(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの燃料電池（４）と、電気消費装置（９）用の共通の給電端子（８）に接続される中間蓄電器（７）と、１つ又は複数の燃料電池の運転パラメータを検出するための少なくとも１つのセンサ（１０）と、検出された運転パラメータに従ってスイッチ（６）を開閉するための制御回路（１１）に加えて、燃料電池（４）を中間蓄電器（７）及び給電端子（８）に電気的に接続する及び／又は絶縁するためのスイッチ（６）とを備える燃料電池システムに関する。
2005536856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気消費装置（９）用の共通の給電接続部（８）に接続される、少なくとも１つの燃料電池と中間蓄電器（７）とを有する燃料電池システムであって、
前記システムが、前記少なくとも１つの燃料電池（４）の運転パラメータを記録するための少なくとも１つのセンサ（１０）と、前記中間蓄電器（７）と前記給電接続部（８）に対して前記燃料電池を電気的に接続する及び／又は絶縁するためのスイッチ（６）と、記録された前記運転パラメータの関数として前記スイッチ（６）を開閉するための制御回路（１１）とを有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記スイッチ（６）が半導体スイッチ、特にＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記スイッチ（６）と前記燃料電池（４）とが熱的に結合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池システムが燃料電池スタック（４）を備えることと、前記スイッチ（６）が前記スタックの一方の端部に配列されることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御回路（１１）が、単一の運転パラメータに基づき前記スイッチ（６）を開閉するように設計されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御回路（１１）が、第１の運転パラメータに基づき前記スイッチ（６）を開き、また第２の運転パラメータに基づき前記スイッチを閉じるように設計されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御回路（１１）が、第１の限界値を超える毎に前記スイッチ（６）を開き、また第２の限界値を超える毎に前記スイッチを閉じるように設計されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料電池システムが、パルスを用いて前記スイッチ（６）を作動するためのパルス発生回路（１６）を備え、該回路のデューティ係数が、前記少なくとも１つの運転パラメータの関数として可変であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記パルス発生回路（１６）によって発生される前記パルスの周波数が０．１〜５０ｋＨｚであることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記センサ（１０）が、前記少なくとも１つの燃料電池（４）の端子電圧を記録するための電圧センサであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記制御回路（１１）が、上限電圧を超えた場合に前記スイッチ（６）を閉じるように、及び／又は下限電圧を下回った場合に前記スイッチを開くように設計されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記センサが、前記少なくとも１つの燃料電池の内部抵抗を記録するための内部抵抗センサであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記制御回路（１１）が、上限抵抗を超えた場合に前記スイッチ（６）を閉じるように、及び／又は下限抵抗を下回った場合に前記スイッチを開くように設計されることを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記センサ（１０）が、前記少なくとも１つの燃料電池の水素分圧を記録するための圧力センサであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記制御回路（１１）が、上限圧力を超えた場合に前記スイッチ（６）を閉じるように、及び／又は下限圧力を下回った場合に前記スイッチを開くように設計されることを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記記録された運転パラメータに基づき前記制御回路によって弁の処理量が調整される当該弁が、少なくとも１つの運転ガス供給ラインに配列されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
