JPS62296724A - 燃料電池電源装置 - Google Patents

燃料電池電源装置

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JPS62296724A
JPS62296724A JP61139789A JP13978986A JPS62296724A JP S62296724 A JPS62296724 A JP S62296724A JP 61139789 A JP61139789 A JP 61139789A JP 13978986 A JP13978986 A JP 13978986A JP S62296724 A JPS62296724 A JP S62296724A
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JP
Japan
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fuel cell
secondary battery
signal
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修 山本
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

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】 3゜発明/7+詳細な説明 〔発明f〕属する技術分野〕 本発明は、燃料電池と該電池Q】バンクアップ用二次電
池とを備え、燃料電池によって二次電池を浮動充電しな
がら負荷に給電し、燃料電池Lr)起動時やピーク負荷
時q+ような燃料電池の出力電力不足時に二次電池によ
り℃不足電力を補うようにした燃料電池電源装置、特に
二次電池σ〕過放電や過充電な生じることのない装置構
成に関する。
〔従来技術とその問題点〕
燃料電池では、たとえば電動機を負荷として該電動機を
起動させた場合、起動電流としてφ)大剖い負荷電流が
流れるのでこび)時燃料電池電極における燃料消費が急
増するが、通常前記電極への燃料供給には時間がかかる
ので、このような場合燃料不足により燃料電池の出力電
圧が低丁する。また燃料改質器を用いた水素酸素燃料電
池システムでは、たとえば該改質器で生成して燃料電池
電極に導いた燃料水素J〕つちり〕未反応余剰分、いわ
ゆるオフガスを再び改質器に戻し″CM改質器における
気化管加熱用バーナに使用する燃料の一部として用い℃
いるグ〕で、燃料電池電極で前述したような燃料水素消
費の急増が起こるとオフガスq)不足による前記バーナ
q〕失火現象が発生する。このため燃料電池を用いた電
源装置では、該燃料電池によって浮動充電される二次電
池を設け、この二次電池によって大負荷時に発生する燃
料電池出力電力の不足分をバックアップして、燃料電池
出力電圧+71低下やオフガスバーナrI)失火などが
生じないようVCL″Cいる。
ところがこり)ような電源装置では、たとえば負荷とし
て大容を電動機を短い時間間隔で激しく間欠運転すると
、二次電池q】放充電が激しく行われ−C該電池が過放
電あるいは過充電状態になり、こg)結果二次電池が損
傷したり性能劣化を生じたりすることがある。また場合
によっては二次電池における残存電気量が不足して燃料
電池電源装置を停止させる必要が生じることもある。し
たがってこのような電源装置では二次電池q】残存電気
量を常時把握しておく必要があり、このため、従来、電
解液の比重を測定したり、あるいは無負荷時の電圧を測
定したりして二次電池q)充電状態を監視をするように
している。ところがこび)ような測定を行うにあたって
は電源装荷を停止させる必要があり、一方燃料電池電源
装置はあまり頻繁に装置を停止させることができないの
で、従来の燃料電池装置には二次電池に過放電、過充電
状態が発生する恐れが多分にあるという問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述したような従来装置における問題を解消
し℃、二次電池に過放電、過充電を生じないようにする
か、またはこのような充電状態が生じても速やかに二次
電池を適正充電状態にすることができる燃料電池電源装
置を提供することを目的とする。
〔発明f]要点〕
本発明は、上記目的達成f】ため、燃料電池とバックア
ップ用二次電池とを備えた燃料電池電源装置において、
該電源装rxrt)運転状態ヶ】如何にかかわらず常時
二次電池り】内部抵抗を監視して該内部抵抗に応じた抵
抗検出信号を出力する抵抗検出手段 段と、抵抗検出手段が入力されこの信号Q】大とさか所
定範囲内にあるかどうかを判断してこq)判断結果によ
り燃料電池出力電流を制御する電流制御手段とを設けた
もので、こび】ようにすることによって、二次電池tの
過放電、過充電状態が燃料電池電源装置を停止させるこ
となく抵抗検出手段によつ℃検出され、さらにこの検出
結果に応じて電流制御手段で燃料電池出力電流が制御さ
れて、こり】結果、二次電池に過放電、過充電が生じな
いようにするか、またはこれら状態が生じても速やかに
これらσ〕状態が解消されるようにしたも171である
〔発明ψ)実施例〕
第1図は本発明の一実施例q1構成図である。図におい
てlは燃料電池、2は燃料電池1の出力電流3の不足分
なバックアップする二次電池で、4は入力される燃料電
池1の出力電圧を変換して二次電池2に対する充電可能
な直加電圧を出力する直流変換装置である。こq)装置
4は、また、偏差信号5が入力され、該信号5σ〕大き
さに応じて電流3をη0減して信号5の大きさが零にな
るようにする機能も有し℃いる。6は燃料電池lおよび
二次電池2によって給電される負荷で、7は二次電池2
の内部抵抗を四端子法を用いて検出するようにしたミリ
オームメータである。こり)場合ミリオームメータフは
、mi用導線7 a 、 7 a’ ヲ用イて周波数0
.5〜3 (KHz)、 [流値10〜50CmA]8
度の交流を電池2に流し、こび)時電池2の両極に現れ
る電圧を電圧検出導線7b、7b+ を介して検出し℃
電池2の内部抵抗を測定するように構成され、さらにこ
の測定り】結果核内部抵抗に比例した抵抗検出信号8を
出力するように構成されている。そうしてミリオームメ
ータ7は、また、 トリガ信号9が入力されて始めて信号8を出力するよう
に構成されており、トリガ信号9は、二次電池2の出力
[流10を検出するように二次電池放電回路11Vc設
けられた電流検出器12から、出力電流10が所定値に
なった時に出力される信号である。ミリオームメータ7
がトリガ信号9によって信号8を出力するように構成さ
れ℃いる理由は後述する。13はミリオームメータ7と
電流検出器12とからなり、上記のようにして二次電池
2り)内部抵抗を検出してこり〕抵抗に応じた抵抗検出
信号8を出力する抵抗検出手段である。抵抗検出手段1
3では上記+7)ようにして電池2の内部抵抗を検出し
ている1)で、この手段によれば第1図り)1!源装置
を停止させないでも内部抵抗の検出が可能である。
14は信号8が入力され、こり)信号8り)大きさと内
蔵の設定値とを比較して信号8の大きさが所定の範囲内
にあるかどうかを判断し、その判断結果に応じた信号1
4aを出力するようにしたコンパレータ、15は燃料電
池Q)出力電流3の定格値■「に対応する信号15aを
出力する定格電流設定5である。コンパレータ14の信
号出力動作についてはさらに後述する。16は信号14
aと15aとを加算してその結果に応じた信号1fia
を出力する加算器、17は燃料電池ケ〕出力1!流3を
検出して該電流q】犬芦さに応じた信号17aを出力す
るようにした電流検出器で、信号t6aと17aとは偏
差増幅器18Vc入力され、増幅器18は両人力信号q
)差に応じた信号を前述q)偏差信号5として出力する
ように構成されている。19は直流変換装置4とコンパ
レータ14と定格電流設定器15と加算器16と1!流
検出器17と偏差増幅器18とからなる電流制御手段で
ある。側倒手段19は上記のように構成されているので
、この手段19は、燃料電池の出力電流3を、そσ〕大
きさが加算器グ)出力信号16aVC応じた大きさにな
るように制御することになる。すなわち、信号16aは
燃料電池の出力電流3の値を設定する信号である。
ある。
次に第1図に示した装置f】動作を第2図q〕動作説明
図を参照し工説明する。第2図における20は二次電池
2の内部抵抗Q)S!時変化の一例を示す特性線で、図
示したように、二次電池2は内部抵抗がRh以上q)領
域X内にあると過充電状態にあり内部抵抗がl(を以下
σ〕領領域円内あると過放電状態にあるという性質をも
っている。内部抵抗がRhとR2とで形成された領域Z
内にある状態が二次電池2の適正充電状態である。コン
パレータ14は信号8が入力されると、そり〕時グ)二
次[池2 //)内部抵抗に応じて信号14aXl  
14a3’114aZ’71いずれかを信号14aとし
て出力する信号、信号14ayは内部抵抗が前述の抵抗
領域Y内にある時に出力される信号、信号14aZは内
部抵抗が前述グ〕抵抗領域2内にある時に出力される信
号で、この場合信号14axe  L4aye14az
は、出力室@3VCおける電流値(I + )。
0、(+Iz)び)それぞれに対応した信号である。
ここにI、、I、はいずれも燃料電池lから出力される
方向の電流の値であって、いずれも一定値である。
さて第1図においては各部が上述り)ようVC構成され
ており、かつ定格電流設定器の出力信号15aは、前述
したように燃料電池の出力電流3の定格電流値rrに対
応した信号であるから、加算器グ)出力信号t6aは二
次電池2の内部抵抗に応じて(Ir−I、)、Ir、(
Ir+I、)のいずれかの電流値に対応した信号となる
。したがって出力電流3は、偏差増幅器18と直流変換
装置4とによって、電池2 y)過充電状態、適正充電
状態、過放電状態に応じて(I r−I、 )、 I 
r、 (I r−24,)σ〕それぞれび)[i値に制
御されることになる。つまり[流制御手段19は、抵抗
検出信号8が人力され該信号り)大きさが所定範囲内に
あるかどうかを判断してその判断結果にもとづき燃料室
aff+出力電#、3を制御するもq)である。第1(
