(57)【要約】本発明は、燃料電池システム（７）と、バッテリ（１０）を含む動的エネルギーシステム（５３）とからなるハイブリッドエネルギーシステムを備える車両のエネルギー供給を制御する方法及び装置に関する。前記エネルギーシステムは、最適な動的挙動の適応モードに従って作動することができる。
2005534274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電気モータと、燃料電池システム及び動的電力システムを有するハイブリッド電力供給システムとを有する車両の電力供給を制御するための方法であって、前記燃料電池システムの電気的出力端は、電力コンバータの片側に接続され、該電力コンバータの他の側は、モータ制御ユニットによって制御される前記駆動モータを給電し、前記動的電力システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータの片側に接続されるバッテリを有し、該ＤＣ／ＤＣコンバータの他の側は、前記燃料電池システムの電気的出力端と前記電力コンバータの片側とに接続される方法において、
前記駆動モータの目標電力を要求するために信号トランスミッタによって生成される信号と、前記装置の異なる種類の動的挙動にそれぞれ割り当てられる複数の選択可能な設定によって作動モードスイッチによって出力される信号と、出力電流のための電力センサの放出値と、前記燃料電池の出力電圧のための電圧センサの放出値と、前記装置の速度のためのセンサの放出値とが、前記要求された目標電力における前記燃料電池システムと前記動的電力システムとによって得られるべき電力成分を決定するために、前記目標電力の変化が生じたとき、化学作用による遅れを伴う前記燃料電池システムによって生成され得る部分電力と前記目標電力との差が、選択された種類の動的挙動と、前記燃料電池システム及び前記動的電力システムの異なる遷移作用とを考慮して、すでに出力された前記駆動モータの電力と、すでに生成された前記燃料電池システムの電力と、前記装置の速度とを参照して、対応する目標値を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに与えることによって、前記動的電力システムの前記バッテリによって生成される、ように処理されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記目標電力の急激な増減が生じた場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリに対して流入又は流出する電流の増減であって、付加的な電力の増減のために必要な前記増減は、規定された最大充電電流又は規定された最大放電電流に制限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】
前記車両の車両制御ユニットから、前記装置内のさらに他の負荷の負荷電流値が、前記駆動モータのための前記電力要求値に重畳され、必要に応じてバッテリ管理システムによって生成される充電電流値と共に、電力制御ユニットの燃料電池の最大電力値を制限値として、前記電力制御ユニットに送給され、前記電力制御ユニットに、前記車両の速度値と、目標値信号トランスミッタからのトルク目標値と、バッテリ充電状態値と、種々の種類の動的挙動を設定するための作動モード選択スイッチの値が送給され、前記電力制御ユニットは、前記電力要求の全体の値と前記燃料電池システムによってなされるべき前記電力要求の値とを、前記燃料電池システムの慣性挙動と前記選択された動的挙動を考慮して、前記送給された値の関数として計算し、対応する目標値を前記燃料電池システムの作動要素に出力し、
いずれの場合も、前記燃料電池によって出力される電流値が決定され、前記駆動モータによって必要とされる電流値から減算され、前記バッテリの所定の最大の放電電流又は充電電流を制限値として、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、電流目標値として送給されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
前記電力コンバータを介して前記駆動モータから引き出される電流値と、前記装置の前記他の負荷からそれぞれ引き出される電流値との合計は、前記燃料電池によって出力される電流値から減算され、前記バッテリの放電電流が、所定の最大値に達しているとき、前記バッテリの放電電流は、その放電電流に制限され、
前記バッテリの特定された最大放電電流とさらに他の負荷から引き出される電流間の差の結果が、前記利用可能な燃料電池の電流値に加えられ、前記装置の前記制御ユニットに、利用可能な電流値として伝達されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項５】
前記燃料電池システムの遷移作用は、ｎ次の記憶要素を用いる制御されたシステムとしてシミュレートされ、
前記車両の前記車両制御ユニットによって出力されるトルク目標値が、前記記憶要素と前記動的電力システムのための制御ユニットとに与えられ、
前記制御されたシステムの前記遷移作用に従って生成された値が、前記制御ユニットに付加的に送給され、
前記動的電力システムによって印加される電流は、電流目標値として、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに、前記装置からの制御信号の関数として少なくとも２つの異なる勾配を有する傾斜に設定されたリミッタ要素を介して、前記制御ユニットによって送給され得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方法。
【請求項６】
前記装置の加速プロセスの継続期間中であって、前記目標トルクが、パイロット方式によって前記車両制御ユニットによって決定され、前記目標トルクを生成させるための最大電流が、トルクを前記最大電流と回転速度の関数とする特性図から決定される継続期間中に、前記加速プロセス中に前記燃料電池システムによって生成される電流と、高加速度を達成するために前記特性図に従って決定される電流の全体との間の差が、前記動的電力システムによって生成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方法。
【請求項７】
前記駆動モータによって出力されるべき前記目標トルクの減少が生じたとき、低トルクを必要する電流が、前記特性図から決定され、
予め設定されたトルク目標値と前記バッテリの現在の蓄電容量を前提として、前記燃料電池システムのそれぞれの負荷状態を参照し、前記バッテリは、前記駆動モータのブレーキモードにおける前記電力コンバータにおける電流の流れが逆向きになったあと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって、規定された最大充電電流に充電され、前記燃料電池システムは、前記低目標トルクに必要な電流に設定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方法。
【請求項８】
前記燃料電池への燃焼ガスと空気の供給の方向が、周期的に逆転され、
ガスの供給の逆転中に、切換の直前において、前記燃料電池システム及び／又は前記動的電力システムの電流の瞬間的な出力に適合する電流パルスが、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、前記動的電力システムによって、前記電力コンバータに送給され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方法。
