JPH02125312A - 燃料電池給電システム - Google Patents

燃料電池給電システム

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JPH02125312A
JPH02125312A JP63279057A JP27905788A JPH02125312A JP H02125312 A JPH02125312 A JP H02125312A JP 63279057 A JP63279057 A JP 63279057A JP 27905788 A JP27905788 A JP 27905788A JP H02125312 A JPH02125312 A JP H02125312A
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崇 長谷川
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筒井 清志
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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) 本発明は燃料電池の直流出力をDC−DCコンバータに
より電圧変換して負荷に給電する燃料電池給電システム
に関するものである。
(従来の技術) 燃料電池は水素と酸素との電気化学反応により直流電力
を発生することから、直流負荷に対しては直接給電する
ことができる。しかし、負荷の所要電圧と燃料電池電圧
との関係から燃料電池出力の電圧変換が必要な場合には
、第4図に示すように燃料電池lから負荷となる装置3
(以下負荷装置という、)への給電はDC−DCコンバ
ータ2′を介し、電圧を変換して給電する。このとき、
負荷装w3の消費電力が燃料電池1の定格出力と一敗し
ているならば燃料電池lを有効に使うことができる。な
お、ここではDC−DCコンバータ2゜の損失を無視し
て説明する。
(発明が解決しようとする課題) しかし、第4図において、必ずしも燃料電池lの定格出
力と負荷装置3の消費電力とは一致するとは限らない0
例えば、同一の負荷装W3が2装置あり、各負荷装置3
の消費電力が燃料電池の定格出力の2分の1を超えるよ
うなこともある。この場合、燃料電池1から2台の負荷
装置3に電力を供給すると燃料電池1の定格出力を超え
、特性の劣化を引き起こすか、あるいは給電不能となり
、燃料電池1の出力にはまだ余裕があるにもかかわらず
、1台の負荷装置3にしか電力を供給できないことにな
る。また、他の負荷装置3に対しては新たに燃料電池を
設けるか、別系統の直流出力の電源、例えば商用電源を
入力とする整流器から給電せざるを得ない、このため創
設費用が高価な燃料電池の有効利用が図れないという問
題があった。
本発明の目的は、燃料電池の定格出力を超えて負荷装置
が電力を消費するときは、燃料電池の定格出力と負荷装
置の消費電力との関係に関わりなく、燃料電池からはそ
の定格出力を負荷装置へ給電し、不足分を別系統の直流
出力の電源、例えば商用電源あるいはエンジン発電機を
入力とする整流器から給電するものであり、これにより
燃料電池のを効利用を図ろうとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明と上記目的を達成するため、燃料電池と、入力が
該燃料電池に接続されて該燃料電池の出力を所定値内に
抑えるための垂下機能を存するDC−DCコンバータと
、該燃料電池の出力の所定値を超える負荷装置に対し給
電する別系統の直流出力の電源とを設け、該D C−D
 Cコンバータと該別系統の直流出力の電源とのそれぞ
れに並列運転するためのダイオードを備えたことを特徴
とする燃料電池給電システムを第1の要旨とする。
また、前記別系統の直流出力の電源は、商用電源あるい
はエンジン発電機を入力とする整流器であり、該整流器
の出力電圧が、前記垂下機能を有するDC−DCコンバ
ータの垂下開始時の出力電圧よりも低いことを特徴とす
る請求項l記載の燃料電池給電システムを第2の要旨と
し、前記負荷装置は、所望の電圧に変換するためのDC
−DCコンバータあるいはインバータを含んだ構成とし
たことを特徴とする請求項1記載の燃料電池給電システ
ムを第3の要旨とする。
(実施例) 以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は言うまでもない。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の詳細な説明する特性図である。
第1図において、■は燃料電池、2は垂下機能を有する
DC−DCコンバータ、3は負荷装置、4は商用電源あ
るいはエンジン発電機、5は整流器、61および62は
並列運転をするためのダイオードである。
また、第2図は燃料電池lの出力を入力するとDC−D
Cコンバータ2の出力電圧−出力電流特性Aと商用電源
(またはエンジン発電Iり4を人力とする整流器5の出
力電圧−出力電流特性B、ならびに、DC−DCコンバ
ータ2と整流器5の負荷分担状態を示したものである。
以下に、第1図、第2図を用い、本発明の動作を明する
通常DC−DCコンバータ2の入力電力は垂下開始点(
第2図の点S)で最大となる。従って、DC−DCコン
バータ2の垂下開始点を一定の値に設定することにより
、燃料電池1の出力電力を一定電力以内に抑えることが
できる。例えば、燃料電池1の定格出力とDC−DCコ
ンバータ2の入力電力の最大値が一致するように、DC
−DCコンバータ2の垂下開始点Sを定めることにより
、燃料電池1は定格出力を超えて電力を供給することが
なくなる。
ここで、1台の負荷装置3の消費電力をpo/2 (w
) 、2台の負荷装置3でP、(w)とし、このとき2
台の負荷装置3に供給される合計電流を■。(A)とす
ると、このlo(A)は次のように負荷分担される。D
C−DCコンバータ2からr、(A)、整流器5からr
、(A)が供給され、Iゆ (A) = I r + 
I t  (A)  (第2図の交点Xの状態)となる
、しかし、負荷装置3の電流がIs<IIの状態ではD
C−DCコンバータ2のみが負荷装置3に電力を供給す
る。さらに、負荷の消費電力が増加し、2台の負荷装置
3に供給される合計電流!。(A)がDC−DCコンバ
ータ2の出力電流11(A)よりΔIs  (A)だけ
増大スると、DC−DCコンバータ2の出力電流はII
(A)からほとんど変化せず、整流器5の出力電流のみ
がΔI・ (A)分担することになる。
かくして、■。(A)−II +It  (A)となる
と第2図に示した負荷分担となる。即ち、燃料電池lの
出力は定格値に保たれ、増加した負荷の消費電力は商用
電源(またはエンジン発電機)4より供給されることに
なる。
このように構成されているので、燃料電池の定格出力が
、負荷装置の消費電力と一致しない場合であっても、燃
料電池からは定格出力を負荷装置へ供給し、残りの不足
分だけを別系統の直流出力の電源から給電することが可
能となる。
第3図は本発明の他の実施例を説明する図であって、第
1図と同符号のものは同一機能のものである。
第3図の実施例の負荷装置3は、負荷31〜34の前段
に、所望の電圧に変換するためのDC−DCコンバータ
35またはインバータ36を設置した構成とした点にあ
る。
このように負荷の種類によってDC−DCコンバータ3
5あるいはインバータ36を設けて構成された第3図の
実施例では以下のような特徴を有する。
一般に、効率の高い、経済的な燃料電池給電システムを
構築しようとすると、燃料電池lの出力につながる垂下
機能を有するDC−DCコンバータ2と、商用電a<ま
たはエンジン発電機)4を入力とする整流器5とを並列
運転用ダイオード61゜62により並列運転した出力電
圧は、負荷装置3の各負荷31〜34が必要な入力電圧
と一致しない場合があり得る。このとき負荷31〜34
の前段に設置したDC−DCコンバータ35あるいはイ
ンバータ36により、前記並列運転出力電圧を負荷装置
3の負荷31〜34が必要とする所望の電圧に変換して
インタフェースを合°わせ、経済的な給電システムを構
築することが考えられる。
一例をあげると、負荷装置として通信装置を対象とし、
通信装置に必要な標準電圧を直流21Vあるいは48V
を必要とする負荷31.32としたとき、システム全体
としての効率の向上を図るためには、燃料電池1と商用
