JP2010218691A - 燃料電池電源システムおよびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流電力を変換して直流電力を得る整流器と、蓄電装置と、燃料電池装置をそれぞれ負荷に並列接続し負荷に電力を供給する電源システムにおいて、蓄電装置は前記整流器の出力低下時に前記負荷に電力を供給し、燃料電池装置は前記蓄電装置の出力電圧が所定の値に低下したときに前記蓄電装置の電圧以下の出力電圧で起動し、起動後に燃料電池装置出力電圧を上昇させて燃料電池装置の出力電力を調整可能とする。
【選択図】図1
Description
(第1の実施の形態)
本発明に係る燃料電池電源システムの第1の実施形態について図1、図2、図3、図4を用いて説明する。図1は、バックアップ運転を行う燃料電池電源システムの概略の構成を示すブロック図である。燃料電池装置としての燃料電池モジュール1は、水素ボンベ2より水素配管3を通じて水素燃料を供給される。燃料電池モジュール1の内部には燃料電池スタック8、DC/DCコンバータ9、ポンプ、ブロア等の補器10および制御手段が備えられている。
Vo_ini≦Vst≦Vll<Vlh<Vsp≦Vr
となるように設定されている。ここで例えばDC24V系の直流電力伝送手段ではVstを20V〜24V、整流器5の出力電圧Vrを24V〜28V程度に設定してもよい。
(第2の実施の形態)
本発明に係わるバックアップ電源システムの第2の実施の形態について図6、図7を用いて説明する。図6は図1で述べた燃料電池電源システムについて、負荷7に流入する電流を測定する電流検出手段B5を燃料電池モジュール1の内部に追加したブロック図である。電流検出手段B5の測定した負荷電流ILは負荷7に流入する方向を正として電圧設定手段B3bに入力される。
(第3の実施の形態)
本発明に係わるバックアップ電源システムの実施形態3について図8、図9を用いて説明する。図8は図1で述べた燃料電池電源システムについて、蓄電装置4が充放電する電流を測定する電流検出手段B6を燃料電池モジュール1の内部に追加したブロック図である。電流検出手段B6の測定した充放電電流IBは放電方向を正として電圧設定手段B3cに入力される。なお、図1で示した電流検出手段B2は削除しても構わない。
(第4の実施の形態)
本発明に係わるバックアップ電源システムの実施形態4について図10を用いて説明する。図10は図1で示す電圧設定手段B3の変形実施例B3dの詳細を示した説明図であり、図3で述べた電圧設定手段B3の加算電圧ΔVOの演算手法を変更したものである。負荷推定手段B37は、図5に示す時刻t1からt2までの間、すなわち燃料電池電源システム1が起動する前に蓄電装置4が放電する時間における電圧VOの時間変化を検出し、負荷電力PLの負荷推定値PLeを算出する。蓄電装置4に鉛蓄電池などを用いた場合、図5に示すように放電時間の経過に伴い鉛蓄電池の電圧は低下するが、その時間変化は放電電力によって異なることが知られている。従って、予め異なる放電電力での電圧低下特性を負荷推定手段B37に参照テーブル等で与えておけば、蓄電装置4が放電する間の出力電圧VOの低下傾向から負荷電力PLの推定が可能となる。
(第5の実施の形態)
本発明に係わる燃料電池電源システムの実施形態5について図11、図12を用いて説明する。図11は、燃料電池モジュール1と同等の燃料電池モジュール1A、1Bを2台並列運転する場合の燃料電池電源システムの構成を示すブロック図である。水素供給は水素配管3により共通の水素ボンベ2より供給を受ける構成となっている。また電力出力は2台のモジュールの出力端子を並列接続している。
7:負荷、B1:電圧検出手段、B2:電流検出手段、B3、B3b、B3c、B3d:電圧設定手段、B4:起動停止演算手段、B5:電流検出手段、B6:電流検出手段、B38:開放電圧推定手段、PO:出力電力、VO_ref:電圧指令値
Claims (11)
- 交流電力を変換して直流電力を得る整流器と、整流器の出力低下時に前記負荷に電力を供給する蓄電装置と、燃料電池装置をそれぞれ負荷に並列接続して負荷に電力を供給する燃料電池電源システムにおいて、
