KR102348112B1

KR102348112B1 - 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102348112B1
Application number: KR1020170055644A
Authority: KR
Inventors: 박준영; 박건형; 김대종
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2022-01-07
Also published as: KR20180121212A

Abstract

본 발명은, 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치에 관한 것으로서, 연료전지 스택에 공급되는 반응 가스의 절대 압력을 측정 가능한 절대 압력 센서와, 상기 반응 가스의 상대 압력을 측정 가능한 상대 압력 센서를 구비하는 센싱 유닛; 및 상기 절대 압력에서 상기 상대 압력과 대기 압력을 공제하여 산출한 압력값을 보정값으로 설정하는 설정부와, 상기 보정값이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 판단부와, 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 보정값을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하는 조절부를 구비하는 보정 유닛을 포함한다.

Description

연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING PRESSOR SENSOR OF FUEL CELL SYSTEM}

본 발명은 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.

연료전지는, 연료전지 시스템의 메인 파워(Main Power) 공급원으로서, 수소와 산소의 산화 환원 반응을 통해 전기를 생성하는 장치이다.

연료전지 스택(이하, '스택'이라고 함)의 애노드(adode)에는 수소 저장 탱크로부터 고순도의 수소가 공급되고, 스택의 캐소드(cathode)에는 공기 블로워 기타 공기 공급 장치에 의해 공급된 대기 중의 외기가 유입된다.

애노드에서는 수소의 산화 반응이 진행되어 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)가 생성되고, 이처럼 생성된 수소 이온과 전자는 각각 고분자 전해질막과 분리판을 통해 캐소드로 이동된다. 또한, 캐소드에서는 애노드로부터 이동된 수소 이온 및 전자와, 공기 공급 장치에 의해 공급된 외기 중의 산소가 참여하는 환원 반응이 진행되어 물이 생성됨과 동시에 전자의 흐름에 의한 전기 에너지가 생성된다.

이러한 연료전지에 있어서, 수소와 외기 등의 반응 가스의 공급량은 스택의 출력 기타 운전 환경에 따라 정밀하게 조절되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 연료전지 시스템은 반응 가스의 압력을 측정하기 위한 압력 센서들을 구비한다. 이러한 압력 센서들에 의해 측정된 압력 값에는 기상 조건, 고도 및 제조 상의 공차 등으로 인한 오차가 존재하는 경우가 빈번하다. 그런데, 종래의 연료전지 시스템은, 이러한 압력 센서들의 오차를 정밀하게 보정하기 위한 보정 수단을 구비하고 있지 않아 반응 가스의 공급량을 정밀하게 조절하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압력 센서의 오차를 보정 가능하도록 구조를 개선한 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치 및 이를 이용한 압력 센서 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치는, 연료전지 스택에 공급되는 반응 가스의 절대 압력을 측정 가능한 절대 압력 센서와, 상기 반응 가스의 상대 압력을 측정 가능한 상대 압력 센서를 구비하는 센싱 유닛; 및 상기 절대 압력에서 상기 상대 압력과 대기 압력을 공제하여 산출한 압력값을 보정값으로 설정하는 설정부와, 상기 보정값이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 판단부와, 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 보정값을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하는 조절부를 구비하는 보정 유닛을 포함한다.

바람직하게, 상기 설정부는 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 절대 압력과 상기 상대 압력 중 어느 하나에서 상기 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하고, 상기 조절부는 상기 보정 압력을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절한다.

바람직하게, 상기 설정부는 상기 절대 압력 센서의 압력 측정 범위가 상기 상대 압력 센서의 압력 측정 범위에 비해 넓은 경우에 상기 절대 압력에서 상기 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 상기 보정 압력으로 설정한다.

바람직하게, 상기 설정부는 상기 상대 압력 센서의 압력 측정 범위가 상기 절대 압력 센서의 압력 측정 범위에 비해 넓은 경우에 상기 상대 압력에서 상기 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 상기 보정 압력으로 설정한다.

바람직하게, 상기 판단부는 상기 보정값의 절대값이 미리 정해진 보정값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 센싱 유닛에 고장이 있다고 판단한다.

바람직하게, 상기 설정부는 상기 보정값에서 미리 저장된 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 변화값으로 설정하고, 상기 판단부는 상기 변화값을 기준으로 상기 센싱 유닛의 고장 여부를 판단한다.

바람직하게, 상기 판단부는 상기 변화값의 절대값이 미리 정해진 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 센싱 유닛에 고장이 있다고 판단한다.

바람직하게, 상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단한다.

바람직하게, 상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단한다.

바람직하게, 상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단한다.

바람직하게, 상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 방법은, (a) 연료전지 스택에 공급되는 반응 가스의 절대 압력을 절대 압력 센서를 이용해 측정하고, 상기 반응 가스의 상대 압력을 상대 압력 센서를 이용해 측정하는 단계; (b) 상기 절대 압력에서 상기 상대 압력과 대기 압력을 공제하여 산출한 압력값을 보정값으로 설정하는 단계; (c) 상기 보정값이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 반응 가스의 공급량을 상기 보정값을 기준으로 조절하는 단계를 포함한다.

바람직하게. (e) 상기 보정값이 상기 정상값이 아닌 경우에 상기 절대 압력 센서와 상기 상대 압력 센서 중 어느 하나에 고장이 있다고 판단하는 단계를 포함합니다.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 보정 값의 절대값과 미리 정해진 보정값 판단 기준값을 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 (e) 단계는, 상기 보정 값의 절대값이 상기 보정값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 절대 압력 센서와 상기 상대 압력 센서 중 적어도 하나에 고장이 있다고 판단하여 수행한다.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, (c2) 상기 보정값에서 미리 정해진 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 변화값으로 설정하는 단계; 및 (c3) 상기 변화값의 절대값을 미리 정해진 변화값 판단 기준값과 비교하는 단계를 포함하고, 상기 (e) 단계는 상기 변화값의 절대값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 절대 압력 센서와 상기 상대 압력 센서 중 어느 하나에 고장이 있다고 판단하는 수행한다.

