JP4979885B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
(1):D[%]=(1−Vt/Vout)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。
(2):D[%]=(Vt/Vout)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。
(3):D[%]=(1/(1−Vt/Vout))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。
(4):D[%]=(1/(1+Vt/Vout))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。
(5):D[%]=(1−Iout/It)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(6):D[%]=(Iout/It)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(7):D[%]=(1/(1−Iout/It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(8):D[%]=(1/(1+Iout/It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(9):D[%]=(1−Iout/(η×It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(10):D[%]=(Iout/(η×It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(11):D[%]=(1−(Iout/(η×It)))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(12):D[%]=(1+(Iout/(η×It)))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。
(13):D[%]=(Vout/Vt)×[(2×L×Iout/(Vout×T))] 1/2 ×100
但し、Dはデューティー比を示す。Lは前記トランスを構成する一次側のコイルのインダクタンスを示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは電圧計測手段により計測された電圧を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。TはPWM信号の周期を示す。
(14):D[%]=(It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100
但し、Dはデューティー比を示す。Lは前記トランスの一次側のコイルのインダクタンスを示す。Itは電池電流目標値を示す。Voutは電圧計測手段により計測された電圧を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。TはPWM信号の周期を示す。
前記信号生成手段は、前記電池電流目標値と、前記DC/DCコンバータの電力損失を示す電力変換効率を前記電池電流目標値に基づいて算出し、算出した電力変換効率とを用いて、式(15)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする。
(15):D[%]=(η×It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100
但し、ηは電力変換効率を示す。Lは前記トランスの一次側のコイルのインダクタンスを示す。Itは電池電流目標値を示す。Voutは電圧計測手段により計測された電圧を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。TはPWM信号の周期を示す。
図1は、本発明の実施の形態1による電源装置のブロック図を示している。図1に示すように電源装置は、燃料電池110、DC/DCコンバータ120、スイッチングコントローラ130、電圧計測器140、二次電池150、及び制御部160を備えている。
図2は、デューティー比を説明するための図面である。図2に示すように、デューティー比は、パルス信号の周期Tに対するパルス信号のハイレベル期間Tonの比率を示すものである。実施の形態1では、PWM信号の周期Tは一定とする。なお、以下に示す実施の形態2〜15もPWM信号の周期Tは一定とする。また、周期Tは、リプル電流の大きさや、コイルの大きさ等を考慮して、最適な値が予め設定されている。
式(1−1)をデューティー比Dについて求めると、式(1−2)が得られる。
背景技術に示したように、燃料電池110の動作点を変動させることなく発電電力を取り出すためには、燃料電池の電圧を一定に制御する必要がある。なお、電圧Voutは二次電池150の起電力とその充放電電流によって定まる。
次に、実施の形態2による電源装置について説明する。なお、実施の形態2による電源装置の全体構成は、実施の形態1による電源装置と全体構成を同一とするため図1を用いて説明する。実施の形態2による電源装置は、実施の形態1による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、降圧型(BOOST型)のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。図4は降圧型のDC/DCコンバータの構成を示す回路図である。降圧型のDC/DCコンバータは、コイルL1、2個のスイッチQ1,Q2、及び反転回路I1を備えている。なお、図4において図3に示す素子と同一のものは同一の符号を付し説明を省略する。
D[%]=(Vt/Vout)×100・・・(2)
但し、Dはデューティー比を示す。Voutは電圧計測器140が計測した電圧Voutを示す。制御部160により設定された電池電圧目標値Vtを示す。
次に、実施の形態3による電源装置について説明する。なお、実施の形態3による電源装置の全体構成は、実施の形態1による電源装置と同一構成であるため図1を用いて説明する。実施の形態3による電源装置は、実施の形態1による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、反転型(INVERTER型)のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。図5は、反転型のDC/DCコンバータの構成を示す回路図である。なお、図5において、図3と同一の素子は同一の符号を用いて説明を省略する。図5に示すように反転型のDC/DCコンバータは、2個のスイッチQ1,Q2、コイルL1、及び反転回路I1を備えている。
D[%]=(1/(1−Vt/Vout))×100・・・(3)
但し、Voutは電圧計測器140により計測された電圧を示す。Vtは制御部160により設定された電池電圧目標値Vtを示す。
次に、実施の形態4による電源装置について説明する。なお、実施の形態4による電源装置は、実施の形態1による電源装置と全体構成を同一とするため図1を用いて説明する。実施の形態3による電源装置は、実施の形態1による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、昇降圧型(SEPIC型)のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。
但し、Voutは電圧計測器140により計測された電圧Voutを示す。Vtは制御部160により設定された電池電圧目標値Vtを示す。
次に、本発明の実施の形態5による電源装置について説明する。図7は、実施の形態5による電源装置の構成を示すブロック図である。実施の形態5による電源装置は、実施の形態1による電源装置に対して、電圧計測器140に代えて電流計測器170を備え、DC/DCコンバータ120から出力された電流Ioutと、予め定められた燃料電池110の電池電流目標値Itとに従って、PWM信号のデューティー比Dを算出することを特徴としている。なお、図7において、実施の形態1による電源装置と同一のものは同一の符号を付して説明を省略する。また、燃料電池110は電池スタック111のみ示し、他の部材は図示を省略している。
そして、式(5)によって、算出されたデューティー比DのPWM信号をDC/DCコンバータ120に出力すると、負荷装置200に対して必要な電力を供給しつつ、燃料電池110が出力する電流Iinを電池電流目標値Itとなるように燃料電池110を制御することができ、燃料電池110の動作点を安定させ、燃料電池の発電電力を安定化させることができる。
η=出力電力/入力電力=(Vout×Iout)/(Vin×Iin)・・・(5―1)
電力変換効率ηは、通常1以下であり、DC/DCコンバータ120の電力損失を示す。電力損失が生じる原因としては、スイッチ、コイルの抵抗による電力損失等が挙げられる。なお、電力変換効率ηは燃料電池110から出力される電流Iinを引数とする関数によって特定することもできる。
Iout/Iin=η×(Vout/Vin)・・・(5−2)
そして、式(5−2)の右辺のVout/Vinに式(1−1)を代入し、両辺を100倍すると、式(5−3)が得られる。
D(%)=(1−Iout/η×Iin)×100・・・(5−3)
そして、式(5−3)の電流Iinを電池電流目標値Itに置き換えると式(5−4)が得られる。
D(%)=(1−Iout/η×It)×100・・・(5−4)
そして、式(5―4)においてη=1とすると式(5)が得られる。
次に、実施の形態6による電源装置について説明する。なお、実施の形態6による電源装置は、実施の形態5による電源装置と全体構成を同一とするため図7を用いて説明する。実施の形態5による電源装置は、実施の形態1による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、図4に示す降圧型のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。
D[%]=(Vout/It)×100・・・(6)
このように実施の形態6による電源装置によれば、式(6)によりPWM信号のデューティー比Dを算出し、かつ、スイッチQ2を接続したため、降圧型のDC/DCコンバータを用い、かつ、DC/DCコンバータ120から出力される電流Ioutを用いてデューティー比Dを算出した場合であっても、実施の形態1による電源装置と同様の効果を奏することができる。
次に、実施の形態7による電源装置について説明する。なお、実施の形態7による電源装置は、実施の形態5による電源装置と全体構成を同一とするため図7を用いて説明する。実施の形態7による電源装置は、実施の形態5による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、図5に示す反転型のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。
このように実施の形態7による電源装置によれば、式(7)によりPWM信号のデューティー比Dを算出し、かつ、スイッチQ2を接続したため、反転型のDC/DCコンバータを用い、かつ、DC/DCコンバータ120から出力される電流Ioutを用いてデューティー比Dを算出した場合であっても、実施の形態1による電源装置と同様の効果を奏することができる。
次に、実施の形態8による電源装置について説明する。なお、実施の形態8による電源装置は、実施の形態5による電源装置と全体構成を同一とするため図7を用いて説明する。実施の形態8による電源装置は、実施の形態5による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、図6に示す昇降圧型のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。
なお、式(8)は、式(5)と同様にして、式(5−1)及び式(4)から導出される。
次に、実施の形態9による電源装置について説明する。実施の形態9による電源装置は、実施の形態5による電源装置に対して、更に電力変換効率ηを考慮に入れてデューティー比Dを算出することを特徴とする。
このように実施の形態9によれば、電力変換効率ηを考慮して、PWM信号のデューティー比Dが算出されているため、実施の形態1が奏する効果に加え、トランジスタやコイルの抵抗による電力損失が補正されたPWM信号を生成することができ、燃料電池の発電電力をより安定させることができる。
次に、実施の形態10による電源装置について説明する。なお、実施の形態10による電源装置は、実施の形態9による電源装置と全体構成を同一とするため図8を用いて説明する。実施の形態10による電源装置は、実施の形態9による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、図4に示す降圧型のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。
このように実施の形態10による電源装置によれば、式(10)によりPWM信号のデューティー比Dを算出し、かつ、スイッチQ2を接続したため、降圧型のDC/DCコンバータを用いた場合において、実施の形態9による電源装置と同様の効果を奏することができる。
