JP5308268B2 - Power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池から負荷に電力を供給する電力供給システムに関し、特に、燃料電池及び2次電池から負荷に並列給電する電力供給システムに関する。 The present invention relates to a power supply system that supplies power from a fuel cell to a load, and more particularly to a power supply system that supplies power in parallel from a fuel cell and a secondary battery to a load.
従来、太陽電池や燃料電池等の独立型電源及び2次電池を用いた電源システムとして、負荷に対して並列給電を行うものが知られている(特許文献1参照)。この電源システムでは、燃料電池と2次電池と負荷との間に、3つの昇圧コンバータを備え、燃料電池から第1の昇圧コンバータを介して負荷へ給電すると共に、燃料電池の余剰電力を第2の昇圧コンバータを介して2次電池に蓄電する。また、2次電池から第3の昇圧コンバータを介して負荷へ給電することで、燃料電池からの出力不足分を補う。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a power supply system using a stand-alone power source such as a solar cell or a fuel cell and a secondary battery, one that performs parallel power feeding to a load is known (see Patent Document 1). In this power supply system, three boost converters are provided between the fuel cell, the secondary battery, and the load. Power is supplied from the fuel cell to the load via the first boost converter, and surplus power of the fuel cell is supplied to the second booster. Is stored in the secondary battery via the step-up converter. Further, power shortage from the fuel cell is compensated by supplying power from the secondary battery to the load via the third boost converter.
また、燃料電池搭載車両において、車両補機と低電圧バッテリとを含む12[V]の低電圧系統と、燃料電池補機と負荷とを含む350[V]の高電圧系統とを、昇降圧可能なDC/DCコンバータにより電圧調整して接続する電力供給システムが知られている(特許文献2参照)。この電力供給システムでは、燃料電池の出力電圧を負荷にそのまま印加するように接続している。 Further, in a fuel cell vehicle, a 12 [V] low voltage system including a vehicle auxiliary machine and a low voltage battery and a 350 [V] high voltage system including a fuel cell auxiliary machine and a load are stepped up and down. There is known a power supply system in which voltage is adjusted and connected by a possible DC / DC converter (see Patent Document 2). In this power supply system, the output voltage of the fuel cell is connected to the load as it is.
また、燃料電池の技術分野においては、コスト削減やスペース上の制約から、燃料電池のスタックのセル数を低減しようとする技術課題もある。スタックのセル数を低減した場合には、燃料電池の出力電圧が低下するため、特許文献2に記載のように燃料電池の出力電圧を負荷にそのまま印加すると、負荷に必要なモータ出力が得られない。従来から、特許文献2に記載の電力供給システムに対して、さらに、燃料電池の出力口に、強電用昇圧器を設け、この強電用昇圧器を介して負荷に給電するシステムも知られている(特許文献3参照)。特許文献3に記載のシステムでは、強電用昇圧器から給電可能な2次電池も備えており、この2次電池から燃料電池補機や負荷に給電することもできる。
Further, in the technical field of fuel cells, there are technical challenges to reduce the number of fuel cell stacks due to cost reduction and space constraints. When the number of cells in the stack is reduced, the output voltage of the fuel cell decreases. Therefore, when the output voltage of the fuel cell is directly applied to the load as described in
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載のシステムでは、燃料電池の電圧の変動幅が大きい場合やバッテリ電圧の低下がある場合に、各システム要素に安定して電力を供給することができない。また、特許文献3に記載のシステムでは、燃料電池の電圧やバッテリ(2次電池や低電圧バッテリ)の電圧に変動がある場合に、燃料電池補機や負荷へ安定した電圧での給電が困難であるという課題があった。
However, the systems described in
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、電力供給システムの電源の電圧変動がある場合であっても、電力供給システムの安定運転を可能とし、かつ、電力供給システムのコストを低減することのできる技術を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention solves the above-described problems, enables stable operation of the power supply system even when there is a voltage fluctuation of the power supply system power supply, and reduces the cost of the power supply system. It aims at providing the technology that can do.
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、本発明に係る電力供給システムは、直流電源としての燃料電池から出力する第1の電圧を昇圧した後に第1の給電経路から負荷に給電すると共に、別の直流電源としての2次電池から出力する第2の電圧を前記第1の給電経路から前記負荷に並列に給電可能な電力供給システムであって、前記燃料電池及び前記2次電池から並列給電可能な第2の給電経路に接続され第3の電圧で駆動する燃料電池用補機を少なくとも含む補機系統と、前記燃料電池と前記負荷への第1の給電経路との間に接続され前記燃料電池の第1の電圧の電圧値を1倍以上に昇圧して第4の電圧の電圧値に変換する第1の電力変換器と、前記燃料電池と前記補機系統への第2の給電経路との間に接続され前記燃料電池の第1の電圧の電圧値を1倍以上に昇圧して前記第3の電圧と同じ電圧値に変換する第2の電力変換器と、前記2次電池と前記補機系統への第2の給電経路との間に接続され前記2次電池の第2の電圧の電圧値を1倍以下に降圧して前記第3の電圧と同じ電圧値に変換する第3の電力変換器と、を備えることを特徴とする。 The present invention was devised to achieve the above object, and a power supply system according to the present invention boosts a first voltage output from a fuel cell as a DC power source and then uses a first power supply path. A power supply system capable of supplying power to a load and supplying a second voltage output from a secondary battery as another DC power source in parallel to the load from the first power supply path, the fuel cell, An auxiliary system including at least a fuel cell auxiliary machine connected to a second power supply path capable of parallel power supply from the secondary battery and driven by a third voltage; a first power supply path to the fuel cell and the load; A first power converter which is connected between the first power converter and boosts the voltage value of the first voltage of the fuel cell to a voltage value of four times or more, and the fuel cell and the auxiliary system Connected to the second power supply path to A second power converter that boosts the voltage value of the first voltage of the battery cell by a factor of 1 or more and converts it to the same voltage value as the third voltage, and a second power converter to the secondary battery and the auxiliary system A third power converter connected between two power supply paths and stepping down the voltage value of the second voltage of the secondary battery to 1 or less and converting it to the same voltage value as the third voltage; It is characterized by providing.
