JP2838087B2 - 燃料電池発電システムの運転制御装置 - Google Patents
燃料電池発電システムの運転制御装置Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電システムに
係り、特に、燃料電池からの直流電力を交流電力に変換
して外部電気系統に出力する直交変換装置を備えた燃料
電池発電システムの運転制御装置に関する。
係り、特に、燃料電池からの直流電力を交流電力に変換
して外部電気系統に出力する直交変換装置を備えた燃料
電池発電システムの運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来技術による燃料電池発電シ
ステムの運転制御装置を示したブロック図で、特開昭６
１−９６６７４号公報に開示されたものである。図５に
示すように、燃料電池発電システムは、燃料電池３と、
炭化水素を改質して燃料ガスとして燃料電池３に供給す
る燃料改質装置１と、酸化ガスを燃料電池３に供給する
酸化ガス供給装置２と、燃料電池３の直流出力端に接続
された直交変換装置４とを備えている。
ステムの運転制御装置を示したブロック図で、特開昭６
１−９６６７４号公報に開示されたものである。図５に
示すように、燃料電池発電システムは、燃料電池３と、
炭化水素を改質して燃料ガスとして燃料電池３に供給す
る燃料改質装置１と、酸化ガスを燃料電池３に供給する
酸化ガス供給装置２と、燃料電池３の直流出力端に接続
された直交変換装置４とを備えている。
【０００３】制御器５は、交流出力電力設定器６で設定
される直交変換装置４の交流出力電力設定値ａと、交流
出力電力検出器７で検出された直交変換装置４の交流出
力電力値ｂとを入力し、両入力信号ａ，ｂの偏差を無く
すよう制御演算し、その制御演算信号ｃを直交変換装置
４に出力する。直交変換装置４は、制御演算信号ｃによ
り交流出力の位相・電圧が調整され、これによって直交
変換装置４からの交流出力電力が設定値通りに制御され
る。
される直交変換装置４の交流出力電力設定値ａと、交流
出力電力検出器７で検出された直交変換装置４の交流出
力電力値ｂとを入力し、両入力信号ａ，ｂの偏差を無く
すよう制御演算し、その制御演算信号ｃを直交変換装置
４に出力する。直交変換装置４は、制御演算信号ｃによ
り交流出力の位相・電圧が調整され、これによって直交
変換装置４からの交流出力電力が設定値通りに制御され
る。
【０００４】制御器８は、直流出力電流検出器９で検出
された燃料電池３の直流出力電流値ｄを入力するととも
に、交流出力電力設定器６からの交流出力電力設定値ａ
と、交流出力電力検出器７からの交流出力電力値ｂと、
直流出力電力検出器１０で検出された燃料電池３の直流
出力電力値ｅとを入力する。そして制御器８は、交流出
力電力設定値ａ、交流出力電力値ｂおよび直流出力電力
値ｅと各反応ガス利用率とから、燃料電池３に供給する
燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給目標値を決定すると
ともに、燃料電池３から出力すべき直流出力電流目標値
を決定する。
された燃料電池３の直流出力電流値ｄを入力するととも
に、交流出力電力設定器６からの交流出力電力設定値ａ
と、交流出力電力検出器７からの交流出力電力値ｂと、
直流出力電力検出器１０で検出された燃料電池３の直流
出力電力値ｅとを入力する。そして制御器８は、交流出
力電力設定値ａ、交流出力電力値ｂおよび直流出力電力
値ｅと各反応ガス利用率とから、燃料電池３に供給する
燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給目標値を決定すると
ともに、燃料電池３から出力すべき直流出力電流目標値
を決定する。
【０００５】常時、制御器８は、前記直流出力電流目標
値に見合う燃料ガスと酸化ガスの供給目標値を、信号
ｆ，ｇとして燃料ガス調節器１１および酸化ガス調節器
１２にそれぞれ出力し、これを受けて、燃料ガス調節器
１１は燃料改質装置１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス
調節器１２は酸化ガス供給装置２に操作信号ｉを出力す
る。
値に見合う燃料ガスと酸化ガスの供給目標値を、信号
ｆ，ｇとして燃料ガス調節器１１および酸化ガス調節器
１２にそれぞれ出力し、これを受けて、燃料ガス調節器
１１は燃料改質装置１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス
調節器１２は酸化ガス供給装置２に操作信号ｉを出力す
る。
【０００６】一方、交流出力電力設定値ａ、交流出力電
力値ｂまたは直流出力電力値ｅに急変があった場合は、
制御器８は、直ちに燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給
目標値に見合う燃料ガスと酸化ガスの制御目標値を、信
号ｆ，ｇとして燃料ガス調節器１１および酸化ガス調節
