Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR20130127289A - Apparatus and method for monitoring of fuel cell using step signal - Google Patents

Apparatus and method for monitoring of fuel cell using step signal Download PDF

Info

Publication number
KR20130127289A
KR20130127289A KR1020120051095A KR20120051095A KR20130127289A KR 20130127289 A KR20130127289 A KR 20130127289A KR 1020120051095 A KR1020120051095 A KR 1020120051095A KR 20120051095 A KR20120051095 A KR 20120051095A KR 20130127289 A KR20130127289 A KR 20130127289A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
signal
impedance
step response
response signal
Prior art date
Application number
KR1020120051095A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101359839B1 (en
Inventor
이용현
Original Assignee
강남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강남대학교 산학협력단 filed Critical 강남대학교 산학협력단
Priority to KR1020120051095A priority Critical patent/KR101359839B1/en
Publication of KR20130127289A publication Critical patent/KR20130127289A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101359839B1 publication Critical patent/KR101359839B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/386Arrangements for measuring battery or accumulator variables using test-loads
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537Electric variables
    • H01M8/04634Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Abstract

The present invention relates to a device and a method for monitoring a fuel cell using step signals. The device for monitoring a fuel cell using step signals according to one embodiment comprises a signal generator applying step signals to a fuel cell; a signal processor calculating impedance of the fuel cell using measured step response signals when the step signals are applied; and a determination unit determining the abnormality of the fuel cell by comparing the calculated impedance of the fuel cell to a predetermined reference impedance. As a result, the device quickly monitors the fuel cell by applying the step signals to the fuel cell, analyzing a response thereof, and calculating the impedance of the fuel cell. [Reference numerals] (20) Load;(31) Signal generation unit;(32) Signal processing unit;(33) Determination unit

Description

스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING OF FUEL CELL USING STEP SIGNAL}Apparatus and method for diagnosing the state of fuel cell using step signal {APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING OF FUEL CELL USING STEP SIGNAL}

본 발명은 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지에 스텝신호를 인가하여 그 응답을 측정함으로써 연료전지 막의 상태를 판단하는 기술이 개시된다.The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing a state of a fuel cell using a step signal, and more particularly, a technique of determining a state of a fuel cell membrane by applying a step signal to a fuel cell and measuring a response thereof.

현재 차량 구동을 위한 전력공급원으로는 연료전지 중 가장 높은 전력밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC : Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 형태가 가장 많이 연구되고 있으며, 이는 낮은 작동온도로 인한 빠른 시동시간과 빠른 전력변환 반응시간을 갖는다. 이러한 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온이 이동하는 고체 고분자 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly), 반응가스들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응가스들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응가스들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(Bipolar Plate)을 포함하여 구성된다.Currently, as the power supply for driving a vehicle, the type of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) having the highest power density among fuel cells (PEMFC) is being studied. Fast start-up time and fast power conversion response time. The polymer electrolyte membrane fuel cell evenly distributes the reaction gas generated through a membrane electrode assembly (MEA) having a catalytic electrode layer having an electrochemical reaction on both sides of the solid polymer electrolyte membrane in which hydrogen ions move, and generated. Gas Diffusion Layer (GDL), which serves to transfer electrical energy, gaskets and fasteners for maintaining the tightness and proper fastening pressure of the reaction gases and cooling water, and separators for moving the reaction gases and cooling water. (Bipolar Plate) is included.

이러한 구성을 단위 셀로 하여 복수의 단위 셀들을 적층한 뒤 가장 바깥쪽에 집전판(Current Collector) 및 절연판, 적층 셀들을 지지하기 위한 엔드플레이트(End Plate)를 결합하는데, 엔드플레이트 사이에 단위 셀들을 반복 적층하여 체결함으로써 연료전지 스택을 구성하게 된다. 실제 차량에서 필요한 전위를 얻기 위해서는 단위 셀을 필요한 전위만큼 적층해야 하며, 단위 셀들을 적층한 것이 스택이다. 단위 셀의 기전력은 연료 및 산소에 의존한다. 예를 들면 수소를 이용하는 수소 연료전지 셀의 경우에는 이상적인 출력 전압은 약 1.3V이므로, 차량 구동에 필요한 전력을 생산하기 위해 다수의 셀을 직렬로 적층하고 있다.A plurality of unit cells are stacked on the unit cell, a current collector, an insulating plate, and an end plate for supporting the stacked cells are coupled to the outermost unit cell. Thereby forming a fuel cell stack. In order to obtain a potential required in an actual vehicle, unit cells must be stacked as many as required, and stacking unit cells is a stack. The electromotive force of the unit cell depends on fuel and oxygen. For example, in the case of a hydrogen fuel cell using hydrogen, the ideal output voltage is about 1.3V, so that a plurality of cells are stacked in series to produce electric power for driving a vehicle.

한편, 연료전지 차량에서는 셀의 전압을 스택 성능 및 운전상태, 고장 여부 등을 파악하는데 사용하고 있고, 더불어 반응가스의 유량 제어 등 시스템의 다양한 제어에 사용하고 있는바, 대표적으로 분리판을 커넥터 및 도선으로 셀 전압 측정장치에 연결하여 측정하고 있다.On the other hand, in the fuel cell vehicle, the cell voltage is used for grasping the stack performance, operation state, failure, etc., and is used for various control of the system such as flow rate control of the reaction gas. It is measured by connecting to cell voltage measuring device by lead wire.