かかる構成によれば、電力供給システムは、燃料電池及び2次電池から、第1及び第2の給電経路を介して負荷及び補機系統に対してそれぞれ給電するので、電源の電圧変動がある場合であっても、電力供給システムの安定運転を可能とすることができる。また、電力供給システムは、第1の電力変換器により昇圧した電力を負荷に供給できるので、燃料電池のスタックのセル数を低減できる。また、電力供給システムは、第2の電力変換器により昇圧した電力を補機系統に供給できるので、補機系統に供給する電圧を所望の値に設定することで、汎用的で安価な補機を採用することが可能となる。また、電力供給システムは、第3の電力変換器により降圧した電力を補機系統に供給できるので、燃料電池の起動時に2次電池から第1及び第2の電力変換器を経由することなく、燃料電池用補機に給電することができる。ここで、第1の電力変換器は昇圧機能さえあればよいので、小型で安価な昇圧器とすることができる。また、電力供給システムは、2次電池が満充電の場合に、負荷からの回生電力を第3の電力変換器により降圧して補機系統に供給できる。 According to such a configuration, the power supply system supplies power from the fuel cell and the secondary battery to the load and the auxiliary system via the first and second power supply paths, respectively. Even so, it is possible to enable stable operation of the power supply system. Further, since the power supply system can supply the power boosted by the first power converter to the load, the number of fuel cell stacks can be reduced. In addition, since the power supply system can supply the power boosted by the second power converter to the auxiliary system, it is possible to set a voltage to be supplied to the auxiliary system to a desired value, so that a general-purpose and inexpensive auxiliary machine Can be adopted. In addition, since the power supply system can supply the power reduced by the third power converter to the auxiliary system, the secondary battery does not pass through the first and second power converters when starting the fuel cell. Power can be supplied to the fuel cell auxiliary machine. Here, since the first power converter only needs to have a boosting function, it can be a small and inexpensive booster. In addition, when the secondary battery is fully charged, the power supply system can step down the regenerative power from the load by the third power converter and supply it to the auxiliary system.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の第1の電圧の最大値は、前記2次電池の第2の電圧の最小値よりも小さいことが好ましい。 In the power supply system according to the present invention, it is preferable that the maximum value of the first voltage of the fuel cell is smaller than the minimum value of the second voltage of the secondary battery.
かかる構成によれば、電力供給システムは、第1の電圧を好適な範囲とすることで、第1の電力変換器により昇圧した第4の電圧を、2次電池の第2の電圧よりも小さくすることが可能なので、燃料電池よりも2次電池を優先して負荷に給電するモードで動作することができる。 According to such a configuration, the power supply system sets the first voltage within a suitable range so that the fourth voltage boosted by the first power converter is smaller than the second voltage of the secondary battery. Therefore, it is possible to operate in a mode in which the secondary battery is prioritized over the fuel cell and power is supplied to the load.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記2次電池の第2の電圧の最小値が、前記燃料電池の第1の電圧の最大値及び前記補機系統を駆動させる第3の電圧の値よりも大きいことが好ましい。 In the power supply system according to the present invention, the minimum value of the second voltage of the secondary battery is such that the maximum value of the first voltage of the fuel cell and the value of the third voltage that drives the auxiliary system. Is preferably larger.
かかる構成によれば、電力供給システムは、第2の電圧を好適な範囲とすることで、負荷からの回生電力が生じた場合に、第3の電力変換器を介して補機系統に供給する前に、より多くの回生電力を2次電池への給電に充てるモードで動作することができる。 According to such a configuration, the power supply system supplies the auxiliary voltage to the auxiliary system via the third power converter when regenerative power from the load is generated by setting the second voltage within a suitable range. Before, it can operate | move in the mode which allocates more regenerative electric power to the electric power feeding to a secondary battery.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記補機系統を駆動させる第3の電圧の値が、前記燃料電池の第1の電圧の最大値以上であり、かつ、前記2次電池の第2の電圧の最小値よりも低いことが好ましい。 Further, in the power supply system according to the present invention, the value of the third voltage for driving the auxiliary system is equal to or greater than the maximum value of the first voltage of the fuel cell, and the second voltage of the secondary battery. The voltage is preferably lower than the minimum value.
かかる構成によれば、電力供給システムは、第3の電圧を好適な範囲とすることで、燃料電池のスタックのセル数を低減した上で、補機系統に汎用的で安価な補機を採用することが可能となる。 According to such a configuration, the power supply system adopts a general-purpose and inexpensive auxiliary machine for the auxiliary system while reducing the number of cells of the fuel cell stack by setting the third voltage within a suitable range. It becomes possible to do.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記第3の電圧を好適な範囲とした構成において、前記補機系統が、さらに、少なくとも車両の灯火類を含む車両補機と、前記補機系統への第2の給電経路と前記車両補機との間に接続され前記第3の電圧の電圧値を降圧して前記車両補機の最大電圧である第5の電圧の電圧値に変換する降圧器と、を備えることが好ましい。 In the power supply system according to the present invention, in the configuration in which the third voltage is in a preferable range, the auxiliary system further includes a vehicle auxiliary machine including at least a vehicle lamp, and the auxiliary system. A step-down converter connected between the second power supply path of the vehicle and the vehicle auxiliary device for stepping down the voltage value of the third voltage and converting it to a voltage value of a fifth voltage that is the maximum voltage of the vehicle auxiliary device And preferably.
かかる構成によれば、電力供給システムは、補機系統に、高電圧系統である燃料電池用補機だけではなく、低電圧系統である車両補機に対して、第2の給電経路を介して燃料電池及び2次電池から並列給電可能となり、各システム要素に対して安定して電力を供給することができる。また、電力供給システムは、燃料電池搭載車両に好適である。 According to such a configuration, the power supply system provides not only the fuel cell auxiliary machine that is the high voltage system but also the vehicle auxiliary machine that is the low voltage system to the auxiliary system via the second power supply path. Power can be supplied in parallel from the fuel cell and the secondary battery, and power can be stably supplied to each system element. The power supply system is suitable for a fuel cell vehicle.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記第3の電圧を好適な範囲とした構成において、前記補機系統が、さらに、前記第3の電圧で駆動する車室内用空調機を含むことが好ましい。 In the power supply system according to the present invention, in the configuration in which the third voltage is in a suitable range, the auxiliary system further includes a vehicle interior air conditioner that is driven by the third voltage. preferable.
かかる構成によれば、電力供給システムは、各システム要素に対して安定して電力を供給することができ、燃料電池搭載車両に好適である。 According to such a configuration, the power supply system can stably supply power to each system element, and is suitable for a fuel cell vehicle.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の起動時において、前記2次電池の第2の電圧を前記第3の電力変換器により降圧して前記燃料電池用補機へ電力を供給することが好ましい。 The power supply system according to the present invention supplies the power to the fuel cell auxiliary device by stepping down the second voltage of the secondary battery by the third power converter when the fuel cell is started. It is preferable to do.
