DE19731250A1

DE19731250A1 - Energieversorgungssystem, elektrisches Fahrzeug mit daran angebrachten Energieversorgungssystem und Verfahren zum Aufladen einer bei dem Energieversorgungssystem enthaltenen Speicherbatterie

Info

Publication number: DE19731250A1
Application number: DE19731250A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Nonobe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1997-07-21
Publication date: 1998-01-29
Also published as: US6158537A; JPH1040931A; JP3608017B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, ein elektrisches Fahrzeug, bei dem das Energieversorgungssystem daran angebracht ist, und ein Verfahren zum Aufladen einer bei dem Energieversorgungssystem enthaltenen Speicherbatte rie. Genauer betrifft die Erfindung eine Technik zur Beibe haltung der Restladung einer Speicherbatterie auf oder ober halb eines vorbestimmten Pegels bei einem Energieversorgungs system mit Brennstoffzellen und der Speicherbatterie.

Ein vorgeschlagenes Energieversorgungssystem weist Brenn stoffzellen und Speicherbatterien als Energiequellen auf, wo bei die Brennstoffzellen die Speicherbatterien aufladen und die auf einen ausreichenden Pegel aufgeladenen Speicherbatter ien elektrische Leistung an eine Belastung (Last) abgibt (beispielsweise japanische Offenlegungsschrift No. 6-124720). Dieses Energieversorgungssystem weist eine Vielzahl von Speicherbatterien auf, von denen eine mit der Belastung ver bunden ist, während eine andere mit den Brennstoffzellen ver bunden ist. Die Speicherbatterie mit geringerer Restladung wird durch die Brennstoffzellen aufgeladen, während die ande re Speicherbatterie elektrische Leistung an die Belastung ab gibt. Dieser Aufbau gewährleistet einen ausreichenden Ladezu stand der mit der Belastung verbundenen Speicherbatterie, wo durch der Belastung wie einem Antriebsmotor eines elektri schen Fahrzeugs stabil elektrische Leistung zugeführt wird.

Da das vorgeschlagene Energieversorgungssystem eine Vielzahl von Speicherbatterien aufweist, ist jedoch ein relativ großer Raum zum Einbau des Energieversorgungssystems erforderlich. Insbesondere verringert bei Verwendung des Energieversor gungssystems bei einem Fahrzeug als Energiequelle für einen Motor zum Antrieb des Fahrzeugs das relativ sperrige Energie versorgungssystem in dem beschränkten Raum eines Fahrzeugs unerwünscht den Freiheitsgrad bei dem Entwurf des Fahrzeugs.

Zu jedem Zeitpunkt ist jeweils nur eine Speicherbatterie mit der Belastung verbunden. Somit ist es erforderlich, daß jede der Speicherbatterien eine Toleranzkapazität bzw. eine Kapa zität mit einem Spielraum aufweisen, um ausreichende Aus gangsleistungen in dem Fall beispielsweise eines abrupten An stiegs bei der Last zum Zeitpunkt des Startens des Fahrzeugs oder des Aufwärtsfahrens einer Schräge zu gewährleisten. Der Anstieg bei der Kapazität der Speicherbatterie führt jedoch zu einem Anstieg des Gewichts. In einigen Fällen ist es des halb unmöglich, eine Vielzahl von Speicherbatterien mit einer ausreichenden Kapazität an dem Fahrzeug anzubringen.

Zur Verringerung der Größe des herkömmlichen Energieversor gungssystems ist ein verbesserter Aufbau vorgeschlagen wor den, der eine Vielzahl von Speicherbatterien aufweist und er möglicht, daß die Speicherbatterien umgeschaltet werden kön nen und abwechselnd elektrische Leistung der Belastung zufüh ren können. Dieser verbesserte Aufbau weist Brennstoffzellen und eine Speicherbatterie auf, die parallel zueinander ge schaltet sind, und ermöglicht, daß zumindest entweder die Brennstoffzellen oder die Speicherbatterie der Belastung Lei stung zuführen. In dem Fall, daß die Belastung kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist und die Brennstoffzellen eine To leranzausgangsleistung aufweisen, können die Brennstoffzellen die Speicherbatterie bei Antrieb der Belastung aufladen. In dem Fall, daß die Belastung größer als ein vorbestimmter Pe gel ist, arbeiten sowohl die Brennstoffzelle und die Spei cherbatterie zum Antrieb der Belastung. Dieser Aufbau verrin gert die erforderliche Kapazität für die Speicherbatterie, wodurch die Größe des Energieversorgungssystems verringert wird.

Bei dem Energieversorgungssystem dieses Aufbaus, der die Ver ringerung der Größe ermöglicht, können die Eigenschaften der Brennstoffzellen und der Ladezustand der Speicherbatterie Probleme beim Start des Energieversorgungssystems verursa chen. Die Brennstoffzellen erzeugen eine elektromotorische Kraft durch elektrochemische Reaktionen und erreichen somit allgemein nicht die erforderlichen Ausgangsleistungen oder die erforderliche Stabilität bei Raumtemperatur zum Start zeitpunkt. Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen verwirklichen beispielsweise eine hohe Ausgangsleistung und eine stabile Energieerzeugung in dem Temperaturbereich von 80°C bis 100°C. Dementsprechend ist es erforderlich, die Brennstoffzellen aufzuwärmen und die innere Temperatur der Brennstoffzellen zum Startzeitpunkt zu erhöhen.

Bei dem Energieversorgungssystem mit den Brennstoffzellen verursacht in dem Fall, daß die Speicherbatterie eine kleine Restladung zum Zeitpunkt des Startens des Energieversorgungs systems aufweist, eine nicht ausreichende Ausgangsleistung aus der Speicherbatterie, daß die Brennstoffzellen einer ho hen Belastung ausgesetzt werden. Fig. 10 zeigt einen Graphen, der schematisch die Ausgangskennlinien darstellt, die die Be ziehung zwischen der Spannung und dem elektrischen Strom zum Zeitpunkt der Energieerzeugung der Brennstoffzellen wiederge ben. Bei dem Energieerzeugungsvorgang durch die Brennstoff zellen, die sich in einem stationären Zustand befinden und somit normal betrieben werden, können die Brennstoffzellen hohe Spannungen über einen relativ breiten Bereich elektri schen Stromes ausgegeben, auch wenn die Spannung mit dem An stieg des elektrischen Stromes allmählich absinkt. In dem Fall, daß die Brennstoffzellen noch nicht den stationären Zu stand erreicht haben, fällt die Spannung demgegenüber abrupt mit dem Anstieg des aus den Brennstoffzellen ausgegebenen elektrischen Stromes ab. Wenn die Speicherbatterie eine unzu reichende Restladung zum Zeitpunkt des Startens des Energie versorgungssystems hat, werden die Brennstoffzellen einer ex tremen Belastung ausgesetzt, die einen Spannungsabfall und Beschädigung der Funktion der Brennstoffzellen als die Ener giequelle verursachen können.

Ein übermäßiger Fluß elektrischen Stroms durch die Brenn stoffzellen bei dem unzureichenden Aufwärmzustand verursacht sowohl einen Spannungsabfall wie auch eine ungleichmäßige Energieerzeugung in den jeweiligen den Brennstoffzellenstapel bildenden Einheitszellen, was zu einem anormalen Phänomen wie eine Polwechsel bei einem Teil der Einheitszellen führt. Der Polwechsel ist ein Phänomen, das die Anode und die Kathode bei den Zellenreaktionen vertauscht. Ein derartiges anomales Phänomen führt zu einer instabilen Spannung und verursacht, daß Energie, die nicht in elektrische Energie umgewandelt worden ist, als thermische Energie freigegeben wird, und teilweise die Temperatur der Brennstoffzellen erhöht. Der teilweise Temperaturanstieg beschädigt die Elemente der Brennstoffzellen und verkürzt die Lebensdauer der Brennstoff zellen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine ausrei chende Ausgangsleistung ohne Erhöhung der Größe eines Ener gieversorgungssystems zu gewährleisten. Dabei soll eine sta bile Ausgangsleistung zum Zeitpunkt des Startens des Energie versorgungssystems gewährleistet werden. Außerdem wird ange strebt, ein Energieversorgungssystem, ein elektrisches Fahr zeug mit dem daran befestigten Energieversorgungssystem und ein Verfahren zum Aufladen einer in dem Energieversorgungssy stem enthaltenen Speicherbatterie zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die in den beiliegenden Patentan sprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Zumindest ein Teil der vorstehend beschriebenen Aufgabe und anderer darauf bezogener Ziele wird durch ein Energieversor gungssystem mit einem Brennstoffzellenstapel und einer Spei cherbatterie gelöst, wobei zumindest entweder der Brennstoff zellenstapel oder die Speicherbatterie elektrische Leistung an eine Belastung abgibt. Das erfindungsgemäße Energieversor gungssystem weist eine Restladungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Restladung der Speicherbatterie und eine Auf ladeeinrichtung auf, die ermöglicht, wenn die durch die Rest ladungsüberwachungseinrichtung erfaßte Restladung der Spei cherbatterie geringer als ein vorbestimmter erster Pegel zum Zeitpunkt eines Stoppvorgangs des Energieversorgungssystems ist, daß der Brennstoffzellenstapel die Speicherbatterie auf lädt, bis die Restladung der Speicherbatterie einen vorbe stimmten zweiten Pegel erreicht.

Bei dem Energieversorgungssystem der Erfindung laden die Brennstoffzellen zum Zeitpunkt des Stoppens des Energiever sorgungssystems kontinuierlich die Speicherbatterie auf, bis die Restladung der Speicherbatterie einen vorbestimmten zwei ten Pegel erreicht. Beim nächsten Start des Energieversor gungssystems kann somit die Speicherbatterie mit einer aus reichenden Restladung als primäre Energiequelle zum Betrieb der Belastung arbeiten. Der Aufbau der Erfindung verhindert wirksam, daß die Brennstoffzellen aufgrund einer unzureichen den Ausgangsleistung der Speicherbatterie zum Zeitpunkt des Startens des Energieversorgungssystems einer übermäßigen Be lastung ausgesetzt werden. Dies verhindert dementsprechend Probleme aufgrund der übermäßigen Belastung wie einen Span nungsabfall, einen Polwechsel und eine anormale Hitzeabgabe, die die Brennstoffzellen beeinträchtigen.

Die Restladungserfassungseinrichtung kann eine Spannungsüber wachungseinrichtung zur Messung der Spannung zwischen An schlüssen bei der Speicherbatterie, ein SOC-Meter zum Sammeln der Ladungen und Entladungen der Speicherbatterie zur Bestim mung (anlogen Bestimmung) der Restladung, oder ein Aufbau zum Messen der Dichte einer elektrolytischen Lösung in der Spei chereinrichtung zur Bestimmung (analogen Bestimmung) der Restladung sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Restladungs erfassungseinrichtung Strommeßeinrichtungen zum Messen von zumindest zweier elektrischer Ströme, die aus einem aus der Speicherbatterie ausgegebenen elektrischen Speicherbatterie strom, einem aus dem Brennstoffzellenstapel ausgegebenen elektrischen Brennstoffzellenstrom und einem gesamten elek trischen Strom, der die Summe des elektrischen Speicherbatte riestroms und des elektrischen Brennstoffzellenstroms ist, ausgewählt sind, und eine Restladungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Restladung der Speicherbatterie auf der Grundlage der durch die Strommeßeinrichtungen gemessenen elektrischen Ströme auf.

Dieser Aufbau wendet ein einfaches Verfahren an, das die elektrischen Ströme zur Erfassung der Restladung der Spei cherbatterie zum Zeitpunkt des Stoppvorgangs des Energiever sorgungssystems mißt. Im Gegensatz zu der Spannungsüberwa chungseinrichtung erfordert dieser die durch den Stromkreis fließenden Ströme messender Aufbau keine Steuerung zum zeit weiligen Unterbrechen der Verbindung der Speicherbatterie mit den Brennstoffzellen zum Aufladen der Speicherbatterie. Im Gegensatz zu dem Aufbau, der die Dichte einer elektrolyti schen Lösung mißt, erfordert dieser Aufbau kein besonderes an die Speicherbatterie anzubringendes Meßinstrument. Dieser Aufbau bestimmt die Restladung der Speicherbatterie lediglich auf der Grundlage der durch die elektrischen Strommeßein richtungen gemessenen elektrischen Ströme. Im Gegensatz zu dem SOC-Meter erfordert dieser Aufbau keine Sammlung der ver gangenen Daten der Speicherbatterie und ist deshalb frei von einem Fehler aufgrund der vergangen Daten hinsichtlich des Aufladens und Entladens der Speicherbatterie.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Aufladeeinrich tung eine Ausgabebedingungs-Spezifizierungseinrichtung zur Spezifizierung einer Ausgabebedingung des Brennstoffzellen stapels auf der Grundlage der durch die Restladungserfas sungseinrichtung erfaßten Restladung der Speicherbatterie bei dem Aufladevorgang der Speicherbatterie durch den Brennstoff zellenstapel und eine Energieerzeugungssteuerungseinrichtung zum Ermöglichen auf, daß der Brennstoffzellenstapel elektri sche Energie aufgrund der durch die Ausgabebedingungs- Spezifizierungseinrichtung spezifizierten Ausgabebedingungen erzeugt.

Das Energieversorgungssystem dieses bevorzugen Aufbaus ermög licht, daß die Brennstoffzellen eine Energieerzeugung ent sprechend einer Ausgabebedingung ausführen, die aufgrund der Restladung der Speicherbatterie spezifiziert ist. Dieser Auf bau ermöglicht, daß die Speicherbatterie wirksam innerhalb einer kurzen Zeitdauer aufgeladen wird. Dieser Aufbau ermög licht ebenfalls die Justierung der erforderlichen Strömungen von den Brennstoffzellen zuzuführenden Gasen.

Die Erfindung ist außerdem auf ein elektrisches Fahrzeug ge richtet, das einen durch elektrische Energie in Drehung ver setzten Motor und eine Einrichtung zum Übertragen eines Drehmoments auf eine Achse aufweist, wodurch eine Antriebs kraft für das Fahrzeug erzeugt wird. Bei dem elektrischen Fahrzeug ist das vorstehend beschriebene Energieversorgungs system daran angebracht, wobei der Motor durch Abgabe elek trischer Leistung aus dem Energieversorgungssystem angetrie ben wird.

Bei dem elektrischen Fahrzeug der Erfindung laden die Brenn stoffzellen zum Zeitpunkt des Stoppvorgangs des an dem elek trischen Fahrzeug angebrachten Energieversorgungssystem kon tinuierlich die Speicherbatterie auf, bis die Restladung der Speicherbatterie einen vorbestimmten zweiten Pegel erreicht. Beim nächsten Start des Energieversorgungssystems zum Antrieb des elektrischen Fahrzeugs kann somit die Speicherbatterie mit einer ausreichenden Restladung als primäre Energiequelle zum Antrieb des Motors und anderer Lasten arbeiten. Der Auf bau der Erfindung verhindert wirksam, daß die Brennstoffzel len aufgrund einer unzureichenden Ausgangsleistung der Spei cherbatterie zum Zeitpunkt des Startens des Energieversor gungssystem einer übermäßigen Belastung ausgesetzt werden. Dies verhindert dementsprechend Probleme aufgrund einer über mäßigen Belastung wie einen Spannungsabfall, einen Polwechsel und eine anormale Wärmeabgabe zur Verschlechterung der Brenn stoffzellen, wodurch das elektrische Fahrzeug in einer norma len Bedingung gestartet wird.

Bei einem Energieversorgungssystem mit einem Brennstoffzel lenstapel und einer Speicherbatterie ist die Erfindung eben falls auf ein Verfahren gerichtet, das ermöglicht, daß der Brennstoffzellenstapel die Speicherbatterie lädt.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Schritte

(a) Erfassen einer Restladung der Speicherbatterie und
(b) Ermöglichen auf, daß der Brennstoffzellenstapel kontinuierlich die Speicherbatterie auflädt, bis die Restladung der Speicherbatterie einen vorbestimmten zweiten Pegel erreicht, wenn zum Zeitpunkt eines Stopp vorgangs des Energieversorgungssystems die bei dem Schritt (a) erfaßte Restladung der Speicherbatterie niedriger als ein vorbestimmter erster Pegel ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Schritt

(a) die Schritte
(a-1) Messen von zumindest zwei elektrischen Strö men, die aus einem aus der Speicherbatterie ausgegebenen elektrischen Speicherbatteriestrom, einem aus dem Brennstoff zellenstapel ausgegebenen elektrischen Brennstoffzellenstrom und einem gesamten elektrischen Strom, der eine Summe des elektrischen Speicherbatteriestroms und des elektrischen Brennstoffzellenstroms ist, ausgewählt sind, und
(a-2) Bestimmen der Restladung der Speicherbatterie auf der Grundlage der bei dem Schritt (a-1) gemessenen elektri schen Ströme auf.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung weist der Schritt (b) die Schritte

(b-1) Spezifizieren einer Ausgabebedingung des Brenn stoffzellenstapels auf der Grundlage der bei dem Schritt (a) erfaßten Restladung der Speicherbatterie bei dem Aufladevor gang der Speicherbatterie durch den Brennstoffzellenstapel und
(b-2) Ermöglichen auf, daß der Brennstoffzellenstapel elektrische Energie auf der Grundlage der bei dem Schritt (b- 1) spezifizierten Ausgabebedingung erzeugt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines elektrischen Fahrzeugs 15 mit einem Energieversorgungssystem 10 als erstes Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 2 eine Querschnittansicht, die schematisch den Aufbau einer Einheitszelle 28 bei Brennstoffzellen 20 veranschau licht.

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Brennstoff zelleneinheit 60 veranschaulicht,

Fig. 4 ein Diagramm, das Ausgangskennlinien der Brennstoff zellen 20 und einer Speicherbatterie 30 in einem ausreichen den Ladezustand darstellt,

Fig. 5 ein Diagramm, das Ausgangskennlinien der Brennstoff zellen 20 und der Speicherbatterie 30 in einem unzureichenden Ladezustand darstellt,

Fig. 6 ein Flußdiagramm, daß eine zum Zeitpunkt eines Stopp vorgangs des Energieversorgungssystems 10 ausgeführte Stopp zeitpunkt-Verarbeitungsroutine gemäß dem ersten Ausführungs beispiel darstellt,

Fig. 7 ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines anderen elektrischen Fahrzeugs 15A mit einem Energieversorgungssystem 10A als zweites Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das eine zum Zeitpunkt eines Stopp vorgangs des Energieversorgungssystems 10A ausgeführte Stopp zeitpunkt-Verarbeitungsroutine gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel darstellt,

Fig. 9 ein Flußdiagramm, das eine andere zum Zeitpunkt eines Stoppvorgangs des Energieversorgungssystems 10A ausgeführte Stoppzeitpunkt-Verarbeitungsroutine gemäß einem dritten Aus führungsbeispiel darstellt, und

Fig. 10 ein Diagramm, das Ausgangskennlinien der Brennstoff zellen vor und nach dem Aufwärmen darstellt.

Nachstehend sind einige bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Verdeutlichung der Aufbauten und Funktionen beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau eines elektrischen Fahrzeugs 15 mit einem Energieversorgungssystem 10 als erstes Ausführungsbeispiel darstellt. Das an dem elek trischen Fahrzeug 15 befestigte Energieversorgungssystem 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel arbeitet als Energiequelle zum Antrieb des Fahrzeugs 15. Das Energieversorgungssystem 10 weist hauptsächlich Brennstoffzellen 20, eine Speicherbatte rie 30, einen Motor 32 zum Antrieb des Fahrzeugs, eine Hilfs maschinerie 34, einen Gleichumrichter (DC/DC-Wandler) 36, Ein/Ausschalter 38 und 40, ein Relais 42, eine Startereinheit 44, eine Restladungsüberwachungseinrichtung 46 sowie eine Steuerungseinheit 50 auf. Die Bestandteile des Energieversor gungssystems 10 sind jeweils nachstehend ausführlich be schrieben.

Die Brennstoffzellen 20 sind Polymer-Elektrolyt-Brennstoff zellen, die als ein Stapel mehrerer Einheitszellen 28 aufge baut sind. Die Brennstoffzellen 20 empfangen eine Zufuhr ei nes wasserstoffhaltigen gasförmigen Brennstoffs an der Katho denseite und eine Zufuhr eines sauerstoffhaltigen oxidieren den Gases auf der Anodenseite und erzeugen eine elektromoto rische Kraft durch die nachstehend beschriebenen elektroche mischen Reaktionen.

H₂ → 2H⁺ + 2e⁻ (1)

(1/2)O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → H₂O (2)

H₂ + (1/2)O₂ → H₂O (3)

Die Gleichungen (1), (2) und (3) bezeichnen jeweils eine an den Kathoden auftretende Reaktion, eine an den Anoden auftre tende Reaktion und eine in den gesamten Brennstoffzellen 20 auftretende Gesamtreaktion. Fig. 2 zeigt eine Querschnittan sicht, die den Aufbau jeder Einheitszelle 28 in dem Brenn stoffzellenstapel 20 darstellt. Die Einheitszelle 28 weist eine Elektrolyt-Membran 21, eine Anode 22, eine Kathode 23 sowie Trenner 24 und 25 auf.

Die Anode 22 und die Kathode 23 sind zum Aufbau einer sand wichartigen Struktur bzw. Schichtstruktur über der Elektro lyt-Membran 21 angeordnete Gasdiffusionselektroden. Die Tren ner 24 und 25 sind außerhalb der Schichtstruktur angeordnet und jeweils mit der Anode 22 und der Kathode 23 zur Ausbil dung von Strömungswegen für den gasförmigen Brennstoff und das oxidierende Gas verbunden. Die Strömungswege 24P des gas förmigen Brennstoffs sind durch die Anode 22 und den Trenner 24 abgegrenzt, wohingegen die Strömungswege 25P des oxidie renden Gases durch die Kathode 23 und den Trenner 25 abge grenzt sind. Obwohl die Trenner 24 und 25 jeweils Strömungs wege auf einer einzigen Seitenoberfläche gemäß der Darstel lung in Fig. 2 ausbilden, sind bei dem wirklichen Zustand auf jeder Seitenoberfläche jedes Trenners Rippen vorgesehen. Eine Seitenoberfläche jedes Trenners in Kombination mit der Anode 22 bildet nämlich Strömungswege 24P des gasförmigen Brenn stoffs aus, während die andere Seitenoberfläche in Kombinati on mit der Kathode 23 einer benachbarten Einheitszelle die Strömungswege 25P des oxidierenden Gases ausbilden. Auf diese Weise sind die Trenner 24 und 25 mit den Gasdiffusionselek troden zur Abgrenzung von Strömungswegen und zur Trennung der Strömung des gasförmigen Brennstoffs von der Strömung des oxidierenden Gases zwischen benachbarten Einheitszellen ver bunden. Bei der Verarbeitung des Aufeinanderlegens einer An zahl von Einheitszellen 28 zur Ausbildung einer Stapelstruk tur können die an beiden Enden der Stapelstruktur angeordne ten Trenner Rippen auf lediglich der einzigen Seitenoberflä che aufweisen, die die Gasdiffusionselektroden berühren.

