JPH11283653A - Fuel cell power generating device and its deterioration diagnostic method - Google Patents

Fuel cell power generating device and its deterioration diagnostic method

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JPH11283653A
JPH11283653A JP10083671A JP8367198A JPH11283653A JP H11283653 A JPH11283653 A JP H11283653A JP 10083671 A JP10083671 A JP 10083671A JP 8367198 A JP8367198 A JP 8367198A JP H11283653 A JPH11283653 A JP H11283653A
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JP
Japan
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cell stack
heat recovery
flow rate
power
cooling water
Prior art date
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Application number
JP10083671A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadatoshi Babasaki
忠利 馬場崎
Tetsuo Take
武  哲夫
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably generate power to a power generation limit and to effectively utilize a cell stack by detecting the power generation limit of the cell stack with the exhaust gas flow or fuel gas flow of the cell stack. SOLUTION: An input power control circuit 25 periodically changes the output of a power converting device 10 based on the signal from a life estimating circuit 27 and changes the output power of a cell stack 5 to the rated capacity of a prescribed set value. An exhaust gas flow detecting circuit 26 detects the exhaust gas flow of the cell stack 5 at this time, and a comparing circuit 13 compares it with the output of an exhaust gas flow reference circuit 28. The exhaust gas flow generated by the cell stack 5 is increased as the cell stack 5 deteriorates to obtain a fixed output. When the exhaust gas flow becomes larger than the reference flow of the reference circuit 28, a deterioration signal 14 is outputted, and a remaining life estimating circuit 27 estimates the time until the exhaust gas flow reaches the exhaust gas flow reference value corresponding to the deterioration of the cell stack 5 based on the relation between the operation time and the exhaust gas flow and outputs a remaining life signal 31.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は燃料及び空気から電
気エネルギーを出力する燃料電池発電装置およびその劣
化診断方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generator for outputting electric energy from fuel and air, and a method for diagnosing deterioration thereof.

【0002】また本発明は、セルスタック出力電力と電
池冷却水セルスタック出口温度もしくは電池冷却水流量
との関係、または電池冷却水セルスタック出口温度と電
池冷却水セルスタック入口温度と電池冷却水流量から計
算したセルスタック発熱量とセルスタック出力電力との
関係を、予めセルスタック出力電力に対して設定した各
基準値と比較することによって劣化検出が可能な燃料電
池発電装置およびその劣化診断方法に関する。
The present invention also relates to the relationship between the cell stack output power and the battery cooling water cell stack outlet temperature or the battery cooling water flow rate, or the battery cooling water cell stack outlet temperature, the battery cooling water cell stack inlet temperature, and the battery cooling water flow rate. The present invention relates to a fuel cell power generation device capable of detecting deterioration by comparing the relationship between the cell stack heat value calculated from the above and the cell stack output power with each reference value set in advance for the cell stack output power, and a deterioration diagnosis method thereof. .

【0003】また本発明は、セルスタック出力電力と排
熱回収水流量もしくは改質用蒸気流量、または排熱回収
装置入口温度と排熱回収装置出口温度と排熱回収水流量
から導出した排熱回収装置熱交換量とセルスタック出力
電力の関係を、予めセルスタック出力電力に対して設定
した各基準値と比較することによってセルスタックの劣
化検出が可能な燃料電池発電装置およびその劣化診断方
法に関する。
[0003] The present invention also relates to an exhaust heat derived from the cell stack output power and the exhaust heat recovery water flow rate or the reforming steam flow rate, or the exhaust heat recovery apparatus inlet temperature, the exhaust heat recovery apparatus outlet temperature, and the exhaust heat recovery water flow rate. The present invention relates to a fuel cell power generator capable of detecting deterioration of a cell stack by comparing the relationship between the heat exchange amount of the recovery device and the output power of the cell stack with reference values set in advance for the output power of the cell stack, and a method of diagnosing the deterioration. .

【0004】また本発明は、電力変換装置出力電力と補
機用電力変換装置入力電力の関係を、予め電力変換装置
出力電力に対して設定した補機用電力変換装置入力電力
の各基準値と比較することによって劣化検出が可能な燃
料電池発電装置およびその劣化診断方法に関する。
Further, the present invention relates to a relation between the output power of the power converter and the input power of the auxiliary power converter, and the reference value of the input power of the auxiliary converter which is set in advance with respect to the output power of the power converter. The present invention relates to a fuel cell power generation device capable of detecting deterioration by comparison and a deterioration diagnosis method thereof.

【0005】[0005]

【従来の技術】図18に燃料電池発電装置の従来例とし
て、都市ガスを燃料としてリン酸型の燃料電池発電装置
30の構成を示す。本装置の主な構成要素は、改質装置
2、燃料極6と電解質7と酸化剤極8よりなるセルスタ
ック5、電力変換装置10、排熱回収装置20である。
以下に図18を用いて、この従来の燃料電池発電装置の
作用について説明する。
2. Description of the Related Art FIG. 18 shows a configuration of a phosphoric acid type fuel cell power generator 30 using city gas as fuel as a conventional example of a fuel cell power generator. The main components of this device are a reformer 2, a cell stack 5 composed of a fuel electrode 6, an electrolyte 7, and an oxidant electrode 8, a power converter 10, and an exhaust heat recovery device 20.
The operation of this conventional fuel cell power generator will be described below with reference to FIG.

【0006】従来の燃料電池発電装置は、都市ガス等の
燃料1を水素3に変換する改質装置2により、セルスタ
ック5に所定量の水素3を供給する。セルスタック5で
は水素3と酸素4の化学反応により発電が起こり、電気
エネルギー9が発生する。前記セルスタック5から出力
された電気エネルギー9は電力変換装置10に入力され
る。電力変換装置10に入力された電気エネルギー9は
適当な電圧に変換されて負荷に供給される。セルスタッ
ク5に設けられた冷却器15には電池冷却水配管16が
接続され、電池冷却水を冷却器5に供給することによっ
てセルスタック5の冷却を行い、発電に伴う発熱による
セルスタック5の温度上昇を抑える。電池冷却水配管1
6には気水分離器17が接続される。気水分離器17に
は改質用蒸気配管19と排熱回収水配管18も接続され
る。気水分離器17から電池冷却水を電池冷却水配管1
6を経て冷却器15に供給する。電池冷却水は、冷却器
15でのセルスタック5の冷却過程で蒸気と高温水に変
わる。冷却器15を出た高温水と蒸気は電池冷却水配管
16を通じて気水分離器17に戻される。気水分離器1
7に戻された蒸気は、改質用蒸気として改質用蒸気配管
19を経て改質器2に供給される。気水分離器17に戻
された高温水は、排熱回収水として排熱回収水配管18
を経て排熱回収装置20に供給され、排熱回収される。
排熱回収装置20での排熱回収により温度が下がった排
熱回収水は、排熱回収水配管18を経て気水分離器17
に戻され、電池冷却水として利用される。
In a conventional fuel cell power generator, a predetermined amount of hydrogen 3 is supplied to a cell stack 5 by a reformer 2 that converts fuel 1 such as city gas into hydrogen 3. In the cell stack 5, power is generated by a chemical reaction between hydrogen 3 and oxygen 4, and electric energy 9 is generated. The electric energy 9 output from the cell stack 5 is input to a power converter 10. The electric energy 9 input to the power converter 10 is converted into an appropriate voltage and supplied to a load. A battery cooling water pipe 16 is connected to a cooler 15 provided in the cell stack 5, and cools the cell stack 5 by supplying battery cooling water to the cooler 5. Suppress temperature rise. Battery cooling water piping 1
A steam separator 17 is connected to 6. The steam separator 17 is also connected to a reforming steam pipe 19 and a waste heat recovery water pipe 18. The battery cooling water is supplied from the steam separator 17 to the battery cooling water pipe 1.
6 and is supplied to the cooler 15. The battery cooling water is changed into steam and high-temperature water in the process of cooling the cell stack 5 in the cooler 15. The high-temperature water and steam exiting the cooler 15 are returned to the steam separator 17 through a battery cooling water pipe 16. Steam separator 1
The steam returned to 7 is supplied to the reformer 2 through the reforming steam pipe 19 as the reforming steam. The high-temperature water returned to the steam separator 17 is used as waste heat recovery water as waste heat recovery water piping 18.
The exhaust heat is supplied to the exhaust heat recovery device 20 and recovered by the exhaust heat.
The waste heat recovery water whose temperature has been lowered by the waste heat recovery in the waste heat recovery device 20 passes through the waste heat recovery water pipe 18 to the steam-water separator 17.
And used as battery cooling water.

【0007】ここで、セルスタック5の出力電圧はセル
スタック電圧検出回路11により常時検出され、電圧検
出回路11ではセルスタック5の出力電圧に相当する電
圧信号を出力する。電圧検出回路11から出力される電
圧信号と基準電圧回路12から出力される電圧信号とは
比較回路13に入力され、基準電圧回路12の出力信号
より電圧検出回路11の出力信号が小さいときに比較回
路13から劣化信号14を出力する。
Here, the output voltage of the cell stack 5 is constantly detected by the cell stack voltage detection circuit 11, and the voltage detection circuit 11 outputs a voltage signal corresponding to the output voltage of the cell stack 5. The voltage signal output from the voltage detection circuit 11 and the voltage signal output from the reference voltage circuit 12 are input to a comparison circuit 13 and compared when the output signal of the voltage detection circuit 11 is smaller than the output signal of the reference voltage circuit 12. The circuit 13 outputs a deterioration signal 14.

【0008】図19に燃料電池発電装置の従来の他の例
として、都市ガスを燃料としたリン酸型の燃料電池発電
装置30の構成を示す。本装置の主な構成要素は、改質
装置2、燃料極6と電解質7と酸化剤極8よりなるセル
スタック5、電力変換装置10、空気ブロア23、電池
冷却水ポンプ21、排熱回収装置20である。以下に図
19を用いて、この従来の燃料電池発電装置の作用につ
いて説明する。
FIG. 19 shows a configuration of a phosphoric acid type fuel cell power generator 30 using city gas as fuel as another example of the conventional fuel cell power generator. The main components of this device are a reformer 2, a cell stack 5 composed of a fuel electrode 6, an electrolyte 7, and an oxidant electrode 8, a power converter 10, an air blower 23, a battery cooling water pump 21, a waste heat recovery device. 20. The operation of this conventional fuel cell power generator will be described below with reference to FIG.

【0009】従来の燃料電池発電装置は、都市ガス等の
燃料1を水素3に変換する改質装置2により、セルスタ
ック5に所定量の水素3を供給する。セルスタック5で
は前記水素3と酸素4の化学反応により発電を行い、電
気エネルギー9を発生させる。前記セルスタック5から
出力された電気エネルギー9は電力変換装置10と補機
用電力変換装置24に入力される。電力変換装置10に
入力された電気エネルギー9は適当な電圧に変換されて
負荷に供給される。補機用電力変換装置24に入力され
た電気エネルギー9は電気ブロア23及び電池冷却水ポ
ンプ21に供給される。セルスタック5に設けられた冷
却器15には電池冷却水配管16が接続される。電池冷
却水配管16には排熱を回収する排熱回収装置20と電
池冷却水の流量を調節する電池冷却水ポンプ21が接続
される。電池冷却水ポンプ21には冷却水タンク22が
接続され、電池冷却水の補給を行う。
In a conventional fuel cell power generator, a predetermined amount of hydrogen 3 is supplied to a cell stack 5 by a reformer 2 that converts fuel 1 such as city gas into hydrogen 3. The cell stack 5 generates electric power by a chemical reaction between the hydrogen 3 and the oxygen 4 to generate electric energy 9. The electric energy 9 output from the cell stack 5 is input to the power converter 10 and the auxiliary power converter 24. The electric energy 9 input to the power converter 10 is converted into an appropriate voltage and supplied to a load. The electric energy 9 input to the auxiliary power converter 24 is supplied to the electric blower 23 and the battery cooling water pump 21. A battery cooling water pipe 16 is connected to a cooler 15 provided in the cell stack 5. An exhaust heat recovery device 20 for recovering exhaust heat and a battery cooling water pump 21 for adjusting the flow rate of battery cooling water are connected to the battery cooling water pipe 16. A cooling water tank 22 is connected to the battery cooling water pump 21 to supply battery cooling water.

【0010】ここで、セルスタック5の出力電圧はセル
スタック電圧検出回路11により常時検出され、電圧検
出回路11ではセルスタック5の出力電圧に相当する電
圧信号を出力する。電圧検出回路11から出力される電
圧信号と基準電圧回路12から出力される電圧信号とは
比較回路13に入力され、基準電圧回路12の出力信号
より電圧検出回路11の出力信号が小さいときに比較回
路13から劣化信号14を出力する。
Here, the output voltage of the cell stack 5 is constantly detected by the cell stack voltage detection circuit 11, and the voltage detection circuit 11 outputs a voltage signal corresponding to the output voltage of the cell stack 5. The voltage signal output from the voltage detection circuit 11 and the voltage signal output from the reference voltage circuit 12 are input to a comparison circuit 13 and compared when the output signal of the voltage detection circuit 11 is smaller than the output signal of the reference voltage circuit 12. The circuit 13 outputs a deterioration signal 14.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセルスタック電圧検出回路11を用いて出力電圧に
よりセルスタック5の劣化を判定した場合、セルスタッ
ク5の発電能力を十分に使いきれずに劣化(=発電能力
不足)と判断する恐れがある。すなわち、セルスタック
5の出力電圧はセルスタック5の劣化とともに低下する
が、燃料1を改質した水素3の供給量を増加すれば、セ
ルスタック5は定格電力の発電が可能で、セルスタック
5はまだ劣化に到っていない。
However, when the cell stack voltage detection circuit 11 is used to determine the deterioration of the cell stack 5 based on the output voltage, the power generation capacity of the cell stack 5 cannot be sufficiently used, and the deterioration occurs. (= Insufficient power generation capacity). That is, although the output voltage of the cell stack 5 decreases with the deterioration of the cell stack 5, if the supply amount of the hydrogen 3 obtained by reforming the fuel 1 is increased, the cell stack 5 can generate the rated power, and the cell stack 5 can generate the rated power. Has not yet deteriorated.

