JP5740237B2 - 燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents
燃料電池システムおよびその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5740237B2 JP5740237B2 JP2011167459A JP2011167459A JP5740237B2 JP 5740237 B2 JP5740237 B2 JP 5740237B2 JP 2011167459 A JP2011167459 A JP 2011167459A JP 2011167459 A JP2011167459 A JP 2011167459A JP 5740237 B2 JP5740237 B2 JP 5740237B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- fuel cell
- power
- converter
- information
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
図1は本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを表す図である。この燃料電池システムは,燃料電池10,補助機構20,パワーコンディショナー30,AC−DCコンバータ41,DC−DCコンバータ42,切替部43,コントローラ50,記憶部51を有する。
燃料電池10(DC電力)→パワーコンディショナー30(AC)
→外部出力(負荷)(AC)
→AC−DCコンバータ41(DC)→補助機構20(DC)
燃料電池10(DC電力)
→パワーコンディショナー30(AC)→外部出力(負荷)(AC)
→DC−DCコンバータ42(DC)→補助機構20(DC)
一般的には,第1系統は「DC→AC→DC」と変換が2回あるため,全体的な変換効率が悪いようにも見える。しかし,AC−DCコンバータ41に入力される電圧は,一定(例えば,100V(200V))であるため,変換効率の良いAC−DCコンバータ41の設計,選定が比較的容易である(変換効率を一定とし易い)。
・パワーコンディショナー30への入力電圧および入力電力(燃料電池10からのDC11出力の電圧V,電力X11)と変換効率Y1との関係を表す第1の関係情報
・DC−DCコンバータ42への入力電圧および入力電力(燃料電池10からのDC12出力の電圧V,電力X12)と変換効率Y2との関係を表す第2の関係情報
・AC−DCコンバータ41への入力電力(パワーコンディショナー30からのAC2出力の電力X3)と変換効率Y3との関係を表す第3の関係情報
W1=(X1×Y1)−(X2/Y3) …式(1)
W2=(X1−X2/Y2)×Y1 …式(2)
V: 燃料電池10の電圧
X2: 補助機構20の消費電力
Y1: パワーコンディショナー30の変換効率
Y2: DC−DCコンバータ42の変換効率
Y3: AC−DCコンバータ41の変換効率
以下,変換効率Y2の算出の手法を説明する。
既述のように,DC−DCコンバータ42の変換効率Y2は,DC−DCコンバータ42に入力される電力,電圧(DC12出力の電圧V,電力X12)に依存する。ここで,第2の関係情報およびDC−DCコンバータ42からのDC2出力の電力X2に基づいて,変換効率Y2を算出できる。
以下,変換効率Y1の算出の手法を説明する。
既述のように,パワーコンディショナー30の変換効率Y1は,パワーコンディショナー30に入力される電力,電圧(DC11出力の電圧V,電力X11)に依存する。このため,第1の関係情報,電圧V,電力X11に基づいて,変換効率Y1を算出する。
以下,変換効率Y3の算出の手法を説明する。
既述のように,AC−DCコンバータ41の変換効率Y3は,AC−DCコンバータ41に入力される電力,電圧(AC2出力の電圧V1,電力X3)に依存する。ここで,変換効率Y2と同様に,第3の関係情報およびAC−DCコンバータ41からのDC2出力の電力X2に基づいて,変換効率Y3を算出できる。
出力W1>出力W2の場合,コントローラー50は,第1系統が選択されるように切替部43を制御する。即ち,燃料電池10の出力がパワーコンディショナー30に入力されて,DC−AC変換された後に,AC−DCコンバータ41でAC−DC変換される。その電力で補助機構20を駆動し,残った電力が外部出力(負荷)に供給される。
燃料電池システムの動作を説明する。図8は,燃料電池システムの動作手順の一例を表すフロー図である。
式(1),(2)に基づき,出力W1,W2を算出する。
例えば,燃料電池10の出力X1を1000W,補助機構20の消費電力X2を100Wとする。また,燃料電池10からの電圧Vを図2に示す電圧Vbとする。
燃料電池10の出力X1(1000W)がパワーコンディショナー30,DC−DCコンバータ42に出力X11,出力X12(895W,105W)として分配される。パワーコンディショナー30に導入された出力X11(895W)は変換効率Y1(例えば,90%)で変換され,出力W2は805Wとなる。
燃料電池10の出力X1(1000W)に対し,外部に出力される電力W2(805W)の比率,即ち,効率は80.5%となる。
燃料電池10の出力X1(1000W)は,すべてパワーコンディショナー30に導入される。パワーコンディショナー30で変換することで,燃料電池10の出力X1(1000W)*パワーコンディショナー30の変換効率Y1(0.89)=890Wとなる。即ち,先ほどよりも変換する電力が増加したため効率Y1が少し低下し89%となる。
次に燃料電池10の出力X1が低い場合を計算する。燃料電池10の出力X1が500Wで,補助機構20の消費電力X2を50Wとする。燃料電池10からの電圧Vを図2に示す電圧Vaとする。
燃料電池10の出力X1(500W)がパワーコンディショナー30,DC−DCコンバータ42に出力X11,出力X12(441W,59W)として分配される。パワーコンディショナー30に導入された出力X11(441W)は変換効率Y1(例えば,95%)で変換され,出力W2は419Wとなる。
燃料電池10の出力X1(500W)に対し,外部に出力される電力W2(419W)の比率,即ち,効率は83.8%となる。
燃料電池10の出力X1(500W)は,すべてパワーコンディショナー30に導入される。パワーコンディショナー30で変換することで,燃料電池10の出力X1(500W)*パワーコンディショナー30の変換効率Y1(0.96)=480Wとなる。即ち,先ほどよりも変換する電力が増加したため効率Y1が少し増加し96%となる。
出力W1,W2を比較し(ステップS12),その結果により,第1系統,第2系統(AC−DCコンバータ41,DC−DCコンバータ42)のいずれで補助機構20に電力を供給するかが切り替えられる(ステップS12〜S14)。
上記の事例1,2のようにW2>W1となる場合もあればW2<W1となる場合もあり,状況により切り替えることで,燃料電池システムを高効率で運転できる。
上記の制御に加えて,さらに効率を向上させるため,燃料電池10の電圧Vを電圧V0(効率点(パワーコンディショナー30の効率Y1が極大となる電圧))付近となるように制御できる。具体的には,燃料電池10の電圧Vが電圧V0の付近となるように,燃料の供給量を制御する(ステップS16〜S18)。即ち,「電圧V<電圧V0」のときに燃料の供給量を増加し,「電圧V>電圧V0」のときに燃料の供給量を減少させる。
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張,変更可能であり,拡張,変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
20 補助機構
21 空気ポンプ
22 燃料ポンプ
23 水ポンプ
30 パワーコンディショナー
41 AC−DCコンバータ
42 DC−DCコンバータ
43 切替部
50 コントローラ
51 記憶部
Claims (4)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する,燃料電池と,
前記燃料電池からの電力の一部を消費し,前記燃料電池の発電を補助する補助機構と,
前記燃料電池からのDC出力をAC出力に変換し,少なくとも一部を外部に供給するパワーコンディショナーと,
前記パワーコンディショナーからのAC出力の少なくとも一部をDC出力に変換するAC−DCコンバータと,
前記燃料電池からのDC出力の少なくとも一部を異なる電圧のDC出力に変換するDC−DCコンバータと,
前記パワーコンディショナー,前記AC−DCコンバータを経由する第1系統と,前記DC−DCコンバータを経由する第2系統との間で,前記燃料電池から前記補助機構への出力を切り替える切替部と,
を具備する燃料電池システムの制御方法であって,
前記パワーコンディショナーへの入力電圧および入力電力と変換効率との関係を表す第1の関係情報,前記DC−DCコンバータへの入力電圧および入力電力と変換効率との関係を表す第2の関係情報,前記AC−DCコンバータへの入力電力と変換効率との関係を表す第3の関係情報,前記燃料電池からの出力電圧情報,出力電力情報,および前記補助機構での消費電力情報,をそれぞれ準備する情報準備工程と,
前記情報準備工程で準備された前記第1の関係情報,前記第2の関係情報,前記第3の関係情報,前記燃料電池からの出力電圧情報,出力電力情報,および前記補助機構での消費電力情報に基づき,前記燃料電池の前記DC出力から前記外部に供給する前記AC出力へと変換する変換効率が高くなるように,前記切替部を制御する制御工程と,
を具備する,ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 - 前記燃料電池からの前記出力電圧情報に基づいて,前記燃料電池への燃料ガスの供給に対して調整を行なう工程をさらに具備し,
前記燃料電池の温度が所定範囲外のとき,前記燃料電池からの前記出力電圧情報に基づく前記燃料ガスの供給量に対する調整量が制限される
ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システムの制御方法。 - 燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する,燃料電池と,
前記燃料電池からの電力の一部を消費し,前記燃料電池の発電を補助する補助機構と,
前記燃料電池からのDC出力をAC出力に変換し,少なくとも一部を外部に供給するパワーコンディショナーと,
前記パワーコンディショナーからのAC出力の少なくとも一部をDC出力に変換するAC−DCコンバータと,
前記燃料電池からのDC出力の少なくとも一部を異なる電圧のDC出力に変換するDC−DCコンバータと,
前記パワーコンディショナー,前記AC−DCコンバータを経由する第1系統と,前記DC−DCコンバータを経由する第2系統との間で,前記燃料電池から前記補助機構への出力を切り替える切替部と,
を具備する燃料電池システムにおいて,
前記パワーコンディショナーへの入力電圧および入力電力と変換効率との関係を表す第1の関係情報,前記DC−DCコンバータへの入力電圧および入力電力と変換効率との関係を表す第2の関係情報,前記AC−DCコンバータへの入力電力と変換効率との関係を表す第3の関係情報を記憶する記憶部と,
前記第1〜第3の関係情報,前記燃料電池からの出力電圧情報,出力電力情報,および前記補助機構での消費電力情報に基づき,前記燃料電池の前記DC出力から前記外部に供給する前記AC出力へと変換する変換効率が高くなるように,前記切替部を制御する制御部と,
を具備することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記燃料電池の前記出力電圧情報に基づいて,前記燃料電池への燃料ガスの供給に対して調整を行なう第2の制御部をさらに具備し,
前記燃料電池の温度が所定範囲外のとき,前記第2の制御部は,前記燃料電池からの前記出力電圧情報に基づく前記燃料ガスの供給量に対する調整量が制限される
ことを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011167459A JP5740237B2 (ja) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011167459A JP5740237B2 (ja) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013030436A JP2013030436A (ja) | 2013-02-07 |
JP5740237B2 true JP5740237B2 (ja) | 2015-06-24 |
Family
ID=47787271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011167459A Expired - Fee Related JP5740237B2 (ja) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5740237B2 (ja) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE59912204D1 (de) * | 1998-04-17 | 2005-07-28 | Siemens Ag | Verfahren zum starten einer brennstoffzellenanlage sowie brennstoffzellenanlage |
