KR101480991B1 - System for controlling hybrid fuel cell and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템은 외부의 부하를 구동시키기 위한 시작 스위치가 온 되면, 전원을 공급하는 이차 전지부; 상기 전원을 공급받으면, 직류 전압을 발생하는 연료 전지부; 및 상기 연료 전지부로부터 발생된 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.A system and method for controlling a hybrid fuel cell according to the present invention are disclosed.
A system for controlling a hybrid fuel cell according to the present invention includes a secondary battery unit for supplying power when a start switch for driving an external load is turned on; A fuel cell unit generating a direct current voltage when the power is supplied; And a power controller for converting the DC voltage generated from the fuel cell unit into a predetermined voltage according to the load and controlling the DC voltage to be supplied to the external load.

Description

하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR CONTROLLING HYBRID FUEL CELL AND METHOD THEREOF}SYSTEM AND CONTROLLING HYBRID FUEL CELL AND METHOD THEREOF FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 특히, 연료 전지와 이차 전지로 하이브리드 전지를 구현하고 그 구현된 하이브리드 전지 내의 연료 전지에서 발생된 DC 전력을 부하에 직접 제공하지 않고 이차 전지의 제어를 통해 제공되도록 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly, to a fuel cell system in which a hybrid battery is implemented by a fuel cell and a secondary battery, DC power generated in the fuel cell in the hybrid battery is provided, And more particularly, to a system and method for controlling a hybrid fuel cell.

일반적으로 연료 전지는 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서, 이를 화학적으로 반응시켜 직접 전기 에너지를 추출하는 시스템을 의미한다. 이러한 연료 전지는 전해질의 종류에 따라 여러 가지 종류가 있지만, 직접 메탄올 연료 전지(DMFC)를 예로 하여, 그 원리를 살펴보면 양극(산화극)에 공급된 메탄올이 촉매상에서 물과 반응하여 이산화탄소(CO2), 수소 이온(H+)과 전자(e-)로 분해된다. 상기 수소 이온은 전해질막을 통해 음극(환원극)으로 이동하며, 전자는 외부 전선을 통해 음극으로 이동한다. 음극에는 산소가 공급되어 양극에서 이동되어온 전자와 수소이온 그리고 산소가 촉매상에서 반응하여 물을 생성하며 양극과 음극의 반응이 이루어진다.Generally, a fuel cell is a system that continuously supplies hydrogen and oxygen, chemically reacts it, and extracts direct electrical energy. In the case of a direct methanol fuel cell (DMFC) as an example, the methanol supplied to the anode (anode) reacts with water on the catalyst to generate carbon dioxide (CO2) , Hydrogen ions (H +) and electrons (e-). The hydrogen ions move to the cathode (reducing electrode) through the electrolyte membrane, and electrons move to the cathode through the external wire. The cathode is supplied with oxygen, electrons, hydrogen ions, and oxygen, which have migrated from the anode, react on the catalyst to produce water, and the reaction between the anode and the cathode is performed.

전술한 연료전지는 화석연료를 연소하는 발전시스템에 비해 질소화합물이나 황산화물의 배출이 매우 적은 차세대 청정 에너지원으로서 주목받고 있다.The above-described fuel cell is attracting attention as a next generation clean energy source in which the emission of nitrogen compounds or sulfur oxides is very small as compared with a power generation system that burns fossil fuels.

이러한 연료전지 시스템은 충분한 연료와 공기를 이용하여 거의 일정한 출력의 전기 에너지를 발생시키므로 부하의 변화에 따라 갑자기 출력을 증가시키기 어렵다. 따라서, 부하에서 순간 고전력이 요구되는 경우, 연료전지 시스템에서는 출력 전력을 증가시키기 어렵기 때문에 신속하게 부하 변동에 대응할 수 없다는 문제점이 있다.Such a fuel cell system generates an almost constant output electric energy by using sufficient fuel and air, so it is difficult to suddenly increase the output according to the change of the load. Therefore, when the instantaneous high power is required in the load, it is difficult to increase the output power in the fuel cell system, and thus the load fluctuation can not be quickly responded to.

따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연료 전지와 이차 전지로 하이브리드 전지를 구현하고 그 구현된 하이브리드 전지 내의 연료 전지에서 발생된 DC 전력을 직접 부하에 제공하지 않고 이차 전지의 제어를 통해 제공되도록 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell and a secondary battery which can realize a hybrid battery, And a method for controlling the hybrid fuel cell.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템은 외부의 부하를 구동시키기 위한 시작 스위치가 온 되면, 전원을 공급하는 이차 전지부; 상기 전원을 공급받으면, 직류 전압을 발생하는 연료 전지부; 및 상기 연료 전지부로부터 발생된 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above objects, a system for controlling a hybrid fuel cell according to one aspect of the present invention includes a secondary battery unit for supplying power when a start switch for driving an external load is turned on; A fuel cell unit generating a direct current voltage when the power is supplied; And a power controller for converting the DC voltage generated from the fuel cell unit into a predetermined voltage according to the load and controlling the DC voltage to be supplied to the external load.

바람직하게, 상기 이차 전지부는 상기 전원을 공급하는 이차 전지; 및 상기 이차 전지의 SOC(Status Of Charge)를 모니터링하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the secondary battery unit includes a secondary battery that supplies power to the secondary battery unit. And a battery management system (BMS) for monitoring a status of charge (SOC) of the secondary battery.

바람직하게, 상기 연료 전지부는 메탄올 연료와 공기 중 산소를 반응시켜 상기 직류 전압을 발생하는 스택; 상기 스택에 연료를 공급하는 BOP(Balance Of Plant); 상기 스택에 공기를 공급하는 공기 블로워; 및 상기 전원을 공급받으면 상기 BOP와 상기 공기 블로워를 온 또는 오프 시키도록 제어하고, 상기 스택의 출력 전압 또는 출력 전류를 모니터링하는 통합 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the fuel cell unit includes a stack for generating the DC voltage by reacting methanol fuel with oxygen in the air; A balance of plant (BOP) for supplying fuel to the stack; An air blower for supplying air to the stack; And an integrated controller for controlling the BOP and the air blower to be turned on or off when the power is supplied, and monitoring an output voltage or an output current of the stack.

