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KR102335976B1 - 연료전지 진단 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템 - Google Patents

연료전지 진단 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템 Download PDF

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KR102335976B1 KR1020170043227A KR20170043227A KR102335976B1 KR 102335976 B1 KR102335976 B1 KR 102335976B1 KR 1020170043227 A KR1020170043227 A KR 1020170043227A KR 20170043227 A KR20170043227 A KR 20170043227A KR 102335976 B1 KR102335976 B1 KR 102335976B1
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Abstract

본 발명은 연료전지 진단 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 연료전지 스택으로부터 스택 전압 및 스택 전류를 측정하는 측정부, 상기 측정된 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 복수의 기준 전류점 및 상기 복수의 기준 전류점에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출하고, 상기 복수의 기준 전압점 간 전압차이를 이용하여 기준 신호 파형을 구성하며, 상기 기준 신호 파형을 기반으로 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 연산부, 및 상기 연료전지 스택의 비정상 정도에 따라 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 판단부를 포함한다.

Description

연료전지 진단 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING OF FUEL CELL, VEHICLE SYSTEM}
본 발명은 연료전지 진단 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전 장치이다.
차량에서 필요한 전위를 얻기 위해서는 단위 셀을 필요한 전위만큼 적층하여 스택 구조로 구현한다. 이러한 연료전지 차량에서는 셀의 전압을 이용하여 스택 성능 및 운전상태, 고장 여부 등을 파악하고 있다.
셀 전압 측정 방식은 스택 전압만을 측정하여 전류의 변화에 따른 스택 전압의 변화를 주파수 분석하여 스택의 셀 전압 하락을 통해 진단한다
스택 진단 시 부하를 연결하여 스택을 운전하는 동안 스택에 정현파[(Bsin(ωt)] 형태의 주파수 응답용 진단 전류를 추가로 인가하여 진단하는데, 이때 스택의 전류는 기본 동작 전류와 정현파 전류의 합이 된다. 하지만, 스택에 진단 전류를 추가로 인가하는 방법은 하나의 작은 교류 전류 변화를 입력으로 사용하므로 분해 성능이 낮다.
미국등록특허 제7531253호
본 발명의 목적은, 연료전지 스택에 별도의 AC 신호를 인가하지 않아도 연료전지 스택의 스택 전압 및 스택 전류를 기반으로 구성한 기준 신호 파형의 출력 전압을 이용하여 연료전지 스택의 비정상 상태를 검출할 수 있으며, 연료전지 스택의 검출 단위가 커지는 경우에도 높은 정확도로 연료전지 스택의 비정상 상태를 검출할 수 있도록 한 연료전지 진단 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 연료전지 스택으로부터 스택 전압 및 스택 전류를 측정하는 측정부, 상기 측정된 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 복수의 기준 전류점 및 상기 복수의 기준 전류점에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출하고, 상기 복수의 기준 전압점 간 전압차이를 이용하여 기준 신호 파형을 구성하며, 상기 기준 신호 파형을 기반으로 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 연산부, 및 상기 연료전지 스택의 비정상 정도에 따라 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는, 상기 스택 전류의 히스토그램을 분석하여 적어도 세 개 이상의 기준 전류점을 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는, 상기 스택 전류의 히스토그램 분석 결과, 발생 빈도수가 기준횟수 이상인 전류점들 중 전류값이 기준값 이상 차이 나는 두 개의 전류점과, 상기 두 개의 전류점 사이의 전류값을 갖는 하나 또는 그 이상의 전류점을 기준 전류점으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는, 상기 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 상기 추출된 적어도 세 개 이상의 기준 전류점에 대응하는 적어도 세 개의 기준 전압점을 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 신호 파형은, 상기 세 개 이상의 기준 전압점들 사이의 전압차이를 진폭으로 갖는 사인파인 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는, 상기 기준 신호 파형을 기반으로 출력신호에 포함된 고주파 성분의 진폭 크기의 합과 입력신호의 진폭 크기 간 비율에 근거하여 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 판단부는, 상기 연료전지 스택의 비정상 정도가 설정된 비율 이상이면 상기 연료전지 스택이 비정상 상태인 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 판단부는, 상기 연료전지 스택의 비정상 정도가 정상 상태 기반 비정상 정도 보다 설정된 비율 이상 증가하면 상기 연료전지 스택이 비정상 상태인 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 상기 측정된 스택 전압 및 상기 스택 전류를 