KR101827065B1 - Method of injecting current for full cell stack and apparatus performing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 배터리의 전압을 특정 전압으로 승압시키는 절연 DC-DC 컨버터 및 상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드 또는 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하여 생성한 진단용 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입하는 교류 전류 발생부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 배터리 전압을 연료전지 전압보다 높게 승압하고 승압된 전압에서 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 하거나 연료전지 스택을 강압하여 강압된 전압에서 전류가 배터리로 흐르도록 하면서 진단용 교류 전류가 연료전지 스택에 주입하여 연료전지 스택의 상태를 진단할 수 있다는 장점이 있다.A diagnostic current injection device for diagnosing a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention includes an isolated DC-DC converter for boosting a voltage of a battery to a specific voltage and a discharge mode or a step-down voltage for decreasing a voltage of the isolated DC- And an alternating current generator for injecting the generated diagnostic alternating current into the fuel cell stack. Accordingly, the present invention provides a fuel cell system that boosts a battery voltage to a level higher than a fuel cell voltage, allows a current to flow to the fuel cell stack at a boosted voltage, or steps down a fuel cell stack, It is possible to diagnose the state of the fuel cell stack by injecting it into the cell stack.

Figure R1020150178781
Figure R1020150178781

Description

연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법 및 이를 실행하는 장치{METHOD OF INJECTING CURRENT FOR FULL CELL STACK AND APPARATUS PERFORMING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method of injecting a diagnostic current for a fuel cell stack diagnosis,

본 발명의 실시예들은 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법 및 이를 실행하는 장치에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis and an apparatus for implementing the same.

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/전자 제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다.Fuel cells are a kind of power generation system that converts chemical energy of fuel into electricity by reacting it electrochemically in the stack without converting it into heat by combustion. It is a power generation device that not only supplies electric power for industrial, It can also be applied to the power supply of electronic products, especially portable devices.

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.As a power source for driving a vehicle, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) having the highest power density among the fuel cells is most studied, And a fast power conversion reaction time.

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.The polymer electrolyte membrane fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA) having a catalytic electrode layer on both sides of the membrane, with a solid polymer electrolyte membrane on which hydrogen ions migrate, and a membrane electrode assembly (MEA) A gas diffusion layer (GDL) that serves to transfer electric energy, a gasket and a fastening mechanism for maintaining the airtightness of the reaction gases and the cooling water, an appropriate tightening pressure, and a separation plate for moving the reaction gases and the cooling water (Bipolar Plate).

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.When assembling the fuel cell stack using such a unit cell configuration, a combination of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer, which are major components in the innermost part of the cell, is located. In the membrane electrode assembly, hydrogen and oxygen react on both sides of the polymer electrolyte membrane. A gas diffusion layer, a gasket, and the like are stacked on an outer portion where the anode and the cathode are located.

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.A diffusion plate on which a flow field through which the reaction gas (hydrogen as fuel and oxygen or air as the oxidant) is passed and the cooling water passes is disposed outside the gas diffusion layer. A plurality of unit cells are stacked on the unit cell, a current collector, an insulating plate, and an end plate for supporting the stacked cells are coupled to the outermost unit cell. Thereby forming a fuel cell stack.

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.
In order to obtain a necessary electric potential in a real vehicle, a unit cell must be stacked by a necessary potential, and a unit cell is stacked. The potential generated in one unit cell is about 1.3 V, and a plurality of cells are stacked in series to produce power required for driving the vehicle.

본 발명은 전압의 변화에 따라 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 하거나 충전 모드로 동작하여 전류가 고전압 배터리로 흐르도록 하는 과정을 반복하여 수행함으로써 교류 전류가 연료전지 스택에 주입되도록 하는 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention can be applied to a fuel cell stack in which alternating current is injected into the fuel cell stack by repeating the process of operating in a discharge mode according to a change in voltage to cause a current to flow into the fuel cell stack, And to provide a method for injecting a diagnostic current into a fuel cell stack.

또한, 본 발명은 상시 전원인 배터리를 이용하여 진단용 교류 전류를 생성하여 연료전지 스택에 주입되도록 함으로써 연료전지가 발전하지 않는 상태에서도 연료전지 스택의 상태를 진단할 수 있도록 하는 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also relates to a fuel cell stack diagnosing diagnostic current for diagnosing a state of the fuel cell stack even when the fuel cell is not generating electricity by generating a diagnostic alternating current by using a battery as a constant power source and injecting it into the fuel cell stack An injection method and an apparatus for executing the same.

또한, 본 발명은 DC-AC 컨버터 없는 간단한 회로로 교류 전류를 연료전지 스택에 주입함으로써 부품의 가격과 크기를 줄일 수 있도록 하는 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is still another object of the present invention to provide a diagnostic current injection method for a fuel cell stack diagnosis and an apparatus for implementing the same, in which the cost and size of a component can be reduced by injecting an alternating current into a fuel cell stack with a simple circuit without a DC- .

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.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

실시예들 중에서, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 배터리의 전압을 특정 전압으로 승압시키는 절연 DC-DC 컨버터 및 상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드 또는 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하여 생성한 진단용 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입하는 교류 전류 발생부를 포함한다.Among the embodiments, the diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis includes an isolated DC-DC converter for boosting the voltage of the battery to a specific voltage and a charging mode for boosting the voltage of the isolated DC- And an AC current generating unit injecting the generated diagnostic AC current into the fuel cell stack.

