專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為燃料電池和蓄電裝置的并聯(lián)系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，開發(fā)出各種作為燃料電池和蓄電裝置的并聯(lián)系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)(例如，參照特開2004-71260號(hào)公報(bào))。在此，圖6示出了以往的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例。
圖6所示的以往的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池和蓄電裝置的并聯(lián)系統(tǒng)，具備燃料電池組1、燃料供給部2、作為蓄電裝置的二次電池3、逆流防止二極管D1、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5’、和系統(tǒng)輸出端子7。系統(tǒng)輸出端子7是由正極端子和負(fù)極端子構(gòu)成的直流輸出端子。
燃料供給部2，定期地向燃料電池組1供給規(guī)定量的燃料，同時(shí)回收在燃料電池組1中沒使用過的燃料。燃料電池組1的正極輸出端經(jīng)由逆流防止二極管D1與系統(tǒng)輸出端子7的正極端子連接。二次電池3與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5’的輸入端連接，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5’的正極輸出端與系統(tǒng)輸出端子7的正極端子連接。另外，雖然省略了圖示，但燃料電池組1的負(fù)極輸出端及二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5’的負(fù)極輸出端分別與系統(tǒng)輸出端子7的負(fù)極端子連接。圖6示出的燃料電池系統(tǒng)將基于燃料電池系統(tǒng)的輸出的電力作為燃料供給部2的工作電源而使用，在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)由二次電池3的輸出使燃料供給部2工作。
通過系統(tǒng)輸出端子7與電氣設(shè)備(負(fù)載)的直流輸入端子連接，從圖6示出的以往的燃料電池系統(tǒng)向電氣設(shè)備供電。通常，與電氣設(shè)備相匹配而決定燃料電池組1、燃料供給部2、二次電池3、及二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5’的各個(gè)規(guī)格，與電氣相匹配的電壓從系統(tǒng)輸出端子7被輸出。例如，在電氣的直流輸入端子為16V直流輸入端子時(shí)，決定燃料電池組1、燃料供給部2、二次電池3、及二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5’的各個(gè)規(guī)格，以使從系統(tǒng)輸出端子7輸出的電壓大約是16V。
由此，圖6所示的以往的燃料電池系統(tǒng)，成為與特定的電氣設(shè)備(例如，具有16V直流輸入端子的電氣設(shè)備)特化了的規(guī)格，通用性不高。
在此，雖然考慮通過利用內(nèi)藏在與系統(tǒng)輸出端子7連接的電氣設(shè)備(負(fù)載)中的二次電池作為圖6所示的以往的燃料電池系統(tǒng)的二次電池3而變更二次電池3的規(guī)格，但是在這種情況下，需要在電氣設(shè)備上重新設(shè)置輸出二次電池的輸出電壓的直流輸出端子，存在電氣設(shè)備的成本提高或在現(xiàn)有的電氣設(shè)備中不能對(duì)應(yīng)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種通用性高的燃料電池系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述的目的，有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，具備燃料電池；向所述燃料電池供給燃料的燃料供給部；將所述燃料電池的輸出電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的電壓并輸出的第1DC/DC轉(zhuǎn)換器；蓄電裝置；及將所述蓄電裝置的輸出電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的電壓并輸出的第2DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中，可以變更第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓的設(shè)定，所述蓄電裝置裝卸自如。
作為所述蓄電裝置，例如可列舉二次電池或雙電荷層電容器等。
根據(jù)所述的構(gòu)成，可以變更第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓的設(shè)定，蓄電裝置裝卸自如，因此可根據(jù)電氣設(shè)備(負(fù)載)變更從燃料電池系統(tǒng)輸出的電壓的設(shè)定和蓄電裝置的種類。由此可與各種電氣設(shè)備對(duì)應(yīng)，通用性高。
為了變更第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓的設(shè)定，例如，最好是第1DC/DC轉(zhuǎn)換器采用可變更輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，第2DC/DC轉(zhuǎn)換器采用可變更輸出電壓設(shè)定的DC/DC轉(zhuǎn)換器。進(jìn)一步，將比所述燃料電池的輸出功率為最大時(shí)的所述燃料電池的輸出電壓值還要小的所述燃料電池的輸出電壓值、與第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓比的上限相乘而得到的乘法值，設(shè)為小于所述第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)定值，由此消除所述燃料電池的壽命降低的擔(dān)心。
