KR20150099987A - 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

연료 전지 시스템의 상태 진단 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법은 연료 전지 차량 주행시 기설정된 주행 시간 동안의 실시간 주행 데이터에 기반하여 듀티율과 평균 출력 전류를 산출하는 단계, 산출된 듀티율 및 평균 출력 전류에 기반하여 기준 전류값을 도출하는 단계, 및 기준 전류값 별로 상이한 상태 그래프들 중, 도출된 기준 전류값에 대응되는 상태 그래프를 선택하여 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계를 포함한다.

Description

연료 전지 시스템의 상태 진단 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DIAGNOSING THE STATE OF FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행 프로파일을 통해 연료 전지 시스템의 상태를 실시간으로 진단할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
연료전지 차량은 동력원으로써 사용하는 복수의 연료전지 셀들을 적층시킨 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소 등을 공급하는 연료공급 시스템, 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 공급하는 공기공급 시스템, 연료전지 스택의 온도를 제어하는 물과 열 관리 시스템 등을 포함한다.
연료공급 시스템은 수소탱크 내부의 압축수소를 감압하여 스택의 연료극(애노드)으로 공급하며, 공기공급 시스템은 공기블로워를 작동시켜 흡입한 외부공기를 스택의 공기극(캐소드)으로 공급한다.
스택의 연료극에 수소가 공급되고, 공기극에 산소가 공급되면, 연료극에서는 촉매반응을 통해 수소이온이 분리된다. 분리된 수소 이온은 전해질 막을 통해 공기극인 산화극으로 전달되고, 산화극에서는 연료극에서 분리된 수소 이온과 전자 및 산소가 함께 전기화학적 반응을 일으켜 이를 통해 전기 에너지를 얻을 수 있다. 구체적으로 연료극에서는 수소의 전기 화학적 산화가 일어나고, 공기극에서는 산소의 전기 화학적 환원이 일어나며, 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 열이 발생되고, 수소와 산소가 결합하는 화학 작용에 의해 수증기 또는 물이 생성된다.
연료 전지 스택의 전기 에너지 생성 과정에서 발생되는 수증기와 물 및 열과 같은 부산물과 반응되지 않은 수소 및 산소 등을 배출하기 위해 배출 장치가 구비되며, 수증기, 수소 및 산소와 같은 가스들은 배기 통로를 통해 대기 중으로 배출된다.
한편, 연료 전지 스택의 드라이 아웃(Dryout)은 두 가지 요인에 의해 발생되는데 그 중 하나는 고온 고출력에서 발생하는 드라이 아웃이며, 다른 하나는 저출력에서 발생하는 드라이 아웃이다. 고온 고출력에서의 드라이 아웃은 스택 내부의 열 평형(Heat Balance)이 무너져 발생되는 상황이고, 저출력 드라이 아웃은 공기 공급, 운전운도 최적 범위 제어 실패, 저전류 부가 및 무부하 운전으로 인한 물생성 감소로 발생하는 드라이 아웃을 말한다. 연료 전지 스택의 드라이 아웃이 발생하면 연료 전지 스택의 출력이 감소되며, 정상 출력으로 회복되기까지 많은 시간이 필요할 뿐만 아니라, 오랜시간 지속되면 회복 불능의 성능 감소로 인해 시스템을 사용하지 못하게 될 수도 있다. 따라서 연료 전지 스택의 드라이 아웃 상황을 감지하고, 드라이 아웃 상황인 경우 스택 회복 운전을 수행하여 빨리 회복될 수 있도록 제어하는 것이 필요하다.
