KR20200113396A - 연료전지의 시동 오프 제어방법 및 제어시스템 - Google Patents

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장재훈
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현대자동차주식회사
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Abstract

시동 오프 상태에서 제어기에 전력을 인가하는 단계; 전력이 인가된 제어기에서 예상 외기 온도 또는 연료전지 스택의 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계; 및 재시동 이후 시동 오프시, 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하여 연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지의 시동 오프 제어방법이 소개된다.

Description

연료전지의 시동 오프 제어방법 및 제어시스템{SHUT DOWN CONTROL METHOD AND CONTROL SYSTEM OF FUEL CELL}
본 발명은 연료전지의 시동 오프 제어방법 및 제어시스템에 관한 것으로, 냉간시 연료전지의 시동 오프를 제어하는 기술에 관한 것이다.
연료전지는 수소공급장치 및 공기공급장치에서 각각 공급된 수소와 산소의 산화 환원 반응을 이용하여 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 것으로 전기 에너지를 생산하는 연료전지 스택 및 이를 냉각시키기 위한 냉각 시스템 등을 포함하고 있다.
즉, 연료전지 스택의 애노드(Anode)측에는 수소가 공급되고, 애노드에서 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온(Proton)과 전자(Electron)가 발생하게 되고, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 전해질막과 분리판을 통하여 캐소드(Cathode)로 이동한다. 캐소드에서는 애노드로부터 이동한 수소이온과 전자, 공기중의 산소가 참여하는 전기화학반응을 통하여 물을 생성하며, 이러한 전자의 흐름으로부터 전기에너지가 발생한다.
연료전지 스택의 내부에서 발생한 생성수는 연료전지 스택 내부에 잔존하는데 동절기와 같이 외기온이 낮은 경우에는 연료전지의 시동 오프 상태 중에 빙결될 가능성이 있다. 연료전지 스택의 내부에서 생성수가 빙결되는 경우, 심각한 성능 저하를 야기할 수 있어 연료전지의 시동 오프시 이를 배출하는 것이 중요하다.
그러나 시동 오프시 생성수를 배출시키는 제어의 경우 소음이 발생하고, 수소의 소모가 발생하여 연비가 감소되며, 시동 오프 제어의 시간이 증가하는 문제가 있어 생성수의 빙결 가능성을 판단하여 제한적으로 생성수를 배출하도록 제어하는 것이 요구되었다.
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.
KR 10-1558361 B
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 생성수의 빙결 가능성을 판단하고, 제한적으로 연료전지의 생성수를 배출시키는 시동 오프 제어를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지의 시동 오프 제어방법은 시동 오프 상태에서 제어기에 전력을 인가하는 단계; 전력이 인가된 제어기에서 예상 외기 온도, 연료전지 스택의 온도 또는 측정한 외기 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계; 및 재시동 이후 시동 오프시, 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하여 연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계;를 포함한다.
제어기에 전력을 인가하는 단계에서는, 시동 오프 상태에서 기설정된 웨이크업 시간 간격으로 제어기에 전력을 인가하여 제어기를 활성화시킬 수 있다.
수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 외부로부터 기설정된 예상 시간동안의 예상 외기 온도를 입력받고, 기설정된 예상 시간 이내에 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 연료전지 스택의 온도를 측정하고, 측정한 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제2온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 측정한 외기 온도와 시동 오프시 측정한 외기 온도를 기반으로 시동 오프 상태에서 외기 온도가 하강된 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 측정한 외기 온도에서 시동 오프시 측정한 외기 온도를 감산한 온도차이값이 기설정된 기준값 이하인 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
기설정된 기준값은 시동 오프시부터 외기 온도 측정시까지의 변화시간이 증가함에 따라 증가하도록 기설정될 수 있다.
연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계에서는, 수분의 빙결 가능성이 존재하지 않는 것으로 판단하면 시동 오프시 연료전지 스택의 수분 제거 제어를 생략할 수 있다.
