KR20220153257A - 연료탱크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20220153257A
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fuel
valve
fuel tank
filled
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KR1020210060591A
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이용희
송세훈
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 장치는 복수의 체적을 형성하는 연료탱크, 상기 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하고, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

연료탱크 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING FUEL TANK}
본 발명은 연료탱크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수소 탱크에 수소를 저장하는 방식으로 고압 압축 방식, 액체 수소 저장 방식 및 화학적 수소 저장 방식 등이 있다.
연료전지 차량의 경우 고압에 견딜 수 있는 수소 탱크(봄베)에 고압 압축 방식으로 수소를 저장하고 있다.
한편, 수소 탱크에 온도센서를 구비하여 주 입구용 밸브쪽에서 수소 탱크 내부의 온도를 계측하고, 온도감응식 압력안전장치(TPRD; Thermally Activated Pressure Relief Device)가 페일 세이프티(Fail-Safety)로 동작되어 섭씨 110도 정도가 되면 주 입구용 밸브를 개방시킨다.
그런데, 금속 재질의 수소 탱크는 수소 취성이 있어, 수소가 금속에 침투해 크랙 선단으로 이동하며 크랙을 전파시켜 쉽게 깨질 수 있다.
수소 탱크의 충전은 단열 압축방식으로써, 압축되면서 온도가 상승하며 섭씨 80도가 넘으면 통상 위험하다고 판단할 수 있는데, 종래의 수소 탱크에서 압력 및 온도 센싱은 밸브의 1곳에서 이뤄지고 있어 신뢰도에 대한 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 하나의 체적에 저장된 수소 사용 중 페일 세이프티(Fail Safety) 상황에서 밸브 조절을 기반으로 다른 체적의 잔여 수소를 보호할 수 있어서 안전성을 향상시킬 수 있는 연료탱크 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 해당 분야의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 장치는 복수의 체적을 형성하는 연료탱크, 상기 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하고, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료탱크는 격벽을 기준으로 일측의 제1 체적과 타측의 제2 체적으로 나누어진 챔버, 상기 챔버의 일측에 구비되어 상기 제1 체적의 개폐를 조절하는 제1 밸브, 상기 챔버의 타측에 구비되어 상기 제2 체적의 개폐를 조절하는 제2 밸브 및 상기 격벽에 구비되어 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 연통을 위한 개폐를 조절하는 제3 밸브를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 소정 허용범위이면, 상기 제3 밸브의 개폐를 제어하여 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 서로 등등해지도록 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 연료탱크에 연료 충전 시, 상기 제3 밸브가 열림 상태에서, 상기 제1 밸브가 열림 상태 및 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 제1 밸브가 닫힘 상태 및 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 연료탱크에 연료 충전이 완료되면, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료, 상기 제2 체적의 충전 연료 또는 상기 제1 체적과 제2 체적을 연통시켜 형성된 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브가 열림 상태, 상기 제2 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하고, 상기 제2 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태, 상기 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어하고, 상기 제3 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 상기 제2 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제1 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료 또는 상기 제2 체적의 충전 연료를 사용 중 상대적으로 고출력의 연료 필요 시 상기 제3 체적의 충전 연료가 사용되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 값 또는 상기 제2 체적의 내부 온도 값에 기초하여, 상기 제1 체적, 상기 제2 체적 또는 상기 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값, 소정의 안전온도값 및 소정의 예측값을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값 및 소정의 안전온도값을 만족하지만, 소정의 예측값을 만족하지 않으면, 발생 빈도 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 방법은 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계 및 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는 격벽을 기준으로 일측의 제1 체적과 타측의 제2 체적으로 나누어진 챔버의 일측에 구비된 제1 밸브를 통하여 상기 제1 체적의 개폐를 조절하는 단계, 상기 챔버의 타측에 구비된 상기 제2 밸브를 통하여 상기 제2 체적의 개폐를 조절하는 단계 및 상기 격벽에 구비된 제3 밸브를 통하여 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 연통을 위한 개폐를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 소정 허용범위이면, 상기 제3 밸브의 개폐를 제어하여 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 서로 등등해지도록 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는 