JPS59207565A - 空冷式燃料電池の制御方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は空冷式燃料電池の制御方式に関するものである
。

（ロ）従来技術 従来電池温度の制御は、第１図に示すように電池内部に
温度検出器（１）を埋設し、それによυ検出された温度
をコントローラ（２）に入れてダンパ（３）を調整し、
供給空気の温度を制御することにより行っていた。また
同時に負荷電流を変成器などの検出器（４）によシ検出
し、コントローラ（５）を介しインバータ（６）により
プロワ（７）の回転数を調貨１゛」シ、負荷に見合った
風光に制御していた。

しかし温度検出器ｆ１＋を電池内部に埋設するには、１
）検出部をガス分離板の力゛ス流通溝に入れるため極細
のものを用いる必要があシ、ぜジ械的強度が弱く断線の
おそれがある。１１）直接電極に接するため酸による腐
蝕で破損して電気的ショートを起すので危険である１１
１）電極を破損する可能性かあると共に埋設部によシ反
応面積を小さくするなどの問題点があった。又前記制省
１方式ではプロアとダンパの調整には相互関連性がなく
、負荷に応じた適正な制御が行はれないきいう欠点があ
った。

（ハ）亮り・ｊの目的 本発明の目的はｌ（ｊ記の如く温度検出器を電池内に埋
とすることによる問題点を解消し、負荷変動にかｋわら
ず電池作動温度を略一定に維持するよう制御せしめるこ
とである。

に）発明の梅成 零発り］は電池作動時負荷量、空気の供給、排出各温度
及び空気流量を人々検出して制御器で所定プログラムに
もとづき演算し、該演算出力信号により負荷の変動にか
−わらず電池作動温度が略一定に保たれるよう前記空気
流量及び空気供給温度をブロア及びダンパの調節により
制御せしめたことを特徴とするものである。

（利実施例 本発明の実施例を第２図について説明するが、該当部分
は第１図と同一記号を付した。

スタック（Ｓ）の各側面には相対向して空気供給及び排
出用マニホルド（８Ｈ８）と燃料ガス（水素）供給及び
排出用マニホルド（９バ９１とが取付けられている。

電池の反応と冷却に必要な空気はブロワ（７）によりマ
ニホルド（８）を介してスタック（Ｓ）に遮られ、マニ
ホルド（８１より排出された空気は、ダンパ（３）によ
り一部が外部へ排出されると共に残’ｒ（ｓが循環路（
１（１に入り、前記排出空気に見合って導入きれる新鮮
空気と共にスタック（Ｓ）に供給される。一方燃料力゛
スはマニホルド（９）より供給されスタック（Ｓ）を経
てマニホルド（９）１より排出される。

本発明による温度検出器（ｎ）Ｏｚ＋は空気用マニホル
ドｆｇ）ｉｓｒ内の供給口及び排出口近傍に夫々設置さ
れ、これらの検出信号（ＴＩ）（Ｔ２）が演算制御部θ
３）に入力される。

空気流量検出器（１４）はピトー管などを用いて空気差
圧を検出し、これを空電変換器（＋５１で電気信号にし
て制御器（Ｉ（８）に入力される。負荷電流は従来と同
様変成器などの検出器（４）で検出して同じく制ａ１器
０３）に入力される。

これら空気の供給、排出側番温度、空気流量及び負荷量
の各入力信号は、制御器（１３）で所定フ゛ログラムに
もとづき演算され、出力信号としてブロワ（７）及びグ
ンバー（３）を制御する。以下その詳細について説明す
る２、 −・般に然剣の関係式として電池の発熱量（Ｑｌ）は負
荷に関係し Ｑ１＝Ｃ１１ＣＶｏ−Ｖ）ｋｗｈ　・・＝−・・（１）
こ−でＣ１：係数、Ｉ：負向亀流 ＶＯ：班論起電力　Ｖ：動作室圧 で表はされ、又空気による玲却然貝（Ｑ２）はＱ２二Ｃ
２ｙＣ’１２−Ｔ’ｌ）　　ｋｃａｌ　　　・−・−（
２！こ’ｈｆｉ（：２：係数、ｖ：空気流量］゛ｌ：空
気供Ｉａ温度、Ｔ２：空気排出温度で大はされる。

電池の発熱量（Ｑｌ）と空気による冷却ｉ＝、　（Ｑ２
）は等しいので、式（ｌｌ（２ｉよシＣ，Ｉ　Ｉ　（Ｖ
Ｏ−Ｖ）＝Ｃ２２７−（Ｔ２−ＴＩ　）　ａ　・・・・
旧・（３１こ覧でＱｌｋｗ、ｈ　　Ｑ２：１ｃｃａｌと
単位が異るので１ｋｗｈ＝８６０ｋｃａｌ　　より　Ｑ
　１　＝　Ｑ　２／８６０となり、その祁ｊ止値をαと
した の関係式が成り立つ。

（３）式において１．Ｖ、び、’ｆ２．’ｆ１は実際の
電池運転におりる変数であるが、そのうち１．Ｖは電Ａ
Ｊｌ狗荷によシ直接定まシヶ、Ｔｌは負荷にもとづき制
御される。尚Ｔ２はＴ１と電池負荷（発８）に関連する
変数である。

次に実際の制御動作について説明する。

電池が或一定条件下で運転中、負荷が＊動した場合はこ
れを負荷電流検出器（４）によ量検出し、その結果にも
とづいて制御器（１３）よりインバータ（６）を調整し
、負荷に応じた供給空気量を検出器Ｈでチェックし々か
ら設定する。たとえば１００Ａ／ｃイに対し６０　ｍ”
／　Ｈ、８０Ａ　／ｃｒｒｆに対して５０　ｍ”、／Ｈ
のようにする。

同時に電池スタック（Ｓ）への供給空気温度（Ｔ１）お
よび排出空気温度（Ｔ２）を夫々の温度検出器（川（１
２〕で検出し、制御器θ３）において前記式（３）にも
とづき演算し、空気流量（＋／）と負荷（Ｖ、Ｉ）との
関係よシダンバ（３）を調節し、電池スタック（Ｓ）へ
の空気供給温度（Ｔ１）が適正値に女るよう制御する、
本制御方式では電池の発熱量（Ｑｌ）と空気による冷却
量（Ｑ２）が等しくなるよう空気流量（１／）及び空気
供給温度（Ｔ１）を制御し、負荷の変動にか−わらず電
池作動温度が略一定に保たれる。

電、油温度とＴ１との関係は負荷量、空気流量などによ
り前述の如くあらかじめプラグラムできるものであり、
また排出側温度検出器θ２）はＴ２とＴ１の差を検出す
るためのもので、Ｔ２−’ｌ”ｌの差が最適温度範囲で
あれば良であるが、その温度差が大巾に変化した場合フ
ィードバックをかけてプロア（７）とダンパ（３）を再
調節させ、最適温度範囲に維持する機能を有する。

（へ）発明の効果 本発明によれば電池の温度検出器は、従来のように電池
スタック内に埋設することなく空気用マニホルドの供給
口及び排出口にｉｔｔしているので、電極や電解液に接
しないため、損傷のおそれなく機械的強度の大きいもの
が使用可能となると共に負荷変動に対し応答性が向上し
て制御が正確に行える。

特に電池作動中の負荷変動に対し、負荷量、空気の供給
、排出者温度及び空気流量を夫々検出して制御器で所定
のプログラムにもとづき演算し、空気流量を調整しつ！
空気供給温度が適正値になるようブロア及びダンパによ
ｐ制御するものであるから、負荷の変動にか＼わらず電
池作動温度を略一定にａ持するこ七ができ、電池の寿命
向上に資するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は空冷式燃料電池の従来方式による制御装置を示
す系統図、第２図は本発明による制御装置の系統図であ
る。 （Ｓ）・・・電池スタック　（３）・・・ダンパ　（４
）・・・負荷電流検出器　（６）・・・インバータ　（
７）・・・ブロワ　（８）（８）・・・空気供給及び排
出側番マニホルド　（ＩＩ）（１２ｉ・・・空気供給及
び排出側番温度検出器　θ３）・・・演算ｍ１ｊ徒１器
ｆ”Ｉ・・空気流量検出器。 代理人　弁理士　佐　野　靜　夫１−．１．’□″ｉ’
、ｊ　。 １・−２ｒ°、パ ・、−′

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池への供給空気量を調節するプロワと、空気の
   排出、循環比率を変えて空気取入量を調節するダンパと
   を備え、電池の作動時負荷１、電池の空気供給、排出、
   各温度及び空気流量を大々検出して制御器で所定プログ
   ラムにもとづき演算し、その演算出力により、負荷に応
   じた空気流量を前記プロアで設定して前記空気供給温度
   が適正値になるよう前記ダンパを制御し、負荷変動にか
   −わらず電池作動温度を略一定に維持せしめることを特
   徴とする空冷式燃料電池の制御方式。
2. （２）前記空気供給、排出各温度はマニホルドの供給口
   及び排出口近傍に夫々設置した各温度検出器で検出され
   ることを特徴とする特許８ｈ才の範囲第１項記載の空冷
   式燃料電池の制御方式。