JPH03295173A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH03295173A JPH03295173A JP2096523A JP9652390A JPH03295173A JP H03295173 A JPH03295173 A JP H03295173A JP 2096523 A JP2096523 A JP 2096523A JP 9652390 A JP9652390 A JP 9652390A JP H03295173 A JPH03295173 A JP H03295173A
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 11
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、燃料電池発電システムに係り、特に、燃料電
池の出力電圧制御装置に改良を施した燃料電池発電シス
テムに関するものである。
池の出力電圧制御装置に改良を施した燃料電池発電シス
テムに関するものである。
（従来の技術）
従来から用いられている燃料電池発電システムの概略構
成を第４図に基づいて説明する。即ち、燃料電池５には
、天然ガスなどの原燃料を水素リッチのガスに改質する
改質系システム１と、空気を所定圧力まで昇圧するため
の空、気系システム２とが接続されている。そして、こ
の燃料電池５において、前記両システムから供給される
改質ガス３と空気４による電気化学反応により直流電力
が発生し、この直流電力が直交変換装置６によって交流
電力に変換される。また、前記燃料電池５には、その出
力電圧を制御するために、抵抗器７及び開閉器８の直列
回路から成る燃料電池出力電圧制御装置１０が並列に接
続されている。なお、この抵抗器７は、燃料電池発電シ
ステムの起動過程及び停止時の燃料電池出力電圧が高い
時（無負荷時）に、開閉器８によって投入もしくは解列
され、燃料電池出力電圧をある範囲内に維持するために
用いられるものである。
成を第４図に基づいて説明する。即ち、燃料電池５には
、天然ガスなどの原燃料を水素リッチのガスに改質する
改質系システム１と、空気を所定圧力まで昇圧するため
の空、気系システム２とが接続されている。そして、こ
の燃料電池５において、前記両システムから供給される
改質ガス３と空気４による電気化学反応により直流電力
が発生し、この直流電力が直交変換装置６によって交流
電力に変換される。また、前記燃料電池５には、その出
力電圧を制御するために、抵抗器７及び開閉器８の直列
回路から成る燃料電池出力電圧制御装置１０が並列に接
続されている。なお、この抵抗器７は、燃料電池発電シ
ステムの起動過程及び停止時の燃料電池出力電圧が高い
時（無負荷時）に、開閉器８によって投入もしくは解列
され、燃料電池出力電圧をある範囲内に維持するために
用いられるものである。
ところで、燃料電池は周知の通り、出力電圧が高い状態
で長時間放置されると、燃料電池の寿命低下の原因とな
り、逆に、出力電圧が低い状態では、単位電池を多数積
層して構成される燃料電池においては、一部の単位電池
が転極に至る可能性があり、いずれの場合も好ましい状
態ではなかった。そこで、燃料電池の出力電圧を常時制
御することができるようにするため、抵抗器７を冷却す
るために用いられる冷却ファン９の電源と１．て無停電
電源装置１１を使用している。その結果、商用電源が停
電したために燃料電池発電システムを緊急停止させる場
合であっても、燃料電池出力電圧制御装置１０は稼働で
きるため、常時、燃料電池の出力電圧を制御することが
できる。
で長時間放置されると、燃料電池の寿命低下の原因とな
り、逆に、出力電圧が低い状態では、単位電池を多数積
層して構成される燃料電池においては、一部の単位電池
が転極に至る可能性があり、いずれの場合も好ましい状
態ではなかった。そこで、燃料電池の出力電圧を常時制
御することができるようにするため、抵抗器７を冷却す
るために用いられる冷却ファン９の電源と１．て無停電
電源装置１１を使用している。その結果、商用電源が停
電したために燃料電池発電システムを緊急停止させる場
合であっても、燃料電池出力電圧制御装置１０は稼働で
きるため、常時、燃料電池の出力電圧を制御することが
できる。
さらに、所定の電圧における抵抗器７の投入・解列の信
号、即ち、開閉器８の０Ｎ１０ＦＦ信号は、電圧判定回
路を有する制御装置（図示せず）により出力されるよう
に構成されている。なお、この０Ｎ１０ＦＦ信号の電圧
レベルは、一般的に、第５図に示すようなヒステリシス
特性を有している。
号、即ち、開閉器８の０Ｎ１０ＦＦ信号は、電圧判定回
路を有する制御装置（図示せず）により出力されるよう
に構成されている。なお、この０Ｎ１０ＦＦ信号の電圧
レベルは、一般的に、第５図に示すようなヒステリシス
特性を有している。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述した様な従来の燃料電池発電システ
ムには、以下に述べる様な解決すべき課題があった。即
ち、従来の燃料電池発電システムに用いられている燃料
電池出力電圧制御装置１０の冷却器７は、収納盤のコン
パクト化を図るために、自然冷却ではなく、強制風冷方
