KR101511678B1 - 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법 - Google Patents

차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 환경정보와 제품정보를 기반으로 운전방법을 최적으로 유지할 수 있는 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법을 제공한다.

Description

차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법 {METHOD FOR MANAGING FUEL CELL VEHICLE SYSTEM}
본 발명은 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 환경정보와 제품정보를 기반으로 운전방법을 최적으로 유지할 수 있는 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 관한 것이다.
화석연료는 매장량이 매우 제한되어 있어 고갈될 수밖에 없다. 특히, 지구온난화를 일으키는 온실가스의 주배출원이 화석연료이기 때문에 선진국들은 화석연료를 줄이기 위해 대체에너지나 원자력을 이용한 수소에너지 개발 등에 주력하고 있다. 대체에너지로 부각되고 있는 에너지원은 태양에너지, 풍력발전, 수소에너지, 바이오메스 등 여러 가지가 있다. 태양열이나 풍력은 보조설비를 갖추어야 하며, 집열판이나 풍차를 설치하려면 넓은 공간이 필요하며 생태계 파괴, 소음 등의 또 다른 환경문제도 발생한다. 미래에너지는 환경친화(Environmental acceptability), 경제성(Economic productibility), 수급안정성(Eternal capability) 등의 요건이 필요하다.
연료전지(Fuel Cell)는 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지로, 수소, 산소와 같이 지구상에 풍부하게 존재하는 물질로부터 전기 에너지를 발생시키는 새로운 친환경적 미래형 에너지 기술이다.
연료전지는 공기극(Cathode)에 산소가 공급되고 연료극(Anode)에 수소가 공급되어 물의 전기분해 역반응 형태로 전기화학반응이 진행되어 전기, 열, 및 물이 발생되어 공해를 유발하지 않으면서도 고효율로 전기에너지를 생산한다.
연료전지 차량은 수소와 산소의 화학 반응을 이용하는 연료 전지가 전기 모터를 구동시키는 방식의 미래형 자동차이며, 미래 자동차 산업을 주도할 가능성이 높다. 이 기술의 장점은 획기적인 연비향상을 통한 운행비용절감과 함께 배기가스 감소에 따른 대기오염방지 효과를 기대할 수 있다.
연료전지 자동차의 상용화를 위해서는 합리적인 가격의 연료전지 자동차 제조 방법, 효율성 높은 연료전지 시스템의 개발, 합리적인 가격으로 대량의 수소를 얻는 기술, 안전한 수소 수송 시스템, 수소 저장소, 차량용 충전을 위한 합리적인 가격의 가압장치 및 수소 인프라의 구축등 해결해야 할 많은 문제점이 있다. 그중 연료전지 시스템의 효율을 높이기 위한 분야에 대해 많은 방법들이 연구되었다.
한국등록특허 [10-2012-0004816]에서는 연료전지 시스템의 운전 방법이 개시되어 있다.
