JPH05217588A - Fuel cell control system - Google Patents
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- JPH05217588A JPH05217588A JP4046213A JP4621392A JPH05217588A JP H05217588 A JPH05217588 A JP H05217588A JP 4046213 A JP4046213 A JP 4046213A JP 4621392 A JP4621392 A JP 4621392A JP H05217588 A JPH05217588 A JP H05217588A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、急激な負荷変動による
燃料電池の短寿命化を回避するのに好適な燃料電池制御
システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell control system suitable for avoiding shortening of the life of a fuel cell due to a sudden load change.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料電池に接続された負荷が急激に増大
した場合、燃料電池はその負荷変動に瞬時に追従して大
電流を発生する。この際、燃料の供給は急激に増加する
ことができないので、電極の基材としてのカーボンが腐
食損傷されて燃料電池の寿命が短くなる。また、負荷が
急激に減少した場合にも、燃料電池は劣化することが知
られている。2. Description of the Related Art When a load connected to a fuel cell suddenly increases, the fuel cell instantaneously follows the load fluctuation and generates a large current. At this time, since the fuel supply cannot be rapidly increased, the carbon as the base material of the electrode is corroded and damaged, which shortens the life of the fuel cell. It is also known that the fuel cell deteriorates even when the load is rapidly reduced.
【0003】そこで、従来、燃料電池とインバータとを
結ぶ直流電源ラインに商用電源を整流した直流電源を接
続して、負荷変動時の急激な電力変動を商用電源に負わ
せるようにした「燃料電池電源システムの安定化システ
ム」(特開昭59−230435号公報)が提案されて
いる。Therefore, conventionally, a DC power supply obtained by rectifying a commercial power supply is connected to a DC power supply line connecting a fuel cell and an inverter so that a sudden power fluctuation at the time of load fluctuation is imposed on the commercial power supply. A power supply system stabilizing system "(Japanese Patent Laid-Open No. 59-230435) is proposed.
【0004】また、負荷が急激に変動したとき、または
負荷に供給すべき電力が所定値以上に増加したときは、
燃料電池の出力を制限し、負荷への給電電力の不足分は
商用電源から供給するようにした「直流ハイブリッド給
電システム」も提案されている。Further, when the load changes abruptly, or when the electric power to be supplied to the load increases above a predetermined value,
A "DC hybrid power supply system" has also been proposed in which the output of the fuel cell is limited and the shortage of power supplied to the load is supplied from a commercial power supply.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらはいず
れも燃料電池単独での独立電源ではなく、商用電源を活
用するものであるため、自動車等の移動体や、僻地、離
島など商用電源のない場所には配置できないという問題
があった。However, since all of them utilize commercial power sources, not independent power sources of fuel cells alone, there is no commercial power source for vehicles such as automobiles, remote areas, and remote islands. There was a problem that it could not be placed in place.
【0006】本発明は、このような問題点にかんがみて
なされたものであり、その目的は、負荷変動による燃料
電池の損傷を商用電源を用いなくても回避できるように
することである。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to prevent damage to a fuel cell due to load fluctuations without using a commercial power supply.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による燃料電池制御システムは、インダクシ
ョンモータにて回転されるフライホイールと、前記イン
ダクションモータと燃料電池の直流出力ラインとの間で
電力の授受を行う電力授受用インバータと、前記燃料電
池の直流出力ラインに接続された負荷の変動を検出する
負荷変動検出手段と、前記負荷変動検出手段にて負荷増
大が検出されたときは、前記電力授受用インバータの周
波数を低くして前記インダクションモータを発電機とし
て機能させることにより前記フライホイールの回転エネ
ルギーを電気エネルギーに変換して負荷に供給し、前記
負荷変動検出手段にて負荷減少が検出されたときは、前
記電力授受用インバータの周波数を高くして前記インダ
クションモータをモータとして機能させることにより前
記燃料電池からの電気エネルギーを回転エネルギーに変
換して前記フライホイールに蓄積する第1の制御手段
と、前記負荷変動検出手段にて負荷変動が検出されない
ときは、前記フライホイールの回転数を負荷の大きさに
応じて制御する第2の制御手段とを備えている。In order to achieve the above object, a fuel cell control system according to the present invention includes a flywheel rotated by an induction motor and a direct current output line of the induction motor and the fuel cell. A power transfer inverter that transfers power, a load change detection unit that detects a change in the load connected to the DC output line of the fuel cell, and a load increase detected by the load change detection unit, By lowering the frequency of the power transfer inverter and causing the induction motor to function as a generator, the rotational energy of the flywheel is converted into electrical energy and supplied to the load, and the load fluctuation detection means reduces the load. If detected, increase the frequency of the power transfer inverter to drive the induction motor. Functioning as a controller to convert electric energy from the fuel cell into rotational energy and store the energy in the flywheel, and the load fluctuation detection means detects no load fluctuation, and Second control means for controlling the number of rotations of the wheel according to the magnitude of the load is provided.
