KR101707072B1 - 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법 - Google Patents

연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법 Download PDF

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Abstract

연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템이 개시된다. 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템은 연료전지와 이차전지에서 제공되는 전력을 공급받는 부하; 상기 연료전지의 직류전압을 강압하는DC-DC컨버터; 상기 연료전지의 출력전력을 단계적으로 증가하도록 제어하는 전력 변환부; 및 상기 연료전지로부터 이차전지가 충전조건에 따라 충전되도록 동작하는 배터리 충전부를 포함한다.

Description

연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법{hybrid power supply with fuel cell and battery and operating method thereof}
본 발명은 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명의 일 실시예는 빠른 응답특성을 가지며, 오랜 시간 사용할 수 있도록 연료전지와 이차전지가 결합되어 로봇이 요구하는 부하의 특성에 맞는 출력을 제공하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)는 양극으로 산화반응에 의해 생성된 양성자의 이동통로가 되는 고분자 전해질 막과 산화반응을 통하여 연료(수소)로부터 양성자를 전해질 막으로 제공하는 양극과 전해질 막으로부터 제공된 양성자를 환원시켜 물을 만드는 음극으로 구성된다. 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)는 화학에너지를 중간의 변환과정 없이 바로 전기에너지로 변환하는 장치이다.
이러한 에너지 변환과정은 일반 내연기관에 비해 놓은 에너지 변환 효율을 보여준다. 내연기관이나 열기관의 생성물이 CO2나 환경적으로 유해한 기체인 반면 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 경우 반응물은 일반적인 물이다. 또한 고분자 전해질 연료전지는 연료(H2)가 제공되는 한 거의 동일한 성능을 보여준다. 이러한 연료전지의 장점들은 로봇용 에너지원으로 적합하다는 것을 보여준다.
그러나 고분자 전해질 연료전지가 가진 여러 장점에도 불구하고 고분자 전해질 연료전지는 로봇용으로의 응용에 여전히 많은 장벽들을 가지고 있다. 고분자 전해질 연료전지는 그 구조적인 문제로 인하여 시동 시 부하에 즉각적으로 전력을 제공할 수 없으며 또한 급격한 부하의 변화에 대응하기 어렵다. 즉, 로봇의 적용에 적합한 크기와 무게의 연료전지 개발 및 로봇이 요구하는 부하의 특성에 맞는 출력의 제공 등을 개선할 필요성이 있다.
리튬이온 전지는 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동을 하면서 전력을 제공하고 반대의 경우 충전을 한다. 리튬폴리머 배터리는 근본적으로 리튬이온 배터리와 같은 구조를 가지나 고체나 겔 형태의 전해질을 사용한다. 고체나 겔 형태의 전해질을 사용함으로써 리튬폴리머 배터리는 고 에너지 밀도를 가지며 그 모양을 쉽게 성형할 수 있는 장점을 가지나 사용 시간에 따라 전력이 감소하는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 전원시스템이 연료전지만으로 구성되는 경우, 느린 기동 시간으로 인하여 빠른 부하에 대응하는 것이 어렵다. 반면, 이차전지만으로 구성되는 경우에는 빠른 부하 응답 특성을 가지나 오랜시간 사용할 수 없다.
따라서, 이차전지와 연료전지의 장점이 결합된 하이브리드형 전원 시스템의 개발이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 로봇이 요구하는 부하의 특성에 맞는 출력을 제공하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 빠른 응답특성을 가지며, 오랜 시간 사용할 수 있도록 연료전지와 이차전지가 결합되어 로봇이 요구하는 부하의 특성에 맞는 출력을 제공하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템은, 연료전지; 상기 연료전지로부터 전력을 공급받는 이차전지; 상기 연료전지의 직류전압을 강압하는DC-DC컨버터; 상기 연료전지의 출력전력을 제어하는 전력 변환부; 및 상기 연료전지로부터 공급되는 전력에 의하여 상기 이차전지의 충전을 제어하는 배터리 충전부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 연료전지에서 상기 부하로 공급하고 남은 여분의 전력은 상기 이차전지로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 전력변환부는, 연료전지의 출력전류가 상승되도록 전류 지령을 세팅하는 전류지령 세팅 유닛; 상기 연료전지의 출력전압을 제어하는 출력전압 제어 유닛;
상기 연료전지의 출력전류를 제어하는 출력전류 제어 유닛; 및 상기 출력전압 제어 유닛 및 출력전류 제어 유닛을 통해 제어된 출력전압 및 출력전류를 기초로 펄스 폭 변조(PWM, pulse width modulation)을 이용하여 출력전력을 제어하는 전력공급 유닛을 포함할 수 있다.