【請求項９】
前記燃料電池システムの出力電圧が、良好な作動を許容する電圧制限値に達したか又は達していないかを決定するために監視され、
前記電圧制限値に達したとき、前記燃料電池の出力端に接続されている前記電力システム内の電圧は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電流を供給することによって、少なくとも前記許容される制限値に調整されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記調整プロセスの介入中の前記電力供給システムの負荷状況と、前記電力供給システムの作動中の前記電圧調整プロセスの介入の頻度とが記録され、
所定数の介入を越えた後、前記燃料電池システム及び／又は前記動的電力システムの電流の増加率と、出力される電力の大きさとを低減させることによって、動的挙動が低下され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方法。
【請求項１１】
前記トルク目標値が増大したとき、前記バッテリが十分である場合、前記燃料電池システムの出力電力の増加率は制限され、
前記トルク目標値を生成するために必要な電流は、前記増大中に、前記動的電力システムによって生成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記駆動モータのための少なくとも３つの作動モードが、前記作動モード選択スイッチによって設定可能であり、その１つの作動モードは、前記装置の高レベルの動的挙動に対応し、その２つ目の作動モードは、前記装置の低レベルの動的挙動に対応し、その３つ目の作動モードは、停止及び始動作動モードに対応し、
前記停止及び始動作動モードにおいて、加速が生じたとき、電流が、前記動的電力システムによって生成され、ブレーキ中は、前記動的電力システムに蓄積され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方法。
【請求項１３】
要求される駆動電力を生成するのに必要な電流の一部をなす前記動的電力システムによって印加されるべき電流は、前記装置によって消費される現在の実際の電流値と前記燃料電池システムからの利用可能な電流によって、決定されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記電力供給システムの緊急作動モードは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、前記電力コンバータの入力端の前記電力システムにおける電圧調整プロセスによって、かつ電流を前記バッテリから送給することによって、確実にな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方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの電気モータと、燃料電池システム及び動的電力システムを有するハイブリッド電力供給システムとを有する装置の電力供給を制御する装置であって、前記燃料電池システムの電気的出力端は、電力コンバータの片側に接続され、該電力コンバータの他の側は、モータ制御ユニットによって制御される駆動モータを給電し、前記動的電力システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータの片側に接続されるバッテリを有し、該ＤＣ／ＤＣコンバータの他の側は、前記燃料電池システムの電気的出力端と前記電力コンバータの片側とに接続される装置において、
車両（１）の速度センサと前記駆動モータによって生成されるべき目標トルクのための信号トランスミッタ（３１）とに接続される車両制御ユニット（１８）が、モータ制御ユニット（４）の目標トルクを設定するために、かつ、トルク目標値と回転速度値のための特性図に記憶されている前記車両（１）の電流目標値を決定するために設けられ、
前記車両制御ユニット（１８）は、電力制御ユニット（１９）に接続され、該電力制御ユニット（１９）は、前記燃料電池システム（７）と、前記バッテリ（１０）のためのバッテリ管理システム（１２）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（９）とに接続され、
前記燃料電池システム（７）の前記燃料電池によって出力される電流は、燃料電池電流値として測定され、かつ前記電力制御ユニット（１９）に送給され、
前記駆動モータの電流は、前記電力コンバータ（３）の上流で測定され、駆動電流値として、前記電力制御ユニット（１９）に送給され、
他の負荷の電流が、測定又は計測され、複合電流値として、前記電力制御ユニット（１９）に送給され、
前記電力供給システムの種々の作動モードを設定するための作動モード選択スイッチ（５０、５１、５２）が、前記電力制御ユニット（１９）に接続され、
前記バッテリ（１０）の充電状態に関連する前記バッテリ管理システム（１２）からの値と、規定された最大の充電電流及び放電電流に関する値とが、電力束制御装置（３８）に送給され、
前記電力目標値と、前記燃料電池電流値と、前記駆動電流値と、前記複合電流値と、前記設定された作動モードと、前記充電状態値と、前記規定された最大の充電電流及び放電電流とが、前記電流制御ユニット（１９）及びその関連する前記電力束制御装置（３８）内において、１つ以上のプログラムによって、前記目標値の変化が生じたとき、遷移作用による遅れを伴う前記燃料電池システムによって生成され得る部分電力と前記目標電力との間の差が、選択された種類の動的挙動と前記燃料電池システム及び前記動的電力システムとの異なる遷移作用とを考慮して、すでに出力された前記駆動モータの電力と、すでに生成された前記燃料電池システムの電力と、前記装置の速度とを参照して、対応する目標値を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに与えることによって、前記動的電力システムの前記バッテリによって生成されるように処理されることを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記車両は、人及び／又は物品を運搬する自動車であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置（１）は、フォークリフトトラックであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの電気モータと、燃料電池システム及び動的電力システムを有するハイブリッド電力供給システムとを有する車両の電力供給を制御する方法及び装置であって、燃料電池システムの電気的出力端は、電力コンバータの片側に接続され、該電力コンバータの他の側は、モータ制御ユニットによって制御される駆動モータを給電し、動的電力システムは、バッテリを有し、該バッテリは、ＤＣ／ＤＣコンバータの片側に接続され、該ＤＣ／ＤＣコンバータの他の側は、燃料電池システムの電気的出力端と電力コンバータの片側とに接続される方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池と、その燃料電池と並列に接続され得るバッテリとを有する、電気車両における電力供給システムが知られている。燃料電池の電気的出力端は、車両を駆動するためのモータと、車両内の補機が接続されるＤＣ／ＤＣコンバータとに接続される。電力供給システムは、バッテリの残留充電量を測定するための残留充電量監視装置を含んでいる。この残留充電監視装置は、電力供給システムの停止過程において、バッテリの残留充電量を検知する。この残留充電量が所定の制限値よりも低い場合、燃料電池は、バッテリをその制限値まで充電する。この電力供給システムは、それまで停止しない（特許文献１）。