【0008】[0008]
【作 用】第1の制御手段は、負荷変動検出手段にて負
荷増大が検出されたときは、電力授受用インバータの周
波数を低くしてインダクションモータを発電機として機
能させることによりフライホイールの回転エネルギーを
電気エネルギーに変換して負荷に供給する。また、負荷
変動検出手段にて負荷減少が検出されたときは、第1の
制御手段は、電力授受用インバータの周波数を高くして
インダクションモータをモータとして機能させることに
より前記燃料電池からの電気エネルギーを回転エネルギ
ーに変換してフライホイールに蓄積する。このように、
負荷変動時にフライホイールの充放電を行うことによ
り、燃料電池が出力する電力の変動が緩慢になり、燃料
電池の損傷、劣化を回避することができる。[Operation] When the load change detection means detects an increase in load, the first control means lowers the frequency of the power transfer inverter and causes the induction motor to function as a generator to rotate the flywheel. It converts energy into electrical energy and supplies it to the load. Further, when the load change detection means detects a decrease in load, the first control means increases the frequency of the power transfer inverter to cause the induction motor to function as a motor, and thereby the electric energy from the fuel cell. Is converted into rotational energy and stored in the flywheel. in this way,
By charging / discharging the flywheel when the load changes, the change in the electric power output from the fuel cell becomes slow, and damage and deterioration of the fuel cell can be avoided.
【0009】第2の制御手段は、負荷変動検出手段にて
負荷変動が検出されないときは、フライホイールの回転
数を負荷の大きさに応じて制御することにより、すなわ
ち、負荷が大きいときにはフライホイールの回転数を小
さくし、負荷が小さいときにはフライホイールの回転数
を大きくすることにより、フライホイールの過放電、過
充電を防止する。The second control means controls the rotational speed of the flywheel according to the magnitude of the load when the load variation is not detected by the load variation detecting means, that is, when the load is large, the flywheel is controlled. The number of revolutions of the flywheel is reduced, and the number of revolutions of the flywheel is increased when the load is small to prevent over-discharge and overcharge of the flywheel.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0011】図1は、本発明の一実施例による燃料電池
制御システムのシステム構成図であり、本燃料電池制御
システムは、燃料電池1、三相インバータ2、負荷3、
フライホイール4、インダクションモータ5、電力授受
用インバータ6、、遅延回路7、第1減算回路8、第2
減算回路9、第3減算回路10、自動電流調整器11、
A/D変換回路12、ROM13、D/A変換回路1
4、第4減算回路15、充電電流目標値出力部16、ゲ
ートドライブ回路17、回転数センサ18、負荷電流検
出器19、およびフライホイール出力電流検出器20を
有している。燃料電池1は、燃料と空気が供給される
と、燃料を電気化学的プロセスを経て酸化させ、そのと
きに生ずる酸化エネルギーを直接電気エネルギー(電
力)の形で出力する。この電力は直流であり、三相イン
バータ2により交流に変換されて負荷3に供給される。
この燃料電池1は、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解
質型、固体高分子電解質型のいずれでも良い。FIG. 1 is a system configuration diagram of a fuel cell control system according to an embodiment of the present invention. This fuel cell control system includes a fuel cell 1, a three-phase inverter 2, a load 3,
Flywheel 4, induction motor 5, power transfer inverter 6, delay circuit 7, first subtraction circuit 8, second
A subtraction circuit 9, a third subtraction circuit 10, an automatic current regulator 11,
A / D conversion circuit 12, ROM 13, D / A conversion circuit 1
4, a fourth subtraction circuit 15, a charging current target value output unit 16, a gate drive circuit 17, a rotation speed sensor 18, a load current detector 19, and a flywheel output current detector 20. When the fuel cell 1 is supplied with fuel and air, the fuel cell 1 oxidizes the fuel through an electrochemical process and directly outputs the oxidation energy generated at that time in the form of electric energy (electric power). This electric power is direct current, which is converted into alternating current by the three-phase inverter 2 and supplied to the load 3.
The fuel cell 1 may be any of phosphoric acid type, molten carbonate type, solid electrolyte type, and solid polymer electrolyte type.
