JP2000353535A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池と２次電池とを備えた燃料電池シス
テムにおいて、この燃料電池の利用率を改善した燃料電
池システムを提供する。 【解決手段】 負荷電流S29に要求される値を示す要求
負荷信号S30bから２次電池24に対する充電電力が除かれ
た値が求められ、この値に基づいて燃料電池の目標発電
量が算出される。そのため、規定上限値に充電された状
態の２次電池24に対して充電電力が供給されることがな
く、燃料電池21の利用率の低下が防止されると共に２次
電池24の過充電が防止され、且つ燃料電池21の暴走が防
止される。又、規定下限値に放電された状態の２次電池
24に充電電力が供給され、且つこの２次電池24から放電
電力が出力されることがない。そのため、２次電池24の
過放電が防止される。
テムにおいて、この燃料電池の利用率を改善した燃料電
池システムを提供する。 【解決手段】 負荷電流S29に要求される値を示す要求
負荷信号S30bから２次電池24に対する充電電力が除かれ
た値が求められ、この値に基づいて燃料電池の目標発電
量が算出される。そのため、規定上限値に充電された状
態の２次電池24に対して充電電力が供給されることがな
く、燃料電池21の利用率の低下が防止されると共に２次
電池24の過充電が防止され、且つ燃料電池21の暴走が防
止される。又、規定下限値に放電された状態の２次電池
24に充電電力が供給され、且つこの２次電池24から放電
電力が出力されることがない。そのため、２次電池24の
過放電が防止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、燃料電池
と該燃料電池の過渡出力変動時の要求電力に対する不足
分をバックアップするための２次電池等の電気エネルギ
ーバッファとを搭載したハイブリッド車等に設けられ、
特に該燃料電池の利用率の低下を防止した燃料電池シス
テムに関するものである。
と該燃料電池の過渡出力変動時の要求電力に対する不足
分をバックアップするための２次電池等の電気エネルギ
ーバッファとを搭載したハイブリッド車等に設けられ、
特に該燃料電池の利用率の低下を防止した燃料電池シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献；特公平8-31328 号公報 図２は、前記文献に記載された従来の燃料電池システム
の一例を示す概略の構成図である。この燃料電池システ
ムは、与えられた改質ガスを燃料として該燃料の量に対
応した出力電流S1を発生する燃料電池1を有している。
燃料電池1には、改質部1aが付属している。改質部1a
は、前記改質ガスの供給量の指令値S11aを入力して該指
令値S11aに対応した量の該改質ガスを燃料電池1に与え
ると共に、出力電流S1の限界電流値S1aを出力する機能
を有している。出力電流S1は、電流検出部2で検出され
るようになっている。電流検出部2は、出力電流S1の電
流値を検出して電流検出値S2を出力するものである。燃
料電池1の出力側には、降圧型の DC/DCコンバータで構
成された電流調整部3が接続されている。電流調整部3
は、出力電流S1を入力し、与えられた電流調整信号S11b
に基づいて該出力電流S1の電流値を調整して出力電流S3
を出力する機能を有している。電流調整部3の出力側に
は、出力電流S3の一部が充電電流S3aとして供給されて
充電されるか、又は放電電流S4を出力する電気エネルギ
ーバッファ（例えば、２次電池）4が接続されている。
２次電池4には、該２次電池4の温度を検出して温度検出
値S4a を出力する温度検出部4aが付属している。充電電
流S3a及び放電電流S4は、電流検出部5で検出されるよう
になっている。電流検出部5は、充電電流S3a又は放電電
流S4の電流値を検出して電流検出値S5を出力するもので
ある。電流調整部3には、２次電池4の電圧値を検出して
電圧検出値S6を出力する電圧検出部6が接続されてい
る。
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献；特公平8-31328 号公報 図２は、前記文献に記載された従来の燃料電池システム
の一例を示す概略の構成図である。この燃料電池システ
ムは、与えられた改質ガスを燃料として該燃料の量に対
応した出力電流S1を発生する燃料電池1を有している。
燃料電池1には、改質部1aが付属している。改質部1a
は、前記改質ガスの供給量の指令値S11aを入力して該指
令値S11aに対応した量の該改質ガスを燃料電池1に与え
ると共に、出力電流S1の限界電流値S1aを出力する機能
を有している。出力電流S1は、電流検出部2で検出され
るようになっている。電流検出部2は、出力電流S1の電
流値を検出して電流検出値S2を出力するものである。燃
料電池1の出力側には、降圧型の DC/DCコンバータで構
成された電流調整部3が接続されている。電流調整部3
は、出力電流S1を入力し、与えられた電流調整信号S11b
に基づいて該出力電流S1の電流値を調整して出力電流S3
を出力する機能を有している。電流調整部3の出力側に
は、出力電流S3の一部が充電電流S3aとして供給されて
充電されるか、又は放電電流S4を出力する電気エネルギ
ーバッファ（例えば、２次電池）4が接続されている。
２次電池4には、該２次電池4の温度を検出して温度検出
値S4a を出力する温度検出部4aが付属している。充電電
流S3a及び放電電流S4は、電流検出部5で検出されるよう
になっている。電流検出部5は、充電電流S3a又は放電電
流S4の電流値を検出して電流検出値S5を出力するもので
ある。電流調整部3には、２次電池4の電圧値を検出して
電圧検出値S6を出力する電圧検出部6が接続されてい
る。
【０００３】温度検出部4a、電流検出部5及び電圧検出
部6には、２次電池管理部7が接続されている。２次電池
管理部7は、温度検出値S4a、電流検出値S5及び電圧検出
値S6を入力して２次電池4の定格容量に対する充電残容
量の比率を示す充電状態（Surplus of Charge、以下、
「ＳＯＣ」という）S7a を算出すると共に、該２次電池
4から出力される電力値を示す２次電池電力値S7b を算
出する機能を有している。出力電流S3及び放電電流S4
は、電流検出部8で検出されるようになっている。電流
検出部8は、出力電流S3及び放電電流S4の電流値を検出
して電流検出値S8を出力するものである。更に、電流調
整部3には、負荷駆動部9が接続されている。負荷駆動部
9は、出力電流S3及び放電電流S4を入力し、与えられた
負荷制御信号S10aに応じた負荷電流S9を負荷Ｌに供給す
るものである。負荷駆動部9には、負荷制御部10が接続
されている。負荷制御部10は、負荷電流S9の目標値を示
す入力信号acと電流検出値S8とを入力し、該負荷電流S9
に要求される値を示す要求負荷信号S10bと負荷制御信号
S10aとを出力するものである。改質部1a、電流検出部
2、電流調整部3、２次電池管理部7及び負荷制御部10に
は、制御部11が接続されている。制御部11は、限界電流
値S1a、電流検出値S2、ＳＯＣS7a 、２次電池電力値S7b
及び要求負荷信号S10bを入力し、指令値S11a及び電流調
整信号S11bを出力する機能を有している。
部6には、２次電池管理部7が接続されている。２次電池
管理部7は、温度検出値S4a、電流検出値S5及び電圧検出
値S6を入力して２次電池4の定格容量に対する充電残容
量の比率を示す充電状態（Surplus of Charge、以下、
「ＳＯＣ」という）S7a を算出すると共に、該２次電池
4から出力される電力値を示す２次電池電力値S7b を算
出する機能を有している。出力電流S3及び放電電流S4
は、電流検出部8で検出されるようになっている。電流
検出部8は、出力電流S3及び放電電流S4の電流値を検出
して電流検出値S8を出力するものである。更に、電流調