【０００３】
電源として、電気モータに給電する燃料電池を有する燃料電池車両用のハイブリッド駆動の概念が知られている。そのそれぞれの車両は、電力蓄積器と、電気的な二次負荷とを含んでいる。電気モータと二次負荷とを任意に燃料電池又は電力蓄積器に接続するための切換装置を備える２つの個別の回路と、燃料電池と電力蓄積器との間の切換可能な接続部とが、車両内に設けられている（特許文献２）。
【０００４】
燃料タンクと、改質装置と、燃料電池と、燃料電池の電気的出力端に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される負荷とを有し、該負荷と並列にバッテリが接続される燃料電池システムも、知られている。この燃料電池システムは、制御ユニットを含み、この制御ユニットによって、バッテリの残留充電量が検知される。この制御ユニットによって、バッテリは、できるだけ短時間の内に、所定の充電状態まで確実に充電される（特許文献３）。
【０００５】
最後に、燃料電池と、燃料電池の電気的出力端に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端に接続される負荷とを有する電力供給システムも知られている。バッテリは、負荷と並列に接続される。制御ユニットが、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して流れる電流を、燃料電池の出力電圧が所定の範囲内に維持される、ように調整する（特許文献４）。
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９７  ３１  ２５０  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１９８  １０  ４６７  Ｃ１号明細書
【特許文献３】欧州特許第０３３４  ４７  ４７４  Ｂ１号明細書
【特許文献４】米国特許第５７１４  ８７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、少なくとも１つの電気モータと、燃料電池システム及び動的電力システムからなるハイブリッド電力システムとを有する車両の電力供給に対して、該ハイブリッド電力システムが、それぞれの動的挙動に関して、パラメータ及び／又は作動状態を適応させて、最適な手法で制御され得る方法及び装置を具体化させるという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本目的は、本発明によれば、冒頭に述べた形式の方法において、以下のようにして達成される。すなわち、駆動モータの目標電力を要求するために信号トランスミッタによって生成される信号と、装置の異なる種類の動的挙動にそれぞれ割り当てられる複数の選択可能な設定によって作動モードスイッチによって出力される信号と、出力電流のための電力センサの放出値と、燃料電池の出力電圧のための電圧センサの放出値と、装置の速度のためのセンサの放出値とが、要求された目標電力における燃料電池システムと動的電力システムとによって得られるべき電力成分を決定するために、目標電力の変化が生じたとき、遷移作用による遅れを伴う燃料電池システムによって生成され得る部分電力と目標電力との差が、選択された種類の動的挙動と、燃料電池システム及び動的電力システムの異なる遷移作用とを考慮して、すでに出力された駆動モータの電力と、すでに生成された燃料電池システムの電力と、装置の速度とを参照して、対応する目標値をＤＣ／ＤＣコンバータに与えることによって、動的電力システムのバッテリによって生成される、ように処理される。トルクの目標値、設定要素、及びセンサの測定値にそれぞれ依存し、信号、位置センサ、及び測定値から計算される、車両の電力要求の知識に基づいて、電力要求は、適切な手法によって、すなわち、好ましい効率及び／又は好ましい時間的挙動を伴う手法によって、燃料電池システムに適するようにすることができ、バッテリは、車両の急速な動的挙動に対して電力を供給する。
【０００９】
目標電力の急激な増減が生じた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリに対して流入又は流出する電流の増減であって、付加的な電力の増減のために必要な増減は、特に、規定された最大充電電流又は規定された最大放電電流に制限される。この最大放電電流又は最大充電電流は、例えば、用いられるバッテリの型式から決定される。
【００１０】
好ましい一実施形態において、車両の車両制御ユニットから、装置内のさらに他の負荷の負荷電流値が、駆動モータのための電力要求値に重畳され、必要に応じてバッテリ管理システムによって生成される充電電流値と共に、電力制御ユニットの所定の燃料電池の最大電力値を制限値として、電力制御ユニットに送給され、電力制御ユニットに、速度値のための装置と、設定要素からのトルク目標値と、バッテリ充電状態値と、作動モード選択スイッチの値が、車両制御ユニットに送給され、電力制御ユニットは、電力要求の全体の値と燃料電池システムによってなされるべき電力要求の値とを、燃料電池システムの慣性挙動と選択された動的挙動を考慮して、送給された値の関数として計算し、対応する目標値を燃料電池システムの作動要素に出力し、いずれの場合も、燃料電池によって出力される電流値が決定され、駆動モータによって必要とされる電流値から減算され、バッテリの所定の最大の放電電流又は充電電流を制限値として、ＤＣ／ＤＣコンバータに、電流目標値として送給される。上記電力制御ユニットは、そこに送給される値を参照して、車両の作動モード及び作動状態を検出し、そこから、燃料電池システムが電力コンバータと補機のためになさねばならない電流の寄与の種類を決定し、バッテリは、高速度の動的要求レベルに対して電流の供給を行なう。本発明による方法は、良好な駆動の動的挙動を達成するために、ＤＣ／ＤＣコンバータによって、印加されるべき電流を極めて急速に設定することができる。
【００１１】
さらに良好な実施形態において、電力コンバータを介して駆動モータからそれぞれ引き出される電流値と、装置の他の負荷から引き出される電流値との合計は、燃料電池によって出力される電流値から減算され、バッテリの放電電流が、所定の最大値に達しているとき、バッテリの放電電流は、その所定の放電電流に制限され、さらに他の負荷から引き出される電流間の差の結果が、利用可能な燃料電池の電流値に加えられ、装置の制御ユニットに、利用可能な電流値として伝達されるように規定される。上記の利用可能な電流は、電流の要求に対応する動的な電流である。燃料電池システムは、この電流が引き出されるのに十分な燃料の量を計量する。従って、制御ユニットは、車両による電流要求を、それぞれの利用可能な電流値に適合させることができる。
【００１２】