바람직하게, 상기 (e) 단계는, 상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행하고, 상기 (e) 단계는, 상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행한다.

바람직하게, 상기 (e) 단계는, 상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행하고, 상기 (e) 단계는, 상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행한다.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, (c4) 상기 변화값의 절대값이 상기 변화값 판단 기준값 이하인 경우에 상기 보정값을 상기 기준 보정값으로 저장하는 단계; 및 (c5) 상기 절대 압력 또는 상기 상대 압력에서 상기 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 (d) 단계는 상기 보정 압력을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하여 수행한다.

바람직하게, 상기 (c5) 단계는, 상기 절대 압력 센서가 상기 상대 압력 센서에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 절대 압력에서 상기 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하여 수행하고, 상기 (c5) 단계는, 상대 압력 센서가 절대 압력 센서에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 상대 압력에서 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하여 수행한다.

바람직하게, (f) 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에 수행하며, 미리 정해진 보정 모드 진입 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 보정 모드 진입 조건이 만족된 경우에는 상기 (b) 단계를 수행하고, 상기 보정 모드 진입 조건이 만족되지 않은 경우에는 상기 (c5) 단계를 수행한다.

본 발명에 따른 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명은, 절대 압력과 상대 압력의 상호 비교를 통해 절대 압력 센서와 상대 압력 센서의 고장 유무를 판단할 수 있으므로, 절대 압력과 상대 압력 중 어느 하나만을 이용해 압력 센서의 고장 유무와 고장 정도를 측정하는 경우에 비해 압력 센서의 고장 유무와 고장 정도를 정밀하게 판단하고 반응 가스의 압력을 정밀하게 측정할 수 있다.

둘째, 본 발명은, 반응 가스 공급계의 압력을 대기 압력까지 낮출 필요가 없어 연료전지 시스템이 가동 중인 상태에서도 절대 압력 센서와 상대 압력 센서의 고장 유무와 고장 정도를 판단할 수 있다.

도 1은 연료전지 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 센싱 유닛이 정상이고 반응 가스의 실제 압력이 상승되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 센싱 유닛의 절대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 상승되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면.
도 5는 도 2에 도시된 센싱 유닛의 상대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 상승되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면.
도 6은 도 2에 도시된 센싱 유닛이 정상이고 반응 가스의 실제 압력이 하강되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면.
도 7은 도 2에 도시된 센싱 유닛의 절대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 하강되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면.
도 8은 도 2에 도시된 센싱 유닛의 상대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 하강되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면.
도 9는 도 2에 도시된 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치를 이용한 압력 센서 보정 방법을 설명하기 위한 순서도.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 일반적인 연료전지 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치(1)(이하, '압력 센서 보정 장치(1)'라고 함)는, 연료전지 시스템(2)의 압력 센서의 오차를 보정하기 위한 장치로서, 일반적으로 사용되는 연료전지 시스템(2)에 적용된다. 이하에서는, 도 1을 참조하여, 일반적인 연료전지 시스템(2)의 개략적인 구성을 살펴 보기로 한다.

연료전지 시스템(2)은, 연료전지 스택(100)(이하, '스택(100)'이라고 함)과, 수소 공급 장치(110)와, 수소 공급 밸브(120)와, 수소 퍼지 밸브(130)와, 공기 공급 장치(140)와, 공기 공급 밸브(150)와, 가습기(160)와, 공기 배출 밸브(170) 등을 포함할 수 있다.

먼저, 스택(100)은, 수소의 산화 반응이 진행되어 수소 이온과 전자가 생성되는 애노드(101)와, 애노드(101)로부터 각각 이동된 수소 이온 및 전자와 공기 공급 장치(140)에 의해 공급된 외기 중의 산소가 참여하는 환원 반응이 진행되어 전기 에너지와 생성수가 생성되는 캐소드(102)를 구비할 수 있다.

애노드(101)는, 수소 공급 라인(180)과 연결되며 수소 공급 라인(180)을 통과한 수소가 유입되는 수소 유입구(103)와, 수소 재순환 라인(190)과 연결되며 애노드(101)를 통과한 수소가 배출되는 수소 배출구(104)를 구비할 수 있다. 여기서, 수소 재순환 라인(190)은 수소 배출구(104)를 통해 애노드(101)에서 배출된 수소를 다시 수소 공급 라인(180)으로 전달할 수 있도록 수소 배출구(104)와 수소 공급 라인(180)을 연결한다. 따라서, 수소 유입구(103)에는 수소 공급 장치(110)로부터 공급된 수소와 수소 재순환 라인(190)을 통해 재순환된 수소가 함께 유입될 수 있다.

캐소드(102)는, 외기 공급 라인(200)과 연결되며, 외기가 유입되는 외기 유입구(105)와, 습윤 공기 배출 라인(210)과 연결되며, 캐소드(102)를 통과한 외기와 캐소드(102)에서 생성된 생성수가 혼합된 습윤 공기가 배출되는 습윤 공기 배출구(106)를 구비할 수 있다. 여기서, 외기 공급 라인(200)은, 대기와 가습기(160)의 외기 유입구(162)를 연결하는 제1 외기 공급 라인(202)과, 가습기(160)의 외기 배출구(164)와 캐소드(102)의 외기 유입구(105)를 연결하는 제2 외기 공급 라인(204)을 구비할 수 있다. 또한, 습윤 공기 배출 라인(210)은, 캐소드(102)의 습윤 공기 배출구(106)와 가습기(160)의 습윤 공기 유입구(166)를 연결하는 제1 습윤 공기 배출 라인(212)과, 가습기(160)의 습윤 공기 배출구(168)와 외부를 연결하는 제2 습윤 공기 배출 라인(214)을 구비할 수 있다. 따라서, 외기 유입구(105)에는 가습기(160)에서 가습된 후 제2 외기 공급 라인(204)을 통과한 외기가 유입될 수 있고, 습윤 공기 배출구(106)에서는 습윤 공기가 제1 습윤 공기 배출 라인(212)으로 배출될 수 있다.

