WO2024111218A1 - 燃料電池装置の制御方法、制御装置および燃料電池システム - Google Patents

燃料電池装置の制御方法、制御装置および燃料電池システム Download PDF

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cell device
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power generation
threshold value
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泰 金子
良和 田中
豪彦 伊瀬
良文 田口
康通 吉原
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • This disclosure relates to a control method for a fuel cell device, a control device, and a fuel cell system.
  • Patent Document 1 discloses a solid oxide fuel cell having a fuel cell module equipped with multiple solid oxide fuel cells and a reformer, a fuel supply means for supplying fuel to the reformer, an oxidant gas supply means for supplying oxidant gas to the multiple solid oxide fuel cells, a water supply means for supplying water to the reformer, and a control means for changing the amount of fuel supplied from the fuel supply means in response to a required amount of power generation, the control means including a deterioration judgment means for executing a deterioration judgment of the fuel cell module, and the deterioration judgment means continuing operation at fixed values in which a predetermined constant supply amount of fuel, oxidant gas, and water are supplied from the fuel supply means, oxidant gas supply means, and water supply means, respectively, until the fuel cell module reaches a stable operating state, and then executing a deterioration judgment.
  • the present disclosure aims to provide a control method, control device, and fuel cell system for a fuel cell device that can monitor the deterioration state of the fuel cell device more appropriately than ever before.
  • a control method for a fuel cell device receives a voltage measured when the fuel cell device is generating electricity, and determines whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not based on a comparison between the voltage and a first threshold value that decreases as the amount of operation of the fuel cell device increases, the first threshold value corresponding to the amount of operation of the fuel cell device at the time the voltage was measured.
  • the control device of one embodiment of the present disclosure includes a receiver that receives the voltage measured when the fuel cell device is generating electricity, and a controller that determines whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not based on a comparison between the voltage and a first threshold value that decreases as the operating amount of the fuel cell device increases, the first threshold value corresponding to the operating amount of the fuel cell device when the voltage is measured.
  • a fuel cell system includes a fuel cell device and the above-mentioned control device.
  • control method, control device, and fuel cell system of one embodiment of the present disclosure have the effect of being able to monitor the deterioration state of the fuel cell device more appropriately than ever before.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the control device of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of voltage stabilization timing when the voltage stabilizes after a predetermined time has elapsed since the fuel cell device started generating electricity.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of the operation of the control device in the fuel cell system (a control method for the fuel cell device) according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the control device of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of voltage stabilization timing when the voltage stabilizes after a predetermined time has elapsed since the fuel cell device started generating electricity.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of the operation of the control device in the fuel cell system (a control method for the fuel cell device) according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for creating a first threshold value for determining whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not, and a second threshold value for determining whether or not to continue power generation of the fuel cell device, in a range where the voltage has fallen below the predicted state of voltage drop due to deterioration of the fuel cell device.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a first threshold value for determining whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not, and a second threshold value for determining whether or not to continue generating power in the fuel cell device, in a range where the voltage has fallen below the predicted state of voltage drop due to deterioration of the fuel cell device.
  • FIG. 7 is a flow chart showing an example of the operation of the fuel cell device (a method of controlling the fuel cell device) in the fuel cell system according to the first example of the embodiment.
  • Patent Document 1 describes how to determine the deterioration of a fuel cell module, but it only determines whether or not the module is deteriorated; it does not determine whether or not the deteriorated state is normal when the module is deteriorated.
  • the control method for a fuel cell device receives the voltage measured when the fuel cell device is generating electricity, and determines whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not based on a comparison between the voltage and a first threshold value that decreases as the operating amount of the fuel cell device increases, the first threshold value corresponding to the operating amount of the fuel cell device at the time the voltage was measured.
  • control method for the fuel cell device of this embodiment can monitor the deterioration state of the fuel cell device more appropriately than in the past.
  • control method of the fuel cell device of this embodiment can appropriately monitor whether the degradation state of the fuel cell device is normal or not in a range where the voltage falls below the predicted state of voltage drop due to degradation of the fuel cell device, compared to a case where the above-mentioned first threshold value for determining whether the degradation state of the fuel cell device is normal or not is not taken into consideration.
  • the control method for a fuel cell device of the second aspect of the present disclosure may be the same as the control method for a fuel cell device of the first aspect, in which when the voltage is equal to or greater than a first threshold, the degradation state of the fuel cell device is determined to be normal, when the voltage is less than the first threshold and equal to or greater than a second threshold that is less than the first threshold, the degradation state of the fuel cell device is determined to be abnormal and power generation of the fuel cell device is continued, and when the voltage is less than the second threshold, power generation of the fuel cell device is stopped.
  • control method for a fuel cell device of this embodiment can detect that the degradation state of the fuel cell device is abnormal while continuing power generation of the fuel cell device when the voltage measured during power generation of the fuel cell device is less than the first threshold value and greater than or equal to the second threshold value within a range where the voltage has fallen below the predicted state of voltage drop due to degradation of the fuel cell device.
  • control method for the fuel cell device of this embodiment can stop power generation of the fuel cell device when the voltage measured during power generation of the fuel cell device is less than the second threshold value, thereby allowing the fuel cell device to be repaired or replaced in a timely manner.
  • the third aspect of the present disclosure is a control method for a fuel cell device, in which, in the control method for a fuel cell device of the second aspect, a first threshold value corresponding to the operating amount of the fuel cell device when the operating amount of the fuel cell device is a value that is determined to be the life of the fuel cell device may be equal to the second threshold value or may be greater than the second threshold value.
  • the first threshold value decreases as the operating amount of the fuel cell device increases, so in the control method for the fuel cell device of this embodiment, the magnitude relationship between the first threshold value and the second threshold value is as described above, and so both can be appropriately set so that the first threshold value does not become less than the second threshold value throughout the entire period until the operating amount of the fuel cell device is determined to be the end of the life of the fuel cell device.
  • the fourth aspect of the present disclosure is a method for controlling a fuel cell device according to the second or third aspect of the present disclosure, in which the second threshold value is constant regardless of the operating amount of the fuel cell device.
  • the control method for a fuel cell device of the fifth aspect of the present disclosure may be any one of the control methods for a fuel cell device of the second to fourth aspects, in which when the voltage measured during power generation by the fuel cell device is less than the first threshold value and greater than or equal to the second threshold value, the fuel cell device may be caused to generate power under the same operating conditions as when the voltage is greater than or equal to the first threshold value.
  • the control method for the fuel cell device of this embodiment even if the voltage measured during power generation by the fuel cell device is less than the first threshold value and greater than or equal to the second threshold value, power generation by the fuel cell device is performed under the operating conditions maintained when the voltage is greater than or equal to the first threshold value. This suppresses output fluctuations of the fuel cell device compared to when the fuel cell device generates power under operating conditions different from the operating conditions when the voltage is greater than or equal to the first threshold value.
  • the control method for a fuel cell device of the sixth aspect of the present disclosure may be any one of the control methods for a fuel cell device of the second to fourth aspects, in which when the voltage measured during power generation by the fuel cell device is less than a first threshold value and equal to or greater than a second threshold value, at least one of the fuel gas utilization rate and the oxidant gas utilization rate may be set to be equal to or higher than when the voltage is equal to or greater than the first threshold value, thereby causing the fuel cell device to generate power.
  • the control method for the fuel cell device of this embodiment even if the voltage measured during power generation by the fuel cell device is less than the first threshold value and equal to or greater than the second threshold value, power generation is performed by the fuel cell device by making at least one of the gas utilization rates equal to or higher than when the voltage is equal to or greater than the first threshold value. This appropriately maintains or improves the power generation efficiency of the fuel cell device compared to when the power generation is performed by reducing the gas utilization rate from when the voltage is equal to or greater than the first threshold value.
  • the seventh aspect of the present disclosure is a control method for a fuel cell device according to the first aspect of the present disclosure, which may determine that the degradation state of the fuel cell device is normal when the voltage measured during power generation by the fuel cell device is equal to or greater than a first threshold value, and may determine that the degradation state of the fuel cell device is abnormal when the voltage is less than the first threshold value, and may continue power generation by the fuel cell device under the same operating conditions as when the voltage is equal to or greater than the first threshold value.
  • control method for the fuel cell device of this embodiment even if the voltage measured during power generation by the fuel cell device is less than the first threshold, power generation by the fuel cell device is performed under the operating conditions maintained when the voltage is equal to or greater than the first threshold, so output fluctuations of the fuel cell device can be suppressed compared to when the fuel cell device generates power under operating conditions different from the operating conditions when the voltage is equal to or greater than the first threshold.
  • the eighth aspect of the present disclosure is a control method for a fuel cell device according to the first aspect of the present disclosure, which may determine that the degradation state of the fuel cell device is normal when the voltage measured during power generation by the fuel cell device is equal to or greater than a first threshold value, and may determine that the degradation state of the fuel cell device is abnormal when the voltage is less than the first threshold value, and may continue power generation by maintaining at least one of the fuel gas utilization rate and the oxidant gas utilization rate at the same level as or higher than when the voltage is equal to or greater than the first threshold value.