另外，在所述各構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)中，也可以具備多個(gè)系統(tǒng)輸出端子，該多個(gè)系統(tǒng)輸出端子向外部輸出第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓，還可以具備多對(duì)蓄電裝置連接用端子。
根據(jù)所述的構(gòu)成，即使對(duì)于電氣設(shè)備(負(fù)載)的直流輸入端子的形狀在各規(guī)格的電氣設(shè)備中不同的情況或蓄電裝置的形狀在各規(guī)格的蓄電裝置中不同的情況也都能對(duì)應(yīng)。
另外，在所述各構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)中，還可以具備蓄電裝置充電部，該蓄電裝置充電部利用第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓而對(duì)所述蓄電裝置進(jìn)行充電。
根據(jù)所述的構(gòu)成，蓄電裝置裝卸自如，由蓄電裝置充電部對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電，因此可以將燃料電池系統(tǒng)作為蓄電裝置的充電器而使用。
另外，在所述各構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)中，也可以根據(jù)所述蓄電裝置的種類來變更第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的最大電流值及升壓比的上限值的至少一個(gè)。由此，可以謀求所述蓄電裝置的保護(hù)進(jìn)一步謀求燃料電池系統(tǒng)的保護(hù)。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例的圖。
圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的具體例的圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的具體例的圖。
圖4是表示有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的具體例的圖。
圖5是表示有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的具體例的圖。
圖6是表示以往的燃料電池系統(tǒng)的具體例的圖。
圖7是表示燃料電池組的電流—電壓特性及電流—功率特性的圖。
圖8A是表示將有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為筆記本PC的電源來使用時(shí)的使用狀況的圖。
圖8B是表示與有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)連接的二次電池和筆記本PC的電池之間的替換狀況的圖。
圖9A是表示在編輯作業(yè)時(shí)，將有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為便攜式攝像機(jī)的電源來使用時(shí)的使用狀況的圖。
圖9B是表示與有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)連接的二次電池和安裝在便攜式攝像機(jī)上的電池之間的替換狀況的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1表示有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例。此外，在圖1中對(duì)于與圖6相同的部分附加相同的符號(hào)。
圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池和蓄電裝置的并聯(lián)系統(tǒng)，具備燃料電池組1、燃料供給部2、作為蓄電裝置的二次電池3、燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4、、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5、二次電池充電電路6、和系統(tǒng)輸出端子7。系統(tǒng)輸出端子7是由正極端子和負(fù)極端子構(gòu)成的直流輸出端子。
燃料供給部2，定期地向燃料電池組1供給規(guī)定量的燃料，同時(shí)回收在燃料電池組1中沒使用過的燃料。燃料電池組1與燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸入端連接，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的正極輸出端與系統(tǒng)輸出端子7的正極端子連接。二次電池3分別與電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸入端和二次電池充電電路6的輸出端連接，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的正極輸出端和二次電池充電電路6的正極輸入端分別與系統(tǒng)輸出端子7的正極端子連接。另外，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的負(fù)極輸出端、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的負(fù)極輸出端、及二次電池充電電路6的負(fù)極輸入端分別與系統(tǒng)輸出端子7的負(fù)極端子連接。圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)將基于燃料電池系統(tǒng)的輸出的電力作為燃料供給部2的工作電源來使用，在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)通過基于二次電池3的輸出的電力使燃料供給部2工作。
