KR101936998B1 - Method and system for external generating of fuelcell vehicle - Google Patents
Method and system for external generating of fuelcell vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- KR101936998B1 KR101936998B1 KR1020160172735A KR20160172735A KR101936998B1 KR 101936998 B1 KR101936998 B1 KR 101936998B1 KR 1020160172735 A KR1020160172735 A KR 1020160172735A KR 20160172735 A KR20160172735 A KR 20160172735A KR 101936998 B1 KR101936998 B1 KR 101936998B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel cell
- output current
- power generation
- deriving
- derived
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
-
- B60L11/18—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04574—Current
- H01M8/04597—Current of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04858—Electric variables
- H01M8/04895—Current
- H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 단계; 연료전지와 외부장비 사이에 마련된 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 단계; 연료전지의 출력전류 인자와 발전용 인버터의 출력전류 인자를 통해 효율값을 도출하는 단계; 연료전지의 출력전류를 변화시키고, 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하는 단계; 복수의 효율값을 비교하고, 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하는 단계; 및 도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 단계;를 포함하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법 및 제어시스템이 소개된다.Deriving an output current factor of the fuel cell; Deriving an output current factor of a power generation inverter provided between the fuel cell and the external equipment; Deriving an efficiency value through an output current factor of the fuel cell and an output current factor of the power generation inverter; Varying the output current of the fuel cell and deriving a new efficiency value according to the changed output current of the fuel cell; Comparing the plurality of efficiency values and deriving an optimum output current of the fuel cell corresponding to the largest efficiency value; And driving the fuel cell in accordance with the derived optimum output current, and an external power generation control method and control system of the fuel cell vehicle.
Description
본 발명은 연료전지차량의 발전 전력을 외부에서 사용하기 위한 발전용 인버터를 활용함에 있어서, 외부 발전에 최적화된 연료전지의 운전점을 실시간으로 파악하여 연료전지를 가동하기 위한 연료전지차량의 외부발전 제어방법 및 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an external power generation system for a fuel cell vehicle for operating a fuel cell by grasping a driving point of a fuel cell optimized for external power generation in real time in utilizing a power generation inverter for using generated power of the fuel cell vehicle from the outside, Control method, and control system.
연료전지 시스템(연료전지 차량)에서는 발전되는 전기 에너지를 외부장비로 송전하기 위해 외부에 이동식 발전용 인버터를 연결하여 사용할 수 있다. 그러나 사용자의 입장에선 연료전지 시스템 효율을 최적화하여 전력을 생산하는 것이 경제적 이득이 극대화되는 것이다. 따라서, 사용자의 요구 여부에 따라 이동식 발전용 인버터는 외부장비로 전달하는 전기에너지의 크기를 연료전지 시스템의 발전 효율이 가장 최적화되는 크기로 제어할 필요가 있다.In a fuel cell system (fuel cell vehicle), a portable power inverter can be connected to an external device to transmit electric energy to external equipment. However, for users, optimizing fuel cell system efficiency to produce power maximizes the economic benefit. Accordingly, it is necessary to control the size of the electric energy to be transferred to the external equipment to a size maximizing the power generation efficiency of the fuel cell system according to whether the user requests or not.
연료전지 출력에 따른 I-V 곡선은 대략 전류와 전압이 반비례하는 커브로 형성된다. 그에 따른 연료전지 시스템의 효율 운전점은 이와는 다르게 나타나게 되며, 일정 출력 전류 지점에서 효율 최적점(P)이 나타나게 된다.The I-V curve corresponding to the fuel cell output is formed with a curve in which current and voltage are inversely proportional to each other. Accordingly, the efficiency operation point of the fuel cell system becomes different from this, and the efficiency optimum point P appears at a constant output current point.
