KR101664591B1 - 연료전지 차량의 토크 보상 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 토크 보상 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 연료전지 스택의 열화율을 산출하고, 그에 상응하는 보정계수를 이용하여 가속 페달량에 따른 토크를 보상함으로써, 연료전지 스택의 열화 정도에 관계없이 정상적인 토크를 발생시킬 수 있는 연료전지 차량의 토크 보상 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 연료전지 차량의 토크 보상 장치에 있어서, 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 제 1 룩업 테이블과, 가속 페달량에 상응하는 토크가 기록된 제 2 룩업 테이블을 저장하는 저장부; 상기 연료전지 스택의 최대전압(VP)과 출력전압(VO)을 이용하여 열화율을 산출하는 열화율 산출부; 상기 제 1 룩업 테이블을 기반으로 상기 열화율 산출부에 의해 산출된 열화율에 상응하는 보정계수(β)를 검색하는 보정계수 검색부; 가속 페달이 눌려진 정도를 나타내는 페달량(Pb)을 검출하는 페달량 검출부; 및 상기 보정계수 검색부에 의해 검색된 보정계수를 기반으로 상기 페달량 검출부에 의해 검출된 페달량을 보상함으로써 토크를 보상하는 토크 보상부를 포함한다.

Description

연료전지 차량의 토크 보상 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR COMPENSATING TORQUE OF FUEL CELL ELECTRIC VEHICLE AND METHOD TEHEROF}
본 발명은 연료전지 차량의 토크 보상 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지 스택의 열화율을 산출하고, 그에 상응하는 보정계수를 이용하여 가속 페달량에 따른 토크를 보상하는 기술에 관한 것이다.
본 발명에서 가속 페달량이란 운전자가 가속 페달을 밟은 정도, 즉 가속 페달이 눌린 정도(깊이)를 의미하며, 표시 단위는 퍼센트(%)이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전 장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.
현재 차량 구동을 위한 전력공급원으로는 연료전지 중 가장 높은 전력밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 형태가 가장 많이 연구되고 있으며, 이는 낮은 작동온도로 인한 빠른 시동 시간과 빠른 전력변환 반응시간을 갖는다.
이러한 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온이 이동하는 고체 고분자 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 반응가스들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응가스들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응가스들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(Bipolar Plate)을 포함하여 구성된다.
이러한 단위 셀 구성을 이용하여 연료전지 스택을 조립할 때, 셀 내 가장 안쪽에 주요 구성부품인 막전극접합체 및 기체확산층의 조합이 위치하는데, 막전극접합체는 고분자 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 촉매전극층, 즉 애노드(Anode) 및 캐소드(Cathode)를 가지며, 애노드 및 캐소드가 위치한 바깥부분에 기체확산층, 가스켓 등이 적층된다.
기체확산층의 바깥쪽에는 반응가스(연료인 수소와 산화제인 산소 또는 공기)를 공급하고 냉각수가 통과하는 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 위치된다.
이러한 구성을 단위 셀로 하여 복수의 단위 셀을 적층 한 뒤 가장 바깥쪽에 집전판(Current Collector) 및 절연판, 적층 셀들을 지지하기 위한 엔드플레이트(End Plate)를 결합하는데, 엔드플레이트 사이에 단위 셀들을 반복 적층하여 체결함으로써 연료전지 스택을 구성하게 된다.
실제 차량에서 필요한 전위를 얻기 위해서는 단위 셀을 필요한 전위만큼 적층 해야 하며, 복수의 단위 셀을 적층 한 것이 스택이다. 1개의 단위 셀에서 발생하는 전위는 약 1.3V로서, 차량 구동에 필요한 전력을 생산하기 위해 다수의 셀을 직렬로 적층하고 있다.
이러한 연료전지 스택은 시간이 지날수록 열화가 발생하기 때문에 이를 탑재한 연료전지 차량(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)에서 가속 페달량에 상응하는 출력이 발생하지 않아 주행성능의 저하를 야기하는바, 이를 해결할 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 등록 특허(10-0872648, 2008.12.1 등록))
상기와 같은 요구에 부응하기 위하여, 본 발명은 연료전지 스택의 열화율을 산출하고, 그에 상응하는 보정계수를 이용하여 가속 페달량에 따른 토크를 보상함으로써, 연료전지 스택의 열화 정도에 관계없이 정상적인 토크를 발생시킬 수 있는 연료전지 차량의 토크 보상 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 연료전지 차량의 토크 보상 장치에 있어서, 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 제 1 룩업 테이블과, 가속 페달량에 상응하는 토크가 기록된 제 2 룩업 테이블을 저장하는 저장부; 상기 연료전지 스택의 최대전압(VP)과 출력전압(VO)을 이용하여 열화율을 산출하는 열화율 산출부; 상기 제 1 룩업 테이블을 기반으로 상기 열화율 산출부에 의해 산출된 열화율에 상응하는 보정계수(β)를 검색하는 보정계수 검색부; 가속 페달이 눌려진 정도를 나타내는 페달량(Pb)을 검출하는 페달량 검출부; 및 상기 보정계수 검색부에 의해 검색된 보정계수를 기반으로 상기 페달량 검출부에 의해 검출된 페달량을 보상함으로써 토크를 보상하는 토크 보상부를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 연료전지 차량의 토크 보상 방법에 있어서, 저장부가 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 제 1 룩업 테이블과, 가속 페달량에 상응하는 토크가 기록된 제 2 룩업 테이블을 저장하는 단계; 열화율 산출부가 상기 연료전지 스택의 최대전압(VP)과 출력전압(VO)을 이용하여 열화율을 산출하는 단계; 보정계수 검색부가 