KR20220067072A - 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템 및 방법 - Google Patents

냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템을 제공한다. 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템은 연료전지 스택으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 펌프, 상기 연료전지 스택으로 연료를 공급하는 수소 공급장치, 상기 연료전지 스택의 입구 및 출구의 온도를 측정하는 온도 센서들 및 상기 냉각수 공급 펌프와의 통신에 의해 상기 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프와의 통신에 이상이 발생된 경우, 상기 연료전지 스택의 입구의 온도 변화 또는 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교 중 적어도 하나 이상에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단한다.

Description

냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템 및 방법{System and method for checking the driving state of the coolant supply pump}
본 발명은 연료전지 스택 입출구의 온도와 연료전지 스택에 제공되는 수소의 양을 분석하여 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인할 수 있는 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템 및 방법에 관한 것이다.
연료전지 차량의 냉각시스템은 연료전지 스택, 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각수를 유동시키는 냉각수 공급 펌프, 냉각수의 열교환을 수행하는 라디에이터와 냉각수 공급 펌프를 제어하는 제어기로 구성되어 있다. 냉각시스템은 냉각수 공급 펌프와 라디에이터를 사용하여 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각수 온도를 일정하게 유지하는 제어가 필수적으로 요구되고 있다. 연료전지 시스템은 냉각수 공급 펌프가 냉각수를 공급할 수 있는 상태일 경우에만 전기를 생산하고, 냉각수 공급 펌프가 냉각수를 공급할 수 없는 상태일 경우에는 발생열로 인한 연료전지 스택 손상을 막기 위해 연료전지 반응을 멈추고 차량을 정지시킨다. 즉, 연료전지 스택의 손상을 방지하기 위해서는 연료전지 스택으로의 지속적인 냉각수 공급이 필수적이다.
다만, 냉각수 공급 펌프와 제어기 간의 통신이 문제가 생길 경우, 제어기를 통한 냉각수 공급 펌프의 정확한 구동상태 확인이 불가하여 불필요한 차량의 정지나 의도하지 않은 연료전지 스택의 손상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인하기 위한 센서를 추가할 수 있지만, 센서의 불필요한 추가로 인해 원가 상승과 센서 설치 공간에 따른 공간 차지의 문제점이 발생되었다.
본 발명의 기술적 과제는 연료전지 스택 입출구의 온도와 연료전지 스택에 제공되는 수소의 양을 분석하여 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인할 수 있는 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 연료전지 스택의 입구 온도의 변화, 연료전지 스택의 발열량 및 냉각수의 흡열량을 분석하여 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인할 수 있는 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템을 제공한다. 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템은 연료전지 스택으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 펌프, 상기 연료전지 스택으로 연료를 공급하는 수소 공급장치, 상기 연료전지 스택의 입구 및 출구의 온도를 측정하는 온도 센서들 및 상기 냉각수 공급 펌프와의 통신에 의해 상기 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프와의 통신에 이상이 발생된 경우, 상기 연료전지 스택의 입구의 온도 변화 또는 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교 중 적어도 하나 이상에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택으로 연료가 공급되는 라인 상에 제공된 유량 센서를 더 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 상기 연료전지 스택의 입구 온도 및 출구 온도에 기초하여 냉각수의 흡열량을 산출하고, 상기 제어기는 상기 연료전지 스택으로 공급되는 연료의 양과 상기 연료전지 스택의 효율을 통해 상기 연료전지 스택의 발열량을 산출한다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 상기 연료전지 스택의 발전량과 효율을 통해 상기 연료전지 스택의 발열량을 산출한다.
일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프가 정상인 것으로 판정한다.
일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 상승하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 작은 경우, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프가 고장인 것으로 판정한다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 상기 연료전지 시스템의 구동을 정지시킨다.
