KR20170001823A - Estimation method and system of external pressure at fuel cell vehicle - Google Patents

Estimation method and system of external pressure at fuel cell vehicle

Info

Publication number
KR20170001823A
KR20170001823A KR1020150090686A KR20150090686A KR20170001823A KR 20170001823 A KR20170001823 A KR 20170001823A KR 1020150090686 A KR1020150090686 A KR 1020150090686A KR 20150090686 A KR20150090686 A KR 20150090686A KR 20170001823 A KR20170001823 A KR 20170001823A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
air
pressure
air blower
fuel cell
Prior art date
Application number
KR1020150090686A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이상열
이동훈
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020150090686A priority Critical patent/KR20170001823A/en
Publication of KR20170001823A publication Critical patent/KR20170001823A/en

Links

Images

Classifications

    • B60L11/1881—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The present invention provides a method and a system for estimating an external air pressure of a fuel cell vehicle which derive an external air pressure of a fuel cell vehicle by substituting an output and an efficiency value of an air blower of the fuel cell vehicle, a pressure value and a flow value of an outlet of the air blower, and an external air temperature value of the fuel cell vehicle in an equation which is W = A X T/_c X [(P_2/P_1)^B - 1] X m, and uses the external air pressure of the fuel cell vehicle to perform air compensation control. In the equation, W is the output of the air blower; A and B are constants; T is the external air temperature; _c is the efficiency value of the air blower; P_1 is the external air pressure; P_2 is the pressure value of the outlet of the air blower; and m is the flow value of the outlet of the air blower.

Description

연료전지차량의 외기압 추정 방법 및 시스템{ESTIMATION METHOD AND SYSTEM OF EXTERNAL PRESSURE AT FUEL CELL VEHICLE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an external atmosphere pressure estimation method and system for a fuel cell vehicle,

본 발명은 연료전지차량에 있어서 외기압센서를 갖추지 않거나 고장난 경우에도 공기 보상제어를 하기 위하여, 외기압의 값을 공기블로워를 이용하여 추정할 수 있는 연료전지차량 외기압 추정 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell vehicle outside air pressure estimation method and system capable of estimating a value of an outside air pressure by using an air blower in order to perform air compensation control even when the outside air pressure sensor is not equipped or is out of order in a fuel cell vehicle .

연료전지차량의 스택은 수소와 산소가 서로 반응하여 에너지를 생성한다. 수소는 별도의 수소탱크에 의하여 공급되며, 산소는 공기중에 존재하는 산소 혹은 공기 블로워에 의하여 공급된다. 이때 충분한 공기가 투입되어야 원하는 출력을 얻을 수 있게 된다.A stack of fuel cell vehicles reacts with each other to produce energy. Hydrogen is supplied by a separate hydrogen tank, and oxygen is supplied by oxygen or air blowers present in the air. At this time, sufficient air must be supplied to obtain a desired output.

그러나 고도가 높은 고지에서는 외기압이 낮아 산소의 분압이 떨어지게 된다. 따라서 수소와 결합할 충분한 산소가 공급되지 않게 되는바 원하는 출력을 얻을 수 없게 된다.However, at higher altitudes, the oxygen pressure is lowered due to the lower outside pressure. As a result, sufficient oxygen to be combined with hydrogen is not supplied and the desired output can not be obtained.

따라서 이를 방지하기 위하여 연료전지차량에는 외기압센서가 장착되어 있고, 외기압을 측정하여 특정 수치의 기압 이하에서는 공기의 투입량을 증가시키는 공기 SR(Stoichiometric Ratio) 보상제어를 하게 된다. Therefore, in order to prevent this, the fuel cell vehicle is equipped with an external air pressure sensor, and the external air pressure is measured, and the air SR (Stoichiometric Ratio) compensation control is performed to increase the amount of air at a specific value below the atmospheric pressure.

이와 관련하여 공기 SR 보상제어에 관한 다양한 제어 방법들이 제시되었고 종래의 KR 10-1272511 B1 "연료전지 성능 향상을 위한 공기 공급량 제어 방법"에서도 연료전지의 내구성 및 발전 효율을 최적화하기 위하여 공기 블로워에 의한 공기 공급량을 제어하는 방법에 관하여 제시하고 있다.In this regard, various control methods for air SR compensation control have been proposed, and in order to optimize the durability and power generation efficiency of the fuel cell in the conventional KR 10-1272511 B1 "air supply amount control method for improving fuel cell performance" And how to control the air supply.

