KR102546273B1 - Hydrogen gas sensor apparatus with relative hunidity compensation and measurement method of it - Google Patents

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Abstract

본 발명의 수소가스 센서 장치의 측정 방법은, 온도 및 습도 보상을 적용하는 수소센서의 측정 방법으로서, 상기 수소센서의 전원이 인가된 후 수소 농도의 최초 측정값과 소정 기준값을 비교하는 단계; 상기 최초 측정값이 소정 기준값 보다 작은 경우, 현 측정 시점의 적용 옵셋으로서 저장하는 단계; 기 저장된 이전 측정 시점의 적용 옵셋과 상기 현 측정 시점의 적용 옵셋을 비교하는 단계; 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 크면, 현 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계; 및 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 작으면, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계를 포함할 수 있다.A measuring method of a hydrogen gas sensor device of the present invention is a method of measuring a hydrogen sensor using temperature and humidity compensation, comprising: comparing an initial measurement value of hydrogen concentration with a predetermined reference value after power is applied to the hydrogen sensor; If the first measured value is smaller than a predetermined reference value, storing the applied offset at the current measurement time point; comparing a pre-stored applied offset at a previous measurement point in time with an applied offset at the current measurement point in time; If the applied offset at the current measurement time point is greater than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the current measurement time point; and if the applied offset at the current measurement time point is smaller than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point.

Figure R1020210191733
Figure R1020210191733

Description

상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치 및 측정 방법{HYDROGEN GAS SENSOR APPARATUS WITH RELATIVE HUNIDITY COMPENSATION AND MEASUREMENT METHOD OF IT}Hydrogen gas sensor device and measurement method with relative humidity compensation {HYDROGEN GAS SENSOR APPARATUS WITH RELATIVE HUNIDITY COMPENSATION AND MEASUREMENT METHOD OF IT}

본 발명은 수소센서의 전원이 켜진 직후 온도/습도가 보상이 완료된 후 수소센서가 출력하는 수소농도의 제조편차/내구열화 등으로 최초 측정값에 발생하는 편차를 정확하게 보정하기 위한 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.In the present invention, after the temperature/humidity compensation is completed immediately after the power of the hydrogen sensor is turned on, relative humidity compensation is applied to accurately correct deviations in the initial measured value due to manufacturing deviation/durability deterioration of the hydrogen concentration output by the hydrogen sensor. It relates to a hydrogen gas sensor device and measuring method.

일반적으로 화석연료의 전망은 밝지 않다. 최근에는 중국, 인도와 같은 신규 거대 에너지 소비국의 등장으로 매장량에 기반한 사용 기한이 짧아질거라 예상된다. 이에 화석연료를 수소에너지로 대체하려는 연구가 세계적으로 이루어지고 있다.In general, the prospects for fossil fuels are not bright. Recently, with the emergence of new large energy consuming countries such as China and India, the period of use based on reserves is expected to be shortened. Accordingly, research to replace fossil fuels with hydrogen energy is being conducted worldwide.

이에 따른 에너지 수급 문제에 대한 각종 대체 에너지의 저장 매체로서 각광 받고 있는 것이 수소에너지이다.Hydrogen energy is in the limelight as a storage medium for various alternative energies for energy supply and demand problems.

수소는 청정 에너지원으로서 세계적으로 연구가 이루어지고 있고, 현재 연료전지, 내연기관 등 여러분야에서 활용되고 있으며, 수년 내로 연료전지 자동차, 발전동력 등의 분야에서 소비가 확대될 것으로 예상된다.Hydrogen is being researched worldwide as a clean energy source, and is currently being used in various fields such as fuel cells and internal combustion engines.

그러나, 수소는 인화점이 높고, 일정 농도 이상이 되면 폭발하는 성질이 있어 이를 다루는 과정에서 수소의 누설 여부를 감지할 수 있는 수소센서의 필요성이 중요시되고 있다.However, since hydrogen has a high flash point and explodes when its concentration exceeds a certain level, the need for a hydrogen sensor capable of detecting whether or not there is a leak of hydrogen in the process of handling it is considered important.

한편, 화학물질 및/또는 방사성 생성물의 저장 시설, 지열 드릴링(geothermal drilling), 창고 부지 및 공업 탱크와 같은 시설은 저장된 제품에 관련된 수소 방출의 위험성에 놓일 수 있으며, 이러한 수소 방출은 폭발성이고, 인간에게 해로운 어떤 환경에 놓일 수 있다. 상술한 분야에서 위험성을 제어하고, 발생가능한 어떠한 수소 방출을 예방적으로 검출할 필요성도 존재한다.On the other hand, facilities such as storage facilities for chemical and/or radioactive products, geothermal drilling, warehouse sites and industrial tanks may be at risk of hydrogen releases related to stored products, which releases are explosive and can cause human harm. may be placed in an environment that is detrimental to There is also a need in the foregoing fields to control the risk and to detect prophylactically any hydrogen release that may occur.

특히, 수소에너지 사용분야로서 가장 광범위할 것을 예상되는 연료전기 전기자동차(FCEV)의 경우 에너지 효율 및 안정성을 높이기 위해서는 연료전지 스택에 장착된 수소센서에 크게 의존한다.In particular, in the case of a fuel electric vehicle (FCEV), which is expected to be the most widely used field of hydrogen energy, it greatly depends on a hydrogen sensor mounted on a fuel cell stack to increase energy efficiency and stability.

이에 따라 수소가스의 누출을 검사하는 수소 센서로서, 예컨대, 백금, 팔라듐과 같은 금속에 수소가 흡착되어 금속의 전기 전도도가 변화하는 것을 이용한 전기적 방법을 이용한 센서, 산화물 반도체형과 가스 MOSFET 등을 이용한 전기 화학적인 방법을 이용한 센서, 빛을 이용하여 수소 누출을 감지하는 광학적인 방법을 이용한 센서 등이 개발되어 있다.As a result, as a hydrogen sensor that inspects the leakage of hydrogen gas, for example, a sensor using an electrical method using the change in electrical conductivity of a metal when hydrogen is adsorbed on a metal such as platinum or palladium, a sensor using an oxide semiconductor type and a gas MOSFET, etc. A sensor using an electrochemical method and a sensor using an optical method for detecting hydrogen leakage using light have been developed.

