JPH07107859B2 - 燃料電池の放電制御回路 - Google Patents

燃料電池の放電制御回路

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JPH07107859B2
JPH07107859B2 JP63129869A JP12986988A JPH07107859B2 JP H07107859 B2 JPH07107859 B2 JP H07107859B2 JP 63129869 A JP63129869 A JP 63129869A JP 12986988 A JP12986988 A JP 12986988A JP H07107859 B2 JPH07107859 B2 JP H07107859B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池発電装置の制御電源が喪失した緊急
停止時に、燃料電池本体の残エネルギーを電気エネルギ
ーとして放電抵抗に放電消費させる放電制御回路に関す
る。
〔従来の技術〕
燃料電池発電装置の運転を停止する場合には、燃料電池
本体の高温,高電位によるセル特性の劣化を防ぐため
に、運転停止時点で電池本体内部に残存している燃料の
保有エネルギーの速やかに除去してセル電位を下げるこ
とが必要であり、かつこの残エネルギーの除去方法とし
て、運転停止と同時に燃料電池の出力端子間に放電高を
投入接続し、残エネルギーを電気エネルギーとして放電
抵抗へ放電させて消費する方式が従来より実施されてい
る。
次に従来における燃料電池の放電制御回路を第2図によ
り説明すると、図において1は多数個の単セルを積層し
てセルスタックを構成した燃料電池本体、1a,1bはその
出力端子であり、該出力端子に図示されていないインベ
ータを介して負荷への給電を行っている。一方、出力端
子1a,1bの間には放電抵抗2,および該放電抵抗2と直列
に放電制御リレー3のa接点3aが接続されており、かつ
放電制御リレー3は放電制御器4を介して燃料電池発電
装置の制御電源5に接続されている。
かかる構成で燃料電池の停止の際には、負荷を遮断し、
かつ燃料電池本体1への反応ガス供給を停止すると同時
に放電制御器4に指令を与えてその接点を閉じる。した
がって放電制御リレー3が作動してそのリレー接点3aが
閉じ、放電抵抗2が燃料電池本体1の出力端子間に投入
接続される。これにより燃料電池本体の残エネルギーは
電気エネルギーとして放電抵抗2を通じて放電,消費さ
れる。なお、放電抵抗2の抵抗値,投入時間等は燃料電
池が過放電となることのないように適宜に選定される。
過放電になると、積層された複数の単セルの放電が均一
でないために一部の単電池に逆電池がはたらいて燐酸を
電気分解してしまい、電池が損傷に至るからである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで上記した従来の放電制御回路では、停電,電圧
低下等の電源トラブルで制御電源5が不測に喪失した緊
急停止時の事態では放電制御リレー3が作動せず、放電
抵抗2の投入,切り離し制御が不能となって燃料電池の
残エネルギーの速やかな除去が遂行できない。
なお、この対策として制御電源とは別に緊急事態に備え
て補助バッテリーを装備して置き、制御電源が喪失した
場合には補助バッテリーを用いて放電制御を遂行させる
方式も知られているが、補助バッテリーを装備して常時
充電状態に保持することは発電装置の設備費が増すのみ
ならず、バッテリーの充電回路を含めてシステムが複雑
化する。
本発明な上記の点にかんがみ成されたものであり、補助
バッテリーを用いることなく制御電源喪失による緊急停
止時に、支障なく放電抵抗を燃料電池の出力端子間に投
入接続して電池本体の残エネルギーを電気エネルギーと
して速やかに放電消費させるともに、燃料電池の過放電
も防止して燃料電池を保護できるようにした燃料電池の
放電制御回路を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明は、単セルを複数個
積層してセルスタックを構成した燃料電池本体と、燃料
電池の停止時に燃料電池の残エネルギーを放電させる放
電抵抗と、a接点を有する通常停止用の放電制御リレー
と、該リレーを開閉するための放電制御器と、燃料電池
の制御電源と、a接点を有する緊急停止用の放電制御リ
レーと、b接点を有する制御電源喪失検出リレーと、前
記緊急停止用の放電制御リレーの電圧を調整するための
