fuel cells 12 based on the stop control signal ssg provided from the group control unit 10 .
  • the group controller 10 may provide an operation control signal osg for operating the stopped ninth and tenth fuel cells 12 to the ninth and tenth unit controllers 11 .
  • the ninth and tenth unit control units 11 may operate the ninth and tenth fuel cells 12 based on the operation control signal osg provided from the group control unit 10 .
  • the fuel cell sequential control system 1 of the present invention can provide required load power to the external device 3.
  • the fuel cells 12 may be stopped by measuring the amount of moisture generated in the plurality of fuel cells 12 that operate.
  • the required load power provided to the external device 3 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the number of stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12, and The performance of the battery system 2 can be stabilized.
  • the first to eighth unit controllers 11 may measure the degree of fatigue of the membrane electrode assemblies provided in the first to eighth fuel cells 12 .
  • the first to eighth unit controllers 11 may provide a fatigue measurement signal including data on fatigue of each of the membrane electrode assemblies provided in the first to eighth fuel cells 12 to the group control unit 10. .
  • the group control unit 10 sets the fatigue level of at least some of the membrane electrode assemblies provided in the first to eighth fuel cells 12 operating based on the fatigue measurement signals provided from the first to eighth unit control units 11 in advance. It can be judged whether the critical fatigue road is exceeded.
  • the group control unit 10 transmits a stop control signal ssg for stopping the first and second fuel cells 12 in operation to the first and second unit control units 11 connected to the first and second fuel cells 12. ) can be provided.
  • the first and second unit control units 11 may stop the first and second fuel cells 12 based on the stop control signal ssg provided from the group control unit 10 .
  • the group controller 10 may provide an operation control signal osg for operating the stopped ninth and tenth fuel cells 12 to the ninth and tenth unit controllers 11 .
  • the ninth and tenth unit control units 11 may operate the ninth and tenth fuel cells 12 based on the operation control signal osg provided from the group control unit 10 .
  • the fuel cell sequential control system 1 of the present invention can provide necessary load power to the external device 3.
  • the fuel cell 12 that has operated the longest can be stopped.
  • the required load power provided to the external device 3 can be maintained constant by operating the same number of fuel cells 12 as the number of stopped fuel cells 12 among the stopped fuel cells 12, and The performance of the battery system 12 can be stabilized.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method according to an embodiment of the present invention.
  • the group controller may provide a control signal to operate some of the plurality of fuel cells and stop the others.
  • the group control unit 10 may provide a control signal to the unit control unit 11 so that the fuel cell 12 can provide power corresponding to the required load power of the external device 3 .
  • the group control unit 10 provides an operation control signal osg to some of the first to nth unit control units 11 so as to provide power corresponding to the required load power of the external device 3, and A stop control signal ssg may be provided to the rest.
  • step S11 the group control unit may determine whether preset conditions are satisfied.
  • the group control unit 10 may determine whether a preset condition is satisfied based on the operation time measurement signal, the output power measurement signal, the moisture content measurement signal, and the fatigue measurement signal provided from the unit control unit 11.
  • the group controller 10 may continuously provide the operation control signal osg to the unit controller 11 connected to the fuel cell 12 that operates.
  • the unit control unit 11 may maintain the operating fuel cell 12 in an operating state based on the operation control signal osg provided from the group control unit 10 .
  • the group control unit 10 may continuously provide the stop control signal ssg to the unit control unit 11 connected to the stopped fuel cell 12 .
  • the unit control unit 11 may maintain the stopped fuel cell 12 in a stopped state based on the stop control signal ssg provided from the group control unit 10 .
  • the group control unit may provide a control signal for stopping at least some of the fuel cells that are operating and operating at least some of the stopped fuel cells.
  • the group control unit 10 transmits the stop control signal ssg for stopping the fuel cells 12 that satisfy the preset conditions to the fuel cells that satisfy the preset conditions. It can be provided to the unit control unit 11 connected to (12).
  • the unit control unit 11 may stop the fuel cell 12 that satisfies a preset condition based on the stop control signal ssg.
  • the group controller 10 may provide an operation control signal osg for operating at least a portion of the stopped fuel cells 12 to the unit controller 11 connected to at least a portion of the stopped fuel cells 12. there is.
  • the unit controller 11 may operate at least a portion of the stationary fuel cells 12 based on the operation control signal osg.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on operating time according to an embodiment of the present invention.
  • step S1100 the first to nth unit controllers 11 may measure the operation time of each operating fuel cell.
  • some of the first to n-th unit control units 11 may measure operating times of some of the first to n-th fuel cells 12 . Some of the first to n-th unit controllers 11 may provide an operating time measurement signal including data on the operating time of some of the first to n-th fuel cells 12 to the group controller 10. there is.
  • step S1101 the group control unit may determine whether the operating time exceeds a preset critical operating time.
  • the group control unit 10 may determine whether the operation time of at least a portion of the fuel cells 12 exceeds a preset threshold operation time based on the operation time measurement signal provided from the unit control unit 11.
  • the group control unit may provide a control signal for stopping at least some fuel cells among operating fuel cells.
  • the group control unit 10 transmits the stop control signal ssg for stopping the fuel cells 12 that satisfy the preset conditions to the fuel cells that satisfy the preset conditions. It can be provided to the unit control unit 11 connected to (12).
  • the unit control unit 11 may stop the fuel cell 12 that satisfies a preset condition based on the stop control signal ssg.
  • the group control unit may provide a control signal for operating the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the stopped fuel cells.
