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JP6784641B2 - Power generator, control device and control program - Google Patents
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Description

本開示は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。 The present disclosure relates to power generation devices, control devices and control programs.

固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell(以下、SOFCと記す))のような燃料電池を備える発電装置は、発電を開始すると徐々に出力電流を増やし、発電電力を定格電力まで到達させる。 A power generation device equipped with a fuel cell such as a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC) gradually increases the output current when power generation is started, and brings the generated power to the rated power.

発電開始初期は燃料電池の内部抵抗が大きいため、出力電流を急激に増やすと、出力電圧が急激に下がり、燃料電池を劣化させてしまうことがある。 Since the internal resistance of the fuel cell is large at the beginning of power generation, if the output current is suddenly increased, the output voltage may drop sharply and the fuel cell may be deteriorated.

これを防ぐため、例えば特許文献1は、燃料電池の出力電圧を一定の電圧に保つ制御を行うことを提案している。 In order to prevent this, for example, Patent Document 1 proposes to control the output voltage of the fuel cell to be kept constant.

特開2002−184443号公報JP-A-2002-184443

燃料電池のような発電装置は、発電開始後、迅速に定格電力に到達することができることが望まれている。しかしながら、特許文献1のように燃料電池の出力電圧を一定に保つ制御を行うと、温度上昇による燃料電池の内部抵抗の減少に伴う出力電流の増加によって出力電力を増やせるだけである。この場合、内部抵抗の減少には時間がかかるため、発電装置が定格電力に到達するまでに時間がかかる。 It is desired that a power generation device such as a fuel cell can reach the rated power quickly after the start of power generation. However, when the output voltage of the fuel cell is controlled to be kept constant as in Patent Document 1, the output power can only be increased by increasing the output current due to the decrease in the internal resistance of the fuel cell due to the temperature rise. In this case, since it takes time to reduce the internal resistance, it takes time for the power generation device to reach the rated power.

本開示の目的は、発電開始後に定格電力に到達するまでの時間を低減することができる発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a power generation device, a control device, and a control program capable of reducing the time required to reach the rated power after the start of power generation.

本開示の一実施形態に係る発電装置は、燃料電池と、前記燃料電池の出力電圧を検出する電圧センサと、前記燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、前記出力電圧が最小制御電圧未満にならないように前記燃料電池を制御するパワーコンディショナと、前記最小制御電圧の情報を前記パワーコンディショナに提供する制御部と、を備える。前記最小制御電圧は、前記電流が増加するに従って減少する関数として表される。前記制御部は、前記燃料電池の内部抵抗の推定値に応じて、前記パワーコンディショナに提供する前記最小制御電圧を表す関数を切り替える。 The power generation device according to the embodiment of the present disclosure includes a fuel cell, a voltage sensor that detects the output voltage of the fuel cell, a current sensor that detects the output current of the fuel cell, and the output voltage is less than the minimum control voltage. It is provided with a power conditioner that controls the fuel cell so as not to become the above, and a control unit that provides information on the minimum control voltage to the power conditioner. The minimum control voltage is expressed as a function that decreases as the current increases. The control unit switches a function representing the minimum control voltage provided to the power conditioner according to an estimated value of the internal resistance of the fuel cell.

本開示の一実施形態に係る制御装置は、燃料電池と、前記燃料電池の出力電圧を検出する電圧センサと、前記燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、前記出力電圧が最小制御電圧未満にならないように前記燃料電池を制御するパワーコンディショナと、を備える発電装置を制御する。また、前記制御装置は、前記最小制御電圧の情報を前記パワーコンディショナに提供する。前記最小制御電圧は、前記電流が増加するに従って減少する関数として表される。前記制御装置は、前記燃料電池の内部抵抗の推定値に応じて、前記パワーコンディショナに提供する前記最小制御電圧を表す関数を切り替える。 The control device according to the embodiment of the present disclosure includes a fuel cell, a voltage sensor that detects the output voltage of the fuel cell, a current sensor that detects the output current of the fuel cell, and the output voltage is less than the minimum control voltage. A power conditioner for controlling the fuel cell and a power generation device including the fuel cell are controlled so as not to become. In addition, the control device provides the power conditioner with information on the minimum control voltage. The minimum control voltage is expressed as a function that decreases as the current increases. The control device switches a function representing the minimum control voltage provided to the power conditioner according to an estimated value of the internal resistance of the fuel cell.

本開示の一実施形態に係る制御プログラムは、燃料電池と、前記燃料電池の出力電圧を検出する電圧センサと、前記燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、前記出力電圧が最小制御電圧未満にならないように前記燃料電池を制御するパワーコンディショナと、を備える発電装置を制御する制御装置に、前記最小制御電圧の情報を前記パワーコンディショナに提供するステップと、前記燃料電池の内部抵抗の推定値に応じて、前記パワーコンディショナに提供する前記最小制御電圧を表す関数を切り替えるステップと、を実行させる。前記最小制御電圧は、前記電流が増加するに従って減少する関数として表される。 The control program according to the embodiment of the present disclosure includes a fuel cell, a voltage sensor that detects the output voltage of the fuel cell, a current sensor that detects the output current of the fuel cell, and the output voltage is less than the minimum control voltage. A step of providing information on the minimum control voltage to the power conditioner to a control device that controls a power generation device including a power conditioner that controls the fuel cell so as not to become the above, and an internal resistance of the fuel cell. The step of switching the function representing the minimum control voltage provided to the power conditioner according to the estimated value is executed. The minimum control voltage is expressed as a function that decreases as the current increases.

本開示の一実施形態に係る発電装置、制御装置及び制御プログラムによれば、発電開始後に定格電力に到達するまでの時間を低減することができる。 According to the power generation device, the control device, and the control program according to the embodiment of the present disclosure, it is possible to reduce the time required to reach the rated power after the start of power generation.

本開示の実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the power generation apparatus which concerns on embodiment of this disclosure. 最小制御電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the minimum control voltage. 図1のパワーコンディショナが燃料電池モジュールの出力電圧を制御する様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of how the power conditioner of FIG. 1 controls an output voltage of a fuel cell module. 内部抵抗の推定値に応じた最小制御電圧の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the minimum control voltage corresponding to the estimated value of the internal resistance. 最小制御電圧と、燃料電池モジュールの出力の電流・電圧特性とを示す図である。It is a figure which shows the minimum control voltage, and the current-voltage characteristic of the output of a fuel cell module. 本開示の実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the power generation apparatus which concerns on embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態に係る発電装置の構成の変形例を概略的に示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows typically the modification of the structure of the power generation apparatus which concerns on embodiment of this disclosure.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本開示の実施形態に係る発電装置の構成を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the power generation device according to the embodiment of the present disclosure will be described.

図1は、本開示の実施形態に係る発電装置1の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the power generation device 1 according to the embodiment of the present disclosure.