  • the control method for the fuel cell device of this embodiment even if the voltage measured during power generation by the fuel cell device is less than the first threshold, power generation is performed by the fuel cell device with at least one of the gas utilization rates set to the same level as or higher than when the voltage is equal to or greater than the first threshold, so the power generation efficiency of the fuel cell device can be appropriately maintained or improved compared to when the fuel cell device generates power by lowering the gas utilization rate from when the voltage is equal to or greater than the first threshold.
  • the ninth aspect of the present disclosure is a control method for a fuel cell device according to any one of the first to fourth aspects of the control method for a fuel cell device, and may notify an external device of the result of the determination as to whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not.
  • the predicted value for when to replace a fuel cell is set to a value that corresponds to normal deterioration of the fuel cell device.
  • the voltage measured during power generation falls below the first threshold and the deterioration state of the fuel cell device is determined to be abnormal, the voltage drop is often a sign that the fuel cell device will soon need to be replaced.
  • the prediction of when to replace the fuel cell device is corrected based on the measured voltage that is less than the first threshold value, and this is notified to an external device, thereby obtaining more appropriate information regarding when to replace the fuel cell device than when such a prediction of when to replace is not performed.
  • the control method for a fuel cell device of an eleventh aspect of the present disclosure may be any one of the control methods for a fuel cell device of the first to fourth aspects, in which, when the deterioration state of the fuel cell device is determined to be abnormal, a prediction of the maintenance timing for the fuel cell device is revised, and the revised maintenance timing for the fuel cell device is notified to an external device.
  • the predicted value for the time when the fuel cell needs maintenance is set to a value that corresponds to normal deterioration of the fuel cell device.
  • the voltage measured during power generation by the fuel cell device falls below the first threshold value and the deterioration state of the fuel cell device is determined to be abnormal, the voltage drop is often a sign that the fuel cell device will need maintenance sooner.
  • the prediction of the maintenance time for the fuel cell device is corrected based on the measured voltage that is less than the first threshold value, and this is notified to an external device, thereby obtaining more appropriate information regarding the maintenance time for the fuel cell device than when such a correction of the maintenance time prediction is not performed.
  • the control device of the twelfth aspect of the present disclosure includes a receiver that receives the voltage measured when the fuel cell device is generating electricity, and a controller that determines whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not based on a comparison between the voltage and a first threshold value that decreases as the operating amount of the fuel cell device increases, the first threshold value corresponding to the operating amount of the fuel cell device when the voltage is measured.
  • control device of this embodiment can monitor the deterioration state of the fuel cell device more appropriately than ever before. Note that the details of the effects achieved by the control device of this embodiment are similar to those achieved by the control method of the fuel cell device of the first embodiment, so a detailed explanation is omitted here.
  • the fuel cell system of the thirteenth aspect of the present disclosure includes a fuel cell device and the control device of the twelfth aspect.
  • the fuel cell system of this embodiment can monitor the deterioration state of the fuel cell device more appropriately than ever before. Note that the detailed effects of the fuel cell system of this embodiment are similar to those of the control method of the fuel cell device of the first embodiment, so a detailed explanation is omitted here.
  • Fig. 1 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a diagram illustrating an example of a control device of Fig. 1 .
  • the fuel cell system 10 of this embodiment includes a fuel cell device 15 and a control device 20.
  • the fuel cell system 10 may be configured as a single power generation unit including a fuel cell, but may also include multiple power generation units including a fuel cell, as shown in FIG. 1.
  • the fuel cell system 10 includes a group of power generation units consisting of power generation units a1-an, b1-bn, c1-cn, d1-dn, and e1-en.
  • the fuel cell system 10 may be, for example, a system that supplies large amounts of power to a power grid. Therefore, the configuration of the group of power generation units in FIG. 1 will be described in more detail below.
  • the power generation unit group is made up of multiple power generation units a1-an, b1-bn, c1-cn, d1-dn, and e1-en. Although not shown in the figure, each of these power generation units a1-an, b1-bn, c1-cn, d1-dn, and e1-en is made up of a fuel cell stack, a power conditioner that converts the DC power generated by the fuel cell stack into AC power and outputs it to the power grid, and a control device that controls the operation of these devices.
  • the power generation units are grouped into power generation units a1-an belonging to group A, power generation units b1-bn belonging to group B, power generation units c1-cn belonging to group C, power generation units d1-dn belonging to group D, and power generation units e1-en belonging to group E.
  • each power generation unit corresponds to the fuel cell power generation device of the present disclosure, but each group may also correspond to the fuel cell power generation device of the present disclosure.
  • the above configuration of the power generation unit group is merely an example and is not limited to this example.
  • the power generation unit group may be grouped by power generation units within a single group.
  • Control devices 30A-30E are provided for the power generation units a1-an in group A, the power generation units b1-bn in group B, the power generation units c1-cn in group C, the power generation units d1-dn in group D, and the power generation units e1-en in group E, respectively, and control the operation of each of the power generation units in the group.
  • control device 30A controls the output of each of the power generation units a1-an that belong to group A via a communication network so as to enable efficient operation (e.g., optimization of the life span) of the power generation units a1-an.
  • the control devices 30A-30E may be any device that has a control function, and include a calculation processing unit (not shown), a memory unit (not shown) that stores a control program, and a communication device (not shown).
  • the calculation processing unit reads out and executes the control program stored in the memory unit, thereby performing predetermined control in the control devices 30A-30E.
  • An example of the calculation processing unit is a microprocessor.
  • An example of the memory unit is a memory.
  • the control device 20 includes a receiver 21 and a controller 23, as shown in FIG. 2.
  • the receiver 21 is a device that receives the voltage measured when the fuel cell device 15 is generating power.
  • the receiver 21 may receive the voltage transmitted from the fuel cell device 15 via a communication network at the voltage stabilization timing when the fuel cell device 15 is generating power at rated output.
  • the "voltage stabilization timing" is, for example, an appropriate timing in a time period (between time ta and time tb) when the voltage stabilizes after a predetermined time has elapsed after the fuel cell device 15 starts generating power, as shown in FIG. 3. Therefore, the voltage measured when the fuel cell device 15 is generating power may be the average voltage value in that time period (between time ta and time tb).
  • the controller 23 determines whether the deterioration state of the fuel cell device 15 is normal or not based on a comparison between the voltage measured when the fuel cell device 15 generates electricity and a first threshold value that decreases as the operating amount of the fuel cell device 15 increases, the first threshold value corresponding to the operating amount of the fuel cell device 15 at the time the voltage was measured.
  • the "operating amount of the fuel cell device 15" can be, for example, the accumulated power generation time or the accumulated number of times of power generation, but is not limited to these.
  • the first threshold value is a reference voltage for determining whether the deterioration state of the fuel cell device 15 is normal or not in the range where the voltage falls below the predicted state of voltage drop due to deterioration of the fuel cell device 15, and details of the first threshold value will be explained in the first embodiment.
  • the controller 23 performs the above determination for the single power generation unit.
  • the controller 23 may be any device having a control function, and includes an arithmetic processing unit (not shown) and a memory unit (not shown) that stores a control program.
  • the arithmetic processing unit reads out and executes the control program stored in the memory unit, thereby performing predetermined control in the controller 23.
  • An example of the arithmetic processing unit is a microprocessor.
  • An example of the memory unit is a memory.
  • [motion] 4 is a flow chart showing an example of the operation of the control device in the fuel cell system of the embodiment (a method of controlling the fuel cell device).
  • the following operations may be performed, for example, by the arithmetic processing unit of the controller 23 reading out a control program from the storage unit of the controller 23. However, it is not essential that the following operations are performed by the controller 23. An operator may perform some of the operations. In the following example, a case where the operations are controlled by the controller 23 will be described.
  • step S2 the deterioration state of the fuel cell device 15 is judged to be normal or not based on a comparison between the voltage V in step S1 and a first threshold value, which decreases as the operating amount of the fuel cell device 15 increases, and corresponds to the operating amount of the fuel cell device 15 when the voltage V is measured.
  • each of the groups A to E corresponds to the fuel cell power generation device disclosed herein
  • the representative value of the operating amount of each of the groups A to E and the representative value of the voltage V are used to judge whether the deterioration state is normal or not.
  • the representative value of the operating amount of each of the groups A to E for example, the average value or median value of the operating amount of the power generation units belonging to each of the groups A to E is used.
  • the representative value of the voltage V for each group A to E is, for example, the average value or median value of the voltages of the power generation units belonging to each group A to E.
  • steps S1 and S2 may be repeated each time the accumulated power generation time, which is an example of the operating amount of the fuel cell device 15, increases by a certain amount, or each time the accumulated number of times of power generation, which is an example of the operating amount of the fuel cell device 15, increases by a certain amount.
  • the result of the determination as to whether the deterioration state of the fuel cell device 15 is normal or not may be notified to an external device 40 (see FIG. 2).
  • the "external device 40" may be, for example, an information terminal or a display device.
  • An example of an information terminal may be an information terminal of a consumer receiving the service of power supply generated by the fuel cell system 10
  • an example of a display device may be, but is not limited to, a display device of a maintenance company. This allows consumers receiving the service of power supply generated by the fuel cell system 10 to easily know the deterioration state of the fuel cell device 15.
