DE10055707A1 - Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, der sowohl eine Primär- als auch Hilfsausgangsspannung liefert - Google Patents

Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, der sowohl eine Primär- als auch Hilfsausgangsspannung liefert

Info

Publication number
DE10055707A1
DE10055707A1 DE10055707A DE10055707A DE10055707A1 DE 10055707 A1 DE10055707 A1 DE 10055707A1 DE 10055707 A DE10055707 A DE 10055707A DE 10055707 A DE10055707 A DE 10055707A DE 10055707 A1 DE10055707 A1 DE 10055707A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
converter
winding
voltage
output
rectifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10055707A
Other languages
English (en)
Inventor
Stephen W Raiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
General Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Motors Ltd filed Critical General Motors Ltd
Publication of DE10055707A1 publication Critical patent/DE10055707A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

Abstract

Ein Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle weist einen Eingangsknoten zum Empfangen einer Gleichstromversorgungsleistung von der Brennstoffzelle und einen Ausgangsknoten zum Liefern einer ersten Ausgangsgleichspannung auf. Ein erster Induktor weist eine erste Wicklung mit einem ersten Anschluß und einem zweiten Anschluß auf, wobei der erste Anschluß mit dem Eingangsknoten gekoppelt ist, um von der Brennstoffzelle Gleichstromversorgungsleistung zu empfangen. Zwischen den zweiten Anschluß der ersten Wicklung und die Erdung ist ein Schalter gekoppelt. Ein Steuerschaltkreis schaltet den Schalter zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung. Zwischen den Ausgangsknoten und die Erdung ist ein erster Konsensator gekoppelt. Eine erste Diode ist zwischen den zweiten Anschluß der ersten Wicklung und dem Ausgangsknoten gekoppelt, um zu verhindern, daß vom ersten Kondensator Strom zum zweiten Anschluß der ersten Wicklung fließt. Eine zweite Wicklung ist in einer Transformatorbeziehung zur ersten Wicklung angeordnet, um eine zweite Ausgangsspannung zu erzeugen. Ein Wechselstrom/Gleichstromschaltkreis richtet Wechselspannung von der zweiten Wicklung gleich und liefert eine konstante zweite Ausgangsgleichspannung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gleich­ stromwandler und insbesondere auf einen Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle.
Brennstoffzellen werden in vielen Anwendungen als Lei­ stungsquelle verwendet. Brennstoffzellen werden auch zur Ver­ wendung in Antriebsaggregaten für Elektrofahrzeuge vorge­ schlagen, um Verbrennungsmotoren zu ersetzen. Viele elek­ trisch betriebene Fahrzeuge benötigen jedoch sowohl eine Pri­ märbetriebsspannung als auch eine Hilfsbetriebsspannung. Sol­ che Fahrzeuge benötigen typischerweise eine hohe Primärbe­ triebsspannung von z. B. 400 V Gleichspannung und eine niedri­ ge Hilfsbetriebsspannung von z. B. 12 V Gleichspannung. Her­ kömmliche Brennstoffzellenanordnungen liefern eine einzige Versorgungsleistung. Folglich bereitet es Probleme hinsicht­ lich der Ausgangsspannungspegel, solche duale Betriebsspan­ nungen von einer herkömmlichen Brennstoffzelleneinrichtung zuzuführen.