연료 전지 스택의 드라이 아웃 판단 법은 CI(Current Interrupt)나 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)와 같은 방법이 있으나, 이와 같은 방법은 특정 전류 대역만 사용하여 차량 운행 중에 실시간 적용이 힘들고 고성능의 하드웨어를 추가로 장착할 필요가 있어 차량에의 적용이 힘든 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 실시간으로 연료 전지 스택의 상태를 판단하여 최적 운전 조건을 도출할 수 있는 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법 및 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법은 기설정된 주행 시간 동안의 연료 전지 차량의 주행 데이터에 기반하여 듀티율과 평균 출력 전류를 산출하는 단계; 상기 산출된 듀티율 및 평균 출력 전류에 기반하여 기준 전류값을 도출하는 단계; 및 기준 전류값 별로 상이한 상태 그래프들 중, 상기 도출된 기준 전류값에 대응되는 상태 그래프를 선택하여 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 듀티율은 기설정된 주행 시간 대비 상기 연료 전지 스택에서 전류가 출력된 시간의 비율을 계산하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 평균 출력 전류는 기설정된 주행 시간 동안 상기 연료 전지 스택에서 출력된 전류의 총합을 상기 주행 시간으로 나누어 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 전류값을 도출하는 단계는, 상기 산출된 평균 전류에 기반하여 상기 산출된 듀티율이 1인 경우의 전류값을 도출하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 상태 그래프는 상기 듀티율, 상기 평균 출력 전류, 상기 연료 전지 스택의 최대 출력 전류 및 상기 연료 전지 스택 입구 또는 출구 측 상대 습도가 맵핑된 그래프인 것을 특징으로 한다.
상기 상태 그래프에서 상기 듀티율은 상기 연료 전지 스택의 물생성 비율에 대응되고, 상기 평균 출력 전류는 물생성 속도에 대응되며, 상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 상기 산출된 듀티율 및 평균 출력 전류에서의 상기 연료 전지 스택의 물생성량을 진단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 상기 상태 그래프에서 상기 산출된 평균 출력 전류와 듀티율에 맵핑된 상기 연료 전지 스택의 최대 출력 전류 및 상기 연료 전지 스택 입구 또는 출구 측 상대 습도의 크기에 기반하여 상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기에 따라 복수의 임계값을 기준으로 복수의 상태 구간으로 나누어, 상기 연료 전지 시스템의 상태가 상기 복수의 상태 구간 중 어느 상태 구간에 해당되는지 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 듀티율 또는 평균 출력 전류에 관한 복수의 임계값을 기준으로 복수의 상태 구간으로 나누어, 상기 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류 이하이고, 상기 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 상기 복수의 상태 구간 중 제1 상태 구간 내에 속하는 경우 제1 비정상 상태로 진단하고, 상기 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류 이하이고, 상기 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 제3 상태 구간에 속하는 경우 제2 비정상 상태로 진단하며, 상기 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류를 초과하고, 상기 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 상기 제2 상태 구간에 속하는 경우 정상 상태로 진단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 상태 그래프는 상기 연료 전지 스택의 구동 온도에 따라 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 제1 상태 구간과 제2 상태 구간은 제1 임계값을 경계로 구분되며, 제2 상태 구간과 제3 상태 구간은 제2 임계값을 경계로 구분되며, 상기 제1 임계값은 제2 임계값보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법 및 장치에 따르면, 실시간으로 연료 전지 스택의 습윤/건조 상태를 판단하여 그에 따른 최적 운전 조건 즉, 상대 습도, 필요 물량, 최대 가능 출력 등을 도출할 수 있는 근거로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연료 전지 시스템의 상태 그래프를 통하여 연료 전지 시스템의 상태(State of Fuel Cell; SFC)를 파악하여 연료 전지 차량의 상태를 예측하고, 예측된 연료 전지 차량의 상태에 기반하여 안정적인 운전 성능을 확보할 수 있다.
또한, 실시간 운전 조건에 따른 상태를 지속적으로 모니터링함으로써 운전 가능 영역이 아닌 곳의 운전을 회피하여 연료 전지 차량의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상태 그래프의 일 예를 도시한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법을 도시한 순서도이다. 이러한 진단 방법에 관한 로직은 제어 장치(CPU)에 따라 구현될 수 있으며, 복수의 상태 그래프들은 저장 장치에 저장될 수 있다. 이러한, 제어 장치와 저장 장치를 포함하는 연료 전지 시스템의 상태 진단 장치에 의해 이하의 단계들이 실행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법은 연료 전지 차량 주행시 기설정된 주행 시간 동안 실시간 주행 데이터를 획득하는 단계(S101), 획득된 주행 데이터에 기반하여 듀티율과 평균 출력 전류를 산출하는 단계(S103), 산출된 듀티율과 평균 출력 전류에 따라 기준 전류값을 도출하는 단계(S105), 도출된 기준 전류값에 대응되는 상태 그래프를 선택하는 단계(S107) 및 선택된 상태 그래프에서 현재 연료 전지 시스템의 상태(SFC; State of Fuel Cell)를 진단하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법의 단계들은 반복적으로 수행될 수 있다.
