JP2013239403A - 燃料電池システムの運転情報管理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池運転中における系統停電に起因する異常状態検出に関して、合理的な管理技術を提供する。
【解決手段】対象となる異常状態が、予め特定した電力系統に起因する異常(エラーA群)か否かを判定する。これに該当する場合には、当該異常情報を不揮発性メモリの保存データから消去する。次に表2の緊急停止に起因する異常(エラーB群)か否かを判定する。エラーB群に該当する場合には、次にこれらがシステムの安全性を損なう異常(表2のエラーC群)か否かを判定する。エラーC群に該当しない場合には、さらに耐久性関連の異常(表2のエラーD群)か否かを判定する。これに該当する場合には、発生回数累計値が所定の上限値を超えている場合には、警報発報を行う。
【選択図】図2
Description
しかしながら、運転中に停電発生があった場合においてもこの制御方法が適用されるため、停電に起因する安全上問題のない異常情報が保存され、メンテナンス作業負荷の増大を招いているという問題がある。このことはコストアップ要因ともなり、燃料電池普及促進を阻害することになる。
(1)運転中に所定の異常状態を検知したときは、異常発生情報として記憶媒体に保存する燃料電池システムの運転情報管理方法であって、
運転中に停電が発生したときは、当該停電発生現象を異常発生情報として該記憶媒体に保存し、かつ、
当該停電と同時に検知した他の異常状態のうち、停電に起因し実質的に保存不要と判定される特定異常状態については、当該停電復旧後に、保存された異常発生情報から消去する、ことを特徴とする。
(3)上記発明において、運転中に前記特定異常状態又は前記特定復旧異常状態を検知したときは警報発報することなく、かつ、その他の異常状態を検知したときは警報発報する、ことを特徴とする。
図1(a)は、本発明の一実施形態に係る固体高分子形燃料電池(PEFC)システム1の全体ブロック構成を示す図である。燃料電池システム1は、発電ユニット2aと、貯湯ユニット2fとを備えた燃料電池本体2と、系統電源3又は燃料電池2から供給される電力を各電力負荷5に分配する分電盤4と、燃料電池2の運転制御及び本実施形態に係る停電時の異常検出情報の制御を行う制御部6と、を主要構成として備えている。系統電源3からは、単相3線式交流電力(100,200V)が供給されている。
燃料である都市ガスは、ガス供給管7を介して供給される。貯湯ユニット2fは、放熱用ヒータ2eにおけるジュール熱及び発電排熱を、お湯として回収するように構成されている。
制御部6は、表1の計測値を常時監視しており、運転時及びスタンバイ時等に所定の閾値を超える異常値を検出したときに、各部に必要な指令を行うように構成されている。制御部6は、また、異常発生情報を保存する不揮発性メモリ(図示せず)を備えている。
制御部6にはコントローラ6aが付設されており、利用者が燃料電池システム1の運転指示を行うとともに、異常発生時に後述する警報発報(エラー表示)を表示パネルに表示可能としている。なお、本実施形態では制御部6を発電ユニット2aに搭載する例を示したが、独立に設ける態様としても良い。
なお、制御部6は、CPU、クロック、RAM、ROM、バス、I/Oインターフェース等を備えたマイコンを主要構成とする装置により実装可能である。
制御開始時において、系統電力又は燃料電池により負荷に給電が行われる状態を想定する(S101)。運転中に停電が発生しこれを検出したときは(S102)、燃料電池の運転停止を指令する(S103)。同時に、停電情報(発生時刻、発生日、累積運転時間、累積運転回数、燃料電池状態、燃料電池運転工程、発電ユニットと貯湯ユニット各部の温度・流量・圧力 等)及び停電時に検知した異常情報群を、一旦全て制御部の不揮発性メモリに記録保存する(S104)。
まず、対象となる異常状態が、予め特定した電力系統に起因する異常(エラーA群)か否かを判定する(S107)。これに該当する場合には(S107においてYES)、当該異常情報を不揮発性メモリの保存データから消去する(S114)。
次に本発明の他の実施形態について説明する。図3を参照して、本実施形態に係る燃料電池システム20の構成が上述の燃料電池システムと異なる点は、停電時に燃料電池の運転を継続可能とする無停電電源装置(UPS等)21を備えていることである。無停電電源装置は、いずれも不図示のバッテリー21a、整流器、インバータを含む電源切替装置21bを主要構成として備え、系統電源停電時にバッテリー給電に切り替え、その後、燃料電池2からの給電に切り替え可能に構成されている。なお、通常運転時は電力系統から随時バッテリー21aへの充電が行われている。インバータは停電検出装置21cを備えており、過電圧、不足電圧、周波数上昇、周波数低下、逆潮流検知、不足電力検知、過電流、単独運転検出などの検知により停電有無を判定する。
また、制御部22は、上述の実施形態の制御部6の有する構成・機能に加えて、無停電電源装置21と燃料電池2の連係制御を行うように構成されている。
その他の構成については、異常状態検出のためのセンサS1〜S16を含んで燃料電池システム1と同様であるので、重複説明を省略する。
図4を参照して、電力系統が正常であり、燃料電池2による負荷側への給電が行われている状態を想定する(S201)。次に停電検出した時は(S202)、図5のフローに移行する(S203)。すなわち、無瞬断、瞬停もしくは短期停電でバッテリー給電に切り替える(S2011)。同時に燃料電池2は放熱用ヒータ2eへの給電に切り替える(S2012)。そして、所定時間(例えば150sec)経過に(S2012においてYES)、燃料電池から負荷側への給電に切り替える(S2013)。バッテリー給電は停電復旧まで系統電源代替として機能維持する(S2014)。その後、図4に戻り停電が復旧したときは(S205)、系統電力又は燃料電池による給電燃料電池の運転に戻る(S201)
異常検出判定フローの内容については、上述の実施形態のフロー(図2)と同一である。なお、無瞬断でバッテリー給電に切り替えられる場合には、S208以降のフローは不要となる。
さらに本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態の構成については、上述の燃料電池システム1と同様であるので、重複説明を省略する。
明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、第一の実施形態が停電時に検知した実質的に保存不要な特定異常状態に関する情報処理であるのに対して、本実施形態ではこれに加えて、停電復旧後に検知した実質的に保存不要な特定異常状態に関する情報処理である。
燃料電池の運転再開指令(S306)があった後に、当該停電復帰情報及び復帰後所定の段階(例えば一定時間経過、発電ユニットの運転制御が一定の工程まで進行 等)に至るまでに検知した異常情報群を、一旦全て制御部の不揮発性メモリに記録保存する(S316)。次いで、停電復旧からの運転再開に伴う特定異常状態検知の有無を判定する(S317)。運転再開に伴う特定異常状態としては表3の各項目が例示される。このような特定異常状態が発生した場合には(S317においてY)、当該異常情報を不揮発性メモリの保存データから消去する(S315)。特定異常状態に該当しない場合には(S317においてNO)、停電復帰とは無関係に発生した異常でありメンテナンス上必要があるため、不揮発性メモリの保存データを保持するとともに、警報発報を行う(S313)。
2・・・・燃料電池
2a・・・発電ユニット
2b・・・燃料処理装置
2c・・・セルスタック
2d・・・パワーコンディショナー(PCS)
2e・・・放熱用ヒータ
2f・・・貯湯ユニット
3・・・・系統電源
4・・・・分電盤
5・・・・電力負荷
6、22・・・・制御部
21・・・・無停電電源装置(UPS)
21a・・・・バッテリー
S1〜S16・・・・センサ
Claims (5)
- 運転中に所定の異常状態を検知したときは、異常発生情報として記憶媒体に保存する燃料電池システムの運転情報管理方法であって、
運転中に停電が発生したときは、当該停電発生現象を異常発生情報として該記憶媒体に保存し、かつ、
当該停電と同時に検知した他の異常状態のうち、停電に起因し実質的に保存不要と判定される特定異常状態については、当該停電復旧後に、保存された異常発生情報から消去する、
ことを特徴とする燃料電池システムの運転情報管理方法。 - 請求項1において、さらに、
停電復旧したときは、当該停電復旧情報を前記記憶媒体に保存し、かつ、
当該停電復旧から所定の段階に至るまでに検知した異常状態のうち、停電復旧に起因し実質的に保存不要と判定される特定復旧異常状態については、保存された異常発生情報から消去する、
ことを特徴とする燃料電池システムの運転情報管理方法。 - 運転中に前記特定異常状態又は前記特定復旧異常状態を検知したときは警報発報することなく、かつ、
その他の異常状態を検知したときは警報発報する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システムの運転情報管理方法。 - 請求項3において、前記特定異常状態又は前記特定復旧異常状態以外の異常状態であって、燃料電池の耐久性に関係する異常状態については、当該異常発生情報の累積発生回数が所定回数に達するまでは、警報発報しないことを特徴とする燃料電池システムの運転情報管理方法。
- 請求項1において、さらに、
停電復旧したときは、当該停電復旧情報を前記記憶媒体に保存し、かつ、
当該停電復旧から所定の段階に至るまでに検知した異常状態のうち、停電復旧に起因し実質的に保存不要と判定される特定復旧異常状態については、異常発生情報として保存しない、
ことを特徴とする燃料電池システムの運転情報管理方法。
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