KR20120014301A - Power dividing control method of fuel cell hybrid car - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for controlling power division of a fuel cell hybrid car is provided to simplify controlling and to enable current controlling of a charge storing device. CONSTITUTION: A method for controlling power division of a fuel cell hybrid car comprises: a step of measuring current value of an inverter(110) and bidirectional DC/DC converter power and battery charge; a step of controlling the power division the fuel cell and battery; and a step of setting a driving mode of a fuel cell car. The driving mode includes fuel cell mode, battery discharging mode, battery charging mode, and regenerative braking mode.

Description

연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법{Power Dividing Control Method of Fuel Cell Hybrid Car}Power Dividing Control Method of Fuel Cell Hybrid Car}

본 발명은 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 요구전력 계산기 부분을 삭제하고 연료전지, 양방향 DC/DC 컨버터 전력값 및 인버터 전류를 이용하여 전력분배제어를 수행함으로 제어를 단순화하고, 연료전지 열화에 의한 특성을 고려하여 축전수단의 전류제어를 가능하게 하는 전력분배 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power distribution control method of a fuel cell hybrid vehicle, and more particularly, to remove the conventional required power calculator and to perform power distribution control using a fuel cell, a bidirectional DC / DC converter power value, and an inverter current. The present invention relates to a power distribution control method that simplifies control and enables current control of power storage means in consideration of characteristics caused by fuel cell deterioration.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.A fuel cell is a kind of power generation device that converts chemical energy of fuel into electric energy by electrochemical reaction in the fuel cell stack without converting it into heat by combustion. It can also be applied to the power supply of electrical / electronic products, especially portable devices.

이러한 연료전지의 예로, 차량 구동을 위한 전력공급원으로 가장 많이 연구되고 있는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange 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 이동시키는 분리판(bipolar plate)을 포함하여 구성된다.As an example of such a fuel cell, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), which is most frequently researched as a power supply for driving a vehicle, has a membrane centered around an electrolyte membrane through which hydrogen ions move. Membrane Electrode Assembly (MEA) with a catalytic electrode layer on both sides, a gas diffusion layer (GDL) that distributes the reactants evenly and delivers the generated electrical energy. And a gasket and fastening mechanism for maintaining the airtightness and proper fastening pressure of the reactor bodies and cooling water, and a bipolar plate for moving the reactor bodies and cooling water.

상기한 연료전지에서 연료인 수소와 산화제인 산소(공기)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드('연료극' 혹은 '수소극', '산화극'이라고도 함)로 공급되고, 산소(공기)는 캐소드('공기극' 혹은 '산소극', '환원극'이라고도 함)로 공급된다. 애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton, H+)과 전자(electron, e-)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달된다. 상기 캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.In the fuel cell, hydrogen as a fuel and oxygen (air) as an oxidant are supplied to the anode and the cathode of the membrane electrode assembly through the flow path of the separator, respectively. And the oxygen (air) are supplied to the cathode ('air' or 'oxygen', also known as 'reduction electrode'). Supplied to the anode hydrogen is a hydrogen ion (proton, H +) and electrons by the electrode catalyst constructed on both sides of the electrolyte membrane (electron, e -) are decomposed into, passed through only the hydrogen ion in the optional electrolyte membrane cation exchange membrane The electrons are transferred to the cathode through the gas diffusion layer and the separation plate which is a conductor. In the cathode, the hydrogen ions supplied through the electrolyte membrane and the electrons transferred through the separator meet with oxygen in the air supplied to the cathode by the air supply device to generate a reaction. At this time, due to the movement of hydrogen ions, a flow of electrons occurs through an external conductor, and the flow of electrons generates current.

한편, 연료전지만을 차량의 동력원으로 사용하는 경우 차량을 구성하고 있는 부하 모두를 연료전지가 담당하게 되므로 연료전지의 효율이 낮은 운전영역에서 성능 저하가 발생하는 단점이 있었다. 또한 높은 전압을 요구하는 고속 운전영역에서 출력 전압이 급격하게 감소하는 출력 특성에 의해 구동모터가 요구하는 충분한 전압을 공급하지 못하여 차량의 가속성능을 저하시키는 문제점이 있었다. 그리고 차량에 급격한 부하가 인가되는 경우 연료전지 출력 전압이 순간적으로 급강하하고 구동모터에 충분한 전력을 공급하지 못하여 차량 성능이 저하되었다(화학반응에 의해 전기를 발생시키므로 급격한 부하 변동에 대해서는 연료전지에 무리가 감). 뿐만 아니라, 연료전지는 단방향성 출력 특성을 가지므로 차량 제동시 구동모터로부터 인입되는 에너지를 회수할 수 없어 차량 시스템의 효율성을 저하시키는 단점이 있었다.On the other hand, when only a fuel cell is used as a power source of a vehicle, the fuel cell is in charge of all the loads constituting the vehicle, which has a disadvantage in that performance is deteriorated in a low operating area of the fuel cell. In addition, in the high speed driving region requiring a high voltage, the output characteristics of the output voltage decrease rapidly, thereby failing to supply sufficient voltage required by the driving motor, thereby degrading the acceleration performance of the vehicle. And when a sudden load is applied to the vehicle, the output voltage of the fuel cell suddenly drops and the vehicle's performance is deteriorated because it cannot supply enough power to the drive motor. Going). In addition, since the fuel cell has a unidirectional output characteristic, energy input from the driving motor may not be recovered when the vehicle is braked, thereby reducing the efficiency of the vehicle system.

상기와 같은 단점들을 보완하기 위한 방안으로 연료전지 하이브리드 차량이 개발되고 있다. 연료전지 하이브리드 차량은 소형 차량은 물론 버스 등의 대형 차량에서 주동력원인 연료전지 외에 모터 구동에 필요한 파워를 제공하기 위한 별도 동력원으로 축전수단인 배터리를 탑재한 시스템이다. 이와 같이 연료전지와 축전수단이 직결된 하이브리드 차량은 연료전지에서 일정한 전력을 계속 출력하여 주행이 이루어지되, 전력이 남는 경우 잉여분의 전력으로 축전수단을 충전하고, 전력이 모자라는 경우 부족분의 전력을 축전수단에서 보충 출력한다. 또한, 자동차가 감속하는 경우 회생 제동 모드를 통해 축전수단을 충전할 수 있다.A fuel cell hybrid vehicle has been developed as a solution to compensate for the above disadvantages. A fuel cell hybrid vehicle is a system in which a battery as a power storage means is installed as a separate power source for providing power required for driving a motor in addition to a fuel cell as a main power source in a large vehicle such as a bus as well as a small vehicle. As described above, the hybrid vehicle directly connected to the fuel cell and the power storage means continuously outputs a constant electric power from the fuel cell, and the vehicle is driven. When the power remains, the hybrid vehicle charges the power storage means with surplus power. Supplementary output from power storage means. In addition, when the vehicle decelerates, the power storage means may be charged through the regenerative braking mode.