종래의 연료전지의 성능 판단 방법은 연료전지의 전해질 막의 저항을 이용하여 습윤 상태에 따라 성능의 이상 유무를 판단하였다. 이 경우, 연료전지의 내부 저항에 대응하는 주파수 범위 내의 특정 주파수를 인가하여 임피던스를 측정하는 방법이 있었다. 그러나, 이러한 방법은 연료전지의 임피던스를 측정하는데 시간이 많이 소요되고, 신호를 동기화하여야 하고, 신호의 주파수를 정교하게 조작해야 하는 문제점이 있었다.In the conventional method of determining the performance of a fuel cell, it is determined whether the performance is abnormal depending on the wet state by using the resistance of the electrolyte membrane of the fuel cell. In this case, there is a method of measuring impedance by applying a specific frequency within a frequency range corresponding to the internal resistance of the fuel cell. However, this method takes a long time to measure the impedance of the fuel cell, has a problem of synchronizing signals, and precisely manipulating the frequency of the signals.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0985149호(2010. 09. 28)에 기재되어 있다.The background technology of the present invention is described in Korean Patent Publication No. 10-0985149 (2010. 09. 28).

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 연료전지의 상태를 진단하기 위해, 연료전지에 스텝신호를 인가한 후 그 응답을 분석하여 연료전지의 임피던스를 연산하여 연료전지 전해질막의 물의 양에 따른 상태를 진단 및 적정 운전 조건을 판단하는 기술을 제공하기 위함이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to diagnose the state according to the amount of water in the fuel cell electrolyte membrane by calculating the impedance of the fuel cell by applying the step signal to the fuel cell and analyzing the response to diagnose the state of the fuel cell And to provide a technique for determining the appropriate operating conditions.

본 발명의 일 실시예에 따른 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치는, 연료전지에 스텝신호를 인가하는 신호 발생부와, 상기 연료전지에 상기 스텝신호를 인가시 측정된 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 신호 처리부와, 상기 연산된 연료전지의 임피던스를 기 설정된 기준 임피던스와 비교하여 상기 연료전지의 이상 유무를 판단하는 판단부를 포함한다.An apparatus for diagnosing a state of a fuel cell using a step signal according to an embodiment of the present invention includes a signal generator for applying a step signal to a fuel cell, and a step response signal measured when the step signal is applied to the fuel cell. And a signal processor to calculate an impedance of the fuel cell, and a determiner to determine whether the fuel cell is abnormal by comparing the calculated impedance of the fuel cell with a preset reference impedance.

또한, 상기 스텝신호는 전류 성분의 신호이고, 상기 스텝응답신호는 전압 성분의 신호이다.The step signal is a signal of a current component, and the step response signal is a signal of a voltage component.

또한, 상기 신호 처리부는, 시간 함수인 상기 스텝신호 및 상기 스텝응답신호를 라플라스 변환을 이용하여 상기 연료전지의 임피던스를 연산할 수 있다.The signal processor may calculate an impedance of the fuel cell by using a Laplace transform of the step signal and the step response signal as a function of time.

또한, 상기 신호 처리부는, 상기 연료전지의 임피던스를 연산하기 위해 다음의 수학식을 이용할 수 있다:In addition, the signal processor may use the following equation to calculate the impedance of the fuel cell:

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Z(s)는 연료전지의 임피던스, I2(s)는 스텝신호 i2(t)의 라플라스 변환, V(s)는 스텝응답신호 v(t)의 라플라스 변환을 나타낸다.Where Z (s) is the impedance of the fuel cell, I 2 (s) is the Laplace transform of the step signal i 2 (t), and V (s) is the Laplace transform of the step response signal v (t).

또한, 상기 신호 처리부는, 상기 스텝응답신호 중 초기 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 막 저항을 연산할 수 있다.The signal processor may calculate the membrane resistance of the fuel cell using an initial step response signal among the step response signals.

또한, 상기 신호 처리부는, 상기 스텝응답신호 중 정상상태 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 활성 저항을 연산할 수 있다.The signal processor may calculate an active resistance of the fuel cell using a steady state step response signal among the step response signals.

또한, 상기 신호 처리부는, 상기 스텝응답신호에 대하여 에지 검출 알고리즘 또는 푸리에 변환을 적용하여 상기 연료전지의 막 저항의 특성과, 상기 연료전지의 활성 저항과 전기 이중층 용량에 의한 특성 간의 경계값을 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치.In addition, the signal processor may apply an edge detection algorithm or a Fourier transform to the step response signal to calculate a boundary between the characteristics of the membrane resistance of the fuel cell and the characteristics of the active resistance of the fuel cell and the electric double layer capacitance. A fuel cell state diagnosis device using a step signal.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법은, 연료전지에 스텝신호를 인가하는 단계와, 상기 연료전지로부터 상기 스텝신호에 대응한 스텝응답신호를 측정하는 단계와, 상기 측정된 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 단계와, 상기 연산된 연료전지의 임피던스를 기 설정된 기준 임피던스와 비교하여 상기 연료전지의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of diagnosing a state of a fuel cell using a step signal, the method comprising: applying a step signal to a fuel cell, measuring a step response signal corresponding to the step signal from the fuel cell; And calculating an impedance of the fuel cell by using the measured step response signal, and determining whether the fuel cell is abnormal by comparing the calculated impedance of the fuel cell with a preset reference impedance.

