KR101836662B1

KR101836662B1 - 연료전지스택 내부저항 추정방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101836662B1
Application number: KR1020160085662A
Authority: KR
Inventors: 구자후; 류정환
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-03-09
Also published as: KR20180005782A

Abstract

제어부에서 연료전지스택 출력전류와 연료전지스택 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하는 단계; 상기 제어부에서 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간에서 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하는 단계; 상기 제어부에서 상기 추출된 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막전류값인 제2전류값을 상기 네트워크에 적용하여 상기 제1전류값과 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하는 단계; 및 상기 제어부에서 상기 제1,전류값, 제2전류값, 제1전압값과 제2전압값을 이용하여 상기 내부저항을 도출하는 단계;를 포함하는 연료전지스택 내부저항 추정방법이 소개된다.

Description

연료전지스택 내부저항 추정방법 및 시스템{ESTIMATION METHOD AND SYSTEM OF INTERNAL RESISTANCE FOR FUEL CELL STACK}

본 발명은 연료전지 상태를 진단하는데 필요한 연료전지스택 내부저항을 연료전지스택 출력전류와 출력전압을 이용하여 정확하게 추정할 수 있는 연료전지스택 내부저항 추정방법 및 시스템에 관한 것이다.

연료전지 차량에 탑재되는 연료전지 시스템은 수십에서 수백개의 연료전지 셀이 적층 구성된 연료전지 스택과 연료전지 스택에 연료를 공급하는 연료공급시스템과 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하도록 공기블로어 및 가습기를 포함하는 공기공급 시스템과 연료전지 스택의 운전온도 및 냉각 제어를 위한 열 및 물 관리 시스템 등으로 나누어진다.

연료전지 시스템의 운전 중 수소가 연료전지 스택의 연료극으로 공급됨과 함께 공기가 연료전지 스택의 공기극으로 공급되면 연료극에서는 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온과 전자가 발생하게 되고, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 스택의 고분자 전해질막과 분리판을 통하여 공기극으로 이동하게 되며, 공기극에서는 연료극으로부터 이동한 수소이온과 전자, 공기중의 산소가 참여하는 전기화학적 반응을 통하여 물을 생성하는 동시에 전자의 흐름으로부터 전기에너제를 생성하게 된다.

연료전지 시스템의 운전 중 전극막접합체를 구성하는 고분자 전해질막과 그 양편에 적층된 공기극 및 연료극 등에 열화가 발생하고, 이러한 열화 현상으로 인하여 일정시간 운전 후 연료전지의 성능은 감소되는 바 이 때 스택 열화 정도에 따라 연료전지 스택 내부저항 또한 변하게 된다.

스택 내부저항은 옴의 법칙에 따라 스택내의 구성들이 저항체가 될 때의 저항을 의미하는 것으로 연료전지 전극막접합체의 물 함수율에 따라서도 그 크기가 변하는 것으로 알려져 있다. 따라서 상기 연료전지 스택 내부저항을 측정할 수 있다면 연료전지 열화 정도 및 전극막접합체 내 물 함수율을 간접적으로 측정할 수 있게 된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 2007-0097623 A

본 발명은 연료전지스택 내부저항을 이용하여 연료전지의 드라이 아웃 발생여부를 판단함에 있어서 연료전지스택 출력전류와 출력전압만을 이용해 내부저항을 추정함으로써 연산과정이 복잡하지 않으면서도 내부저항 측정의 정밀성을 향상시킬 수 있는 연료전지스택 내부저항 추정방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지스택 내부저항 추정방법은 제어부에서 연료전지스택 출력전류와 연료전지스택 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하는 단계; 상기 제어부에서 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간에서 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하는 단계; 상기 제어부에서 상기 추출된 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막전류값인 제2전류값을 상기 네트워크에 적용하여 상기 제1전류값과 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하는 단계; 및 상기 제어부에서 상기 제1,전류값, 제2전류값, 제1전압값과 제2전압값을 이용하여 상기 내부저항을 도출하는 단계;를 포함한다.

상기 전류구간 추출 단계는, 상기 제어부에서 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간을 반응활성화 손실구간, 스택 내부저항 손실구간과 농도 손실구간으로 구분하고 구분된 구간 중 스택 내부저항 손실구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류구간 추출 단계는, 상기 제어부에서 상기 네트워크의 전체 출력전류구간에서 출력전류의 변화에 따른 출력전압의 변화율이 기설정된 변화기준 이하인 전류구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기 네트워크는, 상기 제어부에서 상기 출력전류와 상기 출력전류에 따른 연료전지스택 출력전압을 측정하는 단계; 상기 출력전류와 출력전압의 측정횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우, 상기 제어부에서 상기 출력전압의 오차율을 도출하는 단계; 및 상기 오차율이 기설정된 오차기준 미만일 경우, 상기 제어부에서 측정된 상기 출력전류와 상기 출력전압에 기반하여 네트워크를 구축하는 단계;를 통해 구축되는 것을 특징으로 한다.

상기 내부저항을 도출하는 단계는, 상기 제어부에서 상기 제1전압값과 제2전압값의 차이를 상기 제1전류값과 제2전류값의 차이로 제산하여 내부저항을 도출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연료전지스택 내부저항 추정시스템은 복수의 셀들이 적층되어 있는 연료전지스택; 및 연료전지스택 출력전류와 연료전지스택 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하고, 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간에서 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하며, 상기 추출된 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막전류값인 제2전류값을 상기 네트워크에 적용하여 상기 제1전류값과 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하고, 상기 제1,전류값, 제2전류값, 제1전압값과 제2전압값을 이용하여 상기 내부저항을 도출하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간을 반응활성화 손실구간, 스택 내부저항 손실구간과 농도 손실구간으로 구분하고 구분된 구간 중 스택 내부저항 손실구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 네트워크의 전체 출력전류구간에서 출력전류의 변화에 따른 출력전압의 변화율이 기설정된 변화기준 이하인 전류구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 출력전류와 상기 출력전류에 따른 연료전지스택 출력전압을 측정하고, 상기 출력전류와 출력전압의 측정횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우, 상기 출력전압의 오차율을 도출하며, 상기 오차율이 기설정된 오차기준 미만일 경우, 측정된 상기 출력전류와 상기 출력전압에 기반하여 상기 네트워크를 구축하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 본 발명에 따를 경우 스택 내 수분함수율과 밀접한 관련이 있는 연료전지스택 내부저항 추정의 정밀성을 향상시킬 수 있어 스택의 드라이 아웃 발생 판단의 정밀성을 향상시킬 수 있게 되는바 결국 연료전지스택 내구성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 연료전지스택 출력전류와 출력전압만을 이용하여 연료전지스택 내부저항의 추정이 가능할 뿐만 아니라, 복잡한 연산과정을 거치지 않고 실시간 학습을 통해 구축된 네트워크를 활용하여 내부저항을 추정할 수 있게 됨으로써 응답성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택내부저항 추정방법의 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축방법의 순서도
도 3은 연료전지 연료전지스택 출력전류-출력전압 특성 그래프
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지스택 내부저항 추정시스템의 구성도

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 연료전지스택 내부저항 추정방법은 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 제어부에(20)서 연료전지스택(10) 출력전류와 연료전지스택 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하는 단계(S10); 상기 제어부(20)에서 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간에서 연료전지스택(10) 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하는 단계(S20); 상기 제어부(20)에서 상기 추출된 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막전류값인 제2전류값을 상기 네트워크에 적용하여 상기 제1전류값과 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하는 단계(S30); 및 상기 제어부(20)에서 상기 제1,전류값, 제2전류값, 제1전압값과 제2전압값을 이용하여 상기 내부저항을 도출하는 단계(S40);를 포함한다.

연료전지스택(10)은 복수개의 셀들이 적층되어 있는 구조인데, 상기 셀들은 앞서 언급한 바와 같이 구동으로 인한 열화에 의하여 연료전지스택 내부저항이 지속적으로 바뀌게 된다. 예를 들어 연료전지스택(10) 내 수분함수율 부족으로 인하여 드라이 아웃이 발생하게 되면 스택 내부저항은 증가하게 된다.

그러므로 이 경우 내부저항을 정확히 추정할 수 있게 되면 내부저항 증가를 통해 연료전지스택(10)에 드라이 아웃이 발생되었다는 것을 판단할 수 있으며 이에 따라 연료전지스택(10)의 드라이 아웃 상태를 회복하기 위해 연료전지스택(10)에 공기공급을 차단하거나 스택 냉각 펌프를 구동시키는 등의 제어가 가능해진다.

따라서 본 발명에서는 이러한 연료전지스택(10) 내부저항을 정확하게 추정하기 위하여 내부저항을 추정하기에 앞서 연료전지스택 출력전류와 연료전지스택 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하는 단계(S10);를 수행하고 있는 것이다.

구체적으로 네트워크 구축 단계는 도2에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 제어부(20)에서 상기 출력전류와 상기 출력전류에 따른 연료전지스택(10) 출력전압을 측정하는 단계(S12); 상기 출력전류와 출력전압의 측정횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우, 상기 제어부(20)에서 상기 출력전압의 오차율을 도출하는 단계(S14); 및 상기 오차율이 기설정된 오차기준 미만일 경우, 상기 제어부(20)에서 측정된 상기 출력전류와 상기 출력전압에 기반하여 네트워크를 구축하는 단계(S16);를 포함한다.

출력전류와 출력전압 측정단계(S12)에서는 연료전지스택(10) 출력전류에 따른 연료전지스택(10) 출력전압을 측정하게 되는데, 이는 추후에 연료전지스택(10) 내부저항을 추정함에 있어 출력전류와 출력전압간의 관계를 이용하기 때문이다. 따라서 제어부(20)에서 실제 연료전지스택(10)의 출력전류와 출력전압을 측정하여 이를 내부저항을 추정하는 데이터로 활용함으로써 본 발명은 단순히 수식을 이용하여 내부저항을 추정하는 방법에 비해서 내부저항 추정 정확성을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연료전지스택(10)의 열화도가 가중됨에 따라 연료전지스택(10) 출력전류와 출력전압간 상관관계가 변경된다고 하더라도 지속적으로 제어부(20)에서 스택 출력전류와 출력전압을 측정하여 실시간으로 네트워크를 업데이트 할 수 있으므로 연료전지스택(10) 열화에 따른 내부저항의 변경에 유연하게 대처할 수 있다.

출력전압 측정단계(S12)를 통해 측정된 출력전류와 출력전압의 측정횟수가 기설정된 기준횟수 이상이라면, 출력전압 오차율 도출단계(S14)를 통해 측정된 출력전압이 신뢰성이 있는 데이터인지를 검증하게 된다. 여기서 측정횟수를 기설정된 기준횟수 이상인 경우의 조건을 부가하는 것은 본 발명에 따른 네트워크의 신뢰성을 향상시키기 위함이다.

기본적으로 네트워크는 그 네트워크를 구성하고 있는 데이터의 양이 많을수록 그 신뢰성이 향상되는바, 네트워크를 구성하는 데이터의 양은 최소한의 신뢰성을 만족시키기 위한 양이 되어야 한다. 따라서 본 발명에서도 네트워크 구축을 위한 기준으로 측정횟수가 기준횟수 이상이 되도록 하고 있는 것이다. 여기서의 기준횟수는 설계자가 네트워크의 신뢰성을 얼마 정도 하느냐에 따라 다양한 값을 가질 수 있을 것이다. 신뢰성을 높게 하고 싶다면 기준횟수를 크게 설정할 것이며 내부저항 추정 신뢰성보다 내부저항 추정 응답성이 우선된다면 기준횟수를 작게 설정하는 것이 바람직할 것이다.

기준횟수를 어떤 값으로 설정하던 측정횟수가 기준횟수 이상이면 네트워크를 구축할 수 있는 최소한의 데이터는 마련된 것이므로 이를 이용하여 네트워크를 구축하면 될 것이다. 그러나 본 발명에서는 앞서 언급한 바와 같이 출력전압 오차율 도출단계(S14)와 네트워크 구축단계(S16)를 통해 한 번 더 측정된 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 작업을 수행한다.

즉 출력전압 오차율 도출단계(S14)를 통해 도출된 오차율이 기설정된 오차기준 미만인 경우에만 측정된 출력전류와 출력전압 데이터가 신뢰성 있는 데이터라고 판단하여 네트워크를 구축하도록 하고 있는 것이다. 여기서의 기설정된 오차기준도 앞선 기준횟수와 마찬가지로 설계자가 요구하는 네트워크의 신뢰성에 따라 다양한 값을 가질 수 있을 것이다.

출력전압의 오차율은 다양한 방식을 통하여 도출이 가능할 것이나, 출력전류와 출력전류에 따른 출력전압을 측정한 이후에 동일한 출력전류에 따른 출력전압을 다시 측정하여 두 출력전압을 서로 비교해 오차율을 도출할 수 있을 것이다. 특별한 이상이 없는 한 양 출력전압은 큰 차이가 없을 것이나, 드라이 아웃상태 등이 발생해 스택 상태가 급변하게 되는 경우에는 양 출력전압의 차이가 상당할 수 있을 것이다.

따라서 오차율이 기설정된 오차기준 미만인 경우에는 측정된 출력전류와 출력전압이 신뢰성 있는 데이터라고 판단하여 네트워크를 구축하게 되며, 오차율이 기설정된 오차기준 이상인 경우에는 연료전지스택(10)의 급격한 열화등에 의하여 측정된 데이터의 신뢰성이 떨어지는 상태이므로 재차 출력전압 측정단계(S12)를 수행하여 네트워크에 활용이 가능한 출력전류와 출력전압 데이터를 측정하는 것이 바람직할 것이다. 여기서의 오차율도 오차기준과 마찬가지로 설계자가 요구하는 네트워크의 신뢰성에 따라 다양한 값을 가질 수 있을 것이다.

이와 같은 방식으로 네트워크가 구축되었다면 도1에서 도시한 바와 같이 전류구간 추출단계(S20)를 수행하게 된다. 즉 네트워크에 측정된 전체 연료전지스택(10) 출력전류구간 중에서 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하는 것인데, 본 발명에서는 상기 전류구간을 도출하는 방법으로 네트워크의 전체 출력전류 구간을 반응활성화 손실구간, 스택 내부저항 손실구간과 농도 손실구간으로 구분하고 구분된 구간 중 스택 내부저항 손실구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 방법과 네트워크의 전체 출력전류구간에서 출력전류의 변화에 따른 출력전압의 변화율이 기설정된 변화기준 이하인 전류구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 방법을 제시하고 있다.

첫 번째 방법은 출력전류 구간을 반응활성화 손실구간, 스택 내부저항 손실구간과 농도 손실구간으로 구분하고 있는데, 이는 스택 출력전류와 스택 출력전압간의 상관관계를 하기의 수식을 이용하여 정의할 수 있기 때문이다.

V = a*log(I)+b*I+c*exp(I)

여기서 V는 연료전지스택(10) 출력전압, I는 연료전지스택(10) 출력전류, a는 반응활성화 손실변환상수, b는 연료전지스택(10) 내부저항 손실변환상수, c는 농도 손실변환상수를 의미한다. 따라서 연료전지스택(10) 출력전압을 연료전지스택(10) 출력전류에 로그를 취한값과 비례하는 반응활성화 손실, 연료전지스택(10) 내부저항 손실과 연료전지스택(10) 출력전류에 익스포넨셜을 취한값과 비례하는 농도 손실을 합산한 값과 동일하다고 볼 수 있는바, 본 첫 번째 방법은 네트워크를 구성하고 있는 출력전압과 출력전류를 상기 수식에 적용하여 내부저항 손실에 의한 전류구간만을 추출하는 것이다.

반면에 두 번째 방법은 네트워크를 구성하는 출력전류의 변화에 따른 출력전압의 변화율을 이용하는 방법이다. 연료전지스택(10) 종류에 따라 다르겠지만 일반적으로 연료전지스택(10) 출력전류-출력전압 특성 그래프는 도3에 도시된 바와 같다. 따라서 네트워크 구축단계(S16)를 통해 구축된 네트워크의 출력전류와 출력전압도 도3의 그래프와 큰 차이는 없을 것인바 도3의 그래프를 이용하여 상기 전류구간을 추출하는 두 번째 방법을 다시 살펴보면, 상기 전체 출력전류구간에서 출력전류의 변화에 따른 출력전압의 변화율이 타 구간보다 작은 부분, 즉 도3그래프의 스택 출력전류 50A~200A 구간을 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 볼 수 있을 것이다.

이와 같은 방식으로 내부저항 도출을 위한 전류구간을 추출하였다면 제1전압값, 제2전압값 도출 단계(S30)를 통해 상기 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막 전류값인 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하게 된다. 이해를 돕기 위해 전류구간 추출단계(S20)에서 사용된 도3을 활용해 보면 제1전류값은 50A가 되며 제2전류값은 200A가 되는 것이며, 제1전류값에 대응되는 제1전압값은 대략 330V가 될 것이며 제2전류값에 대응되는 제2전압값은 280V가 될 것이다.

상기 단계 이후에는 도1에서 도시한 바와 같이 최종적으로 내부저항 도출 단계(S40)를 수행하게 되는데, 구체적으로 내부저항 도출 단계(S40)는 상기 제어부(20)에서 상기 제1전압값과 제2전압값의 차이를 상기 제1전류값과 제2전류값의 차이로 제산하여 내부저항을 도출하게 된다. 즉 앞선 예를 적용해보면 스택 내부저항은 (330V-280V) / (200A-50A)가 되어 결국 1/3Ω이 되는 것이다.

더불어 본 발명에 따른 연료전지스택(10) 내부저항 추정시스템은 도2에서 도시하고 있는 바와 같이 복수의 셀들이 적층되어 있는 연료전지스택(10); 및 연료전지스택(10) 출력전류와 연료전지스택(10) 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하고, 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간에서 연료전지스택(10) 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하며, 상기 추출된 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막전류값인 제2전류값을 상기 네트워크에 적용하여 상기 제1전류값과 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하고, 상기 제1,전류값, 제2전류값, 제1전압값과 제2전압값을 이용하여 상기 내부저항을 도출하는 제어부(20);를 포함할 수 있을 것이며, 상기 제어부(20)는 상기 출력전류와 상기 출력전류에 따른 연료전지스택(10) 출력전압을 측정하고, 상기 출력전류와 출력전압의 측정횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우, 상기 출력전압의 오차율을 도출하며, 상기 오차율이 기설정된 오차기준 미만일 경우, 측정된 상기 출력전류와 상기 출력전압에 기반하여 상기 네트워크를 구축할 수 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10: 네트워크 감지단계 S20: 전류구간 추출단계
S30: 제1전압값, 제2전압값 도출단계 S40: 내부저항 도출단계
10: 연료전지스택 20: 제어부

Claims

제어부에서 연료전지스택 출력전류와 연료전지스택 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하는 단계;
상기 제어부에서 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간에서 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하는 단계;
상기 제어부에서 상기 추출된 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막전류값인 제2전류값을 상기 네트워크에 적용하여 상기 제1전류값과 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하는 단계; 및
상기 제어부에서 상기 제1,전류값, 제2전류값, 제1전압값과 제2전압값을 이용하여 상기 내부저항을 도출하는 단계;를 포함하고,
상기 네트워크는,
상기 제어부에서 상기 출력전류와 상기 출력전류에 따른 연료전지스택 출력전압을 측정하는 단계;
상기 출력전류와 출력전압의 측정횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우, 상기 제어부에서 상기 출력전압의 오차율을 도출하는 단계; 및
상기 오차율이 기설정된 오차기준 미만일 경우, 상기 제어부에서 측정된 상기 출력전류와 상기 출력전압에 기반하여 네트워크를 구축하는 단계;를 통해 구축되는 것을 특징으로 하는 연료전지스택 내부저항 추정방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전류구간 추출 단계는,
상기 제어부에서 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간을 반응활성화 손실구간, 스택 내부저항 손실구간과 농도 손실구간으로 구분하고 구분된 구간 중 스택 내부저항 손실구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 하는 연료전지스택 내부저항 추정방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전류구간 추출 단계는,
상기 제어부에서 상기 네트워크의 전체 출력전류구간에서 출력전류의 변화에 따른 출력전압의 변화율이 기설정된 변화기준 이하인 전류구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 하는 연료전지스택 내부저항 추정방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 내부저항을 도출하는 단계는,
상기 제어부에서 상기 제1전압값과 제2전압값의 차이를 상기 제1전류값과 제2전류값의 차이로 제산하여 내부저항을 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 내부저항 추정방법.
복수의 셀들이 적층되어 있는 연료전지스택; 및
연료전지스택 출력전류와 연료전지스택 출력전압의 반복 측정을 통하여 구축된 네트워크를 감지하고, 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간에서 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간을 추출하며, 상기 추출된 전류구간의 시작전류값인 제1전류값과 마지막전류값인 제2전류값을 상기 네트워크에 적용하여 상기 제1전류값과 제2전류값에 대응되는 제1전압값과 제2전압값을 도출하고, 상기 제1,전류값, 제2전류값, 제1전압값과 제2전압값을 이용하여 상기 내부저항을 도출하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 출력전류와 상기 출력전류에 따른 연료전지스택 출력전압을 측정하고, 상기 출력전류와 출력전압의 측정횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우, 상기 출력전압의 오차율을 도출하며, 상기 오차율이 기설정된 오차기준 미만일 경우, 측정된 상기 출력전류와 상기 출력전압에 기반하여 상기 네트워크를 구축하는 것을 특징으로 하는 연료전지스택 내부저항 추정시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는 상기 네트워크의 전체 출력전류 구간을 반응활성화 손실구간, 스택 내부저항 손실구간과 농도 손실구간으로 구분하고 구분된 구간 중 스택 내부저항 손실구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 하는 연료전지스택 내부저항 추정시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는 상기 네트워크의 전체 출력전류구간에서 출력전류의 변화에 따른 출력전압의 변화율이 기설정된 변화기준 이하인 전류구간을 연료전지스택 내부저항을 도출하기 위한 전류구간으로 추출하는 것을 특징으로 하는 연료전지스택 내부저항 추정시스템.
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