JPH06101346B2 - 燃料電池発電装置の運転方法 - Google Patents
燃料電池発電装置の運転方法Info
- Publication number
- JPH06101346B2 JPH06101346B2 JP1157559A JP15755989A JPH06101346B2 JP H06101346 B2 JPH06101346 B2 JP H06101346B2 JP 1157559 A JP1157559 A JP 1157559A JP 15755989 A JP15755989 A JP 15755989A JP H06101346 B2 JPH06101346 B2 JP H06101346B2
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- JP
- Japan
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- fuel cell
- dummy resistor
- inverter
- power generator
- turned
- 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.)
- Expired - Lifetime
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-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は燃料電池の直流出力をインバータにて交流出力
に変換するようにした燃料電池発電装置において、燃料
電池とインバータとの間に接続されるダミー抵抗器を電
気負荷しゃ断時に制御することによって、燃料電池内の
反応ガス圧力の上昇を低減させるようにした燃料電池発
電装置の停止制御方法に関する。
に変換するようにした燃料電池発電装置において、燃料
電池とインバータとの間に接続されるダミー抵抗器を電
気負荷しゃ断時に制御することによって、燃料電池内の
反応ガス圧力の上昇を低減させるようにした燃料電池発
電装置の停止制御方法に関する。
この種の発電装置においては、緊急時に出来るだけ早く
停止して障害を除去し被害を最少限度に押え、かつこの
時の停止により発電装置に与える衝撃を軽減させること
が要求される。燃料電池発電システムの停止は一般に燃
料電池については燃料電池入口の燃料ガスと酸化剤ガス
である空気の弁を閉止し、インバータについては同時に
その交流側および直流側のしゃ断器をしゃ断することに
より行なわれる。インバータのしゃ断により燃料電池に
流れていた電流は瞬時にしゃ断されるが、燃料電池の燃
料ガスと空気の閉止には若干の時間がかかる。このため
燃料電池内で発電反応に使用されていた燃料ガスと空気
の消費が電流のしゃ断と同時に止まるので、一時的に燃
料電池内の圧力が上昇する。このとき燃料ガス中の水素
の成分が、空気中の酸素の成分より高いので、燃料電池
内で燃料ガス側の圧力の方が空気側の圧力よりも上昇
し、差圧となって現われる。この差圧は燃料電池を損傷
させるおそれがあるばかりでなく、燃料電池に与える衝
撃によって発電特性の劣化となり好ましくない。またこ
の差圧は出来るだけ小さくすることが要求される。従来
はこの差圧を安全弁などの流体機器で低減しようとして
いたが、機器の種類や取付位置に制約があるため、迅速
な動作に制限があり、上記差圧の発生を所定値以下に押
えることが困難であった。
停止して障害を除去し被害を最少限度に押え、かつこの
時の停止により発電装置に与える衝撃を軽減させること
が要求される。燃料電池発電システムの停止は一般に燃
料電池については燃料電池入口の燃料ガスと酸化剤ガス
である空気の弁を閉止し、インバータについては同時に
その交流側および直流側のしゃ断器をしゃ断することに
より行なわれる。インバータのしゃ断により燃料電池に
流れていた電流は瞬時にしゃ断されるが、燃料電池の燃
料ガスと空気の閉止には若干の時間がかかる。このため
燃料電池内で発電反応に使用されていた燃料ガスと空気
の消費が電流のしゃ断と同時に止まるので、一時的に燃
料電池内の圧力が上昇する。このとき燃料ガス中の水素
の成分が、空気中の酸素の成分より高いので、燃料電池
内で燃料ガス側の圧力の方が空気側の圧力よりも上昇
し、差圧となって現われる。この差圧は燃料電池を損傷
させるおそれがあるばかりでなく、燃料電池に与える衝
撃によって発電特性の劣化となり好ましくない。またこ
の差圧は出来るだけ小さくすることが要求される。従来
はこの差圧を安全弁などの流体機器で低減しようとして
いたが、機器の種類や取付位置に制約があるため、迅速
な動作に制限があり、上記差圧の発生を所定値以下に押
えることが困難であった。
本発明は従来の欠点を除去するために、燃料電池とイン
バータの間に設けられたダミー抵抗器を制御することに
よって、停止に伴なう燃料電池内の余剰のガスを電気的
に消費し、差圧の低減を図ることを目的とする。この目
的は、燃料ガスと空気等の酸化剤ガスを供給することに
より発電を行う燃料電池と、該燃料電池の直流出力を交
流出力に変換するインバータと、前記燃料電池とインバ
ータとの間にインバータの入力電圧を所定値以下に押さ
えるために開閉器を介して投入しゃ断可能に設けられた
ダミー抵抗器とを備える燃料電池発電装置の運転方法に
おいて、燃料電池発電装置しゃ断時に前記ダミー抵抗器
を投入し、その投入時間を電気負荷のしゃ断直前の負荷
電流値に基づいて前記燃料電池の燃料ガス側と酸化剤ガ
ス側の差圧が所定値以下となるような所定時間に選定し
て、該選定された所定時間後にダミー抵抗器をしゃ断す
ることにより達成される。
バータの間に設けられたダミー抵抗器を制御することに
よって、停止に伴なう燃料電池内の余剰のガスを電気的
に消費し、差圧の低減を図ることを目的とする。この目
的は、燃料ガスと空気等の酸化剤ガスを供給することに
より発電を行う燃料電池と、該燃料電池の直流出力を交
流出力に変換するインバータと、前記燃料電池とインバ
ータとの間にインバータの入力電圧を所定値以下に押さ
えるために開閉器を介して投入しゃ断可能に設けられた
ダミー抵抗器とを備える燃料電池発電装置の運転方法に
おいて、燃料電池発電装置しゃ断時に前記ダミー抵抗器
を投入し、その投入時間を電気負荷のしゃ断直前の負荷
電流値に基づいて前記燃料電池の燃料ガス側と酸化剤ガ
ス側の差圧が所定値以下となるような所定時間に選定し
て、該選定された所定時間後にダミー抵抗器をしゃ断す
ることにより達成される。
このダミー抵抗器は専らインバータの設計を楽にする目
的で従来使用されていたもので、これを図面に基づいて
説明する。第１図は燃料電池の電圧電流特性を示すもの
で、V0は無負荷電圧で電流I1〜I2および電圧V1〜V2が発
電装置として実用上用いられる範囲である。このV1〜V2
は無負荷電圧V0に比べ低いのでインバータを無負荷電圧
V0で設計するのは不経済である。このため燃料電池とイ
ンバータ間にダミー抵抗器を設け、起動時にはこのダミ
ー抵抗器を投入し、第１図のI1までダミー抵抗器で流し
電圧をV1まで下げてからインバータに接続する。また停
止のときも停止の信号によってまずダミー抵抗器を投入
し、その後にインバータをしゃ断すると、インバータの
しゃ断時はV1までの電圧しか印加されない。この様にダ
ミー抵抗器を使用することによって、インバータはV1ま
での電圧で、かつV1〜V2の範囲で設計できるので、経済
的で効率もよい。
的で従来使用されていたもので、これを図面に基づいて
説明する。第１図は燃料電池の電圧電流特性を示すもの
で、V0は無負荷電圧で電流I1〜I2および電圧V1〜V2が発
電装置として実用上用いられる範囲である。このV1〜V2
は無負荷電圧V0に比べ低いのでインバータを無負荷電圧
V0で設計するのは不経済である。このため燃料電池とイ
ンバータ間にダミー抵抗器を設け、起動時にはこのダミ
ー抵抗器を投入し、第１図のI1までダミー抵抗器で流し
電圧をV1まで下げてからインバータに接続する。また停
止のときも停止の信号によってまずダミー抵抗器を投入
し、その後にインバータをしゃ断すると、インバータの
しゃ断時はV1までの電圧しか印加されない。この様にダ
ミー抵抗器を使用することによって、インバータはV1ま
での電圧で、かつV1〜V2の範囲で設計できるので、経済
的で効率もよい。
本発明はこのダミー抵抗器を用いて前述の差圧を減少さ
せようとするもので、概略を第２図で説明する。燃料電
池１には燃料ガス入口弁２からの燃料ガスと空気入口弁
