(57)【要約】本発明は、電流／電力供給ユニット、特に燃料電池ユニット及び／又はバッテリを備えた自動車を操作する方法及び装置に関する。電流／電力供給ユニットは、スイッチが切られると、制御ユニット及び／又は配電ユニットあるいはサーミスタによって強制的に放電される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流／電圧供給ユニット（１）を有する電気自動車を操作する方法であって、
前記電流／電圧供給ユニット（１）のスイッチ切断時及び／又は以降に、存在する電気エネルギーは、自動車及びそれに関連する電気回路に接続された、制御／配電ユニット（２）によって、少なくとも１つの下限電圧以下になるまで、必然的に消費され、
あるいは前記電流／電圧供給ユニット（１）のスイッチ切断時及び／又は以降に、存在する電気エネルギーは、温度依存型抵抗器（４）で消費されることを特徴とする電気自動車の操作方法。
【請求項２】
スイッチ切断後も存在する前記電気エネルギーは、前記制御／配電ユニット（２）に接続された内部電流／電圧供給によって消費されることを特徴とする請求項１に記載の操作方法。
【請求項３】
スイッチ切断後も存在する前記電気エネルギーは、前記制御／配電ユニット（２）に接続された測定回路によって消費されることを特徴とする請求項１に記載の操作方法。
【請求項４】
水素濃度を決定するのに前記測定回路が使用されることを特徴とする請求項３に記載の操作方法。
【請求項５】
温度が低下するにつれ、及び前記適用電圧が低下するにつれ、前記温度依存型抵抗器（４）の抵抗が減少することを特徴とする請求項１に記載の操作方法。
【請求項６】
前記電流／電圧供給ユニット（１）としてバッテリが使用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操作方法。
【請求項７】
前記電流／電圧供給ユニット（１）として燃料電池ユニットが使用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操作方法。
【請求項８】
前記電流／電圧供給ユニット（１）が、接続された温度依存型抵抗器（４）を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の操作方法を実行する装置。
【請求項９】
スイッチ要素（５）及び前記温度依存型抵抗器（４）を備えた直列回路は、前記電流／電圧供給ユニット（１）に並列に接続されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記温度依存型抵抗器（４）はＰＴＣサーミスタであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の操作方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、電気エネルギーは気体燃料から、通常は水素と、高酸素濃度のガスから生成される。燃料電池システムのスイッチが切られた時点で、しばしば燃料と高酸素濃度のガスとは、未だ燃料電池ユニット及び供給配管の中に存在し、もはや消費されない電気エネルギーが生成される。燃料電池ユニットは、生成される高電圧を受け続けると燃料電池システムを損傷する恐れがあり、さらに、例えば点検中や修理中に、保守管理要員にとっての危険要因となり得る。同様の安全に関わる問題は、バッテリを使用する場合にも知られている。
【０００３】
特許文献１は、燃料電池システムを操作する方法及び装置について開示している。スイッチ要素が設けられており、通常は閉じていて、並列に接続された燃料電池ユニットを放電抵抗器に接続するために制御装置を経由して操作することができる。これによって、スイッチを切られた後の燃料電池ユニットの放電が可能になる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，０２３，１５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、容易に実行できる方法で、電流／電圧供給ユニットのスイッチの切断以降の電気自動車の安全な操作方法を提供することである。本発明の別の目的は、本発明による方法を実行する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。
【０００７】
本発明は、スイッチを切られた状態で自動車に既存の構成部品を介して有利に放電される電流／電圧供給ユニットを含む。これは、実装上の問題及び追加の構成部品コストを回避する。
【０００８】
本発明の別の改良形態では、電流／電圧供給ユニットは、温度依存型抵抗器を介して放電される。これは有利なことに自己制御放電の形をとる。つまり、放電率は、電流／電圧供給ユニットの電圧に依存し、電圧が低下すると放電率は増加する。
【０００９】
本発明のさらなる有利な改良形態は、独立請求項及び、図面を参照して以下に記載される例示された実施形態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】
【００１０】
図１は、接続回路を備えた電流／電圧供給ユニット１の回路図であるが、接続回路についてはこれ以上詳細に特定しない。好ましくは、燃料電池ユニット及び／又はバッテリが電流／電圧供給ユニット１として使用される。制御／配電ユニット２は、ライン（詳細説明省略）を介して通常電流／電圧供給ユニット１に接続され、生成される電気エネルギーを、負荷３で表される別の電気アセンブリへ供給する。制御／配電ユニット２は通常、電流／電圧供給ユニット１（詳細説明省略）から供給される内部電流／電圧供給と、ＤＣ／ＤＣ変換器（詳細説明省略）とを含むが、ＤＣ／ＤＣ変換器で電流／電圧供給ユニット１で生成される電圧を負荷３を操作する電圧レベルに変換する。制御／配電ユニット２は、電気エネルギーを、例えば制御／配電ユニット２に接続された測定回路に配分する。内部電流／電圧供給は、図示していないが、特に、制御／配電ユニット２固有の本来のマイクロ制御システム、運転回路、変換器及び／又は制御／配電ユニット固有の他の回路に電気エネルギーを供給する。内部電流／電圧供給は、図示していないが、好ましくは変換器、特にＤＣ／ＤＣ変換器を有する。制御／配電ユニット２の内部電圧レベルは、好ましくは電流／電圧供給ユニット１の電圧レベルより低い。さらに、電動モータ（図示せず）及び／又は車両の電力供給システムは、負荷３として制御／配電ユニット２に接続されてもよい。