그러나 외기압센서가 고장난 경우에는 외부의 기압상태를 알 수 없는 바, 상기와 같은 공기 보상제어를 하지 못하게 된다. 따라서 이와 같은 상황에서 연료전지 차량이 고지에 진입하게 되는 경우 충분한 산소의 공급이 이루어지지 않게 되어 발전 효율의 최적화가 이루어지지 않게 된다.However, when the external pressure sensor fails, the external air pressure state can not be known, so that the above-described air compensation control can not be performed. Therefore, when the fuel cell vehicle enters the highland in such a situation, sufficient oxygen is not supplied and optimization of the power generation efficiency is not achieved.

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.

KR 10-1272511 B1KR 10-1272511 B1

본 발명은 연료전지차량에 있어서 외기압센서가 고장나거나 존재하지 않더라도 스택과 연결되어 공기를 공급하는 공기블로워를 이용하여 외기압을 추정할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method and system for estimating an external air pressure by using an air blower connected to a stack to supply air even if the external air pressure sensor fails or does not exist in a fuel cell vehicle.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지차량 외기압 추정 방법은 연료전지차량 공기블로워의 출력과 효율값, 공기블로워 출구부의 압력값과 유량값 및 연료전지차량 외기온값을 하기의 수식에 대입하여 연료전지차량 외기압을 도출할 수 있다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for estimating an atmospheric pressure of a fuel cell vehicle, comprising the steps of: outputting an output value and an efficiency value of an air blower of a fuel cell vehicle, a pressure value and a flow rate value at an air blower exit, The air pressure outside the fuel cell vehicle can be derived.

Figure pat00001
Figure pat00001

W: 공기블로워의 출력, A,B: 상수, T: 외기온,

Figure pat00002
: 공기블로워 효율값W: Air blower output, A, B: Constant, T: Ambient temperature,
Figure pat00002
: Air blower efficiency value

Figure pat00003
: 외기압
Figure pat00004
: 공기블로워 출구부 압력값, m: 공기블로워 출구부 유량값
Figure pat00003
: Outside pressure
Figure pat00004
: Air blower outlet pressure value, m: air blower outlet flow rate value

공기블로워 출구부의 압력값은 공기블로워 출구부에 마련된 압력센서에 의해 측정되거나, 연료전지 스택 후단에 위치한 밸브의 개도 값을 입력으로 하고 공기블로워 출구부 압력값을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출할 수 있다.The pressure value at the outlet of the air blower may be measured by a pressure sensor provided at the outlet of the air blower or may be derived from the map data of which the opening value of the valve located at the rear end of the fuel cell stack is input and the output value of the air blower outlet is output have.

상기의 연료전지차량 외기압을 구하는 수식에 있어서, 상수값 A는 1004일 수 있으며, 상수값 B는 0.286이 될 수 있다.In the above formula for obtaining the outside air pressure of the fuel cell vehicle, the constant value A may be 1004, and the constant value B may be 0.286.

상기의 수식을 통하여 도출한 외기압값이 설정 기압 이하인 경우, 공기블로워의 송풍량을 증대시키는 공기 보상제어를 하며, 공기 보상제어는 도출한 외기압값이 설정 기압과 차이가 증대될수록 공기블로워의 송풍량을 점차 증가시킨다.The air compensation control for increasing the air blowing amount of the air blower is performed when the outside air pressure value derived through the above equation is less than the set air pressure. The air compensation control increases the air blowing amount of the air blower .

연료전지차량 외기압 추정 시스템은 외기온값을 센싱하는 외기온센서부; 공기블로워 출구부 압력값을 센싱하는 압력센서부; 공기블로워 출구부 유량값을 센싱하는 유량센서부; 및 연료전지차량 공기블로워의 출력과 효율값, 공기블로워 출구부의 압력값과 유량값 및 연료전지차량 외기온값을 상기의 수식에 대입하여 연료전지차량 외기압을 도출하고 공기블로워에 공기 보상제어 신호를 전달하는 제어부;로 구성될 수 있다.The fuel cell vehicle outside air pressure estimation system includes an outside air temperature sensor unit for sensing an outside air temperature value; A pressure sensor unit for sensing a pressure value of the air blower outlet; A flow sensor unit for sensing a flow rate value at the outlet of the air blower; And the output value and efficiency value of the fuel cell vehicle air blower, the pressure value and the flow rate value of the air blower exit portion, and the fuel cell vehicle outside air temperature value are substituted into the above equation to derive the air cell pressure outside the fuel cell vehicle, And a controller for transmitting the control signal.

상술한 바와 같이 연료전지차량에 외기압 추정 방법을 이용하게 되면, 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, when the external air pressure estimation method is used for the fuel cell vehicle, the following effects can be obtained.

