(57)【要約】【課題】シャーシを含む車両の燃料電池システム内を流れる冷却流体の導電率を監視するためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】燃料電池システムは、スタックバスに電気的に結合される燃料電池スタックおよび推進バスに電気的に結合されるバッテリを含む。方法は、燃料電池システムを動作させること、第１の電力レベルで第１の絶縁抵抗を測定すること、第１のスタック電圧を測定すること、および第１のバッテリ電圧を測定することを含む。方法はまた、第２の電力レベルで燃料電池システムを動作させること、第２の絶縁抵抗を測定すること、第２のスタック電圧を測定すること、および第２のバッテリ電圧を測定することも含む。方法は、第１および第２の絶縁抵抗と、第１および第２のスタック電圧と、第１および第２のバッテリ電圧とを用いてスタック冷却液抵抗を算出し、これは次に冷却流体の導電率を算出するために用いられる。【選択図】図２
2017076607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムにおける冷却流体の導電率を算出するための方法であって、前記燃料電池システムはスタックバスに電気的に結合される燃料電池スタックおよびバッテリバスに電気的に結合されるバッテリを含み、前記スタックバスと前記バッテリバスとは異なる電位で動作し、前記方法は、
第１の電力レベルで前記燃料電池システムを動作させるステップと、
前記第１の電力レベルで第１の絶縁抵抗を測定するステップと、
前記第１の電力レベルで前記スタックの第１の電圧を測定するステップと、
前記第１の電力レベルで前記バッテリの第１の電圧を測定するステップと、
前記第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルで前記燃料電池システムを動作させるステップと、
前記第２の電力レベルで第２の絶縁抵抗を測定するステップと、
前記第２の電力レベルで前記スタックの第２の電圧を測定するステップと、
前記第２の電力レベルで前記バッテリの第２の電圧を測定するステップと、
前記第１および前記第２の絶縁抵抗と前記第１および前記第２のスタック電圧と前記第１および前記第２のバッテリ電圧とを用いてスタック冷却液抵抗を算出するステップと、
前記スタック冷却液抵抗を用いて前記冷却流体の前記導電率を算出するステップとを含む、燃料電池システムにおける冷却流体の導電率を算出するための方法。
【請求項２】
第１の電力レベルで前記燃料電池システムを前記動作させるステップは高電力レベルで前記燃料電池システムを動作させることを含み、第２の電力レベルで前記燃料電池システムを前記動作させるステップは低電力レベルで前記燃料電池システムを動作させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の絶縁抵抗を前記測定するステップおよび第２の絶縁抵抗を前記測定するステップは、前記バッテリバスと接地との間の第１および第２の正のシャーシ絶縁抵抗を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
スタック冷却液抵抗を前記算出するステップは、前記第１の絶縁抵抗、前記第１のスタック電圧および前記第１のバッテリ電圧に関して、ならびに前記第２の絶縁抵抗、前記第２のスタック電圧および前記第２のバッテリ電圧に関して、関係すなわち、
【数１】
2017076607.tif 000005
を用いることを含み、ここで、ＲｐｃＰＢは前記測定された絶縁抵抗であり、Ｒｐｃｓは燃料電池スタック冷却液絶縁抵抗であり、Ｒｐｃｂはバッテリバス絶縁抵抗であり、Ｖｓは前記スタック電圧であり、かつＶｂは前記バッテリ電圧である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スタック冷却液抵抗を前記算出するステップは、数式
【数２】
2017076607.tif 000006
を用いることを含み、ここで、Ｒｐｃｓは前記スタック冷却液抵抗である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１の絶縁抵抗を前記測定するステップおよび第２の絶縁抵抗を前記測定するステップは、第１の正のシャーシ絶縁抵抗および第２の正のシャーシ絶縁抵抗を測定することを含み、前記シャーシは車両シャーシである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記バッテリバスは前記車両の推進バスである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料電池システムは車両シャーシを含む車両上にある、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
