JP4838017B2 - ハイブリッド電源ならびに該ハイブリッド電源に適用されるパワーマネージメントシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施例中、VF=Vinで説明する。
11、21、31、51、71、91 燃料電池
12、22、33、34、42、402、52、72、92、112、122、132、142 DC−DCコンバータ
13、23、36、43、403、53、73、93、113、123、133 二次電池
14、24、37、47、407、57、77、97、117、127、137 ローダー
15、26、44、56、76、96、404、114、124、134、144 制御ユニット
16、25、32、161、162 演算増幅器
17、48、408、409、118、128、138 制御信号
35 保護回路
41、401、111、121、131、141 一次電池
45、46、405、406 状態検出器
410 スイッチ素子
54、55、74、75、95、116、126 電圧測定ユニット
94、96 電流測定ユニット
115 電力測定ユニット
125 最大電力点追従
135、136 アナログデジタルコンバータユニット
143 二次電池ユニット
145 入力測定ユニット
146 出力測定ユニット
151 比較器
163 ダイオード
Claims (19)
- 燃料電池と、前記燃料電池に電気的に接続され、前記燃料電池の電圧に基づいて第一信号を出力する入力測定ユニットと、1または2以上の二次電池セルを有する二次電池と、前記二次電池に接続され、前記二次電池の電圧に基づいて第二信号を出力する出力測定ユニットと、前記第一信号と前記第二信号を受信すると共に、前記第一信号と前記第二信号のどちらかである第三信号を出力する制御ユニットと、前記燃料電池が電気的に接続される入力端、前記二次電池に電気的に接続される出力端、および前記第三信号を受信する制御端を有するDC−DCコンバータとを有するハイブリッド電源装置のパワーマネージメント方法であって、
前記二次電池の容量状態を取得し、
前記二次電池の容量が第一所定値より小さいとき、DC−DCコンバータにより前記燃料電池を制御して、第一電気パラメータで、前記燃料電池が許容できる最低の燃料変換効率を有する電圧の第一固定値を出力させ、
前記二次電池の容量が第二所定値以上であるとき、前記DC−DCコンバータが制御されて、前記二次電池のフル充電電圧である第二固定値を出力させ、
前記二次電池の容量が前記第一所定値より大きく、前記第二所定値より小さいとき、前記二次電池の容量の増加に基づいて、前記燃料電池が電圧を増加して出力するように前記DC−DCコンバータが制御する
ことを特徴とする方法。 - 前記二次電池の容量が前記第二所定値以上のとき、前記燃料電池とDC−DCコンバータ間のエネルギー伝送を中止する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記二次電池の容量状態を取得する工程が、
前記二次電池の電圧と容量との対照表を設ける工程と、
前記二次電池の電圧を検出し、前記二次電池の電圧と容量との対照表に基づいて、前記二次電池の容量状態を求める工程と、
からなることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記第一所定値は前記第二所定値に等しいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ハイブリッド電源装置であって、
電気エネルギー出力端を有する燃料電池と、
電気エネルギー出力端を有する二次電池と、
前記燃料電池の電力状態と前記二次電池の容量状態を取得し、制御信号を出力する制御ユニットと、
前記燃料電池の電気エネルギー出力端と結合する第一電気エネルギー入力端、前記二次電池の電気エネルギー入力端と結合する第一電気エネルギー出力端、および前記制御ユニットが伝送する前記制御信号を受信する制御端を有し、パワーマネージメント手段として機能するDC−DCコンバータ
とからなり、
前記二次電池の容量が第一所定値より小さいとき、前記制御ユニットは前記制御信号を送信し、前記DC−DCコンバータは前記燃料電池を制御して、第一電気パラメータで、前記燃料電池が許容できる最低の燃料変換効率を有する電圧の第一固定値を出力させ、
前記二次電池の容量が第二所定値以上であるとき、前記DC−DCコンバータが制御されて、第二電気パラメータで、前記二次電池のフル充電電圧である第二固定値を出力させ、
前記二次電池の容量が前記第一所定値より大きく、前記第二所定値より小さいとき、前記二次電池の容量の増加に基づいて、前記燃料電池が電圧を増加して出力するように前記DC−DCコンバータが制御する手段を有する
ことを特徴とする装置。 - 前記第一所定値は前記第二所定値に等しいことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記燃料電池の第一電気パラメータである電圧を検出すると共に、前記第一電気パラメータに対応する第一状態信号に転換する第一状態検出器と、
前記二次電池の第二電気パラメータである電圧を検出すると共に、前記第二電気パラメータに対応する第二状態信号に転換する第2の電圧測定ユニット
とをさらに備えてなる
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 前記第一状態検出器が、電圧測定ユニットまたは最大電力点追従ユニットであることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記第一状態信号および前記第二状態信号が、電圧信号であることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- ハイブリッド電源装置であって、
燃料電池と、
前記燃料電池に電気的に接続され、前記燃料電池の第一電気パラメータである電圧に基づいて第一信号を出力する入力測定ユニットと、
1または2以上の二次電池セルを有する二次電池と、
前記二次電池に接続され、前記二次電池の第二電気パラメータである電圧に基づいて第二信号を出力する出力測定ユニットと、
前記第一信号と前記第二信号を受信すると共に、第三信号を出力し、前記第三信号は前記第一信号と前記第二信号のどちらかである制御ユニットと、
前記燃料電池が電気的に接続される入力端、前記二次電池に電気的に接続される出力端、および前記第三信号を受信する制御端を有するDC−DCコンバータとを有し、
前記DC−DCコンバータは、前記二次電池の容量が第一所定値より小さいとき、前記第三信号に基づいて、前記燃料電池を制御し、前記燃料電池が許容できる最低の燃料変換効率を有する前記第一電気パラメータである第一固定値を出力させ、前記二次電池の容量が第二所定値以上のとき、前記第三信号に基づいて、前記二次電池のフル充電電圧である第二固定値を出力し、前記二次電池の容量が前記第一所定値より大きく、前記第二所定値より小さいとき、前記二次電池の容量の増加に基づいて、前記燃料電池が電圧を増加して出力するように前記DC−DCコンバータが制御する
ことを特徴とする装置。 - 前記制御ユニットが、比較ユニットをさらに有し、前記第二信号が基準信号より大きいとき、前記第三信号は前記第二信号で、前記第二信号が基準信号より小さいとき、前記第三信号は前記第一信号であることを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記制御ユニットが、比較ユニットをさらに有し、前記比較ユニットは前記第一信号と前記第二信号を比較して、前記制御ユニットは前記比較ユニットの比較結果に基づいて、前記第一信号と前記第二信号のどちらかを前記第三信号に選択することを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記第一所定値が前記第二所定値に等しいことを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記第二電気パラメータは前記二次電池中の少なくとも1つの二次電池セルの電圧であることを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記制御ユニットが制御信号生成回路をさらに有し、前記制御信号生成回路は基準信号と前記第二信号を受信して、制御信号を出力し、前記第三信号を調節することを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記入力測定ユニットは、前記制御信号に基づいてさらに前記第一信号を調節することを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記制御ユニットが制御信号生成回路をさらに有し、前記制御信号生成回路は基準信号と前記第一信号を受信して、制御信号を出力し、前記第三信号を調節することを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記入力測定ユニットは前記制御信号に基づいて前記第二信号を調節することを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記二次電池の容量が前記第二所定値より小さく、前記第一所定値より大きいとき、前記第三信号は前記DC−DCコンバータを制御して、前記燃料電池から前記DC−DCコンバータに入力する電圧を増加させることを特徴とする請求項10に記載の装置。
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