(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの電気消費装置（７１、７３）に電力を供給する燃料電池システム（５０）の作動方法に関し、この燃料電池システム（５０）は、少なくとも１つの燃料電池（１１）と、燃料電池（１１）に供給するための少なくとも１つの補機（１２）とを含んでいる。本発明に基づき、燃料電池システム（５０）の効率（２１）が特定され、燃料電池システム（５０）の効率（２１）がスイッチオフ限界効率（２３）を下回った場合には、燃料電池（１１）が一時的にオフにされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電気消費装置（７１、７３）に電力を供給する燃料電池システム（５０）の作動方法であり、前記燃料電池システム（５０）が、少なくとも１つの燃料電池（１１）と、該燃料電池（１１）に供給するための少なくとも１つの補機（１２、５７）とを含む方法であって、
前記燃料電池システム（５０）の効率（２１）が特定され、前記燃料電池システム（５０）の前記効率（２１）がスイッチオフ限界効率（２３）を下回った場合には、前記燃料電池（１１）が一時的にオフにされることを特徴とする方法。
【請求項２】
スイッチオン作動負荷値を上回った場合、前記燃料電池（１１）が再びオンに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】
前記スイッチオフ限界効率（２３）及び／又は前記スイッチオン作動負荷値が、システム状態に応じて変化することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記スイッチオフ限界効率（２３）及び／又は前記スイッチオン作動負荷値が、前記電気消費装置（７１、７３）の状態に応じて変化することを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電気消費装置が電動機（７１）として形成されており、前記スイッチオフ限界効率（２３）及び／又は前記スイッチオン作動負荷値は、前記電動機（７１）によって駆動されるシステム（１００）の状態に応じて変化することを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフが、前記燃料電池（１１）を残りのシステムから電気的に切り離すことによって行われることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフの際に、前記補機（１２）もオフにされることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフと前記補機（１２）のスイッチオフとの間に時間的な間隔が存在することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフの際に、前記燃料電池（１１）のための空気供給が低下又はオフにされることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記燃料電池システム（５０）が、前記燃料電池（１１）のアノード（５１）周辺に、アノード再循環フィード装置（５５）を備えるアノード排気ガス再循環を含み、前記燃料電池（１１）のスイッチオフの際に、前記アノード再循環フィード装置（５５）によって送られる流量は維持されるか、又は低減されるが、停止されないことを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
システムの作動負荷値より大きい場合は、前記燃料電池（１１）はオフにされないことを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記燃料電池（１１）がオフの場合、前記消費装置（７１、７３）はエネルギーアキュムレータ（７２）によって駆動されることを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の方法の車両（１００）における適用。
【請求項１４】
少なくとも１つの電気消費装置（７１、７３）に電力を供給する燃料電池システム（５０）の作動装置であり、前記燃料電池システム（５０）が、少なくとも１つの燃料電池（１１）と、該燃料電池（１１）に供給するための少なくとも１つの補機（１２、５７）とを含む装置であって、
