KR102221208B1 - Apparatus and method for measuring an average power of fuel cell - Google Patents
Apparatus and method for measuring an average power of fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- KR102221208B1 KR102221208B1 KR1020190165292A KR20190165292A KR102221208B1 KR 102221208 B1 KR102221208 B1 KR 102221208B1 KR 1020190165292 A KR1020190165292 A KR 1020190165292A KR 20190165292 A KR20190165292 A KR 20190165292A KR 102221208 B1 KR102221208 B1 KR 102221208B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- voltage
- unit
- cell
- measuring
- fuel cell
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
- H01M8/04611—Power, energy, capacity or load of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04574—Current
- H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 스택의 전압 측정 시점과 전류 측정 시점을 동기화하고, 이를 통해 연료전지 스택의 평균 전력을 정확하게 산출할 수 있는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for measuring average power of a fuel cell, and more particularly, a fuel capable of accurately calculating the average power of a fuel cell stack by synchronizing the voltage measurement time and the current measurement time of a fuel cell stack. It relates to an apparatus and method for measuring average power of a battery cell.
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.A fuel cell is a type of power generation device that converts chemical energy of fuel into electrical energy by reacting electrochemically within the stack without converting it into heat by combustion. It can also be applied to power electronics, 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 시동 시간과 빠른 전력변환 반응시간을 갖는다.Currently, the type of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell), which has the highest power density among fuel cells, is being studied the most as a power supply source for driving a vehicle, which is a low operating temperature. It has a fast start-up time and a fast power conversion response 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.Such a polymer electrolyte membrane fuel cell is a membrane electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly) in which an electrochemical reaction occurs on both sides of the membrane centered on a solid polymer electrolyte membrane in which hydrogen ions move, and the reaction gases are evenly distributed and generated. A gas diffusion layer (GDL) that transfers electric energy, a gasket and fastener to maintain the airtightness and proper fastening pressure of the reaction gases and cooling water, and a separator that moves the reaction gases and cooling water. It is composed of (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 a 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, is located at the innermost part of the cell, and the membrane electrode assembly allows hydrogen and oxygen to react on both sides of the polymer electrolyte membrane. The catalyst has a catalyst electrode layer, that is, an anode and a cathode, and a gas diffusion layer, a gasket, and the like are stacked on the 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.On the outside of the gas diffusion layer, a separation plate is provided in which a flow field through which reaction gas (hydrogen as fuel and oxygen or air as an oxidizing agent) is supplied and cooling water passes is formed.
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.With this configuration as a unit cell, a plurality of unit cells are stacked, and then a current collector, an insulating plate, and an end plate for supporting the stacked cells are connected to the outermost side, and the unit cells are repeated between the end plates. By stacking and fastening, a fuel cell stack is formed.
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. 이러한 연료전지 셀은 전압 변동성이 크므로, 연료전지의 전력을 정확하게 계산하기 위해서는 연료전지 셀의 전압을 정확하게 측정할 필요가 있다. In order to obtain a potential required in an actual vehicle, the unit cells must be stacked as much as the required potential, and the stacking unit cells is a stack. The potential generated by one unit cell is about 1.3V, and a plurality of cells are stacked in series to generate power required for driving a vehicle. Since such a fuel cell has a large voltage variability, it is necessary to accurately measure the voltage of the fuel cell in order to accurately calculate the power of the fuel cell.
그러나 종래에는 연료전지 스택의 모든 단위 셀 전압을 순차적으로 측정하고, 마지막에 전류를 측정하는데, 전압 측정 시점과 전류 측정 시점이 다르기 때문에 정확한 전력 계산이 불가능하였다. 이는 변동성이 큰 연료전지의 정확한 상태 진단 및 조치를 힘들게 하여 연료전지의 손상을 유발할 수 있다. However, conventionally, voltages of all unit cells of a fuel cell stack are sequentially measured, and current is measured at the end. Since the voltage measurement time and the current measurement time are different, accurate power calculation was not possible. This can cause damage to the fuel cell by making it difficult to accurately diagnose and take measures for the fuel cell with high volatility.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1629579호(2016.06.13. 공고)의 '연료전지 스택 전압 측정 방법 및 이를 실행하는 장치'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1629579 (announced on June 13, 2016) in'Method for measuring a voltage of a fuel cell stack and an apparatus for performing the same.'
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 연료전지 스택의 전압 측정 시점과 전류 측정 시점을 동기화하고, 이를 통해 연료전지 스택의 평균 전력을 정확하게 산출할 수 있는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention was conceived to improve the above problems, and an object according to an aspect of the present invention is to synchronize the voltage measurement time point of the fuel cell stack and the current measurement time point, and thereby accurately calculate the average power of the fuel cell stack. It is to provide an apparatus and method for measuring average power of a fuel cell cell capable of.
