FI123584B - Offsetin säätöjärjestely ja -menetelmä jännitearvojen säätämiseksi polttokennojärjestelmässä - Google Patents

Description

Offsetin säätöjärjestely ja menetelmä jännitearvojen säätämiseksi polttokennojärjestelmässä

Keksinnön ala 5

Varsinkin ympäristöongelmista johtuen kehitetään uusia energianlähteitä, jotka ovat ympäristöystävällisempiä ja niillä on esim. parempi tehokkuus kuin edellä mainituilla energialähteillä. Polttokennolaitteet ovat lupaavia tulevaisuuden energianmuunnoslaitteita, joilla polttoainetta, esim. biokaasua, muu-10 tetaan suoraan sähköksi kemiallisen reaktion kautta ympäristöystävällisessä prosessissa.

Tunnettu tekniikka 15 Kuviossa 1 esitettävä polttokenno käsittää anodipuolen 100 ja katodipuolen 102 ja elektrolyyttimateriaalin 104 niiden välillä. Kiinteän oksidin polttoken-noissa (SOFC) happi 106 syötetään katodipuolelle 102, missä se pelkistyy negatiiviseksi happi-ioniksi vastaanottamalla elektroneja katodilta. Negatiivinen happi-ioni kulkee elektrolyyttimateriaalin 104 läpi anodipuolelle 100, mis-20 sä se reagoi käytettävän polttoaineen kanssa tuottaen vettä ja myös tyypillisesti hiilidioksidia (CO2). Anodin 100 ja katodin 102 välillä on ulkoinen sähkö-piiri 111 käsittäen kuorman 110 polttokennolle.

c\i Kuviossa 2 esitetään SOFC laite esimerkkinä korkean lämpötilan polttokenno- w 25 laitteesta. SOFC laitteet voivat hyödyntää polttoaineena esim. maakaasua,

LO

9 biokaasua, metanolia tai muita yhdisteitä sisältäen vetyhiiliseoksia. Kiinteän

CO

oksidin polttokennolaitejärjestelmä kuviossa 2 käsittää useamman kuin yh-I den, tyypillisesti monia polttokennoja yhdessä tai useammassa pinomuodos- g telmassa 103 (SOFC pino(t)). Suuri polttokennolaitejärjestelmä käsittää mo-

CD

!£ 30 nia polttokennoja useissa pinoissa 103. Jokainen polttokenno käsittää anodin oj 100 ja katodin 102 rakenteen, kuten kuviossa 1 on esitetty. Osa käytetystä polttoaineesta takaisinkierrätetään takaisinkierrätysjärjestelyssä 109. Kuvios- 2 sa 2 esitettävä kiinteän oksidin polttokennolaite käsittää myös polttoaineen lämmönvaihtimen 105 ja reformerin 107. Lämmönvaihtimia käytetään ohjaamaan lämpötilaolosuhteita polttokennoprosessissa ja niitä voi olla sijoittuneena useampi kuin yksi kiinteän oksidin polttokennolaitteen eri paikoissa.

5 Kierrätettävässä kaasussa oleva ylimääräinen lämpöenergia otetaan talteen yhdessä tai useammassa lämmönvaihtimessa 105 hyödynnettäväksi kiinteän oksidin polttokennolaitteessa tai ulkoisesti. Reformed 107 on laite, joka muuntaa polttoaineen kuten esim. maakaasun sellaiseen koostumukseen, joka on sopiva polttokennoille, kuten esim. koostumukseen sisältäen jokaista 10 tai ainakin jotain seuraavista: vetyä, metaania, hiilidioksidia, hiilimonoksidia, reagoimattomia kaasuja ja vettä. Kuitenkin jokaisessa kiinteän oksidin polttokennolaitteessa (SOFC) ei välttämättä ole reformeria.

Käyttämällä mittausvälineitä 112 (kuten virtausmittaria, sähkövirran mittaria 15 ja lämpötilamittaria) suoritetaan kiinteän oksidin polttokennolaitteen toiminnalle välttämättömiä mittauksia. Vain osa polttokennon 103 anodeilla 100 käytettävästä kaasusta takaisinkierrätetään anodien kautta takaisinkierrätys-järjestelyssä 109, ja muu osa kaasusta poispäästetään 114 anodeilta 100.

20 Polttokennot ovat sähkökemiallisia laitteita, joilla muunnetaan reaktioainei-den kemiallinen energia suoraan sähköksi ja lämmöksi. Polttokennojärjestel-millä on potentiaalia ylittää merkittävästi perinteisten vastaavan kokoisten energiantuotantoteknologioiden sähköinen tehokkuus ja CHP (Combined pro- cvj duction of Heat and Power, yhdistetty lämmön ja tehon tuotanto) tehokkuus.

^ 25 Polttokennojärjestelmiä pidetään yleisesti tulevaisuuden tärkeänä energian- i o tuotannon teknologiana.

CD

| Jotta maksimoidaan polttokennojäijestelmien suorituskykyä ja elinikää, tarvi- g taan polttokennojen toimintaolosuhteiden tarkkaa säätöä. Polttokennot tuot- co !£ 30 tavat tasavirtaa, kun taas korkeamman tehon järjestelmissä halutaan tyypilli- ^ sesti vaihtovirta ulostuloa ja täten tarvitaan tehomuunnos tasavirrasta vaih tovirraksi. Jotta mahdollistetaan käytännöllinen rajapinta ja virrankeruu polt- 3 tokennoilta ja sitä seuraava tehomuunnos, polttokennot valmistetaan pinoina sisältäen useita sarjaankytkentä yksittäisiä kennoja.

Polttokennojärjestelmissä, jotka käsittävät useita pinoja pinojen sähköinen 5 keskinäiskytkentä topologia on avain suunnitteluparametri. Useiden pinojen sarjaankytkentä mahdollistaa pienemmät kaapelointi- ja tehomuunnoshäviöt kuten myös pienemmät kustannukset komponenteille. Sähköiset eritysrajoi-tukset kuten myös polttokennokuorman edullinen toimintajännitetaso tyypillisesti kuitenkin rajoittaa sarjaankytkettävien pinojen sopivaa määrää. Näin 10 ollen, jos vaaditaan korkeampia tehotasoja kuin mitä voidaan saavuttaa yksittäisellä sarjaankytkettyjen pinojen ketjulla, jonkinlainen pinojen tai pino-ryhmien rinnankytkentä tulee välttämättömäksi.