이와 같이 본 발명에 따르면, 연료전지에 스텝신호를 인가한 후 그 응답을 분석하여 연료전지의 임피던스를 연산함으로써, 신속하게 연료전지의 상태를 진단할 수 있다. 또한, 시간 영역에서 연료전지의 임피던스를 연산할 수 있으므로 진단 장치의 구성을 단순화할 수 있으며, 비용을 절감시킬 수 있다.Thus, according to the present invention, by applying the step signal to the fuel cell and analyzing the response to calculate the impedance of the fuel cell, it is possible to quickly diagnose the state of the fuel cell. In addition, since the impedance of the fuel cell can be calculated in the time domain, the configuration of the diagnostic device can be simplified and the cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치의 구성도,
도 2는 도 1에 따른 연료전지의 상태 진단 장치를 이용한 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법의 흐름도,
도 3은 도 1에 따른 연료전지의 상태 진단 장치에 사용되는 연료전지 수동소자를 모델링한 회로도,
도 4는 도 3에 따른 연료전지 모델에 대한 스텝응답신호의 예시도를 나타낸다.
1 is a block diagram of an apparatus for diagnosing a state of a fuel cell using a step signal according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating a method of diagnosing a state of a fuel cell using a step signal using the apparatus for diagnosing state of a fuel cell according to FIG. 1;
3 is a circuit diagram of a fuel cell passive element used in the apparatus for diagnosing a state of a fuel cell according to FIG. 1;
4 shows an exemplary diagram of a step response signal for the fuel cell model according to FIG. 3.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms used are terms selected in consideration of the functions in the embodiments, and the meaning of the terms may vary depending on the user, the intention or the precedent of the operator, and the like. Therefore, the meaning of the terms used in the following embodiments is defined according to the definition when specifically defined in this specification, and unless otherwise defined, it should be interpreted in a sense generally recognized by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for diagnosing a state of a fuel cell using a step signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝신호를 이용한 연료전지(10)의 상태 진단 장치(30)는 연료전지(10)에 연결되어 스텝신호(i2(t))를 인가하고, 그로부터 스텝응답신호(v(t))를 측정하여 연료전지(10)의 성능 열화를 판단한다. 이 경우, 연료전지(10)는 하나 이상의 셀을 포함하는 스택(stack)을 포함하는 용어를 의미한다. 연료전지(10)는 부하(20)와 연결된 상태에서 연료전지(10)에 의해 발생되는 연료전지 신호(i1(t))에 의해 연료전지(10)로부터 부하(20)로 전류가 흐르게 된다.Referring to FIG. 1, the apparatus 30 for diagnosing the state of the fuel cell 10 using the step signal according to an embodiment of the present invention is connected to the fuel cell 10 to apply a step signal i 2 (t). Then, the step response signal v (t) is measured therefrom to determine the deterioration of the performance of the fuel cell 10. In this case, the fuel cell 10 refers to a term including a stack including one or more cells. The fuel cell 10 flows current from the fuel cell 10 to the load 20 by the fuel cell signal i 1 (t) generated by the fuel cell 10 while being connected to the load 20. .

한편, 상태 진단 장치(30)는 신호 발생부(31), 신호 처리부(32) 및 판단부(33)를 포함한다. 신호 발생부(31)는 함수 발생기(function generator)를 포함하며, 연료전지(10)에 입력 신호로 스텝신호(step signal, i2(t))를 인가한다. 스텝신호는 단위스텝함수(unit step function)인 비연속함수로써, 시간 t<0인 구간에서는 0의 값을 가지며, 시간 t≥0인 구간에서는 1의 값을 가진다. 이러한 스텝신호(i2(t))는 전류 성분의 신호로 연료전지(10)에 인가될 수 있다. 따라서, 연료전지 신호(i1(t))와 스텝신호(i2(t))가 합해진 신호(i(t))가 부하(20)로 공급한다.Meanwhile, the state diagnosis device 30 includes a signal generator 31, a signal processor 32, and a determiner 33. The signal generator 31 includes a function generator and applies a step signal i 2 (t) as an input signal to the fuel cell 10. The step signal is a discontinuous function that is a unit step function, and has a value of 0 in a time t <0, and a value of 1 in a time t≥0. The step signal i 2 (t) may be applied to the fuel cell 10 as a signal of a current component. Therefore, the signal i (t) obtained by adding the fuel cell signal i 1 (t) and the step signal i 2 (t) is supplied to the load 20.

신호 처리부(32)는 연료전지(10)에 스텝신호(i2(t))를 인가시 측정되는 스텝응답신호(v(t))를 이용하여 연료전지(10)의 임피던스를 연산한다. 스텝응답신호(v(t))는 스텝신호(i2(t))에 따른 연료전지(10)의 전압 성분의 출력 신호를 의미한다. 스텝신호(i2(t))와 스텝응답신호(v(t))는 모두 시간에 따라 변화하는 시간 함수로 표현될 수 있다.The signal processor 32 calculates an impedance of the fuel cell 10 using the step response signal v (t) measured when the step signal i 2 (t) is applied to the fuel cell 10. The step response signal v (t) means an output signal of a voltage component of the fuel cell 10 according to the step signal i 2 (t). The step signal i 2 (t) and the step response signal v (t) may both be expressed as time functions that change with time.

또한, 신호 처리부(32)는 시간 함수인 스텝신호(i2(t)) 및 스텝응답신호(v(t))를 라플라스 변환(Laplace transformation)을 이용하여 연료전지(10)의 임피던스를 연산할 수 있다. 이 경우, 신호 처리부(32)는 연료전지(10)의 임피던스 Z(s)를 연산하기 위해 다음의 수학식 1을 이용할 수 있다.In addition, the signal processor 32 may calculate the impedance of the fuel cell 10 by using the Laplace transformation of the step signal i 2 (t) and the step response signal v (t), which are time functions. Can be. In this case, the signal processor 32 may use the following Equation 1 to calculate the impedance Z (s) of the fuel cell 10.

