JPH04267066A - 燃料電池発電装置の起動方法 - Google Patents
燃料電池発電装置の起動方法Info
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- JPH04267066A JPH04267066A JP3028169A JP2816991A JPH04267066A JP H04267066 A JPH04267066 A JP H04267066A JP 3028169 A JP3028169 A JP 3028169A JP 2816991 A JP2816991 A JP 2816991A JP H04267066 A JPH04267066 A JP H04267066A
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- fuel cell
- inverter
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- 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
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- 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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料電池発電装置の
起動方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図５は例えば特開昭６４ー１２４６５号
公報に示された従来の燃料電池発電装置の起動回路を示
す構成図である。図５において、（１） は燃料電池本
体、（６） は燃料電池本体（１） に接続されたイン
バータ、（１１）はインバータ（６） に接続された出
力変圧器、（１２）は出力変圧器（１１）に接続された
系統併入用スイッチ、（１３）はスイッチ（１２）が接
続された電力系統であり、インバータ（６） の出力変
圧器（１１）と系統併入用スイッチ（１２）との間に起
動回路（３０）が並列接続されており、この起動回路（
３０）は起動用抵抗器（３２）と、これを単に入切りす
るための起動用抵抗器用スイッチ（３１）から構成され
る。 【０００３】次に図５の動作について説明する。燃料電
池本体（１） に燃料供給を始め、燃料電池出力電圧が
上昇してきたとき、その出力電圧を制限するためにスイ
ッチ（３１）により起動用抵抗器（３２）を接続し、イ
ンバータ（６） を動作させる。ここでインバータ（６
） はそれ自身がもつ電圧制御機能により起動用抵抗器
（３２）に印加される電圧を調整し、その消費電力を増
減する。こうすることにより起動時の燃料電池電圧を許
容レベル以下に保ち、燃料電池本体（１） に急変を与
えることなく連続的に電圧制御を行うものである。 【０００４】また図６は特開昭６１ー１５７２７０号
公報に示された従来の燃料電池発電装置の起動回路を示
す構成図である。図６において、（１） は燃料電池本
体、（２） は燃料、（３） は空気、（４） は燃料
電池本体（１１）の直流出力、（２１）は保全用抵抗器
、（２２）は保全用抵抗器用スイッチ、（２３）は直流
遮断器、（６）はインバータ、（１１）は出力変圧器、
（１２）は系統併入用スイッチ、（１３）は電力系統で
ある。 【０００５】次に図６の動作を、空気供給量の上昇に伴
う電池直流出力電圧と直流出力電流の時間的変化の関係
を示す図７を参照しながら説明する。燃料（２） 、空
気（３） の供給を開始すると、燃料電池本体（１）
の直流出力電圧ＶＳＴＫ が上昇し始める。そして、直
流出力電圧ＶＳＴＫ がある電圧値Ｖ１ に達すると保
全用抵抗器用スイッチ（２２）を投入して保全用抵抗器
（２１）が終端される。一方、空気の増量に従って直流
出力電圧ＶＳＴＫ がさらに上昇し、燃料電池本体（１
） は保全用抵抗器（２１）にインバータ（６） の無
負荷運転時の損失分に相当する電力を供給するまでにな
る。次に、電流出力電力ＶＳＴＫ がインバータ（６）
の動作電圧ＶＩＮに達すると略同時に、直流遮断器（
２３）を投入すると共に保全用抵抗器（２１）を解放す
る。これにより、インバータ（６） は燃料電池本体（
１） より供給される電力で無負荷運転状態になり、燃
料電池本体（１） の直流出力電流は変化することなく
、保全用抵抗器（５） の回路からインバータ（６）に
その電流流路が切替わる。次に系統用併入用スイッチ（
１２）を投入し、空気の増量に伴って燃料電池本体（１
） の直流出力は交流に変換され電力系統（１３）に供
給されることになる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池発電装
置の起動回路は以上のように構成されており、その起動
方法としては直流出力電圧を許容レベルの上限値以下に
保つことのみに注目しており、許容レベルの下限値につ
いては特に注目されておらず例えば燃料電池本体の各セ
ルの電圧分布が図８や図２に示すように全てのセルで電
圧がまだ十分に確立していない場合でもインバータが起
動され、負荷運転に入り、電池に悪影響を与えるという
問題点があった。また、起動用抵抗器や保全用抵抗器、
