KR20220006217A - Apparatus and method for determining failure of fuel cell system - Google Patents

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Abstract

Provided is an apparatus for determining an abnormality in a fuel cell system to determine which device among electrical components or an ion filter is faulty. According to an embodiment of the present invention, the apparatus comprises: a fuel cell stack supplying power; a fuel cell cooling unit including an ion filter for removing ions from cooling water for cooling the fuel cell stack; electrical components grounded together with the fuel cell cooling unit; an insulation resistance measurement device connected to an output terminal of the fuel cell stack to measure the insulation resistance of a vehicle; a temperature sensor measuring the temperature of the cooling water in the fuel cell; and a controller determining whether at least one of the electrical components or the ion filter is abnormal on the basis of the measured insulation resistance and the temperature of the cooling water.

Description

연료전지 시스템의 이상 판단 장치 및 방법{Apparatus and method for determining failure of fuel cell system}Apparatus and method for determining failure of fuel cell system

본 발명은 연료전지 시스템을 구성하는 이온 필터 및 전기 부품들의 이상 여부를 판단하는 연료전지 시스템의 이상 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for determining an abnormality of a fuel cell system for determining whether an ion filter and electric components constituting the fuel cell system are abnormal.

연료전지는 연료가스를 전기화학 프로세스에 의해 산화시킴으로써, 산화 반응에 따라 방출되는 화학 에너지를 전기 에너지에 직접 변환하는 발전 장치로서 알려져 있다. 연료전지 시스템은 연료전지의 온도를 제어하는 냉각계 및 연료전지를 통해 차량을 구동하기 위한 구동계를 포함할 수 있다. 냉각계는 주로 연료전지의 내부에 냉각수를 순환시키는 배관과 냉각수의 온도를 조절하는 라디에이터를 가지고 있다. 냉각계를 구성하는 냉각 부품(라디에이터, 냉각수 펌프, 밸브, 배관 등)에서 냉각수 중으로 금속 이온이 용출되면, 냉각수의 도전율이 상승한다. 냉각수의 도전율 상승은 누전의 원인이 될 수 있기 때문에, 냉각계에 이온 필터를 설치해 금속 이온을 제거하고 냉각수의 도전율을 낮게 억제하는 것이 수행되고 있다. 구동계는 연료전지를 통해 생성된 전기 에너지를 이용하여 차량에 설치된 모터를 구동시키는 구성들을 포함한다. A fuel cell is known as a power generation device that directly converts chemical energy emitted according to an oxidation reaction into electrical energy by oxidizing fuel gas by an electrochemical process. The fuel cell system may include a cooling system for controlling the temperature of the fuel cell and a driving system for driving the vehicle through the fuel cell. The cooling system mainly has a pipe that circulates the coolant inside the fuel cell and a radiator that controls the temperature of the coolant. When metal ions are eluted into the cooling water from the cooling components (radiator, cooling water pump, valve, piping, etc.) constituting the cooling system, the conductivity of the cooling water increases. Since an increase in the conductivity of the cooling water may cause a short circuit, an ion filter is installed in the cooling system to remove metal ions and to suppress the conductivity of the cooling water to a low level. The drive system includes components for driving a motor installed in a vehicle using electric energy generated through a fuel cell.

환경차는 냉각수에 의한 저항과 연료전지 시스템을 구성하는 다양한 전기부품에 의한 저항을 포함하는 절연저항이 발생될 수 있다. 연료전지 시스템의 절연저항은 안전을 위해 특정 값 이상으로 유지되어야 한다. 일반적으로, 냉각수 내의 이온양이 증가되면 냉각수의 전도도가 상승되어 냉각수에 의한 절연저항이 하락하고, 전기부품들에 이상이 발생되면 절연저항이 하락한다. 다만, 연료전지를 제어하는 제어기(FCU)는 냉각수 온도 조절, 연료 전지 스택 제어, 각종 모듈 온/오프 제어 등을 수행하나 절연저항이 하락하는 원인을 명확히 파악하지 못하였다. 또한, 절연저항이 하락하는 원인을 파악하기 위해서는 절연저항을 측정하는 절연저항계, 냉각수 전도도를 측정하는 냉각수 전도도계 및 온도 센서 등 다양한 센서류가 요구되어 비용이 증가되는 문제가 발생된다.In an environment vehicle, insulation resistance including resistance by cooling water and resistance by various electric components constituting the fuel cell system may be generated. The insulation resistance of the fuel cell system must be maintained above a certain value for safety. In general, when the amount of ions in the cooling water is increased, the conductivity of the cooling water is increased to decrease the insulation resistance due to the cooling water, and when an abnormality occurs in the electric parts, the insulation resistance is decreased. However, the controller (FCU) for controlling the fuel cell performs cooling water temperature control, fuel cell stack control, and various module on/off control, but the cause of the decrease in insulation resistance cannot be clearly identified. In addition, in order to determine the cause of the decrease in insulation resistance, various sensors such as an insulation resistance meter for measuring insulation resistance, a coolant conductivity meter for measuring coolant conductivity, and a temperature sensor are required, which increases the cost.

본 발명의 기술적 과제는 냉각수의 온도 및 절연저항의 변화에 기초하여 연료전지 시스템을 구성하는 이온 필터 또는 전기부품들의 이상 여부를 판단할 수 있는 연료전지 시스템의 이상 판단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining an abnormality of a fuel cell system capable of determining whether an ion filter or electrical components constituting a fuel cell system is abnormal based on a change in the temperature and insulation resistance of a coolant.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 이상 판단 장치를 제공한다. 연료전지 시스템의 이상 판단 장치는 전원을 공급하는 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택을 냉각하는 냉각수 내의 이온을 제거하는 이온 필터를 포함하는 연료전지 냉각부, 상기 연료전지 냉각부와 함께 접지되는 전기 부품들, 상기 연료전지 스택의 출력단에 연결되어 차량의 절연저항을 측정하는 절연저항 측정 장치, 상기 연료전지 내의 냉각수의 온도를 측정하는 온도 센서 및 측정된 절연저항 및 냉각수의 온도에 기초하여 상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.An apparatus for determining an abnormality in a fuel cell system according to an embodiment of the present invention is provided. The abnormality determination device of the fuel cell system includes a fuel cell stack for supplying power, a fuel cell cooling unit including an ion filter for removing ions from coolant that cools the fuel cell stack, and an electrical component grounded together with the fuel cell cooling unit. an insulation resistance measuring device connected to the output terminal of the fuel cell stack to measure the insulation resistance of the vehicle, a temperature sensor for measuring the temperature of the coolant in the fuel cell, and the electrical component based on the measured insulation resistance and the temperature of the coolant and a control unit for determining whether at least one of the ion filters is abnormal.