상기 연료탱크에 연료 충전 시, 상기 제3 밸브가 열림 상태에서, 상기 제1 밸브가 열림 상태 및 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 제1 밸브가 닫힘 상태 및 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는 상기 연료탱크에 연료 충전이 완료되면, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료, 상기 제2 체적의 충전 연료 또는 상기 제1 체적과 제2 체적을 연통시켜 형성된 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 제1 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브가 열림 상태, 상기 제2 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하고, 상기 제2 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태, 상기 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어하고, 상기 제3 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 상기 제2 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제1 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료 또는 상기 제2 체적의 충전 연료를 사용 중 상대적으로 고출력의 연료 필요 시 상기 제3 체적의 충전 연료가 사용되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 값 또는 상기 제2 체적의 내부 온도 값에 기초하여, 상기 제1 체적, 상기 제2 체적 또는 상기 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값, 소정의 안전온도값 및 소정의 예측값을 만족하는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값 및 소정의 안전온도값을 만족하지만, 소정의 예측값을 만족하지 않으면, 발생 빈도 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 각각 수소를 저장하는 복수의 탱크를 구비하는 것보다 하나의 탱크를 복수의 체적을 갖는 가변 체적 탱크로 구성하여 부품수 및 사용 편의성을 향상시킬 수 있으며, 하나의 탱크에 체적 수만큼의 압력센서 및 온도센서를 구비하여 센싱의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 하나의 체적에 저장된 수소 사용 중 페일 세이프티 상황에서 밸브 조절을 기반으로 다른 체적의 잔여 수소를 보호할 수 있어서 안전성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 연료탱크의 수납 공간이 승용차에 비해 협소한 산업용 차량(지게차, 굴삭기 등) 등에 하나의 탱크를 복수의 체적을 갖도록 구성하고 체적마다 온도센서 및 압력센서를 각각 구비함으로써, 하나의 탱크에 온도센서 및 압력센서가 각각 1개씩만 구성된 것에 비하여 안정성이 향상되어 연료전지의 산업용 승인이 쉬워질 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통하여 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 장치를 나타낸 도면이며,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크에 수소 충전을 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크에 충전된 수소의 사용을 설명하기 위한 도면이며,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 장치에서 센서 점검을 설명하기 위한 도면이며,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다.
대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 장치를 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크에 수소 충전을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 장치는 복수의 체적을 형성하는 연료탱크 및 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하고, 연료탱크에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 제어부(300)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 Hybrid Managemant Unit을 포함할 수 있다.
연료탱크는 챔버(100), 온도센서 1(110), 온도센서 2(120), 밸브 1(210), 밸브 2(220), 밸브 3(230), 고압센서 1(311) 및 고압센서 2(321)를 포함하여 구성할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 구비된 격벽(B)을 기준으로 소정의 부피를 갖는 체적 1(V1)과 체적 2(V2)로 나누어질 수 있다.
참고로, 격벽(B)의 재질은 고압을 견딜 수 있는 금속 재질을 사용할 수 있다.
온도센서 1(110)은 체적 1(V1)의 내부 온도를 측정할 수 있고, 온도센서 2(120)는 체적 2(V2)의 내부 온도를 측정할 수 있다.
밸브 1(210)은 챔버(100)의 일측에 구비되어 체적 1(V1)의 개폐를 조절할 수 있고, 밸브 2(220)는 챔버(100)의 타측에 구비되어 체적 2(V2)의 개폐를 조절할 수 있고, 밸브 3(230)은 격벽(B)에 구비되어 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 연통을 위한 개폐를 조절할 수 있다.
참고로, 밸브 1(210), 밸브 2(220) 및 밸브 3(230)은 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있으며, 특히 밸브 3(230)은 개도율을 조절할 수 있는 밸브를 사용할 수 있다.
고압센서 1(311)은 체적 1(V1)의 내부 압력을 측정할 수 있고, 고압센서 2(321)는 체적 2(V2)의 내부 압력을 측정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 챔버(100)에 수소를 충전하기 위하여 제어부(300)는 밸브 1(210)을 열고, 밸브 2(220)는 닫고, 밸브 3(230)은 열린 상태가 되도록 제어하고, 수소충전주입구(10)로 수소가 주입되면 수소체크밸브 1(310)이 열려서 체적 1(V1)을 통해 챔버(100)로 수소가 충전될 수 있다.
또는 제어부(300)는 밸브 1(210)은 닫고, 밸브 2(220)는 열고, 밸브 3(230)은 열린 상태가 되도록 제어하고, 수소충전주입구(10)로 수소가 주입되면 수소체크밸브 2(320)가 열려서 체적 2(V2)을 통해 챔버(100)로 수소가 충전되게 할 수도 있다.
