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KR101804774B1 - Fuel cell vehicle and controlling method therefor - Google Patents

Fuel cell vehicle and controlling method therefor Download PDF

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KR101804774B1
KR101804774B1 KR1020160007316A KR20160007316A KR101804774B1 KR 101804774 B1 KR101804774 B1 KR 101804774B1 KR 1020160007316 A KR1020160007316 A KR 1020160007316A KR 20160007316 A KR20160007316 A KR 20160007316A KR 101804774 B1 KR101804774 B1 KR 101804774B1
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fuel cell
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available
motor torque
torque
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Inventor
정재원
이승헌
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현대자동차주식회사
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Abstract

개시된 발명은 연료전지 차량 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 연료전지와 고전압 배터리에서의 출력에 따라 모터를 구동시키는 인버터; 및 연료전지 정지가 해제되어 연료전지가 재 기동되면, 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하고, 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하며, 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 설정하고, 설정된 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 모터 토크 지령을 인버터로 출력하는 연료전지 제어기;를 포함할 수 있다.The disclosed invention relates to a fuel cell vehicle and a control method thereof, and more particularly, to an inverter for driving a motor in accordance with an output from a fuel cell and a high voltage battery; And when the fuel cell is stopped and the fuel cell is restarted, the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing is estimated, the available torque of the fuel cell running mode is calculated, A fuel cell controller for setting a motor torque command increase rate limit map capable of reaching an available torque of the fuel cell running mode within a time up to the battery power availability point and outputting a motor torque command to the inverter in accordance with the set motor torque command increase rate limit map ; ≪ / RTI >

Description

연료전지 차량과 그 제어방법{FUEL CELL VEHICLE AND CONTROLLING METHOD THEREFOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell vehicle,

연료전지 차량과 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell vehicle and a control method thereof.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 발전장치로, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형 전기 및 전자제품의 전력 공급에도 적용될 수 있다.The fuel cell is a power generation device that converts the chemical energy of fuel into electricity by reacting it electrochemically in the fuel cell stack without converting it into heat by combustion. It supplies power for industrial, household and vehicle driving, It can also be applied to the power supply of electronic products.

이러한 연료전지의 예로, 차량 구동을 위한 전력공급원으로 가장 많이 연구되고 있는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC : Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA : Membrane Electrode Assembly), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL : Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)을 포함하여 구성된다.As an example of such a fuel cell, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), which has been most studied as a power source for driving a vehicle, has an electrochemical reaction on both sides of an electrolyte membrane, Membrane Electrode Assembly (MEA) with a catalytic electrode layer, Gas Diffusion Layer (GDL) that acts to distribute the reacted gases evenly and transfer the generated electrical energy, the gas tightness of the reaction gases and the cooling water A gasket and a fastening mechanism for maintaining the proper tightening pressure, and a bipolar plate for moving the reaction gases and the cooling water.

한편, 상술한 연료전지만으로 차량을 구동하는 경우 연료전지의 효율이 낮은 운전영역에서 성능 저하가 발생하는 등의 문제점이 발생하여, 주 동력원인 연료전지 이외에 모터 구동에 필요한 파워를 제공하기 위한 보조 동력원으로 축전수단인 고전압 배터리 또는 슈퍼 캐패시터를 적용하고 있다.On the other hand, when the vehicle is driven only by the fuel cell, there is a problem that the performance is deteriorated in a low-efficiency operation region of the fuel cell. In addition to the fuel cell that is the main power source, A high-voltage battery or a super capacitor is used as the storage means.

상술한 연료전지 차량에서, 연료전지 정지 상태에서, 연료전지 재 기동으로 전환함에 따라, 연료전지 재 기동 후 파워 가용 시까지 연료전지 주행 모드 가용토크에 의한 제한 발생으로 차량에서의 가속 상태가 원활하지 못하여 운전자에게 불쾌감을 주는 경우가 발생하고 있다.In the above-described fuel cell vehicle, the acceleration state in the vehicle is smooth due to restriction due to the available torque in the fuel cell running mode from when the fuel cell is restarted to the fuel cell restart state until the power availability after the fuel cell restart And the driver is uncomfortable.

개시된 발명은 연료전지 재 기동 후 파워 가용 시까지 모터 토크가 부드럽게 상승할 수 있도록 하는 연료전지 차량 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.The disclosed invention is intended to provide a fuel cell vehicle and a control method thereof that enable a motor torque to rise smoothly until power availability after restarting a fuel cell.

일 측면에 의한 연료전지 차량은, 연료전지와 고전압 배터리에서의 출력에 따라 모터를 구동시키는 인버터; 및 연료전지 정지가 해제되어 상기 연료전지가 재 기동되면, 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하고, 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하며, 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 상기 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 설정하고, 설정된 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 모터 토크 지령을 상기 인버터로 출력하는 연료전지 제어기;를 포함할 수 있다.A fuel cell vehicle according to one aspect includes an inverter for driving a motor in accordance with an output from a fuel cell and a high-voltage battery; And when the fuel cell is stopped and the fuel cell is restarted, the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing is calculated, the available torque of the fuel cell running mode is calculated, A motor torque command increase rate limiting map capable of reaching an available torque of the fuel cell running mode within a period of time from when the fuel cell power is available to the fuel cell power availability point to the inverter And a fuel cell controller for outputting the fuel cell power.

또한, 상기 연료전지 제어기는, 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량과 연료전지 재 기동 시점의 공기유량의 차에 따른 소요시간 맵을 기초로 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측할 수 있다.Further, the fuel cell controller calculates a time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing based on the required time map according to the difference between the fuel cell power availability determination air flow rate and the air flow rate at the time of restarting the fuel cell Can be predicted.

또한, 상기 연료전지 제어기는, 상기 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보와 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워를 기초로 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출할 수 있다.In addition, the fuel cell controller can calculate an available torque of the fuel cell running mode based on real time available power information of the high-voltage battery and other consumed power including a current consumption power for restarting the fuel cell.

