JPS6217958A - 燃料電池発電システムの制御装置 - Google Patents
燃料電池発電システムの制御装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は燃料電池発電システムの制御装置に関するもの
である。
である。
(ロ) 従来の技術
一般に燃料電池は運転休止中燐酸電解液の変質を防止す
るため電池スタックを保温ヒーターにより約100″′
Cの保温状態に保っている。電池の始動に際し、先づ加
熱ヒーターの通電もしくは加熱ガスの循環により、電池
スタック温度が約120″Cに達すると電池反応熱によ
り昇温し、スタック温度が約190’Cの最適作動温度
になると正規の1力として負荷に給電きれる。
るため電池スタックを保温ヒーターにより約100″′
Cの保温状態に保っている。電池の始動に際し、先づ加
熱ヒーターの通電もしくは加熱ガスの循環により、電池
スタック温度が約120″Cに達すると電池反応熱によ
り昇温し、スタック温度が約190’Cの最適作動温度
になると正規の1力として負荷に給電きれる。
このように反応熱によりスタックを昇温する際、通常直
流負荷抵抗を用いるが、この抵抗で熱として消費される
電力は全く無駄になり発電効率の低下の要因となってい
た。また電池の停市時負荷の遮断によるオープン状態で
の過電圧が電池に悪影響を与えるため、その抑制法とし
て前記と同様*流負荷抵抗(ダミーロード)を必要とj
る。過電圧抑制の他の方法として第3図に示すよう二次
電池を燃料電池出力に並列接続して使用する方法もある
が、この方法は二次電池が満充電であれば、前記昇温用
の負荷とすることが不可能であると共に過電圧抑制技能
も充分果たせないという欠点がある。
流負荷抵抗を用いるが、この抵抗で熱として消費される
電力は全く無駄になり発電効率の低下の要因となってい
た。また電池の停市時負荷の遮断によるオープン状態で
の過電圧が電池に悪影響を与えるため、その抑制法とし
て前記と同様*流負荷抵抗(ダミーロード)を必要とj
る。過電圧抑制の他の方法として第3図に示すよう二次
電池を燃料電池出力に並列接続して使用する方法もある
が、この方法は二次電池が満充電であれば、前記昇温用
の負荷とすることが不可能であると共に過電圧抑制技能
も充分果たせないという欠点がある。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点この発明は燃料
電池発電システムの過電圧を抑制して電池の劣化を防止
すると共に、負荷昇温時の電力損失をなくして発電効率
の向上を図るものである。
電池発電システムの過電圧を抑制して電池の劣化を防止
すると共に、負荷昇温時の電力損失をなくして発電効率
の向上を図るものである。
(ニ)問題点を解決するための手段
この発明は燃料電池と直交変換器との間に介在する主ス
イッチング素子と、該主スイッチング素子のと下流側よ
り夫々分岐する充電用及び放電用の各スイッチング素子
を介して接続された二次電池を備え、前記二次電池は、
燃料電池の負荷昇温時前記主スイッチング素子のOFF
状態で、又燃料電池の停止に際し前記直交変換器の遮断
状態で、夫々前記充電用スイッチング素子の点弧により
充電され、且前記二次電池は燃料電池が定格状態に=3
− 達した後、前記放電用スイッチング素子の点弧により前
記直交変換器を介して放電するよう制御されるものであ
る。
イッチング素子と、該主スイッチング素子のと下流側よ
り夫々分岐する充電用及び放電用の各スイッチング素子
を介して接続された二次電池を備え、前記二次電池は、
燃料電池の負荷昇温時前記主スイッチング素子のOFF
状態で、又燃料電池の停止に際し前記直交変換器の遮断
状態で、夫々前記充電用スイッチング素子の点弧により
充電され、且前記二次電池は燃料電池が定格状態に=3
− 達した後、前記放電用スイッチング素子の点弧により前
記直交変換器を介して放電するよう制御されるものであ
る。
(ホ) 作用
この発明によれば、燃料電池の昇温用負荷電流は、ダミ
ー抵抗の発熱として浪費されることなく二次電池を充電
し、定格状態に達した後この二次電池の容量の大部分が
正規の電力として放電されるので、発覚効率を改善しう
ると共に、燃料電池の遮断時その残存電力が二次電池に
充電されるので過電圧抑制機能も充分発揮される。
ー抵抗の発熱として浪費されることなく二次電池を充電
し、定格状態に達した後この二次電池の容量の大部分が
正規の電力として放電されるので、発覚効率を改善しう
ると共に、燃料電池の遮断時その残存電力が二次電池に
充電されるので過電圧抑制機能も充分発揮される。
(へ) 実施例
本発明の実施例を第1図の発電システムブロック図及び
第2図の動作特性図にもとづいて説明する。
第2図の動作特性図にもとづいて説明する。