Kun sähkölähteitä kuten esimerkiksi polttokennoja kytketään rinnakkaisesti, 15 epätasaista kuormanjakoa voi ilmetä, jos yksittäisten lähteiden sähköisissä ominaisuuksissa on poikkeamia. Polttokennoilla tämä on merkittävä kysymys, koska epätasainen kuormanjako voi vähentää tehokkuutta johtuen pienentyneestä polttoaineen hyödyntämisasteesta ja/tai merkittävästi heikentää niitä polttokennoja, jotka toimivat keskimääräisen virran yläpuolella. Johtuen sar-20 jaresistanssin sisäisistä vaihteluista pinojen välillä kuten myös vaihteluista iässä, lämpötilassa, jne. epätasainen kuormanjako on jossain määrin tyypillisesti odotettavissa, jos pinot kytketään suoraan rinnakkaisesti. Pinojen sähköinen rinnankytkentä on erityisesti ongelmallista korkean lämpötilan poltto-c\i kennojärjestelmissä johtuen niiden sisäisen resistanssin luontaisesta negatii- ° 25 visesta lämpötilakertoimesta. Tämä ominaisuus synnyttää positiivisen ta- o kaisinkytkentäkäyttäytymisen rinnankytkettyjen pinojen kuorman jaossa, ts.

^ sanoen pino, jolla on korkeampi virta, lämpenee, mikä on omiaan lisäämään | entisestään virtaa johtuen pienentyneestä sisäisestä resistanssista. Jotta näi- g tä virranjakokysymyksiä vältetään, käytetään usein erillisiä muuntimia kulle-

CD

30 kin pinolle tai pinojen sa rjaa n kytken nä Ile, mikä aiheuttaa huomattavasti kor-£3 keammat kustannukset järjestelmälle.

4

Polttokennoilla on tyypillisesti virtajänniteominaisuudet, jotka vaihtelevat huomattavasti enemmän kuin patterilla. Tyypillinen polttokennon muotoja täysi toiminta-alue 128 ja vertailun vuoksi tyypillinen patterin muoto ja täysi toiminta-alue 130 esitetään kuviossa 3. Kuten kuviosta 3 nähdään tyypillisesti 5 jännitetaso polttokennon nimellistoimintapisteessä 124 on merkittävästi matalampi kuin polttokennon maksimijännite, joka saavutetaan kuormattomissa tai matalan kuorman olosuhteissa. Viitenumero 130 esittää patterin nimellis-toiminta-aluetta, kun taas viitenumero 128 esittää polttokennon toiminta-aluetta. Tästä seuraa se, että tehoelektroniikan ja yleisemmin todettuja polt-10 tokennojen kanssa rajapinnassa olevien kuormien tarvii toimia verrattain laajassa toimintajännitealueessa. Polttokennojen heikentyminen, mitä tapahtuu järjestelmän koko elinkaaren aikana, vähentää lisää jännitteitä täydellä kuormalla vaatien jopa laajemman toiminta-alueen. Tehoelektroniikalle laaja jännitetoiminta-alue vaatii tyypillisesti useita kompromisseja komponenttiva-15 linnoissa ja suodatusmitoituksissa, jotka molemmat asiat vaikuttavat negatiivisesti hintaan ja tehokkuuteen. Esimerkiksi, jos polttokennon nimellistoimin-ta-alue on esimerkiksi 0,6-0,8 V/polttokenno ja avoimen piirin jännite on esimerkiksi 1,1 V/polttokenno, tehoelektroniikan komponentit pitää mitoittaa korkeimman jännitteen mukaisesti, vaikka ne toimivatkin suurimman osan 20 ajasta selvästi pienemmillä jännitteillä.

Suuret polttokennojärjestelmät tyypillisesti käyttävät kolmivaiheista invertte-riä tehon syöttämiseksi verkkoon tai kolmivaihekuormaan. Optimisisääntulon c\i jännite, ts. tasavirtalinkin jännite invertterille on se minimijännite, jolla säröy- c3 25 tymätön ulostulo voidaan muodostaa. Teoreettinen minimijänne on pääjänni- o te kerrottuna sqrt(2):lla, ts. 566 V, kun kyseessä on 400 VAC verkkokytkentä.

^ Tämän jännitteen yläpuolella tarvitaan järkevä jännitemarginaali, jotta kom- | pensoidaan suodattimissa ja kytkimissä sekä verkkojännitevaihtelussa tapah- g tuvia jännitepudotuksia. Tyypillinen tasavirtalinkin asetuspiste 400 VAC in to !£ 30 vertterille on 625 V. Tämän jännitteen yläpuolella tapahtuva toiminta aiheut- ^ taa korkeampi kytkentä ja suodatushäviöitä ja korkeampia sähkömagneettisia päästöjä, kun taas toiminta tämän jännitteen alapuolella voi aiheuttaa vääris- 5 tyneen ulostulon. Suurin sallittu jännite määritetään invertterin komponenttien jännitemitoituksella, tyypillisesti 800 V 400 VAC:lla invertterille, jossa suurin jännite 20 %:n turvallisuusmarginaalin toteuttamiseen on 720 V.

5 Tehon syöttäminen polttokennolta invertterille suoritetaan tyypillisesti joko suoralla kytkennällä invertterille (tai muulle kuormalle) tai syöttämällä poltto-kennoteho DC/DC muuntimen asteen kautta. Jos DC/DC muunninta käytetään, niin silloin jännitetoiminta-alueen sovittaminen voidaan suorittaa DC/DC puolella, ja invertteri voidaan pitää optimissaan koko ajan. Erillisiä DC/DC 10 muuntimia voidaan käyttää polttokennopinojen eri ryhmille, jolloin kukin DC/DC muunnin voi säätää kunkin vastaavan pinoryhmän virtaa, jotta mitätöidään epätasaisia virranjakotilanteita, jotka ovat yleisiä rinnankytketyille pinoille. Mainittujen erillisten DC/DC muuntimien käytöstä aiheutuvat haitat ovat muunnoshäviöt ja lisääntyneen taloudelliset kustannukset, jotka aiheu-15 tuvat mainituista erillisistä muuntimista.

