(57)【要約】本発明は、燃料電池用の改質器に関する。この改質器は気化装置（６）と少なくとも１つのポンプと制御機器（８）を有しており、気化装置は原燃料（１３）を気化させ、気化された原燃料（１３）を改質ユニットへ供給し、少なくとも１つのポンプは、気化装置（６）内に導かれる原燃料（１３）を調量する。少なくとも１つのポンプは調量ポンプであり、調量ポンプの回転数は制御機器（８）によって調整される。さらに、少なくとも１つの監視装置が、被調整調量ポンプによる原燃料（１３）の調量量を監視するために使用される。
2005521218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用の改質器であって、
気化装置（６）と、少なくとも１つのポンプと、制御機器（８）を有しており、
前記気化装置は原燃料（１３）を気化させ、気化された当該原燃料（１３）を改質ユニットへ供給し、
前記少なくとも１つのポンプは、前記気化装置（６）内に導かれる原燃料（１３）を調量する形式のものにおいて、
前記少なくとも１つのポンプは調量ポンプであり、
当該調量ポンプの回転数は前記制御機器（８）によって調整され、
前記被調整調量ポンプによる原燃料（１３）の調量量を監視するために少なくとも１つの監視装置が使用される、
ことを特徴とする、燃料電池用の改質器。
【請求項２】
調量ポンプとして少なくとも１つの電気燃料ポンプが使用される、請求項１記載の改質器。
【請求項３】
調量ポンプとして電気モータ（７）によって駆動制御される高圧ポンプが使用される、請求項１記載の改質器。
【請求項４】
気化装置（６）内に導かれる原燃料（１３）を調量する２つのポンプ（２, ３）が直列接続されており、第２のポンプ（３）は調整され、第１のポンプ（２）は永続的に作動する、請求項１記載の改質器。
【請求項５】
前記２つのポンプ（２, ３）は電気燃料ポンプであり、第２の電気燃料ポンプ（３）はクロックモジュール（１４）によって調整される、請求項４記載の改質器。
【請求項６】
前記第１のポンプは、プレフィードポンプとして用いられる電気燃料ポンプ（２）であり、前記第２のポンプは高圧ポンプ（３）である、請求項４記載の改質器。
【請求項７】
監視装置は、前記気化装置（６）内の対向圧力を測定する圧力センサ（１２）である、請求項１記載の改質器。
【請求項８】
監視装置は、前記少なくとも１つのポンプ（３）の電流消費を監視している、請求項１記載の改質器。
【請求項９】
監視装置は、前記気化装置（６）への調量量を検出する流量センサ（１７）である、請求項１記載の改質器。
【請求項１０】
監視装置は、少なくとも１つのポンプの回転数を測定する回転数センサ（２０）である、請求項１記載の改質器。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載された改質器内の電気燃料ポンプ（２９）の調量量を調整する方法であって、
監視装置によって求められた量を調整の調整量として用い、
電気燃料ポンプ（２９）の回転数を調整の設定量として用い、
前記回転数をクロックモジュール（１４）によって設定する、
ことを特徴とする、改質器内の電気燃料ポンプの調量量を調整する方法。
【請求項１２】
圧力センサ（２０）によって測定された対向圧力を調整の調整量として用いる、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記クロックモジュール（１４）の駆動制御信号のパルス幅比を設定量として用い、
制御機器（８）内に格納された回転数特性曲線を負荷状態に依存して、前記回転数センサ（２０）によって測定された回転数と比較し、偏差がある場合にはクロックモジュールの駆動制御信号のパルス幅比を介して調整量として前記回転数を変える、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載された改質器内の調量ポンプの調量量を調整する方法であって、
調量量を調整量として用い、調量ポンプ（３）の送出特性曲線を制御機器（８）内に格納し、
当該送出特性曲線は、調量量に対する目標値を前記調量ポンプ（３）の回転数に依存して示し、
調量量が目標値から偏差を有していることが流量センサ（１７）によって検出された場合、設定量として回転数を変える、
ことを特徴とする改質器内の調量ポンプの調量量を調整する方法。
【請求項１５】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載された、自動車内の改質器内の調量ポンプ（３）を監視する方法であって、