이중, 가격대비 효율, 즉, 경제성이 우수한 열전도방식의 수소감지센서의 경우 대기중의 온도/습도 값에 따라서 대기 중 수소농도에 의한 열전도값이 달라지는 영향을 받게되는 바, 대기 온도/상대습도에 대한 열전도값을 보상하여 수소농도를 판별하는 방식으로 적용된다.Among them, in the case of a heat conduction type hydrogen sensor with excellent cost efficiency, that is, economical efficiency, the heat conduction value due to the hydrogen concentration in the air is affected by the temperature / humidity value in the air, which is affected by the atmospheric temperature / relative humidity. It is applied in a way to determine the hydrogen concentration by compensating the thermal conductivity value for

상기 열전도방식의 수소감지센서의 보상을 위해 적용되는 Automotive 상대습도 센서의 경우, 감습제를 적용한 방식이 일반적이며, 감습제를 사용하는 경우, 장기간 사용함에 따른 내구열화가 발생하게 되어 상대습도 측정에 영향을 주게 된다. 또한, VOC 등에 의해 감습제가 피독될 경우, 상대습도센서가 피독열화가 발생하게 될 수 있다. In the case of the automotive relative humidity sensor applied to compensate the hydrogen sensor of the heat conduction method, a method in which a dehumidifying agent is applied is common. will affect In addition, when the desiccant is poisoned by VOC or the like, the relative humidity sensor may be poisoned and degraded.

이에 잘못된 상대습도 값 가지고 열전도값을 보상하게 되어, 결론적으로 대기 중 수소농도 감지성능에 저하를 일으킨다. 예컨대, 상대습도를 실제보다 크게 측정하고, 이를 보상하면 수소농도는 낮은값으로 보상이 된다. 이런 경우, 수소센서가 장착된 환경에서 실제 수소가스가 누출되게 되었을 때, 정확한 누설량을 측정할 수 없게 된다. As a result, the thermal conductivity value is compensated with an incorrect relative humidity value, resulting in a decrease in the hydrogen concentration detection performance in the air. For example, if the relative humidity is measured to be higher than the actual value and compensated for, the hydrogen concentration is compensated with a low value. In this case, when actual hydrogen gas leaks in the environment where the hydrogen sensor is installed, an accurate leakage amount cannot be measured.

한편, 각 부품의 제조사들이 독립되어 있는 산업 협력 체계에서, 상기 온도 및 습도 보상을 수행하는 열전도방식의 수소감지센서의 제품을 사용하는 업자의 경우, 상기 수소감지센서의 제조자가 아니기 때문에, 상기 수소감지센서에 구비된 습도계의 측정값을 직접 보상할 수 없으며, 상기 수소감지센서의 최종적인 수소농도 측정값만을 얻을 수 있을 뿐이다.On the other hand, in the industrial cooperation system in which manufacturers of each part are independent, in the case of a company using a product of a thermal conduction type hydrogen sensor that performs the temperature and humidity compensation, since it is not a manufacturer of the hydrogen sensor, the hydrogen The measurement value of the hygrometer provided in the detection sensor cannot be directly compensated, and only the final hydrogen concentration measurement value of the hydrogen detection sensor can be obtained.

상술한 상황에서 상기 열전도방식의 수소센서가 장착된 환경에서 고습한 환경 또는 VOC에 방치되는 경우, 실제 수소가스가 누출을 누락하지 않고 이를 판정할 수 있는 방안이 필요하다.In the above-described situation, when the hydrogen sensor of the heat conduction type is left in a high humidity environment or VOC in an environment equipped with, a method for determining actual hydrogen gas leakage without missing it is necessary.

대한민국 등록공보 10-1490178호Republic of Korea Registration No. 10-1490178

본 발명은 습도센서가 내구열화 또는 VOC 피독열화에 의해서 습도감지성능이 열화된 경우, 수소농도 감지 성능이 저하되는 현상에 대처할 수 있는 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치 및 측정 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a hydrogen gas sensor device and measurement method to which relative humidity compensation is applied, which can cope with a phenomenon in which the hydrogen concentration sensing performance deteriorates when the humidity sensor deteriorates due to durability deterioration or VOC poisoning deterioration. .

본 발명은 수소센서의 전원이 켜진 직후 온도/습도가 보상이 완료된 후 수소센서가 출력하는 수소농도의 제조편차/내구열화/VOC피독열화 등으로 최초 측정값에 발생하는 편차를 정확하게 보정하는 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치 및 측정 방법을 제공하고자 한다.The present invention is a relative humidity that accurately corrects deviations that occur in the initial measurement value due to manufacturing deviations of hydrogen concentration output by the hydrogen sensor after temperature/humidity compensation is completed immediately after the power of the hydrogen sensor is turned on/durability degradation/VOC poisoning degradation, etc. It is intended to provide a hydrogen gas sensor device and measurement method to which compensation is applied.

본 발명의 일 측면에 따른 수소가스 센서 장치의 측정 방법은, 온도 및 습도 보상을 적용하는 수소센서의 측정 방법으로서, 상기 수소센서의 전원이 인가된 후 수소 농도의 최초 측정값과 소정 기준값을 비교하는 단계; 상기 최초 측정값이 소정 기준값 보다 작은 경우, 현 측정 시점의 적용 옵셋으로서 저장하는 단계; 기 저장된 이전 측정 시점의 적용 옵셋과 상기 현 측정 시점의 적용 옵셋을 비교하는 단계; 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 크면, 현 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계; 및 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 작으면, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계를 포함할 수 있다.A method for measuring a hydrogen gas sensor device according to an aspect of the present invention is a method for measuring a hydrogen sensor that applies temperature and humidity compensation, and compares an initial measurement value of hydrogen concentration with a predetermined reference value after power is applied to the hydrogen sensor. doing; If the first measured value is smaller than a predetermined reference value, storing the applied offset at the current measurement time point; comparing a pre-stored applied offset at a previous measurement point in time with an applied offset at the current measurement point in time; If the applied offset at the current measurement time point is greater than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the current measurement time point; and if the applied offset at the current measurement time point is smaller than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point.

여기서, 측정을 진행할 때 적용할 옵셋이 소정의 기준한도를 벗어나면, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계를 포함할 수 있다.Here, when the offset to be applied during measurement is out of a predetermined reference limit, a step of correcting the applied offset with the reference limit may be included.

여기서, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계에서는, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정함을 카운트하고, 상기 카운트된 값이 소정의 기준 회수에 도달하면, 이를 외부로 통보할 수 있다.Here, in the step of correcting the applied offset with the reference limit, correction of the applied offset with the reference limit may be counted, and when the counted value reaches a predetermined reference number of times, it may be notified to the outside.

