專(zhuān)利名稱(chēng)：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備燃料電池的電源裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為筆記本電腦及手機(jī)等電子設(shè)備的電源，可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)供電的燃料電池越來(lái)越引人注目?，F(xiàn)已開(kāi)發(fā)出各種各樣的燃料電池，但作為要求小型化的筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的電源，不通過(guò)改質(zhì)器(reformer)來(lái)改質(zhì)燃料而直接供電的類(lèi)型的燃料電池，例如直接甲醇型燃料電池(direct methanol fuel cell)(以下稱(chēng)“DMFC”)被寄予厚望。
另外，DMFC包括回收所供應(yīng)的甲醇中未使用的燃料電池而予以再利用的燃料循環(huán)型，和不再利用未使用的甲醇的燃料非循環(huán)型。對(duì)于燃料循環(huán)型，可以使工作點(diǎn)穩(wěn)定，從而容易得到穩(wěn)定的發(fā)電電力，但由于需要有用于回收未使用的甲醇的回收機(jī)構(gòu)(循環(huán)泵等)，因此存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、裝置大型化的缺點(diǎn)。另一方面，對(duì)于燃料非循環(huán)型，雖然不需要回收機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型化，但卻存在大量排出有毒物質(zhì)甲醇這一問(wèn)題，而且，從提高發(fā)電效率的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，完全消耗所供應(yīng)的甲醇，也就是使其完全燃燒這一點(diǎn)也極為重要。
圖11是DMFC的甲醇(燃料)供應(yīng)量的電流電壓特性、電流電力特性以及排出率特性的坐標(biāo)示意圖。圖11中，縱軸表示DMFC的輸出電壓(V)、輸出電力(W)以及排出率(％)，橫軸表示DMFC的輸出電流(A)。C11～C13分別表示燃料的供應(yīng)量為0.1cc/min、0.2cc/min和0.3cc/min時(shí)的電流電壓特性曲線(xiàn)。C21～C23分別表示燃料的供應(yīng)量為0.1cc/min、0.2cc/min和0.3cc/min時(shí)的電流電力特性曲線(xiàn)。C31表示燃料的供應(yīng)量為0.3cc/min時(shí)的輸出電流與排出率的關(guān)系。其中，排出率是以百分率表示排出的燃料相對(duì)于供應(yīng)的燃料的比率。
如圖11所示，可知燃料的供應(yīng)量越高，可以得到越高的輸出電力。另外，如C11～C13所示，隨著輸出電流的增大，輸出電壓降低。此外，如C31所示，隨著輸出電流的增大，排出率降低。
以下，以燃料的供應(yīng)量為0.3mm/min時(shí)為例進(jìn)行說(shuō)明。如C13所示，可知在輸出電流達(dá)到A3之前，電壓平緩下降，但輸出電流超過(guò)A3后，電壓則急劇下降。另一方面，如C31所示，輸出電流達(dá)到A3時(shí)，供應(yīng)的燃料基本上完全消耗。因此，從使燃料完全燃燒的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，將燃料電池的工作點(diǎn)設(shè)定在輸出電流大于A(yíng)3的點(diǎn)為宜，但此時(shí)輸出電流略微增大，輸出電壓即會(huì)急劇下降，從而無(wú)法向負(fù)載裝置提供穩(wěn)定的輸出電壓。
因此，對(duì)于燃料非循環(huán)型，要求將工作點(diǎn)設(shè)定在電力最大點(diǎn)P附近，同時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，不使該工作點(diǎn)發(fā)生改變。專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種燃料電池電壓發(fā)生裝置，該裝置包括被連接在燃料電池輸出側(cè)的DC/DC轉(zhuǎn)換器、被連接在DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出側(cè)的二次電池以及向DC/DC轉(zhuǎn)換器提供脈寬調(diào)制信號(hào)(以下稱(chēng)PWM信號(hào))的開(kāi)關(guān)控制器，其中開(kāi)關(guān)控制器基于燃料電池的輸出電壓與基準(zhǔn)值的差值來(lái)計(jì)算PWM信號(hào)的占空比。
另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種電源裝置，該裝置包括燃料電池、DC轉(zhuǎn)換器、二次電池以及控制DC轉(zhuǎn)換器的微處理器，可改變流經(jīng)DC轉(zhuǎn)換器的電流的最大值，以便使燃料電池的電壓在包含最大電力的指定的范圍內(nèi)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1 USP 6,590,370 B1專(zhuān)利文獻(xiàn)2 USP 5,714,874發(fā)明內(nèi)容然而，由于專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的燃料電池電壓發(fā)生裝置及專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的電源裝置，均以燃料電池輸出的電壓或電流、即輸入到DC/DC轉(zhuǎn)換器的電壓或電流作為負(fù)反饋信號(hào)(negative feedback signal)，因此，在負(fù)載裝置要求的電壓急劇增大、DC/DC轉(zhuǎn)換器的增益(gain)急劇增大時(shí)，存在從燃料電池輸出的電壓發(fā)生振蕩等而使發(fā)電電力不穩(wěn)定的問(wèn)題。而且，還存在需要用來(lái)比較燃料電池的電壓與基準(zhǔn)值的電路或根據(jù)兩者的差值來(lái)改變占空比的電路等，從而導(dǎo)致電路規(guī)模增大的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于，提供一種可以不用由燃料電池輸出的電壓或電流就能使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定的電源裝置。
本發(fā)明所提供的電源裝置，包括燃料電池、調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器、生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的信號(hào)生成單元、與上述負(fù)載裝置并聯(lián)的二次電池、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓測(cè)量單元，其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比(duty ratio)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由燃料電池輸出的電壓通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器調(diào)整后被輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置。另外，用DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電力進(jìn)行充電的二次電池與負(fù)載裝置并聯(lián)，當(dāng)負(fù)載裝置的電力不足時(shí)，二次電池放電來(lái)補(bǔ)充不足的電力。由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓通過(guò)電壓測(cè)量單元而被測(cè)量，基于測(cè)量到的電壓和表示由燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值，向DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的PWM信號(hào)的占空比得以計(jì)算，根據(jù)計(jì)算出的占空比的PWM信號(hào)，DC/DC轉(zhuǎn)換器得以控制。由此，負(fù)載裝置可得到所需要的電力，并且，燃料電池的工作點(diǎn)可保持固定。
這樣，由于不使用由燃料電池輸出的電壓作為負(fù)反饋信號(hào)，而使用由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓來(lái)控制DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此，燃料電池輸出的電壓的振蕩得以避免，從而可以一面向負(fù)載裝置供應(yīng)所需要的電力，一面使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。而且，不需要用來(lái)比較燃料電池的電壓與基準(zhǔn)值的電路或根據(jù)兩者的差值來(lái)改變占空比的電路等，從而可謀求電路的小型化。
而且，本發(fā)明還提供另一種電源裝置，包括燃料電池、調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器、生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的信號(hào)生成單元、與上述負(fù)載裝置并聯(lián)的二次電池、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流的電流測(cè)量單元，其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由燃料電池輸出的電壓通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器調(diào)整后被輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置。另外，用DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電力進(jìn)行充電的二次電池與負(fù)載裝置并聯(lián)，當(dāng)負(fù)載裝置的電力不足時(shí)，二次電池放電來(lái)補(bǔ)充不足的電力。由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流通過(guò)電流測(cè)量單元而被測(cè)量，基于測(cè)量到的電流和表示由燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值，向DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的PWM信號(hào)的占空比得以計(jì)算，根據(jù)計(jì)算出的占空比的PWM信號(hào)，DC/DC轉(zhuǎn)換器得以控制。由此，負(fù)載裝置可得到所需要的電力，并且，燃料電池的工作點(diǎn)可保持固定。
這樣，由于不使用由燃料電池輸出的電壓作為負(fù)反饋信號(hào)，而使用由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流來(lái)控制DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此，燃料電池輸出的電壓的振蕩得以避免，從而可以一面向負(fù)載裝置供應(yīng)所需要的電力，一面使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。而且，不需要用來(lái)比較燃料電池的電壓與基準(zhǔn)值的電路或根據(jù)兩者的差值來(lái)改變占空比的電路等，從而可謀求電路的小型化。
另外，本發(fā)明還提供又一種電源裝置，包括燃料電池、調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器、生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的信號(hào)生成單元、與上述負(fù)載裝置并聯(lián)的二次電池、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓測(cè)量單元、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流的電流測(cè)量單元，其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值或表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值、由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓測(cè)量值以及由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由燃料電池輸出的電壓通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器調(diào)整后被輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置。另外，用DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電力進(jìn)行充電的二次電池與負(fù)載裝置并聯(lián)，當(dāng)負(fù)載裝置的電力不足時(shí)，二次電池放電來(lái)補(bǔ)充不足的電力。由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓及電流，分別通過(guò)電壓測(cè)量單元和電流測(cè)量單元而被測(cè)量，基于測(cè)量到的電壓及電流、表示由燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值或表示由燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值，向DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的PWM信號(hào)的占空比得以計(jì)算，根據(jù)計(jì)算出的占空比的PWM信號(hào)，DC/DC轉(zhuǎn)換器得以控制。由此，負(fù)載裝置可得到所需要的電力，并且，燃料電池的工作點(diǎn)可保持固定。