한국등록특허 [10-2012-0004816]
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제품정보를 기반으로 부품 성능, 효율 및 수명 등을 예측하고, 환경정보를 기반으로 운전 조건을 최적으로 유지하기 위한 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 있어서, 차량용 연료전지 시스템(40)의 외부 연결용 컨트롤부와 착탈 가능하며, 연결부(100), 수집부(200), 연산부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성되는 차량용 연료전지 시스템 관리장치(1000)의 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 있어서, 상기 수집부(200)가 상기 연결부를 통해 제품정보를 입력받고, 상기 연산부(300)가 환경정보를 입력받는 정보 입력 단계(S10); 상기 연산부(300)가 상기 정보 입력 단계에서 입력받은 상기 제품정보 및 상기 환경정보를 기반으로 연비가 낮은 운전 및 비용이 낮은 운전 중 선택되는 적어도 어느 하나의 운전목적에 따른 운행방법을 산출하여 운전비용을 낮추기 위한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 제어방법을 결정하는 제어방법 결정 단계(S20); 및 상기 제어부(400)가 상기 제어방법 결정 단계에서 상기 결정된 제어방법에 따라 상기 차량용 연료전지 시스템(40)을 제어하는 제어 단계(S30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보 입력 단계(S10)의 제품정보는 수소사용 유량, 차량용 연료전지 스택(11)의 전압, 차량용 연료전지 스택(11)의 전류, 차량용 연료전지 스택(11)의 온도, 차량용 연료전지 스택(11)의 압력, 차량용 연료전지 스택(11)에 사용되는 연료 및 산화제 이용률, 차량용 연료전지 스택(11)의 습도, 차량용 연료전지 스택(11)의 전력, 차량용 연료전지 시스템(40)의 주변장치(BOP)(13)의 총 소비전력, DC/DC컨버터(12)의 효율, 연료전지 차량의 차량용 보조기기(21)의 총 소비전력, 연료전지 차량 배터리(29) 충방전 효율, 연료전지 차량 DC/AC인버터(22)의 효율, 연료전지 차량 모터(23)의 효율, 연료전지 차량 변속기(24)의 효율 및 연료전지 차량의 운전 거리 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 정보 입력 단계(S10)의 환경정보는 수소 연료 단가, 수소 연료 발열량, 수소 연료 조성정보, 수소 연료 단가에 대한 할인율, 수소 연료 단가에 대한 지원금 및 수소 연료 요금체계 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연비가 낮은 운전은
다음식
Figure 112012075250680-pat00001
(ηmileage는 연비 효율, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
에 의해 가장 연비가 낮은 운전인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 비용이 낮은 운전은
다음식
Figure 112012075250680-pat00002
(ηmileage는 연비 효율, UCH2는 수소 연료 단가, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
에 의해 가장 비용이 낮은 운전인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어방법 결정 단계(S20)는 상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력받은 상기 제품정보를 기반으로 상기 차량용 연료전지 시스템(50)의 성능을 예측하는 성능 예측 단계(S21); 상기 성능 예측 단계(S21)에서 예측한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능, 상기 정보 입력 단계에서 입력된 상기 환경정보를 기반으로 적어도 하나의 운전 조건에 따른 운행방법을 산출하는 운행방법 산출 단계(S23); 및 상기 운행방법 산출 단계(S23)에서 산출된 적어도 하나의 운행방법 중 하나를 선택하는 운행방법 결정 단계(S24);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어방법 결정 단계(S20)는 상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력받은 상기 제품정보를 기반으로 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능을 예측하는 성능 예측 단계(S21); 외부 입력장치를 이용하여 운전목적을 선택하여 입력하는 운전목적 입력 단계(S22); 및 상기 성능 예측 단계(S21)에서 예측한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능, 상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력된 상기 환경정보 및 상기 운전목적 입력 단계(S22)에서 입력된 상기 운전목적을 기반으로 운행방법을 산출하는 운행방법 산출 단계(S23);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 의하면, 시시각각 변화하는 수소 연료 단가, 수소 연료 발열량, 수소 연료 조성정보, 수소 연료 단가에 대한 할인율, 수소 연료 단가에 대한 지원금 및 수소 연료 요금체계 등의 환경정보에 빠르게 대응하여 효율성을 높이는 효과가 있으며, 부품 성능, 효율 및 수명 등의 제품정보에 빠르게 대응하여 최적의 운전 조건을 제시하고 조절하므로 차량용 연료전지 시스템의 효율성을 높이는 효과가 더욱 뛰어나다.
도 1은 종래의 수소 연료를 직접 충전하여 사용하는 연료전지 차량의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 관리 장치의 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 순서도.
도 4는 본 발명의 제 1일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 제 2일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 순서도.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법은 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 수소 연료를 직접 충전하여 사용하는 연료전지 차량의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 관리 장치의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명의 제 1일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 순서도이며, 도 5는 본 발명의 제 2일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법은 차량용 연료전지 시스템의 데이터를 입력받아 상기 차량용 연료전지 시스템의 성능을 추정하고, 환경정보와 운전목적에 따른 효율적인 운행방법을 산출하여, 상기 차량용 연료전지 시스템을 제어하는 장치에 관한 것이다.
