[发明专利]利用子电力调节部的燃料电池系统的控制装置和控制方法

说明书

本发明公开了利用子电力调节部的燃料电池系统的控制装置和控制方法。所述控制装置包括：将多个燃料电池堆中正常堆的输出供给至负载的主电力调节部；将多个燃料电池堆中的一个及以上的劣化堆的输出供给至负载的子电力调节部；改变每个燃料电池堆的输出连接对象的转换部；感测每个燃料电池堆的状态来控制转换部的控制部。能够使劣化堆的性能低下向正常堆的传播最小化，从而使整个燃料电池系统的寿命缩短和耐久性降低最小化，并另行对性能降低而劣化的燃料电池堆进行控制，以通过子电力调节部向子负载提供输出，从而高效地使用燃料电池系统，并且通过从燃料电池系统中分离出不能工作的堆，从而可以使整个燃料电池系统的寿命缩短和耐久性降低最小化。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统的控制装置和控制方法，特别地涉及利用子电力调节部的燃料电池系统的控制装置和控制方法。

背景技术

燃料电池堆(stack)是指为了获得期望的电力输出而将数十至数百张单位燃料电池叠层连接的构造。目前为了燃料电池系统的大容量化，须连接多个所述燃料电池堆。此时，多个堆是通过以串联、并联或串并联组合相互连接来使用，如果在相互连接的堆中至少一个堆发生问题而性能降低，则电流负载会集中于正常堆，从而存在对正常堆的寿命和耐久性产生致命影响的问题。

图1是用于说明劣化堆的性能低下传播至正常堆的示意图。在20A(安培)处具有50V(伏特)的工作电压的正常堆和在20A处具有40V的工作电压的劣化堆并联连接的状态下，如果加载40A的负载，则会发生电流集中于持久力相对较好的正常堆的现象。

如图1所示，正常堆在比40A/2＝20A更大的负载22A、45V的区域中工作，发热量增大，从而其寿命缩短，劣化堆在较小的负载18A、45V的区域中工作。即，在将各堆并联连接的情况下，堆的电压相等，并且根据堆的电流-电压曲线发生电流偏重。因此，在将各堆并联连接的情况下，若存在劣化堆，则电流负载偏重至正常堆，从而对正常堆的寿命和耐久性产生致命影响。

下述的现有技术文献中记载的专利文献公开了一种具有可调节的燃料电池系统阵列的电源设备，其在燃料电池系统处于不良状态或发生故障的情况下，利用转换将相应燃料电池系统从电源母线解除连接，并且将其他燃料电池系统连接至电源母线，从而向负载提供稳定电力。然而，下述的专利文献仅公开了将不良的或发生故障的燃料电池系统解除连接，并且连接其他燃料电池系统，而没有公开另行对性能降低而劣化的燃料电池堆进行控制以将其作为子负载的电力供给源来使用。

因此，需要这样的燃料电池系统的控制装置和方法：其将发生劣化的燃料电池堆从主电力调节部中分离，以使一部分堆的性能低下向其他正常堆的传播最小化，从而使整个燃料电池系统的寿命缩短和耐久性降低最小化，并且另行对性能降低而劣化的燃料电池堆进行控制，以通过子(Sub)电力调节部(PCS：Power Conditioning System)向子负载提供输出，从而高效地使用燃料电池系统。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)日本专利申请公表号：特表2005-526363。

发明内容

[技术问题]

为了解决现有技术中的上述问题而作出本发明，本发明所要解决的一个技术问题是提供一种利用子电力调节部的燃料电池系统的控制装置，其能够将发生劣化的燃料电池堆从主电力调节部中分离，以使一部分堆的性能低下向其他正常堆的传播最小化，从而使整个燃料电池系统的寿命缩短和耐久性降低最小化，并且另行对性能降低而劣化的燃料电池堆进行控制，以通过子(Sub)电力调节部(PCS：Power Conditioning System)向子负载提供输出，从而高效地使用燃料电池系统。