(57)【要約】ブースト実施例またはバック実施例において、燃料電池電力設備の電力低減移行時に、ｉ）抵抗補助負荷内で散逸するエネルギーとして、またはｉｉ）エネルギー貯蔵システム（２０１）（バッテリ）に適用されるエネルギーとして、制御装置（１８５）に応答して、電圧制限装置制御器（２００）によって、１つまたは複数の期間に、反応物の消費によって生成する過剰の電気エネルギーを抽出する。制御装置は、１つまたは複数の燃料電池の電圧の正の時間微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、電圧制限装置制御器を作動させる。
2015534252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷によって要求される第１のレベルの電力から負荷によって要求される、第１のレベルより低い第２のレベルの電力への負荷電力低減移行によって引き起こされる燃料電池電力設備の過剰な電力生成に応答する方法であって、電力設備内の少なくとも１つの燃料電池の電圧の正の時間微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、所定の長さの時間、電力設備の燃料電池の電圧出力を少なくとも１つの燃料電池電圧制限装置に接続することを特徴とする方法。
【請求項２】
負荷によって要求される第１のレベルの電力から負荷によって要求される、第１のレベルより低い第２のレベルの電力への電力低減移行によって引き起こされる燃料電池電力設備の過剰な電力生成の示度として、燃料電池電力設備内の少なくとも１つの燃料電池の電圧の正の時間微分が予め決められた制限値を超えることを検出し、それに応答して、所定の長さの時間、電力設備の燃料電池の電圧を少なくとも１つの燃料電池電圧制限装置に接続することを特徴とする方法。
【請求項３】
少なくとも１つの燃料電池電圧制限装置が抵抗補助負荷およびエネルギー貯蔵システムのいずれか一方または両方であることをさらに特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
所定の長さの時間が、燃料電池電力設備の電力出力が予め決められた電力目標に到達するまで延在することをさらに特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
予め決められた電力目標が第２のレベルの電力であることをさらに特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
予め決められた電力目標が、第１のレベルの電力と第２のレベルの電力の間にある一時的な電力目標であることをさらに特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
一時的な電力目標に到達した後、再び、電力設備内の少なくとも１つの燃料電池の電圧のさらなる正の時間微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、さらなる所定の長さの時間、電力設備の燃料電池の電圧を少なくとも１つの燃料電池電圧制限装置に接続することをさらに特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
さらなる所定の長さの時間が、燃料電池電力設備の電力出力が予め決められた間にある  電力目標に到達するまで延在することをさらに特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
間にある電力目標が第２のレベルの電力であることをさらに特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
所定の長さの時間が、電力設備内の少なくとも１つの燃料電池の電圧の正の時間微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、予め開始されたタイマのタイムアウトまで延在することをさらに特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１１】