【0012】フライホイール4は、電力授受用インバー
タ6にて駆動制御されるインダクションモータ5に接続
されており、燃料電池1にて発生された電力を蓄積した
り(このことを充電とも呼ぶ)、蓄積した電力を三相イ
ンバータ2に供給(このことを放電ともいう)したりす
るために活用される。このような充電、放電の切替え
は、ゲートドライブ回路17により電力授受用三相イン
バータ6のゲートを制御して周波数を変化させ、その周
波数変化によりインダクションモータ5のすべりを変化
させることにより行う。The flywheel 4 is connected to an induction motor 5 which is driven and controlled by an electric power transfer inverter 6, and accumulates the electric power generated in the fuel cell 1 (this is also called charging). It is utilized to supply the accumulated power to the three-phase inverter 2 (this is also referred to as discharging). Such switching between charging and discharging is performed by controlling the gate of the three-phase power transfer inverter 6 by the gate drive circuit 17 to change the frequency and changing the slip of the induction motor 5 by the frequency change.
【0013】すなわち、フライホイール4から電力を供
給(放電)するときには、電力授受用三相インバータ6
の動作周波数を下げ、インダクションモータ5のすべり
を負にしてインダクションモータ5を発電機として作用
させ、フライホイール4に電力を供給(充電)するとき
には、電力授受用三相インバータ6の動作周波数を上
げ、インダクションモータ5のすべりを正にしてインダ
クションモータ5をモータとして作用させる。That is, when power is supplied (discharged) from the flywheel 4, the power transfer three-phase inverter 6 is used.
When operating the induction motor 5 as a generator by making the slip of the induction motor 5 negative and increasing the operating frequency of the power transfer three-phase inverter 6 when supplying (charging) power to the flywheel 4. , The slip of the induction motor 5 is made positive, and the induction motor 5 acts as a motor.
【0014】遅延回路7は、負荷電流検出器19にて検
出された負荷電流が入力されると、その負荷電流を遅延
させて第1減算回路8のマイナス入力端子に出力する。
この第1減算回路8のプラス入力端子には、遅延回路7
を経由しないで負荷電流が入力される。この場合、第1
減算回路8の減算結果は、フライホイール4に接続され
るインダクションモータ5を駆動制御する電力授受用三
相インバータ6が負荷変動に応答して出力すべき放電電
流値、または充電電流値として利用される。When the load current detected by the load current detector 19 is input, the delay circuit 7 delays the load current and outputs it to the minus input terminal of the first subtraction circuit 8.
The delay circuit 7 is connected to the positive input terminal of the first subtraction circuit 8.
The load current is input without going through. In this case, the first
The subtraction result of the subtraction circuit 8 is used as a discharge current value or a charge current value to be output by the power transfer three-phase inverter 6 that drives and controls the induction motor 5 connected to the flywheel 4. It
【0015】例えば、図2(a)に示したように負荷電
流が急激に増大した場合、遅延回路7により出力される
遅延負荷電流は、図2(b)のようになる。そして、第
1減算回路8の出力、すなわち負荷電流から遅延負荷電
流を減じた減算結果は、図2(c)のようになる。な
お、図2(c)のように第1減算回路8の減算結果が正
の場合には、その減算結果は、フライホイール4に接続
されるインダクションモータ5を駆動制御する電力授受
用三相インバータ6の放電電流値としての意味を持つ。
図2(c)の放電電流が出力されると、燃料電池1の出
力電流は、図2(d)のように、負荷電流に比べて徐々
に増大する。For example, when the load current sharply increases as shown in FIG. 2A, the delayed load current output by the delay circuit 7 becomes as shown in FIG. 2B. Then, the output of the first subtraction circuit 8, that is, the subtraction result obtained by subtracting the delayed load current from the load current is as shown in FIG. When the subtraction result of the first subtraction circuit 8 is positive as shown in FIG. 2C, the subtraction result is a three-phase power transfer inverter for driving and controlling the induction motor 5 connected to the flywheel 4. It has a meaning as a discharge current value of 6.
When the discharge current of FIG. 2 (c) is output, the output current of the fuel cell 1 gradually increases as compared to the load current, as shown in FIG. 2 (d).
