JP5911366B2 - Fuel cell system and control method thereof - Google Patents

Fuel cell system and control method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5911366B2
JP5911366B2 JP2012097824A JP2012097824A JP5911366B2 JP 5911366 B2 JP5911366 B2 JP 5911366B2 JP 2012097824 A JP2012097824 A JP 2012097824A JP 2012097824 A JP2012097824 A JP 2012097824A JP 5911366 B2 JP5911366 B2 JP 5911366B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
allowable
stop
cumulative
stops
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012097824A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013225445A (en
Inventor
安原 健一郎
健一郎 安原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2012097824A priority Critical patent/JP5911366B2/en
Publication of JP2013225445A publication Critical patent/JP2013225445A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5911366B2 publication Critical patent/JP5911366B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動状態を表示する表示部と、前記燃料電池の作動制御を行う制御部と、を備えた燃料電池システム及びその制御方法に関する。   The present invention includes a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas, a display unit that displays an operating state of the fuel cell, and a control unit that controls the operation of the fuel cell. The present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof.

かかる燃料電池システムは、電気化学反応によって水素含有ガスの持つ化学エネルギを直接電気エネルギに変換するため、エネルギ変換に伴って発生する損失が少なく、高い発電効率を得ることができる。また、発電に伴って生成する物質は水だけであり、大気汚染の原因となる窒素酸化物(NOx)の排出量は略ゼロであると共に、従来からある火力発電等と比較して単位発電量当たりの二酸化炭素(CO2)の排出量を低減することができる。更に、発電に伴う排熱を有効利用することにより、総合的なエネルギ効率の向上を図ることもできる。よって、今後、燃料電池発電システムが広く普及することが期待されている。   Such a fuel cell system directly converts the chemical energy of the hydrogen-containing gas into electrical energy by an electrochemical reaction, so that there is little loss that occurs with energy conversion and high power generation efficiency can be obtained. In addition, water is the only substance produced with power generation, and the amount of nitrogen oxides (NOx) that cause air pollution is almost zero, and unit power generation compared to conventional thermal power generation The amount of carbon dioxide (CO2) emitted per hit can be reduced. Furthermore, the overall energy efficiency can be improved by effectively utilizing the exhaust heat accompanying power generation. Therefore, it is expected that fuel cell power generation systems will be widely used in the future.

このような燃料電池システムでは、起動・停止を頻繁に繰り返すと、燃料電池に設けられているセルや改質触媒などの劣化が進行して、予め定められた耐用年数(例えば10年間)よりも寿命が短くなる場合がある。特に、固体酸化物形燃料電池を利用したシステムでは、当該燃料電池の作動温度が非常に高いためにこのような劣化が進行し易い。
また、燃料電池システムを緊急停止した場合には、燃料電池のセルや改質触媒に対して劣化を抑制するための適切なパージ処理が行われる前に、燃料ガスの供給が停止されることで、寿命が極めて短くなる場合があった。
In such a fuel cell system, if the start and stop are frequently repeated, deterioration of the cells and reforming catalyst provided in the fuel cell proceeds, and the predetermined service life (for example, 10 years) is exceeded. Life may be shortened. In particular, in a system using a solid oxide fuel cell, such deterioration tends to proceed because the operating temperature of the fuel cell is very high.
Also, when the fuel cell system is urgently stopped, the supply of fuel gas is stopped before appropriate purge processing for suppressing deterioration of the fuel cell or reforming catalyst is performed. In some cases, the service life was extremely short.

このような問題に対して、従来の燃料電池システムとしては、起動・停止に起因する性能低下を抑制するために、施設内の電力負荷に基づいて発電出力を決定する所謂電主運転状態で連続的に運転するように構成されたものが知られている(例えば特許文献1参照。)。   In order to prevent such a problem, the conventional fuel cell system continuously operates in a so-called main operation state in which the power generation output is determined based on the power load in the facility in order to suppress the performance degradation caused by the start / stop. What is comprised so that it may drive | operate automatically is known (for example, refer patent document 1).

特開2011−146208号公報JP 2011-146208 A

上記のように燃料電池システムを電主運転状態で連続的に運転するような仕様とした場合でも、利用者都合等で頻繁に起動・停止が行われる場合があり、結果寿命の短縮につながる場合があった。また、利用者に対して頻繁な起動・停止を行わないように例えば使用説明書に記載するなどの案内を行った場合でも、それを周知徹底させることは困難であった。特に、特定の実機において、利用者が、過去の運転履歴との関係で今後どの程度の起動・停止を許容できるかを推定できるものではなく、故障等が発生してからでしか過度の起動・停止が行われたことを知ることはできなかった。
また、このような利用者都合等の頻繁な起動・停止が行われる場合において、耐用年数までの寿命を確保するための適当な対策は従来存在しなかった。
Even when the specifications are such that the fuel cell system is continuously operated in the main operation state as described above, it may be frequently started and stopped due to user convenience, etc., resulting in a shortened life was there. Further, even if guidance such as that described in the instruction manual is given to the user so as not to start and stop frequently, it is difficult to make it known well. In particular, in a specific actual machine, it is not possible to estimate how much start / stop is allowed in the future in relation to the past operation history, and excessive start / stop only after a failure occurs. It was not possible to know that the stop was made.
Further, in the case where such frequent user start / stop is performed, there has been no appropriate measure for ensuring the lifetime up to the service life.

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、利用者都合等で頻繁に起動・停止が行われようとした場合でも耐用年数までの寿命確保を図ることができる燃料電池システムを提供する点にある。   The present invention has been made paying attention to such a point, and the purpose thereof is a fuel capable of ensuring the life until the useful life even when starting and stopping are frequently performed due to user convenience or the like. The point is to provide a battery system.

この目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動状態を表示する表示部と、前記燃料電池の作動制御を行う制御部と、を備えた燃料電池システムであって、
記制御部が、
現時点における前記燃料電池の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測手段と、
前記燃料電池の累積運転時間が所定の耐用累積運転時間に到達するまで増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を所定の耐用許容停止回数まで漸次増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記燃料電池の許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算手段と、
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定手段と、
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力手段と
前記停止回数異常が判定されたときに前記燃料電池の再起動を制限する起動制限手段とを有し、
前記起動制限手段は、前記停止回数異常が判定されてから所定のリセット操作が実行されるまでは、前記燃料電池の再起動を禁止する点にある。
In order to achieve this object, the characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is as follows:
A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; a display unit that displays an operation state of the fuel cell; and a control unit that performs operation control of the fuel cell. I met with,
Before Symbol control unit,
Measuring means for measuring the current cumulative number of stops of the fuel cell as the current cumulative number of stops;
As the cumulative operation time of the fuel cell increases until it reaches a predetermined useful cumulative operation time, an allowable upper limit value of the cumulative stop count is gradually increased to a predetermined allowable allowable stop count. Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops, the current allowable stop number that is the allowable stop number of the fuel cell is generated from the current cumulative operation time that is the cumulative operation time of the fuel cell at the present time. Computing means for
A determination unit that determines the current allowable stop count as a reference stop count, and determines that the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count as an abnormal stop count,
Output means for outputting information capable of recognizing that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit ;
Start restriction means for restricting restart of the fuel cell when the stop number abnormality is determined,
The start restriction means is that the restart of the fuel cell is prohibited until a predetermined reset operation is performed after the stop number abnormality is determined.