일반적인 연료전지 차량은 수소 연료를 직접 충전하여 사용한다. 연료전지의 에너지원인 연료로 수소, 메탄올 및 가솔린 등이 이용될 수 있지만 메탄올, 가솔린의 경우에는 수소발생장치(개질기)가 추가되어야 하는 기술적 난제와 고비용 문제 때문에 단순히 수소를 연료로 주입한 차량이 현재의 일반적인 연료전지 자동차이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수소 연료를 직접 충전하여 사용하는 연료전지 차량의 차량용 연료전지 시스템(40)은 크게 차량용 연료전지 모듈(10)과 전기차량모듈(20)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 차량용 연료전지 모듈(10)은 차량용 연료전지 스택(11), DC/DC컨버터(12) 및 주변장치(BOP)(13)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 주변장치(BOP)(13)는 스택공기 블로워, 스택 냉각용 물펌프, 스택용 가습기, 수소 공급장치(수소탱크, 레귤레이터, 제어기), 재순환장치(블로워, 이젝터), 열교환기, 라디에이터, 냉각 팬, 제어장치, 각종 밸브 및 센서 등이 될 수 있다. 또한, 상기 전기차량모듈(20)은 배터리(29), 차량용 보조기기(21), DC/AC컨버터(22), 모터(23), 변속기(24) 및 바퀴(25)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 배터리(29)가 생략 될 수 있다.
수소 연료를 직접 충전하여 사용하는 연료전지 자동차의 작동 원리에 대해 간략하게 설명하면, 상기 수소 연료(30)가 상기 차량용 연료전지 스택(11)에 공급되면 전기가 발생된다. 발생된 전기를 상기 DC/DC컨버터(12)를 이용하여 필요한 DC 전력으로 변환 시키고, 변환된 DC 전력은 상기 주변장치(BOP)(13)와 상기 배터리(29)에 공급된다. 상기 배터리(29)에 공급된 전력은 상기 차량용 보조기기(21)와 상기 DC/AC인버터(22)에 공급된다. 상기 DC/AC 인버터에 공급된 전력은 AC 전력으로 변환되며, 변환된 AC 전력은 상기 모터(23)를 가동한다. 상기 모터(23)에 의해 기계적인 에너지로 변형된 동력은 상기 변속기(24)를 통해 상기 바퀴(25)로 전달되며 연료전지 차량을 구동한다.
만약, 상기 배터리(29)가 생략 된다면 변환된 DC 전력은 상기 주변장치(BOP)(13), 상기 차량용 보조기기(21) 및 상기 DC/AC인버터에 공급된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 관리 장치는 연결부(100), 수집부(200), 연산부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성된다.
일반적인 차량용 연료전지 모듈(10)은 차량용 연료전지 스택(11)의 상태를 입력받아 연료전지를 컨트롤 하며, 외부와 연결 가능한 컨트롤부(미도시)를 포함하여 구성된다. 이러한 외부 연결용 컨트롤부(미도시)는 상기 차량용 연료전지 모듈(10)뿐 아니라 상기 전기차량모듈(20)에도 포함되어 구성이 가능하며, 상기 차량용 연료전지 모듈(10) 및 상기 전기차량모듈(20)을 포함하여 구성되는 상기 차량용 연료전지 시스템(40)에도 구성이 가능하다.
연결부(100)는 차량용 연료전지 시스템(40)의 외부 연결용 컨트롤부와 착탈 가능하며, 상기 차량용 연료전지 시스템(40)과 연결된다. 여기서, 상기 연결부(100)는 상기 수집부(200)에서 요구하는 정보를 제공할 수 있는 컨트롤부에 연결할 수 있다.
수집부(200)는 상기 연결부(100)와 연결되어 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 데이터를 입력 받는다. 상기 차량용 연료전지 시스템(40)에서 입력되는 데이터는 직접 측정된 데이터, 외부로부터 입력받은 데이터 및 상기 직접 측정된 데이터를 이용하여 산출된 데이터가 될 수 있다.
