JPH06260199A - 燃料電池の運転・制御方法 - Google Patents
燃料電池の運転・制御方法Info
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- JPH06260199A JPH06260199A JP5043600A JP4360093A JPH06260199A JP H06260199 A JPH06260199 A JP H06260199A JP 5043600 A JP5043600 A JP 5043600A JP 4360093 A JP4360093 A JP 4360093A JP H06260199 A JPH06260199 A JP H06260199A
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 外部負荷増加時の燃料電池の負荷追従性を良
好にし、かつインバータ装置の設計を簡素化することが
可能な燃料電池の運転・制御方法を提供しようとするも
のである。 【構成】 燃料電池１１に供給される燃料および酸化剤
のうち、少なくとも一方の圧力を制御して前記燃料電池
１１の電気出力特性を変動させることを特徴としてい
る。
好にし、かつインバータ装置の設計を簡素化することが
可能な燃料電池の運転・制御方法を提供しようとするも
のである。 【構成】 燃料電池１１に供給される燃料および酸化剤
のうち、少なくとも一方の圧力を制御して前記燃料電池
１１の電気出力特性を変動させることを特徴としてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の運転・制御
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池の運転・制御方法を図２
を参照して以下に説明する。
を参照して以下に説明する。
【０００３】燃料電池１は、例えばアノード極とカソー
ド極の間に電解質（いずれも図示せず）を介装した構造
になっている。インバータ装置２は、前記燃料電池１に
接続され、所望の電気を外部負荷に出力する。燃料供給
系統３は、前記燃料電池１の前記アノード極に連結され
ている。酸化剤供給系統４は、前記燃料電池１の前記カ
ソード極に連結されている。２つの流量計５ａ、５ｂ
は、前記燃料供給系統３と前記燃料電池１の間の配管、
酸化剤供給系統４と前記燃料電池１の間の配管にそれぞ
れ介装されている。制御装置ユニット６には、外部負荷
信号と前記流量計５ａ、５ｂから燃料および酸化剤の供
給量に基づく信号がそれぞれ入力される。前記制御装置
ユニット６からは、前記燃料供給系統３および前記酸化
剤供給系統４と前記インバータ装置２にそれぞれ所定の
制御信号が出力される。
ド極の間に電解質（いずれも図示せず）を介装した構造
になっている。インバータ装置２は、前記燃料電池１に
接続され、所望の電気を外部負荷に出力する。燃料供給
系統３は、前記燃料電池１の前記アノード極に連結され
ている。酸化剤供給系統４は、前記燃料電池１の前記カ
ソード極に連結されている。２つの流量計５ａ、５ｂ
は、前記燃料供給系統３と前記燃料電池１の間の配管、
酸化剤供給系統４と前記燃料電池１の間の配管にそれぞ
れ介装されている。制御装置ユニット６には、外部負荷
信号と前記流量計５ａ、５ｂから燃料および酸化剤の供
給量に基づく信号がそれぞれ入力される。前記制御装置
ユニット６からは、前記燃料供給系統３および前記酸化
剤供給系統４と前記インバータ装置２にそれぞれ所定の
制御信号が出力される。
【０００４】このような図２に示す構成の燃料電池発電
システムにおいて、外部負荷で消費される電気量が増加
した時にはその情報が外部負荷信号として前記制御装置
ユニット６を通して前記燃料供給系統３、前記酸化剤供
給系統４および前記インバータ装置２にそれぞれ出力さ
れ、その電気消費増加量に見合った燃料、酸化剤の増大
および燃料電池１の電気出力増大に伴う電圧降下を補正
し、定格の交流出力が得られるように制御される。一
方、外部負荷で消費される電気量が減少した時にはその
情報が外部負荷信号として前記制御装置ユニット６を通
して前記燃料供給系統３、前記酸化剤供給系統４および
前記インバータ装置２にそれぞれ出力され、その電気消
費減少量に見合った燃料、酸化剤の減少および燃料電池
１の電気出力減少に伴う電圧上昇を補正し、定格の交流
出力が得られるように制御される。
システムにおいて、外部負荷で消費される電気量が増加
した時にはその情報が外部負荷信号として前記制御装置
ユニット６を通して前記燃料供給系統３、前記酸化剤供
給系統４および前記インバータ装置２にそれぞれ出力さ
れ、その電気消費増加量に見合った燃料、酸化剤の増大
および燃料電池１の電気出力増大に伴う電圧降下を補正
し、定格の交流出力が得られるように制御される。一
方、外部負荷で消費される電気量が減少した時にはその
