【手続補正書】
【提出日】令和1年12月6日(2019.12.6)
【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】
制御装置（２）により電気交流信号を電気化学エネルギー供給装置（１）に印可するための方法であって、前記信号を印可する間、前記制御装置（２）と前記エネルギー供給装置（１）との間に結合コンデンサ（Ｃｋ）が直列に接続されており、
ａ）前記エネルギー供給装置（１）に対する印可のため、印可される交流信号に対応した出力信号（Ｓout）を出力するステップであって、前記出力信号（Ｓout）が前記制御装置（２）により設定された、前記印可される交流信号の少なくとも１つの設定値（Ｓset）に基づいて決定される、ステップと、
ｂ）前記出力信号に対応しかつ前記エネルギー供給装置に適用される実信号（Ｓact）を検出するステップと、
ｃ）前記実信号（Ｓact）と前記印可される交流信号の前記設定値（Ｓset）とを比較するステップと、
ｄ）前記印可される交流信号の前記設定値（Ｓset）と前記実信号（Ｓact）との偏差を最小限にするため、前記出力信号（Ｓout）を制御するステップと、
を含み、
前記ステップは前記制御装置（２）により実行される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記エネルギー供給装置に印可される交流信号の前記設定値（Ｓset）は、電流信号に相当し、
前記エネルギー供給装置（１）に適用された前記実信号（Ｓact）は、印可された電流信号（Ｉact）の実値に相当している、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エネルギー供給装置に印可される交流信号の前記設定値（Ｓset）は、電圧信号に相当し、
前記エネルギー供給装置に適用された前記実信号（Ｓact）は、印可された電圧信号（Ｕact）の実値に相当している、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】
前記結合コンデンサ（Ｃｋ）の実電圧（ＵLoad）は、電圧差を判断するため、前記エネルギー供給装置（１）の実電圧（Ｕstack）と比較され、
ｉ）第１の既定値を超えている場合、中断状態への切り替えを行い、当該中断状態では、前記印可される交流信号の印可が中断され、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）が、前記電圧差を減少させるため前記エネルギー供給装置（１）に並列に接続され、好ましくは前記結合コンデンサ（Ｃｋ）が並列接続されている間、抵抗器（ＲBalance）は、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）における充電電流を制限するため前記結合コンデンサ（Ｃｋ）に直列に接続され、
ｉｉ）前記ｉ）において、その後、第２の既定値以下になったときに信号印可状態への切り替えを行い、当該信号印可状態では、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）が前記エネルギー供給装置（１）と直列に接続され、ステップａ）〜ｄ）により信号の印可が継続される、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記出力信号（Ｓout）は、最大電流値、好ましくは最大２Ａに制限されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記電流（Ｉact）及び前記エネルギー供給装置（１）における前記電圧（Ｕact）の特性が前記エネルギー供給装置（１）により測定され、
電流及び電圧の高調波成分を比較することにより、前記エネルギー供給装置（１）の前記動作状態が推定される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
制御装置（２）により電気交流信号を電気化学エネルギー供給装置（１）に印可するための回路構成（３）であって、
前記エネルギー供給装置（１）に対する印可のため、印可される交流信号に対応した出力信号（Ｓout）を出力する制御装置（２）であって、前記出力信号（Ｓout）が前記制御装置（２）により設定された、前記印可される交流信号の少なくとも１つの設定値（Ｓset）に基づいて決定される、制御装置（２）と、
前記制御装置（２）の下流に位置し、少なくとも前記信号の印可の間は前記エネルギー供給装置（１）に直列に接続される少なくとも１つの結合コンデンサ（ＣＫ）と、