연산부(300)는 상기 수집부(200)와 연결되어 상기 입력받은 데이터를 기반으로 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 제어방법을 결정한다.
제어부(400)는 상기 연산부(300) 및 상기 연결부(100)와 연결되어 상기 연산부(300)에서 결정된 상기 제어방법에 따라 상기 차량용 연료전지 시스템(40)을 제어한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법은 차량용 연료전지 시스템(40)의 외부 연결용 컨트롤부와 착탈 가능하며, 연결부(100), 수집부(200), 연산부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성되는 차량용 연료전지 시스템 관리장치(1000)의 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 있어서, 정보 입력 단계(S10), 제어방법 결정 단계(S20) 및 제어 단계(S30)를 포함하여 구성된다.
정보 입력 단계(S10)는 상기 수집부(200)가 상기 연결부를 통해 제품정보를 입력받고, 상기 연산부(300)가 환경정보를 입력받는다. 여기서, 상기 정보 입력 단계(S10)의 제품정보는 수소사용 유량, 차량용 연료전지 스택(11)의 전압, 차량용 연료전지 스택(11)의 전류, 차량용 연료전지 스택(11)의 온도, 차량용 연료전지 스택(11)의 압력, 차량용 연료전지 스택(11)에 사용되는 연료 및 산화제 이용률, 차량용 연료전지 스택(11)의 습도, 차량용 연료전지 스택(11)의 전력, 차량용 연료전지 시스템(40)의 주변장치(BOP)(13)의 총 소비전력, DC/DC컨버터(12)의 효율, 연료전지 차량의 차량용 보조기기(21)의 총 소비전력, 연료전지 차량 배터리(29) 충방전 효율, 연료전지 차량 DC/AC인버터(22)의 효율, 연료전지 차량 모터(23)의 효율, 연료전지 차량 변속기(24)의 효율 및 연료전지 차량의 운전 거리 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 정보 입력 단계(S10)의 환경정보는 수소 연료 단가, 수소 연료 발열량, 수소 연료 조성정보, 수소 연료 단가에 대한 할인율, 수소 연료 단가에 대한 지원금 및 수소 연료 요금체계 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 상기 환경정보는 외부 입력장치와 연결되어 외부입력장치로부터 입력 받을 수 있다.
제어방법 결정 단계(S20)는 상기 연산부(300)가 상기 정보 입력 단계에서 입력받은 상기 제품정보 및 상기 환경정보를 기반으로 연비가 낮은 운전 및 비용이 낮은 운전 중 선택되는 적어도 어느 하나의 운전목적에 따른 운행방법을 산출하여 운전 효율을 높이기 위한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 제어방법을 결정한다.
상기 연비가 낮은 운전은
다음식
Figure 112012075250680-pat00003
(ηmileage는 연비 효율, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
에 의해 가장 연비가 낮은 운전 운전인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 비용이 낮은 운전은
다음식
Figure 112012075250680-pat00004
(ηmileage는 연비 효율, UCH2는 수소 연료 단가, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
에 의해 가장 비용이 낮은 운전인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 상기 제어방법 결정 단계(S20)는 성능 예측 단계(S21), 운행방법 산출 단계(S23) 및 운행방법 결정 단계(S24)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
성능 예측 단계(S21)는 상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력받은 상기 제품정보를 기반으로 상기 차량용 연료전지 시스템(50)의 성능을 예측한다. 여기서, 예측 가능한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능은 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 부품 성능, 효율, 수명 등이 될 수 있다.
