JPH03236165A - 燃料電池発電装置の制御方法 - Google Patents
燃料電池発電装置の制御方法Info
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- JPH03236165A JPH03236165A JP2033097A JP3309790A JPH03236165A JP H03236165 A JPH03236165 A JP H03236165A JP 2033097 A JP2033097 A JP 2033097A JP 3309790 A JP3309790 A JP 3309790A JP H03236165 A JPH03236165 A JP H03236165A
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- Japan
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- fuel cell
- fuel
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、燃料電池本体と、この燃料電池本体の燃料
電極に改質された燃料ガスを供給する燃料処理装置と、
前記燃料電池大体の空気電極に空気を供給する空気供給
装置と、前記燃料電池本体から出力された電力を外部１
苛に応じた形に変換する電力変換語！と、これらの装置
を制振する制御装置とからなる燃料電池発を装置の制御
方法に関する。
電極に改質された燃料ガスを供給する燃料処理装置と、
前記燃料電池大体の空気電極に空気を供給する空気供給
装置と、前記燃料電池本体から出力された電力を外部１
苛に応じた形に変換する電力変換語！と、これらの装置
を制振する制御装置とからなる燃料電池発を装置の制御
方法に関する。
燃料処理装置、空気供給装置、燃料電池本体、電力変換
装置とこれらを’ＨＩＧＨする１１１＃装置からなる燃
料電池発電装置の従来例のブロックダイヤグラムを第３
図に示す、この発電装置は、化石燃料・炭化水素系燃料
を水素リッチなガスに改質して燃料電池本体３に供給す
る燃料処理装置ｌと酸化側である空気を燃料電池本体３
に供給する空気供給装置２と、これらの装置より供給さ
れた燃料ガスと空気との電気化学反応により発電する燃
料電池本体３と、燃料電池本体３からの直流出力を外部
負荷に応じた形に変換する電力変換装置６と、これら各
々の装置をｌ制御する制ｍ装置８とから構成されている
。このような燃料電池発電装置装置を運転する場合、負
荷の変化に応して制御装置８により負荷上昇・降下制御
が行われる。
装置とこれらを’ＨＩＧＨする１１１＃装置からなる燃
料電池発電装置の従来例のブロックダイヤグラムを第３
図に示す、この発電装置は、化石燃料・炭化水素系燃料
を水素リッチなガスに改質して燃料電池本体３に供給す
る燃料処理装置ｌと酸化側である空気を燃料電池本体３
に供給する空気供給装置２と、これらの装置より供給さ
れた燃料ガスと空気との電気化学反応により発電する燃
料電池本体３と、燃料電池本体３からの直流出力を外部
負荷に応じた形に変換する電力変換装置６と、これら各
々の装置をｌ制御する制ｍ装置８とから構成されている
。このような燃料電池発電装置装置を運転する場合、負
荷の変化に応して制御装置８により負荷上昇・降下制御
が行われる。
負荷上昇の際、負荷からの負荷上昇指令に対して電力変
換装置６はミリセカンド以下の短時間シこ応答した制御
をなしうるが、燃料電池本体３の出力増加応答は燃料処
理装置１及び空気供給装置２の応答速度に律せられて遅
いのが一般的である。
換装置６はミリセカンド以下の短時間シこ応答した制御
をなしうるが、燃料電池本体３の出力増加応答は燃料処
理装置１及び空気供給装置２の応答速度に律せられて遅
いのが一般的である。
この燃料処理袋ｆ１及び空気供給装置２の負荷上昇指令
に対して応答速度が電力変換装置よりも遅いのは、燃料
処理袋！１で；よ応答プロセスにおいて改質量増加（改
質反応の増加）といった化学反応を含んでいること、お
よび再装置とも配管中でのガスの移動という′ｐＩＪ賞
移動の過程を含んでいることなどがその原因である。
に対して応答速度が電力変換装置よりも遅いのは、燃料
処理袋！１で；よ応答プロセスにおいて改質量増加（改
質反応の増加）といった化学反応を含んでいること、お
よび再装置とも配管中でのガスの移動という′ｐＩＪ賞
移動の過程を含んでいることなどがその原因である。
［発明が解決しようとする課題］
かかる燃料電池発電装置において負荷からの負荷上昇指
令がｗＩ御装置８に入ると、この！Ｉ＋御装置８は電力
変換装置６には出力上昇指令を、燃料処理装置１には燃
料ガス量増加指令を、空気供給装置２には空気量増加指