また、この目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの制御方法の特徴構成は、
水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、当該燃料電池の作動状態を表示する表示部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の作動制御を行う燃料電池システムの制御方法であって、
記燃料電池の現時点の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測処理と、
前記燃料電池の累積運転時間が増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算処理と、
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定処理と、
前記停止回数異常が判定されたときに前記燃料電池の再起動を制限する処理と、
前記停止回数異常が判定されてから所定のリセット操作が実行されるまでは、前記燃料電池の再起動を禁止する処理と、
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力処理とを包含する点にある。
Moreover, the characteristic configuration of the control method of the fuel cell system according to the present invention for achieving this object is as follows:
A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; and a display unit that displays an operating state of the fuel cell. The fuel cell system performs operation control of the fuel cell. What control methods der,
A measuring process of measuring an accumulated number of stops of the current pre-Symbol fuel cell as the current accumulated number of stops,
Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops shown in the form of increasing the allowable number of stops that is the allowable upper limit value of the cumulative number of stops as the cumulative operation time of the fuel cell increases, A calculation process for generating a current allowable stop count that is the allowable stop count at the present time from a current cumulative operation time that is the cumulative operating time of the fuel cell;
A determination process in which the current allowable stop count is set as a reference stop count, and a state in which the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count is determined as an abnormal stop count;
A process of limiting restart of the fuel cell when the abnormality in the number of stops is determined;
A process for prohibiting restart of the fuel cell until a predetermined reset operation is performed after the abnormality in the number of stops is determined;
And an output process for outputting information capable of recognizing that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit.

上記燃料電池システム及びその制御方法によれば、上記現許容停止回数が、上記累積運転時間が増加するほど上記許容停止回数を増加させる形態で示された関係に基づいて生成され、上記計測された現累積停止回数が、当該現許容停止回数とされる基準停止回数以上になった場合には、その状態を停止回数異常として判定され、そのことを認識可能な警報等の情報が表示部に出力されることになる。つまり、このように上記現累積停止回数が上記現許容停止回数以上となった場合には、表示部に出力された情報によって、燃料電池の累積運転時間が予め設定した耐用累積運転時間に到達するよりも前の時点で、累積停止回数が予め設定した耐用許容停止回数に到達してしまって寿命が尽きる虞がある状況であることを、寿命が尽きるよりも前の段階で停止回数異常として認識することができる。よって、利用者に対して、頻繁な起動・停止を回避するような注意喚起、並びにその原因を解消するためのメンテナンスの推奨を実行することができ、結果、耐用累積運転時間までの寿命確保を図ることができる。
利用者の都合に起因する頻繁な起動・停止により停止回数異常が判定された場合において、燃料電池の再起動が制限されることで、かかる再起動の制限による不都合を回避するべくそれ以降の起動・停止の頻度を低下させるように利用者に対して動機付けを行うことができる。
また、利用者の都合以外に起因する頻繁な起動・停止により停止回数異常が判定された場合には、システムの損傷等が要因であることが考えられるため、再起動による損傷等の拡大を抑制して、メンテナンスを実施した上で再起動するように動機付けを行うことができる。
According to the fuel cell system and its control how, the current allowable number of stops may be generated based on the relationship shown in the form of increasing the allowable number of stops as the accumulated operation time increases, is the measurement If the current cumulative number of stops exceeds the current allowable number of stops, the status is determined as an abnormal number of stops, and information such as an alarm that can recognize this is displayed on the display unit. Will be output. In other words, when the current cumulative stop count is equal to or greater than the current allowable stop count, the fuel cell cumulative operating time reaches the preset useful cumulative operating time according to the information output on the display unit. Before the end of the life, it is recognized as an abnormal number of stop times that the cumulative stop count has reached the preset allowable permissible stop count and the life may be exhausted can do. Therefore, the user can be alerted to avoid frequent start / stop, and the maintenance can be recommended to eliminate the cause. You can plan.
In the event that the number of stops is abnormal due to frequent start / stop caused by the convenience of the user, the restart of the fuel cell is restricted, so that the subsequent start is avoided in order to avoid inconvenience due to the restriction of the restart • Motivate users to reduce the frequency of outages.
In addition, if abnormal number of stops is determined due to frequent start / stop caused by reasons other than the user's convenience, the system may be damaged, etc., and the expansion of damage due to restart is suppressed. Then, it can be motivated to restart after performing maintenance.

また、この目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動状態を表示する表示部と、前記燃料電池の作動制御を行う制御部と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御部が、
現時点における前記燃料電池の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測手段と、
前記燃料電池の累積運転時間が所定の耐用累積運転時間に到達するまで増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を所定の耐用許容停止回数まで漸次増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記燃料電池の許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算手段と、
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定手段と、
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力手段とを有し、
前記演算手段は、前記停止回数異常が判定されたときの前記現累積停止回数に一定の基準余裕幅を加えた一時許容停止回数を生成し、
前記判定手段は、前記現許容停止回数が前記一時許容停止回数を超えるまでの間は、前記基準停止回数を前記一時許容停止回数に置き換える点にある
Further, the characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention for achieving this object is as follows:
A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; a display unit that displays an operation state of the fuel cell; and a control unit that performs operation control of the fuel cell. Because
The control unit is
Measuring means for measuring the current cumulative number of stops of the fuel cell as the current cumulative number of stops;
As the cumulative operation time of the fuel cell increases until it reaches a predetermined useful cumulative operation time, an allowable upper limit value of the cumulative stop count is gradually increased to a predetermined allowable allowable stop count. Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops, the current allowable stop number that is the allowable stop number of the fuel cell is generated from the current cumulative operation time that is the cumulative operation time of the fuel cell at the present time. Computing means for
A determination unit that determines the current allowable stop count as a reference stop count, and determines that the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count as an abnormal stop count,
Output means for outputting information capable of recognizing that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit;
The calculation means generates a temporary allowable stop number obtained by adding a certain reference margin to the current cumulative stop number when the stop number abnormality is determined,
The determination means is that the reference stop number is replaced with the temporary allowable stop number until the current allowable stop number exceeds the temporary allowable stop number .

また、この目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの制御方法の特徴構成は、  Moreover, the characteristic configuration of the control method of the fuel cell system according to the present invention for achieving this object is as follows:
水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、当該燃料電池の作動状態を表示する表示部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の作動制御を行う燃料電池システムの制御方法であって、  A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; and a display unit that displays an operating state of the fuel cell. The fuel cell system performs operation control of the fuel cell. Control method,
前記燃料電池の現時点の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測処理と、  A measurement process for measuring the current cumulative stop count of the fuel cell as the current cumulative stop count;
前記燃料電池の累積運転時間が増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算処理と、  Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops shown in the form of increasing the allowable number of stops that is the allowable upper limit value of the cumulative number of stops as the cumulative operation time of the fuel cell increases, A calculation process for generating a current allowable stop count that is the allowable stop count at the present time from a current cumulative operation time that is the cumulative operating time of the fuel cell;
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定処理と、  A determination process in which the current allowable stop count is set as a reference stop count, and a state in which the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count is determined as an abnormal stop count;
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力処理とを包含し、  Including an output process for outputting information that can be recognized that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit,
前記演算処理において、前記停止回数異常が判定されたときの前記現累積停止回数に一定の基準余裕幅を加えた一時許容停止回数を生成するとともに、  In the arithmetic processing, generating a temporary allowable stop number obtained by adding a certain reference margin to the current cumulative stop number when the stop number abnormality is determined,
前記判定処理において、前記現許容停止回数が前記一時許容停止回数を超えるまでの間は、前記基準停止回数を前記一時許容停止回数に置き換える点にある。  In the determination process, until the current allowable stop count exceeds the temporary allowable stop count, the reference stop count is replaced with the temporary allowable stop count.

