(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単に燃料電池出力電力を動的に制御できる燃料電池電力混合装置を提供する。【解決手段】燃料電池電力混合装置は、燃料電池ユニット、燃料電池電圧変換ユニット、センサーユニット、二次電池及び充電ユニットを含む。該二次電池の電力出力側を該燃料電池電圧変換ユニットの電力出力側に接続し、該充電ユニットは該センサーユニットが出力した電気信号によって該二次電池の充電に供給する電力特性を決定する。該センサーユニットは該燃料電池の伝送電力により該燃料電池電圧変換ユニットの出力側の設定電圧値と該二次電池の設定電圧値を調整し、且つ、この両設定電圧値の間に差に応じて、該充電ユニットが該二次電池ユニットへ充電を行い又は二次電池から放電させ、該燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池電力混合装置であって、
燃料電池発電装置である燃料電池ユニットと、電力電圧変換装置である燃料電池電圧変換ユニット、及び、燃料電池電力供給回路が出力した電力特性を検出し、並びに、前記燃料電池ユニットが出力した電力の電力特性に対応する電気信号を出力するセンサーユニットを含む燃料電池電力供給回路、及び、
充電可能な蓄電装置である二次電池、及び、電力制御装置であり、並びに、前記二次電池電力供給回路の前記二次電池の充電に供給する電力特性を制御する充電ユニットを包括する二次電池電力供給回路を含み、
前記燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路は電気的に並列接続し、且つ、前記二次電池電力供給回路の電力入力側が前記燃料電池ユニットの電力出力側に電気的に接続し、前記二次電池電力供給回路の電力出力側が前記燃料電池電力供給回路の電力出力側に電気的に接続し、前記燃料電池が前記燃料電池電力供給回路において前記燃料電池電圧変換ユニットに電気的に直列接続し、前記センサーユニットが前記充電ユニットに電気的に接続し、前記充電ユニットは前記センサーユニットが出力した電気信号によって前記二次電池電力供給回路の前記二次電池の充電に供給する電力特性を決定し、前記センサーユニットは前記燃料電池電力供給回路の伝送電力により前記燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整し、且つ、この両設定電圧値の間に差があり、また、前記充電ユニットが前記二次電池ユニットへ充電を行い、及び、前記燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう制御することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池電力混合装置において、前記燃料電池電力供給回路が出力した電力は前記燃料電池ユニットの出力した電力より低い状態で、前記センサーユニットが前記燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値、或いは、前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整することで、前記燃料電池電力供給回路が電力を出力させると共に前記二次電池電力供給回路の出力側が電力の出力を停止させ、且つ、前記センサーユニットは前記二次電池電力供給回路の充電ユニットが前記二次電池への充電を選択し、前記センサーユニットが前記充電ユニットの充電過程内の電力を調整することで、前記燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう維持させることを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは前記燃料電池電力供給回路出力電圧の設定電圧値を前記二次電池電力供給回路出力電圧の設定電圧値より高くなるよう制御することで、前記二次電池電力供給回路出力電力の停止を選択することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは前記燃料電池電圧変換ユニットの出力電圧と前記二次電池電力供給回路の出力電圧との間の差異値を調整することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池電力混合装置において、前記二次電池電力供給回路の電力出力側が電力電圧変換装置である二次電池電圧変換ユニット、及び、前記燃料電池電圧変換ユニットの出力電圧と前記二次電池電圧変換ユニットの出力電圧との間の差異値を調整するセンサーユニットを更に含むことを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項６】
請求項４記載の燃料電池電力混合装置において、前記二次電池電力供給回路の電力出力側が電力電圧変換装置である二次電池電圧変換ユニット、及び、前記燃料電池電圧変換ユニットの出力電圧の設定電圧と前記二次電池電圧変換ユニットの出力電圧の設定電圧の間との差異値を調整して特定デューティサイクルのある電圧信号を形成することで、前記燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路の出力電力分配比を制御するためのセンサーユニットを更に含むことを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池電力混合装置において、前記燃料電池電力供給回路が出力した電力は前記燃料電池ユニットの出力した電力より高い状態で、前記センサーユニットは前記燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整し、且つ、前記センサーユニットは前記二次電池電力供給回路の充電ユニットが前記二次電池への充電停止を選択することで、前記燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路の出力側がいずれも電力を出力させ、並びに、前記燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう維持させることを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは前記燃料電