또한, 상기 연료전지 제어기는, 수학식 1을 기초로 상기 연료전지 주행모드의 가용토크(

Figure 112016006784657-pat00001
)를 산출하고, 상기 수학식 1은
Figure 112016006784657-pat00002
이고, 상기
Figure 112016006784657-pat00003
는 전달효율 계수,
Figure 112016006784657-pat00004
는 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보,
Figure 112016006784657-pat00005
는 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워,
Figure 112016006784657-pat00006
는 모터 회전속도일 수 있다.Further, the fuel cell controller calculates an allowable torque of the fuel cell running mode
Figure 112016006784657-pat00001
), And the equation (1)
Figure 112016006784657-pat00002
, And
Figure 112016006784657-pat00003
The transmission efficiency coefficient,
Figure 112016006784657-pat00004
Real-time available power information of high-voltage batteries,
Figure 112016006784657-pat00005
The power consumption for the fuel cell re-start, other power consumption,
Figure 112016006784657-pat00006
May be the motor rotational speed.

또한, 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵은, 상기 연료전지 재 기동 시점부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간과 상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 기 설정된 기준에 적용하여 현재 모터 토크 지령 대비 다음 모터 토크 상승률 제한치를 매핑하여 설정한 값일 수 있다.The motor torque command increase rate limiting map may further include a map memory for storing the motor torque command increase rate limiting map in which the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing and the available torque of the fuel cell running mode are set to predetermined standards, And may be a value set by mapping the increase rate limit value.

또한, 상기 연료전지 주행모드의 가용토크는, 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크일 수 있다.The available torque of the fuel cell running mode may be a reference available torque of the predetermined fuel cell running mode.

또한, 상기 연료전지 주행모드의 가용토크는, 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크를 기초로 산출된 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 의하여 결정된 모터 토크 지령 상승률에 연료전지 주행모드 가용토크 비율을 곱한 가용토크일 수 있다.The available torque of the fuel cell running mode is calculated by multiplying the motor torque command increasing rate determined by the motor torque command increasing rate limit map calculated on the basis of the reference available torque of the predetermined fuel cell running mode by the fuel- It can be an available torque.

또한, 상기 연료전지 주행모드 가용토크 비율은, 연료전지 주행모드의 현재 가용토크를 상기 연료전지 주행모드의 기준 가용토크로 나눈 값일 수 있다.In addition, the fuel-cell running mode usable torque ratio may be a value obtained by dividing the present usable torque of the fuel cell running mode by the reference usable torque of the fuel cell running mode.

또한, 상기 연료전지 제어기는, 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 산출된 모터 토크 지령을 상기 인버터로 출력하기 이전에 상기 모터 토크 지령을 구동 충격 완화 필터링 처리할 수 있다.Also, the fuel cell controller may perform the drive shock reduction filtering processing on the motor torque command before outputting the motor torque command calculated according to the motor torque command increase rate limit map to the inverter.

일 측면에 의한 연료전지 차량의 제어방법은, 연료전지 정지가 해제되어 상기 연료전지가 재 기동되는 단계; 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하는 단계; 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 단계; 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 상기 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 결정하는 단계; 및 결정된 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 모터 토크 지령을 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of controlling a fuel cell vehicle according to an aspect includes: a step of restarting the fuel cell by releasing a fuel cell stop; Predicting a time from a fuel cell restart timing to a fuel cell power availability timing; Calculating an available torque of the fuel cell running mode; Determining a motor torque command increase rate limiting map capable of reaching an available torque of the fuel cell running mode within a time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing; And outputting a motor torque command according to the determined motor torque command increase rate limiting map.

또한, 상기 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하는 단계에서, 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량과 연료전지 재 기동 시점의 공기유량의 차에 따른 소요시간 맵을 기초로 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측할 수 있다.Further, in the step of predicting the time until the fuel cell power availability time point, the fuel cell power restarting time point is calculated based on the required time map according to the difference between the fuel cell power availability determination air flow rate and the air flow rate at the time of restarting the fuel cell, The time from when the fuel cell power is available to when the fuel cell power is available.

또한, 상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 단계에서, 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보와 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워를 기초로 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출할 수 있다.In the step of calculating the available torque of the fuel cell running mode, the available torque of the fuel cell running mode is calculated based on real time available power information of the high-voltage battery and other consumed powers, Can be calculated.

또한, 상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 단계에서, 수학식 1을 기초로 상기 연료전지 주행모드의 가용토크(

Figure 112016006784657-pat00007
)를 산출하고, 상기 수학식 1은
Figure 112016006784657-pat00008
이고, 상기
Figure 112016006784657-pat00009
는 전달효율 계수,
Figure 112016006784657-pat00010
는 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보,
Figure 112016006784657-pat00011
는 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워,
Figure 112016006784657-pat00012
는 모터 회전속도일 수 있다.Further, in the step of calculating the available torque of the fuel cell running mode, an allowable torque of the fuel cell running mode
Figure 112016006784657-pat00007
), And the equation (1)
Figure 112016006784657-pat00008
, And
Figure 112016006784657-pat00009
The transmission efficiency coefficient,
Figure 112016006784657-pat00010
Real-time available power information of high-voltage batteries,
Figure 112016006784657-pat00011
The power consumption for the fuel cell re-start, other power consumption,
Figure 112016006784657-pat00012
May be the motor rotational speed.

또한, 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵은, 상기 연료전지 재 기동 시점부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간과 상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 기 설정된 기준에 적용하여 현재 모터 토크 지령 대비 다음 모터 토크 상승률 제한치를 매핑하여 설정한 값일 수 있다.The motor torque command increase rate limiting map may further include a map memory for storing the motor torque command increase rate limiting map in which the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing and the available torque of the fuel cell running mode are set to predetermined standards, And may be a value set by mapping the increase rate limit value.

또한, 상기 연료전지 주행모드의 가용토크는, 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크일 수 있다.The available torque of the fuel cell running mode may be a reference available torque of the predetermined fuel cell running mode.

또한, 상기 연료전지 주행모드의 가용토크는, 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크를 기초로 산출된 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 의하여 결정된 모터 토크 지령 상승률에 연료전지 주행모드 가용토크 비율을 곱한 가용토크일 수 있다.The available torque of the fuel cell running mode is calculated by multiplying the motor torque command increasing rate determined by the motor torque command increasing rate limit map calculated on the basis of the reference available torque of the predetermined fuel cell running mode by the fuel- It can be an available torque.

또한, 상기 연료전지 주행모드 가용토크 비율은, 연료전지 주행모드의 현재 가용토크를 상기 연료전지 주행모드의 기준 가용토크로 나눈 값일 수 있다.In addition, the fuel-cell running mode usable torque ratio may be a value obtained by dividing the present usable torque of the fuel cell running mode by the reference usable torque of the fuel cell running mode.

