JP2002319426A - 燃料電池システム用の冷却液の品質を管理する方法 - Google Patents

燃料電池システム用の冷却液の品質を管理する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
どの冷却液の品質を管理する方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、燃料電池システム用の冷却液
の品質を管理する方法に関するものであり、燃料電池シ
ステムの負荷回路の絶縁抵抗を測定し監視することが提
案される。測定された絶縁抵抗と冷却液の導電率の間に
は一義的に規定された関数関係があることが明らかとな
っており、したがって対応するセンサ・システムおよび
評価手段を用いた導電率の別途の測定は本発明において
省くことができる。

Description

【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、ＥＰ００４３９４１
Ｂ１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。ＥＰ００４３９
４１Ｂ１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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｚ (72)発明者 アントン ゾンターク ドイツ国 73230 キルヒハイム ヒュー レンベルクシュトラーセ ８ (72)発明者 ヨゼフ ゾンターク ドイツ国 73230 キルヒハイム ヴァイ レレッカー 27 (72)発明者 フーベルト ウルバーン ドイツ国 73275 オームデン ハルデン ヴェーク 20 Ｆターム(参考） 2G060 AA06 AE26 AF08 FA01 FA15 HC07 HC10 3D035 AA03 5H027 AA02 KK51 5H115 PA08 PC06 PG04 PI18 PI29 PU01 TO30 TR19 TU20 UB05 UB07 UI35

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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。
  2. 【請求項２】 絶縁抵抗の下限閾値が規定され、絶縁抵
    抗がこの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。
  3. 【請求項３】 絶縁抵抗の下限閾値が規定され、絶縁抵
    抗がこの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または２に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 燃料電池システムの絶縁抵抗および導電
    率が互いの関数として測定されること、および関連する
    導電率がそれぞれ測定された絶縁抵抗を用いて決められ
    た関係を参照して決定されることを特徴とする、請求項
    １〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 絶縁抵抗の閾値が、絶縁抵抗と導電率の
    間の決められた関係を参照して規定されることを特徴と
    する、請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 燃料電池システム用の冷却液の品質を管
    理するための、燃料電池システムの負荷回路の絶縁抵抗
    を監視する装置の用途。
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