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧値を前記二次電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧値より略高くさせるよう制御することで、前記燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力し、且つ、前記二次電池電力供給回路出力側の出力電力が前記燃料電池ユニットの出力電力より低くなるよう維持、及び、前記センサーユニットが前記燃料電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧値を前記二次電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧値より略低くさせるよう制御することで、前記燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力し、且つ、前記二次電池電力供給回路出力側の出力電力が前記燃料電池ユニットの出力電力より高くなるよう維持することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは前記燃料電池電圧変換ユニットの出力電圧と前記二次電池電力供給回路の出力電圧との間の差異値を調整することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池電力混合装置において、前記二次電池電力供給回路の電力出力側が電力電圧変換装置である二次電池電圧変換ユニット、及び、前記燃料電池電圧変換ユニットの出力電圧と前記二次電池電圧変換ユニットの出力電圧との間の差異値を調整するセンサーユニットを更に含むことを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１１】
請求項７記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは前記燃料電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧と前記二次電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧の間との差異値を調整して特定デューティサイクルのある電圧信号を形成することで、前記燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路の出力電力分配比を制御することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは前記燃料電池電圧変換ユニット出力側の設定電圧を調整して特定デューティサイクルのある電圧信号を形成することで前記燃料電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧と前記二次電池電力供給回路の出力電圧の設定電圧の間との差異値を調整して特定デューティサイクルのある電圧信号を形成することに実現し、前記燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路の出力電力分配比を制御することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の燃料電池電力混合装置において、前記二次電池電力供給回路の電力出力側が電力電圧変換装置である二次電池電圧変換ユニット、及び、前記燃料電池電圧変換ユニットの出力電圧の設定電圧と前記二次電池電圧変換ユニットの出力電圧の設定電圧の間との差異値を調整して特定デューティサイクルのある電圧信号を形成することで、前記燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路の出力電力分配比を制御するためのセンサーユニットを更に含むことを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１４】
請求項１記載の燃料電池電力混合装置において、前記燃料電池電力供給回路が出力した電力は前記燃料電池ユニットの出力した電力に等しい状態で、前記センサーユニットは前記燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整し、且つ、前記センサーユニットは前記二次電池電力供給回路の充電ユニットが前記二次電池への充電停止を選択することで、前記燃料電池電力供給回路が電力を出力させ、且つ、前記二次電池電力供給回路の出力側が電力の出力を停止させ、並びに、前記燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう維持させることを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１５】
請求項１記載の燃料電池電力混合装置において、前記燃料電池電圧変換ユニットは、少なくとも直流電力の昇圧回路、及び、少なくとも直流電力の降圧回路を含むことを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１６】
請求項１記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットはセンサー素子、及び、マイクロコントローラをさらに含み、前記センサー素子は前記燃料電池電力供給回路に電気的に接続し、並びに、前記燃料電池電力供給回路が伝送した電力に基づいて対応の電気信号を前記マイクロコントローラまで出力し、前記センサーユニットは前記マイクロコントローラを通じて前記燃料電池電力供給回路出力側と前記二次電池電力供給回路出力側との間の電圧差異値を調整、及び、前記充電ユニットが前記二次電池ユニットへの充電を制御することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１７】
請求項１記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは、前記燃料電池電力供給回路の高電位箇所、または、低電位箇所のいずれか位置を選んで設置することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１８】
