その２・燃料電池用DCDCコンバータ 2003.04.18
燃料電池の特性測定をふまえ、DCDCコンバータは降圧型・入力電流一定制御、
そのほかの保護機能として逆流防止、燃料電池電圧低下保護、
キャパシタ充電時の出力電流制限をくわえました。
回路の試作には鹿野研OBのK氏が協力担当、１週間で試作完了。
とりあえず、試作の回路を配線して動かしてみることにしました。
写真：燃料電池用DCーDCコンバータ（ソーラーカー用PPTと同じアナログ制御）
あくまで試作といっても本番で使用予定のユニバーサル基板です。
DC-DCの性能測定確認
DC-DCの入力にはFCに代えて直流電源、出力には４７０F・７直列のスーパーキャパシタと
モーターの代わりに定電流負荷を接続しました。
写真：測定装置
早速動作をチェック、入力電流は５Ａとしてスイッチオン、
キャパシタに充電が始まり徐々にキャパシタ電圧が上昇。
降圧型のため出力電流制限がかかり１０Ａ一定に、
結果入力電流はいきなり５Ａ流れずに徐々に増加。
この特性は燃料電池でいきなり出力を取り出すと、急激な電圧降下を起こので、
徐々に負荷を増加する点からも燃料電池との相性も良さそうです。
キャパシタ電圧が少しでも上がれば出力制限が解除になり入力５Ａで充電、
一定入力電力でキャパシタ充電され、その後入力電圧まで徐々に上昇して充電完了。
この満充電までの時間は約３分程度で終了しました。
次にキャパシタと並列に接続した電子負荷を、モータに見立てての動作確認。
２０Ａまで一気に流しその後４Ａ一定に、キャパシタ電圧が８Ｖまで低下したものの
入力にはほとんど影響なし。キャパシタの偉大さとＤＣＤＣ動作に改めて感心です。
・・・もしスタートでキャパシタとＤＣ-ＤＣが無かったら燃料電池は？？？
更に確認として、燃料電池の低電圧保護を実験、
今回実験では保護電圧を高めの９．５Ｖに設定。
入力電圧を徐々に下げ、９．５Ｖになったとたんに入力ＯＦＦ＆出力ＯＦＦ、
もちろんキャパシタからの逆流なし。これで燃料電池は壊さずに済みそうです。
図：DC-DCの測定結果 （詳細図はこちらPDF）
翌日早速、燃料電池に繋いでモーターの動作点検を某チームの作業場にて行いました。
新たにいくつかの問題点が出たものの、ＤＣ-ＤＣについてはほぼ満足のいく結果となりました。
ＤＣ-ＤＣコンバータの効率特性
入力電圧の低電圧保護を０Vにしてさらに効率改善できれば、鉛蓄電池を使ったマシンでも
キャパシタへの定電流放電に応用できそうです。
１・燃料電池の特性測定
２・燃料電池用DCDCコンバータ
３・燃料電池の発電試験
４・燃料電池のＦａｎ対策・その１（大型Ｆａｎ実験）
５・燃料電池のＦａｎ対策・その２（電圧安定）
６・WEM FCクラス大会レポート
７・燃料電池のプレ加温効果
おまけ 燃料電池発電の水素消費量
燃料電池用ＤＣーＤＣ仕様
燃料電池加温Box