따라서, 이동식 발전용 인버터에서는 외부장비로 전달하는 전기 에너지의 크기를 연료전지 효율 최적점(P)을 유지하도록 설정하여 사용자의 경제적 이득을 극대화 하는 제어를 수행할 필요가 있다. 그러나 효율을 비교하고 효율 최적점을 찾는 과정이 길어 질수록 비효율적인 운전으로 인한 손실이 증가하게 되므로 효율값의 계산 및 운전점 간의 효율값 비교는 빠른 시간 주기로 수행되어야 한다.Therefore, in the mobile power generation inverter, it is necessary to control to maximize the user's economic gain by setting the magnitude of electric energy to be transmitted to the external equipment to maintain the optimum point P of the fuel cell efficiency. However, as the efficiency is compared and the process of finding the efficiency optimum point becomes longer, the loss due to the inefficient operation increases. Therefore, the efficiency value calculation and the comparison of the efficiency values between the operating points must be performed in a fast time period.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연료전지차량의 발전 전력을 외부에서 사용하기 위한 발전용 인버터를 활용함에 있어서, 외부 발전에 최적화된 연료전지의 운전점을 실시간으로 파악하여 연료전지를 가동하기 위한 연료전지차량의 외부발전 제어방법 및 제어시스템을 제공하고자 함이다.The present invention has been proposed in order to solve these problems. In utilizing the power generation inverter for using the generated power of the fuel cell vehicle from outside, it is possible to grasp the operating point of the fuel cell optimized for external power generation in real time, And a control system for controlling the external power generation of the fuel cell vehicle.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지차량의 외부발전 제어방법은, 연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 단계; 연료전지와 외부장비 사이에 마련된 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 단계; 연료전지의 출력전류 인자와 발전용 인버터의 출력전류 인자를 통해 효율값을 도출하는 단계; 연료전지의 출력전류를 변화시키고, 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하는 단계; 복수의 효율값을 비교하고, 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하는 단계; 및 도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an external power generation control method for a fuel cell vehicle, including: deriving an output current factor of a fuel cell; Deriving an output current factor of a power generation inverter provided between the fuel cell and the external equipment; Deriving an efficiency value through an output current factor of the fuel cell and an output current factor of the power generation inverter; Varying the output current of the fuel cell and deriving a new efficiency value according to the changed output current of the fuel cell; Comparing the plurality of efficiency values and deriving an optimum output current of the fuel cell corresponding to the largest efficiency value; And driving the fuel cell according to the derived optimum output current.
연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 단계에서는 연료전지의 출력전류가 기준 전하량을 채우는데 걸리는 기준시간 동안 연료전지의 출력전류를 적산하여 연료전지의 출력전류 인자를 도출할 수 있다.In the step of deriving the output current factor of the fuel cell, the output current factor of the fuel cell can be derived by integrating the output current of the fuel cell during the reference time required for the output current of the fuel cell to fill the reference charge amount.
발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 단계에서는 기준시간 동안 발전용 인버터의 출력전류를 적산하여 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출할 수 있다.In the step of deriving the output current factor of the power generation inverter, the output current factor of the power generation inverter can be derived by integrating the output current of the power generation inverter during the reference time.
효율값을 도출하는 단계에서는 발전용 인버터의 출력전류 인자를 연료전지의 출력전류 인자로 나누어 도출할 수 있다.In the step of deriving the efficiency value, it is possible to deduce the output current factor of the power generation inverter by dividing the output current factor of the fuel cell.
새로운 효율값을 도출하는 단계에서는 연료전지의 출력전류를 작게 한 경우와 크게 한 경우 각각의 효율값을 도출할 수 있다.In the step of deriving a new efficiency value, efficiency values of the fuel cell can be derived when the output current of the fuel cell is reduced or increased.
최적 출력전류를 도출하는 단계에서는 복수의 효율값이 증감하는 경향에 따라 연료전지의 최적 출력전류를 도출할 수 있다.In the step of deriving the optimal output current, the optimum output current of the fuel cell can be derived in accordance with the tendency of the plurality of efficiency values to increase or decrease.
최적 출력전류를 도출하는 단계에서는 복수의 효율값이 증감하는 경향에 따를 때 도출된 복수의 효율값들 중 최적의 효율값을 찾지 못한 경우 연료전지의 출력전류를 다시 변화시켜 다른 효율값을 도출하여 비교할 수 있다.In the step of deriving the optimal output current, when the optimum efficiency value is not found among a plurality of derived efficiency values according to a tendency of increasing or decreasing a plurality of efficiency values, another efficiency value is derived by changing the output current of the fuel cell again Can be compared.
연료전지를 구동하는 단계에서는 연료전지의 출력전압이 일정 수준 이상으로 변경될 경우 새로운 효율값을 도출하고 도출된 새로운 효율값에 따라 연료전지의 최적 출력전류를 도출할 수 있다.In the step of driving the fuel cell, when the output voltage of the fuel cell is changed to a certain level or more, a new efficiency value can be derived and the optimum output current of the fuel cell can be derived according to the derived new efficiency value.
