KR20150075201A - Power supply apparatus of fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a power supply apparatus of a fuel cell vehicle including: a fuel cell stack which outputs a first DC voltage; an accessory component which operates the fuel cell stack; a high voltage battery which supplies a second DC voltage to the accessory compartment in a starting mode; and an inverter unit which converts the first DC voltage into a AC voltage for system and supplies the AC voltage for system to the power system through an external port in a progressing mode, and is supplied with the AC voltage for system from the power system through the external port, converts the AC voltage into a third DC voltage, and outputs the third DC voltage in a charging mode.

Description

연료 전지 차량의 전원 장치{POWER SUPPLY APPARATUS OF FUEL CELL VEHICLE} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power supply device for a fuel cell vehicle,

본 발명은 연료 전지 차량의 전원 장치에 관한 것으로, 특히 계통 연계형 연료 전지 차량의 전원 장치에 관한 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply apparatus for a fuel cell vehicle, and more particularly to a power supply apparatus for a grid-connected fuel cell vehicle.

연료 전지 스택은 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 연료 전지 스택은 전해질을 사이에 두고 한 쌍의 애노드 전극과 캐소드 전극으로 구성되는 단위 셀들이 연속적으로 배치되어 구성된다.The fuel cell stack is a power generation system that converts the chemical energy of the fuel directly into electric energy. The fuel cell stack is constituted by unit cells including a pair of anode electrodes and a cathode electrode disposed continuously with an electrolyte interposed therebetween.

연료 전지 스택의 애노드 전극에 수소를 공급하고, 캐소드 전극에 산소를 공급함으로써 이온화된 물질의 화학적 반응을 통해 전기를 생성한다. 이러한 연료 전지 스택은 화석 연료의 연소 반응을 거치지 않으므로 유해 물질을 배출시키지 않고, 발전 효율이 높아 차량의 동력원으로 적용되고 있다. And supplies electricity to the anode electrode of the fuel cell stack and oxygen to the cathode electrode to generate electricity through chemical reaction of the ionized material. Since the fuel cell stack does not undergo combustion reaction of fossil fuel, it does not discharge harmful substances and is applied as a power source of a vehicle because of high power generation efficiency.

이러한 연료 전지 스택은 정상 운전 상태에 도달하기 이전까지 연료 전지 스택의 출력 전압으로 초기 시동 시 필요한 보기류 부품(BOP)을 구동시킬 수 없다. 따라서, 차량에 고전압 배터리를 장착하고, 초기 시동 시 배터리의 전압을 이용하여 보기류 부품(BOP)을 구동시키는 하이브리드 연료 전지 차량이 개발되고 있다.This fuel cell stack can not drive the bob parts (BOP) necessary for initial start-up to the output voltage of the fuel cell stack until the normal operation state is reached. Accordingly, a hybrid fuel cell vehicle is being developed in which a high-voltage battery is mounted on a vehicle and a bipolar current (BOP) is driven by using the voltage of the battery at an initial startup.

한편, 차량을 정차시키고, 시동을 켠 상태에서 차량의 연료 전지 스택에서 발전되는 직류 전력을 외부 전력 계통과 연계시켜 충전소, 주택 내의 전기 기기 등의 전원으로 사용하는 전원 장치가 개발되고 있다. 주택, 충전소 등으로 공급되는 전원은 교류 전력이기 때문에, 연료 전지 스택의 직류 전력을 전력 계통에 이용되는 교류 전력으로 변환시키는 별도의 인버터를 이용한다.On the other hand, there has been developed a power supply device which stops the vehicle and uses the direct current power generated from the fuel cell stack of the vehicle in a state in which the starter is turned on, as a power source for a charging station or an electric appliance in a house by linking with an external power system. Since a power source supplied to a house, a charging station, or the like is an AC power source, a separate inverter that converts the DC power of the fuel cell stack to AC power used in the power system is used.