실시예들 중에서, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법은 절연 DC-DC 컨버터가 배터리의 전압을 특정 전압으로 승압시키는 단계, 상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드 또는 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하는 단계 및 상기 방전 모드 또는 충전 모드로 동작하는 과정에서 진단용 교류 전류를 생성하여 상기 연료전지 스택에 주입하는 단계를 포함한다.
Among the embodiments, the diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis includes the steps of boosting the voltage of the battery to a specific voltage by the isolated DC-DC converter, increasing the discharge mode or the boosted voltage by stepping down the voltage of the insulated DC- And a step of generating a diagnostic AC current during operation in the discharge mode or the charge mode and injecting the generated AC current into the fuel cell stack.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

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.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명에 따르면, 전압의 변화에 따라 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 하거나 충전 모드로 동작하여 전류가 고전압 배터리로 흐르도록 하는 과정을 반복하여 수행함으로써 교류 전류가 연료전지 스택에 주입되도록 한다는 장점이 있다.According to the present invention, an AC current is supplied to the fuel cell stack by operating in a discharge mode according to a change in voltage to cause a current to flow to the fuel cell stack, or to operate in a charge mode so that current flows to the high- There is an advantage that it is injected.

또한 본 발명에 따르면, 상시 전원인 배터리를 이용하여 진단용 교류 전류를 생성하여 연료전지 스택에 주입되도록 함으로써 연료전지가 발전하지 않는 상태에서도 연료전지 스택의 상태를 진단할 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, an AC current for diagnosis is generated by using a battery, which is always a power source, and injected into a fuel cell stack, so that the state of the fuel cell stack can be diagnosed even when the fuel cell does not generate electricity.

또한 본 발명에 따르면, DC-AC 컨버터 없는 간단한 회로로 교류 전류를 연료전지 스택에 주입함으로써 부품의 가격과 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
Also, according to the present invention, there is an advantage that the cost and size of parts can be reduced by injecting an alternating current into the fuel cell stack with a simple circuit without a DC-AC converter.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방전 모드의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 충전 모드의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a circuit diagram for explaining a diagnostic current injection device for diagnosing a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are views for explaining the operation of the discharge mode according to the present invention.
4 and 5 are views for explaining the operation of the charge mode according to the present invention.
6 is a flow chart for explaining an embodiment of a diagnostic current injection method for diagnosing fuel cell stack according to the present invention.

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

기존의 연료전지 스택 진단 장치는 연료전지 스택에 교류전류를 주입하고 연료전지 스택의 전압을 검출하여 분석한 결과를 이용하여 왜곡률을 구하여 고장 여부를 판단하거나 특정 주파수의 전압과 전류를 이용하여 임피던스를 구한다. A conventional fuel cell stack diagnosing device is a device that injects an alternating current into a fuel cell stack, detects the voltage of the fuel cell stack, and determines the fault rate by using the result of the analysis. I ask.

동작전류에서 정현파의교류 전류를 추가하여 사용하는 경우, 정상적인 셀의 전압은 선형 구간에서 전압이 변화하고, 비정상적인 셀의 전압은 비선형적인 구간에서 전압이 변화한다. 이때, 연료전지 스택의 전류는 기본 동작 전류와 정현파 전류의 합이 된다.When a sinusoidal AC current is added to the operating current, the voltage of the normal cell varies in the linear section, and the voltage of the abnormal cell changes in the nonlinear section. At this time, the current of the fuel cell stack is the sum of the basic operating current and the sinusoidal current.

연료전지 스택의 전류에 따른 연료전지 스택의 전압을 측정하는데, 정상적인 셀의 전압은 전류변환에 따른 왜곡률이 적은 반면에, 비정상적인 셀의 전압은 셀 전류 변화에따라 전압 진폭이 크고 왜곡률도 크다.The voltage of the fuel cell stack according to the current of the fuel cell stack is measured. The voltage of the normal cell is less distorted due to the current conversion, while the voltage of the abnormal cell is larger in voltage amplitude and larger in distortion rate as the cell current changes.

왜곡률은 주입한 교류 전류의 기본 주파수 대비 고조파 성분의 합으로 계측된다. 기존의 연료전지 스택 진단 장치는 연료전지 스택 전압의 주파수 분석을 통해 왜곡률과 임피던스를 계산하여 연료전지 스택의 고장 여부 및 수분 상태를 판단할 수 있다.The distortion rate is measured as the sum of harmonic components relative to the fundamental frequency of the injected alternating current. The conventional fuel cell stack diagnosis apparatus can determine the failure and moisture state of the fuel cell stack by calculating the distortion rate and the impedance through frequency analysis of the fuel cell stack voltage.

기존의 연료전지 스택 진단 장치의 구성요소를 살펴 보면, 연료전지 스택의 주입부와, 연료전지 스택의 전압을 측정하는 부분과, 고장 및 임피던스를 진단하는 구성으로 크게 3개의 구성요소로 이루어져 있다.The components of the conventional fuel cell stack diagnosis apparatus are roughly divided into three components, that is, an injection unit of the fuel cell stack, a voltage measuring unit for measuring the voltage of the fuel cell stack, and a failure and impedance diagnosis unit.

왜곡률 및 임피던스를 구하여 연료전지 스택의 고장 및 수분 상태 진단을 하기 위해서 연료전지 스택에 교류 전류를 주입한다. 이러한 교류 전류를 생성하기 위해서는 차량용 배터리에 해당하는 전압 직류 전원을 DC-DC 컨버터를 통해 승압시키고, 승압된 직류 전원을 DC-AC 컨버터를 통해 교류 전원으로 변화시킨 후에 특정 주파수만을 필터링하여 연료전지 스택에 주입시킨다. The distortion and the impedance are obtained, and the alternating current is injected into the fuel cell stack in order to diagnose the failure and the water condition of the fuel cell stack. In order to generate such an alternating current, the voltage DC power corresponding to the vehicle battery is boosted through the DC-DC converter, the boosted DC power is converted into the AC power through the DC-AC converter, .