일 예에 의하여, 상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하거나 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프의 판정을 보류하고, 상기 제어기는 상기 온도센서들로부터 새롭게 측정된 상기 연료전지 스택의 입구 온도 및 출구 온도에 대한 정보에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단한다.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법을 제공한다. 연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법은 냉각수 공급 펌프와 제어기 간의 통신에 이상을 판단하는 단계, 상기 냉각수 공급 펌프의 비상 운전을 수행하는 단계, 연료전지 스택의 입구 온도, 출구 온도 및 상기 연료전지 스택으로 제공되는 연료의 양을 측정하는 단계, 연료전지 스택의 입구 온도, 출구 온도 및 상기 연료전지 스택으로 제공되는 연료의 양에 기초하여 냉각수의 흡열량 및 상기 연료전지 스택의 발열량을 산출하는 단계 및 상기 연료전지 스택의 입구 온도 변화 또는 상기 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교 중 적어도 하나 이상에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 냉각수 공급 펌프의 비상 운전을 수행하는 단계는, 상기 냉각수 공급 펌프가 일정한 속도로 운전되는 것이다.
일 예에 의하여, 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 연료전지 스택의 입구 온도 변화 및 상기 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 냉각수 공급 펌프가 정상인 것으로 판정하는 것을 포함하고, 상기 냉각수 공급 펌프가 정상인 것으로 판정되면 상기 냉각수 공급 펌프의 진단을 중지하는 단계를 더 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 상승하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 작은 경우, 상기 냉각수 공급 펌프가 고장인 것으로 판정하는 것을 포함하고, 상기 냉각수 공급 펌프가 고장으로 판정되면 상기 연료전지 스택의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하거나 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 냉각수 공급 펌프의 판정을 보류하는 단계, 새롭게 상기 연료전지 스택의 입구 온도 및 출구 온도를 측정하는 단계 및 상기 연료전지 스택의 입구 온도 변화 및 상기 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 다시 판단하는 단계를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 냉각수 공급 펌프의 비상 운전을 수행하는 단계 이전에, 상기 냉각수 공급 펌프와 상기 제어기 간의 통신에 이상이 발생된 것으로 판단된 이후에 상기 냉각수 공급 펌프와 상기 제어기 간의 통신 복구를 시도하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택의 어떠한 운전 상황이나 환경 조건에서도 냉각수 공급 펌프의 고장을 정확하게 진단하기 위해, 냉각수 흡열량과 스택 발열량을 서로 비교하고 연료전지 스택의 입구 온도 변화를 함께 판단하여 정확한 냉각수 공급 펌프의 고장 진단이 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인하기 위한 별도의 센서를 설치하지 않고도 기존의 센서들로만 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프를 진단하는 기준을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 방법을 나타내는 순서도이다.
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.
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.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프를 진단하는 기준을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템(1)은 연료전지 스택(10), 냉각수 공급 펌프(Coolant Supply Pump: CSP, 20), 수소 공급 장치(30) 및 제어기(60)로 구성될 수 있다. 일반적으로, 연료전지 시스템은 히터(미도시), 이온 필터(미도시), 라디에이터(미도시), 유량 제어 밸브(미도시) 등을 포함하나, 본 발명은 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인하기 위한 시스템에 관한 것인바, 본 발명의 실시예를 구현하기에 필수적으로 필요한 구성들만 기재한다.
연료전지 스택(10)은 반응가스(연료인 수소와 산화제인 산소)의 전기화학반응으로부터 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 연료전지 스택(10)이 구동되면 열이 발생되고, 연료전지 스택(10)에서 발생되는 열을 관리하고자 냉각수가 연료전지 스택(10)에 주입될 수 있다. 연료전지 스택(10)은 수소가 공급되는 수소극과 산소가 공급되는 공기극을 가진 단위 연료전지들의 전기 발생 집합체로 구성될 수 있다.