車両の燃料電池システムにおける冷却流体の導電率を算出するための方法であって、前記車両は車両シャーシ接地を含み、前記燃料電池システムはスタックバスに電気的に結合される燃料電池スタックおよび推進バスに電気的に結合されるバッテリを含み、前記スタックバスと前記推進バスは異なる電位で動作し、前記方法は、
高電力レベルで前記燃料電池システムを動作させるステップと、
前記高電力レベルで前記推進バス上の高電圧の見かけ上の正のシャーシ絶縁抵抗を測定するステップと、
前記高電力レベルで前記スタックの第１の電圧を測定するステップと、
前記高電力レベルで前記バッテリの第１の電圧を測定するステップと、
低電力レベルで前記燃料電池システムを動作させるステップと、
前記低電力レベルで前記推進バス上の低電圧の見かけ上の正のシャーシ絶縁抵抗を測定するステップと、
前記低電力レベルで前記スタックの第２の電圧を測定するステップと、
前記低電力レベルで前記バッテリの第２の電圧を測定するステップと、
前記高電圧および前記低電圧の絶縁抵抗と前記第１および前記第２のスタック電圧と前記第１および前記第２のバッテリ電圧とを用いてスタック冷却液抵抗を算出するステップと、
前記スタック冷却液抵抗を用いて前記冷却流体の前記導電率を算出するステップとを含む、車両の燃料電池システムにおける冷却流体の導電率を算出するための方法。
【請求項１０】
スタック冷却液抵抗を前記算出するステップは、前記第１の絶縁抵抗、前記第１のスタック電圧および前記第１のバッテリ電圧に関して、ならびに前記第２の絶縁抵抗、前記第２のスタック電圧および前記第２のバッテリ電圧に関して、関係式
【数３】
2017076607.tif 000007
を用いることを含み、ここで、ＲｐｃＰＢは前記測定された絶縁抵抗であり、Ｒｐｃｓは燃料電池スタック冷却液絶縁抵抗であり、Ｒｐｃｂは推進バス絶縁抵抗であり、Ｖｓは前記スタック電圧であり、かつＶｂは前記バッテリ電圧である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記スタック冷却液抵抗を前記算出するステップは、数式
【数４】
2017076607.tif 000008
を用いることを含み、ここで、Ｒｐｃｓは前記スタック冷却液抵抗である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
燃料電池システムにおける冷却流体の導電率を算出するための推定システムであって、前記燃料電池システムはスタックバスに電気的に結合される燃料電池スタックおよびバッテリバスに電気的に結合されるバッテリを含み、前記スタックバスと前記バッテリバスとは異なる電位で動作し、前記推定システムは、
第１の電力レベルで前記燃料電池システムを動作させる手段と、
前記第１の電力レベルで第１の絶縁抵抗を測定する手段と、
前記第１の電力レベルで前記スタックの第１の電圧を測定する手段と、
前記第１の電力レベルで前記バッテリの第１の電圧を測定する手段と、
前記第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルで前記燃料電池システムを動作させる手段と、
前記第２の電力レベルで第２の絶縁抵抗を測定する手段と、
前記第２の電力レベルで前記スタックの第２の電圧を測定する手段と、
前記第２の電力レベルで前記バッテリの第２の電圧を測定する手段と、
前記第１および前記第２の絶縁抵抗と前記第１および前記第２のスタック電圧と前記第１および前記第２のバッテリ電圧とを用いてスタック冷却液抵抗を算出する手段と、
前記スタック冷却液抵抗を用いて前記冷却流体の前記導電率を算出する手段とを含む、燃料電池システムにおける冷却流体の導電率を算出するための推定システム。
【請求項１３】
第１の電力レベルで前記燃料電池システムを前記動作させる手段は高電力レベルで前記燃料電池システムを動作させ、第２の電力レベルで前記燃料電池システムを前記動作させる手段は低電力レベルで前記燃料電池システムを動作させる、請求項１２に記載の推定システム。
【請求項１４】
第１の絶縁抵抗を前記測定する手段および第２の絶縁抵抗を前記測定する手段は、前記バッテリバスと接地との間の第１および第２の正のシャーシ絶縁抵抗を測定する、請求項１２に記載の推定システム。
【請求項１５】
スタック冷却液抵抗を前記算出する手段は、前記第１の絶縁抵抗、前記第１のスタック電圧および前記第１のバッテリ電圧に関して、ならびに前記第２の絶縁抵抗、前記第２のスタック電圧および前記第２のバッテリ電圧に関して、関係式
【数５】
2017076607.tif 000009