前記燃料電池システム（５０）の効率（２１）を検知するための分析手段が設けられており、該分析手段は調整ユニット（１６、１７）と相互に作用して、検知された前記燃料電池システム（５０）の前記効率（２１）がスイッチオフ限界効率（２３）を下回った場合には、前記燃料電池（１１）が、前記補機（１２、５７）及び／又は前記燃料電池（１１）に作用する前記調整ユニット（５３、１６、１７）によってオフにされることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分による、少なくとも１つの電気消費装置に電力を供給する燃料電池システムの作動方法に関する。さらに本発明は、請求項１３に基づく、車両におけるそのような方法の適用、並びに請求項１４の前提部分による燃料電池システムの作動装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、すでにかなり前から知られており、特に自動車産業分野では近年大きな意味をもつようになっている。
【０００３】
燃料電池は電気エネルギーを化学的方法で発生させるが、燃料電池の機能原理は、分子とイオンが電気化学的に相互反応し、それによって電子流を生成することに基づいている。この場合放出された電子は、電流として消費装置に送ることができる。
【０００４】
従って、燃料電池はエネルギー変換器である。電流を生成するためのエネルギーは、燃料電池に水素などの燃料を供給することによって提供され、燃料と酸化物との化学反応によって電気エネルギーに変換される。
【０００５】
燃料電池が機能するには、反応の個々の基本材料（反応物質）を継続的に供給し、反応生成物を継続的に排出することが必要である。このような役割（例えばカソードとアノードへの気体供給など）は、例えばポンプ、コンプレッサ、真空ポンプ、バルブおよび制御装置などを含むいわゆる補機によって保証される。燃料電池とその供給に使用される補機とは、燃料電池システムと呼ばれる。
【０００６】
補機も同様に電気消費装置である場合が多い。燃料電池の出力が低下しても、補機の消費電力は、燃料電池によって生成される出力よりも大きく減少しないことから、システム負荷が低い場合、燃料電池の効率と比較すると、燃料電池システムのシステム効率は低下する。このことは、燃料消費の上昇又は車両においては燃費の上昇につながる。なぜなら、不足しているエネルギーをオルタネータなどの発電機によって供給しなければならなくなるからである。
【０００７】
この問題に対処するため、従来技術において様々なアプローチが知られている。特許文献１には、燃料電池及び消費装置との相互接続が開示されており、燃料電池及びバッテリを残りのシステムに対して接続（スイッチオン）及び遮断（スイッチオフ）することによりシステム効率の改善が達成される。特許文献２は、燃料電池システムのどのコンポーネントが制御され、どのように、どういう順番で相互接続されるかを開示している。このことが行われるシステム条件に関しては、何も説明されていない。同様に、特許文献３から、燃料電池のスイッチオン／オフが知られている。この場合、スイッチオン／オフは存在する供給媒体に基づいて行われ、燃料電池システムによって達成される効率は何の役割も果たさない。同様に、前もって指定された作動負荷を下回った場合に燃料電池を停止するアプローチも、周知のものと見なすことができる。このアプローチは、小さい作動負荷ではシステム効率が低いため、燃料電池の停止が有効であるという考え方に基づいている。
【０００８】
しかし、これらの周知の解決方法には、様々な課題がある。問題となるのは、特に、燃料電池が静的に選択された停止ポイントでスイッチオフにされることである。このことは、製造上のばらつき又は環境条件などの作動条件により、補機が必要とする電力の方が、燃料電池によって生成される出力よりも多い場合にも行われ、燃料電池は必要に応じて停止されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２６１４１８Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１０２０２６１１Ｃ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１００５６４２９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、燃料電池の実際の作動条件をより良く考慮する燃料電池システムの作動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、請求項１に基づく方法、並びに請求項９に基づく、そのような方法の自動車における適用、及び請求項１０に基づく燃料電池システムの作動装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
【００１２】
