DE102019117486A1

DE102019117486A1 - Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102019117486A1
Application number: DE102019117486.4A
Authority: DE
Inventors: Shigeto Kajiwara; Keiichi TORIUMI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-02-13
Also published as: JP7047658B2; CN110828849B; JP2020024837A; US11063280B2; US20200052313A1; CN110828849A

Abstract

Ein Brennstoffzellensystem (10) umfasst eine Vielzahl von elektrischen Komponenten (110), die mit durch eine Brennstoffzelle (104) erzeugter elektrischer Leistung versorgt werden, einen Kältemittelkreislauf (310, 320), der die Brennstoffzelle (104) unter Verwendung eines Kältemittels kühlt, einen Behälter (370), der mit dem Kältemittelkreislauf (310, 320) verbunden ist, das Kältemittel speichert, und mit dem Kältemittel nachgefüllt wird, eine Erfassungseinrichtung, die einen Isolationswiderstandswert des Brennstoffzellensystems (10) erfasst, und eine Identifizierungseinheit (410), die identifiziert, an welcher Position der Brennstoffzelle (10) sich der Isolationswiderstandswert verringert hat, falls es erfasst ist, dass sich der Isolationswiderstandswert verringert hat. Die Erfassungseinrichtung führt einen Bestimmungsvorgang durch, ob die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist, falls die identifizierte Position die Brennstoffzelle (104) ist, und bestimmt, dass kein eine Reparatur erfordernder Fehler vorliegt, falls die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
Stand der Technik
Die Druckschrift JP 2007 - 157 631 A offenbart ein Brennstoffzellensystem, das bei Erfassung eines elektrischen Verlustes in dem Brennstoffzellensystem identifizieren kann, in welcher von einer Vielzahl von das Brennstoffzellensystem ausbildenden elektrischen Komponenten der elektrische Verlust aufgetreten ist.
ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
Bei einem Brennstoffzellensystem ist ein Kühlkreislauf bereitgestellt, der eine Brennstoffzelle mit einem Kältemittel kühlt. Als ein Kältemittel wird ein FC-Stapelkühlmittel verwendet, das ein Kältemittel mit einer hohen Isolationsfähigkeit ist. Falls sich eine Kältemittelmenge verringert, wird ein mit dem Kühlkreislauf verbundener Vorratstank mit dem Kältemittel nachgefüllt. Hierbei kann ein gewöhnlicher Benutzer einen Vorratstank anstelle mit einem FC-Stapelkühlmittel fehlerhafterweise mit einem Kältemittel beispielsweise einem langlebigen Kältemittel (sog. „long life coolant“, LLC) nachfüllen, das zur Kühlung einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Da ein LLC eine Komponente mit einer hohen Leitfähigkeit aufweist, zirkuliert in diesem Fall bei einem Betrieb des Brennstoffzellensystems das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf, ein Isolationswiderstandswert verringert sich zu einer Zeit, zu der das LLC an einem Isolationswiderstandswertmessbereich in dem Kühlkreislauf ankommt, und es wird erfasst, dass irgendwo in dem Brennstoffzellensystem ein elektrischer Verlust aufgetreten ist. Nachfolgend wird eine Identifizierung oder eine Reparatur einer Position eines elektrischen Verlustes in einem Zustand durchgeführt, in dem das Brennstoffzellensystem gestoppt ist. Falls das LLC in dem Isolationswiderstandswertmessbereich nicht vorhanden ist, gibt es dementsprechend die Schwierigkeit, dass die Position des elektrischen Verlustes nicht identifiziert werden kann. Es gibt die Schwierigkeit, dass nicht bestimmt werden kann, ob dieser elektrische Verlust eine Reparatur erfordert, oder was zu reparieren ist.

(1) Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt, mit: einer Brennstoffzelle, die elektrische Leistung erzeugt; einer Vielzahl von elektrischen Komponenten, die mit der durch die Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Leistung versorgt werden; einem Kältemittelkreislauf, der die Brennstoffzelle unter Verwendung eines Kältemittels kühlt; einem Behälter, der mit dem Kältemittelkreislauf verbunden ist, zur Speicherung des Kältemittels eingerichtet ist und mit dem Kältemittel nachgefüllt wird; einer Isolationswiderstandswerterfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Isolationswiderstandswert des Brennstoffzellensystems zu erfassen; und einer Identifizierungseinheit, die dazu eingerichtet ist, bei Erfassung einer Verringerung des Isolationswiderstandswertes zu identifizieren, an welcher Position des Brennstoffzellensystems sich der Isolationswiderstandswert verringert hat. Die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit ist dazu eingerichtet, einen Bestimmungsvorgang durchzuführen, ob eine Verringerung des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist, falls die identifizierte Position die Brennstoffzelle ist, und zu bestimmen, dass kein eine Reparatur erfordernder Fehler vorliegt, falls die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist. Falls eine Verringerung des Isolationswiderstandswerts erfasst wurde und die Position, an der sich der Isolationswiderstandswert verringert hat, die Brennstoffzelle ist, ist es gemäß dieser Ausgestaltung möglich zu bestimmen, ob eine Reparatur der Brennstoffzelle erforderlich ist oder ob die Verringerung des Isolationswiderstandswerts vorübergehend ist, wodurch keine Reparatur erforderlich ist.
(2) Das Brennstoffzellensystem kann ferner einen Ionentauscher umfassen, der in dem Kältemittelkreislauf bereitgestellt ist, und in dem Kältemittel umfasste Verunreinigungsionen austauscht. Die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit kann dazu eingerichtet sein: i) den Isolationswiderstandswert in einem Zustand zu erfassen, in dem das Kältemittel nicht in dem Ionentauscher fließt; ii) nachfolgend den Isolationswiderstandswert in einem Zustand zu erfassen, in dem das Kältemittel in dem Ionentauscher fließt; und iii) zu bestimmen, falls der Isolationswiderstandswert von dem verringerten Isolationswiderstandswert wiederhergestellt ist, dass die Abnahme des Isolationswiderstandswerts aufgrund eines fehlerhaften Kältemittels vorübergehend ist, das den Isolationswiderstandswert verringert und mit dem der Behälter nachgefüllt ist. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, zu bestimmen, ob der Grund für die vorübergehende Abnahme des Isolationswiderstandswertes der ist, dass der Behälter fehlerhafterweise mit einem den Isolationswiderstandswert verringernden Kältemittel nachgefüllt wurde.
(3) Die Erfindung kann ebenso in verschiedenen anderen Formen als dem Brennstoffzellensystem umgesetzt werden. Beispielsweise kann die Erfindung in der Form eines Erfassungsverfahrens für einen elektrischen Verlust oder einem Erfassungsverfahren für eine Nachfüllung mit einem fehlerhaften Kältemittel in einem Brennstoffzellensystem umgesetzt werden.