【0016】また、図3(a)に示したように負荷電流
が急激に減少した場合、遅延回路7により出力される遅
延負荷電流は、図3(b)のようになる。そして、第1
減算回路8の出力、すなわち負荷電流から遅延負荷電流
を減じた減算結果は、図3(c)のようになる。なお、
図3(c)のように第1減算回路8の減算結果が負の場
合には、その減算結果は、フライホイール4に接続され
るインダクションモータ5を駆動制御する電力授受用三
相インバータ6の充電電流値としての意味を持つ。図3
(c)の充電電流が入力されると、燃料電池1の出力電
流は、図3(d)のように、負荷電流に比べて徐々に減
少する。When the load current sharply decreases as shown in FIG. 3 (a), the delayed load current output by the delay circuit 7 becomes as shown in FIG. 3 (b). And the first
The output of the subtraction circuit 8, that is, the subtraction result obtained by subtracting the delayed load current from the load current is as shown in FIG. In addition,
As shown in FIG. 3C, when the subtraction result of the first subtraction circuit 8 is negative, the subtraction result is obtained by the three-phase inverter 6 for power transfer for driving and controlling the induction motor 5 connected to the flywheel 4. It has a meaning as a charging current value. Figure 3
When the charging current of (c) is input, the output current of the fuel cell 1 gradually decreases as compared with the load current as shown in FIG. 3 (d).
【0017】なお、フライホイール4に接続されるイン
ダクションモータ5を駆動制御する電力授受用三相イン
バータ6が実際に入出力する放電電流、充電電流は、フ
ライホイール4の風損、回転摩擦による回転エネルギー
の減衰を見越した充電電流や、フライホイール4に接続
されるインダクションモータ5を駆動制御する電力授受
用三相インバータ6のフライホイール出力電流検出器2
0にて検出された現在の出力(放電)電流を加味して、
第2減算回路9、第3減算回路10などが決定する。こ
の場合、フライホイール4の回転エネルギーの減衰を見
越した充電電流は、A/D変換回路12、ROM13、
D/A変換回路14、第4減算回路15、回転数センサ
18などを活用して求められる。The discharge current and charging current actually input and output by the three-phase inverter 6 for power transfer for driving and controlling the induction motor 5 connected to the flywheel 4 are the windage of the flywheel 4 and the rotation due to rotational friction. A flywheel output current detector 2 of a three-phase inverter 6 for exchanging electric power for driving and controlling a charging current or an induction motor 5 connected to the flywheel 4 in anticipation of energy decay.
Taking into account the current output (discharge) current detected at 0,
The second subtraction circuit 9 and the third subtraction circuit 10 are determined. In this case, the charging current in anticipation of the attenuation of the rotational energy of the flywheel 4 is the A / D conversion circuit 12, the ROM 13,
It is obtained by utilizing the D / A conversion circuit 14, the fourth subtraction circuit 15, the rotation speed sensor 18, and the like.
【0018】ROM13は、フライホイール4の回転エ
ネルギーの減衰を見越した充電電流を、負荷電流に応じ
て決定するため、負荷電流と対応してその負荷電流に見
合った必要十分なフライホイール4の回転数を記憶して
おり、負荷電流が入力されると対応の回転数を出力する
よう構成されている。この負荷電流と回転数との対応関
係は、負荷電流が大きい場合は回転数は小さく、負荷電
流が小さい場合は回転数は大きくなっており、反比例の
関係となっている。これは、次のような意義を持つ。す
なわち、負荷電流が大きい場合は、その後、負荷電流は
小さくなる可能性が高いので、回転数を小さく設定する
ことにより、負荷電流が小さくなった場合に行うべき充
電の充電電流を大きく取れるように準備している。この
ように、充電電流を大きく取れるようにすることによ
り、過充電を防止することができる。反対に、負荷電流
が小さい場合は、その後、負荷電流は大きくなる可能性
が高いので、回転数を大きく設定することにより、負荷
電流が大きくなった場合に行うべき放電の放電電流を大
きく取れるようにしている。このように、放電電流を大
きく取れるように準備することにより、過放電を防止す
ることができる。Since the ROM 13 determines the charging current in consideration of the attenuation of the rotational energy of the flywheel 4 according to the load current, the rotation of the flywheel 4 is necessary and sufficient corresponding to the load current and corresponding to the load current. The number is stored, and when the load current is input, the corresponding rotation number is output. The correspondence relationship between the load current and the number of revolutions is inversely proportional when the load current is large, the number of revolutions is small, and when the load current is small, the number of revolutions is large. This has the following significance. That is, when the load current is large, the load current is likely to become smaller thereafter.Therefore, by setting the rotation speed to a low value, it is possible to obtain a large charging current for charging that should be performed when the load current becomes small. I'm preparing. By thus allowing a large charging current, overcharging can be prevented. On the other hand, if the load current is small, the load current is likely to increase after that.Therefore, by setting a high rotation speed, it is possible to obtain a large discharge current for the discharge that should be performed when the load current becomes large. I have to. Thus, by preparing so that a large discharge current can be obtained, over-discharge can be prevented.
