JPH0444391B2 - - Google Patents
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- JPH0444391B2 JPH0444391B2 JP58198325A JP19832583A JPH0444391B2 JP H0444391 B2 JPH0444391 B2 JP H0444391B2 JP 58198325 A JP58198325 A JP 58198325A JP 19832583 A JP19832583 A JP 19832583A JP H0444391 B2 JPH0444391 B2 JP H0444391B2
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 3
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料電池の空気流量制御装置に関す
る。
る。
一般に燃料電池は単電池の発生電圧は極めて低
く、容量が小さいため複数の単電池を積み重ねて
積層構造として高電圧、大電力を得るようにして
いる。そして空気極側に必要な酸素は、空気を積
層電池の片側から供給する事によつて与えられ、
各単電池での出力に見合つた酸素が消費される。
そして、この空気流量は出力電流に見合つた酸素
量に対し、定められた過剰分の酸素を供給するよ
うに制御される。
く、容量が小さいため複数の単電池を積み重ねて
積層構造として高電圧、大電力を得るようにして
いる。そして空気極側に必要な酸素は、空気を積
層電池の片側から供給する事によつて与えられ、
各単電池での出力に見合つた酸素が消費される。
そして、この空気流量は出力電流に見合つた酸素
量に対し、定められた過剰分の酸素を供給するよ
うに制御される。
ここで、供給された酸素量と燃料電池で消費さ
れた酸素量との比を酸素利用率Ｕと呼び第１図に
その特性を示す。一般に酸素利用率Ｕが上昇する
と電池電圧Ｖは低下する傾向を持つ。このように
空気流量を出力電流のみで制御した場合、空気通
路の劣化等による不均一によつて酸素量が減少す
る部分が生じ、酸素利用率が上昇し電池電圧が低
下する問題があつた。また電池全体として酸素量
が必要量より少ない場合は、空気入口側に近い電
池ではまだ十分な酸素があるため各電池で必要な
発電反応が起きるが、空気出口側に近い電池にお
いては十分な発電反応ができず、電圧の低下や、
極端な場合は電気分解反応を起こして極性が反転
する転極を引き起こし、燃料極側に発生した酸素
が水素と燃焼反応し電池を損傷させる危険があつ
た。
れた酸素量との比を酸素利用率Ｕと呼び第１図に
その特性を示す。一般に酸素利用率Ｕが上昇する
と電池電圧Ｖは低下する傾向を持つ。このように
空気流量を出力電流のみで制御した場合、空気通
路の劣化等による不均一によつて酸素量が減少す
る部分が生じ、酸素利用率が上昇し電池電圧が低
下する問題があつた。また電池全体として酸素量
が必要量より少ない場合は、空気入口側に近い電
池ではまだ十分な酸素があるため各電池で必要な
発電反応が起きるが、空気出口側に近い電池にお
いては十分な発電反応ができず、電圧の低下や、
極端な場合は電気分解反応を起こして極性が反転
する転極を引き起こし、燃料極側に発生した酸素
が水素と燃焼反応し電池を損傷させる危険があつ
た。
本発明は、上記のように酸素量が不足した場合
これを検知し、空気流量を増加して上記のような
電池電圧の不均一を少なくし、できるだけ均一な
電圧状態で発電できる燃料電池の空気流量制御装
置を得ることを目的とする。
これを検知し、空気流量を増加して上記のような
電池電圧の不均一を少なくし、できるだけ均一な
電圧状態で発電できる燃料電池の空気流量制御装
置を得ることを目的とする。
このため、本発明は、積層された電池のうちの
部分的な電圧を検知する手段を設け、この電圧が
制限値を下まわつた時、全体の空気流量を増加さ
せることにより電圧を回復させ、均一電圧での発
電を図るようにしたことを特徴とする。
部分的な電圧を検知する手段を設け、この電圧が
制限値を下まわつた時、全体の空気流量を増加さ
せることにより電圧を回復させ、均一電圧での発
電を図るようにしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
第２図は本発明の一実施例を示すものである。
図中１は空気供給源である。この空気供給源より
供給される空気は空気流量調節弁２を介して、燃
料電池３の空気極３ａへ導入される。一方燃料電
池３の燃料極３ｂには水素を含む燃料ガスが導入
され、電解質３ｃを介して酸素と水素が反応を起
こし、直流電気エネルギーＩが得られる。この直
流電流は電流検出器４によつて検出される。
図中１は空気供給源である。この空気供給源より
供給される空気は空気流量調節弁２を介して、燃
料電池３の空気極３ａへ導入される。一方燃料電
池３の燃料極３ｂには水素を含む燃料ガスが導入
され、電解質３ｃを介して酸素と水素が反応を起
こし、直流電気エネルギーＩが得られる。この直
流電流は電流検出器４によつて検出される。
一方、燃料電池３は各部分電圧は電圧検出器５
によつて検出される。電圧検出器５から得られる
部分電圧信号S1〜S1Nは後述の比較器７1〜７N、
信号選択器８、流量補正部６によつて空気流量補
正信号S2となる。空気流量調節弁２は、空気流量
制御部９を介し、電流検出器４から得られる電流
信号S3、空気流量補正部６から得られる空気流量
補正信号S2、流量検出器１０から得られる空気流
量信号S4とを比較器１１にて比較演算し、この演
算結果に応じて制御される。
によつて検出される。電圧検出器５から得られる
部分電圧信号S1〜S1Nは後述の比較器７1〜７N、
信号選択器８、流量補正部６によつて空気流量補
正信号S2となる。空気流量調節弁２は、空気流量
制御部９を介し、電流検出器４から得られる電流
信号S3、空気流量補正部６から得られる空気流量
補正信号S2、流量検出器１０から得られる空気流
量信号S4とを比較器１１にて比較演算し、この演
算結果に応じて制御される。
以上の構成で、通常は燃料電池３からの出力電
流Ｉの電流信号S3に応じた空気流量に制御すべく
空気流量制御部９は空気流量信号S4を用いて閉ル
ープ制御をする。もし、燃料電池３の空気通路の
劣化等何らかの原因により空気極３ａ全体で必要
な酸素量を供給するのに空気流量が不足する時、
該当する電圧検出器５によつて得られる電圧信号
S11〜S1Nのいずれか（仮にS1Kとする）は低下す
る。電圧信号S11〜S1Nは、それぞれ比較器７1〜
７Nにおいて第１図の範囲Ａと範囲Ｂの境界電圧
付近に設定した制限値L1〜LNと比較演算され、
信号選択器８において偏差の大きい（LK−S1K）
が選択され空気流量補正部６において偏差に応じ
た空気流量補正信号S2が得られる。この空気流量
補正信号S2は比較器１１において電流信号S3およ
び空気流量S4と比較演算され、空気流量制御部９
において空気流量設定値を増加させるように作用
し、空気流量調節弁２を増開させる。これにより
空気流量は全体的に増加し、酸素利用率は低下す
る。この時第１図の範囲Ａにあつた部分が範囲Ｂ
に入り、低下した部分電圧は回復し、ほぼ均一な
電圧を発生するようになる。
流Ｉの電流信号S3に応じた空気流量に制御すべく
空気流量制御部９は空気流量信号S4を用いて閉ル
ープ制御をする。もし、燃料電池３の空気通路の
劣化等何らかの原因により空気極３ａ全体で必要
な酸素量を供給するのに空気流量が不足する時、
該当する電圧検出器５によつて得られる電圧信号
S11〜S1Nのいずれか（仮にS1Kとする）は低下す
る。電圧信号S11〜S1Nは、それぞれ比較器７1〜
７Nにおいて第１図の範囲Ａと範囲Ｂの境界電圧
付近に設定した制限値L1〜LNと比較演算され、
信号選択器８において偏差の大きい（LK−S1K）
が選択され空気流量補正部６において偏差に応じ
た空気流量補正信号S2が得られる。この空気流量
補正信号S2は比較器１１において電流信号S3およ
び空気流量S4と比較演算され、空気流量制御部９
において空気流量設定値を増加させるように作用
し、空気流量調節弁２を増開させる。これにより
空気流量は全体的に増加し、酸素利用率は低下す
る。この時第１図の範囲Ａにあつた部分が範囲Ｂ
に入り、低下した部分電圧は回復し、ほぼ均一な
電圧を発生するようになる。
以上のように本発明によれば、燃料電池空気極
の酸素量を必要量供給するよう制御するので、酸
素不足によつて起きる電圧低下や転極を防止で
き、電池の損傷を防ぐことや、効率の良い発電が
できる。また各単一電池が均等な発電をするよう
になるので、各電池の劣化のばらつきを少なくす
ることができる。
の酸素量を必要量供給するよう制御するので、酸
素不足によつて起きる電圧低下や転極を防止で
き、電池の損傷を防ぐことや、効率の良い発電が
できる。また各単一電池が均等な発電をするよう
になるので、各電池の劣化のばらつきを少なくす
ることができる。
第１図は燃料電池の酸素利用率の特性図、第２
図は本発明の一実施例を示すブロツク図である。 １……空気供給源、２……空気流量調節弁、３
……燃料電池、３ａ……空気極、３ｂ……燃料
極、３ｃ……電解質、４……電流検出器、５……
電圧検出器、６……空気流量補正部、７1〜７N…
…比較器、８……信号選択器、９……空気流量制
御部、１０……流量検出器、１１……比較器。
図は本発明の一実施例を示すブロツク図である。 １……空気供給源、２……空気流量調節弁、３
……燃料電池、３ａ……空気極、３ｂ……燃料
極、３ｃ……電解質、４……電流検出器、５……
電圧検出器、６……空気流量補正部、７1〜７N…
…比較器、８……信号選択器、９……空気流量制
御部、１０……流量検出器、１１……比較器。
Claims (1)
- １ 単電池が積層されてなる燃料電池を用いた発
電システムの前記燃料電池の出力電流に基づいて
前記燃料電池に供給する空気流量を制御するよう
にした燃料電池プラントの空気流量制御装置にお
いて、前記燃料電池を積層方向に複数の領域に区
分し、この複数に区分された領域に含まれる単電
池群の発生電圧を前記領域毎に検出する検出器
と、ここで検出したこれら部分電圧と予め定めた
制限値とを比較し前記部分電圧が前記制限値より
小さいときは前記空気流量を増加させる補正信号
を出す空気流量補正部とを備えたことを特徴とす
る燃料電池プラントの空気流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58198325A JPS6091569A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 燃料電池プラントの空気流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58198325A JPS6091569A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 燃料電池プラントの空気流量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091569A JPS6091569A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0444391B2 true JPH0444391B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=16389226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58198325A Granted JPS6091569A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 燃料電池プラントの空気流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091569A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4729930A (en) * | 1987-05-29 | 1988-03-08 | International Fuel Cells Corporation | Augmented air supply for fuel cell power plant during transient load increases |
| JPS6463273A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Fuel cell power generation system |
| JPH0426069A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-29 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置の運転制御方式 |
| US6106962A (en) * | 1997-09-24 | 2000-08-22 | Aer Energy Resources Inc. | Air manager control using cell voltage as auto-reference |
| US6893756B2 (en) * | 2002-04-30 | 2005-05-17 | General Motors Corporation | Lambda sensing with a fuel cell stack |
| JP4085805B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2008-05-14 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4899285B2 (ja) * | 2003-09-17 | 2012-03-21 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| US8247122B2 (en) | 2003-07-25 | 2012-08-21 | Nissan Motor Co., Ltd. | Device and method for controlling fuel cell system with vibration amplitude detection |
| JP3899350B2 (ja) * | 2004-07-08 | 2007-03-28 | 松下電器産業株式会社 | 固体高分子型燃料電池システム |
| JP4977947B2 (ja) * | 2004-07-16 | 2012-07-18 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP58198325A patent/JPS6091569A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6091569A (ja) | 1985-05-22 |
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