JP4561155B2 - Fuel cell control device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a fuel cell.
燃料電池は、例えば、電解質膜と電解質膜を挟んで形成され、触媒層を含む2つの電極を有している。燃料電池では、一方の電極(水素極)には、燃料ガスである水素が供給され、他方の電極(空気極)には、酸化剤である酸素が供給される。このうち、燃料ガスは、燃料タンクからガス供給通路を通じて水素極側に供給される。 The fuel cell has, for example, two electrodes including a catalyst layer formed between an electrolyte membrane and an electrolyte membrane. In the fuel cell, one electrode (hydrogen electrode) is supplied with hydrogen as a fuel gas, and the other electrode (air electrode) is supplied with oxygen as an oxidant. Among these, the fuel gas is supplied from the fuel tank to the hydrogen electrode side through the gas supply passage.
このガス供給通路には流量制御弁が設けられ、燃料電池の要求発電量に応じた流量で燃料ガスが供給される。したがって、燃料電池には、発電に必要なだけの燃料ガスが供給され、燃料電池内で消費される。その結果必要な電力が燃料電池で生成され、所定の負荷により消費される。このようにして、燃料電池の効率的な発電が実現される。 A flow rate control valve is provided in the gas supply passage, and fuel gas is supplied at a flow rate corresponding to the required power generation amount of the fuel cell. Therefore, the fuel cell is supplied with as much fuel gas as necessary for power generation and consumed in the fuel cell. As a result, necessary electric power is generated by the fuel cell and consumed by a predetermined load. In this way, efficient power generation of the fuel cell is realized.
しかし、この流量制御弁が故障した場合には、正常な発電を維持できない。例えば、流量制御弁が閉じたまま開弁しない状態で故障した場合(これを閉故障という)、燃料電池には、燃料ガスが供給されず、燃料電池は発電を継続できない。 However, when this flow control valve breaks down, normal power generation cannot be maintained. For example, when a failure occurs in a state where the flow rate control valve is closed and does not open (this is referred to as a closed failure), fuel gas is not supplied to the fuel cell, and the fuel cell cannot continue power generation.
一方、流量制御弁が開いたまま閉弁しない状態で故障した場合(これ開故障という)、燃料電池には、その開故障の程度に応じた流量の燃料ガスが常時燃料電池に供給される。このような場合には、過剰に供給される燃料ガスにより、燃料電池内の燃料ガス圧力が上昇する。さらに、燃料電池に要求される要求発電量に対して実際の発電量が過剰となる。 On the other hand, when a failure occurs in a state where the flow rate control valve is open and not closed (this is referred to as an open failure), a fuel gas having a flow rate corresponding to the degree of the open failure is constantly supplied to the fuel cell. In such a case, the fuel gas pressure in the fuel cell increases due to the excessively supplied fuel gas. Furthermore, the actual power generation amount is excessive with respect to the required power generation amount required for the fuel cell.
しかしながら、従来の技術では、このような燃料ガスの供給を制御する流量制御弁の故障に対する配慮はなかった。以下、本発明に関連する従来の一般的技術を開示する先行技術を示す。
本発明の目的は、燃料電池において、反応ガスの供給を制御する流量制御弁に故障が発生したときに、要求発電量の電力供給を可能な限り継続できる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of continuing power supply of a required power generation amount as much as possible when a failure occurs in a flow rate control valve that controls supply of a reaction gas in a fuel cell.
本発明は上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、燃料電池の制御装置において、燃料電池に反応ガスを供給するガス供給通路と、上記ガス供給通路に設けられ互いに並列に反応ガスの通路を構成し反応ガスの供給を制御する複数のガス流量調整手段と、上記ガス流量調整手段の故障の有無を検知する故障検知手段と、上記故障検知手段により上記ガス流量調整手段の少なくとも1つが正常で、かつ、上記ガス流量調整手段の少なくとも1つが故障していることが検知されたときに故障していないガス流量調整手段により燃料電池に供給されるガス流量を制御するガス流量制御手段と、を備えるものである。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is, according to the present invention, in a control device for a fuel cell, a gas supply passage for supplying a reaction gas to the fuel cell and a reaction gas passage provided in the gas supply passage in parallel with each other to control the supply of the reaction gas A plurality of gas flow rate adjusting means, a failure detection means for detecting the presence or absence of a failure of the gas flow rate adjustment means, and at least one of the gas flow rate adjustment means is normal by the failure detection means, and the gas flow rate adjustment means Gas flow rate control means for controlling the gas flow rate supplied to the fuel cell by the gas flow rate adjustment means that is not broken when it is detected that at least one is broken.
この燃料電池の制御装置によれば、上記ガス流量調整手段の少なくとも1つが正常で、かつ、少なくとも1つが故障していることが検知されたときに故障していないガス流量調整手段により燃料電池に供給されるガス流量を制御する。したがって、少なくとも1つのガス流量調整手段が故障の場合であっても、燃料電池の運転を継続できる可能性を高めることができる。 According to this fuel cell control apparatus, when it is detected that at least one of the gas flow rate adjusting means is normal and at least one of the gas flow rate adjusting means is malfunctioning, the gas flow rate adjusting means that has not failed is used to control the fuel cell. Controls the gas flow rate supplied. Therefore, even if at least one gas flow rate adjusting means is in failure, it is possible to increase the possibility that the operation of the fuel cell can be continued.
また、上記燃料電池の制御装置において、さらに、上記故障検知手段により故障していると判断されたガス流量調整手段に流れる流出ガス量を検出するガス流量検知手段と、上記燃料電池に対する要求発電量から必要な反応ガス量を算出する要求ガス量算出手段と、を備え、上記故障検知手段は、故障しているガス流量調整手段が開弁状態で故障しているか、閉弁状態で故障しているかを検知し、上記ガス流量制御手段は、上記故障検知手段により上記ガス流量調整手段が開弁状態で故障していると検知されたときには上記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量から上記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量を減じたガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給するように制御してもよい。 The fuel cell control apparatus further includes a gas flow rate detecting means for detecting the amount of outflow gas flowing through the gas flow rate adjusting means determined to have failed by the failure detecting means, and a required power generation amount for the fuel cell. A required gas amount calculating means for calculating a required amount of reaction gas from the failure detecting means, wherein the failure detecting means has failed in a valve open state or has failed in a valve closed state. The gas flow rate control means detects from the reaction gas amount calculated by the required gas amount calculation means when the failure detection means detects that the gas flow rate adjustment means has failed in the valve open state. Control may be performed so that the gas amount obtained by subtracting the outflow gas amount detected by the gas flow rate detection means is supplied to the fuel cell by the normal gas flow rate adjustment means.
この燃料電池の制御装置によれば、1つのガス流量調整手段が開弁状態で故障していると検知されたときには上記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量から上記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量を減じたガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給する。したがって、故障したガス流量調整手段と正常なガス流量調整手段を組み合わせて、要求発電量に必要なガス量の反応ガスが供給される。 According to this fuel cell control device, when it is detected that one gas flow rate adjusting means is malfunctioning in the valve-opened state, the gas flow rate detecting means uses the reaction gas amount calculated by the required gas amount calculating means. A gas amount obtained by subtracting the detected outflow gas amount is supplied to the fuel cell by a normal gas flow rate adjusting means. Therefore, the reactive gas having the gas amount necessary for the required power generation amount is supplied by combining the failed gas flow rate adjusting unit and the normal gas flow rate adjusting unit.