그런데, 장시간 동안 차량이 주차를 하거나, 온도가 급격히 떨어지는 등의 주위 환경이 변화하는 경우 배터리는 자가 방전한다. 이러한 자가 방전에 의해 배터리가 과방전되는 경우 차량의 시동이 걸리지 않고, 배터리를 교체할 필요가 있다. However, if the vehicle is parked for a long period of time, or the ambient environment changes such as a sudden drop in temperature, the battery will self-discharge. When the battery is overdischarged by self-discharge, it is necessary to replace the battery without starting the vehicle.

또한, 차량이 인버터를 통해 외부 전력 계통과 연계하는 경우 외부 전력 계통으로부터 저주파 노이즈가 차량 내부에 유입되어 보기류 부품(BOP)의 효율이 저하될 수 있다. In addition, when the vehicle is connected to an external power system through an inverter, low-frequency noise may flow into the vehicle from the external power system and the efficiency of the BOP may deteriorate.

본 발명의 실시 예는 외부 전력 계통에 연계되어 연료 전지 스택에서 발생한 전력을 전력 계통에 공급할 수 있고, 외부 전력 계통의 전력을 이용하여 고전압 배터리를 충전시킬 수 있는 연료 전지 차량의 전원 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a power supply device of a fuel cell vehicle capable of supplying electric power generated in a fuel cell stack in association with an external power system to a power system and charging a high voltage battery using electric power of an external power system .

본 발명의 실시 예에 따른 외부 포트를 통해 전력 계통과 전기적으로 접속되는 연료 전지 차량의 전원 장치는 제1 직류 전압을 출력하는 연료 전지 스택; 상기 연료 전지 스택을 동작시키는 보기류 부품; 시동 모드 시 상기 보기류 부품에 제2 직류 전압을 공급하는 고전압 배터리; 및 발전 모드 시 상기 제1 직류 전압을 계통용 교류 전압으로 변환하여 상기 외부 포트를 통해 상기 전력 계통에 공급하고, 충전 모드 시 상기 외부 포트를 통해 상기 전력 계통으로부터 상기 계통용 교류 전압을 공급받아 제3 직류 전압으로 변환하여 출력하는 발전용 인버터부를 포함한다.A power supply device of a fuel cell vehicle electrically connected to a power system through an external port according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell stack for outputting a first direct current voltage; A baffle part for operating the fuel cell stack; A high-voltage battery for supplying a second DC voltage to the swivel component in a start-up mode; And supplying the system AC voltage from the power system through the external port in a charging mode, and supplying the system AC voltage to the power system through the external port, And a power inverter section for converting the DC voltage into a DC voltage and outputting the DC voltage.

여기서, 상기 충전 모드 시 상기 고전압 배터리는 상기 제3 직류 전압에 의해 충전된다. 그리고, 상기 발전용 인버터부와 상기 고전압 배터리 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 제3 직류 전압을 전달받아 충전용 직류 전압으로 변환하여 출력하는 충전용 컨버터부를 더 포함한다.Here, in the charging mode, the high-voltage battery is charged by the third DC voltage. And a charging converter unit disposed between the power inverter unit and the high voltage battery for converting the third DC voltage into a DC voltage for charging and outputting the third DC voltage in the charging mode.

또한, 상기 충전용 컨버터부와 상기 고전압 배터리 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 충전용 직류 전압을 상기 고전압 배터리에 전달하는 고전압 컨버터부를 더 포함한다.The battery pack further includes a high voltage converter unit disposed between the charging converter unit and the high voltage battery and transmitting the charging DC voltage to the high voltage battery in the charging mode.

그리고, 상기 충전 모드 시 상기 고전압 배터리는 상기 제1 직류 전압에 의해 충전된다. 또한, 상기 보기류 부품은 상기 충전 모드 시 상기 제3 직류 전압을 공급받아 구동된다.In the charging mode, the high-voltage battery is charged by the first DC voltage. In addition, the swing current component is driven by receiving the third DC voltage in the charging mode.

그리고, 상기 연료 전지 스택과 상기 고전압 배터리 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 제1 직류 전압을 전달받아 충전용 직류 전압으로 변환하여 상기 고전압 배터리에 공급하는 고전압 컨버터부를 더 포함한다. 또한, 상기 연료 전지 스택과 상기 고전압 컨버터부 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 제1 직류 전압을 상기 고전압 컨버터부에 전달하는 모터용 인버터부를 더 포함한다.A high voltage converter unit is disposed between the fuel cell stack and the high voltage battery and converts the first direct current voltage into a direct current voltage for charging and supplies the direct current voltage to the high voltage battery in the charge mode. The apparatus further includes a motor inverter unit which is disposed between the fuel cell stack and the high voltage converter unit and transfers the first DC voltage to the high voltage converter unit in the charge mode.

