JP5929337B2 - Fuel cell system and control device for fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システム、および燃料電池システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and a control device for the fuel cell system.
燃料電池システムの一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1に示されているように、燃料電池システムは、燃料電池11から電力変換器17cに入力される電流を検出する電流センサ17f、電力変換器17cから電源ライン32を介して外部電力負荷33に出力される出力電流を検出する電流センサ17gを備えている。
As one type of fuel cell system, one shown in
また、燃料電池システムの他の一形式として、特許文献2に示されているものが知られている。特許文献2の図1に示されているように、燃料電池システムは、燃料電池装置2の出力電流Iを検出する電流計42が電力変換装置3の保護ヒューズ31とノイズ除去用コンデンサ32との間に直列に設けられている。 Moreover, what is shown by patent document 2 is known as another form of a fuel cell system. As shown in FIG. 1 of Patent Document 2, the fuel cell system includes an ammeter 42 that detects the output current I of the fuel cell device 2, and includes a protective fuse 31 and a noise removing capacitor 32 of the power conversion device 3. It is provided in series between them.
上述した電流センサ17f、17gおよび電流計42が異常であるか否かを判定できることが望まれている。 It is desirable to be able to determine whether or not the current sensors 17f and 17g and the ammeter 42 described above are abnormal.
一方、故障した電流センサを検出するために、特許文献3の図2に示されているように、電流測定相であるU相およびV相の各々において電流センサが多重化されるように、電流センサ140a,140b,141a,141bが配置されるようになっている。制御装置115は、各電流検出相において、複数の電流センサによる電流測定値の比較によって、電流センサの故障を検知するとともに、故障検出時には、上記電流測定相を循環電流が流れるような故障検出モードを実現して、故障した電流センサを特定するようになっている。 On the other hand, in order to detect a failed current sensor, as shown in FIG. 2 of Patent Document 3, the current sensor is multiplexed in each of the U phase and V phase that are current measurement phases. Sensors 140a, 140b, 141a, 141b are arranged. The control device 115 detects a failure of the current sensor by comparing the current measurement values by a plurality of current sensors in each current detection phase, and at the time of failure detection, a failure detection mode in which a circulating current flows through the current measurement phase. To identify the faulty current sensor.
上述した特許文献1,2に記載した燃料電池システムの電流センサ17f、17gおよび電流計42の異常を検出するために、上述した特許文献3に記載されているように、同じ個所に電流センサを2つ配置すれば、電流センサの故障を検出することができるものの、電流センサの数は2倍になるため、コスト高、システムの大型化を招くという問題があった。
In order to detect abnormalities in the current sensors 17f and 17g and the ammeter 42 of the fuel cell system described in
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、コスト高、システムの大型化を招くことなく、電流センサが異常であるか否かを判定することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to determine whether or not a current sensor is abnormal in a fuel cell system without increasing the cost and increasing the size of the system. To do.
上記の課題を解決するため、請求項1に係る燃料電池システムの制御装置の発明は、燃料電池からの出力電流値を検出する第1電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する第1取得部と、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する第2取得部と、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第3取得部と、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第1判定部と、電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する第4取得部と、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第5取得部と、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第1の平均値を算出する第1平均値算出部と、第4取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、第1平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第1の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第5取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第2電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第2判定部と、を備えている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of the control device for a fuel cell system according to
また請求項2に係る発明は、請求項1において、第1判定部が第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第2判定部が第2電流センサおよび第3電流センサが正常であると判定したとき、第1電流センサが異常であると特定する第1特定部をさらに備えている。
The invention according to claim 2, in
また請求項3に係る発明は、燃料電池からの出力電流値を検出する第1電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する第1取得部と、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する第2取得部と、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第3取得部と、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第1判定部と、電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する第4取得部と、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第6取得部と、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第2の平均値を算出する第2平均値算出部と、第4取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、第2平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第2の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第6取得部によって取得された電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第3判定部と、を備えている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a first acquisition unit that acquires a fuel cell output current value detected by a first current sensor that detects an output current value from a fuel cell, and at least a complement of output power of the fuel cell. The power conversion unit input current value detected by the second current sensor that detects the input current value to the power conversion unit that inputs the remaining power after being supplied to the machine, converts it, and outputs it to the external load is acquired. 2 acquisition unit, a third acquisition unit that acquires a current value consumed by an auxiliary machine stored in advance in the storage unit and within a predetermined range, and acquired by the first acquisition unit Select any two of the fuel cell output current value, the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit, and the current consumption value acquired by the third acquisition unit, and the result of adding the two values Or the subtraction result and the rest Bract compares a first determination unit configured to determine whether at least one is in an abnormal state is abnormal in the first current sensor and the second current sensor based on the comparison result, output from the power conversion unit A power acquisition unit that acquires a power conversion unit output current value detected by a third current sensor that detects a current value; a current value that is stored in advance in the storage unit and consumed by the auxiliary device; and a power conversion unit A sixth obtaining unit that obtains a current value obtained by adding the current values corresponding to the conversion losses of the first and second components, and a second average from the fuel cell output current value obtained by the first obtaining unit. A second average value calculating unit that calculates a value; an effective value calculating unit that calculates an effective value from the output current value of the power converter acquired by the fourth acquiring unit; and a fuel cell calculated by the second average value calculating unit 2nd average and effective value of output current value Select any two of the effective value of the power conversion unit output current value calculated by the output unit and the current value acquired by the sixth acquisition unit, the addition result or subtraction result of the two values and the remaining And a third determination unit that determines whether or not at least one of the first current sensor and the third current sensor is abnormal based on the comparison result.
また請求項4に係る発明は、請求項3において、第1判定部が第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第3判定部が第1電流センサおよび第3電流センサが正常であると判定したとき、第2電流センサが異常であると特定する第2特定部をさらに備えている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect , the first determination unit determines that at least one of the first current sensor and the second current sensor is in an abnormal state, and the third determination unit When it determines with a 1st current sensor and a 3rd current sensor being normal, the 2nd specific | specification part which specifies that a 2nd current sensor is abnormal is further provided.
また請求項5に係る発明は、燃料電池からの出力電流値を検出する第1電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する第1取得部と、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する第2取得部と、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第3取得部と、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第1判定部と、電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する第4取得部と、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第5取得部と、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第6取得部と、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第1の平均値を算出する第1平均値算出部と、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第2の平均値を算出する第2平均値算出部と、第4取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、第1平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第1の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第5取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第2電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第2判定部と、第2平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第2の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第6取得部によって取得された電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第3判定部と、を備えている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a first acquisition unit that acquires a fuel cell output current value detected by a first current sensor that detects an output current value from a fuel cell, and at least a complement of output power of the fuel cell. The power conversion unit input current value detected by the second current sensor that detects the input current value to the power conversion unit that inputs the remaining power after being supplied to the machine, converts it, and outputs it to the external load is acquired. 2 acquisition unit, a third acquisition unit that acquires a current value consumed by an auxiliary machine stored in advance in the storage unit and within a predetermined range, and acquired by the first acquisition unit Select any two of the fuel cell output current value, the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit, and the current consumption value acquired by the third acquisition unit, and the result of adding the two values Or the subtraction result and the rest Bract compares a first determination unit configured to determine whether at least one is in an abnormal state is abnormal in the first current sensor and the second current sensor based on the comparison result, output from the power conversion unit A current value corresponding to a conversion loss in a power conversion unit stored in advance in a storage unit, a fourth acquisition unit that acquires a power conversion unit output current value detected by a third current sensor that detects a current value, A fifth acquisition unit that acquires a loss current value within a predetermined range, and a current value that is stored in advance in the storage unit and consumed by the auxiliary device and a current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit are added. A first acquisition unit that calculates the first average value from the input current value acquired by the power acquisition unit acquired by the sixth acquisition unit and the power acquisition unit acquired by the second acquisition unit And the fuel cell output acquired by the first acquisition unit A second average value calculating unit that calculates a second average value from the current value, an effective value calculating unit that calculates an effective value from the output current value of the power converter acquired by the fourth acquiring unit, and a first average value calculating Of the first average value of the input current value of the power conversion unit calculated by the unit, the effective value of the output current value of the power conversion unit calculated by the effective value calculation unit, and the loss current value acquired by the fifth acquisition unit Select any two, compare the addition or subtraction result of the two values with the remaining one, and at least one of the second current sensor and the third current sensor is abnormal based on the comparison result The second determination unit that determines whether or not the state is abnormal, the second average value of the fuel cell output current value calculated by the second average value calculation unit, the power conversion unit output calculated by the effective value calculation unit RMS value of current value, and Select any two of the current values acquired by the sixth acquisition unit, compare the addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and based on the comparison result, the first current sensor and A third determination unit that determines whether or not at least one of the third current sensors is in an abnormal state.
また請求項6に係る発明は、請求項5において、第1判定部が第1電流センサおよび第2電流センサが正常であると判定するとともに、第2判定部が第2電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定し、または/および、第3判定部が第1電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定したとき、第3電流センサが異常であると特定する第3特定部をさらに備えている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect , the first determination unit determines that the first current sensor and the second current sensor are normal, and the second determination unit determines that the second current sensor and the third current are normal. It is determined that at least one of the sensors is in an abnormal state, or / and the third determination unit determines that at least one of the first current sensor and the third current sensor is in an abnormal state A third specifying unit for specifying that the third current sensor is abnormal.
また請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6の何れか一項において、第1判定部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値および第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値の一方と第3取得部によって取得された消費電流値とから他方の取り得る範囲を算出し、取得された値の他方が算出された取り得る範囲外である場合には、第1電流センサまたは/および第2電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された値の他方が算出された取り得る範囲内である場合には、第1電流センサおよび第2電流センサが正常であると判定している。
また請求項8に係る発明は、請求項1乃至請求項6の何れか一項において、第1判定部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値と第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値との電流値差が第3取得部によって取得された消費電流値の所定範囲外である場合には、第1電流センサまたは/および第2電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、電流値差が所定範囲内である場合には、第1電流センサおよび第2電流センサが正常であると判定している。
また請求項9に係る燃料電池システムの発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御装置を備えている。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the first determination unit is acquired by the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit and the second acquisition unit. When the other possible range is calculated from one of the power converter input current values and the current consumption value acquired by the third acquisition unit, and the other of the acquired values is outside the calculated possible range Determines that the first current sensor or / and the second current sensor is in an abnormal state, and if the other of the acquired values is within the calculated possible range, the first current sensor It is determined that the sensor and the second current sensor are normal.
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the first determination unit is acquired by the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit and the second acquisition unit. When the current value difference with the power conversion unit input current value is outside the predetermined range of the current consumption value acquired by the third acquisition unit, the first current sensor and / or the second current sensor is abnormal On the other hand, when the current value difference is within the predetermined range, it is determined that the first current sensor and the second current sensor are normal.
An invention of a fuel cell system according to a ninth aspect includes the control device for the fuel cell system according to any one of the first to eighth aspects.
