JPS6345765A - 燃料電池電源装置 - Google Patents

燃料電池電源装置

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JPS6345765A
JPS6345765A JP61189852A JP18985286A JPS6345765A JP S6345765 A JPS6345765 A JP S6345765A JP 61189852 A JP61189852 A JP 61189852A JP 18985286 A JP18985286 A JP 18985286A JP S6345765 A JPS6345765 A JP S6345765A
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JP
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fuel cell
battery
current
secondary battery
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Tetsuo Kawasaki
川崎 哲男
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Fuji Electric Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明グ〕属する技術分野〕 本発明は、燃料電池に鉛蓄電池グ】ような二次電池を並
列接続し、燃料電池によつ℃二次電池を浮動光電しなが
ら負荷vc電力を供給し、燃料電池り起動時やピーク負
荷時のような燃料電池の出力電力が不足している時にこ
の不足電力を二次電池に低下することF】ない装!構成
に関する。
〔従来技術とその問題点〕
燃料電池においては、たとえば負荷としての電動機を起
動させた場合、電動機の起動電流とし1大きい負荷電流
が必要となるので燃料電池の電極では燃料消費が急増す
るが、水素に富んだガスや空気などの燃料を前記電極に
供給するには時間がかかるので、燃料電池としては燃料
不足となっ工出力電圧が低下する。また水素に富んだガ
スをメタノールと水とから得るようにした燃料改質器を
用いた水素酸素燃料電池システムでは、該改質器で生成
されて燃料電池電極に導かれた燃料水素のうちの未反応
余剰分、いわゆるオフガスを、再び改質器に戻して該改
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
として用いているので。
燃料電池の電極で前述のような燃料水素の急増が生じる
とオフガスの不足による前記バーナの失火現象が発生す
る。このため燃料電池を用いた電源装置では燃料電池に
鉛#電池のような二次電池を並列接続し、燃料電池の起
動時には二次電池から所望り〕電力を取り出し、また燃
料電池起動後の定常運転においては燃料電池によって二
次電池を浮動充電しながら大弁荷時に発生する燃料電池
出力電力り)不足分を二次電池で補うようにしている。
ところが、このような燃料電池電源装置では、たとえば
燃料電池の平均出力電力よりも負荷での平均消費電力が
多いと、時間の経過と共に二次電池’7)IA存電電気
量少な(なつ℃燃料電池電源装置の出力電圧が低下し、
遂には二次W1池が過放電状態になって損傷することが
あるという問題がある。
また負荷での平均消費電力が燃料電池の平均出力電力よ
りも少ないと、二次電池が過充電状態になってit 済
g中の水が電解され、こ0結果二次電池0電極板が損傷
することがあるという問題もある。
〔発明の目的〕
本発明は、上述したような従来電源装置における問題を
解消して、二次電池が過放電状態や過充電状態になるこ
とがなくかつ出力電圧が極度に低下することのない燃料
電池電源装置を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、上記目的達成のため、二次電池の残存電気量
を検出してこの残存電気量に応じて燃料電池の出力電流
を制御することにより、二次電池が過放電状態や過充電
状態になることがなくかつ出力型EEが極度に低下する
ととのない燃料電池電源装置が得られるようにしたもの
である。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例の構成図である。第1図にお
いて、1は燃料電池% 2は燃料電池!が出力する一次
電力P、と制御信号14aとが入力され、一次電力P、
を制御信号14aに応じた電圧V、を有する直流二次電
力P、VC変換する電力変換部で、3は二次電力P、に
よって浮動充電される、燃料電池lに対するバックアッ