이와 같이, 연료전지 스택의 고장 진단을 하기 위해서 교류 전류를 주입하는 방법은 구성이 복잡하고 부품수가 많이 소요되어 부품 가격이 높아진다는 단점을 가지고 있다. As described above, the method of injecting an alternating current in order to diagnose a failure of the fuel cell stack has a disadvantage in that the configuration is complicated, the number of parts is large, and the cost of parts increases.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 배터리 전압을 연료전지 전압보다 높게 승압하고 승압된 전압에서 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 하거나 연료전지 스택에서 절연 DC-DC 컨버터를 통해 배터리로 전류가 흐르도록 하면서 진단용 교류 전류를 생성하고 연료전지 스택에 주입하여 연료전지 스택의 상태를 진단할 수 있도록 한다.
In order to solve this problem, it is necessary to raise the battery voltage to a level higher than the fuel cell voltage, to cause the current to flow to the fuel cell stack at the boosted voltage, or to allow the current to flow through the insulated DC- Current is generated and injected into the fuel cell stack so that the state of the fuel cell stack can be diagnosed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치를 설명하기 위한 회로도이다.1 is a circuit diagram for explaining a diagnostic current injection device for diagnosing a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 연료전지 스택(110), 고전압 배터리(120), 절연 DC-DC 컨버터(130), 교류 전류 발생부(140) , 인덕터(150) 및 스택진단 마이컴(160)를 포함한다. 1, a diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis includes a fuel cell stack 110, a high voltage battery 120, an insulated DC-DC converter 130, an alternating current generating part 140, an inductor 150, And a stack diagnosis microcomputer 160.

연료전지 스택(110)은 다수의 단위 셀 들이 연속적으로 배열되어 구성된다. The fuel cell stack 110 is constituted by a plurality of unit cells arranged in series.

고전압 배터리(120)의 전압은 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 구성되거나 낮게 구성될 수 있다. 이하의 설명에서는, 고전압 배터리(120)의 전압이 연료전지 스택(110)의 전압보다 낮게 구성되어 있는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.The voltage of the high voltage battery 120 may be configured to be higher than the voltage of the fuel cell stack 110 or may be configured to be lower. In the following description, the case where the voltage of the high-voltage battery 120 is lower than the voltage of the fuel cell stack 110 will be described as an example.

절연 DC-DC 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 특정 전압으로 승압시킨다. 일 실시예에서, 절연 DC-DC 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 승압시킬 수 있다. 예를 들어, 절연 DC-DC 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압 200~300V를 연료전지 스택(110)의 전압 450V보다 높은 700V로 승압시킬 수 있다. The isolated DC-DC converter 130 boosts the voltage of the high-voltage battery 120 to a specific voltage. In one embodiment, the isolated DC-DC converter 130 may boost the voltage of the high-voltage battery 120 to a voltage higher than the voltage of the fuel cell stack 110. For example, the isolated DC-DC converter 130 can boost the voltage of the high-voltage battery 120 from 200 to 300 V to 700 V, which is higher than the voltage 450 V of the fuel cell stack 110.

이때, 고전압 배터리(120)의 전압은 연료전지 스택(110)의 전압보다 낮게 구성되어 있기 때문에 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 승압함으로써 승압된 전압에서 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 할 수 있는 것이다. At this time, since the voltage of the high-voltage battery 120 is configured to be lower than the voltage of the fuel cell stack 110, the voltage of the high-voltage battery 120 is increased to be higher than the voltage of the fuel cell stack 110, So that the fuel cell stack 110 can flow.

교류 전류 발생부(140)는 절연 DC-DC 컨버터(130)의 전압을 강압시키는 방전 모드 또는 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하여 진단용 교류 전류를 생성할 수 있고, 진단용 교류 전류를 연료전지 스택에 주입한다. The AC current generating unit 140 may operate in a discharge mode for reducing the voltage of the insulated DC-DC converter 130 or a charge mode for boosting the reduced voltage to generate a diagnostic AC current, It is injected into the stack.

먼저, 교류 전류 발생부(140)는 절연 DC-DC 컨버터(130)의 전압을 연료전지 스택의 전압으로 강압시키는 방전 모드로 동작하여 인덕터(150)의 양단에 축적된 전류가 방전되어 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 한다. First, the AC current generating unit 140 operates in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter 130 is lowered to the voltage of the fuel cell stack, so that the current stored at both ends of the inductor 150 is discharged, To the battery stack 110.

이때, 교류 전류 발생부(140)는 스위치의 상태 변화를 통해 전류가 0A에서 미리 설정된 최대 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 한다. At this time, the AC current generating unit 140 operates in the discharge mode until the current reaches 0A after reaching the predetermined maximum current at 0A through the change of the state of the switch, so that the current flows into the fuel cell stack 110 do.

상기와 같이, 교류 전류 발생부(140)는 스위치의 상태 변화를 통해 전류0A가 미리 설정된 최대 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 하며, 전류가 0A로 되돌아오면 방전 모드의 동작을 종료하고 충전 모드로 동작하게 된다. As described above, the AC current generating unit 140 operates in the discharge mode until the current 0A reaches the preset maximum current through the change of the switch state and returns to 0A, so that the current flows into the fuel cell stack 110 When the current returns to 0 A, the operation of the discharge mode is ended and operates in the charge mode.

이에 따라, 교류 전류 발생부(140)는 연료전지 스택 전압을 절연 DC-DC 컨버터(130)의 출력 전압으로 승압시키는 충전 모드로 동작하여 승압된 전압에서 전류가 고전압 배터리(120)로 흐르도록 하며, 이에 따라 인덕터(150)의 양단에 전류가 축적된다. Accordingly, the alternating current generating unit 140 operates in a charging mode for boosting the fuel cell stack voltage to the output voltage of the insulated DC-DC converter 130 so that the current flows from the boosted voltage to the high voltage battery 120 So that current is accumulated at both ends of the inductor 150.