일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 절연저항 측정 장치가 측정한 절연저항이 기준값 이하인 경우 절연저항의 정상범위를 벗어난 것으로 판단하여 상기 절연저항의 변동 및 상기 냉각수의 온도 변동을 모니터링한다.In one example, when the insulation resistance measured by the insulation resistance measuring device is less than or equal to a reference value, the controller determines that the insulation resistance is out of a normal range and monitors the insulation resistance fluctuation and the temperature fluctuation of the cooling water.

일 예에 의하여, 상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단한다.As an example, when the time-decreasing value of the insulation resistance exceeds a preset threshold value, the control unit determines that an abnormality has occurred in any one of the electrical components.

일 예에 의하여, 상기 제어부는 인터페이스부를 제어하여 상기 전기 부품들에 이상이 발생된 것을 경고하는 메시지를 출력한다.In one example, the control unit controls the interface unit to output a message warning that an abnormality has occurred in the electrical components.

일 예에 의하여, 상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 제1 임계값 이하인 경우, 상기 제어부는 상기 냉각수의 온도가 상승하는 동안 상기 절연저항의 변동에 따라 상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단한다.As an example, when the value of the insulation resistance falling per hour is less than or equal to a predetermined first threshold value, the controller may control one of the electrical components or the ion filter according to a change in the insulation resistance while the temperature of the cooling water rises. It is determined whether there is at least one abnormality.

일 예에 의하여, 상기 절연저항이 증가하는 경우, 상기 제어부는 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단한다.As an example, when the insulation resistance increases, the controller determines that an abnormality has occurred in any one of the electrical components.

일 예에 의하여, 시간당 상기 절연저항이 하락하는 정도가 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 이온 필터에 이상이 발생된 것으로 판단하고, 상기 제2 임계값은 제1 임계값보다 작은 값이다.As an example, when the rate of decrease of the insulation resistance per time exceeds a second threshold value, the control unit determines that an abnormality has occurred in the ion filter, and the second threshold value is smaller than the first threshold value is the value

일 예에 의하여, 상기 제어부는 인터페이스부를 제어하여 상기 이온 필터를 교환하라는 메시지를 출력한다.In one example, the control unit controls the interface unit to output a message to exchange the ion filter.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 이상 판단 방법을 제공한다. 연료전지 시스템의 이상 판단 방법은 차량의 절연저항이 기준값 이하로 하락하는 것을 감지하는 단계, 상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 임계값 이하인지 판단하는 단계, 상기 절연저항의 하락이 상기 임계값 이하인지 여부 및 연료전지 스택 내의 냉각수의 온도 상승에 따라 상기 절연저항이 상승 또는 하락하는지 여부에 기초하여 상기 수소연료전지 차량의 전기 부품들 또는 상기 냉각수 내의 이온을 제거하기 위한 이온 필터의 이상 여부를 판단하는 단계를 포함한다.Provided is a method for determining an abnormality in a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. The method for determining an abnormality in a fuel cell system includes detecting that the insulation resistance of the vehicle falls below a reference value, determining whether a value that the insulation resistance decreases per time is equal to or less than a preset threshold value, and the decrease in the insulation resistance is the threshold Whether the ion filter for removing ions in the electric components or the coolant of the hydrogen fuel cell vehicle is abnormal based on whether the value is less than or equal to the value and whether the insulation resistance increases or decreases as the temperature of the coolant in the fuel cell stack increases It includes the step of judging.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 이상 판단 장치를 제공한다. 연료전지 시스템의 이상 판단 장치는 상기 전기 부품들 또는 이온 필터의 이상 여부를 판단하는 단계는 상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단되는 단계를 포함한다.An apparatus for determining an abnormality in a fuel cell system according to an embodiment of the present invention is provided. In the step of determining whether the electrical components or the ion filter is abnormal, the abnormality determination device of the fuel cell system may cause abnormality in any one of the electrical components when the value of the insulation resistance falling per time exceeds a preset threshold value. and a step in which it is determined that this has occurred.

일 예에 의하여, 상기 전기 부품들 또는 이온 필터의 이상 여부를 판단하는 단계는 상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 제1 임계값 이하인 경우, 상기 냉각수의 온도가 상승하는 동안 상기 절연저항의 변동에 따라 상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단하고, 상기 절연저항이 증가하는 경우, 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단되고, 상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 이온 필터에 이상이 발생된 것으로 판단되고, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 작은 값이다.As an example, the determining of whether the electrical components or the ion filter is abnormal may include: when the value of the insulation resistance falling per time is less than or equal to a preset first threshold value, the insulation resistance of the insulation resistance while the temperature of the coolant rises. It is determined whether at least one of the electrical components or the ion filter is abnormal according to the fluctuation, and when the insulation resistance is increased, it is determined that an abnormality has occurred in any one of the electrical components, and the insulation resistance per time When the falling value exceeds the second threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in the ion filter, and the second threshold value is smaller than the first threshold value.

일 예에 의하여, 상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터의 이상이 판단된 경우, 차량 내에 제공되는 인터페이스부를 통해 운전자에게 경고의 메시지를 출력하는 단계를 더 포함한다.According to an example, the method further includes outputting a warning message to the driver through an interface provided in the vehicle when it is determined that the electrical components or the ion filter are abnormal.