Jos polttokennot kytketään suoraan kuormaan (esimerkiksi invertteriin), silloin niiden jännite, ts. kennojen lukumäärä, täytyy valita siten, että ulostulo-jännite on riittävä myös silloin, kun polttokennoilta on minimiulostulojännite, 20 ts. maksimikuorman tilanteessa. Olettaen, että minimikennojännite on 0,65, 961 kennoa tarvitaan tuottamaan invertterijännitteeksi 625 V. Kuormattomis-sa tilanteissa kennojännitteen ollessa esimerkiksi 1,1 V, ulostulojännite on 1058 V. Tämä vaatii ainakin 1200 V mitoitetut komponentit invertterissä, c\j edullisesti jopa korkeampi jännitemitoitus kuin 800 V komponenteilla. Lisäksi c3 25 invertteri toimii optimijännitteellä vain elinkaaren loppuvaiheen olosuhteissa.

LO

o Nämä kompromissit lisäävät kustannuksia ja vähentävät invertterin tehok-

CO

>- kuutta. Lisäksi huonona asiana on aktiivisten välineiden puute, joilla voitaisiin | säätää rinnankytkettyjen pinojen virranja ka utu mistä. Erityisesti korkeanläm- g pötilan polttokennoille on tyypillistä epätasainen virranjakautuminen sellai- to !£ 30 sessa tilanteessa, jossa niiden sarja resistanssilla on negatiivinen lämpötila- ^ kerroin aiheuttaen erilaisuuksia virranja ka utu m isessa. Pino tai pinojen ryhmä, 6 joka muodostaa korkeamman kuorman, voi olla ylirasittunut ja kärsiä nopeutuneesta palautumattomasta heikentymisestä.

Keksinnön lyhyt selostus 5

Keksinnön tavoitteena on kehittää polttokennojärjestelmän tehokkuutta ja säädettävyyttä taloudellisesti ja jopa sillä mahdollisuudella, että polttokennojärjestelmän fyysisestä koosta saadaan kompaktimpi. Tämä saavutetaan offsetin säätöjäijestelyllä jännitearvojen säätämiseksi polttokennojärjestelmässä 10 polttokennoilla suoritettavaa sähkön tuottamista varten, jokainen polttokenno polttokennojärjestelmässä käsittäen anodipuolen, katodipuolen ja elektrolyytin anodipuolen ja katodipuolen välissä, polttokennojärjestelmä käsittäen ainakin yhden polttokennojen joukon, jossa on ainakin kaksi polttokennoa, ja ainakin yhden kuorman kuormitustehtävän suorittamiseksi. Offsetin säätöjär-15 jestely käsittää jännitteen seurantavälineet kuorman tulojännitteen seuraamiseksi seurantainformaation muodostamiseksi, ohjausprosessorin mainitun seurantainformaation käsittelemiseksi, ainakin yhden offsetin säätölähteen sarjaankytkennässä ainakin yhteen polttokennojen joukkoon, jonka offsetin säätölähteen tehotaso on olennaisen alhainen verrattuna polttokennojen jou-20 kon tehotasoon, ja joka offsetin säätölähde on järjestetty suorittamaan polttokennojen joukon ulostulojännitteen ainakin yksisuuntaisen muuttamisen kuormalle kohdistuvan jännitteen vaihteluvälin pienentämiseksi ainakin yhden informaatioista seurantainformaatio ja käsitelty seurantainformaatio peruses teella, ja offsetin säätöjärjestely käsittää lisäksi välineet ainakin yhden poltto- ° 25 kennojen joukon kytkemiseksi irti kuormasta, kun polttokennojärjestelmässä o havaitaan syy irtikytkemiseen.

cd | Keksinnön kohteena on myös offsetin säätömenetelmä jännitearvojen säätä- g miseksi polttokennojärjestelmässä polttokennoilla suoritettavaa sähkön tuot-

CD

30 tamista varten, jokainen polttokenno polttokennojärjestelmässä käsittäen £3 anodipuolen, katodipuolen ja elektrolyytin anodipuolen ja katodipuolen välis sä. Menetelmässä seurataan polttokennojärjestelmän kuorman sisääntulo- 7 jännitettä seurantainformaation muodostamiseksi, jota käsitellään, ainakin yksi offsetin säätölähde kytketään sarjaan ainakin yhteen polttokennojouk-koon, jonka offsetin säätölähteen tehotaso on olennaisesti matala verrattuna polttokennojoukon tehotasoon, suoritetaan ainakin yhdellä offsetin säätöläh-5 teellä polttokennojoukon ulostulojännitteen ainakin yksisuuntainen muuttaminen kuormalle kohdistuvan jännitteen vaihteluvälin pienentämiseksi ainakin yhden informaatioista seurantainformaatio ja käsitelty seurantainformaa-tio perusteella, ja kytketään ainakin yksi polttokennojen joukko irti kuormasta, kun polttokennojärjestelmässä havaitaan syy irtikytkemiseen.

10

Keksintö perustuu offset säätöön, joka on järjestetty sarjaankytkentään ainakin yhteen polttokennojoukkoon polttokennojärjestelmässä, jonka offset säädön tehotaso on olennaisen matala verrattuna polttokennojoukon teho-tasoon. Mainitulla offset-säädöllä järjestetään ainakin yksisuuntainen poltto-15 kennojoukon ulostulojännitteen muuttaminen kuormaan kohdistuvan jännite-alueen pienentämiseksi polttokennojärjestelmän kuorman sisääntulojännit-teen seurantainformaation perusteella. Keksintö perustuu myös ainakin yhden polttokennojoukon irti kytkemiseen kuormasta, kun syy irtikytkemiseen havaitaan polttokennojärjestelmässä.

20

Keksinnön etuna on, että hyödyntämällä selvästi pientä kompensointitehon määrää keksinnön mukaisesti voidaan saavuttaa tarvittava säätökapasiteetti merkittävillä taloudellisilla säästöillä, fyysisen koon säästöillä ja toimintatehon cm häviöiden pienentymisellä. Esillä olevan keksinnön etuina ovat myös kehitty- ° 25 nyt säädettävyys, ja täten mitä todennäköisimmin polttokennojen pidentynyt 0 elinikä.

CO

| Kuvioluettelo

01 CO CO

!£ 30 Kuvio 1 esittää yksittäisen polttokennon rakennetta, δ C\l

Kuvio 2 esittää esimerkin SOFC laitteesta.

8

Kuvio 3 esittää polttokennon tyypillisen muodon ja toi m intä-alueen ja vertailun vuoksi patterin tyypillinen muoto ja toiminta-alue.