調整抵抗とを備えた燃料電池の放電制御回路であって、 前記燃料電池本体の出力端子間に,前記通常停止用の放
電制御リレーのa接点と前記緊急停止用の放電制御リレ
ーのa接点とを並列に接続し,かつ該並列に接続した二
つの接点と直列に前記放電抵抗を接続してなり、 さらに、前記燃料電池本体の出力端子間に,前記緊急停
止用の放電制御リレーと前記調整抵抗と前記制御電源喪
失検出リレーのb接点とを直列に,かつ前記放電抵抗と
二つのa接点とに並列に接続してなり、 さらにまた、前記制御電源と出力端子間に,前記放電制
御器と前記通常停止用の放電制御リレーとを直列に接続
し,かつ前記制御電源喪失検出リレーを前記放電制御器
と前記通常停止用の放電制御リレーとの並列に接続して
なり、 前記緊急停止用の放電制御リレーは、前記燃料電池本体
の無負荷電圧より低い電圧によってオン動作する電圧を
有し,かつ前記調整抵抗は前記燃料電池本体の無負荷電
圧と前記オン動作する電圧との差を電圧を分担するよう
にその抵抗値を選定してなるものとする。
〔作用〕
上記の構成により、燃料電池発電装置が制御電源の不測
は喪失により緊急停止した場合には、前記制御電喪失検
出リレーがオフ動作し、そのリレー接点(b接点)をオ
ンにして放電制御リレーの回路を閉じる。したがってこ
の状態で燃料電池本体の端子電圧が残エネルギーにより
高電位であれば、放電制御リレーがオン動作して放電抵
抗の回路を閉じ、放電抵抗が燃料電池の出力端子間に投
入接続される。これにより燃料電池本体の残エネルギー
が電気エネルギーとして放電抵抗に放電,消費されるよ
うになる。また放電に伴って残エネルギーが少なくな
り、燃料電池本体の電圧が降下して放電制御リレーの保
持電圧降下になれば、自動的に放電制御リレーがオフ動
作して放電抵抗が出力端子より切り離され、燃料電池の
過放電を防ぐようにこの時点で放電動作が終了する。な
お制御電源が健全な定常運転状態では、前記放電制御リ
レーの回路に介挿した制御電源喪失検出リレーのリレー
接点がオフに保持されるので不要に放電抵抗が投入接続
されることはない。
なお、上記の放電制御回路を従来の放電制御回路と組合
せて構成することにより、制御電源が健全である通常の
運転停止時は勿論のこと制御電源喪失による緊急停止時
にも支障なく燃料電池本体の残エネルギーを放電抵抗に
放電消費させて燃料電池を保護できる。
〔実施例〕
第1図は第2図で述べた従来の放電制御回路と組合せて
構成した本発明の実施例による放電制御回路図を示すも
のであり、第2図に対応する同一部品には同じ符号が付
してある。
すなわち本発明により、まず燃料電池1の出力端子1aと
1bとの間には緊急停止時用の放電制御リレー6が接続さ
れ、かつ該リレー6のa接点6aが放電抵抗2の回路に介
挿接続した通常停止用の放電制御リレー3のリレー接点
3aと並列に接続されている。さらに制御電源5側には通
常停止用の放電制御リレー3の他に制御電源喪失検出リ
レー7が接続され、かつ該リレー7のb接点7bが調整抵
抗8とともに前記した放電制御リレー6と直列に接続さ
れている。前記放電制御リレー6と調整抵抗8は、例え
ば下記のようにして選定される。
例えば、燃料電池本体の積層セルの数を188個とする。
この場合、無負荷電圧は単セル当たり0.96〜1Vであるの
で、燃料電池本体の無負荷電圧は、180〜188Vとなる。
市販の制御リレーの定格電圧は、DC200V,100V,48V,24V,
12Vなどがある。今定格電圧100Vの制御リレーを使用す
るものとする。この場合、調整抵抗は、例えば、燃料電
池の主負荷が遮断されて調整抵抗に電流が流れた際に90
Vの電圧が発生するようにその抵抗値を選定すると、直
列接続接続された制御リレーには、90V〜98Vの分担電圧
がかかることになる。
定格電圧100Vの制御リレーは、リレーの種類によっても
異なるが、例えば、定格電圧100Vといっても90V以上の
電圧でオンし、60V以下の電圧でオフするような仕様と
なっている。従って、燃料電池のエネルギーが放電抵抗
によって消費されて、燃料電池本体の電圧が低下し、リ
レーに60Vの分担電圧がかかる状態になるとリレーはオ
フする。リレーがオフした後は、燃料電池は自然放電に
移行し、燃料電池の過放電は防止されることとなる。
ところで、燃料電池本体の積層セル数が前記188個より
少ない場合には、セル数に応じて本体の無負荷電圧は小
さい値となる。この場合には、その電圧に応じて定格電
圧の小さい制御リレーを選定し、調整抵抗も前記と同様
にして選定される。
かかる構成で、制御電源5が健全な通常運転での停止時
には第2図で述べたように放電制御器4,放電制御リレー
3の動作によりリレー接点3aが閉じて放電抵抗2が燃料
電池本体1の出力端子間に投入接続され、これにより燃
料電池本体の残電気エネルギーが放電抵抗2を通じて放
電消費される。
一方、制御電源5が不測な電源トラブルで喪失した緊急
停止の事態になると、まず制御電源の喪失を検出した制
御電源喪失検出リレー7がオフ動作してそのリレー接点
7bが閉じ、これにより放電制御リレー6が前記リレー接
点7b,調整抵抗8を介して燃料電池本体1の出力端子間
に投入接続される。ここで燃料電池本体1の残エネルギ
ーが多くその出力端子間電圧が高電位の状態にあれば、
調整抵抗8を通じて放電制御リレー6に電流が流れてリ
レー6がオン動作し、そのリレー接点6aを閉じる。した
がって放電抵抗2はリレー接点6aを介して燃料電池本体
1の出力端子間に投入接続され、燃料電池本体の残エネ
ルギーが電気エネルギーとして放電抵抗2を通じて放電
消費されるようになる。またこの状態に伴って燃料電池
本体1の電位が降下し、放電制御リレー6に流れる電流
が保持電流以下になると、放電制御リレー6はオフ動作
して放電抵抗2を回路から切り離し、この時点で放電動
作が終了する。なお、調整抵抗8の抵抗値をあらかじめ
適正に調整しておくことにより、前記放電動作を燃料電
池本体が過放電となる以前の段階で終了させることがで
きる。
〔発明の効果〕
本発明の放電制御回路は、以上説明したように構成され
ているので、次記の効果を奏する。
すなわち、制御電源喪失の緊急停止時の際に、燃料電池
本体の残エネルギーを活用して放電抵抗を出力端子間に
投入接続させるように放電制御回路を構成したことによ
り、従来の放電制御回路では不能であった放電制御を補
助バッテリーを用いることなく遂行して燃料電池放電の
残エネルギーを電気エネルギーとして放電消費させ、燃
料電池を高電位状態から速やかに低電位状態に移すこと
ができる。しかも放電動作により燃料電池の電位が低レ
ベル値に降下すれば、自動的に放電動作が終了するので
燃料電池が過放電に移行するのを防止でき、これにより
高温,高電位によるセル特性の劣化防止,並びに過放電
に起因したセル電位逆転による特性劣化も防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の放電制御回路図、第2図は従来
における燃料電池の放電制御回路である。各図におい
て、 1:燃料電池本体、1a,1b:出力端子、2:放電抵抗、5:制御
電源、6:緊急停止時用の放電制御リレー、6a:リレー接
点、7:制御電源喪失検出リレー、7a:リレー接点。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単セルを複数個積層してセルスタックを構
    成した燃料電池本体と、燃料電池の停止時に燃料電池の
    残エネルギーを放電させる放電抵抗と、a接点を有する
    通常停止用の放電制御リレーと、該リレーを開閉するた
    めの放電制御器と、燃料電池の制御電源と、a接点を有
    する緊急停止用の放電制御リレーと、b接点を有する制
    御電源喪失検出リレーと、前記緊急停止用の放電制御リ
    レーの電圧を調整するための調整抵抗とを備えた燃料電
    池の放電制御回路であって、 前記燃料電池本体の出力端子間に,前記通常停止用の放
    電制御リレーのa接点と前記緊急停止用の放電制御リレ
    ーのa接点とを並列に接続し,かつ該並列に接続した二
    つの接点と直列に前記放電抵抗を接続してなり、 さらに、前記燃料電池本体の出力端子間に,前記緊急停
    止用の放電制御リレーと前記調整抵抗と前記制御電源喪
    失検出リレーのb接点とを直列に,かつ前記放電抵抗と
    二つのa接点とに並列に接続してなり、 さらにまた、前記制御電源の出力端子間に,前記放電制
    御器と前記通常停止用の放電制御リレーとを直列に接続
    し,かつ前記制御電源喪失検出リレーを前記放電制御器
    と前記通常停止用の放電制御リレーとの並列に接続して
    なり、 前記緊急停止用の放電制御リレーは、前記燃料電池本体
    の無負荷電圧より低い電圧によってオン動作する電圧を
    有し,かつ前記調整抵抗は前記燃料電池本体の無負荷電
    圧と前記オン動作する電圧との差の電圧を分担するよう
    にその抵抗値を選定してなることを特徴とする燃料電池
    の放電制御回路。
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