DE19620458B4 - Verfahren und System zur Steuerung einer Ausgangsgröße eines Brennstoffzellen-Strom- oder Spannungsgenerators - Google Patents

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Abstract

Abgabesteuersystem zur Steuerung einer Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators mit einer Brennstoffzelle, die einen Ausgangsgleichstrom erzeugt, wenn sie von einem Brennstoff-Reformer (1) mit Brenngas gespeist wird, wobei der Ausgangsgleichstrom durch eine Wechselrichtereinrichtung (3) in einen Ausgangswechselstrom, der einem Energiesystem zuzuführen ist, umgewandelt wird, mit
einem Ausgangssteuerungs-Regler (5) zur Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters (3) so nahe wie möglich auf den Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert der Wechselrichtereinrichtung (3) entspricht,
einer Stromsollwert-Berechnungseinheit (6) für die Aktualisierung eines Stromsollwerts auf der Grundlage des Ausgangssignals des Ausgangssteuerungs-Reglers (5), und
einer Wechselrichtereinrichtungs-Steuereinrichtung (7) zur Steuerung des Ausgangsstroms der Wechselrichtereinrichtung so nahe wie möglich auf den Stromsollwert, und
einer Ausgangskorrektureinrichtung (10), die auf der stromauf befindlichen Seite des Ausgangssteuerungs-Reglers (5) vorgesehen ist und zur Korrektur des Ausgangsstrom-Sollwerts der Wechselrichtereinrichtung (3) derart ausgelegt ist, daß die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle (2) bei einem maximal verfügbaren Ausgangsleistungswert der Brennstoffzelle in Abhängigkeit von dem Zustand der...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Strom- oder Spannungsgenerators mit einer Brennstoffzelle, der einen Gleichstrom oder eine Gleichspannung als Ausgangsgröße erzeugt, die mit Hilfe eines Inverters bzw. Wechselrichters in einen Ausgangswechselstrom, der einem Leistungs- oder Energiesystem zuzuführen ist, umwandelbar ist. Generell gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Ausgangsgröße, bei dem die Brennstoffzelle gegenüber einer Überlastung geschützt werden kann.
  • Damit ein Brennstoffzellen-Energiegeneratorsystem (Strom- oder Spannungsgeneratorsystem) als neue Form von Spannungsversorgungseinrichtungen mit verteilter Energie vollständig eingeführt werden kann, ist es erwünscht, die Spannung oder den Strom stabil zuzuführen und das Generatorsystem mit hohem Betriebswirkungsgrad zu betreiben. Aus diesem Grund wird im Falle eines Brennstoffzellen-Leistungsgeneratorsystems, das mit einem Energiesystem zusammenwirkt und mit diesem verkoppelt ist, eine Leistungsversorgung derart gesteuert, daß eine Gleichstromausgangsgröße einer Brennstoffzelle in eine Wechselstromausgangsgröße unter Steuerung auf konstante Ausgangsgröße mit Hilfe eines umgekehrten Wandlers (z. B. eines Inverters oder Wechselrichters) umgewandelt wird. Die in dieser Weise umgewandelte Wechselstromgröße wird in das Energiesystem eingespeist.
  • Aus der DE 43 22 765 C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Leistung einer elektrischen Antriebseinheit in einem Fahrzeug bekannt, die von einer im Fahrzeug angeordneten Brennstoffzelle mit elektrischer Energie versorgt wird. Ausgehend von einer Leistungsanforderung, die aus der Fahrpedalstellung ermittelt wird, wird der Luftmassenstrom, der zur Bereitstellung dieser Sollleistung seitens der Brennstoffzelle benötigt wird, berechnet und durch eine Regelung der Drehzahl eines in der Luftansaugleitung angeordneten Kompressors eingestellt. Der Leistungssollwert, der der Antriebseinheit zugeführt wird, wird derart korrigiert, dass nie mehr als die von der Brennstoffzelle momentan erzeugte Leistung durch die Antriebseinheit angefordert wird. Dieser Korrektur wird der tatsächlich gemessene Luftmassenstrom zugrunde gelegt.
  • Die JP 02301969 A offenbart ein Brennstoffzellensystem, bei dem eine Wasserstoffzufuhr einer erfassten Leistung angepasst werden soll. Das System sieht vor: Erfassen einer Lastleistung, Zuführen einer minimalen Menge an Brenngas an die Brennstoffzelle, die erforderlich ist, eine Leistung auszugeben, die der erfassten Lastleistung entspricht, und Senden eines Begrenzungswerts an einen Wechselrichter, der einen maximalen Strom angibt, den die Brennstoffzelle mit der momentan zugeführten Gasmenge ausgeben kann.
