JPH11339833A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH11339833A JPH11339833A JP10167745A JP16774598A JPH11339833A JP H11339833 A JPH11339833 A JP H11339833A JP 10167745 A JP10167745 A JP 10167745A JP 16774598 A JP16774598 A JP 16774598A JP H11339833 A JPH11339833 A JP H11339833A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷が大きい場合には2次電池の接続するセ
ル数を増やして最適な運転状態にし、効率良く2次電池
を充電するとともに、コスト高を抑えつつ、システムと
しての効率を高めること。 【解決手段】 燃料電池1と2次電池2とから成るハイ
ブリッド型の燃料電池発電装置において、出力端子が前
記燃料電池1に並列に接続され前記2次電池2の各セル
2a〜2vの前記燃料電池1との接続関係を接続および
遮断する遮断装置3と、電流負荷が大きい時には前記2
次電池2の接続関係にあるセル数を多くするとともに、
電流負荷が小さい時には前記2次電池2の接続関係にあ
るセル数を少なくして前記2次電池2が充電されるよう
に前記遮断装置3を制御する制御手段4とを備えている
燃料電池発電装置。
ル数を増やして最適な運転状態にし、効率良く2次電池
を充電するとともに、コスト高を抑えつつ、システムと
しての効率を高めること。 【解決手段】 燃料電池1と2次電池2とから成るハイ
ブリッド型の燃料電池発電装置において、出力端子が前
記燃料電池1に並列に接続され前記2次電池2の各セル
2a〜2vの前記燃料電池1との接続関係を接続および
遮断する遮断装置3と、電流負荷が大きい時には前記2
次電池2の接続関係にあるセル数を多くするとともに、
電流負荷が小さい時には前記2次電池2の接続関係にあ
るセル数を少なくして前記2次電池2が充電されるよう
に前記遮断装置3を制御する制御手段4とを備えている
燃料電池発電装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池と2次電
池とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置におい
て、電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係に
あるセル数を多くするとともに、電流負荷が小さい時に
は前記2次電池の接続関係にあるセル数を少なくして前
記2次電池が充電されるように前記2次電池の各セルの
燃料電池との接続関係を接続および遮断する前記遮断装
置を制御する燃料電池発電装置に関する。
池とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置におい
て、電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係に
あるセル数を多くするとともに、電流負荷が小さい時に
は前記2次電池の接続関係にあるセル数を少なくして前
記2次電池が充電されるように前記2次電池の各セルの
燃料電池との接続関係を接続および遮断する前記遮断装
置を制御する燃料電池発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池と蓄電池等の2次電池のように
放電特性が違う2種類の電池を併用するハイブリッドシ
ステムと呼ばれている燃料電池発電装置は、静粛で無公
害で高効率なエネルギー源である。しかしガス供給の遅
延により燃料電池は、急激な電気エネルギーの消費増に
は対処できない。その為に2次電池を併用することによ
り、電気エネルギーが過度に必要な時はその2次電池よ
り電気エネルギーを供給し、その逆の場合においては、
燃料電池の過剰なエネルギーを充電エネルギーとして2
次電池に蓄える。
放電特性が違う2種類の電池を併用するハイブリッドシ
ステムと呼ばれている燃料電池発電装置は、静粛で無公
害で高効率なエネルギー源である。しかしガス供給の遅
延により燃料電池は、急激な電気エネルギーの消費増に
は対処できない。その為に2次電池を併用することによ
り、電気エネルギーが過度に必要な時はその2次電池よ
り電気エネルギーを供給し、その逆の場合においては、
燃料電池の過剰なエネルギーを充電エネルギーとして2
次電池に蓄える。
【0003】従来、このようなシステムには図9に示さ
れるように燃料電池Fと2次電池Sとの間にDCコンバ
ータDCを接続させたもの(特開平7−153474)
や、電流負荷が高すぎる時燃料電池又2次電池の電力供
給ラインを遮断する装置を有するものがあった。
れるように燃料電池Fと2次電池Sとの間にDCコンバ
ータDCを接続させたもの(特開平7−153474)
や、電流負荷が高すぎる時燃料電池又2次電池の電力供
給ラインを遮断する装置を有するものがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の前者