タイマのタイムアウトの後、再び、電力設備内の少なくとも１つの燃料電池の電圧のさらなる正の時間微分が予め決められた制限電圧を超えるのに応答して、さらなる所定の長さの時間、電力設備の燃料電池の電圧を少なくとも１つの燃料電池電圧制限装置に接続することをさらに特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
燃料電池電力設備装置であって、
燃料電池スタックと、
燃料電池スタックと相互に接続された制御装置と、
電圧制限装置と、
電圧制限装置制御器と、
を備え、電圧制限装置が、燃料電池電力設備に関連する抵抗補助負荷および燃料電池電力設備に関連するエネルギー貯蔵システムの一方または両方を備え、抵抗補助負荷が、抵抗補助負荷に供給される電力出力に応答して、対応するエネルギーを散逸させ、エネルギー貯蔵システムが、エネルギー貯蔵システムに供給される電力出力に応答して、対応するエネルギーを貯蔵し、
電圧制限装置制御器が、負荷によって要求される第１のレベルの電力から負荷によって要求される、第１のレベルより低い第２のレベルの電力への電力低減移行時に、燃料電池スタックによって生成されるエネルギーを電力出力の形態で抽出するように制御装置によって作動可能であり、電力出力が、所定の長さの時間、ｉ）熱としての散逸のための抵抗補助負荷およびｉｉ）エネルギー貯蔵装置のいずれか一方または両方に供給され、それによって、電力低減移行によって生じる燃料電池スタックの燃料電池の最大の平均電圧を制限し、
制御装置は、燃料電池スタックの少なくとも１つの燃料電池の電圧の正の時間微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、電圧制限装置制御器を作動させることを特徴とする燃料電池電力設備装置。
【請求項１３】
電圧制限装置制御器が制御装置からの信号によってゲートオン・オフされる電子スイッチを備えることをさらに特徴とする請求項１２記載の電力設備。
【請求項１４】
エネルギー貯蔵システムがバッテリを備えることをさらに特徴とする請求項１２記載の電力設備。
【請求項１５】
エネルギー貯蔵システムが電力設備によって電力が供給される乗り物上に配置されたバッテリを備えることをさらに特徴とする請求項１２記載の電力設備。
【請求項１６】
エネルギー貯蔵システムがキャパシタを備えることをさらに特徴とする請求項１２記載の電力設備。
【請求項１７】
所定の長さの時間が、燃料電池電力設備の電力出力が予め決められた電力目標に到達するまで延在することをさらに特徴とする請求項１２記載の電力設備。
【請求項１８】
予め決められた電力目標が第２のレベルの電力であることをさらに特徴とする請求項１７記載の電力設備。
【請求項１９】
予め決められた電力目標が、第１のレベルの電力と第２のレベルの電力の間にある一時的な電力目標であることをさらに特徴とする請求項１７記載の電力設備。
【請求項２０】
一時的な電力目標に到達した後、再び、燃料電池スタック内の少なくとも１つの燃料電池の電圧の正の時間微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、さらなる所定の長さの時間、電力設備の燃料電池の電気出力を少なくとも１つの燃料電池電圧制限装置に供給することをさらに特徴とする請求項１６記載の電力設備。
【請求項２１】
さらなる所定の長さの時間が、燃料電池スタック内の少なくとも１つの燃料電池の電圧の正の時間微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、燃料電池電力設備の電力出力が予め決められた間にある電力目標に到達するまで延在することをさらに特徴とする請求項２０記載の電力設備。
【請求項２２】
予め決められた間にある電力目標が第２のレベルの電力であることをさらに特徴とする請求項１８記載の電力設備。
【請求項２３】
所定の長さの時間が、燃料電池スタック内の少なくとも１つの燃料電池の電圧の正の微分が予め決められた制限値を超えるのに応答して、予め開始されたタイマのタイムアウトまで延在することをさらに特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２４】