다음으로, 수소 공급 장치(110)는 수소가 저장되는 수소 저장 탱크(112)를 구비할 수 있다. 이러한 수소 저장 탱크(112)는, 수소 공급 라인(180)을 통해 애노드(101)의 수소 유입구(103)와 연결되며, 스택(100)에서 전기를 생성하는데 필요한 수소를 공급한다. 이러한 수송 저장 탱크로부터 공급된 수소는 수소 공급 라인(180)을 따라 유동하다가 애노드(101)의 수소 유입구(103)에 유입된다.

다음으로, 수소 공급 밸브(120)는, 수소 공급 라인(180)에 설치되며, 개도를 조절하여 애노드(101)에 공급되는 수소의 공급량을 조절할 수 있다

다음으로, 수소 퍼지 밸브(130)는 수소 재수환 라인을 통과하는 수소를 외부로 배출 가능하도록 마련된다. 이를 위하여, 수소 재순환 라인(190)은 수소 퍼지 라인(220)에 의해 습윤 공기 배출 라인(210)과 연결되며, 수소 퍼지 밸브(130)는 이러한 수소 퍼지 라인(220)을 개폐 가능하도록 수소 퍼지 라인(220)에 설치된다. 이러한 수소 퍼지 밸브(130)는, 미리 정해진 퍼지 조건이 만족된 경우에 수소 퍼지 라인(220)을 선택적으로 개방할 수 있다. 퍼지 조건은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 퍼지 조건은 애노드(101)에 유입되는 수소의 농도가 미리 정해진 기준 농도 이하인지 여부일 수 있다. 이러한 수소 퍼지 밸브(130)에 의해 수소 퍼지 라인(220)이 개방되는 경우에, 수소 재순환 라인(190)을 통과하는 수소는 수소 퍼지 라인(220)을 통해 습윤 공기 배출 라인(210)으로 전달된 후 습윤 공기 배출 라인(210)을 따라 외부로 배출될 수 있다.

다음으로, 공기 공급 장치(140)는, 제1 외기 공급 라인(202)에 설치되며 대기 중의 외기를 펌핑하여 공급 가능한 공기 블로워(142)를 구비할 수 있다. 이러한 공기 블로워(142)에 의해 공급된 외기는, 제1 외기 공급 라인(202)을 따라 유동하다가 가습기(160)에 의해 가습된 후, 제2 외기 공급 라인(204)을 따라 유동하여 캐소드(102)의 외기 유입구(105)에 유입될 수 있다.

다음으로, 공기 공급 밸브(150)는, 제1 외기 공급 라인(202)에 설치되며, 개도를 조절하여 캐소드(102)에 공급되는 외기의 공급량을 조절할 수 있다.

다음으로, 가습기(160)는 공기 블로워(142)에 의해 공급된 외기와 캐소드(102)에서 배출된 습윤 공기를 수분 교환하여 외기를 가습 가능한 중공 사막 가습기(160)로 구성될 수 있다. 가습기(160)는, 제1 외기 공급 라인(202)과 연결되는 외기 유입구(162)와, 제2 외기 공급 라인(204)과 연결되는 외기 배출구(164)와, 제1 습윤 공기 배출 라인(212)과 연결되는 습윤 공기 유입구(166)와, 제2 습윤 공기 배출 라인(214)과 연결되는 습윤 공기 배출구(168)를 구비할 수 있다. 이러한 가습기(160)는, 외기 유입구(162)를 통해 유입된 외기와 습윤 공기 유입구(166)를 통해 유입된 습윤 공기를 수분 교환하여 외기를 가습한 후, 외기 배출구(164)를 통해 외기를 배출하고 습윤 공기 배출구(168)를 통해 습윤 공기를 배출한다.

다음으로, 공기 배출 밸브(170)는, 제2 습윤 공기 배출 라인(214)에 설치되며, 개도를 조절하여 제2 습윤 공기 배출 라인(214)을 따라 유동하는 습윤 공기와 수소의 배출량을 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 압력 센서 보정 장치(1)는, 연료전지 스택(100)에 공급되는 반응 가스의 압력을 측정 가능한 센싱 유닛(10)과, 센싱 유닛(10)에 의해 측정된 압력값의 오차를 보정하여 보정된 압력값을 기준으로 반응 가스의 공급량을 조절하는 보정 유닛(20)을 포함할 수 있다.

반응 가스란, 스택(100)에서 전기를 생성하기 위한 필요한 가스로서, 전술한 수소와 외기가 이에 해당된다. 이하에서는, 압력 센서 보정 장치(1)를 이용해 수소의 압력 측정 값을 보정하여 수소의 공급량을 조절하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 외기의 압력 측정 값을 보정하여 외기의 공급량을 조절하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

먼저, 센싱 유닛(10)은, 스택(100)의 애노드(101)에 공급되는 수소의 절대 압력(Psg)(이하, '수소의 절대 압력(Psg)'이라고 함)을 측정 가능한 절대 압력 센서(12)와, 스택(100)의 애노드(101)에 공급되는 수소의 상대 압력(Psa)(이하, '수소의 상대 압력(Psa)'이라고 함)을 측정 가능한 상대 압력 센서(14)와, 대기 압력(Pa)을 측정 가능한 대기 압력 센서(16)를 구비할 수 있다.