整部3には、負荷駆動部9が接続されている。負荷駆動部
9は、出力電流S3及び放電電流S4を入力し、与えられた
負荷制御信号S10aに応じた負荷電流S9を負荷Ｌに供給す
るものである。負荷駆動部9には、負荷制御部10が接続
されている。負荷制御部10は、負荷電流S9の目標値を示
す入力信号acと電流検出値S8とを入力し、該負荷電流S9
に要求される値を示す要求負荷信号S10bと負荷制御信号
S10aとを出力するものである。改質部1a、電流検出部
2、電流調整部3、２次電池管理部7及び負荷制御部10に
は、制御部11が接続されている。制御部11は、限界電流
値S1a、電流検出値S2、ＳＯＣS7a 、２次電池電力値S7b
及び要求負荷信号S10bを入力し、指令値S11a及び電流調
整信号S11bを出力する機能を有している。
【０００４】次に、図２の動作を説明する。制御部11か
ら改質ガスの供給量の指令値S11aが改質部1aに送出さ
れ、該改質部1aから該指令値S11aに対応した量の該改質
ガスが燃料として燃料電池1に与えられる。燃料電池1か
ら燃料の量に対応した出力電流S1が出力される。出力電
流S1の電流値は電流検出部2で検出され、該電流検出部2
から電流検出値S2が出力される。又、改質部1aから出力
電流S1の限界電流値S1aが出力される。出力電流S1は、
電流調整部3で電流調整信号S11bに基づいて電流値が調
整され、該電流調整部3から出力電流S3が出力される。
出力電流S3の一部は、充電電流S3aとして２次電池4に供
給され、２次電池4から放電電流S4が出力される。２次
電池4の温度は温度検出部4aで検出され、該温度検出部4
aから温度検出値S4a が出力される。充電電流S3a及び放
電電流S4は、電流検出部5で検出され、該電流検出部5か
ら電流検出値S5が出力される。２次電池4の電圧値は電
圧検出部6で検出され、該電圧検出部6から電圧検出値S6
が出力される。
ら改質ガスの供給量の指令値S11aが改質部1aに送出さ
れ、該改質部1aから該指令値S11aに対応した量の該改質
ガスが燃料として燃料電池1に与えられる。燃料電池1か
ら燃料の量に対応した出力電流S1が出力される。出力電
流S1の電流値は電流検出部2で検出され、該電流検出部2
から電流検出値S2が出力される。又、改質部1aから出力
電流S1の限界電流値S1aが出力される。出力電流S1は、
電流調整部3で電流調整信号S11bに基づいて電流値が調
整され、該電流調整部3から出力電流S3が出力される。
出力電流S3の一部は、充電電流S3aとして２次電池4に供
給され、２次電池4から放電電流S4が出力される。２次
電池4の温度は温度検出部4aで検出され、該温度検出部4
aから温度検出値S4a が出力される。充電電流S3a及び放
電電流S4は、電流検出部5で検出され、該電流検出部5か
ら電流検出値S5が出力される。２次電池4の電圧値は電
圧検出部6で検出され、該電圧検出部6から電圧検出値S6
が出力される。
【０００５】温度検出値S4a、電流検出値S5及び電圧検
出値S6は２次電池管理部7に入力され、該２次電池管理
部7からＳＯＣS7a 及び２次電池電力値S7b が出力され
る。出力電流S3及び放電電流S4は電流検出部8で検出さ
れ、該電流検出部8から電流検出値S8が出力される。出
力電流S3及び放電電流S4は負荷駆動部9に入力され、該
負荷駆動部9から負荷制御信号S10aに応じた負荷電流S9
が負荷Ｌに供給される。負荷電流S9の目標値を示す入力
信号ac及び電流検出値S8は負荷制御部10に入力され、該
負荷制御部10から要求負荷信号S10b及び負荷制御信号S1
0aが出力される。限界電流値S1a、電流検出値S2、ＳＯ
ＣS7a 、２次電池電力値S7b及び要求負荷信号S10bは制
御部11に入力され、該制御部11から指令値S11a及び電流
調整信号S11bが出力される。この制御部11は、負荷Ｌが
大きく変動し、燃料電池1の応答が間に合わない場合で
も、負荷Ｌに対して安定した電力を供給するように動作
し、且つ燃料電池1の発電量に２次電池4のＳＯＣS7aに
応じた補正を加えることにより、２次電池4の過放電や
過充電を防止する。
出値S6は２次電池管理部7に入力され、該２次電池管理
部7からＳＯＣS7a 及び２次電池電力値S7b が出力され
る。出力電流S3及び放電電流S4は電流検出部8で検出さ
れ、該電流検出部8から電流検出値S8が出力される。出
力電流S3及び放電電流S4は負荷駆動部9に入力され、該
負荷駆動部9から負荷制御信号S10aに応じた負荷電流S9
が負荷Ｌに供給される。負荷電流S9の目標値を示す入力
信号ac及び電流検出値S8は負荷制御部10に入力され、該
負荷制御部10から要求負荷信号S10b及び負荷制御信号S1
0aが出力される。限界電流値S1a、電流検出値S2、ＳＯ
ＣS7a 、２次電池電力値S7b及び要求負荷信号S10bは制
御部11に入力され、該制御部11から指令値S11a及び電流
調整信号S11bが出力される。この制御部11は、負荷Ｌが
大きく変動し、燃料電池1の応答が間に合わない場合で
も、負荷Ｌに対して安定した電力を供給するように動作
し、且つ燃料電池1の発電量に２次電池4のＳＯＣS7aに
応じた補正を加えることにより、２次電池4の過放電や
過充電を防止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
図２の燃料電池システムでは、次のような課題があっ
た。図３は、図２中の出力電流S3及び放電電流S4の一例
を示す特性図であり、縦軸に電圧、及び横軸に電流がと
られている。図２の燃料電池システムでは、図３に示す
ように、出力電流S3の電流値が約140A以下の領域Ｃで
は、該出力電流S3の電圧が２次電池4の無負荷時の電圧
（即ち、約325V）よりも大きく、燃料電池1から２次電
池4へ正常に充電される。出力電流S3の電流値が約140A
以上の領域Ｄでは、該出力電流S3の電圧が２次電池4の
無負荷時の電圧よりも小さくなり、燃料電池1から２次
電池4へ充電されない。ところが、制御部11は、燃料電
池1の発電量に２次電池4のＳＯＣS7aに応じた補正を加
えることによって該燃料電池1を制御するので、該燃料
電池1から該ＳＯＣS7a及び負荷Ｌに対応した出力電流S1
が出力される。そのため、出力電流S1には、２次電池4
に対する充電電流が含まれているが、この充電電流が２
次電池4の充電に使用されず、燃料電池1の利用率が著し
く低下するという課題があった。その上、２次電池4が
充電されないので、ＳＯＣS7aが上昇せず、燃料電池1に
対する燃料の供給量が更に増加し、該燃料電池1の燃料
制御系の図示しないオフガス燃焼器、蒸発器及び改質器
が過熱して暴走し、燃料の利用率が極度に低下すること
があるという課題があった。
図２の燃料電池システムでは、次のような課題があっ
た。図３は、図２中の出力電流S3及び放電電流S4の一例
を示す特性図であり、縦軸に電圧、及び横軸に電流がと
られている。図２の燃料電池システムでは、図３に示す
ように、出力電流S3の電流値が約140A以下の領域Ｃで
は、該出力電流S3の電圧が２次電池4の無負荷時の電圧
（即ち、約325V）よりも大きく、燃料電池1から２次電
池4へ正常に充電される。出力電流S3の電流値が約140A
以上の領域Ｄでは、該出力電流S3の電圧が２次電池4の
無負荷時の電圧よりも小さくなり、燃料電池1から２次
電池4へ充電されない。ところが、制御部11は、燃料電
池1の発電量に２次電池4のＳＯＣS7aに応じた補正を加
えることによって該燃料電池1を制御するので、該燃料
電池1から該ＳＯＣS7a及び負荷Ｌに対応した出力電流S1
が出力される。そのため、出力電流S1には、２次電池4
に対する充電電流が含まれているが、この充電電流が２
次電池4の充電に使用されず、燃料電池1の利用率が著し
く低下するという課題があった。その上、２次電池4が
充電されないので、ＳＯＣS7aが上昇せず、燃料電池1に
対する燃料の供給量が更に増加し、該燃料電池1の燃料
