연료전지용 공기블로워 유량제어 알고리즘에 대한 연구

Abstract

전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 환경 문제가 대두되면서 차세대 자동차로써 최근 주목 받는 것은 전기자동차와 수소 연료전지 자동차이다. 수소와 대기중의 산소를 이용하는 연료전지는 전기 자동차에 비해 장거리 운전이 가능하고 출력밀도가 높아 고속/저속에 대한 자동차 동적 성능을 기존 자동차에 동일하게 발휘할 수 있으므로 각국에서는 상용 연료전지 자동차 시스템에 대한 연구개발을 활발히 진행하고 있다. 고성능 연료전지 시스템을 위해서는 운전장치 시스템의 최적화가 필요하고 본 연구에서는 운전장치 시스템 중 공기블로워 유량제어를 다루었다. 하지만 공기블로워 유량제어는 다양한 환경 변수와 비선형 특성을 갖고 있기 때문에 최적화 하기 어려워 아래와 같은 방법으로 문제를 해결하였다. 우선 공기블로워를 크게 공력부와 모터부 두 개로 분류하고, 대기 압력 및 대기 온도, 시스템 압력의 세 가지 환경 변수로 모델링 하여 공기블로워 속도에 따른 공기 유량 및 모터의 부하 토크의 변동량을 확인하였다. 또한 표면 부착형 영구자석 동기 모터(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor, SPMSM)를 사용한 공기블로워 시뮬레이션 모델을 통해 다양한 입력 조건에서의 최적의 공기블로워 유량제어 알고리즘을 제안한다.