燃料電池システムの遷移作用を、ｎ次の記憶要素を用いる制御されたシステムとしてシミュレートし、移動装置の車両制御ユニットによって出力されるトルク目標値を、記憶要素と動的電力システムのための制御ユニットとに与え、制御されたシステムの遷移作用に従って生成された値を、制御ユニットに付加的に送給し、動的電力システムによって印加される電流を、電流目標値として、ＤＣ／ＤＣコンバータに、装置からの制御信号の関数として少なくとも２つの異なる勾配を有する傾斜に設定されたリミッタ要素を介して、制御ユニットによって送給すると、特に有利である。この実施形態において、特に良好な全体的な動的挙動が達成される。ここで、動的電力システムの効率が、最適に利用される。例えば、車両の急速な始動中、すなわち、始動時において、燃料電池システムの電力が低い場合、電力は、動的電力システムによって与えられ、その結果、装置を加速するのに必要な大きなトルクが急速に利用可能になる。高回転速度において、高回転速度に達するための加速に必要な電力は、動的電力システムによって、出力される。燃料電池と電力システムの電力寄与における滑らかな遷移は、電力制御ユニットによって達成される。
【００１３】
高加速度を達成するために、装置の加速プロセスの継続期間中であって、目標トルクが、試験的制御によって車両制御ユニットによって決定され、目標トルクを生成させるための最大電流が、トルクを最大電流と回転速度の関数とする特性図から決定される継続期間中に、加速プロセス中に燃料電池システムによって生成される電流と、高加速度を達成するために特性図に従って動的電力システムによって必要とされる電流の全体との間の差が生成される、と好都合である。この実施形態において、特に良好な経時的な動的挙動が自動装置、特に電気車両において生成される。何故なら、動的電力システムが最適に利用されるからである。
【００１４】
車両の電力を良好に利用するために、駆動モータの負荷が低下したときに生じる余剰のエネルギーは回収され、動的電力システムに蓄積される。
【００１５】
負荷が負の方向に急増したとき、すなわち、駆動モータによって出力されるべき電力に対する作動要素の相応する変化によって、負荷が負の方向に急増したとき、電力コンバータは逆モードに設定される。ＤＣ／ＤＣコンバータも、電流をバッテリ内に電流を送給し、そのバッテリを充電するように、設定される。充電電流は、バッテリの充電状態の関数として、ＤＣ／ＤＣコンバータの両端の充電電流を制御する充電制御装置によって決定される。低トルク目標値を設定した結果として、駆動モータによって出力されるべき目標トルクの減少が生じたとき、低トルクを必要する電流が、好ましくは、特性図から決定され、予め設定された低いトルク値とバッテリの蓄電容量を前提として、燃料電池システムのそれぞれの負荷状態を参照し、バッテリは、電力コンバータにおける電流の流れが逆向きになったあと、ＤＣ／ＤＣコンバータによって、規定された最大充電電流に充電され、燃料電池システムは、低目標トルクに必要な電流に設定される。この対策によって、燃料電池システムの過熱のリスクが避けられる。
【００１６】
他の好ましい実施形態において、燃料電池への燃焼ガスと空気の供給の方向が、周期的に逆転され、この場合、ガスの供給の逆転中に、切換の直前において、燃料電池システム及び／又は動的電力システムの電流の瞬間的な出力に適合する電流パルスが、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、動的電力システムによって、電力コンバータに送給される。これによって、駆動トルクの望ましくない変動が避けられる。
【００１７】
燃料電池システムの出力電圧が、良好な作動を許容する電圧制限値に達したか又は達していないときを決定するために、監視され、電圧制限値に達したとき、燃料電池の出力端に接続されている電力システム内の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電流を供給することによって、少なくとも許容される制限値に調整されても、好都合である。特に、調整プロセスの介入中の電力供給システムの負荷状況と、電力供給システムの作動中の電圧調整プロセスの介入の頻度とが、記録され、この場合、所定数の介入を越えた後、燃料電池システム及び／又は動的電力システムの電流の増加率と、出力される電力の大きさとを低減させることによって、動的挙動が制約される。
【００１８】
トルク目標値が増大したとき、バッテリが十分である場合、燃料電池システムの出力電力の増加率を制限し、トルク目標値を出力するために必要な電流を、出力電流の増大中に、動的電力システムによって送給することが好ましい。これに関連して、電力供給システムを高効率に作動させるために、低増加率の傾斜を用いて、トルク目標値によって要求される燃料電池システムの負荷状態を得ることが有利である。
【００１９】
駆動モータのための少なくとも３つの作動モードが、作動モード選択スイッチによって設定可能であり、その１つの作動モードは、車両の高レベルの動的挙動に対応し、その２つ目の作動モードは、高効率で低レベルの動的挙動に対応し、その３つ目の作動モードは、停止及び始動作動モードに対応し、停止及び始動作動モードにおいて、加速が生じたとき、電流が、動的電力システムによって生成され、ブレーキ中は、動的電力システムに蓄積される。
【００２０】
動的電力システムによって印加されるべき電流の一部であって、特に、装置によって消費される現在の実際の電流値と燃料電池システムからの利用可能な電流によって、要求される駆動電力を生成するのに必要な電流によって形成される電流の一部が決定される。
【００２１】
燃料電池システムの電力が低下した場合、電力供給システムの緊急作動モードは、好ましくは、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、電力コンバータの入力端の電力システムにおける電圧調整プロセスに行い、電流をバッテリから送給する。
【００２２】
冒頭に述べた形式の装置について、課題は、本発明によれば、以下のようにして解決される。すなわち、車両の速度センサと駆動モータによって生成されるべき目標トルクのための信号トランスミッタとに接続される車両制御ユニットが、モータ制御ユニットの目標トルクを設定するために、かつ、トルク目標値と回転速度値のための特性図に記憶されている車両の電流目標値を決定するために設けられ、車両制御ユニットは、電力制御ユニットに接続され、電力制御ユニットは、燃料電池システムと、蓄積バッテリのためのバッテリ管理システムと、ＤＣ／ＤＣコンバータとに接続され、燃料電池システムの燃料電池によって出力される電流は、燃料電池電流値として測定され、電力制御ユニットに送給され、駆動モータの電流は、電力コンバータの上流で測定され、駆動電流値として、電力制御ユニットに送給され、他の負荷の電流が、測定又は計測され、複合電流値として、電力制御ユニットに送給され、電力供給システムの種々の作動モードを設定するための作動モード選択スイッチが、電力制御ユニットに接続され、バッテリの充電状態に関連するバッテリ管理システムからの値と、規定された最大の充電電流及び放電電流に関する値とが、電力束制御装置に送給され、電力目標値と、燃料電池電流値と、駆動電流値と、複合電流値と、作動モード選択スイッチで設定された作動モードと、充電状態値と、規定された最大の放電電流及び充電電流とが、電流制御ユニット及びその関連する電力束制御装置内において、１つ以上のプログラムによって、目標値の変化が生じたとき、遷移作用による遅れを伴う燃料電池システムによって生成され得る部分電力と目標電力との間の差が、選択された種類の動的挙動と燃料電池システム及び動的電力システムとの異なる遷移作用とを考慮して、すでに出力された駆動モータの電力と、すでに生成された燃料電池システムの電力と、装置の速度とを参照して、対応する目標値をＤＣ／ＤＣコンバータに与えることによって、動的電力システムのバッテリによって生成される、ように処理される。バッテリが寄与する電流は、車両電流と燃料電池の利用可能な電流とによって決定され、これは、極めて短時間しかかからない。
【００２３】
