JPH044761A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

燃料電池発電装置

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JPH044761A
JPH044761A JP2101629A JP10162990A JPH044761A JP H044761 A JPH044761 A JP H044761A JP 2101629 A JP2101629 A JP 2101629A JP 10162990 A JP10162990 A JP 10162990A JP H044761 A JPH044761 A JP H044761A
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JP
Japan
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capacitor
fuel cell
discharge
voltage
converter
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Pending
Application number
JP2101629A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Takabayashi
泰弘 高林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH044761A publication Critical patent/JPH044761A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)
  • Inverter Devices (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。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】 本発明は、燃料電池発電装置に関し、特に、コンデンサ
の充放電回路と除去した変換装置を備えた燃料電池発電
装置に関する。 [従来の技術] まず、変換装置の一般的な事項について説明する。変換
装置の入力または出力には比較的大容量の(1000μ
F〜数万μF程度)のコンデンサを設置する。入力コン
デンサは、半導体素子を用いた変換部の電圧を安定化さ
せるとともに、半導体素子のオン・オフスイッチング時
に回路に発生するサージ電圧(e=L−di/dt)を
吸収する役目を果たす。また、例えば昇圧チョッパにお
ける出力コンデンサはその出力電圧を平滑にする役目を
はたす。いずれにしても、変換装置に入力または出力コ
ンデンサを設置することは変換部!の基本要素である。 第4図は従来の変換装置を燃料電池発電装置に適用した
例を示す。第5図は第4図に示した装置の動作を示す。 燃料電池(FC)1の電圧が発生してから主回路スイッ
チ(SWM)2をオンにすると、変換装置3の構成要素
であるコンデンサ(c 、 ) 4に充電電流が流れる
。(コンデンサ4の電荷)=0、すなわち(コンデンサ
4の電圧)=0であれば、主回路スイッチ2を閉とする
と同時に過大のコンデンサ充電電流工。が流れる。 この充電電流Icを変流器(CT)の形態の電流検出器
5で検出し、この検出により過電流保護装置6が動作し
てスイッチ2が開放状態となる。このためPCIは電力
を供給することができなくなり、FClの運転が停止す
る。第4図において7はインダクタンス(L)である。 一方、PCIが運転中であり、コンデンサ4に電圧vc
がかかっている場合に、スイッチ2を開状態とすると、
コンデンサ4に蓄えられている電荷を放電するための回
路がないので、電圧■。はいつまでもコンデンサ4に残
留することになる。このため、点検時などに万一、回路
に触れるようなことがあると、感電する等の危険がある
。 そこで、第6図ないし第10図に示すように、変換装置
はコンデンサの充電回路あるいは放電回路を備えている
。第6図ないし第10図は燃料電池発電装置に設けられ
た変換装置を例として説明しているが、これに限るもの
ではない。 第6図は変換装置としてインバータを用いた例を示す。 第6図において、12は燃料電池の放電回路であり、発
電装置が停止したときに燃料電池1内に残留した燃料ガ
スによって発電するといういわゆる自己発生電圧によっ
て流れる電流によってトランジスタ(Q+)12Aがオ
ンになるので、FCI→放電抵抗(R1,c)12B→
トランジスタ12Aを通ってPCIを放電する。 13は主回路スイッチ(SWV)である。31はインバ
ータであり、インダクタンス(L)10.充電抵抗(R
,)15.タイマー(T)16.放電抵抗(R2)17
.放電スイッチ(SWc)18.入力用のコンデンサ(