上記燃料電池システム及びその制御方法によれば、上記現許容停止回数が、上記累積運転時間が増加するほど上記許容停止回数を増加させる形態で示された関係に基づいて生成され、上記計測された現累積停止回数が、当該現許容停止回数とされる基準停止回数以上になった場合には、その状態を停止回数異常として判定され、そのことを認識可能な警報等の情報が表示部に出力されることになる。つまり、このように上記現累積停止回数が上記現許容停止回数以上となった場合には、表示部に出力された情報によって、燃料電池の累積運転時間が予め設定した耐用累積運転時間に到達するよりも前の時点で、累積停止回数が予め設定した耐用許容停止回数に到達してしまって寿命が尽きる虞がある状況であることを、寿命が尽きるよりも前の段階で停止回数異常として認識することができる。よって、利用者に対して、頻繁な起動・停止を回避するような注意喚起、並びにその原因を解消するためのメンテナンスの推奨を実行することができ、結果、耐用累積運転時間までの寿命確保を図ることができる。  According to the fuel cell system and the control method thereof, the current allowable stop count is generated based on the relationship shown in the form of increasing the allowable stop count as the cumulative operation time increases, and is measured. If the current cumulative number of stops exceeds the current allowable number of stops, the status is determined as an abnormal number of stops, and information such as an alarm that can recognize this is output to the display Will be. In other words, when the current cumulative stop count is equal to or greater than the current allowable stop count, the fuel cell cumulative operating time reaches the preset useful cumulative operating time according to the information output on the display unit. Before the end of the life, it is recognized as an abnormal number of stop times that the cumulative stop count has reached the preset allowable permissible stop count and the life may be exhausted can do. Therefore, the user can be alerted to avoid frequent start / stop, and the maintenance can be recommended to eliminate the cause. Can be planned.
また、直前に停止回数異常が判定されたときの現累積停止回数(そのときに生成された現許容停止回数と同じ又はそれを上回る回数)よりも基準余裕幅大きい一時許容停止回数を越えるまでは、停止回数異常の判定の基準となる基準停止回数が、現許容停止回数に代えて、それよりも大きい一時許容停止回数に置き換えられることになる。よって、停止回数異常が判定された直後の停止に対しては、その時点での現累積停止回数が現許容停止回数以上であったとしても、一時許容停止回数未満であれば、直前の停止回数異常判定時からの間隔が短く再度停止回数異常が判定されるメリットが少ないものとして、停止回数異常を判定せずに無用な警報等を回避することができる。  In addition, until the number of temporary allowable stops that exceeds the current cumulative number of stops (the number of times that is equal to or exceeds the current allowable number of stops generated at that time) when the stop number abnormality was determined immediately before is exceeded Therefore, the reference stop number that is the reference for determining the abnormality of the stop number is replaced with a larger temporary allowable stop number instead of the current allowable stop number. Therefore, for the stop immediately after the stop count abnormality is determined, even if the current cumulative stop count at that time is equal to or greater than the current allowable stop count, if it is less than the temporary allowable stop count, the previous stop count Since the interval from the abnormality determination is short and there is little merit in determining the abnormality in the number of stops again, an unnecessary alarm or the like can be avoided without determining the abnormality in the number of stops.

本発明に係る燃料電池システムのさらなる特徴構成は、  Further features of the fuel cell system according to the present invention are as follows:
前記演算手段は、前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係として、下記の数式(1)を用いて前記現許容停止回数を生成する請求項1に記載の燃料電池システム。2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the calculation unit generates the current allowable number of stops using the following formula (1) as a relationship between the accumulated operation time and the allowable number of stops.
Nl(t)=〔(Na−N0)/Tmax〕×t+N0・・・(1)  Nl (t) = [(Na−N0) / Tmax] × t + N0 (1)
ここで、tは累積運転時間の変数、Nl(t)は累積運転時間tにおける許容停止回数、Tmaxは耐用年数に相当する累積運転時間の値として予め設定された耐用累積運転時間、Naは耐用累積運転時間における許容停止回数の値として予め設定された耐用許容停止回数、N0は設置時における許容停止回数の値として予め設定された余裕停止回数である点にある。  Here, t is a variable of the cumulative operation time, Nl (t) is the allowable number of stops during the cumulative operation time t, Tmax is a cumulative service life that is set in advance as a value of the cumulative operation time corresponding to the service life, and Na is the service life. The allowable allowable number of stops set in advance as a value of the allowable number of stops in the cumulative operation time, and N0 is a marginal stop number set in advance as a value of the allowable number of stops during installation.

上記構成によれば、上記数式(1)により示される上記累積運転時間と上記許容停止回数との関係は、上記累積運転時間が初期値を0として上記耐用累積運転時間Tmaxまで増加するのに比例して、上記許容停止回数が初期値の上記余裕停止回数N0から上記耐用許容停止回数Naまで増加するものとなる。  According to the above configuration, the relationship between the cumulative operation time indicated by the mathematical formula (1) and the allowable number of stops is proportional to the cumulative operation time increasing to the durable cumulative operation time Tmax with an initial value of 0. Thus, the allowable number of stops increases from the initial number of surplus stop times N0 to the allowable allowable stop number Na.
つまり、上記現累積停止回数が上記関係を用いて生成した上記現許容停止回数以上となって停止回数異常を認識可能な警報等の情報が出力された場合には、それまでと同じ頻度で起動・停止を繰り返したと仮定すると、燃料電池の累積運転時間が耐用年数(例えば10年間)に相当する累積運転時間の値などとして予め設定した耐用累積運転時間に到達する前の時点で、累積停止回数が耐用累積運転時間における許容停止回数の値などとして予め設定した耐用許容停止回数に到達してしまって寿命が尽きる虞がある状況であることで、寿命が尽きるよりも前の段階で停止回数異常として認識することができる。更に、このように停止回数異常を認識した段階で、起動・停止の繰り返し頻度を低下させることで、現累積停止回数が上記関係を用いた現許容停止回数以上となることが無くなるので、耐用年数までの寿命を確実に確保することができる。  In other words, if the current cumulative number of stops is equal to or greater than the current allowable number of stops generated using the above relationship and information such as an alarm that can recognize the stop number abnormality is output, it is started at the same frequency as before・ Assuming repeated stoppages, the cumulative number of stoppages at the time before the cumulative operation time of the fuel cell reaches the preset cumulative operation time as the value of the cumulative operation time corresponding to the useful life (for example, 10 years) Is a situation where there is a possibility that the service life will be exhausted after reaching the preset allowable service stop count as the value of the allowable service stop count in the cumulative accumulated operation time. Can be recognized as. Furthermore, by reducing the start / stop repetition frequency at the stage where the stop count abnormality is recognized in this way, the current cumulative stop count will not exceed the current allowable stop count using the above relationship. The lifetime up to can be ensured.
また、上記余裕停止回数は、0であっても構わないが、1以上の一定の値とすることで、頻繁な起動・停止を行っていない設置後直ぐの停止時において警報等の情報が出力されることを回避することができる。  The number of marginal stops may be 0, but by setting it to a constant value of 1 or more, information such as an alarm is output when stopping immediately after installation without frequent start / stop. Can be avoided.

燃料電池システムの概略構成図Schematic configuration diagram of fuel cell system 燃料電池システムにおける制御方法のフロー図Flow chart of control method in fuel cell system 燃累積運転時間と累積停止回数との関係を示す説明図Explanatory diagram showing the relationship between the cumulative fuel operation time and the cumulative number of stops

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態の燃料電池システム100は、図1に示すように、固体酸化物形燃料電池(以下「SOFC」という)12と、当該SOFC10の作動状態を表示する表示部21と、当該SOFC10の作動制御を行う制御部30と、を備えて構成されている。このような燃料電池システム100は、一般家庭などの施設に設けられ、当該施設内の電力負荷に対してSOFCで発電した電力を供給すると共に、その発電の際に発生した熱を利用して給湯等を行うコージェネレーションシステムとして構成することができる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 of the present embodiment includes a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOFC”) 12, a display unit 21 that displays the operating state of the SOFC 10, and the operation of the SOFC 10. And a control unit 30 that performs control. Such a fuel cell system 100 is provided in a facility such as a general household, supplies power generated by the SOFC to the power load in the facility, and uses hot water generated during the power generation to supply hot water. It can comprise as a cogeneration system which performs etc.