【0012】本発明の目的は、セルスタックの物理的な
発電限界を検出することができないという問題点を解決
し、有効にセルスタックを利用できる燃料電池発電装置
およびその劣化診断方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the problem that the physical power generation limit of the cell stack cannot be detected, and to provide a fuel cell power generation apparatus capable of effectively using the cell stack and a method of diagnosing deterioration thereof. It is in.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、セルスタック
の出力電力を任意の設定出力に合せたときのセルスタッ
クの排ガス流量または燃料ガス流量を定期的に測定する
ことと、セルスタックの排ガス流量または燃料ガス流量
を所定の値と比較することによって、セルスタックの劣
化を診断することと、定期的な測定時刻と排ガス流量ま
たは燃料ガス流量との関係より、これらの流量が所定の
値に到達するまでの時間を推定することを最も主要な特
徴とする。従来の技術とは、セルスタックの出力電圧で
はなく、セルスタックの排ガス流量または燃料ガス流量
からセルスタックの劣化を診断するという点が異なる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for measuring the flow rate of exhaust gas or the flow rate of fuel gas from a cell stack when the output power of the cell stack is adjusted to an arbitrary set output; By comparing the flow rate or the fuel gas flow rate with a predetermined value, it is possible to diagnose the deterioration of the cell stack, and, based on the relationship between the regular measurement time and the exhaust gas flow rate or the fuel gas flow rate, these flow rates are set to a predetermined value. The main feature is to estimate the time to reach. The difference from the prior art is that the deterioration of the cell stack is diagnosed not from the output voltage of the cell stack but from the exhaust gas flow rate or the fuel gas flow rate of the cell stack.

【0014】すなわちこのように形成された燃料電池発
電装置は定期的にセルスタックの排ガス流量または燃料
ガス流量を計測している。セルスタックは運転時間の経
過とともに、セルの構成要素である酸化剤極及び燃料極
の触媒の劣化、酸化剤極触媒層の濡れの低下等によりセ
ルの出力電圧が低下し、運転初期と同出力を維持するに
は出力電流を増加させる必要がある。出力電流を増加さ
せるには燃料ガス流量を運転初期より増加させるため、
燃料ガス流量の増加及び反応に寄与しない排ガス流量の
増加が生じる。一方、排ガス流量基準回路及び燃料ガス
流量基準回路には、セルスタックの燃料ガス及び排ガス
流量の劣化に相当する基準流量を記憶させておく。この
結果、測定時の燃料ガス流量及び排ガス流量が基準値よ
り大きくなった時に劣化と診断する。また、劣化診断回
路は、定期的な測定時刻と燃料ガス流量または排ガス流
量を記憶しておき、現在までの運転時間と燃料ガス流量
または排ガス流量の関係から、これらの流量が劣化の基
準となる流量値に達するまでの時間を推定する。
That is, the fuel cell power generation device formed as described above periodically measures the exhaust gas flow rate or the fuel gas flow rate of the cell stack. As the operation time elapses, the output voltage of the cell decreases due to deterioration of the catalysts of the oxidant electrode and the fuel electrode, which are constituent elements of the cell, and a decrease in the wetting of the oxidant electrode catalyst layer. In order to maintain the above, it is necessary to increase the output current. To increase the output current, increase the fuel gas flow rate from the initial operation,
An increase in the fuel gas flow rate and an increase in the exhaust gas flow rate that do not contribute to the reaction occur. On the other hand, the exhaust gas flow rate reference circuit and the fuel gas flow rate reference circuit store a reference flow rate corresponding to the deterioration of the fuel gas and exhaust gas flow rates of the cell stack. As a result, when the fuel gas flow rate and the exhaust gas flow rate at the time of measurement become larger than the reference values, it is diagnosed that the fuel cell has deteriorated. In addition, the deterioration diagnosis circuit stores a periodic measurement time and a fuel gas flow rate or an exhaust gas flow rate, and based on the relationship between the operation time up to the present and the fuel gas flow rate or the exhaust gas flow rate, these flow rates serve as a reference for deterioration. Estimate the time to reach the flow value.

【0015】また本発明は、セルスタック出力電力と電
池冷却水のセルスタック出口温度もしくは電池冷却水流
量を検出、または電池冷却水のセルスタック入口温度と
電池冷却水のセルスタック出口温度と電池冷却水流量を
検出することによってセルスタックの劣化検出を行うこ
とを最も主要な特徴とする。従来の技術とは、あるセル
スタック出力電力に対して、測定された電池冷却水セル
スタック出力温度もしくは電池冷却水流量、または電池
冷却水のセルスタック出口温度と電池冷却水のセルスタ
ック入口温度と電池冷却水流量から計算したセルスタッ
ク発熱量を、予めセルスタック出力電力に対して設定し
た各基準値と比較演算器で比較演算を行い、セルスタッ
クの劣化を検出する点が異なる。
The present invention also detects the cell stack output power and the cell stack outlet temperature or the battery cooling water flow rate of the battery cooling water, or detects the cell stack inlet temperature of the battery cooling water, the battery cooling water cell stack outlet temperature and the battery cooling water. The most main feature is to detect the deterioration of the cell stack by detecting the flow rate of water. The conventional technology refers to the measured battery cooling water cell stack output temperature or battery cooling water flow rate, or the battery cooling water cell stack outlet temperature and the battery cooling water cell stack inlet temperature for a certain cell stack output power. The difference is that the cell stack calorific value calculated from the battery cooling water flow rate is compared with each reference value set in advance for the cell stack output power by a comparison calculator to detect deterioration of the cell stack.

【0016】また本発明は、セルスタック出力電力と排
熱回収水流量もしくは改質用蒸気流量、または排熱回収
装置入口温度と排熱回収装置出口温度と排熱回収水流量
を検出することによってセルスタックの劣化検出を行う
ことを最も主要な特徴とする。従来の技術とは、あるセ
ルスタック出力電力に対して測定された排熱回収水流量
もしくは改質用蒸気流量、または排熱回収装置入口温度
と排熱回収装置出口温度と排熱回収水流量から計算した
排熱回収装置熱交換量を、予めセルスタック出力電力に
対して設定した各基準値と比較演算器で比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する点が異なる。
Further, the present invention detects the output power of the cell stack and the flow rate of the exhaust heat recovery water or the reforming steam, or the temperature of the exhaust heat recovery apparatus inlet, the temperature of the exhaust heat recovery apparatus outlet, and the flow rate of the exhaust heat recovery water. The most main feature is to detect deterioration of the cell stack. The conventional technology is based on the exhaust heat recovery water flow rate or reforming steam flow rate measured for a certain cell stack output power, or the exhaust heat recovery apparatus inlet temperature, the exhaust heat recovery apparatus outlet temperature, and the exhaust heat recovery water flow rate. The difference is that the calculated amount of heat exchange of the exhaust heat recovery device is compared with each reference value set in advance for the cell stack output power by a comparison calculator to detect deterioration of the cell stack.

【0017】また本発明は、電力変換装置出力電力と補
機用電力変換装置入力電力を検出することによってセル
スタックの劣化検出を行うことを最も主要な特徴とす
る。従来の技術とは、ある電力変換装置出力電力に対し
て測定された補機用電力変換装置入力電力を、予め電力
変換装置出力電力に対して設定した補機用電力変換装置
入力電力の基準値と比較演算器で比較演算を行い、セル
スタックの劣化を検出する点が異なる。
The most main feature of the present invention is to detect the deterioration of the cell stack by detecting the output power of the power converter and the input power of the power converter for auxiliary equipment. The conventional technology refers to a reference value of the auxiliary power converter input power which is set in advance for the auxiliary power converter input power measured for a certain power converter output power. And a comparison operation unit performs a comparison operation to detect the deterioration of the cell stack.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】図1に本発明の第1の実施形態例を表す構
成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図1を用い
て本発明を説明する。本実施形態例は、従来例とは、出
力電圧検出回路が不要になった点、定期的に電力変換装
置10の入力電力を設定電力値に変化させる入力電力制
御回路25、セルスタック5に接続される排ガス流量検
出回路26、定期的な測定を入力電力制御回路25に指
示するとともに、測定時刻と排ガス流量検出回路26の
出力とから、排ガス流量の運転時間に対する増加具合か
らセルスタックの残寿命を推定する残寿命推定回路27
を新たに設けた点が異なる。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the conventional example in that the output voltage detection circuit is no longer necessary, and the input power control circuit 25 for periodically changing the input power of the power conversion device 10 to the set power value is connected to the cell stack 5. The exhaust gas flow rate detection circuit 26, which instructs the input power control circuit 25 to perform periodic measurement, and determines the remaining life of the cell stack from the measurement time and the output of the exhaust gas flow rate detection circuit 26 based on how the exhaust gas flow rate increases with respect to the operation time. Life estimating circuit 27 for estimating
Is different.

【0020】次に本実施形態例の作用について説明す
る。
Next, the operation of the embodiment will be described.

【0021】残寿命推定回路27は定期的に入力電力制
御回路25に測定を行う信号を出力する。入力電力制御
回路25は残寿命推定回路27の信号により電力変換装
置10の出力を変化させ、電力変換装置10の入力電力
(=セルスタックの出力電力)を適当な設定値(例えば
定格容量)に変化させる。排ガス流量検出回路26はセ
ルスタック5の排出ガス流量を検出する。排ガス流量検
出回路26の出力は、比較回路13に入力される。比較
回路13は排ガス流量検出回路26の出力と排ガス流量
基準回路28の出力とを入力し、排ガス流量検出回路2
6の出力が排ガス流量基準回路28の出力より大きくな
った場合に劣化信号14を出力する。残寿命推定回路2
7は運転時間と測定時刻を記憶しておくとともに排ガス
流量検出回路26の出力を入力し、運転時間に対するセ
ルスタックの排出ガス流量との関係から、排ガス流量が
セルスタック5の劣化に相当する排ガス流量基準値に達
するまでの時間の推定を行い、残寿命信号31を出力す
る。
The remaining life estimating circuit 27 periodically outputs a signal for measurement to the input power control circuit 25. The input power control circuit 25 changes the output of the power converter 10 according to the signal of the remaining life estimation circuit 27, and sets the input power (= output power of the cell stack) of the power converter 10 to an appropriate set value (for example, rated capacity). Change. The exhaust gas flow detection circuit 26 detects the exhaust gas flow of the cell stack 5. The output of the exhaust gas flow detection circuit 26 is input to the comparison circuit 13. The comparison circuit 13 receives the output of the exhaust gas flow detection circuit 26 and the output of the exhaust gas flow reference circuit 28,
The deterioration signal 14 is output when the output of the output signal 6 becomes larger than the output of the exhaust gas flow rate reference circuit 28. Remaining life estimation circuit 2
Numeral 7 stores the operation time and the measurement time and inputs the output of the exhaust gas flow rate detection circuit 26. From the relation between the operation time and the exhaust gas flow rate of the cell stack, the exhaust gas flow rate corresponds to the deterioration of the cell stack 5. The time until the flow rate reaches the reference value is estimated, and the remaining life signal 31 is output.

【0022】第3にこの説明図を示す。図3は運転時間
とセルスタックの排ガス流量との関係の一例を示してい
る。
Third, this explanatory diagram is shown. FIG. 3 shows an example of the relationship between the operation time and the exhaust gas flow rate of the cell stack.

【0023】セルスタック5の排ガス流量は、出力電流
の増加に伴って増加する。燃料電池発電装置30はセル
スタック5の劣化が進行すると、出力電圧が低下すると
ともに一定出力を取り出すために、出力電流が増加す
る。従って、図3に示すように、燃料電池発電装置30
の運転を継続していくとセルスタック5の劣化とともに
セルスタック5から発生する排ガス流量が増加する(F
1→F2)。従って、排ガス流量が所定の基準値(=劣
化基準値)に達するとセルスタック5が劣化していると
判断する。また、所定の基準値に達していないときは、
運転時間に対する排ガス流量の増加具合から排ガス流量
が所定の基準に達するまでの運転時間を推定し、これに
よりセルスタック5の残寿命を推定する。
The flow rate of exhaust gas from the cell stack 5 increases as the output current increases. When the deterioration of the cell stack 5 progresses, the output current of the fuel cell power generation device 30 increases because the output voltage decreases and a constant output is taken out. Therefore, as shown in FIG.
If the operation is continued, the flow rate of exhaust gas generated from the cell stack 5 increases with the deterioration of the cell stack 5 (F
1 → F2). Therefore, when the exhaust gas flow reaches a predetermined reference value (= deterioration reference value), it is determined that the cell stack 5 has deteriorated. Also, when the predetermined reference value is not reached,
From the degree of increase of the exhaust gas flow rate with respect to the operation time, the operation time until the exhaust gas flow rate reaches a predetermined standard is estimated, and thereby the remaining life of the cell stack 5 is estimated.

