JP2004213945A

JP2004213945A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2004213945A
Application number: JP2002379769A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tajima; 一弘田島; Koji Shindo; 浩二進藤; Masatoshi Ueda; 雅敏上田; Satoshi Yamamoto; 聡史山本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP4480328B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system equipped with a fuel cell, an auxiliary machine necessary for operating the fuel cell, and a computer for controlling the operation state of the auxiliary machine, and capable of reducing a stop time as much as possible. <P>SOLUTION: This fuel cell system 10 includes the fuel cell 12 and a reformer 14, and is provided with pumps (or blowers or motors) 16a-16c, 18a-18b and 24a-24b for supplying a raw fuel gas, air or pure water to them. The pumps are subjected to feedback control for flow control with the computer (not shown); a control output value like, for instance, a PWM value is indicated to each pump (auxiliary machine) for the feedback control thereof; a time until the auxiliary machine is brought into an uncontrollable state is estimated based on the control output value; a remaining life time is estimated from it; and an alert is allowed to be issued when the remaining life time exceeds a set remaining life time. Since a component for repairing the auxiliary machine can be ordered early in response to the alert, the stop time of the fuel cell system can remarkably be reduced as compared with the case where the repair component is ordered after a failure occurs. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、燃料電池システムに関し、特にたとえば、燃料電池と、その燃料電池を作動させるために必要な補機と、この補機の動作状態を制御するたとえばコンピュータとを備える、燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各々が、たとえば固体高分子電解質膜を介してアノード（空気極）とカソード（燃料極）とを対向配置した多数のセルを積層した燃料電池システムにおいて、たとえばこの空気極に供給する空気流量や燃料極に供給する原燃料流量が、それぞれ、ブロワやポンプで調節される。そして、コンピュータは、そのとき必要な発電電力量に依って、それらのポンプやブロワ（まとめて「補機」という。）をフィードバック制御する。
【０００３】
このような、燃料電池を作動させるために必要な補機には摺動部のような機械的動作部分があり、したがって、補機の能力は摩耗等の経年変化によって段々低下する。そして、最終的にその補機によって所定量の空気や燃料ガスを供給できなくなってしまい、燃料電池システムは異常停止することになる。
【０００４】
たとえば特許文献１には、有向グラフモデルを使用して燃料電池システムにおける故障診断を行う「診断システム」を開示している。この特許文献１に開示の技術を用いれば、故障が発生したとき、つまり異常停止したとき、原因が何であったのかを速やかにかつ自動的に検知することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１２４１３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示した方法では、異常停止したときに初めて故障原因を特定し、部品交換等の修理を行うことができるだけで、故障部品が判明した後その部品を手配するので、修理ができるまでの時間が長くなり、そのために燃料電池システムが停止する時間が長く、ユーザに不便を強いることになる。殊に、家庭用の燃料電池システムにおいては顕著である。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、停止時間を可及的短くできる、燃料電池システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、燃料電池と、その燃料電池を作動させるために必要な補機と、補機に駆動信号を与えて制御する補機制御手段とを備える燃料電池システムにおいて、駆動信号に基づいて補機の使用不能時期を予測する時期予測手段、および時期予測手段によって予測した使用不能時期に基づいて警告する警告手段を設けたことを特徴とする、燃料電池システムである。
