JPH0850902A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH0850902A JPH0850902A JP6185693A JP18569394A JPH0850902A JP H0850902 A JPH0850902 A JP H0850902A JP 6185693 A JP6185693 A JP 6185693A JP 18569394 A JP18569394 A JP 18569394A JP H0850902 A JPH0850902 A JP H0850902A
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- 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
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- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】並列スタック間での逆電圧のやり取りを抑制
し、逆電圧による燃料電池の特性劣化を防止できる燃料
電池発電装置を提供する。 【構成】同一定格の燃料電池スタック２を複数台互いに
直列接続した直列スタック１を複数組備え、この複数組
の直列スタックの出力電流をインバータ４および変圧器
５を介して共通の交流負荷回路に並列に供給する燃料電
池発電装置が、直列スタックそれぞれの両端にその発電
電流の通流方向を順方向として接続されたダイオード８
を備え、このダイオードを介して複数組の直列スタック
１Ａ，１Ｂ等１を互いに並列接続する。
し、逆電圧による燃料電池の特性劣化を防止できる燃料
電池発電装置を提供する。 【構成】同一定格の燃料電池スタック２を複数台互いに
直列接続した直列スタック１を複数組備え、この複数組
の直列スタックの出力電流をインバータ４および変圧器
５を介して共通の交流負荷回路に並列に供給する燃料電
池発電装置が、直列スタックそれぞれの両端にその発電
電流の通流方向を順方向として接続されたダイオード８
を備え、このダイオードを介して複数組の直列スタック
１Ａ，１Ｂ等１を互いに並列接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料電池スタックを
電気的に複数台直列接続した直列スタックを複数台並列
接続することにより大容量化した燃料電池発電装置、こ
とにその直列スタック間に発生する逆電圧の影響を排除
した燃料電池発電装置に関する。
電気的に複数台直列接続した直列スタックを複数台並列
接続することにより大容量化した燃料電池発電装置、こ
とにその直列スタック間に発生する逆電圧の影響を排除
した燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、りん酸型燃料電池においては、
大面積の単位セル数百枚を積層した定格電圧数百Ｖ，定
格電流が数百Ａ程度の燃料電池スタック（以下スタック
と略称する）が知られているが、すでに、定格電圧，定
格電流ともに上記の数倍の高電圧，大容量の発電用の燃
料電池発電装置が求められている。スタックの大容量化
には限界があるため、別体に形成された複数台のスタッ
クを電気的に直列接続した直列スタックとすることによ
り出力電圧を高め、さらに直列スタック複数組を電気的
に並列接続して出力電流を増大する分散化技術により燃
料電池発電装置を大容量化することが試みられている。
大面積の単位セル数百枚を積層した定格電圧数百Ｖ，定
格電流が数百Ａ程度の燃料電池スタック（以下スタック
と略称する）が知られているが、すでに、定格電圧，定
格電流ともに上記の数倍の高電圧，大容量の発電用の燃
料電池発電装置が求められている。スタックの大容量化
には限界があるため、別体に形成された複数台のスタッ
クを電気的に直列接続した直列スタックとすることによ
り出力電圧を高め、さらに直列スタック複数組を電気的
に並列接続して出力電流を増大する分散化技術により燃
料電池発電装置を大容量化することが試みられている。
【０００３】図５は従来の燃料電池発電装置を簡略化し
て示す構成図であり、別体に形成された複数台のスタッ
ク２は、図の場合３台づつ電気的に直列接続され、２組
の直列スタック１Ａ，１Ｂ等１を形成し、さらに２組の
直列スタック１Ａ，１Ｂが互いに並列接続されて分散化
したスタックの集合体からなる燃料電池１０が構成され
る。このように構成された燃料電池１０は開閉器３の接
