Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6968554B2 - Fuel cell system - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6968554B2 - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP6968554B2
JP6968554B2 JP2017044673A JP2017044673A JP6968554B2 JP 6968554 B2 JP6968554 B2 JP 6968554B2 JP 2017044673 A JP2017044673 A JP 2017044673A JP 2017044673 A JP2017044673 A JP 2017044673A JP 6968554 B2 JP6968554 B2 JP 6968554B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deterioration
auxiliary equipment
auxiliary
fuel gas
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017044673A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018147850A (en
Inventor
潤 岩見
隼 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2017044673A priority Critical patent/JP6968554B2/en
Publication of JP2018147850A publication Critical patent/JP2018147850A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6968554B2 publication Critical patent/JP6968554B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電するセルスタックを備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a cell stack that generates electricity by reacting a fuel gas and an oxidant gas.

燃料電池システムにおけるセルスタックの劣化診断方法として、セルスタックの発電出力を変化せて劣化診断を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。セルスタックとして、例えば固体電解質を用いたものが実用に供されており、この固体酸化物形のセルスタックでは、酸素イオンを伝導する固体電解質を間に挟んでその片側に燃料極が配設され、その他側に空気極が配設され、固体電解質の材料としては一般的にイットリアをドープしたジルコニアが用いられている。セルスタックの燃料極側には燃料ガス(水素、一酸化炭素など)が供給され、その酸素極側には酸化剤ガス(空気、酸素など)が供給され、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応させて発電が行われる。 As a method for diagnosing deterioration of a cell stack in a fuel cell system, a method for diagnosing deterioration by changing the power generation output of the cell stack has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As a cell stack, for example, one using a solid electrolyte is put into practical use. In this solid oxide type cell stack, a fuel electrode is arranged on one side of the solid electrolyte that conducts oxygen ions. An air electrode is arranged on the other side, and zirconia doped with itria is generally used as the material of the solid electrolyte. Fuel gas (hydrogen, carbon monoxide, etc.) is supplied to the fuel electrode side of the cell stack, and oxidant gas (air, oxygen, etc.) is supplied to the oxygen electrode side, and the fuel gas and the oxidant gas are electrically charged. Power is generated by a chemical reaction.

従来のセルスタックの劣化診断方法では、このセルスタックの出力電力を変化させたときのセルスタックの出力電流及び出力電圧を検知し、この検知電流及び検知電圧に基づいてセルスタックのI−V特性を推定する。そして、この推定I−V特性の傾き及び無負荷時の出力電圧(所謂、推定切片)を求め、この傾き及び推定切片に基づいてセルスタックの劣化状態を判定している。また、セルスタックの二つの部位、即ち第1及び第2の部位の間の出力電圧を検出し、これらの出力電圧を用いて仮想開回路電圧を演算し、これらの仮想開回路電圧に基づいてセルスタックの局部的な劣化を診断している。このようなセルスタックの診断方法では、セルスタックの二つの部位の検知出力を用いているので、セルスタックの温度変動及び燃料ガスの組成変動の影響を受けることなくセルスタックの局部的な劣化状態を診断することができる。 In the conventional cell stack deterioration diagnosis method, the output current and output voltage of the cell stack when the output power of the cell stack is changed are detected, and the IV characteristics of the cell stack are detected based on the detected current and the detected voltage. To estimate. Then, the slope of the estimated IV characteristic and the output voltage at no load (so-called estimated intercept) are obtained, and the deterioration state of the cell stack is determined based on the slope and the estimated intercept. Also, the output voltage between the two parts of the cell stack, that is, the first and second parts, is detected, the virtual open circuit voltage is calculated using these output voltages, and the virtual open circuit voltage is calculated based on these virtual open circuit voltages. Diagnosing local deterioration of the cell stack. In such a cell stack diagnostic method, since the detection outputs of the two parts of the cell stack are used, the local deterioration state of the cell stack is not affected by the temperature fluctuation of the cell stack and the composition fluctuation of the fuel gas. Can be diagnosed.

特開2012−204125号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-204125

しかしながら、この従来の劣化診断方法は、セルスタックの劣化診断を行うことができるが、燃料ガスポンプ、水ポンプ、酸化材ブロアなどの補助機器の劣化診断を行うことはできない。一般的に、燃料電池システムにおいては、長期間にわたって稼働運転すると、セルスタックが劣化するとともに、燃料ガスポンプなどの補助機器も劣化し、この補助機器の劣化診断を行うことができるシステムの実現が望まれていた。 However, although this conventional deterioration diagnosis method can perform deterioration diagnosis of the cell stack, it cannot perform deterioration diagnosis of auxiliary equipment such as a fuel gas pump, a water pump, and an oxide blower. Generally, in a fuel cell system, when it is operated for a long period of time, the cell stack deteriorates and the auxiliary equipment such as a fuel gas pump also deteriorates, and it is desired to realize a system capable of diagnosing the deterioration of the auxiliary equipment. It was rare.

本発明の目的は、燃料電池システムを稼働しながらその補助機器の劣化状態を診断することができる燃料電池システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of diagnosing a deterioration state of an auxiliary device while operating the fuel cell system.

本発明の請求項1に記載の燃料電池システムは、燃料ガスを改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び酸化剤の酸化及び還元により発電を行うための複数の燃料電池セルを備えたセルスタックと、前記セルスタックの発電を補助するための補助機器と、前記補助機器を制御するためのコントローラとを備え、前記補助機器は、前記改質器に燃料ガスを供給するための燃料ガスポンプと、前記セルスタックに酸化剤を供給するための酸化剤ブロアと、前記改質器に改質水を供給するための水ポンプとを含んでいる燃料電池システムであって、
前記コントローラは、前記補助機器の少なくとも一つの劣化診断を行うための補機劣化診断手段を含み、前記補機劣化診断手段は、劣化診断を行う前記補助機器の駆動電力を検知するための電力検知手段と、前記電力検知手段の検知電力の計測時間毎の移動平均値を演算するための移動平均値演算手段と、劣化診断を行う前記補助機器の劣化進行状態を劣化診断期間の間隔毎に演算するための補機劣化勾配値演算手段と、前記補機劣化勾配値演算手段による補機劣化勾配値に基づいて基準寿命期間における補機予測劣化値を演算するための補機予測劣化値演算手段と、前記補助機器の劣化が進行しているか否かを判定する補機劣化判定手段とを含んでおり、
前記移動平均値演算手段による前記移動平均値は、前記劣化診断期間の間にわたって更新され、前記補機劣化勾配値演算手段は、前記劣化診断期間の経過時の現移動平均値と一つ前の前記劣化診断期間の前移動平均値に基づいて前記補助機器の前記補機劣化勾配値を演算し、補機予測劣化値演算手段は、前記補機劣化勾配値演算手段により演算された前記補機劣化勾配値に基づいて前記基準寿命期間における補機予測劣化値を演算し、前記補機劣化判定手段は、前記補機予測劣化値演算手段による前記補機予測劣化値に基づいて劣化が進行しているか否かを判定することを特徴とする。
The fuel cell system according to claim 1 of the present invention generates power by oxidizing and reducing a reformer for reforming the fuel gas and the reformed fuel gas and the oxidizing agent reformed by the reformer. A cell stack including a plurality of fuel cell cells for performing the above, an auxiliary device for assisting the power generation of the cell stack, and a controller for controlling the auxiliary device, and the auxiliary device is the modified device. It includes a fuel gas pump for supplying fuel gas to a pledge, an oxidant blower for supplying an oxidant to the cell stack, and a water pump for supplying reformed water to the reformer. It ’s a fuel cell system.
The controller includes auxiliary equipment deterioration diagnostic means for performing deterioration diagnosis of at least one of the auxiliary equipment, and the auxiliary equipment deterioration diagnosis means is a power detection for detecting the drive power of the auxiliary equipment for performing deterioration diagnosis. The means, the moving average value calculating means for calculating the moving average value for each measurement time of the detected power of the power detecting means, and the deterioration progress state of the auxiliary device for performing deterioration diagnosis are calculated for each interval of the deterioration diagnosis period. Auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means for calculating auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means and auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means for calculating auxiliary equipment prediction deterioration value in the reference life period based on the auxiliary equipment deterioration gradient value by the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means. And an auxiliary machine deterioration determining means for determining whether or not the deterioration of the auxiliary equipment is progressing.
The moving average value by the moving average value calculation means is updated during the deterioration diagnosis period, and the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means is one before the current moving average value at the lapse of the deterioration diagnosis period. The auxiliary equipment deterioration gradient value of the auxiliary equipment is calculated based on the moving average value of the deterioration diagnosis period, and the auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means is the auxiliary machine calculated by the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means. The auxiliary machine prediction deterioration value in the reference life period is calculated based on the deterioration gradient value, and the auxiliary machine deterioration determination means is deteriorated based on the auxiliary machine prediction deterioration value by the auxiliary machine prediction deterioration value calculation means. It is characterized in that it is determined whether or not it is.

また、本発明の請求項3に記載の燃料電池システムでは、前記補機劣化診断手段は、更に、劣化診断を行う前記補助機器の駆動電力を検知するための電力検知手段と、前記電力検知手段の検知電力の計測時間毎の移動平均値を演算するための移動平均値演算手段とを含み、前記移動平均値演算手段による前記移動平均値が前記劣化診断期間の間にわたって更新され、前記補機劣化勾配値演算手段は、前記劣化診断期間の経過時の現移動平均値と一つ前の前記劣化診断期間の前移動平均値に基づいて前記補助機器の前記補機劣化勾配値を演算することを特徴とする。 Further, in the fuel cell system according to claim 3 of the present invention, the auxiliary equipment deterioration diagnosis means further includes a power detection means for detecting the driving power of the auxiliary device for performing deterioration diagnosis and the power detection means. The moving average value calculation means for calculating the moving average value for each measurement time of the detected power of the above is included, and the moving average value by the moving average value calculation means is updated during the deterioration diagnosis period, and the auxiliary machine is used. The deterioration gradient value calculation means calculates the auxiliary equipment deterioration gradient value of the auxiliary device based on the current moving average value at the lapse of the deterioration diagnosis period and the previous moving average value of the previous deterioration diagnosis period. It is characterized by.

また、本発明の請求項3に記載の燃料電池システムでは、前記コントローラは、更に、前記補助機器の少なくとも一つの劣化故障診断を行うための補機故障判定手段と、前記補助機器の故障を表示するための補機故障表示手段とを含み、前記補機劣化勾配値演算手段による補機劣化勾配が低下傾向であると前記補機故障判定手段が劣化故障と判定し、前記補機故障判定手段による劣化故障の判定に基づいて前記補機故障表示手段が作動することを特徴とする。 Further, in the fuel cell system according to claim 3 of the present invention, the controller further displays an auxiliary device failure determining means for diagnosing deterioration failure of at least one of the auxiliary devices and a failure of the auxiliary device. If the auxiliary equipment deterioration gradient by the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means tends to decrease, the auxiliary equipment failure determination means determines that the auxiliary equipment failure determination means is a deterioration failure, and the auxiliary equipment failure determination means is included. It is characterized in that the auxiliary machine failure display means operates based on the determination of the deterioration failure due to the above.

更に、本発明の請求項に記載の燃料電池システムでは、前記補助機器は、前記酸化剤ブロア及び/又は前記燃料ガスポンプであり、前記補機劣化判定手段が劣化進行と判定すると、燃料電池システムの作動停止状態のときに前記酸化剤ブロア及び/又は前記燃料ガスポンプが作動して逆回転されることを特徴とする。 Further, in the fuel cell system according to claim 4 of the present invention, the auxiliary equipment is the oxidant blower and / or the fuel gas pump, and when the auxiliary equipment deterioration determining means determines that deterioration progresses, the fuel cell system The oxidant blower and / or the fuel gas pump is operated and reversely rotated when the operation is stopped.

本発明の請求項1に記載の燃料電池システムによれば、補助機器を制御するためのコントローラは、補助機器の少なくとも一つの劣化診断を行うための補機劣化診断手段を含み、この補機劣化診断手段は、劣化診断を行う補助機器の駆動電力を検知するための電力検知手段、検知電力の移動平均値を演算する移動平均値演算手段、補機劣化勾配値演算手段、補機予測劣化値演算手段及び補機劣化判定手段とを含み、補機劣化勾配値演算手段は、劣化診断する補助機器の劣化進行状態を劣化診断期間の間隔毎に演算し、補機予測劣化値演算手段は、演算した補機劣化勾配値に基づいて基準寿命期間(例えば、10年)における補機予測劣化値を演算し、補機劣化判定手段は、演算した補機予測劣化値に基づいて劣化が進行しているか否かを判定するので、診断すべき補助機器が基準寿命期間まで劣化することなく継続して作動するか否かをこの基準寿命期間経過前の段階で予測することができる。そして、基準寿命期間までに劣化故障するおそれが大きいと判定した補助機器については、劣化故障する前の段階で予め新しいものと交換することによって、この燃料電池システムを基準寿命期間の間にわたって劣化故障することなく稼働運転することができ、またこのような補助機器の劣化診断を燃料電池システムの稼働運転中において行うことができる。
また、移動平均値演算手段による移動平均値が劣化診断期間にわたって更新されるので、この劣化診断期間の間における補助機器の駆動電力の変化を検知することができる。補助機器(例えば、燃料ガスポンプ、水ポンプ、酸化剤ブロアなど)では、劣化が進行するに従い駆動効率が低下する故に、設置初期の能力を維持しようとすると駆動電力が上昇するようになり、この劣化診断期間における駆動電力の変動から補助機器の劣化状態を診断することができる。また、移動平均値演算手段は、電力検知手段の検知電力の計測時間毎の移動平均値を演算し、補機劣化勾配値演算手段は、この移動平均値を用いて補機劣化勾配値を演算するので、この補機劣化勾配値を用いることにより、基準寿命期間前の段階において補助機器の劣化進行を正確に予測して知ることができる。
この補助機器の駆動制御については、駆動電流を一定に保って駆動電圧を変動させて駆動電力を制御する場合、電力検知手段として駆動電圧を検知する電力検知手段を用い、この電力検知手段により補助機器に供給される駆動電圧を検知するようになり、また駆動電圧を一定に保って駆動電流(そのデューディ比)を変動させて駆動電力を制御する場合、電力検知手段として駆動電流(そのデューディ比)を検知する電流検知手段を用い、この電流検知手段により補助機器に供給される駆動電流を検知するようになる。
According to the fuel cell system according to claim 1 of the present invention, the controller for controlling the auxiliary equipment includes an auxiliary equipment deterioration diagnostic means for performing deterioration diagnosis of at least one of the auxiliary equipment, and the auxiliary equipment deterioration thereof. The diagnostic means are a power detecting means for detecting the drive power of an auxiliary device for performing deterioration diagnosis, a moving average value calculating means for calculating a moving average value of the detected power, an auxiliary equipment deterioration gradient value calculating means, and an auxiliary equipment predicted deterioration value. The auxiliary machine deterioration gradient value calculation means, including the calculation means and the auxiliary machine deterioration determination means, calculates the deterioration progress state of the auxiliary equipment for deterioration diagnosis at each deterioration diagnosis period interval, and the auxiliary machine prediction deterioration value calculation means is used. Based on the calculated auxiliary equipment deterioration gradient value, the auxiliary equipment deterioration prediction deterioration value in the reference life period (for example, 10 years) is calculated, and the auxiliary equipment deterioration determination means progresses deterioration based on the calculated auxiliary equipment deterioration prediction deterioration value. Since it is determined whether or not the auxiliary device to be diagnosed is operating continuously without deterioration until the reference life period, it is possible to predict whether or not the auxiliary device to be diagnosed continues to operate until the reference life period elapses. Then, for the auxiliary equipment that is judged to have a high risk of deterioration failure by the standard life period, the fuel cell system is deteriorated and failed during the standard life period by replacing it with a new one in advance before the deterioration failure. It can be operated without any trouble, and deterioration diagnosis of such auxiliary equipment can be performed during the operating operation of the fuel cell system.
Further, since the moving average value by the moving average value calculation means is updated over the deterioration diagnosis period, it is possible to detect the change in the drive power of the auxiliary device during this deterioration diagnosis period. In auxiliary equipment (for example, fuel gas pumps, water pumps, oxidant blowers, etc.), the drive efficiency decreases as the deterioration progresses, so when trying to maintain the initial capacity of the installation, the drive power increases, and this deterioration The deterioration state of the auxiliary equipment can be diagnosed from the fluctuation of the drive power during the diagnosis period. Further, the moving average value calculating means calculates the moving average value for each measurement time of the detected power of the power detecting means, and the auxiliary machine deterioration gradient value calculating means calculates the auxiliary machine deterioration gradient value using this moving average value. Therefore, by using this auxiliary equipment deterioration gradient value, it is possible to accurately predict and know the deterioration progress of the auxiliary equipment at the stage before the reference life period.
Regarding the drive control of this auxiliary device, when the drive voltage is controlled by changing the drive voltage while keeping the drive current constant, a power detection means that detects the drive voltage is used as the power detection means, and the power detection means assists. When the drive voltage supplied to the device is detected and the drive current (the dudy ratio) is controlled by changing the drive current (the dudy ratio) while keeping the drive voltage constant, the drive current (the dudy ratio) is used as a power detection means. ) Is used, and the drive current supplied to the auxiliary device is detected by this current detecting means.

また、本発明の請求項2に記載の燃料電池システムによれば、補機劣化判定手段は、基準寿命期間における補機劣化判定基準値と補機予測劣化値演算手段による補機予測劣化値とを比較して劣化進行と判定するので、基準寿命期間経過前において補助機器の劣化進行を予測して知ることができる。 Further, according to the fuel cell system according to claim 2 of the present invention, the auxiliary equipment deterioration determination means includes the auxiliary equipment deterioration determination reference value in the reference life period and the auxiliary equipment prediction deterioration value by the auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means. Since it is determined that the deterioration progresses by comparing the above, it is possible to predict and know the deterioration progress of the auxiliary equipment before the lapse of the reference life period.

また、本発明の請求項3に記載の燃料電池システムによれば、コントローラは補機故障判定手段及び補機故障表示手段を含んでおり、補機劣化勾配値演算手段による補機劣化勾配が低下傾向である場合、例えば補助機器に内蔵されたフィルタなどが破損している可能性が高く、この場合には補機故障表示手段が作動され、これによって、補助機器が故障していることを知ることができる。 Further, according to the fuel cell system according to claim 3 of the present invention, the controller includes an auxiliary machine failure determining means and an auxiliary machine failure display means, and the auxiliary machine deterioration gradient by the auxiliary machine deterioration gradient value calculation means is lowered. If there is a tendency, for example, the filter built in the auxiliary equipment is likely to be damaged, and in this case, the auxiliary equipment failure display means is activated, thereby knowing that the auxiliary equipment is out of order. be able to.

更に、本発明の請求項に記載の燃料電池システムによれば、補助機器は、酸化剤ブロア及び/又は燃料ガスポンプであり、補機劣化判定手段が劣化進行と判定すると、燃料電池システムの作動停止状態のときに酸化剤ブロア及び/又は燃料ガスポンプが作動して逆回転されるので、酸化剤ブロア及び/又は燃料ガスポンプに付設されたフィルタの目詰まりが解消され、この目詰まりによる劣化進行を回復させることができる。 Further, according to the fuel cell system according to claim 4 of the present invention , the auxiliary equipment is an oxidant blower and / or a fuel gas pump, and when the auxiliary equipment deterioration determining means determines that the deterioration progresses, the fuel cell system operates. Since the oxidant blower and / or the fuel gas pump operates in the reverse rotation in the stopped state, the clogging of the filter attached to the oxidant blower and / or the fuel gas pump is cleared, and the deterioration progress due to this clogging is eliminated. Can be recovered.

