KR20120049934A

KR20120049934A - 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR20120049934A
Application number: KR20127008480A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 고신; 다쿠야 가가와
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-05-17
Also published as: US20120161516A1; EP2474875B1; JP2011055652A; EP2474875A1; EP2474875A4; WO2011027198A8; CN102576234A; JP5346255B2; US9160167B2; SG178615A1; WO2011027198A1

Abstract

전원 공급 장치는 연료전지를 입력전원으로 하고 직류 전력을 부하기기에 공급하는 연료전지용 전원기기와, 상기 연료전지용 전원기기의 출력을 제어하는 제어수단을 구비하며, 상기 부하기기에 공급되는 부하전류(IL)의 변화시에, 상기 연료전지용 전원기기의 출력전류(Ioc)의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록, 상기 연료전지용 전원기기의 출력 전류-전압 특성이 시프트된다. 이에 따라, 전원으로서 연료전지를 이용한 경우에도, 추종성좋게 직류 전력을 부하기기에 공급할 수 있고, 최종적으로는 환경부하도 저감할 수 있는 전원 공급장치를 제공할 수 있다.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPLY DEVICE}

본 발명은 복수대의 전원 기기가 병렬 운전하여 직류 전력을 부하 기기에 공급하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.

종래에, 복수대의 전원 기기가 병렬 운전하여 직류 전력을 부하 기기에 공급하는 다양한 방식의 전원 공급 장치가 알려져 있다.

종래의 전원 공급 장치의 일례로서, 출력 전류가 커지면 출력 전압이 단조 감소하는 전원 기기를 2대 구비하는 전원 공급 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 전원 공급 장치에서는, 2대의 전원 기기의 출력전류 - 출력전압 특성 곡선의 경사각도가 다르다. 즉, 출력 전류가 같은 크기만큼 변화했을 때에, 한쪽 전원 기기 출력 전압의 변화량과 다른쪽 전원 기기 출력 전압의 변화량이 다르다.

상기와 같은 전원 공급 장치에서는, 모든 부하 기기의 총 사용 전류(부하 전류)의 크기에 따라, 각 전원 기기가 각각 출력전류 - 출력전압 특성과 부하 전류의 밸런스 점에서 안정됨으로써, 각 전원 기기로부터 임의의 출력 전압으로 임의의 출력 전류를 출력할 수 있다.

일본 특허 공개 평성 제10-248253호 공보

그러나, 출력 전류-전압 특성 곡선의 경사각이 다른 2대의 전원 기기를 구비하는 전원 공급 장치는, 부하 전류의 크기에 따라 각 전원 기기의 출력 전압, 즉, 부하 기기로의 공급 전압이 변동해버리기 때문에, 부하 기기로의 공급 전압을 안정되게 유지할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 가령, 이러한 전원 공급 장치에 대하여, 각 전원 기기의 출력 전류를 원하는 전류값으로 변경했을 때에, 출력 전류의 변경 전후에 있어서 부하 기기로의 공급 전압을 정전압으로 유지하기 위해서는, 2대의 전원 기기의 출력 전류-전압 특성의 양쪽을 수평 이동할 필요가 있어, 구성이 복잡해져 버린다.

여기서, 상기한 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 병렬 운전하는 복수대의 전원 기기 중, 1대의 전원 기기가 정전압 제어형이고, 다른 전원 기기가 출력 전류의 증가에 따라 단조 감소하는 직류 전압을 출력하는 경사 제어형인 전원 공급 장치가 생각된다. 이러한 전원 공급 장치에서는, 경사 제어형 전원 기기의 출력 전압이 정전압 제어형 전원 기기의 출력 전압(기준 전압)에 맞춰진 상태에서, 경사 제어형 전원 기기가 전류를 부하 기기에 출력한다. 이 때, 부하 전류의 부족분은 정전압 제어형 전원 기기로부터 부하 기기에 출력된다. 따라서, 이러한 전원 공급 장치에서는, 부하 전류가 어느정도 변화해도, 부하 기기로의 공급 전압을 정전압(정전압 제어형 전원 기기의 출력 전압)으로 유지한 채로 부하 기기로의 전력 공급을 안정되게 실행할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 전원 기기에 접속되는 전원으로서, 연료 전지가 이용되는 경우가 있다. 전원 공급 장치에 있어서, 가능한 한 연료 전지를 이용하여 직류 전력을 부하 기기에 공급함으로써, 상용 전원을 입력 전원으로 하는 상용 전원용 전원 기기의 출력 전류, 즉, 교류 계통으로부터의 소비 전력을 가능한 한 작게 할 수 있으므로, 환경 부하를 저감할 수 있다.

그러나, 연료 전지에 의한 발전은 연료 전지에서 이용되는 수소가 개질기에 의해 도시 가스로부터 만들어지고, 연료 전지에 의한 발전량을 변경하려면 개질기로의 도시 가스의 공급량의 조정 등을 기계적으로 제어할 필요가 있기 때문에, 상용 전원 등에 비하여 부하 전류의 증감에 대한 추종성이 느리다고 하는 문제가 있었다.

또한, 부하 전류가 급격히 변동했을 경우에, 급준한 부하 변동에 대하여 연료 전지의 동작을 추종시키면, 연료 전지의 내구성이 저하한다는 문제가 있었다. 예를 들면, 연료 전지의 출력이 급격히 감소했을 경우, 연료 전지에서는 공급된 가스량이 남아 전압이 상승해 버린다. 그러면, 과전압에 의해 막의 내전압 열화가 일어나기 때문에, 연료 전지의 내구성이 저하해 버린다. 한편, 연료 전지의 출력이 급격히 증가했을 경우, 연료 전지에서는 반응이 그 증가를 따르지 못하고, 그 결과, 연료 전지의 내구성을 저하시킬 가능성이 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로써, 전원으로서 연료 전지를 이용했을 경우에도, 추종성이 좋게 직류 전력을 부하 기기에 공급할 수 있고, 최종적으로는 환경 부하도 저감할 수 있는 전원 공급 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시형태에 따르면, 연료 전지를 입력 전원으로 하여 직류 전력을 부하 기기에 공급하는 연료 전지용 전원 기기와, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 부하 기기에 공급되는 부하 전류의 변화시에, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록, 상기 연료 전지용 전원기기의 출력 특성이 시프트되는 전원 공급 장치가 제공된다.

또한, 상기 전원 공급 장치는 부하 전류의 전류값을 검출하는 부하 전류 검출 수단과, 상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 부하 전류가 변화했는지 아닌지를 판정하는 판정 수단을 더 구비하고, 상기 연료 전지용 전원 기기는, 상기 부하 기기로의 전력 공급시에 출력 전류와 출력 전압의 관계를 나타내는 출력 특성을 시프트하는 조정 수단을 갖고, 상기 제어 수단은 상기 판정 수단에서 상기 부하 전류가 변화했다고 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지는 추종 기간을 설정하고, 상기 부하 전류의 변화후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시킨다. 여기서, 상기 출력 특성은 출력 전류가 커짐에 따라 단조적으로 작아지는 직류 전압을 출력 전압으로서 출력하는 특성이다.

또한, 상기 전원 공급 장치는 상용 전원을 입력 전원으로 하여 출력 전류의 크기에 상관없이 정전압이 되는 직류 전압을 출력 전압으로 하는 상용 전원용 전원기기를 더 포함할 수 있고, 상기 제어 수단은 상기 상용 전원용 전원 기기와 상기 연료 전지용 전원 기기를 병렬 운전하여, 상기 연료 전지용 전원기기의 출력 전압이 상기 상용 전원용 전원기기의 출력 전압에 맞춰졌을 때의 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 전류값을 제어하는 것으로 할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 부하 전류가 변화했을 때에, 추종 기간에 있어서의 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록 설정함으로써, 연료 전지를 입력 전원으로 하는 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 부하 전류에 비하여 완만하게 변화시켜서 부하 전류에 추종시킬 수 있으므로, 연료 전지의 추종이 느려도, 연료 전지용 전원 장치의 출력 전류가 부하 전류에 추종하기까지의 동안, 상용 전원을 입력 전원으로 하는 상용 전원용 전원 기기가 보충할 수 있다. 그 결과 전원 공급 장치로서 보면, 추종성 좋게 직류 전력을 부하 기기에 공급할 수 있음은 물론, 최종적으로는 상용 전원용 전원 기기의 출력 전류, 즉, 교류 계통으로부터의 소비전력을 가능한 한 작게 할 수 있으므로, 환경 부하를 저감할 수 있고, 전기요금도 절약할 수 있다.

또한, 이러한 구성에 의하면, 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 부하 전류에 비하여 완만하게 변화시킴으로써, 연료 전지의 동작을 급준하게 변화시키는 일이 없으므로, 연료 전지의 내구성의 저하를 억제할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 상기 부하 전류의 단위 시간당의 변화량을 부하 전류 변화율로 하고, 상기 제어 수단은 상기 부하 전류 변화율이 클수록 상기 추종 기간을 길게 설정하는 것으로 할 수도 있다.

이러한 구성에 의하면, 부하 전류 변화율이 클수록 추종기간을 길게 설정함으로써, 추종 기간에 있어서 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 급격한 변화를 보다 확실하게 방지할 수 있으므로, 연료 전지의 내구성의 저하를 더욱 억제할 수 있다.

또한, 상기 제어 수단은 상기 판정 수단에서 상기 부하 전류가 변화했다고 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 상기 부하 전류가 변화한 시점으로부터 유지 기간동안 일정하게 유지하고, 상기 유지 기간이 경과한 후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는 것으로 하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 부하 전류가 변화되었을 때에 항상 유지 기간이 경과하고 나서 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 부하 전류에 추종시킴으로써, 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 부하 전류의 변화와 동시에 급격히 변화되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시형태에서, 상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 상기 부하 전류의 단위 시간당의 변화량을 부하 전류 변화율로 하고, 상기 부하 전류 변화율이 미리 설정된 임계값 이상인지 아닌지를 판정하는 변화율 판정 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 미만으로 판정되었을 경우, 상기 부하 전류가 변화된 시점으로부터 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류의 변화에 따르도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는 한편, 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 상기 부하 전류가 변화된 시점으로부터 유지 기간, 일정하게 유지하고, 상기 유지 기간이 경과한 후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 따르도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는 것으로 할 수도 있다.

이러한 구성에 의하면, 완만한 부하 전류의 변화에 대해서는 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 처음부터 변화시키는 한편, 급격한 부하 전류의 변화에 대해서는 부하 전류가 변화된 시점으로부터 유지 기간 동안 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 일정하게 하여, 일시적으로 상용 전원용 전원 기기에 있어서 부하 변동을 흡수하고, 그 후 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 변화시켜서 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 부하 전류에 추종시킬 수 있으므로, 최종적으로는 부하 기기와의 전력 밸런스를 얻을 수 있다.

이 경우, 상기 제어 수단은 상기 추종 기간에 있어서의 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 상기 임계값보다 작아지도록 해당 추종 기간을 설정할 수도 있다.

