JPH01278239A - 燃料電池用補助電池の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば電気車両等に使用される燃料電池に
係り、詳しくは燃料電池から負荷への出力電流の余剰分
を充電し、同燃料電池から負荷への出力電流の不足分を
放電する燃料電池用補助電池の充電制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 近年、発電効率が高く省エネルギー型の発電装置として
燃料電池が注目されている。

燃料電池とは一定の燃料（例えば水素）を電極に供給し
、その燃料の酸化反応を電気化学的に行わせ、酸化過程
におけるエネルギー変化を直接的に電気エネルギーに変
換する装置である。従って、酸化反応を電気化学的に行
わせているため、反応速度が遅く、急激な負荷変動が生
じると電圧が直ちに低下していた。

そこで、負荷変動に対応して燃料電池の電圧の低下を補
うために、燃料電池に補助電池を組み合わせたものが提
案された。即ち、燃料電池から負荷への出力電流が余る
場合には、その余剰分の電流を補助電池に充電し、同燃
料電池から負荷への出力電流が不足する場合には、その
不足分の電流を同補助電池から放電するものであった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従前の燃料電池用補助電池として例えば鉛電
池を用いた燃料電池では、同電池が過充電状態となって
その電圧が定格値以上になると、電池内部で水の電気分
解が起こる。その結果、補助電池の充放電効率が著しく
低下したり、補助電池の寿命が短くなったりするという
問題が生じた。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的′は、燃料電池用補助電池が過充電になるの
を防止し得る燃料電池用補助電池の充電制御装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためにこの発明においては、燃料
電池から負荷への出力電流を調節する出力調節手段と、
燃料電池から負荷への出力電流の余剰分を充電し、同燃
料電池から負荷への出力電流の不足分を放電する補助電
池と、同補助電池の端子電圧を検出し、その検出電圧が
予め定めた設定値未満になるように出力調節手段を作動
させて補助電池の充電レベルを制御する充電制御手段と
を備えている。

［作用］ 従って、燃料電池から負荷への出力電流が余る場合には
、その余剰分の電流が補助電池に充電される。そして、
充電制御手段により補助電池の端子電圧が検出され、そ
の検出電圧が予め定めた設定値未満になるよづに出力調
節手段が作動される。

これによって、補助電池の充電レベルの上昇が抑制され
る。

［実施例］ 以下、この発明を電気車両に具体化した一実施例を第１
図〜第３図に基いて詳細に説明する。

第１図は燃料電池１と補助電池２を組み合わせてハイブ
リッド電源とし、負荷としての電気車両用の走行モータ
駆動回路３を駆動するためのブロック図を示している。

この実施例ではリン酸型の燃料電池１が使用されている
。この燃料電池１は正負の電極（図示路）を備え、同電
池１を作動させるために、正の電極には酸素が供給され
、負の電極には水素が供給される。

燃料電池１の両端子はＤＣ−ＤＣコンバータ４に接続さ
れ、燃料電池゛１から走行モータ駆動回路３へＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ４を介して出力電流Ｉｃが出力される。こ
のＤＣ−ＤＣコンバータ４により、燃料電池ｌから走行
モータ駆動回路３への出力電流１ｃを調節する出力調節
手段が構成されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４の両端子は走行モータ駆動回路
３に接続されると共に、補助電池２の両端子に接続され
ている。この実施例において、補助電池２は鉛電池を使
用している。

そして、燃料電池１からＤＣ−ＤＣコンバータ４を介し
て走行モータ駆動回路３へ出力供給される出力電流１ｃ
が余る場合には、その余剰分の電流が補助電池２に充電
される。

又、燃料電池１からＤＣ−ＤＣコンバータ４を介して走
行モータ駆動回路３へ出力供給される出力電線Ｉｃが不
足する場合には、その不足分の電流が補助電池２から放
電電流１ｂとして放電される。この場合、走行モータ駆
動回路３に供給される供給電流１ａは、出力電流１ｃと
放電電流１ｂとの和になる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４と補助電池２との間には、補助
電池２の充電レベルを制御するための充電制御手段を構
成する制御回路５が介在されている。この制御回路５は
補助電池２に接続され、補助電池２の端子電圧ｖｂ、即
ち補助電池２の充電レベルを検出してその検出電圧を割
り出す。そして、制御回路５は割り出した検出電圧と制
御回路５内に予め記憶された設定値（この場合５７，６
Ｖ）とを比較し、補助電池２の充電レベルが設定値未満
になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ４を作動制御して同
コンバータ４の出力電流１ｃを制御する。