かかる構成によれば、電力供給システムは、燃料電池の起動時に、2次電池から第3の電力変換器を介して補機系統へ電力を供給するので、2次電池から第1及び第2の電力変換器を経由することなく、燃料電池用補機に給電することができる。 According to such a configuration, since the power supply system supplies power from the secondary battery to the auxiliary system via the third power converter when the fuel cell is started, the first and second from the secondary battery. Power can be supplied to the fuel cell auxiliary machine without going through the power converter.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の発電量を検知する発電量検知手段をさらに有し、前記燃料電池が発電を開始し、前記燃料電池用補機を駆動可能な程度の電力を発電していることを検知した場合に、前記2次電池の第2の電圧を降圧して前記燃料電池用補機へ供給する第3の電力変換器を停止させることが好ましい。 The power supply system according to the present invention further includes power generation amount detection means for detecting the power generation amount of the fuel cell, and the fuel cell starts power generation and can drive the fuel cell auxiliary device. When it is detected that electric power is being generated, it is preferable to stop the third power converter that steps down the second voltage of the secondary battery and supplies it to the fuel cell auxiliary machine.
かかる構成によれば、電力供給システムは、燃料電池の起動後に、燃料電池が燃料電池用補機を駆動可能な程度の電力を発電できるようになった場合に、第3の電力変換器の動作を停止するので、2次電池の無駄な放電を防止できる。 According to such a configuration, the power supply system operates the third power converter when the fuel cell can generate enough power to drive the fuel cell auxiliary device after the fuel cell is started. Therefore, useless discharge of the secondary battery can be prevented.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の発電量を検知する発電量検知手段をさらに有し、前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、当該システムを利用する利用者の出力要求があった場合に、前記燃料電池の第1の電圧を昇圧した第4の電圧を前記負荷へ供給する第1の電力変換器を動作させることが好ましい。 The power supply system according to the present invention further includes a power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell, wherein the fuel cell generates power enough to drive the load. A first voltage that is detected by the power generation amount detection means and supplies a fourth voltage obtained by boosting the first voltage of the fuel cell to the load when there is an output request from a user who uses the system. It is preferable to operate the power converter.
かかる構成によれば、電力供給システムは、燃料電池の起動後に、燃料電池が負荷を駆動可能な程度の電力を発電していない場合と、利用者の出力要求がない場合の少なくともいずれかの場合には、第1の電力変換器を動作させないので、燃料電池の無駄な放電を防止できる。 According to such a configuration, after the fuel cell is started, the power supply system is at least one of a case where the fuel cell does not generate enough power to drive the load and a case where there is no user output request. Since the first power converter is not operated, wasteful discharge of the fuel cell can be prevented.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の発電量を検知する発電量検知手段と、前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、当該システムを利用する利用者の出力要求があり、さらに、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも低いことを前記蓄電量検知手段により検知した場合に、前記第1の電力変換器によって前記第4の電圧の電圧値が前記第2の電圧の電圧値より大きくなるように前記第1の電圧を昇圧することが好ましい。 The power supply system according to the present invention further comprises: a power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell; and a power storage amount detecting means for detecting a power storage amount of the secondary battery, wherein the fuel cell Is detected by the power generation amount detection means that the power generation amount is sufficient to drive the load, and there is an output request from the user who uses the system. Is detected to be lower than a predetermined value by the storage amount detecting means so that the voltage value of the fourth voltage is larger than the voltage value of the second voltage by the first power converter. It is preferable to boost the first voltage.
かかる構成によれば、電力供給システムは、この場合に、負荷に給電する第4の電圧の電圧値が2次電池の第2の電圧の電圧値より大きくなるように燃料電池の出力を昇圧するので、燃料電池から負荷への給電と並列に、燃料電池から2次電池を充電することができる。ここで、2次電池の蓄電量の所定値は、例えば、燃料電池の再起動時に必要な電力に相当する蓄電量の値である。 According to this configuration, in this case, the power supply system boosts the output of the fuel cell so that the voltage value of the fourth voltage that supplies power to the load is larger than the voltage value of the second voltage of the secondary battery. Therefore, the secondary battery can be charged from the fuel cell in parallel with the power supply from the fuel cell to the load. Here, the predetermined value of the storage amount of the secondary battery is, for example, the value of the storage amount corresponding to the electric power required when the fuel cell is restarted.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の発電量を検知する発電量検知手段と、前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、当該システムを利用する利用者の出力要求があり、さらに、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも高いことを前記蓄電量検知手段により検知した場合に、前記第1の電力変換器によって前記第4の電圧の電圧値が前記第2の電圧の電圧値より小さくなるように前記第1の電圧を昇圧することが好ましい。 The power supply system according to the present invention further comprises: a power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell; and a power storage amount detecting means for detecting a power storage amount of the secondary battery, wherein the fuel cell Is detected by the power generation amount detection means that the power generation amount is sufficient to drive the load, and there is an output request from the user who uses the system. Is higher than a predetermined value by the storage amount detection means, the first power converter causes the voltage value of the fourth voltage to be smaller than the voltage value of the second voltage. It is preferable to boost the first voltage.
かかる構成によれば、電力供給システムは、この場合に、負荷に給電する第4の電圧の電圧値が2次電池の第2の電圧の電圧値より小さくなるように燃料電池の出力を昇圧するので、燃料電池よりも2次電池を優先して負荷に給電するモードで動作することができる。そのため、燃料電池の無駄な放電を低減することで、燃料電池の劣化を防止し、長寿命化を図ることで、メンテナンスに係るコストを低減できる。ここで、2次電池の蓄電量の所定値は、例えば、回生時電力を受け入れる程度のマージンがない場合の蓄電量の値である。 According to this configuration, in this case, the power supply system boosts the output of the fuel cell so that the voltage value of the fourth voltage that supplies power to the load is smaller than the voltage value of the second voltage of the secondary battery. Therefore, it is possible to operate in a mode in which the secondary battery is prioritized over the fuel cell and power is supplied to the load. Therefore, by reducing wasteful discharge of the fuel cell, it is possible to prevent deterioration of the fuel cell and to prolong the service life, thereby reducing the cost for maintenance. Here, the predetermined value of the storage amount of the secondary battery is, for example, the value of the storage amount when there is no margin enough to accept regenerative power.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の発電量を検知する発電量検知手段と、前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも高いことを前記蓄電量検知手段により検知し、さらに、当該システムを利用する利用者の要求出力が燃料電池出力のみでは満たされない場合に、前記第1の電力変換器によって前記第4の電圧の電圧値が前記第2の電圧の電圧値と同等になるように前記第1の電圧を昇圧することが好ましい。 The power supply system according to the present invention further comprises: a power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell; and a power storage amount detecting means for detecting a power storage amount of the secondary battery, wherein the fuel cell The power generation amount detecting means detects that the battery is generating power enough to drive the load, and the power storage amount detection means detects that the storage amount of the secondary battery is higher than a predetermined value. Further, when the demand output of the user who uses the system is not satisfied only by the fuel cell output, the voltage value of the fourth voltage is changed to the voltage value of the second voltage by the first power converter. It is preferable to boost the first voltage so as to be equivalent to the above.