通過系統(tǒng)輸出端子7與電氣設(shè)備(負(fù)載)的直流輸入端子連接，從圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)向電氣設(shè)備供電。燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4將從燃料電池組1輸出的直流電壓上升為規(guī)定值(PV1)的直流電壓并輸出，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5將從二次電池3輸出的直流電壓上升為規(guī)定值(PV2)的直流電壓并輸出。但是對(duì)于燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的升壓比具有上限，在從燃料電池組1輸出的直流電壓過小而將從燃料電池組1輸出的直流電壓與升壓比的上限值相乘也達(dá)不到規(guī)定值(PV1)時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓比規(guī)定值(PV1)小。
另外，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓值(PV1)被設(shè)定為大于二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出電壓值(PV2)。由此，在燃料電池組1的可輸出功率為電氣設(shè)備所要求的功率以上時(shí)，只有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出功率經(jīng)由系統(tǒng)輸出端子7被供給到電氣設(shè)備中，在燃料電池組1的可輸出功率小于電氣設(shè)備所要求的功率時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的升壓比達(dá)到上限，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓下降到二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出電壓值(PV2)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出功率和二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出功率經(jīng)由系統(tǒng)輸出端子7被供給到電氣設(shè)備中。即，在燃料電池組1的可輸出功率小于電氣設(shè)備所要求的功率時(shí)，二次電池3彌補(bǔ)不足功率(＝電氣設(shè)備所要求的功率—燃料電池組1的可輸出功率)。
二次電池充電電路6，利用燃料電池組1的可輸出功率大于電氣設(shè)備所要求的功率時(shí)的剩余功率(＝燃料電池組1的可輸出功率—電氣設(shè)備所要求的功率)或作為負(fù)載的電氣設(shè)備不工作時(shí)的燃料電池組1的輸出功率，來對(duì)二次電池3進(jìn)行充電。
另外，圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，可以變更從系統(tǒng)輸出端子7輸出的電壓的設(shè)定。即，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4是可變更輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定的DC/DC轉(zhuǎn)換器，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5是可變更輸出電壓設(shè)定的DC/DC轉(zhuǎn)換器，圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)具有用于變更燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定、和二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出電壓設(shè)定的設(shè)定變更機(jī)構(gòu)(在圖1中未圖示)。進(jìn)一步，圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)具有使二次電池3裝卸自如的結(jié)構(gòu)，可以對(duì)二次電池3使用各種二次電池。圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可根據(jù)電氣設(shè)備(負(fù)載)變更從系統(tǒng)輸出端子輸出的電壓的設(shè)定和二次電池的種類，因此可以與各種電氣設(shè)備對(duì)應(yīng)，且通用性高。另外，可以利用作為負(fù)載的電氣設(shè)備不工作時(shí)的燃料電池組1的輸出功率而通過二次電池充電電路6對(duì)二次電池3進(jìn)行充電，二次電池3可裝卸自如，因此可以將圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為二次電池3的充電氣設(shè)備來使用。
以下，以輸出電壓設(shè)定為16V和12V的2種的燃料電池系統(tǒng)為例，對(duì)圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的具體例進(jìn)行說明。在圖2中示出圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的具體例。此外，在圖2中對(duì)于與圖1相同的部分附加相同的符號(hào)并省略詳細(xì)的說明。