  • the group controller 10 provides an operation control signal osg for operating at least a portion of the stopped fuel cells 12 to the unit controller 11 connected to at least a portion of the stopped fuel cells 12.
  • the unit control unit 11 may operate at least a part of the stopped fuel cells 12 based on the operation control signal osg.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on accumulated output power according to an embodiment of the present invention.
  • step S1110 the output power of each operating fuel cell may be measured.
  • some of the first to nth unit controllers 11 may measure the output power of at least some of the first to nth fuel cells 12 operating. Some of the first to n-th unit control units 11 provide output power measurement signals including data on the output power of at least some of the first to n-th fuel cells 12 operating to the group control unit 10. can
  • the group control unit may calculate the cumulative output power of each operating fuel cell.
  • the group control unit 10 controls the cumulative output power of at least a portion of the first to n-th fuel cells 12 operating on the basis of output power measurement signals provided from some of the first to n-th unit control units 11 . can be calculated.
  • step S1112 the group controller may determine whether the cumulative output power exceeds a preset reference cumulative output power.
  • the group control unit 10 may determine whether the accumulated output power of at least some of the first through n-th fuel cells 12 exceeds a preset reference accumulated output power based on the calculated accumulated output power. .
  • the group control unit may provide a control signal for stopping at least some fuel cells among operating fuel cells.
  • the group control unit 10 transmits the stop control signal ssg for stopping the fuel cells 12 that satisfy the preset conditions to the fuel cells that satisfy the preset conditions. It can be provided to the unit control unit 11 connected to (12).
  • the unit control unit 11 may stop the fuel cell 12 that satisfies a preset condition based on the stop control signal ssg.
  • the group controller may operate the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the stopped fuel cells.
  • the group controller 10 provides an operation control signal osg for operating at least a portion of the stopped fuel cells 12 to the unit controller 11 connected to at least a portion of the stopped fuel cells 12.
  • the unit control unit 11 may operate at least a part of the stopped fuel cells 12 based on the operation control signal osg.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on moisture content according to an embodiment of the present invention.
  • step S1120 the amount of moisture generated in each operating fuel cell may be measured.
  • some of the first to nth unit controllers 11 may measure the amount of moisture generated in at least some of the first to nth fuel cells 12 operating. Some of the first to n-th unit control units 11 provide a moisture content measurement signal including data on the amount of moisture generated in at least some of the first to n-th fuel cells 12 operating to the group control unit 10. can
  • the group control unit may determine whether the amount of moisture exceeds a preset threshold amount of moisture.
  • the group control unit 10 determines that the amount of moisture generated in at least some of the first to n-th fuel cells 12 operated based on the moisture content measurement signal provided from the unit control unit 11 exceeds a preset threshold moisture amount. can determine whether
  • the group control unit may provide a control signal for stopping at least some fuel cells among operating fuel cells.
  • the group control unit 10 transmits the stop control signal ssg for stopping the fuel cells 12 that satisfy the preset conditions to the fuel cells that satisfy the preset conditions. It can be provided to the unit control unit 11 connected to (12).
  • the unit control unit 11 may stop the fuel cell 12 that satisfies a preset condition based on the stop control signal ssg.
  • the group control unit may provide a control signal for operating the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the stopped fuel cells.
  • the group controller 10 provides an operation control signal osg for operating at least a portion of the stopped fuel cells 12 to the unit controller 11 connected to at least a portion of the stopped fuel cells 12.
  • the unit control unit 11 may operate at least a part of the stopped fuel cells 12 based on the operation control signal osg.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a fuel cell sequential control method based on fatigue according to an embodiment of the present invention.
  • step S1130 fatigue of membrane electrode assemblies provided in each of the operating fuel cells is measured.
  • some of the first to n-th unit controllers 11 may measure fatigue of membrane electrode assemblies provided in at least some of the first to n-th fuel cells 12 that operate. Some of the first to n-th unit controllers 11 send a fatigue measurement signal including data on fatigue of membrane electrode assemblies provided in at least some of the first to n-th fuel cells 12 that operate, to the group control unit 10. ) can be provided.
  • the group control unit may determine whether the fatigue exceeds a preset threshold fatigue.
  • the group control unit 10 determines the fatigue level of at least some of the membrane electrode assemblies provided in at least some of the first to nth fuel cells 12 operating in advance based on the fatigue measurement signal provided from the unit control unit 11. It can be determined whether the set threshold fatigue is exceeded.
  • the group control unit may provide a control signal for stopping at least some fuel cells among operating fuel cells.
  • the group control unit 10 transmits the stop control signal ssg for stopping the fuel cells 12 that satisfy the preset conditions to the fuel cells that satisfy the preset conditions. It can be provided to the unit control unit 11 connected to (12).
  • the unit control unit 11 may stop the fuel cell 12 that satisfies a preset condition based on the stop control signal ssg.
  • the group controller may provide a control signal for operating the same number of fuel cells as at least some of the stopped fuel cells among the stopped fuel cells.
  • the group controller 10 provides an operation control signal osg for operating at least a portion of the stopped fuel cells 12 to the unit controller 11 connected to at least a portion of the stopped fuel cells 12.
  • the unit control unit 11 may operate at least a part of the stopped fuel cells 12 based on the operation control signal osg.
  • the embodiments described above may be implemented as hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components.
  • the devices, methods and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA) array), programmable logic units (PLUs), microprocessors, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • ALU arithmetic logic unit
  • FPGA field programmable gate
  • PLUs programmable logic units
  • microprocessors or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • a processing device may run an operating system and one or more software applications running on the operating system.