또한, 상기 연료전지 차량의 제어방법은, 상기 모터 토크 지령을 출력하는 단계 이후에, 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 산출된 모터 토크 지령을 인버터로 출력하기 이전에 상기 모터 토크 지령을 구동 충격 완화 필터링 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The control method of the fuel cell vehicle may further include a step of outputting the motor torque command to the drive shock before outputting the motor torque command calculated in accordance with the motor torque command increase rate limit map to the inverter after outputting the motor torque command, And performing mitigation filtering processing.

개시된 발명은 연료전지 재 기동 후 연료전지 주행 모드 가용 토크까지 부드럽게 상승할 수 있도록 모터 토크 선도를 제한하기 때문에, 모터 토크 선도의 급변 포인트를 제어할 수 있고, 이로 인해 연료전지 정지 중 가속 시 가속 이질감을 방지할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.Since the disclosed invention limits the motor torque curve so as to smoothly rise to the available torque in the fuel cell running mode after restarting the fuel cell, it is possible to control the abrupt change point of the motor torque curve, Can be prevented.

도 1은 연료전지 차량의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 2는 연료전지 차량의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 3 내지 도 6은 모터 토크의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 연료전지 정지 해제 시 연료전지 재 기동 후 일반적인 모터 토크의 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 연료전지 정지 해제 시 연료전지 재 기동 후 개시된 발명에 의한 모터 토크의 변화를 나타내는 도면이다.
도 9는 연료전지 차량의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the configuration of a fuel cell vehicle in detail.
2 is a control block diagram showing the configuration of a fuel cell vehicle.
3 to 6 are diagrams for explaining a method of controlling the motor torque.
7 is a graph showing a change in a motor torque after restarting the fuel cell when the fuel cell is stopped.
8 is a diagram showing a change in motor torque according to the invention disclosed after restarting the fuel cell when the fuel cell is stopped.
9 is a flowchart for explaining a control method of the fuel cell vehicle.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages, and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In this specification, the terms first, second, etc. are used to distinguish one element from another, and the element is not limited by the terms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 연료전지 차량의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the configuration of a fuel cell vehicle in detail.

도 1을 참조하면, 연료전지 차량(100)은 모터(110), 인버터(120), 연료전지(Fuel Cell)(130), 수소공급장치(140), 공기공급장치(150), 고전압 전력변환기(160) 및 고전압 배터리(170)를 포함할 수 있다.1, a fuel cell vehicle 100 includes a motor 110, an inverter 120, a fuel cell 130, a hydrogen supply device 140, an air supply device 150, a high voltage power converter A high voltage battery 160, and a high voltage battery 170.

보다 상세히 설명하면, 모터(110)는 인버터(120)의 제어에 따라 구동토크 및 구동시간이 조정되어 구동될 수 있다.More specifically, the motor 110 may be driven by adjusting the driving torque and the driving time according to the control of the inverter 120. [

인버터(120)는 연료전지(130)와 고전압 배터리(170)에서의 출력에 따라 모터(110)를 구동시키는 구성일 수 있다. 구체적으로, 인버터(120)는 연료전지(130)와 고전압 배터리(170)에서 출력되는 직류 형태의 고전압을 고속 스위칭을 통해 상 변환시켜 모터(110)를 구동시킨다.The inverter 120 may be configured to drive the motor 110 in accordance with the output from the fuel cell 130 and the high-voltage battery 170. Specifically, the inverter 120 drives the motor 110 by phase-converting a high voltage of a DC type output from the fuel cell 130 and the high-voltage battery 170 through high-speed switching.

연료전지(130)는 연료의 전기화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 생산하는 구성일 수 있다. 구체적으로, 연료전지(130)는 수소공급장치(140)로부터 애노드에 공급되는 수소와 공기공급장치(150)로부터 캐소드에 공급되는 공기의 화학적 반응을 통해 전기를 생성하는 것이다.The fuel cell 130 may be configured to produce electrical energy through an electrochemical reaction of the fuel. Specifically, the fuel cell 130 generates electricity through chemical reaction between hydrogen supplied from the hydrogen supply device 140 to the anode and air supplied from the air supply device 150 to the cathode.

수소공급장치(140)는 연료전지(130)로 수소를 공급하기 위한 구성일 수 있다.The hydrogen supply device 140 may be configured to supply hydrogen to the fuel cell 130.

공기공급장치(150)는 연료전지(130)로 공기를 공급하기 위한 구성일 수 있다.The air supply device 150 may be configured to supply air to the fuel cell 130.

고전압 전력변환기(160)는 연료전지(130)와 인버터(120) 사이에 병렬로 접속되어 모터(110)에 공급되는 전압이 안전하게 유지되도록 하고, 연료전지(130)와 고전압 배터리(170)의 서로 다른 출력 전압의 균형을 매칭시켜 주며, 연료전지(130)의 잉여 전압 및 회생제동 에너지를 고전압 배터리(170) 측에서 충전 전압으로 제공되도록 하는 구성일 수 있다.The high voltage power converter 160 is connected in parallel between the fuel cell 130 and the inverter 120 so that the voltage supplied to the motor 110 can be safely maintained and the voltage between the fuel cell 130 and the high voltage battery 170 And the surplus voltage and the regenerative braking energy of the fuel cell 130 are supplied to the charging voltage at the high voltage battery 170 side.

고전압 배터리(170)는 전기에너지를 충전할 수 있는 구성으로, 고전압 전력변환기(160)에 연결될 수 있다.The high voltage battery 170 may be connected to the high voltage power converter 160 in a configuration capable of charging electric energy.

도 2는 연료전지 차량의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.2 is a control block diagram showing the configuration of a fuel cell vehicle.

이하에서는, 모터 토크의 제어방법을 설명하기 위한 도 3 내지 도 6, 연료전지 정지 해제 시 연료전지 재 기동 후 일반적인 모터 토크의 변화를 나타내는 도 7, 연료전지 정지 해제 시 연료전지 재 기동 후 개시된 발명에 의한 모터 토크의 변화를 나타내는 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.3 to 6 for explaining a method of controlling the motor torque, FIG. 7 showing a change in general motor torque after restarting the fuel cell when the fuel cell is stopped, FIG. Will be described with reference to FIG.