制御系の図示しないオフガス燃焼器、蒸発器及び改質器
が過熱して暴走し、燃料の利用率が極度に低下すること
があるという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、燃料電池システムにおいて、与えられた
改質ガスを燃料として該燃料の量に対応した第１の出力
電流を発生する燃料電池と、前記改質ガスの供給量の指
令値を入力して該指令値に対応した量の該改質ガスを前
記燃料電池に与えると共に、前記第１の出力電流の限界
電流値を出力する改質部と、前記第１の出力電流の電流
値を検出して第１の電流検出値を出力する第１の電流検
出部と、降圧型の DC/DCコンバータで構成され、前記第
１の出力電流を入力し、与えられた電流調整信号に基づ
いて該第１の出力電流の電流値を調整して第２の出力電
流を出力する電流調整部と、前記第２の出力電流の一部
が充電電流として供給されて充電されるか、又は放電電
流を出力する２次電池と、前記２次電池の温度を検出し
て温度検出値を出力する温度検出部と、前記充電電流又
は前記放電電流の電流値を検出して第２の電流検出値を
出力する第２の電流検出部と、前記２次電池の電圧値を
検出して電圧検出値を出力する電圧検出部と、前記温度
検出値、第２の電流検出値及び電圧検出値を入力して前
記２次電池の定格容量に対する残容量の比率を示すＳＯ
Ｃを算出すると共に、該２次電池から出力される電力値
を示す２次電池電力値を算出する２次電池管理部と、前
記第２の出力電流及び放電電流の電流値を検出して第３
の電流検出値を出力する第３の電流検出部と、前記第２
の出力電流及び前記放電電流を入力し、与えられた負荷
制御信号に応じた負荷電流を負荷に供給する負荷駆動部
と、前記負荷電流の目標値を示す入力信号と前記第３の
電流検出値とを入力し、該負荷電流に要求される値を示
す要求負荷信号と前記負荷制御信号とを出力する負荷制
御部と、 前記限界電流値、第１の電流検出値、ＳＯ
Ｃ、２次電池電力値及び要求負荷信号を入力し、前記指
令値及び電流調整信号を出力する制御部とを、備えてい
る。
に、本発明は、燃料電池システムにおいて、与えられた
改質ガスを燃料として該燃料の量に対応した第１の出力
電流を発生する燃料電池と、前記改質ガスの供給量の指
令値を入力して該指令値に対応した量の該改質ガスを前
記燃料電池に与えると共に、前記第１の出力電流の限界
電流値を出力する改質部と、前記第１の出力電流の電流
値を検出して第１の電流検出値を出力する第１の電流検
出部と、降圧型の DC/DCコンバータで構成され、前記第
１の出力電流を入力し、与えられた電流調整信号に基づ
いて該第１の出力電流の電流値を調整して第２の出力電
流を出力する電流調整部と、前記第２の出力電流の一部
が充電電流として供給されて充電されるか、又は放電電
流を出力する２次電池と、前記２次電池の温度を検出し
て温度検出値を出力する温度検出部と、前記充電電流又
は前記放電電流の電流値を検出して第２の電流検出値を
出力する第２の電流検出部と、前記２次電池の電圧値を
検出して電圧検出値を出力する電圧検出部と、前記温度
検出値、第２の電流検出値及び電圧検出値を入力して前
記２次電池の定格容量に対する残容量の比率を示すＳＯ
Ｃを算出すると共に、該２次電池から出力される電力値
を示す２次電池電力値を算出する２次電池管理部と、前
記第２の出力電流及び放電電流の電流値を検出して第３
の電流検出値を出力する第３の電流検出部と、前記第２
の出力電流及び前記放電電流を入力し、与えられた負荷
制御信号に応じた負荷電流を負荷に供給する負荷駆動部
と、前記負荷電流の目標値を示す入力信号と前記第３の
電流検出値とを入力し、該負荷電流に要求される値を示
す要求負荷信号と前記負荷制御信号とを出力する負荷制
御部と、 前記限界電流値、第１の電流検出値、ＳＯ
Ｃ、２次電池電力値及び要求負荷信号を入力し、前記指
令値及び電流調整信号を出力する制御部とを、備えてい
る。
【０００８】前記制御部は、前記ＳＯＣを入力し、該Ｓ
ＯＣに応じた前記２次電池の入出力の目標電力値を出力
する２次電池目標電力テーブルと、前記２次電池の入出
力の目標電力値から前記２次電池電力値を減算して第１
の減算結果を出力する第１の減算部と、前記第１の減算
結果を入力してPI制御（但し、P;比例、I;積分）し、第
１の制御結果を出力する第１のPI制御部と、前記ＳＯ
Ｃ、要求負荷信号及び第１の制御結果を入力し、該第１
の制御結果の値を該ＳＯＣ及び該要求負荷信号の値に対
応した前記２次電池電力値の範囲内に制限して前記２次
電池に対する充電電力値を出力するリミッタと、前記要
求負荷信号から前記２次電池に対する充電電力値を減算
して第２の減算結果を出力する第２の減算部と、前記第
２の減算結果を入力し、該第２の減算結果を予め求めら
れた前記電流調整部の効率で除算して前記燃料電池の目
標発電量を算出する目標発電量算出部と、前記目標発電
量を前記改質ガスの供給量の指令値に変換する電力／原
料供給量変換部と、前記目標発電量を入力して前記燃料
電池の目標電流値に変換して出力する電力／電流変換部
と、前記燃料電池の目標電流値と前記限界電流値との大
小を比較し、これらのうちの小さい方を選択して前記第
２の出力電流の目標値として出力する比較選択部と、前
記第２の出力電流の目標値から前記第１の電流検出値を
減算して第３の減算結果を出力する第３の減算部と、前
記第３の減算結果を入力してPI制御し、第２の制御結果
を生成して前記電流調整部へ前記電流調整信号として与
える第２のPI制御部とを、備えている。
ＯＣに応じた前記２次電池の入出力の目標電力値を出力
する２次電池目標電力テーブルと、前記２次電池の入出
力の目標電力値から前記２次電池電力値を減算して第１
の減算結果を出力する第１の減算部と、前記第１の減算
結果を入力してPI制御（但し、P;比例、I;積分）し、第
１の制御結果を出力する第１のPI制御部と、前記ＳＯ
Ｃ、要求負荷信号及び第１の制御結果を入力し、該第１
の制御結果の値を該ＳＯＣ及び該要求負荷信号の値に対
応した前記２次電池電力値の範囲内に制限して前記２次
電池に対する充電電力値を出力するリミッタと、前記要
求負荷信号から前記２次電池に対する充電電力値を減算
して第２の減算結果を出力する第２の減算部と、前記第
２の減算結果を入力し、該第２の減算結果を予め求めら
れた前記電流調整部の効率で除算して前記燃料電池の目
標発電量を算出する目標発電量算出部と、前記目標発電
量を前記改質ガスの供給量の指令値に変換する電力／原
料供給量変換部と、前記目標発電量を入力して前記燃料
電池の目標電流値に変換して出力する電力／電流変換部
と、前記燃料電池の目標電流値と前記限界電流値との大
小を比較し、これらのうちの小さい方を選択して前記第
２の出力電流の目標値として出力する比較選択部と、前
記第２の出力電流の目標値から前記第１の電流検出値を
減算して第３の減算結果を出力する第３の減算部と、前
記第３の減算結果を入力してPI制御し、第２の制御結果
を生成して前記電流調整部へ前記電流調整信号として与
える第２のPI制御部とを、備えている。
【０００９】このような構成を採用したことにより、制
御部から改質ガスの供給量の指令値が改質部に送出さ
れ、該改質部から該指令値に対応した量の該改質ガスが
燃料として燃料電池に与えられる。燃料電池から燃料の
量に対応した第１の出力電流が出力される。第１の出力
電流の電流値は第１の電流検出部で検出され、該第１の
電流検出部から第１の電流検出値が出力される。又、改
質部から第１の出力電流の限界電流値が出力される。第
１の出力電流は、電流調整部で電流調整信号に基づいて
電流値が調整され、該電流調整部から第２の出力電流が
出力される。第２の出力電流の一部は、充電電流として
２次電池に供給され、該２次電池から放電電流が出力さ
れる。２次電池の温度は温度検出部で検出され、該温度
検出部から温度検出値が出力される。充電電流及び放電
電流は、第２の電流検出部で検出され、該第２の電流検
出部から第２の電流検出値が出力される。２次電池の電
圧値は電圧検出部で検出され、該電圧検出部から電圧検
出値が出力される。
御部から改質ガスの供給量の指令値が改質部に送出さ
れ、該改質部から該指令値に対応した量の該改質ガスが
燃料として燃料電池に与えられる。燃料電池から燃料の
量に対応した第１の出力電流が出力される。第１の出力
電流の電流値は第１の電流検出部で検出され、該第１の
電流検出部から第１の電流検出値が出力される。又、改
質部から第１の出力電流の限界電流値が出力される。第
１の出力電流は、電流調整部で電流調整信号に基づいて
電流値が調整され、該電流調整部から第２の出力電流が
出力される。第２の出力電流の一部は、充電電流として
２次電池に供給され、該２次電池から放電電流が出力さ
れる。２次電池の温度は温度検出部で検出され、該温度
検出部から温度検出値が出力される。充電電流及び放電
電流は、第２の電流検出部で検出され、該第２の電流検
出部から第２の電流検出値が出力される。２次電池の電
圧値は電圧検出部で検出され、該電圧検出部から電圧検
出値が出力される。
【００１０】温度検出値、第２の電流検出値及び電圧検
出値は２次電池管理部に入力され、該２次電池管理部か
らＳＯＣ及び２次電池電力値が出力される。第２の出力
電流及び放電電流は第３の電流検出部で検出され、該第
３の電流検出部から第３の電流検出値が出力される。第
２の出力電流及び放電電流は負荷駆動部に入力され、該
負荷駆動部から負荷制御信号に応じた負荷電流が負荷に
供給される。負荷電流の目標値を示す入力信号及び第３
の電流検出値は負荷制御部に入力され、該負荷制御部か
ら要求負荷信号及び負荷制御信号が出力される。限界電
流値、第１の電流検出値、ＳＯＣ、２次電池電力値及び
要求負荷信号は制御部に入力され、該制御部から指令値
及び電流調整信号が出力される。
出値は２次電池管理部に入力され、該２次電池管理部か
らＳＯＣ及び２次電池電力値が出力される。第２の出力
電流及び放電電流は第３の電流検出部で検出され、該第
３の電流検出部から第３の電流検出値が出力される。第
２の出力電流及び放電電流は負荷駆動部に入力され、該
負荷駆動部から負荷制御信号に応じた負荷電流が負荷に
供給される。負荷電流の目標値を示す入力信号及び第３
の電流検出値は負荷制御部に入力され、該負荷制御部か
ら要求負荷信号及び負荷制御信号が出力される。限界電
流値、第１の電流検出値、ＳＯＣ、２次電池電力値及び
要求負荷信号は制御部に入力され、該制御部から指令値
及び電流調整信号が出力される。
【００１１】制御部では、ＳＯＣが２次電池目標電力テ
ーブルに入力され、該２次電池目標電力テーブルから該
ＳＯＣに対応した２次電池の入出力の目標電力値が出力
される。目標電力値は、第１の減算部に入力されて２次
電池電力値が減算され、該第１の減算部から第１の減算
結果が出力される。第１の減算結果は、第１のPI制御部
に入力されてPI制御され、該第１のPI制御部から第１の
制御結果が出力される。第１の制御結果は、リミッタに
入力され、ＳＯＣ及び要求負荷信号の値に対応した２次
電池電力値の範囲内に制限され、該リミッタから２次電
池に対する充電電力値が出力される。充電電力値は第２
の減算部に入力され、該第２の減算部で要求負荷信号か
ら該充電電力値が減算されて第２の減算結果が出力され
る。この場合、第２の減算結果は、ＳＯＣの値に応じて
要求負荷信号から２次電池に対する充電電力が除かれた
値、又は、該要求負荷信号に該２次電池に対する充電電
力が加算された値になる。
ーブルに入力され、該２次電池目標電力テーブルから該
ＳＯＣに対応した２次電池の入出力の目標電力値が出力
される。目標電力値は、第１の減算部に入力されて２次
電池電力値が減算され、該第１の減算部から第１の減算
結果が出力される。第１の減算結果は、第１のPI制御部
に入力されてPI制御され、該第１のPI制御部から第１の
制御結果が出力される。第１の制御結果は、リミッタに
入力され、ＳＯＣ及び要求負荷信号の値に対応した２次
電池電力値の範囲内に制限され、該リミッタから２次電
池に対する充電電力値が出力される。充電電力値は第２
の減算部に入力され、該第２の減算部で要求負荷信号か
ら該充電電力値が減算されて第２の減算結果が出力され
る。この場合、第２の減算結果は、ＳＯＣの値に応じて
要求負荷信号から２次電池に対する充電電力が除かれた
値、又は、該要求負荷信号に該２次電池に対する充電電
力が加算された値になる。
【００１２】第２の減算結果は目標発電量算出部に入力
され、該目標発電量算出部で該第２の減算結果が電流調
整部の効率で除算されて燃料電池の目標発電量が算出さ
れる。目標発電量は、電力／原料供給量変換部に入力さ
れて改質ガスの供給量の指令値に変換される。又、目標
発電量は、電力／電流変換部に入力されて燃料電池の目
標電流値に変換される。目標電流値は、比較選択部に入
力されて限界電流値と大小比較され、該比較選択部から
これらのうちの小さい方が第２の出力電流の目標値とし
て出力される。第２の出力電流の目標値は、第３の減算
部に入力されて第１の電流検出値が減算され、該第３の
減算部から第３の減算結果が出力される。第３の減算結
果は第２のPI制御部に入力されてPI制御され、該第２の
PI制御部から電流調整信号が出力される。電流調整信号
は、電流調整部へ送出される。
され、該目標発電量算出部で該第２の減算結果が電流調
整部の効率で除算されて燃料電池の目標発電量が算出さ
れる。目標発電量は、電力／原料供給量変換部に入力さ
れて改質ガスの供給量の指令値に変換される。又、目標
発電量は、電力／電流変換部に入力されて燃料電池の目
標電流値に変換される。目標電流値は、比較選択部に入
力されて限界電流値と大小比較され、該比較選択部から
これらのうちの小さい方が第２の出力電流の目標値とし
て出力される。第２の出力電流の目標値は、第３の減算
部に入力されて第１の電流検出値が減算され、該第３の
減算部から第３の減算結果が出力される。第３の減算結
果は第２のPI制御部に入力されてPI制御され、該第２の
PI制御部から電流調整信号が出力される。電流調整信号
は、電流調整部へ送出される。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態の燃料
電池システムの一例を示す構成図である。この燃料電池
システムは、与えられた改質ガスを燃料として該燃料の
量に対応した出力電流S21を発生する燃料電池21を有し
ている。燃料電池21には、改質部21aが付属している。
改質部21aは、前記改質ガスの供給量の指令値S31aを入
力して該指令値S31aに対応した量の該改質ガスを燃料電
池21に与えると共に、出力電流S21の限界電流値S21aを
出力する機能を有している。出力電流S21は、第１の電
流検出部22で検出されるようになっている。電流検出部
22は、例えば、電流センサ等で構成され、出力電流S21
の電流値を検出して電流検出値S22を出力するものであ
る。燃料電池21の出力側には、降圧型の DC/DCコンバー
タで構成された電流調整部23が接続されている。電流調
整部23は、出力電流S21を入力し、与えられた電流調整
信号S31bに基づいて該出力電流S21の電流値を調整して
出力電流S23を出力する機能を有している。電流調整部2
3の出力側には、出力電流S23の一部が充電電流S23aとし
て供給されて充電されるか、又は放電電流S24を出力す
る２次電池24が接続されている。２次電池24には、例え
ば、温度センサ等で構成され、該２次電池24の温度を検
出して温度検出値S24aを出力する温度検出部24aが付属
している。充電電流S23a及び放電電流S24は、第２の電
流検出部25で検出されるようになっている。電流検出部
25は、例えば、電流センサ等で構成され、充電電流S23a
又は放電電流S24の電流値を検出して電流検出値S25を出
力するものである。電流調整部23には、２次電池24の電
圧値を検出して電圧検出値S26を出力する電圧検出部26
が接続されている。
電池システムの一例を示す構成図である。この燃料電池