以下、図面に示され、さらに他の特徴、詳細、及び利点を明らかにする例示的実施形態を参照し、本発明をさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
移動装置、特に、車両１は、電力コンバータ３を有する駆動モータユニット２を含み、この電力コンバータ３に、非同期式モータであり得るモータ（より詳細には図示せず）が接続されている。移動装置として、移動台車又はフォークリフトトラックが設けられてもよい。モータの回転速度又はトルクは、電力コンバータ３を介して、モータ制御装置４によって制御される。電力コンバータ３は、モータと反対側のその端末において、ＤＣ電力システム５に接続され、このＤＣ電力システム５は、高電圧電力システムと呼ばれ、２５０Ｖから４５０Ｖの範囲内の電圧を有する。駆動モータユニット２に加えて、（６で示される）他の電力負荷が車両１内にある。これらの負荷は、例えば、圧縮機、通風装置、水ポンプ、空気調和システムの負荷、及び高電圧システムとヘッドライト、ワイパモータ、窓駆動装置、指示器点滅灯のようなさらに他の負荷を有する１２Ｖ、２４Ｖ又は４２Ｖの低電圧電力システムとの間のＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＣ電力システム５は、燃料電池（より詳細には図示せず）を有する燃料電池システム７の電気出力端（より詳細には図示せず）に接続されている。燃料電池システム７は、液体燃料、例えば、メタノールを含む燃料タンク、改質装置、水タンク、並びに圧縮装置、さらに燃焼ガスが改質装置から送給されて空気が圧縮装置から送給される燃料電池のようなそれ自体が周知である要素を含む。燃料電池制御装置８は、燃料電池システムの作動要素に対応する電力量を出力するように、それらの作動要素を駆動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、ＤＣ電力システム５にも接続され、双方向操作するように設計され、高電圧電力システム５の反対側のその端末において、例えば、２００Ｖの電圧を生成するバッテリ１０に接続されている。バッテリの代わりに、スーパーキャパシタ又は他の電力蓄積器が設けられてもよい。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータの電流の方向と出力される電流レベルを設定し、前記コンバータをＤＣ電力システム５に対して電圧調節モードに再設定することができる。このＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９に接続されている。バッテリ１０は、バッテリ管理システム１２に接続されている。
【００２６】
ＤＣ電力システム５のＤＣ電圧を測定するために、電圧センサ１３が、燃料電池の出力端に接続されている。燃料電池によって出力される電流は、電流センサ１４によって測定される。この電流を、以下、燃料電池車両電流と呼ぶ。付加的負荷によって引出される電流は、電流センサ１５を用いて測定され、この電流を、以下、補助電流と呼ぶ。電力コンバータ３を介して駆動モータユニット２に流れるか、又は電力コンバータ３から戻される電流は、電流センサ１６を用いて測定され、この電流を、以下、駆動電流と呼ぶ。ＤＣ電力システムの端におけるＤＣ／ＤＣコンバータに対して流入又は流出する電流は、電流センサ１７を用いて測定され、この電流を、以下、ＤＣコンバータ電流と呼ぶ。バッテリ１０の電圧は、バッテリ管理システム１２に接続されている電圧センサ２０を用いて、測定される。モータ制御装置４は、図１において破線によって示されるデータラインを介して、車両制御ユニット１８に接続されている。電力制御ユニット１９は、（図１において破線によって示される）データラインを介して、車両制御ユニット１８、燃料電池制御装置８、バッテリ管理システム１２、及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置１１に接続されている。電圧センサ１３と電流センサ１４とは、燃料電池制御装置８に接続されている。電流センサ１５と電流センサ１６とは、車両制御ユニット１８に接続されている。電圧センサ２０と電流センサ１７とは、バッテリ管理システム１２に接続され、このバッテリ管理システム１２は、バッテリ１０のデータの全てを監視し、バッテリ１０の充電電流を連続的に決定する。
【００２７】
（図２において、）電流センサ１４によって測定される燃料電池車両電流の値を、以下、ＩＢＲＺＦａｈｒｚと呼ぶ。この電流値ＩＢＲＺＦａｈｒｚは、データライン２１上を燃料電池制御装置８を介して電力制御ユニット１９に伝達される。各時間において、駆動モータ、又は適切であれば、複数の駆動モータによって消費され、電力コンバータ３内に流入する電流の値を、以下、ＩＦａｈｒｚｅｕｇと呼ぶ。この電流値ＩＦａｈｒｚｅｕｇは、データライン２２上を電力制御ユニット１９に送給される。補助電流の値を、以下、ＩＡｕｘと呼ぶ。この電流値ＩＡｕｘは、データライン２３上を電力制御ユニット１９に伝達される。燃料電池によって利用可能とされる電流の値を、以下、ＩＶｅｒｆと呼ぶ。この電流値ＩＶｅｒｆは、さらに他のデータライン２４上を電力制御ユニット１９に送給される。この値ＩＶｅｒｆは、制限値であり、どの程度の電流が燃料電池を介して引出し得るかを示す。この電流ＩＶｅｒｆは、電流値ＩＢＲＺＡｎｆに対応する動的な値であり、電力束制御装置３８によって、燃料電池システム７の作動要素に出力される。燃料電池システム７は、この電流ＩＶｅｒｆが引出され得る、及び必ず引出されるように、燃料の量を計量する。もし過剰の電流が引出されると、燃料電池は補充される。もし過小の電流しか引出されないと、過剰のＨ２が生成され、これは改質システムを損傷させる。従って、ＩＶｅｒｆは、引出される動的電流である。値ＩＢＲＺＦａｈｒｚは、値ＩＶｅｒｆから減算される。これは、図２において、合計点２４によって示される。電流値ＩＦａｈｒｚｅｕｇとＩＡｕｘとは、互いに重畳される。これは、図２において、合計点２５によって示される。値ＩＡｕｘは、値ＩＶｅｒｆから減算される。これは、図２において、２６によって示される。値ＩＶｅｒｆは、２７によって示される合計点において、ＩＦａｈｒｚｅｕｇとＩＡｕｘの合計から減算される。もしＩＦａｈｒｚｅｕｇ＋ＩＡｕｘ−ＩＶｅｒｆの結果が、バッテリ１０の貯蔵される放電電流の規定された最大値よりも大きい場合、ＩＢａｔｔｍａｘ１と呼ぶ前記電流値は、コンパレータ２８内においてさらに処理される。コンパレータ２８を通過した値は、さらに他のコンパレータ２９に送給され、このコンパレータ２９において、図２においてＩＢａｔｔｍａｘｅと呼ぶ貯蔵される放電電流の規定された最大許容値との比較がなされる。コンパレータ２９の出力時の値は、もし入力値がより大きい場合、この値に制限される。コンパレータ２９の出力値は、合計点３０において、差ＩＶｅｒｆ−ＩＡｕｘに重畳され、その結果、電流値ＩＦａｈｒｚｅｕｇｖｅｒｆが得られ、この電流値が、車両制御ユニット１８に送給される。従って、最大の利用可能な電流値が、車両制御ユニット１８によって利用可能であり、このユニットは、これよりも高いいかなる電流要求も出力しない。
【００２８】