かかる構成によれば、電力供給システムは、この場合に、負荷に給電する第4の電圧の電圧値が2次電池の第2の電圧の電圧値と同等になるように燃料電池の出力を昇圧するので、燃料電池及び2次電池の双方から負荷に給電するモードで動作することができる。そのため、電力供給システムは、燃料電池及び2次電池を合わせた供給可能な最大出力の電力を負荷に供給することができる。ここで、2次電池の蓄電量の所定値は、例えば、回生時電力を受け入れる程度のマージンがない場合の蓄電量の値である。蓄電量の所定値を超える場合、2次電池の蓄電量が再起動時の必要電力を確保しつつ、車両の加速時などに利用者の要求出力を満たすように、負荷に並列給電することができる。 According to such a configuration, in this case, the power supply system boosts the output of the fuel cell so that the voltage value of the fourth voltage supplied to the load is equal to the voltage value of the second voltage of the secondary battery. Therefore, it is possible to operate in a mode in which power is supplied from both the fuel cell and the secondary battery to the load. Therefore, the power supply system can supply the load with the maximum output power that can be supplied by combining the fuel cell and the secondary battery. Here, the predetermined value of the storage amount of the secondary battery is, for example, the value of the storage amount when there is no margin enough to accept regenerative power. When the amount of stored electricity exceeds a predetermined value, it is possible to supply power in parallel to the load so that the amount of electricity stored in the secondary battery satisfies the user's required output while accelerating the vehicle while ensuring the necessary power at the time of restart. it can.
また、本発明に係る電力供給システムは、前記燃料電池の発電量を検知する発電量検知手段と、前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも高いことを前記蓄電量検知手段により検知し、さらに、前記負荷からの電力回生が生じた場合に、前記第3の電力変換器によって当該回生電力の電圧を、前記補機系統を駆動させる第3の電圧まで降圧し、降圧した回生電力を前記第2の給電経路を介して前記補機系統へ給電することが好ましい。 The power supply system according to the present invention further comprises: a power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell; and a power storage amount detecting means for detecting a power storage amount of the secondary battery, wherein the fuel cell The power generation amount detecting means detects that the battery is generating power enough to drive the load, and the power storage amount detection means detects that the storage amount of the secondary battery is higher than a predetermined value. Further, when power regeneration from the load occurs, the voltage of the regenerative power is stepped down to the third voltage for driving the auxiliary system by the third power converter, and the regenerative power is stepped down. Is preferably supplied to the auxiliary system via the second power supply path.
かかる構成によれば、電力供給システムは、このように2次電池により回生電力を受けきることができない場合、余剰回生電力を補機系統で消費させることができる。ここで、2次電池の蓄電量の所定値は、例えば、回生時電力を受け入れる程度のマージンがない場合の蓄電量の値である。 According to such a configuration, when the power supply system cannot receive the regenerative power by the secondary battery in this way, the surplus regenerative power can be consumed by the auxiliary system. Here, the predetermined value of the storage amount of the secondary battery is, for example, the value of the storage amount when there is no margin enough to accept regenerative power.
本発明によれば、電力供給システムの電源の電圧変動がある場合であっても、電力供給システムの安定運転を可能とし、かつ、電力供給システムのコストを低減することができる。また、電力供給システムの安定運転を可能とすることで、システム効率の低下を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a case where there exists a voltage fluctuation of the power supply of a power supply system, the stable operation of a power supply system is attained and the cost of a power supply system can be reduced. Further, by enabling stable operation of the power supply system, it is possible to reduce a decrease in system efficiency.
本発明の電力供給システムを実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
[電力供給システムの構成]
本実施形態に係る電力供給システム1は、燃料電池車に搭載されているものとして説明する。この電力供給システム1は、図1に示すように、負荷としてのモータ2に並列給電する燃料電池3及び2次電池4と、燃料電池3及び2次電池4から並列給電可能な補機系統5と、これら負荷、燃料電池3、2次電池4及び補機系統5の間の電圧を調整する電圧調整器10とを主に備えている。
An embodiment for implementing a power supply system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Configuration of power supply system]
The
モータ2は、例えば、車輪駆動用のメインモータである。
燃料電池3は、直流電源であり、例えば、固体高分子型(PEM:Proton Exchange Membrane)の燃料電池であり、多数のセルを積層して構成されている。
2次電池4は、直流電源であり、例えば、リチウムイオン電池から構成されている。
The
The
The
補機系統5は、エアポンプ6と、降圧器7と、エアコンディショナ8と、車両補機9とを備えている。エアポンプ6は、空気(酸化剤ガス)を圧縮して燃料電池3に供給するものである。なお、燃料電池用補機の一例としてエアポンプ6を示したが、燃料電池用補機には、図示は省略するが、高圧の水素ガス(燃料ガス)を供給する燃料ガス供給系等が含まれる。
The
降圧器7は、補機系統5に供給される高電圧を降圧して車両補機9に供給するものであり、降圧用のDC/DCコンバータから構成される。
エアコンディショナ(車室内用空調機)8は、補機系統5に供給される高電圧で駆動する補機である。
The step-down
The air conditioner (vehicle compartment air conditioner) 8 is an auxiliary machine driven by a high voltage supplied to the
車両補機9は、例えば、車両の灯火類である。図1では車両補機9を1つだけ示したが、車両補機9の個数はこの限りではない。この車両補機9には、例えば、パワーウィンド、ワイパなど走行に関係する電気装備品や、オーディオ、カーナビゲーションなどの機器を含むこともできる。
なお、図示は省略するが、補機系統5には、低電圧系統と補機系統5に供給される高電圧系統との電圧を調整するDC/DCコンバータと、12[V]の低電圧バッテリとをさらに含むことができる。
The vehicle
Although not shown, the
電圧調整器10は、3つの単方向DC/DCコンバータとして、DC/DCコンバータ11と、DC/DCコンバータ12と、DC/DCコンバータ13とを備えている。
DC/DCコンバータ(第1の電力変換器)11及びDC/DCコンバータ(第2の電力変換器)12は、1倍以上に倍率可変できる単方向昇圧器から構成されている。
DC/DCコンバータ(第3の電力変換器)13は、1倍以下に倍率可変できる単方向降圧器から構成されている。
The voltage regulator 10 includes a DC /
The DC / DC converter (first power converter) 11 and the DC / DC converter (second power converter) 12 are composed of a unidirectional booster that can change the magnification by 1 or more.
The DC / DC converter (third power converter) 13 is composed of a unidirectional step-down voltage capable of changing the magnification to 1 times or less.
DC/DCコンバータ11の低電圧側は、第1のバス31により燃料電池3に接続されており、高電圧側は、第1の給電経路51によりインバータ20を介してモータ2に接続されている。また、2次電池4は、第2のバス32により接続点42を介して第1の給電経路51に接続されている。つまり、燃料電池3及び2次電池4は、それぞれ第1のバス31及び第2のバス32により、第1の給電経路51を介してモータ2に給電可能に接続されている。
The low voltage side of the DC /
DC/DCコンバータ12の低電圧側は、接続点41を介して第1のバス31に接続されており、高電圧側は、第2の給電経路52により補機系統5に接続されている。
また、DC/DCコンバータ13の高電圧側は、接続点43を介して第2のバス32に接続されており、低電圧側は、接続点44を介して第2の給電経路52に接続されている。言い換えると、燃料電池3は、第1のバス31、DC/DCコンバータ12及び第2の給電経路52により補機系統5に給電可能に接続されており、また、2次電池4は、第2のバス32、DC/DCコンバータ13及び第2の給電経路52により補機系統5に給電可能に接続されている。
また、補機系統5への第2の給電経路52は、第3のバス33に接続されている。第3のバス33は、エアポンプ6、降圧器7及びエアコンディショナ8と接続されている。
The low voltage side of the DC /
The high voltage side of the DC /
The second
本実施形態では、燃料電池3は、図1に示すように、発電量検知手段14を備えることとした。発電量検知手段14は、燃料電池3の発電量を検知するために、例えば燃料電池3の出力電流及び出力電圧を検出する機器であり、電流計や電圧計などで構成され、燃料電池3の出力端子に接続している。また、発電量検知手段14は、図示しない制御装置(例えば、ECU:electronic control unit)と接続しており、この制御装置は、燃料電池3の発電量(出力電流、出力電圧)を監視可能となっている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、2次電池4は、図1に示すように、蓄電量検知手段15を備えることとした。蓄電量検知手段15は、2次電池4の蓄電量を検知するために、2次電池4の出力電流を検出する機器であり、電流計などで構成され、2次電池4の出力端子に接続している。また、蓄電量検知手段15は、図示しない制御装置(例えば、ECU)と接続しており、この制御装置は、2次電池4から放出される電流または充電される電流(以下、単にバッテリ電流という)の値(バッテリ電流値)を積算し、積算したバッテリ電流値を、2次電池4のバッテリ容量で除算することによって蓄電量を算出する。これにより、2次電池4の蓄電量を監視可能となっている。なお、蓄電量検知手段15を電圧計などで構成した場合には、図示しない制御装置において、予め求めた電圧−蓄電量特性と検出電圧とを用いることで蓄電量を求めることも可能である。
Further, in the present embodiment, the
なお、電力供給システム1のシステム要素は、図示しない制御装置(例えば、ECU)により制御可能になっている。つまり、この制御装置は、例えば、電圧調整器10の各DC/DCコンバータ11,12,13への動作制御信号、インバータ20への動作制御信号、補機系統5への動作制御信号を出力することができる。
The system elements of the
[電力供給システムのシステム要素の電圧の関係]
以下では、燃料電池3の出力電圧を第1の電圧という。2次電池4の出力電圧を第2の電圧という。補機系統5の駆動電圧を第3の電圧という。DC/DCコンバータ11によって昇圧した結果の電圧を第4の電圧という。補機系統5の降圧器7が、第3の電圧を降圧した低電圧を第5の電圧という。
[Relationship of system component voltage of power supply system]
Hereinafter, the output voltage of the
第1、第2及び第3の電圧間の電圧値V1,V2,V3の大小関係においては、補機系統5を駆動させる第3の電圧の値V3が、燃料電池3の第1の電圧の最大値V1(max)以上であることが好ましい。また、補機系統5の第3の電圧の値V3は、2次電池4の第2の電圧の最小値V2(min)よりも低いことが好ましい。
First, in the magnitude relation between the voltage value V 1, V 2, V 3 between the second and third voltage, the value V 3 of the third voltage for driving the
この好適な条件において、第1ないし第5の電圧の電圧値を例示する。
燃料電池3の第1の電圧の電圧値V1は、例えば150〜300[V]である。
2次電池4の第2の電圧の電圧値V2は、例えば400〜600[V]である。
補機系統5の第3の電圧の電圧値V3は、例えば300[V]の一定値である。
DC/DCコンバータ11の出力する第4の電圧の電圧値V4は、例えば300〜700[V]である。降圧器7の出力する第5の電圧の電圧値V5は、例えば12[V]である。この場合、車両補機9は、12[V]の電圧で駆動する12V機器である。
The voltage values of the first to fifth voltages are exemplified under these preferable conditions.
The voltage value V 1 of the first voltage of the
The voltage value V2 of the second voltage of the
The voltage value V 3 of the third voltage of the
The voltage value V 4 of the fourth voltage output from the DC /
[電力供給システムの動作]
ここでは、電力供給システム1の搭載された燃料電池車両の動作状態を、1.燃料電池の起動時、2.燃料電池の起動直後、3.燃料電池車両の通常走行時、4.燃料電池車両の加速走行時及び最大出力走行時、5.回生電力発生時に分けて、燃料電池車両の動作状態と給電との関係について図2〜図6を参照(適宜図1参照)して説明する。
[Operation of power supply system]
Here, the operating state of the fuel cell vehicle in which the
以下では、燃料電池3の第1の電圧のことを「FC電源電圧」、DC/DCコンバータ11の出力する第4の電圧のことを「負荷給電FC電圧」、2次電池4の第2の電圧のことを「バッテリ電圧」、補機系統5の第3の電圧のことを「補機系統電圧」とそれぞれ呼称する。
Hereinafter, the first voltage of the
≪1.燃料電池の起動時≫
燃料電池3の起動時には、燃料電池3はまだ発電していないので、まず2次電池4からの電力で燃料電池用補機を動かす必要がある。そこで、図2(a)に示すように、DC/DCコンバータ13によりバッテリ電圧(例えば400〜600[V])を補機系統電圧(例えば300[V])まで降圧させる。具体的には、「2次電池4→第2のバス32→接続点43→DC/DCコンバータ13→接続点44→第2の給電経路52→補機系統5」の経路で電流が流れる。
<< 1. When starting the fuel cell >>
Since the
これにより、補機系統5において、2次電池4から給電されたエアポンプ(エアコンプレッサ)6(図1参照)は、エア(圧縮した空気)を燃料電池3へ圧送して燃料電池3を起動する。このとき、DC/DCコンバータ12は動作させないので、この電流が燃料電池3に逆流することもない。
As a result, in the
また、燃料電池3の起動時(燃料電池3の発電量が不充分であるとき)に走行する必要がある場合には、図2(b)に示すように、補機系統5に電力供給している2次電池4から、並行してモータ2に電力供給する。具体的には、「2次電池4→第2のバス32→接続点42→第1の給電経路51→インバータ20→モータ2」の経路で電流が流れる。これにより、燃料電池3の起動時であっても、燃料電池車両は走行可能となる。なお、起動時に走行する必要がある場合とは、起動時に燃料電池車両の運転者(当該システムの利用者)の出力要求がある場合のことである。アクセルが踏まれたときに図示しない制御装置により運転者の出力要求があると判定される。
Further, when it is necessary to travel when the
≪2.燃料電池の起動直後≫
燃料電池3の起動後の間もないときにおいて、燃料電池3が充分に発電するようになったら、燃料電池3からの電力でエアポンプ6(図1参照)等の燃料電池用補機を動かす段階に移行する。この場合、燃料電池3が発電を開始してから、発電量検知手段14(図1参照)によって、燃料電池3の出力電圧等を検知し、続いて、図示しない制御装置によって、燃料電池3からの電圧を出力可能であると判定すると、DC/DCコンバータ13を停止させる制御信号を出力する。これにより、図2(a)に示す状態から、図3(a)に示す状態に移行する。つまり、2次電池4からエアポンプ6への電力供給が停止する。この図3(a)に示す状態では、各DC/DCコンバータ11,12,13は停止している。なお、2次電池4からエアポンプ6への電力供給の停止直前から、燃料電池3によるエアポンプ6への電力供給を行うようにしてもよい。
