JPH073791B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents

燃料電池発電システム

Info

Publication number
JPH073791B2
JPH073791B2 JP62014346A JP1434687A JPH073791B2 JP H073791 B2 JPH073791 B2 JP H073791B2 JP 62014346 A JP62014346 A JP 62014346A JP 1434687 A JP1434687 A JP 1434687A JP H073791 B2 JPH073791 B2 JP H073791B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
resistor
flow rate
air flow
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62014346A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63181269A (ja
Inventor
裕子 山田
正昭 松本
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP62014346A priority Critical patent/JPH073791B2/ja
Publication of JPS63181269A publication Critical patent/JPS63181269A/ja
Publication of JPH073791B2 publication Critical patent/JPH073791B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes 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
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes 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
    • H01M8/04537Electric variables
    • H01M8/04544Voltage
    • H01M8/04559Voltage of fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955Shut-off or shut-down of fuel cells
    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃料電池発電システムに関し、特にその起
動方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図,第5図は例えば特開昭61−157270号公報に示さ
れた従来の燃料電池発電システムを示す図であり、図に
おいて、(1)は燃料電池、(13)及び(14)はこの燃
料電池(1)の出力側に接続された保全用抵抗器及びこ
れを入切する保全用抵抗器用スイツチ、(2)及び
(3)は保全用抵抗器(13)と並列に接続された抵抗器
及び抵抗器用スイツチ、(6)は直流しや断器、(7)
は交流しや断器である。(8)は空気供給路、(9)は
燃料供給路であり、空気と燃料を燃料電池(1)の空気
極,燃料極にそれぞれに供給し、化学反応により直流電
力を発生する。燃料電池(1)から発生する直流電力は
直交変換装置(4)により交流電力に変換され、出力用
変圧器(5)を通して外部の系統へ供給される。
次に動作について説明する。燃料電池(1)が発電して
いない状態では、保全用抵抗器用スイツチ(14),抵抗
器用スイツチ(3),直流しや断器(6)及び交流しや
断器(7)は共に開状態にある。ここで保全用抵抗器
(13)は電池電圧上昇の抑制と空気極に流入した微量酸
素の消費を目的として設置されたものである。燃料電池
(1)の発電を開始するため、まず燃料供給路(9)よ
り必要な燃料量を燃料電池(1)に供給する。そして、
燃料供給量が一定値に達した後、空気供給路(8)より
空気の供給を開始する。燃料電池(1)への空気供給開
始と共に直流出力電圧VSTKが上昇し、電池電圧がある設
定値V1以上になつた時点で保全用抵抗器用スイツチ(1
4)を閉じ保全用抵抗器(13)を投入する。空気供給量
の増量により、電池電圧はさらに上昇し、電池電圧がV1
より大きい設定値Vp以上になつた時点で抵抗用スイツチ
(3)を閉じ抵抗器(2)を投入すると同時に、保全用
抵抗器用スイツチ(14)を開き保全用抵抗器(13)を切
り離す。抵抗器(2)の投入により一旦低下した電池電
圧VSTKは、空気供給量の増加と共に再び上昇し、空気供
給量が十分大きくなつた時点で直流しや断器(6)を閉
とし直交変換装置(4)に接続すると同時に、抵抗器用
スイツチ(3)を開き抵抗器(2)を切り離す。さらに
これと同時に交流しや断器(7)が投入され、燃料電池
(1)の直流出力は交流に変換され交流系統に供給され
る。
第5図(a),(b),(c)は上述の様に空気供給量
の増加に伴う燃料電池(1)の直流出力電圧VSTKと直流