상기 배터리 충전부는, 이차 전지 출력전압(Vbat), DC-DC컨버터 출력전압(Vout), 연료전지 출력전력(Pfc) 및 연료전지 출력전압(Vfc)이 일정 범위 내의 값을 갖는 경우, 상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전할 수 있다.
여기서, 상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 이차전지 출력전압은 15V 내지 21V이고, 상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 DC-DC컨버터 출력전압은 22.5V이상 일 수 있다.
또한, 상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 연료전지 출력전력은 250W이하이고, 상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 연료전지 출력전압은 25V이상일 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템 및 전원시스템 운용 방법에 의하면, 빠른 응답특성을 가지며, 오랜 시간 사용할 수 있고, 연료전지의 급격한 출력변환을 억제하여 연료전지를 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 전원시스템을 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환부를 나타내는 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전조건을 나태내는 논리게이트 회로이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 출력전류의 단계적 증가를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 출력전압에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC컨버터 출력전압에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 출력전력에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 출력전압에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 9는 배터리 충전 조건에 따른 상태정보를 나타내는 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명할 수 있다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 할 수 있다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 전원시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드형 전원시스템(1)은 연료전지(100), 배터리충전칩(200), 부하(300), 이차전지(400), 전력변환부(500), 배터리 충전부(600) 및 DC-DC컨버터(700)을 포함할 수 있다. 하이브리드형 전원시스템(1)은 연료전지(100)와 이차전지(400)로부터의 입력값을 가지며, 연료전지(100)로부터 부하, 연료전지(100)로부터 배터리, 이차전지(400)로부터 부하로의 세 부분의 출력값을 가진다.
우선, 연료전지(100)는 부하(300)로 전력을 공급할 수 있다. 전류 공급시 부하(300)로의 순간전인 전류공급은 과부하로 인하여 연료전지의 수명에 악영향을 미친다. 따라서, 과부하를 막기 위해 전력변환부(500)는 전류지령에 따라 연료전지(100)의 출력전류를 단계적으로 증가하게 한다. 이와 같은 전력변환부(500)의 기능은 하기에 보다 상세하게 설명될 것이다.
다음, 이차전지(400)는 부하로 전력을 공급할 수 있다. 또한, 연료전지(100)는 이차전지(400)가 부하(300)로 전력을 공급한 후 남은 여분의 전력을 공급받을 수 있다.
다음, DC-DC컨버터(700)는 연료전지(100)의 직류전압을 강압하는 역할을 한다. 보다 구체적으로, DC-DC컨버터(700)는 연료전지(100)와 연결되어, 연료전지 출력전압(Vfc)을 DC-DC컨버터 출력전압(Vout)으로 강압할 수 있다. 이와 같은 DC-DC컨버터(700)는 연료전지와 이차전지를 포함하는 하이브리드형 전원시스템이 효율적으로 전력을 제공하고 높은 효율을 갖도록 하며, 연료전지 운전시에 문제가 되는 지연시간이나 균일하지 않는 출력전압 및 전류가 개선되도록 돕는다.
다음, 전력 변환부(500)는 DC-DC컨버터(700)와 연결되어, 연료전지(100)의 출력전력을 단계적으로 증가하도록 제어한다.
보다 상세하게, 전력 변환부(500)는 연료전지 출력전류가 일정량 상승되도록 전류 지령을 세팅하여 연료전지의 급격한 출력변환을 억제하고, 연료전지를 보호할 수 있다. 구체적으로 전력변환부(500)는 1초당 0.5A의 전류가 상승되도록 전류지령을 세팅할 수 있다.
또한, 전력 변환부(500)는 출력전압(Vout)을 제어하기 위한 제어유닛과 연료전지 출력전류(Ifc)를 제어하기 위한 제어유닛을 이용하여 이중화 제어를 통해 제어 응답 특성을 개선할 수 있다.
또한, 전력 변환부(500)는 펄스 폭 변조(PWM, pulse width modulation)을 통하여 제어된 전력을 부하로 공급할 수 있다.
