KR101847835B1 - Fuel cell vehicle and controlling method therefor - Google Patents

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Abstract

개시된 발명은 연료전지 차량 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 공기극과 연료극을 포함하는 연료전지 스택; 연료전지 스택의 냉각수 온도를 감지하기 위한 온도센서; 연료전지 제어기의 제어에 따라 COD(Cathode Oxygen Depletion) 릴레이 온 및 오프 시 연료전지 스택의 전압을 조정하는 고전압 전력변환기; 및 온도센서를 통해 감지된 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항값을 추정하고, 연료전지 스택의 모니터링을 통해 성능 곡선을 파악하여, COD 저항값과 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 온 및 오프 시 연료전지 스택의 전압을 예측하고, 예측된 연료전지 스택의 전압을 기초로 고전압 전력변환기를 통해 연료전지 스택의 전압을 제어하는 연료전지 제어기;를 포함할 수 있다.The disclosed invention relates to a fuel cell vehicle and a control method thereof, and more particularly, to a fuel cell vehicle including a fuel cell stack including an air electrode and a fuel electrode; A temperature sensor for sensing a coolant temperature of the fuel cell stack; A high voltage power converter for regulating the voltage of the fuel cell stack at the time of COD (Cathode Oxygen Depletion) relay on and off according to the control of the fuel cell controller; And estimating a COD resistance value based on the cooling water temperature of the fuel cell stack sensed through the temperature sensor, monitoring a fuel cell stack to determine a performance curve, and calculating a COD resistance value based on the COD resistance value and the performance curve of the fuel cell stack. And a fuel cell controller for predicting the voltage of the fuel cell stack when the relay is turned on and off and controlling the voltage of the fuel cell stack through the high voltage power converter based on the voltage of the predicted fuel cell stack.

Description

연료전지 차량 및 그 제어방법{FUEL CELL VEHICLE AND CONTROLLING METHOD THEREFOR}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fuel cell vehicle,

연료전지 차량 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell vehicle and a control method thereof.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 발전장치로, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형 전기 및 전자제품의 전력 공급에도 적용될 수 있다.The fuel cell is a power generation device that converts the chemical energy of fuel into electricity by reacting it electrochemically in the fuel cell stack without converting it into heat by combustion. It supplies power for industrial, household and vehicle driving, It can also be applied to the power supply of electronic products.

한편, 내연기관 차량은 엔진 브레이크 기능이 있으나, 수소연료전지 차량에서는 엔진 및 변속기가 구비되어 있지 않기 때문에, 엔진 브레이크를 구현할 수 없다. 이에, 엔진 브레이크와 동일한 운전감을 구현하기 위하여 운전자가 L단을 인가하면 모터 회생 발전을 통해 배터리로 에너지를 충전하여 감속도를 구현하는 방법을 적용하고 있다.On the other hand, the internal combustion engine vehicle has an engine brake function, but since the engine and the transmission are not provided in the hydrogen fuel cell vehicle, the engine brake can not be implemented. In order to realize the same driving feeling as the engine brake, when the driver applies the L-stage, energy is charged into the battery through motor regenerative power generation to implement deceleration.

그러나, 배터리 용량이 상대적으로 적은 상황에서 차량이 내리막길을 주행하는 경우, 회생 에너지를 충분히 배터리로 충전시키는데 한계가 있어서 연속적인 감속도 유지가 불가능하게 된다.However, when the vehicle travels downhill in a situation where the battery capacity is relatively small, there is a limit in sufficiently charging the regenerative energy into the battery, so that the continuous deceleration can not be maintained.

따라서, 내리막길 초기에는 감속도 유지가 가능하나, 배터리가 충전될수록 SOC(State of Charge)가 상승되어 충전 가능 에너지가 감소하므로 감속도 역시 줄어들게 되어 최종적으로는 감속도 유지가 불가능하게 된다.Therefore, although the deceleration can be maintained at the beginning of the downhill, as the battery is charged, the SOC (State of Charge) rises and the chargeable energy decreases, so that the deceleration also decreases, and finally the deceleration can not be maintained.

상술한 문제점을 해결하고자, COD(Cathode Oxygen Depletion) 저항을 통해 에너지를 열로 소모하는 방안이 논의되고 있으나, COD 저항 사용 시 COD릴레이를 활용하여 구동하므로, 릴레이 온 및 오프 시 연료전지 스택에서 전압/전류의 오버 슛(overshoot) 또는 언더 슛(undershoot) 현상이 발생하고 있다.In order to solve the above-mentioned problems, a method of consuming energy as heat through a COD (Cathode Oxygen Depletion) resistor has been discussed. However, since the COD relay is used to drive the COD resistor, An overshoot or an undershoot of the current occurs.

개시된 발명은 COD 저항을 통해 L단 인가 시 전압 및 전류의 오버 슛(overshoot) 또는 언더 슛(undershoot)의 발생을 방지하기 위한 연료전지 차량 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.The disclosed invention is to provide a fuel cell vehicle and a control method thereof for preventing overshoot or undershoot of voltage and current at the time of applying an L level through a COD resistor.

일 측면에 의한 연료전지 차량은, 공기극과 연료극을 포함하는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 감지하기 위한 온도센서; 연료전지 제어기의 제어에 따라 COD(Cathode Oxygen Depletion) 릴레이의 온 및 오프 이전에 상기 연료전지 스택의 전압을 예측된 연료전지 스택의 전압으로 조정하는 고전압 전력변환기; 및 상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항값을 추정하고, 상기 연료전지 스택의 모니터링을 통해 성능 곡선을 파악하여, 상기 COD 저항값과 상기 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 온 및 오프 시 상기 연료전지 스택의 전압을 예측하고, 예측된 상기 연료전지 스택의 전압을 기초로 상기 COD 릴레이의 온 및 오프 이전에 상기 고전압 전력변환기를 통해 상기 연료전지 스택의 전압을 제어하는 연료전지 제어기;를 포함할 수 있다.A fuel cell vehicle according to one aspect includes: a fuel cell stack including an air electrode and a fuel electrode; A temperature sensor for sensing a coolant temperature of the fuel cell stack; A high voltage power converter for adjusting the voltage of the fuel cell stack to a voltage of the fuel cell stack before turning on and off a COD (Cathode Oxygen Depletion) relay under the control of the fuel cell controller; And estimating a COD resistance value based on the cooling water temperature of the fuel cell stack, determining a performance curve by monitoring the fuel cell stack, and calculating a COD resistance value based on the COD resistance value and the performance curve of the fuel cell stack, And for controlling the voltage of the fuel cell stack via the high voltage power converter prior to on and off of the COD relay based on the predicted voltage of the fuel cell stack, And a controller.