C,)19Aを主な構成要素としている。インバータ3
1はPCIにおいて発生した直流電圧を交流に変換する
回路である。 第7図は変換装置としてDC/DCC/式−タを用いた
例を示す。第7図において第6図と同様の箇所には同一
の符号を付す。DC/DCコンバータ32はFCIにお
いて発生した直流電圧を所定の直流電圧に変換する回路
である。 第8図は変換装置として降圧チョッパを用いた例を示す
。第8図において第6図と同様の箇所には同一の符号を
付す。降圧チョッパ33はPCIにおいて発生した直流
電圧を、この直流電圧よりも低い値の所定の直流電圧に
変換する回路である。 第9図は変換装置として昇圧チョッパを用いた例を示す
、19Bは出力用のコンデンサ(C0)である。昇圧チ
ョッパ34はPCIにおいて発生した直流電圧を、この
直流電圧よりも高い値の直流電圧に変換する回路である
。 第10図は変換装置として昇圧チョッパを用いた例を示
す。第10図において第6図と同様の箇所には同一の符
号を付す。昇圧チョッパ35は第6図に示したインバー
タ31と第9図に示した昇圧チョッパ34とを組み合わ
せたものであり、所定の交流電圧に変換する回路である
。 第11図は上述の変換装置におけるタイムチャートを示
す。第6図ないし第10図に示したどの変換装置にも入
力用のコンデンサ(C8)あるいは出力用のコンデンサ
(co)が設置されている。このため、主回路スイッチ
13がオンのときに流れる過大充電電流を防止する目的
で充電抵抗(R,)]、5およびタイマー(T)16を
設ける。第11図のタイムチャートに示すように、主回
路スイッチ13がオンの状態のときに、充電抵抗15に
よって充電電流を抑制し、コンデンサ19Aあるいは1
9Bの充電が終了したら、タイマー16によって放電抵
抗(R2)17を短絡するという方法が一般的である。 [発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の変換装置のいずれにも以下のよう
な問題点がある。まず、部品点数が多く、複雑である。 PCIの起動時、PCIからの発生電圧を確認し、次に
主回路スイッチ13をオンにし、次にタイマー16をオ
ンにした後に変換装置を起動させるため、システム動作
が遅い。放電スイッチ(SWc)18を動かす制御電源
が、万一停電のときはコンデンサから放電が出来ず危険
である。 本発明の目的は上述の問題点を解決し、変換装置の入力
または出力コンデンサの充放電回路を簡単にして装置の
小型化をはかり、システムの早い動作を確保し、かつ制
御電源停止時においても、コンデンサに蓄えられた電荷
を確実に放電することにより安全を確保することができ
る変換装置を提供することにある。 [課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明は、燃料電池
に対して固定抵抗を介して放電を行う放電通路を設けた
放電回路と、コンデンサと、前記燃料電池の停止時には
前記固定抵抗を介して前記コンデンサの放電を行うため
の整流手段とを備え、前記燃料電池からの出力電力を変
換する変換手段と、前記コンデンサを前記燃料電池から
の8カ電力で充電するために、前記燃料電池の起動時に
前記燃料電池に燃料電池ガスを導入する前に前記コンデ
ンサと前記燃料電池とを接続するスイッチング手段とを
備えたことを特徴とする。 [作 用] 本発明においては、燃料電池発電装置の起動時は、燃料
電池が発電する前に主回路スイッチをオンし、燃料電池
電圧の上昇で変換装置のコンデンサを充電し、燃料電池
発電装置の停止時は燃料電池の放電回路と兼用して変換
装!のコンデンサの放電を行なうことによりコンデンサ
を防電する。 [実施例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。 第1図および第2図は本発明の第1および第2の実施例
を示す。第3図は第1図および第2図に示す装置の動作
を示すタイムチャートである。第1図および第2図にお
いて第6図ないし第10図と同様の箇所には同一の符号
を付す。第1図において21はインバータであり、41
.42.43はダイオードである。第2図において22
は昇圧チョッパであり、44はダイオードである。第3
図において変換装置とはインバータ21および昇圧チョ
ッパ22のことである。 第3図に示すように、燃料電池発電装置の起動時は、P
CIへ水素および空気などのようなFCガスを導入して
発電を開始する前にメインスイッチ(SWM) 13を
オンしておく。PCIにガスが導入され、導入されたガ
スによる電気化学反応によって発電が行なわれPCIの
電圧が上昇してい(と同時にコンデンサ(C,)19A
あるいは(Co)19B充電も開始される。 燃料電池発電装置の停止時は、SW、13をオフすると
同時に、PCIへのガス導入が停止する。PCIの残留
