JP5344218B2 - 燃料電池システムおよび電子機器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る燃料電池システム(燃料電池システム5)の全体構成を表すものである。燃料電池システム5は、負荷6を駆動するための電力を出力端子T2,T3を介して供給するものである。この燃料供給システム5は、燃料電池1と、温度検出部30と、電流検出部31と、電圧検出部32と、昇圧回路33と、二次電池34と、制御部35とから構成されている。
H(s)=KPΔT(s)+TI∫ΔT(s)ds+TD{dΔT(s)/ds}…(1)
ΔT(s)=Tsv(s)−Tpv(s) …(2)
ここで、
H(s) :所望発熱量
KP,TI,TD:PID定数
Tsv(s) :目標温度
ΔT(s) :温度の差分
s :時間
P(s)(=PPID(s))=H(s)×(1−η) ……(3)
η={(VOIO)/(VTIT)}=(VO/VT)×E ……(4)
IT:燃料供給量から見積もられる理論電流値
CH3OH+H2O → CO2+6H++6e− ……(5)
6H++(3/2)O2+6e-→ 3H2O ……(6)
CH3OH+(3/2)O2→ CO2+2H2O ……(7)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態の燃料電池システムは、図1に示した第1の実施の形態の燃料電池システム5において、制御部35の代わりに、後述する制御部36を設けるようにしたものである。なお、第1の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
PE(s)=Kcell×Esv×Ipv(s) ……(8)
(Kcell:比例定数、Esv:利用率の設定値、Ipv(s):現在の発電電流値)
なお、第2の実施の形態の燃料供給制御(PID制御と利用率制御との組み合わせ)では、利用率Eの下限値の設定が不適切である場合、十分な発電出力が得られなかったり、逆に無駄に燃料を消費してしまう可能性がある。なお、利用率Eの下限値の設定が不適切である場合とは、具体的には、利用率Eの下限値の設定が外部環境等に適合しなかった場合や、燃料供給系の不具合などに起因して、燃料ポンプ42の一動作当りの燃料供給量が変動してしまった場合などが挙げられる。そこで、燃料の利用率Eの設定値(ここでは、下限値)を、制御部36において、環境に応じて定期的に(ダイナミックに)更新するようにするのが好ましい。具体的には、例えば10分ごとに燃料を完全消費させると共に、過去10分間における燃料の利用率Eの実力値を、その都度計算するようにする。そして、その計算された利用率Eが、次の10分間においても維持されるよう、利用率Eの下限値を自動更新するようにする。
る。
Claims (12)
- 燃料および酸化剤ガスの供給により発電を行う発電部と、
前記発電部側へ液体燃料を供給すると共に、この液体燃料の供給量が調節可能となっている燃料供給部と、
前記燃料供給部により供給された液体燃料を気化させることによって、気体燃料を前記発電部へ供給する燃料気化部と、
前記発電部の温度を検出する温度検出部と、
前記発電部の発電電流を検出する電流検出部と、
前記温度検出部により検出された発電部の温度と、前記電流検出部により検出された発電電流とに基づいて、前記発電部の発電時における前記燃料供給部による液体燃料の供給量を調整する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記発電部の温度に基づいて、前記発電部における発電時の温度が一定となるように、第1の燃料供給量を算出し、
前記発電電流に基づいて、前記発電部における発電時の燃料の利用率を算出すると共に、算出したこの燃料の利用率が一定となるように、第2の燃料供給量を算出し、
前記第1の燃料供給量と前記第2の燃料供給量との双方を考慮して、最終的な液体燃料の供給量を決定する
燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第1および第2の燃料供給量のうちの一方を選択することにより、前記最終的な液体燃料の供給量を決定する
請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第1および第2の燃料供給量のうち、供給量値の小さいほうを選択することにより、前記最終的な液体燃料の供給量を決定する
請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記燃料の利用率の設定値を、定期的に更新する
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、
前記発電部の発電電圧または所定の設定電圧に基づいて、前記発電部におけるエネルギー変換効率を近似的に算出すると共に、
算出したこのエネルギー変換効率を用いて、前記第1の燃料供給量を補正する
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、
前記発電部の発電電圧または所定の設定電圧に加え、
前記発電部の発電電流をも考慮して、前記発電部におけるエネルギー変換効率を算出する
請求項5に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第1の燃料供給量を、設定温度と検出された発電部の温度との差分の時間積分値および時間微分値に対して比例させることにより、前記発電部における発電時の温度が一定となるように制御を行う
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第1の燃料供給量を、設定温度と検出された発電部の温度との差分値に対して比例させることにより、前記発電部における発電時の温度が一定となるように制御を行う
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第1の燃料供給量を、設定温度と検出された発電部の温度との差分の時間積分値に対して比例させることにより、前記発電部における発電時の温度が一定となるように制御を行う
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第1の燃料供給量を、設定温度と検出された発電部の温度との差分の時間微分値に対して比例させることにより、前記発電部における発電時の温度が一定となるように制御を行う
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 前記液体燃料を収容する燃料タンクを備えた
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 - 燃料電池システムを備え、
前記燃料電池システムは、
燃料および酸化剤ガスの供給により発電を行う発電部と、
前記発電部側へ液体燃料を供給すると共に、この液体燃料の供給量が調節可能となっている燃料供給部と、
前記燃料供給部により供給された液体燃料を気化させることによって、気体燃料を前記発電部へ供給する燃料気化部と、
前記発電部の温度を検出する温度検出部と、
前記発電部の発電電流を検出する電流検出部と、
前記温度検出部により検出された発電部の温度と、前記電流検出部により検出された発電電流とに基づいて、前記発電部の発電時における前記燃料供給部による液体燃料の供給量を調整する制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記発電部の温度に基づいて、前記発電部における発電時の温度が一定となるように、第1の燃料供給量を算出し、
前記発電電流に基づいて、前記発電部における発電時の燃料の利用率を算出すると共に、算出したこの燃料の利用率が一定となるように、第2の燃料供給量を算出し、
前記第1の燃料供給量と前記第2の燃料供給量との双方を考慮して、最終的な液体燃料の供給量を決定する
電子機器。
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