기준값에 근거하여 필터링 하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 연료전지 스택으로부터 스택 전압 및 스택 전류를 측정하는 단계, 상기 측정된 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 복수의 기준 전류점 및 상기 복수의 기준 전류점에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출하는 단계, 상기 복수의 기준 전압점 간 전압차이를 이용하여 기준 신호 파형을 구성하는 단계, 상기 기준 신호 파형을 기반으로 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 단계, 및 상기 연료전지 스택의 비정상 정도에 따라 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시스템은, 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택으로부터 측정된 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 복수의 기준 전류점 및 상기 복수의 기준 전류점에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출하고, 상기 복수의 기준 전압점 간 전압차이를 이용하여 구성한 기준 신호 파형을 기반으로 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하며, 상기 연료전지 스택의 비정상 정도에 따라 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 진단 장치, 및 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 출력하는 입출력 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 연료전지 스택에 별도의 AC 신호를 인가하지 않아도 연료전지 스택의 스택 전압 및 스택 전류를 기반으로 구성한 기준 신호 파형의 출력 전압을 이용하여 연료전지 스택의 비정상 상태를 검출할 수 있으며, 연료전지 스택의 검출 단위가 커지는 경우에도 높은 정확도로 연료전지 스택의 비정상 상태를 검출할 수 있어 연료전지 스택의 비정상 상태 진단 성능이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 적용된 차량 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 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. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 적용된 차량 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량 시스템은 연료전지 스택(10), 입출력 인터페이스(50) 및 진단 장치(100)를 포함할 수 있다.
연료전지 스택(10)은 차량을 구동시키기 위한 동력을 제공한다. 여기서, 연료전지 스택(10)은 복수의 단위 셀들을 반복 적층하여 체결함으로써 구성될 수 있다.
진단 장치(100)는 연료전시 스택의 스택 전압 및 스택 전류를 측정하고 측정된 스택 전압 및 스택 전류에 근거하여 기준 신호 파형을 구성할 수 있다. 이때, 진단 장치(100)는 구성된 기준 신호 파형의 출력 전압에 포함된 고조파 성분의 정보를 이용하여 연료전지 스택(10)의 비정상 정도를 산출하고, 산출된 비정상 정도에 근거하여 연료전지 스택(10)의 비정상 상태를 진단할 수 있다.
여기서, 진단 장치(100)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 진단 장치(100)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다.
진단 장치(100)에 대한 세부 구성에 대해서는 도 2의 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
입출력 인터페이스(50)는 사용자로부터의 제어 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 진단 장치(100)의 진단 결과를 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다.
여기서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다.
출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다.
이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 전계 방출 디스플레이(Feld Emission Display, FED), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 진단 장치(100)는 측정부(110), 필터부(120), 연산부(130) 및 판단부(140)를 포함할 수 있다.
먼저, 측정부(110)는 연료전지 스택(10)의 스택 전압 및 스택 전류를 측정한다.
필터부(120)는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 이용하여 기준값을 넘는 스택 전압 및 스택 전류를 필터링한다. 일 예로, 필터부(120)는 5~15Hz 대역 통과 필터를 이용하여 스택 전압 및 스택 전류를 필터링할 수 있다.
스택 전압 및 스택 전류를 필터링하는 실시예는 도 3a 내지 도 4b를 참조하도록 한다.
도 3a 및 도 4a는 측정부(110)에 의해 측정된 연료전지 스택(10)의 스택 전압 및 스택 전류를 나타낸 도면이다. 이때, 필터부(120)를 대역 통과 필터를 이용하여 도 3a의 스택 전압을 도 3b의 스택 전압으로 필터링할 수 있다. 또한, 필터부(120)는 대역 통과 필터를 이용하여 도 4a의 스택 전류를 도 4b의 스택 전류로 필터링 할 수 있다.
연산부(130)는 필터부(120)에 의해 필터링 된 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 복수의 기준 전류점 및 복수의 기준 전류점에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출한다.
여기서, 연산부(130)는 스택 전류의 히스토그램을 분석하여 적어도 세 개 이상의 기준 전류점을 추출할 수 있다.
연산부(130)는 스택 전류의 히스토그램 분석 결과, 발생 빈도수가 기준횟수 이상인 전류점들 중 전류값이 기준값 이상 차이 나는 두 개의 전류점을 추출하고, 추출된 두 개의 전류점 사이의 전류값을 갖는 하나 또는 그 이상의 전류점을 추출한다. 이때, 연산부(130)는 추출된 전류점들을 기준 전류점으로 결정한다.
스택 전류의 히스토그램은 도 5a와 같이 나타낼 수 있다. 도 5a를 참조하면, 50[A] 및 100[A]의 전류 발생 빈도가 높은 것을 확인할 수 있다.
연산부(130)는 도 5a에 도시된 스택 전류의 히스토그램 분석 결과, 발생 빈도수가 기준횟수(예, 50회) 이상인 전류점들 중 전류값이 기준값(예, 50[A]) 이상 차이 나는 두 개의 전류점(예, 50[A], 100[A] 전류점)을 추출하고, 추출된 두 개의 전류점 사이의 중간값(예, 75[A])을 갖는 전류점을 추출한다. 연산부(130)는 추출된 50[A], 75[A], 100[A]의 전류점을 기준 전류점으로 결정할 수 있다.
또한, 연산부(130)는 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 추출된 적어도 세 개 이상의 기준 전류점에 대응하는 적어도 세 개의 기준 전압점을 계산할 수 있다.
기준 전류점 및 기준 전압점은 세 개 이상을 추출할 수 있으나, 본 발명에서는 세 개의 전류점 및 세 개의 기준 전압점을 추출하는 것을 예로 하여 설명한다.
스택 전류 및 스택 전압의 관계 그래프는 도 5b와 같이 나타낼 수 있다.
따라서, 연산부(130)는 도 5b의 관계 그래프를 통해 50[A], 75[A], 100[A]의 전류점에 각각 대응하는 세 개의 스택 전압 값을 계산하여 기준 전압점으로 추출할 수 있다.
이때, 세 개의 스택 전압값은 각 전류값에 대응하는 전압값의 평균값, 최빈값 또는 중간값 등이 선택 될 수 있다.
연산부(130)는 추출된 세 개의 기준 전압점들 사이의 전압 차이를 이용하여 기준 신호 파형을 구성할 수 있다. 여기서, 연산부(130)는 세 개의 기준 전압점들 사이의 전압 차이를 진폭으로 갖는 사인파를 기준 신호 파형으로 구성할 수 있다.
기준 신호 파형의 실시예는 도 6을 참조하도록 한다.
도 6을 참조하면, 세 개의 기준 전압점이 A, B, C라 가정했을 때, 연산부(130)는 기준 전압점 B와 A의 전압 차이가 0 내지 1/2 주기의 진폭이 되고, 기준 전압점 C와 B의 전압 차이가 1/2 내지 1 주기의 진폭이 되는 사인파(611)를 구성할 수 있다. 이때, 기준 신호 파형의 주파수는 임의로 구성할 수 있다.
연산부(130)는 기준 신호 파형을 이용하여 연료전지 스택(10)의 비정상 정도를 계산할 수 있다. 이때, 연산부(130)는 기준 신호 파형을 기반으로 출력신호에 포함된 고주파 성분의 진폭 크기의 합과 입력신호의 진폭 크기 간 비율에 근거하여 연료전지 스택(10)의 비정상 정도를 계산한다.
연료전지 스택(10)의 비정상 정도를 계산하는 식은 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017032660740-pat00001
판단부(140)는 연산부(130)에 의해 계산된 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)에 근거하여 연료전지 스택(10)의 비정상 상태를 결정할 수 있다.
일 예로, 판단부(140)는 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)가 설정된 비율을 초과하면 연료전지 스택(10)이 비정상 상태인 것으로 결정할 수 있다. 이에 대한 실시예는 도 7a 및 도 7b를 참조하도록 한다.
도 7a를 참조하면, 도면부호 711은 입력신호 성분이고, 도면부호 715는 고주파 성분이다. 도 7a의 입력신호 성분(711) 및 고주파 성분(711)을 이용하여 산출된 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)는 6.98[%]이다. 예를 들어, 설정된 비율이 10[%]라 가정했을 때, 판단부(140)는 도 7a로부터 연료전지 스택(10)이 정상 상태인 것으로 결정할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 도면부호 721은 입력신호 성분이고, 도면부호 723, 725는 고주파 성분이다. 도 7b의 입력신호 성분(721) 및 고주파 성분(723, 725)을 이용하여 산출된 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)는 20.76[%]이다. 예를 들어, 설정된 비율이 10[%]라 가정했을 때, 판단부(140)는 도 7b로부터 연료전지 스택(10)이 비정상 상태인 것으로 결정할 수 있다.
다른 예로, 판단부(140)는 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)가 정상 상태 기반 비정상 정도 보다 설정된 비율 이상 증가하면 연료전지 스택(10)이 비정상 상태인 것으로 결정할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 진단 장치(100)는 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
통신부는 차량에 구비된 전장품 및/또는 제어유닛들과의 통신 인터페이스를 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 통신모듈은 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등의 차량 네트워크 통신을 지원하는 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 통신부는 무선 인터넷 접속을 위한 모듈 또는 근거리 통신(Short Range Communication)을위한통신모듈을포함할수도있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등이포함될수있으며, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선통신(Infrared Data Association, IrDA) 등이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 진단 장치(100)는 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등을 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 저장부(150)는 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)와 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 장치(100)는 연료전시 스택의 스택 전압 및 스택 전류를 측정하고(S110), 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 이용하여 기준값을 넘는 스택 전압 및 스택 전류를 필터링한다(S120).
진단 장치(100)는 필터링 된 스택 전류의 히스토그램을 분석하여(S130), 적어도 세 개 이상의 기준 전류점, 예를 들어, 기준 전류점 A, B, C를 추출한다(S140). 또한, 진단 장치(100)는 'S140' 과정에서 추출된 세 개 이상의 기준 전류점에 대응하는 전압점을 계산하여 기준 전압점, 예를 들어, 기준 전압점 A, B, C를 추출한다(S150).
이후, 진단 장치(100)는 'S150' 과정에서 추출된 기준 전압점 A, B, C 간 전압차이를 이용하여 사인파를 구성한다(S160). 'S160' 과정에서, 진단 장치(100)는 기준 전압점 B와 A의 전압 차이가 0 내지 1/2 주기의 진폭이 되고, 기준 전압점 C와 B의 전압 차이가 1/2 내지 1 주기의 진폭이 되는 사인파(611)를 구성할 수 있다. 이때, 진단 장치(100)는 'S160' 과정에 의해 구성된 사인파를 기준 신호 파형으로 결정할 수 있다.
분석 장치는 기준 신호 파형을 이용하여 연료전지 스택(10)의 비정상 정도를 계산할 수 있다(S170). 연료전지 스택(10)의 비정상 정도는 [수학식 1]을 참조하여 계산할 수 있다.
진단 장치(100)는 'S170' 과정에서 계산된 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)에 근거하여 연료전지 스택(10)의 비정상 상태를 결정할 수 있다. 만일, 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)가 설정된 비율(예, A%)을 초과하면(S180), 진단 장치(100)는 연료전지 스택(10)이 비정상 상태인 것으로 판단하고(S200), 그 결과를 출력할 수 있다(S210).
한편, 'S180' 과정에서 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)가 설정된 비율(예, A%)을 초과하지 않더라도, 정상치 대비 정해진 비율(예, B%, 여기서 B < A) 이상 증가하면(S190), 진단 장치(100)는 연료전지 스택(10)이 비정상 상태인 것으로 판단하고(S200), 그 결과를 출력할 수 있다(S210).
반면, 'S190' 과정에서도 연료전지 스택(10)의 비정상 정도(THDA)가 정상치 대비 정해진 비율(예, B%, 여기서 B < A) 이상 증가하지 않았다면, 진단 장치(100)는 연료전지 스택(10)이 정상 상태인 것으로 판단하고(S205), 그 결과를 출력할 수 있다.
상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 장치(100)는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.
도 을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 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.