상기 연료전지 제어기는, 상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 상기 COD 저항의 온도를 추정하고, 추정된 상기 COD 저항의 온도를 저항 맵 테이블에 적용하여 상기 COD 저항값을 추정할 수 있다.The fuel cell controller can estimate the COD resistance value by estimating the temperature of the COD resistance based on the cooling water temperature of the fuel cell stack and applying the estimated temperature of the COD resistance to the resistance map table.

또한, 연료전지 스택의 냉각수 온도는 상기 COD 저항의 온도와 동일할 수 있다.Further, the cooling water temperature of the fuel cell stack may be equal to the temperature of the COD resistance.

또한, 상기 저항 맵 테이블은 상기 COD 저항의 타입별 온도에 따른 저항값을 나타내는 맵일 수 있다.Also, the resistance map table may be a map indicating a resistance value according to temperature of the COD resistance type.

또한, 상기 COD 저항 타입은 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor) 타입, NTC(Negative Thermal Coefficient thermistor) 타입 또는 카트리지 히터(Cartridge heater) 타입일 수 있다.The COD resistance type may be a PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor) type, a NTC (Negative Thermal Coefficient Thermistor) type or a Cartridge heater type.

또한, 상기 연료전지 제어기는, 차량 주행 시 상기 연료전지 스택의 전류와 전압을 모니터링하여 상기 연료전지 스택의 성능 곡선을 파악할 수 있다.In addition, the fuel cell controller can monitor the current and voltage of the fuel cell stack when driving the vehicle, thereby grasping the performance curve of the fuel cell stack.

또한, 상기 연료전지 스택의 성능 곡선은, 상기 연료전지 스택의 전류 및 전압의 관계 곡선일 수 있다.Further, the performance curve of the fuel cell stack may be a curve of current and voltage of the fuel cell stack.

또한, 상기 연료전지 제어기는, 상기 연료전지 스택의 현재 전압과 온도센서에 의해 측정되어 파악된 현재 COD 저항을 기초로 COD 릴레이 온 및 오프 시 전류를 추정하고, 추정된 상기 전류를 상기 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 온 및 오프 시 전압을 추정할 수 있다.Further, the fuel cell controller estimates the current at the COD relay on and off based on the current voltage of the fuel cell stack and the current COD resistance measured and measured by the temperature sensor, and outputs the estimated current to the fuel cell stack The voltage of the COD relay on and off can be estimated by applying it to the performance curve of the COD relay on and off.

일 측면에 의한 연료전지 차량의 제어방법은, 사용자에 의해서 변속 레버의 L단이 인가되는 단계; COD(Cathode Oxygen Depletion) 저항값 및 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계; 추정된 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 기초로 상기 연료전지 스택의 전압을 제어하는 단계; COD 릴레이 온 상태로 전환하는 단계; COD 저항값 및 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계; 추정된 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 기초로 상기 연료전지 스택의 전압을 제어하는 단계; 및 상기 변속 레버의 L단이 해제됨에 따라, COD 릴레이 오프 상태로 전환하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of controlling a fuel cell vehicle according to one aspect includes: applying an L-stage of a shift lever by a user; Estimating a voltage of the fuel cell stack at a COD relay-on based on a COD (Cathode Oxygen Depletion) resistance value and a performance curve of the fuel cell stack; Controlling the voltage of the fuel cell stack based on the voltage of the fuel cell stack at the estimated COD relay-on time; Switching to a COD relay on state; Estimating a voltage of the fuel cell stack when the COD relay is off based on the COD resistance value and the performance curve of the fuel cell stack; Controlling the voltage of the fuel cell stack based on the voltage of the fuel cell stack at the estimated COD relay off time; And switching to the COD relay off state as the L-end of the shift lever is released.

또한, 상기 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 COD 저항값은, 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 추정될 수 있다.In the step of estimating the voltage of the fuel cell stack during the COD relay-on, the COD resistance value may be estimated based on the cooling water temperature of the fuel cell stack.

또한, 상기 COD 저항값은, 온도센서를 통해 상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 획득하고; 상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항의 온도를 추정하고; 및 추정된 상기 COD 저항의 온도를 저항 맵 테이블에 적용하여 상기 COD 저항값을 추정할 수 있다.Further, the COD resistance value is obtained by obtaining a cooling water temperature of the fuel cell stack through a temperature sensor; Estimating the temperature of the COD resistor based on the coolant temperature of the fuel cell stack; And estimating the COD resistance value by applying the estimated temperature of the COD resistance to the resistance map table.

또한, 상기 저항 맵 테이블은 상기 COD 저항의 타입별 온도에 따른 저항값을 나타내는 맵일 수 있다.Also, the resistance map table may be a map indicating a resistance value according to temperature of the COD resistance type.

또한, 상기 COD 저항 타입은 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor) 타입, NTC(Negative Thermal Coefficient thermistor) 타입 또는 카트리지 히터(Cartridge heater) 타입일 수 있다.The COD resistance type may be a PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor) type, a NTC (Negative Thermal Coefficient Thermistor) type or a Cartridge heater type.

또한, 상기 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 연료전지 스택의 전압은, 상기 연료전지 스택의 현재 전압과 현재 COD 저항값을 기초로 COD 릴레이 온 시 전류를 추정하고; 및 추정된 상기 전류를 상기 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 온 시 전압을 추정할 수 있다.Further, in the step of estimating the voltage of the fuel cell stack at the COD relay-on, the voltage of the fuel cell stack estimates the current at the COD relay-on based on the current voltage of the fuel cell stack and the current COD resistance value; And estimating the COD relay ON voltage by applying the estimated current to the performance curve of the fuel cell stack.

또한, 상기 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 COD 저항값은, 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 추정될 수 있다.In the step of estimating the voltage of the fuel cell stack when the COD relay is off, the COD resistance value may be estimated based on the cooling water temperature of the fuel cell stack.

또한, 상기 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 연료전지 스택의 전압은, 현재 연료전지 스택의 전압과 현재 COD 저항값을 기초로 COD 릴레이 오프 시 전류를 추정하고; 및 추정된 상기 전류를 상기 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 오프 시 전압을 추정할 수 있다.Further, in the step of estimating the voltage of the fuel cell stack during the COD relay off, the voltage of the fuel cell stack estimates the current at the COD relay off based on the current fuel cell stack voltage and the current COD resistance value; And estimating the COD relay off voltage by applying the estimated current to the performance curve of the fuel cell stack.