システムは、与えられた改質ガスを燃料として該燃料の
量に対応した出力電流S21を発生する燃料電池21を有し
ている。燃料電池21には、改質部21aが付属している。
改質部21aは、前記改質ガスの供給量の指令値S31aを入
力して該指令値S31aに対応した量の該改質ガスを燃料電
池21に与えると共に、出力電流S21の限界電流値S21aを
出力する機能を有している。出力電流S21は、第１の電
流検出部22で検出されるようになっている。電流検出部
22は、例えば、電流センサ等で構成され、出力電流S21
の電流値を検出して電流検出値S22を出力するものであ
る。燃料電池21の出力側には、降圧型の DC/DCコンバー
タで構成された電流調整部23が接続されている。電流調
整部23は、出力電流S21を入力し、与えられた電流調整
信号S31bに基づいて該出力電流S21の電流値を調整して
出力電流S23を出力する機能を有している。電流調整部2
3の出力側には、出力電流S23の一部が充電電流S23aとし
て供給されて充電されるか、又は放電電流S24を出力す
る２次電池24が接続されている。２次電池24には、例え
ば、温度センサ等で構成され、該２次電池24の温度を検
出して温度検出値S24aを出力する温度検出部24aが付属
している。充電電流S23a及び放電電流S24は、第２の電
流検出部25で検出されるようになっている。電流検出部
25は、例えば、電流センサ等で構成され、充電電流S23a
又は放電電流S24の電流値を検出して電流検出値S25を出
力するものである。電流調整部23には、２次電池24の電
圧値を検出して電圧検出値S26を出力する電圧検出部26
が接続されている。
【００１４】温度検出部24a、電流検出部25及び電圧検
出部26には、２次電池管理部27が接続されている。２次
電池管理部27は、例えばＬＵＴ(Look Up Table) 等で構
成され、温度検出値S24a、電流検出値S25及び電圧検出
値S26を入力して２次電池24のＳＯＣS27aを算出すると
共に、該２次電池24から出力される電力値を示す２次電
池電力値S27bを算出する機能を有している。出力電流S2
3及び放電電流S24は、第３の電流検出部28で検出される
ようになっている。電流検出部28は、例えば、電流セン
サ等で構成され、出力電流S23及び放電電流S24の電流値
を検出して電流検出値S28を出力するものである。更
に、電流調整部23には、負荷駆動部29が接続されてい
る。負荷駆動部29は、出力電流S23及び放電電流S24を入
力し、与えられた負荷制御信号S30aに応じた負荷電流S2
9を負荷Ｌに供給するものである。負荷駆動部29には、
負荷制御部30が接続されている。負荷制御部30は、負荷
電流S29の目標値を示す入力信号acと電流検出値S28とを
入力し、該負荷電流S29に要求される値を示す要求負荷
信号S30bと負荷制御信号S30aとを出力するものである。
改質部21a、電流検出部22、電流調整部23、２次電池管
理部27及び負荷制御部30には、制御部31が接続されてい
る。制御部31は、例えば、中央処理装置や多数の論理回
路等で構成され、限界電流値S21a、電流検出値S22、Ｓ
ＯＣS27a、２次電池電力値S27b及び要求負荷信号S30bを
入力し、指令値S31a及び電流調整信号S31bを出力する機
能を有している。
出部26には、２次電池管理部27が接続されている。２次
電池管理部27は、例えばＬＵＴ(Look Up Table) 等で構
成され、温度検出値S24a、電流検出値S25及び電圧検出
値S26を入力して２次電池24のＳＯＣS27aを算出すると
共に、該２次電池24から出力される電力値を示す２次電
池電力値S27bを算出する機能を有している。出力電流S2
3及び放電電流S24は、第３の電流検出部28で検出される
ようになっている。電流検出部28は、例えば、電流セン
サ等で構成され、出力電流S23及び放電電流S24の電流値
を検出して電流検出値S28を出力するものである。更
に、電流調整部23には、負荷駆動部29が接続されてい
る。負荷駆動部29は、出力電流S23及び放電電流S24を入
力し、与えられた負荷制御信号S30aに応じた負荷電流S2
9を負荷Ｌに供給するものである。負荷駆動部29には、
負荷制御部30が接続されている。負荷制御部30は、負荷
電流S29の目標値を示す入力信号acと電流検出値S28とを
入力し、該負荷電流S29に要求される値を示す要求負荷
信号S30bと負荷制御信号S30aとを出力するものである。
改質部21a、電流検出部22、電流調整部23、２次電池管
理部27及び負荷制御部30には、制御部31が接続されてい
る。制御部31は、例えば、中央処理装置や多数の論理回
路等で構成され、限界電流値S21a、電流検出値S22、Ｓ
ＯＣS27a、２次電池電力値S27b及び要求負荷信号S30bを
入力し、指令値S31a及び電流調整信号S31bを出力する機
能を有している。
【００１５】図４は、図１中の制御部31の一例を示す構
成図である。この制御部31は、２次電池目標電力テーブ
ル31-1を有している。２次電池目標電力テーブル31-1
は、例えばＬＵＴ等で構成され、ＳＯＣS27aを入力して
該ＳＯＣS27aに応じた２次電池24の入出力の目標電力値
S31-1を出力するものである。２次電池目標電力テーブ
ル31-1の出力側には、目標電力値S31-1から２次電池電
力値S27bを減算して第１の減算結果S31-2 を出力する第
１の減算部31-2が接続されている。減算部31-2の出力側
には、減算結果S31-2 を入力してPI制御し、第１の制御
結果S31-3を出力する第１のPI制御部31-3が接続されて
いる。PI制御部31-3の出力側には、リミッタ31-4が接続
されている。リミッタ31-4は、例えばＬＵＴ等で構成さ
れ、ＳＯＣS27a、要求負荷信号S30b及び制御結果S31-3
を入力し、該制御結果S31-3 の値を該ＳＯＣS27a及び該
要求負荷信号S30bの値に対応した２次電池電力値S27bの
範囲内に制限して２次電池24に対する充電電力値S31-4
を出力するものである。
成図である。この制御部31は、２次電池目標電力テーブ
ル31-1を有している。２次電池目標電力テーブル31-1
は、例えばＬＵＴ等で構成され、ＳＯＣS27aを入力して
該ＳＯＣS27aに応じた２次電池24の入出力の目標電力値
S31-1を出力するものである。２次電池目標電力テーブ
ル31-1の出力側には、目標電力値S31-1から２次電池電
力値S27bを減算して第１の減算結果S31-2 を出力する第
１の減算部31-2が接続されている。減算部31-2の出力側
には、減算結果S31-2 を入力してPI制御し、第１の制御
結果S31-3を出力する第１のPI制御部31-3が接続されて
いる。PI制御部31-3の出力側には、リミッタ31-4が接続
されている。リミッタ31-4は、例えばＬＵＴ等で構成さ
れ、ＳＯＣS27a、要求負荷信号S30b及び制御結果S31-3
を入力し、該制御結果S31-3 の値を該ＳＯＣS27a及び該
要求負荷信号S30bの値に対応した２次電池電力値S27bの
範囲内に制限して２次電池24に対する充電電力値S31-4
を出力するものである。
【００１６】リミッタ31-4の出力側には、要求負荷信号
S30bから充電電力値S31-4 を減算して第２の減算結果S3
1-5を出力する第２の減算部31-5が接続されている。減
算部31-5の出力側には、目標発電量算出部31-6が接続さ
れている。目標発電量算出部31-6は、減算結果S31-5を
入力し、該減算結果S31-5を予め求められた電流調整部2
3の効率で除算して燃料電池24の目標発電量S31-6を算出
する機能を有している。目標発電量算出部31-6の出力側
には、目標発電量S31-6を前記改質ガスの供給量の指令
値S31aに変換する電力／原料供給量変換部31-7が接続さ
れている。又、目標発電量算出部31-6の出力側には、目
標発電量S31-6を入力して燃料電池24の目標電流値S31-8
