KR20160133895A - 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법 - Google Patents

연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기공급계의 각종 고장 상태를 정확하고 신속하게 감지하고, 이러한 고장 감지정보를 운전자에게 미리 경고하여 정비의 필요성을 인지시키도록 유도하며, 운전 안전성을 확보할 수 있는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치는 공기 공급라인에 설치되어 공기유량을 실측하는 유량센서; 에어블로워의 구동에 소비되는 소모전력을 실측하는 전력센서; 및 유량센서 및 전력센서에 전기적으로 접속되어 유량센서에 의해 실측된 공기유량 및 전력센서에 의해 실측된 소모전력을 이용하여 공기공급계의 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함한다.

Description

연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법{FAILURE DIAGONISTIC APPARATUS AND METHOD FOR AIR SUPPLY SYSTEM OF FUEL CELL}
본 발명은 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기공급계의 각종 고장 상태를 정확하고 신속하게 감지하고, 이러한 고장 감지정보를 운전자에게 미리 경고하여 정비의 필요성을 인지시키도록 유도하며, 운전 안전성을 확보할 수 있는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법에 관한 것이다.
연료전지시스템은 연료가 가지고 있는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전시스템이다.
연료전지시스템은 전기에너지를 발생시키는 스택과, 스택에 연료를 공급하는 연료공급계와, 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기공급계와, 스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리시스템 등으로 구성된다.
한편, 연료전지시스템의 공기공급계는 유량센서에 의해 현재 필요한 공급공기의 목표 유량과의 피드백 제어를 통해 에어블로워의 회전수를 제어하며, 압력조절밸브에 의해 공기극(cathode)측의 압력을 조절하도록 구성된다.
하지만, 공기공급계에서 유로의 막힘이나 배관 상에서의 누설 등으로 인해 공급공기의 손실이 발생할 경우에 연료전지 시스템의 정상적인 출력을 구현할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구개발된 것으로, 연료전지를 탑재한 차량의 시동 초기 공기 공급단계에서 공기공급계의 배관 또는 각종 부품에서의 공기 흐름의 막힘이나 리크에 의한 공급공기의 손실 등과 같은 각종 고장 상태를 정확하고 신속하게 감지하고, 이러한 고장 감지정보를 운전자에게 미리 경고하여 정비의 필요성을 인지시키도록 유도하며, 운전 안전성을 확보할 수 있는 연료전지 시스템의 공기공급계 고장진단장치 및 그 고장진단방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 스택의 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급라인과, 상기 공기 공급라인의 도중에 설치된 에어필터 및 에어블로워를 가진 공기공급계에서의 고장 상태를 진단하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치로서,
상기 공기 공급라인에 설치되어 공기유량을 실측하는 유량센서;
상기 에어블로워의 구동에 소비되는 소모전력을 실측하는 전력센서; 및
상기 유량센서 및 전력센서에 전기적으로 접속되어 상기 유량센서에 의해 실측된 공기유량 및 상기 전력센서에 의해 실측된 소모전력을 이용하여 공기공급계의 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부에는 경고수단이 접속되고, 상기 제어부에 의해 공기공급계의 고장이 판단되면 공기공급계의 고장 상태를 상기 경고수단을 통해 경고하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어블로워의 RPM을 설정된 고장진단시간 동안 일정하게 유지시킨 상태에서, 상기 제어부에 의한 공기공급계의 고장 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면은 스택의 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급라인과, 상기 공기 공급라인의 도중에 설치된 에어필터 및 에어블로워를 가진 공기공급계에서의 이상 여부를 진단하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법으로,
연료전지시스템의 시동 이후에 에어블로워의 소정 RPM 상태에서 공기유량 및 소모전력을 유량센서 및 전력센서에 의해 실측하는 실측단계;
