JP6720574B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、流量センサの異常や流量センサと制御装置との通信の異常を検出した場合においても、燃料電池システムの運転を停止する頻度を抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
燃料電池モジュール30は、蒸発部32に、一端が供給源Gsに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管11aの他端が接続されている。供給源Gsは、例えば都市ガスのガス供給管、LPガスのガスボンベである。改質用原料供給管11aは、原料ポンプ11a1(本発明の第一ポンプに相当)および第一流量センサ11a2が設けられている。原料ポンプ11a1は、改質用原料を送るポンプである。第一流量センサ11a2は、改質用原料の流量(単位時間当たりの流量)を検出するものである。第一流量センサ11a2によって検出された流量は、制御装置15に出力される。
全体開閉器18aは、具体的には、第二電源ライン17における電力変換装置13と第一分岐点17aとの間に設けられ、電力変換装置13と各補機の全部とを電気的に接続および遮断するものである。
第一個別開閉器18bは、具体的には、第二電源ライン17における第一分岐点17aと第一流量センサ11a2との間に設けられ、電力変換装置13と第一流量センサ11a2とを電気的に接続および遮断するものである。
第二個別開閉器18cは、具体的には、第二電源ライン17における第二分岐点17bと第二流量センサ11c2との間に設けられ、電力変換装置13と第二流量センサ11c2とを電気的に接続および遮断するものである。各開閉器18a,18b,18cは、制御装置15からの制御指令に従って、開閉制御(接続/遮断制御)される。全体開閉器18aは、燃料電池システム1の電源がオンされている場合、第二電源ライン17を閉路(電気的に接続)とする。一方、全体開閉器18aは、燃料電池システム1の電源がオフされている場合、第二電源ライン17を開路(電気的に遮断)とする。各個別開閉器18b,18cは、燃料電池システム1の電源がオンされている場合、後述するリセット処理を行うときを除き、第二電源ライン17を閉路(電気的に接続)とする。
第一異常発生判定部15fは、第一流量センサ11a2によって検出された流量(第一流量センサ11a2の出力値)に基づいて、第一流量センサ11a2のセンサ異常および通信異常の少なくとも一方が発生したか否かを判定する。第二異常発生判定部15gは、第二流量センサ11c2によって検出された流量(第二流量センサ11c2の出力値)に基づいて、第二流量センサ11c2のセンサ異常および通信異常の少なくとも一方が発生したか否かを判定する。第一異常発生判定部15fおよび第二異常発生判定部15gは、判定結果を各駆動量調整部15a1,15b1、発電電力調整部15c1およびリセット処理部15hに出力する。
また、第二流量センサ11c2にセンサ異常が発生していないため、第二個別開閉器18cに対するリセット処理が行われない。この場合、第二流量センサ11c2の出力値は、所定範囲内にて変動する。
これによれば、制御装置15は、センサ異常および通信異常の少なくとも一方が発生したと判定した場合、対象開閉器を遮断した後、対象開閉器を再度接続するリセット処理を実行する。その結果、対象流量センサおよび対象流量センサと制御装置15との通信が正常に復帰する場合がある。よって、各流量センサ11a2,11c2の異常や各流量センサ11a2,11c2と制御装置15との通信の異常が発生した場合においても、燃料電池システム1の運転を停止する頻度を抑制することができる。
これによれば、異常判定時点から、対象ポンプの駆動量が異常判定時点の駆動量に維持される。よって、異常判定時点から、リセット処理中、さらに、対象流量センサおよび対象流量センサと制御装置15との通信が正常に復帰する正常復帰時点までの間において、異常判定時点における燃料電池34の発電電力Wを維持することができる。
これによれば、異常判定時点から、燃料電池34の発電電力Wが異常判定時点の発電電力Wに維持される。その結果、燃料電池システム1が発電運転(負荷追従運転)されている場合において、異常判定時点からリセット処理中、正常復帰時点までの間において、負荷消費電力Wlが変動する場合においても、燃料電池34の発電電力Wが一定値に維持される。よって、制御装置15が、センサ異常または通信異常により流体の流量を検出できない状態にて、負荷消費電力Wlに応じて原料ポンプ11a1、カソードエアブロワ11c1および改質水ポンプ11b1の駆動量を制御することによる流体の供給量の過不足の発生を抑制することができる。