연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계에서는, 연료전지 스택의 수분 제거 제어를 포함한 경우, 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기를 기설정된 회전속도로 제어하여 연료전지 스택의 수분을 외부로 배출시킬 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지의 시동 오프 제어시스템은 외부로부터 예상 외기 온도를 입력받는 입력장치; 연료전지 스택의 온도 또는 외기 온도를 측정하는 온도센서; 및 시동 오프 상태에서 전력이 인가되면 입력장치에서 입력받은 예상 외기 온도 또는 온도센서에서 측정한 연료전지 스택의 온도 또는 측정한 외기 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하고, 재시동 이후 시동 오프시 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하여 연료전지의 시동 오프를 제어하는 제어기;를 포함한다.
시동 오프 상태에서 기설정된 웨이크업 시간 간격으로 입력장치, 온도센서 또는 제어기에 전력을 인가하여 활성화시키는 배터리;를 더 포함할 수 있다.
입력장치에서는, 기설정된 예상 시간동안의 예상 외기 온도를 입력받고, 제어기에서는, 기설정된 예상 시간 이내에 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
제어기에서는, 온도센서에서 측정한 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제2온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
제어기에서는, 측정한 외기 온도에서 시동 오프시 측정한 외기 온도를 감산한 온도차이값이 기설정된 기준값 이하인 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하고, 기설정된 기준값은 시동 오프시부터 외기 온도 측정시까지의 변화시간이 증가함에 따라 증가하도록 기설정될 수 있다.
연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기;를 더 포함하고, 제어기에서는, 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하면 시동 오프시 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기를 기설정된 회전속도로 제어하여 연료전지 스택의 수분을 외부로 배출시키는 연료전지 스택의 수분 제거 제어를 포함할 수 있다.
본 발명의 연료전지의 시동 오프 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 연료전지의 시동 오프 제어에 연료전지 스택의 수분 제거 제어가 제한적으로 포함되어 불필요한 수소 소모 및 전력 낭비를 방지하여 연비를 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 연료전지 스택의 수분 제거 제어가 생략되면 연료전지의 시동 오프에 소요되는 시간이 감소되고, 소음 발생이 감소되어 상품성이 개선되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 시동 오프 제어시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 시동 오프 제어방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변화시간과 기준값 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 시동 오프 제어시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 시동 오프 제어시스템은 외부로부터 예상 외기 온도를 입력받는 입력장치(20); 연료전지 스택의 온도를 측정하는 온도센서(30); 및 시동 오프 상태에서 전력이 인가되면 입력장치(20)에서 입력받은 예상 외기 온도 또는 온도센서(30)에서 측정한 연료전지 스택의 온도 또는 측정한 외기 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하고, 재시동 이후 시동 오프시 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하여 연료전지의 시동 오프를 제어하는 제어기(10);를 포함한다.
이에 따라, 연료전지의 시동 오프 제어에 연료전지 스택의 수분 제거 제어가 제한적으로 포함되어 불필요한 수소 소모 및 전력 낭비를 방지하여 연비를 향상시키는 효과를 갖는다.
입력장치(20)는 통신, 인터넷 등으로 외부 장치와 연결되어 예상 외기 온도를 입력받을 수 있다. 특히, 차량 인포테인먼트 시스템으로, AVN(Audio Video Navigation)일 수 있고, 기상청으로부터 해당 지역의 예상 외기 온도를 입력받을 수 있다.
온도센서(30)는 연료전지 스택의 내부 온도를 측정할 수 있다. 온도센서(30)는 연료전지 스택의 내부 온도를 직접 측정하거나, 냉각수의 출구 온도를 측정하여 연료전지 스택의 내부 온도를 추정할 수 있다.
제어기(10)는 별도로 연료전지의 시동 오프를 제어하는 제어기(10)일 수 있고, FCU(Fuelcell Control Unit)에 포함된 제어기(10)일 수 있다.
제어기(10)에서는 시동 오프 상태에서 전력이 인가되면 입력장치(20)에서 입력받은 예상 외기 온도 또는 온도센서(30)에서 측정한 연료전지 스택의 온도 또는 측정한 외기 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하고, 재시동 이후 시동 오프시에 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하도록 제어할 수 있다.
