JPS62160665A - 燃料電池発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野〕 本発明は燃料電池発電システムに係り、特に燃ね電池に
おけるガス流量および圧力制御の制御性ざらには負荷応
答性を向上させ（ｑるようにした燃料２池光電システム
に関するものである。

〔発明の技術的背祭〕

従来、燃料の有している化学的エネルギーを直接電気的
エネルギーに変換するものとして燃料電池が知られてい
る。この燃料電池は通常、電解質を含浸した厚さ１ｍ以
下のマトリックスを挟んで燃料権（以下、アノードと称
する）および酸化剤極（以下、カソードと称する）によ
る一対の電極を配置すると共に、アノードに水素ガス等
の燃料ガスを供給しまたカソードに空気等の酸化剤ガス
を供給し、このとき起こる電気化学的反応を利用して上
記両電極間から電気エネルギーを取出すようにしたもの
であり、上記燃料ガスと酸化剤ガスが供給されている限
り高い変換効率で電気エネルギーを取出すことができる
ものである。

さて、このような燃料電池においては、アノードとカソ
ードとの圧力差（以下、極間差圧と称する）により、燃
料ガスまたは酸化剤ガスが容易に透過してその発電効率
つまり電池特性を低下させるのみでなく、装置としての
老朽化を早めることになる。また、この極間差圧がある
許容値を超えたような場合には、燃料電池を構成するマ
トリックスを破損することが確められている。一方、燃
料電池ではその運転方法において高度な負荷応答性が要
求されることから、負荷変動に応じてアノードとカソー
ドの各ガス流量を適切な値に確保しなくてはならない。

従って、このような燃料電池における圧力、流量の制御
を行なう装置としては、システムの保全として鴇間差圧
を抑制することと、９４８応答性としてのアノード、カ
ソードの各ガス流星制御とを同時に行なうことが要求さ
れる。

第４図は、従来の圧力・流日制ｍ＋ｖ装置を備えた燃料
電池発電システムの構成例をブロック的に示したもので
ある。

第４図において、１は電解質を含浸したマトリックスを
１火んでアノード１ａおよびカソード１ｂによる一対の
電ｔΦを配置して成り、アノード１ａに燃料ガスをまた
カソード１ｂに酸化剤ガスを夫々供給して、このとき起
こる電気化学的反応により両ｆｆ１１１８．１ｂ間から
電気エネルギーを取出す燃料電池である。また、２！３
よび３は上記燃料電池１に対する燃料ガスおよび酸化剤
ガスの供給ライン上に夫々設けられた燃料ガス原着調節
弁および酸化剤ガス流量調節弁、４は上記燃料電池１か
らの酸化剤ガスの排出ライン上に設けられたカソード圧
力調節弁、５は上記酸化剤ガスの供給ラインを通過する
ガス流量を検出する酸化剤ガス供給流量検出器、６は上
記カソード１ｂの圧力を検出する圧力検出器である。

一方、酸化剤ガスの流ｆｆｉ　＄（Ｉ　Ｉｌｌは、電池
出力等に基づいて決定される酸化剤ガス流量目標値信号
ａと、上記酸化剤ガス供給流口検出器５からの酸化剤ガ
ス流は検出値信号すとを比較して１ｑられる偏差信号Ｃ
に基づいて、酸化剤ガス流量調節器７から上記酸化剤ガ
ス流量Ｕ４部弁３に対して酸化剤ガス流ＩＵＡ節弁開度
指令信号ｄを出力することにより行なわれる構成となっ
ている。また、カソード１ｂの圧力制御は、通常はアノ
ード１ａ圧力に基づいて与えられるカソード圧力目標開
信号ｅと。

上記圧力険出器６からのカソード圧力検出値信号ｆとを
比較して得られる遍差信号Ｑに基づいて、カソード圧力
調節器８から上記カソード圧力調節弁４に対してカソー
ド圧力調節弁開度指令値信号りを出力することにより行
なわれる構成となっている。さらに、燃料ガスの流量は
燃料ガス流量調節弁２によって制御されるようになって
いる。なお上記で、酸化剤ガス流ｆｆｉ調節器７．カソ
ード圧力調節器８は、例えば第５図に示すように目標値
信号ｉと検出値信号ｊとの比較結果である偏差信号ｋを
入力とし、これを基に比例・積分動作によって開度指令
値信号１を出力する構成となっている。また、図中にお
けるｌ１ｊｌｌＯパラメータ　ＫＣ。

ＴＩは定数である。

かかる構成の燃料電池発電システムにおいては、電池負
荷が増大した場合に燃料電池１で消費される燃料ガスや
酸化剤ガス量が増加してくるが、これに見合うだけの燃
料ガスの供給が燃料ガス流量制御によって、また酸化剤
ガスの供給が酸化剤ガス流量制御によって夫々行なわれ
る。一方、このような負荷変化によって燃料電池１のア
ノード１ａ、カソード１ｂの夫々でガスの収支が変化し
てくるため、これが燃料電池１の圧力変動となって現わ
れてくる。そして、燃料電池１の圧力が変動すると、こ
れによる極間差圧の発生を抑制する・　ために、カソー
ド圧力調節器８によってアノード１ａ圧力と等しくなる
ようにカソード１ｂ圧力が制御されることになる。

［背景技術の問題点コ しかしながら、このような圧力・ａｍ制ｔＩｌ装置を備
えた燃料電池発電システムにおいては、次のような問題
がある。すなわちまず第１の問題は、酸化剤ガス流量制
御とカソード圧力ＩＩＩ＋制御との相互干渉が非常に強
く、互いに影響を及ぼして制御性が低下し制御が必ずし
も良好に行なわれないということである。つまり、酸化
剤ガス流量調節弁３が動作するとこれが原因となってカ
ソード１ｂ圧力が変化してカソード圧力制御への外乱と
なり、逆にカソード圧力調節弁４の動作が酸化剤ガス流
量制御への外乱となる。また第２の問題は、燃料電池１
の圧力・流量プロセスが強い非線形性を有し、電池出力
や作動ガス流量によってプロセスの応答特性が変化して
くるため、燃料電池発電システムのあらゆる運転範囲に
おいて制御性が必ずしも良好であるとは言えないという
ことである。

以上のことから、酸化剤ガス流量制御とカソード圧力制
御との相互干渉性を除去することによって制御性を向上
させると共に、上述のプロセス応答特性の変化を考慮し
てシステムのあらゆる運転範囲で燃料電池の圧力・流量
制御を良好に行なうようにすることが強く望まれてきて
いる。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような問題点を解決するために成された
もので、その目的は酸化剤ガス流量制御とカソード圧力
制御との相互干渉性および燃料電池の圧力・流量プロセ
スの非線形性を考慮し、さまざまな外乱に対してしかも
システムのあらゆる運転範囲において燃料電池の圧力・
流量制御を良好に行ない制御性を向上させて負荷応答性
の改善な図ることが可能な信頼性の高い燃料電池発電シ
ステムを提供することにある。

［発明の慨要］ 上記目的を達成するために本発明では、電解質を含：☆
したマトリックスを挟んで燃料極および酸化剤極による
一対の電極を配置して成り、燃料極に７ア料ガスをまた
酸化剤ルに醇化剤ガスを夫々供浴してこのとき起こる電
気化学的反応により両電極間から電気エネルギーを取出
すようにした燃料電池において、上記燃料電池に対する
酸化剤ガスの供給ライン上に設けられた酸化剤ガス流ａ
調節弁と、上記燃料電池からの酸化剤ガスの排出ライン
上に設けられた圧力調節弁と、上記酸化剤ガスの供給ラ
インを通過するガス流口を検出する酸化剤ガス供給流量
検出器と、上記酸化剤極の圧力を検出する圧力検出器と
、上記酸化剤ガス供給凍り検出器からの検出値信号と酸
化剤ガス流ｆｆ１（ＪＵｌ値信可信号比較結果を基に、
所定の制御定数を用いて上記酸化剤ガス凍原調節弁に対
する第１の流量調節指令値信号を出力する第１の醇化剤
ガス流５調節器、上記酸化剤ガス供給流量検出器からの
検出値信号と酸化剤ガス流量目標値信号との比較結果を
基に、所定の制御定数を用いて上記圧力調節弁に対する
第１の圧力調ｐ！Ｂ指令値信号を出力する第１の圧力調
節器、上記圧力検出器からの検出値信号と圧力目標値信
号との比較結果を基に、所定の制御定数を用いて上記酸
化剤ガス流項調節弁に対する第２の流ｆｆｌ調節指令信
号を出力する第２の酸化剤ガス流量調節器、上記圧力検
出器からの検出ｉ信号と圧力目標値信号との比較結果を
基に。