を備え、
前記制御装置（２）は、制御電力増幅器として構成されており、当該電力増幅器に対して、前記出力信号（Ｓout）に対応しかつ前記エネルギー供給装置（１）に適用される少なくとも１つの実信号（Ｓact）が前記信号の印可の間に返送され、
前記制御電力増幅器は、前記エネルギー供給装置（１）において適用された前記実信号（Ｓact）と前記印可される交流信号の前記設定値（Ｓset）とを比較するとともに、前記出力信号（Ｓout）を制御して印可される前記信号の前記設定値（Ｓset）と前記実信号（Ｓact）との偏差を最小限にするように設定される、ことを特徴とする回路構成（３）。
【請求項８】
前記エネルギー供給装置（１）に印可される交流信号の前記設定値（Ｓset）は、電流信号に相当し、
前記エネルギー供給装置に適用された前記実信号（Ｓact）は、印可された電流信号の実値（Ｉact）に相当している、ことを特徴とする請求項７に記載の回路構成（３）。
【請求項９】
前記エネルギー供給装置（１）に印可される交流信号の前記設定値（Ｓset）は、電圧信号に相当し、
前記エネルギー供給装置に適用された前記実信号（Ｓact）は、印可された電圧信号の実値（Ｕact）に相当している、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の回路構成（３）。
【請求項１０】
前記制御電力増幅器は、前記電気交流信号を前記エネルギー供給装置（１）に供給するための信号出力部（Ａ１）を有し、
さらに、前記回路構成（３）は、前記制御電力増幅器の前記信号出力部（Ａ１）を前記エネルギー供給装置（１）に切り替え可能に接続するための切替装置（４）を備え、
前記切替装置（４）は、電圧差を検出するため、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）の前記実電圧（ＵLoad）と前記エネルギー供給装置（１）の実電圧とを比較するように構成されており、
ｉ）第１の既定値を超えている場合、中断状態への切り替えを行い、当該中断状態では、前記印可される交流信号の印可が中断され、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）が、前記電圧差を減少させるため、前記エネルギー供給装置（１）に並列に接続され、好ましくは前記結合コンデンサ（Ｃｋ）が並列接続されている間、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）における前記充電電流を制限するため、抵抗器（ＲBalance）が前記結合コンデンサ（Ｃｋ）に直列に接続され、
ｉｉ）前記ｉ）において、その後、第２の既定値以下になったときに信号印可状態への切り替えを行い、当該信号印可状態では、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）は、前記信号の印可を継続するため、前記エネルギー供給装置（１）に直列に接続されている、ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の回路構成（３）。
【請求項１１】
少なくとも１つの第１のスイッチング素子（Ｓ１）は、前記信号出力部（Ａ１）と前記結合コンデンサ（Ｃｋ）との間に配設され、
さらに、前記結合コンデンサ（Ｃｋ）を並列に接続するため、前記エネルギー供給装置（１）に少なくとも１つの第２のスイッチング素子（Ｓ２）が設けられており、前記第２のスイッチング素子は、好ましくは充電電流を制限するため、前記抵抗器（ＲBalance）と直列に接続され、
前記切替装置（４）は、検出された電圧差に応じて、前記第１のスイッチング素子（Ｓ１）を閉じ、前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）を開くように及び前記第１のスイッチング素子（Ｓ１）を開き、前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）を閉じるように構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の回路構成（３）。
【請求項１２】
前記結合コンデンサ（Ｃｋ）と前記信号出力部（Ａ１）との間に補助コンデンサ（Ｃｈ）が配設されており、
前記結合コンデンサ（Ｃｋ）及び前記補助コンデンサ（Ｃｈ）は、単極コンデンサ、好ましくは電解コンデンサとして形成されているとともに、互いに反対の極性を有して前記エネルギー供給装置（１）に向けて直列に接続されており、
少なくとも１つのダイオード（Ｄ３，Ｄ４）は、極性反転を防止するため、２つの前記コンデンサと並列に接続されており、