請求項１記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットはセンサー素子を含み、前記センサー素子は差動増幅器で構成された電気回路、ホール素子、及び、センサーチップ内の１つの素子から選択し、並びに、前記燃料電池電力供給回路が出力した電流値、電圧値、或いは、電力値に基づいて対応の電気信号を出力することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項１９】
燃料電池電力混合装置であって、
各々燃料電池発電装置である燃料電池ユニット、及び、電力電圧変換装置である燃料電池電圧変換ユニットを含む各燃料電池電力供給回路の複数燃料電池電力供給回路と、
前記燃料電池電力供給回路が出力した電力特性を検出し、並びに、前記燃料電池電力供給回路の電力特性に対応する電気信号を出力するセンサーユニット、及び、
充電可能な蓄電装置である二次電池、及び、電力制御装置であり、並びに、前記二次電池電力供給回路の前記二次電池の充電に供給する電力特性を制御する充電ユニットを包括する二次電池電力供給回路を含み、
これら燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路は電気的に並列接続し、且つ、前記二次電池電力供給回路の電力入力側がこれら燃料電池ユニットの電力出力側に電気的に接続し、前記二次電池電力供給回路の電力出力側がこれら燃料電池電力供給回路の電力出力側に電気的に接続し、これら燃料電池が対応する燃料電池電力供給回路において対応の燃料電池電圧変換ユニットに電気的に直列接続し、前記センサーユニットが前記充電ユニットに電気的に接続し、前記充電ユニットは前記センサーユニットが出力した電気信号によって前記二次電池電力供給回路の前記二次電池の充電に供給する電力特性を決定し、前記センサーユニットは前記燃料電池電力供給回路の伝送電力によりこれら燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整し、且つ、これら設定電圧値の間に電圧の差異値があり、また、前記充電ユニットが前記二次電池ユニットへ充電を行い、及び、これら燃料電池ユニットが各々設定した定電力で安定的に設定の定電力を出力するよう制御することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、これら燃料電池電力供給回路のうちのいずれかが出力した電力は前記燃料電池ユニットの出力した電力より低い状態で、前記センサーユニットが対応する燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整することで、対応する燃料電池電力供給回路が電力を出力させると共に前記二次電池電力供給回路の出力側が電力の出力を停止させ、且つ、前記センサーユニットは前記二次電池電力供給回路の充電ユニットが前記二次電池への充電を選択し、前記センサーユニットが前記充電ユニットの充電過程内の電力を調整することで、対応する燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう維持させることを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、これら燃料電池電力供給回路のうちのいずれかが出力した電力は前記燃料電池ユニットの出力した電力より高い状態で、前記センサーユニットは対応する燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整し、且つ、前記センサーユニットは前記二次電池電力供給回路の充電ユニットが前記二次電池への充電停止を選択することで、対応する燃料電池電力供給回路と前記二次電池電力供給回路の出力側がいずれも電力を出力させ、並びに、対応する燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう維持させることを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２２】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、これら燃料電池電力供給回路のうちのいずれかが出力した電力は前記燃料電池ユニットの出力した電力に等しい状態で、前記センサーユニットは対応する燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整し、且つ、前記センサーユニットは前記二次電池電力供給回路の充電ユニットが前記二次電池への充電停止を選択することで、対応する燃料電池電力供給回路が電力を出力させ、前記二次電池電力供給回路の出力側が電力の出力を停止させ、並びに、対応する燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう維持させることを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２３】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、これら燃料電池電圧変換ユニットは、各々少なくとも直流電力の昇圧回路、及び、少なくとも直流電力の降圧回路を含むことを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２４】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは複数のセンサー素子、及び、マイクロコントローラをさらに含み、これらセンサー素子は各々対応する燃料電池電力供給回路に電気的に接続し、並びに、対応する燃料電池電力供給回路が伝送した電力に基づいて対応の電気信号を前記マイクロコントローラまで出力し、前記センサーユニットは前記マイクロコントローラを通じて前記燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧と前記二次電池電力供給回路出力側の設定電圧との間の電圧差異値を調整、及び、前記充電ユニットが前記二次電池ユニットへの充電を制御することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２５】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは、前記