JP2016012508A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池システムの制御装置15は、燃料電池システムを統括して制御するとともに、燃料電池システムの複数の運転モードのうちいずれの運転モード種であるかを認識可能であるメイン制御部15aと、複数の補機のうち第一補機(第一燃料遮断弁11a1a)に制御信号を出力するとともに第一補機から制御信号に対する応答信号を入力し、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である第一安全制御部15b1と、複数の補機のうち第二補機(第二燃料遮断弁11a1b)に制御信号を出力するとともに第二補機から制御信号に対する応答信号を入力し、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である第二安全制御部15b2と、を備えている。
【選択図】 図2
Description
これによれば、第一および第二安全制御部は、燃料電池システムの異常判定対象が異常であるか否かの異常判定を、認識した運転モード種に応じて設定される異常判定条件により行なう。よって、運転モード種にかかわらず、燃料電池システムの異常判定を正しく行なうことができる。
これによれば、第一および第二補機として信頼性の高い部品を選定した場合、第一および第二安全制御部は、信頼性の高い部品からの応答信号に基づいて運転モード種の認識を行なうことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。
これによれば、第一および第二安全制御部は、補機からの応答信号に含まれている補機の作動内容に基づいて運転モード種の認識を行うことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。
これによれば、一般的に信頼性の高い燃料遮断弁を第一および第二補機に選定することにより、既存の構成を利用して、上述した請求項1から請求項4に係る作用効果を得ることができる。
蒸発部32は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部33に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
燃料電池34は、燃料電池34の温度を検出する温度センサ34dを備えている。温度センサ34dは、その検出結果を制御装置15のメイン制御部15aに送信するようになっている。
一方、メイン制御部15aが入力した情報(センサからの検出信号)は、第一および第二安全制御部15b1,15b2に出力されている。
制御装置15(安全制御部15b)は、第一および第二燃料遮断弁11a1a,11a1b(以下、燃料遮断弁11a1と省略する場合もある)を開く(ステップS106)とともに、カウンタNを1に設定する(ステップS108)。カウンタNを1に設定することで、安全制御部15bは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードであることを認識し、待機モードから暖機モードに移行したことを認識する。
安全制御部15bは、ステップS202において、燃料遮断弁11a1からの応答信号を入力したか否かを判定する。安全制御部15bは、応答信号を入力していないとき、ステップS202にて「NO」と判定し、プログラムをステップS204に進めて本プログラムを一旦終了する。安全制御部15bは、応答信号を入力したとき、ステップS202にて「YES」と判定し、ステップS206以降において、運転モード種の認識を行う。なお、ステップS202において、燃料遮断弁11a1に制御信号を出力したか否かを判定するようにしてもよい。
カウンタNが0に初期設定されているとする。安全制御部15bは、カウンタNが0であり、かつ、応答信号(または制御信号)が第一オフ継続時間tm1を含んでいる場合(ステップS206,208,210にてそれぞれ「NO」と判定し、ステップS212にて「YES」と判定する)、カウンタNを1に設定する(ステップS214)。カウンタNが暖機モードを示す1に設定されたため、安全制御部15bは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードであることを認識する。また、安全制御部15bは、燃料電池システムの運転モードが待機モードから暖機モードに移行したことを認識する。
なお、ステップS218において、安全制御部15bは、応答信号が第二オフ継続時間tm2を含んでいるか否かを判定する。
なお、ステップS222において、安全制御部15bは、応答信号が第三オフ継続時間tm3を含んでいるか否かを判定する。
なお、ステップS226において、安全制御部15bは、応答信号が第四オフ継続時間tm4を含んでいるか否かを判定する。
すなわち、ステップS106においては、安全制御部15bの開指令によって、燃料遮断弁11a1が開状態となるため、蒸発部32への改質用原料の供給が可能となる。
すなわち、ステップS134においては、安全制御部15bの閉指令によって、燃料遮断弁11a1が閉状態となるため、蒸発部32への改質用原料の供給が停止される。
制御装置15は、ステップS140において、カソードエアの供給を停止する。待機運転は、燃料電池システムの発電停止状態(すなわち、起動運転、発電運転、停止運転のいずれの運転中でない状態である。)であり、発電指示(スタートスイッチのオンなど)を待っている状態のことである。
時刻t1において、待機モード中の燃料電池システムに対して起動指示があると、カソードエアの供給が開始され(ステップS104)、燃料遮断弁11a1が開状態とされ(ステップS106)、燃料(改質用原料)の供給が開始され(ステップS110)、燃焼部36の着火が行われる(ステップS112)。このとき、安全制御部15bから燃料遮断弁11a1に出力される制御信号、および燃料遮断弁11a1から安全制御部15bに出力される応答信号には、第一オフ継続時間tm1が含まれている(ステップS106)。よって、制御装置15(安全制御部15b)は、燃料電池システムの運転モード種は暖機モードである旨の認識をする(ステップS108)。
また、上述したステップS118,126の処理において、圧力センサ11a4の検出結果を使用して、改質用原料供給管11aの改質用原料の残存量(圧力)を監視するようにしてもよい。すなわち、オフ継続時間中に改質用原料供給管11aの圧力が0になるのを抑制することができる。具体的には、原料ポンプ11a6の駆動により、改質用原料供給管11aの圧力が低下するが、所定値(正圧である)以下となった場合に燃料遮断弁11a1を開くようにすればよい。これにより、改質用原料供給管11aに着実に燃料がある状態で燃料遮断弁11a1を開くので、配管内の燃料がなくなり所定の燃料流量が供給できなくなることを確実に抑制することが可能となる。
これによれば、第一および第二補機として信頼性の高い部品(燃料遮断弁11a1)を選定した場合、第一および第二安全制御部15bは、信頼性の高い部品からの応答信号に基づいて運転モード種の認識を行なうことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。
これによれば、第一および第二安全制御部15bは、補機からの応答信号に含まれている補機の作動内容に基づいて運転モード種の認識を行うことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。
これによれば、一般的に信頼性の高い燃料遮断弁11a1を第一および第二補機に選定することにより、既存の構成を利用して、上述した実施形態に係る作用効果を得ることができる。
次に、安全制御部15bは、運転モード種に応じて異常判定条件を設定する。すなわち、安全制御部15bは、ステップS304において、上述したように認識した運転モード種(カウンタN)に基づいて、燃料電池システムの運転モード種が暖機モード・発電モードであるか、または停止モードであるか否かを判定する。
これによれば、第一および第二安全制御部15bは、燃料電池システムの異常判定対象が異常であるか否かの異常判定を、認識した運転モード種に応じて設定される異常判定条件により行なう。よって、運転モード種にかかわらず、燃料電池システムの異常判定を正しく行なうことができる。
Claims (5)
- 燃料電池と、前記燃料電池を発電させるために使用される複数の補機と、を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムを統括して制御するとともに、前記燃料電池システムの複数の運転モードのうちいずれの運転モード種であるかを認識可能であるメイン制御部と、
前記複数の補機のうち第一補機に制御信号を出力するとともに前記第一補機から前記制御信号に対する応答信号を入力し、前記応答信号に基づいて前記燃料電池システムの前記運転モード種を認識可能である第一安全制御部と、
前記複数の補機のうち第二補機に制御信号を出力するとともに前記第二補機から前記制御信号に対する応答信号を入力し、前記応答信号に基づいて前記燃料電池システムの前記運転モード種を認識可能である第二安全制御部と、
を備えている燃料電池システム。 - 前記第一および第二安全制御部は、
前記燃料電池システムの異常判定対象が異常であるか否かの異常判定を、異常判定条件を満たすか否かの判定により行う異常判定部と、
認識した前記運転モード種に応じて前記異常判定部の前記異常判定条件を設定する判定条件設定部と、をさらにそれぞれ備えている請求項1記載の燃料電池システム。 - 前記第一および第二安全制御部は、
前記第一および第二補機からの前記各応答信号の回数に基づいて前記運転モード種の認識をそれぞれ行う請求項1または請求項2記載の燃料電池システム。 - 前記応答信号は、前記補機の作動内容も含まれており、前記補機の前記作動内容は、一の運転モード種から他の運転モード種に移行をする毎に異なる値に設定されており、
前記第一および第二安全制御部は、
前記補機からの前記応答信号に含まれている前記補機の前記作動内容に基づいて前記運転モード種の認識をそれぞれ行う請求項1または請求項2記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池システムは、
前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給管と、
前記燃料供給管にそれぞれ設けられ、前記燃料供給管を開閉する第一および第二燃料遮断弁と、をさらに備え、
前記第一および第二補機は、前記第一および第二燃料遮断弁である請求項1乃至請求項4の何れか一項記載の燃料電池システム。
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