【0019】自動電流調整器11は、フライホイール4
に接続されるインダクションモータ5を駆動制御する電
力授受用三相インバータ6が実際に入出力すべき放電電
流、充電電流が求められると、それに基づいてゲートド
ライブ回路17を制御することにより、電力授受用三相
インバータ6の周波数を変更し、イダクションモータ5
のすべりを変化させる。この変化によりイダクションモ
ータ5の機能は、発電機、或はモータに切替えられる。The automatic current regulator 11 includes a flywheel 4
When a discharge current and a charge current to be actually input / output by the three-phase power transfer inverter 6 for controlling the drive of the induction motor 5 connected to the are calculated, the gate drive circuit 17 is controlled on the basis of the discharge current and the charge current to control the transfer of power. The frequency of the three-phase inverter 6 for the
Change the slip of. Due to this change, the function of the induction motor 5 is switched to the generator or the motor.
【0020】次に、電力供給制御を図4のフローチャー
トに基づいて説明する。Next, the power supply control will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0021】第1減算回路8は、遅延回路7にて遅延さ
れた遅延負荷電流Bを負荷電流Aから減じた減算値Cを
第2減算回路9に出力する(ステップF1〜F4)。こ
の減算値Cは、負荷電流が変化した場合においては、フ
ライホイール4に接続されるインダクションモータ5を
駆動制御する電力授受用三相インバータ6から放電すべ
き放電電流の値、または充電すべき充電電流の値を示し
ている。The first subtraction circuit 8 outputs the subtraction value C obtained by subtracting the delayed load current B delayed by the delay circuit 7 from the load current A to the second subtraction circuit 9 (steps F1 to F4). This subtraction value C is the value of the discharge current to be discharged from the three-phase power transfer inverter 6 for driving and controlling the induction motor 5 connected to the flywheel 4 or the charge to be charged when the load current changes. The current value is shown.
【0022】一方、ROM13は、A/D変換器12に
てデジタル変換された負荷電流Aが入力されると、その
負荷電流Aに対して必要十分なフライホイール4の回転
数H(デジタルデータ)を読み出し(ステップF5〜F
6)、D/A変換器14に出力する。すると、D/A変
換器14は、デジタルデータとして与えられた回転数H
をアナログデータに変換して、第4減算回路15のプラ
ス入力端子に与える。この第4減算回路15のマイナス
入力端子には、回転数センサ18にて検出されたフライ
ホイール4の現在の回転数Gが入力されている(ステッ
プF7)。そこで、第4減算回路15は、負荷電流Aに
対して必要十分な回転数Hからフライホイール4の現在
の回転数Gを減じて、その減算結果を充電電流目標値出
力部16に与える。すると、充電電流目標値出力部16
は、与えられた減算結果が0より大きい場合、すなわ
ち、フライホイール4の現在の回転数Gが負荷電流Aに
対して必要十分な回転数以下の場合には、フライホイー
ル4の回転を必要十分な回転数にすべく、所定(1KW
程度)の充電電流目標値を第2減算回路9に与える(ス
テップF11)。このように、充電電流目標値は、風損
などによるフライホイール4の回転数の減少を防止する
ための充電電流として利用されるが、これを1KW程度
と小さくすることにより充電は徐々に行われ、この充電
に伴う燃料電池負荷の急激な増大を回避することができ
る。一方、与えられた減算結果が0以下の場合、すなわ
ち、フライホイール4の現在の回転数Gが必要十分な回
転数より大きい場合には、フライホイール4の回転を現
状維持する(テップF10)。この場合、実際には、充
電電流目標値として「0」を第2減算回路9に与えるよ
うにしている。On the other hand, when the load current A digitally converted by the A / D converter 12 is input to the ROM 13, the rotational speed H (digital data) of the flywheel 4 necessary and sufficient for the load current A is input. Is read (steps F5 to F
6), and output to the D / A converter 14. Then, the D / A converter 14 determines the rotation speed H given as digital data.
