JPH11320462A - Leg type moving robot - Google Patents
Leg type moving robotInfo
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- JPH11320462A JPH11320462A JP10137071A JP13707198A JPH11320462A JP H11320462 A JPH11320462 A JP H11320462A JP 10137071 A JP10137071 A JP 10137071A JP 13707198 A JP13707198 A JP 13707198A JP H11320462 A JPH11320462 A JP H11320462A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術の分野】本発明は、燃料電池の出力
電力により充電される蓄電手段を作動用電源とする脚式
移動ロボットに関し、特に該蓄電手段の充電制御に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a legged mobile robot that uses a power storage means charged by output power of a fuel cell as an operating power source, and more particularly to charging control of the power storage means.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、脚式移動ロボットに搭載される作
動用電源としては、リチウムイオン電池等の二次電池が
一般的に採用されている。そして、脚式移動ロボットの
歩行性能を向上させるためには、脚式移動ロボットに搭
載する二次電池の重量を極力軽くすることが望ましい。
また、脚式移動ロボットの作動可能時間を長くするため
には、充電容量の大きい二次電池を搭載することが望ま
しい。2. Description of the Related Art Conventionally, a secondary battery such as a lithium ion battery has been generally adopted as an operating power supply mounted on a legged mobile robot. In order to improve the walking performance of the legged mobile robot, it is desirable to reduce the weight of the secondary battery mounted on the legged mobile robot as much as possible.
In order to extend the operable time of the legged mobile robot, it is desirable to mount a secondary battery having a large charge capacity.
【０００３】しかし、二次電池の重量は充電容量が大き
くなるほど重くなるため、脚式移動ロボットの歩行性能
の低下を考慮すると、搭載する二次電池の充電容量を無
制限に増加させることはできず、搭載可能な二次電池の
充電容量は制限される。そのため、二次電池を作動用電
源として搭載した脚式移動ロボットの作動可能時間は、
短時間（例えば３０分）にならざるを得ない。However, since the weight of the secondary battery increases as the charging capacity increases, the charging capacity of the mounted secondary battery cannot be increased without limit in consideration of the decrease in walking performance of the legged mobile robot. However, the charging capacity of the secondary battery that can be mounted is limited. Therefore, the operable time of a legged mobile robot equipped with a secondary battery as an operating power supply is
It has to be short (for example, 30 minutes).
【０００４】そこで、リチウムイオン電池等の二次電池
よりも重量当たりのエネルギー容量（充電容量に相当）
が大きい燃料電池を脚式移動ロボットの作動用電源とし
て採用し、該燃料電池を脚式移動ロボットに搭載するこ
とが考えられる。しかし、燃料電池の瞬時最大出力はリ
チウムイオン電池等の二次電池の瞬時最大出力よりも低
いため、燃料電池の出力で直接脚式移動ロボットを作動
させることは困難であるという不都合があった。Therefore, energy capacity per weight (corresponding to charging capacity) is higher than that of a secondary battery such as a lithium ion battery.
It is conceivable to adopt a fuel cell having a large value as a power supply for operating the legged mobile robot and mount the fuel cell on the legged mobile robot. However, since the instantaneous maximum output of the fuel cell is lower than the instantaneous maximum output of a secondary battery such as a lithium ion battery, there is a disadvantage that it is difficult to directly operate the legged mobile robot with the output of the fuel cell.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不都合
を解消し、作動用電源として、燃料電池の出力から瞬時
最大出力時にも安定した出力を供給できる脚式移動ロボ
ットを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a legged mobile robot capable of solving the above-mentioned disadvantages and supplying a stable output from the output of the fuel cell even at the moment of maximum output as an operating power supply. And
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の脚式移動ロボットは、作動用電源として使
用され充放電可能な蓄電手段と、燃料電池と、該燃料電
池から出力される電力から充電用電流を生成して前記蓄
電手段を充電する充電手段と、前記蓄電手段の出力電圧
を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段により検出
される前記蓄電手段の出力電圧が所定電圧と一致するよ
うに、前記充電手段により生成される前記充電用電流の
大きさを制御する充電用電流制御手段と、前記蓄電手段
の出力電力を検出する電力検出手段と、該電力検出手段
により検出された前記蓄電手段の出力電力に応じて、前
記充電用電流制御手段に対して前記充電用電流の大きさ
を補正する指示を与える充電用電流補正手段とを備えた
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, a legged mobile robot according to the present invention is provided as a power source for operation, a chargeable and dischargeable power storage means, a fuel cell, and an output from the fuel cell. Charging means for generating a charging current from electric power to charge the power storage means; voltage detection means for detecting an output voltage of the power storage means; and an output voltage of the power storage means detected by the voltage detection means being a predetermined voltage Charging current control means for controlling the magnitude of the charging current generated by the charging means, power detection means for detecting the output power of the power storage means, and detection by the power detection means. Charging current correction means for giving an instruction for correcting the magnitude of the charging current to the charging current control means in accordance with the output power of the power storage means.