点を介してインパータ４で交流電力に変換され、さらに
変圧器５で負荷回路に適合した電圧に変換されて外部負
荷に供給される。また、燃料電池１０には複数組の直列
スタック１に並列に電圧バランス用放電抵抗６が接続さ
れ、インパータ４が要求する出力電流が零の無負荷状態
でも電圧バランス用放電抵抗６に一定の放電電流を流す
ことによって直列スタックの開回路電圧を抑制し、複数
の直列スタック１Ａ，１Ｂの発電電圧の差を縮小するよ
う構成される。
て示す構成図であり、別体に形成された複数台のスタッ
ク２は、図の場合３台づつ電気的に直列接続され、２組
の直列スタック１Ａ，１Ｂ等１を形成し、さらに２組の
直列スタック１Ａ，１Ｂが互いに並列接続されて分散化
したスタックの集合体からなる燃料電池１０が構成され
る。このように構成された燃料電池１０は開閉器３の接
点を介してインパータ４で交流電力に変換され、さらに
変圧器５で負荷回路に適合した電圧に変換されて外部負
荷に供給される。また、燃料電池１０には複数組の直列
スタック１に並列に電圧バランス用放電抵抗６が接続さ
れ、インパータ４が要求する出力電流が零の無負荷状態
でも電圧バランス用放電抵抗６に一定の放電電流を流す
ことによって直列スタックの開回路電圧を抑制し、複数
の直列スタック１Ａ，１Ｂの発電電圧の差を縮小するよ
う構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】複数組の直列スタック
を並列接続しようとする場合、各直列スタックの発電性
能を揃えたとしても、電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ）特性の
傾きが大きく、かつ温度依存性を有する燃料電池におい
ては、各直列スタックの出力電圧を同一に保持すること
は困難である。また、別体に形成された個々のスタック
２に供給する燃料ガス量，反応空気量を均等に保持する
ことも難しく、その許容範囲でのばらつきがスタック間
の温度差を誘発するため、複数組の直列スタック間に出
力電圧の差が発生することを回避できない。従って、こ
のような直列スタックを複数組並列に接続すると、電圧
の高い直列スタックの出力電圧と電圧の低い直列スタッ
クの出力電圧との差が逆電圧として電圧の低い直列スタ
ックに印加されることになり、僅かな運転条件の変化に
よって並列スタック１Ａ，１Ｂ間で逆電圧のやり取りが
発生する。
を並列接続しようとする場合、各直列スタックの発電性
能を揃えたとしても、電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ）特性の
傾きが大きく、かつ温度依存性を有する燃料電池におい
ては、各直列スタックの出力電圧を同一に保持すること
は困難である。また、別体に形成された個々のスタック
２に供給する燃料ガス量，反応空気量を均等に保持する
ことも難しく、その許容範囲でのばらつきがスタック間
の温度差を誘発するため、複数組の直列スタック間に出
力電圧の差が発生することを回避できない。従って、こ
のような直列スタックを複数組並列に接続すると、電圧
の高い直列スタックの出力電圧と電圧の低い直列スタッ
クの出力電圧との差が逆電圧として電圧の低い直列スタ
ックに印加されることになり、僅かな運転条件の変化に
よって並列スタック１Ａ，１Ｂ間で逆電圧のやり取りが
発生する。
【０００５】電気化学反応による発電反応を行っている
燃料電池に発電電圧とは逆向きの逆電圧を印加すると、
発電反応とは逆の電気分解に近い現象が発生して燃料電
池の構成材料の劣化が促進され、燃料電池の発電性能，
およびその寿命特性の低下を招くという問題が発生す
る。従来の燃料電池の集合体１０では、電圧バランス用
放電抵抗６を設けて直列スタックの開回路電圧を抑制
し、複数の直列スタック１Ａ，１Ｂの発電電圧の差を縮
小するよう構成されているが、その効果は無負荷領域あ
るいは軽負荷領域に限定され、並列接続を必要とする高
負荷領域では発電電圧の差を縮小できないという問題が
ある。また、負荷の大幅な変化に対応して直列スタック
の並列組数を切り換える制御を行うよう構成された燃料
電池発電装置の場合、切り換え制御に際して大きな逆電
圧が過渡的に発生するという問題があり、このような場
合にも並列スタック間での逆電圧のやり取りを抑制し、
逆電圧による燃料電池の発電性能，およびその寿命特性
の低下を防止できる燃料電池発電装置が求められてい
る。
燃料電池に発電電圧とは逆向きの逆電圧を印加すると、
発電反応とは逆の電気分解に近い現象が発生して燃料電