【0024】図2に本発明の第2の実施形態例を表す構
成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図2を用い
て本発明を説明する。本実施形態例は、従来例とは、出
力電圧検出回路が不要になった点、定期的に電力変換装
置10の入力電力を設定電力値に変化させる入力電力制
御回路25、セルスタック5に接続される燃料ガス流量
検出回路32、定期的な測定を入力電力制御回路25に
指示するとともに、測定時刻と燃料ガス流量検出回路3
2の出力とから、燃料ガス流量の運転時間に対する増加
具合からセルスタック5の残寿命を推定する残寿命推定
回路27を新たに設けた点が異なる。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the conventional example in that the output voltage detection circuit is no longer necessary, and the input power control circuit 25 for periodically changing the input power of the power conversion device 10 to the set power value is connected to the cell stack 5. The fuel gas flow rate detection circuit 32 instructs the input power control circuit 25 to perform periodic measurement, and also measures the measurement time and the fuel gas flow rate detection circuit 3
2 in that a remaining life estimating circuit 27 for estimating the remaining life of the cell stack 5 from the degree of increase of the fuel gas flow rate with respect to the operation time is newly provided.

【0025】次に本実施形態例の作用について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0026】残寿命推定回路27は定期的に入力電力制
御回路25に測定を行う信号を出力する。入力電力制御
回路25は残寿命推定回路27の信号により電力変換装
置10の出力を変化させ、電力変換装置10の入力電力
(=セルスタックの出力電力)を設定値に変化させる。
燃料ガス流量検出回路32はセルスタック5の燃料ガス
流量を検出する。燃料ガス流量検出回路32の出力は、
比較回路13に入力される。比較回路13は燃料ガス流
量検出回路32の出力と燃料ガス流量基準回路33の出
力とを入力し、燃料ガス流量検出回路32の出力が燃料
ガス流量基準回路33の出力より大きくなった場合に劣
化信号14を出力する。残寿命推定回路27は運転時間
と測定時刻を記憶しておくとともに燃料ガス流量検出回
路32の出力を入力し、運転時間に対するセルスタック
5の燃料ガス流量との関係から、燃料ガス流量がセルス
タック5の劣化に相当する燃料ガス流量基準値に達する
までの時間の推定を行い、残寿命信号31を出力する。
The remaining life estimating circuit 27 periodically outputs a signal for measurement to the input power control circuit 25. The input power control circuit 25 changes the output of the power conversion device 10 according to the signal of the remaining life estimation circuit 27, and changes the input power of the power conversion device 10 (= output power of the cell stack) to a set value.
The fuel gas flow detection circuit 32 detects the fuel gas flow of the cell stack 5. The output of the fuel gas flow detection circuit 32 is
It is input to the comparison circuit 13. The comparison circuit 13 receives the output of the fuel gas flow rate detection circuit 32 and the output of the fuel gas flow rate reference circuit 33, and deteriorates when the output of the fuel gas flow rate detection circuit 32 becomes larger than the output of the fuel gas flow rate reference circuit 33. The signal 14 is output. The remaining life estimating circuit 27 stores the operation time and the measurement time and inputs the output of the fuel gas flow rate detection circuit 32. From the relationship between the operation time and the fuel gas flow rate of the cell stack 5, the fuel gas flow rate becomes The time until the fuel gas flow rate reference value corresponding to the deterioration of the fuel cell 5 is reached is estimated, and the remaining life signal 31 is output.

【0027】図3にこの説明図を示す。図3は運転時間
とセルスタック5の燃料ガス流量との関係の一例を示し
ている。
FIG. 3 shows this explanatory diagram. FIG. 3 shows an example of the relationship between the operation time and the fuel gas flow rate of the cell stack 5.

【0028】セルスタック5の燃料ガス流量は、出力電
流の増加に伴って増加する。燃料電池発電装置30はセ
ルスタック5の劣化が進行すると、出力電圧が低下する
とともに一定出力を取り出すために、出力電流が増加す
る。従って、図3に示すように、燃料電池発電装置30
の運転を継続していくとセルスタック5の劣化とともに
セルスタック5から発生する燃料ガス流量が増加する
(F1→F2)。従って、燃料ガス流量が所定の基準値
(=劣化基準値)に達するとセルスタック5が劣化して
いると判断する。また、所定の基準値に達していないと
きは、運転時間に対する燃料ガス流量の増加具合から燃
料ガス流量が所定の基準に達するまでの運転時間を推定
し、これによりセルスタック5の残寿命を推定する。
The fuel gas flow rate of the cell stack 5 increases with an increase in output current. When the deterioration of the cell stack 5 progresses, the output current of the fuel cell power generation device 30 increases because the output voltage decreases and a constant output is taken out. Therefore, as shown in FIG.
When the operation is continued, the fuel gas flow rate generated from the cell stack 5 increases with the deterioration of the cell stack 5 (F1 → F2). Therefore, when the fuel gas flow reaches a predetermined reference value (= deterioration reference value), it is determined that the cell stack 5 has deteriorated. When the fuel gas flow rate does not reach the predetermined reference value, the operation time until the fuel gas flow rate reaches the predetermined reference is estimated from the increase in the fuel gas flow rate with respect to the operation time, and the remaining life of the cell stack 5 is thereby estimated. I do.

【0029】なお、燃料ガス流量検出回路32において
検出するガスは、図2の実施形態例による水素ガス3の
他、水素ガス3に比例する燃料ガス1及び、水素ガス3
に対応して供給される酸素ガス4でも代替可能であるこ
とは言うまでもない。
The gas detected by the fuel gas flow rate detection circuit 32 is, in addition to the hydrogen gas 3 according to the embodiment of FIG. 2, a fuel gas 1 proportional to the hydrogen gas 3 and a hydrogen gas 3.
It is needless to say that the oxygen gas 4 supplied corresponding to the above can be substituted.

【0030】本実施形態例では、セルスタック5の排ガ
ス流量または燃料ガス流量により劣化診断を行っている
ので、セルスタック5内部での反応による劣化状態を正
確に把握するとともに、その変化傾向と運転時間との関
係よりセルスタック5の残寿命を推定することが可能に
なる。
In the present embodiment, the deterioration diagnosis is performed based on the exhaust gas flow rate or the fuel gas flow rate of the cell stack 5, so that the deterioration state due to the reaction inside the cell stack 5 can be accurately grasped, and the change tendency and the operation The remaining life of the cell stack 5 can be estimated from the relationship with time.

【0031】図4に本発明の第3の実施形態例を表す構
成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図4を用い
て本発明を説明する。第3の実施形態例は、従来例と
は、セルスタック電圧検出回路、基準電圧回路、比較回
路が不要になった点、電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路34、セルスタック出力電力検出回路35、
比較演算回路36、基準特性回路37を新たに設けた点
が異なる。
FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment differs from the conventional example in that the cell stack voltage detection circuit, the reference voltage circuit, and the comparison circuit are no longer necessary, the cell stack outlet temperature detection circuit 34 for the battery cooling water, and the cell stack output power detection circuit. 35,
The difference is that a comparison operation circuit 36 and a reference characteristic circuit 37 are newly provided.

【0032】次に第3の実施形態例の作用について説明
する。
Next, the operation of the third embodiment will be described.

【0033】電池冷却水のセルスタック出口温度検出回
路34は、セルスタック5の電池冷却水出口温度を常時
測定し、電池冷却水のセルスタック出口温度に相当する
信号を比較演算回路36に出力する。セルスタック出力
電力検出回路35はセルスタック5の出力を検出して、
セルスタック5の出力に相当する信号を比較演算回路3
6に出力する。基準特性回路37ではセルスタック出力
電力対するセルスタック5の電池冷却水出口温度の劣化
基準値を、比較演算回路36に出力する。比較演算回路
36では電池冷却水のセルスタック出口温度検出回路3
4の出力とセルスタック出力電力検出回路35の出力を
入力し、基準特性回路37から入力される劣化基準値と
比較演算し、電池冷却水のセルスタック出口温度が劣化
基準値を越えた場合に劣化と判断して、劣化信号14を
出力する。
The cell stack outlet temperature detecting circuit 34 of the battery cooling water constantly measures the battery cooling water outlet temperature of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the cell stack outlet temperature of the battery cooling water to the comparison operation circuit 36. . The cell stack output power detection circuit 35 detects the output of the cell stack 5 and
A signal corresponding to the output of the cell stack 5 is compared with a comparison operation circuit 3
6 is output. The reference characteristic circuit 37 outputs a deterioration reference value of the battery cooling water outlet temperature of the cell stack 5 with respect to the cell stack output power to the comparison operation circuit 36. In the comparison operation circuit 36, the cell stack outlet temperature detection circuit 3 of the battery cooling water is used.
4 and the output of the cell stack output power detection circuit 35 are input and compared with the deterioration reference value input from the reference characteristic circuit 37, and when the cell stack outlet temperature of the battery cooling water exceeds the deterioration reference value, Judgment is made that deterioration has occurred, and a deterioration signal 14 is output.

【0034】図5にこの説明図を示す。FIG. 5 shows this explanatory diagram.

【0035】図5はセルスタック出力電力と電池冷却水
のセルスタック出口温度の関係を示している。セルスタ
ック5は劣化とともに、内部抵抗が増加し、発熱量が増
加する。電池冷却水はセルスタック温度を例えばリン酸
形燃料電池ならば190℃〜205℃程度に維持してい
るが、図5に示すようにセルスタック5の劣化ととも
に、電池冷却水のセルスタック出口温度が上昇する。そ
こで、電池冷却水のセルスタック出口温度を検出して、
電池冷却水のセルスタック出口温度が予め決められた劣
化基準値を越えた場合に劣化と判断する。
FIG. 5 shows the relationship between the cell stack output power and the cell stack outlet temperature of the battery cooling water. As the cell stack 5 deteriorates, the internal resistance increases and the amount of heat generated increases. The cell stack temperature of the battery cooling water is maintained at, for example, about 190 ° C. to 205 ° C. in the case of a phosphoric acid type fuel cell, but as shown in FIG. Rises. Therefore, by detecting the cell stack outlet temperature of the battery cooling water,
When the cell stack outlet temperature of the battery cooling water exceeds a predetermined deterioration reference value, it is determined that the battery has deteriorated.

【0036】図6に本発明の第4の実施形態例を表す構
成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図6を用い
て本発明を説明する。第4の実施形態例は、従来例と
は、セルスタック電圧検出回路、基準電圧回路、比較回
路が不要になった点、電池冷却水流量検出回路38、セ
ルスタック出力電力検出回路35、比較演算回路36、
基準特性回路37を新たに設けた点が異なる。
FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is different from the conventional example in that a cell stack voltage detection circuit, a reference voltage circuit, and a comparison circuit are no longer necessary, a battery cooling water flow detection circuit 38, a cell stack output power detection circuit 35, a comparison operation Circuit 36,
The difference is that a reference characteristic circuit 37 is newly provided.

【0037】次に第4の実施形態例の作用について説明
する。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described.

【0038】電池冷却水流量検出回路38は、セルスタ
ック5の電池冷却水流量を常時測定し、電池冷却水流量
に担当する信号を比較演算回路36に出力する。セルス
タック出力電力検出回路35はセルスタック5の出力を
検出して、セルスタック5の出力に相当する信号を比較
演算回路36に出力する。基準特性回路37ではセルス
タック出力電力対するセルスタック5の電池冷却水流量
の劣化基準値を、比較演算回路36に出力する。比較演
算回路36では電池冷却水流量検出回路38の出力とセ
ルスタック出力電力検出回路35の出力を入力し、基準
特性回路37から入力された劣化基準値と比較演算し、
電池冷却水流量が劣化基準値を越えた場合に劣化と判断
して、劣化信号14を出力する。
The battery coolant flow rate detection circuit 38 constantly measures the battery coolant flow rate of the cell stack 5 and outputs a signal relating to the battery coolant flow rate to the comparison operation circuit 36. The cell stack output power detection circuit 35 detects the output of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the output of the cell stack 5 to the comparison operation circuit 36. The reference characteristic circuit 37 outputs a deterioration reference value of the cell cooling water flow rate of the cell stack 5 with respect to the cell stack output power to the comparison operation circuit 36. In the comparison operation circuit 36, the output of the battery cooling water flow detection circuit 38 and the output of the cell stack output power detection circuit 35 are input and compared with the deterioration reference value input from the reference characteristic circuit 37,
When the battery cooling water flow rate exceeds the deterioration reference value, it is determined that the battery has deteriorated, and the deterioration signal 14 is output.

【0039】図7にこの説明図を示す。FIG. 7 shows this explanatory diagram.