여기서, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계에서는, 이전 측정 시점의 적용 옵셋이 반영되었음을 카운트하고, 상기 카운트된 값이 소정의 기준 회수에 도달하면, 이를 외부로 통보할 수 있다.Here, in the step of measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point, it is counted that the applied offset at the previous measurement time point is reflected, and when the counted value reaches a predetermined standard number of times, it is notified to the outside. can

본 발명의 다른 측면에 따른 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치는, 온도를 측정하는 온도 센서; 습도를 측정하는 습도 센서; 열전도방식으로 수소가스 농도를 측정하는 수소 센서; 상기 수소 센서의 농도 측정값에 대하여 상기 온도 센서의 측정값과 상기 습도 센서의 측정값에 따른 보정을 수행하여 보정된 수소가스 농도를 산출하는 보정 연산부; 및 전원이 인가된 후 수소 농도의 최초 측정값을 적용 옵셋으로서 상기 보정된 수소가스 농도에 적용하여 최종 수소가스 농도를 산출하며, 상기 적용 옵셋을 비휘발성 메모리에 기록하는 옵셋 연산부를 포함할 수 있다.A hydrogen gas sensor device to which relative humidity compensation is applied according to another aspect of the present invention includes a temperature sensor for measuring temperature; Humidity sensor for measuring humidity; A hydrogen sensor for measuring hydrogen gas concentration by thermal conduction; a correction calculation unit which calculates a corrected hydrogen gas concentration by performing correction according to the measured value of the temperature sensor and the measured value of the humidity sensor with respect to the measured value of the concentration of the hydrogen sensor; and an offset calculation unit that calculates a final hydrogen gas concentration by applying an initial measured value of hydrogen concentration as an applied offset to the corrected hydrogen gas concentration after power is applied, and records the applied offset in a non-volatile memory. .

여기서, 상기 옵셋 연산부는, 상기 수소가스 센서 장치에 전원이 인가된 후 최초로 산출된 보정된 수소가스 농도값과 소정 기준값을 비교하는 단계; 상기 최초로 산출된 농도값이 소정 기준값 보다 작은 경우, 현 측정 시점의 적용 옵셋으로서 저장하는 단계; 기 저장된 이전 측정 시점의 적용 옵셋과 현 측정 시점의 적용 옵셋을 비교하는 단계; 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 크면, 상기 현 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계; 및 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 작으면, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계를 수행할 수 있다.Here, the offset calculation unit compares a corrected hydrogen gas concentration value initially calculated after power is applied to the hydrogen gas sensor device with a predetermined reference value; If the first calculated concentration value is less than a predetermined reference value, storing it as an applied offset at the current measurement time point; Comparing a pre-stored applied offset at a previous measurement point in time with an applied offset at a current measurement point in time; If the applied offset at the current measurement time point is greater than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the current measurement time point; and if the applied offset at the current measurement time point is smaller than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point.

여기서, 상기 옵셋 연산부는, 측정을 진행할 때 적용할 옵셋이 소정의 기준한도를 벗어나면, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계를 더 수행할 수 있다.Here, the offset calculating unit may further perform a step of correcting the applied offset with the reference limit when the offset to be applied during measurement is out of a predetermined reference limit.

여기서, 상기 기준한도는, -0.1% 내지 -0.5%의 범위 내에서 제품의 편차를 고려하여 선정된 값일 수 있다.Here, the reference limit may be a value selected in consideration of product variation within the range of -0.1% to -0.5%.

상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치 및/또는 측정 방법을 실시하면, 고습한 환경 또는 VOC에 방치되는 경우 습도센서가 습도를 잘못 측정하여 수소감지 센서가 잘못된 값으로 상대습도를 보상하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. When the hydrogen gas sensor device and/or measurement method to which relative humidity compensation is applied according to the spirit of the present invention having the above configuration is implemented, when the humidity sensor is left in a high humidity environment or VOC, the humidity sensor incorrectly measures the humidity, so that the hydrogen sensor is incorrectly detected. There is an advantage to avoid compensating the relative humidity with the value.

본 발명의 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치 및/또는 측정 방법은, 또한 시동이 켜질때마다의 옵셋(offset) 양의 추이를 MCU EEPROM 에 저장하여, 실제 수소누출이 발생하는 상황에서도 수소가스량을 정확하게 감지할 수 있는 이점이 있다. The hydrogen gas sensor device and/or measurement method to which relative humidity compensation is applied according to the present invention also stores the transition of the offset amount each time the ignition is turned on in the MCU EEPROM, so that the amount of hydrogen gas can be measured even in a situation where an actual hydrogen leak occurs. has the advantage of being able to detect accurately.

도 1은 상대습도에 따른 수소 가스의 열전도율을 나타낸 그래프.
도 2는 최초 측정값을 옵셋으로 간주하여 보정하는 개념을 도시한 그래프.
도 3은 수소가스 센서 장치를 도 2의 옵셋 보정을 수행하여 운영되는 모습을 도시한 그래프.
도 4는 차량 시동 ON - OFF를 반복하는 경우의 수소가스 센서 장치와 습도 환경의 관계를 도시한 그래프.
도 5는 시동 ON - OFF를 반복하는 구간에서의 수소농도 감지 성능이 지속적으로 저하되는 상태를 도시한 그래프.
도 6a는 도 5의 ②번 구간에서의 수소가스 센서가 센싱한 수소농도값(온도/습도 보정된 값임)에 옵셋을 적용하는 모습을 도시한 그래프.
도 6b는 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 더 커지는 경우(|α|<<|β|)에 옵셋을 적용하는 모습을 도시한 그래프.
도 6c는 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 유사한 경우(|α|≒|β|)에 옵셋을 적용하는 모습을 도시한 그래프.
도 6d는 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 더 작아지는 경우(|α|>>|β|)에 옵셋 적용의 리스크를 도시한 그래프.
도 7은 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 더 작아지는 경우 본 발명에서 제안하는 방안을 설명하는 개념도.
도 8은 본 발명의 사상에 따른 수소센서 장치의 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 9는 본 발명의 사상에 따른 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치의 일 실시예를 도시한 블록도.
1 is a graph showing the thermal conductivity of hydrogen gas according to the relative humidity.
2 is a graph illustrating the concept of correcting an initial measurement value by considering it as an offset;
3 is a graph showing a state in which the hydrogen gas sensor device is operated by performing the offset correction of FIG. 2;
4 is a graph showing the relationship between a hydrogen gas sensor device and a humidity environment when vehicle startup ON-OFF is repeated.
5 is a graph showing a state in which the hydrogen concentration detection performance is continuously deteriorated in a section in which start-up ON-OFF is repeated.
Figure 6a is a graph showing the state of applying an offset to the hydrogen concentration value (temperature / humidity corrected value) sensed by the hydrogen gas sensor in section ② of FIG.
6B is a graph showing how an offset is applied when a value applied as an offset becomes larger than a point in time ② (|α|<<|β|).
FIG. 6C is a graph showing how an offset is applied when a value applied as an offset is similar to that of ② viewpoint (|α|≒|β|).
6D is a graph showing the risk of applying the offset when the value applied as the offset becomes smaller than the point of time ② (|α|>>|β|).
7 is a conceptual diagram illustrating a method proposed by the present invention when a value applied as an offset becomes smaller than a point in time ②.
8 is a flowchart illustrating an embodiment of a measuring method of a hydrogen sensor device according to the spirit of the present invention.
9 is a block diagram showing an embodiment of a hydrogen gas sensor device to which relative humidity compensation is applied according to the spirit of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. Terms are only for the purpose of distinguishing one element from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it may be understood that another component may exist in the middle. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In this specification, the terms include or include are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It can be understood that the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

본 발명의 사상에 따른 열전도방식의 수소가스 센서 장치에서의 상대 습도 보상 방안을 제시하기에 앞서, 열전도방식 수소가스 센서의 동작 원리 및 습도 센서의 내구열화 및 이에 유발되는 문제들에 대하여 살펴보겠다.Prior to presenting a method for compensating for relative humidity in a heat conduction hydrogen gas sensor device according to the spirit of the present invention, the operation principle of the heat conduction hydrogen gas sensor and the durability deterioration of the humidity sensor and the problems caused therein will be reviewed.