電源4との直流並列運転の出力電圧は、例えば150V
として給電線での損失を小さくした方がよくなる場合が
ある。このようなときに負荷装置の前段にDC−DCコ
ンバータ35を設置することにより150Vを21Vあ
るいは48Vに変換してインタフェースを合わせること
が可能となる。
また、負荷33.34が交流入力を必要とする場合には
インバータ36を設置することも考えられる。
なお、第3図の実施例の負荷分担の動作は、第2図によ
り説明した動作と同様である。
なお、上述の説明ではDC−DCコンバータ2の垂下開
始時の入力電力を燃料電池lの定格出力電力に合わせた
場合について説明したが、DC−DCコンバータ2の垂
下開始点を変えることにより、燃料電池1の出力をシス
テムとして所望の出力に合わせることももちろん可能で
ある。
(発明の効果) 以上説明したように、 (i)本発明によると、燃料電池と、入力が該燃料電池
に接続されて該燃料電池の出力を所定値内に抑えるため
の垂下機能を有するDC−DCコンバータと、該燃料電
池の出力の所定値を超える負荷装置に対し給電する別系
統の直流出力の電源とを設け、該DC−DCコンバータ
と該別系統の直流出力の電源とのそれぞれに並列運転す
るためのダイオードを備えたことにより、燃料電池の直
流出力をDC−DCコンバータにより電圧変換して負荷
に給電する燃料電池システムにおいて、燃料電池からは
所望の出力を負荷装置へ給電し、負荷装置の消費電力の
不足分を商用電源あるいはエンジン発電機を入力とする
整流器から給電することができ、燃料電池の有効利用が
可能となる。
(11)また、前記別系統の直流出力の電源は、商用電
源あるいはエンジン発電機を入力とする整流器であり、
該整流器の出力電圧が、前記垂下機能を有するDC−D
Cコンバータの垂下開始時の出力電圧よりも低くするこ
とにより、燃料電池の定格出力に応じて最適の燃料電池
給電システムが得られる。
(tji)さらに、前記負荷装置は、所望の電圧に変換
するためのDC−DCコンバータあるいはインバータを
含んだ構成とすることにより、さらに負荷の所望の電圧
種類に応じて適切な燃料電池給電システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す燃料電池給電システム
のブロック図、第2図は本発明の燃料電池の出力のDC
−DCコンバータと商用電源あるいはエンジン発電機の
出力の整流器との負荷分担を説明する特性図、第3図は
本発明の他の実施例を示す燃料電池給電システムのブロ
ック図、第4図は従来の燃料電池給電システムのブロッ
ク図である。 l・・・ 2・・・ 3・・・ 4・・・ 5・・・ 61、62・ ・燃料電池 ・垂下機能を有するDC−DCコンバータ・負荷装置 ・商用電源あるいはエンジン発電機 ・整流器 ・並列運転用ダイオード 第 図 第 図 DC−DCコシバー7 ダム/7f乏 暫晩¥II−カ出V電充 第 図 第 図 −r−”

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃料電池と、入力が該燃料電池に接続されて該燃
    料電池の出力を所定値内に抑えるための垂下機能を有す
    るDC−DCコンバータと、該燃料電池の出力の所定値
    を超える負荷装置に対し給電する別系統の直流出力の電
    源とを設け、該DC−DCコンバータと該別系統の直流
    出力の電源とのそれぞれに並列運転するためのダイオー
    ドを備えたことを特徴とする燃料電池給電システム。
  2. (2)前記別系統の直流出力の電源は、商用電源あるい
    はエンジン発電機を入力とする整流器であり、該整流器
    の出力電圧が、前記垂下機能を有するDC−DCコンバ
    ータの垂下開始時の出力電圧よりも低いことを特徴とす
    る請求項1記載の燃料電池給電システム。
  3. (3)前記負荷装置は、所望の電圧に変換するためのD
    C−DCコンバータあるいはインバータを含んだ構成と
    したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池給電シス
    テム。
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