燃料電池電力供給回路の高電位箇所、または、低電位箇所のいずれか位置を選んで設置することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２６】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットは複数のセンサー素子、及び、マイクロコントローラをさらに含み、これらセンサー素子は各々対応する燃料電池電力供給回路に電気的に接続し、並びに、各々対応する燃料電池電力供給回路が伝送した電力に基づいて対応の電気信号を前記マイクロコントローラまで出力し、これらセンサーユニットは前記マイクロコントローラを通じて対応する燃料電池電力供給回路出力側と前記二次電池電力供給回路出力側との間の電圧差異値を調整、及び、前記充電ユニットが前記二次電池ユニットへの充電を制御することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【請求項２７】
請求項１９記載の燃料電池電力混合装置において、前記センサーユニットはセンサー素子を含み、前記センサー素子は差動増幅器で構成された電気回路、ホール素子、及び、センサーチップ内の１つの素子から選択し、並びに、前記燃料電池電力供給回路が出力した電流値、電圧値、或いは、電力値に基づいて対応の電気信号を出力することを特徴とする、燃料電池電力混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池電力混合装置に関り、特に、燃料電池装置において二次電池及び二次電池電力供給回路の電力調節を利用して、燃料電池の安定した出力制御を実現することに関る。
【背景技術】
【０００２】
既知の燃料電池において、燃料電池の動作特性により、燃料電池が電力を負荷に出力する時、その電圧電流特性は負荷の重さに伴って変わることができる。燃料電池が負荷側の電力需要の供給に不足した場合、燃料電池は十分な起電力を発生できず、間接的に燃料電池本体の運転に損傷する恐れがあるため、本発明の電力混合装置は、その他二次電池或いはその他直流電源供給装置を利用して補助することで、負荷側の電力供給における心配がないよう確保する。
【０００３】
更に、この種の燃料電池装置は、水素を含有する燃料と酸素を含有する燃料の化学反応を通じて電気を生成する発電装置で、例えば直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）、陽子交換膜型燃料電池（ＰＥＭ）等である。燃料電池の電力出力は、燃料電池の例えば温度、燃料供給濃度等の動作条件を制御しなければならないほかに、負荷への給電に合わせなければならないため、負荷の給電需要が不安定となった時、燃料電池の操作制御上の困難が起きてしまう。しかしながらこの種の燃料電池技術には、燃料電池の電力出力側の電力供給安定について制御する関連装置或いは方法がなかった。
【０００４】
これにより、本発明は既知の燃料電池出力制御の欠陥に鑑み、簡単に該燃料電池出力電力を動的に制御できる燃料電池電力混合装置を提供することをその課題としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主要な目的は、燃料電池装置に合わせて負荷回路に要する電力を供給すると同時に二次電池充電時の電力或いは電圧及び電流の大きさを調節することで、燃料電池装置が安定した大きさの電力を出力させることができるための二次電池ユニット及び該二次電池ユニットに充電する充電ユニットを具備する燃料電池電力混合装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、燃料電池電力供給回路には燃料電池装置が出力した電力を検出し、並びに関連の制御の根拠として提供するためのセンサーユニットを具備する燃料電池電力混合装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の別の目的は、燃料電池電力供給回路と二次電池電力供給回路が各回路が出力した電圧を制御するための電圧変換ユニットを各々具備する燃料電池電力混合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明の燃料電池電力混合装置は、燃料電池電力供給回路及び二次電池電力供給回路を含む。該燃料電池電力供給回路が燃料電池ユニット、燃料電池電圧変換ユニット及びセンサーユニットを含み、該燃料電池ユニットが燃料電池発電装置で、該燃料電池電圧変換ユニットが電力電圧変換装置で、該センサーユニットは該燃料電池電力供給回路が出力した電力特性を検出し、並びに該燃料電池ユニットが出力した電力の電力特性に対応する電気信号を出力する。二次電池電力供給回路は、二次電池と充電ユニットを含む。該二次電池が充電可能な蓄電装置で、該充電ユニットが電力制御装置であり、並びに該充電ユニットは該二次電池電力供給回路の該二次電池の充電に供給する電力特性を制御する。該燃料電池電力供給回路と該二次電池電力供給回路は電気的に並列接続し、且つ該二次電池電力供給回路の電力入力側が該燃料電池ユニットの電力出力側に電気的に接続し、該二次電池電力供給回路の電力出力側が該燃料電池電力供給回路の電力出力側に電気的に接続し、該燃料電池が該燃料電池電力供給回路において該燃料電池電圧変換ユニットに電気的に直列接続し、該センサーユニットが該充電ユニットに電気的に接続する。該充電ユニットは該センサーユニットが出力した電気信号によって該二次電池電力供給回路の該二次電池の充電に供給する電力特性を決定する。該センサーユニットは該燃料電池電力供給回路の伝送電力により該燃料電池電力供給回路出力側の設定電圧値と該二次電池電力供給回路出力側の設定電圧値を調整し、且つこの両設定電圧値の間に差があり、また該充電ユニットが該二次電池ユニットへ充電を行い、及び該燃料電池ユニットが設定した定電力で電力を出力するよう制御する。
【０００９】