３からの空気がそれぞれ燃料ガス室４と空気室５に送ら
れ、このうちの水素と酸素により発電反応が起り、電極
６より発電出力が外部に導かれる。そして発電可能な状
態となってから、直流側しゃ断器７を投入し、ダミー抵
抗器スイッチ８を閉じてダミー抵抗器９に電流を流す。
このときの燃料電池の電圧，電流値は第１図のV1，I1と
なる。しかるのち直流しゃ断器10を閉じてインバータ11
を駆動し、効流しゃ断器12を閉じて図示しない電気負荷
に給電を開始する。その際ダミー抵抗器９はもはや不要
となるのでスイッチ８は開かれる。
せようとするもので、概略を第２図で説明する。燃料電
池１には燃料ガス入口弁２からの燃料ガスと空気入口弁
３からの空気がそれぞれ燃料ガス室４と空気室５に送ら
れ、このうちの水素と酸素により発電反応が起り、電極
６より発電出力が外部に導かれる。そして発電可能な状
態となってから、直流側しゃ断器７を投入し、ダミー抵
抗器スイッチ８を閉じてダミー抵抗器９に電流を流す。
このときの燃料電池の電圧，電流値は第１図のV1，I1と
なる。しかるのち直流しゃ断器10を閉じてインバータ11
を駆動し、効流しゃ断器12を閉じて図示しない電気負荷
に給電を開始する。その際ダミー抵抗器９はもはや不要
となるのでスイッチ８は開かれる。
一方、装置の停止時，たとえば電気負荷短絡時にインバ
ータ11をしゃ断するときには、予めスイッチ８を投入し
てダミー抵抗器９を燃料電池１に接続した状態でインバ
ータの制御角を絞るかないしはしゃ断器10,12の開路に
より燃料電池から見てインバータを切り離す操作を行
う。ところで、従来のダミー抵抗器の設計思想によれ
ば、インバータの直流しゃ断器10が開かれた時点で、も
はやダミー抵抗器９は回路に挿入しておく必要がないの
で、直流しゃ断器10の開路と同時にスイッチ８もしゃ断
してダミー抵抗器９を切り離していた。
ータ11をしゃ断するときには、予めスイッチ８を投入し
てダミー抵抗器９を燃料電池１に接続した状態でインバ
ータの制御角を絞るかないしはしゃ断器10,12の開路に
より燃料電池から見てインバータを切り離す操作を行
う。ところで、従来のダミー抵抗器の設計思想によれ
ば、インバータの直流しゃ断器10が開かれた時点で、も
はやダミー抵抗器９は回路に挿入しておく必要がないの
で、直流しゃ断器10の開路と同時にスイッチ８もしゃ断
してダミー抵抗器９を切り離していた。
本発明はこのダミー抵抗器の切り離しを若干遅らせるこ
とにより、燃料電池における前述の差圧の発生を縮小す
ることができるとの知見にもとづくもので、以下に実施
例について説明を行う。
とにより、燃料電池における前述の差圧の発生を縮小す
ることができるとの知見にもとづくもので、以下に実施
例について説明を行う。
第３図の実施例はタイマを用いた例で、第２図の直流し
ゃ断器10の開指令接点21の閉路により、瞬時動作するリ
レー22を励磁し、その接点23によりダミー抵抗器投入ス
イッチ８の投入リレー24を励磁してダミー抵抗器９を先
に投入し、タイマ25により僅かな時間遅らせて接点26を
介して直流しゃ断器10のトリップ用リレー27を励磁し直
流しゃ断器10を開路し、さらに所定時限後タイマ28によ
り接点29を開いてダミー抵抗器投入スイッチ８の投入リ
レー24を消磁し、接点30を介してダミー抵抗器投入スイ
ッチ８のしゃ断リレー31を励磁してダミー抵抗器を切り
離す。この第３図は原理的な接続例を示すもので、投
入，しゃ断リレーの態様によりこれと異なる回路方式を
採用し、ないしはすべてを無接点化することが容易なこ
とはいうまでもない。
ゃ断器10の開指令接点21の閉路により、瞬時動作するリ
レー22を励磁し、その接点23によりダミー抵抗器投入ス
イッチ８の投入リレー24を励磁してダミー抵抗器９を先
に投入し、タイマ25により僅かな時間遅らせて接点26を
介して直流しゃ断器10のトリップ用リレー27を励磁し直
流しゃ断器10を開路し、さらに所定時限後タイマ28によ
り接点29を開いてダミー抵抗器投入スイッチ８の投入リ
レー24を消磁し、接点30を介してダミー抵抗器投入スイ
ッチ８のしゃ断リレー31を励磁してダミー抵抗器を切り
離す。この第３図は原理的な接続例を示すもので、投
入，しゃ断リレーの態様によりこれと異なる回路方式を
採用し、ないしはすべてを無接点化することが容易なこ
とはいうまでもない。
ダミー抵抗器９としては、純粋な直流抵抗器よりもイン
ダクタンス分を含んだ形式のものが採用されることが多
い。また、第４図のように直流抵抗（またはこれとイン
ダクタンスとを直列に接続したもの）9aとコンデンサ9b
とを直列にしたものを用いることもできる。
ダクタンス分を含んだ形式のものが採用されることが多
い。また、第４図のように直流抵抗（またはこれとイン
ダクタンスとを直列に接続したもの）9aとコンデンサ9b
とを直列にしたものを用いることもできる。
装置停止時に発生する差圧の大きさは、停止直前の燃料
ガスの消費量，したがって負荷電流の大きさに依存する
から、第６図に示すように、出力直流電流を検出器32に
て検出し、予めダミー抵抗器の抵抗9Cの値を変化させて
おくか、あるいは第５図のように複数のダミー抵抗器9
A,9B,9Cを有する回路を用いて負荷電流値に見合った組
合せを予め求めておいて、インバータしゃ断と同時にこ
の組合せのダミー抵抗器を投入するようにすることもで
きるが、ダミー抵抗器の回路を単純化するために、第４
図のように単一のダミー抵抗器を用いて、上述の負荷電
流値に基づいて投入時間を制御するようにする方法が望
ましい。この場合直流電流の検出のかわりにインバータ
の交流出力電流を検出してダミー抵抗器の投入時間の選
択制御を行うことも可能である。さらに、燃料電池の反
応ガスの圧力を監視して投入時間を制御することも場合
によっては好都合である。スイッチ８はトランジスタ，
サイリスタ等に置き換えることが可能である。
ガスの消費量，したがって負荷電流の大きさに依存する
から、第６図に示すように、出力直流電流を検出器32に
て検出し、予めダミー抵抗器の抵抗9Cの値を変化させて
おくか、あるいは第５図のように複数のダミー抵抗器9
A,9B,9Cを有する回路を用いて負荷電流値に見合った組
合せを予め求めておいて、インバータしゃ断と同時にこ
の組合せのダミー抵抗器を投入するようにすることもで
きるが、ダミー抵抗器の回路を単純化するために、第４
図のように単一のダミー抵抗器を用いて、上述の負荷電
流値に基づいて投入時間を制御するようにする方法が望
ましい。この場合直流電流の検出のかわりにインバータ
の交流出力電流を検出してダミー抵抗器の投入時間の選
択制御を行うことも可能である。さらに、燃料電池の反
応ガスの圧力を監視して投入時間を制御することも場合
によっては好都合である。スイッチ８はトランジスタ，
サイリスタ等に置き換えることが可能である。
このように、本発明によれば、燃料電池発電装置の停止
時に、従来であれば投入後直ちに切り離されていたダミ
ー抵抗器を、燃料電池の反応ガス圧力上昇制限という観
点から引き続いて投入制御を行うようにしたので、従来
の流体機器による制御に比し、迅速かつ特別な費用を付
加することなしに燃料電池への悪影響を防止できるとい
う効果がある。さらに、電気負荷のしゃ断直前の負荷電
流値に基づいてダミー抵抗器の投入時間を制御するよう
にしたことにより、燃料電池しゃ断時に発生する反応ガ
スの異常差圧を防止し、かつダミー抵抗器の構成を簡単
化し得る効果がある。
時に、従来であれば投入後直ちに切り離されていたダミ
ー抵抗器を、燃料電池の反応ガス圧力上昇制限という観
点から引き続いて投入制御を行うようにしたので、従来
の流体機器による制御に比し、迅速かつ特別な費用を付
加することなしに燃料電池への悪影響を防止できるとい
う効果がある。さらに、電気負荷のしゃ断直前の負荷電
流値に基づいてダミー抵抗器の投入時間を制御するよう
にしたことにより、燃料電池しゃ断時に発生する反応ガ
スの異常差圧を防止し、かつダミー抵抗器の構成を簡単
化し得る効果がある。
第１図は燃料電池の電流電圧特性図、第２図はダミー抵
抗器の投入しゃ断順序を説明するための回路接続図、第
３図および第４図はそれぞれ本発明の方法を説明する実
施例の部分回路図、第５図および第６図はそれぞれダミ
ー抵抗器の抵抗値を可変とする回路の説明図である。 １…燃料電池、８…ダミー抵抗器投入スイッチ、９…ダ
ミー抵抗器、11…インバータ、25,28…タイマ、31…電
流検出器。
抗器の投入しゃ断順序を説明するための回路接続図、第
３図および第４図はそれぞれ本発明の方法を説明する実