這樣，由于不使用由燃料電池輸出的電壓作為負(fù)反饋信號(hào)，而使用由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓及電流來(lái)控制DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此，燃料電池輸出的電壓的振蕩得以避免，從而可以一面向負(fù)載裝置供應(yīng)所需要的電力，一面使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。而且，不需要用來(lái)比較燃料電池的電壓與基準(zhǔn)值的電路或根據(jù)兩者的差值來(lái)改變占空比的電路等，從而可謀求電路的小型化。


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的電源裝置的方框圖。
圖2是占空比的說(shuō)明圖。
圖3是表示升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是表示降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5是表示倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是表示升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7是表示第2實(shí)施例的電源裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖8是表示第3實(shí)施例的電源裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9是表示第4實(shí)施例的電源裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10是表示回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是DMFC的甲醇(燃料)供應(yīng)量的電流電壓特性、電流電力特性以及排出率特性的坐標(biāo)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施本發(fā)明的具體的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
(第1實(shí)施例)圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的電源裝置的方框圖。如圖1所示，電源裝置包括燃料電池110、DC/DC轉(zhuǎn)換器120、開(kāi)關(guān)控制器130、電壓測(cè)量器140、二次電池150以及控制部160。
燃料電池110，其輸出端子與DC/DC轉(zhuǎn)換器120的輸入端子連接。二次電池150及負(fù)載裝置200被并聯(lián)在DC/DC轉(zhuǎn)換器120的輸出端子上。在DC/DC轉(zhuǎn)換器120的輸出端子的陽(yáng)極一側(cè)及開(kāi)關(guān)控制器130的之間連接有電壓測(cè)量器140。
燃料電池110為燃料非循環(huán)型DMFC，包括電池組(cell stack)111、燃料供應(yīng)裝置112、凈化部113、稀釋箱114、甲醇箱115以及泵116～119。燃料供應(yīng)裝置112，按照控制部160發(fā)出的指令控制泵116～119，來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)給燃料電池110的燃料及空氣量。
電池組111由1個(gè)或串聯(lián)的多個(gè)燃料電池元件111a等組成。燃料電池元件11la包括被供應(yīng)燃料的燃料極(陰極)及被供應(yīng)空氣的空氣極(陽(yáng)極)。燃料極促成甲醇與水反應(yīng)而形成二氧化碳、氫離子及電子(CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-)?？諝鈽O促成在燃料極形成的氫離子與空氣反應(yīng)而形成水(3/2O2+6H++6e-→3H2O)。通過(guò)該反應(yīng)而產(chǎn)生的吉布斯能量(gibbs energy)被轉(zhuǎn)換為電能，直流電流則從燃料電池110予以輸出。
凈化部113，使電池組111排出的未消耗的甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸技八?，凈化未消耗的甲?CH3OH)。
甲醇箱115貯存指定濃度的甲醇。泵117在燃料供應(yīng)裝置112的控制下，向稀釋箱114供應(yīng)甲醇。泵116在燃料供應(yīng)裝置112的控制下，向稀釋箱114供應(yīng)從電池組111排出的水。稀釋箱114貯存被稀釋至指定濃度的甲醇。泵119在燃料供應(yīng)裝置112的控制下，向電池組111供應(yīng)空氣。泵118在燃料供應(yīng)裝置112的控制下，將稀釋箱114中的甲醇供應(yīng)給電池組111。
DC/DC轉(zhuǎn)換器120為升壓型(BOOST型)DC/DC轉(zhuǎn)換器，可接收由開(kāi)關(guān)控制器130輸出的PWM信號(hào)，將由燃料電池110輸出的電壓升壓，使得燃料電池110輸出的電壓成為預(yù)先設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值，并將其輸出到負(fù)載裝置200。
電壓測(cè)量器140由A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，用來(lái)測(cè)量DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電壓Vout，并輸出到開(kāi)關(guān)控制器130。二次電池150，在DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電力有富余時(shí)，用富余的電力充電，而在DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電力不足時(shí)，則向負(fù)載裝置200供應(yīng)不足的電力。因此，二次電池150能夠吸收負(fù)載裝置200的電力的急劇變化。
開(kāi)關(guān)控制器130由CPU及PWM信號(hào)生成器等構(gòu)成，利用由控制部160設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值Vt和電壓測(cè)量器140所測(cè)量的由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓Vout，執(zhí)行公式(1)所示的演算，計(jì)算向DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的PWM信號(hào)的占空比D，生成計(jì)算出的占空比D的PWM信號(hào)。
D(％)＝(1-Vt/Vout)×100(％)…… (1)圖2是占空比的說(shuō)明圖。如圖2所示，占空比是脈沖信號(hào)的高電平期間Ton對(duì)脈沖信號(hào)的周期T的比率。在第1實(shí)施例中，PWM信號(hào)的周期T為固定。另外，以下所示的第2實(shí)施例～第15實(shí)施例中，PWM信號(hào)的周期T也為固定。而且，對(duì)于周期T，通過(guò)考慮紋波電流(ripple current)的大小、線(xiàn)圈的大小等，其最佳值可以被預(yù)先設(shè)定。
負(fù)載裝置200可為筆記本電腦、手機(jī)等便攜電子設(shè)備?？刂撇?60控制燃料供應(yīng)裝置12，使一定量的甲醇從稀釋箱114供應(yīng)到電池組111，并且將根據(jù)所供應(yīng)的甲醇量而預(yù)先設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值Vt輸出到開(kāi)關(guān)控制器130。
詳細(xì)而言，控制部160包括存儲(chǔ)裝置(圖略)，存儲(chǔ)將甲醇的供應(yīng)量與相對(duì)于供應(yīng)量而預(yù)先設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值對(duì)應(yīng)起來(lái)的目標(biāo)值決定表，參照該目標(biāo)值決定表，來(lái)決定電池電壓目標(biāo)值Vt。
該目標(biāo)值決定表中，在圖11所示的每一個(gè)供應(yīng)量的被特別指定的電流電壓特性曲線(xiàn)中，以工作點(diǎn)為電力最大點(diǎn)P的電壓作為電池電壓目標(biāo)值而予以存儲(chǔ)。該電池電壓目標(biāo)值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)等而得到的值。
圖3是表示升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖3所示，升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括線(xiàn)圈L1、兩個(gè)開(kāi)關(guān)Q1、Q2以及倒相電路I1。線(xiàn)圈L1，其一端與燃料電池110的輸入端子的陽(yáng)極連接，另一端與開(kāi)關(guān)Q1連接。開(kāi)關(guān)Q2，其一端與線(xiàn)圈L1及開(kāi)關(guān)Q1連接，另一端與二次電池150的陽(yáng)極連接。開(kāi)關(guān)Q1、Q2具備被輸入PWM信號(hào)的控制端子。
開(kāi)關(guān)Q1及開(kāi)關(guān)Q2由雙極晶體管(bipolar transistor)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(field-effecttransistor)等晶體管構(gòu)成，當(dāng)控制端子中被輸入高電平信號(hào)時(shí)為“開(kāi)”，而輸入低電平信號(hào)時(shí)為“關(guān)”。另外，作為開(kāi)關(guān)Q1、Q2，當(dāng)采用雙極晶體管時(shí)，基極端子(base terminal)為控制端子，而采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，珊極(gate)為控制端子。
倒相電路I1，以PWM信號(hào)的高電平期間為低電平、以其低電平期間為高電平而使PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到開(kāi)關(guān)Q2。因此，開(kāi)關(guān)Q1與Q2聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)，使得其中一個(gè)晶體管為“開(kāi)”時(shí)而另一個(gè)晶體管為“關(guān)”。
具有這種結(jié)構(gòu)的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1為“開(kāi)”時(shí)，在線(xiàn)圈L1中儲(chǔ)蓄能量，而當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1為“關(guān)”時(shí)，則使儲(chǔ)蓄的能量疊加到燃料電池110的能量中輸出。由此，燃料電池110輸出的電壓被升高。
下面就公式(1)進(jìn)行說(shuō)明。圖3所示的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器120，將由燃料電池110輸入的電壓Vin升壓至電壓Vout，并輸出到負(fù)載裝置200，而其升壓比則由公式(1-1)來(lái)決定。
Vout/Vin＝1/(1-D)……(1-1)若將公式(1-1)變換為求占空比D的形式，則得到公式(1-2)。
D(％)＝(1-Vin/Vout)×100……(1-2)如背景技術(shù)中所示，為了不使燃料電池110的工作點(diǎn)發(fā)生變動(dòng)而獲取發(fā)電電力，需要將燃料電池的電壓控制為恒定。另外，電壓Vout由二次電池150的電動(dòng)勢(shì)和其充放電電流來(lái)決定。