또한, 도 1에서 개시하는 설명과 중복되거나, 개시된 발명에 적용되는 구성 이외의 구성에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.Further, detailed description of configurations other than the configurations applied to the disclosed invention overlapping with those described in Fig. 1 will be omitted.

도 2를 참조하면, 연료전지 차량(100)은 모터(110), 인버터(120) 및 연료전지 제어기(180)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the fuel cell vehicle 100 may include a motor 110, an inverter 120, and a fuel cell controller 180.

인버터(120)는 연료전지(도 1의 130)와 고전압 배터리(도 1의 170)에서의 출력에 따라 모터(110)를 구동시키는 구성일 수 있다.The inverter 120 may be configured to drive the motor 110 in accordance with the output from the fuel cell (130 in FIG. 1) and the high-voltage battery (170 in FIG. 1).

연료전지 제어기(180)는 연료전지(130) 정지가 해제되어 연료전지(130)가 재 기동되면, 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하고, 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하며, 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 상기 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 산출하고, 산출된 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 모터 토크 지령을 상기 인버터(120)로 출력할 수 있다.When the fuel cell 130 is stopped and the fuel cell 130 is restarted, the fuel cell controller 180 predicts the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing, Calculates a motor torque command increase rate limiting map capable of reaching an available torque in the fuel cell running mode within a time period from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing and outputs the calculated motor torque command It is possible to output the motor torque command to the inverter 120 according to the rate limiting map.

보다 상세히 설명하면, 연료전지 제어기(180)는 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량과 연료전지 재 기동 시점의 공기유량의 차에 따른 시간맵을 기초로 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측할 수 있다.More specifically, the fuel cell controller 180 calculates a fuel cell power availability time point from the fuel cell restart timing based on a time map according to the difference between the fuel cell power availability determination air flow rate and the air flow rate at the time of restarting the fuel cell, Can be predicted.

도 3에서 개시하는 연료전지 정지(FC stop)는 연료전지(130)의 캐소드에 공기 공급을 중단한 상태를 의미한다. 또한, 연료전지 재 기동(FC restart)은 연료전지(130)의 캐소드에 공기를 재 공급하는 상태로, 도 3의

Figure 112016006784657-pat00013
는 연료전지의 재 기동 시점의 공기 유량(Cathode Gas Flowrate)을 의미한다. 또한, 연료전지 파워 가용(FC power available)은 공기 유량이 일정 수준 도달하는 시점으로, 도 3의
Figure 112016006784657-pat00014
는 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량(Cathode Gas Flowrate)을 의미하는 것이다.The fuel cell stop (FC stop) disclosed in FIG. 3 means that the air supply to the cathode of the fuel cell 130 is stopped. In addition, the fuel cell restart (FC restart) is a state in which air is supplied to the cathode of the fuel cell 130 again,
Figure 112016006784657-pat00013
Quot; refers to the air flow rate at the time of restarting the fuel cell. The FC power available is a time point when the air flow rate reaches a certain level,
Figure 112016006784657-pat00014
Means a fuel cell power availability determination air flow rate (Cathode Gas Flow Rate).

도 4를 참조하면, 연료전지 제어기(180)는 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량(

Figure 112016006784657-pat00015
)으로부터 연료전지의 재 기동 시점의 공기유량(
Figure 112016006784657-pat00016
)을 감한 값에 따른 소요시간 맵으로 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용 시점까지의 소요 시간을 결정할 수 있다. 이때, 소요시간 맵은 연료전지 제어기(180) 설계 시 초기 설정된 것으로서,
Figure 112016006784657-pat00017
-
Figure 112016006784657-pat00018
에 따라 소요되는 시간(Time interval from restart to FC power available)(예를 들어, 도 4의 T1, T2, T3)을 매핑한 것이다. Referring to Figure 4, the fuel cell controller 180 monitors the fuel cell power available air flow rate (
Figure 112016006784657-pat00015
) To the air flow rate at the restarting time of the fuel cell (
Figure 112016006784657-pat00016
) From the start time of the fuel cell to the time when the fuel cell power is available. At this time, the required time map is initially set at the time of designing the fuel cell controller 180,
Figure 112016006784657-pat00017
-
Figure 112016006784657-pat00018
(T 1 , T 2 , T 3 in FIG. 4) of the time interval from restart to FC power available.

또한, 연료전지 제어기(180)는 고전압 배터리(170)의 실시간 가용 파워 정보와 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워를 기초로 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출할 수 있다. 이를 위해, 보조 전원이자 에너지 저장수단인 고전압 배터리(170)는 실시간 가용 파워 정보를 연료전지 제어기(180)로 통보할 수 있다.In addition, the fuel cell controller 180 can calculate the available torque of the fuel cell running mode based on real time available power information of the high-voltage battery 170 and other consumed power including the power consumption for the fuel cell restart . To this end, the high-voltage battery 170, which is an auxiliary power source and energy storage means, can notify the fuel cell controller 180 of real-time available power information.

구체적으로, 연료전지 제어기(180)는 수학식 1을 기초로 상기 연료전지 주행모드(EV mode) 주행 시의 가용토크(

Figure 112016006784657-pat00019
)를 산출할 수 있다.Specifically, the fuel cell controller 180 calculates an allowable torque at the time of running in the fuel cell running mode (EV mode) based on the equation (1)
Figure 112016006784657-pat00019
) Can be calculated.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure 112016006784657-pat00020
Figure 112016006784657-pat00020

상기

Figure 112016006784657-pat00021
는 전달효율 계수,
Figure 112016006784657-pat00022
는 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보,
Figure 112016006784657-pat00023
는 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워,
Figure 112016006784657-pat00024
는 모터 회전속도일 수 있다. 이때, 연료전지 제어기(180)는 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워를 산출할 수 있다. 상기 기타 소모 파워는 고전압 배터리의 실시간 가용 파워를 제외한 나머지 소모 파워를 의미하는 것으로 정의하기로 한다.remind
Figure 112016006784657-pat00021
The transmission efficiency coefficient,
Figure 112016006784657-pat00022
Real-time available power information of high-voltage batteries,
Figure 112016006784657-pat00023
The power consumption for the fuel cell re-start, other power consumption,
Figure 112016006784657-pat00024
May be the motor rotational speed. At this time, the fuel cell controller 180 may calculate other consuming power including the exhaust flow power for restarting the fuel cell. The other consuming power is defined as meaning remaining power excluding the real-time available power of the high-voltage battery.

