JPH0821408B2 - 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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- JPH0821408B2 JPH0821408B2 JP2198021A JP19802190A JPH0821408B2 JP H0821408 B2 JPH0821408 B2 JP H0821408B2 JP 2198021 A JP2198021 A JP 2198021A JP 19802190 A JP19802190 A JP 19802190A JP H0821408 B2 JPH0821408 B2 JP H0821408B2
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- Japan
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- fuel cell
- switch
- resistor
- resistance value
- power generation
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- 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)
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
制御電源停電時におけるシステム停止の際の電池本体保
護装置に関するものである。
制御電源停電時におけるシステム停止の際の電池本体保
護装置に関するものである。
第４図は例えば、特開昭61−32362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、（１）は
燃料電池、（２）は燃料供給ライン、（３）は空気供給
ライン、（４）は不活性ガスパージライン、（５）は燃
料供給ライン（２）に設けられた遮断弁、（６）は空気
供給ライン（３）に設けられた遮断弁、（７），（８）
は各々、燃料供給ライン（２）、空気供給ライン（３）
への不活性ガスパージラインに設けられた遮断弁、
（９）は燃料電池直流出力端に並列に接続された残留電
圧放電用低抵抗器（10）を入切する無通電開型開閉器、
（11）は燃料電池（１）にて発生した直流電力を交流電
力に変換するインバータ、（12）は電力系統負荷、（1
3）は開閉器（９）の開閉を制御する制御系統である。
従来の燃料電池発電システムを示す図であり、（１）は
燃料電池、（２）は燃料供給ライン、（３）は空気供給
ライン、（４）は不活性ガスパージライン、（５）は燃
料供給ライン（２）に設けられた遮断弁、（６）は空気
供給ライン（３）に設けられた遮断弁、（７），（８）
は各々、燃料供給ライン（２）、空気供給ライン（３）
への不活性ガスパージラインに設けられた遮断弁、
（９）は燃料電池直流出力端に並列に接続された残留電
圧放電用低抵抗器（10）を入切する無通電開型開閉器、
（11）は燃料電池（１）にて発生した直流電力を交流電
力に変換するインバータ、（12）は電力系統負荷、（1
3）は開閉器（９）の開閉を制御する制御系統である。
次に動作について説明する。制御電源が停電した際
は、燃料供給ライン（２）の遮断弁（５）、空気供給ラ
イン（３）の遮断弁（６）が全閉となり、燃料電池
（１）への燃料および空気の供給が停止され、不活性ガ
スパージラインに設けられた遮断弁（７），（８）が開
となり、燃料電池（１）へ不活性ガスがパージされる。
この際、制御系統（13）は停電の為、開閉器（９）は切
れた状態となり、電源正常時に行う適正なタイミングで
開閉器（９）を入切して、燃料電池（１）の両端に現れ
る残留電圧を放電させることができず、燃料電池（１）
は残留電圧が残ったまま放置されることになる。この残
留電圧は、不活性ガスパージの過程で、燃料電池（１）
内の残存燃料及び残存空気により発生するもので、この
様な燃料及び空気不足の状態で、ある電位より高くなる
と燃料電池（１）の電極触媒の劣化を促進させるので、
極力速やかに、かつ低く押さえる必要がある。
は、燃料供給ライン（２）の遮断弁（５）、空気供給ラ
イン（３）の遮断弁（６）が全閉となり、燃料電池
（１）への燃料および空気の供給が停止され、不活性ガ
スパージラインに設けられた遮断弁（７），（８）が開
となり、燃料電池（１）へ不活性ガスがパージされる。
この際、制御系統（13）は停電の為、開閉器（９）は切
れた状態となり、電源正常時に行う適正なタイミングで
開閉器（９）を入切して、燃料電池（１）の両端に現れ
る残留電圧を放電させることができず、燃料電池（１）
は残留電圧が残ったまま放置されることになる。この残
留電圧は、不活性ガスパージの過程で、燃料電池（１）
内の残存燃料及び残存空気により発生するもので、この
様な燃料及び空気不足の状態で、ある電位より高くなる
と燃料電池（１）の電極触媒の劣化を促進させるので、
極力速やかに、かつ低く押さえる必要がある。
第３図は制御電源停電時の電池電圧の経時曲線と、抵
抗器等の入切状態を示す図である。燃料電池（１）は第
４図に示す様に単電池（単セル）の積層体であり、単セ