제어기(10)는 일반적으로 연료전지 시스템의 시동이 오프된 상태(Key Off)에서는 전력 공급이 차단되어 전원이 오프(Off)되지만, 일정한 시간 간격으로 웨이크업(Wake Up) 제어에 의해 활성화되어 전원이 온(On)될 수 있다.
시동 오프 상태에서 기설정된 웨이크업 시간 간격으로 입력장치(20), 온도센서(30) 또는 제어기(10)에 전력을 인가하여 활성화시키는 배터리(40);를 더 포함할 수 있다. 배터리(40)는 전력을 충전한 상태에서 방전되어 저전압(12V 또는 24V)의 전압으로 입력장치(20), 온도센서(30) 또는 제어기(10)에 전력을 인가할 수 있다.
구체적으로, 입력장치(20)에서는, 기설정된 예상 시간동안의 예상 외기 온도를 입력받고, 제어기(10)에서는, 기설정된 예상 시간 이내에 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
제어기(10)에서는, 온도센서(30)에서 측정한 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제2온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
제어기(10)에서는, 측정한 외기 온도에서 시동 오프시 측정한 외기 온도를 감산한 온도차이값이 기설정된 기준값 이하인 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하고, 기설정된 기준값은 시동 오프시부터 외기 온도 측정시까지의 변화시간이 증가함에 따라 증가하도록 기설정될 수 있다.
또한, 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기(50);를 더 포함하고, 제어기(10)에서는, 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하면 시동 오프시 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기(50)를 기설정된 회전속도로 제어하여 연료전지 스택의 수분을 외부로 배출시키는 연료전지 스택의 수분 제거 제어를 포함할 수 있다.
공기압축기(50)는 공기공급라인을 통하여 연료전지 스택으로 공기를 공급하고, 제어기(10)에서는 연료전지의 시동 오프시 공기압축기(50)를 기설정된 회전속도로 제어하여 연료전지 스택의 수분을 외부로 배출시킬 수 있다. 기설정된 회전속도는 공기압축기(50)의 최대속도로 기설정될 수 있고, 기설정된 시간동안 회전속도가 유지될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 시동 오프 제어방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 시동 오프 제어방법은 시동 오프 상태에서 제어기(10)에 전력을 인가하는 단계(S300); 전력이 인가된 제어기(10)에서 예상 외기 온도, 연료전지 스택의 온도 또는 측정한 외기 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계(S400); 및 재시동 이후 시동 오프시, 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하여 연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계(S500);를 포함한다.
제어기(10)에 전력을 인가하는 단계(S300)에서는, 시동 오프 상태에서(S100) 기설정된 웨이크업 시간 간격으로 제어기(10)에 전력을 인가하여 제어기(10)를 활성화시킬 수 있다(S200). 즉, 배터리(40)의 전력을 제어기(10)에 인가하여 제어기(10)의 전원을 On 시킬 수 있다.
동시에, 배터리(40)는 입력장치(20) 및 온도센서(30)에 전력을 인가하여 입력장치(20) 및 온도센서(30)를 활성화시킬 수 있다.
구체적으로, 수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계(S400)에서는, 외부로부터 기설정된 예상 시간동안의 예상 외기 온도를 입력받고, 기설정된 예상 시간 이내에 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다(S410).
반대로, 기설정된 예상 시간 이내에 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하지 않으면 수분의 빙결 가능성이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
기설정된 예상 시간은 24시간 또는 48시간 등으로 기설정될 수 있고, 현재 시각으로부터 미래로 기설정된 예상 시간 동안의 예상 외기 온도를 입력받을 수 있다. 예상 외기 온도는 예를 들어 1시간 간격의 외기의 온도일 수 있다.
제1온도는 수분이 빙결될 가능성이 있는 온도로 기설정될 수 있고, 예를 들어 0[℃]로 기설정될 수 있다.
또한, 수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계(S400)에서는, 연료전지 스택의 온도를 측정하고, 측정한 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제2온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다(S420).
연료전지 스택의 온도는 온도센서(30)를 이용하여 연료전지 스택의 내부 온도를 직접 측정하거나, 연료전지 스택을 냉각시키는 냉각수의 출구 온도를 측정하여 연료전지 스택의 내부 온도를 유추할 수 있다.