本発明の本質的な考え方は、燃料電池システムの効率を検知し、特定のスイッチオフ限界効率を下回った場合に燃料電池を停止することにある。好ましいバリエーションでは、同時に、停止時点で一時的に加えられている作動負荷と、温度及び圧力などの様々なシステム状態とが保存される。有利には、次に、システム状態を考慮して作動負荷がスイッチオン限界負荷値を上回った場合、この燃料電池は再びオンにされる。本発明の意味における「一時的」とは、燃料電池の短時間の停止を意味する。このことは、燃料電池は停止しているが、燃料電池システム自体は引き続き作動しているか、又は少なくとも、素早く作動に戻ることができる状態が維持されることを意味している。従って、本発明は、燃料電池システムの最終的な停止に関するものではなく、「スタンバイ」状態への燃料電池システムの切替えに関する。
【００１３】
燃料電池システムの効率を検知するために、有利には、燃料電池に供給されるエネルギー量と、燃料電池システムから最大出力として提供されるエネルギー量とを比較することが可能である。供給されるエネルギー量は周知であり、一方、最大出力として提供されるエネルギー量は、直接測定されるか、又は補機のエネルギー消費量を特定し、燃料電池に供給されるエネルギー量からこの消費量を差し引くことによって計算することができる。有利には、燃料電池の停止は電気的に、すなわちセルを電源から切り離すことによって行われる。しかし、別の方法では、例えば燃料供給を遮断して、化学反応を終了することにより、同様に燃料電池を停止することも可能である。
【００１４】
スイッチオン作動負荷値を上回った場合は、燃料電池を再びオンするのが有利である。このために、例えば、燃料電池が停止された時の作動負荷値を保存することができる。しかし、同様に、スイッチオン作動負荷値が静的であることも考えられる。
【００１５】
もう１つの好ましい実施形態では、スイッチオフ限界効率及び／又はスイッチオン作動負荷値がシステム状態に応じて変化する。燃料電池の出力及び従って燃料電池システムの効率も、温度又は圧力などの様々なシステム状態に左右される。できる限り最適な限界値を用いるため、スイッチオフ限界効率及び／又はスイッチオン作動負荷値を、それぞれ優勢なシステム状態に適合させることが有利であり得る。このために、センサ情報、作動情報及び状態情報を使って、関連するシステム状態を検知できる分析手段がある。好ましくは、センサ情報、作動情報及び状態情報は、いわゆるポーリング（定期的な問い合わせ）によって得られる。しかし、同様に、割り込み要求又は再起構造を使用することもできる。次に、データは、例えば任意のデータ構造（アレイ、リスト又は木など）の中に保存することができる。有利には、このデータ構造が、それぞれ使用されるシステム（例えば自動車）の中で作成される。従って、データ収集は、システムが長く作動すればするほど、一層大きくなると考えられる。この場合、保存されたデータはこの個別のシステムから発生しているため、正確であるという利点が考えられる。しかし、典型的な燃料電池システムのデータをあらかじめ測定又は計算し、完成した表としてシステム内に保存することも可能である。
【００１６】
有利には、手持ちのエネルギーアキュムレータの充電状態も考慮される。例えば、バッテリの充電が比較的少ない場合は、スイッチオフ限界効率及び／又はスイッチオン作動負荷値を低下させることができる。
【００１７】
本発明に基づく方法の有利な発展形態では、スイッチオフ限界効率及び／又はスイッチオン作動負荷値が、電気消費装置の状態に応じて変化するように設定されている。すなわち、燃料電池の両方の切替え限界値の調整は、燃料電池システムの内部だけで行われるのではなく、代替として又はこれに追加して、燃料電池システムの外部から影響を与えることもできる。これについては、例として電気消費装置自体の作動状態が考えられるため、電気消費装置の変化への素早い反応が可能となり、効率の検知を補足する形で、燃料電池のスイッチオン又はオフを最適なタイミングで実現することができる。
【００１８】
本発明に基づく方法の極めて有利なもう１つの実施形態では、さらに、電気消費装置が電動機として形成されており、スイッチオフ限界効率及び／又はスイッチオン作動負荷値は、この電動機によって駆動されるシステムの状態に応じて変化する。電気消費装置自体としての電動機だけではなく、これを補足する方法又は代替の方法として、この電動機によって駆動されるシステムの特性値も、燃料電池の両方の切替え限界値に影響を与えるために利用することができる。これによって、先々の燃料電池への要求に関する情報を非常に早期にかつ効率的に手に入れることができ、例えば自動車の場合は、車両のコントロールユニットがそのような情報を評価する。これにより、効率の最適化に加えて、スタート／ストップシステムを一緒に組み込むことが可能となり、このシステムは、例えば自動車の速度がゼロにまで低下した場合（一般的な例では信号で一時的に停車した場合など）、燃料電池が効率の悪い範囲に入り、オフにされる可能性があることを比較的早期に検知する。同様に、例えば、特にブレーキペダルの解除及び／又は車両のアクセルペダルの操作により、スイッチオン作動負荷値が低下することで極めて早期に発進に反応することができる。すなわち、本発明に基づく方法は、周知のスタート／ストップシステムによって最適な方法で補足されるか、又はそうしたシステムによって拡張することができる。