도 1은 상대습도에 따른 수소 가스의 열전도율을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the thermal conductivity of hydrogen gas according to the relative humidity.

열전도방식 수소가스 센서의 상대습도 보상을 위해 적용된 상대습도센서의 내구열화가 용이하게 발생한다. 일반적으로 감습제가 적용된 상대습도센서는 연 0.5%RH의 내구열화가 발생하게 되며, 최대 15년 사용기간 중 7.5%RH의 상대습도 편차를 발생시키게 된다.Durability deterioration of the relative humidity sensor applied to compensate for the relative humidity of the thermal conduction type hydrogen gas sensor easily occurs. In general, a relative humidity sensor with a desiccant applied will experience durability deterioration of 0.5%RH per year, and a relative humidity deviation of 7.5%RH during a period of use of up to 15 years.

또한, VOC(휘발성 유기 화합물)에 의해 감습제가 피독되는 경우에도 일반적으로 상대습도를 대기보다 더 높게 측정하게 된다.Also, when the dehumidifier is poisoned by VOCs (volatile organic compounds), the relative humidity is generally measured higher than that of the air.

도 1과 같이 대기중 온도가 높아질 경우 상대습도에 따른 가스의 열전도율이 달라지게 되므로, 실제 대기중의 상대습도값을 보상하여 열전도율을 보정해야, 정확한 가스농도 측정이 가능하다.As shown in FIG. 1, when the temperature in the air rises, the thermal conductivity of the gas changes according to the relative humidity. Therefore, it is possible to accurately measure the gas concentration by correcting the thermal conductivity by compensating for the actual relative humidity value in the air.

하지만, 실제 대기중의 상대습도보다 높게 측정하는 경우가 발생하게 되면 열전도율을 빼기 방향으로 잘못 보상을 하게되어,실제보다 열전도율을 낮게 측정하게 되는 문제가 발생하고, 이는 수소가스 측정에 있어서도, 실제 대기중의 수소가스 농도보다 더 낮게 출력하게 되는 문제를 유발한다.However, if the measurement is higher than the actual relative humidity in the atmosphere, the thermal conductivity is erroneously compensated in the subtraction direction, resulting in a problem of measuring the thermal conductivity lower than the actual one, which causes a problem in measuring the actual atmospheric humidity. This causes a problem in that the output is lower than the hydrogen gas concentration in the liquid.

상기 수소가스 농도가 낮게 출력하게 되는 문제를 해결하기 위해, 다음과 같은 수소센서 제조편차 보상로직을 반영할 수 있다.In order to solve the problem that the hydrogen gas concentration is low, the following hydrogen sensor manufacturing deviation compensation logic may be reflected.

도 2는 최초 측정값을 옵셋으로 간주하여 보정하는 개념을 도시한 그래프이다.2 is a graph illustrating the concept of correcting an initial measured value by considering it as an offset.

도 3은 수소가스 센서 장치를 도 2의 옵셋 보정을 수행하여 운영되는 모습을 도시한 그래프이다.3 is a graph showing a state in which the hydrogen gas sensor device is operated by performing the offset correction of FIG. 2 .

수소센서(보다 정확히는, 습도/온도 센서 및 연산 장치를 구비한 전체 수소가스 센서 장치)의 전원이 켜진 직후 온도/습도가 보상이 완료된 후 수소센서는 수소농도를 출력하게 되는데, 이때 수소센서는 제조편차/내구열화/ VOC피독열화 등으로 최초 측정값이 실제 대비 편차가 발생하는 경우가 있다.Right after the power of the hydrogen sensor (more precisely, the entire hydrogen gas sensor device including the humidity/temperature sensor and the calculation device) is turned on, the hydrogen sensor outputs the hydrogen concentration after temperature/humidity compensation is completed. At this time, the hydrogen sensor is manufactured. Deviation/durability deterioration/VOC poisoning deterioration may cause a deviation from the actual value of the first measured value.

전원이 켜지고, 꺼질때까지 지속적으로 수소의 누출을 감지해야하는 수소센서의 성능상 일반적인 대기조건(수소누출이 없는)에서 0%vol을 가르키는 것이 일반적이여야 하므로, 도 2에 도시한 바와 같이 전원이 켜진 직후의 수소농도 출력값을 제조편차(FRC) 옵셋(offset)으로 가정하여, 도 3에 도시한 바와 같이 해당 제조편차(FRC) 옵셋(offset)을 계속 보정하는 방식으로 수소가스 센서 장치를 운영할 수 있다.Since it is common to point to 0% vol in normal atmospheric conditions (no hydrogen leakage) in terms of the performance of the hydrogen sensor, which must continuously detect hydrogen leakage until the power is turned on and turned off, as shown in FIG. Assuming that the hydrogen concentration output value immediately after being turned on is a manufacturing deviation (FRC) offset, as shown in FIG. 3, the hydrogen gas sensor device is operated by continuously correcting the corresponding manufacturing deviation (FRC) offset. can

하지만, 전원이 켜진 이후에 실제 수소가 누출이 되고 있을 가능성이 있으므로, 처음 측정 값을 무조건 편차로 간주하는 것은 심각한 위험을 초래할 수 있다.However, since there is a possibility that actual hydrogen may leak after the power is turned on, it may cause serious danger to regard the first measurement value as a deviation unconditionally.

그래서, 최초의 수소가스 농도 측정값(온도/습도 보정을 반영한 산출값)이 0.1%vol 이하일때만, 상술한 옵셋(offset) 보정을 적용한다. 추가적으로, 마이너스 수소 농도라는 것은 실제하지 않으므로 0.0%vol 이하의 오차는 0.0%vol 로 cut-off 처리할 수 있다.Therefore, the above-described offset correction is applied only when the first hydrogen gas concentration measurement value (calculated value reflecting temperature/humidity correction) is 0.1% vol or less. Additionally, since the negative hydrogen concentration is not real, an error of less than 0.0%vol can be cut-off as 0.0%vol.

