JP2018206480A - 発電装置、制御装置及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】リレーに溶着が発生したか否かを検出する技術の利便性を向上させる。【解決手段】発電装置は、燃料電池と、燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、燃料電池とパワーコンディショナとの間の接続を切り換えるリレーと、燃料電池近傍の温度が所定温度範囲内のときに、リレーの下流側の電圧を検出して、リレーが溶着しているか否かを判定する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。

固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell（以下、ＳＯＦＣと記す））のような燃料電池を備える発電装置は、燃料電池が発電した直流電力をパワーコンディショナで交流電力に変換して負荷などに供給する。

燃料電池とパワーコンディショナとの間には、燃料電池からパワーコンディショナへの直流電力の供給を遮断することができるリレーが設置されることがある。リレーが設置されている場合、リレーをオフさせることにより、シャットダウン時及びガス停止時などに、パワーコンディショナが燃料電池のセルスタックから電流を引いてセルスタックを破損させることを低減することができる。また、リレーをオフさせることにより、パワーコンディショナが暴走した場合に、パワーコンディショナを燃料電池から遮断することができる。

リレーは、接点開閉時に電流の火花であるアークが飛ぶことにより接点が劣化する。リレーは、接点の劣化が進むと、接点が溶着しオフできなくなることがある。接点の溶着とは、本来離れることが可能な接点が離れなくなってしまう状態である。

発電装置は、リレーに溶着が発生しているか否かを検出する必要がある。リレーの溶着の検出については、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００６−２４４９００号公報

従来、リレーの溶着を検出する技術については改善の余地があった。

本開示の目的は、リレーに溶着が発生したか否かを検出する技術の利便性を向上させることができる発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することにある。

本開示の一実施形態に係る発電装置は、燃料電池と、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記燃料電池と前記パワーコンディショナとの間の接続を切り換えるリレーと、制御部と、を備える。前記制御部は、前記燃料電池近傍の温度が所定温度範囲内のときに、前記リレーの下流側の電圧を検出して、前記リレーが溶着しているか否かを判定する。

本開示の一実施形態に係る制御装置は、燃料電池と、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記燃料電池と前記パワーコンディショナとの間の接続を切り換えるリレーと、を備える発電装置を制御する。また、前記制御装置は、前記燃料電池近傍の温度が所定温度範囲内のときに、前記リレーの下流側の電圧を検出して、前記リレーが溶着しているか否かを判定する。

本開示の一実施形態に係る制御プログラムは、燃料電池と、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記燃料電池と前記パワーコンディショナとの間の接続を切り換えるリレーと、を備える発電装置を制御する制御装置のための制御プログラムである。前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記燃料電池近傍の温度が所定温度範囲内のときに、前記リレーの下流側の電圧を検出して、前記リレーが溶着しているか否かを判定するステップを実行させる。

本開示の一実施形態に係る発電装置、制御装置及び制御プログラムによれば、リレーに溶着が発生したか否かを検出する技術の利便性を向上させることができる。

本開示の実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図１のリレー回路及びパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。 発電装置の起動から停止までの様子を説明するための図である。 本開示の実施形態に係る発電装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本開示の実施形態に係る発電装置の構成の変形例を概略的に示す機能ブロック図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本開示の実施形態に係る発電装置の構成を説明する。

図１は、本開示の実施形態に係る発電装置１の構成を概略的に示す機能ブロック図である。

図１に示すように、本開示の実施形態に係る発電装置１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００に接続される。また、図１に示すように、発電装置１は、外部からガス及び空気が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷１００等に供給する。

図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６と、パワーコンディショナ４０と、排熱回収処理部５０と、循環水処理部５２と、リレー回路７０と、電圧センサ８０とを備える。

発電装置１は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、制御部１０として少なくとも１つのプロセッサを含む。種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、又は複数の通信可能に接続された集積回路ＩＣ及び／又はディスクリート回路（discrete circuits）として実現されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実現されることが可能である。

ある実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続又は処理を実行するために構成された、１以上の回路又はユニットを含む。例えば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含むことにより、以下に説明する機能を実行してもよい。

制御部１０は、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６と、パワーコンディショナ４０と、リレー回路７０とに接続され、これらの各機能部をはじめとして発電装置１の全体を制御及び管理する。制御部１０は、記憶部１２に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、発電装置１の各部に係る種々の機能を実現する。制御部１０から他の機能部に制御信号又は各種の情報などを送信する場合、制御部１０と他の機能部とは、有線又は無線により接続されていればよい。制御部１０が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。

記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を記憶する。また記憶部１２は、制御部１０によって実行されるプログラム等を記憶する。その他、記憶部１２は、例えば制御部１０による演算結果などの各種データも記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１０が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部１２は、例えば半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置としてもよいし、光磁気ディスクなどとしてもよい。

燃料電池モジュール２０は、改質器２２と、セルスタック２４と、温度センサ２６とを備えている。燃料電池モジュール２０のセルスタック２４は、ガス供給部３２から供給されるガス（燃料ガス）などを用いて発電し、発電した直流電力をパワーコンディショナ４０に出力する。燃料電池モジュール２０は、ホットモジュールとも呼ばれる。燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４は、発電に伴い発熱する。本開示において、実際に発電を行うセルスタック２４を、適宜、「燃料電池」と記す。また、本開示において、セルスタック２４を含めた任意の機能部も、適宜、「燃料電池」と総称することがある。例えば、「燃料電池」としては、他に、単体のセル、又は燃料電池モジュールなどが挙げられる。

セルスタック２４は、発電装置１のシャットダウン時、及び、ガス供給部３２が燃料電池モジュール２０へのガス供給を停止しているときなどに、パワーコンディショナ４０から電流を引かれると破損するおそれがある。そのため、このようなときには、リレー回路７０は、オフするように制御されている。

改質器２２は、ガス供給部３２から供給されるガス、及び、改質水供給部３６から供給される改質水を用いて、水素及び／又は一酸化炭素を生成する。セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素及び／又は一酸化炭素と、空気中の酸素とを反応させることにより、発電する。すなわち、本実施形態において、燃料電池のセルスタック２４は、電気化学反応により発電する。なお、改質器２２としては、前述の水蒸気改質を行う改質器を例示しているが、他の改質器として、酸素を含む空気等を用いて水素を生成する部分酸化改質（Partial Oxidation（ＰＯＸ））を行う改質器等であってもよい。

以下、セルスタック２４は、ＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）であるとして説明する。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４はＳＯＦＣに限定されない。本実施形態に係るセルスタック２４は、例えば固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））、及び溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））などのような燃料電池で構成してもよい。また、本実施形態において、セルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電ができるものを４つ備えてもよい。この場合、燃料電池モジュール２０は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４及び燃料電池モジュール２０は、このような構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。例えば、本実施形態に係る燃料電池モジュール２０は、セルスタック２４を１つのみ備えるようにしてもよい。本実施形態において、発電装置１は、ガスを利用して発電を行う燃料電池を備えていればよい。したがって、例えば、発電装置１は、燃料電池として、セルスタック２４ではなく、単に燃料電池セル１つのみを備えるものも想定できる。また、本実施形態に係る燃料電池は、例えばＰＥＦＣのように、モジュールのない燃料電池としてもよい。

温度センサ２６は、セルスタック２４近傍の温度を検出する。温度センサ２６は、図１に示すように、セルスタック２４近傍の温度を検出する位置に設置することができる。ここで、温度センサ２６が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、発電装置１においてセルスタック２４の温度制御を行うための基準となる温度の測定に好適な位置、例えばセルスタック２４が発生する熱が適度に伝導する位置とすることができる。また、本実施形態において、温度センサ２６が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、セルスタック２４そのものが存在する位置であってもよい。

温度センサ２６は、例えば熱電対などにより構成することができる。また、温度センサ２６は、熱電対に限定されず、温度を測定できる部材であれば任意のものを採用することができる。例えば、温度センサ２６は、サーミスタ又は白金測温抵抗体としてもよい。

温度センサ２６は、制御部１０に接続される。温度センサ２６は、検出した温度に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、セルスタック２４近傍の温度を把握することができる。

ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０の改質器２２にガスを供給する。このとき、ガス供給部３２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給するガスの量を制御する。本実施形態において、ガス供給部３２は、例えばガスラインによって構成することができる。またガス供給部３２は、ガスの脱硫処理を行ってもよいし、ガスを予備的に加熱してもよい。ガスを加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。ガスは、例えば、都市ガス、又はＬＰＧ等であるが、これらに限定されない。例えば、ガスは、燃料電池に応じて、天然ガス又は石炭ガスなどとしてもよい。本実施形態において、ガス供給部３２は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる燃料ガスを供給する。

空気供給部３４は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部３４は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する空気の量を制御する。本実施形態において、空気供給部３４は、例えば空気ラインによって構成することができる。また空気供給部３４は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、セルスタック２４に供給してもよい。空気を加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。本実施形態において、空気供給部３４は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。

改質水供給部３６は、水蒸気を生成して燃料電池モジュール２０の改質器２２に供給する。このとき、改質水供給部３６は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給する水蒸気の量を制御する。本実施形態において、改質水供給部３６は、例えば改質水ラインによって構成することができる。改質水供給部３６は、セルスタック２４の排気から回収された水を原料として水蒸気を生成してもよい。水蒸気を生成する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。

パワーコンディショナ４０は、リレー回路７０を介して燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に接続される。パワーコンディショナ４０は、セルスタック２４が発電した直流電力を、交流電力に変換する。パワーコンディショナ４０から出力される交流電力は、分電盤などを介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤などを介して、パワーコンディショナ４０から出力された電力を受電する。図１において、負荷１００は、１つのみの部材として図示してあるが、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器とすることができる。また、負荷１００は、分電盤などを介して、商用電源２００から受電することもできる。

排熱回収処理部５０は、セルスタック２４の発電により生じる排気から排熱を回収する。排熱回収処理部５０は、例えば熱交換器等で構成することができる。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２及び貯湯タンク６０に接続される。

循環水処理部５２は、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へ水を循環させる。排熱回収処理部５０に供給された水は、排熱回収処理部５０で回収された排熱によって加熱され、貯湯タンク６０に戻る。排熱回収処理部５０は、排熱を回収した排気を外部に排出する。また、上述のように、排熱回収処理部５０で回収された熱は、ガス、空気、又は改質水の加熱などに用いることができる。

貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０及び循環水処理部５２に接続される。貯湯タンク６０は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４などから回収された排熱を利用して生成された湯を、貯えることができる。

リレー回路７０は、制御部１０からの制御信号に基づき、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４とパワーコンディショナ４０との間の接続を切り換える。リレー回路７０がオンのとき、リレー回路７０の両端は導通している。したがって、リレー回路７０がオンのとき、セルスタック２４が出力する直流電圧は、パワーコンディショナ４０に供給される。リレー回路７０がオフのとき、リレー回路７０の両端は開放されている。言いかえれば、図２に示す第１リレー７１及び第２リレー７２の接点はそれぞれ開放状態にある。したがって、リレー回路７０がオフのとき、セルスタック２４が出力する直流電圧は、パワーコンディショナ４０に供給されない。

電圧センサ８０は、リレー回路７０の下流側の電圧を検出する。リレー回路７０の下流側とは、リレー回路７０のパワーコンディショナ４０側のことを意味する。電圧センサ８０は、制御部１０に接続される。電圧センサ８０は、検出した電圧に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、リレー回路７０の下流側の電圧を把握することができる。電圧センサ８０は、パワーコンディショナ４０の内部に設けられていてもよい。

次に、図２を参照して、リレー回路７０及びパワーコンディショナ４０の構成について説明する。図２は、リレー回路７０及びパワーコンディショナ４０の構成の一例を概略的に示す図である。

図２に示すように、リレー回路７０は、第１リレー７１と、第２リレー７２と、抵抗７３とを備える。第１リレー７１は、メインリレーとして機能する。第２リレー７２は、突入防止リレーとして機能する。抵抗７３は、突入防止抵抗として機能する。本開示において、リレー回路７０を、適宜、「リレー」と記す。また、本開示において、リレー回路７０内の第１リレー７１及び／又は第２リレー７２について、適宜、「リレー」と記すこともある。

リレー回路７０は、セルスタック２４近傍の温度が、セルスタック２４が定常的な発電をする温度に達していないときは、オフするように制御部１０によって制御されている。リレー回路７０は、発電装置１の起動時において、セルスタック２４近傍の温度が、セルスタック２４が定常的な発電を開始する温度に達すると、オンするように制御部１０によって制御される。

制御部１０は、リレー回路７０をオンさせる際、まず第２リレー７２をオンさせる。これは、セルスタック２４からパワーコンディショナ４０へ突入電流が流れることを、抵抗７３によって抑制するためである。第２リレー７２がオンして所定時間が経過すると、制御部１０は、第１リレー７１をオンさせる。この所定時間は、突入電流を抑制するために必要な時間を考慮して予め設定されている時間である。なお、リレー回路７０は、第２リレー７２及び抵抗７３を備える構成に限定されず、第１リレー７１のみで接続を切り換える構成であってもよい。

第１リレー７１及び第２リレー７２は、接点の劣化により接点が溶着すると、制御部１０からオフするようにとの制御信号を受けても、接点を開放することができなくなる。第１リレー７１及び第２リレー７２のいずれかが溶着していると、セルスタック２４の故障などを引き起こす場合があるため、発電装置１は、第１リレー７１及び第２リレー７２の溶着を検出する必要がある。第１リレー７１及び第２リレー７２の溶着の検出については後述する。

図２に示すように、パワーコンディショナ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、インバータ４７とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、第１コンデンサ４２と、チョークコイル４３と、トランジスタ４４と、ダイオード４５と、第２コンデンサ４６とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、セルスタック２４が発電した電力の直流電圧を、所定の直流電圧に変換する。インバータ４７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１から供給される直流電圧を交流電圧に変換する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、第１コンデンサ４２、チョークコイル４３、トランジスタ４４、ダイオード４５、及び第２コンデンサ４６によって、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。図２に示すＤＣ／ＤＣコンバータ４１の構成は、通常知られている一般的な昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの構成であるため、詳細な説明は省略する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、昇圧型の構成に限定されず、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

第１コンデンサ４２は、主にＤＣ／ＤＣコンバータ４１への入力電流の平滑化のためのコンデンサである。第２コンデンサ４６は、主にＤＣ／ＤＣコンバータ４１のトランジスタ４４直下の出力電流を平滑化するコンデンサである。第１コンデンサ４２は、通常、大容量のコンデンサである。発電装置１の停止時にリレー回路７０がオフされても、第１コンデンサ４２に蓄積された電荷が抜けるのに時間がかかる。そのため、リレー回路７０の下流側の電圧が所定電圧以下に下がるまでには時間がかかる。

次に、制御部１０の動作について説明する。

制御部１０は、リレー回路７０のオン／オフを制御する。制御部１０は、リレー回路７０をオンに制御することにより、セルスタック２４の出力電圧をパワーコンディショナ４０に供給することができる。制御部１０は、リレー回路７０をオフに制御することにより、セルスタック２４の出力電圧がパワーコンディショナ４０に供給されないようにすることができる。

制御部１０は、発電装置１の起動時においては、温度センサ２６から取得した温度が、セルスタック２４が安定した発電をする温度（以後「安定温度」と称する）に達するまでは、リレー回路７０をオフに制御している。制御部１０は、発電装置１の起動時において、温度センサ２６から取得した温度が安定温度に達すると、発電装置１の出力を開始するタイミングで、リレー回路７０をオフからオンに切り換える制御をする。

制御部１０は、発電装置１の停止時においては、リレー回路７０をオンからオフに切り換える制御をした後に、発電装置１の停止処理を開始する。

制御部１０は、リレー回路７０をオフに制御した状態で、リレー回路７０の下流側の電圧値を電圧センサ８０から取得して、第１リレー７１及び第２リレー７２のいずれかに溶着が発生しているか否かを判定する。

例えば、セルスタック２４が発電していて所定の電圧以上の電圧がリレー回路７０の上流側に印加されている状態において、リレー回路７０がオフに制御されていると、制御部１０は、電圧センサ８０からリレー回路７０の下流側の電圧値を取得することによって、溶着が発生しているか否かを判定することができる。ここで、リレー回路７０の上流側とは、リレー回路７０の燃料電池モジュール２０側のことを意味する。

制御部１０は、リレー回路７０がオフに制御されているにも関わらず、電圧センサ８０から、所定の閾値以上の電圧値を取得した場合は、第１リレー７１及び第２リレー７２のいずれかが溶着していると判定する。なお、「第１リレー７１及び第２リレー７２のいずれかが溶着している」との表現は、第１リレー７１及び第２リレー７２の双方が溶着している場合も含むものとする。

制御部１０は、リレー回路７０がオフに制御されている状態で、電圧センサ８０から、所定の閾値より小さい電圧値を取得した場合は、第１リレー７１及び第２リレー７２のいずれも溶着していないと判定する。

上述のように、制御部１０は、基本的には、リレー回路７０がオフに制御されている状態で、電圧センサ８０からリレー回路７０の下流側の電圧値を取得することにより、第１リレー７１及び第２リレー７２のいずれかが溶着しているか否かを判定することができる。以後、簡略化のため、「第１リレー７１及び第２リレー７２のいずれかが溶着しているか否か」との内容は、「リレーが溶着しているか否か」とのようにも、適宜、記載する。

しかしながら、単に、リレー回路７０をオフに制御した状態で、リレー回路７０の下流側の電圧値を電圧センサ８０から取得しても、制御部１０は、リレーが溶着しているか否かを精度よく判定することはできない。

制御部１０は、リレーが溶着しているか否かを精度よく判定するため、温度センサ２６から取得したセルスタック２４近傍の温度が所定温度範囲内のときに、電圧センサ８０からリレー回路７０の下流側の電圧値を取得して、リレーが溶着しているか否かを判定する。

以下、制御部１０がこのように判定する理由について、図３を参照して説明する。図３は、発電装置１が起動してから停止するまでのセルスタック２４近傍の温度変化の様子を模式的に示したものである。

図３に示す例においては、安定温度は７００℃であり、所定温度範囲は３００〜４００℃であるものとする。以後の説明において、所定温度範囲の下限値（図４においては３００℃）を、第１温度とも称する。また、所定温度範囲の上限値（図４においては４００℃）を、第２温度とも称する。なお、安定温度の７００℃、所定温度範囲の３００〜４００℃は、一例として示したものであり、これに限定されるものではない。

時間０〜ｔ３は、発電装置１の起動時におけるセルスタック２４近傍の温度を模式的に示したものである。発電装置１の起動時においては、セルスタック２４近傍の温度は、例えば室温程度の低い温度から安定温度である７００℃まで上昇していく。時間ｔ３において、セルスタック２４近傍の温度が安定温度である７００℃に達すると、制御部１０は、発電装置１の出力を開始するタイミングで、リレー回路７０をオフからオンに切り換える制御をする。

時間ｔ３〜ｔ４は、発電装置１の発電時におけるセルスタック２４近傍の温度を模式的に示したものである。発電時は、発電装置１が安定して発電し、発電電力を負荷１００などに供給している状態である。発電装置１の発電時においては、セルスタック２４近傍の温度は、安定温度である７００℃付近で安定している。

時間ｔ４以降は、発電装置１の停止時におけるセルスタック２４近傍の温度を模式的に示したものである。制御部１０は、時間ｔ４において発電装置１の停止処理を開始する前に、リレー回路７０をオンからオフに切り換える制御をする。時間ｔ４において、制御部１０が発電装置１の停止処理を開始すると、セルスタック２４近傍の温度は、安定温度である７００℃から、室温程度の低い温度まで低下していく。

リレー回路７０の下流側の電圧値を取得することによって、リレーが溶着しているか否かを精度よく判定するためには、以下の３つの条件を満たしている必要がある。
（条件１）セルスタック２４が所定の電圧以上の電圧を出力していること。これは、セルスタック２４がほとんど電圧を出力していない状態では、リレーが溶着していたとしても、リレー回路７０の下流側の電圧値は小さい電圧となるためである。
（条件２）ＤＣ／ＤＣコンバータ４１内の第１コンデンサ４２から電荷が十分に抜けていること。これは、例えば図３のｔ４直後のような、リレー回路７０がオンからオフに切り換えられた直後の時間は、第１コンデンサ４２にまだ多くの電荷が残っており、リレーが溶着していなくても、リレー回路７０の下流側で大きい電圧値を検出してしまうためである。
（条件３）リレー回路７０がオフに制御されていること。

図３に示す例においては、セルスタック２４近傍の温度が第１温度である３００℃以上であれば、条件１を満たす。これは、セルスタック２４は、近傍の温度が３００℃以上程度であれば、所定の電圧以上の電圧を出力するからである。

また、図３に示す例においては、セルスタック２４近傍の温度が第２温度である４００℃以下であれば、条件２を満たす。例えば、発電装置１の起動時においてセルスタック２４近傍の温度が第２温度以下である場合、すなわち、図３のｔ２以前の時間においては、リレー回路７０が長時間オフに制御された状態であり、第１コンデンサ４２から電荷が十分に抜けているからである。また、例えば、発電装置１の停止時においてセルスタック２４近傍の温度が第２温度以下である場合、すなわち、図３のｔ５以以降の時間においては、リレー回路７０がオンからオフに切り換えられてから十分に時間が経過しているため、発電時に第１コンデンサ４２に蓄積された電荷が十分に抜けているからである。

また、図３に示す例においては、セルスタック２４近傍の温度が第２温度である４００℃以下であれば、条件３を満たす。これは、制御部１０は、起動時においては、セルスタック２４が安定温度である７００℃に達するまでは、リレー回路７０をオフに制御しており、また、停止時においては、リレー回路７０をオフに制御しているからである。

したがって、セルスタック２４近傍の温度が所定温度範囲内、すなわち第１温度である３００℃以上で、第２温度である４００℃以下のとき、制御部１０は、電圧センサ８０からリレー回路７０の下流側の電圧値を取得することにより、リレーが溶着しているか否かを精度よく判定することができる。

このように、制御部１０は、リレーが溶着しているか否かを精度よく判定することができる条件を満たす所定温度範囲内のときに、電圧センサ８０からリレー回路７０の下流側の電圧値を取得して、リレーが溶着しているか否かを判定する。したがって、制御部１０は。リレーが溶着しているか否かを精度よく判定することができる。

また、制御部１０は、セルスタック２４近傍の温度が所定温度範囲内にあるか否かという簡便な判定をするだけで、リレーが溶着しているか否かを精度よく判定することができる条件であるか否かを決定することができる。これにより、本実施形態に係る発電装置１は、リレーに溶着が発生したか否かを検出する技術の利便性を向上させることができる。

続いて、本実施形態に係る発電装置１の動作の一例について、図４のフローチャートを参照して説明する。

発電装置１の制御部１０は、温度センサ２６から取得したセルスタック２４近傍の温度が所定温度範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

セルスタック２４近傍の温度が所定温度範囲内でない場合（ステップＳ１０１のＮｏ）、制御部１０は、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。

セルスタック２４近傍の温度が所定温度範囲内である場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、制御部１０は、電圧センサ８０から取得したリレー回路７０の下流側の電圧値が、所定の閾値以上の直流電圧であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

所定の閾値以上の直流電圧である場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、制御部１０は、リレーが溶着していると判定する（ステップＳ１０３）。

所定の閾値以上の直流電圧でない場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、制御部１０は、リレーが溶着していないと判定する（ステップＳ１０４）。

［制御装置を外部に有する構成］
本開示の実施形態は、図１に示す発電装置１の制御部１０及び記憶部１２に相当する機能ブロックを、発電装置１の外部に有する構成として実現することもできる。このような実施形態の一例を図５に示す。図５に示す例においては、発電装置１を外部から制御する制御装置２は、制御部１０と、記憶部１２とを備える。図５に示す制御装置２の制御部１０及び記憶部１２の機能は、図１に示す発電装置１の制御部１０及び記憶部１２の機能とそれぞれ同等である。

また、本開示の実施形態は、例えば、図５に示す制御装置２に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。

本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部及びステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

以上の開示においては、本実施形態として、ＳＯＦＣとするセルスタック２４を備える発電装置１について説明した。しかしながら、上述したように、本実施形態に係る発電装置１は、ＳＯＦＣを備えるものに限定されず、例えばモジュールのないＰＥＦＣなど、各種の燃料電池を備えるものとすることができる。本開示において「燃料電池」とは、例えば発電システム、発電ユニット、燃料電池モジュール、ホットモジュール、セルスタック、又はセルなどを意味する。

１ 発電装置
２ 制御装置
１０ 制御部
１２ 記憶部
２０ 燃料電池モジュール
２２ 改質器
２４ セルスタック
２６ 温度センサ
３２ ガス供給部
３４ 空気供給部
３６ 改質水供給部
４０ パワーコンディショナ
４１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４２ 第１コンデンサ
４３ チョークコイル
４４ トランジスタ
４５ ダイオード
４６ 第２コンデンサ
４７ インバータ
５０ 排熱回収処理部
５２ 循環水処理部
６０ 貯湯タンク
７０ リレー回路
７１ 第１リレー
７２ 第２リレー
７３ 抵抗
８０ 電圧センサ
１００ 負荷
２００ 商用電源

Claims (5)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、
   前記燃料電池と前記パワーコンディショナとの間の接続を切り換えるリレーと、
   前記燃料電池近傍の温度が所定温度範囲内のときに、前記リレーの下流側の電圧を検出して、前記リレーが溶着しているか否かを判定する制御部と、を備える発電装置。
2. 請求項１に記載の発電装置において、
   前記所定温度範囲の下限である第１温度は、前記燃料電池が所定電圧以上の電圧を出力し、且つ、前記リレーがオフになるように制御される温度である、発電装置。
3. 請求項１又は２に記載の発電装置において、
   前記パワーコンディショナはコンデンサを含み、
   前記所定温度範囲の上限である第２温度は、前記燃料電池の停止時に前記燃料電池近傍の温度が該第２温度以下であれば、前記燃料電池の発電時に前記コンデンサに蓄積された電荷が前記コンデンサから抜けている温度である、発電装置。
4. 燃料電池と、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記燃料電池と前記パワーコンディショナとの間の接続を切り換えるリレーと、を備える発電装置を制御する制御装置であって、
   前記燃料電池近傍の温度が所定温度範囲内のときに、前記リレーの下流側の電圧を検出して、前記リレーが溶着しているか否かを判定する、制御装置。
5. 燃料電池と、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記燃料電池と前記パワーコンディショナとの間の接続を切り換えるリレーと、を備える発電装置を制御する制御装置に、
   前記燃料電池近傍の温度が所定温度範囲内のときに、前記リレーの下流側の電圧を検出して、前記リレーが溶着しているか否かを判定するステップを実行させる、制御プログラム。

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