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software.
  • a processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It will be understood that it can include
  • a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Also, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.
  • Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device.
  • Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device. can be embodied in Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable media.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium.
  • Computer readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CDROMs and DVDs, and ROMs, RAMs, and flash memories.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 연료전지를 순차제어하며 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 연료전지 순차제어시스템의 순차제어방법에 있어서, 적어도 하나의 프로세서에 의해 복수의 연료전지 중 일부를 동작시키고 나머지는 정지상태로 유지시키는 단계 및 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함한다.

Description

연료전지 순차제어방법 및 그 시스템
본 발명은 복수 개의 연료전지를 순차제어하기 위한 연료전지 순차제어방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
선박과 같은 동력장치는 추진을 위해서 수소 연료전지 시스템을 이용할 수 있다. 수소 연료전지 시스템이란 수소에서 수소이온을 분리하여 공기 중 산소와 결합해 전기를 생성하고, 이에 기초하여 전력을 제공하는 시스템을 의미한다.
일반적으로, 동력장치에는 복수 개의 수소 연료전지 시스템이 구비될 수 있다. 동력장치의 필요부하전력에 대응하여 수소 연료전지 시스템의 출력을 최대로 출력시켜야 하는 경우가 존재한다.
한편, 수소 연료전지 시스템의 출력이 최대로 출력되면서 오작동하는 경우 및 내구성이 서로 달라지는 경우가 발생하고, 이로 인해 성능이 하락할 수 있다.
이에, 전체 수소 연료전지 시스템에서 출력되는 출력을 안정적으로 유지하여 동력장치에 효율적으로 연료를 공급할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 복수의 연료전지를 순차적으로 제어하여 동력장치에 연료를 공급하고 출력을 안정적으로 유지하기 위한 연료전지 순차제어방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 연료전지를 순차 제어하며 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 연료전지 순차제어시스템의 순차제어방법에 있어서, 적어도 하나의 프로세서에 의해 복수의 연료전지 중 일부를 동작시키고 나머지는 정지상태로 유지시키는 단계 및 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 각각의 동작시간을 측정하는 단계, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는지 여부를 판단하는 단계, 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 각각의 출력전력을 측정하는 단계, 적어도 하나의 프로세서에 의해 출력전력에 기초하여 동작하는 연료전지 각각의 누적출력전력을 산출하는 단계, 적어도 하나의 프로세서에 의해 누적출력전력이 미리 설정된 누적출력전력을 초과하는지 여부를 판단하는 단계, 누적출력전력이 미리 설정된 누적출력전력을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 동작하는 연료전지 중 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 동작하는 연료전지 중 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 각각에서 생성된 수분량을 측정하는 단계, 적어도 하나의 프로세서에 의해 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는지 여부를 판단하는 단계, 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 동작하는 연료전지에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도에 도달한 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 동작하는 연료전지에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도에 도달한 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 연료전지 각각에 구비된 막 전극 접합체의 피로도를 측정하는 단계, 적어도 하나의 프로세서에 의해 피로도가 미리 설정된 임계피로도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계, 피로도가 미리 설정된 임계피로도를 초과하는 경우 적어도 하나의 프로세서에 의해 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 연료전지를 순차 제어하며 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 연료전지의 순차제어시스템에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 복수의 연료전지 각각에 연결되어 복수의 연료전지의 동작상태를 측정하고 복수의 연료전지의 동작을 제어하고 복수의 연료전지 중 일부를 동작시키고 나머지는 정지상태로 유지시키고 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키도록 제어신호를 출력한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서는, 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우, 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 출력한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서는, 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 누적출력전력을 초과하는 경우, 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 출력한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서는, 동작하는 연료전지 중 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우, 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 출력한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서는, 동작하는 연료전지에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도에 도달한 경우, 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 정지상태의 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 출력한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 포함한다.
본 발명에 따른 연료전지 순차제어방법 및 그 시스템은 복수의 연료전지를 순차적으로 제어하여 출력을 안정적으로 유지하고 연료전지시스템의 성능을 안정화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어시스템, 연료전지시스템, 및 외부장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어시스템에 의한 연료전지 순차제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 동작시간에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 누적출력전력에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 수분량에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 피로도에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
또한, 설명에서 "동일하다"라고 표현한 것은, "실질적으로 동일하다"는 의미일 수 있다. 즉, 통상의 지식을 가진 자가 동일하다고 납득할 수 있을 정도의 동일함일 수 있다. 그 외의 표현들도 "실질적으로"가 생략된 표현들일 수 있다.
또한, 설명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소에 의해 분리되어 수행되거나, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다. 본 명세서의 '~부'는 반드시 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되지 않으며, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어시스템, 연료전지시스템, 및 외부장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어시스템(1)은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서는 그룹제어부(10) 및 복수의 단위제어부(11)로 구현되어 동작할 수 있다. 를
도 1의 연료전지 순차제어시스템(1)은 이하 서술할 복수의 연료전지(12)와 동일한 개수인 n개(단, n은 자연수)의 단위제어부(11)를 포함하는 것으로 가정하며, n개의 단위제어부(11) 각각은 제1 내지 제n 단위제어부(11)로 명명하기로 한다.
연료전지시스템(2)은 복수의 연료전지(12)를 포함할 수 있다. 도 1의 연료전지시스템(2)은 n개의 연료전지(12)를 포함할 수 있다. n개의 연료전지(12) 각각은 제1 내지 제n 연료전지(12)로 명명하기로 한다.