駆動モータによって出力される電力が、目標値トランスミッタ３１によって、車両制御ユニット１８に伝達される。この車両制御ユニット１８は、以下、ＩＡｎｆＦと呼ぶ、車両用の目標電流値を、目標値トランスミッタの位置と、センサによって測定された駆動モータの回転速度に基づいて、及び試験作動モードにおいて、電流と回転速度の関数としてトルクが記憶されたテーブルに基づいて、計算する。前記目標電池値は、合計点３２において、値ＩＡｕｘに重畳される。電力束制御ユニット１９の一部であるバッテリ充電制御装置３３は、センサ（より詳細には図示せず）によって、バッテリ１０の充電状態を監視し、必要に応じて、測定されたバッテリ温度と時間単位ごとに測定された回転速度プロフィルから決定される駆動形式との関数として、ＩＬａｄｅａｎｆと呼ぶ充電電流要求を生成する。値ＩＬａｄｅａｎｆは、合計点３３において、ＩＡｎｆＦとＩＡｕｘとの合計に重畳される。合計点３３において計算された結果は、コンパレータ３４に送給される。このコンパレータ３４は、入力値が、ＩＢＲＺＤｙｎｍａｘと呼ぶ、貯蔵された動的な燃料電池の電流値の規定された最大値よりも大きいかどうかを判断する。
【００２９】
もし合計点の出力値がＩＢＲＺＤｙｎｍａｘよりも大きい場合、この値は、合計点３５でさらに処理される。すなわち、合計点３５において、電流値ＩＡｎｆが重畳される。値ＩＡｎｆは、準静的調整器３６によって計算される。調整器が値ＩＡｎｆを計算するために、値ＩＦａｈｒｚｅｕｇ、ＩＡｕｘ、Ｉｖｅｒｆ、及びＩＬａｄｅａｎｆがその調整器に送給される。
【００３０】
合計点３５においてなされた合計が、コンパレータ３７において、以下、ＩＢＲＺｍｉｎと呼ぶ、電流最小値と比較される。この電流の最小値は、もし合計点３５の結果がこの値よりも小さい場合、可変電力束制御装置３８に伝達される。
【００３１】
バッテリの温度値ＴＢａｔｔが、センサ（図示せず）によって、バッテリ電流値を制限するための計算ユニット３９に送給され、同様に、バッテリ充電制御装置３３によるバッテリの充電状態ＬＺと燃料電池の電圧値ＵＢＺも、計算ユニット３９に送給される。計算ユニット３９は、これらの値から、最大バッテリ電流値ＩＭａｘＢａｔｔを決定する。
【００３２】
燃料電池の最大電流ＩＢＲＺｍａｘのためのさらに他の計算ユニット４０は、燃料電池の図示しない温度センサの値ＴＢＲＺからの燃料電池の動的な最大電流値ＩＢＲＺＤｙｎｍａｘと、例えば、試験によって決定される、燃料電池システムの予め貯蔵された静的な最大値ＩＢＲＺｍａｘｓｔａｔとを受信する。
【００３３】
充電要求値ＩＬａｄｅａｎｆと、値ＩＡｕｘと、値ＩｍａｘＢａｔｔ及びＩＢＲＺｍａｘとは、計算ユニット４１に送給され、この計算ユニット４１は、これらの値から、最大車両電流値ＩｍａｘＦａｈｒを決定し、その値を車両制御ユニット１８に送給する。
【００３４】
コンパレータ２９の出力値は、合計点４２において、ＩＢＲＺＦａｈｒｚとＩＶｅｒｆとの差に重畳される。このようにして決定された結果は、合計点４３において、値ＩＬａｄｅａｎｆに加算される。
【００３５】
燃料電池システム７は、流れ切換補償機能を有し、この補償機能によって、燃料電池へのガス供給の方向が逆転したときに、電力の一時的な低下が補償される。流れ切換制御ユニット４４は、電流値ＩＦＳＷを生成し、この電流値は、切換期間中に、合計点４５において、合計点４３からの結果に加算される。
【００３６】
高電圧電力システム５の電圧が、燃料電池の操作に危険である値まで降下するのを防ぐために、電圧調整ユニット４６が設けられ、この電圧調整ユニット４６によって、高電圧電力システムの電圧が、下側制限値に達するか又は達しないかどうかを決定するために、監視される。この制限値に達したか又は達しないかが決定されるとすぐに、電圧調整ユニット４６は、値ＩＲＥＧを出力する。この値ＩＲＥＧは、合計点４７において、合計点４５の出力の結果に重畳される。合計点４７の出力時の値が、コンパレータ４８に送給され、このコンパレータ４８は、もし入力電流がより大きい場合、この値を最大の設定充電電流に制限する。
【００３７】
コンパレータ４８の出力値は、さらに他のコンパレータ４９に送給され、このコンパレータ４９は、もし入力値がより高い場合、この値を最大の設定放電電流ＩＢａｔｔｍａｘｅに制限する。コンパレータ４９の出力値は、電流目標値ＩDC/DC．として、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置１１に送給される。
【００３８】
電力制御ユニット１９の必須の構成要素である可変電力束制御装置３８は、目標値トランスミッタ３１からの駆動モータによって要求される目標トルクＭｓｏｌｌに関する測定された車両速度値ＶＦと、車両制御ユニット１８からの値ＩＡｎｆＦと、バッテリ充電制御装置３３からのバッテリ充電状態とを受信する。さらに、一連のスイッチ５０、５１、５２からなる作動モード選択スイッチが、車両１にある。このスイッチによって、車両１の動的挙動の具体的な作動モードが、手動によって設定され得る。スイッチ５０、５１、５２の切り換えられた位置は、可変電力束制御装置３８に送給される。さらに、アンチロックブレーキ操作に関し、これを可変電力束制御装置３８に伝達する信号が、車両制御ユニット１８によって、可変電力束制御装置３８に送給される。電力束制御装置３８は、これらの値を処理し、値ＩＢＲＺＡｎｆを燃料電池システム７の作動要素に出力する。
【００３９】
バッテリ管理システム１２を有するバッテリ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置１１とを有するＤＣ／ＤＣコンバータ９が、動的電力システム５３を構成する。メタノール改質装置と、それ自身が知られている関連する構成要素とを有する燃料電池システム７のモデル５４が、可変電力束制御装置３８に格納されている。モデル５４は、ｎ次の無反応記憶要素ＰＴｎ１を有している。いずれの場合も、トルク目標値が、車両制御ユニット１８によって、モデル５４の入力端５６に与えられる。記憶要素ＰＴｎ１の時定数は、モデル５４の入力端５５によって、設定される。記憶要素ＰＴｎ１は、遅延要素とも呼ばれる。記憶要素ＰＴｎ１の入力端５６と出力端は、動的電力システム５３の挙動に影響を与える制御ユニット５７の入力端に接続されている。
【００４０】
制御ユニット５７は、その出力端において、ｎ次の記憶要素ＰＴｎ２に接続されている。この記憶要素ＰＴｎ２は、車両制御ユニット１８によって設定される切換スイッチ５８に接続されるさらに他の入力端を有している。設定は、車両１がアンチロックブレーキシステムモードにあるかどうかに依存する。２つの異なる時定数が、入力端１００及び１０１によって、切換スイッチ５８を介して、記憶要素ＰＴｎ２内に設定され、その１つは、動的電力システム５３の通常作動モードにおける動力挙動に対して設定され、他の１つは、アンチロックブレーキモードに対して設定される。記憶要素ＰＴｎ１の出力は、燃料電池システムの「緩慢な」反応を示す。記憶要素ＰＴｎ２の出力は、動的電力システム５３の「迅速な」反応を示す。
【００４１】
記憶要素ＰＴｎ１とＰＴｎ２の出力値は、合計点５９において、互いに重畳される。その重畳された値は、「迅速な」反応と「緩慢な」反応との合計を示す。記憶要素ＰＴｎ１とＰＴｎ２との出力値、及び合計点の出力値は、可変電力束制御装置３８によって処理され、この場合、車両１の異なる動的作動モードが考慮される。記憶要素ＰＴｎ２は、動的電力システムの動的な挙動に関して、その動的電力システムによる電力の供給を制限し、リミッタとも呼ばれる。
【００４２】
「加速ブースト」と呼ぶこともできる第１作動モードにおいて、動的電力システム５３が、車両の経時的な動的挙動を改良するために、用いられる。動的電力システム５３は、加速プロセスの継続期間中、すなわち、時間的に限られた態様において、電力制御ユニット１９によって電力を出力するようにされている。前記電力は、燃料電池システム７によって生成される電力に付加的な影響を及ぼす。これに関連して、車両制御ユニット１８は、特性図ＭＳｏｌｌ＝Ｆ（Ｉｍａｘ、ｎ）から、トルク目標値を、利用可能な電流の関数として制御する。ここで、Ｉｍａｘは、燃料電池システム７と動的電力システム５３との複合電流である。
