[发明专利]燃料电池系统及其电流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，尤其涉及控制从燃料电池取出的电流的技术。

背景技术

家庭用的燃料电池系统(发电单元)一般构成为，包括:具有改性烃系燃料(例如城市燃气、LPG、灯油等)生成氢的改性器的制氢装置；由生成的氢和空气中的氧通过电化学反应产生直流功率的燃料电池(燃料电池堆)；取出燃料电池产生的直流功率，并转换为交流功率提供给家庭内的电器的功率调节器；回收燃料电池等产生的热与热水供应单元侧进行热交换的热交换器。

在这样的燃料电池系统中，已知有如下的方法：通过根据需要功率设定发电功率目标值，据此调整燃料供给量等，控制发电功率，并基于发电功率目标值控制从燃料电池取出的电流，又，对于从燃料电池取出的电流，与电流上限值比较来限制电流。

又，专利文献1中，当燃料电池的输出电压下降到燃料电池能够稳定发电的电压下限值时，限制从燃料电池取出的电流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本公开专利公报:特开2006-309979

发明内容

发明所要解决的问题

以往的燃料电池系统中，基于发电功率目标值控制从燃料电池取出的电流，但是会有发电功率目标值骤增导致从燃料电池取出的电流骤增时，根据I-V特性，燃料电池的输出电压骤减至小于燃料电池能够稳定发电的电压下限值，导致运转停止的情况。

因此，对于从燃料电池取出的电流，虽然设定了电流上限值进行限制，但是以往根据发电功率目标值设定电流上限值，在电流瞬间接近电流上限值时，无法防止电压下降超过电压下限值并导致运转停止的结果。

又，专利文献1中，燃料电池的输出电压下降到燃料电池能够稳定发电的电压下限值以下时，对从燃料电池取出的电流进行限制，但其是在燃料电池的电压下降发生以后进行控制的，因此无法事先对电压的下降进行防止。

本发明鉴于上述情况，对从燃料电池取出的电流的上限值进行最合适的设定，尽可能地减少电压下降导致的运转停止。

解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明的燃料电池系统，包括：基于发电功率目标值控制从燃料电池取出的电流的电流控制单元；和比较所述电流与电流上限值，限制所述电流的电流限制单元，且该燃料电池系统设有电流上限值设定单元，该电流上限值设定单元对规定的延迟时间前的电流平均值加上规定的偏置值来设定所述电流上限值。

发明的效果

根据本发明，通过将电流上限值设定为在规定的延迟时间前的电流平均值上加上规定的偏置值，对相对缓慢的发电功率目标值的变化不进行不必要的电流抑制，相对急剧的发电功率目标值的变化，通过迅速地将电流上限值更新为最合适值，可防止急剧的电流上升导致的电压下降，可减少电压下降导致的运转停止的情况。

附图说明

图1是显示本发明的一实施方式的燃料电池系统的示意性构成图。

图2是电流上限值设定的框图。

图3是电流上限值设定的说明图。

图4是电流上限值设定过程的流程图。

图5是电流控制过程的基本例的流程图。

图6是功率控制过程的其他实例的流程图。

图7是现有技术和本实施方式下的电流控制的时序图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式，进行详细说明。

图1是显示本发明的一实施方式的燃料电池系统(发电单元)的示意性构成图。

家庭用的燃料电池系统(发电单元)构成为在系统框体1内包括：制氢装置2、燃料电池3、功率调节器(PCS)4、热交换器5。

制氢装置2构成为以改性器为主体，该改性器采用改性催化剂将烃系燃料(例如城市燃气、LPG、灯油等)在水蒸气供给下通过改性生成氢(含有H₂、CO₂的富氢燃气)。还包括用于改性反应(吸热反应)的改性器加热用的燃烧器(バーナー)6，燃烧器6中，使燃料电池3的燃料极侧的废气(废气产生前为改性前的燃料)燃烧。