本発明に従う燃料電池システムの一実施形態を簡略的に示す簡略図。The simplified figure which shows one embodiment of the fuel cell system according to this invention simply. 図1の燃料電池システムの制御系を示すブロック図。The block diagram which shows the control system of the fuel cell system of FIG. 図1の燃料電池システムにおけるセルスタックの発電出力と燃料ガスポンプの駆動電圧(駆動電流のデューティ比)との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the power generation output of a cell stack in the fuel cell system of FIG. 1 and the drive voltage (duty ratio of a drive current) of a fuel gas pump. 燃料ガスポンプの駆動電圧(駆動電流のデューディ比)と回転数との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the driving voltage (due diligence ratio of the driving current) of a fuel gas pump, and the rotation speed. 燃料ガスポンプにおける劣化進行の判定を説明するための図。The figure for demonstrating the determination of the deterioration progress in a fuel gas pump. 燃料ガスポンプの劣化診断の流れを示すフローチャート。A flowchart showing the flow of deterioration diagnosis of a fuel gas pump. 空気ブロアにおける故障判定を説明するための図。The figure for demonstrating the failure determination in an air blower. 図1の燃料電池システムにおける空気ブロアの劣化診断の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the deterioration diagnosis of the air blower in the fuel cell system of FIG.

以下、添付図面を参照して、本発明に従う燃料電池システムの一実施形態について説明する。尚、この実施形態では、本発明を燃料電池システムの一例としての固体酸化物形の燃料電池システムに適用して説明するが、その他の形態の燃料電池システム、例えば固体高分子形の燃料電池システムなどにも同様に適用することができる。 Hereinafter, an embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the present invention will be described by applying the present invention to a solid oxide fuel cell system as an example of a fuel cell system, but other forms of fuel cell system, for example, a solid polymer fuel cell system. It can be applied to such as as well.

図1において、図示の燃料電池システム2は、改質器4及びセルスタック6を備えている。改質器4は、改質触媒として例えばアルミナにルテニウムを担持させたものが用いられ、この改質触媒によって、燃料ガスが後述するようにして水蒸気改質される。燃料ガスとしては、天然ガス(例えば、都市ガス)などが用いられる。 In FIG. 1, the illustrated fuel cell system 2 includes a reformer 4 and a cell stack 6. As the reformer 4, for example, a catalyst in which alumina is supported on alumina is used as a reforming catalyst, and the fuel gas is steam reformed by the reforming catalyst as described later. As the fuel gas, natural gas (for example, city gas) or the like is used.

セルスタック6は、電気化学反応によって発電を行うための複数個の固体酸化物形の燃料電池セル(図示せず)を集電部材を介して積層することにより構成されている。この燃料電池セルは、酸素イオンを伝導する固体電解質と、固体電解質の片側に設けられた燃料極と、固体電解質の他側に設けられた酸素極とを備え、固体電解質として例えばイットリアをドープしたジルコニアが用いられる。 The cell stack 6 is configured by stacking a plurality of solid oxide fuel cell cells (not shown) for generating electricity by an electrochemical reaction via a current collecting member. This fuel cell includes a solid electrolyte that conducts oxygen ions, a fuel electrode provided on one side of the solid electrolyte, and an oxygen electrode provided on the other side of the solid electrolyte, and is doped with, for example, itria as the solid electrolyte. Zirconia is used.

セルスタック6の燃料極側は、改質燃料ガス送給ライン8を介して改質器4に接続され、またその酸素極側は、空気供給ライン10を介して空気ブロア12(酸化剤ブロアとして機能する)に接続されている。空気ブロア12は、酸化剤としての空気を空気供給ライン10を通してセルスタック6の空気極側に供給し、後述するように、その回転数を制御することによって、セルスタック6に供給される空気の供給量が制御される。 The fuel electrode side of the cell stack 6 is connected to the reformer 4 via the reformed fuel gas supply line 8, and the oxygen electrode side thereof is connected to the air blower 12 (as an oxidant blower) via the air supply line 10. It works) is connected. The air blower 12 supplies air as an oxidant to the air electrode side of the cell stack 6 through the air supply line 10, and as described later, controls the rotation speed of the air blower 12 to supply air to the cell stack 6. The amount of supply is controlled.

改質器4は、燃料ガス送給ライン14を介して脱硫装置16に接続され、この脱硫装置16は、燃料ガス供給ライン18を介して燃料ガス供給源(図示せず)(例えば、埋設管、燃料ガスタンクなど)に接続され、この燃料ガス供給ライン18には、燃料ガスポンプ20が配設されている。燃料ガスポンプ20は、燃料ガス供給ライン18を通して燃料ガスを脱硫装置16に供給し、脱硫器16は、燃料ガス中に含まれる硫黄成分を除去し、硫黄成分が除去された燃料ガスが燃料ガス送給ライン14を通して改質器4に送給される。この燃料ガスポンプ20は、後述するように、その回転数を制御することによって、改質器4に供給される燃料ガスの供給量が制御される。 The reformer 4 is connected to the desulfurization apparatus 16 via the fuel gas supply line 14, and the desulfurization apparatus 16 is connected to a fuel gas supply source (not shown) via the fuel gas supply line 18 (for example, an embedded pipe). , Fuel gas tank, etc.), and a fuel gas pump 20 is arranged in the fuel gas supply line 18. The fuel gas pump 20 supplies fuel gas to the desulfurization apparatus 16 through the fuel gas supply line 18, the desulfurizer 16 removes the sulfur component contained in the fuel gas, and the fuel gas from which the sulfur component has been removed sends the fuel gas. It is supplied to the reformer 4 through the supply line 14. As will be described later, the fuel gas pump 20 controls the supply amount of the fuel gas supplied to the reformer 4 by controlling the rotation speed thereof.

この実施形態では、燃料ガス送給ライン14に水蒸気送給ライン22の一端側が接続され、その他端側が気化器24に接続され、この気化器24は、水供給ライン26を介して改質水供給源(図示せず)(例えば、水タンク、水道管など)に接続されている。水供給ライン26には、水ポンプ28が配設されている。水ポンプ28は、水供給ライン26を通して改質水を気化器24に供給する。この水ポンプ28は、その回転数を制御することによって、気化器24に供給される改質水の供給量が制御される。気化器24は、改質水を気化して水蒸気を生成し、生成された水蒸気が水蒸気送給ライン22を通して燃料ガス送給ライン14に送給され、この燃料ガス送給ライン14を通して燃料ガスとともに改質器4に送給される。 In this embodiment, one end side of the steam supply line 22 is connected to the fuel gas supply line 14, and the other end side is connected to the vaporizer 24, and the vaporizer 24 supplies reformed water via the water supply line 26. It is connected to a source (not shown) (eg, water tank, water pipe, etc.). A water pump 28 is arranged in the water supply line 26. The water pump 28 supplies reformed water to the vaporizer 24 through the water supply line 26. By controlling the rotation speed of the water pump 28, the amount of reformed water supplied to the vaporizer 24 is controlled. The vaporizer 24 vaporizes the reformed water to generate steam, and the generated steam is sent to the fuel gas feeding line 14 through the steam feeding line 22, and together with the fuel gas through the fuel gas feeding line 14. It is sent to the reformer 4.

改質器4は、燃料ガスを気化器24からの水蒸気により水蒸気改質し、水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給ライン8を通してセルスタック6の燃料極側に送給される。尚、水蒸気送給ライン22を改質器4に接続し、気化器24からの水蒸気を改質器4に直接的に送給するようにしてもよく、或いは気化器24と改質器4とを一体的に構成し、脱硫装置16からの燃料ガスを気化器24を通して改質器4に送給するようにしてもよい。 The reformer 4 steam reforms the fuel gas with steam from the vaporizer 24, and the steam reformed reformed fuel gas is supplied to the fuel electrode side of the cell stack 6 through the reformed fuel gas supply line 8. Will be done. The steam supply line 22 may be connected to the reformer 4 to directly supply the steam from the vaporizer 24 to the reformer 4, or the vaporizer 24 and the reformer 4 may be used. May be integrally configured, and the fuel gas from the desulfurization device 16 may be supplied to the reformer 4 through the vaporizer 24.

改質器4からの改質燃料ガスは、改質燃料ガス送給ライン8を通してセルスタック6の燃料極側12に供給され、空気ブロア20からの空気(酸化剤)は、空気供給ライン10を通してセルスタック6の空気極側に供給され、セルスタック6における改質燃料ガスの酸化及び酸化剤の還元により発電が行われる。セルスタック6の発電出力は、発電出力ライン30を介してインバータ32に接続され、インバータ32にて直流の発電電力が交流電力に変換され、かく交流変換された交流電力が交流出力ライン34を介して電力負荷(図示せず)(例えば、家庭内の各種電化製品など)に供給されて消費される。 The reformed fuel gas from the reformer 4 is supplied to the fuel electrode side 12 of the cell stack 6 through the reformed fuel gas supply line 8, and the air ( oxidizer ) from the air blower 20 is supplied through the air supply line 10. It is supplied to the air electrode side of the cell stack 6, and power is generated by oxidizing the reformed fuel gas in the cell stack 6 and reducing the oxidizing agent. The power generation output of the cell stack 6 is connected to the inverter 32 via the power generation output line 30, the DC generated power is converted into AC power by the inverter 32, and the AC power thus converted to AC is transmitted via the AC output line 34. It is supplied to and consumed by a power load (not shown) (for example, various electric appliances in the home).

セルスタック6の燃料極側及び酸素極側の各排出側には燃焼域(図示せず)が設けられ、セルスタック6の燃料極側から排出された余剰の燃料ガス(即ち、セルスタック6での発電に使用されなかった燃料ガス)とその酸素極側から排出された空気(酸素を含む)とがこの燃焼域に排出されて燃焼される。燃焼域にはガス排出ライン36が接続され、燃焼室からの排気ガスがガス排出ライン36を通して大気に排出される。 Combustion regions (not shown) are provided on each discharge side of the fuel pole side and the oxygen pole side of the cell stack 6, and the surplus fuel gas discharged from the fuel pole side of the cell stack 6 (that is, the cell stack 6). The fuel gas that was not used for power generation) and the air (including oxygen) discharged from the oxygen electrode side are discharged to this combustion region and burned. A gas discharge line 36 is connected to the combustion region, and the exhaust gas from the combustion chamber is discharged to the atmosphere through the gas discharge line 36.