出力電流ISTKの時間的変化の関係を示したものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の燃料電池発電システムの起動は以上のように行わ
れるので、起動時の各セルへの流量分配や、流量分布の
不均一性などからセル電圧のたち上りのばらつきが大き
い場合、全てのセル電圧がたち上る前に負荷を投入する
ことになり、逆電圧がかかるセルが発生する。これによ
り電極の腐食、シンタリング等電池劣化の大きな要因と
なるなどの問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので電池劣化を防止しつつ、電池に悪影響を及ぼす
ことなく速やかに起動できる燃料電池発電システムを得
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る燃料電池発電システムは、抵抗器とそれ
に直列接続された抵抗器用スイッチとから構成され、前
記燃料電池に並列接続された複数の直列回路、前記燃料
電池に供給される空気流量を検出する空気流量検出器、
前記燃料電池の各セル電圧を検出する電圧検出器、並び
に前記燃料電池の発電を開始するため燃料及び空気の供
給を開始した後、前記空気流量検出器により検出される
空気流量が第1の設定値以上になり、かつ前記電圧検出
器により検出される全てのセルの電圧が第1の下限値以
上になったときは第1番目の抵抗器用スイッチを閉じて
第1番目の抵抗器を投入し、その後前記空気流量が第2
の設定値以上になり、かつ前記全てのセルの電圧が第2
の下限値以上になったときは第2番目の抵抗器用スイッ
チを閉じて第2番目の抵抗器を投入し、以後前記空気流
量及び全てのセルの電圧が条件を満たす毎に順次抵抗器
を投入し、前記空気流量が十分大きくなった時点で前記
燃料電池の直流出力を前記直交変換装置に供給する制御
装置を備えたものである。
〔作用〕
この発明における燃料電池発電システムは、燃料電池の
発電を開始するため燃料及び空気の供給を開始した後、
空気流量検出器により検出される空気流量が第1の設定
値以上になり、かつ電圧検出器により検出される全ての
セルの電圧が第1の下限値以上になったときは第1番目
の抵抗器用スイッチを閉じて第1番目の抵抗器を投入
し、その後前記空気流量が第2の設定値以上になり、か
つ前記全てのセルの電圧が第2の下限値以上になったと
きは第2番目の抵抗器用スイッチを閉じて第2番目の抵
抗器を投入し、以後前記空気流量及び全てのセルの電圧
が条件を満たす毎に順次抵抗器を投入し、前記空気流量
が十分大きくなった時点で前記燃料電池の直流出力を直
交変換装置に供給する。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(1)は燃料電池、(2a),(2b),(2
c)は燃料電池(1)の出力側に並列に接続された抵抗
器、(3a)(3b)(3c)は燃料電池(1)に並列に且つ
抵抗器(2a),(2b),(2c)と直列に接続された抵抗
器用スイッチ、(4)は燃料電池(1)で発生した直流
電力を交流電力に変換する直交変換装置、(5)は系統
と連系するため電圧変換を行う変圧器、(6a),(6b)
及び(6c),(6d)は抵抗器上流側及び下流側の直流し
ゃ断器、(8),(9)は電池発電に必要な空気と燃料
を供給する空気供給路及び燃料供給路、(10)は空気流
量を計測する空気流量検出器、(11)は燃料電池(1)
の各セル毎に設けた電圧計により各セル電圧を計測する
電圧検出器、(12)は空気流量及び各セル電圧を監視し
ながら抵抗器用スイツチ(3a),(3b),(3c)を開閉
するための制御装置である。
また第2図は起動時の空気流量と抵抗器及び電池電圧の
特性を、第3図は制御動作のフローチヤートを示す。
次に本発明の動作について説明する。燃料電池が発電前
の状態では抵抗用スイツチ(3a),(3b),(3c),下
流側直流しや断器(6c),(6d)及び交流しや断器
(7)は共に開状態に、上流側直流しや断器(6a),
(6b)は閉状態にしておく。そこで燃料電池の発電を開
始するため、まず燃料供給路(9)より必要な燃料量を
燃料電池(1)に供給し、供給燃料量が一定値に達した
後、空気供給路(8)より空気の供給を開始する。燃料
電池(1)への空気供給開始と共に各セルの電圧が上昇
する。空気流量検出器(10)より検出される空気流量が
ある設定値Q1以上になり、かつ、セル電圧検出器(11)
より検出される全てのセルの電圧がある下限値V1以上に
なつた時点で、制御装置(12)からの信号により抵抗器
用スイツチ(3a)を閉じ抵抗器(2a)を投入する。この
抵抗器(2a)の投入により一旦低下したセル電圧は、燃
料電池(1)に供給される空気流量の増加と共に再び上
昇する。そこで同様に、空気流量検出器(10)より検出
される空気流量がある設定値Q2以上になり、かつセル電
圧検出器(11)より検出される全てのセルの電圧が下限
値V2以上になつた時点で、制御装置(12)からの信号に
より抵抗器用スイツチ(3b)を閉じ抵抗器(2b)を投入
する。以下同様に空気流量の増加とセル電圧下限値の設
定により順番に抵抗器(2c)まで投入する。そして、空
気流量が十分大きくなつた時点で下流側直流しや断器
(6c),(6d)及び交流しや断器(7)を投入し、燃料
電池(1)の直流出力は直交変換装置(4)により交流
に変換され系統に電力供給を開始する。系統への電力供
給量の増加に比例し、制御装置(12)からの信号により
抵抗器用スイツチ(3c),(3b),(3a)を順次開と
し、抵抗器(2c),(2b),(2a)を切り離し、電気系
の起動を完了する。
ここで、燃料電池(1)への空気供給が開始され、空気
流量が設定値Q1以上供給され、十分時間が経過している
(例えばt1時間経過)にもかかわらず、セル電圧にばら
つきがあるなど、セル電圧が下限値V1に達しないセルが
ある場合、電池の異常として警報を発する。又、抵抗器
(2a)投入後、セル電圧下限値V2に達しないセルがある
場合なども同様に警報を発する。このように電池の異常
の早期発見ができるという効果もある。
なお、上記実施例では抵抗器として固定抵抗器を用いた
が、可変抵抗を用いセル電圧により抵抗値を連続的に変
化する制御を行つてもよい。
また上記実施例では系統に連系する場合について述べた
が、交流側あるいは直流側に負荷装置を接続してもよ
い。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば抵抗器とそれに直列接
続された抵抗器用スイッチとから構成され、前記燃料電
池に並列接続された複数の直列回路、前記燃料電池に供
給される空気流量を検出する空気流量検出器、前記燃料
電池の各セル電圧を検出する電圧検出器、並びに前記燃
料電池の発電を開始するため燃料及び空気の供給を開始
した後、前記空気流量検出器により検出される空気流量
が第1の設定値以上になり、かつ前記電圧検出器により
検出される全てのセルの電圧が第1の下限値以上になっ
たときは第1番目の抵抗器用スイッチを閉じて第1番目
の抵抗器を投入し、その後前記空気流量が第2の設定値
以上になり、かつ前記全てのセルの電圧が第2の下限値
以上になったときは第2番目の抵抗器用スイッチを閉じ
て第2番目の抵抗器を投入し、以後前記空気流量及び全
てのセルの電圧が条件を満たす毎に順次抵抗器を投入
し、前記空気流量が十分大きくなった時点で前記燃料電
池の直流出力を前記直交変換装置に供給する制御装置を
備え、すべてのセル電圧が一定値以上に立ち上がつたこ
とを確認し、負荷投入するようにしたので電極の腐食,
シンタリング等電池劣化を防ぎ、電池に悪影響を及ぼす
ことなく起動できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システ
ムの回路構成図、第2図はこの発明の一実施例による起
動時の空気流量と抵抗器及び電池電圧の特性図、第3図
はこの発明の一実施例による制御動作のフローチヤー
ト、第4図は従来の燃料電池発電システムの回路構成
図、第5図は従来の起動時の空気流量と電池電圧,電流
の特性図である。 (1)は燃料電池、(2)は抵抗器、(3)は抵抗器用
スイッチ、(11)は電圧検出器、(12)は制御装置であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料電池の発電出力を直交変換装置を通し
    て負荷に供給する燃料電池発電システムにおいて、 抵抗器とそれに直列接続された抵抗器用スイッチとから
    構成され、前記燃料電池に並列接続された複数の直列回
    路、 前記燃料電池に供給される空気流量を検出する空気流量
    検出器、 前記燃料電池の各セル電圧を検出する電圧検出器、 並びに 前記燃料電池の発電を開始するため燃料及び空気の供給
    を開始した後、前記空気流量検出器により検出される空
    気流量が第1の設定値以上になり、かつ前記電圧検出器
    により検出される全てのセルの電圧が第1の下限値以上
    になったときは第1番目の抵抗器用スイッチを閉じて第
    1番目の抵抗器を投入し、その後前記空気流量が第2の
    設定値以上になり、かつ前記全てのセルの電圧が第2の
    下限値以上になったときは第2番目の抵抗器用スイッチ
    を閉じて第2番目の抵抗器を投入し、以後前記空気流量
    及び全てのセルの電圧が条件を満たす毎に順次抵抗器を
    投入し、前記空気流量が十分大きくなった時点で前記燃
    料電池の直流出力を前記直交変換装置に供給する制御装
    置 を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
JP62014346A 1987-01-23 1987-01-23 燃料電池発電システム Expired - Lifetime JPH073791B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62014346A JPH073791B2 (ja) 1987-01-23 1987-01-23 燃料電池発電システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62014346A JPH073791B2 (ja) 1987-01-23 1987-01-23 燃料電池発電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63181269A JPS63181269A (ja) 1988-07-26
JPH073791B2 true JPH073791B2 (ja) 1995-01-18

Family