첫째, 본 발명에 의하여 외기압값을 차량에서 산출할 수 있으므로 산출한 외기압값이 낮아 연료전지 차량에 공급되는 산소의 양이 부족할 경우 외기압센서가 고장났다 하더라도 공기블로워에 의한 공기 보상제어가 가능하다.First, since the outside air pressure value can be calculated from the vehicle according to the present invention, if the calculated outside air pressure value is low and the amount of oxygen supplied to the fuel cell vehicle is insufficient, the air compensation control by the air blower It is possible.

둘째, 본 발명에 의한 외기압 추정 방법은 별도의 센서나 장치가 필요하지 않고 기존 연료전지 차량에 존재하는 센서를 이용하므로 본 발명 실시에 따른 원가상승의 우려가 없다.Second, the method of estimating the outside air pressure according to the present invention does not require a separate sensor or device, and uses sensors existing in the existing fuel cell vehicle, so there is no fear of cost increase according to the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지차량 외기압 추정 시스템의 구성도1 is a configuration diagram of a fuel cell vehicle outside air pressure estimation system according to an embodiment of the present invention;

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

일반적으로 연료전지차량에서 외기압은 차량의 효율성 측면에서 매우 중요한 요소이다. 왜냐하면 연료전지차량의 에너지원에 해당하는 스택의 에너지 생성 기본원리는 수소와 산소가 서로 반응하여 에너지를 생성하는 것에 있다. 따라서 많은 에너지를 생성하기 위해서는 충분한 양의 수소와 산소가 필요하다.Generally, in a fuel cell vehicle, the atmospheric pressure is a very important factor in terms of the efficiency of the vehicle. The basic principle of energy generation of a stack corresponding to the energy source of a fuel cell vehicle is that hydrogen and oxygen react with each other to generate energy. Therefore, a sufficient amount of hydrogen and oxygen is required to generate a large amount of energy.

수소는 별도의 수소탱크에 의하여 공급되는바, 결국 문제가 되는 것은 산소의 양이다. 일반적으로 산소는 수소와 달리 공기중에서 쉽게 얻을 수 있다. 그러나 고도가 높은 고지에서는 외기압이 낮아 산소의 분압이 떨어지게 되므로 문제가 발생할 수 있다. 산소의 분압이 떨어진다는 것은 수소에 비해 산소의 양이 부족할 수 있는바, 수소와 산소의 결합에 의하여 발생하는 에너지가 감소된다는 것을 의미한다.Hydrogen is supplied by a separate hydrogen tank, so the problem is the amount of oxygen. Unlike hydrogen, oxygen is generally easily obtained in air. However, at higher altitudes, problems may arise because the outside pressure is low and the oxygen partial pressure drops. The lowering of the partial pressure of oxygen means that the amount of oxygen is less than that of hydrogen, which means that the energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is reduced.

따라서, 위와 같은 상황에서 연료전지차량의 효율이 떨어지지 않고 유지되기 위해서는 현재의 외기압을 정확하게 파악하여 산소의 양이 수소 양에 비해 부족한 경우에는 이에 따른 공기보상제어를 해줄 필요가 있다.Therefore, in order to maintain the efficiency of the fuel cell vehicle in the above-described situation, it is necessary to precisely grasp the current outside air pressure and to perform air compensation control accordingly when the amount of oxygen is insufficient compared to the amount of hydrogen.

따라서 본 발명은 외기압센서에 의하지 않더라도 연료전지차량 공기블로워(100)의 출력과 효율값, 공기블로워(100) 출구부의 압력값과 유량값 및 연료전지차량 외기온값을 하기의 수식에 대입하여 연료전지차량 외기압을 도출할 수 있다.Therefore, the present invention can be applied to the fuel cell vehicle air-blowing apparatus 100 by substituting the output and the efficiency value of the air-blower 100 of the fuel cell vehicle, the pressure value and the flow rate value at the outlet of the air blower 100, It is possible to derive the outside air pressure of the battery vehicle.

Figure pat00005
Figure pat00005

W: 공기블로워의 출력, A,B: 상수, T: 외기온,

Figure pat00006
: 공기블로워 효율값W: Air blower output, A, B: Constant, T: Ambient temperature,
Figure pat00006
: Air blower efficiency value

Figure pat00007
: 외기압
Figure pat00008
: 공기블로워 출구부 압력값, m: 공기블로워 출구부 유량값
Figure pat00007
: Outside pressure
Figure pat00008
: Air blower outlet pressure value, m: air blower outlet flow rate value