【００１９】
好ましくは、燃料電池のスイッチオフが、燃料電池を残りのシステムから電気的に切り離すことによって行われる。そのために、例えば、コンデンサ付きＭＯＳＦＥＴスイッチの形で調整ユニットを使用することができる。もちろん、その他の種類の電気スイッチを使用することも可能である。
【００２０】
もう１つの好ましい実施形態では、燃料電池のスイッチオフの際に、補機もオフにされる。このことは、例えば、コンデンサ付きＭＯＳＦＥＴスイッチ又は任意のその他の電気スイッチによっても行うことができる。特に、燃料電池のスイッチオフと補機のスイッチオフとの間に時間的な間隔が存在する場合は有利である。
【００２１】
有利であるのは、あらかじめ特定されたシステムの作動負荷値より大きい場合は、燃料電池はオフにされないことである。この値は静的であることもでき、又はそれぞれの優位なシステム状態によって変化させることもできる。
【００２２】
好ましくは、燃料電池がオフの場合、消費装置はエネルギーアキュムレータによって駆動される。そのために、開閉装置が分析手段を含み、この分析手段は、センサ情報によって、燃料電池が作動しているか、作動していないかを検知することが可能である。エネルギーアキュムレータは、電気エネルギーのバッファリングに適した全ての装置、特に（鉛）蓄電池であることができる。
【００２３】
本発明による方法のもう１つの有利な発展形態では、燃料電池のスイッチオフの際に、燃料電池のための空気供給が低下又はオフにされる。そのような空気供給は、電気消費量の大きい補助消費装置であるため、この空気供給によって発生する電流を停止又は低減することにより、エネルギー節約の大きな効果を得ることができる。さらに、騒音の発生が顕著に低下する。この場合、有利であり得るのは、そのような空気供給のフィード装置の種類に応じて、これを完全にオフにするか、又は低下のみ行うことである。特に、作動中に５０，０００ｒｐｍより大きな非常に高い回転数で作動するフローコンプレッサが使用されている場合は、エネルギー消費と騒音発生を軽減するために、回転数の低下のみを行うことが明らかに有利となる。この場合、回転数ゼロから再始動することは非常に手間がかかると考えられ、従って、一方では燃料電池の迅速な再スタートを保証し、他方ではエネルギーの節約を保証するために、回転数を約１０〜１２，０００ｒｐｍの範囲にまで低下するのが最適と思われる。
【００２４】
もう１つの非常に有利な実施形態では、さらに、燃料電池システムが、燃料電池のアノード周辺にアノード再循環フィード装置を備えるアノード排気ガス再循環を含み、燃料電池のスイッチオフの際に、アノード再循環フィード装置によって送られる流量は維持されるか、又は低減されるが、停止されないようにすることができる。
【００２５】
燃料電池への水素又は燃料電池の発電に適した気体の燃料電池への供給は一般的に比較的複雑であるため、燃料電池が一時的にオフになっている場合に、アノード再循環フィード装置を完全に停止することはあまり有利ではない。水素の供給のみは停止することができる。気体が再循環フィード装置内を、通常は低減された流量で引き続き移動していれば、スイッチオフ作動負荷値に達した場合に、燃料電池の再スタートを非常に迅速かつ効率的に実施することができる。なぜなら、少なくとも僅かな量の水素がアノードの全範囲に存在しており、カソード側に再び送り込まれる空気とともに直ちに電気的に変換され得るからである。
【００２６】
最後に本発明は、説明した方法の車両における適用、並びに燃料電池システムの作動装置にも関する。
【００２７】
以下に、本発明の幾つかの実施例を図に基づいて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】燃料電池システムの好ましい構造のブロック図である。
【図２】燃料電池の効率の変化と燃料電池システムの効率の変化を示したグラフである。
【図３】本発明に基づく方法の好ましい実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図４】燃料電池システムを装備した車両の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１には、燃料電池システムの好ましい構造がブロック図の形で示されており、その構成部品は、燃料電池（１１）、補機（１２）、燃料電池（１１）を電気的にオン／オフするための燃料電池の調整ユニット（１６）、補機（１２）をオン／オフにし、それによって特に燃料電池（１１）のオン／オフにも用いられる補機の調整ユニット（１７）である。さらに、燃料電池によって生成される燃料電池の電流（１３）、燃料電池システムによって提供される正味電流（１４）、及び補機（１２）によって消費される電流（１５）が示されている。
【００３０】
この場合、燃料電池システムの全構成部品は、例えば電気配線によって電気的に接続されている。燃料電池の調整ユニット（１６）は、燃料電池と燃料電池システムのその他の構成部品との間に接続されているため、このユニットは、燃料電池（１１）を残りのシステムから切り離すことができる。補機の調整ユニット（１７）は、補機と燃料電池システムのその他の構成部品との間に接続されているため、このユニットは、補機（１７）を残りのシステムから切り離すことができる。燃料電池の調整ユニット（１６）と補機の調整ユニット（１７）の両方とも、コンデンサ付きＭＯＳＦＥＴスイッチ又は任意のその他の電気スイッチによっても実施することができる。
【００３１】
正味電流（１４）が、燃料電池によって生成される燃料電池の電流（１３）と補機（１２）によって消費される電流（１５）との差から生じることは明らかである。
【００３２】
図２には、燃料電池の効率の変化（２２）並びに燃料電池システムの効率の変化（２１）がグラフの形で示されている。グラフのｘ軸は、この場合、燃料電池（１１）によって提供される電流である。グラフのｙ軸はそれぞれの効率を示している。さらに、スイッチオフ限界効率（２３）が示されている。燃料電池システムの効率（２１）は、燃料電池（１１）によって提供される電流が小さくなればなるほど低下していることが分かる。このことは、補機（１２）の電力消費の割合が増加していることを意味している。負荷が非常に小さい場合、燃料電池システムの効率（２１）は０％以下に低下することがある。
【００３３】
図３によるフローチャートは、燃料電池システムの作動方法の好ましい実施形態を説明している。このフローチャートはスタート（３１）で始まる。次にブロック（３２）が続き、このブロックでは燃料電池（１１）がオンであるかどうか分析される。燃料電池がオンである場合、次にブロック（３６）が続き、このブロックでは燃料電池システムの効率が測定される。次のブロック（３８）では、燃料電池システムの効率がスイッチオフ限界値よりも大きいかどうかが分析される。大きい場合は、次のブロック（３３）において作動負荷が測定される。続いて、次のブロック（３９）において、その作動負荷がシステムの作動負荷値よりも小さいかどうかが分析される。小さい場合は、次のブロック（３７）に続き、このブロックでは燃料電池（１１）がオフにされる。ブロック（３９）における分析で、作動負荷がシステムの作動負荷値よりも大きいことが判明した場合、すぐにプロセスの終了（４０）が続く。ブロック（３８）における分析で、燃料電池システムの効率がスイッチオフ限界値よりも小さいことが判明した場合も同じことが当てはまる。ブロック（３２）における分析で、燃料電池（１１）がオンでないことが判明した場合は、次のブロック（３３）に続き、このブロックでは作動負荷が測定される。続いて、ブロック（３４）において、その作動負荷がシステムの作動負荷値よりも大きいかどうかが分析される。大きい場合は、次のブロック（３５）に続き、このブロックでは燃料電池（１１）がオンにされる。続いてブロック（３６）では、燃料電池システムの効率が測定される。それ以外の場合は、プロセスの終了（４０）に続く。このプロセスの流れは、反復的に使用される。
【００３４】
図４は、燃料電池システム（５０）が装備されている車両（１００）の原理図の例を示している。燃料電池システム（５０）の他に、この車両（１００）は電気駆動システム（７０）を有し、このシステムは、電動機（７１）によって車両（１００）の駆動軸（１０１）を駆動する。電動機（７１）の他に、電気駆動システム（７０）はさらにリチウムイオン電池などのエネルギーアキュムレータ（７２）、並びに必要に応じて、例として消費装置（７３）によって示されているその他の消費装置を含んでいる。車両（１００）自体の制御は、周知の方法で車両のコントロールユニット（１０２）によって行われるため、このコントロールユニットと車両（１００）とのネットワークは示されておらず、原理を説明するためにコントロールユニットのみ示されている。
【００３５】
燃料電池（１１）は、周知の方法でアノード領域（５１）とカソード領域（５１）とからなる。この燃料電池は、特に燃料電池の調整ユニット（１６）と補機の調整ユニット（１７）とを含む調整ユニット（５３）によって電気駆動システム（７０）に接続されている。燃料電池（１１）のアノード領域（５１）には、特に圧縮ガスタンクとして形成できる水素タンク（５４）から水素が供給される。燃料電池（１１）のアノード領域（５１）から流れ出す水素は、循環回路の中で再循環フィード装置（５５）によって、水素タンクユニット（５４）からくる新鮮な水素と混ぜ合わされて、アノード領域（５１）に戻される。さらに周知のドレンバルブ（５６）が設けられ、このバルブはアノード循環回路内に溜まっている不活性ガス及び／又は水を周知の方法で時々排出する。
【００３６】
カソード領域（５２）では、空気供給装置（５７）が酸素のサプライヤとして空気を供給している。カソード領域（５２）からの排出空気は、直接又は追加のバーナー（図示されていない）によってタービン（５８）に達し、その後周辺環境に戻される。排気ガス中の残りの熱エネルギー及び／又は圧力エネルギーは、タービン（５８）によって少なくも部分的に回収される。タービン（５８）は、空気供給装置（５７）及びオプションの電気機械（５９）と一緒に、いわゆるエレクトリックターボチャージャ（ＴＥＣ）を形成することができる。エレクトリックターボチャージャは、排気ガス中に残っているエネルギーを空気供給装置（５７）の駆動に利用し、必要に応じて追加の駆動エネルギーを、モータモードの電気機械（５９）を介して提供することができる。排気ガスの部分にあるエネルギーが大きく、空気供給装置（５７）が必要とするよりも多くのエネルギーをタービン（５８）が提供できるような場合、電気機械（５９）はさらにジェネレータモードでタービン（５８）から駆動され、追加の電流を生成することができる。
【００３７】
ここで説明されている燃料電池システム（５０）内の燃料電池（１１）の停止は、すでに上述したように機能する。これに加えて、さらに、電気消費装置、ここでは特に電動機（７１）の状態変数並びに車両のコントロールユニット（１０２）から送られる値によって、スイッチオフ限界効率（２３）及びスイッチオン作動負荷値が影響を受けるようにすることもできる。このことは、結果として、燃料電池（１１）を車両に適用する場合、上述の機能にスタート／ストップシステムを拡張できることを意味している。例えば赤信号などで、車両（１００）の一次的な停止又は下り坂など、駆動エネルギーを全く必要としない走行状況が生じた場合、このことは、車両のコントロールユニット（１０２）及び／又は電動機（７１）の状態変数に基づいて、すなわち、この電動機がモータモード又はジェネレータモードのどちらで作動しているかが評価されることによって、検知することができる。次に、燃料電池システムの停止は、スイッチオフ限界効率（２３）を上昇させることによって加速することができるため、燃料電池システム（５０）は非常に速くスタンバイモードに移行することができる。このモードでは、エネルギーが節約され、排出量及び騒音が明らかに軽減される。特に、このために、空気供給装置（５７）の回転数を明らかに低下させることが可能である。説明したエレクトリックターボチャージャを使用する場合は、再始動に比較的時間がかかるため、完全な停止は有利でないことがしばしばある。このことから、通常、平均して５０，０００ｒｐｍより多い回転数に対しては、回転数を１０〜１２，０００ｒｐｍの範囲まで低減することが好ましい。要求された残留空気がカソード領域（５２）を通過する必要のないように、さらにオプションのシステムバイバスバルブ（６０）を設けることができ、このバルブを介して、カソード領域へのインプットラインとカソード領域からのアウトプットラインとの間でバイバスが実施される。
【００３８】
さらに、燃料電池（１１）が電気的に停止している場合、燃料電池（１１）には追加の水素は必要ないことから、水素タンク（５４）からの水素供給も停止される。しかし、アノード領域（５１）全体における水素の均等配分を維持するため、再循環フィード装置（５５）が、一般的には回転数を下げて引き続き作動し、さらにドレンバルブ（５６）が閉じられ、この状態で強制的に維持されている場合、アノード排気ガスはアノード循環回路を循環する。次に、例えば信号での発信など、システムが再スタートする場合は、燃料電池がスタンバイモードから再び通常の作動モードに切り替えられるまで、必要なエネルギーはまずエネルギーアキュムレータ（７２）から提供される。この場合、当然ながら、燃料電池の効率モニタも引き続き重ねて行われているため、効率面での理由から燃料電池のオンが有利でないと思われる場合、燃料電池（１１）はオンにされない。
【符号の説明】
【００３９】
１１    燃料電池
１２    補機
１３    燃料電池の電流
１４    正味電流
１５    補機によって消費される電流 
１６    燃料電池の調整ユニット
１７    補機の調整ユニット
２１    燃料電池システムの効率の変化 
２２    燃料電池の効率の変化 
２３    スイッチオフ限界効率
３１    スタート
３２    燃料電池の分析
３３    作動負荷の測定
３４    作動負荷の分析
３５    燃料電池のスイッチオン
３６    システム効率の測定 
３７    燃料電池のスイッチオフ
３８    システム効率の分析 
３９    作動負荷の分析
４０    終了
５０    燃料電池システム
５１    アノード領域
５２    カソード領域
５３    調整ユニット
５４    水素タンク
５５    再循環フィード装置
５６    ドレンバルブ
５７    空気供給装置
５８    タービン
５９    電気機械
６０    システムバイパスバルブ
７０    電気駆動システム 
７１    電動機
７２    エネルギーアキュムレータ 
７３    その他の電気消費装置
１００  車両
１０１  駆動軸
１０２  車両コントロールユニット
【図１】
2013527569.tif 000003
【図２】
2013527569.tif 000004
【図４】
2013527569.tif 000005
【図３】
2013527569.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月17日(2012.12.17)
【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】
少なくとも１つの電気消費装置（７１、７３）に電力を供給する燃料電池システム（５０）の作動方法であり、前記燃料電池システム（５０）が、少なくとも１つの燃料電池（１１）と、該燃料電池（１１）に供給するための少なくとも１つの補機（１２、５７）とを含み、前記燃料電池システム（５０）の効率（２１）が特定され、前記燃料電池システム（５０）の前記効率（２１）がスイッチオフ限界効率（２３）を下回った場合には、前記燃料電池（１１）が一時的にオフにされる方法であって、
前記燃料電池システム（５０）が、前記燃料電池（１１）のアノード（５１）周辺に、アノード再循環フィード装置（５５）を備えるアノード排気ガス再循環を含み、前記燃料電池（１１）のスイッチオフの際に、前記アノード再循環フィード装置（５５）によって送られる流量は維持されるか、又は低減されるが、停止されないことを特徴とする方法。
【請求項２】
スイッチオン作動負荷値を上回った場合、前記燃料電池（１１）が再びオンに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】
前記スイッチオフ限界効率（２３）及び／又は前記スイッチオン作動負荷値が、システム状態に応じて変化することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記スイッチオフ限界効率（２３）及び／又は前記スイッチオン作動負荷値が、前記電気消費装置（７１、７３）の状態に応じて変化することを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電気消費装置が電動機（７１）として形成されており、前記スイッチオフ限界効率（２３）及び／又は前記スイッチオン作動負荷値は、前記電動機（７１）によって駆動されるシステム（１００）の状態に応じて変化することを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフが、前記燃料電池（１１）を残りのシステムから電気的に切り離すことによって行われることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフの際に、前記補機（１２）もオフにされることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフと前記補機（１２）のスイッチオフとの間に時間的な間隔が存在することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記燃料電池（１１）のスイッチオフの際に、前記燃料電池（１１）のための空気供給が低下又はオフにされることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
システムの作動負荷値より大きい場合は、前記燃料電池（１１）はオフにされないことを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記燃料電池（１１）がオフの場合、前記消費装置（７１、７３）はエネルギーアキュムレータ（７２）によって駆動されることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の方法の車両（１００）における適用。
【国際調査報告】
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