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 problem to be solved by the present invention is not limited to the problem(s) mentioned above, and another problem(s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 측면에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치는, 연료전지 스택을 구성하는 단위 셀 중 최하위 단위 셀부터 최상위 단위셀까지 순차적으로 순방향 전압을 측정하고, 상기 최상위 단위 셀부터 상기 최하위 단위 셀까지 순차적으로 역방향 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 연료전지 스택의 출력단의 전류를 측정하는 전류 측정부, 상기 전압 측정부의 순방향 전압 측정 완료 후, 상기 전류 측정 시점을 기준으로 상기 전압 측정부가 역방향 전압을 측정하도록 제어하며, 상기 순방향 전압, 역방향 전압 및 상기 측정된 전류를 이용하여 평균 전력을 산출하는 제어부를 포함한다. In the fuel cell average power measurement apparatus according to an aspect of the present invention, a forward voltage is sequentially measured from a lowest unit cell to a highest unit cell among unit cells constituting a fuel cell stack, and the highest unit cell to the lowest unit cell A voltage measurement unit that sequentially measures a reverse voltage to, a current measurement unit that measures the current at the output terminal of the fuel cell stack, and after the forward voltage measurement of the voltage measurement unit is completed, the voltage measurement unit is a reverse voltage based on the current measurement time point. And a controller configured to measure an average power using the forward voltage, the reverse voltage, and the measured current.
본 발명에서 상기 전압 측정부는, 상기 단위 셀 별로 전압을 측정하는 전압 측정기, 상기 전압 측정기에 의해 상기 단위 셀 별로 측정된 전압을 순차적으로 출력하는 먹스, 상기 먹스로부터 출력되는 각 단위 셀 별 전압을 디지털 신호로 변환하는 ADC를 포함할 수 있다. In the present invention, the voltage measuring unit includes a voltage measuring device for measuring a voltage for each unit cell, a mux for sequentially outputting the voltage measured for each unit cell by the voltage measuring device, and a digital voltage for each unit cell output from the mux. It may include an ADC that converts to a signal.
본 발명에서 상기 전압 측정기는, 상기 단위 셀 각각에 일대일 대응되게 설치되어 상기 단위 셀 별로 전압을 감지하는 적어도 하나의 전압 센서, 상기 단위 셀을 상기 전압 센서와 전기적으로 연결시키는 스위치, 상기 스위치의 스위칭 동작에 따른 노이즈 전압을 측정하는 레플리카부를 포함할 수 있다. In the present invention, the voltage meter includes at least one voltage sensor installed in a one-to-one correspondence to each of the unit cells to sense a voltage for each unit cell, a switch electrically connecting the unit cell to the voltage sensor, and switching of the switch It may include a replica unit for measuring the noise voltage according to the operation.
본 발명에서 상기 전압 측정부는, 상기 전압 센서에 의해 측정된 전압에서 상기 레플리카부에 의해 측정된 노이즈 전압을 차감하는 앰프부를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the voltage measurement unit may further include an amplifier unit that subtracts the noise voltage measured by the replica unit from the voltage measured by the voltage sensor.
본 발명에서 상기 전압 측정부는, 상기 전압 측정기에서 측정된 단위 셀 각각의 전압을 동작 가능한 내압 범위 내로 레벨 시프팅시켜 상기 먹스에 제공하는 레벨 시프터를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the voltage measurement unit may further include a level shifter that level-shifts the voltage of each unit cell measured by the voltage meter into an operable withstand voltage range and provides the voltage to the mux.
본 발명에서 상기 전압 측정부는, 상기 전압 측정기에 의해 상기 단위 셀 별로 측정된 전압을 다운 스케일링하는 스케일러를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the voltage measuring unit may further include a scaler for downscaling the voltage measured for each unit cell by the voltage meter.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 순방향 전압과 역방향 전압의 평균을 산출하고, 상기 산출된 평균 전압과 상기 측정된 전류를 곱 연산하여 평균 전력을 산출할 수 있다. In the present invention, the controller may calculate an average of the forward voltage and the reverse voltage, and calculate the average power by multiplying the calculated average voltage and the measured current.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 평균 전력을 각 단위 셀의 순시 전력과 각각 비교하고, 그 비교결과 기 설정된 임계값 이상의 오차가 발생하는 경우 해당 단위 셀의 이상 동작을 검출할 수 있다. In the present invention, the controller may compare the average power with the instantaneous power of each unit cell, and detect an abnormal operation of the corresponding unit cell when an error equal to or greater than a preset threshold occurs as a result of the comparison.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 전압 측정부에서 측정된 단위 셀의 전압과 상기 전류 측정부에서 측정된 전류를 이용하여 각 단위 셀의 순시 전력을 산출할 수 있다. In the present invention, the control unit may calculate the instantaneous power of each unit cell by using the voltage of the unit cell measured by the voltage measuring unit and the current measured by the current measuring unit.
본 발명의 다른 측면에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 방법은, 전압 측정부가 연료전지 스택을 구성하는 단위 셀 중 최하위 단위 셀부터 최상위 단위셀까지 순차적으로 순방향 전압을 측정하는 단계, 전류 측정부가 상기 연료전지 스택의 출력단의 전류를 측정하는 단계, 상기 전압 측정부가 상기 최상위 단위 셀부터 상기 최하위 단위 셀까지 순차적으로 역방향 전압을 측정하는 단계, 제어부가 상기 순방향 전압 및 역방향 전압의 평균을 산출하고, 상기 산출된 평균 전압과 상기 측정된 전류를 이용하여 상기 연료전지 스택의 평균 전력을 산출하는 단계를 포함한다. A method of measuring average power of a fuel cell according to another aspect of the present invention includes the steps of sequentially measuring a forward voltage from the lowest unit cell to the highest unit cell among unit cells constituting the fuel cell stack by a voltage measurement unit, and the current measurement unit Measuring the current at the output terminal of the battery stack, the voltage measuring unit sequentially measuring a reverse voltage from the uppermost unit cell to the lowermost unit cell, the control unit calculating an average of the forward voltage and the reverse voltage, and the calculation And calculating the average power of the fuel cell stack using the measured average voltage and the measured current.