실측된 공기유량 및 소모전력이 정상범위 이내인지를 판단하는 판단단계; 및
상기 판단단계에서 실측된 공기유량 및 소모전력중에서 적어도 하나가 정상범위를 이탈한 것으로 판단되면 공기공급계의 고장 상태를 경고한 후에 연료전지시스템의 운전을 정지하는 운전정지단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실측단계 및 상기 판단단계는 상기 연료전지시스템의 시동 이후에 상기 에어블로워의 RPM을 설정된 고장진단시간동안 일정하게 유지시키면서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 실측단계와 상기 판단단계 사이에는, 연료전지시스템의 정상운전 상태에서의 공기유량 예측치와 공기유량 실측치 사이의 차이값인 공기유량 차이값과, 연료전지시스템의 정상운전 상태에서의 소모전력 예측치와 소모전력 실측치 사이의 차이값인 소모전력 차이값을 연산하는 연산단계를 더 포함하고,
상기 판단단계는 상기 공기유량 차이값과 상기 소모전력 차이값이 정상범위 이내인지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기유량 차이값과 상기 소모전력 차이값 중에서 적어도 하나의 차이값이 정상범위를 이탈된 것으로 판단되면 그 이탈된 상태가 일정시간 동안 지속되었지를 판단하고,
그 이탈된 상태가 일정시간 동안 지속되면 고장 상태를 경고한 후에 연료전지시스템의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 공기유량 예측치는 상기 연료전지시스템의 정상운전 상태에서 에어블로워의 RPM에 대응한 공기유량 예측치를 나타낸 공기유량 예측맵으로부터 추출되고,
상기 소모전력 예측치는 상기 연료전지시스템의 정상운전 상태에서 에어블로원의 RPM에 대응한 소모전력의 예측치를 나타낸 소모전력 예측맵으로부터 추출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 연료전지를 탑재한 차량의 시동 초기 공기 공급단계에서 공기공급계의 배관 또는 각종 부품에서의 공기 흐름의 막힘이나 리크에 의한 공급공기의 손실 등과 같은 각종 고장 상태를 정확하고 신속하게 감지하고, 이러한 고장 감지정보를 운전자에게 미리 경고하여 정비의 필요성을 인지시키도록 유도하며, 운전 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치를 도시한 도면이다.
도 2(a)는 연료전지시스템의 정상운전 상태에서 에어블로워의 RPM에 대응하는 에어블로워의 소모전력 예상치를 나타낸 소모전력 예측맵이고, 도 2(b)는 연료전지시스템의 정상운전 상태에서 에어블로워의 RPM에 대응하는 공기유량 예측치를 나타낸 공기유량 예측맵이다.
도 3은 공기공급계의 고장진단 실시영역 및 시동 완료 후 정상 운전 영역에서 나타나는 에어블로워의 RPM, 공기유량, 소모전력의 각 거동을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 연료전지시스템의 공기공급계에서 발생하는 복수의 고장케이스와 정상범위 사이의 상관관계를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 1에는 스택(1)으로 공기를 공급하는 공기공급계(10)의 일 예가 예시되어 있다.
도 1을 참조하면, 공기공급계(10)는 스택(1)의 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급라인(11)과, 스택(1)의 공기극에서 공기를 배출하는 공기 배출라인(12)과, 공기 공급라인(11)에 설치된 에어필터(13)와, 에어필터(13)의 하류 측에 설치된 에어 블로워(14)와, 공기 배출라인(12)에 설치된 배압조절밸브(15, back pressure control valve)와, 에어블로워(14)의 하류에서 공기 공급라인(11)과 공기 배출라인(12)을 가로질러 설치된 가습기(16)와, 공기 공급라인(11) 상에 설치된 제1차단밸브(17)와, 공기 배출라인(12) 상에 설치된 제2차단밸브(18) 등으로 이루어진다.
본 발명에 의한 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치는, 공기 공급라인(11)에 설치되어 공기유량을 실측하는 유량센서(21)와, 에어블로워(14)의 구동에 소비되는 소모전력을 실측하는 전력센서(22)와, 유량센서(21) 및 전력센서(22)에 전기적으로 접속된 제어부(25)를 포함한다.
유량센서(21)는 에어블로워(14)의 상류 측에 설치되고, 유량센서(21)는 에어필터(13)에 인접하게 설치될 수도 있다. 유량센서(21)는 공기 공급라인(11)을 통해 공급되는 공기유량을 실측하도록 구성된다.
전력센서(22)는 에어블로워(14)에 설치된 홀센서 등으로 이루어져 에어블로워(14)의 구동 시에 소모되는 소모전력을 실측하도록 구성된다.
제어부(25)는 유량센서(21)에 의해 실측된 공기유량 및 전력센서(22)에 의해 실측된 소모전력)을 이용하여 공기공급계의 고장 여부를 판단하도록 구성된다.