なお、ガス流量調整手段が閉弁状態で故障している場合には、上記ガス流量検知手段は、流出ガス量を検知することなく、ガス流量を0と判断するようにしてもよい。 In addition, when the gas flow rate adjusting means is malfunctioning in the closed state, the gas flow rate detecting means may determine that the gas flow rate is 0 without detecting the outflow gas amount.
また、上記燃料電池の制御装置において、2次電池と、上記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量が上記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量より多いときには、上記流出ガス量に対応する電力を上記燃料電池から出力させるとともに、上記燃料電池で出力した電力のうち要求発電量以上の電力を上記2次電池に蓄える出力電力制御手段とをさらに備えてもよい。 In the fuel cell control device, when the amount of outflow gas detected by the secondary battery and the gas flow rate detection means is larger than the amount of reaction gas calculated by the required gas amount calculation means, the amount of outflow gas is reduced. Output power control means for outputting the corresponding power from the fuel cell and storing in the secondary battery more power than the required power generation amount among the power output from the fuel cell may be further provided.
この燃料電池の制御装置によれば、故障したガス流量調整手段から流出する流出ガス量が要求発電量に対応する反応ガス量より多い場合に、要求発電量以上の電力を上記2次電池に蓄えることができる。また、その場合、流出ガス量に対応する電力を上記燃料電池から出力させるので、流出ガスの大半を燃料電池で消費することができる。 According to this fuel cell control device, when the amount of outflow gas flowing out from the failed gas flow rate adjusting means is larger than the amount of reaction gas corresponding to the required power generation amount, the electric power exceeding the required power generation amount is stored in the secondary battery. be able to. In this case, since the electric power corresponding to the outflow gas amount is output from the fuel cell, most of the outflow gas can be consumed by the fuel cell.
また、上記出力電力制御手段は、正常なガス流量調整手段によって制御可能な最低制御ガス量が上記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量から上記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量を減じたガス量より多いときには、上記最低制御ガス量に上記流出ガス量を加えたガス量に対応する電力を上記燃料電池から出力させるとともに、上記燃料電池で出力した電力のうち上記要求発電量以上の電力を上記2次電池に蓄えるようにしてもよい。 In addition, the output power control means includes an outflow gas amount detected by the gas flow rate detection means from a reaction gas amount calculated by the required gas amount calculation means whose minimum control gas amount that can be controlled by a normal gas flow rate adjustment means. When the amount of gas is larger than the amount of gas, the power corresponding to the amount of gas that is the minimum control gas amount plus the outflow gas amount is output from the fuel cell, and the required power generation amount of the electric power output from the fuel cell is output. The above power may be stored in the secondary battery.
この燃料電池の制御装置によれば、正常なガス流量調整手段によって制御可能な最低制御ガス量が上記反応ガス量から上記流出ガス量を減じたガス量より多い場合に、要求発電量以上の電力を上記2次電池に蓄えることができる。また、その場合、最低制御ガス量に上記流出ガス量を加えたガス量に対応する電力を上記燃料電池から出力させるので、最低制御ガス量に上記流出ガス量を加えたガス量の反応ガス、すなわち、燃料電池に供給される反応ガスの大半を燃料電池で消費することができる。 According to this fuel cell control device, when the minimum control gas amount that can be controlled by the normal gas flow rate adjusting means is larger than the gas amount obtained by subtracting the outflow gas amount from the reaction gas amount, the electric power exceeding the required power generation amount is obtained. Can be stored in the secondary battery. Further, in that case, since the electric power corresponding to the gas amount obtained by adding the outflow gas amount to the minimum control gas amount is output from the fuel cell, the reaction gas having the gas amount obtained by adding the outflow gas amount to the minimum control gas amount, That is, most of the reaction gas supplied to the fuel cell can be consumed by the fuel cell.
また、上記燃料電池の制御装置において、上記ガス流量制御手段は、上記故障検知手段により上記ガス流量調整手段が閉弁状態で故障していると検知されたときには上記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給するように制御してもよい。 In the fuel cell control device, the gas flow rate control means is calculated by the required gas amount calculation means when the failure detection means detects that the gas flow rate adjustment means is in a closed state. It is also possible to control the amount of the reaction gas supplied to the fuel cell by a normal gas flow rate adjusting means.
この燃料電池の制御装置によれば、1つのガス流量調整手段が閉弁状態で故障していると検知されたときには上記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給する。したがって、1つのガス流量調整手段が閉故障の場合であっても、燃料電池の運転を継続できる可能性を高めることができる。 According to this fuel cell control device, when it is detected that one gas flow rate adjusting means is malfunctioning in the closed state, the reaction gas amount calculated by the required gas amount calculating means is changed to a normal gas flow rate adjusting means. To supply the fuel cell. Therefore, even if one gas flow rate adjusting means has a closed failure, it is possible to increase the possibility that the operation of the fuel cell can be continued.
なお、ガス流量調整手段が閉弁状態で故障している場合には、上記ガス流量検知手段は、流出ガス量を検知することなく、ガス流量を0と判断すればよい。 In addition, when the gas flow rate adjusting means is malfunctioning in the closed state, the gas flow rate detecting means may determine that the gas flow rate is 0 without detecting the outflow gas amount.
また、上記燃料電池の制御装置において、上記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量が正常なガス流量調整手段により供給できるガス量より多いときは上記要求発電量の電力に対する上記燃料電池の発電量の不足分を2次電池から供給する出力電力制御手段をさらに備えるようにしてもよい。 In the fuel cell control device, when the amount of the reaction gas calculated by the required gas amount calculating means is larger than the amount of gas that can be supplied by the normal gas flow rate adjusting means, You may make it further provide the output electric power control means which supplies the shortage of electric power generation amount from a secondary battery.
この燃料電池の制御装置によれば、1つのガス流量調整手段が閉故障し、正常なガス流量調整手段で反応ガスを供給する場合において、供給されるガス量が不足することによる電力の不足を2次電池の電力によって補うことができる。 According to this fuel cell control device, when one gas flow rate adjusting means closes and a reaction gas is supplied by a normal gas flow rate adjusting means, a shortage of electric power due to a shortage of the supplied gas amount is prevented. It can be supplemented by the power of the secondary battery.
また、上記燃料電池の制御装置において、上記故障検知手段は、上記ガス流量調整手段の1つに対してガス流量を減少させる制御を実行したときのガス流量の変化が所定変化量以下のときにガス流量調整手段が開故障していると検知するようにしてもよい。 Further, in the fuel cell control device, the failure detection means is configured such that a change in the gas flow rate when a control for reducing the gas flow rate is performed on one of the gas flow rate adjustment means is equal to or less than a predetermined change amount. It may be detected that the gas flow rate adjusting means has an open failure.
また、上記燃料電池の制御装置において、上記故障検知手段は、上記ガス流量調整手段の1つに対してガス流量を増加させる制御を実行したときのガス流量の変化が所定変化量以下のときにガス流量調整手段が閉故障していると検知するようにしてもよい。 Further, in the fuel cell control device, the failure detection means is configured such that a change in the gas flow rate when the control for increasing the gas flow rate is executed with respect to one of the gas flow rate adjustment means is equal to or less than a predetermined change amount. It may be detected that the gas flow rate adjusting means is closed.
この燃料電池の制御装置によれば、ガス流量調整手段への制御と、その制御後の流量の変化の程度または流量の変化の有無からガス流量調整手段の開故障、または、閉故障を検知できる。なお、以上説明した構成は、可能な限り組み合わせることができる。 According to this fuel cell control device, it is possible to detect an open failure or a closed failure of the gas flow rate adjusting means from the control to the gas flow rate adjusting means and the degree of change in the flow rate after the control or the presence or absence of the change in flow rate. . The configurations described above can be combined as much as possible.
本発明によれば、燃料電池において、反応ガスの供給を制御する流量制御弁に故障が発生したときに、要求発電量の電力供給を可能な限り継続できる。 According to the present invention, when a failure occurs in the flow rate control valve that controls the supply of the reaction gas in the fuel cell, the power supply of the required power generation amount can be continued as much as possible.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)に係る燃料電池の制御装置について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。 A fuel cell control device according to the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below with reference to the drawings. The configuration of the following embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.
<燃料電池の概要構成>
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池およびその制御装置の構成図である。この燃料電池は、燃料電池セル(以下、単にセルと呼ぶ)を含む燃料電池本体1と、燃料電池本体1の水素極側に燃料ガスを供給する燃料タンク4と、燃料タンク4と燃料電池本体1の燃料導入口とを接続する燃料ガス供給通路L1−L3(上流から下流に向かってL1、L2、L3の符号が付された部分に分かれる)と、燃料ガス供給通路L2とL3の間において互いに並列に配置され燃料ガスの供給量を制御する流量制御弁5A、5Bと、燃料ガス供
給通路L1とL2との間に設けられ燃料タンク4から燃料電池本体1に供給される燃料ガスの流量を検出する流量センサ2と、流量センサ2の検出値を監視するとともに流量制御弁5A、5Bを制御するECU3(電子制御ユニット)とを有している。
<Overview of fuel cell configuration>
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. The fuel cell includes a fuel cell main body 1 including a fuel cell (hereinafter simply referred to as a cell), a fuel tank 4 for supplying fuel gas to the hydrogen electrode side of the fuel cell main body 1, a fuel tank 4 and a fuel cell main body. Between the fuel gas supply passages L1 and L3 (divided into portions labeled L1, L2 and L3 from upstream to downstream) connecting between the fuel gas supply passages L1 and L3. The flow rate of the fuel gas supplied from the fuel tank 4 to the fuel cell main body 1 provided between the
また、この燃料電池は、出力回路側に接続されるDC−DC変換器10と、DC−DC変換器10を通じて充電される2次電池9とを有している。さらに、燃料電池の出力回路には、DC−DC変換器10を含む2次電池9の回路と並列に負荷11が接続されている。
Further, the fuel cell includes a DC-
なお、図1においては、燃料電池から燃料オフガスを排気する排気側の構成要素、酸化ガスを供給する空気極側の構成要素等は省略されている。 In FIG. 1, components on the exhaust side for exhausting the fuel off gas from the fuel cell, components on the air electrode side for supplying the oxidizing gas, and the like are omitted.
燃料電池本体1は、膜−電極接合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly )とセパレータとを含むセルを直列に接続し、複数階層に積層した積層体(セルスタックと呼ばれる)から構成される。膜−電極接合体は、水素をプロトンと電子に分離する水素極と、水素極で生成されたプロトンを空気極に伝導する電解質膜と、空気極に伝導したプロトンと酸素と外部回路を通じて水素極から伝導した電子により水を生成する空気極とを含む。 The fuel cell main body 1 is composed of a stacked body (referred to as a cell stack) in which cells including a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator are connected in series and stacked in a plurality of layers. The membrane-electrode assembly includes a hydrogen electrode that separates hydrogen into protons and electrons, an electrolyte membrane that conducts protons generated at the hydrogen electrode to the air electrode, protons and oxygen that are conducted to the air electrode, and an external circuit through an external circuit. And an air electrode for generating water by electrons conducted from.
燃料タンク4は、ガス供給通路L1および流量制御弁5A、5Bを介して燃料電池本体1の水素極側に燃料(例えば、水素ガス)を供給する。燃料タンク4は、燃料ガスを高圧状態(1気圧を超える圧力状態)で保持している。
The fuel tank 4 supplies fuel (for example, hydrogen gas) to the hydrogen electrode side of the fuel cell main body 1 via the gas supply passage L1 and the flow
流量制御弁5A、5B(ガス流量調整手段に相当)は、弁の開閉により通過するガス流量を調整する。流量制御弁5A、5Bは、例えば、自動車のエンジンに使用されるインジェクタと同様の構成とすることができ、ECU3からの駆動信号により弁を開閉する。開弁状態では、燃料タンク4に保持された高圧の燃料ガスが流量制御弁5A、5Bの開口を通過して燃料電池本体1に供給される。一方、閉弁状態では、燃料タンク4からの燃料ガスの供給は停止される。流量制御弁5A、5Bは、ECU3からの駆動信号により、弁の開閉間隔および開弁時間を制御され、燃料ガスの流量を調整する。このように、通常の燃料電池と異なり、本実施形態の燃料電池は、流量制御弁5A、5Bの2つの弁を有している。
The flow
流量センサ2(ガス流量検知手段に相当)は、流量制御弁5Aまたは5Bに制御されて燃料タンク4から燃料電池本体1に供給される燃料ガスの流量を測定する。
The flow rate sensor 2 (corresponding to the gas flow rate detection means) is controlled by the flow
ECU3は、CPU、メモリ、入出力インターフェース等を含み、本実施形態の燃料電池の反応を制御する。ECU3は、不図示の入出力インターフェースを介して流量制御弁5A、5B、流量センサ2、およびDC−DC変換器10に接続されている。
The
ECU3は、流量制御弁5A、または、5Bの制御により、燃料電池本体1に供給される燃料ガスの量を制御する。この処理を実行するECU3がガス流量制御手段に相当する。そして、ECU3は、流量制御弁5A、または、5Bに対する設定値から燃料電池本体1に供給される燃料ガス量を検知する。
The
また、ECU3は、流量センサ2により、燃料電池本体1に供給される燃料ガス量を検知するようにしてもよい。一方、ECU3は、所定の指示部(例えば、自動車のアクセル等)から負荷に供給すべき要求発電量を算出する。この処理を実行するECU3が要求ガス量算出手段に相当する。そして、ECU3は、燃料電池本体1に供給される燃料ガス量に基づいて算出されるガス量相当発電量および負荷に供給されるべき要求発電量を比較する。
Further, the
ガス量相当発電量が負荷11で必要とされる要求発電量を上回り、余剰電力(余剰の燃料ガス供給)が生じる場合には、ECU3は、DC−DC変換器10から2次電池9に供給される電圧を上昇させる。その結果、その余剰電力は、DC−DC変換器10を通じて2次電池9に送り込まれ、2次電池9が充電される。
When the power generation amount equivalent to the gas amount exceeds the required power generation amount required by the
一方、ガス量相当発電量が負荷の要求発電量に足りない場合には、ECU3は、DC−DC変換器10から2次電池9に供給される出力電圧を低下させる。DC−DC変換器10の出力電圧の低下により、2次電池9の出力電圧がDC−DC変換器10の出力電圧を上回り、2次電池9に蓄積された電力が負荷11に供給される。これにより、燃料電池の発電量の不足分が2次電池9から供給される電力により補充される。この処理を実行するECU3およびDC−DC変換器10が出力電力制御手段に相当する。
On the other hand, when the gas amount equivalent power generation amount is less than the required power generation amount of the load, the
本実施形態では、ECU3は、流量制御弁5A、5Bの故障検知のため、流量制御弁5A、5Bのうちいずれか一方(例えば、流量制御弁5B)を閉弁状態として、他方(例えば、流量制御弁5A)だけを作動させる。ここで、作動とは、流量制御弁5Aを所定の間隔で所定の開弁時間だけ開弁させ、所定の流量の燃料ガスを燃料タンク4から燃料電池本体1に送り込むことをいう。
In this embodiment, the
この場合、流量制御弁の作動としては、流量を増加させる場合の制御と、流量を減少させる場合の制御がある。流量を増加させる場合には、燃料ガスが全く供給されていない状態から燃料ガスの供給を開始する場合、燃料ガスが供給されている状態からさらに燃料ガスの流量を増加させる場合等がある。また、流量を減少させる場合には、燃料ガスが供給されている状態から燃料ガスの流量を減少させる場合、燃料ガスの供給を完全に停止させる場合等がある。 In this case, the operation of the flow rate control valve includes a control for increasing the flow rate and a control for decreasing the flow rate. When the flow rate is increased, there are a case where the supply of the fuel gas is started from a state where no fuel gas is supplied, a case where the flow rate of the fuel gas is further increased from a state where the fuel gas is supplied, and the like. Further, when the flow rate is decreased, there are cases where the flow rate of the fuel gas is decreased from the state where the fuel gas is supplied, the supply of the fuel gas is completely stopped, and the like.
ECU3は、燃料電池本体1の運転中に、流量制御弁5A、5Bのうちいずれか一方(例えば、流量制御弁5B)を閉弁状態として、他方(例えば、流量制御弁5A)だけについて、上記のような作動をするように流量制御弁5Aを制御する。さらに、ECU3は、そのときに燃料タンク4から燃料電池本体1に供給される燃料ガスの流量を流量センサ2により測定する。
During operation of the fuel cell main body 1, the
そして、ECU3は、その制御によって実際に得られる流量(測定値)と流量制御弁5Aの作動時の規定値との差違の有無を検知する。ここで、規定値とは、流量制御弁5Aを制御したときの制御量(流量制御弁5Aの開弁時間、開弁を実施する周期)に対応して、流量制御弁5Aの規格から算出される流量をいう。
Then, the
そして、流量制御弁5Aの作動時に測定される流量が規定値より大きい場合、ECUは、流量制御弁5Aが開故障(開弁した状態で故障)していると判断する。例えば、流量制御弁5Aを閉じる制御をしたにも拘わらず流量が減少しない場合である。流量制御弁5Bについても、同様の手順で、開故障しているか否かを判定する。
If the flow rate measured when the
一方、流量制御弁5Aの作動時に測定される流量が規定値より小さい場合、ECUは、流量制御弁5Aが閉故障(閉弁した状態で故障)していると判断する。例えば、流量制御弁5Aを開く制御をしたにも拘わらず流量が増加しない場合である。流量制御弁5Bについても、同様の手順で、閉故障しているか否かを判定する。
On the other hand, when the flow rate measured during the operation of the
このようにして、ECU3は、燃料電池本体1の運転中に流量制御弁5A、5Bを個々に制御し、その開閉機能を点検する。そして、ECU3は、流量制御弁5A、5Bのいずれかに異常があると判断すると、異常の発生した流量制御弁5Aまたは5Bの故障状態に
応じて、以下のような制御を実行する。
In this way, the
<流量制御弁開故障時の処理>
図2は、流量制御弁5A(または5B)が開故障したときのECUの制御を示すフローチャートである。なお、以下では、流量制御弁5Bは、正常であることが確認されており、流量制御弁5Aが開故障している場合を例に説明する。ECU3は、流量制御弁5Aに対して、開故障検知処理を実行する(S10)。開故障検知処理においては、流量制御弁5Aからのリーク量が決定される。リーク量は、閉弁状態の流量制御弁5Aを通じて燃料電池本体1に流れる燃料ガスの量をいう。
<Processing when flow control valve is open>
FIG. 2 is a flowchart showing the control of the ECU when the
次に、ECU3は、S10の開故障検知処理結果に基づき、開故障が発生したか否かを判定する(S11)。開故障が発生していない場合、ECU3は、通常運転を実施する(S12)。
Next, the
また、S11で、開故障が発生していると判定された場合、ECU3は、燃料電池への要求発電量から要求ガス量を算出する(S13)。要求ガス量は、外部負荷11に供給される電力量である要求発電量から算出される。ただし、外部負荷11に電力が供給されない状態では、要求ガス量としては、アイドリングに必要な最低ガス供給量が算出される。
If it is determined in S11 that an open failure has occurred, the
次に、ECU3は、S10の処理で決定されたリーク量がS13で算出がされる現在の要求ガス量よ多いか否かを判定する(S14)。リーク量が要求ガス量より多い場合には、リーク量のガス量に相当するリーク相当発電量を算出する。そして、ECU3は、リーク相当発電量を出力電力指令値に設定する(S15)。
Next, the
出力電力指令値の設定により、DC−DC変換器10の出力電圧が制御され、その出力電圧に応じて2次電池9が充電される。これにより、リーク相当発電量の電力のうち、一部は2次電池9の充電に使用され、残りが負荷11に供給される。その結果、開故障により流量制御弁5Aからリークする燃料ガスの大半が燃料電池本体1での発電に消費されるともに、負荷11で消費できない電力が2次電池9に充電される。
By setting the output power command value, the output voltage of the DC-
一方、S14の判定で、リーク量が要求ガス量より多くない場合、ECU3は、要求ガス量からリーク量を減じたガス量を修正流量として求める(S16)。そして、ECU3は、修正流量を故障していない流量制御弁5Bから供給するため以下の処理を実行する。
On the other hand, if it is determined in S14 that the leak amount is not larger than the required gas amount, the
すなわち、ECU3は、正常な流量制御弁5B(単に正常弁ともいう)の規格に基づく最低制御流量を参照する。そして、ECU3は、正常弁5Bの最低制御流量がS16で求めた修正流量より多いか否かを判定する(S17)。そして、正常弁5Bの最低制御流量が修正流量より多い場合、ECU3は、正常弁5Bを修正流量に制御する(この場合、最低制御流量に設定される)とともに、最低制御流量およびリーク量のガス量に相当する流量相当発電量を算出する。そして、ECU3は、流量相当発電量を出力電力指令値に設定する(S18)。出力電力指令値の設定により、S15と同様の制御がDC−DC変換器10になされる。すなわち、DC−DC変換器10の出力電圧の制御により、流量相当発電量の電力のうち、一部は2次電池9の充電に使用され、残りが負荷11に供給される。その結果、正常弁5Bから流出する燃料ガスおよび流量制御弁5Aからリークする燃料ガスの大半が燃料電池本体1での発電に消費されるともに、負荷11で消費できない電力が2次電池9に充電される。
That is, the
また、S17の判定で、正常弁5Bの最低制御流量が修正流量以下の場合、ECU3は、次に、正常弁5Bの最大制御流量が修正流量未満であるか否かを判定する(S19)。そして、正常弁5Bの最大制御流量が修正流量未満である場合、ECU3は、正常弁5B
を修正流量に制御するとともに、DC−DC変換器10の出力電圧を低下させる。これにより、ECU3は、不足電力を2次電池9から負荷11に供給する(S1A)。
If it is determined in S17 that the minimum control flow rate of the
Is adjusted to a corrected flow rate, and the output voltage of the DC-
また、S19の判定で、正常弁5Bの最大制御流量が修正流量以上である場合、ECU3は、正常弁5Bを修正流量に制御し、燃料電池の運転を継続する(S1B)。すなわち、ECU3は、正常な流量制御弁5Bを制御して、修正流量のガスを燃料タンク4から燃料電池本体1に供給する。その結果、故障した流量制御弁5Aと正常な流量制御弁5Bとにより、燃料電池本体1には、要求ガス量が供給される。
If it is determined in S19 that the maximum control flow rate of the
図3に、開故障検知処理(図2のS10)の詳細を示す。この処理を実行するECU3が故障検知手段に相当する。この処理では、まず、ECU3は、流量制御弁5Aを作動し、流量を所定量減少させる(S101)。この処理は、例えば、流量制御弁5Aの開弁周期を所定期間長くする処理である。また、流量制御弁5Aの開弁周期をそのまま維持し、1回の開弁当たりの開弁時間を所定時間短くするものでも構わない。また、この処理で、開弁周期を長くするとともに、開弁時間を短くするようにしてもよい。なお、このとき、流量制御弁5Bは閉弁状態であると想定する。
FIG. 3 shows details of the open failure detection process (S10 in FIG. 2). The
次に、ECU3は、流量センサ2により、実際の流量を測定する(S102)。次に、ECU3は、S102で測定された流量と、上記S101の処理によって減少すべき流量(以下、規定値と呼ぶ)とを比較する(S103)。ここで、規定値とは、ECU3からの制御信号によって流量制御弁5Aで生じるべき流量の変化量である。なお、規定値としては、変化量に代えて、流量制御弁5Aの制御によって変化した後の流量そのものであってもよい。
Next, the
そして、流量と規定値とのずれ量が大きい場合、そのずれ量からリーク量を算出する(S104)。例えば、流量制御弁5Aを完全に閉弁してそのまま維持したにも拘わらず、流量センサ2で燃料ガスの流量が検出できた場合には、その流量がリーク量となる。次に、ECU3は、故障信号を発生し(例えば、所定の表示部に故障を表示し)、処理を終了する(S105)。
If the amount of deviation between the flow rate and the specified value is large, the amount of leak is calculated from the amount of deviation (S104). For example, when the flow rate of the fuel gas can be detected by the
一方、S103の判定で、流量の測定値と規定値とのずれ量が所定値未満の場合、ECUは、流量制御弁5Aが正常であり、リーク量が0であると判断する(S106)。その後、ECU3は、処理を終了する。なお、以上は、流量制御弁5Aが開故障の場合に付いて説明したが、流量制御弁5Bが開故障の場合についても同様である。
On the other hand, if it is determined in S103 that the amount of deviation between the measured value of the flow rate and the specified value is less than the predetermined value, the ECU determines that the
<流量制御弁閉故障時の処理>
次に、流量制御弁5A(または5B)が閉故障した場合のECU3の処理について説明する。図4は、流量制御弁5A(または5B)が閉故障したときのECUの制御を示すフローチャートである。ここでも、流量制御弁5Bは、正常であることが確認されており、流量制御弁5Aが閉故障している場合を例に説明する。ECU3は、流量制御弁5Aに対して、閉故障検知処理を実行する(S20)。閉故障検知処理においては、流量制御弁5Aを開弁したときの流量が0であるか否かが判定される。
<Processing when the flow control valve is closed>
Next, the processing of the
次に、ECU3は、S10の閉故障検知処理結果に基づき、閉故障が発生したか否かを判定する(S21)。閉故障が発生していない場合、ECU3は、通常運転を実施する(S22)。
Next, the
また、S21で、閉故障が発生していると判定された場合、ECU3は、燃料電池への要求発電量から要求ガス量を算出する(S23)。
If it is determined in S21 that a closed failure has occurred, the
次に、ECU3は、要求ガス量の燃料ガスを故障していない流量制御弁5Bから供給するため以下の処理を実行する。
Next, the
すなわち、ECU3は、正常な流量制御弁5B(単に正常弁ともいう)の規格に基づく最低制御流量を参照する。そして、ECU3は、正常弁5Bの最低制御流量がS23で求めた要求ガス量より多いか否かを判定する(S25)。そして、正常弁5Bの最低制御流量が要求ガス量より多い場合、ECU3は、正常弁5Bを要求ガス量に制御する(この場合、最低制御流量が設定される)とともに、最低制御流量のガス量に相当する流量相当発電量を算出する。そして、ECU3は、流量相当発電量を出力電力指令値に設定する(S26)。この出力電力指令値の設定により、DC−DC変換器10の出力電圧が制御され、流量相当発電量の電力のうち、一部は2次電池9の充電に使用され、残りが負荷11に供給される。その結果、正常弁5Bから供給される燃料ガスの大半が燃料電池本体1での発電に消費されるともに、負荷11で消費できない電力が2次電池9に充電される。
That is, the
また、S25の判定で、正常弁5Bの最低制御流量が要求ガス量以下の場合、ECU3は、次に、正常弁5Bの最大制御流量が要求ガス量未満であるか否かを判定する(S27)。そして、正常弁5Bの最大制御流量が要求ガス量未満である場合、ECU3は、正常弁5Bを要求ガス量に制御する(この場合、最大制御流量が設定される)とともに、DC−DC変換器10の出力電圧を低下させる。これにより、ECU3は、不足電力を2次電池9から負荷11に供給する(S28)。
If it is determined in S25 that the minimum control flow rate of the
また、S27の判定で、正常弁5Bの最大制御流量が要求ガス量以上である場合、ECU3は、正常弁5Bを要求ガス量に制御し、燃料電池の運転を継続する(S29)。すなわち、ECU3は、正常な流量制御弁5Bを制御して、要求ガス量のガスを燃料タンク4から燃料電池本体1に供給する。その結果、正常な流量制御弁5Bにより、燃料電池本体1には、要求ガス量が供給される。
If it is determined in S27 that the maximum control flow rate of the
図5に、開故障検知処理(図4のS20)の詳細を示す。この処理を実行するECU3が故障検知手段に相当する。この処理では、まず、ECU3は、流量制御弁5Aを作動し、流量を所定量増加させる(S201)。この処理は、例えば、流量制御弁5Aの開弁周期を所定期間短くする処理である。また、流量制御弁5Aの開弁周期をそのまま維持し、1回の開弁当たりの開弁時間を所定時間長くするものでも構わない。また、この処理で、開弁周期を短くするとともに、開弁時間を長くするようにしてもよい。なお、このとき、流量制御弁5Bは閉弁状態であると想定する。
FIG. 5 shows details of the open failure detection process (S20 in FIG. 4). The
次に、ECU3は、流量センサ2により、実際の流量を測定する(S202)。次に、ECU3は、S202で測定された流量と、上記S201の処理によって増加すべき規定値とを比較する(S203)。ここで、規定値とは、ECU3からの制御信号によって流量制御弁5Aで生じるべき流量の変化である。なお、規定値としては、変化量に代えて、流量制御弁5Aの制御によって変化した後の流量そのものであってもよい。
Next, the
そして、測定された流量と規定値とのずれ量が大きい場合、ECU3は、閉故障であると判定する。例えば、流量制御弁5Aを所定時間継続して開弁したにも拘わらず、流量センサ2で燃料ガスの流量が検出できない場合には、閉故障であると判定される。この場合、ECU3は、故障信号を発生し(例えば、所定の表示部に故障を表示し)、処理を終了する(S204)。
If the amount of deviation between the measured flow rate and the specified value is large, the
一方、S103の判定で、流量と規定値とのずれ量が所定値未満の場合、ECUは、流量制御弁5Aが正常であると判断する(S106)。その後、ECU3は、処理を終了する。なお、以上は、流量制御弁5Aが閉故障の場合について説明したが、流量制御弁5B
が閉故障の場合についても同様である。
On the other hand, if it is determined in S103 that the deviation between the flow rate and the specified value is less than the predetermined value, the ECU determines that the
The same applies to the case where is a closed failure.
以上述べたように、本実施形態の燃料電池によれば、ECU3は、並列に設けられた複数の流量制御弁5A、5Bの故障の有無を検知する。そして、例えば、流量制御弁5Aで開故障が検知された場合、ECU3は、その開故障での燃料ガスのリーク量を検知する。そして、リーク量に対応する発電量が要求発電量を超える場合、そのリーク量に対応する発電量を出力電圧指令値に設定する。その結果、リーク量分の燃料ガスが燃料電池内でほぼ消費され、燃料電池内での燃料ガスの圧力上昇を抑制する。また、出力電圧指令値がリーク量に対応する発電量(要求発電量を超える発電量)に設定されたことに伴い発生する余剰電力により2次電池9が充電される。
As described above, according to the fuel cell of the present embodiment, the
一方、上記リーク量対応する発電量が要求発電量未満の場合、ECU3は、他の正常な流量制御弁5Bを作動させ、流量制御弁5A、5Bの組み合わせにより燃料ガスの流量を制御する。その場合、ECU3は、要求発電量に対応する燃料ガス量からリーク量を減じた値を修正流量とし、流量制御弁5Bの最低制御流量が修正流量を超えるか否かを判定する。
On the other hand, when the power generation amount corresponding to the leak amount is less than the required power generation amount, the
そして、流量制御弁5Bの最低制御流量が修正流量を超える場合、その最低制御流量およびリーク量に相当する発電量に出力電力指令値を設定する。これにより、ECU3は、燃料電池内で最低制御流量およびリーク量の燃料ガスを消費させ、燃料ガスの圧力上昇を抑制する。また、出力電圧指令値が最低制御流量およびリーク量に対応する発電量(要求発電量を超える発電量)に設定されたことに伴い発生する余剰電力により2次電池9が充電される。
When the minimum control flow rate of the
また、ECU3は、流量制御弁5Bの最大制御流量が修正流量未満か否かを判定する。流量制御弁5Bの最大制御流量が修正流量未満の場合、ECU3は、ガス量の供給不足に伴う、不足電力を2次電池9から供給する。これにより、流量制御弁5A故障時のガス流量の不足が2次電池9の電力により補充される。
Further, the
また、ECU3は、流量制御弁5A(または5B)の流量を減少させる制御を実行し、その制御に対応する流量減少の規定値と、実際の流量減少値(測定値)とのずれ量を比較し、ずれ量を算出する。そして、ずれ量が大きい場合、例えば、流量が減少しない場合に、流量制御弁5A(または5B)が開故障であると判定する。したがって、ECU3は、燃料電池の運転中に流量制御弁5A(または5B)が開故障であるか否かを判定し、および、開故障であった場合のリーク量を測定できる。
Further, the
また、例えば、流量制御弁5Aで閉故障が検知された場合、ECU3は、他の正常な流量制御弁5Bを作動させ、流量制御弁5A、5Bの組み合わせにより燃料ガスの流量を制御する。その場合、ECU3は、流量制御弁5Bの最低制御流量が要求発電量に対応する要求ガス量を超えるか否かを判定する。
For example, when a closed failure is detected in the
そして、流量制御弁5Bの最低制御流量が要求ガス量を超える場合、その最低制御流量に相当する発電量に出力電力指令値を設定する。これにより、ECU3は、燃料電池内で最低制御流量の燃料ガスを消費させ、燃料ガスの圧力上昇を抑制する。また、出力電圧指令値が最低制御流量に対応する発電量(要求発電量を超える発電量)に設定されたことに伴い発生する余剰電力により2次電池9が充電される。
When the minimum control flow rate of the
また、ECU3は、流量制御弁5Bの最大制御流量が要求ガス量未満か否かを判定する。流量制御弁5Bの最大制御流量が要求ガス量未満の場合、ECU3は、ガス量の供給不足に伴う、不足電力を2次電池9から供給する。これにより、流量制御弁5A故障時のガ
ス流量の不足が2次電池9の電力により補充される。
Further, the
また、ECU3は、流量制御弁5A(または5B)の流量を増加させる制御を実行し、その制御に対応する流量増加の規定値と、実際の流量増加値(測定値)とのずれ量を比較し、ずれ量を算出する。そして、ずれ量が大きい場合、例えば、流量が閉弁状態から増加しない場合に、流量制御弁5A(または5B)が閉故障であると判定する。したがって、ECU3は、燃料電池の運転中に流量制御弁5A(または5B)が閉故障であるか否かを判定できる。
Further, the
<変形例>
図6に、本発明の変形例に係る燃料電池の構成を示す。図6では、図1の場合と比較して、流量センサ2に代えて圧力センサ6が設けられている。また、水素センサ7がさらに追加されている。他の構成要素は、図1の場合と同様である。そこで、図1と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
<Modification>
FIG. 6 shows a configuration of a fuel cell according to a modification of the present invention. In FIG. 6, a pressure sensor 6 is provided instead of the
図6に示すように、流量センサ2に代えて圧力センサ6によっても、流量制御弁5A、5Bの開故障または閉故障を検知できる。例えば、ECU3が流量制御弁5A、5Bを開閉して圧力センサ6の検出圧力が減少するか否かを検知すればよい。圧力が減少しなければ、ECU3は、閉故障と判定すればよい。また、流量制御弁5A、5Bを開弁状態から閉弁状態に制御した後の圧力センサ6の検出圧力が増加するか否かを判定すればよい。そして、圧力が増加しない場合に、開故障と判定すればよい。
As shown in FIG. 6, an open failure or a closed failure of the flow rate control valves 5 </ b> A and 5 </ b> B can be detected by the pressure sensor 6 instead of the
<その他の変形例>
上記実施形態および変形例では、主として2つの流量制御弁5Aおよび5Bにより本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明の実施において、流量制御弁5A等の数が2個に限定されるものではない。すなわち、3以上の流量制御弁5A等を並列に設けておき、上記実施形態と同様の手順で各流量制御弁5A等の故障の有無を検知するようにしてもよい。そして、1つの流量制御弁5Aに開故障が検知された場合に上記と同様に、他の正常な流量制御弁5B等との組み合わせにより、適性に発電し、2次電池9に充電し、電力の不足を2次電池9から補えばよい。
<Other variations>
In the above-described embodiment and modification, the embodiment of the present invention has been described mainly using the two
また、図1のように流量センサ2と流量制御弁5Aまたは5Bを設けた構成では、流量制御弁5Aまたは5Bの制御量(開弁周期、および開弁時間)から算出される流量の規定値(規格で定められた流量)と、実際の流量センサ2の測定値との間でずれ量が大きい場合に、流量センサ2と流量制御弁5Aまたは5Bとの間で燃料ガスのガス漏れを検知するようにしてもよい。すなわち、上記ずれ量が所定値以上の場合、あるいは、ずれ量が時間とともに増大するような場合に、ECU3がガス漏れの警告を発するようにすればよい。
Further, in the configuration in which the
同様に、図6のように圧力センサ6と流量制御弁5Aまたは5Bを設けた構成では、流量制御弁5Aまたは5Bの制御量(開弁周期、および開弁時間)から算出される圧力変化の規定値(流量制御弁5Aまたは5B規格で定められた流量、燃料タンク4の圧力、およびガス供給通路L1、L2のコンダクタンスから算出される圧力の変動量)と、実際の圧力センサ6の測定値との間でずれ量が大きい場合に、圧力センサ6と流量制御弁5Aまたは5Bとの間で燃料ガスのガス漏れを検知するようにしてもよい。すなわち、上記ずれ量が所定値以上の場合、あるいは、ずれ量が時間とともに増大するような場合に、ECU3がガス漏れの警告を発するようにすればよい。
Similarly, in the configuration in which the pressure sensor 6 and the flow
また、この燃料電池において、図6に示すように、水素センサ7を設けて燃料タンク4から流量制御弁5A、5Bに至るガス供給通路L1、L2にガス漏れがないことを検知できれば、流量制御弁5Aまたは5Bの制御量(開弁周期、および開弁時間)に対する流量
の規定値によって圧力センサ6の検出値を校正するようにしてもよい。
Further, in this fuel cell, as shown in FIG. 6, if a
また、図1と同様に、圧力センサ6に代えて流量センサ2を設けた場合に、燃料タンク4から流量制御弁5A、5Bに至るガス供給通路L1、L2にガス漏れがないことを検知してもよい。その場合、流量制御弁5Aまたは5Bの制御量(開弁周期、および開弁時間)に対する流量の規定値から流量センサ2の検出値を校正するようにしてもよい。
Similarly to FIG. 1, when the
図1においては、流量センサ2が流量制御弁5A、5Bの上流側に設置されている。しかし、本発明の実施は、このような構成に限定されない。すなわち、流量センサ2を流量制御弁5A、5Bの下流側に設置してもよい。また、図6においても、圧力センサ6を流量制御弁5A、5Bの下流側に設置してもよい。すなわち、流量制御弁5A、5Bの故障の検知ためのセンサは流量制御弁5A、5Bの下流側に設置してもよい。
In FIG. 1, the
また、上記流量センサ2、または、圧力センサ6を流量制御弁5A、5Bの下流側に設置した場合にも、上記同様に、流量制御弁5Aまたは5Bの制御量(開弁周期、および開弁時間)に対する流量の規定値から上記流量センサ2、または、圧力センサ6の検出値を校正できる。
Further, when the
1 燃料電池本体
2 流量センサ
3 ECU
4 燃料タンク
5A、5B 流量制御弁
6 圧力センサ
7 水素センサ
9 2次電池
10 DC−DC変換器
11 負荷
1
4
Claims (8)
前記ガス供給通路に設けられ互いに並列に反応ガスの通路を構成し反応ガスの供給を制御する複数のガス流量調整手段と、
前記ガス流量調整手段の故障の有無を検知する故障検知手段と、
前記故障検知手段により前記ガス流量調整手段の少なくとも1つが正常で、かつ、前記ガス流量調整手段の少なくとも1つが故障していることが検知されたときに故障していないガス流量調整手段により燃料電池に供給されるガス流量を制御するガス流量制御手段と、を備える燃料電池の制御装置。 A gas supply passage for supplying a reaction gas to the fuel cell;
A plurality of gas flow rate adjusting means provided in the gas supply passage to constitute a reaction gas passage in parallel with each other to control the supply of the reaction gas;
Failure detection means for detecting the presence or absence of a failure in the gas flow rate adjustment means;
When the failure detecting means detects that at least one of the gas flow rate adjusting means is normal and at least one of the gas flow rate adjusting means is out of order, the gas flow rate adjusting means that has not failed causes a fuel cell. And a gas flow rate control means for controlling a gas flow rate supplied to the fuel cell.
さらに、前記故障検知手段により故障していると判断されたガス流量調整手段に流れる流出ガス量を検出するガス流量検知手段と、
前記燃料電池に対する要求発電量から必要な反応ガス量を算出する要求ガス量算出手段と、を備え、
前記故障検知手段は、故障しているガス流量調整手段が開弁状態で故障しているか、閉弁状態で故障しているかを検知し、
前記ガス流量制御手段は、前記故障検知手段により前記ガス流量調整手段が開弁状態で故障していると検知されたときには前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量から前記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量を減じたガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給するように制御する燃料電池の制御装置。 The fuel cell control device according to claim 1,
Furthermore, a gas flow rate detection means for detecting the amount of outflow gas flowing to the gas flow rate adjustment means determined to be malfunctioning by the failure detection means,
A required gas amount calculating means for calculating a required reaction gas amount from a required power generation amount for the fuel cell, and
The failure detection means detects whether the failed gas flow rate adjustment means is in a valve open state or a valve closed state,
The gas flow rate control means is configured to detect the gas flow rate detection means from the reaction gas amount calculated by the required gas amount calculation means when the failure detection means detects that the gas flow rate adjustment means has failed in a valve open state. A control device for a fuel cell that controls a normal gas flow rate adjusting means to supply a gas amount obtained by subtracting an outflow gas amount detected by the fuel cell to the fuel cell.
2次電池と、
前記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量が前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量より多いときには、前記流出ガス量に対応する電力を前記燃料電池から出力させるとともに、前記燃料電池で出力した電力のうち要求発電量以上の電力を前記2次電池に蓄える出力電力制御手段とをさらに備える燃料電池の制御装置。 In the fuel cell control device according to claim 2,
A secondary battery;
When the outflow gas amount detected by the gas flow rate detection means is larger than the reaction gas amount calculated by the required gas amount calculation means, electric power corresponding to the outflow gas amount is output from the fuel cell, and the fuel cell The fuel cell control device further comprising output power control means for storing in the secondary battery more than the required power generation amount among the power output in step.
前記出力電力制御手段は、正常なガス流量調整手段によって制御可能な最低制御ガス量
が前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量から前記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量を減じたガス量より多いときには、前記最低制御ガス量に前記流出ガス量を加えたガス量に対応する電力を前記燃料電池から出力させるとともに、前記燃料電池で出力した電力のうち前記要求発電量以上の電力を前記2次電池に蓄える燃料電池の制御装置。 In the fuel cell control device according to claim 3,
The output power control means subtracts the outflow gas quantity detected by the gas flow rate detection means from the reaction gas quantity calculated by the required gas quantity calculation means so that the minimum control gas quantity that can be controlled by a normal gas flow rate adjustment means. When the amount of gas exceeds the minimum amount of control gas, the fuel cell outputs power corresponding to the amount of gas added to the minimum control gas amount, and the power output by the fuel cell is equal to or greater than the required power generation amount. A fuel cell control device for storing electric power in the secondary battery.
さらに、前記故障検知手段により故障していると判断されたガス流量調整手段に流れる流出ガス量を検出するガス流量検知手段と、
前記燃料電池に対する要求発電量から必要な反応ガス量を算出する要求ガス量算出手段と、を備え、
前記故障検知手段は、故障しているガス流量調整手段が開弁状態で故障しているか、閉弁状態で故障しているかを検知し、
前記ガス流量制御手段は、前記故障検知手段により前記ガス流量調整手段が閉弁状態で故障していると検知されたときには前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給するように制御する燃料電池の制御装置。 The fuel cell control device according to claim 1,
Furthermore, a gas flow rate detection means for detecting the amount of outflow gas flowing to the gas flow rate adjustment means determined to be malfunctioning by the failure detection means,
A required gas amount calculating means for calculating a required reaction gas amount from a required power generation amount for the fuel cell, and
The failure detection means detects whether the failed gas flow rate adjustment means is in a valve open state or a valve closed state,
The gas flow rate control unit adjusts the reaction gas amount calculated by the required gas amount calculation unit to a normal gas flow rate adjustment when the failure detection unit detects that the gas flow rate adjustment unit has failed in a closed state. A control device for a fuel cell which is controlled to be supplied to the fuel cell by means.
2次電池と、
前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量が正常なガス流量調整手段により供給できるガス量より多いときは前記要求発電量の電力に対する前記燃料電池の発電量の不足分を前記2次電池から供給する出力電力制御手段とをさらに備える燃料電池の制御装置。 The fuel cell control device according to claim 5, wherein
A secondary battery;
When the amount of reaction gas calculated by the required gas amount calculating means is larger than the amount of gas that can be supplied by the normal gas flow rate adjusting means, the shortage of the power generation amount of the fuel cell relative to the power of the required power generation amount is determined as the secondary battery. The fuel cell control device further comprising output power control means supplied from the fuel cell.
前記故障検知手段は、前記ガス流量調整手段の1つに対してガス流量を減少させる制御を実行したときのガス流量の変化が所定変化量以下のときにガス流量調整手段が開故障していると検知し、
前記ガス流量制御手段は、前記ガス流量調整手段が開故障していると検知された場合で前記開故障による反応ガスのリーク量が前記燃料電池の要求ガス量を上回る場合に、前記反応ガスのリーク量に起因する余剰電力を二次電池に充電させ、前記ガス流量調整手段が開故障していると検知された場合で前記開故障による反応ガスのリーク量が前記燃料電池の要求ガス量を下回る場合に、故障していないガス流量調整手段からの反応ガスの供給量を前記要求ガス量よりも前記リーク量だけ少ない修正流量に制御する燃料電池の制御装置。 In the fuel cell control device according to any one of claims 1 to 6,
The failure detection means has an open failure when the change in the gas flow rate when the control for decreasing the gas flow rate is executed with respect to one of the gas flow rate adjustment means is less than a predetermined change amount. It is detected that,
The gas flow rate control means is configured to detect the reaction gas when the gas flow rate adjustment means is detected as having an open failure, and the amount of reaction gas leak due to the open failure exceeds a required gas amount of the fuel cell. When the secondary battery is charged with surplus power caused by the leak amount, and the gas flow rate adjusting means is detected to be open failure, the leak amount of the reaction gas due to the open failure becomes the required gas amount of the fuel cell. A control device for a fuel cell that controls a supply amount of a reactive gas from a gas flow rate adjusting means that is not malfunctioning to a corrected flow rate that is smaller than the required gas amount by the leak amount when lower than the lower limit .
前記故障検知手段は、前記ガス流量調整手段の1つに対してガス流量を増加させる制御を実行したときのガス流量の変化が所定変化量以下のときにガス流量調整手段が閉故障していると検知し、
前記ガス流量制御手段は、前記ガス流量調整手段が閉故障していると検知された場合に、故障していないガス流量調整手段によって反応ガス供給量を制御するとともに、
前記燃料電池の要求ガス量が前記故障していないガス流量調整手段の最低制御流量よりも小さい場合に、前記最低制御流量による反応ガス供給時の余剰電力を二次電池に充電させ、
前記燃料電池の要求ガス量が前記故障していないガス流量調整手段の最大制御流量よりも大きい場合に、不足電力を前記二次電池から供給させる燃料電池の制御装置。 The fuel cell control device according to any one of claims 1 to 7,
The failure detection means has a closed failure when the change in the gas flow rate when the control for increasing the gas flow rate is executed for one of the gas flow rate adjustment means is less than or equal to a predetermined change amount. It is detected that,
When the gas flow rate control means detects that the gas flow rate adjustment means is closed, the gas flow rate control means controls the reaction gas supply amount by the gas flow rate adjustment means that does not fail,
When the required gas amount of the fuel cell is smaller than the minimum control flow rate of the non-failing gas flow rate adjusting means, the secondary battery is charged with surplus power when the reaction gas is supplied with the minimum control flow rate,
Wherein when the required gas quantity of the fuel cell is greater than the maximum control flow rate of the gas flow rate adjusting means not the failure, the control device for a fuel cell which Ru is supplied power shortage from the secondary battery.
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