첨부된 도 7은 종래 기술에 따른 연료전지 하이브리드 차량의 전력분배 방법을 나타낸 구성도이다. 연료전지 하이브리드 차량은 연료전지(200)와 배터리(300)를 동력원으로 사용하며, 상기 동력원은 인버터(110)를 통해 교류로 전환되어 모터(100)를 구동시킨다. 또한, 상기 배터리(300)는 양방향 DC/DC 컨버터(310)를 통해 승압 또는 강압될 수 있는데, 배터리(300)의 방전시에는 상기 양방향 DC/DC 컨버터(310)를 통해 승압을 하여 배터리(300)의 전력을 모터(100)에 전달하고, 배터리(300)를 충전할 경우에는 연료전지(200)의 전력 또는 회생제동모드에서 모터(100)를 통해 인가되는 전력을 상기 양방향 DC/DC 컨버터(310)를 거쳐 배터리(300)에 강압 인가함으로 배터리를 충전한다.7 is a block diagram illustrating a power distribution method of a fuel cell hybrid vehicle according to the related art. The fuel cell hybrid vehicle uses the fuel cell 200 and the battery 300 as a power source, and the power source is converted into alternating current through the inverter 110 to drive the motor 100. In addition, the battery 300 may be boosted or stepped down through the bidirectional DC / DC converter 310, and when the battery 300 is discharged, the battery 300 is boosted through the bidirectional DC / DC converter 310. In order to transfer power of the motor to the motor 100 and to charge the battery 300, the power of the fuel cell 200 or the power applied through the motor 100 in the regenerative braking mode is converted into the bidirectional DC / DC converter ( The battery is charged by stepping down the battery 300 via 310.

이때, 기존의 연료전지 하이브리드 차량은 상기 인버터(110)의 전류값, 브레이크 페달 및 가속 페달의 변화량을 통해 차량요구동력을 계산하였으며, 상기 계산된 차량요구동력과, 배터리의 충전량(State of Charge, SOC) 측정값을 토대로 주행 모드를 선택하고 각 주행 모드에 맞게 연료전지(200)와 배터리(300)의 전력을 분배하였다. 이러한 주행 모드에는 연료전지의 전력을 통해 차량을 운행하는 연료전지모드, 배터리의 전력을 보충 출력하는 배터리방전모드, 배터리를 충전하는 배터리충전모드 및 모터에서 얻어지는 에너지를 전력으로 변환하여 배터리에 저장하는 회생제동모드 등이 있다.In this case, the conventional fuel cell hybrid vehicle calculates the vehicle demand driving force through the current value of the inverter 110, the change amount of the brake pedal and the accelerator pedal, the calculated vehicle demand driving force and the state of charge, The driving mode was selected based on the SOC measurement and the power of the fuel cell 200 and the battery 300 was distributed according to each driving mode. Such a driving mode includes a fuel cell mode for driving a vehicle through the power of a fuel cell, a battery discharge mode for supplementing output of battery power, a battery charging mode for charging a battery, and converting energy obtained from a motor into electric power and storing the same in a battery. Regenerative braking mode.

첨부된 도 8은 상기의 종래 기술에 따른 주행 모드의 일 실시예로서 회생제동모드를 제어하는 방법을 나타내고 있다. 먼저, 인버터의 전류, 브레이크 페달 및 가속 페달의 변화량을 통해 차량요구동력(Preq)을 계산한다(S810). 상기 계산된 차량 요구동력(Preq)이 0 이하일 경우, 회생제동모드(리제너레이션모드)가 된다(S830). 회생제동모드에서는 연료전지의 출력이 필요 없으므로 연료전지요구출력량이 0이 되며(S840), 배터리의 충전상태(SOC)를 측정하여(S850) 모터에서 얻어지는 에너지를 전력으로 변환하여 배터리에 저장한다.8 shows a method of controlling the regenerative braking mode as an embodiment of the driving mode according to the related art. First, the vehicle required driving force P req is calculated based on the amount of change of the inverter current, the brake pedal and the accelerator pedal (S810). When the calculated vehicle required power P req is equal to or less than zero, the regenerative braking mode (regeneration mode) is performed (S830). In the regenerative braking mode, since the output of the fuel cell is not required, the fuel cell demand is zero (S840), the state of charge (SOC) of the battery is measured (S850), and the energy obtained from the motor is converted into electric power and stored in the battery.

상기 SOC 측정 값이 기준치 이상일 경우 배터리는 과충전 상태이므로 배터리는 더 이상 충전할 필요가 없으며, 회생제동모드를 중단한다(S860). 반면에, SOC 측정 값이 기준치 이하일 경우 배터리는 충전이 필요한 상태로서, 배터리 충전 요구량을 연산하고(S852), 양방향 DC/DC 컨버터를 통해 배터리에 전류를 인가하여 충전한다(S856).If the SOC measurement value is greater than or equal to the reference value, since the battery is in an overcharge state, the battery does not need to be charged any more, and the regenerative braking mode is stopped (S860). On the other hand, when the SOC measurement value is less than the reference value, the battery is in a state of being charged, and calculates a battery charge requirement (S852) and charges by applying a current to the battery through the bidirectional DC / DC converter (S856).

그러나 이와 같은 종래의 하이브리드 차량 전력분배 제어방법의 경우 운전자의 가속 페달 및 브레이크 페달 입력 정보가 필요한 것이 단점이었다. 따라서 가속 페달 또는 브레이크 페달의 고장시 올바른 전력분배 제어가 불가능한 문제점이 있었다.However, the conventional hybrid vehicle power distribution control method requires a driver's accelerator pedal and brake pedal input information. Therefore, there is a problem that the correct power distribution control is impossible when the accelerator pedal or the brake pedal is broken.

또한, 자동차의 주행에 따라 연료전지는 열화 현상에 의하여 전류-전압 값이 변화하게 되는데, 이러한 전압값 변화에 대처하기 위해서는 출력보상을 위해 배터리 전류가 추가적으로 사용되어야 하는 문제점이 있었다.In addition, the current-voltage value of the fuel cell is changed by the deterioration phenomenon as the vehicle runs. In order to cope with the change in the voltage value, a battery current has to be additionally used for output compensation.

첨부된 도 9는 연료전지의 열화 현상에 따른 전류-전압 곡선의 변화를 나타내고 있다. 도 9를 참조로 하면, 연료전지를 장시간 사용함에 따라 연료전지 내부에 열화 현상이 발생하면 이로 인해 내부저항이 증가하게 되고, 동일한 전류에 대하여 전압 강하가 증대되어 출력 전압이 V1에서 V2로 낮아지게 된다. 이처럼 전압값이 낮아짐에 따라 연료전지에서 출력되는 전력이 낮아지게 되고, 이러한 출력값 저하를 보상하기 위해 배터리의 전류가 추가적으로 필요하게 된다. 따라서 배터리의 충방전 에너지가 증대되며, 배터리의 내구성이 떨어지는 결과를 가져오게 된다.9 shows a change in the current-voltage curve according to the deterioration phenomenon of the fuel cell. Referring to FIG. 9, when the fuel cell is deteriorated as the fuel cell is used for a long time, the internal resistance is increased due to this, and the voltage drop is increased for the same current so that the output voltage is increased from V 1 to V 2 . Will be lowered. As the voltage value is lowered, the power output from the fuel cell is lowered, and the current of the battery is additionally required to compensate for the decrease in the output value. Therefore, the charge and discharge energy of the battery is increased, resulting in a decrease in durability of the battery.