【０００９】
【作用】
たとえば制御手段がコンピュータであれば、その制御コンピュータからは各補機に対して目標動作状態となるように制御出力値が指示される。具体的に補機がポンプであるような場合には、コンピュータからはそのポンプを目標流量で運転するべくたとえばＰＷＭ値のような制御出力値（駆動信号）を与える。コンピュータでは、そのような各補機に対する制御出力値から、その補機が使用不能となる時期を予測し、その予測使用不能時期に基づいて、たとえばセンタコンピュータ（集中制御室）へ警告を発する。
【００１０】
そのような警告が出されると、その警告に従って事前に、当該補機の修理に必要な部品（補機自体やそれの修理用部品など）を手当てできる。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、補機の使用不能時期を予測して部品交換等の時期を事前に警告できるので、該当する補機を予め準備しておくなど、計画的に保守点検でき、燃料電池システムの停止時間を最小にすることができる。
【００１２】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１３】
【実施例】
図１を参照して、この実施例の燃料電池システム１０は、燃料電池１２と、その燃料電池１２に改質した燃料ガスを供給する改質器１４とを含む。なお、この実施例では、燃料電池１２として固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いるが、必ずしもこのタイプの燃料電池に限らず、他のタイプたとえば固体酸化物型（ＳＯＦＣ）などにもこの発明が適用できることを予め指摘しておく。
【００１４】
実施例に用いる固体高分子型燃料電池１２は、よく知られているように、セル（単電池）が複数直列に積層されたモジュールとして構成され、各セルは、高分子イオン交換膜などの固体高分子電解質膜の相対向面にそれぞれ接合された１対の電極、すなわち空気極（アノード）１２ａおよび燃料極（カソード）１２ｂを含み、このアノード１２ａおよびカソー１２ｂ内で、電気化学反応が生じ、発電が行われる。ただし、この発電原理はよく知られているため、ここでは、燃料電池１２の発電動作に関してこれ以上の説明は省略する。
【００１５】
改質器１４は、たとえば都市ガス（天然ガス）を水素ガスもしくは水素リッチガスに改質して上記燃料電池１２の燃料極１２ｂに供給する。そのために、空気および都市ガスがポンプ（またはブロワ）１６ａおよび１８ａによって改質器１４に供給されるとともに、ポンプ２４ａから純水がこの改質器１４に供給される。改質器１４ではこのように供給される都市ガス（これはオフガスを含んでよい。）を燃焼させて所定温度たとえば６００℃程度の高温として、水蒸気改質し、それによって得られた水素を燃料極（カソード）１２ｂへ供給する。
【００１６】
なお、ポンプ１６によって空気が改質器１４のＣＯ除去器に供給され、さらに、空気が、ポンプ１６ｃによって、燃料電池１２の空気極（アノード）１２ａへ供給される。
【００１７】
また、上水道のような市水からの水が純水装置２０によって純水として純水タンク２２に貯められ、この純粋タンク２２から、純水が、上述のようにポンプ２４ａによって改質器１４に供給されるとともに、ポンプ２４ｂによって燃料電池１２の冷却水として供給される。ただし、冷却後の純水は純水タンク２２に回収されて再利用される。
【００１８】
このような燃料電池システム１０の全体的な構成や動作は既に周知のところであり、ここでこれ以上の詳細は省略するが、この燃料電池システム１０における各ポンプ（またはブロワ）１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，２４ａおよび２４ｂを、それぞれ、補機と呼ぶこととする。したがって、この明細書において「補機」とは、燃料電池１２の運転または作動に欠かせない燃料や空気あるいは水を供給するために必要なポンプやモータなどの動力機器を意味する。
【００１９】
図１では図示していないが、上述の「補機」はコンピュータによってフィードバック制御される。つまり、各ポンプにはそれぞれの流量を検出するセンサ（図示せず）が付属されていて、それによって検出された流量がそのコンピュータにフィードバックされ、コンピュータでは、各流量が目標値になるように、対応のポンプやモータに、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）値を指示する。
【００２０】
詳しく述べると、図２に示すように、コンピュータ（図示せず）は、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４およびＳ５において改質器１４に関連する制御を実行する。つまり、ステップＳ１で燃焼用空気流量制御のためにポンプ１６ａを制御し、ステップＳ２で燃焼用ガス流量制御のためにポンプ１８ａを制御し、ステップＳ３においてＣＯ除去用空気流量制御のためにポンプ１６ｂを制御し、ステップＳ４において原燃料流量制御のためにポンプ１８ｂを制御し、そしてステップＳ５で改質用スチーム流量制御のためにポンプ２４ｂを制御する。