  • In 4 ist ein schematisches Blockschaltbild gezeigt, in dem ein herkömmliches Ausgangsgrößen- bzw. Abgabesteuersystem zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators dargestellt ist. Gemäß 4 reformiert ein Brennstoff-Reformer 1 Roh-Brennstoffe (z. B. natürliches Gas oder Erdgas) mit Hilfe von Wasserdampf für die Erzeugung eines Brennstoffgases bzw. Brenngases 1F. Das in dieser Weise durch den Brennstoff-Reformer 1 reformierte Brenngas 1F wird einer Brennstoffzelle 2 zugeführt. Die Brennstoffzelle 2 erhält das Brenngas 1F sowie reagierende Luft bzw. Reaktionsluft für die Erzeugung eines Gleichstrom-Ausgangsstroms IFC. Ein Wechselrichter 3 oder umkehrender Wandler wandelt den Ausgangsgleichstrom IFC in einen Ausgangswechselstrom Iout um. Die Ausgangsleistung Pout, die dem Ausgangswechselstrom Iout entspricht, wird einem nicht gezeigten Energie- oder Leistungssystem zugeführt. Das Ausgangs- bzw. Abgabesteuersystem weist folgende Komponenten auf: Ein Amperemeter 9 zur Messung des Stromwerts des Ausgangswechselstroms Iout des Wechselrichters 3, ein Wattmeter 8 für die Erfassung der Ausgangsleistung Pout, die dem Ausgangsstrom Iout entspricht; einen Abgabesteuerungs-Regler 5 zur Steuerung des durch das Wattmeter 8 erfaßten Werts Pout der abgegebenen Leistung so exakt wie möglich auf einen Abgabesollwert Ps, der durch eine Abgabeeinstelleinheit 4 erzeugt wird; eine Berechnungseinheit 6 zur Berechnung eines Stromsollwerts, die zur Aktualisierung eines Stromsollwerts auf der Grundlage des von dem Abgabesteuerungs-Regler 5 abgegebenen Ausgangssignals dient; und eine Steuereinrichtung 7 für den Wechselrichter 3 zur Steuerung des Stromwerts Iout des Ausgangswechselstroms des Wechselrichters 3 so exakt wie möglich auf den Strom-Sollwert Isc. Die Steuereinrichtung 7 enthält typischerweise eine kleinere ACR-Schleife (ACR minor loop) für die Verzögerungskompensation und eine mit Pulsbreitenmodulation arbeitende PWM-Steuerschaltung, so daß der Wechselrichter 3 einer Steuerung auf konstante Ausgangsgröße mit Bezugnahme auf den Abgabesollwert Ps unterzogen wird.
  • In 5 ist eine graphische Darstellung von typischen Kennlinien der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms, die mit einer Brennstoffzelle verknüpft sind, gezeigt. Wie in 5 durch eine Kurve 101 angezeigt ist, zeigt die Brennstoffzelle bekanntlich eine Kennlinie mit absinkender Ausgangsspannung bei zunehmendem Ausgangsstrom, selbst wenn sie mit ausreichenden Mengen von Brenngas und Reaktionsluft gespeist wird. Folglich tendiert die Ausgangsspannung dazu, abzusinken, wenn der Ausgangsstrom vergrößert wird. Gemäß 4 spricht der Wechselrichter 3 in dem Fall einer plötzlichen Zunahme des Ausgangssollwerts Ps sofort dadurch an, daß er die Brennstoffzelle 2 zur Erhöhung der Ausgangsleistung Pout auffordert. Auf Grund einer Verzögerung der Zunahme des Brenngases 1F, das von dem Brennstoff-Reformer 1 zugeführt wird und eine chemische Reaktion sowie eine Bewegung der Substanzen erfordert, ist es jedoch wahrscheinlich, daß die Brennstoffzelle 2 Leistung in einem Übergangszustand mit nicht ausreichendem Brenngas erzeugt. Demzufolge resultiert die Kennlinie mit deutlich fallender Ausgangsspannung gegenüber dem Ausgangsstrom, wie sie durch eine Kurve 102 in 5 dargestellt ist. Eine ähnlich abfallende Charakteristik tritt auch dann auf, wenn der Brennstoff-Reformer 1 Ausfallerscheinungen zeigt, was zu einer zeitweiligen Abnahme der Zuführung des Brenngases 1F führt.
  • Falls der Wirkungsgrad des Wechselrichters vernachlässigt wird, wird die Ausgangsleistung Pout des Brennstoffzellen-Leistungsgenerators generell als eine Zellenspannung, multipliziert mit dem Zellenstrom, ausgedrückt. Wenn z. B. angenommen ist, daß ein Brennstoffmangel an einem Punkt A auf der Kurve 101 (Pout = VA × IA), bei der die Brennstoffzelle normal arbeitet, auftritt, versucht der herkömmliche Brennstoffzellen-Leistungsgenerator, dessen Wechselrichter sich gemäß der Darstellung in 4 unter Steuerung mit konstanter Ausgangsgröße befindet, den Strom auf IB zu vergrößern, um den Abfall der Spannung VA auf VB zu kompensieren, wodurch die Ausgangsleistung Pout bei einem Punkt B auf der Kurve 102 konstant gehalten wird. Dies führt zu einer Verhaltens- oder Leistungskurve 103, die die Punkte A und B auf den beiden zuvor erläuterten Kurven miteinander verbindet, wobei die Kurve 103 den Brennstoffmangel widerspiegelt. Da die Stromdichte, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird, umso höher ist, je größer der Brennstoffmangel ist, kann ein Betrieb der Brennstoffzelle in dem zuvor beschriebenen Zustand dazu führen, daß die Leistungseigenschaften des Elektrodenkatalysators dadurch verschlechtert werden, daß seine Teilchen (Partikel) agglomerieren bzw. zusammenbacken oder andere Probleme auftreten. Als Ergebnis wird die Nutzlebensdauer der Brennstoffzelle verkürzt.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verhindern der Verschlechterung des Leistungsverhaltens der Brennstoffzelle, die durch einen Brennstoffmangel verursacht wird, zu schaffen, sowie einen Brennstoffzellen-Leistungsgenerator zu schaffen, der mit einem Ausgangs- oder Abgabesteuersystem ausgestattet ist, das zum Verhindern einer derartigen Verschlechterung des Leistungsverhaltens der Brennstoffzelle geeignet ist.