式を採用することが一般的となっており、その電源は無
停電電源装置１１から供給している。そのため、燃料電
池発電システムの容量が増大するに伴って、無停電電源
装置１１の容量も増大さぜる必要があり、設置スペース
、コストの増加を招いていた。
ムには、以下に述べる様な解決すべき課題があった。即
ち、従来の燃料電池発電システムに用いられている燃料
電池出力電圧制御装置１０の冷却器７は、収納盤のコン
パクト化を図るために、自然冷却ではなく、強制風冷方
式を採用することが一般的となっており、その電源は無
停電電源装置１１から供給している。そのため、燃料電
池発電システムの容量が増大するに伴って、無停電電源
装置１１の容量も増大さぜる必要があり、設置スペース
、コストの増加を招いていた。
また、開閉器８の０Ｎ１０ＦＦの制御は、燃料電池出力
電圧制御装置】、０とは別個に設けられた電圧判定回路
を有する制御装置によって行われるため、構成機器の数
が増大し、また、故障発生の可能性も増大するため、燃
料電池の出力電圧制御の信頼性が低下するといった欠点
もあった。
電圧制御装置】、０とは別個に設けられた電圧判定回路
を有する制御装置によって行われるため、構成機器の数
が増大し、また、故障発生の可能性も増大するため、燃
料電池の出力電圧制御の信頼性が低下するといった欠点
もあった。
本発明は、上述した様な従来技術の欠点を解消するため
に提案されたもので、その目的は、燃料電池出力電圧制
御装置の電源を燃料電池自体から供給することができ、
また、燃料電池出力電圧制御の信頼性を大幅に向上する
ことのできる燃料電池発電システムを提供することにあ
る。
に提案されたもので、その目的は、燃料電池出力電圧制
御装置の電源を燃料電池自体から供給することができ、
また、燃料電池出力電圧制御の信頼性を大幅に向上する
ことのできる燃料電池発電システムを提供することにあ
る。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、燃料電池の出力側に、抵抗器と開閉器の直列
回路から成る燃料電池出力電圧制御装置を並列に接続し
た燃料電池発電システムにおいて、前記燃料電池の出力
の一部を用いて、前記燃料電池出力電圧制御装置を稼働
することを特徴とするものである。
回路から成る燃料電池出力電圧制御装置を並列に接続し
た燃料電池発電システムにおいて、前記燃料電池の出力
の一部を用いて、前記燃料電池出力電圧制御装置を稼働
することを特徴とするものである。
（作用）
本発明の燃料電池発電システムによれば、燃料電池°出
力電圧制御装置の電源として、燃料電池自体を利用する
ことができ、また、燃料電池出力電圧の判定機能を開閉
器の励磁特性により代用することができるので、外部か
ら制御信号が入力されなくても、燃料電池出力電圧の高
低に応じて、燃料電池出力電圧を精度良く制御すること
ができる。
力電圧制御装置の電源として、燃料電池自体を利用する
ことができ、また、燃料電池出力電圧の判定機能を開閉
器の励磁特性により代用することができるので、外部か
ら制御信号が入力されなくても、燃料電池出力電圧の高
低に応じて、燃料電池出力電圧を精度良く制御すること
ができる。
（実施例）
以下、本発明の燃料電池発電システムの一実施例を第１
図乃至第３図に基づいて具体的に説明する。なお、第４
図に示した従来型と同一の部材には同一の符号を付して
、説明は省略する。
図乃至第３図に基づいて具体的に説明する。なお、第４
図に示した従来型と同一の部材には同一の符号を付して
、説明は省略する。
本実施例においては、第１図に示した様に、燃料電池５
からの出力回路に、分圧器２０及びＤＣ／ＡＣコンバー
タ２１がそれぞれ並列に接続されている。また、前記分
圧器２０は、燃料電池５の出力電圧を所定の電圧まで降
圧するものであり、その２次出力を開閉器８の投入コイ
ル２２に送出している。さらに、前記ＤＣ／ＡＣコンバ
ータ２１は、燃料電池の出力電圧（直流電圧）を抵抗器
７の冷却ファン９の電源として用いるための変換器であ
る。
からの出力回路に、分圧器２０及びＤＣ／ＡＣコンバー
タ２１がそれぞれ並列に接続されている。また、前記分
圧器２０は、燃料電池５の出力電圧を所定の電圧まで降
圧するものであり、その２次出力を開閉器８の投入コイ
ル２２に送出している。さらに、前記ＤＣ／ＡＣコンバ
ータ２１は、燃料電池の出力電圧（直流電圧）を抵抗器
７の冷却ファン９の電源として用いるための変換器であ
る。
この様な構成を有する本実施例の燃料電池発電システム
においては、燃料電池出力電圧制御装置の電源として、
燃料電池自体を利用することができる。即ち、燃料電池
の出力電圧の一部を、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１を介し
て、抵抗器７の冷却ファン９の電源として用いている。
においては、燃料電池出力電圧制御装置の電源として、
燃料電池自体を利用することができる。即ち、燃料電池
の出力電圧の一部を、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１を介し
て、抵抗器７の冷却ファン９の電源として用いている。
例えば、燃料電池発電システムの停止時に、燃料電池５
への改質ガス３並びに空気４の供給が遮断されたとして
も、燃料電池５においては、その内部に滞留している改
質ガス及び空気によって発電が継続されるので、抵抗器
７の冷却ファン９を常時稼働することができる。
への改質ガス３並びに空気４の供給が遮断されたとして
も、燃料電池５においては、その内部に滞留している改
質ガス及び空気によって発電が継続されるので、抵抗器
７の冷却ファン９を常時稼働することができる。
また、開閉器８としては、その経済性を考慮してコンタ
クタが用いられることが一般的であるが、第５図に示し
た様に、コンタクタの最低投入電圧Ｖｃと最低引き外し
電圧Ｖ。がそれぞれ定格制御電源電圧の８５％以上及び
６０％以下というヒステリシス特性を有していることに
着目して、燃料電池５の出力電圧を分圧器２０を介して
コンタクタの投入コイル２２に直接印加するように構成
している。そのため、燃料電池出力電圧の判定機能をコ
ンタクタの励磁特性により代用することができるので、
外部からの信号入力がなくても、燃料電池出力電圧の高
低に応じて、抵抗器７の投入・解列を自動的に行うこと
ができる。
クタが用いられることが一般的であるが、第５図に示し
た様に、コンタクタの最低投入電圧Ｖｃと最低引き外し
電圧Ｖ。がそれぞれ定格制御電源電圧の８５％以上及び
６０％以下というヒステリシス特性を有していることに
着目して、燃料電池５の出力電圧を分圧器２０を介して
コンタクタの投入コイル２２に直接印加するように構成
している。そのため、燃料電池出力電圧の判定機能をコ
ンタクタの励磁特性により代用することができるので、
外部からの信号入力がなくても、燃料電池出力電圧の高
低に応じて、抵抗器７の投入・解列を自動的に行うこと
ができる。
この様に、本実施例によれば、燃料電池出力電圧の制御
を行うために、外部電源を用いる必要がなく、従来用い
ていた無停電電源装置の容量を低減することができる。
を行うために、外部電源を用いる必要がなく、従来用い
ていた無停電電源装置の容量を低減することができる。
また、燃料電池出力電圧が高い場合に投入する抵抗器の
他に、冷却ファンの電源容量分が負荷として増えること
になるため、その分だけ抵抗器の容量を低減することが
でき、抵抗器の小形化、収納スペースのコンパクト化が
図れる。さらに、外部電源及び外部の電圧判定回路を有
する制御装置に依存することがないため、燃料電池出力
電圧制御の信頼性が大幅に向上する。
他に、冷却ファンの電源容量分が負荷として増えること
になるため、その分だけ抵抗器の容量を低減することが
でき、抵抗器の小形化、収納スペースのコンパクト化が
図れる。さらに、外部電源及び外部の電圧判定回路を有
する制御装置に依存することがないため、燃料電池出力
電圧制御の信頼性が大幅に向上する。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、第２図に示した様に、開閉器としてサイリスタ等の
スイッチング素子３０を用いても良い。この場合は、分
圧器２０の２次出力を一旦補助リレー３１で受け、その
接点出力をゲート回路３２を介してスイッチング素子３
０にゲート信号として出力するように構成している。こ
の補助リレー３１も第１図に示した実施例と同様に、ヒ
ステリシスな励磁特性を有しているため、外部からの信
号入力がなくても、燃料電池出力電圧の高低に応じて、
抵抗器７の投入・解列を自動的に行うことができる。
く、第２図に示した様に、開閉器としてサイリスタ等の
スイッチング素子３０を用いても良い。この場合は、分
圧器２０の２次出力を一旦補助リレー３１で受け、その
接点出力をゲート回路３２を介してスイッチング素子３
０にゲート信号として出力するように構成している。こ
の補助リレー３１も第１図に示した実施例と同様に、ヒ
ステリシスな励磁特性を有しているため、外部からの信
号入力がなくても、燃料電池出力電圧の高低に応じて、
抵抗器７の投入・解列を自動的に行うことができる。
また、第３図に示した様に、燃料電池５の出力側に、抵
抗器７と開閉器８の直列回路を複数個並列に接続しても
良い。この場合は、各直列回路について、励磁特性の異
なる開閉器及び抵抗値の異なる抵抗器を適宜組み合わせ
ることによって、抵抗器の投入・解列時の電圧レベルを
変えたり、燃料電池の出力電圧と抵抗値によって決まる
燃料電池の出力電流を変えることができるので、燃料電
池の出力電圧制御をより精度良く行うことができる。
抗器７と開閉器８の直列回路を複数個並列に接続しても
良い。この場合は、各直列回路について、励磁特性の異
なる開閉器及び抵抗値の異なる抵抗器を適宜組み合わせ
ることによって、抵抗器の投入・解列時の電圧レベルを
変えたり、燃料電池の出力電圧と抵抗値によって決まる
燃料電池の出力電流を変えることができるので、燃料電
池の出力電圧制御をより精度良く行うことができる。
さらに、冷却ファン９の駆動源としては、直流駆動であ
っても良い。また、開閉器としては真空遮断器、気中遮
断器等を使用しても同様の効果が得られる。
っても良い。また、開閉器としては真空遮断器、気中遮
断器等を使用しても同様の効果が得られる。
［発明の効果］
以上説明した様に、本発明によれば、燃料電池の出力の
一部を用いて、燃料電池出力電圧制御装置を稼働するよ
うに構成することによって、外部電源及び外部の制御装
置に依存することのない、出力電圧制御の信頼性を大幅
に向上することのできる燃料電池発電システムを提供す
