JP2013186941A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電時間に応じて劣化する第1機器と、稼働時間に応じて劣化する第2機器とを備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a first device that deteriorates according to an energization time and a second device that deteriorates according to an operation time.
燃料電池システムのメンテナンスに関する技術として、例えば下記の特許文献1には、燃料電池システムが備える脱硫剤の交換時期を、発電量、排熱回収量、燃料使用量などのシステム情報に基づいて適切に表示することが開示されている。 As a technique related to maintenance of the fuel cell system, for example, in Patent Document 1 below, the replacement timing of the desulfurization agent provided in the fuel cell system is appropriately set based on system information such as the amount of power generation, the amount of exhaust heat recovery, and the amount of fuel used. Displaying is disclosed.
しかし、特許文献1では、燃料電池システムの発電時間(稼働時間)に応じて劣化する脱硫剤のみに着目しており、例えば、燃料電池システムに備えられたガスセンサのように、通電時間に応じて劣化する機器のメンテナンスに関しては、何ら記載されていない。そのため、当然ながら、稼働時間に応じて劣化する機器や、通電時間に応じて劣化する機器といったように、劣化する条件が異なる複数の機器を備える燃料電池システムを対象とする場合、その適切なメンテナンスに関しては何ら開示がないと言える。 However, Patent Document 1 focuses only on a desulfurization agent that deteriorates according to the power generation time (operation time) of the fuel cell system. For example, as in a gas sensor provided in the fuel cell system, according to the energization time. No information is given on the maintenance of deteriorating equipment. Therefore, of course, when a fuel cell system including a plurality of devices having different conditions for deterioration, such as a device that deteriorates depending on the operating time or a device that deteriorates depending on the energization time, appropriate maintenance is performed. It can be said that there is no disclosure regarding.
ここで、劣化する条件が異なる複数の機器を備える燃料電池システムにおける、通常のメンテナンス時期について説明する。通常、複数の機器を備えた燃料電池システムは、設置時に通電させると同時に、稼動させ始めることを想定として、各機器の交換時期がなるべく重なるように設計されている。 Here, a normal maintenance time in a fuel cell system including a plurality of devices having different conditions for deterioration will be described. Normally, a fuel cell system including a plurality of devices is designed so that the replacement times of the devices overlap as much as possible, assuming that the devices start to operate at the same time as energizing at the time of installation.
図5に、劣化する条件が異なる複数の機器として、発電時間に応じて劣化するフィルタ及び通電時間に応じて劣化するセンサを備えた燃料電池システムのメンテナンス時期の一例を示す。図5の横軸は、燃料電池システムを設置してからの経過時間を示す。また、最上段の丸印は、燃料電池システムをメンテナンス時期を、2段目の三角印は、フィルタの交換時期を、3段目の三角印は、ガスセンサの交換時期を示す。(なお、ここでは、フィルタの発電時間は直接的には分からないため、システムの稼働時間を発電時間とみなし、稼働時間によりフィルタの交換時期を判断している)。図示するように、フィルタ及びセンサの交換時期が重なるように燃料電池システムを設計することで、燃料電池システムのメンテナンス回数の増加を抑えることができる。この例では、燃料電池システムのメンテナンス回数が、センサよりも交換頻度の高いフィルタの交換回数(4回)よりも増えないようになっている。 FIG. 5 shows an example of a maintenance time of a fuel cell system provided with a filter that deteriorates according to the power generation time and a sensor that deteriorates according to the energization time as a plurality of devices having different deterioration conditions. The horizontal axis of FIG. 5 shows the elapsed time since the fuel cell system was installed. The uppermost circle indicates the maintenance time of the fuel cell system, the second triangle indicates the filter replacement time, and the third triangle indicates the gas sensor replacement time. (Here, since the power generation time of the filter is not directly known, the system operation time is regarded as the power generation time, and the filter replacement time is determined based on the operation time). As shown in the figure, by designing the fuel cell system so that the filter and sensor replacement times overlap, an increase in the number of maintenances of the fuel cell system can be suppressed. In this example, the maintenance frequency of the fuel cell system is not increased more than the replacement frequency (four times) of the filter that is more frequently replaced than the sensor.
しかしながら、実質的にこのようにメンテナンス回数の増加を抑えるように設計された燃料電池システムであっても、発電時間と通電時間との間に乖離が生じた場合には、機器の交換時期がずれ、メンテナンス回数が増大してしまう。 However, even in a fuel cell system that is designed to substantially suppress the increase in the number of maintenance times in this way, if there is a divergence between the power generation time and the energization time, the replacement time of the device is shifted. The number of maintenance increases.
例えば、集合住宅に燃料電池システムが設置された場合、一般に住宅の完成と入居者が入居するまでの間に空白期間があるため、住宅の完成とともに設置された燃料電池システムは、入居者の入居に合わせて発電されるまでの間、通電のみし続けることになる。図6に、このような場合において、図5と同様の燃料電池システムを用いたときのメンテナンス時期を示す。図示するように、フィルタとガスセンサとの交換時期が異なってしまうため、燃料電池システムのメンテナンス回数が、本来は4回で済むところが6回に増加してしまう。 For example, when a fuel cell system is installed in an apartment house, there is generally a blank period between the completion of the house and the tenant moving in. Therefore, the fuel cell system installed with the completion of the house It will continue to energize only until it is generated in time. FIG. 6 shows the maintenance time when using the same fuel cell system as in FIG. 5 in such a case. As shown in the figure, the replacement time of the filter and the gas sensor is different, so that the number of times the maintenance of the fuel cell system is normally four times increases to six times.
この例の他にも、メンテナンスの際に、何らかの理由でシステムが止まってしまった場合にも、発電時間と通電時間との間で乖離が生じ得る。この場合、ユーザーは本来であれば燃料電池システムが発電することにより得られた利益が受けられなくなってしまう。 In addition to this example, even when the system is stopped for some reason during maintenance, a divergence may occur between the power generation time and the energization time. In this case, the user cannot receive the profits obtained by the power generation by the fuel cell system.
そこで、燃料電池システムの発電時間と通電時間との間で乖離が生じた場合に、当該乖離を速やかに検知可能な燃料電池システムの実現が望まれる。 Therefore, it is desired to realize a fuel cell system capable of quickly detecting the deviation when a deviation occurs between the power generation time and the energization time of the fuel cell system.
本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、通電時間に応じて劣化する第1機器と、稼働時間に応じて劣化する第2機器とを備えた燃料電池システムであって、前記燃料電池システムの通電時間を記憶する通電時間記憶手段と、前記燃料電池システムの稼働時間を記憶する稼働時間記憶手段と、前記燃料電池システムが発電していない間に通電された時間である過通電時間を求める過通電時間算出手段と、前記燃料電池システムの外部に警報を発する警報手段と、を備え、前記過通電時間算出手段が、前記過通電時間として、前記稼働時間に対し前記通電時間が超過した時間を求め、前記警報手段が、前記過通電時間が予め定められた第1設定値を越える場合に、前記燃料電池システムの外部に警報を発する点にある。 A characteristic configuration of a fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system including a first device that deteriorates according to an energization time and a second device that deteriorates according to an operation time. An energization time storage means for storing an energization time; an operation time storage means for storing an operation time of the fuel cell system; and an over-energization time that is an energization time while the fuel cell system is not generating electricity. An energization time calculation means; and an alarm means for issuing an alarm to the outside of the fuel cell system, and the over-energization time calculation means sets, as the over-energization time, a time when the energization time exceeds the operating time. In other words, the alarm means issues an alarm to the outside of the fuel cell system when the over-energization time exceeds a predetermined first set value.
この構成によれば、過通電時間算出手段が、通電時間及び稼働時間に基づいて過通電時間を求め、過通電時間に基づいて発時間と通電時間との間に乖離が生じたかを判断する。さらに当該乖離が、第1設定値を越えた場合には警報手段により燃料電池システムの外部に警報を発するので、当該乖離を速やかに検知可能な燃料電池システムを実現できる。 According to this configuration, the over-energization time calculation means obtains the over-energization time based on the energization time and the operating time, and determines whether or not a deviation has occurred between the generation time and the energization time based on the over-energization time. Further, when the deviation exceeds the first set value, an alarm is issued to the outside of the fuel cell system by the alarm means, so that a fuel cell system capable of quickly detecting the deviation can be realized.
ここで、前記過通電時間の積算値である過通電量を記憶する過通電量記憶手段を備え、前記警報手段が、前記過通電量が前記第1機器の動作保証期間のマージン以下に定められた第2設定値を越える場合に、前記燃料電池システムの外部に警報を発すると好適である。 Here, an over-energization amount storage means for storing an over-energization amount that is an integrated value of the over-energization time is provided, and the alarm means determines that the over-energization amount is equal to or less than a margin of an operation guarantee period of the first device. When the second set value is exceeded, it is preferable to issue an alarm outside the fuel cell system.
この構成によれば、過通電時間を積算した過通電量が動作保証期間のマージン以下である第2設定値を越えた場合に、警報が発せられるので、例えば、第1設定値未満の短い期間の過通電時間が繰り返された場合であっても、発電時間と通電時間との間に乖離が生じたか否かを正確に検知できる。 According to this configuration, since the alarm is issued when the overcurrent amount obtained by integrating the overcurrent time exceeds the second set value that is equal to or less than the margin of the operation guarantee period, for example, a short period less than the first set value. Even when the over-energization time is repeated, it is possible to accurately detect whether or not a deviation has occurred between the power generation time and the energization time.
また、発電電力の積算値である発電電力量を記憶する発電電力量記憶手段と、前記発電電力量の変化を監視する発電電力量監視手段と、を備え、前記過通電時間算出手段が、前記発電電力量監視手段により前記発電電力量に変化がないと判断した時間を、前記過通電時間として求めると好適である。 The power generation amount storage means for storing the generated power amount that is an integrated value of the generated power; and the generated power amount monitoring means for monitoring the change in the generated power amount. It is preferable that the time when the generated power amount is determined not to change by the generated power amount monitoring means is obtained as the over-energization time.
この構成によれば、何らかの理由で、システムが稼動しているものの、発電がされていないような場合であっても、過通電時間算出手段により発電していない間に通電された時間を求めることができるので、発電時間と通電時間との間に乖離が生じたか否かを正確に検知できる。 According to this configuration, even if the system is operating for some reason, but no power is generated, the over-energization time calculation means obtains the energized time while not generating power. Therefore, it is possible to accurately detect whether or not there is a difference between the power generation time and the energization time.
さらに、前記過通電量が前記第1機器の動作保証期間のマージンを越える場合に、前記燃料電池システムの動作を停止する動作停止手段を備えると好適である。 Furthermore, it is preferable to provide an operation stop means for stopping the operation of the fuel cell system when the over-energization amount exceeds a margin of the operation guarantee period of the first device.
過通電量が動作保証期間のマージンを越える場合に、強制的に燃料電池システムの動作を停止させるので、発電時間と通電時間との間に乖離が大きくなり、通電時間に応じて劣化する第1機器のみが製品寿命を迎えてしまい、燃料電池システムが正常に運転できなくなることを抑制できる。 Since the operation of the fuel cell system is forcibly stopped when the over-energization amount exceeds the margin of the operation guarantee period, the divergence between the power generation time and the energization time becomes large, and the first deteriorates according to the energization time. It can be suppressed that only the device reaches the end of its product life and the fuel cell system cannot be normally operated.
1.システム概要
以下では、本願発明に係る燃料電池システムSを説明する。燃料電池システムSは、通電時間Tbに応じて劣化する第1機器I1と、稼働時間Taに応じて劣化する第2機器I2とを備えている。本実施形態においては、燃料電池システムSは、第1機器I1としてガスセンサを、第2機器I2としてフィルタを備えている。このため、燃料電池システムSは、稼働時間Ta及び通電時間Tbに基づいて、第1機器I1及び第2機器I2の交換時期を判断するように構成されている。
1. System Overview Hereinafter, the fuel cell system S according to the present invention will be described. The fuel cell system S includes a first device I1 that deteriorates according to the energization time Tb and a second device I2 that deteriorates according to the operating time Ta. In the present embodiment, the fuel cell system S includes a gas sensor as the first device I1 and a filter as the second device I2. For this reason, the fuel cell system S is configured to determine the replacement timing of the first device I1 and the second device I2 based on the operation time Ta and the energization time Tb.
また、燃料電池システムSは、燃料電池システムSに備えられた各機器の動作を制御する制御手段1を備える。制御手段1は、マイクロプロセッサ及び半導体メモリを含むマイクロコンピュータを主要な機器として構築される。この他に、燃料電池システムSは、特定の条件下で、燃料電池システムSの外部に警報を発する警報手段2、及び燃料電池システムSの動作を強制的に停止させる動作停止手段3を備えている。
The fuel cell system S includes a control unit 1 that controls the operation of each device provided in the fuel cell system S. The control means 1 is constructed with a microcomputer including a microprocessor and a semiconductor memory as main devices. In addition, the fuel cell system S includes an
2.制御手段
2−1.過通電時間の算出
以下では、燃料電池システムSが備える制御手段1の内部構成について詳細に説明する。制御手段1は、燃料電池システムSの通電時間Tbを記憶する通電時間記憶手段13と、燃料電池システムSの稼働時間Taを記憶する稼働時間記憶手段12とを備えている。ここで、稼動は、燃料電池システムSの各種機器を動作させている状態をいい、通電は、各種機器を動作させていないものの通電のみしている状態をいう。なお、稼動している場合には、正常時には発電を伴うが、稼動している場合でも何らかの異常により発電していない場合もあり得るため、稼働時間Taと発電時間は必ずしも対応するとは限らない。
2. Control means 2-1. Calculation of Over-energization Time Hereinafter, the internal configuration of the control means 1 provided in the fuel cell system S will be described in detail. The control unit 1 includes an energization
また、制御手段1は、燃料電池システムSが発電した電力の積算値である発電電力量を記憶する発電電力量記憶手段11と、発電電力量記憶手段11に記憶された積算値である発電電力量の変化を監視する発電電力量監視手段21と、を備えている。発電電力量監視手段21は、発電電力量記憶手段11に記憶された発電電力量の増加具合を監視し、燃料電池システムSが正常に発電しているか否かを判断するように構成されている。具体的には、発電電力量記憶手段11に記憶された発電電力量の単位時間当たりの変化量を求め、当該変化量が予め定められた設定値よりも多いか否かを調べるように構成されている。ここで、設定値としては、変化量が設定値よりも多ければ、燃料電池システムSは正常に発電しているとみなせ、逆に、設定値よりも少なければ、発電電力が変化しておらず、燃料電池システムSは正常に発電していないとみなせる程度に小さな値を設定すると良い。 Further, the control means 1 includes a generated power amount storage means 11 for storing a generated power amount that is an integrated value of the power generated by the fuel cell system S, and a generated power that is an integrated value stored in the generated power amount storage means 11. And a generated power amount monitoring means 21 for monitoring a change in the amount. The generated power amount monitoring means 21 is configured to monitor the increase in the generated power amount stored in the generated power amount storage means 11 and determine whether or not the fuel cell system S is normally generating power. . Specifically, a change amount per unit time of the generated power amount stored in the generated power amount storage means 11 is obtained, and it is determined whether or not the change amount is larger than a predetermined set value. ing. Here, as the set value, if the amount of change is larger than the set value, the fuel cell system S can be regarded as generating electricity normally, and conversely, if it is less than the set value, the generated power has not changed. The fuel cell system S may be set to a value that is small enough to be regarded as not generating electricity normally.
さらに、制御手段1は、燃料電池システムSが発電していない間に通電された時間である過通電時間Txを求める過通電時間算出手段22を備えている。実施形態における過通電時間算出手段22は、以下に述べる2種類の方法で過通電時間Txを求めるように構成されている。 Further, the control means 1 includes an over-energization time calculation means 22 for obtaining an over-energization time Tx that is a time during which the fuel cell system S is energized while not generating power. The over-energization time calculation means 22 in the embodiment is configured to obtain the over-energization time Tx by the following two methods.
1つ目の算出方法では、過通電時間算出手段22は、過通電時間Txとして、稼働時間Taに対し通電時間Tbが超過した時間を求める。すなわち、過通電時間算出手段22は、通電時間記憶手段13に記憶された通電時間Tbと稼働時間記憶手段12に記憶された稼働時間Taとの差を、過通電時間Txとする。具体的には、過通電時間Txは
Tx=|Tb−Ta|
として求める。ただし、稼働時間Taが通電時間Tbより大きな場合には、燃料電池システムSに何らかの不具合が発生していると考えられるので過通電時間Txは求めない。
In the first calculation method, the over-energization
Asking. However, when the operating time Ta is longer than the energization time Tb, it is considered that some trouble has occurred in the fuel cell system S, and thus the over-energization time Tx is not obtained.
2つ目の算出方法では、過通電時間算出手段22は、発電電力量監視手段21により発電電力量に変化がないと判断されてからの経過時間を、過通電時間Txとして求める。本実施形態においては、過通電時間算出手段22が、発電電力量監視手段21から発電電力量に変化がないとの判断を受け始めてからの経過時間を計測するカウンタを備え、当該カウンタの値を過通電時間Txとする。
In the second calculation method, the over-energization
なお、2つ目の算出方法に関しては、上述のカウンタを、発電電力量監視手段21が備え、当該カウンタの値を過通電時間算出手段22に出力するように構成されていても構わない。この場合には、過通電時間算出手段22は、発電電力量監視手段21により出力されたカウンタの値を、そのまま過通電時間Txとして用いる。
As for the second calculation method, the above-described counter may be provided in the generated power amount monitoring means 21 and the counter value may be output to the over-energization time calculation means 22. In this case, the overpowering
2−2.過通電時間の利用
以上のようにして、過通電時間算出手段22により過通電時間Txを求めた後、制御手段1は、過通電時間Txに基づいて警報手段2、過通電量記憶手段14、リセット手段23、及び動作停止手段3を動作させる。以下ではこれら過通電時間Txに基づいて動作する各手段について説明する。
2-2. Utilization of Over-energization Time After obtaining the over-energization time Tx by the over-energization
燃料電池システムSは、燃料電池システムSが正常に動作していない場合において、外部に燃料電池システムSの異常を知らせるため、燃料電池システムSの外部に警報を発する警報手段2を備えている。警報手段2としては、燃料電池システムSの使用者又は管理者に異常を知らせらことができるものであれば、燃料電池システムSの使用者又は管理者が直接確認できるかどうかに限らずどのような手段を用いても構わない。具体的には、音や光で知らせる手段(例えば、ライトやサイレンなど)や、ネットワークを介して外部の機器に異常であることを伝達するような手段を用いても構わない。 The fuel cell system S includes alarm means 2 that issues an alarm to the outside of the fuel cell system S in order to notify the outside of the fuel cell system S when the fuel cell system S is not operating normally. The alarm means 2 is not limited to whether or not the user or administrator of the fuel cell system S can directly confirm the abnormality as long as it can notify the user or administrator of the fuel cell system S of the abnormality. Various means may be used. Specifically, a means for notifying by sound or light (for example, a light or a siren) or a means for transmitting an abnormality to an external device via a network may be used.
図1に示すように、警報手段2は、過通電時間算出手段22が求めた過通電時間Txに基づいて警報を発するように構成されている。より具体的には、警報手段2は、過通電時間Txが予め定められた第1設定値Th1を越える場合に、燃料電池システムSの外部に警報を発する。ここで、第1設定値Th1は、燃料電池システムSの使用者又は管理者に、燃料電池システムSにおける第1機器I1の通電時間Tbが多くなっていることを早期発見させるための閾値であり、第1機器I1の動作保証期間のマージン未満に定めておくと良い。例えば、第1設定値Th1は第1機器I1の動作保証期間のマージンの半分に設定することができる。
As shown in FIG. 1, the
燃料電池システムSを、このような構成とした場合の運用方法の一例を図2に示す。図2は、図5及び6と同一仕様のフィルタ及びガスセンサを備えた燃料電池システムSを用い、図6と同様に燃料電池システムSの設置時期と稼動時期とが乖離する場合におけるメンテナンスのタイミングを示している。図6と同様、設置と同時にガスセンサの通電時間Tbが増加してしまうが、過通電時間Txが第1設定値Th1より大きくなった時点で、警報手段2により警報が発せられる。このため、燃料電池システムSの使用者または管理者は、燃料電池システムSの通電時間Tbが増えすぎていることに気付くことができる。ここで、図の例では、燃料電池システムSの稼動時期まで、燃料電池システムSの電源を一旦停止させている。このような対策をとることにより、通電時間Tbが増えることを抑えることができる。 An example of the operation method when the fuel cell system S has such a configuration is shown in FIG. FIG. 2 shows the maintenance timing when the installation time and the operation time of the fuel cell system S are different from each other using the fuel cell system S including the filter and the gas sensor having the same specifications as those in FIGS. Show. As in FIG. 6, the energization time Tb of the gas sensor increases at the same time as the installation, but the alarm means 2 issues an alarm when the over-energization time Tx becomes greater than the first set value Th1. For this reason, the user or administrator of the fuel cell system S can notice that the energization time Tb of the fuel cell system S is excessively increased. Here, in the example of the figure, the power supply of the fuel cell system S is temporarily stopped until the operation time of the fuel cell system S. By taking such measures, it is possible to suppress an increase in the energization time Tb.
さらに、制御手段1は、通電時間記憶手段13に記憶されている通電時間Tbから、過通電時間算出手段22で求められた過通電時間Txを減算する通電時間リセット処理を実行するリセット手段23を備えている。すなわち、リセット手段23は、通電時間記憶手段13に記憶された通電時間Tbの値を書き換えるように構成されている。具体的には、リセット手段23は、先に求めた過通電時間Txを用いて
Tb=Tb−Tx
として新たな通電時間Tbを求める。この通電時間リセット処理により、第1機器I1の交換時期と第2機器I2の交換時期とが異なることを抑えることができる。なお、リセット手段23は、過通電時間Txが予め定められた設定値Xを越える場合に、通電時間リセット処理を実行する。ここで、リセット手段23が用いる設定値Xとしては、第1機器I1の動作保証期間のマージンよりも小さい値とすると良い。
Further, the control means 1 includes a reset means 23 for executing energization time reset processing for subtracting the over-energization time Tx obtained by the over-energization time calculation means 22 from the energization time Tb stored in the energization time storage means 13. I have. That is, the
A new energization time Tb is obtained. By this energization time reset process, it is possible to suppress the difference between the replacement timing of the first device I1 and the replacement timing of the second device I2. The reset means 23 executes energization time reset processing when the over-energization time Tx exceeds a predetermined set value X. Here, the set value X used by the reset means 23 is preferably a value smaller than the margin of the operation guarantee period of the first device I1.
以上のような構成により、警報手段2により警報が発せられるとともに、リセット手段23が通電時間リセット処理を実行することで、通電時間Tbの増加を抑えるとともに、稼動後にメンテナンス回数が増えることを抑制することができる。例えば、図2の例では、設定値Xを第1設定値Th1と同じ値とすることで、稼動後の第1機器I1の交換と第2機器I2の交換とを、図5に示すような理想的なタイミングで行うことができる。
With the above configuration, an alarm is issued by the
また、制御手段1は、過通電時間Txの積算値である過通電量ΣTxを記憶する過通電量記憶手段14を備えている。すなわち、過通電量記憶手段14は、燃料電池システムSにおいて、現在までにリセット手段23により減算された通電時間Tbの合計が分かるように構成されている。本実施形態では、過通電量記憶手段14は、過通電時間算出手段22で求められ、リセット手段23による通電時間リセット処理に用いられた過通電時間Txの積算値を、過通電量ΣTxとして記憶するように構成されている。
In addition, the control unit 1 includes an overcurrent
このようにして、現時点までに燃料電池システムSの第1機器I1に、稼働時間Taの値を超えて通電された時間の積算値である過通電量ΣTxを得ることができる。警報手段2は、この過通電量ΣTxに基づいても警報を発するように構成されている。具体的には、警報手段2は、過通電量ΣTxが第1機器I1の動作保証期間のマージン以下に定められた第2設定値Th2を越える場合に、燃料電池システムSの外部に警報を発する。ここで、第2設定値Th2は、燃料電池システムSが過通電時間Txに満たないような間隔で一時的に稼動が停止するような状況を繰り返す場合でも、燃料電池システムSの異常を検知できるようにするための閾値であり、第1設定値Th1とは独立に設定することができる。
In this way, it is possible to obtain the over-energization amount ΣTx, which is an integrated value of the time during which the first device I1 of the fuel cell system S has been energized beyond the value of the operating time Ta. The warning means 2 is configured to issue a warning based on this over-energization amount ΣTx. Specifically, the
また、制御手段1は、上記のように警報手段2により警報を発した場合でも燃料電池システムSが停止されず通電が続けられた場合の安全対策として、過通電量ΣTxが第1機器I1の動作保証期間のマージンを越える場合に、燃料電池システムSの動作を強制的に停止する動作停止手段3を備える。すなわち、動作停止手段3は、過通電量ΣTxが第1機器I1の動作保証期間のマージンを越えて使われることを防止するように構成されている。
Further, as a safety measure when the fuel cell system S is not stopped and energization is continued even when the
図3に、過通電量ΣTxに基づいて警報手段2及び動作停止手段3が動作する場合の例を示す。図3の例では、燃料電池システムSは、図5のように燃料電池システムSを通電時期と稼動開始時期とが一致する場合を想定している。
FIG. 3 shows an example in which the
ここで、図3の例では、図中1回目のメンテナンスの際、フィルタを交換するとともに、何らかの理由により、燃料電池システムSが稼動を停止した状況を示している。このため、(a)のタイミングで、図中の過通電時間Tx1が第1設定値Th1を越え、警報手段2が警報を発する。この例では、(a)のタイミングで燃料電池システムSを再稼動されている。 Here, in the example of FIG. 3, the filter is replaced during the first maintenance in the drawing, and the fuel cell system S is stopped for some reason. For this reason, at the timing of (a), the over-energization time Tx1 in the figure exceeds the first set value Th1, and the alarm means 2 issues an alarm. In this example, the fuel cell system S is restarted at the timing (a).
さらに、図3の例では、(a2)のタイミングで、何らかの理由により、燃料電池システムSが稼動を停止した状況を示している。このため、(b)のタイミングで、過通電量ΣTx(図中の過通電時間Tx1+過通電時間Tx2)が第2設定値Th2を越え、警報手段2が警報を発する。 Furthermore, the example of FIG. 3 shows a situation in which the fuel cell system S has stopped operating for some reason at the timing (a2). For this reason, at the timing of (b), the over-energization amount ΣTx (over-energization time Tx1 + over-energization time Tx2 in the figure) exceeds the second set value Th2, and the alarm means 2 issues an alarm.
この例では、警報が発せられた後も燃料電池システムSが稼動したままとなっている。このため、(c)のタイミングで、過通電量ΣTx(図中の過通電時間Tx1+過通電時間Tx2+過通電時間Tx3)が第1機器I1の動作保証期間のマージンを越え、動作停止手段3により燃料電池システムSが強制的に停止させられる。このように、動作停止手段3は第1機器I1が動作保証期間のマージンを越えて動作することを抑え、燃料電池システムSの動作に不都合が生じることを防止できる。
In this example, the fuel cell system S remains in operation even after an alarm is issued. For this reason, at the timing of (c), the over-energization amount ΣTx (over-energization time Tx1 + over-energization time Tx2 ++ over-energization time Tx3 in the figure) exceeds the margin of the operation guarantee period of the first device I1, and the operation stop means 3 The fuel cell system S is forcibly stopped. As described above, the
加えて、本実施形態においては、リセット手段23が、過通電量ΣTxが第1機器I1の動作保証期間のマージンを越える場合には、通電時間リセット処理を停止する。このような構成により、第1機器I1が動作保証期間を越えて使用されることを防ぐことができる。
In addition, in the present embodiment, when the over-energization amount ΣTx exceeds the margin of the operation guarantee period of the first device I1, the
2−3.制御フロー
最後に、本実施形態における制御手段1の警報手段2に関する制御のフローを示す。まず、制御手段1は、過通電量ΣTxを求めるために必要なシステム情報をチェックする(ステップ#1)。具体的には、発電電力量記憶手段11及び発電電力量監視手段21により発電電力量の変化状況をチェックする。すなわち、単位時間当たりの発電電力量の変化量が設定値より大きいか否かを調べ、燃料電池システムSが正常に発電しているかを判断する。また、稼働時間記憶手段12に記憶された稼働時間Ta及び通電時間記憶手段13に記憶された通電時間Tbをチェックする。
2-3. Control Flow Finally, a control flow regarding the
次に、制御手段1は、過通電時間算出手段22により、燃料電池システムSが正常に発電していない場合には、発電していないと判断されてからの経過時間を、過通電時間Txとして求める。もしくは、通電時間Tbが稼働時間Taより大きい場合には、稼働時間Taから通電時間Tbを引いた値を過通電時間Txとして求める(ステップ#2)。
Next, when the fuel cell system S is not normally generating power by the over-energization
ここで、制御手段1は、過通電時間Txが第1設定値Th1より大きいか否かを判定する(ステップ#3)。過通電時間Txが第1設定値Th1より大きな場合(ステップ#3:Yes)、警報手段2は、例えば、「過通電時間Txが多く、第1機器I1の交換時期と第2機器I2の交換時期がずれる可能性がある」との旨の警報(図中「警報1」)を発する(ステップ#4)。なお、過通電時間Txが第1設定値Th1より小さな場合(ステップ#3:No)には、ステップ#4は実行されない。
Here, the control means 1 determines whether or not the over-energization time Tx is greater than the first set value Th1 (step # 3). When the over-energization time Tx is larger than the first set value Th1 (step # 3: Yes), for example, the alarm means 2 may indicate, “The over-energization time Tx is long, the replacement timing of the first device I1 and the replacement of the second device I2. An alarm ("alarm 1" in the figure) is issued (step # 4). If the over-energization time Tx is shorter than the first set value Th1 (step # 3: No),
次に、制御手段1は過通電時間算出手段22により過通電量ΣTxを求める(ステップ#5)。続いて、制御手段1は、過通電量ΣTxが第2設定値Th2より大きいか否かを判定する(ステップ#6)。過通電量ΣTxが第2設定値Th2より小さい場合(ステップ#6:No)には、ステップ#1に戻る。 Next, the control means 1 obtains the over-energization amount ΣTx by the over-energization time calculation means 22 (step # 5). Subsequently, the control means 1 determines whether or not the over-energization amount ΣTx is larger than the second set value Th2 (step # 6). When the over-energization amount ΣTx is smaller than the second set value Th2 (step # 6: No), the process returns to step # 1.
一方、過通電量ΣTxが第2設定値Th2より大きい場合(ステップ#6:Yes)には、続いて、制御手段1は、過通電量ΣTxが第1機器I1の動作保証期間のマージンを越えていないかを判定する(ステップ#7)。ここで、過通電量ΣTxが第1機器I1の動作保証期間のマージンより小さい場合(ステップ#7:No)には、例えば、「過通電時間Txが多く、第1機器I1の動作保証期間のマージンが無くなる可能性がある」との旨の警報(図中「警報2」)を発する(ステップ#8)一方、過通電量ΣTxが第2設定値Th2より大きい場合(ステップ#7:Yes)には、動作停止手段3が燃料電池システムSを強制的に停止する(ステップ#9)。
On the other hand, if the over-energization amount ΣTx is greater than the second set value Th2 (step # 6: Yes), then the control means 1 causes the over-energization amount ΣTx to exceed the margin of the operation guarantee period of the first device I1. (Step # 7). Here, when the over-energization amount ΣTx is smaller than the margin of the operation guarantee period of the first device I1 (step # 7: No), for example, “the over-energization time Tx is large and the operation guarantee period of the first device I1 is A warning that “there is a possibility that the margin may be lost” (“
以上のような構成により、本願発明に係る燃料電池システムSは、第1機器I1及び第2機器I2といった劣化条件の異なる複数の機器を備えながらも、燃料電池システムの発電時間と通電時間との間で乖離が生じた場合に、当該乖離を速やかに検知することができるとともに、より安全に燃料電池システムSを運転することができる。 With the configuration as described above, the fuel cell system S according to the present invention includes a plurality of devices having different deterioration conditions such as the first device I1 and the second device I2, but the power generation time and the energization time of the fuel cell system are When a divergence occurs, the divergence can be detected quickly and the fuel cell system S can be operated more safely.
3.その他の実施形態
(1)上記実施形態においては、燃料電池システムSがリセット手段23を備える構成の一例を示した。しかし、本発明は上記実施形態に限らない。すなわち、燃料電池システムSがリセット手段23を備えず、過通電時間Txに基づいて警報手段2または動作停止手段3のみを動作させるように構成されていても構わない。
3. Other Embodiments (1) In the above embodiment, an example of the configuration in which the fuel cell system S includes the reset means 23 has been shown. However, the present invention is not limited to the above embodiment. That is, the fuel cell system S may not be provided with the
(2)上記実施形態においては、燃料電池システムSが、過通電量記憶手段14を備え、警報手段2が、過通電量ΣTxが第2設定値Th2を越える場合に、燃料電池システムSの外部に警報を発する構成の一例を示した。しかし、本発明は上記実施形態に限らない。すなわち、燃料電池システムSが過通電量記憶手段14を備えない構成としても構わない。
(2) In the above-described embodiment, the fuel cell system S includes the overcurrent
(3)上記実施形態においては、燃料電池システムSが、発電電力量記憶手段11と、発電電力量監視手段21を備える構成の一例を示した。しかし、本発明は上記実施形態に限らない。すなわち、燃料電池システムSが、発電電力量記憶手段11及び発電電力量監視手段21を備えない構成としても構わない。
(3) In the above embodiment, an example of the configuration in which the fuel cell system S includes the generated power
(4)上記実施形態においては、燃料電池システムSが、動作停止手段3を備える構成の一例を示した。しかし、本発明は上記実施形態に限らない。すなわち、燃料電池システムSが動作停止手段3を備えない構成としても構わない。
(4) In the above embodiment, an example of the configuration in which the fuel cell system S includes the
通電時間に応じて劣化する第1機器と、稼働時間に応じて劣化する第2機器とを備えた燃料電池システムとして用いることができる。 It can be used as a fuel cell system including a first device that deteriorates according to the energization time and a second device that deteriorates according to the operating time.
1 :制御手段
2 :警報手段
3 :動作停止手段
11 :発電電力量記憶手段
12 :稼働時間記憶手段
13 :通電時間記憶手段
14 :過通電量記憶手段
21 :発電電力量監視手段
22 :過通電時間算出手段
I1 :第1機器
I2 :第2機器
S :燃料電池システム
Ta :稼働時間
Tb :通電時間
Th1 :第1設定値
Th2 :第2設定値
Tx :過通電時間
1: Control means 2: Alarm means 3: Operation stop means 11: Generated power amount storage means 12: Operating time storage means 13: Energization time storage means 14: Overcurrent supply amount storage means 21: Generated power amount monitoring means 22: Overcurrent supply Time calculation means I1: first device I2: second device S: fuel cell system Ta: operating time Tb: energization time Th1: first set value Th2: second set value Tx: over-energization time
Claims (4)
前記燃料電池システムの通電時間を記憶する通電時間記憶手段と、
前記燃料電池システムの稼働時間を記憶する稼働時間記憶手段と、
前記燃料電池システムが発電していない間に通電された時間である過通電時間を求める過通電時間算出手段と、
前記燃料電池システムの外部に警報を発する警報手段と、を備え
前記過通電時間算出手段が、前記過通電時間として、前記稼働時間に対し前記通電時間が超過した時間を求め、
前記警報手段が、前記過通電時間が予め定められた第1設定値を越える場合に、前記燃料電池システムの外部に警報を発する燃料電池システム。 A fuel cell system including a first device that deteriorates according to an energization time and a second device that deteriorates according to an operation time,
Energization time storage means for storing the energization time of the fuel cell system;
An operation time storage means for storing an operation time of the fuel cell system;
An over-energization time calculating means for obtaining an over-energization time which is a period of time during which the fuel cell system is not generating electricity;
An alarm means for issuing an alarm to the outside of the fuel cell system, and the over-energization time calculating means obtains, as the over-energization time, a time when the energization time exceeds the operating time,
A fuel cell system in which the alarm means issues an alarm to the outside of the fuel cell system when the over-energization time exceeds a predetermined first set value.
前記警報手段が、前記過通電量が前記第1機器の動作保証期間のマージン以下に定められた第2設定値を越える場合に、前記燃料電池システムの外部に警報を発する請求項1に記載の燃料電池システム。 Overcurrent amount storage means for storing an overcurrent amount that is an integrated value of the overcurrent time,
2. The alarm unit according to claim 1, wherein the alarm unit issues an alarm to the outside of the fuel cell system when the over-energization amount exceeds a second set value determined to be equal to or less than a margin of an operation guarantee period of the first device. Fuel cell system.
前記発電電力量の変化を監視する発電電力量監視手段と、を備え、
前記過通電時間算出手段が、前記発電電力量監視手段により前記発電電力量に変化がないと判断した時間を、前記過通電時間として求める請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 Generated power amount storage means for storing the generated power amount which is an integrated value of the generated power;
A generated power amount monitoring means for monitoring the change in the generated power amount,
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the over-energization time calculating unit obtains, as the over-energization time, a time when the generated power amount monitoring unit determines that the generated power amount does not change.
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