이러한 구성에 의하면, 추종 기간에 있어서 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 부하 전류 변화율의 임계값보다 작아지도록 설정함으로써, 추종 기간에 있어서 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 급격한 변화를 보다 확실하게 방지할 수 있으므로, 연료 전지의 내구성의 저하를 더욱 억제할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 연료 전지를 입력 전원으로 하여 직류 전력을 부하 기기에 공급하는 연료 전지용 전원 기기와, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 부하 기기에 공급되는 상기 부하 전류의 변화시에, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록, 상기 연료 전지용 전원기기의 출력 특성이 시프트되는 전원 공급 장치에 있어서, 상기 부하 기기에 공급되는 부하 전류의 전류값을 검출하는 부하 전류 검출 수단과, 상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 부하 전류의 단위 시간당의 변화량인 부하 전류 변화율이 임계값 이상인지 아닌지를 판정하는 변화율 판정 수단을 더 포함한다.

이 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기는, 상기 부하 기기로의 전력 공급시에 출력 전류와 출력 전압의 관계를 나타내는 출력 특성을 시프트 하는 조정 수단을 갖고, 상기 제어 수단은 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 상기 임계값보다 작아지도록 추종 기간을 설정하고, 상기 부하 전류의 변화후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시킨다. 여기서, 상기 출력 특성은 출력 전류가 커짐에 따라 단조적으로 작아지는 직류 전압을 출력 전압으로서 출력하는 특성이다.

또한, 상용 전원을 입력 전원으로 하여 출력 전류의 크기에 상관없이 정전압이 되는 직류 전압을 출력 전압으로 하는 상용 전원용 전원 기기를 더 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 상용 전원용 전원 기기와 상기 연료 전지용 전원 기기를 병렬 운전하여, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전압이 상기 상용 전원용 전원 기기의 출력 전압에 맞춰졌을 때의 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 전류값을 제어하는 것으로 하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 부하 전류 변화율이 임계값 이상이 되었을 때에, 추종 기간에 있어서의 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 임계값보다 작아지도록 추종 기간을 설정함으로써, 연료 전지를 입력 전원으로 하는 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 부하 전류에 비하여 완만하게 변화시켜 부하 전류에 추종시킬 수 있고, 연료 전지의 동작을 급준하게 변화시키는 일이 없으므로, 연료 전지의 내구성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 연료 전지의 추종이 느려도, 연료 전지용 전원 장치의 출력 전류가 부하 전류에 추종하기까지의 동안, 상용 전원을 입력 전원으로 하는 상용 전원용 전원 기기를 보상할 수 있으므로, 전원 공급 장치로서 보면 추종성 좋게 직류 전력을 부하 기기에 공급할 수 있다.

한편, 부하 전류 변화율이 임계값 미만인 경우, 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 부하 전류에 그대로 추종시킴으로써, 상용 전원용 전원 기기의 출력 전류, 즉, 교류 계통으로부터의 소비 전력을 가능한 한 작게 할 수 있으므로, 환경 부하를 저감할 수 있고, 전기세도 절약할 수 있다.

상기 제어 수단은 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 상기 부하 전류가 변화된 시점으로부터 유지 기간 동안 일정하게 유지하고, 상기 유지 기간이 경과한 후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는 것으로 하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 부하 전류가 변화한 시점으로부터 유지 기간 동안 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 일정하게 하여, 일시적으로 상용 전원용 전원 기기에 있어서 부하 변동을 흡수하고, 그 후 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 변화시켜서, 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 부하 전류에 추종시킬 수 있으므로, 최종적으로는 부하 기기와의 전력 밸런스를 얻을 수 있다.

또한, 상기 유지 기간은 미리 고정되어 있는 것이어도 좋다.

예를 들면, 유지 기간이 수밀리초?수십밀리초로 미리 고정됨으로써, 부하 전류의 변화에 의한 상용 전원용 전원 기기의 동작이 안정되어 있지 않은 동안에 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 변동하여 상용 전원용 전원 기기가 안정 출력할 때까지 더욱 시간이 걸려 버리는 것을 저감할 수 있으므로, 부하 기기에 전력 공급을 보다 안정되게 할 수 있다. 한편, 예컨대, 유지 기간이 수십초간?수분으로 미리 고정됨으로써, 곧 정지될 부하 기기 사용의 경우(부하 기기의 일시 사용의 경우)에, 굳이 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 변화시키지 않도록 할 수 있으므로, 연료 전지의 부하를 증가시키지 않도록 할 수 있고, 연료 전지의 열화를 방지할 수 있다.

또한, 이차 전지를 더 포함하고, 상기 연료 전지용 전원 기기는 상기 부하 전류의 감소에 따라 상기 상용 전원용 전원 기기의 전류 출력이 정지했을 때에 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류보다 큰 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류 중, 적어도 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류와 상기 부하 전류와의 차분 전류를 상기 이차 전지의 충전 전류로 하고, 해당 연료 전지용 전원 기기의 나머지 출력 전류를 상기 부하 기기에 출력하는 것으로 하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 부하 전류의 감소에 의해 상용 전원용 전원 기기의 전류 출력이 정지했을 때에 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 부하 전류보다 큰 경우에, 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 일부를 이차 전지의 충전 전류로 함으로써, 연료 전지의 정 출력성을 유지할 수 있으므로, 연료 전지의 열화를 방지할 수 있다.

본 발명의 목적 및 특징은 이하와 같은 첨부 도면과 함께 주어지는 이후의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명백하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 전원 공급 장치의 요부를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 전원 공급 장치의 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 전원 기기의 회로도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제 2 전원 기기의 회로도이다.
도 5a는 도 1에 도시된 전원 공급 장치에 있어서, 제 2 전원 기기의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 도시한 도면, 도 5b는 제 1 전원 기기의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 도시한 도면, 도 5c는 제 2 전원 기기의 출력 전류에 대하여 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 제 2 전원 기기의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 제 2 전원 기기의 출력 전류 - 출력 전압 특성의 시프트에 대하여 설명하는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 전원 공급 장치의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 9a는 도 1에 도시된 전원 공급 장치에 있어서, FC 컨버터의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 도시한 도면, 도 9b는 제 1 전원 기기의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 도시하는 도면이다.
도 10a는 도 1에 도시된 전원 공급 장치에 있어서, FC 컨버터의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 도시한 도면, 도 10b는 제 1 전원 기기의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 1에 도시된 전원 공급 장치의 동작을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태가 본 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 도면 전체에서 동일 또는 유사한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그것에 대한 중복하는 설명을 생략한다.

(실시 형태 1)

이하에 설명하는 실시형태에서는, 본 발명을 적용하는 건물로서 단독 주택의 가옥을 상정하여 설명하지만, 본 발명의 기술 사상을 집합 주택이나, 사무실, 상가, 공장등과 같은 건물에 적용하는 것을 배제하는 것은 아니다. 가옥H에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 직류 전력을 출력하는 직류 전력 공급부(101)과, 직류 전력에 의해 구동되는 부하로서의 직류 기기(부하 기기)(102)가 마련되고, 직류 전력 공급부(101)의 출력단부에 접속한 직류 공급 선로Wdc를 통하여 직류 기기(102)에 직류 전력이 공급된다. 직류 전력 공급부(101)과 직류 기기(102) 사이에는, 직류 공급 선로Wdc에 흐르는 전류를 감시하여, 이상을 검지했을 때에 직류 공급 선로Wdc상에서 직류 전력 공급부(101)로부터 직류 기기(102)로의 급전을 제한 또는 차단하는 직류 브레이커(114)가 마련된다.

직류 공급 선로Wdc는 직류 전력의 급전로와 통신로를 겸하고 있으며, 고주파의 반송파를 이용하여 데이터를 전송하는 통신 신호를 직류 전압에 중첩함으로써 직류 공급 선로Wdc에 접속된 기기 사이에서의 통신을 가능하게 하고 있다. 이 기술은 교류 전력을 공급하는 전력선에 있어서 교류 전압에 통신 신호를 중첩시키는 전력선 반송 기술과 유사한 기술이다.

직류 공급 선로Wdc는 직류 전력 공급부(101)를 거쳐 홈 서버(116)에 접속된다. 홈 서버(116)는 가정의 통신망(이하 '가정망'이라 한다)을 구축하는 주 장치로써, 가정망에 있어서 직류 기기(102)가 구축하는 서브 시스템 등과 통신을 실행한다.

도시된 예에서는, 서브 시스템으로서 퍼스널 컴퓨터, 무선 액세스 포인트, 라우터, IP전화기와 같은 정보계의 직류 기기(102)로 이루어지는 정보기기 시스템(K101), 조명기구와 같은 조명계의 직류 기기(102)로 이루어지는 조명 시스템(K102, K105), 손님 대응이나 침입자의 감시 등을 하는 직류 기기(102)로 이루어지는 현관 시스템(K103), 화재 감지기와 같은 경보계의 직류 기기(102)로 이루어지는 주택경보기기 시스템(K104) 등이 있다. 각 서브 시스템은 자립 분산 시스템을 구성하고 있으며, 서브 시스템 단독으로도 동작이 가능하게 되어 있다.

상술한 직류 브레이커(114)는 서브 시스템에 관련지어 마련되어 있으며, 도시예에서는 정보기기 시스템(K101), 조명 시스템(K102) 및 현관 시스템(K103), 주택경보기기 시스템K104, 조명 시스템(K105)에 관련지어 4개의 직류 브레이커(114)를 마련하고 있다. 1대의 직류 브레이커(114)에 복수개의 서브 시스템을 관련지을 경우에는, 서브 시스템마다 직류 공급 선로Wdc의 계통을 분할하는 접속 박스(121)가 마련된다. 도시예에 있어서는, 조명 시스템(K102)과 현관 시스템(K103) 사이에 접속 박스(121)가 마련되어 있다.

정보기기 시스템(K101)으로서는, 벽 콘센트 혹은 바닥 콘센트의 형태로 가옥H에 미리 설치(가옥H의 건축시에 시공)되는 직류 콘센트(131)에 접속되는 직류 기기(102)로 이루어지는 정보기기 시스템(K101)이 마련된다.

조명 시스템(K102, K105)으로서는, 가옥H에 미리 설치되는 조명기구(직류 기기(102))로 이루어지는 조명 시스템(K102)과, 천장에 미리 설치되는 천정 걸이(132)에 접속하는 조명기구(직류 기기(102))로 이루어지는 조명 시스템(K105)이 마련된다. 천정 걸이(132)에는, 가옥H의 인테리어 시공시에 시공업자가 조명기구를 부착하거나 또는 거주자가 조명기구를 부착한다.