令をそれぞれ発令する。しかもこれらの発令は、以前の
負荷量に新たに増加すべき目標値負荷量に見合ってプラ
スした負荷量の合計値を目標設定値として瞬時に発令す
る。
令がｗＩ御装置８に入ると、この！Ｉ＋御装置８は電力
変換装置６には出力上昇指令を、燃料処理装置１には燃
料ガス量増加指令を、空気供給装置２には空気量増加指
令をそれぞれ発令する。しかもこれらの発令は、以前の
負荷量に新たに増加すべき目標値負荷量に見合ってプラ
スした負荷量の合計値を目標設定値として瞬時に発令す
る。
このため前述のように電力変換装置６は時間遅れなく瞬
時に出力増が図られ、燃料電池本体３からの入力増加を
要求するが、燃料電池本体３は燃料処理装置１及び空気
供給装置２からの燃料ガスと空気の供給の時間遅れのた
め、発電量を瞬時に増加することができず、燃料電池本
体３が無理をして出力電流を増加させようとするため、
燃料電池本体３の１を掻ではガス欠が生じ、この結果、
多数枚積層されている単電池のうち、ガス通路の断面形
状のバラツキなどによりガスの流れにくい単電池から順
次単電池の出力電圧が低下してで極間の電位差の“逆転
現象”や、電極間のガスの気圧差の増大によってマトリ
ックを介して燃料ガスと空気が混合する“吹き抜は現象
”が生しるなどして、燃料電池本体３の電極など構成部
材を損傷し燃料電池の運転継続が不可能になるという問
題があった。
時に出力増が図られ、燃料電池本体３からの入力増加を
要求するが、燃料電池本体３は燃料処理装置１及び空気
供給装置２からの燃料ガスと空気の供給の時間遅れのた
め、発電量を瞬時に増加することができず、燃料電池本
体３が無理をして出力電流を増加させようとするため、
燃料電池本体３の１を掻ではガス欠が生じ、この結果、
多数枚積層されている単電池のうち、ガス通路の断面形
状のバラツキなどによりガスの流れにくい単電池から順
次単電池の出力電圧が低下してで極間の電位差の“逆転
現象”や、電極間のガスの気圧差の増大によってマトリ
ックを介して燃料ガスと空気が混合する“吹き抜は現象
”が生しるなどして、燃料電池本体３の電極など構成部
材を損傷し燃料電池の運転継続が不可能になるという問
題があった。
第４図はかかる現象が生じたときのタイムチャートを示
す、すなわちＡの時点で負荷増加の指令が瞬時に出て、
電力変換装置ｆ６はすぐに出力増加の態勢を整えるが、
反応ガス量の増加が追いつがず、燃料電池本体３の出力
電流が電流のみ急増させるが、電圧が極度に低下して、
電圧監視人力５で検出された電圧が電圧低下リミットを
こえて時点Ｂで装置がトリップする。
す、すなわちＡの時点で負荷増加の指令が瞬時に出て、
電力変換装置ｆ６はすぐに出力増加の態勢を整えるが、
反応ガス量の増加が追いつがず、燃料電池本体３の出力
電流が電流のみ急増させるが、電圧が極度に低下して、
電圧監視人力５で検出された電圧が電圧低下リミットを
こえて時点Ｂで装置がトリップする。
この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、燃料
電池発電装置に負荷上昇の指令が出た場合に、前述の逆
転現象や吹き抜は現象の起きないように制御する燃料電
池発電装置の制御方法を提供することを目的とする。
電池発電装置に負荷上昇の指令が出た場合に、前述の逆
転現象や吹き抜は現象の起きないように制御する燃料電
池発電装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明によれば、燃料電
池本体と、この燃料電池本体の燃料電極に改質された燃
料ガスを供給する燃料処理装置と、前記燃料電池の空気
電極に空気を供給する空気供給装置と、前記燃料電池本
体から出力された電力を外部負荷に応じた形に変換す１
電力変換装置と、これらの装置を制御する制御装置とか
らなる燃料電池発電装置の制御方法に３いて、負荷が急
増した場合に、前記燃料処理装置より燃料電池本体に供
給される燃料ガス量及び空気供給装置より燃料電池本体
に供給される空気量が負荷急増量に見合った値に達する
までの間、燃料電池本体の出力を監視しながら電力変換
装置により出力の抑制ｗＩｍを行うものとする。
池本体と、この燃料電池本体の燃料電極に改質された燃
料ガスを供給する燃料処理装置と、前記燃料電池の空気
電極に空気を供給する空気供給装置と、前記燃料電池本
体から出力された電力を外部負荷に応じた形に変換す１
電力変換装置と、これらの装置を制御する制御装置とか
らなる燃料電池発電装置の制御方法に３いて、負荷が急
増した場合に、前記燃料処理装置より燃料電池本体に供
給される燃料ガス量及び空気供給装置より燃料電池本体
に供給される空気量が負荷急増量に見合った値に達する
までの間、燃料電池本体の出力を監視しながら電力変換
装置により出力の抑制ｗＩｍを行うものとする。
〔作 用］
この発明によると、燃料電池発電装置において負荷が上
昇した場合に、制御装置は燃料処理装置から供給される
燃料ガスの増加量と、空気供給装置から供給される空気
増加量を検出し、同時に燃料電池本体の出力を監視して
、これらの増加量が負荷上昇目標値に見合った値に達す
る時間適宜電力変換装置の出力を抑制するように制御し
、燃料電池本体の発電量増加態勢が充分に整ってから電
力変換装置に、上昇目標値に見合った出力を供給する。
昇した場合に、制御装置は燃料処理装置から供給される
燃料ガスの増加量と、空気供給装置から供給される空気
増加量を検出し、同時に燃料電池本体の出力を監視して
、これらの増加量が負荷上昇目標値に見合った値に達す
る時間適宜電力変換装置の出力を抑制するように制御し
、燃料電池本体の発電量増加態勢が充分に整ってから電
力変換装置に、上昇目標値に見合った出力を供給する。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示すブロックダイヤグラムである。こ
の図において、燃料電池本体１３は燃料処理装置１１と
空気供給＠！１２とから燃料ガスと空気を供給されてい
る。そして燃料ガスと空気の量は制御装置！Ｆ１８に入
力されている。燃料電池本体１３の出力は電圧計１５及
び電流計１４により出力として噴出されて監視人力とし
て制ｍ装置１８に入る。
の発明の実施例を示すブロックダイヤグラムである。こ
の図において、燃料電池本体１３は燃料処理装置１１と
空気供給＠！１２とから燃料ガスと空気を供給されてい
る。そして燃料ガスと空気の量は制御装置！Ｆ１８に入
力されている。燃料電池本体１３の出力は電圧計１５及
び電流計１４により出力として噴出されて監視人力とし
て制ｍ装置１８に入る。
電力変換装置１６は、制御袋２１８に負荷上昇指令が入
った場合に、＠述の燃料ガス量及び空気量と燃料電池本
体１３の出力監視入力とを受けて燃料電池本体の発生電
力増ｔｍｔを常に監視してそれに見合った出力抑制制御
指令を制御装置１８より受取って出力制御されている。
った場合に、＠述の燃料ガス量及び空気量と燃料電池本
体１３の出力監視入力とを受けて燃料電池本体の発生電
力増ｔｍｔを常に監視してそれに見合った出力抑制制御
指令を制御装置１８より受取って出力制御されている。
第２図は負荷急増に際してこの発明による制御方法が実
施された場合の各部のタイムチャートを示すものである
。時点Ａにて負荷急増の目標値が設定されても、これを
受取った制御装置１８は、この目標値を反応ガス流量と
燃料電池の出力を検出・監視してこの値が充分でないと
きは電力変換装置１６に出した負荷増目標値の設定を一
旦下げて低い値にして電力変換装置１６を運転する。燃
料電池本体１３に負荷増目標値に見合った充分なる反応
ガスが供給され、それにともなって燃料電池本体の出力
電流、電圧が負荷増の目標値に達する時点Ｃまでの間、
電力変換袋２１６はｉｌｉｌＩｗｊ装置１８によって目
［１の設定を上、下しながら運転する。
施された場合の各部のタイムチャートを示すものである
。時点Ａにて負荷急増の目標値が設定されても、これを
受取った制御装置１８は、この目標値を反応ガス流量と
燃料電池の出力を検出・監視してこの値が充分でないと
きは電力変換装置１６に出した負荷増目標値の設定を一
旦下げて低い値にして電力変換装置１６を運転する。燃
料電池本体１３に負荷増目標値に見合った充分なる反応
ガスが供給され、それにともなって燃料電池本体の出力
電流、電圧が負荷増の目標値に達する時点Ｃまでの間、
電力変換袋２１６はｉｌｉｌＩｗｊ装置１８によって目
［１の設定を上、下しながら運転する。
この発明は前述のように燃料電池全電装！において、負
荷急増時に燃料電池本体が増加した負荷に見合った発電
が可能となるまでの間負荷に出力を供給する電力変換装
置の出力を抑制して出力制御したので、発電装置を停止
することなく安全に運転が継続できるうえに、逆転現象
とか吹き抜は現象による燃料電池本体内の故障を防止す
ることができる。
荷急増時に燃料電池本体が増加した負荷に見合った発電
が可能となるまでの間負荷に出力を供給する電力変換装
置の出力を抑制して出力制御したので、発電装置を停止
することなく安全に運転が継続できるうえに、逆転現象
とか吹き抜は現象による燃料電池本体内の故障を防止す
ることができる。
第１図はこの発明の制御方法を実施した燃料電池発電装
置を表すブロックダイヤグラム、第２図はこの発明にな
る制御方法による負荷急増時のタイムチャート、第３図
は従来の制御方法を実施した燃料電池発電装置を表すブ
ロックダイヤグラム、第４図は従来方法における負荷急
増時のタイムチャートである。 １．１１：燃料処理装置、２，１２：空気供給装置、３
、＋３：燃料電池本体、５．１４．１ｓ：燃料電池本体
出力監視、６．＋６：電力変換装置、７．１７：負第１
図 丈臀：米千力゛スｔ５皆力口話邑〆ン
置を表すブロックダイヤグラム、第２図はこの発明にな
る制御方法による負荷急増時のタイムチャート、第３図
は従来の制御方法を実施した燃料電池発電装置を表すブ
ロックダイヤグラム、第４図は従来方法における負荷急
増時のタイムチャートである。 １．１１：燃料処理装置、２，１２：空気供給装置、３
、＋３：燃料電池本体、５．１４．１ｓ：燃料電池本体
出力監視、６．＋６：電力変換装置、７．１７：負第１
図 丈臀：米千力゛スｔ５皆力口話邑〆ン
Claims (1)
- １）燃料電池本体と、この燃料電池本体の燃料電極に改
質された燃料ガスを供給する燃料処理装置と、前記燃料
電池の空気電極に空気を供給する空気供給装置と、前記
燃料電池本体から出力された電力を外部負荷に応じた形
に変換する電力変換装置と、これらの装置を制御する制
御装置とからなる燃料電池発電装置の制御方法において
、負荷が急増した場合に、前記燃料処理装置より燃料電
池本体に供給される燃料ガス量及び空気供給装置より燃
料電池本体に供給される空気量が負荷急増量に見合った
値に達するまでの間、燃料電池本体の出力を監視しなが
ら電力変換装置により出力の抑制制御を行うことを特徴
とする燃料電池発電装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2033097A JPH03236165A (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 燃料電池発電装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2033097A JPH03236165A (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 燃料電池発電装置の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03236165A true JPH03236165A (ja) | 1991-10-22 |
Family
ID=12377161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2033097A Pending JPH03236165A (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 燃料電池発電装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03236165A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002190308A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよび供給電力切換方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60241666A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置の負荷制御装置 |
| JPS6316564A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-23 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置の負荷制御装置 |
-
1990
- 1990-02-14 JP JP2033097A patent/JPH03236165A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60241666A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置の負荷制御装置 |
| JPS6316564A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-23 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置の負荷制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002190308A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよび供給電力切換方法 |
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