≪2. Immediately after starting the fuel cell >>
When the
続いて、図3(b)に示すように、DC/DCコンバータ12を動作させ、FC電源電圧(150〜300[V])を、補機系統電圧(300[V])まで昇圧して補機系統5に供給する。具体的には、「燃料電池3→第1のバス31→接続点41→DC/DCコンバータ12→第2の給電経路52→補機系統5」の経路で電流が流れる。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, the DC /
そして、図示しない制御装置は、燃料電池3からモータ2を駆動して走行できるだけの出力が取れており、かつ、発電が安定していると判定したら、補機系統5の図示しない低電圧バッテリの電力消費を抑えるため、燃料電池3の電力でエアポンプ6等の燃料電池用補機を駆動する。これにより、燃料電池3から給電されたエアポンプ6(図1参照)は、エア(圧縮した空気)を燃料電池3へ圧送する。なお、図示しない制御装置による判定前には、補機系統5において図示しない低電圧バッテリ及びDC/DCコンバータからの給電によりエアポンプ6等を駆動している。
When the control device (not shown) drives the
また、燃料電池3の起動後の間もないときに、走行する必要がある場合には、図3(c)に示すように、2次電池4から、並行してモータ2に電力供給する。これにより、燃料電池3の起動後の間もないときであっても、燃料電池車両は走行可能となる。
Further, when it is necessary to travel when the
≪3.燃料電池車両の通常走行時≫
燃料電池3の起動後、通常走行時には、図3(b)に示す状態から、図4(a)に示す状態に移行させる。まず、図3(b)に示す状態において、図示しない制御装置によって、走行に必要な電力を燃料電池3が発電可能な状態であると判定すると、燃料電池3からDC/DCコンバータ11を介してインバータ20に電力供給し、モータ2を駆動する。
具体的には、「燃料電池3→第1のバス31→DC/DCコンバータ11→第1の給電経路51→インバータ20→モータ2」の経路で電流が流れる。ここで、DC/DCコンバータ11によりFC電源電圧を昇圧し、負荷給電FC電圧がバッテリ電圧(例えば400〜600[V])よりも少し高くなるように設定すると、燃料電池3からモータ2へ流れる電流が大きくなり、燃料電池3による電力がメインの給電モード(FC給電モード)となる。
≪3. During normal driving of a fuel cell vehicle >>
After the
Specifically, a current flows through a path “
このとき、例えば、蓄電量検知手段15により2次電池4の蓄電量が第1の所定値よりも低いことを検知した場合に、図示しない制御装置によって、DC/DCコンバータ11の昇圧率を増加させ、負荷給電FC電圧を、バッテリ電圧(例えば400〜600[V])よりもさらに高くなるように設定する。ここで、第1の所定値は、例えば、燃料電池3の再起動時に必要な電力に相当する蓄電量の値である。なお、第1の所定値を、例えば、モータ2等の負荷に高い要求出力が求められる場合(加速時など)に2次電池4から負荷へアシストする分の電力を常に確保できるよう設定することも可能である。
At this time, for example, when the charged amount detection means 15 detects that the charged amount of the
このように負荷給電FC電圧をバッテリ電圧よりもさらに高くなるように設定すると、モータ2の駆動中(走行中)であっても、図4(b)に示すように、燃料電池3による電力により2次電池4を充電することができる。具体的には、「燃料電池3→第1のバス31→DC/DCコンバータ11→接続点42→第2のバス32→2次電池4」の経路で電流が流れる。
When the load power supply FC voltage is set to be higher than the battery voltage in this way, even when the
≪4.燃料電池車両の加速走行時及び最大出力走行時≫
燃料電池3の起動後、加速する必要がある場合として、最大出力走行時には、図5(a)に示す状態から、図5(b)に示す状態に移行させる。まず、図5(a)に示す状態において、図示しない制御装置によって、DC/DCコンバータ11の昇圧率を増加させ、負荷給電FC電圧を、バッテリ電圧(例えば400〜600[V])と同じになるように設定する。この場合、2次電池4からモータ2へ流れる電流と、燃料電池3からモータ2へ流れる電流とが拮抗するので、図5(b)に示すように、燃料電池3と2次電池4の両方から同様にモータ2へ電流が流れる。これにより、急な加速要求で燃料電池3による発電の増加が間に合わずに足りない電力を2次電池4から供給できる。また、燃料電池3の最大発電量以上の最大出力走行時には、燃料電池3と2次電池4の両方の電力を加えた最大の電力を出力できる。
<< 4. When accelerating and driving at the maximum output of a fuel cell vehicle >>
As a case where it is necessary to accelerate after starting the
≪5.回生電力発生時≫
燃料電池3の起動後、回生時には、負荷であるモータ2の回転数を減速制御(回生ブレーキ動作)し、負荷側の電圧が上昇した場合に、負荷側の電圧を降圧して、入力側にエネルギを還す。回生電力が比較的少ない場合や2次電池4が満充電ではない場合、モータ2からの電力を2次電池4へ回生する。ここで、例えば、蓄電量検知手段15により2次電池4の蓄電量が第2の所定値よりも高いことを検知した場合に、2次電池4が満充電であると判定することができる。この第2の所定値は、例えば、回生時電力を受け入れる程度のマージンがない場合の蓄電量の値である。
≪5. When regenerative power is generated >>
After the
このようにモータ2からの電力を2次電池4へ回生する際には、図示しない制御装置によって、インバータ20を制御し、回生電圧を、バッテリ電圧(例えば400〜600[V])よりも高くすることで、図6(a)に示すように、2次電池4への充電を行う。具体的には、「モータ2→インバータ20→第1の給電経路51→接続点42→第2のバス32→2次電池4」の経路で電流が流れる。
Thus, when the electric power from the
なお、回生時には、DC/DCコンバータ11は動作を停止しており、このため、DC/DCコンバータ11が逆流防止機能を果たすので、回生電力が燃料電池3へ逆流することはない。また、ブレーキ信号を用いることで回生電力が発生したか否かを容易に判定できる。例えば、ブレーキを踏んでいるときやアクセルを離したときに回生モードであると判定できる。
Note that, during regeneration, the DC /
また、燃料電池3の起動後、回生時に、回生電力が比較的多い場合や2次電池4が満充電である場合には、図示しない制御装置によって、インバータ20を制御し、回生電圧をバッテリ電圧(例えば400〜600[V])と同じ電圧にすると共に、DC/DCコンバータ13を動作させる制御信号を出力する。このとき、回生電圧がバッテリ電圧と同じ電圧になるので、2次電池4が充放電を停止する。また、DC/DCコンバータ13が降圧動作をするので、回生電力が補機系統5に供給される。
In addition, when the regenerative power is relatively high or the
具体的には、「モータ2→インバータ20→第1の給電経路51→接続点42→接続点43→DC/DCコンバータ13→接続点44→第2の給電経路52→補機系統5」の経路で電流が流れる。そのため、補機系統5において、例えば、エアポンプ6(図1参照)等が回生電力を消費する。なお、回生時に補機系統5に供給される電力が必要以上に多い場合には、例えば、図示しない制御装置によって、エアポンプ6又はエアコンディショナ8などの電装品において電力消費を促進するために敢えて非効率な運転を行うことで対処できる。
Specifically, “
本実施形態に係る電力供給システム1によれば、DC/DCコンバータ12,13によって、燃料電池3及び2次電池4からモータ2(負荷)へ給電するメイン系統と、補機系統5へ給電するサブ系統とを接続しているので、補機系統5のエアポンプ6やエアコンディショナ8として、燃料電池3や2次電池4の電圧に合わせた仕様電圧の装置を用いる必要がない。つまり、補機系統5の装置に対して、燃料電池車両専用品を新たに開発する必要がない。したがって、現存のHEV(ハイブリッド車)の電装品を流用することができる。つまり、電力供給システム1のコストを低減することができる。
According to the
仮に、電圧調整器10の3つのDC/DCコンバータ11,12,13のうち、DC/DCコンバータ13がなければ、起動時に2次電池4から補機系統5へ給電するためにDC/DCコンバータ11を双方向の昇降圧器にする必要が生じてしまう。この場合、双方向の昇降圧器は大型かつ高価なものとなる。さらに、起動時に2次電池4から補機系統5へ給電する際に、この双方向の昇降圧器と燃料電池3との間に、大電流を食い止めるために逆流防止用の大型のダイオードも必要になる。しかしながら、本実施形態に係る電力供給システム1は、電圧調整器10が3つのDC/DCコンバータ11,12,13を備えるので、このような問題を未然に防止し、電源の電圧変動がある場合であってもシステムの安定運転を可能とし、かつ、システムのコストを低減することができる。