所定の制御定数を用いて上記圧力調節弁に対する第２の
圧力調節指令値信号を出力する第２の圧力調節器、電池
出力電気量信号、上記酸化剤ガス供給流量検出器からの
酸化剤ガス供給流量検出値信号、酸化剤ガス排出流量検
出値信号のうち少なくとも１つを入力信号とし、これに
基づいて上記第１および第２の酸化剤ガス流量調節器、
上記第１および第２の圧力調節器における夫々の制御定
数を演算設定する演算手段からは成され、かつ上記第１
の酸化剤ガス流量調節器からの第１の流ｆｆｌ調節指令
１直信号および第２の酸化剤ガス流量調節器からの第２
の流量調節指令値信号の合成信号を上記酸化剤ガス流伝
調節弁に対する弁開度指令値信号として出力すると共に
、上記第１の圧力調節器からの第１の圧力調節指令値信
号および第２の圧力調節器からの第２の圧力調節指令値
信号の合成信号を上記圧力調節弁に対する弁開度指令値
信号として出力する圧力・流量非干渉制御！Ｉ装置とを
備えることにより、燃Ｆ４電池における圧力・流量制御
の制凶性を向上させさらには負荷応答性を改善するよう
にしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

本発明は、燃料電池の圧力・流量プロセスの非線形性の
原因となるシステムの代表的状層間である電池出力、酸
化剤ガス供給流量、酸化剤ガス排出流量等を用いて、前
述した酸化剤ガス流量調節。

圧力ＵＡ節に係わる制御パラメータ（定数）を求めるこ
とをその一つの思想とするものである。

以下、上述のような考え方に基づいた本発明の一実施例
について図面を参照して説明する。第１図は、本発明に
よる圧力・流層制御装置を備えてなる燃料電池発電シス
テムの構成例をブロック的に示すもので、第４図と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。

つまり第１図は、第４図における醇化剤ガス流ａ調節器
７．カソード圧力調節器８を夫々省略し、これに代えて
新たに圧力・流量非干渉制御装置９を備えるようにした
ものである。この圧力・流量非干渉制御装置９は、前述
した酸化剤ガス流量目漂値信号ａ、酸化剤ガス流量検出
値信号す、カソード圧力目標値信号ｅ、カソード圧力検
出値信号「および電池出力信号■を入力とし、これらに
基づいて前記酸化剤ガス流量調節弁３に対する弁開度指
令値信号ｄを得ると共に、前記カソード圧力調部弁４に
対する弁開度指令値信号ｈ＠得るものである。

第２図は、上記第１図における圧力・流量非干渉制御Ｉ
ｌ装置９の内部構成例を示すもので、第１図と同一部分
には同一符号を付して示している。

第２図において、１０は前記酸化剤ガス供給流量検出器
５からの検出値信号すと酸化剤ガス流量目標（１１！信
号ａとの比較結果である偏差信＠Ｃを入力とし、これを
基に所定の制御定数　Ｋｃ＋。

Ｔ＋１を用いて上記酸化剤ガス流量調節弁３に対する第
１の流量調節指令ｔｔａ信号ｒを出力する第１の配化剤
ガス流量調囮器、１１は同じく上記酸化剤ガス供給流量
検出器５からの検出値信号すと酸化剤ガス流量目標値信
号ａとの比較結果である偏差信＠Ｃを入力とし、これを
塁に所定の制御定数ＫＯ２，ＴＩ２を用いて上記カソー
ド圧力調節弁４に対する第１の圧力調節指令値信号Ｓを
出力する第１のカソード圧力ｍ部器である。また、１２
は前記圧力検出器６からの検出値信号ｆと圧力目標値信
号ｅとの比較結果である偏差信号ｑを入力とし、これを
基に所定の制御定数ＫＣ３，ＴＩ３を用いて上記醇化剤
ガス流ｆｆｉ調節弁３に対する第２の流層調節指令信号
ｔを出力する第２の酸化剤ガス流ｆｆｉ調節器、１３は
同じく上記圧力検出器６からの検出値信＠ｆと圧力口ｔ
ｍｉ１信号ｅとの比較結果である偏差信＠ｑを入力とし
、これを基に所定の制御定数ＫＣ４，ＴＩ４を用いて上
記カソード圧力調節弁４に対する第２の圧力調節指令値
信号Ｕを出力する第２のカソード圧力調節弁である。

そして、上記第１の酸化剤ガス流付調節器１０からの第
１の流量調節指令１直信号ｒおよび第２の４５化剤ガス
流澁調節器１２からの第２の流量調節指令値信号での合
成信号を、上記酸化剤ガス流ｆｆｉ調節弁３に対する弁
開度指令値信号ｄとして出力すると共に、上記第１のカ
ソード圧力ａｍ器１１からの第１の圧力調節指令値信号
Ｓおよび第２のカソード圧力調節器１３からの第２の圧
力調節指令値信号Ｕの合成信号を、上記カソード圧力調
節弁４に対する弁開度指令値信号りとして出力する構成
としている。

一方、１４，１５，１６．１７は上記電池出力信号■を
夫々入力とする比例ゲイン′ａ算器、１８゜１９．２０
．２１は同じく電池出力信号■を夫々入力とする積分時
間演算器である。また、２２および２３は上記比例ゲイ
ン演算器１４および積分時間演算器１８からの出力であ
る比例ゲインおよび積分時間の値の急激な変化を回避す
るために夫々設けられた遅れフィルター、２４および２
５は上記比例ゲイン演算器１５および積分時間演算器１
９からの出力である比例ゲインおよび積分時間の値の急
激な変化を回避するために夫々設けられた遅れフィルタ
ー、２６および２７は上記比例ゲイン演算器１６および
積分時間演算器２０からの出力である比例ゲインおよび
積分時間の１ｌｌｉの急激な変化を回避するために夫々
設けられた遅れフィルター、２８および２９は上記比例
ゲイン演算器１７および積分時間演算器２１からの出力
である比例ゲインおよび積分時間の値の急激な変化を回
避するために夫々設けられた遅れフィルターであり、例
えば代表的に以下の式により与えられるものである。

１／１＋ＴＳ ここで、■は遅れ時定数、Ｓはラプラス演障子である。

つまり第２図では、電池出力信＠Ｖを基に、まず比例ゲ
イン演陣器１４によって比例ゲイン目標値信号ｊを与え
、この比例ゲイン目標値信号ｊを遅れフィルター２２を
通して上記第１の酸化剤ガス流量調節器１０における比
例ゲイン信号Ｋｃ１を導出すると共に、同様に積分時間
８！Ｉ鐸器１８によって積分時間目標値信号ｋを与え、
この積分時間目標値信号ｋを遅れフィルター２３を通し
て第１の酸化剤ガス流量調節器１０における積分時間信
号Ｔ＋ｔを導出する構成としている。また、同じ（比例
ゲイン演絆器１５によって比例ゲイン目標値信号ｌを与
え、この比例ゲイン目標値信＠１を遅れフィルター２４
を通して上記第１のカソード圧力調節器１１における比
例ゲイン信号ＫＣ２を導出すると共に、同様に積分時間
演算器１９によって積分子Ｉ間目標値信号ｍを与え、こ
の積分時間目標値信号ｍを遅れフィルター２５を通して
第１のカソード圧力１１節器１１における積分時間信号
ＴＩ２を導出し、さらに比例ゲイン演算器１６によって
比例ゲイン目標値信＠ｎを与え、この比例ゲイン目標値
信号ｎを遅れフィルター２６を通して上記第２の酸化剤
ガス流量調節器１２における比例ゲイン信号ＫＣ３を導
出すると共に、同様に積分時間演算器２０によって積分
時間目標値信号Ｏを与え、この積分時間目標値信号０を
遅れフィルター２７を通して第２の酸化剤ガス流ｆｆｉ
調節器１２における積分時間信号ＴＩ３を導出し、さら
にまた比例ゲイン演算器１７によって比例ゲイン目標値
信号ｐを与え、この比例ゲイン目標値信号ｐを遅れフィ
ルター２８を通して上記第２のカソード圧力！１節器１
３における比例ゲイン信号ＫＣ４を導出すると共に、同
様に積分時間演算器２１によって積分時間目標値信号ｑ
を与え、この積分時間口８１値信号ｑを遅れフィルター
２９を通して第２のカソード圧力調節器１３における積
分時間信号ＴＩ４を導出するように構成している。