특히, 제어부(25)는 도 3과 같이 에어블로워(14)의 RPM을 설정된 진단시간(T1) 동안 일정하게 유지시킨 상태(RPM 유지작동 시간(T1) 동안)에서, 제어부(25)에 의한 공기공급계의 고장 여부를 판단하도록 구성됨이 바람직하다.
이와 같이, 에어블로워(14)의 RPM을 설정된 진단시간(T1) 동안 일정하게 유지시킨 상태에서 공기공급계의 고장 여부를 판단함에 따라 해당 RPM에 대응한 소모전력 및 공기유량의 각 거동을 일정하게 유지시킬 수 있고, 이를 통해 공기공급계에 대한 고장진단의 정확도를 높일 수 있다.
그리고, 제어부(25)에는 경고수단(미도시)이 접속되고, 제어부(25)는 실측된 공기유량 및 소모전력 중에서 적어도 하나가 정상범위를 벗어난 것으로 판단하면 공기공급계의 이상 상태를 경고수단을 통해 경고하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 연료전지시스템의 시동 이후에 에어블로워(14)의 RPM을 설정된 고장진단시간(T1) 동안 유지시키는 'RPM 유지작동'을 시작한다(S1). 이러한 'RPM 유지작동'은 도 3에 도시된 바와 같이 설정된 고장진단시간(T1) 동안에 에어블로워(14)의 RPM을 특정 RPM으로 일정하게 유지시키는 작동을 의미한다.
요컨대, 설정된 고장진단시간(T1) 동안에 에어블로워(14)를 특정 RPM으로 일정하게 유지시킴에 따라, 에어블로워(14)의 해당 RPM에 대응한 소모전력 및 공기유량의 각 거동을 일정하게 유지시킬 수 있고, 이를 통해 공기공급계에 대한 고장진단의 정확도를 높일 수 있다.
그리고, 유량센서(21)에 의해 에어블로워(14)를 거쳐 스택(1)의 공기극으로 공급되는 공기유량을 실측하고, 전력센서(22)에 의해 에어블로워(14)의 구동에 소비되는 소모전력을 실측한다(S2). 이렇게 실측된 공기유량 실측치 및 소모전력 실측치를 이용하여 공기공급계(10)의 고장여부를 판단한다.
한편, 연료전지시스템이 정상적인 운전상태일 경우에는 에어블로워의 소모전력 및 공기유량을 예측할 수 있으며, 이러한 소모전력 예측치 및 공기유량 예측치를 상술한 소모전력 실측치 및 공기유량 실측치와 함께 공기공급계의 고장진단에 활용할 수 있다.
도 4(a)는 연료전지시스템이 정상운전 상태에서 에어블로워의 회전수에 대응한 소모전력 예측치를 나타낸 소모전력 예측맵이고, 도 4(b)는 연료전지시스템이 정상운전 상태에서 에어블로원의 회전수에 대응한 공기유량 예측치를 나타낸 공기유량 예측맵이다.
이러한 소모전력 예측맵(도 4(a) 참조)에서 해당 RPM에 대응한 소모전력 예측치를 추출하고, 소모전력 실측치에서 소모전력 예측치를 차감한 차이값(즉, 소모전력 실측치 - 소모전력 예측치 = △P, 이하에서 △P는 '소모전력 차이값'이라 약칭한다)을 연산한다(S3).
그리고, 공기유량 예측맵(도 4(b) 참조)에서 해당 RPM에 대응한 공기유량 예측치를 추출하고, 공기유량 실측치에서 공기유량 예측치를 차감한 차이값(즉, 공기유량 실측치 - 소모전력 예측치 = △A, 이하에서 △A는 '공기유량 차이값'이라 약칭한다)을 연산한다(S3).
이러한 소모전력 차이값(△P)과 공기유량 차이값(△A)이 정상범위(40) 내인지를 판단한다(S4). 즉, 소모전력 차이값(△P)이 소모전력의 한계값 범위 이내인지(｜△P｜< △Pth)를 판단함과 더불어, 공기유량 차이값(△A)이 공기유량의 한계값 범위 이내인지(｜△A｜< △Ath)를 판단한다(S4). 도 5에 나타난 바와 같이, 정상영역(40)은 소모전력의 한계값(-△Pth ~ △Pth) 범위에 의해 소모전력 차이값(△P)의 정상범위가 설정되고, 공기유량의 한계값(-△Ath ~ △Ath)들에 의해 공기유량 차이값(△A)의 정상범위가 설정됨으로써 이루어진다.
이러한 소모전력 차이값(△P)과 공기유량 차이값(△A)이 정상범위(40) 내인지를 판단한다(S4).
이러한 판단단계(S4)에 의하면 복수의 고장케이스(51, 52, 53, 54)가 설정될 수 있으며, 이러한 복수의 고장케이스(51, 52, 53, 54)를 통해 다양한 고장 원인을 효과적으로 진달할 수 있다.
복수의 고장케이스(51, 52, 53, 54)들에 대한 일 예가 도 5에 예시되어 있다.
제1고장케이스(51)는 유량센서(21)에 의해 실측된 공기유량 실측치가 감소함에 따라 전력센서(22)에 의해 실측된 소모전력 실측치가 감소하는 케이스로서, 도 5와 같이 제1고장케이스(51)에서 그 공기유량 차이값 및 소모전력 차이값 각각이 정상범위(40) 보다 감소하고, 이에 제1고장케이스(51)의 영역이 도 5의 그래프 상에서 좌측 하단에 위치함을 나타낸다.
이러한 제1고장케이스(51)는 주로 공기 공급라인(11) 또는 기타 부품, 그외 공기 배출라인(12) 등에서 막힘이 발생하는 것이 그 원인으로, 에어블로워(14)로 유입되는 공기유량이 감소하고, 이러한 공기유량의 감소에 따라 에어블로워(14)의 소모전력이 감소하는 케이스이다.
제2고장케이스(52)는 유량센서(21)에 의해 실측된 공기유량 실측치가 감소하는 반면에 전력센서(22)에 의해 실측된 소모전력 실측치가 증가하는 케이스로서, 도 5와 같이 제2고장케이스(52)에서 공기유량 차이값이 정상범위(40) 보다 감소함과 더불어 소모전력 차이값이 정상범위(40) 보다 증가하고, 이에 제2고장케이스(52)의 영역이 도 5의 그래프 상에서 좌측 상단에 위치함을 나타낸다.
이러한 제2고장케이스(52)는 공기 공급라인(11)의 상류 측에서 리크(leak)가 발생하는 것이 그 원인으로, 유량센서(21)에 의해 검출된 공기유량 실측치는 감소한 것으로 나타나지만 실제로는 공기 공급라인(11)의 정상적인 공급경로 이외에 리크(leak) 부분을 통해 별도의 공기가 에어블로워(14)에 유입됨에 따라 에어블로워(14)가 처리하기 위한 공기유량이 증가하여 전력센서(22)에 의해 실측된 소모전력 실측치는 증가한다. 이에 도 5와 같이, 제2고장케이스(52)에서 공기유량 차이값은 정상범위(40) 보다 감소한 것으로 나타나지만, 소모전력 차이값은 정상범위(40) 보다 증가한 것으로 나타난다.
제3고장케이스(53)는 유량센서(21)에 의해 실측된 공기유량 실측치 및 전력센서(22)에 의해 실측된 소모전력 실측치가 모두 증가한 케이스로서, 도 5와 같이 제3고장케이스(53)에서 공기유량 차이값 및 소모전력 차이값이 정상범위(40) 보다 증가하고, 이에 제3고장케이스(53)의 영역이 도 5의 그래프에서 우측 상단에 위치함을 나타낸다.
이러한 제3고장케이스(53)는 에어블로워(14)의 하류측에 위치한 공기 공급라인(11) 또는 부품, 그외 공기 배출라인(12) 등에서 리크가 발생하는 것이 그 원인으로, 에어블로워(14)의 출구 측에서의 압력감소로 인해 에어블로워(14)에서 보다 많은 양의 공기를 배출하게 되고, 이에 따라 에어블로워(14)로 유입되는 공기유량이 증가하여 유량센서(21)에 의해 실측된 공기유량 실측치가 증가하며, 이러한 공기유량의 증가로 인해 전력센서(22)에 의해 실측된 소모전력 실측치 또한 증가한다. 이에 도 5와 같이, 제3고장케이스(53)에서 공기유량 차이값 및 소모전력 차이값은 정상범위(40) 보다 증가한 것으로 나타난다.