  • In Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Ausgangssteuersystem für die Steuerung des Ausgangs bzw. einer Ausgangsgröße eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators geschaffen, der eine Brennstoffzelle aufweist, die einen Ausgangsgleichstrom erzeugt, wenn sie von einem Brennstoff-Reformer mit einem Brenngas gespeist wird, wobei der Ausgangsgleichstrom durch einen Wechselrichter in einen Ausgangswechselstrom, der einem Energiesystem zuzuführen ist, umgewandelt wird, wobei das Ausgangssteuersystem aufweist:
    einen Ausgangssteuerungs-Regler für die Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters so nahe wie möglich auf den Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert des Wechselrichters entspricht,
    eine Berechnungseinheit für den Stromsollwert, die zur Aktualisierung eines Stromsollwerts auf der Grundlage des Ausgangssignals des Ausgangssteuerungs-Reglers dient, und
    eine Wechselrichter-Steuereinrichtung für die Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters so nahe wie möglich auf den Stromsollwert,
    wobei das Ausgangssteuersystem dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Ausgangskorrektureinrichtung aufweist, die auf der stromauf befindlichen Seite des Ausgangssteuerungs-Reglers angeordnet ist und zum Korrigieren des Ausgangsstroms-Sollwerts des Wechselrichters dient, derart, daß die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle bei einem maximal verfügbaren Ausgangsleistungswert der Brennstoffzelle in Abhängigkeit entweder von dem Zustand der Zuführung des Brenngases zu der Brennstoffzelle und/oder in Abhängigkeit von dem Zustand des Verbrauchs des Brenngases durch die Brennstoffzelle gehalten wird.
  • In diesem System wird die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle in ihrem maximal zur Verfügung stehenden Bereich der Ausgangsleistungswerte entsprechend der Strömungsrate des Brenngases oder derjenigen des Brennstoff-Abgases, das in die Brennstoffzelle fließt oder aus dieser herausfließt, gehalten. Falls aus irgendwelchen Gründen ein Brennstoffmangel auftritt, während sich der Brennstoffzellen-Leistungsgenerator auf der Basis des Ausgangsleistungs-Sollwerts in Betrieb befindet, erfaßt die Ausgangskorrektureinrichtung den Gasmangel und gibt einen korrigierten Ausgangsleistungs-Sollwert ab, um die Brennstoffzellen-Ausgangsgröße oder -Ausgangsleistung in dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungs-Wertebereich zu halten. Wenn der korrigierte Sollwert der Ausgangsleistung gegeben bzw. bereitgestellt ist, steuert der Ausgangssteuerungs-Regler den Ausgangswechselstrom des Wechselrichters so nahe wie möglich auf den Stromwert, der dem korrigierten Ausgangsleistungswert entspricht. Der in dieser Weise gesteuerte Zustand bleibt solange wirksam, bis der Brennstoffmangel beseitigt ist. Dies erlaubt es der Brennstoffzelle, Leistung stabil innerhalb ihres maximal verfügbaren Ausgangsleistungs-Wertebereichs zu erzeugen, wobei die nachteiligen Auswirkungen eines Brennstoffmangels vermieden werden.
  • Hierbei kann die Ausgangskorrektureinrichtung
    einen Brennstoff-Strömungsratendetektor, der auf der stromauf befindlichen Seite der Brennstoffzelle vorgesehen ist und zum Erfassen der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle strömenden Gases dient,
    eine Ausgangseinstelleinheit für die Einstellung eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle,
    eine Berechnungseinheit für die zur Verfügung stehende Ausgangsgröße, die zur Berechnung eines Stromwerts entsprechend dem maximal verfügbaren Ausgangswert der Brennstoffzelle auf der Grundlage der erfaßten Strömungsrate dient,
    eine Niedrigpegel-Wähleinrichtung für die Auswahl und Abgabe entweder des berechneten Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entspricht, oder einem Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist, und
    einen Ausgangskorrektur-Regler für die Abgabe eines Signals zur Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler aufweist, so daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle so nahe wie möglich auf den Ausgangsstromwert der Niedrigpegel-Wähleinrichtung gesteuert wird.
  • Die Ausgangskorrektureinrichtung stellt somit eine konstante Ausgangssteuerung bzw. Konstantabgabe-Steuerung für den Brennstoffzellen-Leistungsgenerator in Abhängigkeit von der Strömungsrate des Brenngases, das in die Brennstoffzelle fließt, bereit. Dies erlaubt es der Brennstoffzelle, Leistung stabil innerhalb ihres maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungs-Wertebereichs so lange zu erzeugen, bis die Zuführung des Brenngases von dem Brennstoff-Reformer in den normalen Zustand zurückkehrt, wodurch die nachteiligen Wirkungen eines Brenngasmangels vermieden werden.
  • Hierbei kann die Ausgangskorrektureinrichtung
    einen Brenngas-Strömungsratendetektor, der auf der stromab befindlichen Seite der Brennstoffzelle vorgesehen ist und zum Erfassen der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle herausfließenden Brennstoff-Abgases dient,
    eine Ausgangseinstelleinheit für die Einstellung eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle,
    eine Berechnungseinheit zur Berechnung der zur Verfügung stehenden Ausgangsgröße, die zur Berechnung eines Stromwerts entsprechend dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangswert oder Abgabewert der Brennstoffzelle auf der Grundlage der erfaßten Strömungsrate dient,
    eine Niedrigpegel- oder Minimalwert-Wähleinrichtung zur Auswahl und Abgabe entweder des berechneten, dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entsprechenden Stromwerts oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist, und
    einen Ausgangskorrektur-Regler für die Abgabe eines Signals zur Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler aufweist, so daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle so nahe wie möglich auf den Ausgangsstromwert der Minimalwert-Wähleinrichtung geregelt wird.
  • Die Ausgangskorrektureinrichtung stellt folglich eine Konstantabgabe-Steuerung bezüglich des Brennstoffzellen-Leistungsgenerators in Übereinstimmung mit der Strömungsrate des Brennstoff-Abgases, das aus der Brennstoffzelle ausströmt, bereit. Dies erlaubt es der Brennstoffzelle, Leistung stabil innerhalb ihres maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswertebereichs so lange zu erzeugen, bis die Zuführung des Brenngases von dem Brennstoff-Reformer zu dem normalen Wert zurückkehrt, wobei die nachteiligen Auswirkungen eines Brennstoffmangels vermieden werden.