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 1에서, Z(s)는 연료전지(10)의 임피던스, I2(s)는 스텝신호 i2(t)의 라플라스 변환, V(s)는 스텝응답신호 v(t)의 라플라스 변환을 나타낸다. 여기서, 스텝신호 i2(t)는 단위스텝함수인 u(t)(0, t<0; 1, t≥0)이므로, 이에 대한 라플라스 변환은 1/s로 연산된다. 따라서, 연료전지(10)의 임피던스 Z(s)는 sV(s)와 같이 연산된다.In Equation 1, Z (s) is the impedance of the fuel cell 10, I 2 (s) is the Laplace transform of the step signal i 2 (t), and V (s) is the Laplace transform of the step response signal v (t). Indicates. Here, since the step signal i 2 (t) is a unit step function u (t) (0, t <0; 1, t ≧ 0), the Laplace transform thereof is calculated at 1 / s. Therefore, the impedance Z (s) of the fuel cell 10 is calculated as sV (s).

또한, 신호 처리부(32)는 스텝응답신호 중 초기 스텝응답신호를 이용하여 연료전지(10)의 막 저항(membrane resistance) Rmem을 연산할 수 있다. 초기 스텝응답신호(v(0))는 시간 t=0인 시점에서의 스텝응답신호를 나타낸다. 라플라스 변환은 시간 영역을 주파수 영역으로 변환한 것이므로, 시간 t=0일 때의 스텝응답신호는 주파수 ω=∞일 때의 연료전지(10)의 출력 신호와 동일하다. 따라서, 초기 스텝응답신호(v(0))를 이용하여 연료전지(10)의 전해질막에서 발생하는 막 저항을 연산할 수 있다.In addition, the signal processor 32 may calculate the membrane resistance R mem of the fuel cell 10 using the initial step response signal among the step response signals. The initial step response signal v (0) represents a step response signal at the time t = 0. Since the Laplace transform is a time domain to a frequency domain, the step response signal at time t = 0 is the same as the output signal of the fuel cell 10 at the frequency ω = ∞. Therefore, the membrane resistance generated in the electrolyte membrane of the fuel cell 10 can be calculated using the initial step response signal v (0).

또한, 신호 처리부(32)는 스텝응답신호 중 정상상태 스텝응답신호를 이용하여 연료전지(10)의 활성 저항(activation resistance) Ract을 연산할 수 있다. 활성 저항은 연료전지(10) 내부의 촉매 활성의 낮아질수록 증가하는 저항 성분이다. 정상상태 스텝응답신호(v(∞))는 시간 t=∞인 시점에서의 스텝응답신호를 나타낸다. 라플라스 변환은 시간 영역을 주파수 영역으로 변환한 것이므로, 시간 t=∞일 때의 스텝응답신호는 주파수 ω=0일 때의 연료전지(10)의 출력 신호와 동일하다. 따라서, 정상상태 스텝응답신호(v(∞))를 이용하여 연료전지(10)의 내부에서 발생하는 활성 저항을 연산할 수 있다.In addition, the signal processor 32 may calculate an activation resistance R act of the fuel cell 10 using the steady state step response signal among the step response signals. The active resistance is a resistance component that increases as the catalyst activity in the fuel cell 10 decreases. The steady state step response signal v (∞) represents a step response signal at a time t = ∞. Since the Laplace transform is a time domain to a frequency domain, the step response signal at time t = ∞ is the same as the output signal of the fuel cell 10 at the frequency ω = 0. Therefore, the active resistance generated inside the fuel cell 10 can be calculated using the steady state step response signal v (∞).

또한, 신호 처리부(32)는 연료전지(10)의 막 저항에 의한 특성과, 활성 저항과 전기 이중층(electric double layer) 용량에 의한 특성 간의 경계값을 연산하기 위해 스텝응답신호에 대해여 에지 검출 알고리즘 또는 푸리에 변환을 적용할 수 있다. 이는 연료전지(10)의 상태를 측정하는 과정에서 신호선들의 연결에 의해 캐패시터 성분이 발생하므로, 경계값의 구분을 보다 용이하게 하기 위함이다. 예를 들어, 에지 검출 알고리즘(edge detection algorithm)을 이용하여 경계값을 연산하는 경우, 이에 사용되는 에지 검출 알고리즘은 어느 특정 방식에 한정하는 것은 아니며, 스텝응답신호를 분석하여 스텝 함수 성분과 지수 함수 성분을 분리하여, 스텝신호 이후 지수 성분으로 전환되는 지점을 에지 검출 알고리즘을 이용하여 검출할 수 있다. 또한, 스텝응답신호를 샘플링하여 서로 연속하는 현재값과 이전값 또는 현재값과 이후의 값 간의 차이가 기 설정된 값을 초과하는 경우를 경계값으로 설정할 수 있다.In addition, the signal processor 32 detects edges with respect to the step response signal in order to calculate a boundary value between the membrane resistance of the fuel cell 10 and the characteristics of the active resistance and the electric double layer capacitance. You can apply algorithms or Fourier transforms. This is because the capacitor component is generated by the connection of the signal lines in the process of measuring the state of the fuel cell 10, so that it is easier to distinguish the boundary value. For example, when the edge value is calculated using an edge detection algorithm, the edge detection algorithm used is not limited to any specific method. The step response signal is analyzed and the step function component and the exponential function are analyzed. By separating the components, a point that is converted to the exponential component after the step signal may be detected using an edge detection algorithm. In addition, the step response signal may be sampled to set the boundary value when the difference between the current value and the previous value or the current value and the subsequent value that are continuous to each other exceeds a preset value.