다음, 배터리 충전부(600)는 연료전지(100)로부터 이차전지(400)가 충전조건에 따라 충전되도록 동작한다. 또한, 배터리 충전부(600)는 제어신호(C)를 통해 배터리 충전칩(200)의 동작을 제어할 수 있다
보다 상세하게, 배터리 충전부(600)는 이차 전지 출력전압(Vbat), DC-DC컨버터 출력전압(Vout), 연료전지 출력전력(Pfc) 및 연료전지 출력전압(Vfc)이 일정 범위 내의 값을 가져, 일정조건을 모두 만족시키는 경우, 연료전지(100)로부터 이차전지(400)를 충전할 수 있다.
이 때, 연료전지(100)로부터 이차전지(400)를 충전시키기 위해, 이차전지 출력전압은 15V 내지 21V일 수 있고, DC-DC컨버터 출력전압은 22.5V이상일 수 있고, 연료전지 출력전력은 250W이하일 수 있으며, 연료전지 출력전압은 25V이상일 수 있다.
여기서, 연료전지(100)로부터 이차전지(400)를 충전시키기 위한 이차 전지 출력전압(Vbat), DC-DC컨버터 출력전압(Vout), 연료전지 출력전력(Pfc) 및 연료전지 출력전압(Vfc)에 대한 조건은 도 5 내지 도 8을 통해 보다 상세하게 하술될 것이다.
다음, 배터리 충전칩(200)은 배터리 충전부(600)의 제어신호(C)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 또한, 릴레이(Relay)는 배터리 충전칩(200)에서 이차전지(400)로 가는 충전경로를 연결할 수 있다.
마지막으로, 부하(300)는 연료전지(100)와 이차전지(400)에서 제공되는 전력을 공급받는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드형 전원시스템(1)은 연료전지(100), 이차전지(400), 전력 변환부(500), 배터리 충전부(600) 및 DC-DC컨버터(700)를 이용하여, 우선 빠른 시동을 위해 이차전지에서 부하로 전력을 공급하고, 일정속도로 운전 중에는 연료전지를 통하여 전력을 공급하고, 전력을 소비한 이차전지를 충전하며, 큰 부하기 필요한 경우 연료전지와 이차전지의 전력을 동시에 공급할 수 있도록 한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환부를 나타내는 도면이다.
도 2을 참조하면, 전력변환부(500)는 전류지령 세팅 유닛(510), 출력전압 제어 유닛(520), 출력전류 제어 유닛(530) 및 전력공급 유닛을 포함할 수 있다.
전류지령 세팅유닛(510)은 일정 전류가 상승되도록 전류 지령을 세팅할 수 있다. 전류지령 세팅유닛(510)은 1초당 0.5A의 전류가 상승되도록 전류지령을 세팅할 수 있다.
출력전압 제어 유닛(520)은 DC-DC컨버터 출력전압(Vout)을 제어할 수 있다. 이 때, DC-DC컨버터 출력전압(Vout)은 전력변환부의 출력전압을 의미한다.
출력전류 제어 유닛(530)은 연료전지(100)의 출력전류(Ifc)를 제어할 수 있다.
전력공급 유닛(540)은 출력전압 제어 유닛(520) 및 출력전류 제어 유닛(530)을 통해 제어된 출력전압 및 출력전류를 기초로 펄스 폭 변조(PWM, pulse width modulation)을 이용하여 출력되는 출력전력을 제어할 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 조건을 나태내는 논리게이트 회로이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 그래프는 이차 전지 출력전압(Vbat), DC-DC컨버터 출력전압(Vout), 연료전지 출력전력(Pfc) 및 연료전지 출력전압(Vfc)에 대해 일정 조건을 모두 만족시키는 경우, 연료전지(100)로부터 이차전지(400)가 충전됨을 증명하기 위해 설계된 논리게이트 회로를 보여주고 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 출력전류의 단계적 증가를 나타내는 그래프이다.
도 4을 참조하면, 전류지령에 따라 연료전지의 출력을 단계적으로 증가하도록 제어되는 것을 보여주기 위해, 전류지령에 따른 연료전지의 출력 동작 파형을 나타낸다. 보다 상세하게, 도 4는 연료전지의 출력전류는 제어기로부터 전류지령에 따라 1초에 0.5A씩 단계적으로 증가하는 것을 나타낸다. 이로써, 연료전지(100)로부터 부하로 전력이 공급되는 경우, 부하로의 순간적인 전류공급으로 과부하 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 출력전압에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 이차전지 출력전압에 의한 충전조건을 도출하기 위해 도5의 그래프는 총 4개의 영역으로 나누어 진다.
