JP2787059B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、比較的高出力インピー
ダンスを有する燃料電池等の直流発電装置を電力供給源
とし、負荷に安定な電力を供給可能な電源装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄電池、燃料電池或いは太陽電池
等の直流発電装置に接続して負荷に安定した電力を供給
する電源装置は、出力電圧或いは出力電流のみを検出
し、当該出力電圧或いは出力電流を出力検出電圧に比例
変換し、当該検出電圧を基準出力電圧と比較することに
より、出力誤差電圧増幅を行いこれを制御信号として負
荷への供給電力を制御していた。

【０００３】従来例の電源装置の構成を図１０に示す。
図中、Ａは従来例の電源装置、１は燃料電池等の直流発
電装置、２は負荷、３は主回路兼制御回路、４は出力電
流検出変換器、５は出力誤差電圧増幅器、６は基準電圧
源である。

【０００４】図１０において、直流発電装置１の出力は
電源装置Ａの入力に接続され、電源装置Ａの出力は負荷
２に接続されている。また、主回路兼制御回路３はドロ
ッパ回路或いはスイッチング電源回路等にて構成されて
いる。直流発電装置１で発電された直流電力は、電源装
置Ａで出力電流Ｉｏを制御され、負荷２へ安定な直流電
力として供給される。

【０００５】電源装置Ａの主回路兼制御回路３の出力電
流Ｉｏは出力電流検出変換器４により検出され、当該出
力電流Ｉｏに比例した出力検出電圧Ｖｏｓとして出力誤
差電圧増幅器５の反転入力に入力される。一方、基準出
力電圧源６の基準出力電圧Ｖｏｒは出力誤差増幅器５の
非反転入力に入力される。出力誤差増幅器５に入力され
た両電圧Ｖｏｓ，Ｖｏｒは差分増幅され差分増幅制御信
号Ｓとなって主回路兼制御回路３の制御入力に入力され
出力電流Ｉｏをフィードバック制御する。

【０００６】出力電流Ｉｏが増加すると出力検出電圧Ｖ
ｏｓは上昇し、出力誤差電圧増幅器５の差分増幅制御信
号Ｓは減少し、主回路兼制御回路３の制御入力として入
力される。よって、主回路兼制御回路３がドロッパ回路
で構成されている場合は出力電流Ｉｏを抑制し、スイッ
チング回路により構成されている場合はスイッチングパ
ルスのデューティ比を小さくして出力電流Ｉｏを減少さ
せる。

【０００７】逆に出力電流Ｉｏが減少すると出力検出電
圧Ｖｏｓは低下し、出力誤差電圧増幅器６の差分増幅制
御信号Ｓは増加するので出力電流Ｉｏは増加するように
働く。従来の電源装置Ａはこのように構成されているの
で、出力電流Ｉｏの変動に応じて負荷２に安定した電力
を供給することが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の電源装置Ａは、電力供給源として使用される直流発
電装置１の特性について何等考慮されていなかった。そ
のため、比較的高い出力インピーダンスを有し、また過
負荷や経年変化により出力容量の減少等の特性劣化が大
きい蓄電池や燃料電池等を直流発電装置１として用いる
場合には、従来の電源装置Ａはこれらの原因による直流
発電装置１の出力容量の低下を検出できないため、直流
発電装置１を出力容量以上の電力で過負荷運転すること
となり、直流発電装置１の特性劣化をさらに増長した
り、あるいは直流発電装置１からの電力供給が停止した
り、また直流発電装置１を破損するという欠点があっ
た。

【０００９】また、電源装置Ａが過負荷により停止する
と出力がなくなるため、直流発電装置１の出力電圧が高
くなり、再び電源装置Ａは運転を開始できる状態になる
ので運転を再開するが、定格出力を供給できないため間
欠的に運転及び停止を繰り返すという問題があった。

【００１０】さらに、負荷２としてコンバータが接続さ
れている場合、コンバータは一般的に半導体により固体
化構成されているため、電源装置Ａの出力電力Ｐｏが減
少すると、コンバータは入力電力が急激に減少し、制御
動作を行うことが出来ず一瞬にして停止してしまうとい
う問題があった。ここにおいて、本発明は燃料電池等の
固有の特性を有する直流発電装置の特性変化を検出制御
してこれに対応可能な電源装置を提供せんとするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明が次
に列挙する新規な特徴的構成手段を採用することにより
達成される。すなわち、本発明の第１の特徴は、燃料電
池等の直流発電装置の出力に接続して負荷に安定な電力
を供給する電源装置において、主回路兼制御回路と、当
該主回路兼制御回路の出力電流に比例した出力検出電圧
と基準出力電圧を比較しその差電圧を増幅して前記主回
路兼制御回路へ供給する出力誤差電圧増幅回路と、前記
主回路兼制御回路の入力検出電圧と基準入力電圧を比較
する入力誤差電圧増幅回路と、入力検出電圧が基準入力
電圧より低い場合に前記基準出力電圧を変化させる基準
出力電圧制御回路とを具備してなる電源装置である。

【００１２】本発明の第２の特徴は、燃料電池等の直流
発電装置の出力に接続して負荷に安定な電力を供給する
電源装置において、主回路兼制御回路と、当該主回路兼
制御回路の出力電流に比例した出力検出電圧と基準出力
電圧を比較しその差電圧を増幅して前記主回路兼制御回
路へ供給する出力誤差電圧増幅回路と、前記主回路兼制
御回路の入力検出電流とこれに対応した基準入力電圧を
比較し、入力電流が設定電流値より多い場合に前記基準
出力電圧を変化させる出力電圧制御回路とを具備してな
る電源装置である。

【００１３】本発明の第３の特徴は、燃料電池等の直流
発電装置の出力に接続して負荷に安定な電力を供給する
電源装置において、主回路兼制御回路と、当該主回路兼
制御回路の出力電流に比例した出力検出電圧と基準出力
電圧を比較しその差電圧を増幅して前記主回路兼制御回
路へ供給する出力誤差電圧増幅回路と、当該主回路兼制
御回路の入力検出電圧と基準入力電圧を比較する第１の
入力誤差電圧増幅回路と、当該主回路兼制御回路の入力
電流とこれに比例した基準入力電圧を比較する第２の入
力誤差電圧増幅回路と、入力電圧が設定電圧値より低い
場合と入力電流が設定電流値より多い場合いずれか一方
又は両方に該当する場合に前記基準出力電圧を変化させ
る基準電圧制御回路とを具備してなる電源装置である。

【００１４】本発明の第４の特徴は、前記第１、第２又
は第３の特徴における出力誤差電圧増幅回路が、出力電
流を出力検出電圧に比例変換して検出する出力電流検出
変換器と、基準出力電圧を発生する基準出力電圧源と、
これら両電圧を差分増幅する出力誤差電圧増幅器とから
なる電源装置である。

【００１５】本発明の第５の特徴は、前記第１、第２、
第３、又は第４の特徴における入力誤差電圧増幅回路
が、入力検出電圧を検出する入力電圧分圧抵抗と、基準
入力電圧を発生する基準入力電圧源と、これら両電圧を
差分増幅する入力誤差電圧増幅器とからなる電源装置で
ある。

【００１６】本発明の第６の特徴は、前記第１、第２、
第３、第４又は第５の特徴における基準出力電圧制御回
路が、入力誤差電圧増幅器の出力電圧に応じて基準出力
電圧を変化させる制御電圧分圧抵抗と、クランプダイオ
ードとからなる電源装置である。

【００１７】本発明の第７の特徴は、前記第２又は第４
の特徴における入力誤差電圧増幅回路が、入力電流を入
力検出電圧に変換して検出する入力電流検出抵抗と、基
準入力電圧を発生する基準入力電圧源と、これら両電圧
を差分増幅する入力誤差電圧増幅器とからなる電源装置
である。

【００１８】本発明の第８の特徴は、前記第３又は第４
の特徴における第１の入力誤差電圧増幅回路が、入力検
出電圧を検出する入力電圧分圧抵抗と、基準入力電圧を
発生する基準入力電圧源と、これら両電圧を差分増幅す
る入力誤差電圧増幅回路とからなり、かつ第２の入力誤
差電圧増幅回路が、入力電流を入力検出電圧に変換して
検出する入力電流検出抵抗と、基準入力電圧を発生する
基準入力電圧源と、これら両電圧を差分増幅する入力誤
差電圧増幅器からなるとともに、基準出力電圧制御回路
が、前記第１及び前記第２の入力誤差電圧増幅回路のそ
れぞれの出力電圧に応じて基準出力電圧を変化させる制
御電圧分圧抵抗と、前記第１及び第２の入力誤差電圧増
幅器のそれぞれのクランプダイオードとからなる電源装
置である。

【００１９】本発明の第９の特徴は、前記第４、第５、
第６、第７又は第８の特徴における出力電流検出変換器
が、その直後に、直流電力を交流電力に変換するインバ
ータを介接してなる電源装置である。

【００２０】

【作用】本発明は、前記のような手段を講じたので、直
流発電装置に用いた燃料電池等が経年変化あるいは過負
荷等が原因で出力容量が低下した場合、入力電圧が設定
電圧より低下あるいは入力電流が設定電流より増加して
も、電源装置で入力電圧あるいは入力電流を検出し、電
源装置の出力電力を一定電力以上に保ったまま出力電流
を減少させるため、直流発電装置の容量を最大限に活用
することができると共に、負荷において電流の減少を検
出することで直流発電装置の容量の低下を検出可能とな
る。

【００２１】また、負荷としてコンバータを接続した場
合にも供給電力を一定値以上に保ったまま出力電流を減
少させるため、コンバータで入力電流の減少を検出して
出力電力を制限させることが可能となる。

【００２２】

【実施例】（第１実施例）本発明の第１実施例を図面に
つき詳説する。図１は本発明の第１実施例を示す回路構
成図、図２は同例における出力誤差電圧増幅器の基準電
圧−入力誤差電圧増幅器の出力電圧相関特性線図、図３
は同例における電源装置の出力電流−電源装置の入力電
圧相関特性線図、図４は同例における電源装置の入力電
圧・入力電力−電源装置の入力電流相関特性線図、図５
は同例における電源装置の出力電流・入力電力−電源装
置の出力電圧相関特性線図である。

【００２３】図中、Ａ１は本実施例の電源装置、１は燃
料電池等の直流発電装置、２は負荷、３は主回路兼制御
回路、４は出力電流検出変換器、５は出力誤差電圧増幅
器、６は基準出力電圧源、７，８は入力電圧分圧抵抗、
９ａは入力誤差電圧増幅器、１０ａは基準入力電圧源、
１１，１２は制御電圧分圧抵抗、１３はクランプダイオ
ードである。なお、従来例と同一素子には同一記号を付
した。

【００２４】図１に示す本実施例において、燃料電池等
の直流発電装置１の出力は電源装置Ａ１の入力に接続さ
れ、電源装置Ａ１の出力は負荷２に接続されている。ま
た、主回路兼制御回路３はドロッパ回路あるいはスイッ
チング電源回路等で構成されている。

【００２５】本実施例の電源装置Ａ１において、出力誤
差電圧増幅回路Ｂは、出力電流Ｉｏを出力検出電圧Ｖｏ
ｓに比例変換して検出する出力電流検出変換器４と、基
準出力電圧Ｖｏｒを発生する基準出力電圧源６と、これ
ら両電圧を差分増幅する出力誤差電圧増幅器５とからな
っており、入力誤差電圧増幅回路Ｃは、入力検出電圧Ｖ
ｉｓを検出する入力電圧分圧抵抗７，８と、基準入力電
圧Ｖｉｒを発生する基準入力電圧源１０ａと、これら両
電圧を差分増幅する入力誤差電圧増幅器９ａとからなっ
ており、基準出力電圧制御回路Ｄは、入力誤差電圧増幅
器９ａの出力電圧Ｖｃに応じて基準出力電圧Ｖｃｒを変
化させる制御電圧分圧抵抗１１，１２及びクランプダイ
オード１３とからなっている。

【００２６】出力電流検出変換器４としては、負荷２と
直列に接続した両端の電位差を検出する抵抗器、直流変
流器或いはホール素子式直流変流器等を用いることがで
きる。 以下、出力電流Ｉｏとこれに対応する出力検出
電圧Ｖｏｓは、Ｖｏｓ＝Ｋ・Ｉｏ（Ｋ：定数）なる比例
関係を有するものとする。

【００２７】本発明の電源装置Ａ１の入力電圧Ｖｉをそ
れぞれ抵抗値Ｒ１，Ｒ２なる入力電圧分圧抵抗７，８で
分圧した入力検出電圧Ｖｉｓ（＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
・Ｖｉ）を入力誤差電圧増幅器９ａの非反転入力として
入力し、基準入力電圧源１０ａで発生させた基準入力電
圧Ｖｉｒを反転入力として入力する。

【００２８】本実施例の仕様はこのような具体的実施態
様を呈するので、入力電圧Ｖｉが低下すると、入力検出
電圧Ｖｉｓが低下し、入力誤差電圧増幅器９ａの出力電
圧Ｖｃは低下する。入力誤差電圧増幅器９ａの出力電圧
Ｖｃと出力誤差電圧増幅器５の基準電圧Ｖｃｒの関係は
図２に示すように初期値Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）・Ｖｏ
ｒ、傾きＲ３／（Ｒ３＋Ｒ４）の直線で表せる。出力誤
差電圧増幅器５の基準電圧Ｖｃｒが変化すると主回路兼
制御回路３の出力電流Ｉｏは出力誤差電圧増幅器５の基
準電圧Ｖｃｒの変化に応じて直線的に変化する。

【００２９】従って、図３に示すように入力電圧Ｖｉが
設定電圧値Ｖｉ’（＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２・Ｖｉｒ）
より低下してくると、入力誤差電圧増幅器９ａの出力電
圧Ｖｃが低下し、出力誤差電圧増幅器５の基準電圧Ｖｃ
ｒを低下させることで、差分増幅制御信号Ｓが小さくな
り、この差分増幅制御信号Ｓにより、ドロッパ回路ある
いはスイッチング電源回路により構成された主回路兼制
御回路３の電流制御を行い出力電流Ｉｏを低下させるよ
うに動作する。

【００３０】一般に、燃料電池等が適用される直流発電
装置１の出力インピーダンスは高く、出力電流を増加す
ると出力電圧が低下する特性を有している。電源装置Ａ
１の入力電圧Ｖｉ及び入力電力Ｐｉと入力電流Ｉｉとの
関係を図４に示す。電源装置Ａ１の入力電流Ｉｉが増加
するにつれて直流発電装置１の出力インピーダンスによ
り入力電圧Ｖｉは低下し、入力電力Ｐｉ（＝Ｖｉ・Ｉ
ｉ）は増加する。

【００３１】電源装置Ａ１は入力電圧Ｖｉが設定電圧Ｖ
ｉ’より高い場合には出力電流Ｉｏを一定値に維持す
る。電源装置Ａ１の出力電圧Ｖｏが上昇した場合には出
力電力Ｐｏが増加するので入力電力Ｐｉもこれに伴い増
加する。電源装置Ａ１では、入力電力Ｐｉの増加に対応
するため入力電流Ｉｉが増加する。

【００３２】先ず、図４中実線で示すように直流発電装
置１の出力特性劣化前においては、入力電流がＩ１まで
増加すると入力電圧Ｖｉが設定電圧値Ｖｉ’まで低下し
てくる。入力誤差電圧増幅回路Ｃは、入力電圧Ｖｉが設
定電圧値Ｖｉ’以下に低下すると、入力誤差電圧増幅器
９ａの出力電圧Ｖｃを低下させて出力電流Ｉｏを減少さ
せるように動作するため、入力電圧Ｖｉを設定電圧値Ｖ
ｉ’に維持すると共に入力電力Ｐｉを一定値Ｐ１に維持
することができる。

【００３３】次に、図４中破線で示すように直流発電装
置１の出力特性劣化後においては、入力電流がＩ２まで
増加した時点において既に入力電圧Ｖｉが設定電圧値Ｖ
ｉ’まで低下する。よって、入力誤差電圧増幅回路Ｃが
動作して出力電流Ｉｏが減少し始める。このため、入力
電力Ｐｉを一定値Ｐ２に維持することができる。

【００３４】図５に電源装置Ａ１の出力電圧Ｖｏと出力
電流Ｉｏ及び入力電力Ｐｉとの関係を示す。出力電圧Ｖ
ｏが上昇するにつれて出力電力Ｐｏが増加するため、電
源装置Ａ１の入力電力Ｐｉも出力電力Ｐｏに比例して増
加する。

【００３５】先ず、図５中実線で示すように直流発電装
置１の出力特性劣化前においては、入力電力Ｐｉが増加
すると共に電源装置Ａ１の入力電圧Ｖｉが低下して設定
電圧値Ｖｉ’に達する。入力誤差電圧増幅回路Ｃは、入
力電圧Ｖｉが設定電圧値Ｖｉ’以下に低下すると、入力
誤差電圧増幅器９ａの出力電圧Ｖｃを低下させて出力電
流Ｉｏを減少させるように動作する。

【００３６】ここで入力誤差電圧増幅器９ａのゲインを
大きくすることにより、入力電圧Ｖｉを設定電圧値Ｖ
ｉ’に維持し、入力電力Ｐｉを一定値Ｐ１に維持する制
御が可能となる。

【００３７】次いで、図５中破線で示すように直流発電
装置１の出力特性劣化後においては、入力電圧Ｖｉが設
定電圧値Ｖｉ’と等しくなる入力電力Ｐｉの値がＰ１か
らＰ２に変化し、出力電流Ｉｏが減少し始める出力電圧
Ｖｏの値は小さくなるので、出力特性劣化前と比較して
電源装置Ａ１の入力電力Ｐｉを抑制するように制御す
る。

【００３８】（第２実施例）本発明の第２実施例を図面
につき詳説する。図６は本実施例を示す回路構成図、図
７は同例における電源装置の出力電流・入力電流−電源
装置の出力電圧相関特性線図、図８は同例における電源
装置の入力電圧・入力電力−入力電流の相関特性線図で
ある。なお、以下の説明において従来例と同一の回路素
子には同一符号を用いた。図中、Ａ２は本実施例の電源
装置、９ｂは入力誤差電圧増幅器、１０ｂは基準入力電
圧源、１４は入力電流検出抵抗である。

【００３９】本発明の電源装置Ａ２において、出力誤差
電圧増幅回路Ｂは、出力電流Ｉｏを出力検出電圧Ｖｏｓ
に比例変換して検出する出力電流検出変換器４と、基準
出力電圧Ｖｏｒを発生する基準出力電圧源６と、これら
両電圧を差分増幅する出力誤差電圧増幅器５とからなっ
ており、入力誤差電圧増幅回路Ｃ’は、入力電流Ｉｉを
入力検出電圧Ｖｉｓ’（＝Ｒ５・Ｉｉ）に変換して検出
する入力電流検出抵抗１４と、基準入力電圧Ｖｉｒ’を
発生する基準入力電圧源１０ｂと、これら両電圧を差分
増幅する入力誤差電圧増幅器９ｂとからなっており、基
準出力電圧制御回路Ｄは、入力誤差電圧増幅器９ｂの出
力電圧Ｖｃ’に応じて基準出力電圧Ｖｃｒを変化させる
制御電圧分圧抵抗１１，１２及びクランプダイオード１
３とからなっている。

【００４０】本実施例の仕様はこのような具体的実施態
様であるから、電源装置Ａ２の入力電流Ｉｉは抵抗値Ｒ
５なる入力電流検出抵抗１４を通過する事により入力電
流検出抵抗１４両端の電位差より電圧値Ｖｉｓ’（＝Ｒ
５・Ｉｉ）に変換される。設定電流値をＩｉ’とする
と、基準入力電圧源の電圧をＶｉｒ’（＝Ｒ５・Ｉ
ｉ’）と設定することにより、入力電流Ｉｉが設定電流
値Ｉｉ’より大きくなると、入力誤差電圧増幅器９ｂの
出力電圧Ｖｃ’は低下を始める。

【００４１】入力誤差電圧増幅器９ｂの出力電圧Ｖｃ’
が基準出力電圧Ｖｏｒより低下すると、出力誤差電圧増
幅器５の基準電圧Ｖｃｒは低下し、差分増幅制御信号Ｓ
が小さくなり、主回路兼制御回路３は出力電流Ｉｏを減
少させるように動作する。従って、図７に示すように入
力電流Ｉｉが設定電流値Ｉｉ’より大きくなると電源装
置Ａ２の出力電流Ｉｏを減少させるように動作する。

【００４２】入力誤差電圧増幅器９ｂのゲインを変化さ
せることによって、入力電流Ｉｉの変化に対する出力電
流Ｉｏの変化率を調整できる。入力誤差電圧増幅器９ｂ
のゲインを変化させた場合の電源装置Ａ２の入力電圧Ｖ
ｉ及び入力電流Ｐｉと入力電流Ｉｉとの関係を図８に示
す。入力誤差電圧増幅器９ｂのゲインを大きくすること
で、電源装置Ａ２の入力電流Ｉｉが設定電流値Ｉｉ’を
維持するように出力電流Ｉｏを変化させることが出来る
ので、出力電圧Ｖｏが上昇しても出力電力Ｐｏは一定値
に維持される。

【００４３】（第３実施例）本発明の第３実施例を図面
につき詳説する。図９は本実施例を示す回路構成図であ
る。なお、以下の説明において従来例および前記第１乃
至第２実施例と同一の回路素子には同一符号を用いた。
図中、Ａ３は本実施例の電源装置、１３ａ，１３ｂはク
ランプダイオードである。

【００４４】本発明の電源装置Ａ３において、出力誤差
電圧増幅回路Ｂは、出力電流Ｉｏを出力検出電圧Ｖｏｓ
に比例変換して検出する出力電流検出変換器４と、基準
出力電圧Ｖｏｒを発生する基準出力電圧源６と、これら
両電圧を差分増幅する出力誤差電圧増幅器５とからなっ
ており、第１の入力誤差電圧増幅回路Ｃａは、入力検出
電圧Ｖｉｓを検出する入力電圧分圧抵抗７，８と、基準
入力電圧Ｖｉｒを発生する基準入力電圧源１０ａと、こ
れら両電圧を差分増幅する入力誤差電圧増幅器９ａとか
らなっており、第２の入力誤差電圧増幅回路Ｃｂは、入
力電流Ｉｉを入力検出電圧Ｖｉｓ’（＝Ｒ５・Ｉｉ）に
変換して検出する入力電流検出抵抗１４と、基準入力電
圧Ｖｉｒ’を発生する基準入力電圧源１０ｂと、これら
両電圧を差分増幅する入力電圧誤差増幅器９ｂとからな
っており、基準出力電圧制御回路Ｄ’は、第１の入力誤
差電圧増幅器９ａの出力電圧Ｖｃ及び第２の入力誤差電
圧増幅器９ｂの出力電圧Ｖｃ’に応じて基準出力電圧Ｖ
ｃｒを変化させる制御電圧分圧抵抗１１，１２及びクラ
ンプダイオード１３ａ，１３ｂとからなっている。

【００４５】本実施例の仕様はこのような具体的実施態
様を呈するので、電源装置Ａ３の入力電圧Ｖｉが設定電
圧値Ｖｉ’より低下してくると、入力誤差電圧増幅器１
０ａの出力電圧Ｖｃが低下し、出力誤差電圧増幅器６の
基準電圧Ｖｃｒを低下させ、差分増幅制御信号Ｓが小さ
くなり、この差分増幅制御信号Ｓにより、ドロッパ回路
あるいはスイッチング電源回路により構成された主回路
兼制御回路３の電流制御を行い出力電流Ｉｏを減少させ
るように動作する。従って、入力電圧Ｖｉが設定電圧値
Ｖｉ’より低くなると電源装置Ａ３の出力電流Ｉｏを減
少させるように動作する。

【００４６】また、電源装置Ａ３の入力電流Ｉｉは抵抗
値Ｒ５なる入力電流検出抵抗１４を通過する事により入
力電流検出抵抗１４両端の電位差より電圧値Ｖｉｓ’に
変換される。基準入力電圧源１０ｂの基準入力電圧をＶ
ｉｒ’と設定することにより、入力電流Ｉｉが設定電流
値Ｉｉ’より大きくなると、入力誤差電圧増幅器９ｂの
出力電圧Ｖｃ’は低下を始める。

【００４７】入力誤差電圧増幅器９ｂの出力電圧Ｖｃ’
が基準出力電圧Ｖｏｒより低下すると、出力誤差電圧増
幅器５の基準電圧Ｖｃｒを低下させ、差分増幅制御信号
Ｓが小さくなり、主回路兼制御回路３は出力電流Ｉｏを
低下させるように動作する。従って、入力電流Ｉｉが設
定電流値Ｉｉ’より大きくなると電源装置Ａ３の出力電
流Ｉｏを低下させるように動作する。よって、本実施例
では、電源装置Ａ３の入力電圧Ｖｉ及び入力電流Ｉｉの
変化を同時に検出して負荷２への供給電力を制御するこ
とが可能となる。

【００４８】なお、前記第１実施例、第２実施例及び第
３実施例では電源装置Ａ１，Ａ２及びＡ３の出力電流Ｉ
ｏを減少させる手段として出力誤差電圧増幅器５の基準
電圧Ｖｃｒを変化させたが、出力電流Ｉｏに対応する出
力検出電圧Ｖｏｓを分圧し、この分圧比を変化させても
同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

【００４９】さらに、前記第１実施例、第２実施例及び
第３実施例では電源装置Ａ１，Ａ２及びＡ３の入出力を
絶縁していない場合について説明したが、電源装置Ａ
１，Ａ２及びＡ３の入出力を電気的に絶縁する場合に
は、主回路兼制御回路３の入出力と出力電流検出変換器
４との間をトランス等を用いて絶縁し、入出力の電圧あ
るいは電流の検出にはホトカプラ、絶縁アンプ或いはホ
ール素子等を用いることにより構成可能なことは言うま
でもない。

【００５０】また、前記第１実施例、第２実施例及び第
３実施例において、電源装置Ａ１，Ａ２及びＡ３の出力
電流検出変換器４の直後に、直流電力を交流電力に変換
するインバータαを接続することにより、交流負荷にも
適用可能な電源装置となる。

【００５１】

【発明の効果】かくして、本発明によれば、電源装置の
入力電圧あるいは入力電流を検出して出力電流を減少さ
せることにより、経年劣化等により出力容量が変化する
直流発電装置の性能を低下させることなくに最大限の出
力容量を取り出すことが可能となる。

【００５２】特に直流発電装置として燃料電池等を用い
た場合には経年劣化により取り出せる最大電力容量が減
少するが、最大電力容量値の低下を検出して常に負荷へ
最大電力で給電可能であり設備能力を常に最大で使用す
る事が可能で優れた経済性、効率性を発揮する。

【００５３】また、負荷では電流の減少を検出すること
により直流発電装置の電力容量の低下を検出可能であ
り、負荷としてコンバータを接続した場合にも供給電力
を最大に保ったままで出力電流を減少させるため、コン
バータを停止させる事なく電力供給が持続可能である。
さらにコンバータが入力電流の減少を検出する事により
出力電力の制限やこれにより停電事故を未然に防止する
ことが可能となる等優れた信頼性、有用性を発揮する。

【００５４】その上、直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータを接続する事により、直流電力に限らず交流電
力をも負荷に供給可能であり、負荷の種類を問わないた
め優れた汎用性、有用性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電源装置Ａ１の回路
構成図である。

【図２】同上における出力誤差電圧増幅器５の基準電圧
Ｖｃｒ−入力誤差電圧増幅器９ａの出力電圧Ｖｃ相関特
性線図である。

【図３】同上における出力電流Ｉｏ−入力電圧Ｖｉ相関
特性線図である。

【図４】同上における入力電圧Ｖｉ・入力電力Ｐｉ−入
力電流Ｉｉ相関特性線図である。

【図５】同上における出力電流Ｉｏ・入力電力Ｐｉ−出
力電圧Ｖｏ相関特性線図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す電源装置Ａ２の回路
構成図である。

【図７】同上における出力電流Ｉｏ・入力電流Ｉｉ−出
力電圧Ｖｏ相関特性線図である。

【図８】同上における入力電圧Ｖｉ・入力電力Ｐｉ−入
力電流Ｉｉ相関特性線図である。

【図９】本発明の第３実施例を示す電源装置Ａ３の回路
構成図である。

【図１０】従来例の電源装置の回路構成図である。

【符号の説明】

Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３…電源装置 Ｂ…出力誤差電圧増幅回路 Ｃ，Ｃ’…入力誤差電圧増幅回路 Ｃａ…第１の入力誤差電圧増幅回路 Ｃｂ…第２の入力誤差電圧増幅回路 Ｄ，Ｄ’…基準出力電圧制御回路 １…直流発電装置 ２…負荷 ３…主回路兼制御回路 ４…出力電流検出変換器 ５…出力誤差電圧増幅器 ６…基準出力電圧源 ７，８…入力電圧分圧抵抗 ９ａ，９ｂ…入力誤差電圧増幅器 １０ａ，１０ｂ…基準入力電圧源 １１，１２…制御信号分圧抵抗 １３，１３ａ，１３ｂ…クランプダイオード １４…入力電流検出抵抗 Ｉｉ…電源装置の入力電流 Ｉｉ’…設定電流値 Ｉｏ…電源装置の出力電流 Ｐｏ…電源装置の出力電力 Ｓ…差分増幅制御信号 Ｖｃ…入力誤差電圧増幅器９ａの出力電圧 Ｖｃ’…入力誤差電圧増幅器９ｂの出力電圧 Ｖｃｒ…出力誤差電圧増幅器５の基準電圧 Ｖｉ…電源装置の入力電圧 Ｖｉ’…設定電圧値 Ｖｉｒ，Ｖｉｒ’…基準入力電圧 Ｖｉｓ，Ｖｉｓ’…入力検出電圧 Ｖｏ…電源装置の出力電圧 Ｖｏｒ…基準出力電圧 Ｖｏｓ…出力検出電圧 α…インバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舘田 久美仁 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−83466（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−19566（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02J 1/00 306 G05F 1/67

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料電池等の直流発電装置の出力に接続し
   て負荷に安定な電力を供給する電源装置において、主回
   路兼制御回路と、当該主回路兼制御回路の出力電流に比
   例した出力検出電圧と基準出力電圧を比較しその差電圧
   を増幅して前記主回路兼制御回路へ供給する出力誤差電
   圧増幅回路と、前記主回路兼制御回路の入力検出電圧と
   基準入力電圧を比較する入力誤差電圧増幅回路と、入力
   検出電圧が基準入力電圧より低い場合に前記基準出力電
   圧を変化させる基準出力電圧制御回路とを具備したこと
   を特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】燃料電池等の直流発電装置の出力に接続し
   て負荷に安定な電力を供給する電源装置において、主回
   路兼制御回路と、当該主回路兼制御回路の出力電流に比
   例した出力検出電圧と基準出力電圧を比較しその差電圧
   を増幅して前記主回路兼制御回路へ供給する出力誤差電
   圧増幅回路と、前記主回路兼制御回路の入力検出電流と
   これに対応した基準入力電圧を比較し、入力電流が設定
   電流値より多い場合に前記基準出力電圧を変化させる出
   力電圧制御回路とを具備したことを特徴とする電源装
   置。
3. 【請求項３】燃料電池等の直流発電装置の出力に接続し
   て負荷に安定な電力を供給する電源装置において、主回
   路兼制御回路と、当該主回路兼制御回路の出力電流に比
   例した出力検出電圧と基準出力電圧を比較しその差電圧
   を増幅して前記主回路兼制御回路へ供給する出力誤差電
   圧増幅回路と、当該主回路兼制御回路の入力検出電圧と
   基準入力電圧を比較する第１の入力誤差電圧増幅回路
   と、当該主回路兼制御回路の入力電流とこれに比例した
   基準入力電圧を比較する第２の入力誤差電圧増幅回路
   と、入力電圧が設定電圧値より低い場合と入力電流が設
   定電流値より多い場合のいずれか一方又は両方に該当す
   る場合に前記基準出力電圧を変化させる基準電圧制御回
   路とを具備したことを特徴とする電源装置。
4. 【請求項４】出力誤差電圧増幅回路は、出力電流を出力
   検出電圧に比例変換して出力する出力電流検出変換器
   と、基準出力電圧を発生する基準出力電圧源と、これら
   両電圧を差分増幅する出力誤差電圧増幅器とからなるこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３記載の電源装置。
5. 【請求項５】入力誤差電圧増幅回路は、入力検出電圧を
   検出する入力電圧分圧抵抗と、基準入力電圧を発生する
   基準入力電圧源と、これら両電圧を差分増幅する入力誤
   差電圧増幅器とからなることを特徴とする請求項１又は
   ４記載の電源装置。
6. 【請求項６】基準出力電圧制御回路は、入力誤差電圧増
   幅器の出力電圧に応じて基準出力電圧を変化させる制御
   電圧分圧抵抗と、クランプダイオードとからなることを
   特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電源装
   置。
7. 【請求項７】入力誤差電圧増幅回路は、入力電流を入力
   検出電圧に変換して検出する入力電流検出抵抗と、基準
   入力電圧を発生する基準入力電圧源と、これら両電圧を
   差分増幅する入力誤差電圧増幅器とからなることを特徴
   とする請求項２又は４記載の電源装置。
8. 【請求項８】第１の入力誤差電圧増幅回路は、入力検出
   電圧を検出する入力電圧分圧抵抗と、基準入力電圧を発
   生する基準入力電圧源と、これら両電圧を差分増幅する
   入力誤差電圧増幅器とからなり、かつ第２の入力誤差電
   圧増幅回路は、入力電流を入力検出電圧に変換して検出
   する入力電流検出抵抗と、基準入力電圧を発生する基準
   入力電圧源と、これら両電圧を差分増幅する入力誤差増
   幅器からなるとともに、基準出力電圧制御回路は、前記
   第１及び前記第２の入力誤差電圧増幅回路のそれぞれの
   出力電圧に応じて基準出力電圧を変化させる制御電圧分
   圧抵抗と、前記第１及び第２の入力誤差電圧増幅器のそ
   れぞれのクランプダイオードとからなることを特徴とす
   る請求項３又は４記載の電源装置。
9. 【請求項９】出力電流検出変換器は、その直後に、直流
   電力を交流電力に変換するインバータを介接したことを
   特徴とする請求項４、５、６、７又は８記載の電源装
   置。