제어부(300)는 고압센서 1(311) 또는 고압센서 2(321)를 통하여 챔버(100) 내부가 소정 압력 값으로 확인되면, 수소 충전이 완료된 것으로 판단하고, 밸브 1(210), 밸브 2(220) 및 밸브 3(230)이 닫히도록 제어할 수 있다. 이어서, 제어부(300)는 고압센서 1(311)을 통하여 체적 1(V1)의 내부 압력을 확인하고, 고압센서 2(V2)를 통하여 체적 2(V2)의 내부 압력을 확인할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 고압센서 1(311) 또는 고압센서 2(321)를 통하여 챔버(100) 내부 압력이 700bar로 확인되면 수소 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있고, 고압센서 1(311)을 통하여 체적 1(V1)의 내부 압력이 700bar인 것으로 확인되고, 고압센서 2(V2)를 통하여 체적 2(V2)의 내부 압력이 700bar인 것으로 확인되면 충전이 최종 완료된 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 챔버(100)에 수소 충전이 완료되면 체적 1(V1), 체적 2(V2) 및 체적 3(V3)의 내부 압력이 동등할 수 있다.
한편, 챔버(100)의 제작 과정에서 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 용량이 다르게 제작될 수 있으며, 이로 인해 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 압력이 차이가 생길 수 있다.
체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 압력 차이가 소정 허용범위이면, 밸브 3(230)을 열어서 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 압력 차이가 서로 동등해지도록 조절할 수 있다.
예를 들어, 체적 1(V1)의 용량이 60리터, 체적 2(V2)의 용량이 40리터로 챔버(100)가 제작되고, 수소 충전 완료 후 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 압력이 13bar 정도의 차이가 난다면, 밸브 3(230)의 개도율을 조절하여 체적 1(V1)과 체적 2(V2) 사이에 수소를 연통시킴으로써 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 수소의 압력 차이가 서로 동등해지도록 조절할 수 있다.
한편, 수소 충전 완료 후 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 압력 차이가 소정 허용범위를 초과하면, 챔버(100)에 오류(fault)가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크에 충전된 수소의 사용을 설명하기 위한 도면이다.
챔버(100)에 충전된 수소를 사용하기 위하여, 제어부(300)는 차량 운전자의 운전 의지를 확인하여 체적 1(V1)의 수소, 체적 2(V2)의 수소 또는 체적 1(V1)과 체적 2(V2)을 연통시켜 형성된 체적 3(V3)의 수소가 사용되도록 제어할 수 있다.
제어부(300)는 페달 값, 차속, 가속도 센서 등으로 운전 의지를 확인하여 순간의 고출력을 요구하는지, 안정적인 정출력을 요구하는지, 제동을 통한 감속으로 출력이 필요 없는지를 판단하여, 체적 1(V1), 체적 2(V2) 또는 체적 3(V3)의 수소 사용이 선택되도록 밸브 1(210), 밸브 2(220) 또는 밸브 3(230)의 개폐를 제어할 수 있다.
아울러, 제어부(300)는 체적 1(V1) 및 체적 2(V2)의 내부 압력과 온도센서 1(110) 및 온도센서 2(120)를 통해 측정된 내부 온도에 기반하여 밸브 1(210), 밸브 2(220) 또는 밸브 3(230)의 개폐를 선택적으로 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 체적 1(V1)의 수소를 사용하기 위하여, 밸브 1(210)은 열고, 밸브 2(220)와 밸브 3(230)은 닫을 수 있으며, 체적 1(V1)의 수소는 수소체크밸브 1(310)을 거쳐 중압 레귤레이터(50)에서 스택(stack)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된 후 스택으로 공급될 수 있다.
예를 들어, 차량 운전자의 운전 의지를 확인하여 정출력과 제동 조건에서 체적 1(V1)의 수소를 사용하도록 제어할 수 있다.
체적 2(V2)의 수소를 사용하기 위하여, 밸브 2(220)는 열고, 밸브 1(210)과 밸브 3(230)은 닫을 수 있으며, 체적 2(V2)의 수소는 수소체크밸브 2(320)을 거쳐 중압 레귤레이터(50)에서 스택(stack)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된 후 스택으로 공급될 수 있다.
예를 들어, 체적 1(V1)의 내부 압력이 상승하거나 또는 내부 온도가 상승하는 등 체적 1(V1)에 오류가 발생하여 체적 1(V1)의 수소를 사용할 수 없는 경우 체적 2(V2)의 수소를 사용하도록 제어할 수 있다.
