JPH0896823A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH0896823A JPH0896823A JP6230876A JP23087694A JPH0896823A JP H0896823 A JPH0896823 A JP H0896823A JP 6230876 A JP6230876 A JP 6230876A JP 23087694 A JP23087694 A JP 23087694A JP H0896823 A JPH0896823 A JP H0896823A
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Abstract
態の発生の防止が可能な燃料電池発電装置を提供する。 【構成】燃料電池発電装置1は、電流指令器26,調整
器28,信号2aを出力する調整器29,信号813a
を出力する電流検出器813を有する制御装置2と、信
号2aに基づき燃料電池装置3の出力電流3aを一定値
制御する電力変換装置7Aを備えている。電流指令器2
6は、電力変換装置7Aが燃料電池装置3から取り出す
べき出力電流3aの値の設定と、この設定値に時間に対
する変化量の最大値の制限,最大値の制限を加えた電流
指令値である信号26aを出力する。調整器28は信号
26aを入力し、原燃料供給装置,酸化剤ガス供給装置
に、両供給装置が供給すべき原燃料5a,酸化剤ガス6
aの供給量に対応する信号28aを出力する。調整器2
9は、信号26a,813aを入力し、調整器本体から
信号2aを出力する。
Description
係わり、燃料電池装置の発電特性の劣化に対応が可能で
あり,また,燃料電池装置が出力する電流値の時間的な
増大量の規制が可能であるように改良された燃料電池発
電装置に関する。
ーを直接に電気エネルギーに変換する燃料電池装置が知
られるようになり、他のエネルギー機関と比較して、エ
ネルギーの回収効率が比較的高く、しかも炭酸ガスや窒
素酸化物等の大気汚染物質の排出量が少ないことから、
いわゆるクリーン・エネルギー源として期待されてい
る。この燃料電池装置としては、これに使用される電解
質の種類により、固体高分子電解質型,りん酸型,溶融
炭酸塩型,固体酸化物型などの各種の燃料電池装置が既
に知られている。
りん酸型の燃料電池装置を対象として、燃料電池装置を
用いた発電装置である燃料電池発電装置の従来例につい
て説明する。図4は、従来例の燃料電池発電装置の要部
の構成をその負荷装置と共に示すそのブロック図であ
る。図4において、8は、周知のりん酸型の燃料電池装
置3、燃料ガス供給装置4、原燃料供給装置5、酸化剤
ガス供給装置6、電力変換装置7、制御装置81を備え
た燃料電池発電装置であり、9は負荷装置である。燃料
ガス供給装置4は、原燃料供給装置5から原燃料5aの
供給を受けて、この原燃料5aを水蒸気改質により水素
成分に富む改質ガスに改質する、改質用触媒を持つ図示
しない燃料改質器を主体として備えており、必要に応じ
ては、これに一酸化炭素ガスの含有率を低減するための
シフトコンバータ等を備えている場合も有る。
む改質ガスである燃料ガス4aを燃料電池装置3に供給
する。そうして、この燃料ガス4aの供給量の調整は、
原燃料供給装置5が備える電気駆動式の調整弁51の弁
開度を調整して、原燃料5aの供給量を調整することで
行われる。酸化剤ガス供給装置6は、燃料電池装置3に
酸素を多く含む大気等の酸化剤ガス6aを供給する電動
ブロワを主体とする装置である。そうして、酸化剤ガス
6aの供給量の調整は、電動ブロワが備える可変速電動
機61の回転数を調整することで行われる。
ように、電解質であるりん酸を含んだ多孔質の電解質層
を間に挟んで対峙して配置された、燃料電極と酸化剤電
極とからなる,図示しない単位燃料電池セルの積層体を
備えている。このように構成された燃料電池装置3は、
燃料ガス4aを燃料電極に通流させ、また、酸化剤ガス
6aを酸化剤電極に通流させ、りん酸を含んだ電解質層
を介して、燃料ガス4a中の水素と,酸化剤ガス6a中
の酸素とを電気化学反応させることにより、燃料電極と
酸化剤電極との間に直流電気を発生させる。このように
して燃料電池装置3で得られた直流電気は、直流電流3
aを持つ直流電力として負荷装置9に向けて出力され
る。
交流負荷の場合も有り得、交流負荷の場合には、その周
波数値は特定されるものでは無い。また、その必要とす