器１２に出力し、これを受けて燃料ガス調節器１１は燃
料改質装置１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス調節器１
２は酸化ガス供給装置２に操作信号ｉを出力する。そし
て、この状態で燃料電池３の直流出力電流値が直流出力
電流目標値と所定限度内で一致した後に、再び直流出力
電流目標値による制御が行われる。
力値ｂまたは直流出力電力値ｅに急変があった場合は、
制御器８は、直ちに燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給
目標値に見合う燃料ガスと酸化ガスの制御目標値を、信
号ｆ，ｇとして燃料ガス調節器１１および酸化ガス調節
器１２に出力し、これを受けて燃料ガス調節器１１は燃
料改質装置１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス調節器１
２は酸化ガス供給装置２に操作信号ｉを出力する。そし
て、この状態で燃料電池３の直流出力電流値が直流出力
電流目標値と所定限度内で一致した後に、再び直流出力
電流目標値による制御が行われる。
【０００７】図６は、従来技術による燃料電池発電シス
テムの運転制御装置の他の構成を示したブロック図であ
る。なお、図５と同一の符号は同一の装置あるいは機器
を示している。この従来例では、燃料電池３の直流出力
電力を設定するための直流出力電力設定器１３が設けら
れている。
テムの運転制御装置の他の構成を示したブロック図であ
る。なお、図５と同一の符号は同一の装置あるいは機器
を示している。この従来例では、燃料電池３の直流出力
電力を設定するための直流出力電力設定器１３が設けら
れている。
【０００８】制御器５は、直流出力電力設定器１３で設
定される燃料電池３の直流出力電力設定値ｊと、直流出
力電力検出器１０で検出された燃料電池３の直流出力電
力値ｅを入力し、両入力信号ｅ，ｊの偏差を無くすよう
制御演算し、その制御演算信号ｃを直交変換装置４に出
力する。直交変換装置４は、制御演算信号ｃにより交流
出力の位相・電圧が調整され、これによって直交変換装
置４の直流入力電力が設定値通りに制御される。
定される燃料電池３の直流出力電力設定値ｊと、直流出
力電力検出器１０で検出された燃料電池３の直流出力電
力値ｅを入力し、両入力信号ｅ，ｊの偏差を無くすよう
制御演算し、その制御演算信号ｃを直交変換装置４に出
力する。直交変換装置４は、制御演算信号ｃにより交流
出力の位相・電圧が調整され、これによって直交変換装
置４の直流入力電力が設定値通りに制御される。
【０００９】制御器８は、直流出力電流検出器９で検出
された燃料電池３の直流出力電流値ｄを入力するととも
に、直流出力電力設定器１３からの直流出力電力設定値
ｊと、直流出力電力検出器１０からの直流出力電力値ｅ
とを入力する。そして制御器８は、直流出力電力設定値
ｊおよび直流出力電力値ｅと各反応ガス利用率とから、
燃料電池３に供給する燃料ガス供給目標値と酸化ガス供
給目標値を決定するとともに、燃料電池３から出力すべ
き直流出力電流目標値を決定する。
された燃料電池３の直流出力電流値ｄを入力するととも
に、直流出力電力設定器１３からの直流出力電力設定値
ｊと、直流出力電力検出器１０からの直流出力電力値ｅ
とを入力する。そして制御器８は、直流出力電力設定値
ｊおよび直流出力電力値ｅと各反応ガス利用率とから、
燃料電池３に供給する燃料ガス供給目標値と酸化ガス供
給目標値を決定するとともに、燃料電池３から出力すべ
き直流出力電流目標値を決定する。
【００１０】常時、制御器８は、前記直流出力電流目標
値に見合う燃料ガスと酸化ガスの制御目標値を、信号
ｆ，ｇとして燃料ガス調節器１１と酸化ガス調節器１２
にそれぞれ出力し、これを受けて燃料ガス調節器１１は
燃料改質装置１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス調節器
１２は酸化ガス供給装置２に操作信号ｉを出力する。
値に見合う燃料ガスと酸化ガスの制御目標値を、信号
ｆ，ｇとして燃料ガス調節器１１と酸化ガス調節器１２
にそれぞれ出力し、これを受けて燃料ガス調節器１１は
燃料改質装置１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス調節器
１２は酸化ガス供給装置２に操作信号ｉを出力する。
【００１１】一方、直流出力電流設定値ｊまたは直流出
力電流値ｅに急変があった場合は、制御器８は、直ちに
燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給目標値に見合う燃料
ガスと酸化ガスの制御目標値を、信号ｆ，ｇとして燃料
ガス調節器１１および酸化ガス調節器１２にそれぞれ出
力し、これを受けて燃料ガス調節器１１は燃料改質装置
１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス調節器１２は酸化ガ
