JPS61233975A - 燃料電池の運転制御装置 - Google Patents

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】 【発明の属する技術分野】

本発明は燃料電池を運転制御、とくに電池の起動時や負
荷急断時に゛酸化剤電極に劣化を生じないように電池を
保護するとともに電池の温度を制御するように運転制御
する装置に関する。

【従来技術とその問題点】

燃料電池とくに最近の大容量発電装置として用いられる
実用的なりん酸形燃料電池においては、天然ガスを改質
した水素と炭酸ガスとを含むいわゆる改質ガスが燃料ガ
スとして用いられる。一方、酸化剤ガスとしては純粋な
酸素より無限にある空気を利用するが有利であるが、空
気を酸化剤ガスとして用いると、これに付随して若干の
技術的問題が派生しやすい、この問題は空気中に反応ガ
スとして有効な酸素のほかに発電作用に貢献しない非反
応性の窒素が多量に含まれていることに起因する。電極
の性能とくにその活性が同じであると、酸化剤ガス中の
非反応性ガス成分が多くなればなるほど当然発電能力が
低下することになるから、所定の大きさの燃料電池から
充分な発電出力を得るには電池の運転温度や運転圧力を
上げてやらねばならない、しかし、電池の温度や圧力を
ある経済限度以上に上げることはできないから、電極の
性能とくにその触媒性能を上げやることがどうしても必
要になって来る。非常に活性の高い電極とくに触媒電極
は高温、高圧下で劣化や損傷を受けやすい、空気は反応
ガスとしての酸素を２０％強しか含まないから、酸化剤
電極には燃料電極に対するよりも高い電橋活性が要求さ
れ２）その反面種々の要因によって劣化を受けやすい。 本件出願人は、この酸化剤電極が劣化しやすい問題点を
解決する上で電池電圧を常にある許容限度１例えば単電
池あたり０．８ｖの限度以下に管理することが非常に有
効であることを見出し、その具体的手段として燃料電池
に適度の最低限の負荷。 例えばダミー負荷をかけることを提寓したしかし、電池
電圧をこの許容限度に保つために最低限必要な負荷は、
燃料電池の内部抵抗が低くその電圧・電流の降下特性が
なだらかなこともあって、全負荷の１５〜２０％程度が
必要なことがわかった。また酸化剤電極に過電位が発生
しやすいのは、燃料電池の起動時やその負荷の急断時で
あって、電池の実負荷がまだ取れないか実負荷がなくな
った時であるから、最低限の負荷としてダミー負荷を掛
けねばならなくなることが多い、かがる、ダミー負荷は
ふつうは比較的短時間でよいとはいえ、当然燃料電池発
電の総合効率を下げることになり経済上からも設備上か
らも思わしくない。

【発明の目的】

本発明の目的は燃料電池の酸化剤電極の活性低下ないし
は劣化に対する保護をより合理的にすることができるよ
うに燃料電池の運転間ｍ装置を改良することにある。

【発明の要点】

本発明は酸化剤電極に対する保護がとくに必要な時期が
燃料電池の起動時やその負荷の急断時であることに着目
して、かかる時期に燃料電池本体の方で要求される電池
の予熱や電池内の反応ガスの急速消費の目的に保護手段
を有効利用することに成功したものである。すなわち、
本発明においては燃料電池の運転制御装置に燃料電池の
発生電圧を検出する電池電圧検出手段と、燃料電池の電
池積層体内に組み込まれた加熱手段と、前記電池電圧検
出手段から電圧検出値を受け該値が所定の許容限度値を
越えたとき電池電圧を該許容限度値内に抑制するための
制御目標値を設定して電圧抑制指令を発する電圧抑制指
令手段と、該電圧抑制指令手段からの指令に基づき燃料
電池から電流を抽出して該抽出電流により前記加熱手段
を電熱的に加熱するとともに該加熱電流を前記制御目標
値に基づいて制御することにより電池電圧を前記許容限
度内に抑制する電池電圧抑制手段とを具備させることに
