燃料电池系统及其电流控制方法技术方案

燃料电池系统中，基于发电功率目标值控制从燃料电池中取出的电流时，将电流上限值设定为最适当值，尽可能地减少电压下降导致的运转停止。对规定的延迟时间(例如10秒)前的电流平均值加上规定的偏置值(例如2A)，设定电流上限值。基于发电功率目标值控制从燃料电池取出的电流时，比较电流值和电流上限值，控制电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池系统，尤其涉及控制从燃料电池取出的电流的技术。
技术介绍
家庭用的燃料电池系统(发电単元)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換器。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I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I:日本公开专利公报特开2006-309979
技术实现思路
专利技术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，导致运转停止的情況。 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結果。又，专利文献I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。 本专利技术鉴于上述情况，对从燃料电池取出的电流的上限值进行最合适的设定，尽可能地減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，本专利技术的燃料电池系统，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単元；和比较所述电流与电流上限值，限制所述电流的电流限制単元，且该燃料电池系统设有电流上限值设定単元，该电流上限值设定単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。专利技术的效果根据本专利技术，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，可減少电压下降导致的运转停止的情況。附图说明图I是显示本专利技术的ー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。具体实施例方式以下，对本专利技术的实施方式，进行详细说明。 图I是显示本专利技术的ー实施方式的燃料电池系统(发电単元)的示意性构成图。 家庭用的燃料电池系统(发电単元)构成为在系统框体I内包括制氢装置2、燃料电池3、功率调节器(PCS)4、热交換器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。省略图示，此外，制氢装置2还包括设于改性器的上游侧、将包含于改性前的烃系燃料的硫黄化合物采用吸着剂吸着去除或采用脱硫催化剂转换去除的脱硫器；和设于改性器的下游侧、将改性气体中的副产物CO通过转化催化剂与残留水蒸气反应转变为CO2和H2的CO转化反应器。 又，根据需要制氢装置2还可进一歩包括，将转化反应后的气体中稍许残存的CO以选择氧化催化剂在空气供给下选择性氧化转变为CO2的CO选择氧化器。燃料电池3为例如固体高分子形(PEFC)的燃料电池堆，由多个电池单元重叠构成。电池单元包括燃料极(阳极)、空气极(阴极)、配置在其间的电解质层(高分子的离子交换膜)。因此，燃料电池3向电解质层的一端侧的燃料极提供氢(富氢燃气)、向电解质层的另一端侧的空气极提供空气中的氧，通过氢和氧的电化学反应(发热反应)，产生直流功率。又，燃料电池3不限定于固体高分子形(PEFC)，也可为磷酸型(PAFC)、熔融碳酸盐型(MCFC)、固体氧化物型(SOFC)、或碱性电解质型(AFC)等的其他形式的燃料电池。功率调节器(PCS) 4用于取出燃料电池3产生的直流功率，还包括逆变器，将直流功率转换为交流功率，提供给家庭内的电器(负载)EI。又，功率调节器4附设有剰余功率加热器7，燃料电池3的发电功率超出电器EI的需要功率时，为防止反向功率流，将通过逆变器转换前的直流功率或转换后的交流功率的一部分提供至剰余功率加热器7，以消耗剩余功率。又，燃料电池3的发电功率不满足电器EI的需要功率时，将来自商用电カ系统CE的辅助功率提供至电器EI。热交換器5的一次侧构成燃料电池3冷却用的冷却水循环通路8的一部分，热交换器5的二次侧构成热水供应单元(热水存储单元)侧的热回收通路12的一部分，热交换器5回收燃料电池3产生的热与热水供应单元进行热交換。 热交換器5的一次侧的冷却水循环通路8中，水箱9内的水通过水泵10输送到燃料电池3的冷却器11，在此处升温后的水流到热交換器5的一次侧，与来自热水供应单元的水进行热交换后，返回水箱9内。省略图示，该冷却水也可用于制氢装置2内的CO转化反应器和CO选择氧化器中的发热反应的冷却。 又，热交換器5的二次侧的热回收通路12中配置所述剩余功率加热器7，消耗剰余功率吋，进行热回收，向制氢装置(改性器)2提供改性所需的水。 燃料电池系统(发电単元)还包括，根据电器EI的需要功率控制燃料电池3的发电功率的控制装置13。控制装置13由微计算机构成，包括CPU、ROM、RAM和输入输出接ロ坐寸o为了进行对应于电器EI的需要功率的控制，向控制装置13输入来自测量器14、15的信号。測量器14测定从燃料电池3提供给电器EI的供给功率，将供给功率的測定值输出到控制装置13。測量器15测定从商用功率系统CE提供给电器EI的辅助功率，辅助功率的測定值输出到控制装置13。电器EI的需要功率计算为供给功率和辅助功率之和。控制装置13对发电功率的控制通过如下控制来进行，通过燃料供给控制単元(泵和/或控制阀)16控制对制氢装置2的燃料供给量，以控制对燃料电池3的改性燃料的供给量，以及，通过空气供给控制単元(泵和/或控制阀)17控制对燃料电池3的空气的供给量来进行控制。实际上，另外，控制装置13还对制氢装置(改性器)2的改性用水的供给、对燃烧器6的燃料供给、对CO选择氧化器的空气供给、对各部的冷却水的供给等进行协调控制。 因此，控制装置13根据电器EI的需要功率，设定燃料电池3的发电功率目标值，由此(为了达到发电功率目标值)，通过控制燃料供给量、空气供给量等，控制燃料电池3的发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：水野环树，井深丈，
申请(专利权)人：吉坤日矿日石能源株式会社，
类型：发明
国别省市：