본 발명의 연료전지차량의 외부발전 제어방법을 수행하기 위한 시스템은, 연료전지 출력전류 및 발전용 인버터 출력전류를 도출하는 전류도출부; 및 도출된 연료전지와 발전용 인버터의 출력전류를 통해 연료전지 및 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하고, 이를 통해 효율값을 도출하며, 연료전지의 출력전류를 변화시킨 후 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하고, 복수의 효율값을 비교하여 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하며, 도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 제어부;를 포함한다.A system for performing an external power generation control method for a fuel cell vehicle according to the present invention includes: a current deriving unit for deriving a fuel cell output current and an inverter output current for power generation; And an output current factor of the fuel cell and the inverter for power generation is derived through the output currents of the derived fuel cell and the power generation inverter to derive the efficiency value and change the output current of the fuel cell, And a controller for deriving a new efficiency value according to the current and comparing the plurality of efficiency values to derive an optimal output current of the fuel cell corresponding to the largest efficiency value and driving the fuel cell according to the derived optimum output current do.
본 발명의 연료전지차량의 외부발전 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 연료전지차량의 발전 전력을 외부에서 사용하기 위한 발전용 인버터를 활용함에 있어서, 외부 발전에 최적화된 연료전지의 운전점을 실시간으로 파악하여 연료전지를 가동할 수 있다.According to the external power generation control method and the control system of the fuel cell vehicle of the present invention, in utilizing the power generation inverter for using the generated power of the fuel cell vehicle from the outside, the operating point of the fuel cell optimized for external power generation is real- So that the fuel cell can be operated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 외부발전 제어시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 외부발전 제어방법을 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an external power generation control system of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG.
BACKGROUND OF THE
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 외부발전 제어시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 외부발전 제어방법을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an external power generation control system of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a method of controlling external power generation of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1과 같이, 본 발명은 연료전지차량에 외부의 장비를 연결하여 전력을 발전하고 사용하는 것에 관한 것이다. 연료전지(100)에서 출력되는 전압은 고전압이고 직류이기 때문에 이를 일반 가정용의 220V 교류로 변환이 필요하고, 이를 위해 발전용 인버터(300)가 따로 마련된다. 이러한 발전용 인버터(300)는 차량의 내부에 마련될 수도 있고, 외부에 별도로 마련되어 차량과 연결되는 형태도 가능하다.As shown in FIG. 1, the present invention relates to an external device connected to a fuel cell vehicle to generate and use electric power. Since the voltage output from the
제어부(700)는 이러한 발전용 인버터(300)의 동작을 제어하기 위한 것이고 발전용 인버터(300)와 함께 연료전지(100) 및 그 부속 보기류들도 함께 제어하는 것으로서 차량의 외부 또는 내부에 마련될 수 있고 복수의 계층으로 나뉘어 마련되는 것도 가능하다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 외부발전 제어방법을 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 연료전지차량의 외부발전 제어방법은, 연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 단계(S100); 연료전지와 외부장비 사이에 마련된 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 단계(S120); 연료전지의 출력전류 인자와 발전용 인버터의 출력전류 인자를 통해 효율값을 도출하는 단계(S140); 연료전지의 출력전류를 변화시키고, 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하는 단계(S300); 복수의 효율값을 비교하고, 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하는 단계(S520); 및 도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 단계(S560);를 포함한다.FIG. 2 is a diagram illustrating a method for controlling external power generation of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention. The external power generation control method for a fuel cell vehicle according to the present invention includes: ); Deriving an output current factor of the power generation inverter provided between the fuel cell and the external equipment (S120); Deriving an efficiency value through an output current factor of the fuel cell and an output current factor of the power generation inverter (S140); Changing the output current of the fuel cell and deriving a new efficiency value according to the changed output current of the fuel cell (S300); Comparing the plurality of efficiency values and deriving an optimal output current of the fuel cell corresponding to the largest efficiency value (S520); And driving the fuel cell according to the derived optimum output current (S560).
본 발명은 연료전지차량의 발전 전력을 외부에서 사용하기 위한 발전용 인버터를 활용함에 있어서, 외부 발전에 최적화된 연료전지의 운전점을 실시간으로 파악하여 연료전지를 가동하기 위한 연료전지차량의 외부발전 제어방법 및 제어시스템에 관한 것이다. 따라서, 연료전지가 가장 효율적으로 운행할 수 있도록 하는 운전점을 찾아야 하고, 그 운전점에 따르도록 인버터와 연료전지의 제어가 필요한 것이다.The present invention relates to an external power generation system for a fuel cell vehicle for operating a fuel cell by grasping a driving point of a fuel cell optimized for external power generation in real time in utilizing a power generation inverter for using generated power of the fuel cell vehicle from the outside, Control method, and control system. Therefore, it is necessary to find a driving point that enables the fuel cell to operate most efficiently, and it is necessary to control the inverter and the fuel cell to follow the operating point.
