JP2001189163A - 始動及び作動のための追加装置を与えられた燃料電池を有する電気エネルギー発生装置並びにその装置の作動方法 - Google Patents

始動及び作動のための追加装置を与えられた燃料電池を有する電気エネルギー発生装置並びにその装置の作動方法

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JP2001189163A JP2000327939A JP2000327939A JP2001189163A JP 2001189163 A JP2001189163 A JP 2001189163A JP 2000327939 A JP2000327939 A JP 2000327939A JP 2000327939 A JP2000327939 A JP 2000327939A JP 2001189163 A JP2001189163 A JP 2001189163A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素化及び全体効率の改善を可能とする燃料
電池を有する電気エネルギー発生装置並びにその装置の
駆動方法を提供する。 【解決手段】 本発明の対象は、燃料電池（１）を有す
る電気エネルギー発生装置である。２つの強固に結合さ
れた同期機（１５、１６）を備えたユニットが、コンプ
レッサ（５、６）、他の追加装置、及び他方の同期機を
駆動する。始動期の間、アイドリング同期機が電圧を印
加され、そして、始動期の終わりに、電動機作動に切り
替えられ、そこで、コンプレッサ（５、６）、他の追加
装置、及び電動機作動に調節された第１同期機を駆動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンプレッサによ
って酸化剤を供給される燃料電池、及び燃料ガス生成装
置に空気を供給するための高圧コンプレッサを有する電
気エネルギー発生装置に関するものである。さらに本発
明は、上記タイプの装置を作動する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池とアキュムレータ回路を含む回
路網へ電気エネルギーを供給する回路配列は、既に提案
されており、アキュムレータが、始動操作中にエネルギ
ーを供給する（ＤＥ１９８１０４６８５公報）。この配
列におけるアキュムレータ回路は、１またはそれ以上の
ＤＣ／ＤＣコンバータを介して燃料電池回路網に接続さ
れており、それには、燃焼剤及び／または空気を送給す
るためのコンプレッサのような補助装置の駆動装置も接
続されている。始動操作の初期に、アキュムレータはそ
の補助装置のためにエネルギーを供給する。始動操作の
後、いわゆる定格運転において、アキュムレータがＤＣ
／ＤＣコンバータを介して充電される。
【０００３】燃料電池により給電される電気駆動装置に
よって駆動される燃料電池車を始動するための方法は既
知である。燃料電池車は、バルブ及び圧力調整器が配列
されている配管網を介して、例えば水素のような燃焼剤
を送給される燃料電池を含む。空気フィルター、空気質
量計及びコンプレッサが配列されているその他の配管網
を介して、燃料電池には、例えば空気のような酸化剤が
供給される。コンプレッサを駆動するために、始動モー
タ及び電動モータが備えられる。燃料電池を始動するた
めに、始動電池によって始動モータに電力が供給され
る。通常の作動の間、燃料電池は、電動モータを作動す
るために必要なエネルギーを供給する。電流制御器を用
いて、電動モータの回転速度、従ってコンプレッサの回
転速度は、燃料電池からの出力に影響を及ぼすように、
酸化剤質量流量に影響を及ぼすように設定される（ＤＥ
４３２２７６７Ａ１公報）。
【０００４】燃料電池は、始動期中及び通常の作動中に
コンプレッサによって例えば空気のような酸化剤が供給
される。燃料電池の作動に必要な燃料ガス、特に水素
は、通常炭化水素から生成される。燃料ガス生成装置は
空気を必要とし、空気は、高圧コンプレッサによって、
それ自体公知の方法で、燃料ガス生成装置内に送給され
る。ＤＣモータ、ＡＣモータまたは３相モータは、コン
プレッサ駆動装置のために使用され得る。ＡＣモータま
たは３相モータは、インバータを介して燃料電池のＤＣ
回路網に接続されなければならない。燃料電池の始動期
の間、始動電池は、コンプレッサ及び高圧コンプレッサ
のような外部または追加装置にエネルギーを供給する。
燃料電池の始動には必要とされないが、比較的高い負荷
の下での作動には必要とされる冷却水を、燃料電池に供
給するためにポンプが必要であり、それは例えば、イン
バータを介して燃料電池の電気出力部に接続されるＡＣ
または３相モータによって駆動される。
【０００５】インバータを介して個々のモータにより駆
動されるポンプ及びコンプレッサのような補助装置を使
用すると、おそらく、対応する空間が必要で且つ比較的
高い重量を伴う比較的複雑な配列となる。この配列を使
用する結果、燃料電池装置の全体の効率がかなりの程度
まで減じられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、始動及び作
動のための追加装置を与えられた燃料電池を有する電気
エネルギー発生装置を、追加装置に必要な駆動装置の組
み合わせによって、装置が簡素化され且つ装置全体の効
率が改善される程度まで、さらに改良するという課題に
基づくものである。さらに本発明の目的は、そのような
装置を作動する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、最初に記載したタイプの装置において、第１及び
第２同期機を有するユニットにより、そして単一体とし
て互いに強固に接続されている前記２つの同期機のう
ち、第１同期機がインバータを介して蓄電池に接続可能
とされ、第２同期機がインバータを介して燃料電池の電
気出力部に接続可能とされ、そして前記ユニットが少な
くとも高圧コンプレッサ及びコンプレッサに機械的に強
固に接続されることにより、そしてインバータ及び同期
機の界磁巻線が制御ユニットに接続されて、始動操作の
間、それが第１同期機を電動機として、及び第２同期機
をアイドル状態で制御し、始動操作の終了後に、第２同
期機を電動機として、及び第１同期機を発電機として制
御することにより、解決される。本発明による装置によ
り、個々のモータ駆動装置は省略される。第１同期機
は、燃料電池の始動期の終了後に発電機として作動し、
蓄電池を充電し、蓄電池に接続されている負荷に給電す
る。始動期または始動作動は、燃料電池が作動の準備が
整い、適当な作動電圧を出力するときに終了する。負荷
は、モータや加熱抵抗器等であることができる。燃料電
池に接続される回路は、蓄電池に接続される回路から電
気的に分離されており、そのため、燃料電池回路網と蓄
電池回路網の異なる電圧のための大きな昇圧比を有する
ＤＣ／ＤＣコンバータは不要である。始動期において、
燃料電池の電気出力部には負荷が接続されておらず、そ
のため、コンプレッサ及び高圧コンプレッサを作動する
ために蓄電池から同期電動機へ給電される出力は、燃料
電池を負荷運転に必要な作動状態とするために適してい
る。燃料ガス装置に空気を供給するためには、高圧コン
プレッサは、コンプレッサのそれより約１／１０より小
さい出力を持てば充分である。
【０００８】好適な具体例において、高圧コンプレッサ
はステップダウンギア機構を介して前記ユニットに接続
され、これにより同じユニットで駆動される電動機が最
も好ましい回転速度範囲で作動することを可能にする。
【０００９】好ましい具体例において、高圧コンプレッ
サのシャフトは、それに強固に接続された水ポンプを有
しており、制御可能なバルブを有するバイパスが前記水
ポンプと並列に接続され、そして、この水ポンプは、出
力ラインによって燃料電池の冷却装置に結合されてお
り、それによる冷却水の供給は、その他のバルブによっ
て遮断され得る。
【００１０】燃料電池を冷却するための水ポンプは、こ
の具体例において、前記コンプレッサのように、同じユ
ニットによって駆動され、それにより、別個の電動機を
省略することができる。燃料電池の始動の間、燃料電池
へ供給される冷却水はバルブによって遮断され、そして
前記バイパスがつながれる。
【００１１】同期機の界磁巻線は、固体スイッチを介し
て蓄電池に互いに接続されることが得策である。それに
よって界磁巻線は、蓄電池に接続されている回路網を介
して給電される。
【００１２】第１同期機は、好ましくは第２同期機の出
力の約１０〜２０％である。この出力は、燃料電池の始
動期において、コンプレッサ、高圧コンプレッサ及びア
イドル状態の第２同期機の駆動に適しており、同様に、
始動期後、蓄電池を充電し、蓄電池の回路網上で作動す
る負荷に給電するために適している。
【００１３】好適な具体例において、前記装置は車両中
に配置され、同一の車軸上の少なくとも２つの車輪を駆
動するために、燃料電池に接続されることができる少な
くとも１つの電動モータを有する。この装置は、少なく
とも１つの駆動モータを有するモータ車両に特に適して
おり、そこでは本発明により、短い始動時間が達成され
得る。特に頻繁な走行中におけるモータ車両の始動のた
めに、短い始動時間は、走行開始までの不快な待機時間
を減少するために重要である。
【００１４】前記ユニットは、好適には、同期機の界磁
巻線に接続される３つのスリップリングを含み、その１
つは、両界磁巻線に共通であり、それがスリップリング
の節約になる。
【００１５】コンプレッサによって酸化剤、特に空気を
供給される燃料電池、燃料ガス生成装置に空気を供給す
るための高圧コンプレッサ、及び互いに強固に接続され
ている２つの同期機を有するユニットを備え、そのうち
１つの同期機がインバータを介して蓄電池に接続可能と
され、第２同期機が燃料電池の電気出力部に接続可能と
され、前記ユニットが少なくとも高圧コンプレッサ及び
コンプレッサに機械的に強固に結合されている装置の作
動方法であって、本発明においては、燃料電池を始動す
るために、第２同期機がアイドル状態で、第１同期機が
電圧を印加されて電動機として作動され、コンプレッサ
及び高圧コンプレッサを駆動し、第２同期機が発電機と
して、作動中において、燃料電池による電圧出力より低
い電圧を印加され、燃料電池の作動電圧に達した後、第
２同期機が、燃料電池電圧より低くされた電圧でそれに
与えられる燃料電池電圧を受け、そして、電動機とし
て、コンプレッサ、高圧コンプレッサ及び第１同期機を
駆動するものである。
【００１６】始動操作または始動期中、本発明の方法に
おいて、第１同期機は、迅速な始動をもたらす追加装置
を駆動し、すなわち、燃料電池を短時間で、その所望の
電圧を出力し、所望の電力を出力することができる状態
にする。始動操作中、第２同期機は、定格運転における
燃料電池の出力電圧よりもいくらか低い出力電圧を印加
される。燃料電池電圧に達するやいなや、それはスイッ
チ及びインバータを介して第２同期機に与えられ、その
結果、第２同期機は、発電機作動から実質的に衝撃なし
に電動機作動へ切り替わる。電動機として作動する第２
同期機によって、第１同期機は、発電機作動に切り替わ
り、蓄電池を充電し、蓄電池回路網に接続されている電
気的負荷に電力を供給する。
【００１７】第１同期機は、それに与えられる界磁電流
を最初に受け、その後、電力がインバータを経て固定子
巻線に供給されることが好都合である。これが適当な始
動トルクの生成にとって有利である。
【００１８】好適な具体例において、水ポンプは、燃料
電池の冷却回路において高圧コンプレッサに接続されて
おり、燃料電池の始動操作の間、バイパス動作に切り替
わり、燃料電池の冷却回路への給水が遮断される。燃料
電池は、始動期においては冷却されず、そこでは、その
中で生成された熱が、それを作動温度まで加熱するため
に使用される。熱の高度な発生が生じる負荷条件におい
てのみ、燃料電池に冷却水が供給される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示された
例示的具体例を用いてさらに詳しく説明するが、それに
よって、詳細事項、特徴及び利点がさらに明らかにな
る。図１は、燃料電池、燃料電池を作動するための追加
装置及び蓄電池を有する電気エネルギー発生装置を模式
的に示す図である。図２は、燃料電池の始動期状態にお
ける、図１に示される装置の必須の構成要素を含む全体
回路図である。図３は、燃料電池の作動が受け入れられ
た後の状態における、図１に示される装置の必須の構成
要素を含む全体回路図である。
【００２０】電気エネルギーを発生するための車両に特
に適した装置は、電気エネルギーの消費装置に接続され
ることができる電気出力部２、３を有する燃料電池１を
含むものである。この装置が車両内に配置されている場
合、出力部２、３は、特に図示していないスイッチや制
御装置を介して、車両の駆動輪用の駆動モータ４に接続
される。必要な場合には、その他のモータ及びスイッチ
も、出力部２、３、または出力部２、３に接続される電
気回路網に接続可能とされ、燃料電池１からの出力電圧
を伝達する。
【００２１】酸化剤、特に空気を燃料電池１に供給する
ために、コンプレッサ５が備えられており、それは配管
網（特に図示していない）を介して燃料電池１に接続さ
れる。コンプレッサ５は、燃料電池の電気的負荷により
予期される作動範囲で燃料電池１に酸化剤を供給するに
充分な出力のために設計されている。
【００２２】燃料ガス生成装置に空気を供給するために
高圧コンプレッサ６が備えられている。燃料ガス生成装
置は、例えば、メタノールから燃料電池のために水素を
生成するものであり、ＣＯ酸化、部分酸化、メタノール
計量等のために空気を必要とする。このタイプの燃料ガ
ス生成装置は、それ自体既知である。
【００２３】燃料電池１に燃料ガスを供給する装置は図
面中に示していない。燃料ガス、例えば、水素を供給す
るために、それ自体既知の装置が使用される。燃料電池
に燃料ガスを供給する装置は、ＤＥ４３２２７６７Ａ１
公報またはＵＳＰ５３３４４６３公報に記載されてい
る。
【００２４】燃料電池が負荷されると、それは好ましい
作動温度に達するまで冷却される。燃料電池１は、冷却
水のための冷却装置（特に図示していない）を有してお
り、比較的高い負荷にかかわらず特定の作動温度を維持
しなければならない場合に、冷却水が、水ポンプ８によ
って、タンク７からライン１３及び制御バルブ１０を有
するライン９を介して採り入れられ、燃料電池１の冷却
装置に供給される。水ポンプ８と並列に並列分岐１１ま
たはバイパスが接続されており、そこには、さらにバル
ブ１２を有する。始動期において、燃料電池がそれ自体
によって発生する生成熱により作動温度までできるだけ
早く加熱されなければならない場合には、冷却水は燃料
電池には供給されない。水ポンプ８が作動している時、
並列分岐１１中のバルブ１２が開かれることにより、給
水が妨げられる。
【００２５】コンプレッサ５、高圧コンプレッサ６及び
水ポンプ８を駆動するために、下記の記載において駆動
装置とも称されるユニット１４が備えられている。この
ユニットは、互いに強固に接続されている２つの同期機
１５、１６を有している。さらに、このユニットは、シ
ャフト４０を介してコンプレッサ５に強固に接続されて
いる。さらに、ユニット１４のシャフト１７は、ステッ
プダウンギア機構１８に接続されており、その低速シャ
フト１９は高圧コンプレッサ６及び水ポンプ８に強固に
接続されている。
【００２６】同期機１５は、例えば、星型に結線されて
いる３相固定子巻線２０を有している。固定子巻線２０
の端子（特に図示していない）は、各場合においてイン
バータ２１の出力部に接続されており、インバータ２１
は、ブリッジ回路としてそれ自体公知の方法で、スイッ
チとして、例えば並列接続されたフリーホイールダイオ
ードを伴うＣＭＯＳトランジスターを有している。イン
バータ２１の電気部品は、特に図示していない。インバ
ータ２１は、蓄電池２４またはアキュムレータの電極２
２、２３に接続されており、例えば１２Ｖまたは３６Ｖ
で作動し得るオンボード回路網に給電する。固定子巻線
は、オンボード回路網電圧のために設計されている。
【００２７】車両内のその他の負荷は、蓄電池２４の電
極２２、２３に接続されている。これらは、例えば、加
熱抵抗器２５及び複数のモータであることができ、その
モータのうち１つのみを図示し、符号２６を付した。負
荷２５、２６は、特に図示していないスイッチを介し
て、電極２２、２３に接続された電気回路網に接続され
ている。このスイッチは、必要に応じて閉鎖される。提
供される負荷は、例えば、スライド式ルーフ、フロント
ガラスのワイパー、ウインドー昇降機等のための駆動モ
ータであることができる。
【００２８】同期機１６は同様に、星型結線されていて
例えば燃料電池電圧のために設計されている３相固定子
巻線２７を有している。固定子巻線２７の端子（特に図
示していない）は、インバータ２８の出力に接続されて
おり、それは同様に、ブリッジ分岐内のスイッチとし
て、ＣＭＯＳトランジスターを有するブリッジ回路とし
て設計されることができる。インバータ２８は、スイッ
チ３９を介して、燃料電池１の端子２、３に接続されて
いる。
【００２９】同期機１５は、その機械シャフト上で２つ
のスリップリング３０、３１に接続されている界磁巻線
２９を有している。同期機１６は、スイップリング３３
及びスリップリング３１に接続されている界磁巻線３２
を有しており、そのスリップリング３１は、両同期機１
５、１６に共通のものである。
【００３０】スリップリング３１は、特に図示していな
いブラシを介して、蓄電池２４の電極２２に接続されて
いる。スリップリング３０、３３は、特に図示していな
いが固体スイッチ３４または３５と直列接続されている
ブラシを介して、蓄電池２４の電極２３に各々接続され
ている。
【００３１】固体スイッチ３４、３５の制御電極、２つ
のインバータ２１、２８の固体スイッチ、バルブ１０、
１２のアクチュエータ、燃料電池の冷却回路中の少なく
とも１つの温度センサー、出力部２、３、電極２２、２
３及びその他のアクチュエータまたは燃料ガス生成装置
（図示していない）の構成要素が、制御回路３６または
制御装置に接続されており、それは電極２２、２３及び
出力部２、３における電圧も監視する。その他の制御部
品または例えば蓄電池の回路網中の充電装置に属するス
イッチ部品を、制御回路３６に接続することも可能であ
る。同様に、制御回路３６は、点火または始動キー（図
示していない）が操作されると、インバータ２１を始動
させる構成要素を有しており、それは、同期機１５が電
動機として定格回転速度まで達するように作動する。
【００３２】同期機１５、１６は、突極機または非突極
機として設計される。高回転速度に対しては、非突極機
が優位に使用される。
【００３３】始動期において、同期機１５は電動機とし
て使用され、同期機１６より低い出力を有することがで
きる。
【００３４】例えば、同期機１６の出力は、同期機１５
のそれの５倍より大きい。同期機１５、１６の回転速度
は、例えば、１００００回／分より大きい範囲である。
ギア機構１８のステップダウン率は、４／１とすること
ができる。例えば、個々の燃料電池モジュールのスタッ
クからなる燃料電池１で電気エネルギーを発生するため
の図１に示される装置を始動するために、燃料電池１が
その作動期に達するまで、すなわちその作動電圧を出力
するまで、同期機１５が電動機として定格回転速度に達
し、一定の時間その速度を維持するように、キーを操作
して、制御回路３６にスイッチ３４を閉鎖させ、インバ
ータ２１を駆動させる。インバータ２１の駆動と同時
に、燃料を燃料電池に供給する装置が始動し、バルブ１
０が閉鎖し、バルブ１２が開く。始動期は、燃料電池が
その作動電圧に達したときに終了する。同期機１５が、
先に説明した時間に続く時間を含めて始動している間、
同期機１６はアイドリング状態である。始動期におい
て、燃料電池１は、コンプレッサ５を介して、及び燃料
ガス生成装置から得られる燃料ガスを介して、酸化剤が
その中に供給されることにより作動状態に設定され、高
圧コンプレッサにより空気が供給される。燃料電池１
は、プロセス熱が生成される結果、温度が上昇し、出力
部２、３でＤＣ電圧を発生させる。燃料電池が作動する
用意ができるまで、燃料電池を始動する装置に必要とさ
れるエネルギーは、蓄電池２４から採り入れられる。
【００３５】制御回路３６は、燃料電池１がその作動準
備状態に達した時を検出する。この時、またはそれより
も前に、燃料電池がその作動電圧に未だ達していないと
き、制御回路３６は、界磁巻線３２に界磁電流を供給す
る。同期機１６は、その後、アイドリング発電機として
作動し、その出力電圧は、制御回路３６によってモニタ
ーされ、燃料電池１の作動電圧でインバータ２８の出力
部に存在する電圧よりいくらか低い値に設定される。
【００３６】燃料電池１が一旦予定した作動電圧に達す
ると、制御回路３６は、その後、スイッチ３９とインバ
ータ２８のスイッチを操作し、それにより、同期機１６
の固定子巻線２７は、それに適用される電圧を燃料電池
１から受ける。この場合の発電機電圧は、逆起電力に相
当するものである。したがって、同期機１６は、発電機
から電動機作動にすばやく切り替わり、その後、その同
期機はコンプレッサ５、高圧コンプレッサ６及びポンプ
８を駆動する。同期機１６の電動機作動への転移の結
果、同期機１５は、発電機動作に自動的に切り替わり、
そこでそれが蓄電池２４に充電電流を供給し、制御回路
３６により界磁電流の適当な制御が与えられる。蓄電池
２４を有する回路網内の電圧レベル、及びそれによる蓄
電池２４の充電は、界磁巻線２９における界磁電流を設
定することにより要求量に合せられる。負荷２５、２６
が作動しているとき、蓄電池２４が放電しないように、
同期機１５の適当な励磁によって、同期機１５から得ら
れる電流を負荷に供給することが好都合である。
【００３７】図２において、本装置の必須の構成要素を
含む全体図には、始動期における図１に示される本装置
の状態が示されている。図２に示される装置の個々の構
成要素は、図示の効率を有している。燃料電池１によっ
て発生する電圧のために、インバータ２８の効率を含む
９０％またはそれ以上の効率を有する同期機１６を得る
ことが可能である。蓄電池の電圧に対して設計された同
期機１５については、インバータ２１の効率を含む８５
％またはそれ以上の効率を得ることが可能である。
【００３８】燃料電池１が開放スイッチ３９によりイン
バータ２８から電気的に分離される始動期において、同
期機１５からの出力の効率は８５％であり、それはその
後コンプレッサ５、６及び水ポンプ８において利用可能
である。燃料電池の回路網におけるシステムキャパシタ
３８は、０．７６の効率でインバータ２８によって負荷
される。
【００３９】コンプレッサ５、６及び水ポンプ８は、参
照番号５、６、８を有するブロックとして図２中に示さ
れている。燃料電池回路網に接続され、上流に接続され
るＤＣ／ＤＣコンバータを有する個々のモータ駆動装置
を有する装置の効率は、より低い。
【００４０】図３に示される、図１による装置の必須の
構成要素を含む全体回路線図において、燃料電池１の通
常の作動では、同期機１６の高効率９０％が存在してお
り、一方、蓄電池２４は、約０．７６の低効率で同期機
１５を介して充電される。対照してみると、その効率９
０％の結果として、充電出力より著しく高い出力とされ
る駆動出力を利用することが有効である。個々の電動機
を有する上記装置の場合において、電動機の効率は、始
動作動中のそれと概ね等しく、すなわち著しく低い。充
電効率のみが、比較すると、いくらか高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池、燃料電池を作動するための追加装置
及び蓄電池を有する電気エネルギー発生装置を模式的に
示す図である。
【図２】燃料電池の始動期状態における、図１に示され
る装置の必須の構成要素を含む全体回路図である。
【図３】燃料電池の作動が受け入れられた後の状態にお
ける、図１に示される装置の必須の構成要素を含む全体
回路図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池 ２、３ 電気出力部 ４ 駆動モータ ５、６ コンプレッサ ８ 水ポンプ １０、１２ バルブ １４ ユニット １５、１６ 同期機 ２１、２８ インバータ ２４ 蓄電池 ３４、３５ 固体スイッチ ３６ 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ａ Ｈ０２Ｐ 7/74 Ｇ Ｈ０２Ｐ 7/74 9/30 Ｄ 9/30 Ｆ０４Ｂ 49/02 ３３１Ｂ (71)出願人 500074800 Ｎｅｕｅ ｓｔｒａｓｓｅ 95 Ｋｉｒｃ ｈｈｅｉｍ／Ｔｅｃｋ−Ｎａｂｅｒｎ Ｄ ｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンプレッサによって酸化剤を供給され
    る燃料電池と燃料ガス生成装置に空気を供給するための
    高圧コンプレッサとを有する電気エネルギー発生装置で
    あって、ユニット（１４）は、第１及び第２同期機（１
    ５、１６）を有しており、単一体として互いに強固に接
    続されている前記２つの同期機のうち第１同期機は、イ
    ンバータ（２１）を介して蓄電池（２４）に接続可能と
    され、第２同期機は、インバータ（２８）を介して燃料
    電池（１）の電気出力部（２、３）に接続可能とされ、
    ユニット（１４）は、少なくとも高圧コンプレッサ
    （６）及びコンプレッサ（５）と機械的に強固に接続さ
    れており、インバータ（２１、２８）及び同期機（１
    ５、１６）の界磁巻線（２０、２７）は制御回路配列
    （３６）に接続されており、前記制御回路配列（３６）
    は、始動操作の間、第１同期機（１５）を電動機とし
    て、及び第２同期機をアイドルで制御し、始動操作の終
    了後、第２同期機を電動機として、第１同期機を発電機
    として制御することを特徴とする前記装置。
  2. 【請求項２】 高圧コンプレッサ（６）のシャフトが、
    それに強固に接続された水ポンプ（８）を有し、制御可
    能なバルブ（１２）を備えたバイパス（１１）が、前記
    水ポンプ（８）に並列に接続され、前記水ポンプが、出
    力ライン（９）によってバルブ（１０）を介して燃料電
    池（１）の冷却装置に接続されており、それによって、
    燃料電池（１）への冷却水供給が遮断されることが可能
    であることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 同期機（１５、１６）の界磁巻線（２
    ０、２７）が、固体スイッチ（３４、３５）を介して蓄
    電池（２４）に各々接続されていることを特徴とする請
    求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 高圧コンプレッサ（６）が、ステップダ
    ウンギア機構（１８）を介してユニット（１４）に接続
    されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 第１同期機（１５）が、第２同期機（１
    ６）の出力の約１０〜２０％を有することを特徴とする
    請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
  6. 【請求項６】 同期機の回転速度が、１２０００回／分
    であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
    の装置。
  7. 【請求項７】 第１同期機（１５）の効率が、約８５％
    またはそれより高く、第２同期機（１６）の効率が、定
    格出力において約９０％またはそれより高いことを特徴
    とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 車両に適合するものであって、前記車両
    の駆動モータ（４）または複数の駆動モータが燃料電池
    （１）からエネルギーを供給されることを特徴とする請
    求項１〜７のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項９】 ユニット（１４）が、同期機の界磁巻線
    に接続される３つのスリップリングを有しており、その
    うちの１つが両方の界磁巻線に共通のものであることを
    特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 コンプレッサによって酸化剤、特に空
    気を供給される燃料電池、燃料ガス生成装置に空気を供
    給するための高圧コンプレッサ、並びに互いに強固に接
    続されている第１及び第２同期機を有するユニットを備
    え、前記２つの同期機のうち第１同期機がインバータを
    介して蓄電池に接続可能とされ、第２同期機がインバー
    タを介して燃料電池の出力部に接続可能とされ、前記ユ
    ニットが少なくとも高圧コンプレッサ及びコンプレッサ
    に機械的に強固に接続されている電気エネルギー発生装
    置の作動方法であって、燃料電池を始動するために、第
    ２同期機がアイドル状態で、第１同期機が電圧を印加さ
    れて電動機として作動され、コンプレッサ及び高圧コン
    プレッサを駆動し、燃料ガスの燃料電池への供給が開始
    され、第２同期機が発電機として燃料電池の作動電圧よ
    り低い電圧を印加され、燃料電池の作動電圧に達した
    後、第２同期機がそれに与えられる作動電圧を受け、電
    動機として、酸化剤の送給のためのコンプレッサ、高圧
    コンプレッサ及び第１同期機を駆動することを特徴とす
    る前記方法。
  11. 【請求項１１】 第１同期機が、最初に、それに適用さ
    れる界磁電流を受け、その後、固定子巻線を介して蓄電
    池によって給電されるインバータに接続されることを特
    徴とする請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 水ポンプが、燃料電池の冷却回路にお
    いて高圧コンプレッサに接続されており、燃料電池の始
    動期の間、水ポンプがバイパス動作に設定され、燃料電
    池の冷却装置への給水が遮断されることを特徴とする請
    求項１０または１１記載の方法。
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