(57)【要約】【課題】スタンドアローン型の燃料電池発電システムの電力供給安定性を向上させる。【解決手段】燃料供給装置１から燃料供給を受けて発電する燃料電池２の出力電力をインバータ５で交流電力に変換して負荷器機Ｘに供給する燃料電池発電システムであって、燃料電池２から取り出す電流を調節する電流調節手段３と、インバータの入力電力の変動を測定し測定値として出力する変動検出手段６，７と、上記測定値の変動を抑制するように電流調節手段３と燃料供給装置１とを同期制御する制御手段とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給装置から燃料供給を受けて発電する燃料電池の出力電力をインバータで交流電力に変換して負荷器機に供給する燃料電池発電システムであって、
燃料電池から取り出す電流を調節する電流調節手段と、
前記インバータの入力電力の変動を測定し測定値として出力する変動検出手段と、
前記測定値の変動を抑制するように電流調節手段と燃料供給装置とを同期制御する制御手段と
を具備することを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
燃料供給装置と、
該燃料供給装置から供給される燃料に応じた電力を出力する燃料電池と、
該燃料電池の出力電流を電流指令に基づいて制御し充電電流として出力する充電器と、
該充電器から入力される電流を充電するバッテリと、
該バッテリの出力電力を交流電力に変換して負荷器機に供給するインバータと、
前記インバータの入力電力の変動を測定し測定値として出力する変動検出手段と、
前記測定値の変動を抑制するように充電器及び燃料供給装置を同期制御する制御手段と
を具備することを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項３】
変動検出手段は、インバータの入力電力の電流を電流値として測定する電流計またはインバータの入力電力の電圧値を測定する電圧計のいずれか一方または両方であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
燃料電池発電システムの中には、商用電力供給系統と連携することなく、単独で負荷器機に電力を供給するスタンドアローン型システムがある。このようなスタンドアローン型システムでは、燃料電池の出力電力を需要電力に対応させて制御することができないので、バッテリーを付加的に設け、このバッテリーによって需要電力に対する燃料電池の出力電力の不足分を補うことによって負荷器機に安定した電力を供給するようにしている。
【０００３】
すなわち、燃料電池への燃料供給の応答速度は需要電力の変動に対して緩慢であり、また燃料電池は燃料を改質器で改質して発電を行うので、燃料電池の出力電力の応答速度も需要電力の変動に対して緩慢であり、したがって燃料電池は、需要電力の急峻な変動に対して追従することができない。そこで、スタンドアローン型システムでは、このような需要電力の急峻な変動をバッテリーの出力電力によって補う構成を採用している。
【０００４】
しかしながら、このようなスタンドアローン型システムでは、燃料電池の出力電流は何等制御されることなく、単に需要電力に追従するように変動するので、比較的応答性良く変動する燃料電池の出力電流とこれに対して緩慢に変動する燃料電池への燃料の供給量とが符合せず、この結果、燃料電池の動作が安定しない。したがって、従来のスタンドアローン型システムでは、システム全体としての電力供給安定性が十分ではない。なお、このようなスタンドアローン型システムについては、例えば以下の公知文献に詳細が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３１２８９号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−２８４１０２号公報
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、スタンドアローン型の燃料電池発電システムの電力供給安定性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、燃料供給装置から燃料供給を受けて発電する燃料電池の出力電力をインバータで交流電力に変換して負荷器機に供給する燃料電池発電システムであって、燃料電池から取り出す電流を調節する電流調節手段と、インバータの入力電力の変動を測定し測定値として出力する変動検出手段と、測定値の変動を抑制するように電流調節手段と燃料供給装置とを同期制御する制御手段とを具備する構成を採用する。
【０００９】
第２の手段として、燃料供給装置と、該燃料供給装置から供給される燃料に応じた電力を出力する燃料電池と、該燃料電池の出力電流を電流指令に基づいて制御し充電電流として出力する充電器と、該充電器から入力される電流を充電するバッテリと、該バッテリの出力電力を交流電力に変換して負荷器機に供給するインバータと、インバータの入力電力の変動を測定し測定値として出力する変動検出手段と、測定値の変動を抑制するように充電器及び燃料供給装置を同期制御する制御手段とを具備する構成を採用する。
【００１０】
第３の手段として、上記第１の手段において、変動検出手段は、インバータの入力電力の電流を電流値として測定する電流計またはインバータの入力電力の電圧値を測定する電圧計のいずれか一方または両方であるという構成を採用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる燃料電池発電システムの一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本燃料電池発電システムの機能構成を示すブロック図である。この図において、符合１は燃料供給装置、２は燃料電池、３は充電器（電流調節手段）、４はバッテリ、５はインバータ、６は直流電圧計（変動検出手段）、７は直流電流計（変動検出手段）、８は燃料電池制御装置（制御手段）、またＸは負荷器機である。