これによれば、対象流量センサおよび対象流量センサと制御装置15との通信が正常に復帰したと判定された場合、制御装置15は、正常復帰時点以降において、各流量センサ11a2,11c2によって検出された流量に基づいて原料ポンプ11a1およびカソードエアブロワ11c1の駆動量を制御することができる。よって、センサ異常および通信異常の少なくとも一方が発生した場合においても、リセット処理が実行された後、対象流量センサおよび対象流量センサと制御装置15との通信が正常に復帰したと判定されたとき、制御装置15は、燃料電池システム1の運転を停止させずに継続させることができる。
また、上述した実施形態において、制御装置15は、異常判定時点から、燃料電池34の発電電力Wを異常判定時点の燃料電池34の発電電力Wに維持するように、燃料電池34の発電電力Wの調整を行うが(発電電力調整部15c1)、これに代えて、燃料電池34の発電電力Wを一定値とするように燃料電池システム1が運転(定値運転)されている場合、燃料の発電電力Wの維持を行わないようにしても良い。
Claims (5)
- 燃料および酸化剤ガスが供給され、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
水タンクから供給される改質水から水蒸気を生成する蒸発部と、
供給源から供給される改質用原料と、前記蒸発部から供給される前記水蒸気とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、
前記燃料電池を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記改質用原料の流量を検出する第一流量センサ、前記酸化剤ガスの流量を検出する第二流量センサ、および、前記改質水の流量を検出する第三流量センサのうち少なくとも一つと、
前記各流量センサと電源とを電気的にそれぞれ接続および遮断する一または複数の開閉器と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記燃料電池システムの発電運転中において、
前記各流量センサによって検出された流量に基づいて、前記各流量センサの異常であるセンサ異常、および、前記各流量センサと前記制御装置との通信の異常である通信異常の少なくとも一方が発生したか否かを判定する異常発生判定部と、
前記各流量センサのうち前記センサ異常および前記通信異常の少なくとも一方が発生した前記各流量センサを対象流量センサと定義するとともに、前記対象流量センサと前記電源とを電気的に接続および遮断する前記開閉器を対象開閉器と定義する場合、
前記異常発生判定部によって前記センサ異常および前記通信異常の少なくとも一方が発生したと判定されたとき、前記燃料電池システムの前記発電運転を停止することなく、前記対象開閉器を遮断した後、前記対象開閉器を再度接続するリセット処理を実行するリセット処理部を備えている燃料電池システム。 - 前記改質用原料を送る第一ポンプと、
前記酸化剤ガスを送る第二ポンプと、
前記改質水を送る第三ポンプと、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記対象流量センサによって流量が検出される流体を送る前記各ポンプを対象ポンプと定義する場合、
前記異常発生判定部によって前記センサ異常および前記通信異常の少なくとも一方が発生したと判定された異常判定時点から、前記対象ポンプの駆動量を前記異常判定時点の前記対象ポンプの駆動量に維持するように、前記対象ポンプの駆動量の調整を行う駆動量調整部と、をさらに備えている請求項1の燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記異常判定時点から、前記燃料電池の発電電力を前記異常判定時点の前記燃料電池の発電電力に維持するように、前記燃料電池の発電電力の調整を行う発電電力調整部をさらに備えている請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記リセット処理部によって前記リセット処理が実行された後、前記対象流量センサによって検出された流量に基づいて、前記対象流量センサおよび前記対象流量センサと前記制御装置との通信が正常に復帰したか否かを判定する正常復帰判定部をさらに備えている請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記リセット処理が実行された後、前記正常復帰判定部により正常に復帰したと判定されなかった場合、再度前記リセット処理を実行し、且つカウント数を1増加し、
前記制御装置は、前記カウント数が所定回数に達した場合、前記カウント数を0としたときから前記カウント数が前記所定回数に達するまでの経過時間が所定時間以下である場合、前記燃料電池システムのシャットダウンを実行し、前記経過時間が前記所定時間より長い場合、前記燃料電池システムの停止運転を実行する請求項4に記載の燃料電池システム。
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