여기에서 m값은 공기블로워(100) 출구부 유량값으로 공기블로워(100)와 스택(400)간 흐르는 공기의 유량값이다. 공기블로워(100)에 의하여 발생하는 공기의 유량값은 공기블로워의 출력값과 비례할 것인바, 위의 식과 같이 구성된다. 단위는 [kg/s]로 유량값에 있어 체적유량값이 아닌 질량유량값을 이용하였다. 왜냐하면, 공기블로워 출구부는 공기블로워에 의하여 큰 압력을 받으므로 단순히 체적유량값을 이용하는 경우에는 그 값이 부정확할 수 있다. 따라서 공기블로워의 압력과 관계없이 정확히 유량값을 측정할 수 있도록 질량유량값을 상기의 수식에 적용하였다.Where the value of m is the flow rate value of the air flowing between the air blower 100 and the stack 400 at the flow rate value of the air blower 100 outlet. The flow rate value of the air generated by the air blower 100 is proportional to the output value of the air blower. The unit is [kg / s] and the mass flow rate value is used for the flow rate value, not the volumetric flow rate value. This is because the outlet of the air blower receives a large pressure by the air blower, so that the value may be inaccurate when simply using the volumetric flow rate value. Therefore, the mass flow rate is applied to the above equation so that the flow rate can be accurately measured regardless of the pressure of the air blower.

W는 스택(400)과 연결되어 공기보상제어를 해주는 공기블로워(100)의 출력을 의미하는 것으로 단위는 [W]이다. W값은 공기블로워(100)의 정격출력값이 아닌 현재상태의 공기블로워(100) 출력값이다. 정격출력값은 공기블로워(100)의 작동 상태와는 관계없이 고정된 값이므로 정격출력값을 이용하게 되면 외기압을 산출하는데 있어서 부정확하므로 현재의 공기블로워(100) 출력값을 이용하여야 한다. 현재 공기블로워(100)의 출력값은 공기블로워에 마련된 센서에 의해 감지되며, 이 값은 실시간으로 차량 제어부(600)로 전달된다.W denotes the output of the air blower 100 connected to the stack 400 to perform air compensation control. The unit is [W]. The W value is the output value of the air blower 100 in the current state, not the rated output value of the air blower 100. Since the rated output value is a fixed value regardless of the operation state of the air blower 100, if the rated output value is used, the output value of the current air blower 100 should be used because it is inaccurate in calculating the outside air pressure. The output value of the current air blower 100 is sensed by a sensor provided in the air blower, and this value is transmitted to the vehicle control unit 600 in real time.

T는 외기온의 값으로 단위는 [K]이다. 단위인 [K]는 절대온도값을 의미하며 절대온도값은 섭씨온도값에 273을 더하여 구할 수 있다. 외기온값은 차량 외부의 온도를 뜻하며 차량에 마련되어 있는 외기온센서부를 통하여 측정된 외기온의 값을 실시간으로 차량 제어부(600)에서 전달받으며, 이 전달받은 값을 상기 수식의 외기온 값으로 활용한다.T is the value of the outside temperature, in [K]. The unit [K] is the absolute temperature value and the absolute temperature value can be obtained by adding 273 to the Celsius temperature value. The outside air temperature value means the outside temperature of the vehicle. The outside air temperature value measured through the outside air temperature sensor unit provided in the vehicle is received in real time from the vehicle controller 600, and the received air temperature value is used as the outside air temperature value of the equation.

Figure pat00009
는 공기블로워(100) 출구부의 압력값으로서 다양한 방식으로 도출이 가능하다. 공기블로워(100) 출구부에 마련된 압력센서(200)를 통하여 측정할 수 있으며, 연료전지 스택(400) 후단에 위치한 밸브(500)의 개도 값을 입력으로 하고 공기블로워(100) 출구부 압력값을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출하는 방법도 있다. 단위는 [mbar]이다.
Figure pat00009
Can be derived in various ways as the pressure value at the outlet of the air blower 100. The opening degree of the valve 500 located at the rear end of the fuel cell stack 400 may be input and the pressure value of the outlet air pressure value of the air blower 100 may be measured. As an output, from the map data. The unit is [mbar].

본 발명은 위에서 설명한 두 가지 방식을 모두 이용하였다. 공기블로워(100) 출구부의 압력센서(200)를 이용하여 압력값을 측정하는 경우에는 정확한 압력측정이 가능한바 외기압을 도출하는데 있어서 정확성이 향상된다는 장점이 있다. 반면, 맵 데이터를 이용하여 공기블로워(100) 출구부 압력을 도출하는 경우에는 별도의 센서없이 압력 도출이 가능하므로 원가 절감 및 차량 내 공간 확보 면에서 장점이 있다.The present invention utilizes both of the above-described methods. When the pressure value is measured using the pressure sensor 200 at the outlet of the air blower 100, it is possible to measure the pressure accurately, and accuracy is improved in deriving the outside air pressure. On the other hand, when the pressure of the outlet of the air blower 100 is derived by using the map data, the pressure can be derived without a separate sensor, which is advantageous in terms of cost reduction and space in the vehicle.