바람직하게, 상기 전력 제어부는 상기 이차 전지부 내 이차 전지의 SOC를 모니터링하여 그 모니터링한 결과로 상기 이차 전지의 SOC 값이 기 설정된 임계값 이하가 되면 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 이차 전지부 내 이차 전지에 공급하여 상기 이차 전지를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power control unit monitors the SOC of the secondary battery in the secondary battery unit and monitors the SOC of the secondary battery. When the SOC of the secondary battery becomes less than a predetermined threshold value, And supplies the secondary battery to the secondary battery to charge the secondary battery.

바람직하게, 상기 전력 제어부는 상기 외부의 부하가 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압 이상의 전력을 요구하는 경우 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 제공함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power control unit supplies the DC voltage generated from the fuel cell unit to the external load when the external load requires power exceeding the DC voltage generated from the fuel cell unit, and supplies the DC voltage generated from the secondary battery unit And the output voltage is supplied to the external load.

바람직하게, 상기 전력 제어부는 내부의 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 감지하여 그 감지한 출력 전압 또는 출력 전류가 기 설정된 임계치 이상이면, 상기 외부의 부하가 연료 전지 용량 이상의 전력을 요구한다고 판단하여 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 상기 기 설정된 임계치 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power control unit senses an output voltage or an output current of an internal DC / DC converter, and when the sensed output voltage or output current is equal to or greater than a predetermined threshold, the external load requires power exceeding the fuel cell capacity And supplies a DC voltage generated from the fuel cell unit to the external load, and supplies a voltage output from the secondary battery unit to the external load, and outputs an output voltage or an output current of the DC / And control is performed so as to be equal to or less than a preset threshold value.

바람직하게, 상기 전력 제어부는 상기 연료 전지부의 스택으로부터 발생된 직류 전압을 공급하도록 스위칭되는 제1 릴레이; 상기 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 출력하는 DC/DC 컨버터; 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 연료 전지부로 공급하거나 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력된 전압을 상기 이차 전지부로 공급하도록 스위칭되는 제2 릴레이; 상기 이차 전지부의 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 스위칭되는 제3 릴레이; 및 상기 이차 전지부, 상기 연료 전지부, 상기 DC/DC 컨버터의 상태를 모니터링하여 그 모니터링한 결과에 따라 상기 제1 릴레이, 상기 제2 릴레이, 상기 제3 릴레이를 제어하는 하이브리드 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the power control unit includes: a first relay that is switched to supply a DC voltage generated from a stack of the fuel cell unit; A DC / DC converter for converting the DC voltage into a predetermined voltage according to a load and outputting the converted DC voltage; A second relay for supplying a voltage output from the secondary battery unit to the fuel cell unit or switching a voltage output from the DC / DC converter to the secondary battery unit; A third relay which is switched to supply a voltage of the secondary battery to the external load; And a hybrid controller for monitoring the states of the secondary battery, the fuel cell, and the DC / DC converter and controlling the first relay, the second relay, and the third relay according to a result of the monitoring .

바람직하게, 상기 하이브리드 제어기는 상기 연료 전지부의 스택이 구동되면 상기 제1 릴레이를 온 시키고, 상기 제2 릴레이를 오프 시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the hybrid controller turns on the first relay when the stack of the fuel cell unit is driven, and turns off the second relay.

바람직하게, 상기 하이브리드 제어기는 상기 이차 전지부 내 이차 전지의 SOC가 기 설정된 임계치 이하가 되면 상기 제2 릴레이를 온 시켜 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력된 전압의 일부를 상기 이차 전지에 공급하여 충전시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the hybrid controller turns on the second relay when the SOC of the secondary battery in the secondary battery unit is lower than a predetermined threshold, and supplies a part of the voltage output from the DC / DC converter to the secondary battery to charge the secondary battery .

바람직하게, 상기 하이브리드 제어기는 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압이 기 설정된 임계치 이상이 되면, 상기 제3 릴레이를 온 시켜 상기 이차 전지로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the hybrid controller controls to turn on the third relay to supply the voltage output from the secondary battery to the external load when the output voltage of the DC / DC converter becomes a predetermined threshold value or more. do.

본 발명의 다른 한 관점에 따른 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 방법은 이차 전지부가 외부의 부하를 구동시키기 위한 시작 스위치가 온 되면, 전원을 공급하는 단계; 연료 전지부가 상기 전원을 공급받으면, 직류 전압을 발생하는 단계; 및 상기 전력 제어부가 상기 연료 전지부로부터 발생된 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a hybrid fuel cell, comprising: supplying power when a start switch for driving an external load is turned on; Generating a DC voltage when the fuel cell unit receives the power; And controlling the power control unit to convert the DC voltage generated from the fuel cell unit into a predetermined voltage according to the load to supply the converted DC voltage to the external load.

바람직하게, 상기 제어하는 단계는 상기 이차 전지부 내 이차 전지의 SOC를 모니터링하여 그 모니터링한 결과로 상기 이차 전지의 SOC 값이 기 설정된 임계값 이하가 되면 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 이차 전지부 내 이차 전지에 공급하여 상기 이차 전지를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the controlling step monitors the SOC of the secondary battery in the secondary battery unit and monitors the SOC of the secondary battery. When the SOC value of the secondary battery is less than a preset threshold value, And supplies the secondary battery to the secondary battery so as to charge the secondary battery.