조명 시스템(K102)을 구성하는 직류 기기(102)인 조명기구에 대한 제어의 지시는, 적외선 리모컨 장치를 이용하여 부여하는 것 이외에, 직류 공급 선로Wdc에 접속된 스위치(141)로부터 통신 신호를 이용하여 부여할 수 있다. 조명 시스템(K105)을 구성하는 직류 기기(102)인 조명기구에 대한 제어의 지시는, 적외선 리모컨 장치를 이용하여 부여하는 것 이외에, 직류 공급 선로Wdc에 접속된 스위치(142)로부터 통신 신호를 이용하여 부여할 수 있다. 즉, 스위치(141, 142)는 직류 기기(102)와의 통신 기능을 가지고 있다. 또한, 스위치(141, 142)의 조작에 상관없이, 가정망의 다른 직류 기기(102) 혹은 홈 서버(116)로부터 통신 신호에 의해 제어의 지시가 이루어질 수도 있다. 조명기구로의 지시에는, 점등, 소등, 조광, 점멸 점등 등이 있다.

상술한 직류 콘센트(131), 천정 걸이(132)에는, 임의의 직류 기기(102)를 접속할 수 있고, 접속된 직류 기기(102)에 직류 전력을 출력하기 때문에, 이하에서는 직류 콘센트(131), 천정 걸이(132)를 구별할 필요가 없을 경우에는「직류 아웃렛」이라고 부른다.

이들의 직류 아웃렛은 직류 기기(102)에 직접 마련한 컨택터(도시하지 않음) 또는 접속선을 사이에 두고 마련한 컨택터(도시하지 않음)가 꽂히는 삽입식의 접속구가 기체에 개구하고, 접속구에 꽂힌 컨택터에 직접 접촉하는 컨택터 받이가 기체로 유지된 구조를 가지고 있다. 즉, 직류 아웃렛은 접촉식으로 급전을 실행한다. 직류 아웃렛에 접속된 직류 기기(102)가 통신 기능을 갖는 경우에는, 직류 공급 선로Wdc를 통하여 통신 신호를 전송하는 것이 가능해진다. 직류 기기(102) 뿐만 아니라 직류 아웃렛에도 통신 기능이 마련되어 있다.

홈 서버(116)은 가정망에 접속될 뿐만 아니라, 인터넷을 구축하는 광역망ＮＴ에 접속되는 접속구를 가지고 있다. 홈 서버(116)이 광역망ＮＴ에 접속되어 있을 경우에는, 광역망ＮＴ에 접속된 컴퓨터 서버인 센터 서버(200)에 의한 서비스를 누릴 수 있다.

센터 서버(200)가 제공하는 서비스에는, 광역망ＮＴ를 통하여 가정망에 접속된 기기(주로 직류 기기(102)이지만 통신 기능을 가진 다른 기기도 포함한다)의 감시나 제어를 가능하게 하는 서비스가 있다. 이 서비스에 의해, 퍼스널 컴퓨터, 인터넷ＴＶ, 이동체 전화기 등의 브라우저 기능을 갖춘 통신 단말(도시하지 않음)을 이용하여 가정망에 접속된 기기의 감시나 제어가 가능해진다.

홈 서버(116)는 광역망ＮＴ에 접속된 센터 서버(200) 사이의 통신과, 가정망에 접속된 기기와의 사이의 통신과의 양쪽의 기능을 갖추고, 가정망의 기기에 관한 식별 정보(여기서는, IP 어드레스를 이용하는 것으로 한다)의 취득 기능을 구비한다.

홈 서버(116)은 센터 서버(200)과의 통신 기능을 이용함으로써, 광역망ＮＴ에 접속된 통신 단말로부터 센터 서버(200)을 통하여 가정 기기의 감시나 제어를 가능하게 한다. 센터 서버(200)는 가정 기기와 광역망ＮＴ상의 통신 단말간을 중개한다.

통신 단말로부터 가정 기기의 감시나 제어를 실행할 경우는, 감시나 제어의 요구를 센터 서버(200)에 기억시키고, 가정 기기는 정기적으로 한쪽 방향의 폴링 통신을 행함으로써, 통신 단말로부터의 감시나 제어의 요구를 수신한다. 이 동작에 의해, 통신 단말로부터 가정 기기의 감시나 제어가 가능해진다.

또한, 가정 기기에 있어서 화재 검지 등 통신 단말에 통지해야할 이벤트가 발생했을 때에는, 가정 기기로부터 센터 서버(200)에 통지하고, 센터 서버(200)으로부터 통신 단말에 대하여 전자 메일에 의한 통지를 실행한다.

홈 서버(116)에 있어서의 가정망과의 통신 기능 중 중요한 기능은 가정망을 구성하는 기기의 검출과 관리이다. 홈 서버(116)에서는, ＵＰ&Ｐ(Universal Plug and Play)을 응용하여 가정망에 접속된 기기를 자동적으로 검출한다. 홈 서버(116)은 브라우저 기능을 갖는 표시기(117)를 구비하고, 검출한 기기의 일람을 표시기(117)에 표시한다. 이 표시기(117)는 터치 패널식 혹은 조작부가 부설된 구성을 가지고, 표시기(117)의 화면에 표시된 선택지로부터 원하는 내용을 선택하는 조작이 가능하게 되어 있다. 따라서, 홈 서버(116)의 이용자(시공업자 혹은 거주자)는 표시기(117)의 화면을 통해 기기의 감시 또는 제어가 가능해진다. 표시기(117)는 홈 서버(116)와는 분리하여 마련해도 좋다.

홈 서버(116)에서는 기기의 접속에 관한 정보를 관리하고 있어, 가정망에 접속된 기기의 종류나 기능과 어드레스를 파악한다. 따라서, 가정망의 기기를 연동 동작시킬 수 있다. 기기의 접속에 관한 정보는 상술한 바와 같이 자동적으로 검출되지만, 기기를 연동 동작시키기 위해서는, 기기자신이 보유하는 속성에 의해 자동적으로(관계를 맺게 하다) 관련짓기를 하는 것 이외에, 홈 서버(116)에 퍼스널 컴퓨터와 같은 정보 단말을 접속하고, 정보 단말의 브라우저 기능을 이용하여 기기의 연관짓기를 행하는 것도 가능하다.

기기의 연동 동작의 관계는 각 기기가 각각 유지한다. 따라서, 기기는 홈 서버(116)를 통하지 않고 연동 동작할 수 있다. 각 기기에 대하여, 연동 동작의 연관짓기를 행함으로써, 예를 들면, 기기인 스위치의 조작에 의해, 기기인 조명기구의 점등 혹은 소등의 동작을 실행하는 것이 가능해진다. 또한, 연동 동작의 연관짓기는 서브 시스템내에서 실행하는 것이 많지만, 서브 시스템을 넘는 연관짓기도 가능하다.

그런데, 직류 전력 공급부(101)는 기본적으로는, 외부로부터 공급되는 상용 전원AC의 전력 변환에 의해 직류 전력을 생성한다. 도시하는 구성에서는, 상용 전원AC는 분전반(110)에 내기로서 부착된 주간 브레이커(111)를 통하여, 스위칭 전원을 포함하는 AC/DC 컨버터(112)에 입력된다. AC/DC 컨버터(112)로부터 출력되는 직류 전력은 협조 제어부(113)를 통하여 각 직류 브레이커(114)에 접속된다.

직류 전력 공급부(101)에는, 상용 전원AC로부터 전력이 공급되지 않는 기간(예를 들면, 상용 전원AC의 정전 기간)에 대비하여 이차 전지(162)가 마련되어 있다. 이차 전지(162)로서는, 예를 들면, 리튬 이온 이차 전지 등이 이용된다. 또한, 직류 전력을 생성하는 태양 전지(161)나 연료 전지(163)를 병용하는 것도 가능하게 되어 있다. 상용 전원AC로부터 직류 전력을 생성하는 AC/DC 컨버터(112)를 구비하는 주전원에 대하여, 태양 전지(161)나 이차 전지(162)나 연료 전지(163)는 분산 전원이 된다. 또, 도시하지 않았지만, 이차 전지(162)는 충전을 제어하는 회로부를 포함하고 있다.

이차 전지(162)는 상용 전원AC나 태양 전지(161), 연료 전지(163)에 의해 적시 충전되고, 이차 전지(162)의 방전은 상용 전원AC로부터 전력이 공급되지 않는 기간 뿐만 아니라 필요에 따라 적시에 실행된다. 이차 전지(162)의 충방전이나 주전원과 분산 전원간의 협조는, 협조 제어부(113)에 의해 실행된다. 즉, 협조 제어부(113)는 직류 전력 공급부(101)를 구성하는 주전원 및 분산 전원으로부터 직류 기기(102)로의 전력 배분을 제어하는 직류 전력 제어부로서 기능한다.

직류 기기(102)의 구동 전압은 기기에 따른 복수 종류의 전압으로부터 선택되기 때문에, 협조 제어부(113)에 DC/DC 컨버터를 마련하고, 주전원 및 분산 전원으로부터 얻어지는 직류 전압을 필요한 전압으로 변환하는 것이 바람직하다. 보통은 1 계통의 서브 시스템(혹은 1대의 직류 브레이커(114)에 접속된 직류 기기(102))에 대하여 1종류의 전압이 공급되지만, 1 계통의 서브 시스템에 대하여 3선 이상을 이용하여 복수 종류의 전압을 공급하도록 구성해도 좋다. 또한, 직류 공급 선로Wdc를 2선식으로 하고, 선간에 인가하는 전압을 시간경과에 따라 변화시키는 구성을 채용하는 것도 가능하다. DC/DC 컨버터는, 직류 브레이커와 같이 복수로 분산하여 마련해도 좋다.

상술의 구성예에서는, AC/DC 컨버터(112)를 1개만 도시하고 있지만, 복수개의 AC/DC 컨버터(112)를 병설하는 것이 가능하고, 복수개의 AC/DC 컨버터(112)를 마련할 때에는, 부하의 크기에 따라 운전하는 AC/DC 컨버터(112)의 대수를 증감시키는 것이 바람직하다.

상술한 AC/DC 컨버터(112), 협조 제어부(113), 직류 브레이커(114), 태양 전지(161), 이차 전지(162), 연료 전지(163)에는 통신 기능이 마련되어 있고, 주전원 및 분산 전원이나 직류 기기(102)를 포함하는 부하의 상태에 대처하는 연계 동작을 실행하는 것을 가능하게 하고 있다. 이 통신에 이용하는 통신 신호는, 직류 기기(102)에 이용하는 통신신호와 같이 직류전압에 중첩하는 형식으로 전송한다.

상술의 예에서는 주간 브레이커(111)로부터 출력된 교류 전력을 AC/DC 컨버터(112)에 의해 직류 전력으로 변환하기 위하여, AC/DC 컨버터(112)를 분전반(110)내에 배치하고 있지만, 주간 브레이커(111)의 출력측에 있어서 분전반(110)내에 마련한 분기 브레이커(도시하지 않음)에 의해 교류 공급 선로를 복수 계통으로 분기하고, 각 계통의 교류 공급 선로에 AC/DC 컨버터를 마련하여 계통마다 직류 전력으로 변환하는 구성을 채용해도 좋다.