前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）は、前記コンデンサに配置された分岐点（Ｐ２）において前記結合コンデンサ（Ｃｋ）に接続されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の回路構成（３）。
【請求項１３】
前記制御電力増幅器は、クラスＤ電力増幅器として構成され、好ましくは、ＰＷＭ−変調信号を前記信号出力部（Ａ１）に出力するように設定されている、ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の回路構成（３）。
【請求項１４】
前記制御電力増幅器は、前記信号出力部（Ａ１）を介して印可される前記電気交流信号を平滑化するため、前記信号出力部（Ａ１）に向けた再構成フィルタ（５）、特に低域フィルタ、特に好ましくはクラスＤ増幅器再構成フィルタを備える、ことを特徴とする請求項１３に記載の回路構成（３）。
【請求項１５】
電気化学エネルギー供給装置（１）と、請求項７〜１４のいずれかに記載の回路構成（３）と、を有し、前記電気化学エネルギー供給装置（１）に電気交流信号を印可するためのエネルギー変換システム。
【請求項１６】
前記電気化学エネルギー供給装置（１）は、燃料電池又はバッテリであり、特に、ニッケル金属水素化物電池又はリチウムイオン電池である、ことを特徴とする請求項１５に記載のエネルギー変換システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
さらに、結合コンデンサの実電圧は、電圧差を決定するため、エネルギー供給装置の実電圧と比較される。
ｉ）第１の既定値を超えたときに、中断状態への切り替えが行われる。中断状態では、印可される交流信号の印可が中断され、電圧差を減少させるために結合コンデンサがエネルギー供給装置と並列に接続される。好ましくは結合コンデンサの並列接続の間、抵抗器は、結合コンデンサにおける充電電流を制限するため、結合コンデンサと直列に接続される。
ｉｉ）前記ｉ）において、その後、第２の既定値以下になったときに信号印可状態への切り替えが行われ、コンデンサがエネルギー供給装置と直列に接続され、ステップａ）〜ｄ）により信号の印可が継続される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
結合コンデンサとエネルギー供給装置との電圧差の測定、前記ｉ）における結合コンデンサの結果に応じた充電、及び前記ｉｉ）におけるその後の直列接続により、例えばエネルギー供給装置の動作時に生じることがある電圧変動を検出して、コンデンサの電圧レベルを調節することが可能となるため、前記ｉｉ）において信号の印可を継続することができる。第１の既定値を超えていない場合、信号の印可を継続することができる。第１の既定値を超えている場合、信号の印可が中断され、第２の既定値以下になるまで再開されない。第１の既定値は、通常、信号印可の供給電圧より僅かに低く、例えば、約５０Ｖの供給電圧の場合、３０〜４５Ｖ、好ましくは≦４０Ｖである。第２の既定値は、第１の既定値より低く、例えば、第１の既定値の２０％〜７０％である。例えば、第１の既定値が≦４０Ｖである場合、第２の既定値は≦１５Ｖである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
さらに、制御電力増幅器は、エネルギー供給装置に電気交流信号を供給する信号出力部を有している。さらに、回路構成は、制御電力増幅器の信号出力部をエネルギー供給装置に切り替え可能に接続する切替装置を有している。切替装置は、電圧差を検出するため、結合コンデンサの実電圧とエネルギー供給装置の実電圧とを比較するように構成されている。
ｉ）第１の既定値を超えている場合に中断状態への切り替えが行われる。中断状態では、印可される交流信号の印可が中断され、電圧差を減少させるために結合コンデンサがエネルギー供給装置に並列に接続される。好ましくは、結合コンデンサが並列接続されている間、結合コンデンサにおける充電電流を制限するため、抵抗器が結合コンデンサに直列に接続される。
ｉｉ）前記ｉ）において、次いで第２の既定値以下になったときに信号印可状態への切り替えが行われる。この信号印可状態では、コンデンサがエネルギー供給装置と直列に接続され、信号の印可が継続される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