その他前記本発明の燃料電池電力混合装置は、複数の燃料電池電力供給回路、センサーユーニット及び二次電池電力供給回路を含む。各燃料電池電力供給回路が各々燃料電池ユニットと燃料電池電圧変換ユニットを含み、該燃料電池ユニットが燃料電池発電装置で、該燃料電池電圧変換ユニットが電力電圧変換装置である。センサーユニットは該燃料電池電力供給回路が出力した電力特性を検出し、並びに該燃料電池ユニットが出力した電力の電力特性に対応する電気信号を出力する。二次電池電力供給回路は、二次電池と充電ユニットを含む。該二次電池が充電可能な蓄電装置で、該充電ユニットが電力制御装置であり、並びに該充電ユニットは該二次電池電力供給回路の該二次電池の充電に供給する電力特性を制御する。該燃料電池電力供給回路と該二次電池電力供給回路は電気的に並列接続し、該燃料電池、該燃料電池電圧変換ユニット及び該センサーユニットは各々該燃料電池電力供給回路に電気的に直列接続し、該センサーユニットが該充電ユニットに電気的に接続する。該充電ユニットは該センサーユニットが出力した電気信号によって該二次電池電力供給回路の該二次電池の充電に供給する電力特性を決定する。及び該センサーユニットは該燃料電池電力供給回路の伝送電力により該燃料電池電力供給回路出力側と該二次電池電力供給回路出力側との間の電圧差異値を調整し、並びに該充電ユニットが該二次電池ユニットへ充電を制御する。
【００１０】
当該技術を熟知する者に本発明の目的、特徴及び効果について理解していただくため、下記の具体的な実施例を介し付属の図面を組み合わせることで、本発明に対する詳細な説明を後記のとおり行うものである。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の燃料電池電力混合装置の第１具体的な実施例を示したデバイス関係図である。本発明は燃料電池電力混合装置に関り、これは燃料電池電力供給回路１及び二次電池電力供給回路２を含み、該燃料電池ユニット１１は出力が安定した電力を出力し、且つ負荷３に要する電力によって該二次電池電力供給回路２の出力電力を決定、若しくは該燃料電池ユニット１１が一部の電力を該二次電池電力供給回路２に供給して充電することを決定する。
【００１２】
前記本発明の燃料電池電力混合装置において、燃料電池電力供給回路１は燃料電池ユニット１１、燃料電池電圧変換ユニット１２及びセンサーユニット１３を含む。前記燃料電池ユニット１１は水素リッチ燃料と酸素の化学反応を通じて電気を生成する発電装置である。該燃料電池電圧変換ユニット１２は一端が該燃料電池ユニット１１の直流電力の電圧変換装置に電気的に接続し、且つ直流電力の昇圧回路或いは直流電力の降圧回路を含むことができ、これを介して該燃料電池ユニット１１の該燃料電池電圧変換ユニット１２の入力側に入力した直流電力を特定電圧のある直流電力に変換して出力する。及び該センサーユニット１３が該燃料電池電力供給回路１の電力検出装置に電気的に接続し、該燃料電池電力供給回路１が伝送した電力特性を検出し、また該電力特性に対応する電気信号を出力することに用い、例を挙げて言うと、該電力特性は該燃料電池電力供給回路１の局所回路の電流、電圧或いは電力の大きさとすることができる。その他に、該燃料電池電力供給回路１の回路特性に基づき、該燃料電池電力供給回路１の局部回路の電力特性に対応する燃料電池ユニット１１が出力した電力特性を得ることができる。その対応関係は実験、理論の推定或いは数値方法等の方法を利用して取得できる。
【００１３】
更に、前記本発明の燃料電池電力混合装置において、該二次電池電力供給回路２は充電ユニット２１及び二次電池ユニット２２を含む。該二次電池ユニット２２は充電可能な蓄電装置で、該充電ユニット２１が電力制御装置であり、並びに該二次電池ユニット２２の充電に供給する電力或いは電流と電圧の大きさを制御できる。該充電ユニット２１の電力入力側が該燃料電池電力供給回路１に電気的に接続し、該充電ユニット２１の電力出力側が該二次電池ユニット２２に電気的に接続し、該二次電池ユニット２２の電力出力側が該燃料電池電力供給回路１の電力出力側に電気的に接続する。
【００１４】
前記燃料電池電力供給回路１における燃料電池ユニット１１の電力出力側が該二次電池電力供給回路２に電気的に接続し、該燃料電池電力供給回路１の電力出力側が該二次電池電力供給回路２の電力出力側に電気的に接続することで、該燃料電池ユニット１１が該燃料電池電力供給回路１から電力を該二次電池電力供給回路２或いは該負荷３に出力させることができ、且つ該燃料電池電力供給回路１内の燃料電池ユニット１１と該二次電池電力供給回路２内の二次電池電力供給回路２が混合電力を形成して該負荷３に供給できる。
【００１５】
これにより、該燃料電池ユニット１１が出力した直流電力は該燃料電池電力供給回路１を経由して該燃料電池電圧変換ユニット１２までに伝送し、直流電力の電圧変換を行って特定電圧の直流電力を出力して該負荷３まで伝送することで、該負荷３に要する直流電力を供給できる。更に、該センサーユニット１３は該燃料電池電力供給回路１の電流、電圧或いは電力の状態を検出でき、また検出した結果を対応信号で該燃料電池電圧変換ユニット１２までにフィードバックすることで、該燃料電池電圧変換ユニット１２の作動を制御する。
【００１６】
前記燃料電池電力供給回路１と該二次電池電力供給回路２の電気的な並列接続において、該二次電池電力供給回路２の二次電池ユニット２２の電力出力側がダイオード（図内に未表示）に電気的に直列接続でき、これを介して該燃料電池電力供給回路１の電力出力側から逆電流を該二次電池電力供給回路２の二次電池ユニット２２の電力出力側に流れ込むことを防止する。その他にも、該二次電池ユニット２２の電力出力側が直流電力電圧変換器を具備する場合、該ダイオードの設置を免除できる。この種の逆電流防止技術は、電力システムの一般技術に属しているため、本発明で言及する逆電流方法を例として説明したのみであり、明細書で開示する方法において、逆電流を防止する目的の実現が本発明において限定されるものではない。
【００１７】
図１を参照し、同時にまた本発明の燃料電池電力混合装置の信号制御見取図である図２も参照する。前記本発明に基づき、燃料電池電力混合装置において、該燃料電池電力供給回路１の燃料電池ユニット１１が発生した電力は燃料電池ユニットの出力電力１００１で、この電力は該燃料電池電圧変換ユニット１２を経由して電力を変換して電力を出力し、且つ出力電圧は燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５で、該負荷３の運転で損失した電力は負荷損失電力１００２で、該充電ユニット２１が該燃料電池ユニット１１からの供給を受けた電力は充電ユニットの電力１００３で、該二次電池電力供給回路２の二次電池ユニット２２が発生した電力の出力可能な電力は二次電池電力供給回路の出力電力１００４とし、且つ出力電圧が二次電池電力供給回路の出力電圧１００６とする。
