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KR101610534B1 - 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법 - Google Patents

연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법 Download PDF

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KR101610534B1
KR101610534B1 KR1020140151125A KR20140151125A KR101610534B1 KR 101610534 B1 KR101610534 B1 KR 101610534B1 KR 1020140151125 A KR1020140151125 A KR 1020140151125A KR 20140151125 A KR20140151125 A KR 20140151125A KR 101610534 B1 KR101610534 B1 KR 101610534B1
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KR
South Korea
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current sensor
fuel cell
duty
pressure control
Prior art date
Application number
KR1020140151125A
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English (en)
Inventor
윤성곤
서경원
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현대자동차주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 종래의 단선, 단락, 센서 성능 이상 고장 진단 외에 스케일링, 옵셋, 스턱 등의 고장 여부까지 진단할 수 있는 전류센서 고장 진단 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 연료전지 스택으로 공급되는 수소의 압력을 제어하는 수소압력제어밸브를 구비한 연료전지 시스템에서 연료전지 스택의 전류를 센싱하는 전류센서의 고장 진단 방법에 있어서, 연료전지 시스템의 운전 중 전류센서의 센싱값에 상응하는 수소압력제어밸브의 예측 듀티값을 산출하는 단계; 상기 예측 듀티값과 연료전지 시스템의 운전 중 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 실제 듀티값을 비교하여 오차값을 산출하는 단계; 및 상기 오차값을 정해진 정상 범위의 임계값과 비교하여 전류센서의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법이 개시된다.

Description

연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법{Trouble diagnosis method for current sensor of fuel cell system}
본 발명은 전류센서 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 시스템에서 스택 전류를 센싱하는 전류센서의 고장을 진단할 수 있는 방법에 관한 것이다.
친환경 자동차의 하나인 수소 연료전지 자동차에 적용되는 연료전지 시스템은, 반응기체(연료인 수소와 산화제인 산소)의 전기화학 반응으로부터 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 수소공급장치, 연료전지 스택에 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 운전 온도를 제어하고 물 관리 기능을 수행하는 열 및 물 관리 시스템, 그리고 연료전지 시스템의 작동 전반을 제어하는 연료전지 시스템 제어기를 포함한다.
통상의 연료전지 시스템에서 수소공급장치는 수소저장부(수소탱크), 레귤레이터, 수소압력제어밸브, 압력센서, 수소재순환장치 등을 포함하고, 공기공급장치는 공기블로워, 가습기 등을 포함하며, 열 및 물 관리 시스템은 전동물펌프(냉각수펌프), 물탱크, 라디에이터 등을 포함한다.
수소공급장치에서 수소탱크로부터 공급되는 고압의 수소는 레귤레이터에서 감압된 후 연료전지 스택으로 공급되는데, 이때 감압된 수소는 연료전지 스택의 운전 조건에 따라 압력 제어를 통해 공급량이 제어된 상태로 연료전지 스택에 공급된다.
즉, 레귤레이터를 거친 수소는 수소압력제어밸브에 의해 압력 제어된 후 연료전지 스택으로 공급되는데, 수소압력제어밸브는 레귤레이터에 의해 감압된 수소를 스택 운전 조건에 적절한 압력으로 조절하도록 제어되고, 연료전지 스택으로의 수소 공급량 제어는 수소압력제어밸브에 의한 수소 공급압력 제어를 통해 이루어진다.
또한, 연료전지 스택에서 반응 후 남은 수소는 스택 수소극(애노드) 출구단을 통해 배출되거나 수소재순환장치에 의해 스택 수소극 입구단으로 재순환된다.
수소재순환장치는 재순환 방법에 따라 여러 형태가 있으며, 이젝터를 적용하는 방식, 재순환 블로워를 적용하는 방식, 이젝터와 재순환 블로워 함께 적용하는 방식 등이 이용되고 있으며, 연료전지 스택의 수소극(애노드)에서 사용하고 남은 미반응 수소를 다시 수소극으로 재순환시켜 수소의 재사용을 도모한다.