또한, 운전 모드가 연료전지모드, 배터리방전모드, 배터리충전모드, 회생제동모드와 같이 연료전지 및 배터리 중심으로 구성되어 있었기 때문에 운전자에게 동일한 운전감을 전달하기가 어려웠다. 즉, 동일한 가속모드에서 가속 페달을 조작하여도 연료전지 및 배터리의 상태에 따라 동일한 가속감을 느낄 수가 없는 문제점이 있었다.
In addition, since the operation mode is composed mainly of the fuel cell and the battery such as the fuel cell mode, the battery discharge mode, the battery charge mode, the regenerative braking mode, it is difficult to deliver the same driving feeling to the driver. That is, even when operating the accelerator pedal in the same acceleration mode there was a problem that can not feel the same acceleration depending on the state of the fuel cell and the battery.

따라서 본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는데 그 목적이 있는 발명으로서, 운전자의 가속 페달 및 브레이크 페달 조작을 감지하여 요구동력을 계산하는 단계를 삭제하고, 기존의 모드선택 제어기 및 전력분배 제어기에서 사용되는 값을 이용함으로 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어를 단순화하는 것을 목적으로 하고 있다.Therefore, the present invention is an invention having the object to solve the above technical problem, the step of detecting the driver's acceleration pedal and brake pedal operation to calculate the required power, and eliminates the existing mode selection controller and power distribution controller The purpose is to simplify the power distribution control of the fuel cell hybrid vehicle by using the value used in the present invention.

또한, 연료전지 열화에 따른 전류-전압 값의 변화가 고려되어 배터리에 의한 추가적인 출력보상이 불필요한 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method for controlling power distribution of a fuel cell hybrid vehicle in which a change in the current-voltage value due to deterioration of the fuel cell is taken into consideration and thus additional output compensation by the battery is unnecessary.

또한, 운전자 중심의 운전모드를 사용함으로써 운전자에게 동일한 운전감을 전달하는 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법을 제공하는것을 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is to provide a method for controlling power distribution of a fuel cell hybrid vehicle that delivers the same driving feeling to a driver by using a driver-centered driving mode.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법은, 동력 모터에 연결된 인버터의 전류값, 연료전지의 전력, 배터리에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터의 전력 및 배터리의 충전량을 측정하는 단계; 상기 측정된 인버터 전류값, 연료전지 전력, 양방향 DC/DC 컨버터의 전력 및 배터리 충전량을 토대로 연료전지와 배터리의 전력분배를 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the power distribution control method of the fuel cell hybrid vehicle of the present invention includes a current value of an inverter connected to a power motor, a power of a fuel cell, a power of a bidirectional DC / DC converter connected to a battery, and a charge amount of a battery. Measuring; Controlling power distribution between the fuel cell and the battery based on the measured inverter current value, fuel cell power, power of the bidirectional DC / DC converter, and battery charge amount; Characterized in that it comprises a.

또한, 상기 전력분배를 제어하는 단계 이전에, 연료전지 차량의 주행모드를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include setting a driving mode of the fuel cell vehicle before controlling the power distribution.

또한, 상기 주행모드를 설정하는 단계에 있어서 주행모드는 연료전지모드, 배터리방전모드, 배터리충전모드 및 회생제동모드로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the setting of the driving mode, the driving mode may include a fuel cell mode, a battery discharge mode, a battery charge mode, and a regenerative braking mode.

또한, 상기 연료전지모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 연료전지 고효율 구간 설정 전력값 범위 이내이고, 상기 측정된 배터리 충전량이 방전 가능한 배터리 충전량의 최저값 보다 클 경우로서, 연료전지의 전력만으로 상기 동력 모터를 구동하고, 상기 배터리방전모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 연료전지 고효율 구간 설정 전력 미만이거나 설정 전력값을 초과하고, 상기 측정된 배터리 충전량이 방전 가능한 배터리 충전량의 최저값 보다 클 경우로서, 연료전지와 배터리의 전력을 함께 이용하여 상기 동력 모터를 구동하며, 상기 배터리충전모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 연료전지 고효율 구간 설정 전력 값 미만이거나 설정 전력값을 초과하고, 상기 측정된 배터리 충전량이 방전 가능한 배터리 충전량의 최저값 이하일 경우로서, 연료전지의 전력을 통해 배터리를 충전하고, 상기 회생제동모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 배터리 미사용시 하이브리드차에서 요구되는 최소 전력값 미만이고, 상기 측정된 인버터 전류값이 (-)일 경우, 동력 모터의 동력을 이용하여 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.In the fuel cell mode, when the measured power of the fuel cell is within a fuel cell high efficiency section setting power value range and the measured battery charge amount is larger than a minimum value of the dischargeable battery charge amount, In the battery discharge mode, the power of the measured fuel cell is less than the fuel cell high efficiency section set power or exceeds the set power value, and the measured battery charge is greater than the minimum value of the dischargeable battery charge As the power source of the fuel cell and the battery together to drive the power motor, wherein the battery charge mode, the measured power of the fuel cell is less than the fuel cell high efficiency interval set power value or exceeds the set power value, If the measured battery charge is less than or equal to the lowest The battery is charged through the power of the fuel cell, and the regenerative braking mode is that the measured power of the fuel cell is less than the minimum power value required by the hybrid vehicle when the battery is not used, and the measured inverter current value is negative (-). In one case, it is characterized in that for charging the battery using the power of the power motor.

본 발명의 다른 실시예에 따라 상기 주행모드를 설정하는 단계에 있어서 주행모드는 가속모드, 감속모드 및 아이들모드로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, the driving mode may include an acceleration mode, a deceleration mode, and an idle mode.