SOFC12については、公知のものを採用するため詳細な説明は割愛するが、改質器11と共に屋外に燃料電池ユニット10として設置されている。改質器11は、外部から供給される都市ガスなどの炭化水素系の原燃料ガスを水蒸気改質して水素ガスを主成分とする水素含有ガスを生成し、当該水素含有ガスをSOFC12に供給する。そして、SOFC12は、この水素含有ガスと空気(酸素含有ガス)との電気化学反応により発電を行い、その発電電力を電力負荷に供給する。
また、この燃料電池ユニット10における改質器11及びSOFC12は、後述する制御部30によりその作動が制御されており、電力負荷に基づいてSOFC12の発電電力を決定する所謂電主運転の形態で略連続的に稼動される。
The SOFC 12 is installed as a fuel cell unit 10 together with the reformer 11, although a detailed description is omitted because a known one is adopted. The reformer 11 steam-reforms a hydrocarbon-based raw fuel gas such as city gas supplied from the outside to generate a hydrogen-containing gas mainly containing hydrogen gas, and supplies the hydrogen-containing gas to the SOFC 12 To do. The SOFC 12 generates power by an electrochemical reaction between the hydrogen-containing gas and air (oxygen-containing gas), and supplies the generated power to the power load.
The operation of the reformer 11 and the SOFC 12 in the fuel cell unit 10 is controlled by a control unit 30 which will be described later, and is a so-called main operation mode in which the generated power of the SOFC 12 is determined based on the power load. It is operated continuously.

表示部21は、屋内に設置されたリモコン20に設けられた液晶ディスプレイで構成されており、このリモコン20には、表示部21以外に、燃料電池ユニット10の起動、停止、並びにその他の運転条件等の各種設定を行うための操作部22が設けられている。尚、本実施形態において、利用者の意図により操作部22が操作されて燃料電池ユニット10を停止させる処理を通常停止処理と呼ぶ。また、この通常停止処理を行った累積回数を累積停止回数と呼ぶ。   The display unit 21 includes a liquid crystal display provided in a remote control 20 installed indoors. In addition to the display unit 21, the remote control 20 starts and stops the fuel cell unit 10 and other operating conditions. An operation unit 22 is provided for performing various settings such as. In the present embodiment, a process in which the operation unit 22 is operated by the user's intention to stop the fuel cell unit 10 is referred to as a normal stop process. In addition, the cumulative number of times of performing this normal stop process is referred to as the cumulative stop number.

制御部30は、メモリ等からなる記憶媒体、CPU、入出力部等を備えたマイクロコンピュータで構成され、そのコンピュータが所定のプログラムを実行することにより、後述する計測手段31、演算手段32、判定手段33、出力手段34、起動制限手段35等の様々な手段として機能すると共に、かかる各手段により実行される各処理を包含する制御方法を実行することで、利用者都合等で頻繁に起動・停止が行われようとした場合でも耐用年数までの寿命確保を図ることができるものとされている。以下、制御部30が機能する各手段の詳細構成、及びそれに実行される制御方法について、図2及び図3のも参照して説明を加える。   The control unit 30 is configured by a microcomputer including a storage medium including a memory, a CPU, an input / output unit, and the like, and when the computer executes a predetermined program, the measurement unit 31, the calculation unit 32, and the determination described later. It functions as various means such as the means 33, the output means 34, the activation restricting means 35, etc., and by executing a control method including each process executed by each of these means, it is frequently activated and activated for the convenience of the user. Even when a stop is about to be made, it is possible to ensure a life up to the useful life. Hereinafter, the detailed configuration of each unit that the control unit 30 functions and the control method executed thereon will be described with reference to FIGS. 2 and 3 as well.

尚、以下の説明及び図2、及び図3に示す各種記号について下記のように定義する。
t:燃料電池ユニット10の累積運転時間(設置時からの運転時間の積算値)の変数
Nt(t):燃料電池ユニット10の累積運転時間tにおける実際の累積停止回数
Nl(t):燃料電池ユニット10の累積運転時間tにおける累積停止回数の許容上限値である許容停止回数
T:現時点における燃料電池ユニット10の累積運転時間(以下「現累積運転時間T」と呼ぶ)
T1、T2:特定時点における累積運転時間
Tmax:燃料電池ユニット10の耐用年数に相当する累積運転時間として予め設定された値(以下「耐用累積運転時間Tmax」と呼ぶ)
Na:燃料電池ユニット10の耐用累積運転時間Tmaxにおける許容停止回数として予め設定された値(以下「耐用許容停止回数Na」と呼ぶ)
N0:燃料電池ユニット10の設置時における許容停止回数として予め設定された値(以下「余裕停止回数N0」と呼ぶ)
A:累積停止回数の増加幅として予め設定された値(以下「基準余裕幅A」と呼ぶ)
B:累積停止回数の減少幅として予め設定された値(以下「耐用余裕幅B」と呼ぶ)
Nmax:燃料電池ユニット10を起動・停止を繰り返したときに当該燃料電池ユニット10の寿命が尽きると予測される最大の累積停止回数として予め設定された値(以下「最大許容停止回数Nmax」と呼ぶ)
X:後述する停止回数異常を判定するときに基準として用いる値(以下「基準停止回数X」と呼ぶ)
Nb:後述する停止回数異常を判定するときの基準停止回数Xとして適宜許容停止回数Nl(t)に代えて置き換えられる累積停止回数の値(以下「一時許容停止回数Nb」と呼ぶ)
The following explanation and various symbols shown in FIGS. 2 and 3 are defined as follows.
t: Variable of cumulative operation time of fuel cell unit 10 (integrated value of operation time from installation) Nt (t): Actual cumulative stop count during cumulative operation time t of fuel cell unit Nl (t): Fuel cell Allowable number of stop times, which is an allowable upper limit value of the number of cumulative stops during the cumulative operation time t of the unit 10 T: Cumulative operation time of the fuel cell unit 10 at the present time (hereinafter referred to as “current cumulative operation time T”)
T1, T2: Cumulative operation time at a specific time point Tmax: Pre-set value as cumulative operation time corresponding to the service life of the fuel cell unit 10 (hereinafter referred to as “lifetime cumulative operation time Tmax”)
Na: a value set in advance as the allowable number of times of stop in the cumulative accumulated operation time Tmax of the fuel cell unit 10 (hereinafter referred to as “the allowable allowable number of stops Na”)
N0: a value set in advance as the allowable number of stops at the time of installation of the fuel cell unit 10 (hereinafter referred to as “allowable stop number N0”)
A: A value set in advance as the increment of the cumulative stop count (hereinafter referred to as “reference margin A”)
B: A value set in advance as a reduction width of the cumulative number of stops (hereinafter referred to as “life allowance width B”)
Nmax: a value set in advance as the maximum cumulative number of stops that is predicted to end the life of the fuel cell unit 10 when the fuel cell unit 10 is repeatedly started and stopped (hereinafter referred to as “maximum allowable number of stops Nmax”) )
X: a value used as a reference when determining an abnormal number of stops to be described later (hereinafter referred to as “reference stop count X”)
Nb: The value of the cumulative number of stops that is replaced as appropriate as the reference number of stops X when determining an abnormality in the number of stops described later (hereinafter referred to as “temporary allowable stop count Nb”) instead of the allowable stop count Nl (t).