結局、これらの比例ゲイン演算器１４〜１７゜積分時間
８１ｉＩ器１８〜２１および遅れフィルター２２〜２９
により、電池出力信号■に塁づいて第１、第２の酸化剤
ガス流１１調節器１０．１２および第１．第２のカソー
ド圧力調節器１１．１３における夫々の制御定数を′ａ
算段設定る演韓手段を構成している。なお、上記比例ゲ
イン目標値信号ｊ、＋、ｎ、ｐおよび積分時間口ｔｌ値
信号に、ｍ。

０、ｑがそれ程大幅または急激に変化しない場合には、
遅れフィルター２２〜２９を省略してこれらの比例ゲイ
ン目標値信号および積分時間目標値信号をそのまま比例
ゲイン信号Ｋｃおよび積分時間信号下墓として与える構
成としてもよいものである。

次に、かかる如く構成した圧力・流量制御装置を喝えて
なる燃料電池発電システムの作用について述べろ。

まず、燃料電池１の負荷機に応じてアノード］ａへ水素
等の燃料ガスを、またカソード１ｂへ空気等の酸化剤ガ
スを夫々供給することにより、これらを電気化学的に反
応させて雨雪ｔｉ１　ａ。

１ｂ間から電気エネルギーを取出し発電が行なわれてい
る。そして、酸化剤ガス供給原着検出器５からの酸化剤
ガス流量検出１ｌＩＩ信号すと酸化剤ガス流量目標（角
信号ａとの偏差信＠Ｃ１圧力検出器６からのカソード圧
力検出値信号ｆとカソード圧力目漂値信号ｅとの偏差信
号ｇおよび電池出力信号Ｖが、圧力・流量非干渉制御装
置９に夫々入力されている。

今、かかる状態から例えば酸化剤ガス流量目標値信号ａ
が変化し、これによって偏差信号Ｃが生じて酸化剤ガス
流量ＵＡ節弁３が動作した場合には、これがカソード圧
力に外乱とて及ぼす影響を打消すように、圧力・流量非
干渉制御装置９における第１のカソード圧力調節器１１
からの第１の圧力調節指令（ｉ！！信＠Ｓによりカソー
ド圧力調節弁４が制御される。また、カソード圧力の変
化によって偏差信号Ｑが生じカソード圧力調節弁４が動
作した場合でも、これが酸化剤ガス流量に及ぼす影響を
打消すように、圧力・流量非干渉制ｉ）ｎ　ｇ　ｍ　９
における第２の酸化剤ガス流量調節器１２からの第２の
醇化剤ガス流量調節指令値信号ｔにより醇化剤ガス流量
調部弁３が制御される。すなわち、ａ止剤ガス流量制御
がカソード圧力に、またカソード圧力制御が酸化剤ガス
流量に及ぼす影響を打消すように制御されることになる
。一方、システムの運転状態が変化して電池出力信号Ｖ
が変化した場合には、この変化による燃料電池圧力・流
計ブＯセス特性の変化に適合するように、予め設定され
た比例ゲイン演算器１４〜１７および積分時間演算器１
８〜２１により第１の酸化剤ガス流量調節器１０．第２
の酸化剤ガス流量調節器１２および第１のカソード圧力
調節器１１．第２のカソード圧力５ｉ節器１３における
夫々の制御パラメータが適切な値に変更される。

すなわち本構成においては、まず酸化剤ガス流量制御と
カソード圧力制御との相互干渉を打消すことにより、い
ずれか一方の制御動作の変化がもう一方の制御への外乱
となる悪影響が除去され、夫々の制御性が向上してより
良好な制■が行なわれる口とになる。また、燃料電池発
電システムの様・々な運転状態において、常に適切な制
御パラメータつまり適切な制御Ｉ動作によって、燃料電
池の圧力・流量プロセスの制御を行なうように作用する
ことになる。以下かかる点について具体的に説明する。

第３図（ａ）および第３図（ｂ）は、電池出力が急激に
低下した場合にお（プる、従来例と本実施例との酸化剤
ガス流量および電池（ζ間差圧の夫々の応答特性を比較
して示したものである。第３図では、横軸に時間ｔをと
り、縦軸にａ止剤ガス流ｆｆ１ＦｃＡＴおよび面間差圧
Ｄｐを夫々とった場合を示しており、破線１１．１３が
従来例、実線＋２，１．が本実施例の場合である。

第３図における従来例では、電池出力の高い領域に基づ
いて制御パラメータを設定した場合であるが、燃料電池
発電システムでは電池出力が小さくなるとそれに応じて
各部のガス流分が減少し、プロセスの応答遅れが大きく
なる特性があるため、図示破線１１．１３のようにＴｏ
以降つまり電池出力が低下した領域では応答が振動的に
なってしまう。また、電池出力低下直後も干渉作用によ
って＋１．１３の制御性が必ずしも良好とはならない。

これに対して、第３図から明らかなように本実施例の応
答１２．１４では、Ｔｏ以降においても作動ガス流量に
応じて適切にｔＩＩＩ！ａパラメータが変更される、換
言すれば非干渉化および非線形性対応が適切に行なわれ
るため、酸化剤ガス流量および憧間差圧ともに１２．１
４のように極めて良好に制■されることになる。

上述したように、本実施例によれば次のような効果が得
られるものである。

すなわち、燃料電池発電システムにおける特に燃料電池
の圧力・流量プロセスは、相互干渉性に加えて非線形性
が強い特性を有する。そしてこのようなシステムに対し
、従来の制Ｗｉｌｌ装置では特に非干渉化を考慮せず、
またある代表的運転状態を基に制御パラメータを設定し
ていたため、制御性の良好な制御動作を行なうことが不
可能であった。

また、非干渉制御および制御パラメータを変更する制御
を単独で行なう方法についても、上述した干渉性と非線
形性が共存する系であるためにより一層の制御性の向上
が望まれていた。これに対して本実施例では、上記プロ
セスの干渉性および非線形性の両者を考慮した制御を行
なうようにしているので、さまざまな外乱に対してしか
もシステムのあらゆる運転範囲において燃料電池の圧力
・流ｆｆｉ　ｉ、ＩＩ御の制御性が向上して常に適切な
制御動作を行なうことが可能となり、システムの負荷応
答性の改善を図ることができる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨を変更しない範囲で種々に変形して実施する
ことができるものである。

例えば、上記実施例では電池出力信号■に基づいて第１
．第２の酸化剤ガス流Ｗ！調節器１０゜１２および第１
．第２のカソード圧力ｇＡ節器１１゜１３における夫々
の制御パラメータを演ＦＩ設定したが、これに限らず電
池出力信号”ｖ、酸化剤ガス供給流量検出器５からの酸
化剤ガス供給流量検出値信号す、酸化剤ガス排出流量検
出値信号のうち少なくとも１つの信号に基づいて上記第
１．第２の酸化剤ガス流量調節器１０．１２および第１
゜第２のカソード圧力調節器１１．１３における夫々の
制御パラメータを演算設定するようにしてもよいもので
ある。

また、上記実施例では電池出力信号■として燃料電池１
の出力電力電気量を用いた場合で説明したが、これに限
らず謀料電池１の出力電流電気量を用いても同様に実施
することができるものである。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、酸化剤ガス流量制御
とカソード圧力制御との相互干渉性および燃料電池の圧
力・流量プロセスの非線形性を考慮し、さまざまな外乱
に対してしかもシステムのあらゆる運転範囲において燃
料電池の圧力・流量制御を良好に行ない制御性を向上さ
せて負荷応答性の改善を図ることが可能な極めて信頼性
の高い燃料電池発電システムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は同実施例における圧力・流量非干渉制御装置の内部
構成を示すブロック図、第３図＜ａ）（ｂ）は同大輪例
における作用効果を説明するための応答特性図、第４図
は従来の燃料電池発電システムを示す構成ブロック図、
第５図は第４図における酸化剤ガス流量調節器、圧力調
節器の内部構成を示すブロック図である。 １・・・燃１１ｆｆｉ池、１ａ・・・アノード、１ｂ・
・・カソード、２・・・燃料ガス流量調節弁、３・・・
酸化剤ガス流量調節弁、４・・・カソード圧力調節弁、
５・・・区化剤ガス供給流口検出器、６・・・圧力検出
器、７・・・酸化剤ガス流量調節器、８・・・カソード
圧力ＵＡ節器、９・・・圧力・流發非干渉制御１１装置
、１０．１２・・・酸化剤ガス流量調節器、１１．１３
・・・カソード圧力調節器、１４〜１７・・・比例ゲイ
ン演算器、１８〜２１・・・積分時間演算器、２２〜２
９・・・遅れフィルターａ・・・酸化剤ガス流量目標値
信号、ｂ・・・酸化剤ガス流量検出値信号、Ｃ・・・Ｓ
差信号、ｄ・・・酸化剤ガス流量調節弁開度指令値信号
、ｅ・・・カソード圧力目標値信号、ｆ・・・カソード
圧力検出値信号、Ｑ・・・偏差信号、ｈ・・・カソード
圧力調節弁開度指令値信号、■・・・電池出力信号。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 Ｔｏ　　　　　　　　　　　　　　　ｙ、間を第３図　
（ａ） Ｔｏ　　　　　　　　　　　　　　　　□艶聞を第３図
　（ｂ） １４図 」 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解質を含浸したマトリックスを挟んで燃料極および酸
   化剤極による一対の電極を配置して成り、燃料極に燃料
   ガスをまた酸化剤極に酸化剤ガスを夫々供給してこのと
   き起こる電気化学的反応により両電極間から電気エネル
   ギーを取出すようにした燃料電池において、前記燃料電
   池に対する酸化剤ガスの供給ライン上に設けられた酸化
   剤ガス流量調節弁と、前記燃料電池からの酸化剤ガスの
   排出ライン上に設けられた圧力調節弁と、前記酸化剤ガ
   スの供給ラインを通過するガス流量を検出する酸化剤ガ
   ス供給流量検出器と、前記酸化剤極の圧力を検出する圧
   力検出器と、前記酸化剤ガス供給流量検出器からの検出
   値信号と酸化剤ガス流量目標値信号との比較結果を基に
   、所定の制御定数を用いて前記酸化剤ガス流量調節弁に
   対する第１の流量調節指令値信号を出力する第１の酸化
   剤ガス流量調節器、前記酸化剤ガス供給流量検出器から
   の検出値信号と酸化剤ガス流量目標値信号との比較結果
   を基に、所定の制御定数を用いて前記圧力調節弁に対す
   る第１の圧力調節指令値信号を出力する第１の圧力調節
   器、前記圧力検出器からの検出値信号と圧力目標値信号
   との比較結果を基に所定の制御定数を用いて前記酸化剤
   ガス流量調節弁に対する第２の流量調節指令値信号を出
   力する第２の酸化剤ガス流量調節器、前記圧力検出器か
   らの検出値信号と圧力目標値信号との比較結果を基に、
   所定の制御定数を用いて前記圧力調節弁に対する第２の
   圧力調節指令値信号を出力する第２の圧力調節器、電池
   出力電気量信号、前記酸化剤ガス供給流量検出器からの
   酸化剤ガス供給流量検出値信号、酸化剤ガス排出流量検
   出値信号のうち少なくとも１つを入力信号とし、これに
   基づいて前記第１および第２の酸化剤ガス流量調節器、
   前記第１および第２の圧力調節器における夫々の制御定
   数を演算設定する演算手段から構成され、かつ前記第１
   の酸化剤ガス流量調節器からの第１の流量調節指令値信
   号および第２の酸化剤ガス流量調節器からの第２の流量
   調節指令値信号の合成信号を前記酸化剤ガス流量調節弁
   に対する弁開度指令値信号として出力すると共に、前記
   第１の圧力調節器からの第１の圧力調節指令値信号およ
   び第２の圧力調節器からの第２の圧力調節指令値信号の
   合成信号を前記圧力調節弁に対する弁開度指令値信号と
   して出力する圧力・流量非干渉制御装置とを備えるよう
   にしたことを特徴とする燃料電池発電システム。