또한, 상기 가속모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 기준값(TH1) 보다 크고, 상기 측정된 연료전지 전력의 변화량이 기준값(TH2) 보다 크며, 버스단의 전압 변화량이 기준값(TH3) 미만이고, 상기 측정된 배터리 충전량이 기준값(TH8) 보다 클 경우로서, 상기 측정된 배터리 충전량이 기준상한값(SOC_H)보다 클 경우 연료전지와 배터리의 전력을 함께 사용하고, 기준상한값 이하일 경우 연료전지의 전력만을 사용하여 상기 동력 모터를 구동하고, 상기 감속모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 기준값(TH4) 보다 작고, 상기 측정된 인버터 전류값이 (-)이며, 버스단 전압 변화량이 기준값(TH5)보다 클 경우로서, 상기 측정된 배터리 충전량이 기준하한값(SOC_L)보다 작을 경우 배터리를 충전하며, 상기 아이들모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 기준값(TH6) 보다 작고, 버스단 전압이 기준값(TH7) 보다 클 경우로서, 연료전지의 작동을 중단하고 배터리의 전력만으로 상기 동력 모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.
In addition, in the acceleration mode, the measured power of the fuel cell is greater than the reference value TH1, the measured amount of change of the fuel cell power is larger than the reference value TH2, and the voltage change amount of the bus stage is less than the reference value TH3. When the measured battery charge amount is larger than the reference value TH8, when the measured battery charge amount is larger than the reference upper limit value SOC_H, the fuel cell and the battery power are used together. And the deceleration mode, wherein the measured fuel cell power is smaller than the reference value TH4, the measured inverter current value is negative, and the bus stage voltage change amount is the reference value TH5. If greater than, the battery charge is charged when the measured battery charge amount is smaller than the reference lower limit value SOC_L, and in the idle mode, the power of the measured fuel cell is higher than the reference value TH6. Smaller, as if only the bus voltage is greater than the reference value (TH7), it characterized in that the stop operation of the fuel cell and driving the motor with only the power of the battery power.

본 발명에 따른 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법에 의하면, 운전자의 가속 페달 및 브레이크 페달 조작을 감지하여 연산하는 요구동력 계산기 부분을 삭제할 수 있어서 전력분배 제어가 단순화되는 효과가 있다.According to the method for controlling power distribution of a fuel cell hybrid vehicle according to the present invention, the required power calculator for detecting and calculating an operation of an accelerator pedal and a brake pedal of a driver can be deleted, thereby simplifying power distribution control.

또한, 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작을 감지하는 센서의 고장 시에도 대체수단으로 사용 가능하여 비상운전시 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, it can be used as an alternative means even in the event of failure of the sensor for detecting the operation of the accelerator pedal and brake pedal has an effect that can be applied during emergency operation.

또한, 연료전지 열화에 따른 전류-전압 변화가 고려되어 배터리의 출력을 조절함으로 배터리의 추가적인 출력보상이 불필요하고, 배터리의 내구성이 증대될 수 있는 효과가 있다.In addition, the current-voltage change due to deterioration of the fuel cell is taken into account, thereby controlling the output of the battery, thereby requiring no additional output compensation of the battery and increasing durability of the battery.

또한, 운전자 중심의 운전모드(가속/감속/아이들)를 사용함으로 연료전지 및 배터리의 상태에 관계없이 운전자에게 동일한 가속감 및 감속감을 전달할 수 있는 효과가 있다.
In addition, by using the driver-centered driving mode (acceleration / deceleration / children) there is an effect that can deliver the same sense of acceleration and deceleration to the driver regardless of the state of the fuel cell and battery.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 주행모드 선택 및 전력분배 제어방법을 나타낸 구성도,
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 주행모드 선택 기준을 나타내는 흐름도,
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행모드 선택 및 전력분배 제어방법을 나타낸 구성도,
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 가속모드 및 감속모드에서의 배터리 전류양을 나타내는 그래프
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 주행모드 선택 기준을 나타내는 흐름도,
도 6은, 도 5의 기준에 따른 주행모드에 있어서 전력분배 제어를 나타내는 흐름도,
도 7은, 종래기술에 따른 주행모드 선택 및 전력분배 제어방법을 나타내는 구성도,
도 8은, 종래기술에 따른 회생제동모드의 과정을 나타내는 흐름도,
도 9는, 연료전지의 열화에 의해 출력 전압이 감소함을 나타내는 전류-전압 곡선 그래프이다.1 is a block diagram showing a driving mode selection and power distribution control method according to an embodiment of the present invention,
2 is a flowchart showing a driving mode selection criterion according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram showing a driving mode selection and power distribution control method according to another embodiment of the present invention;
4 is a graph showing the amount of battery current in an acceleration mode and a deceleration mode according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a driving mode selection criterion according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart showing power distribution control in a driving mode according to the criteria of FIG. 5;
7 is a block diagram showing a driving mode selection and power distribution control method according to the prior art,
8 is a flowchart illustrating a process of a regenerative braking mode according to the prior art;
9 is a current-voltage curve graph indicating that an output voltage decreases due to deterioration of a fuel cell.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 하이브리드차의 주행모드 선택 및 전력분배 제어방법을 나타내고 있다. 우선, 본 발명에 따른 모드선택 제어기(500)는 종래 기술과는 달리 동력모터(100)에 연결된 인버터(110)의 전류값, 연료전지(200)의 전력, 배터리(300)에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터(310)의 전력 및 배터리(300)의 충전량을 측정하여 주행모드를 결정하고, 상기 결정된 주행모드에 따라 전력분배 제어기(400)가 연료전지와 배터리의 전력을 분배할 수 있다.1 is a diagram illustrating a driving mode selection and a power distribution control method of a fuel cell hybrid vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention. First, the mode selection controller 500 according to the present invention, unlike the prior art, the current value of the inverter 110 connected to the power motor 100, the power of the fuel cell 200, the bidirectional DC / connected to the battery 300 The driving mode may be determined by measuring the power of the DC converter 310 and the charging amount of the battery 300, and the power distribution controller 400 may distribute the power of the fuel cell and the battery according to the determined driving mode.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 주행모드로는 연료전지모드, 배터리방전모드, 배터리충전모드 및 회생제동모드로 이루어질 수 있다. 여기서 연료전지모드란 연료전지 하이브리드차의 주행에 있어서 연료전지(200)의 전력만으로 하이브리드차의 동력모터(100)를 구동하는 것을 가리키고, 배터리방전모드란 연료전지의 전력만으로 동력모터(100)의 구동이 어려울 경우 연료전지(200)의 전력과 배터리(300)의 전력을 함께 이용하여 동력모터를 구동하는 주행모드를 말한다. 또한, 배터리충전모드란 연료전지(200)의 전력이 남는 경우 잉여분의 전력을 이용하여 배터리(300)를 충전하는 것을 가리키고, 회생제동모드란 자동차가 감속하는 상황에서 연료전지(200)의 출력이 필요하지 않을 경우 동력모터(100)에서 얻어지는 에너지를 전력으로 변환하여 배터리(300)에 저장하는 주행모드를 말한다.The driving mode according to an embodiment of the present invention may be composed of a fuel cell mode, a battery discharge mode, a battery charge mode and a regenerative braking mode. Herein, the fuel cell mode refers to driving the power motor 100 of the hybrid vehicle using only the power of the fuel cell 200 in the driving of the fuel cell hybrid vehicle, and the battery discharge mode refers to driving the power motor 100 using only the power of the fuel cell. When driving is difficult, it refers to a driving mode for driving the power motor by using the power of the fuel cell 200 and the power of the battery 300 together. In addition, the battery charging mode refers to charging the battery 300 using the surplus power when the power of the fuel cell 200 is left, the regenerative braking mode is the output of the fuel cell 200 in a situation where the vehicle decelerates If not necessary, it refers to a driving mode in which energy obtained from the power motor 100 is converted into electric power and stored in the battery 300.

