JP2007173206A - Method of starting fuel cell system, and fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of starting a fuel cell system and the fuel cell system surely protecting the fuel cell from such a phenomenon deteriorating cells constituting the fuel cell at starting the fuel cell system with simple structure and starting process. <P>SOLUTION: The method of starting the fuel cell system comprises a process of operating a fuel cell protection means based on an output of one cell out of the cells constituting the fuel cell after starting supply of fuel to the fuel cell, when starting the fuel cell system provided with the fuel cell, the fuel cell protection means, and a voltage conversion device, a process of starting the voltage conversion device basing on a signal transmitted from the fuel cell protection means after the fuel cell protection means is operated, and a process of switching the power supply to the fuel cell protection means to the output of the voltage conversion device after the voltage conversion device is operated. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料が供給されることにより発電する燃料電池を備える燃料電池システムの起動方法、および燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a method for starting a fuel cell system including a fuel cell that generates power when fuel is supplied, and a fuel cell system.

近年、携帯電話に代表される携帯機器の消費電力は、機器の高機能化に伴い、増加の一途をたどっており、電源の容量の向上が大きな課題となっている。かかる状況の下、高エネルギー密度の小型エネルギー電源として、燃料電池が注目されている。   In recent years, power consumption of mobile devices typified by mobile phones has been steadily increasing as the functionality of the devices has increased, and improving the capacity of the power source has become a major issue. Under such circumstances, fuel cells are attracting attention as small energy power sources with high energy density.

燃料電池は、電解質を二種類の電極が挟持してなり、燃料極で水素、或いはメタノール等の燃料を酸化し、酸素極で大気中の酸素を還元することにより、電気を発生させる。燃料電池の中でも、固体高分子型燃料電池(PEFC)は室温付近での発電が可能であることと、出力密度が高く小型化が可能であることから、携帯機器用の電源としての応用が期待されている。   In a fuel cell, two types of electrodes are sandwiched between electrolytes, and electricity is generated by oxidizing a fuel such as hydrogen or methanol at a fuel electrode and reducing oxygen in the atmosphere at an oxygen electrode. Among the fuel cells, the polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is capable of generating power near room temperature and has high output density and can be miniaturized, so it is expected to be applied as a power source for portable devices. Has been.

電源として燃料電池を用いる場合、1つの燃料電池セルの実用的な動作電圧は0.3〜0.5V付近である。そこで、実用的な負荷に必要な電圧を得る為に、必要な数だけセル
を直列に接続して所定の高い出力電圧を得ている。
When a fuel cell is used as a power source, a practical operating voltage of one fuel cell is around 0.3 to 0.5V. Therefore, in order to obtain a voltage necessary for a practical load, a required number of cells are connected in series to obtain a predetermined high output voltage.

このように、燃料電池のセルを直列に接続することによって、高電圧・高出力の燃料電池が得られるが、複数のセルを直列接続して用いる場合には、各セルの出力のバラツキに起因してセルの集合体としての燃料電池の発電性能が悪化する。   Thus, by connecting the cells of the fuel cell in series, a high voltage / high output fuel cell can be obtained. However, when a plurality of cells are used in series connection, it is caused by variations in the output of each cell. As a result, the power generation performance of the fuel cell as a cell aggregate deteriorates.

また、燃料電池の起動時においては、外部負荷がモータや容量性の負荷を有する場合等、燃料電池からラッシュカレントが流れ、セル電圧が急激に低下し転極状態を引き起こしやすい。   Further, at the time of starting the fuel cell, when the external load has a motor or a capacitive load, the rush current flows from the fuel cell, and the cell voltage is abruptly lowered to easily cause a reversal state.

特に、燃料電池システムが長期間停止状態の後に発電を開始する場合、電解質膜の乾燥等により、燃料電池を構成するセルの内部抵抗の増加等により出力特性が低下し、燃料電池システムの起動初期は定格電力が得られない。さらに、内部抵抗の増加や燃料供給のばらつきなどにより、複数あるセルのうち一部のセルが転極し、セルが著しく劣化する問題があった。   In particular, when power generation is started after the fuel cell system has been stopped for a long period of time, the output characteristics deteriorate due to an increase in internal resistance of the cells constituting the fuel cell due to drying of the electrolyte membrane, etc. The rated power cannot be obtained. Furthermore, due to an increase in internal resistance and variations in fuel supply, some of the plurality of cells are poled, causing a problem that the cells deteriorate significantly.

そこで、燃料電池の発電状態をモニターし、モニター結果が制御用テーブルから許容し得る最低のしきい値よりも小さい場合は、燃料電池の出力電流を制限し、セルの劣化を未然に防ぐ制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平7―272736号公報(第4頁、第1図)
Therefore, the power generation state of the fuel cell is monitored, and if the monitoring result is smaller than the lowest threshold that can be tolerated from the control table, the control device that limits the output current of the fuel cell and prevents cell deterioration in advance. Is known (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-272736 (page 4, FIG. 1)

燃料電池を劣化から保護する為には、燃料電池から電力を取り出す前に、燃料電池のセルの劣化を未然に防ぐ制御装置を動作させる必要がある。しかし、セルの劣化を未然に防ぐ制御装置を動作させる電力を得る為に、燃料電池から電力を取り出すと、その動作中にはセルの劣化を防止することは不可能である。また、セルの劣化を未然に防ぐ制御装置を動作させる為にシステム内部に蓄電手段等を設けることも可能であるが、蓄電手段等が過放電状態のときは、蓄電手段から電力を取り出すことは不可能であるので、セルの劣化を未然に防ぐ制御装置を動作させてから燃料電池から出力を得ることは不可能である。よって、いかなる状況下においても、燃料電池システムの起動時には、確実に燃料電池を劣化から保護する手段を動作させる必要があり、さもなければ燃料電池システムの起動時に燃料電池が過負荷状態となったり転極したりなどしてセルが劣化してしまい、燃料電池システムの寿命が短くなり、また燃料電池システムの長期的信頼性が低下する問題がある。   In order to protect the fuel cell from deterioration, it is necessary to operate a control device that prevents deterioration of the cell of the fuel cell before taking out electric power from the fuel cell. However, if power is extracted from the fuel cell in order to obtain power for operating the control device that prevents cell deterioration, it is impossible to prevent cell deterioration during the operation. In addition, it is possible to provide power storage means etc. inside the system to operate the control device that prevents cell deterioration, but when the power storage means etc. is in an overdischarged state, it is not possible to take out power from the power storage means. Since it is impossible, it is impossible to obtain an output from the fuel cell after operating a control device that prevents cell deterioration. Therefore, under any circumstance, when the fuel cell system is started, it is necessary to operate a means for reliably protecting the fuel cell from deterioration. Otherwise, the fuel cell may be overloaded when the fuel cell system is started. There is a problem in that the cell deteriorates due to polarization or the like, the life of the fuel cell system is shortened, and the long-term reliability of the fuel cell system is lowered.

本発明では、この種の問題を解決するものであり、簡単な起動時の工程および構成で、燃料電池システムの起動時における燃料電池を構成するセルの劣化の原因となる現象から燃料電池を確実に保護する燃料電池システムの起動方法および燃料電池システムを提供することを目的とする。   In the present invention, this type of problem is solved, and the fuel cell can be reliably secured from a phenomenon that causes deterioration of the cells constituting the fuel cell at the start-up of the fuel cell system with a simple start-up process and configuration. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system start-up method and a fuel cell system that are protected.

上記目的を達成する本発明は、
燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成される燃料電池と、燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、燃料電池の出力を入力とする1つ以上の電圧変換装置を備え、燃料電池保護手段は燃料電池あるいは電圧変換装置の少なくともどちらか一方から電力供給を受け、電圧変換装置の出力電力を負荷へ供給する燃料電池システムの起動方法において、燃料電池システムの起動時に、燃料電池へ燃料の供給開始後に燃料電池を構成するセルのうち1つのセルの出力を源に燃料電池保護手段を動作させる工程と、燃料電池保護手段が動作後に燃料電池保護手段が発信する信号を基に電圧変換装置を起動させることにより、燃料電池の劣化の原因となる転極や過負荷などを回避する。ここで、燃料電池保護手段は、燃料電池を転極や過負荷などのセルの劣化となる現象を防止したり回避したりする機能を有していれば良い。ここで電圧変換装置とは、電圧変換装置に入力された直流電圧を調整し、安定化した電圧を出力する回路であって、安定化した電圧は直流電圧でも交流電圧でも良い。
The present invention for achieving the above object
Fuel cell protection comprising a fuel cell comprising a plurality of cells that generate power by supplying fuel, fuel cell protection means for protecting the fuel cell, and one or more voltage converters that receive the output of the fuel cell as input In the fuel cell system start-up method, power is supplied from at least one of the fuel cell and the voltage converter, and the output power of the voltage converter is supplied to the load. When the fuel cell system is started, the fuel is supplied to the fuel cell. The step of operating the fuel cell protection means from the output of one of the cells constituting the fuel cell after the start of supply as a source, and the voltage converter based on the signal transmitted by the fuel cell protection means after the fuel cell protection means operates By starting the, it is possible to avoid inversion or overload that causes deterioration of the fuel cell. Here, the fuel cell protection means only needs to have a function of preventing or avoiding a phenomenon that causes deterioration of the cell such as inversion or overload of the fuel cell. Here, the voltage converter is a circuit that adjusts a DC voltage input to the voltage converter and outputs a stabilized voltage, and the stabilized voltage may be a DC voltage or an AC voltage.

電圧変換装置の起動後は、燃料電池保護手段の電源を電圧変換装置から得るように電源を切り換えることにより、燃料電池を構成するそれぞれのセルの負荷を均一にすることが可能である。   After starting up the voltage converter, it is possible to make the load of each cell constituting the fuel cell uniform by switching the power source so that the power source of the fuel cell protection means is obtained from the voltage converter.

燃料電池保護手段の電源は、1つのセルの出力を源とすることにより、燃料電池保護手段を動作させ、電源としたセルは転極を起こすことはない。   The power source of the fuel cell protection means uses the output of one cell as a source to operate the fuel cell protection means, and the cell as the power source does not cause a reversal.

燃料電池は、セルが少なくとも直列接続されており、燃料電池システムの起動時に燃料電池保護手段へ電力を供給するセルは、燃料電池を構成する直列接続されたセルのうち、接地電位電極をセルのマイナス極とする1つのセルとすることにより、安定した出力を得ることが可能である。   The fuel cell has at least cells connected in series, and the cell that supplies power to the fuel cell protection means when the fuel cell system is started is connected to the ground potential electrode of the cells connected in series constituting the fuel cell. By using one cell as a negative electrode, a stable output can be obtained.

また、燃料電池システムの起動時に燃料電池保護手段へ電力を供給する1つのセルは、燃料電池を構成する直列接続されたセルのうち、接地電位に対して最も正に電位差が大きい電極あるいは、最も負に電位差が大きい電極を有するセルのうち1つのセルであっても良い。   In addition, one cell that supplies power to the fuel cell protection means at the start of the fuel cell system is the electrode having the largest positive potential difference with respect to the ground potential among the series connected cells constituting the fuel cell, or the most One of the cells having an electrode having a large negative potential difference may be used.

また、燃料電池は、複数のセルが少なくとも直列接続され第一の電圧変換装置に電力を供給可能な主系統と主系統とは別のセルを有し、燃料電池システムの起動時に燃料電池保護手段へ電力を供給するセルは、主系統とは別のセルのうち1つのセルを選択することによっても同等の効果が得られる。
また、燃料電池の構成は、直列接続されたセル群が1つであっても良いし、複数あっても良い。
Further, the fuel cell has a main system capable of supplying power to the first voltage conversion device in which a plurality of cells are connected in series and a cell different from the main system, and the fuel cell protection means when the fuel cell system is started The same effect can be obtained by selecting one of the cells other than the main system for supplying power to the cell.
In addition, the configuration of the fuel cell may be one cell group connected in series or a plurality of cells.

また、燃料電池セルの出力のみでは燃料電池保護手段を起動し駆動させることが出来ない場合は、第二の電圧変換装置を用い、第二の電圧変換装置には燃料電池を構成する複数のセルのうちひとつのセルを接続し、第二の電圧変換装置の出力によって燃料電池保護手段を動作させる。   When the fuel cell protection means cannot be activated and driven only by the output of the fuel cell, the second voltage converter is used, and the second voltage converter has a plurality of cells constituting the fuel cell. One of the cells is connected, and the fuel cell protection means is operated by the output of the second voltage converter.

すなわち、燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成される燃料電池と、燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、燃料電池の出力を入力とする第一の電圧変換装置と、第二の電圧変換装置を備え、燃料電池保護手段は第二の電圧変換装置あるいは第一の電圧変換装置の少なくともどちらか一方から電力供給を受け、第一の電圧変換装置の出力電力を負荷へ供給する燃料電池システムの起動方法において、燃料電池システムの起動時に、燃料電池へ燃料の供給開始後に燃料電池を構成するセルのうち1つのセルの出力を用い第二の電圧変換装置を動作させる工程と、第二の電圧変換装置の起動後に、第二の電圧変換装置の出力を用いて燃料電池保護手段を動作させる工程と、燃料電池保護手段が動作後に燃料電池保護手段が発信する信号を基に第一の電圧変換装置を起動させる工程と、第一の電圧変換装置の起動後に、燃料電池保護手段への電力供給を第二の電圧変換装置の出力から第一の電圧変換装置の出力に切り換える工程と、燃料電池保護手段への電力供給を第二の電圧変換装置の出力から第一の電圧変換装置の出力に切り換えた後に、第二の電圧変換装置の動作を停止することにより、燃料電池の劣化の原因となる転極や過負荷などを回避する。   That is, a fuel cell composed of a plurality of cells that generate power by supplying fuel, a fuel cell protection means that protects the fuel cell, a first voltage converter that receives the output of the fuel cell, and a second A fuel cell comprising a voltage converter, wherein the fuel cell protection means receives power from at least one of the second voltage converter and the first voltage converter, and supplies the output power of the first voltage converter to the load. In the battery system activation method, when the fuel cell system is activated, a step of operating the second voltage converter using the output of one of the cells constituting the fuel cell after the start of fuel supply to the fuel cell; A step of operating the fuel cell protection means using the output of the second voltage conversion device after the activation of the second voltage conversion device; and the fuel cell protection means transmits after the fuel cell protection means operates Starting the first voltage converter based on the number, and after starting the first voltage converter, the power supply to the fuel cell protection means from the output of the second voltage converter to the first voltage converter And switching the power supply to the fuel cell protection means from the output of the second voltage converter to the output of the first voltage converter, and then stopping the operation of the second voltage converter. This avoids inversion, overload, and the like that cause deterioration of the fuel cell.

燃料電池保護手段や第一の電圧変換装置の電源は第二の電圧変換装置から得ることとし、第一の電圧変換装置が起動した後は、燃料電池保護手段や第一の電圧変換装置の電源を第一の電圧変換装置から得る。   The power source for the fuel cell protection means and the first voltage converter is obtained from the second voltage converter, and after the first voltage converter is activated, the power source for the fuel cell protection means and the first voltage converter is Is obtained from the first voltage converter.

そのときの第二の電圧変換装置に接続され第二の電圧変換装置へ電力を供給するセルは、少なくとも直列接続された燃料電池の、接地電位電極をセルのマイナス極とする1つのセルを選択することによって、第二の電圧変換装置を安定的に動作させることが可能である。   As a cell connected to the second voltage converter at that time and supplying power to the second voltage converter, at least one fuel cell connected in series is selected with the ground potential electrode as the negative electrode of the cell. By doing so, it is possible to stably operate the second voltage conversion device.

また、第二の電圧変換装置に接続され第二の電圧変換装置へ電力を供給するセルを、少なくとも直列接続された燃料電池のセルにおいて、接地電位に対して、最も負に電位差が大きい電極あるいは、最も正に電位差が大きい電極を有するセルのうち1つのセルを用いることによって、燃料電池保護手段にとっては、接地電位に対して電位差を大きく得ることが可能となるので、燃料電池保護手段の動作の安定化や、燃料電池保護手段を構成する最低動作電圧の高い電子素子類を動作させることが可能となる。   Further, a cell connected to the second voltage converter and supplying power to the second voltage converter is at least an electrode having the largest negative potential difference with respect to the ground potential in the cells of the fuel cell connected in series. By using one of the cells having the most positive electrode having the largest potential difference, the fuel cell protection means can obtain a large potential difference with respect to the ground potential. It is possible to operate the electronic elements having a high minimum operating voltage that constitute the fuel cell protection means.

また、燃料電池が、少なくとも複数のセルのうち一部のセルが直列接続されている場合は、第二の電圧変換装置に接続され第二の電圧変換装置へ電力を供給する1つのセルは、直列接続を構成するセルとは異なる1つのセルであってもよい。また、第二の電圧変換装置の出力を用いて第一の電圧変換装置を動作させても良い。   Further, when at least some of the plurality of cells are connected in series, the fuel cell has one cell connected to the second voltage converter and supplying power to the second voltage converter. One cell different from the cells constituting the series connection may be used. Moreover, you may operate a 1st voltage converter using the output of a 2nd voltage converter.

このような起動方法を実現する為に、燃料電池システムとしては、燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成された燃料電池と、燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、燃料電池の出力を入力とする1つ以上の電圧変換装置とを備え、燃料電池保護手段の電源には、燃料電池を構成する複数のセルのうち1つのセルの出力を源とした電力が入力され、燃料電池保護手段は燃料電池の出力状態を表す信号を出力する状態信号出力端子を備え、状態信号出力端子は電圧変換装置に接続され、電圧変換装置は、状態信号出力端子からの入力信号を基に動作を切り換え、燃料電池保護手段が動作後に電圧変換装置が起動することによって、燃料電池の劣化の原因となる転極や過負荷などを回避する構成を得る。   In order to realize such a starting method, a fuel cell system includes a fuel cell composed of a plurality of cells that generate power by supplying fuel, a fuel cell protection means for protecting the fuel cell, and an output of the fuel cell. One or more voltage conversion devices that receive the input, and the power source of the fuel cell protection means is supplied with power from the output of one of the plurality of cells constituting the fuel cell, and the fuel cell The protection means includes a state signal output terminal that outputs a signal indicating the output state of the fuel cell, the state signal output terminal is connected to the voltage converter, and the voltage converter operates based on an input signal from the state signal output terminal. And the voltage conversion device is started after the fuel cell protection means is operated, thereby obtaining a configuration that avoids inversion or overload that causes deterioration of the fuel cell.

1つのセルの出力のみで、燃料電池保護手段や電圧変換装置を駆動させることができない場合は、燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成された燃料電池と、燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、燃料電池の出力を入力とする第一の電圧変換装置と、第二の電圧変換装置とを備え、第二の電圧変換装置の入力には燃料電池を構成する複数のセルのうち1つのセルが接続され、燃料電池保護手段は燃料電池の出力状態を表す信号を出力する状態信号出力端子を備え、状態信号出力端子は第一の電圧変換装置に接続され、第一の電圧変換装置は、状態信号出力端子からの入力信号を基に動作を切り換え、燃料電池保護手段が動作後に燃料電池保護手段が発信する信号を基に電圧変換装置が起動し、第一の電圧変換装置の出力電力を負荷へ供給する。第二の電圧変換装置に接続され第二の電圧変換装置へ電力を供給するセルは、少なくとも直列接続された燃料電池の、接地電位電極をセルのマイナス極とする1つのセルを選択することによって、第二の電圧変換装置を安定的に動作させることが可能である。   When the fuel cell protection means and the voltage converter cannot be driven only by the output of one cell, the fuel cell is composed of a plurality of cells that generate power by supplying fuel, and the fuel cell that protects the fuel cell A protection means, a first voltage conversion device that receives the output of the fuel cell, and a second voltage conversion device, and the input of the second voltage conversion device includes a plurality of cells constituting the fuel cell. One cell is connected, the fuel cell protection means includes a state signal output terminal for outputting a signal indicating the output state of the fuel cell, the state signal output terminal is connected to the first voltage converter, and the first voltage conversion The device switches the operation based on the input signal from the status signal output terminal, the voltage converter is activated based on the signal transmitted by the fuel cell protection means after the fuel cell protection means is activated, and the first voltage conversion device Output power Supplied to the load. A cell connected to the second voltage converter and supplying power to the second voltage converter is selected by selecting at least one cell of a series-connected fuel cell having the ground potential electrode as the negative electrode of the cell. The second voltage converter can be operated stably.

また、第二の電圧変換装置に接続され第二の電圧変換装置へ電力を供給するセルを、少なくとも直列接続された燃料電池のセルにおいて、接地電位に対して、最も負に電位差が大きい電極あるいは、最も正に電位差が大きい電極を有するセルのうち1つのセルを用いることによって、燃料電池保護手段にとっては、接地電位に対して電位差を大きく得ることが可能となるので、燃料電池保護手段の動作の安定化や、燃料電池保護手段を構成する最低動作電圧の高い電子素子類を動作させることが可能となる。   Further, a cell connected to the second voltage converter and supplying power to the second voltage converter is at least an electrode having the largest negative potential difference with respect to the ground potential in the cells of the fuel cell connected in series. By using one of the cells having the most positive electrode having the largest potential difference, the fuel cell protection means can obtain a large potential difference with respect to the ground potential. It is possible to operate the electronic elements having a high minimum operating voltage that constitute the fuel cell protection means.

また、燃料電池が、少なくとも複数のセルのうち一部のセルが直列接続されている場合は、第二の電圧変換装置に接続され第二の電圧変換装置へ電力を供給する1つのセルは、直列接続を構成するセルとは異なる1つのセルであってもよい。第二の電圧変換装置の出力を用い、燃料電池保護手段だけでなく第一の電圧変換装置を駆動させても良い。   Further, when at least some of the plurality of cells are connected in series, the fuel cell has one cell connected to the second voltage converter and supplying power to the second voltage converter. One cell different from the cells constituting the series connection may be used. The output of the second voltage converter may be used to drive not only the fuel cell protection means but also the first voltage converter.

第二の電圧変換装置は、動作切換信号入力端子を有し、動作切換信号入力端子に入力される信号によって第二の電圧変換装置の動作を切り換える。第二の電圧変換装置には、動作を切り換える際、例えば第二の電圧変換装置の動作を停止させる為に入力信号に対してしきい値を設定する。   The second voltage converter has an operation switching signal input terminal, and switches the operation of the second voltage converter by a signal input to the operation switching signal input terminal. When switching the operation of the second voltage converter, for example, a threshold is set for the input signal in order to stop the operation of the second voltage converter.

燃料電池保護手段や、第二の電圧変換装置等の電子機器類を1つのセルのみの出力を用いて動作させることによって、そのセルは転極を起こすことはない。なぜなら、少なくとも、1つのセルに接続された電子機器類には、最低駆動電圧がある為、セルの出力電圧がその電圧値以下となれば、その電子機器類の動作が停止し、電力を必要としなくなる為、電子機器類に接続されたセルは転極状態にはならない。また、セルから電力を取り出そうとした際に、燃料電池電圧が低下し、転極状態となる直前にセル電圧が0Vとなるときには、出力される電力も0Wになり、それ以上電力を取り出すことは不可能であるから、セルは0V以下にはならず、転極を起こさない。   By operating the electronic devices such as the fuel cell protection means and the second voltage converter using the output of only one cell, the cell does not cause a reversal. Because at least the electronic devices connected to one cell have the lowest drive voltage, so if the output voltage of the cell falls below that voltage value, the operation of the electronic devices stops and requires power. Therefore, the cell connected to the electronic device is not in a reversed state. Also, when trying to extract power from the cell, if the fuel cell voltage drops and the cell voltage becomes 0 V just before the inversion state, the output power is also 0 W, and no more power can be taken out Since it is impossible, the cell does not go below 0V and does not cause reversal.

よって、起動時において、燃料電池保護手段を1つのセルのみの電力を用いることによって、そのセルは転極することがなく、かつ他のセルは燃料電池保護手段によって転極等から保護される。燃料電池保護手段が1つのセルのみの電力では動作できない場合は、第二の電圧変換装置を用い、燃料電池保護手段を動作させるが、第二の電圧変換装置の電源も同様に1つのセルの電力のみを用いることによって、セルは転極を起こすことはなく、また、その他のセルは燃料電池保護手段によって転極等から保護される。   Therefore, at the time of start-up, by using the power of only one cell for the fuel cell protection means, the cell is not reversed, and the other cells are protected from polarity reversal by the fuel cell protection means. When the fuel cell protection means cannot operate with the power of only one cell, the second voltage converter is used to operate the fuel cell protection means. Similarly, the power supply of the second voltage converter is also connected to one cell. By using only electric power, the cell does not cause reversal, and other cells are protected from reversal by the fuel cell protection means.

本発明によれば、燃料電池システムの起動時において、電圧変換装置が起動する際には確実に燃料電池を劣化から保護する燃料電池保護手段が起動しているので、システム起動時のラッシュカレントの発生やセル電極の不具合などによって生じるセルの過負荷や転極等を防ぐことが可能となる。これにより、燃料電池システムの起動時においてもセルの劣化を防ぐことが可能となるので、いかなる状況下であっても燃料電池を劣化させることがなく、燃料電池システムの長寿命化が可能となり、また燃料電池システムの長期的信頼性が向上する。   According to the present invention, when the fuel cell system is activated, when the voltage converter is activated, the fuel cell protection means that reliably protects the fuel cell from deterioration is activated. It is possible to prevent cell overload, inversion, and the like that occur due to generation or failure of the cell electrode. This makes it possible to prevent deterioration of the cell even when the fuel cell system is started up, so that it does not deteriorate the fuel cell under any circumstances, and it is possible to extend the life of the fuel cell system, In addition, the long-term reliability of the fuel cell system is improved.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

一般に、燃料電池として、固体高分子型燃料電池(PEFC)を用いる場合、燃料電池の燃料となる水素は、液体水素、水素ガス、又は水素原子のいずれかの状態で、高圧ボンベ、水素吸蔵合金、カーボンナノチューブやフラーレンなどの炭素材料等からなる群の少なくとも1種類以上の手段により貯蔵する。一方、アルコールや無機ケミカルハイドライドや有機ケミカルハイドライドなどの水素を含む化学物質を改質や加水分解などの化学変化によって水素を取り出すことも可能である。   In general, when a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is used as a fuel cell, hydrogen used as a fuel for the fuel cell is in a state of liquid hydrogen, hydrogen gas, or hydrogen atom in a high pressure cylinder, a hydrogen storage alloy. And stored by at least one means selected from the group consisting of carbon materials such as carbon nanotubes and fullerenes. On the other hand, it is also possible to extract hydrogen by chemical changes such as reforming and hydrolysis of hydrogen-containing chemical substances such as alcohol, inorganic chemical hydride, and organic chemical hydride.

一方、ダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)に代表される燃料直接型の燃料電池を用いる場合は、燃料としてメタノールを使用する。また、メタノールの代わりに、燃料としてジメチルエーテル(DME)、2−プロパノール、エタノール等のアルコール類等を用いることも可能である。更に、燃料直接型の燃料電池の燃料として、水素化ホウ素ナトリウム等の金属水素錯化合物の水溶液を使用することが出来る。セルとは、燃料の供給によって起電圧を得る事が可能で、電力を取り出しうる最小限の構成単位である。具体的には、PEFCの場合、セルとは、固体高分子電解質膜の両面に触媒層が配置され、それぞれの触媒層上面にガス拡散層等の燃料ガスや液体燃料の通気性や流動性を有し電気導電性も有する層を設け、更にそれぞれのガス拡散層等の上面に集電体を配設し、それらの部材が挟持されているユニットを指す。燃料電池への燃料の供給方法は、本願においては、燃料電池システムの負荷に対して十分電力を供給可能な発電量を得られるだけの燃料が供給されていれば良く、供給手段については問わない。   On the other hand, when using a direct fuel cell such as a direct methanol fuel cell (DMFC), methanol is used as the fuel. Moreover, it is also possible to use alcohols, such as dimethyl ether (DME), 2-propanol, and ethanol, as a fuel instead of methanol. Furthermore, an aqueous solution of a metal hydride complex compound such as sodium borohydride can be used as a fuel for a direct fuel cell. A cell is a minimum constituent unit that can obtain an electromotive voltage by supplying fuel and can extract electric power. Specifically, in the case of PEFC, a cell is a catalyst layer disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, and the air permeability and fluidity of a fuel gas or liquid fuel such as a gas diffusion layer on the upper surface of each catalyst layer. The unit is provided with a layer having electric conductivity and further having a current collector disposed on the upper surface of each gas diffusion layer and the like, and these members are sandwiched between them. In the present application, the fuel supply method for the fuel cell is not limited as long as the fuel is supplied in such a way that a sufficient amount of power can be supplied to the load of the fuel cell system. .

