JPS62113362A - 燃料電池の過電圧抑制方式 - Google Patents
燃料電池の過電圧抑制方式Info
- Publication number
- JPS62113362A JPS62113362A JP60252843A JP25284385A JPS62113362A JP S62113362 A JPS62113362 A JP S62113362A JP 60252843 A JP60252843 A JP 60252843A JP 25284385 A JP25284385 A JP 25284385A JP S62113362 A JPS62113362 A JP S62113362A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- fuel
- output
- input
- overvoltage
- 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
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- 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
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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〕
この発明は、燃料電池発電システムにおける低出力領域
での燃料電池過電圧抑制方式に関する。
での燃料電池過電圧抑制方式に関する。
なお、燃料電池は所定の燃料を陰極、酸素を陽極として
電気的還元反応を行なわせることにより、燃焼エネルギ
ーを電気エネルギーに変換するものである。
電気的還元反応を行なわせることにより、燃焼エネルギ
ーを電気エネルギーに変換するものである。
第３図は一般的な燃料電池発電システムを示す基本構成
図である。
図である。
すなわら、このプラントは燃料電池に燃料および空気を
供給する燃料供給装置１、この燃料にもとづいて直流電
力を発生する燃料電池本体２、この直流出力電力を商用
の交流電力に変換して系統に与えるインバータ３、プラ
ント全体の制御を行なうプラント制（財）装置４および
ダミーロード６等から構成される。
供給する燃料供給装置１、この燃料にもとづいて直流電
力を発生する燃料電池本体２、この直流出力電力を商用
の交流電力に変換して系統に与えるインバータ３、プラ
ント全体の制御を行なうプラント制（財）装置４および
ダミーロード６等から構成される。
ところで、か〜る燃料電池は一般に第４図のような垂下
型の電圧・ｔ６流（Ｖ−Ｉ）特性を持ち、その出力（Ｐ
）が定格出力の２５％程度になると、自分自身で出力す
る高い電圧によりその内部の電極が劣化してしまうこと
がある。そこで、第３図の如き燃料電池プラントでは、
燃料電池が過電圧とならないように、プラントの最低出
力値を規定して運転するようにしている。
型の電圧・ｔ６流（Ｖ−Ｉ）特性を持ち、その出力（Ｐ
）が定格出力の２５％程度になると、自分自身で出力す
る高い電圧によりその内部の電極が劣化してしまうこと
がある。そこで、第３図の如き燃料電池プラントでは、
燃料電池が過電圧とならないように、プラントの最低出
力値を規定して運転するようにしている。
また、燃料電池の電圧・出力（Ｖ−Ｐ）特性は例えば第
５図の如く示されるが、これは燃料電池の温度や燃料の
供給状態等の種々の外部要因により変化し、■の定格曲
線に対して■、■の如く変化する。したがって、直流電
圧の最大許容値をＥｄｃｍａｘとし、これを基準に曲線
０からプラントの最低出力をＰｍ１ｎと決めたとき、上
記の如き外部要因でその特性が■の如くなると、出力Ｐ
ｍ１ｎでは燃料電池電圧がＥｄｃｍａｘ を越え、過電
圧となるおそれがある。そこで、従来は最低出力Ｐｍ１
ｎを太き目に設定しておくか、あるいは第３図のような
ダミーロード６を投入し、強制的に燃料電池の出力を増
大させて防止するようにしている。
５図の如く示されるが、これは燃料電池の温度や燃料の
供給状態等の種々の外部要因により変化し、■の定格曲
線に対して■、■の如く変化する。したがって、直流電
圧の最大許容値をＥｄｃｍａｘとし、これを基準に曲線
０からプラントの最低出力をＰｍ１ｎと決めたとき、上
記の如き外部要因でその特性が■の如くなると、出力Ｐ
ｍ１ｎでは燃料電池電圧がＥｄｃｍａｘ を越え、過電
圧となるおそれがある。そこで、従来は最低出力Ｐｍ１
ｎを太き目に設定しておくか、あるいは第３図のような
ダミーロード６を投入し、強制的に燃料電池の出力を増
大させて防止するようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前者の方式によればプラントの運転領域
が制限されること、また後者の方式によればダミーロー
ドの投入、開放に伴ってプラントが過渡的に変動するこ
とおよびダミーロードによる損失が増大すること等の問
題がある。
が制限されること、また後者の方式によればダミーロー
ドの投入、開放に伴ってプラントが過渡的に変動するこ
とおよびダミーロードによる損失が増大すること等の問
題がある。
したがって、この発明は以上のような問題を発生させる
ことなく、燃料電池の過電圧を簡易に抑制し得る制御方
式を提供することを目的とする。
ことなく、燃料電池の過電圧を簡易に抑制し得る制御方
式を提供することを目的とする。
燃料電池の出力電圧を監視しこれが過電圧レベル以上に
なったときは、燃料電池内に差圧等の問題が生じない範
囲で、燃料電池に供給する燃料相当の出力よりもインバ
ータ出力を敢えて大きくすることにより、燃料電池の入
出カバランスを変化させて燃料不足状態を故意に発生さ
せ、もって過電圧を抑制する。
なったときは、燃料電池内に差圧等の問題が生じない範
囲で、燃料電池に供給する燃料相当の出力よりもインバ
ータ出力を敢えて大きくすることにより、燃料電池の入
出カバランスを変化させて燃料不足状態を故意に発生さ
せ、もって過電圧を抑制する。
第１図はこの発明の詳細な説明するための参照図である
。
。
こ〜に、燃料電池２は供給された燃料と空気から直流電
力を発生し、定常状態では燃料電池の入力エネルギーｗ
Ｆと出力エネルギーｗＤはバランスがとられている。こ
の場合、燃料電池の出力電圧はインバータ３によって決
定されるため、このインバータ３が燃料電池２に供給さ
れているエネルギーに相当する出力以上の電力を取ろう
とすれば、燃料電池２は一時的にガス（燃料）不足と同
様の状態となってその出力電圧が低下する。
力を発生し、定常状態では燃料電池の入力エネルギーｗ
Ｆと出力エネルギーｗＤはバランスがとられている。こ
の場合、燃料電池の出力電圧はインバータ３によって決
定されるため、このインバータ３が燃料電池２に供給さ
れているエネルギーに相当する出力以上の電力を取ろう
とすれば、燃料電池２は一時的にガス（燃料）不足と同
様の状態となってその出力電圧が低下する。
以上の如き原理を利用して過電圧を抑制しようとするの
が、この発明の基本的な考え方である。
が、この発明の基本的な考え方である。
第２図はこの発明の実施例を示す構成図である。
なお、同図において、５は燃料電池電圧を検出する直流
電圧検出器であり、その他は第３図と同様である。
電圧検出器であり、その他は第３図と同様である。
動作を説明する。
説明を簡単にするため各要素の効率をこ〜では”１”と
仮定し、それぞれのエネルギーの間には以下の如き関係
があるものとする。
仮定し、それぞれのエネルギーの間には以下の如き関係
があるものとする。
ｗＦ ＝ ｗＤ ＝ ｗＡ
こ〜で、燃料電池２の出力が低下し、その出力電圧Ｅｄ
ｃが許容［Ｅｄｃｍａｘを越えたとすると、このことが
検出器５により検出され、制御装置４に伝えられる。制
御装置４はこのことを知ると、燃料供給装置１およびイ
ンバータ６に与える出力指令値Ｗ？’ 、 ＷＡ （
畳印にて指令値を示す）を通常は、 ＷＡ″−ＷＦ″′ として与えているのに対し、 ＷＡ ＝ＫＷＦ （Ｋ＞１ ） として４え、燃料電池２の出力をその入力よりも実質的
に大きくなるようＫする。これにより、燃料電池内部は
燃料不足の状態となり、出力電圧が低下することになる
。なお、このとき燃料電池内部の空気系と燃料系との差
圧が許容限度を越えないように設計するか、あるいは第
２図の如くこの差圧を制（財）装Ｒ４により監視し、そ
の入出力不平衡のレベル調整を行なうようにする。
ｃが許容［Ｅｄｃｍａｘを越えたとすると、このことが
検出器５により検出され、制御装置４に伝えられる。制
御装置４はこのことを知ると、燃料供給装置１およびイ
ンバータ６に与える出力指令値Ｗ？’ 、 ＷＡ （
畳印にて指令値を示す）を通常は、 ＷＡ″−ＷＦ″′ として与えているのに対し、 ＷＡ ＝ＫＷＦ （Ｋ＞１ ） として４え、燃料電池２の出力をその入力よりも実質的
に大きくなるようＫする。これにより、燃料電池内部は
燃料不足の状態となり、出力電圧が低下することになる
。なお、このとき燃料電池内部の空気系と燃料系との差
圧が許容限度を越えないように設計するか、あるいは第
２図の如くこの差圧を制（財）装Ｒ４により監視し、そ
の入出力不平衡のレベル調整を行なうようにする。
以上の如き過電圧抑制を目的とする燃料電池入出力のバ
ランス制闘は、通常、調整の容易さ、応答の速さ等から
、燃料供給指令Ｗｒに対してインバータ出力指令ＷＡ”
を変化させることにより行なわれる。また、このような
過電圧抑制方式は、ダミー抵抗を用いる従来方式と併用
することも可能でおる。
ランス制闘は、通常、調整の容易さ、応答の速さ等から
、燃料供給指令Ｗｒに対してインバータ出力指令ＷＡ”
を変化させることにより行なわれる。また、このような
過電圧抑制方式は、ダミー抵抗を用いる従来方式と併用
することも可能でおる。
この発明によれば、燃料電池の過電圧抑制をプラント制
御装置により燃料電池の入出力エネルギーバランスを？
Ａ整して行なうようにしたので、そのための専用の機器
を必要とせず、ダミーロードを用いる場合のような過渡
変動や損失が生じない等の利点がもたらされるものであ
る。
御装置により燃料電池の入出力エネルギーバランスを？
Ａ整して行なうようにしたので、そのための専用の機器
を必要とせず、ダミーロードを用いる場合のような過渡
変動や損失が生じない等の利点がもたらされるものであ
る。
第１図はこの発明の詳細な説明するための原理構成図、
第２図はこの発明の実施例を示す構成図、第３図は一般
的な燃料電池発電システムを示す基本構成図、第４図は
燃料電池の電圧・電流特性を示す特性図、第５図は燃料
電池の電圧・出力特性を示す特性図でちる。 符号説明 １・・・・・・燃料供給装置（ＲＦ）、２・・・・・・
燃料電池（ＦＣ）、３・・・・・・インバータ（ＩＮＶ
）、４・・・・・・プラント制御装置、５・・・・・・
直流電圧検出器、６・・・・・・ダミーロード。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 溝 渠１図 ３ｍ ｔｌｔ４ｖ！Ｊ
第２図はこの発明の実施例を示す構成図、第３図は一般
的な燃料電池発電システムを示す基本構成図、第４図は
燃料電池の電圧・電流特性を示す特性図、第５図は燃料
電池の電圧・出力特性を示す特性図でちる。 符号説明 １・・・・・・燃料供給装置（ＲＦ）、２・・・・・・
燃料電池（ＦＣ）、３・・・・・・インバータ（ＩＮＶ
）、４・・・・・・プラント制御装置、５・・・・・・
直流電圧検出器、６・・・・・・ダミーロード。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 溝 渠１図 ３ｍ ｔｌｔ４ｖ！Ｊ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 直流電力を発生する燃料電池と、 該燃料電池へ燃料、空気を供給する燃料供給装置と、 前記燃料電池からの直流出力電力を交流電力に変換して
系統に供給するインバータと、 該インバータおよび燃料供給装置の制御を行なう制御装
置と、 からなる燃料電池発電システムにおいて、 前記燃料電池の出力電圧を監視しこれが許容値以上にな
ったときは、前記制御装置により燃料電池出力の方が入
力よりも大きくなるように入出力エネルギーのバランス
を調整し、意図的に燃料電池を燃料不足状態にすること
により、燃料電池出力電圧を低下させることを特徴とす
る燃料電池の過電圧抑制方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252843A JPS62113362A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 燃料電池の過電圧抑制方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252843A JPS62113362A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 燃料電池の過電圧抑制方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113362A true JPS62113362A (ja) | 1987-05-25 |
Family