ス供給装置２に操作信号ｉを出力する。そして、この状
態で燃料電池３の直流出力電流値が直流出力電流目標値
と所定限度内で一致した後に、再び直流出力電流目標値
による制御が行われる。
力電流値ｅに急変があった場合は、制御器８は、直ちに
燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給目標値に見合う燃料
ガスと酸化ガスの制御目標値を、信号ｆ，ｇとして燃料
ガス調節器１１および酸化ガス調節器１２にそれぞれ出
力し、これを受けて燃料ガス調節器１１は燃料改質装置
１に操作信号ｈを出力し、酸化ガス調節器１２は酸化ガ
ス供給装置２に操作信号ｉを出力する。そして、この状
態で燃料電池３の直流出力電流値が直流出力電流目標値
と所定限度内で一致した後に、再び直流出力電流目標値
による制御が行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の運転制御装置では、交流出力電力設定値ａまたは直流
出力電力設定値ｊに従って直交変換装置の交流出力を制
御すると同時に、交流出力電力設定値ａ、直流出力電力
設定値ｊ、交流出力電力値ｂ、直流出力電力値ｅなどか
ら燃料電池に供給すべき燃料ガス供給目標値や酸化ガス
供給目標値を決定し、燃料ガスと酸化ガスの供給量を制
御するようにしている。
の運転制御装置では、交流出力電力設定値ａまたは直流
出力電力設定値ｊに従って直交変換装置の交流出力を制
御すると同時に、交流出力電力設定値ａ、直流出力電力
設定値ｊ、交流出力電力値ｂ、直流出力電力値ｅなどか
ら燃料電池に供給すべき燃料ガス供給目標値や酸化ガス
供給目標値を決定し、燃料ガスと酸化ガスの供給量を制
御するようにしている。
【００１３】しかしながら、上記従来の方法では、電力
設定値または出力電力値から反応ガス（燃料ガス及び酸
化ガス）供給目標値を設定する基礎になる燃料電池性能
が特定の状態に固定されてしまうため次のような欠点が
ある。
設定値または出力電力値から反応ガス（燃料ガス及び酸
化ガス）供給目標値を設定する基礎になる燃料電池性能
が特定の状態に固定されてしまうため次のような欠点が
ある。
【００１４】すなわち、電力設定値一定状態で連続運転
しているとき、燃料電池性能劣化によって基礎の燃料電
池性能と偏差が生じた場合、反応ガス供給量を増加しな
ければならないが、電力設定値と反応ガス供給目標値の
相関関係が固定されているために反応ガス供給量は増加
しない。その結果、燃料電池性能の劣化により、本来必
要な反応ガス量が供給できず、燃料電池は所定値より高
い反応ガス利用率で運転継続することになり、燃料電池
の性能劣化を促進し寿命を短くするなどの問題が発生す
る。
しているとき、燃料電池性能劣化によって基礎の燃料電
池性能と偏差が生じた場合、反応ガス供給量を増加しな
ければならないが、電力設定値と反応ガス供給目標値の
相関関係が固定されているために反応ガス供給量は増加
しない。その結果、燃料電池性能の劣化により、本来必
要な反応ガス量が供給できず、燃料電池は所定値より高
い反応ガス利用率で運転継続することになり、燃料電池
の性能劣化を促進し寿命を短くするなどの問題が発生す
る。
【００１５】本発明の目的は、燃料電池に性能変化が生
じた場合も反応ガスを過不足なく供給し、システムの長
寿命化を図ることができる燃料電池発電システムの運転
制御装置を提供することにある。
じた場合も反応ガスを過不足なく供給し、システムの長
寿命化を図ることができる燃料電池発電システムの運転
制御装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によ
り発電する燃料電池と、該燃料電池に前記燃料ガスを供
給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に前記酸化ガ
スを供給する酸化ガス供給手段と、前記燃料電池で発電
された直流出力を交流に変換し電力系統へ供給する直交
変換装置と、を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池の反応量を設定する反応量設定手段と、前
記燃料電池の反応量を検出する反応量検出手段と、前記
反応量設定手段で設定された設定値に基づいて、前記燃
料電池に供給される燃料ガスと酸化ガスの供給量目標値
を算出し、その供給量目標値を前記燃料ガス供給手段と
前記酸化ガス供給手段に出力することにより、前記燃料
ガスと酸化ガスの供給量を制御する反応ガス供給量制御
手段と、前記反応量設定手段で設定された設定値と前記
反応量検出手段で検出された検出値を入力するととも
に、前記設定値と検出値との偏差が無くなるよう制御演
算し、その演算結果を前記直交変換装置に出力すること
により、直交変換装置からの交流出力を制御する直交変
換装置制御手段と、を備えたことを特徴としている。
に、本発明は、燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によ
り発電する燃料電池と、該燃料電池に前記燃料ガスを供
給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に前記酸化ガ
スを供給する酸化ガス供給手段と、前記燃料電池で発電
された直流出力を交流に変換し電力系統へ供給する直交
変換装置と、を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料電池の反応量を設定する反応量設定手段と、前
記燃料電池の反応量を検出する反応量検出手段と、前記
反応量設定手段で設定された設定値に基づいて、前記燃
料電池に供給される燃料ガスと酸化ガスの供給量目標値
を算出し、その供給量目標値を前記燃料ガス供給手段と
前記酸化ガス供給手段に出力することにより、前記燃料
ガスと酸化ガスの供給量を制御する反応ガス供給量制御
手段と、前記反応量設定手段で設定された設定値と前記
反応量検出手段で検出された検出値を入力するととも
に、前記設定値と検出値との偏差が無くなるよう制御演
算し、その演算結果を前記直交変換装置に出力すること
により、直交変換装置からの交流出力を制御する直交変
換装置制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１７】
【作用】燃料電池が所定のガス利用率で発電を行ってい
る場合、必要な反応ガスの量と燃料電池の直流出力電流
値は比例関係にある。このため、上記のように構成すれ
ば、燃料電池の直流出力電流に応じた反応ガス量を燃料
電池に供給することができ、更には、燃料電池へ供給さ
れる反応ガス量に応じた燃料電池の直流出力電流を得る
ことができる。そして、この関係は燃料電池の性能劣化
の影響を受けないので、燃料電池の電気化学反応に必要
な反応ガスを過不足無く供給でき、燃料電池の長寿命化
を図ることが可能となる。
る場合、必要な反応ガスの量と燃料電池の直流出力電流
値は比例関係にある。このため、上記のように構成すれ
ば、燃料電池の直流出力電流に応じた反応ガス量を燃料
電池に供給することができ、更には、燃料電池へ供給さ
れる反応ガス量に応じた燃料電池の直流出力電流を得る
ことができる。そして、この関係は燃料電池の性能劣化
の影響を受けないので、燃料電池の電気化学反応に必要
な反応ガスを過不足無く供給でき、燃料電池の長寿命化
を図ることが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例による燃料
電池発電システムの運転制御装置の概略構成を示してい
る。図１に示すように、燃料電池発電システムは、燃料
改質装置１、酸化ガス供給装置２、燃料電池３、直交変
換装置４とを備えている。
電池発電システムの運転制御装置の概略構成を示してい
る。図１に示すように、燃料電池発電システムは、燃料
改質装置１、酸化ガス供給装置２、燃料電池３、直交変
換装置４とを備えている。
【００１９】燃料電池発電システムに外部から供給され
る炭化水素は、燃料改質装置１において、水蒸気改質法
などで高水素濃度の燃料ガスとなり、燃料電池３の燃料
極３Ａに供給される。また燃料電池発電システムに外部
から供給される酸化ガス（例えば空気）は、酸化ガス供
給装置２において、所定の圧力・温度に調整されてから
燃料電池３の空気極３Ｂに供給される。酸化ガス供給装
置２は酸化ガスを所定の圧力・温度に調整するために圧
縮機や予熱装置などを備えている。燃料電池３では、燃
料改質装置１からの燃料ガスと酸化ガス供給装置２から
の酸化ガスによって直流電力を発電する。この直流電力
は直交変換装置４に供給され、交流電力に変換して電力
系統に供給される。
る炭化水素は、燃料改質装置１において、水蒸気改質法
などで高水素濃度の燃料ガスとなり、燃料電池３の燃料
極３Ａに供給される。また燃料電池発電システムに外部
から供給される酸化ガス（例えば空気）は、酸化ガス供
給装置２において、所定の圧力・温度に調整されてから
燃料電池３の空気極３Ｂに供給される。酸化ガス供給装
置２は酸化ガスを所定の圧力・温度に調整するために圧
縮機や予熱装置などを備えている。燃料電池３では、燃
料改質装置１からの燃料ガスと酸化ガス供給装置２から
の酸化ガスによって直流電力を発電する。この直流電力
は直交変換装置４に供給され、交流電力に変換して電力
系統に供給される。
【００２０】本実施例の特徴は直流出力電流設定器２０
が設けられていることである。直流出力電流設定器５か
ら出力される直流出力電流設定値ｋは、燃料ガスや酸化
ガスの供給制御系の追従速度を上廻る速度で変化しない
ように予め定めされている。制御器５は、燃料電池の反
応量設定器である直流出力電流設定器２０からの直流出
力電流設定値ｋと、燃料電池の反応量検出器である直流
出力電流検出器９から直流出力電流値ｄを入力して制御
演算するとともに、その制御演算信号ｃにより直交変換
装置４が交流出力の位相・電圧を調整し、直流出力電流
設定値と直流出力電流値の偏差が無くなり、これによっ
て燃料電池３内部の電気化学反応量は設定値通りに制御