タイマのタイムアウトの後、再び、電力設備内の少なくとも１つの燃料電池の電圧のさらなる正の時間微分が予め決められた制限電圧を超えるのに応答して、さらなる所定の長さの時間、電力設備の燃料電池の電圧を少なくとも１つの燃料電池電圧制限装置に接続することをさらに特徴とする請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本態様は、燃料電池電圧の正の変化速度に応答して、１つまたはいくつかのステップで、電力低減移行時における燃料電池スタックから抽出される電気エネルギーを散逸させまたは貯蔵することに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に示すように、燃料電池電力設備における電力抜き出しが低減または除去される場合、燃料電池は、水素燃料を電気に変換することを低減または停止する。この過剰な燃料が放出されると、電力設備の過剰温度などの作動上の問題を生じ得る。これは全ての燃料電池電力設備に特有のものであるが、それというのも、設備構成要素の化学的および力学的平衡の反応時間が本質的に電気負荷変化より遅い大きさだからである。下降移行（電気負荷除去または減少）が生じる場合、燃料電池設備の平衡が、下降移行が生じる前と同じ速度で反応物を燃料電池（水素／空気）に供給し続ける所定の長さの時間が存在する。図１０参照。これは部分的には、電池電圧を監視すること、そして電池電圧が損傷値に近づいた場合にのみ、電力散逸または貯蔵などの応答を開始することによる。図９参照。結果は、典型的には未使用（未消費）水素ガスの形態である、過剰エネルギーである。
【０００３】
多くのシステムでは、このガスは改質器内へと再循環され、他のシステムでは、周囲大気に吐出される。全ての場合、燃料電池設備の平衡は、高速下降移行に応答しており、高速下降移行は、１）改質器の過熱または大気中の爆発限界、および２）燃料供給のアンダーシュートを防止しながら、３）未知の下降移行の繰り返し頻度、下降移行の期間、および下降移行の大きさに対処するための制御を平衡させる際の困難を与える。
【０００４】
結果は、継続した作動が多くの変数およびいくつかの未知数のこの繊細な平衡に依存するシステムである。
【０００５】
すなわち、米国特許第７，７９０，３０３号において、高分子電解質膜（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）（ＰＥＭ）型燃料電池の始動および停止または他の電力低減移行時に生じる、アモルファスカーボン触媒支持体および金属触媒の腐食が結果として、燃料電池性能の永久的な低下になることが知られている。腐食が、カソード電位が標準水素電極の電位よりおそらく１ボルト過剰になる逆電流状態によることも知られている。この電位によって、カーボン基触媒支持体は腐食し、結果として電池性能が低下する。
【０００６】
５０，０００〜１００，０００回の始動／停止サイクルおよび加速／減速サイクルを経験し得る自動車用途では、これは結果として、破局的な性能損失になる。電力低減時に過剰電力を散逸させまたは貯蔵するように燃料電池電力設備上で使用される電圧制限装置（ｖｏｌｔａｇｅ  ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）（ＶＬＤ）は典型的には、図９に示すように、予め定義された過電圧制限を超えて上昇する電池スタック電圧を検出するための付随する制御器を有する高速動作ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴ装置を備える。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本態様は、これら同じ装置および制御器を利用するが、制御器に別の次元、すなわち、ノイズ用の付随するフィルタでの連続微分を用いて電池スタック電圧の傾きを検出すること、を追加する。除去されまたは急激に低減される電気負荷は、電池スタック電圧が増大する速度の急激な上昇によって検出される。検出されると、カソード空気は、そらすことができ、ＶＬＤ（散逸器または貯蔵器）は、電源が入れられて、電力散逸を制御しかつ電池スタック電圧の傾きを制御することができる。これは結果として、電力の緩やかな放出になる。電池電圧の変化速度に応答して下降移行に応答するようにＶＬＤを利用することで、設備の化学的および力学的構成要素の平衡の応答時間は、電気負荷の変化から切り離される。従って、より頑丈な燃料電池システムが実現される。電力の緩やかな放出の迅速作動によって、同時に変化に応答および反応するように設備構成要素のより遅い化学的および力学的平衡が可能となる。この特徴は、設備の平衡の応答速度に適合するように、特定の電力設備および負荷に調整されることができる。