아울러, 체적 1(V1) 또는 체적 2(V2)의 수소를 사용한 후 사용량에 따라 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 압력 차이가 발생할 수 있다. 이 경우, 밸브 3(230)의 개도율을 조절하여 체적 1(V1)과 체적 2(V2) 사이에 수소를 연통시킴으로써 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 압력이 서로 동등해지도록 조절할 수 있다.
체적 3(V3)의 수소를 사용하기 위하여, 밸브 1(210)과 밸브 3(230)을 열고, 밸브 2(220)는 닫히도록 하거나 또는 밸브 2(220)와 밸브 3(230)을 열고, 밸브 1(210)은 닫히도록 할 수 있으며, 체적 3(V3)의 수소는 수소체크밸브(310, 320)을 거쳐 중압 레귤레이터(50)에서 스택(stack)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된 후 스택으로 공급될 수 있다.
예를 들어, 차량 운전자의 운전 의지를 확인하여 고출력(빠른 수소 공급)의 수소를 요구하는 조건에서 체적 3(V3)의 수소를 사용하도록 제어할 수 있다.
한편, 체적 3(V3)의 수소를 사용하기 위하여 밸브 3(230)을 열어야 할 때, 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 압력을 확인한 후 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 압력 차이가 소정 허용범위이면, 밸브 3(230)의 개도율을 조절하여 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 압력이 서로 동등해지도록 조절한 후 밸브 3(230)을 완전히 열리도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 장치에서 센서 점검을 설명하기 위한 도면이다.
제어부(300)는 체적 1(V1), 체적 2(V2) 또는 체적 3(V3)의 수소를 선택적으로 사용하기 위한 판단 과정에 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 온도를 반영할 수 있다.
따라서, 제어부(300)는 측정된 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 내부 온도가 신뢰할 수 있는 온도인지 여부를 판단하기 위해 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)의 신뢰도를 확인할 필요가 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 온도센서 1(110)에서 측정된 체적 1(V1)의 내부 온도, 온도센서 2(120)에서 측정된 체적 2(V2)의 내부 온도 및 기준 온도를 기반으로 온도센서 1(110)과 온도센서 2(120)의 신뢰도를 확인할 수 있다.
참고로, 기준 온도는 챔버(100)를 제외한 차량 내 다른 제어기들(예를 들어, 외기 온도, 배터리 온도 등)의 평균 온도가 될 수 있으며, 온도센서 1(110)과 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도는 기준 온도 이내가 되어야 한다.
먼저, 최초 측정(R1)으로써 온도센서 1(110)은 22도, 온도센서 2(120)는 29도, 기준 온도는 30도가 측정되었다.
이어서, 측정 주기(sampling time)를 10ms로 하고, 10ms 뒤에 2번째 측정(R2)을 하여 온도센서 1(110)은 24도, 온도센서 2(120)는 29도, 기준 온도는 31도가 측정되었다.
이때, 3번째 측정(R3)을 하기 전에 최초 측정(R1)과 2번째 측정(R2)을 통하여 3번째 예측(T3) 값을 산출할 수 있다.
3번째 예측(T3) 값은 수학식 1을 참조하여 구할 수 있다.
Figure pat00001
여기의 a(평활상수)는 0 ~ 1 사이가 되는 것으로, 본 발명에서는 a = 0.9로 사용할 수 있다.
3번째 예측(T3) 값으로써 온도센서 1(110)은 23.8도, 온도센서 2(120)는 29도, 기준 온도는 30.9도로 예측되었고, 이어서 3번째 측정(R3)을 하여 온도센서 1(110)은 22도, 온도센서 2(120)는 30도, 기준 온도는 32도가 측정되었다.
한편, 3번째 예측(T3) 값과 3번째 측정(R3) 값의 차이를 통하여 3번째 오차(d3)를 산출할 수 있고, 3번째 오차(d3)는 4번째 예측(T4) 값을 산출할 때 ±되어 반영될 수 있다.
3번째 오차(d3)로써 온도센서 1(110)의 오차는 1.8도, 온도센서 2(120)의 오차는 -1, 기준 온도의 오차는 -1.1로 산출됨으로써, 4번째 예측(T4) 값은 3번째 측정(R3) 값에 3번째 오차(d3)를 ±하여 반영할 수 있다.
따라서, 4번째 예측(T4) 값은 온도센서 1(110)은 22±1.8도, 온도센서 2(120)는 30±1도, 기준 온도는 32±1.1도가 될 수 있다.
한편, 제어부(300)는 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도가 소정의 최소 최대값 범위인지 매 측정마다 확인하고, 소정의 안전 온도에 해당하는 지 매 측정마다 확인할 수 있다.