상기 제 1 룩업 테이블을 기반으로 상기 열화율에 상응하는 보정계수(β)를 검색하는 단계; 페달량 검출부가 가속 페달이 눌려진 정도를 나타내는 페달량(Pb)을 검출하는 단계; 및 토크 보상부가 상기 보정계수를 기반으로 상기 페달량을 보상함으로써 토크를 보상하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 연료전지 스택의 열화율을 산출하고, 그에 상응하는 보정계수를 이용하여 가속 페달량에 따른 토크를 보상함으로써, 연료전지 스택의 열화 정도에 관계없이 정상적인 토크를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 토크 보상 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 테이블에 대한 일예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 가속 페달량에 상응하는 토크가 기록된 테이블에 대한 일예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 토크 보상부의 동작을 설명하는 일예시도,
도 5 는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 토크 보상 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 연료전지 차량의 토크 보상 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 차량의 토크 보상 장치는, 저장부(10), 열화율 산출부(20), 보정계수 검색부(30), 페달량 검출부(40), 및 토크 보상부(50)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(10)는 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 제 1 룩업 테이블과, 가속 페달량에 상응하는 토크가 기록된 제 2 룩업 테이블을 저장하고 있다.
여기서, 제 1 룩업 테이블은 연료전지 스택의 저출력을 보조하는 배터리의 출력 범위 내에서 산출한 열화율을 대상으로, 그에 상응하는 페달량 보정계수를 기록한 테이블로서, 일예로 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2에서, 세로축은 보정계수(β)를 나타내며, 가로축은 열화율[%]을 나타낸다. 이때, 열화율은 특정 범위(최소값(21) ~ 최대값(22)) 내에서 유효성을 가지며, 이를 벗어나면 유효성이 없는 것으로 판단한다.
또한, 제 2 룩업 테이블은 연료전지 차량의 가속 페달량에 상응하는 토크가 기록된 테이블로서, 차량의 종류마다 상이한 값을 가지며, 일예로 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3에서, x축은 RPM(Revolution Per Minute)을 나타내고, y축은 가속 페달량을 나타내며, z축은 토크를 나타낸다.
다음으로, 열화율 산출부(20)는 연료전지 스택의 최대전압(VP)과 연료전지 스택의 실제 출력전압(VO)을 이용하여 열화율을 산출한다. 즉, 열화율 산출부(20)는 하기의 [수학식 1]를 이용하여 열화율(α)을 산출한다. 열화율의 단위는 퍼센트(%)이다.
[수학식 1]
Figure 112014114654415-pat00001
이러한 열화율 산출부(20)는 연료전지 스택의 출력전압을 측정하기 위한 전압 측정기(미도시)를 구비한다.
또한, 열화율 산출부(20)는 임계시간 동안에 산출한 복수의 열화율의 이동평균(Moving Average)을 최종 열화율로 산출할 수도 있다.
다음으로, 보정계수 검색부(30)는 저장부(10)에 저장되어 있는 제 1 룩업 테이블을 기반으로, 열화율 산출부(20)에 의해 산출된 열화율에 상응하는 보정계수를 검색한다.
다음으로, 페달량 검출부(40)는 운전자에 의해 가속 페달이 눌려진 정도(%)를 나타내는 페달량을 검출한다. 예를 들어, 가속 페달이 눌려질 수 있는 정도가 0(눌리지 않은 상태)에서 10(완전히 눌린 상태)이라고 할 때, 가속 페달이 5까지 눌렸다면 페달량은 50%가 되고, 3까지 눌렸다면 페달량은 30%가 된다.
다음으로, 토크 보상부(50)는 보정계수 검색부(30)에 의해 검색된 보정계수를 기반으로 페달량 검출부(40)에 의해 검출된 페달량을 보상하여 토크를 보상한다.
이러한 토크 보상부(50)는 하기의 [수학식 2]를 이용하여 페달량을 보상한다.
[수학식 2]
Ps = (1 + β) × Pb
여기서, Ps는 보상 후 페달량을 나타내고, Pb는 페달량 검출부(40)에 의해 검출된 보상 전 페달량을 나타낸다.
이하, 도 4를 참조하여 토크 보상부(50)의 동작에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 토크 보상부의 동작을 설명하는 일예시도이다.
예를 들어, 페달량 검출부(40)에 의해 검출된 페달량이 20%라 하고, 보정계수 검색부(30)에 의해 검색된 보정계수가 2라고 가정하자. 이때, 20%의 페달량에 상응하는 토크는 ⓐ가 된다.
토크 보상부(50)는 상기 [수학식 2]를 이용하여 보상 페달량을 산출한다. 이렇게 산출된 보상 페달량은 60%가 된다.
결국, 토크 보상부(50)는 페달량을 60%로 간주하여 그에 상응하는 토크(ⓑ)가 발생하도록 한다.
이를 통해, 연료전지 스택의 열화가 발생해도 운전자가 불편함을 느끼지 못하도록 한다.
도 5 는 본 발명에 따른 연료전지 차량의 토크 보상 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 저장부(10)가 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 제 1 룩업 테이블과, 가속 페달량에 상응하는 토크가 기록된 제 2 룩업 테이블을 저장한다(501).
이후, 열화율 산출부(20)가 연료전지 스택의 최대전압(VP)과 출력전압(VO)을 이용하여 열화율을 산출한다(502).
이후, 보정계수 검색부(30)가 저장부(10)에 저장되어 있는 제 1 룩업 테이블을 기반으로 상기 열화율 산출부(20)에 의해 산출된 열화율에 상응하는 보정계수(β)를 검색한다(503).
이후, 페달량 검출부(40)가 가속 페달이 눌려진 정도를 나타내는 페달량(Pb)을 검출한다(504).
이후, 토크 보상부가 상기 보정계수 검색부(30)에 의해 검색된 보정계수를 기반으로 상기 페달량 검출부(40)에 의해 검출된 페달량을 보상함으로써 토크를 보상한다(505).
상술한 본 발명은 스택의 열화 부분을 어시스트하는 배터리의 출력 상한치(열화율의 MAX 값) 도달 시, 연료전지 차량의 토크 보상을 종료하는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : 저장부
20 : 열화율 산출부
30 : 보정계수 검색부
40 : 페달량 검출부
50 : 토크 보상부