또한, 연료전지 제어기(180)는 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 설정할 수 있다.Further, the fuel cell controller 180 can set a motor torque command increase rate limiting map that can reach the available torque of the fuel cell running mode within the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing.

이때, 모터 토크 지령 상승률 제한맵은 연료전지 재 기동 시점부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간과 연료전지 주행모드의 가용토크를 기 설정된 기준에 적용하여 현재 모터 토크 지령 대비 다음 모터 토크 상승률 제한치를 매핑하여 설정한 값을 의미한다.At this time, the motor torque command increase rate limiting map maps the time from the fuel cell restart time to the fuel cell power availability point and the available torque of the fuel cell running mode to the predetermined reference to map the next motor torque increase rate limit relative to the current motor torque command Quot; and " set "

상기 연료전지 주행모드의 가용토크는 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크일 수 있다.The available torque of the fuel cell running mode may be a reference available torque of the predetermined fuel cell running mode.

또한, 연료전지 주행모드의 가용토크는 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크를 기초로 산출된 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 의하여 결정된 모터 토크 지령 상승률에 연료전지 주행모드 가용토크 비율을 곱한 가용토크일 수도 있다. 이때, 연료전지 주행모드 가용토크 비율은 연료전지 주행모드의 현재 가용토크를 연료전지 주행모드의 기준 가용토크로 나눈 값일 수 있다.The available torque of the fuel cell running mode is calculated by subtracting the available torque obtained by multiplying the motor torque command increasing rate determined by the motor torque command increasing rate limit map calculated on the basis of the reference available torque of the predetermined fuel cell running mode by the fuel- Lt; / RTI > At this time, the fuel-cell running mode available torque ratio may be a value obtained by dividing the current available torque of the fuel cell running mode by the reference available torque of the fuel cell running mode.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 설정하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of setting the motor torque command increase rate limiting map will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig.

도 5에서 도시하는 바와 같이, 연료전지 재 기동 시점(FC restart)부터 연료전지 파워 가동 시점(FC power available)까지의 소요 시간(T1, T2)이 각기 다르더라도 연료전지 재 기동 시점의 토크 상승률을 동일(

Figure 112016006784657-pat00025
=
Figure 112016006784657-pat00026
)하도록 한다. 이때, 연료전지 재 기동 시점의 토크 상승률이 동일함(
Figure 112016006784657-pat00027
=
Figure 112016006784657-pat00028
)은 동일한 초기 가속감을 위함이다. 도 5에서 도시하는 바와 같이, 연료전지 파워 가용시점의 토크는 연료전지 주행모드(EV mode) 가용 토크(
Figure 112016006784657-pat00029
)로 동일하나, 소요시간이 클수록 토크 상승률 제한치가 작은 값을 갖게 됨을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, even if the required time (T 1 , T 2 ) from the fuel cell restart timing (FC restart) to the fuel cell power start timing (FC power available) Growth rate is the same (
Figure 112016006784657-pat00025
=
Figure 112016006784657-pat00026
). At this time, the torque increasing rate at the time of restarting the fuel cell is the same
Figure 112016006784657-pat00027
=
Figure 112016006784657-pat00028
) Are for the same initial acceleration. As shown in Fig. 5, the torque at the fuel cell power availability point corresponds to the fuel cell running mode (EV mode) available torque
Figure 112016006784657-pat00029
), But it can be confirmed that the larger the time required, the smaller the torque increase rate limit value.

연료전지 제어부(180)는 상술한 원리를 기초로 연료전지 파워 가용 시점까지 연료전지 주행모드 가용토크에 부드럽게 도달할 수 있도록 현재 모터 토크 지령 대비 다음 스텝의 모터 토크 상승률 제한치로 매핑하여 설정할 수 있는 것이다.The fuel cell control unit 180 can be set by mapping to the motor torque increase rate limit value of the next step with respect to the current motor torque command so as to smoothly reach the fuel cell running mode available torque up to the fuel cell power availability point on the basis of the above- .

예를 들어, 도 6을 참조하면, 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가능 시점까지의 각기 다른 소요 시간 T1, T2, T3에 대하여 현재 모터 토크 지령 대비 다음 모터 토크 상승률 제한치를 매핑하였을 때, 0토크에서의 상승률은 동일하고 T1 -> T3 로 갈수록 완만한 기울기의 선도를 보이는 것을 확인할 수 있다.For example, referring to FIG. 6, the next motor torque increase rate limit value is mapped to the current motor torque command with respect to different required times T 1 , T 2 , and T 3 from the fuel cell restart timing to the fuel cell power enable timing , The rate of rise at zero torque is the same, and the gradient of gentle slope toward T 1 -> T 3 is shown.

연료전지 제어부(180)는 도 6과 같은 모터 토크 상승률 제한맵을 실험을 통해 도출된 기 설정된 기준을 통해 설정할 수 있다.The fuel cell controller 180 may set the motor torque increase rate limiting map as shown in FIG. 6 through a predetermined reference derived through experiment.

도 6의 모터 토크 상승률 제한맵은 연료전지 주행 모드의 가용토크가 기준 가용토크(

Figure 112016006784657-pat00030
)일 때를 기준치로 하여 설정한 기준맵이며, 이를 통해 결정된 상승률에 연료전지 주행모드의 가용토크 비율(
Figure 112016006784657-pat00031
)을 곱하여 확대 적용하는 것도 가능하다 것이다.The motor torque increase rate limiting map in Fig. 6 indicates that the available torque in the fuel cell running mode is the reference available torque
Figure 112016006784657-pat00030
) Is a reference map that is set as a reference value, and the allowable torque ratio of the fuel cell running mode
Figure 112016006784657-pat00031
It is also possible to multiply by multiplying it.