Als eine Teillösung wurden manchmal als Gleichstromauf­ wärtswandler bezeichnete Gleichstromverstärkungswandler vor­ geschlagen, um die Versorgungsspannung einer Brennstoffzelle bis zur erforderlichen Primärbetriebsspannung von 400 V Gleichspannung zu erhöhen. Herkömmliche Gleichstromverstär­ kungswandler liefern jedoch nicht die erforderliche Hilfsbe­ triebsspannung von 12 V Gleichspannung. Dementsprechend wäre es wünschenswert, einen Gleichstromwandler zu schaffen, um von einer Brennstoffzelle Leistung zu empfangen und sowohl eine Primär- als auch Hilfsausgangsspannung zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung ist ein Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, der einen Eingangsknoten zum Empfangen einer Gleichstromversorgungsleistung von der Brennstoffzelle und einen Ausgangsknoten zum Liefern einer ersten Ausgangs­ gleichspannung aufweist. Ein erster Induktor weist eine erste Wicklung mit einem ersten Anschluß und einem zweiten Anschluß auf, wobei der erste Anschluß mit dem Eingangsknoten zum Emp­ fangen von Gleichstromversorgungsleistung von der Brennstoff­ zelle gekoppelt ist. Zwischen den zweiten Anschluß der ersten Wicklung und die Erdung ist ein Schalter gekoppelt. Ein Steu­ erschaltkreis schaltet den Schalter zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung. Zwischen den Aus­ gangsknoten und die Erdung ist ein erster Kondensator gekop­ pelt. Zwischen den zweiten Anschluß der ersten Wicklung und den Ausgangsknoten ist eine erste Diode gekoppelt, um zu ver­ hindern, daß vom ersten Kondenstor Strom zum zweiten Anschluß der ersten Wicklung fließt. Eine zweite Wicklung ist in einer Transformatorbeziehung mit der ersten Wicklung angeordnet, um eine zweite Ausgangsspannung zu erzeugen. Der Wandler enthält vorzugsweise auch einen Wechselstrom/Gleichstromschaltkreis zum Gleichrichten einer Wechselspannung von der zweiten Wick­ lung und Liefern einer konstanten zweiten Ausgangsgleichspan­ nung.
Die verschiedenen Merkmale, Vorteile und andere Nutzen der vorliegenden Erfindung werden durch Verweis auf die fol­ gende Beschreibung und die Zeichnungen offensichtlicher wer­ den, in denen:
Fig. 1 ein elektrisches schematisches Diagramm eines Gleichstromwandlers für eine Brennstoffzelle mit einem eine Hilfswicklung und einen Gleichrichter aufweisenden Hilfs­ schaltkreis zum Liefern einer Hilfsausgangsspannung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein elektrisches schematisches Diagramm einer er­ sten alternativen Ausführungsform des Hilfsschaltkreises und Gleichrichters gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 3 ein elektrisches schematisches Diagramm einer zweiten alternativen Ausführungsform des Hilfsschaltkreises und Gleichrichters gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 1 ist ein elektrisches schematisches Diagramm eines Gleichstromwandlers 10 für eine Brennstoffzelle 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Ausdruck Brennstoffzelle wird je nach Kontext typischerweise verwendet, um entweder eine ein­ zelne Zelle oder mehrere Zellen (Stapel) zu bezeichnen. Der Wandler 10 ist so ausgelegt, daß er eine einzige Eingangs­ spannung empfängt und zwei vorbestimmte Ausgangsspannungen erzeugt. Wenn der Wandler 10 in ein elektrisch betriebenes Fahrzeug eingebaut ist, das sowohl Primär- als auch Hilfs­ betriebsspannungen benötigt, werden somit die vorbestimmten Ausgangsspannungen insbesondere so erzeugt, daß sie derarti­ gen Primär- und Hilfsbetriebsspannungen angepaßt sind.
Der Wandler 10 umfaßt einen Eingangsknoten 14, einen Aus­ gangsknoten 16, einen ersten Induktor 17, einen Schalter 20, einen Steuerschaltkreis 22, eine erste Diode 24 und einen er­ sten Kondensator 26. Der Eingangsknoten 14 empfängt eine Gleichstromversorgungsleistung von der Brennstoffzelle 12. Der Ausgangsknoten 16 liefert eine in Fig. 1 mit VAUS1 be­ zeichnete erste Gleichstromausgangsleistung. Die erste Gleichstromausgangsleistung wird vorzugsweise so erzeugt, daß sie an die erforderliche Primärbetriebsspannung angepaßt ist. Der Betrag der ersten Gleichstromausgangsleistung beträgt bei 400 V Gleichspannung typischerweise 195 Ampere.
Der erste Induktor 17 enthält eine erste Wicklung oder Spule 18 mit ersten und zweiten Anschlüssen 30 bzw. 32. Der erste Anschluß 30 der ersten Wicklung 18 ist mit dem Ein­ gangsknoten 14 gekoppelt, um von der Brennstoffzelle 12 Gleichstromversorgungsleistung zu empfangen. Der Schalter 20 ist zwischen den zweiten Anschluß 32 der ersten Wicklung 18 und die Erdung gekoppelt. Der Steuerschaltkreis 22 schaltet den Schalter 20 zwischen einer offenen Stellung und einer ge­ schlossenen Stellung.
Der erste oder Ausgangskondensator 26 ist zwischen den Ausgangsknoten 16 und die Erdung gekoppelt. Die erste Diode 24 ist zwischen den zweiten Anschluß 32 der ersten Wicklung 18 und den Ausgangsknoten 16 gekoppelt, um zu verhindern, daß vom ersten Kondensator 26 Strom zu dem zweiten Anschluß 32 der ersten Wicklung 18 oder dem Schalter 20 fließt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wandler 10 ferner einen zwischen den Eingangsknoten 14 und die Erdung gekoppelten Eingangskondensator 28 auf, um die Gleichstromversorgungslei­ stung zum ersten Anschluß 30 der ersten Wicklung 18 zu puf­ fern oder zu glätten.
Der Wandler 10 arbeitet in einem kontinuierlichen Zyklus, um am Ausgangsknoten 16 eine konstante erste Gleichstromaus­ gangsleistung, vorzugsweise 195 Ampere bei 400 V Gleichspan­ nung, bereitzustellen. Der Arbeitszyklus des Wandlers 10 wird am besten in bezug auf die Stellung des Schalters 20 beschrieben. Während eines ersten Teils des Arbeitszyklus wird der Schalter 20 durch den Steuerschaltkreis 22 geöffnet, und Strom von der Brennstoffzelle 12 fließt durch den ersten oder Verstärkungsinduktor 17 und die erste Diode 24 zum Ausgangs­ knoten 16. Während dieses Teils des Arbeitszyklus wird der Ausgangskondensator 26 mit Spannung geladen, und das magneti­ sche Induktivitätsfeld um die erste Wicklung 18 nimmt ab oder kollabiert. Der Kollaps des magnetischen Induktivitätsfeldes um die erste Wicklung 18 erhöht die Spannung am Ausgangskno­ ten 16 bis zur ersten Ausgangsgleichspannung, vorzugsweise 400 V Gleichspannung.
Während des zweiten Teils des Arbeitszyklus wird der Schalter 20 durch den Steuerschaltkreis 22 geschlossen, und Strom von der Brennstoffzelle 12 fließt durch die erste Wick­ lung 18 und den Schalter 20 zur Erdung. Während dieser Zeit nimmt das magnetische Induktivitätsfeld um die erste Wicklung 18 zu oder wächst, und die im Ausgangskondensator 26 gespei­ chert Spannung wird entladen. Die Entladung einer Spannung vom Ausgangskondensator 26 puffert oder hält die Spannung am Ausgangsknoten 16 bei der ersten Ausgangsgleichspannung von vorzugsweise 400 V Gleichspannung. Folglich bleibt die erste Ausgangsgleichspannung am Ausgangsknoten 16 über den gesamten Arbeitszyklus verhältnismäßig konstant. Der Wandler 10 wie­ derholt diesen Arbeitszyklus ständig.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schalter 20 ein Transistor, und der Steuerschaltkreis 22 ist eine Mikro­ steuereinheit zum Ein- und Ausschalten des Transistors, um die Gleichstromversorgungsleistung durch den Wandler 10 zum Ausgangsknoten 16 in der Pulsbreite zu modulieren (PWM). Die Spannungsdifferenz über den Wandler 10 oder mit anderen Wor­ ten die Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsgleich­ spannung und der ersten Ausgangsgleichspannung ist eine Funk­ tion der PWM-Rate oder des Arbeitszyklus. Beispielsweise er­ zeugt eine PWM-Rate von 50% (d. h. wenn die Einschaltzeit des Transistors gleich der Ausschaltzeit des Transistors ist) ei­ ne erste Ausgangsgleichspannung, die gleich der mit Zwei mul­ tiplizierten Versorgungsgleichspannung ist. Folglich kann die erste Ausgangsgleichspannung insbesondere so erzeugt werden, daß sie an fast jeden gewünschten Spannungspegel sehr gut an­ gepaßt ist, indem die PWM-Rate jeweils geändert wird. Fachleute erkennen, daß die PWM-Rate und Werte/Größe der ersten Induktors 17 und des Ausgangskondensators 26 so ausgewählt werden, daß die oben erwähnten Funktionen ausgeführt und die oben erwähnten Ergebnisse erzielt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und im Gegensatz zum Stand der Technik weist der Wandler 10 ferner eine zweite Wicklung oder Spule 34 auf. Die zweite Wicklung 34 ist in ei­ ner Transformatorbeziehung zur ersten Wicklung 18 angeordnet. Mit anderen Worten, die zweite Wicklung 34 ist in einer bean­ standeten Anordnung bezüglich der ersten Wicklung 18 so ange­ ordnet, daß die erste Wicklung 18 ähnlich einer Primärtrans­ formatorwicklung arbeitet und die zweite Wicklung 34 ähnlich einer Sekundär- oder Hilfstransformatorwicklung arbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und zweite Wicklung 18 und 34 um einen einzigen Eisenkern im ersten In­ duktor 17 gewickelt.
Die zweite Wicklung 34 weist eine vorbestimmte Anzahl von Windungen auf. Fließt durch die erste Wicklung 18 ein Strom, erzeugt der Strom einen magnetischen Fluß im Magneteisenkern, der mehr oder weniger vollständig eine Verbindung mit den Windungen der zweiten Wicklung 34 schafft. Das Verhältnis der Zahl von Windungen der ersten Wicklung zur Zahl von Windungen der zweiten Wicklung legt fest, was im folgenden als Win­ dungs- oder Transformationsverhältnis bezeichnet wird. Das Windungsverhältnis bezeichnet den Anteil der Spannung der er­ sten Wicklung, der an der zweiten Wicklung 34 induziert wird. Da die Größe der induzierten Spannung in der zweiten Wicklung 34 von der Zahl von Windungen der zweiten Wicklung abhängt, kann die induzierte Spannung geringer als, gleich der oder größer als die an die erste Wicklung 18 angelegte Spannung sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Spule 34 eine bestimmte Zähl von Wicklungen auf, um ein Win­ dungsverhältnis von 10 : 1 zwischen der ersten Spule 18 und der zweiten Spule 34 einzurichten.
Während der Wandler 10 im oben erwähnten Arbeitszyklus arbeitet, empfängt die zweite Wicklung 34 einen sich ändern­ den magnetischen Fluß oder ein sich änderndes Induktivitäts­ feld von der ersten Wicklung 18. Falls der Eingangsknoten 14 des Wandlers 10 100 V Gleichspannung von der Brennstoffzelle 12 empfängt, weist z. B. dann während des ersten Teils des Arbeitszyklus der erste Anschluß 30 der ersten Wicklung 18 ei­ nen Spannungspegel von 100 V Gleichspannung auf, und der zweite Anschluß 32 der ersten Wicklung 18 weist einen Span­ nungspegel von 400 V Gleichspannung auf, was eine Spannung von -300 V Gleichspannung über die erste Wicklung 18 zur Fol­ ge hat. Zur selben Zeit induziert unter der Annahme eines Windungsverhältnisses von 10 : 1 zwischen der ersten Wicklung 18 und der zweiten Wicklung 34 das magnetische Induktivitäts­ feld von der ersten Wicklung 18 eine Spannung von -30,0 V Gleichspannung über die zweite Wicklung 34.
Während des zweiten Teils des Arbeitszyklus weist der er­ ste Anschluß 30 der ersten Wicklung 18 einen Spannungspegel von 100 V Gleichspannung auf, und der zweite Anschluß 32 der ersten Wicklung 18 weist einen Spannungspegel von 0 V Gleich­ spannung auf, was eine Spannung von +100 V Gleichspannung über die erste Wicklung 18 ergibt. Zur gleichen Zeit indu­ ziert das magnetische Induktivitätsfeld von der ersten Wick­ lung 18 eine Spannung von +10,0 V Gleichspannung über die zweite Wicklung 34. Als Folge liefert die zweite Wicklung 34 eine Spannung, die während jedes Arbeitszyklus des Wandlers 10 zwischen -30,0 V Gleichspannung und +10,0 V Gleichspannung alterniert. Auf diese Weise kann nach Wunsch der Wandler 10 eine Ausgangswechselspannung von der zweiten Wicklung 34 lie­ fern.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wandler 10 ferner einen Wechselstrom/Gleichstromschaltkreis 36 zum Gleichrichten der Wechselstromleistung von der zweiten Wick­ lung 34 und Liefern einer konstanten zweiten Ausgangsgleich­ spannung auf, die geringer als die erste Ausgangsgleichspan­ nung ist. Die konstante zweite Ausgangsgleichspannung ist in den Figuren als VAUS2 bezeichnet. Die konstante zweite Gleich­ stromausgangsleistung wird vorzugsweise insbesondere so er­ zeugt, daß sie an die erforderliche Hilfsbetriebsspannung von typischerweise 12 V Gleichspannung angepaßt ist. Durch Ändern des Windungsverhältnisses kann der Wandler 10 angepaßt wer­ den, um jede beliebige andere gewünschte zweite Ausgangs­ gleichspannung, einschließlich, nicht aber darauf beschränkt, andere standardmäßige Betriebsspannungen für Fahrzeuge zu er­ zeugen, wie z. B. 24 Volt Gleichspannung, 42 Volt Gleichspan­ nung oder 48 Volt Gleichspannung.
Der Wechselstrom/Gleichstromschaltkreis 36 enthält einen Gleichrichter 38 zum Umwandeln einer Wechselspannung von der zweiten Wicklung 34 in eine Gleichspannung, gekoppelt mit ei­ nem Filter 40 zum Puffern der Gleichspannung vom Gleichrich­ ter 38. Das Filter 40 enthält einen zweiten Induktor 42, der mit einem zweiten Kondensator 44 gekoppelt ist. In alternati­ ven Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Gleichrichter 38 eine einzelne Diode wie in Fig. 1 veran­ schaulicht, einen Doppelweggleichrichter wie in Fig. 2 ver­ anschaulicht oder einen Doppelweggleichrichter mit Mittenab­ griff wie in Fig. 3 veranschaulicht aufweisen.
Im Entwurf der vorliegenden Erfindung wird eine einzelne Diode die von der ersten Wicklung 18 zur zweiten Wicklung 34 induzierte Spannung während nur des ersten oder zweiten Teils des oben erwähnten Arbeitszyklus gleichrichten. Der Einzeldi­ odengleichrichter 38, wie in Fig. 1 veranschaulicht, richtet nur die von der ersten Wicklung 18 zur zweiten Wicklung 34 induzierte Spannung während des ersten Teils des Arbeitszy­ klus gleich. Während des ersten Teils des Arbeitszyklus fließt folglich ein induzierter Strom von der zweiten Wick­ lung 34 durch das Filter 40, wodurch die zweite Ausgangs­ gleichspannung über VAUS2 geliefert wird. Während dieser Zeit wird der zweite Kondensator 44 mit Spannung geladen. Während des zweiten Teils des Arbeitszyklus wird durch den Einzeldi­ odengleichrichter 38 verhindert, daß induzierter Strom von der zweiten Wicklung 34 zu VAUS2 fließt. Während dieser Zeit wird Spannung vom zweiten Kondensator 44 entladen, um die Spannung bei VAUS2 bei dem gewünschten zweiten Pegel der Aus­ gangsgleichspannung zu puffern oder zu halten.
Sowohl der Doppelweggleichrichter als auch der Doppelweg­ gleichrichter mit Mittenabgriff richten die von der ersten Wicklung 18 zur zweiten Wicklung 34 induzierte Spannung wäh­ rend sowohl des ersten als auch zweiten Teils des oben er­ wähnten Arbeitszyklus gleich. Folglich liefern der Doppel­ weggleichrichter und der Doppelweggleichrichter mit Mittenab­ griff eine Wellenform der Gleichspannung mit zwei verschiede­ nen Spannungspegeln. Das Filter 40 mittelt die verschiedenen Spannungspegel, um eine konstante zweite Ausgangsgleichspan­ nung bei VAUS2 zu liefern.
Obgleich diese Erfindung hinsichtlich bestimmter Ausfüh­ rungsformen beschrieben wurde, soll sie nicht auf die obige Beschreibung, sondern vielmehr nur auf den in den folgenden Ansprüchen dargelegten Umfang eingeschränkt sein.
Die Ausführungsformen der Erfindung, in denen ausschließ­ liches Eigentum oder Privileg beansprucht wird, sind in den folgenden Ansprüchen definiert.

Claims (20)

1. Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, wobei der Wandler aufweist:
einen Eingangsknoten zum Empfangen einer Gleichstromver­ sorgungsleistung von der Brennstoffzelle;
einen Ausgangsknoten zum Liefern einer ersten Ausgangs­ gleichspannung;
einen ersten Induktor, der eine erste Wicklung mit einem ersten Anschluß und einem zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste Anschluß mit dem Eingangsknoten gekoppelt ist, um von der Brennstoffzelle Gleichstromversorgungsleistung zu empfangen;
einen Schalter, der zwischen den zweiten Anschluß der er­ sten Wicklung und die Erdung gekoppelt ist;
einen Steuerschaltkreis zum Schalten des Schalters zwi­ schen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stel­ lung;
einen ersten Kondensator, der zwischen den Ausgangsknoten und die Erdung gekoppelt ist;
eine erste Diode, die zwischen den zweiten Anschluß der ersten Wicklung und den Ausgangsknoten gekoppelt ist, um zu verhindern, daß von dem ersten Kondensator Strom zum zweiten Anschluß der ersten Wicklung fließt; und
eine zweite Wicklung, die in einer Transformatorbeziehung mit der ersten Wicklung angeordnet ist, um eine zweite Aus­ gangsspannung zu erzeugen.
2. Wandler nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Wicklungen um einen Kern gewickelt sind.
3. Wandler nach Anspruch 1, wobei die zweite Ausgangs­ spannung eine Wechselspannung ist, und aufweisend einen Wech­ selstrom/Gleichstromschaltkreis zum Gleichrichten einer Wech­ selspannung von der zweiten Wicklung und Liefern einer kon­ stanten zweiten Ausgangsgleichspannung.
4. Wandler nach Anspruch 3, wobei die zweite Ausgangs­ gleichspannung geringer als die erste Ausgangsgleichspannung ist.
5. Wandler nach Anspruch 3, wobei der Wechsel­ strom/Gleichstromschaltkreis einem mit einem Filter gekoppel­ ten Gleichrichter enthält.
6. Wandler nach Anspruch 5, wobei der Gleichrichter eine zweite Diode ist.
7. Wandler nach Anspruch 5, wobei der Gleichrichter ein Doppelweggleichrichter ist.
8. Wandler nach Anspruch 5, wobei der Gleichrichter ein Doppelweggleichrichter mit Mittenabgriff ist.
9. Wandler nach Anspruch 5, wobei das Filter einen mit einem zweiten Kondensator gekoppelten zweiten Induktor auf­ weist.
10. Wandler nach Anspruch 1, wobei der Schalter ein Tran­ sistor ist.
11. Wandler nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis eine Mikrosteuereinheit ist.
12. Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, wobei der Wandler einen Aufwärtsspannungsschaltkreis aufweist ein­ schließlich eines ersten Induktors mit einer ersten Wicklung, um eine erste Ausgangsgleichspannung zu liefern, wobei die Verbesserung umfaßt: eine in einer Transformatorbeziehung mit der ersten Wick­ lung angeordnete zweite Wicklung, um eine zweite Ausgangs­ spannung zu erzeugen.
13. Wandler nach Anspruch 12, wobei die ersten und zwei­ ten Wicklungen um einen Kern gewickelt sind.
14. Wandler nach Anspruch 12, wobei die zweite Ausgangs­ spannung eine Wechselspannung ist, und aufweisend einen Wech­ selstrom/Gleichstromschaltkreis zum Gleichrichten einer Wech­ selspannung von der zweiten Wicklung und Liefern einer kon­ stanten zweiten Ausgangsgleichspannung.
15. Wandler nach Anspruch 14, wobei die zweite Ausgangs­ gleichspannung geringer als die erste Ausgangsgleichspannung ist.
16. Wandler nach Anspruch 14, wobei der Wechsel­ strom/Gleichstromschaltkreis einen mit einem Filter gekoppel­ ten Gleichrichter enthält.
17. Wandler nach Anspruch 16, wobei der Gleichrichter ei­ ne Diode ist.
18. Wandler nach Anspruch 16, wobei der Gleichrichter ein Doppelweggleichrichter ist.
19. Wandler nach Anspruch 16, wobei der Gleichrichter ein Doppelweggleichrichter mit Mittenabgriff ist.
20. Wandler nach Anspruch 16, wobei das Filter einen mit einem Kondensator gekoppelten zweiten Induktor aufweist.
DE10055707A 1999-11-12 2000-11-10 Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, der sowohl eine Primär- als auch Hilfsausgangsspannung liefert Ceased DE10055707A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/438,831 US6177736B1 (en) 1999-11-12 1999-11-12 DC/DC converter for a fuel cell providing both a primary and auxiliary output voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10055707A1 true DE10055707A1 (de) 2001-05-31

Family

ID=23742207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10055707A Ceased DE10055707A1 (de) 1999-11-12 2000-11-10 Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, der sowohl eine Primär- als auch Hilfsausgangsspannung liefert

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6177736B1 (de)
CA (1) CA2318629C (de)
DE (1) DE10055707A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6881509B2 (en) 2001-12-19 2005-04-19 Abb Research Ltd. Fuel cell system power control method and system
US6833709B2 (en) * 2002-07-26 2004-12-21 Motorola, Inc. Low loss fuel cell configuration
FR2851091B1 (fr) * 2003-02-07 2005-03-11 Commissariat Energie Atomique Convertisseur electrique pour pile a combustible
US7011902B2 (en) 2003-03-12 2006-03-14 Ballard Power Systems Inc. Black start method and apparatus for a fuel cell power plant, and fuel cell power plant with black start capability
DE10318172B4 (de) * 2003-04-22 2005-12-08 Webasto Ag Elektrisches Bordnetz mit Brennstoffzelle und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers in einem solchen Bordnetz
EP2806529B1 (de) * 2003-07-07 2023-05-03 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Verstärker
FR2865324B1 (fr) * 2004-01-16 2006-02-24 Agence Spatiale Europeenne Convertisseur du type a decoupage a elevation de tension a phase minimum et commutateur a la masse
JP4777737B2 (ja) * 2005-10-05 2011-09-21 セイコーインスツル株式会社 昇圧型dc−dcコンバータを有する電子機器
WO2008036347A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 President And Fellows Of Harvard College Methods and apparatus for stimulating and managing power from microbial fuel cells
US20110123835A1 (en) * 2008-05-28 2011-05-26 President And Fellows Of Harvard College Methane-powered microbial fuel cells
US8058743B2 (en) * 2008-09-30 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Automotive electrical system for coupling power converters with a transformer
US8058744B2 (en) * 2008-10-23 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Electrical system and automotive drive system having an on-demand boost converter, and related operating methods
US8981589B2 (en) 2010-08-24 2015-03-17 GM Global Technology Operations LLC Switched battery and capacitor arrangement and related operating methods
CN102983748A (zh) * 2011-09-07 2013-03-20 欧司朗股份有限公司 用于反激电路的隔离电源
US10340545B2 (en) 2015-11-11 2019-07-02 Bioenergysp, Inc. Method and apparatus for converting chemical energy stored in wastewater into electrical energy
US10347932B2 (en) 2015-11-11 2019-07-09 Bioenergysp, Inc. Method and apparatus for converting chemical energy stored in wastewater

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4323957A (en) * 1980-05-16 1982-04-06 Sperry Corporation Voltage supression circuit for a voltage converter circuit
US4549254A (en) * 1983-02-03 1985-10-22 Chrysler Corporation Buck-boost regulated D.C. to D.C. power supply
US5272017A (en) 1992-04-03 1993-12-21 General Motors Corporation Membrane-electrode assemblies for electrochemical cells
EP0741428A1 (de) 1995-05-04 1996-11-06 FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO Zuführungssystem für Brennstoffzellen der Art SPE (Festpolymerelektrolyt) für Hybridfahrzeugen
US5763113A (en) 1996-08-26 1998-06-09 General Motors Corporation PEM fuel cell monitoring system
KR200204874Y1 (ko) * 1997-04-14 2001-01-15 윤종용 과도전압 안정화회로를 구비하는 스위칭 모드 전원 공급기
US5982639A (en) * 1997-11-04 1999-11-09 Power Integrations, Inc. Two switch off-line switching converter

Also Published As

Publication number Publication date
US6177736B1 (en) 2001-01-23
CA2318629C (en) 2003-08-26
CA2318629A1 (en) 2001-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006014608B4 (de) Filterschaltung und Spannungsversorgungseinheit
DE69635329T2 (de) Schaltleistungswandler mit kontinuierlichen Eingangs- und Ausgangsstrom
DE10055707A1 (de) Gleichstromwandler für eine Brennstoffzelle, der sowohl eine Primär- als auch Hilfsausgangsspannung liefert
DE69830284T2 (de) Schaltnetzteil und Regelverfahren dafür
DE2306917B2 (de) Drosselspule oder Transformator
DE69733679T2 (de) Schaltnetzteil
DE3111088A1 (de) Magnetverstaerker und schaltnetzteil
DE19901930A1 (de) Schaltnetzteil
DE3618221C1 (de) Schaltnetzteil mit einem primaer getakteten Gleichspannungswandler
DE4112907C1 (en) Mains-connected power supply circuit - has voltage doubler formed in two symmetrical circuit halves, and input voltage changeover switch for 115 or 230 volt operation
DE60209571T2 (de) Spannungswandler für eine stromversorgung
DE3501298A1 (de) Wechselrichterartig umschaltende energieversorgungsschaltung
DE19851248B4 (de) Steuerschaltungs-Leistungsversorgungsschaltung und Leistungsversorgungsschaltung mit einer solchen Schaltung
DE102006039887A1 (de) Schaltnetzteilvorrichtung
DE4021385C2 (de)
DE4324150C1 (de) Feingeregeltes verlustarmes Hochleistungsnetzgerät
EP0170292A1 (de) Schaltnetzteil mit freischwingendem Durchflusswandler
EP0464246A1 (de) Schaltungsanordnung für ein freischwingendes Sperrwandler-Schaltnetzteil
DE3129293C2 (de)
DE2739387A1 (de) Schaltregler, insbesondere doppelpulsiger schaltregler
WO2000049705A1 (de) Schaltungsanordnung zur erzeugung einer versorgungsspannung
DE2718999A1 (de) Spannungs- oder stromgeregelter spannungswandler
DE3209975A1 (de) Schaltungsanordnung zur steuerung der hoehe einer abzugebenden pulsierenden spannung, insbesondere in einem gleichspannungswandler
DE4120147A1 (de) Schaltregler
EP0263936A1 (de) Sekundärseitig schaltbares Netzgerät

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8125 Change of the main classification

Ipc: H02M 3/10

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: GENERAL MOTORS CORP., DETROIT, MICH., US

8131 Rejection