を用い、ここで、ＲｐｃＰＢは前記測定された絶縁抵抗であり、Ｒｐｃｓは燃料電池スタック冷却液絶縁抵抗であり、Ｒｐｃｂはバッテリバス絶縁抵抗であり、Ｖｓは前記スタック電圧であり、かつＶｂは前記バッテリ電圧である、請求項１２に記載の推定システム。
【請求項１６】
前記スタック冷却液抵抗を前記算出する手段は、数式
【数６】
2017076607.tif 000010
を用い、ここで、Ｒｐｃｓは前記スタック冷却液抵抗である、請求項１５に記載の推定システム。
【請求項１７】
第１の絶縁抵抗を前記測定する手段および第２の絶縁抵抗を前記測定する手段は、第１の正のシャーシ絶縁抵抗および第２の正のシャーシ絶縁抵抗を測定し、前記シャーシは車両シャーシである、請求項１２に記載の推定システム。
【請求項１８】
前記バッテリバスは前記車両の推進バスである、請求項１７に記載の推定システム。
【請求項１９】
前記燃料電池システムは車両シャーシを含む車両上にある、請求項１２に記載の推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、一般に、燃料電池システム内を流れる冷却流体の導電率を推定するためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、方法が、高システム電力レベルで正のシャーシ絶縁抵抗を測定し、低システム電力レベルで正のシャーシ絶縁抵抗を測定し、２つの電力レベルで燃料電池スタック電圧およびバッテリ電圧を測定し、かつ、２つの正のシャーシ絶縁抵抗および電圧を用いてスタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗を識別する、燃料電池システム内を流れる冷却流体の導電率を推定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]水素燃料電池は、その間に電解質を備えるアノードとカソードとを含む電気化学装置である。アノードは水素ガスを受け取り、カソードは酸素または空気を受け取る。水素ガスはアノードで解離されて、自由水素プロトンおよび電子を生成する。水素プロトンは電解質を通過し、カソードに移動する。アノードからの電子は電解質を通過することができず、それゆえ、カソードに送られる前に負荷を通るように導かれて作用を行う。プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ：ｐｒｏｔｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ）は車両用としてよく知られている燃料電池の種類であり、一般にペルフルオロスルホン酸膜などの固体高分子電解質プロトン伝導膜を含む。アノードおよびカソードは、炭素粒子上に担持され、かつイオノマーと混合された通常白金（Ｐｔ）である微粉触媒粒子を含むのが典型的であり、触媒混合物は膜の両側に堆積される。アノード触媒混合物、カソード触媒混合物および膜の組合せは、膜電極接合体（ＭＥＡ：ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）を画定する。
【０００３】
[0003]所望の電力を生成するために、いくつかの燃料電池が燃料電池スタックに組み合わされるのが典型的である。典型的には、燃料電池スタックは、スタック内のいくつかのＭＥＡの間に配置される一連の流れ場すなわちバイポーラ板を含み、これらのバイポーラ板およびＭＥＡは２つの端部板の間に配置される。バイポーラ板は、スタック内の隣接する燃料電池に対するアノード側とカソード側とを含む。バイポーラ板のアノード側にアノードガス流路が設けられ、アノード反応ガスがそれぞれのＭＥＡに流れるようにする。バイポーラ板のカソード側にカソードガス流路が設けられ、カソード反応ガスがそれぞれのＭＥＡに流れるようにする。一方の端部板はアノードガス流路を含み、他方の端部板はカソードガス流路を含む。バイポーラ板および端部板は、ステンレススチールまたは導電複合材料などの導電材料で作られる。端部板は、燃料電池によって生成された電気をスタックの外に導く。バイポーラ板はまた、冷却流体が流れる流路も含む。
【０００４】
[0004]多くの燃料電池車両は、燃料電池スタックに加えて、高電圧ＤＣバッテリまたはウルトラ蓄電器などの補助電源を用いるハイブリッド車両である。典型的には、スタック電圧をバッテリの電圧に整合させるためにＤＣ／ＤＣ変換器が用いられる。電源は、燃料電池スタックが所望の電力を供給することができない場合のシステム起動用および高電力需要間に、さまざまな車両の補助負荷に補助電力を供給する。燃料電池スタックは、車両動作のために、ＤＣ高電圧電気バスを介して電気牽引電動機に電力を供給する。バッテリは、強い加速中などスタックが供給できる以上の追加電力が必要とされるときに、電気バスに補助電力を供給する。たとえば、燃料電池スタックが７０ｋＷの電力を供給することができるが、車両加速は１００ｋＷの電力を必要とする場合がある。燃料電池スタックがシステムの電力需要を提供できるときには、燃料電池スタックはバッテリまたはウルトラ蓄電器を再充電するために用いられる。回生制動中に牽引電動機から得られる発電機電力もまた、バッテリまたはウルトラ蓄電器を再充電するために用いられる。