然后，將公式(1-2)的Vin換成燃料電池的電池電壓目標(biāo)值Vt，即得到公式(1)。因此，將通過(guò)公式(1)根據(jù)電壓Vout和燃料電池的電池電壓目標(biāo)值Vt計(jì)算出占空比D的PWM信號(hào)輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器120后，燃料電池110輸出的電壓Vin得以控制而成為電池電壓目標(biāo)值Vt，從而可以使燃料電池110的工作點(diǎn)穩(wěn)定。
這樣，根據(jù)第1實(shí)施例的電源裝置，由于不使用燃料電池110輸出的電壓作為負(fù)反饋信號(hào)，而是測(cè)量由DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電壓Vout來(lái)計(jì)算出占空比D，因此可以避免燃料電池輸出的電壓因振蕩等而變得不穩(wěn)定，從而可以一面向負(fù)載裝置200供應(yīng)所需要的電力，一面使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。另外，由于使用A/D轉(zhuǎn)換器作為電壓測(cè)量器140，使用CPU作為開(kāi)關(guān)控制器130，因而可以削減部件數(shù)目。
但在以往的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器中，作為開(kāi)關(guān)Q2使用的是二極管等整流元件。此時(shí)，若流經(jīng)線(xiàn)圈L1的電流減小，則流經(jīng)線(xiàn)圈L1的電流將不再連續(xù)變化。若流經(jīng)線(xiàn)圈L1的電流不連續(xù)變化，公式(1-1)就不成立，即使按照公式(1)決定占空比D，也不能將由燃料電池110輸出的電壓控制為恒定。
另一方面，如圖3所示，作為開(kāi)關(guān)Q2，若采用開(kāi)關(guān)元件，則流經(jīng)線(xiàn)圈L1的電流連續(xù)變化，其結(jié)果，如果使用按照公式(1)計(jì)算出的占空比D的PWM信號(hào)，即可將燃料電池110輸出的電壓控制為恒定。
(第2實(shí)施例)以下就第2實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。由于第2實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖1進(jìn)行說(shuō)明。第2實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第1實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了降壓型(BOOST型)DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖4是表示降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括線(xiàn)圈L1、兩個(gè)開(kāi)關(guān)Q1、Q2以及倒相電路I1。圖4中，與圖3相同的元件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。
開(kāi)關(guān)Q1，其一端與燃料電池110的陽(yáng)極側(cè)的輸出端子連接，另一端與開(kāi)關(guān)Q2及線(xiàn)圈L1連接。線(xiàn)圈L1的一端與二次電池150的陽(yáng)極連接。開(kāi)關(guān)Q2的一端與燃料電池110的陰極側(cè)的輸出端子及二次電池150的陰極連接。倒相電路I1被連接在開(kāi)關(guān)控制器130及開(kāi)關(guān)Q2的控制端子之間。開(kāi)關(guān)Q1及Q2與圖3所示的開(kāi)關(guān)Q1及Q2相同，按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。具有這種結(jié)構(gòu)的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，將燃料電池110輸入的電壓降壓后輸出到負(fù)載裝置200側(cè)。
作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120，若使用了降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，則開(kāi)關(guān)控制器130執(zhí)行公式(2)的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(Vt/Vout)×100……(2)其中D表示占空比。Vout表示電壓測(cè)量器140測(cè)量到的電壓Vout。表示由控制部160設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值。
這樣，根據(jù)第2實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(2)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此在使用了降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第3實(shí)施例)以下就第3實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第3實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖1進(jìn)行說(shuō)明。第3實(shí)施例的電源裝置的特征在于，在第1實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了倒相型(INVERTER型)DC/DC轉(zhuǎn)換器，。圖5是表示倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。另外，圖5中，與圖3相同的元件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。如圖5所示，倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)Q1、Q2、線(xiàn)圈L1以及倒相電路I1。
開(kāi)關(guān)Q1，其一端與燃料電池110的陽(yáng)極連接，另一端與線(xiàn)圈L1及開(kāi)關(guān)Q2連接。開(kāi)關(guān)Q2的一端與二次電池150的陽(yáng)極連接。線(xiàn)圈L1的一端與燃料電池110的陰極側(cè)的輸出端子及二次電池150的陰極連接。倒相電路I1被連接在開(kāi)關(guān)Q2的控制端子及開(kāi)關(guān)控制器130之間。
作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120，若使用了倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，則開(kāi)關(guān)控制器130通過(guò)公式(3)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(1/(1-Vt/Vout))×100……(3)其中，Vout表示由電壓測(cè)量器140測(cè)量到的電壓。Vt表示由控制部160設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值Vt。
這樣，根據(jù)第3實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(3)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此在使用了降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第4實(shí)施例)以下就第4實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第4實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖1進(jìn)行說(shuō)明。第3實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第1實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了升降壓型(SEPIC型)DC/DC轉(zhuǎn)換器。
圖6是表示升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖6所示，升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)Q1、Q2、線(xiàn)圈L1、L2、電容器C1以及倒相電路I1。
線(xiàn)圈L1的一端與燃料電池110的陽(yáng)極連接，另一端與開(kāi)關(guān)Q1及電容器C1連接。電容器C1的一端與線(xiàn)圈L2及開(kāi)關(guān)Q2連接。開(kāi)關(guān)Q1及線(xiàn)圈L2均有一端與燃料電池110的陰極側(cè)的輸出端子及二次電池150的陰極連接。倒相電路I1被連接在開(kāi)關(guān)Q2的控制端子及開(kāi)關(guān)控制器130之間。開(kāi)關(guān)Q1、Q2根據(jù)PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。
在使用了升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，開(kāi)關(guān)控制器130通過(guò)公式(4)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(1/(1+Vt/Vout))×100(％)……(4)其中，Vout表示由電壓測(cè)量器140測(cè)量到的電壓Vout。Vt表示由控制部160設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值Vt。
這樣，根據(jù)第4實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(4)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此在使用了升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第5實(shí)施例)以下就本發(fā)明第5實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示第5實(shí)施例的電源裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。第5實(shí)施例的電池裝置的特征在于對(duì)于第1實(shí)施例的電源裝置，設(shè)置了電流測(cè)量器170以替代電壓測(cè)量器140，根據(jù)DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電流Iout和預(yù)先設(shè)定的燃料電池110的電池電流目標(biāo)值It，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。圖7中，與第1實(shí)施例的電源裝置相同的部件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。另外，燃料電池110中僅標(biāo)出了電池組111，而其它部件則省略圖示。
電流測(cè)量器170被連接在DC/DC轉(zhuǎn)換器120的陽(yáng)極側(cè)輸出端子及開(kāi)關(guān)控制器130a之間，測(cè)量由DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電流，并輸出到開(kāi)關(guān)控制器130a。電流測(cè)量器170由A/D轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成。
DC/DC轉(zhuǎn)換器120為圖3所示的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。控制部160a設(shè)定根據(jù)供應(yīng)到電池組111的甲醇量而預(yù)先設(shè)定的電池電流目標(biāo)值It，并輸出到開(kāi)關(guān)控制器130a。具體而言，控制部160a包括存儲(chǔ)裝置(圖略)，存儲(chǔ)將甲醇供應(yīng)量與相對(duì)于供應(yīng)量而預(yù)先設(shè)定的電池電流目標(biāo)值It的對(duì)應(yīng)起來(lái)的目標(biāo)值決定表，參照該目標(biāo)值決定表，決定電池電流目標(biāo)值It。在該目標(biāo)值決定表中，與第1實(shí)施例的電源裝置相同，以燃料電池110的工作點(diǎn)為電力最大點(diǎn)的電流作為電池電流目標(biāo)值It而予以存儲(chǔ)。
開(kāi)關(guān)控制器130a，利用由電流測(cè)量器170測(cè)量的電流Iout和由控制部160a設(shè)定的電池電流目標(biāo)值It，執(zhí)行公式(5)所示的演算，計(jì)算出輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器120的PWM信號(hào)的占空比D，生成計(jì)算出的占空比D的PWM信號(hào)。