연료 전지 시스템의 상태에 영향을 미치는 요인들은 운전 온도, 공기 공급 유량, 평균 출력 전류, 최소한도의 공기 공급 유량, 듀티율 등이 있다. 듀티율은 연료 전지 차량이 주행할 때 총 운전 시간 중에서 출력 전류가 생성된 비율이며, 평균 전류는 운전 시간 동안 스택 내에서 물의 생성 속도에 대응된다. 공기 공급 유량은 연료 전지 차량의 운행 중 공급된 공기의 양이며, 최소한도의 공기 공급 유량은 아이들 구간에서 공급된 공기의 양을 말한다.
기설정된 시간 동안 연료 전지 차량을 주행시켜 주행에 따른 주행 데이터를 얻을 수 있다. 예컨대, 주행 시간에 따른 연료 전지 스택의 출력 전류를 모니터링하여 주행 데이터를 얻을 수 있다. 이러한 주행 데이터에서 듀티율을 산출할 수 있다. 구체적으로 듀티율은 기설정된 주행 시간 대비 연료 전지 스택에서 전류가 출력된 시간의 비율을 계산하여 산출될 수 있다. 또한, 이러한 주행 데이터에서 평균 출력 전류를 산출할 수 있다. 평균 출력 전류는 기설정된 주행 시간 동안 연료 전지 스택에서 출력된 전류의 총합을 주행 시간으로 나누어 계산할 수 있다.
산출된 듀티율과 평균 출력 전류를 통해 기준 전류값을 도출할 수 있다. 구체적으로 산출된 평균 출력 전류에 기반하여 산출된 듀티율이 1인 경우의 전류값이 기준 전류값이다. 일 예로, 산출된 듀티율이 0.6이고, 평균 출력 전류가 54A 인 경우, 기준 전류값은 듀티율이 1일 때의 출력 전류인 90A이다.
상태 그래프는 기준 전류값에 따라서 상이한 그래프이며, 이는 기준 전류값에 따라서 평균 출력 전류와 듀티율이 상이하며, 평균 출력 전류와 듀티율이 상이함에 따라 연료 전지 스택의 최대 출력 전류와 연료 전지 스택 입구 또는 출구의 상대 습도, 및 연료 전지 스택의 물 생성량 등이 상이하기 때문이다. 상태 그래프는 듀티율과 평균 출력 전류, 최대 출력 전류, 및 연료 전지 스택 입구 또는 출구의 상대습도와의 관계가 상호 맵핑된 그래프이다. 듀티율은 연료 전지 스택의 물 생성 비율에 대응되고, 평균 출력 전류는 물 생성 속도에 대응된다. 듀티율과 평균 출력 전류에 따라 연료 전지 스택의 물 생성량을 진단할 수 있다.
즉, 기준 전류값에 따라 상이한 상태 그래프를 선택하여 선택된 상태 그래프 상에 맵핑된 각 요소들(평균 출력 전류, 듀티율, 최대 출력 전류, 상대 습도 등)의 크기에 기반하여 연료 전지 시스템의 상태를 진단할 수 있다. 또한, 상태 그래프는 연료 전지 스택의 구동 온도 즉, 연료 전지 차량의 운행 운도 등에 따라서도 상이할 수 있다.
구체적으로 진단하는 방법 및 상태 그래프는 도 2에서 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상태 그래프의 일 예를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 상태 그래프에서 파악할 수 있는 요소들은 스택 입구 또는 출구의 상대 습도, 듀티율, 평균 출력 전류, 최대 출력 전류, 물 생성 속도 등이다.