또한, 상기 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계 이전에, 차량 주행 시 상기 연료전지 스택의 전류와 전압을 모니터링하여 상기 연료전지 스택의 성능 곡선을 파악하는 단계;를 더 포함할 수 있다.And monitoring the current and voltage of the fuel cell stack to determine a performance curve of the fuel cell stack before the step of estimating the voltage of the fuel cell stack when the COD relay is turned on have.

또한, 상기 연료전지 스택의 성능 곡선은, 상기 연료전지 스택의 전류 및 전압의 관계 곡선일 수 있다.Further, the performance curve of the fuel cell stack may be a curve of current and voltage of the fuel cell stack.

개시된 발명은 COD 저항을 사용하여 L단 인가 시, COD 저항값 및 스택 성능곡선을 기초로 연료전지 스택의 전압을 예측하여 제어하기 때문에, 감속감을 일정하게 유지하며, COD 릴레이 온오프 시 연료전지 스택의 전압 및 전류의 오버 슛(overshoot) 또는 언더 슛(undershoot)의 발생을 미연에 방지할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.Since the disclosed invention predicts and controls the voltage of the fuel cell stack based on the COD resistance value and the stack performance curve when the L stage is applied using the COD resistance, the deceleration sense is kept constant, It is possible to prevent an overshoot or an undershoot of the voltage and current of the power supply circuit 10 from occurring in advance.

도 1은 연료전지 단위 셀의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 연료전지 차량의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 연료전지 차량의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 4는 COD 저항 온도에 따른 저항 맵 테이블을 나타내는 도면이다.
도 5는 연료전지 스택의 성능 곡선을 나타내는 도면이다.
도 6은 연료전지 스택의 전압을 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 연료전지 차량의 L단 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 연료전지 차량의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a view showing a structure of a fuel cell unit cell.
2 is a view showing a configuration of a fuel cell vehicle.
3 is a control block diagram showing the configuration of the fuel cell vehicle.
4 is a diagram showing a resistance map table according to the COD resistance temperature.
5 is a view showing a performance curve of the fuel cell stack.
6 is a diagram for explaining a method of estimating the voltage of the fuel cell stack.
7 is a view for explaining an L-stage control method of the fuel cell vehicle.
8 is a flowchart for explaining a control method of the fuel cell vehicle.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages, and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In this specification, the terms first, second, etc. are used to distinguish one element from another, and the element is not limited by the terms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 연료전지 단위 셀의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a structure of a fuel cell unit cell.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 연료전지 단위 셀(10)의 애노드(anode, 연료극)측에는 연료인 수소가 공급되고 캐소드(cathode, 공기극)측에는 산화제인 산소가 공급된다. 애노드측에 공급된 수소는 전자를 잃고 양성자(proton)가 되어 전해질막을 통과하여 캐소드측으로 이동하고, 수소를 잃은 전자는 연료전지 외부회로에서 전기적 일을 하고 캐소드측으로 이르게 된다. 캐소드측에서는 양성자가 산소 원자와 전자가 결합하여 물이 생성된다. 이때, 애노드측에서 생성된 전자는 연료전지 차량의 모터를 구동하게 되는 것이다.1, hydrogen as a fuel is supplied to the anode (anode) side of the fuel cell unit cell 10 and oxygen as an oxidant is supplied to the cathode (cathode) side. The hydrogen supplied to the anode side loses electrons, becomes a proton, passes through the electrolyte membrane and moves to the cathode side, and the electrons that lose the hydrogen work electrically in the fuel cell external circuit and reach the cathode side. On the cathode side, protons combine with oxygen atoms and electrons to form water. At this time, the electrons generated on the anode side drive the motor of the fuel cell vehicle.

이러한 연료전지 단위 셀(10)들은 서로 직렬 연결되어 하나의 연료전지 스택을 구성하고, 연료전지 스택은 하나의 단위 셀(10)에 비하여 높은 전압을 생성할 수 있다.The fuel cell unit cells 10 are connected to each other in series to constitute one fuel cell stack, and the fuel cell stack can generate a higher voltage than one unit cell 10.

상술한 연료전지의 일 예로, 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키기 위한 분리판(bipolar plate)을 포함할 수 있다.In the fuel cell, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is a membrane electrode assembly (MEA) having a catalyst electrode layer on both sides of an electrolyte membrane on which hydrogen ions are transferred, (Membrane Electrode Assembly), a gas diffusion layer (GDL) that distributes the reaction gases evenly and transfers the generated electrical energy, a gasket for maintaining the tightness of the reaction gases and cooling water and the proper tightening pressure, A fastening mechanism, and a bipolar plate for moving reaction gases and cooling water.

도 2는 연료전지 차량의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a configuration of a fuel cell vehicle.

도 2를 참조하면, 연료전지 차량(100)은 모터(110), 모터 제어기(120), 연료전지 스택(Fuel Cell Stack)(130), COD(Cathode Oxygen Depletion)(140), 온도센서(150), 고전압 전력변환기(160) 및 고전압 배터리(170)를 포함할 수 있다.2, the fuel cell vehicle 100 includes a motor 110, a motor controller 120, a fuel cell stack 130, a COD (Cathode Oxygen Depletion) 140, a temperature sensor 150 ), A high voltage power converter 160, and a high voltage battery 170.

보다 상세히 설명하면, 모터(110)는 모터 제어기(120)의 제어에 따라 구동토크 및 구동시간이 조정되어 구동될 수 있다.In more detail, the motor 110 may be driven by adjusting the drive torque and the drive time according to the control of the motor controller 120. [

모터 제어기(120)는 연료전지 스택(130)과 고전압 배터리(170)에서의 출력에 따라 모터(110)를 구동시키는 구성일 수 있다. 구체적으로, 모터 제어기(120)는 연료전지 스택(130)과 고전압 배터리(170)에서 출력되는 직류 형태의 고전압을 고속 스위칭을 통해 상 변환시켜 모터(110)를 구동시킨다.The motor controller 120 may be configured to drive the motor 110 according to the output from the fuel cell stack 130 and the high voltage battery 170. [ Specifically, the motor controller 120 drives the motor 110 by phase-converting a high voltage of a DC type output from the fuel cell stack 130 and the high-voltage battery 170 through high-speed switching.

연료전지 스택(130)은 연료의 전기화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 생산하는 구성일 수 있다. 구체적으로, 연료전지 스택(130)은 수소공급장치(미도시)로부터 애노드에 공급되는 수소와 공기공급장치(미도시)로부터 캐소드에 공급되는 공기의 화학적 반응을 통해 전기를 생성하는 것이다.The fuel cell stack 130 may be configured to produce electrical energy through an electrochemical reaction of the fuel. Specifically, the fuel cell stack 130 generates electricity through chemical reaction between hydrogen supplied from the hydrogen supply device (not shown) to the anode and air supplied from the air supply device (not shown) to the cathode.

