JPS6398710A - 燃料電池の電圧制御回路 - Google Patents
燃料電池の電圧制御回路Info
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- JPS6398710A JPS6398710A JP61244569A JP24456986A JPS6398710A JP S6398710 A JPS6398710 A JP S6398710A JP 61244569 A JP61244569 A JP 61244569A JP 24456986 A JP24456986 A JP 24456986A JP S6398710 A JPS6398710 A JP S6398710A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Control Of Electrical Variables (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。
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〕
この発明は、燃料電池の停止操作時の燃料電池の無負荷
高電位を防止する為の電圧制御回路に関する。
高電位を防止する為の電圧制御回路に関する。
この種の燃料電池発電装置は、燃料電池本体。
燃料改質装置、空気供給装置、冷却装置、直交変換装置
などで構成される。燃料電池本体は燃料電極（負極）と
空気電極（正極）とを有し、燃料電極に燃料ガスを空気
電極に空気を連続的に供給することにより、燃料ガス中
の水素と空気中の酸素とが電気化学的に反応して発電が
行なわれる。電池本体に供給される燃料ガスと空気とは
、通常電池本体の発電効率を極端に低下させることがな
いように電池本体が消費する以上の流量に設足される。
などで構成される。燃料電池本体は燃料電極（負極）と
空気電極（正極）とを有し、燃料電極に燃料ガスを空気
電極に空気を連続的に供給することにより、燃料ガス中
の水素と空気中の酸素とが電気化学的に反応して発電が
行なわれる。電池本体に供給される燃料ガスと空気とは
、通常電池本体の発電効率を極端に低下させることがな
いように電池本体が消費する以上の流量に設足される。
この値は燃料ガスの場合で利用率（消費量／供給量）７
０〜８０％、空気の場合で刃〜６０％程度である。過剰
゛に供給された燃料ガスと空気とは電池本体を通過した
後燃料改質装置で燃焼され燃料改質エネルギーの一部と
なる。
０〜８０％、空気の場合で刃〜６０％程度である。過剰
゛に供給された燃料ガスと空気とは電池本体を通過した
後燃料改質装置で燃焼され燃料改質エネルギーの一部と
なる。
一般に、燃料電池の電流と電圧の関係は第２図に示すよ
うな形を取る。電流零の時の電圧はいわゆる開回路電圧
であり、単電池では通常１．ＯＶ前後の値を取る。電流
を増すと電池自体の内部抵抗。
うな形を取る。電流零の時の電圧はいわゆる開回路電圧
であり、単電池では通常１．ＯＶ前後の値を取る。電流
を増すと電池自体の内部抵抗。
燃料ガスや酸化剤ガスの１極への拡散抵抗、あるいは電
極反応に伴うエネルギロスが増加し電圧はＭ次降下する
。すなわち電流が変化すれば電圧もそれに伴ない変化す
るということが大きな特徴である。一方燃料電池の特長
は負荷にあわせて電流が迅速に変化し、負荷に対する追
従性がよいことである。したがって、燃料電池の用途の
一つとしては負荷変動の激しい大都市の電力供給源が考
えられている。これらの点から考え燃料１を池は、負荷
も電圧もｓＩ繁に変動するような条件下で使用されるこ
とになろう。 ゛ ところで燃料電池の′１極は、電池反応を促進させるた
め触媒が使用されており、同時にこの触媒を担持するい
わゆる担体も使用されている。電池の出力電圧は空気電
極（正極）電位と燃料電極（負極）を位との差であり、
電池の出力電圧が０．７５〜０，８■以上の場合電池内
に局部電池が形成され、触媒担体の腐食が起こり、その
結果触媒自体の劣化たとえばシンタリングなどが誘発さ
れ電池の出力電圧の劣化がもたらされることが一般的に
知られズいる。このため電池本体の電圧特に空気電極の
電位は、常に許容値以下に保つ必要がある。前述したよ