즉, 기준 전류값에 대응되는 상태 그래프 상에서, 현재 연료 전지 차량의 듀티율 및 평균 출력 전류에 해당하는 점에 대응되는 상대 습도의 크기와 필요한 물의 양 등을 진단할 수 있다. 즉, 산출된 평균 출력 전류와 듀티율에 맵핑된 연료 전지 스택의 최대 출력 전류 및 연료 전지 스택 입구 또는 출구 측 상대 습도의 크기에 기반하여 연료 전지 시스템의 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 현재 연료 전지 시스템의 상태 중 듀티율이 0.2 이고, 평균 출력 전류가 24A 인 경우, 기준 전류값은 120A이다. 120A의 기준 전류값에 대응하는 상태 그래프가 선택되고, 이 그래프 상에서 듀티율이 0.2이고, 평균 출력 전류가 24A인 지점을 찾는다. 해당 지점에서의 스택 입구 또는 출구의 상대 습도 및 평균 출력 전류에 대응하는 물의 생성 속도 및 듀티율에 대응하는 물의 생성 비율에 기반하여, 정상 운전을 위해 현재 요구되는 스택 입구 또는 출구의 상대 습도 값과, 현재 연료 전지 스택에서 요구되는 물의 양을 판단할 수 있다.
정상 운전을 위해 필요한 스택 입구 또는 출구의 상대 습도값과 물의 양은 기설정되어 데이터로 저장될 수 있다. 저장된 데이터 즉, 정상 운전을 위해 필요한 스택 입구 또는 출구의 상대 습도값과 물의 양과 현재 상대 습도 및 물의 양을 비교하여 연료 전지 시스템의 상태를 진단할 수 있다. 뿐만 아니라, 최대 출력 전류를 통해서도 정상 운전을 위해 필요한 출력 전류와 비교하여 연료 전지 시스템의 상태를 진단할 수 있다.
연료 전지 시스템의 상태를 진단하기 위해서, 예컨대 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기에 따라 기설정된 복수의 임계값을 기준으로 복수의 연료 전지 시스템 상태 구간으로 나눌 수 있다. 이러한 상태 구간은 상태 그래프 상에서 현재 연료 전지 차량의 주행에 따라 산출된 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기에 따라서 구분될 수 있다.
연료 전지 시스템이 저가습 상태(드라이아웃 상태)인 경우에 듀티율 또는 평균 출력 전류의 크기가 상대적으로 낮으며, 따라서 현재 연료 전지 스택의 물의 양과 스택 입구 또는 출구의 상대 습도 및 최대 출력 전류 모두 낮다. 따라서 도시된 그래프의 좌측 하단에 위치하게 된다.
반면, 고가습 상태(플러딩 상태)일 경우, 듀티율 또는 평균 출력 전류의 크기, 연료 전지 스택의 물의 양은 상대적으로 높으나, 결정적으로 연료 전지 차량 구동시 요구되는 출력 전류의 크기가 상대적으로 낮아지게 된다.
정상 상태에서는 듀티율과 평균 출력 전류가 높을수록 최대 출력 전류가 증가하게 된다.
구체적으로, 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기에 따라 복수의 임계값(⑤,⑥)을 기준으로 복수의 상태 구간(①,②,③)으로 나눌 수 있는데, 먼저 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류(정상 상태 구간(②)에 진입할 수 있는 출력 전류; ④)값 이하이고, 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 복수의 상태 구간(①,②,③) 중 제1 상태 구간(①) 내에 속하는 경우 현재 연료 전지 시스템의 상태를 제1 비정상 상태로 진단할 수 있다.
또한, 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류값(④) 이하이고, 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 복수의 상태 구간(①,②,③) 중 제3 상태 구간(③) 내에 속하는 경우 현재 연료 전지 시스템의 상태를 제2 비정상 상태로 진단할 수 있다.
또한, 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류(④)를 초과하고, 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 복수의 상태 구간(①,②,③) 중 제2 상태 구간(②)에 속하는 경우, 정상 상태로 진단할 수 있다.
여기서 제1 상태 구간(①)과 제2 상태 구간(②)은 제1 임계값(⑤)을 경계로 구분되며, 제2 상태 구간(②)과 제3 상태 구간(③)은 제2 임계값(⑥)을 경계로 구분될 수 있다. 제1 임계값(⑤)은 제2 임계값(⑥)보다 작다.