이 경우, 가옥H의 각 층이나 각 방을 단위로 해서 직류 전력 공급부(101)를 마련할 수 있기 때문에, 직류 전력 공급부(101)를 계통별로 관리할 수 있고, 게다가, 직류 전력을 이용하는 직류 기기(102)와의 사이에 마련되는 직류 공급 선로Wdc의 거리가 작아지기 때문에, 직류 공급 선로Wdc에서의 전압강하에 의한 전력손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 주간 브레이커(111) 및 분기 브레이커를 분전반(110)에 수납하고, AC/DC 컨버터(112)와 협조 제어부(113)와 직류 브레이커(114)와 홈 서버(116)를 분전반(110)과는 다른 반(board)에 수납해도 좋다.

계속해서, 직류 전력 공급부(101)에 수납되어 있는 전원 공급 장치(3)(도 2에서는 협조 제어부(113)에 대응)에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다. 전원 공급 장치(3)는 병렬 운전하여 직류 전력을 직류 기기(부하 기기)(102)에 공급하는 복수대(도시예에서는 4대)의 전원 기기(4, 5, 6)와, 직류 전력 공급의 시스템 전체를 감시하는 감시 장치(7)를 구비하고 있다.

복수대의 전원 기기(4)는 1대의 제 1 전원 기기(5)와, 복수대(도시된 예에서는 3대)의 제 2 전원 기기(6, 6a?6c)로 구성되어 있다.

제 1 전원 기기(5)는 출력 전류Io1의 크기에 상관없이 항상 정전압이 되는 직류 전압을 출력 전압Vo1으로 하는 것이다(도 5b 참조). 제 1 전원 기기(5)에는, 상용 전원AC로부터의 전원 전압이 입력 전압Vi1(도 ３ 참조)으로서 입력된다. 즉, 제 1 전원 기기(5)는 상용 전원AC를 입력 전원으로 한 AC/DC컨버터(112)의 출력을 입력 전원으로 해서 직류 전력을 직류 기기(102)에 공급하는 상용 전원용 전원 기기이다.

이 제 1 전원 기기(5)는 도 ３에 도시하는 바와 같이 출력 전압Vo1을 검출하는 전압 검출 수단(50)과, 기준 전압V2과 전압 검출 수단(50)의 검출 전압V1에 따라 온 듀티 폭이 설정된 펄스폭 변조 신호 S1을 생성하는 스위칭 제어 수단(51)과, 스위칭 제어 수단(51)으로부터의 펄스폭 변조 신호S1의 온 듀티 폭에 따라 온/오프 동작하는 스위칭 소자(520)를 갖는 DC/DC 컨버터(52)를 구비하고 있다.

전압 검출 수단(50)은 직렬 접속된 2개의 저항기(500, 501)와, 저항기(500, 501)에 의한 분할 전압이 입력되는 전압 폴로어(502)를 구비하고 있으며, 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1을 검출한다.

스위칭 제어 수단(51)은 전압 검출 수단(50)의 검출 전압(전압 폴로어(502)의 출력 전압)V1 및 기준 전압V2가 입력되는 스위칭IC(510)를 구비하고 있다.

스위칭IC(510)는 기준 전압V2과 검출 전압V1과의 차분 전압(V2-V1)이 일정하게 되도록 온 듀티 폭이 설정된 펄스폭 변조 신호S1을 스위칭 소자(520)에 출력한다. 즉, 스위칭IC(510)는 출력 전압Vo1(검출 전압V1)이 항상 일정하게 되도록, 펄스폭 변조 신호S1의 온 듀티 폭을 설정한다.

DC/DC 컨버터(52)는 입력측으로부터 순서대로, 평활 콘덴서(521)와, 인덕터(522)와, 스위칭 소자(520)와, 다이오드(523)와, 평활 콘덴서(524)를 구비하고 있으며, 스위칭 소자(520)의 온/오프 동작에 의해 입력 전압Vi1을 승압한다.

스위칭 소자(520)는, 예를 들면, 전계 효과 트랜지스터 등으로써, 스위칭IC(510)로부터의 펄스폭 변조 신호S1이 저항기(525)를 거쳐 게이트에 입력된다. 스위칭 소자(520)가 온되면, 소스와 드레인의 사이가 도통하고, 인덕터(522)에는 전자기 에너지가 축적된다. 그 후, 스위칭 소자(520)가 오프되면, 인덕터(522)에 축적된 전자기 에너지가 방출됨으로써 승압한다. 승압된 전압은 평활 콘덴서(524)로 평활된다. 평활 콘덴서(524)로 평활된 직류 전압은 출력 전압Vo1으로서 직류 기기(102)(도 1 참조)에 출력된다.

상기의 동작에 의해, 제 1 전원 기기(5)는 도 5b에 도시하는 바와 같이 출력 전류Io1의 크기에 상관없이 출력 전압Vo1을 일정한 직류 전압으로 하는 출력 전류 - 출력 전압 특성으로부터 벗어나지 않도록 피드백 제어를 실행할 수 있다.

제 2 전원 기기(6)는 도 5a에 도시하는 바와 같이 출력 전류Io2가 커짐에 따라 단조적으로 작아지는 직류 전압을 출력 전압Vo2로 하는 것이다. 이러한 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을, Vo2=-αIo2+V0(α> 0, V0> 0)로 나타낼 수 있다. 상기의 출력 전류 - 출력 전압 특성에서는, Vo2+αIo2는 V0으로 일정값이 된다. α및 Vo는 제 2 전원 기기(6)마다 다른 값이라도 좋고, 같은 값이라도 좋다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제 2 전원 기기(6a)에는 태양 전지(161)가 접속되고, 제 2 전원 기기(6b)에는 이차 전지(162)가 접속되며, 제 2 전원 기기(6c)에는 연료 전지(163)가 접속되어 있다. 각 제 2 전원 기기(6)는 각각 접속되어 있는 전지(161?163)로부터 입력 전압Vi2(도 ４ 참조)가 입력된다. 즉, 제 2 전원 기기(6a)는, 태양 전지(161)를 입력 전원으로 해서 직류 전력을 직류 기기(102)에 공급하는 태양 전지용 전원 기기(ＰＶ 컨버터)이고, 제 2 전원 기기(6b)는 이차 전지(162)를 입력 전원으로 해서 직류 전력을 직류 기기(102)에 공급하는 이차 전지용 전원 기기(BAT 컨버터)이며, 제 2 전원 기기(6c)는 연료 전지(163)을 입력 전원으로 해서 직류 전력을 직류 기기(102)에 공급하는 연료 전지용 전원 기기(FC 컨버터)이다.

각 제 2 전원 기기(6)는 도 ４에 도시하는 바와 같이 출력 전류Io2를 검출하는 전류 검출 수단(60)과, 출력 전압Vo2를 검출하는 전압 검출 수단(61)과, 전압 검출 수단(61)의 검출 전압V5와 전류 검출 수단(60)으로부터 출력되는 전압V8에 따라 온 듀티 폭이 설정된 펄스폭 변조 신호S2를 생성하는 스위칭 제어 수단(62)과, 스위칭 제어 수단(62)으로부터의 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭에 따라 온/오프 동작하는 스위칭 소자(630)를 갖는 DC/DC 컨버터(63)와, 후술하는 제어부(73)(도 1 참조)의 제어에 의해 출력 전류Io2의 크기를 조정하는 조정 수단(64)을 구비하고 있다.

전류 검출 수단(60)은 저항기(600, 605)와, 저항기(600)의 양단 전압을 검출하는 전류IC(601)와, 전류IC(601)의 출력 전압V3을 분할하는 저항기(602, 603)와, 저항기(602, 603)로 분할된 분할 전압이 입력되는 전압 폴로어(604)를 구비하고 있으며, 출력 전류Io2를 검출한다.

전압 검출 수단(61)은 직렬 접속된 2개의 저항기(610, 611)와, 저항기(610, 611)에 의한 분할 전압이 입력되는 전압 폴로어(612)를 구비하고 있으며, 출력 전압Vo2를 검출한다.

스위칭 제어 수단(62)은 전압 검출 수단(61)의 검출 전압(전압 폴로어(612)의 출력 전압)V5 및 후술하는 전압V8이 입력되는 스위칭IC(620)를 구비하고 있다.

DC/DC 컨버터(63)는 입력측으로부터 순서대로 평활 콘덴서(631)와, 인덕터(632)와, 스위칭 소자(630)와, 다이오드(633)와, 평활 콘덴서(634)를 구비하고 있으며, 스위칭 소자(630)의 온/오프 동작에 의해 입력 전압Vi2를 승압한다.

조정 수단(64)은 후술하는 제어부(73)(도 1 참조)로부터 출력 전류Io2의 지시값을 취득하는 CPU(640)와, CPU(640)의 출력 전압V6을 분할하는 2개의 저항기(641, 642)와, 저항기(641, 642)에 의한 분할 전압이 입력되는 비반전 증폭 회로(643)를 구비하고 있다.

CPU(640)에서는, 전원 공급 장치(3)의 동작중에 있어서, 즉, 전원 공급 장치(3)에 의한 직류 기기(102)로의 전력 공급시에 있어서, 제어부(73)로부터의 지시값에 근거하여, 출력 전류Io2의 크기를 변동하기 위한 제어가 실행된다.

감시 장치(7)는 도 1에 도시하는 바와 같이 직류 기기(102)에 공급되는 부하 전류IL의 전류값을 검출하는 부하 전류 검출부(부하 전류 검출 수단)(70)와, 태양 전지(161) 및 연료 전지(163)의 공급 가능 범위 및 이차 전지(162)의 잔량을 검출하는 잔량 검출부(71)와, 부하 전류 검출부(70)에서 검출된 부하 전류IL이 변화했는지 아닌지를 판정하는 판정부(판정 수단)(72)와, 각 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류Io2의 크기를 제어하는 제어부(제어 수단)(73)를 구비하고 있다.

부하 전류 검출부(70)는 전원 공급 장치(3)의 동작중에 있어서, 즉, 전원 공급 장치(3)에 의한 직류 기기(102)로의 전력 공급시에 있어서, 미리 설정된 시간 간격으로 각 직류 기기(102)로부터 필요한 전류를 검출하고, 직류 기기(102)측의 총 사용전류인 부하 전류IL을 검출한다. 미리 설정된 시간 간격은 부하 추종을 만족하는 시간 간격(예를 들면, 수밀리초 간격)이다. 또한, 부하전류 검출부(70)는 제 2 전원기기(6)의 출력 전압이 제 1 전원기기(5)의 출력 전압에 맞춰졌을 때의 제 2 전원기기(6)의 출력 전류를 각각 검출한다.

잔량 검출부(71)는 전원 공급 장치(3)의 동작중(전원 공급 장치(3)에 의한 직류 기기(102)로의 전력 공급시)에 있어서, 상기 시간 간격으로 이차 전지(162)의 출력 전압 및 출력 전류를 검출하고, 검출 결과를 이용하여 이차 전지(162)의 잔량을 검출한다.