【００４３】
図４において、横方向の時間ｔの関数として、電流が縦方向に示されている。図４において、６０で示される、目標値ＩＡｎｆＦへの目標値の急上昇は、時間ｔ１において生じると仮定する。「加速ブースト」作動モードにおいて、可変電力束制御装置３８は、燃料電池システム７の最大電流ＩＢＲＺＭａｘと動的電力システム５３の最大電流ＩＢａｔｔＭａｘとを要求する。図４において６１で示される燃料電池電流ＩＢＺは、遷移作用の後、ＩＢＲＺＭａｘに増大する。この値は、モデル５４を参照することによって、可変電力束制御装置３８によって記録され、動的電力システム５３は、図４において６２で示される電流ＩＢａｔｔをＤＣ／ＤＣコンバータ９の設定によって出力させる。前記電流ＩＢａｔｔは、記憶要素ＰＴｎ２によって決定される傾斜に比例して増大し、「加速ブースト」の継続期間中、電流ＩＢａｔｔＭａｘで維持される。
【００４４】
図５は、合計値ＩＢＲＺＭａｘ＋ＩＢａｔｔｍａｘよりも小さい目標値の急上昇６３に対する時間の関数としての電流プロフィルを示している。可変電力束制御装置３８は、燃料電池ＩＢＲＺに、電流ＩＢＲＺＭａｘを出力させる。電流ＩＢＲＺのプロフィルは、図５において、６４で示されている。この増加は、燃料電池システムの遷移作用によって生じる。動的電力システム５３は、電流ＩＢａｔｔを生成する。この電流ＩＢａｔｔのプロフィルは、図５において、６５で示されている。この電流ＩＢａｔｔが、電流ＩＢＲＺに加えられ、その結果、目標値６３により急速に到達する。目標値６３に到達するやいなや、燃料電池は、電流ＩＢＲＺＭａｘを送給し、一方、電流ＩＢａｔｔは、低い値に戻され、加速ブーストの継続期間中、この値に維持される。
【００４５】
図６は、「動的ブースト」、「準静的作動モード」、「ブレーキモード」のような種々のモードにおいて、時間ｔの関数として、車両１の電力供給システムと駆動ユニットの電流Ｉのプロフィルを示している。車両制御ユニット１８が、時間ｔ１において、駆動モータの電流ＩＡｎｆＦを要求すると仮定する。目標電流ＩＡｎｆＦは、図１において、６６で示されている。可変電力束制御装置３８は、燃料電池要求電流ＩＢＲＺＡｎｆを燃料電池システム７の作動要素に与える。前記電流によって、燃料電池電流ＩＶｅｒｆは、図６において６７で示されるプロフィルに従って、時間ｔ２における値ＩＢＲＺＤｙｎｍａｘまで増大する。時間ｔ２から、可変電力束制御装置３８は、燃料電池電流ＩＶｅｒｆが調整された勾配で直線状に最大の静的値ＩＢＲＺＭａｘｓｔａｔまで増大するように、燃料電池電流ＩＶｅｒｆを制御する。この値はｔ３で到達する。
【００４６】
時間ｔ１からｔ２まで、燃料電池システム７と動的電力システム５３とは、「動的ブースト」作動モードで作動する。前記モードにおいて、動的電力システム５３は、高バッテリ電流ＩＢａｔｔを出力するようにされ、この高バッテリ電流ＩＢａｔｔは、燃料電池システムの電流ＩＶｅｒｆに加えられる。図６において６８で示されるプロフィルの電流ＩＢａｔｔは、記憶要素Ｐｔｎ２の設定に従って、燃料電池システムの増加率と適合する高い増加率で生成される。この電流ＩＢａｔｔは、電流ＩＶｅｒｆを補足し、図６において６９で示されるプロフィルの電流ＩＦａｈｒｚｅｕｇを形成する。車両１の動的挙動は、バッテリの支援を伴う動的作動によって改良される。
【００４７】
時間ｔ２から時間ｔ３まで、燃料電池システム７と動的電力システム５３とは、準静的作動モードにおいて作動する。この作動モードにおいて、燃料電池システム７は、動的電力システム５３の支援によって、非動的に作動され、その結果、燃料を節約することができる。燃料電池電流ＩＶｅｒｆは、直線的に増大し、これは、図６において７０で示される。このバッテリ電流ＩＢａｔｔは、時間ｔ３まで直線的に減少する。このプロフィルは、図６において７１で示される。
【００４８】
時間ｔ３において、燃料電池システム７の静的な作動点に到達する。すなわち、時間ｔ３において、燃料電池電流ＩＶｅｒｆは、各負荷情況に対するその最大値に達する。もし、連続的な要求があっても、燃料電池電流は、一定に維持される。
【００４９】
時間ｔ４において、目標電流は、トルク要求の対応する変化によって、零まで減少すると仮定する。動的電力システムは、回復に切替えられる。すなわち、電力コンバータ３は、放出されたエネルギーを高電圧電力システムに復帰させる。バッテリ１０は、逆モードに設定されるＤＣ／ＤＣコンバータ９によって充電される。電流ＩＢａｔｔは、ＩＢａｔｔｍａｘｅを制限値として、バッテリ１０内に戻される。プロフィルＩＢａｔｔは、図６において、７２で示される。電流ＩＦａｈｒｚｅｕｇは、図６において７３で示されるプロフィルに従って、駆動モータのいわゆるブレーキモードで減少する。電流ＩＶｅｒｆは、図４において７４で示されるプロフィルに従って、可変電力束制御装置３８によって低減され、この場合、極めて険しい降下に続いて、本質的に直線状の降下が、例えば、電流ＩＡｕｘが依然として生成されている時間ｔ５まで生じる。電流ＩＦａｈｒｚｅｕｇが零まで減少した後、バッテリ１０は、前記電流がさらに他の負荷の電流を超えている限り、燃料電池システム７によってまだ出力されている電流を蓄積する。前述したような方法において、高負荷点から低負荷点まで負荷が急降下したとき、駆動モータのトルクを短時間の内に減少させることができる。過剰な電力は蓄積される。目標値トランスミッタの変化に対応するトルク減少の経時的な挙動は、車両速度に依存し（高速度では、トルク低減は、低速度におけるよりも緩慢に生じる）、かつ駆動電流に依存する（高電流のとき、より緩慢になる）。
【００５０】
本発明による適応流れ切換による補償は、特に高負荷、例えば、全負荷において、作動中の駆動の快適さと調整安定性とを改良する。燃料電池の場合、電池内を通るガスの方向を周期的に逆転させることが必要とされることがある。この切換時において、一時的な電気的出力の減少が生じ、その結果、負荷が一定のとき、電圧の一時的な降下が生じる。燃料電池を有する車両において、電気的駆動モードが主負荷を担う。電気的駆動装置の電子制御装置は、一定のトルクを維持するために、電圧の一時的な降下が生じたときに、電力の消費を極めて動的に増加しなければならない。特に、負荷点が高いとき、燃料電池の電力の一時的な降下は、システムの全体に悪影響を及ぼす：
駆動トルクは、常に一定に保持されず、その結果、駆動の快適さが低減する。電気的駆動装置は、その電流要求を極めて動的に増加しなければならない。これは、電流の生成を調整するプロセスに有害な影響を及ぼす。
【００５１】
本発明によれば、電流生成システムの電力の一時的な降下を一時的に補償することができる。その結果、電気的な駆動装置（移動駆動装置のみならず補助駆動装置）のトルクの変動を避け、駆動の快適さを増大させることができる。電流を生成するためのシステムを調整するプロセスはこのように改良されるが、その理由は、負荷（移動駆動装置）からの電流要求を増大する必要がなく、従って、調整プロセスに作用する干渉変数が存在しないからである。
【００５２】
本発明によれば、燃料電池の電力の一時的な降下を補償し、従って、電圧の一時的な降下を防ぐために、適応流れ切換による補償が行なわれる。バッテリ１０から入力される制御された電力が、燃料電池の負荷電流と燃料電池に関する流れ切換の情報との関数として、生成される。電流のレベルを示す特性曲線が、流れ切換による補償中に、高電圧端において、得られる電圧を観察することによって、適合される。
【００５３】