監視装置によって求められた量が目標値から偏差を有している場合、運転者情報通知システムによって警告信号を出力する、
ことを特徴とする、改質器内の調量ポンプを監視する方法。
【請求項１６】
所定の時間より長く、所定の最大電流限界または最小電流限界を上回っている状態ないしは下回っている状態を、調量ポンプ（３）の電流消費を監視する監視装置が検出した場合、前記警告信号を運転者情報通知システムによって出力する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
回転数センサに（２０）によって測定された調量ポンプの回転数が、特性曲線によって定められた目標値から偏差を有している場合に、警告信号を運転者情報通知システムによって出力する、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
流量センサ（１７）によって測定された調量量が目標値から偏差を有している場合に、警告信号を運転者情報通知システムによって出力する、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
警告信号に付加的に自動車で警告点滅灯をアクティブにする、請求項１５から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
燃料電池車内の燃料電池の原燃料を調量するための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の改質器の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
燃料電池は電気分解プロセスの逆である。水素と酸素は、電気エネルギーを遊離させることで直接的に水に変わる。燃料電池は、有害物質の放出が僅かでありかつ効率が高いことから、殊に燃料電池車において使用されている。燃料電池車は電気エンジンによって駆動され、燃料電池は電気モータに電流を供給する。水素を直にタンク内に蓄積するのは技術的に手間がかかり、かつ水素インフラストラクチャーの構築には高いコストと問題が伴うので、選択肢としてその場で水素を生成することが挙げられている。これに対する可能な方法としては、液状炭化水素、例えばメタノール（ＣＨ３ＯＨ）または（硫黄を含まない）オットー燃料の改質がある。
【０００２】
従来技術
燃料電池車のタンク内の液体燃料（例えばメタノール、エタノール、ベンジン・・・）は、改質器において水素に変換されなければならない。このために従来技術では、例えばメタノールが水と混ぜられ、気化される。２５０〜３００°の温度で、触媒の補助によってこの混合気は水素（Ｈ２）と、二酸化炭素（ＣＯ２）と一酸化炭素（ＣＯ）に分解される。ガス清浄段階において、強い毒性のＣＯが空中酸素によってＣＯ２に酸化され、混合ガス内に存在するＣＯ２がフィルタリングされて、純粋な水素ガスが燃料電池内で得られる。電気アクセルペダルを踏むことおよび燃料電池車の制御電子機器を介して、改質器のどの位の水素を、搭載されているメタノールから改質するかが決められる。
【０００３】
ＤＥ１９８４０２１６号は、燃料電池用の改質器に関する。この改質器には、反応システムを使用する改質ユニットが設けられている。この反応システムは、部分酸化反応および改質反応としての水蒸気改質反応から成る。この装置は原燃料を気化させ、気化された燃料を改質ユニットへ供給する気化装置を有している。原燃料には、液状炭化水素（例えばベンジンまたはアルコールおよび水）から成る混合溶液が用いられる。
【０００４】
燃料電池車内での改質時に、調量量および調量精度は重要である。このシステムは所定の燃料・空気混合気用に設計されている。気化器ないし改質器における調量量は、水素（Ｈ２）量、従って燃料電素が生成する出力を定める。燃料（燃料混合気）量の調量のみが監視されるが、個々の改質ステップは観察されない。燃料の超過調量は、一方では過度に高いＨ２発生を引き起こし、他方では高排出を引き起こしてしまう。なぜなら同時に、不十分な水および／または空気が改質プロセスに供給されるからである。少量調量は、燃料電池における電圧崩壊を引き起こしてしまう。
【０００５】
調量時には、推計される圧力変動が生じる。これは気化器ないし改質器によって引き起こされる。さらに、時間単位毎の調量量が増すとともに対向圧力が増長する。これまで、調量には、高精度の実験室ポンプ（Laborpumpen）のみが使用されてきた。この実験ポンプは、大量生産に適しておらず、高いコストの原因となる。この種の調量ポンプは通常の場合には、回転数に依存して固定された体積量を圧縮し、送出する。電気アクセルぺダルを踏むことを介して、調量ポンプの回転数が定められる。しかしここで調量量の精度は監視されない。生じ得る摩耗、ポンプの故障または例えば空気含有による調量不足によって、調量量が変動する。ここから結果として、システムの損傷が生じ、究極の場合には車両が停止してしまう。
【０００６】
発明の説明
本発明による解決方法の利点は、改質器を有する燃料電池に対する正確な原燃料調量が可能なことである。調量は、２％より少ない、調量量目標値からの偏差の精度で行われる。
【０００７】
誤り調量、すなわち調量された原燃料量と目標値との偏差が検出され、場合によっては補正される。本発明による解決方法では有利には、従来技術のコンポーネント（殊にポンプ）が使用される。ここでは部分的に僅かな修正が実行される。これによって廉価かつ大量生産に適した解決方法が得られる。この利点は本発明では、燃料電池用の改質器によって実現される。ここで改質器は、原燃料を気化し、気化された原燃料を改質ユニットへ供給するための気化装置を有している。さらに改質器は、気化装置内へ導かれる原燃料を調量する少なくとも１つのポンプと、制御機器を有している。ここで本発明では、少なくとも１つのポンプは調量ポンプであり、調量ポンプの回転数が調整される。さらに少なくとも１つの監視装置が、被調整調量ポンプによる原燃料の調量量を監視するために用いられる。
【０００８】
原燃料の改質は、改質ユニット内で行われる。原燃料は例えばメタノールまたはエタノールまたはオットー燃料である。本発明では制御機器として、従来技術において公知の、例えば自動車産業において使用されている制御機器が使用可能である。
【０００９】
監視装置によって、原燃料の正確な調量が可能になる。監視装置は、調量ポンプによって送出される調量量ないしは調量量に関係する量を監視し、これによって調量ポンプの調整およびコントロールを可能にする。
【００１０】
本発明の有利な実施形態において、調量ポンプとして少なくとも１つの電気燃料ポンプが用いられる。電気燃料ポンプは従来技術において既に内燃機関に用いられている。ここで電気燃料ポンプは内燃機関に十分な燃料を、噴射に必要な圧力とともに供給する。さらに電気燃料ポンプは、近年の直噴システム、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに対するプレフィードポンプとして、ますます多用されている。この種の電気燃料ポンプは例えばＤＥ１９９４３９５９Ａ１号から公知である。電気燃料ポンプは、一般的に一段階式または二段階式であり、排水ポンプまたは流出ポンプとして構成されている。ここでポンプ装置は一般的に、直流モータを介して駆動制御される。電気モータおよびポンプ装置は、出口および入口を有するハウジング内にまとめられている。ポンプ装置は燃料を入口から吸引し、燃料を直流モータによって出口へ送出する。ここでモータの冷却は、燃料によって行われる。永久磁石によって外部励起され、１２Ｖまたは２４Ｖの電圧が供給される直流モータが使用されるのが通常である。ポンプ装置としては、例えばギヤポンプ装置、サイドチャネルポンプ装置、周辺チャネルポンプ装置、翼ポンプ装置ないしは回転ポンプ装置およびネジポンプ装置が使用される。従来技術において燃料を内燃機関に送出するのに用いられていた電気燃料ポンプを、本発明の改質器で使用するために、ここで例えば炭素ブラシモールが付加的に保護され、特殊鋼から成るローラーが設けられなければならない。この修正および場合によってはさらなる修正の後、従来技術のこの種の電気燃料ポンプは、例えば燃料電池用のメタノール等の腐食性の媒体を送出および調量するのにも適するようになる。
【００１１】
有利には、電気燃料ポンプの回転数はパルス幅変調を用いてクロックモジュールの補助によって調整される。ここで高周波クロックによって回転数調整、ひいては原燃料体積流量調整が行われる。クロックモジュールは、本発明では制御機器内に組み込まれていても、または制御機器と別個に自動車内に組み込まれていてもよい。
【００１２】