본 발명의 실시 예는 외부 전력 계통에 연계되어 연료 전지 스택에서 발생한 전력을 전력 계통에 공급할 수 있고, 외부 전력 계통의 전력을 이용하여 고전압 배터리를 충전시킬 수 있다.The embodiment of the present invention can supply power generated in the fuel cell stack to the power system in association with the external power system, and can charge the high-voltage battery using power of the external power system.

또한, 본 발명의 실시 예는 역률 보상 기능을 포함하는 인버터를 이용하여 외부 전력 계통으로부터 유입되는 저주파 노이즈를 차단시킬 수 있다. In addition, embodiments of the present invention can block low frequency noise introduced from an external power system by using an inverter including a power factor compensation function.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(1)을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(2)을 도시한 도면.1 shows a power system 1 of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 shows a power system 2 of a fuel cell vehicle according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted. Like numbers refer to like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between. Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(1)을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a power supply system 1 of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(1)은 연료 전지 스택(10), 모터용 인버터부(12), 모터(14), 고전압 컨버터부(16), 고전압 배터리(18), 보기류 부품(20), 발전용 인버터부(22), 충전용 컨버터부(24), 외부 포트(26) 및 전력 계통(28)을 포함한다.1, a power supply system 1 of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 10, a motor inverter unit 12, a motor 14, a high voltage converter unit 16, A high voltage battery 18, a current flow component 20, a power inverter section 22, a charging converter section 24, an external port 26 and a power system 28.

연료 전지 스택(10)은 연료 전지 차량의 동력원으로, 직류 전압을 생성하는 복수의 단위 전지(미도시)를 포함한다. 복수의 단위 전지 각각은 공기극(음극)(미도시) 및 연료극(양극)(미도시) 사이에 배치된 전해질 판(미도시)을 포함한다. 복수의 단위 전지 각각은 수소와 산소의 반응에 의해 직류 전압을 생성한다. 예컨대, 연료 전지 스택(10)은 약 400V의 직류 전압을 생성할 수 있다.The fuel cell stack 10 is a power source of the fuel cell vehicle and includes a plurality of unit cells (not shown) for generating a DC voltage. Each of the plurality of unit cells includes an electrolyte plate (not shown) disposed between an air electrode (cathode) (not shown) and a fuel electrode (anode) (not shown). Each of the plurality of unit cells generates a direct current voltage by the reaction of hydrogen and oxygen. For example, the fuel cell stack 10 can generate a DC voltage of about 400V.

모터용 인버터부(12)는 연료 전지 차량의 운행 상태에 따라 연료 전지 스택(10)의 직류 전압을 모터용 교류 전압으로 변환하여 모터(14)에 공급한다. 여기서, 모터용 인버터부(12)는 모터(14)의 회생 전압을 일정 레벨의 직류 전압으로 변환하여 고전압 컨버터부(20)로 전달할 수 있다.The motor inverter section 12 converts the DC voltage of the fuel cell stack 10 into an AC voltage for the motor and supplies the AC voltage to the motor 14 according to the running state of the fuel cell vehicle. Here, the motor inverter section 12 may convert the regenerative voltage of the motor 14 to a DC voltage of a certain level and transmit the DC voltage to the high voltage converter section 20.

모터(14)는 모터용 교류 전압을 전달받아 회전하여 차량을 구동시킨다. 여기서, 모터(14)는 영구 자석이 매설된 로터를 포함하는 3상 교류 회전 장치일 수 있다. 또한, 모터(14)는 연료 전지 차량의 회생 제동 시 회전 구동력에 의해 회생 전압을 발생시킬 수 있다.The motor 14 receives the AC voltage for the motor and rotates to drive the vehicle. Here, the motor 14 may be a three-phase alternating current rotating device including a rotor in which permanent magnets are embedded. Further, the motor 14 can generate a regenerative voltage by the rotational driving force during regenerative braking of the fuel cell vehicle.