  • Hierbei kann die Ausgangskorrektureinrichtung
    zwei Brenngas-Strömungsratendetektoren, die sowohl auf der stromauf befindlichen Seite als auch auf der stromab befindlichen Seite der Brennstoffzelle vorgesehen sind und zum Erfassen der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle fließenden Brenngases bzw. der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle herausströmenden Brennstoff-Abgases dienen,
    eine Berechnungseinheit, zur Berechnung des Brennstoffausnutzungsfaktors, die zur Berechnung eines Brennstoffausnutzungsfaktors auf der Grundlage der beiden erfaßten Strömungsratenwerte dient,
    eine Ausgangseinstelleinheit für die Einstellung eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle,
    eine Berechnungseinheit für die zur Verfügung stehende Ausgangsgröße, die an der stromauf befindlichen Seite der Brennstoffausnutzungsfaktor-Berechnungseinheit vorgesehen ist und zum Berechnen eines Stromwerts entsprechend dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswerts der Brennstoffzelle auf der Grundlage des berechneten Brennstoffausnutzungsfaktors dient,
    eine Niedrigpegel- oder Minimalwert-Wähleinrichtung zur Auswahl und Abgabe entweder des berechneten Stromwerts entsprechend dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher niedriger ist, und
    einen Ausgangskorrektur-Regler für die Abgabe eines Signals für die Korrektur des Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, an den Ausgangssteuerungs-Regler aufweist, so daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoff zelle so gut wie möglich auf den Ausgangsstromwert der Minimalwert-Wähleinrichtung geregelt wird.
  • Die Ausgangskorrektureinrichtung stellt folglich eine Konstantabgabe-Steuerung bezüglich des Brennstoffzellen-Leistungsgenerators in Abhängigkeit von dem Brennstoffausnutzungsfaktor bereit. Dies erlaubt es der Brennstoffzelle, Leistung stabil innerhalb ihres maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungs-Wertebereichs so lange zu erzeugen, bis die Zuführung des Brenngases von dem Brennstoff-Reformer in den normalen Zustand zurückkehrt, wobei die nachteiligen Wirkungen eines Brennstoffmangels vermieden werden.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators geschaffen, der eine Brennstoffzelle aufweist, die einen Ausgangsgleichstrom erzeugt, wenn sie von einem Brennstoff-Reformer mit Brenngas gespeist wird, wobei der Ausgangsgleichstrom durch einen Wechselrichter in einen Ausgangswechselstrom, der einem Energiesystem zuzuführen ist, unter Einsatz eines Ausgangssteuersystems umgewandelt wird, das
    einen Ausgangssteuerungs-Regler zur Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters so gut wie möglich auf den Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert des Wechselrichters entspricht,
    eine Stromsollwert-Berechnungseinheit zur Aktualisierung eines Stromsollwerts auf der Grundlage des Ausgangssignals des Ausgangssteuerungs-Reglers, und
    eine Wechselrichter-Steuereinrichtung zur Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters so gut wie möglich auf den Stromsollwert aufweist,
    wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
    Einstellen eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle,
    Erfassen der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle fließenden Brenngases oder de Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle herausfließenden Brennstoff-Abgases,
    Berechnen eines Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert der Brennstoffzelle entspricht, auf der Basis der erfaßten Strö mungsrate,
    Auswählen und Abgeben entweder des berechneten Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entspricht, oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist, und
    Abgeben eines Signals zur Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler, so daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle so nahe wie möglich auf den Ausgansgsstromwert der Niedrigpegel-Wähleinrichtung bzw. den ausgewählten Stromwert geregelt wird.
  • In Übereinstimmung mit einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators geschaffen, der eine Brennstoffzelle aufweist, die einen Ausgangsgleichstrom erzeugt, wenn sie von einem Brennstoff-Reformer mit Brenngas versorgt wird, wobei der Ausgangsgleichstrom durch einen Wechselrichter in einen Ausgangswechselstrom, der einem Energiesystem zuzuführen ist, unter Einsatz eines Ausgangssteuersystems umgewandelt wird, das
    einen Ausgangssteuerungs-Regler zur Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters so nahe wie möglich auf den Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert des Wechselrichters entspricht,
    eine Stromsollwert-Berechnungseinheit zur Aktualisierung eines Stromsollwerts auf der Grundlage des Ausgangssignals des Ausgangssteuerungs-Reglers, und
    eine Wechselrichtersteuereinrichtung zur Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters so nahe wie möglich auf den Stromsollwert, aufweist,
    wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:
    Einstellen eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle,
    Erfassen sowohl der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle fließenden Brenngases als auch der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle ausströmenden Brennstoff-Abgases,
    Berechnen des Brennstoffausnutzungsfaktors auf der Grundlage der Strömungs rate des in die Brennstoffzelle fließenden Brenngases und der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle herausströmenden Brennstoff-Abgases,
    Berechnen eines Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert der Brennstoffzelle entspricht, auf der Grundlage des berechneten Brennstoffausnutzungsfaktors,
    Auswählen und Abgeben entweder des berechneten Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entspricht, oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist, und
    Abgeben eines Signals zur Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler, so daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle so nahe wie möglich auf den Ausgangsstromwert der Minimalwert-Wähleinrichtung bzw. den ausgewählten Stromwert gesteuert wird.
  • Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch deutlicher.
  • 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, in dem ein Ausführungsbeispiel des Ausgangs- oder Abgabesteuersystems zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
  • 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels des Abgabesteuerungssystems zur Steuerung der Ausgangsgröße eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators gemäß der Erfindung,
  • 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Teils eines anderen Ausführungsbeispiels des Abgabesteuerungssystems zur Steuerung der Ausgangsgröße eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators gemäß der Erfindung,
  • 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines herkömmlichen Ausgangs- oder Abgabesteuerungssystems zur Steuerung der Ausgangsgröße eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators, und
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung von typischen Ausgangsspannungs/Ausgangsstrom-Kennlinien, die mit einer Brennstoffzelle verknüpft sind.
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele und ihre Abänderungen erläutert. Bei der nachfolgenden Beschreibung ist zu berücksichtigen, daß Komponenten und Teile, die die gleichen Bezugszeichen wie ihre Gegenstücke bei der zuvor erläuterten, herkömmlichen Ausführungsform tragen, funktionell gleich sind wie diese und nicht nochmals erläutert werden.
  • In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Ausgangs- oder Abgabesystems zur Steuerung der Ausgangsgröße bzw. Ausgangsleistung oder Abgabe eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators dargestellt, das eine Verkörperung der Erfindung bildet. Wie in 1 gezeigt ist, weist dieses Ausführungsbeispiel des Abgabesteuersystems eine Ausgangskorrektureinrichtung 10, einen Ausgangssteuerungs-Regler 5, eine Sollstrom-Berechnungseinheit 6 und eine Wechselrichter-Steuereinrichtung 7 auf. Die Ausgangskorrektureinrichtung 10 weist einen Brenngas-Strömungsratendetektor 14, eine Berechnungseinheit 11 zur Berechnung der verfügbaren Ausgangsgröße bzw. Ausgangsleistung, eine Abgabeeinstelleinheit 4, eine Niedrigpegel- oder Minimalwert-Wähleinrichtung 12, einen Stromdetektor 15 für die Brennstoffzelle 2, und einen Ausgangskorrektur-Regler 13 auf. Bei der Ausgangskorrektureinrichtung 10 erfaßt der Brenngas-Strömungsratendetektor 14 die Strömungsrate des Brenngases, das in die Brennstoffzelle 2 einströmt. Unter Vorgabe der in dieser Weise berechneten Brenngas-Strömungsrate Lf berechnet die Berechnungseinheit 11 zur Berechnung der verfügbaren Ausgangsgröße einen Stromwert, der einem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax entspricht, den die Brennstoffzelle 2 erzeugen kann, ohne unter Brennstoffmangel zu leiden. Die Minimalwert-Wähleinrichtung 12 wählt den errechneten Stromwert IFC.max, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax entspricht, oder den Stromwert IFC.s aus, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert Ps entspricht, der durch die Ausgangseinstelleinrichtung 4 eingestellt wurde, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist. Bei diesem Schritt werden mehrere Ausgangswerte, die den jeweiligen Ausgangsleistungswerten entsprechen, in der Ausgangseinstelleinheit 4 gespeichert. Wenn somit ein beliebiger Leistungswert, der in dem Bereich von 0 bis 100% auf der Basis des Ausgangsleistungs-Nennwerts liegt, in die Ausgangseinstelleinheit 4 eingegeben wird, wird der Stromwert, der dem eingegebenen Leistungswert entspricht, als ein Signal an die Minimalwert-Wähleinrichtung 12 angelegt. Der Ausgangskorrekturregler 13 vergleicht den ausgewählten, von der Minimalwert-Wähleinrichtung 12 abgegebenen Stromwert I12s mit einem Brennstoffzellen-Stromwert IFC, der durch den Stromdetektor 15 erfaßt wird. Der Ausgangskorrekturregler 13 speist dann den Ausgangssteuerungs-Regler 5 mit einem korrigierten Ausgangsleistung-Sollwert Psc für die Minimierung des Unterschieds zwischen den beiden verglichenen Werten. Der Ausgangskorrekturregler 5 steuert auch den Ausgangsleistungs-Sollwert Psc derart, daß der erfaßte Stromwert IFC mit einer konstanten Rate vergrößert oder verkleinert wird.
  • Bei diesem Abgabesteuersystem haben der Ausgangssteuerungs-Regler 5, die Sollstrom-Berechnungseinheit 6 und die Wechselrichter-Steuereinrichtung 7 jeweils den gleichen Aufbau wie ihre entsprechenden Gegenstücke bei dem herkömmlichen Ausgangs- bzw. Abgabesteuersystem. Die abgegebene Leistung Pout, die dem von dem Wechselrichter 3 abgegebenen Ausgangsstromwert Iout entspricht, wird durch das Wattmeter (Leistungsmesser) 8 erfaßt. Der Ausgangssteuerungs-Regler 5 gibt ein Signal ab, das die Sollstrom-Berechnungseinheit 6 zur Aktualisierung ihres aktuellen Sollwerts veranlaßt, so daß der durch das Wattmeter 8 erfaßte Leistungswert Pout so genau wie möglich auf den korrigierten Leistungssollwert Psc zu steuern. Der Stromdetektor 9 erfaßt den Ausgangs wechselstromwert Iout, der von dem Wechselrichter 3 abgegeben wird. Die Steuereinrichtung 7 für den Wechselrichter 3 steuert den Wechselrichter 3 derart, daß der durch den Stromdetektor 9 erfaßte Stromwert Iout so nahe wie möglich an den aktualisierten Stromsollwert Isc gebracht wird.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sei nun angenommen, daß die Strömungsrate des von dem Brennstoff-Reformer 1 abgegebenen Brenngases 1F aus irgend einem Grund abgesunken ist, während das Abgabesteuersystem eine Steuerung des Wechselrichters 3 auf der Grundlage des Ausgangsleistungs-Sollwerts Ps durchführt. In einem solchen Fall wird das Absinken der Strömungsrate des Brenngases sofort durch den Strömungsratendetektor 14 erfaßt, der den erfaßten Wert Lf abgibt. Unter Vorgabe des Werts Lf berechnet die Berechnungseinheit 11 den maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax auf der Grundlage des empfangenen Werts Lf. Der Stromwert IFC.max, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax entspricht, wird an die Minimalwert-Wähleinrichtung 12 abgegeben. Die Minimalwert-Wähleinrichtung 12 empfangt sowohl den Stromwert IFC.s, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert Ps entspricht, als auch den Stromwert IFC.max, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax entspricht, und wählt den zuletzt genannten Wert aus, da er der kleinere der beiden Werte ist. Bei Empfang des Stromwerts IFC.max von der Minimalwert-Wähleinrichtung 12 speist der Ausgangskorrekturregler 13 den Ausgangssteuerungs-Regler 5 mit einem korrigierten Ausgangsleistungs-Sollwert Psc, damit der Ausgangsstrom IFC der Brennstoffzelle 2 mit einem Stromwert gesteuert wird, der ohne einen Brennstoffmangel abgegeben werden kann. Als Ergebnis wird die Ausgangsgröße des Wechselrichters 3 in Übereinstimmung mit dem Ausgangsleistungs-Sollwert Psc, der durch einen Steuerabschnitt korrigiert wird, konstant gehalten, wobei der Steuerabschnitt den Ausgangssteuerungs-Regler 5, die Sollstrom-Berechnungseinheit 6 und die Wechselrichter-Steuereinrichtung 7 aufweist. Die Brennstoffzelle 2 erzeugt somit Leistung stabil innerhalb des Bereichs des maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswerts Pmax, ohne unter einem Brenngasmangel zu leiden, und zwar so lange, bis die Zuführung des Brenngases von dem Brennstoff-Reformer 1 auf normal bzw. normalen Zustand zurückkehrt.
  • Hierdurch wird eine Verschlechterung des Brennstoffzellenverhaltens, die von einem Brennstoffmangel herrühren würde, vermieden. Das gleiche Schema ist auch wirksam, wenn der Ausgangsleistungs-Sollwert Ps eine plötzliche Vergrößerung der Abgabe bezeichnet bzw. fordert.
  • Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • In 2 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels des Abgabesteuerungssystems zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei eine andere Art einer Ausgangskorrektureinrichtung enthalten ist. Die in 2 dargestellte Abänderung unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dahingehend, daß die Ausgangskorrektureinrichtung so aufgebaut ist, daß ein Strömungsratendetektor 24 die Strömungsrate 2F des Brennstoff-Abgases erfaßt, das aus der Brennstoffzelle 2 herausströmt, und daß eine die verfügbare Ausgangsgröße berechnende Berechnungseinheit 21 den Stromwert IFC.max entsprechend dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax der Brennstoffzelle auf der Grundlage der in dieser Weise berechneten Strömungsrate 2F des Abgases berechnet. Bei dieser Modifikation der Erfindung erfaßt die Ausgangskorrektureinrichtung 10 eine Verringerung der Strömungsrate 2F des Brennstoffabgases und gibt demgemäß einen Stromwert I12s entsprechend dem korrigierten Ausgangsleistungs-Sollsignal ab, um die Ausgangsgröße des Wechselrichters konstant zu halten. Die Brennstoffzelle 2 erzeugt folglich eine Leistung stabil innerhalb des Bereichs des maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswerts Pmax bis zur Rückkehr der Zuführung des Brenngases von dem Brennstoff-Reformer 1 in den Normalzustand, ohne an einem Brenngasmangel zu leiden. Dies verhindert auch eine Verschlechterung des Verhaltens der Brennstoffzelle, die von einem Brenngasmangel herrührt.
  • Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschreiben.
  • In 3 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels des Ausgangs- bzw. Abgabesteuersystems zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem noch eine andere Art einer Ausgangskorrektureinrichtung enthalten ist. Die Abänderung gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dahingehend, daß die Ausgangskorrektureinrichtung derart aufgebaut ist, daß sie zwei Strömungsratendetektoren 14 und 24 aufweist, die die Strömungsrate 1F des in die Brennstoffzelle 2 fließenden Brenngases bzw. Brenngases bzw. die Strömungsrate 2F des aus der Brennstoffzelle 2 herausfließenden Brennstoff-Abgases erfassen, daß eine Brennstoffausnutzungsfaktor-Berechnungseinheit 32 den Brennstoffausnutzungsfaktor der Brennstoffzelle 2 auf der Grundlage der erfaßten Strömungsratenwerte 1F und 2F berechnet; daß eine Berechnungseinheit 31 zur Berechnung der verfügbaren Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung den maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax der Brennstoffzelle 2 unter Heranziehung des in dieser Weise berechneten Brennstoffausnutzungsfaktors berechnet; und daß der in dieser Weise ermittelte, maximal zur Verfügung stehende Ausgangsleistungswert Pmax der Minimalwert-Wähleinrichtung 12 zugeführt wird. Bei dieser Ausgestaltung korrigiert die Ausgangskorrektureinrichtung 10 den Ausgangsleistungs-Sollwert Psc in Übereinstimmung mit dem Brennstoffausnutzungsfaktor der Brennstoffzelle 2 und hält die Ausgangsleistung des Wechselrichters 3 auf der Grundlage des korrigierten Ausgangsleistungs-Sollwerts Psc konstant. Die Brennstoffzelle 2 erzeugt folglich stabil eine Leistung innerhalb des Bereichs des Stromwerts IFC.max, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert Pmax entspricht, bis zur Rückkehr der Zuführung des Brenngases von dem Brennstoff-Reformer 1 zum Normalzustand, ohne an einem Brenngasmangel zu leiden. Dies stellt eine stabile Erzeugung der Leistung durch die Brennstoffzelle 2 sicher, wobei die Verschlechterung des Brennstoffzellen-Verhaltens, die von einem Brenngasmangel herrühren würde, verhindert wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, weist das Abgabesteuerungssystem zur Steuerung der Leistungsabgabe eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators gemäß der Erfindung eine Ausgangskorrektureinrichtung auf, die stromauf des Ausgangssteuerungs-Reglers an geordnet ist, der den Ausgangswert des Wechselrichters so nahe wie möglich auf den Stromwert regelt, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht. Der Ausgangsleistungs-Sollwert wird durch die Ausgangskorrektureinrichtung in Abhängigkeit von irgendeinem der drei Faktoren korrigiert: der Strömungsrate des Brenngases, das in die Brennstoffzelle fließt, der Strömungsrate des Brennstoff-Abgases, das aus der Brennstoffzelle ausströmt, und des Brenntoffausnutzungsfaktors der Brennstoffzelle, der auf der Grundlage der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle fließenden Brenngases und der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle herausströmenden Brennstoff-Abgases bestimmt wird. Hierdurch ist es möglich, den Ausgangsstrom der Brenntoffzelle innerhalb des Stromwertbereichs zu halten, der dem maximal verfügbaren Ausgangsleistungswert entspricht, wobei berücksichtigt bzw. verfolgt wird, wie das Brenngas zu der Brennstoffzelle geführt oder von dieser verbraucht wird. Selbst wenn daher aus irgendeinem Grund ein Brenngasmangel auftritt, während sich der Brennstoffzellen-Leistungsgenerator auf der Basis des Ausgangsleistungs-Sollwerts in Betrieb befindet, erzeugt die Brenntoffzelle demzufolge stabil Ströme innerhalb des Bereichs des Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entspricht, ohne von einem Brenngasmangel betroffen zu sein. Dies verhindert eine Verschlechterung des Verhalten der Brennstoffzelle, die durch einen Brenngasmangel hervorgerufen würde und herkömmlicherweise eine Brennstoffzelle negativ betroffen hat. Gemäß den beschriebenen Ausgestaltungen wird mit der Erfindung ein Brennstoffzellen-Leistungsgenerator geschaffen, der mit einem Abgabesteuersystem ausgestattet ist, das imstande ist, einen vorzeitigen Abfall der Lebensdauer einer Brennstoffzelle zu vermeiden.
  • Der beschriebene Brennstoffzellen-Leistungsgenerator weist somit ein Abgabesteuersystem zum Verhindern einer Verschlechterung des Brennstoffzellenverhaltens aufgrund eines Brenngasmangels auf. Der Brennstoffzellen-Leistungsgenerator weist einen Brennstoff-Reformer (1), eine Brennstoffzelle (2), einen Wechselrichter (3) und ein Abgabesteuersystem auf. Das Abgabesteuersystem enthält einen Ausgangssteuerungs-Regler (5) zur Steuerung der Ausgangsleistung des Wechselrichters (3) so gut wie möglich auf einen Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, eine Sollstrom-Berechnungseinheit (6), eine Wechselrichter-Steuereinrichtung (7) und einen Ausgangskorrekturabschnitt (10). Der Ausgangskorrekturabschnitt (10) enthält eine Berechnungseinheit (1) zur Berechnung des maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswerts der Brennstoffzelle (2) auf der Basis der erfaßten Strömungsrate des in die Brennstoffzelle (2) strömenden Gases oder des aus der Brennstoffzelle (2) ausströmenden Brennstoff-Abgases, eine Minimalwert-Wähleinrichtung (12) zur Auswahl des niedrigeren Werts aus dem berechneten, maximal verfügbaren Ausgangsleistungswert oder dem Ausgangsleistungs-Sollwert, und einen Ausgangskorrekturregler (13) für die Speisung des Ausgangssteuerungs-Reglers (5) mit einem Signal zur Korrektur des Ausgangsleistungs-Sollwerts, damit der erfaßte Ausgangsstrom der Brennstoffzelle (2) so gut wie möglich auf den Stromwert gesteuert wird, der dem von der Minimalwert-Wähleinrichtung (12) abgegebenen Stromwert entspricht.

Claims (6)

  1. Abgabesteuersystem zur Steuerung einer Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators mit einer Brennstoffzelle, die einen Ausgangsgleichstrom erzeugt, wenn sie von einem Brennstoff-Reformer (1) mit Brenngas gespeist wird, wobei der Ausgangsgleichstrom durch eine Wechselrichtereinrichtung (3) in einen Ausgangswechselstrom, der einem Energiesystem zuzuführen ist, umgewandelt wird, mit einem Ausgangssteuerungs-Regler (5) zur Steuerung des Ausgangsstroms des Wechselrichters (3) so nahe wie möglich auf den Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert der Wechselrichtereinrichtung (3) entspricht, einer Stromsollwert-Berechnungseinheit (6) für die Aktualisierung eines Stromsollwerts auf der Grundlage des Ausgangssignals des Ausgangssteuerungs-Reglers (5), und einer Wechselrichtereinrichtungs-Steuereinrichtung (7) zur Steuerung des Ausgangsstroms der Wechselrichtereinrichtung so nahe wie möglich auf den Stromsollwert, und einer Ausgangskorrektureinrichtung (10), die auf der stromauf befindlichen Seite des Ausgangssteuerungs-Reglers (5) vorgesehen ist und zur Korrektur des Ausgangsstrom-Sollwerts der Wechselrichtereinrichtung (3) derart ausgelegt ist, daß die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle (2) bei einem maximal verfügbaren Ausgangsleistungswert der Brennstoffzelle in Abhängigkeit von dem Zustand der Zuführung des Brenngases zu der Brennstoffzelle (2) und/oder in Abhängigkeit von dem Zustand des Verbrauchs des Brenngases durch die Brennstoffzelle gehalten wird.