図1に示すように、本開示の実施形態に係る発電装置1は、貯湯タンク60と、負荷100と、商用電源(grid)200に接続される。また、図1に示すように、発電装置1は、外部からガス及び空気が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷100等に供給する。 As shown in FIG. 1, the power generation device 1 according to the embodiment of the present disclosure is connected to a hot water storage tank 60, a load 100, and a commercial power source (grid) 200. Further, as shown in FIG. 1, the power generation device 1 generates electric power by supplying gas and air from the outside, and supplies the generated electric power to the load 100 and the like.

図1に示すように、発電装置1は、制御部10と、記憶部12と、燃料電池モジュール20と、供給部30と、パワーコンディショナ40と、排熱回収処理部50と、循環水処理部52と、電流センサ70と、電圧センサ80とを備える。 As shown in FIG. 1, the power generation device 1 includes a control unit 10, a storage unit 12, a fuel cell module 20, a supply unit 30, a power conditioner 40, an exhaust heat recovery processing unit 50, and circulating water treatment. A unit 52, a current sensor 70, and a voltage sensor 80 are provided.

発電装置1は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、制御部10として少なくとも1つのプロセッサを含む。種々の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサは、単一の集積回路(IC)として、又は複数の通信可能に接続された集積回路IC及び/又はディスクリート回路(discrete circuits)として実現されてもよい。少なくとも1つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実現されることが可能である。 The power generation device 1 includes at least one processor as a control unit 10 in order to provide control and processing power for performing various functions, as described in more detail below. According to various embodiments, at least one processor may be implemented as a single integrated circuit (IC) or as multiple communicably connected integrated circuit ICs and / or discrete circuits. Good. At least one processor can be implemented according to various known techniques.

ある実施形態において、プロセッサは、1以上のデータ計算手続又は処理を実行するために構成された、1以上の回路又はユニットを含む。例えば、プロセッサは、1以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含むことにより、以下に説明する機能を実行してもよい。 In certain embodiments, a processor comprises one or more circuits or units configured to perform one or more data computation procedures or processes. For example, the processor may be one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processing devices, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or any of these devices or configurations. The functions described below may be performed by including combinations or combinations of other known devices or configurations.

制御部10は、記憶部12と、燃料電池モジュール20と、供給部30と、パワーコンディショナ40とに接続され、これらの各機能部をはじめとして発電装置1の全体を制御及び管理する。制御部10は、記憶部12に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、発電装置1の各部に係る種々の機能を実現する。制御部10から他の機能部に制御信号又は各種の情報などを送信する場合、制御部10と他の機能部とは、有線又は無線により接続されていればよい。制御部10が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。 The control unit 10 is connected to the storage unit 12, the fuel cell module 20, the supply unit 30, and the power conditioner 40, and controls and manages the entire power generation device 1 including each of these functional units. The control unit 10 acquires a program stored in the storage unit 12 and executes this program to realize various functions related to each unit of the power generation device 1. When a control signal or various kinds of information is transmitted from the control unit 10 to another function unit, the control unit 10 and the other function unit may be connected by wire or wirelessly. The control characteristic of the present embodiment performed by the control unit 10 will be further described later.

記憶部12は、制御部10から取得した情報を記憶する。また記憶部12は、制御部10によって実行されるプログラム等を記憶する。その他、記憶部12は、例えば制御部10による演算結果などの各種データも記憶する。さらに、記憶部12は、制御部10が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部12は、例えば半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部12は、光ディスクのような光学記憶装置としてもよいし、光磁気ディスクなどとしてもよい。 The storage unit 12 stores the information acquired from the control unit 10. Further, the storage unit 12 stores a program or the like executed by the control unit 10. In addition, the storage unit 12 also stores various data such as calculation results by the control unit 10. Further, the storage unit 12 will be described below assuming that the storage unit 12 can also include a work memory or the like when the control unit 10 operates. The storage unit 12 can be configured by, for example, a semiconductor memory, a magnetic disk, or the like, but is not limited to these, and can be any storage device. For example, the storage unit 12 may be an optical storage device such as an optical disk, or a magneto-optical disk or the like.

燃料電池モジュール20は、改質器22と、セルスタック24とを備えている。燃料電池モジュール20のセルスタック24は、供給部30から供給されるガス(燃料ガス)などを用いて発電し、発電した直流電力をパワーコンディショナ40に出力する。燃料電池モジュール20は、ホットモジュールとも呼ばれる。燃料電池モジュール20において、セルスタック24は、発電に伴い発熱する。本開示において、実際に発電を行うセルスタック24を、適宜、「燃料電池」と記す。また、本開示において、セルスタック24を含めた任意の機能部も、適宜、「燃料電池」と総称することがある。例えば、「燃料電池」としては、他に、単体のセル、又は燃料電池モジュールなどが挙げられる。 The fuel cell module 20 includes a reformer 22 and a cell stack 24. The cell stack 24 of the fuel cell module 20 generates electricity using gas (fuel gas) supplied from the supply unit 30, and outputs the generated DC power to the power conditioner 40. The fuel cell module 20 is also called a hot module. In the fuel cell module 20, the cell stack 24 generates heat as it generates electricity. In the present disclosure, the cell stack 24 that actually generates electricity is appropriately referred to as a "fuel cell". Further, in the present disclosure, any functional unit including the cell stack 24 may also be collectively referred to as a "fuel cell" as appropriate. For example, examples of the "fuel cell" include a single cell, a fuel cell module, and the like.

燃料電池モジュール20の出力部の内部抵抗は、燃料電池モジュール20の起動時は大きく、燃料電池モジュール20の温度が上昇するとともに小さくなる。また、燃料電池モジュール20の出力部の内部抵抗は、セルスタック24の経年劣化により大きくなる。 The internal resistance of the output unit of the fuel cell module 20 is large when the fuel cell module 20 is started, and decreases as the temperature of the fuel cell module 20 rises. Further, the internal resistance of the output unit of the fuel cell module 20 increases due to aged deterioration of the cell stack 24.

改質器22は、供給部30から供給されるガス及び改質水を用いて、水素及び/又は一酸化炭素を生成する。セルスタック24は、改質器22で生成された水素及び/又は一酸化炭素と、空気中の酸素とを反応させることにより、発電する。すなわち、本実施形態において、燃料電池のセルスタック24は、電気化学反応により発電する。なお、改質器22としては、前述の水蒸気改質を行う改質器を例示しているが、他の改質器として、酸素を含む空気等を用いて水素を生成する部分酸化改質(Partial Oxidation(POX))を行う改質器等であってもよい。 The reformer 22 produces hydrogen and / or carbon monoxide using the gas and reformed water supplied from the supply unit 30. The cell stack 24 generates electricity by reacting hydrogen and / or carbon monoxide generated in the reformer 22 with oxygen in the air. That is, in the present embodiment, the cell stack 24 of the fuel cell generates electricity by an electrochemical reaction. As the reformer 22, the reformer that performs the above-mentioned steam reforming is exemplified, but as another reformer, partial oxidation reforming that generates hydrogen using air containing oxygen or the like ( It may be a reformer or the like that performs Partial Oxidation (POX)).

以下、セルスタック24は、SOFC(固体酸化物型燃料電池)であるとして説明する。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック24はSOFCに限定されない。本実施形態に係るセルスタック24は、例えば固体高分子形燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell(PEFC))、りん酸形燃料電池(Phosphoric Acid Fuel Cell(PAFC))、及び溶融炭酸塩形燃料電池(Molten Carbonate Fuel Cell(MCFC))などのような燃料電池で構成してもよい。また、本実施形態において、セルスタック24は、例えば単体で700W程度の発電ができるものを4つ備えてもよい。この場合、燃料電池モジュール20は、全体として3kW程度の電力を出力することができる。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック24及び燃料電池モジュール20は、このような構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。例えば、本実施形態に係る燃料電池モジュール20は、セルスタック24を1つのみ備えるようにしてもよい。本実施形態において、発電装置1は、ガスを利用して発電を行う燃料電池を備えていればよい。したがって、例えば、発電装置1は、燃料電池として、セルスタック24ではなく、単に燃料電池セル1つのみを備えるものも想定できる。また、本実施形態に係る燃料電池は、例えばPEFCのように、モジュールのない燃料電池としてもよい。 Hereinafter, the cell stack 24 will be described as an SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). However, the cell stack 24 according to this embodiment is not limited to SOFC. The cell stack 24 according to the present embodiment includes, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), and a molten carbonate fuel cell (PAFC). It may be composed of a fuel cell such as Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC). Further, in the present embodiment, the cell stack 24 may be provided with four cell stacks 24 capable of generating about 700 W by themselves, for example. In this case, the fuel cell module 20 can output about 3 kW of electric power as a whole. However, the cell stack 24 and the fuel cell module 20 according to the present embodiment are not limited to such a configuration, and various configurations can be adopted. For example, the fuel cell module 20 according to the present embodiment may include only one cell stack 24. In the present embodiment, the power generation device 1 may include a fuel cell that generates power using gas. Therefore, for example, it can be assumed that the power generation device 1 includes only one fuel cell instead of the cell stack 24 as the fuel cell. Further, the fuel cell according to the present embodiment may be a fuel cell without a module, for example, PEFC.

供給部30は、ガス供給部32と、空気供給部34と、改質水供給部36とを備える。すなわち、供給部30は、セルスタック24にガス、空気、及び改質水を供給する。 The supply unit 30 includes a gas supply unit 32, an air supply unit 34, and a reformed water supply unit 36. That is, the supply unit 30 supplies gas, air, and reforming water to the cell stack 24.

ガス供給部32は、燃料電池モジュール20にガスを供給する。このとき、ガス供給部32は、制御部10からの制御信号に基づいて、燃料電池モジュール20に供給するガスの量を制御する。本実施形態において、ガス供給部32は、例えばガスラインによって構成することができる。またガス供給部32は、ガスの脱硫処理を行ってもよいし、ガスを予備的に加熱してもよい。ガスを加熱する熱源として、セルスタック24の排熱が利用されてもよい。ガスは、例えば、都市ガス、又はLPG等であるが、これらに限定されない。例えば、ガスは、燃料電池に応じて、天然ガス又は石炭ガスなどとしてもよい。本実施形態において、ガス供給部32は、セルスタック24が発電する際の電気化学反応に用いられる燃料ガスを供給する。 The gas supply unit 32 supplies gas to the fuel cell module 20. At this time, the gas supply unit 32 controls the amount of gas supplied to the fuel cell module 20 based on the control signal from the control unit 10. In the present embodiment, the gas supply unit 32 can be configured by, for example, a gas line. Further, the gas supply unit 32 may perform a gas desulfurization treatment or may preheat the gas. The exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for heating the gas. The gas is, for example, city gas, LPG, or the like, but is not limited thereto. For example, the gas may be natural gas, coal gas, or the like, depending on the fuel cell. In the present embodiment, the gas supply unit 32 supplies the fuel gas used for the electrochemical reaction when the cell stack 24 generates electricity.

空気供給部34は、燃料電池モジュール20に空気を供給する。このとき、空気供給部34は、制御部10からの制御信号に基づいて、燃料電池モジュール20に供給する空気の量を制御する。本実施形態において、空気供給部34は、例えば空気ラインによって構成することができる。また空気供給部34は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、燃料電池モジュール20に供給してもよい。空気を加熱する熱源として、セルスタック24の排熱が利用されてもよい。本実施形態において、空気供給部34は、セルスタック24が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。 The air supply unit 34 supplies air to the fuel cell module 20. At this time, the air supply unit 34 controls the amount of air supplied to the fuel cell module 20 based on the control signal from the control unit 10. In the present embodiment, the air supply unit 34 can be configured by, for example, an air line. Further, the air supply unit 34 may preheat the air taken in from the outside and supply it to the fuel cell module 20. The exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for heating the air. In the present embodiment, the air supply unit 34 supplies the air used for the electrochemical reaction when the cell stack 24 generates electricity.

改質水供給部36は、水蒸気を生成して燃料電池モジュール20に供給する。このとき、改質水供給部36は、制御部10からの制御信号に基づいて、燃料電池モジュール20に供給する水蒸気の量を制御する。本実施形態において、改質水供給部36は、例えば改質水ラインによって構成することができる。改質水供給部36は、セルスタック24の排気から回収された水を原料として水蒸気を生成してもよい。水蒸気を生成する熱源として、セルスタック24の排熱が利用されてもよい。 The reformed water supply unit 36 generates steam and supplies it to the fuel cell module 20. At this time, the reforming water supply unit 36 controls the amount of water vapor supplied to the fuel cell module 20 based on the control signal from the control unit 10. In the present embodiment, the reformed water supply unit 36 can be configured by, for example, a reformed water line. The reformed water supply unit 36 may generate steam from the water recovered from the exhaust gas of the cell stack 24 as a raw material. The exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for generating water vapor.

パワーコンディショナ40は、燃料電池モジュール20に接続される。パワーコンディショナ40は、セルスタック24が発電した直流電力を、交流電力に変換する。パワーコンディショナ40から出力される交流電力は、分電盤などを介して、負荷100に供給される。負荷100は、分電盤などを介して、パワーコンディショナ40から出力された電力を受電する。図1において、負荷100は、1つのみの部材として図示してあるが、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器とすることができる。また、負荷100は、分電盤などを介して、商用電源200から受電することもできる。 The power conditioner 40 is connected to the fuel cell module 20. The power conditioner 40 converts the DC power generated by the cell stack 24 into AC power. The AC power output from the power conditioner 40 is supplied to the load 100 via a distribution board or the like. The load 100 receives the electric power output from the power conditioner 40 via the distribution board or the like. Although the load 100 is shown as only one member in FIG. 1, it can be any number of various electric devices constituting the load. Further, the load 100 can also receive power from the commercial power source 200 via a distribution board or the like.

パワーコンディショナ40は、制御部10からの制御信号に基づいて、燃料電池モジュール20の出力電圧が最小制御電圧未満にならないように、燃料電池モジュール20を制御する。ここで、「最小制御電圧」は、セルスタック24が電圧低下によって劣化することを抑制するために設定されている電圧値である。最小制御電圧の情報は、制御部10によってパワーコンディショナ40に提供される。 The power conditioner 40 controls the fuel cell module 20 so that the output voltage of the fuel cell module 20 does not become less than the minimum control voltage based on the control signal from the control unit 10. Here, the "minimum control voltage" is a voltage value set to prevent the cell stack 24 from deteriorating due to a voltage drop. Information on the minimum control voltage is provided to the power conditioner 40 by the control unit 10.

排熱回収処理部50は、セルスタック24の発電により生じる排気から排熱を回収する。排熱回収処理部50は、例えば熱交換器等で構成することができる。排熱回収処理部50は、循環水処理部52及び貯湯タンク60に接続される。 The exhaust heat recovery processing unit 50 recovers exhaust heat from the exhaust generated by the power generation of the cell stack 24. The exhaust heat recovery processing unit 50 can be configured by, for example, a heat exchanger or the like. The exhaust heat recovery processing unit 50 is connected to the circulating water treatment unit 52 and the hot water storage tank 60.

循環水処理部52は、貯湯タンク60から排熱回収処理部50へ水を循環させる。排熱回収処理部50に供給された水は、排熱回収処理部50で回収された排熱によって加熱され、貯湯タンク60に戻る。排熱回収処理部50は、排熱を回収した排気を外部に排出する。また、上述のように、排熱回収処理部50で回収された熱は、ガス、空気、又は改質水の加熱などに用いることができる。 The circulating water treatment unit 52 circulates water from the hot water storage tank 60 to the waste heat recovery treatment unit 50. The water supplied to the exhaust heat recovery processing unit 50 is heated by the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery processing unit 50 and returns to the hot water storage tank 60. The exhaust heat recovery processing unit 50 discharges the exhaust that has recovered the exhaust heat to the outside. Further, as described above, the heat recovered by the waste heat recovery processing unit 50 can be used for heating gas, air, reformed water, or the like.

貯湯タンク60は、排熱回収処理部50及び循環水処理部52に接続される。貯湯タンク60は、燃料電池モジュール20のセルスタック24などから回収された排熱を利用して生成された湯を、貯えることができる。 The hot water storage tank 60 is connected to the waste heat recovery processing unit 50 and the circulating water treatment unit 52. The hot water storage tank 60 can store hot water generated by utilizing the exhaust heat recovered from the cell stack 24 of the fuel cell module 20 and the like.

電流センサ70は、セルスタック24がパワーコンディショナ40に出力する電流を検出する。電流センサ70は、例えばCT(Current Transformer)などにより構成することができる。しかしながら、電流センサ70は、CTに限定されず、電流を測定できる部材であれば、任意のものを採用することができる。例えば、電流センサ70は、ホール素子方式、ロゴスキー方式、又はゼロフラックス方式など原理に基づくものとしてもよい。電流センサ70は、制御部10に接続される。電流センサ70は、検出した電流に基づく信号を制御部10に送信する。この信号を受信することで、制御部10は、セルスタック24の出力電流を把握することができる。電流センサ70は、パワーコンディショナ40の内部に設けられていてもよい。 The current sensor 70 detects the current output by the cell stack 24 to the power conditioner 40. The current sensor 70 can be configured by, for example, a CT (Current Transformer) or the like. However, the current sensor 70 is not limited to CT, and any member that can measure the current can be adopted. For example, the current sensor 70 may be based on a principle such as a Hall element method, a Rogovski method, or a zero flux method. The current sensor 70 is connected to the control unit 10. The current sensor 70 transmits a signal based on the detected current to the control unit 10. By receiving this signal, the control unit 10 can grasp the output current of the cell stack 24. The current sensor 70 may be provided inside the power conditioner 40.

電圧センサ80は、セルスタック24がパワーコンディショナ40に出力する電圧を検出する。電圧センサ80は、制御部10に接続される。電圧センサ80は、検出した電圧に基づく信号を制御部10に送信する。この信号を受信することで、制御部10は、セルスタック24の出力電圧を把握することができる。電圧センサ80は、パワーコンディショナ40の内部に設けられていてもよい。 The voltage sensor 80 detects the voltage output by the cell stack 24 to the power conditioner 40. The voltage sensor 80 is connected to the control unit 10. The voltage sensor 80 transmits a signal based on the detected voltage to the control unit 10. By receiving this signal, the control unit 10 can grasp the output voltage of the cell stack 24. The voltage sensor 80 may be provided inside the power conditioner 40.

次に、制御部10の動作について説明する。 Next, the operation of the control unit 10 will be described.

制御部10は、最小制御電圧の情報を制御信号によってパワーコンディショナ40に提供(出力)する。パワーコンディショナ40は、制御部10から最小制御電圧の情報を受け取ると、燃料電池モジュール20の出力電圧が最小制御電圧未満にならないように、燃料電池モジュール20を制御する。 The control unit 10 provides (outputs) information on the minimum control voltage to the power conditioner 40 by a control signal. When the power conditioner 40 receives the information on the minimum control voltage from the control unit 10, the power conditioner 40 controls the fuel cell module 20 so that the output voltage of the fuel cell module 20 does not become less than the minimum control voltage.

制御部10は、電流センサ70から取得した燃料電池モジュール20の出力電流の情報をパワーコンディショナ40に提供する。制御部10は、電圧センサ80から取得した燃料電池モジュール20の出力電圧の情報をパワーコンディショナ40に提供する。パワーコンディショナ40は、燃料電池モジュール20の出力電流の情報を、電流センサ70から直接取得してもよい。パワーコンディショナ40は、燃料電池モジュール20の出力電圧の情報を、電圧センサ80から直接取得してもよい。 The control unit 10 provides the power conditioner 40 with information on the output current of the fuel cell module 20 acquired from the current sensor 70. The control unit 10 provides the power conditioner 40 with information on the output voltage of the fuel cell module 20 acquired from the voltage sensor 80. The power conditioner 40 may acquire information on the output current of the fuel cell module 20 directly from the current sensor 70. The power conditioner 40 may acquire information on the output voltage of the fuel cell module 20 directly from the voltage sensor 80.

図2に、最小制御電圧の一例を示す。図2に示すグラフは、横軸が燃料電池モジュール20の出力電流であり、縦軸が最小制御電圧である。図2に示すように、最小制御電圧は、燃料電池モジュール20の出力電流に依存して値が変わる。図2に示すように、最小制御電圧は、燃料電池モジュール20の出力電流が増加するに従って減少する関数として表すことができる。また、前記関数は、燃料電池モジュール20の出力電流が増加するに従って単調に減少するようにしてもよい。 FIG. 2 shows an example of the minimum control voltage. In the graph shown in FIG. 2, the horizontal axis is the output current of the fuel cell module 20, and the vertical axis is the minimum control voltage. As shown in FIG. 2, the value of the minimum control voltage changes depending on the output current of the fuel cell module 20. As shown in FIG. 2, the minimum control voltage can be expressed as a function that decreases as the output current of the fuel cell module 20 increases. Further, the function may be made to decrease monotonically as the output current of the fuel cell module 20 increases.

また、図2に示すように、最小制御電圧は、出力電流が所定の閾値であるIt未満のときは、出力電流に対する二次関数として減少し、出力電流が所定の閾値であるIt以上のときは、出力電流に対する一次関数として減少するようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 2, the minimum control voltage decreases as a quadratic function with respect to the output current when the output current is less than It, which is a predetermined threshold value, and when the output current is equal to or more than It, which is a predetermined threshold value. May be reduced as a linear function with respect to the output current.

図3に、発電装置1の発電開始時において、パワーコンディショナ40が、制御部10から取得した最小制御電圧に従って、燃料電池モジュール20の出力電圧を制御する様子の一例を示す。 FIG. 3 shows an example of how the power conditioner 40 controls the output voltage of the fuel cell module 20 according to the minimum control voltage acquired from the control unit 10 at the start of power generation of the power generation device 1.

図3において、符号110は、最小制御電圧を示す。符号121は、発電装置1の発電開始から時間t1が経過した時点における燃料電池モジュール20の出力の電流・電圧特性を示す。符号122は、発電装置1の発電開始から時間t2が経過した時点における燃料電池モジュール20の出力の電流・電圧特性を示す。符号123は、発電装置1の発電開始から時間t3が経過した時点における燃料電池モジュール20の出力の電流・電圧特性を示す。時間t1、t2、t3の関係は、t1<t2<t3であるとする。 In FIG. 3, reference numeral 110 indicates a minimum control voltage. Reference numeral 121 indicates the current-voltage characteristics of the output of the fuel cell module 20 when the time t1 has elapsed from the start of power generation of the power generation device 1. Reference numeral 122 indicates the current-voltage characteristics of the output of the fuel cell module 20 when the time t2 has elapsed from the start of power generation of the power generation device 1. Reference numeral 123 indicates the current-voltage characteristics of the output of the fuel cell module 20 when the time t3 has elapsed from the start of power generation of the power generation device 1. It is assumed that the relationship between the times t1, t2, and t3 is t1 <t2 <t3.

燃料電池モジュール20は、発電を開始すると徐々に温度が上昇するため、図3に示すように、時間がt1、t2、t3と経過するに従って、内部抵抗が小さくなっていく。すなわち、電流・電圧特性の傾きが小さくなっていく。 Since the temperature of the fuel cell module 20 gradually rises when power generation is started, as shown in FIG. 3, the internal resistance of the fuel cell module 20 decreases as the time elapses at t1, t2, and t3. That is, the slope of the current / voltage characteristics becomes smaller.

パワーコンディショナ40は、発電装置1が発電を開始すると、例えば定格電力のようなターゲットとなる発電電力まで発電装置1の出力電力を増加させるため、燃料電池モジュール20の出力電流を徐々に増加させる。 When the power generation device 1 starts power generation, the power conditioner 40 gradually increases the output current of the fuel cell module 20 in order to increase the output power of the power generation device 1 to the target power generation power such as the rated power. ..

発電開始から時間t1が経過した時点での燃料電池モジュール20の電流・電圧特性は、図3に示す電流・電圧特性121であるため、出力電流を電流I1まで増加させた時点で、燃料電池モジュール20の出力電圧は最小制御電圧と等しくなる。そのため、パワーコンディショナ40は、それ以上出力電流を増やさないように、燃料電池モジュール20を制御する。 Since the current / voltage characteristics of the fuel cell module 20 when the time t1 has elapsed from the start of power generation are the current / voltage characteristics 121 shown in FIG. 3, the fuel cell module is when the output current is increased to the current I1. The output voltage of 20 is equal to the minimum control voltage. Therefore, the power conditioner 40 controls the fuel cell module 20 so as not to increase the output current any more.

その後、発電開始から時間t2が経過すると、燃料電池モジュール20の内部抵抗の減少に伴って、燃料電池モジュール20の電流・電圧特性が、図3に示す電流・電圧特性122になる。この時点で、パワーコンディショナ40は、燃料電池モジュール20の出力電流をI2まで増やすように、燃料電池モジュール20を制御する。 After that, when the time t2 elapses from the start of power generation, the current-voltage characteristic of the fuel cell module 20 becomes the current-voltage characteristic 122 shown in FIG. 3 as the internal resistance of the fuel cell module 20 decreases. At this point, the power conditioner 40 controls the fuel cell module 20 so as to increase the output current of the fuel cell module 20 to I2.

また、その後、発電開始から時間t3が経過すると、燃料電池モジュール20の内部抵抗の更なる減少に伴って、燃料電池モジュール20の電流・電圧特性が、図3に示す電流・電圧特性123になる。この時点で、パワーコンディショナ40は、燃料電池モジュール20の出力電流をI3まで増やすように、燃料電池モジュール20を制御する。 After that, when the time t3 elapses from the start of power generation, the current-voltage characteristic of the fuel cell module 20 becomes the current-voltage characteristic 123 shown in FIG. 3 as the internal resistance of the fuel cell module 20 further decreases. .. At this point, the power conditioner 40 controls the fuel cell module 20 so as to increase the output current of the fuel cell module 20 to I3.

このように、パワーコンディショナ40は、燃料電池モジュール20の出力電圧が最小制御電圧未満にならないように、燃料電池モジュール20を制御する。これにより、電圧低下に起因するセルスタック24の劣化を抑制することができる。また、最小制御電圧は、一定値ではなく、燃料電池モジュール20の出力電流が増加するに従って減少する関数として表すことができる。これにより、パワーコンディショナ40は、燃料電池モジュール20の内部抵抗が減少し、燃料電池モジュール20の出力電流が増加するとともに、発電電力を迅速に増加させることができる。したがって、本実施形態によれば、発電装置1は、セルスタック24の劣化を抑制しつつ、発電開始後に定格電力に到達するまでの時間を低減することができる。 In this way, the power conditioner 40 controls the fuel cell module 20 so that the output voltage of the fuel cell module 20 does not become less than the minimum control voltage. As a result, deterioration of the cell stack 24 due to the voltage drop can be suppressed. Further, the minimum control voltage is not a constant value, but can be expressed as a function that decreases as the output current of the fuel cell module 20 increases. As a result, the power conditioner 40 can reduce the internal resistance of the fuel cell module 20, increase the output current of the fuel cell module 20, and rapidly increase the generated power. Therefore, according to the present embodiment, the power generation device 1 can reduce the time required to reach the rated power after the start of power generation while suppressing the deterioration of the cell stack 24.