판정부(72)는 상술한 바와 같이 부하 전류IL의 변화의 유무를 판정하는 동시에, 부하 전류IL이 변화되었다고 판정했을 경우, 부하 전류 변화율이 미리 설정된 임계값보다 작은지 아닌지를 판정한다. 판정부(72)는 본 발명의 판정 수단 및 변화율 판정 수단에 상당한다. 본 실시형태에 있어서, 부하 전류 변화율이란, 부하 전류IL의 단위 시간당의 변화량을 말한다. 임계값은 연료 전지(163)의 종류와 성능에 의해 적절히 선택되고, 예를 들면, 100W/수분 등에 대응하는 값이다. 연료 전지(163)의 정격이 40V인 경우, 임계값은 2.5A/수분, 즉, 약 1A/분이다.

제어부(73)는 시스템 전체로서 어느 전원 기기(5, 6)로부터 얼마만큼의 전력을 각 직류 기기(102)에 공급하면 좋은지를 구하고, 그것에 따라 각 전원 기기(5, 6)의 출력을 조정한다. 제어부(73)는 각 제 2 전원 기기(6)의 조정 수단(64)의 각각에 대하여, 출력 전류Io2의 전류값을 지시하기 위한 지시값을 송신한다. 또, 지시값은 출력 전류Io2의 전류값을 직접 나타내는 값이라도 좋고, 출력 전류Io2의 전류값을 환산한 전압값이라도 좋다. 또한, 지시값은 각 제 2 전원 기기(6)에 있어서의 출력 전류Io2의 전류값을 지시하기 위한 값에 한정되는 것은 아니고, 각 제 2 전원 기기(6)에 있어서의 출력 전력의 크기를 지시하기 위한 값이라도 좋다.

도 ４에 나타내는 CPU(640)는 제어부(73)(도 1 참조)로부터의 지시값에 따른 크기의 출력 전압V6을 출력한다. 비반전 증폭 회로(643)의 출력 전압V7은 CPU(640)의 출력 전압V6이 커짐에 따라 커지고, CPU(640)의 출력 전압V6이 작아짐에 따라 작아진다.

또한, 전류 검출 수단(60)에는, 전압 폴로어(604)와 저항기(605) 사이에 차동 증폭 회로(606)가 삽입되어 있다. 차동 증폭 회로(606)는 비반전 증폭 회로(643)의 출력 전압V7과 전류 검출 수단(60)의 검출 전압(전압 폴로어(604)의 출력 전압)V4의 차분 전압(V7-V4)에 비례한 전압V8(=β(V7-V4)(β>0))을 스위칭IC(620)에 출력한다. 따라서, 검출 전압V4가 같은 크기라도, 제어부(73)로부터의 지시값에 따라 출력 전압V6 및 출력 전압V7이 커졌을 경우, 스위칭IC(620)에 출력되는 전압V8도 커진다. 반대로, 출력 전압V6 및 출력 전압V7이 작아졌을 경우, 스위칭IC(620)에 출력되는 전압V8도 작아진다. 또, β의 크기는 후술의 스위칭IC(620)에 있어서, 전압V8이 검출 전압V5와 연산할 수 있도록 설정된다.

스위칭IC(620)는 전압V8과 검출 전압V5와의 차분 전압(V8-V5), 즉, 전압(βV7-(V5+βV4))이 일정하게 되도록 온 듀티 폭이 설정(변경)된 펄스폭 변조 신호S2를 스위칭 소자(630)에 출력한다. 구체적으로는, 전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지보다도 커지면, 스위칭IC(620)는 전압(βV7-(V5+βV4))이 작아지도록(전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지와 같은 크기가 되도록), 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭을 넓게 설정한다. 반대로，전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지보다도 작아지면, 스위칭IC(620)는 전압(βV7-(V5+βV4))이 커지도록(전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지와 같은 크기가 되도록), 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭을 좁게 설정한다.

스위칭 소자(630)는, 예를 들면, 전계 효과 트랜지스터 등으로써, 스위칭IC(620)로부터의 펄스폭 변조 신호S2가 저항기(635)를 거쳐 게이트에 입력된다. 스위칭 소자(630)이 온되면, 소스와 드레인 사이가 도통하고, 인덕터(632)에는 전자기 에너지가 축적된다. 그 후, 스위칭 소자(630)이 오프되면, 인덕터(632)에 축적된 전자기 에너지가 방출됨으로써 승압한다. 승압된 전압은 평활 콘덴서(634)로 평활된다. 평활 콘덴서(634)로 평활화된 직류 전압은 출력 전압Vo2로서 직류 기기(102)(도 1 참조)에 출력된다.

상기한 동작에 의해, 출력 전류Io2(검출 전압V4)가 지금까지보다도 커지면, 전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지보다도 작아지지만, 전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지와 같은 크기가 되도록 온 듀티 폭을 좁게 설정하여 승압을 작게 함으로써, 출력 전압Vo2(검출 전압V5)을 지금까지보다도 작게 할 수 있다. 한편, 출력 전류Io2(검출 전압V4)가 지금까지보다도 작아지면, 전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지보다도 커지지만, 전압(βV7-(V5+βV4))이 지금까지와 같은 크기가 되도록 온 듀티 폭을 넓게 설정하여 승압을 크게 함으로써, 출력 전압Vo2(검출 전압V5)을 지금까지보다도 크게 할 수 있다.

따라서, 이러한 구성의 각 제 2 전원 기기(6)는 전압(βV7-(V5+βV4))을 일정하게 함으로써, 도 5a에 도시하는 바와 같이 출력 전류Io2가 커지면 출력 전압Vo2가 단조적(직선상)으로 작아지는 출력 전류 - 출력 전압 특성(Vo2+αIo2가 일정값인 특성)으로부터 벗어나지 않도록 피드백 제어를 실행할 수 있다.

이러한 출력 전류 - 출력 전압 특성을 갖는 각 제 2 전원 기기(6)는 제 1 전원 기기(5)와 함께 이용된 교점을 갖는 상태에서, 출력 전압Vo2가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1에 맞춰지고, 출력 전압Vo2가 출력 전압Vo1에 맞춰졌을 때의 출력 전류Io2를 출력한다.

여기서, 출력 전류Io2가 감소했을 경우, 출력 전압Vo2는 도 ６의 출력 전류 - 출력 전압 특성에 따라 변동하고, 일시적으로 커진다(도 ６의(A)). 출력 전압Vo2가 커지면, 출력 전류Io2는 커지고, 그 결과, 검출 전압V4도 커진다(도 ６의(B)). 검출 전압V4가 커지면, 전압(βV7-(V5+βV4))이 작아짐으로써, 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭이 좁아져, 출력 전압Vo2(검출 전압V5)은 작아진다(도 ６의(C)). 이에 따라, 출력 전압Vo2는 출력 전압Vo1에 맞춰지고, 출력전류I02는 본래의 크기로 돌아간다.

한편, 출력 전류Io2가 증가했을 경우, 출력 전압Vo2는 도 ６의 출력 전류 - 출력 전압 특성에 따라 변동하고, 일시적으로 작아진다(도 ６의(D)). 출력 전압Vo2가 작아지면, 출력 전류Io2는 작아지고, 그 결과, 검출 전압V4도 작아진다(도 ６의(E)). 검출 전압V4가 작아지면, 전압(βV7-(V5+βV4))이 커짐으로써, 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭이 넓어져, 출력 전압Vo2(검출 전압V5)은 커진다(도 ６의(F)). 이에 따라, 출력 전압Vo2는 출력 전압Vo1에 맞춰지고, 출력전류I02는 본래의 크기로 돌아간다.

계속해서, 이러한 제 2 전원 기기(6)에 대하여, 직류 기기(102)측의 총사용 전류(부하 전류IL)가 커지고, 출력 전압Vo2(검출 전압V5)가 일정한 상태에서, 출력 전류Io2를 크게 하는 지시값이 제어부(73)로부터 있었을 경우에 대하여 도 ７을 이용하여 설명한다. 우선, 상기 지시값이 있으면, 출력 전압V7 및 전압V8(=β(V7-V4))이 커진다. 이 때, 전압(βV7-(V5+βV4))이 커지므로, 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭은 넓어지고, 출력 전압Vo2는 일시적으로 출력 전압Vo1보다 커진다(도 ７의(A)). 이 동작은 제 2 전원 기기(6)의 출력 전압Vo2에 소정 전압을 가산하는 것에 상당한다. 출력 전압Vo2가 커지면, 출력 전류Io2(검출 전압V4)도 커진다(도 ７의(B)). 검출 전압V4가 커지면, 전압(βV7-(V5+βV4))은 작아지므로, 펄스 폭 변조신호S2의 온 듀티 폭은 좁아진다. 그 결과, 출력 전압Vo2는 작아진다(도 ７의(C)). 상기의 동작을 되풀이한 후, 출력 전압Vo2는 출력 전압Vo1이 된다. 이에 따라, 제 2 전원 기기(6)는 정전압 특성(제 1 전원 기기(5)의 출력 전류 - 출력 전압 특성)과의 교점의 출력 전류Io2가 지시값(전류값I1)이 되도록 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트한 것이 되고, 지시값대로의 출력 전류Io2를 출력한다.

이것에 대하여, 부하 전류IL이 작아지고, 출력 전압Vo2(검출 전압V5)가 일정한 상태에서, 출력 전류Io2를 작게 하는 지시값이 제어부(73)으로부터 있었을 경우, 출력 전압V7 및 전압V8(=β(V7-V4))이 작아진다. 이 때, 전압(βV7-(V5+βV4))이 작아지므로, 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭은 좁아지고, 출력 전압Vo2는 일시적으로 출력 전압Vo1보다 작아진다(도 ７의(D)). 이 동작은 제 2 전원 기기(6)의 출력 전압Vo2에 소정 전압을 감산하는 것에 상당한다. 출력 전압Vo2가 작아지면, 출력 전류Io2(검출 전압V4)도 작아진다(도 ７의(E)). 검출 전압V4가 작아지면, 전압(βV7-(V5+βV4))은 커지므로, 펄스폭 변조 신호S2의 온 듀티 폭은 넓어진다. 그 결과, 출력 전압Vo2는 커진다(도 ７의(F)). 상기의 동작을 되풀이한 후, 출력 전압Vo2는 출력 전압Vo1이 된다. 이에 따라, 제 2 전원 기기(6)는 정전압 특성(제 1 전원 기기(5)의 출력 전류 - 출력 전압 특성)과의 교점의 출력 전류Io2가 지시값(전류값I0)이 되도록 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트한 것이 되고, 지시값대로의 출력 전류Io2를 출력한다.

상기한 바와 같이, 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류 - 출력 전압 특성이 시프트한 후에도, 시프트하기 전과 같이 제 2 전원 기기(6)의 출력 전압Vo2가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1에 맞춰지고, 출력 전압Vo2가 출력 전압Vo1에 맞춰졌을 때의 출력 전류Io2를 출력한다.