D(％)＝(1-Iout/It)×100(％)……(5)然后，將通過(guò)公式(5)計(jì)算出的占空比D的PWM信號(hào)輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器120后，可以一面向負(fù)載裝置200供應(yīng)所需要的電力，一面控制燃料電池110，使燃料電池110輸出的電流Iin成為電池電流目標(biāo)值It，從而可以使燃料電池110的工作點(diǎn)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)燃料電池的發(fā)電電力的穩(wěn)定化。
下面就公式(5)進(jìn)行說(shuō)明。DC/DC轉(zhuǎn)換器120的電力轉(zhuǎn)換效率η由公式(5-1)來(lái)定義。
η＝輸出電力/輸入電力＝(Vout×Iout)/(Vin×Iin)……(5-1)電力轉(zhuǎn)換效率η通常在1以下，表示DC/DC轉(zhuǎn)換器120的電力損失。作為產(chǎn)生電力損失的原因，可以例舉出開(kāi)關(guān)、線(xiàn)圈的電阻導(dǎo)致的電力損失等。另外，電力轉(zhuǎn)換效率η也可以通過(guò)以燃料電池110輸出的電流Iin為變量的函數(shù)來(lái)指定。
將公式(5-1)變形為公式(5-2)。
Iout/Iin＝η×(Vout/Vin)……(5-2)再將公式(1-1)代入公式(5-2)右邊的Vout/Vin，兩邊各乘100，即得到公式(5-3)。
D(％)＝(1-Iout/η×Iin)×100 …… (5-3)若將公式(5-3)的電流Iin換成電池電流目標(biāo)值It，即得到公式(5-4)。
D(％)＝(1-Iout/η×It)×100 ……(5-4)在公式(5-4)中，如果η＝1，則得到公式(5)。
這樣，根據(jù)第5實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(5)計(jì)算出占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此，即使在使用升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，且利用DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電流Iin來(lái)計(jì)算出占空比時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例相同的效果。
(第6實(shí)施例)以下就第6實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第6實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第5實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖7進(jìn)行說(shuō)明。第5實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第1實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了圖4所示的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。
開(kāi)關(guān)控制器130a執(zhí)行公式(6)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(Vout/It)×100 ……(6)
這樣，根據(jù)第6實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(6)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此，即使在使用降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，且利用DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電流Iout計(jì)算出占空比D時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第7實(shí)施例)以下就第7實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第7實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第5實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖7進(jìn)行說(shuō)明。第7實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第5實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了圖5所示的倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器。
開(kāi)關(guān)控制器130a執(zhí)行公式(7)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(1/(1-Iout/It))×100(％) ……(7)這樣，根據(jù)第7實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(7)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此，即使在使用倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，且利用DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電流Iout計(jì)算出占空比D時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第8實(shí)施例)以下就第8實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第8實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第5實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖7進(jìn)行說(shuō)明。第8實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第5實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了圖6所示的升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。
開(kāi)關(guān)控制器130a執(zhí)行公式(8)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(1/(1+Vout/It))×100 ……(8)公式(8)與公式(5)相同，可以從公式(5-1)及公式(4)導(dǎo)出。
這樣，根據(jù)第8實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(6)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此，即使在使用升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，且利用DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電流Iout計(jì)算出占空比D時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第9實(shí)施例)以下就第9實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第9實(shí)施例的電源裝置的特征在于對(duì)于第5實(shí)施例的電源裝置，進(jìn)一步將電力轉(zhuǎn)換功率η考慮進(jìn)去來(lái)計(jì)算占空比D。
圖8是表示第9實(shí)施例的電源裝置整體結(jié)構(gòu)的方框圖。圖8中，與圖7中相同的部件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。
開(kāi)關(guān)控制器130b包括η計(jì)算部131b。η計(jì)算部131b計(jì)算DC/DC轉(zhuǎn)換器120的電力轉(zhuǎn)換效率η。電力轉(zhuǎn)換效率η可以用以電池電流目標(biāo)值It為變量的指定的函數(shù)來(lái)表示。因此，η計(jì)算部131b將由控制部160b設(shè)定的電池電流目標(biāo)值It代入指定的函數(shù)，計(jì)算出電力轉(zhuǎn)換效率η。另外，η計(jì)算部131b也可將表示電池電流目標(biāo)值It和對(duì)電池電流目標(biāo)值It的電力轉(zhuǎn)換效率η的關(guān)系的變換表存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置(圖略)中，利用該變換表來(lái)指定電力轉(zhuǎn)換效率η。
DC/DC轉(zhuǎn)換器120為圖3所示的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。開(kāi)關(guān)控制器130b利用由控制部160b設(shè)定的電池電流目標(biāo)值It和由電流測(cè)量器170測(cè)定的電流Iout，執(zhí)行公式(9)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(1-Iout/η×It)100 ……(9)這樣，根據(jù)第9實(shí)施例，由于在計(jì)算PWM信號(hào)的占空比D時(shí)考慮了電力轉(zhuǎn)換功率η，因此，除了可以取得第1實(shí)施例的效果，還可以生成由晶體管或線(xiàn)圈的電阻所造成的電力損失得以補(bǔ)正的PWM信號(hào)，從而可以使燃料電池的發(fā)電電力更加穩(wěn)定。
(第10實(shí)施例)以下就第10實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第10實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第9實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖8進(jìn)行說(shuō)明。第10實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第9實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了圖4所示的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。
開(kāi)關(guān)控制器130b執(zhí)行公式(10)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(Vout/ηIt)×100 ……(10)這樣，根據(jù)第10實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(10)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，所以在使用了降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，也可以取得與第9實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第11實(shí)施例)以下就第11實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第11實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第9實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖8進(jìn)行說(shuō)明。第10實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第9實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了圖5所示倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器。
開(kāi)關(guān)控制器130b執(zhí)行公式(11)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(1/(1-Iout/ηIt))×100 ……(11)這樣，根據(jù)第11實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(11)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此在使用了倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，也可以取得與第9實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第12實(shí)施例)以下就第12實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第12實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第9實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖8進(jìn)行說(shuō)明。第12實(shí)施例的電源裝置的特征在于在第9實(shí)施例的電源裝置中，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了圖6所示的升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。
開(kāi)關(guān)控制器130b執(zhí)行公式(12)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(1/(1+Vout/ηIt))×100……(12)這樣，根據(jù)第12實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(12)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此在使用了升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，也可以取得與第9實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第13實(shí)施例)以下就第13實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第13實(shí)施例的電源裝置的特征在于作為DC/DC轉(zhuǎn)換器而采用了回掃型(flyback)DC/DC轉(zhuǎn)換器。
圖9是表示第13實(shí)施例的電源裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖9所示，電源裝置包括電壓測(cè)量器140及電流測(cè)量器170。兩測(cè)量器的連接關(guān)系及功能與第1實(shí)施例及第2實(shí)施例相同，因此省略其說(shuō)明。
開(kāi)關(guān)控制器130c，利用由電壓測(cè)量器140測(cè)量的電壓Vout、由電流測(cè)量器170測(cè)量的電流Iout及由控制部160c設(shè)定的電池電壓目標(biāo)值Vt，執(zhí)行公式(13)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(Vout/Vt)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100 ……(13)其中，D表示占空比D。L表示圖10所示的回掃型(flyback type)DC/DC轉(zhuǎn)換器的初級(jí)線(xiàn)圈(primary coil)L1的感應(yīng)系數(shù)。T為PWM信號(hào)的周期。
圖10是表示回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的電路圖。圖10所示的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括變壓器T、兩個(gè)開(kāi)關(guān)Q1、Q2以及倒相電路I1。變壓器T的初級(jí)線(xiàn)圈L1的一端與燃料電池110的陽(yáng)極連接，另一端與開(kāi)關(guān)Q1連接。開(kāi)關(guān)Q1的一端與燃料電池110的陰極連接。變壓器T的二次線(xiàn)圈(secondary coil)L2的一端與開(kāi)關(guān)Q2連接，另一端與二次電池150的陰極連接。線(xiàn)圈L1及L2被配置成為加極性(additive polarity)。
開(kāi)關(guān)Q2的一端與二次電池150的陽(yáng)極連接。倒相電路I1被連接在開(kāi)關(guān)控制器130c及開(kāi)關(guān)Q2的控制端子之間。開(kāi)關(guān)控制器130c與開(kāi)關(guān)Q1的控制端子連接。開(kāi)關(guān)Q1及Q2接收PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。
具有這種結(jié)構(gòu)的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1為“開(kāi)”時(shí)，在變壓器T中儲(chǔ)蓄能量，而當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1為“關(guān)”時(shí)，儲(chǔ)蓄在變壓器T中的能量被輸出。
如上所述，根據(jù)第13實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(13)計(jì)算出占空比D，并且設(shè)置有開(kāi)關(guān)Q2，因此，在作為DC/DC轉(zhuǎn)換器120而使用了回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，也可以取得與第1實(shí)施例相同的效果。
(第14實(shí)施例)以下就第14實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第14實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第13實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖9及圖10進(jìn)行說(shuō)明。第14實(shí)施例的電源裝置的特征在于不使用電池電壓目標(biāo)值Vt而使用電池電流目標(biāo)值It來(lái)計(jì)算占空比D。
開(kāi)關(guān)控制器130c，利用由電壓測(cè)量器140測(cè)量的電壓Vout、由電流測(cè)量器170測(cè)量的電流Iout及由控制部160c設(shè)定的電池電流目標(biāo)值It，執(zhí)行公式(14)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100……(14)
其中，D表示占空比D。圖10所示的L為線(xiàn)圈L1的感應(yīng)系數(shù)。T為PWM信號(hào)的周期。
這樣，根據(jù)第14實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(14)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
(第15實(shí)施例)以下就第15實(shí)施例的電源裝置進(jìn)行說(shuō)明。第15實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與第13實(shí)施例的電源裝置的整體結(jié)構(gòu)相同，因此使用圖9及圖10進(jìn)行說(shuō)明。第14實(shí)施例的電源裝置的特征在于將電力轉(zhuǎn)換功率η考慮進(jìn)去來(lái)計(jì)算占空比D。
開(kāi)關(guān)控制器130c，利用由電壓測(cè)量器140測(cè)量的電壓Vout、由電流測(cè)量器170測(cè)量的電流Iout及由控制部160c設(shè)定的電池電流目標(biāo)值It，執(zhí)行公式(15)所示的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D。
D(％)＝(η×It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100 ……(15)其中，D表示占空比D。L為圖10所示的線(xiàn)圈L1的感應(yīng)系數(shù)。T為PWM信號(hào)的周期。
這樣，根據(jù)第15實(shí)施例的電源裝置，由于可通過(guò)公式(15)計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比D，并且連接了開(kāi)關(guān)Q2，因此可以取得與第1實(shí)施例的電源裝置相同的效果。
另外，本發(fā)明的電源裝置，作為DC/DC轉(zhuǎn)換器也可采用使用變壓器的順向型(forward)、雙開(kāi)關(guān)順向型(two switch forward)、主動(dòng)鉗位順向型(active clampforward)、半橋型(half bridge)、推挽型(push-pull)、全橋型(full-bridge)、相移型(phase-shift)、以及ZVT型等DC/DC轉(zhuǎn)換器。
無(wú)論哪一種類(lèi)型的DC/DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓Vin與輸出電壓Vout的比值(＝Vout/Vin)都可以用如公式(1-1)所示的使用了占空比D的函數(shù)來(lái)表示，如果將該函數(shù)進(jìn)行如上所述變形，則可以利用由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓Vout或電流Iout來(lái)計(jì)算出占空比D。
(本發(fā)明的總結(jié))本發(fā)明所提供的電源裝置，包括燃料電池、調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器、生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的信號(hào)生成單元、與上述負(fù)載裝置并聯(lián)的二次電池、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓測(cè)量單元，其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比(duty ratio)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由燃料電池輸出的電壓通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器調(diào)整后被輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置。另外，用DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電力進(jìn)行充電的二次電池與負(fù)載裝置并聯(lián)，當(dāng)負(fù)載裝置的電力不足時(shí)，二次電池放電來(lái)補(bǔ)充不足的電力。由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓通過(guò)電壓測(cè)量單元而被測(cè)量，基于測(cè)量到的電壓和表示由燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值，向DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的PWM信號(hào)的占空比得以計(jì)算，根據(jù)計(jì)算出的占空比的PWM信號(hào)，DC/DC轉(zhuǎn)換器得以控制。由此，負(fù)載裝置可得到所需要的電力，并且，燃料電池的工作點(diǎn)可保持固定。
這樣，由于不使用由燃料電池輸出的電壓作為負(fù)反饋信號(hào)，而使用由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓來(lái)控制DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此，燃料電池輸出的電壓的振蕩得以避免，從而可以一面向負(fù)載裝置供應(yīng)所需要的電力，一面使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。而且，不需要用來(lái)比較燃料電池的電壓與基準(zhǔn)值的電路或根據(jù)兩者的差值來(lái)改變占空比的電路等，從而可謀求電路的小型化。
而且，上述的電源裝置，以上述信號(hào)生成單元利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行公式(1)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1-Vt/Vout)×100 ……(1)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(1)計(jì)算而來(lái)，因此作為DC/DC轉(zhuǎn)換器而使用升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行公式(2)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(Vt/Vout)×100 ……(2)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(2)計(jì)算而來(lái)，因此作為DC/DC轉(zhuǎn)換器而使用降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行公式(3)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1/(1-Vt/Vout))×100 ……(3)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(3)計(jì)算而來(lái)，因此作為DC/DC轉(zhuǎn)換器而使用倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行公式(4)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1/(1+Vt/Vout))×100 ……(4)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(4)計(jì)算而來(lái)，因此使用升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