본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 시스템의 이상 판단 장치는 냉각수의 온도 변화에 따른 절연저항의 변동에 기초하여 전기 부품들과 이온 필터 중 어느 장치에 이상이 발생하였는지를 판단할 수 있다. 따라서, 연료전지 시스템의 이상 판단 장치는 냉각수의 전도도를 직접적으로 측정하는 센서 없이도 이온 필터의 포화 여부를 판단할 수 있고, 절연저항의 하락 정도 및 냉각수 온도와 절연저항 변동에 따라 전기 부품들의 이상 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 연료전지 시스템의 이상 판단 장치에 의해 연료전지 시스템이 구동이 안정화될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus for determining an abnormality of a fuel cell system may determine which device of the electrical components and the ion filter has an abnormality based on a change in insulation resistance according to a change in the temperature of the coolant. Therefore, the abnormality determination device of the fuel cell system can determine whether the ion filter is saturated without a sensor that directly measures the conductivity of the coolant, and whether the electrical components are abnormal according to the degree of decrease in insulation resistance and the change in coolant temperature and insulation resistance can be judged Accordingly, the driving of the fuel cell system may be stabilized by the abnormality determination device of the fuel cell system.

본 발명의 실시예에 따르면, 절연저항의 급격한 변동에 기초하여 전기 부품들의 이상 여부가 판단될 수 있다. 또한, 냉각수의 온도 변화 및 절연저항의 변동을 모니터링하여, 차량 전체의 절연저항에 상대적으로 큰 영향을 미치는 냉각수에 의한 절연저항의 변동이 이온 필터의 포화에 따른 것인지 액체의 특성에 따른 것인지를 제어부가 판단할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it may be determined whether the electrical components are abnormal based on a sudden change in insulation resistance. In addition, by monitoring the temperature change of the coolant and the change in insulation resistance, the control unit determines whether the change in insulation resistance caused by the coolant, which has a relatively large effect on the insulation resistance of the entire vehicle, is due to the saturation of the ion filter or the characteristics of the liquid. can judge

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 이상 판단 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 절연저항을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 이상 판단 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for determining an abnormality of a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating insulation resistance of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an abnormality determination method of a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only this embodiment serves to complete the disclosure of the present invention, and to obtain common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as "...unit", "...unit", "...module", etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or hardware and software. It can be implemented as a combination.

또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In addition, the reason that the names of the components are divided into the first, the second, etc. in the present specification is to distinguish the names of the components in the same relationship, and the order is not necessarily limited in the following description.

상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The detailed description is illustrative of the invention. In addition, the above description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the described disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The described embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in specific application fields and uses of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 이상 판단 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for determining an abnormality of a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 연료전지 시스템의 이상 판단 장치(1)는 차량의 절연저항 및 냉각수의 온도에 기초하여 연료전지 시스템과 연결된 전기 부품들 또는 이온 필터(250)의 이상 여부를 판단할 수 있다. 연료전지 시스템의 이상 판단 장치(1)는 연료전지 스택(100), 연료전지 스택(100)을 냉각하기 위한 연료전지 냉각부(200) 및 연료전지 스택(100)과 연료전지 시스템과 연결된 전기 부품들(미도시)을 제어하는 제어부(Fuel Control Unit: FCU)에 의해 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the abnormality determination device 1 of the fuel cell system may determine whether electrical components connected to the fuel cell system or the ion filter 250 are abnormal based on the insulation resistance of the vehicle and the temperature of the coolant. . The fuel cell system abnormality determination device 1 includes a fuel cell stack 100 , a fuel cell cooling unit 200 for cooling the fuel cell stack 100 , and an electric component connected to the fuel cell stack 100 and the fuel cell system. It may be configured by a fuel control unit (FCU) that controls them (not shown).

연료전지 스택(100)은 복수개의 단위전지들과 복수개의 분리판들이 서로 교차되어 적층된 구조를 가질 수 있다. 단위전지들 각각은 공기극, 전해질층 및 연료극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 단위전지의 연료극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리되고, 전자는 외부 회로를 통해 공기극으로 이동하며, 공기극에서는 산소가 전자를 얻어 산소 이온으로 바뀔 수 있다. 수소이온이 전해질층을 통해 공기극으로 이동한 후, 산소이온과 반응하여 물을 생성할 수 있다. 즉, 하나의 단위전지는 화학결합반응을 통해 전력을 생산할 수 있다.The fuel cell stack 100 may have a stacked structure in which a plurality of unit cells and a plurality of separators cross each other. Each of the unit cells may include an air electrode, an electrolyte layer, and an anode. For example, hydrogen supplied to the anode of one unit cell is separated into hydrogen ions and electrons, the electrons move to the cathode through an external circuit, and oxygen can acquire electrons and change into oxygen ions at the cathode. After hydrogen ions move to the cathode through the electrolyte layer, they may react with oxygen ions to produce water. That is, one unit cell can produce power through a chemical bonding reaction.

연료전지 스택(100)의 화학결합반응을 위해 연료전지 스택(100)으로 산소와 수소가 공급될 수 있다. 수소 공급 장치(30)는 연료가스로서의 수소 가스를 연료전지 스택(100)의 연료극에 공급할 수 있다. 예를 들어, 수소 공급 장치(30)는 수소 탱크일 수 있다. 산화 가스 공급 장치(50)는 산화 가스로서의 공기를 연료전지 스택(100)의 의 공기극에 공급할 수 있다. 예를 들어, 산화 가스 공급 장치(50)는 저압 공기를 토출하는 저압 블로워(Blower) 또는 고압 공기를 토출하는 고압 압축기(compressor)를 포함할 수 있다.Oxygen and hydrogen may be supplied to the fuel cell stack 100 for the chemical bonding reaction of the fuel cell stack 100 . The hydrogen supply device 30 may supply hydrogen gas as a fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell stack 100 . For example, the hydrogen supply device 30 may be a hydrogen tank. The oxidizing gas supply device 50 may supply air as an oxidizing gas to the cathode of the fuel cell stack 100 . For example, the oxidizing gas supply device 50 may include a low-pressure blower for discharging low-pressure air or a high-pressure compressor for discharging high-pressure air.