【０００７】前記充電手段により、燃料電池の出力電力
から前記充電用電流を生成し、前記電圧検出手段により
検出される前記蓄電手段の出力電圧が前記所定電圧と一
致するように、前記充電用電流制御手段により前記充電
用電流の大きさを制御することで、基本的には前記蓄電
手段の出力電圧を前記所定電圧に保つことができる。[0007] The charging means generates the charging current from the output power of the fuel cell, and controls the charging current so that the output voltage of the power storage means detected by the voltage detecting means matches the predetermined voltage. By controlling the magnitude of the charging current by the control means, basically, the output voltage of the power storage means can be maintained at the predetermined voltage.
【０００８】しかし、詳細は後述するが、このように前
記蓄電手段の出力電圧に基づいて前記充電用電流の大き
さを制御したときには、例えば前記脚式移動ロボットの
歩行開始時のように、脚式移動ロボットの消費電力が急
激に増加したときに、それに応じて前記蓄電手段の出力
電圧が低下するまでには時間遅れがある。そのため、前
記充電用電流制御手段による前記充電用電流を増加させ
る制御処理が遅れる場合があり、この場合には、前記蓄
電手段の放電量が前記充電用電流による充電量を上回っ
て、前記蓄電手段の出力電圧が前記所定電圧よりも低下
する。[0008] However, as will be described in detail later, when the magnitude of the charging current is controlled based on the output voltage of the power storage means, for example, when the legged mobile robot starts walking, When the power consumption of the mobile robot suddenly increases, there is a time delay before the output voltage of the power storage means decreases accordingly. Therefore, the control process for increasing the charging current by the charging current control unit may be delayed. In this case, the discharging amount of the power storage unit exceeds the charging amount by the charging current, and the power storage unit Is lower than the predetermined voltage.
【０００９】そこで、本発明では、前記充電用電流補正
手段により、前記電力検出手段により検出された前記蓄
電手段の出力電力に応じて、前記充電用電流補正手段に
対して前記充電用電流の大きさを補正する指示を与え
る。これにより、脚式移動ロボットの消費電力が増加
し、それに応じて前記蓄電手段からの出力電力が増加し
たときに、直ちに前記充電用電流を増加させる補正が行
われる。そのため、脚式移動ロボットの消費電力が急激
に増加したときに、前記蓄電手段の出力電圧が前記所定
電圧未満となることを抑制することができる。Therefore, in the present invention, the charging current correcting means instructs the charging current correcting means to increase the magnitude of the charging current in accordance with the output power of the power storage means detected by the power detecting means. And give instructions to correct it. Thereby, when the power consumption of the legged mobile robot increases and the output power from the power storage means increases accordingly, the correction for immediately increasing the charging current is performed. Therefore, when the power consumption of the legged mobile robot rapidly increases, it is possible to suppress the output voltage of the power storage unit from being lower than the predetermined voltage.
【００１０】また、前記燃料電池の燃料を生成して前記
燃料電池に供給する改質器と、前記燃料電池の燃料消費
量に応じて該改質器による燃料生成量を制御する燃料生
成量制御手段と、前記電力検出手段により検出された前
記蓄電手段の出力電力に応じて、前記燃料生成量制御手
段に対して燃料生成量を補正する指示を与える燃料生成
量補正手段とを備えたことを特徴とする。Also, a reformer for generating fuel for the fuel cell and supplying the fuel to the fuel cell, and a fuel generation amount control for controlling the amount of fuel generated by the reformer in accordance with the fuel consumption of the fuel cell Means, and fuel generation amount correction means for giving an instruction to correct the fuel generation amount to the fuel generation amount control means according to the output power of the power storage means detected by the power detection means. Features.
【００１１】前記蓄電手段の出力電力が増加すると、前
記充電用電流補正手段により前記充電手段からの充電用
電流を増加させる処理がなされ、この処理によって前記
燃料電池の出力電力が増加して該燃料電池の燃料消費量
が増加する。そのため、前記蓄電手段の出力電力が増加
してから、この増加に応じて前記燃料電池の燃料消費量
が増加するまでには時間遅れを生じる。When the output power of the power storage means increases, a process for increasing the charging current from the charging means is performed by the charging current correction means, and this processing increases the output power of the fuel cell and increases the fuel The fuel consumption of the battery increases. Therefore, there is a time delay from when the output power of the power storage means increases to when the fuel consumption of the fuel cell increases in accordance with the increase.