財)では、制御手段19が上述q〕よつvc構成されて
いるり)で、第2図に示したように、二次電池2が過充
電状卯にあると出力電流3 tr)大きさは(lr−I
、)  となって電池2I71過充電状態の解消が促進
され、二次電池2が過放電状態にあると出力電流3は(
Ir−)−L )σ〕大片さとなって過放電状態の解消
が促進される。したがってこび〕場合二次電池2に過充
電状態や過放電状態が発生しても、これらり〕〕態は短
時間り】うちに解°消されて、電池2は適正充電状態に
なる。なお第1図では抵抗検量手段13が上記σ〕よう
に動作するσ〕で、こり〕場合燃料電池[源装置を停止
させることな(、二次電池2 v)内部抵抗を介して常
時該電池の充電状態が智視されることになる。
上述力説明においては、コンパレータ14は電池2り】
内部抵抗が凡り以上、R4以下、RhとR4との間の各
個であるとそれぞれ信号14aXl  14ay、14
azを出力するもび)としたが、今コンパレータ14を
、ΔRh、ΔRtをいずれも正り)抵抗値として、電池
2 の内部抵抗が(Rh−ΔR,h)以上、CR,t+
ΔRz)以下、(Rh−Δah)と(Rz十ΔRz)と
σ〕間の各個であるとそれぞれ信号t4ax*L4aY
、14azを出力するように構成すると、電池2I71
内部抵抗が増加してRh−ΔRhvc到達した時、燃料
電池の出力電流3は(Ir−I、)になるように制御さ
れ、電池217〕内部抵抗が減少しd’Lz 。
+ΔR・tに到達した時、出力電流3は(Ir+L )
になるように1qll 佃さねる。したがって本発明で
は。
ΔRh、ΔR10)各個を適宜選定することによって。
二次電池2に過充電状態や過放電状態を殆ど発生させな
いようにすることができることになる。
また上述+7’l説明においては、二次電池20過充′
I状態、過放電状態をそれぞれ弁別する内部抵抗値rt
h、Rzがいずれも固定的なもq)としたが。
実際にはこれらq〕〕抗値は二次電池を流10’7)大
きさに応じて変化する。したがっ℃電池2σ〕充電状態
を該電池の内部抵抗にもとづいて判断するには、電流1
0を強制的に所定値vcして行うがまたはti流10が
該所定値になったときに行う必要がある。第1図におけ
る電流検出器12は上記σ〕〕定値を検出してトリガ信
号9を出力するようにしだもので、したがってミリオー
ムメータ7は電流10が前記所定値になると信号8を出
力することになる。
さらに第1図の実施例では、コンパレータ14から14
aXI  14aYl 14aZZl三種類の信号を出
力させて二次電池2における過充電、退散[f]両方を
防止するようにしたが1本発明では、コンパレータ14
から14axと14azとq〕二倍信号出力させるかま
たは14aYと14aZとの三信号を出力させるかし℃
、電池2171過光電防止のみを図るかまたは過放電防
止力みを図るようにL℃も差し支えない。
〔発明σ]効果〕
上述したよつvc、本発明におい℃は、燃料電池とバン
クアップ用二次電池と?備えた燃料電池電源装置Vcお
いて、該電源装置σ〕〕転状態の如何にかかわらず常時
二次@池の内部抵抗を監視して該(ハ)部抵抗に応じた
抵抗検出信号を出力する抵抗検出手段と、燃料電池の出
力環流を制御する電流側両手段とを設け、電流側倒手段
が抵抗検出信号にもとづいて二次電池の充電状態を判断
し℃この判断結果VC応じた電流制御を実行するように
した。
こり)ため本発明IfCは、二次電池に過充電状態や過
放電状態が生じさせないか、またはこれらグ)充電状態
が二次電池に生じても速やかにこれらの状態を解消させ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明f〕一実施流側〕構成図、第2図は第1
図1)装置Q)動作説明図である。 l・・・・・・燃料電池、2・・・・・・二次*池、3
・・・・・・ 燃料電池q)出力電流、8・・・・・・
抵抗検出信号、13・・・・・・抵抗検出手段、19・
・・・・・電流制御手段。 曳 代理J3士山口 」 ¥  1  図 洛 i’:( 媛

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)燃料電池と該燃料電池のバックアップ用二次電池と
    を備えた燃料電池電源装置において、前記二次電池の内
    部抵抗を監視して該内部抵抗に応じた抵抗検出信号を出
    力する抵抗検出手段と、前記抵抗検出信号が入力され該
    抵抗検出信号の大きさが所定範囲内にあるかどうかを判
    断してその判断結果にもとづき前記燃料電池の出力電流
    を制御する電流制御手段とを設けたことを特徴とする燃
    料電池電源装置。 2)特許請求の範囲第1項に記載の電源装置において、
    抵抗検出手段は二次電池の出力電流がほぼ所定値になる
    と抵抗検出信号を出力することを特徴とする燃料電池電
    源装置。
JP61139789A 1986-06-16 1986-06-16 燃料電池電源装置 Pending JPS62296724A (ja)

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