次に、実施の形態11による電源装置について説明する。なお、実施の形態11による電源装置は、実施の形態9による電源装置と全体構成を同一とするため図8を用いて説明する。実施の形態10による電源装置は、実施の形態9による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、図5に示す反転型のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。
このように実施の形態11による電源装置によれば、式(11)によりPWM信号のデューティー比Dを算出し、かつ、スイッチQ2を接続したため、降圧型のDC/DCコンバータを用いた場合において、実施の形態9による電源装置と同様の効果を奏することができる。
次に、実施の形態12による電源装置について説明する。なお、実施の形態12による電源装置は、実施の形態9による電源装置と全体構成を同一とするため図8を用いて説明する。実施の形態12による電源装置は、実施の形態9による電源装置において、DC/DCコンバータ120として、図6に示す昇降圧型のDC/DCコンバータを用いたことを特徴としている。
このように実施の形態12による電源装置によれば、式(12)によりPWM信号のデューティー比Dを算出し、かつ、スイッチQ2を接続したため、降圧型のDC/DCコンバータを用いた場合において、実施の形態9による電源装置と同様の効果を奏することができる。
次に、実施の形態13による電源装置について説明する。実施の形態13による電源装置は、DC/DCコンバータとしてフライバック式のDC/DCコンバータを採用したことを特徴とする。
但し、Dはデューティー比Dを示す。Lは図10に示すフライバック型のDC/DCコンバータの一次側のコイルL1のインダクタンスを示す。TはPWM信号の周期を示す。
次に、実施の形態14による電源装置について説明する。なお、実施の形態14による電源装置は、実施の形態13による電源装置と同一構成であるため図9及び図10を用いて説明する。実施の形態14による電源装置は、電池電圧目標値Vtに代えて、電池電流目標値ITを用いてデューティー比Dを算出することを特徴としている。
但し、Dはデューティー比Dを示す。図10に示すLはコイルL1のインダクタンスを示す。TはPWM信号の周期を示す。
次に、実施の形態15による電源装置について説明する。なお、実施の形態15による電源装置は、実施の形態13による電源装置と同一構成であるため図9及び図10を用いて説明する。実施の形態14による電源装置は、電力変換効率ηを加味してデューティー比Dを算出することを特徴としている。
但し、Dはデューティー比Dを示す。Lは図10に示すコイルL1のインダクタンスを示す。TはPWM信号の周期を示す。
111a 燃料電池セル
111 電池スタック
112 燃料供給装置
113 浄化部
114 希釈タンク
115 メタノールタンク
116〜119 ポンプ
120 DC/DCコンバータ
130 130a 130b 130c スイッチングコントローラ
131b η算出部
140 電圧計測器
150 二次電池
160 160a 160b 160c 制御部
170 電流計測器
200 負荷装置
Claims (21)
- 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電圧を計測する計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電圧の目標値を示す電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは昇圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧とを用い、式(1)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(1):D[%]=(1−Vt/Vout)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電圧を計測する計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電圧の目標値を示す電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは降圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧とを用い、式(2)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(2):D[%]=(Vt/Vout)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電圧を計測する計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電圧の目標値を示す電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは反転型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧とを用い、式(3)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(3):D[%]=(1/(1−Vt/Vout))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電圧を計測する計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電圧の目標値を示す電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは昇降圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電圧目標値と、前記計測手段により計測された電圧とを用い、式(4)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(4):D[%]=(1/(1+Vt/Vout))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは計測手段により計測された電圧を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、昇圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用い、式(5)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(5):D[%]=(1−Iout/It)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、降圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用い、式(6)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(6):D[%]=(Iout/It)×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、反転型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用い、式(7)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(7):D[%]=(1/(1−Iout/It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、昇降圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用い、式(8)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(8):D[%]=(1/(1+Iout/It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、昇圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、DC/DCコンバータの電力損失を示す電力変換効率を前記電池電流目標値に基づいて算出し、算出した電力変換効率と、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用いて、式(9)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(9):D[%]=(1−Iout/(η×It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、降圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、DC/DCコンバータの電力損失を示す電力変換効率を前記電池電流目標値に基づいて算出し、算出した電力変換効率と、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用いて、式(10)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(10):D[%]=(Iout/(η×It))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、反転型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、DC/DCコンバータの電力損失を示す電力変換効率を前記電池電流目標値に基づいて算出し、算出した電力変換効率と、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用いて、式(11)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(11):D[%]=(1−(Iout/(η×It)))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、昇降圧型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、DC/DCコンバータの電力損失を示す電力変換効率を前記電池電流目標値に基づいて算出し、算出した電力変換効率と、前記電池電流目標値と、前記電流計測手段により計測された電流とを用いて、式(12)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(12):D[%]=(1+(Iout/(η×It)))×100
但し、Dはデューティー比を示す。ηは電力変換効率を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。Itは電池電流目標値を示す。 - 前記昇圧型のDC/DCコンバータは、
一端が前記燃料電池の正極に接続されたコイルと、
前記コイルの他端及び前記燃料電池の負極間に接続された第1のスイッチング素子と、
前記コイルの他端及び前記二次電池の正極間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記信号生成手段から出力されるPWM信号の論理を反転させて前記第2のスイッチング素子に出力する反転回路とを備え、
前記第1及び第2のスイッチング素子は、前記PWM信号に従って相補的にオン・オフすることを特徴とする請求項1、5、及び9のいずれかに記載の電源装置。 - 前記降圧型のDC/DCコンバータは、
一端が前記燃料電池の正極に接続された第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子の他端及び前記燃料電池の負極間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子の他端及び前記二次電池の正極間に接続されたコイルと、
前記PWM信号の論理を反転させて前記第2のスイッチング素子に出力する反転回路とを備え、
前記第1及び第2のスイッチング素子は、前記PWM信号に従って相補的にオン・オフすることを特徴とする請求項2、6、及び10のいずれかに記載の電源装置。 - 前記反転型のDC/DCコンバータは、
一端が前記燃料電池の正極に接続された第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子の他端及び前記燃料電池の負極間に接続されたコイルと、
前記第1のスイッチング素子の他端及び前記二次電池の正極間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記PWM信号の論理を反転させて前記第2のスイッチング素子に出力する反転回路とを備え、
前記第1及び第2のスイッチング素子は、前記PWM信号に従って相補的にオン・オフすることを特徴とする請求項3、7、及び11のいずれかに記載の電源装置。 - 前記昇降圧型のDC/DCコンバータは、
一端が前記燃料電池の正極に接続された第1のコイルと、
前記第1のコイルの他端及び前記燃料電池の負極間に接続された第1のスイッチング素子と、
一端が前記第1のコイルの他端に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの他端及び前記燃料電池の負極間に接続された第2のコイルと、
前記コンデンサの他端及び前記二次電池の正極間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記PWM信号の論理を反転させて前記第2のスイッチング素子に出力する反転回路とを備え、
前記第1及び第2のスイッチング素子は、前記PWM信号に従って、相補的にオン・オフすることを特徴とする請求項4、8、及び12のいずれかに記載の電源装置。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電圧を計測する電圧計測手段と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電圧の目標値を示す電池電圧目標値又は前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電圧計測手段により計測された電圧の計測値と、前記電流検出手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、トランスを含むフライバック型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電圧計測手段により計測された電圧及び前記電流計測手段により計測された電流、並びに前記電池電圧目標値を用いて、式(13)に示す演算を行うことにより、前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(13):D[%]=(Vout/Vt)×[(2×L×Iout/(Vout×T))] 1/2 ×100
但し、Dはデューティー比を示す。Lは前記トランスを構成する一次側のコイルのインダクタンスを示す。Vtは電池電圧目標値を示す。Voutは電圧計測手段により計測された電圧を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。TはPWM信号の周期を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電圧を計測する電圧計測手段と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電圧の目標値を示す電池電圧目標値又は前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電圧計測手段により計測された電圧の計測値と、前記電流検出手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、トランスを含むフライバック型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電圧計測手段により計測された電圧及び前記電流計測手段により計測された電流、並びに前記燃料電池が出力する電流の目標値を示す電池電流目標値を用いて、式(14)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(14):D[%]=(It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))] 1/2 ×100
但し、Dはデューティー比を示す。Lは前記トランスの一次側のコイルのインダクタンスを示す。Itは電池電流目標値を示す。Voutは電圧計測手段により計測された電圧を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。TはPWM信号の周期を示す。 - 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される電圧を調節し、並列接続された負荷装置に出力するDC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータを制御するPWM信号を生成して前記DC/DCコンバータに出力する信号生成手段と、
前記負荷装置に並列接続された二次電池と、
前記DC/DCコンバータから出力される電圧を計測する電圧計測手段と、
前記DC/DCコンバータから出力される電流を計測する電流計測手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記燃料電池から出力される電圧の目標値を示す電池電圧目標値又は前記燃料電池から出力される電流の目標値を示す電池電流目標値と、前記電圧計測手段により計測された電圧の計測値と、前記電流検出手段により計測された電流の計測値とを基に、前記PWM信号のデューティー比を算出し、
前記DC/DCコンバータは、トランスを含むフライバック型のDC/DCコンバータであり、
前記信号生成手段は、前記電池電流目標値と、前記DC/DCコンバータの電力損失を示す電力変換効率を前記電池電流目標値に基づいて算出し、算出した電力変換効率とを用いて、式(15)に示す演算を行うことにより前記PWM信号のデューティー比を算出することを特徴とする電源装置。
(15):D[%]=(η×It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))] 1/2 ×100
但し、ηは電力変換効率を示す。Lは前記トランスの一次側のコイルのインダクタンスを示す。Itは電池電流目標値を示す。Voutは電圧計測手段により計測された電圧を示す。Ioutは電流計測手段により計測された電流を示す。TはPWM信号の周期を示す。 - 前記フライバック型のDC/DCコンバータは、
一次側のコイルの一端が前記燃料電池の正極に接続され、二次側のコイルの一端が前記二次電池の負極に接続されたトランスと、
前記一次側のコイルの他端及び前記燃料電池の負極間に接続された第1のスイッチング素子と、
前記二次側のコイルの一端及び前記二次電池の正極間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記PWM信号の論理を反転させて前記第2のスイッチング素子に出力する反転回路とを備え、
前記第1及び第2のスイッチング素子は、前記PWM信号に従って相補的にオン・オフすることを特徴とする請求項17〜19のいずれかに記載の電源装置。 - 前記燃料電池は、燃料非循環型のダイレクトメタノール型燃料電池であることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の電源装置。
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