상기 각 모드가 결정되는 조건은 도 2에 나타난 바와 같다. 도 2를 참조로 하면, 먼저 본 발명의 연료전지모드(S212)는 측정된 연료전지의 전력(P_FC)이 연료전지 고효율 구간 설정 전력값 범위(Popt_L ~ Popt_H) 이내이고, 측정된 배터리 충전량(SOC)이 방전 가능한 배터리 충전량의 최저값(SOC_L) 보다 클 경우(S210) 수행된다. 상기 연료전지 고효율 구간이란, 연료전지의 출력에 따라 변화하게 되는 연료전지 효율 값 중 미리 설정된 효율 이상의 값을 가지는 구간의 출력 전력 하한(Popt_L) 및 상한(Popt_H) 사이를 가리킨다. 일반적으로 연료전지는 낮은 출력값 및 높은 출력값에서는 효율이 떨어지는 위로 굽은 모양의 효율 분포를 나타내는데, 연료전지의 효율 값이 설정 효율 이상의 값을 가지는 구간에서 연료전지모드가 수행되어 연료전지만으로 동력모터를 구동하게 된다.The conditions under which the respective modes are determined are as shown in FIG. 2. Referring to FIG. 2, first, in the fuel cell mode S212 of the present invention, the measured power of the fuel cell P_FC is within the fuel cell high efficiency section setting power value range Popt_L to Popt_H, and the measured battery charge amount SOC ) Is greater than the lowest value SOC_L of the dischargeable battery charge (S210). The fuel cell high efficiency section refers to between an output power lower limit Popt_L and an upper limit Popt_H of a section having a value equal to or greater than a predetermined efficiency among fuel cell efficiency values that change according to the output of the fuel cell. In general, a fuel cell exhibits an upward curved efficiency distribution with low efficiency at low and high output values. The fuel cell mode is performed in a section in which the efficiency value of the fuel cell has a value greater than or equal to the set efficiency to drive the power motor using only the fuel cell. Done.

한편, 상기 연료전지 전력(P_FC)이 연료전지 고효율 구간 설정 전력값 범위(Popt_L ~ Popt_H)를 벗어나는 경우에는 배터리방전모드(S222) 혹은 배터리충전모드(S232)를 수행한다. 먼저, 측정된 배터리 충전량(SOC)이 방전가능한 배터리 충전량의 최저값(SOC_L) 보다 클 경우(S220) 배터리방전모드(S222)를 수행하는데, 연료전지의 효율이 좋지 않고 배터리의 충전량이 충분한 구간으로서 연료전지와 배터리의 전력을 함게 이용하여 동력모터를 구동한다.Meanwhile, when the fuel cell power P_FC is out of the fuel cell high efficiency section setting power value range Popt_L to Popt_H, the battery discharge mode S222 or the battery charge mode S232 may be performed. First, when the measured battery charge amount SOC is greater than the minimum value SOC_L of the dischargeable battery charge level (S220), the battery discharge mode S222 is performed. The power motor is driven by using the power of battery and battery together.

다음으로, 측정된 배터리 충전량(SOC)이 방전가능한 배터리 충전량의 최저값(SOC_L) 이하일 경우(S230) 배터리충전모드(S232)를 수행하는데, 효율이 좋지 않은 연료전지의 일부 전력을 배터리의 충전에 사용함으로 전체적인 에너지 효율을 증대시킨다.Next, when the measured battery charge amount SOC is less than or equal to the lowest value SOC_L of the dischargeable battery charge level (S230), the battery charge mode (S232) is performed, and some power of the fuel cell that is inefficient is used to charge the battery. Thereby increasing the overall energy efficiency.

마지막으로, 상기 연료전지 전력(P_FC)이 배터리 미사용시 하이브리드차에서 요구되는 최소 전력값(P_min) 미만이고, 측정된 인버터 전류값(I_inv)이 (-)인 경우(S240) 회생제동모드(S242)를 수행한다. 여기에서 인버터 전류값(I_inv)이란 도 1을 참조로 하면, 동력모터(100)에 연결된 인버터(110)에 흐르는 전류값을 의미하는데, 연료전지(200) 또는 배터리(300)의 전원이 모터(100)로 인가되는 정방향의 전류 흐름일 경우 전류값은 (+)값을 갖게 되고, 그 반대 방향으로 전류가 흐를 경우 (-)값을 갖게 된다. 즉, 인버터 전류값이 (-)값을 갖는다는 것은 동력모터(100)에서 발생하는 에너지를 이용하여 배터리(300)를 충전하기 위하여 상기 동력모터(100)에서 배터리(300)쪽으로 전류가 흐르는 것을 의미한다.Finally, when the fuel cell power P_FC is less than the minimum power value P_min required by the hybrid vehicle when the battery is not used, and the measured inverter current value I_inv is negative (S240), the regenerative braking mode (S242). ). Herein, referring to FIG. 1, the inverter current value I_inv means a current value flowing through the inverter 110 connected to the power motor 100. The power of the fuel cell 200 or the battery 300 is a motor ( In the case of the forward current flow applied to 100), the current value has a positive value, and when the current flows in the opposite direction, it has a negative value. That is, the inverter current value having a negative value indicates that current flows from the power motor 100 toward the battery 300 to charge the battery 300 by using energy generated from the power motor 100. it means.

상기 설명한 연료전지모드, 배터리방전모드, 배터리충전모드 및 회생제동모드는 모두 운전자의 가속 페달 및 브레이크 페달의 움직임을 검출하지 않고 기존의 모드선택제어기(500) 및 전력분배 제어기(400)에서 사용하는 값들을 이용하여 주행모드를 설정하고 전력분배를 제어함으로 제어 과정을 단순화시킬 수 있다.The fuel cell mode, the battery discharge mode, the battery charge mode, and the regenerative braking mode described above are all used in the existing mode selection controller 500 and the power distribution controller 400 without detecting the movement of the accelerator pedal and the brake pedal of the driver. The control process can be simplified by setting the driving mode using the values and controlling the power distribution.