바람직하게, 상기 제어하는 단계는 상기 외부의 부하가 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압 이상의 전력을 요구하는 경우 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 제공함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the controlling step may include supplying the direct current voltage generated from the fuel cell unit to the external load when the external load requires power exceeding the direct current voltage generated from the fuel cell unit, So that the voltage output from the external load is supplied to the external load.

바람직하게, 상기 제어하는 단계는 상기 전력 제어부 내의 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 감지하여 그 감지한 출력 전압 또는 출력 전류가 기 설정된 임계치 이상이면, 상기 외부의 부하가 연료 전지 용량 이상의 전력을 요구한다고 판단하여 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 상기 기 설정된 임계치 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the controlling step senses an output voltage or an output current of the DC / DC converter in the power control unit, and when the sensed output voltage or output current is equal to or greater than a preset threshold value, And supplies a DC voltage generated from the fuel cell unit to the external load and supplies a voltage output from the secondary battery unit to the external load, and the output voltage or output of the DC / DC converter And controls the current to be less than or equal to the preset threshold value.

이를 통해, 본 발명은 연료 전지와 이차 전지로 하이브리드 전지를 구현하고 그 구현된 하이브리드 전지 내의 연료 전지에서 발생된 DC 전력을 직접 부하에 제공하지 않고 이차 전지의 제어를 통해 제공되도록 함으로써, 빠른 부하 변동에 능동적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention realizes a hybrid battery with a fuel cell and a secondary battery, and provides DC power generated in the fuel cell of the hybrid battery, which is implemented in the hybrid battery, through control of the secondary battery without directly providing the load, It is possible to actively cope with it.

또한, 본 발명은 연료 전지와 이차 전지로 구현된 하이브리드 전지 내의 연료 전지에서 발생된 DC 전력을 직접 부하에 제공하지 않고 이차 전지의 제어를 통해 제공되도록 함으로써, 순간 용량 초과에 대한 대비가 가능할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can provide DC power generated in a fuel cell in a fuel cell and a hybrid battery realized by a secondary battery through control of a secondary battery without directly providing the load, It is effective.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 연료 전지부(110)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 전력 제어부(120)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 이차 전지부(130)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 시작 스위치가 온 되는 경우 연료 전지의 초기 기동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 연료 전지에 발생된 전력을 부하에 공급하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 연료 전지를 이용하여 이차 전지를 충전하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 부하에서 용량 이상의 전력 요구 시 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a system for controlling a hybrid fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a detailed configuration of the fuel cell unit 110 shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the power control unit 120 shown in FIG.
4 is a diagram showing a detailed configuration of the secondary battery 130 shown in FIG.
5 is a view for explaining the initial startup of the fuel cell when the start switch is turned on.
6 is a diagram for explaining a process of supplying power generated in a fuel cell to a load.
7 is a view for explaining a process of charging a secondary battery using a fuel cell.
FIG. 8 is a diagram for explaining an operation procedure when power is requested in excess of a capacity in a load.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법을 첨부한 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.Hereinafter, a system and a method for controlling a hybrid fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. The present invention will be described in detail with reference to the portions necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.In describing the constituent elements of the present invention, the same reference numerals may be given to constituent elements having the same name, and the same reference numerals may be given thereto even though they are different from each other. However, even in such a case, it does not mean that the corresponding component has different functions according to the embodiment, or does not mean that the different components have the same function. It should be judged based on the description of each component in the example.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;

특히, 본 발명에서는 연료 전지와 이차 전지로 하이브리드 전지를 구현하고 그 구현된 하이브리드 전지 내의 연료 전지에서 발생된 DC 전력을 직접 부하에 제공하지 않고 이차 전지의 제어를 통해 제공되도록 하는 새로운 제어 방법을 제안한다.In particular, the present invention proposes a new control method that implements a hybrid battery with a fuel cell and a secondary battery, and provides DC power generated in the fuel cell in the hybrid battery through the control of the secondary battery without providing the DC power directly to the load do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a system for controlling a hybrid fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템은 연료 전지부(110), 전력 제어부(120), 그리고 이차 전지부(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, a system for controlling a hybrid fuel cell according to the present invention may include a fuel cell unit 110, a power controller 120, and a secondary battery unit 130.

연료 전지부(110)는 직류 전력을 발생할 수 있는데, 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서 이를 화학적으로 반응시켜 직접 직류 전압을 생산하는 역할을 할 수 있다.The fuel cell unit 110 can generate DC power, and it can act to produce direct DC voltage by continuously supplying hydrogen and oxygen while chemically reacting it.

연료 전지부(110)는 시작 스위치가 온 되면 이차 전지부(130)로부터 전원을 공급받아 공급받은 전원을 이용하여 스택을 동작시켜 스택을 통해 직류 전압을 생성할 수 있다.When the start switch is turned on, the fuel cell unit 110 can generate the DC voltage through the stack by operating the stack using the power supplied from the secondary battery 130.

전력 제어부(120)는 연료 전지부(110)로부터 생성된 직류 전압을 외부의 부하에 맞도록 전압을 변경시켜 전압이 변경된 직류 전압을 외부 부하에 공급하도록 제어할 수 있다.The power control unit 120 may control the DC voltage generated from the fuel cell unit 110 to change the voltage to match the external load so that the DC voltage with the changed voltage is supplied to the external load.

또한 전력 제어부(120)는 이차 전지부(130) 내 이차 전지의 SOC를 모니터링하여 그 모니터링한 결과로 이차 전지의 SOC 값이 기 설정된 임계값 이하가 되면 연료 전지부(110)로부터 생성된 직류 전압을 이차 전지부(130)에 공급하여 충전하도록 제어할 수 있다.The power control unit 120 monitors the SOC of the secondary battery 130 in the secondary battery unit 130 and monitors the SOC of the secondary battery 130. When the SOC of the secondary battery is lower than a predetermined threshold value, To the secondary battery 130 to charge the secondary battery.