情報が外部負荷信号として前記制御装置ユニット６を通
して前記燃料供給系統３、前記酸化剤供給系統４および
前記インバータ装置２にそれぞれ出力され、その電気消
費減少量に見合った燃料、酸化剤の減少および燃料電池
１の電気出力減少に伴う電圧上昇を補正し、定格の交流
出力が得られるように制御される。
【０００５】ところで、燃料電池の一般的な電気出力特
性を図３に示す。燃料または酸化剤の供給圧力が一定の
場合には、図３に示すように燃料電池の電気出力の増大
と共に燃料電池での燃料、酸化剤の消費量は増加し、出
力電圧は降下していく。その結果、定格の交流出力を得
ようとするためにはインバータ装置で昇圧する必要があ
る。ただし、燃料電池に供給される燃料または酸化剤の
供給圧力を上昇させることによって、燃料電池出力電
圧、燃料電池電気出力を増大させることが可能である。
性を図３に示す。燃料または酸化剤の供給圧力が一定の
場合には、図３に示すように燃料電池の電気出力の増大
と共に燃料電池での燃料、酸化剤の消費量は増加し、出
力電圧は降下していく。その結果、定格の交流出力を得
ようとするためにはインバータ装置で昇圧する必要があ
る。ただし、燃料電池に供給される燃料または酸化剤の
供給圧力を上昇させることによって、燃料電池出力電
圧、燃料電池電気出力を増大させることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の燃料電
池の運転・制御方法は、燃料または酸化剤の供給圧力を
一定にして電気消費増減量に見合った燃料、酸化剤の増
減および燃料電池の電気出力増大に伴う電圧降下・上昇
を補正するものであるため、次のような問題があった。 （１）外部負荷の増加に対応して燃料電池１の電気出力
を増大させると、図３に示すように燃料電池出力電圧が
大きく低下していく。
池の運転・制御方法は、燃料または酸化剤の供給圧力を
一定にして電気消費増減量に見合った燃料、酸化剤の増
減および燃料電池の電気出力増大に伴う電圧降下・上昇
を補正するものであるため、次のような問題があった。 （１）外部負荷の増加に対応して燃料電池１の電気出力
を増大させると、図３に示すように燃料電池出力電圧が
大きく低下していく。
【０００７】（２）電気出力を増大させるために燃料、
酸化剤の供給量を増加させようとしても、燃料供給系統
３、酸化剤供給系統４の追従性が非常に劣るため、応答
性の速い外部負荷増加に対し燃料電池発電システムとし
て追従させることができない。 （３）外部負荷の減少に対応して燃料電池１の電気出力
を減少させると、図３に示すように燃料電池出力電圧が
大きく上昇していく。 （４）前記（１）、（３）のような燃料電池出力の低下
および上昇に際しての出力電圧幅を配慮したインバータ
装置の設計が必要になる。
酸化剤の供給量を増加させようとしても、燃料供給系統
３、酸化剤供給系統４の追従性が非常に劣るため、応答
性の速い外部負荷増加に対し燃料電池発電システムとし
て追従させることができない。 （３）外部負荷の減少に対応して燃料電池１の電気出力
を減少させると、図３に示すように燃料電池出力電圧が
大きく上昇していく。 （４）前記（１）、（３）のような燃料電池出力の低下
および上昇に際しての出力電圧幅を配慮したインバータ
装置の設計が必要になる。
【０００８】本発明の目的は、外部負荷増加時の燃料電
池の負荷追従性を良好にし、かつインバータ装置の設計
を簡素化することが可能な燃料電池の運転・制御方法を
提供しようとするものである。
池の負荷追従性を良好にし、かつインバータ装置の設計
を簡素化することが可能な燃料電池の運転・制御方法を
提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池に供
給される燃料および酸化剤のうち、少なくとも一方の圧
力を制御することを特徴とする燃料電池の運転・制御方
法である。
給される燃料および酸化剤のうち、少なくとも一方の圧
力を制御することを特徴とする燃料電池の運転・制御方
法である。
【００１０】
【作用】本発明によれば、燃料電池に供給される燃料お
よび酸化剤のうち、少なくとも一方の圧力を制御する、
つまり燃料および酸化剤のうち、少なくとも一方の供給
圧力を上昇・降下（昇降）させることによって、前述し
た図３に示す関係から燃料電池電気出力を増減すること
ができる。したがって、燃料供給系統内、酸化剤供給系
統内に所要の燃料または酸化剤の流量が保持できるだけ
の供給圧力があれば、外部負荷増加に対応して瞬時に燃
料または酸化剤の燃料電池への供給圧力を上昇できるた
め、燃料電池の電気出力を瞬時に増大させることが可能
になる。
よび酸化剤のうち、少なくとも一方の圧力を制御する、
つまり燃料および酸化剤のうち、少なくとも一方の供給
圧力を上昇・降下（昇降）させることによって、前述し
た図３に示す関係から燃料電池電気出力を増減すること
ができる。したがって、燃料供給系統内、酸化剤供給系
統内に所要の燃料または酸化剤の流量が保持できるだけ
の供給圧力があれば、外部負荷増加に対応して瞬時に燃
料または酸化剤の燃料電池への供給圧力を上昇できるた
め、燃料電池の電気出力を瞬時に増大させることが可能
になる。
【００１１】また、燃料電池の電気出力増大による出力
電圧の低下、または燃料電池の電気出力減少による出力
電圧の上昇も、前述したような燃料電池へ供給される燃
料および酸化剤のうち少なくと一方の供給圧力を昇降さ
せることにより燃料電池出力電圧変化幅を小さくするこ
とが可能になる。
電圧の低下、または燃料電池の電気出力減少による出力
電圧の上昇も、前述したような燃料電池へ供給される燃
料および酸化剤のうち少なくと一方の供給圧力を昇降さ
せることにより燃料電池出力電圧変化幅を小さくするこ
とが可能になる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００１３】図１は、燃料電池発電システムを示す概略
図である。燃料電池１１は、例えばアノード極とカソー
ド極の間に電解質（いずれも図示せず）を介装した構造
になっている。インバータ装置１２は、前記燃料電池１
１に接続され、所望の電気を外部負荷に出力する。燃料
供給系統１３は、前記燃料電池１１の前記アノード極に
連結されている。酸化剤供給系統１４は、前記燃料電池
１の前記カソード極に連結されている。２つの流量計１
５ａ、１５ｂは、前記燃料供給系統１３と前記燃料電池
１１の間の配管、酸化剤供給系統１４と前記燃料電池１
１の間の配管にそれぞれ介装されている。２つの圧力計
１６ａ、１６ｂは、前記配管の前記流量計１５ａの上流
側の燃料供給圧力、前記配管の前記流量計１５ｂの上流
側の酸化剤供給圧力を測定するためにそれぞれ配置され
ている。
図である。燃料電池１１は、例えばアノード極とカソー
ド極の間に電解質（いずれも図示せず）を介装した構造
になっている。インバータ装置１２は、前記燃料電池１
１に接続され、所望の電気を外部負荷に出力する。燃料
供給系統１３は、前記燃料電池１１の前記アノード極に
連結されている。酸化剤供給系統１４は、前記燃料電池
１の前記カソード極に連結されている。２つの流量計１
５ａ、１５ｂは、前記燃料供給系統１３と前記燃料電池
１１の間の配管、酸化剤供給系統１４と前記燃料電池１
１の間の配管にそれぞれ介装されている。２つの圧力計
１６ａ、１６ｂは、前記配管の前記流量計１５ａの上流
側の燃料供給圧力、前記配管の前記流量計１５ｂの上流
側の酸化剤供給圧力を測定するためにそれぞれ配置され
ている。
【００１４】２つの圧力コントロール弁１７ａ、１７ｂ
は、前記燃料電池の下流側（残存燃料排出配管、残存酸
化剤排出配管）にそれぞれ介装され、前記各コントロー
ル弁１７ａ、１７ｂの開度を調節することにより前記燃
料電池１１に供給される燃料および酸化剤の供給圧力を
制御できるようになっている。制御装置ユニット１８に
は、外部負荷信号と、前記流量計１５ａ、１５ｂから燃
料および酸化剤の供給量に基づく信号と、前記圧力計１
６から燃料および酸化剤の供給圧力に基づく信号とが入
力される。前記制御装置ユニット１８からは、前記燃料
供給系統３および前記酸化剤供給系統４と前記インバー
タ装置１２にそれぞれ所定の制御信号が出力されると共
に、前記各圧力コントロール弁１７ａ、１７ｂの開度を
調節する制御信号が出力される。
は、前記燃料電池の下流側（残存燃料排出配管、残存酸
化剤排出配管）にそれぞれ介装され、前記各コントロー
ル弁１７ａ、１７ｂの開度を調節することにより前記燃
料電池１１に供給される燃料および酸化剤の供給圧力を
制御できるようになっている。制御装置ユニット１８に
は、外部負荷信号と、前記流量計１５ａ、１５ｂから燃
料および酸化剤の供給量に基づく信号と、前記圧力計１
６から燃料および酸化剤の供給圧力に基づく信号とが入
力される。前記制御装置ユニット１８からは、前記燃料
供給系統３および前記酸化剤供給系統４と前記インバー
タ装置１２にそれぞれ所定の制御信号が出力されると共
に、前記各圧力コントロール弁１７ａ、１７ｂの開度を
調節する制御信号が出力される。
【００１５】このような燃料電池発電システムにおい
て、外部信号が前記制御装置ユニット１８に入力される
と、前記制御装置ユニット１８により前記各圧力コント
ロール弁１７ａ、１７ｂの開度が前記燃料供給系統１３
から供給される燃料供給圧力および前記酸化剤供給系統
１４から供給される酸化剤供給圧力と共に所要の燃料流
量および酸化剤流量を確保しながら調節される。かかる
制御方式に燃料電池電気出力特性を制御することが可能
になる。
て、外部信号が前記制御装置ユニット１８に入力される
と、前記制御装置ユニット１８により前記各圧力コント
ロール弁１７ａ、１７ｂの開度が前記燃料供給系統１３
から供給される燃料供給圧力および前記酸化剤供給系統
１４から供給される酸化剤供給圧力と共に所要の燃料流
量および酸化剤流量を確保しながら調節される。かかる
制御方式に燃料電池電気出力特性を制御することが可能
になる。
【００１６】すなわち、燃料および酸化剤のうち、少な
くとも一方の供給圧力を上昇・降下（昇降）させること
によって、前述した図３に示す関係から燃料電池電気出
力を増減させることができる。したがって、燃料供給系
統１３内、酸化剤供給系統１４内に所要の燃料または酸
化剤の流量が保持できるだけの供給圧力があれば、外部
負荷増加に対応して瞬時に燃料、酸化剤の前記燃料電池
１１への供給圧力を前記各圧力コントロール弁１７ａ、
１７ｂを用いて上昇できる。つまり、外部負荷増加時に
おいて前記燃料電池１１の負荷追従性を高めることがで
きるため、前記燃料電池１１の電気出力を瞬時に増大さ
せることが可能になる。
くとも一方の供給圧力を上昇・降下（昇降）させること
によって、前述した図３に示す関係から燃料電池電気出
力を増減させることができる。したがって、燃料供給系
統１３内、酸化剤供給系統１４内に所要の燃料または酸
化剤の流量が保持できるだけの供給圧力があれば、外部
負荷増加に対応して瞬時に燃料、酸化剤の前記燃料電池
１１への供給圧力を前記各圧力コントロール弁１７ａ、
１７ｂを用いて上昇できる。つまり、外部負荷増加時に
おいて前記燃料電池１１の負荷追従性を高めることがで
きるため、前記燃料電池１１の電気出力を瞬時に増大さ
せることが可能になる。
【００１７】また、前述した図３に示す燃料電池１１の
電気出力増大による出力電圧の低下、または燃料電池の
電気出力減少による出力電圧の上昇も、前述したような
燃料電池１１に供給される燃料、酸化剤の供給圧力を昇
降させることにより燃料電池出力電圧変化幅を小さくす
ることが可能になる。その結果、インバータ装置１２の
設計を簡素化することができる。
電気出力増大による出力電圧の低下、または燃料電池の
電気出力減少による出力電圧の上昇も、前述したような
燃料電池１１に供給される燃料、酸化剤の供給圧力を昇
降させることにより燃料電池出力電圧変化幅を小さくす
ることが可能になる。その結果、インバータ装置１２の
設計を簡素化することができる。
【００１８】なお、前記実施例では燃料および酸化剤の
両方の供給圧力を制御したが、いずれか一方の供給圧力
を制御しても実施例とほぼ同様な効果を達成することが
可能である。
両方の供給圧力を制御したが、いずれか一方の供給圧力
を制御しても実施例とほぼ同様な効果を達成することが
可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わる燃
料電池の運転・制御方法によれば燃料電池に供給される
燃料および酸化剤のうち、少なくとも一方の圧力を制御
することによって、（１）燃料または酸化剤の供給圧力
上昇による燃料電池電気出力増大の特性を利用すること
で外部負荷増加時の燃料電池の負荷追従性を良好にでき
る、（２）燃料電池出力電圧変化幅を小さくできるため
にインバータ装置の設計を簡素化できる、
料電池の運転・制御方法によれば燃料電池に供給される
燃料および酸化剤のうち、少なくとも一方の圧力を制御
することによって、（１）燃料または酸化剤の供給圧力
上昇による燃料電池電気出力増大の特性を利用すること
で外部負荷増加時の燃料電池の負荷追従性を良好にでき
る、（２）燃料電池出力電圧変化幅を小さくできるため
にインバータ装置の設計を簡素化できる、
【００２０】（３）特に固体電解質、固体高分子電解質
のような燃料、酸化剤の供給圧力に差圧をたてられるよ
うな燃料電池に対し、外部負荷追従性の向上および出力
電圧変化幅の縮小のために非常に効果的である、等顕著
な効果を奏する。
のような燃料、酸化剤の供給圧力に差圧をたてられるよ
うな燃料電池に対し、外部負荷追従性の向上および出力
電圧変化幅の縮小のために非常に効果的である、等顕著
な効果を奏する。
【図１】本発明の実施例における燃料電池の運転・制御
方法に使用される燃料電池発電システムを示す概略図。
方法に使用される燃料電池発電システムを示す概略図。
【図２】従来の燃料電池の運転・制御方法に使用される
燃料電池発電システムを示す概略図。
燃料電池発電システムを示す概略図。
【図３】燃料電池の一般的な電気出力特性を示す線図。
１１…燃料電池、１２…インバータ装置、１３…燃料供
給系統、１４…酸化剤供給系統、１７ａ、１７ｂ…圧力
コントロール弁、１８…制御装置ユニット。
給系統、１４…酸化剤供給系統、１７ａ、１７ｂ…圧力
コントロール弁、１８…制御装置ユニット。
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電池に供給される燃料および酸化剤
のうち、少なくとも一方の圧力を制御することを特徴と
する燃料電池の運転・制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04360093A JP3433959B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 燃料電池の運転・制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04360093A JP3433959B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 燃料電池の運転・制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260199A true JPH06260199A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3433959B2 JP3433959B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=12668315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04360093A Expired - Lifetime JP3433959B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 燃料電池の運転・制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433959B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005302555A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の制御装置 |
| US7588844B2 (en) | 2003-07-09 | 2009-09-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of starting up operation of fuel cell at low temperature |
| JP2012253023A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Belenos Clean Power Holding Ag | ハイブリッドシステムの動作を管理する方法 |
| JP2013191316A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Aisin Seiki Co Ltd | 酸化剤ガス供給用管部材およびそれを備えた燃料電池システム |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP04360093A patent/JP3433959B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7588844B2 (en) | 2003-07-09 | 2009-09-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of starting up operation of fuel cell at low temperature |
| JP2005302555A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の制御装置 |
| JP4682527B2 (ja) * | 2004-04-13 | 2011-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の制御装置 |
| US8211581B2 (en) | 2004-04-13 | 2012-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method for fuel cell |
| JP2012253023A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Belenos Clean Power Holding Ag | ハイブリッドシステムの動作を管理する方法 |
| JP2013191316A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Aisin Seiki Co Ltd | 酸化剤ガス供給用管部材およびそれを備えた燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3433959B2 (ja) | 2003-08-04 |
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