연료전지 냉각부(200)는 연료전지 스택(100)의 구동에 의해 온도가 상승된 냉각수를 냉각하기 위한 구성들을 포함할 수 있다. 연료전지 냉각부(200)는 라디에이터(210), 냉각수 히터(220), 제어밸브(230), 펌프(240), 이온 필터(250), 난방 히터(260) 및 온도 센서(270)를 포함할 수 있다. 라디에이터(210)는 연료전지 스택(100)에서 배출되는 냉각수와 외기 사이에서 열교환을 수행하여 냉각수를 냉각할 수 있다. 펌프(240)는 냉각수를 연료전지 스택(100)과 라디에이터(210) 사이의 루프에서 순환시킬 수 있다. 냉각수 히터(220)는 냉각수를 가열하여 연료전지 스택(100)으로 제공할 수 있다. 냉각수 히터(220)는 COD(Cathode Oxygen Depletion) 히터를 포함할 수 있다. 제어밸브(230)는 냉각수가 유동되는 방향을 제어하기 위한 밸브로, 3-웨이 밸브로 구성될 수 있다. 제어밸브(230)는 냉각수 히터(220)에 의해 온도가 승온된 냉각수가 연료전지 스택(100)으로 유동되도록 제어할 수 있고, 연료전지 스택(100)에서 배출된 냉각수가 라디에이터(210)로 유동되도록 제어할 수 있다. 이온 필터(250)는 냉각수에 포함된 이온을 제거할 수 있다. 일반적으로, 냉각수 내에 포함된 이온의 양이 증가될수록 냉각수의 전도도가 상승될 수 있고, 냉각수의 전도도가 상승됨에 따라 냉각수에 의한 절연저항이 하락할 수 있다. 난방 히터(260)는 냉각수로부터 전달된 열을 이용해 차량의 실내 공간을 난방할 수 있다. 온도 센서(270)는 냉각수의 온도를 검출할 수 있다. 차량의 시동이 켜진 이후에는 연료전지 시스템 내의 냉각수 온도는 상승될 수 있다. 냉각수의 온도가 상승될수록 냉각수의 전도성이 증가되어 냉각수에 의한 절연저항은 하락할 수 있다. The fuel cell cooling unit 200 may include components for cooling the coolant whose temperature is increased by driving the fuel cell stack 100 . The fuel cell cooling unit 200 may include a radiator 210 , a coolant heater 220 , a control valve 230 , a pump 240 , an ion filter 250 , a heating heater 260 , and a temperature sensor 270 . can The radiator 210 may perform heat exchange between the coolant discharged from the fuel cell stack 100 and the outside air to cool the coolant. The pump 240 may circulate the coolant in a loop between the fuel cell stack 100 and the radiator 210 . The coolant heater 220 may heat coolant and provide it to the fuel cell stack 100 . The coolant heater 220 may include a cathode oxygen depletion (COD) heater. The control valve 230 is a valve for controlling the flow direction of the coolant, and may be configured as a 3-way valve. The control valve 230 may control the coolant whose temperature is increased by the coolant heater 220 to flow to the fuel cell stack 100 , and the coolant discharged from the fuel cell stack 100 flows to the radiator 210 . can be controlled as much as possible. The ion filter 250 may remove ions included in the cooling water. In general, as the amount of ions included in the cooling water increases, the conductivity of the cooling water may increase, and as the conductivity of the cooling water increases, the insulation resistance of the cooling water may decrease. The heating heater 260 may heat the interior space of the vehicle by using heat transferred from the coolant. The temperature sensor 270 may detect the temperature of the coolant. After the ignition of the vehicle is turned on, the temperature of the coolant in the fuel cell system may increase. As the temperature of the cooling water increases, the conductivity of the cooling water increases, and thus the insulation resistance by the cooling water may decrease.

절연저항 측정 장치(300)는 연료전지 시스템의 절연 저항을 측정할 수 있다. 절연저항 측정 장치(300)는 연료전지 스택(100)의 출력단에 연결되어 차량의 절연저항을 측정할 수 있다. 구체적으로, 절연저항 측정 장치(300)는 연료전지 스택(100)의 고전압단과 접지단 사이의 전압을 측정할 수 있다. 이 때, 고전압단은 연료전지 스택(100)에서 절연체로 둘러싸여 있지 않은 부분을 의미할 수 있다. 절연저항 측정 장치(300)는 연료전지 스택(100)의 고전압단과 접지단과 병렬로 연결된 전기 부품들(미도시) 및 냉각수 각각의 절연저항을 합친 합성 절연 저항을 측정할 수 있다. 즉, 합성 절연저항은 냉각수에 의한 절연저항과 연료전지 냉각부(200)를 구성하는 장치들과 함께 접지되는 전기 부품들(미도시)의 절연저항을 포함하는 의미로 정의될 수 있다. 즉, 절연저항은 연료전지 시스템과 연관된 모든 절연저항을 포괄하는 의미로 해석될 수 있다. The insulation resistance measuring apparatus 300 may measure insulation resistance of the fuel cell system. The insulation resistance measuring device 300 may be connected to an output terminal of the fuel cell stack 100 to measure the insulation resistance of the vehicle. Specifically, the insulation resistance measuring apparatus 300 may measure the voltage between the high voltage terminal and the ground terminal of the fuel cell stack 100 . In this case, the high voltage terminal may refer to a portion of the fuel cell stack 100 that is not surrounded by an insulator. The insulation resistance measuring apparatus 300 may measure a combined insulation resistance obtained by adding insulation resistances of electric components (not shown) connected in parallel to the high voltage terminal and the ground terminal of the fuel cell stack 100 and the coolant. That is, the synthetic insulation resistance may be defined to include insulation resistance by cooling water and insulation resistance of electrical components (not shown) that are grounded together with devices constituting the fuel cell cooling unit 200 . That is, the insulation resistance may be interpreted as encompassing all insulation resistances associated with the fuel cell system.

제어부(400)는 냉각수 온도 조절, 연료 전지 스택 제어, 각종 모듈 온/오프 제어 등을 수행하는 상위의 제어기를 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 제어부(400)는 측정된 절연저항 및 냉각수의 온도에 기초하여 전기 부품들 또는 이온 필터(250) 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단할 수 있다. 제어부(400)는 절연저항 측정 장치(300)가 측정한 절연저항이 기준값 이하인 경우 절연저항의 정상범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다. 제어부(400)는 차량의 절연저항이 기준값 이하인 경우 연료전지 시스템이 정상상태가 아니라고 판단하여 절연저항의 변동 및 냉각수의 온도 변동을 지속적으로 모니터링할 수 있다. 이 후, 제어부(400)는 절연저항의 급격한 하락 여부, 냉각수의 온도가 상승함에도 절연저항이 증가하는지 여부 및 냉각수의 온도가 상승함에도 절연저항의 정상범위를 벗어나도록 하락하는지 여부 등을 판단하여 전기 부품들 또는 이온 필터(250) 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단할 수 있다. The control unit 400 may refer to a higher level controller that performs cooling water temperature control, fuel cell stack control, on/off control of various modules, and the like. In an embodiment of the present invention, the controller 400 may determine whether at least one of the electrical components or the ion filter 250 is abnormal based on the measured insulation resistance and the temperature of the coolant. When the insulation resistance measured by the insulation resistance measuring apparatus 300 is equal to or less than a reference value, the control unit 400 may determine that the insulation resistance is outside the normal range. When the insulation resistance of the vehicle is equal to or less than the reference value, the control unit 400 may determine that the fuel cell system is not in a normal state and continuously monitor the change in insulation resistance and the temperature change of the coolant. Thereafter, the control unit 400 determines whether the insulation resistance drops rapidly, whether the insulation resistance increases even when the temperature of the coolant rises, and whether the insulation resistance falls outside the normal range even when the temperature of the coolant rises. It may be determined whether at least one of the components or the ion filter 250 is abnormal.

일 예로, 제어부(400)는 시간당 절연저항의 하락 정도가 제1 임계값을 초과하는 경우 전기 부품들에 단락과 같은 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 전기 부품들에 단락과 같은 이상이 발생된 경우, 전기 부품들의 저항이 급격히 떨어지게 된다. 전기 부품들의 저항의 변화는 전기 부품들에 인가되는 전류가 급상승되고 전압이 급하강하는 것을 감지하는 것을 통해 파악 가능할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 절연저항이 급격하게 하락하는 경우 전기 부품들에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있고, 이를 인터페이스부(500)를 통해 운전자에게 경고하는 메시지를 출력할 수 있다. For example, when the decrease in insulation resistance per hour exceeds the first threshold value, the controller 400 may determine that an abnormality, such as a short circuit, has occurred in the electrical components. When an abnormality such as a short circuit occurs in the electrical components, the resistance of the electrical components rapidly drops. The change in resistance of the electrical components may be grasped by detecting a sudden increase in current applied to the electrical components and a sudden decrease in voltage. That is, when the insulation resistance abruptly decreases, the controller 400 may determine that an abnormality has occurred in the electrical components, and may output a message warning the driver through the interface unit 500 .

일 예로, 제어부(400)는 냉각수의 온도가 상승됨에 따라 절연 저항이 하락하는 경우에는 이온 필터(250)에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 냉각수의 온도가 상승되면 냉각수의 전도도가 상승되어 냉각수의 절연저항은 감소될 수 있다. 다만, 시간당 절연저항의 하락 정도가 제2 임계값을 초과하는 경우, 제어부(400)는 냉각수의 온도 상승에 의한 절연저항의 하락 정도보다 더 큰 정도로 절연저항이 하락한다고 판단할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 시간당 절연저항의 하락 정도가 제2 임계값을 초과하는 경우 이온 필터(250)의 포화에 의해 절연저항이 감소되고 있음을 판단할 수 있다. 이 때, 제2 임계값은 제1 임계값보다 작은 값일 수 있다. 전기 부품들이 단락된 경우보다 이온 필터(250)가 포화된 경우에 전체 절연 저항이 서서히 하락될 수 있다. 제어부(400)는 절연저항이 급격하게 하락하는 경우 이온 필터(250)에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있고, 이를 인터페이스부(500)를 통해 운전자에게 이온 필터(250)의 교체를 권고하는 메시지를 출력할 수 있다.For example, when the insulation resistance decreases as the temperature of the cooling water increases, the controller 400 may determine that an abnormality has occurred in the ion filter 250 . When the temperature of the cooling water is increased, the conductivity of the cooling water is increased, so that the insulation resistance of the cooling water may be reduced. However, when the decrease in insulation resistance per hour exceeds the second threshold value, the control unit 400 may determine that the insulation resistance decreases to a greater extent than the decrease in insulation resistance due to a rise in the temperature of the cooling water. That is, the control unit 400 may determine that the insulation resistance is decreasing due to saturation of the ion filter 250 when the degree of decrease in insulation resistance per time exceeds the second threshold value. In this case, the second threshold value may be smaller than the first threshold value. When the ion filter 250 is saturated, the total insulation resistance may gradually decrease than when the electrical components are short-circuited. The control unit 400 may determine that an abnormality has occurred in the ion filter 250 when the insulation resistance sharply decreases, and sends a message recommending replacement of the ion filter 250 to the driver through the interface unit 500 . can be printed out.

일 예로, 제어부(400)는 냉각수의 온도가 상승됨에도 절연저항이 증가되는 경우에는 전기 부품들에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 냉각수의 온도가 상승되면 냉각수의 전도도가 상승되어 냉각수의 절연저항은 감소될 수 있다. 따라서, 냉각수의 온도가 상승됨에도 전체 절연저항이 증가되는 경우는 정상적인 상태가 아니라고 판단될 수 있고, 제어부(400)는 전기 부품들에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 제어부(400)는 절연저항이 급격하게 하락하는 경우 전기 부품들에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있고, 이를 인터페이스부(500)를 통해 운전자에게 경고하는 메시지를 출력할 수 있다.For example, when the insulation resistance is increased even though the temperature of the cooling water is increased, the controller 400 may determine that an abnormality has occurred in the electrical components. When the temperature of the cooling water is increased, the conductivity of the cooling water is increased, so that the insulation resistance of the cooling water may be reduced. Accordingly, when the overall insulation resistance is increased even when the temperature of the cooling water is increased, it may be determined that the state is not normal, and the controller 400 may determine that an abnormality has occurred in the electrical components. The control unit 400 may determine that an abnormality has occurred in the electrical components when the insulation resistance is rapidly decreased, and may output a message warning the driver through the interface unit 500 .