또한 전력 제어부(120)는 외부의 부하로부터 연료 전지부(110)로부터 생성된 직류 전압 이상의 전력을 요구하는 경우 연료 전지부(110)로부터 생성된 직류 전압과 이차 전지부(130)로부터 생성된 직류 전압을 함께 공급하도록 제어할 수 있다.The power control unit 120 controls the DC voltage generated from the fuel cell unit 110 and the DC voltage generated from the secondary battery unit 130 when the power control unit 120 requests the power from the external load to a voltage higher than the DC voltage generated from the fuel cell unit 110, Voltage can be controlled to be supplied together.

이차 전지부(130)는 시작 스위치가 온 되면 전원을 연료 전지부(110)에 공급할 수 있다. 이차 전지부(130)는 외부의 부하로부터 연료 전지부(110)로부터 생성된 직류 전압 이상의 전력을 요구하는 경우 전원을 외부 부하에 공급할 수 있다.
The secondary battery 130 can supply power to the fuel cell unit 110 when the start switch is turned on. The secondary battery 130 can supply power to the external load when it requests power exceeding the DC voltage generated from the fuel cell unit 110 from an external load.

도 2는 도 1에 도시된 연료 전지부(110)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a detailed configuration of the fuel cell unit 110 shown in FIG.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료 전지부(110)는 통합 제어기(111), BOP(Balance Of Plant) 또는 주변 장치(112), 공기 블로워(air blower)(113), 그리고 스택(stack)(114) 등을 포함하여 구성될 수 있다.2, the fuel cell unit 110 according to the present invention includes an integrated controller 111, a balance of plant (BOP) or peripheral device 112, an air blower 113, a stack 114, and the like.

통합 제어기(111)는 스택에서 발생된 전압, 전류를 감지하고 시작 스위치가 온 되면 BOP(112)와 공기 블로워(113)에 전원을 공급하여 스택을 구동시킬 수 있다.The integrated controller 111 senses the voltage and current generated in the stack and can supply power to the BOP 112 and the air blower 113 to start the stack when the start switch is turned on.

통합 제어기(111)는 연료 전지부, 이차 전지부로부터 각종 정보를 제공받아 제공받은 정보를 저장하며 저장된 정보를 디스플레이 수단을 통해 디스플레이할 수 있다.The integrated controller 111 receives various information from the fuel cell unit and the secondary battery unit, stores the received information, and displays the stored information through the display unit.

BOP(112)는 스택과 연동되어 스택을 구동시키는 전기적, 기계적 장치를 일컫는데, 여기서는 연료를 공급하는 장치로 예컨대, 펌프류가 사용될 수 있다. 예컨대, 전기적 장치로는 메탄올 센서, 온도 센서, 레벨 센서, 히터 등이 있고 기계적 장치로는 연료 펌프류, 열 교환기, 기체액체 분리기, 공기 블러워 등이 있다.The BOP 112 refers to an electrical or mechanical device that is operatively associated with the stack to drive the stack, wherein a pump, for example, may be used as the fuel supply device. For example, electrical devices include a methanol sensor, a temperature sensor, a level sensor, and a heater. Mechanical devices include a fuel pump, a heat exchanger, a gas liquid separator, and an air blur.

공기 블로워(113)는 스택에 공기를 공급하는 장치를 일컫는다.The air blower 113 refers to a device for supplying air to the stack.

스택(1140)은 메탄올 연료와 공기 중 산소와 반응하여 전기를 생성할 수 있다.
The stack 1140 can generate electricity by reacting with methanol fuel and oxygen in the air.

도 3은 도 1에 도시된 전력 제어부(120)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the power control unit 120 shown in FIG.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 제어부(120)는 제1 릴레이(121), DC/DC 컨버터(122), 제2 릴레이(123), 제3 릴레이(124), 그리고 하이브리드 제어기(125) 등을 포함하여 구성될 수 있다.3, the power control unit 120 according to the present invention includes a first relay 121, a DC / DC converter 122, a second relay 123, a third relay 124, (125), and the like.

제1 릴레이(121)는 연료 전지부의 스택과 DC/DC 컨버터(122) 사이에 직렬 연결되어 연료 전지부의 스택으로부터 발생된 직류 전압을 DC/DC 컨버터(122)로 공급하거나 차단할 수 있다.The first relay 121 may be connected in series between the stack of the fuel cell unit and the DC / DC converter 122 to supply or cut off the DC voltage generated from the stack of the fuel cell unit to the DC / DC converter 122.

DC/DC 컨버터(122)는 연료 전지부의 스택으로부터 발생된 직류 전압을 입력받아 외부의 부하에 맞도록 전압을 변경시켜 변경된 직류 전압을 출력할 수 있다.The DC / DC converter 122 receives the DC voltage generated from the stack of the fuel cell units, changes the voltage to match the external load, and outputs the changed DC voltage.

제2 릴레이(123)는 시작 스위치가 온 되면, 온 되어 이차 전지부의 이차 전지의 전압을 연료 전지부 내의 스택을 구동시키기 위한 전원으로 공급하도록 할 수 있다.The second relay 123 may be turned on when the start switch is turned on to supply the voltage of the secondary battery of the secondary battery unit to a power source for driving the stack in the fuel cell unit.

제3 릴레이(124)는 외부의 부하로부터 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압 이상의 전력을 요구하는 경우 온 되어 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압과 함께 이차 전지부로부터 출력된 직류 전압을 함께 외부의 부하로 공급하도록 할 수 있다.The third relay 124 is turned on when a request for electric power exceeding the direct current voltage generated from the fuel cell unit is received from an external load and the direct current voltage generated from the secondary battery unit together with the direct voltage generated from the fuel cell unit is supplied to the external load As shown in Fig.