또한, 연료전지의 열화에 의하여 동일한 전류에 대한 전압이 떨어지더라도 상기 감소한 만큼의 출력값(연료전지 전력값, P_FC)을 직접 입력받아 주행모드를 제어하고 전력분배를 수행하기 때문에, 연료전지의 열화에 따른 이차적인 출력보상 과정이 필요 없게 되고 배터리의 출력을 효율적으로 제어할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따른 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법은 상기 연료전지의 열화에 의한 연료전지의 변화를 직접 감지할 수 있게 되고, 운전자의 가속 페달 및 브레이크 페달의 움직임을 통해 요구 동력을 계산하는 과정이 불필요하게 되므로 제어 과정이 단순화될 수 있다.In addition, even if the voltage for the same current decreases due to deterioration of the fuel cell, since the output value (fuel cell power value, P_FC) is reduced directly, the driving mode is controlled and power distribution is performed. This eliminates the need for a secondary output compensation process and enables efficient control of the battery output. That is, in the method of controlling power distribution of a fuel cell hybrid vehicle according to the present invention, it is possible to directly detect a change in the fuel cell due to the deterioration of the fuel cell, and calculate the required power through the movement of the driver's accelerator pedal and brake pedal. Since the process is unnecessary, the control process can be simplified.

첨부된 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 하이브리드차의 주행모드 선택 및 전력분배 제어방법을 나타내고 있다. 도 3을 참조로 하면, 본 발명의 주행모드는 운전자 중심의 운전모드 즉, 가속모드, 감속모드 및 아이들모드로 이루어질 수 있다. 상기 가속모드에서는 동력모터(100)의 요구동력이 증가하므로 이에 맞추어 배터리의 출력을 증가시켜주며, 감속모드에서는 동력모터(100)의 동력을 회생제동 전류로 변환하여 배터리를 충전하는데 사용할 수 있다. 한편, 아이들모드에서는 연료전지의 사용을 중단하고 배터리의 출력만으로 하이브리드차의 기본적인 요구 전력을 공급할 수 있다.3 is a diagram illustrating a driving mode selection and a power distribution control method of a fuel cell hybrid vehicle according to another exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the driving mode of the present invention may include a driver-centered driving mode, that is, an acceleration mode, a deceleration mode, and an idle mode. In the acceleration mode, since the required power of the power motor 100 increases, the output of the battery is increased accordingly. In the deceleration mode, the power of the power motor 100 can be converted into a regenerative braking current to be used to charge the battery. On the other hand, in the idle mode, the fuel cell can be discontinued and only the output of the battery can supply the basic required power of the hybrid vehicle.

첨부된 도 4는 상기 가속모드와 감속모드를 제어하는 실시예를 나타내고 있다. 먼저, 도 4(a)를 참조로 하면, 가속모드에서는 하이브리드차의 가속에 따라 요구되는 전체요구전류(전체요구전력)에 비례하는 만큼 배터리(300)의 출력전류를 증가(Constant Rate Assist)시킬 수 있다(그래프 ①). 한편, 전체요구전류에 관계없이 일정한 양의 전력을 보조하도록(Constant Quantity Assist) 배터리(300)의 출력전류를 제어할 수도 있다(그래프 ②).4 shows an embodiment of controlling the acceleration mode and the deceleration mode. First, referring to FIG. 4 (a), in the acceleration mode, the output current of the battery 300 may be increased (Constant Rate Assist) in proportion to the total required current (total required power) required by the acceleration of the hybrid vehicle. (Graph ①). Meanwhile, the output current of the battery 300 may be controlled to support a constant amount of power regardless of the total required current (Graph ②).

한편, 도 4(b)를 참조로 하면, 감속모드에서 있어서도 하이브리드차의 감속에 따라 발생하는 회생제동 전류를 모두 배터리(300)에 저장하는 방법(Maximum Regeneration)이 사용될 수도 있고(그래프 ①'), 운전자에게 일정한 감도의 감속감을 유지해주도록 일정 전류를 배터리에 저장하는 방법(Constant Regeneration)이 사용될 수도 있다(그래프 ②').On the other hand, referring to Figure 4 (b), even in the deceleration mode, a method (Maximum Regeneration) to store all the regenerative braking current generated by the deceleration of the hybrid vehicle in the battery 300 may be used (graph ① ') In addition, a method of storing a constant current in the battery (Constant Regeneration) may be used to maintain a constant sense of deceleration to the driver (Graph ② ').

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 가속모드, 감속모드 및 아이들모드가 결정되는 구체적인 조건을 나타내고 있다. 먼저 본 발명에 따른 가속모드는 측정되는 연료전지의 전력(P_FC)이 기준값(TH1)보다 크고, 상기 연료전지 전력의 변화량(△P_FC)이 기준값(TH2)보다 크며, 버스단의 전압 변화량(△V)이 기준값(TH3) 미만이고, 상기 측정된 배터리 충전량(SOC)이 기준값(TH8) 보다 클 경우 수행된다(S510).5 and 6 illustrate specific conditions under which an acceleration mode, a deceleration mode, and an idle mode are determined according to an embodiment of the present invention. First, in the acceleration mode according to the present invention, the power P_FC of the fuel cell to be measured is larger than the reference value TH1, the change amount ΔP_FC of the fuel cell power is larger than the reference value TH2, and the voltage change amount of the bus terminal Δ If V) is less than the reference value TH3 and the measured battery charge amount SOC is larger than the reference value TH8 (S510).

여기서 버스단의 전압이란 동력모터(100)와 연료전지(200) 및 배터리(300)를 전기적으로 연결하는 구간의 전압을 말하며 별도의 전압센서를 통하여 전압을 측정할 수 있다. 상기 버스단의 전압은 운전자가 가속을 하여 동력모터가 더 많은 전력을 필요로 할 경우에는 부족한 전력으로 인해 일시적으로 전압이 떨어지고, 감속을 하여 동력모터가 보다 적은 전력을 사용할 경우에는 잉여 전력으로 인해 일시적으로 전압이 상승하게 된다.Here, the voltage at the bus terminal refers to a voltage of a section electrically connecting the power motor 100, the fuel cell 200, and the battery 300, and may measure the voltage through a separate voltage sensor. The voltage at the bus stage temporarily decreases due to insufficient power when the driver accelerates and the power motor needs more power, and when surplus power is used when the power motor uses less power due to deceleration. The voltage rises temporarily.

상기 가속모드에서 배터리의 충전량(SOC)과 배터리 전력 사용 여부를 결정하는 기준상한값(SOC_H)을 비교한다(S512). 만일 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 기준상한값(SOC_H)보다 큰 경우 배터리는 충분한 전력을 저장하고 있음을 의미하며 연료전지와 배터리의 전력을 함께 사용하여 동력모터(100)를 구동시킬 수 있다(S514). 이때 배터리의 출력전류값(I_DCDC)은 연료전지 전류값(I_FC)과 연료전지 전류 변화량(△I_FC)에 기초하여 결정될 수 있다. 더욱 구체적으로는 상기 연료전지 전류값(I_FC)과 연료전지 전류 변화량(△I_FC)을 통해 전체요구전류를 산출할 수 있고, 도 4(a)를 참조로 상기 설명한 바와 같이 전체요구전류에 비례하거나(Constant Rate Assist), 일정양의 전류를 보조(Constant Quantity Assist)하는 방식으로 출력전류값(I_DCDC)을 제어할 수 있다.In the acceleration mode, the charging amount SOC of the battery is compared with a reference upper limit value SOC_H that determines whether to use the battery power (S512). If the battery charge amount SOC is greater than the reference upper limit value SOC_H, it means that the battery stores sufficient power, and the power motor 100 may be driven by using the power of the fuel cell and the battery together (S514). ). In this case, the output current value I_DCDC of the battery may be determined based on the fuel cell current value I_FC and the fuel cell current change amount ΔI_FC. More specifically, the total required current may be calculated through the fuel cell current value I_FC and the fuel cell current change amount ΔI_FC, and as described above with reference to FIG. The output current value I_DCDC can be controlled by a constant rate assist and a constant quantity assist.