Figurenliste
Merkmale, Vorteile, sowie technische und industrielle Bedeutung der exemplarischen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen, und wobei:

1 eine Darstellung zeigt, die schematisch eine Konfiguration eines in einem Fahrzeug angebrachten Brennstoffzellensystems veranschaulicht;
2 eine Darstellung zeigt, die das Brennstoffzellensystem ausführlicher veranschaulicht;
3 eine Darstellung zeigt, die eine Konfiguration einer Erfassungseinrichtung für einen elektrischen Verlust veranschaulicht;
4 eine Darstellung zeigt, die schematisch eine Konfiguration des Kühlkreislaufes eines Brennstoffzellenstapels veranschaulicht;
5 ein Ablaufdiagramm zeigt, das einen gesamten Verfahrensablauf veranschaulicht;
6 ein Ablaufdiagramm zeigt, das einen Verfahrensablauf einer Bestimmung veranschaulicht, ob eine Position, an der eine Verringerung eines Isolationswiderstandswertes aufgetreten ist, ein FC-Bereich ist; und
7 ein Ablaufdiagramm zeigt, das ein Zurückkehren von einer Verringerung eines Isolationswiderstandswertes in einem FC-Bereich veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt eine Darstellung, die schematisch eine Konfiguration eines in einem Fahrzeug angebrachten Brennstoffzellensystems 10 veranschaulicht. Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst eine Brennstoffzelleneinheit 100, eine FC-Umwandlungseinheit 110, eine FC-Relaiseinheit 120, eine intelligente Leistungsmoduleinheit 130 (nachfolgend mit „IPM 130“ abgekürzt), eine Klimaanlageneinheit 150, eine Teilungseinheit 160, eine Kältemittelpumpeneinheit 170, eine Wasserstoffpumpeneinheit 180, eine Sekundärbatterieeinheit 190, eine Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust und eine Steuereinheit 400 (auch als „ECU400“ bezeichnet). Die IPM 130 umfasst eine Luftverdichtereinheit 135, eine Antriebsmotoreinheit 137 und einen DC-DC-Umwandler 140 (auch als „DDC-Umwandler 140“ bezeichnet).
Die FC-Umwandlungseinheit 110 ist mit der Brennstoffzelleneinheit 100 verbunden, und die FC-Relaiseinheit 120 ist mit der FC-Umwandlungseinheit 110 verbunden. Die Brennstoffzelleneinheit 100 und die FC-Umwandlungseinheit 110 werden gemeinsam als „Brennstoffzellenbereich 115“ oder als „FC-Bereich 115“ bezeichnet. Die IPM 130 ist mit der FC-Relaiseinheit 120 verbunden. Die Klimaanlageneinheit 150 und die Teilungseinheit 160 sind mit der IPM 130 verbunden. Die Kältemittelpumpeneinheit 170, die Wasserstoffpumpeneinheit 180 und die Sekundärbatterieeinheit 190 sind mit der Teilungseinheit 160 verbunden. Die Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust ist mit der Sekundärbatterieeinheit 190 verbunden. In 1 ist ein elektrischer Widerstandswert rw, der zwischen der Brennstoffzelleneinheit 100 und einem Masseknoten GND gezeigt ist, ein elektrischer Widerstandswert eines Kältemittels zum Kühlen einer Brennstoffzelle.
Die ECU 400 steuert das Brennstoffzellensystem 10. Gemäß 1 ist lediglich eine Steuerleitung gezeigt, die die Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust mit der ECU 400 verbindet, und Steuerleitungen, die andere Einheiten des Brennstoffzellensystems 10 mit der ECU 400 verbinden, sind nicht gezeigt. Ein Leistungsschalter 450, der das Brennstoffzellensystem 10 an- und ausschaltet, ist mit der ECU 400 verbunden.
2 zeigt eine Darstellung, die das Brennstoffzellensystem 10 ausführlicher veranschaulicht. Die Brennstoffzelleneinheit 100 umfasst Hochspannungsleitungen 102B und 102G, eine Brennstoffzelle 104 und ein Spannungsmessgerät 106. Ein Suffix „B“ der Bezugszeichen der Hochspannungsleitungen 102B und 102G bezieht sich auf ein plusseitiges Bauelement, und ein Suffix „G“ bezieht sich auf ein minusseitiges Bauelement. Die Suffixe „B“ und „G“ sind dieselben für die Bezugszeichen anderer Bauelemente, die nachstehend beschrieben sind. Eine Ausgabe der Brennstoffzelle 104 wird an die FC-Umwandlungseinheit 110 ausgegeben.
Die FC-Umwandlungseinheit 110 ist eine elektrische Komponente, die Hochspannungsleitungen 112B und 112G, Servicestecker 114B und 114G, einen Reaktor L1, einen Umschalttransistor TR1, eine Diode D1, eine Schutzdiode D4 und eine Glättungskapazität C1 umfasst. Ein Anschluss des Reaktors L1 ist mit der Hochspannungsleitung 102B der Brennstoffzelleneinheit 100 verbunden, und der andere Anschluss des Reaktors L1 ist mit einer Anode der Diode D1 verbunden. Eine Kathode der Diode D1 ist über die Hochspannungsleitung 112B mit dem plusseitigen Servicestecker 114B verbunden. Die Hochspannungsleitung 102G der Brennstoffzelleneinheit 100 ist über die Hochspannungsleitung 112G mit dem minusseitigen Servicestecker 114G verbunden. Der Umschalttransistor TR1 ist zwischen der Anode der Diode D1 und der Hochspannungsleitung 112G bereitgestellt. Die Schutzdiode D4 ist parallel zu dem Umschalttransistor TR1 bereitgestellt. Die FC-Umwandlungseinheit 110 stuft eine Spannungseingabe von der Brennstoffzelleneinheit 100 hoch, und gibt die hochgestufte Spannung an die FC-Relaiseinheit 120 aus, indem der Umschalttransistor TR1 an- und ausgeschaltet wird.