ID=17242955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60252843A Pending JPS62113362A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 燃料電池の過電圧抑制方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62113362A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008191350A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Yamaha Corp | 鍵盤装置 |
| WO2009066587A1 (ja) * | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
| US9034495B2 (en) | 2007-02-05 | 2015-05-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US11876262B2 (en) | 2021-03-05 | 2024-01-16 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Fuel cell power unbalancing to control degradation and improve performance |
-
1985
- 1985-11-13 JP JP60252843A patent/JPS62113362A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008191350A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Yamaha Corp | 鍵盤装置 |
| US9034495B2 (en) | 2007-02-05 | 2015-05-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| WO2009066587A1 (ja) * | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池システム |
| JP2009129639A (ja) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| US8722266B2 (en) | 2007-11-21 | 2014-05-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US11876262B2 (en) | 2021-03-05 | 2024-01-16 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Fuel cell power unbalancing to control degradation and improve performance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3384059B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| US5666275A (en) | Control system for power conversion system | |
| JP3577781B2 (ja) | 燃料電池発電装置の出力制御装置 | |
| JP2003086212A (ja) | 燃料電池制御システム | |
| JP2021027749A (ja) | 充放電制御装置およびそれを備えたバッテリ並びに直流給電システム | |
| JPS63181268A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS61284065A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| US5708356A (en) | Apparatus for supplying stabilized power to a load having voltage-current characteristics exhibiting partial negative resistance | |
| JP2520963B2 (ja) | 燃料電池直流並列運転システム | |
| JPH10284102A (ja) | 燃料電池の出力制御装置 | |
| JPH0251869A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP6604275B2 (ja) | 電力制御システム | |
| JPS60253171A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP3646433B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| US20200266462A1 (en) | Dc voltage brownout protection for parallel-connected fuel-cell power plants in islanded mode | |
| JP2708246B2 (ja) | 自励式電力変換装置の制御装置 | |
| JP7010616B2 (ja) | 燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法 | |
| JP3387234B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH0471334A (ja) | 系統連系電源用インバータのハンチング防止装置 | |
| JPH04308431A (ja) | 太陽光発電連系システムの制御法 | |
| JPS62246266A (ja) | 燃料電池装置 | |
| JPS62160667A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS6091568A (ja) | 燃料電池プラントの空気供給制御装置 | |
| JPH0298063A (ja) | 燃料電池の運転制御装置 | |
| KR20240088064A (ko) | 에너지저장장치의 역방향 출력 제한 방법 |