【０００５】
[0005]燃料電池ハイブリッド車両に関する制御アルゴリズムを設けて、運転者の電力要求に応じて、およびすべての車両動作条件下で、燃料電池スタックによってどれだけの電力が供給されるのか、およびバッテリによってどれだけの電力が供給されるのかについて判断することが必要である。車両を動作させるために用いられる水素の量が最小限に抑えられるように、燃料電池スタックとバッテリとによって供給される電力配分を最適化することが望ましい。換言すれば、車両が最小限の量の水素を用いて最も遠い距離を走行できるようにする最も効率的な方法で燃料電池システムを動作させることが望ましい。バッテリは、定められた充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ−ｏｆ−ｃｈａｒｇｅ）の範囲内で動作させられなければならず、ここで制御アルゴリズムはＳＯＣ設定値を設けるのが典型的であり、バッテリの充放電はその設定値に基づいて制御される。
【０００６】
[0006]燃料電池ハイブリッド車両の安全な動作を可能にするために、車両の電気システムのすべての高電圧部分は車両シャーシから電気的に絶縁されることを要する。高電圧絶縁を可能にする１つの方法は、当業者によく理解されているように、高電圧源からシャーシへの電流の流れを制限する絶縁抵抗の１つまたは複数を最大にすることである。車両の電気システムと車両シャーシとの間の高電圧絶縁の損失は、車両の動作中に検出可能でなければならない。高電圧絶縁の不良が検出されると、絶縁不良検出システムは、システムをシャットダウンする、または車両操作者に対して警告ライトを発するなど、適切な処置を取る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0007]燃料電池スタックにおいて冷却流路を流れてバイポーラ板を冷却する冷却流体は、冷却システムの放熱器においてなど、燃料電池スタックと車両シャーシとの間に電気的接続をもたらす可能性がある。それゆえ、冷却流体は、低導電性を有するように設計される。しかしながら、時間の経過に伴い、システム上での経年および使用の結果として不純物および他の汚染物質が冷却流体に入り、それらの汚染物質は冷却流体中のイオンを増加させ、冷却流体をより導電性の高いものにする。さらに、冷却流体は断続的に加熱および冷却されると正常に機能しなくなり、このこともまたその導電性を増大させる。したがって、冷却流体は、高電圧絶縁の損失の原因とならないように定期的に取り換えられる必要がある。高電圧絶縁の損失を検出することは、次に予定された冷却流体の取換えの前に、冷却流体の導電性の増大によって引き起こされ得る絶縁の損失が生じたことを示し得る。高電圧絶縁の損失が検出されると、典型的には、サービス技術者は高電圧バスから構成要素を絶縁して絶縁不良の原因を判断しなければならないが、これは時間のかかることであり、かつ大きな労力を要するものである。不良を引き起こすのは冷却流体の導電性であることを技術者が理解していれば、高電圧システム内の他の構成要素のすべてについて調べる必要なしに、冷却流体は取り換えられ得るであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]本発明は、接触器を閉じることおよび開くことを必要とせずに、車両の燃料電池システム内を流れる冷却流体の導電率を推定するためのシステムおよび方法について開示および記述する。燃料電池システムは、スタックバスに電気的に結合される燃料電池スタックおよび推進バスに電気的に結合されるバッテリを含み、これらのスタックバスと推進バスは異なる電位で動作する。方法は、第１の電力レベルで燃料電池システムを動作させること、第１の電力レベルで推進バスと車両シャーシ接地との間の第１の絶縁抵抗を測定すること、第１の電力レベルで第１のスタック電圧を測定すること、および、第１の電力レベルで第１のバッテリ電圧を測定することを含む。方法はまた、第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルで燃料電池システムを動作させること、第２の電力レベルで推進バスとシャーシ接地との間の第２の絶縁抵抗を測定すること、第２の電力レベルで第２のスタック電圧を測定すること、および、第２の電力レベルで第２のバッテリ電圧を測定することも含む。方法は、第１および第２の絶縁抵抗と、第１および第２のスタック電圧と、第１および第２のバッテリ電圧とを用いてスタック冷却液抵抗を算出し、これは次に冷却流体の導電率を算出するために用いられる。