하이브리드 제어기(125)는 DC/DC 컨버터(122)의 상태 즉, 출력 전압, 출력 전류를 감지하고 이를 기반으로 DC/DC 컨버터(122)의 출력 전압과 출력 전류를 제어할 수 있다.The hybrid controller 125 senses the state of the DC / DC converter 122, that is, the output voltage and the output current, and controls the output voltage and the output current of the DC / DC converter 122 based on the detected output voltage.

이때, DC/DC 컨버터(1220)의 출력 전압과 출력 전류의 크기는 기 설정될 수 있는데, 예컨대, 최대 출력 전압 또는 최대 출력 전류의 크기의 80%로 설정될 수 있다. 이러한 이유는 최대 출력으로 인한 각 구성 요소들의 과부하를 방지하기 위함이다.At this time, the output voltage of the DC / DC converter 1220 and the magnitude of the output current may be preset, for example, 80% of the maximum output voltage or the maximum output current. This is to prevent overloading of each component due to maximum output.

하이브리드 제어기(125)는 연료 전지부의 통합 제어기를 통해 스택을 모니터링하고 이차 전지부의 BMS를 통해 이차 전지의 상태를 각각 모니터링할 수 있다.The hybrid controller 125 monitors the stack through the integrated controller of the fuel cell unit and monitors the state of the secondary battery through the BMS of the secondary battery unit.

또한, 다이오드 D1은 시동 배터리의 출력이 부하로 흐르는 것을 방지하고, 다이오드 D2는 부하의 변동이 DC/DC 컨버터로 거꾸로 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다.
Further, the diode D1 prevents the output of the starter battery from flowing to the load, and the diode D2 serves to prevent the fluctuation of the load from flowing backward to the DC / DC converter.

도 4는 도 1에 도시된 이차 전지부(130)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a detailed configuration of the secondary battery 130 shown in FIG.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지부(130)는 이차 전지(131), 그리고 BMS(Battery Management System)(132) 등을 포함하여 구성될 수 있다.4, the secondary battery 130 according to the present invention may include a secondary battery 131, a battery management system (BMS) 132, and the like.

이차 전지(131)는 연료 전지부에 전력을 공급할 수 있다. 그리고 이차 전지(131)는 SOC에 따라 연료 전지부로부터 출력된 직류 전압을 이용하여 충전할 수 있다.The secondary battery 131 can supply power to the fuel cell unit. The secondary battery 131 can be charged using the DC voltage output from the fuel cell unit according to the SOC.

BMS(132)는 이차 전지의 상태 예컨대, SOC, 셀 전압, 온도 등을 모니터링할 수 있다. BMS(132)는 시작 스위치가 온 되면, 전력 제어부의 제2 릴레이를 온 시켜 이차 전지의 전력을 제2 릴레이를 통해 연료 전지부에 공급하여 스택을 구동시킬 수 있다.
The BMS 132 may monitor the state of the secondary battery, such as SOC, cell voltage, temperature, and the like. When the start switch is turned on, the BMS 132 turns on the second relay of the power control unit to supply power of the secondary battery to the fuel cell unit through the second relay to drive the stack.

도 5는 시작 스위치가 온 되는 경우 연료 전지의 초기 기동을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the initial startup of the fuel cell when the start switch is turned on.

도 5에 도시한 바와 같이, 시작 스위치가 온 되어 연료 전지를 초기 기동하는 경우를 설명한다. 즉, 이차 전지부의 BMS는 시작 스위치가 온 되면, 전력 제어부의 제2 릴레이를 온 시킬 수 있다.As shown in Fig. 5, a case where the start switch is turned on to start the fuel cell at an early stage will be described. That is, the BMS of the secondary battery unit can turn on the second relay of the power control unit when the start switch is turned on.

제2 릴레이가 온 되면, 이차 전지부의 이차 전기로부터 출력되는 전력이 제2 릴레이를 통해 연료 전지부의 통합 제어기에 공급될 수 있다.When the second relay is turned on, the power output from the secondary electricity of the secondary battery can be supplied to the integrated controller of the fuel cell via the second relay.

통합 제어기는 BOP, 공기 블로워에 전력을 공급하여 BOP, 공기 블로워를 온 시켜 스택을 구동시킴으로써 스택은 직류 전압을 발생하고 발생한 직류 전압 출력할 수 있다.
The integrated controller drives the stack by turning on the BOP and the air blower by supplying power to the BOP and the air blower, so that the stack can generate the DC voltage and output the generated DC voltage.

도 6은 연료 전지에 발생된 전력을 부하에 공급하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a process of supplying power generated in a fuel cell to a load.

도 6에 도시한 바와 같이, 연료 전지부에 발생된 전력을 부하에 공급하는 경우를 설명한다. 즉, 통합 제어기는 스택으로부터 출력된 직류 전압을 감지하면 스택이 정상적으로 동작하고 있음을 판단하여 그 판단한 결과를 하이브리드 제어기에 통지할 수 있다.As shown in Fig. 6, a case where power generated in the fuel cell unit is supplied to the load will be described. That is, when the integrated controller senses the DC voltage output from the stack, it determines that the stack is operating normally, and notifies the hybrid controller of the determined result.

하이브리드 제어기는 통지받은 결과를 기반으로 제1 릴레이를 온 시킬 수 있다.The hybrid controller can turn on the first relay based on the result of the notification.

그리고 하이브리드 제어기는 스택이 정상적으로 동작하고 있음을 다시 BMS에 통지하게 되고, BMS는 그 통지받은 결과를 기반으로 제2 릴레이를 오프 시킬 수 있다.Then, the hybrid controller informs the BMS that the stack is operating normally, and the BMS can turn off the second relay based on the result of the notification.

DC/DC 컨버터는 스택으로부터 출력된 직류 전압을 입력받아 입력받은 직류 전압을 외부의 부하에 맞도록 전압을 변경시켜 변경된 직류 전압을 외부 부하에 공급할 수 있다.
The DC / DC converter can supply the DC voltage to the external load by changing the voltage of the DC voltage received from the stack to match the external load.