5 Kuvio 4 esittää keksinnön mukaiset esimerkkijännitekäyrät polttokenno- pinojen joukolle 103, tasavirtalinkille, ja positiivisille ja negatiivisille offsetlähteille 140b, 140a.

Kuvio 5 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen esimerkinomaisen edul-10 lisen toteutusmuodon.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksinnön mukainen järjestely käsittää offsetin säätölähteet 140 (kuvio 5), 15 jotka ovat mitoitetut pystymään yhdessä lisäämään tai vähentämään jännitettä välillä esimerkiksi -0,2 V/polttokenno jännitteeseen esimerkiksi 0,13 V/polttokenno, ts., jotta muodostetaan vastaava kompensaatio offset-jännite polttokennojen joukon 103 jännitteelle. Sijoitettuna sarjaan polttokennojen joukon kanssa ja suunniteltuina tarkkaan ja nopeaan sarjaankytkennän ko-20 konaisulostulojännitteen säätöön, polttokennojen ryhmän ulostulojännite yhdistettynä mainituilla offsetin säätölähteillä 140 voidaan pienentää esimerkiksi arvoista 0,65-1,1 V polttokennoa kohden tehokkaasti arvoihin 0,78-0,9 V polttokennoa kohden kuorman näkökulmasta. Esimerkiksi 800 polttokennolle c\i tämä muodostaa 624-720 V jännitetoiminta-alueen, joka on ts. hyväksyttävä c3 25 jännitetoiminta-alue tyypilliselle 400 VAC invertterille, jolla on 800 V mitoite- o tut komponentit. Koska kompensointilähteellä lisätty tai pienennetty jännite

CD

on vain murto-osa kokonaiskennojännitteestä ja virta on sama polttokenno-| jen joukolle, offset-lähteen tehomitoitus on vain murto-osa polttokennojen g joukon tehomitoituksesta. Tästä seuraten, että kustannukset ja häviöt ovat

CD

!£ 30 myös vain murto-osa verrattuna toteutukseen, jossa erillinen DC/DC muun- ^ nin käsittelee yksittäisen polttokennojoukon kokonaistehoa.

9

Kun keksinnön mukainen järjestely käsittää useita polttokennojen joukkoja 103, erillinen offsetin säätölähde 140 voidaan järjestää jokaiselle joukolle. Täten eri joukoille yhdistetyt lähteet voidaan konfiguroida muodostamaan eri offset-jännitteet, jotta kompensoidaan mahdollisia erilaisuuksia joukkojen 5 välisissä jännitteissä. Täten keksintö sisäisesti myös tarjoaa tehokkaat välineet virranjaon aktiiviseksi säätämiseksi olennaisesti rinnakkaisille polttoken-noryhmille pienellä kustannuksella. Kuitenkaan tämän keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelyn edut eivät rajoitu kyseiseen virranjakokompensoin-tiin, kun taas hakijan aiempi patenttihakemus FI20095776 keskittyy virranja-10 kokompensointiasioihin.

Esillä olevan keksinnön mukainen järjestely on kykenevä muodostamaan merkittävän jännitteen, joka on kuitenkin pieni verrattuna polttokennojoukon jännitteeseen. Järjestelyyn on myös kytkettynä pitkälle kehitetty korjauspro-15 sessori. Tämä järjestely voi muodostaa välittömän jänniteoffset-säädön, joka on riittävän suuri pienentämään polttokennojoukon tehollisjännitetoiminta-alueen hyväksyttäviin vaihteluväleihin normaali invertterille.

Kuviossa 5 esitetään esillä olevan keksinnön mukainen esimerkinomainen 20 edullinen toteutusmuoto. Seuraavassa esitetään myös yksityiskohtainen edullinen toteutusmuoto esimerkinomaisilla numeroarvoilla. Offsetkompensointi-jännitteen vaihteluväli voi olla unipolaarinen, esimerkiksi 0-0,3 V/polttokenno rajoittunut ylöspäin tai alaspäin kompensointiin. Tässä esimerkissä polttaen kennopinojen joukko 103 voidaan mitoittaa muodostamaan esimerkiksi 720 V

^ 25 avoimen piirin olosuhteessa ts. arviolta 655 polttokennoa, joissa minimijänni- i 9 te olisi 0,65*654=426 V, missä 199 V:n offset tai arviolta 0,3 V/polttokenno

CD

-1- ylöspäin vaadittaisiin minimijänniteolosuhteissa. Vaihtoehtoisesti polttokenno

X

£ voitaisiin perinteisesti mitoittaa tuottamaan 625 V minimijänniteolosuhteessa, g ts. 961 polttokennoa, missä avoimen kuorman olosuhteessa offsetkompen- !£ 30 soinnin vaatimus on 961*1,1 V-720 V = 337 V tai arviolta 0,35 V/poltto- oj kenno alaspäin. Optimisuorituskykyyn ehdotetaan kuitenkin bipolaarista off- setkompensointia jolla minimoidaan offsetlähteiden 140 (140a, 140b kuvios- 10 sa 5) tehomitoitus ja tarve kompensoinnin suorittamiseen tyypillisissä toimintaolosuhteissa. Bipolaarisen offsetkompensoinnin kyky voidaan toteuttaa yksittäisellä laitteella, joka on kykenevä muodostamaan bipolaarisen ulostulo-jännitteen tai vaihtoehtoisesti kahdella unipolaarisella laitteella, jotka ovat 5 sarjaankytkennässä, ja joilla ovat toisiinsa nähden vastakkaiset polariteetit. Edulliseksi kompensointijännitealueeksi voidaan todeta arviolta -0,12 V/polttokenno-0,2 V/polttokenno kuten aikaisemminkin, ja jännitekompen-sointia vastaan väleillä Upolttokenno > 0,9 V tai Upolttokenno < 0,77 V. Täten suuri osa tyypillisestä toiminta-alueesta, ts. 0,75-0,85 V voidaan suorit-10 taa ilman kompensointia ja täten virtuaalisesti ilman häviötä. Alaspäin kompensoinnin jännitealueelle Upolttokenno > 0,9 V polttokennovirrat ovat pienemmät kuin nimelliset, oletettavasti 50-60 % tai vähemmän kuin nimelliset, missä -0,2 V negatiiviselle offsetarvolle vaadittava tehomitoitus on olennaisesti sama tehomitoitukselle, joka vastaa 0,12 V positiivista offsetarvoa täy-15 dellä virralla.