のDCコンバータを接続する場合、単純にDCコンバー
タを接続した時には、燃料電池の端子電圧の低下を防げ
ないとともに、又DCコンバータに特殊な制御手段を付
加し、燃料電池の端子電圧を一定範囲内に納めれるよう
にした場合においても、DCコンバータによる効率低下
分だけ燃料電池の出力が減ることになり、コスト高にな
るという問題があった。
のDCコンバータを接続する場合、単純にDCコンバー
タを接続した時には、燃料電池の端子電圧の低下を防げ
ないとともに、又DCコンバータに特殊な制御手段を付
加し、燃料電池の端子電圧を一定範囲内に納めれるよう
にした場合においても、DCコンバータによる効率低下
分だけ燃料電池の出力が減ることになり、コスト高にな
るという問題があった。
【0005】後者の遮断装置を用いる場合、燃料電池を
電力供給ラインから切り離してしまうと、効率よく燃料
電池を利用することができないとともに、又2次電池側
に複数個の遮断装置を開放し、2次電池側の電圧を低く
し、充電電流を流れやすくした場合でも、ある特定の2
次電池しか充電されず、2次電池のセルによって充電量
がアンバランスになってしまうという問題があった。
電力供給ラインから切り離してしまうと、効率よく燃料
電池を利用することができないとともに、又2次電池側
に複数個の遮断装置を開放し、2次電池側の電圧を低く
し、充電電流を流れやすくした場合でも、ある特定の2
次電池しか充電されず、2次電池のセルによって充電量
がアンバランスになってしまうという問題があった。
【0006】そこで本発明者は、燃料電池と2次電池と
から成るハイブリッド型の燃料電池発電装置において、
電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係にある
セル数を多くするとともに、電流負荷が小さい時には前
記2次電池の接続関係にあるセル数を少なくして前記2
次電池が充電されるように前記2次電池の各セルの前記
燃料電池との接続関係を接続および遮断する遮断装置を
制御するという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究
開発を重ねた結果、負荷が大きい場合には2次電池の接
続するセル数を増やして最適な運転状態にし、効率良く
2次電池を充電するとともに、コスト高を抑えつつ、シ
ステムとしての効率を高めるという目的を達成する本発
明に到達した。
から成るハイブリッド型の燃料電池発電装置において、
電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係にある
セル数を多くするとともに、電流負荷が小さい時には前
記2次電池の接続関係にあるセル数を少なくして前記2
次電池が充電されるように前記2次電池の各セルの前記
燃料電池との接続関係を接続および遮断する遮断装置を
制御するという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究
開発を重ねた結果、負荷が大きい場合には2次電池の接
続するセル数を増やして最適な運転状態にし、効率良く
2次電池を充電するとともに、コスト高を抑えつつ、シ
ステムとしての効率を高めるという目的を達成する本発
明に到達した。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明(請求項1に記載
の第1発明)の燃料電池発電装置は、燃料電池と2次電
池とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置におい
て、前記2次電池のセルの燃料電池との接続関係を接続
および遮断する遮断装置と、電流負荷が大きい時には前
記2次電池の接続関係にあるセル数を多くするととも
に、電流負荷が小さい時には前記2次電池の接続関係に
あるセル数を少なくして前記2次電池が充電されるよう
に前記遮断装置を制御する制御手段とを備えているもの
である。
の第1発明)の燃料電池発電装置は、燃料電池と2次電
池とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置におい
て、前記2次電池のセルの燃料電池との接続関係を接続
および遮断する遮断装置と、電流負荷が大きい時には前
記2次電池の接続関係にあるセル数を多くするととも
に、電流負荷が小さい時には前記2次電池の接続関係に
あるセル数を少なくして前記2次電池が充電されるよう
に前記遮断装置を制御する制御手段とを備えているもの
である。
【0008】本発明(請求項2に記載の第2発明)の燃
料電池発電装置は、前記第1発明において、前記遮断装
置の出力端子が、前記燃料電池に並列に接続されている
ものである。
料電池発電装置は、前記第1発明において、前記遮断装
置の出力端子が、前記燃料電池に並列に接続されている
ものである。
【0009】本発明(請求項3に記載の第3発明)の燃
料電池発電装置は、前記第2発明において、前記燃料電
池の電圧および2次電池の各電圧を検出する検出手段を
備えていることを特徴とする燃料電池発電装置。もので
ある。
料電池発電装置は、前記第2発明において、前記燃料電
池の電圧および2次電池の各電圧を検出する検出手段を