圖2所示的燃料電池系統(tǒng)具備電壓設(shè)定切換開關(guān)9來作為變更燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定、和二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出電壓設(shè)定的設(shè)定變更機(jī)構(gòu)。另外，圖2所示的燃料電池系統(tǒng)具備二次電池連接端子8A以及8B。而且，圖2所示的燃料電池系統(tǒng)具備相當(dāng)于系統(tǒng)輸出端子7的多個(gè)系統(tǒng)輸出端子7A及7B。
燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的正極輸出端、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的正極輸出端、及二次電池充電電路6的正極輸入端分別與系統(tǒng)輸出端子7A及7B的正極端子連接。另外，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的負(fù)極輸出端、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的負(fù)極輸出端、及二次電池充電電路6的負(fù)極輸入端分別與系統(tǒng)輸出端子7A及7B的負(fù)極端子連接。此外，系統(tǒng)輸出端子7A是可與電氣設(shè)備的16V輸入端子連接的形狀，系統(tǒng)輸出端子7B是可與電氣設(shè)備的12V輸入端子連接的形狀。另外，二次電池連接端子8A是可與和將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池連接的形狀，二次電池連接端子8B是可與和將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池連接的形狀。
電壓設(shè)定切換開關(guān)9根據(jù)用戶操作切換16V設(shè)定和12V設(shè)定。
作為二次電池3使用與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池，并在將二次電池3與二次電池連接端子8A連接了的狀態(tài)下，電壓設(shè)定切換開關(guān)9根據(jù)用戶操作來設(shè)定16V。在設(shè)定16V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定切換開關(guān)9的指示而將輸出電壓設(shè)定為16V并將升壓比的上限設(shè)定為16V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定切換開關(guān)9的指示而將輸出電壓設(shè)定為15.5V。并且，將電氣設(shè)備的16V輸入端子與系統(tǒng)輸出端子7A連接。
另一方面，作為二次電池3使用與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池，并在將二次電池3與二次電池連接端子8B連接了的狀態(tài)下，電壓設(shè)定切換開關(guān)9根據(jù)用戶操作來設(shè)定12V。在設(shè)定12V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定切換開關(guān)9的指示而將輸出電壓設(shè)定為12V并將升壓比的上限設(shè)定為12V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定切換開關(guān)9的指示將輸出電壓設(shè)定為11.5V。并且，將電氣設(shè)備的12V輸入端子與系統(tǒng)輸出端子7B連接。
此外，在電氣設(shè)備的16V輸入端子與電氣設(shè)備的12V輸入端子是相同的形狀時(shí)，可以使系統(tǒng)輸出端子7A與系統(tǒng)輸出端子7B共通化，在與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池、以及與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池是相同的形狀時(shí)，可以使二次電池連接端子8A與二次電池連接端子8B共通化。
接著，在圖3中示出圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一具體例。此外，在圖3中對(duì)于與圖2相同的部分附加相同的符號(hào)并省略詳細(xì)的說明。
圖3所示的燃料電池系統(tǒng)，是以與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池的輸出電壓值、以及與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池的輸出電壓值不同的情況作為前提的結(jié)構(gòu)。
圖3所示的燃料電池系統(tǒng)，具備電壓設(shè)定控制電路10來作為變更燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定、和二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出電壓設(shè)定的設(shè)定變更機(jī)構(gòu)。
電壓設(shè)定控制電路10根據(jù)二次電池3的輸出電壓來切換16V設(shè)定和12V設(shè)定。
電壓設(shè)定控制電路10檢測(cè)與二次電池連接端子8A連接的二次電池3的輸出電壓并設(shè)定16V。在設(shè)定16V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10的指示將輸出電壓設(shè)定為16V并將升壓比的上限設(shè)定為16V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10的指示將輸出電壓設(shè)定為15.5V。并且，將電氣設(shè)備的16V輸入端子與系統(tǒng)輸出端子7A連接。