상기로부터, 부하 전류IL이 변화했을 때에, 각 제 2 전원 기기(6)에 있어서, 제어부(73)으로부터의 지시값에 근거하여 도 ７에 도시하는 바와 같이 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트할 수 있다. 시프트시킨 후에 있어서도, 각 제 2 전원 기기(6)는 출력 전압Vo2가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1에 맞춰져, 출력 전압Vo2가 출력 전압Vo1과 같은 크기일 때의 출력 전류Io2를 직류 기기(102)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 부하 전류IL이 변화해도, 전원 공급 장치(3)는 각 제 2 전원 기기(6)를 부하 전류IL에 따른 출력 전류Io2로 설정할 수 있는 동시에, 부하 전류IL이 변화해도, 제 2 전원 기기(6)의 출력 전압Vo2가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1에 맞춰짐으로써, 상기 출력 전압Vo2를 정전압으로 유지할 수 있다. 그 결과, 직류 기기(102)로의 전력 공급을 안정되게 실행할 수 있다.

이하에 일례를 나타낸다. 도 ５a가 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 나타내고, 도 5b가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 나타낸다. 여기에서, 도 5c에 도시하는 바와 같이 제어부(73)로부터의 지시값으로서 I11이 지시되어 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 도 ５c의 화살표와 같이 시프트시켰을 경우, 제 2 전원 기기(6)의 출력 전류Io2를 I12로부터 I11로 증가시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 안정된 전력을 공급하는 상용 전원AC로부터의 전원 전압이 제 1 전원 기기(5)에 입력됨으로써, 직류 기기(102)의 온/오프에 의한 부하 변동의 영향을 저감할 수 있고, 직류 기기(102)로의 전력 공급을 보다 안정되게 실행할 수 있다. 이것에 대하여, 제 1 전원 기기(5)에 태양 전지(161)나 이차 전지(162)가 접속되면, 직류 기기(102)로의 전력 공급은 태양 전지(161)의 경우는 일사에 의해 영향을 받고, 이차 전지(162)의 경우는 축전 상황에 의해 영향을 받게 된다.

또한, 제 2 전원 기기(6)에 있어서, 출력 전류Io2가 커짐에 따라 단조적으로 출력 전압Vo2가 작아지는 관계를, 제 1 전원 기기(5)의 구성으로부터 부품수를 거의 늘리지 않고 용이하게 실현할 수 있다.

다음으로, 도 1에 나타내는 감시 장치(7)에 대하여 상세하게 설명한다. 감시 장치(7)의 제어부(73)는 판정부(72)에서 부하 전류IL이 변화했다고 판정된 경우, 연료 전지(163)이 접속되어 있는 제 2 전원 기기(6)(FC 컨버터(6c))의 출력 전압Voc가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1에 맞춰졌을 때의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 변화후의 부하 전류IL에 추종하도록, FC 컨버터(6c)의 조정 수단(64)(도 ４ 참조)을 피드백 제어한다.

구체적으로는, 제어부(73)는 판정부(72)에서 부하 전류 변화율이 임계값 미만으로 판정되었을 경우, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 후술하는 제 1 기간(즉, 추종기간)T1 동안, FC 컨버터(6c)의 출력 전압Voc가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1에 맞춰졌을 때의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL의 변화에 추종하도록, 조정 수단(64)을 제어하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시킨다.

한편, 판정부(72)에서 부하 전류 변화율이 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 제어부(73)은 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 FC 컨버터(6c)의 출력 전압Voc가 제 1 전원 기기(5)의 출력 전압Vo1에 맞춰졌을 때의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL이 변화된 시점으로부터 제 2 기간(즉, 유지기간)T2 동안, 일정하게 유지하도록, FC 컨버터(6c)의 조정 수단(64)를 피드백 제어한다. 제 2 기간T2가 경과한 후, 제어부(73)는 제 1 기간T1에서 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 변화후의 부하 전류IL에 추종하도록, 조정 수단(64)를 피드백 제어하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시킨다.

제 1 기간T1은 연료 전지(163)의 내구성이 저하하지 않는 변화율(수분당 100W 이하의 변화율)을 유지하도록 설정된다. 즉, 제어부(73)는 제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시키기 때문에, 출력 전류Ioc의 변화율이 부하 전류 변화율의 임계값보다 작아지도록 제 1 기간T1을 가변시킨다. 이 때, 제 1 기간T1은 제어부(73)에 의해, 부하 전류 변화율이 커질수록 길게 설정되고, 부하 전류 변화율이 작아질수록 짧게 설정되게 된다. 제어부(73)는 부하 전류 변화율과 제 1 기간T1의 대응 관계가 설정되어 있는 대응 테이블을 갖고 있다. 대응 테이블에서는, 부하 전류 변화율의 소정 범위마다 제 1 기간T1이 대응지어져 있다. 또, 제어부(73)는 대응 테이블이 아니라, 부하 전류 변화율로부터 제 1 기간T1을 구하는 함수를 가지고 있어도 좋다. 제어부(73)는 상기 함수를 이용했을 경우, 부하 전류 변화율로부터 제 1 기간T1을 오로지 결정할 수 있다.

제 2 기간 T2는 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1이 안정되는 데에 요하는 기간(수밀리초?수십밀리초)으로써, 미리 고정되어 설정되어 있다.

또한, 제어부(73)는 부하전류 검출 수단에 의해 검출된 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL보다 크다고 판정한 경우, 이차 전지(162)를 충전하도록 BAT 컨버터(6b)를 제어한다. 즉, 제어부(73)는 상기의 경우에, 이차 전지(162)의 방전 모드와 충전 모드를 전환하여, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc로부터 직류 기기(102)로의 출력분을 뺀 나머지의 출력분으로 이차 전지(162)를 충전한다.

상기로부터, 제어부(73)는 연료 전지(163)의 공급 가능 능력이 높을 때에, 출력 전류Ioc로부터 직류 기기(102)로의 출력분을 뺀 나머지의 출력분으로 이차 전지(162)를 충전함으로써, 연료 전지(163)에 의한 공급 낭비를 없앨 수 있으므로, 연료 전지(163)의 이용 효율을 높일 수 있다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 전원 공급 장치(3)의 동작에 대하여 도 ８?11을 이용하여 설명한다. 이하, 부하 전류IL이 증가했을 경우의 동작에 대하여 설명한다.

우선, 부하 전류 검출부(70)가 부하 전류IL의 전류값I0을 검출한다(도 ８의 Ｓ1). FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 전류값이 I1이며, 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1의 전류값이 I2인 경우, 전류값의 관계는 I0=I1+I2가 된다. 보통은 I2=0인 것이 바람직하다. 계속해서, 부하 전류IL의 전류값이 I0으로부터 I5로 변화했을 경우(도 11 참조), 부하 전류 변화율이 임계값 이상인지 아닌지를 판정부(72)가 판정한다(Ｓ2). 부하 전류 변화율이 임계값 이상인 경우, 제어부(73)는 부하 전류IL이 변화하고 나서 제 2 기간T2가 경과하기까지 도 9a, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 전류값I1으로 고정되도록 FC 컨버터(6c)를 제어한다(Ｓ3). 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1은 도 ９b, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 부하 전류IL의 변화에 추종하여 전류값이 I2로부터 I3로 증가한다. 전류값의 관계는 I5=I1+I3이 된다.

제 2 기간T2가 경과한 후, 제어부(73)는 제 1 기간T1이 경과하기까지, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL의 변화에 추종하도록 하는 지시값을 FC 컨버터(6c)에 송신한다(Ｓ4). 즉, 상기 지시값은 제 1 전원 기기(5)의 최초의 전류값I2가 0인 경우, 전류값I2를 0으로 되돌리는 값인 것이 바람직하다. 또한, 상기 지시값은 최초의 전류값I2가 0이외의 값(I2>0)이라도 마찬가지로, 전류값I2를 최초 값으로 되돌리는 값인 것이 바람직하다. FC 컨버터(6c)는 제어부(73)로부터 지시값을 수취하면, 조정 수단(64)을 이용하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트하고, 지시값 크기의 출력 전류Ioc를 직류 기기(102)에 공급한다. FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc는 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 증가해 간다. 이 때, 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1은 감소해 간다. 또, 상기 지시값은 전류값I2를 최초 값으로 되돌리는 것이 바람직하지만, 전류값I2를 최초 값으로 반드시 되돌릴 필요는 없다.

한편, 스텝S2에 있어서, 부하 전류 변화율이 임계값 미만인 경우, 제어부(73)은 도 11(a)에 도시하는 바와 같이 바로 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL의 변화에 추종하도록 하는 지시값을 FC 컨버터(6c)에 송신한다(Ｓ4). FC 컨버터(6c)는 제어부(73)로부터 지시값을 수취하면, 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 제 1 기간T1이 경과하기까지, 조정 수단(64)을 이용하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트하고, 도 10a에 도시하는 바와 같이 지시값대로의 전류값I4의 출력 전류Ioc를 직류 기기(102)에 공급하고, 도 11(a)에 도시되지는 않았지만, 부족분의 부하 전류는 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류 Io1에 의해 보충한다. 제 1 기간T1이 경과한 시점에 있어서의 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1은 도 10b에 도시하는 바와 같이 전류값I2이다.

부하 전류IL이 감소했을 경우의 동작에 관해서도, 부하 전류IL이 증가했을 경우와 같이 스텝S1로부터 스텝S4까지의 동작을 실행하면 좋다. 다만, 부하 전류IL이 매우 작아져 제 1 전원 기기(5)의 전류 출력이 정지하고(출력 전류Io1이 0이 되고), 또한 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL에 완전 추종할 수 없게 되었을 경우(즉, 부하 전류IL이 출력 전류Ioc의 가변폭의 최하 한도 이하가 된 경우), 출력 전류Ioc가 부하 전류IL보다 커지고(S5), FC 컨버터(6c)는 이차 전지(162)를 충전 모드로 하여, 출력 전류Ioc로부터 직류 기기(102)로의 출력분을 뺀 나머지의 출력분으로 이차 전지(162)를 충전한다(S6).

전원 공급 장치(3)는 스텝S1으로부터 스텝S6까지의 동작을 정기적(미리 설정된 시간 간격)으로 실행하면, 연료 전지(163)의 공급 능력이 변동했을 경우나 부하 전류IL의 크기가 변동했을 경우라도, 변동에 대응한 출력 전류Ioc의 설정을 실행할 수 있다. 미리 설정된 시간 간격은 부하 추종을 만족하는 시간 간격(예를 들면, 수밀리초 간격)이다. 또, 전원 공급 장치(3)는 스텝S1부터 스텝S6까지의 동작을, 미리 설정된 시간 간격 이외에 실행해도 좋다.