に変換して出力する電力／電流変換部31-8が接続されて
いる。電力／電流変換部31-8の出力側には、比較選択部
31-9が接続されている。比較選択部31-9は、目標電流値
S31-8と限界電流値S21aとの大小を比較し、これらのう
ちの小さい方を選択して出力電流S23の目標値S31-9とし
て出力する機能を有している。比較選択部31-9の出力側
には、目標値S31-9から電流検出値S22を減算して第３の
減算結果S31-10を出力する第３の減算部31-10が接続さ
れている。減算部31-10の出力側には、減算結果S31-10
を入力してPI制御し、第２の制御結果を生成して電流調
整部22へ電流調整信号S31bとして与える第２のPI制御部
31-11が接続されている。
S30bから充電電力値S31-4 を減算して第２の減算結果S3
1-5を出力する第２の減算部31-5が接続されている。減
算部31-5の出力側には、目標発電量算出部31-6が接続さ
れている。目標発電量算出部31-6は、減算結果S31-5を
入力し、該減算結果S31-5を予め求められた電流調整部2
3の効率で除算して燃料電池24の目標発電量S31-6を算出
する機能を有している。目標発電量算出部31-6の出力側
には、目標発電量S31-6を前記改質ガスの供給量の指令
値S31aに変換する電力／原料供給量変換部31-7が接続さ
れている。又、目標発電量算出部31-6の出力側には、目
標発電量S31-6を入力して燃料電池24の目標電流値S31-8
に変換して出力する電力／電流変換部31-8が接続されて
いる。電力／電流変換部31-8の出力側には、比較選択部
31-9が接続されている。比較選択部31-9は、目標電流値
S31-8と限界電流値S21aとの大小を比較し、これらのう
ちの小さい方を選択して出力電流S23の目標値S31-9とし
て出力する機能を有している。比較選択部31-9の出力側
には、目標値S31-9から電流検出値S22を減算して第３の
減算結果S31-10を出力する第３の減算部31-10が接続さ
れている。減算部31-10の出力側には、減算結果S31-10
を入力してPI制御し、第２の制御結果を生成して電流調
整部22へ電流調整信号S31bとして与える第２のPI制御部
31-11が接続されている。
【００１７】図５は図４中の２次電池目標電力テーブル
31-1の一例を示す特性図であり、縦軸に目標電力値S31-
1、及び横軸にＳＯＣS27aがとられている。図６は図４
中のリミッタ31-4におけるリミッタテーブルの一例を示
す特性図であり、縦軸に充放電可能電力値S31-4、及び
横軸に要求負荷信号S30bがとられている。これらの図５
及び図６を参照しつつ、図１の燃料電池システムの動作
を説明する。制御部31から改質ガスの供給量の指令値S3
1aが改質部21aに送出され、該改質部21aから該指令値S3
1aに対応した量の該改質ガスが燃料として燃料電池21に
与えられる。燃料電池21から燃料の量に対応した出力電
流S21が出力される。出力電流S21の電流値は電流検出部
22で検出され、該電流検出部22から電流検出値S22が出
力される。又、改質部21aから出力電流S21の限界電流値
S21aが出力される。出力電流S21は、電流調整部23で電
流調整信号S31bに基づいて電流値が調整され、該電流調
整部23から出力電流S23が出力される。出力電流S23の一
部は、充電電流S23aとして２次電池24に供給され、２次
電池24から放電電流S24が出力される。２次電池24の温
度は温度検出部24aで検出され、該温度検出部24aから温
度検出値S24aが出力される。充電電流S23a及び放電電流
S24は、電流検出部25で検出され、該電流検出部25から
電流検出値S25が出力される。２次電池24の電圧値は電
圧検出部26で検出され、該電圧検出部26から電圧検出値
S26が出力される。
31-1の一例を示す特性図であり、縦軸に目標電力値S31-
1、及び横軸にＳＯＣS27aがとられている。図６は図４
中のリミッタ31-4におけるリミッタテーブルの一例を示
す特性図であり、縦軸に充放電可能電力値S31-4、及び
横軸に要求負荷信号S30bがとられている。これらの図５
及び図６を参照しつつ、図１の燃料電池システムの動作
を説明する。制御部31から改質ガスの供給量の指令値S3
1aが改質部21aに送出され、該改質部21aから該指令値S3
1aに対応した量の該改質ガスが燃料として燃料電池21に
与えられる。燃料電池21から燃料の量に対応した出力電
流S21が出力される。出力電流S21の電流値は電流検出部
22で検出され、該電流検出部22から電流検出値S22が出
力される。又、改質部21aから出力電流S21の限界電流値
S21aが出力される。出力電流S21は、電流調整部23で電
流調整信号S31bに基づいて電流値が調整され、該電流調
整部23から出力電流S23が出力される。出力電流S23の一
部は、充電電流S23aとして２次電池24に供給され、２次
電池24から放電電流S24が出力される。２次電池24の温
度は温度検出部24aで検出され、該温度検出部24aから温
度検出値S24aが出力される。充電電流S23a及び放電電流
S24は、電流検出部25で検出され、該電流検出部25から
電流検出値S25が出力される。２次電池24の電圧値は電
圧検出部26で検出され、該電圧検出部26から電圧検出値
S26が出力される。
【００１８】温度検出値S24a、電流検出値S25及び電圧
検出値S26は２次電池管理部27に入力され、該２次電池
管理部27からＳＯＣS27a及び２次電池電力値S27bが出力
される。出力電流S23及び放電電流S24は電流検出部28で
検出され、該電流検出部28から電流検出値S28が出力さ
れる。出力電流S23及び放電電流S24は負荷駆動部29に入
力され、該負荷駆動部29から負荷制御信号S30aに応じた
負荷電流S29が負荷Ｌに供給される。負荷電流S29の目標
値を示す入力信号ac及び電流検出値S28は負荷制御部30
に入力され、該負荷制御部30から要求負荷信号S30b及び
負荷制御信号S30aが出力される。限界電流値S21a、電流
検出値S22、ＳＯＣS27a、２次電池電力値S27b及び要求
負荷信号S30bは制御部31に入力され、該制御部31から指
令値S31a及び電流調整信号S31bが出力される。
検出値S26は２次電池管理部27に入力され、該２次電池
管理部27からＳＯＣS27a及び２次電池電力値S27bが出力
される。出力電流S23及び放電電流S24は電流検出部28で
検出され、該電流検出部28から電流検出値S28が出力さ
れる。出力電流S23及び放電電流S24は負荷駆動部29に入
力され、該負荷駆動部29から負荷制御信号S30aに応じた
負荷電流S29が負荷Ｌに供給される。負荷電流S29の目標
値を示す入力信号ac及び電流検出値S28は負荷制御部30
に入力され、該負荷制御部30から要求負荷信号S30b及び
負荷制御信号S30aが出力される。限界電流値S21a、電流
検出値S22、ＳＯＣS27a、２次電池電力値S27b及び要求
負荷信号S30bは制御部31に入力され、該制御部31から指
令値S31a及び電流調整信号S31bが出力される。
【００１９】制御部31では、ＳＯＣS27aが２次電池目標
電力テーブル31-1に入力され、該２次電池目標電力テー
ブル31-1から該ＳＯＣS27aに対応した２次電池24の入出
力の目標電力値S31-1が出力される。この場合、例えば
図５に示すように、ＳＯＣS27aが50％以上の領域では、
ＳＯＣS27aに対応した２次電池24から出力される放電電
力の目標電力値S31-1が出力される。又、ＳＯＣS27aが5
0％以下の領域では、ＳＯＣS27aに対応した２次電池24
に入力される充電電力の目標電力値S31-1が出力され
る。目標電力値S31-1は、減算部31-2に入力されて２次
電池電力値S27bが減算され、該減算部31-2から減算結果
S31-2 が出力される。減算結果S31-2は、PI制御部31-3