제4고장케이스(54)는 유량센서(21)의 자체 성능 이상 또는 전력센서(22)의 자체 성능 이상 등이 그 원인인 케이스로, 도 5와 같이 제4고장케이스(54)의 공기유량 차이값은 정상범위(40) 보다 증가함과 더불어 제4고장케이스(54)의 소모전력 차이값은 정상범위(40) 범위 이내이거나 정상범위(40) 보다 감소하고, 이에 제4고장케이스(54)의 영역이 도 5의 그래프에서 우측에 위치함을 나타낸다.
상술한 판단단계(S4)에서 소모전력 차이값과 공기유량 차이값 모두가 정상범위(40) 내에 있으면 에러 카운터를 리셋하고(S9), 'RPM 유지작동'의 시간이 설정된 진단시간(T1)에 도달하면(S10), 도 3과 같이 시동을 완료한 후에 연료전지시스템의 정상 운전을 실시한다(S11). 여기서, 'RPM 유지작동'의 시간이 설정된 진단시간(T1)에 도달하지 않으면, S4단계로 뒤돌아간다.
그리고, 소모전력 차이값과 공기유량 차이값 중에서 적어도 하나의 차이값이 정상범위(40)을 이탈하면 정상범위(40)를 벗어난 복수의 고장케이스(51, 52, 53, 54) 별로 에러 카운터를 일정 시간간격 만큼 증가시킨다(S5).
제1에러 카운터는 제1고장케이스(51)에 대응하는 에러 카운터이고, 제2에러 카운터는 제2고장케이스(52)에 대응하는 에러 카운터이며, 제3에러 카운터는 제3고장케이스(53)에 대응하는 에러 카운터이고, 제4에러 카운터는 제4고장케이스(54)에 대응하는 에러 카운터이다. 이에 따라, 제1에러 카운터, 제2에러 카운터, 제3에러 카운터, 제4에러 카운터 각각을 일정 시간 간격(예컨대, 10msec) 만큼 증가시킨다(S5).
각각의 에러 카운터를 일정 시간간격 만큼 증가시켜 어느 하나의 고장케이스에 해당하는 에러 카운터가 소정의 임계값 보다 큰지를 판단한다(S6). 여기서, 임계값은 해당 에러 카운터가 일정 시간간격 만큼 일정 횟수에 걸쳐 증가됨에 따라 해당하는 고장케이스가 일정시간 동안 지속되었지를 판단하기 위한 기준값을 의미한다.
예컨대, 임계값이 100일 경우, 제1고장케이스(51)에 해당한 제1에러 카운터가 10msec씩 11회에 걸쳐 증가시키면, 제1에러 카운터는 110이 되므로 임계값인 100 보다 큰 것으로 판단된다. 이에 제1고장케이스(51)는 임계값인 100msec 이상인 110msec의 시간동안 그 상태가 유지된 것이므로, 현재 연료전지시스템의 공기공급계에는 제1고장케이스(51)가 발생한 것으로 판단된다.
여기서, 해당 에러 카운터가 임계값 보다 큰 경우는, 연료전지시스템의 공기공급계에 대해 제1 내지 제4 고장케이스(51, 52, 53, 54) 중에서 적어도 어느 한 고장케이스가 발생하였음을 의미한다. 제어부(25)는 고장케이스에 대응하여 시스템 경고 및 고장코드를 기록한다(S7).
이러한 시스템 경고 및 고장코드의 기록 이후에 연료전지시스템의 운전을 정지시킨다(S8).
한편, 각 에러 카운터가 임계값 보다 작은 경우에는 S10단계로 되돌아가서, RPM 유지작동이 설정된 고장진단시간(T1)에 도달하였지를 판단하고, RPM 유지작동이 설정된 고장진단시간(T1)에 도달하지 않았으면 다시 S4단계로 되돌아간 이후에 상술한 과정을 반복한다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
1: 스택 10: 공기공급계
11: 공기 공급라인 12: 공기 배출라인
13: 에어필터 14: 에어블로워
15: 배압조절밸브 16: 가습기
17: 제1차단밸브 18: 제2차단밸브
21: 유량센서 22: 전력센서
25: 제어부

Claims (12)

  1. 스택의 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급라인과, 상기 공기 공급라인의 도중에 설치된 에어필터 및 에어블로워를 가진 공기공급계에서의 고장 상태를 진단하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치로서,
    상기 공기 공급라인에 설치되어 공기유량을 실측하는 유량센서;
    상기 에어블로워의 구동에 소비되는 소모전력을 실측하는 전력센서; 및
    상기 유량센서 및 전력센서에 전기적으로 접속되어 상기 유량센서에 의해 실측된 공기유량 및 상기 전력센서에 의해 실측된 소모전력을 이용하여 공기공급계의 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에는 경고수단이 접속되고, 상기 제어부에 의해 공기공급계의 고장이 판단되면 공기공급계의 고장 상태를 상기 경고수단을 통해 경고하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어블로워의 RPM을 특정 RPM으로 설정된 진단시간 동안 일정하게 유지시킨 상태에서, 상기 제어부에 의한 공기공급계의 고장 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단장치.
  4. 스택의 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급라인과, 상기 공기 공급라인의 도중에 설치된 에어필터 및 에어블로워를 가진 공기공급계에서의 이상 여부를 진단하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법으로,
    연료전지시스템의 시동 이후에 에어블로워의 소정 RPM 상태에서 공기유량 및 소모전력을 유량센서 및 전력센서에 의해 실측하는 실측단계;
    실측된 공기유량 및 소모전력이 정상범위 이내인지를 판단하는 판단단계; 및
    상기 판단단계에서 실측된 공기유량 및 소모전력중에서 적어도 하나가 정상범위를 이탈한 것으로 판단되면 공기공급계의 고장 상태를 경고한 후에 연료전지시스템의 운전을 정지하는 운전정지단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 실측단계 및 상기 판단단계는 상기 연료전지시스템의 시동 이후에 상기 에어블로워의 RPM을 설정된 진단시간동안 일정하게 유지시키면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 실측단계와 상기 판단단계 사이에는, 연료전지시스템의 정상운전 상태에서의 공기유량 예측치와 공기유량 실측치 사이의 차이값인 공기유량 차이값과, 연료전지시스템의 정상운전 상태에서의 소모전력 예측치와 소모전력 실측치 사이의 차이값인 소모전력 차이값을 연산하는 연산단계를 더 포함하고,
    상기 판단단계는 상기 공기유량 차이값과 상기 소모전력 차이값이 정상범위 이내인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 공기유량 차이값과 상기 소모전력 차이값 중에서 적어도 하나의 차이값이 정상범위를 이탈된 것으로 판단되면 그 이탈된 상태가 일정시간 동안 지속되었지를 판단하고,
    그 이탈된 상태가 일정시간 동안 지속되면 고장 상태를 경고한 후에 연료전지시스템의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 공기유량 예측치는 상기 연료전지시스템의 정상운전 상태에서 에어블로워의 RPM에 대응한 공기유량 예측치를 나타낸 공기유량 예측맵으로부터 추출되고,
    상기 소모전력 예측치는 상기 연료전지시스템의 정상운전 상태에서 에어블로원의 RPM에 대응한 소모전력의 예측치를 나타낸 소모전력 예측맵으로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 판단단계는 공기 공급라인 또는 공기 배출라인에서 막힘이 발생하면 상기 공기유량 차이값 및 상기 소모전력 차이값 각각이 정상범위 보다 감소하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 판단단계는 공기 공급라인의 상류 측에서 리크(leak)가 발생하면 상기 공기유량 차이값이 정상범위 보다 감소함과 더불어 상기 소모전력 차이값이 정상범위 보다 증가하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 판단단계는 에어블로워의 하류측에 위치한 공기 공급라인 또는 공기 배출라인에서 리크가 발생하면 상기 공기유량 차이값 및 상기 소모전력 차이값이 정상범위 보다 증가하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 판단단계는 유량센서의 자체 성능 이상 또는 전력센서의 자체 성능 이상이 발생하면 상기 공기유량 차이값이 정상범위 보다 증가함과 더불어 상기 소모전력 차이값이 정상범위 범위 이내이거나 정상범위 보다 감소하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템의 공기공급계 고장진단방법.
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