プ用の二次電池、4は二次電池3に対して並列に接続さ
れた。
部 電動機り)よ5な負荷である。Rは変換弁20出力端子
2aから二次電池3の端子3aK至る導電路に存在する
抵抗である。5は二次電池3 f)電圧V。
を検出してこの電圧に応じた電圧信号5aを出力する二
次電池1!王検出部、6は二次電池3の放電電流工sd
を検出し工この電流に応じた電流信号6aを出力する二
次電池電流検出部で、信号5aと6aとは演算部7に入
力され、ここで以下に説明するような演算が行われて二
次電池3における残存電気量に応じた電量信号7aが出
力されるように構成されている。
第2図は前述した二次電池31F)残存電気量を説明す
る説明図で1本図は実験結果にもとづくものである。図
から明らかなよ5に1本図は二次電池3f1電圧vs 
とこの電池を流れる電流工、と残存電気量Qとの関係を
示している。電気tQは優で表されていて、Q÷100
C%)は電池3が定格状態に充電されていることを示し
ている。本図から電圧Vsと電流工s とがわかると残
存電気量Qがわかることb″−明らかである。第1図り
演算部7には第2図に示した電気量Qをパラメータとす
る特性線群が記憶させられており、さらに演算部7は、
信号5aと信号6aとが入力されると1両入力信号と前
記時性線群とによって決定される電気量Qに応じた電量
信号7aを出力するように構成されている。
再び第1図について説明する。図において、8は二次電
池電圧検出部5と二次電池電流検出部6と演算部7とか
らなる残存電気量検出部で、この検出部では各部が上記
のように動作するので、結局検出部8は二次電池3の残
存電気量−Qを検出して該電気量Qvc応じた電量信号
7aを出力するものであるということになる。9は電流
信号6aが入力されると、この信号が表わす放電電流I
sdが所定f】上限電流値Ih と所定の下限電流値I
tとの間の電流であるかどうかを判別して、It<工5
d(Ihであると二値出力信号9aをHレベルとするよ
うにした電流判定部で、10は信号9mが入力され、こ
の信号がHレベルである状態がたとえば3秒間というよ
うな所定時間を経過すると第1信号tOaを出力する時
間判定部である。電流判定部9と時間判定部lOと電流
検出部6とは電流状態検出部11を構成している。第1
信号10aは時間判定部10から出力される二値信号の
Hレベル状態で表される信号である。電流状態検出部1
1は上記のように構成されているので、結局この検出部
!lは、二次電池3の放電電流ISdを検出し、電流I
sdが所定の電流値範囲内にありかつこQ〕ような電流
値範囲内にある状態が所定時間以上継続しているという
ような電流Isdの所定状態が出現すると、第1信号1
0Bを出力する検出部である。
12は電量信号7aと時間判定部10の出力信号とが入
力され1時間判定部lOから第1信号10aが出力され
ると、電量信号7aを第3図に示した特性線入によって
決定される値の設定信号12arc変換して出力する信
号変換部で% 13は燃料電池lの出力電流Ifを検出
してこの電流に応じた測定信号13aを出力する燃料電
池電流検出部である。設定信号12aと測定信号13a
とは制御部14Vc入力され、この制御部14は、信号
12aと信号13aとの偏差にもとづいて所定の調節動
作を行ってその結果に応じた制御信号14aを出力し2
この信号14aで変換部2の出力電圧V!を加減するこ
とにより燃料電池出力電流Ifを変化させて前記偏差を
零にするようにする機能を有している。つまり、14は
、設定信号12aと測定信号13aとが入力され、制御
信号14aを出力して電力変換部2Vcより燃料電池l
の出力電流Ifを帰還制御する゛制御部である。   
 ′第1図においては各部が上記のように構成されてい
るが、さらに、演算部7は、放電電流” sdがI t
< I sd <I hen条件を満たす場合のみ精度
の高い電量信号7aを出力するように構成されている。
これは電気量QをパラメータとしたVs−I、  特性
綜詳に対する演算部7の記憶容量に限界があ゛るからで
ある。さて演算部7は上記r)ように構成されているの
で、電流状態検出部11から第1信号10aが出力され
た時の電量信号7aは、この時の二次電池3&fおける
残存電気量Qを正確に表わしている。また燃料電池出力
電流I(は制御部14と変換部2との動作によって設定
信号128に応じた電流値になる。ところがこの場合、
信号変換部12が信号変換を行う第3図の特性線Aは、
二次電池3Vcおける残存電気量Qが信号7aで表され
る状態にある時に電池3に過度の放電電流を生じさせな
いようにするかまたは適当な充電電流を流入させること
になる変換器2F)出力電圧V、を、こg′1電圧に対