【０００９】
[0009]本発明のさらなる特徴は、添付の図面と併せて、以下の記述および添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0010]燃料電池システムを含む車両を示す図である。
【図２】[0011]燃料電池システムの高電圧構造の概略構成図である。
【図３】[0012]図２に示される高電圧構造の簡略化された絶縁抵抗モデルを示す図である。
【図４】[0013]燃料電池スタックにおける冷却流体の導電率を判断するためのプロセスを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0014]燃料電池スタックを流れる冷却流体の導電率を判断するためのシステムおよび方法を対象とする本発明の実施形態についての以下の考察は、本質的に単に例示的であるにすぎず、本発明またはその用途もしくは用法を限定することは全く意図されない。
【００１２】
[0015]図１は、高電圧バッテリ１２、燃料電池スタック１４、推進ユニット１６および制御装置１８を含むハイブリッド燃料電池電気車両１０の簡略図である。制御装置１８は、本明細書において考察されるような、車両１０における動作および電力潮流制御に必要な制御モジュール、処理装置、メモリおよびデバイスのすべてを表す。
【００１３】
[0016]図２は、燃料電池システム用の高電圧構造２０の概略構成図であり、この構造２０は、正レール２６と負レール２８とを有するスタックバス２４に電気的に結合される燃料電池スタック２２、および、正レール３４と負レール３６とを含む推進バス３２に電気的に結合される高電圧バッテリ３０を含み、レール３４，３６にはそれぞれ電気接触器３８，４０が結合される。高電圧バッテリ３０は、燃料電池システム用途のためのさまざまな望ましい充放電特性を可能にする任意の適切な再充電可能なバッテリシステムとすることができ、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ナトリウム塩化ニッケル電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池などを含むが、これらに限定されるものではない。この限定されない実施形態においてバッテリ３０が補助電源として用いられるが、バッテリ３０の代わりにウルトラ蓄電器のような他の高電圧ＤＣ蓄電装置が用いられてよい。
【００１４】
[0017]スタックバス２４および推進バス３２は、当業者によく理解されている方法で、スタック２２とバッテリ３０との間の電圧整合を可能にし、かつ、さまざまなシステム負荷を駆動するためにスタック２２によってどれだけの電力が供給されるかを選択的に決定する電流制御を可能にするＤＣ／ＤＣ昇圧変換器４４によって電気的に分離される。図示されるように、燃料電池スタック２２およびバッテリ３０からの電圧は、圧縮機電力インバータモジュール（ＣＰＩＭ：ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｐｏｗｅｒ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）４６および関連する圧縮機電動機４８、電力インバータモジュール（ＰＩＭ：ｐｏｗｅｒ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）５０および関連する牽引電動機５２、ならびに、レール３４，３６とにわたって電気的に結合される他のシステム負荷５４を含むさまざまなシステム負荷に電力を供給する。ＰＩＭ５０は、レール３４，３６上のＤＣ電圧をＡＣ牽引電動機５２に適したＡＣ電圧に変換する。牽引電動機５２は牽引電力を供給して車両１０を動作させるが、たとえばＡＣ誘導電動機、ＡＣ永久磁石電動機、ＡＣ三相同期機など、その目的のための任意の適切な電動機とすることができる。典型的なハイブリッド車両の戦略として、バッテリ３０は主に、効率性を増進させ、燃料電池システムの動的要求を低減させ、かつ／または車両１０の性能を向上させるために用いられる。車両操作者がより大きな電力を要求する場合、バッテリ３０は、蓄積されたエネルギーを牽引電動機５２に非常に迅速に供給することができる。
【００１５】