備えていることを特徴とする燃料電池発電装置。もので
ある。
【0010】本発明(請求項4に記載の第4発明)の燃
料電池発電装置は、前記第3発明において、前記制御手
段が、検出された前記燃料電池の電圧および2次電池の
各電圧から電流負荷の大きさを判定するように構成され
ているものである。
料電池発電装置は、前記第3発明において、前記制御手
段が、検出された前記燃料電池の電圧および2次電池の
各電圧から電流負荷の大きさを判定するように構成され
ているものである。
【0011】本発明(請求項5に記載の第5発明)の燃
料電池発電装置は、前記第4発明において、前記2次電
池の直列に接続された各セルの両端にそれぞれスイッチ
要素が接続され、前記制御手段が、電流負荷の大きさに
応じて前記スイッチ要素の接続関係を制御するように構
成されているものである。
料電池発電装置は、前記第4発明において、前記2次電
池の直列に接続された各セルの両端にそれぞれスイッチ
要素が接続され、前記制御手段が、電流負荷の大きさに
応じて前記スイッチ要素の接続関係を制御するように構
成されているものである。
【0012】本発明(請求項6に記載の第6発明)の燃
料電池発電装置は、前記第4発明において、前記2次電
池の直列に接続された複数のセル群が互いに並列に接続
され、各セル群の一端にスイッチ要素が配設され、前記
制御手段が、電流負荷に対応して各セル群の一端に配設
した前記スイッチ要素の接続関係を制御することによ
り、前記2次電池の接続関係にあるセル数を制御するよ
うに構成されているものである。
料電池発電装置は、前記第4発明において、前記2次電
池の直列に接続された複数のセル群が互いに並列に接続
され、各セル群の一端にスイッチ要素が配設され、前記
制御手段が、電流負荷に対応して各セル群の一端に配設
した前記スイッチ要素の接続関係を制御することによ
り、前記2次電池の接続関係にあるセル数を制御するよ
うに構成されているものである。
【0013】
【発明の作用および効果】上記構成より成る第1発明の
燃料電池発電装置は、前記制御手段が、電流負荷が大き
い時には前記2次電池の接続関係にあるセル数を多くす
るとともに、電流負荷が小さい時には前記2次電池の接
続関係にあるセル数を少なくして前記2次電池が充電さ
れるように、前記2次電池のセルの燃料電池との接続関
係を接続および遮断する前記遮断装置を制御するので、
電流負荷に対応した電気的入出力の供給を可能にして、
コスト高を抑制し、システムとしての効率を高めるとい
う効果を奏する。
燃料電池発電装置は、前記制御手段が、電流負荷が大き
い時には前記2次電池の接続関係にあるセル数を多くす
るとともに、電流負荷が小さい時には前記2次電池の接
続関係にあるセル数を少なくして前記2次電池が充電さ
れるように、前記2次電池のセルの燃料電池との接続関
係を接続および遮断する前記遮断装置を制御するので、
電流負荷に対応した電気的入出力の供給を可能にして、
コスト高を抑制し、システムとしての効率を高めるとい
う効果を奏する。
【0014】上記構成より成る第2発明の燃料電池発電
装置は、前記第1発明において、前記遮断装置の出力端
子が、前記燃料電池に並列に接続されているので、電流
負荷に対応した電気的入出力の供給を可能にするという
効果を奏する。
装置は、前記第1発明において、前記遮断装置の出力端
子が、前記燃料電池に並列に接続されているので、電流
負荷に対応した電気的入出力の供給を可能にするという
効果を奏する。
【0015】上記構成より成る第3発明の燃料電池発電
装置は、前記第2発明において、前記検出手段が、前記
燃料電池の電圧および2次電池の各電圧を検出するの
で、電流負荷に応じた電気的入出力の供給を可能にする
という効果を奏する。
装置は、前記第2発明において、前記検出手段が、前記
燃料電池の電圧および2次電池の各電圧を検出するの
で、電流負荷に応じた電気的入出力の供給を可能にする
という効果を奏する。
【0016】上記構成より成る第4発明の燃料電池発電
装置は、前記第3発明において、前記制御手段が、検出
された前記燃料電池の電圧および2次電池の各電圧から
電流負荷の大きさを判定するので、電流負荷に応じたま
たは一定の電流負荷を基準にした電気的入出力の供給を
可能にするという効果を奏する。
装置は、前記第3発明において、前記制御手段が、検出
された前記燃料電池の電圧および2次電池の各電圧から
電流負荷の大きさを判定するので、電流負荷に応じたま
たは一定の電流負荷を基準にした電気的入出力の供給を
可能にするという効果を奏する。
【0017】上記構成より成る第5発明の燃料電池発電
装置は、前記第4発明において、前記制御手段が、電流
負荷の大きさに応じて、前記2次電池の直列に接続され
た各セルの両端にそれぞれ接続された前記スイッチ要素
の接続関係を制御するので、電流負荷に応じた電気的入
出力の供給を実現するという効果を奏する。
装置は、前記第4発明において、前記制御手段が、電流
負荷の大きさに応じて、前記2次電池の直列に接続され
た各セルの両端にそれぞれ接続された前記スイッチ要素
の接続関係を制御するので、電流負荷に応じた電気的入
出力の供給を実現するという効果を奏する。
【0018】上記構成より成る第6発明の燃料電池発電
装置は、前記第4発明において、前記制御手段が、電流
負荷に対応して前記2次電池の直列に接続され互いに並
列に接続されたセル群の一端に配設されたスイッチ要素
の接続関係を制御することにより、前記2次電池の接続
関係にあるセル数を制御するので、一定の電流負荷を基
準にした電気的入出力の供給を実現するという効果を奏
する。
装置は、前記第4発明において、前記制御手段が、電流
負荷に対応して前記2次電池の直列に接続され互いに並
列に接続されたセル群の一端に配設されたスイッチ要素
の接続関係を制御することにより、前記2次電池の接続
関係にあるセル数を制御するので、一定の電流負荷を基
準にした電気的入出力の供給を実現するという効果を奏
する。
【0019】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。
図面を用いて説明する。
【0020】(第1実施形態)本第1実施形態の燃料電
池発電装置は、図1に示されるように燃料電池1と2次
電池2とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置に
おいて、出力端子が前記燃料電池1に並列に接続され前
記2次電池2の各セル2a〜2vの前記燃料電池1との
接続関係を接続および遮断する遮断装置3と、電流負荷
が大きい時には前記2次電池2の接続関係にあるセル数
を多くするとともに、電流負荷が小さい時には前記2次
電池2の接続関係にあるセル数を少なくして前記2次電
池2が充電されるように前記遮断装置3を制御する制御
手段4とを備えているものである。
池発電装置は、図1に示されるように燃料電池1と2次
電池2とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置に
おいて、出力端子が前記燃料電池1に並列に接続され前
記2次電池2の各セル2a〜2vの前記燃料電池1との
接続関係を接続および遮断する遮断装置3と、電流負荷
が大きい時には前記2次電池2の接続関係にあるセル数
を多くするとともに、電流負荷が小さい時には前記2次
電池2の接続関係にあるセル数を少なくして前記2次電
池2が充電されるように前記遮断装置3を制御する制御
手段4とを備えているものである。
【0021】本第1実施形態の燃料電池発電装置は、前
記燃料電池1と2次電池2と多数の遮断装置3又は多チ
ャンネル機能を有する遮断装置3とを備え、前記2次電
池2の各セルの端子を前記遮断装置3に接続し、該遮断
装置3の出力端子を前記燃料電池1に並列に接続されて
なる燃料電池発電装置である。
記燃料電池1と2次電池2と多数の遮断装置3又は多チ
ャンネル機能を有する遮断装置3とを備え、前記2次電
池2の各セルの端子を前記遮断装置3に接続し、該遮断
装置3の出力端子を前記燃料電池1に並列に接続されて
なる燃料電池発電装置である。
【0022】本第1実施形態においては、前記燃料電池
の電圧および2次電池の各電圧を検出する検出手段を構
成する電圧センサを備え、前記燃料電池1の電圧および
前記2次電池2の各電圧を各々検出するように構成され
ている。
の電圧および2次電池の各電圧を検出する検出手段を構
成する電圧センサを備え、前記燃料電池1の電圧および
前記2次電池2の各電圧を各々検出するように構成され
ている。
【0023】前記制御手段4が、検出された前記燃料電
池1の電圧および2次電池2の各電圧から電流負荷の大
きさを判定するように構成され、前記2次電池2の直列
に接続された各セルの両端にそれぞれ前記遮断装置3の
各スイッチ要素3aないし3wが接続され、前記制御手
段4が、電流負荷の大きさに応じて前記スイッチ要素の
接続関係を制御するように構成されているものである。
池1の電圧および2次電池2の各電圧から電流負荷の大
きさを判定するように構成され、前記2次電池2の直列
に接続された各セルの両端にそれぞれ前記遮断装置3の
各スイッチ要素3aないし3wが接続され、前記制御手
段4が、電流負荷の大きさに応じて前記スイッチ要素の
接続関係を制御するように構成されているものである。
【0024】すなわち前記燃料電池1の電圧および前記
2次電池2の各電圧を各々検出し、電流負荷が大きい時
には前記2次電池2のセル数を多くし、負荷に対応でき
るようにするときともに、電流負荷が小さい時には、前
記2次電池のセル数を少なくし、該2次電池2への充電
電流がより多く流れるような前記多チャンネル遮断装置
3又は複数個の遮断装置3を制御する制御手段4を設け
たことである。
2次電池2の各電圧を各々検出し、電流負荷が大きい時
には前記2次電池2のセル数を多くし、負荷に対応でき
るようにするときともに、電流負荷が小さい時には、前
記2次電池のセル数を少なくし、該2次電池2への充電
電流がより多く流れるような前記多チャンネル遮断装置
3又は複数個の遮断装置3を制御する制御手段4を設け
たことである。
【0025】前記燃料電池1は、図1に示されるように
アルカリ型または固体高分子型等の燃料電池1によって
構成され、該燃料電池1の出力端子および再充電可能な
2次電池の各セル2a〜2vの端子に多チャンネル遮断
装置3が接続されている。