ることができる。
一部を用いて、燃料電池出力電圧制御装置を稼働するよ
うに構成することによって、外部電源及び外部の制御装
置に依存することのない、出力電圧制御の信頼性を大幅
に向上することのできる燃料電池発電システムを提供す
ることができる。
第１図は本発明の燃料電池発電システムの一実施例を示
す構成図、第２図及び第３図は本発明の他の実施例を示
す構成図、第４図は従来の燃料電池発電システムの一例
を示す構成図、第５図は燃料電池出力電圧制御用の抵抗
器の投入・解列時の電圧レベルを示す図である。 １・・・改質系システム、２・・・空気系システム、３
・・・改質ガス、４・・・空気、５・・・燃料電池、６
・・・直交変換装置、７・・・抵抗器、８・・・開閉器
、９・・・冷却ファン、１０・・・燃料電池出力電圧制
御装置、１１・・・無停電電源装置、２０・・・分圧器
、２１・・・ＤＣ／ＡＣコンバータ、２２・・・投入コ
イル、３０・・・スイッチング素子、３１・・・補助リ
レー ３２・・・ゲート回路。 第 ２ 図 第 図 第 図
す構成図、第２図及び第３図は本発明の他の実施例を示
す構成図、第４図は従来の燃料電池発電システムの一例
を示す構成図、第５図は燃料電池出力電圧制御用の抵抗
器の投入・解列時の電圧レベルを示す図である。 １・・・改質系システム、２・・・空気系システム、３
・・・改質ガス、４・・・空気、５・・・燃料電池、６
・・・直交変換装置、７・・・抵抗器、８・・・開閉器
、９・・・冷却ファン、１０・・・燃料電池出力電圧制
御装置、１１・・・無停電電源装置、２０・・・分圧器
、２１・・・ＤＣ／ＡＣコンバータ、２２・・・投入コ
イル、３０・・・スイッチング素子、３１・・・補助リ
レー ３２・・・ゲート回路。 第 ２ 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 燃料電池の出力側に、抵抗器と開閉器の直列回路から成
る燃料電池出力電圧制御装置を並列に接続した燃料電池
発電システムにおいて、 前記燃料電池の出力の一部を用いて、前記燃料電池出力
電圧制御装置を稼働することを特徴とする燃料電池発電
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2096523A JPH03295173A (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2096523A JPH03295173A (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03295173A true JPH03295173A (ja) | 1991-12-26 |
Family
ID=14167501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2096523A Pending JPH03295173A (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03295173A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2782845A1 (fr) * | 1998-08-28 | 2000-03-03 | Peugeot | Systeme de pile a combustible |
| JP2006525629A (ja) * | 2003-04-29 | 2006-11-09 | ニューセルシス ゲーエムベーハー | 一体型燃料電池ベースの電源用のパワーコンバータアーキテクチャ及び方法 |
| US8324846B2 (en) * | 2008-09-15 | 2012-12-04 | Caterpillar Inc. | Electric drive retarding system and method |
| JP2013122873A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
-
1990
- 1990-04-13 JP JP2096523A patent/JPH03295173A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2782845A1 (fr) * | 1998-08-28 | 2000-03-03 | Peugeot | Systeme de pile a combustible |
| JP2006525629A (ja) * | 2003-04-29 | 2006-11-09 | ニューセルシス ゲーエムベーハー | 一体型燃料電池ベースの電源用のパワーコンバータアーキテクチャ及び方法 |
| US8324846B2 (en) * | 2008-09-15 | 2012-12-04 | Caterpillar Inc. | Electric drive retarding system and method |
| JP2013122873A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
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