먼저, 연료전지 시스템의 일반적인 효율은 아래의 수식과 같이 생각해볼 수 있다.First, the general efficiency of the fuel cell system can be considered as the following equation.
상기 수식과 같이 통합적인 효율에는 수소이용률도 반영이 되는데, 수소이용률의 경우 연료전지 시스템에서 수소를 퍼지하는 횟수가 큰 영향을 미치고, 수소가 공기극으로 크로스오버되는 정도도 영향을 미친다. 다만, 수소 크로스오버의 경우 그 양이 미미하고 효율에 미치는 영향이 적기 때문에 무시할 수 있지만, 수소 퍼지의 경우에는 그 양이 상당하고 빈번하기 때문에 무시하기는 어렵다. 수소 퍼지의 경우 일반적으로 연료전지 출력전류의 누적 전하량을 기준으로 일정 전하량이 되었을때 수소를 퍼지하기 때문에 본 발명의 경우에도 그 퍼지 주기에 따라 효율을 비교하는 것이 타당하다.As shown in the above equation, the integrated efficiency also reflects the hydrogen utilization rate. In the case of the hydrogen utilization rate, the number of times the hydrogen is purged in the fuel cell system is greatly influenced, and the degree of hydrogen crossover to the air electrode is also affected. However, in the case of hydrogen crossover, it is negligible because the amount thereof is small and the effect on the efficiency is small. However, in the case of hydrogen purging, it is difficult to ignore because the amount is large and frequent. In the case of hydrogen purging, since hydrogen is purged when the amount of charge accumulated on the basis of the accumulated charge amount of the fuel cell output current is reached, it is appropriate to compare efficiency according to the purging period even in the case of the present invention.
이와 같은 방식으로 수소이용률이 효율에 미치는 영향을 상쇄할 수 있다면, 연료전지의 발전 효율은 아래의 수식으로 표현될 수 있다.If the effect of hydrogen utilization rate on the efficiency can be offset in this way, the power generation efficiency of the fuel cell can be expressed by the following equation.
상기와 같이 발전용 인버터의 출력전압은 가정용인 220V로 고정되고 연료전지 스택의 개방전압 역시 상수로 볼 수 있기 때문에 결국 수식에서 영향을 미치는 변수들을 고려한다면 효율을 비교하기 위한 수식으로는 아래와 같이 가정할 수 있다. As described above, since the output voltage of the power generation inverter is fixed at 220V for home use and the open-circuit voltage of the fuel cell stack can be regarded as a constant, considering the variables affecting the formula, can do.
즉, 발전시스템의 전체적인 발전 효율은 위와 같이 발전용 인버터의 출력전류를 연료전지의 출력전류로 나눈 값을 통해 발전의 효율을 판단할 수 있는 것이다.That is, the overall power generation efficiency of the power generation system can be determined from the value obtained by dividing the output current of the power generation inverter by the output current of the fuel cell as described above.
그리고 앞서 설명한 수소 퍼지량이 미치는 영향을 최소화하기 위해 전류값을 바로 사용하는 것이 아니라, 전하량으로 적산하여 사용하도록 하는 것이다.In order to minimize the influence of the hydrogen purging amount described above, the current value is not directly used but is accumulated by the charge amount.
구체적으로, 먼저 연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 단계(S100)를 수행하고, 연료전지와 외부장비 사이에 마련된 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 단계(S120)를 수행한다. 연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 단계(S100)에서는 연료전지의 출력전류가 기준 전하량을 채우는데 걸리는 기준시간 동안 연료전지의 출력전류를 적산하여 연료전지의 출력전류 인자를 도출할 수 있다. 즉, 전류를 적분하는 경우 전하량이 되고, 수소 퍼지의 주기는 전하량을 기준으로 하기 때문에 수소 퍼지의 주기와 동일하게 기준 전하량을 설정하고 기준 전하량이 채워지는데 걸리는 시간 동안의 연료전지 출력전류를 적산하여 연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 것이다. 그리고 결국 그 시간 동안 적산하는 것이기 때문에 결국 연료전지의 출력전류 인자는 수소 퍼지의 주기 기준이 되는 기준 전하량이 될 것이다.Specifically, a step S100 of deriving an output current factor of the fuel cell is first performed and a step S120 of deriving an output current factor of the power generation inverter provided between the fuel cell and the external equipment is performed. In the step S100 of deriving the output current factor of the fuel cell, the output current factor of the fuel cell can be derived by integrating the output current of the fuel cell during the reference time required for the output current of the fuel cell to fill the reference charge amount. That is, when the current is integrated, the amount of charge becomes the amount of charge. Since the period of hydrogen purging is based on the amount of charge, the reference charge amount is set in the same manner as the cycle of hydrogen purging and the fuel cell output current during the time required to fill the reference charge amount is accumulated The output current factor of the fuel cell is derived. Finally, the output current factor of the fuel cell will be the reference charge, which is the periodic reference of hydrogen purging, because it is the accumulation over that time.