운행방법 산출 단계(S23)는 상기 성능 예측 단계(S21)에서 예측한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능, 상기 정보 입력 단계에서 입력된 상기 환경정보를 기반으로 적어도 하나의 운전 조건에 따른 운행방법을 산출한다. 여기서, 차량용 연료전지 시스템(40)의 운행방법의 산출은 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능과 상기 환경정보를 이용하여 여러 가지 운전목적을 기반으로 여러 가지 운행방법이 산출 될 수 있다. 예를 들어 설명하자면, 실시간으로 습득 가능한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능과 상기 환경정보를 기반으로하여 운행방법을 산출하는데 있어서, 운전 조건은 여러 가지 방향에 따라 여러 가지 종류가 발생 할 수 있다. 만약, 운전목적이 4 가지 조건이라면, 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능과 상기 환경정보를 이용하여 4 가지 운전목적을 기반으로 운행방법을 산출하면 4 가지의 운행방법이 산출된다. 이와 같이 다양한 관점에서의 운전목적에 따른 다양한 효율을 제시하여 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 효율성을 높이는 장점이 있다.
운행방법 결정 단계(S24)는 상기 운행방법 산출 단계(S23)에서 산출된 적어도 하나의 운행방법 중 하나를 선택한다. 위에서 예들 들었던 것처럼 4 가지 운행방법이 산출되었다면 그 중 한 가지 운행방법을 결정하고, 결정된 상기 운행 방법에 따라 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 제어방법을 결정하여 상기 차량용 연료전지 시스템(40)을 제어할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법의 상기 제어방법 결정 단계(S20)는 성능 예측 단계(S21), 운전목적 입력 단계(S22) 및 운행방법 산출 단계(S23)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
성능 예측 단계(S21)는 상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력받은 상기 제품정보를 기반으로 상기 차량용 연료전지 시스템(50)의 성능을 예측한다. 여기서, 예측 가능한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능은 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 부품 성능, 효율, 수명 등이 될 수 있다.
운전목적 입력 단계(S22)는 외부 입력장치를 이용하여 운전목적을 선택하여 입력한다.
운행방법 산출 단계(S23)는 상기 성능 예측 단계(S21)에서 예측한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능, 상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력된 상기 환경정보 및 상기 운전목적 입력 단계(S22)에서 입력된 상기 운전목적을 기반으로 운행방법을 산출한다. 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능, 상기 환경정보 및 상기 운전목적 입력 단계(S22)에서 입력된 운전목적을 기반으로 운행방법을 산출하면 하나의 운행방법만 산출 될 수 있다. 만약, 한 가지 운행 방법만 산출 되었다면 그 한 가지 운행방법에 따라 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 제어방법을 결정하여 상기 차량용 연료전지 시스템(40)을 제어할 수 있다.
제어 단계(S30)는 상기 제어부(400)가 상기 제어방법 결정 단계에서 상기 결정된 제어방법에 따라 상기 차량용 연료전지 시스템(40)을 제어한다. 여기서, 연료전지 차량의 이동 속도 및 가속도를 조절하기 위한 방법으로는 전기차량모듈의 DC/AC인버터의 출력 전력을 조절할 수 있다. 또, 연료전지 스택의 온도를 조절하기 위한 방법으로는 열 회수용 유체의 유량 및 차량용 연료전지 스택의 아우트렛(outlet)의 설정 온도를 조절할 수 있다. 또한, 차량용 연료전지 스택의 압력을 조절하기 위한 방법으로는 차량용 연료전지 스택의 배압(back pressure)을 조절 할 수 있다. 또, 차량용 연료전지 스택의 연료 및 산화제 이용률을 조절하기 위한 방법으로는 차량용 연료전지 스택 공기 블로워, 수소 연료 공급 밸브 등 산화제(공기 등) 및 연료 공급 장치의 공급량을 조절 할 수 있다. 아울러 차량용 연료전지 스택의 습도를 조절하기 위한 방법으로는 차량용 연료전지 스택의 연료 및 산화제(공기 등) 공급부에 부착된 가습기의 아우트렛 가스(outlet gas) 가습량을 조절 할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 차량용 연료전지 모듈 11: 차량용 연료전지 스택
12: DC/DC컨버터 13: 주변장치(BOP)
20: 전기차량모듈 21: 차량용 보조기기
22: DC/AC인버터 23: 모터
24: 변속기 25: 바퀴
29: 배터리 30: 수소 연료
40: 차량용 연료전지 시스템
1000: 차량용 연료전지 시스템 관리 장치
100: 연결부 200: 수집부
300: 연산부 400: 제어부
S10: 정보 입력 단계 S20: 제어방법 결정 단계
S21: 성능 예측 단계 S22: 운전목적 입력 단계
S23: 운행방법 산출 단계 S24: 운행방법 결정 단계
S30: 제어 단계

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 차량용 연료전지 시스템(40)의 외부 연결용 컨트롤부와 착탈 가능하며, 연결부(100), 수집부(200), 연산부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성되는 차량용 연료전지 시스템 관리장치(1000)의 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 있어서,
    상기 수집부(200)가 상기 연결부를 통해 상기 차량용 연료전지 시스템(40)으로부터 직접 측정된 데이터, 외부로부터 입력받은 데이터 및 상기 직접 측정된 데이터를 이용하여 산출된 데이터 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제품정보를 입력받고, 상기 연산부(300)가 외부로부터 환경정보를 입력받는 정보 입력 단계(S10);
    상기 연산부(300)가 상기 정보 입력 단계에서 입력받은 상기 제품정보 및 상기 환경정보를 기반으로 연료 소모량이 낮은 운전 또는 비용이 낮은 운전 중 선택되는 어느 하나의 운전목적에 따른 운행방법을 산출하여 운전 비용을 낮추기 위한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량을 제어하기 위한 제어방법을 결정하는 제어방법 결정 단계(S20); 및
    상기 제어부(400)가 상기 제어방법 결정 단계에서 상기 결정된 제어방법에 따라 상기 연결부(100)를 통해 차량용 연료전지 시스템(40)의 외부 연결용 컨트롤부와 연결되어 상기 차량용 연료전지 시스템(40)을 제어하는 제어 단계(S30);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 연료 소모량이 낮은 운전은
    다음식
    Figure 112014098511700-pat00014

    (ηmileage는 연비 효율, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
    에 의해 가장 연료 소모량이 낮은 운전인 것을 특징으로 하고,
    상기 비용이 낮은 운전은
    다음식
    Figure 112014098511700-pat00015

    (ηmileage는 연비 효율, UCH2는 수소 연료 단가, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
    에 의해 가장 비용이 낮은 운전인 것을 특징으로 하며,
    상기 정보 입력 단계(S10)의 제품정보는
    수소사용 유량, 차량용 연료전지 스택(11)의 전압, 차량용 연료전지 스택(11)의 전류, 차량용 연료전지 스택(11)의 온도, 차량용 연료전지 스택(11)의 압력, 차량용 연료전지 스택(11)에 사용되는 연료 및 산화제 이용률, 차량용 연료전지 스택(11)의 습도, 차량용 연료전지 스택(11)의 전력, 차량용 연료전지 시스템(40)의 주변장치(BOP)(13)의 총 소비전력, DC/DC컨버터(12)의 효율, 연료전지 차량의 차량용 보조기기(21)의 총 소비전력, 연료전지 차량 배터리(29) 충방전 효율, 연료전지 차량 DC/AC인버터(22)의 효율, 연료전지 차량 모터(23)의 효율, 연료전지 차량 변속기(24)의 효율 및 연료전지 차량의 운전 거리 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하고,
    상기 정보 입력 단계(S10)의 환경정보는
    수소 연료 단가, 수소 연료 발열량, 수소 연료 조성정보, 수소 연료 단가에 대한 할인율, 수소 연료 단가에 대한 지원금 및 수소 연료 요금체계 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하며,
    상기 제어방법 결정 단계(S20)는
    상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력받은 상기 제품정보를 기반으로 상기 차량용 연료전지 시스템(50)의 성능을 예측하는 성능 예측 단계(S21);
    상기 성능 예측 단계(S21)에서 예측한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능, 상기 정보 입력 단계에서 입력된 상기 환경정보를 기반으로 적어도 하나의 운전 조건에 따른 운행방법을 산출하는 운행방법 산출 단계(S23); 및
    상기 운행방법 산출 단계(S23)에서 산출된 적어도 하나의 운행방법 중 하나를 선택하는 운행방법 결정 단계(S24);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법.