ル電圧の総和が電池電圧となる。そこで、上述の残留電
圧の上限レベルは単セル電圧で言うと0.8V程度であり、
全セルとも0.8Vの場合の全電池電圧がV1であり、また残
留電圧の低下の様相は各セルによってバラツキがあるの
が普通で、１セルも0.8Vの残留電圧がない確率の全電池
電圧レベルがV2である。従ってV1はもちろんのことV2の
値以下に、速やかに落とす必要がある。
抗器等の入切状態を示す図である。燃料電池（１）は第
４図に示す様に単電池（単セル）の積層体であり、単セ
ル電圧の総和が電池電圧となる。そこで、上述の残留電
圧の上限レベルは単セル電圧で言うと0.8V程度であり、
全セルとも0.8Vの場合の全電池電圧がV1であり、また残
留電圧の低下の様相は各セルによってバラツキがあるの
が普通で、１セルも0.8Vの残留電圧がない確率の全電池
電圧レベルがV2である。従ってV1はもちろんのことV2の
値以下に、速やかに落とす必要がある。
ここで、第４図の場合はケースに該当し、V2のレベ
ルに達する迄に長時間を要していることが判る。
ルに達する迄に長時間を要していることが判る。
また第４図の構成から容易に推測できる改良例として
は、開閉器（９）を無通電閉型のものに変更する方法が
考えられ、第３図のケースに相当する。この場合は残
留電圧がV2以下に達する時間は速いが、上述の様に各セ
ルにより残留電圧低下速度にはバラツキがあるので、V2
以下の領域に達した後も急速に電圧低下が続くと残留電
圧が零になって更にはマイナス電圧になる単セルと、残
留電圧が依然残っていてプラス電圧の単セルが混在する
ことになる。この際マイナス電圧になった単セルが問題
で、電極の腐食を誘発する可能性がある。更に他の従来
例として特願平１−92503号の第１図に示された構成の
概要を第５図に示す。ここでは制御電源停電時のことま
で想定して、第４図の構成に付加して、無通電閉型開閉
器（14）と残留電圧放電用高抵抗器（15）を追加してい
る。第５図ではケースに該当し、残留電圧がV2に達す
る時間はケースより短くなって改善されており、V2以
下の領域でもゆるやかに電圧低下している為、ケース
の場合に問題となった、マイナス電圧の単セルが発生す
る可能性も少ない。従ってケース、ケースに比べ、
一応の改善はなされているものと評価できるが、まだ、
V2に達するまでにかなりの時間を要している。
は、開閉器（９）を無通電閉型のものに変更する方法が
考えられ、第３図のケースに相当する。この場合は残
留電圧がV2以下に達する時間は速いが、上述の様に各セ
ルにより残留電圧低下速度にはバラツキがあるので、V2
以下の領域に達した後も急速に電圧低下が続くと残留電
圧が零になって更にはマイナス電圧になる単セルと、残
留電圧が依然残っていてプラス電圧の単セルが混在する
ことになる。この際マイナス電圧になった単セルが問題
で、電極の腐食を誘発する可能性がある。更に他の従来
例として特願平１−92503号の第１図に示された構成の
概要を第５図に示す。ここでは制御電源停電時のことま
で想定して、第４図の構成に付加して、無通電閉型開閉
器（14）と残留電圧放電用高抵抗器（15）を追加してい
る。第５図ではケースに該当し、残留電圧がV2に達す
る時間はケースより短くなって改善されており、V2以
下の領域でもゆるやかに電圧低下している為、ケース
の場合に問題となった、マイナス電圧の単セルが発生す
る可能性も少ない。従ってケース、ケースに比べ、
一応の改善はなされているものと評価できるが、まだ、
V2に達するまでにかなりの時間を要している。
従来の燃料電池発電システムは以上の様に構成されて
いるので、制御電源停電時、残留電圧が電池保護の電位
に迄低下するのに長時間を要したり、逆に急速に低下し
すぎて、マイナス電圧の単セルを発生させるなど、電極
触媒の劣化や、電極腐食を引き起こす要因を作る等の問
題点があった。
いるので、制御電源停電時、残留電圧が電池保護の電位
に迄低下するのに長時間を要したり、逆に急速に低下し
すぎて、マイナス電圧の単セルを発生させるなど、電極
触媒の劣化や、電極腐食を引き起こす要因を作る等の問
題点があった。
この発明は、上記の様な問題点を解決する為になされ
たもので、制御電源停電時に、残留電圧を電池保護の電
位に迄速やかに低下させ、電池保護電位低下後はマイナ
ス電圧の単セルを発生させない様、緩やかに低下させる
ことのできる燃料電池発電システムを得ることを目的と
する。
たもので、制御電源停電時に、残留電圧を電池保護の電
位に迄速やかに低下させ、電池保護電位低下後はマイナ
ス電圧の単セルを発生させない様、緩やかに低下させる
ことのできる燃料電池発電システムを得ることを目的と
する。
この発明に係る燃料電池発電システムは、燃料電池の
直流出力端に並列に接続された低抵抗値及び高抵抗値を
もつ燃料電池停止時残留電圧放電用の２つの抵抗器と、
高抵抗値をもつ抵抗器に接続され、この抵抗器を入切す
る第１の無通電閉型開閉器と、低抵抗値をもつ抵抗器に
接続され、この抵抗器を入切する無通電開型開閉器と、
燃料電池の正極側と低抵抗値をもつ抵抗器及び無通電開
型開閉器の接続点との間に直列接続されたラッチ付開閉
器及び第２の無通電閉型開閉器とを備えたものである。
直流出力端に並列に接続された低抵抗値及び高抵抗値を
もつ燃料電池停止時残留電圧放電用の２つの抵抗器と、
高抵抗値をもつ抵抗器に接続され、この抵抗器を入切す
る第１の無通電閉型開閉器と、低抵抗値をもつ抵抗器に
接続され、この抵抗器を入切する無通電開型開閉器と、
燃料電池の正極側と低抵抗値をもつ抵抗器及び無通電開
型開閉器の接続点との間に直列接続されたラッチ付開閉
器及び第２の無通電閉型開閉器とを備えたものである。
この発明においては、制御電源停電時に、開閉器操作
により停電直後高抵抗器と低抵抗器の両者を投入し、速
やかに残留電圧を電源保護の電位迄低下させ、その後、
低抵抗器を開放して緩やかに残留電圧を低下させる。
により停電直後高抵抗器と低抵抗器の両者を投入し、速
やかに残留電圧を電源保護の電位迄低下させ、その後、
低抵抗器を開放して緩やかに残留電圧を低下させる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図であって、
第１図において（１）〜（15）は従来装置と同様であ
る。（16）は制御電源健全時は投入状態にあり、制御電
源停電後、ある時限遅れをもって開放されるラッチ付開
閉器であり、（17）は無通電閉型開閉器であり、開閉器
（16），（17）の入切動作を組み合わせることにより、
低抵抗器（10）を制御電源停電時に所定の手順に従い投
入開放させるものである。
１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図であって、
第１図において（１）〜（15）は従来装置と同様であ
る。（16）は制御電源健全時は投入状態にあり、制御電
源停電後、ある時限遅れをもって開放されるラッチ付開
閉器であり、（17）は無通電閉型開閉器であり、開閉器
（16），（17）の入切動作を組み合わせることにより、
低抵抗器（10）を制御電源停電時に所定の手順に従い投
入開放させるものである。
次に本実施例の動作について説明する。第１図の構成
の場合、制御電源停電時には各抵抗器、開閉器の動作は
第３図のケースのとおりとなる。即ち、開閉器（14）
は閉で高抵抗器（15）は投入状態となり、開閉器（９）
が開，開閉器（17）が閉、ラッチ付開閉器（16）が閉の
後、設定された時限遅れをもって開となるので低抵抗器
（10）は停電直後に投入状態となり、残留電圧がV2程度
まで落ちる時間を見計らって開放状態となる。従って残
留電圧の経時曲線は第３図のケースのとおりV2付近ま
では低抵抗器（10）の効果で、速やかに低下するが、そ
の後V2以下の領域では高抵抗器（15）の効果で緩やかに
低下する。
の場合、制御電源停電時には各抵抗器、開閉器の動作は
第３図のケースのとおりとなる。即ち、開閉器（14）
は閉で高抵抗器（15）は投入状態となり、開閉器（９）
が開，開閉器（17）が閉、ラッチ付開閉器（16）が閉の
後、設定された時限遅れをもって開となるので低抵抗器
（10）は停電直後に投入状態となり、残留電圧がV2程度
まで落ちる時間を見計らって開放状態となる。従って残
留電圧の経時曲線は第３図のケースのとおりV2付近ま
では低抵抗器（10）の効果で、速やかに低下するが、そ
の後V2以下の領域では高抵抗器（15）の効果で緩やかに
低下する。
これらの各開閉器の一連の動作を制御電源が無い状態
で、実施するには制御系統（13）に工夫が必要で、その
一例を第２図に示す。第２図ではラッチ付開閉器（1
6）、開閉器（17）を開閉させる為の制御回路を示し、
ラッチ付開閉器（16）の投入コイルMC、トリップコイル
MT、開閉器（16）の時限開放動作を受け持つオフディレ
ータイマーTR、制御電源が無い状態でのトリップコイル
MTの駆動減となるコンデンサトリップユニットCTU、ラ
ツチ付開閉器（16）のチャタリングを防止する為のオン
ディレータイマーＴ、開閉器（17）の投入コイルC3より
構成される。
で、実施するには制御系統（13）に工夫が必要で、その
一例を第２図に示す。第２図ではラッチ付開閉器（1
6）、開閉器（17）を開閉させる為の制御回路を示し、
ラッチ付開閉器（16）の投入コイルMC、トリップコイル
MT、開閉器（16）の時限開放動作を受け持つオフディレ
ータイマーTR、制御電源が無い状態でのトリップコイル
MTの駆動減となるコンデンサトリップユニットCTU、ラ
ツチ付開閉器（16）のチャタリングを防止する為のオン
ディレータイマーＴ、開閉器（17）の投入コイルC3より
構成される。
制御電源投入時は接点Ｔ及び開閉器MC1が閉成してい
るので投入コイルMCが駆動される。通電後は開閉器MC1
が開放し、開閉器MC2は閉成する。なお、通電時は接点T
Rは開放状態にある。制御電源が停電するとしばらくし
て接点TRが閉成し、コンデンサトリップユニットCTUの
コンデンサＣの電圧がトリップコイルMTに印加され、こ
れにより第１図のラッチ付開閉器（16）が開く。
るので投入コイルMCが駆動される。通電後は開閉器MC1
が開放し、開閉器MC2は閉成する。なお、通電時は接点T
Rは開放状態にある。制御電源が停電するとしばらくし
て接点TRが閉成し、コンデンサトリップユニットCTUの
コンデンサＣの電圧がトリップコイルMTに印加され、こ
れにより第１図のラッチ付開閉器（16）が開く。
以上の様に、この発明によれば、残留電圧放電用の抵
抗器を高抵抗器と低抵抗器の両者とし、高抵抗器には無
通電閉型の開閉器、低抵抗器には制御電源停電直後、投
