KR101428297B1 - 연료전지 스택의 조기 진단 방법 및 장치 - Google Patents

연료전지 스택의 조기 진단 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법은 연료전지 스택에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가하는 단계; 상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출하는 단계; 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정하는 단계; 및 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점에, 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계를 포함한다.

Description

연료전지 스택의 조기 진단 방법 및 장치{EARLY DIAGNOSIS METHOD AND DEVICE FOR FUEL CELL STACK}
본 발명의 실시예들은 연료전지 스택에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 스택의 조기 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.
현재 차량 구동을 위한 전력공급원으로는 연료전지 중 가장 높은 전력밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 형태가 가장 많이 연구되고 있으며, 이는 낮은 작동온도로 인한 빠른 시동시간과 빠른 전력변환 반응시간을 갖는다.
이러한 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온이 이동하는 고체 고분자 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly), 반응가스들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응가스들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응가스들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(Bipolar Plate)을 포함하여 구성된다.
이러한 단위 셀 구성을 이용하여 연료전지 스택을 조립할 때, 셀 내 가장 안쪽에 주요 구성부품인 막전극접합체 및 기체확산층의 조합이 위치하는데, 막전극접합체는 고분자 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 촉매전극층, 즉 애노드(Anode) 및 캐소드(Cathode)를 가지며, 애노드 및 캐소드가 위치한 바깥부분에 기체확산층, 가스켓 등이 적층된다.
기체확산층의 바깥쪽에는 반응가스(연료인 수소와 산화제인 산소 또는 공기)를 공급하고 냉각수가 통과하는 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 위치된다. 이러한 구성을 단위 셀로 하여 복수의 단위 셀들을 적층한 뒤 가장 바깥쪽에 집전판(Current Collector) 및 절연판, 적층 셀들을 지지하기 위한 엔드플레이트(End Plate)를 결합하는데, 엔드플레이트 사이에 단위 셀들을 반복 적층하여 체결함으로써 연료전지 스택을 구성하게 된다.
실제 차량에서 필요한 전위를 얻기 위해서는 단위 셀을 필요한 전위만큼 적층해야 하며, 단위 셀들을 적층한 것이 스택이다. 1개의 단위 셀에서 발생하는 전위는 약 1.3V로서, 차량 구동에 필요한 전력을 생산하기 위해 다수의 셀을 직렬로 적층하고 있다.
한편, 연료전지 차량에서는 셀의 전압을 스택 성능 및 운전상태, 고장 여부 등을 파악하는데 사용하고 있고, 더불어 반응가스의 유량 제어 등 시스템의 다양한 제어에 사용하고 있는바, 대표적으로 분리판을 커넥터 및 도선으로 셀 전압 측정장치에 연결하여 측정하고 있다.
본 발명에 관한 선행기술로는 등록특허공보 제10-1090705호(발명의 명칭: 연료전지스택의 상태 진단 방법, 등록일자: 2011년 12월 1일)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 연료전지 스택의 고장을 진단하기 위해 연료전지 스택에 2개의 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 주입하는 경우, 2개의 주파수의 주기 차이를 이용하여 스택 전압 측정 시간을 단축함으로써, 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있는 연료전지 스택의 조기 진단 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법은 연료전지 스택에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가하는 단계; 상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출하는 단계; 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정하는 단계; 및 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점에, 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법은 상기 제1 및 제2 주파수 중 낮은 주파수의 1주기를 측정하는 단계; 및 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점과 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점을 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 비교 결과, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점이 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점 전에 N(상기 N은 자연수)번 나타나는 경우, 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는 상기 N번의 측정 시점 중 적어도 하나의 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법은 상기 N번의 측정 시점에 대해 상대적으로 빠른 시점을 기준으로 우선순위를 할당하는 단계를 더 포함하고, 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는 상기 할당된 우선순위에 따라 상기 N번의 측정 시점에 순차적으로, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는 상기 N번의 측정 시점 중 최우선순위가 할당된 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는 상기 높은 주파수의 전압을 읽어서 고속푸리에변환(FFT)을 이용해 주파수 성분으로 변환하고, 상기 주파수 성분을 기초로 왜곡률을 계산하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 연료전지 스택에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가하는 교류전류 발생부; 상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출하는 전류 분석부; 및 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정하고, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점에, 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 고장 진단부를 포함한다.
상기 고장 진단부는 상기 제1 및 제2 주파수 중 낮은 주파수의 1주기를 측정하고, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점과 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점을 비교하며, 상기 비교 결과, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점이 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점 전에 N(상기 N은 자연수)번 나타나는 경우, 상기 N번의 측정 시점 중 적어도 하나의 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
상기 고장 진단부는 상기 N번의 측정 시점에 대해 상대적으로 빠른 시점을 기준으로 우선순위를 할당하고, 상기 할당된 우선순위에 따라 상기 N번의 측정 시점에 순차적으로, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
상기 고장 진단부는 상기 N번의 측정 시점 중 최우선순위가 할당된 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
상기 고장 진단부는 상기 높은 주파수의 전압을 읽어서 고속푸리에변환(FFT)을 이용해 주파수 성분으로 변환하고, 상기 주파수 성분을 기초로 왜곡률을 계산하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료전지 스택의 고장을 진단하기 위해 연료전지 스택에 2개의 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 주입하는 경우, 2개의 주파수의 주기 차이를 이용하여 스택 전압 측정 시간을 단축함으로써, 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 스택 전압 측정 시간 단축을 통해 연료전지 스택의 고장을 조기 진단하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
기존의 연료전지 스택의 진단 장치는 서로 다른 이웃하는 주파수 2개를 주입(2개의 주파수를 연료전지 스택에 인가하여 스택 전류에 교류 성분이 나타나게 하기 위함)하고, 연료전지 스택의 전압을 측정하여 THD(왜곡률) 값을 구한다.
그런데, 상기 연료전지 스택의 전압을 읽을 때, 2개의 주파수가 합성되면 주파수가 낮은 신호에 높은 주파수가 실리게 되고, 합성 주파수는 낮은 주파수를 따라가기 때문에 낮은 주파수 1주기가 끝나야 측정하고자 하는 주파수의 1주기가 끝나게 된다.
이에 따라, 기존에는 상기 연료전지 스택의 전압 측정 시간이 길어지게 되는 문제가 있다. 그런데, 높은 주파수 1주기보다 낮은 주파수의 1주기가 더 짧기 때문에, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 주기의 차이를 이용하기로 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서는 합성 주파수의 1주기까지 기다리기 전에 먼저 높은 주파수의 1주기를 측정하여 그 측정 시점에 전압을 측정하여 고장을 진단함으로써 연료전지 스택의 조기 진단이 가능하게 된다.
예를 들면, 상기 합성 주파수에 1Hz와 3Hz가 섞여 있는 경우, 3Hz의 1주기가 끝날 때의 전압을 읽어서 주파수 변환 후 연료전지 스택의 고장을 조기 진단할 수 있다. 이러한 경우, 합성 주파수의 1주기가 끝나는 시점(1Hz의 주기)보다 측정 시점이 3배는 빠르기 때문에 상기 연료전지 스택의 고장을 조기에 진단할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 장치(100)는 교류전류 발생부(110), 전류 분석부(120), 및 고장 진단부(130)를 포함한다.
상기 교류전류 발생부(110)는 연료전지 스택(101)에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가한다.
여기서, 가령 상기 제1 주파수는 1Hz 이고, 상기 제2 주파수는 3Hz 인 것으로 가정하는 경우, 상기 합성 교류 전류는 1Hz와 3Hz의 주파수를 합성한 교류 전류가 된다.
상기 전류 분석부(120)는 상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출한다. 위의 예에서와 같은 경우, 상기 전류 분석부(120)는 상기 제1 주파수(1Hz) 보다 높은 주파수인 상기 제2 주파수(3Hz)를 검출할 수 있다.