【0040】図7はセルスタック出力電力と電池冷却水
流量の関係を示している。セルスタック5は劣化ととも
に、内部抵抗が増加し、発熱量が増加する。電池冷却水
はセルスタック温度を例えばリン酸形燃料電池ならば1
90℃〜205℃程度に維持しているが、セルスタック
5の劣化とともに、セルスタック発熱量が増加するの
で、電池冷却水流量を増加して、セルスタック温度を一
定に維持しようとする。そこで、電池冷却水流量を検出
して、電池冷却水流量が予め決められた劣化基準値を越
えた場合に劣化と判断する。
FIG. 7 shows the relationship between the cell stack output power and the flow rate of the battery cooling water. As the cell stack 5 deteriorates, the internal resistance increases and the amount of heat generated increases. The battery cooling water is set to a cell stack temperature of, for example, 1 for a phosphoric acid fuel cell.
Although the temperature is maintained at about 90 ° C. to 205 ° C., the amount of heat generated by the cell stack increases with the deterioration of the cell stack 5. Therefore, the flow rate of the battery cooling water is increased to keep the cell stack temperature constant. Therefore, the battery cooling water flow rate is detected, and if the battery cooling water flow rate exceeds a predetermined degradation reference value, it is determined that the battery has deteriorated.

【0041】図8に本発明の第5の実施形態例を表す構
成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、こ
れらのものについてはその説明を省略する。図8を用い
て本発明を説明する。第5の実施形態例は、従来例と
は、セルスタック電圧検出回路、基準電圧回路、比較回
路が不要になった点、電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路34、セルスタック出力電力検出回路35、
比較演算回路36、基準特性回路37、電池冷却水流量
検出回路38、電池冷却水のセルスタック入口温度検出
回路39、セルスタック発熱量算出回路40を新たに設
けた点が異なる。
FIG. 8 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment differs from the conventional example in that a cell stack voltage detection circuit, a reference voltage circuit, and a comparison circuit are no longer necessary, a cell stack outlet temperature detection circuit 34 for battery cooling water, and a cell stack output power detection circuit. 35,
The difference is that a comparison arithmetic circuit 36, a reference characteristic circuit 37, a battery cooling water flow rate detecting circuit 38, a cell stack inlet temperature detecting circuit 39 of the battery cooling water, and a cell stack calorific value calculating circuit 40 are newly provided.

【0042】次に第5の実施形態例の作用について説明
する。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described.

【0043】電池冷却水のセルスタック出口温度検出回
路34はセルスタック5の電池冷却水出口温度を、電池
冷却水のセルスタック入口温度検出回路39はセルスタ
ック5の電池冷却水入口温度を、電池冷却水流量検出回
路38はセルスタック5の電池冷却水流量を検出して、
セルスタック発熱量算出回路40に出力する。セルスタ
ック発熱量算出回路40では、電池冷却水入口温度と電
池冷却水出口温度及び電池冷却水流量とからセルスタッ
ク発熱量を算出して、算出結果を比較演算回路36に出
力する。出力検出回路35は、セルスタックの出力を検
出して比較演算回路36に出力する。基準特性回路37
では、セルスタック出力電力に対するセルスタック発熱
量の劣化基準値を比較演算回路36に出力する。セルス
タック比較演算回路36ではセルスタック発熱量算出回
路40の出力とセルスタック出力電力検出回路35を入
力し、基準特性回路37から入力された劣化基準値と比
較し、セルスタック発熱量が劣化基準値を越えた場合に
劣化と判断して、劣化信号14を出力する。
The cell stack outlet temperature detecting circuit 34 of the battery cooling water detects the battery cooling water outlet temperature of the cell stack 5, and the battery cooling water cell stack inlet temperature detecting circuit 39 detects the battery cooling water inlet temperature of the cell stack 5. The cooling water flow rate detection circuit 38 detects the battery cooling water flow rate of the cell stack 5 and
This is output to the cell stack calorific value calculation circuit 40. The cell stack calorific value calculation circuit 40 calculates the cell stack calorific value from the battery cooling water inlet temperature, the battery cooling water outlet temperature, and the battery cooling water flow rate, and outputs the calculation result to the comparison operation circuit 36. The output detection circuit 35 detects the output of the cell stack and outputs it to the comparison operation circuit 36. Reference characteristic circuit 37
Then, a deterioration reference value of the cell stack heat generation amount with respect to the cell stack output power is output to the comparison operation circuit 36. In the cell stack comparison operation circuit 36, the output of the cell stack heat generation amount calculation circuit 40 and the cell stack output power detection circuit 35 are input and compared with the deterioration reference value input from the reference characteristic circuit 37. If the value exceeds the value, it is determined that the signal has deteriorated, and a deterioration signal 14 is output.

【0044】図9にこの説明図を示す。FIG. 9 shows this explanatory diagram.

【0045】図9はセルスタック出力電力とセルスタッ
ク発熱量の関係を示している。セルスタック5は劣化と
ともに、内部抵抗が増加し、発熱量が増加する。そこ
で、セルスタック発熱量を算出して、セルスタック発熱
量が予め決められた劣化基準値を越えた場合に劣化と判
断する。
FIG. 9 shows the relationship between cell stack output power and cell stack heat generation. As the cell stack 5 deteriorates, the internal resistance increases and the amount of heat generated increases. Therefore, the cell stack heat generation value is calculated, and when the cell stack heat generation value exceeds a predetermined deterioration reference value, it is determined that the cell stack has deteriorated.

【0046】以上説明したように、電池冷却水のセルス
タック出口温度の温度限界値または電池冷却水流量の供
給限界値、またはセルスタックの発熱量の発熱限界値に
より、セルスタックの物理的な発電限界を検出すること
ができ、セルスタックの発電限界まで安定に発電を継続
することが可能となる。
As described above, the physical power generation of the cell stack is determined by the temperature limit value of the cell stack outlet temperature of the battery cooling water, the supply limit value of the battery cooling water flow rate, or the heat generation limit value of the calorific value of the cell stack. The limit can be detected, and power generation can be stably continued up to the power generation limit of the cell stack.

【0047】図10に本発明の第6の実施形態例を表す
構成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図10を
用いて本発明を説明する。第6の実施形態例は、図18
に示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路11、
基準電圧回路12、比較回路13が不要になった点、排
熱回収水流量検出回路41、セルスタック出力電力検出
回路35、比較演算回路36、基準特性回路37を新た
に設けた点が異なる。
FIG. 10 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention. 18 that are the same as those in FIG.
The description of these components is omitted. The present invention will be described with reference to FIG. The sixth embodiment is shown in FIG.
And the cell stack voltage detection circuit 11,
The difference is that the reference voltage circuit 12 and the comparison circuit 13 are no longer necessary, and the exhaust heat recovery water flow rate detection circuit 41, the cell stack output power detection circuit 35, the comparison operation circuit 36, and the reference characteristic circuit 37 are newly provided.

【0048】次に第6の実施形態例の作用について説明
する。
Next, the operation of the sixth embodiment will be described.

【0049】排熱回収水流量検出回路41は、セルスタ
ック5の排熱回収水流量を常時測定し、排熱回収水流量
に相当する信号を比較演算回路36に出力する。セルス
タック出力電力検出回路35はセルスタック5の出力を
検出して、セルスタック5の出力に相当する信号を比較
演算回路36に出力する。基準特性回路37ではセルス
タック出力電力に対するセルスタック5の排熱回収水流
量の劣化基準値を、比較演算回路36に出力する。比較
演算回路36では排熱回収水流量検出回路41の出力と
セルスタック出力電力検出回路35の出力を入力し、基
準特性回路37から入力された劣化基準値と比較演算
し、排熱回収水流量が劣化基準値を越えた場合に劣化と
判断して、劣化信号14を出力する。
The exhaust heat recovery water flow rate detection circuit 41 constantly measures the exhaust heat recovery water flow rate of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the exhaust heat recovery water flow rate to the comparison operation circuit 36. The cell stack output power detection circuit 35 detects the output of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the output of the cell stack 5 to the comparison operation circuit 36. The reference characteristic circuit 37 outputs a deterioration reference value of the flow rate of the exhaust heat recovery water of the cell stack 5 to the output power of the cell stack to the comparison operation circuit 36. The comparison operation circuit 36 receives the output of the exhaust heat recovery water flow rate detection circuit 41 and the output of the cell stack output power detection circuit 35 and performs a comparison operation with the deterioration reference value input from the reference characteristic circuit 37 to calculate the exhaust heat recovery water flow rate. Is judged to be deteriorated when the value exceeds the deterioration reference value, and a deterioration signal 14 is output.

【0050】図11にこの説明図を示す。FIG. 11 shows this explanatory diagram.

【0051】図11はセルスタック出力電力と排熱回収
水流量の関係を示している。セルスタック5の劣化とと
もに同一出力を得るために必要な電流値が増加するの
で、セルスタック5での発熱量が増加する。そこで、セ
ルスタック5の温度を所定の温度範囲に維持するため
に、電池冷却水流量も増加する。電池冷却水流量を増加
させると、同時に排熱回収水流量も増加させる。これ
は、排熱回収水流量も増加させて放熱量を増やさない
と、電池冷却水温度が上昇し冷却効果が低下するためで
ある。その結果、セルスタック5の劣化とともに排熱回
収水流量が増加することとなる。従って、図11に示す
ように発電時間がt1からt2に増えてセルスタック5
が劣化すると、それにともない排熱回収水流量が上昇す
る。そこで、排熱回収水流量を検出して、排熱回収水流
量が予め決められた劣化基準値を越えた場合に劣化と判
断する。
FIG. 11 shows the relationship between the cell stack output power and the flow rate of the exhaust heat recovery water. Since the current value required to obtain the same output increases as the cell stack 5 deteriorates, the amount of heat generated in the cell stack 5 increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the cell stack 5 in a predetermined temperature range, the flow rate of the battery cooling water also increases. Increasing the flow rate of the battery cooling water also increases the flow rate of the exhaust heat recovery water. This is because unless the amount of heat radiation is increased by also increasing the flow rate of the exhaust heat recovery water, the battery cooling water temperature rises and the cooling effect decreases. As a result, the flow rate of the exhaust heat recovery water increases with the deterioration of the cell stack 5. Therefore, the power generation time increases from t1 to t2 as shown in FIG.
Is deteriorated, the flow rate of the exhaust heat recovery water increases accordingly. Therefore, the flow rate of the exhaust heat recovery water is detected, and when the flow rate of the exhaust heat recovery water exceeds a predetermined deterioration reference value, it is determined that the heat recovery is deteriorated.

【0052】図12に本発明の第7の実施形態例を表す
構成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図12を
用いて本発明を説明する。第7の実施形態例は、図18
に示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路11、
基準電圧回路12、比較回路13が不要になった点、セ
ルスタック出力電力検出回路35、比較演算回路36、
基準特性回路37、改質用蒸気流量検出回路42を新た
に設けた点が異なる。
FIG. 12 is a block diagram showing a seventh embodiment of the present invention. 18 that are the same as those in FIG.
The description of these components is omitted. The present invention will be described with reference to FIG. The seventh embodiment is shown in FIG.
And the cell stack voltage detection circuit 11,
The point that the reference voltage circuit 12 and the comparison circuit 13 are no longer necessary, the cell stack output power detection circuit 35, the comparison operation circuit 36,
The difference is that a reference characteristic circuit 37 and a reforming steam flow rate detection circuit 42 are newly provided.

【0053】次に第7の実施形態例の作用について説明
する。
Next, the operation of the seventh embodiment will be described.

【0054】改質用蒸気流量検出回路42は、セルスタ
ック5の改質用蒸気流量を常時測定し、改質用蒸気流量
に相当する信号を比較演算回路36に出力する。セルス
タック出力電力検出回路35はセルスタック5の出力を
検出して、セルスタック5の出力に相当する信号を比較
演算回路36に出力する。基準特性回路37ではセルス
タック出力電力に対するセルスタック5の改質用蒸気流
量の劣化基準値を、比較演算回路36に出力する。比較
演算回路36では改質用蒸気流量検出回路42の出力と
セルスタック出力電力検出回路35の出力を入力し、基
準特性回路37から入力された劣化基準値と比較演算
し、改質用蒸気流量が劣化基準値を越えた場合に劣化と
判断して、劣化信号14を出力する。
The reforming steam flow rate detection circuit 42 constantly measures the reforming steam flow rate of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the reforming steam flow rate to the comparison operation circuit 36. The cell stack output power detection circuit 35 detects the output of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the output of the cell stack 5 to the comparison operation circuit 36. The reference characteristic circuit 37 outputs a deterioration reference value of the reforming steam flow rate of the cell stack 5 to the cell stack output power to the comparison operation circuit 36. The comparison operation circuit 36 receives the output of the reforming steam flow rate detection circuit 42 and the output of the cell stack output power detection circuit 35, compares the output with the deterioration reference value input from the reference characteristic circuit 37, and calculates the reforming steam flow rate. Is judged to be deteriorated when the value exceeds the deterioration reference value, and a deterioration signal 14 is output.

【0055】図13にこの説明図を示す。FIG. 13 shows this explanatory diagram.

【0056】図13はセルスタック出力電力と改質用蒸
気流量の関係を示している。セルスタック5の劣化とと
もに、同じセルスタック出力電力を得るために必要な電
流値が増加するので、燃料流量が増加する。そのため、
セルスタック5の劣化とともに改質用水蒸気流量も増加
することとなる。従って、図13に示すように発電時間
がt1からt2に増えてセルスタック5が劣化すると、
改質用蒸気流量が上昇する。そこで、改質用蒸気流量を
検出して、改質用蒸気流量が予め決められた劣化基準値
を越えた場合に劣化と判断する。
FIG. 13 shows the relationship between the cell stack output power and the reforming steam flow rate. As the cell stack 5 deteriorates, the current value required to obtain the same cell stack output power increases, so that the fuel flow rate increases. for that reason,
As the cell stack 5 deteriorates, the reforming steam flow rate also increases. Therefore, as shown in FIG. 13, when the power generation time increases from t1 to t2 and the cell stack 5 deteriorates,
The reforming steam flow increases. Therefore, the reforming steam flow rate is detected, and if the reforming steam flow rate exceeds a predetermined degradation reference value, it is determined that the fuel cell has deteriorated.

【0057】図14に本発明の第8の実施形態例を表す
構成図を示す。図18と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図6を用
いて本発明を説明する。第8の実施形態例は、図18に
示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路11、基
準電圧回路12、比較回路13が不要になった点、排熱
回収装置入口温度検出回路43、セルスタック出力電力
検出回路35、比較演算回路36、基準特性回路37、
排熱回収水流量検出回路41、排熱回収装置出口温度検
出回路44、排熱回収装置熱交換量算出回路45を新た
に設けた点が異なる。
FIG. 14 is a block diagram showing an eighth embodiment of the present invention. 18 that are the same as those in FIG.
The description of these components is omitted. The present invention will be described with reference to FIG. The eighth embodiment is different from the conventional example shown in FIG. 18 in that the cell stack voltage detection circuit 11, the reference voltage circuit 12, and the comparison circuit 13 are no longer necessary. A cell stack output power detection circuit 35, a comparison operation circuit 36, a reference characteristic circuit 37,
The difference is that an exhaust heat recovery water flow rate detection circuit 41, an exhaust heat recovery device outlet temperature detection circuit 44, and an exhaust heat recovery device heat exchange amount calculation circuit 45 are newly provided.

【0058】次に第8の実施形態例の作用について説明
する。
Next, the operation of the eighth embodiment will be described.

【0059】排熱回収装置入口温度検出回路43は排熱
回収水配管18の排熱回収装置入口温度を、排熱回収装
置出口温度検出回路44は排熱回収水配管18の排熱回
収装置出口温度を、排熱回収水流量検出回路41は排熱
回収水配管18の排熱回収水流量を、検出して排熱回収
装置熱交換量算出回路45に出力する。排熱回収装置熱
交換量算出回路45では、排熱回収装置入口温度と排熱
回収装置出口温度と排熱回収水流量とから排熱回収装置
熱交換量を算出して、算出結果を比較演算回路36に出
力する。セルスタック出力電力検出回路35はセルスタ
ック5の出力を検出して、セルスタック5の出力に相当
する信号を比較演算回路36に出力する。基準特性回路
37ではセルスタック出力電力に対する排熱回収装置2
0の熱交換量の劣化基準値を、比較演算回路36に出力
する。比較演算回路36では排熱回収装置熱交換量算出
回路45の出力とセルスタック出力電力検出回路35の
出力を入力し、基準特性回路37から入力される劣化基
準値と比較演算し、排熱回収装置熱交換量が劣化基準値
を越えた場合に劣化と判断して、劣化信号14を出力す
る。
The exhaust heat recovery device inlet temperature detection circuit 43 detects the exhaust heat recovery device inlet temperature of the exhaust heat recovery water piping 18, and the exhaust heat recovery device outlet temperature detection circuit 44 detects the exhaust heat recovery device outlet temperature of the exhaust heat recovery water piping 18. The exhaust heat recovery water flow rate detection circuit 41 detects the temperature and detects the exhaust heat recovery water flow rate of the exhaust heat recovery water pipe 18 and outputs the detected temperature to the exhaust heat recovery device heat exchange amount calculation circuit 45. The exhaust heat recovery device heat exchange amount calculation circuit 45 calculates an exhaust heat recovery device heat exchange amount from the exhaust heat recovery device inlet temperature, the exhaust heat recovery device outlet temperature, and the exhaust heat recovery water flow rate, and compares the calculation results. Output to the circuit 36. The cell stack output power detection circuit 35 detects the output of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the output of the cell stack 5 to the comparison operation circuit 36. In the reference characteristic circuit 37, the exhaust heat recovery device 2 for the cell stack output power
The deterioration reference value of the heat exchange amount of 0 is output to the comparison operation circuit 36. The comparison operation circuit 36 receives the output of the heat exchange amount calculation circuit 45 of the exhaust heat recovery device and the output of the cell stack output power detection circuit 35, compares the output with the deterioration reference value input from the reference characteristic circuit 37, and performs the recovery operation. When the device heat exchange amount exceeds the deterioration reference value, it is determined that the device has deteriorated, and the deterioration signal 14 is output.

【0060】図15にこの説明図を示す。FIG. 15 shows this explanatory diagram.

【0061】図15はセルスタック出力電力と排熱回収
装置熱交換量の関係を示している。セルスタック5の劣
化とともに同一出力を得るために必要な電流値が増加す
るので、セルスタック5での発熱量が増加する。そこ
で、セルスタック5の温度を所定の温度範囲に維持する
ために、電池冷却水流量も増加させる。電池冷却水流量
を増加させると、同時に排熱回収水流量も増加させる。
これは排熱回収水流量も増加させて放熱量を増やさない
と、電池冷却水温度が上昇し冷却効果が低下するためで
ある。その結果、セルスタック5の劣化とともに排熱回
収装置熱交換量が増加することとなる。従って、図15
に示すように発電時間がt1からt2に増えてセルスタ
ック5が劣化すると、排熱回収装置熱交換量が増加す
る。そこで、排熱回収装置熱交換量を算出して、排熱回
収装置熱交換量が予め決められた劣化基準値を越えた場
合に劣化と判断する。
FIG. 15 shows the relationship between the cell stack output power and the heat exchange amount of the exhaust heat recovery device. Since the current value required to obtain the same output increases as the cell stack 5 deteriorates, the amount of heat generated in the cell stack 5 increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the cell stack 5 in a predetermined temperature range, the flow rate of the battery cooling water is also increased. Increasing the flow rate of the battery cooling water also increases the flow rate of the exhaust heat recovery water.
This is because unless the amount of heat radiation is increased by increasing the flow rate of the exhaust heat recovery water, the battery cooling water temperature increases and the cooling effect decreases. As a result, the heat exchange amount of the exhaust heat recovery device increases with the deterioration of the cell stack 5. Therefore, FIG.
When the power generation time is increased from t1 to t2 and the cell stack 5 is deteriorated as shown in (2), the heat exchange amount of the exhaust heat recovery device increases. Therefore, the heat exchange amount of the exhaust heat recovery device is calculated, and if the heat exchange amount of the exhaust heat recovery device exceeds a predetermined deterioration reference value, it is determined that the heat is deteriorated.

【0062】以上説明したように、排熱回収水流量の供
給限界値、または改質用蒸気流量の供給限界値、または
排熱回収装置の熱交換量の限界値により、セルスタック
5の物理的な発電限界を検出することができ、セルスタ
ック5の発電限界まで安定に発電を継続することが可能
となる。
As described above, the physical limit of the cell stack 5 is determined by the supply limit value of the waste heat recovery water flow rate, the supply limit value of the reforming steam flow rate, or the heat exchange amount limit of the waste heat recovery device. Power generation limit can be detected, and power generation can be stably continued up to the power generation limit of the cell stack 5.

【0063】図16に本発明の第9の実施形態例を表す
構成図を示す。図19と同一のものは同一符号で表し、
これらのものについてはその説明を省略する。図16を
用いて本発明を説明する。第9の実施形態例は、図19
に示した従来例とは、セルスタック電圧検出回路11、
基準電圧回路12、比較回路13が不要になった点、補
機用電力変換装置入力電力検出回路46、電力変換装置
出力電力検出回路47、比較演算回路36、基準特性回
路37を新たに設けた点が異なる。
FIG. 16 is a block diagram showing a ninth embodiment of the present invention. 19 that are the same as those in FIG.
The description of these components is omitted. The present invention will be described with reference to FIG. The ninth embodiment is shown in FIG.
And the cell stack voltage detection circuit 11,
The point that the reference voltage circuit 12 and the comparison circuit 13 are no longer necessary, an auxiliary power conversion device input power detection circuit 46, a power conversion device output power detection circuit 47, a comparison operation circuit 36, and a reference characteristic circuit 37 are newly provided. The points are different.

【0064】次に第9の実施形態例の作用について説明
する。
Next, the operation of the ninth embodiment will be described.

【0065】補機用電力変換装置入力電力検出回路46
は、セルスタック5の補機用電力変換装置入力電力を常
時測定し、補機用電力変換装置入力電力に相当する信号
を比較演算回路36に出力する。電力変換装置出力電力
検出回路47は電力変換装置10の出力を検出して、電
力変換装置10の出力に相当する信号を比較演算回路3
6に出力する。基準特性回路37では電力変換装置出力
電力に対する補機用電力変換装置入力電力の劣化基準値
を、比較演算回路36に出力する。比較演算回路36で
は補機用電力変換装置入力電力検出回路46の出力と電
力変換装置出力電力検出回路47の出力を入力し、基準
特性回路37から入力される劣化基準値と比較演算し、
補機用電力変換装置入力電力が劣化基準値を越えた場合
に劣化と判断して、劣化信号14を出力する。
Auxiliary power converter input power detection circuit 46
Continuously measures the input power of the auxiliary power converter of the cell stack 5 and outputs a signal corresponding to the input power of the auxiliary converter to the comparison operation circuit 36. The power conversion device output power detection circuit 47 detects the output of the power conversion device 10 and outputs a signal corresponding to the output of the power conversion device 10 to the comparison operation circuit 3.
6 is output. The reference characteristic circuit 37 outputs a deterioration reference value of the input power of the auxiliary power converter with respect to the output power of the power converter to the comparison operation circuit 36. The comparison operation circuit 36 receives the output of the auxiliary power conversion device input power detection circuit 46 and the output of the power conversion device output power detection circuit 47 and performs a comparison calculation with the deterioration reference value input from the reference characteristic circuit 37.
When the input power of the auxiliary power conversion device exceeds the deterioration reference value, it is determined that the deterioration has occurred, and the deterioration signal 14 is output.

【0066】図17にこの説明図を示す。FIG. 17 shows this explanatory diagram.

【0067】図17は電力変換装置出力電力と補機用電
力変換装置入力電力の関係を示している。セルスタック
5は劣化とともに、一定出力を維持するために消費する
燃料流量が増加するとともに、劣化による内部抵抗の増
加により発熱量が増加する。燃料流量が増加すると酸素
流量も増加し、酸素流量を増加させるには空気ブロア2
3の回転速度等を増加させる必要があり、空気ブロア2
3の駆動電力が増加する。このため、空気ブロア23に
駆動電力を供給するために、補機用電力変換装置24の
出力が増加する。また、発熱量の増加による温度の増加
を抑えるため、電池冷却水ポンプ21は電池冷却水流量
を増加させる。このため、電池冷却水ポンプ21の駆動
電力が増加し、電池冷却水ポンプ21に駆動電力を供給
している補機用電力変換装置入力電力も増加する。従っ
て、図17に示すように、発電時間がt1からt2に増
加してセルスタック5が劣化すると補機用電力変換装置
入力電力が増加する。そこで、補機用電力変換装置入力
電力を検出して、補機用電力変換装置入力電力が予め決
められた劣化基準値を越えた場合に劣化と判断する。
FIG. 17 shows the relationship between the output power of the power converter and the input power of the auxiliary power converter. As the cell stack 5 deteriorates, the amount of fuel consumed to maintain a constant output increases, and the amount of heat generated increases due to an increase in internal resistance due to the deterioration. As the fuel flow rate increases, the oxygen flow rate also increases.
It is necessary to increase the rotation speed of the air blower 3
3, the driving power increases. For this reason, in order to supply driving power to the air blower 23, the output of the auxiliary power converter 24 increases. Further, in order to suppress an increase in temperature due to an increase in the amount of generated heat, the battery cooling water pump 21 increases the flow rate of battery cooling water. For this reason, the driving power of the battery cooling water pump 21 increases, and the input power of the auxiliary power converter for supplying the driving power to the battery cooling water pump 21 also increases. Therefore, as shown in FIG. 17, when the power generation time increases from t1 to t2 and the cell stack 5 deteriorates, the input power of the auxiliary power converter increases. Therefore, the input power of the auxiliary power converter is detected, and if the input power of the auxiliary power converter exceeds a predetermined deterioration reference value, it is determined that the power is deteriorated.

【0068】以上説明したように、補機用電力変換装置
入力電力の限界値により、セルスタック5の物理的な発
電限界を検出することができ、セルスタック5の発電限
界まで安定に発電を継続することが可能となる。
As described above, the physical power generation limit of the cell stack 5 can be detected from the limit value of the input power of the auxiliary power converter, and the power generation can be stably continued up to the power generation limit of the cell stack 5. It is possible to do.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、セル
スタックの物理的な発電限界を検出することができ、セ
ルスタックの発電限界まで安定に発電を継続することが
可能となる。
As described above, according to the present invention, the physical power generation limit of the cell stack can be detected, and power generation can be stably continued up to the power generation limit of the cell stack.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態例を示す構成説明図で
ある。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態例を示す構成説明図で
ある。
FIG. 2 is a configuration explanatory view showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1、2の実施形態例の効果を説明す
る特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating the effects of the first and second embodiments of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態例を示す構成説明図で
ある。
FIG. 4 is a configuration explanatory view showing a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態例の効果を説明する特
性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating the effect of the third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態例を示す構成説明図で
ある。
FIG. 6 is a configuration explanatory view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施形態例の効果を説明する特
性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating an effect of the fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態例を示す構成説明図で
ある。
FIG. 8 is a configuration explanatory view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施形態例の効果を説明する特
性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating the effect of the fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施形態例を示す構成説明図
である。
FIG. 10 is a configuration explanatory view showing a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施形態例の効果を説明する
特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram illustrating the effect of the sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施形態例を示す構成説明図
である。
FIG. 12 is a configuration explanatory view showing a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施形態例の効果を説明する
特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating the effect of the seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第8の実施形態例を示す構成説明図
である。
FIG. 14 is a configuration explanatory view showing an eighth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第8の実施形態例の効果を説明する
特性図である。
FIG. 15 is a characteristic diagram illustrating the effect of the eighth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第9の実施形態例を示す構成説明図
である。
FIG. 16 is a configuration explanatory view showing a ninth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第9の実施形態例の効果を説明する
特性図である。
FIG. 17 is a characteristic diagram illustrating the effect of the ninth embodiment of the present invention.