入状態で、ある時限遅れを持つて開放状態となる開閉器
の組み合わせにて構成したので、停電時に、残留電圧を
電池保護電位までは速やかに低下させ、その後緩やかに
低下させることができ、電極触媒の劣化防止や、電極腐
食防止ができる効果を奏する。
抗器を高抵抗器と低抵抗器の両者とし、高抵抗器には無
通電閉型の開閉器、低抵抗器には制御電源停電直後、投
入状態で、ある時限遅れを持つて開放状態となる開閉器
の組み合わせにて構成したので、停電時に、残留電圧を
電池保護電位までは速やかに低下させ、その後緩やかに
低下させることができ、電極触媒の劣化防止や、電極腐
食防止ができる効果を奏する。
第１図はこの発明による燃料電池発電システムの一実施
例を示す回路構成図、第２図はこの発明の一実施例を構
成する開閉器の制御回路の具体例を示す回路図、第３図
はこの発明の一実施例及び従来例による電池電圧経時特
性と、各回路を構成する開閉器、抵抗器の入切状態を示
す図、第４図、第５図は従来の燃料電池発電システムを
示す回路構成図である。 図において、（１）は燃料電池、（９）は無通電開型開
閉器、（10）は残留電圧放電用低抵抗器、（14）は無通
電閉型開閉器、（15）は残留電圧放電用高抵抗器、（1
6）はラッチ付開閉器、（17）は無通電閉型開閉器であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
例を示す回路構成図、第２図はこの発明の一実施例を構
成する開閉器の制御回路の具体例を示す回路図、第３図
はこの発明の一実施例及び従来例による電池電圧経時特
性と、各回路を構成する開閉器、抵抗器の入切状態を示
す図、第４図、第５図は従来の燃料電池発電システムを
示す回路構成図である。 図において、（１）は燃料電池、（９）は無通電開型開
閉器、（10）は残留電圧放電用低抵抗器、（14）は無通
電閉型開閉器、（15）は残留電圧放電用高抵抗器、（1
6）はラッチ付開閉器、（17）は無通電閉型開閉器であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料電池の発電出力を負荷に供給する燃料
電池発電システムにおいて、 上記燃料電池の直流出力端に並列に接続された低抵抗値
及び高抵抗値をもつ燃料電池停止時残留電圧放電用の２
つの抵抗器と、 上記高抵抗値をもつ抵抗器に接続され、該抵抗器を入切
する第１の無通電閉型開閉器と、 上記低抵抗値をもつ抵抗器に接続され、該抵抗器を入切
する無通電開型開閉器と、 上記燃料電池の正極側と上記低抵抗値をもつ抵抗器及び
上記無通電開型開閉器の接続点との間に直列接続された
ラッチ付開閉器及び第２の無通電閉型開閉器と を備えた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 |
|---|---|---|---|
| JP2198021A JPH0821408B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2198021A JPH0821408B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0487157A JPH0487157A (ja) | 1992-03-19 |
| JPH0821408B2 true JPH0821408B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=16384206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2198021A Expired - Lifetime JPH0821408B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821408B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007000546B4 (de) * | 2006-10-24 | 2016-02-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zur Steuerung eines Brennstoffzellensystems |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048503A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP2198021A patent/JPH0821408B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007000546B4 (de) * | 2006-10-24 | 2016-02-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zur Steuerung eines Brennstoffzellensystems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0487157A (ja) | 1992-03-19 |
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