而且，本發(fā)明還提供另一種電源裝置，包括燃料電池、調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器、生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的信號(hào)生成單元、與上述負(fù)載裝置并聯(lián)的二次電池、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流的電流測(cè)量單元，其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由燃料電池輸出的電壓通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器調(diào)整后被輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置。另外，用DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電力進(jìn)行充電的二次電池與負(fù)載裝置并聯(lián)，當(dāng)負(fù)載裝置的電力不足時(shí)，二次電池放電來(lái)補(bǔ)充不足的電力。由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流通過(guò)電流測(cè)量單元而被測(cè)量，基于測(cè)量到的電流和表示由燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值，向DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的PWM信號(hào)的占空比得以計(jì)算，根據(jù)計(jì)算出的占空比的PWM信號(hào)，DC/DC轉(zhuǎn)換器得以控制。由此，負(fù)載裝置可得到所需要的電力，并且，燃料電池的工作點(diǎn)可保持固定。
這樣，由于不使用由燃料電池輸出的電壓作為負(fù)反饋信號(hào)，而使用由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流來(lái)控制DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此，燃料電池輸出的電壓的振蕩得以避免，從而可以一面向負(fù)載裝置供應(yīng)所需要的電力，一面使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。而且，不需要用來(lái)比較燃料電池的電壓與基準(zhǔn)值的電路或根據(jù)兩者的差值來(lái)改變占空比的電路等，從而可謀求電路的小型化。
而且，上述的電源裝置，以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(5)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1-Iout/It)×100 ……(5)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(5)計(jì)算而來(lái)，因此使用升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(6)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(Iout/It)×100……(6)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(6)計(jì)算而來(lái)，因此使用降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(7)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1/(1-Iout/It))×100 ……(7)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(7)計(jì)算而來(lái)，因此使用倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(8)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1/(1+Iout/It))×100……(8)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(8)計(jì)算而來(lái)，因此使用升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(9)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1-Iout/(η×It))×100 ……(9)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)考慮了DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換功率的公式(9)計(jì)算而來(lái)，因此使用升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以生成變壓器或線(xiàn)圈的電阻所導(dǎo)致的電力損失得以補(bǔ)正的PWM信號(hào)，從而使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(10)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(Iout/(η×It))×100 ……(10)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)考慮了DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換功率的公式(10)計(jì)算而來(lái)，因此使用降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以生成變壓器或線(xiàn)圈的電阻所導(dǎo)致的電力損失得以補(bǔ)正的PWM信號(hào)，從而使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(11)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1-(Iout/(η×It)))×100 ……(11)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)考慮了DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換功率的公式(11)計(jì)算而來(lái)，因此使用倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以生成變壓器或線(xiàn)圈的電阻所導(dǎo)致的電力損失得以補(bǔ)正的PWM信號(hào)，從而使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(12)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(1+(Iout/(η×It)))×100 ……(12)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于可通過(guò)表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換功率的公式(12)來(lái)計(jì)算PWM信號(hào)的占空比，因此使用升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以生成變壓器或線(xiàn)圈的電阻所導(dǎo)致的電力損失得以補(bǔ)正的PWM信號(hào)，從而使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
而且，上述的電源裝置，以上述升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的線(xiàn)圈、被連接在上述線(xiàn)圈的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第1開(kāi)關(guān)元件、被連接在上述線(xiàn)圈的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件、使由上述信號(hào)生成單元輸出的PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)為宜。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在以往的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器中連接有二極管等整流元件的部位，連接了第2開(kāi)關(guān)元件來(lái)替代整流元件，因此流經(jīng)線(xiàn)圈的電流可以不間斷地連續(xù)變化，而使燃料電池輸出的電壓恒定。
上述的電源裝置，還以上述降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的第1開(kāi)關(guān)元件、被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第2開(kāi)關(guān)元件、被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的線(xiàn)圈、使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)為宜。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在以往的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器中連接有二極管等整流元件的部位，連接了第2開(kāi)關(guān)元件來(lái)替代整流元件，因此流經(jīng)線(xiàn)圈的電流可以不間斷地連續(xù)變化，而使燃料電池輸出的電壓恒定。
上述的電源裝置，還以上述倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的第1開(kāi)關(guān)元件、被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述燃料電池的陰極之間的線(xiàn)圈、被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件、使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)為宜。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在以往的倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器中連接有二極管等整流元件的部位，連接了第2開(kāi)關(guān)元件來(lái)替代整流元件，因此流經(jīng)線(xiàn)圈的電流可以不間斷地連續(xù)變化，而使燃料電池輸出的電壓恒定。
上述的電源裝置，還以上述升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的第1線(xiàn)圈、被連接在上述第1線(xiàn)圈的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第1開(kāi)關(guān)元件、一端與上述第1線(xiàn)圈的另一端連接的電容器、被連接在上述電容器的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第2線(xiàn)圈、被連接在上述電容器的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件、使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)為宜。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在以往的升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器中連接有二極管等整流元件的部位，連接了第2開(kāi)關(guān)元件來(lái)替代整流元件，因此流經(jīng)線(xiàn)圈的電流可以不間斷地連續(xù)變化，而使燃料電池輸出的電壓恒定。