Claims (10)

  1. 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 제 1 룩업 테이블과, 페달량에 상응하는 토크가 기록된 제 2 룩업 테이블을 저장하는 저장부;
    상기 연료전지 스택의 최대전압(VP)과 출력전압(VO)을 이용하여 열화율을 산출하는 열화율 산출부;
    상기 제 1 룩업 테이블을 기반으로 상기 열화율 산출부에 의해 산출된 열화율에 상응하는 보정계수(β)를 검색하는 보정계수 검색부;
    가속 페달이 눌려진 정도를 나타내는 페달량(Pb)을 검출하는 페달량 검출부; 및
    상기 제 2 룩업 테이블을 기반으로, 상기 보정계수 검색부에 의해 검색된 보정계수를 이용하여 상기 페달량 검출부에 의해 검출된 페달량을 보상함으로써 토크가 증가하도록 보상하는 토크 보상부를 포함하되,
    상기 토크 보상부는,
    하기의 [수학식 B]를 이용하여 페달량을 보상하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 토크 보상 장치.
    [수학식 B]
    Ps = (1 + β) × Pb
    (여기서, Ps는 보상 후 페달량, Pb는 보상 전 페달량을 각각 나타낸다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열화율 산출부는,
    하기의 [수학식 A]를 이용하여 열화율(α)을 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 토크 보상 장치.
    [수학식 A]
    Figure 112014114654415-pat00002