또한, 연료전지는 스택 내부의 전해질막을 통해 수소극으로 넘어오는 질소, 물 및 수증기 등의 이물질이 많아질수록 수소극 내 수소량이 줄어들게 되어 반응효율이 떨어지며, 따라서 정해진 주기로 수소퍼지밸브를 열어 퍼지를 실시한다.
즉, 연료전지 스택의 수소극 출구측 라인에 수소 퍼지를 위한 수소퍼지밸브를 설치하여 수소극의 수소를 주기적으로 배출시킴으로써 연료전지 스택으로부터 질소, 물 등의 이물질을 함께 배출 및 제거하고, 수소 이용률을 높이는 것이다.
이와 같이 연료전지 스택 내 이물질의 배출시에는 수소 농도 증가, 수소 이용률 증대, 기체 확산도 및 반응성 향상의 장점이 있게 된다.
그리고, 연료전지 자동차는 주행을 위한 구동원으로 전기모터를 이용하고, 연료전지 스택 또는 배터리의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 전기모터를 구동시키는 인버터가 구비된다.
한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연료전지 시스템에는 연료전지 스택(1)에서 출력되는 전류를 센싱하는 전류센서(2)가 설치된다.
상기 전류센서(2)는 연료전지 스택(1)에서 공기블로워나 전동물펌프, 재순환 블로워, 라디에이터 팬 등의 보기류, 인버터 등의 시스템 부하(3)에 인가되는 전류를 센싱하며, 전류센서에 의해 센싱된 스택 전류는 제어기로 입력되어 스택 운전 및 보기류 운전, 인버터(모터) 구동 제어 등 연료전지 시스템 제어를 포함한 차량 내 각종 시스템 제어에 널리 이용된다.
상기와 같이 전류센서는 연료전지 시스템을 포함하여 차량 내 각종 시스템의 제어에 변수로 사용되는 스택 전류(부하에 의해 소모되는 전류)를 센싱하는 주요 센서로서, 전류센서의 고장시에는 시스템 오동작이 발생하므로 전류센서의 고장을 진단하는 로직이 차량에 적용되고 있다.
또한, 고장 진단 로직을 통해 전류센서의 고장을 판단한 경우 즉각 연료전지 시스템을 셧다운(shutdown)시킨다.
도 2는 전류센서 고장 진단 후 시스템을 셧다운시키는 과정을 나타내는 도면으로, 제어기가 연료전지 시스템의 운전 중 압력센서의 센싱값으로부터 스택에 공급되는 수소에 대한 압력 제어 이상 여부를 판단하고(S1), 소정의 고장 진단 로직에 따라 전류센서의 단선/단락 고장 진단(S2), 전류센서의 성능 이상 고장 진단을 수행한다(S3).
또한, 제어기는 수소 압력 제어 이상(과압/저압)시나 전류센서의 단선/단락 고장 판단시, 전류센서의 센싱값이 음수값으로 나타나는 센서 성능 이상 고장 판단시에 연료전지 시스템을 즉시 셧다운시킨다(S4).
도 3은 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 전류센서 출력에서 종래의 고장 진단 영역과 고장 진단 불가능 영역을 나타내고 있다.
도시된 바와 같이, 제어기가 전류센서의 출력전압을 읽어 전류값을 취득하게 되는데, 전류센서의 센싱 영역에서 단선, 단락, 센서 성능 이상을 판단할 수 있는 영역이 존재하지만, 고장 진단 불가능 영역 또한 넓게 존재한다.
즉, 전류센서의 출력이 정상 범위 내에 있는 경우에도 실제 값 대비 일정한 비율로 오차를 갖는 스케일링(scaling) 고장, 실제 값 대비 일정한 값으로 오차를 갖는 옵셋(offset) 고장, 센서값이 어떠한 값으로 고정되는 스턱(stuck) 고장 등이 있을 수 있고, 이러한 고장 발생의 경우 실제 전류 대비 오차를 갖는 전류값이 검출되더라도 감지가 불가능하다.