另一方面，電壓設(shè)定控制電路10檢測(cè)與二次電池連接端子8B連接的二次電池3的輸出電壓并設(shè)定12V。在設(shè)定12V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10的指示而將輸出電壓設(shè)定為12V并將升壓比的上限設(shè)定為12V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10的指示將輸出電壓設(shè)定為11.5V。并且，將電氣設(shè)備的12V輸入端子與系統(tǒng)輸出端子7B連接。
此外，在電氣設(shè)備的16V輸入端子與電氣設(shè)備的12V輸入端子是相同的形狀時(shí)，可以使系統(tǒng)輸出端子7A與系統(tǒng)輸出端子7B共通化，在與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池、以及與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池是相同的形狀時(shí)，可以使二次電池連接端子8A與二次電池連接端子8B共通化。
接著，在圖4中示出圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一具體例。此外，在圖4中對(duì)于與圖2相同的部分附加相同的符號(hào)并省略詳細(xì)的說明。
圖4所示的燃料電池系統(tǒng)，具備電壓設(shè)定控制電路10’來作為變更燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定、和二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出電壓設(shè)定的設(shè)定變更機(jī)構(gòu)。
圖4所示的燃料電池系統(tǒng)由主體部11、的1附屬電纜12、和的2電纜附屬電纜13構(gòu)成。主體部11具有燃料電池組1、燃料供給部2、二次電池3、燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5、二次電池充電電路6、二次電池連接端子8A及8B、電壓設(shè)定控制電路10’、和連接器C1。二次電池3相對(duì)主體部11裝卸自如。第1附屬電纜12具有連接器C2A和系統(tǒng)輸出端子7A，第2附屬電纜13具有連接器C2B和系統(tǒng)輸出端子7B。
連接器C1具有1號(hào)導(dǎo)電端子、2號(hào)導(dǎo)電端子、及3號(hào)導(dǎo)電端子。連接器C1的1號(hào)導(dǎo)電端子，與燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的正極輸出端、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的正極輸出端、及二次電池充電電路6的正極輸入端連接。連接器C1的2號(hào)導(dǎo)電端子，與燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的負(fù)極輸出端、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的負(fù)極輸出端、及二次電池充電電路6的負(fù)極輸入端連接。連接器C1的3號(hào)導(dǎo)電端子與電壓設(shè)定控制電路10’連接。
連接器C2A具有1號(hào)導(dǎo)電端子、2號(hào)導(dǎo)電端子、及3號(hào)導(dǎo)電端子。連接器C2A的1號(hào)導(dǎo)電端子與系統(tǒng)輸出端子7A的正極端子連接，連接器C2A的2號(hào)導(dǎo)電端子與系統(tǒng)輸出端子7A的負(fù)極端子連接，連接器C2A的3號(hào)導(dǎo)電端子斷開。
連接器C2B具有1號(hào)導(dǎo)電端子、2號(hào)導(dǎo)電端子、及3號(hào)導(dǎo)電端子。連接器C2B的1號(hào)導(dǎo)電端子與系統(tǒng)輸出端子7B的正極端子連接，連接器C2B的2號(hào)導(dǎo)電端子及3號(hào)導(dǎo)電端子與系統(tǒng)輸出端子7B的負(fù)極端子連接。
電壓設(shè)定控制電路10’根據(jù)連接器C1的3號(hào)導(dǎo)電端子的電位來切換16V設(shè)定和12V設(shè)定。即，電壓設(shè)定控制電路10’，若連接器C1的3號(hào)導(dǎo)電端子斷開則作為16V設(shè)定，若是接地電位則作為12V設(shè)定。
作為二次電池3使用與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池，并將二次電池3與二次電池連接端子8A連接，將連接器C1與連接器C2A連接，從而在使連接器C1的1～3號(hào)導(dǎo)電端子分別與連接器C2A的1～3號(hào)導(dǎo)電端子電連接的狀態(tài)下，壓設(shè)定控制電路10’設(shè)定16V。在設(shè)定16V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)電換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10’的指示將輸出電壓設(shè)定為16V并將升壓比的上限設(shè)定為16V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10’的指示將輸出電壓設(shè)定為15.5V。并且，將電氣設(shè)備的16V輸入端子與系統(tǒng)輸出端子7A連接。