される。
が設けられていることである。直流出力電流設定器５か
ら出力される直流出力電流設定値ｋは、燃料ガスや酸化
ガスの供給制御系の追従速度を上廻る速度で変化しない
ように予め定めされている。制御器５は、燃料電池の反
応量設定器である直流出力電流設定器２０からの直流出
力電流設定値ｋと、燃料電池の反応量検出器である直流
出力電流検出器９から直流出力電流値ｄを入力して制御
演算するとともに、その制御演算信号ｃにより直交変換
装置４が交流出力の位相・電圧を調整し、直流出力電流
設定値と直流出力電流値の偏差が無くなり、これによっ
て燃料電池３内部の電気化学反応量は設定値通りに制御
される。
【００２１】制御器８は、直流出力電流設定器２０から
直流出力電流設定値ｋを入力し、その直流出力電流設定
値ｋと所定の反応ガス利用率から、燃料電池３に供給す
る燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給目標値を決定す
る。そして制御器８は、各供給目標値を、信号ｆ，ｇと
して燃料ガス調節器１１および酸化ガス調節器１２にそ
れぞれ出力する。これを受けて、燃料ガス調節器１１は
燃料改質装置１に対して操作信号ｈを出力し、酸化ガス
調節器１２は酸化ガス供給装置２に対して操作信号ｉを
出力する。
直流出力電流設定値ｋを入力し、その直流出力電流設定
値ｋと所定の反応ガス利用率から、燃料電池３に供給す
る燃料ガス供給目標値と酸化ガス供給目標値を決定す
る。そして制御器８は、各供給目標値を、信号ｆ，ｇと
して燃料ガス調節器１１および酸化ガス調節器１２にそ
れぞれ出力する。これを受けて、燃料ガス調節器１１は
燃料改質装置１に対して操作信号ｈを出力し、酸化ガス
調節器１２は酸化ガス供給装置２に対して操作信号ｉを
出力する。
【００２２】なお、本実施例においては、燃料改質装置
１と燃料ガス調節器１１は燃料ガス供給手段を、酸化ガ
ス供給装置２と酸化ガス調節器１２は酸化ガス供給手段
を、直流出力電流設定器２０は反応量設定手段を、直流
出力電流検出器９は反応量検出手段を、制御器８は反応
ガス供給量制御手段を、制御器５は直交変換装置制御手
段を各々構成している。
１と燃料ガス調節器１１は燃料ガス供給手段を、酸化ガ
ス供給装置２と酸化ガス調節器１２は酸化ガス供給手段
を、直流出力電流設定器２０は反応量設定手段を、直流
出力電流検出器９は反応量検出手段を、制御器８は反応
ガス供給量制御手段を、制御器５は直交変換装置制御手
段を各々構成している。
【００２３】本実施例によれば、燃料電池の性能劣化の
影響に関係なく、燃料電池３の直流出力電流に応じた反
応ガス量を燃料電池３に過不足無く供給できるので、燃
料電池の長寿命化を図ることができる。
影響に関係なく、燃料電池３の直流出力電流に応じた反
応ガス量を燃料電池３に過不足無く供給できるので、燃
料電池の長寿命化を図ることができる。
【００２４】（第２実施例）図２は、本発明の第２実施
例による燃料電池発電システムの運転制御装置の概略構
成を示している。本実施例の特徴は、第１実施例の直流
出力電流設定器２０に代えて、燃料電池の反応量設定器
として燃料電池の直流出力電流密度設定器２１と変換器
２２とが設けられていることである。直流出力電流密度
設定器２１は直流出力電流密度設定値ｍを出力し、変換
器２２はその電流密度設定値ｍを直流出力電流設定値ｎ
に変換する。この場合、燃料電池３本体の電極面積は予
め決まっているので、変換器２２は電流密度設定値ｍと
電極面積から燃料電池の直流出力電流設定値ｎを算出す
る。
例による燃料電池発電システムの運転制御装置の概略構
成を示している。本実施例の特徴は、第１実施例の直流
出力電流設定器２０に代えて、燃料電池の反応量設定器
として燃料電池の直流出力電流密度設定器２１と変換器
２２とが設けられていることである。直流出力電流密度
設定器２１は直流出力電流密度設定値ｍを出力し、変換
器２２はその電流密度設定値ｍを直流出力電流設定値ｎ
に変換する。この場合、燃料電池３本体の電極面積は予
め決まっているので、変換器２２は電流密度設定値ｍと
電極面積から燃料電池の直流出力電流設定値ｎを算出す
る。
【００２５】また、本実施例では、第１実施例の直流出
力電流検出器９に代えて、燃料電池３の反応量検出器と
して、燃料電池の直流出力電力検出器１０、直流出力電
圧検出器２３および変換器２４が設けられている。変換
器２４は、直流出力電力検出器１０からの直流出力電力
値ｅと直流出力電圧検出器２３からの直流出力電圧値ｐ
とから、燃料電池３の直流出力電流値を算出し信号ｑと
して制御器５に出力する。他の構成は図１の構成と同じ
である。
力電流検出器９に代えて、燃料電池３の反応量検出器と
して、燃料電池の直流出力電力検出器１０、直流出力電
圧検出器２３および変換器２４が設けられている。変換
器２４は、直流出力電力検出器１０からの直流出力電力
値ｅと直流出力電圧検出器２３からの直流出力電圧値ｐ
とから、燃料電池３の直流出力電流値を算出し信号ｑと