【００２１】
そして、コンピュータは、ステップＳ６およびＳ７において燃料電池１２に関連する制御を実行する。つまり、ステップＳ６１で電池反応空気流量制御のためにポンプ１６ｃを制御し、ステップＳ７で電池冷却水流量制御のためにポンプ２４ｂを制御する。ただし、上述のステップＳ４によってポンプ１８ｂを制御することによって、燃料電池１２のための原燃料流量制御も併せて行われるものである。
【００２２】
このようにして、コンピュータ（図示せず）によって燃料電池システム１０における各補機が制御され、それによって所定電力量の発電が行われ、燃料電池１２から図示しない負荷に電力が供給される。
【００２３】
そして、ステップＳ８において、運転データや警告データ等がセンタコンピュータ（図示せず）に送信される。ここで「センタコンピュータ」とは、各燃料電池システム１０を集中的に監視しているコンピュータのことであり、ステップＳ８で送信されたデータがステップＳ１０においてそのセンタコンピュータによって受信される。
【００２４】
なお、ステップＳ８でデータをセンタコンピュータに送信した後、ステップＳ９において停止指示が入力されているかどうか判断し、“ＹＥＳ”なら燃料電池システム１０の運転を停止するし、“ＮＯ”なら、再び、ステップＳ１に戻って補機制御ルーチンが実行される。
【００２５】
また、センタコンピュータは、ステップＳ１０で受信したデータに従って、図１のシステム１０を監視するモニタ（図示せず）にプロセスデータを表示する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１２においてセンタコンピュータは受信したデータ中に警告データがあったかどうか判断する。この警告データは、たとえば図１の燃料電池システム１０におけるいずれか１つのポンプすなわち補機の使用不能時期が接近していることを警告するためのデータである。したがって、センタコンピュータでは、もしそのような警告データが含まれていたとすると、その警告の対象となった部品（ポンプやブロワあるいはモータなど）をその監視用モニタ上に表示し、オペレータの注意を促す。
【００２６】
センタコンピュータによって燃料電池システム１０を監視しているオペレータは、そのような警告データによって補機の劣化の兆候を報知されると、たとえば電話回線やインタネット（Ｅメール）のような通信手段を用いて、その該当部品の劣化を情報として担当のサービス拠点に連絡する。ただし、そのような連絡は自動的にセンタコンピュータによって行われるようにしてもよい。
【００２７】
そして、サービス拠点では、サービスマンが、燃料電池システムのいずれかの部品が近く劣化するとの情報を入手することができる。したがって、そのサービス拠点あるいはサービスマンは、警告された補機またはそれの部品を、やがて到来する使用不能時期より前に手配し、前もって入手することができる。したがって、もし燃料電池システム１０が補機の劣化を原因として停止しても、即座に該当の部品を交換することができるので、システム１０の停止時間は、故障してから部品を取り寄せる場合に比べて、大幅に短縮できる。あるいは、予測された使用不能時期に最も近い点検日に通常の点検と同じように警告を受けた補機またはそれぞれの部品を交換するようにすれば、故障による停止をなくすることもできるかもしれない。
【００２８】
ここで、図３および図４を参照して、図２のステップＳ４のポンプ１８ｂの制御、すなわち原燃料流量制御を例に挙げて、そのような使用不能時期の予測方法について説明する。
【００２９】
図３の最初のステップＳ４１では、図１実施例に設けられる制御用コンピュータ（図示せず）は、定格運転時の燃料ポンプ１８ｂの制御出力値（これはたとえばＰＷＭ値や他の制御指示値）をＬ１とし、その制御出力値Ｌ１を読み込んだ時刻（時間）をＴ１として、それぞれ、図示しないメモリに記憶する。この原燃料ポンプ１８ｂは、先に説明したようにたとえば経年変化によって、やがて制御不能（制御出力値を与えても目標流量が得られなくなる状態）になるが、そのような制御不能の判断の閾値をＬ３とし、残り寿命時間ＴｎをＴｎ＝Ｔ３−Ｔ２として設定する。ただし、Ｔ３は制御不能閾値Ｌ３となるまでの時間とし、Ｔ２はステップＳ４５に示すように、現在流量到達時の累積運転時間である。
【００３０】
そして、ステップＳ４２において、コンピュータは、ポンプ１８ｂに付属の流量センサ（図示せず）からのデータに従って、現在の原燃料流量を測定し、それを現在流量Ｌ２とする。そして、その現在流量Ｌ２が目標流量と同じになっているかどうかをステップＳ４３で判断する。このステップＳ４３で“ＹＥＳ”が判断されると、ステップＳ４４ａで原料ポンプ１８ｂに対する制御出力値を変更しないで、また、のステップＳ４３で“ＮＯ”が判断されると、ステップＳ４４ｂで原料ポンプ１８ｂに対する制御出力値を変更して、それぞれ、次のステップＳ４５に進む。
【００３１】
ステップＳ４５では、現在流量Ｌ２に到達した累積運転時間Ｔ２測定する。そして、ステップＳ４６において、コンピュータは、残り寿命Ｔｘを推測する。つまり、このステップＳ４６までに上述の各変数Ｌ１，Ｌ２，Ｔ１，Ｔ２が把握できるので、制御不能閾値Ｌ３となるまでの時間Ｔ３を数１に従って予測し、残り寿命Ｔｘを数２に従って推測する。
【００３２】
【数１】

【００３３】
【数２】

【００３４】