る電圧値は、燃料電池装置3が出力する直流電力が持つ
電圧値と同一値に限定されるものでは無い。このような
負荷装置9に、燃料電池装置3から出力された直流電力
の供給を可能とするために設置されているのが、公知の
電気装置である電力変換装置7である。従って、電力変
換装置7の出力7aは、燃料電池発電装置8が負荷装置
9に対して、負荷装置9に適合した周波数値,電圧値,
相数値として供給する供給電力8aでもある。
装置7は、燃料電池装置3から出力された直流電力を、
負荷装置9に適合した周波数値,電圧値,相数値に変換
すると共に、負荷装置9が必要とする電力値の供給電力
8aを、負荷装置9に出力するよう制御する役目を果た
している。また燃料電池発電装置8においては、電力変
換装置7から負荷装置9が必要とする量の電力の供給を
可能とするためには、これに対応する値の電力を燃料電
池装置3から出力させる必要が有り、そのためには、燃
料電池装置3にこれに対応する量の原燃料5aと酸化剤
ガス6aを供給する必要が有るものである。制御装置8
1は、電力変換装置7が出力すべき出力7aの値に関す
る信号を電力変換装置7に与えると共に、原燃料5aと
酸化剤ガス6a(以降、これ等の両ガスを総称する場合
に、プロセスガスという場合が有る。)の供給量に関す
る制御指令の信号を、原燃料供給装置5および酸化剤ガ
ス供給装置6に与える役目も担っている。
電力検出器812、電流検出器813および調整器81
4を備えている。出力電力設定器811は、電力変換装
置7が出力すべき出力7aの値を設定し、この出力7a
の値に対応する信号811aを出力し、電力検出器81
2は、電力変換装置7が出力している出力7aの値を検
出し、この出力7aの値に対応する信号812aを出力
する。電流検出器813は、DCCT,シャント抵抗器
等のごとき装置であって、燃料電池装置3が出力してい
る直流電流である出力電流3aの値を検出し、出力電流
3aの値に対応する信号813aを出力する。調整器8
14は、信号813aを入力し、信号813aによる出
力電流3aの値を得るのに必要となる原燃料5aの量お
よび酸化剤ガス6aの量を、ファラデーの法則を基にし
て演算する。そうして、この演算結果に従う原燃料5a
の量に対応する調整弁51の弁開度,酸化剤ガス6aの
量に対応する可変速電動機61の回転数とを演算し、こ
の演算結果に従う供給量に関する指令信号の信号814
aを出力する。
812aを入力し、信号812aを信号811aに一致
させるべく定電力制御を行っており、一定電力値の出力
7aを負荷装置9に供給するために必要な値の出力電流
3aを燃料電池装置3から取り出している。原燃料供給
装置5および酸化剤ガス供給装置6は、前記の信号81
4aを入力し、燃料電池装置3が、前記による値の出力
電流3aの供給を可能とする量の原燃料5a,酸化剤ガ
ス6aを供給している。
法としては、原燃料供給装置5に可変速電動機で駆動さ
れる電動ポンプを備え、この可変速電動機の回転数を調
整する方法なども知られている。また、酸化剤ガス6a
の供給量の異なる調整方法としては、酸化剤ガス供給装
置6に電気駆動式の調整弁を備え、この調整弁の弁開度
を調整する方法なども知られている。
装置8は、電力変換装置7によって定電力制御を行うこ
とで、出力電力設定器811で設定された一定電力値の
供給電力8aを負荷装置9に供給することができてい
る。また、これに見合う量のプロセスガスを、出力電流
3aを電流検出器813で検出し、フィードバック制御
することで供給するようにしている。
電池セルは、長時間使用されると、その出力性能が低下
するという性質を持っている。このことを図5を用いて
説明する。図5では、横軸には燃料電池装置3の出力電
流IF 3aの値をとり、縦軸には、燃料電池装置3の出
力電圧VF をとっている。図5中に実線で示されている
のが、出力電流IF に対応する出力電圧VF の関係のグ
ラフであり、2本の実線のグラフの内、VF1を付したの
が運転開始直後における出力電圧VF のグラフ、VF2を
付したのが長時間運転後における出力電圧VF のグラフ
である。また、図5中に点線で示したのは、出力電圧V
F の特性の変化に対応する一定電力PFの点を結んだ等
電力線を示すグラフである。燃料電池発電装置8を一定
電力値P F の供給電力8aで運転する場合に、運転初期
においては、燃料電池装置3が供給すべき出力電流IF
3aの値は、図5中のIF1であったものが、長時間使用
されると単位燃料電池セルの出力性能が低下すること