이 때, 시동 오프 상태이지만 웨이크업 제어시 연료전지 스택을 냉각시키는 냉각수를 순환시키도록 냉각펌프를 제어하여 연료전지 스택의 온도를 정확하게 추정할 수 있다.
반대로, 측정한 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제2온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
즉, 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하거나, 연료전지 스택의 내부 온도가 제2온도 이하이면 바로 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
그러나 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하지 않고, 연료전지 스택의 내부 온도가 제2온도 이하로 하강하지 않더라도 외기 온도가 하강되었는지 여부에 따라 수분의 빙결 가능성이 존재하는지 판단할 수 있다.
수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계(S400)에서는, 측정한 외기 온도와 시동 오프시 측정한 외기 온도를 기반으로 시동 오프 상태에서 외기 온도가 하강된 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다(S430).
온도센서(30)는 현재 상태의 외기 온도(T_amb2)를 측정할 수 있다. 제어기(10)는 온도센서(30)에서 측정한 현재의 외기 온도(T_amb2)와 시동 오프시 측정했던 과거의 외기 온도(T_amb1)를 비교하여 시동 오프 상태에서 외기 온도가 하강되었는지 여부를 판단할 수 있다.
반대로, 외기 온도가 증가된 경우에는 수분의 빙결 가능성이 없는 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변화시간과 기준값 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3을 더 참조하면, 일 실시예로 수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계(S400)에서는, 측정한 외기 온도에서 시동 오프시 측정한 외기 온도를 감산한 온도차이값이 기설정된 기준값 이하인 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다(S430).
측정한 외기 온도(T_amb2)에서 시동 오프시 측정한 외기 온도(T_amb1)를 감산한 온도차이값(T_amb2 - T_amb1)이 0 이상이면 외기 온도가 증가한 것으로 판단하여 수분의 빙결 가능성이 없는 것으로 판단할 수 있다.
그러나 측정한 외기 온도(T_amb2)에서 시동 오프시 측정한 외기 온도(T_amb1)를 감산한 온도차이값(T_amb2 - T_amb1)이 0보다 작으면 온도가 하강되는 것으로 판단할 수 있다.
특히, 측정한 외기 온도(T_amb2)에서 시동 오프시 측정한 외기 온도(T_amb1)를 감산한 온도차이값(T_amb2 - T_amb1)이 기설정된 기준값 이하인 경우로 온도 하강이 크게 발생한 경우에 수분의 빙결 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다.
구체적으로, 기설정된 기준값은 시동 오프시부터 외기 온도 측정시까지의 변화시간이 증가함에 따라 증가하도록 기설정될 수 있다. 즉, 기준값은 변화시간이 긴 경우에 외기 온도가 상대적으로 적게 하강하더라도 수분의 빙결 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다.
도시한 것과 같이 변화시간의 일정 범위(t1 - t2)에서는 변화시간이 증가함에 따라 기설정된 기준값이 증가하도록 기설정될 수 있고, 변화시간이 일정 시간(t1) 이하이거나 일정 시간(t2) 이상이면 변화시간이 변화하더라도 기준값은 일정하도록 기설정될 수 있다.
연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계(S500)에서는, 수분의 빙결 가능성이 존재하지 않는 것으로 판단하면 시동 오프시 연료전지 스택의 수분 제거 제어(CSD)를 생략할 수 있다(S510).
시동 오프 상태에서 차기 시동 후 다시 시동 오프를 제어함에 있어서 연료전지 스택의 수분 제거 제어(CSD)를 포함하거나 생략할지 여부를 판단하고, 재시동된 이후에 다시 시동 오프를 제어하는 경우에 이를 반영할 수 있다.
즉, 수분의 빙결 가능성을 여러 단계로 판단하여 수분의 빙결 가능성이 있는 경우에만 시동 오프시 연료전지 스택의 수분 제거 제어(CSD)를 포함하도록 제어함으로써 불필요한 수분 제거 제어(CSD)를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계(S500)에서는, 연료전지 스택의 수분 제거 제어(CSD)를 포함한 경우, 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기(50)를 기설정된 회전속도로 제어하여 연료전지 스택의 수분을 외부로 배출시킬 수 있다(S520).
