(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方では冷却液の品質管理のために、他方では負荷電流線路の絶縁抵抗管理のために、燃料電池システムの負荷回路において異なる絶縁抵抗の閾値が選択されること、および、冷却液の品質管理のための絶縁抵抗の下限閾値が、燃料電池システムにおける負荷回路の絶縁抵抗と冷却液の導電率の関数関係に基づいて冷却液の既知の導電率の上限閾値から得られること、および、燃料電池システムの負荷回路の絶縁抵抗が測定され、前記測定された絶縁抵抗が前記下限閾値に対して監視されることを特徴とする、燃料電池システム用の冷却液の品質を管理する方法。
【請求項２】
前記測定された絶縁抵抗が前記下限閾値より低下しているとき、期限に達している冷却液の交換が指示されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定された絶縁抵抗が前記下限閾値より低下しているとき、燃料電池システムが停止されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム用の冷却液の品質を管理する方法に用いる、燃料電池システムの負荷回路の絶縁抵抗を監視する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池システム用の冷却水などの冷却液の品質を管理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法は、ＥＰ００４３９４１Ｂ１から知られている。同出願では、導電率測定を用いて水の混入イオンが連続して監視され、この水は測定前に０〜５℃に冷却される。この温度範囲では、室温またはより高い温度での測定に比べて相対導電率が（高純度水に関連して）高くなることが判明している。
【０００３】
この既知の品質管理は、冷却水中の混入イオン濃度が指定した値を超えてはならない燃料電池システムにも適用される。この目的のため、導電率センサで冷却水の導電率を測定する。しかし、この導電率センサを使用することには、追加の労力とコストが伴う。この温度では信号対雑音比もまた低下する。ＥＰ００４３９４１Ｂ１で提案されるように、導電率測定のために冷却水を予備冷却すると、さらにコストおよび労力が増大する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、追加の労力およびコスト負担をかけずに動作し、高い信頼性を持つ、燃料電池システム用の冷却水などの冷却液の品質管理を指定することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の方法によって達成される。さらに有利な改良は従属クレームおよび以下の説明から明らかになる。
【０００６】
本発明によれば、燃料電池システムの負荷回路の絶縁抵抗が測定され、かつ監視される。この絶縁抵抗は、燃料電池の冷却液（冷却水）の品質と、したがってこの冷却液の導電率と関係があることが具体的に判明している。安全上の理由から、通常、燃料電池システムの負荷電流線路の絶縁抵抗が監視されているので、燃料電池システムの冷却液（冷却水）の品質に関する結論を、本発明によって追加の労力なしに絶縁抵抗の監視から引き出すことができる。
【０００７】
燃料電池システムの負荷回路の絶縁抵抗を監視する適切な方法はＤＥ−１９５０３７４９Ｃ１に開示されている。同公報には、負荷回路に接続された負荷が車両の車体構造に低インピーダンスで電気的に接続されている、車両の燃料電池または電池供給の電源供給システムを、ＩＴシステムとして実施することが提案されている。負荷回路線路は車両の車体構造の電位より高いまたは低い電位で対称的に配置され、車両の車体構造に高インピーダンスで接続されていることが好ましい。損傷（例えば、燃料電池スタックの損傷、または負荷回路線路と車両の車体構造の短絡）は、測定ブリッジ平衡段および測定信号調整分離増幅段によって検出することができる。絶縁抵抗監視システムを実施する方法は、前記文書ＤＥ−１９５０３７４９Ｃ１に詳細に記載されている。さらに詳細な絶縁抵抗監視手段についての説明は、前記文書が明示的に参照されるので、以下では、本発明に関係のある詳細だけを説明する。
【０００８】
本発明の有利な改良においては、燃料電池システムの負荷回路の絶縁抵抗の下限閾値が規定され、絶縁抵抗がこの値よりも低下しているとき、期限に達している冷却液の交換が指示される。この指示は視覚信号、音声信号または両方の組み合わせによって与えられる。
【０００９】
さらなる改良においては、好ましくは最初に述べた値よりも低い絶縁抵抗の閾値が規定され、絶縁抵抗がこの閾値よりも低下しているとき、全燃料電池システムが停止される。この場合、冷却液の品質は激しく劣化しており、この冷却液（冷却水）を燃料電池システムにこれ以上使用することはもはや適切ではない。これに関連する絶縁抵抗の閾値は、短絡、漏洩電流または燃料電池スタックの損傷に起因する損傷が起きる閾値より大きな値または等しい値とすることができる。
【００１０】
一方では冷却液の品質管理のために、他方では負荷電流線路の絶縁抵抗管理のために、異なる絶縁抵抗の閾値を選択することによって、発生する故障または損傷の種類を識別することができる。すなわち、冷却水の品質の低下に対して、および線路絶縁の不良および喪失に対して異なった指示を与えることができる。
【００１１】
さらに、絶縁抵抗および燃料電池の冷却液（冷却水）の導電率は、互いの関数として測定されることができ、関連する導電率の値が、決められた関係を参照して、絶縁抵抗の各測定値に割り当てられることができる。実際、事前定義されたシステムにおいては、冷却水の導電率と燃料電池システムの絶縁抵抗の間に一定の関係があり、この関係は概略１／ｘの関数としてふるまう。
【００１２】
したがって、個々の燃料電池システム、またはある部類の燃料電池システムに対して、絶縁抵抗と導電率の関係および対応する関数を決めることができる。導電率が指定の閾値を超過することが、それに対応して絶縁抵抗が異なった閾値を下回わることに対応する。したがって、この変換は簡単に実施することができ、導電率の測定で行う従前の冷却水の品質管理方法を、速やかに本発明による方法に変えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付の図を参照しながら、本発明およびその利点を例示的実施形態で詳細に説明する。
【００１４】
単一の図は、燃料電池システムにおける絶縁抵抗と導電率の関数関係を示している。
【００１５】
自動車両を駆動するための燃料電池システムにおいて、本発明が示すように、燃料電池システムの負荷回路の絶縁抵抗を冷却水の導電率の関数として決定し、添付の図の形式でグラフとして示すことが可能である。導電率センサを用いて冷却液の導電率を測定することは当業者なら十分熟知している。絶縁抵抗の測定は、既述のように、ＤＥ１９５０３７４９Ｃ１に詳細が記述されている。繰り返しを避けるため、ここでは明示的にこの文書の内容を参照する。
【００１６】
同じタイプの様々な燃料電池システムについても、絶縁抵抗と導電率間の関数関係が誘導できることは明らかであり、この関係は、図に明記された次元関係が与えられているものとすれば、次の関数で表すことができる。
ｙ＝６３９．０４ｘ−０．７２２１
【００１７】
図中、絶縁抵抗はｋオーム単位で示し、導電率はμＳ／ｃｍ単位で示す。この関数関係は、図から明らかなように、実際の条件（測定点）を良く近似している。このように、対応する絶縁抵抗の値に導電率の一義的に定義された割り当てが可能である。したがって、その値を超えると冷却水の交換またはシステムの停止すら必要となる既知の導電率の上限閾値は、対応する絶縁抵抗の下限閾値に変換されることができる。燃料電池システムの絶縁抵抗が監視される場合、これは通常安全上の理由であるが、この測定結果を、使用する冷却液の品質管理に直接再利用することができ、別個のセンサ・システムとその下流に接続される評価手段を省略することができる。
【００１８】
本発明は、車両用の燃料電池駆動装置において特に有利にかつ費用効果的に実施することができ、既存のシステムに組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池システムにおける絶縁抵抗と導電率の関数関係を示す図である。
【図１】
0003766631.tif 000002