JP2003331930A - 給電システム - Google Patents

給電システム

Info

Publication number
JP2003331930A
JP2003331930A JP2002135137A JP2002135137A JP2003331930A JP 2003331930 A JP2003331930 A JP 2003331930A JP 2002135137 A JP2002135137 A JP 2002135137A JP 2002135137 A JP2002135137 A JP 2002135137A JP 2003331930 A JP2003331930 A JP 2003331930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
secondary battery
fuel cell
external load
soc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002135137A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiichi Koike
喜一 小池
Hiroyuki Jinbo
裕行 神保
Tetsuya Ueda
哲也 上田
Shinji Miyauchi
伸二 宮内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2002135137A priority Critical patent/JP2003331930A/ja
Publication of JP2003331930A publication Critical patent/JP2003331930A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池等の発電手段と二次電池とを組み合
わせた給電システムにおいて、負荷量が極端に低下した
場合での給電効率の低下を抑制できる構成を提供するこ
と。 【解決手段】 燃料電池等の発電手段と二次電池とを組
み合わせた給電システムにおいて、外部負荷の消費電力
の時間変化を計測し、その計測結果から消費電力の変動
パターンを予測し、変動パターンにおいて、外部負荷の
消費電力が所定値以下に減少する時刻以前にSOCを上
昇するようSOC上昇制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池、マイク
ロガスタービン等の発電手段と二次電池とを組み合わせ
て用いるコージェネレーションシステム等の給電システ
ムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、効率的なエネルギー利用の視点か
ら、燃料電池やマイクロガスタービンを用いた給電シス
テムが注目されてきている。しかしながら、燃料電池は
負荷の変動に対する出力応答性に劣るという問題があ
る。したがって、燃料電池と二次電池とを組み合わせ、
負荷変動を二次電池で補償する方法が検討されてきた。
このような二次電池は通常時には充電状態(SOC)を
50%〜90%程度の部分充電状態に制御され、燃料電
池から余剰電力が発生した場合は、この余剰電力で二次
電池を充電し、燃料電池の出力が負荷に対して不足する
場合には、二次電池からこの不足電力を補う。このよう
な構成では燃料電池からの余剰電力を回収することによ
り給電システムの効率を高めることができる。
【0003】また、燃料電池の出力に対して極端に負荷
が少なくなった場合は燃料電池への燃料ガスと酸化剤の
供給を制限して燃料電池の出力を低下させる制御が行わ
れるものの、低率放電の領域は燃料電池の発電効率が低
下し、結果として給電システム全体の効率が低下すると
いう課題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記したよう
な燃料電池等の発電手段と二次電池とを組み合わせた給
電システムにおいて、負荷量が極端に低下した場合での
効率の低下を抑制することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明の請求項1に係る発明は、発電手段と二
次電池とを備えて外部負荷に給電し、外部負荷の消費電
力が発電手段の最大出力値以下に設定される特定出力値
未満に相当する場合、発電手段により二次電池を充電す
るとともに、外部負荷に電力を供給し、外部負荷の消費
電力が前記特定出力を上回ったとき、二次電池から外部
負荷に出力を補う給電システムであって、二次電池の充
電状態(SOC)は発電手段からの電力を充電できるよ
う、中間充電状態で制御され、外部負荷への消費電力が
所定値以下に減少した場合に、発電手段の運転を停止す
るとともに、二次電池から外部負荷へ給電を行い、外部
負荷の消費電力の時間変化を計測し、その計測結果から
消費電力の変動パターンを予測し、変動パターンにおい
て、外部負荷の消費電力が所定値以下に減少する時刻以
前にSOCを上昇するようSOC上昇制御を行うことを
特徴とする給電システムを示すものである。
【0006】また、本発明の請求項2に係る発明は、請
求項1の構成を備えた給電システムにおいて発電手段と
して燃料電池を用いることを特徴とするものである。
【0007】また、本発明の請求項3に係る発明は、請
求項1もしくは2の構成を備えた給電システムにおい
て、発電手段の停止中において、SOCが所定値以下と
なった場合に、発電手段を起動して二次電池を充電して
SOC上昇制御を行うことを特徴とするものである。
【0008】本発明の請求項4に係る発明は、請求項3
の構成を備えた給電システムにおいて、発電手段として
燃料電池を用いた場合に、燃料電池の起動後に燃料電池
の最大出力で運転制御することを特徴とするものであ
る。
【0009】さらに本発明の請求項5に係る発明は、請
求項1、2、3もしくは4の構成を備えた給電システム
において、前記SOC上昇制御に引き続いて二次電池を
過充電することを特徴とするものである。
【0010】そして本発明の請求項6に係る発明は、請
求項5の構成を備えた給電システムにおいて、過充電を
SOC上昇制御の所定回数毎に行うことを特徴とするも
のである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による給電シ
ステムを図面を用いて説明する。
【0012】燃料電池1の出力はDC−DCコンバータ
2で変圧され、インバータ3により交流電力に変換され
負荷4に供給される。負荷4の消費電力が燃料電池1の
効率的な連続運転に適した特定出力未満に相当する場
合、すなわち、負荷4の消費電力にDC−DCコンバー
タ2、インバータ3等の電力損失を加えた電力が燃料電
池1の特定出力未満である場合、燃料電池1の余剰電力
を充電制御手段5を介して接続された二次電池6に蓄積
する。燃料電池1の出力が負荷4の消費電力に対して不
足する場合、スイッチ11が閉じられ、二次電池6から
インバータ3を介して負荷4に出力が補充される。
【0013】なお、二次電池6の充電状態(State
of charge、SOC)はSOC検出手段9に
より検出されるとともに、そのSOC検出値に基づき、
充電制御手段5によって二次電池6のSOCを所定範囲
内に制御する。二次電池6は燃料電池1の余剰電力を蓄
積する必要上、SOCは例えば50〜90%程度の中間
充電状態に制御する。SOCの検知方法としては様々な
方法が適用可能であるが、例えば二次電池6の充電電流
と放電電流を積算することにより検知することができ
る。
【0014】本発明においては負荷の消費電力の経時変
化を計測する負荷計測手段7を有し、この消費電力の経
時変化データから、消費電力の経時変化を予測手段8で
予測する。家屋、店舗あるいは工場等の建物に電力を供
給する場合、電力消費パターンにある程度の傾向が見ら
れる。本発明においてはこの消費電力の経時変化予測か
ら、消費電力が燃料電池出力に対して極端に低下する時
間帯を予測する。例えばT1時からT2時にかけて消費電
力が燃料電池1の特定出力の5%未満になると予測した
場合、この予測信号に基づき、T1時のΔT時間以前、
すなわち(T1−ΔT)時から充電制御手段5が二次電
池のSOCを増加させるよう、充電(以下、SOC上昇
制御)を行う。
【0015】そして、負荷計測手段7による計測の結
果、実際に負荷4の消費電力が特定出力の5%未満にな
った時点で、制御信号が燃料電池制御手段10に送ら
れ、燃料電池制御手段10はこの制御信号に基づいて燃
料電池1の運転を停止する。燃料電池1の停止後は二次
電池6の出力のみで負荷4を動作させる。
【0016】このような構成により、燃料電池出力に対
して負荷の消費電力が少ない場合に、発電効率の低下し
た燃料電池を停止させて、二次電池から効率良く給電す
ることができる。また、二次電池単独の給電に入る以前
の段階で二次電池のSOCをあらかじめ上昇させること
によって、負荷への給電に必要な電力を二次電池に確保
することが可能である。
【0017】ここで二次電池単独の給電に入る消費電力
は燃料電池の発電効率を勘案して設定する。また、負荷
変動パターンの予測方法としては種々の方法が考えられ
るが、例えばある負荷変動パターンを所定の日数(N
日)で平均して予測パターンとすることができる。ま
た、季節変化等により負荷変動パターンも変化すること
を勘案し、N日の負荷変動パターンを平均して得た予測
パターン(PP1)と次のN日の負荷変動パターンを平
均して得た実績パターン(PA1)を求め、予測パター
ン(PP1)と実績パターン(PA1)とを平均して更
新された予測パターン(PP2)を用いることができ
る。このような方法によれば、季節変動による負荷変動
パターンの変化に対応し、予測をより精度よく、行うこ
とが可能となる。
【0018】さらに好ましい本発明の実施の形態におい
ては、燃料電池1の運転を停止した後の二次電池6によ
る単独給電時において、二次電池6のSOC低下をSO
C検出手段9によりモニターし、所定のSOC値まで低
下した時点で燃料電池制御手段10からの起動信号によ
り燃料電池1を再起動し、二次電池6による単独給電か
ら燃料電池1からの給電に切替えるとともに、燃料電池
1を最も効率の良い定格出力で運転を行い、余剰出力で
二次電池6を充電する。
【0019】また、特に二次電池として鉛蓄電池を用い
る場合、(T1−ΔT)時から開始される二次電池のS
OC上昇制御の所定回数毎に二次電池のSOCを100
まで上昇させて完全充電状態とした後、さらに所定電気
量で二次電池を過充電することが好ましい。鉛蓄電池、
特に極板群から遊離する電解液を殆ど有しないよう、電
解液量を制限した構成の制御弁式鉛蓄電池を中間充電状
態で使用しつづけた場合、活物質中に存在する放電生成
物である硫酸鉛の結晶が粗大化する。その結果、電池の
充電受入性が低下し、電池の容量低下が急速に進行す
る。
【0020】好ましい本発明の実施形態において、この
ような硫酸鉛結晶の粗大化が回復不能になる以前の段階
で前記したようなSOC上昇制御の後に鉛蓄電池を過充
電することにより硫酸鉛結晶を強制的に活物質にさせる
ことにより、硫酸鉛結晶の粗大化とこれによる容量低下
を抑制することができる。
【0021】このような過充電はSOCを100%とし
た後に、0.1CA〜0.2CA程度の定電流で二次電
池容量の10〜30%程度に相当する電気量を充電する
ことによって行うことができる。また、このような過充
電を行う頻度としては使用する鉛蓄電池の特性によって
異なるが通常1ヶ月に1回程度で設定する。したがっ
て、例えば1日に1回の頻度でSOC上昇制御を行う場
合、SOC上昇制御の30回毎に1回の過充電を行えば
よい。SOC上昇制御の後にSOCはもともと上昇して
いるので、二次電池を過充電に必要な時間を削減するこ
とができ、極めて好都合である。
【0022】なお、本発明の実施の形態による給電シス
テムの構成例を図1に示したが、本発明の実施の形態で
記した動作を実現するものであれば良く、本発明は図1
に示した構成のものに限定されるものではない。
【0023】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の構成
によれば燃料電池等の発電手段と二次電池とを組み合わ
せた給電システムにおいて、負荷量が極端に低下した場
合において、発電手段からの給電を停止して二次電池単
独で給電を行うことにより、給電効率を高めることがで
きる。さらに、二次電池単独の給電において二次電池の
SOCを高く設定しているので、二次電池単独の給電時
間を長く設定することができる。また二次電池として鉛
蓄電池を用いた場合、定期的な過充電を行うことによっ
て、電池の容量低下を抑制でき、信頼性が高い、効率に
優れた給電システムを提供できることから、工業上、極
めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による給電システムの構成
を示す図
【符号の説明】
1 燃料電池 2 DC−DCコンバータ 3 インバータ 4 負荷 5 充電制御手段 6 二次電池 7 負荷計測手段 8 負荷変動パターン予測手段 9 SOC検出手段 10 燃料電池制御手段 11 スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮内 伸二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5G003 AA05 BA01 CA01 CA11 CC02 DA07 DA18 EA05 GB03 GB06 GC05 5H027 DD03 KK51 MM01 5H030 AA01 AS03 BB08 BB10 FF41 FF52