제1 비정상 상태를 낮은 SFC(State of Fuel Cell)로 정의하고, 제2 비정상 상태를 높은 SFC로 정의할 수 있다. 낮은 SFC에서 연료 전지 차량은 저가습 운전 중이어서 건조한 상태이며, 이 후 연료 전지 스택의 출력을 높여 물 생성량을 증가시켜 건조한 상태를 완화시킬 수 있다. 또한, 높은 SFC에서 연료 전지 차량은 고가습 운전 중이어서 습윤한 상태이며, 연료 전지 스택의 출력을 낮추어 물 생성량을 감소시킴으로써 습윤한 상태를 완화시킬 수 있다.
발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
① : 제1 상태 구간 ② : 제2 상태 구간
③ : 제3 상태 구간 ④ : 기설정된 최대 출력 전류
⑤ : 제1 임계값 ⑥ : 제2 임계값

Claims (12)

  1. 연료 전지 차량 주행시 기설정된 주행 시간 동안의 실시간 주행 데이터에 기반하여 듀티율과 평균 출력 전류를 산출하는 단계;
    상기 산출된 듀티율 및 평균 출력 전류에 기반하여 기준 전류값을 도출하는 단계; 및
    기준 전류값 별로 상이한 상태 그래프들 중, 상기 도출된 기준 전류값에 대응되는 상태 그래프를 선택하여 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계를 포함하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 듀티율은 기설정된 주행 시간 대비 연료 전지 스택에서 전류가 출력된 시간의 비율을 계산하여 산출하는 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평균 출력 전류는 기설정된 주행 시간 동안 상기 연료 전지 스택에서 출력된 전류의 총합을 상기 주행 시간으로 나누어 산출하는 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전류값을 도출하는 단계는,
    상기 산출된 평균 전류에 기반하여 상기 산출된 듀티율이 1인 경우의 전류값을 도출하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상태 그래프는 상기 듀티율, 상기 평균 출력 전류, 상기 연료 전지 스택의 최대 출력 전류 및 상기 연료 전지 스택 입구 또는 출구 측 상대 습도가 맵핑된 그래프인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상태 그래프에서 상기 듀티율은 상기 연료 전지 스택의 물생성 비율에 대응되고, 상기 평균 출력 전류는 물생성 속도에 대응되며,
    상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 상기 산출된 듀티율 및 평균 출력 전류에서의 상기 연료 전지 스택의 물생성량을 진단하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 상기 상태 그래프에서 상기 산출된 평균 출력 전류와 듀티율에 맵핑된 상기 연료 전지 스택의 최대 출력 전류 및 상기 연료 전지 스택 입구 또는 출구 측 상대 습도의 크기에 기반하여 상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기에 따라 복수의 임계값을 기준으로 복수의 상태 구간으로 나누어, 상기 연료 전지 시스템의 상태가 상기 복수의 상태 구간 중 어느 상태 구간에 해당되는지 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는 단계는 듀티율 또는 평균 출력 전류에 관한 복수의 임계값을 기준으로 복수의 상태 구간으로 나누어, 상기 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류 이하이고, 상기 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 상기 복수의 상태 구간 중 제1 상태 구간 내에 속하는 경우 제1 비정상 상태로 진단하고,
    상기 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류 이하이고, 상기 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 제3 상태 구간에 속하는 경우 제2 비정상 상태로 진단하며,
    상기 최대 출력 전류가 기설정된 기준 최대 출력 전류를 초과하고, 상기 듀티율 및 평균 출력 전류의 크기가 상기 제2 상태 구간에 속하는 경우 정상 상태로 진단하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상태 그래프는 상기 연료 전지 스택의 구동 온도에 따라 상이한 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 상태 구간과 제2 상태 구간은 제1 임계값을 경계로 구분되며, 제2 상태 구간과 제3 상태 구간은 제2 임계값을 경계로 구분되며, 상기 제1 임계값은 제2 임계값보다 작은 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 방법.
  12. 제1항의 연료 전지 시스템의 상태 진단 방법에 따라 상기 연료 전지 시스템의 상태를 진단하는,
    연료 전지 시스템의 상태 진단 장치.
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