JPH0831328B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents

燃料電池発電装置

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JPH0831328B2
JPH0831328B2 JP62110634A JP11063487A JPH0831328B2 JP H0831328 B2 JPH0831328 B2 JP H0831328B2 JP 62110634 A JP62110634 A JP 62110634A JP 11063487 A JP11063487 A JP 11063487A JP H0831328 B2 JPH0831328 B2 JP H0831328B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料電池発電装置に関し、特に蓄電池の充
電量に対応して燃料電池の出力を制御する燃料電池発電
装置に関する。
［従来の技術］ 一般に、燃料電池に対する燃料の供給は負荷の変動に
追従させることができないので、燃料電池発電装置から
電力を供給される負荷が変動負荷である場合、蓄電池を
用いて燃料電池をバックアップすることが考えられる。
すなわち、燃料電池の出力電流に対して負荷電流が大
きい場合には、負荷に対する電力の不足分を蓄電池より
供給する。他方、燃料電池の出力電流に対して負荷電流
が小さい場合には、燃料電池から負荷へ給電した電力の
剰余分で蓄電池を充電する。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、軽負荷が継続して発生する場合、また
は燃料電池の出力電流で蓄電池を充電する場合には、蓄
電池が過充電となるので、蓄電池の充電状態を監視して
その充電電流を制御する必要がある。このような制御を
行なわないときには、蓄電池が損傷したり、性能が劣化
したりするといった問題点があった。
また、燃料電池電極においては燃料消費が減少するの
で過剰なガスが発生する。燃料改質器で改質されたガス
を用いる燃料電池では、燃料電池電極に送られた改質ガ
スのうち未反応部分がオフガスとなって改質器のバーナ
を燃焼させる。そこで、過剰のオフガスがバーナに送ら
れると改質器の過熱の原因となり、このため改質触媒の
劣化や改質器の損傷を招くという問題点もあった。
さらに、商用電源と蓄電池とを組み合せたハイブリッ
ドシステムにおいては、定電圧一定周波数（CVCF（Cons
tant Voltage Constant Freguency））制御装置などの
制御方式がすでに公知であるが、燃料電池と蓄電池との
ハイブリッドシステムについては、上述の問題点も含め
て、これからの検討課題になっている。
そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決し、蓄
電池の充電量に対応して燃料電池の出力を制御すること
によって安定した電力を供給することのできる燃料電池
発電装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、変動負荷に対しても安定に電力
を供給することのできる燃料電池発電装置を提供するこ
とにある。
［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、燃料電池
と、該燃料電池からの出力電流を供給される蓄電池とを
有する燃料電池発電装置において、前記燃料電池と前記
蓄電池の間に設けられ、前記燃料電池から取り出された
出力電流を調節する出力電流調節手段と、該出力電流調
節手段と前記燃料電池の間に設けられ燃料電池の出力電
流を検知する手段と、原料を原料タンクから改質器へ移
送する原料移送手段、空気を前記改質器へ送る第１の送
風手段および空気を前記燃料電池へ送る第２の送風手段
と、蓄電池電流検出手段とアンペアアワー計を含み前記
蓄電池の充電量を検出する手段と、前記蓄電池の充電量
と前記燃料電池の出力電流に関する制御信号との間の予
め定められた関係を格納するメモリ手段と、前記蓄電池
充電量検出手段から出力される蓄電池充電量の検出信号
を入力し、該検出信号に対して前記メモリ手段に格納さ
れている前記関係を参照して、前記燃料電池の出力電流
に関する制御信号を出力する手段と、該制御信号と前記
燃料電池の出力電流検知手段の検知出力とを比較しその
比較結果に応じて前記出力電流調節手段を制御し、前記
燃料電池から取り出された出力電流を調節せしめる第１
制御手段と、一方で前記制御信号に応じて前記原料移送
手段、第１の送風手段および第２の送風手段を制御し
て、前記燃料電池において発生する出力電流を調節せし
める第２制御手段とを具えたことを特徴とする。
［作 用］ 本発明においては、上述した構成とすることにより、
蓄電池の充電量に対応して燃料電池の出力を制御するこ
とができる。また、蓄電池の充電量に応じて、燃料電池
の出力を制御することによって、負荷に対して安定した
出力を提供することができる。しかもまた、負荷が増大
するのに伴って蓄電池から負荷に向けて放電が行なわれ
て蓄電池容量が低下するときには、燃料電池の出力を増
加させるような制御を行うことによって、蓄電池にかか
る負担を軽減することができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
ここで、１は原料タンクであり、たとえばメタノールな
どの原料を貯蔵する。２は改質器であり、原料移送ポン
プ３により原料タンク１から移送された原料を改質し
て、燃料である改質ガスH2を生成する。
改質器２で生成された改質ガスは、燃料電池４の燃料
極（図示せず）に供給される。５は燃料空気ブロアであ
り、改質反応に必要な空気を改質器２へ供給する。６は
反応空気ブロアであり、燃料電池４の空気極（図示せ
ず）へ空気を供給する。
７はFC電流（燃料電池電流）検出器であり、燃料電池
４から蓄電池８および負荷９に向けて出力される電流を
検出する。10は蓄電池８に向けて流れる電流の検出器で
あり、蓄電池８の充放電の電流を検出する。11はアンペ
ア・アワー計であり、蓄電池電流検出器10で検出された
蓄電池８の充放電電流の地を積算する。12はマイクロプ
ロセッサなどの形態のコントローラである。コントロー
ラ12から出力されたFC出力電流指令信号IFを、比較器13
において、FC電流検出器７から出力された信号101と比
較し、その比較結果を制御信号102として増幅器の形態
のFC電流調節器14を介してDC/DCコンバータ15へ出力す
る。DC/DCコンバータ15は燃料電池４と蓄電池８および
負荷９との間に配置され、制御信号102に応じて燃料電
池４から蓄電池８および負荷９に供給される出力電流を
調整する。
コントローラ12から出力される指令信号IFを、たとえ
ばマイクロプロセッサで構成した補機コントローラ16に
も供給し、その指令信号IFに応じて、原料移送ポンプ
３、燃料ブロア５および反応ブロア６を制御することに
よって燃料電池４自体から発生する出力電流を制御す
る。
以上の実施例の説明では、蓄電池８の電流容量を検出
することによってこの蓄電池８の充電量を判別するよう
にしたが、本発明はこれに限られるものではなく、蓄電
池８の端子間電圧を検出する検出器を用いて蓄電池８の
電圧を検出することによって充電量を判別するようにし
てもよい。
コントローラ12は、たとえば第２図に示すような蓄電
池充電制御特性のパターンをそのメモリ12Aに格納して
おき、そのパターンに従って、指令信号IFを発生する。
第２図において、横軸は蓄電池８への充電量の割合を
表わす蓄電池充電量（％）、またはこれと等価な量とし
て、蓄電池を充電するのに必要な時間が経過した割合を
表わす時間ｔ（％）である。縦軸は燃料電池４の出力電
流指令（％）および蓄電池８の出力端子間電圧である。
第２図において実線IFは、燃料電池４の出力電流指令
信号IFである。指令信号IFは蓄電池８への充電電流IBに
比例する。破線VBは蓄電池電圧VBを示す。
この電圧VBが70％以下である場合は、コントローラ12
は燃料電池８の出力が100％に達するような指令信号IF
を発生する。同様に蓄電池８の充電量が70〜80％、80〜
85％および85〜100％というように種々の充電状態をコ
ントローラ12が判断し、この判断に従って燃料電池発電
装置を運転し制御する。第２図に従った制御を実行する
ための手順に従った制御プログラムはコントローラ12内
に予め格納しておく。
なお、燃料電池出力電流指令信号IFを右下がりの直
線、すなわち単調減少特性とせずに階段状に変化する特
性とした理由は、改質器２への原因の供給量が蓄電池充
電量の少くともある範囲内では一定値である方が改質器
２が安定に作用するからである。
本実施例においては、燃料電池出力電流指令信号IFを
DC/DCコンバータ15と補機コントローラ16へ出力してい
るが、これは、燃料電池４が蓄電池８の容量変化に追従
することができないので、DC/DCコンバータ15を制御す
ることで燃料電池４から蓄電池８および負荷９に流れる
出力電流を調整するためである。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、蓄電池の充電量に
応じて、燃料電池の出力を制御することによって、負荷
に対して安定した出力を供給することができる。しかも
また、負荷が増大するのに伴って蓄電池から負荷に向け
て放電が行なわれて蓄電池容量が低下するときには、燃
料電池の出力を増加させるような制御を行うことによっ
て、蓄電池にかかる負担を軽減することができる。その
結果、蓄電池の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の燃料電池発電装置の一実施例を示すブ
ロック図、 第２図は本発明における蓄電池充電量のパターンの一例
を示す特性図である。 １……原料タンク、 ２……改質器、 ３……原料移送ポンプ、 ４……燃料電池、 ５……燃料空気ブロア、 ６……反応空気ブロア、 ７……FC電流検出器、 ８……蓄電池、 ９……負荷、 10……蓄電池電流検出器、 11……アンペア・アワー計、 12……コントローラ、 12A……パターン格納メモリ、 13……比較器、 14……FC電流調節器、 15……DC/DCコンバータ、 16……補機コントローラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料電池と、該燃料電池からの出力電流を
    供給される蓄電池とを有する燃料電池発電装置におい
    て、 前記燃料電池と前記蓄電池の間に設けられ、前記燃料電
    池から取り出された出力電流を調節する出力電流調節手
    段と、 該出力電流調節手段と前記燃料電池の間に設けられ燃料
    電池の出力電流を検知する手段と、 原料を原料タンクから改質器へ移送する原料移送手段、
    空気を前記改質器へ送る第１の送風手段および空気を前
    記燃料電池へ送る第２の送風手段と、 蓄電池電流検出手段とアンペアアワー計を含み前記蓄電
    池の充電量を検出する手段と、 前記蓄電池の充電量と前記燃料電池の出力電流に関する
    制御信号との間の予め定められた関係を格納するメモリ
    手段と、 前記蓄電池充電量検出手段から出力される蓄電池充電量
    の検出信号を入力し、該検出信号に対して前記メモリ手
    段に格納されている前記関係を参照して、前記燃料電池
    の出力電流に関する制御信号を出力する手段と、 該制御信号と前記燃料電池の出力電流検知手段の検知出
    力とを比較しその比較結果に応じて前記出力電流調節手
    段を制御し、前記燃料電池から取り出された出力電流を
    調節せしめる第１制御手段と、 一方で前記制御信号に応じて前記原料移送手段、第１の
    送風手段および第２の送風手段を制御して、前記燃料電
    池において発生する出力電流を調節せしめる第２制御手
    段と を具えたことを特徴とする燃料電池発電装置。
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