본 발명은 상기 연료전지 스택의 평균 전력을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 평균 전압과 상기 측정된 전류를 곱 연산하여 평균 전력을 산출할 수 있다. In the present invention, in the step of calculating the average power of the fuel cell stack, the control unit may calculate the average power by multiplying the average voltage and the measured current.
본 발명은 상기 연료전지 스택의 평균 전력을 산출하는 단계 이후, 상기 제어부는, 상기 평균 전력을 각 단위 셀의 순시 전력과 각각 비교하고, 그 비교결과 기 설정된 임계값 이상의 오차가 발생하는 경우 해당 단위 셀의 이상 동작을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the present invention, after the step of calculating the average power of the fuel cell stack, the control unit compares the average power with the instantaneous power of each unit cell, and when an error of more than a preset threshold occurs as a result of the comparison, the corresponding unit It may further include detecting an abnormal operation of the cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치 및 방법은 연료전지 스택의 최하위 단위 셀부터 최상위 단위셀까지 순차적으로 순방향 전압을 측정하고, 전류 측정 시점을 기준으로 최상위 단위 셀부터 최하위 단위 셀까지 순차적으로 역방향 전압을 측정한 후, 순방향 전압과 역방향 전압의 평균 전압을 산출함으로써, 전류 측정 시점에 모든 셀 전압을 측정한 효과를 얻을 수 있다. In the fuel cell average power measurement apparatus and method according to an embodiment of the present invention, forward voltage is sequentially measured from the lowest unit cell to the highest unit cell of the fuel cell stack, and from the highest unit cell to the lowest unit based on a current measurement time point. By sequentially measuring the reverse voltage up to the cell and then calculating the average voltage of the forward voltage and the reverse voltage, the effect of measuring all cell voltages at the time of current measurement can be obtained.
나아가, 연료전지 스택의 전압 측정 시점과 전류 측정 시점을 동기화함으로써, 연료전지 스택의 평균 전력을 정확하게 산출할 수 있다. 이는 변동성이 큰 연료전지의 정확한 상태 진단 및 조치를 가능하게 하여, 연료전지의 손상을 막을 수 있다. Furthermore, the average power of the fuel cell stack can be accurately calculated by synchronizing the voltage measurement time point and the current measurement time point of the fuel cell stack. This makes it possible to accurately diagnose and measure the state of the fuel cell with high variability, thereby preventing damage to the fuel cell.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.Meanwhile, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and various effects may be included within a range that is apparent to a person skilled in the art from the contents to be described below.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 전압 및 전류의 측정 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 전압을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring average power of a fuel cell cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a voltage measuring unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring average power of a fuel cell cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the timing of measuring the voltage and current of a fuel cell cell according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a fuel cell voltage according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, an apparatus and method for measuring average power of a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions for these terms should be made based on the contents throughout the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring average power of a fuel cell cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치는 연료전지 스택(100), 전원 공급부(200), 전류 측정부(300), 전압 측정부(400) 및 제어부(500)를 포함한다. 도 1에 도시된 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.Referring to FIG. 1, the fuel cell average power measurement apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
연료전지 스택(100)은 다수의 단위 셀(111) 들이 연속적으로 배열되어 구성된다. 이러한 연료전지 스택(100)은 신호 전류를 발생시키며, 전류 측정부(300)는 연료전지 스택(100)으로부터 인가되는 신호 전류를 분석하여 연료전지 스택(100)의 전류를 측정할 수 있다. The
전원 공급부(200)는 전압 측정부(400)의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(200)는 그라운드를 플로팅시켜 플로팅된 전압을 공급한다.The
전류 측정부(300)는 연료전지 스택(100)의 출력단의 전류를 측정하고, 측정된 전류를 제어부(500)로 전송한다. The
전압 측정부(400)는 연료전지 스택(100)을 구성하는 단위 셀(111) 중 최하위 단위 셀부터 최상위 단위셀까지 순차적으로 순방향 전압을 측정하고, 최상위 단위 셀부터 최하위 단위 셀까지 순차적으로 역방향 전압을 측정한다. 이때, 전압 측정부(400)는 전류 측정 시점을 기준으로 역방향 전압을 측정할 수 있고, 전류 측정 시점은 전류 측정부(300)가 전류를 측정하는 시점을 의미할 수 있다. The
전압 측정부(400)는 측정된 순방향 전압 및 역방향 전압을 제어부(500)로 전송한다. The
상술한 바와 같이 전압 측정부(400)는 연료전지 스택(100)을 구성하는 모든 단위 셀(111)의 전압을 한번만 측정하지 않고, 전류 측정 시점을 기준으로 이전에 측정된 단위 셀(111)들의 역순으로 단위 셀(111)들의 전압을 다시 측정할 수 있다. 이처럼, 최하위 단위 셀부터 전압을 측정한 후에 역순으로 전압을 다시 측정하면, 전압 측정 시점 동기화 효과를 가질 수 있다. 즉, 단위 셀(111)들의 전압을 다른 시간에 측정했지만, 모든 단위 셀(111)의 전압을 두번 측정하여 평균 전압을 산출함으로써, 특정 시점(예컨대, 전류 측정 시점)에 모든 셀 전압을 측정한 효과를 얻을 수 있다. As described above, the
이러한 전압 측정부(400)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하기로 한다. A detailed description of the
제어부(500)는 전압 측정부(400)의 순방향 전압 측정이 완료되면, 전류 측정 시점을 기준으로 전압 측정부(400)가 역방향 전압을 측정하도록 제어하며, 순방향 전압, 역방향 전압 및 전류 측정부(300)에서 측정된 전류를 이용하여 평균 전력을 산출한다. 이때, 제어부(500)는 순방향 전압과 역방향 전압의 평균을 산출하고, 산출된 평균 전압과 측정된 전류를 곱 연산하여 평균 전력을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 아래 수학식 1을 이용하여 연료전지 스택(100)의 평균 전력을 산출할 수 있다.When the forward voltage measurement by the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 측정시점은 전류 측정 시점과 동일한 의미로, 전류 측정부(300)가 전류를 측정한 시점을 의미할 수 있고, 측정시점 전류는 측정시점에 전류 측정부(300)가 측정한 전류일 수 있다. Here, the measurement point has the same meaning as the current measurement point, and may mean the point at which the
또한, 제어부(500)는 평균 전력을 각 단위 셀의 순시 전력과 각각 비교하고, 그 비교결과 기 설정된 임계값 이상의 오차가 발생하는 경우 해당 단위 셀의 이상 동작을 검출한다. 이때 제어부(500)는 전압 측정부(400)에서 측정된 단위 셀의 전압과 전류 측정부(300)에서 측정된 전류를 이용하여 각 단위 셀의 순시 전력을 산출할 수 있다. In addition, the
평균 전력은, 전압 변동이 크게 발생하는 경우 전력 측정 정확도를 보장할 수 있다. 반면, 순시 전력은, 전압 변동이 있는 경우 측정시점 오차로 인해 전력 측정 정확도를 감소시킬 수 있다. 이에, 제어부(500)는 평균 전력과 순시 전력을 실시간으로 비교하여 특정 구간에서 임계치 이상의 오차가 발생하는 경우 연료전지의 순간적인 이상 동작을 감지할 수 있다.The average power can guarantee power measurement accuracy when a large voltage fluctuation occurs. On the other hand, instantaneous power may reduce power measurement accuracy due to a measurement time error when there is a voltage fluctuation. Accordingly, the
제어부(500)는 MCU(Micro Control Unit)로 구현될 수 있으며, 전압 측정부(400)로부터 제공되는 순방향 전압 및 역방향 전압, 전류 측정부(300)로부터 제공되는 전류를 이용하여 연료전지 스택(100)의 평균 전력을 산출한다. The
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치는, 단위 셀(111)들의 전압을 다른 시간에 측정했지만, 모든 단위 셀(111)의 전압을 두번 측정하여 평균 전압을 산출함으로써, 특정 시점(예컨대, 전류 측정 시점)에 모든 셀 전압을 측정한 효과를 얻을 수 있다. 이러한 셀 전압 측정 시점 동기화를 통해 평균 전력의 정확도를 향상시킬 수 있다. As described above, the fuel cell average power measurement apparatus according to an embodiment of the present invention measures the voltages of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정부를 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a voltage measuring unit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 측정부(400)는 전압 측정기(410), 레벨 시프터(420), 스케일러(430), 먹스(440), 및 앰프부(450) 및 AD 컨버터(Analog Digital Converter)(460)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a
전압 측정기는 단위 셀(111) 별로 전압을 측정한다. The voltage meter measures the voltage for each
전압 측정기(410)는 전압 센서(411), 레플리카부(412) 및 스위치(413)를 포함한다. The
스위치(413)는 일단이 접속핀(C0~Cn)을 통해 상기한 단위 셀(111) 사이에 연결되고 타단이 후술하는 전압 센서(411)에 연결되어 측정 대상이 되는 단위 셀(111)과 해당 단위 셀(111)을 측정하는 전압 센서(411)를 전기적으로 연결시킨다. The
스위치(413)는 상기한 각 전압 센서(411)와 전기적으로 연결될 수 있도록 1개의 전압 센서(411)에 각 2개씩 연결된다. 이 경우 스위치(413)는 인접한 전압 센서(411)와는 공통 연결된다. Two
예컨데, 접속핀(C1)과 연결된 스위치(413)는 최하위 단위 셀의 전압을 측정하는 전압 센서(411)와 최하위 단위 셀 상위의 단위 셀(111)의 전압을 측정하는 전압 센서(411)와 공통으로 연결되어 최하위 단위 셀의 전압 뿐만 아니라 최하위 단위 셀 상위의 단위 셀(111)의 전압 측정시에 모두 턴온될 수 있다. For example, the
즉, 최하위 단위 셀의 전압을 측정하고자 하는 경우에는, 2개의 접속핀(C0와 C1)과 연결된 스위치(413)가 턴온되며, 이때 해당 스위치(413)와 연결된 전압 센서(411)가 해당 최하위 단위 셀의 전압을 측정한다. That is, in the case of measuring the voltage of the lowest unit cell, the