Jos kaksi offsetin säätölähdettä 140 kytketään sarjaan, sta bi I i teetti syistä johtuen yksi niistä pitäisi olla jänniteohjattu, kun taas toinen niistä voisi olla jän-niteohjattu tai suorittaa virtaohjausta tarkan aktiivisen virranjako-ohjauksen 20 toteuttamiseksi. Esimerkiksi negatiivisen offsetin säätölähde 140a voidaan jänniteohjata ja se voi olla aktiivisena käynnistysvaiheessa, kun taas positiivisen offsetin säätölähde 140b voi toimia virtaohjatussa toimintatilassa koko ajan. Täten, ottamatta huomioon täysin avoimen silmukan toimintaolosuhtei-oj ta, kun positiivista jänniteoffsetsäätöä negatiivisen jänniteoffsetsäädön ylä- ° 25 puolella ei voida sallia, virranjako-ohjaus muodostetaan ainakin yhdellä posi- o tiivisella offsetlähteellä 140b. Useiden pinojen joukon 103 konfiguraatio voi- ^ täisiin järjestää siten, että jokaisella joukolla 103 on nimetty positiivinen off- | setlähde 140b, kun taas yhteistä negatiivista offsetlähdettä 140a käytetään.

O)

CD

CD

30 Viitaten kuvioon 5 esimerkinomaiseen edulliseen toteutusmuotoon, invertteri ^ 146 toimii jänniteohjatussa toimintatilassa, missä säilytetään tasavirtalinkin jännite asetusarvossa, joka annetaan polttokennojärjestelmän ohjausproses- 11 sorilta 120. Käynnistysolosuhteissa DC-jännitteen asetusarvo on maksimiarvossaan, ts. esimerkiksi 720 V, missä negatiivisen offsetin säätölähteella voidaan muodostaa polttokennoille jännite aina avoimen piirin jännitteeseen saakka. Ohjaus, ts. polttokennovirran lisääminen muodostetaan sitten sää-5 tämällä, ts. pienentämällä negatiivisen offsetlähteen 140a jänniteasetusar-voa, jolloin virta alkaa virrata polttokennopinoilta kuormaan, ja täten muodostetaan invertoiva toiminta. Jotta toteutetaan virran jakautumisen säätöä, ohjausprosessori muodostaa virta-asetusarvon positiiviselle offsetlähteelle 140b ja säätää negatiivisen offsetlähteen 140a jännitettä siten, että parhai-10 ten toimivalle pinojen joukolle 103 muodostetaan vain vähän tai ei yhtään positiivista offsetsäätöä. Kun virtaa askelletaan ylös, negatiivinen offsetjänni-te pienenee asteittaisesti alas nollaan, minkä jälkeen jännitteen pienentämistä voidaan jatkaa pienentämällä tasavirtalinkin asetusarvoa alas kohti sen minimiä (625 V) parhaiten toimivan pinojoukon mukaisesti. Kun minimi-15 tasavirtalinkin jännite saavutetaan ja pinojännite jatkaa laskuaan, positiiviset offsetlähteet 140b, jotka toimivat virtaohjatussa toimintatilassa, alkavat sitten muodostamaan lisää ja lisää positiivista jänniteoffsetsäätöä halutun virran ylläpitämiseksi. Täten pinojoukkojen jännite voi pienentyä minimitasavir-talinkin jännitteen alapuolelle, kunnes huonoimmin toimiva joukko saavuttaa 20 minimikeskimääräisen pinojännitteen ts. 0,65 V = > 520 V 800 pinolle.

Kuviossa 4 esitetään keksinnön periaatteiden mukaiset esimerkkijännite-käyrät polttokennopinojen joukolle 103, tasavirtalinkille, ja positiivisille ja ne-c\j gatiivisille offsetlähteille 140b, 140a. Viitenumero 132 edustaa tehokkuus- w 25 käyrää, 134 edustaa tasavirtalinkin jännitekäyrää, 136 edustaa polttokenno- i

LO

o jännitteen käyrää, 138 edustaa positiivisen offsetsäädön käyrää ja 140 edus-

CO

taa negatiivisen offsetsäädön käyrää. Kuvioon 4 liittyen oletetaan, että ero

X

£ eri joukkojen 103 jännitteessä on keskimäärin 10 V, jota kompensoidaan kai- g kiila jännitetasoilla positiivisella offsetlähteellä 140b. Energian läpimenon te- co !£ 30 hokkuutta pinoilta lasketaan olettaen erittäin vaatimaton muuntotehokkuus oj 90 % kompensointilähteille, 1,0 V minimijännitehäviö kullekin kompensointi- 12 lähteelle ja 0,5 % inkrementaalinen invertterin häviö, kun toimitaan 720 V:ssa mieluummin kuin 612 V:ssa.

Kuten kuviosta 4 nähdään läpimenotehokkuus, joka on enemmän kuin 99 %, 5 saavutetaan suurella osaa nimellistoiminta-aluetta samalla, kun yhä säilytetään yksilöllinen virtasäädettävyys jokaiselle pinojoukolle. Lisäämällä DC/DC muuntimien vaatimatonta tehokkuutta tai lisäämällä ohituskytkimiä offsetläh-teiden yli, kun jompikumpi lähde on passiivinen, tehokkuutta voidaan helposti jopa vielä lisätä.

10

Tunnetun tekniikan toteutuksissa, joissa tarvitaan 1200 V:n tai 1300 V:n mitoitettua invertteriä syöttämään 400 V:n verkkoon, ei-optimaalisesta toimin-tajännitteestä ja ei-optimaalisista tehoelektroniikan komponenteista aiheutuvat häviöt voidaan arvioida olevan välillä 2-4 %. Täten kokonaistehon läpi-15 menon näkökulmasta esitetty menetelmä ja järjestely omaa lievän tehok-kuusedullisuuden. Erot eivät ole kuitenkaan rajoittuneita tehokkuuteen, koska voidaan myös pienentää kustannuksia johtuen mahdollisuudesta käyttää normaalia 800 V:n invertterikokoa kun myös saavutetaan kehittynyt säädet-tävyys ja täten mitä todennäköisimmin pinojen pidentynyt elinikä. Verrattuna 20 tunnetun tekniikan järjestelyyn, jossa käytetään yksittäisiä nosto- tai kierrätys DC/DC muuntimia erillisesti kullekin pinoryhmälle, esillä olevalla keksinnön mukaisella järjestelyllä ovat sekä tehokkuus että kustannustekijät selvästi parempia.