本発明の別の有利な実施例では、調量ポンプとして電気モータによって駆動される高圧ポンプが用いられる。ここで高圧ポンプは、通常は内燃機関技術において使用されている、場合によっては修正された往復動ポンプ（Hubkolbenpumpe）、例えば３シリンダ式往復動ポンプに相応する。ディーゼルエンジンの燃料供給のために、従来技術では直列噴射ポンプおよび分配噴射ポンプが公知であり、これらのポンプは同じように本願発明で高圧ポンプとして使用可能である。高圧ポンプとしては殊に、プランジャーポンプまたは一体ピストンを有するポンプとして構成されている往復動ポンプが使用可能である。高圧ポンプは、対向圧力に依存しないで回転毎に固定された液体体積を送出する。
【００１３】
原燃料の（体積流量の）調量量は、本発明では例えば燃料電池車においてアクセルペダルを介して設定される。
【００１４】
本発明の有利な実施形態では、気化装置内に導かれる原燃料を調量する２つのポンプが直列接続されている。ここで第２のポンプは調整され、第１のポンプは永続的に運動する。従来技術から公知の２つのポンプを直列接続させることによって、原燃料を調量するのに必要な圧力が得られる（２０ｂａｒまでの圧力領域において）。
【００１５】
本発明の有利な実施形態において、この２つのポンプは、従来技術の（場合によっては修正された）電気燃料ポンプである。ここで送出量は、第２の電気燃料ポンプの回転数を調整することによって、クロックモジュールによって調整される。第１の電気燃料ポンプは、永続的に作動する。従来技術では電気燃料ポンプは（第１のポンプのような）永続的な使用において、例えばオットーまたはディーゼル運転において有効であると既に実証されている。従来技術のポンプを使用することは、このような電気燃料ポンプが幾つかの修正後に廉価に製造され、大量生産に適しているという利点を有している。
【００１６】
本発明の別の有利な実施形態では、この２つのポンプはプレフィードポンプと高圧ポンプである。プレフィードポンプとしては、従来技術からの種々異なる構成様式のポンプが使用される。高圧ポンプには、プレフィードポンプによって原燃料が供給される。このような方法は、非自吸式高圧ポンプの場合にのみ必要とされる。自吸式高圧ポンプの場合にはプレフィードポンプは必要ない。
【００１７】
プレフィードポンプとしては、有利には電気燃料ポンプが用いられる。従来技術においては永続的に使用される電気燃料ポンプが有効であることが分かっている。
【００１８】
本発明のある実施形態では、圧力緩衝器が、少なくとも１つのポンプによって生じた、またはシステム（例えば気化器）によって逆に作用を及ぼす圧力パルスを緩衝する。圧力緩衝器によって圧力パルスが緩衝される、むしろ平滑にされる。これは改質プロセスにポジティブに作用する。
【００１９】
本発明の対象はさらに、本発明による改質器における電気燃料ポンプの調量量を調整する方法である。ここで監視装置によって求められた量は、調整の調整量（Regelgroesse）として用いられる。ここで調整は、設定量（Stellgroesse）として、被調整電気燃料ポンプの回転数を含む。これはクロックモジュールによって調節される。
【００２０】
本発明による調整方法の有利な実施形態では、圧力センサによって測定された対向圧力は調整の調整量として用いられる。この関連において対向圧力は、被調整電気燃料ポンプの出力側で、ひいては気化装置の入力側で調節される圧力である。対向圧力は、時間単位毎の調量量が増えるにつれて増加する。高圧ポンプでは、対向圧力に関する調整は不可能である。なぜなら高圧ポンプは回転毎の対向圧力に依存せずに、固定された体積の原燃料を送出するからである。
【００２１】
本発明による調整方法の有利な実施形態では、クロックモジュールの駆動制御信号のパルス幅比が設定量として用いられる。ここで制御機器内に格納された回転数の特性曲線は負荷状態に依存して、回転数センサによって測定された回転数と比較され、相違している場合には、回転数はクロックモジュールの駆動制御信号のパルス幅比を介して調整量として変えられる。
【００２２】
本発明の対象はさらに、本発明の改質器における調量ポンプの調量量を調整する方法である。ここで調量量は調整量として用いられる。このために制御機器内に、電気燃料ポンプの送出特性曲線が格納される。これは調量量に対する目標値を電気モータの回転数に依存して示す。センサを通ることで調量量と目標値の偏差が検出されると、回転数は設定量として変えられる。
【００２３】