한편, 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 기준상한값(SOC_H) 이하인 경우에는 배터리의 전력을 사용하지 않고(I_DCDC=0) 연료전지의 전력만을 사용하여 동력모터(100)를 구동한다(S516).On the other hand, when the battery charge amount SOC is less than or equal to the reference upper limit value SOC_H, the power motor 100 is driven using only the power of the fuel cell without using the battery power (I_DCDC = 0) (S516).

다음으로, 본 발명에 따른 감속모드는 측정되는 연료전지의 전력(P_FC)이 기준값(TH4)보다 작고, 측정된 인버터의 전류(I_inv)가 (-)값을 갖고, 버스단의 전압 변화량(△V)이 기준값(TH5) 보다 큰 경우에 수행된다(S520).Next, in the deceleration mode according to the present invention, the power P_FC of the fuel cell to be measured is smaller than the reference value TH4, the measured current I_inv of the inverter has a negative value, and the voltage change amount of the bus stage Δ If V) is greater than the reference value TH5, it is performed (S520).

상기 감속모드에서 배터리의 충전량(SOC)과 배터리 전력 충전 여부를 결정하는 기준하한값(SOC_L)을 비교한다(S522). 만일 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 기준하한값(SOC_L)보다 작은 경우 배터리의 충전량이 부족하여 충전을 할 필요가 있음을 의미하며, 회생제동모드를 통해 배터리를 충전할 수 있다(S524). 이때 배터리에 인가되는 입력전류값(I_DCDC)은 상기 S514단계와 마찬가지로 연료전지 전류값(I_FC)과 연료전지 전류 변화량(△I_FC)에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 도 4(b)를 참조로 설명한 바와 같이 회생제동 전류를 모두 배터리(300)에 저장하거나(Maximum Regeneration) 일정 전류를 배터리에 저장하는 방법(Constant Regeneration)이 사용될 수 있다.In the deceleration mode, the charge amount SOC of the battery is compared with a reference lower limit value SOC_L for determining whether the battery is charged (S522). If the battery charge amount SOC is smaller than the reference lower limit value SOC_L, it means that the battery charge amount is insufficient and needs to be charged, and the battery can be charged through the regenerative braking mode (S524). At this time, the input current value I_DCDC applied to the battery may be determined based on the fuel cell current value I_FC and the fuel cell current change amount ΔI_FC as in step S514. That is, as described with reference to FIG. 4B, a method of storing all regenerative braking currents in the battery 300 (Maximum Regeneration) or storing a constant current in the battery (Constant Regeneration) may be used.

한편, 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 기준하한값(SOC_L) 이상인 경우에는 배터리의 충전량이 부족하지 않으므로 회생제동을 수행하지 않는다(S526).On the other hand, when the battery charge amount SOC is greater than or equal to the reference lower limit value SOC_L, the regenerative braking is not performed since the charge amount of the battery is not insufficient (S526).

마지막으로, 아이들모드는 상기 측정된 연료전지의 전력(P_FC)이 기준값(TH6)보다 작고, 버스단의 전압(V)이 기준값(TH7)보다 큰 경우에 수행된다(S530). 상기 아이들모드에서 먼저 배터리 충전량(SOC)과 강제충전이 필요한 배터리 충전량 하한값(SOC_ML)을 비교한다(S531).Finally, the idle mode is performed when the measured power P_FC of the fuel cell is smaller than the reference value TH6 and the voltage V of the bus terminal is greater than the reference value TH7 (S530). In the idle mode, first, the battery charge amount SOC is compared with the lower battery charge amount SOC_ML for which forced charge is required (S531).

이때, 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 강제충전이 필요한 배터리 충전량 하한값(SOC_ML) 이하일 경우 연료전지에 의한 강제충전을 수행한다(S533). 그러나, 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 강제충전이 필요한 배터리 충전량 하한값(SOC_ML) 보다 클 경우 상기 배터리 충전량(SOC)과 기준값(SETa)을 비교한다(S532). 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 기준값(SETa) 이하일 경우 연료전지를 이용하여 전력을 공급할 필요가 있는데, 연료전지 전류(I_FC)와 기준값(SETb)를 비교하여(S535), 상기 연료전지 전류(I_FC)가 상기 기준값(SETb) 이하일 경우 연료전지 전류(I_FC)값을 설정값(SETc)으로 설정해 준다(S538).In this case, when the battery charge amount SOC is less than or equal to the lower battery charge limit value SOC_ML requiring the forced charge, forced charge by the fuel cell is performed (S533). However, when the battery charge amount SOC is greater than the lower battery charge amount SOC_ML requiring the forced charge, the battery charge amount SOC is compared with the reference value SETa (S532). When the battery charge amount SOC is less than or equal to the reference value SETa, it is necessary to supply power by using a fuel cell. The fuel cell current I_FC is compared by comparing the fuel cell current I_FC and the reference value SETb (S535). If) is less than or equal to the reference value SETb, the fuel cell current I_FC value is set to the set value SETc (S538).

한편, 상기 배터리 충전량(SOC)이 상기 기준값(SETa) 보다 클 경우에는 아이들 모드로써 배터리를 이용하여 전력을 공급할 수 있으며, 배터리 충전량(SOC)과 기준하한값(SOC_L)을 비교하여(S534) 배터리 충전량(SOC)이 기준하한값(SOC_L) 이상일 경우 배터리를 통해 설정 전류(SETd)를 얻어내고(S537), 배터리 충전량(SOC)이 기준하한값(SOC_L) 보다 작을 경우에는 배터리의 전력을 사용하지 않고 아이들 모드를 종료한다(S536).Meanwhile, when the battery charge amount SOC is greater than the reference value SETa, power may be supplied using the battery as an idle mode, and the battery charge amount is compared by comparing the battery charge amount SOC and the reference lower limit value SOC_L (S534). If (SOC) is higher than or equal to the lower limit value (SOC_L), the set current (SETd) is obtained through the battery (S537) .If the battery charge amount (SOC) is smaller than the lower limit (SOC_L), the idle mode is not used. To end (S536).