【０００８】
本明細書の態様は、所望ならば、一連の段のＶＬＤ応答が一連の電力目標に到達することを可能にする。
【０００９】
この態様は、停止それ自体に応答して電池電圧制限ステップを開始する必要を回避できるように応答する。
【００１０】
他の変形例は、添付の図面に図示されるように、例示的な実施例の以下の詳細な説明に照らしてより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電力低減移行時に燃料電池スタックのエネルギーを貯蔵しまたは散逸させ、さらにカソード空気もまたそらすことができる、燃料電池電力設備の概略ブロック図。
【図２】本明細書の態様に応答する電力貯蔵または電力散逸用の制御器である、従来技術のブースト構成の概略図。
【図３】本明細書の態様に応答する電力貯蔵または電力散逸用の制御器である、従来技術のバック構成の概略図。
【図４】負荷電力対時間のグラフ。
【図５】負荷電力対時間のグラフ。
【図６】複数の負荷電力目標を有する、本明細書の態様の基本的な実施例を実施する機能の簡略流れ図。
【図６Ａ】図６の変形例の部分簡略流れ図。
【図７】単一の負荷電力目標を有する、本明細書の態様の基本的な実施例を実施する機能のアナログ図。
【図８】従来技術に関する、電力低減移行に関連する事象および値の、共通の時間に基づく一連の図のうちの１つの図。
【図９】従来技術に関する、電力低減移行に関連する事象および値の、共通の時間に基づく一連の図のうちの１つの図。
【図１０】従来技術に関する、電力低減移行に関連する事象および値の、共通の時間に基づく一連の図のうちの１つの図。
【図１１】本明細書の態様の応答に関する、電力低減移行に関連する事象および値の、共通の時間に基づく一連の図のうちの１つの図。
【図１２】本明細書の態様の応答に関する、電力低減移行に関連する事象および値の、共通の時間に基づく一連の図のうちの１つの図。
【図１３】本明細書の態様の応答に関する、電力低減移行に関連する事象および値の、共通の時間に基づく一連の図のうちの１つの図。
【図１４】本明細書の態様の応答に関する、電力低減移行に関連する事象および値の、共通の時間に基づく一連の図のうちの１つの図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、乗り物１５０は、複数の隣接した燃料電池を含む燃料電池スタック１５１を備え、各燃料電池は、膜電極アッセンブリ（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）（ＭＥＡ）１６を有し、１つの燃料電池１２だけが図１には図示される。燃料電池スタック１５１の正端子および負端子における電気出力が、一対のライン１５５、１５６によってスイッチ１５８を通して乗り物推進システム１５９に接続される。出力は、ライン１６０を通してＶＬＤ制御器２００にも接続される。
【００１３】
水循環システムの貯蔵器１６４がベント１６５を有する。水循環システムは、トリム（ｔｒｉｍ）弁１６６と、水輸送プレート８４、８６、８８、８９内の水通路などの水通路と、システム内を循環する水を冷却するように選択的に作動可能なラジエータおよびファン１６８、１６９と、制御可能な水ポンプ１７０とを備えることができる。
【００１４】
入口１７３にある周囲空気は、送風機１７４などのポンプによって、カソード１９の酸化剤反応物気体流れ場に供給され、そこから圧力調整弁１７５を通って排気口１７６に供給される。酸化剤空気は、分流弁１７７を通過し、分流弁１７７は、空気を排出するようにライン１７８上の制御装置からの信号によって選択された量だけ開にすることができ、それによって、送風機１７４は、特許公開第２００９／００９８４２７号に記載のように、後の迅速な応答のために作動速度のままでありながら、スタック内の電力生成を低減することができる。水素は、供給源１７９から流量調整弁１８０を通してアノード１７の燃料反応物気体流れ場に供給され、そこから圧力調整弁１８１を通して排気口１８２に供給される。燃料再循環ループは、ポンプ１８３を備える。
【００１５】
制御装置１８５は、電流検出器１８６によって決定された負荷電流と、ライン１５５、１５６に亘る電圧とに応答し、またそれは、ライン１８７上に提供されるスタックの温度も有し得る。制御装置は、次いで、図１に示すように、ライン１９０を通じて弁１８０を制御することができ、またその他の弁、スイッチ１５８、１６０、１６２、およびポンプ１７０、１７４を制御することができる。
【００１６】
制御装置１８５は、燃料電池がいつ作動を開始すべきかや乗り物推進システムによって要求される電力量を示すものである、ライン１９３〜１９５上の乗り物推進システム１５９からの始動、速度および要求制御信号に応答する。乗り物推進システム１５９からライン１９３を通じて制御装置１８５に始動信号が送られる時はいつでも、制御装置からの信号は、弁１８０、１８１およびポンプ１８３を適切に作動させることになり、それによって、燃料反応物ガスをアノード１７の流れ場に供給し、次いで、弁１７５およびポンプ１７４が適切に作動されて、周囲空気をカソード１９の流れ場に供給することになる。
【００１７】
十分な量の燃料および空気が電池に均一に供給されると、開回路電圧が制御装置１８５によってライン１５５、１５６上で検出されることになる。その時、制御装置は、燃料電池スタック１５１をＶＬＤ制御器２００を通して補助負荷１９８および貯蔵制御器２０１のいずれか一方または両方に接続するように、スイッチ１９９およびスイッチ１９７のいずれか一方または両方を閉にすることができ、また同時にまたはその後に、燃料電池スタック１５１を乗り物推進システム１５９に接続するように、スイッチ１５８も閉にすることになる。
【００１８】
乗り物推進システム１５９からの停止信号が受け取られる時はいつでも、燃料電池電力設備から乗り物の接続を解除するようにスイッチ１５８が開にされるので、ライン２１２上の信号は、ＶＬＤ制御器２００を選択的に付勢することになる。
【００１９】
図２〜図５に関して以下に説明するＶＬＤ制御装置２００は、貯蔵装置が完全には充填されていない場合、制御装置１８５がスイッチ１９７を閉にするのに応答して、燃料電池内にあるかまたは燃料電池を流れている残留反応物によって生成される電力をエネルギー貯蔵システム２０１に向けることになる。あるいは、ＶＬＤ制御装置２００は、制御装置がスイッチ１９９を閉にするのに応答して、電力を熱として散逸させることになる抵抗補助負荷１９８に残留電力を向けることになる。あるいは、いくつかの状況では両方のスイッチ１９７、１９８が閉にされることができる。
【００２０】
代替としてまたは付加的に、ポンプ１７４からの空気をカソード１９の酸化剤反応物気体流れ場に全く供給しないようにあるいはポンプ１７４からの空気の一部または全てをカソード１９の酸化剤反応物気体流れ場に供給するようにライン１７８上の信号によって二方向分流弁１７７が調節される。乗り物が徐行、停止、または下り坂走行する時など、燃料電池が開回路電圧に近づく点まで負荷要求が減少した時は、ライン１７８上の制御装置からの信号は、空気の一部または全てを周囲にすぐに分流させるように弁１７７を調節する。低要求時に、空気ポンプは、スタックが後で増加した要求にすぐに応答できるように、燃料電池内で必要とされる流量を超過する空気流量で作動することができる。与えられた任意の実施で所望ならば、制御装置は、分流弁１７７が適切に比例した量の空気を周囲に分流させるように、負荷の逆関数としてライン１７８上の信号を供給することができる。
【００２１】
空気が放出される時、排気弁１８１を通して燃料も放出される。しかしながら、残留空気および燃料は、電力を生成し続け、放出燃料は上述した問題を生じる。
【００２２】
空気を放出するように分流弁１７７を利用することで、ポンプ１７４は、作動し続けることができ、カソードへと流れる空気量は低減し、それによって、少量の残留空気だけがカソード流れ場内および電極構造内に留まる。いくつかの実施例では、ポンプ１７４の速度は、低負荷時に低減することができ、あるいは停止することさえできる。
【００２３】
ＶＬＤ制御器２００は、制御装置がスイッチ１９７、１９９の一方を閉にすることで貯蔵または補助負荷を選択するのに依存して、過剰の電力を貯蔵しまたは散逸させることになる。ＶＬＤ制御器２００は、始動および停止時に、または選択される場合は他の電力低減移行時に、燃料電池スタック内に貯蔵されているエネルギーを抽出する。本実施例のエネルギー貯蔵システム２０１（ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＥＳＳ）は、乗り物推進システム１５９によって電力が供給される電気乗り物のバッテリである。他の実施例では、ＥＳＳ２０１は、何らかの他のバッテリとすることができ、それは、キャパシタとすることができ、あるいは何らかの他の電気貯蔵装置とすることができる。
【００２４】
ＶＬＤ制御器２００は、図２に示す形態を取ることができ、この形態は、エネルギーがエネルギー貯蔵システム内に貯蔵されまたは補助負荷１９８内で散逸されるべき電圧よりスタックの電圧出力が低い場合に有用なブースト（ｂｏｏｓｔ）構成である。図２では、インダクタ２０５は、図示のように絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）または任意の他の適切な電子スイッチとすることができる電子スイッチ２０６と直列に、燃料電池スタック１５１の電気出力端子１５５、１５６の間に接続されている。
【００２５】
ライン２０８上の貯蔵制御器の出力は、ダイオード２０９などの単方向導電装置を通して、インダクタおよびスイッチ２０６の接続部から取られる。エネルギーがＥＳＳ内に貯蔵されるべき電圧より電池スタック１５１の出力電圧が低い場合に電池スタック１５１からエネルギーを移動するために、スイッチ２０６は、制御装置１８５（図１）からのライン２１２上の信号によって最初にゲートオンにされ、それによって、電流がインダクタ２０５に蓄積する。しばらくして、スイッチ２０６は、ゲートオフにされ、インダクタ内の電流は、ダイオード２０９および出力ライン２０８を通って、バッテリ２１３とすることができるエネルギー貯蔵システム２０１（図１）内へと流れ続けることになる。出力ライン２０８（および燃料電池スタックの他の端子１５５）を通る電流は、ＥＳＳ２０１内に貯蔵される。エネルギーが電流の形態で燃料電池スタックから出る時、燃料電池スタック内の電圧も低下することになる。この過程は、所望のエネルギーが燃料電池スタックから抽出されてしまうまで続く。
【００２６】
エネルギー関係の実施例として、図４は、燃料電池スタックから移動すべきエネルギー量が、燃料電池スタックの出力をプロットすることによって計算されることができ、移動エネルギーが、曲線の面積によって表されることを示している。エネルギー量は、負の電力移行時に燃料電池スタックによって生成される、時間に対して積分された電力によって表される。この実施例では、エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）Ｅは、１０キロジュールに等しく、電力は、３秒間で散逸する。
【００２７】
この実施例では、エネルギーは、図４に見ることができるように、均一には取り出されない。その代わりに、電力の移動はすぐに最大に到達し、次いで、時間に関して減少する。図２、図３に関して記載した構成では、エネルギーは、図５に図示するように、スイッチ２０６がゲート制御でオン、オフされる間に、所定の刻みで移動する。
【００２８】
図３のバック（ｂｕｃｋ）構成は、エネルギーが補助負荷１９８内で散逸されまたはＥＳＳ２０１内に貯蔵されるべき電圧より燃料電池スタックの電圧が高い場合に使用される。スイッチ２０６は、燃料電池スタックの一方の電気端子１５６と補助負荷１９８との間でインダクタ２０５と直列になる。ダイオード２０９は、燃料電池スタックの他方の電気端子１５５からインダクタ２０５およびスイッチ２０６の接続部へと接続される。スイッチ２０６は、ライン２１２上の信号によってゲートオンにされ、電流を端子１５６からインダクタ２０５を通り、出力ライン２０８およびスイッチ１９９を通じて補助負荷１９８内へと流す。次いで、スイッチ２０６はゲートオフにされ、その時、電流は、ダイオード２０９およびインダクタ２０５を通り、出力ライン２０８およびスイッチ１９９を通じて補助負荷１９８へと流れることになる。スイッチ２０６およびインダクタ２０５を通る電流の流れによって、燃流電池スタックの電圧は低下する。スイッチング過程は、先に図４、図５に関して説明したように、所望のエネルギーが燃料電池スタックから抽出されてしまうまで繰り返される。
【００２９】
図２、図３の構成では、ライン２１２上の信号による電子スイッチのスイッチングに対する制御によって、エネルギー要求が始動および停止、および他の電力低減移行の間で異なる可能性がある、始動のためおよび停止または他の電力低減移行のための使用が可能となる。構成要素１９８、２０５、２０６、２０９の大きさは、始動／停止／電力低減に必要とされる最大電流を伝達するように決定されることになる。
【００３０】
他の構成、特にスイッチング構成を利用することができ、このスイッチング構成は、本発明が使用されるシステムに依存して電圧を上昇または低下させることができるであろう絶縁変圧器を使用することを含み、変圧された電流は次いで、キャパシタまたはバッテリ、または他の適切な貯蔵システム内に貯蔵するために整流される。この実施例では、貯蔵システムは、電気的であるが、力学的システムを含む他の貯蔵システムも利用することができる。
【００３１】
図２の制御構成も補助負荷１９８で使用することができ、図３の制御構成もＥＳＳ２０１で使用することができる。
【００３２】
従来の方法は、燃料電池電圧が閾値に到達するのに応答して、電力低減および燃料電池電圧制御を駆動することを含む、電力低減移行に応答する（上述の図８〜図１０）。
【００３３】
制御装置１８５内のソフトウェアを用いる本態様を実施する仕方の簡略図を図６に図示する。そこでは、入口点２３０から電池電圧速度サブルーチンに到達し、第１のステップ２３１が、Ｖｃｅｌｌ＿ｎ−１をＶｃｅｌｌ＿ｎに等しいと設定することで、次に先行する電圧を更新する。次にステップ２３２が、電池電圧の現在の値Ｖｃｅｌｌ＿ｎをライン１５６上の電圧Ｖ＿１５６または電池電圧の他の示度に等しいとして確立する。所望ならば、電池電圧は、他の実施例において、一群の電池の平均または単一の電池、またはそれ以外のものとして確立することもできる。本明細書の実施例は、さまざまな電池電圧の選択で実施するように修正することができる。
【００３４】
次いで、判定２３３が、イネーブルＶＬＤフラグ（すぐに説明する）が立てられているか、いないかを決定する。電池スタック電圧において上方への移行の前に、イネーブルＶＬＤフラグが立てられない場合、それによって、否定的な結果が判定２３７に到達し、判定２３７は、本態様の核心であって、燃料電池電圧の時間微分が、予め決められた制限速度を超えるかを決定する。これは、現在の電池電圧（ステップ２３２で設定される）と次に先行する電池電圧Ｖｃｅｌｌ＿ｎ−１（ステップ２３１で設定される）との差が、判定２３７に到達する頻度に応じて、予め決められた制限に等しいかまたはそれを超えるかを決定することで、行われる。図１１参照。
【００３５】
判定２３７が否定的な場合、戻り点２４１から他のプログラミングに戻る。ＶＬＤは、ルーチンを通るこのパスにおいてイネーブルにされてしまうことはないであろう。
【００３６】
電池電圧速度ルーチンを通る次のパスにおいて、判定２３７の肯定的な結果がステップ２３９、２４０に到達して、イネーブルＶＬＤフラグを立て、図２、図３をゲート制御するクロックをイネーブルにすることになる。このフラグは、ライン２１２上のクロックパルスの生成を可能にするなどの図２および／または図３の実施例を作動させる条件、または分流弁１７７（図１）などの他のＶＬＤ実現装置を作動させる条件を示す。
【００３７】
この後で、設備の平衡（Ｂａｌａｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｌａｎｔ）（ＢＯＰ）が、燃料電池への反応物流量を低減し（図１２）、それによって負荷電力が低減する（図１３）。判定２４３が、負荷電力がまだ、電圧制限過程を中断するための適切な電力レベルとなるように予め決められた現在の負荷電力目標より下にないことを示す場合、戻り点２４１から他のプログラミングに戻る。もちろん、他のＶＬＤ方法も利用可能である。
【００３８】
ステップ２３３においてイネーブルＶＬＤフラグが立てられる場合、第１の判定２３７はその後、現在の燃料電池負荷電力が、可能性のある一連の目標（以下に検討する）のうちの現在の予め決められた負荷電力目標より小さいかを決定する。
【００３９】
判定２４３が肯定的な場合、それは、燃料電池内の深刻な高電圧なしに下方への電力移行を取り扱うジョブが、完了する、点Ａ、図１３か、あるいは、ＶＬＤ区間、点Ｂ、図１３に到達することを意味し、それによって、判定２４３の肯定的な結果は、ステップ２４４、２４５に到達して、イネーブルＶＬＤフラグをリセットし、クロックをディスエーブルにすることになる。
【００４０】
所望の数の負荷目標およびＶＬＤ区間（図１１〜図１４）を制御するために、判定２５１が、目標計数Ｇが、所望の目標の数を示す予め決められた制限Ｇ  ＬＩＭＩＴに到達したかを決定する。到達していない場合、ステップ２５３において計数Ｇをインクリメントし、戻り点２４１から他のプログラミングに戻る。到達している場合、後続の電力低減事象において使用するためにステップ２５５においてＧを１または任意の都合のよい数に設定する。
【００４１】
図６に関して説明するように、本態様の過程を中断または終了するように所望の燃料電池負荷電力目標を検出する代わりに、それよりも、イネーブルＶＬＤフラグが立てられたまま（クロックがイネーブルにされている）の期間を図６Ａに図示するような通常のタイマで決定することもできる。そこでは、判定２４３ａが、タイマ（ｔｉｍｅｒ）によって示される現在の時間が現在の時間区間の目標ＴＩＭＥ＿Ｇに等しいかまたはそれを超えるかを決定する。そうでない場合、図６にあるように、戻り点２４１から他のプログラミングに到達する。しかしながらそうである場合、判定２４３ａの肯定的な結果がステップ２４４、２４５に到達して、イネーブルＶＬＤフラグをリセットし、クロックをディスエーブルにする。次いで、図６の実施例で行われるように、ルーチンが判定２５１を通って続く。
【００４２】
誤った応答を回避するために制御装置１８５内において従来のフィルタリング（図示せず）を実行する必要がある。燃料電池電圧変化の制限速度は、電圧制限の連続した区間内で調節することができる。
【００４３】
図７は、電池電圧の過剰な正の変化速度に応答してＶＬＤ作動を開始することに関する、本態様の簡略ブロック図２５２内の電池電圧制限過程１８５ａの純粋に例示的なアナログ版を図示する。
【００４４】
図７では、微分器２５４がライン２５５上の信号を比較回路２５６に供給する。比較回路への他方の入力は、ライン２５９上の速度制限信号である。ライン２５５上の燃料電池電圧の微分が、ライン２５９上の速度制限信号より大きくない場合、ライン２５８上に信号はないことになる。しかしながら、ライン２５５上の電池スタック電圧の微分が、ライン２５９上の速度制限信号を超える場合、信号がライン２５８上に現れてラッチ２６１を設定することになる。一旦ラッチが設定されると、ライン２６３上の信号が、ＡＮＤ回路２６７を通してライン２６４上のクロック信号をゲート制御して、ライン２１２上のパルスを供給する（点Ｂ、図１１）。
【００４５】
ライン２６５上の電池スタック負荷電力が、ライン２６７上の予め決められた負荷電力目標より下に低減されると、比較回路２６８がライン２７０上に信号を供給して、ラッチ２６１をリセットすることになる。これは、電圧制限作動を終了させる。
【００４６】
停止に応答してＶＬＤをイネーブルにすることが、図６、図６Ａ、図７の実施例において速やかに生じることになる。
【００４７】
上述の特許の開示は、参照することによって本願に組み込まれる。
【００４８】
本概念の趣旨から逸脱せずに開示の実施例の変更および変形を行うことができるので、添付の特許請求の範囲によって要求されるもの以外の開示に限定することは意図しない。
【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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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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