본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 시스템의 이상 판단 장치(1)는 냉각수의 온도 변화에 따른 절연저항의 변동에 기초하여 전기 부품들과 이온 필터(250) 중 어느 장치에 이상이 발생하였는지를 판단할 수 있다. 따라서, 연료전지 시스템의 이상 판단 장치(1)는 냉각수의 전도도를 직접적으로 측정하는 센서 없이도 이온 필터(250)의 포화 여부를 판단할 수 있고, 절연저항의 하락 정도 및 냉각수 온도와 절연저항 변동에 따라 전기 부품들의 이상 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 연료전지 시스템의 이상 판단 장치(1)에 의해 연료전지 시스템이 구동이 안정화될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the abnormality determination device 1 of the fuel cell system determines which device among the electrical components and the ion filter 250 has an abnormality based on the change in insulation resistance according to the temperature change of the coolant. can do. Therefore, the abnormality determination device 1 of the fuel cell system can determine whether the ion filter 250 is saturated without a sensor that directly measures the conductivity of the cooling water, and is sensitive to the degree of decrease in insulation resistance and fluctuations in the cooling water temperature and insulation resistance. Accordingly, it is possible to determine whether the electrical components are abnormal. Accordingly, the driving of the fuel cell system may be stabilized by the abnormality determination device 1 of the fuel cell system.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 절연저항을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating insulation resistance of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 냉각수에 의한 절연저항은 Rw로 표시되고 전기 부품들에 의한 절연저항은 Rc로 표시된다. 예를 들어, 전기 부품들에 의한 절연저항(Rc)는 수소탱크, 감속기, 모터, BOP 등의 구성에 의한 절연저항을 모두 포괄하는 것을 의미할 수 있다. Rw와 Rc는 서로 병렬적으로 연결되고 차량의 전체 절연저항은 Rw와 Rc의 합성 저항에 의해 결정될 수 있다.1 and 2 , insulation resistance by cooling water is indicated by Rw, and insulation resistance by electrical components is indicated by Rc. For example, the insulation resistance Rc by electrical components may mean to encompass all insulation resistance by the configuration of a hydrogen tank, a speed reducer, a motor, and a BOP. Rw and Rc are connected in parallel with each other, and the total insulation resistance of the vehicle can be determined by the combined resistance of Rw and Rc.

일반적으로, 전기 부품들은 금속으로 이루어짐에 따라 그 온도가 증가할수록 전도성이 떨어지게 된다. 따라서, 전기 부품들은 온도가 증가될수록 절연저항이 증가된다. 반대로, 냉각수는 전해질이므로 온도가 증가할수록 전도성이 증가된다. 따라서, 냉각수는 온도가 증가될수록 차량 전체의 절연저항이 감소된다. In general, as electrical components are made of metal, conductivity decreases as the temperature increases. Accordingly, the insulation resistance of electrical components increases as the temperature increases. Conversely, since the coolant is an electrolyte, the conductivity increases as the temperature increases. Accordingly, as the temperature of the coolant increases, the insulation resistance of the entire vehicle decreases.

전기 부품들에 의한 절연저항(Rc)은 냉각수에 의한 절연저항(Rw)보다 매우 큰 값을 가지는 것이 일반적이다. 전기 부품들에 의한 절연저항(Rc)과 냉각수에 의한 절연저항(Rw)은 병력적으로 연결되므로, 차량의 전체 절연저항은 냉각수에 의한 절연저항(Rw)의 변동에 더욱 민감하게 변동될 수 있다. 따라서, 냉각수의 온도가 증가되면, 차량의 전체 절연저항은 감소되어야 한다.Insulation resistance (Rc) by electrical components is generally much larger than insulation resistance (Rw) by cooling water. Since the insulation resistance Rc by the electrical components and the insulation resistance Rw by the coolant are chronologically connected, the overall insulation resistance of the vehicle may be more sensitively changed to a change in the insulation resistance Rw by the coolant. Accordingly, when the temperature of the coolant is increased, the overall insulation resistance of the vehicle must be reduced.

일 예로, 제어부(400)는 냉각수의 온도가 상승됨에 따라 시간당 절연 저항의 하락 정도가 제2 임계값을 초과하는 경우에는 이온 필터(250)에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 시간당 절연저항의 하락 정도가 제2 임계값을 초과하는 경우 이온 필터(250)의 포화에 의해 절연저항이 감소되고 있음을 판단할 수 있다. For example, the controller 400 may determine that an abnormality has occurred in the ion filter 250 when the degree of decrease in insulation resistance per hour exceeds the second threshold as the temperature of the cooling water increases. That is, the control unit 400 may determine that the insulation resistance is decreasing due to saturation of the ion filter 250 when the degree of decrease in insulation resistance per time exceeds the second threshold value.

일 예로, 제어부(400)는 냉각수의 온도가 상승됨에도 절연저항이 증가되는 경우에는 전기 부품들에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 냉각수의 온도가 상승되면 전체 절연저항이 감소되어야 하는데, 오히려 전체 절연저항이 증가되면 제어부(400)는 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 전기 부품들의 이상은 전기 부품들의 단락, 전기 부품들 자체의 고장 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 전기 부품들 각각은 연료전지 스택(100)과 병렬로 연결될 수 있고, 전기 부품들 각각은 내부에 저항 요소를 포함할 수 있다. 전기 부품들에 이상이 발생된 경우는 전기 부품들 내부에 존재하는 저항 요소의 단락 및 파손을 포함할 수 있다. 저항 요소의 단락의 경우, 절연저항 측정 장치(300)가 측정하는 절연저항이 급격하게 떨어지게 된다. 저항 요소의 파손의 경우, 절연저항 측정 장치(300)가 측정하는 절연저항이 저항 요소가 정상인 경우 대비 떨어지게 된다.For example, when the insulation resistance is increased even though the temperature of the cooling water is increased, the controller 400 may determine that an abnormality has occurred in the electrical components. When the temperature of the cooling water rises, the total insulation resistance should be reduced. Rather, when the total insulation resistance is increased, the controller 400 may determine that an abnormality has occurred in any one of the electrical components. For example, an abnormality of the electrical components may include a short circuit of the electrical components, a failure of the electrical components themselves, and the like. Specifically, each of the electrical components may be connected in parallel to the fuel cell stack 100 , and each of the electrical components may include a resistance element therein. The occurrence of abnormalities in the electrical components may include short-circuiting and breakage of resistance elements present in the electrical components. In the case of a short circuit of the resistance element, the insulation resistance measured by the insulation resistance measuring device 300 is sharply decreased. In the case of damage to the resistance element, the insulation resistance measured by the insulation resistance measuring device 300 falls compared to the case where the resistance element is normal.