【図18】従来の燃料電池発電装置の一例を示す構成説
明図である。
FIG. 18 is a configuration explanatory view showing an example of a conventional fuel cell power generator.

【図19】従来の燃料電池発電装置の他の例を示す構成
説明図である。
FIG. 19 is a configuration explanatory view showing another example of a conventional fuel cell power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料、2…改質装置、3…水素、4…酸素、5…セ
ルスタック、6…燃料極、7…電解質、8…酸化剤極、
9…電気エネルギー、10…電力変換装置、11…電圧
検出回路、12…基準電圧回路、13…比較器、14…
劣化信号、15…冷却器、16…冷却水配管、17…気
水分離器、18…排熱回収水配管、19…改質用蒸気配
管、20…排熱回収装置、21…電池冷却水ポンプ、2
2…冷却水タンク、23…空気ブロア、24…補機用電
力変換装置、25…入力電力制御回路、26…排ガス流
量検出回路、27…残寿命推定回路、28…排ガス流量
基準回路、29…排ガス、30…燃料電池発電装置、3
1…残寿命信号、32…燃料ガス流量検出回路、33…
燃料ガス流量基準回路、34…電池冷却水のセルスタッ
ク出口温度検出回路、35…セルスタック出力電力検出
回路、36…比較演算回路、37…基準特性回路、38
…電池冷却水流量検出回路、39…電池冷却水のセルス
タック入口温度検出回路、40…セルスタック発熱量算
出回路、41…排熱回収水流量検出回路、42…改質用
蒸気流量検出回路、43…排熱回収装置入口温度検出回
路、44…排熱回収装置出口温度検出回路、45…排熱
回収装置熱交換量算出回路、46…補機用電力変換装置
入力電力検出回路、47…電力変換装置出力電力検出回
路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... fuel, 2 ... reformer, 3 ... hydrogen, 4 ... oxygen, 5 ... cell stack, 6 ... fuel electrode, 7 ... electrolyte, 8 ... oxidant electrode,
9: electric energy, 10: power converter, 11: voltage detection circuit, 12: reference voltage circuit, 13: comparator, 14 ...
Deterioration signal, 15: cooler, 16: cooling water pipe, 17: steam-water separator, 18: exhaust heat recovery water pipe, 19: reforming steam pipe, 20: exhaust heat recovery apparatus, 21: battery cooling water pump , 2
2 ... Cooling water tank, 23 ... Air blower, 24 ... Power converter for auxiliary equipment, 25 ... Input power control circuit, 26 ... Exhaust gas flow rate detection circuit, 27 ... Remaining life estimation circuit, 28 ... Exhaust gas flow rate reference circuit, 29 ... Exhaust gas, 30 ... fuel cell power generator, 3
1 ... remaining life signal, 32 ... fuel gas flow rate detection circuit, 33 ...
Fuel gas flow rate reference circuit, 34: cell stack outlet temperature detection circuit for battery cooling water, 35: cell stack output power detection circuit, 36: comparison operation circuit, 37: reference characteristic circuit, 38
... battery cooling water flow detection circuit, 39 ... battery stack water cell stack inlet temperature detection circuit, 40 ... cell stack calorific value calculation circuit, 41 ... exhaust heat recovery water flow detection circuit, 42 ... reforming steam flow detection circuit, 43: exhaust heat recovery device inlet temperature detection circuit, 44: exhaust heat recovery device outlet temperature detection circuit, 45: exhaust heat recovery device heat exchange amount calculation circuit, 46: auxiliary power conversion device input power detection circuit, 47: electric power Converter output power detection circuit.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料から水素をつくるための改質装置、
電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤極からなるセ
ルを積層したセルスタックおよびセルスタック出力電圧
を所要の交流又は直流電圧に変換して出力する電力変換
装置を有する燃料電池発電装置において、 定期的に前記電力変換装置の入力電力を変化させる入力
電力制御回路と、 前記セルスタックから出力される排ガス流量を検出する
排ガス流量検出回路と、 劣化の基準となる排ガス流量を出力する排ガス流量基準
回路と、 定期的な測定時刻と排ガス流量から排ガス基準値に達す
る時間を推定する残寿命推定回路とを具備することを特
徴とする燃料電池発電装置。
1. A reformer for producing hydrogen from a fuel,
In a fuel cell power generator having a cell stack in which cells composed of a fuel electrode and an oxidizer electrode sandwiched by an electrolyte are stacked and a power converter for converting a cell stack output voltage to a required AC or DC voltage and outputting the voltage, An input power control circuit that changes the input power of the power converter, an exhaust gas flow detection circuit that detects an exhaust gas flow output from the cell stack, an exhaust gas flow reference circuit that outputs an exhaust gas flow serving as a reference for deterioration, A fuel cell power generator, comprising: a remaining life estimation circuit for estimating a time required to reach an exhaust gas reference value from a periodic measurement time and an exhaust gas flow rate.
【請求項2】 燃料から水素をつくるための改質装置、
電解質をサンドイッチした燃料極と酸化剤極からなるセ
ルを積層したセルスタックおよびセルスタック出力電圧
を所要の交流又は直流電圧に変換して出力する電力変換
装置を有する燃料電池発電装置において、 定期的に前記電力変換装置の入力電力を変化させる入力
電力制御回路と、 前記セルスタックに入力される燃料ガス流量を検出する
燃料ガス流量検出回路と、 劣化の基準となる燃料ガス流量を出力する燃料ガス流量
基準回路と、 定期的な測定時刻と燃料ガス流量から燃料ガス基準値に
達する時間を推定する残寿命推定回路とを具備すること
を特徴とする燃料電池発電装置。
2. A reformer for producing hydrogen from fuel,
In a fuel cell power generator having a cell stack in which cells composed of a fuel electrode and an oxidizer electrode sandwiched by an electrolyte are stacked and a power converter for converting a cell stack output voltage to a required AC or DC voltage and outputting the voltage, An input power control circuit for changing an input power of the power conversion device; a fuel gas flow detection circuit for detecting a fuel gas flow input to the cell stack; and a fuel gas flow for outputting a fuel gas flow as a reference for deterioration. A fuel cell power generator, comprising: a reference circuit; and a remaining life estimation circuit that estimates a time required to reach a fuel gas reference value from a periodic measurement time and a fuel gas flow rate.
【請求項3】 電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、及び前記セルスタックの前記冷却器に
接続された電池冷却水配管を有する燃料電池発電装置に
おいて、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、 前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水のセルスタッ
ク出口温度を検出する電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路と、 セルスタック出力電力と電池冷却水温度の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、 前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記電池冷却水のセルスタック出口温度
検出回路で検出した電池冷却水のセルスタック出口温度
を、前記基準特性回路に予め設定記憶されたセルスタッ
ク出力電力と電池冷却水温度の関係と比較演算する比較
演算回路とを具備することを特徴とする燃料電池発電装
置。
3. A cell stack in which a cell composed of a fuel electrode and an oxidizer electrode sandwiched by an electrolyte and a cooler provided with a cooling water flow path are stacked, and a battery cooling water pipe connected to the cooler of the cell stack. A fuel cell power generator having a cell stack output power detection circuit for detecting an output power of the cell stack; and a cell stack outlet for detecting a cell stack outlet temperature of the battery cooling water installed in the battery cooling water pipe. A temperature detection circuit, a reference characteristic circuit in which a relationship between cell stack output power and battery cooling water temperature is preset and stored, a cell stack output power detected by the cell stack output power detection circuit and a cell stack outlet temperature of the battery cooling water. The cell stack outlet temperature of the battery cooling water detected by the detection circuit is stored in a cell stack preset and stored in the reference characteristic circuit. Fuel cell power generation apparatus characterized by comprising a comparison operation circuit for comparing operation with relation click output power and the battery coolant temperature.
【請求項4】 電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、及び前記セルスタックの前記冷却器に
接続された電池冷却水配管を有する燃料電池発電装置に
おいて、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、 前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水の流量を検出
する電池冷却水流量検出回路と、 セルスタック出力電力と電池冷却水流量の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、 前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記電池冷却水流量検出回路で検出した
電池冷却水流量を、前記基準特性回路に予め設定記憶さ
れたセルスタック出力電力と電池冷却水流量の関係と比
較演算する比較演算回路とを具備することを特徴とする
燃料電池発電装置。
4. A cell stack in which a cell including an electrolyte sandwiched between a fuel electrode and an oxidizer electrode and a cooler provided with a cooling water flow path are stacked, and a battery cooling water pipe connected to the cooler of the cell stack is provided. A cell stack output power detection circuit for detecting an output power of the cell stack; a battery cooling water flow detection circuit installed in the battery cooling water pipe and detecting a flow rate of battery cooling water; and a cell stack. A reference characteristic circuit in which the relationship between the output power and the battery cooling water flow rate is set and stored in advance, and the cell stack output power detected by the cell stack output power detection circuit and the battery cooling water flow rate detected by the battery cooling water flow rate detection circuit, A comparison operation circuit that performs a comparison operation with a relationship between the cell stack output power and the battery cooling water flow rate that is preset and stored in the reference characteristic circuit. Fuel cell power generation apparatus characterized by.
【請求項5】 電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、及び前記セルスタックの前記冷却器に
接続された電池冷却水配管を有する燃料電池発電装置に
おいて、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、 前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水のセルスタッ
ク出口温度を検出する電池冷却水のセルスタック出口温
度検出回路と、 前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水のセルスタッ
ク入口温度を検出する電池冷却水のセルスタック入口温
度検出回路と、 前記電池冷却水配管に設置され電池冷却水の流量を検出
する電池冷却水流量検出回路と、 前記電池冷却水のセルスタック出口温度検出回路で検出
した電池冷却水のセルスタック出口温度と前記電池冷却
水のセルスタック入口温度検出回路で検出した電池冷却
水のセルスタック入口温度と前記電池冷却水流量検出回
路で検出した電池冷却水流量からセルスタック発熱量を
算出するセルスタック発熱量算出回路と、 セルスタック出力電力とセルスタック発熱量の関係を予
め設定した基準特性回路と、 前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記セルスタック発熱量算出回路で算出
したセルスタック発熱量を、前記基準特性回路に予め設
定記憶されたセルスタック出力電力とセルスタック発熱
量の関係と比較演算する比較演算回路とを具備すること
を特徴とする燃料電池発電装置。
5. A cell stack in which a cell composed of a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiched by an electrolyte and a cooler provided with a cooling water flow path are stacked, and a battery cooling water pipe connected to the cooler of the cell stack. A fuel cell power generator having a cell stack output power detection circuit for detecting an output power of the cell stack; and a cell stack outlet for detecting a cell stack outlet temperature of the battery cooling water installed in the battery cooling water pipe. A temperature detection circuit, a cell stack inlet temperature detection circuit installed in the battery cooling water pipe to detect a cell stack inlet temperature of the battery cooling water, and a flow rate of the battery cooling water installed in the battery cooling water pipe. A battery cooling water flow detection circuit for detecting, and a cell cooling water cell stack output detected by the battery cooling water cell stack outlet temperature detection circuit. Cell stack heat generation calculating the cell stack calorific value from the temperature of the battery cooling water detected by the cell stack inlet temperature detecting circuit of the battery cooling water and the battery cooling water flow rate detected by the battery cooling water flow detecting circuit. An amount calculation circuit, a reference characteristic circuit presetting a relationship between the cell stack output power and the cell stack heat generation amount, and a cell stack output power detected by the cell stack output power detection circuit and a cell stack heat generation amount calculation circuit. A fuel cell power generator, comprising: a comparison operation circuit that compares a cell stack heat value with a relationship between a cell stack output power and a cell stack heat value previously set and stored in the reference characteristic circuit.
【請求項6】 電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された冷却水配管、前記冷却水配管に接続された水蒸気
と水を分離する気水分離器、前記気水分離器に接続され
た排熱回収水配管、前記排熱回収水配管に接続された排
熱回収用の排熱回収装置、及び前記気水分離器に接続さ
れた改質用蒸気配管を有する燃料電池発電装置におい
て、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、 前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の流量を検出
する排熱回収水流量検出回路と、 セルスタック出力電力と排熱回収水流量の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、 前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記排熱回収水流量検出回路で検出した
排熱回収水流量を、前記基準特性回路に予め設定記憶さ
れたセルスタック出力電力と排熱回収水流量の関係と比
較演算する比較演算回路とを具備することを特徴とする
燃料電池発電装置。
6. A cell stack in which a cell composed of a fuel electrode and an oxidizer electrode sandwiched by an electrolyte and a cooler provided with a cooling water flow path are stacked, a cooling water pipe connected to the cooler of the cell stack, and the cooling. A steam-water separator for separating water vapor and water connected to a water pipe, a waste heat recovery water pipe connected to the steam-water separator, and a waste heat recovery for waste heat recovery connected to the waste heat recovery water pipe In a fuel cell power generator having a device and a reforming steam pipe connected to the steam separator, a cell stack output power detection circuit for detecting the output power of the cell stack; and an exhaust heat recovery water pipe. A waste heat recovery water flow detection circuit for detecting the flow rate of the waste heat recovery water, a reference characteristic circuit in which the relationship between the cell stack output power and the waste heat recovery water flow rate is preset and stored, and the cell stack output power detection circuit The cell stack output power and the exhaust heat recovery water flow rate detected by the exhaust heat recovery water flow rate detection circuit are compared with the relationship between the cell stack output power and the exhaust heat recovery water flow rate preset and stored in the reference characteristic circuit. A fuel cell power generator, comprising: a comparison operation circuit.
【請求項7】 電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された冷却水配管、前記冷却水配管に接続された水蒸気
と水を分離する気水分離器、前記気水分離器に接続され
た排熱回収水配管、前記排熱回収水配管に接続された排
熱回収用の排熱回収装置、及び前記気水分離器に接続さ
れた改質用蒸気配管を有する燃料電池発電装置におい
て、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、 前記改質用蒸気配管に設置され改質用蒸気の流量を検出
する改質用蒸気流量検出回路と、 セルスタック出力電力と改質用蒸気流量の関係を予め設
定記憶した基準特性回路と、 前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記改質用蒸気流量検出回路で検出した
改質用蒸気流量を、前記基準特性回路に予め設定記憶さ
れたセルスタック出力電力と改質用蒸気流量の関係と比
較演算する比較演算回路とを具備することを特徴とする
燃料電池発電装置。
7. A cell stack in which a cell composed of a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiched by an electrolyte and a cooler provided with a cooling water channel are stacked, a cooling water pipe connected to the cooler of the cell stack, and the cooling. A steam-water separator for separating water vapor and water connected to a water pipe, a waste heat recovery water pipe connected to the steam-water separator, and a waste heat recovery for waste heat recovery connected to the waste heat recovery water pipe In a fuel cell power generation device having a device and a reforming steam pipe connected to the steam separator, a cell stack output power detection circuit for detecting an output power of the cell stack, and installed in the reforming steam pipe A reforming steam flow rate detection circuit for detecting the flow rate of the reforming steam, a reference characteristic circuit in which the relationship between the cell stack output power and the reforming steam flow rate is preset and stored, and the cell stack output power detection circuit detects The cell stack output power and the reforming steam flow rate detected by the reforming steam flow rate detection circuit are compared with the relationship between the cell stack output power and the reforming steam flow rate preset and stored in the reference characteristic circuit. A fuel cell power generator, comprising: a comparison operation circuit.
【請求項8】 電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された冷却水配管、前記冷却水配管に接続された水蒸気
と水を分離する気水分離器、前記気水分離器に接続され
た排熱回収水配管、前記排熱回収水配管に接続された排
熱回収用の排熱回収装置、及び前記気水分離器に接続さ
れた改質用蒸気配管を有する燃料電池発電装置におい
て、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出回路と、 前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の排熱回収装
置入口温度を検出する排熱回収水の排熱回収装置入口温
度検出回路と、 前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の排熱回収装
置出口温度を検出する排熱回収水の排熱回収装置出口温
度検出回路と、 前記排熱回収水配管に設置され排熱回収水の流量を検出
する排熱回収水の流量検出回路と、 前記排熱回収水配管の排熱回収水の前記排熱回収装置入
口温度検出回路で検出した排熱回収装置入口温度と前記
排熱回収水配管の排熱回収水の前記排熱回収装置出口温
度検出回路で検出した排熱回収装置出口温度と前記排熱
回収水配管の前記排熱回収水の流量検出回路で検出した
排熱回収水流量から排熱回収装置熱交換量を算出する排
熱回収装置熱交換量算出回路と、 セルスタック出力電力と排熱回収装置熱交換量の関係を
予め設定記憶した基準特性回路と、 前記セルスタック出力電力検出回路で検出したセルスタ
ック出力電力と前記排熱回収装置熱交換量算出回路で算
出した排熱回収装置熱交換量を、前記基準特性回路に予
め設定記憶されたセルスタック出力電力と排熱回収装置
熱交換量の関係と比較演算する比較演算回路とを具備す
ることを特徴とする燃料電池発電装置。
8. A cell stack in which a cell composed of a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiched by an electrolyte and a cooler provided with a cooling water flow path are stacked, a cooling water pipe connected to the cooler of the cell stack, and the cooling. A steam-water separator for separating water vapor and water connected to a water pipe, a waste heat recovery water pipe connected to the steam-water separator, and a waste heat recovery for waste heat recovery connected to the waste heat recovery water pipe In a fuel cell power generator having a device and a reforming steam pipe connected to the steam separator, a cell stack output power detection circuit for detecting the output power of the cell stack; and an exhaust heat recovery water pipe. An exhaust heat recovery device inlet temperature detection circuit for detecting the exhaust heat recovery water inlet heat recovery device inlet temperature, and an exhaust heat recovery water outlet heat recovery device outlet temperature installed in the exhaust heat recovery water pipe. Detecting the waste heat recovery water An exhaust heat recovery device outlet temperature detection circuit; an exhaust heat recovery water flow rate detection circuit installed in the exhaust heat recovery water pipe and detecting a flow rate of the exhaust heat recovery water; and an exhaust heat recovery water in the exhaust heat recovery water pipe The exhaust heat recovery device inlet temperature detected by the exhaust heat recovery device inlet temperature detection circuit and the exhaust heat recovery device outlet temperature detected by the exhaust heat recovery device outlet temperature detection circuit of the exhaust heat recovery water of the exhaust heat recovery water pipe. An exhaust heat recovery device heat exchange amount calculation circuit that calculates an exhaust heat recovery device heat exchange amount from the exhaust heat recovery water flow rate detected by the exhaust heat recovery water flow rate detection circuit of the exhaust heat recovery water pipe; and a cell stack output power. And a reference characteristic circuit in which the relationship between the heat exchange amount of the exhaust heat recovery device and the cell stack output power detected by the cell stack output power detection circuit and the exhaust heat calculated by the heat exchange amount calculation circuit of the exhaust heat recovery device. The heat exchange rate of the recovery unit is A fuel cell power generator, comprising: a comparison operation circuit that performs a comparison operation on a relation between a cell stack output power preset and stored in a characteristic circuit and a heat exchange amount of the exhaust heat recovery device.
【請求項9】 電解質をサンドイッチした燃料極と酸化
剤極からなるセルと冷却水流路を設けた冷却器を積層し
たセルスタック、前記セルスタックの前記冷却器に接続
された電池冷却水配管、前記電池冷却水配管に接続され
た電池冷却水ポンプ、前記酸化剤極に空気を供給する空
気ブロア、セルスタック出力電圧を所要の交流または直
流電圧に変換して出力する電力変換装置、及び前記電池
冷却水ポンプ、前記空気ブロアに駆動電力を供給する補
機用電力変換装置を有する燃料電池発電装置において、 前記電力変換装置の出力電力を検出する電力変換装置出
力電力検出回路と、 前記補機用電力変換装置の入力電力を検出する補機用電
力変換装置入力電力検出回路と、 電力変換装置出力電力と補機用電力変換装置入力電力の
関係を予め設定記憶した基準特性回路と、 前記電力変換装置出力電力検出回路で検出した電力変換
装置出力電力と前記補機用電力変換装置入力電力検出回
路で検出した補機用電力変換装置入力電力を、前記基準
特性回路に予め設定記憶された電力変換装置出力電力と
補機用電力変換装置入力電力の関係と比較演算する比較
演算回路とを具備することを特徴とする燃料電池発電装
置。
9. A cell stack in which a cell composed of a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiched by an electrolyte and a cooler provided with a cooling water flow path are stacked, a battery cooling water pipe connected to the cooler of the cell stack, A battery cooling water pump connected to a battery cooling water pipe, an air blower for supplying air to the oxidant electrode, a power converter for converting a cell stack output voltage into a required AC or DC voltage and outputting the same, and the battery cooling In a fuel cell power generator having a water pump and an auxiliary power conversion device for supplying driving power to the air blower, a power conversion device output power detection circuit for detecting output power of the power conversion device, and the auxiliary power An auxiliary power converter input power detection circuit that detects the input power of the converter, and the relationship between the power converter output power and the auxiliary power converter input power is set and stored in advance. The reference characteristic circuit, and the power conversion device output power detected by the power conversion device output power detection circuit and the auxiliary power conversion device input power detected by the auxiliary power conversion device input power detection circuit, the reference characteristic A fuel cell power generator, comprising: a comparison operation circuit for performing a comparison operation of a relationship between an output power of the power converter and an input power of the auxiliary power converter, which is preset and stored in a circuit.
【請求項10】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極よ
りなるセルスタックに供給して電気エネルギーを出力
し、前記電気エネルギーを電力変換装置により所定の電
圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法に
おいて、 前記セルスタックの出力電力を任意の設定出力に合わせ
たときのセルスタックの排ガス流量を定期的に検出する
排ガス流量検出ステップと、 前記排ガス流量検出ステップで検出したセルスタックの
排ガス流量を排ガス流量基準値と比較することによっ
て、セルスタックの劣化を診断するセルスタック劣化診
断ステップと、 前記排ガス流量検出ステップでの定期的な検出時刻と排
ガス流量との関係より、排ガス流量が排ガス流量基準値
に到達するまでの時間を推定する残寿命推定ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
10. The fuel is converted into hydrogen by a reformer,
The hydrogen and oxygen are supplied to a cell stack composed of a fuel electrode, an electrolyte, and an oxidant electrode to output electric energy, and the power converter converts the electric energy to a predetermined voltage to diagnose deterioration of a fuel cell power generator. In the method, an exhaust gas flow rate detection step of periodically detecting an exhaust gas flow rate of the cell stack when the output power of the cell stack is adjusted to an arbitrary set output, and an exhaust gas flow rate of the cell stack detected in the exhaust gas flow rate detecting step. A cell stack deterioration diagnosis step for diagnosing cell stack deterioration by comparing with the exhaust gas flow rate reference value, and the relation between the exhaust gas flow rate and the regular detection time in the exhaust gas flow rate detection step indicates that the exhaust gas flow rate is Remaining life estimating step of estimating the time to reach the value. Degradation diagnosis method of the fuel cell power generator for.
【請求項11】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極よ
りなるセルスタックに供給して電気エネルギーを出力
し、前記電気エネルギーを電力変換装置により所定の電
圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法に
おいて、 前記セルスタックの出力電力を任意の設定出力に合わせ
たときのセルスタックの燃料ガス流量を定期的に検出す
る燃料ガス流量検出ステップと、 前記燃料ガス流量検出ステップで検出したセルスタック
の燃料ガス流量を燃料ガス流量基準値と比較することに
よって、セルスタックの劣化を診断するセルスタック劣
化診断ステップと、 前記燃料ガス流量検出ステップでの定期的な検出時刻と
燃料ガス流量との関係より、燃料ガス流量が燃料ガス流
量基準値に到達するまでの時間を推定する残寿命推定ス
テップとを具備することを特徴とする燃料電池発電装置
の劣化診断方法。
11. The fuel is converted to hydrogen by a reformer,
The hydrogen and oxygen are supplied to a cell stack composed of a fuel electrode, an electrolyte, and an oxidant electrode to output electric energy, and the power converter converts the electric energy to a predetermined voltage to diagnose deterioration of a fuel cell power generator. In the method, a fuel gas flow rate detecting step of periodically detecting a fuel gas flow rate of the cell stack when the output power of the cell stack is adjusted to an arbitrary set output; and By comparing the fuel gas flow rate with a fuel gas flow rate reference value, a cell stack deterioration diagnosis step of diagnosing cell stack deterioration, and a relation between the fuel gas flow rate and the regular detection time in the fuel gas flow rate detection step. A remaining life estimating step of estimating a time until the fuel gas flow rate reaches the fuel gas flow rate reference value. Degradation diagnosis method of the fuel cell power plant characterized by Bei.
【請求項12】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断
する方法において、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、 前記冷却器を流れる電池冷却水のセルスタック出口温度
を検出する電池冷却水セルスタック出口温度検出ステッ
プと、 前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記電池冷却水セルスタック出口温
度検出ステップで検出した電池冷却水のセルスタック出
口温度を、予め設定記憶されたセルスタック出力電力と
電池冷却水温度の関係と比較演算を行い、セルスタック
の劣化を検出する比較演算ステップとを具備することを
特徴とする燃料電池発電装置の劣化診断方法。
12. The fuel is converted to hydrogen by a reformer,
Deterioration of a fuel cell power generation device that supplies the hydrogen and oxygen to a cell stack including a fuel electrode, an electrolyte, an oxidizer electrode, and a cooler, outputs electric energy, and converts the electric energy to a predetermined voltage by a power converter. In a method of diagnosing, a cell stack output power detecting step of detecting an output power of the cell stack, a battery cooling water cell stack outlet temperature detecting step of detecting a cell stack outlet temperature of battery cooling water flowing through the cooler, The cell stack output power detected in the cell stack output power detecting step and the cell stack outlet temperature of the battery cooling water detected in the cell stack outlet temperature detecting step are stored in advance. A ratio that performs a comparison operation with the water temperature relationship and detects cell stack degradation. Degradation diagnosis method of the fuel cell power generation apparatus characterized by comprising a calculating step.
【請求項13】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断
する方法において、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、 前記冷却器を流れる電池冷却水の流量を検出する電池冷
却水流量検出ステップと、 前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記電池冷却水流量検出ステップで
検出した電池冷却水流量を、予め設定記憶されたセルス
タック出力電力と電池冷却水流量の関係と比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する比較演算ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
13. The fuel is converted into hydrogen by a reformer,
Deterioration of a fuel cell power generation device that supplies the hydrogen and oxygen to a cell stack including a fuel electrode, an electrolyte, an oxidizer electrode, and a cooler, outputs electric energy, and converts the electric energy to a predetermined voltage by a power converter. In the method of diagnosing, a cell stack output power detecting step of detecting an output power of the cell stack, a battery cooling water flow detecting step of detecting a flow rate of battery cooling water flowing through the cooler, and the cell stack output power detecting The cell stack output power detected in the step and the battery cooling water flow rate detected in the battery cooling water flow rate detecting step are compared with a previously stored relationship between the cell stack output power and the battery cooling water flow rate, and a comparison operation is performed. A deterioration calculation step for detecting deterioration of the fuel cell power generator. Method.
【請求項14】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換する燃料電池発電装置の劣化を診断
する方法において、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、 前記冷却器を流れる電池冷却水のセルスタック入口温度
を検出する電池冷却水セルスタック入口温度検出ステッ
プと、 前記冷却器を流れる電池冷却水のセルスタック出口温度
を検出する電池冷却水セルスタック出口温度検出ステッ
プと、 前記冷却器を流れる電池冷却水の流量を検出する電池冷
却水流量検出ステップと、 前記電池冷却水セルスタック入口温度検出ステップで検
出した電池冷却水のセルスタック入口温度と、前記電池
冷却水セルスタック出口温度検出ステップで検出した電
池冷却水のセルスタック出口温度と、前記電池冷却水流
量検出ステップで検出した電池冷却水流量とからセルス
タックの発熱量を算出するセルスタック発熱量算出ステ
ップと、 前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記セルスタック発熱量算出ステッ
プで算出したセルスタック発熱量を、予め設定記憶され
たセルスタック出力電力とセルスタック発熱量の関係と
比較演算を行い、セルスタックの劣化を検出する比較演
算ステップとを具備することを特徴とする燃料電池発電
装置の劣化診断方法。
14. The fuel is converted to hydrogen by a reformer,
Deterioration of a fuel cell power generation device that supplies the hydrogen and oxygen to a cell stack including a fuel electrode, an electrolyte, an oxidizer electrode, and a cooler, outputs electric energy, and converts the electric energy to a predetermined voltage by a power converter. In the method of diagnosing, a cell stack output power detecting step of detecting an output power of the cell stack, a battery cooling water cell stack inlet temperature detecting step of detecting a cell stack inlet temperature of battery cooling water flowing through the cooler, A battery cooling water cell stack outlet temperature detecting step of detecting a cell stack outlet temperature of the battery cooling water flowing through the cooler; a battery cooling water flow detecting step of detecting a flow rate of the battery cooling water flowing through the cooler; Cell stack inlet temperature of battery cooling water detected in the cooling water cell stack inlet temperature detection step And a cell for calculating the calorific value of the cell stack from the battery cooling water cell stack outlet temperature detected in the battery cooling water cell stack outlet temperature detecting step and the battery cooling water flow rate detected in the battery cooling water flow rate detecting step. Stack calorific value calculating step, cell stack output power detected in the cell stack output power detecting step, and cell stack calorific value calculated in the cell stack calorific value calculating step are set and stored in advance. A comparison operation step of performing a comparison operation with the relationship between the calorific values and a deterioration of the cell stack to detect deterioration of the cell stack.
【請求項15】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記改質装置に改質用蒸気配管
で接続されると共に前記冷却器に冷却水配管で接続され
た気水分離器で水蒸気と水を分離し、前記気水分離器に
排熱回収水配管で接続された排熱回収装置で排熱を回収
する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法において、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、 前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水流量を検出する
排熱回収水流量検出ステップと、 前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記排熱回収水流量検出ステップで
検出した排熱回収水流量を、予め設定記憶されたセルス
タック出力電力と排熱回収水流量の関係と比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する比較演算ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
15. The fuel is converted into hydrogen by a reformer,
The hydrogen and oxygen are supplied to a cell stack including a fuel electrode, an electrolyte, an oxidizer electrode, and a cooler to output electric energy, and the electric energy is converted to a predetermined voltage by a power converter, and the reformer is supplied to the reformer. Waste heat connected to a steam pipe for reforming and separated from steam and water by a steam separator connected to the cooler by a cooling water pipe, and connected to the steam separator by a waste heat recovery water pipe. In a method of diagnosing deterioration of a fuel cell power generation device that collects waste heat with a recovery device, a cell stack output power detection step of detecting output power of the cell stack, and a flow rate of waste heat recovery water flowing through the waste heat recovery water pipe Detecting the flow rate of the exhaust heat recovered water, detecting the output power of the cell stack detected in the output power detecting step of the cell stack and the exhaust heat detected in the detecting the flow rate of the exhaust heat recovered water. A comparison operation step of performing a comparison operation on the flow rate of the collected water with a preset relationship between the output power of the cell stack and the flow rate of the exhaust heat recovery water to detect deterioration of the cell stack. A method for diagnosing device degradation.
【請求項16】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記改質装置に改質用蒸気配管
で接続されると共に前記冷却器に冷却水配管で接続され
た気水分離器で水蒸気と水を分離し、前記気水分離器に
排熱回収水配管で接続された排熱回収装置で排熱を回収
する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法において、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、 前記改質用蒸気配管に流れる改質用蒸気流量を検出する
改質用蒸気流量検出ステップと、 前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記改質用蒸気流量検出ステップで
検出した改質用蒸気流量を、予め設定記憶されたセルス
タック出力電力と改質用蒸気流量の関係と比較演算を行
い、セルスタックの劣化を検出する比較演算ステップと
を具備することを特徴とする燃料電池発電装置の劣化診
断方法。
16. The fuel is converted to hydrogen by a reformer,
The hydrogen and oxygen are supplied to a cell stack including a fuel electrode, an electrolyte, an oxidizer electrode, and a cooler to output electric energy, and the electric energy is converted to a predetermined voltage by a power converter, and the reformer is supplied to the reformer. Waste heat connected to a steam pipe for reforming and separated from steam and water by a steam separator connected to the cooler by a cooling water pipe, and connected to the steam separator by a waste heat recovery water pipe. In a method of diagnosing deterioration of a fuel cell power generation device that recovers exhaust heat with a recovery device, a cell stack output power detection step of detecting output power of the cell stack, and a reforming steam flow rate flowing through the reforming steam pipe Detecting the reforming steam flow rate, and detecting the cell stack output power detected in the cell stack output power detecting step and the reforming detected in the reforming steam flow rate detecting step. A fuel cell power generator, comprising: performing a comparison operation on a relationship between the cell stack output power and the reforming steam flow amount, which is set and stored in advance, and detecting deterioration of the cell stack. Degradation diagnosis method.
【請求項17】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記改質装置に改質用蒸気配管
で接続されると共に前記冷却器に冷却水配管で接続され
た気水分離器で水蒸気と水を分離し、前記気水分離器に
排熱回収水配管で接続された排熱回収装置で排熱を回収
する燃料電池発電装置の劣化を診断する方法において、 前記セルスタックの出力電力を検出するセルスタック出
力電力検出ステップと、 前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水の排熱回収装置
入口温度を検出する排熱回収水排熱回収装置入口温度検
出ステップと、 前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水の排熱回収装置
出口温度を検出する排熱回収水排熱回収装置出口温度検
出ステップと、 前記排熱回収水配管に流れる排熱回収水流量を検出する
排熱回収水流量検出ステップと、 前記排熱回収水排熱回収装置入口温度検出ステップで検
出した排熱回収水の排熱回収装置入口温度と、前記排熱
回収水排熱回収装置出口温度検出ステップで検出した排
熱回収水の排熱回収装置出口温度と、前記排熱回収水流
量検出ステップで検出した排熱回収水流量とから排熱回
収装置熱交換量を算出する排熱回収装置熱交換量算出ス
テップと、 前記セルスタック出力電力検出ステップで検出したセル
スタック出力電力と前記排熱回収装置熱交換量算出ステ
ップで検出した排熱回収装置熱交換量を、予め設定記憶
されたセルスタック出力電力と排熱回収装置熱交換量の
関係と比較演算を行い、セルスタックの劣化を検出する
比較演算ステップとを具備することを特徴とする燃料電
池発電装置の劣化診断方法。
17. The fuel is converted to hydrogen by a reformer,
The hydrogen and oxygen are supplied to a cell stack including a fuel electrode, an electrolyte, an oxidizer electrode, and a cooler to output electric energy, and the electric energy is converted to a predetermined voltage by a power converter, and the reformer is supplied to the reformer. Waste heat connected to a steam pipe for reforming and separated from steam and water by a steam separator connected to the cooler by a cooling water pipe, and connected to the steam separator by a waste heat recovery water pipe. In a method of diagnosing deterioration of a fuel cell power generation device that collects waste heat with a recovery device, a cell stack output power detection step of detecting an output power of the cell stack; and a waste heat recovery water flowing through the waste heat recovery water pipe. An exhaust heat recovery water detecting the inlet temperature of the exhaust heat recovery device; an exhaust heat recovery device inlet temperature detecting step; and an exhaust heat recovery water detecting the exhaust heat recovery device outlet temperature flowing through the exhaust heat recovery water pipe. A heat recovery device outlet temperature detection step; a waste heat recovery water flow rate detection step for detecting a flow rate of the waste heat recovery water flowing through the waste heat recovery water pipe; and a heat recovery water exhaust heat recovery device inlet temperature detection step. An exhaust heat recovery water inlet temperature of the exhaust heat recovery water, an exhaust heat recovery water outlet temperature of the exhaust heat recovery water detected in the exhaust heat recovery water outlet temperature detection step, and the exhaust heat recovery water flow detecting step. An exhaust heat recovery device heat exchange amount calculating step of calculating an exhaust heat recovery device heat exchange amount from the exhaust heat recovery water flow rate detected in the step; and the cell stack output power detected in the cell stack output power detection step and the exhaust heat recovery. The exhaust heat recovery device heat exchange amount detected in the device heat exchange amount calculation step is compared with the relationship between the cell stack output power and the exhaust heat recovery device heat exchange amount stored in advance and stored, and the cell stack inferiority is determined. Degradation diagnosis method of the fuel cell power generation apparatus characterized by comprising a comparison calculation step of detecting.
【請求項18】 燃料を改質装置により水素に変換し、
前記水素と酸素を燃料極および電解質および酸化剤極お
よび冷却器よりなるセルスタックに供給して電気エネル
ギーを出力し、前記電気エネルギーを電力変換装置によ
り所定の電圧に変換し、前記冷却器に電池冷却水配管に
より接続された電池冷却水ポンプで電池冷却水の流量を
調整し、前記酸化剤極への酸素流量を空気ブロアにより
調整し、前記セルスタックの出力電力を供給した補機用
電力変換装置で前記電池冷却水ポンプおよび前記空気ブ
ロアに駆動電力を供給する燃料電池発電装置の劣化を診
断する方法において、 前記電力変換装置の出力電力を検出する電力変換装置出
力電力検出ステップと、 前記補機用電力変換装置の入力電力を検出する補機用電
力変換装置入力電力検出ステップと、 前記電力変換装置出力電力検出ステップで検出した電力
変換装置出力電力と前記補機用電力変換装置入力電力検
出ステップで検出した補機用電力変換装置入力電力を、
予め設定記憶された電力変換装置出力電力と補機用電力
変換装置入力電力の関係と比較演算を行い、セルスタッ
クの劣化を検出する比較演算ステップとを具備すること
を特徴とする燃料電池発電装置の劣化診断方法。
18. The fuel is converted to hydrogen by a reformer,
The hydrogen and oxygen are supplied to a cell stack including a fuel electrode, an electrolyte, an oxidizer electrode, and a cooler to output electric energy, and the electric energy is converted to a predetermined voltage by a power converter, and the battery is supplied to the cooler. Auxiliary electric power converter for adjusting the flow rate of battery cooling water with a battery cooling water pump connected by a cooling water pipe, adjusting the flow rate of oxygen to the oxidizer electrode with an air blower, and supplying output power of the cell stack. A method of diagnosing deterioration of a fuel cell power generator that supplies driving power to the battery cooling water pump and the air blower with a device, comprising: a power converter output power detection step of detecting an output power of the power converter; An auxiliary power conversion device input power detection step of detecting input power of the power conversion device, and an output power detection step of the power conversion device. The power converter output power and the auxiliary power converter input power detecting auxiliary power converter input power detected in step issued,
A fuel cell power generator comprising a comparison calculation step of performing a comparison calculation with a relationship between a power conversion device output power and an auxiliary power conversion device input power stored in advance and detecting deterioration of the cell stack. Degradation diagnosis method.
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