燃料電池(1)の直流出力は直交変換器(2)で交流電
力に変換して負荷(3)に給電される。燃料電池(1)
と直交変換器(2)との間には、主スイッチング素子(
The)が介在し、この主スイッチング素子(The)
の上下流側より分岐して二次電池(4)に至る回路に、
夫々充電用スイッチング菓子(TI++)及び放電用ス
イッチング素子(Thz)が設けられている。
力に変換して負荷(3)に給電される。燃料電池(1)
と直交変換器(2)との間には、主スイッチング素子(
The)が介在し、この主スイッチング素子(The)
の上下流側より分岐して二次電池(4)に至る回路に、
夫々充電用スイッチング菓子(TI++)及び放電用ス
イッチング素子(Thz)が設けられている。
燃料電池(1)の始動に際し、周知の方法で電池スタッ
クを反応可能な温度(約120℃)に昇温して後者反応
ガスの供給を開始する。(第2図のTo点)電池の出力
電圧(開路電圧)が所定電圧(V+)に達すると、電池
スタックを負荷昇温するため充電用スイッチング素子(
The)を点弧して二次電池(4)に充電電流(11)
を流す。(充電開始点T+)この時主スイッチング素子
(Tho)はoffであり、充電用スイッチング素子(
The)は、所定電圧(vl)以下で且つスタック温度
に応じて燃料電池(1)が放電するよう制御回路(5)
でチョッパ制御されている。
クを反応可能な温度(約120℃)に昇温して後者反応
ガスの供給を開始する。(第2図のTo点)電池の出力
電圧(開路電圧)が所定電圧(V+)に達すると、電池
スタックを負荷昇温するため充電用スイッチング素子(
The)を点弧して二次電池(4)に充電電流(11)
を流す。(充電開始点T+)この時主スイッチング素子
(Tho)はoffであり、充電用スイッチング素子(
The)は、所定電圧(vl)以下で且つスタック温度
に応じて燃料電池(1)が放電するよう制御回路(5)
でチョッパ制御されている。
このときの検出電圧を(VF)で示し、検出スタック温
度を(TF)で示す。
度を(TF)で示す。
この状態で電池スタックが定格放電可能な最適温度(約
190°C)に達すると今度は二次電池(4)を直交変
換器(2)で放電するため放電用スイッチング素子(T
hi)をターンオンして二次電池の放電電流(f2)が
DC−AC変換を開始する。(72点)このとき充電電
流口1)は小さい値に絞られるので、スタック温度は低
下傾向となり前記最適温度を下廻る場合もある。したが
ってその様な場合には燃料電池(1)の放電電流が増大
するよう様に充電用スイッチング素子(Tt++)がチ
5ツバ制御きれ最適温度を維持する。
190°C)に達すると今度は二次電池(4)を直交変
換器(2)で放電するため放電用スイッチング素子(T
hi)をターンオンして二次電池の放電電流(f2)が
DC−AC変換を開始する。(72点)このとき充電電
流口1)は小さい値に絞られるので、スタック温度は低
下傾向となり前記最適温度を下廻る場合もある。したが
ってその様な場合には燃料電池(1)の放電電流が増大
するよう様に充電用スイッチング素子(Tt++)がチ
5ツバ制御きれ最適温度を維持する。
二次電池(4)が放電終止電圧に到ると、スイッチング
素子(The) (The)をターンオフし、同時に主
スイッチング素子(ThO)をターンオンするよう制御
を行うので、燃料電池(1)と直交変換器(2)の直接
接続が完了し、正規の放電が開始される。
素子(The) (The)をターンオフし、同時に主
スイッチング素子(ThO)をターンオンするよう制御
を行うので、燃料電池(1)と直交変換器(2)の直接
接続が完了し、正規の放電が開始される。
(To)
一方電池の停止などに際し、直交変換器(2)を(T4
)時点でシャットオフする必要が生じた時は、直交変換
器の停止と同時に充電用スイッチング素子(ThOをタ
ーンオンとし、二次電池(4)に燃料電池(1)の残存
電力を充電電流として流し、燃料電池電圧を規定電圧(
■1)以下に抑制して過電圧の発生を防止する。
)時点でシャットオフする必要が生じた時は、直交変換
器の停止と同時に充電用スイッチング素子(ThOをタ
ーンオンとし、二次電池(4)に燃料電池(1)の残存
電力を充電電流として流し、燃料電池電圧を規定電圧(
■1)以下に抑制して過電圧の発生を防止する。
第2図特性図において、(T+ 72)間及び(T4
T!+)間の各斜線部分は夫々、負荷昇温時及び直
交変換器遮断時、二次電池(4)に充電される容量を丞
し、(T2 T11)間の交錯線部分は、二次電池の
放電容量を示す。
T!+)間の各斜線部分は夫々、負荷昇温時及び直
交変換器遮断時、二次電池(4)に充電される容量を丞
し、(T2 T11)間の交錯線部分は、二次電池の
放電容量を示す。
(ト)効果
上述の如く本発明によれば、燃料電池の負荷昇温特電力
損失がなく発電効率を改善しうると共に、直交変換器の
遮断時過電圧がかからず燃料電池に悪影響を及ぼすこと
がないなどの特徴を有し、発電システムのシンプル化と
効率向上が達成される。
損失がなく発電効率を改善しうると共に、直交変換器の
遮断時過電圧がかからず燃料電池に悪影響を及ぼすこと
がないなどの特徴を有し、発電システムのシンプル化と
効率向上が達成される。
第1図は本発明装置を備える燃料電池発電システムのブ
ロック図、第2図は同上装置の操作特性図、第3図は従
来装置を備える発電システムのブロック図である。 1・・・燃料電池、2・・・直交変換器、3・・・交流
負荷、4・・・二次電池、5・・・制御回路、Th3・
・・主スイッチング素子、Th+ 、Th2・・・充電
用及び放電用の各スイッチング素子。
ロック図、第2図は同上装置の操作特性図、第3図は従
来装置を備える発電システムのブロック図である。 1・・・燃料電池、2・・・直交変換器、3・・・交流
負荷、4・・・二次電池、5・・・制御回路、Th3・
・・主スイッチング素子、Th+ 、Th2・・・充電
用及び放電用の各スイッチング素子。
Claims (1)
- 1 燃料電池の直流出力を直交変換器で交流電力に交換
して負荷に給電する発電システムであって、前記燃料電
池と前記直交変換器との間に介在する主スイッチング素
子と、該スイッチング素子の上・下流側より夫々分岐す
る充電用及び放電用の各スイッチング素子を介して接続
された二次電池を備え、前記二次電池は、前記燃料電池
の負荷昇温時前記主スイッチング素子のOFF状態で、
又前記燃料電池の停止に際し前記直交変換器の遮断状態
で、夫々前記充電用スイッチング素子の点弧により充電
され、且前記燃料電池が定格状態に達した後前記放電用
スイッチング素子の点弧により前記直交変換器を介して
放電するよう制御されることを特徴とする燃料電池発電
システムの制御装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60157601A JPS6217958A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 燃料電池発電システムの制御装置 |
US06/883,403 US4670702A (en) | 1985-07-16 | 1986-07-08 | Controller for fuel cell power system |
CN86104766.4A CN1004457B (zh) | 1985-07-16 | 1986-07-16 | 燃料电池电源系统的控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60157601A JPS6217958A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 燃料電池発電システムの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6217958A true JPS6217958A (ja) | 1987-01-26 |
Family
ID=15653283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60157601A Pending JPS6217958A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 燃料電池発電システムの制御装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4670702A (ja) |
JP (1) | JPS6217958A (ja) |
CN (1) | CN1004457B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007094084A1 (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Mitsuru Suematsu | 発電モジュール、発電機および発電システム |
Families Citing this family (83)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0831328B2 (ja) * | 1987-05-08 | 1996-03-27 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電装置 |
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