この燃料電池システム2においては、セルスタック6、改質器4及び気化器24が電池ハウジング38内に収容されている。電池ハウジング38は断熱部材(図示せず)を覆われた高温空間40を規定し、この高温空間40内にセルスタック6、改質器4及び気化器24が収容されて高温状態に保たれる。 In the fuel cell system 2, the cell stack 6, the reformer 4, and the vaporizer 24 are housed in the battery housing 38. The battery housing 38 defines a high temperature space 40 covered with a heat insulating member (not shown), and the cell stack 6, the reformer 4, and the vaporizer 24 are housed in the high temperature space 40 and kept in a high temperature state. ..

このような燃料電池システム2をコージェネレーションシステムに適用する場合、図示していないが、この燃料電池システム2に関連して貯湯装置が設けられるとともに、このガス排出ライン36に熱交換器が配設される。貯湯装置は、貯湯するための貯湯タンクと、貯湯タンク内の水を熱交換器を通して循環するための循環ラインとを備え、この循環ラインには循環ポンプが配設される。このようなコージェネレーションシステムでは、ガス排出ライン36を通して排出される排気ガスと循環ラインを通して循環される水との熱交換が熱交換器で行われ、熱交換にて加温された温水が貯湯タンクに貯えられ、このようにして排気ガス中の熱が温水として回収される。 When such a fuel cell system 2 is applied to a cogeneration system, although not shown, a hot water storage device is provided in connection with the fuel cell system 2, and a heat exchanger is arranged in the gas discharge line 36. Will be done. The hot water storage device includes a hot water storage tank for storing hot water and a circulation line for circulating water in the hot water storage tank through a heat exchanger, and a circulation pump is arranged in this circulation line. In such a cogeneration system, heat exchange between the exhaust gas discharged through the gas discharge line 36 and the water circulated through the circulation line is performed by the heat exchanger, and the hot water heated by the heat exchange is stored in the hot water storage tank. In this way, the heat in the exhaust gas is recovered as hot water.

この燃料電池システム2においては、燃料電池システム2の補助機器の劣化診断を行うように、次のように構成されている。この実施形態における補助機器とは、燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12であり、補助機器の劣化診断の対象として燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12の劣化診断に適用されている。 The fuel cell system 2 is configured as follows so as to perform deterioration diagnosis of the auxiliary equipment of the fuel cell system 2. The auxiliary equipment in this embodiment is a fuel gas pump 20, a water pump 28, and an air blower 12, and is applied to a deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20, a water pump 28, and an air blower 12 as a target of deterioration diagnosis of the auxiliary equipment. ..

図1とともに図2を参照して、燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12は、駆動電流が一定で駆動電圧の変動により回転数が制御される形態のものであり、それらの駆動電圧が高くなるに従いそれらの回転数が上昇する。このことに関連して、燃料ガスポンプ20の駆動電力を検知する第1電力検知手段としてその駆動電圧を検知するための第1電圧検知手段42が設けられ、水ポンプ28の駆動電力を検知する第2電力検知手段としてその駆動電圧を検知するための第2電圧検知手段44が設けられ、また空気ブロア12の駆動電力を検知する第3電力検知手段としてその駆動電圧を検知するための第3電圧検知手段46が設けられている。第1〜第3電圧検知手段42〜46は、例えば電圧検知センサから構成される。 With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the fuel gas pump 20, the water pump 28, and the air blower 12 have a form in which the drive current is constant and the rotation speed is controlled by the fluctuation of the drive voltage, and the drive voltage thereof is the same. The higher the number, the higher the number of rotations. In connection with this, as a first power detecting means for detecting the driving power of the fuel gas pump 20, a first voltage detecting means 42 for detecting the driving voltage is provided, and a first voltage detecting means for detecting the driving power of the water pump 28 is detected. The second voltage detecting means 44 for detecting the driving voltage is provided as the second power detecting means, and the third voltage for detecting the driving voltage as the third power detecting means for detecting the driving power of the air blower 12. The detection means 46 is provided. The first to third voltage detecting means 42 to 46 are composed of, for example, a voltage detecting sensor.

尚、燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12は、駆動電圧が一定で駆動電流の変動(デューディ比の変動)により回転数が制御される形態のものを用いるようにしてもよく、この場合、それらの駆動電流が大きくなる(即ち、デューディ比が大きくなる)に従いそれらの回転数が上昇する。このような場合には、燃料ガスポンプ20の駆動電流を検知するための第1電流検知手段(第1電力検知手段として機能する)が用いられ、水ポンプ28の駆動電流を検知するための第2電流検知手段(第2電力検知手段として機能する)が用いられ、また空気ブロア12の駆動電流を検知するための第3電流検知手段(第3電力検知手段として機能する)が用いられ、第1〜第3電流検知手段は、例えば電流検知センサから構成される。 As the fuel gas pump 20, the water pump 28, and the air blower 12, the fuel gas pump 20, the water pump 28, and the air blower 12 may be of a form in which the drive voltage is constant and the rotation speed is controlled by the fluctuation of the drive current (variation of the duedy ratio). As their drive current increases (ie, the dudy ratio increases), their rotation speed increases. In such a case, a first current detecting means (functioning as a first power detecting means) for detecting the driving current of the fuel gas pump 20 is used, and a second driving current for detecting the driving current of the water pump 28 is used. A current detecting means (functioning as a second power detecting means) is used, and a third current detecting means (functioning as a third power detecting means) for detecting the drive current of the air blower 12 is used. The third current detecting means is composed of, for example, a current detecting sensor.

この燃料電池システム2は、システム全体を制御するためのコントローラ52を備え、第1〜第3電圧検知手段42〜46からの検知信号は、このコントローラ52に送給される。このコントローラ52は、例えば、マイクロプロセッサなどから構成され、制御手段54、補機劣化診断手段56、タイマ手段60及びメモリ手段62を有している。制御手段54は、燃料ガスポンプ20、水ポンプ28、空気ブロア12及びインバータ32などを後述する如く制御し、補機劣化診断手段56は、補助機器(燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12)の劣化診断を後述する如く行う。 The fuel cell system 2 includes a controller 52 for controlling the entire system, and detection signals from the first to third voltage detecting means 42 to 46 are sent to the controller 52. The controller 52 is composed of, for example, a microprocessor or the like, and has a control means 54, an auxiliary equipment deterioration diagnosis means 56, a timer means 60, and a memory means 62. The control means 54 controls the fuel gas pump 20, the water pump 28, the air blower 12, the inverter 32 and the like as described later, and the auxiliary equipment deterioration diagnosis means 56 is an auxiliary device (fuel gas pump 20, water pump 28 and air blower 12). Deterioration diagnosis is performed as described later.

また、タイマ手段60は計時を行い、この実施形態では、移動平均値を演算する計測時間(例えば、30〜120秒程度に設定される)、出力安定判定時間(例えば、20〜60分程度に設定される)、劣化診断期間(例えば、300〜1000時間程度に設定される)及び基準寿命期間(例えば、10年程度に設定される)などを計時し、更にメモリ手段62には、劣化診断期間の移動平均値、基準寿命期間における劣化判定基準値(燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12の劣化判定基準値)などが記憶される。尚、この燃料電池システム2では、このコントローラ52に関連して、補助機器の劣化進行を表示するための補機劣化表示手段64(例えば、劣化表示ランプなどから構成される)が設けられているとともに、補助機器の故障を表示するための補機故障表示手段66(例えば、故障表示ランプなどから構成される)が設けられている。 Further, the timer means 60 measures the time, and in this embodiment, the measurement time for calculating the moving average value (for example, set to about 30 to 120 seconds) and the output stability determination time (for example, about 20 to 60 minutes). (Set), deterioration diagnosis period (for example, set to about 300 to 1000 hours), reference life period (for example, set to about 10 years), etc. are timed, and deterioration diagnosis is performed on the memory means 62. The moving average value of the period, the deterioration determination reference value in the reference life period (deterioration determination reference value of the fuel gas pump 20, the water pump 28, and the air blower 12) and the like are stored. The fuel cell system 2 is provided with auxiliary equipment deterioration display means 64 (for example, composed of a deterioration display lamp or the like) for displaying the deterioration progress of the auxiliary equipment in connection with the controller 52. At the same time, an auxiliary machine failure display means 66 (for example, composed of a failure display lamp or the like) for displaying a failure of the auxiliary device is provided.

コントローラ52の補機劣化診断手段56は、補助機器(燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12)の劣化診断を行うために、次の通りの構成を備えている。即ち、この補機劣化診断手段56は、定格運転判定手段72、出力安定判定手段74、移動平均値演算手段76、補機劣化勾配値演算手段78、補機予測劣化値演算手段80、補機劣化判定手段82及び補機故障判定手段84を含んでいる。 The auxiliary equipment deterioration diagnosis means 56 of the controller 52 has the following configurations for performing deterioration diagnosis of auxiliary equipment (fuel gas pump 20, water pump 28, and air blower 12). That is, the auxiliary equipment deterioration diagnosis means 56 includes a rated operation determination means 72, an output stability determination means 74, a moving average value calculation means 76, an auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means 78, an auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means 80, and an auxiliary machine. It includes a deterioration determining means 82 and an auxiliary machine failure determining means 84.

定格運転判定手段72は、燃料電池システム2(セルスタック6)が定格運転か否かの判定を行い、出力安定判定手段74は、燃料電池システム2(セルスタック6)の出力が安定状態である(例えば、出力が例えば10%以内の範囲で変動したときには出力変動なしと処理するようにすることができる)か否かを判定する。例えば、セルスタック6の定格出力が例えば700W(例えば10%の範囲内で変動する場合も含む)である場合に、その発電出力が700Wになると、定格運転判定手段74は定格運転と判定し、またこの定格運転状態が出力安定判定時間(例えば、30分間に設定される)の間にわたって継続すると、出力安定判定手段74は出力安定と判定する。 The rated operation determining means 72 determines whether or not the fuel cell system 2 (cell stack 6) is rated operation, and the output stability determining means 74 determines that the output of the fuel cell system 2 (cell stack 6) is stable. (For example, when the output fluctuates within a range of, for example, 10%, it can be treated as no output fluctuation). For example, when the rated output of the cell stack 6 is, for example, 700 W (including the case where it fluctuates within a range of 10%, for example) and the generated output becomes 700 W, the rated operation determining means 74 determines that the rated operation is performed. Further, when this rated operating state continues for the output stability determination time (for example, set to 30 minutes), the output stability determination means 74 determines that the output is stable.

また、移動平均値演算手段76は、補助機器(燃料ガスポンプ20,水ポンプ28及び空気ブロア12)の移動平均値を演算する。この実施形態では、燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12は、具体的に図示していないが、直流駆動モータにより回転駆動され、実質上同様に制御されるように構成されている。 Further, the moving average value calculating means 76 calculates the moving average value of the auxiliary equipment (fuel gas pump 20, water pump 28, and air blower 12). In this embodiment, the fuel gas pump 20, the water pump 28, and the air blower 12 are not specifically shown, but are rotationally driven by a DC drive motor and are configured to be controlled substantially in the same manner.

例えば燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)について説明すると、セルスタック6の発電出力が大きくなると、より多くの燃料ガス(改質用水、空気)が必要となり、そのために、燃料ガス(改質用水、空気)の供給流量を多くする必要がある。図3及び図4を参照して、駆動モータとして直流モータを用いて駆動電流(又は駆動電圧)が一定となるように制御した場合、燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)とその回転数とは、図4に示す通りの関係となり、その駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)が上昇するに伴いその回転数も増加し、燃料ガス(改質用水、空気)の供給流量が増大する(図4参照)。従って、セルスタック6の発電出力と燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の駆動電圧(駆動電流のデューディ比)とを例えば図3に示す関係に保つことによって、セルスタック6の発電出力に必要な燃料ガス(改質用水、空気)を燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)により供給することができる。 For example, the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) will be described. As the power generation output of the cell stack 6 increases, more fuel gas (reforming water, air) is required, and therefore, the fuel gas (modified). It is necessary to increase the supply flow rate of quality water and air). With reference to FIGS. 3 and 4, when a DC motor is used as the drive motor and the drive current (or drive voltage) is controlled to be constant, the drive voltage of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) is controlled. (Or the duedy ratio of the drive current) and its rotation speed are as shown in FIG. 4, and as the drive voltage (or the duedy ratio of the drive current) increases, the rotation speed also increases, and the fuel gas (or the fuel gas (or the duedy ratio of the drive current)). The supply flow rate of reforming water (water for reforming, air) increases (see FIG. 4). Therefore, by keeping the power generation output of the cell stack 6 and the drive voltage (dudy ratio of the drive current) of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) in the relationship shown in FIG. 3, for example, the power generation output of the cell stack 6 The fuel gas (water for reforming, air) required for the above can be supplied by the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12).

このようにセルスタック6の発電出力により燃料ガスポンプ20(水ポンプ28,空気ブロア12)の駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)が変動するために、この実施形態においては、セルスタック6の定格出力(例えば、700W)時の燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)の変動を利用して燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化診断を後述するようにして行っている。 In this way, the drive voltage (or the duedy ratio of the drive current) of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) fluctuates due to the power output of the cell stack 6, and therefore, in this embodiment, the cell stack 6 is rated. Utilizing the fluctuation of the drive voltage (or the duedy ratio of the drive current) of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) at the time of output (for example, 700 W), the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) Deterioration diagnosis is performed as described later.

例えば、直流駆動モータを用いた燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)では、一般的に、劣化が進行するに従い摩擦負荷などが増大して駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)が増大する傾向にあり、従って、その駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)の上昇傾向を知ることにより劣化進行状態を診断することができる。 For example, in a fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) using a DC drive motor, in general, the friction load and the like increase as the deterioration progresses, and the drive voltage (or the duedy ratio of the drive current) increases. Therefore, it is possible to diagnose the deterioration progress state by knowing the upward tendency of the drive voltage (or the duedy ratio of the drive current).

このようなことから、この実施形態では、劣化診断期間(例えば、500時間)毎に燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)の増加傾向、換言するとその劣化勾配値を演算して基準寿命期間(例えば、10年間)における燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の予測劣化値を演算して劣化進行を判定している。 Therefore, in this embodiment, the drive voltage (or the duedy ratio of the drive current) of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) tends to increase every time the deterioration diagnosis period (for example, 500 hours), in other words. Then, the deterioration gradient value is calculated and the predicted deterioration value of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) in the reference life period (for example, 10 years) is calculated to determine the deterioration progress.

この実施形態では、第1電圧検知手段42(第2電圧検知手段44、第3電圧検知手段46)は、燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の駆動電圧を例えば1秒毎に検知し、移動平均値演算手段76は、例えば1秒毎に直前の測定期間(例えば、60秒)の駆動電圧の平均値、即ち移動平均値を演算し、この移動平均値の演算は、例えば1秒経過毎に行われ、演算された移動平均値はメモリ手段62に更新登録される。 In this embodiment, the first voltage detecting means 42 (second voltage detecting means 44, third voltage detecting means 46) detects the drive voltage of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12), for example, every second. Then, the moving average value calculation means 76 calculates, for example, the average value of the drive voltage of the immediately preceding measurement period (for example, 60 seconds), that is, the moving average value every second, and the calculation of the moving average value is, for example, 1. It is performed every second, and the calculated moving average value is updated and registered in the memory means 62.

また、補機劣化勾配値演算手段78は、劣化診断期間(例えば、500時間)前後の燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の移動平均値、即ち劣化診断期間の経過時における移動平均値(即ち、現移動平均値)と一つ前の劣化診断期間における移動平均値(即ち、前移動平均値)と基づいて燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化進行状態、即ち劣化勾配値を演算し、この劣化勾配値は、劣化進行が進むに従い大きくなる。 Further, the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means 78 is a moving average value of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) before and after the deterioration diagnosis period (for example, 500 hours), that is, the moving average after the deterioration diagnosis period has elapsed. The deterioration progress state of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) based on the value (that is, the current moving average value) and the moving average value (that is, the previous moving average value) in the previous deterioration diagnosis period, that is, The deterioration gradient value is calculated, and this deterioration gradient value increases as the deterioration progresses.

更に、補機予測劣化値演算手段80は、補機劣化勾配値演算手段78により演算された燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化勾配値に基づき、この劣化勾配の状態が基準寿命期間(例えば、10年間)まで継続したときの予測劣化状態、即ち予測劣化値を演算し、補機劣化判定手段82は、基準寿命期間における燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化判定基準値と補機予測劣化値演算手段80により演算した燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の予測劣化値に基づいて劣化判定を行う。 Further, the auxiliary machine prediction deterioration value calculation means 80 is based on the deterioration gradient value of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) calculated by the auxiliary machine deterioration gradient value calculation means 78, and the state of this deterioration gradient is used as a reference. The predicted deterioration state when it continues to the life period (for example, 10 years), that is, the predicted deterioration value is calculated, and the auxiliary machine deterioration determining means 82 is the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) in the reference life period. Deterioration determination is performed based on the deterioration determination reference value and the predicted deterioration value of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) calculated by the auxiliary machine predicted deterioration value calculation means 80.

この補機劣化判定手段82による劣化判定を図5を参照して説明すると、補機劣化勾配値演算手段78による燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化勾配値が、例えば図5に一点鎖線P1で示す通りであると、この劣化勾配状態が基準寿命期間(例えば、10年間)まで継続しても燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の予測劣化値はその劣化判定基準値を越えることがなく、このようなときには、基準寿命期間の間にわたって稼働運転しても燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)が劣化故障することがほとんどなく、このようなときには、補機劣化判定手段82は、燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化進行なしとの判定を行う。 Explaining the deterioration determination by the auxiliary machine deterioration determining means 82 with reference to FIG. 5, the deterioration gradient value of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) by the auxiliary machine deterioration gradient value calculating means 78 is, for example, FIG. As shown by the one-point chain line P1, the predicted deterioration value of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) is determined to be deteriorated even if this deterioration gradient state continues until the reference life period (for example, 10 years). The standard value is not exceeded, and in such a case, the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) hardly deteriorates and fails even if the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) is operated for the standard life period. The auxiliary machine deterioration determining means 82 determines that the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) has not progressed in deterioration.

また、燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化勾配値が、例えば図5に破線Q1で示す通りであると、この劣化勾配状態が基準寿命期間まで継続すると燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の予測劣化値はその劣化判定基準値を超えるようになり、このようなときには、基準寿命期間の間にわたって稼働運転すると燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の駆動電圧が劣化判定基準値を超えて上昇して劣化故障するおそれが大きく、このようなときには、補機劣化判定手段82は燃料ガスポンプ20(水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化進行との判定を行い、基準寿命期間の経過前の段階で予測して劣化故障のおそれがあるか否かを知ることができる。 Further, if the deterioration gradient value of the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) is as shown by the broken line Q1 in FIG. 5, for example, if this deterioration gradient state continues until the reference life period, the fuel gas pump 20 (water pump) 28, the predicted deterioration value of the air blower 12) exceeds the deterioration judgment reference value. In such a case, the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) is driven when the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) is operated during the reference life period. There is a high possibility that the voltage will rise beyond the deterioration determination reference value and cause deterioration failure. In such a case, the auxiliary equipment deterioration determination means 82 determines that the fuel gas pump 20 (water pump 28, air blower 12) has deteriorated. By doing so, it is possible to predict whether or not there is a risk of deterioration failure by predicting the stage before the lapse of the standard life period.

この燃料電池システム2における補助機器としての燃料ガスポンプ20の劣化診断は、図7に示すフローチャートに従って行われる。尚、図7においては、燃料ガスポンプ20の劣化診断について説明するが、上述した記載から容易に理解される如く、水ポンプ28及び空気ブロア12の劣化診断については、この燃料ガスポンプ20の劣化診断と同様であり、それ故に、水ポンプ28及び空気ブロア12の劣化診断についての説明は省略する。 Deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20 as an auxiliary device in the fuel cell system 2 is performed according to the flowchart shown in FIG. 7. Although the deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20 will be described in FIG. 7, as can be easily understood from the above description, the deterioration diagnosis of the water pump 28 and the air blower 12 is the deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20. The same applies, and therefore, the description of the deterioration diagnosis of the water pump 28 and the air blower 12 will be omitted.

主として図1、図2及び図6を参照して、燃料ガスポンプ20の劣化診断について説明する。この実施形態では、劣化診断に際して、セルスタック6の発電出力が定格出力(例えば、700W)であるか否かの判断が行われる(ステップS1)。即ち、補機劣化診断手段56の定格運転判定手段72は、セルスタック6発電出力が定格出力に達すると定格運転と判定し、このような運転状態ではセルスタック6の発電状態が安定しているとして燃料ガスポンプ20の劣化診断が行われる。 Deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20 will be described mainly with reference to FIGS. 1, 2 and 6. In this embodiment, at the time of deterioration diagnosis, it is determined whether or not the power generation output of the cell stack 6 is the rated output (for example, 700 W) (step S1). That is, the rated operation determination means 72 of the auxiliary equipment deterioration diagnosis means 56 determines that the cell stack 6 power generation output reaches the rated output, and the power generation state of the cell stack 6 is stable in such an operation state. Deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20 is performed.

まず、セルスタック6の定格出力状態が出力安定判定時間(例えば、30分間)の間にわたって継続しているかが判断され、この出力安定判定時間が経過するまでステップS1及びステップS2が繰り返し遂行される。そして、この定格出力状態が出力安定時間の間にわたって継続すると、ステップS2からステップS3に進み、燃料ガスポンプ20の駆動電圧の検知が行われる。第1電圧検知手段42は、燃料ガスポンプ20の駆動電圧を1秒毎に検知し、検知された駆動電圧がメモリ手段62に記憶される(ステップS4)。 First, it is determined whether the rated output state of the cell stack 6 continues for the output stability determination time (for example, 30 minutes), and steps S1 and S2 are repeatedly executed until the output stability determination time elapses. .. Then, when this rated output state continues for the output stabilization time, the process proceeds from step S2 to step S3, and the drive voltage of the fuel gas pump 20 is detected. The first voltage detecting means 42 detects the driving voltage of the fuel gas pump 20 every second, and the detected driving voltage is stored in the memory means 62 (step S4).

このセルスタック6の定格出力状態が更に計測時間(例えば、60秒)継続すると、ステップS5からステップS6を経てステップS7に進み、燃料ガスポンプ20の駆動電圧の移動平均値の演算が行われる。移動平均値演算手段76は、直前の計測時間における第1電圧検知手段42の検知電圧の平均値(移動平均値)を演算し、演算された燃料ガスポンプ20の移動平均値がメモリ手段62に上書きして記憶される(ステップS8)。燃料ガスポンプ20の駆動電圧の検知及びその移動平均値の演算は劣化診断期間(例えば、500時間)行われ、この劣化診断期間経過すると、ステップS9を経てステップS10に移る。 When the rated output state of the cell stack 6 continues for a further measurement time (for example, 60 seconds), the process proceeds from step S5 to step S6 to step S7, and the moving average value of the drive voltage of the fuel gas pump 20 is calculated. The moving average value calculating means 76 calculates the average value (moving average value) of the detected voltage of the first voltage detecting means 42 in the immediately preceding measurement time, and the calculated moving average value of the fuel gas pump 20 overwrites the memory means 62. And memorized (step S8). The detection of the drive voltage of the fuel gas pump 20 and the calculation of the moving average value thereof are performed during the deterioration diagnosis period (for example, 500 hours), and after the deterioration diagnosis period elapses, the process proceeds to step S10 via step S9.

ステップS10においては、燃料ガスポンプ20の劣化進行の状態、この実施形態ではその駆動電圧の劣化勾配値の演算が行われ、更にこの劣化勾配値に基づいて燃料ガスポンプ20の予測劣化値の演算が行われ(ステップS11)、そして、演算した予測劣化値に基づいて燃料ガスポンプ20の劣化状態の判定が行われる(ステップS12)。 In step S10, the state of deterioration progress of the fuel gas pump 20, and in this embodiment, the deterioration gradient value of the drive voltage is calculated, and further, the predicted deterioration value of the fuel gas pump 20 is calculated based on the deterioration gradient value. We (step S11), and the deterioration state of the fuel gas pump 20 is determined based on the calculated predicted deterioration value (step S12).

補機劣化勾配値演算手段78は、劣化診断期間の前後の燃料ガスポンプ20の駆動電圧の移動平均値、即ち劣化診断期間経過時点においてメモリ手段62に上書き登録されている移動平均値と一つ前の劣化診断期間においてメモリ手段62に最終上書き登録された移動平均値に基づいて劣化勾配値を演算し、補機予測劣化値演算手段82は、この劣化勾配値を用いて基準寿命期間(例えば、稼働開始から10年間)まで稼働したときの予測劣化状態、即ち予測劣化値を演算する。 The auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means 78 is one before the moving average value of the drive voltage of the fuel gas pump 20 before and after the deterioration diagnosis period, that is, the moving average value overwritten and registered in the memory means 62 when the deterioration diagnosis period elapses. The deterioration gradient value is calculated based on the moving average value finally overwritten and registered in the memory means 62 in the deterioration diagnosis period, and the auxiliary machine prediction deterioration value calculation means 82 uses this deterioration gradient value for a reference life period (for example, for example). The predicted deterioration state, that is, the predicted deterioration value when the operation is performed up to (10 years from the start of operation) is calculated.

そして、補機劣化判定手段82は、この演算された予測劣化値と基準寿命期間における燃料ガスポンプ20の劣化判定基準値とを比較し、この演算した予測劣化値が劣化判定基準値を超えて劣化すると、基準寿命期間まで稼働運転する前の段階で劣化故障する可能性が高いとして劣化進行との判定し(ステップS13)、この劣化進行の判定に基づき補機劣化表示手段64が作動して燃料ガスポンプ20の劣化進行を表示し(ステップS14)、その後、ステップS1に戻る。 Then, the auxiliary equipment deterioration determination means 82 compares the calculated predicted deterioration value with the deterioration determination reference value of the fuel gas pump 20 in the reference life period, and the calculated predicted deterioration value exceeds the deterioration determination reference value and deteriorates. Then, it is determined that the deterioration progresses because there is a high possibility of deterioration failure at the stage before the operation until the reference life period (step S13), and the auxiliary equipment deterioration display means 64 operates based on the determination of the deterioration progress to fuel. The deterioration progress of the gas pump 20 is displayed (step S14), and then the process returns to step S1.

また、この演算した予測劣化値が劣化判定基準値よりも小さいと、補機劣化判定手段82は、基準寿命期間まで燃料ガスポンプ20を稼働運転しても劣化故障する可能性が低いとして劣化進行なしとの判定し(ステップS15)、その後、ステップS1に戻り、このようにして燃料ガスポンプ20の劣化診断が行われる。 Further, if the calculated predicted deterioration value is smaller than the deterioration determination reference value, the auxiliary equipment deterioration determination means 82 considers that there is a low possibility of deterioration failure even if the fuel gas pump 20 is operated and operated until the reference life period, and no deterioration progresses. (Step S15), and then the process returns to step S1, and the deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20 is performed in this way.

このように、この燃料電池システム2においては、システムの運転状態を停止させることなく補助機器(燃料ガスポンプ20、水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化進行状態を診断することができる。 As described above, in the fuel cell system 2, it is possible to diagnose the deterioration progress state of the auxiliary equipment (fuel gas pump 20, water pump 28, air blower 12) without stopping the operating state of the system.

この燃料電池システム2は、補助機器(燃料ガスポンプ20、水ポンプ28、空気ブロア12)の上述した劣化診断機能に加えて、この補助機器の故障診断機能、更に劣化進行した目詰まりを解消する目詰まり解消機能も備えている。尚、以下の説明では、補助機器としての空気ブロア12に適用して説明するが、劣化診断機能の上述した説明から理解される如く、補助機器としての燃料ガスポンプ20及び水ポンプ28にも同様に適用されるが、これらの適用例の説明については、空気ブロア12の適用例と同様であるので省略する。 The fuel cell system 2 has, in addition to the above-mentioned deterioration diagnosis function of the auxiliary equipment (fuel gas pump 20, water pump 28, air blower 12), a failure diagnosis function of the auxiliary equipment, and an eye for eliminating clogging in which deterioration has progressed. It also has a clogging clearing function. In the following description, the air blower 12 as an auxiliary device will be described, but as can be understood from the above description of the deterioration diagnosis function, the fuel gas pump 20 and the water pump 28 as auxiliary devices will also be similarly described. Although it is applied, the description of these application examples is omitted because it is the same as the application example of the air blower 12.

主として図2、図7及び図8を参照して、補助機器としての空気ブロア12の劣化診断においては、燃料ガスポンプ20の劣化診断と同様にして空気ブロア12の劣化進行状態、即ち劣化勾配値の演算が行われ、この図8に示すフローチャートにおけるステップS21からステップS30までの実行内容は、図6に示すフローチャートにおけるステップS1からステップS10までの実行内容と実質上同一である。 Mainly referring to FIGS. 2, 7 and 8, in the deterioration diagnosis of the air blower 12 as an auxiliary device, the deterioration progress state of the air blower 12, that is, the deterioration gradient value is the same as the deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20. The calculation is performed, and the execution content from step S21 to step S30 in the flowchart shown in FIG. 8 is substantially the same as the execution content from step S1 to step S10 in the flowchart shown in FIG.

この空気ブロア12の劣化診断においてその駆動電圧の劣化勾配値の演算が行われると、ステップS30からステップS31に進み、演算した劣化勾配が上昇傾向であるか否かの判定が行われる。上述したように、直流駆動モータを用いた空気ブロア20(燃料ガスポンプ、水ポンプ28)では、一般的に、劣化が進行するに従い摩擦負荷などが増大して駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)が増大する傾向にあり、その劣化進行が小さいときにはその劣化勾配が一点鎖線P2で示すようになり、その劣化傾向が大きいときには破線Q2で示すようになるが、場合により、この駆動電圧(又は駆動電流のデューティ比)が実線Rで示すように減少傾向となることがある。この劣化の減少傾向は、空気ブロア20に付設されたフィルタ部材が破損したとき、或いは空気流路が破損したときなどに発生し、この劣化傾向の減少傾向は、何らかの破損が生じたときに発生し、従って、その駆動電圧(又は駆動電流のデューディ比)の下降傾向を知ることにより破損状態の発生を知ることができる。 When the deterioration gradient value of the drive voltage is calculated in the deterioration diagnosis of the air blower 12, the process proceeds from step S30 to step S31, and it is determined whether or not the calculated deterioration gradient tends to increase. As described above, in the air blower 20 (fuel gas pump, water pump 28) using a DC drive motor, the friction load and the like generally increase as the deterioration progresses, and the drive voltage (or the duedy ratio of the drive current). Is tending to increase, and when the deterioration progress is small, the deterioration gradient is shown by the alternate long and short dash line P2, and when the deterioration tendency is large, it is shown by the broken line Q2. The current duty ratio) may tend to decrease as shown by the solid line R. This due diligence of deterioration occurs when the filter member attached to the air blower 20 is damaged, or when the air flow path is damaged, and the due diligence of deterioration occurs when some kind of damage occurs. Therefore, the occurrence of the damaged state can be known by knowing the downward tendency of the driving voltage (or the due diligence ratio of the driving current).

このようなことから、ステップS30においては、空気ブロア12の劣化進行の状態、この実施形態ではその駆動電圧の劣化勾配値の演算が行われ、この劣化勾配値が上昇傾向にあるときには、ステップS31からステップS32に進み、この劣化勾配値に基づいて空気ブロア12の予測劣化値の演算が行われ、そして、演算した予測劣化値に基づいて空気ブロア12の劣化状態の判定が行われる(ステップS33)。 Therefore, in step S30, the state of progress of deterioration of the air blower 12, and in this embodiment, the deterioration gradient value of the drive voltage is calculated, and when this deterioration gradient value tends to increase, step S31. To step S32, the predicted deterioration value of the air blower 12 is calculated based on the deterioration gradient value, and the deterioration state of the air blower 12 is determined based on the calculated predicted deterioration value (step S33). ).

補機劣化勾配値演算手段78は、劣化診断期間の前後の空気ブロア12の駆動電圧の移動平均値、即ち劣化診断期間経過時点においてメモリ手段62に上書き登録されている移動平均値と一つ前の劣化診断期間においてメモリ手段62に最終上書き登録された移動平均値に基づいて劣化勾配値を演算し、補機予測劣化値演算手段82は、この劣化勾配値を用いて基準寿命期間(例えば、稼働開始から10年間)まで稼働したときの予測劣化状態、即ち予測劣化値を演算する。 The auxiliary machine deterioration gradient value calculation means 78 is one before the moving average value of the drive voltage of the air blower 12 before and after the deterioration diagnosis period, that is, the moving average value overwritten and registered in the memory means 62 when the deterioration diagnosis period elapses. The deterioration gradient value is calculated based on the moving average value finally overwritten and registered in the memory means 62 in the deterioration diagnosis period, and the auxiliary machine prediction deterioration value calculation means 82 uses this deterioration gradient value for a reference life period (for example, for example). The predicted deterioration state, that is, the predicted deterioration value when the operation is performed up to (10 years from the start of operation) is calculated.

そして、補機劣化判定手段82は、この演算された予測劣化値と基準寿命期間における空気ポンプ12の劣化判定基準値とを比較し、この演算した予測劣化値が劣化判定基準値を超えて劣化すると、基準寿命期間まで稼働運転する前の段階で劣化故障するおそれが高いとして劣化進行との判定し(ステップS34)、また、この演算した予測劣化値が劣化判定基準値よりも小さいと、補機劣化判定手段82は、基準寿命期間まで空気ブロア12を稼働運転しても劣化故障する可能性が低いとして劣化進行なしとの判定し(ステップS35)、その後、ステップS21に戻り、上述した空気ブロア12の劣化診断が繰返し遂行される。 Then, the auxiliary equipment deterioration determination means 82 compares the calculated predicted deterioration value with the deterioration determination reference value of the air pump 12 in the reference life period, and the calculated predicted deterioration value exceeds the deterioration determination reference value and deteriorates. Then, it is determined that the deterioration progresses because there is a high possibility of deterioration failure before the operation is performed until the reference life period (step S34), and it is supplemented that the calculated predicted deterioration value is smaller than the deterioration determination reference value. The machine deterioration determining means 82 determines that there is no progress in deterioration because the possibility of deterioration failure is low even if the air blower 12 is operated and operated until the reference life period (step S35), and then returns to step S21 to return to the above-mentioned air. The deterioration diagnosis of the blower 12 is repeatedly performed.

この実施形態では、補機劣化判定手段82が劣化進行の判定をすると、制御手段54は目詰り信号を生成し(ステップS36)、この目詰り信号に基づいて燃料電池システム2が一時的に作動停止する(ステップS37)。その後、劣化進行した空気ブロア12が逆回転でもって作動され(ステップS38)、このようにして所定時間(例えば、1〜3分程度)逆回転することによって、空気ブロア12のフィルタに付着した不純物(埃、ゴミなど)が吸引除去されて外部に排出される。 In this embodiment, when the auxiliary equipment deterioration determining means 82 determines the deterioration progress, the control means 54 generates a clogging signal (step S36), and the fuel cell system 2 is temporarily operated based on the clogging signal. Stop (step S37). After that, the deteriorated air blower 12 is operated by reverse rotation (step S38), and by rotating in reverse for a predetermined time (for example, about 1 to 3 minutes) in this way, impurities adhering to the filter of the air blower 12 (Dust, dust, etc.) is sucked and removed and discharged to the outside.

空気ブロア12の逆回転の後、この燃料電池システム2が再稼働され(ステップS39)、空気ブロア12における目詰りが解消されている場合、空気ブロア12に劣化進行がないとしてステップS40からステップS21に戻る。また、空気ブロア12の逆回転によっても目詰りが解消されていない場合、ステップS41に移り、補機劣化表示手段64が作動され、空気ブロア12の劣化進行が表示され、その後、ステップS21に戻る。 After the reverse rotation of the air blower 12, the fuel cell system 2 is restarted (step S39), and when the clogging in the air blower 12 is cleared, it is assumed that the air blower 12 has not deteriorated, and steps S40 to S21 Return to. If the clogging is not cleared by the reverse rotation of the air blower 12, the process proceeds to step S41, the auxiliary equipment deterioration display means 64 is operated, the deterioration progress of the air blower 12 is displayed, and then the process returns to step S21. ..

一方、補機劣化勾配値演算手段78による劣化勾配値が低下傾向であると、空気ブロア12のフィルタ(図示せず)などが破損している可能性が高く、この場合、ステップS31からステップS42に移り、補機故障判定手段84は、この低下傾向に基づき劣化故障の判定を行い、この劣化故障の判定に基づき補機故障表示手段66が作動して空気ブロア12に関連して劣化故障が発生していることを知らせ(ステップS43)、その後、燃料電池システム2は作動停止する(ステップS44)。 On the other hand, if the deterioration gradient value by the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means 78 tends to decrease, there is a high possibility that the filter (not shown) of the air blower 12 is damaged. In this case, steps S31 to S42 The auxiliary machine failure determination means 84 determines the deterioration failure based on this downward tendency, and the auxiliary machine failure display means 66 operates based on the determination of the deterioration failure, and the deterioration failure is caused in relation to the air blower 12. Notifying that it has occurred (step S43), the fuel cell system 2 is then shut down (step S44).

尚、上述した実施形態では、補助機器としての燃料ガスポンプ20、水ポンプ28及び空気ブロア12の劣化診断を行っているが、これらの全てについて劣化診断を行う必要はなく、これらの任意の一つ又は任意の二つについて劣化診断を行うようにしてもよい。また、故障診断機能についても、劣化診断機能を適用した補助機器(燃料ガスポンプ20、水ポンプ28、空気ブロア12)の全てに適用する必要はなく、劣化診断機能を適用したもののうちその一部に適用するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the deterioration diagnosis of the fuel gas pump 20, the water pump 28, and the air blower 12 as auxiliary equipment is performed, but it is not necessary to perform the deterioration diagnosis for all of them, and any one of them is used. Alternatively, deterioration diagnosis may be performed for any two. In addition, the failure diagnosis function does not have to be applied to all auxiliary equipment (fuel gas pump 20, water pump 28, air blower 12) to which the deterioration diagnosis function is applied, and it is not necessary to apply it to some of those to which the deterioration diagnosis function is applied. It may be applied.

以上、本発明に従う燃料電池システムの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の修正が可能である。 Although the embodiment of the fuel cell system according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、セルスタック6の定格出力運転状態における出力安定状態のときに補助機器(燃料ガスポンプ20、水ポンプ28、空気ブロア12)の劣化診断を行っているが、セルスタック6の部分負荷運転状態における出力安定状態のときにこの劣化診断を行うようにしてもよく、かかる場合、セルスタック6の部分負荷運転状態における部分負荷の大きさに応じて各種移動平均値(換言すると、第1〜第3電圧検知手段42〜46の検知電圧)を例えば定格出力運転状態に相当する値に補正して演算処理すればよく、このように補正することにより、部分負荷運転状態のときにおいても補助機器の劣化診断を所望の通りに行うことができる。 For example, in the above-described embodiment, deterioration diagnosis of auxiliary equipment (fuel gas pump 20, water pump 28, air blower 12) is performed when the output of the cell stack 6 is stable in the rated output operating state, but the cell stack 6 is used. This deterioration diagnosis may be performed when the output is stable in the partial load operating state of the cell stack 6, and in such a case, various moving average values (in other words, in other words, depending on the magnitude of the partial load in the partial load operating state of the cell stack 6). , The detection voltage of the first to third voltage detecting means 42 to 46) may be corrected to a value corresponding to, for example, the rated output operating state, and the arithmetic processing may be performed. Also, the deterioration diagnosis of the auxiliary device can be performed as desired.

2 燃料電池システム
4 改質器
6 セルスタック
12 空気ブロア(酸化剤ブロア
20 燃料ガスポンプ
28 水ポンプ
52 コントローラ
54 制御手段
56 補機劣化診断手段
76 移動平均値演算手段
78 補機劣化勾配値演算手段
80 補機予測劣化値演算手段
82 補機劣化判定手段
2 Fuel cell system 4 Reformer 6 Cell stack 12 Air blower ( oxidizer blower )
20 Fuel gas pump 28 Water pump 52 Controller 54 Control means 56 Auxiliary equipment deterioration diagnostic means 76 Moving average value calculation means 78 Auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means 80 Auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means 82 Auxiliary equipment deterioration judgment means

Claims (4)

燃料ガスを改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び酸化剤の酸化及び還元により発電を行うための複数の燃料電池セルを備えたセルスタックと、前記セルスタックの発電を補助するための補助機器と、前記補助機器を制御するためのコントローラとを備え、前記補助機器は、前記改質器に燃料ガスを供給するための燃料ガスポンプと、前記セルスタックに酸化剤を供給するための酸化剤ブロアと、前記改質器に改質水を供給するための水ポンプとを含んでいる燃料電池システムであって、
前記コントローラは、前記補助機器の少なくとも一つの劣化診断を行うための補機劣化診断手段を含み、前記補機劣化診断手段は、劣化診断を行う前記補助機器の駆動電力を検知するための電力検知手段と、前記電力検知手段の検知電力の計測時間毎の移動平均値を演算するための移動平均値演算手段と、劣化診断を行う前記補助機器の劣化進行状態を劣化診断期間の間隔毎に演算するための補機劣化勾配値演算手段と、前記補機劣化勾配値演算手段による補機劣化勾配値に基づいて基準寿命期間における補機予測劣化値を演算するための補機予測劣化値演算手段と、前記補助機器の劣化が進行しているか否かを判定する補機劣化判定手段とを含んでおり、
前記移動平均値演算手段による前記移動平均値は、前記劣化診断期間の間にわたって更新され、前記補機劣化勾配値演算手段は、前記劣化診断期間の経過時の現移動平均値と一つ前の前記劣化診断期間の前移動平均値に基づいて前記補助機器の前記補機劣化勾配値を演算し、補機予測劣化値演算手段は、前記補機劣化勾配値演算手段により演算された前記補機劣化勾配値に基づいて前記基準寿命期間における補機予測劣化値を演算し、前記補機劣化判定手段は、前記補機予測劣化値演算手段による前記補機予測劣化値に基づいて劣化が進行しているか否かを判定することを特徴とする燃料電池システム。
A cell stack equipped with a reformer for reforming a fuel gas and a plurality of fuel cell cells for generating power by oxidizing and reducing the reformed fuel gas and the oxidizing agent reformed by the reformer. The auxiliary device includes an auxiliary device for assisting the power generation of the cell stack and a controller for controlling the auxiliary device, and the auxiliary device includes a fuel gas pump for supplying fuel gas to the reformer. A fuel cell system comprising an oxidant blower for supplying the oxidant to the cell stack and a water pump for supplying the reforming water to the reformer.
The controller includes auxiliary equipment deterioration diagnostic means for performing deterioration diagnosis of at least one of the auxiliary equipment, and the auxiliary equipment deterioration diagnosis means is a power detection for detecting the drive power of the auxiliary equipment for performing deterioration diagnosis. The means, the moving average value calculating means for calculating the moving average value for each measurement time of the detected power of the power detecting means, and the deterioration progress state of the auxiliary device for performing deterioration diagnosis are calculated for each interval of the deterioration diagnosis period. Auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means for calculating auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means and auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means for calculating auxiliary equipment prediction deterioration value in the reference life period based on the auxiliary equipment deterioration gradient value by the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means. And an auxiliary machine deterioration determining means for determining whether or not the deterioration of the auxiliary equipment is progressing.
The moving average value by the moving average value calculation means is updated during the deterioration diagnosis period, and the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means is one before the current moving average value at the lapse of the deterioration diagnosis period. The auxiliary equipment deterioration gradient value of the auxiliary equipment is calculated based on the moving average value of the deterioration diagnosis period, and the auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means is the auxiliary machine calculated by the auxiliary equipment deterioration gradient value calculation means. The auxiliary machine prediction deterioration value in the reference life period is calculated based on the deterioration gradient value, and the auxiliary machine deterioration determination means is deteriorated based on the auxiliary machine prediction deterioration value by the auxiliary machine prediction deterioration value calculation means. A fuel cell system characterized by determining whether or not it is used.
前記補機劣化判定手段は、前記基準寿命期間における補機劣化判定基準値と前記補機予測劣化値演算手段による前記補機予測劣化値とを比較し、前記補機予測劣化値が前記補機劣化判定基準値を超えて劣化すると劣化進行と判定することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 The auxiliary equipment deterioration determination means compares the auxiliary equipment deterioration determination reference value in the reference life period with the auxiliary equipment prediction deterioration value calculated by the auxiliary equipment prediction deterioration value calculation means, and the auxiliary equipment prediction deterioration value is the auxiliary equipment. The fuel cell system according to claim 1, wherein if the fuel cell deteriorates beyond the deterioration determination reference value, it is determined that the deterioration progresses. 前記コントローラは、更に、前記補助機器の少なくとも一つの劣化故障診断を行うための補機故障判定手段と、前記補助機器の故障を表示するための補機故障表示手段とを含み、前記補機劣化勾配値演算手段による補機劣化勾配が低下傾向であると前記補機故障判定手段が劣化故障と判定し、前記補機故障判定手段による劣化故障の判定に基づいて前記補機故障表示手段が作動することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 The controller further includes an auxiliary equipment failure determining means for diagnosing at least one deterioration failure of the auxiliary equipment and an auxiliary equipment failure display means for displaying the failure of the auxiliary equipment, and the auxiliary equipment deterioration. If the auxiliary equipment deterioration gradient by the gradient value calculation means tends to decrease, the auxiliary equipment failure determination means determines that the auxiliary equipment failure is a deterioration failure, and the auxiliary equipment failure display means operates based on the determination of the deterioration failure by the auxiliary equipment failure determination means. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is characterized by the above. 前記補助機器は、前記酸化剤ブロア及び/又は前記燃料ガスポンプであり、前記補機劣化判定手段が劣化進行と判定すると、燃料電池システムの作動停止状態のときに前記酸化剤ブロア及び/又は前記燃料ガスポンプが作動して逆回転されることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 The auxiliary equipment is the oxidant blower and / or the fuel gas pump, and when the auxiliary equipment deterioration determining means determines that deterioration has progressed, the oxidant blower and / or the fuel is in a state where the operation of the fuel cell system is stopped. The fuel cell system according to claim 1 or 2 , wherein the gas pump is operated and rotated in the reverse direction.
JP2017044673A 2017-03-09 2017-03-09 Fuel cell system Active JP6968554B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017044673A JP6968554B2 (en) 2017-03-09 2017-03-09 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017044673A JP6968554B2 (en) 2017-03-09 2017-03-09 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018147850A JP2018147850A (en) 2018-09-20
JP6968554B2 true JP6968554B2 (en) 2021-11-17

Family

ID=63590048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017044673A Active JP6968554B2 (en) 2017-03-09 2017-03-09 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6968554B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4480328B2 (en) * 2002-12-27 2010-06-16 三洋電機株式会社 Fuel cell system
US7558655B2 (en) * 2004-09-10 2009-07-07 Ford Global Technologies, Llc Prognostic method and system for hybrid and electric vehicle components
JP2007335286A (en) * 2006-06-16 2007-12-27 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell air supply system
JP5786521B2 (en) * 2011-07-27 2015-09-30 アイシン精機株式会社 Fuel cell system
JP2014186815A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Panasonic Corp Fuel battery system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018147850A (en) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2402841C1 (en) System of fuel elements
JP5176590B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM
JP6179560B2 (en) Fuel cell system
JP4893745B2 (en) Fuel cell system
US20060216555A1 (en) Fuel cell system and method for removing residual fuel gas
JP2004342461A (en) Fuel cell system
JP7119716B2 (en) fuel cell system
JP3893929B2 (en) Fuel cell cooling device and control method of fuel cell cooling device
WO2006126732A1 (en) Measurement of insulation resistance of fuel cell in fuel cell system
JP2005129252A (en) Fuel cell system
KR20180130685A (en) Method for controlling operation of fuel cell
JP4480328B2 (en) Fuel cell system
KR101448764B1 (en) Start performance method for fuel cell vehicle
JP2006147404A (en) Fuel cell system
JP6817112B2 (en) Fuel cell system
JP6968554B2 (en) Fuel cell system
JP4891860B2 (en) Fuel cell vehicle
JP2008147102A (en) Fuel cell system
JP4180552B2 (en) Starting the fuel cell
JP5103739B2 (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
JP6812767B2 (en) Fuel cell device
KR101876735B1 (en) Control Method of Considering Fuel Cell Durability Condition and Fuel Cell System Using the Method
CN101595587B (en) fuel cell system
JP6498531B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP2011222478A (en) Solid oxide type fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201215

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210729

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210914

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211027

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6968554

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150