本発明の対象はさらに、自動車内にある、本発明による改質器内の調量ポンプを監視する方法である。ここでは監視装置によって求められた量が目標値と異なっている場合、運転者情報通知システムによって警告信号が出力される。ここでこれは殊に、自動車の運転者に調量ポンプの機能エラーを警告することである。なぜならこれは制限された走行動作、むしろ車両停止の原因となるからである。運転者情報通知システムはここでは、従来技術に相応して自動車内に設けられている表示媒体である。これは例えば警告灯、デジタルディスプレイおよびスピーカーである。警告信号は運転者に、光学式に伝達されても、音響式に伝達されてもよい。
【００２４】
本発明による監視方法の有利な実施形態では、調量ポンプの電流消費量（Stromaufnahme）を監視する監視装置が、所定の時間より長く、所定の最大または最小電流限界を上回ったまたは下回った状態を検出した場合に、警告信号が運転者情報通知システムによって出力される。このような電流限界を上回ること、または下回ることは例えば、電気モータまたはポンプが摩耗しているないしはブロックされていること、ないしは電気モータの連結接続が解かれていることを意味する。ここから結果として、原燃料の調量エラーが生じてしまう。このような場合には例えば警告信号が自動車計器上でアクティブにされる。例えば警告発光および／または制限された走行モード（緊急走行）しか可能でないことを運転者に忠告することが可能である。電気モータまたはポンプのブロック時には、第２の警告灯がアクティブにされる。この警告灯は運転者に走行を続けることが不可能であることを示す。この光学警告信号は音響警告信号によってサポート可能である。音響警告信号としては、個々の音または連続音もテキストアナウンスも適している。テキストのアナウンスは例えば「重大な機能エラーが生じています。出来るだけ迅速に車両を停止させて下さい」と告げる。
【００２５】
本発明による監視方法の有利な実施形態では、回転数センサによって測定された調量ポンプの回転数が、特性曲線によって定められた目標値と異なる場合に警告信号が運転者情報通知システムによって出力される。特性曲線は例えば、通常作動において、負荷状態に依存して、クロックモジュールの駆動制御信号のパルス幅比と、クロックモジュールによって調整される電気燃料ポンプの回転数の関係を示す。電気モータおよび／またはポンプに問題がある場合、測定された回転数は、特性曲線に相応する目標値から偏差を有する。制御機器内に格納された閾値を上回るまたは下回る状態では、警告信号がアクティブにされる。警告信号は、表示、警告発光および場合によっては音響的な警告音である。従って自動車の運転者は、電気モータまたはポンプの機能エラーに気付く。
【００２６】
本発明による監視方法の有利な実施形態では、流量センサによって測定された調量量が目標値から偏差を有する場合に警告信号が運転者情報通知システムによって出力される。偏差は、電気モータおよび／または調量ポンプの機能エラーから生じる。この場合にも警告信号は音響信号および／または光学信号を含む。
【００２７】
本発明による監視方法の有利な実施形態では、場合によっては自動車での警告信号に対して付加的に、警告点滅灯がアクティブにされる。警告点滅灯は、後続の自動車に、自動車が停止するかもしれないことを事前に知らせる。これによって衝突が回避される。
【００２８】
本発明の対象はさらに、燃料電池車内の燃料電池の原燃料を調量するための、本発明に記載された改質器の使用である。
【００２９】
図面
本発明を図面に基づいて以下でより詳細に説明する。
【００３０】
図１には、２つのポンプを有する本発明による改質器の部分が示されており、
図２には、圧力センサを有する本発明による改質器の実施形態が示されており、
図３には、電気モータの電流消費を監視する装置を有する本発明による改質器の別の実施形態と、電流の目標−実際比較図が示されており、
図４には、流量センサを有する本発明による改質器の別の実施形態と、調量量の目標−実際比較図が示されており、
図５には、回転数センサを有する本発明による改質器の別の実施形態と、回転数の目標−実際比較図が示されている、
図６には、回転数センサと流量センサを有する本発明による改質器の別の実施形態が示されており、
図７には、本発明による改質器における電気燃料ポンプの回転数制御の実施形態が示されており、
図８には、本発明による改質器における電気燃料ポンプを制御するクロックモジュールに対する回路図が示されている。
【００３１】
実施形態
図１には、２つのポンプを有する本発明による改質器の部分が示されている。
【００３２】