COD(Cathode Oxygen Depletion)(140)는 연료전지 스택(130)의 내구성 향상을 위한 저항체 구성으로서, 릴레이(Relay)(미도시)를 활용하여 온오프(On/Off) 구동될 수 있다. 이를 위해, 도시하지 않았지만, 연료전지 스택(130)과 COD(140) 사이에는 릴레이가 마련됨은 당연하다 할 것이다.Cathode Oxygen Depletion (COD) 140 is a resistor structure for improving the durability of the fuel cell stack 130, and can be turned on / off using a relay (not shown). To this end, it is natural that a relay is provided between the fuel cell stack 130 and the COD 140 although not shown.

구체적으로, COD(140)는 연료전지의 시동(startup) 및 셧 다운(shut down)시 촉매 담지 카본의 부식에 의한 연료전지 스택(130) 내구성 저하를 방지하기 위해　연료전지 스택(130) 양 단자에 접속되어 수소와 산소의 반응에 의한 전력 생성을 열에너지로 소비하도록 한다. 또한, COD(140)는 잉여 전기를 냉각수로 버리는 기능을 수행할 수 있다.Specifically, the COD 140 is disposed between the fuel cell stack 130 and the fuel cell stack 130 to prevent deterioration of durability of the fuel cell stack 130 due to corrosion of the catalyst-bearing carbon when the fuel cell starts and shut- To consume power generation by the reaction of hydrogen and oxygen with heat energy. Also, the COD 140 can perform the function of discarding surplus electricity into cooling water.

온도센서(150)는 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 감지하기 위한 구성으로서, COD(140) 또는 COD(140)가 배치된 냉각수 탱크(미도시)에 인접하게 위치할 수 있다. COD(140)는 냉각수 탱크에 담겨 있는 형태로 마련될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.The temperature sensor 150 is configured to sense the coolant temperature of the fuel cell stack 130 and may be located adjacent to a coolant tank (not shown) in which the COD 140 or the COD 140 is disposed. The COD 140 may be provided in the cooling water tank, but is not limited thereto.

고전압 전력변환기(160)는 연료전지 스택(130)과 모터 제어기(120) 사이에 병렬로 접속되어 모터(110)에 공급되는 전압이 안전하게 유지되도록 하고, 연료전지 스택(130)과 고전압 배터리(170)의 서로 다른 출력 전압의 균형을 매칭시켜 주며, 연료전지 스택(130)의 잉여 전압 및 회생제동 에너지를 고전압 배터리(170) 측에서 충전 전압으로 제공되도록 하는 구성일 수 있다.The high voltage power converter 160 is connected in parallel between the fuel cell stack 130 and the motor controller 120 so that the voltage supplied to the motor 110 can be safely maintained and the fuel cell stack 130 and the high voltage battery 170 And provides the surplus voltage and regenerative braking energy of the fuel cell stack 130 to the charging voltage at the high voltage battery 170 side.

상술한 고전압 전력변환기(160)는 연료전지 스택(130)과 고전압 배터리(170) 사이의 전력 제어 및 분배 역할을 수행하여, 양방향 고전압 직류변환장치(Bi-directional High voltage DC-DC Converter: BHDC)라고 하기도 한다.The high-voltage power converter 160 performs a power control and distribution function between the fuel cell stack 130 and the high-voltage battery 170 to generate a bi-directional high voltage DC-DC converter (BHDC) It is said that.

고전압 배터리(170)는 전기에너지를 충전할 수 있는 구성으로, 고전압 전력변환기(160)에 연결될 수 있다.The high voltage battery 170 may be connected to the high voltage power converter 160 in a configuration capable of charging electric energy.

도 3은 연료전지 차량의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.3 is a control block diagram showing the configuration of the fuel cell vehicle.

이하에서는, COD 저항 온도에 따른 저항 맵 테이블을 나타내는 도 4, 연료전지 스택의 성능 곡선을 나타내는 도 5 및 연료전지 스택의 전압을 추정하는 방법을 설명하기 위한 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, FIG. 4 showing the resistance map table according to the COD resistance temperature, FIG. 5 showing the performance curve of the fuel cell stack, and a method of estimating the voltage of the fuel cell stack will be described with reference to FIG.

또한, 연료전지 차량(100)의 구성 중 COD(140) 저항 및 연료전지 스택(130)의 성능곡선을 이용하여 연료전지 스택(130)의 전압을 추정하는 기술과 관련된 구성만 예로 들어 설명하기로 한다. 이때, 연료전지 스택(130)의 전압은 연료전지 시스템 전압과 동일한 의미로 적용될 수 있다.Further, only the configuration related to the technique of estimating the voltage of the fuel cell stack 130 using the COD 140 resistance and the performance curve of the fuel cell stack 130 in the configuration of the fuel cell vehicle 100 will be described as an example do. At this time, the voltage of the fuel cell stack 130 may be applied in the same sense as the voltage of the fuel cell system.

도 3을 참조하면, 연료전지 차량(100)은 연료전지 스택(130), COD(140), 냉각수 탱크(142), 온도센서(150), 고전압 전력변환기(160) 및 연료전지 제어기(180)를 포함할 수 있다.3, the fuel cell vehicle 100 includes a fuel cell stack 130, a COD 140, a cooling water tank 142, a temperature sensor 150, a high voltage power converter 160, and a fuel cell controller 180, . ≪ / RTI >

연료전지 스택(130)은 공기극과 연료극을 포함하는 구성으로서, 연료전지 단위 셀(도 1의 10)들이 서로 직렬 또는 병렬 연결된 형태로서, 하나의 단위 셀(10)에 비하여 높은 전압을 생성할 수 있다.The fuel cell stack 130 includes the air electrode and the fuel electrode. The fuel cell stack 130 may include a fuel cell unit cell (10 of FIG. 1) connected in series or parallel to each other, have.

온도센서(150)는 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 감지하기 위한 구성일 수 있다.The temperature sensor 150 may be configured to sense the coolant temperature of the fuel cell stack 130.

구체적으로, COD 저항 온도는 COD(140)가 담기는 형태로 마련된 냉각수 탱크(142)의 냉각수 온도와 동일하다. 이때, 온도센서(150)는 냉각수 온도 감지를 통해 COD 저항 온도를 파악하거나, 또는 직접적으로 COD 저항 온도를 파악하기 위한 구성으로서, COD(140) 또는 냉각수 탱크(142)에 인접하게 마련될 수 있다.Specifically, the COD resistance temperature is equal to the cooling water temperature of the cooling water tank 142 provided in the form of containing the COD 140. At this time, the temperature sensor 150 may be provided adjacent to the COD 140 or the cooling water tank 142 as a configuration for grasping the COD resistance temperature through the sensing of the cooling water temperature, or for directly grasping the COD resistance temperature .