水素源としての改質器（３）が前記少なくとも１つの燃料電池の上流に接続されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記改質器（３）の処理量が、前記記録された運転パラメータに基づき前記制御回路（１１）によって調整されることを特徴とする請求項１７に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
燃料電池は、化学エネルギを電気エネルギに直接変換するための装置であり、バッテリと異なり、燃料及び酸化剤の形態でエネルギ担体を連続的に供給しなければならない。従来の低温燃料電池用の燃料は水素であるが、約１０００℃の動作温度で一酸化炭素、メタン又は天然ガスを変換する他の高温燃料電池も知られている。
【背景技術】
【０００２】
固定用途に使用される燃料電池は、燃料及び酸化剤用の圧縮貯蔵物と組み合わせて使用することができ、この圧縮貯蔵物は、燃料電池の所望の出力電力に応じて非常に迅速に変更可能なガス流を供給することができる。
【０００３】
一つは車両と共に移動しなければならない圧縮貯蔵物の大きな質量の故に、２つ目は、車両が事故に会った場合、燃料、特に水素で満たされた圧縮貯蔵物によって提起される潜在的な危険性の故に、例えば電気自動車用のエネルギ源として燃料電池用の圧縮貯蔵物を移動用途に使用すること最適であるとは限らない。
【０００４】
したがって、改質器として公知のものを使用するシステムは、燃料電池によって直接利用できないが、このために燃料電池の移動用途には、順調に輸送できるエネルギ担体、例えばガソリンを、使用可能なエネルギ担体、実用ではＨ２、ＣＯ２及び蒸気を実質的に含むガス混合気に変換する方法が好ましい。圧縮貯蔵物と比較した改質器の１つの不都合は、改質器が供給する燃料の流れを典型的に１００秒の大きさのオーダの時定数でゆっくりとのみ変更できることであり、これに対し、圧縮貯蔵物からの体積流量は０．０１秒以下の時定数で調整できる。
【０００５】
運転中、燃料電池はある燃料量を常に収容するので、供給される燃料量に対応する量よりも多くの電力を短時間に抽出することが可能であるが、このことは、燃料電池内の化学的状態の望ましくない移行をもたらす。従来の燃料電池システムでは、このことは、改質器によって供給される燃料の流れを、通常燃料電池が受け取る流れよりも大きく設定することによってのみ回避することができ、この結果、電力の突然の需要増の場合に燃料予備が利用可能である。しかし、この追加の燃料は、移動システムに引き続き使用するために貯蔵できないので、余剰燃料は一般に効率的に利用されず、エコロジー及び経済的な観点から望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、供給される燃料が効率的に使用される場合、供給される燃料の流れをゆっくりと変更できるに過ぎないとしても、システムの出力電力の迅速な変化を可能にする燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１の特徴を有する燃料電池システムによって達成される。
【０００８】
このタイプのシステムは、電気消費装置に小電力を供給するために燃料電池を断続的に運転することによって、連続運転用の燃料電池の定格電力未満の出力電力で燃料電池を運転することを可能にし、またスイッチが閉じられる運転段階に、燃料電池が電気消費装置に供給すると共に中間蓄電器を充電し、これに対し、スイッチが閉じられる運転段階では、中間蓄電器は電気消費装置への給電を引き受ける。
【０００９】
スイッチは負荷に対して開閉できなければならないので、半導体スイッチ、特にＭＯＳＦＥＴが好ましい。
【００１０】
このタイプのスイッチによって発生される廃熱は、燃料電池が熱的にスイッチに結合される場合、燃料電池を加熱するために効果的に使用することができる。特に燃料電池スタックを有する燃料電池システムの場合、スイッチをスタックの一方の端部に配列し、このようにしてスタック端部のセルを高温維持することが好ましく、さもなければ、スタック端部のセルの温度は中央のセルと比較して低下し、望ましくない。運転中のスイッチに生じる電力損失は、スタックを所望の運転温度に保持するために必要な加熱電力よりも大きいので、燃料電池スタックの専用の加熱装置を省略することができる。
【００１１】
制御回路は、単一の運転パラメータについて記録された値に基づき各々の場合にスイッチの開閉を制御することができるか、あるいは制御回路は、開を制御するために１つの運転パラメータを利用でき、また閉を制御するために、異なるセンサによって記録可能である第２の運転パラメータを使用できる。
【００１２】
制御回路は、１つ又は複数の運転パラメータを連続的に監視して、第１の限界値を超える毎にスイッチを開き、また第２の限界値に交差する毎にスイッチを閉じるように設計することができる（第１の限界値について同一又は異なる運転パラメータによって）。このタイプの制御方式により、消費装置によって使用された電力を正確に追跡することが可能である。この場合、開閉サイクルの持続時間は数秒以上の大きさのオーダであり得、したがって、中間蓄電器の容量を相応して寸法決めしなければならない。
【００１３】
他の可能性は、パルスを用いてスイッチを作動するパルス発生回路を制御回路に組み込むことであり、制御回路のデューティ係数は、少なくとも１つの運転パラメータの関数として変更できる。これにより、サイクルタイムの相当の短縮及び／又は５０ｋＨｚまでの周波数によるスイッチの作動を可能にする。中間蓄電器の必要な容量は、この解決方法では相当低く、また燃料電池の断続運転に起因する消費装置の電圧変動を相当低いレベルに維持できる。
【００１４】
監視すべき適切な運転パラメータは、特に燃料電池の端子電圧であるか、あるいは直列接続の燃料電池スタックの場合、端子電圧又は特にスタック全体のすべてのセル最小電池電圧、個々の燃料電池又は燃料電池スタックの内部抵抗、又はセルの水素分圧である。本願明細書では、同一パラメータの２つの異なる限界値をスイッチの開閉のための限界値として使用することができるか、代わりに、異なるパラメータについて２つの限界値を使用することが可能である。特にセル電圧がスイッチの開のための基準として使用される場合、１つ又は複数のセルのＣＯ酸化を可能にするような低いレベルに、この電圧を選択することができる。特にＣＯ成分を含有し得る改質器ガスで燃料電池が運転される場合、この成分は、通常の運転状態下では反応しないので、セル内に蓄積して「被毒」を招き、セルの内部抵抗の増加及びセル端子電圧の低下となって現れ、スタックの個々のセル毎に被毒レベルが異なる可能性がある。
【００１５】
制御回路はまた、スイッチの制御と相関して、燃料電池への燃料供給又はセルに供給する改質器への燃料供給を制御するために使用することができる。
【００１６】
本発明のさらなる特徴及び改良は、添付図面を参照して、模範的な実施形態の次の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示した燃料電池システムは、調整バルブ２を介して改質器３に連結される、例えばガソリン、メタノール等のような液体燃料用のタンク１を具備する。改質器３は、特に、燃料を、分子水素を含有するガス混合気に変換するために使用される。このガス混合気は、改質器３に連結されかつ電気的に直列接続される複数の燃料電池を備える燃料電池スタック４に送られる。燃料電池スタック４は電気出力接続端子５を有し、それらの間に、セル内に水を形成する水素と酸素との反応に起因する電圧が存在する。半導体装置、特にＭＯＳＦＥＴ６、及び中間蓄電器７、この場合の二次電池は、出力接続端子５と直列接続され、この結果、スイッチ６が閉じられると、燃料電池スタック４からの電流を中間蓄電器７に充電することができる。中間蓄電器７の極は、同時に燃料電池システムの負荷接続端子８を形成し、図に示されているように電気消費装置９がこの端子に接続される。スイッチ６が閉じられると、この消費装置９は、同様に燃料電池スタック４から電流を引き、これに対し、スイッチ６が開くと、中間蓄電器７によって消費装置が供給される。
【００１８】
燃料電池スタックの運転パラメータを記録するためのセンサ１０は、制御回路１１に接続される。センサ１０は、燃料電池スタック４の出力電圧又は内部抵抗を記録するための測定回路でもよく、各々の場合にスタック４の個々のセルについて出力電圧及び内部抵抗を別個に記録するために、上記のタイプの複数の測定回路を設けることも可能である。特にスタックのセル内の水素分圧を記録するための化学センサも考えられる。これらのパラメータの１つ以上を監視することにより（組み合わせた複数のセンサを設けることも可能である）、制御回路１１は、燃料電池スタック４の電力性能、より詳しくは、燃料供給と消費装置９によって取り出された電力との間の比率にアクセスすることが可能である。
【００１９】
第１に、例として、スタック４の個々のセルの端子電圧を各々の場合に測定するためのセンサ１０が存在する状態について考慮する。図２の時間間隔ｔ０〜ｔ１のように、スイッチ６が開かれ、かつ燃料電池に負荷がない場合、供給される出力電力はゼロであり、また測定された電圧はセル毎に僅かに異なり得る一定の高い値を有する。図２のＵｍａｘ及びＵｍｉｎで示される曲線は、スタック４のすべてのセルの最高及び最低の電圧をそれぞれ示している。スイッチ６が時点ｔ１で閉じられると、曲線Ｕｍａｘ、Ｕｍｉｎは負荷値に最初に低下する。この時点にスタック４によって供給される出力電力は、調整バルブ２を介した１次電力の供給に対応するものよりも高い。したがって、セルの電気化学的状態は安定でなく、出力電圧は徐々に低下する。制御回路１１が、時点ｔ２に、出力電圧Ｕｍｉｎがより低い限界値Ｕｌｏｗに達したことを記録した場合、制御回路はスイッチ６を開き、この結果、電流はもはや流れず、電圧Ｕｍａｘ、Ｕｍｉｎは最初に急激に上昇する。これに緩やかな上昇段階が続き、電力がスタック４から抽出されておらず、スイッチ開で以前に消費されていた余剰燃料に置き換わる燃料が同時に流れ込んでいるという事実が反映される。電圧Ｕｍｉｎが上限値Ｕｈｉｇｈに達すると（時点ｔ３）、制御回路１１はスイッチ６を再び閉じ、サイクルが繰り返される。電圧Ｕｍｉｎと異なり、負荷接続端子８の電圧は、中間蓄電器７によってバッファされるので、狭い限界内でのみ振動する。
【００２０】
原則として、図１に示した構造では、調整バルブ２のガス流量を設定することによってスタック４の出力電力を調整することが可能である。容易に理解できるように、消費装置９の抵抗が一定であると考えられる場合、燃料供給速度がより低いと、スイッチ６が閉じられる段階はそれだけより短くなり、またスイッチが開く段階はより長くなる。スイッチが閉じられると、取り出される電力は燃料の形態で供給された電力よりも大きく、したがって、セルは過負荷となり、セルの出力電圧は下がる。スイッチが開いている間、消費装置９には中間蓄電器７から供給され、セルは回復する。スイッチ６と中間蓄電器７との間の相互作用により、改質器３によって供給された燃料流を消費装置９によって変更された電力消費に整合させることができる速度よりも高い速度で、燃料電池スタック４の出力電力の変更を実現することが可能である。
【００２１】
燃料の供給によって燃料電池システムの電力を調整する方法よりもさらに技術的に有益な選択は、逆に、消費装置９が必要とする電力に基づき調整バルブ２で、制御回路１１による燃料供給速度の調整を可能にする方法である。特に移動用途に生じる可能性があるような消費装置９の電力需要の短い変動は、中間蓄電器７によって最初に吸収することができる。電力需要の増加が中間蓄電器７の貯蔵容量に対応するものより長く課せられる場合、燃料供給を調整しなければならない。制御回路１１は、スイッチング時間ｔ１、ｔ２、ｔ３等に基づき電力需要を推定することが可能である。電力需要がより高いと、スイッチの閉から電圧Ｕｍｉｎが下限値Ｕｌｏｗに達するまでの時間期間［ｔ１、ｔ２］はより短くなる。それに反して、引き続く回復段階［ｔ２、ｔ３］の持続時間は実質的に燃料供給速度に左右される。したがって、制御回路１１は、時間間隔［ｔ１、ｔ２］が短くなったことを確認したとき、その処理量を増加するために制御弁２を作動し、逆に、時間期間［ｔ１、ｔ２］が余りに長くなったときにその処理量を低減することによって、これらの２つの時間の間の比率を一定に維持する。
【００２２】
上に既述したように、改質器によって供給されるガス混合気のＣＯ成分は、スタック４のセルの被毒をもたらすことがあり、その結果、セルの内部抵抗が増加して、それらの電力供給が減少する。このようにして燃料電池内に蓄積した一酸化炭素は、限界値を超えるとセル内でＣＯの燃焼が始まるセルの出力電圧を限界値未満に強制する一時的な高い電気負荷によって分解できる。下限電圧値ｕＬＯＷは、この限界値未満にあるように選択することができ、この結果、負荷段階では、各々の場合に、電圧Ｕｍｉｎを供給しかつ一般にＣＯで最も強く被毒されるセルであろうセルでスイッチ６が閉じる少し前に、ＣＯは分解される。この分解段階がセルの一酸化炭素をほぼ完全に分解する程度に十分に長い場合、セルの性能は引き続くサイクルで回復され、この結果、スタックの異なるセルは最低の出力電圧Ｕｍｉｎを供給する。分解段階の持続時間がＣＯを完全に分解するのに不十分である場合、それにもかかわらず、セルの性能のさらなる低下を防止し、またスタックのセルのすべてに集まったＣＯの量がスタック全体を再生するために必要である程度に、スタック４の運転継続を可能にする。
【００２３】
ＣＯ被毒が些細な役割しか果たさないならば、ＣＯの分解を可能にする低いセル電圧未満の運転は、必要でないか、あるいは時に必要であるに過ぎない。この場合、負荷接続端子８の電圧変動を低減するために、及び／又は中間蓄電器７に貯蔵されるエネルギ量を低減し、これによって、より小さい、より軽量の、またより廉価な中間蓄電器の使用を可能にするために、スイッチ６のスイッチング頻度を増加することが望ましいかもしれない。
【００２４】
これらの要件を満たす本発明の第２の構造による燃料電池システムが、図３に示されている。この構造は、同様に、２つの負荷接続端子８の間に直列接続される燃料電池スタック４とスイッチ６と、燃料電池スタック４及びスイッチ６と並列に配列される中間蓄電器７とを備える。まさに図１を参照して説明したように、１つ以上のセンサ１０が燃料電池スタック４に配列される。制御プログラム１３に具体化される運転方法に応じて、マイクロコントローラ１２は、１つ又は複数のセンサ１０によって記録された運転パラメータの目標値を供給する。減算要素１８又は演算増幅器は、測定された運転パラメータと目標値との差を決定して、それらを調整器１４に送り、この調整器によってＰＷＭパルス発生器１５用の変調信号に変換される。ＰＷＭパルス発生器は、クロック発生器１６によって予め決定されるクロックサイクルのパルス信号と変調信号によって予め決定されるデューティ係数とを、変調装置１５から受信された制御信号のレベルに応じてＭＯＳＦＥＴスイッチ６を開又は閉に保持するドライバ１７に供給する。パルス幅変調信号の周波数は０．１〜５０ｋＨｚであり得、この周波数がより高いと、負荷接続端子８の電圧リップルはより低く、また中間蓄電器７の必要な貯蔵容量はそれだけ小さくなる。
【００２５】
図３に示した構造では、図２に示したように、負荷の下のセル電圧の低下を観測できないので、負荷接続端子８に接続された消費装置によって受け取られた電力を制御プログラム１３で考慮しなければならない。これは、例えば、負荷接続端子８にわたって流れる電流強度又は電力を記録するために当該端子に接続されたセンサ（図示せず）の補助により、あるいはマイクロコントローラ１２に送られる制御信号によって行うことができ、この制御信号は、消費装置の電力を制御するために同一の方法で消費装置にも送られ、したがって消費装置が受け取る電力を表す。
【００２６】
この構造においても、マイクロコントローラ１２も、燃料電池スタック４への直接の水素流又はスタック４の上流に接続された改質器への燃料流を制御する調整バルブ２を介して燃料流量を適切に制御する。
【００２７】
両方の構造では、スイッチ６は、その廃熱が端側燃料電池を追加して加熱するために、各々の場合に燃料電池スタック４の端側に配列されるが、さもなければ、端側燃料電池は、すべての燃料電池に対し等しい電力による加熱を使用する場合、スタックの中央に配置されたセルの温度よりも低くなるであろう。このようにして、スイッチ６は、標準半導体が十分に耐えることができる７０〜９５℃の範囲の温度に保持される。その廃熱は燃料電池の温度を制御するために使用されるので、本発明によるシステムの総合効率の悪化は、スイッチ６の電力損失が、燃料電池の温度を制御するためにいずれにしろ必要である加熱電力を超える程度に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による燃料電池システムのブロック図である。
【図２】本発明によるシステムの燃料電池の端子電圧の時間曲線である。
【図３】本発明の第２の構造による燃料電池システムのブロック図である。
【図１】
2005536856.tif 000003
【図２】
2005536856.tif 000004
【図３】
2005536856.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月19日(2004.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気消費装置（９）用の共通の給電接続部（８）に接続される、少なくとも１つの燃料電池と中間蓄電器（７）とを有する燃料電池システムであって、
前記システムが、前記少なくとも１つの燃料電池（４）の運転パラメータを記録するための少なくとも１つのセンサ（１０）と、前記中間蓄電器（７）と前記給電接続部（８）に対して前記燃料電池を電気的に接続する及び／又は絶縁するためのスイッチ（６）と、記録された前記運転パラメータの関数として前記スイッチ（６）を開閉するための制御回路（１１）とを有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池システムが、パルスを用いて前記スイッチ（６）を作動するためのパルス発生回路（１６）を備え、該回路のデューティ係数が、前記少なくとも１つの運転パラメータの関数として可変であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記スイッチ（６）が半導体スイッチ、特にＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記スイッチ（６）と前記燃料電池（４）とが熱的に結合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池システムが燃料電池スタック（４）を備えることと、前記スイッチ（６）が前記スタックの一方の端部に配列されることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御回路（１１）が、単一の運転パラメータに基づき前記スイッチ（６）を開閉するように設計されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御回路（１１）が、第１の運転パラメータに基づき前記スイッチ（６）を開き、また第２の運転パラメータに基づき前記スイッチを閉じるように設計されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記パルス発生回路（１６）によって発生される前記パルスの周波数が０．１〜５０ｋＨｚであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記センサ（１０）が、前記少なくとも１つの燃料電池（４）の端子電圧を記録するための電圧センサであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記制御回路（１１）が、上限電圧を超えた場合に前記スイッチ（６）を閉じるように、及び／又は下限電圧を下回った場合に前記スイッチを開くように設計されることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記センサが、前記少なくとも１つの燃料電池の内部抵抗を記録するための内部抵抗センサであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記制御回路（１１）が、上限抵抗を超えた場合に前記スイッチ（６）を閉じるように、及び／又は下限抵抗を下回った場合に前記スイッチを開くように設計されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記センサ（１０）が、前記少なくとも１つの燃料電池の水素分圧を記録するための圧力センサであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記制御回路（１１）が、上限圧力を超えた場合に前記スイッチ（６）を閉じるように、及び／又は下限圧力を下回った場合に前記スイッチを開くように設計されることを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記記録された運転パラメータに基づき前記制御回路によって弁の処理量が調整される当該弁が、少なくとも１つの運転ガス供給ラインに配列されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
水素源としての改質器（３）が前記少なくとも１つの燃料電池の上流に接続されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記改質器（３）の処理量が、前記記録された運転パラメータに基づき前記制御回路（１１）によって調整されることを特徴とする請求項１５に記載の燃料電池システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
運転中、燃料電池はある燃料量を常に収容するので、供給される燃料量に対応する量よりも多くの電力を短時間に抽出することが可能であるが、このことは、燃料電池内の化学的状態の望ましくない移行をもたらす。従来の燃料電池システムでは、このことは、改質器によって供給される燃料の流れを、通常燃料電池が受け取る流れよりも大きく設定することによってのみ回避することができ、この結果、電力の突然の需要増の場合に燃料予備が利用可能である。しかし、この追加の燃料は、移動システムに引き続き使用するために貯蔵できないので、余剰燃料は一般に効率的に利用されず、エコロジー及び経済的な観点から望ましくない。
一般的な文献を構成する特許文献１は、燃料電池スタックを１次エネルギ源としてかつ１つ以上のバッテリをエネルギ貯蔵体として有するハイブリッド電力システムを記載している。バッテリは、１つ以上のスイッチによって燃料電池と並列に電気的に接続される。これらのスイッチは、マイクロプロセッサの制御の下で作動することができる。
技術的に同様の構造が、特許文献２および特許文献３によって記載されており、この構造では、燃料電池とバッテリ又は消費装置との間のスイッチは、温度センサによって記録された値の関数として作動される。
特許文献４は、消費装置としてのエンジンが、燃料電池、エネルギ貯蔵体及び補助消費装置に結合される車両用のハイブリッド駆動装置を記載している。しかし、この駆動装置は、上で説明された従来技術の意味のセンサを有しない。
さらに、特許文献５は、燃料電池によって駆動され、かつマイクロプロセッサが消費装置としてのモータと燃料電池とエネルギ貯蔵体との間の相互作用を制御する車両を開示している。しかし、この場合、従来技術による上に説明したようなスイッチは完全に省略される。
【特許文献１】欧州特許第０  １３６  １８７  Ａ２号明細書
【特許文献２】特開平９−２３１９９１Ａ号公報
【特許文献３】欧州特許第１  ２２５  ０８２  Ａ号明細書
【特許文献４】国際公開第９９／４６１４０Ａ号パンフレット
【特許文献５】国際公開第０２／２０３００Ａ号パンフレット
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
このタイプのシステムは、電気消費装置に小電力を供給するために燃料電池を断続的に運転することによって、連続運転用の燃料電池の定格電力未満の出力電力で燃料電池を運転することを可能にし、またスイッチが閉じられる運転段階に、燃料電池が電気消費装置に供給すると共に中間蓄電器を充電し、これに対し、スイッチが閉じられる運転段階では、中間蓄電器は電気消費装置への給電を引き受ける。
この場合、パルス発生回路が制御回路に組み込まれ、またパルスを用いてスイッチを作動し、そのデューティ係数は少なくとも１つの運転パラメータの関数として変更できる。これにより、サイクルタイムの相当の短縮及び／又は５０ｋＨｚまでの周波数によるスイッチの作動が可能である。中間蓄電器の必要とする容量は、この解決方法により相当低くなり、また燃料電池の断続運転に起因する消費装置の電圧変動を相当低いレベルに維持することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2005536856.tif 000006
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