電圧は、第6図において説明したのと同様にして放電回
路12によって放電する。 ここで、第1図および第2図に示すように、FClの放
電は、FCl−ダイオード(I)、)41→放電抵抗(
R,c) 12B −トランジスタ(Q、)12A(オ
ン) −FCIで形成される放電回路によってなされる
。第1図に示すインバータ21内の入力コンデンサ(C
+ ) 19Aおよび第2図に示す昇圧チョッパ22の
内の出力コンデンサ(C0)19Bの放電は、C,19
A(C,19B)→D242→Rod2B=Q+12A
(オン)→D、43→C,19A (C019B)で形
成される放電回路によってなされる。このときのPCI
の電圧■、とコンデンサ19Aあるいは19Bの電圧V
eはほぼ同一の電圧値で放電される。 このことは、燃料電池を再起動させた場合、PCIの端
子電圧■、とコンデンサの残留電圧の値■。 が、V r < V cのときはコンデンサ19Aある
いは19BからPCIへ電流が流れることにより、PC
Iにとって好ましくない。すなわち、このような逆電流
はPCIにおいて電気分解を引き起こし、生成された水
が分解してPCIの水素極に酸素が、酸素極に水素が発
生する。このまま放置すると、水素と酸素とが反応して
しまうために爆発の恐れがあるので好ましくない。また
、V、>V。であれば、主回路スイッチ13のオンと同
時にPCIよりコンデンサ19Aあるいは19Bへ突入
電流が流れ、コンデンサ19Aあるいは19Bにとって
好ましくない。 従って、PCIとコンデンサ19Aあるいは19Bが同
一の電圧値で放電することは、システム動作の点から、
いかなる状態でもこれらの放電が主回路スイッチ13の
オン・オフのタイミングの影響を受けないという利点も
ある。なお、ダイオード(D、)41はコンデンサ19
AからFCへ電流を流さないため念のため設けたもので
ある。 C発明の効果〕 以上説明したように、本発明においては、燃料電池発電
装置の起動時には、FCの発電開始前にFCと変換装置
とを接続する主回路スイッチをオンにして、FCからの
出力電流により変換装置内のコンデンサの充電を行うよ
うにしたので、変換装置内に設ける充電回路を省くこと
ができる。 また、燃料電池発電装置の停止時には、FCの放電回路
と兼用した放電回路によって変換装置内のコンデンサの
放電を行うようにしたので、変換装置内に設けるコンデ
ンサ放電回路を省くことができる。 このように、変換装置のコンデンサ充電回路およびコン
デンサ放電回路を省くことによって変換装置を構成する
部品を削減することができるので、変換装置の小型化を
図ることができ、ひいては燃料電池発電装置の小型化を
図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の第1および第2の実施例
を示す回路図、 第3図は第1図および第2図に示した装置の動作タイム
チャート、 第4図は従来の変換装置を燃料電池発電装置に適用した
例を示す回路図、 第5図は第4図に示した装置の動作のタイムチャート、 第6図ないし第1O図は従来の変換装置を示す回路図、 第11図は第6図ないし第10図に示した動作のタイム
チャートである。 1・・・燃料電池、 12・・・燃料電池放電回路、 13・・・主回路スイッチ、 19A、 19B・・・コンデンサ、 21・・・インバータ、 22・・・昇圧チョッパ、 41.42,43.44・・・ダイオード。 参斗CB月り第2の亥4七1夕■示1回1各2区第2図 第 図 第 図 4j!−#rr ***fltv1 回hv第6図 イ疋来の亥J央表IEホす回鉢園 第8図 イ1]遺ミの炙り甚夫(I乏$T wuhたり第7図 イタし黴のプ;縛1斎(逼
【L月ミ1回1各−i口第9
図 ィ】ミ禾り炎(窄ミ身Litカミ11回ゴ1ト]=り第
10図 イ足来り實3央栖」[にblするiカイ下タイム−fヤ
ード第11図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)燃料電池に対して固定抵抗を介して放電を行う放電
    通路を設けた放電回路と、 コンデンサと、前記燃料電池の停止時には前記固定抵抗
    を介して前記コンデンサの放電を行うための整流手段と
    を備え、前記燃料電池からの出力電力を変換する変換手
    段と、 前記コンデンサを前記燃料電池からの出力電力で充電す
    るために、前記燃料電池の起動時に前記燃料電池に燃料
    電池ガスを導入する前に前記コンデンサと前記燃料電池
    とを接続するスイッチング手段と を備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。
JP2101629A 1990-04-19 1990-04-19 燃料電池発電装置 Pending JPH044761A (ja)

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