기설정된 회전속도는 공기압축기(50)의 최대 회전속도로 기설정될 수 있고, 회전속도를 기설정된 유지시간동안 유지시킴으로써 연료전지 스택으로 연결된 공기공급라인 및 연료전지 스택 내부의 수분을 외부로 배출시킬 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 제어기 20 : 입력장치
30 : 온도센서 40 : 배터리
50 : 공기압축기

Claims (15)

  1. 시동 오프 상태에서 제어기에 전력을 인가하는 단계;
    전력이 인가된 제어기에서 예상 외기 온도, 연료전지 스택의 온도 또는 측정한 외기 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계; 및
    재시동 이후 시동 오프시, 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하여 연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제어기에 전력을 인가하는 단계에서는, 시동 오프 상태에서 기설정된 웨이크업 시간 간격으로 제어기에 전력을 인가하여 제어기를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 외부로부터 기설정된 예상 시간동안의 예상 외기 온도를 입력받고, 기설정된 예상 시간 이내에 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 연료전지 스택의 온도를 측정하고, 측정한 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제2온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 측정한 외기 온도와 시동 오프시 측정한 외기 온도를 기반으로 시동 오프 상태에서 외기 온도가 하강된 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    수분의 빙결 가능성을 판단하는 단계에서는, 측정한 외기 온도에서 시동 오프시 측정한 외기 온도를 감산한 온도차이값이 기설정된 기준값 이하인 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    기설정된 기준값은 시동 오프시부터 외기 온도 측정시까지의 변화시간이 증가함에 따라 증가하도록 기설정된 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계에서는, 수분의 빙결 가능성이 존재하지 않는 것으로 판단하면 시동 오프시 연료전지 스택의 수분 제거 제어를 생략하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    연료전지의 시동 오프를 제어하는 단계에서는, 연료전지 스택의 수분 제거 제어를 포함한 경우, 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기를 기설정된 회전속도로 제어하여 연료전지 스택의 수분을 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어방법.
  10. 외부로부터 예상 외기 온도를 입력받는 입력장치;
    연료전지 스택의 온도 또는 외기 온도를 측정하는 온도센서; 및
    시동 오프 상태에서 전력이 인가되면 입력장치에서 입력받은 예상 외기 온도 또는 온도센서에서 측정한 연료전지 스택의 온도 또는 측정한 외기 온도를 기반으로 수분의 빙결 가능성을 판단하고, 재시동 이후 시동 오프시 판단한 수분의 빙결 가능성을 반영하여 연료전지 스택의 수분 제거를 포함하거나 생략하여 연료전지의 시동 오프를 제어하는 제어기;를 포함하는 연료전지의 시동 오프 제어시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    시동 오프 상태에서 기설정된 웨이크업 시간 간격으로 입력장치, 온도센서 또는 제어기에 전력을 인가하여 활성화시키는 배터리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    입력장치에서는, 기설정된 예상 시간동안의 예상 외기 온도를 입력받고,
    제어기에서는, 기설정된 예상 시간 이내에 예상 외기 온도가 기설정된 제1온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어시스템.
  13. 청구항 10에 있어서,
    제어기에서는, 온도센서에서 측정한 연료전지 스택의 온도가 기설정된 제2온도 이하로 하강하면 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어시스템.
  14. 청구항 10에 있어서,
    제어기에서는, 측정한 외기 온도에서 시동 오프시 측정한 외기 온도를 감산한 온도차이값이 기설정된 기준값 이하인 경우 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하고, 기설정된 기준값은 시동 오프시부터 외기 온도 측정시까지의 변화시간이 증가함에 따라 증가하도록 기설정된 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어시스템.
  15. 청구항 10에 있어서,
    연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기;를 더 포함하고,
    제어기에서는, 수분의 빙결 가능성이 존재하는 것으로 판단하면 시동 오프시 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기압축기를 기설정된 회전속도로 제어하여 연료전지 스택의 수분을 외부로 배출시키는 연료전지 스택의 수분 제거 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 시동 오프 제어시스템.
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