JP2008130538A - 燃料電池システム、及び燃料電池システムの駆動制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2次電池の放電電力と燃料電池スタックの生成電力を並列方式で負荷に伝達する燃料電池システムの駆動制御方法において、前記2次電池の充電量が所定の第1基準値より低ければ、前記燃料電池スタックを最大出力モードで駆動させて生成された電力を負荷に供給すると同時に前記2次電池を充電させる段階と、前記2次電池の充電量が所定の第2基準値より高ければ、前記燃料電池スタックを安定出力モードで駆動させて生成された電力を前記2次電池の放電電力とともに負荷に供給する段階と、前記2次電池の充電量が前記第1基準値より高くて、前記第2基準値より低ければ、以前駆動状態を維持させる段階と、を含む。
【選択図】図4
Description
まず、図1を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図1は、スタック電圧変換回路220を備えた本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示している。
次に、図2を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図2は、2次電池電圧変換回路330を備えた本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示している。
次に、図3を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る燃料電池システムの構成について説明する。図3は、スタック電圧変換回路420、及び2次電池電圧変換回路430を備えた本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示している。なお、上記の第1又は第2実施形態と実質的に同一な構成要素については、その詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴を構成する他の構成要素についてのみ詳細な説明を加える。
ここで、図1〜図3に示した各実施形態に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池スタック130の電力と2次電池140の電力とをほぼ同時に負荷190に伝達する方法について説明する。
ここで、図4を参照しながら、燃料電池システムの駆動制御方法について説明する。図4は、2次電池140の充電量を測定した結果に応じて、燃料電池スタック130により生成された電力を用いて2次電池140を充電させるための上記の実施形態に係る燃料電池システムの駆動制御方法を示した説明図である。
上記の実施形態に係る燃料電池システム、及びその駆動制御方法を適用することにより、低費用で、負荷に対して安定的に電力を供給することができるという効果が得られる。また、その燃料電池システム、及びその駆動制御方法を適用すると、小容量の2次電池を利用して負荷に対して安定的に電力を供給することができるという効果も得られる。さらに、その燃料電池システム、及びその駆動制御方法を適用すると、負荷容量の急激な変動に対しても、負荷に対して安定的に電力を供給することが可能になり、燃料電池の損傷を防止できるという効果も得られる。
130 燃料電池スタック
140 2次電池
160 負荷スイッチ
190 負荷
220、420 スタック電圧変換回路
330、430 2次電池電圧変換回路
240、340、440 電圧変換制御回路
Claims (16)
- 2次電池の放電電力と燃料電池スタックの出力電力とを並列して負荷に伝達するための燃料電池システムの駆動制御方法であって、
前記2次電池の充電量が所定の第1基準値より低い場合、前記燃料電池スタックを最大出力モードで駆動させて出力された電力を負荷に供給すると共に、前記2次電池を充電するステップと、
前記2次電池の充電量が所定の第2基準値より高い場合、前記燃料電池スタックを安定出力モードで駆動させて出力された電力と前記2次電池の放電電力とを負荷に供給するステップと、
前記2次電池の充電量が前記第1基準値より高く、かつ、前記第2基準値より低い場合、以前駆動状態を維持させるステップと、
を含むことを特徴とする、燃料電池システムの駆動制御方法。 - 前記第1基準値、及び前記第2基準値は、
前記2次電池の出力端の電圧に対する基準値であることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システムの駆動制御方法。 - 前記第1基準値、及び前記第2基準値は、
前記2次電池のSOC値に対する基準値であることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システムの駆動制御方法。 - 燃料と酸化剤とによる電気化学反応を利用して電力を生成する燃料電池スタックと、
充電された電荷量により電力を放出する2次電池と、
前記2次電池の出力端と所定の外部の負荷とが連結される負荷ノードに、前記燃料電池スタックの放出電圧を変換して伝達するためのスタック電圧変換回路と、
前記負荷ノードで前記スタック電圧変換回路の出力ライン上の電圧と前記2次電池の出力ライン上の電圧とが一致するように、前記スタック電圧変換回路の変換比を調節する電圧変換制御部と、
を備えることを特徴とする、燃料電池システム。 - 前記燃料電池スタックで生成された電力を用いて前記2次電池を充電させるための充電回路をさらに備えることを特徴とする、請求項4に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタックは、互いに異なる出力電力を有する少なくとも二つの出力モードの中の一つで稼動され、
前記燃料電池スタックの出力モードと前記充電回路の充電動作とを制御する駆動制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項5に記載の燃料電池システム。 - 前記駆動制御部は、
請求項1〜3のいずれか一項の駆動制御方法に基づいて燃料電池スタックの駆動を制御することを特徴とする、請求項6に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池スタックと前記充電回路とを結ぶ経路をスイッチングするための充電回路スイッチと、
前記2次電池の出力電力が前記負荷に伝達される経路をスイッチングするための負荷スイッチと、
をさらに備えることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の燃料電池システム。 - 前記2次電池の出力電圧を測定するための第1電圧測定装置と、
前記負荷の入力電圧を測定するための第2電圧測定装置と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項5〜8のいずれかに記載の燃料電池システム。 - 前記2次電池の放出電圧を変換して前記負荷ノードに伝達するための2次電池電圧変換部をさらに備えることを特徴とする、請求項4〜9のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 燃料と酸化剤とによる電気化学反応を利用して電力を生成する燃料電池スタックと、
充電された電荷量により電力を放出する2次電池と、
前記燃料電池スタックの出力端と所定の外部の負荷とが連結される負荷ノードに、前記2次電池の放出電圧を変換して伝達するための2次電池電圧変換回路と、
前記負荷ノードで前記2次電池電圧変換回路の出力ライン上の電圧と前記燃料電池スタックの出力ライン上の電圧とが一致するように、前記2次電池電圧変換回路の変換比を調節する電圧変換制御部と、
を備えることを特徴とする、燃料電池システム。 - 前記燃料電池スタックで生成された電力を用いて前記2次電池を充電させるための充電回路をさらに備えることを特徴とする、請求項11に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタックは、
互いに異なる出力電力を有する少なくとも二つの出力モードの中の一つで稼動され、
前記燃料電池スタックの出力モードと前記充電回路の充電動作とを制御する駆動制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項12に記載の燃料電池システム。 - 前記駆動制御部は、
第1項〜第3項の中でいずれか一項の駆動制御方法に基づいて前記燃料電池スタックの駆動を制御することを特徴とする、請求項13に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池スタックと充電回路とを結ぶ経路をスイッチングするための充電回路スイッチと、
前記2次電池の出力電力が前記負荷に伝達される経路をスイッチングするための負荷スイッチと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項12〜14のいずれかに記載の燃料電池システム。 - 前記2次電池の出力電圧を測定するための第1電圧測定装置と、
前記負荷の入力電圧を測定するための第2電圧測定装置と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項12〜15のいずれかに記載の燃料電池システム。
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