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수소전기 트램(tram)이나 수소전기 차량에 적용되는 양성자교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell ; PEMFC)의 수명 및 효율을 모두 개선할 수 있도록 구성되는 수소연료전지 제어시스템에 있어서, 상기 PEMFC의 수소압력과 산소압력을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 압력제어부; 및 부하 전력에 따라 상기 PEMFC의 전력을 최적화하는 처리가 수행되도록 이루어지는 전력제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 제어시스템
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제 1항에 있어서, 상기 압력제어부는, 수소압력과 산소압력 사이의 편차를 최소화하는 처리가 수행되도록 구성되는 FOPID(Fractional-order PID) 컨트롤러; 및 상기 FOPID 컨트롤러의 파라미터(Kp, Ki, Kd, λ, μ)를 제어하기 위한 퍼지로직부(fuzzy logic system)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 제어시스템
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제 2항에 있어서, 상기 FOPID 컨트롤러는, 적분기(integrator) 파라미터 λ와 미분기(differentiator) 파라미터 μ 값의 조합에 따라 제어방식(P, PI, PD, PID)이 결정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 제어시스템
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제 2항에 있어서, 상기 퍼지로직부는, 기준신호(Desired signal)(PH2_ref, PO2_ref)와 측정신호(PH2, PO2) 사이의 압력오차(e)와 상기 압력오차(e)에 대한 적분을 나타내는 적분오차(∫edt)를 입력받는 처리가 수행되는 퍼지화(Fuzzification) 단계; 상기 퍼지화(Fuzzification) 단계에서 입력된 입력값에 근거하여, 미리 정해진 규칙(Rule)에 따라 상기 FOPID 컨트롤러의 파라미터(Kp, Ki, Kd, λ, μ)를 추정하는 처리가 수행되는 추론(Inference) 단계; 및 상기 추론 단계의 추론결과에 따라 결정된 파라미터(Kp, Ki, Kd, λ, μ)를 출력하는 처리가 수행되는 역퍼지화(Defuzzification) 단계를 포함하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 제어시스템
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제 1항에 있어서, 상기 전력제어부는, 부하전력추종을 통해 전력제어를 최적화하는 처리가 수행되도록 이루어지는 적응형 뉴로퍼지 추론시스템(Adaptive Neural Fuzzy Inference System ; ANFIS)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 제어시스템
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제 5항에 있어서, 상기 ANFIS는, 상기 PEMFC의 전력(PFC)과 부하전력(PLoad) 사이의 전력오차(e)와, 상기 전력오차(e)의 적분(∫edt) 및 미분(de/dt)을 포함하는 3개의 입력과, 상기 PEMFC의 전력제어신호(u)를 포함하는 1개의 출력을 가지며, 상기 PEMFC의 실제출력(actual output)(y)에서 목표출력(target output)(yd)을 감산하여(subtracking) 허용오차(error tolerance)(ε)를 계산하고, 계산된 상기 허용오차가 미리 정해진 제 1 기준값 이하이거나, 또는, 에포크(epoch) 횟수가 미리 정해진 제 2 기준값 이상인 경우에 상기 전력제어신호(u)가 출력되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 제어시스템
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청구항 1항 내지 청구항 6항 중 어느 한 항에 기재된 수소연료전지 제어시스템을 이용한 수소연료전지의 제어방법에 있어서, 상기 수소연료전지 제어시스템의 압력제어부를 통하여 수소압력과 산소압력을 제어하는 처리가 수행되는 압력제어단계; 및 상기 수소연료전지 제어시스템의 전력제어부를 통하여 부하전력추종을 통해 전력제어를 최적화하는 처리가 수행되는 전력제어단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지의 제어방법
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청구항 1항 내지 청구항 6항 중 어느 한 항에 기재된 수소연료전지 제어시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소전기 차량
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