C\J

c3 25 Polttokennopinojen joukkojen 103 irtikytkemiseksi invertteristä 146 virheti- o lanteessa tarvitaan kunnolliset välineet 144, jotka ovat ratkaisevia järjestelyn ^ toiminnan ja turvallisuuden kannalta. Invertterin sisääntulojännitettä täytyy | aktiivisesti seurata ja irtikytkentä täytyy toteuttaa 10 millisekunneissa, kun g jännite nousee ulos sallituista rajoista. Edullisesti invertteri 146 tasavirtalinkin

CO

!£ 30 jänniteseurantavälineet 142 voivat olla negatiivisessa offsetlähteessä 140a ^ hyödyntämällä mainittuja seurantavälineitä 142 negatiivisen offsetlähteen 140a ohjauspiiri 141, joka ohjaa ensimmäisen pääpolttokennojoukon kytkintä 13 144a (kuvio 5) mainittuina välineinä 144 polttokennopinojen joukkojen 103 irtikytkemiseksi invertteristä 146. Täten välitön irtikytkentä voidaan toteuttaa ilman, että vaadittaisiin välitöntä toimintaa polttokennojärjestelmän ohjaus-prosessorilta 120 äkillisen jännitenousun tilanteessa, joka johtuu esimerkiksi 5 pinojen kuormituksen epäjatkuvuudesta tai virhetilasta yhdessä tai useammassa offsetlähteessä 140a, 140b. Toista liitintä 144b polttokennopinon bi-polaarisen irtikytkemisen suorittamiseksi voidaan ohjata samalla signaalilla tai vaihtoehtoisesti voidaan ohjata erillisesti esimerkiksi positiivisen offsetlähteen 140b seurantavälineillä 142.

10

Seuraavassa esitetään tiivistetty selostus kuviossa 5 esitettäväsi! edullisesti toteutusmuodosta. Polttokennojoukko 103 käsittää edullisesti ainakin kaksi sarjaa n kytkettyä polttokennopinoa, ja polttokennojärjestelmällä voi olla kaksi tai useampi rinnakkain kytketty polttokennojoukko 103. Polttokennojärjes-15 telmä käsittää ainakin yhden kuorman 146 kuormatoiminnan toteuttamiseksi, ja edullisessa toteutusmuodossa kuorma on invertteri, esimerkiksi DC/AC in-vertteri, invertointitoimenpiteiden suorittamiseksi. Jännitesäätöjärjestely käsittää jänniteseurantavälineet 142 invertterin 146 sisäänsyöttöjännitteen seuraamiseksi, jotta muodostetaan seurantainformaatio, ja polttokennojärjes-20 telmän ohjausprosessorin 120 mainitun seurantainformaation käsittelemiseksi. Offsetsäätöjärjestely käsittää lisäksi offsetlähteet 140a, 140b sarjaankyt-kennöissä ainakin yhdelle polttokennojoukolle 103, joiden offsetlähteen 140a, 140b tehotasot ovat olennaisesti pienet verrattuna polttokennojoukon 103 c\j tehotasoon. Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa nämä offsetlähteet, ts.

w 25 negatiivinen offsetlähde 140a ja positiivinen offsetlähde 140b ovat järjestetyt

LO

9 suorittamaan kaksisuuntaisen siirtämisen, ts. negatiivisen ja positiivisen off-

CD

setsäädön, polttokennojoukon ulostulojännitteelle, jotta vähennetään invert-

X

£ terin jännitetoiminta-aluetta ainakin yhden informaatioista seurantainformaa- g tio ja käsitelty seurantainformaatio perusteella. Negatiivisen offsetlähteen

CD

!£ 30 140a ohjauspiiriä 141 hyödynnetään edullisesti mainittuina seurantavälineinä c3 142, joka ohjauspiiri 141 ohjaa ainakin yhtä pääpolttokennojoukon kytkintä 144a, jota käytetään välineenä 144 ainakin yhden polttokennojoukon irtikyt- 14 kemiseksi kuormasta 146, kun mainitulla seurannalla havaitaan syy kyseeseen irtikytkemiseen.

Keksinnön mukaisessa edullisessa toteutusmuodossa offsetsäätöjärjestely 5 käsittää ainakin yhden erillisen offsetlähteen 140 kullekin joukolle 103 yksilöllisen offsetsäätöarvon muodostamiseksi joukkojen 103 välisten jännite-eroavaisuuksien kompensointia varten. Edullinen offsetsäätöjärjestely käsittää positiivisen offsetlähteen 140b, jolla muodostetaan ainakin positiivinen offsetsäätöarvo ainakin yhdelle polttokennojoukolle 103 ensisijaisesti elinkaa-10 ren loppuvaiheen toimintaan, ja negatiivisen offsetlähteen 140a ainakin negatiivisen offsetsäätöarvon muodostamiseksi ainakin yhdelle polttokennojoukolle 103 ensisijaisesti invertterin 146 olennaisen korkeiden jännitepiikkien eliminointia varten. Yhdessä edullisessa toteutusmuodossa offsetsäätöjärjestely käsittää erilliset positiiviset offsetlähteet 140b kullekin polttokennojoukol-15 le 103, ja yhteisen negatiivisen offsetlähteen 140a kaikille joukoille 103 tai useimmille joukoille 103.

Seuraavaksi selitetään yleiset symbolit offsetsäätölaatikoiden sisällä (140a, 140b): Viitenumero 150 tarkoittaa suodatusastetta, 152 tarkoittaa tasasuun-20 tausastetta, 154 tarkoittaa korkeantaajuuden muunnosastetta ja 156 tarkoittaa ohjattavien kytkinten astetta.

Lisäksi edullisessa toteutusmuodossa offsetsäätöjärjestely käsittää polttoken-c\i nojärjestelmän ohjausprosessorin 120 virranjaon säädön muodostamiseksi

Sj 25 ainakin kahden polttokennopinojen joukon 103 välille muodostamalla ainakin o yksi asetusarvoista virranasetusarvo ja jännitteenasetusarvo positiivista off- ^ settiä säätävälle lähteelle 140b polttokennojärjestelmän jatkuvaa toimintaa | varten, ja säätämällä ainakin yhtä negatiivista offsettia säätävän lähteen g 140a jännitteestä ja virrasta siten, että parhaiten toimivalle polttokennojou- co 30 kolle 103 muodostetaan vähän tai ei yhtään positiivista offsetsäätöä. Mainittu negatiivista offsettia säätävä lähde 140a on ensisijaisesti aktiivinen polttokennojärjestelmän käynnistysprosessin aikana.

15

Keksinnön mukaisessa toteutusmuodossa offsetin säätöjärjestely voi käsittää yksittäisen offsetlähteen 140, joka on kykenevä bipolaariseen ulostulojännit-teeseen bipolaarisen offsetsäätökompensoinnin suorittamiseksi polttokenno-5 joukolle 103. Keksinnön mukaisesti myös offsetsäätöjärjestely voi käsittää kaksi unipolaarista offsetlähdettä 140 sarjaankytkennässä toisiinsa nähden vastakkaisilla polariteeteilla bipolaarisen offsetsäätökompensoinnin suorittamiseksi joukolle 103.

10 Offsetjännitelähteen 140a, 140b käytännön periaate ei ole rajoittunut verkko-jännitteeseen, polttokennojen lukumäärään ja/tai edellä mainittuihin esi-merkkipolttokennojännitealueisiin. Kyseinen periaate voidaan skaalata soveltuvaksi mille tahansa verkkojännitteelle (esimerkiksi 200 V-480 V) ja poltto-kennoteknologialle. Keksinnön mukaisia periaatteita voidaan myös käyttää 15 järjestelmissä, jotka ovat kytkettyinä keskijännitekohteeseen muuntimen kautta. Ohjausprosessori 120 voi käsittää erilaisia analogisia ja/tai digitaalisia elektroniikkatoteutuksia, jotka ovat esimerkiksi ohjelmoitavia prosessori pohjaisia.

20 Yhtä hyvin kuin kuvattuina kiinteäoksidin polttokennoille esillä olevaa keksintöä voidaan myös hyödyntää MCFC (Molten Carbonate Fuel Cells) polttokennoille ja myös muille polttokennoille. MCFC polttokennot ovat korkean lämpötilan polttokennoja, jotka käyttävät suodatusta hiilisuolaseoksesta suspentoi-c\i tunutta jauhemaista kemiallisesti reagoimatonta keraamista matriisielektro- ^ 25 lyyttiä. Myöskään polttokennojärjestelmällä, missä tätä keksintöä hyödynne- 0 tään, ei tarvitse olla takaisinkytkentäjärjestelyä, vaikka takaisinkytkentäjär- ^ jestely esitetään kiinteäoksidin polttokennolaitteen esimerkissä kuviossa 2.

1 CC Q_ g Vaikka keksintöä esitetään viitaten liitteenä oleviin kuvioihin ja selostukseen, <Ω & 30 ei keksintö ole kuitenkaan millään tavoin niihin rajoittunut, vaan keksintöä £3 voidaan muunnella patenttivaatimusten sallimissa rajoissa.

Claims (18)

16

1. Offsetin säätöjärjestely jännitearvojen säätämiseksi polttokennojärjestel-mässä polttokennoilla suoritettavaa sähkön tuottamista varten, jokainen polt-5 tokenno polttokennojärjestelmässä käsittäen anodipuolen (100), katodipuo-len (102) ja elektrolyytin (104) anodipuolen ja katodipuolen välissä, poltto-kennojärjestelmä käsittäen ainakin yhden polttokennojen joukon (103), jossa on ainakin kaksi polttokennoa, ja ainakin yhden kuorman (146) kuormitus-tehtävän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että offsetin säätöjärjestely käsittää 10 jännitteen seurantavälineet (142) kuorman (146) tulojännitteen seuraamiseksi seurantainformaation muodostamiseksi, ohjausprosessorin (120) mainitun seurantainformaation käsittelemiseksi, ainakin yhden offsetin säätöläh-teen (140) sarjaankytkennässä ainakin yhteen polttokennojen joukkoon (103), jonka offsetin säätölähteen (140) tehotaso on olennaisen alhainen 15 verrattuna polttokennojen joukon (103) tehotasoon, ja joka offsetin säätö-lähde on järjestetty suorittamaan polttokennojen joukon ulostulojännitteen ainakin yksisuuntaisen muuttamisen kuormalle (146) kohdistuvan jännitteen vaihteluvälin pienentämiseksi ainakin yhden informaatioista seurantainfor-maatio ja käsitelty seurantainformaatio perusteella, ja offsetin säätöjärjestely 20 käsittää lisäksi välineet (144) ainakin yhden polttokennojen joukon (103) kytkemiseksi irti kuormasta (146), kun polttokennojärjestelmässä havaitaan syy irtikytkemiseen. cv

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen offsetin säätöjäijestely, tunnettu siitä, ° 25 että polttokennojärjestelmä käsittää ainakin kaksi sähköisesti rinnankytkettyä LO o polttokennojoukkoa (103), ja offsetin säätöjärjestely käsittää ainakin yhden ^ erillisen offset säätölähteen (140) kullekin joukolle (103) yksilöllisen kompen- | soinnin muodostamiseksi kullekin joukolle. O) CD CD !£ 30

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen offsetin säätöjärjestely, tunnettu siitä, ^ että polttokennojäijestelmä käsittää negatiivisen offsetin säätölähteen (140a) 17 ainakin negatiivisen offset säätöarvon muodostamiseksi ainakin yhdelle polt-tokennojoukolle (103).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen offsetin säätöjärjestely, tunnettu siitä, 5 että polttokennojärjestelmä käsittää positiivisen offsetin säätölähteen (140b) ainakin positiivisen offset säätöarvon muodostamiseksi ainakin yhdelle polt-tokennojoukolle (103) ensisijaisesti elinkaaren loppuvaiheen toiminnassa.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen offsetin säätöjä rjestely, tunnettu siitä, 10 että offsetin säätöjärjestelmä käsittää yhden erillisen offset säätölähteen (140) kullekin polttokennojoukolle (103), ja yhteisen offset säätölähteen (140), joka on polariteetiltaan vastakkainen kuin mainittu erillinen offset sää-tölähde, kaikille joukoille (103) tai suurimmalle osalle joukoista (103).