で、図5中のIF2に増加することになるのである。これ
に伴って、原燃料5a,酸化剤ガス6aの供給量も増加
されるように制御されるのである。
る燃料電池発電装置は、負荷装置への一定値の電力の供
給を行うことが可能であるが、次記する問題が有る。す
なわち、 原燃料供給装置,酸化剤ガス供給装置の供給能力、お
よび、燃料ガス供給装置の原燃料の改質能力は、単位燃
料電池セルの出力性能の低下を見込んだ余裕を持たせる
必要が有るので、燃料電池発電装置の小型化を図る場合
の制約条件となっている。
指令された場合には、プロセスガスの供給量は急増され
る必要が有る。しかし、燃料ガスは、前述したように燃
料ガス供給装置が持つ燃料改質器によって原燃料から改
質されるものであり、原燃料は改質用触媒の充填層中を
通流される必要が有ること等から、長い遅れ時間を持っ
ている。従って、出力電力値の増加を指令された場合
に、その増加度があまりにも急激であると、一時的に燃
料ガスの不足状態を生じることが起こり得る。このよう
なプロセスガスの不足状態がいったん生じた場合には、
燃料電池装置の持つ特有の性質によってその出力電圧は
低下する。この出力電圧の低下によって、燃料電池装置
の出力電流値はキープされていても、燃料電池装置が出
力する直流電力値は低下する。そうすると、従来技術に
よる燃料電池発電装置が持つ制御装置の前述した制御機
能によって、燃料電池装置はより大きな値の電流の出力
を制御装置から指令されることになる。このことが、プ
ロセスガスの不足状態を促進し、決定的なプロセスガス
の不足状態を招き、燃料電池装置は急激に出力電流値を
増大し、ついには、保護停止に到るという重大事故を招
来することになりかねないのである。
みなされたものであり、その第一の目的は、プロセスガ
スの供給装置の小型化が可能な燃料電池発電装置を提供
することにあり、その第二の目的は、プロセスガスの不
足状態の発生を防止することが可能な燃料電池発電装置
を提供することにある。
の目的は、 1)燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて直流電力を
発生する燃料電池装置と、原燃料を改質触媒によって改
質することで燃料ガスを生成し,この燃料ガスを燃料電
池装置に供給する燃料ガス供給装置と、燃料ガス供給装
置に原燃料を供給する原燃料供給装置と、燃料電池装置
に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、燃料電
池装置で発生された直流電力を,直流電力または交流電
力に変換する電力変換装置と、電力変換装置に対しては
その出力値を,原燃料供給装置に対しては原燃料の供給
量を,酸化剤ガス供給装置に対しては酸化剤ガスの供給
量を指令する制御装置とを備えた燃料電池発電装置にお
いて、制御装置は、燃料電池装置が出力すべき直流電流
値である電流指令値を生成し,燃料電池装置が出力すべ
き直流電流値であり,しかも,この直流電流値の最大値
が制限された電流指令値を生成し,電流指令値に対応す
る信号を出力する出力電流指令器と、燃料電池装置から
出力された直流電流値を検出し,この直流電流値に対応
する信号を出力する電流検出器と、出力電流指令器から
出力された信号と電流検出器から出力された信号とを入
力し,両信号の差に基づき,電力変換装置が燃料電池装
置から取り出すべき直流電流値に対応する信号を電力変
換装置に向けて出力する電力変換装置用の調整器と、出
力電流指令器から出力された信号を入力し,原燃料供給
装置および酸化剤ガス供給装置のそれぞれに,両供給装
置が供給すべき燃料ガス供給量および酸化剤ガス供給量
に対応する信号を出力するガス供給装置用の調整器とを
備える構成とすること、により達成される。
発生する燃料電池装置と、原燃料を改質触媒によって改
質することで燃料ガスを生成し,この燃料ガスを燃料電
池装置に供給する燃料ガス供給装置と、燃料ガス供給装
置に原燃料を供給する原燃料供給装置と、燃料電池装置
に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、燃料電
池装置で発生された直流電力を,直流電力または交流電
力に変換する電力変換装置と、電力変換装置に対しては
その出力値を,原燃料供給装置に対しては原燃料の供給
量を,酸化剤ガス供給装置に対しては酸化剤ガスの供給
量を指令する制御装置とを備えた燃料電池発電装置にお
いて、制御装置は、燃料電池装置が出力すべき直流電流
値である電流指令値を生成し,しかも,この直流電流値
の時間に対する変化量が制限された電流指令値を生成
し,電流指令値に対応する信号を出力する出力電流指令
器と、燃料電池装置から出力された直流電流値を検出
し,この直流電流値に対応する信号を出力する電流検出
器と、出力電流指令器から出力された信号と電流検出器
から出力された信号とを入力し,両信号の差に基づき,
電力変換装置が燃料電池装置から取り出すべき直流電流
値に対応する信号を電力変換装置に向けて出力する電力
変換装置用の調整器と、出力電流指令器から出力された
信号を入力し,原燃料供給装置および酸化剤ガス供給装
置のそれぞれに,両供給装置が供給すべき燃料ガス供給
量および酸化剤ガス供給量に対応する信号を出力するガ
ス供給装置用の調整器とを備える構成とすること、によ
り達成される。
て、 制御装置を、燃料電池装置が出力すべき直流電流値
(すなわち出力電流値)であり,しかも,この出力電流
値の最大値が制限された電流指令値を生成し,電流指令
値に対応する信号を出力する出力電流指令器と、燃料電
池装置から出力された直流電流値を検出し,この直流電
流値に対応する信号を出力する電流検出器と、出力電流
指令器から出力された信号と電流検出器から出力された
信号とを入力し,両信号の差に基づき,電力変換装置が
燃料電池装置から取り出すべき直流電流値に対応する信
号を電力変換装置に向けて出力する電力変換装置用の調
整器と、出力電流指令器から出力された信号を入力し,
原燃料供給装置および酸化剤ガス供給装置のそれぞれ
に,両供給装置が供給すべき燃料ガス供給量および酸化
剤ガス供給量に対応する信号を出力するガス供給装置用
の調整器とを備える構成とすることにより、燃料電池発
電装置,従って,電力変換装置が負荷装置に供給する電
力値を増大させる場合には、制御装置は、燃料電池装置
に対する増大された出力電流値が設定された場合に、設
定された出力電流値の如何にかかわらず、燃料電池装置
の出力電流値の最大値が制限された電流指令値を出力電
流指令器で生成する。この電流指令値が持つ最大値は、
例えば、燃料電池装置の初期値における最大定格出力電
流値に定めることが可能である。これにより、プロセス
ガスの最大供給量は、燃料電池装置の単位燃料電池セル
の出力性能の低下を見込んだ余裕を持たせる必要を無く
すことが可能となる。
直流電流値(すなわち出力電流値)であり,しかも,こ
の出力電流値の時間に対する変化量が制限された電流指
令値を生成し,電流指令値に対応する信号を出力する出
力電流指令器と、燃料電池装置から出力された直流電流
値を検出し,この直流電流値に対応する信号を出力する
電流検出器と、出力電流指令器から出力された信号と電
流検出器から出力された信号とを入力し,両信号の差に
基づき,電力変換装置が燃料電池装置から取り出すべき
直流電流値に対応する信号を電力変換装置に向けて出力
する電力変換装置用の調整器と、出力電流指令器から出
力された信号を入力し,原燃料供給装置および酸化剤ガ
ス供給装置のそれぞれに,両供給装置が供給すべき燃料
ガス供給量および酸化剤ガス供給量に対応する信号を出
力するガス供給装置用の調整器とを備える構成とするこ
とにより、燃料電池発電装置,従って,電力変換装置が
負荷装置に供給する電力値を増大させる場合には、制御
装置は、燃料電池装置に対する増大された出力電流値が
設定された場合に、設定された直流電流値の増加度合い
の如何にかかわらず、燃料電池装置の出力電流値の時間
に対する変化量が制限された電流指令値を出力電流指令
器で生成する。この電流指令値が持つ時間に対する変化
量の最大値は、例えば、燃料ガスが持つ遅れ時間に対応
した値に定めることが可能である。これにより、燃料電
池装置の出力電力値の増加が指令された場合の、燃料ガ
スの不足状態の発生を防止することが可能である。そう
して、燃料電池装置の出力電流値の急増を防止すること
が可能となる。
に説明する。 実施例1;図2は、請求項1,2に対応するこの発明の
一実施例による燃料電池発電装置の要部の構成を示すそ
のブロック図である。図2において、図4に示した従来
例による燃料電池発電装置と同一部分には同じ符号を付
し、その説明を省略する。なお、図2中には、図4で付
した符号については、代表的な符号のみを記した。図2
において、1Aは、図4に示した従来例による燃料電池
発電装置8に対して、電力変換装置7および制御装置8
1に替えて、電力変換装置7Aおよび制御装置2Aを用
いるようにした燃料電池発電装置である。
力変換装置用の調整器29と、ガス供給装置用の調整器
28と、電流検出器813とを備えている。電流指令器
26Aは、燃料電池装置3が出力すべき出力電流3aの
値を設定して,出力電流3aの設定値に対応する信号2
7aを出力する出力電流設定器27と、信号27aを入
力し出力電流3aの最大値が制限された電流指令値26
Aaを生成する出力電流制限器24を備えている。出力
電流制限器24は、出力電流3aの最大値を、燃料電池
装置3の初期値における最大定格出力電流値(この事例
では、図5におけるIF1であるとする。)に定めてい
る。
池装置3から取り出すべき直流電流値に対応する信号2
aを電力変換装置7Aに向けて出力する回路装置であ
る。この調整器29では、電流指令値26Aaと信号8
13aとを入力し、電流指令値26Aaを基準値として
差引き点291において信号813aとの差である差信
号を得る、フィードバック制御が行われている。この差
信号を調整器本体292に入力し、差信号に基づいて調
整器本体292において、電力変換装置7Aが燃料電池
装置3から取り出すべき直流電流値に対応させ、しか
も、出力電流3aの最大値を制限できる信号2aを生成
する。電力変換装置7Aは、従来例の燃料電池発電装置
8が備える電力変換装置7が定電力制御であるのに対し
て、信号2aに基づいて,燃料電池装置3の出力電流3
aの値を一定値に制御するところが異なっている。従っ
て、電力変換装置7Aは、信号2aに基づいた値を持つ
出力電流3aである直流電流を燃料電池装置3から取り
出し、これにより燃料電池装置3から入力された直流電
力を、図示しない負荷装置(例えば、図4中に示した負
荷装置9である。)に適合した周波数値,電圧値,相数
値の出力7aに変換して出力する。
し、電流指令値26Aaによる出力電流3aの値を得る
のに必要となる原燃料5aの量および酸化剤ガス6aの
量を、ファラデーの法則を基にして演算する。そうし
て、原燃料供給装置5および酸化剤ガス供給装置6のそ
れぞれに、電流指令値26Aaに対応する,両供給装置
が供給すべき燃料ガス5aの供給量および酸化剤ガス6
aの供給量に対応する信号28aを出力する。信号28
aを入力した原燃料供給装置5および酸化剤ガス供給装
置6は、従来例の燃料電池発電装置8において信号81
4aを入力した場合と同様に、燃料電池装置3が電流指
令値26Aaに対応する出力電流3aの供給を可能とす
る量の、原燃料5a,酸化剤ガス6aを供給する。
で、燃料電池発電装置1A(電力変換装置7Aでもあ
る。)が負荷装置に供給する電力値を増大させる際に
は、制御装置2Aが持つ出力電流設定器27で、増大さ
れた出力電流3aの値を設定する。この時、出力電流設
定器27で設定された出力電流3aの値が、IF1を越え
る大きな値であったとしても、制御装置2Aは、燃料電
池装置3の出力電流3aの最大値を、出力電流制限器2
4が持つ機能によって、IF1に制限された電流指令値に
対応する信号2aを出力することになる。すなわち、燃
料電池装置3は、単位燃料電池セルに出力性能の低下を
生じたとしても、その出力電流3aの最大値はIF1に規
制されるのである。これにより、原燃料供給装置5,酸
化剤ガス供給装置6の供給能力、および、燃料ガス供給
装置4の原燃料5aの改質能力に余裕を持たせる必要は
無くなるのである。
るこの発明の一実施例による燃料電池発電装置の要部の
構成を示すそのブロック図である。図3において、図2
に示した請求項1,2に対応するこの発明の一実施例に
よる燃料電池発電装置、および、図4に示した従来例に
よる燃料電池発電装置と同一部分には同じ符号を付し、
その説明を省略する。なお、図3中には、図4で付した
符号については、代表的な符号のみを記した。図3にお
いて、1Bは、図2に示した請求項1,2に対応するこ
の発明による燃料電池発電装置1Aに対して、制御装置
2Aに替えて、制御装置2Bを用いるようにした燃料電
池発電装置である。
2Aに対して、電流指令器26Aに替えて、出力電流設
定器27と電流変化度制限器25とを有する電流指令器
26Bを用いていることが相異している。電流変化度制
限器25は、信号27aを入力し出力電流3aの時間に
対する変化量の最大値が制限された電流指令値26Ba
を生成する回路装置である。この事例の場合には、出力
電流3aの時間に対する変化量の最大値は、原燃料5a
の増量時の燃料ガス4aの増加遅れ時間程度に定められ
ている。
電流指令値26Baと信号813aとを入力し、電流指
令値26Baを基準値として差引き点291において信
号813aとの差をとり、この差信号を調整器本体29
2に入力するように構成されていることが制御装置2
A、従って、燃料電池発電装置1Aの場合と異なってい
る。しかし、調整器本体292以降の構成は、燃料電池
発電装置1Aの場合と同一である。また、調整器28
は、制御装置2Bにおいては、電流指令値26Baを入
力するように構成されていることが制御装置2A、従っ
て、燃料電池発電装置1Aの場合と異なっている。しか
し、調整器28以降の構成は、燃料電池発電装置1Aの
場合と同一である。
で、燃料電池発電装置1B(電力変換装置7Aでもあ
る。)が負荷装置に供給する電力値を増大させる際に
は、制御装置2Bが持つ出力電流設定器27で、増大さ
れた出力電流3aの値を設定する。制御装置2Bは、燃
料電池装置3に対する増大された出力電流3aの値が出
力電流設定器27で設定された場合に、その増加状態が
例えばステップ状に急増する設定のされ方であっても、
燃料電池装置3の出力電流3aの時間に対する変化量の
最大値を、電流変化度制限器25による、例えば、燃料
ガス4aが持つ遅れ時間に対応した値に規制されること
になる。また、プロセスガスも、その時間に対する変化
量の最大値は、電流変化度制限器25による、例えば、
燃料ガス4aが持つ遅れ時間に対応した値に定められる
ことになる。すなわち、燃料電池装置3には、燃料ガス
4aが持つ遅れ時間に対応する、時間と共に緩やかに増
加するプロセスガスが供給され、燃料電池装置3が出力
すべき出力電流3aの時間に対する増加量も、燃料ガス
4aが持つ遅れ時間に対応していることになる。これに
より、出力電流設定器27によりステップ状に急増する
出力電力値の増加が設定された場合であっても、燃料電
池装置3においての燃料ガス4aの不足状態は、発生す
ることが無くなるのである。
るこの発明の一実施例による燃料電池発電装置の要部の
構成を示すそのブロック図である。図1において、図2
に示した請求項1,2に対応するこの発明の一実施例に
よる燃料電池発電装置、図3に示した請求項1,3に対
応するこの発明の一実施例による燃料電池発電装置、お
よび、図4に示した従来例による燃料電池発電装置と同
一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。な
お、図1中には、図2,図4で付した符号については、
代表的な符号のみを記した。図1において、1は、図2
に示した請求項1,2に対応するこの発明による燃料電
池発電装置1Aに対して、制御装置2Aに替えて、制御
装置2を用いるようにした燃料電池発電装置である。
流指令器26Aに替えて、出力電流設定器23,出力電
流制限器24,および,電流変化度制限器25を有する
電流指令器26を用いていることが相異している。出力
電流設定器23は、出力電力設定器21と信号変換器2
2とで構成されている。ここで出力電力設定器21は、
電力変換装置3が出力すべき出力電流3aの値に対応す
る出力電力P3aの値を設定し、この出力電力P3aの値に
対応する信号21aを出力する回路装置である。また、
信号変換器22は、信号21aを入力し、出力電流3a
の設定値に対応し、前記の燃料電池発電装置1Aにおけ
る出力電流設定器27が出力する信号27aと同一内容
の信号である、信号27aを出力するリニアライザ等の
回路装置である。この制御装置2においては、電流変化
度制限器25は、前記の燃料電池発電装置1Bが備える
制御装置2Bの場合と同様に、信号27aを入力し出力
電流3aの時間に対する変化量の最大値が制限された電
流指令値に対応する信号25aを生成する。また、出力
電流制限器24は、信号25aを入力し、信号25aが
持つ出力電流3aの時間に対する変化量の最大値に関す
る前記の制限に加えて、出力電流3aの最大値が制限さ
れた電流指令値に対応する信号26aを生成する。
流指令値26aと信号813aとを入力し、電流指令値
26aを基準値として差引き点291において信号81
3aとの差をとり、この差信号を調整器本体292に入
力するように構成されていることが制御装置2A,2
B、従って、燃料電池発電装置1A,1Bの場合と異な
っている。しかし、調整器本体292以降の構成は、燃
料電池発電装置1A,1Bの場合と同一である。また、
調整器28は、制御装置2においては、電流指令値26
aを入力するように構成されていることが制御装置2
A,2B、従って、燃料電池発電装置1A,1Bの場合
と異なっている。しかし、調整器28以降の構成は、燃
料電池発電装置1A,1Bの場合と同一である。
で、燃料電池発電装置1(電力変換装置7Aでもあ
る。)が負荷装置に供給する電力値を増大させる際に
は、制御装置2が持つ出力電力設定器21で増大された
出力電流3aの値に対応する出力電力P3aの値を設定す
る。このことにより燃料電池発電装置1では、発電装置
の運転に習熟している運転員が扱い慣れた電力の値で、
その出力値の設定を可能としているのである。制御装置
2では、出力電力P3aの値が設定された場合に、信号変
換器22によって、燃料電池装置3に対する増大された
出力電流3aの値に対応する信号27aに変換され、以
降では、制御装置2Aや制御装置2Bと同一の制御方法
を採るようにしている。
置1A,1Bの場合と基本的には同一であるが、この燃
料電池発電装置1は、燃料電池発電装置1Aと燃料電池
発電装置1Bがそれぞれ備える構成を合わせて備えるこ
とが、燃料電池発電装置1A,1Bに対して相異してい
るところである。従って、燃料電池発電装置1が備える
機能は、前述の燃料電池発電装置1A,燃料電池発電装
置1Bがそれぞれ備える機能と同一であるので、その説
明を省略する。
装置2の備える出力電流制限器24は、電流変化度制限
器25の出力である信号25aを入力するものであると
してきたが、これに限定されるものではなく、例えば、
出力電流制限器24が信号27aを入力し、出力電流値
3aの時間に対する変化量の最大値を制限された電流指
令値に対応する信号を出力し、この信号を電流変化度制
限器25に与えるようにしてもよいものである。
制御装置2,2A,2Bの備える、電流指令器26,2
6A,26B、調整器28,29は、また、電流検出器
813の、検出された出力電流3aの値をこれに対応す
る信号813aに変換する部分は、それぞれを構成して
いる出力電流設定器27等を含めて、それぞれ単一の回
路装置であるとしてきたが、これに限定されるものでは
なく、例えば、適宜に合体させて構成してもよいし、ま
た、これ等は、必ずしもハードとして構成するもので有
る必要は無く、その一部または全部を、例えば、コンピ
ュータのプログラムとして構成してもよいものである。
ことにより、次記する効果を奏する。 この発明による燃料電池発電装置は、負荷装置への供
給電力値を増大する際には、燃料電池装置から取り出す
出力電流値で、しかも、その最大値を制限して増大する
ようにしている。これにより、プロセスガスの供給能力
に余裕を持たせる必要が無いので、燃料電池発電装置の
小型化を図れ、また、燃料電池発電装置の製造原価を低
減することが可能となる。
荷装置への供給電力値を増大する際には、燃料電池装置
から取り出す出力電流値で、しかも、出力電流値の時間
に対する変化量を制限して増大するようにしている。こ
れにより、燃料電池装置においての燃料ガスの不足状態
の発生を解消することができ、信頼性の高い燃料電池発
電装置を得ることが可能となる。
よる燃料電池発電装置の要部の構成を示すそのブロック
図
よる燃料電池発電装置の要部の構成を示すそのブロック
図
よる燃料電池発電装置の要部の構成を示すそのブロック
図
装置と共に示すそのブロック図
特性と、その性能の低下を説明するグラフ
Claims (3)
- 【請求項1】燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて直
流電力を発生する燃料電池装置と、原燃料を改質触媒に
よって改質することで燃料ガスを生成し,この燃料ガス
を燃料電池装置に供給する燃料ガス供給装置と、燃料ガ
ス供給装置に原燃料を供給する原燃料供給装置と、燃料
電池装置に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置
と、燃料電池装置で発生された直流電力を,直流電力ま
たは交流電力に変換する電力変換装置と、電力変換装置
に対してはその出力値を,原燃料供給装置に対しては原
燃料の供給量を,酸化剤ガス供給装置に対しては酸化剤
ガスの供給量を指令する制御装置とを備えた燃料電池発
電装置において、 制御装置は、燃料電池装置が出力すべき直流電流値であ
る電流指令値を生成し,この電流指令値に対応する信号
を出力する出力電流指令器と、燃料電池装置から出力さ
れた直流電流値を検出し,この直流電流値に対応する信
号を出力する電流検出器と、出力電流指令器から出力さ
れた信号と電流検出器から出力された信号とを入力し,
両信号の差に基づき,電力変換装置が燃料電池装置から
取り出すべき直流電流値に対応する信号を電力変換装置
に向けて出力する電力変換装置用の調整器と、出力電流
指令器から出力された信号を入力し,原燃料供給装置お
よび酸化剤ガス供給装置のそれぞれに,両供給装置が供
給すべき燃料ガス供給量および酸化剤ガス供給量に対応
する信号を出力するガス供給装置用の調整器とを備える
ことを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の燃料電池発電装置におい
て、 制御装置が備える出力電流指令器は、燃料電池装置が出
力すべき直流電流値であり,この直流電流値の最大値が
制限された電流指令値を生成し,この電流指令値に対応
する信号を出力することを特徴とする燃料電池発電装
置。 - 【請求項3】請求項1に記載の燃料電池発電装置におい
て、 制御装置が備える出力電流指令器は、燃料電池装置が出
力すべき直流電流値であり,この直流電流値の時間に対
する変化量が制限された電流指令値を生成し,この電流
指令値に対応する信号を出力することを特徴とする燃料
電池発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23087694A JP3387234B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23087694A JP3387234B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0896823A true JPH0896823A (ja) | 1996-04-12 |
JP3387234B2 JP3387234B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=16914699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23087694A Expired - Lifetime JP3387234B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3387234B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6428917B1 (en) * | 1999-12-27 | 2002-08-06 | Plug Power Inc. | Regulating the maximum output current of a fuel cell stack |
JP2008117776A (ja) * | 2006-11-03 | 2008-05-22 | Gm Global Technology Operations Inc | 高温保護のためのpem燃料電池のフィードバック型制御 |
JP2013073902A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Toto Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP23087694A patent/JP3387234B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6428917B1 (en) * | 1999-12-27 | 2002-08-06 | Plug Power Inc. | Regulating the maximum output current of a fuel cell stack |
JP2008117776A (ja) * | 2006-11-03 | 2008-05-22 | Gm Global Technology Operations Inc | 高温保護のためのpem燃料電池のフィードバック型制御 |
JP2013073902A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Toto Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
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JP3387234B2 (ja) | 2003-03-17 |
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