고전압 컨버터부(16)는 연료 전지 차량의 시동 모드 시 고전압 배터리(18)의 직류 전압을 일정 레벨의 구동용 직류 전압으로 변환하여 보기류 부품(20)에 공급한다. 그리고, 고전압 컨버터부(16)는 충전 모드 시 충전용 컨버터부(24)로부터 충전용 직류 전압을 전달받아 고전압 배터리(18)에 공급한다. The high voltage converter section 16 converts the DC voltage of the high voltage battery 18 into a DC voltage for driving at a predetermined level during the startup mode of the fuel cell vehicle, The high voltage converter unit 16 receives the charging DC voltage from the charging converter unit 24 in the charging mode and supplies the charging DC voltage to the high voltage battery 18.

보기류 부품(20)은 구동용 직류 전압에 의해 구동되고, 연료 전지 스택(10)에 산소 및 수소를 공급하여 연료 전지 스택(10)을 구동시킨다. 보기류 부품(20)은 공기 블로워, 물펌프, 라디에이터 팬, 수소 재순환 블로워 등을 포함할 수 있다.The flywheel component 20 is driven by a DC voltage for driving and supplies oxygen and hydrogen to the fuel cell stack 10 to drive the fuel cell stack 10. [ The buoyant component 20 may include an air blower, a water pump, a radiator fan, a hydrogen recirculation blower, and the like.

발전용 인버터부(22)는 외부 포트(80)를 통해 전력 계통(90)과 연계되고, 발전 모드 시 연료 전지 스택(10)의 직류 전압을 계통용 교류 전압으로 변환하여 외부 포트(80)에 전달한다. 여기서, 계통용 교류 전압은 약 220V의 크기일 수 있다.The power generation inverter section 22 is connected to the power system 90 via the external port 80 and converts the DC voltage of the fuel cell stack 10 into the system AC voltage during the power generation mode, . Here, the AC voltage for the system may be about 220V.

발전용 인버터부(22)는 충전 모드 시 외부 포트(80)를 통해 계통용 교류 전압을 전달받아 일정 레벨의 직류 전압으로 변환하여 충전용 컨버터부(24)에 전달한다. 이를 위해, 발전용 인버터부(22)는 양방향 AC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.The power generation inverter unit 22 receives the system AC voltage through the external port 80 in the charge mode, converts the DC voltage into a DC voltage of a predetermined level, and transmits the DC voltage to the charging converter unit 24. To this end, the power inverter section 22 may include a bidirectional AC / DC converter.

여기서, 발전용 인버터부(22)는 계통용 교류 전압을 정류하고, 역률(power factor)을 보상한 후 직류 전압으로 변환할 수 있다. 이로 인해, 계통용 교류 전압의 노이즈가 보기류 부품(20) 등에 유입되는 것을 방지할 수 있다. Here, the power generation inverter section 22 can rectify the AC voltage for the system, convert the power to a DC voltage after compensating the power factor. This makes it possible to prevent the noise of the AC voltage for the system from flowing into the swivel component 20 or the like.

충전용 컨버터부(24)는 충전 모드 시 발전용 인버터부(22)로부터 직류 전압을 전달받아 충전용 직류 전압으로 변환시켜 고전압 컨버터부(16)에 전달한다. 이를 위해, 충전용 컨버터부(24)는 양방향 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.The charging converter unit 24 receives the DC voltage from the inverter unit 22 for power generation in the charging mode, converts the DC voltage into a charging DC voltage, and transmits the charging DC voltage to the high voltage converter unit 16. To this end, the charging converter section 24 may include a bidirectional DC / DC converter.

여기서, 충전용 컨버터부(24)는 발전용 인버터부(22)로부터 출력된 직류 전압을 일정 레벨만큼 강압시켜 충전용 직류 전압으로 변환시킬 수 있다. 예컨대, 충전용 컨버터부(24)는 약 200V의 충전용 직류 전압을 출력할 수 있다.Here, the charging converter section 24 can lower the DC voltage output from the power generation inverter section 22 by a predetermined level and convert it into a DC voltage for charging. For example, the charging converter section 24 can output a charging DC voltage of about 200V.