이때, 연료전지 주행모드의 가용토크 비율은 수학식 2를 통해 산출할 수 있다.At this time, the available torque ratio of the fuel cell running mode can be calculated through Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016006784657-pat00032
Figure 112016006784657-pat00032

상술한

Figure 112016006784657-pat00033
는 기준 가용토크이고,
Figure 112016006784657-pat00034
는 현재 가용토크를 의미할 수 있다.Described above
Figure 112016006784657-pat00033
Is a reference available torque,
Figure 112016006784657-pat00034
Lt; RTI ID = 0.0 > available torque. ≪ / RTI >

또한, 연료전지 제어기(180)는 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 산출된 모터 토크 지령을 인버터(120)로 출력하기 이전에 모터 토크 지령을 구동 충격 완화 필터링 처리하여 최종 모터 토크 지령을 출력할 수 있다. 이때, 구동 충격 완화 필터링은 인버터(120)로 전달되는 모터 토크 지령이 모터(110) 구동에 충격으로 작용하지 않도록 필터링을 처리하는 것을 의미하는 것이다.In addition, the fuel cell controller 180 may perform the drive shock reduction filtering processing on the motor torque command before outputting the motor torque command calculated in accordance with the motor torque command increase rate limit map to the inverter 120 to output the final motor torque command have. At this time, driving shock mitigation filtering means that the motor torque command transmitted to the inverter 120 is processed so as not to act as an impact on the driving of the motor 110.

일반적인 경우의 도 7을 참조하면, 연료전지 정지(FC STOP) 모드 중 가속 의도 판단되어 연료전지 정지 해제될 때, 연료전지 재 기동(FC RESTART) 후 파워 가용(FC POWER AVAILABLE) 시까지는 연료전지 주행 모드(EM mode)인데, 이때, 연료전지 주행 모드의 가용토크에 의한 제한 발생 시 도 7과 같이 토크 선도(A)가 꺽이는 현상이 발생하여, 가속 -> 멈칫 -> 재가속과 같은 가속 이질감이 발생하여 연료전지 차량의 승차감을 저하시킬 수 있다.Referring to FIG. 7 of the general case, when the fuel cell is stopped and the fuel cell is stopped when it is determined that the fuel cell is stopped (FC STOP) mode, the fuel cell runs until the FC POWER AVAILABLE after the FC RESTART, (EM mode). At this time, when the restriction due to the available torque of the fuel cell running mode occurs, the torque curve (A) is distorted as shown in FIG. 7 and the acceleration unevenness such as acceleration -> stop - So that the ride comfort of the fuel cell vehicle can be reduced.

한편, 개시된 발명에 의한 도 8을 참조하면, 가속 의도 판단에 의한 연료전지 정지(FC STOP) 해제 시, 연료전지 파워 가용 시점(FC POWER AVAILABLE)을 예측하여 연료전지 파워 가용 시점에 모터 토크가 연료전지 주행 모드의 가용토크까지 부드럽게 상승할 수 있도록 모터 토크 지령의 상승률을 제한하기 때문에, B 및 C와 같이, 토크 선도 급변 포인트가 제어되어 완가속 -> 가속으로 종래의 가속 이질감을 완화시킬 수 있다. 이때, 토크 선도 B는 구동 충격 완화 필터링 이전의 모터 토크를 적용한 경우이고, 토크 선도 C는 구동 충격 완화 필터링 이후의 모터 토크를 적용한 경우이다.8, when the FC STOP is canceled due to the determination of the acceleration intention, the fuel cell power availability point (FC POWER AVAILABLE) is predicted and the motor torque becomes equal to the fuel The increase rate of the motor torque command is limited so as to smoothly rise to the usable torque of the battery running mode. Therefore, as in the case of B and C, the sudden change point of the torque curve is controlled and the conventional acceleration unevenness . In this case, the torque curve B shows the case where the motor torque before the drive shock reduction filtering is applied, and the torque curve C shows the case where the motor torque after the drive shock reduction filtering is applied.

도 9는 연료전지 차량의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart for explaining a control method of the fuel cell vehicle.

먼저, 연료전지 차량(100)은 가속 의지 판단에 의해 연료전지 정지가 해제되어 연료전지(130)가 재 기동되면(S110 내지 S130), 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측할 수 있다(S140).First, the fuel cell vehicle 100 determines the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing when the fuel cell stop is canceled and the fuel cell 130 is restarted (S110 to S130) (S140).

구체적으로, 연료전지 차량(100)은 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량과 연료전지 재 기동 시점의 공기유량의 차에 따른 소요시간 맵을 기초로 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측할 수 있다.Specifically, the fuel cell vehicle 100 measures the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing based on the required time map according to the difference between the fuel cell power availability determination air flow rate and the air flow rate at the time of restarting the fuel cell Time can be predicted.

다음, 연료전지 차량(100)은 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출할 수 있다(S150).Next, the fuel cell vehicle 100 can calculate the available torque of the fuel cell running mode (S150).

연료전지 차량(100)은 고전압 배터리(170)의 실시간 가용 파워 정보와 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워를 기초로 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출할 수 있다.The fuel cell vehicle 100 can calculate the available torque of the fuel cell running mode based on real time available power information of the high voltage battery 170 and other consumed power including the current consumption power for restarting the fuel cell.

구체적으로, 연료전지 차량(100)은 상술한 수학식 1을 기초로 상기 연료전지 주행모드의 가용토크(

Figure 112016006784657-pat00035
)를 산출할 수 있다.Specifically, the fuel cell vehicle 100 calculates the available torque of the fuel cell running mode (for example,
Figure 112016006784657-pat00035
) Can be calculated.

다음, 연료전지 차량(100)은 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 결정할 수 있다(S160).Next, the fuel cell vehicle 100 may determine a motor torque command increase rate limit map that can reach the available torque of the fuel cell running mode within a period of time from when the fuel cell restart is started to when the fuel cell power is available (S160).

상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵은, 연료전지 재 기동 시점부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간과 상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 기 설정된 기준에 적용하여 현재 모터 토크 지령 대비 다음 모터 토크 상승률 제한치를 매핑하여 설정한 값일 수 있다.The motor torque command increase rate limiting map may be set such that the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing and the available torque of the fuel cell running mode are set to a predetermined reference so that the next motor torque increase rate limit And may be a value set by mapping.

이때, 연료전지 주행모드의 가용토크는 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크일 수 있다.At this time, the available torque of the fuel cell running mode may be the reference available torque of the predetermined fuel cell running mode.

또한, 상기 연료전지 주행모드의 가용토크는 기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크를 기초로 산출된 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 의하여 결정된 모터 토크 지령 상승률에 연료전지 주행모드 가용토크 비율을 곱한 가용토크인 것도 가능할 수 있다. 이때, 연료전지 주행모드 가용토크 비율은 연료전지 주행모드의 현재 가용토크를 연료전지 주행모드의 기준 가용토크로 나눈 값일 수 있다.The available torque of the fuel cell running mode is calculated by multiplying the motor torque command increasing rate determined by the motor torque command increasing rate limit map calculated on the basis of the reference available torque of the predetermined fuel cell running mode by the fuel- Torque may also be possible. At this time, the fuel-cell running mode available torque ratio may be a value obtained by dividing the current available torque of the fuel cell running mode by the reference available torque of the fuel cell running mode.

다음, 연료전지 차량(100)은 결정된 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 모터 토크 지령을 출력할 수 있다(S170).Next, the fuel cell vehicle 100 may output the motor torque command in accordance with the determined motor torque command increase rate limit map (S170).

다음, 연료전지 차량(100)은 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 산출된 모터 토크 지령을 인버터(120)로 출력하기 이전에 모터 토크 지령을 구동 충격 완화 필터링 처리한 후 최종 모터 토크 지령을 인버터(120)로 출력할 수 있다(S180).Next, the fuel cell vehicle 100 performs drive shock reduction filtering processing on the motor torque command before outputting the motor torque command calculated in accordance with the motor torque command increase rate limit map to the inverter 120, and outputs the final motor torque command to the inverter 120 (S180).

이후, 연료전지 차량(100)은 연료전지(130)의 파워가 가용 상태인지 여부를 확인하고, 확인 결과, 연료전지(130)의 파워가 가용 상태인 경우, 구동 충격 완화 필터링만 적용된 최종 모터 토크 지령을 인버터(120)로 출력할 수 있다(S190, S200).Thereafter, the fuel cell vehicle 100 checks whether or not the power of the fuel cell 130 is in an available state. When the power of the fuel cell 130 is in the available state, the final motor torque The command can be output to the inverter 120 (S190, S200).

한편, 연료전지(130)의 파워가 가용 상태가 아닌 경우, 연료전지 차량(100)은 단계 S170부터 다시 수행할 수 있다.On the other hand, when the power of the fuel cell 130 is not in the usable state, the fuel cell vehicle 100 can be performed again from step S170.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.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 appended claims.

1, 100 : 연료전지 차량
110 : 모터
120 : 인버터
130 : 연료전지
140 : 수소공급장치
150 : 공기공급장치
160 : 고전압 전력변환기
170 : 고전압 배터리
180 : 연료전지 제어기
1, 100: fuel cell vehicle
110: motor
120: Inverter
130: Fuel cell
140: hydrogen supply device
150: air supply device
160: High-voltage power converter
170: High voltage battery
180: Fuel cell controller

Claims (18)