特に、制御装置２又は電力増幅器は、電気交流信号をエネルギー供給装置１に供給するための信号出力部Ａ１を有している。さらに、回路構成３は、制御電力増幅器の信号出力部Ａ１をエネルギー供給装置１に切り替え可能に接続するための切替装置４を有している。切替装置４は、電圧差を検出するため、結合コンデンサＣｋの実電圧ＵLoadとエネルギー供給装置１の実電圧Ｕstackとを比較するように設定されている。ｉ）第１の既定値を超えている場合、中断状態への切り替えを行う。この中断状態では、印可される交流信号の印可が中断され、結合コンデンサＣｋが電圧差を減少させるためにエネルギー供給装置１に並列に接続される。好ましくは結合コンデンサＣｋが並列接続される間、抵抗器ＲBalanceは、結合コンデンサＣｋにおける充電電流を制限するため、結合コンデンサＣｋに直列に接続される。ｉｉ）前記ｉ）において、その後、第２の既定値以下になったときに信号印可状態に切り替えられる。信号印可状態では、結合コンデンサＣｋは、信号の印可を継続するため、エネルギー供給装置１に直列に接続される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
このため、本実施例では、信号出力部Ａ１と結合コンデンサＣｋとの間に少なくとも１つの第１のスイッチング素子Ｓ１が配設されている。さらに、結合コンデンサＣｋとエネルギー供給装置１とを並列に接続するため、少なくとも１つの第２のスイッチング素子Ｓ２が配設されている。切替装置４は、検出された電圧差に応じて第１のスイッチング素子Ｓ１を閉じるともに、第２のスイッチング素子Ｓ２を開くように設定されている（設定が逆であってもよい）。電圧差の検出及びスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の制御は、例えばコンパレータＣＯＭＰを介して実行される。コンパレータＣＯＭＰは切替装置４の一部として構成されてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図４は、図３の実施例に係る回路の改良形態を詳細に示している。この構成では、結合コンデンサＣｋと信号出力部Ａ１との間に補助コンデンサＣｈが配設されている。結合コンデンサＣｋ及び補助コンデンサＣｈは、単極コンデンサとして、好ましくは電解コンデンサとして形成されている。２つのコンデンサＣｈ，Ｃｋは、互いに反対の極性を有してエネルギー供給装置１に向けて直列に接続されている。少なくとも１つのダイオード、本実施例では、極性反転を防止するため、２つのコンデンサ各々と並列にショットキーダイオードＤ３，Ｄ４が接続されている。第２のスイッチング素子Ｓ２は、コンデンサの間に位置する分岐点Ｐ２において結合コンデンサＣｋに接続されている。補助コンデンサＣｈにおける低速の放出を許容するため、例えば６００〜１０００オーム程度の抵抗値を有する抵抗器Ｒ−Ｂ５０（５０Ｖの電気的強度を有する）が補助コンデンサＣｈに並列に接続されている。この抵抗器は、補助コンデンサＣｈと常に並列に接続されて、放出を行う。これにより、さらなるスイッチを設ける必要がなくなる。補助コンデンサＣｈは、回路構成３の最大供給電圧（例えば、５０Ｖ）だけに曝されるため、補助コンデンサＣｈは、結合コンデンサＣｋと比べて著しく低い電気的強度を有していてもよい（例えば、補助コンデンサの電気的強度を５０Ｖとし、結合コンデンサの電気的強度は例えば５００Ｖとする）。電気的強度の低い補助コンデンサＣｈを設けることにより、回路構成３の空間要求に対するコストを削減することができる。例えば、結合コンデンサＣｋにおける充電電流を５００Ｖの電圧で最大２Ａに制限するため、抵抗器ＲBalanceは５００Ｖの電気的強度及び約２２０〜２５０オームを有していてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
コンパレータＣＯＭＰは、好ましくは、点Ｐ３における電圧をモニタするように設定されたウインドウコンパレータＷ−ＣＯＭＰ１である。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、コンパレータＣＯＭＰにより制御される。第１の既定値を超えたとき、第１のスイッチング素子Ｓ１を開き、第２のスイッチング素子Ｓ２を閉じることにより、中断状態への切り替えが行われる。電圧差が所定値以下となるまで、結合コンデンサＣｋは、試験対象物により負荷が加えられる。その後、第２のスイッチング素子Ｓ２を開き、第１のスイッチング素子Ｓ１を閉じて信号の印可が継続される。この手順により、結合コンデンサＣｋの電圧が可変の試験電圧に追従することができる。