【００１３】
燃料供給装置１は、燃料電池制御装置８から入力される燃料供給指令に応じた量（燃料供給量）の燃料及び空気を燃料電池２に供給する。燃料電池２は、上記燃料供給量に応じた電流を発生して充電器３に出力する。一般に、燃料電池には種々の方式のものが知られているが、本実施形態における燃料電池２は、特定方式に限定されるものではない。充電器３は、燃料電池２から供給される電流のうち、燃料電池制御装置８から入力される充電電流指令に応じた量の充電電流をバッテリ４に出力する。バッテリ４は、このようにして充電器３から入力される充電電流を直流電力として蓄電する一方、当該直流電力をインバータ５に供給する。
【００１４】
インバータ５は、バッテリ４から供給された直流電力を交流電力に変換して各種の負荷器機Ｘに供給する。直流電圧計６は、上記直流電力の電圧値を計測し、モニタ電圧として燃料電池制御装置８に出力するものである。直流電流計７は、上記直流電力の電流値を計測し、モニタ電流として燃料電池制御装置８に出力するものである。燃料電池制御装置８は、このようなモニタ電圧及びモニタ電流に基づいて上記燃料供給指令及び充電電流指令を同期生成することにより、燃料供給装置１及び充電器３を同期制御する。負荷器機Ｘは、特定の器機に限定されるものではないが、例えば店舗電灯や冷蔵庫あるいは各種の動力機器等々である。
【００１５】
次に、このように構成された本燃料電池発電システムの動作について詳しく説明する。
【００１６】
本燃料電池発電システムにおいて、インバータ５は各負荷器機Ｘが需要する総負荷電力量の交流電力を所定の商用周波数（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）かつ所定の商用電圧（実効値で１００Ｖ）で出力するように動作するが、このようなインバータ５の動作を実現するためには、交流電力の電力供給源であるバッテリ４に上記総負荷電力量に見合った直流電力を常時蓄電している必要がある。すなわち、各負荷器機Ｘに安定的に電力を供給するためには、バッテリ４に充電電流を供給している燃料電池２の電流生成量をバッテリ４から出力させる直流電力に応じてコントロールする必要がある。
【００１７】
このような必要に対して、本燃料電池発電システムの燃料電池制御装置８は、直流電圧計６から入力されるモニタ電圧及び直流電流計７から入力されるモニタ電流、つまり当該モニタ電圧及びモニタ電流から得られるバッテリ４の直流電力に基づいて燃料供給指令及び充電電流指令を同期生成し、燃料供給指令によって燃料供給装置１の燃料供給量を制御する一方、充電電流指令によって充電器３の充電電流を制御する、すなわち燃料供給装置１と充電器３とを同期制御するので、総負荷電力量に応じた電流を燃料電池２で生成してバッテリ４に充電させることが可能となり、よって総負荷電力量に応じた交流電力を安定的に各負荷器機Ｘに供給することが可能となる。
【００１８】
ここで、総負荷電力量の変動はモニタ電流により直接的に現れる。モニタ電圧の変動は、総負荷電力量の変動に対して緩慢である。したがって、モニタ電流のみに基づいて燃料供給指令及び充電電流指令を生成し、このように生成された燃料供給指令及び充電電流指令に基づいて燃料供給装置１及び充電器３を制御しても、総負荷電力量に応じた交流電力を十分安定して各負荷器機Ｘに供給することができる。なお、総負荷電力量の変動が緩慢であることを前提にすれば、つまり各負荷器機Ｘの負荷変動が緩慢な場合には、モニタ電圧のみに基づいて燃料供給指令及び充電電流指令を生成し、このように生成された燃料供給指令及び充電電流指令に基づいて燃料供給装置１及び充電器３を制御するようにしても良い。
【００１９】
さらに、燃料電池制御装置８は、上述したように燃料供給装置１及び充電器３を同期制御、つまりバッテリ４に充電する充電電流を増加させる必要があるときは、当該増加を指示する充電電流指令を生成すると共に燃料供給量の増加を指示する燃料供給指令を生成して、充電電流と燃料供給量とが常に同期して増加するように燃料供給装置１及び充電器３を制御し、バッテリ４に充電する充電電流を減少させる必要があるときには、当該減少を指示する充電電流指令を生成すると共に燃料供給量の減少を指示する燃料供給指令を生成して、充電電流と燃料供給量とが常に同期して減少するように燃料供給装置１及び充電器３を制御するので、燃料電池２は充電器３が要求する電流量に見合った量の燃料供給を受けることになり、したがって燃料電池２の動作効率が向上する。
【００２０】
なお、本発明は、燃料電池に燃料を供給する燃料供給装置と燃料電池の出力電流を調節する電流調節手段とを同期制御することを主旨とするものであり、これ以外の構成については種々の変更が考えられる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料供給装置から燃料供給を受けて発電する燃料電池の出力電力をインバータで交流電力に変換して負荷器機に供給する燃料電池発電システムであって、燃料電池から取り出す電流を調節する電流調節手段と、インバータの入力電力の変動を測定し測定値として出力する変動検出手段、測定値の変動を抑制するように電流調節手段と燃料供給装置とを同期制御する制御手段とを具備するので、燃料電池の動作が安定し、よって電力供給の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１……燃料供給装置
２……燃料電池
３……充電器（電流調節手段）
４……バッテリ
５……インバータ
６……直流電圧計（変動検出手段）
７……直流電流計（変動検出手段）
８……燃料電池制御装置（制御手段）
Ｘ……負荷器機
【図１】
2004327073.tif 000003