최소 최대값 범위는 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통하여 측정되어 데이터베이스에 누적된 온도 값을 기반으로 판단할 수 있는 것으로, 예를 들어, -50도 ~ 255도 범위가 될 수 있다.
안전 온도는 수소의 폭발 위험이 있다고 판단되는 온도인 것으로, 예를 들어, 80도가 될 수 있다.
이어서, 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도가 예측 범위 안에 포함되면, 신뢰할 수 있는 온도라고 판단하고 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)는 신뢰도를 갖는 센서로 판단할 수 있다.
그러나, 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도가 예측 범위를 벗어난 경우 최대 빈도 범위의 여부를 확인할 수 있고, 최대 빈도 범위에 해당하면, 예측 범위를 벗어난 온도 값을 신뢰할 수 있는 온도라고 판단할 수 있다.
그러나, 최대 빈도 범위에 해당하지 않으면, 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도의 신뢰성 확인을 반복하여 예외 값의 여부를 확인할 수 있고, 예외 값에 해당하면 예외 값을 신뢰할 수 있는 온도라고 판단할 수 있다.
한편, 예외 값의 여부를 확인 후 예외 값에 해당하지 않으면, 화재나 폭발 등과 같이 특이한 경우일 수 있으므로, 신뢰할 수 없는 온도라고 판단하고 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)에 오류가 있는 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 3번째 측정(R3)까지 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도는 최소 최대값 범위이고, 안전 온도에 해당하고, 예측 범위 안에 포함되므로, 신뢰할 수 있는 온도라고 판단하여 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)는 신뢰도를 갖는 센서로 판단할 수 있다.
이런 식으로, 2000번째 예측(T2000) 값으로써 온도센서 1(110)은 27.5도, 온도센서 2(120)는 30도, 기준 온도는 37도로 예측되었고, 이어서 2000번째 측정(R2000)을 하여 온도센서 1(110)은 26도, 온도센서 2(120)는 33도, 기준 온도는 35도가 측정되었다.
이어서, 2000번째 측정(R2000)에 따른 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)의 측정 온도는 최소 최대값 범위와 안전 온도를 만족하고, 2000번째 예측(T2000) 값과 비교하여 오차 범위를 만족하므로, 신뢰할 수 있는 온도라고 판단하여 제어부(300)는 온도센서 1(110)과 온도센서 2(120)를 신뢰도를 갖는 센서로 판단할 수 있다.
이어서, 2000번째 예측(T2000) 값과 2000번째 측정(R2000) 값의 차이를 통하여 산출된 2000번째 오차(d2000)는 2001번째 예측(T2001) 값을 산출할 때 ±되어 반영될 수 있다.
2000번째 오차(d2000)로써 온도센서 1(110)의 오차는 1.5도, 온도센서 2(120)의 오차는 -3도, 기준 온도의 오차는 2도로 산출되었고, 2001번째 예측(T2001) 값은 2000번째 측정(R2000) 값에 2000번째 오차(d2000)를 ±하여 반영할 수 있다.
따라서, 2001번째 예측(T2001) 값은 온도센서 1(110)은 26±1.5도, 온도센서 2(120)는 33±3도, 기준 온도는 35±2도가 될 수 있고, 2001번째 측정(R2001)을 하여 온도센서 1(110)은 57도, 온도센서 2(120)는 32도, 기준 온도는 36도가 측정되었다.
2001번째 측정(R2001)에 따른 온도센서 1(110)의 57도, 온도센서 2(120)의 32도, 기준 온도의 36도는 최소 최대값 범위와 안전 온도를 만족한다. 이때, 온도센서 2(120)와 기준 온도는 2001번째 예측(T2001) 값의 범위 내로 측정되었지만, 온도센서 1(110)의 측정 값은 2001번째 예측(T2001) 값의 범위를 벗어났다.
따라서, 제어부(300)는 온도센서 1(110)을 통해 2001번째 측정(R2001)된 온도에 대하여 신뢰할 수 없는 온도라고 판단하여, 최대 빈도 범위의 여부를 확인할 수 있다.
최대 빈도 범위에 따른 신뢰도 판단은 수학식 2를 참조하여 수행할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, 온도센서의 기본 단위는 1도이므로 a는 1로 설정할 수 있고, 도 4를 참조하여, 온도센서 1(110)에서 측정된 온도 값과 온도센서 2(120)에서 측정된 온도 값의 차이가 가장 빈번하게 발생한 최대 빈도는 7이므로 k는 7로 설정할 수 있다.