  7. 차량용 연료전지 시스템(40)의 외부 연결용 컨트롤부와 착탈 가능하며, 연결부(100), 수집부(200), 연산부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성되는 차량용 연료전지 시스템 관리장치(1000)의 차량용 연료전지 시스템의 운전비용 관리 방법에 있어서,
    상기 수집부(200)가 상기 연결부를 통해 상기 차량용 연료전지 시스템(40)으로부터 직접 측정된 데이터, 외부로부터 입력받은 데이터 및 상기 직접 측정된 데이터를 이용하여 산출된 데이터 중 선택되는 적어도 어느 하나의 제품정보를 입력받고, 상기 연산부(300)가 외부로부터 환경정보를 입력받는 정보 입력 단계(S10);
    상기 연산부(300)가 상기 정보 입력 단계에서 입력받은 상기 제품정보 및 상기 환경정보를 기반으로 연료 소모량이 낮은 운전 또는 비용이 낮은 운전 중 선택되는 어느 하나의 운전목적에 따른 운행방법을 산출하여 운전 비용을 낮추기 위한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량을 제어하기 위한 제어방법을 결정하는 제어방법 결정 단계(S20); 및
    상기 제어부(400)가 상기 제어방법 결정 단계에서 상기 결정된 제어방법에 따라 상기 연결부(100)를 통해 차량용 연료전지 시스템(40)의 외부 연결용 컨트롤부와 연결되어 상기 차량용 연료전지 시스템(40)을 제어하는 제어 단계(S30);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 연료 소모량이 낮은 운전은
    다음식
    Figure 112014098511700-pat00016

    (ηmileage는 연비 효율, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
    에 의해 가장 연료 소모량이 낮은 운전인 것을 특징으로 하고,
    상기 비용이 낮은 운전은
    다음식
    Figure 112014098511700-pat00017

    (ηmileage는 연비 효율, UCH2는 수소 연료 단가, FH2-in는 차량용 연료전지 모듈(10)로 공급되는 수소 연료의 유량 및 D는 연료전지 차량의 주행거리)
    에 의해 가장 비용이 낮은 운전인 것을 특징으로 하며,
    상기 정보 입력 단계(S10)의 제품정보는
    수소사용 유량, 차량용 연료전지 스택(11)의 전압, 차량용 연료전지 스택(11)의 전류, 차량용 연료전지 스택(11)의 온도, 차량용 연료전지 스택(11)의 압력, 차량용 연료전지 스택(11)에 사용되는 연료 및 산화제 이용률, 차량용 연료전지 스택(11)의 습도, 차량용 연료전지 스택(11)의 전력, 차량용 연료전지 시스템(40)의 주변장치(BOP)(13)의 총 소비전력, DC/DC컨버터(12)의 효율, 연료전지 차량의 차량용 보조기기(21)의 총 소비전력, 연료전지 차량 배터리(29) 충방전 효율, 연료전지 차량 DC/AC인버터(22)의 효율, 연료전지 차량 모터(23)의 효율, 연료전지 차량 변속기(24)의 효율 및 연료전지 차량의 운전 거리 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하고,
    상기 정보 입력 단계(S10)의 환경정보는
    수소 연료 단가, 수소 연료 발열량, 수소 연료 조성정보, 수소 연료 단가에 대한 할인율, 수소 연료 단가에 대한 지원금 및 수소 연료 요금체계 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하며,
    상기 제어방법 결정 단계(S20)는
    상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력받은 상기 제품정보를 기반으로 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능을 예측하는 성능 예측 단계(S21);
    외부 입력장치를 이용하여 운전목적을 선택하여 입력하는 운전목적 입력 단계(S22); 및
    상기 성능 예측 단계(S21)에서 예측한 상기 차량용 연료전지 시스템(40)의 성능, 상기 정보 입력 단계(S10)에서 입력된 상기 환경정보 및 상기 운전목적 입력 단계(S22)에서 입력된 상기 운전목적을 기반으로 운행방법을 산출하는 운행방법 산출 단계(S23);
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