燃料電池システムは、論理信号として、緊急の流れ切換を送信する。流れ切換時において、ＤＣ／ＤＣコンバータは、短い電流パルスが付加的に入力されることによって、瞬間的な燃料電池電流の関数として、制御される。その電流パルスの形状は、制御テーブルに記憶され、１に標準化される。この電流パルスの高さは、現在の燃料電池電流と適応学習因子とに依存する。適応学習因子は、流れ切換が生じるときに、電圧プロフィルを観察することによって、継続的に決定され、システム誘発の変化及び変動を補正する。もし偏差が特定の制限値を越える場合、これは診断用の情報として記憶される。
【００５４】
本発明のさらに他の本質的な特徴は、不足電圧を検出すること、及びそれと関連して、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を相応して調整することによって、燃料電池電流の関数として、付加的な電力を入力することにある。燃料電池の電流生成システムにおいて、電圧のプロフィルは、負荷電流の関数として、極めて大きな数の因子に依存する。現在、この依存性をすべて数学的に記載又は予期することはできない。電力管理システムの構成要素としての本発明による不足電圧調整器によれば、電力管理システムの信頼性と利用可能性を増大することができる。さらに、作動中に、逆に変化する電力管理システムの性質に積極的に対応することができる。その結果、システムの利用可能性を増大し、作動中の点検及び保守の情報を決定することができる。本発明による不足電圧調整器の主機能は、電圧が下側の制限値に達すると、バッテリ１０から電力を付加的に送給することにある。これに関連して、電流の平衡は考慮されない。調整器の出力端は、制御誤差（ΔＵ）及び現在の負荷電流に応じて、付加的な電流要求をＤＣ／ＤＣコンバータ９に出力する。
【００５５】
本発明のさらに他の構成要素は、上記の調整器が、いかに頻繁に、どのような状況において、例えば、負荷変数、温度、空気圧、空気湿度（環境条件）の関数として、介入しなければならないかを検出する手段である。この情報から、点検及び保守用のデータが記憶される。特定の頻度値を超えたとき、すなわち、調整器が時間単位当りＮ倍を越えて動作したとき、動的挙動に積極的な介入がなされ、最大電力に、システムの利用可能性を確実にする目標値が設けられる。この利用可能な電力の制約は、運転手に適切に示される。
【００５６】
バッテリ電流の割合は、電流の平衡がシステム全体のパラメータの変化とは無関係に常に修正されるように、制御される。駆動システムのＤＣ値は、実効値として、特に重要である。バッテリ１０の必要な電流の割合は、実電流ＩＦａｈｒｚｅｕｇと燃料電池システムの利用可能な電流ＩＶｅｒｆとの平衡から計算される。その結果、調整するという構成概念によって、電流の平衡が常に途切れても、それを意図的に許容することができる。
【００５７】
実際の値は時間的な遅れを有しているが、この方法は、バッテリ電流の割合に対して目標値を予め計算するよりも著しく好適であることが判明している。最初に、反応変数（駆動電流）をここに記載された方法を機能化するために提示しなければならないが、この方法は、操作される変数（ＤＣ／ＤＣコンバータ９によって制御されるバッテリ電流の割合）の反応時間が、燃料電池システムの蓄積時定数（燃料電池システムの容量）よりも著しく低いので、極めて効率的に機能する。燃料電池システム７の電流の平衡は、最適な手法によって確保された結果として得られる。この方法の利点は、正確なエネルギーの平衡が得られるという点にある。これは、特に改質システムに対して極めて重要である。基本的に、燃料電池システム内の正確なエネルギーの平衡は、改質装置の効率と寿命を増大させる。
【００５８】
どの位のエネルギー量がどのような動的挙動において必要とされるかということがわかっていれば、動的電力システム５３を選択的に制御させることができ、又は電力要求を燃料電池システム７に適切に適合させるようにすることができる。
【００５９】
ＡＢＳブレーキの場合、駆動輪がスリップし始めることがある。このような場合に、補正／増大トルクを計算し、そのトルクを駆動装置に伝達する技術的調整方法がある。これに応じて、駆動装置は、通常、スリップを減少させるために、その車輪を一時的に加速させる。その結果、車輪は、例えば、横方向の誘導を再び増大させ得る。この場合、わずかな量のエネルギーと電力レベルのみが、時間的に制限された形態（通常、ブレーキの初期のみ）に必要な相応して構成される動的電力システムによって、出力され得る。しかし、利用可能とされる電力の動的挙動は、極めて高い。
【００６０】
本発明による方法は、車両制御ユニット１８と電力制御ユニット１９とが、情報を処理し、それら自身が付加的に情報を取得する。
１．上記の場合、車両制御ユニットは、例えば、「ＡＢＳ動作中」という１ビットを電力制御ユニット１９に送給する。この情報によって、「増加」という目標電流要求が同時に転送されるが、この目標電流要求は、燃料電池システム７には伝達されず、代わりに、「承知」という情報が伝達される。これは、その要求が車両制御ユニット１８による持続性のない動的な、時間的に制限された要求であり、バッテリ１０がその要求を最も有利に引き受けることを承知する、という意味である。この方法による結果として、非動的な燃料電池システム７の電力は、この種の負荷の場合、不必要に増減されない。
２．車両制御ユニット１８は、リミッタであるＰＴｎ２要素の時定数を、動的電力システム５３が対応／追従し得る最も小さい値に、切り換える。その結果は、以下の通りである。
−燃料電池システム７の効率レベルが改良され、消費が低減される。
−燃料電池システム７の寿命が延長される。
−記憶要素ＰＴｎ２の「燃料電池システムに適合する」ように固定された時定数と比較して、動的挙動が改良される。
−排ガスが改良される。
【００６１】
さらに他の用途例又は適切な手法で処理される情報は、以下の通りである。エコノミ−／スポーツモードの「情報ビット」に関して、エコノミーモードの場合は、動的電力システムの低電力非動的な使用であり、スポーツモードの場合は、その逆である。（中央コンソール内のスイッチによる）停止及び始動モードの場合、制御装置が、トルクデータ、電流データ、回転速度データ、速度データ、及びそれらの微分商によって、作動モードが停止及び始動モード（交通渋滞における駆動）であるかどうかを判断する。次いで、電力制御ユニット１９が、「平均的な」非動的目標電流要求を設定し、燃料電池システム７をオンに切り換える。「低電力」加速及びブレーキプロセスは、動的電力システム５３の動的要求レベルの適用を受ける。その結果は、以下の通りである。
−効率レベルが改良され、消費が低減される。
−排ガスが改良される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】燃料電池システムと動的電力システム、並びに電力制御ユニットと少なくとも１つの電気モータとを有する車両の電力供給を制御するための装置のブロック回路図である。
【図２】図１に示される電力制御ユニットのブロック回路図又は信号流れ図である。
【図３】メタノール改質装置と制御ユニットとを有する燃料電池システムのモデルのブロック回路図である。
【図４】時間の関数として最大加速度が生じる場合における、燃料電池電流と電力システム電流を示す図である。
【図５】最大加速度よりも低い加速度が生じる場合における、燃料電池電流と電力システム電流を示す図である。
【図６】種々の作動状態において、時間の関数として、装置の燃料電池システムの電流と電力システムの電流を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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