한편,그 기준 전하량이 충족되는 시간 동안 발전용 인버터에서 출력되는 전류 역시 적산을 하도록 함으로써 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출한다.On the other hand, the output current factor of the power generation inverter is derived by integrating the current output from the power generation inverter during the time when the reference charge amount is satisfied.
그리고 도출된 두 개의 인자를 위 수식과 같이 대입함으로써 효율값을 도출한다. 즉, 연료전지의 출력전류 인자와 발전용 인버터의 출력전류 인자를 통해 효율값을 도출하는 단계(S140)를 수행한다. 효율값을 도출하는 단계에서는 발전용 인버터의 출력전류 인자를 연료전지의 출력전류 인자로 나누어 도출할 수 있는 것이다. 이에 따라 현재의 운전점인 P1 지점에서의 효율값을 알 수 있다.Then, the efficiency value is derived by substituting the derived two factors as in the above equation. That is, step S140 of deriving the efficiency value through the output current factor of the fuel cell and the output current factor of the power generation inverter is performed. The step of deriving the efficiency value can be derived by dividing the output current factor of the power generation inverter by the output current factor of the fuel cell. Accordingly, the efficiency value at the current operating point P1 can be known.
그리고 다른 운전점으로 연료전지를 구동하고 그 지점에서의 효율점을 동일한 방식으로 도출한다. 즉, 연료전지의 출력전류를 변화시키고, 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하는 단계(S300)를 수행한다. 구체적으로, 이 단계에서는 종전에 효율값을 측정하였던 연료전지의 출력전류를 다른 값으로 제어하고 변경된 출력전류에서의 효율값을 측정하는 것이다.Then, the fuel cell is driven by another operating point and the efficiency point at that point is derived in the same manner. That is, a step S300 of changing the output current of the fuel cell and deriving a new efficiency value according to the output current of the changed fuel cell is performed. Specifically, at this stage, the output current of the fuel cell, which had previously measured the efficiency value, is controlled to a different value and the efficiency value at the changed output current is measured.
이를 위해 새로운 효율값을 도출하는 단계에서는 연료전지의 출력전류를 작게 한 경우와 크게 한 경우 각각의 효율값을 도출할 수 있다. 즉, 현재 100이라는 연료전지 출력전류 환경에서 효율값을 도출하였다면, 연료전지 출력전류 90과 110 지점에서 효율값을 동일한 방식으로 도출하는 것이다. 이는 제어부에서 발전용 인버터로 지령하는 전류지령을 변경시키고 그에 따라 연료전지의 보기류 등을 제어함으로써 결론적으로 연료전지의 출력전류를 인위적으로 변경시키고 변경된 운전점에서의 각각의 효율값을 수식에 의거하여 도출하는 것이다.For this, in the step of deriving a new efficiency value, the efficiency value of each of the fuel cell and the fuel cell can be derived when the output current of the fuel cell is reduced or increased. That is, if the efficiency value is derived in the fuel cell output current environment of 100 at present, the efficiency value is derived in the same manner at the fuel cell output currents 90 and 110 points. This changes the current command commanded from the control unit to the power generation inverter and controls the current flow of the fuel cell accordingly, thereby conclusively changing the output current of the fuel cell and changing the efficiency value at the changed operating point according to the formula .
이에 따라 P1(초기 운전점), P2(연료전지 출력전류가 작은 운전점), P3(연료전지 출력전류가 큰 운전점)에서의 효율값을 각각 도출한다(S500).Accordingly, efficiency values at P1 (initial operating point), P2 (operating point with small fuel cell output current), and P3 (operating point with large fuel cell output current) are derived (S500).