另一方面，作為二次電池3使用與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池，并將二次電池3與二次電池連接端子8B連接，將連接器C1與連接器C2B連接，從而在使連接器C1的1～3號(hào)導(dǎo)電端子分別與連接器C2B的1～3號(hào)導(dǎo)電端子電連接的狀態(tài)下，電壓設(shè)定控制電路10’設(shè)定12V。在設(shè)定12V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10’的指示將輸出電壓設(shè)定為12V并將升壓比的上限設(shè)定為12V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10’的指示將輸出電壓設(shè)定為11.5V。并且，將電氣設(shè)備的12V輸入端子與系統(tǒng)輸出端子7B連接。
此外，在與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池、以及與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池是相同的形狀時(shí)，可以使二次電池連接端子8A與二次電池連接端子8B共通化。
接著，在圖5中示出圖1所示的有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一具體例。此外，在圖5中對(duì)于與圖2相同的部分附加相同的符號(hào)并省略詳細(xì)的說明。
圖5所示的燃料電池系統(tǒng)，是以從與系統(tǒng)輸出端子7A或7B連接的電氣設(shè)備(負(fù)載)的直流輸入端子輸出有關(guān)電壓設(shè)定的信號(hào)(電壓設(shè)定信號(hào))的情況作為前提的結(jié)構(gòu)，不能與現(xiàn)有的電氣設(shè)備對(duì)應(yīng)。因此，與圖5所示的結(jié)構(gòu)相比最好作成圖2～圖4所示的結(jié)構(gòu)。
圖5所示的燃料電池系統(tǒng)，具備電壓設(shè)定控制電路10”來作為變更燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定、和二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸出電壓設(shè)定的設(shè)定變更機(jī)構(gòu)。
電壓設(shè)定控制電路10”根據(jù)從電氣設(shè)備(負(fù)載)的直流輸出端子輸出的并向系統(tǒng)輸出端子7A或7B輸入的電壓設(shè)定信號(hào)來切換16V設(shè)定和12V設(shè)定。
作為二次電池3使用與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池，并在將二次電池3與二次電池連接端子8A連接了的狀態(tài)下，電壓設(shè)定控制電路10”通過來自與輸出端子7A連接的電氣設(shè)備的直流輸入端子的電壓設(shè)定信號(hào)來設(shè)定16V。在設(shè)定16V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10”的指示將輸出電壓設(shè)定為16V并將升壓比的上限設(shè)定為16V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10”的指示將輸出電壓設(shè)定為15.5V。
另一方面，作為二次電池3使用與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池，并在將二次電池3與二次電池連接端子8B連接了的狀態(tài)下，電壓設(shè)定控制電路10”通過來自與輸出端子7B連接的電氣設(shè)備的直流輸入端子的電壓設(shè)定信號(hào)來設(shè)定12V。在設(shè)定12V時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10”的指示將輸出電壓設(shè)定為12V并將升壓比的上限設(shè)定為12V設(shè)定用的值，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5根據(jù)來自電壓設(shè)定控制電路10”的指示將輸出電壓設(shè)定為11.5V。
此外，在電氣設(shè)備的16V輸入端子與電氣設(shè)備的12V輸入端子是相同的形狀時(shí)，可以使系統(tǒng)輸出端子7A與系統(tǒng)輸出端子7B共通化，在與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為16V的情況相適合的規(guī)格的二次電池、以及與將燃料電池系統(tǒng)設(shè)定為12V的情況相適合的規(guī)格的二次電池是相同的形狀時(shí)，可以使二次電池連接端子8A與二次電池連接端子8B共通化。
在上述的實(shí)施方式中輸出設(shè)定為2種，但本發(fā)明并不局限于此，輸出設(shè)定也可以是3種以上。另外，在上述的實(shí)施方式中，作為蓄電裝置使用了二次電池，但代替二次電池而也可以使用其他蓄電裝置(例如雙電荷層電容器等)。
在上述的實(shí)施方式中，燃料供給部2定期地向燃料電池組1供給規(guī)定量的燃料，因此燃料電池組1的電流—電壓特性及電流—功率特性成為如圖7所示。圖7中的TI-V、TI-P分別表示燃料電池組1的輸出電流—輸出電壓特性曲線、燃料電池組1的輸出電流—輸出功率特性曲線。
燃料電池組1根據(jù)輸出電流使輸出電壓變化，隨著輸出電流的增加而使輸出電壓降低。輸出功率最大時(shí)的輸出電流的值Ipmax由從燃料供給部2向燃料電池組1供給的燃料量而決定。在比Ipmax大的電流區(qū)域(不穩(wěn)定區(qū)域)中燃料電池組1的工作不穩(wěn)定，若燃料電池組1以比Ipmax大的電流區(qū)域(不穩(wěn)定區(qū)域)繼續(xù)工作則導(dǎo)致燃料電池組1的壽命降低。
考慮到這樣的燃料電池組1的特性，設(shè)定燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的升壓比的上限比較好。即，最好設(shè)定燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的升壓比的上限，使得即使將比Ipmax大的電流區(qū)域(不穩(wěn)定區(qū)域)的燃料電池組1的輸出電壓與燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器4的升壓比的上限相乘也達(dá)不到規(guī)定值(PV1)。