절대 압력 센서(12)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수소 공급 라인(180)과 수소 재순환 라인(190)의 연결점과 애노드(101)의 수소 유입구(103) 사이에 위치하도록 수소 공급 라인(180)에 설치될 수 있다. 절대 압력 센서(12)는 기체의 절대 압력(Psg)을 측정하기 위해 일반적으로 사용하는 절대 압력 센서로 구성된다. 이러한 절대 압력 센서(12)는 수소의 절대 압력(Psg)을 측정할 수 있다.

상대 압력 센서(14)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수소 공급 라인(180)과 수소 재순환 라인(190)의 연결점과 애노드(101)의 수소 유입구(103) 사이에 위치하도록 수소 공급 라인(180)에 설치될 수 있다. 상대 압력 센서(14)는 기체의 상대 압력(Psa)을 측정하기 위해 일반적으로 사용하는 상대 압력 센서로 구성된다. 이러한 상대 압력 센서(14)는 수소의 상대 압력(Psa)을 측정할 수 있다.

대기 압력 센서(16)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연료전지 시스템(2)의 일측에 설치될 수 있다. 대기 압력 센서(16)는 대기 압력(Pa)을 측정하기 위해 일반적으로 사용하는 대기 압력 센서로 구성된다. 이러한 대기 압력 센서(16)는 연료전지 시스템(2)이 위치한 장소의 대기 압력(Pa)을 측정할 수 있다.

한편, 센싱 유닛(10)은 대기 압력 센서(16)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 압력 센서 보정 장치(1)는, 대기 압력 센서(16)를 별도로 포함하는 대신 연료전지 시스템(2)의 저장 매체(미도시)에 미리 저장된 대기 압력) 정보를 활용할 수도 있다. 이하에서는, 센싱 유닛(10)이 대기 압력 센서(16)를 구비하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다.

다음으로, 보정 유닛(20)은, 센싱 유닛(10)의 압력 측정 값을 이용해 보정값(P)을 설정하는 설정부(22)와, 보정값(P)을 이용해 센싱 유닛(10)이 정상인지 여부를 판단하는 판단부(24)와, 센싱 유닛(10)이 정상인 경우에 보정값(P)을 기준으로 수소의 공급량을 조절하는 조절부(26)를 구비할 수 있다.

설정부(22)는, 아래의 수학식 1과 같이, 절대 압력(Psg)에서 상대 압력(Psa)과 대기 압력(Pa)을 공제하여 산출한 압력값을 보정값(P)으로 산출한다. 절대 압력(Psg)은 상대 압력(Psa)과 대기 압력(Pa)의 합을 의미하므로, 센싱 유닛(10)이 정상인 경우에는 보정값(P)이 0이고, 센싱 유닛(10)에 고장이 있는 경우에는 보정값(P)이 0이 아니다. 따라서, 이러한 보정값(P)은 센싱 유닛(10)의 고장 여부 내지는 고장 정도를 나타내는 척도로 사용될 수 있다.

또한, 설정부(22)는, 아래의 수학식 2와 같이, 보정값(P)에서 미리 저장된 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 변화값(Pv)으로 설정할 수 있다. 기준 보정값(Pc)은 이전에 설정된 보정값(P)인 것이 바람직하다. 이 경우에, 설정부(22)는 보정값(P)을 새로운 기준 보정값(Pc)으로 저장할 수 있다. 센싱 유닛(10)에 고장이 발생한 경우에, 보정값(P)과 기준 보정값(Pc)은 상이해지므로, 변화값(Pv)은 보정값(P)과 마찬가지로 센싱 유닛(10)의 고정 여부 내지는 고정 정도를 나타내는 척도로 사용될 수 있다.

또한, 설정부(22)는, 절대 압력(Psg)과 상대 압력(Psa) 중 어느 하나에서 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력(P)으로 설정할 수 있다.

일반적으로 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14)는 서로 상이한 압력 측정 범위를 갖는다. 이를 고려하여, 압력 센서 보정 장치(1)는, 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14) 중 압력 측정 범위가 넓은 센서를 수소의 공급량을 조절하기 위한 기준 센서로서 활용하고 압력 측정 범위가 좁은 센서를 센싱 유닛(10)의 고장 여부 내지는 고정 정도를 확인하기 위한 보조 센서로서 활용할 수 있다.

예를 들어, 설정부(22)는, 아래의 수학식 3에 도시된 바와 같이, 절대 압력 센서(12)가 상대 압력 센서(14)에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 절대 압력(Psg)에서 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력(P)으로 설정할 수 있다.

예를 들어, 설정부(22)는, 수학식 4에 도시된 바와 같이, 상대 압력 센서(14)가 절대 압력 센서(12)에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 상대 압력(Psa)에서 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력(P)으로 설정할 수 있다.

이러한 보정 압력(P)은, 절대 압력(Psg) 또는 상대 압력(Psa)에서 센싱 유닛(10)의 오차의 정도를 나타내는 보정값(Pc)을 공제한 값이므로, 절대 압력(Psg) 또는 상대 압력(Psa)에 비해 반응 가스의 실제 압력을 더욱 정확하게 반영한다. 따라서, 보정 압력(P)은 반응 가스의 공급량을 조절하기 위한 척도로 사용될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 센싱 유닛이 정상이고 반응 가스의 실제 압력이 상승되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 센싱 유닛의 절대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 상승되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면이며, 도 5는 도 2에 도시된 센싱 유닛의 상대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 상승되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면이다.