이때, 교류 전류 발생부(140)는 스위치의 상태 변화를 통해 전류가 0A에서 미리 설정된 최소 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 충전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)에서 절연 DC-DC 컨버터(130)를 통해 배터리로 흐르도록 한다. At this time, the alternating current generating unit 140 operates in the charging mode until the current reaches 0A after the current reaches the preset minimum current through the change of the state of the switch, so that the current flows from the fuel cell stack 110 to the isolated DC DC converter 130 to the battery.

상기와 같이, 교류 전류 발생부(140)는 스위치의 상태 변화를 통해 전류 0A가 미리 설정된 최소 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 충전 모드로 동작하여 전류가 고전압 배터리(120)로 흐르도록 한 후, 전류가 0A로 되돌아오면 충전 모드의 동작을 종료하고 방전 모드로 동작하게 된다. As described above, the AC current generating unit 140 operates in the charge mode until the current 0A reaches the predetermined minimum current through the change of the switch state and returns to 0A, so that the current flows into the high-voltage battery 120 Then, when the current returns to 0 A, the operation of the charge mode is ended and the operation is performed in the discharge mode.

즉, 교류 전류 발생부(140)는 전압의 변화에 따라 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 하거나 충전 모드로 동작하여 전류가 고전압 배터리(120)로 흐르도록 하는 과정을 반복하여 수행함으로써 교류 전류가 연료전지 스택(110)에 주입되도록 한다. That is, the AC current generating unit 140 operates in the discharge mode according to the change of the voltage so that the current flows into the fuel cell stack 110 or operates in the charge mode so that the current flows into the high voltage battery 120 So that alternating current is injected into the fuel cell stack 110. [

상기의 실시예와는 달리, 절연 DC-DC 컨버터(130)는 연료전지 스택(110)의 전압이 0V인 경우 자신의 전압을 낮추어 방전모드로만 동작하도록 하면 정현파가 아닌 펄스 형태의 동일 주기를 갖는 연료전지 스택 전류를 생성할 수 있고 스택 전류에 따른 스택 전압을 통해 교류 전압 성분을 얻을 수 있다.Unlike the above embodiment, when the voltage of the fuel cell stack 110 is 0 V, the insulated DC-DC converter 130 operates in the discharge mode only by lowering its voltage, The fuel cell stack current can be generated and the alternating voltage component can be obtained through the stack voltage according to the stack current.

이에 따라, 상시 전원인 배터리를 이용하여 진단용 교류 전류를 생성하여 연료전지 스택(110)에 주입되도록 함으로써 연료전지가 발전하지 않는 상태에서도 연료전지 스택(110)의 상태를 진단할 수 있고, DC-AC 컨버터 없는 간단한 회로로 교류 전류를 연료전지 스택에 주입함으로써 부품의 가격과 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the diagnostic AC current is generated using the battery, which is always the power source, and injected into the fuel cell stack 110, so that the state of the fuel cell stack 110 can be diagnosed even when the fuel cell does not generate electricity. A simple circuit without an AC-converter has the advantage of reducing the cost and size of components by injecting alternating current into the fuel cell stack.

스택진단 마이컴(160)은 연료전지 스택(110)의 전압 및 전류를 산출하고, 상기 연료전지 스택(110)의 전압 및 전류를 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장 및 임피던스를 검출할 수 있다. The stack diagnosis microcomputer 160 may calculate the voltage and current of the fuel cell stack 110 and detect the failure and impedance of the fuel cell stack using the voltage and current of the fuel cell stack 110.

보다 구체적으로, 스택진단 마이컴(160)은 연료전지 스택(110)의 전압을 주파수 분석하여 상기 특정 주파수에 해당하는 연료전지 스택(110)의 전압을 산출하고, 상기 특정 주파수에 해당하는 주파수 분석의 결과를 이용하여 고조파 왜곡률(THD: Total Harmonic Distortion)을 산출하고, 상기 고조파 왜곡률을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장여부를 판단할 수 있다.More specifically, the stack diagnosis microcomputer 160 frequency-analyzes the voltage of the fuel cell stack 110 to calculate the voltage of the fuel cell stack 110 corresponding to the specific frequency, The THD (Total Harmonic Distortion) may be calculated using the result, and the failure of the fuel cell stack may be determined using the harmonic distortion ratio.

또한, 스택진단 마이컴(160)은 연료전지 스택(110)의 전류 및 연료전지 스택(110)의 전압을 이용하여 연료전지 스택(110)의 임피던스를 산출한다. 보다 구체적으로, 스택진단 마이컴(160)은 연료전지 스택(110)으로부터 인가되는 신호 전류를 주파수 분석하여 특정 주파수에 해당하는 연료전지 스택의 전류를 산출할 수 있다. 예를 들어, 스택진단 마이컴(160)은 연료전지 스택(110)으로부터 인가되는 신호 전류를 주파수 분석하여 300Hz에 해당하는 연료전지 스택(110)의 전류를 산출할 수 있다. The stack diagnosis microcomputer 160 calculates the impedance of the fuel cell stack 110 using the current of the fuel cell stack 110 and the voltage of the fuel cell stack 110. More specifically, the stack diagnosis microcomputer 160 may analyze the signal current applied from the fuel cell stack 110 to calculate a current of the fuel cell stack corresponding to a specific frequency. For example, the stack diagnosis microcomputer 160 can calculate the current of the fuel cell stack 110 corresponding to 300 Hz by frequency-analyzing the signal current applied from the fuel cell stack 110.

또한, 스택진단 마이컴(160)은 연료전지 스택(110)의 전압을 측정하고, 연료전지 스택(110)의 전압을 주파수 분석하여 특정 주파수에 해당하는 연료전지 스택의 전압을 산출할 수 있다. The stack diagnosis microcomputer 160 may measure the voltage of the fuel cell stack 110 and frequency-analyze the voltage of the fuel cell stack 110 to calculate the voltage of the fuel cell stack corresponding to a specific frequency.

그런 다음, 스택진단 마이컴(160)은 연료전지 스택의 전류 및 상기 연료전지 스택의 전압을 이용하여 연료전지 스택(110)의 임피던스를 산출할 수 있다.Then, the stack diagnosis microcomputer 160 may calculate the impedance of the fuel cell stack 110 using the current of the fuel cell stack and the voltage of the fuel cell stack.

이와 같이, 본 발명은 DC-AC 컨버터 없는 간단한 회로로 교류 전류를 연료전지 스택에 주입함으로써 부품의 가격과 크기를 줄일 수 있고, 교류 전류가 주입된 연료전지 스택의 전압과 스택의 전류를 주파수 분석함으로써 고조파 왜곡률을 산출하여 연료전지 스택의 고장여부 및 임피던스 산출을 통한 수분 상태를 판단할 수 있다.
As described above, the present invention can reduce the price and size of components by injecting an AC current into a fuel cell stack with a simple circuit without a DC-AC converter, and can reduce the voltage of the fuel cell stack and the current of the stack, The harmonic distortion rate can be calculated to determine whether the fuel cell stack is malfunctioning and the state of the water through the impedance calculation.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방전 모드의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 2 and 3 are views for explaining the operation of the discharge mode according to the present invention.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 고전압 배터리(120)의 전압은 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 구성되거나 낮게 구성되며, 절연 DC-DC 컨버터(130)에 전압을 제공한다. 그러면, 절연 DC-DC 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 특정 전압으로 승압시킨다. 1 to 3, the voltage of the high-voltage battery 120 is configured or lower than the voltage of the fuel cell stack 110, and provides a voltage to the isolated DC-DC converter 130. Then, the isolated DC-DC converter 130 boosts the voltage of the high-voltage battery 120 to a specific voltage.

일 실시예에서, 절연 DC-DC 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 승압시킬 수 있다. 예를 들어, 절연 DC-DC 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압 200~300V를 연료전지 스택(110)의 전압 450V보다 높은 700V로 승압시킬 수 있다. In one embodiment, the isolated DC-DC converter 130 may boost the voltage of the high-voltage battery 120 to a voltage higher than the voltage of the fuel cell stack 110. For example, the isolated DC-DC converter 130 can boost the voltage of the high-voltage battery 120 from 200 to 300 V to 700 V, which is higher than the voltage 450 V of the fuel cell stack 110.

이때, 고전압 배터리(120)의 전압은 연료전지 스택(110)의 전압보다 낮게 구성되어 있기 때문에 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 승압함으로써 승압된 전압에서 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 할 수 있는 것이다. At this time, since the voltage of the high-voltage battery 120 is configured to be lower than the voltage of the fuel cell stack 110, the voltage of the high-voltage battery 120 is increased to be higher than the voltage of the fuel cell stack 110, So that the fuel cell stack 110 can flow.

교류 전류 발생부(140)는 절연 DC-DC 컨버터(130)의 전압을 강압시키는 방전 모드로 동작하게 된다. 교류 전류 발생부(140)가 절연 DC-DC 컨버터(130)의 전압을 강압시키는 방전 모드로 동작함으로써 인덕터(150)의 양단에 축적된 전류가 방전되어 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 한다. The AC current generating unit 140 operates in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter 130 is lowered. The AC current generating unit 140 operates in the discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter 130 is lowered so that the current accumulated at both ends of the inductor 150 is discharged to allow the current to flow into the fuel cell stack.

이때, 교류 전류 발생부(140)는 도 2(a)와 같이 제1 스위치(141)의 상태를 온 상태로 변경하고 제2 스위치(142)의 상태를 오프 상태로 변경하여 인덕터(150)에서 방전되는 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 할 수 있고, 도 2(b)와 같이 제1 스위치(141)의 상태를 오프 상태로 변경하고 제2 스위치(142)의 상태를 온 상태로 변경하여 인덕터(150)에서 방전되는 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 할 수 있다. 2A, the AC current generating unit 140 changes the state of the first switch 141 to the on state and the state of the second switch 142 to the off state, The discharging current can flow to the fuel cell stack and the state of the first switch 141 is changed to the off state and the state of the second switch 142 is changed to the on state as shown in Figure 2 (b) So that the current discharged from the fuel cell stack 150 flows into the fuel cell stack.

교류 전류 발생부(140)는 스위치의 상태 변화를 통해 도 3과 같이 인덕터(150)에서 방전되는 전류가 0A에서 미리 설정된 최대 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 방전 모드(300)로 동작하여 전류가 절연 DC-DC 컨버터(130)에서 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 한다. The AC current generating unit 140 operates in the discharge mode 300 until the current discharged from the inductor 150 reaches the predetermined maximum current at 0 A and returns to 0 A through the change in the state of the switch So that current flows from the insulated DC-DC converter 130 to the fuel cell stack 110. [

즉, 교류 전류 발생부(140)는 도 2(a) 및 도 (b)와 같이 스위칭 제어를 통해 전류가 절연 DC-DC 컨버터(130)에서 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 할 수 있다.
That is, the AC current generator 140 may cause the current to flow from the isolated DC-DC converter 130 to the fuel cell stack 110 through the switching control as shown in FIGS. 2A and 2B.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 충전 모드의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are views for explaining the operation of the charge mode according to the present invention.

도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 절연 DC-DC 컨버터(130)는 고전압 배터리(120)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압보다 높게 승압시켜, 승압된 전압에서 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 할 수 있다. Referring to FIGS. 1, 4 and 5, the isolated DC-DC converter 130 boosts the voltage of the high-voltage battery 120 to a voltage higher than the voltage of the fuel cell stack 110, It can flow to the stack.

교류 전류 발생부(140)는 절연 DC-DC 컨버터(130)의 전압을 연료전지 스택(110)의 전압으로 강압시키는 방전 모드로 동작하여 인덕터(150)의 양단에 축적된 전류가 방전되어 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 한다. The AC current generating unit 140 operates in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter 130 is lowered to the voltage of the fuel cell stack 110 so that the current stored at both ends of the inductor 150 is discharged, To flow into the fuel cell stack 110.

이때, 교류 전류 발생부(140)는 스위치의 상태 변화를 통해 전류가 0A에서 미리 설정된 최대 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 한다. 상기와 같은 방전 모드가 종료되면 전류가 0A에서 미리 설정된 최소 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 충전 모드(도 5, 500)로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)에서 절연 DC-DC 컨버터(130)를 통해 배터리로 흐르도록 한다. At this time, the AC current generating unit 140 operates in the discharge mode until the current reaches 0A after reaching the predetermined maximum current at 0A through the change of the state of the switch, so that the current flows into the fuel cell stack 110 do. 5 and 500 until the current reaches 0 A and then returns to 0 A after the current reaches the predetermined minimum current at the end of the discharging mode as described above so that the current flows from the fuel cell stack 110 to the insulated DC- Converter 130 to the battery.

즉, 교류 전류 발생부(140)는 반주기 동안은 방전 모드로 동작하고 방전 모드의 동작이 종료되면 반주기 동안은 충전 모드로 동작한다. 이와 같이, 본 발명은 교류 전류 발생부(140)가 전압의 변화에 따라 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)으로 흐르도록 하거나 충전 모드로 동작하여 전류가 고전압 배터리(120)로 흐르도록 하는 과정을 반복하여 수행함으로써 교류 전류가 연료전지 스택에 주입되도록 하는 것이다.That is, the AC current generator 140 operates in the discharge mode for half a period, and operates in the charge mode for half a period when the operation of the discharge mode is completed. As described above, according to the present invention, the AC current generating unit 140 operates in the discharge mode according to the change of the voltage so that the current flows into the fuel cell stack 110, or operates in the charge mode to allow the current to flow into the high- So that the alternating current is injected into the fuel cell stack.

이를 위해, 교류 전류 발생부(140)는 도 4(a)와 같이 제1 스위치(141)의 상태를 온 상태로 변경하고 제2 스위치(142)의 상태를 오프 상태로 변경하여 전류가 절연 DC-DC 컨버터(130)로 흐르도록 할 수 있고, 도 4(b)와 같이 제1 스위치(141)의 상태를 오프 상태로 변경하고 제2 스위치(142)의 상태를 온 상태로 변경하여 전류가 절연 DC-DC 컨버터(130)로 흐르도록 할 수 있다. To this end, the AC current generating unit 140 changes the state of the first switch 141 to the on state and the state of the second switch 142 to the off state as shown in FIG. 4 (a) DC converter 130 to change the state of the first switch 141 to the off state and the state of the second switch 142 to the on state as shown in Fig. 4 (b) To the isolated DC-DC converter 130.

교류 전류 발생부(140)는 스위치의 상태 변화를 통해 도 5과 같이 인덕터(150)에 충전되는 전류가 0A에서 미리 설정된 최소 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 충전 모드(500)로 동작하여 전류가 연료전지 스택(110)에서 절연 DC-DC 컨버터(130)로 흐르도록 한다. 5, the AC current generating unit 140 operates in the charging mode 500 until the current charged in the inductor 150 reaches the predetermined minimum current at 0 A and then returns to 0 A as shown in FIG. Thereby allowing current to flow from the fuel cell stack 110 to the isolated DC-DC converter 130.

즉, 교류 전류 발생부(140)는 도 4(a) 및 도 4(b)와 같이 스위칭 제어를 통해 전류가 연료전지 스택(110)에서 절연 DC-DC 컨버터(130)로 흐르도록 할 수 있다.
That is, the AC current generating unit 140 may cause current to flow from the fuel cell stack 110 to the isolated DC-DC converter 130 through the switching control as shown in FIGS. 4A and 4B .

도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flow chart for explaining an embodiment of a diagnostic current injection method for diagnosing fuel cell stack according to the present invention.

도 6을 참조하면, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 고전압 배터리의 전압을 특정 전압으로 승압시킨다(단계 S610). 일 실시예에서, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 고전압 배터리의 전압을 연료전지 스택의 전압보다 높게 승압시킬 수 있다. 예를 들어, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 고전압 배터리의 전압 200~300V를 연료전지 스택의 전압 450V보다 높은 700V로 승압시킬 수 있다. Referring to FIG. 6, the diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis boosts the voltage of the high-voltage battery to a specific voltage (step S610). In one embodiment, the diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis can raise the voltage of the high voltage battery to a voltage higher than the voltage of the fuel cell stack. For example, a diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis can boost the voltage of a high-voltage battery from 200 to 300 V to 700 V, which is higher than the voltage of the fuel cell stack of 450 V.

이때, 고전압 배터리의 전압은 연료전지 스택의 전압보다 낮게 구성되어 있기 때문에 고전압 배터리의 전압을 연료전지 스택의 전압보다 높게 승압함으로써 승압된 전압에서 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 할 수 있는 것이다. At this time, since the voltage of the high-voltage battery is configured to be lower than the voltage of the fuel cell stack, the voltage of the high-voltage battery can be increased to be higher than the voltage of the fuel cell stack, so that the current flows to the fuel cell stack at the boosted voltage.

연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드 또는 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하여 진단용 교류 전류를 생성하고(단계 S620), 진단용 교류 전류를 연료전지 스택에 주입한다(단계 S630).The diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis operates in a discharge mode for reducing the voltage of the insulated DC-DC converter or a charge mode for boosting the stepped-down voltage to generate a diagnostic alternating current (step S620) Is injected into the stack (step S630).

먼저, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 연료전지 스택의 전압으로 강압시키는 방전 모드로 동작하여 인덕터의 양단에 축적된 전류가 방전되어 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 한다. First, the diagnostic current injector for diagnosing the fuel cell stack operates in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter is lowered to the voltage of the fuel cell stack, so that the current accumulated at both ends of the inductor is discharged, do.

이때, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 스위치의 상태 변화를 통해 전류0A가 미리 설정된 최대 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 하며, 전류가 0A로 되돌아오면 방전 모드의 동작을 종료하고 충전 모드로 동작하게 된다. 상기와 같은 방전 모드가 종료되면 전류가 0A에서 미리 설정된 최소 전류에 도달한 후 0A로 되돌아올 때까지 충전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 한다. At this time, the diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis operates in the discharge mode until the current 0A reaches the preset maximum current through the change of the switch state, and flows into the fuel cell stack, The operation mode of the discharge mode is terminated and the operation mode is operated in the charge mode. When the discharge mode is completed, the current flows to the fuel cell stack by operating in the charge mode until the current reaches the predetermined minimum current at 0A and then returns to 0A.

즉, 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는 반주기 동안은 방전 모드로 동작하고 방전 모드의 동작이 종료되면 반주기 동안은 충전 모드로 동작한다. 이와 같이, 본 발명은 전압의 변화에 따라 방전 모드로 동작하여 전류가 연료전지 스택으로 흐르도록 하거나 충전 모드로 동작하여 전류가 고전압 배터리(120)로 흐르도록 하는 과정을 반복하여 수행함으로써 교류 전류가 연료전지 스택에 주입되도록 하는 것이다.
That is, the diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis operates in the discharge mode for half a period and in the charge mode for half a period when the operation of the discharge mode is completed. As described above, according to the present invention, by repeating the process of operating in the discharge mode according to the voltage change so as to allow the current to flow to the fuel cell stack, or to operate in the charge mode so that the current flows into the high voltage battery 120, To be injected into the fuel cell stack.

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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

110: 연료전지 스택
120: 고전압 배터리
130: 절연 DC-DC 컨버터
140: 교류 전류 발생부
150: 인덕터
160: 스택진단 마이컴110: Fuel cell stack
120: High voltage battery
130: Isolated DC-DC Converter
140: AC current generating unit
150: Inductor
160: Stack diagnosis microcomputer

Claims (16)

배터리의 전압을 연료전지 스택의 전압보다 높은 특정 전압으로 승압시키는 절연 DC-DC 컨버터; 및
상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드로 동작하여 상기 연료전지 스택에 양의 전류를 주입하고, 상기 방전 모드가 종료되면 상기 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하여 상기 연료전지 스택에 음의 전류를 주입하고, 상기 충전 모드가 종료되면 다시 상기 방전 모드로 동작하는 교류 전류 발생부를 포함하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치.
An isolated DC-DC converter boosting the voltage of the battery to a specific voltage higher than the voltage of the fuel cell stack; And
Wherein the fuel cell stack is operated in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter is decreased, a positive current is injected into the fuel cell stack, and when the discharge mode is ended, And an alternating current generator for injecting a negative current into the discharge mode and again operating in the discharge mode when the charge mode is ended
Diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis.
제1항에 있어서,
상기 교류 전류 발생부는
스위치의 상태 변화를 통해 전류가 상기 절연 DC-DC 컨버터에서 연료전지 스택으로 흐르도록 상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 상기 연료전지 스택의 전압으로 강압시키는 방전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치.
The method according to claim 1,
The AC current generating unit
And operates in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter is lowered to the voltage of the fuel cell stack so that current flows from the insulated DC-DC converter to the fuel cell stack through a change in the state of the switch
Diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis.
제2항에 있어서,
상기 교류 전류 발생부는
스위치의 상태 변화를 통해 상기 전류가 0A에서 미리 설정된 최대 전류에 도달한 후 상기 0A로 되돌아올 때까지 상기 방전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치.
3. The method of claim 2,
The AC current generating unit
Characterized in that the switch operates in the discharge mode until the current reaches a predetermined maximum current at 0A and then returns to the 0A through a change in the state of the switch
Diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis.
제1항에 있어서,
상기 교류 전류 발생부는
스위치의 상태 변화를 통해 전류가 상기 연료전지 스택에서 상기 절연 DC-DC 컨버터를 통해 상기 배터리로 흐르도록 상기 강압된 전원을 승압시키는 충전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치.
The method according to claim 1,
The AC current generating unit
And operates in a charging mode in which the current is stepped up from the fuel cell stack to the battery through the insulated DC-DC converter through a change in the state of the switch.
Diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis.
제4항에 있어서,
상기 교류 전류 발생부는
전류가 0A에서 미리 설정된 최소 전류에 도달한 후 상기 0A로 되돌아올 때까지 상기 충전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치.
5. The method of claim 4,
The AC current generating unit
Characterized in that the charging mode is operated until the current reaches a predetermined minimum current at 0A and then returns to the above-mentioned 0A
Diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치는
상기 연료전지 스택의 전압을 주파수 분석하여 특정 주파수에 해당하는 연료전지 스택의 전압을 산출하고, 상기 특정 주파수에 해당하는 주파수 분석의 결과를 이용하여 고조파 왜곡률(THD: Total Harmonic Distortion)을 산출하고, 상기 고조파 왜곡률을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장여부를 판단하는 스택진단 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치.
The method according to claim 1,
The diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis
Calculating a voltage of the fuel cell stack corresponding to a specific frequency by frequency analysis of the voltage of the fuel cell stack, calculating a harmonic distortion (THD) using a result of the frequency analysis corresponding to the specific frequency, And a stack diagnosis microcomputer for determining whether the fuel cell stack has failed using the harmonic distortion ratio
Diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis.
제7항에 있어서,
상기 스택 진단 마이컴은
상기 연료전지 스택으로부터 인가되는 신호 전류를 주파수 분석하여 특정 주파수에 해당하는 연료전지 스택의 전류를 산출하고, 상기 연료전지 스택의 전류 및 상기 연료전지 스택의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 임피던스를 산출하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 장치.
8. The method of claim 7,
The stack diagnosis microcomputer
Calculating a current of the fuel cell stack corresponding to a specific frequency by frequency-analyzing a signal current applied from the fuel cell stack, calculating an impedance of the fuel cell stack using a current of the fuel cell stack and a voltage of the fuel cell stack Characterized in that
Diagnostic current injection device for fuel cell stack diagnosis.
절연 DC-DC 컨버터가 배터리의 전압을 연료전지 스택의 전압보다 높은 특정 전압으로 승압시키는 단계;
상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드로 동작하고, 상기 방전 모드가 종료되면 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하고, 상기 충전 모드가 종료되면 다시 상기 방전 모드로 동작하는 단계; 및
상기 방전 모드에서 생성된 양의 전류 및 상기 충전 모드에서 생성된 음의 전류를 포함하는 진단용 교류 전류를 상기 연료전지 스택에 주입하는 단계를 포함하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법.
The step of the isolated DC-DC converter boosting the voltage of the battery to a specific voltage higher than the voltage of the fuel cell stack;
Operating in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter is decreased, and in a charge mode in which the voltage is stepped up when the discharge mode is ended, and again in the discharge mode when the charge mode is finished; And
Injecting into the fuel cell stack a diagnostic alternating current that includes a positive current generated in the discharge mode and a negative current generated in the charge mode
Diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis.
제9항에 있어서,
상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드로 동작하는 단계는
스위치의 상태 변화를 통해 전류가 상기 절연 DC-DC 컨버터에서 연료전지 스택으로 흐르도록 상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 상기 연료전지 스택의 전압으로 강압시키는 방전 모드로 동작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법.
10. The method of claim 9,
The step of operating in a discharge mode to step down the voltage of the isolated DC-DC converter
Operating in a discharge mode in which the voltage of the insulated DC-DC converter is lowered to the voltage of the fuel cell stack such that a current flows from the insulated DC-DC converter to the fuel cell stack through a change in the state of the switch To
Diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis.
제10항에 있어서,
상기 절연 DC-DC 컨버터의 전압을 강압시키는 방전 모드로 동작하는 단계는
스위치의 상태 변화를 통해 상기 전류가 0A에서 미리 설정된 최대 전류에 도달한 후 상기 0A로 되돌아올 때까지 상기 방전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법.
11. The method of claim 10,
The step of operating in a discharge mode to step down the voltage of the isolated DC-DC converter
Characterized in that the switch operates in the discharge mode until the current reaches a predetermined maximum current at 0A and then returns to the 0A through a change in the state of the switch
Diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis.
제9항에 있어서,
상기 방전 모드가 종료되면 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하는 단계는
스위치의 상태 변화를 통해 전류가 상기 연료전지 스택에서 상기 절연 DC-DC 컨버터를 통해 상기 배터리로 흐르도록 상기 연료전지 스택의 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법.
10. The method of claim 9,
And the step of operating in a charge mode in which the step-up voltage is stepped up when the discharge mode is ended
And operates in a charging mode for boosting the voltage of the fuel cell stack such that current flows from the fuel cell stack through the insulated DC-DC converter to the battery through a change in the state of the switch
Diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis.
제12항에 있어서,
상기 방전 모드가 종료되면 강압된 전압을 승압시키는 충전 모드로 동작하는 단계는
전류가 0A에서 미리 설정된 최소 전류에 도달한 후 상기 0A로 되돌아올 때까지 상기 충전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법.
13. The method of claim 12,
And the step of operating in a charge mode in which the step-up voltage is stepped up when the discharge mode is ended
Characterized in that the charging mode is operated until the current reaches a predetermined minimum current at 0A and then returns to the above-mentioned 0A
Diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법은상기 연료전지 스택의 전압을 주파수 분석하여 특정 주파수에 해당하는 연료전지 스택의 전압을 산출하는 단계;
상기 특정 주파수에 해당하는 주파수 분석의 결과를 이용하여 고조파 왜곡률(THD: Total Harmonic Distortion)을 산출하는 단계; 및
상기 고조파 왜곡률을 이용하여 상기 연료전지 스택의 고장여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법.
10. The method of claim 9,
The method for injecting a diagnostic current for a fuel cell stack diagnosis includes frequency-analyzing a voltage of the fuel cell stack to calculate a voltage of the fuel cell stack corresponding to a specific frequency;
Calculating a THD (Total Harmonic Distortion) using a result of the frequency analysis corresponding to the specific frequency; And
And determining whether the fuel cell stack is faulty using the harmonic distortion ratio
Diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis.
제15항에 있어서,
상기 연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법은
상기 연료전지 스택으로부터 인가되는 신호 전류를 주파수 분석하여 특정 주파수에 해당하는 연료전지 스택의 전류를 산출하는 단계;
상기 연료전지 스택의 전류 및 상기 연료전지 스택의 전압을 이용하여 상기 연료전지 스택의 임피던스를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
연료전지 스택 진단용 진단 전류 주입 방법.16. The method of claim 15,
The diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis
Calculating a current of a fuel cell stack corresponding to a specific frequency by frequency-analyzing a signal current applied from the fuel cell stack;
Further comprising the step of calculating the impedance of the fuel cell stack using the current of the fuel cell stack and the voltage of the fuel cell stack
Diagnostic current injection method for fuel cell stack diagnosis.
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