그리고 가장 쉽게는 복수의 효율값을 비교하고, 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하는 단계(S520,S540)를 수행하며, 도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 단계(S560)를 수행한다. 효율값이 가장 큰 지점이 발전효율이 좋다고 볼 수 있는바, 비교한 운전점들 중 가장 효율이 큰 저점에서 연료전지를 구동제어하는 것이 가장 바람직하다.(S520, S540) of comparing the plurality of efficiency values most easily and deriving an optimum output current of the fuel cell corresponding to the largest efficiency value, and driving the fuel cell according to the derived optimum output current Step S560 is performed. It is most preferable that the fuel cell is driven and controlled at the highest efficiency point among the compared operation points.
더욱 정밀하게 운전점을 세팅하기 위하여는 최적 출력전류를 도출하는 단계에서는 복수의 효율값이 증감하는 경향에 따라 연료전지의 최적 출력전류를 도출할 수 있다. 즉, 최적 출력전류를 도출하는 단계에서는 복수의 효율값이 증감하는 경향에 따를 때 도출된 복수의 효율값들 중 최적의 효율값을 찾지 못한 경우 연료전지의 출력전류를 다시 변화시켜 다른 효율값을 도출하여 비교할 수 있다.In order to set the operating point more precisely, in deriving the optimal output current, the optimal output current of the fuel cell can be derived in accordance with the tendency of the plurality of efficiency values to increase or decrease. That is, in the step of deriving the optimal output current, when the optimum efficiency value among the plurality of derived efficiency values is not found according to the tendency of increasing or decreasing the plurality of efficiency values, the output current of the fuel cell is changed again, Can be derived and compared.
즉, 연료전지의 출력전류가 가장 작은 운전점에서 가장 큰 효율값을 갖는다면 연료전지 출력전류가 더 낮아질 경우 효율이 더 상승할 여지가 있는 것이다. 따라서, 이 경우에는 더 낮은 연료전지 출력전류하에서의 효율값을 도출하고 이를 함께 비교하는 것이다. 그러한 과정을 통해 좀 더 좋은 운전점을 발견할 수 있을 것이다. 또는 연료전지 출력전류가 중간이 경우에 효율이 가장 좋다면 그 해당 전류가 바로 최적의 운전점이 될 학률이 높은 것이다. 이처럼 연료전지 출력전류의 크기와 각각에 해당하는 효율값을 비교분석함으로써 최적의 운전점을 추적하여 도출할 수 있는 것이다.That is, if the output current of the fuel cell has the greatest efficiency value at the smallest operating point, the efficiency may be further increased if the output current of the fuel cell is lowered. Thus, in this case, the efficiency values under the lower fuel cell output current are derived and compared together. Such a process will give you a better driving experience. Or if the fuel cell output current is the most efficient when the output current is intermediate, the corresponding current will be the optimal operating point. In this way, the optimal operating point can be tracked and derived by comparing and analyzing the magnitude of the fuel cell output current and the corresponding efficiency value.
그러나 만약 연료전지의 출력전압이 일정 수준 이상으로 변경될 경우에는 연료전지의 성능곡선의 개형 자체가 변화된 경우라고 볼 수 있는바, 이러한 경우에는 다시 새로운 효율값을 도출하고 도출된 새로운 효율값에 따라 연료전지의 최적 출력전류를 다시 새로이 도출할 수 있다(S700).However, if the output voltage of the fuel cell is changed to a certain level or more, the performance curve of the fuel cell may be changed. In such a case, a new efficiency value may be derived again, The optimum output current of the fuel cell can be derived again (S700).
한편, 발전용 인버터의 출력전류는 교류이기 때문에 RMS값을 이용하여 적산하는 것이 가능하고, 또는 3삼 전류일 경우에는 Q축 전류값을 이용하여 적산하는 것도 가능할 것이다.On the other hand, since the output current of the power generation inverter is AC, it can be integrated by using the RMS value, or in the case of three currents, it can be integrated by using the Q-axis current value.