つまり、時間Ｔ３が数１で示され、それから時間Ｔ２が減じられると、時間Ｔ２経過時点での予測寿命Ｔｘが計算できる。そして、ステップＳ４７において、その時間Ｔ２経過時点での予測寿命ＴｘがステップＳ１で最初に設定した予測寿命Ｔｎ以下であるかどうか判断する。このステップＳ４７で“ＹＥＳ”が得られるということは、予測寿命時間Ｔｘが設定残り寿命時間Ｔｎに達していないということであり、したがって、ステップＳ４８ａで寿命について警告することなしに、リターンする。ただし、ステップＳ４７で“ＮＯ”が判断されると、そのときには、設定残り寿命時間Ｔｎを超えたことを意味し、その場合には、ステップＳ４８ｂで警告した後、リターンする。
【００３５】
このように、刻々の（累積時間Ｔ２での）予測寿命時間Ｔｘが設定残り寿命Ｔｎに達したかどうか判断し、達してしまったら、残り寿命がなくなったものとして、警告し、該当補機、図３の例の場合であれば原燃料ポンプ１８ｂの早期の手当てを促す。
【００３６】
図３の実施例は刻々の予測寿命時間Ｔｘを、設定寿命と比較するものであったが、図４の実施例では、上述の制御不能閾値Ｌ３となる時間Ｔ３だけで判断しようとするものである。
【００３７】
すなわち、図４の最初のステップＳ４０１では、先の図３のステップＳ４１と同様に、出力初期値Ｌ１および時間Ｔ１をメモリするとともに、第２閾値Ｌ２および第１閾値Ｌ３を設定する。ただし、Ｌ３は、先と同様に、補機、実施例の場合には、原燃料ポンプ１８ｂが制御不能になってしまったと判断する閾値である。このような設定項目の違いを除き、図４のステップＳ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０３，Ｓ４０４ａおよびＳ４０４ｂは、それぞれ、図３のステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４ａおよびＳ４４ｂと同様であるので、ここでは重複する説明は省略する。
【００３８】
図４のステップＳ４０５では、コンピュータ（図示せず）は、原燃料ポンプ１８ｂに対するそのときの制御出力値（ＰＷＭ値）が上記第２閾値Ｌ２を超えているかどうか判断する。このステップＳ４０５で“ＹＥＳ”が得られるということは、目標流量を得るために、正常であれば制御出力値Ｌ２でよいのに、経年変化によってそれより大きい制御出力値を与えなければ目標流量が得られなくなっていることを意味する。したがって、この場合には、続くステップＳ４０６で、ステップＳ４０５で“ＹＥＳ”となるまでの累積時間Ｔ２求め、続くステップＳ４０７で、先の数１と同じようにして、制御不能と判断する、原燃料ポンプ１８ｂに対する制御出力値の閾値Ｌ３までの時間Ｔ３を予測する。そして、この予測時間Ｔ３が所定時間になっていれば、ステップＳ４０８で警告してリターンする。
【００３９】
ただし、ステップＳ４０５で“ＮＯ”が判断された場合には、制御不能閾値Ｌ３になるまでに未だ時間があるということであり、この場合には、そのままリターンする。
【００４０】
なお、上述の図３および図４では、１つの補機、原燃料ポンプ１８ｂについてだけ説明したが、他の補機についてもすべて同様の手法で残り寿命Ｔｘや制御不能になるまでの時間Ｔ３を予測または推測することができるのは、もちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すシステムフロー図である。
【図２】図１実施例の全体制御動作の一例を示すフロー図である。
【図３】図２におけるステップＳ４での原燃料流量制御動作の一例を示すフロー図である。
【図４】図２におけるステップＳ４での原燃料流量制御動作の他の例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０ …燃料電池システム
１２ …燃料電池
１４ …改質器
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８ａ，１８ｂ，２４ａ，２４ｂ …ポンプ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system including, for example, a fuel cell, an auxiliary machine required for operating the fuel cell, and a computer for controlling an operation state of the auxiliary machine.
[0002]
[Prior art]
For example, in a fuel cell system in which a large number of cells each having an anode (air electrode) and a cathode (fuel electrode) opposed to each other via a solid polymer electrolyte membrane are stacked, for example, The raw fuel flow supplied to the poles is adjusted by a blower or a pump, respectively. Then, the computer performs feedback control of those pumps and blowers (collectively referred to as “auxiliaries”) depending on the amount of generated power required at that time.
[0003]