고전압 전력변환기(160)는 연료전지 제어기(180)의 제어에 따라 COD(Cathode Oxygen Depletion) 릴레이의 온 및 오프 이전에 상기 연료전지 스택(130)의 전압을 예측된 연료전지 스택의 전압으로 조정할 수 있다.The high voltage power converter 160 may adjust the voltage of the fuel cell stack 130 to the voltage of the predicted fuel cell stack before the on and off of the COD (Cathode Oxygen Depletion) relay under the control of the fuel cell controller 180 have.

구체적으로, 고전압 전력변환기(160)는 연료전지 제어기(180)의 제어에 따라, COD 릴레이 온오프 구동 전(COD 작동 전)에 미리 예측된 COD 릴레이 온오프 시 연료전지 스택의 전압으로 시스템 전압을 선 조정하는 것이다. 이를 통해, COD 릴레이 온오프 시 시스템 전압의 변동을 최소화하여 시스템 전압/전류의 오버 슛 또는 언더 슛 현상을 미연에 방지할 수 있는 것이다.Specifically, under the control of the fuel cell controller 180, the high voltage power converter 160 converts the system voltage to the voltage of the fuel cell stack in the COD relay ON / OFF state predicted before the COD relay on / off operation (before the COD operation) Line adjustment. Accordingly, it is possible to minimize the variation of the system voltage when the COD relay is turned on and off, thereby preventing an overshoot or an undershoot of the system voltage / current.

연료전지 제어기(180)는 온도센서(150)를 통해 감지된 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항값을 추정하고, 연료전지 스택(130)의 모니터링을 통해 성능 곡선을 파악하여, 상기 COD 저항값과 상기 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 온 및 오프 시 연료전지 스택(130)의 전압을 예측하고, 예측된 상기 연료전지 스택(130)의 전압을 기초로 상기 COD 릴레이의 온 및 오프 이전에 상기 고전압 전력변환기(160)를 통해 상기 연료전지 스택(130)의 전압을 제어할 수 있다. 이때, 연료전지 제어기(180)는 연료전지 차량(100)에 L단이 인가됨에 따라, COD 릴레이 온 및 오프 시의 연료전지 스택(130)의 전압을 예측할 수 있다.The fuel cell controller 180 estimates the COD resistance value based on the coolant temperature of the fuel cell stack 130 sensed through the temperature sensor 150 and grasps the performance curve through monitoring of the fuel cell stack 130 , Predicts the voltage of the fuel cell stack 130 at the COD relay ON and OFF based on the COD resistance value and the performance curve of the fuel cell stack, The voltage of the fuel cell stack 130 can be controlled through the high voltage power converter 160 before the relay is turned on and off. At this time, as the L-stage is applied to the fuel cell vehicle 100, the fuel cell controller 180 can predict the voltage of the fuel cell stack 130 when the COD relay is on and off.

구체적으로, 연료전지 제어기(180)는 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항의 온도를 추정하고, 추정된 COD 저항의 온도를 저항 맵 테이블에 적용하여 COD 저항값을 추정할 수 있다.Specifically, the fuel cell controller 180 can estimate the COD resistance value by estimating the temperature of the COD resistance based on the coolant temperature of the fuel cell stack 130, and applying the estimated temperature of the COD resistance to the resistance map table have.

이때, 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도는 COD 저항의 온도와 동일할 수 있다. 연료전지 제어기(180)는 이러한 원리는 통해 COD 저항의 온도를 추정하는 것이다.At this time, the cooling water temperature of the fuel cell stack 130 may be equal to the temperature of the COD resistance. The fuel cell controller 180 estimates the temperature of the COD resistor through this principle.

도 4를 참조하면, 저항 맵 테이블은 COD 저항의 타입별 온도에 따른 저항값을 나타내는 맵일 수 있다. 이때, COD 저항 타입은 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor) 타입 또는 NTC(Negative Thermal Coefficient thermistor) 타입일 수 있다. 또한, 상기 COD 저항으로 발열체로 사용하는 카트리지 히터(Cartridge heater) 타입을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the resistance map table may be a map showing a resistance value according to the temperature of each type of COD resistance. At this time, the COD resistor type may be a PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor) type or a NTC (Negative Thermal Coefficient Thermistor) type. Further, it may further include a cartridge heater type used as a heating element as the COD resistance.

또한, 연료전지 제어기(180)는 차량 주행 시 연료전지 스택(130)의 전류와 전압을 모니터링하여 연료전지 스택(130)의 성능(운전) 곡선을 파악할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 운전 조건을 고려하여 연료전지 스택(130)의 성능 곡선을 예측하는 것도 가능하다 할 것이다. The fuel cell controller 180 may monitor the current and voltage of the fuel cell stack 130 when driving the vehicle to determine the performance curve of the fuel cell stack 130. The present invention is not limited to this, The performance curve of the fuel cell stack 130 can be predicted.

도 5를 참조하면, 연료전지 스택의 성능 곡선은 연료전지 스택(130)의 전류 및 전압의 관계 곡선일 수 있다.Referring to FIG. 5, the performance curve of the fuel cell stack may be a relationship curve of current and voltage of the fuel cell stack 130.

또한, 연료전지 제어기(180)는 연료전지 스택(130)의 현재 전압과 온도센서(150)에 의해 측정되어 파악된 현재 COD 저항을 기초로 COD 릴레이 온 및 오프 시 전류를 추정(도 6의 추정 전류)하고, 추정된 전류를 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 COD 릴레이 온 및 오프 시 전압(도 6의 추정 전압)을 추정할 수 있다.The fuel cell controller 180 also estimates the COD relay on and off currents based on the current voltage of the fuel cell stack 130 and the current COD resistance measured and sensed by the temperature sensor 150 Current), and the estimated current can be applied to the performance curve of the fuel cell stack to estimate the COD relay ON and OFF voltage (estimated voltage in FIG. 6).

도 7은 연료전지 차량의 L단 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining an L-stage control method of the fuel cell vehicle.