より、前述の目的を達成する。 燃料電池を起動させるに当たって、従来はまず電池の内
部温度が所定値１例えば１３０℃程度まで上がるように
予熱をしてやった上で、電池内に封入されていた窒素な
どの不活性ガスを反応ガスに置換する。ついで、この導
入された反応ガスによる発電作用に伴う内部発熱を利用
しながら電池温度をさらに高め、所定温度例えば１５０
℃になった時点で始めて電池に実負荷を掛は始める。予
熱開始からこの給電開始までの起動時間は従来少なくと
も３０分程度以上を要じていた。これはあまり早い時期
に反応ガスを電池に導入すると酸化剤電極に劣化を起こ
すおそれがあり、またあまり急激に電池温度を上昇させ
ると電池内の温度が不均一になって電池を劣化させやす
いからである。上記の構成からもわかるように本発明装
置を実施すれば酸化剤電極がその活性低下や劣化から保
護されるので反応ガスの導入時期を早めることができ、
かつそれ以後の電池電流を電池の予熱にを効利用するこ
とができる。この予熱に際しては、電池積層体内の両端
部の温度上昇が中央部のそれよりも遅れやすいので、本
発明装置中の加熱手段はこの両端部に施してやるのが有
利である。この加熱手段は電熱式であるので制御しゃす
く連応性が高い。 従って加熱手段は間接式であってもよいが、それよりは
直熱式の電熱体である方が望ましい、また、単に本発明
装置を過電圧に基づく酸化剤電極の劣化防止の目的に実
施するのであれば、電池電圧抑制手段に与える制御目標
値は電圧目標値であってもよいが、加熱手段に与える加
熱電流を制御する見地からは、目標値を電流目標値の形
で与えてやる方が望ましい、この電流目標値は電池固有
の電圧・電流特性と電池電圧に対する許容限度値から決
めることができる。 一方、電池負荷の急断時には燃料電池内の余剰反応ガス
をできるだけ早く電池外に排出するのが、とくに酸化剤
電極の劣化を防止する上で望ましい。 このため、反応ガス供給系からの導入弁を供給系が許容
する限度内でできるだけ早期に閉じるとともに、電池内
の残留反応ガスを窒素などの不活性ガスで置換する手段
をとる。しかし、導入弁を直ちに閉じることは、供給系
に対して悪影響を及ぼすおそれがあり、また負荷が瞬断
である場合も多いのでガス置換を負荷急断後直ちに行な
うことも問題がある。一方、電池内で生じる過電圧の発
生は反応ガス系の応動速度に比べて温かに早く、かかる
過電圧の発生防止の上で本発明装置は非常に有効に働く
、また、本発明装置は反応ガスを消費しながら電池電圧
を制限するのであるから、電池内の余剰ないしは残存反
応ガスを早期にかつ完全に消費して、不活性ガスによる
置換を促進する役目を果たす、また、この負荷急断時に
は電池の発電作用の急速な低下にともなって、その内部
温度が急速に低下して温度分布の不均一によって電池性
能を劣化させやすいので、なんらかの手段で電池を加熱
しながら漸次温度低下させてやる必要がある。かかる際
に本発明装置は反応ガスを消費しながら電池の内部発熱
を暫く持続させ、かつ加熱手段により電池の保温を行な
うから、電池温度の急低下を防止し内部温度の不均一化
を避ける上でも有効である。 上記以外の本発明の有利な実施態様については次項で述
べるとおりである。

【発明の実施例】

以下、図を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明す
る。 第１図は本発明による燃料電池の運転制御装置の実施例
を燃料電池ｌおよび負荷６とともに示すものである０図
の左側に示された燃料電池ｌは多数の゛単電池２を積層
した電池積層体１ａとしてなり、その発電出力を取り出
すために導出された１対の電池端子Ｐ、Ｎが示されてい
るが、電池１に付属する反応ガス系は簡略化のため一切
省かれている。 一方、この発電出力を本発明装置を介して受ける図の右
側に示された負荷６には、その−例としてサイリスク式
の電池からの直流出力を交流出力に変換する電力変換器