If the DC /
以上、本発明の電力供給システムの好ましい実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、補機系統5を駆動させる第3の電圧の電圧値V3が、燃料電池3の第1の電圧の最大値V1(max)以上であり、かつ、2次電池4の第2の電圧の最小値V2(min)よりも低いものとして説明したが、第1、第2及び第3の電圧間の電圧値V1,V2,V3の大小関係は、これに限定されるものではない。例えば、2次電池4の第2の電圧の最小値V2(min)は、燃料電池3の第1の電圧の最大値V1(max)、及び、補機系統5を駆動させる第3の電圧の電圧値V3よりも大きいという条件だけでもよい。また、燃料電池3の第1の電圧の最大値V1(max)は、2次電池4の第2の電圧の最小値V2(min)よりも小さいという条件だけでも構わない。
As mentioned above, although preferable embodiment of the power supply system of this invention was described, this invention is not limited to above-described embodiment. For example, in the present embodiment, the voltage value V 3 of the third voltage that drives the
また、本実施形態では、電力供給システム1が発電量検知手段14および蓄電量検知手段15を備えるベストモードで説明したが、発電量検知手段14のみを備える構成としてもよいし、いずれも備えていない構成とすることも可能である。
In the present embodiment, the
また、図1に示す例では、負荷であるモータ2に対して、インバータ20を介して直交変換して電力を給電するものとしたが、電力供給システム1において、インバータ20を介さずに負荷に給電することもできる。
Further, in the example shown in FIG. 1, the
また、本実施形態では、電力供給システム1が燃料電池車両に搭載されるものとしたが、本発明の電力供給システムが搭載される移動体は、陸上の移動体に限らず、例えば、水上や水中の移動体であってもよい。さらに、本発明の電力供給システムは、移動体に搭載することが必須ではなく、例えば、固定配置された家庭用燃料電池システム等の燃料電池を用いた種々の給電システムにも利用することができる。
In the present embodiment, the
1 電力供給システム
2 モータ(負荷)
3 燃料電池
4 2次電池
5 補機系統
6 エアポンプ(燃料電池用補機)
7 降圧器
8 エアコンディショナ(車室内用空調機)
9 車両補機
10 電圧調整器
11 DC/DCコンバータ(第1の電力変換器)
12 DC/DCコンバータ(第2の電力変換器)
13 DC/DCコンバータ(第3の電力変換器)
14 発電量検知手段
15 蓄電量検知手段
20 インバータ
31 第1のバス
32 第2のバス
33 第3のバス
41〜44 接続点
51 第1の給電経路
52 第2の給電経路
1
3
7 Step-down
9 Vehicle Auxiliary Machine 10
12 DC / DC converter (second power converter)
13 DC / DC converter (third power converter)
14 Power generation amount detection means 15 Power storage amount detection means 20
Claims (13)
前記燃料電池及び前記2次電池から並列給電可能な第2の給電経路に接続され第3の電圧で駆動する燃料電池用補機を少なくとも含む補機系統と、
前記燃料電池と前記負荷への第1の給電経路との間に接続され前記燃料電池の第1の電圧の電圧値を1倍以上に昇圧して第4の電圧の電圧値に変換する第1の電力変換器と、
前記燃料電池と前記補機系統への第2の給電経路との間に接続され前記燃料電池の第1の電圧の電圧値を1倍以上に昇圧して前記第3の電圧と同じ電圧値に変換する第2の電力変換器と、
前記2次電池と前記補機系統への第2の給電経路との間に接続され前記2次電池の第2の電圧の電圧値を1倍以下に降圧して前記第3の電圧と同じ電圧値に変換する第3の電力変換器と、
を備えることを特徴とする電力供給システム。 After boosting the first voltage output from the fuel cell as a DC power source, the first power supply path supplies power to the load, and the second voltage output from the secondary battery as another DC power source is the first voltage. A power supply system capable of supplying power in parallel to the load from a power supply path,
An auxiliary machine system including at least a fuel cell auxiliary machine connected to a second power feeding path capable of parallel power feeding from the fuel cell and the secondary battery and driven by a third voltage;
A first voltage connected between the fuel cell and a first power supply path to the load is used to boost the voltage value of the first voltage of the fuel cell to a voltage value of a fourth voltage by increasing the voltage value by a factor of 1 or more. Power converters,
The voltage value of the first voltage of the fuel cell connected between the fuel cell and the second power supply path to the auxiliary system is boosted by a factor of 1 or more to the same voltage value as the third voltage. A second power converter to convert;
The same voltage as the third voltage is connected between the secondary battery and the second power supply path to the auxiliary system, and the voltage value of the second voltage of the secondary battery is stepped down to 1 or less. A third power converter for converting to a value;
A power supply system comprising:
少なくとも車両の灯火類を含む車両補機と、
前記補機系統への第2の給電経路と前記車両補機との間に接続され前記第3の電圧の電圧値を降圧して前記車両補機の最大電圧である第5の電圧の電圧値に変換する降圧器と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載の電力供給システム。 The auxiliary system further includes:
Vehicle auxiliaries including at least vehicle lights,
A voltage value of a fifth voltage that is connected between the second power supply path to the auxiliary system and the vehicle auxiliary machine and that steps down the voltage value of the third voltage and is the maximum voltage of the vehicle auxiliary machine. A buck to convert to
The power supply system according to claim 4, further comprising:
前記第3の電圧で駆動する車室内用空調機を含むことを特徴とする請求項4に記載の電力供給システム。 The auxiliary system further includes:
The power supply system according to claim 4, further comprising a vehicle interior air conditioner that is driven by the third voltage.
前記2次電池の第2の電圧を前記第3の電力変換器により降圧して前記燃料電池用補機へ電力を供給することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 At startup of the fuel cell,
2. The power supply system according to claim 1, wherein the second voltage of the secondary battery is stepped down by the third power converter to supply power to the fuel cell auxiliary machine. 3.
前記燃料電池が発電を開始し、前記燃料電池用補機を駆動可能な程度の電力を発電していることを検知した場合に、前記2次電池の第2の電圧を降圧して前記燃料電池用補機へ供給する第3の電力変換器を停止させることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 It further has power generation amount detection means for detecting the power generation amount of the fuel cell,
When it is detected that the fuel cell has started generating power and is generating enough power to drive the fuel cell auxiliary machine, the second voltage of the secondary battery is reduced to reduce the fuel cell. The power supply system according to claim 1, wherein the third power converter supplied to the auxiliary equipment is stopped.
前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、当該システムを利用する利用者の出力要求があった場合に、前記燃料電池の第1の電圧を昇圧した第4の電圧を前記負荷へ供給する第1の電力変換器を動作させることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 It further has power generation amount detection means for detecting the power generation amount of the fuel cell,
When the power generation amount detecting means detects that the fuel cell is generating enough power to drive the load, and there is an output request from a user who uses the system, the fuel cell The power supply system according to claim 1, wherein a first power converter that supplies a fourth voltage obtained by boosting the first voltage to the load is operated.
前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、
前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、当該システムを利用する利用者の出力要求があり、さらに、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも低いことを前記蓄電量検知手段により検知した場合に、前記第1の電力変換器によって前記第4の電圧の電圧値が前記第2の電圧の電圧値より大きくなるように前記第1の電圧を昇圧することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 A power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell;
A storage amount detection means for detecting a storage amount of the secondary battery,
The power generation amount detecting means detects that the fuel cell is generating enough power to drive the load, and there is an output request from a user who uses the system, and the secondary battery When the stored power amount detecting means detects that the stored power amount is lower than a predetermined value, the voltage value of the fourth voltage becomes larger than the voltage value of the second voltage by the first power converter. The power supply system according to claim 1, wherein the first voltage is boosted as described above.
前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、
前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、当該システムを利用する利用者の出力要求があり、さらに、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも高いことを前記蓄電量検知手段により検知した場合に、前記第1の電力変換器によって前記第4の電圧の電圧値が前記第2の電圧の電圧値より小さくなるように前記第1の電圧を昇圧することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 A power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell;
A storage amount detection means for detecting a storage amount of the secondary battery,
The power generation amount detecting means detects that the fuel cell is generating enough power to drive the load, and there is an output request from a user who uses the system, and the secondary battery When the stored power amount detecting means detects that the stored power amount is higher than a predetermined value, the voltage value of the fourth voltage becomes smaller than the voltage value of the second voltage by the first power converter. The power supply system according to claim 1, wherein the first voltage is boosted as described above.
前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、
前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも高いことを前記蓄電量検知手段により検知し、さらに、当該システムを利用する利用者の要求出力が燃料電池出力のみでは満たされない場合に、前記第1の電力変換器によって前記第4の電圧の電圧値が前記第2の電圧の電圧値と同等になるように前記第1の電圧を昇圧することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 A power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell;
A storage amount detection means for detecting a storage amount of the secondary battery,
The power generation amount detecting means detects that the fuel cell is generating enough power to drive the load, and the storage amount detection is that the storage amount of the secondary battery is higher than a predetermined value. And the voltage value of the fourth voltage is detected by the first power converter when the demand output of the user who uses the system is not satisfied only by the fuel cell output. The power supply system according to claim 1, wherein the first voltage is boosted so as to be equal to a voltage value of.
前記2次電池の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、をさらに有し、
前記燃料電池が前記負荷を駆動可能な程度の電力を発電していることを前記発電量検知手段により検知し、かつ、前記2次電池の蓄電量が所定値よりも高いことを前記蓄電量検知手段により検知し、さらに、前記負荷からの電力回生が生じた場合に、前記第3の電力変換器によって当該回生電力の電圧を、前記補機系統を駆動させる第3の電圧まで降圧し、降圧した回生電力を前記第2の給電経路を介して前記補機系統へ給電することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 A power generation amount detecting means for detecting a power generation amount of the fuel cell;
A storage amount detection means for detecting a storage amount of the secondary battery,
The power generation amount detecting means detects that the fuel cell is generating enough power to drive the load, and the storage amount detection is that the storage amount of the secondary battery is higher than a predetermined value. And when the power regeneration from the load occurs, the voltage of the regenerative power is stepped down to the third voltage for driving the auxiliary system by the third power converter. 2. The power supply system according to claim 1, wherein the regenerated electric power is supplied to the auxiliary system via the second power supply path.
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