另外，從謀求蓄電裝置的保護(hù)進(jìn)一步謀求燃料電池系統(tǒng)的保護(hù)的觀點(diǎn)來看，在上述的實(shí)施方式中，優(yōu)選可以根據(jù)作為蓄電裝置的二次電池3的種類通過自動(dòng)設(shè)定或手動(dòng)設(shè)定來變更二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的最大電流值及升壓比的上限值的至少一個(gè)。由此，可根據(jù)二次電池3的種類來設(shè)定作為蓄電裝置的二次電池3的最大電流及最大功率，因此無論是什么樣的二次電池3也可以適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)。在自動(dòng)設(shè)定時(shí)，設(shè)置與作為蓄電裝置的二次電池3進(jìn)行授受(只接收也可)信息的機(jī)構(gòu)，根據(jù)該信息變更二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的最大電流值及升壓比的上限值的至少一個(gè)即可。另一方面，在手動(dòng)設(shè)定時(shí)，設(shè)置由用戶的操作使設(shè)定切換的設(shè)定開關(guān)，該設(shè)定開關(guān)變更二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器5的最大電流值及升壓比的上限值的至少一個(gè)即可。
以下，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的使用方式例進(jìn)行說明。
首先，對(duì)將有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為筆記本PC的電源而使用的情況進(jìn)行說明。
圖8A是表示將有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為筆記本PC的電源而使用時(shí)的使用狀況的圖。有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)101被設(shè)置在會(huì)議室等的寫字臺(tái)103之上。有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)101的系統(tǒng)輸出端子7A或7B(在圖8A中未圖示，參照?qǐng)D2～圖5)與筆記本PC102的電源輸入端子(未圖示)連接，與安裝在筆記本PC102中的電池相同的種類的二次電池3被連接在有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的二次電池連接端子8A或8B(在圖8A中未圖示，參照?qǐng)D2～圖5)上。通過用戶操作電壓設(shè)定切換開關(guān)9(參照?qǐng)D2)或通過電壓設(shè)定控制電路10、10’、或10”(參照?qǐng)D3～圖5)的控制動(dòng)作，而設(shè)定有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)101的輸出電壓。在上述使用狀況中，有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為筆記本PC的電源而被使用，因此可以與在筆記本PC上連接有AC適配器的情況相同的狀態(tài)下使用筆記本PC。從而，不用擔(dān)心筆記本PC的電池余量，可以延長筆記本PC的使用時(shí)間。
另一方面，在本發(fā)明中沒設(shè)置有燃料電池系統(tǒng)101的另一場(chǎng)所或不具有AC電源的場(chǎng)所使用筆記本PC102的情況下，如圖8所示，由于可以將與有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)101連接的二次電池3跟筆記本PC102的電池(未圖示)替換，或可以將二次電池3作為輔助電源帶出去，因此可以實(shí)現(xiàn)筆記本PC的長時(shí)間的使用。
接著，對(duì)將有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為便攜式攝像機(jī)的電源而使用的情況進(jìn)行說明。
便攜式攝像機(jī)，通常在攝影時(shí)將電池作為電源，在編輯作業(yè)時(shí)將AC適配器作為電源而被使用。便攜式攝像機(jī)用的一般的充電氣設(shè)備(AC適配器)不能一邊進(jìn)行編輯作業(yè)一邊對(duì)電池進(jìn)行充電。
圖9A是表示在編輯作業(yè)時(shí)，將有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)作為便攜式攝像機(jī)的電源而使用時(shí)的使用狀況的圖。有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)201的輸出端子7A或7B(在圖9中未圖示，參照?qǐng)D2～圖5)經(jīng)由電源電纜203與便攜式攝像機(jī)202的電源輸入端子(未圖示)連接，與安裝在便攜式攝像機(jī)202的電池相同的種類的二次電池3或安裝在便攜式攝像機(jī)202的電池本身經(jīng)由電源電纜204與有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的二次電池連接端子8A或8B(在圖9A中未圖示，參照?qǐng)D2～圖5)連接。此外，也可以是有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)201與便攜式攝像機(jī)202不經(jīng)由電源電纜203而直接連接的方式，也可以是有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)201與二次電池3不經(jīng)由電源電纜204而直接連接的方式。通過用戶操作電壓設(shè)定切換開關(guān)9(參照?qǐng)D2)或通過電壓設(shè)定控制電路10、10’、或10”(參照?qǐng)D3～圖5)的控制動(dòng)作，而設(shè)定有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)201的輸出電壓。在上述使用狀況中，在有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)201所具備的燃料電池組的可輸出功率大于便攜式攝像機(jī)202所要求的功率時(shí)，進(jìn)行二次電池3的充電，因此與便攜式攝像機(jī)用的一般的充電氣設(shè)備(AC適配器)不同，可以一邊進(jìn)行編輯作業(yè)一邊對(duì)電池進(jìn)行充電。