アルカリ型または固体高分子型等の燃料電池1によって
構成され、該燃料電池1の出力端子および再充電可能な
2次電池の各セル2a〜2vの端子に多チャンネル遮断
装置3が接続されている。
【0026】前記多チャンネル遮断装置3の出力端子
は、電動モータ等により構成される電流負荷5の端子に
直列に接続されている。制御手段4を構成するブロック
は、前記燃料電池1の出力端子および前記2次電池構成
ブロック2に並列に接続されている。
は、電動モータ等により構成される電流負荷5の端子に
直列に接続されている。制御手段4を構成するブロック
は、前記燃料電池1の出力端子および前記2次電池構成
ブロック2に並列に接続されている。
【0027】また前記制御手段4を構成する制御ブロッ
クは、本第1実施形態に従った前記多チャンネル遮断装
置3をコントロールするとともに、一般に知られている
前記燃料電池1への水素供給および温度の制御等を行う
ものである。
クは、本第1実施形態に従った前記多チャンネル遮断装
置3をコントロールするとともに、一般に知られている
前記燃料電池1への水素供給および温度の制御等を行う
ものである。
【0028】上記構成より成る第1実施形態の燃料電池
発電装置は、前記制御手段4がハイブリッドシステムと
しての電流負荷が所定値以上の時は、多チャンネル遮断
装置3の各スイッチ要素の切り換えによって、より多く
の2次電池2のセルを接続するようにし、所定値以下の
時は、同遮断装置3の切り換えによって、より少ない2
次電池2のセルに接続するようにする。
発電装置は、前記制御手段4がハイブリッドシステムと
しての電流負荷が所定値以上の時は、多チャンネル遮断
装置3の各スイッチ要素の切り換えによって、より多く
の2次電池2のセルを接続するようにし、所定値以下の
時は、同遮断装置3の切り換えによって、より少ない2
次電池2のセルに接続するようにする。
【0029】この場合前記2次電池2の各セル2a〜2
vに接続された電圧センサからの情報を基にバランス良
く充電されるように前記多チャンネル遮断装置3によっ
て、任意の2次電池2のセル2a〜2vに充電電流が流
れるようにする。
vに接続された電圧センサからの情報を基にバランス良
く充電されるように前記多チャンネル遮断装置3によっ
て、任意の2次電池2のセル2a〜2vに充電電流が流
れるようにする。
【0030】始動の際は、前記多チャンネル遮断装置3
によって前記2次電池2が最大のセル数となるように負
荷を接続する。この際、前記燃料電池1は、前記負荷5
とは接続されておらず、暖機運転が行われている。燃料
電池1が安定したとき、初めて負荷5と接続される。
によって前記2次電池2が最大のセル数となるように負
荷を接続する。この際、前記燃料電池1は、前記負荷5
とは接続されておらず、暖機運転が行われている。燃料
電池1が安定したとき、初めて負荷5と接続される。
【0031】この後、アイドリング状態のような負荷が
小さい場合には、前記多チャンネル遮断装置3によって
前記負荷5に接続されている前記2次電池2のセル数を
減らすことにより、前記燃料電池1の電圧に比べて前記
2次電池2の電圧が低くなり、始動時等に大量に放電さ
れた前記2次電池に大きな充電電流が流れるようにな
る。
小さい場合には、前記多チャンネル遮断装置3によって
前記負荷5に接続されている前記2次電池2のセル数を
減らすことにより、前記燃料電池1の電圧に比べて前記
2次電池2の電圧が低くなり、始動時等に大量に放電さ
れた前記2次電池に大きな充電電流が流れるようにな
る。
【0032】この際、前記2次電池2の各セルに接続さ
れた2次電池電圧センサの情報を制御ブロック4に取り
込むことにより、どのセルを充電させるか演算する。
れた2次電池電圧センサの情報を制御ブロック4に取り
込むことにより、どのセルを充電させるか演算する。
【0033】図2および図3を用いて、本第1実施形態
における充放電制御動作について詳述する。前記2次電
池2のセルの個数を、図3に示されるように(1)、
(2)、(3)の3段階に切り換える場合について説明
する。
における充放電制御動作について詳述する。前記2次電
池2のセルの個数を、図3に示されるように(1)、
(2)、(3)の3段階に切り換える場合について説明
する。
【0034】図2(a)に示されるように時刻0ないし
時刻t1 においては、車両は停止しているが、FCを発
電するためにA1 kw必要なため、FCからA1 kw持
ち出される。必要な電力が小さいので(3)の特性にな
るように2次電池2のセルの個数を制御する。
時刻t1 においては、車両は停止しているが、FCを発
電するためにA1 kw必要なため、FCからA1 kw持
ち出される。必要な電力が小さいので(3)の特性にな
るように2次電池2のセルの個数を制御する。
【0035】FCと(3)の特性の差分だけ前記2次電
池2に充電される。したがって図2(c)に示される斜
線と太実線の差分だけより多く充電される。
池2に充電される。したがって図2(c)に示される斜
線と太実線の差分だけより多く充電される。
【0036】時刻t1 ないし時刻t3 においては、車両
が加速しているため、(1)になるように前記2次電池
2のセルの個数を切り換える。このモードの場合特に前
記2次電池2のセルの個数を制御しない従来のシステム
と変わらない。
が加速しているため、(1)になるように前記2次電池
2のセルの個数を切り換える。このモードの場合特に前
記2次電池2のセルの個数を制御しない従来のシステム
と変わらない。
【0037】時刻t3 ないし時刻t4 においては、定速
走行状態であり、必要な電力が減少するので、(2)の
ように切り換える図2(c)に示される斜線と点線の差
分だけ従来のシステムよりも多く充電できる。
走行状態であり、必要な電力が減少するので、(2)の
ように切り換える図2(c)に示される斜線と点線の差
分だけ従来のシステムよりも多く充電できる。
【0038】時刻t4 ないし時刻t5 においては、減速
モードであり、定速走行モードと同様に図2(c)に示
される斜線と点線の差分だけ多く充電出来る。
モードであり、定速走行モードと同様に図2(c)に示
される斜線と点線の差分だけ多く充電出来る。
【0039】時刻t5 ないし時刻t6 においては、停止
モードであり、アイドリング状態となる為(3)のよう
に切り換える。図2(c)に示される斜線と太実線の差
分だけより多く充電できる。
モードであり、アイドリング状態となる為(3)のよう
に切り換える。図2(c)に示される斜線と太実線の差
分だけより多く充電できる。
【0040】本第1実施形態における制御フローは、図
4に示されるものである。
4に示されるものである。
【0041】上記作用を奏する本第1実施形態の燃料電
池発電装置は、上述したように効率良く前記2次電池を
充電するとともに、又負荷が大きい場合には接続する前
記2次電池2にとって最適な運転状態となるようにし、
システムとしての効率を上げるという効果を奏する。
池発電装置は、上述したように効率良く前記2次電池を
充電するとともに、又負荷が大きい場合には接続する前
記2次電池2にとって最適な運転状態となるようにし、
システムとしての効率を上げるという効果を奏する。
【0042】また本第1実施形態の燃料電池発電装置
は、大きな電流負荷が必要な時においても前記燃料電池
1の出力電圧を一定値以上に保ち、効率の良い作動状態
を接続することが可能であるとともに、小さな電流負荷
の時には先述の方法により、効率よく前記2次電池2の
充電が行える為にシステムとしての効率も上がるという
効果を奏する。
は、大きな電流負荷が必要な時においても前記燃料電池
1の出力電圧を一定値以上に保ち、効率の良い作動状態
を接続することが可能であるとともに、小さな電流負荷
の時には先述の方法により、効率よく前記2次電池2の
充電が行える為にシステムとしての効率も上がるという
効果を奏する。
【0043】(第2実施形態)本第2実施形態の燃料電
池発電装置は、図5に示されるように上述した第1実施
形態における前記制御手段4を2次電池の充電効率に的
を絞って、より低コストで簡便な制御を目指した簡易型
の燃料電池発電装置ハイブリッドシステムに関するもの
である。
池発電装置は、図5に示されるように上述した第1実施
形態における前記制御手段4を2次電池の充電効率に的
を絞って、より低コストで簡便な制御を目指した簡易型
の燃料電池発電装置ハイブリッドシステムに関するもの
である。
【0044】本第2実施形態の燃料電池発電装置は、図
5に示されるように前記2次電池2の直列に接続された
複数のセル群が互いに並列に接続され、各セル群の一端
に遮断装置3のスイッチ要素が配設され、前記制御手段
4が、電流負荷に対応して各セル群の一端に配設した前
記スイッチ要素の接続関係を制御することにより、前記
2次電池の接続関係にあるセル数を制御するように構成
されているものである。
5に示されるように前記2次電池2の直列に接続された
複数のセル群が互いに並列に接続され、各セル群の一端
に遮断装置3のスイッチ要素が配設され、前記制御手段
4が、電流負荷に対応して各セル群の一端に配設した前
記スイッチ要素の接続関係を制御することにより、前記
2次電池の接続関係にあるセル数を制御するように構成
されているものである。
【0045】すなわち図5に示されるように前記2次電
池2の出力端子と、前記燃料電池1の出力端子を並列に
接続し、前記2次電池のセルを半分ずつに分割する第2
のスイッチ要素32とその各々の2次電池ブロック(セ
ル群2aないし2j、2kないし2v)21、22を並
列に接続する為の遮断装置の第1および第2のスイッチ
要素31、32を備えた制御システムである。
池2の出力端子と、前記燃料電池1の出力端子を並列に
接続し、前記2次電池のセルを半分ずつに分割する第2
のスイッチ要素32とその各々の2次電池ブロック(セ
ル群2aないし2j、2kないし2v)21、22を並
列に接続する為の遮断装置の第1および第2のスイッチ
要素31、32を備えた制御システムである。
【0046】負荷が大きい場合には、第1のスイッチ要
素31を開放し前記第2のスイッチ要素32を前記2次
電池ブロック2K側へ接続することにより、前記2次電
池2全てが直列に接続することにより出力を上げる。逆
に負荷が小さい場合には2次電池の充電の為前記第1の
スイッチ要素31を接続、前記第2のスイッチ要素32
を2v側へ接続することにより、前記2次電池2の電圧
が1/2となる。
素31を開放し前記第2のスイッチ要素32を前記2次
電池ブロック2K側へ接続することにより、前記2次電
池2全てが直列に接続することにより出力を上げる。逆
に負荷が小さい場合には2次電池の充電の為前記第1の
スイッチ要素31を接続、前記第2のスイッチ要素32
を2v側へ接続することにより、前記2次電池2の電圧
が1/2となる。
【0047】図2、図3、図6および図7を用いて、本
第2実施形態における充放電制御動作について詳述す
る。本第2実施形態においては、前記2次電池2のセル
の個数を、図2(e)および図3に示されるように
(1)または(3)の2段階に切り換える場合について
説明する。
第2実施形態における充放電制御動作について詳述す
る。本第2実施形態においては、前記2次電池2のセル
の個数を、図2(e)および図3に示されるように
(1)または(3)の2段階に切り換える場合について
説明する。
【0048】図2(a)に示されるように時刻0ないし
時刻t1 においては、車両の停止モードであり、アイド
リング状態状態となるため充電モードと判断し、前記2
次電池2の半分のセルだけ接続し、そのため(3)のよ
うな特性となるので、図2(c)に示される斜線と太実
線の差分だけより多く充電される。
時刻t1 においては、車両の停止モードであり、アイド
リング状態状態となるため充電モードと判断し、前記2
次電池2の半分のセルだけ接続し、そのため(3)のよ
うな特性となるので、図2(c)に示される斜線と太実
線の差分だけより多く充電される。
【0049】時刻t1 ないし時刻t3 においては、車両
の加速モードであり、電力が最大限必要となるので、
(1)の特性になるように前記2次電池2の全てのセル
を接続し、従来のシステムと充電効率は変わらない。
の加速モードであり、電力が最大限必要となるので、
(1)の特性になるように前記2次電池2の全てのセル
を接続し、従来のシステムと充電効率は変わらない。
【0050】時刻t3 ないし時刻t4 においては、定速
走行状態であり、2段階しか切り替わらないので、この
モードの場合も前記2次電池2の全てのセルを接続し、
従来のシステムと充電効率は変わらない。
走行状態であり、2段階しか切り替わらないので、この
モードの場合も前記2次電池2の全てのセルを接続し、
従来のシステムと充電効率は変わらない。
【0051】時刻t4 ないし時刻t5 においては、減速
モードであり、2段階しか切り替わらないので、このモ
ードの場合も前記2次電池2の全てのセルを接続し、従
来のシステムと充電効率は変わらない。
モードであり、2段階しか切り替わらないので、このモ
ードの場合も前記2次電池2の全てのセルを接続し、従
来のシステムと充電効率は変わらない。
【0052】時刻t5 ないし時刻t6 においては、停止
モードであり、アイドリング状態となる為(3)のよう
に切り換える。図2(c)に示される斜線と太実線の差
分だけより多く充電できる。
モードであり、アイドリング状態となる為(3)のよう
に切り換える。図2(c)に示される斜線と太実線の差
分だけより多く充電できる。
【0053】本第2実施形態における制御フローは、図
8に示されるものである。
8に示されるものである。
【0054】上記作用を奏する第2実施形態の燃料電池
発電装置は、前記制御手段4が、電流負荷に対応して前
記2次電池2の直列に接続され互いに並列に接続された
セル群の一端に配設されたスイッチ要素の接続関係を制
御することにより、前記2次電池の接続関係にあるセル
数を制御するので、一定の電流負荷を基準にした電気的
入出力の供給を実現するとともに、大きな充電電流が前
記2次電池2に流れるようになり、効率良く充電できる
という効果を奏する。
発電装置は、前記制御手段4が、電流負荷に対応して前
記2次電池2の直列に接続され互いに並列に接続された
セル群の一端に配設されたスイッチ要素の接続関係を制
御することにより、前記2次電池の接続関係にあるセル
数を制御するので、一定の電流負荷を基準にした電気的
入出力の供給を実現するとともに、大きな充電電流が前
記2次電池2に流れるようになり、効率良く充電できる
という効果を奏する。
【0055】また第2実施形態の燃料電池発電装置は、
前記制御手段4を2次電池の充電効率に的を絞って、よ
り低コストで簡便な制御を実現するという効果を奏す
る。
前記制御手段4を2次電池の充電効率に的を絞って、よ
り低コストで簡便な制御を実現するという効果を奏す
る。
【0056】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【図1】本発明の第1実施形態の燃料電池発電装置を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図2】本第1実施形態および第2実施形態の燃料電池
発電装置における各部の波形を示すタイムチャート図で
ある。
発電装置における各部の波形を示すタイムチャート図で
ある。
【図3】本第1実施形態における電流−電圧特性を示す
線図である。
線図である。
【図4】本第1実施形態における制御フローを示すチャ
ート図である。
ート図である。
【図5】本発明の第2実施形態の燃料電池発電装置を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図6】本第2実施形態における電流−電圧特性を示す
線図である。
線図である。
【図7】本第2実施形態における負荷変動時の制御を示
す線図である。
す線図である。
【図8】本第2実施形態における制御フローを示すチャ
ート図である。
ート図である。
【図9】従来の燃料電池発電装置を示すブロック図であ
る。
る。
1 燃料電池 2 2次電池 2a〜2v セル 3 遮断装置 4 制御手段
Claims (6)
- 【請求項1】 燃料電池と2次電池とから成るハイブリ
ッド型の燃料電池発電装置において、 前記2次電池のセルの燃料電池との接続関係を接続およ
び遮断する遮断装置と、 電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係にある
セル数を多くするようにするとともに、電流負荷が小さ
い時には前記2次電池の接続関係にあるセル数を少なく
して前記2次電池が充電されるように前記遮断装置を制
御する制御手段とを備えていることを特徴とする燃料電
池発電装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記遮断装置の出力端子が、前記燃料電池に並列に接続
されていることを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項3】 請求項2において、 前記燃料電池の電圧および2次電池の各電圧を検出する
検出手段を備えていることを特徴とする燃料電池発電装
置。 - 【請求項4】 請求項3において、 前記制御手段が、検出された前記燃料電池の電圧および
2次電池の各電圧から電流負荷の大きさを判定するよう
に構成されていることを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項5】 請求項4において、 前記2次電池の直列に接続された各セルの両端にそれぞ
れスイッチ要素が接続され、 前記制御手段が、電流負荷の大きさに応じて前記スイッ
チ要素の接続関係を制御するように構成されていること
を特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項6】 請求項4において、 前記2次電池の直列に接続された複数のセル群が互いに
並列に接続され、 各セル群の一端にスイッチ要素が配設され、 前記制御手段が、電流負荷に対応して各セル群の一端に
配設した前記スイッチ要素の接続関係を制御することに
より、前記2次電池の接続関係にあるセル数を制御する
ように構成されていることを特徴とする燃料電池発電装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10167745A JPH11339833A (ja) | 1998-05-31 | 1998-05-31 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10167745A JPH11339833A (ja) | 1998-05-31 | 1998-05-31 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11339833A true JPH11339833A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15855334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10167745A Pending JPH11339833A (ja) | 1998-05-31 | 1998-05-31 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11339833A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002141092A (ja) * | 2000-11-01 | 2002-05-17 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池装置の制御方法 |
KR100661655B1 (ko) | 2004-10-15 | 2006-12-26 | 삼성전자주식회사 | 전원공급장치 |
-
1998
- 1998-05-31 JP JP10167745A patent/JPH11339833A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002141092A (ja) * | 2000-11-01 | 2002-05-17 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池装置の制御方法 |
KR100661655B1 (ko) | 2004-10-15 | 2006-12-26 | 삼성전자주식회사 | 전원공급장치 |
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