【００１２】そのため、前記燃料生成量制御手段によ
り、前記燃料電池の燃料消費量に応じて前記改質器によ
る燃料生成量を制御したときには、前記時間遅れのた
め、前記蓄電手段の出力電力が増加してから、前記改質
器に対して燃料生成量を増加させる指示がなされるまで
に、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が不足
するおそれがある。そして、このように前記燃料電池へ
の燃料供給量が不足すると、前記充電手段から前記蓄電
手段への充電用電流が不十分となって前記蓄電手段の出
力電圧が低下してしまう。Therefore, when the fuel generation amount control means controls the fuel generation amount by the reformer according to the fuel consumption of the fuel cell, the output power of the power storage means increases due to the time delay. Then, before the reformer is instructed to increase the fuel generation amount, the fuel supply amount from the reformer to the fuel cell may be insufficient. When the fuel supply amount to the fuel cell is insufficient, the charging current from the charging unit to the power storage unit becomes insufficient, and the output voltage of the power storage unit decreases.
【００１３】そこで、本発明の前記燃料生成量補正手段
は、前記電力検出手段により検出される前記蓄電手段の
出力電力に応じて、前記燃料生成量制御手段に対して前
記改質器による燃料生成量を補正する指示を与える。こ
れにより、前記蓄電手段の出力電力が増加した時に、直
ちに前記燃料生成量制御手段により前記改質器の燃料生
成量を増加させる制御がなされるため、前記蓄電手段の
出力電圧が増加してから前記改質器による燃料生成量が
増加するまでの遅れ時間を短縮し、前記蓄電手段の出力
電圧が低下することを抑制することができる。Therefore, the fuel generation amount correction means of the present invention controls the fuel generation amount control means for the fuel generation amount by the reformer in accordance with the output power of the power storage means detected by the power detection means. Give instructions to correct the amount. With this, when the output power of the power storage means increases, the fuel generation amount control means immediately controls the fuel generation amount of the reformer, so that the output voltage of the power storage means increases. The delay time until the amount of fuel generated by the reformer increases can be reduced, and a decrease in the output voltage of the power storage means can be suppressed.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て、図１〜図２を参照して説明する。図１は本発明の脚
式移動ロボットにおける充電部の制御ブロック図、図２
は図１に示した充電部の制御動作の説明図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a control block diagram of a charging unit in the legged mobile robot of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a control operation of the charging unit shown in FIG. 1.
【００１５】図１を参照して、本発明の脚式移動ロボッ
ト１は、電気二重層コンデンサ２（本発明の蓄電手段に
相当する）と、燃料電池３と、定電流充電回路４（本発
明の充電手段に相当する）と、電気二重層コンデンサ２
の出力電圧を検出する電圧センサ５（本発明の電圧検出
手段に相当する）と、電気二重層コンデンサ２の出力電
流を検出する電流センサ６と、燃料電池３に燃料である
水素を供給する燃料ボンベ７と、定電流充電回路４から
電気二重層コンデンサ２に供給される充電用電流の大き
さを制御する充電制御部８とを備える。Referring to FIG. 1, a legged mobile robot 1 of the present invention includes an electric double-layer capacitor 2 (corresponding to the power storage means of the present invention), a fuel cell 3, and a constant current charging circuit 4 (the present invention). And the electric double layer capacitor 2
A voltage sensor 5 (corresponding to a voltage detecting means of the present invention) for detecting an output voltage of the electric double layer capacitor 2, a current sensor 6 for detecting an output current of the electric double layer capacitor 2, and a fuel for supplying hydrogen as a fuel to the fuel cell 3. It includes a cylinder 7 and a charge control unit 8 that controls the magnitude of a charging current supplied from the constant current charging circuit 4 to the electric double layer capacitor 2.
【００１６】燃料電池３の負極側には燃料ボンベ７から
水素が供給され、正極側には酸化剤として空気が供給さ
れて発電が行われる。即ち、燃料電池３の正負極ではそ
れぞれ、 正極： Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋２ｅ- ・・・・・（Ａ） 負極： １／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ →Ｈ2 ９ ・・・・・（Ｂ） という化学反応が生じて燃料電池３から定電流充電回路
４に電力が供給される。Hydrogen is supplied to the negative electrode side of the fuel cell 3 from the fuel cylinder 7 and air is supplied to the positive electrode side as an oxidant to generate power. That is, each of the positive and negative electrode of the fuel cell 3, the positive electrode: H 2 → 2H + + 2e - ····· (A) negative electrode: 1 / 2O 2 + 2H + → H 2 9 chemical that · · · · · (B) A reaction occurs, and power is supplied from the fuel cell 3 to the constant current charging circuit 4.