상기 설명에서 제조편차(FRC) 옵셋(offset)이라고 명명하였지만, 실제로는 제조편차에서 유발된 옵셋 뿐만 아니라 내구열화로 인한 옵셋 및 VOC 피독에 의한 옵셋이 함께 포함되어 관찰된다.In the above description, it is named as a manufacturing variance (FRC) offset, but in reality, not only the offset caused by the manufacturing variation, but also the offset due to durability deterioration and the offset due to VOC poisoning are included and observed.

습도센서가 내구열화 또는 VOC 피독열화가 발생되어 습도감지성능에 문제가 발생하여, 습도가 더 높게 측정되고, 그 결과 수소가스 농도 감지 성능이 저하되는 현상이 발생될 수 있다.The humidity sensor may suffer from durability degradation or VOC poisoning degradation, resulting in a problem in humidity sensing performance, resulting in a higher humidity measurement and, as a result, reduced hydrogen gas concentration sensing performance.

상기 내구열화는 회복되지 않으나, 점진적으로 수소농도를 저하시키며, 상기 VOC에 의한 피독은 VOC가 제거된 일반 대기환경에 장기간 노출될 경우 점진적으로 회복될 수 있다. The durability degradation is not recovered, but the hydrogen concentration is gradually lowered, and the poisoning by the VOC can be gradually recovered when exposed to a general atmospheric environment from which VOC is removed for a long time.

수소센서는 전원이 인가될때만 동작을 하게 되는데, 전원이 인가되지 않은 상황에서도 습도 센서는 VOC 피독이나 내구열화를 겪을 수 있다.The hydrogen sensor operates only when power is applied, and even when power is not applied, the humidity sensor may suffer from VOC poisoning or durability deterioration.

특히, 장기간 전원이 인가되지않은 상황에서 열화가 많이 되었는데, 전원이 켜지는 시점에 하필 수소가스가 누출되고 있다고 하면, 열화 정도 및 수소가스의 누출정도를 정확히 판단하기 어렵게 된다.In particular, a lot of deterioration occurs in a situation where power is not applied for a long time, but if hydrogen gas is leaking at the time when power is turned on, it is difficult to accurately determine the degree of deterioration and leakage of hydrogen gas.

다음, 본 발명의 사상에 따른 열전도방식의 수소가스 센서 장치에서의 상대 습도 보상에 있어서 옵셋을 적용하는 방안 및 그 원리에 대하여 설명하겠다.Next, a method and principle of applying an offset in relative humidity compensation in a heat conduction type hydrogen gas sensor device according to the spirit of the present invention will be described.

도 4는 차량 시동 ON - OFF를 반복하는 경우의 수소가스 센서 장치와 습도 환경의 관계를 도시한 그래프이다. 4 is a graph showing a relationship between a hydrogen gas sensor device and a humidity environment when vehicle startup ON-OFF is repeated.

도 4는 본 발명의 대상 제품인 수소가스 센서 장치의 장착환경을 설명하기 위한 것으로, 예컨대, FCEV 자동차의 연료전지스택에 장착된 수소센서의 경우의 장착환경을 예시한 것으로 볼 수 있다.4 is for explaining the mounting environment of the hydrogen gas sensor device, which is a target product of the present invention, and can be seen as an example of the mounting environment in the case of a hydrogen sensor mounted on a fuel cell stack of an FCEV vehicle.

도시한 바와 같이, 시동이 꺼져있을때 80%이상의 고습한 환경에 노출되고, 시동이 켜지면 대기수준의 낮은 습도가 유지된다. 자동차 사용자가 시동을 꺼두고 장기 방치하는 경우(재고차량/장기방치차량 등) 80%RH이상의 고습한 환경에 장기적으로 노출되게 되며,이때, 수소센서 내부에 보상목적으로 적용된 습도센서가 고습환경 장기노출에 영향을 받아, 감습제가 수분을 흡수하여, 습도측정에 오류를 일으킨다. As shown, when the engine is turned off, it is exposed to a high humidity environment of 80% or more, and when the engine is turned on, the low humidity of the atmospheric level is maintained. When a car user turns off the engine and leaves it for a long period of time (vehicles in stock/long-term neglected cars, etc.), they are exposed to a high-humidity environment of 80%RH or higher for a long period of time. At this time, the humidity sensor applied to the inside of the hydrogen sensor for compensation purposes is Under the influence of exposure, the desiccant absorbs moisture, causing erroneous humidity measurements.

도 5는 시동 ON - OFF를 반복하는 구간에서의 수소농도 감지 성능이 지속적으로 저하되는 상태를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing a state in which hydrogen concentration sensing performance is continuously deteriorated in a section in which start-up ON-OFF is repeated.

도 6a는 도 5의 ②번 구간에서의 수소가스 센서가 센싱한 수소농도값(온도/습도 보정된 값임)에 옵셋을 적용하는 모습을 도시한 그래프이고, 도 6b는 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 더 커지는 경우(|α|<<|β|)에 옵셋을 적용하는 모습을 도시한 그래프이고, 도 6c는 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 유사한 경우(|α|≒|β|)에 옵셋을 적용하는 모습을 도시한 그래프이고, 도 6d는 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 더 작아지는 경우(|α|>>|β|)에 옵셋 적용의 리스크를 도시한 그래프이다.6A is a graph showing how an offset is applied to a hydrogen concentration value (a temperature/humidity corrected value) sensed by a hydrogen gas sensor in section ② of FIG. 5, and FIG. 6B shows a value applied as an offset ② A graph showing the application of an offset when it is larger than the point of view (|α|<<|β|), and FIG. 6D is a graph showing the risk of applying the offset when the value applied as the offset becomes smaller than the point ② (|α|>>|β|).

도 5 및 도 6a 내지 6d의 그래프들에서 유사수준기준은 ±0.1%vol 이내로 설정할 수 있으며, 해당 값은 수소가스 센서 장치를 이용한 측정 반복 결과에 따라 지속적으로 업데이트될 수 있다.In the graphs of FIGS. 5 and 6A to 6D, the similarity level criterion can be set within ±0.1% vol, and the corresponding value can be continuously updated according to repeated measurement results using the hydrogen gas sensor device.

도 5 및 도 6a 내지 6d의 각 번호 구간들을 참조하여, 습도센서가 습도감지성능이 열화된 경우, 수소농도 감지 성능이 저하된 현상 리스크를 설명한다.Referring to each number section of FIGS. 5 and 6A to 6D , when the humidity sensor has deteriorated humidity sensing performance, a phenomenon risk in which the hydrogen concentration sensing performance is deteriorated will be described.

①번 구간은 내구열화나 VOC 피독에 의한 습도센서 열화 발생하여 점차적으로 옵셋이 증가하는 양상을 보여준다. 즉, 점진적인 수소센서 장치의 성능 저하가 발생한다.Section ① shows a gradual increase in offset due to durability deterioration or deterioration of the humidity sensor due to VOC poisoning. That is, the performance of the hydrogen sensor device gradually deteriorates.

②번 구간은 열화 진행 중 시동 ON 구간으로, 전원이 켜질때 열화량을 편차로 인식하여 이후 측정값들에 대한 옵셋으로 적용(보정)하면, 열화 진행에도 불구하고 수소센서 장치를 유효하게 사용할 수 있다.Section ② is the starting-ON section during deterioration. If the amount of deterioration is recognized as a deviation when the power is turned on and applied (corrected) as an offset to the measured values afterwards, the hydrogen sensor device can be used effectively despite the progress of deterioration. there is.

전원 on/off와 상관없이 VOC가 제거된 환경에 상당기간 노출시 습도센서의 성능이 회복될 수 있는데, ③번 구간은 습도센서의 성능이 어느 정도 회복되는 것을 나타낸다. 이는 최종적으로 수소가스 센서 장치 성능 저하가 회복가능함을 의미한다.Regardless of power on/off, the performance of the humidity sensor can be recovered when exposed to an environment in which VOCs are removed for a considerable period of time. Section ③ indicates that the performance of the humidity sensor is restored to some extent. This finally means that the performance degradation of the hydrogen gas sensor device is recoverable.

그런데, ④번 구간과 같이, 계속 점진적인 열화가 진행될 수 있는 바, 전원 on 시점에 ③번 구간에 따라 수소가스 센서(습도 센서)가 회복된 것인지, ④번 구간에서 수소가 누출되어 감지된 것인지 알 수가 없다.However, as in section ④, gradual deterioration may continue, so at the time of power on, it is unknown whether the hydrogen gas sensor (humidity sensor) has been recovered according to section ③ or whether hydrogen has been leaked and detected in section ④. can't

④-1은 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 더 커지는 경우로서, 일반적으로 열화가 진행되면서 점차적으로 커지기 때문에 그냥 편차(옵셋)로 판단해서 편차보상(옵셋 적용)을 수행하면 되므로, 문제되지 않는다. ④-1 is the case where the value applied as the offset becomes larger than the point ②. In general, it gradually increases as the deterioration proceeds, so it is not a problem because it is just determined as a deviation (offset) and compensated for the deviation (applying the offset). .

④-2는 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 유사한 경우로서, 어차피 전후 옵셋이 동일하므로 그대로 편차보상(옵셋 적용)을 수행하면 되므로, 문제되지 않는다. ④-2 is a case where the value applied as an offset is similar to that of ②, and since the front and back offsets are the same anyway, it is not a problem because deviation compensation (applying the offset) can be performed as it is.

④-3은 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비, 더 작아진 경우 : 하기 2가지 케이스 중에서 구분이 되지 않으며, 이에 의해 함부로 판정하기가 곤란하다.If the value applied as the offset in ④-3 is smaller than the point in time ②: it is not distinguished among the following two cases, which makes it difficult to judge arbitrarily.

case1) ③에 의해 SHT의 습도성능 열화정도가 회복(recovery)되었을 가능성Possibility that the degree of deterioration of humidity performance of SHT has been recovered by case 1) ③

case2) ④에서 전원 on 시점에 수소가 누출되고 있었을 가능성Possibility that hydrogen was leaking when the power was turned on in case 2) ④

도 7은 옵셋으로서 적용되는 값이 ② 시점 대비 더 작아지는 경우 본 발명에서 제안하는 방안을 설명하는 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a method proposed by the present invention when a value applied as an offset becomes smaller than a point in time ②.

먼저, 습도센서가 고습한 환경에 장기 방치되어 습도감지성능이 열화된 경우, 수소농도 감지 성능이 저하 현상의 리스크에 대한 주된 대응으로서, 시동 ON 되는 시점마다 옵셋(Offset) 보상되는 값을 MCU의 EEPROM(비휘발성메모리)에 저장하여, 옵셋(Offset) 보상값을 지속적으로 추이를 비교하며, 이전 시동 on 시점대비 옵셋(Offset) 양의 정도를 파악하여, 옵셋(Offset) 보상값을 선정하는 방안을 제시한다.First, when the humidity sensor is left in a high-humidity environment for a long time and the humidity sensing performance is deteriorated, as a main response to the risk of deterioration in the hydrogen concentration sensing performance, the value compensated by the offset at each start-up time of the MCU Saving in EEPROM (non-volatile memory), continuously comparing the trend of the offset compensation value, grasping the amount of offset compared to the previous start-up time, and selecting the offset compensation value presents

또한, 구현에 따라, 상술한 리스크에 대한 추가 대응으로서, α,β 가 얼마로 떨어지든 최대 허용가능한 옵셋 보정값을 선정할 수 있다. 예컨데, -0.2%vol 선정시, 열화정도가 -0.2%를 초과하더라도 보정값은 -0.2%로 처리하여 옵셋을 반영할 수 있다. 상기 설명에서는 -0.2%로 선정하였지만, -0.1 ~ -0.5 범위내에서 다른 값으로 제품의 편차를 고려해서 선정하는 것이 가능하다.In addition, depending on the implementation, as an additional response to the above risk, the maximum allowable offset correction value may be selected no matter how far apart α and β are. For example, when -0.2%vol is selected, even if the degree of deterioration exceeds -0.2%, the offset can be reflected by treating the correction value as -0.2%. In the above description, -0.2% was selected, but it is possible to select other values within the range of -0.1 to -0.5 in consideration of product variation.

도 8은 본 발명의 사상에 따른 수소센서 장치의 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an embodiment of a measuring method of a hydrogen sensor device according to the spirit of the present invention.

도시한 온도 및 습도 보상을 적용하는 수소센서 장치의 측정 방법은, 상기 수소센서의 전원이 인가된 후 수소 농도의 최초 측정값과 소정 기준값을 비교하는 단계(S110); 상기 최초 측정값이 소정 기준값 보다 작은 경우(S120), 현 측정 시점의 적용 옵셋으로서 저장하는 단계(S140); 기 저장된 이전 측정 시점의 적용 옵셋과 상기 현 측정 시점의 적용 옵셋을 비교하는 단계(S150); 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 크면(S152), 현 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계(S160); 및 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 작으면(S156), 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.The method of measuring the hydrogen sensor device using the illustrated temperature and humidity compensation includes comparing an initial measurement value of hydrogen concentration with a predetermined reference value after power is applied to the hydrogen sensor (S110); If the first measurement value is smaller than a predetermined reference value (S120), storing the current measurement time as an applied offset (S140); Comparing a pre-stored applied offset at a previous measurement point in time with an applied offset at the current measurement point in time (S150); If the applied offset at the current measurement time point is greater than the applied offset at the previous measurement time point (S152), measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the current measurement time point (S160); and if the applied offset at the current measurement time point is smaller than the applied offset at the previous measurement time point (S156), measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point (S170).