Die FC-Relaiseinheit 120 umfasst Hochspannungsleitungen 112B und 112G, einen plusseitigen Kontakt (nachstehend als ein „FC-Relais FCRB“ bezeichnet), einen Minuskontakt (nachstehend als ein „FC-Relais FCRG“ bezeichnet), einen Vorladekontakt (nachstehend als ein „Vorladerelais FCRP“ bezeichnet) und einen Widerstand R1. Das plusseitige Relais RCRB ist in der plusseitigen Hochspannungsleitung 122B bereitgestellt, und das minusseitige FC-Relais RCRG ist in der minusseitigen Hochspannungsleitung 122G bereitgestellt. Das Vorladerelais FCRP und der Widerstand R1 sind in Serie verbunden, und sind parallel zu dem minusseitigen FC-Relais FCRG bereitgestellt. Falls das plusseitige FC-Relais FCRB angeschaltet wird, und nachfolgend das Vorladerelais FCRP angeschaltet wird, bevor das minusseitige FC-Relais FCRG angeschaltet ist, fließt aufgrund des Widerstands R1 in dem Relais FCRP lediglich ein begrenzter Strom. Infolgedessen wird das Relais FCRP beim Anschalten nicht verschweißt. Falls das FC-Relais FCRG angeschaltet wird, nachdem sich ein Unterschied in einer Spannung zwischen beiden Seiten des FC-Relais FCRG vermindert hat, fließt nachfolgend kein großer Lichtbogenstrom, und das FC-Relais FCRG wird nicht verschweißt, wenn das FC-Relais FCRG angeschaltet wird.
Die IPM 130 ist eine elektrische Komponente, die Hochspannungsleitungen 132B, 132G, 142B und 142G, einen Inverter 134, einen DDC-Umwandler 140 und einen Entlademechanismus 144 umfasst. Der Inverter 134 ist eine elektrische Komponente, die einen (nicht gezeigten) Zwei-Kanalumwandlungsschaltkreis umfasst, und eine den Hochspannungsleitungen 132B und 132G zugeführte DC-Leistung in zwei drei-phasige AC-Ströme umwandelt. Ein Luftverdichter 136 und ein Antriebsmotor 138 sind mit dem zweikanaligen Inverterschaltkreis verbunden. Das heißt, der Inverter 134 führt dem Luftverdichter 136 und dem Antriebsmotor 138 eine dreiphasige AC-Leistung zu. Der Luftverdichter 136 ist eine elektrische Komponente, die der Brennstoffzelle 104 Luft zuführt. Der Antriebsmotor 138 ist eine elektrische Komponente, die (nicht gezeigte) Antriebsräder des Fahrzeugs antreibt. Der Antriebsmotor 138 wirkt zu der Zeit einer Verzögerung des Fahrzeugs als ein Regenerationsmotor. Der Inverterschaltkreis eines Kanals des Inverters 134 und der Luftverdichter 136 bilden eine Luftverdichtereinheit 135, und der Inverterschaltkreis des anderen Kanals des Inverters 134 und der Antriebsmotor 138 bilden eine Antriebsmotoreinheit 137.
Der DDC-Umwandler 140 ist ein bidirektionaler DC-DC-Umwandler, der eine Spannungseingabe von den Hochspannungsleitungen 132B und 132G herunterstuft, die heruntergestufte Spannung über die Hochspannungsleitungen 142B und 142G an die Teilungseinheit 160 ausgibt, eine Spannungseingabe von der Teilungseinheit 160 mittels der Hochspannungsleitungen 142B und 142G hochstuft, und die hochgestufte Spannung an die Hochspannungsleitungen 132B und 132G ausgibt. Der DDC-Umwandler 140 umfasst einen Reaktor L2, Umschalttransistoren TR2 und TR3, Schutzdioden D2 und D3 und Glättungskapazitäten C2 und C3. Die Umschalttransistoren TR2 und TR3 sind in Serie zwischen der plusseitigen Hochspannungsleitung 132B und der minusseitigen Hochspannungsleitung 132G bereitgestellt. Die Schutzdiode D2 ist parallel zu dem Umschalttransistor TR2 bereitgestellt, und die Schutzdiode D3 ist parallel zu dem Umschalttransistor TR3 bereitgestellt. Der Reaktor L2 ist zwischen einem Zwischenknoten zwischen den Umschalttransistoren TR2 und TR3 und der plusseitigen Hochspannungsleitung 142B bereitgestellt. Die Glättungskapazität C2 ist zwischen der plusseitigen Hochspannungsleitung 142B und der minusseitigen Hochspannungsleitung 142G bereitgestellt. Die Hochspannungsleitungen 132G und 142G sind auf der Minusseite miteinander verbunden, und weisen dasselbe Potenzial auf. Die Glättungskapazität C3 ist zwischen der plusseitigen Hochspannungsleitung 132B und der minusseitigen Hochspannungsleitung 132G bereitgestellt.
Falls das Fahrzeug verzögert, wirkt der Antriebsmotor 138 (auch als „Fahrmotor 138“ bezeichnet) als Regenerationsmotor, regeneriert elektrische Leistung und aktiviert eine Regenerationsbremsung. Die regenerierte Leistung wird in eine Sekundärbatterie 194 geladen. Falls die Sekundärbatterie 194 vollständig aufgeladen ist, kann jedoch die Sekundärbatterie 194 nicht geladen werden, und somit kann eine Regenerationsbremsung durch den Antriebsmotor 138 aktiviert werden. In diesem Fall ermöglicht es der Entlademechanismus 144, dass der Antriebsmotor 138 durch Verbrauch der regenerierten Leistung als eine Regenerationsbremse wirkt.
Die Klimaanlageneinheit 150 umfasst einen Inverter 152 und eine Klimaanlage 154. Die Klimaanlage 154 ist eine elektrische Komponente, die in dem Fahrzeug eine Klimatisierung durchführt. Der Inverter 152 ist eine elektrische Komponente, die mit den Hochspannungsleitungen 142B und 142G der IPM 130 verbunden ist. Eine Sicherung FZ ist zwischen dem Inverter 152 und der Hochspannungsleitung 142B bereitgestellt. Ein Abwärtswandler 156 ist mit den Hochspannungsleitungen 142B und 142G der IPM 130 verbunden, und in dem Abwärtswandler 156 ist eine Bleispeicherbatterie 158 bereitgestellt. Der Abwärtswandler 156 ist eine elektrische Komponente, die eine Spannung der Hochspannungsleitungen 142B und 142G in eine Spannung der Bleispeicherbatterie 158 herunterstuft, und der Bleispeicherbatterie 158 die heruntergestufte Spannung zuführt. Die Bleispeicherbatterie 158 dient als Stromversorgung für Niederspannungshilfsmaschinen des Fahrzeugs wie etwa der ECU 400, einem Blinksignal, einem Frontscheinwerfer, einem Scheibenwischer und einem elektrischen Fenster (nicht gezeigt).
Die Teilungseinheit 160 ist eine Vorrichtung, die Hochspannungsleitungen 162B und 162G umfasst, und eine elektrische Leistung aufteilt. Der Heizer 164, die Kältemittelpumpeneinheit 170 und die Wasserstoffpumpeneinheit 180 sind mit der Teilungseinheit 160 verbunden. Die Kältemittelpumpeneinheit 170 umfasst einen Inverter 172 und eine Kältemittelpumpe 174. Die Kältemittelpumpe 174 zirkuliert ein Kältemittel, das der Brennstoffzelle 104 zugeführt wird. Einiges des der Brennstoffzelle 104 zugeführten Kältemittels wird von dem Kühlkanal abgetrennt, und wird für eine Aufwärmung des Fahrzeugs verwendet. Der Heizer 164 heizt das abgetrennte Kältemittel. Die Wasserstoffpumpeneinheit 180 umfasst einen Inverter 182 und eine Wasserstoffpumpe 184. Die Wasserstoffpumpe 184 führt einen Wasserstoff in einem von der Brennstoffzelle 104 abgegebenen Abgas wieder an die Brennstoffzelle 104 zu.
Die Sekundärbatterieeinheit 190 umfasst Hochspannungsleitungen 192B und 192G, eine Sekundärbatterie 194, ein Systemhauptrelais 195, ein Spannungsmessgerät 196, ein Strommessgerät 198 und einen Servicestecker SP. Das Systemhauptrelais 195 umfasst einen Pluskontakt (nachstehend als ein „Systemhauptrelais SMRB“ bezeichnet), einen Minuskontakt (nachstehend als „Systemhauptrelais SMRG“ bezeichnet), einen Vorladekontakt (nachstehend als ein „Vorladerelais SMRP“ bezeichnet) und einen Widerstand R2. Das plusseitige Systemhauptrelais SMRB ist in der plusseitigen Hochspannungsleitung 192B bereitgestellt, und das minusseitige Systemhauptrelais SMRG ist in der minusseitigen Hochspannungsleitung 192G bereitgestellt. Das Vorladehauptrelais SMRP und der Widerstand R2 sind in Serie miteinander verbunden, und sind parallel zu dem minusseitigen Systemhauptrelais SMRG verbunden. Der Servicestecker SP ist in der Sekundärbatterie 194 bereitgestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Hochspannungsleitungen 142B, 162B und 192B von dem DDC 140 zu der Sekundärbatterie 194 dasselbe Potenzial auf, und die Hochspannungsleitungen 142G, 162G und 192G weisen dasselbe Potenzial auf.
Die Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust ist mit der Minusseite der Sekundärbatterie 194 verbunden, und die ECU 400 ist mit der Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust verbunden.
3 zeigt eine Darstellung, die eine Konfiguration der Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust veranschaulicht. Die Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust umfasst eine AC-Leistungsquelle 261, einen Widerstand 262, eine Kapazität 263, ein Bandpassfilter 264 und eine Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265.
Die AC-Leistungsquelle 261 und der Widerstand 262 sind in Serie miteinander zwischen dem Knoten N1 und dem Masseknoten GND (dem Gehäuse oder dem Körper des Fahrzeugs) verbunden. Die Kapazität 263 ist zwischen dem Knoten N1 und der negativen Elektrode der Sekundärbatterie 194 verbunden. In 3 sind alle mit der Sekundärbatterie 194 verbundenen Schaltkreise als ein Schaltkreissystem 270 gezeigt.
Die AC-Leistungsquelle 261 gibt ein AC-Signal mit einer niedrigen Frequenz aus. Das AC-Signal ist ein Signal zum Erfassen eines elektrischen Verlusts. Die Frequenz des AC-Signals ist bei diesem Ausführungsbeispiel 2,5Hz. Die Spannung des AC-Signals ist bei diesem Ausführungsbeispiel 5V. Die Frequenz und die Spannung des AC-Signals können andere Werte als 2,5Hz und 5V aufweisen. Das AC-Signal wird über die Kapazität 263 an das Schaltkreissystem 270 eingegeben. Dementsprechend ist das eine DC-Leistungszufuhrschaltung bildende Schaltkreissystem 270 hinsichtlich eines DC-Stroms von der Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust getrennt. Dementsprechend ist das Schaltkreissystem 270 von dem Masseknoten GND isoliert.
Das Bandpassfilter 264 empfängt auf dem Knoten N1 eine Eingabe des AC-Signals. Das Bandpassfilter 264 extrahiert eine Komponente von 2,5Hz aus dem Eingabe-AC-Signal, und gibt die extrahierte Komponente an die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 ein. Die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 hält eine von dem Bandpassfilter 264 eingegebene Spitze des AC-Signals von 2,5Hz als einen Scheitelwert Vk, und beschafft einen Isolationswiderstandswert r unter Verwendung des Scheitelwertes Vk. Der Scheitelwert Vk verändert sich in Abhängigkeit davon, ob ein elektrischer Verlust vorliegt, d.h., der Scheitelwert Vk wird kleiner, falls der Isolationswiderstandswert r aufgrund eines elektrischen Verlustes kleiner wird. Das heißt, die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 beschafft den Scheitelwert Vk, und kann den Isolationswiderstandswert r unter Verwendung des Scheitelwertes Vk berechnen.
Die ECU 400 umfasst eine Identifizierungseinheit 410, die bei einer Verringerung des Isolationswiderstandswerts r eine Position identifiziert, bei der sich der Isolationswiderstandswert r verringert hat. Wie die Identifizierungseinheit 410 eine Position identifiziert, bei der sich der Isolationswiderstandswert r verringert hat, ist später beschrieben.
Ein elektrisches System und ein Erfassungsverfahren für einen elektrischen Verlust in dem Brennstoffzellensystem sind vorstehend beschrieben. Obwohl ein elektrischer Verlust aufgrund einer Verringerung eines Isolationswiderstandswerts in den elektrischen Schaltungen wie der etwa der FDC verursacht ist, kann die Erfassungseinrichtung 200 für einen elektrischen Verlust einen elektrischen Verlust auch dann erfassen, falls sich der Isolationswiderstandswert nicht verringert hat. Nachstehend ist ein Mechanismus beschrieben, durch den ein solcher elektrischer Verlust auftritt.
4 zeigt eine Darstellung, die schematisch eine Konfiguration eines Kühlkreislaufs 300 der Brennstoffzelle 104 veranschaulicht. Der Kühlkreislauf 300 umfasst eine Kältemittelpumpe 174, eine Kältemittelzufuhrleitung 310, eine Kältemittelabgabeleitung 320, einen Kühler 330, einen Unterkühler 332, einen Kühlerlüfter 335, ein Dreiwegeventil 340, eine Umgehungsleitung 350, einen Ionentauscher 360 und einen Behälter 370.
Die Kältemittelpumpe 174 führt der Brennstoffzelle 104 über die Kältemittelzufuhrleitung 310 ein Kältemittel zu. Ein FC-Stapelkühlmittel (FCC) wird als Kältemittel verwendet. Das FC-Stapelkühlmittel ist eine nichtleitende Flüssigkeit mit Ethylenglykol und Wasser als Hauptkomponenten. Das von der Brennstoffzelle 104 abgegebene Kältemittel wird über die Kältemittelabgabeleitung 320 an den Kühler 330 und den Unterkühler 332 geschickt, und wird durch den Kühlerlüfter 335 belüftet und gekühlt. Nachfolgend wird das Kältemittel zu der Kältemittelpumpe 174 geschickt und zirkuliert in dem Kühlkreislauf 300. Ein Teil des Kältemittels, das an die Kältemittelabgabeleitung 320 abgegeben wurde, wird mittels der Umgehungsleitung 350 zu der Kältemittelpumpe 174 geleitet, ohne durch den Kühler 330 oder den Unterkühler 332 hindurchzutreten, und zirkuliert in derselben Weise in dem Kühlkreislauf 300. Der Ionentauscher 360 ist parallel zu der Umgehungsleitung 350 bereitgestellt.
Das Dreiwegeventil 340 ist ein Ventil, das das Kältemittel aus der Kältemittelabgabeleitung 320 an den Kühler 330, den Unterkühler 332 und die Umgehungsleitung 350 aufteilt. Das Dreiwegeventil 340 befindet sich auf der Grundlage der Anweisung von der ECU 400 entweder in einem Zustand, in dem 100% des Kältemittels in den Kühler 330 und den Unterkühler 332 fließt, und kein Kältemittel in die Umgehungsleitung 350 fließt, oder einem Zustand, in dem kein Kältemittel in den Kühler 330 und den Unterkühler 332 fließt, und 100% des Kältemittels in die Umgehungsleitung 350 fließt. Der Behälter 370 ist ein Vorratsbehälter für ein Kältemittel in dem Kühlkreislauf 300. Falls sich eine Kältemittelmenge in dem Kühlkreislauf 300 verringert, wird dem Kühlkreislauf 300 von dem Behälter 370 ein Kältemittel zugeführt. Falls sich eine Kältemittelmenge in dem Behälter 370 verringert, füllt ein Benutzer des Fahrzeugs oder dergleichen den Behälter 370 mit einem Kältemittel nach. Ein Zwischenkühler 380 ist eine Vorrichtung, die eine Luft kühlt, die durch den Luftverdichter 136 auf eine hohe Temperatur verdichtet wurde, und ist mit der Kältemittelzufuhrleitung 310 und der Kältemittelabgabeleitung 320 verbunden. Um eine Abwärme der Brennstoffzelle 104 zum Heizen des Fahrzeuginneren zu verwenden, sind eine Klimaanlagenkältemittelzufuhrleitung 390 und eine Klimaanlagenkältemittelabgabeleitung 395 mit der Kältemittelabgabeleitung 320 verbunden. Ein Heizer 164 ist mit der Klimaanlagenkältemittelzufuhrleitung 390 verbunden. Der Heizer 164 wird zur Erhöhung der Temperatur des Kältemittels verwendet, falls die Temperatur des Kältemittels nicht ausreichend ist, um für eine Heizung verwendet zu werden.
Die Kältemittelpumpe 174, das Dreiwegeventil 340, der Kühler 330 und der Unterkühler 332 des Kühlkreislaufs 300 sind beispielsweise aus einem Metall ausgebildet, das an den Fahrzeugkörper angebracht ist, und somit elektrisch an dem Masseknoten GND geerdet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient der Körper als der Masseknoten GND. Die Kältemittelzufuhrleitung 310 oder die Kältemittelabgabeleitung 320 sind aus einem nichtleitfähigen Bauelement ausgebildet, und die Brennstoffzelle 104 ist in dem Fahrzeug in einem Zustand installiert, in dem sie von dem Körper, d.h. dem Masseknoten GND, elektrisch getrennt ist. Dementsprechend ist die Brennstoffzelle 104 von dem Körper des Fahrzeugs isoliert. Hierbei sind die Kältemittelpumpe 174, das Dreiwegeventil 340, der Kühler 330 und der Unterkühler 332 mit der Brennstoffzelle 104 über das Kühlmittel verbunden. Falls sich eine elektrische Leitfähigkeit des Kältemittels erhöht, kann dementsprechend über das Kältemittel ein elektrischer Verlust auftreten. Falls ein elektrischer Widerstandswert zwischen der Brennstoffzelle 104 und dem Masseknoten GND auf der Seite der Kältemittelzufuhrleitung 310 als rw1 definiert ist, und ein elektrischer Widerstandswert zwischen der Brennstoffzelle 104 und dem Masseknoten GND auf der Seite der Kältemittelabgabeleitung 320 als rw2 definiert ist, wird ein elektrischer Widerstandswert rw zwischen der Brennstoffzelle 104 und dem Masseknoten GND durch rw = rw1 × rw2 / (rw1 + rw2) berechnet.
In dem Brennstoffzellensystem wird durch Verwenden eines Brennstoffzellenstapelkühlmittels mit einer hohen Isolationsfähigkeit als dem Kältemittel und durch Entfernen von Verunreinigungsionen durch Austauschen der Verunreinigungsionen durch Protonen (H+) oder Hydroxidionen (OH-) unter Verwendung des Ionentauschers 360, der unter der Annahme in dem Kühlkreislauf 300 bereitgestellt ist, dass Verunreinigungen wie etwa Rost zu einer Zeit einer Verwendung beigemischt werden, dementsprechend eine elektrische Isolation des Brennstoffzellenstapelkühlmittels sichergestellt, das das Kältemittel ist. Einflussfaktoren für die Verminderung einer elektrischen Leitfähigkeit umfassen eine fälschliche Verwendung eines Kältemittels zusätzlich zu einer Vermischung mit Verunreinigungsionen. Dies wird dadurch verursacht, dass in den Behälter 370 anstelle eines Brennstoffzellenstapelkühlmittels fehlerhafterweise ein LLC für ein gewöhnliches Fahrzeug eingespritzt wird. Das LLC des Behälters 370 fließt allmählich in den Behälter 370, um das in dem Kühlkreislauf 300 verbrauchte Kältemittel zu ergänzen. Falls sich dementsprechend ein Isolationswiderstandswert aufgrund des Fließens des LLC zeitweilig verringert, und ein elektrischer Verlust erfasst wird, werden Verunreinigungsionen in dem LLC durch die Wirkung des Ionentauschers 360 entfernt, nachdem er eine Zeit lang verwendet wurde, und ein Isolationswiderstandswert des Kältemittels wird im Wesentlichen auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt.
Basierend auf dieser Fallannahme wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Isolationswiderstandswert unter Verwendung des nachstehenden Verfahrens erfasst. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen gesamten Verfahrensablauf veranschaulicht, der durch die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 durchgeführt wird. Die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 führt einen Schritt S10 des Verfahrensablaufs durch, während das Brennstoffzellensystem 10 betrieben wird, und führt einen Schritt S30 und die darauf nachfolgenden Schritte durch, nachdem der Leistungsschalter 450 abgeschaltet wurde.
Falls die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 eine Abnahme des Isolationswiderstandswertes in Schritt S10 erfasst, geht der Verfahrensablauf zu Schritt S20 über. Falls keine Abnahme des Isolationswiderstandswertes erfasst wird, führt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 die Bestimmung von Schritt S10 wiederholt durch, bis der Leistungsschalter 450 im Schritt S15 abgeschaltet ist.
Falls der Leistungsschalter 450 in Schritt S20 abgeschaltet ist, veranlasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 den Verfahrensablauf dazu, zu Schritt S30 überzugehen.
In Schritt S30 veranlasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 die Identifizierungseinheit 410 dazu, einen Bestimmungsvorgang einer Bestimmung durchzuführen, ob eine Position, an der eine Abnahme des Isolationswiderstandswertes aufgetreten ist, in dem FC-Bereich 115 ist. Dieser Vorgang ist nachstehend ausführlich beschrieben.
In Schritt S40 bestimmt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265, ob eine Position, an der eine Abnahme eines in Schritt S20 erfassten Isolationswiderstandswertes aufgetreten ist, in dem FC-Bereich 115 ist. Das Verfahren schreitet zu Schritt S50 fort, falls die Position in dem FC-Bereich 115 ist. Das Verfahren schreitet zu Schritt S70 fort, falls die Position nicht in dem FC-Bereich 115 ist. Das Verfahren des Schrittes S50 ist nachstehend beschrieben.
In Schritt S50 führt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 einen FC-Bereichsisolationswiderstandswiederherstellungsbestimmungsvorgang einer Bestimmung durch, ob der Isolationswiderstandswert des FC-Bereiches 115 von dem verminderten Zustand wiederhergestellt ist. In Schritt S70 veranlasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 die Identifizierungseinheit 410 dazu, eine andere Position eines elektrischen Verlustes als den FC-Bereich 115 zu identifizieren. Ein bestimmtes Verfahren des Schrittes S70 ist beispielsweise in der Druckschrift JP 2007-157631 A offenbart, und eine Beschreibung dessen ist daher in dieser Spezifikation nicht wiederholt.
In Schritt S60 wird bestimmt, ob der Isolationswiderstandswert des FC-Bereiches 115 von dem verminderten Zustand durch das Verfahren des Schrittes S50 wiederhergestellt ist. Der Verfahrensablauf geht zu Schritt S80 über, falls der Isolationswiderstandswert wiederhergestellt wurde, und der Verfahrensablauf geht zu Schritt S90 über, falls der Isolationswiderstandswert nicht wiederhergestellt wurde.
In Schritt S80 bestimmt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265, dass die Abnahme des Isolationswiderstandswertes in dem FC-Bereich 115 vorübergehend ist, und zeichnet in Schritt S85 eine Historie auf, die anzeigt, dass eine vorübergehende Abnahme des Isolationswiderstandswertes in dem FC-Bereich 115 aufgetreten ist. Die vorübergehende Abnahme des Isolationswiderstandswertes tritt beispielsweise auf, wenn der Behälter 370 fehlerhafterweise mit einem LLC nachgefüllt wurde.
In Schritt S90 bestimmt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265, dass die Abnahme des Isolationswiderstandswertes nicht vorübergehend ist, und aufgrund eines elektrischen Verlustes veranlasst ist, und zeigt in Schritt S95 beispielsweise auf einer Instrumententafel oder dergleichen eine Fehlerposition an, bei der ein Auftreten eines elektrischen Verlustes identifiziert wurde. Die Fehlerposition, an der ein Auftreten eines elektrischen Verlustes identifiziert wurde, wurde in den Schritten S40 bis S60 oder Schritt S70 identifiziert.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf einer Bestimmung veranschaulicht, ob die Position des Auftretens der Abnahme des Isolationswiderstandswertes in dem FC-Bereich 115 ist oder nicht, der in Schritt S30 gemäß 5 durchgeführt wird. In Schritt S300 veranlasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 die ECU 400 dazu, das Dreiwegeventil 340 derart umzuschalten, dass das von der Brennstoffzelle 104 abgegebene gesamte Kältemittel dem Kühler 330 und dem Unterkühler 332 zugeführt wird. In diesem Zustand wird die Kältemittelpumpe 174 angetrieben, um einen Mischvorgang eines Brennstoffzellenstapelkühlmittels durchzuführen.
Falls eine Mischzeit, in der der Mischvorgang des Schrittes S300 durchgeführt wird, größer als eine vorbestimmte Zeit ist, geht der Verfahrensablauf in Schritt S310 zu Schritt S320 über. Der Wert der vorbestimmten Zeit kann beispielsweise von einigen 10 Sekunden bis zu einer Minute reichen.
In Schritt S320 beschafft die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 einen Isolationswiderstandswert r1 des Brennstoffzellensystems 10 in einem Zustand, in dem die FC-Relais FCRB und FCRG geschlossen sind.
In Schritt S330 beschafft die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 einen Isolationswiderstandswert r2 des Brennstoffzellensystems 10 in einem Zustand, in dem die FC-Relais FCRB und FCRG offen sind.
In Schritt S340 bestimmt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265, ob ein durch Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r1 von dem Isolationswiderstandswert r2 erlangter Wert größer als ein Bestimmungswert ist. Der Bestimmungswert ist ein Wert, der größer als Null ist. Falls in Schritt S340 bestimmt wird, dass der durch die Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r1 von dem Isolationswiderstandswert r2 erlangte Wert größer als der Bestimmungswert ist, bestimmt die Identifizierungseinheit 410 in Schritt S350, dass sich der Einflussfaktor für die Abnahme des Isolationswiderstandswertes in dem FC-Bereich 115 befindet. Falls es andererseits bestimmt ist, dass der durch die Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r1 von dem Isolationswiderstandswert r2 erlangte Wert kleiner als der Bestimmungswert ist, bestimmt die Identifizierungseinheit 410 in Schritt S360, dass der Einflussfaktor für die Abnahme des Isolationswiderstandswertes ein anderer als der FC-Bereich 115 ist. Die Gründe sind folgende.
Der Isolationswiderstandswert r2 ist ein Isolationswiderstandswert des Brennstoffzellensystems 10, von dem der FC-Bereich 115 ausgeschlossen ist. Der Isolationswiderstandswert r1 ist ein Isolationswiderstandswert, falls ein Isolationswiderstand des FC-Bereiches 115 und ein Isolationswiderstand des Brennstoffzellensystems 10, von dem der FC-Bereich 115 ausgeschlossen ist, parallel verbunden sind. Falls dementsprechend der Isolationswiderstandswert des FC-Bereichs 115 sehr groß ist, ist der Isolationswiderstandswert r1 im Wesentlichen derselbe wie der Isolationswiderstandswert r2 des Brennstoffzellensystems 10, von dem der FC-Bereich 115 ausgeschlossen ist. Falls andererseits der Isolationswiderstandswert des FC-Bereiches 115 gering ist, ist der Isolationswiderstandswert r1 geringer als der Isolationswiderstandswert des Brennstoffzellensystems 10, von dem der FC-Bereich 115 ausgeschlossen ist. Falls dementsprechend der Isolationswiderstandswert des FC-Bereichs 115 gering ist, ist der Isolationswiderstandswert r1 kleiner als der Widerstandswert r2 des Brennstoffzellensystems 10, von dem der FC-Bereich 115 ausgeschlossen ist, und somit ist der durch Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r1 von dem Isolationswiderstandswert r2 erlangte Wert ein großer positiver Wert. Falls dementsprechend der durch Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r1 von dem Isolationswiderstandswerts r2 erlangte Wert größer als der Bestimmungswert ist, kann bestimmt werden, dass der Isolationswiderstandswert des FC-Bereichs 115 gering ist, das heißt, dass sich der Einflussfaktor der Abnahme des Isolationswiderstandswertes in dem FC-Bereich 115 befindet. Falls andererseits der Isolationswiderstandswert des FC-Bereiches 115 sehr groß ist, ist der Isolationswiderstandswert r1 im Wesentlichen derselbe wie der Isolationswiderstandswert r2 des Brennstoffzellensystems 10, von dem der FC-Bereich ausgeschlossen ist, und somit ist der durch Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r1 von dem Isolationswiderstandswertes r2 erlangte Wert im Wesentlichen Null. Falls demensprechend der durch Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r1 von dem Isolationswiderstandswert r2 erlangte Wert kleiner als der Bestimmungswert ist, kann bestimmt werden, dass der Isolationswiderstandswert des FC-Bereiches 115 groß ist, das heißt, dass der Einflussfaktor für die Abnahme des Isolationswiderstandswertes ein anderer als der FC-Bereich 115 ist.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Verfahrensablauf einer Bestimmung einer Wiederherstellung von der Abnahme des Isolationswiderstandswertes des FC-Bereichs 115 veranschaulicht, der in Schritt S50 gemäß 5 durchgeführt wird. In Schritt S500 veranlasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 die ECU 400 dazu, das Dreiwegeventil 340 derart umzuschalten, dass das von der Brennstoffzelle 104 abgegebene gesamte Kältemittel dem Kühler 330 und dem Unterkühler 332 zugeführt wird, und das Kältemittel nicht in die Umgehungsleitung 350 fließt. In diesem Zustand wird die Kältemittelpumpe 174 angetrieben, um einen Mischvorgang eines Brennstoffzellenstapelkühlmittels durchzuführen. Falls in Schritt S510 eine Mischzeit, in der der Mischvorgang von Schritt S500 durchgeführt wird, größer als eine vorbestimmte Zeit ist, geht der Verfahrensablauf zu Schritt S520 über. Die vorbestimmte Zeit kann beispielsweise von einigen 10 Sekunden bis zu einer Minute reichen.
In Schritt S520 veranlasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 die ECU 400 dazu, das Dreiwegeventil 340 derart umzuschalten, dass das von der Brennstoffzelle 104 abgegebene gesamte Kältemittel in die Umgehungsleitung 350 fließt, und dass die FC-Relais FCRB und FCRG verbunden sind. Die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 beschafft in diesem Zustand einen Isolationswiderstandswert r3.
In Schritt S530 führt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 einen Wiederherstellungsvorgang des Isolationswiderstandswertes des FC-Bereiches durch. Im Einzelnen veranlasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 die ECU 400 dazu, die Kältemittelpumpe 174 in dem Zustand von Schritt S520 anzutreiben. Das Kältemittel fließt in die Umgehungsleitung 350, und ein Teil des Kältemittels fließt in den Ionentauscher 360. Falls dementsprechend Verunreinigungsionen in dem Kältemittel vorhanden sind, werden die Verunreinigungsionen durch den Ionentauscher 360 entfernt. Falls in Schritt S540 ein Wiederherstellungsvorgang für eine längere Zeit als eine vorbestimmte Zeit durchgeführt wird, geht der Verfahrensablauf zu Schritt S550 über. Die vorbestimmte Zeit kann beispielsweise von einigen 10 Sekunden bis zu einer Minute reichen.
In Schritt S550 beschafft ähnlich zu Schritt S520 die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 einen Isolationswiderstandswert r4.
In Schritt S560 bestimmt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265, ob ein durch eine Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r3 von dem Isolationswiderstandswert r4 erlangter Wert größer als ein Bestimmungswert ist. Der Bestimmungswert ist ein Wert, der größer als Null ist. Die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 bestimmt in Schritt S570, dass der Isolationswiderstandswert von dem verminderten Zustand wiederhergestellt ist, falls der durch die Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r3 von dem Isolationswiderstandswertes r4 erlangte Wert größer als der Bestimmungswert ist, und bestimmt, dass der Isolationswiderstandswert von dem verminderten Zustand in Schritt S580 nicht wiederhergestellt ist, falls der Wert nicht größer als der Bestimmungswert ist. Die Gründe sind folgende.
Falls es gemäß der vorstehenden Beschreibung Verunreinigungsionen in dem Kältemittel gibt, werden die Verunreinigungsionen durch den Ionentauscher 360 entfernt, während der Vorgang der Wiederherstellung des Isolationswiderstandswertes des FC-Bereichs durchgeführt wird. In diesem Fall verringert sich die elektrische Leitfähigkeit des Kältemittels, und der Isolationswiderstandswert steigt an. Infolgedessen wird der Isolationswiderstandswert r4 größer als der Isolationswiderstandswert r3. Falls es andererseits keine Verunreinigungsionen in dem Kältemittel gibt, wird keine Entfernung der Verunreinigungsionen durchgeführt, und somit ändert sich die elektrische Leitfähigkeit im Wesentlichen nicht. Infolgedessen sind die Größenordnungen des Isolationswiderstandswertes r4 und des Isolationswiderstandswertes r3 nahezu dieselben. In dieser Weise kann die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 unter Verwendung des durch Subtraktion des Isolationswiderstandswertes r3 von dem Isolationswiderstandswert r4 erlangten Wertes bestimmen, ob der Isolationswiderstandswert wiederhergestellt wurde, das heißt, ob es Verunreinigungsionen in einem Lösemittel gibt, und die Verunreinigungsionen nachfolgend entfernt wurden.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung umfasst das Brennstoffzellensystem 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265, die einen Isolationswiderstandswert des Brennstoffzellensystems 10 erfasst, und die Identifizierungseinheit 410, die eine Position des Brennstoffzellensystems 10 identifiziert, bei der sich ein Isolationswiderstandswert verringert hat, falls die Abnahme des Isolationswiderstandswertes erfasst wurde. Falls die durch die Identifizierungseinheit 410 identifizierte Position sich in der Brennstoffzelle 104 befindet, führt die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 einen Bestimmungsvorgang durch, ob die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist. Falls die Abnahme des Isolationswiderstandswertes in der Brennstoffzelle 104 vorübergehend ist, ist eine Reparatur der Brennstoffzelle 104 nicht notwendig. Falls sich die Position, an der die Abnahme des Isolationswiderstandswertes aufgetreten ist, in der Brennstoffzelle 104 befindet, ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel dementsprechend möglich, zu bestimmen, ob die Brennstoffzelle 104 eine Reparatur erfordert, und ob die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist, wodurch keine Reparatur erforderlich ist.
Bei dem Brennstoffzellensystem 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfasst die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit 265 eine Isolationswiderstandswert r3 in einem Zustand, in dem das Kältemittel nicht in dem Ionentauscher 360 fließt, erfasst nachfolgend einen Isolationswiderstandswert r4 in einem Zustand, in dem das Kältemittel in dem Ionentauscher 360 fließt, und bestimmt bei Wiederherstellung des Isolationswiderstandswert von dem verminderten Wert, dass die Abnahme des Isolationswiderstandswertes aufgrund einer Nachfüllung des Behälters 370 mit einem fehlerhaften Kältemittel vorübergehend ist, das den Isolationswiderstandswert absenkt. Das heißt, gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, zu bestimmen, ob der Einflussfaktor für die Abnahme des Isolationswiderstandswertes die Nachfüllung des Behälters mit einem fehlerhaften Kältemittel ist, das den Isolationswiderstandswert absenkt.
Falls die Abnahme des Isolationswiderstandswertes in der Brennstoffzelle 104 vorübergehend ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Reparatur der Brennstoffzelle 104 nicht notwendig. Dementsprechend können nachfolgend der Erfassungsvorgang des Isolationswiderstandswertes r3 in einem Zustand, in dem das Kältemittel nicht in dem Ionentauscher 360 fließt, danach das Erfassen des Isolationswiderstandswertes r4 in einem Zustand, in dem das Kältemittel in dem Ionentauscher fließt, und eine Bestimmung, ob der Isolationswiderstandswert von dem verminderten Wert wiederhergestellt ist, nicht durchgeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele begrenzt, und kann in verschiedenen Formen umgesetzt werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können technische Merkmale der Ausführungsbeispiele, die den technischen Merkmalen der Ausgestaltungen entsprechen, die in der Erfindungszusammenfassung beschrieben sind, geeignet ausgetauscht oder kombiniert werden, um einen Teil oder alle der vorstehend genannten Aufgaben zu lösen, oder um einen Teil oder alle der vorgenannten Vorteile zu erzielen. Die technischen Merkmale können geeignet entfernt werden, solange sie nicht als erfindungswesentlich beschrieben sind.
Ein Brennstoffzellensystem (10) umfasst eine Vielzahl von elektrischen Komponenten (110), die mit durch eine Brennstoffzelle (104) erzeugter elektrischer Leistung versorgt werden, einen Kältemittelkreislauf (310, 320), der die Brennstoffzelle (104) unter Verwendung eines Kältemittels kühlt, einen Behälter (370), der mit dem Kältemittelkreislauf (310, 320) verbunden ist, das Kältemittel speichert, und mit dem Kältemittel nachgefüllt wird, eine Erfassungseinrichtung, die einen Isolationswiderstandswert des Brennstoffzellensystems (10) erfasst, und eine Identifizierungseinheit (410), die identifiziert, an welcher Position der Brennstoffzelle (10) sich der Isolationswiderstandswert verringert hat, falls es erfasst ist, dass sich der Isolationswiderstandswert verringert hat. Die Erfassungseinrichtung führt einen Bestimmungsvorgang durch, ob die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist, falls die identifizierte Position die Brennstoffzelle (104) ist, und bestimmt, dass kein eine Reparatur erfordernder Fehler vorliegt, falls die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007157631 A [0002, 0035]

Claims

Brennstoffzellensystem (10), mit: einer Brennstoffzelle (104), die elektrische Leistung erzeugt; einer Vielzahl von elektrischen Komponenten (110), die mit der durch die Brennstoffzelle (104) erzeugten elektrischen Leistung versorgt werden; einem Kältemittelkreislauf (310, 320), der die Brennstoffzelle (104) unter Verwendung eines Kältemittels kühlt; einem Behälter (370), der mit dem Kältemittelkreislauf (310, 320) verbunden ist, zur Speicherung des Kältemittels eingerichtet ist und mit dem Kältemittel nachgefüllt wird; einer Isolationswiderstandswerterfassungseinheit (265), die dazu eingerichtet ist, einen Isolationswiderstandswert des Brennstoffzellensystems (10) zu erfassen; und einer Identifizierungseinheit (410), die dazu eingerichtet ist, bei Erfassung einer Verringerung des Isolationswiderstandswertes zu identifizieren, an welcher Position des Brennstoffzellensystems (10) sich der Isolationswiderstandswert verringert hat, wobei die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit (265) dazu eingerichtet ist, einen Bestimmungsvorgang durchzuführen, ob eine Verringerung des Isolationswiderstandswerts vorübergehend ist, falls die identifizierte Position die Brennstoffzelle (104) ist, und zu bestimmen, dass kein eine Reparatur erfordernder Fehler vorliegt, falls die Abnahme des Isolationswiderstandswertes vorübergehend ist.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1, ferner mit einem Ionentauscher, der in dem Kältemittelkreislauf (310, 320) bereitgestellt ist, und in dem Kältemittel umfasste Verunreinigungsionen austauscht, wobei die Isolationswiderstandswerterfassungseinheit (265) dazu eingerichtet ist: i) den Isolationswiderstandswert in einem Zustand zu erfassen, in dem das Kältemittel nicht in dem Ionentauscher fließt; ii) nachfolgend den Isolationswiderstandswert in einem Zustand zu erfassen, in dem das Kältemittel in dem Ionentauscher fließt; und iii) zu bestimmen, falls der Isolationswiderstandswert von dem verringerten Isolationswiderstandswert wiederhergestellt ist, dass die Abnahme des Isolationswiderstandswerts aufgrund eines fehlerhaften Kältemittels vorübergehend ist, das den Isolationswiderstandswert verringert und mit dem der Behälter (370) nachgefüllt ist.