도 7을 참조하면, 차량(100)이 내리막길을 주행(도 7의 장강판 시)할 때, L단이 인가됨에 따라, 고전압 배터리(160)의 SOC(State of Charge)가 상승되고 고전압 배터리(160)의 충전 제한치에 따라 충전 가능 에너지가 감소하므로 감속도 역시 줄어들게 되는 것이다. 이때, L단은 운전자가 변속 레버를 "L" 위치로 놓으면, 엔진 브레이크감 구현을 위해 모터 회생 발전을 통해 고전압 배터리(160)로 충전하는 것을 의미하는 것이다.7, as the L-stage is applied when the vehicle 100 travels downhill (at the long steel plate in FIG. 7), the SOC (State of Charge) of the high-voltage battery 160 is increased, The chargeable energy is reduced according to the charge limit value of the battery 160, so that the deceleration is also reduced. At this time, the L-stage means that when the driver sets the shift lever to the "L" position, the high-voltage battery 160 is charged through the motor regenerative power generation to realize the engine brake feeling.

한편, COD(Cathode Oxygen Depletion)는 릴레이를 활용하여 온/오프 구동이 되기 때문에, 이러한 상황에서 COD 릴레이 온(Relay On) 상태 또는 COD 릴레이 오프 상태로 전환하면, 급격한 전류가 발생되므로 시스템 전압/전류의 오버 슛(overshoot) 또는 언더 슛(undershoot) 현상이 발생하게 된다. On the other hand, since the COD (Cathode Oxygen Depletion) is turned on / off by utilizing the relay, if a state is changed to the COD relay on state or the COD relay off state in such a situation, a sudden current is generated, Overshoot or undershoot of the optical disc 100 may occur.

개시된 발명에서는 COD 릴레이 온 및 오프 시의 연료전지 스택 전압을 미리 예측하여, 예측된 연료전지 스택(130)의 전압에 따라 시스템 전압 하강(A1) 시작 및 상승(A2) 시작을 미리 수행하기 때문에, 도 7의 B1 내지 B4에서 도시하는 바와 같이, COD 릴레이 온 또는 COD 릴레이 오프 시 시스템 전압/전류의 오버 슛 또는 언더 슛을 방지할 수 있는 것이다.In the disclosed invention, since the fuel cell stack voltage at the time of COD relay on and off is predicted in advance and the system voltage falls A1 start and rise A2 start according to the predicted voltage of the fuel cell stack 130, As shown in B1 to B4 of Fig. 7, it is possible to prevent an overshoot or undershoot of the system voltage / current when the COD relay on or the COD relay off.

도 8은 연료전지 차량의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart for explaining a control method of the fuel cell vehicle.

먼저, 연료전지 차량(100)은 사용자(예를 들어, 운전자)에 의해서 변속 레버의 L단이 인가되면(S110), 모터 회생 출력을 통한 고전압 배터리(160)를 충전시킨다(S120).First, the fuel cell vehicle 100 charges the high-voltage battery 160 through the motor regenerative output (S120) when the L-stage of the shift lever is applied by the user (for example, a driver) (S110).

다음, 연료전지 차량(100)은 COD(Cathode Oxygen Depletion) 저항값 및 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택(130)의 전압을 추정할 수 있다(S130).Next, the fuel cell vehicle 100 may estimate the voltage of the fuel cell stack 130 at the COD relay-on based on the COD (Cathode Oxygen Depletion) resistance value and the performance curve of the fuel cell stack (S130).

이때, COD 저항값은 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 기초로 추정될 수 있다.At this time, the COD resistance value can be estimated based on the coolant temperature of the fuel cell stack 130.

보다 상세히 설명하면, 연료전지 차량(100)은 온도센서(150)를 통해 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 획득하고, 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항의 온도를 추정하며, 추정된 COD 저항의 온도를 저항 맵 테이블에 적용하여 COD 저항값을 추정할 수 있다. 이때, 냉각수 온도와 COD 저항의 온도는 동일하다.More specifically, the fuel cell vehicle 100 acquires the cooling water temperature of the fuel cell stack 130 through the temperature sensor 150, estimates the temperature of the COD resistance based on the cooling water temperature of the fuel cell stack 130 , And the estimated COD resistance temperature can be applied to the resistance map table to estimate the COD resistance value. At this time, the cooling water temperature and the temperature of the COD resistance are the same.

상기 저항 맵 테이블은 COD 저항의 타입별 온도에 따른 저항값을 나타내는 맵일 수 있다.The resistance map table may be a map indicating a resistance value according to temperature of each type of COD resistance.

상기 COD 저항 타입은 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor) 타입, NTC(Negative Thermal Coefficient thermistor) 타입 또는 카트리지 히터(Cartridge heater) 타입일 수 있다.The COD resistance type may be a PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor) type, a NTC (Negative Thermal Coefficient Thermistor) type or a Cartridge heater type.

또한, 연료전지 차량(100)은 연료전지 스택(130)의 현재 전압과 현재 COD 저항값을 기초로 COD 릴레이 온 시 전류를 추정하고, 추정된 상기 전류를 상기 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 온 시 전압을 추정할 수 있다.Further, the fuel cell vehicle 100 estimates the current at the COD relay ON based on the current voltage of the fuel cell stack 130 and the current COD resistance value, and applies the estimated current to the performance curve of the fuel cell stack The voltage at the COD relay ON can be estimated.

다음, 연료전지 차량(100)은 추정된 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택(130)의 전압을 기초로 연료전지 스택(130)의 전압을 제어할 수 있다(S140).Next, the fuel cell vehicle 100 may control the voltage of the fuel cell stack 130 based on the voltage of the fuel cell stack 130 at the estimated COD relay-on (S140).

다음, 연료전지 차량(100)은 COD 릴레이 온(Relay On) 상태로 전환할 수 있다(S150). 즉, 연료전지 차량(100)은 COD(140) 작동 전에 연료전지 스택(130)의 전압을 연료전지 릴레이 온 시 전압으로 미리 조정하는 것이다.Next, the fuel cell vehicle 100 can switch to the COD relay on state (S150). That is, the fuel cell vehicle 100 pre-adjusts the voltage of the fuel cell stack 130 to the voltage of the fuel cell relay on before the COD 140 is operated.

다음, 연료전지 차량(100)은 COD 저항값 및 연료전지 스택(130)의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 추정할 수 있다(S160).Next, the fuel cell vehicle 100 can estimate the voltage of the fuel cell stack at the COD relay off based on the COD resistance value and the performance curve of the fuel cell stack 130 (S160).

단계 S160에서, COD 저항값은 연료전지 스택(130)의 냉각수 온도를 기초로 추정될 수 있다. In step S160, the COD resistance value can be estimated based on the coolant temperature of the fuel cell stack 130. [

또한, 연료전지 차량(100)은 현재 연료전지 스택(130)의 전압과 현재 COD 저항값을 기초로 COD 릴레이 오프 시 전류를 추정하고, 추정된 전류를 상기 연료전지 스택(130)의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 오프 시 전압을 추정할 수 있다.Further, the fuel cell vehicle 100 estimates the current when the COD relay is off based on the voltage of the present fuel cell stack 130 and the present COD resistance value, and outputs the estimated current to the performance curve of the fuel cell stack 130 So that the voltage at the COD relay off can be estimated.