결국, 이러한 고장 감지 불가로 인해 연료전지 시스템을 포함한 차량 내 각종 시스템의 오동작이 발생하게 되며, 특히 전류센서의 센싱값에 의존하는 공기 공급 제어, 냉각 제어, 수소 퍼지 및 재순환 제어 등에 있어 오류가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 종래의 단선, 단락, 센서 성능 이상 고장 진단 외에 전류센서의 정상 출력 범위 내에서 나타나는 스케일링, 옵셋, 스턱 등의 고장 여부까지 진단할 수 있는 전류센서 고장 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료전지 스택으로 공급되는 수소의 압력을 제어하는 수소압력제어밸브를 구비한 연료전지 시스템에서 연료전지 스택의 전류를 센싱하는 전류센서의 고장 진단 방법에 있어서, 연료전지 시스템의 운전 중 전류센서의 센싱값에 상응하는 수소압력제어밸브의 예측 듀티값을 산출하는 단계; 상기 예측 듀티값과 연료전지 시스템의 운전 중 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 실제 듀티값을 비교하여 오차값을 산출하는 단계; 및 상기 오차값을 정해진 정상 범위의 임계값과 비교하여 전류센서의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연료전지 스택으로 공급되는 수소의 압력을 제어하는 수소압력제어밸브를 구비한 연료전지 시스템에서 연료전지 스택의 전류를 센싱하는 전류센서의 고장 진단 방법에 있어서, 연료전지 시스템의 운전 중 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 듀티값에 상응하는 예측 전류센서값을 산출하는 단계; 상기 예측 전류센서값과 연료전지 시스템의 운전 중 전류센서에 의해 센싱된 실제 센싱값을 비교하여 오차값을 산출하는 단계; 및 상기 오차값을 정해진 정상 범위의 임계값과 비교하여 전류센서의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법을 제공한다.
이로써, 본 발명의 전류센서 고장 진단 방법에 따르면, 단선, 단락, 성능 이상 고장 외에 기존의 전류센서 고장 진단 불가능 영역에서 수소압력제어밸브의 듀티값을 이용하여 전류센서의 고장 진단을 수행할 수 있고, 시스템 오동작 방지 및 시스템 안정성 증대에 기여할 수 있게 된다.
또한, 전류 센서 고장시에도 연료전지 시스템을 셧다운시키지 않고 비상 운전시킬 수 있다.
도 1은 연료전지 스택과 시스템 부하 사이에서 스택 전류를 센싱하는 전류센서를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에서 전류센서 고장 진단 후 시스템을 셧다운시키는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래기술에서 전류센서 출력, 전류센서 출력에서의 고장 진단 영역과 고장 진단 불가능 영역을 나타내는 도면이다.
도 4는 연료전지 시스템의 수소공급장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 시스템 부하 소모 전류(스택 전류)와 수소압력제어밸브의 듀티값 사이의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 전류센서의 스케일링 문제 발생시 스택 전류와 수소압력제어밸브의 듀티값을 예시한 도면이다.
도 7은 전류센서의 옵셋 문제 발생시 스택 전류와 수소압력제어밸브의 듀티값을 예시한 도면이다.
도 8은 전류센서의 스턱 문제 발생시 스택 전류와 수소압력제어 밸브의 듀티값을 예시한 도면이다.
도 9는 전류센서의 비정상값 출력시 수소압력제어밸브의 실제 듀티값 분포를 정상시의 듀티값 분포와 함께 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 전류센서 고장 진단 과정을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 단선, 단락, 센서 성능 이상 고장 진단 외에 스케일링(scaling), 옵셋(offset), 스턱(stuck) 등의 고장 여부까지 진단할 수 있는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 4와 도 5는 본 발명을 설명하기 위한 참고 도면으로서, 도 4는 연료전지 시스템의 수소공급장치를 나타낸 개략도이고, 도 5는 연료전지 소모 전류(스택 전류)와 수소압력제어밸브의 듀티값 사이의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 수소공급장치의 구성 요소 중 수소저장부(수소탱크), 레귤레이터 등에 대해서는 도시를 생략하였으나, 연료전지 스택(1)으로 수소를 선택적으로 공급/차단하기 위한 셧 오프 밸브(shut off valve)(11), 수소 공급압력을 제어하기 위한 수소압력제어밸브(12), 수소 재순환을 위한 이젝터(13), 연료전지 스택(1)으로 공급되는 수소 압력을 검출하기 위한 압력센서(14), 연료전지 스택(1)으로부터 질소, 물 등의 이물질을 배출 및 제거하기 위한 수소퍼지밸브(15)가 도시되어 있다.
이러한 구성에서 제어기는 연료전지 스택(1)의 수소극 압력을 제어하기 위해 수소압력제어밸브(12)를 듀티 제어(duty control)하도록 되어 있으며, 일반적으로 시스템 부하에 의해 스택 전류의 소모가 발생하면, 그 소모량에 비례하여 수소압력제어밸브(12)의 구동 제어를 위한 듀티값이 선형적으로 증가하는 경향을 나타내게 된다.
도 5는 이러한 상관 관계를 보여주는 도면으로, 정상 범위의 전류센서값인 스택 전류와 수소압력제어밸브의 듀티값 사이에 도면에 나타낸 바와 같은 상관 관계가 있다.
본 발명에서는 스택 전류(센서값)와 듀티값 사이의 상관 관계가 있다는 점을 이용하여 전류센서의 스케일링, 옵셋, 스턱 등의 고장을 진단하게 된다.
도 6 내지 도 8은 본 발명을 설명하기 위한 참고 도면으로서, 도 6은 전류센서의 스케일링 문제 발생시 스택 전류(X축, 전류센서의 센싱값)와 수소압력제어밸브의 듀티값(Y축, 후술하는 수소압력제어밸브의 실제 듀티값에 해당함)을 예시한 도면이고, 도 7은 전류센서의 옵셋 문제 발생시, 그리고 도 8은 전류센서의 스턱 문제 발생시 스택 전류와 수소압력제어 밸브의 듀티값을 예시한 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이 스케일링 고장시의 듀티값에서는 전류센서가 정상일 때의 듀티값과 비교하여 일정한 비율로 오차를 나타낸다.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이 옵셋 고장시의 듀티값에서는 전류센서가 정상일 때의 듀티값과 비교하여 정상 범위를 벗어나 일정한 오차를 나타낸다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이 스턱 고장시의 듀티값에서는 전류센서가 정상일 때의 듀티값과 달리 특정 전류 구간에서 듀티값이 분포하게 된다.
따라서, 전류센서에 스케일링, 옵셋, 스턱 등의 고장이 발생하였을 때 수소압력제어밸브의 실제 듀티값은 전류센서가 정상일 때의 듀티값(후술하는 예측 듀티값에 해당함)과 차이가 발생한다.
본 발명에서는 이러한 점을 이용하여 전류센서의 센싱값(출력값)으로부터 예측되는 수소압력제어밸브의 듀티값과, 실제 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 듀티값 사이의 차이가 존재하는지 여부를 확인하여 전류센서의 고장 진단을 수행한다.
이하, 본 명세서에서는 연료전지 시스템의 운전 중 전류센서의 센싱값으로부터 예측되는 듀티값을 예측 듀티값이라 칭하기로 하며, 실제 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 듀티값을 실제 듀티값이라 칭하기로 한다.
본 발명에서 상기 예측 듀티값은 전류센서값에 따른 수소압력제어밸브의 듀티값을 설정해놓은 듀티맵으로부터 구해지며, 상기 실제 듀티값은 연료전지 시스템의 운전 중 제어기가 수소압력제어밸브의 구동 제어를 위해 사용하고 있는 듀티값(또는 듀티 피드백값)이므로 제어기가 이미 알고 있는 기지의 값이다.
상기 듀티맵은 동일한 연료전지 시스템 사양에서 고장이 없는 정상의 전류센서를 사용하여 전류센서의 센싱값(스택 전류값)별로 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 듀티값을 미리 구한 뒤, 전류값에 해당하는 듀티값을 설정하여 작성될 수 있다.
또는 전류센서값별 듀티값 데이터로부터 아래와 같은 관계식을 구하여 제어기에 입력해놓은 뒤, 실제 고장 진단 과정에서 전류센서의 센싱값(출력값)을 아래 식의 전류센서값으로 입력하여 예측 듀티값이 구해지도록 할 수 있다.
예측 듀티값 = α×전류센서의 센싱값 + β
여기서, 기울기 α와 절편 β는 전류센서가 정상인 조건에서의 선행 시험 결과 데이터로부터 구해지고, 상기 식을 제어기에 저장해둔 상태에서 전류센서의 센싱값이 입력되면 예측 듀티값이 상기 식으로부터 실시간으로 구해질 수 있도록 한다.
도 9는 스케일, 옵셋, 스턱 등의 고장 발생으로 인한 전류센서의 비정상값 출력시 수소압력제어밸브의 실제 듀티값 분포를 정상시의 듀티값 분포와 함께 나타내고 있다.
도 10은 고장 진단 과정을 나타내는 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 전류센서의 고장 진단 과정에 대해 상술하면 다음과 같다.
먼저, 제어기는 압력센서의 센싱값으로부터 수소 압력 제어가 정상적으로 이루어지고 있는지를 확인하며(S11), 여기서 연료전지 스택의 운전 조건에 따른 정상의 압력 범위에 비해 압력센서의 센싱값이 높은 수소 과압 상태, 압력센서의 센싱값이 낮은 수소 저압 상태 등을 확인한다.
만약, 연료전지 스택의 운전 조건에 따른 수소 압력 제어가 상기한 과압 또는 저압 등과 같이 비정상적으로 이루어지고 있다고 판단되면, 제어기는 연료전지 시스템을 셧다운시킨다(S12).
반면, 수소 압력 제어가 정상적으로 이루어지고 있다면 수소압력제어밸브가 정상적으로 구동되고 있는 상태이고, 이때 제어기는 전류센서에 대한 고장 진단 과정을 수행한다.
전류 센서에 대한 고장 진단 과정에서는 통상의 고장 진단 로직에 따라 전류센서의 단선, 단락, 성능 이상 고장을 진단하게 되며(S13,S14), 단선, 단락, 성능 이상의 고장 진단 과정에 대해서는 종래의 진단 과정과 차이가 없으므로 설명을 생략하기로 한다.
여기서, 전류센서의 단선, 단락 또는 성능 이상 고장을 판단한 경우 경고장치를 작동시켜 운전자에게 센서 고장을 경고하게 되며, 연료전지 스택의 출력을 제한하는 비상 운전 모드로 연료전지 시스템의 운전을 실시한다(S20).
또한, 상기한 고장 진단 과정에서 전류센서의 단선, 단락, 성능 이상 고장이 아닌 것으로 판단한 경우 전류센서의 센싱값으로부터 예측되는 수소압력제어밸브의 듀티값과 실제 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 실시간 듀티값을 비교하여 그 차이값(오차값)을 구하고(S15), 오차값이 정해진 허용 범위를 넘어서는지 확인한다(S16).
즉, 듀티맵으로부터 전류센서의 센싱값에 해당하는 예측 듀티값을 구하고, 상기 예측 듀티값을 실제 듀티값과 비교하여 오차값을 구한 후, 이 오차값이 미리 설정된 정상 범위의 임계값과 비교하며, 상기 오차값이 임계값을 초과하는 경우 오차 카운트 값을 1 증가시킨다(S17).
이어 정해진 주기마다 예측 듀티값 산출, 예측 듀티값과 실제 듀티값 사이의 오차값 산출, 오차값과 임계값의 비교를 통해 오차값이 임계값을 초과할 때마다 오차 카운트 값을 1씩 증가시키고, 오차값이 임계값 이하로 나타날 때마다 이전의 오차 카운트 값에서 1씩 감소시킨다(S18).
여기서, 누적되는 오차 카운트 값이 정해진 기준값을 초과하게 되면, 전류센서가 고장인 것으로 진단하고, 이어 단선, 단락 또는 성능 이상 고장시와 마찬가지로 비상 운전 모드로 연료전지 시스템을 운전한다(S19,S20).
또한, 전류센서의 고장으로 연료전지 시스템을 비상 운전 모드로 운전하는 동안 수소 압력 제어가 비정상적으로 이루어지고 있다면 연료전지 시스템을 즉시 셧다운시킨다(S21,S22).
이와 같이 하여, 본 발명의 전류센서 고장 진단 방법에 대해 상술하였는바, 상기한 본 발명의 고장 진단 과정은 수소퍼지밸브의 개방시와 같이 수소 압력이 스택 전류 소모와 상관없이 변동하는 구간에서는 실시하지 않는다.
또한, 위의 실시예 설명에서 듀티맵(전류 Vs 듀티 맵)으로부터 전류센서의 센싱값에 따른 예측 듀티값이 산출됨을 설명하였으나, 전류맵(듀티 Vs 전류 맵)으로부터 실제 듀티값에 해당하는 예측 전류값이 구해지고(전류값 예측), 이 예측 전류값을 실제 전류센서의 센싱값과 비교하여 그 오차값이 정상 범위를 벗어나면 전류센서의 고장인 것으로 판단하도록 구성될 수도 있다.
상기 전류맵은 동일한 연료전지 시스템 사양에서 고장이 없는 정상의 전류센서를 사용하여 수소압력제어밸브의 듀티값별로 전류센서의 센싱값(스택 전류값)을 구한 뒤, 듀티값에 따른 전류값을 설정하여 작성될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 전류센서 고장 진단 방법에 따르면, 단선, 단락, 성능 이상 고장 외에 기존의 전류센서 고장 진단 불가능 영역에서 수소압력제어밸브의 듀티값을 이용하여 전류센서의 고장 진단을 수행할 수 있고, 시스템 오동작 방지 및 시스템 안정성 증대에 기여할 수 있게 된다.
또한, 전류 센서 고장시에도 연료전지 시스템을 셧다운시키지 않고 비상 운전시킬 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 연료전지 스택
11 : 셧 오프 밸브
12 : 수소압력제어밸브
13 : 이젝터
14 : 압력센서
15 : 수소퍼지밸브

Claims (14)

  1. 연료전지 스택으로 공급되는 수소의 압력을 제어하는 수소압력제어밸브를 구비한 연료전지 시스템에서 연료전지 스택의 전류를 센싱하는 전류센서의 고장 진단 방법에 있어서,
    (a) 연료전지 시스템의 운전 중 전류센서의 센싱값에 상응하는 수소압력제어밸브의 예측 듀티값을 산출하는 단계;
    (b) 상기 예측 듀티값과 연료전지 시스템의 운전 중 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 실제 듀티값을 비교하여 오차값을 산출하는 단계; 및
    (c) 상기 오차값을 정해진 정상 범위의 임계값과 비교하여 전류센서의 고장 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 예측 듀티값은 전류센서의 센싱값에 따라 듀티값이 설정된 듀티맵으로부터 구해지고, 상기 듀티맵은 선행 시험 데이터로서 동일 사양의 연료전지 시스템 운전 중 정상의 전류센서를 사용하여 전류센서의 센싱값별로 수소압력제어밸브의 듀티값 데이터를 구하여 작성한 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 예측 듀티값은 전류센서의 센싱값과 듀티값의 관계식으로부터 구해지고, 상기 관계식은 선행 시험 데이터로서 동일 사양의 연료전지 시스템 운전 중 정상의 전류센서를 사용하여 전류센서의 센싱값별로 수소압력제어밸브의 듀티값 데이터를 구하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류센서의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    상기 예측 듀티값과 상기 실제 듀티값의 오차값이 상기 정상 범위의 임계값을 초과할 경우 오차 카운트 값을 1 증가시키고,
    정해진 주기마다 상기 예측 듀티값 산출, 예측 듀티값과 실제 듀티값 사이의 오차값 산출, 오차값과 임계값의 비교를 반복하여 누적된 오차 카운트 값이 정해진 기준값을 초과하면 전류센서가 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    정해진 주기마다 상기 예측 듀티값 산출, 예측 듀티값과 실제 듀티값 사이의 오차값 산출, 오차값과 임계값의 비교를 반복하되, 오차값이 상기 임계값 이하인 경우 이전 주기의 오차 카운트 값에서 1을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    전류센서가 고장인 것으로 판단한 경우, 경고장치를 작동시켜 운전자에게 고장 정보를 전달하고, 연료전지 스택의 출력을 제한하는 비상 운전 모드로 진입하도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    연료전지 스택에 공급되는 수소 압력을 검출하는 압력센서의 센싱값이 연료전지 운전 조건에 따른 정상 범위에 해당하는지를 확인하여 수소압력제어밸브에 의한 수소 압력 제어가 정상적으로 이루어지고 있는 경우 상기 (a), (b), (c) 단계의 고장 진단 과정이 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  8. 연료전지 스택으로 공급되는 수소의 압력을 제어하는 수소압력제어밸브를 구비한 연료전지 시스템에서 연료전지 스택의 전류를 센싱하는 전류센서의 고장 진단 방법에 있어서,
    (a') 연료전지 시스템의 운전 중 수소압력제어밸브가 제어되고 있는 듀티값에 상응하는 예측 전류센서값을 산출하는 단계;
    (b') 상기 예측 전류센서값과 연료전지 시스템의 운전 중 전류센서에 의해 센싱된 실제 센싱값을 비교하여 오차값을 산출하는 단계; 및
    (c') 상기 오차값을 정해진 정상 범위의 임계값과 비교하여 전류센서의 고장 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 예측 전류센서값은 듀티값에 따라 전류센서값이 설정된 전류맵으로부터 구해지고, 상기 전류맵은 선행 시험 데이터로서 동일 사양의 연료전지 시스템 운전 중 정상의 전류센서를 사용하여 수소압력제어밸브의 듀티값에 따른 전류센서의 센싱 데이터를 구하여 작성한 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 예측 전류센서값은 듀티값과 전류센서값의 관계식으로부터 구해지고, 상기 관계식은 선행 시험 데이터로서 동일 사양의 연료전지 시스템 운전 중 정상의 전류센서를 사용하여 수소압력제어밸브의 듀티값에 따른 전류센서의 센싱값 데이터를 구하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 전류센서의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    상기 예측 전류센서값과 상기 실제 센싱값의 오차값이 상기 정상 범위의 임계값을 초과할 경우 오차 카운트 값을 1 증가시키고,
    정해진 주기마다 상기 예측 전류센서값 산출, 예측 전류센서값과 실제 센싱값 사이의 오차값 산출, 오차값과 임계값의 비교를 반복하여 누적된 오차 카운트 값이 정해진 기준값을 초과하면 전류센서가 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    정해진 주기마다 상기 예측 전류센서값 산출, 예측 전류센서값과 실제 센싱값 사이의 오차값 산출, 오차값과 임계값의 비교를 반복하되, 오차값이 상기 임계값 이하인 경우 이전 주기의 오차 카운트 값에서 1을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    전류센서가 고장인 것으로 판단한 경우, 경고장치를 작동시켜 운전자에게 고장 정보를 전달하고, 연료전지 스택의 출력을 제한하는 비상 운전 모드로 진입하도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    연료전지 스택에 공급되는 수소 압력을 검출하는 압력센서의 센싱값이 연료전지 운전 조건에 따른 정상 범위에 해당하는지를 확인하여 수소압력제어밸브에 의한 수소 압력 제어가 정상적으로 이루어지고 있는 경우 상기 (a'), (b'), (c') 단계의 고장 진단 과정이 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법.
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