JP2006309979A - 燃料電池の制御装置及び燃料電池の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
制御装置114aは、燃料電池の出力電圧が燃料電池が安定して発電することができる電圧下限閾値を下回った場合に燃料電池から取り出す電流を制限する手段2と、出力電圧が上昇して電圧下限閾値以上となった時に燃料電池から取り出す電流の制限を解除する手段と、電流の制限を解除する時の電流の増加量上限を演算する手段5とを備える。
【選択図】図2
Description
[構成]
図1を参照して、本発明の第1実施例としての燃料電池システムの構成を説明する。
カソード反応:2H++2e−+(1/2)O2→H2O (2)
このように、燃料電池システムは、燃料が有するエネルギを直接電気エネルギに変換する装置である。アノード極101aに供給する燃料ガスは、水素貯蔵装置から直接供給する方法や水素を含有する燃料を改質して水素含有ガスを供給する方法などが知られている。水素を含有する燃料としては、天然ガス、メタノール、ガソリン等が考えられる。カソードに供給する酸化ガスとしては、一般的に空気が利用されている。
図3を参照して、図2の制御装置による図1の燃料電池システムの制御方法を説明する。図3はゼネラルフローチャートであり、所定時間毎(例えば10[ms]毎)に演算される。
以上説明したように、コントローラ114aが、電流制限下で燃料電池スタック101から取出す電流の増加量上限を演算する電流増加量上限演算部5を有することにより、電流制限後の電流取出しを緩やかにすることができ、燃料電池スタック101内のガス不足による燃料電池電圧VFCの異常低下を引き起こすことなく、燃料電池スタック101の発電が可能となる。
[構成]
第2の実施例に係わる燃料電池システムの構成は、図1を参照して前述した第1の実施例と同じであり、図示及び説明を省略する。
図9を参照して、図7の制御装置による図1の燃料電池システムの制御方法を説明する。図9はゼネラルフローチャートであり、所定時間毎(例えば10[ms]毎)に演算される。
[構成]
第3の実施例に係わる燃料電池システムの構成は、図1を参照して前述した第1の実施例とほぼ同じであり、図示及び説明を省略する。
図14を参照して、図13の制御装置(コントローラ114c)による図1の燃料電池システムの制御方法を説明する。図13はゼネラルフローチャートであり、所定時間毎(例えば10[ms]毎)に演算される。
上記のように、本発明は、第1乃至第3の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
2…電流制限演算部
3…ガス目標動作点演算部
4…ガス動作点推定部
5…電流増加量上限演算部
6…電流演算部
7…ガス制御部
9…ガス動作点検知部
11…ガス制御アクチュエータ
12…劣化検出部
101…燃料電池スタック(燃料電池)
101a…アノード極
101b…カソード極
102…コンプレッサ
103…スロットル
104…空気圧力センサ
105…高圧水素タンク
106…水素可変バルブ
107…エゼクタ
108…パージ弁
109…水素圧力センサ
110…燃料電池電圧計
111…燃料電池電流計
112…出力制御器
113…駆動ユニット
114a〜114c…コントローラ
115…水素流量センサ
116…空気流量センサ
Claims (7)
- 燃料電池が出力する燃料電池電圧が所定の電流制限開始電圧より低下した場合に、前記燃料電池から取出す電流を制限する電流制限演算部と、
前記燃料電池の目標発電量を演算する目標発電量演算部と、
前記電流制限演算部による電流制限下で前記燃料電池から取出す電流の増加量上限を演算する電流増加量上限演算部と、
前記目標発電量演算部の出力と、前記電流制限演算部の出力と、前記電流増加量上限演算部の出力とに基づいて前記燃料電池から取出す電流を制御する取出し電流演算部
とを備えることを特徴とする燃料電池の制御装置。 - 前記目標発電量演算部の出力と前記電流制限演算部の出力とに基づいて前記燃料電池に供給するガスの目標動作点を演算するガス目標動作点演算部と、
前記ガス目標動作点演算部の出力に基づいて、前記燃料電池に供給するガスの圧力あるいは流量を推定するガス動作点推定部とを更に備え、
前記電流増加量上限演算部は、前記ガス動作点推定部の出力と前記燃料電池に実際に供給されているガスの圧力あるいは流量とを使用して、前記電流の増加量上限を演算することを特徴とする請求項1記載の燃料電池の制御装置。 - 前記燃料電池の電流電圧特性が悪化したことを予測または検知する劣化検出部をさらに備え、
前記劣化検出部により前記電流電圧特性が劣化したことが検出された場合、前記電流制限演算部は前記電流制限開始電圧を増加させることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池の制御装置。 - 前記燃料電池の電流電圧特性が悪化したことを予測または検知する劣化検出部をさらに備え、
前記劣化検出部により前記電流電圧特性が劣化したことが検出された場合に限り、前記電流増加量上限演算部は前記電流の増加量上限を演算することを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池の制御装置。 - 燃料電池の出力電圧が前記燃料電池が安定して発電することができる電圧下限閾値を下回った場合に前記燃料電池から取り出す電流を制限する手段と、
前記出力電圧が上昇して前記電圧下限閾値以上となった時に前記燃料電池から取り出す電流の制限を解除する手段と、
前記電流の制限を解除する時の前記電流の増加量上限を演算する手段
とを備えることを特徴とする燃料電池の制御装置。 - 燃料電池の出力電圧を検出し、
前記出力電圧が所定の電流制限開始電圧より低下した場合に、前記燃料電池から取出す電流を制限し、
前記燃料電池の目標発電量を演算し、
前記燃料電池から取出す電流が制限されている下での当該電流の増加量上限を演算し、
前記目標発電量と、前記燃料電池から取出す電流と、当該電流の増加量上限とに基づいて前記燃料電池から取出す電流を制御する
ことを特徴とする燃料電池の制御方法。 - 前記目標発電量と前記燃料電池から取出す電流の増加量上限とに基づいて前記燃料電池に供給するガスの目標動作点を演算し、
前記目標動作点に基づいて、前記燃料電池に供給するガスの圧力あるいは流量を推定し、
前記燃料電池から取出す電流を制御することは、前記ガスの圧力あるいは流量の推定値と前記燃料電池に実際に供給されているガスの圧力あるいは流量とを使用して、前記電流の増加量上限を演算することであることを特徴とする請求項6記載の燃料電池の制御方法。
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