尚、この実施例において、補助電池２の充電レベルであ
る設定値５７．６　Ｖは、補助電池２の各セル当たり電
圧が２．４■にならないように設定した値である。

次に、第２図（ａ）（ｂ）に従って作用を説明する。

燃料電池１の出力電流はＤＣ−ＤＣコンバータ４を介し
て走行モータ駆動回路３へ出力供給される。この際、燃
料電池１は定電流を出力するので、第２図（ｂ）に示す
ようにＤＣ−ＤＣコンバータ４からの出力電流１ｃは定
電流として出力される。

従って、電気車両の起動時や加速時に走行モータ（図示
路）の負荷が増大して走行モータ駆動回路３の電力消費
が増大した場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４からの出
力型ｍｔｃのみで対応することができない。この場合に
は、補助電池２から走行モータ駆動回路３に放電電流１
ｂが供給されて、同駆動回路３の電力消費が補われる。

これによって、電気車両の安定した走行性能を確保する
ことができる。

一方、走行モータ等の負荷が低減して走行モータ駆動回
路３の電力消費が低減し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から
の出力電流１ｃのみで充分に走行できるようになった場
合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４からの出力電流１ｃの
余剰分が補助電池２に充電される。

そして、この補助電池２の充電時において、制御回路５
が補助電池２の端子電圧ｖｂを検出し、その検出電圧に
基き、補助電池２の充電レベルが予め定めた５　７．６
　Ｖ未満になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電
流１ｃを制御する。即ち、制御回路５は端子電圧ｖｂが
５７．６　Ｖに近付くと、出力電流１ｃが小さくなるよ
うにＤＣ−ＤＣコンバータ４を制御する。

第２図（ａ）は第２図（ｂ）の各電流１ａ。

Ｉｂ、Ｉｃの波形に対応した補助電池２の端子電圧ｖｂ
の波形を示した図である。補助電池２の端子電圧ｖｂ、
即ち補助電池２の充電レベルは５７゜６ｖよりも上昇し
ないように抑制されている。この結果、補助電池２が過
充電状態になるのを防止することができる。よって、過
充電により補助電池２の充放電効率が著しく低下したり
、補助電池２の寿命が短くなったりするということを未
然に防止することができる。

尚、前記実施例では電気車両に具体化したが、これに限
定されるものではなく、電気車両以外の工事用電源、工
場用電源等に具体化してもよい。

又、前記実施例では出力調節手段としてＤＣ−ＤＣコン
バータ４を設けたが、これに限定されるものではなく、
ＤＣ−ＤＣコンバータ４以外のＤＣ−ＡＣコンバータ等
、その他のコンバータを設けてもよい。

更に、前記実施例ではリン酸型の燃料電池１を使用した
が、これに限定されるものではなく、リン酸型以外のア
ルカリ型、溶融炭酸塩型及び固体電解質型等の燃料電池
を使用してもよい。

し発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、燃料電池用補助
電池が過充電になるのを防止することができ、延いては
その補助電池の充放電効率が著しく低下したり、補助電
池の寿命が短くなったりすることを未然に防止すること
ができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

る。 図中、１は燃料電池、２は補助電池、３は負荷としての
走行モータ駆動回路、４は出力調節手段としてのＤＣ−
ＤＣコンバータ、５は充電制御手段としての制御回路、
ｖｂは端子電圧である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃料電池から負荷への出力電流を調節する出力調節
   手段と、 前記燃料電池から負荷への出力電流の余剰分を充電し、
   同燃料電池から負荷への出力電流の不足分を放電する補
   助電池と、 前記補助電池の端子電圧を検出し、その検出電圧が予め
   定めた設定値未満になるように前記出力調節手段を作動
   させて補助電池の充電レベルを制御する充電制御手段と を備えた燃料電池用補助電池の充電制御装置。