７と簡略にブロックで示された交流系統８とが示されて
いる。もちろんこの交流系統８には交流負荷やそれに対
する送配電線および付属の開閉器類が含まれうるが、本
発明についてはその中で燃料電池に給電指令ｐｓを発す
る管制装置が重要である。 本発明装置には、まず上記の電池端子Ｐ、Ｎ間の電池電
圧を例えば抵抗１１．１２で分圧して、電池電圧の検出
値ＶＣを発する電池電圧検出手段１０が含まれる。加熱
手段２０はこの実施例では電池積層体１ａの図では上下
の両端に配置されており、その電池ｌへの組み込み構造
例が第３図に示されている。 図示のように、燃料電橋２ａ＋酸化剤電１ｉ２ｂおよび
両者間の電解質層２Ｃからなる単電池２は、相互間に導
電性のセパレータ板３を介して図の上下方向に多数個積
層かつ直列接続されている。単電池２の相互間にはセパ
レータ板３のほかに要所に金属製の熱交換板４も挿入さ
れており、この熱交換板４は水などの熱媒が必要に応じ
て通流される熱媒通路４ａをそれぞれ備えている。前述
の電池端子Ｐ。 Ｎは上述の単電池の積層構造を挟むように配された１対
の集電板からそれぞれ導出され、これらの集電板をさら
にその外側から挟むように上下の加熱手段２０ａ　、　
２０ｂが配されている。これらの複合積層構造はその上
下に設けられた１対の締結板５ａ、５ａと両締結板を連
絡する４本の締結ポル）５ｂを備えたｍ結手段５によっ
て一体化されている。上下の加熱手段２０ａ、　２０ｂ
は、この実施例ではそれぞれ加熱板２１とその加熱孔２
１ａに電気絶縁を介してそれぞれ挿入されたシーズワイ
ヤなどの複数個の電熱体２２を備える０図からもわかる
ように、上述の複合積層構造体中の電池の発電作用に伴
う発熱源の中心はその中央部であって、両端部の温度は
この中央部よりも低温になり勝ちであるから、加熱手段
２０をこの両端部に組み込むのが温度分布の均一化に有
利である。しかし、電池の起動時の予熱を早めるにはむ
しろ中央部に組み込むのが有利なこともある。また電熱
体２２を電池積層体ｌａ内に組み込んでしまう必要が必
ずしもあるわけでなく、別置の熱媒の加熱槽に設けるこ
とでもよい、この加熱槽で加熱された熱媒を加熱板２１
や熱交換板４に送ることもできるし、運転状況に応じて
逆に冷たい熱媒を送って両板４，２１を冷却することも
できるからである。 第１図の左下側に示された電圧抑制指令手段３０は、前
述の電池電圧検出手段１０からの電池電圧検出値ＶＣな
どを受けて制御目標値Ｖａを発する。この制御目標値Ｖ
ａには電池電圧ＶＣに対する目標値Ｖ　Ｃａ　＋電池か
らその電圧抑制のために抽出すべき抽出電流■Ｅに対す
る目標値ｒＥａなどが含まれ得るが、図ではこれらが制
御目標値Ｖａで代表されている。また、これらの目標値
Ｖａを決めろには、前の電池電圧ＶＣのほかに電池の内
部温度などの情報が必要となることが多いが、これらの
情報を代表する電池電圧ＶＣと前述の交流系統８の管制
装置からの給電指令ＳＰのみが入力として示されている
。これらの入力から目標値Ｖａの出力を設定するには、
電圧抑制指令手段３０は電子回路で構成してもよいが、
小形の電子計算機を利用する方が望ましい、従って、こ
の電圧抑制指令手段による目標値設定のプロセスはかな
り複雑となりうるが、その主流となる設定プロセスの考
え方を簡単に説明すると次のとおりである。 電池電圧ＶＣに対する目標値は、まず保護すべき酸化側
電極のもつ電位に対して許容できる上限値。 例えば単電池あたり０．８Ｖに設定される。しかし、電
池電圧ＶＣは一般にはこの許容上限値と同じではなく、
電池電流や電池の内部温度の関数である燃料電極電位の
影響を受ける。さらには、燃料、＃１化剤両電極に与え
られている反応ガスやその中の不純物の濃度によっても
左右されることがありうる。従って、電池電圧ＶＣに対
する目標値は最も単純には酸化剤電極電位に対する許容
上限値であるが、保護に必要な範囲でこれらの影響を考
慮して設定される。この設定の基礎となる上述の許容上
限値は、給電指令ｐｓの径路を経て前述の管制装置から
電圧抑制指令手段３０に図示のように与えてやるのが望
ましい。 抽出電流ＩＨに対する目標値は、基本的には前のように
して設定された電池電圧ＶＣに対する目標値と燃料電池
のもつ固存の電圧・電流特性とから設定される。後者の
いわゆる電池がもつＶｌ特性は厳密には温度の関数でも
あるから、これらの目標値を電池の内部温度を考慮して
設定してやるのが望ましい、またこの抽出電流ＩＥが加
熱手段２０に対する加熱電流Ｉｌｌの源泉であるから、
加熱手段２ｏの温度を考慮して目標値を決めるのが望ま
しい、また、この加熱手段２０に持たせたい温度の値は
、電池の起動時と電池負荷の急所時とで異なって来るが
ら、運転モードに応じた加熱手段２ｏに対する温度目標
値と、加熱手段２０の現在温度とを考慮して抽出電流ｒ
Ｅを設定するのがより合理的である。いずれにせよ、上
記のような目標設定のプロセスは、電圧抑制指令手段３
０に計算機を用いれば、保護に対する考え方に基づいて
公知の手段の組合わせでそのソフトウェアとして組み込
むことができる。 電圧抑制指令手段３ｏから制御目標値Ｖａを受けるこの
実施例における電池電圧抑制手段４ｏは、電流検出器４
１．４２からなる実際値検出手段と、第２図に具体構成
例が示された制御回路５０と６０番台の符号を付された
電流制御手段６０とからなる。この電池電圧抑制手段４
０の機能は、電池電圧ＶＣの値を電圧抑制指令手段３０
がら与えられたその目標値ＶＣａ以内に制限することに
あり、その構成を電圧制御形にすることがもちろん可能
なのであるが、公知のように電流制御形に構成した方が
制御が容易でかつ確実であるため、この実施例において
は、その制御の主体がｔ流目標値に基づいて動作するよ
うに構成され、電流制御を介して電池電圧抑制の機能を
果たしている。 まず主回路側の電流制御手段６ｏの方がら構成を説明す
る。その中心は電流制御面ＪＩＩ６１であって、制御回
路５０から制御信号Ｃ３を受け、一方の電池端子Ｐから
電流抽出用スイッチ６３を介して抽出される抽出電流Ｉ
Ｅの大きさを制御する。該電流制御回路６１はその枠内
に示されたようにトランジスタあるいはサイリスクで構
成され、電流制御素子として後者が用いられるときには
ゲート点弧回路６１ａが付属される。抽出ｉｉ流１Ｂは
この電流制御回路６１から抽出電流検出器４１を流れた
後に加熱手段２０とダミー抵抗６２とに分流した後に他
方の電池端子Ｎに帰る。電池電圧ＶＣの抑制のため電池
から引き抜くべき抽出電流１Ｂの値と運転条件に合った
加熱手段２０への加熱電流ＩＨの値とは一般には異なる
ので、ダミー抵抗６２の抵抗値と加熱手段２０のもつ抵
抗値との比で抽出電流■Ｅを配分するわけである。もち
ろん、図示されていないが、ダミー抵抗６２の抵抗値を
起動や負荷急所などの運転モードに応じてスイッチ類で
切換えるようにするのが存利である。 前述の電流抽出スイッチ６３は制御回路５ｏがらの電流
抽出指令ＵＳをその操作器６３ａに受けてそれに応じて
オンされる。その右側に示された負荷スイッチ６４は電
池電流を負荷６に導くためのもので、同様に制御回路５
ｏがらの負荷指令ＬＳを受けたときその操作器６４ａに
よってオンされる。なお、ダイオード６５は電池電流を
電流抽出スイッチ６３がら負荷スイ゛ツチ６４の方に切
換えたいとき、その切換動作を助けるためのものである
。また、主回路中の負荷回路に挿入された電流検出器４
２は負荷電流ＩＬを検出・するためのものである。 制御回路５０については、その詳細が第２図に示−され
ているので、これを参照しながら説明する。 同図の左側に示された比較器５１と差動増幅器５２はそ
れぞれその入力の一方に目標値を他方に実際値を受ける
。電池電圧の実際値ＶＣとその目標値ＶＣａを受ける比
較器５１は前者が後者を越えたとき、インバータ５１ａ
によるその反転出力によりその右側のトランジスタ５４
を制御して、前述の電流抽出スイッチ６３をオンさせる
抽出指令ＥＳを発しさせる。 電池電圧目標値ＶＣａがこの実施例で単に抽出電流のオ
ンオフ制御に用いられているのは、電池電圧抑制手段４
０が電流制御に構成されているために過ぎない、なお、
負荷スイッチ６４をオンオフ制御する負荷指令ＬＳの方
は、給電指令ｓｐに基づいて電圧抑制指令手段３０の方
から発しられる負荷指令ＬＳをその−まま伝達すること
でよいので、図では単なる接続線で示されているが、信
号増幅器を適宜挿入してもよいことはもちろんである。 抽出電流の実際値ＩＥとその目標値ＩＥａとを受ける差
動増幅器５２は電池電圧抑制手段能の中／Ｃ，、であう
、　　　　　で、両値の差である制御偏差信号をその右
側に示された制御トランジスタ５５のベースに与えて、
電流制御回路６１を制御するためのアナログ値の制御信
号ＣＳを発しさせる。差動増幅器５２と制御トランジス
タ５５との間には、電流制御系のもつ動特性に応じた公
知のＰＩＤ要素をもった１１節器回路がふつう必要であ
るが、図では制御トランジスタ５５に対するベース抵抗
５２ａによって代表的に示されている。下方に示された
差動増幅器５３は負荷電流の実際値ＩＬをその一方の入
力に受けるが、その動作は電池に負荷が掛かっている時
に限るべきであるから、その実際値ＩＬの入力側には負
荷指令ＬＳと連動されるアナログスイッチ５３ｂが挿入
されている。 差動増幅器５３の他方の人力は図示のように接地されて
おり、従って単なる増幅器としてただし前の差動増幅器
５２とは差動に働く増幅器として機能する。この増幅器
５３の出力は同様にベース抵抗として示された調節器回
路などを経て制御トランジスタ５５に与えられる。また
、この増幅器５３の他方の入力は接地するかわりに、図
でｉ！ｌで示されたように前と同様に目標値を人力する
ようにし・この目標値を前の電圧抑制指令手段３０に設
定させてもよい。 制御トランジスタ５５は、その右側に鎖線で示された同
様な制御トランジスタ５６．５７等を複数個設けて、第
３図の上下の加熱手段２０ａ、２０ｂ内の複数個の電熱
体２２をそれぞれ別個に制御して電池内の温度分布の均
一化を図ることができる。これらの制御トランジスタ５
５〜５７は、ベースには共通の信号を受けるが、例えば
そのコレクタ抵抗５５ａ〜５７ａを調整することによっ
て、各電熱体２２に応じた制御信号Ｃ３ｉ（ｉ　＝　１
　”ｍ　）を出力する。 つぎに、以上のように構成された本発明装置の運転制御
動作を説明する。 燃料電池の起動に当たっては、まず交流系統８内の管制
装置から目標値設定の基礎となる酸化剤電極電位に対す
る最大許容値を電圧抑制指令手段３０に与えて電池電圧
ＶＣと抽出電流！Ｅに対する目標値を設定させ、電池電
圧抑制手段４０の制御回路に制御目標値Ｖａとして与え
させる。同時に燃料電池１内の熱交換板４に温かい熱媒
を通流させて電池積層体１ａをウオームアツプさせ〜つ
いで燃料ガスさらに酸化剤ガスを逐次電池１に導入して
それまで内部に封入されていた不活性ガスと置換させる
。 置換が進むとともに電池電圧ＶＣが立ち上がり、それに
応じて酸化剤電位が過大になる危険が生じるが、電池電
圧ＶＣがその目標値ＶＣａを越えると、抽出指令ＢＳが
電流抽出スイッチ６３に与えられて電流抽出回路が閉じ
られる。同時に制御回路５０からは制御信号ＣＳが電流
制御回路６１に与えられ、抽出電流ＩＨの値が電池の過
電圧を抑制するに必要なその目標値ｆＥａの値に制御さ
れる。このように制御された抽出電流！Ｅの少なくとも
一部は加熱電流ＩＨとなって加熱手段２０を加熱して電
池積層体１ａの予熱を助ける。 電池の内部温度が所定たとえば前述の１５０℃に達した
とき、その旨が適宜の手段で交流系統８の管制装置に伝
えられ、これに基づいて管制側から給電指令ＰＳが発し
られ、該指令を電圧抑制指令手段３０を介して受けた制
御回路５０は負荷指令ＬＳを発して負荷スイッチ６４を
閉じさせる。これによって負荷電流ＩＬが流れ始めたの
ち、管制側では負荷８を逐次軽負荷から全負荷は場加さ
せるが、軽負荷時はまだ電池電圧が種々の要因で変動し
やすく・従って電池電圧が過電圧になる危険が存する。 このとき、負荷開始を命じる負荷指令ＬＳによってアナ
ログスイッチ５３ｂがオンされ、負荷電流の実際値ＩＬ
が差動増幅器５３の一方に与えられる。差動増幅器５３
の出力は、前に述べたように抽出電流制御用の差動増幅
器５２とは差動的に動作するので、これによって抽出電
流に対する目標値ＩＥａが下げられたと同じことになり
、負荷電流ＩＬが流れた分だけ抽出電流ＩＢが低い値に
制御され、過電圧の抑制に必要な電池電流が全体として
電池から引き抜かれる。また、負荷電ｔｉＬＩＬの値が
立ち上がって抽出電流に対する目標値１１！ａを上回わ
るようになると、制御信号ＣＳは発しられなくなり、電
流制御回路６１の動作は自然に停止される。なお、これ
と同等に動作をさせる上では、前述のように差動増幅器
５３に負荷電流に対する目標値ＩＬａを与えるようにし
、この目標値ＴＬａを負荷電流の実際値ＩＬに相当する
値に設定し、その分だけ抽出電流に対する目標値ｒＬａ
を下げてやるようにしてもよい。 以上のようにして全負荷が電池“１から取られるように
なった後は、電流制御回路６１を動作させて電池電圧を
抑制する必要が実質上なくなるので、電流抽出スイッチ
をオフさせてしまってもよく前述のダイオード６４もこ
の際のためであるが、負荷の変動によって急に軽負荷に
なったり予期されない負荷の急所が生じると、電池内の
反応ガス量がその発電出力に対して過渡的に過剰となり
過電圧を発生することがあるので、不測の事態に備えて
電流制御回路６１をこの実施例のように不動作の状態で
生かしておいた方がよい、電流制御回路６１の不動作時
は、抽出電流はゼロかあっても無視しうる程度であるか
ら余分な電力消費は生じない。 負荷が断たれるとその断の速度がかなり緩やかであって
も、電池内に反応ガスの過剰が生じやすく、過電圧発生
の危険が増大する。この際、本発明装置は、たとえｆｉ
ｔ流抽流入出スイッチ６３とされていても、電池電圧の
実際１ｉＶｃの急上昇を検出して直ちに該スイッチ６３
を閉じて電圧抑制動作を再開する。この動作を通じて電
池１から抽出電流ＩＥを引き抜くことにより、前述のよ
うに過剰の反応ガスの消費を早めて電池の劣化を防止し
、かつ加熱手段２０によって電池の急冷を避けることが
できる。

【発明の効果】

以上の説明のとおり本発明によれば、燃料電池の運転制
ｍｖ装置に燃料電池の発生電圧を検出する電池電圧検出
手段と、燃料電池の電池積層体内に組み込まれた加熱手
段と、前記電池電圧検出手段から電圧検出値を受け該値
が所定の許容限度値を越えたとき電池電圧を該許容限度
値内に抑制するための制御目標値を設定して電圧抑制指
令を発する電圧抑制指令手段と、該電圧抑制指令手段か
らの指令に基づき燃料電池から電流を抽出して該抽出電
流により前記加熱手段を電熱的に加熱するとともに該加
熱電流を前記制御目標値に基づいて制御することにより
電池電圧を前記許容限度内に抑制する電池電圧抑制手段
とを設け、燃料電池の起動時やその負荷の急所時などの
とくに酸化副電極に対する過電圧保護が必要な時期に、
電池から抽出電流を引き抜いて電池電圧を育効に低下さ
せるとともに、かかる時期にとくに必要な電池の予熱。 過剰反応ガスの急速消費、電池温度の急冷防止などに抽
出電流を育効に利用することができ、これによって燃料
電池の経済性を向上しかつその運転の信転性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料電池の運転制？ｉｌ′Ｊ装置
の実施例の全体構成を燃料電池とその負荷と併せて示す
一部ブロック回路図、第２図は電池電圧抑制手段中の制
御回路部の具体構成例を示す回路図、第３図は加熱手段
を組み込んだ燃料電池の電池積層体の構造を示す側面図
である０図において、ｌ：燈料電池、ｔａｃｉｔ池積層
体、２：単電池、６：負荷、１０：電池電圧検出手段、
２０，２０ａ、２０ｂ　：加熱手段、２２：電熱体、３
ｏ：’を圧抑制指令手段、４０：電池電圧抑制手段、５
０：電池電圧抑制手段の構成例としての制御回路、６０
：電池電圧抑制手段の構成例としての電流制御手段、６
１：電流制御手段中の電流制御回路、６３：電流制御手
段中の電流抽出スイッチ、６４：負荷スイッチ、Ｃ１制
御信号、Ｉ！Ｓ：電流抽出指令、■Ｅ：抽出電流および
その実際値、ＩＩ！ａ　：抽出電流の目標値、■Ｈ：加
熱電流、ＩＬ：負荷電流およびその実際値、ＩＬａ　　
：負荷電流の目標値、Ｌｌ負荷指令、Ｐ、Ｎｊ電池端子
、ＳＰ：給電指令、ｖａ：電圧抑制指令としての制御目
標値、ＶＣ：電池電圧およびその実際値、ＶＣａ　：電
池電圧の目標値、である。 、Ｌ、Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃料電池の発生電圧を検出する電池電圧検出手段と
   、燃料電池の電池積層体内に組み込まれた加熱手段と、
   前記電池電圧検出手段から電圧検出値を受け該値が所定
   の許容限度値を越えたとき電池電圧を該許容限度値内に
   抑制するための制御目標値を設定して電圧抑制指令を発
   する電圧抑制指令手段と、該電圧抑制指令手段からの指
   令に基づき燃料電池から電流を抽出して該抽出電流によ
   り前記加熱手段を電熱的に加熱するとともに、該加熱電
   流を前記制御目標値に基づいて制御することにより、電
   池電圧を前記許容限度内に抑制する電池電圧抑制手段と
   を備えてなる燃料電池の運転制御装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、加熱手
   段が電池積層体内に組み込まれた直熱式の電熱体である
   ことを特徴とする燃料電池の運転制御装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、加熱手
   段が電池積層体の両端部に組み込まれたことを特徴とす
   る燃料電池の運転制御装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、電圧抑
   制指令手段により制御目標値が電流目標値の形で設定さ
   れることを特徴とする燃料電池の運転制御装置。 ５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、電流目
   標値が加熱電流に対する目標値であることを特徴とする
   燃料電池の運転制御装置。 ６）特許請求の範囲第１項記載の装置において、電池電
   圧抑制手段が加熱電流を開閉する開閉器を含み、該開閉
   器が電圧抑制指令の有無に応じて開閉制御されることを
   特徴とする燃料電池の運転制御装置。 ７）特許請求の範囲第１項記載の装置において、燃料電
   池の起動時に際して電池電圧抑制手段により電池から抽
   出される電池電流がもっぱら電池を予熱するための加熱
   電流として用いられることを特徴とする燃料電池の運転
   制御装置。 ８）特許請求の範囲第１項記載の装置において、燃料電
   池の負荷急断に際して電池電圧抑制手段により電池から
   抽出される電池電流の少なくとも一部が電池の急冷を防
   止するための加熱電流として用いられることを特徴とす
   る燃料電池の運転制御装置。 ９）特許請求の範囲第１項記載の装置において、燃料電
   池の軽負荷時において電圧抑制手段が動作されることを
   特徴とする燃料電池の運転制御装置。 １０）特許請求の範囲第１項記載の装置において、燃料
   電池がりん酸形の燃料電池であることを特徴とする燃料
   電池の運転制御装置。