상기 고장 진단부(130)는 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정한다. 그리고, 상기 고장 진단부(130)는 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점에, 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택(101)의 고장 여부를 조기 진단한다.
위의 예에서와 같은 경우, 상기 고장 진단부(130)는 상기 제2 주파수(3Hz)의 1주기를 측정하고, 그 측정 시점에 상기 제2 주파수의 전압을 검출하며, 상기 검출된 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택(101)의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
한편, 상기 고장 진단부(130)는 상기 제1 및 제2 주파수 중 낮은 주파수의 1주기를 측정할 수 있다. 그리고, 상기 고장 진단부(130)는 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점과 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점을 비교할 수 있다.
상기 고장 진단부(130)는 상기 비교 결과에 기초하여 전압 측정 시점을 결정하고, 그 전압 측정 시점에 상기 연료전지 스택(101)의 고장을 조기 진단할 수 있다.
여기서, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점이 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점 전에 N(상기 N은 자연수)번 나타날 수 있다. 이러한 경우, 상기 고장 진단부(130)는 상기 N번의 측정 시점 중 적어도 하나의 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택(101)의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
위의 예에서와 같은 경우, 상기 고장 진단부(130)는 상기 제1 주파수(1Hz)의 1주기를 측정하고, 그 측정 시점을 상기 제2 주파수(3Hz)의 1주기 측정 시점과 비교할 수 있다. 상기 비교 결과, 상기 제2 주파수(3Hz)의 1주기 측정 시점은 상기 제1 주파수(1Hz)의 1주기 측정 시점 전에 2번 나타난다. 상기 고장 진단부(130)는 상기 2번의 측정 시점 중 하나 또는 모두에서, 상기 제2 주파수(3Hz)의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택(101)의 고장 여부를 진단할 수 있다.
이때, 상기 고장 진단부(130)는 상기 N번의 측정 시점에 대해 상대적으로 빠른 시점을 기준으로 우선순위를 할당할 수 있다. 그리고, 상기 고장 진단부(130)는 상기 할당된 우선순위에 따라 상기 N번의 측정 시점에 순차적으로, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택(101)의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
위의 예에서와 같은 경우, 상기 고장 진단부(130)는 상기 제2 주파수(3Hz)의 1주기 측정 시점 중 첫 번째 측정 시점에서 우선적으로 상기 연료전지 스택(101)의 고장 진단을 수행한 후, 두 번째 측정 시점에서 상기 연료전지 스택(101)의 고장 진단을 수행할 수 있다.
한편, 상기 고장 진단부(130)는 상기 N번의 측정 시점 중 최우선순위가 할당된 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택(101)의 고장 여부를 조기 진단할 수도 있다.
위의 예에서와 같은 경우, 상기 고장 진단부(130)는 상기 제2 주파수(3Hz)의 1주기 측정 시점 중 첫 번째 측정 시점에서만 상기 연료전지 스택(101)의 고장 진단을 수행할 수 있다.
상기 고장 진단부(130)는 상기 높은 주파수의 전압을 읽어서 고속푸리에변환(FFT)을 이용해 주파수 성분으로 변환하고, 상기 주파수 성분을 기초로 왜곡률을 계산하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 스택 전압 측정 시간 단축을 통해 연료전지 스택의 고장을 조기 진단하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 1Hz의 주파수의 1주기에 대한 측정 시점은 t1, t2, t3이고, 3Hz의 주파수의 1주기에 대한 측정 시점은 t3이다.
본 발명의 일 실시예에서는 1Hz의 주파수와 3Hz의 주파수 중 높은 주파수인 3Hz의 주파수의 1주기에 대한 측정 시점(t1, t2, t3) 중, 낮은 주파수인 1Hz의 주파수의 1주기에 대한 측정 시점(t3) 이전의 측정 시점(t1 또는 t2 중 하나, 혹은 t1과 t2 모두)에서 3Hz의 전압을 측정하여 상기 연료전지 스택(101)의 고장 여부를 조기에 진단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다. 여기서, 상기 연료전지 스택의 조기 진단 방법은 도 1의 연료전지 스택의 조기 진단 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 단계(310)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 연료전지 스택에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가한다.