외부 포트(26)는 연료 전지 차량과 전력 계통(28)을 전기적으로 연결시킨다. 이를 위해, 외부 포트(26)는 플러그 등을 포함할 수 있다. 전력 계통(28)은 발전 모드 시 외부 포트(26)를 통해 발전용 인버터부(22)로부터 출력된 계통용 교류 전압을 공급받고, 충전 모드시 계통용 교류 전압, 즉 상용 교류 전압을 외부 포트(26)를 통해 발전용 인버터부(22)에 제공한다.The external port 26 electrically connects the fuel cell vehicle and the power system 28. To this end, the external port 26 may comprise a plug or the like. The power system 28 is supplied with the system AC voltage output from the power generation inverter section 22 through the external port 26 in the power generation mode and supplies the system AC voltage, that is, the commercial AC voltage, 26 to the power generation inverter section 22. [

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(1)은 전장 부하에 직류 전압을 공급하는 저전압 배터리(미도시) 및 모터용 인버터부(12)로부터 출력된 직류 전압의 레벨을 변환시키는 저전압 컨버터부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 전장 부하는 전동식 조향 기기(MDPS: Motor Driven Power Steering), 라디에이터 팬, 헤드라이트 등 차량의 구동에 필요한 부품을 포함한다. 또한, 발전 모드 및 충전 모드를 연료 전지 차량의 운전자가 선택할 수 있는 외부 버튼(미도시)을 더 포함할 수 있다. On the other hand, the power supply system 1 of the fuel cell vehicle according to the embodiment of the present invention converts the level of the DC voltage outputted from the inverter unit 12 for motor and a low-voltage battery (not shown) Voltage converter unit (not shown). Here, the electric field load includes the parts necessary for driving the vehicle such as motor driven power steering (MDPS), radiator fan, and headlight. Further, the power generation mode and the charging mode may further include an external button (not shown) that the driver of the fuel cell vehicle can select.

이와 같은 구성을 갖는 연료 전지 차량의 전원 공급 방법을 설명하면 다음과 같다.A power supply method of the fuel cell vehicle having such a configuration will be described below.

먼저, 시동 모드 시 고전압 컨버터부(16)는 고전압 배터리(18)의 직류 전압을 구동용 직류 전압으로 변환하여 보기류 부품(20)에 전달한다. 보기류 부품(20)은 연료 전지 스택(10)에 산소 및 수소를 공급하여 연료 전지 스택(10)을 구동시킨다.First, in the startup mode, the high voltage converter unit 16 converts the DC voltage of the high voltage battery 18 into a DC voltage for driving and transfers the DC voltage to the sweep current component 20. The flow-through component 20 supplies oxygen and hydrogen to the fuel cell stack 10 to drive the fuel cell stack 10.

그러면, 연료 전지 스택(10)은 일정 레벨의 직류 전압을 출력하고, 모터용 인버터부(12)는 연료 전지 스택(10)의 직류 전압을 모터용 교류 전압으로 변환하여 모터(14)에 공급한다. 이에 따라, 모터(14)가 구동되어 연료 전지 차량이 구동된다.Then, the fuel cell stack 10 outputs a direct current voltage of a certain level, and the motor inverter section 12 converts the direct current voltage of the fuel cell stack 10 into an alternating current voltage for the motor and supplies it to the motor 14 . Thus, the motor 14 is driven to drive the fuel cell vehicle.

그 다음, 발전 모드 시 외부 포트(26)와 전력 계통(28)이 접속되면, 발전용 인버터부(22)는 연료 전지 스택(10)의 직류 전압을 계통용 교류 전압으로 변환하여 외부 포트(26)에 전달한다. Then, when the external port 26 and the power system 28 are connected in the power generation mode, the power generation inverter section 22 converts the DC voltage of the fuel cell stack 10 to the systematic AC voltage, ).

그리고, 충전 모드 시 외부 포트(26)와 전력 계통(28)이 접속되면, 발전용 인버터부(22)는 전력 계통(28)으로부터 외부 포트(26)를 통해 계통용 교류 전압을 공급받고, 계통용 교류 전압을 일정 레벨의 직류 전압으로 변환하여 충전용 컨버터부(24)에 전달한다.When the external port 26 and the power system 28 are connected in the charging mode, the power generation inverter section 22 receives the system AC voltage from the power system 28 through the external port 26, Converts the AC voltage for a predetermined level into a DC voltage of a certain level and transfers it to the charging converter unit 24.

그러면, 충전용 컨버터부(24)는 발전용 인버터부(22)로부터 전달된 직류 전압을 충전용 직류 전압으로 변환하여 고전압 컨버터부(16)에 전달한다. 고전압 컨버터부(16)는 충전용 직류 전압을 고전압 배터리(18)에 공급하고, 고전압 배터리(18)가 충전된다.Then, the charging converter section 24 converts the DC voltage delivered from the power generation inverter section 22 to the DC voltage for charging and transfers it to the high voltage converter section 16. The high voltage converter section 16 supplies the charging direct current voltage to the high voltage battery 18, and the high voltage battery 18 is charged.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(1)은 연료전지 스택(10)의 직류 전압을 외부의 전력 계통(28)에 공급하는 이동식 발전이 가능하고, 동시에 전력 계통(28)의 상용 교류 전압을 이용하여 고전압 배터리(18)를 직접 충전할 수 있다. 따라서, 고전압 배터리(18)가 과방전되어 시동이 걸리지 않는 비상 상황에서도 고전압 배터리(18)를 교체할 필요가 없다.That is, the power supply system 1 of the fuel cell vehicle according to the embodiment of the present invention is capable of mobile power generation that supplies the DC voltage of the fuel cell stack 10 to the external power system 28, The high voltage battery 18 can be directly charged using the commercial AC voltage of the battery 28. [ Therefore, it is not necessary to replace the high-voltage battery 18 even in an emergency situation in which the high-voltage battery 18 is overdischarged and is not started.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(2)을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a power supply system 2 of a fuel cell vehicle according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(2)은 연료 전지 스택(100), 모터용 인버터부(102), 모터(104), 고전압 컨버터부(106), 고전압 배터리(108), 보기류 부품(110), 발전용 인버터부(112), 외부 포트(114) 및 전력 계통(116)을 포함한다. 연료 전지 스택(100)은 일정 레벨의 직류 전압을 출력한다.2, a power supply system 2 of a fuel cell vehicle according to another embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 100, a motor inverter section 102, a motor 104, a high voltage converter section 106, A high voltage battery 108, a buck component 110, a generator section 112 for power generation, an external port 114 and a power system 116. The fuel cell stack 100 outputs a direct current voltage of a certain level.

모터용 인버터부(102)는 연료 전지 차량의 운행 상태에 따라 연료 전지 스택(100)의 직류 전압을 모터용 교류 전압으로 변환하여 모터(104)에 공급한다. 그리고, 모터용 인버터부(102)는 충전 모드 시 연료 전지 스택(100)의 직류 전압을 고전압 컨버터부(106)에 전달한다. 여기서, 모터용 인버터부(102)는 모터(104)의 회생 전압을 일정 레벨의 직류 전압으로 변환하여 고전압 컨버터부(106)로 전달할 수 있다.The motor inverter section 102 converts the DC voltage of the fuel cell stack 100 into an AC voltage for the motor according to the running state of the fuel cell vehicle, and supplies the AC voltage to the motor 104. The motor inverter unit 102 transfers the DC voltage of the fuel cell stack 100 to the high voltage converter unit 106 in the charge mode. Here, the motor inverter section 102 can convert the regenerative voltage of the motor 104 to a DC voltage of a certain level and transmit it to the high voltage converter section 106.

모터(104)는 모터용 교류 전압을 전달받아 회전하여 차량을 구동시킨다. 모터(104)는 연료 전지 차량의 회생 제동 시 회전 구동력에 의해 회생 전압을 발생시킬 수 있다.The motor 104 receives the AC voltage for the motor and rotates to drive the vehicle. The motor 104 can generate a regenerative voltage by the rotational driving force during regenerative braking of the fuel cell vehicle.

고전압 컨버터부(106)는 연료 전지 차량의 시동 모드 시 고전압 배터리(18)의 직류 전압을 일정 레벨의 제1 구동용 직류 전압으로 변환하여 보기류 부품(110)에 공급한다. 그리고, 고전압 컨버터부(106)는 충전 모드 시 모터용 인버터부(102)로부터 직류 전압을 전달받아 일정 레벨의 충전용 직류 전압으로 변환하여 고전압 배터리(108)에 공급한다.The high voltage converter unit 106 converts the DC voltage of the high voltage battery 18 into a first driving DC voltage of a certain level and supplies the DC voltage of the high voltage battery 18 to the view current type component 110 in the startup mode of the fuel cell vehicle. The high voltage converter unit 106 receives the DC voltage from the motor inverter unit 102 in the charging mode, converts the DC voltage into a charging DC voltage of a predetermined level, and supplies the DC voltage to the high voltage battery 108.

보기류 부품(110)은 시동 모드 시 제1 구동용 직류 전압에 의해 구동되고, 연료 전지 스택(100)에 산소 및 수소를 공급하여 연료 전지 스택(100)을 구동시킨다. 그리고, 보기류 부품(110)은 충전 모드 시 발전용 인버터부(112)로부터 제2 구동용 직류 전압에 의해 구동되어 연료 전지 스택(100)을 구동시킨다.The buoyant component 110 is driven by the first drive DC voltage in the start mode and supplies oxygen and hydrogen to the fuel cell stack 100 to drive the fuel cell stack 100. In the charging mode, the buoyant component 110 is driven by the second drive DC voltage from the power generation inverter section 112 to drive the fuel cell stack 100.

발전용 인버터부(112)는 외부 포트(114)를 통해 전력 계통(116)과 연계되고, 발전 모드 시 연료 전지 스택(100)의 직류 전압을 계통용 교류 전압으로 변환하여 외부 포트(114)를 통해 전력 계통(116)에 공급한다. 발전용 인버터부(112)는 충전 모드 시 외부 포트(114)를 통해 계통용 교류 전압을 전달 받아 일정 레벨의 제2 구동용 직류 전압으로 변환하고, 보기류 부품(110)에 전달한다.The power generation inverter unit 112 is connected to the power system 116 through the external port 114 and converts the DC voltage of the fuel cell stack 100 into the system AC voltage to generate the external port 114 To the power system 116 via the power supply. The power generation inverter unit 112 receives the system AC voltage through the external port 114 in the charge mode, converts the AC voltage to a second driving DC voltage of a predetermined level, and transmits the second driving DC voltage to the current type component 110.

즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연료 전지 차량의 전원 시스템(2)은 본 발명의 일 실시 예와 달리 계통용 교류 전압으로 고전압 배터리(108)를 직접 충전하지 않고, 계통용 교류 전압으로 보기류 부품(110)을 구동시키고, 연료 전지 스택(100)의 직류 전압으로 고전압 배터리(108)를 충전한다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예와 같이 충전용 컨버터부(24)가 별도로 필요하지 않아 시스템을 간단하게 구현할 수 있다. That is, unlike the embodiment of the present invention, the power supply system 2 of the fuel cell vehicle according to another embodiment of the present invention does not directly charge the high-voltage battery 108 with the AC voltage for the system, Drives the current component 110 and charges the high-voltage battery 108 with the DC voltage of the fuel cell stack 100. Therefore, the charging converter unit 24 is not required separately as in the embodiment of the present invention, so that the system can be implemented simply.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

10, 100: 연료 전지 스택
12, 102: 모터용 인버터부
14, 104: 모터
16, 106: 고전압 컨버터부
18, 108: 고전압 배터리
20, 110: 보기류 부품
22, 112: 발전용 인버터부
24: 충전용 컨버터부
26, 114: 외부 포트
28, 116: 전력 계통10, 100: Fuel cell stack
12, 102: Inverter section for motor
14, 104: motor
16, 106: High-voltage converter section
18, 108: High voltage battery
20, 110: Watch parts
22, 112: Power generation inverter section
24: Charging converter section
26, 114: External port
28, 116: Power system

Claims (8)

외부 포트를 통해 전력 계통과 전기적으로 접속되는 연료 전지 차량의 전원 장치에 있어서,
제1 직류 전압을 출력하는 연료 전지 스택;
상기 연료 전지 스택을 동작시키는 보기류 부품;
시동 모드 시 상기 보기류 부품에 제2 직류 전압을 공급하는 고전압 배터리; 및
발전 모드 시 상기 제1 직류 전압을 계통용 교류 전압으로 변환하여 상기 외부 포트를 통해 상기 전력 계통에 공급하고, 충전 모드 시 상기 외부 포트를 통해 상기 전력 계통으로부터 상기 계통용 교류 전압을 공급받아 제3 직류 전압으로 변환하여 출력하는 발전용 인버터부
를 포함하는 연료 전지 차량의 전원 장치.1. A power supply apparatus for a fuel cell vehicle electrically connected to a power system via an external port,
A fuel cell stack for outputting a first direct current voltage;
A baffle part for operating the fuel cell stack;
A high-voltage battery for supplying a second DC voltage to the swivel component in a start-up mode; And
Wherein the first DC voltage is converted into a system AC voltage and supplied to the power system through the external port in a power generation mode and the system AC voltage is supplied from the power system through the external port in a charging mode, A power inverter unit
And a power supply unit for supplying power to the fuel cell vehicle. 제1 항에 있어서,
상기 충전 모드 시 상기 고전압 배터리는 상기 제3 직류 전압에 의해 충전되는 연료 전지 차량의 전원 장치.The method according to claim 1,
And the high-voltage battery is charged by the third direct-current voltage in the charge mode. 제2 항에 있어서,
상기 발전용 인버터부와 상기 고전압 배터리 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 제3 직류 전압을 전달받아 충전용 직류 전압으로 변환하여 출력하는 충전용 컨버터부를 더 포함하는 연료 전지 차량의 전원 장치.3. The method of claim 2,
Further comprising a charging converter unit disposed between the power generating inverter unit and the high voltage battery and converting the third direct current voltage into a direct current voltage for charging and outputting the third direct current voltage in the charge mode. 제3 항에 있어서,
상기 충전용 컨버터부와 상기 고전압 배터리 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 충전용 직류 전압을 상기 고전압 배터리에 전달하는 고전압 컨버터부를 더 포함하는 연료 전지 차량의 전원 장치.The method of claim 3,
Further comprising a high voltage converter unit disposed between the charging converter unit and the high voltage battery and transmitting the charging DC voltage to the high voltage battery in the charging mode. 제1 항에 있어서,
상기 충전 모드 시 상기 고전압 배터리는 상기 제1 직류 전압에 의해 충전되는 연료 전지 차량의 전원 장치.The method according to claim 1,
And the high-voltage battery is charged by the first direct-current voltage in the charge mode. 제5 항에 있어서,
상기 보기류 부품은
상기 충전 모드 시 상기 제3 직류 전압을 공급받아 구동되는 연료 전지 차량의 전원 장치.6. The method of claim 5,
The above-
And is driven by receiving the third DC voltage in the charge mode. 제6 항에 있어서,
상기 연료 전지 스택과 상기 고전압 배터리 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 제1 직류 전압을 전달받아 충전용 직류 전압으로 변환하여 상기 고전압 배터리에 공급하는 고전압 컨버터부를 더 포함하는 연료 전지 차량의 전원 장치.The method according to claim 6,
And a high voltage converter unit disposed between the fuel cell stack and the high voltage battery for converting the first direct current voltage into a direct current voltage for charging and supplying the first direct current voltage to the high voltage battery in the charge mode, . 제7 항에 있어서,
상기 연료 전지 스택과 상기 고전압 컨버터부 사이에 배치되고, 상기 충전 모드 시 상기 제1 직류 전압을 상기 고전압 컨버터부에 전달하는 모터용 인버터부를 더 포함하는 연료 전지 차량의 전원 장치.
8. The method of claim 7,
Further comprising a motor inverter section which is disposed between the fuel cell stack and the high voltage converter section and transfers the first direct current voltage to the high voltage converter section in the charge mode.
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