  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열화율 산출부는,
    상기 연료전지 스택의 출력전압을 측정하기 위한 전압 측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 토크 보상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열화율 산출부는,
    임계시간 동안에 산출한 복수의 열화율의 이동평균을 최종 열화율로 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 토크 보상 장치.
  5. 삭제
  6. 저장부가 연료전지 스택의 열화율에 상응하는 페달량 보정계수가 기록된 제 1 룩업 테이블과, 페달량에 상응하는 토크가 기록된 제 2 룩업 테이블을 저장하는 단계;
    열화율 산출부가 상기 연료전지 스택의 최대전압(VP)과 출력전압(VO)을 이용하여 열화율을 산출하는 단계;
    보정계수 검색부가 상기 제 1 룩업 테이블을 기반으로 상기 열화율에 상응하는 보정계수(β)를 검색하는 단계;
    페달량 검출부가 가속 페달이 눌려진 정도를 나타내는 페달량(Pb)을 검출하는 단계; 및
    상기 제 2 룩업 테이블을 기반으로, 토크 보상부가 상기 보정계수를 이용하여 상기 페달량을 보상함으로써 토크가 증가하도록 보상하는 단계를 포함하되,
    상기 토크 보상단계는,
    하기의 [수학식 B]를 이용하여 페달량을 보상하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 토크 보상 방법.
    [수학식 B]
    Ps = (1 + β) × Pb
    (여기서, Ps는 보상 후 페달량, Pb는 보상 전 페달량을 각각 나타낸다.)
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열화율 산출단계는,
    하기의 [수학식 A]를 이용하여 열화율(α)을 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 토크 보상 방법.
    [수학식 A]
    Figure 112014114654415-pat00003

  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 열화율 산출단계는,
    전압 측정기가 상기 연료전지 스택의 출력전압을 측정하는 단계
    를 더 포함하는 연료전지 차량의 토크 보상 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 열화율 산출단계는,
    임계시간 동안에 산출한 복수의 열화율의 이동평균을 최종 열화율로 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 토크 보상 방법.
  10. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020128641A (ja) * 2019-02-08 2020-08-27 コベルコ建機株式会社 建設機械
CN111731110B (zh) * 2019-03-25 2021-11-26 长城汽车股份有限公司 电动汽车的电机***效率修正方法及装置
KR20210053360A (ko) * 2019-10-31 2021-05-12 현대자동차주식회사 연료전지 제어 방법
CN112829605B (zh) * 2021-02-19 2022-10-04 恒大新能源汽车投资控股集团有限公司 车辆扭矩控制方法及装置、计算机可读存储介质
US11757116B1 (en) 2022-06-10 2023-09-12 Hydrogenics Corporations Dynamic adjustment of current or power draw for fuel cell applications with enhanced transient capabilities

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012116441A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池車両
JP2013103645A (ja) * 2011-11-15 2013-05-30 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置
KR101289221B1 (ko) 2011-11-30 2013-07-29 재단법인 포항산업과학연구원 전기차량 및 이의 구동축 진동 저감 제어 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10233821A1 (de) 2002-07-25 2004-02-05 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Energieversorgung einer wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor aufweisenden, mobilen Vorrichtung mit einem hybriden Energiesystem, das ein Brennstoffzellensystem und ein dynamisches Energiesystem enthält
JP4075727B2 (ja) 2003-08-06 2008-04-16 日産自動車株式会社 燃料電池車両の制御装置
KR101251662B1 (ko) * 2006-11-15 2013-04-05 현대자동차주식회사 촉매 열화에 따른 배출 목표량 변경 방법
KR100872648B1 (ko) 2006-12-15 2008-12-09 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 전기차량의 스택열화를 고려한운전제어방법
JP4478172B2 (ja) * 2007-05-17 2010-06-09 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
KR101114379B1 (ko) 2009-11-19 2012-02-14 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 토크변동 보상방법
JP5340484B2 (ja) 2010-08-23 2013-11-13 パナソニック株式会社 燃料電池の劣化判定方法
KR101918292B1 (ko) 2011-06-10 2018-11-13 현대자동차주식회사 연료전지차량의 스택 열화 진단시스템 및 진단방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012116441A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池車両
JP2013103645A (ja) * 2011-11-15 2013-05-30 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置
KR101289221B1 (ko) 2011-11-30 2013-07-29 재단법인 포항산업과학연구원 전기차량 및 이의 구동축 진동 저감 제어 방법

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