다음으로, 단계(320)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출한다.
다음으로, 단계(330)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정한다.
다음으로, 단계(340)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점에, 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 스택의 조기 진단 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계(410)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 연료전지 스택에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가한다.
다음으로, 단계(420)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출한다.
다음으로, 단계(430)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정한다.
다음으로, 단계(440)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 제1 및 제2 주파수 중 낮은 주파수의 1주기를 측정한다.
다음으로, 단계(450)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점과 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점을 비교한다.
다음으로, 단계(460)에서 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점이 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점 전에 N(상기 N은 자연수)번 나타나는 경우, 상기 N번의 측정 시점 중 적어도 하나의 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단한다.
이때, 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 N번의 측정 시점에 대해 상대적으로 빠른 시점을 기준으로 우선순위를 할당할 수 있다. 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 할당된 우선순위에 따라 상기 N번의 측정 시점에 순차적으로, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
또한, 상기 연료전지 스택의 조기 진단 장치는 상기 N번의 측정 시점 중 최우선순위가 할당된 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 연료전지 스택의 고장을 진단하기 위해 연료전지 스택에 2개의 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 주입하는 경우, 2개의 주파수의 주기 차이를 이용하여 스택 전압 측정 시간을 단축함으로써, 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
101: 연료전지 스택
110: 교류전류 발생부
120: 전류 분석부
130: 고장 진단부

Claims (10)

  1. 연료전지 스택의 조기 진단 장치에 의해 수행되는 연료전지 스택의 조기 진단 방법에 있어서,
    연료전지 스택에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가하는 단계;
    상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출하는 단계;
    상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정하는 단계; 및
    상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점에, 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 중 낮은 주파수의 1주기를 측정하는 단계; 및
    상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점과 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점을 비교하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 비교 결과, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점이 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점 전에 N(상기 N은 자연수)번 나타나는 경우,
    상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는
    상기 N번의 측정 시점 중 적어도 하나의 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 N번의 측정 시점에 대해 상대적으로 빠른 시점을 기준으로 우선순위를 할당하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는
    상기 할당된 우선순위에 따라 상기 N번의 측정 시점에 순차적으로, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는
    상기 N번의 측정 시점 중 최우선순위가 할당된 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계는
    상기 높은 주파수의 전압을 읽어서 고속푸리에변환(FFT)을 이용해 주파수 성분으로 변환하고, 상기 주파수 성분을 기초로 왜곡률을 계산하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 방법.
  6. 연료전지 스택에 서로 다른 제1 및 제2 주파수를 합성한 합성 교류 전류를 인가하는 교류전류 발생부;
    상기 합성 교류 전류를 분석하여 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수를 검출하는 전류 분석부;
    상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 1주기를 측정하고, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점에, 상기 제1 및 제2 주파수 중 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 고장 진단부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고장 진단부는
    상기 제1 및 제2 주파수 중 낮은 주파수의 1주기를 측정하고, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점과 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점을 비교하며, 상기 비교 결과, 상기 높은 주파수의 1주기의 측정 시점이 상기 낮은 주파수의 1주기 측정 시점 전에 N(상기 N은 자연수)번 나타나는 경우, 상기 N번의 측정 시점 중 적어도 하나의 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고장 진단부는
    상기 N번의 측정 시점에 대해 상대적으로 빠른 시점을 기준으로 우선순위를 할당하고, 상기 할당된 우선순위에 따라 상기 N번의 측정 시점에 순차적으로, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고장 진단부는
    상기 N번의 측정 시점 중 최우선순위가 할당된 측정 시점에, 상기 높은 주파수의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 고장 진단부는
    상기 높은 주파수의 전압을 읽어서 고속푸리에변환(FFT)을 이용해 주파수 성분으로 변환하고, 상기 주파수 성분을 기초로 왜곡률을 계산하여 상기 연료전지 스택의 고장 여부를 조기 진단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 조기 진단 장치.
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