[0018]構造２０は、当業者によく理解されている方法で、高電圧保護および高電圧絶縁のために絶縁抵抗を最大限にしなければならず、かつ最大限にしようとする。詳細には、正のシャーシスタック絶縁抵抗素子６０は正スタックレール２６およびシャーシ接地に電気的に結合され、負のシャーシスタック絶縁抵抗素子６２は負スタックレール２８およびシャーシ接地に電気的に結合され、正のシャーシ推進バス絶縁抵抗素子６４は正バスレール３４およびシャーシ接地に電気的に結合され、負のシャーシ推進バス絶縁抵抗素子６６は負バスレール３６およびシャーシ接地に電気的に結合される。
【００１６】
[0019]図３は、構造２０の絶縁抵抗等価回路モデル７０の概略構成図であり、燃料電池スタック電圧Ｖｓを表すＤＣ源７２とバッテリ電圧Ｖｂを表すバッテリ源７４とを含む。抵抗素子７６は、本明細書において燃料電池スタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｓと呼ばれる、燃料電池スタック２２の正端子から接地に接続されるすべての抵抗の並列の組合せを表し、正のシャーシスタック絶縁抵抗素子６０を含む。抵抗素子７８は、本明細書において推進バスの正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｂと呼ばれる、バッテリ３０の正端子から接地に接続されるすべての抵抗の並列の組合せを表し、正のシャーシ推進バス絶縁抵抗素子６４を含む。抵抗素子８０は、本明細書において推進バスの負のシャーシ絶縁抵抗Ｒｎｃと呼ばれる、共有負端子から接地に接続されるすべての抵抗の並列の組合せを表し、負のシャーシスタック絶縁抵抗素子６２および負のシャーシ推進バス絶縁抵抗素子６６を含む。
【００１７】
[0020]絶縁抵抗等価回路モデル７０は、推進バス３２からシャーシ接地までの間に３つの可能な電流路を設ける。したがって、回路モデル７０から、推進バス３２上で測定される見かけ上の正のシャーシ絶縁抵抗ＲｐｃＰＢは以下のように定められ得る。すなわち、
【００１８】
【数１】
2017076607.tif 000003
【００１９】
[0021]しかしながら、絶縁抵抗ＲｐｃＰＢのどの部分が正の推進バス抵抗素子６４からであり、絶縁抵抗ＲｐｃＰＢのどの部分がスタック冷却流体からの抵抗であるのかは分からない。
【００２０】
[0022]バッテリ電圧とスタック電圧との比率は、システムから引き出される電力によって変化し、高電力要求は低スタック電圧および高バッテリ電圧を生じさせ、低電力要求は高スタック電圧および低バッテリ電圧を生じさせる。本発明は、２つの異なるスタック電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２、たとえば、対応するバッテリ電圧Ｖｂ１をもたらす高スタック電圧および対応するバッテリ電圧Ｖｂ２をもたらす低スタック電圧に関して見かけ上の正のシャーシ絶縁抵抗ＲｐｃＰＢを測定することによって燃料電池スタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｓを算出することを提案し、この燃料電池スタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｓは冷却流体の導電率を判断するために用いられ得る。
【００２１】
[0023]数式（１）の１つの型として測定された絶縁抵抗ＲｐｃＰＢ１、スタック電圧Ｖｓ１およびバッテリ電圧Ｖｂ１を用い、かつ数式（１）の別の型として測定された絶縁抵抗ＲｐｃＰＢ２、スタック電圧Ｖｓ２およびバッテリ電圧Ｖｂ２を用いることによって、これらの２つの数式が解かれ得、燃料電池スタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｓを以下のように求めることができる。すなわち、
【００２２】
【数２】
2017076607.tif 000004
【００２３】
[0024]絶縁抵抗ＲｐｃＰＢは、当業者によく理解されているであろう任意の適切な方法で測定され得ることが注目される。たとえば、周知の抵抗値が推進バスレール３６とシャーシ接地とにわたって絶縁抵抗６４と並列に切り換えられて分圧器網を設けることができ、周知の抵抗値は絶縁抵抗ＲｐｃＰＢの値を判断するために用いられ得る。さらに、燃料電池スタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｓはシステムにおいて任意の適切な長さすなわち冷却流体の柱によって定められ得、たとえば、放熱器においてなど、燃料電池スタック２２内の最後の板と冷却流体導管がシャーシ接地と接触する場所との間で電位が得られ得ることが注目される。
【００２４】
