(57)【要約】【課題】燃料電池パワーモジュールの評価時にモータをシミュレーションするリップル電流発生装置を構築して燃料電池の出力を評価することにより、さらなる設置空間及び予算が不要となり、装備購入及び設置費用などの費用を低減できる実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置を提供する。【解決手段】実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置は、燃料電池パワーモジュールと、燃料電池パワーモジュールに接続し、燃料電池パワーモジュールでの電力生成時にリップル電流を発生させるリップル電流発生装置と、燃料電池パワーモジュールで生成された電力を消耗する電子負荷装置と、を含み、燃料電池パワーモジュールの出力性能評価時に実車条件と同等な評価が行われる。【選択図】図１
2014042442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池パワーモジュールと、
燃料電池パワーモジュールに接続し、前記燃料電池パワーモジュールでの電力生成時にリップル電流を発生させるリップル電流発生装置と、
前記燃料電池パワーモジュールで生成された電力を消耗する電子負荷装置と、を含み、
燃料電池パワーモジュールの出力性能評価時に実車条件と同等な評価が行われることを特徴とする実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置。
【請求項２】
前記リップル電流発生装置は、燃料電池パワーモジュールから出る出力ラインの＋端子に一定の周波数またはホワイトノイズ（ｗｈｉｔｅ  ｎｏｉｓｅ）形態の周波数をもって変化する可変抵抗を設置することにより、実車で発生するリップル電流をシミュレーションするようになることを特徴とする請求項１に記載の実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、メタノールや天然ガスなどの炭化水素系の物質内に含まれている水素と空気中の酸素を燃料として発生する電気化学反応を用いて化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換させる発電装置であって、既存の燃焼機関や充電・放電型電池とは異なり、高効率のクリーンエネルギー変換装置である。
【０００３】
このような燃料電池は、用いられる燃料の量、濃度、圧力などに応じて、得られる電気の量が変わり、水素燃料電池自動車の耐久性及び性能は燃料電池のパワーモジュール、例えばスタック、空気供給装置、水素供給装置、及び冷却装置などで発生した出力に起因する。したがって、燃料電池のパワーモジュールの特性評価により実車の特性、すなわち耐久性及び性能を評価・類推することができる。
【０００４】
燃料電池のパワーモジュールの評価方法は、電子負荷を用いて燃料電池に水素と酸素を供給し、燃料電池から電流を引き出すことで燃料電池の性能（電圧）を評価する。日本や米国などで適用されている燃料電池システムの出力評価装置は、モータダイナモを設置して実車状態をシミュレーションすることで燃料電池システムの出力を評価している。しかし、燃料電池システムの出力評価装置は、別途の装備（モータダイナモ）が必要なだけでなく、モータダイナモは高価の装備で、大きい設置空間が必要であるため、設置に制約がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１８８０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような問題点を考慮してなされたものであって、燃料電池パワーモジュールの評価時にモータをシミュレーションするリップル電流発生装置を構築して燃料電池の出力を評価することにより、さらなる設置空間及び予算が不要となり、それによって、装備購入及び設置などの費用を低減できる実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明による実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置は、燃料電池パワーモジュールと、燃料電池パワーモジュールに接続し、前記燃料電池パワーモジュールでの電力生成時にリップル電流を発生させるリップル電流発生装置と、前記燃料電池パワーモジュールで生成された電力を消耗する電子負荷装置と、を含み、燃料電池パワーモジュールの出力性能評価時に実車条件と同等な評価が行われることを特徴とする。このような実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置において、特に、前記リップル電流発生装置は、燃料電池パワーモジュールから出る出力ラインの＋端子に一定の周波数またはホワイトノイズ（ｗｈｉｔｅ  ｎｏｉｓｅ）形態の周波数をもって変化する可変抵抗を設置することにより、実車で発生するリップル電流をシミュレーションするようになることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置によれば、第１に、燃料電池パワーモジュールと電子負荷装置との間にリップル電流発生装置を設置して燃料電池パワーモジュールから出る電力を変換する場合にリップル電流を発生させることにより、燃料電池パワーモジュールの評価時に実車条件と同等な評価が行われ、それによって、燃料電池自動車の耐久及び性能の評価時に信頼性を確保することができる。第２に、燃料電池システムの出力評価時にさらなる設置場所及び予算が不要で、簡単な可変抵抗を用いてモータ出力のための実車条件と同等なシミュレーションが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置の構成図である。
【図２】図１におけるリップル電流発生装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本実施形態による実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置の構成図を図１に、また、図１におけるリップル電流発生装置の回路構成図を図２に示した。本実施形態の評価対象は、燃料電池パワーモジュール１０の出力性能に関する評価である。燃料電池パワーモジュール１０の出力性能に関する評価は、水素燃料電池自動車の耐久及び性能特性を評価するために行われる。水素燃料電池自動車の耐久及び性能特性の評価に対する信頼性を確保するためには、実車と同等な条件で燃料電池パワーモジュール１０の出力性能を評価しなければならない。したがって、本実施形態では、燃料電池パワーモジュール１０に対して実車条件で同等な評価が行われるように実車特性を反映した燃料電池パワーモジュールの評価のためのモータ出力シミュレーション装置を提供する。燃料電池パワーモジュールの出力性能を評価するためのモータ出力シミュレーション装置は、燃料電池パワーモジュール１０、リップル電流発生装置１１、及び電子負荷装置１２を含む。
【００１１】
ここで、燃料電池パワーモジュール１０には、例えばスタック、空気供給装置、水素供給装置、冷却装置などが挙げられる。電子負荷装置１２は、燃料電池の駆動により発生する電気エネルギーを消耗することにより燃料電池の寿命や時間当り電気発生量などを感知でき、この電子負荷装置１２の電気的特性が制御機に伝達されて燃料電池の性能を確認するデータとして活用することができる。言い換えれば、電子負荷装置１２を用いて燃料電池パワーモジュール１０の出力性能（電圧）を評価することができる。
【００１２】
しかし、電子負荷装置１２を用いて燃料電池の駆動により生成される電気エネルギーを消耗することにより燃料電池の出力性能を評価する場合、実車条件と同等な評価をするためには、燃料電池パワーモジュール１０から引き出される電流を、電気的にリップルが発生する形態の電流として引き出さなければならない。リップル電流発生装置１１は、燃料電池パワーモジュール１０と電子負荷装置１２との間にリップル電流を発生させるための装置である。燃料電池から生成された出力電力をモータに供給するためには、昇圧型直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバーターと単相または３相の直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）インバータにより交流電源への変換過程が必ず必要である。この場合、このような直流−交流の電力変換過程では低周波リップル電流及び高周波リップル電流が必然的に発生する。
【００１３】
上述したようにリップル電流は、直流電源の燃料電池の出力電力を交流電源への変換時に発生するが、これを用いて燃料電池パワーモジュール１０の出力性能評価時にもリップル電流を発生させることにより、実際に電気自動車で燃料電池の出力電力をモータの動力源として使用する時に発生するリップル電流と同じ条件でシミュレーションするようになり、実車条件と同等な評価が行われる。リップル電流発生装置１１は、燃料電池パワーモジュールから出る出力ラインの＋端子に接続するスイッチング可変抵抗１４とキャパシタ１３で回路を構成することにより、実車でモータを使用する場合と同じ条件で製作される。この時、スイッチング可変抵抗１４は、一定の周波数またはホワイトノイズ形態の周波数をもって変化することにより、リップル電流の大きさなどを調節し、実車条件での電力変換時に発生するリップル電流をそのままシミュレーションするようになる。
【００１４】
したがって、本発明によれば、燃料電池パワーモジュール１０と電子負荷装置１２との間にリップル電流発生装置１１を設置して燃料電池パワーモジュール１０から出る電力を変換する場合にリップル電流を発生させることにより、燃料電池パワーモジュール１０の評価時に実車条件と同等な評価が行われるようになり、燃料電池自動車の耐久及び性能の評価時の信頼性を確保することができる。また、燃料電池システムの出力評価時にさらなる設置場所及び予算が不要で、簡単な可変抵抗１４を用いてモータ出力のための実車条件と同等なシミュレーションが可能となる長所がある。
【符号の説明】
【００１５】
１０  燃料電池パワーモジュール
１１  リップル電流発生装置
１２  電子負荷装置
１３  キャパシタ
１４  可変抵抗
【図１】
2014042442.tif 000003
【図２】
2014042442.tif 000004