およびそれらのスイッチ類が必要でコストがかかり、装
置が大形化し、制御も複雑になり、またスイッチの入切
りの際に電池負荷に急変を生じることもあり電池に悪影
響を与えるなどの問題点もあった。 【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、燃料電池に悪影響を与えること
なくインバータを起動し、スムースに負荷運転に入るこ
とができ、しかも装置の小形化、コストの低減、制御の
簡略化が図れる燃料電池発電装置の起動方法を提供する
ことを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明に係る燃料電池
発電装置の起動方法は、燃料電池の直流出力電圧が、負
荷をとり始めるのに十分な値にまで確立した後にインバ
ータを起動するものである。 【０００９】 【作 用】この発明においては、燃料電池本体の各電
極にガス欠や出力電流の急変などによる悪影響を与える
ことがなくなる。また、起動用抵抗器，保全用抵抗器と
いったものを使用しないので、その分装置が小形化し、
コストが低減され、制御が簡略化される。 【００１０】 【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示す構成図である。 図１において、（１）〜（４），（６）は上記従来装置
と同様である。本実施例では制御器（５） を設け、直
流出力（４） の直流電圧を制御器（５） へ伝える直
流電圧信号線（７） と、制御器（５） よりインバー
タ（６） の制御を行うためのインバータ制御器信号線
（８） を配置する。（９） はインバータ（９） か
ら出す交流出力である。 【００１１】次に図１の動作について図３を参照し乍ら
説明する。燃料電池本体（１） に燃料（２） 、空気
（３） を供給し始めると直流出力（４） の電圧が上
昇してくる。この直流出力電圧は直流電圧信号線（７）
により制御器（５） へ伝えられ監視される。この電
圧が所定値Ｖｔ に達したら、制御器（５） からイン
バータ制御信号線（８）を通し、制御信号をインバータ
（６） に送り、インバータ（６） を起動、発振し、
交流出力（９）を出す。 【００１２】また、他の実施例では、図４に示すように
、直流出力電圧を制御器（５） で検知してから時間を
制御器（５） 内でカウントしｔ時間後にインバータ制
御信号線（８） を通し制御信号をインバータ（６）
に送り、インバータ（６） を起動、発振し交流出力（
９） を出す。 【００１３】６６０ セルを含む燃料電池の実験例で説
明を加える。この例では、燃料先行して燃料と空気を電
池本体へ供給した。この時の直流出力電圧の変化と電池
本体スタックの電圧分布の変化を図２に時系列的に示し
た。 直流出力電圧が検出された時点を時刻０とし、時刻ａ点
では一部のセルでは、十分な電圧が確立しているが一部
のセルでは供給ガスが十分に到達していない。（このａ
時点のセル電圧分布図はガスの供給条件が異なる場合と
して図８に示すような形状になることもある。）また、
時刻ｔ点では電池本体内の全てのセルに供給ガスが達し
スタックの電圧分布は一様となる。スタックの電圧分布
が一様となる最小のセル電圧は電圧許容下限値ｖ０ （
直流出力電圧ではＶ０ ）である。さらに時間が経過し
時刻ｃ点では各セル電圧は電圧許容上限ｖ１（直流出力
電圧ではＶ１ ）を越える。このため直流出力電圧Ｖ０
とＶ１ の間Ｖｔ＝約５１０Ｖでインバータの起動、
発振をし、負荷運転に入った。Ｖ１ は通常単セル電圧
の許容上限０．８Ｖ×全セル数で約５３０Ｖである。一
方Ｖ０はガス供給量や供給系の構造に依存し、本例では
５１０Ｖより十分低くなるよう調整した。 【００１４】また他の実施例では直流出力電圧検出点の
電圧を１０ＶとしてＶ０ を越えるＶｔ＝約５１０Ｖ
に達するまでの時間ｔを求め、直流出力電圧検出時点か
ら時間を監視して所定時間が経過したら制御器からイン
バータを起動、発振し、負荷運転に入る。 【００１５】なお、上記各実施例ではインバータの制御
を制御器を介して行ったが、インバータ独自に直流出力
電圧検出機能やタイマー機能を持たせ本体制御器と独立
して制御させることもできる。この時、上記各実施例と
同様の効果を奏すると共に本体制御プログラムより独立
して制御されるので短時間で制御される効果もある。ま
た、他の実施例で時間ｔの起点時刻を直流出力電圧検出
時点としたがガス導入開始時点に取ることもでき、上記
各実施例と同様の効果を奏する。 【００１６】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、燃料電
池の直流出力電圧が負荷をとり始めるのに十分な値にま
で確立した後にインバータを起動するようにしたので、
燃料電池本体の電極にガス欠などの悪影響を与えること
なく燃料電池始発電装置を起動することができ、しかも
また、装置の小形化、コストダウン、制御の簡略化を図
ることができるという効果を奏する。
起動方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図５は例えば特開昭６４ー１２４６５号
公報に示された従来の燃料電池発電装置の起動回路を示
す構成図である。図５において、（１） は燃料電池本
体、（６） は燃料電池本体（１） に接続されたイン
バータ、（１１）はインバータ（６） に接続された出
力変圧器、（１２）は出力変圧器（１１）に接続された
系統併入用スイッチ、（１３）はスイッチ（１２）が接
続された電力系統であり、インバータ（６） の出力変
圧器（１１）と系統併入用スイッチ（１２）との間に起
動回路（３０）が並列接続されており、この起動回路（
３０）は起動用抵抗器（３２）と、これを単に入切りす
るための起動用抵抗器用スイッチ（３１）から構成され
る。 【０００３】次に図５の動作について説明する。燃料電
池本体（１） に燃料供給を始め、燃料電池出力電圧が
上昇してきたとき、その出力電圧を制限するためにスイ
ッチ（３１）により起動用抵抗器（３２）を接続し、イ
ンバータ（６） を動作させる。ここでインバータ（６
） はそれ自身がもつ電圧制御機能により起動用抵抗器
（３２）に印加される電圧を調整し、その消費電力を増
減する。こうすることにより起動時の燃料電池電圧を許
容レベル以下に保ち、燃料電池本体（１） に急変を与
えることなく連続的に電圧制御を行うものである。 【０００４】また図６は特開昭６１ー１５７２７０号
公報に示された従来の燃料電池発電装置の起動回路を示
す構成図である。図６において、（１） は燃料電池本
体、（２） は燃料、（３） は空気、（４） は燃料
電池本体（１１）の直流出力、（２１）は保全用抵抗器
、（２２）は保全用抵抗器用スイッチ、（２３）は直流
遮断器、（６）はインバータ、（１１）は出力変圧器、
（１２）は系統併入用スイッチ、（１３）は電力系統で
ある。 【０００５】次に図６の動作を、空気供給量の上昇に伴
う電池直流出力電圧と直流出力電流の時間的変化の関係
を示す図７を参照しながら説明する。燃料（２） 、空
気（３） の供給を開始すると、燃料電池本体（１）
の直流出力電圧ＶＳＴＫ が上昇し始める。そして、直
流出力電圧ＶＳＴＫ がある電圧値Ｖ１ に達すると保
全用抵抗器用スイッチ（２２）を投入して保全用抵抗器
（２１）が終端される。一方、空気の増量に従って直流
出力電圧ＶＳＴＫ がさらに上昇し、燃料電池本体（１
） は保全用抵抗器（２１）にインバータ（６） の無
負荷運転時の損失分に相当する電力を供給するまでにな
る。次に、電流出力電力ＶＳＴＫ がインバータ（６）
の動作電圧ＶＩＮに達すると略同時に、直流遮断器（
２３）を投入すると共に保全用抵抗器（２１）を解放す
る。これにより、インバータ（６） は燃料電池本体（
１） より供給される電力で無負荷運転状態になり、燃
料電池本体（１） の直流出力電流は変化することなく
、保全用抵抗器（５） の回路からインバータ（６）に
その電流流路が切替わる。次に系統用併入用スイッチ（
１２）を投入し、空気の増量に伴って燃料電池本体（１
） の直流出力は交流に変換され電力系統（１３）に供
給されることになる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池発電装
置の起動回路は以上のように構成されており、その起動
方法としては直流出力電圧を許容レベルの上限値以下に
保つことのみに注目しており、許容レベルの下限値につ
いては特に注目されておらず例えば燃料電池本体の各セ
ルの電圧分布が図８や図２に示すように全てのセルで電
圧がまだ十分に確立していない場合でもインバータが起
動され、負荷運転に入り、電池に悪影響を与えるという
問題点があった。また、起動用抵抗器や保全用抵抗器、
およびそれらのスイッチ類が必要でコストがかかり、装
置が大形化し、制御も複雑になり、またスイッチの入切
りの際に電池負荷に急変を生じることもあり電池に悪影
響を与えるなどの問題点もあった。 【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、燃料電池に悪影響を与えること
なくインバータを起動し、スムースに負荷運転に入るこ
とができ、しかも装置の小形化、コストの低減、制御の
簡略化が図れる燃料電池発電装置の起動方法を提供する
ことを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明に係る燃料電池
発電装置の起動方法は、燃料電池の直流出力電圧が、負
荷をとり始めるのに十分な値にまで確立した後にインバ
ータを起動するものである。 【０００９】 【作 用】この発明においては、燃料電池本体の各電
極にガス欠や出力電流の急変などによる悪影響を与える
ことがなくなる。また、起動用抵抗器，保全用抵抗器と
いったものを使用しないので、その分装置が小形化し、
コストが低減され、制御が簡略化される。 【００１０】 【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示す構成図である。 図１において、（１）〜（４），（６）は上記従来装置
と同様である。本実施例では制御器（５） を設け、直
流出力（４） の直流電圧を制御器（５） へ伝える直
流電圧信号線（７） と、制御器（５） よりインバー
タ（６） の制御を行うためのインバータ制御器信号線
（８） を配置する。（９） はインバータ（９） か
ら出す交流出力である。 【００１１】次に図１の動作について図３を参照し乍ら
説明する。燃料電池本体（１） に燃料（２） 、空気
（３） を供給し始めると直流出力（４） の電圧が上
昇してくる。この直流出力電圧は直流電圧信号線（７）
により制御器（５） へ伝えられ監視される。この電
圧が所定値Ｖｔ に達したら、制御器（５） からイン