[0025]図４は、燃料電池スタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｓを算出するための上述のプロセスを示す流れ図９０である。このプロセスは、ボックス９２において開始し、ボックス９４において燃料電池システムを高電力で動作させる。燃料電池システムが高電力で動作させられる間、プロセスは、ボックス９６において高電圧の見かけ上の正のシャーシ絶縁抵抗ＲｐｃＰＢ１を測定する。プロセスは次に、ボックス９８においてスタック電圧Ｖｓ１およびバッテリ電圧Ｖｂ１を測定する。プロセスは次に、ボックス１００において燃料電池システムを低電力で動作させ、ボックス１０２において低電圧の見かけ上の正のシャーシ絶縁抵抗ＲｐｃＰＢ２を測定する。プロセスは次に、ボックス１０４においてスタック電圧Ｖｓ２およびバッテリ電圧Ｖｂ２を測定し、ボックス１０６において、測定された絶縁抵抗、スタック電圧およびバッテリ電圧のすべてを数式（２）で用いてスタック冷却液抵抗Ｒｐｃｓを算出する。プロセスは次に、ボックス１０８において、システムの特定の設計に関して冷却液の導電率を算出し、ここで、算出された抵抗について冷却液の柱の電位が得られる。プロセスは、ボックス１１０において終了する。
【００２５】
[0026]上述のプロセスは、燃料電池システムを高電力状態および低電力状態に置き、電圧測定を行ってスタック電圧とバッテリ電圧との間の異なる比率を得ることが注目される。しかしながら、いつそれらのシステム状態がもたらされるのか、および、いつ算出が行われるのかは、たとえば駆動周期の間などに燃料電池システムが高電力モードおよび低電力モードに入るのをプロセスが待ち、かつそのようなときにプロセスが測定を行うことができるということに特有の用途である場合がある。したがって、一実施形態では、燃料電池スタック冷却液の正のシャーシ絶縁抵抗Ｒｐｃｓを判断するための診断は車両が動作中である間に周期的な方法で得られ、かつ絶縁抵抗Ｒｐｃｓが低すぎると判断された場合、供給に関して車両運転者に警告が与えられ得ることが期待される。
【００２６】
[0027]当業者によく理解されているように、本発明について記述するために本明細書において考察されるいくつかのさまざまなステップおよびプロセスは、電気的現象を用いてデータを操作および／または変換するコンピュータ、処理装置または他の電子計算装置によって実行される動作を指すものであってよい。それらのコンピュータおよび電子装置は、コンピュータまたは処理装置によって実行され得るさまざまな符号または実行可能命令を含む実行可能プログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体を含むさまざまな揮発性および／または不揮発性メモリを用いることができ、ここで、メモリおよび／またはコンピュータ可読媒体は、すべての形式および種類のメモリおよび他のコンピュータ可読媒体を含んでよい。
【００２７】
[0028]前述の考察は、単に本発明の例示の実施形態について開示および記述するにすぎない。これらの考察ならびに添付の図面および特許請求の範囲から、以下の特許請求の範囲において定められる本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明にさまざまな変更、修正および変形が加えられ得ることを、当業者は容易に理解するであろう。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ハイブリッド燃料電池電気車両、車両
１２  高電圧バッテリ
１４  燃料電池スタック
１６  推進ユニット
１８  制御装置
２０  高電圧構造、構造
２２  燃料電池スタック、スタック
２４  スタックバス
２６  正レール、正スタックレール
２８  負レール、負スタックレール
３０  高電圧バッテリ、バッテリ
３２  推進バス
３４  正レール、レール、正バスレール
３６  負レール、レール、負バスレール
３８  電気接触器
４０  電気接触器
４４  ＤＣ／ＤＣ昇圧変換器
４６  圧縮機電力インバータモジュール（ＣＰＩＭ）
４８  圧縮機電動機
５０  電力インバータモジュール（ＰＩＭ）
５２  牽引電動機、ＡＣ牽引電動機
５４  システム負荷
６０  正のシャーシスタック絶縁抵抗素子
６２  負のシャーシスタック絶縁抵抗素子
６４  正のシャーシ推進バス絶縁抵抗素子、正の推進バス抵抗素子、絶縁抵抗
６６  負のシャーシ推進バス絶縁抵抗素子
７０  絶縁抵抗等価回路モデル、回路モデル
７２  ＤＣ源
７４  バッテリ源
７６  抵抗素子
７８  抵抗素子
８０  抵抗素子
【図１】
2017076607.tif 000011
【図２】
2017076607.tif 000012
【図３】
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【図４】
2017076607.tif 000014
【外国語明細書】
2017076607000001.pdf