JPH02168572A - 燃料電池制御方法および装置 - Google Patents
燃料電池制御方法および装置Info
- Publication number
- JPH02168572A JPH02168572A JP1158300A JP15830089A JPH02168572A JP H02168572 A JPH02168572 A JP H02168572A JP 1158300 A JP1158300 A JP 1158300A JP 15830089 A JP15830089 A JP 15830089A JP H02168572 A JPH02168572 A JP H02168572A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- voltage
- power
- signal
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
- H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
- H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04574—Current
- H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04858—Electric variables
- H01M8/04865—Voltage
- H01M8/0488—Voltage of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04858—Electric variables
- H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
- H01M8/0494—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、燃料電池発電装置における燃料電池の出力電
圧制御方法および装置に関する。
圧制御方法および装置に関する。
（従来の技術）
燃料電池の発生電圧は、燃料電池から負荷に電力を供給
しているときとそうではないときとでは電圧値の変動が
大きいという特徴がある。
しているときとそうではないときとでは電圧値の変動が
大きいという特徴がある。
また、燃料電池を高電圧（０，８Ｖ／セル以上）の状態
で放置した場合に燃料電池が劣化すること、燃料電池が
低電圧であるときに起こる燃料電池反転現象によって燃
料電池が劣化することが知られている。
で放置した場合に燃料電池が劣化すること、燃料電池が
低電圧であるときに起こる燃料電池反転現象によって燃
料電池が劣化することが知られている。
燃料電池発電装置においては、燃料電池が発生する直流
電力を直流／直流変換器または直流／交流変換器を介し
て直流または交流に変換し、負荷へ電力を供給している
。上述のように電圧変動が大きいので、変換装置の構成
要素であるパワー素子としては一般に耐電圧性の高いも
のが用いられている。
電力を直流／直流変換器または直流／交流変換器を介し
て直流または交流に変換し、負荷へ電力を供給している
。上述のように電圧変動が大きいので、変換装置の構成
要素であるパワー素子としては一般に耐電圧性の高いも
のが用いられている。
一方、燃料電池を高電圧の状態で放置することは、発電
装置が停止したとき（このとき変換装置も停止）、燃料
電池内に残留するガスによって電気化学反応が起こり、
無負荷の状態において高電圧が発生する。そこで、公知
のように放電回路を用いた方法によって速やかに残留ガ
スを消費している。
装置が停止したとき（このとき変換装置も停止）、燃料
電池内に残留するガスによって電気化学反応が起こり、
無負荷の状態において高電圧が発生する。そこで、公知
のように放電回路を用いた方法によって速やかに残留ガ
スを消費している。
放電回路によって残留ガスを消費する方法においては、
放電回路を制御するための制御電源を別系統から受電す
る方法か一般的である。ただし、移動式燃料電池発電装
置においては別系統から受電することは困難である。
放電回路を制御するための制御電源を別系統から受電す
る方法か一般的である。ただし、移動式燃料電池発電装
置においては別系統から受電することは困難である。
燃料電池（以後ＦＣ）発電装置の起動および停止の方法
は、第１１図に示す動作が一般的である。グラフ４０１
，４０２および４０３は、それぞれＦＣ電圧、 ＦＣ電
流およ・びＦＣガス導入量の経時変化を示す。燃料ガス
および酸素のようなＦＣガスがＦＣｌに導入されるまで
はＦＣ昇温期間（１，）である。ＦＣにガスが導入され
るとＦＣ電圧は急上昇する。ＰＣＩにガスが導入されて
からＰＣＩにおいて発電が行なわれ、給電が開始される
まではＦＣ開回路電圧チエツク期間（ｔ２）である。
は、第１１図に示す動作が一般的である。グラフ４０１
，４０２および４０３は、それぞれＦＣ電圧、 ＦＣ電
流およ・びＦＣガス導入量の経時変化を示す。燃料ガス
および酸素のようなＦＣガスがＦＣｌに導入されるまで
はＦＣ昇温期間（１，）である。ＦＣにガスが導入され
るとＦＣ電圧は急上昇する。ＰＣＩにガスが導入されて
からＰＣＩにおいて発電が行なわれ、給電が開始される
まではＦＣ開回路電圧チエツク期間（ｔ２）である。
給電が開始されてから安定した給電状態に移るまでは、
発電電力上昇期間（ｔ３）である。所定電力給電期間（
ｔ４）においてはＰＣＩから安定した電力が併給される
。ＦＣガスの導入が停止されることによってＦＣからの
給電が停止してからＦＣ電圧がほぼＯになるまでには所
定の時間（シ、）を要する。
発電電力上昇期間（ｔ３）である。所定電力給電期間（
ｔ４）においてはＰＣＩから安定した電力が併給される
。ＦＣガスの導入が停止されることによってＦＣからの
給電が停止してからＦＣ電圧がほぼＯになるまでには所
定の時間（シ、）を要する。
第１１図において符号Ａ、Ｃおよびｂで示す部分につい
ては第１４図および第１５図において後述する。
ては第１４図および第１５図において後述する。
この方法は、プラントの容量の大小にかかわりなく、燃
料電池発電装置の起動および停止方法として知られてい
る。起動方法は「富士時報ｖｏ１６１、Ｎｏ２．１９８
８．１５６ （４０）ベージＪに記載されている。ここ
で、燃料電池において発電した直流電力を変換して所定
の電力を併給する方法には以下のようなものがあげられ
る。
料電池発電装置の起動および停止方法として知られてい
る。起動方法は「富士時報ｖｏ１６１、Ｎｏ２．１９８
８．１５６ （４０）ベージＪに記載されている。ここ
で、燃料電池において発電した直流電力を変換して所定
の電力を併給する方法には以下のようなものがあげられ
る。
第１２図はＰＣＩから出力される直流電力をインバータ
（ＩＮＶ） ２によって交流電力に変換し、交流負荷３
および他の系統４に供給する方法である。
（ＩＮＶ） ２によって交流電力に変換し、交流負荷３
および他の系統４に供給する方法である。
インバータ２から出力される交流電力はフィルタ（ＦＬ
）５．変圧器（ＴＲ）６を介し、出力スイッチ（ＳＷＡ
Ｃ） ７がオンのときに交流負荷３および他の系統４に
供給される。８は主回路スイッチ（ＳＷＭ）であり、Ｑ
は放電抵抗スイッチ（ＳＷＲ）であり、】０は放電抵抗
（ｌ′ｌＤ）である。
）５．変圧器（ＴＲ）６を介し、出力スイッチ（ＳＷＡ
Ｃ） ７がオンのときに交流負荷３および他の系統４に
供給される。８は主回路スイッチ（ＳＷＭ）であり、Ｑ
は放電抵抗スイッチ（ＳＷＲ）であり、】０は放電抵抗