ID=11858509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62014346A Expired - Lifetime JPH073791B2 (ja) 1987-01-23 1987-01-23 燃料電池発電システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH073791B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003132922A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Sharp Corp 燃料電池発電装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02168572A (ja) * 1988-08-19 1990-06-28 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池制御方法および装置
JP4845342B2 (ja) 2004-03-04 2011-12-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4608250B2 (ja) * 2004-07-02 2011-01-12 本田技研工業株式会社 燃料電池システムおよびその起動方法
JP2006127860A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の起動方法
JP5052776B2 (ja) * 2004-10-19 2012-10-17 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池システムの停止保管起動方法、及び停止保管起動プログラム
DE102005018291A1 (de) * 2005-04-18 2006-10-19 Varta Microbattery Gmbh Brennstoffzellensystem
JP4892303B2 (ja) * 2005-11-24 2012-03-07 セイコーインスツル株式会社 燃料電池システムの起動方法および燃料電池システム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6180316A (ja) * 1984-09-27 1986-04-23 Toshiba Corp 燃料電池用電力変換装置
JPS61232570A (ja) * 1985-04-08 1986-10-16 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池の運転制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003132922A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Sharp Corp 燃料電池発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63181269A (ja) 1988-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017175535A1 (ja) 地絡検出装置およびその制御方法、制御プログラム
US5075813A (en) Cell protection apparatus and method for a battery cell system
US11695323B2 (en) Method and apparatus for discharge
JPH073791B2 (ja) 燃料電池発電システム
JPH07325635A (ja) インバータの出力制御装置
JPH11312022A (ja) 太陽光発電用インバータ装置およびその制御方法
JPH0793147B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP3428869B2 (ja) 燃料電池出力変動補償方法
JPH10210685A (ja) 燃料電池用系統連系電力変換装置の制御方法
JP2520963B2 (ja) 燃料電池直流並列運転システム
CN114497646B (zh) 一种基于模糊逻辑的控制燃料电池输出功率的方法
JPH08315844A (ja) 燃料電池発電システム
JP3383985B2 (ja) 燃料電池発電設備
JP2013038052A (ja) 電力変換装置
JP2002152984A (ja) 二次電池の充放電装置および充放電方法
JPH0765851A (ja) 直流出力燃料電池システムおよびその運転方法
JPH05137264A (ja) 誘導発電機の制御方法
JP3202651B2 (ja) 入力電力制御式充電方式
JPH06338341A (ja) 燃料電池発電設備及びその運転方法
JPS6226765A (ja) 燃料電池電源装置
Okazaki et al. Measurement of short circuit current for low internal resistance batteries
JPH0475428A (ja) 燃料電池直流並列運転システム
JPH0440926B2 (ja)
WO2024111043A1 (ja) 電解槽用電源装置
JP2007304648A (ja) 燃料電池の系統連系制御方法