由于如上述那樣一邊進(jìn)行編輯作業(yè)一邊對(duì)電池進(jìn)行充電，因此在編輯作業(yè)結(jié)束之后可以立刻將電池作為電源來使用并進(jìn)行攝影。
在編輯作業(yè)結(jié)束之后，如圖9B所示，可以將與有關(guān)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)201連接的二次電池3跟安裝在便攜式攝像機(jī)202中的電池(未圖示)替換來進(jìn)行攝影，或可以將二次電池3作為輔助電源帶出去。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，具備燃料電池；向所述燃料電池供給燃料的燃料供給部；將所述燃料電池的輸出電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的電壓并輸出的第1DC/DC轉(zhuǎn)換器；蓄電裝置；及將所述蓄電裝置的輸出電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的電壓并輸出的第2DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中，可以變更第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓的設(shè)定，所述蓄電裝置裝卸自如。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電裝置是二次電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電裝置是雙電荷層電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，第1DC/DC轉(zhuǎn)換器是可以變更輸出電壓設(shè)定及升壓比的上限設(shè)定的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，第2DC/DC轉(zhuǎn)換器是可以變更輸出電壓設(shè)定的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，具備多個(gè)系統(tǒng)輸出端子，該多個(gè)系統(tǒng)輸出端子向外部輸出第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓，具備多對(duì)蓄電裝置連接用端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，具備蓄電裝置充電部，該蓄電裝置充電部利用第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓而對(duì)所述蓄電裝置進(jìn)行充電。
7.根據(jù)權(quán)利要1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，可以根據(jù)所述蓄電裝置的種類變更第2DC/DC轉(zhuǎn)換器的最大電流值及升壓比的上限值的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要4所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，將比所述燃料電池的輸出功率為最大時(shí)的所述燃料電池的輸出電壓值還要小的所述燃料電池的輸出電壓值、與第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓比的上限相乘而得到的乘法值，小于所述第1DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)定值。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)，其特征是具備燃料電池組；向所述燃料電池組供給燃料的燃料供給部；將所述燃料電池組的輸出電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的電壓并輸出的燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器；作為蓄電裝置的二次電池；及將所述二次電池的輸出電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的電壓并輸出的二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中，可以變更所述燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端和所述二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的連接點(diǎn)電壓的設(shè)定，所述二次電池裝卸自如，因此通用性高。
文檔編號(hào)H01M10/46GK1841824SQ20061006802
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者甲野藤正明, 瀨尾和宏, 黑河宏史, 牧野正寬 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社