도 1은 이를 위한 시스템을 나타낸 도면으로써, 본 발명의 연료전지차량(10)의 외부발전 제어방법을 수행하기 위한 시스템은, 연료전지(100) 출력전류 및 발전용 인버터(300) 출력전류를 도출하는 전류도출부(120,320); 및 도출된 연료전지와 발전용 인버터의 출력전류를 통해 연료전지 및 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하고, 이를 통해 효율값을 도출하며, 연료전지의 출력전류를 변화시킨 후 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하고, 복수의 효율값을 비교하여 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하며, 도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 제어부(700);를 포함한다. 연료전지의 출력전류는 차량의 전류센서(120)를 활용하여 도출하고, 발전용 인버터의 출력전류 역시 전류센서(320)를 통해 계측할 수 있다. 그리고 이러한 출력전류들을 이용한 효율값의 도출, 연료전지의 제어 등을 위해 제어부(700)가 차량의 내부 또는 외부에 마련될 수 있을 것이다.The system for performing the method of controlling the external power generation of the
이와 같은 본 발명의 연료전지차량의 외부발전 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 연료전지차량의 발전 전력을 외부에서 사용하기 위한 발전용 인버터를 활용함에 있어서, 외부 발전에 최적화된 연료전지의 운전점을 실시간으로 파악하여 연료전지를 가동할 수 있다.According to the external power generation control method and the control system of the fuel cell vehicle of the present invention, when the power generation inverter for using the generated power of the fuel cell vehicle from outside is used, the operating point of the fuel cell optimized for external power generation So that the fuel cell can be operated in real time.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, 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 following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
100 : 연료전지 300 : 발전용 인버터
700 : 제어부100: Fuel cell 300: Power inverter
700:
Claims (9)
연료전지와 외부장비 사이에 마련된 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 단계;
연료전지의 출력전류 인자와 발전용 인버터의 출력전류 인자를 통해 효율값을 도출하는 단계;
연료전지의 출력전류를 변화시키고, 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하는 단계;
복수의 효율값을 비교하고, 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하는 단계; 및
도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 단계;를 포함하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.Deriving an output current factor of the fuel cell;
Deriving an output current factor of a power generation inverter provided between the fuel cell and the external equipment;
Deriving an efficiency value through an output current factor of the fuel cell and an output current factor of the power generation inverter;
Varying the output current of the fuel cell and deriving a new efficiency value according to the changed output current of the fuel cell;
Comparing the plurality of efficiency values and deriving an optimum output current of the fuel cell corresponding to the largest efficiency value; And
And driving the fuel cell according to the derived optimum output current.
연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 단계에서는 연료전지의 출력전류가 기준 전하량을 채우는데 걸리는 기준시간 동안 연료전지의 출력전류를 적산하여 연료전지의 출력전류 인자를 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein the output current factor of the fuel cell is derived by integrating the output current of the fuel cell during a reference time required for the output current of the fuel cell to fill the reference charge amount, Of the external power generation control method.
발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 단계에서는 기준시간 동안 발전용 인버터의 출력전류를 적산하여 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.The method of claim 2,
Wherein the step of deriving the output current factor of the power generation inverter calculates the output current factor of the power generation inverter by integrating the output current of the power generation inverter for the reference time.
효율값을 도출하는 단계에서는 발전용 인버터의 출력전류 인자를 연료전지의 출력전류 인자로 나누어 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of deriving the efficiency value derives by dividing the output current factor of the power generation inverter by the output current factor of the fuel cell.
새로운 효율값을 도출하는 단계에서는 연료전지의 출력전류를 작게 한 경우와 크게 한 경우 각각의 효율값을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of deriving the new efficiency value derives efficiency values of the fuel cell when the output current of the fuel cell is reduced or when the output current is increased.
최적 출력전류를 도출하는 단계에서는 복수의 효율값이 증감하는 경향에 따라 연료전지의 최적 출력전류를 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.The method of claim 5,
Wherein the step of deriving the optimum output current derives the optimum output current of the fuel cell in accordance with a tendency of the plurality of efficiency values to increase or decrease.
최적 출력전류를 도출하는 단계에서는 복수의 효율값이 증감하는 경향에 따를 때 도출된 복수의 효율값들 중 최적의 효율값을 찾지 못한 경우 연료전지의 출력전류를 다시 변화시켜 다른 효율값을 도출하여 비교하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.The method of claim 5,
In the step of deriving the optimal output current, when the optimum efficiency value is not found among a plurality of derived efficiency values according to a tendency of increasing or decreasing a plurality of efficiency values, another efficiency value is derived by changing the output current of the fuel cell again Wherein the fuel cell vehicle is a vehicle.
연료전지를 구동하는 단계에서는 연료전지의 출력전압이 일정 수준 이상으로 변경될 경우 새로운 효율값을 도출하고 도출된 새로운 효율값에 따라 연료전지의 최적 출력전류를 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 외부발전 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein when the output voltage of the fuel cell is changed to a predetermined level or higher, a new efficiency value is derived and an optimum output current of the fuel cell is derived according to the derived new efficiency value. External power generation control method.