另外，本發(fā)明還提供又一種電源裝置，包括燃料電池、調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器、生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的信號(hào)生成單元、與上述負(fù)載裝置并聯(lián)的二次電池、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓測(cè)量單元、測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流的電流測(cè)量單元，其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值或表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值、由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓測(cè)量值以及由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由燃料電池輸出的電壓通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器調(diào)整后被輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置。另外，用DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電力進(jìn)行充電的二次電池與負(fù)載裝置并聯(lián)，當(dāng)負(fù)載裝置的電力不足時(shí)，二次電池放電來(lái)補(bǔ)充不足的電力。由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓及電流，分別通過(guò)電壓測(cè)量單元和電流測(cè)量單元而被測(cè)量，基于測(cè)量到的電壓及電流、表示由燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值或表示由燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值，向DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的PWM信號(hào)的占空比得以計(jì)算，根據(jù)計(jì)算出的占空比的PWM信號(hào)，DC/DC轉(zhuǎn)換器得以控制。由此，負(fù)載裝置可得到所需要的電力，并且，燃料電池的工作點(diǎn)可保持固定。
這樣，由于不使用由燃料電池輸出的電壓作為負(fù)反饋信號(hào)，而使用由DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓及電流來(lái)控制DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此，燃料電池輸出的電壓的振蕩得以避免，從而可以一面向負(fù)載裝置供應(yīng)所需要的電力，一面使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。而且，不需要用來(lái)比較燃料電池的電壓與基準(zhǔn)值的電路或根據(jù)兩者的差值來(lái)改變占空比的電路等，從而可謀求電路的小型化。
而且，上述的電源裝置，以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為包含變壓器的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓、由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流以及上述電池電壓目標(biāo)值，通過(guò)執(zhí)行公式(13)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(Vout/Vt)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100……(13)其中，D表示占空比，L為上述變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)系數(shù)，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，T為PWM信號(hào)的周期。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(13)計(jì)算而來(lái)，因此使用回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為包含變壓器的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元利用由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓、由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流以及表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值，通過(guò)執(zhí)行公式(14)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比為宜。
D(％)＝(It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100……(14)
其中，D表示占空比，L為上述變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)系數(shù)，It表示電池電流目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，T為PWM信號(hào)的周期。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)公式(14)計(jì)算而來(lái)，因此使用回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為包含變壓器的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元基于上述電池電流目標(biāo)值計(jì)算出上述電池電壓目標(biāo)值和表示上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率，通過(guò)執(zhí)行公式(15)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
D(％)＝(η×It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100 ……(15)其中，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，L為上述變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)系數(shù)，It表示電池電流目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，T為PWM信號(hào)的周期。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于PWM信號(hào)的占空比可通過(guò)增加了DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換功率的公式(15)計(jì)算而來(lái)，因此可以生成開(kāi)關(guān)元件或線(xiàn)圈的電阻所導(dǎo)致的電力損失得以補(bǔ)正的PWM信號(hào)，從而使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。
上述的電源裝置，還以上述回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括初級(jí)線(xiàn)圈的一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接、而二次線(xiàn)圈的一端與上述二次電池的陰極連接的變壓器、被連接在上述初級(jí)線(xiàn)圈的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第1開(kāi)關(guān)元件、被連接在上述二次線(xiàn)圈的一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件、使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)為宜。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在以往的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器中連接有二極管等整流元件的部位，連接了第2開(kāi)關(guān)元件來(lái)替代整流元件，因此流經(jīng)線(xiàn)圈的電流可以不間斷地連續(xù)變化，而使燃料電池輸出的電壓恒定。
上述的電源裝置，還以上述燃料電池是燃料非循環(huán)型的直接甲醇型燃料電池為宜。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，因?qū)τ谶m應(yīng)小型化的燃料非循環(huán)型的直接甲醇型燃料電池，可以穩(wěn)定工作點(diǎn)，而使發(fā)電電力穩(wěn)定，因此可以提供用于筆記本電腦等便攜電子設(shè)備的小型電源裝置。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明可提供一種能夠使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定的電源裝置。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于包括燃料電池；DC/DC轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓、將其輸出到并聯(lián)連接的負(fù)載裝置；信號(hào)生成單元，生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)、并將其輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器；二次電池，與上述負(fù)載裝置并聯(lián)連接；電壓測(cè)量單元，測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓；其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行公式(1)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1-Vt/Vout)×100…… (1)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行公式(2)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(Vt/Vout)×100 …… (2)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行公式(3)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1/(1-Vt/Vout))×100…… (3)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電壓目標(biāo)值和由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，通過(guò)執(zhí)行式(4)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1/(1+Vt/Vout))×100…… (4)其中，D表示占空比，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓。
6.一種電源裝置，其特征在于包括燃料電池；DC/DC轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓、將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置中；信號(hào)生成單元，生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并將其輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器中；二次電池，與上述負(fù)載裝置并聯(lián)連接；電流測(cè)量單元，測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流；其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(5)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1-Iout/It)×100…… (5)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(6)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(Iout/It)×100…… (6)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(7)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1/(1-Iout/It))×100…… (7)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(8)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1/(1+Iout/It))×100…… (8)其中，D表示占空比，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(9)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1-Iout/(η×It))×100…… (9)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(10)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(Iout/(η×It))×100…… (10)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(11)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1-(Iout/(η×It)))×100…… (11)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算表示DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率、上述電池電流目標(biāo)值和由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，通過(guò)執(zhí)行公式(12)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(1+(Iout/(η×It)))×100…… (12)其中，D表示占空比，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，It表示電池電流目標(biāo)值。
15.根據(jù)權(quán)利要求2、7及11中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于上述升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括，一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的線(xiàn)圈；被連接在上述線(xiàn)圈的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第1開(kāi)關(guān)元件；被連接在上述線(xiàn)圈的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件；使上述信號(hào)生成單元輸出的PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路；其中，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。
16.根據(jù)權(quán)利要求3、8及12中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于上述降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括，一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的第1開(kāi)關(guān)元件；被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第2開(kāi)關(guān)元件；被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的線(xiàn)圈；使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路；其中，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件，按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求4、9及13中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于上述倒相型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括，一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的第1開(kāi)關(guān)元件；被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述燃料電池的陰極之間的線(xiàn)圈；被連接在上述第1開(kāi)關(guān)元件的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件；使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路；其中，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件，按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。
18.根據(jù)權(quán)利要求5、10及14中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于上述升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括，一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接的第1線(xiàn)圈；被連接在上述第1線(xiàn)圈的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第1開(kāi)關(guān)元件；一端與上述第1線(xiàn)圈的另一端連接的電容器；被連接在上述電容器的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第2線(xiàn)圈；被連接在上述電容器的另一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件；使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路；其中，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件，按照PWM信號(hào)而聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。
19.一種電源裝置，其特征在于包括燃料電池；DC/DC轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)由上述燃料電池輸出的電壓、將其輸出到并聯(lián)的負(fù)載裝置中；信號(hào)生成單元，生成用來(lái)控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)并輸出到上述DC/DC轉(zhuǎn)換器中；二次電池，與上述負(fù)載裝置并聯(lián)；電壓測(cè)量單元，測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓；電流測(cè)量單元，測(cè)量由上述DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電流；其中，上述信號(hào)生成單元，基于表示由上述燃料電池輸出的電壓的目標(biāo)值的電池電壓目標(biāo)值或表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值、由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓測(cè)量值以及由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流測(cè)量值，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為包含變壓器的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓、由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流以及上述電池電壓目標(biāo)值，通過(guò)執(zhí)行公式(13)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(Vout/Vt)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100…… (13)其中，D表示占空比，L為構(gòu)成上述變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)系數(shù)，Vt表示電池電壓目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，T為PWM信號(hào)的周期。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為包含變壓器的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，利用由上述電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓、由上述電流測(cè)量單元測(cè)量的電流以及表示由上述燃料電池輸出的電流的目標(biāo)值的電池電流目標(biāo)值，通過(guò)執(zhí)行公式(14)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100…… (14)其中，D表示占空比，L為上述變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)系數(shù)，It表示電池電流目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，T為PWM信號(hào)的周期。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源裝置，其特征在于上述DC/DC轉(zhuǎn)換器為包含變壓器的回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述信號(hào)生成單元，基于上述電池電流目標(biāo)值來(lái)計(jì)算上述電池電壓目標(biāo)值和表示上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力損失的電力轉(zhuǎn)換效率，利用計(jì)算出的電力轉(zhuǎn)換效率，通過(guò)執(zhí)行公式(15)所示的演算，計(jì)算出上述PWM信號(hào)的占空比，D(％)＝(η×It/Iout)×[(2×L×Iout/(Vout×T))]1/2×100…… (15)其中，η表示電力轉(zhuǎn)換效率，L為上述變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)系數(shù)，It表示電池電流目標(biāo)值，Vout表示由電壓測(cè)量單元測(cè)量的電壓，Iout表示由電流測(cè)量單元測(cè)量的電流，T為PWM信號(hào)的周期。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于上述回掃型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括，初級(jí)線(xiàn)圈的一端與上述燃料電池的陽(yáng)極連接、二次線(xiàn)圈的一端與上述二次電池的陰極連接的變壓器；被連接在上述初級(jí)線(xiàn)圈的另一端及上述燃料電池的陰極之間的第1開(kāi)關(guān)元件；被連接在上述二次線(xiàn)圈的一端及上述二次電池的陽(yáng)極之間的第2開(kāi)關(guān)元件；使上述PWM信號(hào)的邏輯倒相并輸出到上述第2開(kāi)關(guān)元件的倒相電路；其中，上述第1及第2開(kāi)關(guān)元件，按照PWM信號(hào)聯(lián)動(dòng)地開(kāi)/關(guān)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于上述燃料電池是燃料非循環(huán)型的直接甲醇型燃料電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電源裝置，可以不用燃料電池輸出的電壓或電流作為負(fù)反饋信號(hào)，使燃料電池的發(fā)電電力穩(wěn)定。該電源裝置包括燃料電池(110)、基于PWM信號(hào)調(diào)節(jié)由燃料電池(110)輸出的電壓將其輸出到負(fù)載裝置(200)的DC/DC轉(zhuǎn)換器(120)、生成PWM信號(hào)并輸出到DC/DC轉(zhuǎn)換器(120)的開(kāi)關(guān)控制器(130)、測(cè)量由DC/DC轉(zhuǎn)換器120輸出的電壓Vout的電壓測(cè)量器(140)以及與負(fù)載裝置(200)并聯(lián)的二次電池(150)，其中，DC/DC轉(zhuǎn)換器(120)利用電壓Vout和電池電壓目標(biāo)值Vt執(zhí)行指定的演算，計(jì)算出PWM信號(hào)的占空比。
文檔編號(hào)H01M8/10GK1989644SQ20058002435
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者高田雅弘, 市瀨俊彥, 高津克巳, 島本健 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社