연료전지 스택(10)의 입구 및 출구 각각에는 온도 센서들(51,52)가 배치될 수 있다. 연료전지 스택(10)의 입구 온도는 제1 온도 센서(51)에 의해 측정될 수 있고, 연료전지 스택(10)의 출구 온도는 제2 온도 센서(52)에 의해 측정될 수 있다. 온도 센서들(51,52)은 냉각수 이동 시 외부로부터 받는 영향을 최소화하여 온도 측정 정확도를 높이기 위해 냉각수 공급 펌프(20)의 입출구 보다 연료전지 스택(10)의 입출구에 인접하도록 또는 연료전지 스택(10)의 입출구에 배치될 수 있다.
냉각수 공급 펌프(20)는 연료전지 스택(10)에 냉각수를 주입하는 구성으로, 연료전지 스택(10)의 열관리 시스템의 구현하는데 필수적인 구성요소일 수 있다. 냉각수 공급 펌프(20)는 연료전지 스택(10)으로 냉각수를 주입하고, 연료전지 스택(10)에 의해 온도가 상승된 냉각수는 라디에이터(미도시)에 의해 다시 냉각되어 냉각수 공급 펌프(20)로 제공될 수 있다. 라디에이터(미도시)에 의해 냉각된 냉각수는 냉각수 공급 펌프(20)에 의해 연료전지 스택(10)으로 다시 주입되는바 냉각수의 순환이 지속적으로 발생될 수 있다.
수소 공급 장치(30)는 연료전지 스택(10)으로 연료인 수소를 공급할 수 있다. 수소 공급 장치(30)는 수소를 저장하는 수소 저장 탱크(31) 및 수소를 공급하는 수소 공급 밸브(32)를 포함할 수 있다. 연료전지 스택(10)으로 연료가 공급되는 라인 상에는 연료의 유량 또는 압력을 측정하는 유량 센서(40)가 제공될 수 있다. 상술한 예와 달리, 유량 센서(40)는 연료전지 스택(10)으로 수소가 공급되는 수소극의 입구 측에 배치될 수 있다.
제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)와의 통신에 의해 냉각수 공급 펌프(20)의 구동 상태를 확인할 수 있다. 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)를 직접적으로 제어하는 구성으로, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)와 실시간으로 통신이 가능하도록 전기적으로 연결될 수 있다. 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)와의 통신이 가능한지 여부를 지속적으로 판단할 수 있다.
제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)와의 통신에 이상이 발생된 경우, 유량 센서(40), 온도 센서들(51, 52)로부터 정보를 수신할 수 있다. 즉, 제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 입구 온도, 연료전지 스택(10)의 출구 온도 및 연료전지 스택(10)으로 제공되는 연료(수소)의 유량에 대한 정보를 획득할 수 있다.
제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 입구 온도와 연료전지 스택(10)의 출구 온도의 차이 및 냉각수의 유량에 기초하여 냉각수의 흡열량(Q1)을 산출할 수 있다. 냉각수 공급 펌프(20)와 제어기(60) 간의 통신 이상에 의해 냉각수 공급 펌프(20)가 비상 운전 상태로 동작되고, 이 때, 냉각수의 유량은 미리 설정된 비상 운전 상태에서의 유량에 의해 용이하게 도출 가능할 수 있다. 제어기(60)는 연료전지 스택(10)으로 공급되는 연료의 양과 연료전지 스택(10)의 효율을 통해 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)을 산출할 수 있다. 또한, 제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 발전량과 연료전지 스택(10)의 효율을 통해서도 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)을 산출할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 스택(10)의 효율은 연료전지 스택(10)의 동일 출력전류에서 이상적인 전압과 현재 측정된 연료전지 스택(10)의 전압의 비율로 산출할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 스택(10)의 발전량은 현재 측정된 연료전지 스택(10)의 전압에 기초하여 산출될 수 있다.