다음, 연료전지 차량(100)은 추정된 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 기초로 상기 연료전지 스택(130)의 전압을 제어할 수 있다(S170).Next, the fuel cell vehicle 100 can control the voltage of the fuel cell stack 130 based on the voltage of the fuel cell stack at the estimated COD relay off (S170).

다음, 연료전지 차량(100)은 사용자에 의해 변속 레버의 L단이 해제되었는지 여부를 확인하고(S180), 확인 결과, L단이 해제된 경우, COD 릴레이 오프 상태로 전환하여 모터 회생 출력을 종료할 수 있다(S190).Next, the fuel cell vehicle 100 checks whether the L-stage of the shift lever is released by the user (S180). If the L-stage is released as a result of the check, the fuel cell vehicle 100 switches to the COD relay- (S190).

만약, 단계 S180의 확인 결과, 변속 레버의 L단이 해제되지 않은 경우, 연료전지 차량(100)은 단계 S160부터 재 수행할 수 있다.If it is determined in step S180 that the L-stage of the shift lever is not released, the fuel cell vehicle 100 may be re-started from step S160.

한편, 도시하지 않았지만, 단계 S130의 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계 이전에, 연료전지 차량(100)은 차량 주행 시 연료전지 스택(130)의 전류와 전압을 모니터링하여 연료전지 스택(130)의 성능(운전) 곡선을 파악할 수 있다.Meanwhile, although not shown, before the step of estimating the voltage of the fuel cell stack at the COD relay-on in step S130, the fuel cell vehicle 100 monitors the current and voltage of the fuel cell stack 130 at the time of vehicle driving, The performance (operation) curve of the stack 130 can be grasped.

이때, 연료전지 스택(130)의 성능 곡선은 연료전지 스택(130)의 전류 및 전압의 관계 곡선일 수 있다.At this time, the performance curve of the fuel cell stack 130 may be a relationship curve of the current and the voltage of the fuel cell stack 130.

개시된 발명에 의하면, COD 저항 사용 전후 연료전지 스택(연료전지 시스템) 전압/전류의 오버 슛 및 언더 슛을 최소화할 수 있기 때문에, 연료전지 스택 전압/전류가 불안정할 때 발생할 수 있는 차량의 진동 등의 현상을 방지할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.According to the disclosed invention, since the overshoot and undershoot of the voltage / current of the fuel cell stack (fuel cell system) before and after the use of the COD resistance can be minimized, the vibration of the vehicle that may occur when the fuel cell stack voltage / current is unstable Can be prevented.

또한, 개시된 발명은 연속 장강판 시 L단 감속도를 일정하게 하여 엔진 브레이크 감을 유지할 수 있기 때문에, 운전자가 브레이크를 작동해야 하는 수고를 덜어주고, 브레이크 과열 등의 현상을 방지할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.Further, the disclosed invention can maintain the engine brake feeling by making the L-stage deceleration constant at the time of the continuous steel plate, so that it is possible to reduce the trouble that the driver has to operate the brake and to prevent the phenomenon of brake overheating .

이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 연료전지 차량
110 : 모터
120 : 모터 제어기
130 : 연료전지 스택
140 : COD
150 : 온도센서
160 : 고전압 전력변환기
170 : 고전압 배터리
180 : 연료전지 제어기100: Fuel cell vehicle
110: motor
120: Motor controller
130: Fuel cell stack
140: COD
150: Temperature sensor
160: High-voltage power converter
170: High voltage battery
180: Fuel cell controller

Claims (18)