して制御器５に出力する。他の構成は図１の構成と同じ
である。
【００２６】本実施例の場合も第１実施例と同様の効果
がある。また本実施例においては、直流出力電流密度設
定器２１と変換器２２は反応量設定手段を、直流出力電
力検出器１０と直流出力電圧検出器２３と変換器２４は
反応量検出手段をそれぞれ構成している。なお、本実施
例でも、図１の直流出力電流検出器９を設け、直流出力
電流検出器９からの直流出力電流値ｄを制御器５に入力
させるようにしても良い。
がある。また本実施例においては、直流出力電流密度設
定器２１と変換器２２は反応量設定手段を、直流出力電
力検出器１０と直流出力電圧検出器２３と変換器２４は
反応量検出手段をそれぞれ構成している。なお、本実施
例でも、図１の直流出力電流検出器９を設け、直流出力
電流検出器９からの直流出力電流値ｄを制御器５に入力
させるようにしても良い。
【００２７】（第３実施例）図３は、本発明の第３実施
例による燃料電池発電システムの運転制御装置の概略構
成を示している。本実施例の特徴は、第１実施例の直流
出力電流設定器２０に代えて、燃料電池への反応ガスの
供給量を設定するための反応ガス供給量設定器２５と変
換器２６とが設けられていることである。反応ガス供給
量設定器２５は反応ガス供給量設定値ｒを出力し、変換
器２６はその反応ガス供給量設定値ｒを直流出力電流設
定値ｓに変換する。この場合、燃料電池３本体のガス利
用率は予め決まっているので、変換器２６は反応ガス供
給量設定値ｒとガス利用率から燃料電池３の直流出力電
流設定値ｓを算出する。他の構成は第１実施例の構成と
同じである。
例による燃料電池発電システムの運転制御装置の概略構
成を示している。本実施例の特徴は、第１実施例の直流
出力電流設定器２０に代えて、燃料電池への反応ガスの
供給量を設定するための反応ガス供給量設定器２５と変
換器２６とが設けられていることである。反応ガス供給
量設定器２５は反応ガス供給量設定値ｒを出力し、変換
器２６はその反応ガス供給量設定値ｒを直流出力電流設
定値ｓに変換する。この場合、燃料電池３本体のガス利
用率は予め決まっているので、変換器２６は反応ガス供
給量設定値ｒとガス利用率から燃料電池３の直流出力電
流設定値ｓを算出する。他の構成は第１実施例の構成と
同じである。
【００２８】本実施例の場合も第１実施例と同様の効果
がある。また本実施例においては、反応ガス供給量設定
器２５と変換器２６は反応量設定手段を構成している。
なお、本実施例でも、図２のように直流出力電流検出器
９に代えて、直流出力電力検出器１０、直流出力電圧検
出器２３および変換器２４を設け、直流出力電力値ｅと
直流出力電圧検出器２３からの直流出力電圧値ｐを算出
し、変換器２４から信号ｑを制御器５に出力するように
しても良い。
がある。また本実施例においては、反応ガス供給量設定
器２５と変換器２６は反応量設定手段を構成している。
なお、本実施例でも、図２のように直流出力電流検出器
９に代えて、直流出力電力検出器１０、直流出力電圧検
出器２３および変換器２４を設け、直流出力電力値ｅと
直流出力電圧検出器２３からの直流出力電圧値ｐを算出
し、変換器２４から信号ｑを制御器５に出力するように
しても良い。
【００２９】（第４実施例）図４は、本発明の第４実施
例による燃料電池発電システムの運転制御装置の概略構
成を示している。本実施例の特徴は、交流出力電力検出
器７と直流出力電圧検出器２３と変換器２７を設けたこ
とである。他の構成は第２実施例と同じである。第２実
施例では、直流出力電力検出器１０からの直流出力電力
値ｅと直流出力電圧検出器２３からの直流出力電圧値ｐ
とから、燃料電池３の直流出力電流値を算出していた
が、本実施例では、直流出力電圧検出器２３からの直流
出力電圧値ｐと交流出力電力検出器７からの交流出力電
力値ｂとから、燃料電池３の直流出力電流値を算出す
る。
例による燃料電池発電システムの運転制御装置の概略構
成を示している。本実施例の特徴は、交流出力電力検出
器７と直流出力電圧検出器２３と変換器２７を設けたこ
とである。他の構成は第２実施例と同じである。第２実
施例では、直流出力電力検出器１０からの直流出力電力
値ｅと直流出力電圧検出器２３からの直流出力電圧値ｐ
とから、燃料電池３の直流出力電流値を算出していた
が、本実施例では、直流出力電圧検出器２３からの直流
出力電圧値ｐと交流出力電力検出器７からの交流出力電
力値ｂとから、燃料電池３の直流出力電流値を算出す
る。
【００３０】すなわち、直交変換装置４に入力される直
流電力と直交変換装置４から出力される交流電力との間
には、 交流電力 ＝ 直流電力 × 変換効率 の関係がある。
流電力と直交変換装置４から出力される交流電力との間
には、 交流電力 ＝ 直流電力 × 変換効率 の関係がある。
【００３１】したがって、直交変換装置４の変換効率が
わかっていれば、交流出力電力検出器７で検出した交流
出力電力値ｂを上記式に代入することによって、直交変
換装置４に入力される直流電力すなわち燃料電池３から