도시한 바와 같이, S160 단계 또는 S170 단계의 수행결과로서의 측정을 진행할 때 적용할 옵셋이 소정의 기준한도를 벗어나면(S180), 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계(S190)를 더 포함할 수 있다.As shown, if the offset to be applied when performing measurement as a result of performing step S160 or S170 is out of a predetermined reference limit (S180), correcting the applied offset with the reference limit (S190). can do.

구현에 따라, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계(S170)에서는, 이전 측정 시점의 적용 옵셋이 반영되었음을 카운트하고, 상기 카운트된 값이 소정의 기준 회수에 도달하면, 이를 외부로 통보할 수 있다. 상기 통보를 받은 운전자가 관리자는 해당 차량이 고습도 환경이나 VOC에 노출된 환경에서 운영(주로 주차)되는지 점검할 수 있다.Depending on the implementation, in the step of measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point (S170), it is counted that the applied offset at the previous measurement time point is reflected, and the counted value reaches a predetermined reference number of times, This can be notified externally. The driver manager receiving the notification may check whether the vehicle is operated (mainly parked) in a high humidity environment or an environment exposed to VOCs.

구현에 따라, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계에서는, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정함을 카운트하고, 상기 카운트된 값이 소정의 기준 회수에 도달하면, 이를 외부로 통보할수 있다. 상기 통보를 받은 운전자가 관리자는 해당 차량의 수소가스 센서 장치에 구비된 습도 센서의 내구열화의 진행 정도가 교체를 검토할 정도로 과도한 지 확인할 수 있다.Depending on implementation, in the step of correcting the applied offset with the reference limit, correcting the applied offset with the reference limit may be counted, and when the counted value reaches a predetermined reference number of times, this may be notified to the outside. . The driver or manager receiving the notification may check whether the degree of durability deterioration of the humidity sensor provided in the hydrogen gas sensor device of the vehicle is excessive enough to consider replacement.

도시한 S120 단계에서 상기 최초 측정값이 소정 기준값 보다 작은 경우, 옵셋을 적용하지 않고, 종래기술과 같이 습도/온도 보정된 수소가스 농도 측정값을 그대로 사용한다(S130). In the illustrated step S120, when the initial measurement value is smaller than the predetermined reference value, the offset is not applied, and the humidity/temperature corrected hydrogen gas concentration measurement value is used as it is (S130).

도시한 S195 단계에서는 본 발명의 사상에 따라 결정된 옵셋을 습도/온도 보정된 수소가스 농도 측정값에 반영하여 최종적인 수소가스 농도 측정값으로 사용한다.In the illustrated step S195, the offset determined according to the idea of the present invention is reflected in the humidity/temperature corrected hydrogen gas concentration measurement value and used as the final hydrogen gas concentration measurement value.

도 9는 본 발명의 사상에 따른 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.9 is a block diagram illustrating an embodiment of a hydrogen gas sensor device to which relative humidity compensation is applied according to the spirit of the present invention.

도시한 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치는, 온도를 측정하는 온도 센서(110); 습도를 측정하는 습도 센서(120); 열전도방식으로 수소가스 농도를 측정하는 수소 센서(140); 상기 수소 센서(140)의 농도 측정값에 대하여 상기 온도 센서의 측정값과 상기 습도 센서의 측정값에 따른 보정을 수행하여 보정된 수소가스 농도를 산출하는 보정 연산부(162); 및 전원이 인가된 후 수소 농도의 최초 측정값을 적용 옵셋으로서 상기 보정된 수소가스 농도에 적용하여 최종 수소가스 농도를 산출하며, 상기 적용 옵셋을 비휘발성 메모리(166)에 기록하는 옵셋 연산부(164)를 포함할 수 있다.The illustrated hydrogen gas sensor device to which relative humidity compensation is applied includes a temperature sensor 110 for measuring temperature; Humidity sensor 120 for measuring humidity; Hydrogen sensor 140 for measuring the hydrogen gas concentration by thermal conduction method; a correction operation unit 162 that calculates a corrected hydrogen gas concentration by performing correction according to the measured value of the temperature sensor and the measured value of the humidity sensor with respect to the measured value of the concentration of the hydrogen sensor 140; and an offset calculation unit 164 for calculating a final hydrogen gas concentration by applying an initial measurement value of hydrogen concentration after power is applied to the corrected hydrogen gas concentration as an application offset, and recording the application offset in a non-volatile memory 166 ) may be included.

도시한 바와 같이, 상기 보정 연산부(162), 상기 옵셋 연산부(164) 및 상기 비휘발성 메모리(166)는 하나의 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러로서 MCU(160)의 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 사상에 따른 수소센서 장치의 측정 방법을 수행하는 상기 옵셋 연산부(164)는 상기 MCU(160) 내부의 소프트웨어 모듈의 형태로 구현될 수 있다.As shown, the correction operation unit 162, the offset operation unit 164, and the non-volatile memory 166 may be implemented in the form of an MCU 160 as a programmable microcontroller. In this case, the offset calculation unit 164 performing the measuring method of the hydrogen sensor device according to the spirit of the present invention may be implemented in the form of a software module inside the MCU 160.

즉, 상기 옵셋 연산부(164)는, 상기 수소가스 센서 장치에 전원이 인가된 후 최초로 산출된 보정된 수소가스 농도값과 소정 기준값을 비교하는 단계; 상기 최초로 산출된 농도값이 소정 기준값 보다 작은 경우, 현 측정 시점의 적용 옵셋으로서 저장하는 단계; 기 저장된 이전 측정 시점의 적용 옵셋과 현 측정 시점의 적용 옵셋을 비교하는 단계; 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 크면, 상기 현 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계; 및 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 작으면, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계를 수행할 수 있다.That is, the offset calculator 164 compares the corrected hydrogen gas concentration value initially calculated after power is applied to the hydrogen gas sensor device with a predetermined reference value; If the first calculated concentration value is less than a predetermined reference value, storing it as an applied offset at the current measurement time point; Comparing a pre-stored applied offset at a previous measurement point in time with an applied offset at a current measurement point in time; If the applied offset at the current measurement time point is greater than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the current measurement time point; and if the applied offset at the current measurement time point is smaller than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point.

또한, 추가적으로 상기 옵셋 연산부(164)는, 측정을 진행할 때 적용할 옵셋이 소정의 기준한도를 벗어나면, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계를 더 수행할 수 있다.In addition, the offset operator 164 may additionally perform a step of correcting the applied offset with the reference limit, if the offset to be applied during measurement is out of a predetermined reference limit.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting, since the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. only do The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .

110 : 온도 센서 120 : 습도 센서
140 : 수소 센서 160 : MCU
162 : 보정 연산부 164 : 옵셋 연산부
166 : 비휘발성 메모리
110: temperature sensor 120: humidity sensor
140: hydrogen sensor 160: MCU
162: correction calculation unit 164: offset calculation unit
166: non-volatile memory

Claims (8)

내구열화 또는 VOC 피독열화에 대하여 온도 및 습도 보상을 적용하는 수소센서의 측정 방법으로서,
상기 수소센서의 전원이 인가된 후 수소 농도의 최초 측정값과 소정 기준값을 비교하는 단계;
상기 최초 측정값이 소정 기준값 보다 작은 경우, 현 측정 시점의 적용 옵셋으로서 저장하는 단계;
기 저장된 이전 측정 시점의 적용 옵셋과 상기 현 측정 시점의 적용 옵셋을 비교하는 단계;
상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 크면, 현 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계; 및
상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 작으면, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계
를 포함하는 수소가스 센서 장치의 측정 방법.
As a method of measuring a hydrogen sensor that applies temperature and humidity compensation for durability deterioration or VOC poisoning deterioration,
comparing an initial measurement value of hydrogen concentration with a predetermined reference value after power is applied to the hydrogen sensor;
If the first measured value is smaller than a predetermined reference value, storing the applied offset at the current measurement time point;
comparing a pre-stored applied offset at a previous measurement point in time with an applied offset at the current measurement point in time;
If the applied offset at the current measurement time point is greater than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the current measurement time point; and
If the applied offset at the current measurement time point is smaller than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point.
Measuring method of a hydrogen gas sensor device comprising a.
제1항에 있어서,
측정을 진행할 때 적용할 옵셋이 소정의 기준한도를 벗어나면, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계
를 포함하는 수소가스 센서 장치의 측정 방법.
According to claim 1,
Correcting the applied offset with the reference limit if the offset to be applied during measurement is out of a predetermined reference limit
Measuring method of a hydrogen gas sensor device comprising a.
제2항에 있어서,
상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계에서는, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정함을 카운트하고,
상기 카운트된 값이 소정의 기준 회수에 도달하면, 이를 외부로 통보하는 수소가스 센서 장치의 측정 방법.
According to claim 2,
In the step of correcting the applied offset with the reference limit, correcting the applied offset with the reference limit is counted;
A method of measuring a hydrogen gas sensor device for notifying the outside when the counted value reaches a predetermined reference number.
제1항에 있어서,
상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계에서는, 이전 측정 시점의 적용 옵셋이 반영되었음을 카운트하고,
상기 카운트된 값이 소정의 기준 회수에 도달하면, 이를 외부로 통보하는 수소가스 센서 장치의 측정 방법.
According to claim 1,
In the step of measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point, it is counted that the applied offset at the previous measurement time point is reflected,
A method of measuring a hydrogen gas sensor device for notifying the outside when the counted value reaches a predetermined reference number.
온도를 측정하는 온도 센서;
습도를 측정하는 습도 센서;
열전도방식으로 수소가스 농도를 측정하는 수소 센서;
상기 수소 센서의 농도 측정값에 대하여 상기 온도 센서의 측정값과 상기 습도 센서의 측정값에 따른 보정을 수행하여 보정된 수소가스 농도를 산출하는 보정 연산부; 및
전원이 인가된 후 수소 농도의 최초 측정값을 적용 옵셋으로서 상기 보정된 수소가스 농도에 적용하여 최종 수소가스 농도를 산출하며, 상기 적용 옵셋을 비휘발성 메모리에 기록하는 옵셋 연산부
를 포함하되,
내구열화 또는 VOC 피독열화에 대하여 온도 및 습도 보상을 적용하기 위해, 상기 옵셋 연산부는,
수소가스 센서 장치에 전원이 인가된 후 최초로 산출된 보정된 수소가스 농도값과 소정 기준값을 비교하는 단계;
상기 최초로 산출된 농도값이 소정 기준값 보다 작은 경우, 현 측정 시점의 적용 옵셋으로서 저장하는 단계;
기 저장된 이전 측정 시점의 적용 옵셋과 현 측정 시점의 적용 옵셋을 비교하는 단계;
상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 크면, 상기 현 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계; 및
상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋 보다 현 측정 시점의 적용 옵셋이 더 작으면, 상기 이전 측정 시점의 적용 옵셋에 따라 수소 농도 측정을 진행하는 단계
를 수행하는 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치.
a temperature sensor to measure temperature;
Humidity sensor for measuring humidity;
A hydrogen sensor for measuring hydrogen gas concentration by thermal conduction;
a correction calculation unit which calculates a corrected hydrogen gas concentration by performing correction according to the measured value of the temperature sensor and the measured value of the humidity sensor with respect to the measured value of the concentration of the hydrogen sensor; and
After power is applied, an offset calculation unit that calculates the final hydrogen gas concentration by applying the first measured value of the hydrogen concentration to the corrected hydrogen gas concentration as an applied offset, and records the applied offset in a non-volatile memory
Including,
In order to apply temperature and humidity compensation for durability deterioration or VOC poisoning deterioration, the offset calculation unit,
Comparing a corrected hydrogen gas concentration value initially calculated after power is applied to the hydrogen gas sensor device with a predetermined reference value;
If the first calculated concentration value is less than a predetermined reference value, storing it as an applied offset at the current measurement time point;
Comparing a pre-stored applied offset at a previous measurement time point with an applied offset at a current measurement time point;
If the applied offset at the current measurement time point is greater than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the current measurement time point; and
If the applied offset at the current measurement time point is smaller than the applied offset at the previous measurement time point, measuring the hydrogen concentration according to the applied offset at the previous measurement time point.
A hydrogen gas sensor device with relative humidity compensation that performs
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 옵셋 연산부는,
측정을 진행할 때 적용할 옵셋이 소정의 기준한도를 벗어나면, 상기 기준한도로 상기 적용 옵셋을 정정하는 단계
를 더 수행하는 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치.
According to claim 5,
The offset calculation unit,
Correcting the applied offset with the reference limit if the offset to be applied during measurement is out of a predetermined reference limit
A hydrogen gas sensor device with relative humidity compensation applied to further perform.
제7항에 있어서,
상기 기준한도는,
-0.1% 내지 -0.5%의 범위 내에서 제품의 편차를 고려하여 선정된 값인 상대습도 보상이 적용된 수소가스 센서 장치.

According to claim 7,
The above standard limit is
A hydrogen gas sensor device with relative humidity compensation applied, a value selected in consideration of product variation within the range of -0.1% to -0.5%.

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