に入力されてPI制御され、該PI制御部31-3から制御結果
S31-3が出力される。制御結果S31-3は、リミッタ31-4に
入力されてＳＯＣS27a及び要求負荷信号S30bの値に対応
した２次電池電力値S27bの範囲内に制限され、該リミッ
タ31-4から２次電池24に対する充電電力値S31-4が出力
される。この場合、例えば図６に示すように、ＳＯＣS2
7aが80%以上の場合、充放電可能電力値S31-4は特性直線
αで表される。そして、特性直線α上の要求負荷信号S3
0bの値に対応した充放電可能電力値S31-4がリミッタ31-
4から出力される。ＳＯＣS27aが20%以下の場合、充放電
可能電力値S31-4は特性曲線βで表される。そして、特
性直線β上の要求負荷信号S30bの値に対応した充放電可
能電力値S31-4がリミッタ31-4から出力される。
電力テーブル31-1に入力され、該２次電池目標電力テー
ブル31-1から該ＳＯＣS27aに対応した２次電池24の入出
力の目標電力値S31-1が出力される。この場合、例えば
図５に示すように、ＳＯＣS27aが50％以上の領域では、
ＳＯＣS27aに対応した２次電池24から出力される放電電
力の目標電力値S31-1が出力される。又、ＳＯＣS27aが5
0％以下の領域では、ＳＯＣS27aに対応した２次電池24
に入力される充電電力の目標電力値S31-1が出力され
る。目標電力値S31-1は、減算部31-2に入力されて２次
電池電力値S27bが減算され、該減算部31-2から減算結果
S31-2 が出力される。減算結果S31-2は、PI制御部31-3
に入力されてPI制御され、該PI制御部31-3から制御結果
S31-3が出力される。制御結果S31-3は、リミッタ31-4に
入力されてＳＯＣS27a及び要求負荷信号S30bの値に対応
した２次電池電力値S27bの範囲内に制限され、該リミッ
タ31-4から２次電池24に対する充電電力値S31-4が出力
される。この場合、例えば図６に示すように、ＳＯＣS2
7aが80%以上の場合、充放電可能電力値S31-4は特性直線
αで表される。そして、特性直線α上の要求負荷信号S3
0bの値に対応した充放電可能電力値S31-4がリミッタ31-
4から出力される。ＳＯＣS27aが20%以下の場合、充放電
可能電力値S31-4は特性曲線βで表される。そして、特
性直線β上の要求負荷信号S30bの値に対応した充放電可
能電力値S31-4がリミッタ31-4から出力される。
【００２０】充放電可能電力値S31-4は減算部31-5に入
力され、該減算部31-5で要求負荷信号S30bから該充放電
可能電力値S31-4が減算されて減算結果S31-5が出力され
る。この場合、要求負荷信号S30bから例えば特性直線α
上の充放電可能電力値S31-4が減算された場合、減算結
果S31-5 は要求負荷信号S30bから２次電池24に対する充
電電力が除かれた値になる。又、要求負荷信号S30bから
例えば特性直線β上の充放電可能電力値S31-4が減算さ
れた場合、要求負荷信号S30bが30kW以上の領域では減算
結果S31-5 は要求負荷信号S30bと同一の値になり、要求
負荷信号S30bが30kW以下の領域では、減算結果S31-5 は
要求負荷信号S30bと２次電池24に対する充電電力とが加
算された値になる。減算結果S31-5は目標発電量算出部3
1-6に入力され、該目標発電量算出部31-6で該減算結果S
31-5が電流調整部23の効率で除算されて燃料電池24の目
標発電量S31-6が算出される。目標発電量S31-6は、電力
／原料供給量変換部31-7に入力されて改質ガスの供給量
の指令値S31aに変換される。又、目標発電量S31-6は、
電力／電流変換部31-8に入力されて燃料電池24の目標電
流値S31-8に変換される。目標電流値S31-8は、比較選択
部31-9に入力されて限界電流値S21aと大小比較され、該
比較選択部31-9からこれらのうちの小さい方が出力電流
S23の目標値S31-9として出力される。目標値S31-9は、
減算部31-10に入力されて電流検出値S22が減算され、該
減算部31-10から減算結果S31-10が出力される。減算結
果S31-10はPI制御部31-11に入力されてPI制御され、該P
I制御部31-11から電流調整信号S31bが出力される。電流
調整信号S31bは、電流調整部22へ送出される。
力され、該減算部31-5で要求負荷信号S30bから該充放電
可能電力値S31-4が減算されて減算結果S31-5が出力され
る。この場合、要求負荷信号S30bから例えば特性直線α
上の充放電可能電力値S31-4が減算された場合、減算結
果S31-5 は要求負荷信号S30bから２次電池24に対する充
電電力が除かれた値になる。又、要求負荷信号S30bから
例えば特性直線β上の充放電可能電力値S31-4が減算さ
れた場合、要求負荷信号S30bが30kW以上の領域では減算
結果S31-5 は要求負荷信号S30bと同一の値になり、要求
負荷信号S30bが30kW以下の領域では、減算結果S31-5 は
要求負荷信号S30bと２次電池24に対する充電電力とが加
算された値になる。減算結果S31-5は目標発電量算出部3
1-6に入力され、該目標発電量算出部31-6で該減算結果S
31-5が電流調整部23の効率で除算されて燃料電池24の目
標発電量S31-6が算出される。目標発電量S31-6は、電力
／原料供給量変換部31-7に入力されて改質ガスの供給量
の指令値S31aに変換される。又、目標発電量S31-6は、
電力／電流変換部31-8に入力されて燃料電池24の目標電
流値S31-8に変換される。目標電流値S31-8は、比較選択
部31-9に入力されて限界電流値S21aと大小比較され、該
比較選択部31-9からこれらのうちの小さい方が出力電流
S23の目標値S31-9として出力される。目標値S31-9は、
減算部31-10に入力されて電流検出値S22が減算され、該
減算部31-10から減算結果S31-10が出力される。減算結
果S31-10はPI制御部31-11に入力されてPI制御され、該P
I制御部31-11から電流調整信号S31bが出力される。電流
調整信号S31bは、電流調整部22へ送出される。
【００２１】以上のように、この実施形態では、要求負
荷信号S30bから図６中の特性直線α上の充放電可能電力
値S31-4が減算された場合、減算結果S31-5 は要求負荷
信号S30bから２次電池24に対する充電電力が除かれた値
になり、上限規定維持値状態の２次電池24に対して燃料
電池21からの充電電力が供給されることはない。そのた
め、回生電力の受入れ能力を維持しつつ、燃料電池21の
利用率の低下が防止できると共に２次電池24の過充電が
防止され、且つ燃料電池21の暴走が防止できる。又、要
求負荷信号S30bから図６中の特性直線β上の充放電可能
電力値S31-4が減算された場合、要求負荷信号S30bが30k
W以上の領域では減算結果S31-5 は要求負荷信号S30bと
同一の値になり、要求負荷信号S30bが30kW以下の領域で
は減算結果S31-5 は要求負荷信号S30bと２次電池24に対
する充電電力とが加算された値になる。そのため、下限
規定維持値状態の２次電池24の過放電が防止できる。
荷信号S30bから図６中の特性直線α上の充放電可能電力
値S31-4が減算された場合、減算結果S31-5 は要求負荷
信号S30bから２次電池24に対する充電電力が除かれた値
になり、上限規定維持値状態の２次電池24に対して燃料
電池21からの充電電力が供給されることはない。そのた
め、回生電力の受入れ能力を維持しつつ、燃料電池21の
利用率の低下が防止できると共に２次電池24の過充電が
防止され、且つ燃料電池21の暴走が防止できる。又、要
求負荷信号S30bから図６中の特性直線β上の充放電可能
電力値S31-4が減算された場合、要求負荷信号S30bが30k
W以上の領域では減算結果S31-5 は要求負荷信号S30bと