온도센서 1(110)을 통해 2001번째 측정(R2001)된 온도에 대하여 최대 빈도 범위의 여부는 수학식 3을 참조하여 확인할 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3을 정리하면, 6 < 30 < 8 이 될 수 있다.
즉, 온도센서 1(110)을 통해 2001번째 측정(R2001)된 온도가 2001번째 예측(T2001) 값보다 6도 ~ 8도 정도까지 상승되어 측정되더라도, 최대 빈도 범위를 만족하는 경우로써, 신뢰할 수 있는 온도라고 판단하여, 온도센서 1(110)을 신뢰도를 갖는 센서로 판단할 수 있다.
그러나, 온도센서 1(110)을 통해 2001번째 측정(R2001)된 온도가 2001번째 예측(T2001) 값보다 30도 정도 상승한 경우는 최대 빈도 범위를 만족하지 않은 경우로써, 신뢰할 수 없는 온도라고 판단하여, 온도센서 1(110)을 통해 측정된 온도의 신뢰성 확인을 반복하여 예외 값의 여부를 확인할 수 있다.
예외 값의 여부는, 먼저 온도센서 1(110)을 통해 측정된 온도가 안전 온도인지 확인하고, 온도센서 1(110)의 측정 주기를 10ms에서 1ms로 줄여 실시간 데이터를 10배로 늘릴 수 있다.
이어서, 온도센서 1(110)을 통해 측정된 온도가 최대 빈도 범위를 만족하지 않더라도, 앞서 측정된 경우와 같이 온도가 증가되어 측정되면, 예외 값으로 판단하고, 온도센서 1(110)을 통해 측정된 온도를 신뢰할 수 있다.
그러나, 온도센서 1(110)을 통해 측정된 온도의 신뢰성 확인을 반복 후, 온도센서 1(110)을 통해 측정된 온도가 최대 빈도 범위를 만족하지 않으면서, 앞서 측정된 경우보다 감소하거나 증가하는 등 온도가 일정하지 않으면 신뢰할 수 없는 온도라고 판단하여 온도센서 1(110)에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
아울러, 도면에 나타내지는 않았지만, 실시예들에 따르면, 연료탱크 제어 장치는 저장부를 더 포함할 수 있다.
저장부는 연료탱크 제어 장치를 제어하는 명령어, 제어 명령어 코드, 제어 데이터 또는 사용자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들면, 저장부는 애플리케이션(application) 프로그램, OS(operating system), 미들웨어(middleware) 또는 디바이스 드라이버(device driver) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
저장부는 휘발성 메모리(volatile memory) 또는 불휘발성(non-volatile memory) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
휘발성 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static RAM), SDRAM(synchronous DRAM), PRAM(phase-change RAM), MRAM(magnetic RAM), RRAM(resistive RAM), FeRAM(ferroelectric RAM) 등을 포함할 수 있다.
불휘발성 메모리는 ROM(read only memory), PROM(programmable ROM), EPROM(electrically programmable ROM), EEPROM(electrically erasable programmable ROM), 플래시 메모리(flash memory) 등을 포함할 수 있다.
저장부는 하드 디스크 드라이브(HDD, hard disk drive), 솔리드 스테이트 디스크(SSD, solid state disk), eMMC(embedded multi media card), UFS(universal flash storage)와 같은 불휘발성 매체(medium)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 1 내지 도 3의 연료탱크 제어 장치가 도 5 및 도6의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다.
먼저, 운전자가 차량에 탑승 후 시동을 걸면(S110), 제어부(300)는 밸브 1(210), 밸브 2(220) 및 밸브 3(230)을 닫은 상태에서, 밸브 3(230)을 열어서 체적 1(V1)과 체적 2(V2)의 압력 차이가 서로 동등해지도록 조절할 수 있으며, 온도센서 1(110) 및 온도센서 2(120)의 신뢰도를 판단할 수 있다(S120).
이어서, 차량이 주행 중 제어부(300)는 체적 1(V1), 체적 2(V2) 또는 체적 3(V3)의 수소 사용이 선택되도록 밸브 1(210), 밸브 2(220) 또는 밸브 3(230)의 개폐를 제어할 수 있다(S130).
제어부(300)는 차량 운전자의 운전 의지를 확인하여 정출력과 제동 조건에서(S140), 체적 1(V1)의 수소를 사용하도록 제어할 수 있다(S150).
이어서, 체적 1(V1)의 수소를 사용하기 위하여, 밸브 1(210)은 열고, 밸브 2(220)와 밸브 3(230)은 닫을 수 있으며, 체적 1(V1)의 수소는 수소체크밸브 1(310)을 거쳐 중압 레귤레이터(50)에서 스택(stack)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된 후 스택으로 공급될 수 있다(S180).
아울러, 제어부(300)는 체적 1(V1)의 내부 압력이 상승하거나 또는 내부 온도가 상승하는 등 체적 1(V1)에 오류가 발생하여 체적 1(V1)의 수소를 사용할 수 없는 경우 체적 2(V2)의 수소를 사용하도록 제어할 수 있다.
체적 2(V2)의 수소를 사용하기 위하여, 밸브 2(220)는 열고, 밸브 1(210)과 밸브 3(230)은 닫을 수 있으며, 체적 2(V2)의 수소는 수소체크밸브 2(320)을 거쳐 중압 레귤레이터(50)에서 스택(stack)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된 후 스택으로 공급될 수 있다.
한편, 제어부(300)는 차량 운전자의 운전 의지를 확인하여 고출력(빠른 수소 공급)의 수소를 요구하는 조건에서(S160) 체적 3(V3)의 수소를 사용하도록 제어할 수 있다(S170).
체적 3(V3)의 수소를 사용하기 위하여, 밸브 1(210)과 밸브 3(230)을 열고, 밸브 2(220)는 닫히도록 하거나 또는 밸브 2(220)와 밸브 3(230)을 열고, 밸브 1(210)은 닫히도록 할 수 있으며, 체적 3(V3)의 수소는 수소체크밸브(310, 320)을 거쳐 중압 레귤레이터(50)에서 스택(stack)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된 후 스택으로 공급될 수 있다(S180).
제어부(300)는 온도센서 1(110) 및 온도센서 2(120)의 신뢰도를 판단하기 위하여, 온도센서 1(110) 및 온도센서 2(120)를 통해 온도 값을 획득할 수 있다(S121).
이어서, 제어부(300)는 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도가 소정의 최소 최대값 범위인지 매 측정마다 확인하고(S122), 소정의 안전 온도에 해당하는 지 매 측정마다 확인할 수 있다(S123).
이어서, 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도가 예측 범위 안에 포함되면(S124), 신뢰할 수 있는 온도라고 판단하여 해당 온도 값을 데이터베이스에 저장하고(S125), 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)는 신뢰도를 갖는 센서로 판단할 수 있다.
그러나, 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도가 예측 범위를 벗어난 경우 최대 빈도 범위의 여부를 확인할 수 있고(S126), 최대 빈도 범위에 해당하면, 예측 범위를 벗어난 온도 값을 신뢰할 수 있는 온도라고 판단할 수 있다.
그러나, 최대 빈도 범위에 해당하지 않으면, 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)를 통해 측정된 온도의 신뢰성 확인을 반복하여 예외 값의 여부를 확인할 수 있고(S127), 예외 값에 해당하면 예외 값을 신뢰할 수 있는 온도라고 판단할 수 있다.
한편, 예외 값의 여부를 확인 후 예외 값에 해당하지 않으면, 화재나 폭발 등과 같이 특이한 경우일 수 있으므로, 신뢰할 수 없는 온도라고 판단하고 온도센서 1(110) 또는 온도센서 2(120)에 오류가 있는 것으로 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 각각 수소를 저장하는 복수의 탱크를 구비하는 것보다 하나의 탱크를 복수의 체적을 갖는 가변 체적 탱크로 구성하여 부품수 및 사용 편의성을 향상시킬 수 있으며, 하나의 탱크에 체적 수만큼의 압력센서 및 온도센서를 구비하여 센싱의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 하나의 체적에 저장된 수소 사용 중 페일 세이프티 상황에서 밸브 조절을 기반으로 다른 체적의 잔여 수소를 보호할 수 있어서 안전성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 산업용 차량(지게차, 굴삭기 등)의 경우 연료탱크 수납 공간이 승용차에 비해 협소하기 때문에 1개의 연료탱크로 최대한의 수소량을 확보하여야 한다. 하지만, 탱크가 1개이고 온도센서 및 압력센서가 1개씩만 존재하면 안정성 측면에서 연료전지의 산업용 승인이 쉽지 않을 수 있다.