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、第1取得部は、燃料電池からの出力電流値を検出する第1電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する。第2取得部は、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する。第3取得部は、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する。そして、第1判定部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
さらに、第4取得部は、電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第5取得部は、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する。第1平均値算出部は、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第1の平均値を算出する。実効値算出部は、第4取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。そして、第2判定部は、第1平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第1の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第5取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第2電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第2電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
In the invention according to
Further, the fourth acquisition unit acquires the power conversion unit output current value detected by the third current sensor that detects the output current value from the power conversion unit. The fifth acquisition unit acquires a current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit stored in advance in the storage unit and is within a predetermined range. The first average value calculation unit calculates a first average value from the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit. The effective value calculation unit calculates an effective value from the power conversion unit output current value acquired by the fourth acquisition unit. The second determination unit includes a first average value of the power conversion unit input current value calculated by the first average value calculation unit, an effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit, and Select any two of the loss current values acquired by the fifth acquisition unit, compare the addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and based on the comparison result, the second current sensor Whether or not at least one of the third current sensors is abnormal is determined. Accordingly, at least one of the second current sensor and the third current sensor is abnormal without providing another current sensor for detecting the abnormality of the current sensor, that is, without increasing the cost and increasing the size of the system. It can be determined whether or not there is a certain abnormal state.
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1において、第1判定部が第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第2判定部が第2電流センサおよび第3電流センサが正常であると判定したとき、第1電流センサが異常であると特定する第1特定部をさらに備えている。これにより、第1電流センサが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
In the invention according to claim 2 configured as described above, in
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、第1取得部は、燃料電池からの出力電流値を検出する第1電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する。第2取得部は、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する。第3取得部は、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する。そして、第1判定部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
さらに、第4取得部は、電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第6取得部は、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する。第2平均値算出部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第2の平均値を算出する。実効値算出部は、第4取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。そして、第3判定部は、第2平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第2の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第6取得部によって取得された電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
In the invention which concerns on Claim 3 comprised as mentioned above, a 1st acquisition part acquires the fuel cell output current value detected by the 1st current sensor which detects the output current value from a fuel cell. The second acquisition unit detects the input current value to the power conversion unit that inputs and converts at least the remaining power after being supplied to the auxiliary machine out of the output power of the fuel cell and outputs it to the external load. The power converter input current value detected by the sensor is acquired. The third acquisition unit acquires a current value that is consumed by an auxiliary machine stored in advance in the storage unit and that is within a predetermined range. The first determination unit includes the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit, the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit, and the current consumption value acquired by the third acquisition unit. Any two of them are selected, the result of addition or subtraction of these two values is compared with the remaining one, and at least one of the first current sensor and the second current sensor is abnormal based on the comparison result. It is determined whether or not there is a certain abnormal state. Accordingly, at least one of the first current sensor and the second current sensor is abnormal without providing another current sensor for detecting the abnormality of the current sensor, that is, without increasing the cost and increasing the size of the system. It can be determined whether or not there is a certain abnormal state.
Further, the fourth acquisition unit acquires the power conversion unit output current value detected by the third current sensor that detects the output current value from the power conversion unit. The sixth acquisition unit is stored in advance in the storage unit, and is a current value obtained by adding the current value consumed by the auxiliary machine and the current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit, and is within a predetermined range. Get things. The second average value calculation unit calculates a second average value from the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit. The effective value calculation unit calculates an effective value from the power conversion unit output current value acquired by the fourth acquisition unit. The third determination unit includes a second average value of the fuel cell output current value calculated by the second average value calculation unit, an effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit, and a first 6 selects any two of the current values acquired by the acquisition unit, compares the addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and determines the first current sensor and the first current based on the comparison result. It is determined whether or not at least one of the three current sensors is in an abnormal state. Accordingly, at least one of the first current sensor and the third current sensor is abnormal without providing another current sensor for detecting the abnormality of the current sensor, that is, without increasing the cost and increasing the size of the system. It can be determined whether or not there is a certain abnormal state.
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、請求項3において、第1判定部が第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第3判定部が第1電流センサおよび第3電流センサが正常であると判定したとき、第2電流センサが異常であると特定する第2特定部をさらに備えている。これにより、第2電流センサが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。 In the invention according to claim 4 configured as described above, in claim 3 , the first determination unit determines that at least one of the first current sensor and the second current sensor is in an abnormal state. The second determination unit further includes a second specifying unit that specifies that the second current sensor is abnormal when the third determination unit determines that the first current sensor and the third current sensor are normal. Thereby, it can be determined correctly and reliably whether the 2nd current sensor is normal.
上記のように構成した請求項5に係る発明においては、第1取得部は、燃料電池からの出力電流値を検出する第1電流センサによって検出された燃料電池出力電流値を取得する。第2取得部は、燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された電力変換部入力電流値を取得する。第3取得部は、記憶部に予め記憶されている補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する。そして、第1判定部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値、および第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサおよび第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
さらに、第4取得部は、電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第5取得部は、記憶部に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する。第6取得部は、記憶部に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する。第1平均値算出部は、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第1の平均値を算出する。第2平均値算出部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値から第2の平均値を算出する。実効値算出部は、第4取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。第2判定部は、第1平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第1の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第5取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第2電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。そして、第3判定部は、第2平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第2の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第6取得部によって取得された電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサ乃至第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
In the invention which concerns on Claim 5 comprised as mentioned above, a 1st acquisition part acquires the fuel cell output current value detected by the 1st current sensor which detects the output current value from a fuel cell. The second acquisition unit detects the input current value to the power conversion unit that inputs and converts at least the remaining power after being supplied to the auxiliary machine out of the output power of the fuel cell and outputs it to the external load. The power converter input current value detected by the sensor is acquired. The third acquisition unit acquires a current value that is consumed by an auxiliary machine stored in advance in the storage unit and that is within a predetermined range. The first determination unit includes the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit, the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit, and the current consumption value acquired by the third acquisition unit. Any two of them are selected, the result of addition or subtraction of these two values is compared with the remaining one, and at least one of the first current sensor and the second current sensor is abnormal based on the comparison result. It is determined whether or not there is a certain abnormal state. Accordingly, at least one of the first current sensor and the second current sensor is abnormal without providing another current sensor for detecting the abnormality of the current sensor, that is, without increasing the cost and increasing the size of the system. It can be determined whether or not there is a certain abnormal state.
Further, the fourth acquisition unit acquires the power conversion unit output current value detected by the third current sensor that detects the output current value from the power conversion unit. The fifth acquisition unit acquires a current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit stored in advance in the storage unit and is within a predetermined range. The sixth acquisition unit is stored in advance in the storage unit, and is a current value obtained by adding the current value consumed by the auxiliary machine and the current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit, and is within a predetermined range. Get things. The first average value calculation unit calculates a first average value from the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit. The second average value calculation unit calculates a second average value from the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit. The effective value calculation unit calculates an effective value from the power conversion unit output current value acquired by the fourth acquisition unit. The second determination unit includes a first average value of the power conversion unit input current value calculated by the first average value calculation unit, an effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit, and a fifth Select any two of the loss current values acquired by the acquisition unit, compare the addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and based on the comparison result, the second current sensor and the second It is determined whether or not at least one of the three current sensors is in an abnormal state. The third determination unit includes a second average value of the fuel cell output current value calculated by the second average value calculation unit, an effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit, and a first 6 selects any two of the current values acquired by the acquisition unit, compares the addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and determines the first current sensor and the first current based on the comparison result. It is determined whether or not at least one of the three current sensors is in an abnormal state. Accordingly, at least one of the first current sensor to the third current sensor is abnormal without providing another current sensor for detecting the abnormality of the current sensor, that is, without increasing the cost and increasing the size of the system. It can be determined whether or not there is a certain abnormal state.
上記のように構成した請求項6に係る発明においては、請求項5において、第1判定部が第1電流センサおよび第2電流センサが正常であると判定するとともに、第2判定部が第2電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定し、または/および、第3判定部が第1電流センサおよび第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定したとき、第3電流センサが異常であると特定する第3特定部をさらに備えている。これにより、第3電流センサが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。 In the invention according to claim 6 configured as described above, in claim 5 , the first determination unit determines that the first current sensor and the second current sensor are normal, and the second determination unit is the second. It is determined that at least one of the current sensor and the third current sensor is in an abnormal state, and / or the third determination unit is abnormal in which at least one of the first current sensor and the third current sensor is abnormal When it determines with it being in a state, it further has the 3rd specific part which specifies that the 3rd current sensor is abnormal. As a result, it is possible to accurately and reliably determine whether or not the third current sensor is normal.
上記のように構成した請求項7に係る発明においては、請求項1乃至請求項6の何れか一項において、第1判定部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値および第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値の一方と第3取得部によって取得された消費電流値とから他方の取り得る範囲を算出し、取得された値の他方が算出された取り得る範囲外である場合には、第1電流センサまたは/および第2電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された値の他方が算出された取り得る範囲内である場合には、第1電流センサおよび第2電流センサが正常であると判定している。これにより、第1電流センサおよび第2電流センサが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
上記のように構成した請求項8に係る発明においては、請求項1乃至請求項6の何れか一項において、第1判定部は、第1取得部によって取得された燃料電池出力電流値と第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値との電流値差が第3取得部によって取得された消費電流値の所定範囲外である場合には、第1電流センサまたは/および第2電流センサが異常である異常状態であると判定し、一方、電流値差が所定範囲内である場合には、第1電流センサおよび第2電流センサが正常であると判定している。これにより、第1電流センサおよび第2電流センサが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
上記のように構成した請求項9に係る発明においては、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御装置を備えている。これにより、上述した請求項1乃至請求項8の作用・効果を奏する燃料電池システムを提供することができる。
In the invention according to claim 7 configured as described above, in any one of
In the invention according to claim 8 configured as described above, in any one of
The invention according to claim 9 configured as described above includes the control device for the fuel cell system according to any one of
以下、本発明による燃料電池システムの一実施形態について図面を参照して説明する。図1は燃料電池システムの構成を示す構成ブロック図である。この燃料電池システムは、燃料電池モジュール11、系統電源12、電源ライン13、補機15、インバータ装置16、燃料電池システム制御装置(以下、制御装置という。)17、および貯湯槽21を含んで構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system. The fuel cell system includes a fuel cell module 11, a
燃料電池モジュール11は、ケーシング11a、蒸発部11b、改質部11cおよび燃料電池11dを備えている。ケーシング11a内には、蒸発部11b、改質部11cおよび燃料電池11dが配設されている。このとき、蒸発部11b、改質部11cが燃料電池11dの上方に位置するように配設されている。
The fuel cell module 11 includes a
蒸発部11b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11b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11cに供給するものである。改質用原料としては天然ガス、LPG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。
The
蒸発部11bには、水タンク(図示省略)からの改質水が改質水ポンプ15aによって供給されるとともに、燃料供給源(図示省略)からの改質用原料が原料ポンプ15bによって供給されている。
The evaporating
改質部11cは、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部11bから供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。改質部11c内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は燃料電池11dの燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
The reforming
燃料電池11dは、燃料極、空気極(酸化剤極)、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル(図示省略)が積層されて構成されている。本実施の形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池11dの燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は例えば400〜1000℃程度である。セルの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路(図示省略)が形成されている。セルの空気極側には、酸化剤ガスである空気(カソードエア)が流通する空気流路(図示省略)が形成されている。空気流路には、カソードエアがカソードエアブロワ15c(またはカソードエアポンプ)によって供給されている。 The fuel cell 11d is configured by laminating a fuel electrode, an air electrode (oxidant electrode), and a plurality of cells (not shown) made of an electrolyte interposed between the two electrodes. The fuel cell of the present embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte. Hydrogen, carbon monoxide, methane gas, or the like is supplied as a fuel to the fuel electrode of the fuel cell 11d. The operating temperature is, for example, about 400 to 1000 ° C. On the fuel electrode side of the cell, a fuel flow path (not shown) through which the reformed gas as the fuel flows is formed. An air flow path (not shown) through which air (cathode air) as an oxidant gas flows is formed on the air electrode side of the cell. Cathode air is supplied to the air flow path by a cathode air blower 15c (or a cathode air pump).
燃料電池11dにおいては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化1および化2に示す反応が生じ、空気極では、下記化3に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン(O2−)が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路および空気流路からは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス(空気)が導出する。
(化1)
H2+O2−→H2O+2e−
(化2)
CO+O2−→CO2+2e−
(化3)
1/2O2+2e−→O2−
In the fuel cell 11d, power generation is performed by the fuel supplied to the fuel electrode and the oxidant gas supplied to the air electrode. That is, the reaction shown in
(Chemical formula 1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e −
(Chemical formula 2)
CO + O 2− → CO 2 + 2e −
(Chemical formula 3)
1 / 2O 2 + 2e − → O 2−
そして、燃料流路および空気流路から導出した、発電に使用されなかった改質ガスは、燃料電池11dと蒸発部11b(改質部11c)の間の燃焼空間11eにて、発電に使用されなかった酸化剤ガス(空気)によって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部11bおよび改質部11cが加熱される。さらには、燃料電池モジュール11内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは、ケーシング11aの下部に設けられ燃焼排ガスが導出される導出口11a1から燃料電池モジュール11の外に排気される。
The reformed gas derived from the fuel flow path and the air flow path and not used for power generation is used for power generation in the
系統電源(または商用電源)12は、該系統電源12に接続された電源ライン13を介して外部負荷14に電力(交流電力)を供給するものである。燃料電池11dはインバータ装置16を介して電源ライン13に接続されている。外部負荷14は、当該燃料電池システムの外に配設されている電力負荷であり、例えば家庭内に配設されているテレビなどの家電製品である。
The system power supply (or commercial power supply) 12 supplies power (AC power) to the
電源ライン13には、系統電源12に対する電力の入出力および電力量を検知する電力測定装置13aが設けられており、その検知結果が制御装置17に出力されている。
The
内部負荷の一つである補機15は、蒸発部11bに改質水、改質用原料を供給するためのモータ駆動の各ポンプ15a,15bおよび電磁式バルブ(図示省略)、燃料電池11dにカソードエアを供給するためのモータ駆動のブロワ15cおよび電磁式バルブ(図示省略)などから構成されている。この補機15は直流電圧にて駆動されるものであり、その駆動電圧は補機用DC/DCコンバータ16eから供給されるようになっている。補機15は、燃料電池11dに燃料(改質用原料)および酸化剤ガス(カソードエア)を供給するためのものであり、燃料電池システムを運転するためのものである。内部負荷は、当該燃料電池システムの内に配設されている電力負荷であり、補機15、制御装置17を含んでいる。
インバータ装置16は、燃料電池11dから出力される直流電圧を所定の交流電圧に変換して系統電源12に接続されている電源ライン13に出力する機能と、電源ライン13からの交流電圧を所定の直流電圧に変換して補機15および制御装置17(内部負荷)に出力する機能と、燃料電池11dからの直流電圧を所定の直流電圧に変換して補機15および制御装置17に出力する機能と、を有している。
The
具体的には、インバータ装置16は、DC/DCコンバータ16a、DC/ACインバータ16b、AC/DCコンバータ16c、制御用DC/DCコンバータ16d、および補機用DC/DCコンバータ16eを含んで構成されている。
Specifically, the
DC/DCコンバータ16aは、燃料電池11dから出力される直流電圧(例えば40V)を所定の直流電圧(例えば350V)に変換するものである。DC/ACインバータ16bは、DC/DCコンバータ16aから出力される直流電圧を交流電圧(例えば200V)に変換して電源ライン13に出力するものである。
The DC /
DC/DCコンバータ16aおよびDC/ACインバータ16bは、第3の電力供給ラインL3上に直列に設けられている。第3の電力供給ラインL3の一端が第1の電力供給ラインL1上であって燃料電池11dと制御用DC/DCコンバータ16dおよび補機用DC/DCコンバータ16eとの間の部分に接続され、他端が第2の電力供給ラインL2上であって系統電源12とAC/DCコンバータ16cとの間の部分に接続されている。
The DC /
AC/DCコンバータ16cは、電源ライン13と補機15との間にDC/DCコンバータ16aとDC/ACインバータ16bとからなる回路に並列に設けられるものである。AC/DCコンバータ16cは、第2の電力供給ラインL2上に設けられている。第2の電力供給ラインL2の一端は系統電源12と接続されている電源ライン13に接続され、他端は第1の電力供給ラインL1上であって燃料電池11dと制御用DC/DCコンバータ16dおよび補機用DC/DCコンバータ16eとの間の部分とに接続されている。
The AC /
AC/DCコンバータ16cは、起動運転時および停止運転時だけでなく定常運転時においても、系統電源12から出力される交流電力(交流電圧)を入力し直流電力(直流電圧)に変換して制御用DC/DCコンバータ16dおよび補機用DC/DCコンバータ16eに出力する。
The AC /
制御用DC/DCコンバータ16dは、燃料電池11dまたはAC/DCコンバータ16cからの直流電圧(直流電力)を入力して所定の直流電圧(直流電力、例えば5V)に変換して、制御装置17に電源電圧として供給するものである。
The control DC /
補機用DC/DCコンバータ16eは、燃料電池11dまたはAC/DCコンバータ16cからの直流電圧(直流電力)を入力して所定の直流電圧(直流電力、例えば24V)に変換して、補機15に電源電圧として供給するものである。補機用DC/DCコンバータ16eは、制御装置17に接続されており、制御装置17からの指令により駆動・停止を制御されるようになっている。例えば、待機時において制御装置17からの停止指令により補機用DC/DCコンバータ16eは運転が停止される。これにより、待機時に補機用DC/DCコンバータ16eを停止させることで、待機電力を小さく抑制することができる。
The auxiliary machine DC /
制御用DC/DCコンバータ16dおよび補機用DC/DCコンバータ16eは、第1の電力供給ラインL1上に設けられている。第1の電力供給ラインL1の一端は燃料電池11dに接続され、他端は制御装置17および補機15に接続されている。他端側は2つに分かれており、各分岐に制御用DC/DCコンバータ16dおよび補機用DC/DCコンバータ16eが設けられている。第1の電力供給ラインL1は、燃料電池11dから出力される直流電力を補機15および制御装置17に供給するものである。
The control DC /
第1の電力供給ラインL1上には、第1整流素子16fが第2の電力供給ラインL2との合流点より燃料電池11d側に設けられている。具体的には、第1整流素子16fは、第2の電力供給ラインL2との合流点と第3の電力供給ラインL3との合流点との間の部分に設けられている。第1整流素子16fは、燃料電池11dから制御用DC/DCコンバータ16dおよび補機用DC/DCコンバータ16eに向けて流れる電流のみを許容する。本実施形態では、第1整流素子は例えばダイオードで構成されている。
On the first power supply line L1, a
第2の電力供給ラインL2上には、第2整流素子16gが設けられている。具体的には、第2整流素子16gは、AC/DCコンバータ16cと第1の電力供給ラインL1との合流点との間の部分に設けられている。第2整流素子16gは、AC/DCコンバータ16cから第1の電力供給ラインL1に向けて流れる電流のみを許容する。
A
また、第1の電力供給ラインL1上には、第1スイッチ16hが第2の電力供給ラインL2との合流点より燃料電池11d側に設けられている。第1スイッチ16hは、制御装置17の指示によって、燃料電池11dと制御用DC/DCコンバータ16dおよび補機用DC/DCコンバータ16eとの間を、起動運転時および停止運転時において遮断し、定常運転時において連通するスイッチである。
Further, on the first power supply line L1, a
第2スイッチ16iは、DC/ACインバータ16bと系統電源12(または電源ライン13)との間に配設されている。具体的には、第2スイッチ16iは、第3の電力供給ラインL3上であってDC/ACインバータ16bと第2の電力供給ラインとの合流点との間の部分に設けられている。DC/ACインバータ16bと系統電源12とを制御装置17の指示によって連通・遮断するものである。制御装置17は、系統電源12が停電状態であると判定すると、第2スイッチ16iを開状態に切り換え、系統電源12が停電状態でない場合には第2スイッチ16iを閉状態に切り換える。
The
第1の電力供給ラインL1上には、第1電流センサ16jが設けられている。第1電流センサ16jは、燃料電池11dから出力される電流(直流電流)の電流値(出力電流値)を測定(検出)するものであり、その測定結果を制御装置17に送信するようになっている。第1電流センサ16jは、測定用の抵抗を備えており、その抵抗の電圧を測定することにより電流を測定するように構成されている。なお、第1電流センサ16jは、ホール素子を備えたタイプでもよい。
A first
第3の電力供給ラインL3上には、第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16l(16エル)が設けられている。第2電流センサ16kは、DC/DCコンバータ16aに入力する電流(直流電流)の電流値(入力電流値)を測定(検出)するものであり、その測定結果を制御装置17に送信するようになっている。第2電流センサ16kは、燃料電池11dの出力電力のうち少なくとも補機15に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷14に出力する電力変換部(本実施形態ではDC/DCコンバータ16aとAC/DCインバータ16bとから構成されている電力変換部である。)への入力電流値を検出する。第3電流センサ16lは、AC/DCインバータ16bから出力する電流(交流電流)の電流値(出力電流値)を測定(検出)するものであり、その測定結果を制御装置17に送信するようになっている。
A second
制御装置17は、燃料電池システムの全体的な制御を一括集中して行うものであり、補機15の駆動を制御したり、インバータ装置16の駆動を制御したりする。制御装置17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。制御装置17は、補機15を制御する制御用マイコン(制御用マイクロコンピュータ)である。
The control device 17 collectively performs overall control of the fuel cell system, and controls the driving of the
制御装置17には、待機時でも運転時(起動運転時、定常運転時(発電運転時)および停止運転時を含む)でも常に電圧が供給されている。起動運転時は起動指令が出てから発電開始するまでの間であり、停止制御時は、停止指令が出てからシステムが停止するまでの間である。待機時は、燃料電池システムの発電停止状態のことであり、発電指示(スタートスイッチのオンなど)を待っている状態のことである。 The controller 17 is always supplied with a voltage during standby and during operation (including start-up operation, steady operation (power generation operation), and stop operation). The start-up operation is from the start command to the start of power generation, and the stop control is from the stop command to the system stop. The standby state is a power generation stop state of the fuel cell system, and is a state waiting for a power generation instruction (such as turning on a start switch).