【００１７】定電流充電回路４は、ＤＣ／ＤＣコンバー
タと定電流回路（図示しない）を備え、該ＤＣ／ＤＣコ
ンバータにより燃料電池３の出力電圧を昇圧して電気二
重層コンデンサ２に印加する。そして、定電流充電回路
４に備えられた前記定電流回路は、定電流充電回路４か
ら電気二重層コンデンサ２に供給される充電用電流の大
きさを充電制御手段８からの指示値に保つように作動す
る。The constant current charging circuit 4 includes a DC / DC converter and a constant current circuit (not shown). The DC / DC converter boosts the output voltage of the fuel cell 3 and applies it to the electric double layer capacitor 2. The constant current circuit provided in the constant current charging circuit 4 keeps the magnitude of the charging current supplied from the constant current charging circuit 4 to the electric double layer capacitor 2 to the value indicated by the charge control means 8. Activate
【００１８】充電制御部８は、充電用電流制御手段９
と、充電用電流補正手段１０と、電力検出手段１１と、
電流指示リミッタ１２とを備える。充電用電流制御手段
９は、加え合わせ点１３で、電圧センサ５により検出さ
れた電気二重層コンデンサ２の出力電圧を、電気二重層
コンデンサ２の定格に応じて決定した所定電圧（例えば
１４４Ｖ）から減算し、演算部１４で該減算の結果が零
となるように充電用電流の指示値を決定して、定電流充
電回路４に出力する。尚、演算部１４は通常ＰＩＤ制御
演算を行う。また、電流指示リミッタ１２は、充電用電
流の指示値の上限を設定し、定電流充電回路４から電気
二重層コンデンサ２に過大な電流が供給されることを防
止するためのものである。The charging control unit 8 includes a charging current control unit 9.
A charging current correction unit 10, a power detection unit 11,
And a current instruction limiter 12. The charging current control means 9 adjusts the output voltage of the electric double layer capacitor 2 detected by the voltage sensor 5 at the addition point 13 from a predetermined voltage (for example, 144 V) determined according to the rating of the electric double layer capacitor 2. The arithmetic unit 14 determines the charging current instruction value so that the result of the subtraction becomes zero, and outputs it to the constant current charging circuit 4. The calculation unit 14 performs a normal PID control calculation. The current instruction limiter 12 sets an upper limit of the instruction value of the charging current, and prevents an excessive current from being supplied from the constant current charging circuit 4 to the electric double layer capacitor 2.
【００１９】このように、充電用電流制御手段９によ
り、電気二重層コンデンサ２に対する充電用電流の大き
さを制御することで、基本的には電気二重層コンデンサ
２の出力電圧を所定電圧（１４４Ｖ）に保つことがで
き、燃料電池３の出力電圧（例えば３６Ｖ）から高電圧
（１４４Ｖ）を取り出すことができる。しかし、例えば
脚式移動ロボット１が歩行を開始したときのように、脚
式移動ロボット１の消費電力が急激に増加したときに
は、電気二重層コンデンサ２の出力電圧が低下する場合
がある。図２のグラフ（ｂ）はこのように電気二重層コ
ンデンサ２の出力電圧が低下する様子を示したものであ
る。As described above, by controlling the magnitude of the charging current for the electric double layer capacitor 2 by the charging current control means 9, the output voltage of the electric double layer capacitor 2 is basically adjusted to a predetermined voltage (144 V ), And a high voltage (144 V) can be extracted from the output voltage (for example, 36 V) of the fuel cell 3. However, when the power consumption of the legged mobile robot 1 suddenly increases, for example, when the legged mobile robot 1 starts walking, the output voltage of the electric double layer capacitor 2 may decrease. The graph (b) of FIG. 2 shows the manner in which the output voltage of the electric double layer capacitor 2 thus decreases.
【００２０】図２を参照して、グラフ（ａ）に示すよう
に、時刻ｔ1 で脚式移動ロボット１の消費電力がＬ0 か
らＬ1 まで急激に増加した場合、それまでバランスが取
れていた電気二重層コンデンサ２の放電量と充電量との
関係が崩れ、電気二重層コンデンサ２の放電量が充電量
を上回って電気二重層コンデンサ２の出力電圧が低下す
る。そして、図１を参照して、電気二重層コンデンサ２
の出力電圧の低下に応じて、充電用電流制御手段９は、
定電流充電回路４に対して電気二重層コンデンサ２に供
給する充電用電流の指示値を増加させるが、該指示値の
増加度合いは電気二重層コンデンサ２の出力電圧と前記
所定電圧（１４４Ｖ）との差の大きさに依存する。Referring to FIG. 2, as shown in graph (a), when the power consumption of legged mobile robot 1 sharply increases from L 0 to L 1 at time t 1 , the balance is maintained until then. The relationship between the discharge amount and the charge amount of the electric double layer capacitor 2 collapses, and the discharge amount of the electric double layer capacitor 2 exceeds the charge amount, and the output voltage of the electric double layer capacitor 2 decreases. Then, referring to FIG.
The charging current control means 9 responds to the decrease of the output voltage of
The instruction value of the charging current supplied to the electric double layer capacitor 2 is increased with respect to the constant current charging circuit 4, and the degree of increase of the instruction value depends on the output voltage of the electric double layer capacitor 2 and the predetermined voltage (144V). Depends on the magnitude of the difference.
【００２１】したがって、ある程度電気二重層コンデン
サ２の出力電圧が低下してからでないと、脚式移動ロボ
ット１の消費電力に見合うまで充電用電流の指示値は増
加せず、図２のグラフ（ｂ）に示すように、電気二重層
コンデンサ２の出力電圧が大きく低下すると共に、低下
した電気二重層コンデンサ２の出力電力が所定電圧Ｖ e
まで回復するまでに時間を要する。そして、電気二重層
コンデンサ２の出力電圧が回復するまでは、電気二重層
コンデンサ２の出力電圧と脚式移動ロボット１の最低保
証電圧Ｖb との差が小さくなり、脚式移動ロボット１の
作動内容によっては、電気二重層コンデンサ２の出力電
圧が所定の最低保証電圧Ｖb 未満となって、作動が不安
定となることが生じ得る。Therefore, to some extent the electric double layer capacitor
Only after the output voltage of the
The charging current reading increases until the power consumption of
No electric double layer was applied as shown in graph (b) of FIG.
As the output voltage of the capacitor 2 drops significantly,
The output power of the electric double layer capacitor 2 is equal to a predetermined voltage V e
It takes time to recover. And electric double layer
Until the output voltage of the capacitor 2 recovers, the electric double layer
Output voltage of the condenser 2 and minimum maintenance of the legged mobile robot 1
Proof voltage VbIs smaller, and the legged mobile robot 1
Depending on the operation, the output power of the electric double layer capacitor 2
The voltage is the specified minimum guaranteed voltage VbLess than, the operation is uneasy
Can occur.
【００２２】そこで、このような電気二重層コンデンサ
２の出力電圧の低下を抑制するため、充電制御手段８に
備えられた充電用電流補正手段１０は、電力検出手段１
１により検出された電気二重層コンデンサ２の出力電力
を倍率器１５で増幅して充電用電流制御手段９に出力す
る（本発明の充電用電流の大きさを補正する指示に相当
する）。そして、充電用電流制御手段９は、充電用電流
補正手段１０からの出力を加え合せ点１６で演算部１４
からの充電用電流の指示値に加算する。これにより、脚
式移動ロボット１の消費電力（＝電気二重層コンデンサ
２の出力電力）が増加すると、該消費電力の増加量に応
じて、充電用電流制御手段９からの充電用電流の指示値
を増加させる処理がなされる。Therefore, in order to suppress such a decrease in the output voltage of the electric double layer capacitor 2, the charging current correcting means 10 provided in the charging control means 8 includes the power detecting means 1
The output power of the electric double layer capacitor 2 detected by 1 is amplified by the multiplier 15 and output to the charging current control means 9 (corresponding to an instruction for correcting the magnitude of the charging current of the present invention). Then, the charging current control means 9 adds the output from the charging current correction means 10 and adds
Is added to the instruction value of the charging current from. As a result, when the power consumption of the legged mobile robot 1 (= the output power of the electric double layer capacitor 2) increases, the charging current control value from the charging current control means 9 according to the increase in the power consumption. Is increased.
【００２３】そのため、図２のグラフ（ａ）に示すよう
に、時刻ｔ1 においてロボット１の消費電力がＬ0 から
Ｌ1 に急激に増加したときに、コンデンサ２の出力電圧
が大きく低下する前に、直ちに充電用電流の指示値を増
加させる処理がなされ、グラフ（ｃ）に示すように、コ
ンデンサ２の出力電圧が大きく低下することを抑制する
ことができる。Therefore, as shown in the graph (a) of FIG. 2, when the power consumption of the robot 1 sharply increases from L 0 to L 1 at time t 1 , before the output voltage of the capacitor 2 drops significantly. Then, a process of immediately increasing the instruction value of the charging current is performed, and as shown in the graph (c), it is possible to suppress a large decrease in the output voltage of the capacitor 2.
【００２４】また、本実施の形態では演算部１４のフィ
ードバツクゲインを高めなくてもコンデンサ２の出力電
圧の変動を小さくできるので、フィードバックゲインが
高すぎることによって生じる発振を防ぐことができる。Further, in the present embodiment, the fluctuation of the output voltage of the capacitor 2 can be reduced without increasing the feedback gain of the arithmetic section 14, so that oscillation caused by an excessively high feedback gain can be prevented.