同一の値になり、要求負荷信号S30bが30kW以下の領域で
は減算結果S31-5 は要求負荷信号S30bと２次電池24に対
する充電電力とが加算された値になる。そのため、下限
規定維持値状態の２次電池24の過放電が防止できる。
【００２２】尚、本発明は上記実施形態に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 （ａ） 図５の２次電池目標電流テーブル31-1の特性で
は、ＳＯＣS27aが50％のときに目標電力値S31-1が０kW
になっているが、この50％の値は他の値でもよい。 （ｂ） 図６のリミッタテーブルの特性では、要求負荷
信号S30bが30kW以上の領域で充電電力値S31-4が０kWに
なっているが、この30kWの値は他の値でもよい。 （ｃ） 図１中の２次電池24は、例えば、電気二重層コ
ンデンサ等の電気エネルギーストレージデバイスでもよ
い。
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 （ａ） 図５の２次電池目標電流テーブル31-1の特性で
は、ＳＯＣS27aが50％のときに目標電力値S31-1が０kW
になっているが、この50％の値は他の値でもよい。 （ｂ） 図６のリミッタテーブルの特性では、要求負荷
信号S30bが30kW以上の領域で充電電力値S31-4が０kWに
なっているが、この30kWの値は他の値でもよい。 （ｃ） 図１中の２次電池24は、例えば、電気二重層コ
ンデンサ等の電気エネルギーストレージデバイスでもよ
い。
【００２３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、要求負荷信号からリミッタで制限された充電電力
値が減算された場合、第２の減算結果は該要求負荷信号
から電気エネルギーバッファに対する充電電力が除かれ
た値になり、規定上限値に充電された状態の該電気エネ
ルギーバッファに対して充電電力が供給されることはな
い。そのため、回生電力の受入れ能力を維持しつつ、電
気エネルギーバッファの利用率を向上できると共に該電
気エネルギーバッファの過充電を防止でき、且つ燃料電
池の暴走を防止できる。又、要求負荷信号からリミッタ
で制限された充電電力値が減算された場合、要求負荷信
号が所定値以上の領域では第２の減算結果は要求負荷信
号と同一の値になり、要求負荷信号が該所定値以下の領
域では該第２の減算結果が要求負荷信号に電気エネルギ
ーバッファに対する充電電力が加算された値になる。そ
のため、規定下限値に放電された状態の電気エネルギー
バッファの過放電を防止できる。
れば、要求負荷信号からリミッタで制限された充電電力
値が減算された場合、第２の減算結果は該要求負荷信号
から電気エネルギーバッファに対する充電電力が除かれ
た値になり、規定上限値に充電された状態の該電気エネ
ルギーバッファに対して充電電力が供給されることはな
い。そのため、回生電力の受入れ能力を維持しつつ、電
気エネルギーバッファの利用率を向上できると共に該電
気エネルギーバッファの過充電を防止でき、且つ燃料電
池の暴走を防止できる。又、要求負荷信号からリミッタ
で制限された充電電力値が減算された場合、要求負荷信
号が所定値以上の領域では第２の減算結果は要求負荷信
号と同一の値になり、要求負荷信号が該所定値以下の領
域では該第２の減算結果が要求負荷信号に電気エネルギ
ーバッファに対する充電電力が加算された値になる。そ
のため、規定下限値に放電された状態の電気エネルギー
バッファの過放電を防止できる。
【図１】本発明の実施形態の燃料電池システムの構成図
である。
である。
【図２】従来の燃料電池システムの構成図である。
【図３】図２中の出力電流S3及び放電電流S4の特性図で
ある。
ある。
【図４】図１中の制御部31の構成図である。
【図５】図４中の２次電池目標電流テーブル31-1の特性
図である。
図である。
【図６】図４中のリミッタ31-4におけるリミッタテーブ
ルの特性図である。
ルの特性図である。
21 燃料電池 22，25，28 電流検出部 23 電流調整部 24 ２次電池 24a 温度検出部 26 電圧検出部 27 ２次電池管理部 29 負荷駆動部 30 負荷制御部 31 制御部 31-1 ２次電池目標電力テー
ブル 31-2，31-10，31-5 減算部 31-3，31-11 PI制御部 31-4 リミッタ 31-6 目標発電量算出部 31-7 電力／原料供給量変換
部 31-8 電力／電流変換部 31-9 比較選択部
ブル 31-2，31-10，31-5 減算部 31-3，31-11 PI制御部 31-4 リミッタ 31-6 目標発電量算出部 31-7 電力／原料供給量変換
部 31-8 電力／電流変換部 31-9 比較選択部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 浩之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 佐伯 響 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA01 DD03 KK51 KK54 MM12 MM26 5H030 AS00 BB08 5H032 AA10 BB08
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電池と、過渡応答に対応する電気エ
ネルギーバッファとを備え、負荷電流に要求される値を
示す要求負荷信号と前記電気エネルギーバッファの充電
状態とに基づいて前記燃料電池に対する燃料の供給量が
制御される燃料電池システムにおいて、 前記燃料電池の出力電圧が前記電気エネルギーバッファ
の無負荷時の出力電圧よりも低くなる高負荷領域では、
該燃料電池の目標発電量は該電気エネルギーバッファに
対する充電電力が除かれていることを特徴とする燃料電
池システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16192299A JP4550955B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 燃料電池システム |
| US09/589,130 US6670063B1 (en) | 1999-06-09 | 2000-06-08 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16192299A JP4550955B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 燃料電池システム |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000353535A true JP2000353535A (ja) | 2000-12-19 |
| JP2000353535A5 JP2000353535A5 (ja) | 2007-03-29 |
| JP4550955B2 JP4550955B2 (ja) | 2010-09-22 |
Family
ID=15744592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16192299A Expired - Fee Related JP4550955B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 燃料電池システム |
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|---|---|
| US (1) | US6670063B1 (ja) |
| JP (1) | JP4550955B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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