또한, 도 6은 도 2에 도시된 센싱 유닛이 정상이고 반응 가스의 실제 압력이 하강되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 2에 도시된 센싱 유닛의 절대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 하강되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면이며, 도 8은 도 2에 도시된 센싱 유닛의 상대 압력 센서에 고장이 있고 반응 가스의 실제 압력이 하강되는 경우에 있어서, 압력 측정 값과 보정 값을 나타내는 도면이다.

판단부(24)는, 보정값(P)이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단한다. 이를 위하여, 판단부(24)는 보정값(P) 또는 보정값(P)을 이용해 산출한 변화값(Pv)을 이용해 보정값(P)이 정상 범위에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다.

예를 들어, 판단부(24)는 보정값(P)의 절대값이 미리 보정값 판단 기준값(Tp)에 비해 높은 경우에 센싱 유닛(10)에 고장이 있다고 판단할 수 있다. 보정값(P)의 절대적인 크기가 크다는 것은 센싱 유닛(10)의 센서들에 고장이 발생하였을 가능성이 높다. 따라서, 판단부(24)는 보정값(P)의 절대적인 크기를 기준으로 센싱 유닛(10)의 고장 여부를 판단하는 것이다.

예를 들어, 판단부(24)는 변화값(Pv)을 기준으로 센싱 유닛(10)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 이를 위하여, 판단부(24)는 변화값(Pv)의 절대값이 미리 정해진 변화값 판단 기준값(Tc)에 비해 높은 경우에 센싱 유닛(10)에 고장이 있다고 판단할 수 있다. 변화값(Pv)의 절대적인 크기가 크다는 것은, 이전에 측정한 보정값(P)과 새로 측정한 보정값(P)의 차가 크다는 것을 말하므로, 센싱 유닛(10)의 센서들에 고장이 발생하였을 가능성이 높다. 따라서, 판단부(24)는 변화값(Pv)의 절대적인 크기를 기준으로 센싱 유닛(10)의 고장 유무를 판단하는 것이다.

그런데, 변화값(Pv)이 양 또는 음의 값을 갖는지 여부는, 애노드(101)에 공급되는 수소의 실제 압력(이하, '실제 압력'이라고 함)의 변화 양상이나 어느 압력 센서에 고장이 발생한 것인지 여부에 따라 달라질 수 있다.

예를 들어, 판단부(24)는 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 상태에서 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 절대 압력 센서(12)에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 경우는, 예를 들어, 수소 공급 밸브(120)의 개도가 증가되는 경우일 수 있다. 이러한 수소 공급 밸브(120)의 개도는 수소 공급 밸브(120)에 인가되는 전류값을 통해 측정하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

실제 압력이 상승되는 경우에, 도 3에 도시된 바와 같이, 절대 압력(Psg)과 상대 압력(Psa)은 실제 압력의 상승 경향에 맞춰 상승되어야 한다. 그런데, 절대 압력 센서(12)에 고장이 발생한 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, 절대 압력 센서(12)에 의해 측정된 절대 압력(Psg)은 실제 압력의 상승 경향에 맞춰 상승되지 못한 채 그대로 유지되고, 상대 압력 센서(14)에 의해 측정된 상대 압력(Psa)만 실제 압력의 상승 경향에 맞춰 상승된다. 이로 인해, 도 4에 도시된 바와 같이, 보정값(P)은 음의 값을 갖게 된다. 따라서, 판단부(24)는 이러한 보정값(P)으로부터 산출한 변화값(Pv)을 기준으로 절대 압력 센서(12)에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

예를 들어, 판단부(24)는 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 상태에서 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)에 비해 높은 경우에 상대 압력 센서(14)에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

상대 압력 센서(14)에 고장이 발생한 경우에, 도 5에 도시된 바와 같이, 상대 압력 센서(14)에 의해 측정된 상대 압력(Psa)은 실제 압력의 상승 경향에 맞춰 상승되지 못한 채 그대로 유지되고, 절대 압력 센서(12)에 의해 측정된 절대 압력(Psg)만 실제 압력의 상승 경향에 맞춰 상승된다. 이로 인해, 도 5에 도시된 바와 같이, 보정값(P)은 양의 값을 갖게 된다. 따라서, 판단부(24)는 이러한 보정값(P)으로부터 산출한 변화값(Pv)을 기준으로 상대 압력 센서(14)에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

예를 들어, 판단부(24)는 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 상태에서 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)에 비해 높은 경우에 절대 압력 센서(12)에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 경우는, 예를 들어, 수소 퍼지 밸브(130)의 개도가 증가되는 경우일 수 있다. 이러한 수소 퍼지 밸브(130)의 개도는 수소 퍼지 밸브(130)에 인가되는 전류값을 통해 측정하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

실제 압력이 하강되는 경우에, 도 6에 도시된 바와 같이, 절대 압력(Psg)과 상대 압력(Psa)은 실제 압력의 하강 경향에 맞춰 하강되어야 한다. 그런데, 절대 압력 센서(12)에 고장이 발생한 경우에, 도 7에 도시된 바와 같이, 절대 압력 센서(12)에 의해 측정된 절대 압력(Psg)은 실제 압력의 하강 경향에 맞춰 하강되지 못한 채 그대로 유지되고, 상대 압력 센서(14)에 의해 측정된 상대 압력(Psa)만 실제 압력의 하강 경향에 맞춰 하강된다. 이로 인해, 도 7에 도시된 바와 같이, 보정값(P)은 양의 값을 갖게 된다. 따라서, 판단부(24)는 이러한 보정값(P)으로부터 산출한 변화값(Pv)을 기준으로 절대 압력(Psg)에 센서에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

예를 들어, 판단부(24)는 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 상태에서 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상대 압력 센서(14)에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

상대 압력 센서(14)에 고장이 발생한 경우에, 도 8에 도시된 바와 같이, 상대 압력 센서(14)에 의해 측정된 상대 압력(Psa)은 실제 압력의 하강 경향에 맞춰 하강되지 못한 채 그대로 유지되고, 절대 압력 센서(12)에 의해 측정된 절대 압력(Psg)만 실제 압력의 하강 경향에 맞춰 하강된다. 이로 인해, 도 8에 도시된 바와 같이, 보정값(P)은 음의 값을 갖게 된다. 따라서, 판단부(24)는 이러한 보정값(P)으로부터 산출한 변화값(Pv)을 기준으로 상대 압력 센서(14)에 고장이 있다고 판단할 수 있다.