施例の部分回路図、第５図および第６図はそれぞれダミ
ー抵抗器の抵抗値を可変とする回路の説明図である。 １…燃料電池、８…ダミー抵抗器投入スイッチ、９…ダ
ミー抵抗器、11…インバータ、25,28…タイマ、31…電
流検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 志良 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 飯田 輝男 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 江口 直也 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−112073（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】燃料ガスと空気等の酸化剤ガスを供給する
ことにより発電を行う燃料電池と、該燃料電池の直流出
力を交流出力に変換するインバータと、前記燃料電池と
インバータとの間にインバータの入力電圧を所定値以下
に押さえるために開閉器を介して投入しゃ断可能に設け
られたダミー抵抗器とを備える燃料電池発電装置の運転
方法において、燃料電池発電装置しゃ断時に前記ダミー
抵抗器を投入し、その投入時間を電気負荷のしゃ断直前
の負荷電流値に基づいて前記燃料電池の燃料ガス側と酸
化剤ガス側の差圧が所定値以下となるような所定時間に
選定して、該選定された所定時間後にダミー抵抗器をし
ゃ断することを特徴とする燃料電池発電装置の運転方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1157559A JPH06101346B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 燃料電池発電装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1157559A JPH06101346B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 燃料電池発電装置の運転方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047997A Division JPS58164163A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 燃料電池発電装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216769A JPH02216769A (ja) | 1990-08-29 |
| JPH06101346B2 true JPH06101346B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=15652328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1157559A Expired - Lifetime JPH06101346B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 燃料電池発電装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101346B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913152B2 (ja) * | 1980-02-07 | 1984-03-28 | 財団法人電力中央研究所 | 燃料電池発電システムの始動方法 |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP1157559A patent/JPH06101346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02216769A (ja) | 1990-08-29 |
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