うに、電池本体の電圧は出力電力（電流）に依存し、出
力電力が低い程電圧が高くなる傾向がある。したがって
無憤荷ないしは軽負荷時には電池電圧が許容値を超えて
しまうため、実質的にそのような運転が制限されるとい
う欠点を有していた。
極反応に伴うエネルギロスが増加し電圧はＭ次降下する
。すなわち電流が変化すれば電圧もそれに伴ない変化す
るということが大きな特徴である。一方燃料電池の特長
は負荷にあわせて電流が迅速に変化し、負荷に対する追
従性がよいことである。したがって、燃料電池の用途の
一つとしては負荷変動の激しい大都市の電力供給源が考
えられている。これらの点から考え燃料１を池は、負荷
も電圧もｓＩ繁に変動するような条件下で使用されるこ
とになろう。 ゛ ところで燃料電池の′１極は、電池反応を促進させるた
め触媒が使用されており、同時にこの触媒を担持するい
わゆる担体も使用されている。電池の出力電圧は空気電
極（正極）電位と燃料電極（負極）を位との差であり、
電池の出力電圧が０．７５〜０，８■以上の場合電池内
に局部電池が形成され、触媒担体の腐食が起こり、その
結果触媒自体の劣化たとえばシンタリングなどが誘発さ
れ電池の出力電圧の劣化がもたらされることが一般的に
知られズいる。このため電池本体の電圧特に空気電極の
電位は、常に許容値以下に保つ必要がある。前述したよ
うに、電池本体の電圧は出力電力（電流）に依存し、出
力電力が低い程電圧が高くなる傾向がある。したがって
無憤荷ないしは軽負荷時には電池電圧が許容値を超えて
しまうため、実質的にそのような運転が制限されるとい
う欠点を有していた。
このような燃料Ｋｍ発電システムの問題点に対する方策
として、例えば発電システムの起動・停止時に直流側へ
ダミー抵抗を挿入し、燃料電池電圧を強制的に降下させ
ることも提案されている。
として、例えば発電システムの起動・停止時に直流側へ
ダミー抵抗を挿入し、燃料電池電圧を強制的に降下させ
ることも提案されている。
しかしながら、この場合、放電抵抗の０Ｎ−ＯＦＦ電流
（即ち燃料電池の放電電流）の電流変化が大きく、また
燃料電池内の残ガス等の状態によっては放電電流が必要
以上に大き過ぎたりして、燃料ｔａの電極特性を劣化さ
せる可能性があった。更にまた放電抵抗を０Ｎ−ＯＦＦ
する開閉器は大きな電流容量を必要とし、コスト的にも
割高となる欠点があった０ 〔発明の目的〕 この発明は上記に鑑みなされたもので、燃料電池の無負
荷ないし軽負荷時の高電位を燃料電池に大きな電気化学
的や熱的等のシヨ、りを与えることな（、速やかに且つ
無理なく放電により取り除（ものであり、しかも燃料電
池の過放電も防止することを目的とする。
（即ち燃料電池の放電電流）の電流変化が大きく、また
燃料電池内の残ガス等の状態によっては放電電流が必要
以上に大き過ぎたりして、燃料ｔａの電極特性を劣化さ
せる可能性があった。更にまた放電抵抗を０Ｎ−ＯＦＦ
する開閉器は大きな電流容量を必要とし、コスト的にも
割高となる欠点があった０ 〔発明の目的〕 この発明は上記に鑑みなされたもので、燃料電池の無負
荷ないし軽負荷時の高電位を燃料電池に大きな電気化学
的や熱的等のシヨ、りを与えることな（、速やかに且つ
無理なく放電により取り除（ものであり、しかも燃料電
池の過放電も防止することを目的とする。
この目的は本発明によれば、正極の触媒活性成分に少な
くとも白金を用いた燃料電池と、この燃料電池と並列に
接続された可変抵抗器と、この可変抵抗器の抵抗値を段
階的に加減する開閉器と、前記燃料電池の出力電圧を検
出する電圧検出器と、この電圧検出器の検出電位が高電
位管理領域または低電位管理領域にあるか否かを判別す
る判断器と、この判断器の判別結果が高電位管理領域に
あるとき前記開閉器を制御して可変抵抗器の抵抗値を一
段小さくし、判断器の判別結果が低電位管理領域にある
とき前記開閉器を制御して可変抵抗器の抵抗値を一段大
きくする制御器とを有することにより達成される。
くとも白金を用いた燃料電池と、この燃料電池と並列に
接続された可変抵抗器と、この可変抵抗器の抵抗値を段
階的に加減する開閉器と、前記燃料電池の出力電圧を検
出する電圧検出器と、この電圧検出器の検出電位が高電
位管理領域または低電位管理領域にあるか否かを判別す
る判断器と、この判断器の判別結果が高電位管理領域に
あるとき前記開閉器を制御して可変抵抗器の抵抗値を一
段小さくし、判断器の判別結果が低電位管理領域にある
とき前記開閉器を制御して可変抵抗器の抵抗値を一段大
きくする制御器とを有することにより達成される。
第１図はこの発明の実施例を示すもので、ｎ個の放電抵
抗３とｎ個の放電抵抗開閉スイッチ４がそれぞれ個々に
対応して直列に接続され、燃料電池１の出力回路に電池
１と並列に接続されている。
抗３とｎ個の放電抵抗開閉スイッチ４がそれぞれ個々に
対応して直列に接続され、燃料電池１の出力回路に電池
１と並列に接続されている。
また燃料電池１の出力回路には、ｎ個の放電抵抗開閉ス
イッチ４の開閉を制御する為の装置として。
イッチ４の開閉を制御する為の装置として。
出力電圧検出器５．高電位判断器６．低電位１判断器７
．開閉スイ、千制御器８が接続されている。
．開閉スイ、千制御器８が接続されている。
この様な構成に於て、いま燃料電池１の運転が停止され
ると、燃料電池１の出力電位は１セルあたり約１■の無
負荷高電位となる。しかるにこの燃料電池１の無負荷高
電位は、燃料電池ｌの電極特性の劣化につながる高速や
かに且つ無理なくある管理レベルの電位（一般に０．８
Ｖ／セル位）以下に下げる必要がある。そこで燃料電池
１の運転停止と同時に出力電圧検出器５に於て、燃料電
池停止指令ＪＯを受けて燃料電池１の出力１Ｍ、位を検
出し、この検出電位を信号変換し高電位判断器６及び低
電位判断器７に連続して伝える。燃料電池１の運転停止
直後は燃料電池１の出力電位は無負荷高電位領域にある
為、まず高電位判断器６が作動し開閉スイッチ制御器８
にて放電抵抗開閉スイッチ４のスイッチ１５−ｗｎ５の
開閉状態を判別し、開状態のスイッチの１個に開閉スイ
ッチ開閉指令９を通じて閉指令を出し、放電抵抗開閉ス
イッチ４のスイッチ１ｓｘｎｓのうちの１個が閉される
。これにより放電抵抗３の１個が燃料電池１の出力回路
に接続され、燃料電池１の無負荷高電位を若干引き下げ
る働きをする。以上の動作は燃料電池１の無負荷電位が
高電位判断器６に設定した高電位管理領域（通常ｏ、ｓ
Ｖ／セル）以下になるまで行なわれる。尚、上記動作の
１サイクルの動作時間は通常１〜３秒程度である。
ると、燃料電池１の出力電位は１セルあたり約１■の無
負荷高電位となる。しかるにこの燃料電池１の無負荷高
電位は、燃料電池ｌの電極特性の劣化につながる高速や
かに且つ無理なくある管理レベルの電位（一般に０．８
Ｖ／セル位）以下に下げる必要がある。そこで燃料電池
１の運転停止と同時に出力電圧検出器５に於て、燃料電
池停止指令ＪＯを受けて燃料電池１の出力１Ｍ、位を検
出し、この検出電位を信号変換し高電位判断器６及び低
電位判断器７に連続して伝える。燃料電池１の運転停止
直後は燃料電池１の出力電位は無負荷高電位領域にある
為、まず高電位判断器６が作動し開閉スイッチ制御器８
にて放電抵抗開閉スイッチ４のスイッチ１５−ｗｎ５の
開閉状態を判別し、開状態のスイッチの１個に開閉スイ
ッチ開閉指令９を通じて閉指令を出し、放電抵抗開閉ス
イッチ４のスイッチ１ｓｘｎｓのうちの１個が閉される
。これにより放電抵抗３の１個が燃料電池１の出力回路
に接続され、燃料電池１の無負荷高電位を若干引き下げ
る働きをする。以上の動作は燃料電池１の無負荷電位が
高電位判断器６に設定した高電位管理領域（通常ｏ、ｓ
Ｖ／セル）以下になるまで行なわれる。尚、上記動作の
１サイクルの動作時間は通常１〜３秒程度である。
一方上記製作により放を抵抗３の何個かが燃料電池１の
出力回路に接続されて後、時間経過とともに燃料電池ｌ
の無負荷電位が低下し、ある低電位管理電位（通常０．
２〜０．４Ｖ／セル位）以下になると、低電位判断器７
が作動し、開閉スイッチ制御器８にて放電抵抗開閉スイ
ッチ４のスイッチＩＳ〜ｎｓの開閉状態を判別し、閉状
態のスイッチの１個に開閉スイッチ開閉指令９を通じて
開指令を出し、放電抵抗開閉スイッチ４のスイッチ１ｓ
−ｎｓのうちの１個が開されることにより、放電抵抗３
の１個が燃料電池１の出力回路より切り離されることに
より、燃料電池１の無負荷電位の放電を若干少くさせる
。以上の動作は放電抵抗開閉スイッチ４のスイッチｌ５
−ｎｓが全て開になるまで行なわれる。尚上記動作に関
し、低電位判断器７が出力電圧検出器５を経由して燃料
電池１の無負荷電位を読取るサイクルは通常１〜３秒に
１回程度であり、燃料電池１の無負荷電位がある低電位
管理領域以下になりていない時は上記放電抵抗の切り離
し動作は行なわない。
出力回路に接続されて後、時間経過とともに燃料電池ｌ
の無負荷電位が低下し、ある低電位管理電位（通常０．
２〜０．４Ｖ／セル位）以下になると、低電位判断器７
が作動し、開閉スイッチ制御器８にて放電抵抗開閉スイ
ッチ４のスイッチＩＳ〜ｎｓの開閉状態を判別し、閉状
態のスイッチの１個に開閉スイッチ開閉指令９を通じて
開指令を出し、放電抵抗開閉スイッチ４のスイッチ１ｓ
−ｎｓのうちの１個が開されることにより、放電抵抗３
の１個が燃料電池１の出力回路より切り離されることに
より、燃料電池１の無負荷電位の放電を若干少くさせる
。以上の動作は放電抵抗開閉スイッチ４のスイッチｌ５
−ｎｓが全て開になるまで行なわれる。尚上記動作に関
し、低電位判断器７が出力電圧検出器５を経由して燃料
電池１の無負荷電位を読取るサイクルは通常１〜３秒に
１回程度であり、燃料電池１の無負荷電位がある低電位
管理領域以下になりていない時は上記放電抵抗の切り離
し動作は行なわない。
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、燃料
電池の無負荷電位を放電する為に複数個の放電抵抗又は
複数個のタップを持った放電抵抗を設け、また燃料電池
の無負荷電位判断器として高電位判断器と低電位判断器
を設け、燃料電池の無負荷電位が高電位判断器の設定電
位以上の場合は放電抵抗を１〜３秒のサイクルで１個づ
つ燃料電池の出力回路に接続し、また燃料電池の無負荷
電位が低電位判断器の設定電位以下の場合は、放電抵抗
の接続を１個づつ切り離すこととしたので、燃料電池の
停止時の状態等にかかわらず速やかに無理なく且つ的確
に燃料電池の無負荷高電位を放電低下させることができ
る。一方、過放電も防止することができるので、燃料電
池の無負荷高電位による劣化及び過放電による劣化を防
止できる。
電池の無負荷電位を放電する為に複数個の放電抵抗又は
複数個のタップを持った放電抵抗を設け、また燃料電池
の無負荷電位判断器として高電位判断器と低電位判断器
を設け、燃料電池の無負荷電位が高電位判断器の設定電
位以上の場合は放電抵抗を１〜３秒のサイクルで１個づ
つ燃料電池の出力回路に接続し、また燃料電池の無負荷
電位が低電位判断器の設定電位以下の場合は、放電抵抗
の接続を１個づつ切り離すこととしたので、燃料電池の
停止時の状態等にかかわらず速やかに無理なく且つ的確
に燃料電池の無負荷高電位を放電低下させることができ
る。一方、過放電も防止することができるので、燃料電
池の無負荷高電位による劣化及び過放電による劣化を防
止できる。
更に放電抵抗開閉スイッチ１ｓｚｎｓは放電電流が分散
される為開閉容量が小さくできる。
される為開閉容量が小さくできる。
第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は燃料電
池の電圧−電流特性を示すグラフである。 ｌ・・・燃料電池、２・・・出力スイッチ、３・・・放
電抵抗、４・・・放電抵抗開閉スイッチ、５・・・出力
電圧検出器、６・・・高電位判断器、７・・・低電位判
断器、８・・・開閉スイッチ制御器、９・・・開閉スイ
ッチ開閉指令、１０・・・燃料電池停止指令。 葛１□□□ 舅２０
池の電圧−電流特性を示すグラフである。 ｌ・・・燃料電池、２・・・出力スイッチ、３・・・放
電抵抗、４・・・放電抵抗開閉スイッチ、５・・・出力
電圧検出器、６・・・高電位判断器、７・・・低電位判
断器、８・・・開閉スイッチ制御器、９・・・開閉スイ
ッチ開閉指令、１０・・・燃料電池停止指令。 葛１□□□ 舅２０
Claims (1)
- 正極の触媒活性成分に少なくとも白金を用いた燃料電池
と、この燃料電池と並列に接続された可変抵抗器と、こ
の可変抵抗器の抵抗値を段階的に加減する開閉器と、前
記燃料電池の出力電圧を検出する電圧検出器と、この電
圧検出器の検出電位が高電位管理領域または低電位管理
領域にあるか否かを判別する判断器と、この判断器の判
別結果が高・電位管理領域にあるとき前記開閉器を制御
して可変抵抗器の抵抗値を一段小さくし、判断器の判別
結果が低電位管理領域にあるとき前記開閉器を制御して
可変抵抗器の抵抗値を一段大きくする制御器とを有する
ことを特徴とする燃料電池の電圧制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61244569A JPH0833782B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 燃料電池の電圧制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61244569A JPH0833782B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 燃料電池の電圧制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398710A true JPS6398710A (ja) | 1988-04-30 |
| JPH0833782B2 JPH0833782B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=17120669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61244569A Expired - Fee Related JPH0833782B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 燃料電池の電圧制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833782B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181268A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| JPH03141560A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-17 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池の保護装置 |
| JP2005085662A (ja) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムとその運転方法 |
| WO2005099016A3 (en) * | 2004-04-06 | 2006-06-01 | Nissan Motor | Fuel cell system |
| JP2007005038A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及び移動体 |
| JP2007507063A (ja) * | 2003-09-23 | 2007-03-22 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | 始動および停止時の燃料電池エネルギーの貯蔵 |
| JP2009112190A (ja) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Nan Ya Printed Circuit Board Corp | 駆動装置及びエネルギー管理モジュール |
| WO2016047269A1 (ja) * | 2014-09-24 | 2016-03-31 | トヨタ自動車株式会社 | 電動車両の燃料電池システム及びその制御方法 |
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| JPS6121516A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-01-30 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP61244569A patent/JPH0833782B2/ja not_active Expired - Fee Related
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