Die Elektrolyt-Membran 21 ist eine Protonen leitende Ionen- Austauschmembran, die aus einem Polymer-Material wie Fluor harz besteht, und zeigte eine hervorragende elektrische Leit fähigkeit im feuchten Zustand. Gemäß diesem Ausführungsbei spiel ist eine (von du Pont hergestellte) Nafion-Membran für die Elektrolyt-Membran 21 angewendet. Die Oberfläche der Elektrolyt-Membran 21 ist mit Platin oder einer platinhalti gen Legierung bedeckt, die als Katalysator dienen. Bei der gemäß diesem Ausführungsbeispiel angewandten Technik zum An bringen des Katalysators wird Kohlenstoffpulver mit darauf getragenem Platin oder einer platinhaltiger Legierung vorbe reitet, das den Katalysator tragende Kohlenstoffpulver in ei nem geeigneten organischen Lösungsmittel löst, ein bestimmte Menge einer elektrolytischen Lösung (beispielsweise eine von Aldrich Chemical Corp. hergestellte Nafion-Lösung) zu der Zersetzung (dispersion) zur Ausbildung einer Paste hinzugege ben und wird die Paste auf der Elektrolyt-Membran 21 siebge druckt. Bei einer anderen erhältlichen Technik wird die Pa ste, die das den Katalysator tragende Kohlenstoffpulver ent hält, zu einer dünnen Platte geformt und die Platte auf die Elektrolyt-Membran 21 gepreßt. Obwohl der platinhaltige Kata lysator gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf der Elektrolyt- Membran 21 aufgebracht ist, kann der Katalysator auf der An ode 22 und der Kathode 23 aufgebracht sein, die die Elektro lyt-Membran 21 berühren.

Die Anode 22 und die Kathode 23 sind aus einem Kohlenstoffge webe hergestellt, das aus aus Kohlenstoffasern bestehenden Garnen gewebt ist. Obwohl die Anode 22 und die Kathode 23 ge mäß diesem Ausführungsbeispiel aus dem Kohlenstoffgewebe be stehen, kann Kohlenstoffpapier oder ein aus Kohlenstoffasern bestehender Kohlenstoffilz vorteilhaft für das Material der Anode 22 und der Kathode 23 angewendet werden.

Die Trenner 24 und 25 sind aus einem gasundurchlässigen lei tenden Material wie beispielsweise einem durch Komprimieren von Kohlenstoff erhaltenen gasundurchlässigen, dichten Koh lenstoff hergestellt. Jeder der Trenner 24 und 25 weist eine Vielzahl von parallel und an beiden Seitenoberflächen davon ausgebildeten Rippen auf. Wie vorstehend beschrieben, ist je der Trenner mit der Oberfläche der Anode 22 zur Abgrenzung der Strömungswege 24P des gasförmigen Brennstoffs und mit der Oberfläche der Kathode 23 der benachbarten Einheitszelle zur Abgrenzung der Strömungswege 25P des oxidierenden Gases kom biniert. Entsprechend einer anderen möglichen Struktur können die an einer Seitenoberfläche jedes Trenners ausgebildeten Rippen senkrecht oder mit einem bestimmten Winkel zu den auf der anderen Seitenoberfläche des Trenners ausgebildeten ange ordnet sein. So lange der gasförmige Brennstoff und das oxi dierende Gas den Gasdiffusionselektroden zugeführt werden können, können die Rippen nicht als parallele Rillen ausge bildet sein.

Wie vorstehend beschrieben weist jede Einheitszelle 28, bei der es sich um den Grundaufbau der Brennstoffzellen 20 han delt, den Trenner 24, die Anode 22, die Elektrolyt-Membran 21, die Kathode 23 und den Trenner 25 auf, die in dieser Rei henfolge angeordnet sind. Der Brennstoffzellenstapel 20 wird durch Stapeln von mehreren Sätzen von derartigen Einheitszel len 28 (gemäß diesem Ausführungsbeispiel 100) und Einsetzen von (nicht gezeigten) aus dichten Kohlenstoff oder Kupfer platten hergestellten Stromsammelplatten an beiden Enden der Stapelstruktur erhalten.

Obwohl bei der Darstellung in dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 nicht dargestellt, sind außer den Brennstoffzellen der Sta pelstruktur zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels der Brennstoffzellen weitere Peripherieeinrichtungen erfor derlich. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau ei ner Brennstoffzelleneinheit 60 mit dem Brennstoffzellenstapel 20 und Peripherieeinrichtungen darstellt. Die Brennstoffzel leneinheit 60 weist hauptsächlich den Brennstoffzellenstapel 20, einen Methanoltank 61, einen Wassertank 62, einen Refor mer 64 und einen Luftkompressor 66 auf.

Der Reformer 64 wird jeweils aus dem Methanoltank 61 und dem Wassertank 62 mit Methanol bzw. Wasser versorgt. Der Reformer reformiert die Methanolzufuhr, die als unverarbeiteten Brenn stoff zugeführt wurde, durch Dampfreformierung (steam refor ming) zur Erzeugung eines wasserstoffreichen gasförmigen Brennstoffs. In dem Reformer 64 tritt eine durch die nachste hend beschriebenen Gleichungen beschriebene Reformierungsre aktion auf.

CH₃OH → CO + 2H₂ (4)

CO + H₂O → CO₂ + H₂ (5)

CH₃OH + H₂O → CO₂ + 3H₂ (6)

Die durch die Gleichung (4) ausgedrückte Zersetzungsreaktion von Methanol schreitet gleichzeitig mit der durch die Glei chung (5) ausgedrückte Reformierungsreaktion von Kohlenstoff monoxid derart voran, daß die Reaktion der Gleichung (6) als die Gesamt-Reformierungsreaktion von Methanol in dem Reformer 64 auftritt. Diese Reformierungsreaktion ist insgesamt endo therm. Ein durch den Reformer erzeugter wasserstoffreicher gasförmiger Brennstoff wird über einen Brennstoffzufuhrkanal 68 dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt, in die Strömungs wege 24P des gasförmigen Brennstoffs in den in dem Brenn stoffzellenstapel 20 enthaltenen Einheitszellen 28 geleitet und bei den Anoden 22 der Zellenreaktion ausgesetzt. Die bei den Anoden 22 auftretende Reaktion ist durch die vorstehend gegebene Gleichung (1) ausgedrückt. Hinsichtlich der Zufuhr einer erforderlichen Wassermenge und der Verhinderung, daß die Elektrolyt-Membran 21 austrocknet, kann in dem Brenn stoffzufuhrkanal 68 ein Befeuchter angeordnet sein. Bei die sem Aufbau wird der befeuchtete gasförmige Brennstoff den Brennstoffzellen 20 zugeführt.

Der Luftkompressor 66 nimmt Luft auf und komprimiert diese und führt den Brennstoffzellen 20 komprimierte Luft zu. Die durch den Luftkompressor 66 aufgenommene und komprimierte Luft wird den Brennstoffzellen 20 über einen Luftzufuhrkanal 69 zugeführt, jeweils in die Strömungswege 25P des oxidieren den Gases in den in dem Brennstoffzellenstapel 20 enthaltenen Einheitszelle 28 geleitet und bei den Kathoden 23 der Zellen reaktion unterzogen. In den Brennstoffzellen steigt die Reak tionsgeschwindigkeit allgemein mit einem Anstieg der sowohl den Anoden als auch den Kathoden zugeführten Gasen an. Dies verbessert die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen. Des halb wird die den Kathoden 23 zugeführte Luft durch den Luft kompressor 66 komprimiert. Der Druck des den Anoden 22 zuge führten gasförmigen Brennstoffs kann leicht durch Steuerung des Ein/Auszustandes eines magnetspulenbetriebenen Ventils einer in dem Brennstoffzufuhrkanal 68 angeordneten (nicht ge zeigten) Massenströmungssteuerungseinrichtung gesteuert wer den.

Das Abgas des gasförmigen Brennstoff nach der Zellreaktion an den Anoden 22 in den Brennstoffzellen 20 und der Teil der durch den Luftkompressor 66 komprimierten Luft werden dem Re former 64 zugeführt. Wie vorstehend beschrieben, ist die in dem Reformer 64 auftretende Reformierungsreaktion insgesamt endotherm und erfordert eine Zufuhr von Wärme von außerhalb. Ein (nicht gezeigter) Brenner zum Heizen ist somit an dem Re former 64 angeordnet. Das Abgas des gasförmigen Brennstoffs und der komprimierten Luft werden zur Verbrennung in dem Brenner verwendet. Das Abgas des aus den Kathoden 23 der Brennstoffzellen 20 ausgestoßenen gasförmigen Brennstoffs werden über einen Brennstoffabgaskanal 71 in den Reformer 64 geleitet, wohingegen die komprimierte Luft über eine Luftweg verzweigung 70, die von dem Luftzufuhrkanal 69 abzweigt, zu dem Reformer 64 geleitet wird. In dem Abgas des gasförmigen Brennstoffs verbleibender Wasserstoff und Sauerstoff in der komprimierten Luft werden zur Verbrennung es Brenners verwen det, damit für die Reformierungsreaktion die erforderliche Wärmemenge zugeführt wird.

Die Ausgangsleistung der Brennstoffzellen 20 wird durch Steuerung der Strömungen des gasförmigen Brennstoffs und des oxidierenden Gases entsprechend der Größe einer angeschlosse nen Belastung gesteuert. Die Steuerung der Ausgangsleistung wird durch die Steuerungseinheit 50 durchgeführt. Die Steue rungseinheit 50 gibt Ansteuersignale an den Luftkompressor 66 und der in dem Brennstoffzufuhrkanal 68 angeordneten Massen strömungssteuerungseinrichtung zur Justierung der Antriebs stärke und deren Ein/Auszustandes aus, wodurch die Strömungen der zugeführten Gase gesteuert werden.

Die vorstehend beschriebenen Brennstoffzellen 20 können mit der Speicherbatterie 30, dem Motor 32 und der Hilfsmaschine rie 34 verbunden werden. Die Brennstoffzellen 20 laden ent sprechend dem Verbindungszustand des Stromkreises die Spei cherbatterie 30 auf oder treiben den Motor 32 und die Hilfs maschinerie 34 an. Die Steuerung des Verbindungszustands des Stromkreises ist nachstehend ausführlich beschrieben.

Die Speicherbatterie 30 arbeitet zusammen mit den Brennstoff zellen 20 als Energiequelle zur Abgabe elektrischer Leistung an den Motor 32 und die Hilfsmaschinerie 34. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Speicherbatterie 30 ein Bleisäu reakkumulator, obwohl andere Sekundärbatterien wie ein Nic kel-Kadmiumakkumulator, ein Nickel-Wasserstoffakkumulator und eine sekundäre Lithiumbatterie ebenfalls anwendbar sind. Die Speicherbatterie 30 arbeitet wie vorstehend beschrieben als hauptsächliche Energiequelle zur Rotation des Motors 32 und zum Antrieb des Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Startens des Energieversorgungssystems 10. Die Kapazität der Speicherbat terie 30 weist dementsprechend eine vorbestimmte Toleranz (einen Spielraum) auf der Grundlage der zu erwartenden An triebsbedingungen des Fahrzeugs auf.

Der Motor 32 nimmt elektrische Leistung aus den Brennstoff zellen 20 und der Speicherbatterie 30 auf und erzeugt ein An triebsmoment. Das Antriebsmoment wird auf die Vorderräder und/oder Hinterräder über eine Achse des Fahrzeugs übertra gen, bei dem das Energieversorgungssystem 10 angebracht ist, und dient als Kraft zum Antrieb des Fahrzeugs. Der Motor 32 wird durch eine Steuerungseinrichtung 33 gesteuert. Die Steuerungseinrichtung 33 ist außerdem mit einem Beschleuni gungspedalpositionssensor 33b zur Erfassung der Stärke des Durchtretens eines Beschleunigungspedals 33a verbunden. Die Steuerungseinrichtung 33 ist weiterhin mit der Steuerungsein heit 50 verbunden und überträgt verschiedene Informationstei le beispielsweise hinsichtlich des Betriebs des Motors 32 zu und aus der Steuerungseinheit 50.

