JP6241074B2 - 燃料電池の電力調整システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態における燃料電池の電力調整システムを示す構成図である。
図3は、本発明の第2実施形態における電力調整システム110を示す回路図である。電力調整システム110の基本構成は、図1に示した電力調整システム100と同じである。以下、電力調整システム100と同じ構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
本発明の第3実施形態の電力調整システムは、第2実施形態の構成と同様である。
本発明の第4実施形態では、電力調整回路30の双方向昇降圧回路を利用して燃料電池20の内部抵抗を測定する。
図7は、本発明の第5実施形態における電力調整システム120を示す図である。
図9は、本発明の第7実施形態における電力調整システム130を示す回路図である。
図10は、本発明の第7実施形態における電力調整システム140を示す回路図である。
10 強電バッテリー(バッテリー)
20 燃料電池
30 電力調整回路(電流制御回路)
31〜36 切替器(第1切替器〜第6切替器)
41 リアクトル
42 バッテリー側キャパシタ
43 燃料電池側キャパシタ
100〜140 電力調整システム
311〜361 スイッチング素子
312〜362 整流素子
300 調圧モジュール
40 インバーター
50 制御装置
Claims (8)
- 車両に搭載されるバッテリーと、負荷と、前記負荷に応じて発電する燃料電池と、前記バッテリー、負荷又は燃料電池へ電流を流す電流制御回路と、を備える燃料電池の電力調整システムにおいて、
前記電流制御回路は、
互いに並列に接続されたスイッチング素子と整流素子とを有し、前記整流素子の順方向は、前記スイッチング素子に電流が流れる向きとは逆の方向である切替器を6つ含み、2つの切替器がそれぞれ前記順方向に直列に接続されたモジュール部と、
前記バッテリー側の電圧を平滑にするバッテリー側キャパシタと、
前記燃料電池側の電圧を平滑にする燃料電池側キャパシタと、
前記バッテリー側キャパシタ又は前記燃料電池側キャパシタの電圧を昇圧又は降圧するためのリアクトルと、を含み、
前記6つの切替器のうち4つの切替器と、前記バッテリー側キャパシタと、前記燃料電池側キャパシタと、前記リアクトルとは、前記バッテリー又は前記燃料電池の電圧を変換する双方向昇降圧回路を構成し、
他の切替器のうちいずれかの整流素子は、前記燃料電池の逆流防止のためのダイオードとして前記燃料電池と接続される、
燃料電池の電力調整システム。 - 請求項1に記載の電力調整システムにおいて、
前記負荷は、前記燃料電池側キャパシタと並列に接続され、
前記モジュール部は、前記6つの切替器のうち、第1切替器と第2切替器、第3切替器と第4切替器、及び、第5切替器と第6切替器が、それぞれ前記順方向に直列に接続された調圧モジュールであり、
前記第1切替器及び第2切替器は、前記バッテリー側キャパシタと並列に接続されるとともに、前記第1切替器と前記第2切替器の接点は、前記リアクトルの一端に接続され、
前記第3切替器及び第4切替器は、前記燃料電池側キャパシタと並列に接続されるとともに、前記第3切替器と前記第4切替器の接点は、前記リアクトルの他端に接続され、
前記第5切替器及び第6切替器は、前記燃料電池側キャパシタと並列に接続され、
前記第5切替器の整流素子のアノード端子は、前記負荷及び前記燃料電池側キャパシタからの電流が遮断されるように、前記燃料電池の正極端子に接続される、
電力調整システム。 - 請求項2に記載の電力調整システムにおいて、
前記第1切替器から第4切替器までのスイッチング素子を制御して、前記双方向昇降圧回路によって変換される電圧を、前記負荷に交流電圧を供給するインバーターに出力する制御装置をさらに含み、
前記制御装置は、前記車両の状態に基づいて前記第5切替器のスイッチング素子を非導通状態から導通状態に切り替える、
電力調整システム。 - 請求項3に記載の電力調整システムにおいて、
前記制御装置は、前記車両が前記燃料電池から前記バッテリーへの充電状態、又は、前記燃料電池から前記インバーターへの給電状態であると判定したときに、前記第5切替器のスイッチング素子を導通状態に設定する、
電力調整システム。 - 請求項3に記載の電力調整システムにおいて、
前記双方向昇降圧回路は、前記燃料電池の内部抵抗を検出するための交流信号を生成し、
前記制御装置は、前記車両がアイドルストップ状態であると判定したときには、前記第5切替器のスイッチング素子を導通状態に設定して、前記第1切替器ないし前記第4切替器を制御して前記交流信号を前記燃料電池の電極端子に重畳する、
電力調整システム。 - 請求項3に記載の電力調整システムにおいて、
前記第6切替器は、前記燃料電池と並列に接続され、
前記制御装置は、前記車両がフェール状態であると判定したときには、前記第6切替器のスイッチング素子を導通状態に設定する、
電力調整システム。 - 請求項1に記載の電力調整システムにおいて、
前記負荷は、前記燃料電池側キャパシタと並列に接続され、
前記モジュール部は、前記6つの切替器のうち、第1切替器と第2切替器、第3切替器と第4切替器、及び、第5切替器と第6切替器が、それぞれ前記順方向に直列に接続された調圧モジュールであり、
前記第1切替器及び第2切替器は、前記バッテリー側キャパシタと並列に接続されるとともに、前記第1切替器と前記第2切替器の接点は、前記リアクトルの一端に接続され、
前記第3切替器及び第4切替器は、前記燃料電池側キャパシタと並列に接続されるとともに、前記第3切替器と前記第4切替器の接点は、前記リアクトルの他端に接続され
前記第5切替器と第6切替器の接点は、前記負荷の正極端子に接続され、
前記第6切替器の整流素子のアノード端子は、前記負荷及び前記燃料電池側キャパシタからの電流が遮断されるように、前記燃料電池の正極端子に接続される、
電力調整システム。 - 請求項1に記載の電力調整システムにおいて、
前記負荷は、前記バッテリー側キャパシタと並列に接続され、
前記モジュール部は、前記6つの切替器のうち、第1切替器と第2切替器、第3切替器と第4切替器、及び、第5切替器と第6切替器が、それぞれ前記順方向に直列に接続された調圧モジュールであり、
前記第1切替器及び第2切替器は、前記バッテリー側キャパシタと並列に接続されるとともに、前記第1切替器と前記第2切替器の接点は、前記リアクトルの一端に接続され、
前記第3切替器及び第4切替器は、前記燃料電池側キャパシタと並列に接続されるとともに、前記第3切替器と前記第4切替器の接点は、前記リアクトルの他端に接続され
前記第5切替器及び第6切替器は、前記燃料電池側キャパシタと並列に接続され、
前記第5切替器の整流素子のアノード端子は、前記燃料電池側キャパシタからの電流が遮断されるように、前記燃料電池の正極端子に接続される、
電力調整システム。
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