の直流出力電力値が算出できる。そして変換器２７で
は、その算出した直流出力電力値と、直流出力電圧検出
器２３からの直流出力電圧値ｐとから、燃料電池３の直
流出力電流値を算出し、信号ｔとして制御器５に出力す
る。
わかっていれば、交流出力電力検出器７で検出した交流
出力電力値ｂを上記式に代入することによって、直交変
換装置４に入力される直流電力すなわち燃料電池３から
の直流出力電力値が算出できる。そして変換器２７で
は、その算出した直流出力電力値と、直流出力電圧検出
器２３からの直流出力電圧値ｐとから、燃料電池３の直
流出力電流値を算出し、信号ｔとして制御器５に出力す
る。
【００３２】本実施例の場合も第１実施例と同様の効果
がある。また本実施例においては、交流出力電力検出器
７と直流出力電圧検出器２３と変換器２７は反応量検出
手段を構成している。
がある。また本実施例においては、交流出力電力検出器
７と直流出力電圧検出器２３と変換器２７は反応量検出
手段を構成している。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料電池の電気化学反応量制御と電気化学反応に必要な
反応ガス供給量制御を同時に行うことによって、燃料電
池の性能変化に影響されず、適正な量の反応ガスを燃料
電池に対して供給することができるので、燃料電池の長
寿命化を図ることが可能となる。
燃料電池の電気化学反応量制御と電気化学反応に必要な
反応ガス供給量制御を同時に行うことによって、燃料電
池の性能変化に影響されず、適正な量の反応ガスを燃料
電池に対して供給することができるので、燃料電池の長
寿命化を図ることが可能となる。
【図１】本説明の第１実施例によるの燃料電池発電シス
テムの運転制御装置の概略構成図である。
テムの運転制御装置の概略構成図である。
【図２】本説明の第２実施例によるの燃料電池発電シス
テムの運転制御装置の概略構成図である。
テムの運転制御装置の概略構成図である。
【図３】本説明の第３実施例によるの燃料電池発電シス
テムの運転制御装置の概略構成図である。
テムの運転制御装置の概略構成図である。
【図４】本説明の第４実施例によるの燃料電池発電シス
テムの運転制御装置の概略構成図である。
テムの運転制御装置の概略構成図である。
【図５】従来技術によるの燃料電池発電システムの運転
制御装置の概略構成図である。
制御装置の概略構成図である。
【図６】他の従来技術によるの燃料電池発電システムの
運転制御装置の概略構成図である。
運転制御装置の概略構成図である。
１ 燃料改質装置 ２ 酸化ガス供給装置 ３ 燃料電池 ３Ａ 燃料極 ３Ｂ 空気極 ４ 直交変換装置 ５，８ 制御器 ７ 交流出力電力検出器 ９ 直流出力電流検出器 １０ 直流出力電力検出器 １１ 燃料ガス調節器 １２ 酸化ガス調節器 ２０ 直流出力電流設定器 ２１ 直流出力電流密度設定器 ２２，２４，２６，２７ 変換器 ２３ 直流出力電圧検出器 ２５ 反応ガス供給量設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加原 俊樹 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭61−284065（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−51772（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/04 - 8/24
Claims (7)
- 【請求項１】 燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によ
り発電する燃料電池と、該燃料電池に前記燃料ガスを供
給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に前記酸化ガ
スを供給する酸化ガス供給手段と、前記燃料電池で発電
された直流出力を交流に変換し外部電力系統へ供給する
直交変換装置と、を備えた燃料電池発電システムにおい
て、 前記燃料電池の反応量を設定する反応量設定手段と、 前記燃料電池の反応量を検出する反応量検出手段と、 前記反応量設定手段で設定された設定値に基づいて、前
記燃料電池に供給される燃料ガスと酸化ガスの供給量目
標値を算出し、その供給量目標値を前記燃料ガス供給手
段と前記酸化ガス供給手段に出力することにより、前記
燃料ガスと酸化ガスの供給量を制御する反応ガス（燃料
ガスと酸化ガス）供給量制御手段と、 前記反応量設定手段で設定された設定値と前記反応量検
出手段で検出された検出値を入力するとともに、前記設
定値と検出値との偏差が無くなるよう制御演算し、その
演算結果を前記直交変換装置に出力することにより、直
交変換装置からの交流出力を制御する直交変換装置制御
手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池発電システムの運転
制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池発電システムの
運転制御装置において、 前記反応量設定手段は、前記燃料電池の直流出力電流を
設定する直流出力電流設定器であることを特徴とする燃
料電池発電システムの運転制御装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の燃料電池発電システムの
運転制御装置において、 前記反応量設定手段は、前記燃料電池の直流出力電流密
度を設定する直流出力電流密度設定器と、その設定され
た直流出力電流密度を直流出力電流に変換する変換器
と、を含むことを特徴とする燃料電池発電システムの運
転制御装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の燃料電池発電システムの
運転制御装置において、 前記反応量設定手段は、前記燃料電池へ供給される燃料
ガスと酸化ガスの量を設定する反応ガス供給量設定器
と、その設定された燃料ガスと酸化ガスの供給量並びに
利用率から前記燃料電池の直流出力電流を算出する変換
器と、を含むことを特徴とする燃料電池発電システムの
運転制御装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の燃料電池発電システムの
運転制御装置において、 前記反応量検出手段は、前記燃料電池の直流出力電流を
検出する直流出力電流検出器であることを特徴とする燃
料電池発電システムの運転制御装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の燃料電池発電システムの
運転制御装置において、 前記反応量検出手段は、前記燃料電池の直流出力電力を
検出する直流出力電力検出器と、前記燃料電池の直流出
力電圧を検出する直流出力電圧検出器と、前記検出した
直流出力電力と直流出力電圧とから前記燃料電池の直流
出力電流を算出する変換器と、を含むことを特徴とする
燃料電池発電システムの運転制御装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の燃料電池発電システムの
運転制御装置において、 前記反応量検出手段は、前記燃料電池の直流出力電圧を
検出する直流出力電圧検出器と、前記直交変換装置の交
流出力電力を検出する交流出力電力検出器と、前記交流
出力電力検出器で検出した交流出力電力と前記直交変換
装置の変換効率とから前記燃料電池の直流出力電力と求
めるとともに、その求めた直流出力電力と前記直流出力
電圧検出器で検出した直流出力電圧とから前記燃料電池
の直流出力電流を算出する変換器と、を含むことを特徴
とする燃料電池発電システムの運転制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7174700A JP2838087B2 (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 燃料電池発電システムの運転制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7174700A JP2838087B2 (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 燃料電池発電システムの運転制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927335A JPH0927335A (ja) | 1997-01-28 |
| JP2838087B2 true JP2838087B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=15983145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7174700A Expired - Fee Related JP2838087B2 (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 燃料電池発電システムの運転制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2838087B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3570355B2 (ja) * | 2000-08-01 | 2004-09-29 | 松下電器産業株式会社 | 燃料電池システム |
-
1995
- 1995-07-11 JP JP7174700A patent/JP2838087B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0927335A (ja) | 1997-01-28 |
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