  • the deterioration state of the fuel cell device 15 can be monitored more appropriately than in the past.
  • the above-mentioned first threshold for determining whether the deterioration state of the fuel cell device 15 is normal or not is not taken into consideration, it is possible to appropriately monitor whether the deterioration state of the fuel cell device 15 is normal or not in the range where the voltage V falls below the predicted state of the voltage drop due to deterioration of the fuel cell device 15.
  • the control method for the fuel cell device 15 of the first example of the embodiment is similar to the control method for the fuel cell device 15 of the embodiment, except for the contents described below.
  • the control method for the fuel cell device 15 in this embodiment determines the degradation state of the fuel cell device 15 as normal when the voltage V measured during power generation of the fuel cell device 15 is equal to or greater than a first threshold SH1, determines the degradation state of the fuel cell device 15 as abnormal when the voltage V is less than the first threshold SH1 and equal to or greater than a second threshold SH2 that is less than the first threshold SH1, and allows the fuel cell device 15 to continue power generation, and stops power generation of the fuel cell device 15 when the voltage V is less than the second threshold SH2. In other words, even if the abnormal degradation state of the fuel cell device 15 continues, power generation of the fuel cell continues as long as the voltage V is equal to or greater than the second threshold SH2.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for creating a first threshold value for determining whether the deterioration state of the fuel cell device is normal or not, and a second threshold value for determining whether or not to continue power generation of the fuel cell device, in a range where the voltage has fallen below the predicted state of voltage drop due to deterioration of the fuel cell device.
  • FIG. 6 shows an example of a first threshold value for determining whether the degradation state of the fuel cell device is normal or not, and a second threshold value for determining whether or not to continue generating power from the fuel cell device, in a range where the voltage has fallen below the predicted state of voltage drop due to degradation of the fuel cell device.
  • the horizontal axis of FIG. 6 shows the period from when the power generation time of the fuel cell device 15 is "zero" to when it reaches the cumulative power generation time at which the life of the fuel cell device 15 is determined to be over (hereinafter, the life end determination time TE).
  • the vertical axis of FIG. 6 shows the voltage V of the fuel cell device 15 corresponding to the accumulated power generation time of the fuel cell device 15.
  • This voltage V is measured at appropriate times as the accumulated power generation time of the fuel cell device 15 elapses. For example, it may be measured when the fuel cell device 15 is generating power each time the accumulated power generation time of the fuel cell device 15 increases by a predetermined power generation time. "When the fuel cell device 15 is generating power" may be, for example, the timing when the voltage stabilizes when the fuel cell device 15 is generating power at rated output.
  • an initial voltage V0 is measured when the fuel cell device 15 generates power.
  • the initial voltage V0 may be measured at the voltage stabilization timing when the fuel cell device 15 generates power at the rated output for the first time.
  • the voltage V of the fuel cell device 15 gradually decreases as the accumulated power generation time of the fuel cell device 15 increases, as shown by the circle in Figure 6.
  • the reference line R in Figure 6 corresponds to a line drawn by linearly approximating a predicted state in the event of a voltage drop due to deterioration of the fuel cell device 15.
  • the voltage V1 (the voltage indicated by the black circle in Figure 6) when the accumulated power generation time of the fuel cell device 15 is the life end determination time TE is a known, determined value.
  • step S4 a first threshold SH1 is generated using the initial voltage V0 in step S3, and a second threshold SH2 is generated using the voltage V1.
  • the first threshold value SH1 is determined by a straight line drawn so that the voltage V decreases as the accumulated power generation time of the fuel cell device 15 increases in the range where the voltage V falls below the predicted state of voltage drop due to deterioration of the fuel cell device 15 (see reference line R in FIG. 6).
  • the first threshold value SH1 is determined by a straight line passing through a point P0 (0, V0 - ⁇ ) where the voltage when the power generation time of the fuel cell device 15 is "zero" is lower than the initial voltage V0 by a predetermined value ⁇ , and a point PE (TE, V1 ) where the voltage when the accumulated power generation time of the fuel cell device 15 is the life reach determination time TE is V1.
  • the predetermined value ⁇ can be set to an appropriate voltage between the initial voltage V0 and the voltage V1.
  • the predetermined value ⁇ may be, for example, approximately ( V0 - V1)/2.
  • the second threshold value SH2 is smaller than the first threshold value SH1 and is constant regardless of the operating amount (here, the cumulative power generation time) of the fuel cell device 15.
  • the second threshold value SH2 is determined by a straight line passing through point P1 (0, V1) when the voltage when the power generation time of the fuel cell device 15 is "zero" is V1, and point PE (TE, V1) when the voltage when the cumulative power generation time of the fuel cell device 15 is the life reach determination time TE is V1.
  • the second threshold value SH2 is "voltage V1.”
  • the first threshold value SH1 corresponding to the operating amount when the operating amount of the fuel cell device 15 is a value that is determined to be the end of the life of the fuel cell device 15 may be equal to the second threshold value SH2 or may be greater than the second threshold value SH2.
  • the first threshold value SH1 decreases linearly as the operating amount of the fuel cell device 15 increases, and since the relationship between the first threshold value SH1 and the second threshold value SH2 is as described above, both can be appropriately set so that the first threshold value SH1 does not become less than the second threshold value SH2 throughout the entire period until the operating amount of the fuel cell device 15 is determined to be the end of the life of the fuel cell device 15.
  • [motion] 7 is a flow chart showing an example of the operation of the fuel cell device (method of controlling the fuel cell device) in the fuel cell system of the first example of the embodiment.
  • the following operations may be performed, for example, by the arithmetic processing unit of the controller 23 reading out a control program from the storage unit of the controller 23. However, it is not essential that the following operations are performed by the controller 23. An operator may perform some of the operations. In the following example, a case where the operations are controlled by the controller 23 will be described.
  • the voltage V in step S11 may decrease compared to the voltage shown by the circle marks in Figure 6, so as to deviate from the predicted state of voltage drop due to deterioration of the power generating unit (see reference line R in Figure 6).
  • step S21 it is determined whether the voltage V in step S11 is equal to or greater than the first threshold SH1, which corresponds to the accumulated power generation time of the fuel cell device 15 at the time the voltage V was measured.
  • the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be normal in step S22.
  • the voltage V in step S11 is a voltage corresponding to the dotted region, the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be normal.
  • step S11 determines whether the voltage V in step S11 is greater than or equal to the second threshold SH2.
  • step S11 if the voltage V in step S11 is equal to or greater than the second threshold SH2 (if "Yes" in step S23), the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be abnormal in step S24, and power generation by the fuel cell device 15 is continued.
  • the voltage V in step S11 is a voltage corresponding to the shaded area between the first threshold SH1 and the second threshold SH2, the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be abnormal.
  • step S11 if the voltage V in step S11 is less than the second threshold SH2 (if step S23 is "No"), power generation by the fuel cell device 15 is stopped in step S25.
  • the voltage V in step S11 is a voltage corresponding to the blackened range less than the second threshold SH2
  • power generation by the fuel cell device 15 is stopped.
  • each of groups A to E corresponds to a fuel cell power generation device, power generation is stopped for all power generation units belonging to the group for which the voltage V is less than the second threshold SH2.
  • control method for the fuel cell device 15, the control device 20, and the fuel cell system 10 of this embodiment may be the same as those of the embodiment except for the above features.
  • control method for the fuel cell device 15 of the second embodiment is similar to the control method for the fuel cell device 15 of the embodiment, except for the contents described below.
  • the fuel cell device 15 when the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 is less than the first threshold value SH1 and greater than or equal to the second threshold value SH2, the fuel cell device 15 generates power under the same operating conditions as when the voltage V is greater than or equal to the first threshold value SH1.
  • the control method for the fuel cell device 15 of this embodiment even if the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 is less than the first threshold value SH1 and greater than or equal to the second threshold value SH2, power generation by the fuel cell device 15 is performed while maintaining the operating conditions when the voltage V is greater than or equal to the first threshold value SH1. This suppresses output fluctuations of the fuel cell device 15 compared to when the fuel cell device 15 generates power under operating conditions different from the operating conditions when the voltage is greater than or equal to the first threshold value.
  • control method for the fuel cell device 15, the control device 20, and the fuel cell system 10 of this embodiment may be similar to the embodiment or the first embodiment of the embodiment, except for the above features.
  • the control method for the fuel cell device 15 of the third embodiment is similar to the control method for the fuel cell device 15 of the embodiment, except for the contents described below.
  • the control method for the fuel cell device 15 in this embodiment causes the fuel cell device 15 to generate power when the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 is less than the first threshold SH1 and greater than or equal to the second threshold SH2, by making at least one of the fuel gas utilization rate and the oxidant gas utilization rate equal to or greater than when the voltage V is greater than or equal to the first threshold SH1.