제1 내지 제n 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)에 연결될 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)에 각각 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 단위제어부(11)는 제1 연료전지(12)에 연결될 수 있다. 제n 단위제어부(11)는 제n 연료전지(12)에 연결될 수 있다.
제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)의 동작상태를 측정할 수 있다. 즉, 제1 단위제어부(11)는 제1 연료전지(12)의 동작상태를 측정할 수 있다. 제n 단위제어부(11)는 제n 연료전지(12)의 동작상태를 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)의 동작시간을 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)의 동작시간에 대한 데이터를 포함하는 동작시간측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
또는, 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)의 출력전력을 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)의 출력전력에 대한 데이터를 포함하는 출력전력측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
또는, 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)에서 생성된 수분량을 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)의 수분량에 대한 데이터를 포함하는 수분량측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
또는, 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)의 피로도를 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 제1 내지 제n 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체의 피로도에 대한 데이터를 포함하는 피로도측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
제1 내지 제n 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제1 내지 제n 연료전지(12)를 순차제어하기 위한 제어신호를 제공받을 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 제어신호에 기초하여 제1 내지 제n 연료전지(12)를 순차제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 제어신호에 기초하여 제1 연료전지(12)를 제어할 수 있다. 제n 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 제어신호에 기초하여 제n 연료전지(12)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제1 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg, 도 2 참고)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 정지제어신호(ssg, 도 2 참고)에 기초하여 제1 연료전지(12)의 동작을 정지시킬 수 있다.
제1 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 동작상태로 유지시킬 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지상태로 유지시킬 수 있다.
즉, 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg) 또는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작, 정지, 동작상태 또는 정지상태로 유지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 외부장치(3)의 필요부하전력(예를 들어, 500Kw)에 대응하여 제1 내지 제n 연료전지(12)를 순차제어하기 위한 제어신호를 제1 내지 제n 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 일부를 동작시키기 위한 또는 동작상태로 유지시키기 위한 동작제어신호(osg)를 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부에 제공할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 나머지를 정지시키기 위한 또는 정지상태로 유지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 나머지에 제공할 수 있다.
예를 들어, 연료전지시스템(2)이 제1 내지 제10 연료전지(12)를 포함하고, 외부장치(3)의 필요부하전력이 500kW이고, 제1 내지 제10 연료전지(12) 각각의 정격용량이 62.5Kw일 경우, 그룹제어부(10)는 제1 내지 제10 연료전지(12) 중 8개의 연료전지를 동작시키기 위한 또는 동작상태로 유지시키기 위한 동작제어신호(osg)를 8개의 연료전지에 연결된 8개의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제10 연료전지(12) 중 상기 8개의 연료전지를 제외한 나머지 2개의 연료전지를 정지시키기 위한 또는 정지상태로 유지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 2개의 연료전지에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
즉, 그룹제어부(10)는 제1 내지 제10 연료전지(12) 중 8개의 연료전지(12)를 동작시키는 동작제어신호(osg)를 8개의 연료전지(12)에 연결된 8개의 단위제어부(11)에 제공하여, 8개의 단위제어부(11)에 연결된 8개의 연료전지(12)가 외부장치(3)에 500Kw의 전력을 제공할 수 있도록 제어할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 단위제어부(11)로부터 제공된 동작시간측정신호를 이용하여 미리 설정된 조건이 만족되는지 판단할 수 있다. 그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 단위제어부(11)로부터 제공된 출력전력측정신호를 이용하여 미리 설정된 조건이 만족되는지 판단할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 단위제어부(11)로부터 제공된 수분량측정신호를 이용하여 미리 설정된 조건이 만족되는지 판단할 수 있다. 그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 단위제어부(11)로부터 제공된 피로도측정신호를 이용하여 미리 설정된 조건이 만족되는지 판단할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 동작시간측정신호에 기초하여 동작하는 연료전지(12)의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 본 발명에 한 실시예에 따른 임계동작시간은 다양하게 설정될 수 있다.
그룹제어부(10)는 동작하는 연료전지(12)의 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 것으로 판단된 경우 동작하는 연료전지(12)의 적어도 일부를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 적어도 일부의 연료전지(12)에 연결된 적어도 일부의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12)의 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 적어도 일부의 연료전지(12)에 연결된 적어도 일부의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
이때, 동작하는 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 정지제어신호(ssg)에 의해 정지되는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수와 정지된 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 동작제어신호(osg)에 의해 동작하는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수는 서로 동일하다.
예를 들어, 제1 연료전지(12)의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시키고 동작상태로 유지시킬 수 있다.
즉, 제1 연료전지(12)가 정지됨과 동시에 제2 연료전지(12)는 동작할 수 있다.
또는, 제1 연료전지(12) 및 제2 연료전지(12)의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11) 및 제2 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다. 제2 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제2 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다. 그룹제어부(10)는 제10 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제10 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제10 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
즉, 제1 내지 제2 연료전지(12)가 정지됨과 동시에 제9 내지 제10 연료전지(12)가 동작할 수 있다.
상술한 바와 같이 그룹제어부(10)는 동작하는 연료전지(12) 각각에서 측정된 동작시간에 기초하여 임계동작시간을 초과한 적어도 일부의 연료전지(12)를 판단할 수 있다. 그룹제어부(10)는 상기 적어도 일부의 연료전지(12)를 정지시키도록 제어신호를 제공할 수 있다.
그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 상기 임계동작시간을 초과하여 정지된 적어도 일부의 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 제공할 수 있다.