【００１８】
前記燃料電池ユニットの出力電力１００１は主に該燃料電池ユニット１１の出力電力に対応し、実質上、該燃料電池電力供給回路１内の電力損失を考慮しなければならず、例えば該燃料電池電圧変換ユニット１２を通じて電力変換を行った時、電力損失の発生が起き、該燃料電池ユニットの出力電力１００１から該燃料電池電圧変換ユニット１２の電力損失を差し引いたものが該燃料電池電力供給回路１を通じて出力した電力である。ただしこれら電力損失は予想できるもので、且つ該センサーユニット１３の設計を通じて該燃料電池ユニット出力電力１００１の判断値を補正できる。
【００１９】
前記図２に示す信号制御見取図において、該燃料電池ユニットの出力電力１００１が負荷の損失電力１００２に等しくなった時、中負荷区と定義する。該燃料電池ユニットの出力電力１００１が該負荷の損失電力１００２より大きくなった時、低負荷区と定義する。該燃料電池ユニットの出力電力１００１が該負荷の損失電力１００２より小さくなった時、高負荷区と定義する。中負荷区の状態において、該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５は該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６より略高く、且つ該燃料電池ユニット１１の該充電ユニット２１に出力した充電ユニットの電力１００３はゼロで、該二次電池電力供給回路２が出力した二次電池電力供給回路の出力電力１００４をゼロとし、また該燃料電池ユニットの出力電力１００１がちょうど該負荷３の負荷損失電力１００２を供給し、該充電ユニット２１が該二次電池ユニット２２の充電を行わず、該二次電池ユニット２２も電力を該負荷３までに出力しない。低負荷区の状態において、該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５が該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６より略高く、且つ該二次電池電力供給回路２が出力した二次電池電力供給回路の出力電力１００４をゼロにさせることができ、該燃料電池ユニット１１の該充電ユニット２１に出力した充電ユニットの電力１００３がゼロではなく、且つ該燃料電池ユニット１１を中負荷区と同じ出力電力に維持させ、該燃料電池ユニット１１が出力した電力は該負荷３００の負荷損失電力１００２に供給する以外に、該燃料電池ユニット１１もその他残余電力を該充電ユニット２１に供給して該二次電池ユニット２２の充電を行い、且つ該二次電池ユニット２２も電力を該負荷３に出力しない。及び高負荷区の状態において、該センサーユニット１３が該燃料電池電力供給回路１の電力状態によって該燃料電池電圧変換ユニット１２の電圧変換を制御調整し、該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５が該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６との間に差異値を発生させ、且つ該燃料電池電力供給回路１の燃料電池ユニット１１と該二次電池電力供給回路２の二次電池ユニット２２が共同で電力を該負荷３に出力させることができ、同時に該燃料電池ユニット１１を中負荷区と同じ出力電力に維持させることができ、燃料電池電力供給回路１の伝送損失を考慮しない状態で、該燃料電池ユニットの出力電力１００１と該二次電池電力供給回路の出力電力１００４の出力電力総計が該負荷３の負荷損失電力１００２に等しい。これにより、本発明の燃料電池電力混合装置は該燃料電池電力供給回路１の燃料電池ユニット１１の出力電力を安定させることができ、且つ同時に該燃料電池電圧変換ユニット１２の電圧制御を経由すると共に該二次電池電力供給回路２の二次電池ユニット２２の電力出力に合わせて、同時に該燃料電池ユニット１１の電力を安定に維持させ、且つ定量的に出力及び該負荷３の電力需要を満たせることができる。
【００２０】
更に具体的に言うと、定常出力下の高負荷区の出力分配比において、該燃料電池ユニットの出力電力１００１が該二次電池電力供給回路の出力電力１００４より高い時、該燃料電池ユニットの出力電力１００１が高負荷区において第１電圧設定値１００５ａを採り、且つ該第１電圧設定値１００５ａが該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６より略高くさせることができる。その他にも、定常出力下の高負荷区の出力分配比において、該燃料電池ユニットの出力電力１００１が該二次電池電力供給回路の出力電力１００４より低い時、該燃料電池ユニットの出力電力１００１が高負荷区において第２電圧設定値１００５ｂを採り、且つ該第２電圧設定値１００５ｂが該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６より略低くさせることができる。前記高負荷区において、該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５の第１電圧設定値１００５ａと該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６との差異値、或いは該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５の第２電圧設定値１００５ｂと該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６との差異値は、該燃料電池ユニットの出力電力１００１と該二次電池電力供給回路の出力電力１００４の比率を決定できる。
【００２１】
前記センサーユニット１３は、該燃料電池ユニット１１が出力した直流電力の電圧、電流或いは電力を検出することに用い、該センサーユニット１３がフィードバックした電気信号に基づき、該燃料電池電圧変換ユニット１２の直流電力変換比率を制御することで、該燃料電池ユニット１１の電力出力を維持させることができる。
【００２２】
その他更に図３は、本発明の燃料電池電力混合装置の別の信号制御見取図である。前記実施例内の高負荷区の時、本発明の燃料電池電力混合装置は該センサーユニット１３が検出した結果を通じて対応信号で該燃料電池電圧変換ユニット１２にフィードバックし、これを介して該燃料電池電力供給回路１の燃料電池ユニット１１の高負荷区において形成した比較的高い電位の第３電圧設定値１００５ｃと比較的低い電位の第４電圧設定値１００５ｄは往復振動の電圧信号形態とするよう制御する。該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５と該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６との差異値の制御を通じて、該燃料電池ユニットの出力電力１００１と該二次電池電力供給回路の出力電力１００４の出力分配比を制御でき、燃料電池電力供給回路１の伝送損失を考慮しない状態で、該燃料電池ユニットの出力電力１００１と該二次電池電力供給回路の出力電力１００４の総計は該負荷３に要する負荷損失電力１００２を達成させることができる。その他、該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５の高負荷区における第３電圧設定値１００５ｃと第４電圧設定値１００５ｄの往復振動によって形成したデューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）の制御を通じて、該燃料電池ユニットの出力電力１００１と該二次電池電力供給回路の出力電力１００４の出力分配比を制御でき、燃料電池電力供給回路１の伝送損失を考えない状態で、該燃料電池ユニットの出力電力１００１と該二次電池電力供給回路の出力電力１００４の総計が該負荷３に要する負荷損失電力１００２を達成させることができる。
【００２３】
図４は、本発明の燃料電池電力混合装置の第２具体的な実施例を示したデバイス関係図である。前記実施例において、該二次電池電力供給回路５は二次電池電圧変換ユニット５３を更に含み、該二次電池電圧変換ユニット５３が直流電力のエネルギー蓄積と放出手段の電気回路で、これは該二次電池電力供給回路５の二次電池ユニット５２の後側に電気的に直列接続し、該二次電池ユニット５２が出力した電力を安定した電圧出力に変換させ、並びに該燃料電池電力供給回路４の出力電力と該負荷６までに並列で出力することで、該負荷６に要する電力を提供できる。該二次電池電圧変換ユニット５３は一般の電流制限手段を具備し、また合理的な制御信号を通じて、該二次電池電圧変換ユニット５３に入力する電流の大きさ或いは該二次電池電圧変換ユニット５３が出力した電流の大きさは定格電流値を超えないよう制御、及び該二次電池電圧変換ユニット５３が変換した出力電圧を調整できる。これにより、前述の該燃料電池電力供給回路４と該二次電池電力供給回路５の出力電力の電圧調整を通じる制御方法において、該二次電池電力供給回路５の二次電池電圧変換ユニット５３が該二次電池ユニット５２の電力を変換した後の出力電圧の調整によって実現できる。若しくは同時に該燃料電池電力供給回路４の燃料電池電圧変換ユニット４２の電圧設定値と該二次電池電力供給回路５の二次電池電圧変換ユニット５３の電圧設定値の調整を実現できる。つまり図２及び図３に示す該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５と該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６が相対関係とすることを指す。これは主に該燃料電池電力供給回路４の燃料電池ユニット４１と該二次電池電力供給回路５の二次電池ユニット５２の電力が混合出力する場合、該燃料電池電力供給回路の出力設定電圧１００５と該二次電池電力供給回路の出力電圧１００６間との電圧差の調整、或いはこの電圧差の変化を制御することによる。
【００２４】
更に、前記実施例において、該燃料電池電力供給回路４のセンサーユニット４３の具体的な実施形態はセンサー素子４３１及びマイクロコントローラ４３３を更に含む。前記センサー素子４３１は該燃料電池電力供給回路４に電気的に接続し、該燃料電池電力供給回路４内で伝送した電力に基づいて対応の電気信号を該マイクロコントローラ４３３に出力することに用いる。及び該マイクロコントローラ４３３は入力した電気信号に基づいて対応の電圧信号を出力でき、且つ該マイクロプロセッサ４３３は該センサー素子４３１、該燃料電池電圧変換ユニット４２及び該二次電池電圧変換ユニット５３に電気的に接続し、並びに該センサー素子４３１が提供した電力特性信号に基づき、対応の電圧信号を発生し、更にこの電圧信号を該燃料電池電圧変換ユニット４２或いは該二次電池電圧変換ユニット５３にフィードバックし、該燃料電池電圧変換ユニット４２或いは該二次電池電圧変換ユニット５３の電圧変換後に出力した電力の電圧の大きさを設定することで、前記実施例の該燃料電池電力供給回路４２と該二次電池電力供給回路５３の電力分配出力の制御を実現する。
【００２５】
前記センサーユニット４３内のセンサー素子４３１は差動増幅器が構成する電気回路、ホール素子及びセンサーチップ内の１つ或いは複数の素子からなるものから選択できるため、該燃料電池電力供給回路４が伝送した電流値、電圧値或いは電力値に基づき、対応の電気信号を出力でき、この電気信号は該マイクロプロセッサ４３３の制御プロセスに要する論理演算を提供できる。若しくは、該センサーユニット４３も該マイクロプロセッサ４３３の使用を省略して、該センサー素子４３１の電気信号により該燃料電池電力供給回路４２と該二次電池電力供給回路５３の電力分配を直接制御できる。
【００２６】
その他、該センサーユニット４３も該燃料電池電力供給回路４に設置でき、並びに該燃料電池電力供給回路４と該二次電池電力供給回路５の出力電力の電気接点から該負荷６の間に位置し、燃料電池電力供給回路４内の燃料電池ユニット４１が貢献する電力供給量或いはその他電気特性を検出することに用いる。
【００２７】
図５は、本発明の燃料電池電力混合装置の第３具体的な実施例を示したデバイス関係図である。本発明は燃料電池電力混合装置に関り、複数の燃料電池電力供給回路４及び二次電池電力供給回路５を含み、これら燃料電池電力供給回路４は各々安定した電力を出力し、且つ負荷６に要する電力によって該二次電池電力供給回路５の出力電力を決定、或いは各該燃料電池電力供給回路４が一部の電力を該二次電池電力供給回路５に供給して充電を行うことを決定する。
【００２８】
前記本発明の燃料電池電力混合装置において、これら燃料電池電力供給回路４が各々燃料電池ユニット４１及び燃料電池電圧変換ユニット４２を含み、且つこれら燃料電池電力供給回路４がセンサーユニット４３を通じて各燃料電池電力供給回路４が伝送した電力を各々検出する。該燃料電池ユニット４１は水素リッチ燃料と酸素の化学反応を通じて電気を生成する発電装置である。該燃料電池電圧変換ユニット４２は一端が該燃料電池ユニット４１の直流電力の電圧変換装置に電気的に接続し、且つ直流電力の昇圧回路或いは直流電力の降圧回路を含むことができ、これを介して該燃料電池ユニット４１の該燃料電池電圧変換ユニット４２の入力側に入力した直流電力を特定電圧のある直流電力に変換して出力する。及び該センサーユニット４３が各該燃料電池電力供給回路４に電気的に接続し、該燃料電池電力供給回路４が伝送した電力特性を検出することに用い、並びに該電力特性に対応する電気信号を出力し、例を挙げて言うと、該電力特性は該燃料電池電力供給回路４の局所回路の電流、電圧或いは電力の大きさとすることができる。
【００２９】
更に、前記本発明の燃料電池電力混合装置において、該二次電池電力供給回路５は充電ユニット５１及び二次電池ユニット５２を含む。該二次電池ユニット５２は充電可能な蓄電装置で、該充電ユニット５１が電力制御装置であり、並びに該二次電池ユニット５２の充電に供給する電力或いは電流と電圧の大きさを制御できる。該充電ユニット５１の電力入力側が該燃料電池電力供給回路４に電気的に接続し、該充電ユニット５１の電力出力側が該二次電池ユニット５２に電気的に接続し、該二次電池ユニット５２の電力出力側が該二次電池電圧変換ユニット５３に電気的に接続し、該二次電池電圧変換ユニット５３の電力出力側が該燃料電池電力供給回路４の電力出力側に電気的に並列接続する。
【００３０】
前記燃料電池電力供給回路４において、少なくともいずれか燃料電池電力供給回路４の燃料電池ユニット４１の電力出力側が該二次電池電力供給回路５に電気的に接続し、これら燃料電池電力供給回路４の電力出力側が該二次電池電力供給回路５の電力出力側に電気的に並列接続することで、これら燃料電池ユニット４１が対応する燃料電池電力供給回路４から電力を該二次電池電力供給回路５或いは該負荷６に出力させることができ、且つこれら燃料電池電力供給回路４内の燃料電池ユニット４１と該二次電池電力供給回路５内の二次電池ユニット５２が混合電力を形成して該負荷６に供給できる。
【００３１】
その他前記該二次電池電力供給回路５は二次電池電圧変換ユニット５３を更に含み、該二次電池電圧変換ユニット５３が直流電力のエネルギー蓄積と放出手段の電気回路で、これは該二次電池電力供給回路５の二次電池ユニット５２の後側に電気的に直列接続し、該二次電池ユニット５２が出力した電力を安定した電圧出力に変換させ、並びに該燃料電池電力供給回路４の燃料電池ユニット４１の出力電力と該負荷６までに並列で出力することで、該負荷６に要する電力を提供できる。該二次電池電圧変換ユニット５３は一般の電流制限手段を具備し、また合理的な制御信号を通じて、該二次電池電圧変換ユニット５３に入力する電流の大きさ或いは該二次電池電圧変換ユニット５３が出力した電流の大きさは定格電流値を超えないよう制御、及び該二次電池電圧変換ユニット５３が変換した出力電圧を調整できる。
【００３２】
前記各燃料電池ユニット４１が出力した直流電力を対応する燃料電池電力供給回路４を経由して該燃料電池電圧変換ユニット４２までに伝送し、直流電力の電圧変換を行い、該負荷６に要する直流電力を供給するため、特定電圧の直流電力を出力して該負荷６までに伝送できる。更に、該センサーユニット４３は各該燃料電池電力供給回路４の電流、電圧或いは電力状態を検出でき、並びに検出した結果を対応の信号で該燃料電池電圧変換ユニット４２にフィードバックすることで、該燃料電池電圧変換ユニット４２の作動を制御する。
【００３３】
本実施例において、該センサーユニット４３は前記実施例の電圧差の調整方法を通じて、これら燃料電池電圧変換ユニット４２或いは該二次電池電力供給回路５の二次電池電圧変換ユニット５３が該二次電池ユニット５２の電力を変換した後の出力電圧を調整して実現できる。或いは同時にこれら燃料電池電力供給回路４の燃料電池電圧変換ユニット４２と該二次電池電力供給回路５の二次電池電圧変換ユニット５３の調整を実現できる。
【００３４】
以上、本発明につき具体的な実施例を挙げて開示したが、本発明はこの開示された具体的な実施例に限定されるものではなく、当該技術を熟知する者は本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の改良変更をなし得ることは、添付されている特許請求の範囲内に含めるものであるのが勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の燃料電池電力混合装置の第１具体的な実施例を示したデバイス関係図である。
【図２】本発明の燃料電池電力混合装置の信号制御見取図である。
【図３】本発明の燃料電池電力混合装置の別の信号制御見取図である。
【図４】本発明の燃料電池電力混合装置の第２具体的な実施例を示したデバイス関係図である。
【図５】本発明の燃料電池電力混合装置の第３具体的な実施例を示したデバイス関係図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  燃料電池電力供給回路
１１  燃料電池ユニット
１２  燃料電池電圧変換ユニット
１３  センサーユニット
２  二次電池電力供給回路
２１  充電ユニット
２２  二次電池ユニット
３  負荷
４  燃料電池電力供給回路
４１  燃料電池ユニット
４２  燃料電池電圧変換ユニット
４３  センサーユニット
４３１  センサー素子
４３３  マイクロコントローラ
５  二次電池電力供給回路
５１  充電ユニット
５２  二次電池ユニット
５３  二次電池電圧変換ユニット
６  負荷
１００１  燃料電池ユニットの出力電力
１００２  負荷損失電力
１００３  充電ユニットの電力
１００４  二次電池電力供給回路の出力電力
１００５  燃料電池電力供給回路の出力設定電圧
１００５ａ  第１電圧値
１００５ｂ  第２電圧値
１００５ｃ  第３電圧値
１００５ｄ  第４電圧値
１００６  二次電池電力供給回路の出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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