제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 입구 온도의 변화 변화 또는 냉각수의 흡열량(Q1)과 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)의 비교 중 적어도 하나 이상에 기초하여 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 바람직하게, 제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 입구 온도의 변화 변화 및 냉각수의 흡열량(Q1)과 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)의 비교에 기초하여 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
일 예로, 연료전지 스택(10)의 입구의 온도가 변동 또는 하강하고, 냉각수의 흡열량(Q1)이 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)보다 크거나 같은 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)가 정상인 것으로 판정할 수 있다. 냉각수 공급 펌프(20)가 정상인 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)의 진단을 진행하지 않을 수 있다.
일 예로, 연료전지 스택(10)의 입구의 온도가 상승하고, 냉각수의 흡열량(Q1)이 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)보다 작은 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)가 고장인 것으로 판정할 수 있다. 냉각수 공급 펌프(20)가 고장인 경우, 제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 구동을 정지시킬 수 있다. 즉, 제어기(60)는 연료전지 시스템의 구동을 정지시킬 수 있다.
일 예로, 연료전지 스택(10)의 입구의 온도가 변동 또는 하강하거나 냉각수의 흡열량(Q1)이 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)보다 크거나 같은 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 판정을 보류할 수 있다. 이 때, 제어기(60)는 온도센서들(51, 52)로부터 새롭게 측정된 연료전지 스택(10)의 입구 온도 및 출구 온도에 대한 정보에 기초하여 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 여부를 다시 판단할 수 있다.
일반적으로, 연료전지 스택(10)의 입구 온도가 변동되거나 하강하는 경우는 냉각수가 연료전지 스택(10)으로 공급되고 있다는 것을 의미하기 때문에 냉각수 공급 펌프(20)가 고장나지 않았다고 판단할 수 있다. 또한, 냉각수의 흡열량(Q1)이 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)보다 크거나 같은 경우는 냉각수가 정상적으로 유동되고 있다는 것을 의미할 수 있다. 다만, 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 판단의 신뢰성을 높이기 위해, 제어기(60)는 첫번째 조건인 연료전지 스택(10)의 입구의 온도가 변동 또는 하강과 두번째 조건인 냉각수의 흡열량(Q1)이 연료전지 스택(10)의 발열량(Q2)보다 크거나 같은 경우 중 하나 만을 만족하는 경우에는 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 여부를 다시 판단할 수 있다.
냉각수 공급 펌프(20)의 고장 여부를 연료전지 스택(10) 입출구의 온도 차이값에만 기초하여 판정하게 되면 한정적인 상황에 대해서만 냉각수 공급 펌프(20)의 고장을 예측하게 되는 문제점이 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택(10)의 어떠한 운전 상황이나 환경 조건에서도 냉각수 공급 펌프(20)의 고장을 정확하게 진단하기 위해, 냉각수 흡열량과 스택 발열량을 서로 비교하고 연료전지 스택(10)의 입구 온도 변화를 함께 판단하여 정확한 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 진단이 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 냉각수 공급 펌프(20)의 구동 상태를 확인하기 위한 별도의 센서를 설치하지 않고도 기존의 센서들(연료전지 스택(10)의 입출구에 배치된 온도센서들(51, 52))로만 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인할 수 있다. 따라서, 센서의 추가 설치로 인한 원가 상승 및 센서 설치 공간이 요구되는 문제점이 해결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)와의 통신이 정상적으로 수행되는지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)의 동작 상태에 대한 신호가 수신되는지, 냉각수 공급 펌프(20)의 동작 상태에 대한 신호의 수신 지연이 발생되는지 또는 냉각수 공급 펌프(20)의 동작 상태에 대한 신호에 에러가 발생되는지 여부에 기초하여 냉각수 공급 펌프(20)와의 통신에 이상이 발생되었는지를 판단할 수 있다. 냉각수 공급 펌프(20)와 제어기(60) 간의 통신에 이상이 없는 경우, 연료전지 시스템은 정상적으로 동작될 수 있고, 냉각수 공급 펌프(20)의 동작 상태를 확인하는 과정이 수행되지 않을 수 있다(S100).