위 과정을 통해서, 동작하는 연료전지(12) 중 임계동작시간을 초과하여 동작한 어느 하나 이상의 연료전지(12)를 먼저 정지시켜 연료전지시스템(2)의 내구성 및 노후화를 방지할 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 상기 정지된 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 연료전지시스템(2)의 전체 출력량을 일정하게 유지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 출력전력측정신호에 기초하여 동작하는 연료전지(12)의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 기준누적출력전력은 다양하게 설정될 수 있다.
그룹제어부(10)는 동작하는 연료전지(12)의 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는 것으로 판단된 경우 동작하는 연료전지(12)의 적어도 일부를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 적어도 일부의 연료전지(12)에 연결된 적어도 일부의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 적어도 일부의 연료전지(12)에 연결된 적어도 일부의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
이때, 동작하는 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 정지제어신호(ssg)에 의해 정지되는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수와 정지된 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 동작제어신호(osg)에 의해 동작하는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수는 서로 동일하다.
예를 들어, 제1 연료전지(12)의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
또는, 제1 연료전지(12) 및 제2 연료전지(12)의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11) 및 제2 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다. 제2 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제2 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다. 그룹제어부(10)는 제10 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제10 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제10 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 그룹제어부(10)는 동작하는 연료전지(12) 각각에서 측정된 누적출력전력에 기초하여 기준누적출력전력을 초과한 적어도 일부의 연료전지(12)를 판단할 수 있다.
그룹제어부(10)는 상기 적어도 일부의 연료전지(12)를 정지시키도록 제어신호를 제공할 수 있다. 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 상기 기준누적출력전력을 초과하여 정지된 적어도 일부의 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 제공할 수 있다.
위 과정을 통해서, 동작하는 연료전지(12) 중 기준누적출력전력을 초과하여 동작한 적어도 일부의 연료전지(12)를 먼저 정지시켜 연료전지시스템(2)의 내구성 및 노후화를 방지할 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 상기 정지된 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 연료전지시스템(2)의 전체 출력량을 일정하게 유지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 수분량측정신호에 기초하여 동작하는 연료전지(12)에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 것으로 판단된 경우 동작하는 연료전지(12)의 적어도 일부를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 적어도 일부의 연료전지(12)에 연결된 적어도 일부의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 적어도 일부의 연료전지(12)에 연결된 적어도 일부의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
이때, 동작하는 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 정지제어신호(ssg)에 의해 정지되는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수와 정지된 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 동작제어신호(osg)에 의해 동작하는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수는 서로 동일하다.
예를 들어, 제1 연료전지(12)에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
또는, 제1 연료전지(12) 및 제2 연료전지(12)에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11) 및 제2 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다. 제2 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제2 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시키고 동작상태로 유지시킬 수 있다. 그룹제어부(10)는 제10 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제10 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제10 연료전지(12)를 동작시키고 동작상태로 유지시킬 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 그룹제어부(10)는 동작하는 연료전지(12) 각각에서 생성된 수분량에 기초하여 임계수분량을 초과한 어느 하나 이상의 연료전지(12)를 판단할 수 있다. 그룹제어부(10)는 상기 어느 하나 이상의 연료전지(12)를 정지시키도록 제어신호를 제공할 수 있다. 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 상기 임계수분량을 초과하여 정지된 적어도 하나 이상의 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 제공할 수 있다.
위 과정을 통해서, 동작하는 연료전지(12) 중 임계수분량을 초과하여 동작한 어느 하나 이상의 연료전지(12)를 먼저 정지시켜 연료전지시스템(2)의 내구성 및 노후화를 방지할 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 상기 정지된 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 연료전지시스템(2)의 전체 출력량을 일정하게 유지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 피로도측정신호에 기초하여 동작하는 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체의 피로도가 미리 설정된 임계피로도를 초과하는 것으로 판단된 경우 동작하는 연료전지(12)의 적어도 일부를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 적어도 일부의 연료전지(12)에 연결된 적어도 일부의 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
이때, 동작하는 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 정지제어신호(ssg)에 의해 정지되는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수와 정지된 연료전지(12) 중 그룹제어부(10)가 제공한 동작제어신호(osg)에 의해 동작하는 적어도 일부의 연료전지(12)의 개수는 서로 동일하다.
예를 들어, 제1 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체의 피로도가 미리 설정된 임계피로도를 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
또는, 제1 연료전지(12) 및 제2 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체의 피로도가 미리 설정된 임계피로도를 초과하는 것으로 판단되는 경우, 그룹제어부(10)는 제1 단위제어부(11) 및 제2 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(110는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다. 제2 단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제2 연료전지(12)를 정지시키고 정지상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 제9 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제9 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제9 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다. 그룹제어부(10)는 제10 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 제공할 수 있다. 제10 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 제10 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 그룹제어부(10)는 동작하는 연료전지(12) 각각에 구비된 막 전극 접합체에서 측정된 피로도에 기초하여 임계피로도를 초과한 적어도 일부의 연료전지(12)를 판단할 수 있다.
그룹제어부(10)는 상기 적어도 일부의 연료전지(12)를 정지시키도록 제어신호를 제공할 수 있다. 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 상기 임계피로도를 초과하여 정지된 적어도 일부의 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 제어신호를 제공할 수 있다.
위 과정을 통해서, 동작하는 연료전지(12) 중 상기 임계피로도를 초과하여 동작한 적어도 일부의 연료전지(12)를 먼저 정지시켜 연료전지시스템(2)의 내구성 및 노후화를 방지할 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 상기 정지된 연료전지(12)와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 연료전지시스템(2)의 전체 출력량을 일정하게 유지시킬 수 있다.
연료전지(12)는 수소연료전지일 수 있으며, 수소에서 수소이온을 분리하고 공기 중 산소와 결합해 전기를 생성할 수 있다. 연료전지(12)에서 생성된 전기에 기초하여 전력이 외부장치(3, 또는, 선박)의 연료로 이용될 수 있다. 연료전지(12) 각각은 정격용량이 62.5Kw일 수 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
외부장치(3)는 선박 등과 같이 연료전지(12)에서 제공된 전력을 연료로 이용하는 동력장치일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 도 1을 참고하면, 제1 내지 제n 연료전지(12)는 외부장치(3)의 외부에 배치되어 외부장치(3)에 전력을 제공하는 것으로 도시되나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 내지 제n 연료전지(12)는 외부장치(3)의 내부에 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어시스템에 의한 연료전지 순차제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 연료전지(12)가 외부장치(3)의 필요부하전력에 대응하는 전력을 제공할 수 있도록 제1 내지 제n 단위제어부(11)에 제어신호를 제공할 수 있다.
이하, 도 2에서 n은 10이라 가정하고, 외부장치(3)의 필요전력은 500kW이고, 연료전지(12) 각각의 정격용량은 62.5Kw인 것으로 가정하고 설명한다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제10 연료전지(12) 중 8개의 연료전지(12)에서 외부장치(3)의 필요부하전력에 대응하는 전력을 제공하도록 제어할 수 있다. 이하, 외부장치(3)의 필요부하전력에 대응하는 전력을 제공하기 위해서 제1 내지 제8 연료전지(12)가 동작시키는 것으로 가정하고 설명한다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제8 단위제어부(11)를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 제1 내지 제8 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 그룹제어부(10)는 제9 내지 제10 단위제어부(11)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 제9 내지 제10 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
제1 내지 제8 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg)에 기초하여 제1 내지 제8 연료전지(12, OP)를 동작시킬 수 있다. 제1 내지 제8 연료전지(12)는 수소에서 수소이온을 분리하고 공기 중 산소와 결합해 생성한 전력을 외부장치(3)에 제공할 수 있다.
즉, 제1 내지 제8 연료전지(12)는 외부장치(3)의 필요부하전력에 대응하는 500Kw의 전력을 외부장치(3)에 제공할 수 있다.
제9 내지 제10 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제9 내지 제10 연료전지(12, ST)를 정지시킬 수 있다.
제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각의 동작시간을 측정할 수 있다. 제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각의 동작시간에 대한 데이터를 포함하는 동작시간측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제8 단위제어부(11)로부터 제공된 동작시간측정신호에 기초하여 동작하는 제1 내지 제8 연료전지(12) 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는지 판단할 수 있다.
이하, 도 1에서 제1 연료전지(12)의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과한 것으로 가정하고 설명하기로 한다.
그룹제어부(10)는 동작하는 제1 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 제1 연료전지(12)에 연결된 제1 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 정지된 제9 내지 제10 연료전지(12) 중 어느 하나를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 제9 내지 제10 단위제어부(11) 중 어느 하나에 제공할 수 있다. 제9 내지 제10 단위제어부(11) 중 어느 하나는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg)에 기초하여 제9 내지 제10 연료전지(12) 중 어느 하나를 동작시킬 수 있다.
상술한 과정과 같이, 본 발명의 연료전지 순차제어시스템(1)은 외부장치(3)에 필요한 필요부하전력을 제공할 수 있다. 또한, 동작하는 복수의 연료전지(12)의 동작시간을 측정하여 가장 오래 동작한 연료전지(12)를 중지시킬 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 중지된 연료전지(12)의 개수와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 외부장치(3)에 제공하는 필요부하전력을 일정하게 유지시킬 수 있고 연료전지시스템(2)의 성능을 안정화시킬 수 있다.
제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각의 출력전력을 측정할 수 있다. 제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각의 출력전력에 대한 데이터를 포함하는 출력전력측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제8 단위제어부(11)로부터 제공된 출력전력측정신호에 기초하여 동작하는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각의 누적출력전력을 산출할 수 있다. 그룹제어부(10)는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각의 누적출력전력에 기초하여 제1 내지 제8 연료전지(12) 중 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는지 판단할 수 있다.
이하, 도 1에서 제1 연료전지(12)의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하여 동작한 것으로 가정하고 설명하기로 한다.
그룹제어부(10)는 동작하는 제1 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 제1 연료전지(12)에 연결된 제1 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 제1 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 정지된 제9 내지 제10 연료전지(12) 중 어느 하나를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 제9 내지 제10 단위제어부(11) 중 어느 하나에 제공할 수 있다. 제9 내지 제10 단위제어부(11) 중 어느 하나는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg)에 기초하여 제9 내지 제10 연료전지(12) 중 어느 하나를 동작시킬 수 있다.
상술한 과정과 같이, 본 발명의 연료전지 순차제어시스템(1)은 외부장치(3)에 필요한 필요부하전력을 제공할 수 있다. 또한, 동작하는 복수의 연료전지(12)의 동작시간을 측정하여 가장 오래 동작한 연료전지(12)를 중지시킬 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 정지된 연료전지(12)의 개수와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 외부장치(3)에 제공하는 필요부하전력을 일정하게 유지시킬 수 있고 연료전지시스템(2)의 성능을 안정화시킬 수 있다.
제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각에서 생성된 수분량을 측정할 수 있다. 제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12) 각각에서 생성된 수분량에 대한 데이터를 포함하는 수분량측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제8 단위제어부(11)로부터 제공된 수분량측정신호에 기초하여 동작하는 제1 내지 제8 연료전지(12) 중 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는지 판단할 수 있다.