Is converted into analog data and given to the positive input terminal of the fourth subtraction circuit 15. The current rotational speed G of the flywheel 4 detected by the rotational speed sensor 18 is input to the negative input terminal of the fourth subtraction circuit 15 (step F7). Therefore, the fourth subtraction circuit 15 subtracts the present rotation speed G of the flywheel 4 from the necessary and sufficient rotation speed H for the load current A, and gives the subtraction result to the charging current target value output unit 16. Then, the charging current target value output unit 16
If the given subtraction result is greater than 0, that is, if the current rotational speed G of the flywheel 4 is equal to or lower than the necessary and sufficient rotational speed for the load current A, the flywheel 4 must be rotated sufficiently. In order to achieve the desired number of revolutions,
The charging current target value of (about) is given to the second subtraction circuit 9 (step F11). As described above, the target charging current value is used as the charging current for preventing the reduction in the rotation speed of the flywheel 4 due to windage loss, etc., but the charging is gradually performed by reducing it to about 1 KW. It is possible to avoid a sudden increase in the fuel cell load due to this charging. On the other hand, when the given subtraction result is 0 or less, that is, when the current rotation speed G of the flywheel 4 is larger than the necessary and sufficient rotation speed, the rotation of the flywheel 4 is maintained as it is (step F10). In this case, “0” is actually given to the second subtraction circuit 9 as the charging current target value.
【0023】このようにして、充電電流目標値が与えら
れると、第2減算回路9は、フライホイール4に接続さ
れるインダクションモータ5を駆動制御する電力授受用
三相インバータ6についての充放電電流Cから充電電流
目標値を減算し(テップF4)、その減算結果をフライ
ホイール出力電流目標値Fとして第3減算回路10のプ
ラス入力端子に与える。このとき、第3減算回路10の
マイナス入力端子には、フライホイール出力電流Eが与
えられている。そこで、第3減算回路10は、フライホ
イール出力電流目標値Fからフライホイール出力電流E
を減算し、その減算値を自動電流調整器11に与える
(ステップF12)。In this way, when the charging current target value is given, the second subtraction circuit 9 causes the charging / discharging current for the power transfer three-phase inverter 6 for driving and controlling the induction motor 5 connected to the flywheel 4. The charging current target value is subtracted from C (step F4), and the subtraction result is given to the plus input terminal of the third subtraction circuit 10 as the flywheel output current target value F. At this time, the flywheel output current E is applied to the negative input terminal of the third subtraction circuit 10. Therefore, the third subtraction circuit 10 changes the flywheel output current E from the flywheel output current target value F.
Is subtracted and the subtracted value is given to the automatic current regulator 11 (step F12).
【0024】すると、自動電流調整器11は、与えられ
た減算結果が0より大きい場合、すなわち、フライホイ
ール出力電流目標値Fの方がフライホイール出力電流E
より大きい場合には、インダクションモータ5を発電機
として機能させて放電を行わせるために、電力授受用三
相インバータ6の周波数を低くすべく、ゲートドライブ
回路17を制御する(ステップF15)。一方、与えら
れた減算結果が0以下の場合、すなわち、フライホイー
ル出力電流Eがフライホイール出力電流目標値F以上の
場合には、インダクションモータ5をモータとして機能
させて充電を行うために、電力授受用三相インバータ6
の周波数を高くすべく、ゲートドライブ回路17を制御
する(ステップF16)。When the given subtraction result is greater than 0, that is, the flywheel output current target value F is the flywheel output current E.
If it is larger, the gate drive circuit 17 is controlled so as to lower the frequency of the three-phase power transfer inverter 6 in order to cause the induction motor 5 to function as a generator and perform discharging (step F15). On the other hand, when the given subtraction result is 0 or less, that is, when the flywheel output current E is equal to or more than the flywheel output current target value F, the induction motor 5 functions as a motor and is charged with electric power. Three-phase inverter for transfer 6
The gate drive circuit 17 is controlled so as to increase the frequency (step F16).
【0025】なお、上記の説明から明らかなように、負
荷変動がない場合は、ステップF3での減算結果が
「0」になるので、自動電流調整器11は、専ら充電電
流目標値に基づいて電力授受用三相インバータ6の周波
数を制御することになる。As is clear from the above description, when there is no load change, the subtraction result in step F3 becomes "0", so that the automatic current regulator 11 is exclusively based on the charging current target value. The frequency of the power transfer three-phase inverter 6 is controlled.
【0026】次に、図5のタイムチャートに基づいて、
図4の制御を具体的に説明する。Next, based on the time chart of FIG.
The control of FIG. 4 will be specifically described.
【0027】図5のタイミングT1において負荷電流が
0KWから35KWに急激に増大したとすると、期間T
1〜T2において、図4のステップF3における減算結
果は正となり、フライホイール4は放電することとな
る。すると、この放電電流が三相インバータ2を介して
負荷3に与えられるので、その分だけ燃料電池1の出力
電流は少なくて済む。すなわち、燃料電池1の出力電流
は、負荷電流が急激に増大してもそれに忠実に追従して
急激に増大せず、徐々に増大するので、負荷電流の増大
に伴う燃料の供給量増加が間に合わなくなるといった事
態を回避でき、燃料電池1の損傷を防止できる。このよ
うな放電によりフライホイール4の回転エネルギーが消
費されるので、回転数は減少する。Assuming that the load current suddenly increases from 0 kW to 35 kW at the timing T1 in FIG. 5, the period T
In 1 to T2, the subtraction result in step F3 of FIG. 4 becomes positive, and the flywheel 4 is discharged. Then, this discharge current is given to the load 3 via the three-phase inverter 2, so that the output current of the fuel cell 1 can be reduced accordingly. That is, the output current of the fuel cell 1 faithfully follows the sudden increase in the load current, does not increase sharply, and gradually increases, so that the increase in the fuel supply amount in time with the increase in the load current is in time. It is possible to avoid the situation where the fuel cell 1 runs out, and to prevent the fuel cell 1 from being damaged. Since the rotational energy of the flywheel 4 is consumed by such discharge, the rotational speed is reduced.
【0028】期間T2〜T3では、図4のステップF3
における減算結果が「0」になり、充電電流目標値に基
づく充電が行われる。その結果、フライホイール4の回
転数は徐々に増大する。In the periods T2 to T3, step F3 in FIG.
The subtraction result at is 0, and charging is performed based on the charging current target value. As a result, the rotation speed of the flywheel 4 gradually increases.
【0029】期間T3〜T4では、フライホイール4の
回転数が、負荷電流に対応する必要十分な回転数にな
り、フライホイール4の回転数を現状維持すべく、充電
も放電も行われない。この期間では、前の期間で行われ
ていた充電が停止されて負荷が減少するので、その分、
燃料電池1の出力電流は減少する。In the periods T3 to T4, the rotation speed of the flywheel 4 becomes a necessary and sufficient rotation speed corresponding to the load current, and neither charging nor discharging is performed in order to maintain the rotation speed of the flywheel 4 at present. In this period, charging that was done in the previous period is stopped and the load decreases, so that
The output current of the fuel cell 1 decreases.
【0030】タイミングT4にて、負荷電流が35KW
から0KWに急激に減少したとすると、期間T4〜T5
において、図4のステップF3における減算結果は負と
なり、フライホイール4は充電されることとなる。すな
わち、負荷電流が急激に減少しても、フライホイール4
を充電することにより、燃料電池1がそれまで出力して
いた電流が充電のために使用されるので、燃料電池1の
出力電流は急激に減少せず、徐々に減少するので、燃料
電池1の劣化を防止することができる。このような充電
によりフライホイール4の回転数は増大する。At timing T4, the load current is 35 kW
If it suddenly decreases from 0 kW to 0 kW, the period T4 to T5
In, the subtraction result in step F3 of FIG. 4 becomes negative, and the flywheel 4 is charged. That is, even if the load current suddenly decreases, the flywheel 4
Since the current output by the fuel cell 1 is used for charging by charging, the output current of the fuel cell 1 does not decrease sharply but gradually decreases. It is possible to prevent deterioration. Due to such charging, the rotation speed of the flywheel 4 increases.
【0031】期間T5〜T6では、図4のステップF3
における減算結果が「0」になり、充電電流目標値に基
づく充電が行われる。その結果、フライホイール4の回
転数はさらに増大する。なお、この期間では、充電を行
う必要があるので、たとえ負荷電流が「0」であっても
燃料電池1の出力電流は「0」にならない。In the periods T5 to T6, step F3 in FIG.
The subtraction result at is 0, and charging is performed based on the charging current target value. As a result, the rotation speed of the flywheel 4 further increases. In this period, since it is necessary to charge the battery, the output current of the fuel cell 1 does not become "0" even if the load current is "0".
【0032】期間T6〜T7では、前の期間で行われて
いた充電が停止されて負荷が全くなくなるので、燃料電
池1の出力電流は「0」になり、フライホイール4の回
転数は一定になる。In the periods T6 to T7, the charging which was performed in the previous period is stopped and the load is completely eliminated, so that the output current of the fuel cell 1 becomes "0" and the rotational speed of the flywheel 4 becomes constant. Become.