【００２５】次に、図３を参照して、本発明の第２の実
施の形態について説明する。本第２の実施の形態は、図
１に示した燃料ボンベ７の代わりに燃料生成手段３０を
備えたものである。燃料生成手段３０は、燃料電池３の
燃料である水素を生成するための原料（メタノール）を
保持する原料タンク３１と、原料タンク３１から供給さ
れるメタノールと空気中の酸素との化学反応により水素
を生成する改質器３２と、原料タンク３１から改質器３
２へのメタノールの供給量を調節する可変弁３３と、改
質器３２から燃料電池３への供給圧力を一定（例えば
０．３気圧）に降圧するレギュレータ３４と、改質器３
２から燃料電池３への水素の供給圧力の変動を抑制する
ためのリザーブタンク３５とからなる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, a fuel generating means 30 is provided instead of the fuel cylinder 7 shown in FIG. The fuel generating means 30 includes a raw material tank 31 for holding a raw material (methanol) for generating hydrogen, which is a fuel of the fuel cell 3, and hydrogen supplied by a chemical reaction between methanol supplied from the raw material tank 31 and oxygen in the air. And a reformer 3 for converting the raw material tank 31
A variable valve 33 for adjusting the amount of methanol supplied to the fuel cell 2; a regulator 34 for reducing the supply pressure from the reformer 32 to the fuel cell 3 to a constant value (for example, 0.3 atm);
And a reserve tank 35 for suppressing fluctuations in the supply pressure of hydrogen from the fuel cell 2 to the fuel cell 3.
【００２６】前記式（Ａ）より、燃料電池３の出力電力
に応じて燃料電池３での水素の反応量（＝水素の消費
量）が増減する。そして、燃料電池３の水素消費量が増
加して、改質器３２からの水素供給量よりも多くなる
と、リザーブタンク３５内の水素の量が減少するため、
リザーブタンク３５内の圧力が低下する。逆に、燃料電
池３の水素消費量が改質器３２からの水素供給量よりも
少ないときには、リザーブタンク３５内の圧力が上昇す
る。したがって、リザーブタンク３５内の圧力を検出す
ることで、燃料電池３に対する水素供給量の過不足を認
識することができる。From the above equation (A), the amount of hydrogen reaction (= hydrogen consumption) in the fuel cell 3 increases or decreases according to the output power of the fuel cell 3. When the amount of hydrogen consumed by the fuel cell 3 increases and exceeds the amount of hydrogen supplied from the reformer 32, the amount of hydrogen in the reserve tank 35 decreases.
The pressure in the reserve tank 35 decreases. On the contrary, when the hydrogen consumption of the fuel cell 3 is smaller than the hydrogen supply from the reformer 32, the pressure in the reserve tank 35 increases. Therefore, by detecting the pressure in the reserve tank 35, it is possible to recognize whether the amount of hydrogen supplied to the fuel cell 3 is excessive or insufficient.
【００２７】そこで、燃料生成制御部３６に備えられた
燃料生成量制御手段３７は、図示しない圧力センサによ
り検出されたリザーブタンク３５内の圧力を加え合わせ
点３８で設定圧力（例えば１気圧）から減算し、演算部
３９で該減算の結果が零となるように、燃料生成手段３
０に対する水素生成量の指示値を決定して出力する。そ
して、この水素生成量の指示値に応じて、燃料生成手段
３０は、可変弁３３により改質器３２へのメタノール供
給量を調節し、また、改質器３２への空気供給量や改質
器３２内の温度を調節する処理を行う。これにより、燃
料電池３の燃料消費量に応じて、改質器３２から燃料電
池３への水素の供給量が調節される。Therefore, the fuel generation amount control means 37 provided in the fuel generation control unit 36 adds the pressure in the reserve tank 35 detected by a pressure sensor (not shown) to a summation point 38 from the set pressure (for example, 1 atm). The fuel generation means 3 performs subtraction so that the result of the subtraction becomes zero in the operation unit 39.
An instruction value of the hydrogen generation amount with respect to 0 is determined and output. Then, in accordance with the indicated value of the amount of hydrogen generation, the fuel generation means 30 adjusts the amount of methanol supplied to the reformer 32 by the variable valve 33, A process for adjusting the temperature in the vessel 32 is performed. Thereby, the supply amount of hydrogen from the reformer 32 to the fuel cell 3 is adjusted according to the fuel consumption amount of the fuel cell 3.
【００２８】しかし、図２のグラフ（ａ）に示したよう
に、時刻ｔ1 で脚式移動ロボット１の消費電力がＬ0 か
らＬ1 に急激に増加したときには、燃料電池３での燃料
消費量の増加によりリザーブタンク３５内の圧力が低下
してから、燃料生成手段３０により改質器３２に対して
水素生成量を増加させる指示を与えたのでは、燃料電池
３での燃料消費量の増加に対して、燃料電池３への水素
供給量の増加させる処理が遅れ、燃料電池３から定電流
充電回路４への出力電力が不足するおそれがある。However, as shown in the graph (a) of FIG. 2, when the power consumption of the legged mobile robot 1 sharply increases from L 0 to L 1 at time t 1 , the fuel consumption in the fuel cell 3 If the fuel generation means 30 instructs the reformer 32 to increase the amount of hydrogen generation after the pressure in the reserve tank 35 decreases due to the increase in the amount, the fuel consumption of the fuel cell 3 will be reduced. In response to the increase, the process of increasing the amount of hydrogen supply to the fuel cell 3 is delayed, and the output power from the fuel cell 3 to the constant current charging circuit 4 may be insufficient.
【００２９】そして、定電流充電回路４への出力電力が
不足すると、図１を参照して、充電用電流制御手段９か
らの指示値に応じた充電用電流を、定電流充電回路４か
ら電気二重層コンデンサ２に供給することができないた
め、電気二重層コンデンサ２の放電量が充電量を上回
り、電気二重層コンデンサ２の出力電圧が低下してしま
う。When the output power to the constant current charging circuit 4 is insufficient, referring to FIG. 1, the charging current corresponding to the instruction value from the charging current control means 9 is supplied from the constant current charging circuit 4 to the electric current. Since the power cannot be supplied to the double-layer capacitor 2, the discharge amount of the electric double-layer capacitor 2 exceeds the charge amount, and the output voltage of the electric double-layer capacitor 2 decreases.
【００３０】そこで、燃料生成制御部３６に備えられた
燃料生成量補正手段４０は、電力検出手段１１により検
出された電気二重層コンデンサ２の出力電力を倍率器４
１で増幅して燃料生成量制御手段３７に出力する（本発
明の燃料生成量を補正する指示に相当する）。そして、
燃料生成量制御手段３７は、燃料生成量補正手段からの
出力を、加え合せ点４２で演算部３９からの水素生成量
の指示値に加算して燃料生成手段３０に出力する。Therefore, the fuel generation amount correction means 40 provided in the fuel generation control section 36 converts the output power of the electric double layer capacitor 2 detected by the power detection means 11 into a multiplier 4.
The signal is amplified by 1 and output to the fuel generation amount control means 37 (corresponding to an instruction to correct the fuel generation amount of the present invention). And
The fuel generation amount control means 37 adds the output from the fuel generation amount correction means to the instruction value of the hydrogen generation amount from the calculation section 39 at an addition point 42 and outputs the result to the fuel generation means 30.
【００３１】これにより、脚式移動ロボット１の消費電
力が増加したときに、燃料生成量制御手段３７から水素
生成手段３０に対して直ちに水素生成量を増加させる指
示がなされるので、上述したように燃料電池３に対する
水素の供給量の不足により、電気二重層コンデンサ２の
出力電圧が低下することを抑制することができる。Thus, when the power consumption of the legged mobile robot 1 increases, the fuel generation amount control unit 37 immediately instructs the hydrogen generation unit 30 to increase the hydrogen generation amount. In addition, it is possible to suppress a decrease in the output voltage of the electric double layer capacitor 2 due to insufficient supply of hydrogen to the fuel cell 3.
【００３２】尚、本実施の形態では、蓄電手段として電
気二重層コンデンサを用いたが、他の種類のコンデンサ
や、ニッカド電池，リチウムイオン電池等の二次電池を
用いてもよい。In the present embodiment, an electric double layer capacitor is used as the power storage means, but other types of capacitors and secondary batteries such as nickel-cadmium batteries and lithium-ion batteries may be used.
【００３３】また、本実施の形態では、メタノールを原
料として水素を生成するものを示したが、原料はメタノ
ールに限られず他の種類の原料から水素を取り出す改質
器を用いて、燃料電池に水素を供給するようにしてもよ
い。Further, in this embodiment, a case where hydrogen is produced using methanol as a raw material is shown. However, the raw material is not limited to methanol, and a reformer for extracting hydrogen from other types of raw materials is used to produce a fuel cell. Hydrogen may be supplied.
【図１】脚式移動ロボットの充電部の制御ブロック図。FIG. 1 is a control block diagram of a charging unit of a legged mobile robot.
【図２】充電制御の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of charge control.
【図３】脚式移動ロボットの燃料生成部の制御ブロック
図。FIG. 3 is a control block diagram of a fuel generation unit of the legged mobile robot.