그래프 상에서, 제1영역은 이차전지 출력전압(Vbat)이 15V이하인 영역으로 충전이 불가능한 영역이고, 제2영역은 이차전지 출력전압(Vbat)이 15V 내지 21V인 영역으로 충전하기 위한 초기 조건인 영역이다. 또한, 제3영역은 이차전지 출력전압(Vbat)이 21V 내지 22.5V인 영역으로 충전 또는 방전되는 영역이다. 또한, 제4영역은 이차전지 출력전압(Vbat)이 22.5V 이상인 영역으로 충전이 불가능한 영역이다. 즉, 이차전지 출력전압이 제2영역에 해당하는 경우에만, 이차전지 충전조건 중 이차전지 출력전압에 의한 충전조건을 만족시킨다. 이 때, 이차전지 충전조건은 연료전지로부터 이차전지가 충전되는 이차전지 충전 활성화를 위한 조건이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC컨버터 출력전압에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 전력 변환부(500)의 프로그램이 반영된 DC-DC컨버터 출력전압(Vout)에 의한 충전조건을 도출하기 위해 도 6의 그래프는 총 3개의 영역으로 나누어진다.
그래프 상에서, 제1영역은 DC-DC컨버터 출력전압이 21V이하인 영역으로 불가능한 영역이고, 제2영역은 DC-DC컨버터 출력전압이 21V 내지 22.5V인 영역으로 충전이 가능한 영역이다. 또한 그래프 상에서, 제3영역은 DC-DC컨버터 출력전압이 22.5V 이상인 영역으로 이차전지 전압이 충전하기 위한 초기 조건인 영역이다. 즉, DC-DC컨버터 출력전압(Vout)이 제3영역에 해당하는 경우에만, 이차전지 충전조건 중 DC-DC컨버터 출력전압에 의한 충전조건을 만족시킨다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 출력전력에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 연료전지 출력전력에 의한 충전조건을 도출하기 위해 도 7의 그래프는 총 2개의 영역으로 나누어진다.
그래프 상에서, 제1영역은 연료전지 출력전력이 250W이하인 경우로, 충전이 가능한 영역을 의미하고, 제2영역은 연료전지 출력전력이 250W이상인 경우로, 충전이 불가능한 영역을 의미한다. 즉, 연료전지 출력전력이 제1영역에 해당하는 경우에만, 이차전지 충전조건 중 연료전지 출력전력에 의한 충전조건을 만족시킨다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 출력전압에 의한 충전조건을 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 연료전지 출력전압에 의한 충전조건을 도출하기 위해 도 8의 그래프는 총 2개의 영역으로 나누어 진다.
그래프 상에서, 제1영역은 연료전지 출력 전압이 25V이하인 경우로, 충전이 불가능한 영역을 의미하고, 제2영역은 연료전지 출력전압이 25V이상인 경울, 충전이 가능한 영역을 의미한다. 즉, 연료전지 출력전압이 제2영역에 해당하는 경우에만 이차전지 충전조건 중 연료전지 출력전압에 의한 충전조건을 만족시킨다.
도 9는 배터리 충전 조건에 따른 상태정보를 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 도 5 내지 8을 통해 상술한 4가지의 이차전지 충전조건이 모두 반영된 그래프를 나타낸다.
보다 상세하게, State0은 충전을 대기하는 단계로서, 충전과 무관한 상태를 나타낸다. 또한, State1은 충전을 준비하는 단계로서, 충전을 위해 충전경로를 1초 동안 안정적으로 연결하고, 이후 1초 동안 충전칩을 동작시키는 단계를 나타낸다. State2는 충전중인 on상태이며, State3은 충전되지 않는 off상태이다.
다음으로, 본 발명에 따른 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템의 운용방법을 설명한다.
본 발명에 따른 전원시스템 운용 방법은,
연료전지가 부하로 전력을 공급하는 단계;
이차전지가 상기 부하로 전력을 공급하는 단계;
DC-DC컨버터가 상기 연료전지의 직류전압을 강압하는 단계;
전력변환부가 상기 연료전지의 출력을 제어하는 단계;
베터리 충전부가 상기 연료전지로부터 공급되는 전력에 의하여 상기 이차전지의 충전을 제어하는 단계; 및
이차전지가 연료전지로부터 전력을 공급받는 단계를 포함한다.