貯湯槽21は、燃料電池11dの排熱によって加熱された貯湯水を貯めておくものである。貯湯槽21と燃料電池11dとの間には熱媒体循環路21aが設けられており、熱媒体循環路21aは燃料電池11dの排熱を回収した熱媒体が図示しないポンプにより循環するものである。熱媒体と熱交換することにより貯湯槽21の貯湯水が加熱される。
The hot
燃料電池システムは、制御装置17に電気的に接続されている記憶部18を備えている。記憶部18は、後述する電力変換部入力電流値と補機消費電流値との相関関係を示すマップ・テーブル・演算式などを記憶している。記憶部18は制御装置17内に設けるようにしてもよい。
The fuel cell system includes a
次に、上述した燃料電池システムにおける第1〜第3電流センサ16j〜16lの異常判定の作動について説明する。
Next, the abnormality determination operation of the first to third
(第1および第2電流センサ)
最初に第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kについて3つの実施例を挙げて説明する。
第1に、電力変換部入力電流値Ibと、補機15で消費される電流値であって所定の範囲内にあるものIh(以下、補機消費電流値という。)と、を加算または減算した結果と、燃料電池出力電流値Iaとを比較する場合(第1実施例)について図2を参照して説明する。
(First and second current sensors)
First, the first
First, the power converter input current value Ib is added to or subtracted from the current value consumed by the
制御装置17は、図示しない起動スイッチがオンされると(あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると)、図2に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。このプログラムは、所定の短時間毎に実行される。 When a start switch (not shown) is turned on (or the start is automatically started when the start start time set in advance by the user is reached), the control device 17 is a program corresponding to the flowchart shown in FIG. Start running. This program is executed every predetermined short time.
制御装置17は、ステップ102において、第1電流センサ16jによって検出された燃料電池出力電流値Iaを取得する(第1取得部)。制御装置17は、ステップ104において、第2電流センサ16kによって検出された電力変換部入力電流値Ibを取得する(第2取得部)。
In
制御装置17は、ステップ106において、記憶部18に予め記憶されている補機消費電流値Ihを取得する(第3取得部)。なお、取得する補機消費電流値Ihは、マップで示されている場合もあり、所定の一定値の場合もある。補機消費電流値Ihは、燃料電池出力電流値Iaと電力変換部入力電流値Ibとの電流差を表している。補機消費電流値Ihは、図3で示すように、電力変換部入力電流値Ibと相関関係にあり、電力変換部入力電力値Ibが大きいほど補機消費電流値Ihは大きくなる関係にある。
In
制御装置17は、ステップ108〜112において、ステップ104(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ibと、ステップ106(第3取得部)によって取得された補機消費電流値Ihと、からステップ102(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Iaの取り得る範囲を算出する。
In
具体的には、制御装置17は、ステップ108において、電力変換部入力電流値Ibと図3に示すマップとから、取得した補機消費電流値Ih(燃料電池出力電流値Iaと電力変換部入力電流値Ibとの電流差)の上限値および下限値を算出する。例えば、電力変換部入力電流値IbがIb1であるとき、補機消費電流値Ihの上限値はIh1maxであり、補機消費電流値Ihの下限値はIh1minであり、電力変換部入力電流値IbがIb2であるとき、補機消費電流値Ihの上限値はIh2maxであり、補機消費電流値Ihの下限値はIh2minである。
Specifically, in
制御装置17は、ステップ110において、取得した電力変換部入力電流値Ibとステップ108で算出した補機消費電流値Ihの上限値とを加算して燃料電池出力電流値Iaの上限値閾値を算出する。制御装置17は、ステップ112において、取得した電力変換部入力電流値Ibとステップ108で算出した補機消費電流値Ihの下限値とを加算して燃料電池出力電流値Iaの下限値閾値を算出する。このように算出された燃料電池出力電流値Iaの上限値閾値から下限値閾値までの範囲が、取得された燃料電池出力電流値Iaの取り得る範囲である。
In
制御装置17は、ステップ114〜124において、取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Iaの上限値閾値から下限値閾値までの範囲外である場合には、第1電流センサ16jまたは/および第2電流センサ16kが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲内である場合には、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常であると判定している。
When the acquired fuel cell output current value Ia is outside the calculated range, that is, outside the range from the upper limit threshold value to the lower limit value threshold value of the fuel cell output current value Ia, in
具体的には、制御装置17は、ステップ114において、取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された燃料電池出力電流値Iaの上限値閾値より大きいか、または、取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された燃料電池出力電流値Iaの下限値閾値より小さいかを判定する。
Specifically, in
取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲内すなわち燃料電池出力電流値Iaの上限値閾値から下限値閾値までの範囲内である場合には、制御装置17は、ステップ114で「NO」と判定しプログラムをステップ116に進める。制御装置17は、ステップ116において、後述する経過時間タイマのカウントをクリアし、ステップ118において、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常である旨を検出する(正常であると判定する)。
When the acquired fuel cell output current value Ia is within the calculated possible range, that is, within the range from the upper limit threshold value to the lower limit threshold value of the fuel cell output current value Ia, the control device 17 performs
取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Iaの上限値閾値から下限値閾値までの範囲外である場合には、制御装置17は、ステップ114で「YES」と判定しプログラムをステップ120に進める。制御装置17は、ステップ120において、取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Iaの上限値閾値から下限値閾値までの範囲外である状態が継続する経過時間を表す経過時間タイマをカウントアップする。
If the obtained fuel cell output current value Ia is outside the calculated range, that is, outside the range from the upper limit threshold value to the lower limit threshold value of the fuel cell output current value Ia, the control device 17 performs
経過時間タイマが閾値(例えば5秒)を越えるまでは、すなわち取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲外にある異常状態が閾値時間以上継続しない場合は、制御装置17は、ステップ122で「NO」と判定し、本プログラムを一旦終了する(所定の短時間経過後ステップ102以降の処理を実行する)。閾値は誤判定が抑制できる程度の時間に設定されるのが好ましい。
Until the elapsed time timer exceeds a threshold value (for example, 5 seconds), that is, when the abnormal state in which the acquired fuel cell output current value Ia is out of the calculated range does not continue for the threshold time or longer, the control device 17 In
経過時間タイマが閾値(例えば5秒)以上となると、すなわち取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲外にある異常状態が閾値時間以上継続した場合は、制御装置17は、ステップ122で「YES」と判定し、プログラムをステップ124に進める。制御装置17は、ステップ124において、第1電流センサ16jまたは/および第2電流センサ16kが異常である異常状態である旨を検出する(異常状態であると判定する)。なお、ステップ124では第1電流センサ16j、第2電流センサ16kのいずれが故障しているかまでは特定することはできない。
上述したステップ108から114までおよび118,124の処理が第1判定部である。
When the elapsed time timer becomes equal to or greater than a threshold (for example, 5 seconds), that is, when an abnormal state in which the acquired fuel cell output current value Ia is out of the calculated range continues for the threshold time or longer, the control device 17 In
The above-described
ここで、異常判定ができる理由を説明する。燃料電池11dからの出力電力は、第1の電力供給ラインL1を介して制御用DC/DCコンバータ16d、制御装置17、補機用DC/DCコンバータ16eおよび補機15に供給されて消費されるとともに、第3の電力供給ラインL3を介してDC/DCコンバータ16a、DC/ACインバータ16bおよび外部負荷14に供給されて消費される。換言すれば、第1電流センサ16jが検出した燃料電池出力電流値Iaと第2電流センサ16kが検出した電力変換部入力電流値Ibとの電流差は、制御用DC/DCコンバータ16d、制御装置17、補機用DC/DCコンバータ16eおよび補機15に供給されて消費される補機消費電流と等しいということである。
Here, the reason why the abnormality can be determined will be described. The output power from the fuel cell 11d is supplied to and consumed by the control DC /
したがって、第1電流センサ16jと第2電流センサ16kの両方が正常である場合には、第1電流センサ16jが検出した燃料電池出力電流値Iaと第1電流センサ16jが検出した燃料電池出力電流値Iaとの電流差は、所定の範囲内となる。一方、第1電流センサ16jと第2電流センサ16kの少なくとも一方が異常である場合には、第1電流センサ16jが検出した燃料電池出力電流値Iaと第1電流センサ16jが検出した燃料電池出力電流値Iaとの電流差は、所定の範囲外となる。
Therefore, when both the first
なお所定の範囲は、燃料電池システムの起動運転時、定常運転時、停止運転時、待機運転時、緊急停止時の全ての運転モードをカバーできる範囲となっており、上述した電流センサの異常判定は全ての運転モードで実行することができる。なお、各モードに対応した所定の範囲をそれぞれ設定して各モードに対応する所定の範囲によって実行するようにしてもよい。 Note that the predetermined range is a range that can cover all operation modes during start-up operation, steady operation, stop operation, standby operation, and emergency stop of the fuel cell system. Can be executed in all operating modes. It should be noted that a predetermined range corresponding to each mode may be set and executed by a predetermined range corresponding to each mode.
第2に、燃料電池出力電流値Iaと補機消費電流値Ihとを加算または減算した結果と、電力変換部入力電流値Ibとを比較する場合(第2実施例)について図4を参照して説明する。上述した第1実施例は、取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第2実施例では、取得された電力変換部入力電流値Ibが算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第1実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。 Second, referring to FIG. 4 for a case where the result of adding or subtracting the fuel cell output current value Ia and the auxiliary machine consumption current value Ih is compared with the power converter input current value Ib (second embodiment). I will explain. In the first embodiment described above, it is determined whether or not the obtained fuel cell output current value Ia is within the calculated possible range, whereas in the second embodiment, the obtained value is obtained. The difference is that it is determined whether or not the power converter input current value Ib is within the calculated range. The same processes as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
具体的には、第1実施例のステップ108〜114の処理に代えて、ステップ140〜146の処理を行う点が異なっている。
制御装置17は、ステップ140〜144において、ステップ102(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Iaと、ステップ106(第3取得部)によって取得された補機消費電流値Ihと、からステップ104(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ibの取り得る範囲を算出する。
Specifically, the process of
In
具体的には、制御装置17は、ステップ140において、上述したステップ108と同様な処理を実行する。制御装置17は、ステップ142において、上述したステップ110と同様に電力変換部入力電流値Ibの上限値閾値を算出し、ステップ144において、上述したステップ112と同様に電力変換部入力電流値Ibの下限値閾値を算出する。このように算出された電力変換部入力電流値Ibの上限値閾値から下限値閾値までの範囲が、取得された電力変換部入力電流値Ibの取り得る範囲である。
Specifically, in
制御装置17は、ステップ146において、上述したステップ114と同様に、取得された電力変換部入力電流値Ibが算出された電力変換部入力電流値Ibの上限値閾値より大きいか、または、取得された電力変換部入力電流値Ibが算出された電力変換部入力電流値Ibの下限値閾値より小さいかを判定する。
In
取得された電力変換部入力電流値Ibが算出された取り得る範囲内である場合には、制御装置17は、ステップ146で「NO」と判定し、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常である旨を検出する(正常であると判定する)。
When the acquired power conversion unit input current value Ib is within the calculated possible range, the control device 17 determines “NO” in
取得された電力変換部入力電流値Ibが算出された取り得る範囲外である場合には、制御装置17は、ステップ146で「YES」と判定し、第1電流センサ16jまたは/および第2電流センサ16kが異常である異常状態である旨を検出する(異常状態であると判定する)。
上述したステップ140から146まで、および118、124の処理が第1判定部である。
When the acquired power conversion unit input current value Ib is outside the calculated range, the control device 17 determines “YES” in
The above-described
上述した第1実施例および第2実施例によれば、第1判定部は、ステップ102(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Iaおよびステップ104(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ibの一方とステップ106(第3取得部)によって取得された補機消費電流値Ihとから他方の取り得る範囲を算出し、取得された値の他方が算出された前記取り得る範囲外である場合には、第1電流センサ16jまたは/および第2電流センサ16kが異常である異常状態であると判定し、一方、取得された値の他方が算出された取り得る範囲内である場合には、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常であると判定する。
According to the first embodiment and the second embodiment described above, the first determination unit acquires the fuel cell output current value Ia acquired at step 102 (first acquisition unit) and step 104 (second acquisition unit). The other possible range is calculated from one of the power conversion unit input current value Ib and the auxiliary machine consumption current value Ih acquired in step 106 (third acquisition unit), and the other of the acquired values is calculated. If it is outside the possible range, it is determined that the first
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。また、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
Accordingly, at least one of the first
第3に、燃料電池出力電流値Iaと電力変換部入力電流値Ibとを減算した結果と、補機消費電流値Ihとを比較する場合(第3実施例)について図5を参照して説明する。上述した第1実施例は、取得された燃料電池出力電流値Iaが算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第2実施例では、取得された燃料電池出力電流値Iaと取得された電力変換部入力電流値Ibとの電流差が算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第1実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。 Third, the case where the result of subtracting the fuel cell output current value Ia and the power converter input current value Ib and the auxiliary machine consumption current value Ih are compared (third embodiment) will be described with reference to FIG. To do. In the first embodiment described above, it is determined whether or not the obtained fuel cell output current value Ia is within the calculated possible range, whereas in the second embodiment, the obtained value is obtained. The difference is that it is determined whether or not the current difference between the fuel cell output current value Ia and the acquired power converter input current value Ib is within the calculated range. The same processes as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
具体的には、第1実施例のステップ108〜114の処理に代えて、ステップ140〜164の処理を行う点が異なっている。
制御装置17は、ステップ160において、ステップ102(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Iaまたはステップ104(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ibに応じた補機消費電流値Ih(すなわち燃料電池出力電流値Iaと電力変換部入力電流値Ibとの電流値差)の上下限値閾値(取り得る範囲)を図3に示すマップから算出する。
Specifically, the processing in
In
制御装置17は、取得された燃料電池出力電流値Iaと取得された電力変換部入力電流値Ibとの電流値差を算出し(ステップ162)、その算出結果を使用して、上述したステップ114に代えて、ステップ164の処理を実行する。制御装置17は、ステップ164において、算出した電流値差が所定範囲外すなわち補機消費電流値Ihの上下限値閾値の間の範囲外であるか否かを判定する。
The control device 17 calculates a current value difference between the acquired fuel cell output current value Ia and the acquired power conversion unit input current value Ib (step 162), and uses the calculation result to determine the above-described
算出した電流値差が所定範囲内である場合には、制御装置17は、ステップ164で「NO」と判定し、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常である旨を検出する(正常であると判定する)。算出した電流値差が所定範囲外である場合には、制御装置17は、ステップ164で「YES」と判定し、第1電流センサ16jまたは/および第2電流センサ16kが異常である異常状態である旨を検出する(異常状態であると判定する)。
上述したステップ160から164まで、および118、124の処理が第1判定部である。
When the calculated current value difference is within the predetermined range, the control device 17 determines “NO” in
The above-described
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。また、第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
Accordingly, at least one of the first
上述した第1実施例乃至第3実施例の第1判定部によれば、ステップ102(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Ia、ステップ104(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ib、およびステップ106(第3取得部)によって取得された補機消費電流値Ihのうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。
According to the first determination unit in the first to third embodiments described above, the fuel cell output current value Ia acquired in step 102 (first acquisition unit) is acquired in step 104 (second acquisition unit). The power conversion unit input current value Ib and the auxiliary machine consumption current value Ih acquired at step 106 (third acquisition unit) are selected, and the addition result or subtraction result of the two values and the rest And at least one of the first
(第2および第3電流センサ)
次に、第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lについて2つの実施例を挙げて説明する。
第1に、電力変換部入力電流値Ib(および/または電力変換部出力電流値Ic)と、電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にあるものIg(以下、損失電流値という。)と、を加算または減算した結果と、電力変換部出力電流値Ic(および/または電力変換部入力電流値Ib)とを比較する場合(第4実施例)について図6を参照して説明する。
(Second and third current sensors)
Next, the second
First, the power conversion unit input current value Ib (and / or the power conversion unit output current value Ic) and the current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit and within a predetermined range Ig (hereinafter, FIG. 6 shows a case in which the result of addition or subtraction of the loss current value) is compared with the power conversion unit output current value Ic (and / or the power conversion unit input current value Ib) (fourth embodiment). The description will be given with reference.
制御装置17は、図示しない起動スイッチがオンされると(あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると)、図6に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。このプログラムは、所定の短時間毎に実行される。 When a start switch (not shown) is turned on (or when the start is automatically started when a start start time set in advance by the user is reached), the control device 17 corresponds to the flowchart shown in FIG. Start running. This program is executed every predetermined short time.
制御装置17は、ステップ202において、ステップ104と同様に、第2電流センサ16kによって検出された電力変換部入力電流値Ibを取得する(第2取得部)。制御装置17は、ステップ204において、第3電流センサ16lによって検出された電力変換部出力電流値Icを取得する(第4取得部)。
In
制御装置17は、ステップ206において、記憶部18に予め記憶されている損失電流値Igを取得する(第5取得部)。なお、取得する損失電流値Igは、マップ(またはテーブル)で示されている場合もあり、所定の一定値の場合もある。損失電流値Igは、電力変換部入力電流値Ibと電力変換部出力電流値Icとの電流差を表している。損失電流値Igは、図7で示すように、電力変換部出力電流値Ic(または電力変換部入力電流値Ib)と相関関係にあり、電力変換部出力電流値Ic(または電力変換部入力電流値Ib)が大きいほど損失電流値Igは大きくなる関係にある。
In
図7のマップは、図8に示すマップから算出することができる。図8に示すマップは、電力変換部出力電流値Icと電力変換部入力電流値Ibとの相関関係を示している。電力変換部出力電流値Icが大きいほど電力変換部入力電流値Ibは大きくなる関係にある。電力変換部入力電流値Ibの上下限値の差は電力変換部出力電流値Icの大きさに関係なく一定である。なお、図8のマップにおいて、横軸と縦軸のパラメータを入れ替えてもよく、このとき、図7のマップの横軸を電力変換部入力電流に入れ替えたものを作成することができる。 The map in FIG. 7 can be calculated from the map shown in FIG. The map shown in FIG. 8 shows the correlation between the power converter output current value Ic and the power converter input current value Ib. The power converter input current value Ib increases as the power converter output current value Ic increases. The difference between the upper and lower limit values of the power converter input current value Ib is constant regardless of the magnitude of the power converter output current value Ic. In the map of FIG. 8, the parameters of the horizontal axis and the vertical axis may be interchanged, and at this time, a map in which the horizontal axis of the map of FIG. 7 is replaced with the power converter input current can be created.
制御装置17は、ステップ208において、本プログラムが開始された時点から1周期経過したか否かを判定する。50Hzの場合には1/50秒経過したか否か、60Hzの場合には1/60秒経過したか否かを判定する。1周期経過していない場合には、制御装置17は、ステップ208で「NO」と判定し、本プログラムを一旦終了する。1周期経過した場合には、制御装置17は、ステップ208で「YES」と判定し、本プログラムをステップ210に進める。
In
制御装置17は、ステップ210〜216において、ステップ202(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ibと、ステップ206(第5取得部)によって取得された損失電流値Igと、からステップ204(第4取得部)によって取得された電力変換部出力電流値Ic(実効値)の取り得る範囲を算出するとともに、ステップ204(第4取得部)によって取得された電力変換部出力電流値Ic(実効値)と、ステップ206(第5取得部)によって取得された損失電流値Igと、からステップ202(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ibの取り得る範囲を算出する。
In
具体的には、制御装置17は、ステップ210において、ステップ204(第4取得部)によって取得された電力変換部出力電流値Icからその実効値(=1周期の最大電流値/√2)を算出する(実効値算出部)。制御装置17は、ステップ212において、ステップ202(第2取得部)によって取得された電力変換部入力電流値Ibの1周期の間における平均値(第1の平均値)を算出する(第1平均値算出部)。
Specifically, in
制御装置17は、ステップ214において、電力変換部出力電流値Icの実効値と図7に示すマップとから、取得した損失電流値Ig(電力変換部入力電流値Ibと電力変換部出力電流値Icの実効値との電流差)の上限値および下限値を算出する。例えば、電力変換部出力電流値Icの実効値がIc1であるとき、損失電流値Igの上限値はIg1maxであり、損失電流値Igの下限値はIg1minであり、電力変換部出力電流値Icの実効値がIc2であるとき、損失電流値Igの上限値はIg2maxであり、損失電流値Igの下限値はIg2minである。
In
ステップ214において、制御装置17は、さらに、算出した電力変換部出力電流値Icの実効値と算出した損失電流値Igの上限値とを加算して電力変換部入力電流Ibの上限値を算出するとともに、算出した電力変換部出力電流値Icの実効値と算出した損失電流値Igの下限値とを加算して電力変換部入力電流Ibの下限値を算出する。このように算出された電力変換部入力電流Ibの上限値から下限値までの範囲が、取得された電力変換部入力電流Ibの取り得る範囲である。
In
また、制御装置17は、ステップ216において、ステップ214と同様に、電力変換部入力電流値Ib(平均値)と図7に示すマップと同様な電力変換部入力電流値Ibと損失電力値との相関を示すマップとから、取得した損失電流値Igの上限値および下限値を算出する。そして、算出した電力変換部入力電流値Ib(平均値)と損失電流値Igとから電力変換部出力電流値Icの実効値の上下限値を算出する。
Further, in
そして、制御装置17は、ステップ218〜228において、算出された電力変換部入力電流値Ibの平均値が算出された取り得る範囲外すなわち電力変換部入力電流値Ibの平均値の上限値から下限値までの範囲外である場合、または/および、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された取り得る範囲外すなわち電力変換部出力電流値Icの実効値の上限値から下限値までの範囲外である場合には、第2電流センサ16kまたは/および第3電流センサ16lが異常である異常状態であると判定する。一方、算出された電力変換部入力電流値Ibの平均値が算出された取り得る範囲内であり、かつ、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された取り得る範囲内である場合には、第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lが正常であると判定している。
In
具体的には、算出された電力変換部入力電流値Ibの平均値が算出された電力変換部入力電流値Ibの上限値から下限値までの範囲内であり、および、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された電力変換部出力電流値Icの上限値から下限値までの範囲内である場合には、制御装置17は、ステップ218で「YES」と判定しプログラムをステップ220に進める。制御装置17は、ステップ220において、経過時間タイマのカウントをクリアし、ステップ222において、第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lが正常である旨を検出する(正常であると判定する)。
Specifically, the average value of the calculated power conversion unit input current value Ib is within the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated power conversion unit input current value Ib, and the calculated power conversion unit When the effective value of the output current value Ic is within the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated power converter output current value Ic, the control device 17 determines “YES” in
算出された電力変換部入力電流値Ibの平均値が算出された電力変換部入力電流値Ibの上限値から下限値までの範囲外であり、または/および、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された電力変換部出力電流値Icの上限値から下限値までの範囲外である場合には、制御装置17は、ステップ218で「NO」と判定しプログラムをステップ224に進める。制御装置17は、ステップ224において、電力変換部入力電流値Ibの平均値および電力変換部出力電流値Icの実効値の少なくとも一方が算出された取り得る範囲外である状態が継続する経過時間を表す経過時間タイマをカウントアップする。
The average value of the calculated power conversion unit input current value Ib is outside the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated power conversion unit input current value Ib, and / or the calculated power conversion unit output current value When the effective value of Ic is outside the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated power converter output current value Ic, the control device 17 determines “NO” in
経過時間タイマが閾値(例えば5秒)を越えるまでは、すなわち電力変換部入力電流値Ibの平均値および電力変換部出力電流値Icの実効値の少なくとも一方が算出された取り得る範囲外である異常状態が閾値時間以上継続しない場合は、制御装置17は、ステップ226で「NO」と判定し、本プログラムを一旦終了する。
Until the elapsed time timer exceeds a threshold value (for example, 5 seconds), that is, at least one of the average value of the power converter input current value Ib and the effective value of the power converter output current value Ic is out of the possible range. If the abnormal state does not continue for the threshold time or longer, the control device 17 determines “NO” in
経過時間タイマが閾値(例えば5秒)以上となると、すなわち電力変換部入力電流値Ibの平均値および電力変換部出力電流値Icの実効値の少なくとも一方が算出された取り得る範囲外である異常状態が閾値時間以上継続した場合は、制御装置17は、ステップ226で「YES」と判定し、プログラムをステップ228に進める。制御装置17は、ステップ228において、第2電流センサ16kまたは/および第3電流センサ16lが異常である異常状態である旨を検出する(異常状態であると判定する)。なお、ステップ228では第2電流センサ16k、第3電流センサ16lのいずれが故障しているかまでは特定することはできない。
上述したステップ214から218までおよび222、228の処理が第2判定部である。
When the elapsed time timer is equal to or greater than a threshold (for example, 5 seconds), that is, an abnormality in which at least one of the average value of the power conversion unit input current value Ib and the effective value of the power conversion unit output current value Ic is out of the calculated range If the state continues for the threshold time or longer, the control device 17 determines “YES” in
The processes in
ここで、異常判定ができる理由を説明する。電力変換部(DC/DCコンバータ16aおよびDC/ACインバータ16bから構成される。)への入力電力は、電力変換部での変換損失によって消費されて出力される。換言すれば、第2電流センサ16kが検出した電力変換部入力電流値Ibと第3電流センサ16lが検出した電力変換部出力電流値Icとの電流差は、電力変換部での変換で損失する損失電流値と実質的に等しいということである。
Here, the reason why the abnormality can be determined will be described. Input power to the power conversion unit (consisting of DC /
したがって、第2電流センサ16kと第3電流センサ16lの両方が正常である場合には、第2電流センサ16kが検出した電力変換部入力電流値Ibと第3電流センサ16lが検出した電力変換部出力電流値Icとの電流差は、所定の範囲内にある。一方、第2電流センサ16kと第3電流センサ16lの少なくとも一方が異常である場合には、第2電流センサ16kが検出した電力変換部入力電流値Ibと第3電流センサ16lが検出した電力変換部出力電流値Icとの電流差は、所定の範囲外となる。
Therefore, when both the second
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
Accordingly, at least one of the second
第2に、電力変換部出力電流値Icの実効値と電力変換部入力電流値Ibの平均値とを減算した結果と、損失電流値Igとを比較する場合(第5実施例)について図9を参照して説明する。上述した第4実施例は、電力変換部入力電流値Ibの平均値および電力変換部出力電流値Icの実効値がそれぞれ算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第5実施例では、電力変換部出力電流値Icの実効値と電力変換部入力電流値Ibの平均値との電流差が算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第4実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。 Second, a case where the result of subtracting the effective value of the power converter output current value Ic and the average value of the power converter input current value Ib is compared with the loss current value Ig (fifth embodiment) is shown in FIG. Will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment described above, it is determined whether or not the average value of the power converter input current value Ib and the effective value of the power converter output current value Ic are within the calculated possible ranges. On the other hand, in the fifth embodiment, it is determined whether or not the current difference between the effective value of the power converter output current value Ic and the average value of the power converter input current value Ib is within the calculated possible range. Is different. The same processes as those in the fourth embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
具体的には、第4実施例のステップ214〜218の処理に代えて、ステップ240〜244の処理を行う点が異なっている。
制御装置17は、ステップ240において、ステップ212によって算出された電力変換部入力電流値Ibまたはステップ210によって算出された電力変換部出力電流値Icに応じた損失電流値Ig(すなわち電力変換部入力電流値Ibと電力変換部出力電流値Icとの電流値差)の上下限値閾値(取り得る範囲)を図7に示すマップから算出する。
Specifically, the processing of
In
制御装置17は、算出された電力変換部入力電流値Ibと算出された電力変換部出力電流値Icとの電流値差を算出し(ステップ242)、その算出結果を使用して、上述したステップ218に代えて、ステップ244の処理を実行する。制御装置17は、ステップ244において、算出した電流値差が所定範囲外すなわち損失電流値Igの上下限値の範囲内であるか否かを判定する。
The control device 17 calculates a current value difference between the calculated power conversion unit input current value Ib and the calculated power conversion unit output current value Ic (step 242), and uses the calculation result to perform the above-described step. Instead of 218, the processing of
算出した電流値差が所定範囲内である場合には、制御装置17は、ステップ244で「YES」と判定し、第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lが正常である旨を検出する(正常であると判定する)。算出した電流値差が所定範囲外である場合には、制御装置17は、ステップ244で「NO」と判定し、第2電流センサ16kまたは/および第3電流センサ16lが異常である異常状態である旨を検出する(異常状態であると判定する)。
上述したステップ240から244まで、および222、228の処理が第2判定部である。
If the calculated current value difference is within the predetermined range, the control device 17 determines “YES” in
The processes in
これにより、第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
This makes it possible to reliably and accurately determine whether the second
上述した第4実施例および第5実施例の第2判定部によれば、ステップ212(第1平均値算出部)によって算出された電力変換部入力電流値Ibの第1の平均値、ステップ210(実効値算出部)によって算出された電力変換部出力電流値Icの実効値、およびステップ206(第5取得部)によって取得された損失電流値Igのうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。
According to the second determination unit of the fourth and fifth embodiments described above, the first average value of the power converter input current value Ib calculated by step 212 (first average value calculation unit),
(第3および第1電流センサ)
次に、第3電流センサ16lおよび第1電流センサ16jについて2つの実施例を挙げて説明する。
第1に、燃料電池出力電流値Ia(および/または電力変換部出力電流値Ic)と、補機15で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものIf(以下、消費・損失電流値という。=補機消費電流値Ih+損失電流値Ig)と、を加算または減算した結果と、電力変換部出力電流値Ic(および/または燃料電池出力電流値Ia)とを比較する場合(第6実施例)について図10を参照して説明する。第6実施例は、基本的に第4実施例と同様であり、以下異なる点について説明する。同一点については同一符号を付してその説明を省略する。
(Third and first current sensor)
Next, the third
First, a current obtained by adding the fuel cell output current value Ia (and / or the power converter output current value Ic), the current value consumed by the
制御装置17は、ステップ302において、ステップ104と同様に、第1電流センサ16jによって検出された燃料電池出力電流値Iaを取得する(第1取得部)。
制御装置17は、ステップ304において、記憶部18に予め記憶されている消費・損失電流値Ifを取得する(第6取得部)。なお、取得する消費・損失電流値Ifは、マップ(またはテーブル)で示されている場合もあり、所定の一定値の場合もある。消費・損失電流値Ifは、燃料電池出力電流値Iaと電力変換部出力電流値Icとの電流差を表している。消費・損失電流値Ifは、図7のマップと同様のマップで示すように、電力変換部出力電流値Ic(または燃料電池出力電流値Ia)と相関関係にあり、電力変換部出力電流値Ic(または燃料電池出力電流値Ia)が大きいほど消費・損失電流値Ifは大きくなる関係にある。
In
In
制御装置17は、ステップ210,306〜310において、ステップ302(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Iaと、ステップ304(第6取得部)によって取得された消費・損失電流値Ifと、からステップ204(第4取得部)によって取得された電力変換部出力電流値Ic(実効値)の取り得る範囲を算出するとともに、ステップ204(第4取得部)によって取得された電力変換部出力電流値Ic(実効値)と、ステップ304(第6取得部)によって取得された消費・損失電流値Ifと、からステップ302(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Iaの取り得る範囲を算出する。
In
具体的には、制御装置17は、ステップ210において、ステップ204(第4取得部)によって取得された電力変換部出力電流値Icからその実効値(=1周期の最大電流値/√2)を算出する(実効値算出部)。制御装置17は、ステップ306において、ステップ302(第1取得部)によって取得された燃料電池出力電流値Iaの1周期の間における平均値(第2の平均値)を算出する(第2平均値算出部)。
Specifically, in
ステップ308において、制御装置17は、ステップ214と同様に電力変換部出力電流値Icの実効値と図7と同様なマップとから、取得した消費・損失電流値If(燃料電池出力電流値Iaと電力変換部出力電流値Icの実効値との電流差)の上下限値を算出する。さらに、制御装置17は、燃料電池出力電流値Iaの上限値および下限値を算出する。また、制御装置17は、ステップ310において、ステップ308と同様に、取得した消費・損失電流値Ifの上限値および下限値を算出し、電力変換部出力電流値Icの実効値の上下限値を算出する。
In
そして、制御装置17は、ステップ312,220,314,224,226,316において、算出された燃料電池出力電流値Iaの平均値が算出された取り得る範囲外すなわち燃料電池出力電流値Iaの平均値の上限値から下限値までの範囲外である場合、または/および、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された取り得る範囲外すなわち電力変換部出力電流値Icの実効値の上限値から下限値までの範囲外である場合には、第1電流センサ16jまたは/および第3電流センサ16lが異常である異常状態であると判定する。一方、算出された燃料電池出力電流値Iaの平均値が算出された取り得る範囲内であり、かつ、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された取り得る範囲内である場合には、第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lが正常であると判定している。
Then, in
具体的には、算出された燃料電池出力電流値Iaの平均値が算出された燃料電池出力電流値Iaの上限値から下限値までの範囲内であり、および、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された電力変換部出力電流値Icの上限値から下限値までの範囲内である場合には、制御装置17は、ステップ312で「YES」と判定しプログラムをステップ220以降に進める。制御装置17は、ステップ314において、第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lが正常である旨を検出する(正常であると判定する)。
Specifically, the average value of the calculated fuel cell output current value Ia is within the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated fuel cell output current value Ia, and the calculated power converter output current When the effective value of the value Ic is within the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated power converter output current value Ic, the control device 17 determines “YES” in
算出された燃料電池出力電流値Iaの平均値が算出された燃料電池出力電流値Iaの上限値から下限値までの範囲外であり、または/および、算出された電力変換部出力電流値Icの実効値が算出された電力変換部出力電流値Icの上限値から下限値までの範囲外である場合には、制御装置17は、ステップ312で「NO」と判定しプログラムをステップ224以降に進める。制御装置17は、ステップ316において、第1電流センサ16jまたは/および第3電流センサ16lが異常である異常状態である旨を検出する(異常状態であると判定する)。なお、ステップ316では第1電流センサ16j、第3電流センサ16lのいずれが故障しているかまでは特定することはできない。
上述したステップ308から312までおよび314、316の処理が第3判定部である。
The average value of the calculated fuel cell output current value Ia is out of the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated fuel cell output current value Ia, and / or the calculated power converter output current value Ic When the effective value is out of the range from the upper limit value to the lower limit value of the calculated power conversion unit output current value Ic, the control device 17 determines “NO” in
これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
Accordingly, at least one of the first
第2に、燃料電池出力電流値Iaの平均値と電力変換部出力電力値Icの実効値とを減算した結果と、消費・損失電流値Ifとを比較する場合(第7実施例)について図11を参照して説明する。上述した第6実施例は、燃料電池出力電流値Iaの平均値および電力変換部出力電流値Icの実効値がそれぞれ算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定しているのに対して、本第7実施例では、燃料電池出力電流値Iaの平均値と電力変換部出力電流値Icの実効値との電流差が算出された取り得る範囲内にあるか否かを判定している点が異なる。上述した第6実施例と同一の処理については、同一符号を付してその説明を省略する。 Secondly, the result of subtracting the average value of the fuel cell output current value Ia and the effective value of the power converter output power value Ic is compared with the consumption / loss current value If (seventh embodiment). 11 will be described. In the sixth embodiment described above, it is determined whether the average value of the fuel cell output current value Ia and the effective value of the power converter output current value Ic are within the calculated possible ranges, respectively. Thus, in the seventh embodiment, it is determined whether or not the current difference between the average value of the fuel cell output current value Ia and the effective value of the power converter output current value Ic is within the calculated possible range. Is different. The same processes as those in the sixth embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
具体的には、第6実施例のステップ308〜312の処理に代えて、ステップ340〜344の処理を行う点が異なっている。
制御装置17は、ステップ340において、ステップ306によって算出された燃料電池出力電流値Iaの平均値またはステップ210によって算出された電力変換部出力電流値Icの実効値に応じた消費・損失電流値If(すなわち燃料電池出力電流値Iaの平均値と電力変換部出力電流値Icの実効値との電流値差)の上下限値(取り得る範囲)を図7に示すマップと同様なマップから算出する。
Specifically, the processing of
In
制御装置17は、算出された燃料電池出力電流値Iaの平均値と算出された電力変換部出力電流値Icの実効値との電流値差を算出し(ステップ342)、その算出結果を使用して、上述したステップ312に代えて、ステップ344の処理を実行する。制御装置17は、ステップ344において、算出した電流値差が所定範囲外すなわち消費・損失電流値Ifの上限値から下限値までの範囲内であるか否かを判定する。
The control device 17 calculates a current value difference between the calculated average value of the fuel cell output current value Ia and the calculated effective value of the power converter output current value Ic (step 342), and uses the calculation result. Thus, the process of
算出した電流値差が所定範囲内である場合には、制御装置17は、ステップ344で「YES」と判定し、第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lが正常である旨を検出する(正常であると判定する)。算出した電流値差が所定範囲外である場合には、制御装置17は、ステップ344で「NO」と判定し、第1電流センサ16jまたは/および第3電流センサ16lが異常である異常状態である旨を検出する(異常状態であると判定する)。
上述したステップ340から344まで、および314、316の処理が第3判定部である。
これにより、第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lが正常であるか否かを確実かつ的確に判定することができる。
If the calculated current value difference is within the predetermined range, the control device 17 determines “YES” in
The processes from
Thereby, it is possible to reliably and accurately determine whether or not the first
上述した第6実施例および第7実施例の第3判定部によれば、ステップ306(第2平均値算出部)によって算出された燃料電池出力電流値Iaの第2の平均値、ステップ210(実効値算出部)によって算出された電力変換部出力電流値Icの実効値、およびステップ304(第6取得部)によって取得された消費・損失電流値Ifのうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。
According to the third determination unit of the sixth embodiment and the seventh embodiment described above, the second average value of the fuel cell output current value Ia calculated by step 306 (second average value calculation unit), step 210 ( The effective value of the power conversion unit output current value Ic calculated by the effective value calculation unit) and the consumption / loss current value If acquired by step 304 (sixth acquisition unit) are selected, and these are selected. Whether the result of adding or subtracting two values is compared with the remaining one, and whether or not at least one of the first
さらに、上述した第1から第3判定部の判定結果に基づいて、第1から第3電流センサ16j〜16lが異常である旨の特定について図12,13を参照して説明する。
制御装置17は、ステップ402,404,406において、上述した第1から第3判定部の判定結果をそれぞれ取得する。制御装置17は、図13に示すテーブルと第1から第3判定部の判定結果とから第1から第3電流センサ16j〜16lが異常である旨の特定を実行する。
Furthermore, the identification that the first to third
In
図13に示すように、第1から第3電流センサ16j〜16lが全て異常である第1パターンである場合には、第1〜第3判定部の判定結果は全て異常である。第1および第2電流センサ16j,16kが異常でありかつ第3電流センサ16lが正常である第2パターンである場合にも、第1〜第3判定部の判定結果は全て異常である。第1および第3電流センサ16j,16lが異常でありかつ第2電流センサ16kが正常である第3パターンである場合にも、第1〜第3判定部の判定結果は全て異常である。第2および第3電流センサ16k,16lが異常でありかつ第1電流センサ16jが正常である第5パターンである場合にも、第1〜第3判定部の判定結果は全て異常である。
As shown in FIG. 13, when the first to third
また、第2および第3電流センサ16k,16lが正常でありかつ第1電流センサ16jが異常である第4パターンである場合には、第1および第3判定部の判定結果は異常でありかつ第2判定部の判定結果は正常である。第1および第3電流センサ16j,16lが正常でありかつ第2電流センサ16kが異常である第6パターンである場合には、第1および第2判定部の判定結果は異常でありかつ第3判定部の判定結果は正常である。第1および第2電流センサ16j,16kが正常でありかつ第3電流センサ16lが異常である第7パターンである場合には、第2および第3判定部の判定結果は異常でありかつ第1判定部の判定結果は正常である。第1から第3電流センサ16j〜16lが全て正常である第8パターンである場合には、第1〜第3判定部の判定結果は全て正常である。
Further, when the second and third
よって、制御装置17は、ステップ408において、第4パターンである場合には、第1電流センサ16jが異常であると特定する。なお、制御装置17は、第2判定部の判定結果が正常であり、かつ、第1判定部の判定結果が異常であるかまたは第3判定部の判定結果が異常である場合にも、第1電流センサ16jが異常であると特定する。
Therefore, in
また、制御装置17は、ステップ408において、第4パターンである場合には、第1電流センサ16jが異常であると特定する。また、制御装置17は、第2判定部の判定結果が正常であり、かつ、第1判定部の判定結果が異常である場合にも、第1電流センサ16jが異常であると特定する(第1特定部)。さらに制御装置17は、第2判定部の判定結果が正常であり、かつ、第3判定部の判定結果が異常である場合にも、第1電流センサ16jが異常であると特定する。
Moreover, the control apparatus 17 specifies that the 1st electric
さらに、制御装置17は、ステップ410において、第6パターンである場合には、第2電流センサ16kが異常であると特定する。また、制御装置17は、第3判定部の判定結果が正常であり、かつ、第1判定部の判定結果が異常である場合にも、第2電流センサ16kが異常であると特定する(第2特定部)。さらに制御装置17は、第3判定部の判定結果が正常であり、かつ、第2判定部の判定結果が異常である場合にも、第2電流センサ16kが異常であると特定する。
Further, in
さらに、制御装置17は、ステップ412において、第7パターンである場合には、第3電流センサ16lが異常であると特定する(第3特定部)。また、制御装置17は、第1判定部の判定結果が正常であり、かつ、第2判定部の判定結果が異常である場合にも、第3電流センサ16lが異常であると特定する(第3特定部)。さらに制御装置17は、第1判定部の判定結果が正常であり、かつ、第3判定部の判定結果が異常である場合にも、第3電流センサ16lが異常であると特定する(第3特定部)。
さらに、制御装置17は、ステップ414において、第8パターンである場合には、第1から第3電流センサ16j〜16lが全て正常であると判定する。
Furthermore, in
Further, in
上述した実施形態によれば、第1判定部が第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第2判定部が第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lが正常であると判定したとき、第1電流センサ16kが異常であると特定する第1特定部をさらに備えている。これにより、第1電流センサ16jが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
According to the above-described embodiment, the first determination unit determines that at least one of the first
また、第1判定部が第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定するとともに、第3判定部が第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lが正常であると判定したとき、第2電流センサ16kが異常であると特定する第2特定部をさらに備えている。これにより、第2電流センサ16kが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
The first determination unit determines that at least one of the first
また、第4取得部(ステップ204)は、電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサ16lによって検出された電力変換部出力電流値を取得する。第5取得部(ステップ206)は、記憶部18に予め記憶されている電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する。第6取得部(ステップ304)は、記憶部18に予め記憶されていて、補機で消費される電流値と電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する。第1平均値算出部(ステップ212)は、第2取得部によって取得された電力変換部入力電流値から第1の平均値を算出する。第2平均値算出部(ステップ306)は、第1取得部(ステップ102)によって取得された燃料電池出力電流値から第2の平均値を算出する。実効値算出部(ステップ210)は、第4取得部によって取得された電力変換部出力電流値から実効値を算出する。第2判定部は、第1平均値算出部によって算出された電力変換部入力電流値の第1の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第5取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。そして、第3判定部は、第2平均値算出部によって算出された燃料電池出力電流値の第2の平均値、実効値算出部によって算出された電力変換部出力電流値の実効値、および第6取得部によって取得された電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する。これにより、電流センサの異常を検出するために別の電流センサを設けることなく、すなわちコスト高、システムの大型化を招くことなく、第1電流センサ16j乃至第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定することができる。
The fourth acquisition unit (step 204) acquires the power conversion unit output current value detected by the third current sensor 16l that detects the output current value from the power conversion unit. The fifth acquisition unit (step 206) acquires a current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit stored in advance in the
また、第1判定部が第1電流センサ16jおよび第2電流センサ16kが正常であると判定するとともに、第2判定部が第2電流センサ16kおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定し、または/および、第3判定部が第1電流センサ16jおよび第3電流センサ16lの少なくともいずれかが異常である異常状態であると判定したとき、第3電流センサ16lが異常であると特定する第3特定部をさらに備えている。これにより、第3電流センサ16lが正常であるか否かを正確かつ確実に判定することができる。
The first determination unit determines that the first
なお、上述した実施形態においては、第3の電力供給ラインL3上にDC/DCコンバータ16aが設けられているが、第1の電力供給ラインL1上であって第3の電力供給ラインL3との合流点と燃料電池11dとの間に設けるようにDC/DCコンバータ16aを設けるようにしてもよい。この場合、電力変換部はDC/ACインバータ16bのみによって構成される。
また、上述した実施形態においては、燃料電池は固体酸化物形燃料電池であったが、本発明を高分子電解質形燃料電池の燃料電池システムに適用するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the DC /
In the above-described embodiment, the fuel cell is a solid oxide fuel cell. However, the present invention may be applied to a fuel cell system of a polymer electrolyte fuel cell.
11…燃料電池モジュール、11a…ケーシング、11b…蒸発部、11c…改質部、11d…燃料電池、12…系統電源、13…電源ライン、14…電力負荷、15…補機、16…インバータ装置、16a…DC/DCコンバータ、16b…DC/ACインバータ、16c…AC/DCコンバータ、16d…制御用DC/DCコンバータ、16e…補機用DC/DCコンバータ、16h…第1スイッチ、16j…第1電流センサ、16k…第2電流センサ、16l…第3電流センサ、17…制御装置(第1〜第6取得部、第1〜第3判定部、第1および第2平均値算出部、実効値算出部、第1〜第3特定部)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Fuel cell module, 11a ... Casing, 11b ... Evaporating part, 11c ... Reforming part, 11d ... Fuel cell, 12 ... System power supply, 13 ... Power supply line, 14 ... Electric power load, 15 ... Auxiliary machine, 16 ...
Claims (9)
前記燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された前記電力変換部入力電流値を取得する第2取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第3取得部と、
前記第1取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値、前記第2取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値、および前記第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第1電流センサおよび前記第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第1判定部と、
前記電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された前記電力変換部出力電流値を取得する第4取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第5取得部と、
前記第2取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値から第1の平均値を算出する第1平均値算出部と、
前記第4取得部によって取得された前記電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、
前記第1平均値算出部によって算出された前記電力変換部入力電流値の第1の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第5取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第2電流センサおよび前記第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第2判定部と、を備えている燃料電池システムの制御装置。 A first acquisition unit that acquires the fuel cell output current value detected by a first current sensor that detects an output current value from the fuel cell;
Detected by a second current sensor that detects an input current value to a power conversion unit that inputs and converts at least the remaining power after being supplied to the auxiliary machine out of the output power of the fuel cell and outputs it to an external load A second acquisition unit for acquiring the power conversion unit input current value;
A third acquisition unit that acquires a current value that is consumed in the auxiliary device and stored in advance in a storage unit and that is within a predetermined range;
One of the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit, the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit, and the consumption current value acquired by the third acquisition unit Two are selected, the result of adding or subtracting the two values is compared with the remaining one, and at least one of the first current sensor and the second current sensor is abnormal based on the comparison result A first determination unit for determining whether or not an abnormal state;
A fourth acquisition unit that acquires the power conversion unit output current value detected by a third current sensor that detects an output current value from the power conversion unit;
A fifth acquisition unit that acquires a current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit stored in advance in the storage unit and that is within a predetermined range;
A first average value calculation unit that calculates a first average value from the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit;
An effective value calculation unit that calculates an effective value from the output current value of the power conversion unit acquired by the fourth acquisition unit;
The first average value of the power conversion unit input current value calculated by the first average value calculation unit, the effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit, and the fifth acquisition Selecting any two of the loss current values acquired by the unit, comparing the addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and based on the comparison result, the second current sensor and the A fuel cell system control device comprising: a second determination unit that determines whether or not at least one of the third current sensors is in an abnormal state.
前記燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された前記電力変換部入力電流値を取得する第2取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第3取得部と、
前記第1取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値、前記第2取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値、および前記第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第1電流センサおよび前記第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第1判定部と、
前記電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された前記電力変換部出力電流値を取得する第4取得部と、
記憶部に予め記憶されていて、前記補機で消費される電流値と前記電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第6取得部と、
前記第1取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値から第2の平均値を算出する第2平均値算出部と、
前記第4取得部によって取得された前記電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、
前記第2平均値算出部によって算出された前記燃料電池出力電流値の第2の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第6取得部によって取得された電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第1電流センサおよび前記第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第3判定部と、を備えている燃料電池システムの制御装置。 A first acquisition unit that acquires the fuel cell output current value detected by a first current sensor that detects an output current value from the fuel cell;
Detected by a second current sensor that detects an input current value to a power conversion unit that inputs and converts at least the remaining power after being supplied to the auxiliary machine out of the output power of the fuel cell and outputs it to an external load A second acquisition unit for acquiring the power conversion unit input current value;
A third acquisition unit that acquires a current value that is consumed in the auxiliary device and stored in advance in a storage unit and that is within a predetermined range;
One of the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit, the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit, and the consumption current value acquired by the third acquisition unit Two are selected, the result of adding or subtracting the two values is compared with the remaining one, and at least one of the first current sensor and the second current sensor is abnormal based on the comparison result A first determination unit for determining whether or not an abnormal state;
A fourth acquisition unit that acquires the power conversion unit output current value detected by a third current sensor that detects an output current value from the power conversion unit;
A current value that is stored in advance in the storage unit and that is obtained by adding the current value consumed by the auxiliary device and the current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit, and that is within a predetermined range is acquired. A sixth acquisition unit;
A second average value calculation unit for calculating a second average value from the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit;
An effective value calculation unit that calculates an effective value from the output current value of the power conversion unit acquired by the fourth acquisition unit;
A second average value of the fuel cell output current value calculated by the second average value calculation unit; an effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit; and the sixth acquisition unit. And selecting one of the current values obtained by the above, comparing an addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and based on the comparison result, the first current sensor and the third current value A fuel cell system control device comprising: a third determination unit that determines whether or not at least one of the current sensors is in an abnormal state.
前記燃料電池の出力電力のうち少なくとも補機に供給した後の残りの電力を入力して変換して外部負荷に出力する電力変換部への入力電流値を検出する第2電流センサによって検出された前記電力変換部入力電流値を取得する第2取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記補機で消費される電流値であって所定の範囲内にある消費電流値を取得する第3取得部と、
前記第1取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値、前記第2取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値、および前記第3取得部によって取得された消費電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第1電流センサおよび前記第2電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第1判定部と、
前記電力変換部からの出力電流値を検出する第3電流センサによって検出された前記電力変換部出力電流値を取得する第4取得部と、
記憶部に予め記憶されている前記電力変換部での変換損失分の電流値であって所定の範囲内にある損失電流値を取得する第5取得部と、
記憶部に予め記憶されていて、前記補機で消費される電流値と前記電力変換部での変換損失分の電流値とを加算した電流値であって所定の範囲内にあるものを取得する第6取得部と、
前記第2取得部によって取得された前記電力変換部入力電流値から第1の平均値を算出する第1平均値算出部と、
前記第1取得部によって取得された前記燃料電池出力電流値から第2の平均値を算出する第2平均値算出部と、
前記第4取得部によって取得された前記電力変換部出力電流値から実効値を算出する実効値算出部と、
前記第1平均値算出部によって算出された前記電力変換部入力電流値の第1の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第5取得部によって取得された損失電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第2電流センサおよび前記第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第2判定部と、
前記第2平均値算出部によって算出された前記燃料電池出力電流値の第2の平均値、前記実効値算出部によって算出された前記電力変換部出力電流値の実効値、および前記第6取得部によって取得された電流値のうちいずれか2つを選択し、それら2つの値の加算結果または減算結果と残りの1つとを比較し、その比較結果に基づいて前記第1電流センサおよび前記第3電流センサの少なくともいずれかが異常である異常状態であるか否かを判定する第3判定部と、
を備えている燃料電池システムの制御装置。 A first acquisition unit that acquires the fuel cell output current value detected by a first current sensor that detects an output current value from the fuel cell;
Detected by a second current sensor that detects an input current value to a power conversion unit that inputs and converts at least the remaining power after being supplied to the auxiliary machine out of the output power of the fuel cell and outputs it to an external load A second acquisition unit for acquiring the power conversion unit input current value;
A third acquisition unit that acquires a current value that is consumed in the auxiliary device and stored in advance in a storage unit and that is within a predetermined range;
One of the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit, the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit, and the consumption current value acquired by the third acquisition unit Two are selected, the result of adding or subtracting the two values is compared with the remaining one, and at least one of the first current sensor and the second current sensor is abnormal based on the comparison result A first determination unit for determining whether or not an abnormal state;
A fourth acquisition unit that acquires the power conversion unit output current value detected by a third current sensor that detects an output current value from the power conversion unit;
A fifth acquisition unit that acquires a current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit stored in advance in the storage unit and that is within a predetermined range;
A current value that is stored in advance in the storage unit and that is obtained by adding the current value consumed by the auxiliary device and the current value corresponding to the conversion loss in the power conversion unit, and that is within a predetermined range is acquired. A sixth acquisition unit;
A first average value calculation unit that calculates a first average value from the power conversion unit input current value acquired by the second acquisition unit;
A second average value calculation unit for calculating a second average value from the fuel cell output current value acquired by the first acquisition unit;
An effective value calculation unit that calculates an effective value from the output current value of the power conversion unit acquired by the fourth acquisition unit;
The first average value of the power conversion unit input current value calculated by the first average value calculation unit, the effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit, and the fifth acquisition Selecting any two of the loss current values acquired by the unit, comparing the addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and based on the comparison result, the second current sensor and the A second determination unit that determines whether or not at least one of the third current sensors is in an abnormal state;
A second average value of the fuel cell output current value calculated by the second average value calculation unit; an effective value of the power conversion unit output current value calculated by the effective value calculation unit; and the sixth acquisition unit. And selecting one of the current values obtained by the above, comparing an addition result or subtraction result of the two values with the remaining one, and based on the comparison result, the first current sensor and the third current value A third determination unit that determines whether or not at least one of the current sensors is in an abnormal state;
A control device for a fuel cell system.
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