前記燃料電池装置は、前記蓄電装置の出力電圧が所定値に低下したときに蓄電装置の電圧以下の出力電圧で燃料電池装置を起動させる起動停止演算手段と、燃料電池装置の起動後にその出力電圧を上昇させ燃料電池装置の出力量を調整する電圧設定手段を有することを特徴とする燃料電池電源システム。 - 請求項1記載の燃料電池電源システムにおいて、前記電圧設定手段は、燃料電池装置の出力電力が予め設定された目標出力電力に一致するように前記燃料電池装置の出力電圧を調整する電圧指令値を出力することを特徴とする燃料電池電源システム。
- 請求項1または2記載の燃料電池電源システムにおいて、 前記燃料電池装置は燃料電池装置の出力電流および出力電圧を検出する出力検出手段を備え、前記電圧設定手段は前記出力検出手段で検出された出力情報に基づき前記燃料電池装置への電圧指令値を変更することを特徴とする燃料電池電源システム。
- 請求項1または2記載の燃料電池電源システムにおいて、 前記燃料電池装置は燃料電池装置の出力電流を検出する出力電流検出手段と、負荷消費電流を検出する負荷電流検出手段とを備え、前記電圧設定手段は前記出力電流検出手段の検出電流と前記負荷電流検出手段の検出電流の差が所定の閾値以下となるように前記電圧指令値を変更することを特徴とする燃料電池電源システム。
- 請求項1または2記載の燃料電池電源システムにおいて、 前記燃料電池装置は、前記蓄電装置の充放電電流を検出する充放電電流検出手段を備え、前記電圧設定手段は、充放電電流検出手段の検出電流が所定の閾値以下となるよう前記電圧指令値を変更することを特徴とする燃料電池電源システム。
- 請求項1または2記載の燃料電池電源システムにおいて、 前記燃料電池装置は燃料電池装置の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、出力電圧検出手段の検出電圧より前記蓄電装置の残容量を推定する残容量推定手段と、残容量推定手段の推定結果に従い前記蓄電装置の開放電圧を推定する開放電圧推定手段とを備え、前記電圧設定手段は、前記出力電圧検出手段の検出する電圧と前記開放電圧推定手段の推定する開放電圧の差が所定の閾値以下となるように前記電圧指令値を変更することを特徴とする燃料電池電源システム。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の燃料電池電源システムにおいて、前記燃料電池装置は、複数台の燃料電池装置の出力を並列接続して成り、前記燃料電池装置は出力電圧に応じて個別に起動判断可能としたことを特徴とする燃料電池電源システム。
- 交流電力を変換して直流電力を得る整流器と、整流器の出力低下時に前記負荷に電力を供給する蓄電装置と、燃料電池装置をそれぞれ負荷に並列接続して負荷に電力を供給する燃料電池電源システムであって、前記燃料電池装置は、前記蓄電装置の出力電圧が所定値に低下したときに蓄電装置の電圧以下の出力電圧で燃料電池装置を起動させる起動停止演算手段と、燃料電池装置の起動後にその出力電圧を上昇させ燃料電池装置の出力量を調整する電圧設定手段を有することを特徴とする燃料電池電源システムにおいて、
前記整流器の所定の制御直流電圧をV1とするとき、前記燃料電池装置は起動直後に出力電圧V2を出力した後、出力電圧を所定の電圧V3まで変化させ、各電圧をV1>V3>V2の関係としたことを特徴とする燃料電池電源システムの制御方法。 - 請求項8記載の燃料電池電源システムの制御方法において、前記燃料電池装置はV2からV3への到達時間が所定の時間以上となるように変化率を調整することを特徴とする燃料電池電源システムの制御方法。
- 請求項8または9記載の燃料電池電源システムの制御方法において、 前記燃料電池装置は出力電圧が所定の電圧V4に到達した場合に停止し、各電圧をV1>V4>V3の関係としたことを特徴とする燃料電池電源システムの制御方法。
- 請求項8乃至10記載の燃料電池電源システムの制御方法において、前記燃料電池装置は、複数台の燃料電池装置の出力を並列接続して成り、前記燃料電池装置は出力電圧に応じて個別に起動判断可能としたことを特徴とする燃料電池電源システムの制御方法。
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