改質器は、原燃料が入ったタンク１を有する。さらに改質器は２つのポンプ２, ３を含む。これらのポンプは原燃料を線路４, ５を介して気化装置６に送出する。ここで図示の場合にこれは、プレフィードポンプ２と、電気モータ７によって駆動制御される高圧ポンプ３である。しかし、直列接続された２つの電気燃料ポンプでもよい。
【００３３】
気化装置６内に調量される原燃料量は、本発明の図示した実施形態では、高圧ポンプ３の電気モータ７の回転数によって調整される。制御機器８は、接続部９を介して、第２のポンプ３の回転数を調整する電気モータ７を駆動制御する。プレフィードポンプ２は例えば持続的に使用される電気燃料ポンプである。この電気燃料ポンプの回転数は調整されない。第１の電気燃料ポンプ２と、第２の高圧ポンプ３との間には戻り線路１０が設けられている。この戻り線路は、圧力調整部１１を介してタンク１と接続されている。圧力調整部１１は例えば逆止弁のことであり、第１の電気燃料ポンプ２の出力側の圧力を最大値に制限する。気化装置６内に調量される原燃料量は、少なくとも１つの（図示されていない）監視装置によって監視および調整される。
【００３４】
図２には、圧力センサを有する本発明による改質器が示されている。
【００３５】
直列接続された２つの電気燃料ポンプ２, ３は、原燃料を気化装置６内に調量するのに用いられる。本発明のこのような有利な実施形態では、監視装置は圧力センサ１２である。ここでこの圧力センサは、気化装置６内の対向圧力を測定する。圧力センサ１２は、第２の電気燃料ポンプ３の出力側での対向圧力を測定する。対向圧力は、時間単位毎の調量量が増すのにつれて増加する。従って、圧力センサ１２によって測定された対向圧力から、（体積流の）時間単位毎の調量量が突き止められ（実際値）、得ようとされる（体積流の）時間単位毎の調量量の目標値と比較される。従って制御機器８は、気化装置６内への原燃料の電気燃料ポンプ送出量を調整するために圧力センサ１２の信号を用いる。圧力センサ１２としては、従来技術から公知の圧力センサが使用される。択一的に、第２の電気燃料ポンプ３と気化装置６の間の逆止弁３４は、ポンプないしはポンプの圧力印加部へ戻る流れを阻止する。さらに、バイパス３６内に設けられた比例弁３５によって調量量を微調整することができる。これによって、電気燃料ポンプ２および３の送出量が多すぎる場合には、送出された原燃料の一部がバイパス３６を介して戻される。比例弁３５は、最大送出量の一部のみ（例えば１０％）を制御することができる。バイパス調整によって、目標値からの偏差が２％を下回る調量量を補償することが可能である。
【００３６】
図１で示された本発明の実施形態のように、原燃料１３は図２において第１の電気燃料ポンプ２および第２の被調整調量ポンプ３（この場合には電気燃料ポンプ）を介して気化装置６内に調量される。圧力センサ１２の測定値は、制御機器８内で評価される。この測定値に基づいて、制御機器は第２の電気燃料ポンプ３の回転数（ひいては関節的に燃料体積流量）をクロックモジュール１４によって調整する。
【００３７】
図３には電流検出監視装置を有する本発明の改質器と、電流の目標−実際比較に対する図が示されている。
【００３８】
図３に示された改質器は、図１に相応して構成されている。付加的に電流検出監視装置１５は、第２の高圧ポンプ３の電気モータ７の電流消費量を測定する。測定された電流消費量は制御機器８内で特性曲線と比較される。この種の目標−実際比較は、図３の下方の図面に示されている。
【００３９】
本発明のこのような有利な構成では、監視装置１５は被調整調量ポンプ３の電流消費量を監視する。ここで高圧ポンプ（または調量ポンプとして使用されている電気燃料ポンプ）の電気モータの電流消費量の監視は、制御機器８を介して行われる。電流によって例えば電気モータの連結部の故障（消耗）または剪断を推測することができる。所定の負荷状態に対して定められた電流閾限界１６を時間Δｔより長く上回る、または下回る場合、これは電気モータおよび／または電気燃料ポンプの機能エラーに起因する。ここで負荷状態として調量領域（送出量）であり、ポンプ３およびモータの機能が通常の場合には、ここから結果として生じる電流消費が定められる。
【００４０】
図３の下方の図面には、所定の負荷状態（例えばアイドリング）に対する電流実際値の監視が示されている。電流Ｉの目標値は２つの閾値１６の間にある。ポンプ３を調整するために、電流実際値Ｉｉｓｔが電流目標値Ｉｓｏｌｌと比較される。実際値が目標値から偏差を有している場合に、電流は追従調整される。この概略的な例では、電流実際値Ｉｉｓｔは２つの閾値１６の間にあり、従って機能エラーは確認されない。これに対して上方の閾値を時間Δｔより長く上回る、または下方の閾値をΔｔより長く下回る場合、電気モータ７の機能エラーまたは電気燃料ポンプ２, ３の機能エラーが推定される。
【００４１】
この種の機能エラーから、気化装置内に導かれる原燃料の誤った調量量が生じる。電気モータの電流消費が著しく低下した場合、モータは空転している。例えば連結接続が解かれている、またはポンプが摩耗している。電流が最大値を超えて上昇する場合に、これは電気モータまたはポンプのブロックを意味する。
【００４２】
図４は、流量センサを有する本発明による改質器と、調量量の目標−実際比較に対する図を示す。
【００４３】
本発明のこの有利な実施形態では、監視装置は流量センサ１７である。この流量センサは気化装置６への原燃料の調量量を検出する。ここで例えば送出特性曲線は、被調整調量ポンプ３の回転数に依存して、制御機器内に格納され、流量センサによって測定された調量量が目標設定と比較される。送出特性曲線からのポンプの所定の回転数での実際調量量の偏差は、例えば濃度変化、空気含有、漏損または消耗の結果である。気化装へ原燃料が誤って調量されてしまうのを回避するために、ポンプの回転数はこの種の偏差の場合に、相応に増加または低減される。調量量がこのような追従調整によって増加ないし低減されない場合、電気モータおよび／または被調整調量ポンプの機能エラーが推測される。
【００４４】
図４の上方の図は、概略的に、図１と同じ構成を示している。付加的に図示された本発明による改質器は流量センサ１７を含む。この流量センサは、線路５を通じて気化装置６へ向かう原燃料の調量量を測定する。測定された調量量は、図４の下方に示されたように目標設定と比較される。この図は、高圧ポンプの場合の回転数ｎと調量量（時間単位毎の体積：Ｖ／ｔ）との関係を示している。調量量の実際値１８が目標特性曲線１９から偏差している場合には、制御機器８は電気モータ７の回転数を追従調整し、目標調量量が得られる。
【００４５】
図５は回転数センサを有する本発明による改質器と、回転数の目標−実際比較に対する図を示す。
【００４６】
本発明のこの有利な実施形態では、監視装置は回転数センサ２０である。ここでこの回転数センサは調量ポンプの回転数を測定する。電気燃料ポンプでは回転数は例えば一体化されたホールセンサによって、または間接的に、電圧と関連する電流消費量を介して求められる。制御機器８内に格納されている特性曲線（回転数は負荷状態に依存する）による目標−実際比較によって、目標値からの実際回転数の偏差が検出される。
【００４７】
この種の偏差が生じている場合には、電気モータおよび／または調量ポンプに問題があることが推測される。回転数の閾値を下回っているないしは上回っている場合には、回転数の増加または低減が可能である。閾値はここで通常は制御機器内にある。
【００４８】
図５ａには、本発明による改質器が概略的に示されている。ここでこの改質器は、高圧ポンプの電気モータ７の回転数を測定する回転数センサ２０を含む。部分Ａは図５ｂに拡大して示されている。電気モータ７は連結部２１を介して第２の電気燃料ポンプ３と接続されている。このような実施形態で回転数センサ２０はモーターシャフト２２に取り付けられている。これによって電気モータ７の回転数が検出される。しかし回転数センサを電気モータとポンプを接続する任意の別の箇所に取り付けることも可能である。
【００４９】
図５ｃは、回転数ｎの目標−実際比較に対する図を示している。測定された回転数ｎは、目標設定と比較される。この図は回転数ｎが負荷状態Ｌに依存することを示している。ここで目標特性曲線１９は全ての負荷状態Ｌに対して、すなわちアイドリングＬ１から全負荷Ｌ２までに対して設けられている。目標特性曲線１９から回転数実際値１８が偏差している場合、制御機器８は電気モータ７の回転数を追従制御し、目標調量量が得られる。
【００５０】
図６は、回転数センサおよび流量センサを有する本発明による改質器を示している。
【００５１】
回転数センサ２０は、高圧ポンプの電気モータ７の回転数を測定し、流量センサ１７は気化装置６への調量量を測定する。従って本発明による改質器は、１つまたは複数の監視装置を含む。複数の監視装置を組み合わせることで電気モータおよび調整された電気燃料ポンプの機能がより安全になり、さらに、気化装置への原燃料体積流量の高精度な調整が可能になる。
【００５２】
図７は、本発明による改質器内の電気燃料ポンプの回転数調整の実施形態を示している。
