JP6317194B2 - 燃焼装置および燃料電池システム - Google Patents
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Description
さらに、各安全制御部のエラー検出部は、自分自身または他の安全制御部の異常を簡便かつ確実に検出することができる。
これによれば、各安全制御部のエラー検出部は、自分自身の異常、および他の安全制御部の異常を検出可能である。よって、安全制御部の故障を確実に検出することができる。これに加えて、各安全制御部の燃料遮断制御部は、エラー検出部によって異常が検出された場合、電源遮断装置を駆動して燃料遮断弁に対する電源電圧の供給を遮断することにより、燃料の供給を遮断する。よって、安全制御部が万一故障しても、燃料の供給停止を確実に行うことができる。
さらに、各安全制御部のエラー検出部は、自分自身または他の安全制御部の異常を簡便かつ確実に検出することができる。
これによれば、より確実に燃料遮断弁を閉じることができるので、燃料の供給停止をより確実に行うことができる。
また請求項4に係る発明は、請求項1または請求項2において、エラー検出部は、安全制御部に設けられたROMを自己診断によりチェックすることにより、自分自身の異常の有無を検出するROMチェック部を備え、ROMチェック部は、全ROM領域のうち第一格納領域に格納されている第一ROMチェック処理プログラムにより行われる第一ROMチェック処理と、第一格納領域とは異なる領域である第二格納領域に格納されている第二ROMチェック処理プログラムにより行われる第二ROMチェック処理と、を行う。
これによれば、各安全制御部のエラー検出部は、自分自身の異常を簡便かつ確実に検出することができる。
また請求項5に係る燃料電池システムの発明は、燃焼部と、燃焼部にて燃焼させるために使用される複数の補機と、を備え、複数の補機は、少なくとも、燃焼部に燃料を供給する燃料供給管に設けられて燃料供給管を開閉する常閉型の複数の燃料遮断弁を含んでいる燃焼装置であって、燃焼装置を統括して制御するメイン制御部と、複数の燃料遮断弁を少なくともそれぞれ制御するとともにメイン制御部とは独立して作動する複数の安全制御部と、各燃料遮断弁に対する電源電圧の供給を遮断する電源遮断装置と、を備え、各安全制御部は、自分自身の異常、および他の安全制御部の異常を検出可能であるエラー検出部と、エラー検出部によって異常が検出された場合、電源遮断装置を駆動して電源電圧を遮断することにより、燃料の供給を遮断する燃料遮断制御部と、を備えている燃焼装置を含んで構成されている。
これによれば、前記燃焼装置を含んで構成されている燃料電池システムにおいても、上述した各請求項に係る作用・効果を得ることができる。
蒸発部32は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部33に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
図2に示すように、メイン制御部15aは、各流量センサ11a3,11c2、圧力センサ11a4、温度センサ34d、各ポンプ11a6,11b1,22a、カソードエアブロワ11c1、着火ヒータ36a1,36a2および記憶部15cが接続されている。メイン制御部15aはマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、燃料電池システムの統括運転を実施している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。
記憶部15d1は、DataFlashやEEPROMである。
一方、メイン制御部15aが入力した情報(センサからの検出信号)は、第一および第二安全制御部15b1,15b2に出力されている。
次に、安全制御部15bが実行する各チェック処理について図4に示すフローチャートに沿って説明する。安全制御部15bは、そのフローチャートに沿ったプログラムを所定時間毎に繰り返し実行する。
以下、各異常チェック処理について詳述する。安全制御部15bは、ROMチェック実施タイミングとなったとき、ROMチェック処理を行う(ステップS104)。
安全制御部15bは、最初に第一ROMチェック処理を行う。第一ROMチェック処理は、第一格納領域A1に格納されている第一ROMチェック処理プログラムにより行われるものであり、第一格納領域A1を含む全ROM領域に対してデータチェックを行う処理である。データチェックは、第一格納領域A1を含む全ROM領域のCRCコード/BCCコード/チェックサム等のチェック値を算出し、その算出結果が理論値と比較することにより、ROM41が正常であるか否かを検出する。なお、ROM41は、図6に示すように、全領域を区画して形成された複数の領域(ROMアドレス)A1・・・Anを備えている。なお、CRCは、巡回冗長検査である。BCC(Block checking character)は、誤り検出で用いられる冗長符号である。
上述したROMチェック処理(ステップS104)が、安全制御部15bに設けられたROM43を自己診断によりチェックすることにより、自分自身の異常の有無を検出するROMチェック部である。
安全制御部15bは、RAMチェック実施タイミングとなったとき、RAMチェック処理を行う(ステップS106)。
安全制御部15bは、RAM全領域において各bit(RAMアドレス)に対して読み書き照合(RAM全領域の各アドレスに対してbit毎に全てチェックする)を行って、RAMを構成するメモリ全ビットの短絡等の故障を検出する。RAMへの書込みデータとRAMからの読込みデータが一致する場合はRAM42が正常であると判断し、一致しない場合はRAM42が故障であると判断する。
そして、RAM42の全領域のデータのチェックが正常である場合には、安全制御部15bは、ステップS264にて「yes」と判定し、RAM42が正常であると判断する。
安全制御部15bは、レジスタチェック実施タイミングとなったとき、レジスタチェック処理を行う(ステップS108)。
安全制御部15bは、RAMチェック処理と同様に、CPU41内における全レジスタの各bitに対して読み書き照合を行い、レジスタを構成するメモリ全ビットの短絡等の故障を検出する。レジスタとしては、汎用レジスタ、制御レジスタ、スタックポインタレジスタなどがある。
そして、全レジスタのチェックが正常である場合には、安全制御部15bは、ステップS314にて「yes」と判定し、レジスタが正常であると判断する。
安全制御部15bは、相互監視実施タイミングとなったとき、相互監視処理を行う(ステップS110)。
相互監視処理は、通信ラインで接続されている複数の安全制御部15bが互いに監視し合うことにより、1つの安全制御部15bだけでは検出できない故障を容易に検出するものである。1つの安全制御部15bだけでは検出できない故障は、例えば、CPU41に対して一定間隔で割り込みを発生させるタイマ回路45(インターバルタイマ機能)の故障である。
上述した相互監視処理(ステップS110)が、他の安全制御部15bとの間で行われる通信により互いに監視し合うことにより、自分自身の安全制御部15b(例えば第一安全制御部15b1)または他の安全制御部15b(例えば第二安全制御部15b2)の異常の有無を検出する相互監視部である。
安全制御部15bは、プログラムシーケンスチェック実施タイミングとなったとき、プログラムシーケンスチェック処理を行う(ステップS112)。安全制御部15bは、メイン周期において未実行の関数があった場合、それを検知する。すなわち、安全制御部15bは、各関数実行時にチェックカウンタをカウントアップし、1メイン周期の処理を完了したとき全関数を過不足なく正常実行したことを確認する。
安全制御部15bは、スタックオーバフローチェック実施タイミングとなったとき、スタックオーバフローチェック処理を行う(ステップS114)。スタックオーバフローチェック処理は、RAM領域内に予め設定された使用可能なスタック領域をオーバしてスタックを使用するスタックオーバーフローの発生をチェックする。スタック領域は、ソフトウェアで使用可能な領域であり、通常は予め設定されているものである。予め設定された使用可能領域をオーバしてスタックを使用した場合、ソフトウェア動作が不定になる可能性が高い。
安全制御部15bは、命令セットチェック実施タイミングとなったとき、命令セットチェック処理を行う(ステップS116)。命令セットチェック処理は、CPU41内で実行される全アセンブラ命令の正常動作をチェックする。アセンブラ命令は、CPU41で実行可能な全ての命令、もしくは、マイコンで動作させるソフトウェアに含まれる全命令のどちらかをチェックする。
なお、上記例では一命令実施毎に正常動作チェックをしているが、複数命令をまとめて実行した後に正常動作チェックをするようにしてもよい。
安全制御部15bは、発振子チェック実施タイミングとなったとき、発振子チェック処理を行う(ステップS118)。発振子チェック処理は、調歩同期通信で相互通信する2個以上のマイコン(本実施形態では安全制御部15b1,15b2である)と、それらに接続された各発振子47とを使用して行われる。
また、2つの安全制御部を例に説明したが、本方式は2つの制御部の相互通信だけではなく2つ以上の制御装置の相互通信でも同じ効果が得られる。
安全制御部15bは、相互監視通信異常チェック実施タイミングとなったとき、相互監視通信異常チェック処理を行う(ステップS120)。具体的には、安全制御部15bは、他の安全制御部15bとの間で通信される通信電文に付与したCRCやBCCにより、相互監視通信そのものの通信成立をチェックする。CRCやBCCが不一致または、通信相手端末が沈黙する場合、通信異常とする。
安全制御部15bは、外部記憶手段チェック実施タイミングとなったとき、外部記憶手段チェック処理を行う(ステップS122)。具体的には、安全制御部15bは、外部記憶手段として記憶部15dが接続されており、記憶部15dの記憶データのチェックを目的としてCRC付与や、データ多重化による照合チェックを実施する。記憶データチェックで異常発生する場合、その記憶データが信用できないため、故障とする。
安全制御部15bは、マイコンAD変換器の線形性チェック実施タイミングとなったとき、マイコンAD変換器の線形性チェック処理を行う(ステップS124)。具体的には、安全制御部15bは、マイコン外部回路として、例えば複数の一定電圧を発生する基準電圧回路に接続されており、その電圧に基づいてAD変換するAD変換器を備えている。安全制御部15bは、基準電圧回路からの各電圧のAD変換結果によりAD変換器をチェックする。
安全制御部15bは、マイコンデジタルI/Oポートのチェック実施タイミングとなったとき、マイコンデジタルI/Oポートのチェック処理を行う(ステップS126)。具体的には、安全制御部15bの入力ポートは、入力信号をマイコン外部で分岐するとともに冗長入力化し、その入力結果を比較する事でチェックできる。安全制御部15bの出力ポートは、出力信号をマイコン外部で分岐し一片側をマイコンに入力し、出力値と入力値を比較することでチェックできる。
これによれば、より確実に燃料遮断弁11a1a,11a1bを閉じることができるので、燃料の供給停止をより確実に行うことができる。
これによれば、各安全制御部15b1,15b2のエラー検出部は、自分自身の異常を簡便かつ確実に検出することができる。
これによれば、各安全制御部15b1,15b2のエラー検出部は、自分自身または他の安全制御部15b1,15b2の異常を簡便かつ確実に検出することができる。
これによれば、各安全制御部15b1,15b2のエラー検出部は、自分自身または他の安全制御部15b1,15b2の異常を簡便かつ確実に検出することができる。
これによれば、燃焼装置である発電ユニット10を含んで構成されている燃料電池システムにおいても、上述した各作用・効果を得ることができる。
Claims (5)
- 燃焼部と、前記燃焼部にて燃焼させるために使用される複数の補機と、を備え、前記複数の補機は、少なくとも、前記燃焼部に燃料を供給する燃料供給管に設けられて前記燃料供給管を開閉する常閉型の複数の燃料遮断弁を含んでいる燃焼装置であって、
前記燃焼装置を統括して制御するメイン制御部と、
前記複数の燃料遮断弁を少なくともそれぞれ制御するとともに前記メイン制御部とは独立して作動する複数の安全制御部と、
前記各燃料遮断弁に対する電源電圧の供給を遮断する電源遮断装置と、を備え、
前記各安全制御部は、
自分自身の異常、および他の前記安全制御部の異常を検出可能であるエラー検出部と、
前記エラー検出部によって前記異常が検出された場合、前記電源遮断装置を駆動して前記電源電圧を遮断することにより、前記燃料の供給を遮断する燃料遮断制御部と、
を備え、
前記エラー検出部は、前記安全制御部に設けられた発振子を自己診断によりチェックすることにより、前記自分自身の異常の有無または前記他の安全制御部の異常の有無を検出する発振子チェック部を備え、
前記発振子チェック部は、同期通信により相互通信可能である前記他の安全制御部との間で通信される通信データの通信状態に基づいて行う燃焼装置。 - 燃焼部と、前記燃焼部にて燃焼させるために使用される複数の補機と、を備え、前記複数の補機は、少なくとも、前記燃焼部に燃料を供給する燃料供給管に設けられて前記燃料供給管を開閉する常閉型の複数の燃料遮断弁を含んでいる燃焼装置であって、
前記燃焼装置を統括して制御するメイン制御部と、
前記複数の燃料遮断弁を少なくともそれぞれ制御するとともに前記メイン制御部とは独立して作動する複数の安全制御部と、
前記各燃料遮断弁に対する電源電圧の供給を遮断する電源遮断装置と、を備え、
前記各安全制御部は、
自分自身の異常、および他の前記安全制御部の異常を検出可能であるエラー検出部と、
前記エラー検出部によって前記異常が検出された場合、前記電源遮断装置を駆動して前記電源電圧を遮断することにより、前記燃料の供給を遮断する燃料遮断制御部と、
を備え、
前記エラー検出部は、他の安全制御部との間で行われる通信により互いに監視し合うことにより、前記自分自身の異常の有無または前記他の安全制御部の異常の有無を検出する相互監視部を備え、
前記相互監視部は、前記自分自身における割り込み情報と、前記通信により受信した前記他の安全制御部における割り込み情報とを比較することにより、前記自分自身の異常の有無または前記他の安全制御部の異常の有無を検出する燃焼装置。 - 前記燃料遮断制御部は、さらに前記燃料遮断弁に閉指示を行う請求項1または請求項2記載の燃焼装置。
- 前記エラー検出部は、前記安全制御部に設けられたROMを自己診断によりチェックすることにより、前記自分自身の異常の有無を検出するROMチェック部を備え、
前記ROMチェック部は、全ROM領域のうち第一格納領域に格納されている第一ROMチェック処理プログラムにより行われる第一ROMチェック処理と、前記第一格納領域とは異なる領域である第二格納領域に格納されている第二ROMチェック処理プログラムにより行われる第二ROMチェック処理と、を行う請求項1または請求項2記載の燃焼装置。 - 燃焼部と、前記燃焼部にて燃焼させるために使用される複数の補機と、を備え、前記複数の補機は、少なくとも、前記燃焼部に燃料を供給する燃料供給管に設けられて前記燃料供給管を開閉する常閉型の複数の燃料遮断弁を含んでいる燃焼装置であって、
前記燃焼装置を統括して制御するメイン制御部と、
前記複数の燃料遮断弁を少なくともそれぞれ制御するとともに前記メイン制御部とは独立して作動する複数の安全制御部と、
前記各燃料遮断弁に対する電源電圧の供給を遮断する電源遮断装置と、を備え、
前記各安全制御部は、
自分自身の異常、および他の前記安全制御部の異常を検出可能であるエラー検出部と、
前記エラー検出部によって前記異常が検出された場合、前記電源遮断装置を駆動して前記電源電圧を遮断することにより、前記燃料の供給を遮断する燃料遮断制御部と、
を備えている前記燃焼装置を含んで構成されている燃料電池システム。
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