10: 연료전지 스택 50: 입출력 인터페이스
100: 진단 장치 110: 측정부
120: 필터부 130: 연산부
140: 판단부

Claims (20)

  1. 연료전지 스택으로부터 스택 전압 및 스택 전류를 측정하는 측정부;
    상기 측정된 스택 전압, 및 스택 전류의 히스토그램을 분석하여 적어도 세 개 이상의 기준 전류점을 추출하며, 상기 기준 전류점에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출하고, 상기 기준 전압점들 간 전압차이를 이용하여 구성한 기준 신호 파형을 기반으로 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 연산부; 및
    상기 계산된 연료전지 스택의 비정상 정도에 근거하여 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 판단부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 스택 전류의 히스토그램 분석 결과, 발생 빈도수가 기준횟수 이상인 전류점들 중 전류값이 기준값 이상 차이 나는 두 개의 전류점과, 상기 두 개의 전류점 사이의 전류값을 갖는 하나 또는 그 이상의 전류점을 기준 전류점으로 추출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 기준 전류점 각각에 대응하는 적어도 세 개 이상의 기준 전압점을 계산하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 신호 파형은,
    상기 세 개 이상의 기준 전압점들 사이의 전압차이를 진폭으로 갖는 사인파인 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 기준 신호 파형을 기반으로 출력신호에 포함된 고주파 성분의 진폭 크기의 합과 입력신호의 진폭 크기 간 비율에 근거하여 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 연료전지 스택의 비정상 정도가 설정된 비율 이상이면 상기 연료전지 스택이 비정상 상태인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 연료전지 스택의 비정상 정도가 정상 상태 기반 비정상 정도 보다 설정된 비율 이상 증가하면 상기 연료전지 스택이 비정상 상태인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정된 스택 전압 및 상기 스택 전류를 기준값에 근거하여 필터링 하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 장치.
  10. 연료전지 스택으로부터 스택 전압 및 스택 전류를 측정하는 단계;
    상기 측정된 스택 전압, 및 상기 스택 전류의 히스토그램을 분석하여 적어도 세 개 이상의 기준 전류점을 추출하는 단계;
    상기 기준 전류점 각각에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출하는 단계;
    상기 복수의 기준 전압점 간 전압차이를 이용하여 기준 신호 파형을 구성하는 단계;
    상기 기준 신호 파형을 기반으로 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 단계; 및
    상기 연료전지 스택의 비정상 정도에 따라 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 기준 전류점을 추출하는 단계는,
    상기 스택 전류의 히스토그램 분석 결과, 발생 빈도수가 기준횟수 이상인 전류점들 중 전류값이 기준값 이상 차이 나는 두 개의 전류점과, 상기 두 개의 전류점 사이의 전류값을 갖는 하나 또는 그 이상의 전류점을 기준 전류점으로 추출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 기준 전압점을 추출하는 단계는,
    상기 기준 전류점 각각에 대응하는 적어도 세 개 이상의 기준 전압점을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 기준 신호 파형은,
    상기 세 개 이상의 기준 전압점들 사이의 전압차이를 진폭으로 갖는 사인파인 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 단계는,
    상기 기준 신호 파형을 기반으로 출력신호에 포함된 고주파 성분의 진폭 크기의 합과 입력신호의 진폭 크기 간 비율에 근거하여 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 단계는,
    상기 연료전지 스택의 비정상 정도가 설정된 비율 이상이면 상기 연료전지 스택이 비정상 상태인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 단계는,
    상기 연료전지 스택의 비정상 정도가 정상 상태 기반 비정상 정도 보다 설정된 비율 이상 증가하면 상기 연료전지 스택이 비정상 상태인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 측정하는 단계에서 측정된 상기 스택 전압 및 상기 스택 전류를 기준값에 근거하여 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 진단 방법.
  19. 연료전지 스택;
    상기 연료전지 스택으로부터 측정된 스택 전압 및 스택 전류를 분석하여 복수의 기준 전류점 및 상기 복수의 기준 전류점에 대응하는 복수의 기준 전압점을 추출하고, 상기 복수의 기준 전압점 간 전압차이를 이용하여 구성한 기준 신호 파형을 기반으로 출력신호에 포함된 고주파 성분의 진폭 크기의 합과 입력신호의 진폭 크기 간 비율에 근거하여 상기 연료전지 스택의 비정상 정도를 계산하며, 상기 연료전지 스택의 비정상 정도에 따라 상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 결정하는 진단 장치; 및
    상기 연료전지 스택의 비정상 상태를 출력하는 입출력 인터페이스
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  20. 삭제
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