한편, 스텝응답신호에 대해 푸리에 변환(Fourier Transformation)을 이용하여 주파수 영역에서 연료전지(10)의 전해질막에서 발생하는 막 저항을 연산할 수 있다. 즉, 스텝응답신호 v(t)=Ract[1-e-(t/τ)]+Rmem의 푸리에 변환은 V(ω)=-Ract[1/((1/ τ)+j2πf)]+[Ract+Rmem]·δ(f)로 나타낼 수 있으며, f=0이면 V(0)=-Ract·τ+[Ract+Rmem]= Ract[1- τ]+ Rmem 이므로, Ract ≠f(water contents)이 상수이면 Rmem이 연산되므로 전해질막에서 발생하는 막 저항을 연산할 수 있다.On the other hand, the Fourier Transformation (Fourier Transformation) for the step response signal can be used to calculate the film resistance generated in the electrolyte membrane of the fuel cell 10 in the frequency domain. That is, the Fourier transform of the step response signal v (t) = R act [1-e- (t / τ) ] + R mem is V (ω) = -R act [1 / ((1 / τ) + j2πf)] + [R act + R mem ] · δ (f), and if f = 0 V (0) =-R act τ + [R act + R mem ] = R act [ Since 1-τ] + R mem , if R act ≠ f (water contents) is a constant, R mem is calculated, and thus the membrane resistance generated in the electrolyte membrane can be calculated.

판단부(33)는 신호 처리부(32)에서 연산된 연료전지(10)의 임피던스를 기 설정된 기준 임피던스와 비교하여 연료전지(10)의 이상 유무를 판단한다. 연료전지(10)의 전해질 막은 습윤 상태(moisture state)에 따라 막 저항이 달리 측정되고, 연료전지(10) 내부는 촉매 활성의 정도에 따라 활성 저항이 달리 측정된다. 기준 임피던스는 연료전지(10)의 막이 정상 동작할 수 있는 습윤 상태에 대한 임계 임피던스 값 또는 연료전지(10)의 촉매 활성에 의한 임계 임피던스 값으로, 사용자의 설정에 따라 달리 설정될 수 있다.The determination unit 33 compares the impedance of the fuel cell 10 calculated by the signal processor 32 with a preset reference impedance to determine whether the fuel cell 10 is abnormal. The membrane resistance of the electrolyte membrane of the fuel cell 10 is measured differently according to the moisture state, and the resistance of the activity of the fuel cell 10 is measured differently according to the degree of catalyst activity. The reference impedance is a threshold impedance value for a wet state in which the membrane of the fuel cell 10 may operate normally or a threshold impedance value due to catalytic activity of the fuel cell 10, and may be differently set according to a user's setting.

또한, 판단부(33)는 연산된 임피던스의 값이 기준 임피던스의 값보다 높아지는 경우에는 외부에 연결된 경보 장치(도시하지 않음)를 통해 경고음을 발생시키거나 또는 디스플레이(도시하지 않음)에 경고 메시지를 생성할 수 있다. 이 경우, 판단부(33)는 연료전지(10) 스택의 운전을 제어하는 제어기(도시하지 않음)에 운전조건 변경을 위한 정보를 제공할 수 있다.
In addition, when the value of the calculated impedance becomes higher than the value of the reference impedance, the determination unit 33 generates a warning sound through an alarm device (not shown) connected to the outside or sends a warning message to a display (not shown). Can be generated. In this case, the determination unit 33 may provide information for changing operating conditions to a controller (not shown) that controls the operation of the fuel cell stack 10.

도 2는 도 1에 따른 연료전지의 상태 진단 장치를 이용한 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of diagnosing a state of a fuel cell using a step signal using the apparatus for diagnosing state of a fuel cell according to FIG. 1.

이하, 도 2에 대한 설명은 도 1의 연료전지의 상태 진단 장치(30)의 구성을 이용하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the description of FIG. 2 will be described using the configuration of the state diagnosis apparatus 30 of the fuel cell of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스텝신호를 이용한 연료전지(10)의 상태 진단 방법은, 먼저 신호 발생부(31)에서 연료전지(10)에 스텝신호를 인가한다(S210). 이 경우, 스텝신호는 연료전지(10)에 한 번 인가되나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.Referring to FIG. 2, in the method for diagnosing the state of the fuel cell 10 using the step signal according to another embodiment of the present invention, the signal generator 31 first applies the step signal to the fuel cell 10 ( S210). In this case, the step signal is applied to the fuel cell 10 once, but is not necessarily limited thereto.

다음으로, 신호 처리부(32)는 연료전지(10)로부터 인가된 스텝신호에 대응한 스텝응답신호를 측정한다(S220). 예를 들어, 스텝응답신호의 측정은 신호가 인가되는 초기 시간인 t=0일 때와, 정상상태 시간인 t=∞일 때, 그리고 과도상태 시간에 측정될 수 있다. 여기서 정상상태 시간은 예를 들어 4τ인 시간일 수 있으며, 사용자에 의해 달리 설정될 수 있다.Next, the signal processor 32 measures the step response signal corresponding to the step signal applied from the fuel cell 10 (S220). For example, the measurement of the step response signal may be measured when t = 0, the initial time at which the signal is applied, when t = ∞, the steady state time, and at the transient time. The steady state time may be, for example, 4τ and may be set differently by a user.

다음으로, 신호 처리부(32)는 초기 시간, 정상상태 시간 또는 과도상태 시간에 측정된 스텝응답신호를 이용하여 연료전지(10)의 임피던스를 연산한다(S230). 이 경우, 스텝신호 및 스텝응답신호를 라플라스 변환을 하여 임피던스 값을 연산할 수 있다. 이러한 라플라스 연산은 앞서 설명한 수학식 1을 이용할 수 있다.Next, the signal processor 32 calculates the impedance of the fuel cell 10 using the step response signal measured at the initial time, the steady state time or the transient state time (S230). In this case, the impedance value can be calculated by performing Laplace transform on the step signal and the step response signal. The Laplace operation may use Equation 1 described above.