이상, 본 실시형태에 의하면, 부하 전류IL이 변화했을 때에, 제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록 제 1 기간T1을 설정함으로써, 연료 전지(163)를 입력 전원으로 하는 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시켜서 부하 전류IL에 추종시킬 수 있으므로, 연료 전지(163)의 추종이 느려도, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL에 추종하기까지 동안, 상용 전원AC를 입력 전원으로 하는 제 1 전원 기기(5)를 보상할 수 있다. 그 결과, 전원 공급 장치(3)로서 보면, 추종성 좋게 직류 전력을 직류 기기(102)에 공급할 수 있고, 최종적으로는 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1, 즉, 교류 계통으로부터의 소비 전력을 가능한 한 작게 할 수 있으므로, 환경 부하를 저감할 수 있고, 전기세도 절약할 수 있다. 또, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL에 추종할 경우, 반드시 출력전류Ioc가 변화후의 부하 전류IL과 같은 전류값이 될 필요는 없지만, 출력 전류Ioc가 변화후의 부하 전류IL과 같은 전류값이 되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시키도록, 부하 전류 변화율이 클수록 제 1 기간T1을 길게 설정함으로써, 제 1 기간T1에 있어서 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 급격한 변화를 보다 확실하게 방지할 수 있으므로, 연료 전지(163)의 내구성의 저하를 더욱 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 완만한 부하 전류IL의 변화에 대해서는 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 처음부터 변화시키는 한편, 급격한 부하 전류IL의 변화에 대해서는 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 제 2 기간T2 동안, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 일정하게 하여, 일시적으로 제 1 전원 기기(5)에 있어서 부하 변동을 흡수하고, 그 후, FC 컨버터5의 출력 전류Ioc를 변화시켜서, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 추종시킬 수 있으므로, 최종적으로는 직류 기기(102)의 전력 밸런스를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제 2 기간T2가 수밀리초?수십밀리초로 미리 고정됨으로써, 부하 전류IL의 변화에 의한 제 1 전원 기기(5)의 동작이 안정되어 있지 않은 동안에 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 변동하여 제 1 전원 기기(5)가 안정 출력하기까지 더욱 시간이 걸려 버리는 것을 저감할 수 있으므로, 직류 기기(102)에 전력 공급을 보다 안정되게 할 수 있다.

또한, 연료 전지(163)는 출력 전력이 빈번하게 변화하면 열화하기 쉽지만, 본 실시형태에 의하면 부하 전류IL의 감소에 의해 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL보다 커졌을 경우라도, 출력 전류Ioc의 나머지 출력분으로 이차 전지(162)를 충전함으로써, 연료 전지(163)의 출력을 일정하게 유지할 수 있으므로, 연료 전지(163)의 열화를 방지할 수 있다.

(실시 형태 2)

실시 형태 2에 따른 전원 공급 장치(3)는 부하 전류IL이 변화했을 경우, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 전류값을 부하 전류IL의 변화율에 관계없이 항상 제 2 기간T2 동안 일정하게 유지하는 점에서, 실시 형태 1에 따른 전원 공급 장치(3)와 상이하다.

본 실시형태의 제어부(73)는 판정부(72)에서 부하 전류IL이 변화했다고 판정되었을 경우, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 제 2 기간T2 동안 일정하게 유지하도록, FC 컨버터(6c)의 조정 수단(64)을 피드백 제어한다. 제 2 기간T2가 경과한 후, 제어부(73)는 제 1 기간T1이 경과하기까지 출력 전류Ioc가 변화후의 부하 전류IL에 추종하도록, 조정 수단(64)을 피드백 제어하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시킨다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제 1 기간T1은 연료 전지(163)의 내구성이 저하하지 않는 변화율(수분당 100W 이하의 변화율)을 유지하도록 설정된다. 즉, 제어부(73)는 제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시키기 때문에, 출력 전류Ioc의 변화율이 부하 전류 변화율의 임계값보다 작아지도록 제 1 기간T1을 가변시킨다. 이 때, 제 1 기간T1은 제어부(73)에 의해, 부하 전류 변화율이 커질수록 길게 설정되고, 부하 전류 변화율이 작아질수록 짧게 설정되게 된다. 제 2 기간T2는 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1이 안정되는 데에 요하는 기간(수밀리초?수십밀리초)으로써, 미리 고정하여 설정되어 있다.

다음으로, 본 실시형태에 따른 전원 공급 장치(3)의 동작에 대하여 도 ９?11을 이용하여 설명한다. 이하, 부하 전류IL이 증가했을 경우의 동작에 대하여 설명한다.

우선, 부하 전류 검출부(70)가 부하 전류IL의 전류값I0을 검출한다. FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 전류값이 I1이며, 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1의 전류값이 I2인 경우, 전류값의 관계는 I0=I1+I2가 된다. 보통은 I2=0인 것이 바람직하다. 계속해서, 부하 전류IL의 전류값이 I0으로부터 I5로 변화했을 경우(도 11(b) 참조), 제어부(73)는 부하 전류IL이 변화하고 나서 제 2 기간T2가 경과하기까지 도 9a, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 전류값I1으로 고정되도록 FC 컨버터(6c)을 제어한다. 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1은 도 ９b, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 부하 전류IL의 변화에 추종하여 전류값이 I2로부터 I3로 증가한다. 전류값의 관계는 I5=I1+I3이 된다.

제 2 기간T2가 경과한 후, 제어부(73)는 제 1 기간T1이 경과하기까지, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL의 변화에 추종하도록 하는 지시값을 FC 컨버터(6c)에 송신한다. 즉, 상기 지시값은 제 1 전원 기기(5)의 최초 전류값I2가 0인 경우, 전류값I2를 0으로 되돌리도록 하는 값인 것이 바람직하다. 또한, 상기 지시값은 최초의 전류값I2가 0이외의 값(I2>0)이라도 마찬가지로, 전류값I2를 최초 값으로 되돌리는 것과 같은 값인 것이 바람직하다. FC 컨버터(6c)는 제어부(73)로부터 지시값을 수취하면, 조정 수단(64)을 이용하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트하고, 지시값의 크기의 출력 전류Ioc를 직류 기기(102)에 공급한다. FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc는 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 증가해 간다. 이 때, 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1은 감소해 간다. 또, 상기 지시값은 전류값I2를 최초 값으로 되돌리는 것이 바람직한 것이며, 전류값I2를 최초 값으로 반드시 되돌릴 필요는 없다.

부하 전류IL이 감소했을 경우의 동작에 관해서도, 부하 전류IL이 증가했을 경우와 마찬가지이다. 다만, 부하 전류IL이 매우 작아져 제 1 전원 기기(5)의 전류 출력이 정지하고(출력 전류Io1이 0이 되고), 또한 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL에 완전 추종할 수 없게 됐을 경우(즉, 부하 전류IL이 출력 전류Ioc의 가변폭의 최저 하한 이하가 된 경우), 출력 전류Ioc가 부하 전류IL보다 커지고, FC 컨버터(6c)는 이차 전지(162)를 충전 모드로 하여, 출력 전류Ioc로부터 직류 기기(102)로의 출력분을 뺀 나머지의 출력분으로 이차 전지(162)를 충전한다.

이상, 본 실시형태에 있어서도, 부하 전류IL이 변화했을 때에, 연료 전지(163)를 입력 전원으로 하는 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비해 완만하게 변화시켜 부하 전류IL에 추종시킴으로써, 연료 전지(163)의 추종이 느려도, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL에 추종하기까지 동안, 상용 전원AC를 입력 전원으로 하는 제 1 전원 기기(5)를 보상할 수 있다. 그 결과, 전원 공급 장치(3)로서 보면, 추종성 좋게 직류 전력을 직류 기기(102)에 공급할 수 있고, 최종적으로는 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1즉 교류 계통으로부터의 소비 전력을 가능한 한 작게 할 수 있으므로, 환경 부하를 저감할 수 있고 전기세도 절약할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 부하 전류IL이 변화했을 때에 항상 제 2 기간T2가 경과하고 나서 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 추종시킴으로써, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL의 변화와 동시에 급격히 변화하는 것을 방지할 수 있다.

(실시 형태 3)

실시 형태 3에 따른 전원 공급 장치(3)는 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 일정하게 하는 제2 기간T2가 마련되지 않는 점에서, 실시 형태 1에 따른 전원 공급 장치(3)와 상이하다.

본 실시형태의 제어부(73)는 판정부(72)에서 부하 전류 변화율이 임계값 이상이건 임계값 미만이건, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 제 1 기간T1에 걸쳐, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL의 변화에 추종하도록, 조정 수단(64)을 제어하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시킨다. 그 결과, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc는 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 서서히 변동하여 부하 전류IL에 추종한다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제 1 기간T1은 연료 전지(163)의 내구성이 저하하지 않는 변화율(수분당 100W 이하의 변화율)을 유지하도록 설정된다. 즉, 제어부(73)는 제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시키기 때문에, 출력 전류Ioc의 변화율이 부하 전류 변화율의 임계값보다 작아지도록 제 1 기간T1을 가변 시킨다. 이 때, 제 1 기간T1은 제어부(73)에 의해, 부하 전류 변화율이 커질수록 길게 설정되고, 부하 전류 변화율이 작아질수록 짧게 설정되게 된다.

이상, 본 실시형태에 의하면, 부하 전류IL이 변화했을 때에 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 일정하게 하는 제2 기간T2가 마련어 있지 않아도, 연료 전지(163)의 동작을 급준하게 변화시키는 일이 없기 때문에, 연료 전지(163)의 내구성의 저하를 억제할 수 있다.

(실시 형태 4)

실시 형태 4에 따른 전원 공급 장치(3)는 부하 전류 변화율이 임계값 이상인 경우만, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 일정하게 유지하는 제 2 기간을 두지않고, 바로 FC컨버터(6c)의 출력 전류 Ioc의 변화율이 상기 미리 설정된 값보다 작아지도록 하여 상기 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 추종시키는 점에서, 실시 형태 1에 따른 전원 공급 장치(3)와 상이하다. 또한, 본실시형태에서는 부하전류의 변화율이 임계값 이상인 경우 제 1 기간에서 FC컨버터(6c)의 출력전류의 변화율이 기설정된 값보다 작아지도록 하는 점에서 동기간에서 임계값보다 작아지도록 하는 실시형태 3과 상이하다.

본 실시형태의 제어부(73)는 판정부(72)에서 부하 전류 변화율이 임계값 이상으로 판정되었을 경우, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 변화율이 미리 설정된 값(예를 들면, 부하 전류 변화율의 임계값)보다 작아지도록 제 1 기간T1을 설정한다. 상기 미리 설정된 값은 부하 전류 변화율의 임계값이라도 좋고, 상기 임계값보다도 작은 값이라도 좋다. 제어부(73)는 부하 전류IL의 변화후, 제 1 기간T1에서 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL에 추종하도록, FC 컨버터(6c)의 조정 수단(64)을 제어하여 FC 컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시킨다. 한편, 판정부(72)에서 부하 전류 변화율이 임계값 미만으로 판정되었을 경우, 제어부(73)는 상기와 같은 동작을 실행하지 않는다. 즉, 부하 전류 변화율이 임계값 미만인 경우에는, 제어부(73)는 FC컨버터의 출력 전류 변화율이 제 1 기간에서 임계값미만이 되도록 제어한다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제 1 기간T1은 연료 전지(163)의 내구성이 저하하지 않는 변화율(수분당 100W 이하의 변화율)을 유지하도록 설정된다. 즉 제어부(73)은 제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시키기 때문에, 출력 전류Ioc의 변화율이 부하 전류 변화율의 임계값보다 작아지도록 제 1 기간T1을 가변시킨다. 이 때, 제 1 기간T1은 제어부(73)에 의해, 부하 전류 변화율이 커질수록 길게 설정되고, 부하 전류 변화율이 작아질수록 짧게 설정되게 된다.