[内部抵抗の推定]
制御部10は、燃料電池モジュール20の内部抵抗を推定し、内部抵抗の推定値に応じて、パワーコンディショナ40に提供する最小制御電圧を切り替えてもよい。これは、経年劣化などに起因して燃料電池モジュール20の内部抵抗が大きくなっていくことに対応するための動作である。
[Estimation of internal resistance]
The control unit 10 may estimate the internal resistance of the fuel cell module 20 and switch the minimum control voltage provided to the power conditioner 40 according to the estimated value of the internal resistance. This is an operation for dealing with an increase in the internal resistance of the fuel cell module 20 due to aged deterioration or the like.

図4に、燃料電池モジュール20の内部抵抗の推定値に応じた最小制御電圧の例を示す。図4においては、内部抵抗の推定値が6.8オーム、7.9オーム、9オーム、10.1オーム、及び11.2オームの場合の、最小制御電圧の例を示している。図4に示すように、同一の出力電流の値に対しては、内部抵抗の推定値が大きくなるに従って、最小制御電圧は小さくなる。図4に示すような燃料電池モジュール20の内部抵抗の推定値に応じた最小制御電圧は、記憶部12が記憶している。 FIG. 4 shows an example of the minimum control voltage according to the estimated value of the internal resistance of the fuel cell module 20. FIG. 4 shows an example of the minimum control voltage when the estimated values of internal resistance are 6.8 ohms, 7.9 ohms, 9 ohms, 10.1 ohms, and 11.2 ohms. As shown in FIG. 4, for the same output current value, the minimum control voltage decreases as the estimated value of the internal resistance increases. The storage unit 12 stores the minimum control voltage according to the estimated value of the internal resistance of the fuel cell module 20 as shown in FIG.

なお、図4に示している内部抵抗の推定値は、発電装置1の発電開始から十分な時間が経過し、発電が安定して燃料電池モジュール20の内部抵抗が十分下がった状態における内部抵抗の推定値である。 The estimated value of the internal resistance shown in FIG. 4 is the internal resistance in a state where a sufficient time has passed from the start of power generation of the power generation device 1, the power generation is stable, and the internal resistance of the fuel cell module 20 is sufficiently lowered. It is an estimated value.

内部抵抗の推定値に応じた最小制御電圧が選択されていると、燃料電池モジュール20の実際の内部抵抗が内部抵抗の推定値に等しい場合、発電開始から十分な時間が経過し、発電が安定している状態では、燃料電池モジュール20の出力電力は、最小制御電圧を下回らない。 When the minimum control voltage according to the estimated value of internal resistance is selected, if the actual internal resistance of the fuel cell module 20 is equal to the estimated value of internal resistance, a sufficient time has passed from the start of power generation and the power generation is stable. In this state, the output power of the fuel cell module 20 does not fall below the minimum control voltage.

図5に、燃料電池モジュール20の内部抵抗の推定値が6.8オームのときの最小制御電圧131と、燃料電池モジュール20の内部抵抗が6.8オームのときの電流・電圧特性132とを示す。 FIG. 5 shows the minimum control voltage 131 when the estimated value of the internal resistance of the fuel cell module 20 is 6.8 ohms and the current / voltage characteristic 132 when the internal resistance of the fuel cell module 20 is 6.8 ohms. Shown.

図5に示すように、発電開始から十分な時間が経過し、発電が安定している状態において、燃料電池モジュール20の実際の内部抵抗が6.8オームである場合、電流・電圧特性132は、燃料電池モジュール20の内部抵抗の推定値が6.8オームのときの最小制御電圧131を下回らない。 As shown in FIG. 5, when a sufficient time has passed from the start of power generation and the power generation is stable and the actual internal resistance of the fuel cell module 20 is 6.8 ohms, the current / voltage characteristic 132 is , The estimated value of the internal resistance of the fuel cell module 20 does not fall below the minimum control voltage 131 when it is 6.8 ohms.

制御部10は、発電開始から十分な時間が経過し、発電が安定している状態において、燃料電池モジュール20の出力電圧と、そのときの燃料電池モジュール20の出力電流における最小制御電圧とを比較する。制御部10は、出力電圧と最小制御電圧との関係が、
出力電圧―最小制御電圧<第1電圧閾値
との関係を満たす状態が、所定の時間以上継続した場合、内部抵抗は、現状の推定値より大きいと判定する。制御部10は、内部抵抗が現状の推定値より大きいと判定すると、現状の推定値よりも所定の値だけ大きい推定値の内部抵抗に応じた最小制御電圧を、パワーコンディショナ40に提供する。パワーコンディショナ40は、制御部10から新たに取得した最小制御電圧未満にならないように、燃料電池モジュール20の出力電圧を制御する。
The control unit 10 compares the output voltage of the fuel cell module 20 with the minimum control voltage in the output current of the fuel cell module 20 at that time in a state where a sufficient time has passed from the start of power generation and the power generation is stable. To do. In the control unit 10, the relationship between the output voltage and the minimum control voltage is determined.
When the state satisfying the relationship of output voltage-minimum control voltage <first voltage threshold value continues for a predetermined time or longer, it is determined that the internal resistance is larger than the current estimated value. When the control unit 10 determines that the internal resistance is larger than the current estimated value, the control unit 10 provides the power conditioner 40 with a minimum control voltage corresponding to the internal resistance of the estimated value which is larger than the current estimated value by a predetermined value. The power conditioner 40 controls the output voltage of the fuel cell module 20 so that the voltage does not fall below the minimum control voltage newly acquired from the control unit 10.

このように、制御部10は、燃料電池モジュール20の出力電圧から最小制御電圧を減算した値が第1電圧閾値未満の状態が所定の時間以上継続した場合は、内部抵抗の推定値を大きくする。これにより、発電装置1は、経年劣化によって燃料電池モジュール20の内部抵抗が大きくなった場合に、最小制御電圧の条件を緩和することで、発電装置1が発電開始後に定格電力に到達するまでの時間を低減することができる。 In this way, the control unit 10 increases the estimated value of the internal resistance when the value obtained by subtracting the minimum control voltage from the output voltage of the fuel cell module 20 is less than the first voltage threshold value continues for a predetermined time or longer. .. As a result, when the internal resistance of the fuel cell module 20 increases due to aged deterioration, the power generation device 1 relaxes the condition of the minimum control voltage until the power generation device 1 reaches the rated power after the start of power generation. Time can be reduced.

制御部10は、発電開始から十分な時間が経過し、発電が安定している状態において、燃料電池モジュール20の出力電圧と、そのときの燃料電池モジュール20の出力電流における最小制御電圧とを比較する。制御部10は、出力電圧と最小制御電圧との関係が、
出力電圧―最小制御電圧>第2電圧閾値
との関係を満たす状態が、所定の時間以上継続した場合、内部抵抗は、現状の推定値より小さいと判定する。制御部10は、内部抵抗が現状の推定値より小さいと判定すると、現状の推定値よりも所定の値だけ小さい推定値の内部抵抗に応じた最小制御電圧を、パワーコンディショナ40に提供する。パワーコンディショナ40は、制御部10から新たに取得した最小制御電圧未満にならないように、燃料電池モジュール20の出力電圧を制御する。
The control unit 10 compares the output voltage of the fuel cell module 20 with the minimum control voltage in the output current of the fuel cell module 20 at that time in a state where a sufficient time has passed from the start of power generation and the power generation is stable. To do. In the control unit 10, the relationship between the output voltage and the minimum control voltage is determined.
When the state of satisfying the relationship of output voltage-minimum control voltage> second voltage threshold value continues for a predetermined time or longer, the internal resistance is determined to be smaller than the current estimated value. When the control unit 10 determines that the internal resistance is smaller than the current estimated value, the control unit 10 provides the power conditioner 40 with a minimum control voltage corresponding to the internal resistance of the estimated value which is smaller than the current estimated value by a predetermined value. The power conditioner 40 controls the output voltage of the fuel cell module 20 so that the voltage does not fall below the minimum control voltage newly acquired from the control unit 10.

続いて、本実施形態に係る発電装置1が内部抵抗を推定する動作について図6のフローチャートを参照して説明する。発電装置1は、最初の起動時には、内部抵抗の推定値の初期値を有しているものとする。 Subsequently, the operation of the power generation device 1 according to the present embodiment for estimating the internal resistance will be described with reference to the flowchart of FIG. It is assumed that the power generation device 1 has an initial value of an estimated value of internal resistance at the first start-up.

発電装置1の制御部10は、発電装置1の起動後、発電装置1の発電が安定した状態になったか否かを判定する(ステップS101)。例えば、制御部10は、発電装置1の起動から所定の時間以上が経過したか否かで発電が安定した状態になったか否かを判定してよい。また、例えば、制御部10は、燃料電池モジュール20の出力電力が定格電力に達したか否かで発電が安定した状態になったか否かを判定してよい。 After starting the power generation device 1, the control unit 10 of the power generation device 1 determines whether or not the power generation of the power generation device 1 has become stable (step S101). For example, the control unit 10 may determine whether or not the power generation has become stable based on whether or not a predetermined time or more has elapsed from the start of the power generation device 1. Further, for example, the control unit 10 may determine whether or not the power generation has become stable based on whether or not the output power of the fuel cell module 20 has reached the rated power.

発電装置1の発電が安定した状態になっていない場合(ステップS101のNo)、制御部10は、ステップS101の判定を繰り返す。 When the power generation of the power generation device 1 is not in a stable state (No in step S101), the control unit 10 repeats the determination in step S101.

発電装置1の発電が安定した状態になっている場合(ステップS101のYes)、制御部10は、燃料電池モジュール20の出力電圧と、そのときの燃料電池モジュール20の出力電流における最小制御電圧とを比較する。制御部10は、出力電圧と最小制御電圧との関係が、
出力電圧―最小制御電圧<第1電圧閾値
との関係を満たす状態が、所定の時間以上継続しているか否かを判定する(ステップS102)。
When the power generation of the power generation device 1 is in a stable state (Yes in step S101), the control unit 10 determines the output voltage of the fuel cell module 20 and the minimum control voltage in the output current of the fuel cell module 20 at that time. To compare. In the control unit 10, the relationship between the output voltage and the minimum control voltage is determined.
It is determined whether or not the state satisfying the relationship of output voltage-minimum control voltage <first voltage threshold value continues for a predetermined time or longer (step S102).

ステップS102においてYesと判定した場合、制御部10は、内部抵抗の推定値を大きくする。すなわち、制御部10は、現状の推定値よりも所定の値だけ大きい推定値の内部抵抗に応じた最小制御電圧を、パワーコンディショナ40に提供する(ステップS103)。 If it is determined to be Yes in step S102, the control unit 10 increases the estimated value of the internal resistance. That is, the control unit 10 provides the power conditioner 40 with a minimum control voltage corresponding to the internal resistance of the estimated value that is larger than the current estimated value by a predetermined value (step S103).

ステップS102においてNoと判定した場合、制御部10は、燃料電池モジュール20の出力電圧と、そのときの燃料電池モジュール20の出力電流における最小制御電圧とを比較する。制御部10は、出力電圧と最小制御電圧との関係が、
出力電圧―最小制御電圧>第2電圧閾値
との関係を満たす状態が、所定の時間以上継続しているか否かを判定する(ステップS104)。
If No is determined in step S102, the control unit 10 compares the output voltage of the fuel cell module 20 with the minimum control voltage of the output current of the fuel cell module 20 at that time. In the control unit 10, the relationship between the output voltage and the minimum control voltage is determined.
It is determined whether or not the state satisfying the relationship of output voltage-minimum control voltage> second voltage threshold value continues for a predetermined time or longer (step S104).

ステップS104においてYesと判定した場合、制御部10は、内部抵抗の推定値を小さくする。すなわち、制御部10は、現状の推定値よりも所定の値だけ小さい推定値の内部抵抗に応じた最小制御電圧を、パワーコンディショナ40に提供する(ステップS105)。 If it is determined to be Yes in step S104, the control unit 10 reduces the estimated value of the internal resistance. That is, the control unit 10 provides the power conditioner 40 with a minimum control voltage corresponding to the internal resistance of an estimated value that is smaller than the current estimated value by a predetermined value (step S105).

ステップS104においてNoと判定した場合、制御部10は、内部抵抗の推定値を変更しない。 If No is determined in step S104, the control unit 10 does not change the estimated value of the internal resistance.

制御部10は、発電が安定している状態において、定期的に、ステップS102〜ステップS105の処理を実行してもよい。 The control unit 10 may periodically execute the processes of steps S102 to S105 in a state where the power generation is stable.

[制御装置を外部に有する構成]
本開示の実施形態は、図1に示す発電装置1の制御部10及び記憶部12に相当する機能ブロックを、発電装置1の外部に有する構成として実現することもできる。このような実施形態の一例を図7に示す。図7に示す例においては、発電装置1を外部から制御する制御装置2は、制御部10と、記憶部12とを備える。図7に示す制御装置2の制御部10及び記憶部12の機能は、図1に示す発電装置1の制御部10及び記憶部12の機能とそれぞれ同等である。
[Configuration with external control device]
The embodiment of the present disclosure can also be realized as a configuration in which the functional blocks corresponding to the control unit 10 and the storage unit 12 of the power generation device 1 shown in FIG. 1 are provided outside the power generation device 1. An example of such an embodiment is shown in FIG. In the example shown in FIG. 7, the control device 2 that controls the power generation device 1 from the outside includes a control unit 10 and a storage unit 12. The functions of the control unit 10 and the storage unit 12 of the control device 2 shown in FIG. 7 are equivalent to the functions of the control unit 10 and the storage unit 12 of the power generation device 1 shown in FIG. 1, respectively.

また、本開示の実施形態は、例えば、図7に示す制御装置2に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。 Further, the embodiment of the present disclosure can also be realized as, for example, a control program to be executed by the control device 2 shown in FIG. 7.

本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部及びステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。 Although the present invention has been described with reference to the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications and modifications are within the scope of the present invention. For example, the functions included in each functional part, each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of functional parts, steps, etc. can be combined or divided into one. It is possible. Further, each embodiment of the present invention described above is not limited to faithful implementation of each of the embodiments described above, and each feature may be combined or a part thereof may be omitted as appropriate. You can also do it.

以上の開示においては、本実施形態として、SOFCとするセルスタック24を備える発電装置1について説明した。しかしながら、上述したように、本実施形態に係る発電装置1は、SOFCを備えるものに限定されず、例えばモジュールのないPEFCなど、各種の燃料電池を備えるものとすることができる。本開示において「燃料電池」とは、例えば発電システム、発電ユニット、燃料電池モジュール、ホットモジュール、セルスタック、又はセルなどを意味する。 In the above disclosure, as the present embodiment, the power generation device 1 including the cell stack 24 as the SOFC has been described. However, as described above, the power generation device 1 according to the present embodiment is not limited to the one provided with SOFC, and may be provided with various fuel cells such as PEFC without a module. In the present disclosure, the "fuel cell" means, for example, a power generation system, a power generation unit, a fuel cell module, a hot module, a cell stack, a cell, or the like.

1 発電装置
2 制御装置
10 制御部
12 記憶部
20 燃料電池モジュール
22 改質器
24 セルスタック
30 供給部
32 ガス供給部
34 空気供給部
36 改質水供給部
40 パワーコンディショナ
50 排熱回収処理部
52 循環水処理部
60 貯湯タンク
70 電流センサ
80 電圧センサ
100 負荷
200 商用電源
1 Power generation device 2 Control device 10 Control unit 12 Storage unit 20 Fuel cell module 22 Reformer 24 Cell stack 30 Supply unit 32 Gas supply unit 34 Air supply unit 36 Remodeling water supply unit 40 Power conditioner 50 Exhaust heat recovery processing unit 52 Circulating water treatment unit 60 Hot water storage tank 70 Current sensor 80 Voltage sensor 100 Load 200 Commercial power supply

Claims (6)

燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する電圧センサと、
前記燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、
前記出力電圧が最小制御電圧未満にならないように前記燃料電池を制御するパワーコンディショナと、
前記最小制御電圧の情報を前記パワーコンディショナに提供する制御部と、を備え、
前記最小制御電圧は、前記出力電流が増加するに従って減少する関数として表され
前記制御部は、前記燃料電池の内部抵抗の推定値に応じて、前記パワーコンディショナに提供する前記最小制御電圧を表す関数を切り替える、発電装置。
With a fuel cell
A voltage sensor that detects the output voltage of the fuel cell and
A current sensor that detects the output current of the fuel cell and
A power conditioner that controls the fuel cell so that the output voltage does not fall below the minimum control voltage.
A control unit that provides information on the minimum control voltage to the power conditioner is provided.
The minimum control voltage is expressed as a function that decreases as the output current increases .
The control unit is a power generation device that switches a function representing the minimum control voltage provided to the power conditioner according to an estimated value of the internal resistance of the fuel cell .
請求項に記載の発電装置において、
前記最小制御電圧は、同一の前記出力電流の値に対し、前記内部抵抗の推定値が大きくなると小さい値となる、発電装置。
In the power generation device according to claim 1 ,
A power generation device in which the minimum control voltage becomes a smaller value when the estimated value of the internal resistance becomes larger than the same output current value.
請求項1又は2に記載の発電装置において、
前記制御部は、
前記出力電圧から前記最小制御電圧を減算した値が第1電圧閾値未満の状態が所定の時間以上継続した場合は、前記内部抵抗の推定値を大きくし、
前記出力電圧から前記最小制御電圧を減算した値が第2電圧閾値より大きい状態が所定の時間以上継続した場合は、前記内部抵抗の推定値を小さくする、発電装置。
In the power generation device according to claim 1 or 2 .
The control unit
When the value obtained by subtracting the minimum control voltage from the output voltage is less than the first voltage threshold value continues for a predetermined time or longer, the estimated value of the internal resistance is increased.
A power generation device that reduces the estimated value of the internal resistance when the value obtained by subtracting the minimum control voltage from the output voltage continues to be larger than the second voltage threshold value for a predetermined time or longer.
請求項1からのいずれか一項に記載の発電装置において、
前記最小制御電圧を表す関数は、前記出力電流が所定の閾値未満のときは前記出力電流に対する二次関数として減少し、前記出力電流が前記所定の閾値以上のときは前記出力電流に対する一次関数として減少する、発電装置。
In the power generation device according to any one of claims 1 to 3 .
The function representing the minimum control voltage decreases as a quadratic function with respect to the output current when the output current is less than a predetermined threshold value, and as a linear function with respect to the output current when the output current is equal to or more than the predetermined threshold value. Decrease, power generation equipment.
燃料電池と、前記燃料電池の出力電圧を検出する電圧センサと、前記燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、前記出力電圧が最小制御電圧未満にならないように前記燃料電池を制御するパワーコンディショナと、を備える発電装置を制御する制御装置であって、
前記最小制御電圧の情報を前記パワーコンディショナに提供し、
前記最小制御電圧は、前記出力電流が増加するに従って減少する関数として表され
前記燃料電池の内部抵抗の推定値に応じて、前記パワーコンディショナに提供する前記最小制御電圧を表す関数を切り替える、制御装置。
A fuel cell, a voltage sensor that detects the output voltage of the fuel cell, a current sensor that detects the output current of the fuel cell, and a power condition that controls the fuel cell so that the output voltage does not fall below the minimum control voltage. It is a control device that controls a power generation device equipped with
Information on the minimum control voltage is provided to the power conditioner.
The minimum control voltage is expressed as a function that decreases as the output current increases .
A control device that switches a function representing the minimum control voltage provided to the power conditioner according to an estimated value of the internal resistance of the fuel cell .
燃料電池と、前記燃料電池の出力電圧を検出する電圧センサと、前記燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、前記出力電圧が最小制御電圧未満にならないように前記燃料電池を制御するパワーコンディショナと、を備える発電装置を制御する制御装置に、
前記最小制御電圧の情報を前記パワーコンディショナに提供するステップと、
前記燃料電池の内部抵抗の推定値に応じて、前記パワーコンディショナに提供する前記最小制御電圧を表す関数を切り替えるステップと、を実行させ、
前記最小制御電圧は、前記出力電流が増加するに従って減少する関数として表される、制御プログラム。
A fuel cell, a voltage sensor that detects the output voltage of the fuel cell, a current sensor that detects the output current of the fuel cell, and a power condition that controls the fuel cell so that the output voltage does not fall below the minimum control voltage. To the control device that controls the power generation device equipped with
The step of providing the information of the minimum control voltage to the power conditioner , and
The step of switching the function representing the minimum control voltage provided to the power conditioner according to the estimated value of the internal resistance of the fuel cell is executed.
A control program in which the minimum control voltage is expressed as a function that decreases as the output current increases.
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