다음으로, 판단부(33)는 신호 처리부(32)에서 연산된 연료전지(10)의 임피던스를 기 설정된 기준 임피던스와 비교하여 연료전지(10)의 이상 유무를 판단한다(S240). 연료전지(10)의 이상 여부는 연료전지(10)의 전해질 막의 막 저항 또는 연료전지(10) 내부의 촉매 활성을 나타내는 활성 저항을 기준 임피던스와 비교하여 큰 경우에는 연료전지(10)의 이상을 판단할 수 있다.
Next, the determination unit 33 compares the impedance of the fuel cell 10 calculated by the signal processor 32 with a preset reference impedance to determine whether the fuel cell 10 is abnormal (S240). The abnormality of the fuel cell 10 is determined by comparing the membrane resistance of the electrolyte membrane of the fuel cell 10 or the active resistance indicating the catalytic activity inside the fuel cell 10 with the reference impedance. You can judge.

도 3은 도 1에 따른 연료전지의 상태 진단 장치에 사용되는 연료전지 수동소자를 모델링한 회로도이다.3 is a circuit diagram of a fuel cell passive element used in the apparatus for diagnosing a state of a fuel cell according to FIG. 1.

도 3을 참조하면, i2(t)는 연료전지에 인가되는 스텝신호를 나타내고, v(t)는 연료전지로부터 출력되는 스텝응답신호를 나타내고, Rmem은 연료전지의 전해질 막 저항을 나타내고, Ract는 연료전지의 활성 저항을 나타내고, Cdl은 연료전지의 전기 이중 층 용량을 나타낸다.Referring to FIG. 3, i 2 (t) represents a step signal applied to the fuel cell, v (t) represents a step response signal output from the fuel cell, R mem represents an electrolyte membrane resistance of the fuel cell, R act represents the active resistance of the fuel cell and C dl represents the electric double layer capacity of the fuel cell.

연료전지 모델(300)은 연료전지의 전해질 막 저항(Rmem), 연료전지의 활성 저항(Ract), 연료전지의 전기 이중 층 용량(Cdl)을 포함하는 등가 임피던스 모델로 구현할 수 있다. 이 경우, 회로 내에 형성되는 폐루프를 이용하여 키르히호프의 법칙(Kirchhoff's circuit laws, KVL)을 적용하여 회로를 해석하면, 스텝응답신호는 v(t)=Ract[1-e-(t/τ)]+Rmem(t=0, Rmem[v]; t→∞, Ract+Rmem[v])과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 시상수 τ=Ract·Cdl으로 설정된다.
The fuel cell model 300 may be implemented as an equivalent impedance model including an electrolyte membrane resistance (R mem ) of the fuel cell, an active resistance (R act ) of the fuel cell, and an electric double layer capacity (C dl ) of the fuel cell. In this case, if the circuit is analyzed using Kirchhoff's circuit laws (KVL) using a closed loop formed in the circuit, the step response signal is v (t) = R act [1-e- (t / τ) ] + R mem (t = 0, R mem [v]; t → ∞, R act + R mem [v]). Here, time constant τ = R act · C dl is set.

도 4는 도 3에 따른 연료전지 모델에 대한 스텝응답신호의 예시도를 나타낸다.4 shows an exemplary diagram of a step response signal for the fuel cell model according to FIG. 3.

도 4를 참조하면, 스텝신호가 단위스텝인 경우의 스텝응답신호(v(t))를 나타낸 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 연료전지의 스텝응답신호는 v(t)=Ract[1-e-(t/τ)]+Rmem(t=0, Rmem[v]; t→∞, Ract+Rmem[v])와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 스텝응답신호(v(t))는 막 저항에 의한 스텝응답신호 영역(410)의 신호(Vmem)과 활성 저항과 전기 이중층 용량(Cdl)에 의한 스텝응답신호 영역(420)의 신호(VRC)로 구분된다.Referring to Fig. 4, the step response signal v (t) when the step signal is a unit step is shown. As described above, the step response signal of the fuel cell is: v (t) = R act [1-e- (t / τ) ] + R mem (t = 0, R mem [v]; t → ∞, R act + R mem [v]). Here, the step response signal v (t) is the signal V mem of the step response signal region 410 due to the film resistance, and the step response signal region 420 of the active resistance and the electric double layer capacitance C dl . It is divided into a signal V RC .

예를 들어, Rmem=200[mΩ], Ract=100[mΩ], Cdl=1[F], 시상수 τ=Ract·Cdl=100[ms]로 설정되는 경우, 초기 스텝응답신호는 막 저항에 의한 스텝응답신호 영역(410)에서 200[mV]로 측정되며, 정상상태 스텝응답신호는 활성 저항에 의한 스텝응답신호 영역(420) 중 기 설정된 정상상태 시간이 경과된 시점에서 300[mV]로 측정되며, VRC는 100[mV]가 된다.For example, when R mem = 200 [mΩ], R act = 100 [mΩ], C dl = 1 [F], and time constant τ = R act · C dl = 100 [ms], the initial step response signal Is measured as 200 [mV] in the step response signal region 410 due to the membrane resistance, and the steady state step response signal is 300 when the preset steady state time has elapsed among the step response signal region 420 due to the active resistance. It is measured in [mV], and V RC becomes 100 [mV].

따라서, 연료전지의 막 저항은 초기 스텝응답신호를 측정함으로써 신속하게 연산될 수 있으며, 이를 이용하여 연료전지의 전해질 막의 이상 유무를 판단할 수 있다.
Therefore, the membrane resistance of the fuel cell can be quickly calculated by measuring the initial step response signal, and it is possible to determine the abnormality of the electrolyte membrane of the fuel cell using this.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지에 스텝신호를 인가한 후 그 응답을 분석하여 연료전지의 임피던스를 연산함으로써, 신속하게 연료전지의 상태를 진단할 수 있다. 또한, 시간 영역에서 연료전지의 임피던스를 연산할 수 있으므로 진단 장치의 구성을 단순화할 수 있으며, 비용을 절감시킬 수 있다.Thus, according to the embodiment of the present invention, by applying the step signal to the fuel cell and analyzing the response to calculate the impedance of the fuel cell, it is possible to quickly diagnose the state of the fuel cell. In addition, since the impedance of the fuel cell can be calculated in the time domain, the configuration of the diagnostic device can be simplified and the cost can be reduced.

이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, Therefore, the present invention should be construed as a description of the claims which are intended to cover obvious variations that can be derived from the described embodiments.

10 : 연료전지
20 : 부하
30 : 상태 진단 장치
31 : 신호 발생부
32 : 신호 처리부
33 : 판단부
300 : 연료전지 모델
410 : 막 저항에 의한 스텝응답신호 영역
420 : 활성 저항에 의한 스텝응답신호 영역
10: Fuel cell
20: load
30: status diagnosis device
31: signal generator
32: signal processing unit
33: judgment unit
300: fuel cell model
410: step response signal area due to membrane resistance
420: step response signal area by active resistance

Claims (14)

연료전지에 스텝신호를 인가하는 신호 발생부;
상기 연료전지에 상기 스텝신호를 인가시 측정된 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 신호 처리부; 및
상기 연산된 연료전지의 임피던스를 기 설정된 기준 임피던스와 비교하여 상기 연료전지의 이상 유무를 판단하는 판단부를 포함하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치.
A signal generator for applying a step signal to the fuel cell;
A signal processor configured to calculate an impedance of the fuel cell using the step response signal measured when the step signal is applied to the fuel cell; And
And a determination unit determining whether the fuel cell is abnormal by comparing the calculated impedance of the fuel cell with a preset reference impedance.
제1항에 있어서,
상기 스텝신호는 전류 성분의 신호이고,
상기 스텝응답신호는 전압 성분의 신호인 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치.
The method of claim 1,
The step signal is a signal of the current component,
And the step response signal uses a step signal that is a signal of a voltage component.
제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
시간 함수인 상기 스텝신호 및 상기 스텝응답신호를 라플라스 변환을 이용하여 상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치.
The method of claim 1,
The signal processing unit,
And a step signal for calculating an impedance of the fuel cell by using Laplace transform on the step signal and the step response signal as a function of time.
제3항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 연료전지의 임피던스를 연산하기 위해 다음의 수학식을 이용하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치:
Figure pat00003

여기서, Z(s)는 연료전지의 임피던스, I2(s)는 스텝신호 i2(t)의 라플라스 변환, V(s)는 스텝응답신호 v(t)의 라플라스 변환을 나타낸다.
The method of claim 3,
The signal processing unit,
An apparatus for diagnosing a state of a fuel cell using a step signal using the following equation to calculate an impedance of the fuel cell:
Figure pat00003

Where Z (s) is the impedance of the fuel cell, I 2 (s) is the Laplace transform of the step signal i 2 (t), and V (s) is the Laplace transform of the step response signal v (t).
제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 스텝응답신호 중 초기 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 막 저항을 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치.
The method of claim 1,
The signal processing unit,
And a step signal for calculating a membrane resistance of the fuel cell using an initial step response signal among the step response signals.
제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 스텝응답신호 중 정상상태 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 활성 저항을 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치.
The method of claim 1,
The signal processing unit,
And a step signal for calculating an active resistance of the fuel cell using a steady state step response signal among the step response signals.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 스텝응답신호에 대하여 에지 검출 알고리즘 또는 푸리에 변환을 적용하여 상기 연료전지의 막 저항에 의한 특성과, 상기 연료전지의 활성 저항과 전기 이중층 용량에 의한 특성 간의 경계값을 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 장치.
The method according to claim 5 or 6,
The signal processing unit,
An edge detection algorithm or a Fourier transform is applied to the step response signal to calculate a boundary value between the characteristics of the fuel cell membrane resistance and the characteristics of the fuel cell active resistance and the electric double layer capacity. Battery diagnostic device.
연료전지의 상태 진단 장치를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법에 있어서,
연료전지에 스텝신호를 인가하는 단계;
상기 연료전지로부터 상기 스텝신호에 대응한 스텝응답신호를 측정하는 단계;
상기 측정된 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 단계; 및
상기 연산된 연료전지의 임피던스를 기 설정된 기준 임피던스와 비교하여 상기 연료전지의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법.
In the fuel cell state diagnosis method using the fuel cell state diagnosis apparatus,
Applying a step signal to the fuel cell;
Measuring a step response signal corresponding to the step signal from the fuel cell;
Calculating an impedance of the fuel cell using the measured step response signal; And
And comparing the calculated impedance of the fuel cell with a preset reference impedance to determine whether there is an abnormality of the fuel cell.
제8항에 있어서,
상기 스텝신호는 전류 성분의 신호이고,
상기 스텝응답신호는 전압 성분의 신호인 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법.
9. The method of claim 8,
The step signal is a signal of the current component,
And the step response signal is a signal of a voltage component.
제8항에 있어서,
상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 단계는,
시간 함수인 상기 스텝신호 및 상기 스텝응답신호를 라플라스 변환을 이용하여 상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법.
9. The method of claim 8,
Computing the impedance of the fuel cell,
And a step signal for calculating an impedance of the fuel cell using Laplace transform of the step signal and the step response signal as a function of time.
제10항에 있어서,
상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 단계는,
상기 연료전지의 임피던스를 연산하기 위해 다음의 수학식을 이용하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법:
Figure pat00004

여기서, Z(s)는 연료전지의 임피던스, I2(s)는 스텝신호 i2(t)의 라플라스 변환, V(s)는 스텝응답신호 v(t)의 라플라스 변환을 나타낸다.
The method of claim 10,
Computing the impedance of the fuel cell,
Method for diagnosing a state of a fuel cell using a step signal using the following equation to calculate the impedance of the fuel cell:
Figure pat00004

Where Z (s) is the impedance of the fuel cell, I 2 (s) is the Laplace transform of the step signal i 2 (t), and V (s) is the Laplace transform of the step response signal v (t).
제8항에 있어서,
상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 단계는,
상기 스텝응답신호 중 초기 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 막 저항을 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법.
9. The method of claim 8,
Computing the impedance of the fuel cell,
And a step signal for calculating a membrane resistance of the fuel cell using an initial step response signal among the step response signals.
제8항에 있어서,
상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 단계는,
상기 스텝응답신호 중 정상상태 스텝응답신호를 이용하여 상기 연료전지의 활성 저항을 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법.
9. The method of claim 8,
Computing the impedance of the fuel cell,
And a step signal for calculating an active resistance of the fuel cell using a steady state step response signal among the step response signals.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 연료전지의 임피던스를 연산하는 단계는,
상기 스텝응답신호에 대하여 에지 검출 알고리즘 또는 푸리에 변환을 적용하여 상기 연료전지의 막 저항에 의한 특성과, 상기 연료전지의 활성 저항과 전기 이중층 용량에 의한 특성 간의 경계값을 연산하는 스텝신호를 이용한 연료전지의 상태 진단 방법.
The method according to claim 12 or 13,
Computing the impedance of the fuel cell,
An edge detection algorithm or a Fourier transform is applied to the step response signal to calculate a boundary value between the characteristics of the fuel cell membrane resistance and the characteristics of the fuel cell active resistance and the electric double layer capacity. How to diagnose the condition of the battery.
KR1020120051095A 2012-05-14 2012-05-14 Apparatus and method for monitoring of fuel cell using step signal KR101359839B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120051095A KR101359839B1 (en) 2012-05-14 2012-05-14 Apparatus and method for monitoring of fuel cell using step signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120051095A KR101359839B1 (en) 2012-05-14 2012-05-14 Apparatus and method for monitoring of fuel cell using step signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130127289A true KR20130127289A (en) 2013-11-22
KR101359839B1 KR101359839B1 (en) 2014-02-10

Family

ID=49854920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120051095A KR101359839B1 (en) 2012-05-14 2012-05-14 Apparatus and method for monitoring of fuel cell using step signal

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101359839B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9929418B2 (en) 2014-06-11 2018-03-27 Hyundai Motor Company System and method for diagnosing state of fuel cell stack and controlling fuel cell system
CN117543051A (en) * 2023-11-27 2024-02-09 电子科技大学 Fuel cell impedance closed-loop management device with double-condition cooperative regulation and control

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101592768B1 (en) 2014-09-26 2016-02-12 현대자동차주식회사 Apparatus for diagnising state of fuel cell stack

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100497572B1 (en) * 2003-02-10 2005-07-01 주식회사 한림포스텍 Portable battery-pack non-destructive test device using ac impedance measurment technology and method which it use, multi-channel measurment system with this device
KR100479710B1 (en) * 2003-07-04 2005-03-31 주식회사 한림포스텍 Battery-pack inspection method using Impedance measurement technology

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9929418B2 (en) 2014-06-11 2018-03-27 Hyundai Motor Company System and method for diagnosing state of fuel cell stack and controlling fuel cell system
CN117543051A (en) * 2023-11-27 2024-02-09 电子科技大学 Fuel cell impedance closed-loop management device with double-condition cooperative regulation and control

Also Published As

Publication number Publication date
KR101359839B1 (en) 2014-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107342430B (en) Fuel cell stack health monitoring using a fuel cell stack
KR100955506B1 (en) Fuel cell system
US9897663B2 (en) Integrated DC/DC converter, electrochemical energy storage system, and methods for analyzing electrochemical impedance spectroscopy and working state of electrochemical energy storage apparatus
CN104155611B (en) Alternating-current impedance analytical method of electrochemical energy storage device and analytical method of working state of electrochemical energy storage device
JP6418245B2 (en) Fuel cell state determination device and method
US9929418B2 (en) System and method for diagnosing state of fuel cell stack and controlling fuel cell system
EP2124280A1 (en) A fuel cell system, electrode catalyst degradation judgment method, and moving body
KR101592760B1 (en) Apparatus for diagnising state of fuel cell stack and method thereof
EP2622672B1 (en) Fuel cell system, method and program of determining cause of negative voltage, and storage medium storing program
CN103872362A (en) Method and apparatus for diagnosing fault within fuel cell stack
US20120064424A1 (en) Low cost method and signal processing algorithm to rapidly detect abnormal operation of an individual fuel cell in a plurality of series connected fuel cells
JP5017783B2 (en) Fuel cell system
CN104158397A (en) Integrated DC/DC convertor and electrochemical energy storage system
KR20210057623A (en) Apparatus for diagnosing failure of fuel cell system and method thereof
JP5838773B2 (en) Fuel cell diagnostic device
KR101359839B1 (en) Apparatus and method for monitoring of fuel cell using step signal
CN114747058B (en) Method for diagnosing at least one fuel cell stack of a fuel cell device, computer-readable storage medium, and fuel cell diagnosis system
JP2013109949A (en) Fuel cell system
US9945911B2 (en) Apparatus and method for measuring impedance for fuel cell diagnosis
KR101362740B1 (en) Method for monitoring of fuel cell stack status
KR101418180B1 (en) Method for monitoring of fuel cell stack status
JP2023038440A (en) Impedance measuring system
KR101629579B1 (en) Method of detecting fule stack voltage and apparatus performing the same
KR101308254B1 (en) Apparatus and method for monitoring of fuel cell stack status
JP5742333B2 (en) Fuel cell condition diagnosis device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171120

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190220

Year of fee payment: 6