  2. Abgabesteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangskorrektureinrichtung (10) einen Brenngas-Strömungsratendetektor (14), der auf der stromauf befindlichen Seite der Brennstoffzelle (2) vorgesehen ist und zum Erfassen der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle fließenden Brenngases dient, eine Ausgangseinstelleinheit (4) zur Einstellung eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle (2); eine Berechnungseinheit (11) zur Berechnung einer verfügbaren Abgabe, die zum Berechnen eines Stromwerts entsprechend dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangswert der Brennstoffzelle (2) auf der Grundlage der erfaßten Strömungsrate dient, eine Niedrigpegel- bzw. Minimalwert-Wähleinrichtung (12) zur Auswahl und Abgabe entweder des berechneten Stromwerts, der dem maximal verfügbaren Ausgangsleistungswert entspricht, oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist, und einen Ausgangskorrekturregler (13) für die Abgabe eines Signals zur Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler (5) derart aufweist, daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle so nahe wie möglich auf den von der Minimalwert-Wähleinrichtung (12) abgegebenen Stromwert geregelt wird.
  3. Abgabesteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangskorrektureinrichtung einen Strömungsratendetektor (24) für die Brenngas-Strömungsrate, der auf der stromab befindlichen Seite der Brennstoffzelle (2) vorgesehen ist und zum Erfassen der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle herausfließenden Brennstoff-Abgases dient, eine Ausgangseinstelleinheit (4) zur Einstellung eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle (2), eine Berechnungseinheit (21) zur Berechnung der verfügbaren Ausgangsgröße, die zur Berechnung eines dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangswert der Brennstoffzelle (2) entsprechenden Stromwerts auf der Grundlage der erfaßten Strömungsrate dient, eine Niedrigpegel- oder Minimalwert-Wähleinrichtung (12) zur Auswahl und Abgabe entweder des berechneten Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entspricht, oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist, und einen Ausgangskorrekturregler (13) zur Abgabe eines Signals für die Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler (5) aufweist, derart, daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle so nahe wie möglich auf den von der Minimalwert-Wähleinrichtung abgegebenen Stromwert geregelt wird.
  4. Abgabesteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangskorrektureinrichtung zwei Brenngas-Strömungsratendetektoren (14, 24), die sowohl an der stromauf befindlichen Seite als auch an der stromab befindlichen Seite der Brennstoffzelle (2) vorgesehen sind und zum Erfassen der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle (2) fließenden Brenngases bzw. der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle (2) herausströmenden Brennstoff-Abgases dienen, eine Brennstoffausnutzungsfaktor-Berechnungseinheit (32) zur Berechnung eines Brennstoffausnutzungsfaktors auf der Grundlage der beiden erfaßten Strömungsraten, eine Ausgangseinstelleinheit (4) für die Einstellung einer Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle (2), eine Berechnungseinheit (31) zur Berechnung der verfügbaren Ausgangsgröße oder Ausgangsleistung, die auf der stromauf oder stromab befindlichen Seite der Brennstoffausnutzungsfaktor-Berechnungseinheit (32) vorgesehen ist und zum Berechnen eines dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert der Brennstoffzelle entsprechenden Stromwerts auf der Grundlage des berechneten Brennstoffausnutzungsfaktors dient, eine Niedrigpegel- oder Minimalwert-Wähleinrichtung (12) zur Auswahl und Abgabe entweder des berechneten Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entspricht, oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte der niedrigere ist, und einen Ausgangskorrekturregler (13) zur Abgabe eines Signals zur Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler (5) aufweist, derart, daß der erfaßte Stromwert der Brennstoffzelle so nahe wie möglich auf den von der Minimalwert-Wähleinrichtung (12) abgegebenen Stromwert geregelt wird.
  5. Verfahren zur Steuerung der Ausgangsgröße oder Leistungsabgabe eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators mit einer Brennstoffzelle, die einen Ausgangsgleichstrom erzeugt, wenn sie von einem Brennstoff-Reformer mit Brenngas gespeist wird, wobei der Ausgangsgleichstrom durch eine Wechselrichtereinrichtung in einen Ausgangswechselstrom, der einem Energiesystem zuzuführen ist, unter Einsatz eines Abgabesteuersystems umgewandelt wird, wobei das Abgabesteuersystem einen Ausgangssteuerungs-Regler zur Steuerung des Ausgangsstroms der Wechselrichtereinrichtung so nahe wie möglich auf den Stromwert, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert der Wechselrichtereinrichtung entspricht, eine Stromsollwert-Berechnungseinheit zur Aktualisierung des Stromsollwerts auf der Grundlage des Ausgangssignals des Ausgangssteuerungs-Reglers, und eine Wechselrichtereinrichtungs-Steuereinrichtung zur Steuerung des Ausgangsstroms der Wechselrichtereinrichtung so gut wie möglich auf den Stromsollwert aufweist, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Einstellen eines Ausgangsleistungs-Sollwerts der Brennstoffzelle; Erfassen der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle strömenden Gases oder des aus der Brennstoffzelle ausströmenden Brennstoff-Abgases, Berechnen eines Stromwerts, der dem maximal verfügbaren Ausgangsleistungswert der Brennstoffzelle entspricht, auf der Grundlage der erfaßten Strömungsrate, Auswählen und Abgeben entweder des berechneten Stromwerts, der dem maximal zur Verfügung stehenden Ausgangsleistungswert entspricht, oder eines Stromwerts, der dem Ausgangsleistungs-Sollwert entspricht, je nachdem, welcher dieser Werte niedriger ist, und Abgeben eines Signals zur Korrektur des Stromwerts entsprechend dem Ausgangsleistungs-Sollwert an den Ausgangssteuerungs-Regler, derart, daß der erfaßte Ausgangsstromwert der Brennstoffzelle so gut wie möglich auf den ausgewählten Stromwert geregelt wird.
  6. Verfahren zur Steuerung einer Ausgangsgröße oder der Ausgangsleistung eines Brennstoffzellen-Leistungsgenerators, nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Erfassen sowohl der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle strömenden Brenngases als auch der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle ausströmenden Brennstoff-Abgases, und Berechnen des Brennstoffausnutzungsfaktors auf der Grundlage der Strömungsrate des in die Brennstoffzelle strömenden Brenngases und der Strömungsrate des aus der Brennstoffzelle ausströmenden Brennstoff-Abgases.
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