이상, 본 실시형태에 의하면, 부하 전류 변화율이 임계값 이상이 되었을 때에, 제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록 제 1 기간T1을 설정함으로써, 연료 전지(163)를 입력 전원으로 하는 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시켜 부하 전류IL에 추종시킬 수 있고, 연료 전지(163)의 동작을 급준하게 변화시키는 일이 없으므로, 연료 전지(163)의 내구성의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 연료 전지(163)의 추종이 느려도, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 부하 전류IL에 추종하기까지 동안, 상용 전원AC를 입력 전원으로 하는 제 1 전원 기기(5)를 보상할 수 있으므로, 전원 공급 장치(3)로서 보면, 추종성 좋게 직류 전력을 직류 기기(102)에 공급할 수 있다.

한편, 부하 전류 변화율이 임계값 미만인 경우, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 그대로 추종시킴으로써, 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1, 즉, 교류 계통으로부터의 소비 전력을 가능한 한 작게 할 수 있으므로, 환경 부하를 저감할 수 있고, 전기세도 절약할 수 있다.

(실시 형태 5)

실시 형태 5에 따른 전원 공급 장치(3)는 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 일정하게 하는 제 2 기간T2를 설정하는 점에서, 실시 형태 4에 따른 전원 공급 장치(3)와 상이하다. 또한, 부하 전류 변화율이 임계값 이상인 경우, FC컨버터(6c)의 출력 전류 변화율이 제 1기간에서 기설정된 값보다 작아지도록 제어한다는 점에서, 동기간에서 임계값보다 작아지도록 제어하는 실시형태 1과 상이하다.

본 실시형태의 제어부(73)는 판정부(72)가 부하 전류 변화율이 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 바로 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 추종시키지 않고, 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 제 2 기간T2 동안 출력 전류Ioc를 일정하게 유지하도록, FC 컨버터(6c)의 조정 수단(64)을 제어한다. 제 2 기간T2가 경과한 후, 제어부(73)는 제 1 기간T1에서 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc가 변화후의 부하 전류IL에 추종하도록, 조정 수단(64)을 제어하여 FC컨버터(6c)의 출력전류의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록 FC컨버터(6c)의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시킨다.

제 2 기간T2는 제 1 전원 기기(5)의 출력 전류Io1이 안정되는 데에 요하는 기간(수밀리초?수십밀리초)으로써, 미리 고정하여 설정되어 있다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 실시 형태 4와 마찬가지로, 제 1 기간T1은 연료 전지(163)의 내구성이 저하하지 않는 변화율(수분당 100W 이하의 변화율)을 유지하도록 설정된다. 즉, 제어부(73)는, 부하전류IL의 변화율이 임계값 이상이라고 판정된 경우,제 1 기간T1에 있어서의 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시키기 때문에, 출력 전류Ioc의 변화율이 부하 전류 변화율의 미리 설정된 값보다 작아지도록 제 1 기간T1을 가변시킨다. 이 때, 제어부(73)는 제 1 기간T1을, 부하 전류 변화율이 커질수록 길게 설정하고, 부하 전류 변화율이 작아질수록 짧게 설정하게 된다.

이상, 본 실시형태에 의하면, 부하 전류IL이 변화한 시점으로부터 제 2 기간T2 동안, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 일정하게 하여, 일시적으로 제 1 전원 기기(5)에 있어서 부하 변동을 흡수하고, 그 후, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 변화시켜서, FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 추종시킬 수 있으므로, 최종적으로는 부하 기기IL의 전력 밸런스를 얻을 수 있다.

또, 실시 형태 1?5에서는, 부하 전류 변화율에 따라 제 1 기간T1을 가변시키고 있다. 그러나, 부하 전류IL가 상정할 수 있는 최대 범위에서 변화하여도 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시킬 수 있으면, 제 1 기간T1은 가변일 필요는 없다. 따라서, 실시 형태 1?5의 변형예로서, 부하 전류IL가 상정할 수 있는 최대 범위에서 변화하여도 출력 전류Ioc를 부하 전류IL에 비하여 완만하게 변화시키는 범위에서, 제 1 기간T1을 고정해도 좋다.

또한, 실시 형태 1?5의 다른 변형예로서, 연료 전지(163)의 내구성의 저하를 억제할 수 있는 범위에서, 제 1 기간T1을 고정해도 좋다. 구체적으로는, 연료 전지(163)가 최소 정격 전력으로부터 최대 정격 전력으로 변화하는 경우에도 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc의 변화율이 상술한 임계값보다 작아지도록 하는 기간을 제 1 기간T1으로서 고정한다.

또한, 실시 형태 1?5의 다른 변형예로서, 제 2 기간T2가 수십초?수분으로 미리 고정되어 있어도 좋다. 상기와 같은 범위로 제 2 기간T2가 설정됨으로써, 곧 사용이 끝나는 직류 기기(102)의 경우(직류 기기(102)의 일시 사용의 경우)에, 굳이 FC 컨버터(6c)의 출력 전류Ioc를 변화시키지 않도록 할 수 있으므로, 연료 전지(163)의 부하를 증가시키지 않도록 할 수 있어, 연료 전지(163)의 열화를 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태가 설명되었지만, 본 발명은 이들 특정의 실시형태에 한정되지 않고, 후속하는 청구범위의 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있으며, 그것도 본발명의 범주내에 속한다 할 것이다.

Claims

연료 전지를 입력 전원으로 하여 직류 전력을 부하 기기에 공급하는 연료 전지용 전원 기기와,
상기 연료 전지용 전원 기기의 출력을 제어하는 제어 수단
을 구비하고,
상기 부하 기기에 공급되는 부하 전류의 변화시에, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 미리 설정된 값보다 작아지도록, 상기 연료 전지용 전원기기의 출력 특성이 시프트되는
전원 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
부하 전류의 전류값을 검출하는 부하 전류 검출 수단과,
상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 부하 전류가 변화했는지 아닌지를 판정하는 판정 수단
을 더 구비하고,
상기 연료 전지용 전원 기기는, 상기 부하 기기로의 전력 공급시에 출력 전류와 출력 전압의 관계를 나타내는 출력 특성을 시프트하는 조정 수단을 갖고, 상기 출력 특성은 출력 전류가 커짐에 따라 단조적으로 작아지는 직류 전압을 출력 전압으로서 출력하는 특성이며,
상기 제어 수단은 상기 판정 수단에서 상기 부하 전류가 변화했다고 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 상기 미리 설정된 값보다 작아지는 추종 기간을 설정하고, 상기 부하 전류의 변화 후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는
전원 공급 장치.
제 2 항에 있어서,
상용 전원을 입력 전원으로 하여 출력 전류의 크기에 상관없이 정전압이 되는 직류 전압을 출력 전압으로 하는 상용 전원용 전원기기를 더 포함하고,
상기 제어 수단은 상기 상용 전원용 전원 기기와 상기 연료 전지용 전원 기기를 병렬 운전하여, 상기 연료 전지용 전원기기의 출력 전압이 상기 상용 전원용 전원기기의 출력 전압에 맞춰졌을 때의 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 전류값을 제어하는
전원 공급 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 상기 부하 전류의 단위 시간당 변화량을 부하 전류 변화율로 하고,
상기 제어 수단은 상기 부하 전류 변화율이 클수록 상기 추종 기간을 길게 설정하는
전원 공급 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 판정 수단에서 상기 부하 전류가 변화했다고 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 상기 부하 전류가 변화한 시점으로부터 유지 기간 동안 일정하게 유지하고, 상기 유지 기간이 경과한 후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는 전원 공급 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 상기 부하 전류의 단위 시간당 변화량을 부하 전류 변화율로 하고,
상기 부하 전류 변화율이 임계값 이상인지 아닌지를 판정하는 변화율 판정 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 미만으로 판정되었을 경우, 상기 부하 전류가 변화한 시점으로부터 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류의 변화에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시키고, 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 상기 부하 전류가 변화한 시점으로부터 유지 기간 동안 일정하게 유지하고, 상기 유지 기간이 경과한 후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류 - 출력 전압 특성을 시프트시키는
전원 공급 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 추종 기간에 있어서의 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 상기 임계값보다 작아지도록 해당 추종 기간을 설정하는 전원 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부하 기기에 공급되는 부하 전류의 전류값을 검출하는 부하 전류 검출 수단과,
상기 부하 전류 검출 수단에서 검출된 부하 전류의 단위 시간당 변화량인 부하 전류 변화율이 임계값 이상인지 아닌지를 판정하는 변화율 판정 수단
을 더 포함하고,
상기 연료 전지용 전원 기기는, 상기 부하 기기로의 전력 공급시에 출력 전류와 출력 전압의 관계를 나타내는 출력 특성을 시프트하는 조정 수단을 갖고, 상기 출력 특성은 출력 전류가 커짐에 따라 단조적으로 작아지는 직류 전압을 출력 전압으로 하는 특성이며,
상기 제어 수단은 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 변화율이 상기 임계값보다 작아지도록 추종 기간을 설정하고, 상기 부하 전류의 변화후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는
전원 공급 장치.
제 8 항에 있어서,
상용 전원을 입력 전원으로 하여 출력 전류의 크기에 상관없이 정전압이 되는 직류 전압을 출력 전압으로 하는 상용 전원용 전원 기기를 더 포함하고,
상기 제어 수단은 상기 상용 전원용 전원 기기와 상기 연료 전지용 전원 기기를 병렬 운전하여, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전압이 상기 상용 전원용 전원 기기의 출력 전압에 맞춰졌을 때의 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류의 전류값을 제어하는 전원 공급 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 변화율 판정 수단에서 상기 부하 전류 변화율이 상기 임계값 이상으로 판정되었을 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류를 상기 부하 전류가 변화한 시점으로부터 유지 기간 동안 일정하게 유지하고, 상기 유지 기간이 경과한 후, 상기 추종 기간에서 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류에 추종하도록 상기 조정 수단을 제어하여 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 특성을 시프트시키는 전원 공급 장치.
제 5 항 내지 제 7 항, 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유지 기간은 미리 고정되어 있는 전원 공급 장치.
제 3 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
이차 전지를 더 포함하고,
상기 연료 전지용 전원 기기는, 상기 부하 전류의 감소에 의해 상기 상용 전원용 전원 기기의 전류 출력이 정지했을 때에 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류가 상기 부하 전류보다 큰 경우, 상기 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류 중, 적어도 해당 연료 전지용 전원 기기의 출력 전류와 상기 부하 전류와의 차분 전류를 상기 이차 전지의 충전 전류로 하고, 해당 연료 전지용 전원 기기의 나머지 출력 전류를 상기 부하 기기에 출력하는 전원 공급 장치.