연료전지와 고전압 배터리에서의 출력에 따라 모터를 구동시키는 인버터; 및
연료전지 정지가 해제되어 상기 연료전지가 재 기동되면, 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하고, 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하며, 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 상기 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 설정하고, 설정된 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 모터 토크 지령을 상기 인버터로 출력하는 연료전지 제어기;를 포함하고,
상기 연료전지 제어기는 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량과 연료전지 재 기동 시점의 공기유량의 차에 따른 소요시간 맵을 기초로 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하는 연료전지 차량.
An inverter for driving the motor in accordance with the output from the fuel cell and the high voltage battery; And
When the fuel cell stoppage is canceled and the fuel cell is restarted, the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing is estimated, the available torque of the fuel cell running mode is calculated, Setting a motor torque command increase rate limiting map capable of reaching an available torque of the fuel cell running mode within a period of time until the fuel cell power availability point is reached and outputting a motor torque command to the inverter in accordance with the set motor torque command increase rate limit map The fuel cell controller comprising:
The fuel cell controller predicts the time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power utilization timing based on the required time map according to the difference between the fuel cell power availability determination air flow rate and the air flow rate at the time of restarting the fuel cell Fuel cell vehicle.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보와 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워를 기초로 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
The fuel cell controller includes:
Wherein the available torque of the fuel cell running mode is calculated on the basis of real time available power information of the high-voltage battery and other consumed power including a current consumption power for restarting the fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
수학식 1을 기초로 상기 연료전지 주행모드의 가용토크(
Figure 112016006784657-pat00036
)를 산출하고,
상기 수학식 1은
Figure 112016006784657-pat00037
이고,
상기
Figure 112016006784657-pat00038
는 전달효율 계수,
Figure 112016006784657-pat00039
는 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보,
Figure 112016006784657-pat00040
는 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워,
Figure 112016006784657-pat00041
는 모터 회전속도인 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
The fuel cell controller includes:
Based on Equation (1), the available torque of the fuel cell running mode
Figure 112016006784657-pat00036
),
Equation (1)
Figure 112016006784657-pat00037
ego,
remind
Figure 112016006784657-pat00038
The transmission efficiency coefficient,
Figure 112016006784657-pat00039
Real-time available power information of high-voltage batteries,
Figure 112016006784657-pat00040
The power consumption for the fuel cell re-start, other power consumption,
Figure 112016006784657-pat00041
Is a motor rotation speed.
제1항에 있어서,
상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵은,
상기 연료전지 재 기동 시점부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간과 상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 기 설정된 기준에 적용하여 현재 모터 토크 지령 대비 다음 모터 토크 상승률 제한치를 매핑하여 설정한 값인 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
Wherein the motor torque command increase rate limiting map includes:
Wherein the fuel cell power mode is a mode in which the fuel cell power mode is activated and the available torque of the fuel cell running mode is applied to a preset reference to map the next motor torque increase rate limit value relative to the current motor torque command value, .
제5항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드의 가용토크는,
기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크인 연료전지 차량.
6. The method of claim 5,
The available torque of the fuel cell running mode
And the reference available torque of the predetermined fuel cell running mode.
제5항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드의 가용토크는,
기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크를 기초로 산출된 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 의하여 결정된 모터 토크 지령 상승률에 연료전지 주행모드 가용토크 비율을 곱한 가용토크인 연료전지 차량.
6. The method of claim 5,
The available torque of the fuel cell running mode
Wherein the available torque obtained by multiplying the motor torque command increase rate determined by the motor torque command increase rate limit map calculated based on the reference available torque of the fuel cell running mode by a fuel-cell running mode available torque ratio.
제7항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드 가용토크 비율은,
연료전지 주행모드의 현재 가용토크를 상기 연료전지 주행모드의 기준 가용토크로 나눈 값인 연료전지 차량.
8. The method of claim 7,
The fuel-cell running mode usable torque ratio is set such that,
Wherein the current available torque of the fuel cell running mode is divided by the reference available torque of the fuel cell running mode.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 제어기는,
상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 산출된 모터 토크 지령을 상기 인버터로 출력하기 이전에 상기 모터 토크 지령을 구동 충격 완화 필터링 처리하는 연료전지 차량.
The method according to claim 1,
The fuel cell controller includes:
Wherein the motor torque command is subjected to drive shock reduction filtering processing before outputting the motor torque command calculated in accordance with the motor torque command increase rate limitation map to the inverter.
연료전지 정지가 해제되어 상기 연료전지가 재 기동되는 단계;
연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하는 단계;
연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 단계;
상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간 내에 상기 연료전지 주행모드의 가용토크까지 도달할 수 있는 모터 토크 지령 상승률 제한맵을 결정하는 단계; 및
결정된 상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 모터 토크 지령을 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하는 단계에서, 연료전지 파워 가용 판단 기준 공기유량과 연료전지 재 기동 시점의 공기유량의 차에 따른 소요시간 맵을 기초로 상기 연료전지 재 기동 시점으로부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간을 예측하는 연료전지 차량의 제어방법.
Releasing the fuel cell stop and restarting the fuel cell;
Predicting a time from a fuel cell restart timing to a fuel cell power availability timing;
Calculating an available torque of the fuel cell running mode;
Determining a motor torque command increase rate limiting map capable of reaching an available torque of the fuel cell running mode within a time from the fuel cell restart timing to the fuel cell power availability timing; And
And outputting a motor torque command according to the determined motor torque command increase rate limiting map,
Wherein the step of predicting the time until the fuel cell power availability time is based on a time required map based on a difference between the fuel cell power availability determination air flow rate and the air flow rate at the time of restarting the fuel cell, And estimating the time until the battery power availability time.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 단계에서,
고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보와 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워를 기초로 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 연료전지 차량의 제어방법.
11. The method of claim 10,
In the step of calculating the available torque of the fuel cell running mode,
A method of controlling a fuel cell vehicle, comprising: calculating a usable torque of a fuel cell running mode based on real time usable power information of a high voltage battery and other consuming power including a power consumption for powering the fuel cell.
제10항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 산출하는 단계에서,
수학식 1을 기초로 상기 연료전지 주행모드의 가용토크(
Figure 112016006784657-pat00042
)를 산출하고,
상기 수학식 1은
Figure 112016006784657-pat00043
이고,
상기
Figure 112016006784657-pat00044
는 전달효율 계수,
Figure 112016006784657-pat00045
는 고전압 배터리의 실시간 가용 파워 정보,
Figure 112016006784657-pat00046
는 연료전지 재 기동을 위한 보기류 소모 파워를 비롯한 기타 소모 파워,
Figure 112016006784657-pat00047
는 모터 회전속도인 연료전지 차량의 제어방법.
11. The method of claim 10,
In the step of calculating the available torque of the fuel cell running mode,
Based on Equation (1), the available torque of the fuel cell running mode
Figure 112016006784657-pat00042
),
Equation (1)
Figure 112016006784657-pat00043
ego,
remind
Figure 112016006784657-pat00044
The transmission efficiency coefficient,
Figure 112016006784657-pat00045
Real-time available power information of high-voltage batteries,
Figure 112016006784657-pat00046
The power consumption for the fuel cell re-start, other power consumption,
Figure 112016006784657-pat00047
Is a motor rotation speed.
제10항에 있어서,
상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵은,
상기 연료전지 재 기동 시점부터 연료전지 파워 가용시점까지의 시간과 상기 연료전지 주행모드의 가용토크를 기 설정된 기준에 적용하여 현재 모터 토크 지령 대비 다음 모터 토크 상승률 제한치를 매핑하여 설정한 값인 연료전지 차량의 제어방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the motor torque command increase rate limiting map includes:
Wherein the fuel cell power mode is a mode in which the fuel cell power mode is activated and the available torque of the fuel cell running mode is applied to a preset reference to map the next motor torque increase rate limit value relative to the current motor torque command value, / RTI >
제14항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드의 가용토크는,
기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크인 연료전지 차량의 제어방법.
15. The method of claim 14,
The available torque of the fuel cell running mode
Wherein the reference allowable torque of the fuel cell running mode is a predetermined reference torque of the fuel cell running mode.
제14항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드의 가용토크는,
기 설정된 연료전지 주행모드의 기준 가용토크를 기초로 산출된 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 의하여 결정된 모터 토크 지령 상승률에 연료전지 주행모드 가용토크 비율을 곱한 가용토크인 연료전지 차량의 제어방법.
15. The method of claim 14,
The available torque of the fuel cell running mode
Wherein the available torque obtained by multiplying the motor torque command increase rate determined by the motor torque command increase rate limit map calculated based on the reference available torque of the predetermined fuel cell running mode times the available torque ratio in the fuel cell running mode.
제16항에 있어서,
상기 연료전지 주행모드 가용토크 비율은,
연료전지 주행모드의 현재 가용토크를 상기 연료전지 주행모드의 기준 가용토크로 나눈 값인 연료전지 차량의 제어방법.
17. The method of claim 16,
The fuel-cell running mode usable torque ratio is set such that,
Wherein the current available torque of the fuel cell running mode is divided by the reference available torque of the fuel cell running mode.
제10항에 있어서,
상기 모터 토크 지령을 출력하는 단계 이후에,
상기 모터 토크 지령 상승률 제한맵에 따라 산출된 모터 토크 지령을 인버터로 출력하기 이전에 상기 모터 토크 지령을 구동 충격 완화 필터링 처리하는 단계;
를 더 포함하는 연료전지 차량의 제어방법.
11. The method of claim 10,
After the step of outputting the motor torque command,
Performing drive shock reduction filtering processing on the motor torque command before outputting the motor torque command calculated in accordance with the motor torque command increase rate limitation map to the inverter;
Further comprising the steps of:
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