A값은 공기의 비열상수를 의미하여 단위는 [J/(kg*K)]이다. 비열은 어떤 물질 1g의 온도를 1℃만큼 올리는데 필요한 열량을 의미한다. 따라서 비열값은 물질의 종류마다 상이한 값을 가진다. 그러므로 물질마다 고유의 비열상수값을 가지고 있는데 본 발명에서는 외기온 및 공기블로워의 출구부의 유량값등을 이용하여 외기압을 추정하는 방법인바, 공기의 비열상수값을 이용하여야 한다. 공기의 비열상수는 일반적으로 1004[J/(kg*K)]값을 가지므로 A값은 1004[J/(kg*K)]를 적용하면 된다.The A value is the specific heat coefficient of air, and the unit is [J / (kg * K)]. Specific heat means the amount of heat required to raise the temperature of 1 g of a substance by 1 ° C. Thus, the specific heat value has a different value for each type of substance. Therefore, in the present invention, the method of estimating the outside air pressure by using the outside air temperature and the flow rate value at the outlet portion of the air blower, and the specific heat value of the air should be used. Since the specific heat coefficient of air generally has a value of 1004 [J / (kg * K)], the value of A is 1004 [J / (kg * K)].

B값은 본 발명의 수식을 만족시키기 위한 상수값으로 0.286값을 가지며 이 값은 A값과 마찬가지로 공기에 대한 변환상수값이다. 단위는 없으며 외기압과 공기블로워 출구부의 압력을 이용하여 공기블로워의 출력을 도출할 때 이용되는 변환상수의 값이다.B value is a constant value to satisfy the expression of the present invention and has a value of 0.286, which is a conversion constant value for air as well as the A value. There is no unit and it is the value of the conversion constant used to derive the output of the air blower using the external pressure and the pressure at the outlet of the air blower.

Figure pat00010
는 공기블로워의 효율값으로 단위는 없다. 일반적으로 효율값이란 출력값을 정격출력값으로 나눈 값이므로 본 발명에서는 공기블로워의 현재 출력값을 정격출력값으로 나눈 값이 이에 해당한다. 그리고 이 값은 공기블로워의 성능 도표를 통해 구할 수 있다. 공기블로워의 성능 도표에는 현재 출력값을 입력값으로 하여 효율값을 도출할 수 있는 맵데이터가 포함되어 있는바, 본 맵데이터를 통하여 공기블로워의 효율값을 도출할 수 있다. 여기서 공기블로워의 현재 출력값은 앞서 설명한바와 같이 공기블로워에 의해 마련된 센서를 통하여 도출할 수 있다.
Figure pat00010
Is the efficiency value of the air blower. Generally, the efficiency value is a value obtained by dividing the output value by the rated output value, and therefore, the present invention corresponds to a value obtained by dividing the current output value of the air blower by the rated output value. This value can be obtained from the performance chart of the air blower. The performance chart of the air blower includes map data capable of deriving the efficiency value with the present output value as an input value, and the efficiency value of the air blower can be derived from this map data. Here, the current output value of the air blower can be derived through the sensor provided by the air blower as described above.

위에서 설명한 설명한 수식을 통하여 연료전지차량에 외기압을 감지할 수 있는 센서가 없더라도 외기압을 도출할 수 있다. 따라서 외기압 센서가 존재하지 않은 연료전지차량이 고지대로 진입하여 연료전지 스택(400)에서 수소와 결합할 공기의 양이 부족한 경우에도, 상기 수식을 이용하여 도출한 외기압을 활용하여 공기 보상제어가 가능하다.Through the above-described equations, the outside air pressure can be derived even if there is no sensor capable of detecting the outside air pressure in the fuel cell vehicle. Therefore, even when the fuel cell vehicle without the external pressure sensor enters the high altitude and the amount of air to be combined with hydrogen in the fuel cell stack 400 is insufficient, the air compensation control Is possible.

본 발명에서도 도출한 외기압값이 설정 기압 이하인 경우, 공기블로워(100)의 송풍량을 증대시키는 공기 보상제어를 제시하고 있다. 뿐만 아니라, 도출한 외기압값이 설정 기압과 차이가 증대될수록 공기블로워(100)의 송풍량을 점차 증가시키도록 하여 외기압값이 변화하더라도 이를 공기 보상제어에서 반영할 수 있도록 하였다.The present invention also discloses an air compensation control for increasing the blowing amount of the air blower 100 when the outside air pressure value derived is equal to or lower than the set air pressure. In addition, the air blowing amount of the air blower 100 is gradually increased as the derived outside air pressure value is increased from the set air pressure, so that it can be reflected in the air compensation control even if the outside air pressure value changes.