  • the fuel cell device 15 even if the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 is less than the first threshold value SH1 and greater than the second threshold value SH2, the fuel cell device 15 generates power by setting at least one of the gas utilization rates to be equal to or higher than when the voltage V is greater than or equal to the first threshold value SH1. This appropriately maintains or improves the power generation efficiency of the fuel cell device 15 compared to when the fuel cell device 15 generates power by lowering the gas utilization rate from when the voltage is greater than or equal to the first threshold value SH1.
  • control method for the fuel cell device 15, the control device 20, and the fuel cell system 10 of this embodiment may be similar to the embodiment or the first embodiment of the embodiment, except for the above features.
  • the control method for the fuel cell device 15 of the fourth embodiment is similar to the control method for the fuel cell device 15 of the embodiment, except for the contents described below.
  • the control method for the fuel cell device 15 in this embodiment determines the deterioration state of the fuel cell device 15 as normal when the voltage measured during power generation by the fuel cell device 15 is equal to or greater than the first threshold value SH1, and determines the deterioration state of the fuel cell device 15 as abnormal when this voltage V is less than the first threshold value SH1, and allows the fuel cell device 15 to continue generating power under the same operating conditions as when the voltage V is equal to or greater than the first threshold value.
  • the control method for the fuel cell device 15 of this embodiment even if the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 is less than the first threshold value SH1, power generation by the fuel cell device 15 is performed under conditions that maintain the operating conditions when the voltage V is equal to or greater than the first threshold value SH1. This makes it possible to know that output fluctuations of the fuel cell device 15 are suppressed compared to when the fuel cell device 15 generates power under operating conditions that are different from the operating conditions when the voltage is equal to or greater than the first threshold value.
  • control method for the fuel cell device 15, the control device 20, and the fuel cell system 10 of this embodiment may be similar to the embodiment or the first embodiment of the embodiment, except for the above features.
  • control method for the fuel cell device 15 of the fifth embodiment is similar to the control method for the fuel cell device 15 of the embodiment, except for the contents described below.
  • the control method for the fuel cell device 15 in this embodiment determines the deterioration state of the fuel cell device 15 as normal when the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 is equal to or greater than the first threshold value SH1, and determines the deterioration state of the fuel cell device 15 as abnormal when this voltage V is less than the first threshold value SH1, and continues power generation by making at least one of the fuel gas utilization rate and the oxidant gas utilization rate equal to or higher than when the voltage V is equal to or greater than the first threshold value SH1.
  • the fuel cell device 15 even if the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 is less than the first threshold value SH1, the fuel cell device 15 generates power by setting at least one of the gas utilization rates to be equal to or higher than when the voltage V is equal to or higher than the first threshold value SH1, so that the power generation efficiency of the fuel cell device 15 can be appropriately maintained or improved compared to when the fuel cell device 15 generates power by lowering the gas utilization rate from when the voltage is equal to or higher than the first threshold value SH1.
  • control method for the fuel cell device 15, the control device 20, and the fuel cell system 10 of this embodiment may be similar to the embodiment or the first embodiment of the embodiment, except for the above features.
  • the control method for the fuel cell device 15 in the first variant of the embodiment is the same as the control method for the fuel cell device 15 in the embodiment, except that when the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be abnormal, a prediction of the replacement time for the fuel cell device 15 is revised and the revised replacement time for the fuel cell device 15 is notified to the external device 40.
  • the predicted value for when to replace the fuel cell is set to a value that corresponds to normal deterioration of the fuel cell device 15.
  • the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 falls below the first threshold SH1 and the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be abnormal, this voltage drop is often a sign that the fuel cell device 15 will sooner need to be replaced.
  • the prediction of when to replace the fuel cell device 15 is revised based on the measured voltage that is less than the first threshold value SH1, and this is notified to the external device 40, thereby obtaining more appropriate information regarding when to replace the fuel cell device 15 than when such a prediction of when to replace is not performed.
  • control method of the fuel cell device 15, the control device 20, and the fuel cell system 10 of this modified example may be similar to any of the embodiments and the first to fifth examples of the embodiment.
  • the control method for the fuel cell device 15 in the second variant of the embodiment is similar to the control method for the fuel cell device 15 in the embodiment, except that when the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be abnormal, a prediction of the maintenance time for the fuel cell device 15 is revised and the revised maintenance time for the fuel cell device 15 is notified to the external device 40.
  • the predicted value for the time for fuel cell maintenance is set to a value that corresponds to normal deterioration of the fuel cell device 15.
  • the voltage V measured during power generation by the fuel cell device 15 falls below the first threshold value SH1 and the deterioration state of the fuel cell device 15 is determined to be abnormal, this voltage drop is often a sign that the time for maintenance of the fuel cell device 15 will come sooner.
  • the prediction of the maintenance timing of the fuel cell device 15 is corrected based on the measured voltage that is less than the first threshold value SH1, and this is notified to the external device 40, thereby obtaining more appropriate information regarding the maintenance timing of the fuel cell device 15 than when such a correction of the maintenance timing prediction is not performed.
  • control method of the fuel cell device 15, the control device 20, and the fuel cell system 10 of this modified example may be similar to any of the embodiments and the first to fifth examples of the embodiment.
  • One aspect of the present disclosure can be used in a fuel cell device control method, control device, and fuel cell system that can monitor the deterioration state of a fuel cell device more appropriately than ever before.

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Abstract

本開示の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧を受信し、前記電圧と、前記燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、前記電圧が計測された時の前記燃料電池装置の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、前記燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定する。

Description

燃料電池装置の制御方法、制御装置および燃料電池システム
　本開示は、燃料電池装置の制御方法、制御装置および燃料電池システムに関する。
　燃料電池装置の劣化判定に関して、従来から様々な提案が行われている。例えば、特許文献１では、複数の固体電解質型燃料電池セルおよび改質器を備えた燃料電池モジュールと、改質器に燃料を供給する燃料供給手段と、複数の固体電解質型燃料電池セルに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、改質器に水を供給する水供給手段と、要求発電量に対応して、燃料供給手段から供給する燃料の量を変化させる制御手段と、を有し、制御手段は、燃料電池モジュールの劣化判定を実行する劣化判定手段を備え、この劣化判定手段は、予め求められた一定の供給量の燃料、酸化剤ガスおよび水が夫々燃料供給手段、酸化剤ガス供給手段および水供給手段から供給される固定値による運転を、燃料電池モジュールが安定した運転状態となるまで継続させた後、劣化判定を実行することを特徴とする固体電解質型燃料電池が開示されている。
特開２０１０－２３８６１７号公報
　本開示は、一例として、燃料電池装置の劣化状態を従来よりも適切に監視し得る、燃料電池装置の制御方法、制御装置および燃料電池システムを提供することを課題とする。
　上記課題を解決するため、本開示の一態様（aspect）の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧を受信し、前記電圧と、前記燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、前記電圧が計測された時の前記燃料電池装置の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、前記燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定する。
　また、本開示の一態様の制御装置は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧を受信する受信器と、前記電圧と、前記燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、前記電圧が計測された時の前記燃料電池装置の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、前記燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定する制御器と、を備える。
　また、本開示の一態様の燃料電池システムは、燃料電池装置と、上記の制御装置と、を備える。
　本開示の一態様の燃料電池装置の制御方法、制御装置および燃料電池システムは、燃料電池装置の劣化状態を従来よりも適切に監視し得る、という効果を奏する。
図１は、実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。 図２は、図１の制御装置の一例を示す図である。 図３は、燃料電池装置の発電開始後に所定時間が経過して、電圧が安定する電圧安定タイミングの一例を示す図である。 図４は、実施形態の燃料電池システムにおける制御装置の動作（燃料電池装置の制御方法）の一例を示すフローチャートである。 図５は、燃料電池装置の劣化による電圧低下の予測状態から電圧が下回った範囲において、燃料電池装置の劣化状態が正常であるか否かを判定するための第１の閾値および燃料電池装置の発電を継続させるか否かを判定するための第２の閾値の作成方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、燃料電池装置の劣化による電圧低下の予測状態から電圧が下回った範囲において、燃料電池装置の劣化状態が正常であるか否かを判定するための第１の閾値および燃料電池装置の発電を継続させるか否かを判定するための第２の閾値の一例を示す図である。 図７は、実施形態の第１実施例の燃料電池システムにおける燃料電池装置の動作（燃料電池装置の制御方法）の一例を示すフローチャートである。
　特許文献１では、燃料電池モジュールの劣化判定について記載されているが、劣化しているか否かを判定しているだけで、劣化しているときにその劣化状態が正常か否かについては判定されていない。
　そこで、本開示の第１態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧を受信し、当該電圧と、燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、電圧が計測された時の燃料電池装置の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定する。
　上記によると、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の劣化状態を従来よりも適切に監視し得る。
　具体的には、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定するための上記第１の閾値が考慮されない場合に比べて、燃料電池装置の劣化による電圧低下の予測状態から電圧が下回った範囲において、燃料電池装置の劣化状態が正常であるか否かについて適切に監視することができる。
　本開示の第２態様の燃料電池装置の制御方法は、第１態様の燃料電池装置の制御方法において、上記電圧が、第１の閾値以上であるとき、燃料電池装置の劣化状態を正常と判定し、当該電圧が、第１の閾値未満かつ第１の閾値より小さい第２の閾値以上であるとき、燃料電池装置の劣化状態を異常と判定し、かつ燃料電池装置の発電を継続させ、当該電圧が、第２の閾値未満であるとき、燃料電池装置の発電を停止させてもよい。
　上記によると、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の劣化による電圧低下の予測状態から電圧が下回った範囲において、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が第１の閾値未満かつ第２の閾値以上であるとき、燃料電池装置の発電を継続させながら、燃料電池装置の劣化状態が異常であることを知ることができる。
　また、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が第２の閾値未満であるとき、燃料電池装置の発電を停止させることで、燃料電池装置の修理または交換を適時に行うことができる。
　本開示の第３態様の燃料電池装置の制御方法は、第２態様の燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の運転量が燃料電池装置の寿命と判定される値であるときの当該運転量に対応する第１の閾値は、第２の閾値と等しくてもよく、または、第２の閾値よりも大きくてもよい。
　第１の閾値は、上記のとおり、燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下するので、本態様の燃料電池装置の制御方法は、第１の閾値および第２の閾値の大小関係が上記の関係であることで、燃料電池装置の運転量が燃料電池装置の寿命と判定されるまでの全期間に亘って、第１の閾値が第２の閾値未満にならないように両者を適切に設定することができる。
　本開示の第４態様の燃料電池装置の制御方法は、第２態様または第３態様の燃料電池装置の制御方法において、第２の閾値は、燃料電池装置の運転量に依らず一定であってよい。
　本開示の第５態様の燃料電池装置の制御方法は、第２態様から第４態様のいずれか一つの燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が、第１の閾値未満かつ第２の閾値以上であるとき、当該電圧が、第１の閾値以上であるときと同じ運転条件で、燃料電池装置を発電させてもよい。
　上記によると、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が第１の閾値未満かつ第２の閾値以上であっても、当該電圧が第１の閾値以上であるときの運転条件が維持された状態で燃料電池装置の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値以上であるときの運転条件と異なる運転条件で燃料電池装置を発電する場合に比べて、燃料電池装置の出力変動が抑制される。
　本開示の第６態様の燃料電池装置の制御方法は、第２態様から第４態様のいずれか一つの燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が、第１の閾値未満かつ第２の閾値以上であるとき、燃料ガス利用率および酸化剤ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧が第１の閾値以上であるときと同等、またはより高くして、燃料電池装置を発電させてもよい。
　上記によると、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が第１の閾値未満かつ第２の閾値以上であっても、上記ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧が第１の閾値以上であるときと同等、またはより高くして、燃料電池装置の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値以上であるときのガス利用率から低下させて燃料電池装置を発電する場合に比べて、燃料電池装置の発電効率が適切に維持または向上される。
　本開示の第７態様の燃料電池装置の制御方法は、第１態様の燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が、第１の閾値以上であるとき、燃料電池装置の劣化状態を正常と判定し、この電圧が、第１の閾値未満であるとき、燃料電池装置の劣化状態を異常と判定し、かつ当該電圧が第１の閾値以上であるときと同じ運転条件で燃料電池装置の発電を継続させてもよい。
　上記によると、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が第１の閾値未満であっても、当該電圧が第１の閾値以上であるときの運転条件が維持された状態で燃料電池装置の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値以上であるときの運転条件と異なる運転条件で燃料電池装置を発電する場合に比べて、燃料電池装置の出力変動を抑制することができる。
　本開示の第８態様の燃料電池装置の制御方法は、第１態様の燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が、第１の閾値以上であるとき、燃料電池装置の劣化状態を正常と判定し、この電圧が、第１の閾値未満であるとき、燃料電池装置の劣化状態を異常と判定し、かつ燃料ガス利用率および酸化剤ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧が、第１の閾値以上であるときと同等、またはより高くして燃料電池装置の発電を継続させてもよい。
　上記によると、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が第１の閾値未満であっても、上記ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧が第１の閾値以上であるときと同等、またはより高くして燃料電池装置の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値以上であるときのガス利用率から低下させて燃料電池装置を発電する場合に比べて、燃料電池装置の発電効率を適切に維持または向上することができる。
　本開示の第９態様の燃料電池装置の制御方法は、第１態様から第４態様のいずれか一つの燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の劣化状態が正常であるか否かの判定結果を外部機器に通知してもよい。
　本開示の第１０態様の燃料電池装置の制御方法は、第１態様から第４態様のいずれか一つの燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の劣化状態を異常と判定すると、燃料電池装置の交換時期の予測を修正し、修正された燃料電池装置の交換時期を外部機器に通知してもよい。
　通常、燃料電池の交換時期の予測値は、燃料電池装置の正常な劣化に対応した値が設定されている。しかしながら、発電時において計測された電圧が第１の閾値未満になり、燃料電池装置の劣化状態が異常と判定された場合、当該電圧低下が、燃料電池装置の交換時期が早まる予兆であることが多い。
　そこで、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の劣化状態が異常と判定された場合、第１の閾値未満の計測電圧に基づき燃料電池装置の交換時期の予測を修正するとともに、これを外部機器に通知することで、かかる交換時期の予測修正を行わない場合に比べて、燃料電池装置の交換時期に関する適切な情報が得られる。
　本開示の第１１態様の燃料電池装置の制御方法は、第１態様から第４態様のいずれか一つの燃料電池装置の制御方法において、燃料電池装置の劣化状態を異常と判定すると、燃料電池装置のメンテナンス時期の予測を修正し、修正された燃料電池装置のメンテナンス時期を外部機器に通知してもよい。
　通常、燃料電池のメンテナンス時期の予測値は、燃料電池装置の正常な劣化に対応した値が設定されている。しかしながら、燃料電池装置の発電時において計測された電圧が第１の閾値未満になり、燃料電池装置の劣化状態が異常と判定された場合、当該電圧低下が、燃料電池装置のメンテナンス時期が早まる予兆であることが多い。
　そこで、本態様の燃料電池装置の制御方法は、燃料電池装置の劣化状態が異常と判定された場合、第１の閾値未満の計測電圧に基づき燃料電池装置のメンテナンス時期の予測を修正するとともに、これを外部機器に通知することで、かかるメンテナンス時期の予測修正を行わない場合に比べて、燃料電池装置のメンテナンス時期に関する適切な情報が得られる。
　本開示の第１２態様の制御装置は、燃料電池装置の発電時において計測された電圧を受信する受信器と、上記電圧と、燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、電圧が計測された時の燃料電池装置の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定する制御器と、を備える。
　かかる構成によると、本態様の制御装置は、燃料電池装置の劣化状態を従来よりも適切に監視し得る。なお、本態様の制御装置が奏する作用効果の詳細は、第１態様の燃料電池装置の制御方法が奏する作用効果と同様であるので説明を省略する。
　本開示の第１３態様の燃料電池システムは、燃料電池装置と、第１２態様の制御装置とを備える。
　かかる構成によると、本態様の燃料電池システムは、燃料電池装置の劣化状態を従来よりも適切に監視し得る。なお、本態様の燃料電池システムが奏する作用効果の詳細は、第１態様の燃料電池装置の制御方法が奏する作用効果と同様であるので説明を省略する。
　以下、添付図面を参照しながら、本開示の上記態様の具体例を説明する。以下で説明する具体例は、いずれも本開示の上記態様の一例を示すものである。よって、以下で示される形状、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、請求項に記載されていない限り、請求項の範囲を限定するものではない。
　また、以下に説明する構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比などについては正確な表示ではない場合がある。
　さらに、装置の動作においては、必要に応じて、工程の順番を入れ替えてもよいし、公知の工程を追加してもよい。
　（実施形態）
　［装置構成］
　図１は、実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。図２は、図１の制御装置の一例を示す図である。
　本実施形態の燃料電池システム１０は、燃料電池装置１５と、制御装置２０と、を備える。ここで、燃料電池システム１０は、燃料電池を含む単一の発電ユニットで構成されていてもよいが、図１に示す如く、燃料電池を含む、複数の発電ユニットを備えてもよい。本例では、燃料電池システム１０は、発電ユニットａ１～ａｎ、ｂ１～ｂｎ、ｃ１～ｃｎ、ｄ１～ｄｎ、ｅ１～ｅｎからなる発電ユニット群を備えている。この場合、燃料電池システム１０は、例えば、電力系統に大電力を供給するシステムであってもよい。そこで、以下、図１の発電ユニット群の構成についてさらに詳細に説明する。
　発電ユニット群は、複数の発電ユニットａ１～ａｎ、ｂ１～ｂｎ、ｃ１～ｃｎ、ｄ１～ｄｎ、ｅ１～ｅｎによってグループ化されている。なお、図示を省略するが、これらの発電ユニットａ１～ａｎ、ｂ１～ｂｎ、ｃ１～ｃｎ、ｄ１～ｄｎ、ｅ１～ｅｎはそれぞれ、燃料電池スタック、燃料電池スタックで発電された直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力するためのパワーコンディショナ、および、これらの機器の動作を制御する制御装置などで構成されている。
　本例では、発電ユニット群は、グループＡに属する発電ユニットａ１～ａｎ、グループＢに属する発電ユニットｂ１～ｂｎ、グループＣに属する発電ユニットｃ１～ｃｎ、グループＤに属する発電ユニットｄ１～ｄｎ、および、グループＥに属する発電ユニットｅ１～ｅｎのそれぞれにグループ化されている。一つのグループに属する全ての発電ユニットを、単に「グループ内の発電ユニット」ともいう。以下、説明の便宜上、発電ユニットａ１～ａｎ、ｂ１～ｂｎ、ｃ１～ｃｎ、ｄ１～ｄｎ、ｅ１～ｅｎを「発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）」と略す場合がある。なお、本例では、各発電ユニットが、本開示の燃料電池発電装置に対応するが、各グループが、本開示の燃料電池発電装置に対応してもよい。
　但し、以上の発電ユニット群の構成は、例示であって、本例に限定されない。例えば、発電ユニット群は、単一のクループ内の発電ユニットによってグループ化されていてもよい。
　制御装置３０Ａ～３０Ｅはそれぞれ、グループＡの発電ユニットａ１～ａｎ、グループＢの発電ユニットｂ１～ｂｎ、グループＣの発電ユニットｃ１～ｃｎ、グループＤの発電ユニットｄ１～ｄｎ、および、グループＥの発電ユニットｅ１～ｅｎのそれぞれに対して設けられており、グループ内の発電ユニットのそれぞれの動作を制御する。
　例えば、制御装置３０Ａは、通信ネッツワークを介して、グループＡに属する発電ユニットａ１～ａｎの効率的な動作（例えば、寿命の最適化）が可能になるように、発電ユニットａ１～ａｎのそれぞれの出力を制御する。
　制御装置３０Ａ～３０Ｅは、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）と、通信器（図示せず）とを備える。演算処理部が、記憶部に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、制御装置３０Ａ～３０Ｅにおいて、所定の制御が行われる。演算処理部として、例えば、マイクロプロセッサが例示される。記憶部としては、例えば、メモリが例示される。
　制御装置２０は、図２に示すように、受信器２１と、制御器２３と、を備える。ここで、受信器２１は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧を受信する装置である。例えば、受信器２１は、通信ネットワークを介して、燃料電池装置１５より送信される上記電圧を燃料電池装置１５が定格出力で発電する際の電圧安定タイミングで受信してもよい。「電圧安定タイミング」とは、例えば、図３に示す如く、燃料電池装置１５の発電開始後に所定時間が経過して電圧が安定する時間帯（時刻ｔａ～時刻ｔｂの間）における適宜のタイミングである。よって、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧は、当該時間帯（時刻ｔａ～時刻ｔｂの間）における電圧の平均値であってもよい。
　制御器２３は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧と、燃料電池装置１５の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、当該電圧が計測された時の燃料電池装置１５の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、燃料電池装置１５の劣化状態が正常か否かを判定する。「燃料電池装置１５の運転量」とは、例えば、累積発電時間または累積発電回数などを挙げることができるが、これらに限定されない。第１の閾値は、燃料電池装置１５の劣化による電圧低下の予測状態から電圧が下回った範囲において、燃料電池装置１５の劣化状態が正常か否かを判定するための基準電圧であるが、かかる第１の閾値の詳細は第１実施例で説明する。
　本例では、制御器２３によって、燃料電池システム１０の全ての発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれに対して上記判定が行われるが、これに限定されない。
　例えば、図示を省略するが、燃料電池システム１０が単一の発電ユニットで構成される場合、制御器２３によって、単一発電ユニットに対して上記判定が行われる。
　また、制御器２３以外の制御装置（例えば、制御装置３０Ａ～３０Ｅ）によって発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれに対して上記判定が行われてもよい。
　さらに、制御器２３および制御装置３０Ａ～３０Ｅ以外の制御装置（例えば、図示しない各発電ユニット内の制御装置）によって発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれに対して上記判定が行われてもよい。
　制御器２３は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）と、を備える。演算処理部が、記憶部に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、制御器２３において、所定の制御が行われる。演算処理部として、例えば、マイクロプロセッサが例示される。記憶部としては、例えば、メモリが例示される。
　［動作］
　図４は、実施形態の燃料電池システムにおける制御装置の動作（燃料電池装置の制御方法）の一例を示すフローチャートである。以下の動作は、例えば、制御器２３の演算処理部が、制御器２３の記憶部から制御プログラムを読み出すことにより行われてもよい。ただし、以下の動作を制御器２３で行うことは、必ずしも必須ではない。操作者が、その一部の動作を行ってもよい。以下の例では、制御器２３により動作を制御する場合について、説明する。
　まず、制御装置２０の動作が開始すると、ステップＳ１で、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが受信される。具体的には、受信器２１によって、通信ネットワークを介して、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれで計測された電圧Ｖがそれぞれ受信される。
　ここで、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれにおいて電圧Ｖが計測されるタイミングは、例えば、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれが定格出力で発電する際の電圧安定タイミングであってもよい。
　次に、ステップＳ２で、ステップＳ１の電圧Ｖと、燃料電池装置１５の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、電圧Ｖが計測された時の燃料電池装置１５の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、燃料電池装置１５の劣化状態が正常か否か判定される。具体的には、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれについて、ステップＳ１の電圧Ｖと第１の閾値とが特定され、両者の比較に基づいて、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれの劣化状態が正常か否か判定される。なお、各グループＡ～Ｅが、本開示の燃料電池発電装置に対応する場合、各グループＡ～Ｅの運転量の代表値と電圧Ｖの代表値を用いて劣化状態が正常か否か判定される。各グループＡ～Ｅの運転量の代表値としては、例えば、各グループＡ～Ｅに属する発電ユニットの運転量の平均値または中央値等が用いられる。また、各グループＡ～Ｅの電圧Ｖの代表値としては、例えば、各グループＡ～Ｅに属する発電ユニットの電圧の平均値または中央値等が用いられる。
　なお、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれについて、燃料電池装置１５の運転量の一例である累積発電時間が一定時間だけ増加する毎、または、燃料電池装置１５の運転量の一例である累積発電回数が一定回数だけ増加する毎に、ステップＳ１およびステップＳ２の動作が繰り返し行われてもよい。
　また、燃料電池装置１５の劣化状態が正常であるか否かの判定結果が外部機器４０（図２参照）に通知されてもよい。「外部機器４０」として、例えば、情報端末、表示装置であってもよい。情報端末としては、燃料電池システム１０で発電する電力供給のサービスを受けている需要者の情報端末、表示装置としては、メンテナンス会社の表示装置などを挙げることができるが、これらに限定されない。これにより、燃料電池システム１０で発電する電力供給のサービスを受けている需要者などが、燃料電池装置１５の劣化状態を容易に知ることができる。
　以上に説明した本実施形態によれば、燃料電池装置１５の劣化状態を従来よりも適切に監視し得る。
　具体的には、本実施形態によれば、燃料電池装置１５の劣化状態が正常か否かを判定するための上記第１の閾値が考慮されない場合に比べて、燃料電池装置１５の劣化による電圧低下の予測状態から電圧Ｖが下回った範囲において、燃料電池装置１５の劣化状態が正常であるか否かについて適切に監視することができる。
　（第１実施例）
　実施形態の第１実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、以下に説明する内容以外は、実施形態の燃料電池装置１５の制御方法と同様である。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１以上であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態を正常と判定し、当該電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１未満かつ第１の閾値ＳＨ１より小さい第２の閾値ＳＨ２以上であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態を異常と判定し、かつ燃料電池装置１５の発電を継続させ、当該電圧Ｖが、第２の閾値ＳＨ２未満であるとき、燃料電池装置１５の発電を停止させる。換言すれば、燃料電池装置１５の劣化状態の異常が継続しても、電圧Ｖが、第２の閾値ＳＨ２以上である限り、燃料電池の発電を継続する。
　［第１の閾値ＳＨ１および第２の閾値ＳＨ２について］
　図５は、燃料電池装置の劣化による電圧低下の予測状態から電圧が下回った範囲において、燃料電池装置の劣化状態が正常であるか否かを判定するための第１の閾値および燃料電池装置の発電を継続させるか否かを判定するための第２の閾値の作成方法の一例を示すフローチャートである。
　図６は、燃料電池装置の劣化による電圧低下の予測状態から電圧が下回った範囲において、燃料電池装置の劣化状態が正常であるか否かを判定するための第１の閾値および燃料電池装置の発電を継続させるか否かを判定するための第２の閾値の一例を示す図である。
　ここで、図６の横軸には、燃料電池装置１５の発電時間が「ゼロ」から燃料電池装置１５の寿命と判定される累積発電時間（以下、寿命到達判定時間ＴＥ）になるまでの期間が取られている。
　図６の縦軸には、燃料電池装置１５の累積発電時間に対応する燃料電池装置１５の電圧Ｖが取られている。この電圧Ｖは、燃料電池装置１５の累積発電時間の経過に伴って適時に計測されている。例えば、燃料電池装置１５の累積発電時間が所定の発電時間だけ増加する毎に、燃料電池装置１５の発電時において計測されてもよい。「燃料電池装置１５の発電時」は、例えば、燃料電池装置１５が定格出力で発電する際の電圧安定タイミングであってもよい。
　図５に示すように、ステップＳ３で、燃料電池装置１５の発電時における初期電圧Ｖ0が計測される。例えば、燃料電池装置１５を製造した後、燃料電池装置１５が最初に定格出力で発電する際の電圧安定タイミングにおいて、初期電圧Ｖ0が計測されてもよい。
　ここで、図６の丸印で示すように、燃料電池装置１５の累積発電時間の増加に伴って燃料電池装置１５の電圧Ｖが徐々に低下することが一般的に知られている。つまり、図６の基準線Ｒは、燃料電池装置１５の劣化による電圧低下における予測状態を直線的に近似することで引かれた線に対応する。また、燃料電池装置１５の累積発電時間が寿命到達判定時間ＴＥであるときの電圧Ｖ１（図６の黒丸印の電圧）は、既知の定められた値である。
　次に、図５に示すように、ステップＳ４で、ステップＳ３の初期電圧Ｖ0を用いて、第１の閾値ＳＨ１が作成される。また、電圧Ｖ１を用いて、第２の閾値ＳＨ２が作成される。
　第１の閾値ＳＨ１は、図６に示す如く、燃料電池装置１５の劣化による電圧低下の予測状態（図６の基準線Ｒ参照）から電圧Ｖが下回った範囲において、燃料電池装置１５の累積発電時間の増加に伴って低下するように引かれた直線によって特定される。
　本例では、第１の閾値ＳＨ１は、燃料電池装置１５の発電時間が「ゼロ」であるときの電圧が、初期電圧Ｖ0よりも所定値Δαだけ低い場合における地点Ｐ０（０、Ｖ0－Δα）と、燃料電池装置１５の累積発電時間が寿命到達判定時間ＴＥであるときの電圧が、電圧Ｖ１の場合における地点ＰＥ（ＴＥ、Ｖ１）とを通る直線によって特定される。所定値Δαは、初期電圧Ｖ0と電圧Ｖ１との間の適宜の電圧に設定することができる。所定値Δαは、例えば、（Ｖ0－Ｖ１）／２程度であってもよい。
　また、第２の閾値ＳＨ２は、図６に示す如く、第１の閾値ＳＨ１より小さく、かつ、燃料電池装置１５の運転量（ここでは、累積発電時間）に依らず一定である。
　本例では、第２の閾値ＳＨ２は、燃料電池装置１５の発電時間が「ゼロ」であるときの電圧が、電圧Ｖ１の場合における地点Ｐ１（０、Ｖ１）と、燃料電池装置１５の累積発電時間が寿命到達判定時間ＴＥであるときの電圧が、電圧Ｖ１の場合における地点ＰＥ（ＴＥ、Ｖ１）とを通る直線によって特定される。この場合、第２の閾値ＳＨ２は「電圧Ｖ１」である。
　さらに、燃料電池装置１５の運転量が燃料電池装置１５の寿命と判定される値であるときの運転量（ここでは、寿命到達判定時間ＴＥ）に対応する第１の閾値ＳＨ１は、第２の閾値ＳＨ２と等しくてもよいし、第２の閾値ＳＨ２よりも大きくてもよい。これにより、第１の閾値ＳＨ１が燃料電池装置１５の運転量の増加に伴って直線的に低下するので、第１の閾値ＳＨ１および第２の閾値ＳＨ２の大小関係が上記の関係であることで、燃料電池装置１５の運転量が燃料電池装置１５の寿命と判定されるまでの全期間に亘って、第１の閾値ＳＨ１が第２の閾値ＳＨ２未満にならないように両者を適切に設定することができる。
　［動作］
　図７は、実施形態の第１実施例の燃料電池システムにおける燃料電池装置の動作（燃料電池装置の制御方法）の一例を示すフローチャートである。以下の動作は、例えば、制御器２３の演算処理部が、制御器２３の記憶部から制御プログラムを読み出すことにより行われてもよい。ただし、以下の動作を制御器２３で行うことは、必ずしも必須ではない。操作者が、その一部の動作を行ってもよい。以下の例では、制御器２３により動作を制御する場合について、説明する。
　まず、制御装置２０の動作が開始すると、ステップＳ１１で、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが受信される。具体的には、受信器２１によって、通信ネットワークを介して、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれで計測された電圧Ｖがそれぞれ受信される。
　ここで、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれにおいて電圧Ｖが計測されるタイミングは、例えば、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のそれぞれが定格出力で発電する際の電圧安定タイミングであってもよい。
　なお、発電ユニット１５ｉｊ（ｉ＝ａ～ｅ、ｊ＝１～ｎ）のうちの発電ユニットの一部について、例えば、図６の三角印に示す如く、当該発電ユニットの累積発電時間の増加に伴って、本発電ユニットの劣化による電圧低下の予測状態（図６の基準線Ｒ参照）から逸脱するように、ステップＳ１１の電圧Ｖが、図６の丸印で示した電圧に比べて低下する場合がある。
　次に、ステップＳ２１で、ステップＳ１１の電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１のうち、電圧Ｖが計測された時の燃料電池装置１５の累積発電時間に対応する第１の閾値ＳＨ１以上であるか否かが判定される。
　ここで、ステップＳ１１の電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１以上である場合（ステップＳ２１で「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ２２で、燃料電池装置１５の劣化状態が正常と判定される。例えば、図６に示すように、ステップＳ１１の電圧Ｖが、ドット領域に対応する電圧であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態が正常と判定される。
　逆に、ステップＳ１１の電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１未満である場合（ステップＳ２１で「Ｎｏ」の場合）、次の判定ステップに進み、ステップＳ２３で、ステップＳ１１の電圧Ｖが、第２の閾値ＳＨ２以上であるか否かが判定される。
　ここで、ステップＳ１１の電圧Ｖが第２の閾値ＳＨ２以上である場合（ステップＳ２３で「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ２４で、燃料電池装置１５の劣化状態が異常と判定されるとともに、燃料電池装置１５の発電を継続させる。例えば、図６に示すように、ステップＳ１１の電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１と第２の閾値ＳＨ２との間の斜線領域に対応する電圧であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態が異常と判定される。
　逆に、ステップＳ１１の電圧Ｖが第２の閾値ＳＨ２未満である場合（ステップＳ２３で「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ２５で、燃料電池装置１５の発電を停止させる。例えば、図６に示すように、ステップＳ１１の電圧Ｖが、第２の閾値ＳＨ２未満の黒塗範囲に対応する電圧であるとき、燃料電池装置１５の発電を停止させる。ここで、各グループＡ～Ｅが、燃料電池発電装置に対応する場合、電圧Ｖが、第２の閾値ＳＨ２未満となったグループについては、グループに属する全発電ユニットについて発電を停止させる。
　以上のとおり、本実施例によれば、燃料電池装置１５の劣化による電圧低下の予測状態（図６の基準線Ｒ参照）から電圧Ｖが下回った範囲において、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１未満かつ第２の閾値ＳＨ２以上であるとき、燃料電池装置１５の発電を継続させながら、燃料電池装置１５の劣化状態が異常であることを知ることができる。
　また、本実施例によれば、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが第２の閾値ＳＨ２未満であるとき、燃料電池装置１５の発電を停止させることで、燃料電池装置１５の修理または交換を適時に行うことができる。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法、制御装置２０、および、燃料電池システム１０は、上記特徴以外は、実施形態と同様であってもよい。
　（第２実施例）
　実施形態の第２実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、以下に説明する内容以外は、実施形態の燃料電池装置１５の制御方法と同様である。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１未満かつ第２の閾値ＳＨ２以上であるとき、当該電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１以上であるときと同じ運転条件で、燃料電池装置１５を発電させる。
　上記によると、本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１未満かつ第２の閾値ＳＨ２以上であっても、当該電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１以上であるときの運転条件が維持された状態で燃料電池装置１５の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値以上であるときの運転条件と異なる運転条件で燃料電池装置１５を発電する場合に比べて、燃料電池装置１５の出力変動が抑制される。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法、制御装置２０、および、燃料電池システム１０は、上記特徴以外は、実施形態または実施形態の第１実施例と同様であってもよい。
　（第３実施例）
　実施形態の第３実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、以下に説明する内容以外は、実施形態の燃料電池装置１５の制御方法と同様である。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１未満かつ第２の閾値ＳＨ２以上であるとき、燃料ガス利用率および酸化剤ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１以上であるときと同等、またはより高くして、燃料電池装置１５を発電させる。
　上記によると、本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１未満かつ第２の閾値ＳＨ２以上であっても、上記ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１以上であるときと同等、またはより高くして燃料電池装置１５の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値ＳＨ１以上であるときのガス利用率から低下させて燃料電池装置１５を発電する場合に比べて、燃料電池装置１５の発電効率が適切に維持または向上される。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法、制御装置２０、および、燃料電池システム１０は、上記特徴以外は、実施形態または実施形態の第１実施例と同様であってもよい。
　（第４実施例）
　実施形態の第４実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、以下に説明する内容以外は、実施形態の燃料電池装置１５の制御方法と同様である。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧が、第１の閾値ＳＨ１以上であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態を正常と判定し、この電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１未満であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態を異常と判定し、かつ当該電圧Ｖが第１の閾値以上であるときと同じ運転条件で燃料電池装置１５の発電を継続させる。
　上記によると、本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１未満であっても、当該電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１以上であるときの運転条件が維持された状態で燃料電池装置１５の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値以上であるときの運転条件と異なる運転条件で燃料電池装置１５を発電する場合に比べて、燃料電池装置１５の出力変動を抑制することを知ることができる。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法、制御装置２０、および、燃料電池システム１０は、上記特徴以外は、実施形態または実施形態の第１実施例と同様であってもよい。
　（第５実施例）
　実施形態の第５実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、以下に説明する内容以外は、実施形態の燃料電池装置１５の制御方法と同様である。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１以上であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態を正常と判定し、この電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１未満であるとき、燃料電池装置１５の劣化状態を異常と判定し、かつ燃料ガス利用率および酸化剤ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１以上であるときと同等、またはより高くして燃料電池装置１５の発電を継続させる。
　上記によると、本実施例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１未満であっても、上記ガス利用率の少なくとも一方を、当該電圧Ｖが、第１の閾値ＳＨ１以上であるときと同等、またはより高くして燃料電池装置１５の発電が行われるので、当該電圧が第１の閾値ＳＨ１以上であるときのガス利用率から低下させて燃料電池装置１５を発電する場合に比べて、燃料電池装置１５の発電効率を適切に維持または向上することができる。
　本実施例の燃料電池装置１５の制御方法、制御装置２０、および、燃料電池システム１０は、上記特徴以外は、実施形態または実施形態の第１実施例と同様であってもよい。
　（第１変形例）
　実施形態の第１変形例における燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の劣化状態を異常と判定すると、燃料電池装置１５の交換時期の予測を修正し、修正された燃料電池装置１５の交換時期を外部機器４０に通知すること以外は、実施形態の燃料電池装置１５の制御方法と同様である。
　通常、燃料電池の交換時期の予測値は、燃料電池装置１５の正常な劣化に対応した値が設定されている。しかしながら、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１未満になり、燃料電池装置１５の劣化状態が異常と判定された場合、当該電圧低下が、燃料電池装置１５の交換時期が早まる予兆であることが多い。
　そこで、本変形例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の劣化状態が異常と判定された場合、第１の閾値ＳＨ１未満の計測電圧に基づき燃料電池装置１５の交換時期の予測を修正するとともに、これを外部機器４０に通知することで、かかる交換時期の予測修正を行わない場合に比べて、燃料電池装置１５の交換時期に関する適切な情報が得られる。
　本変形例の燃料電池装置１５の制御方法、制御装置２０、および、燃料電池システム１０は、上記特徴以外は、実施形態および実施形態の第１実施例－第５実施例のいずれかと同様であってもよい。
　（第２変形例）
　実施形態の第２変形例における燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の劣化状態を異常と判定すると、燃料電池装置１５のメンテナンス時期の予測を修正し、修正された燃料電池装置１５のメンテナンス時期を外部機器４０に通知すること以外は、実施形態の燃料電池装置１５の制御方法と同様である。
　通常、燃料電池のメンテナンス時期の予測値は、燃料電池装置１５の正常な劣化に対応した値が設定されている。しかしながら、燃料電池装置１５の発電時において計測された電圧Ｖが第１の閾値ＳＨ１未満になり、燃料電池装置１５の劣化状態が異常と判定された場合、当該電圧低下が、燃料電池装置１５のメンテナンス時期が早まる予兆であることが多い。
　そこで、本変形例の燃料電池装置１５の制御方法は、燃料電池装置１５の劣化状態が異常と判定された場合、第１の閾値ＳＨ１未満の計測電圧に基づき燃料電池装置１５のメンテナンス時期の予測を修正するとともに、これを外部機器４０に通知することで、かかるメンテナンス時期の予測修正を行わない場合に比べて、燃料電池装置１５のメンテナンス時期に関する適切な情報が得られる。
　本変形例の燃料電池装置１５の制御方法、制御装置２０、および、燃料電池システム１０は、上記特徴以外は、実施形態および実施形態の第１実施例－第５実施例のいずれかと同様であってもよい。
　実施形態、実施形態の第１実施例－第５実施例および実施形態の第１変形例－第２変形例は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせても構わない。上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良および他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
　本開示の一態様は、燃料電池装置の劣化状態を従来よりも適切に監視し得る、燃料電池装置の制御方法、制御装置および燃料電池システムに利用することができる。
１０　　　：燃料電池システム
１５　　　：燃料電池装置
１５ｉｊ　：発電ユニット
２０　　　：制御装置
２１　　　：受信器
２３　　　：制御器
３０Ａ　　：制御装置
３０Ｂ　　：制御装置
３０Ｃ　　：制御装置
３０Ｄ　　：制御装置
３０Ｅ　　：制御装置
４０　　　：外部機器
ＳＨ１　　：第１の閾値
ＳＨ２　　：第２の閾値
ａ１～ａｎ：発電ユニット
ｂ１～ｂｎ：発電ユニット
ｃ１～ｃｎ：発電ユニット
ｄ１～ｄｎ：発電ユニット
ｅ１～ｅｎ：発電ユニット

Claims (13)

  1. 　燃料電池装置の発電時において計測された電圧を受信し、
    　前記電圧と、前記燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、前記電圧が計測された時の前記燃料電池装置の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、前記燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定する、燃料電池装置の制御方法。
  2. 　前記電圧が、前記第１の閾値以上であるとき、前記燃料電池装置の劣化状態を正常と判定し、
    　前記電圧が、前記第１の閾値未満かつ前記第１の閾値より小さい前記第２の閾値以上であるとき、前記燃料電池装置の劣化状態を異常と判定し、かつ前記燃料電池装置の発電を継続させ、
    　前記電圧が、前記第２の閾値未満であるとき、前記燃料電池装置の発電を停止させる、燃料電池装置の制御方法。
  3. 　前記燃料電池装置の運転量が前記燃料電池装置の寿命と判定される値であるときの当該運転量に対応する前記第１の閾値は、前記第２の閾値と等しい、または、前記第２の閾値よりも大きい、請求項２に記載の燃料電池装置の制御方法。
  4. 　前記第２の閾値は、前記燃料電池装置の運転量に依らず一定である、請求項２または３に記載の燃料電池装置の制御方法。
  5. 　前記電圧が、前記第１の閾値未満かつ前記第２の閾値以上であるとき、前記電圧が、前記第１の閾値以上であるときと同じ運転条件で、前記燃料電池装置を発電させる、請求項２―４のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置の制御方法。
  6. 　前記電圧が、前記第１の閾値未満かつ前記第２の閾値以上であるとき、燃料ガス利用率および酸化剤ガス利用率の少なくとも一方を、前記電圧が、前記第１の閾値以上であるときと同等、またはより高くして、前記燃料電池装置を発電させる、請求項２－４のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置の制御方法。
  7. 　前記電圧が、前記第１の閾値以上であるとき、前記燃料電池装置の劣化状態を正常と判定し、
    　前記電圧が、前記第１の閾値未満であるとき、前記燃料電池装置の劣化状態を異常と判定し、かつ前記電圧が、前記第１の閾値以上であるときと同じ運転条件で前記燃料電池装置の発電を継続させる、請求項１に記載の燃料電池装置の制御方法。
  8. 　前記電圧が、前記第１の閾値以上であるとき、前記燃料電池装置の劣化状態を正常と判定し、
    　前記電圧が、前記第１の閾値未満であるとき、前記燃料電池装置の劣化状態を異常と判定し、かつ燃料ガス利用率および酸化剤ガス利用率の少なくとも一方を、前記電圧が、前記第１の閾値以上であるときと同等、またはより高くして前記燃料電池装置の発電を継続させる、請求項１に記載の燃料電池装置の制御方法。
  9. 　前記燃料電池装置の劣化状態が正常であるか否かの判定結果を外部機器に通知する、請求項１－４のいずれか１項に記載の燃料電池装置の制御方法。
  10. 　前記燃料電池装置の劣化状態を異常と判定すると、前記燃料電池装置の交換時期の予測を修正し、修正された前記燃料電池装置の交換時期を外部機器に通知する、請求項１－４のいずれか１項に燃料電池装置の制御方法。
  11. 　前記燃料電池装置の劣化状態を異常と判定すると、前記燃料電池装置のメンテナンス時期の予測を修正し、修正された前記燃料電池装置のメンテナンス時期を外部機器に通知する、請求項１－４のいずれか１項燃料電池装置の制御方法。
  12. 　燃料電池装置の発電時において計測された電圧を受信する受信器と、
    　前記電圧と、前記燃料電池装置の運転量の増加に伴い低下する第１の閾値のうち、前記電圧が計測された時の前記燃料電池装置の運転量に対応する第１の閾値との比較に基づき、前記燃料電池装置の劣化状態が正常か否かを判定する制御器と、を備える、制御装置。
  13. 　燃料電池装置と、
    　請求項１２に記載の制御装置と、を備える、燃料電池システム。
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