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen offsetin säätöjä rjestely, tunnettu siitä, että offsetin säätöjärjestelmä käsittää ohjausprosessorin (120) virranja-kosäädön muodostamiseksi ainakin kahden polttokennojoukon välille antamalla ainakin yksi asetusarvoista virran asetusarvo ja jännitteen asetusarvo positiivisen offsetin säätölähteelle (140b) polttokennojärjestelmän jatkuvaa 20 toimintaa varten ja ohjaamalla ainakin yhtä negatiivisen offsetin säätölähteen (140a) säätöarvoista jännite ja virta siten, että parhaiten toimivalle polttokennojoukolle (103) annetaan vähän tai ei yhtään positiivista offset säätöä, ja joka negatiivisen offsetin säätölähde (140a) on ensisijaisesti aktiivisena c\i polttokennojärjestelmän käynnistysprosessin aikana. O -ΜΓ <m 25

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen offsetin säätöjä rjestely, tunnettu siitä, ^ että offsetin säätöjärjestelmä käsittää jännitteen seurantavälineet (142) ne- | gatiivisen offsetin säätölähteessä (140a) hyödyntämällä negatiivisen offsetin g säätölähteen (140a) ohjauspiiriä (141) mainittuina seurantavälineinä (142), CD !£ 30 joka ohjauspiiri (141) ohjaa ainakin yhtä pääpolttokennojoukon kytkintä ^ (144) mainittuina välineinä (144) ainakin yhden polttokennojoukon (103) 18 irtikytkemiseksi kuormasta (146), kun syy irtikytkemiseksi havaitaan poltto-kennojärjestelmässä mainitulla monitoroinnilla.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen offsetin säätöjärjestely, tunnettu siitä, 5 että offsetin säätöjärjestelmä käsittää yksittäisen offsetin säätölähteen (140) bipolaarisen ulostulojännitteen muodostamiseksi bipolaarista offset kompensointia varten.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen offsetin säätöjärjestely, tunnettu siitä, 10 että offsetin säätöjärjestelmä käsittää kaksi unipolaarista offsetin säätöläh- dettä (140) sarjaankytkennässä ja toisiinsa nähden vastakkaisilla polariteeteilla bipolaarisen offset kompensoinnin suorittamiseksi.

10. Offsetin säätömenetelmä jännitearvojen säätämiseksi polttokennojärjes-15 telmässä polttokennoilla suoritettavaa sähkön tuottamista varten, jokainen polttokenno polttokennojärjestelmässä käsittäen anodipuolen (100), katodi-puolen (102) ja elektrolyytin (104) anodipuolen ja katodipuolen välissä, tunnettu siitä, että menetelmässä seurataan polttokennojäijestelmän kuorman (146) sisääntulojännitettä seurantainformaation muodostamiseksi, jota käsi-20 tellään, ainakin yksi offsetin säätölähde (140) kytketään sarjaan ainakin yhteen polttokennojoukkoon (103), jonka offsetin säätölähteen (140) tehotaso on olennaisesti matala verrattuna polttokennojoukon (103) tehotasoon, suoritetaan ainakin yhdellä offsetin säätölähteellä (140) polttokennojoukon ulos-c\j tulojännitteen ainakin yksisuuntainen muuttaminen kuormalle (146) kohdis- ™ 25 tuvan jännitteen vaihteluvälin pienentämiseksi ainakin yhden informaatioista o seurantainformaatio ja käsitelty seurantainformaatio perusteella, ja kytketään ^ ainakin yksi polttokennojen joukko (103) irti kuormasta (146), kun poltto- | kennojärjestelmässä havaitaan syy irtikytkemiseen. CD CO CO

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu ^ siitä, että suoritetaan ainakin yhdellä erillisellä offsetin säätölähteellä (140) ainakin kahdessa sähköisesti rinnankytketyssä polttokennojoukossa (103) 19 polttokennojoukon ulostulojännitteen ainakin yksisuuntainen muuttaminen yksilöllisen kompensoinnin muodostamiseksi kullekin joukolle.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu 5 siitä, että ainakin negatiivinen offset säätöarvo muodostetaan ainakin yhdelle polttokennojoukolle (103) negatiivisella offsetin säätölähteellä (140a).

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu siitä, että ainakin positiivinen offset säätöarvo muodostetaan ainakin yhdelle 10 polttokennojoukolle (103) ensisijaisesti elinkaaren loppuvaiheen toimintaan positiivisella offsetin säätölähteellä (140a).

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään erillistä offsetin säätölähteen (140) kulle- 15 kin polttokennojoukolle (103), ja yhteistä offsetin säätölähdettä (140), joka on polariteetiltaan vastakkainen kuin mainittu erillinen offset säätölähde, kaikille joukoille (103) tai suurimmalle osalle joukoista (103).

15. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu 20 siitä, että virranjakosäätö muodostetaan ainakin kahden polttokennojoukon (103) välille antamalla ainakin yksi asetusarvoista virran asetusarvo ja jännitteen asetusarvo positiivisen offsetin säätölähteelle (140b) polttokennojärjes-telmän jatkuvaa toimintaa varten ja ohjaamalla ainakin yhtä negatiivisen off-c\i setin säätölähteen (140a) säätöarvoista jännite ja virta siten, että parhaiten c3 25 toimivalle polttokennojoukolle (103) annetaan vähän tai ei yhtään positiivista 0 offset säätöä, ja joka negatiivisen offsetin säätölähde (140a) on ensisijaisesti CD aktiivisena polttokennojärjestelmän käynnistysprosessin aikana. CC CL

16. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu CD !£ 30 siitä, että menetelmässä seurataan polttokennojärjestelmän kuorman (146) ^ sisääntulojännitettä käyttämällä ohjauspiiriä (141), joka on negatiivisen off setin säätölähteessä (140a) hyödyntämällä negatiivisen offsetin säätölähteen 20 (140a) ohjauspiiriä (141) mainitussa seurannassa, joka ohjauspiiri (141) ohjaa ainakin yhtä pääpolttokennojoukon kytkintä (144) ainakin yhden poltto-kennojoukon (103) irtikytkemiseksi kuormasta (146), kun syy irtikytkemiseksi havaitaan polttokennojärjestelmässä mainitulla monitoroinnilla. 5

17. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä hyödynnetään yksittäisen offsetin säätölähteen (140) bipolaarista ulostulojännitettä bipolaarisen offset kompensoinnin suorittamiseksi. 10

18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen offsetin säätömenetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä yhdistetään kaksi unipolaarista offsetin säätölähdet-tä (140) sarjaa n kytkentää n ja toisiinsa nähden vastakkaisilla polariteeteilla bipolaarisen offset kompensoinnin suorittamiseksi. 15 OJ δ (M uS cp CO X cc CL O) CO CD LO δ (M 21