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電手段と二次電池とを備えて外部負荷
    に給電し、前記外部負荷の消費電力が前記発電手段の最
    大出力値以下に設定される特定出力値未満に相当する場
    合、前記発電手段により前記二次電池を充電するととも
    に、前記外部負荷に電力を供給し、前記外部負荷の消費
    電力が前記特定出力を上回ったとき、前記二次電池から
    前記外部負荷に出力を補う給電システムであって、 前記二次電池の充電状態(SOC)は前記発電手段から
    の電力を充電できるよう、中間充電状態で制御され、 前記外部負荷の消費電力が所定値以下に減少した場合
    に、前記発電手段の運転を停止するとともに、前記二次
    電池から前記外部負荷へ給電を行い、 前記外部負荷への消費電力の時間変化を計測し、その計
    測結果から消費電力の変動パターンを予測し、 前記変動パターンにおいて、前記外部負荷への消費電力
    が所定値以下に減少する時刻以前に前記SOCを上昇す
    るようSOC上昇制御を行うことを特徴とする給電シス
    テム。
  2. 【請求項2】 前記発電手段として燃料電池を用いるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の給電システム。
  3. 【請求項3】 前記発電手段の停止中において、前記S
    OCが所定値以下となった場合に、前記発電手段を起動
    して前記二次電池を充電して前記SOC上昇制御を行う
    ことを特徴とする請求項1もしくは2に記載の給電シス
    テム。
  4. 【請求項4】 前記発電手段として燃料電池を用いた場
    合に、燃料電池の起動後に燃料電池の最大出力で運転制
    御する請求項3に記載の給電システム。
  5. 【請求項5】 前記SOC上昇制御に引き続いて前記二
    次電池を過充電することを特徴とする請求項1、2、3
    もしくは4に記載の給電システム。
  6. 【請求項6】 前記過充電を前記SOC上昇制御の所定
    回数毎に行うことを特徴とする請求項5に記載の給電シ
    ステム。
JP2002135137A 2002-05-10 2002-05-10 給電システム Pending JP2003331930A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002135137A JP2003331930A (ja) 2002-05-10 2002-05-10 給電システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002135137A JP2003331930A (ja) 2002-05-10 2002-05-10 給電システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003331930A true JP2003331930A (ja) 2003-11-21

Family

ID=29697540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002135137A Pending JP2003331930A (ja) 2002-05-10 2002-05-10 給電システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003331930A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196264A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池発電装置
WO2007004732A1 (ja) * 2005-07-05 2007-01-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池システム及び交流インピーダンスの測定方法
JP2008047537A (ja) * 2006-08-17 2008-02-28 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池動作方法
JP2009077604A (ja) * 2007-09-25 2009-04-09 Toshiba Plant Systems & Services Corp 交流入力平準型電源システム
JP2010161073A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池の電力管理方法
KR101211080B1 (ko) 2004-06-15 2012-12-12 소니 가부시키가이샤 전원 장치 및 전자기기

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101211080B1 (ko) 2004-06-15 2012-12-12 소니 가부시키가이샤 전원 장치 및 전자기기
JP2006196264A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池発電装置
JP4681303B2 (ja) * 2005-01-12 2011-05-11 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池発電装置
WO2007004732A1 (ja) * 2005-07-05 2007-01-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池システム及び交流インピーダンスの測定方法
JP2007018741A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び交流インピーダンスの測定方法
US8889309B2 (en) 2005-07-05 2014-11-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and AC impedance measurement method
JP2008047537A (ja) * 2006-08-17 2008-02-28 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池動作方法
US8691455B2 (en) 2006-08-17 2014-04-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell system and method of operating the same
JP2009077604A (ja) * 2007-09-25 2009-04-09 Toshiba Plant Systems & Services Corp 交流入力平準型電源システム
JP2010161073A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池の電力管理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8410749B2 (en) Device and method for controlling the charging and discharging of a battery for supplying power from the battery and a fuel cell
CN100468849C (zh) 提高燃料电池电力***性能的方法和装置
CN103782475B (zh) 由铅蓄电池构成的电池组的刷新充电方法和充电装置
JP3892812B2 (ja) 電源装置
JP2013042627A (ja) 直流電源制御装置および直流電源制御方法
JP2003032890A (ja) 負荷電力制御装置
JP3470996B2 (ja) 燃料電池発電装置の操作方法
Wong et al. Charge regimes for valve-regulated lead-acid batteries: Performance overview inclusive of temperature compensation
WO2011051772A1 (ja) 直流電力供給装置、および直流電力供給システム
WO2015059873A1 (ja) 電力管理装置
JPS6121516A (ja) 燃料電池発電システム
JP2004120857A (ja) 電源装置
JP2003331930A (ja) 給電システム
JPH05182675A (ja) 燃料電池の出力制御方法
JPH0629029A (ja) 燃料電池の運転方法
JP2002058175A (ja) 独立型電源システム
KR20170022735A (ko) 에너지 저장 장치 및 관리 방법
JP2004129337A (ja) 無停電電源装置
JP4933465B2 (ja) 直流電源システムおよびその充電制御方法
JP4331473B2 (ja) 鉛蓄電池の充放電制御装置及び充放電制御方法
JP6865651B2 (ja) 分散型電源システム
JP2002315224A (ja) 燃料電池電源システムとその燃料電池電源システムが備えている二次電池の充電方法
JP4654262B2 (ja) 直流電源システムおよびその充電方法
CN112689933A (zh) 脉冲放电***
JP2003111291A (ja) 燃料電池発電システムに用いる二次電池の充電制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050112

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20050706

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070724

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20071120