応する電流I、で表わしたものである。したがって第1
図においては、負荷47F’)ために二次電池3が放電
して残存電気tQが少なくなると設定信号12aが大き
くなってこの結果出力電圧V、が大きくなり、これによ
ってQの減少が抑制されるかまたは電池3に適当な充電
電流が流入し1電気量Qが回復させられる。こσ)時当
然二次電力P!は大きくなるのでこれに応じて一次電力
P、も大きくなり、この結果燃料電池出力電流Ifも大
きくなる。Ifが信号128に対応した値よりも大きく
なると、制御1!B14は制御信号141によって電圧
V、を小さくするので、If も小さくなって遂に信号
1zavc対応した値に一致する。この結果電池3の過
放電が防止される。第1図において上記とは逆に二次電
池3が充電されて電気量Qが多くなると、今度は設定信
号12aが小さくなるので出力電圧V、が小さくなり、
この結果電池3におけるQの増大が抑制されるかまたは
電池3の放電電流が増大して電気量Qが適正値の方向に
回復させられる。したがうてこの場合電池3に過充電状
態が生じることはない。第1図では6部が上記0よ5に
動作するので、負荷4が大きくなった場合二次電池3が
過放電状!IKなって負荷4に加えられる電圧が著しく
低下するということはない。
第1図においては、演算部7は信号5aと6aとを用い
′C残存電気tQに応じた信号7aを出力するように構
成されたが、図示の各部のほかにさらに電池3における
電解液の温度を検出する温度検出部な設け、演算部7が
信号5aおよび6aのほかに@度検出部り】出力信号も
入力されて前記の場合よりもさら[ff[の高いtt信
号7aを出力するようvc構成され工も差し支えない。
第1図において、 IEi−信号7aが入力されて電気
量tQを表示する表示部を設けろと1本電源装置σ)取
り扱い上便利である。なお上述した電流状態検出部11
は必ずしも必要でなく、この検出部j 1が省略された
場合、信号変換部12は常時twit信号7aK対して
信号変換動作を行うようVC構成されろことになる。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明においては、燃料電池によって
浮動充電される燃料電池バックアップ用二次電池の残存
電気量を検出し、この電気量に応じて燃料電池の出力電
流を制御するようにしたので、二次電池が過放電状態や
過充電状態になることがなくかつ燃料電池電源装置グ)
出力電圧が極度に低下することがないという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は第1図に
おける二次電池の残存電気量説明図、第3図は第1図に
おける信号変換部の信号変換特性説明図である。 1・・・・・・燃料電池、2・・・・・・電力変換部、
3・・・・・・二次電池、 7a・・・・・・電量信号
、8・・・・・・残存電気量検出部、12・・・・・・
信号変換部、12a・・・・・・設定信号、13・・・
・・・燃料電池電流検出部、13a・・・・・・測定信
号、14・・・・・・制御部、14a・・・・・・制御
信号、P、・・・・・・一次電力、Pt・・・・・・二
次電力、  If・・・・・・燃料電池出力電流。 0          ニニ欠It3で’、ffL(I
s)箋  2  囚 箋  3  j

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃料電池と、制御信号と前記燃料電池の出力する一次電
    力とが入力され前記一次電力を前記制御信号に応じた電
    圧を有する直流二次電力に変換する電力変換部と、前記
    二次電力によつて浮動充電される二次電池と、前記二次
    電池の残存電気量を検出して前記残存電気量に応じた電
    量信号を出力する残存電気量検出部と、前記電量信号に
    ついて所定の信号変換を行つてその結果に応じた設定信
    号を出力する信号変換部と、前記燃料電池の出力電流を
    検出して該出力電流に応じた測定信号を出力する燃料電
    池電流検出部と、前記設定信号と前記測定信号とが入力
    され前記制御信号を出力して前記電力変換部により前記
    燃料電池の出力電流を帰還制御する制御部とを備えたこ
    とを特徴とする燃料電池電源装置。
JP61189852A 1986-08-13 1986-08-13 燃料電池電源装置 Pending JPS6345765A (ja)

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Cited By (4)

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