【００１１】
電流／電圧供給ユニット１のスイッチ切断時又はその後の電流／電圧供給ユニット１の劣化を防ぎ、ショートすることから確実に保護するために、電流／電圧供給ユニット１全体に未だ存在する電圧は、必ず低減されなければならない。制御／配電ユニット２への内部電圧供給は電流／電圧供給ユニット１を介して提供されるので、この内部電圧供給にはまだ電気エネルギーが供給され、電流／電圧供給ユニット１のスイッチ切断後でも、電流／電圧供給ユニット１あるいは制御／配電ユニット２の上流に配置された供給回路（詳細説明省略）の電気容量が下限値に下がるまで放電される。従って、電流／電圧供給ユニット１は、必然的に制御／配電ユニット２、その内部電流／電圧供給及びそれに接続されたマイクロ制御装置及び測定回路のような負荷（装置）を介して放電される。内部電流／電圧供給及び／又はそれに接続された装置は、６０秒以内で電流／電圧供給ユニットが５０Ｖ未満になるまで放電されるように、この場合有利に設計されている。
【００１２】
有利なことに、自動車に通常存在する制御／配電ユニット２を介して放電が行われるので、放電工程では追加の構成部品又は部品は必要ない。従って、追加の空間も必要ない。特定の放電装置を使用しないので、有利なことに更なる電力損失はない。
【００１３】
制御／配電ユニット２は、複数の電流／電圧供給ユニット１から電気エネルギーを供給できるように設計してもよい。これによって、自動車のバッテリから及び燃料電池ユニットからの供給を提供することが可能である。供給は、様々な電流／電圧源から、並列であるいは直列の形で提供してもよい。
【００１４】
電流／電圧供給ユニット１として燃料電池ユニットが使用される場合、水素センサを備えた測定回路が通常車両内に設けられ、水素濃度を監視する。測定回路は、通常制御／配電ユニット２の内部電流又は電圧供給を介して燃料電池ユニットに接続される。水素は引火性の高いガスなので、燃料電池ユニットのスイッチが切られているとき、例えば車両が駐車しているときでも、水素濃度を監視するに値する。スイッチ切断以降、水素センサを備えた測定回路には、燃料電池ユニットの放電電流を用いて、制御／配電ユニットの内部電流又は電圧供給を通って、電流が供給できると好ましい。
【００１５】
図２は、放電回路の別の好ましい実施形態を備えた電流／電圧供給ユニット１の回路図である。電流／電圧供給ユニット１のスイッチ切断時又はその後、放電工程が温度依存型抵抗器４を介して行われる。スイッチ要素５は、温度依存型抵抗器４と直列に接続されてもよい。スイッチ要素５が閉じると、温度依存型抵抗器４は電流／電圧供給ユニット１と並列に接続され、放電される。スイッチ要素５は、好ましくは放電によって電流が供給でされる。
【００１６】
温度依存型抵抗器４は、好ましくは、ＰＴＣサーミスタもしくはサーミスタ要素であり、正の温度係数を有する。温度依存型抵抗器４は、低温では小さい抵抗を有し、高温では大きい抵抗を有する。温度依存型抵抗器４は、好ましくは、電流／電圧供給ユニット１の通常の運転電圧範囲では、少量の電力のみが温度依存型抵抗器４によって消費されるように設計される。燃料電池ユニットの場合、通常運転電圧範囲は通常２５０〜４５０Ｖである。しかし、燃料電池ユニットを異なる運転電圧範囲で使用することも可能である。電流／電圧供給ユニット１の好ましく比較的高い運転電圧とは、電流／電圧供給ユニット１の運転中温度依存型抵抗器４の温度が比較的高いことを意味し、よってその抵抗は同様に対応して高い。電流／電圧供給ユニットの運転中の温度依存型抵抗器４の高い抵抗は、機能に関しては開いたスイッチ要素５に相当するので、その場合、スイッチ要素５の必要はない。電流／電圧供給ユニット１のスイッチが切られると、電圧はゆっくり低下し、温度依存型抵抗器４の温度も低下、よってその抵抗も同様に低下する。放電率は、従って増加する。温度依存型抵抗は、有利なことに、電流／電圧供給ユニット１のスイッチ切断後に、適用電圧が６０秒以内で５０Ｖ未満まで低下する程度である。
【００１７】
ＰＴＣエレメントは、バッテリを過剰な温度及び放電電流に対して保護する自己管理方式（米国特許第４，２５５，６９８号明細書）で作用するので、バッテリの保護に使用してもよい。
【００１８】
負荷６は、回路（詳細説明省略）を介して電流／電圧供給ユニット１と並列に接続してもよい。これらのような負荷６は、例えば電動モータや車両の電力供給システムである。
【００１９】
燃料電池ユニットが電流／電圧供給ユニット１として使用される場合、燃料電池ユニット及び供給路に存在する酸化体又は高酸素濃度ガスの量が下限値より下に低下したときのみ、スイッチ要素５は再び開かれるのが好ましい。放電プロセスは燃料電池システムからのあらゆる危険、特にスイッチ切断後行われる酸化の結果として通常燃料電池ユニットから下流に接続される触媒による燃焼装置の充填加熱、からの危険を防ぐ。
【００２０】
スイッチ要素５もしくは温度依存型抵抗器４は、例えば車両車体などのスイッチ要素（図示せず）を介して、アースに接地される。修理及び点検は、これによって安全に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】接続回路を備えた電流／電圧供給ユニットの回路図である。
【図２】放電回路を備えた電流／電圧供給ユニットの回路図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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