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어에 있어서 연료전지와 배터리의 상태가 아닌 사용자 중심의 가속/감속/아이들 모드를 사용함으로 운전자에게 동일한 가속 및 감속감을 전달할 수 있게 된다.As described above, according to the embodiment of the present invention, in the power distribution control of the fuel cell hybrid vehicle, it is possible to deliver the same acceleration and deceleration feeling to the driver by using the user-centered acceleration / deceleration / idle mode instead of the state of the fuel cell and the battery. do.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
In the above described the present invention through specific embodiments, those skilled in the art can make modifications, changes without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, what can be easily inferred by the person of the technical field to which this invention belongs from the detailed description and the Example of this invention is interpreted as belonging to the scope of the present invention.

100 : 동력 모터 110 : 인버터
200 : 연료전지 300 : 배터리
310 : 양방향 DC/DC 컨버터 400 : 전력분배 제어기
500 : 모드선택 제어기100: power motor 110: inverter
200: fuel cell 300: battery
310: bidirectional DC / DC converter 400: power distribution controller
500: mode selection controller

Claims (6)

연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법에 있어서,
동력모터에 연결된 인버터의 전류값, 연료전지의 전력, 배터리에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터의 전력 및 배터리의 충전량을 측정하는 단계;
상기 측정된 인버터 전류값, 연료전지 전력, 양방향 DC/DC 컨버터의 전력 및 배터리 충전량을 토대로 연료전지와 배터리의 전력분배를 제어하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법.
In the power distribution control method of a fuel cell hybrid vehicle,
Measuring a current value of an inverter connected to a power motor, power of a fuel cell, power of a bidirectional DC / DC converter connected to a battery, and a charge amount of the battery;
Controlling power distribution between the fuel cell and the battery based on the measured inverter current value, fuel cell power, power of the bidirectional DC / DC converter, and battery charge amount;
Power distribution control method of a fuel cell hybrid vehicle comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 전력분배를 제어하는 단계 이전에,
연료전지 차량의 주행모드를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법.
The method according to claim 1,
Before controlling the power distribution,
The power distribution control method of the fuel cell hybrid vehicle further comprising the step of setting the driving mode of the fuel cell vehicle.
청구항 2에 있어서,
상기 주행모드를 설정하는 단계에 있어서 주행모드는 연료전지모드, 배터리방전모드, 배터리충전모드 및 회생제동모드로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법.
The method according to claim 2,
In the setting of the driving mode, the driving mode includes a fuel cell mode, a battery discharge mode, a battery charge mode, and a regenerative braking mode.
청구항 3에 있어서,
상기 연료전지모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 연료전지 고효율 구간 설정 전력값 범위 이내이고, 상기 측정된 배터리 충전량이 방전 가능한 배터리 충전량의 최저값 보다 클 경우로서, 연료전지의 전력만으로 상기 동력모터를 구동하고,
상기 배터리방전모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 연료전지 고효율 구간 설정 전력 미만이거나 설정 전력값을 초과하고, 상기 측정된 배터리 충전량이 방전 가능한 배터리 충전량의 최저값 보다 클 경우로서, 연료전지와 배터리의 전력을 함께 이용하여 상기 동력모터를 구동하며,
상기 배터리충전모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 연료전지 고효율 구간 설정 전력 값 미만이거나 설정 전력값을 초과하고, 상기 측정된 배터리 충전량이 방전 가능한 배터리 충전량의 최저값 이하일 경우로서, 연료전지의 전력을 통해 배터리를 충전하고,
상기 회생제동모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 배터리 미사용시 하이브리드차에서 요구되는 최소 전력값 미만이고, 상기 측정된 인버터 전류값이 (-)일 경우, 동력모터의 동력을 이용하여 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법.
The method according to claim 3,
The fuel cell mode is a case where the measured power of the fuel cell is within the fuel cell high efficiency interval setting power value range and the measured battery charge is larger than the lowest value of the dischargeable battery charge. Drive it,
In the battery discharge mode, when the measured power of the fuel cell is less than the fuel cell high efficiency section setting power or exceeds a set power value, and the measured battery charge amount is larger than the lowest value of the dischargeable battery charge amount, the fuel cell and the battery Drive the power motor using the power together,
The battery charge mode may include a case in which the measured power of the fuel cell is less than or equal to a fuel cell high efficiency section set power value and exceeds a set power value, and the measured battery charge is less than or equal to a minimum value of a dischargeable battery charge. To charge the battery,
In the regenerative braking mode, when the measured power of the fuel cell is less than the minimum power value required by the hybrid vehicle when the battery is not in use, and the measured inverter current value is negative, the battery is powered using the power of the power motor. A power distribution control method for a fuel cell hybrid vehicle, characterized in that for charging.
청구항 2에 있어서,
상기 주행모드를 설정하는 단계에 있어서 주행모드는 가속모드, 감속모드 및 아이들모드로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법.
The method according to claim 2,
In the setting of the driving mode, the driving mode comprises an acceleration mode, a deceleration mode, and an idle mode.
청구항 5에 있어서,
상기 가속모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 기준값(TH1) 보다 크고, 상기 측정된 연료전지 전력의 변화량이 기준값(TH2) 보다 크며, 버스단의 전압 변화량이 기준값(TH3) 미만이고, 상기 측정된 배터리 충전량이 기준값(TH8) 보다 클 경우로서, 상기 측정된 배터리 충전량이 기준상한값(SOC_H)보다 클 경우 연료전지와 배터리의 전력을 함께 사용하고, 기준상한값 이하일 경우 연료전지의 전력만을 사용하여 상기 동력모터를 구동하고,
상기 감속모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 기준값(TH4) 보다 작고, 상기 측정된 인버터 전류값이 (-)이며, 버스단 전압 변화량이 기준값(TH5)보다 클 경우로서, 상기 측정된 배터리 충전량이 기준하한값(SOC_L)보다 작을 경우 배터리를 충전하며,
상기 아이들모드는, 상기 측정된 연료전지의 전력이 기준값(TH6) 보다 작고, 버스단 전압이 기준값(TH7) 보다 클 경우로서, 연료전지의 작동을 중단하고 배터리의 전력만으로 상기 동력모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 연료전지 하이브리드차의 전력분배 제어방법.
The method according to claim 5,
In the acceleration mode, the measured power of the fuel cell is greater than the reference value TH1, the measured change of the fuel cell power is larger than the reference value TH2, and the voltage change amount of the bus stage is less than the reference value TH3. When the measured battery charge is larger than the reference value TH8, the measured battery charge is larger than the upper limit SOC_H, and the fuel cell and the battery power are used together. Driving the power motor,
In the deceleration mode, when the measured power of the fuel cell is smaller than the reference value TH4, the measured inverter current value is negative, and the bus stage voltage change amount is larger than the reference value TH5, the measured battery If the charge level is lower than the lower limit (SOC_L), the battery is charged.
In the idle mode, when the measured power of the fuel cell is smaller than the reference value TH6 and the bus terminal voltage is larger than the reference value TH7, the operation of the fuel cell is stopped and only the power of the battery drives the power motor. A power distribution control method for a fuel cell hybrid vehicle, characterized in that.
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