본 발명의 실시예에 따르면, 절연저항의 급격한 변동에 기초하여 전기 부품들의 이상 여부가 판단될 수 있다. 또한, 냉각수의 온도 변화 및 절연저항의 변동을 모니터링하여, 차량 전체의 절연저항에 상대적으로 큰 영향을 미치는 냉각수에 의한 절연저항의 변동이 이온 필터(250)의 포화에 따른 것인지 액체의 특성에 따른 것인지를 제어부가 판단할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it may be determined whether the electrical components are abnormal based on a sudden change in insulation resistance. In addition, by monitoring the temperature change of the coolant and the change in insulation resistance, the change in insulation resistance due to the coolant, which has a relatively large effect on the insulation resistance of the entire vehicle, is caused by the saturation of the ion filter 250 or the characteristics of the liquid. The control unit may determine whether or not

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 이상 판단 방법을 나타내는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an abnormality determination method of a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제어부는 차량의 절연저항이 기준값 이하를 유지하는지를 판단할 수 있다. 절연저항이 기준값 이하인 경우, 제어부는 절연저항의 정상범위를 벗어난 것으로 판단하여 절연저항의 변동 및 냉각수의 온도 변동을 모니터링할 수 있다(S100).Referring to FIG. 3 , the controller may determine whether the insulation resistance of the vehicle is maintained below a reference value. When the insulation resistance is equal to or less than the reference value, the control unit may determine that the insulation resistance is outside the normal range and monitor the insulation resistance fluctuation and the temperature fluctuation of the cooling water (S100).

제어부는 시간당 절연저항이 하락하는 정도가 기설정된 제1 임계값 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 시간당 절연저항이 하락하는 정도가 기설정된 제1 임계값 이하인 경우에는 제어부는 냉각수의 온도 변화에 따른 절연저항의 변동을 모니터링할 수 있다(S200, S300).The control unit may determine whether the degree of decrease in insulation resistance per time is less than or equal to a predetermined first threshold value. When the rate of decrease of the insulation resistance per hour is less than or equal to a predetermined first threshold value, the control unit may monitor the change in insulation resistance according to a change in the temperature of the cooling water (S200, S300).

시간당 절연저항이 하락하는 정도가 기설정된 제1 임계값을 초과하는 경우, 제어부는 전기 부품들에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부는 절연저항이 급격하게 하락하는 경우 전기 부품들에 단락이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 제어부는 전기 부품들에 단락이 발생하였다는 것을 경고하는 메시지를 인터페이스부를 통해 출력할 수 있다(S210, S220, S230).When the rate of decrease of the insulation resistance per hour exceeds a predetermined first threshold value, the control unit may determine that an abnormality has occurred in the electrical components. That is, when the insulation resistance is rapidly decreased, the controller may determine that a short circuit has occurred in the electrical components. The control unit may output a message warning that a short circuit has occurred in the electrical components through the interface unit (S210, S220, S230).

시간당 절연저항이 하락하는 정도가 기설정된 제1 임계값 이하인 경우에는 제어부는 냉각수의 온도가 증가함에 따라 절연저항이 어떻게 변동되는지를 모니터링할 수 있다(S300).When the rate of decrease of the insulation resistance per hour is less than or equal to a predetermined first threshold value, the controller may monitor how the insulation resistance is changed as the temperature of the cooling water increases ( S300 ).

냉각수의 온도가 증가됨에 따라 절연저항이 증가되는 경우, 제어부는 전기 부품들에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 일반적으로, 냉각수의 온도가 증가됨에 따라 절연저항은 하락해야 함에도 절연저항이 증가되었다면 이온 필터의 포화와 절연저항의 증가는 관련이 없는 것으로 판단된다. 따라서, 제어부는 전체 절연저항에 영향을 미치는 다른 파라미터인 전기 부품들에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 제어부는 전기 부품들에 이상이 발생하였다는 것을 경고하는 메시지를 인터페이스부를 통해 출력할 수 있다(S400, S410, S420).When the insulation resistance increases as the temperature of the cooling water increases, the controller may determine that an abnormality has occurred in the electrical components. In general, if the insulation resistance is increased even though the insulation resistance should decrease as the temperature of the cooling water increases, it is judged that the saturation of the ion filter and the increase of the insulation resistance are not related. Accordingly, the controller may determine that an abnormality has occurred in electrical components, which are other parameters affecting the overall insulation resistance. The control unit may output a message warning that an abnormality has occurred in the electrical components through the interface unit (S400, S410, S420).

냉각수의 온도가 증가됨에 따라 절연저항이 하락하는 경우, 제어부는 이온 필터에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 냉각수의 온도가 증가되면 절연저항은 하락하는 것이 일반적이다. 다만, 제어부는 시간당 절연저항이 하락하는 정도가 제2 임계값을 초과하는 경우 이온 필터가 포화되어 냉각수의 전도도가 상승되는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 제어부는 운전자에게 이온 필터를 교체하라는 메시지를 출력하도록 인터페이스부를 제어할 수 있다. 이 때, 제2 임계값은 제1 임계값보다 작은 값일 수 있다. 만약, 시간당 절연저항이 하락하는 정도가 제1 임계값 이하인 경우, 제어부는 냉각수의 온도가 증가됨에 따라 액체의 온도와 전도도 특성에 따라 절연저항이 하락하는 것으로 판단할 수 있다(S500, S510, S520).When the insulation resistance decreases as the temperature of the cooling water increases, the controller may determine that an abnormality has occurred in the ion filter. As the temperature of the coolant increases, the insulation resistance generally decreases. However, when the decrease in insulation resistance per time exceeds the second threshold value, the controller may determine that the conductivity of the cooling water is increased because the ion filter is saturated. Accordingly, the controller may control the interface unit to output a message to the driver to replace the ion filter. In this case, the second threshold value may be smaller than the first threshold value. If the rate of decrease of the insulation resistance per hour is less than or equal to the first threshold value, the controller may determine that the insulation resistance decreases according to the temperature and conductivity characteristics of the liquid as the temperature of the cooling water increases (S500, S510, S520). ).