制御部30が機能する計測手段31は、現時点の現累積運転時間Tにおける燃料電池ユニット10の実際の累積停止回数を現累積停止回数Nt(T)として計測する所謂計測処理を実行する手段として構成されている。
詳しくは、制御部30は、燃料電池ユニット10が運転中のときに、リモコン20の操作部22の停止ボタンが押圧操作されたことを認識すると、燃料電池ユニット10に対して所定の停止操作を行わせて停止させるための所定の停止信号を発信する通常停止処理を実行すると共に(図2のステップ#01)、燃料電池ユニット10が設置されてから現時点までの運転時間を積算する形態で、現時点における燃料電池ユニット10の累積運転時間である現累積運転時間Tを取得する(図2のステップ#02)。
そして、上記計測手段31は、上記のように通常停止処理が実行される毎に、前回停止処理を実行した累積運転時間T’における累積停止回数Nt(T’)に1を加算する形態で、現時点の現累積運転時間Tにおける現累積停止回数Nt(T)を計測する(図2のステップ#03)。
The measuring means 31 that the control unit 30 functions is configured as a means for executing a so-called measurement process that measures the actual accumulated stop count of the fuel cell unit 10 during the current accumulated operation time T as the current accumulated stop count Nt (T). Has been.
Specifically, when the control unit 30 recognizes that the stop button of the operation unit 22 of the remote controller 20 is pressed while the fuel cell unit 10 is in operation, the control unit 30 performs a predetermined stop operation on the fuel cell unit 10. In the form of performing normal stop processing for transmitting a predetermined stop signal for stopping by performing (step # 01 in FIG. 2) and integrating the operation time from the installation of the fuel cell unit 10 to the present time, The current cumulative operation time T, which is the cumulative operation time of the fuel cell unit 10 at the present time, is acquired (step # 02 in FIG. 2).
Then, each time the normal stop process is executed as described above, the measuring means 31 adds 1 to the cumulative stop count Nt (T ′) in the cumulative operation time T ′ in which the previous stop process was executed. The current cumulative stop count Nt (T) in the current cumulative operation time T is measured (step # 03 in FIG. 2).

次に、制御部30が機能する演算手段32は、所定の累積運転時間tと許容停止回数Nl(t)との関係に基づいて、現累積運転時間Tから現時点における許容停止回数である現許容停止回数Nl(T)を生成する演算処理を実行する手段として構成されている。
詳しくは、所定の累積運転時間tと許容停止回数Nl(t)との関係は、燃料電池ユニット10の累積運転時間tが耐用累積運転時間Tmaxに到達するまで増加するほど許容停止回数Nl(t)を所定の耐用許容停止回数Naまで漸次増加させる形態で示された関係として予め設定されており、具体的には、下記の[数1]に示す数式(1)で表される。
尚、本実施形態において、耐用累積運転時間Tmaxは10年間に設定され、耐用許容停止回数Naは、起動・停止の回数に対するセルや改質触媒などの劣化の進行度合いを考慮した値として設定され、例えば燃料電池ユニット10を起動・停止を繰り返したときに当該燃料電池ユニット10の寿命が尽きると予測される最大の累積停止回数である最大許容停止回数Nmax(例えば数百回)から耐用余裕幅Bを減算した値として設定されている。
Next, the calculation means 32 in which the control unit 30 functions is based on the relationship between the predetermined cumulative operation time t and the allowable stop count Nl (t), and the current allowable stop count that is the current allowable stop count from the current cumulative operation time T. It is comprised as a means to perform the arithmetic processing which produces | generates the frequency | count Nl (T) of a stop.
Specifically, the relationship between the predetermined cumulative operation time t and the allowable stop count Nl (t) is that the allowable stop count Nl (t) increases as the cumulative operation time t of the fuel cell unit 10 reaches the durable cumulative operation time Tmax. ) Is set in advance as a form that is gradually increased to a predetermined allowable allowable stop count Na, and is specifically expressed by the following formula (1).
In the present embodiment, the durable cumulative operating time Tmax is set to 10 years, and the allowable allowable stop count Na is set as a value that takes into consideration the degree of progress of deterioration of the cell, the reforming catalyst, etc. with respect to the start / stop count. For example, when the fuel cell unit 10 is repeatedly started and stopped, the maximum allowable number of stop times Nmax (for example, several hundred times) that is predicted to end the life of the fuel cell unit 10 is used. It is set as a value obtained by subtracting B.

[数1]
Nl(t)=〔(Na−N0)/Tmax〕×t+N0・・・(1)
[Equation 1]
Nl (t) = [(Na−N0) / Tmax] × t + N0 (1)

即ち、上記数式(1)により示される上記累積運転時間tと上記許容停止回数Nl(t)との関係は、上記累積運転時間tが初期値を0として上記耐用累積運転時間Tmaxまで増加するのに比例して、上記許容停止回数Nl(t)が初期値の上記余裕停止回数N0から上記耐用許容停止回数Naまで増加する関係を示したものとなる。
そして、上記演算手段32は、上記数式(1)において累積運転時間tに現累積運転時間Tを代入して現許容停止回数Nl(T)を算出する形態で、現時点における現許容停止回数Nl(T)を生成する(図2のステップ#04)。
That is, the relationship between the cumulative operation time t expressed by the mathematical formula (1) and the allowable stop count Nl (t) is that the cumulative operation time t increases to the durable cumulative operation time Tmax with an initial value of 0. The allowable stop number Nl (t) increases in proportion to the initial allowable stop number N0 to the allowable allowable stop number Na.
Then, the calculation means 32 substitutes the current cumulative operation time T for the cumulative operation time t in the formula (1) to calculate the current allowable stop number Nl (T), and the current allowable stop number Nl ( T) is generated (step # 04 in FIG. 2).

次に、制御部30が機能する判定手段33は、現許容停止回数Nl(T)を基準停止回数Xとし、現累積停止回数Nt(T)が基準停止回数X以上となる状態を停止回数異常と判定する所謂判定処理を実行する手段として構成され、更に、制御部30が機能する出力手段34は、この判定手段33により停止回数異常が判定されたときにその停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報としての警報を表示部21に出力する出力処理を実行する手段として構成されている。
詳しくは、上記判定手段33は、原則的には、現許容停止回数Nl(T)を基準停止回数Xとするが、例外的に、現許容停止回数Nl(T)が後述する一時許容停止回数Nb未満の場合には、当該基準停止回数Xを当該一時許容停止回数Nbに置き換える形態で、基準停止回数Xを設定する。言い換えれば、現許容停止回数Nl(T)と一時許容停止回数Nbとの内、大きいほうが基準停止回数Xに設定されることになる(図2のステップ#05)。
Next, the determination unit 33 in which the control unit 30 functions determines that the current allowable stop count Nl (T) is the reference stop count X and the current cumulative stop count Nt (T) is equal to or greater than the reference stop count X. Further, the output means 34 that functions as a determination process is determined, and the controller 30 functions when the stop number abnormality is determined by the determination means 33. It is comprised as a means to perform the output process which outputs the warning as information which can recognize this to the display part 21. FIG.
Specifically, in principle, the determination means 33 uses the current allowable stop count Nl (T) as the reference stop count X, but exceptionally, the current allowable stop count Nl (T) is a temporary allowable stop count described later. If it is less than Nb, the reference stop count X is set in such a manner that the reference stop count X is replaced with the temporary allowable stop count Nb. In other words, the larger of the current allowable stop count Nl (T) and the temporary allowable stop count Nb is set to the reference stop count X (step # 05 in FIG. 2).

