JP2009199864A - 燃料電池装置及び制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料電池からの入力を基に電圧を一定に保ち出力する第1の電力変換器と、電源からの入力を基に電圧を一手に保ち出力する第2の電力変換器と、負荷と第1の電力変換器と第2の電力変換器との接続経路を変更する接続経路設定器と、燃料電池の出力電流を検出する電流検出器と、制御器を備え、制御器が電流検出器の検出値と燃料電池の出力電圧と電源の出力電圧と第1の電力変換器の出力電圧と第2の電力変換器の出力電圧を基に接続経路設定器によって接続経路を制御し、第1の電力変換器及び第2の電力変換器の動作の間合いを制御する。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明による燃料電池装置の概略を示す図である。
図3及び図4は本発明の第2の実施の形態にかかり、図1及び図2及び実施の形態1に示した燃料電池装置1の制御器8における制御において、位相差を変化させたときの燃料電池装置1の出力電圧波形と、第1の電力変換器3と第2の電力変換器5のそれぞれのスイッチング素子303及びスイッチング素子503のスイッチング制御波形である。
図5は本発明の第3の実施の形態にかかり、図1及び図2及び実施の形態1に示した燃料電池装置1の制御器8における制御手順を示すフローチャートである。本形態では、制御器8が、制御器8が検出した各々の検出値を基に接続経路設定器7の接続経路を適宜変更して制御するものである。具体的には、次の通りである。
図6は本発明の第4の実施の形態にかかり、図1及び図2及び実施の形態1に示した燃料電池装置1の制御器8における制御手順を示すフローチャートである。本形態では、制御器8が、制御器8が検出した各々の検出値を基に接続経路設定器7の接続経路を適宜変更して制御するものである。具体的には、次の通りである。
図9は本発明の第5の実施の形態にかかり、図1及び図2及び実施の形態1に示した燃料電池装置1の制御器8における制御において、第1の電力変換器3の出力電圧と第2の電力変換器5の出力電圧を一致させ、位相差及びスイッチング素子への制御信号をパルス周波数変調制御させたときの燃料電池装置1の出力電圧波形と、第1の電力変換器3と第2の電力変換器5のそれぞれのスイッチング素子303及びスイッチング素子503のスイッチング制御波形である。パルス周波数変調制御させたのはスイッチング素子503へのスイッチング制御信号である。制御器8における制御において、第1の電力変換器3と第2の電力変換器5の基本の動作周波数を一致させ、位相差を180°として同期させ、第2の電力変換器のスイッチング素子503へのスイッチング制御信号の発生を半分に抑制した。
図11は本発明の第6の実施の形態にかかる燃料電池装置を示す概略図である。負荷9への供給電圧が電源4の出力電圧範囲内であって、第1の電力変換器3の出力電圧が電源4より小さく負荷9の最低駆動電圧よりも高い場合は、第2の電力変換器の替わりに切替器12を用いても良い。切替器12の切替のタイミングを、第1の電力変換器3の出力電圧が下降傾向の期間に電源4の出力端と負荷9とが接続される経路を形成できるように制御器8による制御を行った。これによって、燃料電池装置1の出力電圧を一定に保つことができ、負荷追従性が高く、燃料電池装置の出力リプル電圧が低減された安定した出力を得ることができた。
図12は本発明の第7の実施の形態にかかる燃料電池装置を示す概略図である。実施の形態6と同様に、負荷9への供給電圧が電源4の出力電圧範囲内であって、第1の電力変換器3の出力電圧が電源4より小さく負荷9の最低駆動電圧よりも高い場合は、第6の実施の形態における切替器12の機能を接続経路設定器13に担わせても良い。接続経路設定器13の切替のタイミングを、第1の電力変換器3の出力電圧が下降傾向の期間に電源4の出力端と負荷9とが接続される経路を形成できるように制御器8による制御を行った。これによって、燃料電池装置1の出力電圧を一定に保つことができ、負荷追従性が高く、燃料電池装置の出力リプル電圧が低減された安定した出力を得ることができた。
Claims (6)
- 負荷に対して電力を供給する燃料電池装置であって、
燃料電池と、
電源と、
前記燃料電池の出力端が入力される第1の電力変換器と、
前記電源の出力端が入力される第2の電力変換器と、
前記第1の電力変換器の出力端が接続される第1の入力端と、前記第2の電力変換器の出力端が接続される第2の入力端を有するとともに、前記負荷と前記第1の入力端との間の第1の接続経路を接続するあるいは遮断する設定と、前記負荷と前記第2の入力端との間の第2の接続経路を接続するあるいは遮断する設定を行う接続経路設定器と、
一端が前記接続経路設定器と前記負荷との間に接続され、他端が接地され、前記第1の電力変換器及び/あるいは前記第2の電力変換器より供給される電力を充放電する蓄電器と、
前記第1の電力変換器の動作と前記第2の電力変換器の動作の位相に位相差をもたせるとともに前記第1の接続経路及び前記第2の接続経路を接続する制御信号を前記接続経路設定器に送り、前記第1の電力変換器あるいは前記第2の電力変換器の出力電圧を制御する制御器とを有することを特徴とする燃料電池装置。 - 前記制御器は、前記第1の電力変換器あるいは前記第2の電力変換器のいずれか一方の出力電圧値を他方の出力電圧値に略一致させることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。
- 前記燃料電池と前記第1の電力変換器の間に接続される電流検出器を備え、
前記制御器が、前記燃料電池の出力電圧と前記電流検出器の検出値により前記燃料電池の出力値を演算し、
前記燃料電池の出力値が前記燃料電池の最大許容出力値よりも小さいと、前記第1の接続経路を接続するとともに前記第2の接続経路を遮断し、
前記燃料電池の出力値が前記燃料電池の最大許容出力値よりも大きいと、前記第1の接続経路及び前記第2の接続経路を接続することを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載の燃料電池装置。 - 前記制御器は、前記第1の電力変換器の出力電圧が下降している動作期間の間、前記第1の電力変換器の動作周波数よりも高い周波数で、前記第2の電力変換器を動作させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の燃料電池装置。
- 前記第2の電力変換器を複数有し、
前記複数の第2の電力変換器のそれぞれの位相がずれていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の燃料電池装置。 - 燃料電池と、電源と、前記燃料電池の出力端が入力される第1の電力変換器と、前記電源の出力端が入力される第2の電力変換器と、前記第1の電力変換器の出力端が接続される第1の入力端と前記第2の電力変換器の出力端が接続される第2の入力端を有するとともに、負荷と前記第1の入力端との間の第1の接続経路を接続するあるいは遮断する設定と前記負荷と前記第2の入力端との間の第2の接続経路を接続するあるいは遮断する設定を行う接続経路設定器と、一端が前記接続経路設定器と前記負荷との間に接続され、他端が接地され、前記第1の電力変換器及び/あるいは前記第2の電力変換器より供給される電力を充放電する蓄電器とを備え、前記負荷に対して電力を供給する燃料電池装置を制御する制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記第1の電力変換器が送る信号の位相と前記第2の電力変換器が送る信号の位相に位相差をもたせる位相差設定部と、
前記第1の接続経路及び前記第2の接続経路を接続する制御信号を前記接続経路設定器に送る接続経路設定部と、
前記第1の電力変換器あるいは前記第2の電力変換器の出力電圧を制御する出力電圧制御部として機能させるための制御プログラム。
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