Such auxiliary equipment necessary for operating the fuel cell has mechanical operation parts such as sliding parts, and accordingly, the performance of the auxiliary equipment is gradually reduced due to aging such as wear. Eventually, the auxiliary equipment cannot supply a predetermined amount of air or fuel gas, and the fuel cell system abnormally stops.
[0004]
For example, Patent Literature 1 discloses a “diagnosis system” that performs a failure diagnosis in a fuel cell system using a directed graph model. If the technique disclosed in Patent Document 1 is used, when a failure occurs, that is, when an abnormal stop occurs, it is possible to quickly and automatically detect what the cause is.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 10-124134 A
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the method disclosed in Patent Document 1, it is only possible to identify the cause of a failure and perform repairs such as replacement of parts for the first time when the machine stops abnormally. The time required for the fuel cell system to be made is long, and the time for stopping the fuel cell system is long, which inconveniences the user. This is particularly noticeable in home fuel cell systems.
[0007]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of shortening the stop time as much as possible.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell, auxiliary equipment necessary for operating the fuel cell, and auxiliary equipment control means for giving a drive signal to the auxiliary equipment to control the auxiliary equipment. A fuel cell system, comprising: a time estimating means for estimating an unusable time of a machine; and a warning means for giving a warning based on the unusable time predicted by the time estimating means.
[0009]
[Action]
For example, if the control means is a computer, a control output value is instructed from the control computer so that each auxiliary machine is set to a target operation state. Specifically, when the auxiliary machine is a pump, the computer gives a control output value (drive signal) such as a PWM value to operate the pump at a target flow rate. The computer predicts a time when the auxiliary machine becomes unusable from such a control output value for each auxiliary machine, and issues a warning to, for example, a center computer (central control room) based on the predicted unusable time.
[0010]
When such a warning is issued, parts necessary for repairing the accessory (such as the accessory itself and parts for repairing the accessory) can be provided in advance in accordance with the warning.
[0011]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to predict the time when the auxiliary equipment cannot be used and to warn in advance of the time of replacement of parts, etc., so that maintenance and inspection can be performed systematically by preparing the corresponding auxiliary equipment in advance and the fuel cell system Downtime can be minimized.
[0012]
The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
[0013]
【Example】
Referring to FIG. 1, a fuel cell system 10 of this embodiment includes a fuel cell 12 and a reformer 14 that supplies a fuel gas reformed to the fuel cell 12. In this embodiment, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is used as the fuel cell 12. However, the present invention is not limited to this type of fuel cell, but may be applied to other types such as a solid oxide type (SOFC). It is pointed out in advance that is applicable.
[0014]
As is well known, the polymer electrolyte fuel cell 12 used in the embodiment is configured as a module in which a plurality of cells (unit cells) are stacked in series, and each cell is a solid-state such as a polymer ion exchange membrane. It includes a pair of electrodes, ie, an air electrode (anode) 12a and a fuel electrode (cathode) 12b, which are respectively joined to opposing surfaces of the polymer electrolyte membrane. Power generation is performed. However, since the power generation principle is well known, further description of the power generation operation of the fuel cell 12 will be omitted here.
[0015]
The reformer 14 reforms, for example, city gas (natural gas) into hydrogen gas or hydrogen-rich gas and supplies the gas to the fuel electrode 12b of the fuel cell 12. To this end, air and city gas are supplied to the reformer 14 by pumps (or blowers) 16a and 18a, and pure water is supplied to the reformer 14 from a pump 24a. In the reformer 14, the city gas (which may include off-gas) supplied in this way is burned to a high temperature of a predetermined temperature, for example, about 600 ° C., and steam reformed, and the hydrogen obtained thereby is converted into a fuel. It is supplied to the pole (cathode) 12b.
[0016]
Note that air is supplied to the CO remover of the reformer 14 by the pump 16, and air is further supplied to the air electrode (anode) 12 a of the fuel cell 12 by the pump 16 c.
[0017]
In addition, water from city water such as water supply is stored as pure water in a pure water tank 22 by a pure water device 20, and pure water is supplied from the pure tank 22 to the reformer 14 by the pump 24a as described above. While being supplied, it is supplied as cooling water for the fuel cell 12 by the pump 24b. However, the pure water after cooling is collected in the pure water tank 22 and reused.
[0018]
The overall configuration and operation of such a fuel cell system 10 is already well known, and further details are omitted here, but each pump (or blower) 16a, 16b, 16c, 18a, 18b, 24a and 24b are each called an auxiliary machine. Therefore, in this specification, “auxiliary equipment” means power equipment such as a pump and a motor necessary for supplying fuel, air or water, which are indispensable for the operation or operation of the fuel cell 12.
[0019]
Although not shown in FIG. 1, the above-mentioned "auxiliary equipment" is feedback-controlled by a computer. That is, each pump is provided with a sensor (not shown) for detecting the flow rate, and the flow rate detected by the sensor is fed back to the computer. For example, a PWM (Pulse Width Modulation) value is instructed to a corresponding pump or motor.
[0020]
More specifically, as shown in FIG. 2, a computer (not shown) executes the control related to the reformer 14 in steps S1, S2, S3, S4 and S5. That is, the pump 16a is controlled for controlling the flow rate of combustion air in step S1, the pump 18a is controlled for controlling the flow rate of combustion gas in step S2, and the pump 16b is controlled for controlling the flow rate of CO removal air in step S3. Is controlled in step S4 to control the pump 18b for controlling the raw fuel flow rate, and in step S5, the pump 24b is controlled for controlling the reforming steam flow rate.
[0021]
Then, the computer executes controls related to the fuel cell 12 in steps S6 and S7. That is, the pump 16c is controlled for controlling the flow rate of the battery reaction air in step S61, and the pump 24b is controlled for controlling the flow rate of the battery cooling water in step S7. However, by controlling the pump 18b in step S4 described above, the raw fuel flow control for the fuel cell 12 is also performed.
[0022]
In this way, each accessory in the fuel cell system 10 is controlled by the computer (not shown), thereby generating a predetermined amount of power, and supplying power from the fuel cell 12 to a load (not shown).
[0023]
Then, in step S8, operation data, warning data, and the like are transmitted to a center computer (not shown). Here, the "center computer" refers to a computer that centrally monitors each fuel cell system 10, and the data transmitted in step S8 is received by the center computer in step S10.
[0024]
After transmitting the data to the center computer in step S8, it is determined whether or not a stop instruction has been input in step S9. If "YES", the operation of the fuel cell system 10 is stopped. If "NO", the fuel cell system 10 is stopped again. Returning to step S1, the accessory control routine is executed.
[0025]
Further, the center computer displays the process data on a monitor (not shown) that monitors the system 10 of FIG. 1 according to the data received in step S10 (step S11). Then, in step S12, the center computer determines whether there is any warning data in the received data. The warning data is, for example, data for warning that one of the pumps in the fuel cell system 10 in FIG. Therefore, if such warning data is included, the center computer displays the part (pump, blower, motor, etc.) that has been subjected to the warning on the monitor for monitoring, and calls attention of the operator. .
[0026]
When the operator monitoring the fuel cell system 10 by the center computer is notified of the sign of deterioration of the auxiliary machine by such warning data, the operator uses a communication means such as a telephone line or the Internet (E-mail). Then, the deterioration of the corresponding part is notified to the service base in charge as information. However, such communication may be automatically performed by the center computer.
[0027]
Then, at the service base, a service person can obtain information that any part of the fuel cell system is nearing deterioration. Therefore, the service base or service person can arrange and obtain the warned auxiliary equipment or parts thereof before the coming outage period. Therefore, even if the fuel cell system 10 is stopped due to the deterioration of the auxiliary equipment, the corresponding parts can be replaced immediately. Therefore, the downtime of the system 10 is shorter than when the parts are ordered after the failure. Can be greatly reduced. Alternatively, replacing the alerted accessory or individual component on the service date closest to the expected outage period, as in a normal service, may eliminate failure outages. Absent.
[0028]
Here, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, a method of predicting such an unusable time will be described with reference to the control of the pump 18b in step S4 of FIG. 2, that is, the raw fuel flow rate control as an example.
[0029]
In the first step S41 in FIG. 3, the control computer (not shown) provided in the embodiment of FIG. 1 controls the control output value (for example, a PWM value or another control instruction value) of the fuel pump 18b during the rated operation. , And the time (time) when the control output value L1 is read is stored as T1 in a memory (not shown). As described above, the raw fuel pump 18b eventually becomes uncontrollable (a state in which a target flow rate cannot be obtained even when a control output value is given) due to, for example, aging. Is set as L3, and the remaining life time Tn is set as Tn = T3-T2. Here, T3 is the time until the uncontrollable threshold L3 is reached, and T2 is the cumulative operation time when the current flow rate is reached, as shown in step S45.
[0030]
Then, in step S42, the computer measures the current raw fuel flow rate according to the data from the flow rate sensor (not shown) attached to the pump 18b, and sets it as the current flow rate L2. Then, it is determined in step S43 whether or not the current flow rate L2 is equal to the target flow rate. If "YES" is determined in this step S43, the control output value for the material pump 18b is not changed in step S44a, and if "NO" is determined in step S43, the control output value for the material pump 18b is determined in step S44b. The control output values are changed, and the process proceeds to the next step S45, respectively.
[0031]
In step S45, the cumulative operation time T2 that has reached the current flow rate L2 is measured. Then, in step S46, the computer estimates the remaining life Tx. That is, since the above-described variables L1, L2, T1, and T2 can be grasped by step S46, the time T3 until the uncontrollable threshold value L3 is predicted according to Expression 1, and the remaining life Tx is estimated according to Expression 2.
[0032]
(Equation 1)

[0033]
(Equation 2)

[0034]
That is, when the time T3 is represented by Expression 1 and then the time T2 is reduced, the predicted life Tx at the time when the time T2 has elapsed can be calculated. Then, in step S47, it is determined whether or not the predicted life Tx at the time when the time T2 has elapsed is equal to or shorter than the predicted life Tn initially set in step S1. If "YES" is obtained in step S47, it means that the predicted life time Tx has not reached the set remaining life time Tn, and therefore, the process returns without warning about the life in step S48a. However, if "NO" is determined in the step S47, it means that the remaining life time Tn has been exceeded, and in that case, a warning is issued in a step S48b, and then the process returns.
[0035]
In this way, it is determined whether or not the estimated life time Tx (at the cumulative time T2) has reached the set remaining life time Tn, and if it has, it is warned that the remaining life is exhausted, and the corresponding auxiliary machine, In the case of the example of FIG. 3, prompt treatment of the raw fuel pump 18b is urged.
[0036]
Although the embodiment of FIG. 3 compares the instantaneous predicted life time Tx with the set life, the embodiment of FIG. 4 attempts to determine only the time T3 at which the above-described uncontrollable threshold L3 is reached. is there.
[0037]
That is, in the first step S401 in FIG. 4, as in step S41 in FIG. 3, the output initial value L1 and the time T1 are stored, and the second threshold L2 and the first threshold L3 are set. However, L3 is a threshold value for determining that the raw fuel pump 18b has become uncontrollable in the case of the auxiliary machine or the embodiment, as described above. Except for the difference in the setting items, steps S401, S402, S403, S404a, and S404b in FIG. 4 are the same as steps S41, S42, S43, S44a, and S44b in FIG. Description is omitted.
[0038]
In step S405 in FIG. 4, the computer (not shown) determines whether the control output value (PWM value) at that time for the raw fuel pump 18b exceeds the second threshold L2. The fact that "YES" is obtained in step S405 means that, in order to obtain the target flow rate, the control output value L2 may be normal if it is normal, but the target flow rate may be increased unless a larger control output value is given due to aging. It means that it can no longer be obtained. Therefore, in this case, in the following step S406, the accumulated time T2 until “YES” is obtained in the step S405 is obtained, and in the following step S407, it is determined that the control is impossible as in the case of the above equation 1. The time T3 until the threshold value L3 of the control output value for the pump 18b is predicted. If the predicted time T3 has reached the predetermined time, a warning is issued in step S408 and the process returns.
[0039]
However, if "NO" is determined in the step S405, it means that there is still time before reaching the uncontrollable threshold L3, and in this case, the process returns as it is.
[0040]
In FIGS. 3 and 4 described above, only one accessory and the raw fuel pump 18b have been described. However, the remaining life Tx and the time T3 until the control becomes uncontrollable are similarly applied to the other accessories. Of course, it can be predicted or inferred.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system flow diagram showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of an overall control operation of the embodiment in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a raw fuel flow rate control operation in step S4 in FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing another example of the raw fuel flow rate control operation in step S4 in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 fuel cell system 12 fuel cell 14

reformers

16a, 16b, 16c, 18a, 18b, 24a, 24b pump

Claims

A fuel cell system comprising: a fuel cell; an auxiliary machine necessary for operating the fuel cell; and an auxiliary machine control means for giving a drive signal to the auxiliary machine and controlling the same.
A fuel cell system comprising: a time prediction unit for predicting an unusable time of the auxiliary device based on the drive signal; and a warning unit for warning based on the unusable time predicted by the time prediction unit. .

2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the timing predicting unit includes a non-controllable timing predicting unit that predicts a timing at which the auxiliary machine enters a control-disabled state in which a target operation state cannot be obtained even by the control unit. 3.

The fuel cell system according to claim 2, wherein the warning unit issues a warning based on the uncontrollable time.

The said warning means includes a life estimating means for estimating a remaining life of the auxiliary machine based on the uncontrollable time, and a life warning means for issuing a warning when the remaining life is less than a set life. Or the fuel cell system according to 3.