냉각수 공급 펌프(20)와 제어기(60) 간의 통신에 이상이 발생된 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)와의 통신 복구를 수행할 수 있다. 즉, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)로 통신 이상을 확인하기 위한 신호를 추가적으로 출력할 수 있다. 제어기(60)와 냉각수 공급 펌프(20) 간의 통신이 복구된 경우, 연료전지 시스템은 정상적으로 동작될 수 있고, 냉각수 공급 펌프(20)의 동작 상태를 확인하는 과정이 수행되지 않을 수 있다(S200).
제어기(60)와 냉각수 공급 펌프(20) 간의 통신이 복구되지 않은 경우, 냉각수 공급 펌프(20)는 비상 운전을 수행할 수 있다. 일 예로, 냉각수 공급 펌프(20)는 비상 운전 조건에서 일정한 속도로 동작할 수 있다. 통신 이상으로 인해 냉각수 공급 펌프(20)가 제어기(60)로부터 운전 속도 지령을 정상적으로 수신하지 못할 경우, 냉각수 공급 펌프(20)는 일정한 속도로 비상 운전하도록 미리 설정되어 일정한 유량의 냉각수를 흘려 보낼 수 있다(S300).
냉각수 공급 펌프(20)의 비상 운전이 수행된 이후, 온도센서들(51, 52)는 연료전지 스택(10)의 입구 온도 및 출구 온도를 측정할 수 있다. 온도센서들(51, 52)이 측정한 연료전지 스택(10)의 입구 온도 및 출구 온도는 제어기(60)로 전송될 수 있다. 다만, 온도센서들(51, 52)는 연료전지 스택(10)의 입구 온도 및 출구 온도를 실시간으로 측정할 수 있다(S400).
제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 입구 온도 및 출구 온도에 기초하여 냉각수의 흡열량을 산출하고, 연료전지 스택(10)으로 공급되는 연료의 양과 연료전지 스택(10) 효율을 통해 연료전지 스택(10)의 발열량을 산출할 수 있다. 제어기(60)는 연료전지 스택(10)의 입구의 온도 변화 및 냉각수의 흡열량과 연료전지 스택(10)의 발열량의 비교를 통해 냉각수 공급 펌프(20)의 상태를 진단할 수 있다(S500).
연료전지 스택(10)의 입구의 온도가 상승하고, 냉각수의 흡열량이 연료전지 스택(10)의 발열량보다 작은 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)가 고장인 것으로 판정할 수 있다. 냉각수 공급 펌프(20)의 고장이 진단된 경우, 제어기(60)는 연료전지 시스템의 구동을 정지시킬 수 있다(S600, S700).
연료전지 스택(10)의 입구의 온도가 변동 또는 하강하고, 냉각수의 흡열량이 연료전지 스택(10)의 발열량보다 크거나 같은 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)가 정상인 것으로 판정할 수 있다. 냉각수 공급 펌프(20)가 정상으로 판정된 경우, 냉각수 공급 펌프(20)는 정상적으로 운전될 수 있고, 냉각수 공급 펌프(20)의 상태를 진단하는 과정은 중단될 수 있다. 다만, 연료전지 스택(10)의 입구의 온도가 변동 또는 하강하거나 냉각수의 흡열량이 연료전지 스택(10)의 발열량보다 크거나 같은 경우, 제어기(60)는 냉각수 공급 펌프(20)의 구동 상태의 판정을 보류할 수 있다. 이 때, 제어기(60)는 새롭게 측정된 연료전지 스택(10)의 입구 온도 및 출구 온도를 획득하고, 연료전지 스택의 입구 온도 변화 및 냉각수의 흡열량과 연료전지 스택(10)의 발열량의 비교에 기초하여 냉각수 공급 펌프(20)의 고장 여부를 다시 판단할 수 있다(S800, S900).
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.

Claims (15)

  1. 연료전지 스택으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 펌프;
    상기 연료전지 스택으로 연료를 공급하는 수소 공급장치;
    상기 연료전지 스택의 입구 및 출구의 온도를 측정하는 온도 센서들; 및
    상기 냉각수 공급 펌프와의 통신에 의해 상기 냉각수 공급 펌프의 구동 상태를 확인하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프와의 통신에 이상이 발생된 경우, 상기 연료전지 스택의 입구의 온도 변화 또는 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교 중 적어도 하나 이상에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택으로 연료가 공급되는 라인 상에 제공된 유량 센서를 더 포함하는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 연료전지 스택의 입구 온도 및 출구 온도에 기초하여 냉각수의 흡열량을 산출하고,
    상기 제어기는 상기 연료전지 스택으로 공급되는 연료의 양과 상기 연료전지 스택의 효율을 통해 상기 연료전지 스택의 발열량을 산출하는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 연료전지 스택의 발전량과 효율을 통해 상기 연료전지 스택의 발열량을 산출하는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프가 정상인 것으로 판정하는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 상승하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 작은 경우, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프가 고장인 것으로 판정하는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 연료전지 시스템의 구동을 정지시키는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하거나 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 제어기는 상기 냉각수 공급 펌프의 판정을 보류하고,
    상기 제어기는 상기 온도센서들로부터 새롭게 측정된 상기 연료전지 스택의 입구 온도 및 출구 온도에 대한 정보에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는,
    냉각수 공급 펌프의 구동 상태 확인 시스템.
  9. 냉각수 공급 펌프와 제어기 간의 통신에 이상을 판단하는 단계;
    상기 냉각수 공급 펌프의 비상 운전을 수행하는 단계;
    연료전지 스택의 입구 온도, 출구 온도 및 상기 연료전지 스택으로 제공되는 연료의 양을 측정하는 단계;
    연료전지 스택의 입구 온도, 출구 온도 및 상기 연료전지 스택으로 제공되는 연료의 양에 기초하여 냉각수의 흡열량 및 상기 연료전지 스택의 발열량을 산출하는 단계; 및
    상기 연료전지 스택의 입구 온도 변화 또는 상기 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교 중 적어도 하나 이상에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 펌프의 비상 운전을 수행하는 단계는,
    상기 냉각수 공급 펌프가 일정한 속도로 운전되는 것인,
    연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는;
    상기 연료전지 스택의 입구 온도 변화 및 상기 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는,
    연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는;
    상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 냉각수 공급 펌프가 정상인 것으로 판정하는 것을 포함하고,
    상기 냉각수 공급 펌프가 정상인 것으로 판정되면 상기 냉각수 공급 펌프의 진단을 중지하는 단계를 더 포함하는,
    연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는;
    상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 상승하고, 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 작은 경우, 상기 냉각수 공급 펌프가 고장인 것으로 판정하는 것을 포함하고,
    상기 냉각수 공급 펌프가 고장으로 판정되면 상기 연료전지 스택의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하는,
    연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 판단하는 단계는;
    상기 연료전지 스택의 입구의 온도가 변동 또는 하강하거나 냉각수의 흡열량이 상기 연료전지 스택의 발열량보다 크거나 같은 경우, 상기 냉각수 공급 펌프의 판정을 보류하는 단계;
    새롭게 상기 연료전지 스택의 입구 온도 및 출구 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 연료전지 스택의 입구 온도 변화 및 상기 냉각수의 흡열량과 상기 연료전지 스택의 발열량의 비교에 기초하여 상기 냉각수 공급 펌프의 고장 여부를 다시 판단하는 단계를 포함하는,
    연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각수 공급 펌프의 비상 운전을 수행하는 단계 이전에,
    상기 냉각수 공급 펌프와 상기 제어기 간의 통신에 이상이 발생된 것으로 판단된 이후에 상기 냉각수 공급 펌프와 상기 제어기 간의 통신 복구를 시도하는 단계를 더 포함하는,
    연료전지 시스템에서 펌프 구동 상태 확인 방법.

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