이하, 제1 내지 제2 연료전지(12)에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과한 것으로 가정하고 설명하기로 한다.
그룹제어부(10)는 동작하는 제1 및 제2 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 제1 및 제2 연료전지(12)에 연결된 제1 및 제2 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 제1 및 제2 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 내지 제2 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 정지된 제9 및 제10 연료전지(12)를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 제9 및 제10 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 제9 및 제10 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg)에 기초하여 제9 및 제10 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
상술한 과정과 같이, 본 발명의 연료전지 순차제어시스템(1)은 외부장치(3)에 필요한 필요부하전력을 제공할 수 있다. 또한, 동작하는 복수의 연료전지(12)에서 생성된 수분량을 측정하여 연료전지(12)를 중지시킬 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 중지된 연료전지(12)의 개수와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 외부장치(3)에 제공하는 필요부하전력을 일정하게 유지시킬 수 있고 연료전지시스템(2)의 성능을 안정화시킬 수 있다.
제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체의 피로도를 측정할 수 있다. 제1 내지 제8 단위제어부(11)는 제1 내지 제8 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체 각각의 피로도에 대한 데이터를 포함하는 피로도측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
그룹제어부(10)는 제1 내지 제8 단위제어부(11)로부터 제공된 피로도측정신호에 기초하여 동작하는 제1 내지 제8 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도로를 초과하는지 판단할 수 있다.
그룹제어부(10)는 동작하는 제1 및 제2 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 제1 및 제2 연료전지(12)에 연결된 제1 내지 제2 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 제1 및 제2 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 정지제어신호(ssg)에 기초하여 제1 및 제2 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
그룹제어부(10)는 정지된 제9 및 제10 연료전지(12)를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 제9 및 제10 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 제9 및 제10 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공된 동작제어신호(osg)에 기초하여 제9 및 제10 연료전지(12)를 동작시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 연료전지 순차제어시스템(1)은 외부장치(3)에 필요한 필요부하전력을 제공할 수 있다. 또한, 동작하는 복수의 연료전지(12)에 구비된 막 전극 접합체의 피로도를 측정하여 가장 오래 동작한 연료전지(12)를 중지시킬 수 있다. 또한, 정지된 연료전지(12) 중 중지된 연료전지(12)의 개수와 동일한 개수의 연료전지(12)를 동작시켜 외부장치(3)에 제공하는 필요부하전력을 일정하게 유지시킬 수 있고 연료전지시스템(12)의 성능을 안정화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 순차제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(S10)에서 그룹제어부는 복수의 연료전지 중 일부를 동작시키고 나머지는 정지시키도록 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 연료전지(12)가 외부장치(3)의 필요부하전력에 대응하는 전력을 제공할 수 있도록 단위제어부(11)에 제어신호를 제공할 수 있다.
예를 들어, 그룹제어부(10)는 외부장치(3)의 필요부하전력에 대응하는 전력을 제공할 수 있도록 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부에 동작제어신호(osg)를 제공하고 나머지에 정지제어신호(ssg)를 제공할 수 있다.
단계(S11)에서 그룹제어부는 미리 설정된 조건에 만족하는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 단위제어부(11)로부터 제공된 동작시간측정신호, 출력전력측정신호, 수분량측정신호, 피로도측정신호에 기초하여 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
이때, 미리 설정된 조건에 만족하지 않는 것으로 판단된 경우, 그룹제어부(10)는 동작하는 연료전지(12)에 연결되는 단위제어부(11)에 동작제어신호(osg)를 지속하여 제공할 수 있다. 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공받은 동작제어신호(osg)에 기초하여 동작하는 연료전지(12)를 동작상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12)에 연결되는 단위제어부(11)에 정지제어신호(ssg)를 지속하여 제공할 수 있다. 단위제어부(11)는 그룹제어부(10)로부터 제공받은 정지제어신호(ssg)에 기초하여 정지된 연료전지(12)를 정지상태로 유지시킬 수 있다.
단계(S12)에서 미리 설정된 조건에 만족하는 경우 그룹제어부는 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 정지된 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 미리 설정된 조건에 만족하는 것으로 판단된 경우, 그룹제어부(10)는 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
또한, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지상 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 동작시간에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
단계(S1100)에서 제1 내지 제n 단위제어부(11)는 동작하는 연료전지 각각의 동작시간을 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 일부의 동작시간을 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 일부의 동작시간에 대한 데이터를 포함하는 동작시간측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
단계(S1101)에서 그룹제어부는 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는지 판단할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 단위제어부(11)로부터 제공된 동작시간측정신호에 기초하여 동작하는 연료전지(12) 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는지 판단할 수 있다.
단계(S1102)에서 그룹제어부는 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 미리 설정된 조건에 만족하는 것으로 판단된 경우, 그룹제어부(10)는 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
단계(S1103)에서 그룹제어부는 정지된 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다. 단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 누적출력전력에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
단계(S1110)에서 동작하는 연료전지 각각의 출력전력을 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부의 출력전력을 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부의 출력전력에 대한 데이터를 포함하는 출력전력측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
단계(S1111)에서 그룹제어부는 동작하는 연료전지 각각의 누적출력전력을 산출할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부로부터 제공된 출력전력측정신호에 기초하여 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부 각각의 누적출력전력을 산출할 수 있다.
단계(S1112)에서 그룹제어부는 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는지 판단할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 산출된 누적출력전력에 기초하여 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는지 판단할 수 있다.