도 7은 연료 전지를 이용하여 이차 전지를 충전하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a process of charging a secondary battery using a fuel cell.

도 7에 도시한 바와 같이, 연료 전지를 이용하여 이차 전지를 충전하는 경우를 설명한다. 즉, 이차 전지부의 BMS가 이차 전지의 상태 즉, SOC를 감지하고 그 감지한 결과를 하이브리드 제어기에 통지할 수 있다.As shown in Fig. 7, the case where the secondary battery is charged using the fuel cell will be described. That is, the BMS of the secondary battery unit can detect the state of the secondary battery, that is, the SOC, and notify the hybrid controller of the detection result.

하이브리드 제어기는 통지받은 결과를 기반으로 이차 전지의 SOC와 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 이차 전지의 SOC가 기 설정된 임계치 이하이면 이차 전지를 충전시키기 위한 충전요청 신호를 생성하고 생성된 충전요청 신호를 BMS에 제공할 수 있다.The hybrid controller compares the SOC of the secondary battery with a preset threshold value based on the result of the notification, generates a charging request signal for charging the secondary battery when the SOC of the secondary battery is below a preset threshold value as a result of the comparison, Request signal to the BMS.

BMS는 제공받은 충전요청 신호에 따라 제2 릴레이를 온 시킬 수 있다. 그래서 연료 전지로부터 생성된 직류 전압이 제2 릴레이를 통해 이차 전지에 공급될 수 있다.
The BMS can turn on the second relay according to the received charging request signal. So that the DC voltage generated from the fuel cell can be supplied to the secondary battery through the second relay.

도 8은 부하에서 용량 이상의 전력 요구 시 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining an operation procedure when power is requested in excess of a capacity in a load.

도 8에 도시한 바와 같이, 부하에서 용량 이상의 전력 요구 시의 동작 과정을 설명한다. 즉, 하이브리드 제어기는 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 감지하여 그 감지한 출력 전압 또는 출력 전류와 기 설정된 임계치를 비교할 수 있다.As shown in Fig. 8, a description will be given of an operation process at the time of power demand exceeding the capacity in the load. That is, the hybrid controller can sense the output voltage or output current of the DC / DC converter and compare the sensed output voltage or output current with a predetermined threshold value.

하이브리드 제어기는 비교한 결과로 출력 전압 또는 출력 전류가 기 설정된 임계치 이상이면, 외부의 부하가 연료 전지 용량 이상의 전력을 요구한다고 판단하여 제3 릴레이를 온 시킬 수 있다.If the output voltage or the output current is equal to or greater than the predetermined threshold value as a result of the comparison, the hybrid controller can determine that the external load requires power exceeding the capacity of the fuel cell and turn on the third relay.

이차 전치로부터 출력된 전압은 제3 릴레이를 통해 외부의 부하에 공급될 수 있다.The voltage output from the secondary transient can be supplied to the external load through the third relay.

그리고 하이브리드 제어기는 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 기 설정된 임계치 이하가 되도록 제어하여 연료 전지의 출력 변동이 없도록 할 수 있다.The hybrid controller may control the output voltage or the output current of the DC / DC converter to be less than a predetermined threshold value so as to prevent the output fluctuation of the fuel cell.

한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.It is to be understood that the present invention is not limited to these embodiments, and all of the elements constituting the embodiments of the present invention described above may be combined or operated in one operation. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. In addition, such a computer program may be stored in a computer-readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Furthermore, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined in the Detailed Description. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

110: 연료 전지부
111: 통합 제어기
112: BOP
113: 공기 블로워
114: 스택
120: 전력 제어부
121: 제1 릴레이
122: DC/DC 컨버터
123: 제2 릴레이
124: 제3 릴레이
125: 하이브리드 제어기
130: 이차 전지부
131: 이차 전지
132: BMS110: fuel cell section
111: Integrated controller
112: BOP
113: Air blower
114: stack
120:
121: first relay
122: DC / DC converter
123: second relay
124: Third relay
125: Hybrid controller
130:
131: secondary battery
132: BMS

Claims (14)