池の構成材料の劣化が促進され、燃料電池の発電性能，
およびその寿命特性の低下を招くという問題が発生す
る。従来の燃料電池の集合体１０では、電圧バランス用
放電抵抗６を設けて直列スタックの開回路電圧を抑制
し、複数の直列スタック１Ａ，１Ｂの発電電圧の差を縮
小するよう構成されているが、その効果は無負荷領域あ
るいは軽負荷領域に限定され、並列接続を必要とする高
負荷領域では発電電圧の差を縮小できないという問題が
ある。また、負荷の大幅な変化に対応して直列スタック
の並列組数を切り換える制御を行うよう構成された燃料
電池発電装置の場合、切り換え制御に際して大きな逆電
圧が過渡的に発生するという問題があり、このような場
合にも並列スタック間での逆電圧のやり取りを抑制し、
逆電圧による燃料電池の発電性能，およびその寿命特性
の低下を防止できる燃料電池発電装置が求められてい
る。
【０００６】この発明の目的は、並列スタック間での逆
電圧のやり取りを抑制し、逆電圧による燃料電池の発電
性能，およびその寿命特性の低下を防止できる燃料電池
発電装置を提供することにある。
電圧のやり取りを抑制し、逆電圧による燃料電池の発電
性能，およびその寿命特性の低下を防止できる燃料電池
発電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明によれば、同一定格の燃料電池スタック
を複数台互いに直列接続した直列スタックを複数組備
え、この複数組の直列スタックの出力電流をインバータ
および変圧器を介して共通の交流負荷回路に並列に供給
するものにおいて、直列スタックそれぞれの両端にその
発電電流の通流方向を順方向として接続されたダイオー
ドを備え、このダイオードを介して前記複数組の直列ス
タックを互いに並列接続してなるものとする。
めに、この発明によれば、同一定格の燃料電池スタック
を複数台互いに直列接続した直列スタックを複数組備
え、この複数組の直列スタックの出力電流をインバータ
および変圧器を介して共通の交流負荷回路に並列に供給
するものにおいて、直列スタックそれぞれの両端にその
発電電流の通流方向を順方向として接続されたダイオー
ドを備え、このダイオードを介して前記複数組の直列ス
タックを互いに並列接続してなるものとする。
【０００８】ダイオードを備えた直列スタックを開閉器
接点を介して互いに並列接続するよう構成すると良い。
開閉器接点を外部指令を受けて直列スタックの発電状態
を制御する制御回路が発する並列数切り換え信号により
開閉制御するよう構成すると良い。同一定格の燃料電池
スタックを複数台互いに直列接続した直列スタックを複
数組備え、この複数組の直列スタックの出力電流をイン
バータおよび変圧器を介して共通の交流負荷回路に並列
に供給するものにおいて、複数組の直列スタックがそれ
ぞれ専用のインバータおよび変圧器を備え、この変圧器
の出力側で互いに並列接続されてなるものとする。
接点を介して互いに並列接続するよう構成すると良い。
開閉器接点を外部指令を受けて直列スタックの発電状態
を制御する制御回路が発する並列数切り換え信号により
開閉制御するよう構成すると良い。同一定格の燃料電池
スタックを複数台互いに直列接続した直列スタックを複
数組備え、この複数組の直列スタックの出力電流をイン
バータおよび変圧器を介して共通の交流負荷回路に並列
に供給するものにおいて、複数組の直列スタックがそれ
ぞれ専用のインバータおよび変圧器を備え、この変圧器
の出力側で互いに並列接続されてなるものとする。
【０００９】
【作用】互いに並列接続される直列スタックそれぞれに
ダイオードを設けたことにより、発電電圧の低い直列ス
タックに印加される逆電圧をダイオードが阻止し、並列
スタック間での逆電圧のやり取りを抑制する機能が得ら
れる。また、ダイオードを備えた直列スタックを開閉器
接点を介して互いに並列接続するよう構成すれば、開閉
器接点を開閉して並列スタック数を変更する際発生する
逆電圧をダイオードが阻止し、並列スタック間での逆電
圧のやり取りを抑制する機能が得られる。さらに、開閉
器接点を外部指令を受けて直列スタックの発電状態を制
御する制御回路により開閉制御するよう構成すれば、例
えば燃料ガス流量や反応空気流量と開閉接点の切り換え
タイミングとの協調制御が可能となり、並列スタック数
の切り換えによって発生する逆電圧を抑制し、ダイオー
ドの負担電圧を低減する機能が得られる。
ダイオードを設けたことにより、発電電圧の低い直列ス
タックに印加される逆電圧をダイオードが阻止し、並列