단계(S1113)에서 그룹제어부는 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 미리 설정된 조건에 만족하는 것으로 판단된 경우, 그룹제어부(10)는 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
단계(S1114)에서 그룹제어부는 정지된 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시킬 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 수분량에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
단계(S1120)에서 동작하는 연료전지 각각에서 생성된 수분량을 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부에서 생성된 수분량을 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부에서 생성된 수분량에 대한 데이터를 포함하는 수분량측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
단계(S1121)에서 그룹제어부는 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는지 판단할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 단위제어부(11)로부터 제공된 수분량측정신호에 기초하여 동작하는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는지 판단할 수 있다.
단계(S1122)에서 그룹제어부는 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 미리 설정된 조건에 만족하는 것으로 판단된 경우, 그룹제어부(10)는 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
단계(S1123)에서 그룹제어부는 정지된 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 피로도에 기초한 연료전지 순차제어방법을 설명하는 흐름도이다.
단계(S1130)에서 동작하는 연료전지 각각에 구비된 막 전극 접합체의 피로도를 측정한다.
구체적으로, 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부에 구비된 막 전극 접합체의 피로도를 측정할 수 있다. 제1 내지 제n 단위제어부(11) 중 일부는 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부에 구비된 막 전극 접합체의 피로도에 대한 데이터를 포함하는 피로도측정신호를 그룹제어부(10)에 제공할 수 있다.
단계(S1131)에서 그룹제어부는 피로도가 미리 설정된 임계피로도를 초과하는지 판단할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 단위제어부(11)로부터 제공된 피로도측정신호에 기초하여 제1 내지 제n 연료전지(12) 중 동작하는 적어도 일부에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도를 초과하는지 판단할 수 있다.
단계(S1132)에서 그룹제어부는 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 미리 설정된 조건에 만족하는 것으로 판단된 경우, 그룹제어부(10)는 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시키기 위한 정지제어신호(ssg)를 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 정지제어신호(ssg)에 기초하여 미리 설정된 조건을 만족하는 연료전지(12)를 정지시킬 수 있다.
단계(S1133)에서 그룹제어부는 정지된 연료전지 중 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 제어신호를 제공할 수 있다.
구체적으로, 그룹제어부(10)는 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시키기 위한 동작제어신호(osg)를 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부에 연결된 단위제어부(11)에 제공할 수 있다.
단위제어부(11)는 동작제어신호(osg)에 기초하여 정지된 연료전지(12) 중 적어도 일부를 동작시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다.
처리 장치는 운영 체제 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(Processing Element) 및/또는 복수 유형의 처리요소를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(Parallel Processor) 와 같은, 다른 처리 구성(Processing configuration)도 가능하다. 소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(Computer Program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.
소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody) 될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 복수의 연료전지를 순차 제어하며 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 연료전지 순차제어시스템의 순차제어방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 복수의 연료전지 중 일부를 동작시키고 나머지는 정지상태로 유지시키는 단계; 및
    미리 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 각각의 상기 동작시간을 측정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작시간이 상기 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 동작시간이 상기 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 누적출력전력을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 각각의 출력전력을 측정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 출력전력에 기초하여 상기 동작하는 연료전지 각각의 상기 누적출력전력을 산출하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 누적출력전력이 상기 미리 설정된 기준누적출력전력을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 누적출력전력이 상기 미리 설정된 누적출력전력을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 각각에서 생성된 상기 수분량을 측정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 수분량이 상기 미리 설정된 임계수분량을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 수분량이 상기 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 동작하는 연료전지에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도에 도달한 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 동작하는 연료전지에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도에 도달한 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키는 단계는,
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 동작하는 연료전지 각각에 구비된 막 전극 접합체의 피로도를 측정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 피로도가 상기 미리 설정된 임계피로도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 피로도가 상기 미리 설정된 임계피로도를 초과하는 경우 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 적어도 일부의 연료전지를 정지시키는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키는 단계를 포함하는,
    연료전지 순차제어방법.
  10. 복수의 연료전지를 순차 제어하며 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 연료전지의 순차제어시스템에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 복수의 연료전지 각각에 연결되어 상기 복수의 연료전지의 동작상태를 측정하고 상기 복수의 연료전지의 동작을 제어하고, 상기 복수의 연료전지 중 일부를 동작시키고 나머지는 정지상태로 유지시키고 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 적어도 일부를 동작시키도록 제어신호를 출력하는,
    연료전지의 순차제어시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 동작시간이 미리 설정된 임계동작시간을 초과하는 경우,
    상기 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 상기 제어신호를 출력하는,
    연료전지의 순차제어시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부의 누적출력전력이 미리 설정된 누적출력전력을 초과하는 경우,
    상기 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 상기 제어신호를 출력하는,
    연료전지의 순차제어시스템.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 동작하는 연료전지 중 적어도 일부에서 생성된 수분량이 미리 설정된 임계수분량을 초과하는 경우,
    상기 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 상기 제어신호를 출력하는,
    연료전지의 순차제어시스템.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 동작하는 연료전지에 구비된 막 전극 접합체 중 적어도 일부의 피로도가 미리 설정된 임계피로도에 도달한 경우,
    상기 동작하는 적어도 일부의 연료전지를 정지시키고 상기 정지상태의 연료전지 중 상기 정지된 적어도 일부의 연료전지와 동일한 개수의 연료전지를 동작시키도록 상기 제어신호를 출력하는,
    연료전지의 순차제어시스템.
  15. 제1 항에 있어서 연료전지 순차제어방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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