외부의 부하를 구동시키기 위한 시작 스위치가 온 되면, 전원을 공급하는 이차 전지부;
상기 전원을 공급받으면, 직류 전압을 발생하는 연료 전지부; 및
상기 연료 전지부로부터 발생된 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 전력 제어부;
를 포함하되, 상기 전력 제어부는 상기 연료 전지부의 스택으로부터 발생된 직류 전압을 공급하도록 스위칭되는 제1 릴레이;
상기 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 출력하는 DC/DC 컨버터;
상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 연료 전지부로 공급하거나 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력된 전압을 상기 이차 전지부로 공급하도록 스위칭되는 제2 릴레이;
상기 이차 전지부의 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 스위칭되는 제3 릴레이; 및
상기 이차 전지부, 상기 연료 전지부, 상기 DC/DC 컨버터의 상태를 모니터링하여 그 모니터링한 결과에 따라 상기 제1 릴레이, 상기 제2 릴레이, 상기 제3 릴레이를 제어하는 하이브리드 제어기를 포함하며,
상기 연료 전지부가 스택으로부터 출력된 직류 전압을 감지하게 되면 상기 스택이 정상적으로 동작하고 있다고 판단하여 그 판단한 결과를 상기 전력 제어부에 통지하고,
상기 하이브리드 제어기가 상기 통지 받은 결과를 기반으로 상기 제1 릴레이를 온 시키고, 상기 제2 릴레이를 오프 시키며,
상기 이차 전지부 내 이차 전지의 SOC가 기 설정된 임계치 이하가 되면 상기 제2 릴레이를 온 시켜 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력된 전압의 일부를 상기 이차 전지에 공급하여 충전시키며,
상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압이 기 설정된 임계치 이상이 되면, 상기 제3 릴레이를 온 시켜 상기 이차 전지로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하되,
상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압과 출력 전류의 크기는 최대 출력 전압 또는 최대 출력 전류의 크기의 80%로 기 설정되며,
상기 연료 전지부는,
메탄올 연료와 공기 중 산소를 반응시켜 상기 직류 전압을 발생하는 스택;
상기 스택에 연료를 공급하는 BOP(Balance Of Plant);
상기 스택에 공기를 공급하는 공기 블로워; 및
상기 전원을 공급받으면 상기 BOP와 상기 공기 블로워를 온 또는 오프 시키도록 제어하고, 상기 스택의 출력 전압 또는 출력 전류를 모니터링하는 통합 제어기를 포함하며;
상기 통합 제어기는 상기 연료 전지부, 상기 이차 전지부로부터 정보를 제공 받아 제공 받은 상기 정보를 디스플레이 수단을 통해 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템.When a start switch for driving an external load is turned on, a secondary battery unit for supplying power;
A fuel cell unit generating a direct current voltage when the power is supplied; And
A power controller for converting a DC voltage generated from the fuel cell unit into a predetermined voltage according to a load to supply the converted DC voltage to the external load;
Wherein the power control unit includes: a first relay that is switched to supply a DC voltage generated from a stack of the fuel cell unit;
A DC / DC converter for converting the DC voltage into a predetermined voltage according to a load and outputting the converted DC voltage;
A second relay for supplying a voltage output from the secondary battery unit to the fuel cell unit or switching a voltage output from the DC / DC converter to the secondary battery unit;
A third relay which is switched to supply a voltage of the secondary battery to the external load; And
And a hybrid controller for monitoring the states of the secondary battery, the fuel cell, and the DC / DC converter and controlling the first relay, the second relay, and the third relay according to a result of the monitoring,
The fuel cell unit determines that the stack is operating normally when it senses the DC voltage output from the stack, notifies the power control unit of the determination result,
The hybrid controller turns on the first relay based on the notification result, turns off the second relay,
The second relay is turned on to supply a part of the voltage output from the DC / DC converter to the secondary battery to charge the secondary battery when the SOC of the secondary battery in the secondary battery becomes less than a predetermined threshold,
And controlling the third relay to be turned on to supply the voltage output from the secondary battery to the external load when the output voltage of the DC / DC converter becomes a predetermined threshold or more,
The magnitude of the output voltage and the output current of the DC / DC converter is preset to 80% of the maximum output voltage or the maximum output current,
The fuel cell unit includes:
A stack for generating the DC voltage by reacting methanol fuel with oxygen in the air;
A balance of plant (BOP) for supplying fuel to the stack;
An air blower for supplying air to the stack; And
And an integrated controller for controlling the BOP and the air blower to be turned on or off when the power is supplied, and monitoring an output voltage or an output current of the stack;
Wherein the integrated controller displays the information received from the fuel cell unit and the secondary cell unit through the display unit. 제1 항에 있어서,
상기 이차 전지부는,
상기 전원을 공급하는 이차 전지; 및
상기 이차 전지의 SOC(Status Of Charge)를 모니터링하는 BMS(Battery Management System);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
The secondary battery unit includes:
A secondary battery for supplying the power; And
A BMS (Battery Management System) for monitoring the SOC (Status Of Charge) of the secondary battery;
Wherein the fuel cell system comprises a fuel cell. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 전력 제어부는,
상기 이차 전지부 내 이차 전지의 SOC를 모니터링하여 그 모니터링한 결과로 상기 이차 전지의 SOC 값이 기 설정된 임계값 이하가 되면 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 이차 전지부 내 이차 전지에 공급하여 상기 이차 전지를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
The power control unit includes:
The SOC of the secondary battery in the secondary battery unit is monitored and the DC voltage generated from the fuel cell unit is supplied to the secondary battery in the secondary battery when the SOC value of the secondary battery is less than a preset threshold value The control unit controls the secondary battery to charge the secondary battery. 제1 항에 있어서,
상기 전력 제어부는,
상기 외부의 부하가 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압 이상의 전력을 요구하는 경우 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 제공함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
The power control unit includes:
And supplies a DC voltage generated from the fuel cell unit to the external load when the external load requires electric power exceeding a DC voltage generated from the fuel cell unit, And to supply the fuel to the load. 제1 항에 있어서,
상기 전력 제어부는,
내부의 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 감지하여 그 감지한 출력 전압 또는 출력 전류가 기 설정된 임계치 이상이면, 상기 외부의 부하가 연료 전지 용량 이상의 전력을 요구한다고 판단하여 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하며,
상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 상기 기 설정된 임계치 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 시스템.The method according to claim 1,
The power control unit includes:
The control unit detects the output voltage or the output current of the internal DC / DC converter and determines that the external load requires electric power exceeding the fuel cell capacity if the sensed output voltage or output current is equal to or greater than a predetermined threshold value, Supplying the generated DC voltage to the external load and supplying the voltage output from the secondary battery to the external load,