이에 따라, 하나의 연료탱크를 복수의 체적을 갖도록 구성하고 체적마다 온도센서 및 압력센서를 각각 구비함으로써, 하나의 연료탱크에 온도센서 및 압력센서가 각각 1개씩만 구성된 것에 비하여 안정성이 향상되어 연료전지의 산업용 승인이 쉬워질 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 복수의 체적을 형성하는 연료탱크;
    상기 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하고,
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 제어부
    를 포함하는 연료탱크 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료탱크는,
    격벽을 기준으로 일측의 제1 체적과 타측의 제2 체적으로 나누어진 챔버;
    상기 챔버의 일측에 구비되어 상기 제1 체적의 개폐를 조절하는 제1 밸브;
    상기 챔버의 타측에 구비되어 상기 제2 체적의 개폐를 조절하는 제2 밸브; 및
    상기 격벽에 구비되어 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 연통을 위한 개폐를 조절하는 제3 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 소정 허용범위이면, 상기 제3 밸브의 개폐를 제어하여 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 서로 등등해지도록 조절하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료탱크에 연료 충전 시, 상기 제3 밸브가 열림 상태에서, 상기 제1 밸브가 열림 상태 및 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 제1 밸브가 닫힘 상태 및 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료탱크에 연료 충전이 완료되면, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료, 상기 제2 체적의 충전 연료 또는 상기 제1 체적과 제2 체적을 연통시켜 형성된 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브가 열림 상태, 상기 제2 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하고,
    상기 제2 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태, 상기 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어하고,
    상기 제3 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 상기 제2 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제1 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료 또는 상기 제2 체적의 충전 연료를 사용 중 상대적으로 고출력의 연료 필요 시 상기 제3 체적의 충전 연료가 사용되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 값 또는 상기 제2 체적의 내부 온도 값에 기초하여, 상기 제1 체적, 상기 제2 체적 또는 상기 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값, 소정의 안전온도값 및 소정의 예측값을 만족하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값 및 소정의 안전온도값을 만족하지만, 소정의 예측값을 만족하지 않으면, 발생 빈도 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 장치.
  12. 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계; 및
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계
    를 포함하는 연료탱크 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는,
    격벽을 기준으로 일측의 제1 체적과 타측의 제2 체적으로 나누어진 챔버의 일측에 구비된 제1 밸브를 통하여 상기 제1 체적의 개폐를 조절하는 단계;
    상기 챔버의 타측에 구비된 상기 제2 밸브를 통하여 상기 제2 체적의 개폐를 조절하는 단계; 및
    상기 격벽에 구비된 제3 밸브를 통하여 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 연통을 위한 개폐를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는,
    상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 소정 허용범위이면, 상기 제3 밸브의 개폐를 제어하여 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 압력 차이가 서로 등등해지도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는,
    상기 연료탱크에 연료 충전 시, 상기 제3 밸브가 열림 상태에서, 상기 제1 밸브가 열림 상태 및 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 제1 밸브가 닫힘 상태 및 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 복수의 체적을 형성하는 연료탱크에 충전되는 연료의 충전 상태를 제어하는 단계는,
    상기 연료탱크에 연료 충전이 완료되면, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료, 상기 제2 체적의 충전 연료 또는 상기 제1 체적과 제2 체적을 연통시켜 형성된 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는,
    상기 제1 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브가 열림 상태, 상기 제2 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하고,
    상기 제2 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 상기 제3 밸브가 닫힘 상태, 상기 제2 밸브가 열림 상태가 되도록 제어하고,
    상기 제3 체적의 충전 연료 사용 시, 상기 제1 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제2 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하거나 또는 상기 제2 밸브와 제3 밸브가 열림상태, 상기 제1 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 충전 연료 또는 상기 제2 체적의 충전 연료를 사용 중 상대적으로 고출력의 연료 필요 시 상기 제3 체적의 충전 연료가 사용되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 값 또는 상기 제2 체적의 내부 온도 값에 기초하여, 상기 제1 체적, 상기 제2 체적 또는 상기 제3 체적의 충전 연료가 선택적으로 사용되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값, 소정의 안전온도값 및 소정의 예측값을 만족하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 연료의 사용량 또는 상기 연료탱크의 상태에 기반하여 상기 복수의 체적에 충전된 연료의 사용을 선택적으로 제어하는 단계는,
    상기 연료탱크에 충전된 연료 사용 시, 상기 제1 체적의 내부 온도 또는 제2 체적의 내부 온도 값이 소정의 최소 최대값 및 소정의 안전온도값을 만족하지만, 소정의 예측값을 만족하지 않으면, 발생 빈도 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 제어 방법.
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