연료전지 출력전류 및 발전용 인버터 출력전류를 도출하는 전류도출부; 및
도출된 연료전지와 발전용 인버터의 출력전류를 통해 연료전지 및 발전용 인버터의 출력전류 인자를 도출하고, 이를 통해 효율값을 도출하며, 연료전지의 출력전류를 변화시킨 후 변화된 연료전지의 출력전류에 따른 새로운 효율값을 도출하고, 복수의 효율값을 비교하여 가장 큰 효율값에 대응되는 연료전지의 최적 출력전류를 도출하며, 도출된 최적 출력전류에 따라 연료전지를 구동하는 제어부;를 포함하는 연료전지차량의 외부발전 제어시스템.A system for performing an external power generation control method of a fuel cell vehicle according to claim 1,
A current deriving part for deriving a fuel cell output current and an inverter output current for power generation; And
The output currents of the fuel cell and the inverter for power generation are derived through the output currents of the derived fuel cell and the power generation inverter, and the efficiency value is derived therefrom. After changing the output current of the fuel cell, And a controller for comparing the plurality of efficiency values to derive an optimum output current of the fuel cell corresponding to the largest efficiency value and driving the fuel cell according to the derived optimum output current, External power generation control system of fuel cell vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160172735A KR101936998B1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Method and system for external generating of fuelcell vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160172735A KR101936998B1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Method and system for external generating of fuelcell vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180070772A KR20180070772A (en) | 2018-06-27 |
KR101936998B1 true KR101936998B1 (en) | 2019-01-10 |
Family
ID=62789616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160172735A KR101936998B1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Method and system for external generating of fuelcell vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101936998B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114714986B (en) * | 2021-01-05 | 2024-03-26 | 广州汽车集团股份有限公司 | Fuel cell engine system power loading control method, storage medium and vehicle |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101583956B1 (en) | 2014-07-28 | 2016-01-08 | 현대자동차주식회사 | Control method for DC-DC converter |
-
2016
- 2016-12-16 KR KR1020160172735A patent/KR101936998B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101583956B1 (en) | 2014-07-28 | 2016-01-08 | 현대자동차주식회사 | Control method for DC-DC converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180070772A (en) | 2018-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102859771B (en) | Fuel cell system | |
KR101745195B1 (en) | Method for adjusting output of fuel cell system | |
KR102308628B1 (en) | Hybrid Power Conversion System and Method for Determining Maximum Efficiency Using the Same | |
CN107547019A (en) | A kind of active booster converter of switch reluctance generator and its control method | |
US9160198B2 (en) | Battery charging method and device using the same | |
JP6304141B2 (en) | Fuel cell system | |
EP3054516B1 (en) | Fuel cell system | |
JP5733558B2 (en) | Output control method of photovoltaic power generation system | |
CN108879811A (en) | Multiple-unit power module control method, controller and direct current quick charge stake | |
KR101936998B1 (en) | Method and system for external generating of fuelcell vehicle | |
JP2016122625A (en) | Control method of fuel cell system and fuel cell vehicle | |
KR20180107384A (en) | Air supply control method and system for fuelcell | |
JP6297522B2 (en) | Renewable energy output system, renewable energy output fluctuation suppression method, and renewable energy output fluctuation suppression program | |
Slama et al. | Efficient design of a hybrid (pv-fc) water pumping system with separate mppt control algorithm | |
JP2011233439A (en) | Operation control method and system for fuel cell | |
WO2015145971A1 (en) | Power conversion device and power conversion method | |
JP2010115011A (en) | Power generation system | |
WO2021043912A1 (en) | System and method for balancing power in an offshore renewable power system | |
KR102029030B1 (en) | Apparatus and method for controlling drive of energy storage system considering both long term and short term characteristics | |
JP4627145B2 (en) | Operation method of fuel cell | |
JP2016152718A (en) | Charge and discharge controller, mobile and power sharing amount determination method | |
KR101136377B1 (en) | Wind-disel hybrid power supply system using common inverter | |
JP6186344B2 (en) | Control method for fuel cell system and fuel cell vehicle | |
JP6889188B2 (en) | Methods and regulators for operating fuel cells or fuel cell stacks | |
ITSA20090004A1 (en) | METHOD OF CONTROL OF AN ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM BASED ON ENERGY SOURCES, IN PARTICULARES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES, AND ITS CONTROLLING DEVICE. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |