JP2009218003A - Fuel cell system, its control device, and program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce excess supply of fuel while preventing emergency shut down caused by fuel shortage. <P>SOLUTION: Although fuel supply amount to a fuel cell body 1 is adjusted based on a fuel cell current value, supply amount is decided according to a virtual current value instead of an actual current value. Every elapsed fixed time T1 (a step S1, YES), the maximum value or the greatest value of the current value within the fixed time T1 is newly set as a virtual value. When a current value exceeds the newly set value (a step S2, YES), a new virtual value is set again (a step S5). Accordingly, fuel shortage can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、系統電源から独立した燃料電池発電システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell power generation system independent of a system power supply.

燃料電池の自立運転における従来の原燃料制御の実施形態例を図４に示す。   FIG. 4 shows an embodiment of conventional raw fuel control in the self-sustaining operation of the fuel cell.

従来の自立運転の原燃料流量の制御方法は、燃料電池電流値Ifcから換算したQin_Refを原燃料流量の需要量（指令値）として設定する方法であった。しかし電流を検出してから燃料が供給されるまでに一定時間が必要なため（図示のQinが実際の燃料の供給量）、顧客負荷５が急変動した時に燃料不足または燃料の過剰な供給を行う可能性があった。図４に示すように、特に、指令値Qin_Refが変化してから実際に原燃料流量が変わるまでに時間が掛かる。   The conventional method for controlling the raw fuel flow rate in the independent operation is a method of setting Qin_Ref converted from the fuel cell current value Ifc as a demand amount (command value) of the raw fuel flow rate. However, since a certain amount of time is required until the fuel is supplied after the current is detected (Qin in the figure is the actual fuel supply amount), when the customer load 5 suddenly fluctuates, fuel shortage or excessive fuel supply There was a possibility to do. As shown in FIG. 4, it takes time until the raw fuel flow rate actually changes after the command value Qin_Ref changes.

上記の問題を回避するための方法として、例えば特許文献１に記載の手法が知られている。図５に、特許文献1の実施形態例である補機負荷を用いた電流の制御図を示す。   As a method for avoiding the above problem, for example, a technique described in Patent Document 1 is known. FIG. 5 shows a current control diagram using an auxiliary machine load which is an embodiment of Patent Document 1. In FIG.

この制御では顧客負荷Pｌと燃料電池システム内部補機負荷Pauxの合計を一定とするように内部補機負荷Pauxを制御している。例えば顧客負荷Pｌが増加したら、内部補機負荷Pauxを減少させて、燃料電池本体１の出力を一定に保ち、原燃料供給の遅れによる燃料不足を防ぐ。   In this control, the internal auxiliary load Paux is controlled so that the sum of the customer load Pl and the fuel cell system internal auxiliary load Paux is constant. For example, when the customer load Pl increases, the internal auxiliary load Paux is decreased to keep the output of the fuel cell main body 1 constant and prevent fuel shortage due to a delay in the supply of raw fuel.

しかし、内部補機負荷Pauxがヒータのように微調整が難しくステップ的に変化する機器である場合、顧客負荷Pｌと補機負荷Paux合計は完全に一定にはならないので、電流IfcとQin_Refも完全に一定にはならない。この方法によって上記の問題はある程度改善されるが完全には解決しない。   However, if the internal auxiliary load Paux is a device that is difficult to fine-tune and changes stepwise like a heater, the customer load Pl and the auxiliary load Paux total will not be completely constant, so the current Ifc and Qin_Ref will also be complete. It will not be constant. This method improves the above problem to some extent but does not completely solve it.

また、特許文献２に記載の発明は、燃料ガスを増大供給しながら燃料電池の反応量を増大させて出力電力を増大させるとともに、その出力電力の増大分を擬似負荷手段で消費させるようにして、燃料電池の出力電力が外部負荷の消費電力に対して設定値を加えた出力電力になるようにし、かつ、外部負荷の消費電力の増大傾向に伴い、その増大分に見合う分だけ、擬似負荷手段で消費させる電力を減少させるものである。
特開平１０−２２８９１９号公報 特開平５−３６４２９号公報 The invention described in Patent Document 2 increases the output power by increasing the reaction amount of the fuel cell while increasing the supply of fuel gas, and consumes the increase in the output power by the pseudo load means. The output power of the fuel cell is set to the output power obtained by adding the set value to the power consumption of the external load, and as the power consumption of the external load increases, the pseudo load is equivalent to the increase. The power consumed by the means is reduced.
JP-A-10-228919 Japanese Patent Laid-Open No. 5-36429

上述したように、系統電源から独立して自立運転を行う時の出力の制御方法として、従来の制御方法は、燃料電池電流に基づいて原燃料流量の制御を行っていた。しかし、この方法では、顧客負荷が急変動した場合、燃料電池電流もそれに伴い急変動するため、原燃料流量の制御の遅れにより燃料不足または燃料供給が過剰となることがあった。またその回避策として、顧客負荷が急変した場合は内部補機負荷を変化させることで燃料電池出力を一定にする制御を行っていた。しかし、内部補機負荷は出力の微調整が難しく、ステップ的に変化するため、燃料電池出力は完全に一定にならず、上記の問題の完全な解決はできなかった。   As described above, the conventional control method controls the raw fuel flow rate based on the fuel cell current as the output control method when performing the independent operation independently from the system power supply. However, in this method, when the customer load suddenly fluctuates, the fuel cell current also fluctuates accordingly. Therefore, fuel shortage or excessive fuel supply may occur due to a delay in control of the raw fuel flow rate. As a workaround, when the customer load suddenly changes, control is performed to keep the fuel cell output constant by changing the internal auxiliary load. However, the internal auxiliary load is difficult to finely adjust the output and changes stepwise. Therefore, the fuel cell output is not completely constant, and the above problem cannot be completely solved.

上述した燃料供給量を電流に同期制御させる方法では、顧客負荷が急変動した場合、燃料不足または燃料を過剰に供給することになる。それを回避するために特許文献1の制御を用いて補機負荷により燃料電池出力を一定にする方法を行った場合にも、補機負荷は微調整が難しいため、問題は完全には解決しない。   In the above-described method of controlling the fuel supply amount in synchronization with the current, when the customer load suddenly fluctuates, the fuel is insufficient or the fuel is excessively supplied. In order to avoid this, even when the method of making the fuel cell output constant by the auxiliary load using the control of Patent Document 1, the problem is not completely solved because the auxiliary load is difficult to fine-tune. .

ところで、ここで、燃料不足の問題は、燃料の過剰供給の問題よりも大事である。なぜなら、燃料不足の問題が大きくなると、燃料電池が緊急停止してしまう可能性があるからである。   By the way, the problem of fuel shortage is more important than the problem of excessive supply of fuel. This is because if the problem of fuel shortage becomes large, the fuel cell may be brought to an emergency stop.

その為、燃料不足による緊急停止を防ぐために燃料を一定量多く供給する方法が考えられるが、自立運転期間が長くなると過剰な燃料が増大するという欠点がある。   For this reason, a method of supplying a certain amount of fuel in order to prevent an emergency stop due to fuel shortage can be considered, but there is a drawback that excessive fuel increases as the self-sustaining operation period becomes longer.

また、改質器の温度異常（温度高）によっても燃料電池システムが緊急停止する可能性がある。   Further, there is a possibility that the fuel cell system will be stopped urgently due to abnormal temperature (high temperature) of the reformer.

本発明の課題は、燃料電池システムの緊急停止を防止することを前提にして、特に燃料不足による緊急停止を防ぐために燃料を一定量多く供給しつつ、燃料の過剰な供給を低減ができ、あるいは改質器の温度異常（温度高）による燃料電池システムの緊急停止を防止できる燃料電池システム、その制御装置、プログラム等を提供することにある。   An object of the present invention is to reduce an excessive supply of fuel while supplying a certain amount of fuel in order to prevent an emergency stop due to a shortage of fuel, on the assumption that an emergency stop of the fuel cell system is prevented, or An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can prevent an emergency stop of the fuel cell system due to an abnormal temperature (high temperature) of the reformer, a control device, a program, and the like.

本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、該燃料電池の電流値を計測する電流計測器と、該電流計測器により計測された燃料電池電流値を入力し、該燃料電池電流値に基づいて前記燃料電池の燃料供給量を調整制御する制御装置とを有する燃料電池システムであって、前記制御装置は、系統電源から独立して自立運転を行う場合、仮想電流値に応じて前記燃料供給量を決定し、一定期間経過する毎に、該一定期間内の燃料電池電流値データに基づいて、該一定期間内の燃料電池電流値の最大値又は極大値を新たな前記仮想電流値として設定する燃料供給量調整制御手段を有する。   The fuel cell system of the present invention inputs a fuel cell, a current measuring device for measuring the current value of the fuel cell, a fuel cell current value measured by the current measuring device, and based on the fuel cell current value A fuel cell system having a control device for adjusting and controlling a fuel supply amount of the fuel cell, wherein the control device performs the self-sustained operation independently from a system power supply, and the fuel supply amount according to a virtual current value Each time a certain period elapses, the maximum value or maximum value of the fuel cell current value within the certain period is set as the new virtual current value based on the fuel cell current value data within the certain period. It has fuel supply amount adjustment control means.

上記燃料電池システムは、基本的には燃料電池電流値に基づく燃料供給制御を行うが、燃料電池電流値そのものではなく、燃料電池電流値に基づいて決定される電流値（「仮想電流値」と呼ぶ）に基づいて制御するものとし、一定時間内の燃料電池電流値の最大値を仮想電流値として燃料供給の制御を行い、一定時間毎に仮想電流値を再設定することで、燃料不足による緊急停止を防ぐために燃料を一定量多く供給しつつ、燃料の過剰な供給を低減ができる。   The fuel cell system basically performs fuel supply control based on the fuel cell current value, but the current value determined based on the fuel cell current value, not the fuel cell current value itself (“virtual current value”) Control the fuel supply using the maximum value of the fuel cell current value within a certain time as a virtual current value, and resetting the virtual current value every certain time. An excessive supply of fuel can be reduced while supplying a certain amount of fuel to prevent an emergency stop.

また、上記燃料電池システムにおいて、更に例えば、前記燃料供給量調整制御手段は、前記燃料電池電流値が前記仮想電流値を越えた場合には、該燃料電池電流値が前記仮想電流値を越えないように該仮想電流値を再設定する。   In the fuel cell system, for example, the fuel supply amount adjustment control means may prevent the fuel cell current value from exceeding the virtual current value when the fuel cell current value exceeds the virtual current value. Then, the virtual current value is reset.

あるいは、上記燃料電池システムにおいて、更に例えば、前記燃料電池システムは前記燃料電池に供給する燃料のオフガスを改質器の昇温に用いるものであり、前記燃料供給量調整制御手段は、前記改質器の温度が一定レベル以上に上昇したとき、前記仮想電流値の設定を変更する。   Alternatively, in the fuel cell system, for example, the fuel cell system uses an off-gas of fuel supplied to the fuel cell to raise the temperature of the reformer, and the fuel supply amount adjustment control means includes the reformer When the temperature of the vessel rises above a certain level, the setting of the virtual current value is changed.

上記一定時間経過する毎の仮想電流値の再設定以外に、燃料不足や改質器の温度高による燃料電池システムの緊急停止を防ぐ為に、必要に応じて仮想電流値を再設定する。   In addition to resetting the virtual current value every time the predetermined time elapses, the virtual current value is reset as necessary in order to prevent an emergency stop of the fuel cell system due to fuel shortage or a high reformer temperature.

本発明の燃料電池システム、その制御装置、プログラム等によれば、燃料不足による燃料電池システムの緊急停止を防ぎつつ、燃料の過剰な供給を低減ができる。また、燃料不足状態になった場合にも直ちに対応できる。また、改質器の温度高による燃料電池システムの緊急停止を防止できる。   According to the fuel cell system, the control device, the program, and the like of the present invention, excessive fuel supply can be reduced while preventing an emergency stop of the fuel cell system due to fuel shortage. In addition, when a fuel shortage occurs, it can be dealt with immediately. Further, it is possible to prevent an emergency stop of the fuel cell system due to the high temperature of the reformer.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本手法に係る燃料電池システムの概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to the present technique.

すなわち、図１には、系統連系用遮断器６を用いることによって系統電源７から独立することができる燃料電池システム８の概略構成を示す。そして、本手法は、基本的に、系統電源７から独立して自立運転を行う時の出力の制御方法に係るものである。   That is, FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell system 8 that can be made independent of the system power supply 7 by using the system interconnection breaker 6. This technique basically relates to an output control method when performing independent operation independently from the system power supply 7.

図示の燃料電池システム８は、燃料電池本体１、インバータ２、補機負荷３、燃料電池内部負荷４、燃料電池電流計測器１３、及び制御装置１１より成る。尚、燃料電池システム８から電力供給する顧客負荷５側に備えられる、顧客負荷５の負荷量を測定する為の顧客負荷量計測器９も、燃料電池システム８に含まれると考えても良い。   The illustrated fuel cell system 8 includes a fuel cell main body 1, an inverter 2, an auxiliary machine load 3, a fuel cell internal load 4, a fuel cell current measuring instrument 13, and a control device 11. Note that a customer load amount measuring device 9 for measuring the load amount of the customer load 5 provided on the customer load 5 side that supplies power from the fuel cell system 8 may also be considered to be included in the fuel cell system 8.

但し、顧客負荷量計測器９と補機負荷３は、上記特許文献１と同様に、顧客負荷の負荷量Ｐ１の変化に応じて補機負荷３の負荷を変化させることで（その為の制御装置１１からの負荷制御指示信号が図示のＰauxである）、全体の負荷を略一定に保つようにする為の構成である。つまり、図示の構成は、特許文献１の手法に加えて本手法を用いる場合の構成例である。 However, auxiliary load 3 and the customer load measuring instrument 9, similar to Patent Document 1, by changing the load of the auxiliary load 3 in response to changes in load P 1 of the customer load (for the The load control instruction signal from the control device 11 is Paux in the figure), and is a configuration for keeping the entire load substantially constant. That is, the illustrated configuration is a configuration example in the case where the present method is used in addition to the method of Patent Document 1.

但し、この例に限らず、本手法は必ずしも特許文献１の手法を前提とするものではない。よって、図１の構成において顧客負荷量計測器９が無い（制御装置１１において信号Ｐauxを求めて出力する処理も行われない）構成であってもよい。   However, this method is not limited to this example, and the method of Patent Document 1 is not necessarily assumed. Therefore, the configuration of FIG. 1 may be configured such that there is no customer load measuring instrument 9 (the control device 11 does not perform processing for obtaining and outputting the signal Paux).

尚、上述したことから、Ｐ１、Ｐauxによる補機負荷３の負荷制御については、特許文献１に記載の従来技術と略同様であってよいので、特に説明しないものとする。 Incidentally, from the above description, for the load control of the accessory load 3 by P 1, Paux, so may be substantially similar to the prior art and described in Patent Document 1 is not particularly described.

本手法では、制御装置１１が、燃料電池電流計測器１３によって計測された燃料電池電流値Ifcを入力して、これに基づいて原燃料制御指令値Qin_Refを決定して燃料電池本体１へ出力するものであり、指令値Qin_Refの決定方法に特徴があるものであり、これについて以下説明する。   In this method, the control device 11 inputs the fuel cell current value Ifc measured by the fuel cell current measuring device 13, determines the raw fuel control command value Qin_Ref based on this, and outputs it to the fuel cell main body 1. This is characterized by the method of determining the command value Qin_Ref, which will be described below.

燃料電池本体１から出力された直流電力はインバータ２によって交流に変換され、補機負荷３と燃料電池内部負荷４と顧客負荷５に供給される。また、燃料電池本体１への燃料供給量（原燃料制御指令Qin_Ref値）は、基本的には従来と同様に燃料電池電流値Ifcに基づいて決定されるが、本手法では燃料電池電流値Ifcそのままから決定するのではなく、燃料電池電流値Ifcから後述する仮想電流値を求めて、この仮想電流値に基づいてQin_Ref値を決定する。電流値からQin_Ref値を算出（換算）する方法自体は、従来と同様であってよく、特に説明しない。   The DC power output from the fuel cell main body 1 is converted into AC by the inverter 2 and supplied to the auxiliary load 3, the fuel cell internal load 4, and the customer load 5. Further, the fuel supply amount (raw fuel control command Qin_Ref value) to the fuel cell main body 1 is basically determined based on the fuel cell current value Ifc as in the prior art, but in this method, the fuel cell current value Ifc is determined. Instead of determining as it is, a virtual current value described later is obtained from the fuel cell current value Ifc, and a Qin_Ref value is determined based on this virtual current value. The method itself for calculating (converting) the Qin_Ref value from the current value may be the same as the conventional method, and is not specifically described.

制御装置１１は、燃料電池本体１に対して原燃料制御指令Qin_Refを出力する。すなわち、制御装置１１は、燃料電池電流計測器１３が計測した燃料電池電流計測値Ifcを常時入力しており、後述する図２の処理を実行することで例えば定期的に、電流値Ifcに基づいて仮想電流値を求めて、この仮想電流値に基づいて原燃料制御指令Qin_Refの指令値を決定・出力する。燃料電池本体１は、この指令Qin_Refに応じて燃料の供給量（原燃料流量）を調整する。   The control device 11 outputs a raw fuel control command Qin_Ref to the fuel cell main body 1. That is, the control device 11 constantly inputs the fuel cell current measurement value Ifc measured by the fuel cell current measuring device 13, and executes the processing of FIG. 2 described later, for example, periodically based on the current value Ifc. The virtual current value is obtained, and the command value of the raw fuel control command Qin_Ref is determined and output based on the virtual current value. The fuel cell main body 1 adjusts the fuel supply amount (raw fuel flow rate) in accordance with the command Qin_Ref.

制御装置１１は、特に図示しないが、ＣＰＵ／ＭＰＵ、メモリ等の記憶部、入出力インタフェース等を有し、上記記憶部に予め記憶されている所定のアプリケーションプログラムを、上記ＣＰＵ／ＭＰＵが実行することにより、図２の処理を実現する。また、図２の処理における仮想電流値や電流値Ifcのデータは、上記記憶部に記憶される。   Although not specifically shown, the control device 11 includes a CPU / MPU, a storage unit such as a memory, an input / output interface, and the like, and the CPU / MPU executes a predetermined application program stored in advance in the storage unit. Thus, the processing of FIG. 2 is realized. Also, the virtual current value and the current value Ifc in the process of FIG. 2 are stored in the storage unit.

尚、補機負荷３は、負荷の調整の目的以外にも、燃料電池に必要な負荷であり、負荷の調整を行わない構成の場合には、例えばヒータ等である。   The auxiliary load 3 is a load necessary for the fuel cell other than the purpose of adjusting the load, and is a heater or the like in the case where the load is not adjusted.

図２は、制御装置１１の処理フローチャート図である。   FIG. 2 is a process flowchart of the control device 11.

ここで、図２の処理を説明する前に、本手法の基本について説明する。従来では原燃料制御指令Qin_Refの値（指令値）は、電流値Ifcに応じて決定していたが、本手法では仮想電流値に応じて決定される。仮想電流値は、図２の処理によって定期的に又は特定のイベント発生時に、電流値Ifcに基づいて再設定される。よって、従来では電流値Ifcが変化すると、これに応じて指令値が変わっていたが、本手法では電流値Ifcが変化しても仮想電流値が変わらない限り、指令値Qin_Refは変化しない。   Here, the basics of the present method will be described before describing the processing of FIG. Conventionally, the value (command value) of the raw fuel control command Qin_Ref is determined according to the current value Ifc, but in this method, it is determined according to the virtual current value. The virtual current value is reset based on the current value Ifc periodically or when a specific event occurs by the processing of FIG. Therefore, conventionally, when the current value Ifc changes, the command value changes accordingly. However, in this method, the command value Qin_Ref does not change unless the virtual current value changes even if the current value Ifc changes.

図２の処理では、基本的には、予め設定される一定期間Ｔ１経過する毎に（ステップＳ１，ＹＥＳ）仮想電流値を再設定するが（ステップＳ４）、一定期間Ｔ１経過しなくても（ステップＳ１，ＮＯ）、電流値Ifcが設定値（現在設定されている仮想電流値）を超えた場合（ステップＳ２，ＹＥＳ）、あるいは改質器の温度が予め設定される値（制限値）を越えた場合にも（ステップＳ３，ＹＥＳ）、仮想電流値の再設定処理（それぞれステップＳ５，Ｓ６）が実行されるものである。   In the process of FIG. 2, the virtual current value is basically reset every time a predetermined period T1 elapses (step S1, YES) (step S4), but even if the predetermined period T1 elapses (step S4). Step S1, NO), when the current value Ifc exceeds the set value (currently set virtual current value) (Step S2, YES), or the value (limit value) in which the reformer temperature is set in advance Even when it exceeds (YES in step S3), the virtual current value resetting process (steps S5 and S6, respectively) is executed.

尚、本処理では、カウンタのカウンタ値を参照することで、上記一定期間Ｔ１経過したか否かを判定する。   In this process, it is determined whether or not the predetermined period T1 has elapsed by referring to the counter value of the counter.

以下、上記各再設定処理について、図３も参照して説明する。   Hereinafter, each reset process will be described with reference to FIG.

図３は、電流値Ifcのデータ例と仮想電流値の設定例を示すものである。   FIG. 3 shows a data example of the current value Ifc and a setting example of the virtual current value.

図３に示す例では、一定期間Ｔ１経過による仮想電流値の再設定が３回行なわれた後、電流値Ifcが設定値（現在設定されている仮想電流値）を超えたことによる再設定が２回行なわれ、更に、改質器の温度が制限値を越えたことによる再設定が行なわれている。   In the example shown in FIG. 3, after the virtual current value is reset three times after the elapse of the predetermined period T1, the resetting is performed when the current value Ifc exceeds the set value (currently set virtual current value). It is performed twice, and resetting is performed because the reformer temperature exceeds the limit value.

上記一定期間Ｔ１経過した場合には（ステップＳ１，ＹＥＳ）、この一定期間Ｔ１内に取得した電流値Ifcのデータに基づき、極大値（電流値Ifcが増加から減少に転じる箇所の電流値）を求める。そして、この極大値を新たな仮想電流値として設定する。極大値が複数ある場合には、そのなかで最大のものを新たな仮想電流値として設定する。尚、極大値ではなく、一定期間Ｔ１内の電流値Ifcの最大値を、新たな仮想電流値として設定してもよい。このような電流値Ifcの最大値又は最大の極大値を、“最大電流値”と呼ぶものとする。   When the predetermined period T1 has elapsed (step S1, YES), the local maximum value (current value at the point where the current value Ifc changes from increasing to decreasing) is obtained based on the data of the current value Ifc acquired within the predetermined period T1. Ask. Then, this maximum value is set as a new virtual current value. When there are a plurality of maximum values, the largest one is set as a new virtual current value. Note that instead of the local maximum value, the maximum value of the current value Ifc within the predetermined period T1 may be set as a new virtual current value. Such a maximum value or maximum maximum value of the current value Ifc is referred to as a “maximum current value”.

上記再設定が完了したら、上記カウンタをリセットする（ステップＳ７）。   When the resetting is completed, the counter is reset (step S7).

上記の通り、本手法では、原燃料制御指令Qin_Refの値は仮想電流値に応じた値としているので、仮想電流値が変わればQin_Refの値が変わるが、上記再設定が行なわれてから再び再設定が行なわれるまでの間は、Qin_Refの値は変わらない（一定となる）。   As described above, in this method, the value of the raw fuel control command Qin_Ref is set to a value corresponding to the virtual current value, so if the virtual current value changes, the value of Qin_Ref changes. Until the setting is made, the value of Qin_Ref does not change (becomes constant).

図３に示す例では、最初の一定期間Ｔ１経過時の仮想電流値Ifc_tempの再設定により、当該最初の一定期間Ｔ１内の“最大電流値”が新たな仮想電流値Ifc_tempとなり、次の一定期間Ｔ１中は、ステップＳ２又はＳ３がＹＥＳにならない限り、この仮想電流値Ifc_tempは変更されないので、当該次の一定期間Ｔ１中の原燃料制御指令Qin_Refはこの仮想電流値Ifc_tempに応じた一定の値となる。   In the example shown in FIG. 3, by resetting the virtual current value Ifc_temp when the first fixed period T1 has elapsed, the “maximum current value” within the first fixed period T1 becomes the new virtual current value Ifc_temp, and the next fixed period Since the virtual current value Ifc_temp is not changed during T1, unless the step S2 or S3 is YES, the raw fuel control command Qin_Ref during the next fixed period T1 is a constant value corresponding to the virtual current value Ifc_temp. Become.

換言すれば、ある一定期間Ｔ１（ここでは上記最初の一定期間Ｔ１）における“最大電流値”によって、次の一定期間Ｔ１の原燃料制御指令Qin_Refが決まり、且つ当該次の一定期間Ｔ１中に上記ステップＳ２，Ｓ３の何れかがＹＥＳにならない限り、当該次の一定期間Ｔ１中、Qin_Refの値は変わらない（一定となる）。   In other words, the “maximum current value” in a certain fixed period T1 (here, the first fixed period T1 here) determines the raw fuel control command Qin_Ref for the next fixed period T1, and the above-mentioned during the next fixed period T1. Unless any of steps S2 and S3 is YES, the value of Qin_Ref does not change (becomes constant) during the next fixed period T1.

また、上記の通り、一定期間Ｔ１経過する前であっても、ステップＳ２又はＳ３の判定がＹＥＳとなった場合には、仮想電流値Ifc_tempの再設定処理が実行される。   Further, as described above, even before the predetermined period T1 has elapsed, if the determination in step S2 or S3 is YES, the virtual current value Ifc_temp is reset.

すなわち、電流値Ifcが設定値（現在設定されている仮想電流値）を超えた場合には（ステップＳ２，ＹＥＳ）、極大値出現待ち状態となる。すなわち、その時点以降の電流値Ifcのデータを取得し続け、極大値（電流値Ifcが増加から減少に転じる箇所）が出現するのを待つ。そして、極大値が出現したら、当該極大値を新たな仮想電流値Ifc_tempに設定する（ステップＳ５）。   That is, when the current value Ifc exceeds the set value (the currently set virtual current value) (step S2, YES), a state of waiting for the maximum value appears is entered. That is, the data of the current value Ifc after that time is continuously acquired, and it waits for the appearance of a maximum value (a portion where the current value Ifc changes from increasing to decreasing). When the maximum value appears, the maximum value is set as a new virtual current value Ifc_temp (step S5).

つまり、燃料電池電流値Ifcが上記設定値を越えた場合には、燃料不足となることから、燃料不足状態を解消する為に、仮想電流値Ifc_tempを再設定する。これは基本的には燃料電池電流値Ifcが仮想電流値を越えないように仮想電流値を再設定するものであり、例えば上記の通り、極大値が出現したら、当該極大値を新たな仮想電流値Ifc_tempに設定するものであるが、この例に限らない。   That is, when the fuel cell current value Ifc exceeds the set value, fuel shortage occurs, so the virtual current value Ifc_temp is reset to eliminate the fuel shortage state. This basically resets the virtual current value so that the fuel cell current value Ifc does not exceed the virtual current value. For example, as described above, when a maximum value appears, the maximum value is replaced with a new virtual current value. Although it is set to the value Ifc_temp, it is not limited to this example.

例えば、極大値出現待ちとはしないで、直ちに、例えば“新たな仮想電流値＝現在の仮想電流値＋α（α；予め設定される固定値）”により新たな仮想電流値を算出・再設定するようにしてもよい。上記の処理例では、極大値が出現するまで再設定が行なわれないので、図３に示す例のように、その間、電流値Ifcが設定値を越えており、場合によっては燃料不足状態が長引く可能性があるからである。   For example, a new virtual current value is immediately calculated and reset by, for example, “new virtual current value = current virtual current value + α (α; preset fixed value)” without waiting for the local maximum value to appear. You may do it. In the above processing example, since resetting is not performed until the maximum value appears, the current value Ifc exceeds the set value during the period as in the example shown in FIG. 3, and the fuel shortage state is prolonged in some cases. Because there is a possibility.

あるいは、直ちに上記新たな仮想電流値の算出・再設定を行ったうえで、極大値出現待ち状態とし、極大値出現したら、仮想電流値を設定し直すようにしてもよい。   Alternatively, the new virtual current value may be immediately calculated and reset, and then the maximum value appearance wait state may be entered. When the maximum value appears, the virtual current value may be reset.

また、改質器の温度が予め設定される値（制限値）を越えた場合には（ステップＳ３，ＹＥＳ）、この時点から過去の一定期間Ｔ２内（図３に一例を示す）に取得した電流値Ifcのデータに基づき、この期間Ｔ２内の電流値Ifcの最大値を求め、これを新たな仮想電流値に設定する（ステップＳ６）。   Further, when the reformer temperature exceeds a preset value (limit value) (step S3, YES), it is acquired from this point in the past certain period T2 (an example is shown in FIG. 3). Based on the data of the current value Ifc, the maximum value of the current value Ifc within this period T2 is obtained and set as a new virtual current value (step S6).

尚、上記一定期間Ｔ１，Ｔ２は、Ｔ１＞Ｔ２の関係とする。Ｔ２が長すぎると、設定値が変わらない可能性があるからである。   The fixed periods T1 and T2 have a relationship of T1> T2. This is because if T2 is too long, the set value may not change.

また、尚、上記一定期間Ｔ１、及び改質器の温度の制限値の具体例を以下に示す。   A specific example of the fixed period T1 and the limit value of the reformer temperature is shown below.

例１；一定期間Ｔ１；６０秒、改質器温度制限値；９００℃
例２；一定期間Ｔ１；４０秒、改質器温度制限値；８８０℃
改質器温度制限値は、上記一例に限るものではなく、改質器の温度が上がり過ぎないようにする為（改質器保護の為）に適切な値を設定すればよい。例２のように制限値を比較的低くする場合には、期間Ｔ１をより短くして温度上昇を防ぐことが望ましい。 Example 1: fixed period T1; 60 seconds, reformer temperature limit value: 900 ° C.
Example 2: Fixed period T1; 40 seconds, reformer temperature limit value: 880 ° C.
The reformer temperature limit value is not limited to the above example, and may be set to an appropriate value so that the temperature of the reformer does not rise too much (to protect the reformer). When the limit value is relatively low as in Example 2, it is desirable to prevent the temperature rise by shortening the period T1.

上述したように、一定時間内の最大電流値を次の一定時間内の仮想電流Ifc_tempとおき、その仮想電流から決定される原燃料制御指令Qin_Refの値により燃料の供給を調整すると共に、一定時間ごとに仮想電流Ifc_tempの再設定を行うことで、燃料不足による緊急停止を防ぐために燃料を一定量多く供給しつつ、原燃料流量の過剰な供給を低減することができる。   As described above, the maximum current value within a certain time is set as the virtual current Ifc_temp within the next certain time, the fuel supply is adjusted according to the value of the raw fuel control command Qin_Ref determined from the virtual current, and at the same time. By resetting the virtual current Ifc_temp every time, it is possible to reduce the excessive supply of the raw fuel flow rate while supplying a certain amount of fuel to prevent an emergency stop due to fuel shortage.

また、電流Ifcが仮想電流Ifc_tempを超えた場合は、仮想電流Ifc_tempは電流Ifcに追従し最大電流の再設定を行う。また、改質器の昇温には燃料電池のオフガスを用いているため、改質器の温度が制限値を越えた場合も仮想電流Ifc_tempを再設定することで、改質器の温度高による燃料電池システムの緊急停止を防ぐことができる。   If the current Ifc exceeds the virtual current Ifc_temp, the virtual current Ifc_temp follows the current Ifc and resets the maximum current. Also, since the fuel cell off-gas is used to raise the temperature of the reformer, the virtual current Ifc_temp is reset even when the temperature of the reformer exceeds the limit value. An emergency stop of the fuel cell system can be prevented.

上述した本例の燃料電池システムによれば、以下のような効果が得られる。   According to the fuel cell system of this example described above, the following effects can be obtained.

１) 燃料電池電流値に基づく燃料供給制御であるが、燃料電池電流値そのものではなく、燃料電池電流値に基づいて決定される仮想電流値に基づいて制御するものとし、一定時間内の燃料電池電流値の最大電流値を仮想電流値として燃料供給の制御を行い、一定時間毎に仮想電流値を再設定することで、燃料不足による緊急停止を防ぐために燃料を一定量多く供給しつつ、燃料の過剰な供給を低減ができる。   1) The fuel supply control is based on the fuel cell current value, but the control is based on the virtual current value determined based on the fuel cell current value, not the fuel cell current value itself. Fuel supply is controlled using the maximum current value as a virtual current value, and by resetting the virtual current value at fixed time intervals, a constant amount of fuel is supplied to prevent an emergency stop due to fuel shortage while fuel is supplied. The excessive supply of can be reduced.

２）また、燃料不足状態になった場合にも、直ちに又は少なくとも上記一定時間の経過を待たずに、燃料不足状態を解消するように仮想電流値を再設定することで、燃料不足による緊急停止を防ぐ。   2) In addition, even in the case of a fuel shortage state, an emergency stop due to a fuel shortage can be performed by resetting the virtual current value so as to eliminate the fuel shortage state immediately or at least without waiting for the fixed time. prevent.

３）または、改質器の温度が制限値を越えた場合、仮想電流を再設定することで、改質器の温度高による燃料電池システムの緊急停止を防ぐことができる。   3) Or, when the temperature of the reformer exceeds the limit value, the emergency stop of the fuel cell system due to the high temperature of the reformer can be prevented by resetting the virtual current.

また、既に述べたように、本例の燃料電池システムは、図１に示すように特許文献１の内部補機負荷を変える構成に加えて上記仮想電流値に基づく制御を行うようにしてもよいし、内部補機負荷を変える構成は用いずに仮想電流値に基づく制御のみを行うようにしてもよい。内部補機負荷を変える構成は用いない場合には、内部補機負荷の負荷制御を行う必要がない為、構成が簡単になるという効果も得られる。また、本手法による多少の供給過剰程度では、内部補機負荷を用いなくても、特に問題はない。   As already described, the fuel cell system of this example may perform control based on the virtual current value in addition to the configuration of changing the internal auxiliary machine load of Patent Document 1 as shown in FIG. However, only the control based on the virtual current value may be performed without using the configuration for changing the internal auxiliary load. When the configuration for changing the internal auxiliary machine load is not used, it is not necessary to perform load control of the internal auxiliary machine load. In addition, if there is a slight oversupply by this method, there is no problem even if the internal auxiliary load is not used.

本例の燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell system of this example. 制御装置の処理フローチャート図である。It is a process flowchart figure of a control apparatus. 図２の処理による仮想電流値（それに応じた指令指令値）の設定の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the setting of the virtual electric current value (command command value according to it) by the process of FIG. 燃料電池の自立運転における従来の原燃料制御の実施形態例である。It is an example of embodiment of the conventional raw fuel control in the self-sustained operation of the fuel cell. 特許文献1の補機負荷を用いた電流の制御図である。6 is a current control diagram using an auxiliary machine load of Patent Document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 燃料電池本体
２ インバータ
３ 補機負荷
４ 燃料電池内部負荷
５ 顧客負荷
６ 系統連系用遮断器
７ 系統電源
８ 燃料電池システム
９ 顧客負荷量計測器
１１ 制御装置
１３ 燃料電池電流計測器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell main body 2 Inverter 3 Auxiliary machine load 4 Fuel cell internal load 5 Customer load 6 System interconnection circuit breaker 7 System power supply 8 Fuel cell system 9 Customer load measuring device 11 Controller 13 Fuel cell current measuring device

Claims (6)

燃料電池と、該燃料電池の電流値を計測する電流計測器と、該電流計測器により計測された燃料電池電流値を入力し、該燃料電池電流値に基づいて前記燃料電池の燃料供給量を調整制御する制御装置とを有する燃料電池システムであって、
前記制御装置は、系統電源から独立して自立運転を行う場合、一定期間経過する毎に、該一定期間内の燃料電池電流値データに基づいて、該一定期間内の燃料電池電流値の最大値又は極大値に応じて、次の一定期間の前記燃料供給量を決定する燃料供給量調整制御手段を有することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell, a current measuring device for measuring the current value of the fuel cell, and a fuel cell current value measured by the current measuring device are input, and a fuel supply amount of the fuel cell is determined based on the fuel cell current value. A fuel cell system having a control device for adjustment control,
When performing the independent operation independently from the system power supply, the control device, based on the fuel cell current value data in the fixed period, every time the fixed period elapses, the maximum value of the fuel cell current value in the fixed period Alternatively, the fuel cell system includes fuel supply amount adjustment control means for determining the fuel supply amount for the next predetermined period according to the maximum value. 燃料電池と、該燃料電池の電流値を計測する電流計測器と、該電流計測器により計測された燃料電池電流値を入力し、該燃料電池電流値に基づいて前記燃料電池の燃料供給量を調整制御する制御装置とを有する燃料電池システムであって、
前記制御装置は、系統電源から独立して自立運転を行う場合、仮想電流値に応じて前記燃料供給量を決定し、一定期間経過する毎に、該一定期間内の燃料電池電流値データに基づいて、該一定期間内の燃料電池電流値の最大値又は極大値を新たな前記仮想電流値として設定する燃料供給量調整制御手段を有することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell, a current measuring device for measuring the current value of the fuel cell, and a fuel cell current value measured by the current measuring device are input, and a fuel supply amount of the fuel cell is determined based on the fuel cell current value. A fuel cell system having a control device for adjustment control,
When performing the independent operation independently from the system power source, the control device determines the fuel supply amount according to a virtual current value, and based on the fuel cell current value data within the certain period every time the certain period elapses. The fuel cell system further comprises a fuel supply amount adjustment control means for setting the maximum value or the maximum value of the fuel cell current value within the predetermined period as the new virtual current value. 前記燃料供給量調整制御手段は、前記燃料電池電流値が前記仮想電流値を越えた場合には、該燃料電池電流値が前記仮想電流値を越えないように該仮想電流値を再設定することを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。   The fuel supply amount adjustment control means resets the virtual current value so that the fuel cell current value does not exceed the virtual current value when the fuel cell current value exceeds the virtual current value. The fuel cell system according to claim 2. 前記燃料電池システムは前記燃料電池に供給する燃料のオフガスを改質器の昇温に用いるものであり、
前記燃料供給量調整制御手段は、前記改質器の温度が一定レベル以上に上昇したとき、前記仮想電流値の設定を変更することを特徴とする請求項２または３記載の燃料電池システム。 The fuel cell system uses an off-gas of fuel supplied to the fuel cell to raise the temperature of the reformer,
4. The fuel cell system according to claim 2, wherein the fuel supply amount adjustment control unit changes the setting of the virtual current value when the temperature of the reformer rises above a certain level. 燃料電池の燃料供給量を調整制御する制御装置であって、
系統電源から独立して自立運転を行う場合、仮想電流値に応じて前記燃料供給量を決定し、一定期間経過する毎に、該一定期間内の燃料電池電流値データに基づいて、該一定期間内の燃料電池電流値の最大値又は極大値を新たな前記仮想電流値として設定する燃料供給量調整制御手段を有することを特徴とする制御装置。 A control device for adjusting and controlling a fuel supply amount of a fuel cell,
When performing independent operation independently from the system power supply, the fuel supply amount is determined according to the virtual current value, and the fixed period is determined based on the fuel cell current value data within the fixed period every time the fixed period elapses. And a fuel supply amount adjustment control means for setting the maximum value or the maximum value of the fuel cell current value as a new virtual current value. 燃料電池の燃料供給量を調整制御する制御装置のコンピュータを、
系統電源から独立して自立運転を行う場合、仮想電流値に応じて前記燃料供給量を決定し、一定期間経過する毎に、該一定期間内の燃料電池電流値データに基づいて、該一定期間内の燃料電池電流値の最大値又は極大値を新たな前記仮想電流値として設定する燃料供給量調整制御手段、
として機能させるためのプログラム。 A control computer for adjusting and controlling the fuel supply amount of the fuel cell;
When performing independent operation independently from the system power supply, the fuel supply amount is determined according to the virtual current value, and the fixed period is determined based on the fuel cell current value data within the fixed period every time the fixed period elapses. A fuel supply amount adjustment control means for setting a maximum value or a maximum value of the current value of the fuel cell as a new virtual current value;
Program to function as.
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