Wherein the controller controls the output voltage or the output current of the DC / DC converter to be less than or equal to the preset threshold value. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 이차 전지부가 외부의 부하를 구동시키기 위한 시작 스위치가 온 되면, 전원을 공급하는 단계;
연료 전지부가 상기 전원을 공급받으면, 직류 전압을 발생하는 단계; 및
상기 전력 제어부가 상기 연료 전지부로부터 발생된 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 단계;
를 포함하되, 상기 전력 제어부는 상기 연료 전지부의 스택으로부터 발생된 직류 전압을 공급하도록 스위칭되는 제1 릴레이;
상기 직류 전압을 부하에 따라 기 설정된 전압으로 변환시켜 변환된 직류 전압을 출력하는 DC/DC 컨버터;
상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 연료 전지부로 공급하거나 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력된 전압을 상기 이차 전지부로 공급하도록 스위칭되는 제2 릴레이;
상기 이차 전지부의 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 스위칭되는 제3 릴레이; 및
상기 이차 전지부, 상기 연료 전지부, 상기 DC/DC 컨버터의 상태를 모니터링하여 그 모니터링한 결과에 따라 상기 제1 릴레이, 상기 제2 릴레이, 상기 제3 릴레이를 제어하는 하이브리드 제어기를 포함하며,
상기 제어하는 단계는 상기 연료 전지부가 스택으로부터 출력된 직류 전압을 감지하게 되면 상기 스택이 정상적으로 동작하고 있다고 판단하여 그 판단한 결과를 상기 전력 제어부에 통지하고,
상기 하이브리드 제어기가 상기 통지 받은 결과를 기반으로 상기 제1 릴레이를 온 시키고, 상기 제2 릴레이를 오프 시키며,
상기 이차 전지부 내 이차 전지의 SOC가 기 설정된 임계치 이하가 되면 상기 제2 릴레이를 온 시켜 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력된 전압의 일부를 상기 이차 전지에 공급하여 충전시키며,
상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압이 기 설정된 임계치 이상이 되면, 상기 제3 릴레이를 온 시켜 상기 이차 전지로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하되,
상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압과 출력 전류의 크기는 최대 출력 전압 또는 최대 출력 전류의 크기의 80%로 기 설정되며,
상기 연료 전지부는,
메탄올 연료와 공기 중 산소를 반응시켜 상기 직류 전압을 발생하는 스택;
상기 스택에 연료를 공급하는 BOP(Balance Of Plant);
상기 스택에 공기를 공급하는 공기 블로워; 및
상기 전원을 공급받으면 상기 BOP와 상기 공기 블로워를 온 또는 오프 시키도록 제어하고, 상기 스택의 출력 전압 또는 출력 전류를 모니터링하는 통합 제어기를 포함하며;
상기 통합 제어기는 상기 연료 전지부, 상기 이차 전지부로부터 정보를 제공 받아 제공 받은 상기 정보를 디스플레이 수단을 통해 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 방법.Supplying power when a start switch for driving an external load is turned on;
Generating a DC voltage when the fuel cell unit receives the power; And
Controlling the power control unit to convert the DC voltage generated from the fuel cell unit into a predetermined voltage according to the load to supply the converted DC voltage to the external load;
Wherein the power control unit includes: a first relay that is switched to supply a DC voltage generated from a stack of the fuel cell unit;
A DC / DC converter for converting the DC voltage into a predetermined voltage according to a load and outputting the converted DC voltage;
A second relay for supplying a voltage output from the secondary battery unit to the fuel cell unit or switching a voltage output from the DC / DC converter to the secondary battery unit;
A third relay which is switched to supply a voltage of the secondary battery to the external load; And
And a hybrid controller for monitoring the states of the secondary battery, the fuel cell, and the DC / DC converter and controlling the first relay, the second relay, and the third relay according to a result of the monitoring,
Wherein the controlling step determines that the stack is operating normally when the fuel cell unit detects a DC voltage output from the stack, notifies the power control unit of the determination result,
The hybrid controller turns on the first relay based on the notification result, turns off the second relay,
The second relay is turned on to supply a part of the voltage output from the DC / DC converter to the secondary battery to charge the secondary battery when the SOC of the secondary battery in the secondary battery becomes less than a predetermined threshold,
And controlling the third relay to be turned on to supply the voltage output from the secondary battery to the external load when the output voltage of the DC / DC converter becomes a predetermined threshold or more,
The magnitude of the output voltage and the output current of the DC / DC converter is preset to 80% of the maximum output voltage or the maximum output current,
The fuel cell unit includes:
A stack for generating the DC voltage by reacting methanol fuel with oxygen in the air;
A balance of plant (BOP) for supplying fuel to the stack;
An air blower for supplying air to the stack; And
And an integrated controller for controlling the BOP and the air blower to be turned on or off when the power is supplied, and monitoring an output voltage or an output current of the stack;
Wherein the integrated controller displays the information received from the fuel cell unit and the secondary cell unit through the display unit. 제11 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 이차 전지부 내 이차 전지의 SOC를 모니터링하여 그 모니터링한 결과로 상기 이차 전지의 SOC 값이 기 설정된 임계값 이하가 되면 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 이차 전지부 내 이차 전지에 공급하여 상기 이차 전지를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the controlling comprises:
The SOC of the secondary battery in the secondary battery unit is monitored and the DC voltage generated from the fuel cell unit is supplied to the secondary battery in the secondary battery when the SOC value of the secondary battery is less than a preset threshold value Wherein the control unit controls the secondary battery to charge the secondary battery. 제11 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 외부의 부하가 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압 이상의 전력을 요구하는 경우 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 제공함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the controlling comprises:
And supplies a DC voltage generated from the fuel cell unit to the external load when the external load requires electric power exceeding a DC voltage generated from the fuel cell unit, And to supply the fuel to the load. 제11 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 전력 제어부 내의 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 감지하여 그 감지한 출력 전압 또는 출력 전류가 기 설정된 임계치 이상이면, 상기 외부의 부하가 연료 전지 용량 이상의 전력을 요구한다고 판단하여 상기 연료 전지부로부터 생성된 직류 전압을 상기 외부의 부하에 공급함과 동시에 상기 이차 전지부로부터 출력된 전압을 상기 외부의 부하에 공급하며,
상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류를 상기 기 설정된 임계치 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료 전지를 제어하기 위한 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the controlling comprises:
Wherein the control unit detects the output voltage or the output current of the DC / DC converter in the power control unit and determines that the external load requires electric power exceeding the fuel cell capacity if the sensed output voltage or output current is equal to or greater than a predetermined threshold, And supplies a DC voltage generated from the branch portion to the external load and a voltage output from the secondary battery to the external load,
Wherein the control unit controls the output voltage or the output current of the DC / DC converter to be less than or equal to the predetermined threshold value.
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