또한 최하위 단위 셀 상위의 단위 셀(111)의 전압을 측정하고자 하는 경우에는, 접속핀(C1과 C2)과 연결된 스위치(413)가 턴온되며, 이때 해당 스위치(413)와 연결된 전압 센서(411)가 해당 최하위 단위 셀 상위의 단위 셀(111)의 전압을 측정한다.In addition, when measuring the voltage of the
전압 센서(411)는 단위 셀(111) 각각에 일대일 대응되게 설치되어 단위 셀(111) 별로 전압을 감지한다. 전압 센서(411)는 내부에 커패시터(미도시)를 구비하고 해당 스위치(413) 턴온시에 해당 커패시터에 충전된 전원의 전압을 측정하는 방식이 이용될 수 있다. The
전압 센서(411)가 단위 셀(111)의 전압을 감지하는 방식은 특별히 한정되는 것은 아니며, 단위 셀(111)의 전압을 감지하는 것이라면 모두 포함될 수 있다. A method in which the
레플리카부(412)는 스위치(413)의 스위칭 동작에 따른 노이즈 전압을 측정한다. 레플리카부(412)는 상기한 전압 센서(411)와 동일한 구조로 제작될 수 있다. 예컨데, 스위치(413)의 스위칭 동작시에는 이러한 스위칭 동작에 따라 노이즈 전압이 발생될 수 있다. 그 결과, 레플리카부(412)는 전압 센서(411)에 의해 5V의 전압이 감지되더라도, 0.1V의 노이즈 전압을 감지할 수 있다. The
앰프부(450)는 전압 센서(411)에 의해 측정된 전압에서 레플리카부(412)에 의해 측정된 노이즈 전압을 차감하여 단위 셀(111)의 실제 전압을 출력함으로써, 전압 오차를 최소화한다. 앰프부(450)는 전압 측정기(410) 내부에 설치될 수 있으나, 이외에도 후술하는 스케일러(430) 또는 먹스(440)의 후단에 설치될 수도 있다. The
즉, 앰프부(450)는 도 2에 도시된 바와 같이 먹스(440)의 후단에 설치될 수 있으나, 전압 측정기(410) 내부에 전압 센서(411)와 레플리카부(412) 후단에 설치될 수도 있다. That is, the
본 실시예에서는, 스케일러(430) 또는 먹스(440)는 생략될 수 있다. 이 경우에는 앰프부(450)는 전압 측정기(410) 내부의 전압 센서(411)와 레플리카부(412) 후단에 설치될 수 있다. In this embodiment, the
반면에 스케일러(430)와 먹스(440)를 구비할 경우에는 앰프부(450)는 먹스(440)의 후단이나 스케일러(430)의 후단에 설치될 수 있다. On the other hand, when the
앰프부(450)는 스케일러(430)와 먹스(440)의 설치 여부 등에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있다. The
레벨 시프터(420)는 단위 셀(111) 각각의 전압을 동작 가능한 내압 범위 내로 강하시킨다. 통상적으로, 단위 셀(111)의 전압의 100V 이상의 전압이다. 이러한 단위 셀(111)의 전압은 후술하는 앰프나 AD 컨버터(460)의 동작에는 부적합하므로, 앰프부(450)나 AD 컨버터(460)가 정상적으로 동작할 수 있는 수준의 전압으로 레벨 시프팅한다. 또한 레벨 시프터(420)는 이후의 스케일러(430)나 먹스(440)가 정상 동작할 수 있도록 전압 센서(411)에 의해 측정된 전압을 스케일러(430)에 입력한다.The
스케일러(430)는 전압 센서(411)에 의해 감지된 전압을 후단의 먹스(440)나 앰프부(450) 또는 AD 컨버터(460)가 입력받을 수 있는 수준의 전압으로 스케일링한다. The
통상, 먹스(440)나 앰프부(450) 또는 AD 컨버터(460)는 저전압 소자로서 이들이 받을 수 있는 수준의 전압은 상대적으로 낮다. 이에, 스케일러(430)는 상기한 바와 같이 전압 센서(411)에 의해 감지된 전압을 후단의 먹스(440)나 앰프부(450) 또는 AD 컨버터(460)가 입력받을 수 있는 수준의 전압으로 스케일링함으로써, 먹스(440)나 앰프부(450) 또는 AD 컨버터(460)가 정상적으로 동작할 수 있도록 한다. In general, the
먹스(440)는 상기한 스케일러(430)로부터 입력되는 각 단위 셀(111)의 전압을 순차적으로 출력한다. The
본 실시예에서는 스케일러(430)의 후단에 먹스(440)가 설치되는 것을 예시로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 먹스(440)가 레벨 시프터(420) 후단에 설치되는 것도 가능하다. 이 경우에는 스케일러(430)가 별도로 구비될 필요는 없다. In this embodiment, it has been described as an example that the
한편, 앰프부(450)는 상기한 바와 같이 전압 측정부(400) 내부에 설치될 수 있으나, 먹스(440) 후단에도 설치될 수도 있다. Meanwhile, the
AD 컨버터(460)는 앰프부(450)의 후단에 설치되어 앰프(45)로부터 출력되는 각 단위 셀(111) 별 전압을 디지털 신호로 변환한다. The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 방법을 나타낸 흐름도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 전압 및 전류의 측정 시점을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 전압을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a flowchart illustrating a method of measuring average power of a fuel cell cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view for explaining measurement timing of a fuel cell voltage and current according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 Is a diagram for explaining a fuel cell voltage according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전압 측정부(400)는 연료전지 스택(100)을 구성하는 단위 셀(111) 중 최하위 단위 셀부터 최상위 단위셀까지 순차적으로 순방향 전압을 측정한다(S310). 예를 들면, 전압 측정부(400)는 도 4에 도시된 A와 같이 cell 1부터 cell N까지 순차적으로 전압을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
S310 단계가 수행되면, 전류 측정부(300)는 연료전지 스택(100)의 출력단의 전류를 측정한다(S320). 예를 들면, 전류 측정부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 전류 측정 시점(B)에 연료전지 스택(100)의 전류를 측정할 수 있다. When step S310 is performed, the
S320 단계가 수행되면, 전압 측정부(400)는 최상위 단위 셀부터 최하위 단위 셀까지 순차적으로 역방향 전압을 측정한다(S330). 예를 들면, 전압 측정부(400)는 도 4에 도시된 C와 같이 cell N부터 cell 1까지 순차적으로 전압을 측정할 수 있다.When step S320 is performed, the
S330 단계가 수행되면, 제어부(500)는 순방향 전압 및 역방향 전압의 평균을 산출한다(S340). 예를 들면, 제어부(500)는 cell 1부터 cell N까지의 순방향 전압과 cell N부터 cell 1까지의 역방향 전압의 평균을 산출할 수 있다. 이처럼, 순방향 전압과 역방향 전압의 평균을 산출하면, 도 5에 도시된 바와 같이 평균 전압을 산출한 시점과 전류를 측정한 시점이 같아지므로, 측정 시점(예컨대, 전류 측정 시점)에 모든 셀 전압을 측정한 효과를 얻을 수 있다.When step S330 is performed, the
S340 단계가 수행되면, 제어부(500)는 산출된 평균 전압과 측정된 전류를 이용하여 연료전지 스택(100)의 평균 전력을 산출한다(S350). 이때, 제어부(500)는 산출된 평균 전압과 측정된 전류를 곱연산하여 평균 전력을 산출할 수 있다. When step S340 is performed, the
이처럼 셀 전압 측정 시점 동기화를 통해 평균 전력을 산출함으로써, 평균 전력의 정확도를 향상시킬 수 있다. By calculating the average power through synchronization of the cell voltage measurement point in this way, the accuracy of the average power can be improved.
S350 단계 이후, 제어부(500)는 평균 전력을 각 단위 셀의 순시 전력과 각각 비교하고, 그 비교결과 기 설정된 임계값 이상의 오차가 발생하는 경우 해당 단위 셀의 이상 동작을 검출할 수 있다. 이때 제어부(500)는 전압 측정부(400)에서 측정된 단위 셀의 전압과 전류 측정부(300)에서 측정된 전류를 이용하여 각 단위 셀의 순시 전력을 산출할 수 있다.After step S350, the
한편, 상기에서는 도 4에 도시된 평균 전력 P1을 산출하는 방법에 대해서만 설명하였으나, 전압 측정부(400)는 S330 단계를 수행하면서, D와 같이 cell N부터 cell 1까지 순차적으로 역방향 전압을 측정할 수 있다. 그런 후, 전압 측정부(400)는 전류 측정 시점(E)에 연료전지 스택(100)의 전류를 측정하고, F와 같이 cell 1부터 cell N까지의 순방향 전압을 측정할 수 있다. 그러면, 제어부(500)는 cell N부터 cell 1까지의 역방향 전압과 cell 1부터 cell N까지의 순방향 전압을 이용하여 평균 전력 P2를 산출할 수 있다.Meanwhile, in the above, only the method of calculating the average power P1 shown in FIG. 4 has been described, but the
연료전지 셀 평균 전력 측정 장치는 순방향에서 역방향 순으로 단위 셀(111)들의 전압을 측정하여 평균 전력 P1을 산출하고, 역방향에서 순방향 순으로 단위 셀(111)들의 전압을 측정하여 평균 전력 P2을 산출할 수 있다. 이처럼 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치는 반주기 단위로 단위 셀(111)들의 전압을 측정하여 평균 전력을 산출할 수 있다. The fuel cell average power measuring device measures the voltage of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치 및 방법은 연료전지 스택(100)의 최하위 단위 셀부터 최상위 단위셀까지 순차적으로 순방향 전압을 측정하고, 전류 측정 시점을 기준으로 최상위 단위 셀부터 최하위 단위 셀까지 순차적으로 역방향 전압을 측정한 후, 순방향 전압과 역방향 전압의 평균 전압을 산출함으로써, 전류 측정 시점에 모든 셀 전압을 측정한 효과를 얻을 수 있다. As described above, in the fuel cell average power measurement apparatus and method according to an embodiment of the present invention, the forward voltage is sequentially measured from the lowest unit cell to the highest unit cell of the
나아가, 연료전지 스택(100)의 전압 측정 시점과 전류 측정 시점을 동기화함으로써, 연료전지 스택(100)의 평균 전력을 정확하게 산출할 수 있다. 이는 변동성이 큰 연료전지의 정확한 상태 진단 및 조치를 가능하게 하여, 연료전지의 손상을 막을 수 있다. Further, the average power of the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only illustrative, and those of ordinary skill in the field to which the technology pertains, various modifications and other equivalent embodiments are possible. I will understand.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 연료전지 스택
200 : 전원 공급부
300 : 전류 측정부
400 : 전압 측정부
410 : 전압 측정기
420 : 레벨 시프터
430 : 스케일러
440 : 먹스
450 : 앰프부
460 : ADC
500 : 제어부100: fuel cell stack
200: power supply
300: current measuring unit
400: voltage measuring unit
410: voltage meter
420: level shifter
430: scaler
440: mux
450: amplifier unit
460: ADC
500: control unit
Claims (12)
상기 연료전지 스택의 출력단의 전류를 측정하는 전류 측정부; 및
상기 전압 측정부의 순방향 전압 측정 완료 후, 상기 전류 측정 시점을 기준으로 상기 전압 측정부가 역방향 전압을 측정하도록 제어하며, 상기 순방향 전압, 역방향 전압 및 상기 측정된 전류를 이용하여 평균 전력을 산출하는 제어부
를 포함하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
A voltage measuring unit for sequentially measuring a forward voltage from a lowest unit cell to a highest unit cell among unit cells constituting the fuel cell stack, and sequentially measuring a reverse voltage from the highest unit cell to the lowest unit cell;
A current measuring unit measuring a current at an output terminal of the fuel cell stack; And
After the measurement of the forward voltage of the voltage measurement unit is completed, a control unit that controls the voltage measurement unit to measure a reverse voltage based on the current measurement time point, and calculates an average power using the forward voltage, the reverse voltage, and the measured current
Fuel cell average power measuring device comprising a.
상기 전압 측정부는,
상기 단위 셀 별로 전압을 측정하는 전압 측정기;
상기 전압 측정기에 의해 상기 단위 셀 별로 측정된 전압을 순차적으로 출력하는 먹스; 및
상기 먹스로부터 출력되는 각 단위 셀 별 전압을 디지털 신호로 변환하는 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 1,
The voltage measuring unit,
A voltage meter measuring voltage for each unit cell;
A mux sequentially outputting the voltage measured for each unit cell by the voltage meter; And
And an ADC that converts the voltage of each unit cell output from the mux into a digital signal.
상기 전압 측정기는,
상기 단위 셀 각각에 일대일 대응되게 설치되어 상기 단위 셀 별로 전압을 감지하는 적어도 하나의 전압 센서;
상기 단위 셀을 상기 전압 센서와 전기적으로 연결시키는 스위치; 및
상기 스위치의 스위칭 동작에 따른 노이즈 전압을 측정하는 레플리카부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 2,
The voltage meter,
At least one voltage sensor installed in a one-to-one correspondence to each of the unit cells to sense a voltage for each unit cell;
A switch electrically connecting the unit cell to the voltage sensor; And
And a replica unit for measuring a noise voltage according to a switching operation of the switch.
상기 전압 측정부는,
상기 전압 센서에 의해 측정된 전압에서 상기 레플리카부에 의해 측정된 노이즈 전압을 차감하는 앰프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 3,
The voltage measuring unit,
And an amplifier unit for subtracting the noise voltage measured by the replica unit from the voltage measured by the voltage sensor.
상기 전압 측정부는,
상기 전압 측정기에서 측정된 단위 셀 각각의 전압을 동작 가능한 내압 범위 내로 레벨 시프팅시켜 상기 먹스에 제공하는 레벨 시프터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 2,
The voltage measuring unit,
And a level shifter for level shifting the voltage of each unit cell measured by the voltage meter within an operable withstand voltage range and providing the voltage to the mux.
상기 전압 측정부는,
상기 전압 측정기에 의해 상기 단위 셀 별로 측정된 전압을 다운 스케일링하는 스케일러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 2,
The voltage measuring unit,
And a scaler for downscaling the voltage measured for each unit cell by the voltage meter.
상기 제어부는,
상기 순방향 전압과 역방향 전압의 평균을 산출하고, 상기 산출된 평균 전압과 상기 측정된 전류를 곱 연산하여 평균 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
And calculating an average power by calculating an average of the forward voltage and the reverse voltage, and multiplying the calculated average voltage by the measured current.
상기 제어부는,
상기 평균 전력을 각 단위 셀의 순시 전력과 각각 비교하고, 그 비교결과 기 설정된 임계값 이상의 오차가 발생하는 경우 해당 단위 셀의 이상 동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
And comparing the average power with the instantaneous power of each unit cell, and detecting an abnormal operation of a corresponding unit cell when an error of more than a preset threshold value occurs as a result of the comparison.
상기 제어부는,
상기 전압 측정부에서 측정된 단위 셀의 전압과 상기 전류 측정부에서 측정된 전류를 이용하여 각 단위 셀의 순시 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 장치.
The method of claim 8,
The control unit,
The apparatus for measuring average power of a fuel cell cell, characterized in that the instantaneous power of each unit cell is calculated using the voltage of the unit cell measured by the voltage measuring unit and the current measured by the current measuring unit.
전류 측정부가 상기 연료전지 스택의 출력단의 전류를 측정하는 단계;
상기 전압 측정부가 상기 최상위 단위 셀부터 상기 최하위 단위 셀까지 순차적으로 역방향 전압을 측정하는 단계; 및
제어부가 상기 순방향 전압 및 역방향 전압의 평균을 산출하고, 상기 산출된 평균 전압과 상기 측정된 전류를 이용하여 상기 연료전지 스택의 평균 전력을 산출하는 단계
를 포함하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 방법.
Sequentially measuring a forward voltage from the lowest unit cell to the highest unit cell among unit cells constituting the fuel cell stack by a voltage measurement unit;
Measuring a current at an output terminal of the fuel cell stack by a current measuring unit;
Sequentially measuring a reverse voltage from the uppermost unit cell to the lowermost unit cell by the voltage measuring unit; And
Calculating an average of the forward voltage and the reverse voltage, and calculating the average power of the fuel cell stack by using the calculated average voltage and the measured current
Fuel cell average power measurement method comprising a.
상기 연료전지 스택의 평균 전력을 산출하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 평균 전압과 상기 측정된 전류를 곱 연산하여 평균 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 방법.
The method of claim 10,
In the step of calculating the average power of the fuel cell stack,
The control unit calculates average power by multiplying the average voltage and the measured current.
상기 연료전지 스택의 평균 전력을 산출하는 단계 이후,
상기 제어부는, 상기 평균 전력을 각 단위 셀의 순시 전력과 각각 비교하고, 그 비교결과 기 설정된 임계값 이상의 오차가 발생하는 경우 해당 단위 셀의 이상 동작을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 셀 평균 전력 측정 방법.The method of claim 10,
After calculating the average power of the fuel cell stack,
The control unit further comprises the step of comparing the average power with the instantaneous power of each unit cell, and detecting an abnormal operation of the corresponding unit cell when an error of more than a preset threshold value occurs as a result of the comparison. How to measure the average power of a fuel cell cell.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190165292A KR102221208B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Apparatus and method for measuring an average power of fuel cell |
US17/082,620 US11374244B2 (en) | 2019-10-31 | 2020-10-28 | Apparatus and method for measuring voltage and average power of fuel cell |
DE102020213631.9A DE102020213631A1 (en) | 2019-10-31 | 2020-10-29 | DEVICE AND METHOD FOR MEASURING A VOLTAGE AND AVERAGE POWER OF A FUEL CELL |
CN202011196166.7A CN112748281B (en) | 2019-10-31 | 2020-10-30 | Average power measuring device and method for fuel cell and voltage measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190165292A KR102221208B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Apparatus and method for measuring an average power of fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102221208B1 true KR102221208B1 (en) | 2021-03-02 |
Family
ID=75169220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190165292A KR102221208B1 (en) | 2019-10-31 | 2019-12-12 | Apparatus and method for measuring an average power of fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102221208B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114976130A (en) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 中国第一汽车股份有限公司 | Vehicle fuel cell system health state evaluation method and system, electronic device and storage medium |
EP4080628A3 (en) * | 2021-04-23 | 2023-03-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and air vehicle |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160070270A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | 현대오트론 주식회사 | Method for monitoring of fuel cell stack status and apparatus performing the same |
-
2019
- 2019-12-12 KR KR1020190165292A patent/KR102221208B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160070270A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | 현대오트론 주식회사 | Method for monitoring of fuel cell stack status and apparatus performing the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4080628A3 (en) * | 2021-04-23 | 2023-03-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and air vehicle |
CN114976130A (en) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 中国第一汽车股份有限公司 | Vehicle fuel cell system health state evaluation method and system, electronic device and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9366731B2 (en) | Internal resistance measurement device and method for stacked battery | |
CN112748281B (en) | Average power measuring device and method for fuel cell and voltage measuring device | |
KR101592760B1 (en) | Apparatus for diagnising state of fuel cell stack and method thereof | |
KR102221208B1 (en) | Apparatus and method for measuring an average power of fuel cell | |
US10020525B2 (en) | Method and system for diagnosing state of fuel cell stack | |
KR101646854B1 (en) | Method of measuring fuel cell stack impedance and apparatus perfroming the same | |
WO2013083872A1 (en) | Method and arrangement for indicating solid oxide cell operating conditions | |
DK1570538T3 (en) | Method and Device for Monitoring Fuel Cell Tensions | |
US20060228594A1 (en) | Method for shutting down fuel cell and fuel cell system using the same | |
WO2013083873A1 (en) | Method and arrangement for diagnosis of solid oxide cells operating conditions | |
JPH11195423A (en) | Fuel cell power generator and fuel cell degradation diagnostic method | |
JP2000357526A (en) | Fuel cell power generating system and deterioration diagnostic method of its cell stack | |
US8372553B2 (en) | Fuel cell voltage unit for detecting a failed plate connection | |
KR101362740B1 (en) | Method for monitoring of fuel cell stack status | |
CN114373967A (en) | Method for measuring hydrogen permeation quantity of fuel cell stack | |
JP4353299B2 (en) | Battery learning system | |
US7910256B2 (en) | Method for supplying fuel to fuel cell | |
KR101629579B1 (en) | Method of detecting fule stack voltage and apparatus performing the same | |
JPH1173983A (en) | Fuel cell generating set and diagnostic method of fuel cell deterioration | |
KR101593761B1 (en) | Method for monitoring of fuel cell stack status and apparatus performing the same | |
CN106716151B (en) | The impedance measuring instrument of fuel cell and the impedance measuring method of fuel cell | |
JP7124468B2 (en) | SOFC system, SOEC system, and R-SOC system | |
KR101308254B1 (en) | Apparatus and method for monitoring of fuel cell stack status | |
JP2011085443A (en) | Voltage measuring device and fuel cell system using the same | |
KR20200082298A (en) | Method of controlling fuel cell measurement voltage and apparatus performing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |