JP4958450B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システムに関する。より具体的には、蓄電手段を含む機器に電力を供給することのできる燃料電池を備える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system. More specifically, the present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell capable of supplying electric power to a device including a power storage unit.
燃料電池は、燃料および酸化剤から電気エネルギーを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネルギーの過程を経ない直接発電が挙げられる。このため、燃料電池は、小規模でも高い発電効率が期待できる。また、窒化化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が向上する。このように、燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを有効に利用でき、環境に優しい特性を持っているので、21世紀を担うエネルギー供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。 A fuel cell is a device that generates electrical energy from fuel and oxidant, and can achieve high power generation efficiency. The main feature of a fuel cell is direct power generation that does not go through the process of thermal energy or kinetic energy as in the conventional power generation method. For this reason, fuel cells can be expected to have high power generation efficiency even on a small scale. In addition, since the emission of nitride compounds and the like is small and noise and vibration are small, environmental performance is improved. In this way, the fuel cell can effectively use the chemical energy of fuel and has environmentally friendly characteristics, so it is expected to be an energy supply system for the 21st century, from space use to automobiles and portable devices. It is attracting attention as a promising new power generation system that can be used in various applications from large-scale power generation to small-scale power generation, and technological development is in full swing toward practical use.
また、燃料電池の小型化、軽量化が図られつつあることで、携帯機器用の電源としての用途開発も進められている。例えば、近年、燃料電池の一形態として、ダイレクトメタノール燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell:DMFC)が注目を集めている。DMFCは、燃料であるメタノールを改質することなく、アノードへ直接供給し、メタノールと酸素との電気化学反応により電力を得る。メタノールは水素に比べて、単位体積あたりのエネルギーが高く、また、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も低いため、自動車や携帯機器などの電源への利用が期待されている。 In addition, as fuel cells are being reduced in size and weight, application development as a power source for portable devices is being promoted. For example, in recent years, a direct methanol fuel cell (DMFC) has attracted attention as one form of fuel cell. The DMFC directly supplies methanol to the anode without reforming the fuel, and obtains electric power through an electrochemical reaction between methanol and oxygen. Methanol has higher energy per unit volume than hydrogen, is suitable for storage, and has a low risk of explosion, etc., and is expected to be used as a power source for automobiles and portable devices.
しかしながら、DMFCをはじめとする燃料電池では、その運転条件によって出力が変動してしまうことがある。特に、携帯機器の電源として用いる燃料電池は、携帯機器とともに移動することが多く、刻々と変化する種々の運転条件で使用されることとなる。 However, in fuel cells such as DMFC, the output may vary depending on the operating conditions. In particular, a fuel cell used as a power source for a portable device often moves with the portable device and is used under various operating conditions that change every moment.
そこで、燃料電池の運転条件が変化した場合でも適切な燃料電池の運転を行うために、特許文献1には、燃料電池へ供給する酸化ガスの温度が所定の上限値を上回らないように、吸入酸化ガス温度と大気圧値とに基づいて燃料電池の運転を制御する燃料電池システムの制御装置が開示されている。 Therefore, in order to perform proper fuel cell operation even when the fuel cell operating conditions change, Patent Document 1 discloses that the temperature of the oxidizing gas supplied to the fuel cell is inhaled so as not to exceed a predetermined upper limit value. A fuel cell system control device that controls the operation of a fuel cell based on an oxidizing gas temperature and an atmospheric pressure value is disclosed.
また、特許文献2には、燃料電池を搭載したノート型のパーソナルコンピュータにおいてガス漏れ等の異常が発生した場合に、燃料電池側に設けられた表示装置を用いて異常発生等の通知を行う燃料電池ユニットが開示されている。
ところで、燃料電池を電源として携帯機器等の電子機器を駆動する際には、その電力を
電子機器の駆動だけでなく2次電池等の蓄電手段への充電に用いることが考えられる。
By the way, when driving an electronic device such as a portable device using the fuel cell as a power source, it is conceivable to use the electric power not only for driving the electronic device but also for charging an electric storage means such as a secondary battery.
しかしながら、燃料電池の運転条件が変化している状態で発電を行うと、運転条件によって出力が変動する場合があるため、蓄電手段へ充電を行う回路に出力変動を緩和する制御回路が必要となる可能性がある。例えば、燃料電池を電源とした電子機器を飛行機に持ち込んだ場合、離陸時の機内では大きな気圧変化が発生し運転条件が変化するため、飛行機内においては燃料電池から蓄電手段への充電を制限することが望まれる。 However, if power generation is performed with the operating conditions of the fuel cell changing, the output may vary depending on the operating conditions, so a circuit that charges the power storage means needs a control circuit that reduces output fluctuations. there is a possibility. For example, when an electronic device powered by a fuel cell is brought into an airplane, a large change in atmospheric pressure occurs in the aircraft at takeoff and the operating conditions change, so the charging from the fuel cell to the storage means is restricted in the airplane. It is desirable.
本発明は上述の事情を鑑みなされたもので、その目的とするところは、燃料電池から蓄電手段への充電を適切に制御する技術の提供にある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for appropriately controlling charging from the fuel cell to the power storage means.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の燃料電池システムは、蓄電手段を含む電子機器に電力を供給することのできる燃料電池と、前記燃料電池にて発電した電力の前記機器への供給を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記燃料電池または前記機器が使用される気圧を検出する気圧センサからなる検出部により検出された気圧の気圧低下率に基づいて燃料電池から前記機器が備える蓄電手段への充電を制御するために制御信号を出力する。
この態様によると、燃料電池や機器が使用される環境に応じて燃料電池から蓄電手段への充電を制御することができるので、例えば、燃料電池が使用される環境が急激に変化したことを検出した場合や、燃料電池による蓄電手段への充電が好ましくない環境を検出した場合には、燃料電池から機器が備える蓄電手段への充電を制限することができる。
In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to an aspect of the present invention includes a fuel cell that can supply power to an electronic device including a power storage unit, and the power generated by the fuel cell to the device. A control unit for controlling supply . The control unit charges the power storage means included in the device from the fuel cell based on a pressure decrease rate of the atmospheric pressure detected by a detection unit including a pressure sensor that detects an atmospheric pressure at which the fuel cell or the device is used. A control signal is output for control.
According to this aspect, the charging from the fuel cell to the power storage means can be controlled according to the environment in which the fuel cell or device is used. For example, it is detected that the environment in which the fuel cell is used has suddenly changed. In such a case, or when an environment in which charging to the power storage means by the fuel cell is not preferable is detected, charging from the fuel cell to the power storage means included in the device can be restricted.
また、前記制御部は、前記機器が備え、該機器が使用される環境に応じた気圧の情報を検出する検出部からの気圧低下率の情報に基づいて、燃料電池から前記機器が備える蓄電手段への充電を制御するために制御信号を出力してもよい。In addition, the control unit is provided in the device, and the storage unit provided in the device from the fuel cell based on the information on the atmospheric pressure decrease rate from the detection unit that detects the information on the atmospheric pressure according to the environment in which the device is used. A control signal may be output in order to control charging of the battery.
これによると、燃料電池や機器が使用される環境に応じて燃料電池から蓄電手段への充電を制御することができるので、例えば、燃料電池が使用される環境が急激に変化したことを検出した場合や、燃料電池による蓄電手段への充電が好ましくない環境を検出した場合には、燃料電池から機器が備える蓄電手段への充電を制限することができる。また、検出部を燃料電池システムが備えていない場合でも、制御部が、機器が備える検出部からの気圧低下率の情報に基づいて燃料電池から蓄電手段への充電を制御することができるので、燃料電池システムの構成を簡便にし、コストを低減することができる。According to this, since the charging from the fuel cell to the power storage means can be controlled according to the environment in which the fuel cell or device is used, for example, it has been detected that the environment in which the fuel cell is used has changed rapidly. In some cases, or when an environment in which charging of the power storage means by the fuel cell is not preferable is detected, charging from the fuel cell to the power storage means included in the device can be restricted. In addition, even when the fuel cell system is not provided with the detection unit, the control unit can control the charging from the fuel cell to the power storage means based on the information on the atmospheric pressure decrease rate from the detection unit provided in the device, The configuration of the fuel cell system can be simplified and the cost can be reduced.
前記検出部は、気圧を検出するための気圧センサからなるので、燃料電池や機器が使用される環境に応じた気圧の情報を簡便に検出することができる。Since the detection unit is composed of an atmospheric pressure sensor for detecting atmospheric pressure, it is possible to easily detect atmospheric pressure information corresponding to the environment in which the fuel cell or the device is used.
前記制御部は、前記気圧センサが検出した気圧の情報に基づいて算出された気圧の低下率が基準値以上の場合、前記燃料電池から前記蓄電手段への充電を停止する制御を行う。これによれば、機器とともに燃料電池システムが移動中において環境の変化による燃料電池の出力の変動が生ずるような場合に、そのまま燃料電池から蓄電手段への充電が続けられることを防止できる。そのため、不安定な出力状態での充電による蓄電手段の劣化を抑制することができる。また、燃料電池システムを飛行機で使用する際に燃料電池から蓄電手段への充電が制限されるような場合に、離陸時の気圧の低下率が基準値以上となるように基準値を設定しておくことで、より確実に燃料電池から蓄電手段への充電を停止することができる。The control unit performs control to stop charging from the fuel cell to the power storage unit when the rate of decrease in the atmospheric pressure calculated based on the atmospheric pressure information detected by the atmospheric pressure sensor is greater than or equal to a reference value. According to this, when the fuel cell output is fluctuated due to environmental changes while the fuel cell system is moving together with the equipment, it is possible to prevent the fuel cell from continuing to be charged from the fuel cell as it is. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the power storage means due to charging in an unstable output state. In addition, when charging the fuel cell system from the fuel cell to the power storage means when using the fuel cell system on an airplane, set a reference value so that the rate of decrease in air pressure during takeoff is greater than or equal to the reference value. Thus, charging from the fuel cell to the power storage means can be stopped more reliably.
前記制御部は、前記気圧センサが検出した気圧の情報に基づいて算出された気圧の低下率が基準値以上の場合、前記燃料電池による発電を停止する制御を行う。これによれば、機器とともに燃料電池システムが移動中において環境の変化による燃料電池の出力の変動が生ずるような場合に、燃料電池による発電そのものを停止することで、より確実に燃料電池から蓄電手段への充電が続けられることを防止できる。そのため、不安定な出力状態での充電による蓄電手段の劣化を抑制することができる。また、燃料電池システムを飛行機で使用する際に燃料電池から蓄電手段への充電が制限されるような場合に、離陸時の気圧の低下率が基準値以上となるように基準値を設定しておくことで、離陸後に燃料電池による発電が停止され、より確実に燃料電池から蓄電手段への充電を停止することができる。The control unit performs control to stop power generation by the fuel cell when the rate of decrease in the atmospheric pressure calculated based on the atmospheric pressure information detected by the atmospheric pressure sensor is equal to or higher than a reference value. According to this, when the output of the fuel cell changes due to environmental changes while the fuel cell system is moving together with the device, the power generation itself by the fuel cell is stopped, so that the power storage means can be more reliably removed from the fuel cell. It is possible to prevent the battery from being continuously charged. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the power storage means due to charging in an unstable output state. In addition, when charging the fuel cell system from the fuel cell to the power storage means when using the fuel cell system on an airplane, set a reference value so that the rate of decrease in air pressure during takeoff is greater than or equal to the reference value. Thus, power generation by the fuel cell is stopped after takeoff, and charging from the fuel cell to the power storage means can be stopped more reliably.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の燃料電池システムは、蓄電手段を含む電子機器に電力を供給することのできる燃料電池と、前記燃料電池にて発電した電力の前記機器への供給を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記燃料電池または前記機器が使用される加速度を検出する加速度センサからなる検出部により検出された加速度と当該加速度の継続時間に基づいて燃料電池から前記機器が備える蓄電手段への充電を制御するために制御信号を出力する。In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to an aspect of the present invention includes a fuel cell that can supply power to an electronic device including a power storage unit, and the power generated by the fuel cell to the device. A control unit for controlling supply. The control unit is configured to transfer the fuel cell to the power storage unit included in the device based on the acceleration detected by the detection unit including an acceleration sensor that detects the acceleration at which the fuel cell or the device is used and the duration of the acceleration. A control signal is output to control charging.
この態様によると、燃料電池や機器が使用される環境に応じて燃料電池から蓄電手段への充電を制御することができるので、例えば、燃料電池が使用される環境が急激に変化したことを検出した場合や、燃料電池による蓄電手段への充電が好ましくない環境を検出した場合には、燃料電池から機器が備える蓄電手段への充電を制限することができる。According to this aspect, the charging from the fuel cell to the power storage means can be controlled according to the environment in which the fuel cell or device is used. For example, it is detected that the environment in which the fuel cell is used has suddenly changed. In such a case, or when an environment in which charging to the power storage means by the fuel cell is not preferable is detected, charging from the fuel cell to the power storage means included in the device can be restricted.
また、前記制御部は、前記機器が備え、該機器が使用される環境に応じた加速度の情報を検出する検出部からの情報に基づいて、燃料電池から前記機器が備える蓄電手段への充電を制御するために制御信号を出力してもよい。In addition, the control unit is provided with the device, and charges the power storage unit provided in the device from the fuel cell based on information from a detection unit that detects acceleration information according to an environment in which the device is used. A control signal may be output for control.
これによると、燃料電池や機器が使用される環境に応じて燃料電池から蓄電手段への充電を制御することができるので、例えば、燃料電池が使用される環境が急激に変化したことを検出した場合や、燃料電池による蓄電手段への充電が好ましくない環境を検出した場合には、燃料電池から機器が備える蓄電手段への充電を制限することができる。また、検出部を燃料電池システムが備えていない場合でも、制御部が、機器が備える検出部からの加速度と当該加速度の継続時間の情報に基づいて燃料電池から蓄電手段への充電を制御することができるので、燃料電池システムの構成を簡便にし、コストを低減することができる。According to this, since the charging from the fuel cell to the power storage means can be controlled according to the environment in which the fuel cell or device is used, for example, it has been detected that the environment in which the fuel cell is used has changed rapidly. In some cases, or when an environment in which charging of the power storage means by the fuel cell is not preferable is detected, charging from the fuel cell to the power storage means included in the device can be restricted. In addition, even when the fuel cell system is not provided with the detection unit, the control unit controls charging from the fuel cell to the power storage unit based on the acceleration from the detection unit provided in the device and the information on the duration of the acceleration. Therefore, the configuration of the fuel cell system can be simplified and the cost can be reduced.
前記検出部は、加速度を検出するための加速度センサからなるので、燃料電池や機器が使用される環境に応じた加速度の情報を簡便に検出することができる。
Since the detection unit includes an acceleration sensor for detecting acceleration, it is possible to easily detect acceleration information according to the environment in which the fuel cell or the device is used.
前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度が基準値以上である時間が基準時間以上継続した場合、前記燃料電池から前記蓄電手段への充電を停止する制御を行う。これによれば、機器とともに燃料電池システムが移動中において環境の変化による燃料電池の出力の変動が生ずるような場合に、そのまま燃料電池から蓄電手段への充電が続けられることを防止できる。そのため、不安定な出力状態での充電による蓄電手段の劣化を抑制することができる。また、燃料電池システムを飛行機で使用する際に燃料電池から蓄電手段への充電が制限されるような場合に、加速度が基準値以上である時間が基準時間以上継続した場合に飛行機が離陸したと判断し、より確実に燃料電池から蓄電手段への充電を停止することができる。 The control unit performs control to stop charging from the fuel cell to the power storage unit when a time during which the acceleration detected by the acceleration sensor is equal to or greater than a reference value continues for a reference time or longer. According to this, when the fuel cell output is fluctuated due to environmental changes while the fuel cell system is moving together with the equipment, it is possible to prevent the fuel cell from continuing to be charged from the fuel cell as it is. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the power storage means due to charging in an unstable output state. In addition, when the fuel cell system is used on an airplane, when charging from the fuel cell to the power storage means is restricted, the airplane has taken off if the acceleration continues for more than the reference time for more than the reference time This makes it possible to more reliably stop the charging from the fuel cell to the power storage means.
前記制御部は、前記加速度センサが検出した加速度が基準値以上である時間が基準時間以上継続した場合、前記燃料電池による発電を停止する制御を行う。これによれば、機器とともに燃料電池システムが移動中において環境の変化による燃料電池の出力の変動が生ずるような場合に、燃料電池による発電そのものを停止することで、より確実に燃料電池から蓄電手段への充電が続けられることを防止できる。そのため、不安定な出力状態での充電による蓄電手段の劣化を抑制することができる。また、燃料電池システムを飛行機で使用する際に燃料電池から蓄電手段への充電が制限されるような場合に、加速度が基準値以上である時間が基準時間以上継続した場合に飛行機が離陸したと判断し、離陸後に燃料電池による発電が停止され、より確実に燃料電池から蓄電手段への充電を停止することができる。 The control unit performs control to stop the power generation by the fuel cell when the acceleration detected by the acceleration sensor continues for a reference time or longer for a time longer than a reference value. According to this, when the output of the fuel cell changes due to environmental changes while the fuel cell system is moving together with the device, the power generation itself by the fuel cell is stopped, so that the power storage means can be more reliably removed from the fuel cell. It is possible to prevent the battery from being continuously charged. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the power storage means due to charging in an unstable output state. In addition, when the fuel cell system is used on an airplane, when charging from the fuel cell to the power storage means is restricted, the airplane has taken off if the acceleration continues for more than the reference time for more than the reference time The power generation by the fuel cell is stopped after take-off and charging from the fuel cell to the power storage means can be stopped more reliably.
前記燃料がメタノール、あるいはメタノールを含む水溶液であってもよい。これによれば、簡易な構成で持ち運びのし易い燃料電池システムを提供することができる。 The fuel may be methanol or an aqueous solution containing methanol. According to this, it is possible to provide a fuel cell system that is easy to carry with a simple configuration.
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。 A combination of the above-described elements as appropriate can also be included in the scope of the invention for which patent protection is sought by this patent application.
本発明によれば、燃料電池から蓄電手段への充電を適切に制御することができる。 According to the present invention, charging from the fuel cell to the power storage means can be appropriately controlled.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、燃料電池の一形態として、固体高分子形であるダイレクトメタノール燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell:DMFC)を例に説明するが、燃料電池としてはDMFCに限らず、リン酸形、アルカリ形、溶融炭酸塩形、固体酸化物形等を用いることも可能である。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the following embodiments, a direct methanol fuel cell (DMFC) that is a solid polymer type is described as an example of a fuel cell, but the fuel cell is not limited to a DMFC, It is also possible to use phosphoric acid form, alkali form, molten carbonate form, solid oxide form and the like.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る燃料電池システム10および電子機器60の全体構成を示す図である。燃料電池システム10は、燃料の反応により発電し、蓄電手段への充電と蓄電手段からの放電と蓄電手段への充電の停止とを切り替え可能な切り替え部を含む機器に電力を供給することのできる燃料電池20と、燃料電池20にて発電した電力の機器への供給を制御する制御部30と、燃料電池20が使用される環境に応じた情報を検出する検出部としての気圧センサ40と、燃料電池20で発電した電力を接続されている機器へ安定して供給するためのDC/DCコンバータ50と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a
燃料電池20は、燃料電池スタック202、バッファタンク204、燃料用ポンプ206、酸化剤用ポンプ208、燃料タンク210および分離回収手段212を有する。
The
燃料電池スタック202は、メタノール溶液および空気を用いて電気化学反応により電力を発生する。燃料電池スタック202は、積層型でもよく平面配列型でもよい。また、燃料電池20は、燃料用ポンプ206、酸化剤用ポンプ208などの動力係を省略した、所謂、パッシブ型の燃料電池でもよい。
The
燃料タンク210は、燃料電池スタック202に供給されるメタノール水溶液を貯留する。燃料タンク210に貯留されたメタノール水溶液は、バッファタンク204にて、濃度が調整された後、燃料用ポンプ206により燃料電池スタック202のアノードに供給される。
The
燃料電池スタック202での反応後に残った未反応の燃料は、分離回収手段212を経てバッファタンク204に回収される。このように、燃料電池スタック202に供給されるメタノール水溶液は、燃料電池スタック202とバッファタンク204とを含む循環系を流通する。一方、酸化剤用ポンプ208は外部から空気を取り込み、燃料電池スタック202のカソードに供給する。メタノールと空気の反応により生じた水や二酸化炭素などの生成物は、分離回収手段212にて二酸化炭素が分離回収され外部に放出されるとともに、バッファタンク204にて水が回収され、その後のメタノールの希釈に用いられる。
Unreacted fuel remaining after the reaction in the
燃料タンク210は、バッファタンク204に貯留されたメタノール水溶液よりも濃度が高い高濃度のメタノール水溶液を貯蔵する。例えば、バッファタンク204内のメタノール水溶液の濃度が、1mol/Lのとき、燃料タンク210内の高濃度のメタノール水溶液の濃度を22mol/Lとすることができる。
The
制御部30は、燃料電池20を構成するポンプやバルブ等の駆動部を燃料電池20の動作に応じて制御する。また、制御部30は、燃料電池20が発電した電力を後述する電子機器60の電圧に合わせるためのDC/DCコンバータ50を制御する。
The
気圧センサ40は、燃料電池20を使用する環境として気圧を検出するものであり、例えば、振動型、ピエゾ抵抗型、容量型などを用いることができる。本実施形態では、圧力変化により電気抵抗が変化するピエゾ抵抗型半導体素子を用いている。これにより、気圧センサ40の小型化、集積化を図ることができる。また、燃料電池20や機器が使用される環境に応じた情報を簡便に検出することができる。
The
図2は、ピエゾ抵抗型半導体素子の概略構成を示す断面図である。図2に示すように、気圧センサ40は、ガラス基板402とダイアフラム404と配線406とを有する。ガラス基板402とダイアフラム404との間には密封された空間が設けられておりほぼ真空になっている。ダイアフラム404上にはピエゾ抵抗素子からなるセンサ部404aが形成されており、圧力が加わりダイアフラム404が変形すると、ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化する。そして、配線406に電流を流してセンサ部404aの電圧を測定することで、気圧を求めることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the piezoresistive semiconductor element. As shown in FIG. 2, the
次に、本実施形態に係る燃料電池20が電力を供給する機器として、蓄電手段を有する電子機器、例えば、ノートPCを例に説明する。燃料電池20が適用できる電子機器としては、他に携帯電話、携帯端末(PDA)、デジタルカメラ等が挙げられる。
Next, as an apparatus for supplying power from the
電子機器60は、電力を蓄えることができる蓄電手段602と、蓄電手段602への充電と蓄電手段602からの放電と蓄電手段への充電の停止との切り替えを行う切り替え回路としての充放電回路604と、蓄電手段602の充電状態やその他の電力消費部による電力消費量を管理し、充放電回路604の切り替え制御を行う管理回路606と、CPU608と、表示部610と、記憶部612とを有する。CPU608と表示部610と記憶部612とは電力消費部である。本実施形態では、制御部30から気圧センサ40により検出された情報に基づいて燃料電池20から電子機器60が備える蓄電手段602への充電を制御するための制御信号が出力され、充放電回路604に入力される。
The
蓄電手段602としては、ニッケル水素2次電池、リチウムイオン2次電池、キャパシタ等を用いることができる。表示部610としては、液晶や有機EL等を用いることができる。記憶部612としては、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、RAM、ROM等を用いることができる。
As the
本実施形態に係る燃料電池システム10は、制御部30が、気圧センサ40により検出された気圧の情報に基づいて燃料電池20から電子機器60が備える蓄電手段602への充電を制御している。これにより、燃料電池20や電子機器60が使用される環境に応じて燃料電池20から蓄電手段602への充電を制御することができるので、例えば、燃料電池20が使用される環境が急激に変化したことを検出した場合や、燃料電池20による蓄電手段602への充電が好ましくない環境を検出した場合には、燃料電池20から電子機器60が備える蓄電手段602への充電を制限することができる。
In the
例えば、燃料電池システム10を装着したノートPCのような電子機器60を飛行機内に持ち込んだ場合、安全上の観点から燃料電池システム10が備える燃料電池20により電子機器60が備える蓄電手段602への充電が制限されることがある。このような場合、使用者が予め燃料電池20から蓄電手段602への充電を停止する手段を講じていればよいが、手段を講じ忘れることも起きうる。
For example, when an
そこで、本実施形態に係る燃料電池システム10において、制御部30は、気圧センサ40が検出した気圧の情報に基づいて算出された気圧の低下率が基準値以上の場合、燃料電池20から蓄電手段602への充電を停止する制御を行う。つまり、飛行機内は離陸後約20分程度かけて1気圧から0.8気圧程度まで低下する。その間、気圧の低下率が40hPa/min程度までの範囲で変化するので、基準値としてこの範囲の値以上であれば、燃料電池システム10が使用されている環境が飛行機内であることを推測することができる。そこで、その他の環境で誤検知することを防止するため、基準値としては11〜40hPa/min程度の範囲で設定するとよい。
Therefore, in the
図3は、本実施形態に係る燃料電池システムによる電子機器の充電停止制御を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing charging stop control of the electronic device by the fuel cell system according to the present embodiment.
図3に示すように、はじめに気圧センサ40による気圧の情報に基づく信号を取得する(S10)。そして、単位時間あたりの気圧の低下率ΔPを算出し(S12)、基準値C1と比較する(S14)。気圧の低下率ΔPが基準値C1未満の場合(S14のN)、環境が飛行機内ではないと判断し、S10に戻る。一方、気圧の低下率ΔPが基準値C1以上の場合(S14のY)、環境が飛行機内であると判断し、制御部30は、燃料電池20から蓄電手段602への充電を停止する(S16)。基準値C1は、離陸時の気圧の低下率が基準値以上となるように設定しておくとよい。
As shown in FIG. 3, first, a signal based on atmospheric pressure information from the
以上の構成によれば、電子機器60とともに燃料電池システム10が移動中において環境の変化による燃料電池20の出力の変動が生ずるような場合に、そのまま燃料電池20から蓄電手段602への充電が続けられることを防止できる。そのため、不安定な出力状態での充電による蓄電手段の劣化を抑制することができる。また、燃料電池システム10を飛行機で使用する際に燃料電池20から蓄電手段602への充電が制限されるような場合に、離陸時の気圧の低下率が基準値以上となるように基準値を設定しておくことで、より確実に燃料電池20から蓄電手段602への充電を停止することができる。
According to the above configuration, when the output of the
また、上述のS16の工程の代わりに、制御部30は、気圧センサ40が検出した気圧の情報に基づいて算出された気圧の低下率が基準値以上の場合、燃料電池20による発電を停止する制御を行ってもよい。これによれば、電子機器60とともに燃料電池システム10が移動中において環境の変化による燃料電池20の出力の変動が生ずるような場合に、燃料電池20による発電そのものを停止することで、より確実に燃料電池20から蓄電手段602への充電が続けられることを防止できる。
Further, instead of the above-described step S16, the
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る燃料電池システム110は、第1の実施形態に係る燃料電池システム10における気圧センサ40の代わりに加速度センサ140を備えている点が大きく異なる。なお、以下の説明では、第1の実施形態と重複する内容については適宜省略して説明する。
(Second Embodiment)
The
図4は、第2の実施形態に係る燃料電池システム110および電子機器60の全体構成を示す図である。燃料電池システム110は、燃料電池20が使用される環境に応じた情報を検出する検出部として、加速度を検出するための加速度センサ140を用いている。これによれば、燃料電池20や電子機器60が使用される環境に応じた情報を簡便に検出することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an overall configuration of the
加速度センサ140は、燃料電池20を使用する環境として加速度を検出するものであり、例えば、圧電式、ピエゾ抵抗式、導電式、ひずみゲージ式などを用いることができる。
The acceleration sensor 140 detects acceleration as an environment in which the
本実施形態に係る燃料電池システム110は、制御部30が、加速度センサ140により検出された加速度の情報に基づいて燃料電池20から電子機器60が備える蓄電手段602への充電を制御している。これにより、燃料電池20や電子機器60が使用される環境に応じて燃料電池20から蓄電手段602への充電を制御することができるので、例えば、燃料電池20が使用される環境が急激に変化したことを検出した場合や、燃料電池20による蓄電手段602への充電が好ましくない環境を検出した場合には、燃料電池20から電子機器60が備える蓄電手段602への充電を制限することができる。
In the
より具体的には、本実施形態に係る燃料電池システム10において、制御部30は、加速度センサ140が検出した加速度が基準値以上である時間が基準時間以上継続した場合、燃料電池20から蓄電手段602への充電を停止する制御を行う。つまり、飛行機内は離陸時に0.3G以上の加速度がある程度の時間かかる。そこで、加速度センサの値を用いることで、燃料電池システム10が使用されている環境が飛行機内であることを推測することができる。
More specifically, in the
図5は、本実施形態に係る燃料電池システムによる電子機器の充電停止制御を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing charging stop control of the electronic device by the fuel cell system according to the present embodiment.
図5に示すように、はじめに加速度センサ140による加速度の情報に基づく信号を取得する(S20)。そして、加速度Gと所定の基準値C2とを比較する(S22)。加速度Gが基準値C2未満の場合(S22のN)、環境が飛行機内ではないと判断し、S20に戻る。一方、加速度Gが基準値C2以上の場合(S22のY)、加速度Gが基準値C2以上である継続時間Tを算出し、基準時間T0と比較する(S24)。 As shown in FIG. 5, first, a signal based on acceleration information from the acceleration sensor 140 is acquired (S20). Then, the acceleration G is compared with a predetermined reference value C2 (S22). If the acceleration G is less than the reference value C2 (N in S22), it is determined that the environment is not in the airplane, and the process returns to S20. On the other hand, when the acceleration G is equal to or greater than the reference value C2 (Y in S22), the duration T during which the acceleration G is equal to or greater than the reference value C2 is calculated and compared with the reference time T0 (S24).
継続時間Tが基準時間T0未満の場合(S24のN)、環境が飛行機内ではないと判断し、S20に戻る。一方、継続時間Tが基準時間T0以上の場合(S24のY)、環境が飛行機内であると判断し、制御部30は、燃料電池20から蓄電手段602への充電を停止する(S26)。基準値C2は、離陸時の加速度Gが基準値以上となるように設定しておくとよい。
If the duration T is less than the reference time T0 (N in S24), it is determined that the environment is not in an airplane, and the process returns to S20. On the other hand, when the duration T is equal to or longer than the reference time T0 (Y in S24), it is determined that the environment is in the airplane, and the
以上の構成によれば、電子機器60とともに燃料電池システム110が移動中において環境の変化による燃料電池20の出力の変動が生ずるような場合に、そのまま燃料電池20から蓄電手段602への充電が続けられることを防止できる。そのため、不安定な出力状態での充電による蓄電手段の劣化を抑制することができる。また、燃料電池システム110を飛行機で使用する際に燃料電池20から蓄電手段602への充電が制限されるような場合に、より確実に燃料電池20から蓄電手段602への充電を停止することができる。
According to the above configuration, when the
また、上述のS26の工程の代わりに、制御部30は、加速度センサ140が検出した加速度の情報に基づいて算出された加速度が基準値以上である時間が基準時間以上継続した場合、燃料電池20による発電を停止する制御を行ってもよい。これによれば、電子機器60とともに燃料電池システム110が移動中において環境の変化による燃料電池20の出力の変動が生ずるような場合に、燃料電池20による発電そのものを停止することで、より確実に燃料電池20から蓄電手段602への充電が続けられることを防止できる。
In addition, instead of the above-described step S26, the
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る燃料電池システム220は、第2の実施形態に係る燃料電池システム110が備えている加速度センサ140からの情報を用いる代わりに電子機器60が備えている加速度センサ614からの情報を用いている点が大きく異なる。なお、以下の説明では、第1の実施形態および第2の実施形態と重複する内容については適宜省略して説明する。
(Third embodiment)
The
図6は、第3の実施形態に係る燃料電池システム220および電子機器160の全体構成を示す図である。本実施形態に係る燃料電池システム220においては、制御部30は、電子機器160が備え電子機器160が使用される環境に応じた情報を検出する検出部としての加速度センサ614からの情報に基づいて燃料電池20から電子機器160が備える蓄電手段602への充電を制御する。これによれば、燃料電池20や電子機器60が使用される環境に応じた情報を簡便に検出することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an overall configuration of the
電子機器160が備える加速度センサ614としては、例えば、ハードディスクドライブが落下衝撃対策として備える加速度センサや、デジタルカメラ、PDA等のカメラが手ぶれ防止機能として備える加速度センサを用いることができる。
As the
これによれば、燃料電池20や電子機器160が使用される環境に応じて燃料電池20から蓄電手段602への充電を制御することができるので、例えば、燃料電池20が使用される環境が急激に変化したことを検出した場合や、燃料電池20による蓄電手段602への充電が好ましくない環境を検出した場合には、燃料電池20から電子機器160が備える蓄電手段602への充電を制限することができる。また、加速度センサを燃料電池システム220が備えていない場合でも、制御部30が、電子機器160が備える加速度センサ614からの情報に基づいて燃料電池20から蓄電手段602への充電を制御することができるので、燃料電池システム220の構成を簡便にし、コストを低減することができる。
According to this, since the charging from the
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The form can also be included in the scope of the present invention.
例えば、上述の第3の実施形態では、電子機器160に備えられている検出部として加速度センサ614の場合について説明したが、その代わりに気圧センサを用いることも可能である。
For example, in the above-described third embodiment, the case of the
また、環境に応じた情報を検出する検出部として、燃料電池システムは、GPSレシーバを備えてもよい。これにより、使用環境の位置が正確に判別でき、燃料電池から蓄電手段への充電をより精度よく制御することができる。 Further, the fuel cell system may include a GPS receiver as a detection unit that detects information according to the environment. As a result, the position of the usage environment can be accurately determined, and charging from the fuel cell to the power storage means can be controlled more accurately.
10 燃料電池システム、 20 燃料電池、 30 制御部、 40 気圧センサ、 50 DC/DCコンバータ、 60 電子機器、 110 燃料電池システム、 140 加速度センサ、 160 電子機器、 202 燃料電池スタック、 204 バッファタンク、 206 燃料用ポンプ、 208 酸化剤用ポンプ、 210 燃料タンク、 212 分離回収手段、 220 燃料電池システム、 602 蓄電手段、 604 充放電回路、 606 管理回路、 608 CPU、 610 表示部、 612 記憶部、 614 加速度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記燃料電池にて発電した電力の前記機器への供給を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池または前記機器が使用される気圧を検出する気圧センサからなる検出部により検出された気圧の気圧低下率に基づいて燃料電池から前記機器が備える蓄電手段への充電を制御するために制御信号を出力する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell capable of supplying power to an electronic device including a power storage means ;
A control unit for controlling supply of the electric power generated by the fuel cell to the device ,
The control unit charges the power storage means included in the device from the fuel cell based on a pressure decrease rate of the atmospheric pressure detected by a detection unit including a pressure sensor that detects an atmospheric pressure at which the fuel cell or the device is used. Output a control signal to control,
A fuel cell system.
前記燃料電池にて発電した電力の前記機器への供給を制御する制御部と、を備え、A control unit for controlling supply of the electric power generated by the fuel cell to the device,
前記制御部は、前記燃料電池または前記機器が使用される加速度を検出する加速度センサからなる検出部により検出された加速度と当該加速度の継続時間に基づいて燃料電池から前記機器が備える蓄電手段への充電を制御するために制御信号を出力する、The control unit is configured to transfer the fuel cell to the power storage unit included in the device based on the acceleration detected by the detection unit including an acceleration sensor that detects the acceleration at which the fuel cell or the device is used and the duration of the acceleration. Output control signals to control charging,
ことを特徴とする燃料電池システム。A fuel cell system.
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