공기극과 연료극을 포함하는 연료전지 스택;
연료전지 제어기의 제어에 따라 COD(Cathode Oxygen Depletion) 릴레이의 온 및 오프 이전에 상기 연료전지 스택의 전압을 예측된 연료전지 스택의 전압으로 조정하는 고전압 전력변환기; 및
상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항값을 추정하고, 상기 연료전지 스택의 모니터링을 통해 성능 곡선을 파악하여, 상기 COD 저항값과 상기 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 온 및 오프 시 상기 연료전지 스택의 전압을 예측하고, 예측된 상기 연료전지 스택의 전압을 기초로 상기 COD 릴레이의 온 및 오프 이전에 상기 고전압 전력변환기를 통해 상기 연료전지 스택의 전압을 제어하는 연료전지 제어기;
를 포함하는 연료전지 차량.
A fuel cell stack including an air electrode and a fuel electrode;
A high voltage power converter for adjusting the voltage of the fuel cell stack to a voltage of the fuel cell stack before turning on and off a COD (Cathode Oxygen Depletion) relay under the control of the fuel cell controller; And
Estimating a COD resistance value based on a cooling water temperature of the fuel cell stack, determining a performance curve by monitoring the fuel cell stack, calculating a COD relay on and a COD resistance based on the COD resistance value and the performance curve of the fuel cell stack, And a fuel cell controller for controlling the voltage of the fuel cell stack via the high voltage power converter before the on and off of the COD relay based on the predicted voltage of the fuel cell stack, ;
. ≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 상기 COD 저항의 온도를 추정하고, 추정된 상기 COD 저항의 온도를 저항 맵 테이블에 적용하여 상기 COD 저항값을 추정하는 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
The fuel cell controller includes:
Estimating the COD resistance value by estimating the temperature of the COD resistance based on the cooling water temperature of the fuel cell stack, and applying the estimated temperature of the COD resistance to the resistance map table.
제2항에 있어서,
상기 연료전지 스택의 냉각수 온도는 상기 COD 저항의 온도와 동일한 연료전지 차량.
3. The method of claim 2,
Wherein the cooling water temperature of the fuel cell stack is equal to the temperature of the COD resistance.
제2항에 있어서,
상기 저항 맵 테이블은 상기 COD 저항의 타입별 온도에 따른 저항값을 나타내는 맵인 연료전지 차량.
3. The method of claim 2,
Wherein the resistance map table is a map showing a resistance value according to a temperature of each type of the COD resistance.
제4항에 있어서,
상기 COD 저항 타입은 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor) 타입, NTC(Negative Thermal Coefficient thermistor) 타입 또는 카트리지 히터(Cartridge heater) 타입인 연료전지 차량.
5. The method of claim 4,
Wherein the COD resistor type is a PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor) type, a NTC (Negative Thermal Coefficient Thermistor) type or a Cartridge heater type.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
차량 주행 시 상기 연료전지 스택의 전류와 전압을 모니터링하여 상기 연료전지 스택의 성능 곡선을 파악하는 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
The fuel cell controller includes:
And monitoring a current and a voltage of the fuel cell stack to grasp a performance curve of the fuel cell stack when the vehicle is traveling.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 스택의 성능 곡선은,
상기 연료전지 스택의 전류 및 전압의 관계 곡선인 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
The performance curve of the fuel cell stack may include:
Wherein the fuel cell stack has a relationship curve of current and voltage of the fuel cell stack.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 연료전지 스택의 현재 전압과 온도센서에 의해 측정되어 파악된 현재 COD 저항을 기초로 COD 릴레이 온 및 오프 시 전류를 추정하고, 추정된 상기 전류를 상기 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 온 및 오프 시 전압을 추정하는 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
The fuel cell controller includes:
Estimating the current at the COD relay on and off based on the current voltage of the fuel cell stack and the current COD resistance measured and measured by the temperature sensor and applying the estimated current to the performance curve of the fuel cell stack, A fuel cell vehicle that estimates a relay on and off voltage.
사용자에 의해서 변속 레버의 L단이 인가되는 단계;
COD(Cathode Oxygen Depletion) 저항값 및 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계;
추정된 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 기초로 상기 연료전지 스택의 전압을 제어하는 단계;
COD 릴레이 온 상태로 전환하는 단계;
COD 저항값 및 연료전지 스택의 성능 곡선을 기초로 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계;
추정된 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 기초로 상기 연료전지 스택의 전압을 제어하는 단계; 및
상기 변속 레버의 L단이 해제됨에 따라, COD 릴레이 오프 상태로 전환하는 단계;
를 포함하는 연료전지 차량의 제어방법.
An L-step of the shift lever is applied by a user;
Estimating a voltage of the fuel cell stack at a COD relay-on based on a COD (Cathode Oxygen Depletion) resistance value and a performance curve of the fuel cell stack;
Controlling the voltage of the fuel cell stack based on the voltage of the fuel cell stack at the estimated COD relay-on time;
Switching to a COD relay on state;
Estimating a voltage of the fuel cell stack when the COD relay is off based on the COD resistance value and the performance curve of the fuel cell stack;
Controlling the voltage of the fuel cell stack based on the voltage of the fuel cell stack at the estimated COD relay off time; And
Switching to the COD relay off state as the L-end of the shift lever is released;
And controlling the fuel cell vehicle.
제9항에 있어서,
상기 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 COD 저항값은,
연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 추정되는 연료전지 차량의 제어방법.
10. The method of claim 9,
In the step of estimating the voltage of the fuel cell stack at the COD relay-on,
And estimating based on the cooling water temperature of the fuel cell stack.
제9항에 있어서,
상기 COD 저항값은,
온도센서를 통해 상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 획득하고;
상기 연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 COD 저항의 온도를 추정하고; 및
추정된 상기 COD 저항의 온도를 저항 맵 테이블에 적용하여 상기 COD 저항값을 추정하는 연료전지 차량의 제어방법.
10. The method of claim 9,
The COD resistance value,
Obtaining a coolant temperature of the fuel cell stack through a temperature sensor;
Estimating the temperature of the COD resistor based on the coolant temperature of the fuel cell stack; And
And estimating the COD resistance value by applying the estimated temperature of the COD resistance to the resistance map table.
제11항에 있어서,
상기 저항 맵 테이블은 상기 COD 저항의 타입별 온도에 따른 저항값을 나타내는 맵인 연료전지 차량의 제어방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the resistance map table is a map showing a resistance value according to a temperature of each type of the COD resistor.
제12항에 있어서,
상기 COD 저항 타입은 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor) 타입, NTC(Negative Thermal Coefficient thermistor) 타입 또는 카트리지 히터(Cartridge heater) 타입인 연료전지 차량의 제어방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the COD resistance type is a PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor) type, a NTC (Negative Thermal Coefficient Thermistor) type or a Cartridge heater type.
제9항에 있어서,
상기 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 연료전지 스택의 전압은,
상기 연료전지 스택의 현재 전압과 현재 COD 저항값을 기초로 COD 릴레이 온 시 전류를 추정하고; 및
추정된 상기 전류를 상기 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 온 시 전압을 추정하는 연료전지 차량의 제어방법.
10. The method of claim 9,
In the step of estimating the voltage of the fuel cell stack at the COD relay-on,
Estimating a current at the COD relay-on based on a current voltage of the fuel cell stack and a current COD resistance value; And
And estimating the COD relay ON voltage by applying the estimated current to a performance curve of the fuel cell stack.
제9항에 있어서,
상기 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 COD 저항값은,
연료전지 스택의 냉각수 온도를 기초로 추정되는 연료전지 차량의 제어방법.
10. The method of claim 9,
In the step of estimating the voltage of the fuel cell stack when the COD relay is turned off,
And estimating based on the cooling water temperature of the fuel cell stack.
제9항에 있어서,
상기 COD 릴레이 오프 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계에서, 상기 연료전지 스택의 전압은,
현재 연료전지 스택의 전압과 현재 COD 저항값을 기초로 COD 릴레이 오프 시 전류를 추정하고; 및
추정된 상기 전류를 상기 연료전지 스택의 성능 곡선에 적용하여 상기 COD 릴레이 오프 시 전압을 추정하는 연료전지 차량의 제어방법.
10. The method of claim 9,
In the step of estimating the voltage of the fuel cell stack when the COD relay is off,
Estimating the current at the COD relay off based on the current fuel cell stack voltage and the current COD resistance value; And
And applying the estimated current to a performance curve of the fuel cell stack to estimate the voltage when the COD relay is off.
제9항에 있어서,
상기 COD 릴레이 온 시 연료전지 스택의 전압을 추정하는 단계 이전에,
차량 주행 시 상기 연료전지 스택의 전류와 전압을 모니터링하여 상기 연료전지 스택의 성능 곡선을 파악하는 단계;
를 더 포함하는 연료전지 차량의 제어방법.
10. The method of claim 9,
Before the step of estimating the voltage of the fuel cell stack at the COD relay-on,
Monitoring the current and voltage of the fuel cell stack to determine a performance curve of the fuel cell stack when the vehicle is traveling;
Further comprising the steps of:
제9항에 있어서,
상기 연료전지 스택의 성능 곡선은,
상기 연료전지 스택의 전류 및 전압의 관계 곡선인 연료전지 차량의 제어방법.10. The method of claim 9,
The performance curve of the fuel cell stack may include:
Wherein the current and the voltage of the fuel cell stack are related to each other.
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