そして、現累積停止回数Nt(T)が例えば現許容停止回数Nl(T)として設定された基準停止回数X以上になる状況では、燃料電池ユニット10の累積運転時間tが予め設定した耐用累積運転時間Tmaxに到達するよりも前の時点で、累積停止回数Nt(t)が予め設定した耐用許容停止回数Naに到達してしまって寿命が尽きる虞がある状況であると言える。
そこで、上記判定手段33は、現累積停止回数Nt(T)と基準停止回数Xとを比較し、現累積停止回数Nt(T)が基準停止回数X以上となる状況を停止回数異常として判定する(図2のステップ#06)。
更に、このように停止回数異常が判定された場合には、上記出力手段34は、リモコン20の表示部21に対して「停止回数異常」等と表示させるなどの形態で警報を出力し、利用者に対し、今後の頻繁な起動・停止を回避するような注意喚起や、その原因を解消するためのメンテナンスの推奨を行うように構成されている。また、出力手段34は、上記警報の代わりに又は上記警報に加えて、図3に示すようなグラフ図、即ち現累積停止回数Nt(t)と現許容停止回数Nt(t)の推移における現累積運転時間Tの位置を認識可能なグラフ図を、停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報として表示部21に表示させても構わない。
尚、本実施形態において、上記数式(1)の上記余裕停止回数N0は例えば数十回の1以上の値に設定することで、頻繁な起動・停止を行っていない設置後直ぐの停止時において警報等が出力されることを回避しているが、このような問題を許容する場合には、この余裕停止回数N0をゼロに設定しても構わない。
Then, in a situation where the current cumulative stop count Nt (T) is equal to or greater than the reference stop count X set as the current allowable stop count Nl (T), for example, the cumulative operation time t of the fuel cell unit 10 is set to a preset durable service operation. It can be said that the cumulative stop frequency Nt (t) reaches the preset allowable allowable stop frequency Na at the time before reaching the time Tmax, and the life may be exhausted.
Therefore, the determination means 33 compares the current accumulated stop count Nt (T) with the reference stop count X, and determines that the current accumulated stop count Nt (T) is equal to or greater than the reference stop count X as an abnormal stop count. (Step # 06 in FIG. 2).
Further, when an abnormality in the number of stops is determined in this way, the output means 34 outputs an alarm in a form such as displaying “abnormal number of stops” or the like on the display unit 21 of the remote controller 20 for use. It is configured to alert the user to avoid frequent starting and stopping in the future, and to recommend maintenance for eliminating the cause. Further, the output means 34 is a graph as shown in FIG. 3 in place of or in addition to the alarm, that is, the current cumulative stop frequency Nt (t) and the current allowable stop frequency Nt (t). You may display the graph figure which can recognize the position of the accumulation driving time T on the display part 21 as information which can recognize that the stop frequency abnormality was determined.
In the present embodiment, the above-mentioned marginal stop number N0 in the above formula (1) is set to a value of 1 or more, for example, several tens of times, so that the stop immediately after installation is not performed frequently. Although the output of an alarm or the like is avoided, this allowance stop number N0 may be set to zero when such a problem is allowed.

次に、制御部30が機能する起動制限手段35は、停止回数異常が判定されてから所定のリセット操作が実行されるまでは、燃料電池ユニット10の再起動を禁止する形態で、停止回数異常が判定されたときに、燃料電池ユニット10の再起動を制限する起動制限処理を実行する手段として構成されている。
詳しくは、上記起動制限手段35は、上記のように停止回数異常を判定して警報等を出力した場合には、リモコン20の操作部22において予め設定されたパスワード等を入力するなどの所定のリセット操作が実行されるまでの間は、燃料電池ユニット10の起動を禁止する状態で待機する(図2のステップ#08)。
そして、上記起動制限手段35は、上記リセット操作が実行された後に、利用者による再起動を許可する(図2のステップ#10)。
Next, the start limiting means 35 in which the control unit 30 functions is an abnormal number of stops in a form that prohibits the restart of the fuel cell unit 10 until a predetermined reset operation is performed after the stop number abnormality is determined. Is determined as means for executing a start restriction process for restricting restart of the fuel cell unit 10.
Specifically, the activation restriction means 35 determines a predetermined number of times such as inputting a preset password or the like in the operation unit 22 of the remote controller 20 when the abnormality in the number of stops is determined and an alarm is output as described above. Until the reset operation is executed, the system waits in a state where the activation of the fuel cell unit 10 is prohibited (step # 08 in FIG. 2).
Then, after the reset operation is performed, the activation restriction unit 35 permits the user to restart (step # 10 in FIG. 2).

更に、上記起動制限手段35により再起動が許可されるにあたり、上記演算手段32は、停止回数異常が判定されたときの現累積停止回数Nt(T)に一定の基準余裕幅Aを加えた一時許容停止回数Nbを生成する(図2のステップ#09)。
すると、上述したように判定手段33は、現許容停止回数Nl(T)が一時許容停止回数Nbを超えるまでの間(図3の累積運転時間T1から累積運転時間T2までの間)は、基準停止回数Xを一時許容停止回数Nbに置き換えることになる(図2のステップ#05)。
即ち、停止回数異常が判定された直に燃料電池ユニット10が停止された場合には、その時点での現累積停止回数Nt(T)が現許容停止回数Nl(T)以上であったとしても、一時許容停止回数Nb未満であれば、直前の停止回数異常判定時からの間隔が短く再度停止回数異常が判定されるメリットが少ないものとして、停止回数異常が判定されないことになる。
Further, when the restart is permitted by the start limiting means 35, the calculation means 32 temporarily adds a certain reference margin A to the current accumulated stop count Nt (T) when the stop count abnormality is determined. An allowable stop count Nb is generated (step # 09 in FIG. 2).
Then, as described above, the determination unit 33 determines whether the reference allowable stop number Nl (T) exceeds the temporary allowable stop number Nb (between the cumulative operation time T1 and the cumulative operation time T2 in FIG. 3). The stop count X is replaced with the temporary allowable stop count Nb (step # 05 in FIG. 2).
That is, when the fuel cell unit 10 is stopped immediately after the stop number abnormality is determined, even if the current cumulative stop number Nt (T) at that time is equal to or greater than the current allowable stop number Nl (T). If it is less than the temporary allowable stop count Nb, the stop count error is not determined as the interval from the previous stop count error determination is short and the merit of determining the stop count error again is small.

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記実施形態では、利用者の意図により操作部22が操作されて燃料電池ユニット10を停止させる処理を通常停止処理の累積回数を累積停止回数Nt(t)として計測し、その累積停止回数Nt(t)を適宜許容停止回数Nl(t)と比較して停止回数異常を判定するように構成したが、例えば燃料電池ユニット10へのガス供給の停止に起因して制御部30が利用者の意に反して燃料電池ユニット10を停止させる所謂シャットダウン停止処理を行った累積回数を累積停止回数として計測して、その積算停止回数を利用した停止回数異常の判定を行っても構わない。また、このシャットダウン停止処理の累積停止回数を利用する場合には、かかるシャットダウン停止処理によるセルや改質触媒などの劣化の進行度合いが大きいことから、耐用許容停止回数Naを小さめに設定することが望ましい。また、シャットダウン停止処理の累積停止回数を利用して停止回数異常を判定した場合に、制御部30が外部のサービスセンターに対してネットワーク回線等を介して自動的に所定の警報等を出力するように構成しても構わない。また、通常停止処理の累積停止回数を利用した停止回数異常の判定と、シャットダウン停止回数処理の累積停止回数を利用した停止回数異常の判定とは、組み合わせて実行しても構わない。
[Other Embodiments]
Finally, other embodiments of the present invention will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.
(1) In the above embodiment, the operation unit 22 is operated by the user's intention to stop the fuel cell unit 10, and the cumulative number of normal stop processes is measured as the cumulative stop number Nt (t), and the cumulative stop is performed. The number of times Nt (t) is appropriately compared with the allowable number of times of stop Nl (t) to determine whether the number of stops is abnormal. For example, the control unit 30 uses the stop due to the stop of the gas supply to the fuel cell unit 10. The cumulative number of times of performing the so-called shutdown stop process for stopping the fuel cell unit 10 against the intention of the person may be measured as the cumulative stop number, and the stop number abnormality may be determined using the cumulative stop number. In addition, when using the cumulative stop count of the shutdown stop process, since the degree of progress of deterioration of the cell, the reforming catalyst, and the like due to the shutdown stop process is large, the allowable allowable stop count Na can be set to be small. desirable. In addition, when the stop count abnormality is determined using the cumulative stop count of the shutdown stop processing, the control unit 30 automatically outputs a predetermined alarm or the like to the external service center via the network line or the like. You may comprise. Further, the determination of the stop frequency abnormality using the accumulated stop frequency of the normal stop process and the determination of the stop frequency error using the accumulated stop frequency of the shutdown stop frequency process may be executed in combination.

(2)上記実施形態では、演算手段32により、累積運転時間tと許容停止回数Nl(t)との関係として、累積運転時間が増加するほど比例的に許容停止回数が増加する関係を示す数式(1)を用いて、現累積運転時間Tにおける現許容停止回数Nl(T)を生成したが、例えば、累積運転時間が増加するほど許容停止回数が増加するにあたりその増加幅についても累積運転時間の経過に伴って変化させるような関係を利用して現許容停止回数を生成しても構わない。 (2) In the above embodiment, the calculation means 32 shows a relationship between the cumulative operation time t and the allowable stop count Nl (t), in which the allowable stop count increases proportionally as the cumulative operation time increases. (1) is used to generate the current allowable stop count Nl (T) in the current cumulative operation time T. For example, as the allowable stop count increases as the cumulative operation time increases, the increase range also indicates the cumulative operation time. The current allowable number of stops may be generated using a relationship that changes with the passage of time.

(3)上記実施形態では、起動制限手段35により停止回数異常が判定されたときに燃料電池ユニット10の再起動を制限するように構成したが、かかる制限を行わないように構成しても構わない。 (3) In the above embodiment, the configuration is such that the restart of the fuel cell unit 10 is limited when the activation limiting means 35 determines that the number of stops is abnormal. However, such a limitation may be adopted. Absent.

(4)上記実施形態では、停止回数異常が判定された直後の燃料電池ユニット10が停止時における停止回数異常の判定を回避するべく、判定手段33による停止回数異常の判定において、現許容停止回数Nl(T)が一時許容停止回数Nbを超えるまでの間は、基準停止回数Xを一時許容停止回数Nbに置き換えるように構成したが、かかる置き換えを行わないように構成しても構わない。 (4) In the above embodiment, in order to avoid the determination of the abnormal number of stops when the fuel cell unit 10 immediately after the abnormal determination of the number of stops is stopped, in the determination of the abnormal number of stops by the determination means 33, the current allowable number of stops Until Nl (T) exceeds the temporary allowable stop count Nb, the reference stop count X is replaced with the temporary allowable stop count Nb. However, such replacement may not be performed.

本発明は、水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動状態を表示する表示部と、前記燃料電池の作動制御を行う制御部と、を備えた燃料電池システム及びその制御方法として好適に利用可能である。   The present invention includes a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas, a display unit that displays an operating state of the fuel cell, and a control unit that controls the operation of the fuel cell. It can be suitably used as a fuel cell system and a control method thereof.

10 :燃料電池ユニット
11 :改質器
21 :表示部
30 :制御部
31 :計測手段
32 :演算手段
33 :判定手段
34 :出力手段
35 :起動制限手段
100 :燃料電池システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Fuel cell unit 11: Reformer 21: Display part 30: Control part 31: Measuring means 32: Calculation means 33: Determination means 34: Output means 35: Starting restriction means 100: Fuel cell system

Claims (5)

水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動状態を表示する表示部と、前記燃料電池の作動制御を行う制御部と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御部が、
現時点における前記燃料電池の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測手段と、
前記燃料電池の累積運転時間が所定の耐用累積運転時間に到達するまで増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を所定の耐用許容停止回数まで漸次増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記燃料電池の許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算手段と、
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定手段と、
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力手段と
前記停止回数異常が判定されたときに前記燃料電池の再起動を制限する起動制限手段とを有し、
前記起動制限手段は、前記停止回数異常が判定されてから所定のリセット操作が実行されるまでは、前記燃料電池の再起動を禁止する燃料電池システム。
A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; a display unit that displays an operation state of the fuel cell; and a control unit that performs operation control of the fuel cell. Because
The control unit is
Measuring means for measuring the current cumulative number of stops of the fuel cell as the current cumulative number of stops;
As the cumulative operation time of the fuel cell increases until it reaches a predetermined useful cumulative operation time, an allowable upper limit value of the cumulative stop count is gradually increased to a predetermined allowable allowable stop count. Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops, the current allowable stop number that is the allowable stop number of the fuel cell is generated from the current cumulative operation time that is the cumulative operation time of the fuel cell at the present time. Computing means for
A determination unit that determines the current allowable stop count as a reference stop count, and determines that the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count as an abnormal stop count,
Output means for outputting information capable of recognizing that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit ;
Start restriction means for restricting restart of the fuel cell when the stop number abnormality is determined,
The start restriction unit is a fuel cell system that prohibits restart of the fuel cell until a predetermined reset operation is performed after the stop number abnormality is determined .
水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動状態を表示する表示部と、前記燃料電池の作動制御を行う制御部と、を備えた燃料電池システムであって、  A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; a display unit that displays an operation state of the fuel cell; and a control unit that performs operation control of the fuel cell. Because
前記制御部が、  The control unit is
現時点における前記燃料電池の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測手段と、  Measuring means for measuring the current cumulative number of stops of the fuel cell as the current cumulative number of stops;
前記燃料電池の累積運転時間が所定の耐用累積運転時間に到達するまで増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を所定の耐用許容停止回数まで漸次増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記燃料電池の許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算手段と、  As the cumulative operation time of the fuel cell increases until it reaches a predetermined useful cumulative operation time, an allowable upper limit value of the cumulative stop count is gradually increased to a predetermined allowable allowable stop count. Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops, the current allowable stop number that is the allowable stop number of the fuel cell is generated from the current cumulative operation time that is the cumulative operation time of the fuel cell at the present time. Computing means for
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定手段と、  A determination unit that determines the current allowable stop count as a reference stop count, and determines that the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count as an abnormal stop count,
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力手段とを有し、  Output means for outputting information capable of recognizing that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit;
前記演算手段は、前記停止回数異常が判定されたときの前記現累積停止回数に一定の基準余裕幅を加えた一時許容停止回数を生成し、  The calculation means generates a temporary allowable stop number obtained by adding a certain reference margin to the current cumulative stop number when the stop number abnormality is determined,
前記判定手段は、前記現許容停止回数が前記一時許容停止回数を超えるまでの間は、前記基準停止回数を前記一時許容停止回数に置き換える燃料電池システム。  The determination means replaces the reference stop number with the temporary allowable stop number until the current allowable stop number exceeds the temporary allowable stop number.
前記演算手段は、前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係として、下記の数式(1)を用いて前記現許容停止回数を生成する請求項1または2に記載の燃料電池システム。
Nl(t)=〔(Na−N0)/Tmax〕×t+N0・・・(1)
ここで、tは累積運転時間の変数、Nl(t)は累積運転時間tにおける許容停止回数、Tmaxは耐用年数に相当する累積運転時間の値として予め設定された耐用累積運転時間、Naは耐用累積運転時間における許容停止回数の値として予め設定された耐用許容停止回数、N0は設置時における許容停止回数の値として予め設定された余裕停止回数である。
3. The fuel cell system according to claim 1 , wherein the calculation unit generates the current allowable stop count using the following formula (1) as a relationship between the cumulative operation time and the allowable stop count.
Nl (t) = [(Na−N0) / Tmax] × t + N0 (1)
Here, t is a variable of the cumulative operation time, Nl (t) is the allowable number of stops during the cumulative operation time t, Tmax is a cumulative service life that is set in advance as a value of the cumulative operation time corresponding to the service life, and Na is the service life. The allowable allowable number of stops set in advance as the value of the allowable number of stops in the cumulative operation time, and N0 is the number of surplus stops set in advance as the value of the allowable number of stops during installation.
水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、当該燃料電池の作動状態を表示する表示部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の作動制御を行う燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の現時点の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測処理と、
前記燃料電池の累積運転時間が増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算処理と、
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定処理と、
前記停止回数異常が判定されたときに前記燃料電池の再起動を制限する処理と、
前記停止回数異常が判定されてから所定のリセット操作が実行されるまでは、前記燃料電池の再起動を禁止する処理と、
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力処理とを包含する燃料電池システムの制御方法。
A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; and a display unit that displays an operating state of the fuel cell. The fuel cell system performs operation control of the fuel cell. Control method,
A measurement process for measuring the current cumulative stop count of the fuel cell as the current cumulative stop count;
Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops shown in the form of increasing the allowable number of stops that is the allowable upper limit value of the cumulative number of stops as the cumulative operation time of the fuel cell increases, A calculation process for generating a current allowable stop count that is the allowable stop count at the present time from a current cumulative operation time that is the cumulative operating time of the fuel cell;
A determination process in which the current allowable stop count is set as a reference stop count, and a state in which the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count is determined as an abnormal stop count;
A process of limiting restart of the fuel cell when the abnormality in the number of stops is determined;
A process for prohibiting restart of the fuel cell until a predetermined reset operation is performed after the abnormality in the number of stops is determined;
A control method for a fuel cell system, comprising: an output process for outputting information capable of recognizing that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit.
水素含有ガスと酸素含有ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、当該燃料電池の作動状態を表示する表示部とを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の作動制御を行う燃料電池システムの制御方法であって、  A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; and a display unit that displays an operating state of the fuel cell. The fuel cell system performs operation control of the fuel cell. Control method,
前記燃料電池の現時点の累積停止回数を現累積停止回数として計測する計測処理と、  A measurement process for measuring the current cumulative stop count of the fuel cell as the current cumulative stop count;
前記燃料電池の累積運転時間が増加するほど前記累積停止回数の許容上限値である許容停止回数を増加させる形態で示された前記累積運転時間と前記許容停止回数との関係に基づいて、現時点における前記燃料電池の累積運転時間である現累積運転時間から、現時点における前記許容停止回数である現許容停止回数を生成する演算処理と、  Based on the relationship between the cumulative operation time and the allowable number of stops shown in the form of increasing the allowable number of stops that is the allowable upper limit value of the cumulative number of stops as the cumulative operation time of the fuel cell increases, A calculation process for generating a current allowable stop count that is the allowable stop count at the present time from a current cumulative operation time that is the cumulative operating time of the fuel cell;
前記現許容停止回数を基準停止回数とし、前記現累積停止回数が前記基準停止回数以上となる状態を停止回数異常と判定する判定処理と、  A determination process in which the current allowable stop count is set as a reference stop count, and a state in which the current cumulative stop count is equal to or greater than the reference stop count is determined as an abnormal stop count;
前記停止回数異常が判定されたことを認識可能な情報を前記表示部に出力する出力処理とを包含し、  Including an output process for outputting information that can be recognized that the abnormality in the number of stops is determined to the display unit,
前記演算処理において、前記停止回数異常が判定されたときの前記現累積停止回数に一定の基準余裕幅を加えた一時許容停止回数を生成するとともに、  In the arithmetic processing, generating a temporary allowable stop number obtained by adding a certain reference margin to the current cumulative stop number when the stop number abnormality is determined,
前記判定処理において、前記現許容停止回数が前記一時許容停止回数を超えるまでの間は、前記基準停止回数を前記一時許容停止回数に置き換える燃料電池システムの制御方法。  In the determination process, the control method of the fuel cell system, wherein the reference stop frequency is replaced with the temporary allowable stop frequency until the current allowable stop frequency exceeds the temporary allowable stop frequency.
JP2012097824A 2012-04-23 2012-04-23 Fuel cell system and control method thereof Active JP5911366B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012097824A JP5911366B2 (en) 2012-04-23 2012-04-23 Fuel cell system and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012097824A JP5911366B2 (en) 2012-04-23 2012-04-23 Fuel cell system and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013225445A JP2013225445A (en) 2013-10-31
JP5911366B2 true JP5911366B2 (en) 2016-04-27

Family

ID=49595373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012097824A Active JP5911366B2 (en) 2012-04-23 2012-04-23 Fuel cell system and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5911366B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110945695A (en) * 2017-07-28 2020-03-31 京瓷株式会社 Fuel cell system, device management method, management apparatus, and device management system

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6238816B2 (en) * 2014-03-28 2017-11-29 大阪瓦斯株式会社 Control method of fuel cell system and fuel cell system
JP6656040B2 (en) * 2016-03-25 2020-03-04 大阪瓦斯株式会社 Fuel cell system
JP6719098B2 (en) * 2017-03-10 2020-07-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system and method of operating fuel cell system
EP3633777B1 (en) * 2017-05-30 2023-08-30 Kyocera Corporation Equipment management method and equipment management device
WO2019022198A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 京セラ株式会社 Fuel-cell system, equipment management method, management device, and equipment management system
JP7221036B2 (en) * 2018-12-05 2023-02-13 東京瓦斯株式会社 FUEL CELL DEVICE, CONTROL METHOD AND CONTROL PROGRAM FOR FUEL CELL DEVICE
CN112201818A (en) * 2020-08-28 2021-01-08 广西玉柴机器股份有限公司 Control strategy for protecting electric pile in cold start failure of fuel cell system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007323843A (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Ebara Ballard Corp Operation method of fuel cell and fuel cell system
JP2010244749A (en) * 2009-04-02 2010-10-28 Panasonic Corp Fuel cell system and its program
JP2011170985A (en) * 2010-02-16 2011-09-01 Panasonic Corp Fuel cell electric power generator
US8859155B2 (en) * 2010-02-22 2014-10-14 Panasonic Corporation Fuel cell operating method and fuel cell system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110945695A (en) * 2017-07-28 2020-03-31 京瓷株式会社 Fuel cell system, device management method, management apparatus, and device management system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013225445A (en) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5911366B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
KR20190116630A (en) Apparatus for controlling the operation of the fuel cell system and Method for the same
JP2009217951A (en) Fuel cell system
JP5112107B2 (en) Fuel cell power generation system
WO2012132410A1 (en) Fuel cell system and operating method for same
WO2016189875A1 (en) Power generation device, power generation system, and method for controlling power generation system
JP6543802B2 (en) Fuel cell system and method of operating the same
JP6719098B2 (en) Fuel cell system and method of operating fuel cell system
JP5169409B2 (en) Fuel cell system and program
JP2004213945A (en) Fuel cell system
JP6238816B2 (en) Control method of fuel cell system and fuel cell system
JP2024016157A (en) Fuel cell system and equipment management method
JP5152614B2 (en) Fuel cell system
JP5407577B2 (en) Fuel cell system
JP2014002924A (en) Fuel cell system
JP6772455B2 (en) Progress information notification method and fuel cell system
JP2009252676A (en) Fuel cell system, and program
JP6955565B2 (en) Fuel cell system, equipment management method, management equipment and equipment management system
JP5561111B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2014116090A (en) Fuel cell system
JP5908340B2 (en) Fuel cell power generation system
JP7055042B2 (en) Energy supply system
JP5727324B2 (en) Method for determining deterioration of fuel cell and fuel cell system
WO2015136896A1 (en) Hydrogen generation apparatus, method for driving same, and fuel cell system
JP2005044687A5 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151118

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160329

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5911366

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150