【0033】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
ることなく、例えば、インダクションモータ5の回転制
御は、ハード回路によらずソフトウェアにより行うこと
も可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, but the rotation control of the induction motor 5 can be performed by software instead of a hardware circuit.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明による燃料
電池制御システムによれば、負荷変動による燃料電池の
損傷を商用電源を用いなくても回避でき、自動車などの
移動体、僻地、離島など商用電源のない場所にも配置可
能となる。As described above, according to the fuel cell control system of the present invention, damage to the fuel cell due to load fluctuations can be avoided without using a commercial power source, and moving bodies such as automobiles, remote areas, remote islands, etc. It can also be installed in places where there is no commercial power supply.
【図1】本発明の一実施例による燃料電池制御システム
のシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of a fuel cell control system according to an embodiment of the present invention.
【図2】負荷増大時にフライホイールが放電すべき放電
電流の算出の仕方を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a method of calculating a discharge current to be discharged by the flywheel when the load increases.
【図3】負荷減少時にフライホイールに充電すべき充電
電流の算出の仕方を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing how to calculate a charging current for charging a flywheel when a load is reduced.
【図4】燃料電池制御システムの制御動作を示すフロー
チャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a control operation of the fuel cell control system.
【図5】燃料電池制御システムの制御動作例を示すタイ
ムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing a control operation example of the fuel cell control system.
1 燃料電池 2 三相インバータ 3 負荷 4 フライホイール 5 インダクションモータ 6 電力授受用インバータ 7 遅延回路 8 第1減算回路 9 第2減算回路 10 第3減算回路 11 自動電流調整器 12 A/D変換器 13 ROM 14 D/A変換器 15 第3減算回路 16 充電電流目標値出力部 17 ゲートドライブ回路 18 回転数センサ 19 負荷電流検出器 20 フライホイール出力電流検出器 1 Fuel Cell 2 Three-Phase Inverter 3 Load 4 Flywheel 5 Induction Motor 6 Power Transfer Inverter 7 Delay Circuit 8 First Subtraction Circuit 9 Second Subtraction Circuit 10 Third Subtraction Circuit 11 Automatic Current Regulator 12 A / D Converter 13 ROM 14 D / A converter 15 Third subtraction circuit 16 Charging current target value output unit 17 Gate drive circuit 18 Rotation speed sensor 19 Load current detector 20 Flywheel output current detector
Claims (1)
ライホイールと、前記インダクションモータと燃料電池
の直流出力ラインとの間で電力の授受を行う電力授受用
インバータと、前記燃料電池の直流出力ラインに接続さ
れた負荷の変動を検出する負荷変動検出手段と、前記負
荷変動検出手段にて負荷増大が検出されたときは、前記
電力授受用インバータの周波数を低くして前記インダク
ションモータを発電機として機能させることにより前記
フライホイールの回転エネルギーを電気エネルギーに変
換して負荷に供給し、前記負荷変動検出手段にて負荷減
少が検出されたときは、前記電力授受用インバータの周
波数を高くして前記インダクションモータをモータとし
て機能させることにより前記燃料電池からの電気エネル
ギーを回転エネルギーに変換して前記フライホイールに
蓄積する第1の制御手段と、前記負荷変動検出手段にて
負荷変動が検出されないときは、前記フライホイールの
回転数を負荷の大きさに応じて制御する第2の制御手段
とを備えたことを特徴とする燃料電池制御システム。1. A flywheel rotated by an induction motor, a power transfer inverter for transferring power between the induction motor and a DC output line of a fuel cell, and a DC output line of the fuel cell. Load fluctuation detection means for detecting fluctuations in the load, and when the load fluctuation detection means detects a load increase, the frequency of the power transfer inverter is lowered to cause the induction motor to function as a generator. As a result, the rotational energy of the flywheel is converted into electric energy and supplied to a load, and when a load decrease is detected by the load change detection means, the frequency of the power transfer inverter is increased to increase the induction motor. The electric energy from the fuel cell by operating the motor as a motor. A first control means for converting the load into a variable value and accumulating in the flywheel; and a load variation detecting means for controlling the rotational speed of the flywheel according to the magnitude of the load when the load variation is not detected. 2. A fuel cell control system comprising: two control means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4046213A JPH05217588A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Fuel cell control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4046213A JPH05217588A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Fuel cell control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05217588A true JPH05217588A (en) | 1993-08-27 |
Family
ID=12740825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4046213A Pending JPH05217588A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Fuel cell control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05217588A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7656056B2 (en) | 2001-08-30 | 2010-02-02 | Volkswagen Ag | Method and device for stabilizing an on-board electrical system of a vehicle electrical system |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4046213A patent/JPH05217588A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7656056B2 (en) | 2001-08-30 | 2010-02-02 | Volkswagen Ag | Method and device for stabilizing an on-board electrical system of a vehicle electrical system |
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