위에서 언급한 설정 기압은 차량의 상태 및 주변 환경의 상태에 따라 다양하게 설정이 가능하다. 일반적으로 1[atm]일 때 1013[mbar]이므로 1013[mbar]이하로 내려가면 산소의 분압이 약해져 공기 보상제어가 필요할 것이다. 그러나 설정기압을 대기압과 동일한 1013[mbar]로 하는 것은 오히려 공기블로워의 효율성을 낮추는 결과가 발생할 수 있으므로 대기압값에 여유값을 두어 900[mbar]로 설정기압을 설정하는 것이 바람직하다.The above-mentioned set pressure can be variously set according to the condition of the vehicle and the surrounding environment. Generally, it is 1013 [mbar] at 1 [atm], so if the pressure drops below 1013 [mbar], the partial pressure of oxygen will become weak and air compensation control will be necessary. However, setting the set pressure to 1013 [mbar], which is equal to the atmospheric pressure, may result in lowering the efficiency of the air blower. Therefore, it is desirable to set the atmospheric pressure to 900 [mbar] by setting a margin to the atmospheric pressure value.

따라서 설정기압을 900[mbar]로 하여 본 발명을 실시할 경우, 앞서 설명한 수식에 의거하여 도출한 외기압의 값이 900[mbar]를 초과하는 경우에는 공기블로워(100)의 보상제어가 이루어지지 않을 것이다. 그러나 외기압값이 900[mabr]이하가 되면 공기블로워(100)에 보상제어 신호가 전달되어 일정양만큼 공기블로워(100)의 송풍량을 증대시킬 것이다. 그리고 만약 외기압의 값이 차량이 고지대로 올라감에 따라 감소한다면, 공기블로워(100)의 송풍량도 그에 대응하여 점차 증가할 것이다.Therefore, when the present invention is implemented with the set air pressure of 900 [mbar], when the value of the external air pressure derived based on the above-described formula exceeds 900 [mbar], compensation control of the air blower 100 is performed I will not. However, when the outside air pressure becomes 900 [mbar] or less, the compensation control signal is transmitted to the air blower 100 to increase the air blowing amount of the air blower 100 by a certain amount. If the value of the outside air pressure decreases as the vehicle approaches the high altitude, the air blowing amount of the air blower 100 will gradually increase correspondingly.

도1에서 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지차량의 외기압 추정 시스템은 외기온값을 센싱하는 외기온센서부, 공기블로워 출구부 압력값을 센싱하는 압력센서부(200), 공기블로워 출구부 유량값을 센싱하는 유량센서부(300) 및 연료전지차량 공기블로워의 출력과 효율값, 공기블로워 출구부의 압력값과 유량값 및 연료전지차량 외기온값을 하기의 수식에 대입하여 연료전지차량 외기압을 도출하고 공기블로워(100)에 공기 보상제어 신호를 전달하는 제어부(600)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the outdoor air pressure estimation system of the fuel cell vehicle according to the present invention includes an outdoor temperature sensor unit for sensing an outdoor temperature value, a pressure sensor unit 200 for sensing a pressure value at the outlet of the air blower, And the output value and the efficiency value of the fuel cell vehicle air blower, the pressure value and the flow rate value at the air blower outlet, and the fuel cell vehicle outside air temperature value are substituted into the following equation to calculate the outside air pressure of the fuel cell vehicle And a control unit 600 for delivering an air compensation control signal to the air blower 100.

Figure pat00011
Figure pat00011

W: 공기블로워의 출력, A,B: 상수, T: 외기온,

Figure pat00012
: 공기블로워 효율값W: Air blower output, A, B: Constant, T: Ambient temperature,
Figure pat00012
: Air blower efficiency value

Figure pat00013
: 외기압
Figure pat00014
: 공기블로워 출구부 압력값, m: 공기블로워 출구부 유량값
Figure pat00013
: Outside pressure
Figure pat00014
: Air blower outlet pressure value, m: air blower outlet flow rate value

외기온센서부는 기차량에 설치되어 있는 외기온센서를 활용하는 것이 이상적일 것이며, 공기블로워(100) 출구부 압력값을 센싱하는 압력센서부(200)는

Figure pat00015
값을 센서를 통하여 직접 센싱하는 경우 필수적인 구성요소가 될 것 이다. 공기블로워(100) 출구부 유량값을 센싱하는 유량센서부(300)는 상기 수식에서의 m값을 센싱하여 제어부(600)로 그 값을 전달해 준다.It is ideal to use an outside temperature sensor installed in the vehicle and the pressure sensor unit 200 which senses the outlet pressure of the air blower 100
Figure pat00015
If the value is directly sensed through the sensor, it will be an essential component. The flow rate sensor unit 300 sensing the flow rate value at the outlet of the air blower 100 senses the value m in the above equation and transfers the value to the controller 600.