한편, 판단부(24)는 센싱 유닛(10)에 고장이 발생하였다고 판단된 경우에, 연료전지 시스템(2)을 미리 정해진 고장 모드에 따라 제어할 수 있다. 고장 모드는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 판단부(24)는 센싱 유닛(10)에 고장이 발생하였다고 판단되는 경우에 연료전지 시스템(2)의 구동을 정지하거나 알람, 디스플레이 등을 이용해 사용자에게 센싱 유닛(10)의 고장을 경고할 수 있다.

조절부(26)는 보정값(P)이 정상값인 경우에 보정값(P)을 기준으로 반응 가스의 공급량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 조절부(26)는, 보정값(P)을 이용해 절대 압력(Psg) 또는 상대 압력(Psa)을 보정하여 설정한 보정 압력(P)을 기준으로 수소의 공급량을 조절할 수 있다. 즉, 센서들의 고장 정도가 높아 보정값(P)이 정상 범위를 초과하는 경우에는 판단부(24)가 연료전지 시스템(2)을 고장 모드로 구동하지만, 센서들의 고장 정도가 낮아 보정값(P)이 정상 범위에 속하는 경우에는 조절부(26)가 보정값(P)을 이용해 보정한 보정 압력(P)을 기준으로 수소의 공급량을 조절하는 것이다.

위와 같이 압력 센서 보정 장치(1)는, 절대 압력(Psg)과 상대 압력(Psa)의 상호 비교를 통해 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14)의 고장 유무를 판단할 수 있다. 따라서, 압력 센서 보정 장치(1)는, 절대 압력(Psg)과 상대 압력(Psa) 중 어느 하나의 압력 센서만을 이용해 압력 센서의 고장 유무와 고장 정도를 측정하는 경우에 비해 압력 센서의 고장 유무와 고장 정도를 정밀하게 판단하고 반응 가스의 압력을 정밀하게 측정할 수 있다.

한편, 종래의 연료전지 시스템은, 절대 압력 센서와 대기 압력 센서만을 구비한다. 이로 인해, 종래의 연료전지 시스템은, 반응 가스 공급계의 압력을 대기 압력까지 낮춘 후에 절대 압력 센서에 의해 측정된 절대 압력과 대기 압력 센서에 측정된 대기 압력의 상호 비교를 통해 절대 압력 센서의 오차를 보정하기 위한 보정값을 설정한다. 따라서, 이러한 종래의 연료전지 시스템은, 절대 압력 센서를 보정할 경우에, 반응 가스 공급계의 압력을 대기 압력까지 낮출 수 있도록 정지되어야 한다.

이에 반해, 압력 센서 보정 장치(1)는 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14)를 함께 구비한다. 이로 인해, 압력 센서 보정 장치(1)는, 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14)를 보정할 경우에, 연료전지 시스템(2)을 정지할 필요 없이 절대 압력(Psg)과 상대 압력(Psa)의 상호 비교를 통해 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14)의 오차를 보정하기 위한 보정값(P)을 설정 가능하다. 따라서 압력 센서 보정 장치(1)는, 연료전지 시스템(2)이 가동 중인 상태에서도 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14)의 고장 유무와 고장 정도를 판단할 수 있다.

도 9는 도 2에 도시된 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치를 이용한 압력 센서 보정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는, 압력 센서 보정 장치(1)를 이용한 압력 센서 보정 방법을 설명하기로 한다.

압력 센서 보정 방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 연료전지 스택(100)에 공급되는 반응 가스의 절대 압력(Psg)을 절대 압력 센서(12)를 이용해 측정하고, 반응 가스의 상대 압력(Psa)을 상대 압력 센서(14)를 이용해 측정하는 단계(S 10)와, 미리 정해진 보정 모드 진입 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계(S 20)와, 보정 모드 진입 조건이 만족된 경우에 절대 압력(Psg)에서 상대 압력(Psa)과 대기 압력(Pa)을 공제하여 산출한 압력값을 보정값(P)으로 설정하는 단계(S 30)와, 보정값(P)이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 단계(S 40)와, 보정값(P)이 정상값이 아닌 경우에 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14) 중 어느 하나에 고장이 있다고 판단하는 단계(S 50)와, 보정값(P)이 정상값인 경우에 반응 가스의 공급량을 보정값(P)을 기준으로 조절하는 단계(S 60)를 포함할 수 있다.

먼저, S 10 단계는, 센싱 유닛(10)의 절대 압력 센서(12), 상대 압력 센서(14) 및 대기 압력 센서(16)를 이용해 절대 압력(Psg), 상대 압력(Psa) 및 대기 압력(Pa)을 각각 측정하여 수행하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, S 20 단계는, 보정 모드 진입 조건이 만족되었는지 여부를 판단하여 수행할 수 있다. 보정 모드 진입 조건은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 보정 모드 진입 조건은, 차량의 주행 거리가 미리 정해진 기준 거리에 도달하였는지 여부일 수 있다. 이러한 보정 모드 진입 조전이 만족된 경우에는 후술할 S 30 단계를 수행하고, 보정 모드 진입 조건이 만족되지 않은 경우에는 후술할 S 49 단계를 수행할 수 있다.

이후에, S 30 단계는, 보정 유닛(20)의 설정부(22)를 이용해 절대 압력(Psg)에서 상대 압력(Psa)과 대기 압력(Pa)을 공제하여 산출한 압력값을 보정값(P)으로 설정하여 수행할 수 있다.

다음으로, S 40 단계는, 보정 유닛(20)의 판단부(24)를 이용해 보정값(P)과 미리 정해진 정상값을 비교하여 수행할 수 있다. 예를 들어, S 40 단계는, 보정값(P)의 절대값과 미리 정해진 보정값 판단 기준값(Tp)을 비교하는 단계(S 41)와, 보정값(P)이 보정값 판단 기준값(Tp) 이하인 경우에 보정값(P)에서 미리 저장된 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 변화값(Pv)으로 설정하는 단계(S 43)와, 변화값(Pv)의 절대값을 미리 정해진 변화값 판단 기준값(Tc)과 비교하는 단계(S 45)와, 변화값(Pv)의 절대값이 변화값 판단 기준값(Tc) 이하인 경우에 S 30 단계에서 설정한 보정값(P)을 새로운 기준 보정값(Pc)으로 저장하는 단계(S 47)와, 절대 압력(Psg)과 상대 압력(Psa) 중 어느 하나(Ps)에서 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력(P)으로 설정하는 단계(S 49)를 포함할 수 있다.

특히, S 49 단계는, 절대 압력 센서(12)가 상대 압력 센서(14)에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 절대 압력(Psg)에서 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력(P)으로 설정하여 수행할 수 있다.

또한, S 49 단계는, 상대 압력 센서(14)가 절대 압력 센서(12)에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 상대 압력(Psa)에서 기준 보정값(Pc)을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력(P)으로 설정하여 수행할 수 있다.

이후에, S 50 단계는, 보정값(P)이 정상값이 아닌 경우에 보정 유닛(20)의 판단부(24)를 이용해 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14) 중 어느 하나에 고장이 있다고 판단하여 수행할 수 있다.

예를 들어, S 50 단계는, 보정값(P)의 절대값이 보정값 판단 기준값(Tp)에 비해 높은 경우에 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14) 중 적어도 하나에 고정이 있다고 판단하여 수행할 수 있다.

예를 들어, S 50 단계는, 변화값(Pv)의 절대값이 변화값 판단 기준값(Tc)에 비해 높은 경우에 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14) 중 어느 하나에 고장이 있다고 판단하여 수행할 수 있다.

또한, S 50 단계는, 도 4에 도시된 바와 같이, 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 경우에 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 절대 압력 센서(12)에 고장이 있다고 판단하여 수행할 수 있다.

또한, S 50 단계는, 도 5에 도시된 바와 같이, 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 상태에서 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)에 비해 높은 경우에 상대 압력 센서(14)에 고정이 있다고 판단하여 수행할 수 있다.

또한, S 50 단계는, 도 7에 도시된 바와 같이, 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 상태에서 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)에 비해 높은 경우에 절대 압력 센서(12)에 고장이 있다고 판단하여 수행할 수 있다.

또한, S 50 단계는, 도 8에 도시된 바와 같이, 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템(2)이 구동되는 상태에서 변화값(Pv)이 변화값 판단 기준값(Tc)에 비해 낮은 경우에 상대 압력 센서(14)에 고장이 있다고 판단하여 수행할 수 있다.

한편, 이러한 S 50 단계는, 절대 압력 센서(12)와 상대 압력 센서(14) 중 어느 하나에 고장이 발생하였다고 판단된 경우에, 연료전지 시스템(2)을 미리 정해진 고장 모드로 제어하여 수행할 수 있다. 고장 모드의 실시 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 고장 모드는, 연료전지 시스템(2)의 구동을 정지하거나 알람, 디스플레이 등을 이용해 사용자에게 압력 센서의 고장을 경고하여 실시할 수 있다.

다음으로, S 60 단계는, 보정 유닛(20)의 조절부(26)를 이용해 반응 가스의 공급량을 보정값(P)을 기준으로 조절하여 수행할 수 있다. 예를 들어, S 60 단계는, S 49 단계에서 설정한 보정 압력(P)을 기준으로 반응 가스의 공급량을 조절하여 수행할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치
2 : 연료전지 시스템
10 : 센싱 유닛
12 : 절대 압력 센서
14 : 상대 압력 센서
16 : 대기 압력 센서
20 : 보정 유닛
22 : 설정부
24 : 판단부
26 : 조절부
100 : 연료전지 스택
110 : 수소 공급 장치
112 : 수소 저장 탱크
120 : 수소 공급 밸브
130 : 수소 퍼지 밸브
140 : 공기 공급 장치
142 : 공기 블로워
150 : 공기 공급 밸브
160 : 가습기
170 : 공기 배출 밸브
180 : 수소 공급 라인
190 : 수소 재순환 라인
200 : 외기 공급 라인
210 : 습윤 공기 배출 라인

Claims

연료전지 스택에 공급되는 반응 가스의 절대 압력을 측정 가능한 절대 압력 센서와, 상기 반응 가스의 상대 압력을 측정 가능한 상대 압력 센서를 구비하는 센싱 유닛; 및
상기 절대 압력에서 상기 상대 압력과 대기 압력을 공제하여 산출한 압력값을 보정값으로 설정하는 설정부와, 상기 보정값이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 판단부와, 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 보정값을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하는 조절부를 구비하는 보정 유닛을 포함하고,
상기 설정부는 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에, 상기 절대 압력 센서의 압력 측정 범위가 상기 상대 압력 센서의 압력 측정 범위에 비해 넓은 경우에 상기 절대 압력에서 상기 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하고,
상기 조절부는 상기 보정 압력을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하는, 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
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연료전지 스택에 공급되는 반응 가스의 절대 압력을 측정 가능한 절대 압력 센서와, 상기 반응 가스의 상대 압력을 측정 가능한 상대 압력 센서를 구비하는 센싱 유닛; 및
상기 절대 압력에서 상기 상대 압력과 대기 압력을 공제하여 산출한 압력값을 보정값으로 설정하는 설정부와, 상기 보정값이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 판단부와, 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 보정값을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하는 조절부를 구비하는 보정 유닛을 포함하고,
상기 설정부는 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에, 상기 상대 압력 센서의 압력 측정 범위가 상기 절대 압력 센서의 압력 측정 범위에 비해 넓은 경우에 상기 상대 압력에서 상기 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하고,
상기 조절부는 상기 보정 압력을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하는, 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 판단부는 상기 보정값의 절대값이 미리 정해진 보정값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 센싱 유닛에 고장이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 설정부는 상기 보정값에서 미리 저장된 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 변화값으로 설정하고,
상기 판단부는 상기 변화값을 기준으로 상기 센싱 유닛의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
제6항에 있어서,
상기 판단부는 상기 변화값의 절대값이 미리 정해진 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 센싱 유닛에 고장이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
제7항에 있어서,
상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
제7항에 있어서,
상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
제7항에 있어서,
상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
제7항에 있어서,
상기 판단부는 상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 장치.
(a) 연료전지 스택에 공급되는 반응 가스의 절대 압력을 절대 압력 센서를 이용해 측정하고, 상기 반응 가스의 상대 압력을 상대 압력 센서를 이용해 측정하는 단계;
(b) 상기 절대 압력에서 상기 상대 압력과 대기 압력을 공제하여 산출한 압력값을 보정값으로 설정하는 단계;
(c) 상기 보정값이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 단계;
(d) 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 반응 가스의 공급량을 상기 보정값을 기준으로 조절하는 단계; 및
(e) 상기 보정값이 상기 정상값이 아닌 경우에 상기 절대 압력 센서와 상기 상대 압력 센서 중 어느 하나에 고장이 있다고 판단하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계는,
상기 보정값에서 미리 정해진 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 변화값으로 설정하는 단계; 및
상기 변화값의 절대값을 미리 정해진 변화값 판단 기준값과 비교하는 단계를 포함하고,
상기 (e) 단계는,
상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행하고,
상기 (e) 단계는,
상기 반응 가스의 실제 압력이 상승되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행하는, 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 방법.
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제12항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 보정값의 절대값과 미리 정해진 보정값 판단 기준값을 비교하는 단계를 더 포함하며,
상기 (e) 단계는, 상기 보정값의 절대값이 상기 보정값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 절대 압력 센서와 상기 상대 압력 센서 중 적어도 하나에 고장이 있다고 판단하여 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 방법.
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(a) 연료전지 스택에 공급되는 반응 가스의 절대 압력을 절대 압력 센서를 이용해 측정하고, 상기 반응 가스의 상대 압력을 상대 압력 센서를 이용해 측정하는 단계;
(b) 상기 절대 압력에서 상기 상대 압력과 대기 압력을 공제하여 산출한 압력값을 보정값으로 설정하는 단계;
(c) 상기 보정값이 미리 정해진 정상값인지 여부를 판단하는 단계;
(d) 상기 보정값이 상기 정상값인 경우에 상기 반응 가스의 공급량을 상기 보정값을 기준으로 조절하는 단계; 및
(e) 상기 보정값이 상기 정상값이 아닌 경우에 상기 절대 압력 센서와 상기 상대 압력 센서 중 어느 하나에 고장이 있다고 판단하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계는,
상기 보정값에서 미리 정해진 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 변화값으로 설정하는 단계; 및
상기 변화값의 절대값을 미리 정해진 변화값 판단 기준값과 비교하는 단계를 포함하고,
상기 (e) 단계는,
상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값에 비해 높은 경우에 상기 절대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행하고,
상기 (e) 단계는,
상기 반응 가스의 실제 압력이 하강되도록 연료전지 시스템이 구동되는 상태에서 상기 변화값이 상기 변화값 판단 기준값의 마이너스값에 비해 낮은 경우에 상기 상대 압력 센서에 고장이 있다고 판단하여 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 방법.
제12항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c4) 상기 변화값의 절대값이 상기 변화값 판단 기준값 이하인 경우에 상기 보정값을 상기 기준 보정값으로 저장하는 단계; 및
(c5) 상기 절대 압력 또는 상기 상대 압력에서 상기 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하는 단계를 더 포함하며,
상기 (d) 단계는 상기 보정 압력을 기준으로 상기 반응 가스의 공급량을 조절하여 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 방법.
제18항에 있어서,
상기 (c5) 단계는, 상기 절대 압력 센서가 상기 상대 압력 센서에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 절대 압력에서 상기 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하여 수행하고,
상기 (c5) 단계는, 상대 압력 센서가 절대 압력 센서에 비해 압력 측정 범위가 넓은 경우에 상대 압력에서 기준 보정값을 공제하여 산출한 압력값을 보정 압력으로 설정하여 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 방법.
제18항에 있어서,
(f) 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에 수행하며, 미리 정해진 보정 모드 진입 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며,
상기 보정 모드 진입 조건이 만족된 경우에는 상기 (b) 단계를 수행하고,
상기 보정 모드 진입 조건이 만족되지 않은 경우에는 상기 (c5) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 압력 센서 보정 방법.