Die Hilfsmaschinerie 34 ist eine Belastung, die während des Betriebs des Energieversorgungssystems 10 elektrische Lei stung in einem vorbestimmten Bereich aufnimmt. Die Hilfsma schinerie 34 weist beispielsweise den Luftkompressor 66, die Massenströmungssteuerungseinrichtung und eine Wasserpumpe auf. Der Luftkompressor 66 steuert wie vorstehend beschrieben den Druck des den Brennstoffzellen 20 zugeführten oxidieren den Gases. Die Wasserpumpe läßt das Kühlwasser und Druck durch die Brennstoffzellen 20 zirkulieren. Die Zirkulation des Kühlwassers führt zu einem Wärmetausch in den Brennstoff zellen 20, wodurch die interne Temperatur der Brennstoffzel len 20 auf oder unter einem vorbestimmten Pegel gehalten wird. Die Massenströmungssteuerungseinrichtung steuert wie vorstehend beschrieben den Druck und die Strömung des den Brennstoffzellen 20 zugeführten gasförmigen Brennstoffs. Ob wohl die Brennstoffzellen 20 und die Hilfsmaschinerie 34 in dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 unabhängig voneinander dar gestellt sind, können die Einrichtungen bezüglich der Steue rung des Betriebszustandes der Brennstoffzellen 20 als Peri pherieeinrichtungen der Brennstoffzellen 20 betrachtet wer den. Die Leistungsaufnahme einer derartigen Hilfsmaschinerie 34 beträgt maximal 5 KW, was deutlich geringer als die Lei stungsaufnahme Motors 32 ist und geringe Variationen auf weist.

Der Gleichumrichter 36 wandelt die Spannung der aus den Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 ausgegebenen elektrischen Energie um und legt die umgewandelte Spannung an die Hilfsmaschinerie 34 an. Die zum Antrieb des Motors 32 er forderliche Spannung beträgt im allgemeinen 200 V bis 300 V, wobei die entsprechend Spannung aus den Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 ausgegeben wird. Demgegenüber be trägt die zum Betrieb der Hilfsmaschinerie 34 wie der Wasser pumpe erforderliche Spannung lediglich etwa 12 V. Dementspre chend ist es unmöglich, die aus den Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 ausgegebene Spannung direkt anzule gen. Somit verringert der Gleichumrichter 36 die Spannung.

In dem Stromkreis ist ein Ein/Ausschalter 38 angeordnet, der den Motor 32 und die Hilfsmaschinerie 34 mit den Brennstoff zellen 20 und der Speicherbatterie 30 parallel verbindet. Der Ein/Ausschalter 38 wird zwischen der Ein-Position, bei der die Brennstoffzellen 20 und die Speicherbatterie 30 mit dem Motor 32 verbunden sind, und der Aus-Position, bei der die Brennstoffzellen 20 und die Speicherbatterie 30 von dem Motor 32 getrennt sind. Der Schaltzustand des Ein/Ausschalters 38 wird durch die Steuerungseinheit 50 gesteuert.

In dem Stromkreis ist ein Ein/Ausschalter 40 angeordnet, der die Brennstoffzellen 20 mit der Speicherbatterie 30 parallel verbindet. Der Ein/Ausschalter 40 wird zwischen der Ein- Position, bei der die Brennstoffzellen 20 mit der Speicher batterie 30 verbunden sind und der Aus-Position umgeschaltet, bei der die Brennstoffzellen 20 von der Speicherbatterie 30 getrennt sind. Der Schaltzustand des Ein/Ausschalters 40 wird ebenfalls durch die Steuerungseinheit 50 gesteuert. Während der Motor 32 angetrieben wird, sind beide Ein/Ausschalter 38 und 40 in Ein-Position eingestellt, um den Stromkreis zu schließen.

Der Fahrer des Fahrzeugs mit dem daran angebrachten Energie versorgungssystem 10 bedient die Startereinheit 44 zum Star ten oder Stoppen des Energieversorgungssystems 10. Die Star tereinheit 44 ist beispielsweise als ein in der Nähe des Fah rersitzes angebrachter vorbestimmter Startschalter angeordne ter aufgebaut.

Das Relais 42 ist an einer vorbestimmten Position in dem das Energieversorgungssystem 10 aufbauenden Stromkreis angeordnet und dient als Kontakt zum Öffnen und Schließen des Stromkrei ses. Das Relais 42 ist mit der Startereinheit 44 und der Steuerungseinheit 50 verbunden. Wenn der Fahrer eine Anwei sung zum Start des Energieversorgungssystems 10 über die Startereinheit 44 gibt, führt das Relais 42 eine Verbindung in dem Stromkreis aus, die die Brennstoffzellen 20 und die Speicherbatterie 30 mit dem Motor 32 und der Hilfsmaschinerie 34 verbindet. Wenn der Fahrer eine Anweisung zum Stop des Energieversorgungssystems 10 über die Startereinheit 44 gibt, veranlaßt demgegenüber die Steuerungseinheit 50, daß das Re lais 42 die Verbindung in dem Stromkreis unterbricht.

Die Restladungsüberwachungseinrichtung 46 mißt die Restladung der Speicherbatterie 30 und ist gemäß diesem Ausführungsbei spiel durch einen Spannungssensor verwirklicht. Die Speicher batterie 30 verringert mit Verringerung der Restladung die Spannung. Der Spannungssensor zieht aus dieser Eigenschaft einen Vorteil und mißt die Spannung zur Erfassung der Restla dung der Speicherbatterie 30. Der Spannungssensor ist mit der Steuerungseinheit 50 verbunden. Die Beziehung zwischen der durch den Spannungssensor gemessenen Spannung und der Restla dung ist vorab in der Steuerungseinheit 50 gespeichert. Die Steuerungseinheit 50 bestimmt somit die Restladung auf der Grundlage des Meßeingangssignals aus dem Spannungssensor. Die Restladungsüberwachungseinrichtung 46 kann durch ein SOC-Meter anstelle des Spannungssensors verwirklicht sein. Das SOC-Meter sammelt die Werte elektrischen Stroms und die Zeit dauer des Aufladens und Entladens bei der Speicherbatterie 30, wobei die Steuerungseinheit 50 die Restladung der Spei cherbatterie 30 auf der Grundlage der gesammelten Werte be rechnet. Als ein weiteres Beispiel kann die Restladungsüber wachungseinrichtung 46 eine Einrichtung zur Messung der Dich te einer elektrolytischen Lösung in der Speicherbatterie 30 zur Erfassung der Restladung sein.

Die Steuerungseinheit 50 ist als eine Logikschaltung mit ei nem Mikrocomputer aufgebaut und weist eine Zentraleinheit (CPU) 52, einen Festspeicher (ROM) 54, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 56 sowie einen Eingabe-/Ausgabean schluß 58 auf. Die Zentraleinheit 52 führt verschiedene arithmetische Operationen entsprechend den voreingestellten Steuerungsprogrammen aus. Für die verschiedenen durch die Zentraleinheit 52 ausgeführten arithmetischen Operationen er forderliche Steuerungsprogramme und Steuerungsdaten sind vor ab in dem Festspeicher 54 gespeichert. Verschiedene für die durch die Zentraleinheit 52 ausgeführten arithmetischen Ope rationen erforderliche Daten werden zeitweilig in den Spei cher mit wahlfreiem Zugriff 56 geschrieben und daraus gele sen. Der Eingabe-/Ausgabeanschluß 58 empfängt Erfassungs signale aus verschiedenen Sensoren wie der Restladungsüberwa chungseinrichtung 46 und gibt Ansteuerungssignale an ver schiede Betätigungsglieder einschließlich der Ein/Ausschalter 38 und 40 entsprechend den Ergebnissen der arithmetischen Operationen durch die Zentraleinheit 52 aus, wodurch der An triebszustand der jeweiligen Elemente des Energieversorgungs systems 10 gesteuert wird.

In bezug auf die Steuerungseinheit 50 zeigt das Blockschalt bild gemäß Fig. 1 lediglich eine Eingabe von Erfassungssigna len aus der Restladungsüberwachungseinrichtung 46 und Signale aus der Startereinheit 44, eine Ausgabe von Ansteuersignalen zu den Ein/Ausschaltern 38 und 40, sowie die Übertragung von Signalen zu und aus der Steuerungseinrichtung 33. Die Steue rungseinheit 50 führt jedoch außerdem andere (nicht gezeigte) Steuerungsvorgänge bei dem Energieversorgungssystem 10 aus. Beispielsweise führt die Steuerungseinheit 50 eine Steuerung des Betriebszustandes der Brennstoffzellen 20 aus. Wie vor stehend beschrieben schließen die durch die Steuerungseinheit 50 ausgeführten anderen Steuerungsvorgänge die Ausgabe von Ansteuerungssignalen an den Luftkompressor 66 und der Massen strömungssteuerungseinrichtung zur Steuerung der Strömungen des oxidierenden Gases und des gasförmigen Brennstoffs, die Steuerung der dem Reformer 64 zugeführten Mengen von Methanol und Wasser und die Temperatursteuerung der Brennstoffzellen 20 und des Reformers 64 ein.

Das auf diese Weise aufgebaute Energieversorgungssystem 10 arbeitet in der vorstehend beschriebenen Weise. Nachstehend ist zunächst die Ausgabe aus den Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 zu dem Energieversorgungssystem 10 be schrieben. Da die Brennstoffzellen 20 und die Speicherbatte rie 30 parallel miteinander verbunden sind, bestimmen die Größe der Belastung und der Ladezustand der Speicherbatterie 30, ob sowohl die Brennstoffzellen 20 als auch die Speicher batterie 30 elektrische Leistung abgeben oder die Speicher batterie 30 durch die Brennstoffzellen 20 aufgeladen wird.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das Ausgangskennlinien der Brenn stoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 zeigt. Die Brenn stoffzellen 20 geben große Spannungen in dem Zustand einer kleinen Belastung, das heißt in dem Zustand eines kleinen ausgegebenen Stroms, aus und verringern bei einem Anstieg des elektrischen Stroms die Spannung. Die Speicherbatterie 30 kann die Spannung über eine breiten Bereich des elektrischen Stroms innerhalb eines vorbestimmten engen Bereichs halten, variiert jedoch die Spannung entsprechend deren Ladezustand. Die in Fig. 4 gezeigten Ausgangskennlinien der Speicherbatte rie 30 befinden sich in dem ausreichenden Ladezustand der Speicherbatterie 30.

Beispielsweise stellt It1 den zum Antrieb des Motors 32 und der Hilfsmaschinerie 34 erforderlichen gesamten elektrischen Strom in dem Fall dar, daß das Fahrzeug mit dem daran ange brachten Energieversorgungssystem 10 beschleunigt und der Mo tor 32 eine große Menge elektrischer Leistung benötigt. Zu diesem Zeitpunkt verringert sich die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Brennstoffzellen 20 und der Speicher batterie 30 mit einem Anstieg des aus den Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 entnommenen Stroms. Da die Brenn stoffzellen 20, die Speicherbatterie 30 und der Motor 32 par allel zueinander geschaltet sind, weisen sie eine gleiche Spannung an den Anschlüssen auf, die als Vt1 ausgedrückt ist. Auf der Grundlage des Diagramms gemäß Fig. 4 erfüllen der ausgegebene elektrische Strom IF1 der Brennstoffzellen 20 und der ausgegebene Strom IB1 der Speicherbatterie 30 die Glei chung It1 = IF1 + IB1, wobei IF1 < IB1 gilt.

Wenn der zum Antrieb der vorstehend beschriebenen Belastung erforderliche elektrische Strom auf It2 verringert wird, ver größert sich die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 entspre chend der Verringerung bei dem gesamten elektrischen Strom. In diesem Zustand weisen die Brennstoffzellen 20, die Spei cherbatterie 30 und der Motor 32 ebenfalls die gleiche Span nung an den Anschlüssen auf, die als Vt2 ausgedrückt wird. Auf der Grundlage des Diagramms gemäß Fig. 4 erfüllen der ausgegebene elektrische Strom IF2 der Brennstoffzellen 20 und der ausgegebene elektrische Strom IB2 der Speicherbatterie 30 die Gleichung It2 = IF2 + IB2, wobei IF2 < IB2 gilt. Auf die se Weise variiert das Verhältnis der Ausgangsleistung der Brennstoffzellen 20 zu der Ausgangsleistung der Speicherbat terie 30 entsprechend der Größe der Belastung.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das Ausgangseigenschaften der Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 in einem Zu stand mit verringerter Ladung darstellt. It3 stellt den ge samten elektrischen Strom zum Antrieb der vorstehend be schriebenen Belastung dar, wenn der Motor 32 eine vorbestimm te Menge elektrischer Leistung benötigt. Zu diesem Zeitpunkt sinkt die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 mit dem An stieg bei den aus den Brennstoffzellen 20 und der Speicher batterie 30 entnommen elektrischen Ströme. Wie vorstehend be schrieben weisen die Brennstoffzellen 20, die Speicherbatte rie 30 und der Motor 32 die gleiche Spannung an den Anschlüs sen auf, die als Vt3 ausgedrückt ist. Auf der Grundlage des Diagramms gemäß Fig. 5 erfüllen der ausgegebene elektrische Strom IF3 der Brennstoffzellen 20 und der ausgegebene elek trische Strom IB3 der Speicherbatterie 30 die Gleichung It3 = IF3 + IB3, wobei IF3 < IB3 gilt. In dem Fall, daß die Spei cherbatterie 30 sich in dem Zustand verringerter Ladung be findet, hängt ein großer Teil der Ausgangsleistung für die Belastung von den Brennstoffzellen 20 ab.

Wenn die durch den Motor 32 erforderliche Menge elektrischer Leistung kleiner als ein vorbestimmter Pegel wird und der zum Antrieb der vorstehend beschriebenen Belastung erforderliche gesamte elektrische Strom auf It4 verringert wird, steigt die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Brennstoffzel len 20 und der Speicherbatterie 30 entsprechend der Verringe rung des gesamten elektrischen Stroms an. In diesem Zustand weisen die Brennstoffzellen 20, die Speicherbatterie 30 und der Motor 32 ebenfalls eine identische Spannung an den An schlüssen auf, die als Vt4 ausgedrückt ist. Auf der Grundlage des Diagramms gemäß Fig. 5 erfüllen der ausgegebene elektri sche Strom IF4 der Brennstoffzellen 20 und der ausgegebene elektrische Strom IB4 der Speicherbatterie 30 die Gleichung It4 = IF4 + IB4, wobei IB4 < 0 gilt. Das bedeutet, daß die Speicherbatterie 30 durch die Brennstoffzellen 20 aufgeladen wird. In dem Fall, daß die Speicherbatterie 30 in dem unzu reichenden Ladezustand ist, verursacht eine Verringerung der Größe der Belastung auf oder unter einem vorbestimmten Pegel, daß die Brennstoffzellen 20 die Last antreiben und die Spei cherbatterie 30 aufladen.

Nachstehend ist eine Steuerung der Verbindung des Stromkrei ses zu dem Zeitpunkt eines Stoppvorgangs des Energieversor gungssystems 10 beschrieben, die einer in dem Flußdiagramm gemäß Fig. 6 beschriebenen Stoppzeitpunkt- Verarbeitungsroutine nachfolgt. Die Zentraleinheit 52 führt die Routine aus, wenn ein bei der Startereinheit 44 enthalte ner vorbestimmter Startschalter bei dem Fahrzeug mit dem dar an angebrachten Energieversorgungssystem 10 ausgeschaltet wird.

Wenn das Programm in die Routine gemäß Fig. 6 eintritt, wird bei einem Schritt S100 der Ein/Ausschalter 38 zunächst in die Aus-Position gestellt, um den Motor 32 von den Brennstoffzel len 20 und der Speicherbatterie 30 zu trennen. Dies stoppt den Betrieb des Motor 32 zum Antrieb des Fahrzeugs und ermög licht lediglich, daß die Hilfsmaschinerie 34 als Belastung arbeitet und elektrische Leistung aufnimmt. Die Wasserpumpe und die Massenströmungssteuerungseinrichtung, die bei der Hilfsmaschinerie 34 enthalten sind, sind für den Betrieb der Brennstoffzellen 20 wesentlich und müssen kontinuierlich ar beiten, bis die Energieerzeugung der Brennstoffzellen 20 ge stoppt wird. Die Trennung der Hauptbelastung, das heißt des Motors, verringert die Größe der mit den Brennstoffzellen 20 und der Speicherbatterie 30 verbundenen Belastung auf einen vorbestimmten kleinen Bereich. Unter derartigen Bedingungen beginnen die Brennstoffzellen 20 in dem Fall, daß die Restla dung der Speicherbatterie 30 geringer als ein vorbestimmter Pegel ist, die Speicherbatterie 30 aufzuladen.

Bei einem darauffolgenden Schritt S110 wird der Ein/Ausschal ter 40 in die Aus-Position gestellt, um die Speicherbatterie 30 von dem Stromkreis zu trennen. Die Trennung der Speicher batterie 30 verursacht, daß die Brennstoffzellen 20 das Auf laden der Speicherbatterie 30 beenden, aber weiterhin Energie auf einem niedrigen Pegel erzeugen und einen stationären Zu stand beibehalten, um eine kontinuierliche Abgabe elektri scher Leistung zu der Hilfsmaschinerie 34 zu gewährleisten.

Die Zentraleinheit 52 liest daraufhin bei einem Schritt S120 eine durch die Restladungsüberwachungseinrichtung 46 gemesse ne Spannung V der Speicherbatterie 30 und vergleicht bei ei nem Schritt S130 die beobachtete Spannung V mit einer vorab in der Steuerungseinheit 50 gespeicherten Referenzspannung V0. Die Referenzspannung V0 wurde vorab als eine Spannung zwischen den Anschlüssen der Speicherbatterie 30 in dem aus reichenden Ladezustand eingestellt. In dem Fall, daß die be obachtete Spannung V größer als die Referenzspannung V0 ist, bestimmt das Programm, daß die Speicherbatterie 30 sich in dem ausreichenden Ladezustand befindet und schaltet zum Öff nen des Stromkreises das Relais 42 bei einem Schritt S140 ab. Das Programm verläßt daraufhin diese Routine. Wenn die Brenn stoffzellen 20 von der Hilfsmaschinerie 34 getrennt werden, verlieren die Brennstoffzellen 20 die gesamte Belastung, die Ziel der Ausgangsleistung ist, weshalb die Energieerzeugung gestoppt wird. Die Hilfsmaschinerie 34 wird ohne Abgabe elek trischer Leistung gestoppt, wobei das Energieversorgungssy stem 10 vollständig dessen Betrieb stoppt.

In dem Fall, daß bei dem Schritt S130 die beobachtete Span nung V nicht größer als der Referenzspannung V0 ist, bestimmt das Programm demgegenüber, daß die Speicherbatterie 30 sich in dem unzureichenden Ladezustand befindet und stellt bei ei nem Schritt S150 den Ein/Ausschalter 40 in die Ein-Position. Dies verbindet die Brennstoffzellen 20 mit der Speicherbatte rie 30 in dem unzureichenden Ladezustand und veranlaßt, daß die Brennstoffzellen 20 erneut das Aufladen der Speicherbat terie 30 aufnehmen.

Das Programm kehrt daraufhin zu dem Schritt S110 zurück und setzt den Ein/Ausschalter 40 in die Aus-Position und schrei tet zu dem Schritt S120 zur Messung der Spannung V der Spei cherbatterie 30 und zu dem Schritt S130 zum Vergleich der be obachteten Spannung V mit der Referenzspannung V0 voran. Wenn die beobachtete Spannung V nicht größer als die Referenzspan nung V0 ist, schreitet das Programm erneut zu dem Schritt S150 zum Stellen des Ein/Ausschalters 40 in die Ein-Position voran. Das Programm wiederholt den Aufladevorgang der Spei cherbatterie 30 und die Auswertung der Restladung, bis die Speicherbatterie 30 in den ausreichenden Ladezustand über geht. Wenn die beobachtete Spannung V bei dem Schritt S130 größer als die Referenzspannung V0 wird, die den ausreichen den Ladezustand der Speicherbatterie 30 darstellt, geht das Programm zu dem Schritt S140 zum Ausschalten des Relais 42 über und verläßt diese Routine.

Wenn das Energieversorgungssystem 10 beim nächsten Mal ge startet wird, das heißt, wenn der in der Startereinheit 44 enthaltene vorbestimmte Startschalter bei dem Fahrzeug mit dem daran angebrachten Energieversorgungssystem 10 einge schaltet wird, führen die Ein/Ausschalter 38 und 40 sowie das Relais 42 eine Verbindung in dem Stromkreis aus. Dies ermög licht, daß die Speicherbatterie 30 sich in dem ausreichenden Ladezustand zum Antrieb des Motor 32 und der Hilfsmaschinerie 34 befindet, während die Brennstoffzellen 20 den elektrischen Strom entsprechend dem Aufwärmzustand ausgegeben und schließ lich den stationären Zustand erreichen. Zur Steuerung des Be triebszustands der Brennstoffzellen 20 während des Aufwärmens ist ein Temperatursensor zur Messung der inneren Temperatur der Brennstoffzellen 20 in den Brennstoffzellen 20 angeord net, wobei die Steuerungseinheit 50 Meßdaten aus dem Tempera tursensor empfängt. Die Steuerungseinheit 50 erhöht allmäh lich die Strömungen der den Brennstoffzellen 20 zugeführten Gase derart, daß die Brennstoffzellen 20 allmählich deren Ausgangsleistung im Verlauf des Aufwärmens erhöhen können. Nach Abschluß des Aufwärmens der Brennstoffzellen 20 zur Er möglichung, daß die Brennstoffzellen 20 elektrischen Strom eines vorbestimmten oder darüberliegenden Pegels ausgeben, übernehmen die Brennstoffzellen 20 und die Speicherbatterie 30 die Ausgangsleistung in einem vorbestimmten Verhältnis entsprechend der Größe der Belastung und dem Ladezustand der Speicherbatterie 30, während die Brennstoffzellen 20 die Speicherbatterie 30 entsprechend den Erfordernissen auflädt.

Wie vorstehend beschrieben stoppt das Energieversorgungssy stem 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel dessen Betrieb, nachdem die Speicherbatterie 30 ausreichend aufgeladen ist. Dieser Aufbau ermöglicht, daß die Speicherbatterie 30 in dem ausrei chenden Ladezustand als Energiequelle verwendet wird, wenn das Energieversorgungssystem 10 beim nächsten Mal gestartet wird. Dies verhindert, daß die Brennstoffzellen 20 in deren unzureichenden Aufwärmzustand einer übermäßigen Belastung ausgesetzt werden, was einen übermäßigen Fluß elektrischen Stroms verursacht und zu einem Abfall der Spannung, zu einem Polwechsel in den Brennstoffzellen 20 und zur Erzeugung einer anormalen Wärme zur Verschlechterung der Brennstoffzellen 20 führt. Die Brennstoffzellen 20 geben keine ausreichende Aus gangsleistung ab, bis das Aufwärmen zur Gewährleistung abge schlossen ist, daß die Brennstoffzellen 20 den stationären Zustand erreicht haben. Während des Aufwärmens der Brenn stoffzellen 20 gibt die Speicherbatterie 30 in dem ausrei chenden Ladezustand die meiste zum Antrieb des Motors 32 und der Hilfsmaschinerie 34 erforderliche elektrische Leistung ab. Die Brennstoffzellen 20 können somit allmählich im Ver lauf des Aufwärmens den Betrag der Ausgangsleistung erhöhen.

Vor dem Stoppen dessen Betriebs überprüft das Energieversor gungssystem 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel den Ladezustand der Speicherbatterie 30 und gewährleistet den ausreichenden Ladepegel der Speicherbatterie 30 zu dem Zeitpunkt eines nächsten Starts des Energieversorgungssystems 10. Dieser Auf bau verringert deutlich die erforderliche Kapazität der Spei cherbatterie 30. Da das Energieversorgungssystem 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel den ausreichenden Ladepegel der Speicher batterie 30 zu dem Zeitpunkt des Startens des Energieversor gungssystems 10 gewährleistet, muß die Speicherbatterie 30 eine Kapazität aufweisen, die den Betrieb der Speicherbatte rie 30 als Hauptenergiequelle zu dem Zeitpunkt des Startens des Energieversorgungssystems 10 ermöglicht, wenn die Brenn stoffzellen 20 aufgewärmt werden. Bei dem herkömmlichen Auf bau, der den ausreichenden Ladepegel der Speicherbatterie zum Zeitpunkt des Startens des Energieversorgungssystems nicht gewährleistet, ist demgegenüber eine große Kapazität erfor derlich, damit ermöglicht wird, daß die Speicherbatterie in dem Toleranzkapazitätszustand verbleibt, und verhindert wird, daß die Brennstoffzellen einer übermäßigen Belastung zum Zeitpunkt des Startens des Energieversorgungssystems ausge setzt werden.

Der Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Restladungsüberwachungseinrichtung 46 auf, die beispielsweise durch einen Spannungssensor verwirklicht ist, und erfaßt die Restladung der Speicherbatterie 30. Ein anderer möglicher Aufbau berechnet die Restladung der Speicherbatterie 30 an hand des durch den Stromkreis fließenden elektrischen Stroms. Nachstehend ist dieser Aufbau als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines elektrischen Fahrzeugs 15A mit einem daran angebrachten Energieversorgungssystem 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt. Die Bestandteile des elektrischen Fahrzeugs 15A gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel, die identisch mit denen des elektrischen Fahrzeugs 15 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, sind durch gleiche Bezugszahlen mit dem Symbol "A" gezeichnet und nachstehend nicht extra beschrieben.

Gemäß Fig. 7 weist das Energieversorgungssystem 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erste und zweite Strommeßeinrich tungen (Amperemeter, Strommesser) 47 und 48 anstelle der bei dem Energieversorgungssystem 10 gemäß dem ersten Ausführungs beispiel enthaltenen Restladungsüberwachungseinrichtung 46 auf. Die erste Strommeßeinrichtung 47 mißt einen aus den Brennstoffzellen 20A ausgegebenen elektrischen Strom I1, wo hingegen die zweite Strommeßeinrichtung 48 einen aus einer Speicherbatterie 30A ausgegebenen elektrischen Strom I2 mißt. Diese Strommeßeinrichtungen 47 und 48 sind mit einer Steue rungseinheit 50A verbunden, die Daten bezüglich der beobach teten elektrischen Ströme empfängt. Die Steuerungseinheit 50A bestimmt auf der Grundlage dieser Eingangsdaten bezüglich der beobachteten elektrischen Ströme, ob die Speicherbatterie 30A eine ausreichende Restladung aufweist.

Der durch den das Energieversorgungssystem 10A bildende Stromkreis fließende Gesamtstrom I0 ist durch die Gleichung I1 + I2 = I0 definiert. In dem Fall, daß die Speicherbatterie 30A in einem ausreichenden Ladezustand ist, gibt die Spei cherbatterie 30A eine bestimmte Menge an Ausgangsleistung ab, daß heißt, daß I2 < 0 gilt. Dieser Zustand erfüllt I1/I0 < 1. In dem Fall, daß die Restladung der Speicherbatterie 30A nicht größer als ein vorbestimmter Pegel ist und die ange schlossene Belastung (daß heißt die erforderliche elektrische Leistung für einen Motor 32A) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, laden die Brennstoffzellen 20A die Speicherbatterie 30A auf. Dieser Zustand erfüllt I1/I0 < 1. Der Wert I1/I0 verringert sich im Verlauf des Aufladevorgangs der Speicher batterie 30A durch die Brennstoffzellen 20A allmählich auf eins. Der Wert von I1/I0 hängt von dem Ladezustand der Spei cherbatterie 30A und der Größe der angeschlossenen Belastung ab. Unter der Bedingung einer konstanten Belastung spezifi ziert der Wert von I1/I0 den Ladezustand der Speicherbatterie 30A.

Bei dem Energieversorgungssystem 10A gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel sind die Werte von I1/I0 in dem Fall, daß die Speicherbatterie 30A in einem zu 95% aufgeladenen Zustand eine Hilfsmaschinerie 34A antreibt, in der Steuerungseinheit 50A vorab gespeichert. Der Wert von I1/I0 wird zur Bestimmung des Ladezustands der Speicherbatterie 30A verwendet. Wie ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel trennt der Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wie nachstehend beschrieben zunächst den Motor 32A von dem Stromkreis während des Vor gangs des Stoppens des Energieversorgungssystems 10A. Die Be lastung bei der Abgabe elektrischer Leistung nach dem Trennen des Motors 32A ist auf den Teil der Hilfsmaschinerie be schränkt, der den Betrieb der Brennstoffzellen 20A betrifft. Die Erfassung des Antriebszustands der Hilfsmaschinerie 34A unter einer derartigen Bedingung spezifiziert die Gesamtgröße der Belastung. Die Steuerungseinheit 50A speichert die Werte von I1/I0 über die erwarteten Gesamtgrößen der Belastung, wenn die Speicherbatterie 30A sich in dem zu 95% aufgeladenen Zustand befindet.

Die Werte von I1/I0 variieren außerdem mit einer Variation bei der Temperatur der Speicherbatterie 30A. Die Werte von I1/I0 in einem erwarteten Bereich der Antriebstemperatur der Speicherbatterie 30A sind dementsprechend als ein Diagramm in der Steuerungseinheit 50A gespeichert. Beim Vorgang der Spe zifizierung des Ladezustands der Speicherbatterie 30A auf der Grundlage des Werts von I1/I0 empfängt die Steuerungseinheit 50A durch einen (nicht gezeigten) Temperatursensor gemessene Temperaturdaten der Speicherbatterie 30A und vergleicht der Temperatur entsprechende und aus dem Diagramm gelesene Daten mit dem beobachteten Wert von I1/I0. Wenn der beobachtete Wert nicht größer als die entsprechenden Daten wird, wird be stimmt, daß die Speicherbatterie 30A auf einen Pegel von 95% aufgeladen ist.

Nachstehend ist eine Steuerung zur Verbindung des Stromkrei ses zu dem Zeitpunkt eines Stoppvorgangs des Energieversor gungssystems 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel be schrieben, der einer in dem Flußdiagramm gemäß Fig. 8 gezeig ten Stoppzeitpunkt-Verarbeitungsroutine nachfolgt. Eine Zen traleinheit (CPU) 52A führt die Routine aus, wenn ein vorbe stimmter bei einer Startereinheit 44A enthaltener Startschal ter in dem Fahrzeug mit dem daran angebrachten Energieversor gungssystem 10A ausgeschaltet wird.

Wenn das Programm in die Routine gemäß Fig. 8 eintritt, wird zunächst bei einem Schritt S200 ein Ein/Ausschalter 38A in die Aus-Position gestellt, um den Motor 32A von den Brenn stoffzellen 20A und der Speicherbatterie 30A zu trennen. Dies stoppt den Betrieb des Motors 32A zum Antrieb des Fahrzeugs und ermöglicht lediglich, daß die Hilfsmaschinerie 34A als Belastung arbeitet und ein elektrischer Leistung aufnimmt. Eine Wasserpumpe und eine Massenströmungssteuerungseinrich tung, die bei der Hilfsmaschinerie 34A enthalten sind, sind für den Betrieb der Brennstoffzellen 20A wesentlich und müs sen kontinuierlich arbeiten, bis die Energieerzeugung der Brennstoffzellen 20A gestoppt ist. Die Abtrennung der Haupt belastung, daß heißt des Motor 32A, ermöglicht, daß die 20A die Speicherbatterie 30A positiv aufladen, wenn die Restla dung der Speicherbatterie 30A nicht größer als ein vorbe stimmter Pegel ist.

Die Zentraleinheit 52A empfängt darauffolgend bei einem Schritt S210 Daten bezüglich der jeweils aus den Brennstoff zellen 20A bzw. der Speicherbatterie 30A ausgegebenen und durch die ersten und zweiten Strommeßeinrichtungen 47 und 48 gemessenen elektrischen Ströme I1 und I2. Bei einem darauf folgenden Schritt S220 wird bestimmt, ob der elektrische Strom I2 einen negativen Wert aufweist oder nicht. Ein posi tiver Wert des elektrischen Stroms I2 stellt die Ausgangslei stung aus der Speicherbatterie 30A dar. In diesem Fall be stimmt das Programm, daß die Speicherbatterie 30A sich in dem ausreichenden Ladezustand befindet und schreitet zu einem Schritt S260 zum Abschalten eines Relais 42A voran, bevor diese Routine verlassen wird. Wenn die Brennstoffzellen 20A von der Hilfsmaschinerie 34A getrennt werden, verlieren die Brennstoffzellen 20A ihre gesamte Belastung, die das Ziel der Ausgangsleistung ist, und stoppen dadurch die Energieerzeu gung. Die Hilfsmaschinerie 34A wird ohne Abgabe elektrischer Leistung gestoppt, wobei das Energieversorgungssystem 10A vollständig dessen Betrieb stoppt.

Wenn der elektrische Strom I2 bei dem Schritt S220 demgegen über einen negativen Wert aufweist, bestimmt das Programm, daß die Speicherbatterie 30A aufgeladen wird und bewertet dann den Ladezustand der Speicherbatterie 30A. Entsprechend einer konkreten Verarbeitung berechnet die Zentraleinheit 52A bei einem Schritt S230 den gesamten elektrischen Strom I0 und den Wert von I1/I0 anhand der beobachteten elektrischen Strö me I1 und I2. Das Programm schreitet daraufhin zu einem Schritt S240 voran, um Daten bezüglich der Größe der Bela stung, das heißt, der zu diesem Zeitpunkt angetriebenen Hilfsmaschinerie 34A, und bezüglich der durch den (nicht ge zeigten) Temperatursensor gemessenen Temperatur der Speicher batterie 30A und um einen Referenzwert "x" von I1/I0 aus den in der Steuerungseinheit 50A gespeicherten Diagrammen in dem Fall zu lesen, daß die Speicherbatterie 30A in dem zu 95% aufgeladenen Zustand eine Ausgangsleistung unter derartigen Bedingungen erzeugt. Der anhand des beobachteten elektrischen Stroms berechnete Wert von I1/I0 wird dann bei einem Schritt S250 mit dem Referenzwert "x" verglichen. Wenn der berechnete Wert von I1/I0 kleiner als der Referenzwert "x" ist, bestimmt das Programm, daß die Speicherbatterie 30A sich in dem aus reichenden Ladezustand befindet und schaltet bei dem Schritt S260 vor Verlassen dieser Routine das Relais 42A ab.

Wenn der berechnete Wert von I1/I0 bei dem Schritt S250 nicht kleiner als der Referenzwert "x" ist, bestimmt demgegenüber das Programm, daß die Speicherbatterie 30A sich in einem un zureichenden Ladezustand befindet und kehrt zu dem Schritt S210 zurück, damit die Verarbeitung der Schritte S210 bis S250 wiederholt wird, bis der berechnete Wert von I1/I0 klei ner als der Referenzwert "x" wird. Während die Speicherbatte rie 30A sich in dem unzureichenden Ladezustand befindet und die Verarbeitung der Schritte S210 bis S250 wiederholt wird, laden die Brennstoffzellen 20A kontinuierlich die Speicher batterie 30A auf. Wenn das Programm auf der Grundlage des Er gebnisses des Vergleichs bei dem Schritt S250 bestimmt, daß sich die Speicherbatterie 30A in dem ausreichenden Ladezu stand befindet, geht das Programm zu dem Schritt S260 zum Ab schalten des Relais 42A über und verläßt diese Routine.

Wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel führen, wenn das Energieversorgungssystem 10A gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel beim nächsten Mal gestartet wird, das heißt, wenn der bei der Startereinheit 44A enthaltene vorbestimmte Start schalter in dem Fahrzeug mit dem daran angebrachten Energie versorgungssystem 10A eingeschaltet wird, der Ein/Ausschalter 38A und das Relais 42A eine Verbindung in dem Stromkreis durch. Dies ermöglicht, daß die Speicherbatterie 30A in dem ausreichenden Ladezustand den Motor 32A und die Hilfsmaschi nerie 34A antreibt, während die Brennstoffzellen 20A den elektrischen Strom entsprechend dem Aufwärmzustand ausgegeben und schließlich den stationären Zustand erreichen. Entspre chend den Erfordernissen treiben die Brennstoffzellen 20A in dem stationären Zustand den Motor 32A an und laden die Spei cherbatterie 30A auf.

Obwohl gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Referenzwert "x" in dem zu 95% aufgeladenen Zustand der Speicherbatterie 30A spezifiziert ist, kann der Referenzwert auf einen anderen Ladezustand der Speicherbatterie 30A eingestellt werden. Die Speicherbatterie 30A kann in jedem Ladezustand sein, der eine ausreichende Menge elektrischer Leistung an den Motor 32A und der Hilfsmaschinerie 34A abgeben kann, ohne daß die Brenn stoffzellen 20A zumindest für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Start des Energieversorgungssystems 10A einer über mäßigen Belastung ausgesetzt werden, wenn die sich in dem nichtstationären Zustand befindenden Brennstoffzellen 20A während des Aufwärmvorgangs parallel zu dem Motor 32A und der Hilfsmaschinerie 34A geschaltet sind. Wenn sich die Speicher batterie 30A in einem zu 100% aufgeladenen Zustand oder nahe an dem vollständig aufgeladenen Zustand befindet, kann dies teilweise eine übermäßige Ladung verursachen, die zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Speicherbatterie 30A führt. Wenn die Speicherbatterie 30A sich in einem relativ niedrig aufgeladenen Zustand befindet, wird die Kapazität der Spei cherbatterie 30A jedoch nicht ausreichend verwendet. Die Speicherbatterie 30A ist dementsprechend gemäß diesem Ausfüh rungsbeispiel in dem zu 95% aufgeladenen Zustand eingestellt.

Das Energieversorgungssystem 10A gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel weist zusätzlich zu den Wirkungen des Energie versorgungssystems 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die folgenden Wirkungen auf. Vor Stoppen des Betriebs des Energieversorgungssystems 10A bestimmt der Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel den Ladezustand der Speicherbat terie 30A auf der Grundlage des Verhältnisses des aus den Brennstoffzellen 20A ausgegebenen elektrischen Stroms I1 zu dem gesamten elektrischen Strom I0, wobei die Restladungs überwachungseinrichtung 46 wie ein Spannungssensor nicht er forderlich ist. Das Energieversorgungssystem 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist Strommeßeinrichtungen 47 und 48 zur Überwachung der zu diesem Zeitpunkt durch den Stromkreis fließenden elektrischen Ströme auf. Der Aufbau zur Überwachung der elektrischen Ströme ist relativ einfach und erfordert im Gegensatz zu dem Spannungssensor gemäß dem er sten Ausführungsbeispiel zur Messung keinen Schaltvorgang des Stromkreises. Das Energieversorgungssystem 10A weist dement sprechend keinen Ein/Ausschalter 40 auf, was einen einfache ren Stromkreisaufbau verwirklicht und den Vorgang zum Stoppen des Energieversorgungssystem 10A vereinfacht. Bei dem Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Restladungs überwachungseinrichtung 46 ein SOC-Meter sein, das histori sche bzw. vergangene Daten der Ausgangsleistungen speichert und die gespeicherten Daten der Ausgangsleistungen zur Be rechnung der gegenwärtigen Restladung berechnet. Der Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfordert jedoch keine derartige Berechnung und vereinfacht dadurch die Steuerungs verarbeitung. Die Restladungsüberwachungseinrichtung 46 kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel alternativ dazu eine Einrichtung zur Messung der Dichte einer elektrolytischen Lösung in der Speicherbatterie 30 sein. Die Speicherbatterie 30A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfordert jedoch keine derartige Einrichtung, was den Aufbau des Energiever sorgungssystems 10A vereinfacht.

Im Vergleich mit dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungs beispiel, gemäß dem die Restladungsüberwachungseinrichtung 46 wie ein Spannungssensor verwendet wird, weist das Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erfassung der Rest ladung der Speicherbatterie 30A auf der Grundlage der durch die Strommeßeinrichtungen 47 und 48 gemessenen elektrischen Ströme eine höhere Genauigkeit bei der Erfassung der Restla dung auf. Der Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Bleisäureakkumulator als Speicherbatterie 30A verwendet wird. Bei dem Bleisäureak kumulator verringert sich die Spannung nicht wesentlich, wäh rend die sich die Restladung oberhalb eines vorbestimmten Pe gel befindet, wird jedoch abrupt gesenkt, nachdem die Restla dung sich auf den oder unter dem vorbestimmten Pegel verrin gert hat. Dementsprechend ist es eher schwierig, die Restla dung mit hoher Genauigkeit durch eine Spannungsmessung zu er fassen. Das Energieversorgungssystem 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mißt die elektrischen Ströme anstelle der Spannung. Selbst wenn ein Bleisäureakkumulator als Speicher batterie 30A angewendet wird, ermöglicht der Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Erfassung der Restladung mit hoher Genauigkeit. In dem Fall, daß ein SOC-Meter als Restla dungsüberwachungseinrichtung 46 verwendet wird, dehnt sich ein Fehler zwischen der anhand der gesammelten Ausgangslei stungen berechneten Restladung und der tatsächlichen Restla dung deutlich durch die wiederholten Auf- und Entladungen der Speicherbatterie 30 aus. Der Aufbau gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel mit den Strommeßeinrichtungen 47 und 48 erfaßt jedoch die Restladung auf der Grundlage der Meßdaten elektri schen Ströme zu dem Zeitpunkt, was wirksam die Ausdehnung ei nes Fehlers verhindert.

Der Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel berechnet das Verhältnis des elektrischen Stroms I1 der Brennstoffzel len 20A zu dem gesamten elektrischen Strom I0 und vergleicht das Verhältnis mit dem Referenzwert x derart, daß der Ladezu stand der Speicherbatterie 30A bewertet wird. Ein abgeänder ter Aufbau kann einen anderen Wert auf der Grundlage der be obachteten elektrischen Ströme zur Bewertung des Ladezustands der Speicherbatterie 30A verwenden. Beispielsweise kann der Aufbau das Verhältnis des elektrischen Stroms I2 der sich bei der Aufladung befindenden Speicherbatterie 30A (I2 < 0) zu dem gesamten elektrischen Strom I0 mit einem vorbestimmten Referenzwert "y" vergleichen. Bei diesem Aufbau wird wie der Referenzwert "x" gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Referenzwert "y" vorab zur Darstellung des ausreichenden La dezustands der Speicherbatterie 30A (y < 0) eingestellt. Wenn der Wert von I2/I0 größer als der Referenzwert "y" wird, wird bestimmt, daß die Speicherbatterie 30A auf den ausreichenden Pegel aufgeladen worden ist.

Das vorstehend beschriebene Energieversorgungssystem 10A mißt den ausgegebenen elektrischen Strom I1 der Brennstoffzellen 20A und den ausgegebenen elektrischen Strom I2 der Speicher batterie 30A mit den ersten und zweiten Strommeßeinrichtungen 47 und 48 und berechnet den gesamten elektrischen Strom I0. Ein abgeänderter Aufbau kann direkt den gesamten elektrischen Strom mit einer vorbestimmten Strommeßeinrichtung messen und den beobachteten gesamten elektrischen Strom I0 mit entweder dem ausgegebenen elektrischen Strom I1 oder dem ausgegebenen elektrischen Strom I2 vergleichen. Wenn zumindest zwei aus dem ausgegebenen elektrischen Strom I1 der Brennstoffzellen 20A, dem ausgegebenen elektrischen Strom der Speicherbatterie 30A und dem gesamten elektrischen Strom I0 gemessen werden, kann das vorstehend beschrieben Verfahren zum Vergleich des Verhältnisses zwischen den beobachteten elektrischen Strömen mit einem vorbestimmten Referenzwert angewandt werden und da durch die Restladung des Speicherbatterie 30A erfaßt werden.

Wie vorstehend beschrieben laden die Brennstoffzellen 20A die Speicherbatterie 30A kontinuierlich auf, bis das Programm bei dem Schritt S250 bei der Stoppzeitpunkt-Verarbeitungsroutine gemäß Fig. 8 bestimmt, daß sich die Speicherbatterie 30A in dem ausreichenden Ladezustand befindet. Eine geeignete Steue rung der Antriebsbedingungen der Brennstoffzellen 20A ermög licht, daß der Aufladevorgang der Speicherbatterie 30A effi zient innerhalb einer relativ kurzen Zeitdauer abgeschlossen wird. Nachstehend ist die Verarbeitung zur Steuerung der An triebsbedingungen der Brennstoffzellen 20A als ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Energieversorgungssystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist einen zu dem des Energieversorgungssystems 10A gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel identischen Aufbau auf.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm einer Stoppzeitpunkt- Verarbeitungsroutine, die bei Stoppen des Betriebs des Ener gieversorgungssystems gemäß dem dritten ausgeführt wird. Wie die Routine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Routine gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durch Zentral einheit 52A durchgeführt, wenn der bei der Startereinheit 44A enthaltene vorbestimmte Startschalter in dem Fahrzeug mit dem daran angebrachten Energieversorgungssystem 10A ausgeschaltet wird.

Die Verarbeitung der Schritte S300 bis S360 bei der Routine gemäß Fig. 9 ist identisch zu der Verarbeitung der Schritte S200 bis S260 bei der Stoppzeitpunkt-Verarbeitungsroutine ge mäß Fig. 8 und deshalb an dieser Stelle nicht extra beschrie ben. Wenn der elektrische Strom I2 bei dem Schritt S320 einen positiven Wert hat oder wenn bei dem Schritt S350 der Wert von I1/I0 kleiner als der Referenzwert "x" ist, bestimmt das Programm, daß die Speicherbatterie 30A sich in dem ausrei chenden Ladezustand befindet und geht vor Verlassen dieser Routine zu dem Schritt S360 zum Abschalten des Relais 42A über.

Wenn bei dem Schritt S350 der Wert von I1/I0 nicht kleiner als der Referenzwert "x" ist, bestimmt das Programm, daß die Speicherbatterie 30A sich in dem unzureichenden Ladezustand befindet und schreitet zu einem Schritt S370 voran, damit Sollwerte für den elektrischen Strom und die Spannung zum Aufladen der Speicherbatterie 30A auf den 95%-Pegel auf der Grundlage des durch den Wert von I1/I0 spezifizierten Werts des gegenwärtigen Ladezustands der Speicherbatterie 30A be rechnet werden.

Nach der Berechnung der Sollwerte für den elektrischen Strom und die Spannung steuert die Zentraleinheit 52A bei einem Schritt S380 die Strömungen der den Brennstoffzellen 20A zu geführten Gase, damit ermöglicht wird, daß die Speicherbatte rie 30A unter derartigen Bedingungen aufgeladen wird. Die Strömungen der den Brennstoffzellen 20A zugeführten Gase wer den entsprechend der Stärken der Ausgangsleistungen aus den Brennstoffzellen 20A bestimmt. Die Steuerungseinheit 50A be rechnet die zum Erhalt der bei dem Schritt S370 berechneten Sollausgangsleistungen erforderlichen Strömungen der Gase und steuert die darauf bezogenen Bestandteile der Brennstoffzel leneinheit 60A (vergl. Fig. 3) auf der Grundlage der Berech nung der Gasströmungen, damit tatsächlich die erforderlichen Gasmengen zugeführt werden. Die Brennstoffzellen 20A laden daraufhin die Speicherbatterie 30A unter den bei dem Schritt S370 bestimmten Ausgabebedingungen auf.

Nach Steuerung der Gasströmungen bei dem Schritt S380 kehrt das Programm zu dem Schritt S310 zum Empfang von Daten bezüg lich der elektrischen Ströme I1 und I2 zurück und wiederholt die vorstehend beschriebene Verarbeitung. Die vorstehend be schriebene Verarbeitung der Bestimmung der Aufladebedingungen für die Speicherbatterie 30A und Steuerung der Strömungen der den Brennstoffzellen 20A zugeführten Gase wird fortgesetzt, bis die Speicherbatterie 30A den ausreichenden Ladezustand annimmt, der entweder bei dem Schritt S320 durch die Tatsa che, daß der elektrische Strom einen positiven Wert hat, oder durch die Tatsache bestimmt wird, daß bei dem Schritt S350 der Wert von I1/I0 kleiner als der Referenzwert "x" ist. Auf diese Weise laden die Brennstoffzellen 20A kontinuierlich die Speicherbatterie 30A entsprechend den vorbestimmten Bedingun gen auf. Wenn entweder bei dem Schritt S320 oder dem Schritt 5350 bestimmt ist, daß sich die Speicherbatterie 30A in dem ausreichenden Ladezustand befindet, schaltet das Programm bei dem Schritt S360 das Relais 42A aus und verläßt die Routine.

In dem Fall, daß bestimmt wird, daß zum Zeitpunkt des Stop pens des Betriebs des Energieversorgungssystems 10A die Spei cherbatterie 30A in einem unzureichenden Ladezustand ist, spezifiziert der Aufbau gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Soll-Aufladebedingungen für die Speicherbatterie 30A und betreibt die Brennstoffzellen 20A auf der Grundlage der spe zifizierten Aufladebedingungen. Dieser Aufbau ermöglicht, daß der Aufladevorgang der Speicherbatterie 30A innerhalb einer kurzen Zeitdauer vor Stoppen des Energieversorgungssystems 10A abgeschlossen wird. Der Aufbau gemäß dem dritten Ausfüh rungsbeispiel ermöglicht außerdem, daß die Strömungen der Ga se entsprechend den Aufladebedingungen den Brennstoffzellen 20A zugeführt werden. Dies verhindert wirksam, daß den Brenn stoffzellen 20A unnötig Gas zugeführt wird und verhindert, daß an die Hilfsmaschinerie 34A, die zur Zufuhr der Gase zu den Brennstoffzellen 20A arbeitet, unnötig Leistung abgegeben wird.

Bei dem Energieversorgungssystem 10A gemäß dem dritten Aus führungsbeispiel werden die Brennstoffzellen 20A in dem sta tionären Zustand bei Temperaturen betrieben, die auf einen vorbestimmten Bereich angestiegen sind, während die Brenn stoffzellen 20A kontinuierlich die Speicherbatterie 30A zum Zeitpunkt des Stoppvorgangs des Energieversorgungssystems 10A aufladen. Da die Brennstoffzellen 20A in dem stabilen Zustand die Speicherbatterie 30A aufladen, kann das Energieversor gungssystem 10A gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel leicht die Zufuhr der Gase zu den Brennstoffzellen 20A aufgrund der Soll-Aufladebedingungen für die Speicherbatterie 30A berech nen und steuern.

Das Energieversorgungssystem gemäß dem dritten Ausführungs beispiel weist den identischen Aufbau wie den des Energiever sorgungssystems 10A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf. Gemäß einer möglichen Abänderung kann das Energieversor gungssystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einen iden tischen Aufbau zu dem des Energieversorgungssystems 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel haben. Der Ladezustand der Speicherbatterie 30 kann nämlich durch die Restladungsüberwa chungseinrichtung 46 wie einen Spannungssensor oder ein SOC-Meter erfaßt werden. In diesem Fall werden die Soll-Auflade bedingungen für die Speicherbatterie 30 entsprechend den Er fassungsergebnissen der Restladungsüberwachungseinrichtung 46 bestimmt, wobei die Strömungen der den Brennstoffzellen 20 zugeführten Gase zum Erhalt der vorbestimmten Aufladebedin gungen gesteuert werden. Dieser Aufbau übt dieselben Wirkun gen wie diejenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel aus.

Gemäß allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Energieversorgungssystem an einem Fahrzeug angebracht und wird als Energiequelle zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet. Die Belastung, an die das Energieversorgungssystem elektri sche Leistung abgibt, ist jedoch nicht auf den Motor zum An trieb des Fahrzeugs beschränkt. Der Aufbau gewährleistet den ausreichenden Aufladezustand der Speicherbatterie zum Zeit punkt des Stoppvorgangs des Energieversorgungssystem, wodurch dieselben Wirkungen wie gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bei einem nächsten Start des Energiever sorgungssystems ausgeübt werden. Dies verhindert, daß die Brennstoffzellen in dem unzureichenden Aufwärmzustand einer übermäßigen Belastung ausgesetzt werden, die einen Spannungs abfall bei den Speicherzellen oder eine anormale Wärmeabgabe verursachen kann.

Wie vorstehend beschrieben, weist ein Energieversorgungssy stem 10 mit einem Brennstoffzellenstapel 20 und einer Spei cherbatterie 30 eine Restladungsüberwachungseinrichtung 46 zur Messung der Restladung der Speicherbatterie 30 auf. Die Restladungsüberwachungseinrichtung 46 erfaßt die Restladung der Speicherbatterie 30 zum Zeitpunkt eines Stoppvorgangs des Energieversorgungssystems 10. In dem Fall, daß die Restladung der Speicherbatterie 30 nicht größer als ein vorbestimmter Pegel ist, laden die Brennstoffzellen 20 kontinuierlich die Speicherbatterie 30 auf, bis die Restladung den vorbestimmten Pegel erreicht. Das Energieversorgungssystem 10 wird ge stoppt, nachdem der Aufladevorgang der Speicherbatterie 30 vollendet worden ist. Beim nächsten Start des Energieversor gungssystems arbeitet die Speicherbatterie 30 als Hauptener giequelle zum Abgeben elektrischer Leistung an eine Bela stung, bis das Aufwärmen der Brennstoffzellen 20 abgeschlos sen ist.

Claims

1. Energieversorgungssystem mit einem Brennstoffzellensta pel (20; 20A) und einer Speicherbatterie (30; 30A), wobei zu mindest entweder der Brennstoffzellenstapel oder die Spei cherbatterie elektrische Leistung an eine Belastung abgibt,
gekennzeichnet durch
eine Restladungserfassungseinrichtung (46; 47, 48) zur Erfassung einer Restladung der Speicherbatterie und
eine Aufladeeinrichtung, die ermöglicht, wenn die durch die Restladungsüberwachungseinrichtung erfaßte Restladung der Speicherbatterie geringer als ein vorbestimmter erster Pegel zum Zeitpunkt eines Stoppvorgangs des Energieversorgungssy stems (10) ist, daß der Brennstoffzellenstapel die Speicher batterie auflädt, bis die Restladung der Speicherbatterie ei nen vorbestimmten zweiten Pegel erreicht.

2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Restladungserfassungseinrichtung (46)
Strommeßeinrichtungen (47, 48) zum Messen von zumindest zweier elektrischer Ströme, die aus einem aus der Speicher batterie (30A) ausgegebenen elektrischen Speicherbatterie strom (I2), einem aus dem Brennstoffzellenstapel (20A) ausge gebenen elektrischen Brennstoffzellenstrom (I1) und einem ge samten elektrischen Strom (I0), der die Summe des elektri schen Speicherbatteriestroms und des elektrischen Brennstoff zellenstroms ist, ausgewählt sind, und
eine Restladungsbestimmungseinrichtung (50A) zur Bestim mung der Restladung der Speicherbatterie auf der Grundlage der durch die Strommeßeinrichtungen gemessenen elektrischen Ströme aufweist.

3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufladeeinrichtung
eine Ausgabebedingungs-Spezifizierungseinrichtung zur Spezifizierung einer Ausgabebedingung des Brennstoffzellen stapels auf der Grundlage der durch die Restladungserfas sungseinrichtung erfaßten Restladung der Speicherbatterie bei dem Aufladevorgang der Speicherbatterie durch den Brennstoff zellenstapel und
eine Energieerzeugungssteuerungseinrichtung zum Ermögli chen aufweist, daß der Brennstoffzellenstapel elektrische Energie aufgrund der durch die Ausgabebedingungs- Spezifizierungseinrichtung spezifizierten Ausgabebedingungen erzeugt.

4. Energieversorgungssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufladeeinrichtung
eine Ausgabebedingungs-Spezifizierungseinrichtung zur Spezifizierung einer Ausgabebedingung des Brennstoffzellen stapels auf der Grundlage der durch die Restladungserfas sungseinrichtung erfaßten Restladung der Speicherbatterie bei dem Aufladevorgang der Speicherbatterie durch den Brennstoff zellenstapel und
eine Energieerzeugungssteuerungseinrichtung zum Ermögli chen aufweist, daß der Brennstoffzellenstapel elektrische Energie aufgrund der durch die Ausgabebedingungs- Spezifizierungseinrichtung spezifizierten Ausgabebedingungen erzeugt.

5. Elektrisches Fahrzeug mit einem Motor, der durch elek trische Energie in Drehung versetzt wird, und einer Einrich tung zur Übertragung eines Drehmoments des Motors auf eine Achse, wodurch eine Antriebskraft erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
das elektrische Fahrzeug ein daran angebrachtes Ener gieversorgungssystem (10; 10A) aufweist und das Energiever sorgungssystem einen Brennstoffzellenstapel (20; 20A) sowie eine Speicherbatterie (30; 30A) aufweist, wobei zumindest entweder der Brennstoffzellenstapel oder die Speicherbatterie elektrische Leistung an den Motor (32; 32A) abgibt, wobei das Energieversorgungssystem
eine Restladungserfassungseinrichtung (46; 47, 48) zur Erfassung einer Restladung der Speicherbatterie und
eine Restladungserfassungseinrichtung (46; 47, 48) zur Erfassung einer Restladung der Speicherbatterie und
eine Aufladeeinrichtung aufweist, die ermöglicht, wenn die durch die Restladungsüberwachungseinrichtung erfaßte Restladung der Speicherbatterie geringer als ein vorbestimm ter erster Pegel zum Zeitpunkt eines Stoppvorgangs des Ener gieversorgungssystems ist, daß der Brennstoffzellenstapel die Speicherbatterie auflädt, bis die Restladung der Speicherbat terie einen vorbestimmten zweiten Pegel erreicht.

6. Verfahren bei einem Energieversorgungssystem mit einem Brennstoffzellenstapel (20; 20A) und einer Speicherbatterie (30; 30A) zur Ermöglichung, daß der Brennstoffzellenstapel die Speicherbatterie auflädt, wobei zumindest entweder der Brennstoffzellenstapel oder die Speicherbatterie elektrische Leistung an eine Belastung (32, 34; 32A, 34A) abgibt,
gekennzeichnet durch

(a) Erfassen einer Restladung der Speicherbatterie und
(b) Ermöglichen, daß der Brennstoffzellenstapel kontinuierlich die Speicherbatterie auflädt, bis die Restladung der Speicherbatterie einen vorbestimmten zweiten Pegel erreicht, wenn zum Zeitpunkt eines Stopp vorgangs des Energieversorgungssystems die bei dem Schritt (a) erfaßte Restladung der Speicherbatterie niedriger als ein vorbestimmter erster Pegel ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) die Schritte

(a-1) Messen von zumindest zwei elektrischen Strö men, die aus einem aus der Speicherbatterie (30A) ausgegebe nen elektrischen Speicherbatteriestrom (I2), einem aus dem Brennstoffzellenstapel (20A) ausgegebenen elektrischen Brenn stoffzellenstrom (I1) und einem gesamten elektrischen Strom (I0), der eine Summe des elektrischen Speicherbatteriestroms und des elektrischen Brennstoffzellenstroms ist, ausgewählt sind, und
(a-2) Bestimmen der Restladung der Speicherbatterie auf der Grundlage der bei dem Schritt (a-1) gemessenen elektri schen Ströme aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) die Schritte

(b-1) Spezifizieren einer Ausgabebedingung des Brenn stoffzellenstapels auf der Grundlage der bei dem Schritt (a) erfaßten Restladung der Speicherbatterie bei dem Aufladevor gang der Speicherbatterie durch den Brennstoffzellenstapel und
(b-2) Ermöglichen, daß der Brennstoffzellenstapel elek trische Energie auf der Grundlage der bei dem Schritt (b-1) spezifizierten Ausgabebedingung erzeugt, aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) die Schritte

(b-11) Spezifizieren einer Ausgabebedingung des Brenn stoffzellenstapels auf der Grundlage der bei dem Schritt (a) erfaßten Restladung der Speicherbatterie bei dem Aufladevor gang der Speicherbatterie durch den Brennstoffzellenstapel und
(b-12) Ermöglichen, daß der Brennstoffzellenstapel elek trische Energie auf der Grundlage der bei dem Schritt (b-11) spezifizierten Ausgabebedingung erzeugt, aufweist.