제어부(600)는 앞서 설명한 바와 같이 수식을 통하여 도출된 외기압이 제어부(600)에 이미 설정되어 있는 설정기압값 이하인 경우 연료전지 스택(400)의 효율성 향상을 위하여 공기블로워에 공기 보상제어 신호를 전달한다. 그리고 그 공기 보상제어 신호는 도출한 외기압값의 변화에 따라 바뀌게 된다. 예를 들자면, 외기압이 800[mbar]에서 600[mbar]로 변경된다면 외기압이 낮아짐으로서 수소와 결합한 산소가 부족해지는바, 공기블로워(100)의 송풍량을 증가시키는 공기 보상제어 신호가 제어부(600)에서 공기블로워(100)로 전달될 것이다.The controller 600 controls the air blower so as to improve the efficiency of the fuel cell stack 400 when the outside air pressure derived from the equation is equal to or lower than the preset air pressure value set in the controller 600 . The air compensation control signal is changed according to the change of the derived atmospheric pressure value. For example, if the outside air pressure is changed from 800 [mbar] to 600 [mbar], the outside air pressure is lowered and the oxygen combined with hydrogen becomes insufficient, so that an air compensation control signal for increasing the blowing amount of the air blower 100 is transmitted to the control unit 600 to the air blower 100.

본 발명은 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 present invention has been particularly shown and described with reference to 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: 공기블로워 200: 압력센서부
300: 유량센서부 400: 연료전지 스택
500: 밸브 600: 제어부100: air blower 200: pressure sensor unit
300: Flow sensor unit 400: Fuel cell stack
500: valve 600: control unit

Claims (8)

연료전지차량 공기블로워의 출력과 효율값, 공기블로워 출구부의 압력값과 유량값 및 연료전지차량 외기온값을 하기의 수식에 대입하여 연료전지차량 외기압을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 외기압 추정 방법.
Figure pat00016

W: 공기블로워의 출력, A,B: 상수, T: 외기온,
Figure pat00017
: 공기블로워 효율값
Figure pat00018
: 외기압
Figure pat00019
: 공기블로워 출구부 압력값, m: 공기블로워 출구부 유량값The fuel cell vehicle outside air pressure is derived by substituting the output and efficiency value of the air blower of the fuel cell vehicle, the pressure value and the flow rate value of the air blower outlet portion, and the outside air temperature value of the fuel cell vehicle into the following equation Estimation method.
Figure pat00016

W: Air blower output, A, B: Constant, T: Ambient temperature,
Figure pat00017
: Air blower efficiency value
Figure pat00018
: Outside pressure
Figure pat00019
: Air blower outlet pressure value, m: air blower outlet flow rate value 청구항 1에 있어서,
공기블로워 출구부의 압력값은 공기블로워 출구부에 마련된 압력센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 외기압 추정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the pressure value at the outlet of the air blower is measured by a pressure sensor provided at the outlet of the air blower. 청구항 1에 있어서,
공기블로워 출구부의 압력값은 연료전지 스택 후단에 위치한 밸브의 개도 값을 입력으로 하고 공기블로워 출구부 압력값을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 외기압 추정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the pressure value at the outlet of the air blower is derived from map data which is an input value of a valve located at a rear end of the fuel cell stack and an output value of an air blower outlet portion. 청구항 1에 있어서,
상수값 A는 1004인 것을 특징으로 하는 연료전지차량 외기압 추정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the constant value A is 1004. 청구항 1에 있어서,
상수값 B는 0.286인 것을 특징으로 하는 연료전지차량 외기압 추정 방법.The method according to claim 1,
And the constant value B is 0.286. 청구항 1에 있어서,
도출한 외기압값이 설정 기압 이하인 경우, 공기블로워의 송풍량을 증대시키는 공기 보상제어를 하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 외기압 추정 방법.The method according to claim 1,
And when the derived outside air pressure value is equal to or lower than the set air pressure, performs air compensation control to increase the air blowing amount of the air blower. 청구항 6에 있어서,
공기 보상제어는 도출한 외기압값이 설정 기압과 차이가 증대될수록 공기블로워의 송풍량을 점차 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 외기압 추정 방법.The method of claim 6,
Wherein the air compensation control gradually increases the air blowing amount of the air blower as the derived outside air pressure value becomes larger than the set air pressure. 외기온값을 센싱하는 외기온센서부;
공기블로워 출구부 압력값을 센싱하는 압력센서부;
공기블로워 출구부 유량값을 센싱하는 유량센서부; 및
연료전지차량 공기블로워의 출력과 효율값, 공기블로워 출구부의 압력값과 유량값 및 연료전지차량 외기온값을 하기의 수식에 대입하여 연료전지차량 외기압을 도출하고 공기블로워에 공기 보상제어 신호를 전달하는 제어부;를 포함하는 연료전지차량 외기압 추정 시스템.
Figure pat00020

W: 공기블로워의 출력, A,B: 상수, T: 외기온,
Figure pat00021
: 공기블로워 효율값
Figure pat00022
: 외기압
Figure pat00023
: 공기블로워 출구부 압력값, m: 공기블로워 출구부 유량값An outside air temperature sensor unit for sensing an outside air temperature value;
A pressure sensor unit for sensing a pressure value of the air blower outlet;
A flow sensor unit for sensing a flow rate value at the outlet of the air blower; And
The output value and the efficiency value of the fuel cell vehicle air blower, the pressure value and the flow rate value of the air blower outlet, and the fuel cell vehicle outside air temperature value are substituted into the following equations to derive the air pressure outside the fuel cell vehicle and the air- And a control unit for controlling the pressure of the fuel cell.
Figure pat00020

W: Air blower output, A, B: Constant, T: Ambient temperature,
Figure pat00021
: Air blower efficiency value
Figure pat00022
: Outside pressure
Figure pat00023
: Air blower outlet pressure value, m: air blower outlet flow rate value
KR1020150090686A 2015-06-25 2015-06-25 Estimation method and system of external pressure at fuel cell vehicle KR20170001823A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150090686A KR20170001823A (en) 2015-06-25 2015-06-25 Estimation method and system of external pressure at fuel cell vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150090686A KR20170001823A (en) 2015-06-25 2015-06-25 Estimation method and system of external pressure at fuel cell vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170001823A true KR20170001823A (en) 2017-01-05

Family

ID=57835575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150090686A KR20170001823A (en) 2015-06-25 2015-06-25 Estimation method and system of external pressure at fuel cell vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170001823A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111769312A (en) * 2020-07-20 2020-10-13 吉林大学 Fuel cell supply path decoupling control method based on pressure compensation

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101272511B1 (en) 2010-12-01 2013-06-10 현대자동차주식회사 Method for controlling air feed rate to improve the performance of fuel cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101272511B1 (en) 2010-12-01 2013-06-10 현대자동차주식회사 Method for controlling air feed rate to improve the performance of fuel cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111769312A (en) * 2020-07-20 2020-10-13 吉林大学 Fuel cell supply path decoupling control method based on pressure compensation
CN111769312B (en) * 2020-07-20 2022-04-12 吉林大学 Fuel cell supply path decoupling control method based on pressure compensation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6037316B2 (en) Motor control device, motor control method, and blower
JP6037317B2 (en) Motor control device, motor control method, and blower
US20160054741A1 (en) Device and method for controlling opening of a valve in an hvac system
JP2021524068A (en) Chamber pressure control method and equipment, semiconductor equipment
CN102841178B (en) VOC (Volatile organic compound) release cabin with air inlet flow compensation control system and control method
US20130161403A1 (en) Hvac system, a controller therefor and a method of measuring and managing ventilation airflow of an hvac system
US6430985B1 (en) Multiple point calibrated HVAC flow rate controller
CN101900033A (en) Be used to improve the system and method for gas turbine performance
US8931482B2 (en) Breathing apparatus with compensation of the ambient pressure
CN103438508A (en) Variable air rate underfloor air distribution tail end system and method for controlling air volume of variable air rate underfloor air distribution tail end system
AU2013305101A1 (en) Method for regulating a heating device, and heating device
CN104571186A (en) High-precision constant temperature control device for microwave radiometer
KR20170001823A (en) Estimation method and system of external pressure at fuel cell vehicle
CN103488184B (en) Localizer
US20090309050A1 (en) Electropneumatic valve
CN111110976B (en) Temperature control method for humidifier of respiratory support equipment and respiratory support equipment
JP5164916B2 (en) Test method and test apparatus
KR20180104818A (en) Apparatus and method for correcting duty ratio of blower module
JP2016173128A (en) Positioner
KR102024451B1 (en) How to adjust the fuel delivery system
CN208140202U (en) Gas flow surveying instrument, air flue and ventilator
CN112190804A (en) Breathing machine
JP2006324018A (en) Control unit and method of fuel cell vehicle
KR20160027073A (en) Gas turbine plant, control device thereof, and gas turbine operation method
CN205317236U (en) Measurement is located physical attribute accuracy of measurement who measures passageway or measuring chamber medium

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal