JP3111787B2 - 燃料電池発電装置及びその起動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、複数の燃料電池を並
列に接続して大容量の発電設備として用いられる燃料電
池発電装置及びその起動方法に関する。
列に接続して大容量の発電設備として用いられる燃料電
池発電装置及びその起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】大容量の燃料電池発電装置を構成する場
合、複数の燃料電池を並列に接続して構成する方法がし
ばしば用いられる。燃料電池はそれぞれ固有の特性を持
っているので、単純に並列接続すると各々の特性の差に
よって逆電流が生じる。例えば、図３に示したように、
２個の燃料電池１Ａ及び１Ｂを並列に接続して燃料電池
発電装置を構成し、負荷２に通電する場合を例にとる
と、図４に示したように、燃料電池１Ａ及び１Ｂの電圧
〜電流特性は、それぞれ固有の垂下特性Ａ及びＢを示
し、無負荷のとき、すなわち電流がゼロのとき、それぞ
れ固有の無負荷開放電圧Ｅ0A及びＥ0Bをもつ。図では、
燃料電池１Ｂの無負荷開放電圧Ｅ0Bが燃料電池１Ａの無
負荷開放電圧Ｅ0Aより低いものとして表示している。こ
れらの２個の燃料電池を並列に接続した燃料電池発電装
置の電圧〜電流特性は、同一電圧での２個の燃料電池の
電流値が合成された、特性Ｓのごとくになる。すなわ
ち、出力電圧がｅS のとき、燃料電池発電装置の出力電
流ｉS は、燃料電池１Ａによる電流ｉA と燃料電池１Ｂ
による電流ｉB との和となる。したがって、電圧Ｅ0Bの
ときの燃料電池１Ａの特性電流値をｉ2 とおけば、ｉS
＜ｉ2 の場合には、ｉB ＜０となり、燃料電池１Ｂには
逆電流が流れる。すなわち、構成する２個の燃料電池１
Ａ及び１Ｂの無負荷開放電圧に差があり、Ｅ0A＞Ｅ0Bで
あれば、出力電圧ｅSがＥ0A＞ｅS ＞Ｅ0Bのとき、無負
荷開放電圧が低い側の燃料電池１Ｂに逆電流を生ずるこ
ととなる。燃料電池の定常運転状態では、ｉS はｉ2 に
比べて十分大きい値で運転されるので逆電流は生じない
が、起動時には、ｉS はゼロから始まり増加していくの
で、ｉS がｉ2 に達する間は逆電流が生じることとな
る。
合、複数の燃料電池を並列に接続して構成する方法がし
ばしば用いられる。燃料電池はそれぞれ固有の特性を持
っているので、単純に並列接続すると各々の特性の差に
よって逆電流が生じる。例えば、図３に示したように、
２個の燃料電池１Ａ及び１Ｂを並列に接続して燃料電池
発電装置を構成し、負荷２に通電する場合を例にとる
と、図４に示したように、燃料電池１Ａ及び１Ｂの電圧
〜電流特性は、それぞれ固有の垂下特性Ａ及びＢを示
し、無負荷のとき、すなわち電流がゼロのとき、それぞ
れ固有の無負荷開放電圧Ｅ0A及びＥ0Bをもつ。図では、
燃料電池１Ｂの無負荷開放電圧Ｅ0Bが燃料電池１Ａの無
負荷開放電圧Ｅ0Aより低いものとして表示している。こ
れらの２個の燃料電池を並列に接続した燃料電池発電装
置の電圧〜電流特性は、同一電圧での２個の燃料電池の
電流値が合成された、特性Ｓのごとくになる。すなわ
ち、出力電圧がｅS のとき、燃料電池発電装置の出力電
流ｉS は、燃料電池１Ａによる電流ｉA と燃料電池１Ｂ
による電流ｉB との和となる。したがって、電圧Ｅ0Bの
ときの燃料電池１Ａの特性電流値をｉ2 とおけば、ｉS
＜ｉ2 の場合には、ｉB ＜０となり、燃料電池１Ｂには
逆電流が流れる。すなわち、構成する２個の燃料電池１
Ａ及び１Ｂの無負荷開放電圧に差があり、Ｅ0A＞Ｅ0Bで
あれば、出力電圧ｅSがＥ0A＞ｅS ＞Ｅ0Bのとき、無負
荷開放電圧が低い側の燃料電池１Ｂに逆電流を生ずるこ
ととなる。燃料電池の定常運転状態では、ｉS はｉ2 に
比べて十分大きい値で運転されるので逆電流は生じない
が、起動時には、ｉS はゼロから始まり増加していくの
で、ｉS がｉ2 に達する間は逆電流が生じることとな
る。
【０００３】上記では、２個の燃料電池を並列接続した
もっとも単純な場合について説明したが、個数が増大
し、無負荷開放電圧がそれぞれＥ01，Ｅ02，Ｅ03，・
・，Ｅ0i，・・，Ｅ0n（ただし、Ｅ01＞Ｅ02＞Ｅ03＞・
・＞Ｅ0i＞・・＞Ｅ0nとする。）のｎ個の燃料電池を並
列接続した燃料電池発電装置の場合においては、出力電
圧ｅS がＥ0n＞ｅS の場合は、ｎ個の燃料電池すべてに
ついて順電流となり、逆電流は生じないが、Ｅ0i-1＞ｅ
S ＞Ｅ0iの場合には、無負荷開放電圧がＥ01，Ｅ02，・
・，Ｅ0i-1の燃料電池には順電流が流れ、無負荷開放電
圧がＥ0i，Ｅ0i+1，・・，Ｅ0nの燃料電池には逆電流が
流れることとなる。
もっとも単純な場合について説明したが、個数が増大
し、無負荷開放電圧がそれぞれＥ01，Ｅ02，Ｅ03，・
・，Ｅ0i，・・，Ｅ0n（ただし、Ｅ01＞Ｅ02＞Ｅ03＞・
・＞Ｅ0i＞・・＞Ｅ0nとする。）のｎ個の燃料電池を並
列接続した燃料電池発電装置の場合においては、出力電
圧ｅS がＥ0n＞ｅS の場合は、ｎ個の燃料電池すべてに
ついて順電流となり、逆電流は生じないが、Ｅ0i-1＞ｅ
S ＞Ｅ0iの場合には、無負荷開放電圧がＥ01，Ｅ02，・
・，Ｅ0i-1の燃料電池には順電流が流れ、無負荷開放電
圧がＥ0i，Ｅ0i+1，・・，Ｅ0nの燃料電池には逆電流が
流れることとなる。
【０００４】このように、燃料電池に逆電流が流れる
と、単に損失が生ずるばかりでなく、燃料電池としての
特性が劣化するので、逆電流が流れないように防止する
ことが燃料電池を並列接続した燃料電池装置での必須条
件となる。図５は、従来のこの種の燃料電池発電装置の
例を、２個の燃料電池を並列接続した場合について示し
たものである。２個の燃料電池１Ａ及び１Ｂに、それぞ
れ直列にダイオード３Ａ及び３Ｂを接続したのち、これ
らを並列に接続して構成されている。この構成において
は、ダイオード３Ａ及び３Ｂが逆方向に流れる電流を阻
止するので、上述の図３の構成においては逆電流が生ず
る、出力電圧が最小の無負荷開放電圧より高い条件にお
いても、燃料電池に逆電流が流れるのが防止される。
と、単に損失が生ずるばかりでなく、燃料電池としての
特性が劣化するので、逆電流が流れないように防止する
ことが燃料電池を並列接続した燃料電池装置での必須条
件となる。図５は、従来のこの種の燃料電池発電装置の
例を、２個の燃料電池を並列接続した場合について示し
たものである。２個の燃料電池１Ａ及び１Ｂに、それぞ
れ直列にダイオード３Ａ及び３Ｂを接続したのち、これ
らを並列に接続して構成されている。この構成において
は、ダイオード３Ａ及び３Ｂが逆方向に流れる電流を阻
止するので、上述の図３の構成においては逆電流が生ず
る、出力電圧が最小の無負荷開放電圧より高い条件にお
いても、燃料電池に逆電流が流れるのが防止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成においては、各々の燃料電池の出力電流がすべ
てダイオードを流れるので、ダイオードは最大負荷電流
に対応した通電容量をもつことが必要である。したがっ
て、大容量の燃料電池を並列接続する場合には、その容
量に対応した大容量のダイオードを、各々の燃料電池に
組み込むことが必要となり、極めて高価となるとか、容
量の条件によっては技術的に困難となるなどの問題点が
あった。また、この構成では、出力電流が常にダイオー
ドを流れるので、ダイオードでの損失が生じ、このため
燃料電池発電装置の効率が低下してしまうという難点が
あった。
うな構成においては、各々の燃料電池の出力電流がすべ
てダイオードを流れるので、ダイオードは最大負荷電流
に対応した通電容量をもつことが必要である。したがっ
て、大容量の燃料電池を並列接続する場合には、その容
量に対応した大容量のダイオードを、各々の燃料電池に
組み込むことが必要となり、極めて高価となるとか、容
量の条件によっては技術的に困難となるなどの問題点が
あった。また、この構成では、出力電流が常にダイオー
ドを流れるので、ダイオードでの損失が生じ、このため
燃料電池発電装置の効率が低下してしまうという難点が
あった。
【０００６】この発明の目的は、上に述べたような欠点
を解消し、大容量の燃料電池を複数個並列に接続する場
合にあっても、平易な構成で逆電流の防止ができ、かつ
効率の低下が少ない燃料電池発電装置及びその起動方法
を提供することにある。
を解消し、大容量の燃料電池を複数個並列に接続する場
合にあっても、平易な構成で逆電流の防止ができ、かつ
効率の低下が少ない燃料電池発電装置及びその起動方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の燃料電池発電装置においては、 (1) 複数の燃料電池を並列に接続した燃料電池発電装
置において、起動用負荷と第１のスイッチの直列接続と
燃料電池との並列接続に対して第２のスイッチが直列に
接続されたものを複数個並列接続し、前記起動用負荷
は、それが接続された燃料電池の出力電圧が並列接続さ
れる各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電
圧より低い電圧となるように選定し、第２のスイッチ
は、第1のスイッチが閉状態にあるとき閉状態への移行
が可能なスイッチとする。
に、本発明の燃料電池発電装置においては、 (1) 複数の燃料電池を並列に接続した燃料電池発電装
置において、起動用負荷と第１のスイッチの直列接続と
燃料電池との並列接続に対して第２のスイッチが直列に
接続されたものを複数個並列接続し、前記起動用負荷
は、それが接続された燃料電池の出力電圧が並列接続さ
れる各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電
圧より低い電圧となるように選定し、第２のスイッチ
は、第1のスイッチが閉状態にあるとき閉状態への移行
が可能なスイッチとする。
【０００８】(2) 上記の構成において、第２のスイッチ
は、第１のスイッチが閉状態にあり、かつ当該燃料電池
の出力電圧が並列接続された各々の燃料電池の無負荷開
放電圧のうちで最低の電圧より低い電圧のときのみ開状
態から閉状態へ移行可能なインターロックを具備したス
イッチとすれば好適である。 (3) 上記の構成において、第１のスイッチを閉状態と
し、当該燃料電池の出力電圧が各々の燃料電池の無負荷
開放電圧のうちで最低の電圧より低い電圧となっったの
ち、第２のスイッチを閉状態として各々の燃料電池を並
列接続し、しかるのち第１のスイッチを開状態とするこ
とにより燃料電池発電装置を起動させるものとする。
は、第１のスイッチが閉状態にあり、かつ当該燃料電池
の出力電圧が並列接続された各々の燃料電池の無負荷開
放電圧のうちで最低の電圧より低い電圧のときのみ開状
態から閉状態へ移行可能なインターロックを具備したス
イッチとすれば好適である。 (3) 上記の構成において、第１のスイッチを閉状態と
し、当該燃料電池の出力電圧が各々の燃料電池の無負荷
開放電圧のうちで最低の電圧より低い電圧となっったの
ち、第２のスイッチを閉状態として各々の燃料電池を並
列接続し、しかるのち第１のスイッチを開状態とするこ
とにより燃料電池発電装置を起動させるものとする。
【０００９】
【００１０】
【作用】燃料電池発電装置を上記(1)のごとく構成すれ
ば、第１のスイッチが閉状態のときには各燃料電池は起
動用負荷に接続されるが、起動用負荷には、当該起動用
負荷を接続したとき、燃料電池の出力電圧が並列接続す
る各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電圧
より低い電圧となる負荷が選定されているので、第１の
スイッチが閉状態のときには、各燃料電池の出力電圧は
並列接続する各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで
最低の電圧より低い電圧となっている。
ば、第１のスイッチが閉状態のときには各燃料電池は起
動用負荷に接続されるが、起動用負荷には、当該起動用
負荷を接続したとき、燃料電池の出力電圧が並列接続す
る各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電圧
より低い電圧となる負荷が選定されているので、第１の
スイッチが閉状態のときには、各燃料電池の出力電圧は
並列接続する各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで
最低の電圧より低い電圧となっている。
【００１１】したがって、第１のスイッチが閉状態にあ
る条件において、第２のスイッチを閉じて燃料電池を並
列接続するとき、各燃料電池の出力電圧はすでに最低の
無負荷開放電圧より低い電圧、すなわち並列接続しても
各燃料電池に逆電流が生じない電圧にあるので、各燃料
電池での逆電流の発生が防止される。また、上記(2) の
ように、第２のスイッチを、第１のスイッチが閉状態に
あり、かつ当該燃料電池の出力電圧が並列接続する各々
の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電圧より低
い電圧、すなわち燃料電池に逆電流を生じない電圧のと
きのみ、開状態から閉状態へ移行可能なインターロック
を具備したスイッチとしたため、正確なスイッチの操作
を行うことができ、より効果的に逆電流の発生が防止さ
れる。
る条件において、第２のスイッチを閉じて燃料電池を並
列接続するとき、各燃料電池の出力電圧はすでに最低の
無負荷開放電圧より低い電圧、すなわち並列接続しても
各燃料電池に逆電流が生じない電圧にあるので、各燃料
電池での逆電流の発生が防止される。また、上記(2) の
ように、第２のスイッチを、第１のスイッチが閉状態に
あり、かつ当該燃料電池の出力電圧が並列接続する各々
の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電圧より低
い電圧、すなわち燃料電池に逆電流を生じない電圧のと
きのみ、開状態から閉状態へ移行可能なインターロック
を具備したスイッチとしたため、正確なスイッチの操作
を行うことができ、より効果的に逆電流の発生が防止さ
れる。
【００１２】また、上記(3) のように、これらの燃料電
池発電装置を、第１のスイッチを閉状態とし、当該燃料
電池の出力電圧が燃料電池に逆電流を生じない電圧とな
ったのち、第２のスイッチを閉状態として各燃料電池を
並列接続し、しかるのち第１のスイッチを開状態とする
方法により起動することとしたため、出力電流を上昇さ
せる際には起動用負荷は切り離されるので、起動用負荷
の使用による損失は起動時初期の微少負荷損失に限ら
れ、従来法のダイオードでの損失に比較して大幅に低減
される。
池発電装置を、第１のスイッチを閉状態とし、当該燃料
電池の出力電圧が燃料電池に逆電流を生じない電圧とな
ったのち、第２のスイッチを閉状態として各燃料電池を
並列接続し、しかるのち第１のスイッチを開状態とする
方法により起動することとしたため、出力電流を上昇さ
せる際には起動用負荷は切り離されるので、起動用負荷
の使用による損失は起動時初期の微少負荷損失に限ら
れ、従来法のダイオードでの損失に比較して大幅に低減
される。
【００１３】
【実施例】図１に、この発明による複数の燃料電池を並
列接続した燃料電池発電装置の実施例を示す。本図は、
２個の燃料電池を並列に接続した場合について例示した
ものである。この構成では、燃料電池１Ａ及び１Ｂに、
それぞれ直列接続した起動用負荷４Ａとスイッチ５Ａ、
及び起動用負荷４Ｂとスイッチ５Ｂを、並列に接続し、
さらに、それぞれスイッチ６Ａ及び６Ｂを直列に接続
し、これらの燃料電池１Ａ及び１Ｂを並列接続して燃料
電池発電装置を構成し、負荷２へと接続されている。起
動用負荷４Ａは燃料電池１Ａに接続したとき、その出力
電圧が並列接続される燃料電池１Ａ及び１Ｂの無負荷開
放電圧のうち最低の電圧より低い電圧ｅ C となるように
設定されており、同様に起動用負荷４Ａは燃料電池１Ａ
に接続したとき、その出力電圧が前記の電圧ｅC となる
ように設定されている。スイッチ６Ａ及び６Ｂは、それ
ぞれスイッチ５Ａ及び５Ｂが閉状態にあり、かつ燃料電
池１Ａ及び１Ｂの出力電圧が、無負荷開放電圧のうち最
低の電圧より低い電圧のときのみ開状態から閉状態への
移行が可能なインターロックを有するスイッチである。
列接続した燃料電池発電装置の実施例を示す。本図は、
２個の燃料電池を並列に接続した場合について例示した
ものである。この構成では、燃料電池１Ａ及び１Ｂに、
それぞれ直列接続した起動用負荷４Ａとスイッチ５Ａ、
及び起動用負荷４Ｂとスイッチ５Ｂを、並列に接続し、
さらに、それぞれスイッチ６Ａ及び６Ｂを直列に接続
し、これらの燃料電池１Ａ及び１Ｂを並列接続して燃料
電池発電装置を構成し、負荷２へと接続されている。起
動用負荷４Ａは燃料電池１Ａに接続したとき、その出力
電圧が並列接続される燃料電池１Ａ及び１Ｂの無負荷開
放電圧のうち最低の電圧より低い電圧ｅ C となるように
設定されており、同様に起動用負荷４Ａは燃料電池１Ａ
に接続したとき、その出力電圧が前記の電圧ｅC となる
ように設定されている。スイッチ６Ａ及び６Ｂは、それ
ぞれスイッチ５Ａ及び５Ｂが閉状態にあり、かつ燃料電
池１Ａ及び１Ｂの出力電圧が、無負荷開放電圧のうち最
低の電圧より低い電圧のときのみ開状態から閉状態への
移行が可能なインターロックを有するスイッチである。
【００１４】この構成の燃料電池発電装置の起動時運転
操作は次の手順で行われる。 (1) スイッチ５Ａ及び５Ｂ、スイッチ６Ａ及び６Ｂを開
状態に保持する。 (2) スイッチ５Ａ及び５Ｂを閉じて燃料電池１Ａ及び１
Ｂをそれぞれ起動用負荷４Ａ及び４Ｂに接続する。燃料
電池１Ａ及び１Ｂの出力電圧は、出力電流上昇とともに
下降し、起動用負荷４Ａ及び４Ｂにより制御される電圧
ｅC となる。
操作は次の手順で行われる。 (1) スイッチ５Ａ及び５Ｂ、スイッチ６Ａ及び６Ｂを開
状態に保持する。 (2) スイッチ５Ａ及び５Ｂを閉じて燃料電池１Ａ及び１
Ｂをそれぞれ起動用負荷４Ａ及び４Ｂに接続する。燃料
電池１Ａ及び１Ｂの出力電圧は、出力電流上昇とともに
下降し、起動用負荷４Ａ及び４Ｂにより制御される電圧
ｅC となる。
【００１５】(3) スイッチ６Ａ及び６Ｂを閉じる。この
とき出力電圧は最低の無負荷開放電圧より低い電圧ｅC
となっているので、燃料電池１Ａ及び１Ｂが並列接続状
態となっても逆電流は生じない。 (4) スイッチ５Ａ及び５Ｂを開いたのち、定常出力まで
上昇させる。この構成、運転操作において、燃料電池１
Ｂの無負荷開放電圧Ｅ0Bが燃料電池１Ａの無負荷開放電
圧Ｅ0Aより低いものとすれば、燃料電池１Ａ及び１Ｂの
それぞれの電圧〜電流特性Ａ及びＢ、並びに、これらを
並列接続した燃料電池発電装置の電圧〜電流特性Ｓは図
２のごとくになる。電圧が設定電圧ｅC より高い領域
は、各燃料電池とそれぞれの起動用負荷とによる特性で
あり、燃料電池発電装置の電圧〜電流特性Ｓは、電圧が
ｅC 以下、電流がｉC 以上の領域に限られる。
とき出力電圧は最低の無負荷開放電圧より低い電圧ｅC
となっているので、燃料電池１Ａ及び１Ｂが並列接続状
態となっても逆電流は生じない。 (4) スイッチ５Ａ及び５Ｂを開いたのち、定常出力まで
上昇させる。この構成、運転操作において、燃料電池１
Ｂの無負荷開放電圧Ｅ0Bが燃料電池１Ａの無負荷開放電
圧Ｅ0Aより低いものとすれば、燃料電池１Ａ及び１Ｂの
それぞれの電圧〜電流特性Ａ及びＢ、並びに、これらを
並列接続した燃料電池発電装置の電圧〜電流特性Ｓは図
２のごとくになる。電圧が設定電圧ｅC より高い領域
は、各燃料電池とそれぞれの起動用負荷とによる特性で
あり、燃料電池発電装置の電圧〜電流特性Ｓは、電圧が
ｅC 以下、電流がｉC 以上の領域に限られる。
【００１６】このような燃料電池発電装置は、スイッチ
と起動用の微少負荷とを組み込むことにより容易に構成
できる。また、起動用負荷での損失の発生は起動時初期
の微少電流通電時に限られ、定常運転時には損失が皆無
であるので、ダイオードを直列に組み込んだ従来の方式
に比べて効率が大幅に向上する。なお、上記には２個の
燃料電池を並列接続した燃料電池発電装置についての実
施例を示したが、より多数の燃料電池を並列接続する燃
料電池発電装置においても、起動用負荷に接続したとき
燃料電池の出力電圧が並列接続する各々の燃料電池の無
負荷開放電圧のうち最低の電圧より低い電圧ｅC となる
ように選定された起動用負荷と、第１のスイッチとの直
列接続を、各々の燃料電池に並列に、さらに第２のスイ
ッチを直列に接続して燃料電池発電装置を構成するもの
とし、まず第１のスイッチを閉状態とし、燃料電池の出
力電圧が電圧ｅC となったのち第２のスイッチを閉状態
として各燃料電池を並列接続し、さらに第１のスイッチ
を開状態とする方法により、起動運転を行えば、逆電流
が防止され、かつ高効率の燃料電池発電装置が得られる
ことは、上記例から容易に理解される。
と起動用の微少負荷とを組み込むことにより容易に構成
できる。また、起動用負荷での損失の発生は起動時初期
の微少電流通電時に限られ、定常運転時には損失が皆無
であるので、ダイオードを直列に組み込んだ従来の方式
に比べて効率が大幅に向上する。なお、上記には２個の
燃料電池を並列接続した燃料電池発電装置についての実
施例を示したが、より多数の燃料電池を並列接続する燃
料電池発電装置においても、起動用負荷に接続したとき
燃料電池の出力電圧が並列接続する各々の燃料電池の無
負荷開放電圧のうち最低の電圧より低い電圧ｅC となる
ように選定された起動用負荷と、第１のスイッチとの直
列接続を、各々の燃料電池に並列に、さらに第２のスイ
ッチを直列に接続して燃料電池発電装置を構成するもの
とし、まず第１のスイッチを閉状態とし、燃料電池の出
力電圧が電圧ｅC となったのち第２のスイッチを閉状態
として各燃料電池を並列接続し、さらに第１のスイッチ
を開状態とする方法により、起動運転を行えば、逆電流
が防止され、かつ高効率の燃料電池発電装置が得られる
ことは、上記例から容易に理解される。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば、上記のように、 (1) 複数の燃料電池を並列に接続した燃料電池発電装
置において、起動用負荷と第１のスイッチの直列接続と
燃料電池との並列接続に対して第２のスイッチが直列に
接続されたものを複数個並列接続し、前記起動用負荷
は、それが接続された燃料電池の出力電圧が並列接続さ
れる各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電
圧より低い電圧となるように選定し、第２のスイッチ
は、第1のスイッチが閉状態にあるとき閉状態への移行
が可能なスイッチとしているので、第１のスイッチが閉
状態にある条件において、第２のスイッチを閉じて燃料
電池を並列接続するとき、各燃料電池の出力電圧はすで
に最低の無負荷開放電圧より低い電圧、すなわち並列接
続しても各燃料電池に逆電流が生じない電圧にあるの
で、各燃料電池での逆電流の発生が防止される。
置において、起動用負荷と第１のスイッチの直列接続と
燃料電池との並列接続に対して第２のスイッチが直列に
接続されたものを複数個並列接続し、前記起動用負荷
は、それが接続された燃料電池の出力電圧が並列接続さ
れる各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電
圧より低い電圧となるように選定し、第２のスイッチ
は、第1のスイッチが閉状態にあるとき閉状態への移行
が可能なスイッチとしているので、第１のスイッチが閉
状態にある条件において、第２のスイッチを閉じて燃料
電池を並列接続するとき、各燃料電池の出力電圧はすで
に最低の無負荷開放電圧より低い電圧、すなわち並列接
続しても各燃料電池に逆電流が生じない電圧にあるの
で、各燃料電池での逆電流の発生が防止される。
【００１８】なお、この構成は、スイッチと起動用の微
少負荷とを組み込むのみでよく、極めて容易に構成する
ことができる。 (2) また、第２のスイッチを、第１のスイッチが閉じて
おり、かつ各燃料電池の出力電圧の測定値が各々の燃料
電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電圧より低い電圧
のときのみ閉状態への移行が可能なインターロックを具
備するスイッチとすれば、スイッチの操作を的確に行う
ことができ、より確実に各燃料電池での逆電流の発生を
防止することができる。
少負荷とを組み込むのみでよく、極めて容易に構成する
ことができる。 (2) また、第２のスイッチを、第１のスイッチが閉じて
おり、かつ各燃料電池の出力電圧の測定値が各々の燃料
電池の無負荷開放電圧のうちで最低の電圧より低い電圧
のときのみ閉状態への移行が可能なインターロックを具
備するスイッチとすれば、スイッチの操作を的確に行う
ことができ、より確実に各燃料電池での逆電流の発生を
防止することができる。
【００１９】(3) これらの燃料電池発電装置を、第１の
スイッチを閉状態とし、当該燃料電池の出力電圧が燃料
電池に逆電流を生じない電圧となったのち、第２のスイ
ッチを閉状態として各燃料電池を並列接続し、しかるの
ち第１のスイッチを開状態とする方法により起動するこ
ととすれば、出力電流を上昇させる際には起動用負荷は
切り離されるので、起動用負荷の使用による損失は起動
時初期の微少負荷損失に限られ、ダイオードを用いた従
来法に比較して大幅に効率が向上する。
スイッチを閉状態とし、当該燃料電池の出力電圧が燃料
電池に逆電流を生じない電圧となったのち、第２のスイ
ッチを閉状態として各燃料電池を並列接続し、しかるの
ち第１のスイッチを開状態とする方法により起動するこ
ととすれば、出力電流を上昇させる際には起動用負荷は
切り離されるので、起動用負荷の使用による損失は起動
時初期の微少負荷損失に限られ、ダイオードを用いた従
来法に比較して大幅に効率が向上する。
【図１】本発明による燃料電池発電装置の実施例を示す
接続図
接続図
【図２】本発明による燃料電池発電装置の実施例におけ
る電圧〜電流特性図
る電圧〜電流特性図
【図３】燃料電池の並列接続の基本接続図
【図４】燃料電池の並列接続の基本接続図における電圧
〜電流特性図
〜電流特性図
【図５】この種の燃料電池発電装置の従来例を示す接続
図
図
１Ａ，１Ｂ 燃料電池 ２ 負荷 ４Ａ，４Ｂ 起動用負荷 ５Ａ，５Ｂ スイッチ ６Ａ，６Ｂ スイッチ
Claims (3)
- 【請求項１】複数の燃料電池を並列に接続した燃料電池
発電装置において、 起動用負荷と第１のスイッチの直列接続と燃料電池との
並列接続に対して第２のスイッチが直列に接続されたも
のを複数個並列接続し、 前記起動用負荷は、それが接続された燃料電池の出力電
圧が並列接続される各々の燃料電池の無負荷開放電圧の
うちで最低の電圧より低い電圧となるように選定し、第
２のスイッチは、第1のスイッチが閉状態にあるとき閉
状態への移行が可能なスイッチとしたことを特徴とする
燃料電池発電装置。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池発電装置におい
て、第２のスイッチは、第１のスイッチが閉状態にあ
り、かつ当該燃料電池の出力電圧が並列接続される各々
の燃料電池の無負荷開放電圧のうち最低の電圧より低い
電圧にあるときのみ開状態から閉状態への移行が可能な
インターロックを具備したスイッチであることを特徴と
する燃料電池発電装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載の燃料電池発電装置
において、第１のスイッチを閉状態とし、当該燃料電池
の出力電圧が各々の燃料電池の無負荷開放電圧のうちで
最低の電圧より低い電圧となったのち、第２のスイッチ
を閉状態として各燃料電池を並列接続し、しかるのち第
１のスイッチを開状態とすることを特徴とする燃料電池
発電装置の起動方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06004301A JP3111787B2 (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 燃料電池発電装置及びその起動方法 |
| US08/371,553 US5480736A (en) | 1994-01-20 | 1995-01-11 | Fuel cell generation apparatus and a method for starting the same |
| DE69501264T DE69501264T2 (de) | 1994-01-20 | 1995-01-19 | Brennstoffzellengeneratorsystem und Verfahren zum Starten |
| EP95100709A EP0664571B1 (en) | 1994-01-20 | 1995-01-19 | A fuel cell generation apparatus and a method for starting the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06004301A JP3111787B2 (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 燃料電池発電装置及びその起動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211338A JPH07211338A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3111787B2 true JP3111787B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=11580697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06004301A Expired - Fee Related JP3111787B2 (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 燃料電池発電装置及びその起動方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5480736A (ja) |
| EP (1) | EP0664571B1 (ja) |
| JP (1) | JP3111787B2 (ja) |
| DE (1) | DE69501264T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE19907369C2 (de) * | 1999-02-20 | 2002-12-12 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Stromquelle mit in Serie geschalteten Zellen |
| FR2834140B1 (fr) * | 2001-12-20 | 2005-06-03 | Renault | Procede de gestion de la montee en puissance disponible d'une pile a combustible |
| GB0315280D0 (en) * | 2003-06-30 | 2003-08-06 | Voller Energy Ltd | Improvements relating to fuel cell systems |
| US20060088743A1 (en) * | 2004-10-20 | 2006-04-27 | Gallagher Emerson R | Fuel cell system method and apparatus |
| CN100541894C (zh) * | 2004-10-20 | 2009-09-16 | 百拉得动力系统公司 | 燃料电池系统方法和装置 |
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| US9065096B2 (en) * | 2011-02-24 | 2015-06-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell stack |
| JP6812851B2 (ja) * | 2017-03-02 | 2021-01-13 | ブラザー工業株式会社 | 燃料電池システム、及び燃料電池 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1907737A1 (de) * | 1969-02-15 | 1970-08-20 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Regelung eines Brennstoffzellenaggregates |
| GB1295851A (ja) * | 1969-03-10 | 1972-11-08 | ||
| GB2129237B (en) * | 1982-10-21 | 1986-06-25 | Westinghouse Electric Corp | Fuel cell protection circuits |
| JPS6270918A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システムの運転方法 |
| JPH0215569A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-01-19 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の地絡検出回路 |
| JP2782854B2 (ja) * | 1989-10-27 | 1998-08-06 | 富士電機株式会社 | 燃料電池の保護装置 |
| JP2745776B2 (ja) * | 1990-05-10 | 1998-04-28 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電システム |
-
1994
- 1994-01-20 JP JP06004301A patent/JP3111787B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-01-11 US US08/371,553 patent/US5480736A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-01-19 EP EP95100709A patent/EP0664571B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-19 DE DE69501264T patent/DE69501264T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0664571B1 (en) | 1997-12-29 |
| EP0664571A1 (en) | 1995-07-26 |
| US5480736A (en) | 1996-01-02 |
| DE69501264T2 (de) | 1998-08-20 |
| JPH07211338A (ja) | 1995-08-11 |
| DE69501264D1 (de) | 1998-02-05 |
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