（ｌ′ｌＤ）である。
第１３図はＰＣＩから出力される直流電力を昇圧チョッ
パ１１によって直流／直流変換する方法を示す。第１３
図において第１２図と同様の個所には同の符号を付す。
パ１１によって直流／直流変換する方法を示す。第１３
図において第１２図と同様の個所には同の符号を付す。
第１３図（八）はバックアップ用のバッテリ（Ｂ）１５
を用いて燃料電池発電装置のハイブリッド連転を行ない
、直流負荷３Ａに電力を供給する場合の装置構成を示す
。
を用いて燃料電池発電装置のハイブリッド連転を行ない
、直流負荷３Ａに電力を供給する場合の装置構成を示す
。
第１３図（Ｂ） はチョッパ１１で直流／直流変換され
た電力をインバータ２Ａで交流に変換し、フィルタ５Ａ
を介して交流負荷３に併給する場合の装置構成をンバす
。
た電力をインバータ２Ａで交流に変換し、フィルタ５Ａ
を介して交流負荷３に併給する場合の装置構成をンバす
。
第１４図は第１２図に対応する燃料電池特性な示す。こ
こで、曲線７０１は燃料電池電流Ｉｒと燃料電池電圧Ｖ
、との関係を示す。７０２はｌＯ峙負負荷抵抗線あり、
曲線７０１においてＦＣ定格電流値すをとるときの定格
点Ｎと原点とを結ぶ直線である。このときＦＣ電圧値は
Ｃである。
こで、曲線７０１は燃料電池電流Ｉｒと燃料電池電圧Ｖ
、との関係を示す。７０２はｌＯ峙負負荷抵抗線あり、
曲線７０１においてＦＣ定格電流値すをとるときの定格
点Ｎと原点とを結ぶ直線である。このときＦＣ電圧値は
Ｃである。
直線７０３は放電抵抗線であり、曲線７０１において、
ＦＣＩ、５ＷＲ９およびＲＤＩＯが閉回路を形成したと
きのＦＣ電流値をとるときの点Ｎ′ と原点とを結ぶ直
線である。直線７０４はＦＣ電流ｒｒが曲線７０１にお
いてａ′ という値をとるときの抵抗線である。このと
ぎのＦＣ電圧はａ′ という値をとる。
ＦＣＩ、５ＷＲ９およびＲＤＩＯが閉回路を形成したと
きのＦＣ電流値をとるときの点Ｎ′ と原点とを結ぶ直
線である。直線７０４はＦＣ電流ｒｒが曲線７０１にお
いてａ′ という値をとるときの抵抗線である。このと
ぎのＦＣ電圧はａ′ という値をとる。
第１１図に示したように、インバータ２は給電開始点か
ら動作を開始し、給電から停止までの期間（ｔ４）にお
いては、電流値すを流す能力を備えなければならない。
ら動作を開始し、給電から停止までの期間（ｔ４）にお
いては、電流値すを流す能力を備えなければならない。
すなわち、インバータ２は、第１４図において原点、Ａ
、０およびｂで囲まれた容量を持つことが必要とされる
。
、０およびｂで囲まれた容量を持つことが必要とされる
。
第１５図は第１３図に対応する燃料電池特性を示す。第
１５図において第１４図と同様の個所には同一の符号を
付す。第１５図において、８０１．８０２，８０３およ
び８０４は第１４図の７０１，７０２，７０３および７
０４と同様の曲線あるいは直線を示す６曲線８０５はバ
ッテリ電流ｒａとバッテリ電圧Ｖａとの関係を示す。
１５図において第１４図と同様の個所には同一の符号を
付す。第１５図において、８０１．８０２，８０３およ
び８０４は第１４図の７０１，７０２，７０３および７
０４と同様の曲線あるいは直線を示す６曲線８０５はバ
ッテリ電流ｒａとバッテリ電圧Ｖａとの関係を示す。
第１１図に示したように、期間ｔ、においてＦＣ電圧が
徐々に上昇していく過程において、第１５ＣｉｌＱに示
すバッテリ電圧ＦよりもＦＣ電圧が高くなったところで
、昇圧チョッパ１１は停止しているにもかかわらず、Ｆ
ＣＩ→コイルＬ→ダイオードＤ→バッテリ１５あるいは
負荷３＾または３へ電流が流れる。チョッパ１１は本来
は第１１図に示した給電開始のときから動作を開始する
。チョッパ１１は第１５図において、原点、Ａ、０およ
びｂで囲まれた容量あるいは原点、Ｆ、０“およびｂで
囲まれた容量を備える必要がある。
徐々に上昇していく過程において、第１５ＣｉｌＱに示
すバッテリ電圧ＦよりもＦＣ電圧が高くなったところで
、昇圧チョッパ１１は停止しているにもかかわらず、Ｆ
ＣＩ→コイルＬ→ダイオードＤ→バッテリ１５あるいは
負荷３＾または３へ電流が流れる。チョッパ１１は本来
は第１１図に示した給電開始のときから動作を開始する
。チョッパ１１は第１５図において、原点、Ａ、０およ
びｂで囲まれた容量あるいは原点、Ｆ、０“およびｂで
囲まれた容量を備える必要がある。
（発明が解決しようとする課題）
燃料電池の起動時において、第１１図に示した開回路電
圧チエツク期間（ｔ２）はＦＣ発生電圧が所定以上の値
になっていることをもってＦＣガス供給系の異状の有無
をチエツクする期間であり、この期間は無負荷の状態で
ＦＣガス供給系の異状の有無をチエツクする必要がある
。
圧チエツク期間（ｔ２）はＦＣ発生電圧が所定以上の値
になっていることをもってＦＣガス供給系の異状の有無
をチエツクする期間であり、この期間は無負荷の状態で
ＦＣガス供給系の異状の有無をチエツクする必要がある
。
ＦＣガス供給系に異状があれば発生電圧が低下し、負荷
に電力を供給するとＦＣの発生電圧が低下するのでＦＣ
の異状チエツクを正確に行なうことができなくなるとい
う問題点があった。
に電力を供給するとＦＣの発生電圧が低下するのでＦＣ
の異状チエツクを正確に行なうことができなくなるとい
う問題点があった。
第１１図に示したように、システムを停止するとＦＣガ
スも遮断されるが、ＦＣ内および配管内に残留するガス
によって電圧が発生するのでＦＣは開回路の容量の変換
装置を備えなければならないという問題点があった。
スも遮断されるが、ＦＣ内および配管内に残留するガス
によって電圧が発生するのでＦＣは開回路の容量の変換
装置を備えなければならないという問題点があった。
また、変換装置の構成要素であるパワー素子として耐電
圧性の高いものを用いているので、変換装置の大型化お
よび変換効率の低下を招くという問題点があった。
圧性の高いものを用いているので、変換装置の大型化お
よび変換効率の低下を招くという問題点があった。
そこで、本発明の目的は上述の問題点を解決し、小型の
変換装置を用いることができるように制御を行なうこと
ができる燃料電池制御方法および装置を提供することに
ある。
変換装置を用いることができるように制御を行なうこと
ができる燃料電池制御方法および装置を提供することに
ある。
このような目的を達成するために、本発明は、燃料電池
と、燃料電池からの直流出力電力を交流出力電力に変換
する変換装置とを有する燃料電池発電装置において、燃
料電池の起動時には、燃料電池と並列に抵抗器を挿入す
ることにより燃料電池の端子電圧を降下させてから変換
装置を作動さヒ、燃料電池からの出力電力が上昇してい
く過程においては、燃料電池の出力電流および端子電圧
の少くとも一方が所定の値に達したときに抵抗器の燃料
電池に対する接続を断路することを特徴とする。
と、燃料電池からの直流出力電力を交流出力電力に変換
する変換装置とを有する燃料電池発電装置において、燃
料電池の起動時には、燃料電池と並列に抵抗器を挿入す
ることにより燃料電池の端子電圧を降下させてから変換
装置を作動さヒ、燃料電池からの出力電力が上昇してい
く過程においては、燃料電池の出力電流および端子電圧
の少くとも一方が所定の値に達したときに抵抗器の燃料
電池に対する接続を断路することを特徴とする。
また、本発明は、燃料電池と、燃料電池からの直流出力
電力を交流出力電力に変換する変換装置とを有する燃料
電池発電装置において、燃料電池と並列に接続されたス
イッチング手段および抵抗器の直列回路と、燃料電池の
起動時には、抵抗器が燃料電池と並列に接続されるよう
にスイッチング手段を制御して、燃料電池の端子電圧を
降下させてから変換装置を作動させる第１制御手段と、
燃料電池からの出力電力が上昇していく過程においては
、燃料電池の出力電流および端子電圧の少くとも一方が
所定の値に達したときに抵抗器の燃料電池に対する接続
を断路する第２制御手段とを具えたことを特徴とする。
電力を交流出力電力に変換する変換装置とを有する燃料
電池発電装置において、燃料電池と並列に接続されたス
イッチング手段および抵抗器の直列回路と、燃料電池の
起動時には、抵抗器が燃料電池と並列に接続されるよう
にスイッチング手段を制御して、燃料電池の端子電圧を
降下させてから変換装置を作動させる第１制御手段と、
燃料電池からの出力電力が上昇していく過程においては
、燃料電池の出力電流および端子電圧の少くとも一方が
所定の値に達したときに抵抗器の燃料電池に対する接続
を断路する第２制御手段とを具えたことを特徴とする。
（作 用）
起動時はＦＣの放電抵抗を利用し開回路電圧チエツク後
、放電抵抗を先に接続してＦＣ電圧を下げ、その後変換
装置を作動させるように制御を行なうことにより変換装
置の小型化を図ることができる。
、放電抵抗を先に接続してＦＣ電圧を下げ、その後変換
装置を作動させるように制御を行なうことにより変換装
置の小型化を図ることができる。
また、ＦＣ放電抵抗を開閉するスイッチは常時閉（ｂ接
点）型を用いることにより、このスイッチを作動させる
ための電源が停電（ＢＬＡＣＫ−０υＴ）シたときでも
確実にＦＣの放電を行なってＦＣの劣化保護を図ること
ができる。
点）型を用いることにより、このスイッチを作動させる
ための電源が停電（ＢＬＡＣＫ−０υＴ）シたときでも
確実にＦＣの放電を行なってＦＣの劣化保護を図ること
ができる。
さらに、燃料電池の無負荷付近での高電圧発生を抵抗負
荷によって減圧し変換装置の構成要素であるパワー素子
を低耐電圧性のものとすることによって変換装置の小型
化および高効率化を図ることができる。また、発電装置
停止時には燃料電池残留ガスによって発生ずる残留電圧
を利用し、上述の抵抗負荷と兼用の放電抵抗によって速
やかに燃料電池を放電し、燃料電池の劣化保護を図るこ
とができる。
荷によって減圧し変換装置の構成要素であるパワー素子
を低耐電圧性のものとすることによって変換装置の小型
化および高効率化を図ることができる。また、発電装置
停止時には燃料電池残留ガスによって発生ずる残留電圧
を利用し、上述の抵抗負荷と兼用の放電抵抗によって速
やかに燃料電池を放電し、燃料電池の劣化保護を図るこ
とができる。
〔実施例）
以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
実」０独工
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す。
第１図において、第１２図と同様の個所には同一の符号
を付す。１１は例えばマイクロプロセッサの形態のコン
トローラであり、燃料電池発電装置全体の制御を行なう
。コントローラ１１に設けられたメモリ１１八には第３
図のフローチャートに従った制御プログラムが格納され
ている。
を付す。１１は例えばマイクロプロセッサの形態のコン
トローラであり、燃料電池発電装置全体の制御を行なう
。コントローラ１１に設けられたメモリ１１八には第３
図のフローチャートに従った制御プログラムが格納され
ている。
コントローラ１１は制御電源１２から電力が供給される
。スイッチ３の開閉も制御電源１２からの供給電力によ
って行なわれる。
。スイッチ３の開閉も制御電源１２からの供給電力によ
って行なわれる。
１３は変流器（ＣＴ）の形態の電流検出器であり、ＰＣ
Ｉで発生する電流を検出し、その検出信号をコントロー
ラ１１に送出する。１４は電圧検出器（ＶＯ）であり、
ＦＣｌの端子電圧を検出し、その検出信号をコントロー
ラ１１に送出する。
Ｉで発生する電流を検出し、その検出信号をコントロー
ラ１１に送出する。１４は電圧検出器（ＶＯ）であり、
ＦＣｌの端子電圧を検出し、その検出信号をコントロー
ラ１１に送出する。
第２図は本発明実施例のタイムチャートを示す。第３図
は第２図のタイムチャートに従ったフローチャートを示
す。第２図において、符号Ａ。
は第２図のタイムチャートに従ったフローチャートを示
す。第２図において、符号Ａ。
Ｂ、Ｃ，ａおよびａ で示す部分は第１４図および第１
５図に同符号で示した部分と同一である。
５図に同符号で示した部分と同一である。
ＦＣｌ にＦＣガスを導入する（ステップＳｌ） と
、第２図の曲線２０１に示すようにＦＣ電圧が徐々に上
昇し、電圧値がＡとなる。このとき、電圧検出器１４に
よって開回路電圧が所定値以上になっているかどうかを
チエツクする（ステップＳ２）。
、第２図の曲線２０１に示すようにＦＣ電圧が徐々に上
昇し、電圧値がＡとなる。このとき、電圧検出器１４に
よって開回路電圧が所定値以上になっているかどうかを
チエツクする（ステップＳ２）。
次にステップＳ３において、５Ｗ１１９の接点を閉（オ
ン）とし、ＦＣＩ→５ＷＲ９→放電抵抗（ＲＤ）１０の
閉回路を形成する。この形成により、ａの値のＦＣ電流
が流れ、このときＦＣ電圧はＢとなる。
ン）とし、ＦＣＩ→５ＷＲ９→放電抵抗（ＲＤ）１０の
閉回路を形成する。この形成により、ａの値のＦＣ電流
が流れ、このときＦＣ電圧はＢとなる。
放電抵抗ｌＯをオンにしてからＴ秒（実際は同時もしく
は１秒程度）後にインバータ２の運転を開始する（ステ
ップＳ４）。そして、ＰＣＩからの出力を徐々に上昇さ
せてい籾、ＦＣ電圧がＢ′に達したときにスイッチ５Ｗ
Ｒ９をオフにする（ステップＳ５および５６）。このと
きＦＣ電流はａ であり、抵抗線は第１４図および第１
５図に直線７０４ および８０４で示すようになる。
は１秒程度）後にインバータ２の運転を開始する（ステ
ップＳ４）。そして、ＰＣＩからの出力を徐々に上昇さ
せてい籾、ＦＣ電圧がＢ′に達したときにスイッチ５Ｗ
Ｒ９をオフにする（ステップＳ５および５６）。このと
きＦＣ電流はａ であり、抵抗線は第１４図および第１
５図に直線７０４ および８０４で示すようになる。
５ＷＲ９をオフにするとＦＣｌの負荷としての放電抵抗
ｌＯが開路されるので、ＦＣ電圧値はＢに、ＦＣ電流値
はａの値にもどり、第２図の直線２０３に示すようにイ
ンバータ２を介した負荷３への電流を増加させる。そし
て、負荷３に所定の電力を供給する（ステップＳ７）。
ｌＯが開路されるので、ＦＣ電圧値はＢに、ＦＣ電流値
はａの値にもどり、第２図の直線２０３に示すようにイ
ンバータ２を介した負荷３への電流を増加させる。そし
て、負荷３に所定の電力を供給する（ステップＳ７）。
停止時は、インバータ２を停止しくステップ５８） 、
５Ｗｎ９をオンにし、ＦＣ放電回路を形成することによ
り、すみやかにＦＣｌ内の残留ガスによる発生電圧を放
電するようにする（ステップＳ９）。また、制御電源１
２が停電したときは一切の制御が不能となるが、スイッ
チ５ＷＲ９の接点はオンとなるので上述したのと同じ動
作を確保することができるので残留ガスを消費すること
ができ、ＰＣＩの劣化を防止することができる。
５Ｗｎ９をオンにし、ＦＣ放電回路を形成することによ
り、すみやかにＦＣｌ内の残留ガスによる発生電圧を放
電するようにする（ステップＳ９）。また、制御電源１
２が停電したときは一切の制御が不能となるが、スイッ
チ５ＷＲ９の接点はオンとなるので上述したのと同じ動
作を確保することができるので残留ガスを消費すること
ができ、ＰＣＩの劣化を防止することができる。
以上は、起動時にＦＣ電圧を検出することによフて５Ｗ
Ｒ９をオフとする場合について説明したが、これに限る
ものではなく電流値を検出することによって上述の制御
を行なってもよい。あるいは電圧値と電流値の両方を検
出することにより、両方の値が所定値に達したとぎに５
ＷＲ９をオフとしてもよい。さらに、予めＦＣ電流およ
びＦＣ電圧の少なくとも一方が所定の値に達するのに要
する時間を測定しておき、タイマなどを用いることによ
り、５ＷＲ９の制御を行なってもよい。
Ｒ９をオフとする場合について説明したが、これに限る
ものではなく電流値を検出することによって上述の制御
を行なってもよい。あるいは電圧値と電流値の両方を検
出することにより、両方の値が所定値に達したとぎに５
ＷＲ９をオフとしてもよい。さらに、予めＦＣ電流およ
びＦＣ電圧の少なくとも一方が所定の値に達するのに要
する時間を測定しておき、タイマなどを用いることによ
り、５ＷＲ９の制御を行なってもよい。
Ｋ腹■ユ
本実施例においては、燃料電池の起動時、変換装置を動
作させる前に抵抗をＦＣに一旦接続し、ＦＣ電圧が低下
してから変換装置を動作させるようにする。発電停止時
はＦＣが高電圧にならないように抵抗を接続し、かつＦ
Ｃが低電圧になったときには反転電位にならないように
抵抗のオン／オフを制御し、ＦＣを劣化させないように
するために残留ガスを放電する。
作させる前に抵抗をＦＣに一旦接続し、ＦＣ電圧が低下
してから変換装置を動作させるようにする。発電停止時
はＦＣが高電圧にならないように抵抗を接続し、かつＦ
Ｃが低電圧になったときには反転電位にならないように
抵抗のオン／オフを制御し、ＦＣを劣化させないように
するために残留ガスを放電する。
第４図は本発明の第２の実施例の構成を示す。
第４図において第１図と同様の個所には同一の符号を付
す。２１は放電抵抗制御回路（ＲＤＣＮＴ）である。系
統４から制御電源１２へ電力を供給し、制御電源１２か
らコントローラ（（：ＮＴ）１１ 、制御スイッチ（Ｓ
Ｗｏ） ２２および制御スイッチ（ＳＷｕ） ２３へ制
御電源を供給する。放電抵抗（ＲＤ）１０は放電制御回
路２１内に設けられたパワー素子（第５図において後述
）によってオン／オフが行なわれる。
す。２１は放電抵抗制御回路（ＲＤＣＮＴ）である。系
統４から制御電源１２へ電力を供給し、制御電源１２か
らコントローラ（（：ＮＴ）１１ 、制御スイッチ（Ｓ
Ｗｏ） ２２および制御スイッチ（ＳＷｕ） ２３へ制
御電源を供給する。放電抵抗（ＲＤ）１０は放電制御回
路２１内に設けられたパワー素子（第５図において後述
）によってオン／オフが行なわれる。
第５図は放電抵抗制御回路２１の一例を示す。第５図に
おいて制御スイッチ（ＳＷｕ）２３はＰＣＩが電圧を発
生する前はオフ状態にしておく。制御スイッチ（ＳＷＤ
） ２２はＰＣＩが電圧を発生し、交流負荷３への電力
供給開始点においてオンするようにしておく。
おいて制御スイッチ（ＳＷｕ）２３はＰＣＩが電圧を発
生する前はオフ状態にしておく。制御スイッチ（ＳＷＤ
） ２２はＰＣＩが電圧を発生し、交流負荷３への電力
供給開始点においてオンするようにしておく。
第６図はＰＣＩの■−Ｖ特性に対する、変換装置である
インバータ２の素子電圧、放電抵抗ｌＯを接続したとき
のＦＣ電圧（ＦＣ動作点）および後述する電圧検出設定
レベル（Ｖ）１．およびＶＨ２）の関係を示す。
インバータ２の素子電圧、放電抵抗ｌＯを接続したとき
のＦＣ電圧（ＦＣ動作点）および後述する電圧検出設定
レベル（Ｖ）１．およびＶＨ２）の関係を示す。
第７図はＦＣ停止時の放電電圧と後述する電圧検出設定
レベル（ＶＬ３およびＶＬ４）との関係を示す。
レベル（ＶＬ３およびＶＬ４）との関係を示す。
第６図において、曲線６０１は燃料電池電流！、と燃料
電池電圧ｖ２との関係であるＩ−Ｖ特性を示す。
電池電圧ｖ２との関係であるＩ−Ｖ特性を示す。
６０２は１００＊負荷抵抗線であり、曲線６０１ にお
いてＦＣ定格電流値をとるときの定格点Ｎと原点とを結
ぶ直線である。直線６０３は放電抵抗線であり、後述す
るＰ点と原点とを結ぶ直線である。ＭはＰＣＩが取り得
る最大電圧を示す。
いてＦＣ定格電流値をとるときの定格点Ｎと原点とを結
ぶ直線である。直線６０３は放電抵抗線であり、後述す
るＰ点と原点とを結ぶ直線である。ＭはＰＣＩが取り得
る最大電圧を示す。
第７図において、曲線６１０はインバータ（ＩＮＶ）２
のオン／オフとＦＣ電圧との関係を示す。
のオン／オフとＦＣ電圧との関係を示す。
第６図および第７図に示す関係を念頭において第５図に
示した燃料電池発電装置の動作を具体的に説明する。発
電装置が起動し、ＰＣＩへガスを供給する前に制御スイ
ッチ（ＳＷｕ） ２３をオンにするとそのｂ接点が開放
され、信号５０１はオフ状態で待機する。
示した燃料電池発電装置の動作を具体的に説明する。発
電装置が起動し、ＰＣＩへガスを供給する前に制御スイ
ッチ（ＳＷｕ） ２３をオンにするとそのｂ接点が開放
され、信号５０１はオフ状態で待機する。
ＰＣＩにガスが供給されＦＣ電圧が発生した後に制御ス
イッチ（ＳＷ、）２２をオンにすると、そのａ接点が閉
じる。このため、ＰＣＩおよび制御スイッチ（ＳＷＤ）
２２を介して、ＦＣ発生電圧すなわち信号５０２が流れ
、ダイオード（Ｄ３）２４Ｃを介してパワー素子駆動回
路（ＢＤＩＩ） ２５がオンし、パワー素子（Ｔｒ）２
ＢがオンしてＰＣＩに放電抵抗（ＲＤ）１０が接続され
る。放電抵抗（＋１０）１０の接続により、第６図に示
すＰ点まてＦＣ電圧が低下する。
イッチ（ＳＷ、）２２をオンにすると、そのａ接点が閉
じる。このため、ＰＣＩおよび制御スイッチ（ＳＷＤ）
２２を介して、ＦＣ発生電圧すなわち信号５０２が流れ
、ダイオード（Ｄ３）２４Ｃを介してパワー素子駆動回
路（ＢＤＩＩ） ２５がオンし、パワー素子（Ｔｒ）２
ＢがオンしてＰＣＩに放電抵抗（ＲＤ）１０が接続され
る。放電抵抗（＋１０）１０の接続により、第６図に示
すＰ点まてＦＣ電圧が低下する。
信号５０２が７んれると、ダイオード（Ｄ２）２４Ｂを
介して安定化電源（＾ＶＲ）２７にＦＣＩからの出力電
力が供給され、リレー（ＲＹ）２８がオンする。信号５
０３がオンするとともに各制御回路への制御電源の供給
が開始される。これを電源の自己保持という。
介して安定化電源（＾ＶＲ）２７にＦＣＩからの出力電
力が供給され、リレー（ＲＹ）２８がオンする。信号５
０３がオンするとともに各制御回路への制御電源の供給
が開始される。これを電源の自己保持という。
また、信号５０２およびダイオード（Ｄ、）２４Ｇを介
し、フリップフロップ（ＦＦＩ）２９Ａをセットすると
、フリップフロップ（ＦＦ ＋） ２９Ａから信号５０
４が出力される。出力信号５０４はダイオード（Ｄ４）
２４Ｄを介して流れ、信号５０５によってＢＤυ２５を
オンし、パワー素子２６のオン状態および放電抵抗（Ｉ
ＩＤ）１０のオン状態を継続する。
し、フリップフロップ（ＦＦＩ）２９Ａをセットすると
、フリップフロップ（ＦＦ ＋） ２９Ａから信号５０
４が出力される。出力信号５０４はダイオード（Ｄ４）
２４Ｄを介して流れ、信号５０５によってＢＤυ２５を
オンし、パワー素子２６のオン状態および放電抵抗（Ｉ
ＩＤ）１０のオン状態を継続する。
第８図における給電の時点において制御スイッチ（ＳＷ
、） ２２をオフにし、インバータ２の運転を開始する
と、ＰＣＩからの出力電力が徐々に増加していくので、
第８図に示すようにＦＣ電圧が低下してくる。
、） ２２をオフにし、インバータ２の運転を開始する
と、ＰＣＩからの出力電力が徐々に増加していくので、
第８図に示すようにＦＣ電圧が低下してくる。
このとき、第５図に示す（信号５０３）値が低下して電
圧設定器（ＶＲ２）３０Ｂで設定した電圧値ＶＨ２以下
になると、コンパレータ（ＣＰ２）３１Ｂがオフになり
、ノアゲート（ＮＲＩ）３２Ａにより信号反転を行なっ
て反転信号５０６を得、フリップフロップ（ＦＦ、）２
９＾をリセットする。このリセットにより信号５０４が
オフの状態となり、信号５０５がオフ−ＢＤＩＩ２５が
オフ−パワー素子（Ｔｒ）２Ｂがオフという状態になり
、放電抵抗（ＲＤ）１０が開放される。放電抵抗（ＲＤ
）１０がオフ状態となったことにより、このときＰＣＩ
からの出力電圧は若干上昇する。
圧設定器（ＶＲ２）３０Ｂで設定した電圧値ＶＨ２以下
になると、コンパレータ（ＣＰ２）３１Ｂがオフになり
、ノアゲート（ＮＲＩ）３２Ａにより信号反転を行なっ
て反転信号５０６を得、フリップフロップ（ＦＦ、）２
９＾をリセットする。このリセットにより信号５０４が
オフの状態となり、信号５０５がオフ−ＢＤＩＩ２５が
オフ−パワー素子（Ｔｒ）２Ｂがオフという状態になり
、放電抵抗（ＲＤ）１０が開放される。放電抵抗（ＲＤ
）１０がオフ状態となったことにより、このときＰＣＩ
からの出力電圧は若干上昇する。
また、当然のことながら、（信号５０３）値が電圧設定
器（ＶＲ＋）３０Ａで設定された電圧値以下であればコ
ンパレータ（ＣＰ、）３１Ａはセットされないので、放
電抵抗（ＲＤ）１０はオンされない。
器（ＶＲ＋）３０Ａで設定された電圧値以下であればコ
ンパレータ（ＣＰ、）３１Ａはセットされないので、放
電抵抗（ＲＤ）１０はオンされない。
第８図に示すような運転時軽負荷モードが発生した場合
には（信号５０３）値が上昇し、この値が電圧設定器（
ＶＲ，）３０Ａで設定した電圧値ＶＨ，以上になったと
きに、コンパレータ（ＣＰＩ）がセットされてダイオー
ド（Ｄ６）２４Ｆを介し、フリップフロップ（Ｆ１２９
Ａをセット→信号５０４をオン−ダイオード（Ｄ４）２
４Ｄ ４信号５０５オン→ＢＤＬＩ２５オン→パワー素
子（Ｔｒ）Ｊ６オンー放電抵抗（ＲＤ）１（ｌオンとい
うように動作してＦＣ出力電圧が上昇するのを防止し、
インバータ２のパワー素子２６Ａを保護する。
には（信号５０３）値が上昇し、この値が電圧設定器（
ＶＲ，）３０Ａで設定した電圧値ＶＨ，以上になったと
きに、コンパレータ（ＣＰＩ）がセットされてダイオー
ド（Ｄ６）２４Ｆを介し、フリップフロップ（Ｆ１２９
Ａをセット→信号５０４をオン−ダイオード（Ｄ４）２
４Ｄ ４信号５０５オン→ＢＤＬＩ２５オン→パワー素
子（Ｔｒ）Ｊ６オンー放電抵抗（ＲＤ）１（ｌオンとい
うように動作してＦＣ出力電圧が上昇するのを防止し、
インバータ２のパワー素子２６Ａを保護する。
コンパレータ（ＣＰ２）３１Ｂはフリップフロップ（Ｆ
Ｆ、）２９Ａ６’らの出力信号５０５がオンのときに作
動するようにしておくと、上述の軽負荷の状態からイン
バータ２の電圧が徐々に増加していぎ、信号５０３が電
圧設定器（ＶＲ２） ３０Ｂで設定した設定電圧ｖ１１
２以下になると、コンパレータ（［：Ｐ２）３１Ｂオフ
→信号５０７オフ→ノアゲート（ＮＲＩ）３２＾反転→
信号５０６オン→フリップフロップ（ＦＦＩ）２９Ａリ
セット→信号５０４オフ→信号５０５オフ→ＢＤＩＩ２
５オフ−パワー素子（Ｔｒ）２６オフのように動作し、
放電抵抗（ＲＤ）１０をオフの状態にする。停止モード
においては、第４図に示したコントローラ信号４１Ｇに
よって５Ｗｕ２３をオフにするとそのｂ接点が閉じるの
で第５図の信号５０１がオンし、コンパレータ（ＣＰ３
）３１Ｃのロックを解除する。
Ｆ、）２９Ａ６’らの出力信号５０５がオンのときに作
動するようにしておくと、上述の軽負荷の状態からイン
バータ２の電圧が徐々に増加していぎ、信号５０３が電
圧設定器（ＶＲ２） ３０Ｂで設定した設定電圧ｖ１１
２以下になると、コンパレータ（［：Ｐ２）３１Ｂオフ
→信号５０７オフ→ノアゲート（ＮＲＩ）３２＾反転→
信号５０６オン→フリップフロップ（ＦＦＩ）２９Ａリ
セット→信号５０４オフ→信号５０５オフ→ＢＤＩＩ２
５オフ−パワー素子（Ｔｒ）２６オフのように動作し、
放電抵抗（ＲＤ）１０をオフの状態にする。停止モード
においては、第４図に示したコントローラ信号４１Ｇに
よって５Ｗｕ２３をオフにするとそのｂ接点が閉じるの
で第５図の信号５０１がオンし、コンパレータ（ＣＰ３
）３１Ｃのロックを解除する。
電圧設定器（ＶＲ３）３０Ｃで設定された電圧値ＶＬ３
よりも信号５０３が大きいときにコンパレータ（Ｃｈ）
３１Ｇがオンするようにしておくと、信号５０８オン→
フリツプフロツプ（ＦＦ２） ２９Ｂセット→信号５０
９オン→ダイオード（Ｄ、）２４Ｅ→信号５０５オン→
Ｂ（ＩＵ２５オン→パワー素子（Ｔｒ）２８オン→放電
抵抗（ＲＤ）１０オンにより、ＦＣ残留ガスによって発
生した電圧を放電抵抗（ＲＤ）１０によって放電する。
よりも信号５０３が大きいときにコンパレータ（Ｃｈ）
３１Ｇがオンするようにしておくと、信号５０８オン→
フリツプフロツプ（ＦＦ２） ２９Ｂセット→信号５０
９オン→ダイオード（Ｄ、）２４Ｅ→信号５０５オン→
Ｂ（ＩＵ２５オン→パワー素子（Ｔｒ）２８オン→放電
抵抗（ＲＤ）１０オンにより、ＦＣ残留ガスによって発
生した電圧を放電抵抗（ＲＤ）１０によって放電する。
なお、発電装置停止時点におけるＦＣｌへのガス供給は
当然停止される。
当然停止される。
一方、信号５０９によりコンパレータ（ＣＰ４）３１０
のロックを解除すると、電圧設定器（ＶＲ４）３００で
設定された設定電圧値ｖＬ４以下になると、コンパレー
タ（ＣＰ４）３１［１オフ→信号５１０オフ→ノアゲー
ト（ＮＲ２）３２Ｂによる信号反転−信号５１１オン→
フリップフロップ（ＦＦ２）２９［＋リセットという動
作によって、信号５０９オフ→ダイオード（Ｄ５）２４
Ｅ −信号５０５オフ −ＢＤＵ２５オフ→ハイパワー
素子（Ｔｒ）２６オフ→放電抵抗（ＲＤ）１０オフとい
うようにＰＣＩに対する放電抵抗（ＲＤ）１０の接続を
断路する。
のロックを解除すると、電圧設定器（ＶＲ４）３００で
設定された設定電圧値ｖＬ４以下になると、コンパレー
タ（ＣＰ４）３１［１オフ→信号５１０オフ→ノアゲー
ト（ＮＲ２）３２Ｂによる信号反転−信号５１１オン→
フリップフロップ（ＦＦ２）２９［＋リセットという動
作によって、信号５０９オフ→ダイオード（Ｄ５）２４
Ｅ −信号５０５オフ −ＢＤＵ２５オフ→ハイパワー
素子（Ｔｒ）２６オフ→放電抵抗（ＲＤ）１０オフとい
うようにＰＣＩに対する放電抵抗（ＲＤ）１０の接続を
断路する。
このとき、第７図に示すように放電抵抗（ＲＤ）１０を
オフすると、ＰＣＩの電極内に残留している燃料ガスお
はび空気によって電気化学反応が起こり、再びＦＣ電圧
が徐々に増加していく。
オフすると、ＰＣＩの電極内に残留している燃料ガスお
はび空気によって電気化学反応が起こり、再びＦＣ電圧
が徐々に増加していく。
このとき、（信号５０３）値が電圧設定器（ＶＲ３）
３０Ｃで設定された設定電圧値ｖＬ３以上になると、コ
ンパレータｆｃＰ３）３１Ｃがオンし、信号５０９オン
−フリップフロップ（ＦＦ２） ２９Ｂセット→信号５
０９オン〜ダイオード（Ｄ５）２４Ｅ→信号５０５オン
ーＢＤＩＩ２５オン−ハイパワー素子（Ｔｒ）２８オン
→放電抵抗ｆＲＤ）１０オンジ、ＦＣＴＬ圧は放電抵抗
（ＲＤ） ＩＯニよッて放電し徐々に低下して行く。
３０Ｃで設定された設定電圧値ｖＬ３以上になると、コ
ンパレータｆｃＰ３）３１Ｃがオンし、信号５０９オン
−フリップフロップ（ＦＦ２） ２９Ｂセット→信号５
０９オン〜ダイオード（Ｄ５）２４Ｅ→信号５０５オン
ーＢＤＩＩ２５オン−ハイパワー素子（Ｔｒ）２８オン
→放電抵抗ｆＲＤ）１０オンジ、ＦＣＴＬ圧は放電抵抗
（ＲＤ） ＩＯニよッて放電し徐々に低下して行く。
そして、（信号５０３）値が電圧設定器（ＶＲ４）：１
００で設定された設定電圧値ｖ１４４以下になると、コ
ンパレータ（ＣＰ３）３１Ｇオフ→信号５１０オフーノ
アゲート（ＮＲ２１３２Ｂによる信号反転→信号５１１
オン→フリツブフロップ（ＦＦ２）２９Ｂをリセットの
ように動作し、放電抵抗（ＲＤ）１０をオフする。
００で設定された設定電圧値ｖ１４４以下になると、コ
ンパレータ（ＣＰ３）３１Ｇオフ→信号５１０オフーノ
アゲート（ＮＲ２１３２Ｂによる信号反転→信号５１１
オン→フリツブフロップ（ＦＦ２）２９Ｂをリセットの
ように動作し、放電抵抗（ＲＤ）１０をオフする。
以上の動作をくり返すことにより、ＦＣ残留ガスによっ
て発生した電圧を放電抵抗（ＲＤ）１０によって速やか
に放電する。
て発生した電圧を放電抵抗（ＲＤ）１０によって速やか
に放電する。
ここで、ＦＣ反転電圧について説明する。第９図は放電
動作時におけるＦＣセルの放電時の電圧傾向を示す、第
９図（Ａ）は燃料電池電流１１が流れる方向を示す。第
９図（Ｂ）は放電時のＦＣ電圧の上部セルｌ＾における
傾向を示す、第９図（Ｃ）は同様に下部セルＩＢにおけ
る傾向を示す。
動作時におけるＦＣセルの放電時の電圧傾向を示す、第
９図（Ａ）は燃料電池電流１１が流れる方向を示す。第
９図（Ｂ）は放電時のＦＣ電圧の上部セルｌ＾における
傾向を示す、第９図（Ｃ）は同様に下部セルＩＢにおけ
る傾向を示す。
ＰＣＩは一般に、数十〜数百個の単セルを垂直方向に積
層した構造を持ち、放電動作時には下部セルＩＢの方が
上部セルＩＡよりも比較的早く電圧が減衰する傾向があ
る。
層した構造を持ち、放電動作時には下部セルＩＢの方が
上部セルＩＡよりも比較的早く電圧が減衰する傾向があ
る。
放電動作時、放電抵抗（ＲＤ）１０を接続したままにす
ると、第１Ｏ図に示すように上部セルの電圧によって放
電抵抗（ＲＤ）１０を介して燃料電池電流■２が流れる
。しかし、下部セル１Ｂの残留ガスがなくなると第１Ｏ
図に示すように下部セルＩＢはカーボン電極からなる抵
抗体となるので、ＦＣ発電中の電位とは逆の逆極性電位
が発生する。逆極性電位の発生はカーボン電極を酸化腐
蝕させる。この酸化腐蝕はＰＣＩの劣化を招くことが知
られている。
ると、第１Ｏ図に示すように上部セルの電圧によって放
電抵抗（ＲＤ）１０を介して燃料電池電流■２が流れる
。しかし、下部セル１Ｂの残留ガスがなくなると第１Ｏ
図に示すように下部セルＩＢはカーボン電極からなる抵
抗体となるので、ＦＣ発電中の電位とは逆の逆極性電位
が発生する。逆極性電位の発生はカーボン電極を酸化腐
蝕させる。この酸化腐蝕はＰＣＩの劣化を招くことが知
られている。
従って、ＦＣ全電圧すなわち第５図に示した信号５０３
が第１Ｏ図に示すように反転することがないように、ａ
圧設定器（ＶＢ２）３００によって電圧を設定しておけ
ば、ＰＣＩを劣化させることがなくなり、かつ最適なＦ
Ｃ放電を行なうことが可能となる。
が第１Ｏ図に示すように反転することがないように、ａ
圧設定器（ＶＢ２）３００によって電圧を設定しておけ
ば、ＰＣＩを劣化させることがなくなり、かつ最適なＦ
Ｃ放電を行なうことが可能となる。
制御電源停電時（ＢＬＡＣＫ−０υＴ時）は第４図に示
した電源１２をオフにすると、信号５０３オフ−５Ｗｕ
２３オフとなり、第５図に示した５ＷＵ２３のｂ接点を
閉じることにより燃料電池の放電動作を行なう。
した電源１２をオフにすると、信号５０３オフ−５Ｗｕ
２３オフとなり、第５図に示した５ＷＵ２３のｂ接点を
閉じることにより燃料電池の放電動作を行なう。
以上説明したように、本実施例においては、起動時には
インバータ２を動作させる前に放電抵抗を接続し、ＦＣ
電圧を下げてからインバータ２を動作させる。燃料電池
発電装置運転中に軽負荷が発生したとぎにも放電抵抗を
接続し、インバータ２の入力端子が所定値以上にならな
いように制御する。燃料電池発電装置の通常停止時また
は制御電源停電時には、ＦＣの残留電圧を利用した放電
制御回路によって、速やかに放電してＦＣ高電圧放置に
よるＦＣ劣化を防止する。放電の終期においては、ＦＣ
を構成する上部セルと下部セルとの間の放電特性差を引
き起こす原因となるＦＣ反転電位によるＦＣ劣化を防止
するように作用する。このようにして、変換装置である
インバータの小型化および高効率化を図ることができか
つＦＣが劣化するのを防止することかできる。
インバータ２を動作させる前に放電抵抗を接続し、ＦＣ
電圧を下げてからインバータ２を動作させる。燃料電池
発電装置運転中に軽負荷が発生したとぎにも放電抵抗を
接続し、インバータ２の入力端子が所定値以上にならな
いように制御する。燃料電池発電装置の通常停止時また
は制御電源停電時には、ＦＣの残留電圧を利用した放電
制御回路によって、速やかに放電してＦＣ高電圧放置に
よるＦＣ劣化を防止する。放電の終期においては、ＦＣ
を構成する上部セルと下部セルとの間の放電特性差を引
き起こす原因となるＦＣ反転電位によるＦＣ劣化を防止
するように作用する。このようにして、変換装置である
インバータの小型化および高効率化を図ることができか
つＦＣが劣化するのを防止することかできる。
以上説明したように、本発明においては、起動時の開回
路電圧チエツク後、放電抵抗を利用してＦＣ％を圧を下
げてから変換装置を動作させるようにしたので、変換装
置の小型化を図ることができるという効果がある。
路電圧チエツク後、放電抵抗を利用してＦＣ％を圧を下
げてから変換装置を動作させるようにしたので、変換装
置の小型化を図ることができるという効果がある。
また、放電回路のオン／オフスイッチを常時閉（ｂ接点
）とするようにしたので、燃料電池運転が停止したとき
あるいは制御電源が停電したときでもＦＣの放電を行な
ってＦＣおよび配管内に残留したＦＣガスを消費するこ
とができ、安全かつ確実にＦＣの保護を行なうことがで
きるという効果がある。
）とするようにしたので、燃料電池運転が停止したとき
あるいは制御電源が停電したときでもＦＣの放電を行な
ってＦＣおよび配管内に残留したＦＣガスを消費するこ
とができ、安全かつ確実にＦＣの保護を行なうことがで
きるという効果がある。
さらに、燃料電池の無負荷付近での高電圧発生を抵抗負
荷によって減圧し変換装置の構成要素であるパワー素子
を低耐電圧性のものとする様にしたので、変換装置の小
型化および高効率化を図ることができるという効果があ
る。また、発電装置停止時には燃料電池残留ガスによっ
て発生する残留電圧を利用し、上述の抵抗負荷と兼用の
放電抵抗によって速やかに燃料電池を放電するように１
７たので、燃料電池の劣化保護を図ることができるとい
う効果がある。
荷によって減圧し変換装置の構成要素であるパワー素子
を低耐電圧性のものとする様にしたので、変換装置の小
型化および高効率化を図ることができるという効果があ
る。また、発電装置停止時には燃料電池残留ガスによっ
て発生する残留電圧を利用し、上述の抵抗負荷と兼用の
放電抵抗によって速やかに燃料電池を放電するように１
７たので、燃料電池の劣化保護を図ることができるとい
う効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図、第２図は
本発明の第１の実施例の動作説明用タイムチャート、 第３図は本発明の第１の実施例における制御手順の−例
を示すフローチャート、 第４図は本発明の第２の実施例を示す回路図、第５図は
本発明の第２の実施例の放電抵抗制御回路図、 第６図および第７図は本発明の第２の実施例の燃料電池
特性図、 第８図は本発明の第２の実施例のタイムチャート、 第９図および第１θ図は本発明の第２の実施例における