バータ制御信号線（８）を通し、制御信号をインバータ
（６） に送り、インバータ（６） を起動、発振し、
交流出力（９）を出す。 【００１２】また、他の実施例では、図４に示すように
、直流出力電圧を制御器（５） で検知してから時間を
制御器（５） 内でカウントしｔ時間後にインバータ制
御信号線（８） を通し制御信号をインバータ（６）
に送り、インバータ（６） を起動、発振し交流出力（
９） を出す。 【００１３】６６０ セルを含む燃料電池の実験例で説
明を加える。この例では、燃料先行して燃料と空気を電
池本体へ供給した。この時の直流出力電圧の変化と電池
本体スタックの電圧分布の変化を図２に時系列的に示し
た。 直流出力電圧が検出された時点を時刻０とし、時刻ａ点
では一部のセルでは、十分な電圧が確立しているが一部
のセルでは供給ガスが十分に到達していない。（このａ
時点のセル電圧分布図はガスの供給条件が異なる場合と
して図８に示すような形状になることもある。）また、
時刻ｔ点では電池本体内の全てのセルに供給ガスが達し
スタックの電圧分布は一様となる。スタックの電圧分布
が一様となる最小のセル電圧は電圧許容下限値ｖ０ （
直流出力電圧ではＶ０ ）である。さらに時間が経過し
時刻ｃ点では各セル電圧は電圧許容上限ｖ１（直流出力
電圧ではＶ１ ）を越える。このため直流出力電圧Ｖ０
とＶ１ の間Ｖｔ＝約５１０Ｖでインバータの起動、
発振をし、負荷運転に入った。Ｖ１ は通常単セル電圧
の許容上限０．８Ｖ×全セル数で約５３０Ｖである。一
方Ｖ０はガス供給量や供給系の構造に依存し、本例では
５１０Ｖより十分低くなるよう調整した。 【００１４】また他の実施例では直流出力電圧検出点の
電圧を１０ＶとしてＶ０ を越えるＶｔ＝約５１０Ｖ
に達するまでの時間ｔを求め、直流出力電圧検出時点か
ら時間を監視して所定時間が経過したら制御器からイン
バータを起動、発振し、負荷運転に入る。 【００１５】なお、上記各実施例ではインバータの制御
を制御器を介して行ったが、インバータ独自に直流出力
電圧検出機能やタイマー機能を持たせ本体制御器と独立
して制御させることもできる。この時、上記各実施例と
同様の効果を奏すると共に本体制御プログラムより独立
して制御されるので短時間で制御される効果もある。ま
た、他の実施例で時間ｔの起点時刻を直流出力電圧検出
時点としたがガス導入開始時点に取ることもでき、上記
各実施例と同様の効果を奏する。 【００１６】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、燃料電
池の直流出力電圧が負荷をとり始めるのに十分な値にま
で確立した後にインバータを起動するようにしたので、
燃料電池本体の電極にガス欠などの悪影響を与えること
なく燃料電池始発電装置を起動することができ、しかも
また、装置の小形化、コストダウン、制御の簡略化を図
ることができるという効果を奏する。
【図１】この発明の一実施例が適用される燃料電池発電
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図２】実験例における直流出力電圧と、電池本体スタ
ックの電圧分布の変化よりインバータ起動、発振のタイ
ミングを説明するための時系列図である。
ックの電圧分布の変化よりインバータ起動、発振のタイ
ミングを説明するための時系列図である。
【図３】この発明による発電装置起動時の直流出力電圧
と交流出力電圧の時系列図である。
と交流出力電圧の時系列図である。
【図４】この発明の他の十分による発電装置起動時の直
流出力電圧と交流出力電圧の時系列図である。
流出力電圧と交流出力電圧の時系列図である。
【図５】従来の燃料電池発電装置の起動回路を示す構成
図である。
図である。
【図６】別の従来例の燃料電池発電装置の起動回路を示
す構成図である。
す構成図である。
【図７】別の従来例における空気供給量の上昇に伴う電
池出力電圧と直流出力電流の時間的変化の関係を示す図
である。
池出力電圧と直流出力電流の時間的変化の関係を示す図
である。
【図８】従来例の問題点の一例を示す起動時のある時点
における燃料電池スタックの電圧分布を表す図である。
における燃料電池スタックの電圧分布を表す図である。
１ 燃料電池本体
２ 燃料
３ 空気
４ 直流出力
５ 制御器
６ インバータ
９ 交流出力
Claims (3)
- 【請求項１】 空気と燃料が供給されるとともに直流
電力を発生する燃料電池本体と、この燃料電池本体で発
生した直流出力を交流出力に変換するインバータとから
なる燃料電池発電装置において、上記燃料電池本体から
の直流出力電圧値を監視し、該直流出力電圧値がある下
限値を越えた時点で上記インバータを起動し、発振させ
て負荷運転に移行することを特徴とする燃料電池発電装
置の起動方法。 - 【請求項２】 空気と燃料が供給されるとともに直流
電力を発生する燃料電池本体と、この燃料電池本体で発
生した直流出力を交流出力に変換するインバータとから
なる燃料電池発電装置において、上記燃料電池本体から
の直流出力電圧値を監視し、該直流出力電圧がある上限
値と下限値の間の所定値に達した時点で上記インバータ
を起動し、発振させて負荷運転に移行することを特徴と
する燃料電池発電装置の起動方法。 - 【請求項３】 空気と燃料が供給されるとともに直流
電力を発生する燃料電池本体と、この燃料電池本体で発
生した直流出力を交流出力に変換するインバータとから
なる燃料電池発電装置において、発電装置起動時に上記
燃料電池本体から直流出力電圧が出始めてからの時間を
監視し、所定時間が経過した後、上記インバータを起動
し、発振させて負荷運転に移行することを特徴とする燃
料電池発電装置の起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028169A JP2735396B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 燃料電池発電装置の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028169A JP2735396B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 燃料電池発電装置の起動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04267066A true JPH04267066A (ja) | 1992-09-22 |
| JP2735396B2 JP2735396B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=12241240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3028169A Expired - Lifetime JP2735396B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 燃料電池発電装置の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735396B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329089B1 (en) | 1997-12-23 | 2001-12-11 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell |
| JP2003132922A (ja) * | 2001-10-26 | 2003-05-09 | Sharp Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2005044687A (ja) * | 2003-07-24 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムの制御装置 |
| US8173316B2 (en) | 2007-05-07 | 2012-05-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7402352B2 (en) | 2002-05-14 | 2008-07-22 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and related startup method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412465A (en) * | 1987-07-07 | 1989-01-17 | Fuji Electric Co Ltd | Starting circuit of fuel cell power generating system |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP3028169A patent/JP2735396B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412465A (en) * | 1987-07-07 | 1989-01-17 | Fuji Electric Co Ltd | Starting circuit of fuel cell power generating system |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329089B1 (en) | 1997-12-23 | 2001-12-11 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell |
| JP2003132922A (ja) * | 2001-10-26 | 2003-05-09 | Sharp Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2005044687A (ja) * | 2003-07-24 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムの制御装置 |
| US8173316B2 (en) | 2007-05-07 | 2012-05-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2735396B2 (ja) | 1998-04-02 |
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