本発明は、何れのタイプの燃料電池であっても適用し得る。   The present invention can be applied to any type of fuel cell.

燃料電池保護手段は、燃料電池を転極や過負荷などのセルの劣化となる現象を防止したり回避したりする機能を有していれば良い。例えば燃料電池電圧を検出し、その検出電圧があらかじめ設定されたしきい値以下の場合には、燃料電池の出力を停止するか減少させるか、または燃料供給量を増やしたり供給ガスを加湿したりするなどの機能を有していればよい。   The fuel cell protection means only needs to have a function of preventing or avoiding a phenomenon that causes deterioration of the cell such as inversion or overload of the fuel cell. For example, if the fuel cell voltage is detected and the detected voltage is below a preset threshold value, the fuel cell output is stopped or decreased, or the fuel supply amount is increased or the supply gas is humidified. It is only necessary to have a function such as

電圧変換装置とは、電圧変換装置に入力された直流電圧を調整し、安定化した電圧を出力する回路であって、安定化した電圧は直流電圧でも交流電圧でも良い。安定化した直流電圧を出力する電圧変換装置をDC−DCコンバータと呼び、安定化した交流電圧を出力する電圧変換装置をDC−ACコンバータと呼ぶ。   The voltage converter is a circuit that adjusts a DC voltage input to the voltage converter and outputs a stabilized voltage, and the stabilized voltage may be a DC voltage or an AC voltage. A voltage converter that outputs a stabilized DC voltage is called a DC-DC converter, and a voltage converter that outputs a stabilized AC voltage is called a DC-AC converter.

DC−DCコンバータは、燃料電池の直流電圧を負荷の動作に支障がない直流電圧に変換し負荷へ電力を供給することが可能であればよく、負荷への供給電圧が安定化され、一定であるとより好ましい。例えば、シリーズレギュレータ、スイッチングレギュレータ、チャージポンプやスイッチドキャパシタ等が挙げられる。同様にDC−ACコンバータも、燃料電池の直流電圧を負荷の動作に支障がない交流電圧に変換し負荷へ電力を供給することが可能であればよく、例えばトランスなどがあげられる。   The DC-DC converter only needs to convert the DC voltage of the fuel cell into a DC voltage that does not hinder the operation of the load and supply power to the load. The supply voltage to the load is stabilized and constant. More preferably. For example, a series regulator, a switching regulator, a charge pump, a switched capacitor, etc. are mentioned. Similarly, the DC-AC converter only needs to be able to convert the DC voltage of the fuel cell to an AC voltage that does not hinder the operation of the load and supply electric power to the load, such as a transformer.

図1は、本発明の実施例1に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。   FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本第1実施例の燃料電池システムでは、燃料電池システムの負荷として直流の電子負荷装置を使用する都合上、2つある電圧変換装置のうち第二のDC−DCコンバータ5を使用した。   As shown in FIG. 1, in the fuel cell system of the first embodiment, a second DC-DC converter of two voltage converters is used for convenience of using a direct current electronic load device as a load of the fuel cell system. 5 was used.

当該燃料電池システムは、電源として燃料から化学反応により電力の取り出しが可能なPEFCのパッシブ型燃料電池1を用いた。燃料電池1は3つのセルによって構成し、セルは直列に接続した。燃料電池1の3つのセルのアノード室は共通とし、燃料電池1のアノード室には、水素吸蔵合金により水素を貯蔵した燃料タンク2を接続した。図示しない圧力レギュレータによってアノード室に1気圧の水素を供給した。   In the fuel cell system, a PEFC passive fuel cell 1 capable of taking out electric power from a fuel by a chemical reaction was used as a power source. The fuel cell 1 was composed of three cells, and the cells were connected in series. The anode chamber of the three cells of the fuel cell 1 was made common, and a fuel tank 2 storing hydrogen by a hydrogen storage alloy was connected to the anode chamber of the fuel cell 1. One atmosphere of hydrogen was supplied to the anode chamber by a pressure regulator (not shown).

燃料電池1を構成するセルのうち最も高電位となる電極を有するセルの両極を第二のDC−DCコンバータ5の入力と接続した。第二のDC−DCコンバータ5は、完全空乏型SOI技術を用いたチャージポンプタイプの昇圧回路であり、入力電圧が0.3V以上で昇圧を開始する。第二のDC−DCコンバータ5は、第二のDC−DCコンバータ5が接続されているセルのマイナス極を基準として+2.4V、燃料電池システムの接地電位基準で最大+4.2Vの電圧に昇圧した。   Both electrodes of the cell having the highest potential electrode among the cells constituting the fuel cell 1 were connected to the input of the second DC-DC converter 5. The second DC-DC converter 5 is a charge pump type booster circuit using fully depleted SOI technology, and starts boosting when the input voltage is 0.3 V or higher. The second DC-DC converter 5 is boosted to a voltage of +2.4 V with reference to the negative pole of the cell to which the second DC-DC converter 5 is connected, and a maximum of +4.2 V with respect to the ground potential of the fuel cell system. did.

燃料電池保護手段3には、第二のDC−DCコンバータ5あるいは、第一のDC−DCコンバータ4から、ショットキダイオード9とショットキダイオード10からなるダイオードORによって高い電圧を有するDC−DCコンバータから電源が電源端子7に供給されるように構成した。   The fuel cell protection means 3 includes a power source from the second DC-DC converter 5 or the first DC-DC converter 4 and a DC-DC converter having a high voltage by a diode OR composed of a Schottky diode 9 and a Schottky diode 10. Is supplied to the power supply terminal 7.

燃料電池保護手段3の詳細な構成は図示しないが、3つのボルテージディテクタを用い燃料電池1を構成する3セルのセル電圧を検出し、セルが0.3V以下となったときにボルテージディテクタの出力信号を変化させる。ボルテージディテクタの出力は3入力NAND回路に入力されており、少なくとも1つ以上のセルが0.3V以下となったときに3入力NAND回路の出力信号を燃料電池保護手段3の信号として、状態信号出力端子8から発電異常である信号を発生する。状態信号出力端子8の出力信号は、少なくとも1つ以上のセルが0.3V以下となった発電異常時と、燃料電池保護手段3が非動作時は、Lレベル信号を発し、燃料電池1を構成するすべてのセルが正常であるときのみHレベルの信号を発生する。   Although the detailed configuration of the fuel cell protection means 3 is not shown in the figure, the voltage of the three cells constituting the fuel cell 1 is detected using three voltage detectors, and the output of the voltage detector when the cell becomes 0.3 V or less. Change the signal. The output of the voltage detector is input to a three-input NAND circuit, and when at least one cell becomes 0.3 V or less, the output signal of the three-input NAND circuit is used as a signal of the fuel cell protection means 3, and the status signal A signal indicating power generation abnormality is generated from the output terminal 8. The output signal of the status signal output terminal 8 generates an L level signal at the time of power generation abnormality when at least one cell becomes 0.3 V or less and when the fuel cell protection means 3 is not in operation. An H level signal is generated only when all the constituent cells are normal.

第一のDC−DCコンバータ4には、燃料電池1の出力が入力され、外部負荷へ電力を供給する。第一のDC−DCコンバータ4の出力電圧は5.0Vに設定した。第一のDC−DCコンバータ4の最大出力は3.0Wで、第一のDC−DCコンバータ4の変換効率は約80%であった。   The first DC-DC converter 4 receives the output of the fuel cell 1 and supplies power to an external load. The output voltage of the first DC-DC converter 4 was set to 5.0V. The maximum output of the first DC-DC converter 4 was 3.0 W, and the conversion efficiency of the first DC-DC converter 4 was about 80%.

なお、図示はしないが、第一のDC−DCコンバータ4の起動時の電力を第二のDC−DCコンバータから得ても良い。このとき、第一のDC−DCコンバータの電源入力に第二のDC−DCコンバータの出力と第一のDC−DCコンバータの出力をダイオードORで入力することによって第一のDC−DCコンバータの電源入力を容易に切り換えることが可能である。   Although not shown, the power at the time of starting the first DC-DC converter 4 may be obtained from the second DC-DC converter. At this time, the power supply of the first DC-DC converter is input to the power supply input of the first DC-DC converter by inputting the output of the second DC-DC converter and the output of the first DC-DC converter with a diode OR. The input can be easily switched.

第一のDC−DCコンバータ4は、燃料電池保護手段3から状態信号入力端子12にHレベルの信号が入ると動作を始める構成とした。   The first DC-DC converter 4 is configured to start operation when an H level signal is input from the fuel cell protection means 3 to the state signal input terminal 12.

第一のDC−DCコンバータ4の動作電圧は1.8〜5.5Vであり、第一のDC−DCコンバータ4の電源には、自己の二次出力を電源に帰還入力した。   The operating voltage of the first DC-DC converter 4 was 1.8 to 5.5 V, and the secondary output of its own was fed back to the power source of the first DC-DC converter 4.

また、第一のDC−DCコンバータ4の出力は、第二のDC−DCコンバータ5の動作切換信号入力端子11に入力した。第二のDC−DCコンバータ5は、動作切換信号入力端子11の入力電圧が、自己の動作停止のしきい値電圧よりも高い場合、動作を停止する構成とした。今回のしきい値電圧は4.3Vに設定した。   The output of the first DC-DC converter 4 was input to the operation switching signal input terminal 11 of the second DC-DC converter 5. The second DC-DC converter 5 is configured to stop the operation when the input voltage of the operation switching signal input terminal 11 is higher than the threshold voltage for stopping its own operation. The threshold voltage this time was set to 4.3V.

図2は、本発明の実施例1に係る燃料電池システムの動作の流れの一例を示すフローチャートである。ここで、図1に示した燃料電池システムの起動時の動作について説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of the flow of operation of the fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. Here, the operation at the start of the fuel cell system shown in FIG. 1 will be described.

まず、燃料電池1に燃料である水素の供給が開始される(ステップS1)と、燃料電池1に起電圧が生じ、燃料電池1の出力端に電位差が生じる(ステップS2)。
燃料電池保護手段3の状態信号出力端子8から出力される信号は、燃料電池保護手段3に電力が供給されていない状態ではLレベルであり(ステップS3)、燃料電池1に起電圧が生じても、Lレベルの信号が第一のDC−DCコンバータ4に入力されている状態では、第一のDC−DCコンバータ4は起動しない。
First, when supply of hydrogen as a fuel to the fuel cell 1 is started (step S1), an electromotive voltage is generated in the fuel cell 1, and a potential difference is generated at the output terminal of the fuel cell 1 (step S2).
The signal output from the state signal output terminal 8 of the fuel cell protection means 3 is L level when no power is supplied to the fuel cell protection means 3 (step S3), and an electromotive voltage is generated in the fuel cell 1. However, the first DC-DC converter 4 does not start in the state where the L level signal is input to the first DC-DC converter 4.

燃料電池1の3つのセルのうち、第二のDC−DCコンバータ5が接続されている1つのセルの電圧が0.3V以上となると、第二のDC−DCコンバータ5が昇圧を開始する(ステップS4)。   When the voltage of one cell of the three cells of the fuel cell 1 to which the second DC-DC converter 5 is connected becomes 0.3 V or higher, the second DC-DC converter 5 starts boosting ( Step S4).

第二のDC−DCコンバータ5の出力電圧が、第二のDC−DCコンバータ5と接続されているセルのマイナス極を基準として+2.4Vの昇圧電圧を出力すると、燃料電池保護手段3が動作する(ステップS5)。   When the output voltage of the second DC-DC converter 5 outputs a boosted voltage of +2.4 V with reference to the negative pole of the cell connected to the second DC-DC converter 5, the fuel cell protection means 3 operates. (Step S5).

燃料電池保護手段3が動作すると、燃料電池1のセル電圧を検出する(ステップS6)。すべてのセルが0.3V以上になると、次のS7のステップに進み、燃料電池保護手段3の状態信号出力端子8からHレベルの信号が出力される(ステップS7)。   When the fuel cell protection means 3 operates, the cell voltage of the fuel cell 1 is detected (step S6). When all the cells become 0.3 V or more, the process proceeds to the next step S7, and an H level signal is output from the state signal output terminal 8 of the fuel cell protection means 3 (step S7).

燃料電池保護手段3の状態信号出力端子8からHレベルの信号が第一のDC−DCコンバータ4に入力されると、第一のDC−DCコンバータが動作し始める(ステップS8)。   When an H level signal is input to the first DC-DC converter 4 from the state signal output terminal 8 of the fuel cell protection means 3, the first DC-DC converter starts to operate (step S8).

第一のDC−DCコンバータ4が動作すると、第一のDC−DCコンバータからは、5.0Vの電圧が得られる。従って、燃料電池保護手段3への電力供給は、ショットキダイオード9とショットキダイオード10のダイオードORにより、第二のDC−DCコンバータ5からの供給から第一のDC−DCコンバータ4からの供給に切り換えられる(ステップS9)。すなわち、燃料電池保護手段3には、第一のDC−DCコンバータ4の出力が入力される。   When the first DC-DC converter 4 is operated, a voltage of 5.0 V is obtained from the first DC-DC converter. Therefore, the power supply to the fuel cell protection means 3 is switched from the supply from the second DC-DC converter 5 to the supply from the first DC-DC converter 4 by the diode OR of the Schottky diode 9 and the Schottky diode 10. (Step S9). That is, the output of the first DC-DC converter 4 is input to the fuel cell protection means 3.

また、第一のDC−DCコンバータ4が動作すると、第二のDC−DCコンバータ5の動作切換信号入力端子11に5.0Vが入力される。このとき、動作切換信号入力端子11に入力される電圧が4.3V以上のときは自己の動作を停止するので、第二のDC−DCコンバータの動作が停止する(ステップS10)。   When the first DC-DC converter 4 is operated, 5.0 V is input to the operation switching signal input terminal 11 of the second DC-DC converter 5. At this time, when the voltage input to the operation switching signal input terminal 11 is 4.3 V or higher, the operation of the second DC-DC converter is stopped because the operation of itself is stopped (step S10).

S11のステップにおいて、燃料電池保護手段3が燃料電池1を構成するすべてのセル電圧を検出し、少なくとも1つ以上のセル電圧が0.3V以下であれば、第一のDC−DCコンバータの動作を停止し(ステップS13)、燃料供給を停止して、燃料電池システムの運転を終了する。一方、S11のステップにおいて、燃料電池保護手段3が燃料電池1を構成するすべてのセル電圧を検出し、すべてのセル電圧が0.3V以上であれば、燃料の供給が停止するまで(ステップS12)、ステップS11の処理を行い、燃料電池保護手段3は燃料電池1を構成するすべてのセル電圧を検出し続ける。   In step S11, the fuel cell protection means 3 detects all cell voltages constituting the fuel cell 1, and if at least one cell voltage is 0.3 V or less, the operation of the first DC-DC converter is performed. (Step S13), the fuel supply is stopped, and the operation of the fuel cell system is terminated. On the other hand, in step S11, the fuel cell protection means 3 detects all the cell voltages constituting the fuel cell 1, and if all the cell voltages are 0.3 V or higher, the fuel supply is stopped (step S12). ), The process of step S11 is performed, and the fuel cell protection means 3 continues to detect all the cell voltages constituting the fuel cell 1.

S12のステップにおいて、燃料の供給が停止すると、燃料電池システムの運転を停止する。   In step S12, when the fuel supply is stopped, the operation of the fuel cell system is stopped.

また、ここでは、フローには記載しなかったが、S4のステップとS5のステップの間に、燃料電池のコンディショニングや暖機運転を行うことによって、燃料電池の出力特性が向上する。   Although not described in the flow here, the output characteristics of the fuel cell are improved by performing conditioning and warm-up of the fuel cell between the steps S4 and S5.

図3は、本発明の実施例2に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。この図3では、図1に示した実施例1における燃料電池システムに含まれるものと同様の構成要素に関しては同様の符号を付し、以下ではその詳細な説明を省略する。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 3, the same components as those included in the fuel cell system in Embodiment 1 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted below.

本発明の実施例1で示した、燃料電池保護手段3に用いた素子において、最低駆動電圧が1.8Vの電子素子を使用したため、燃料電池セルの出力では動作不可能であった。その為、実施例1では、第二のDC−DCコンバータ5を用いたが、燃料電池保護手段3を構成する電子素子類すべてが燃料電池セルの出力のみで動作可能である場合は、第二のDC−DCコンバータ5を用いることなく、例えば図2に示す構成によって、実施の形態1と同様の効果を得ることが可能である。   In the element used in the fuel cell protection means 3 shown in Example 1 of the present invention, an electronic element having a minimum drive voltage of 1.8 V was used, so that it could not operate with the output of the fuel cell. Therefore, in the first embodiment, the second DC-DC converter 5 is used. However, when all the electronic elements constituting the fuel cell protection means 3 are operable only by the output of the fuel cell, the second DC-DC converter 5 is used. Without using the DC-DC converter 5, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment, for example, by the configuration shown in FIG.

図4は、本発明の実施例2に係る燃料電池システムの動作の流れの一例を示すフローチャートである。ここで、図3に示した燃料電池システムの起動時の動作について説明する。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of the flow of operation of the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention. Here, the operation at the start of the fuel cell system shown in FIG. 3 will be described.

まず、燃料電池1に燃料である水素が供給されると(ステップS21)、燃料電池1の出力端に電位差が生じる(ステップS22)。
燃料電池保護手段3の状態信号出力端子8から出力される信号は、燃料電池保護手段3に電力が供給されていない状態ではLレベルであり(ステップS23)、燃料電池1に起電圧が生じても、Lレベルの信号が第一のDC−DCコンバータ4に入力されている状態では、第一のDC−DCコンバータ4は起動しない。
First, when hydrogen as a fuel is supplied to the fuel cell 1 (step S21), a potential difference is generated at the output terminal of the fuel cell 1 (step S22).
The signal output from the state signal output terminal 8 of the fuel cell protection means 3 is at L level when no power is supplied to the fuel cell protection means 3 (step S23), and an electromotive voltage is generated in the fuel cell 1. However, the first DC-DC converter 4 does not start in the state where the L level signal is input to the first DC-DC converter 4.

燃料電池1を構成するセルの内、燃料電池1の接地電位をセルのマイナス端子とする1つのセルが燃料電池保護手段3の電源端子7に接続され、燃料電池保護手段へ電力を供給する。燃料電池保護手段3が動作すると(ステップS24)、燃料電池1のセル電圧を検出する(ステップS25)。すべてのセルが0.3V以上になるまで、ステップS6の処理を行い、すべてのセルが0.3V以上になると、次のS26のステップに進み、燃料電池保護手段3の状態信号出力端子8からHレベルの信号が出力される(ステップS26)。   Among the cells constituting the fuel cell 1, one cell having the ground potential of the fuel cell 1 as the negative terminal of the cell is connected to the power supply terminal 7 of the fuel cell protection means 3 to supply power to the fuel cell protection means. When the fuel cell protection means 3 operates (step S24), the cell voltage of the fuel cell 1 is detected (step S25). The process of step S6 is performed until all the cells become 0.3V or more. When all the cells become 0.3V or more, the process proceeds to the next step S26, and the state signal output terminal 8 of the fuel cell protection means 3 An H level signal is output (step S26).

燃料電池保護手段3の状態信号出力端子8からHレベルの信号が第一のDC−DCコンバータ4に入力されると、第一のDC−DCコンバータが動作し始める(ステップS27)。   When an H level signal is input to the first DC-DC converter 4 from the state signal output terminal 8 of the fuel cell protection means 3, the first DC-DC converter starts to operate (step S27).

第一のDC−DCコンバータ4が動作すると、第一のDC−DCコンバータからは、5.0Vの電圧が得られる。従って、燃料電池保護手段3への電力供給は、ショットキダイオード9とショットキダイオード10のダイオードORにより、燃料電池1の1つのセルからの供給から第一のDC−DCコンバータ4からの供給に切り換えられる(ステップ28)。すなわち、燃料電池保護手段3には、第一のDC−DCコンバータ4の出力が入力される。   When the first DC-DC converter 4 is operated, a voltage of 5.0 V is obtained from the first DC-DC converter. Accordingly, the power supply to the fuel cell protection means 3 is switched from the supply from one cell of the fuel cell 1 to the supply from the first DC-DC converter 4 by the diode OR of the Schottky diode 9 and the Schottky diode 10. (Step 28). That is, the output of the first DC-DC converter 4 is input to the fuel cell protection means 3.

ステップS29のステップにおいて、燃料電池保護手段3が燃料電池1を構成するすべてのセル電圧を検出し、少なくとも1つ以上のセル電圧が0.3V以下であれば、第一のDC−DCコンバータの動作を停止し(ステップS31)、燃料供給を停止して、燃料電池システムの運転を終了する。一方、ステップS29のステップにおいて、燃料電池保護手段3が燃料電池1を構成するすべてのセル電圧を検出し、すべてのセル電圧が0.3V以上であれば、燃料の供給が停止するまで(ステップS30)、ステップS29の処理を行い、燃料電池保護手段3は燃料電池1を構成するすべてのセル電圧を検出し続ける。   In step S29, the fuel cell protection means 3 detects all the cell voltages constituting the fuel cell 1, and if at least one cell voltage is 0.3 V or less, the first DC-DC converter The operation is stopped (step S31), the fuel supply is stopped, and the operation of the fuel cell system is ended. On the other hand, in step S29, the fuel cell protection means 3 detects all the cell voltages constituting the fuel cell 1, and if all the cell voltages are 0.3 V or higher, the fuel supply is stopped (step S29). S30), the process of step S29 is performed, and the fuel cell protection means 3 continues to detect all the cell voltages constituting the fuel cell 1.

S30のステップにおいて、燃料の供給が停止すると、燃料電池システムの運転を停止する。   In step S30, when the fuel supply is stopped, the operation of the fuel cell system is stopped.

図5は、本発明の実施例3に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。ここでは、実施例1及び実施例2における燃料電池システムに含まれるものと同様の構成要素に関しては同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   FIG. 5 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention. Here, components similar to those included in the fuel cell system in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図5に示したとおり、本実施例3の燃料電池システムは、実施例2の燃料電池システムと同様に、燃料電池保護手段3が燃料電池のセルの電力のみで動作が可能な場合は、燃料電池1とは別系統のセル燃料電池13の電力を用いて動作させることが可能である。   As shown in FIG. 5, the fuel cell system according to the third embodiment is similar to the fuel cell system according to the second embodiment. When the fuel cell protection means 3 can operate only with the electric power of the fuel cell, the fuel cell system The battery 1 can be operated using the electric power of the cell fuel battery 13 of a different system from the battery 1.

同様に、図5に示したように、燃料電池1とは別系統のセル燃料電池の出力を第二のDC−DCコンバータに入力し、第二のDC−DCコンバータの出力を用いて燃料電池保護手段を動作させ、第一のDC−DCコンバータを起動させることも可能である。   Similarly, as shown in FIG. 5, the output of a cell fuel cell of a system different from the fuel cell 1 is input to the second DC-DC converter, and the fuel cell is output using the output of the second DC-DC converter. It is also possible to activate the first DC-DC converter by operating the protection means.

図6は、本発明の実施例4に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。ここでは、実施例1〜3で説明した燃料電池システムに含まれる同様の構成要素に関しては同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   FIG. 6 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention. Here, the same code | symbol is attached | subjected about the same component contained in the fuel cell system demonstrated in Examples 1-3, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図6に示すように、本実施例における第二のDC−DCコンバータ5は、セルが直列接続された燃料電池1とは異なる独立したセル13から電力の供給を受ける接続構成とした。第二のDC−DCコンバータ5の出力は、ショットキダイオード9を介して燃料電池保護手段3の電源端子7に入力され、燃料電池保護手段3の起動と駆動を可能としている。ショットキダイオード9とショットキダイオード10は、ダイオードORを形成し、その出力が燃料電池保護手段3の電源端子7に入力されているので、燃料電池保護手段3に電力を供給するDC−DCコンバータは、各々のショットキダイオードのアノードに入力される電圧が高い方のショットキダイオードに接続されているDC−DCコンバータである。   As shown in FIG. 6, the second DC-DC converter 5 in the present embodiment has a connection configuration in which power is supplied from an independent cell 13 different from the fuel cell 1 in which the cells are connected in series. The output of the second DC-DC converter 5 is input to the power supply terminal 7 of the fuel cell protection means 3 via the Schottky diode 9 so that the fuel cell protection means 3 can be activated and driven. Since the Schottky diode 9 and the Schottky diode 10 form a diode OR and the output is input to the power supply terminal 7 of the fuel cell protection means 3, the DC-DC converter that supplies power to the fuel cell protection means 3 is The DC-DC converter is connected to the Schottky diode having the higher voltage input to the anode of each Schottky diode.

ここで、燃料電池1及びセル13に燃料の供給が開始すると、セル13及び燃料電池1から起電圧が得られた。セル13は0.964V、燃料電池1は2.753Vであった。第二のDC−DCコンバータ5は、入力電圧が0.3V以上で動作を開始できるので、今回のセル13からの入力によって、第二のDC−DCコンバータ5は動作を開始し、2.38Vの出力を得た。この出力は、ショットキダイオード9を介して燃料電池保護手段3に入力され、燃料電池保護手段3が動作した。燃料電池1のセルのそれぞれの電池電圧が、0.957V、0.955V、0.941Vであったので、燃料電池保護手段3の状態信号術力端子8から第一のDC−DCコンバータ4を起動させる為の信号が出力された。   Here, when the supply of fuel to the fuel cell 1 and the cell 13 was started, an electromotive voltage was obtained from the cell 13 and the fuel cell 1. The cell 13 was 0.964V, and the fuel cell 1 was 2.753V. Since the second DC-DC converter 5 can start the operation when the input voltage is 0.3 V or more, the second DC-DC converter 5 starts the operation by the current input from the cell 13 and is 2.38 V. Got the output. This output was input to the fuel cell protection means 3 via the Schottky diode 9, and the fuel cell protection means 3 operated. Since the battery voltages of the cells of the fuel cell 1 were 0.957 V, 0.955 V, and 0.941 V, the first DC-DC converter 4 was connected from the state signal operation force terminal 8 of the fuel cell protection means 3. A signal for starting was output.

この信号によって、第一のDC−DCコンバータ4は動作を開始し、燃料電池1の出力を源にあらかじめ設定された出力電圧値5.00V近傍の5.02Vの電圧を第一のDC−DCコンバータ4の出力側(二次側)で得た。この出力は、ショットキダイオード10を介して燃料電池保護手段3に接続されている。第二のDC−DCコンバータ5の出力電圧2.38Vに対して、第一のDC−DCコンバータ4の出力電圧が5.02Vであったので、第一のDC−DCコンバータ4の起動後は、燃料電池保護手段3の電源端子7には、第一のDC−DCコンバータ4の出力が入力される。電源端子7の入力電圧の測定値が4.67Vであったことから、電源端子7には、第一のDC−DCコンバータの出力が入力されている事を確認した。第一のDC−DCコンバータ4の出力は、遅延回路14を介して第二のDC−DCコンバータ5の動作切換信号入力端子11に入力されている。遅延回路14は、回路構成は図示しないが、CR回路による遅延回路と、プルダウン回路によって構成した。   By this signal, the first DC-DC converter 4 starts operation, and the voltage of 5.02 V in the vicinity of the preset output voltage value of 5.00 V is set to the first DC-DC from the output of the fuel cell 1 as a source. Obtained on the output side (secondary side) of the converter 4. This output is connected to the fuel cell protection means 3 via the Schottky diode 10. Since the output voltage of the first DC-DC converter 4 is 5.02 V with respect to the output voltage of 2.38 V of the second DC-DC converter 5, after the first DC-DC converter 4 is started, The output of the first DC-DC converter 4 is input to the power supply terminal 7 of the fuel cell protection means 3. Since the measured value of the input voltage of the power terminal 7 was 4.67 V, it was confirmed that the output of the first DC-DC converter was input to the power terminal 7. The output of the first DC-DC converter 4 is input to the operation switching signal input terminal 11 of the second DC-DC converter 5 via the delay circuit 14. Although the circuit configuration is not illustrated, the delay circuit 14 is configured by a delay circuit using a CR circuit and a pull-down circuit.

プルダウン回路は、常時動作切換信号入力端子11との接続線が抵抗を介してGNDに接続されており、第一のDC−DCコンバータ4が起動し、第一のDC−DCコンバータ4の出力が遅延回路14に入力されると、動作切換信号入力端子11と第一のDC−DCコンバータ4が接続される。また、遅延回路14は設定されたCR回路の時定数に従い動作切換信号入力端子11への出力を遅延する。   In the pull-down circuit, the connection line with the constant operation switching signal input terminal 11 is connected to GND via a resistor, the first DC-DC converter 4 is activated, and the output of the first DC-DC converter 4 is output. When input to the delay circuit 14, the operation switching signal input terminal 11 and the first DC-DC converter 4 are connected. The delay circuit 14 delays the output to the operation switching signal input terminal 11 according to the set time constant of the CR circuit.

第二のDC−DCコンバータ5は、動作切換信号入力端子11に第一のDC−DCコンバータ4の起動後の出力が入力されると自己の動作を停止し、電力消費を最小限に抑えることによってセル13の燃料消費を低下させる。第一のDC−DCコンバータ4が起動し第二のDC−DCコンバータ5が停止するまでの間、常に燃料電池保護手段3は動作し燃料電池1の出力状態を監視することができるので、燃料電池を構成するセルの出力に異常があった場合は、速やかに第一のDC−DCコンバータ4の動作を停止することが可能である。よって、燃料電池1の起動時であっても劣化を防ぐことが可能で、燃料電池システムの長寿命化と長期的信頼性が向上した。   The second DC-DC converter 5 stops its own operation when the output after the activation of the first DC-DC converter 4 is input to the operation switching signal input terminal 11, and minimizes power consumption. This reduces the fuel consumption of the cell 13. Since the fuel cell protection means 3 always operates and can monitor the output state of the fuel cell 1 until the first DC-DC converter 4 is started and the second DC-DC converter 5 is stopped. When there is an abnormality in the output of the cells constituting the battery, the operation of the first DC-DC converter 4 can be stopped immediately. Therefore, it is possible to prevent deterioration even when the fuel cell 1 is started, and the life and long-term reliability of the fuel cell system are improved.

ここでは、燃料電池を3つのセルの直列接続構成としたが、特にこれに限定されることは無く、燃料電池を構成するセルの直列数は自由に選択することが可能である。   Here, the fuel cell is configured to have three cells connected in series. However, the present invention is not particularly limited to this, and the number of cells constituting the fuel cell can be freely selected.

本発明の燃料電池システムは、燃料電池の過負荷状態での運転を防止する為、燃料電池の腐食、出力特性の低下を防ぐことが可能である。燃料電池の劣化モードでの発電の防止と、燃料電池セルの初期の発電能力が維持され、安定した電力の供給が可能である。簡易な構成の形態が可能であるので、携帯機器用の燃料電池システムの小型化に適応できる。   Since the fuel cell system of the present invention prevents the fuel cell from operating in an overloaded state, it is possible to prevent corrosion of the fuel cell and deterioration of output characteristics. Prevention of power generation in the deterioration mode of the fuel cell and the initial power generation capability of the fuel cell are maintained, and stable power supply is possible. Since a simple configuration is possible, it can be applied to miniaturization of a fuel cell system for portable devices.

本発明の実施例1に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is schematic structure explanatory drawing which shows the example of the fuel cell system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る燃料電池システムの動作の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of operation | movement of the fuel cell system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing which shows the example of the fuel cell system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る燃料電池システムの動作の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of operation | movement of the fuel cell system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing which shows the example of the fuel cell system which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る燃料電池システムの例を示す概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing which shows the example of the fuel cell system which concerns on Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池
2 燃料タンク
3 燃料電池保護手段
4 第一のDC−DCコンバータ
5 第二のDC−DCコンバータ
6 負荷
7 電源端子
8 状態信号出力端子
9 ショットキダイオード
10 ショットキダイオード
11 動作切換信号入力端子
12 状態信号入力端子
13 セル
14 遅延回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 2 Fuel tank 3 Fuel cell protection means 4 1st DC-DC converter 5 2nd DC-DC converter 6 Load 7 Power supply terminal 8 Status signal output terminal 9 Schottky diode 10 Schottky diode 11 Operation switching signal input terminal 12 Status signal input terminal 13 Cell 14 Delay circuit

Claims (17)

燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成される燃料電池と、前記燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、前記燃料電池の出力を入力とする1つ以上の電圧変換装置を備え、前記燃料電池保護手段は前記燃料電池あるいは前記電圧変換装置の少なくともどちらか一方から電力供給を受けて動作し、前記電圧変換装置の出力電力を負荷へ供給する燃料電池システムの起動方法において、
前記燃料電池システムの起動時に、前記燃料電池へ燃料の供給開始後に前記燃料電池を構成するセルのうち1つの前記セルの出力を源に前記燃料電池保護手段を動作させる工程と、
前記燃料電池保護手段が動作後に前記燃料電池保護手段が発信する信号を基に前記電圧変換装置を起動させる工程と、
前記電圧変換装置が動作後に前記燃料電池保護手段への電力供給を前記電圧変換装置の出力に切り換える工程と、
を有する燃料電池システムの起動方法。
A fuel cell comprising a plurality of cells that generate power by supplying fuel, a fuel cell protection means for protecting the fuel cell, and one or more voltage converters that receive the output of the fuel cell as input, The fuel cell protection means operates by receiving power supply from at least one of the fuel cell and the voltage converter, and in the starting method of the fuel cell system for supplying the output power of the voltage converter to a load,
Operating the fuel cell protection means using the output of one of the cells constituting the fuel cell as a source after starting the supply of fuel to the fuel cell at the time of starting the fuel cell system;
Starting the voltage converter based on a signal transmitted by the fuel cell protection means after the fuel cell protection means operates;
Switching power supply to the fuel cell protection means to the output of the voltage converter after the voltage converter is operating;
A method for starting a fuel cell system comprising:
前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に前記燃料電池保護手段へ電力を供給する前記セルは、前記直列接続された前記燃料電池の接地電位電極をセルのマイナス極とする1つのセルである請求項1に記載の燃料電池システムの起動方法。   In the fuel cell, at least a part or all of a plurality of cells are connected in series, and the cell that supplies power to the fuel cell protection means when the fuel cell system is started up is the fuel connected in series. 2. The method for starting a fuel cell system according to claim 1, wherein the cell is a single cell having a ground potential electrode of the cell as a negative electrode of the cell. 前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に前記燃料電池保護手段へ電力を供給する1つのセルは、接地電位に対して最も正に電位差が大きい電極あるいは、最も負に電位差が大きい電極を有するセルのうち1つのセルである請求項1に記載の燃料電池システムの起動方法。   In the fuel cell, at least a part or all of a plurality of cells are connected in series, and one cell that supplies power to the fuel cell protection means when the fuel cell system is started up is the most with respect to the ground potential. The method for starting a fuel cell system according to claim 1, wherein the cell is one cell out of cells having positively large potential difference or most negatively large potential difference. 前記燃料電池は、複数のセルのうち一部のセルが直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に前記燃料電池保護手段へ電力を供給するセルは、前記直列接続を構成するセルとは異なる1つのセルである請求項1に記載の燃料電池システムの起動方法。   In the fuel cell, some of a plurality of cells are connected in series, and a cell that supplies power to the fuel cell protection means when the fuel cell system is started is a cell constituting the series connection. The method for starting a fuel cell system according to claim 1, wherein the cells are different cells. 燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成される燃料電池と、前記燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、前記燃料電池の出力を入力とする第一の電圧変換装置と、第二の電圧変換装置を備え、前記燃料電池保護手段は前記第二の電圧変換装置あるいは前記第一の電圧変換装置あるいは前記燃料電池の少なくともどれか1つから電力供給を受け、前記第一の電圧変換装置の出力電力を負荷へ供給する燃料電池システムの起動方法において、
前記燃料電池システムの起動時に、前記燃料電池へ燃料の供給開始後に前記燃料電池を構成するセルのうち1つの前記セルの出力を用い前記第二の電圧変換装置を動作させる工程と、
前記第二の電圧変換装置の起動後に、前記第二の電圧変換装置の出力を用いて前記燃料電池保護手段を動作させる工程と、
前記燃料電池保護手段が動作後に前記燃料電池保護手段が発信する信号を基に前記第一の電圧変換装置を起動させる工程と、
前記第一の電圧変換装置の起動後に、前記燃料電池保護手段への電力供給を前記第二の電圧変換装置の出力から前記第一の電圧変換装置の出力に切り換える工程と、
前記燃料電池保護手段への電力供給を前記第二の電圧変換装置の出力から前記第一の電圧変換装置の出力に切り換えた後に、前記第二の電圧変換装置の動作を停止する工程と、
を有する燃料電池システムの起動方法。
A fuel cell composed of a plurality of cells that generate power by supplying fuel, a fuel cell protection means for protecting the fuel cell, a first voltage converter that receives the output of the fuel cell, and a second A voltage converter, wherein the fuel cell protection means receives power from at least one of the second voltage converter, the first voltage converter, or the fuel cell, and the first voltage converter In the starting method of the fuel cell system for supplying the output power of
When starting the fuel cell system, operating the second voltage converter using the output of one of the cells constituting the fuel cell after the start of fuel supply to the fuel cell;
After starting the second voltage converter, operating the fuel cell protection means using the output of the second voltage converter;
Starting the first voltage converter based on a signal transmitted by the fuel cell protection means after the fuel cell protection means is operated;
Switching the power supply to the fuel cell protection means from the output of the second voltage converter to the output of the first voltage converter after starting the first voltage converter;
Stopping the operation of the second voltage converter after switching the power supply to the fuel cell protection means from the output of the second voltage converter to the output of the first voltage converter;
A method for starting a fuel cell system comprising:
前記燃料電池は、複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に、前記第二の電圧変換装置に接続され前記第二の電圧変換装置へ電力を供給するセルは、前記直列接続された前記燃料電池の接地電位電極をセルのマイナス極とする1つのセルである請求項5に記載の燃料電池システムの起動方法。   In the fuel cell, some or all of a plurality of cells are connected in series, and when the fuel cell system is activated, the fuel cell is connected to the second voltage converter and supplies power to the second voltage converter. 6. The method of starting a fuel cell system according to claim 5, wherein the cell to be operated is one cell having a ground potential electrode of the fuel cells connected in series as a negative electrode of the cell. 前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に、前記第二の電圧変換装置に接続され前記第二の電圧変換装置へ電力を供給する1つのセルは、接地電位に対して、最も正に電位差が大きい電極あるいは、最も負に電位差が大きい電極を有するセルのうち1つのセルである請求項5に記載の燃料電池システムの起動方法。   In the fuel cell, at least some of a plurality of cells are connected in series, and when the fuel cell system is started up, the fuel cell is connected to the second voltage converter and supplies power to the second voltage converter. 6. The start of the fuel cell system according to claim 5, wherein one cell to be supplied is one of cells having an electrode having the largest positive potential difference or an electrode having the largest negative potential difference with respect to the ground potential. Method. 前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部のセルが直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に、前記第二の電圧変換装置に接続され前記第二の電圧変換装置へ電力を供給する1つのセルは、前記直列接続を構成するセルとは異なる1つのセルである請求項5に記載の燃料電池システムの起動方法。   In the fuel cell, at least some of a plurality of cells are connected in series, and when the fuel cell system is activated, the fuel cell system is connected to the second voltage converter and supplies power to the second voltage converter. The method of starting a fuel cell system according to claim 5, wherein one cell to be supplied is one cell different from the cells constituting the series connection. 燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成された燃料電池と、
前記燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、前記燃料電池の出力を入力とする1つ以上の電圧変換装置とを備え、
前記燃料電池保護手段の電源には、前記燃料電池を構成する複数のセルのうち1つの前記セルの出力を源とした電力が入力され、前記燃料電池保護手段は前記燃料電池の出力状態を区別する信号を出力する状態信号出力端子を備え、前記状態信号出力端子は前記電圧変換装置に接続され、前記電圧変換装置は、前記状態信号出力端子からの入力信号を基に動作を切り換え、前記燃料電池保護手段が動作後に前記電圧変換装置が起動し、前記電圧変換装置の出力電力を負荷へ供給する燃料電池システム。
A fuel cell composed of a plurality of cells that generate electricity by supplying fuel; and
A fuel cell protection means for protecting the fuel cell; and one or more voltage converters using the output of the fuel cell as input.
The power source of the fuel cell protection means receives power from the output of one of the plurality of cells constituting the fuel cell, and the fuel cell protection means distinguishes the output state of the fuel cell. A state signal output terminal for outputting a signal to be output, the state signal output terminal is connected to the voltage conversion device, and the voltage conversion device switches operation based on an input signal from the state signal output terminal, and the fuel A fuel cell system in which the voltage converter is activated after the battery protection means is operated and supplies output power of the voltage converter to a load.
前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に前記燃料電池保護手段へ電力を供給する前記セルは、直列接続された前記燃料電池の接地電位電極をセルのマイナス極とする1つのセルである請求項9に記載の燃料電池システム。   In the fuel cell, at least some of a plurality of cells are connected in series, and the cells that supply power to the fuel cell protection means when the fuel cell system is started up are connected in series. The fuel cell system according to claim 9, wherein the ground potential electrode is a single cell having a negative electrode of the cell. 前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に前記燃料電池保護手段へ電力を供給する1つのセルは、接地電位に対して、最も正に電位差が大きい電極あるいは、最も負に電位差が大きい電極を有するセルのうち1つのセルである請求項9に記載の燃料電池システム。   In the fuel cell, at least a part or all of a plurality of cells are connected in series, and one cell that supplies power to the fuel cell protection means when the fuel cell system is activated is 10. The fuel cell system according to claim 9, wherein the fuel cell system is one of the cells having the electrode having the largest positive potential difference or the electrode having the largest negative potential difference. 前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部のセルが直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に前記燃料電池保護手段へ電力を供給するセルは、前記直列接続を構成するセルとは異なる1つのセルである請求項9に記載の燃料電池システム。   In the fuel cell, at least some of a plurality of cells are connected in series, and a cell that supplies electric power to the fuel cell protection means when the fuel cell system is activated includes a cell constituting the series connection. The fuel cell system according to claim 9, wherein is a different cell. 燃料の供給によって発電を行う複数のセルから構成された燃料電池と、
前記燃料電池を保護する燃料電池保護手段と、
前記燃料電池の出力を入力とする第一の電圧変換装置と、
第二の電圧変換装置と、
を備え、
前記第二の電圧変換装置の入力には前記燃料電池を構成する複数のセルのうち1つの前記セルが接続され、前記燃料電池保護手段は前記燃料電池の出力状態を区別する信号を出力する状態信号出力端子を備え、前記状態信号出力端子は前記第一の電圧変換装置に接続され、前記第一の電圧変換装置は、前記状態信号出力端子からの入力信号を基に動作を切り換え、前記燃料電池保護手段が動作後に前記燃料電池保護手段が発信する信号を基に前記第一の電圧変換装置が起動し、前記第一の電圧変換装置の出力電力を負荷へ供給する燃料電池システム。
A fuel cell composed of a plurality of cells that generate electricity by supplying fuel; and
Fuel cell protection means for protecting the fuel cell;
A first voltage converter that receives the output of the fuel cell;
A second voltage converter;
With
One of the plurality of cells constituting the fuel cell is connected to the input of the second voltage converter, and the fuel cell protection means outputs a signal for distinguishing the output state of the fuel cell A signal output terminal, wherein the state signal output terminal is connected to the first voltage converter, and the first voltage converter switches operation based on an input signal from the state signal output terminal, and the fuel A fuel cell system in which the first voltage conversion device is activated based on a signal transmitted from the fuel cell protection device after the battery protection device is operated, and supplies output power of the first voltage conversion device to a load.
前記燃料電池は、少なくとも複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に、前記第二の電圧変換装置へ電力を供給するセルは、前記直列接続された前記燃料電池の接地電位電極をセルのマイナス極とする1つのセルであること特徴とする請求項13に記載の燃料電池システム。   In the fuel cell, at least some of a plurality of cells are connected in series, and when the fuel cell system is started, the cells that supply power to the second voltage converter are connected in series. 14. The fuel cell system according to claim 13, wherein the fuel cell system is one cell having a ground potential electrode of the fuel cell as a negative electrode of the cell. 前記燃料電池は、複数のセルのうち一部あるいは全部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に、前記第二の電圧変換装置へ電力を供給する1つのセルは、接地電位に対して、最も正に電位差が大きい電極あるいは、最も負に電位差が大きい電極を有するセルのうち1つのセルである請求項13に記載の燃料電池システム。   In the fuel cell, some or all of a plurality of cells are connected in series, and one cell that supplies power to the second voltage converter when the fuel cell system is started is connected to a ground potential. 14. The fuel cell system according to claim 13, wherein the fuel cell system is one cell having an electrode having the largest positive potential difference or an electrode having the largest negative potential difference. 前記燃料電池は、複数のセルのうち一部が直列接続されており、前記燃料電池システムの起動時に、前記第二の電圧変換装置へ電力を供給する1つのセルは、前記直列接続を構成するセルとは異なる1つのセルである請求項13に記載の燃料電池システム。   In the fuel cell, some of the plurality of cells are connected in series, and one cell that supplies power to the second voltage conversion device at the time of startup of the fuel cell system constitutes the series connection. The fuel cell system according to claim 13, wherein the fuel cell system is one cell different from the cell. 前記第二の電圧変換装置は、動作切換信号入力端子を有し、前記動作切換信号入力端子に入力される信号によって前記第二の電圧変換装置の動作を切り換えることを特徴とする請求項13から請求項16のいずれか一項に記載の燃料電池システム。   The second voltage converter has an operation switching signal input terminal, and the operation of the second voltage converter is switched by a signal input to the operation switching signal input terminal. The fuel cell system according to claim 16.
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