【００５３】
ここでこれは回転数に対するカスケード調整である。回転数調整は２つの調整ループ、すなわち、回転数調整のための「外側」調整ループと、電流調整のための「内側」調整ループを含む。「外側」調整ループの入力量は、目標回転数ｎｓｏｌｌおよび実際回転数ｎｉｓｔである。ここで実際回転数は、回転数センサによって検出される。目標回転数と実際回転数の比較２３によって、例えば変えられた目標回転数の設定時の回転数差Δｎが表される。このような回転数差Δｎは、第１のＰＩＤ調整器２４に転送される。このＰＩＤ制御器は回転数差を電流目標値Ｉｓｏｌｌに変換する。「内側」調整回路において、電流目標値Ｉｓｏｌｌがポンプモータ２６の電流実際値Ｉｉｓｔと比較される（２５）。ポンプモータ２６は電気モータのことである。この電気モータは、原燃料を調量するための調量ポンプを駆動させる。ここで生じる、電流目標値と電流実際値の間の電流差ΔＩは、第２のＰＩＤ調整器２７によって補償される。この第２のＰＩＤ調整器は、ポンプモータ２６を駆動制御するための電流を調整する。「内側」調整ループは殊に、短時間に生じる障害、例えば電圧崩壊または整流子−移行抵抗の変動を補償するのにも用いられる。「外側」調整ループは目標回転数を正確に補償するのに用いられる（カスケード調整）。
【００５４】
図８は、本発明による改質器内の電気燃料ポンプを調整するためのクロックモジュールに対する回路図を示している。
【００５５】
パルス幅変調された信号２８は、電気燃料ポンプ２９の駆動制御および調整に用いられる。信号２８のクロック比ｔ／Ｔは、周期持続時間Ｔに対するスイッチオン持続時間ｔの比からあらわされる。信号２８によって、トランジスタ３０はクロックされ、これを介して電気燃料ポンプ２９のアーマチュアコイルを通る電流強度が調整される。測定抵抗３１を介して、電流の実際値が突き止められる。電流の調整は、図７の「内側」調整回路の場合のように行われる。フリーホイールダイオード３２は、電気燃料ポンプ２９の保護に用いられる。電気燃料ポンプの回転数は場合によっては、ホールセンサ３３を介して検出される。これは、電気燃料ポンプ内に実装されている廉価で小さいセンサである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】２つのポンプを有する本発明による改質器の部分を示す図である。
【００５７】
【図２】圧力センサを有する本発明による改質器の実施形態を示す図である。
【００５８】
【図３】電気モータの電流消費を監視する装置を有する本発明による改質器の別の実施形態と、電流の目標−実際比較に対する図である。
【００５９】
【図４】流量センサを有する本発明による改質器の別の実施形態と、調量量の目標−実際比較に対する図である。
【００６０】
【図５】回転数センサを有する本発明による改質器の別の実施形態と、回転数の目標−実際比較に対する図である。
【００６１】
【図６】回転数センサと流量センサを有する本発明による改質器の別の実施形態を示す図である。
【００６２】
【図７】本発明による改質器における電気燃料ポンプの回転数制御の実施形態を示す図である。
【００６３】
【図８】本発明による改質器における電気燃料ポンプを制御するクロックモジュールに対する回路図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  タンク
２  第１のポンプ
３  第２のポンプ
４  第１の線路
５  第２の線路
６  気化装置
７  電気モータ
８  制御機器
９  接続部
１０  戻り線路
１１  圧力調整部
１２  圧力センサ
１３  原燃料
１４  クロックモジュール
１５  電流消費監視装置
１６  閾値
１７  流量センサ
１８  実際値
１９  目標特性曲線
２０  回転数センサ
２１  連結部
２２  モーターシャフト
２３  回転数の目標値と実際値の比較
２４  第１のＰＩＤ調整器
２５  電流の目標値と実際値の比較
２６  ポンプモータ
２７  第２のＰＩＤ調整器
２８  パルス幅変調された信号
２９  電気燃料ポンプ
３０  トランジスタ
３１  測定抵抗
３２  フリーホイールダイオード
３３  ホールセンサ
３４  逆止弁
３５  比例弁
３６  バイパス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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