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You can understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (12)

전원을 공급하는 연료전지 스택;
상기 연료전지 스택을 냉각하는 냉각수 내의 이온을 제거하는 이온 필터를 포함하는 연료전지 냉각부;
상기 연료전지 냉각부와 함께 접지되는 전기 부품들;
상기 연료전지 스택의 출력단에 연결되어 차량의 절연저항을 측정하는 절연저항 측정 장치;
상기 연료전지 내의 냉각수의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
측정된 절연저항 및 냉각수의 온도에 기초하여 상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단하는 제어부를 포함하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.a fuel cell stack for supplying power;
a fuel cell cooling unit including an ion filter that removes ions in the coolant for cooling the fuel cell stack;
electrical components grounded together with the fuel cell cooling unit;
an insulation resistance measuring device connected to an output terminal of the fuel cell stack to measure an insulation resistance of a vehicle;
a temperature sensor for measuring the temperature of the coolant in the fuel cell; and
A control unit for determining whether at least one of the electrical components or the ion filter is abnormal based on the measured insulation resistance and the temperature of the cooling water,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 절연저항 측정 장치가 측정한 절연저항이 기준값 이하인 경우 절연저항의 정상범위를 벗어난 것으로 판단하여 상기 절연저항의 변동 및 상기 냉각수의 온도 변동을 모니터링하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.According to claim 1,
When the insulation resistance measured by the insulation resistance measuring device is less than or equal to a reference value, the control unit determines that the insulation resistance is out of a normal range and monitors the insulation resistance fluctuation and the temperature fluctuation of the cooling water,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 제1 항에 있어서,
상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.According to claim 1,
When the time-falling value of the insulation resistance exceeds a preset threshold, the control unit determines that an abnormality has occurred in any one of the electrical components,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 인터페이스부를 제어하여 상기 전기 부품들에 이상이 발생된 것을 경고하는 메시지를 출력하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.According to claim 1,
The control unit controls the interface unit to output a message warning that an abnormality has occurred in the electrical components,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 제1 항에 있어서,
상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 제1 임계값 이하인 경우, 상기 제어부는 상기 냉각수의 온도가 상승하는 동안 상기 절연저항의 변동에 따라 상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.According to claim 1,
When the time-falling value of the insulation resistance is less than or equal to a predetermined first threshold, the control unit determines whether at least one of the electrical components or the ion filter is abnormal according to a change in the insulation resistance while the temperature of the cooling water rises to judge,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 제5 항에 있어서,
상기 절연저항이 증가하는 경우, 상기 제어부는 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.6. The method of claim 5,
When the insulation resistance increases, the control unit determines that an abnormality has occurred in any one of the electrical components,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 제5 항에 있어서,
시간당 상기 절연저항이 하락하는 정도가 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 이온 필터에 이상이 발생된 것으로 판단하고,
상기 제2 임계값은 제1 임계값보다 작은 값인,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.6. The method of claim 5,
When the rate of decrease of the insulation resistance per hour exceeds a second threshold, the control unit determines that an abnormality has occurred in the ion filter,
the second threshold is a value less than the first threshold,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 제7 항에 있어서,
상기 제어부는 인터페이스부를 제어하여 상기 이온 필터를 교환하라는 메시지를 출력하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 장치.8. The method of claim 7,
The control unit controls the interface unit to output a message to exchange the ion filter,
Abnormality judgment device of fuel cell system. 차량의 절연저항이 기준값 이하로 하락하는 것을 감지하는 단계;
상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 임계값 이하인지 판단하는 단계; 및
상기 절연저항의 하락이 상기 임계값 이하인지 여부 및 연료전지 스택 내의 냉각수의 온도 상승에 따라 상기 절연저항이 상승 또는 하락하는지 여부에 기초하여 상기 수소연료전지 차량의 전기 부품들 또는 상기 냉각수 내의 이온을 제거하기 위한 이온 필터의 이상 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 방법.detecting that the insulation resistance of the vehicle falls below a reference value;
determining whether the value of the insulation resistance falling per time is less than or equal to a preset threshold value; and
Electrical components of the hydrogen fuel cell vehicle or ions in the coolant based on whether the decrease in the insulation resistance is less than or equal to the threshold value and whether the insulation resistance increases or decreases according to an increase in the temperature of the coolant in the fuel cell stack Including the step of determining whether the ion filter is abnormal to remove,
A method for judging an abnormality in a fuel cell system. 제9 항에 있어서,
상기 전기 부품들 또는 이온 필터의 이상 여부를 판단하는 단계는:
상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단되는 단계를 포함하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 방법.10. The method of claim 9,
The step of determining whether the electrical components or the ion filter is abnormal may include:
Comprising the step of determining that an abnormality has occurred in any one of the electrical components when the time-falling value of the insulation resistance exceeds a preset threshold value,
A method for judging an abnormality in a fuel cell system. 제9 항에 있어서,
상기 전기 부품들 또는 이온 필터의 이상 여부를 판단하는 단계는:
상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 기설정된 제1 임계값 이하인 경우, 상기 냉각수의 온도가 상승하는 동안 상기 절연저항의 변동에 따라 상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터 중 적어도 하나의 이상 여부를 판단하고,
상기 절연저항이 증가하는 경우, 상기 전기 부품들 중 어느 하나에 이상이 발생된 것으로 판단되고,
상기 절연저항의 시간당 하락하는 값이 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 이온 필터에 이상이 발생된 것으로 판단되고,
상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 작은 값인,
연료전지 시스템의 이상 판단 방법.10. The method of claim 9,
The step of determining whether the electrical components or the ion filter is abnormal may include:
When the time-decreasing value of the insulation resistance is less than or equal to a predetermined first threshold, it is determined whether at least one of the electrical components or the ion filter is abnormal according to a change in the insulation resistance while the temperature of the cooling water rises, ,
When the insulation resistance increases, it is determined that an abnormality has occurred in any one of the electrical components,
When the time-decreasing value of the insulation resistance exceeds a second threshold, it is determined that an abnormality has occurred in the ion filter,
the second threshold is a value less than the first threshold,
A method for judging an abnormality in a fuel cell system. 제11 항에 있어서,
상기 전기 부품들 또는 상기 이온 필터의 이상이 판단된 경우, 차량 내에 제공되는 인터페이스부를 통해 운전자에게 경고의 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는,
연료전지 시스템의 이상 판단 방법.

12. The method of claim 11,
The method further comprising the step of outputting a warning message to the driver through an interface provided in the vehicle when it is determined that the electrical components or the ion filter is abnormal,
A method for judging an abnormality in a fuel cell system.
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