상기 전원시스템 운용 방법은 상술한 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템에 대한 설명을 포함하므로, 중복되게 기재하는 것을 생략한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100: 연료전지
200: 배터리 충전침
300: 부하
400: 이차전지
500: 전력 변환부
510: 전류지령 세팅 유닛
520: 출력전압 제어 유닛
530: 출력전류 제어 유닛
540: 전력 공급 유닛
600: 배터리 충전부
700: DC-DC 컨버터

Claims (10)

  1. 연료전지;
    상기 연료전지로부터 전력을 공급받는 이차전지;
    상기 연료전지의 직류전압을 강압하는DC-DC컨버터;
    상기 연료전지의 출력전력을 제어하는 전력 변환부; 및
    상기 연료전지로부터 공급되는 전력에 의하여 상기 이차전지의 충전을 제어하는 배터리 충전부;를 포함하고,
    상기 전력 변환부는, 연료전지 출력전류가 일정량 상승되도록 전류 지령을 세팅하는 전류지령 세팅 유닛 및 상기 연료전지의 출력전류를 제어하는 출력전류 제어 유닛을 포함하고, 상기 연료전지의 출력전류가 1초에 0.5A씩 단계적으로 증가하도록 상기 연료전지의 출력전류를 제어하고,
    상기 배터리 충전부는, 이차 전지 출력전압(Vbat), DC-DC컨버터 출력전압(Vout), 연료전지 출력전력(Pfc) 및 연료전지 출력전압(Vfc)이 일정 범위 내의 값을 갖는 경우, 상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전하고,
    상기 이차전지 충전을 위한 연료전지 출력전압(Vfc) 범위의 하한은 상기 이차 전지 출력전압(Vbat) 범위의 상한 및 DC-DC컨버터 출력전압(Vout) 범위의 하한 보다 큰 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환부는,
    상기 연료전지의 출력전압을 제어하는 출력전압 제어 유닛; 및
    상기 출력전압 제어 유닛 및 출력전류 제어 유닛을 통해 제어된 출력전압 및 출력전류를 기초로 펄스 폭 변조(PWM, pulse width modulation)을 이용하여 출력전력을 제어하는 전력공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지에서 부하로 공급하고 남은 여분의 전력은 상기 이차전지로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전류지령 세팅 유닛은,
    일정 전류가 상승되도록 전류 지령을 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 이차전지 출력전압의 범위는 15V 내지 21V인 것을 특징으로 하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 DC-DC컨버터 출력전압의 범위는 22.5V이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 연료전지 출력전력의 범위는 250W이하인 것을 특징으로 하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전시키기 위한 상기 연료전지 출력전압의 범위는 25V이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 및 이차전지로 구성된 하이브리드형 전원 시스템.
  10. 연료전지가 부하로 전력을 공급하는 단계;
    이차전지가 상기 부하로 전력을 공급하는 단계;
    DC-DC컨버터가 상기 연료전지의 직류전압을 강압하는 단계;
    전력변환부가 상기 연료전지의 출력을 제어하는 단계;
    베터리 충전부가 상기 연료전지로부터 공급되는 전력에 의하여 상기 이차전지의 충전을 제어하는 단계; 및
    이차전지가 연료전지로부터 전력을 공급받는 단계를 포함하고,
    상기 전력변환부는, 연료전지 출력전류가 일정량 상승되도록 전류 지령을 세팅하는 전류지령 세팅 유닛 및 상기 연료전지의 출력전류를 제어하는 출력전류 제어 유닛을 포함하고, 상기 연료전지의 출력전류가 1초에 0.5A씩 단계적으로 증가하도록 상기 연료전지의 출력전류를 제어하고,
    상기 베터리 충전부는, 이차 전지 출력전압(Vbat), DC-DC컨버터 출력전압(Vout), 연료전지 출력전력(Pfc) 및 연료전지 출력전압(Vfc)이 일정 범위 내의 값을 갖는 경우, 상기 연료전지로부터 상기 이차전지를 충전하고,
    상기 이차전지 충전을 위한 연료전지 출력전압(Vfc) 범위의 하한은 상기 이차 전지 출력전압(Vbat) 범위의 상한 및 DC-DC컨버터 출력전압(Vout) 범위의 하한 보다 큰 하이브리드형 전원 시스템 운용 방법.
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KR20110133118A (ko) * 2010-06-04 2011-12-12 세방전지(주) 연료전지를 이용한 하이브리드 무정전 전원 시스템 및 그 제어방법
KR101351349B1 (ko) * 2012-09-07 2014-01-15 (주)지필로스 연료전지와 2차 전지를 이용한 하이브리드 전원 공급 장치

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