スタック間での逆電圧のやり取りを抑制する機能が得ら
れる。また、ダイオードを備えた直列スタックを開閉器
接点を介して互いに並列接続するよう構成すれば、開閉
器接点を開閉して並列スタック数を変更する際発生する
逆電圧をダイオードが阻止し、並列スタック間での逆電
圧のやり取りを抑制する機能が得られる。さらに、開閉
器接点を外部指令を受けて直列スタックの発電状態を制
御する制御回路により開閉制御するよう構成すれば、例
えば燃料ガス流量や反応空気流量と開閉接点の切り換え
タイミングとの協調制御が可能となり、並列スタック数
の切り換えによって発生する逆電圧を抑制し、ダイオー
ドの負担電圧を低減する機能が得られる。
【００１０】一方、複数組の直列スタックをそれぞれ専
用のインバータおよび変圧器を介して変圧器の出力側で
互いに並列接続するよう構成すれば、複数組の直列スタ
ックがそれぞれ独立の発電系統を形成することになり、
互いに逆電圧のやり取りを行うことなく共通の負荷回路
に並列に電力を供給する機能が得られる。
用のインバータおよび変圧器を介して変圧器の出力側で
互いに並列接続するよう構成すれば、複数組の直列スタ
ックがそれぞれ独立の発電系統を形成することになり、
互いに逆電圧のやり取りを行うことなく共通の負荷回路
に並列に電力を供給する機能が得られる。
【００１１】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置を簡略
化して示す構成図であり、従来例と同じ参照符号を付け
た部材は従来例のそれと同じ機能をもつので、その説明
を省略する。図において、別体に形成された複数台のス
タック２は、図の場合３台づつ電気的に直列接続され、
２組の直列スタック１Ａ，１Ｂ等１を形成し、直列スタ
ック１Ａ，１Ｂ等１の両端には発電電流の通流が可能な
容量のダイオード８が接続され、このダイオード８を介
して２組の直列スタック１Ａ，１Ｂが互いに並列接続さ
れて分散化したスタックの集合体からなる燃料電池１１
が構成される。このように構成された燃料電池１１は開
閉器３の接点を介してインパータ４で交流電力に変換さ
れ、さらに変圧器５で負荷回路に適合した電圧に変換さ
れて外部負荷に供給される。
図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置を簡略
化して示す構成図であり、従来例と同じ参照符号を付け
た部材は従来例のそれと同じ機能をもつので、その説明
を省略する。図において、別体に形成された複数台のス
タック２は、図の場合３台づつ電気的に直列接続され、
２組の直列スタック１Ａ，１Ｂ等１を形成し、直列スタ
ック１Ａ，１Ｂ等１の両端には発電電流の通流が可能な
容量のダイオード８が接続され、このダイオード８を介
して２組の直列スタック１Ａ，１Ｂが互いに並列接続さ
れて分散化したスタックの集合体からなる燃料電池１１
が構成される。このように構成された燃料電池１１は開
閉器３の接点を介してインパータ４で交流電力に変換さ
れ、さらに変圧器５で負荷回路に適合した電圧に変換さ
れて外部負荷に供給される。
【００１２】このように構成された燃料電池発電装置が
定常運転中、例えば直列スタック１Ａの発電電圧が直列
スタック１Ｂのそれより高くなった場合、その電圧差が
逆電圧となって直列スタック１Ｂに印加されることを直
列スタック１Ｂ側に直列接続されたダイオードの逆耐電
圧によって阻止する機能が得られる。従って、並列スタ
ック相互間で発電電圧が変動しても、並列スタック間で
の逆電圧のやり取りをダイオードによって抑制すること
が可能となり、直列スタック１に逆電圧が印加されるこ
とによって燃料電池構成材料に生ずる損傷を回避し、発
電性能の低下や寿命特性の低下防止できる利点が得られ
る。
定常運転中、例えば直列スタック１Ａの発電電圧が直列
スタック１Ｂのそれより高くなった場合、その電圧差が
逆電圧となって直列スタック１Ｂに印加されることを直
列スタック１Ｂ側に直列接続されたダイオードの逆耐電
圧によって阻止する機能が得られる。従って、並列スタ
ック相互間で発電電圧が変動しても、並列スタック間で
の逆電圧のやり取りをダイオードによって抑制すること
が可能となり、直列スタック１に逆電圧が印加されるこ
とによって燃料電池構成材料に生ずる損傷を回避し、発
電性能の低下や寿命特性の低下防止できる利点が得られ
る。
【００１３】図２はこの発明の異なる実施例になる燃料
電池発電装置を簡略化して示す構成図であり、ダイオー
ド８を備えた複数組の直列スタック１Ａ，１Ｂ等１を開
閉器接点９Ａ，９Ｂ等９を介して互いに並列接続するよ
う構成した点が前述の実施例と異なっている。また、開
閉器接点９Ａ，９Ｂ等９の開閉は制御回路１２が外部指
令を受けて発する並列数切換指令１２Ｓにより、軽負荷
領域では先ず開閉接点９Ａを閉じて直列スタック１Ａを
運転し、高負荷状態ではさらに開閉接点９Ｂを閉じて直
列スタック１Ｂを並列運転することにより、総合的熱効
率の高い発電運転が行われる。
電池発電装置を簡略化して示す構成図であり、ダイオー
ド８を備えた複数組の直列スタック１Ａ，１Ｂ等１を開
閉器接点９Ａ，９Ｂ等９を介して互いに並列接続するよ
う構成した点が前述の実施例と異なっている。また、開
閉器接点９Ａ，９Ｂ等９の開閉は制御回路１２が外部指
令を受けて発する並列数切換指令１２Ｓにより、軽負荷
領域では先ず開閉接点９Ａを閉じて直列スタック１Ａを
運転し、高負荷状態ではさらに開閉接点９Ｂを閉じて直
列スタック１Ｂを並列運転することにより、総合的熱効
率の高い発電運転が行われる。
【００１４】図３は異なる実施例になる燃料電池発電装
置における二つの直列スタックの電圧−電流特性線図で
ある。図において、直列スタック１Ａが出力電流１００
％を保持して単独運転中、開閉器接点９Ｂを閉じて直列
スタック１Ａおよび１Ｂが出力電流５０％づつを分担す
る並列運転に切り換えようとする場合、電圧−電流特性
曲線が垂下特性を示すことにより、切り換えの瞬間直列
スタック１Ａの発電電圧はＶ100AからＶ50A に上昇し、
直列スタック１Ｂの発電電圧はＶ0BからＶ50Bに降下す
るため、両直列スタック間には最大Ｖ0B−Ｖ100Aなる電
圧差が発生する。異なる実施例の場合、直列スタック１
がダイオード８を備えることにより、この大きな電圧差
が電圧の低い直列スタック１Ａに印加されることを防止
できるとともに、両直列スタックの発電電流が５０％値
に向けて互いに逆向きに変化する過程で比較的短時間の
うちに発電電圧をＶ50A ，Ｖ50B に収斂させることにな
り、並列運転数の切り換え時に生ずる逆電圧の影響を排
除し、これに起因する発電特性の低下を防止できる利点
が得られる。また、発電電圧がＶ50A ，Ｖ50B に収斂し
た後に残る両直列スタックの電圧差ΔＶ50も発電電圧の
低い直列スタック１Ｂに直列接続されたダイオードによ
って直列スタック１Ｂへの印加が阻止され、逆電圧によ
るスタックの特性劣化を防止することができる。
置における二つの直列スタックの電圧−電流特性線図で
ある。図において、直列スタック１Ａが出力電流１００
％を保持して単独運転中、開閉器接点９Ｂを閉じて直列
スタック１Ａおよび１Ｂが出力電流５０％づつを分担す
る並列運転に切り換えようとする場合、電圧−電流特性
曲線が垂下特性を示すことにより、切り換えの瞬間直列
スタック１Ａの発電電圧はＶ100AからＶ50A に上昇し、
直列スタック１Ｂの発電電圧はＶ0BからＶ50Bに降下す
るため、両直列スタック間には最大Ｖ0B−Ｖ100Aなる電
圧差が発生する。異なる実施例の場合、直列スタック１
がダイオード８を備えることにより、この大きな電圧差
が電圧の低い直列スタック１Ａに印加されることを防止
できるとともに、両直列スタックの発電電流が５０％値
に向けて互いに逆向きに変化する過程で比較的短時間の
うちに発電電圧をＶ50A ，Ｖ50B に収斂させることにな
り、並列運転数の切り換え時に生ずる逆電圧の影響を排
除し、これに起因する発電特性の低下を防止できる利点
が得られる。また、発電電圧がＶ50A ，Ｖ50B に収斂し
た後に残る両直列スタックの電圧差ΔＶ50も発電電圧の
低い直列スタック１Ｂに直列接続されたダイオードによ
って直列スタック１Ｂへの印加が阻止され、逆電圧によ
るスタックの特性劣化を防止することができる。
【００１５】なお、燃料電池発電装置に直列スタックそ
れぞれの発電電圧および発電電流を検出する電圧検出器
１３および電流検出器１４を設け、制御回路１２が例え
ば図３に示すＶ−Ｉ特性曲線を基準値として外部指令に
対応して決まる設定値を選択し、この設定値と検出電圧
値または検出電流値とが一致するよう各スタックに供給
する反応ガス流量の制御を行うとともに、検出値が外部
指令の要求値と一致した時点で開閉器接点９の開閉を行
うよう構成すれば、直列スタック相互の発電電圧の差Ｖ
0B−Ｖ100Aとその持続時間，またはΔＶ50を常時最小限
度に抑制することが可能であり、ダイオードの負担電圧
を低減し、ダイオードを設けることによる装置の大型化
およびコスト上昇を抑制する効果が得られる。
れぞれの発電電圧および発電電流を検出する電圧検出器
１３および電流検出器１４を設け、制御回路１２が例え
ば図３に示すＶ−Ｉ特性曲線を基準値として外部指令に
対応して決まる設定値を選択し、この設定値と検出電圧
値または検出電流値とが一致するよう各スタックに供給
する反応ガス流量の制御を行うとともに、検出値が外部
指令の要求値と一致した時点で開閉器接点９の開閉を行
うよう構成すれば、直列スタック相互の発電電圧の差Ｖ
0B−Ｖ100Aとその持続時間，またはΔＶ50を常時最小限
度に抑制することが可能であり、ダイオードの負担電圧
を低減し、ダイオードを設けることによる装置の大型化
およびコスト上昇を抑制する効果が得られる。
【００１６】図４はこの発明の他の実施例になる燃料電
池発電装置を簡略化して示す構成図であり、複数組の直
列スタック１Ａ，１Ｂ等１を開閉器２３を介してそれぞ
れ専用のインバータ２４に接続し、その出力交流電圧を
それぞれ変圧器２５によって負荷回路に適合した電圧に
変換し、変圧器の出力側の接続部２６で互いに並列接続
するよう構成した点が前述の各実施例と異なっている。
このように構成することにより、複数組の直列スタック
１Ａ，１Ｂ等１がそれぞれ独立の電力系統を形成するこ
とになり、並列スタック間での逆電圧のやり取りを防止
できるとともに、インバータ２４が並列スタック間の電
圧差を零に補正した一定電圧の交流電力として出力する
ので、各並列スタックの出力電力を均等化できる利点が
得られる。
池発電装置を簡略化して示す構成図であり、複数組の直
列スタック１Ａ，１Ｂ等１を開閉器２３を介してそれぞ
れ専用のインバータ２４に接続し、その出力交流電圧を
それぞれ変圧器２５によって負荷回路に適合した電圧に
変換し、変圧器の出力側の接続部２６で互いに並列接続
するよう構成した点が前述の各実施例と異なっている。
このように構成することにより、複数組の直列スタック
１Ａ，１Ｂ等１がそれぞれ独立の電力系統を形成するこ
とになり、並列スタック間での逆電圧のやり取りを防止
できるとともに、インバータ２４が並列スタック間の電
圧差を零に補正した一定電圧の交流電力として出力する
ので、各並列スタックの出力電力を均等化できる利点が
得られる。
【００１７】
【発明の効果】この発明は前述のように、互いに並列接
続される直列スタックそれぞれの両端にダイオードを設
けるよう構成した、その結果、発電電圧の低い直列スタ
ックに印加される逆電圧をこれに直列接続したダイオー
ドが阻止し、並列スタック間での逆電圧のやり取りを抑
制できるので、従来技術の問題点が排除され、直列スタ
ックを並列接続することによる発電性能の低下がなく寿
命特性の優れた燃料電池発電装置を提供することができ
る。
続される直列スタックそれぞれの両端にダイオードを設
けるよう構成した、その結果、発電電圧の低い直列スタ
ックに印加される逆電圧をこれに直列接続したダイオー
ドが阻止し、並列スタック間での逆電圧のやり取りを抑
制できるので、従来技術の問題点が排除され、直列スタ
ックを並列接続することによる発電性能の低下がなく寿
命特性の優れた燃料電池発電装置を提供することができ
る。
【００１８】また、ダイオードを備えた直列スタックを
開閉器接点を介して互いに並列接続するよう構成すれ
ば、開閉器接点を開閉して並列スタック数を変更する際
発生する逆電圧をダイオードが阻止し、並列スタック間
での逆電圧のやり取りを抑制できるので、逆電圧による
燃料電池の特性劣化を抑制した状態で、負荷が要求する
電力に対応して並列スタック台数を切り換え、熱効率の
高い経済運転を行える燃料電池発電装置を提供すること
ができる。
開閉器接点を介して互いに並列接続するよう構成すれ
ば、開閉器接点を開閉して並列スタック数を変更する際
発生する逆電圧をダイオードが阻止し、並列スタック間
での逆電圧のやり取りを抑制できるので、逆電圧による
燃料電池の特性劣化を抑制した状態で、負荷が要求する
電力に対応して並列スタック台数を切り換え、熱効率の
高い経済運転を行える燃料電池発電装置を提供すること
ができる。
【００１９】さらに、複数組の直列スタックをそれぞれ
専用のインバータおよび変圧器を介して変圧器の出力側
で互いに並列接続するよう構成すれば、複数組の直列ス
タックがそれぞれ独立の電力系統を形成することにな
り、互いに逆電圧のやり取りを行うことなく各直列スタ
ックから負荷回路に均等に電力を供給できる利点が得ら
れる。
専用のインバータおよび変圧器を介して変圧器の出力側
で互いに並列接続するよう構成すれば、複数組の直列ス
タックがそれぞれ独立の電力系統を形成することにな
り、互いに逆電圧のやり取りを行うことなく各直列スタ
ックから負荷回路に均等に電力を供給できる利点が得ら
れる。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置を簡
略化して示す構成図
略化して示す構成図
【図２】この発明の異なる実施例になる燃料電池発電装
置を簡略化して示す構成図
置を簡略化して示す構成図
【図３】異なる実施例になる燃料電池発電装置における
二つの直列スタックの電圧−電流特性線図
二つの直列スタックの電圧−電流特性線図
【図４】この発明の他の実施例になる燃料電池発電装置
を簡略化して示す構成図
を簡略化して示す構成図
【図５】従来の燃料電池発電装置を簡略化して示す構成
図
図
１ 直列スタック（１Ａ，１Ｂ） ２ 燃料電池スタック（スタック） ３ 開閉器 ４ インバータ ５ 変圧器 ６ 電圧バランス用放電抵抗 ８ ダイオード ９ 開閉器接点（９Ａ，９Ｂ） １０ 燃料電池（スタックの集合体） １１ 燃料電池（スタックの集合体） １２ 制御回路 １２Ｆ 反応ガス流量制御指令 １２Ｓ 並列数切換指令 １３ 電圧検出器 １４ 電流検出器 ２３ 開閉器 ２４ インバータ ２５ 変圧器 ２６ 接続部
Claims (4)
- 【請求項１】同一定格の燃料電池スタックを複数台互い
に直列接続した直列スタックを複数組備え、この複数組
の直列スタックの出力電流をインバータおよび変圧器を
介して共通の交流負荷回路に並列に供給するものにおい
て、直列スタックそれぞれの両端にその発電電流の通流
方向を順方向として接続されたダイオードを備え、この
ダイオードを介して前記複数組の直列スタックを互いに
並列接続してなることを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項２】ダイオードを備えた直列スタックが開閉器
接点を介して互いに並列接続されてなることを特徴とす
る請求項１記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項３】開閉器接点が外部指令を受けて直列スタッ
クの発電状態を制御する制御回路が発する並列数切り換
え信号により開閉制御されてなることを特徴とする請求
項２記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項４】同一定格の燃料電池スタックを複数台互い
に直列接続した直列スタックを複数組備え、この複数組
の直列スタックの出力電流をインバータおよび変圧器を
介して共通の交流負荷回路に並列に供給するものにおい
て、複数組の直列スタックがそれぞれ専用のインバータ
および変圧器を備え、この変圧器の出力側で互いに並列
接続されてなることを特徴とする燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6185693A JPH0850902A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6185693A JPH0850902A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850902A true JPH0850902A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16175216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6185693A Pending JPH0850902A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850902A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999067869A1 (de) * | 1998-06-23 | 1999-12-29 | Xcellsis Gmbh | Schaltungsanordnung für ein brennstoffzellenverbundsystem |
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-
1994
- 1994-08-08 JP JP6185693A patent/JPH0850902A/ja active Pending
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