１…脚式移動ロボット、２…電気二重層コンデンサ、３
…燃料電池、４…定電流充電回路、５…電圧センサ、６
…電流センサ、７…燃料ボンベ、８…充電制御部、９…
充電用電流制御手段、１０…充電用電流補正手段、１１
…電力検出手段、１２…電流指示リミッタ、３０…燃料
生成手段、３１…原料タンク、３２…改質器、３３…可
変弁、３４…レギュレータ、３５…リザーブタンク、３
６…燃料生成制御部、３７…燃料生成量制御手段、４０
…燃料生成量補正手段1: Legged mobile robot, 2: Electric double layer capacitor, 3:
... Fuel cell, 4 ... Constant current charging circuit, 5 ... Voltage sensor, 6
... current sensor, 7 ... fuel cylinder, 8 ... charge control unit, 9 ...
Charging current control means, 10 ... charging current correction means, 11
... power detection means, 12 ... current instruction limiter, 30 ... fuel generation means, 31 ... raw material tank, 32 ... reformer, 33 ... variable valve, 34 ... regulator, 35 ... reserve tank, 3
6 ... fuel generation control unit, 37 ... fuel generation amount control means, 40
... Fuel generation correction means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｈ Ｂ６２Ｄ 57/02 Ｅ (72)発明者 小川 直秀 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H02J 7/10 H02J 7/10 H B62D 57/02 E (72) Inventor Naohide Ogawa 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Honda R & D Co., Ltd.
Claims (2)
電手段と、燃料電池と、該燃料電池から出力される電力
から充電用電流を生成して前記蓄電手段を充電する充電
手段と、前記蓄電手段の出力電圧を検出する電圧検出手
段と、該電圧検出手段により検出される前記蓄電手段の
出力電圧が所定電圧と一致するように、前記充電手段に
より生成される前記充電用電流の大きさを制御する充電
用電流制御手段と、前記蓄電手段の出力電力を検出する
電力検出手段と、該電力検出手段により検出された前記
蓄電手段の出力電力に応じて、前記充電用電流制御手段
に対して前記充電用電流の大きさを補正する指示を与え
る充電用電流補正手段とを備えたことを特徴とする脚式
移動ロボット。An electric power storage means that can be used as a power supply for operation and can be charged and discharged; a fuel cell; a charging means for generating a charging current from electric power output from the fuel cell to charge the electric power storage means; Voltage detection means for detecting an output voltage of the power storage means, and a magnitude of the charging current generated by the charging means such that the output voltage of the power storage means detected by the voltage detection means matches a predetermined voltage. For controlling the charging current control means, the power detection means for detecting the output power of the power storage means, and the charging current control means according to the output power of the power storage means detected by the power detection means. And a charging current correcting means for giving an instruction to correct the magnitude of the charging current.
池に供給する改質器と、前記燃料電池の燃料消費量に応
じて該改質器による燃料生成量を制御する燃料生成量制
御手段と、前記電力検出手段により検出された前記蓄電
手段の出力電力に応じて、前記燃料生成量制御手段に対
して燃料生成量を補正する指示を与える燃料生成量補正
手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の脚式移
動ロボット。2. A reformer for generating fuel for the fuel cell and supplying the fuel to the fuel cell, and a fuel generation amount control for controlling a fuel generation amount by the reformer according to a fuel consumption of the fuel cell. Means, and fuel generation amount correction means for giving an instruction to correct the fuel generation amount to the fuel generation amount control means according to the output power of the power storage means detected by the power detection means. The legged mobile robot according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP13707198A JP3810558B2 (en) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Legged mobile robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP3810558B2 JP3810558B2 (en) | 2006-08-16 |
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ID=15190231
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|---|---|
| JP (1) | JP3810558B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005204B2 (en) * | 2001-04-05 | 2006-02-28 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell power supply |
| CN100466414C (en) * | 2003-03-31 | 2009-03-04 | 精工电子有限公司 | Electronic equipment |
| US8236459B2 (en) | 2008-02-15 | 2012-08-07 | Korea Institute Of Science And Technology | Hybrid type power supplying apparatus |
| JP2014096965A (en) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | Charging device |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13707198A patent/JP3810558B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7485383B2 (en) | 2001-04-05 | 2009-02-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell power supply |
| CN100466414C (en) * | 2003-03-31 | 2009-03-04 | 精工电子有限公司 | Electronic equipment |
| US8236459B2 (en) | 2008-02-15 | 2012-08-07 | Korea Institute Of Science And Technology | Hybrid type power supplying apparatus |
| JP2014096965A (en) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | Charging device |
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| JP3810558B2 (en) | 2006-08-16 |
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