ＦＣ反転説明図、 第１１図は従来例のタイムチャート、 第１２図および第１３図は従来例を示す回路図、第１４
図は第１２図の回路に対応する特性図、第１５図は第１
３図の回路に対応する特性図である。 ・・・燃料電池（ＦＣ）、 ・・・インバータ（ＩＮＶ）、 ・・・交流負荷、 ・・・フィルタ（ＦＬ）、 ・・・変圧器（ＴＲ）、 ７・・・出力スイッチ（ＳＷＡＣ）、 ８・・・主回路スイッチ（ＳＷＭ）、 ９・・・放電抵抗スイッチ（Ｓ’＃ｎ）、１０・・・放
電抵抗（ＲＯ）、 １１・・・コントローラ（ＣＮＴ）、 １２・・・制御電源、 １３７・電流検出器（ＣＴ）、 １４・・・電圧検出器（ＶＯ）。 ２１・・・放電抵抗制御回路（ＩＩＤＣＮＴ）、２２・
・・制御スイッチ（ＳＷＯ）、 ２３・・・制御スイッチ（ＳＷＵ）、 ２５・・・パワー素子駆動回路、 ２６．２６Ａ・・・パワー素子、 ２７・・・安定化電源（ＡＶＲ）、 ３０Ａ、３０８．３０Ｇ、３００・・・電圧設定器、３
１Ａ、３１８．３１Ｃ，３１Ｄ・・・コンパレータ。 本発明の第２の裏施例におｔするＦＣｌム悦萌図第１０
図 −＋ ％６１ヒ４ｔ、ｚｓｔｉ ＩＦ （Ａ）邪１２
図１′：す才人する燃十斗電う也侍ノ匿図第１４図
本発明の第１の実施例の動作説明用タイムチャート、 第３図は本発明の第１の実施例における制御手順の−例
を示すフローチャート、 第４図は本発明の第２の実施例を示す回路図、第５図は
本発明の第２の実施例の放電抵抗制御回路図、 第６図および第７図は本発明の第２の実施例の燃料電池
特性図、 第８図は本発明の第２の実施例のタイムチャート、 第９図および第１θ図は本発明の第２の実施例における
ＦＣ反転説明図、 第１１図は従来例のタイムチャート、 第１２図および第１３図は従来例を示す回路図、第１４
図は第１２図の回路に対応する特性図、第１５図は第１
３図の回路に対応する特性図である。 ・・・燃料電池（ＦＣ）、 ・・・インバータ（ＩＮＶ）、 ・・・交流負荷、 ・・・フィルタ（ＦＬ）、 ・・・変圧器（ＴＲ）、 ７・・・出力スイッチ（ＳＷＡＣ）、 ８・・・主回路スイッチ（ＳＷＭ）、 ９・・・放電抵抗スイッチ（Ｓ’＃ｎ）、１０・・・放
電抵抗（ＲＯ）、 １１・・・コントローラ（ＣＮＴ）、 １２・・・制御電源、 １３７・電流検出器（ＣＴ）、 １４・・・電圧検出器（ＶＯ）。 ２１・・・放電抵抗制御回路（ＩＩＤＣＮＴ）、２２・
・・制御スイッチ（ＳＷＯ）、 ２３・・・制御スイッチ（ＳＷＵ）、 ２５・・・パワー素子駆動回路、 ２６．２６Ａ・・・パワー素子、 ２７・・・安定化電源（ＡＶＲ）、 ３０Ａ、３０８．３０Ｇ、３００・・・電圧設定器、３
１Ａ、３１８．３１Ｃ，３１Ｄ・・・コンパレータ。 本発明の第２の裏施例におｔするＦＣｌム悦萌図第１０
図 −＋ ％６１ヒ４ｔ、ｚｓｔｉ ＩＦ （Ａ）邪１２
図１′：す才人する燃十斗電う也侍ノ匿図第１４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）燃料電池と、該燃料電池からの直流出力電力を交流
出力電力に変換する変換装置とを有する燃料電池発電装
置において、 前記燃料電池の起動時には、前記燃料電池と並列に抵抗
器を挿入することにより前記燃料電池の端子電圧を降下
させてから前記変換装置を作動させ、前記燃料電池から
の前記出力電力が上昇していく過程においては、前記燃
料電池の出力電流および端子電圧の少くとも一方が所定
の値に達したときに前記抵抗器の前記燃料電池に対する
接続を断路することを特徴とする燃料電池制御方法。 ２）燃料電池と、該燃料電池からの直流出力電力を交流
出力電力に変換する変換装置とを有する燃料電池発電装
置において、 前記燃料電池と並列に接続されたスイッチング手段およ
び抵抗器の直列回路と、 前記燃料電池の起動時には、前記抵抗器が前記燃料電池
と並列に接続されるように前記スイッチング手段を制御
して、前記燃料電池の端子電圧を降下させてから前記変
換装置を作動させる第１制御手段と、 前記燃料電池からの前記出力電力が上昇していく過程に
おいては、前記燃料電池の出力電流および端子電圧の少
くとも一方が所定の値に達したときに前記抵抗器の前記
燃料電池に対する接続を断路する第２制御手段と を具えたことを特徴とする燃料電池制御装置。 ３）前記抵抗器と前記燃料電池との接続を放電抵抗制御
回路によって行なうことを特徴とする請求項２記載の燃
料電池制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/392,290 US5023150A (en) | 1988-08-19 | 1989-08-11 | Method and apparatus for controlling a fuel cell |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20476588 | 1988-08-19 | ||
| JP63-204765 | 1988-08-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168572A true JPH02168572A (ja) | 1990-06-28 |
Family
ID=16495977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1158300A Pending JPH02168572A (ja) | 1988-08-19 | 1989-06-22 | 燃料電池制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02168572A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002063925A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池運転方法 |
| JP2003504807A (ja) * | 1999-06-30 | 2003-02-04 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | ポリマー電解質を有する燃料電池の温度を上昇させるための方法および装置 |
| JP2003132922A (ja) * | 2001-10-26 | 2003-05-09 | Sharp Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2005071626A (ja) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP6187660B1 (ja) * | 2016-09-13 | 2017-08-30 | 富士電機株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2017188472A (ja) * | 2017-06-14 | 2017-10-12 | 株式会社東芝 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| JP2019512994A (ja) * | 2016-03-02 | 2019-05-16 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッドＦｕｅｌｃｅｌｌ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｉｎｃ． | 直流（ｄｃ）負荷平準化器 |
| JP2023178656A (ja) * | 2022-06-06 | 2023-12-18 | 本田技研工業株式会社 | 電源システム、制御方法、およびプログラム |
| WO2024191067A1 (ko) * | 2023-03-13 | 2024-09-19 | 주식회사 에이치티솔루션 | 연료전지시스템 |
| KR20240138946A (ko) * | 2023-03-13 | 2024-09-20 | 주식회사 에이치티솔루션 | 연료전지시스템 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6290873A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-25 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
| JPS63181269A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
-
1989
- 1989-06-22 JP JP1158300A patent/JPH02168572A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6290873A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-25 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
| JPS63181269A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504807A (ja) * | 1999-06-30 | 2003-02-04 | バラード パワー システムズ インコーポレイティド | ポリマー電解質を有する燃料電池の温度を上昇させるための方法および装置 |
| JP2002063925A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池運転方法 |
| JP2003132922A (ja) * | 2001-10-26 | 2003-05-09 | Sharp Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2005071626A (ja) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2019512994A (ja) * | 2016-03-02 | 2019-05-16 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッドＦｕｅｌｃｅｌｌ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｉｎｃ． | 直流（ｄｃ）負荷平準化器 |
| JP6187660B1 (ja) * | 2016-09-13 | 2017-08-30 | 富士電機株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2018045814A (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | 富士電機株式会社 | 燃料電池システム |
| WO2018051828A1 (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | 富士電機株式会社 | 燃料電池システム及び固体酸化物形燃料電池 |
| JP2017188472A (ja) * | 2017-06-14 | 2017-10-12 | 株式会社東芝 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| JP2023178656A (ja) * | 2022-06-06 | 2023-12-18 | 本田技研工業株式会社 | 電源システム、制御方法、およびプログラム |
| WO2024191067A1 (ko) * | 2023-03-13 | 2024-09-19 | 주식회사 에이치티솔루션 | 연료전지시스템 |
| KR20240138946A (ko) * | 2023-03-13 | 2024-09-20 | 주식회사 에이치티솔루션 | 연료전지시스템 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5023150A (en) | Method and apparatus for controlling a fuel cell | |
| JP6729700B2 (ja) | 車両システム | |
| CN100349356C (zh) | 独立电源系统 | |
| KR101877264B1 (ko) | 연료전지의 개방회로전압(ｏｃｖ) 제어를 수행하는 연료전지용 전력변환장치 및 그 동작방법 | |
| JPH02168572A (ja) | 燃料電池制御方法および装置 | |
| WO2016203517A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| CN101467329A (zh) | 二次电池充电电路 | |
| EP0598105A1 (en) | Fault detector for a plurality of batteries in battery backup systems. | |
| JP2009254169A (ja) | 電力供給システム | |
| US5075813A (en) | Cell protection apparatus and method for a battery cell system | |
| JP2007174792A (ja) | 系統連系インバータ装置 | |
| KR100902508B1 (ko) | 전력 조절장치 및 그 운영방법 | |
| JP2010279167A (ja) | 電力変換装置および電力変換装置の故障検出方法 | |
| JP2002352840A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH0793147B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH01128362A (ja) | 燃料電池の運転法 | |
| JP2000201485A (ja) | 無停電電源装置 | |
| JPH044761A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP2010192256A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP2003203663A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| KR102727994B1 (ko) | 연료전지 차량의 저전압 직류변환기 제어 시스템 및 방법 | |
| KR20230123572A (ko) | 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법 | |
| JPH0744252A (ja) | 太陽光発電用電力変換装置 | |
| JP2021191068A (ja) | 電力変換装置および電力変換装置の検査方法 | |
| JP2000245074A (ja) | 蓄電池の容量低下防止方法 |