JP4102572B2 (ja) * | 2002-02-13 | 2008-06-18 | 荏原バラード株式会社 | 燃料電池発電システム |
JP5033379B2 (ja) * | 2006-08-24 | 2012-09-26 | 株式会社Eneosセルテック | 燃料電池発電システムの起動方法 |
JP2008226594A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
KR100902507B1 (ko) * | 2007-04-17 | 2009-06-15 | 삼성전자주식회사 | 전력 조절장치 및 그 운영방법 |
JP2009043529A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Panasonic Corp | 燃料電池発電装置 |
JP2009110666A (ja) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム及びその制御方法 |
JP5076928B2 (ja) * | 2008-01-30 | 2012-11-21 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 |
JP5410729B2 (ja) * | 2008-10-08 | 2014-02-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃料電池システム及びその制御方法 |
CA2746184A1 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-10 | Panasonic Corporation | Fuel cell power generation system having fuel cell with impurity removal |
-
2011
- 2011-07-29 JP JP2011167459A patent/JP5740237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013030436A (ja) | 2013-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9124100B2 (en) | Power supply system, control device of power supply system, operation method of power supply system, and control method of power supply system | |
JP4791689B2 (ja) | 電源装置 | |
WO2006048978A1 (ja) | 電源装置 | |
WO2008047616A1 (fr) | Dispositif de commande de convertisseur | |
EP2763269B1 (en) | Energy control system, energy control device, and energy control method | |
JPWO2012169013A1 (ja) | 太陽光発電システムの運転制御装置 | |
JP2016039721A (ja) | 直流配電システム | |
KR100641127B1 (ko) | 계통 연계형 연료전지 시스템의 전원공급 제어장치 및 방법 | |
US7858249B2 (en) | Power supply apparatus and method for line connection type fuel cell system | |
JP5618816B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
JP5740237B2 (ja) | 燃料電池システムおよびその制御方法 | |
JP4552865B2 (ja) | 燃料電池システム | |
KR100664084B1 (ko) | 계통 연계형 연료전지 시스템의 전력변환 제어장치 및 방법 | |
JP6659736B2 (ja) | 発電システム、発電システムの制御方法、及び発電装置 | |
JP4769262B2 (ja) | ハイブリッド直流電源システム及び燃料電池車両 | |
KR101418423B1 (ko) | 연료 전지 스택 과부하 감지 시스템 및 그 방법 | |
JP5972526B2 (ja) | 燃料電池の発電制御装置、燃料電池発電システム、燃料電池の発電制御方法、およびプログラム | |
JP5790084B2 (ja) | 発電システム | |
JP2012249486A (ja) | 発電システム | |
WO2013046727A1 (ja) | 給電システムおよび給電システムの制御方法 | |
JP2003229153A (ja) | 燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法及び電力供給システム | |
KR100587710B1 (ko) | 전지 발전 시스템용 전력변환 시스템 제어 장치 | |
JP2023069176A (ja) | 充放電システム、及び、充放電システムの制御方法 | |
JP2015220209A (ja) | 燃料電池システムの運転方法、及び、燃料電池システム | |
JP2015050070A (ja) | 燃料電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140305 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20141029 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150108 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150203 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150324 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150414 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150427 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5740237 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |