JPS62163267A - 燃料電池システム制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電流が供給される負荷系における短絡又は
地絡等の緊負故暗を迅速に検出する撚吋電池システム制
御装置に関するものである。

［従来の技術］ 通常、燃料電池システムは、燃料ガス及び空気に電解質
を介して化学反応を起こさせ、この化学反応により得ら
れた電流を出力としており、空気役と排気空気の再循環
流量とを制御している。

第３図は例えば特開昭５８−８７７７１号公報に示され
た従来の燃料電池システムを示すブロック図である。図
において、（１）は電解質及び触媒等を内蔵し、空気（
Ａ）及び燃料ガス（Ｂ）が供給される燃料電池本体（以
下、単に本体という）である。（２）は本体（１）の正
端子（＋）に接続された電流検出器であり、本体（１）
から電流検出器（２）を含む負荷系（図示せず）に供給
される電ｔＮ、（Ｉ　）に応じた電流値（ｉ）を出力す
る電流検出器である。（３）は本体（１）内の陽極及び
陰極の温度（１）を検出する温度検出器、（４）は排気
ガス即ち排気空気（Ａ′）及び排気燃料ガス（Ｂ′）の
各湿度（ｈ）及び（ｋ）を検出する湿度検出器、（５ａ
）は空気（Ａ）の供給量を制御するブロア、（５ｂ）は
排気空気（Ａ′）即ち再循環空気の供給量を制御するフ
ロアである。（６）は温度（ｔ）、湿度（ｈ）、（ｋ）
及び電流値（ｉ）に基づいて空気（Ａ）及び再循環空気
（Ａ′）の量が最適となるように各ブロア（５ａ）、（
５ｂ）を制御する演算回路、（７）は電流検出器（２）
を除いた上述の構成要素からなる燃料電池システム（以
下、単にシステムという）である。

従来のシステム（７）は上記のように構成されており、
本体（１）は空気（Ａ）及び燃料ガス（Ｂ）が供給され
、化学反応後は排気空気（Ａ′）及び排気燃料ガス（Ｂ
′）を放出するようになっている。又、演算装置（６）
は、入力される各検出値部ち、電流値（ｉ）、温度（１
）、各湿度（ｈ）、（ｋ）に基づいて、本体（１）内で
化学反応に寄与する電解質の濃度を演算し、電流値（ｉ
）によって定められる目標濃度との過不足量を求めてい
る。そして、この過不足量を補償するように各ブロア（
５ａ）、（５ｂ）を制御して、空気（Ａ）及び（Ａ′）
の適性流量を本体（１）に与えるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のシステム（７）は以上のように、負荷系の故障を
検出する手段がないため、短絡又は地絡等の突発性の緊
急故障が生じて電流（Ｉ）が急増しても、演算装置（６
）は負荷電流の増加と区別できずに制御動作を継続し、
急増した電流値（ｉ）によって定められる濃度に合わせ
ようとするので、無駄な電流（Ｉ）を供給し続けるとい
う問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、負荷系の故障を速やかに検出し、緊急制御に
移行できるシステム制御装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るシステム制御装置は、燃料電池の一端に
接続された電流検出器と、この電流検出器の設置点に接
続された電圧検出器と、電流検出器及び電圧検出器から
の電流値及び電圧値に基づいて、燃料電池本体から電流
が供給される負荷系の故障を判定し且つ緊急指令を出力
する故障判定手段とを設けたちのである。

［作用］ ｉＩ電流値び電圧値に基づいて、故障判定手段が負荷系
の短絡又は地絡等の電気的故障を速やかに検出し、本体
及びシステム全体の制御を緊急制御等の異常事態対応処
理へ移行させる。

［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
図はこの発明の実施例を示すブロック図である。図にお
いて、（１）、（２）、（６）及び（７）は前述の従来
装置と同様のものであり、システム（７）は、図示しな
いが第３図と同様の構成を有している。（８）は電流検
出器（２）の設置点に接続された電圧検出器であり、本
体（１）の正端子（＋）における電圧（Ｖ）に応じた電
圧値（Ｖ）を出力するようになっている。（９）は故障
判定手段としてのインピーダンス検出器であり、電流検
出器（２）及び電圧検出器（８）から人力される電流値
（【）及び電圧値（Ｖ）を用いて負荷系のインピーダン
スＺ　（＝　ｖ／ｉ）を演算し、その結果に基づいて演
算装置（６）に緊急指令（Ｅ）を出力するようになって
いる。

又、第２図は本体（１）の電圧（Ｖ）及び電流（ｉ）の
特性曲線（Ｐ）と、インピーダンス（Ｚ）及び電流（ｉ
）の特性曲線（Ｑ）とを示す特性図である。第２図から
明らかなように、短絡故障時に電流（ｉ）が大きくなる
付近では電圧（ｖ）は急激に降下する（曲線（Ｐ））の
で、この時点でインピーダンス（Ｚ）も同様に急激に降
下する（曲線（Ｑ））ことが分かる。

次に、この発明の実施例の動作について説明する。正常
に負荷系に電ｆｆ１（■）が供給されているときには、
インピーダンスＺは定Ｆ８電圧値（ＶＳ）及び定格電流
（ｉｓ）から決まる定格インピーダンス（ＺＳ）であり
、 Ｚ＝ｖｓ／１ｓ ＝Ｚｓ　　　　　　・・・　■ が成立している。

ここで、例えば電流検出器（２）の出力側と本体（１）
の負端子（−）との間で短絡故障が発生したとすると、
電流検出器（２）の電流値（ｉ）は短絡電流値、電圧検
出器（８）の電圧値（ｖ）はほぼ零となり、インピーダ
ンス（Ｚ）は、 Ｚ＝Ｏ・・・　■ となる。

一方、インピーダンス検出器（９）には予め所定のしき
い値Ｃが設定されており、インピーダンス（Ｚ）かしき
い値Ｃ以下、即ち、 ＺＳＣ・・　■ となったときは、負荷系が故障したと判定して緊急指令
（Ｅ）を出力する。緊急指令（Ｅ）はシステム（７）を
制御する系（図示せず）に異常処理を促すと共に、演算
装置（６）に対するロック信号となって入力される。演
算装置（６）は、故障電流（Ｉ）を継続しないように、
空気供給量の制御を中断する。

このように、インピーダンス検出器（９）は、■式が成
立したときは正常と判定し、■、■式が成立したときに
は故障と判定して緊急指令（Ｅ）を出力している。

尚、上記実施例では、電流検出器（２）及び電圧検出器
（８）を、本体（１）の正端子（＋）に接続したが、負
端子（−）に接続しても同等の効果が得られる。

又、■〜■式と同様に、電圧（ｖ）又は電流（ｉ）が定
格値（ｖｓ）、（ｉｓ）であるか又は所定のしきい値以
下であるか否かも補助的に検出し、上述の■〜■式との
ＡＮＤ条件とすれば、故障判定の信頼性は更に向上する
ことは明らかである。

更に、上記実施例では、短絡故障について説明したが、
大地を帰路とする電流及び大地に対する電圧を検出する
ことにより、同様に地絡故障を検出できることは言うま
でもないことである。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、燃料電池システムに、
燃料電池の端子に接続された電流検出器と、この電流検
出器の設置点に接続された電圧検出器と、前記電流検出
器及び前記電圧検出器からの電流値及び電圧値に基づい
て、前記燃料電池本体から電流が供給される負荷系の故
障を判定し且つ緊急指令を出力する故障判定手段とを設
けたので、負荷系の故障を速やかに検出して燃料電池本
体及びシステムを緊急制御に移行させ、無駄な電流供給
を防ぐことのできる燃料電池システム制御１トく泪ニ剣
ス桐１里りく太ス

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は燃料電池本体の電圧・電流特性及びインピーダンス・
電流特性を示す特性図、第３図は従来の燃料電池システ
ムを示すブロック図である。 （１）・・燃料電池本体 （＋）・・・正端子　　　　　（−）・・・負端子（２
）・・・電流検出器　　　（６）・・・演算装置（７）
・・燃料電池システム （８）・・・電圧検出器 （９）・・・インピーダンス検出器 （１）・・・電流　　　　　　（ｉ）・・・電流値（ｖ
）・・電圧値　　　　　　（Ｅ）・・・緊急指令向、図
中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 十、正１ｓ１＋ −，９塙＋ Ｉ：貧乏 ｉ　：電１逼 ■：電圧 ■　二　電ｇ　ノ！ Ｅ　：　紫危、指令 篤２図 電；先

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料電池本体及びこれを制御する演算装置を有す
   る燃料電池システムと、前記燃料電池の端子に接続され
   た電流検出器と、この電流検出器の設置点に接続された
   電圧検出器と、前記電流検出器及び前記電圧検出器から
   の電流値及び電圧値に基づいて、前記燃料電池本体から
   電流が供給される負荷系の故障を判定し、緊急指令を出
   力する故障判定手段とを備えたことを特徴とする燃料電
   池システム制御装置。
2. （２）故障判定手段は、電流値及び電圧値から負荷系の
   インピーダンスを演算し、このインピーダンスが所定の
   しきい値以下となったときに、緊急指令を出力するイン
   ピーダンス検出器であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の燃料電池システム制御装置。
3. （３）インピーダンス検出器は、電流値又は電圧値が定
   格値又は所定のしきい値以下であることを検出する機能
   を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の燃料電池システム制御装置。
4. （４）緊急指令が、演算装置の実行を止めるロック信号
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
   項のいずれかに記載の燃料電池システム制御装置。
5. （５）電流検出器が、燃料電池本体の正端子に接続され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれかに記載の燃料電池システム制御装置。
6. （６）電流検出器が、燃料電池本体の負端子に接続され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれかに記載の燃料電池システム制御装置。