JP2006032128A - Failure diagnosis control device for fuel cell system - Google Patents
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Abstract
【課題】商用電源での交流電力を直流電力に変換し、直流交流変換手段に入力して、交流出力することにより、直流交流変換手段での故障診断を、燃料電池による発電以前に行うことができる燃料電池システムの故障診断制御装置を提供する。
【解決手段】燃料電池11と、商用電源に接続され、燃料電池からの直流電力を交流電力に変換し、商用電源とともに家庭内負荷13に交流電力を供給する直流交流変換手段12と、起動から発電までの一連の動作を制御する運転制御手段15と、商用電源より直流電力をつくる交流直流変換手段14を備え、運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前に、交流直流変換手段14により得られた直流電力を直流交流変換手段12により交流電力に変換して、直流交流変換手段12での故障診断をすることにより、経済的で安全な発電制御を行うことができる。
【選択図】図1A fault diagnosis in a DC / AC converter is performed before power generation by a fuel cell by converting AC power from a commercial power source into DC power, inputting the DC power into DC / AC converter, and outputting AC. A failure diagnosis control device for a fuel cell system is provided.
A fuel cell, a DC / AC converter connected to a commercial power source, converting DC power from the fuel cell into AC power, and supplying AC power to a household load 13 together with the commercial power source, and from startup Operation control means 15 for controlling a series of operations until power generation and AC / DC conversion means 14 for generating DC power from a commercial power source are provided. The operation control means 15 is operated by AC / DC conversion means 14 before power generation by the fuel cell 11. By converting the obtained direct current power into alternating current power by the direct current alternating current conversion means 12 and performing fault diagnosis in the direct current alternating current conversion means 12, economical and safe power generation control can be performed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、燃料電池を用いて発電を行う燃料電池システムの故障診断制御装置に関するものである。 The present invention relates to a failure diagnosis control device for a fuel cell system that generates power using a fuel cell.
従来の燃料電池システムの故障診断制御装置としては、燃料ガス供給源と燃料電池本体を連通する燃料ガス供給配管に設けた開閉弁を故障診断する燃料電池システムがあった。(例えば、特許文献1参照)。図7は、前記特許文献1に記載された従来の燃料電池システムの故障診断制御装置を示すものである。
As a conventional failure diagnosis control device for a fuel cell system, there has been a fuel cell system for diagnosing failure of an on-off valve provided in a fuel gas supply pipe that communicates a fuel gas supply source and a fuel cell main body. (For example, refer to Patent Document 1). FIG. 7 shows a conventional failure diagnosis control apparatus for a fuel cell system described in
図7において、燃料ガス供給源1と燃料電池本体6の間の燃料ガス供給配管4に第1開閉弁2と第2開閉弁3を設け、前記開閉弁の間に燃料ガスの圧力を検出するガスセンサ5を設ける。起動時において、制御部7による制御により、第1、第2開閉弁2,3が閉弁された状態において、ガスセンサ5により第1開閉弁の故障診断を行い、続いて第1開閉弁を開弁した後閉弁し、ガスセンサ5により第2開閉弁の故障診断を行う。
しかしながら、前記従来の構成では、燃料ガス供給源と燃料電池本体との間の部品の故障診断であり、燃料電池より後段の故障診断ではないという課題を有していた。 However, the conventional configuration has a problem that it is a failure diagnosis of a part between the fuel gas supply source and the fuel cell main body, and is not a failure diagnosis at a later stage than the fuel cell.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、燃料電池より後段、つまり直流交流変換手段の故障診断を行い、しかも燃料電池による発電以前に故障診断を行うことを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to perform a failure diagnosis of a stage subsequent to the fuel cell, that is, a DC / AC converter, and to perform a failure diagnosis before power generation by the fuel cell.
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムの故障診断制御装置は、交流直流変換手段により商用電源から直流電流をつくることにより直流交流変換手段での故障診断を行うものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the failure diagnosis control apparatus for a fuel cell system according to the present invention performs failure diagnosis in a DC / AC conversion means by generating a DC current from a commercial power source by the AC / DC conversion means. .
本構成によって、燃料電池による発電以前に、燃料電池より後段の直流交流変換手段での故障診断を行うことができる。 According to this configuration, before power generation by the fuel cell, it is possible to perform a failure diagnosis in the DC / AC conversion means subsequent to the fuel cell.
本発明の燃料電池システムの故障診断制御装置によれば、燃料電池より後段の直流交流変換手段での故障診断を、燃料電池による発電以前に行うことが可能となる。 According to the failure diagnosis control device of the fuel cell system of the present invention, it is possible to perform the failure diagnosis in the DC / AC conversion means subsequent to the fuel cell before the power generation by the fuel cell.
第1の発明は、燃料電池と、商用電源に接続され、燃料電池からの直流電力を交流電力に変換し、商用電源とともに家庭内負荷に交流電力を供給する直流交流変換手段と、起動から発電までの一連の動作を制御する運転制御手段と、商用電源より直流電力をつくる交流直流変換手段を備え、運転制御手段は、燃料電池による発電以前に、交流直流変換手段により得られた直流電力を直流交流変換手段により交流電力に変換することにより、直流交流変換手段の故障診断をすることにより、燃料電池による発電を待たずに、起動直後でも直流交流変換手段の内部回路の、電力変換部である主回路およびドライバ部やセンサ部である制御回路の故障診断をすることができ、故障していた場合には起動継続せずに異常検出でき、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 A first invention is a fuel cell, connected to a commercial power source, converts DC power from the fuel cell into AC power, and supplies AC power to the household load along with the commercial power source; Operation control means for controlling a series of operations up to and an AC / DC conversion means for generating DC power from a commercial power source. The operation control means uses the DC power obtained by the AC / DC conversion means before power generation by the fuel cell. By converting to AC power by the DC / AC conversion means, by diagnosing a failure of the DC / AC conversion means, the power conversion unit of the internal circuit of the DC / AC conversion means can be used immediately after startup without waiting for power generation by the fuel cell. It is possible to diagnose a failure of a main circuit and a control circuit that is a driver unit or sensor unit. If a failure occurs, an abnormality can be detected without continuing the startup, and the startup energy up to power generation can be detected. It is not necessary to waste ghee.
第2の発明は、特に第1の発明の運転制御手段は、交流直流変換手段にて燃料電池の電圧・電流特性と同等の直流電力を出力することにより、燃料電池による発電以前でも実際の燃料電池からの電圧・電流特性を全領域にわたり模擬しているので、ワンポイント出力ではなく、発電出力の全領域にわたって、直流交流変換手段の動作チェックを行うことができるので、より正確に診断が可能となる。 In the second aspect of the invention, in particular, the operation control means of the first aspect of the invention outputs the direct current power equivalent to the voltage / current characteristics of the fuel cell by the alternating current direct current conversion means, so that the actual fuel before the power generation by the fuel cell Since the voltage / current characteristics from the battery are simulated over the entire area, the operation check of the DC / AC conversion means can be performed over the entire area of the power generation output instead of the one-point output, enabling more accurate diagnosis It becomes.
第3の発明は、特に第1の発明の運転制御手段は、交流直流変換手段にて燃料電池の電圧・電流特性の上・下限外の直流電力を出力し、異常検出の有無を確認することにより、燃料電池による発電以前でも、燃料電池での電源低下や電圧上昇等の発電不良状態を実際に再現し、異常検出回路での異常検出の有無を事前に確認することができるようになる。 In the third invention, particularly, the operation control means of the first invention outputs the DC power outside the upper and lower limits of the voltage / current characteristics of the fuel cell by the AC / DC conversion means, and confirms the presence or absence of abnormality detection. Thus, even before the power generation by the fuel cell, it is possible to actually reproduce the power generation failure state such as a power supply decrease or a voltage increase in the fuel cell and to confirm in advance whether or not an abnormality is detected by the abnormality detection circuit.
第4の発明は、特に第1の発明の運転制御手段は、燃料電池による発電以前に、交流直流変換手段により得られた直流電力を直流交流変換手段により交流電力に変換し、直流交流変換手段の出力端での異常発生の有無を確認することにより、燃料電池による発電以前でも、直流交流変換手段の出力端において、交流電力出力による出力電流異常や線間過電圧異常を事前に確認することができ、出力端での異常が確認されれば起動継続せずに停止し、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to a fourth aspect of the invention, in particular, the operation control means of the first aspect of the invention converts DC power obtained by the AC / DC conversion means into AC power by the DC / AC conversion means before power generation by the fuel cell, and DC / AC conversion means. By checking whether there is an abnormality at the output end of the battery, it is possible to check in advance the output current abnormality or the line overvoltage abnormality due to the AC power output at the output end of the DC / AC converter even before power generation by the fuel cell. If an abnormality is confirmed at the output end, the operation is stopped without continuing the activation, and the activation energy until power generation is not wasted.
第5の発明は、特に第1の発明の燃料電池システムの故障診断制御装置に加え、商用電源異常発生手段を備え、運転制御手段は、燃料電池による発電以前に、交流直流変換手段により得られた直流電力を直流交流変換手段により交流電力に変換し、商用電源異常発生手段により発生された異常状態を、商用電源に接続された交流直流変換手段にて検出可能かどうかを確認することにより、燃料電池による発電以前でも、異常検出回路において、商用電源での異常、つまり過電圧、不足電圧や周波数上昇、周波数低下および停電等の異常を検出できるかどうかを確認でき、異常検出できない場合は停止して、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 The fifth aspect of the invention further includes a commercial power supply abnormality generating means in addition to the failure diagnosis control device for the fuel cell system of the first aspect of the invention, and the operation control means is obtained by the AC / DC conversion means before power generation by the fuel cell. DC power is converted into AC power by the DC / AC conversion means, and by checking whether the abnormal state generated by the commercial power supply abnormality generating means can be detected by the AC / DC conversion means connected to the commercial power supply, Even before power generation by the fuel cell, the abnormality detection circuit can check whether abnormalities in the commercial power source, that is, abnormalities such as overvoltage, undervoltage, frequency increase, frequency decrease, and power failure can be detected. Thus, the startup energy until power generation is not wasted.
第6の発明は、特に第1の発明の運転制御手段は、燃料電池による発電以前に、交流直流変換手段により得られた直流電力を直流交流変換手段により交流電力に変換し、直流交流変換手段との間の信号線または通信線での異常の有無を確認することにより、燃料電池による発電以前でも、直流交流変換手段への接点信号や通信線での異常を事前に確認することができるようになり、異常であった場合は停止して、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to a sixth aspect of the invention, in particular, the operation control means of the first aspect of the invention converts the DC power obtained by the AC / DC conversion means into AC power by the DC / AC conversion means before the power generation by the fuel cell. By confirming whether there is an abnormality in the signal line or communication line between and before the power generation by the fuel cell, it is possible to confirm in advance an abnormality in the contact signal to the DC / AC conversion means and the communication line Therefore, when it is abnormal, it is stopped and the starting energy until power generation is not wasted.
第7の発明は、特に第1の発明の運転制御手段は、燃料電池による発電以前に、交流直流変換手段により得られた直流電力を直流交流変換手段により交流電力に変換し、直流交流変換手段との間の信号線または通信線に異常状態を発生させ、異常検出可能かどうかを確認することにより、燃料電池による発電以前でも、直流交流変換手段への接点信号や通信線での異常を、異常検出回路において検出できるかどうかを確認でき、異常検出できない場合は停止して、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to a seventh aspect of the invention, in particular, the operation control means of the first aspect of the invention converts the DC power obtained by the AC / DC conversion means to AC power by the DC / AC conversion means before the power generation by the fuel cell. By generating an abnormal condition in the signal line or communication line between the two and confirming whether the abnormality can be detected, contact signals to the DC / AC conversion means and abnormalities in the communication line, even before power generation by the fuel cell, Whether or not the abnormality can be detected by the abnormality detection circuit can be confirmed. If the abnormality cannot be detected, the abnormality is stopped, and the startup energy until power generation is not wasted.
第8の発明は、特に第1〜第7のいずれか1つの発明の燃料電池システムの故障診断制御装置に加え、報知手段を備え、運転制御手段は、燃料電池による発電以前に、検出された異常状態を異常報知手段にて報知することにより、燃料電池による発電以前の起動直後でも、事前に各種の異常を報知できるようになり、使用者に早急に異常内容を知らせることができるようになる。 In addition to the failure diagnosis control device for the fuel cell system according to any one of the first to seventh inventions, the eighth invention is provided with a notification means, and the operation control means is detected before power generation by the fuel cell. By notifying the abnormal state with the abnormality notifying means, it becomes possible to notify various abnormalities in advance even immediately after the start-up before the power generation by the fuel cell, and it is possible to promptly notify the user of the abnormal contents. .
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における燃料電池システムの故障診断制御装置の構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a failure diagnosis control apparatus for a fuel cell system according to
図1において、都市ガスのようなメタン等の炭化水素を含む燃料を原料として燃料電池11で発電が行われる。直流交流変換手段12は商用電源に接続され、燃料電池11からの直流電力を交流電力に変換し、商用電源とともに家庭内負荷13に交流電力を供給する。また交流直流変換手段14も商用電源に接続され、商用電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流交流変換手段12に直流電力を供給する。運転制御手段15は燃料電池の起動から発電までの一連の動作を制御するものである。
In FIG. 1, power generation is performed in a fuel cell 11 using a fuel containing a hydrocarbon such as methane such as city gas as a raw material. The DC / AC conversion means 12 is connected to a commercial power source, converts DC power from the fuel cell 11 into AC power, and supplies AC power to the
ここで、運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前の起動時に、交流直流変換手段14により商用電源からの交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力を直流交流変換手段12に入力して、交流電力に変換し出力される。この一連の制御において、直流交流変換手段12の内部回路の故障診断が行われる。 Here, the operation control means 15 converts AC power from a commercial power source into DC power by the AC / DC conversion means 14 at the time of startup before power generation by the fuel cell 11. The converted direct current power is input to the direct current alternating current conversion means 12, converted into alternating current power and output. In this series of controls, failure diagnosis of the internal circuit of the DC / AC conversion means 12 is performed.
直流交流変換手段12の内部回路は、図2の構成図に示すように、電力変換回路部の主回路12aとドライバ回路やセンサ回路部等の制御回路12bに大きく分類構成される。主回路12aは入力側から順に主として、IGBT等のスイッチング素子で構成されるDC−DCコンバータブリッジ回路12a−1、ダイオード等で構成される整流回路12a−2、IGBT等のスイッチング素子で構成されるインバータブリッジ回路12a−3、そして出力電流制御回路12a−4で構成される。また制御回路12bは、主として主回路12aでのセンサやドライバ回路から構成され、入力側から順に、入力電圧センサ回路12b−1、コンバータドライバ回路12b−2、コンバータ出力電圧センサ回路12b−3、インバータドライバ回路12b−4、カレントトランス等で構成される出力電流センサ回路12b−5、系統電圧センサ回路12b−6で構成される。
As shown in the block diagram of FIG. 2, the internal circuit of the DC / AC conversion means 12 is roughly classified into a
以上の主回路12aおよび制御回路12bでの回路動作が、燃料電池11による発電以前に、商用電源の交流電力から得られた直流電力をもとに、模擬的に、しかも短時間に、ここでは1秒以内に行われるものである。
The circuit operations in the
ここで図3のフローチャートを使って説明する。 This will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップ1において運転制御手段15は、燃料電池システムを起動させる。ステップ2において、燃料電池11による発電前と判断された場合は、ステップ3において交流直流変換手段14により商用電源での交流電力から直流電力を生成する。次にステップ4において、その直流電力を直流交流変換手段12に入力して、ステップ5においてその直流電力をもとに直流交流変換手段12の内部回路の動作チェックを行う。そしてステップ6において運転制御手段15は、内部回路が異常であると判断された場合は、ステップ7において、燃料電池システムを停止し、ステップ8において異常表示するものである。
In
かかる構成によれば、燃料電池による発電を待たずに、起動直後でも直流交流変換手段の内部回路の、電力変換部である主回路およびドライバ部やセンサ部である制御回路の故障診断をすることができ、故障していた場合には起動継続せずに異常検出でき、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to such a configuration, without waiting for the power generation by the fuel cell, failure diagnosis of the main circuit as the power conversion unit and the control circuit as the driver unit and the sensor unit of the internal circuit of the DC-AC conversion means can be performed even immediately after startup. If a failure occurs, an abnormality can be detected without continuing the activation, and the activation energy until power generation is not wasted.
また、運転制御手段15は、交流直流変換手段14にて燃料電池11の電圧・電流特性と同等の直流電力を出力するものである。 In addition, the operation control means 15 outputs DC power equivalent to the voltage / current characteristics of the fuel cell 11 by the AC / DC conversion means 14.
図4の燃料電池11の電圧・電流特性図において、横軸は直流電流I、縦軸は直流電圧Vを示す。A点は負荷が接続されていない状態でのオープン電圧(Voc)を示す。ここでは60Vdc。B点は負荷短絡時の電流(Isc)を示す。ここでは40Adc。C点は燃料電池システムが定格出力される時の電圧、電流を示す。ここでは電圧値40Vdc、電流値30Adcである。つまり燃料電池11での通常発電時の出力領域は、A点とC点との間を動作領域とするものであるので、交流直流変換手段14にてこれと同等の電圧・電流特性が生成され、直流交流変換手段12においてその全領域にわたって回路動作チェックが行われることになる。 In the voltage / current characteristic diagram of the fuel cell 11 in FIG. 4, the horizontal axis indicates the DC current I, and the vertical axis indicates the DC voltage V. Point A indicates the open voltage (Voc) when no load is connected. Here, 60Vdc. Point B indicates the current (Isc) when the load is short-circuited. Here, 40 Adc. Point C indicates the voltage and current when the fuel cell system is rated output. Here, the voltage value is 40 Vdc and the current value is 30 Adc. In other words, since the output region during normal power generation in the fuel cell 11 is an operation region between the point A and the point C, the AC / DC conversion means 14 generates equivalent voltage / current characteristics. In the DC / AC conversion means 12, the circuit operation check is performed over the entire area.
かかる構成によれば、燃料電池による発電以前でも実際の燃料電池からの電圧・電流特性を全領域にわたり模擬しているので、ワンポイント出力ではなく、発電出力の全領域にわたって、直流交流変換手段の動作チェックを行うことができるので、より正確に診断が可能となる。 According to such a configuration, voltage / current characteristics from an actual fuel cell are simulated over the entire region even before power generation by the fuel cell. Since an operation check can be performed, more accurate diagnosis is possible.
また、運転制御手段15は、交流直流変換手段14にて燃料電池11の電圧・電流特性の上・下限外の直流電力を出力し、異常検出の有無を確認するものである。 Further, the operation control means 15 outputs DC power outside the upper and lower limits of the voltage / current characteristics of the fuel cell 11 by the AC / DC conversion means 14 to confirm the presence or absence of abnormality detection.
図4の燃料電池11の電圧・電流特性図において、E点は電圧の上限値(Vhigh)を示す。ここでは80Vdc.またF点は電圧の下限値(Vlow)を示す。ここでは30Vdcである。運転制御手段15は、交流直流変換手段14にてE点の電圧の上限値より大きい電圧を生成する。またF点は電圧の下限値より小さい電圧を生成する。
In the voltage / current characteristic diagram of the fuel cell 11 in FIG. 4, the point E indicates the upper limit value (Vhigh) of the voltage. Here, 80 Vdc. The point F indicates the lower limit value (Vlow) of the voltage. Here, it is 30 Vdc. The
E点の電圧の上限値より大きい電圧は、燃料電池11の各セルでの過電圧を意味し、直流交流変換手段12の図2でのDC−DCコンバータブリッジ回路12a−1でのIGBT等のスイッチング素子の耐圧以上であり、素子の破壊等の故障原因となる。またF点の電圧の下限値より小さい電圧は、燃料電池11の各セルでの低電圧、つまりセルの劣化を意味し、図2でのDC−DCコンバータブリッジ回路12a−1にて、所定の直流電圧(ここでは350V)を生成できなくなり、ひいては所定の交流電圧を出力できなくなる。
A voltage larger than the upper limit value of the voltage at point E means an overvoltage in each cell of the fuel cell 11, and switching of an IGBT or the like in the DC-DC
この上限・下限値外の電圧を、直流交流変換手段12に入力して、図2の内部回路中の入力電圧センサ回路12b−1において、異常検出するかどうかをチェックするものである。
A voltage outside this upper limit / lower limit value is input to the DC / AC conversion means 12 to check whether an abnormality is detected in the input
かかる構成によれば、燃料電池による発電以前でも、燃料電池での電源低下や電圧上昇等の発電不良状態を実際に再現し、異常検出回路での異常検出の有無を事前に確認することができるようになる。 According to such a configuration, even before power generation by the fuel cell, it is possible to actually reproduce a power generation failure state such as a power supply decrease or a voltage increase in the fuel cell and to confirm in advance whether or not an abnormality is detected in the abnormality detection circuit. It becomes like this.
また、運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前に、交流直流変換手段14により得られた直流電力を直流交流変換手段12により交流電力に変換し、直流交流変換手段12の出力端での異常発生の有無を確認するものである。 Further, the operation control means 15 converts the DC power obtained by the AC / DC conversion means 14 into AC power by the DC / AC conversion means 12 before power generation by the fuel cell 11, and at the output end of the DC / AC conversion means 12. This is to check whether or not an abnormality has occurred.
運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前の起動時に、交流直流変換手段14により商用電源からの交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を直流交流変換手段12に入力して、交流電力に変換される。この一連の制御中に、図2における直流交流変換手段12の内部回路の出力電流制御回路12a−4の出力端での異常の有無をチェックする。つまり出力電流センサ回路12b−5において、出力電流異常、ここでは9Arms以上あるいは13Apeak以上の電流を0.5秒以下で検出する。また系統電圧センサ回路12b−6において、線間過電圧異常、ここでは120Vrms以上を0.5秒以下で検出。あるいは250Vpeak以上を50m秒以下で検出するものである。
The operation control means 15 converts the AC power from the commercial power source into DC power by the AC / DC conversion means 14 at the start before the power generation by the fuel cell 11 and inputs the converted DC power to the DC / AC conversion means 12. , Converted to AC power. During this series of controls, it is checked whether there is an abnormality at the output terminal of the output
以上のように直流交流変換手段12の交流出力端での異常発生の有無を、燃料電池11による発電以前に、交流電力から得られた直流電力をもとに、模擬的に、しかも短時間に行われるものである。
As described above, whether or not an abnormality has occurred at the AC output end of the DC /
かかる構成によれば、燃料電池による発電以前でも、直流交流変換手段の出力端において、交流電力出力による出力電流異常や線間過電圧異常を事前に確認することができ、出力端での異常が確認されれば起動継続せずに停止し、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to such a configuration, even before power generation by the fuel cell, it is possible to confirm in advance output current abnormality or line overvoltage abnormality due to AC power output at the output terminal of the DC / AC converter, and confirm abnormality at the output terminal. If it is done, it stops without continuing the activation, and the activation energy until power generation is not wasted.
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2における燃料電池システムの故障診断制御装置の構成図である。図5において図1と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
図5において、商用電源異常発生手段16は商用電源での異常状態、例えば系統電圧の単相3線であるU相、O相、W相のうちの両端の相であるU相およびW相での過電圧、不足電圧、周波数上昇、周波数低下の状態、さらに停電等の異常状態を擬似的に発生させるものである。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram of a failure diagnosis control apparatus for a fuel cell system according to
In FIG. 5, the commercial power supply abnormality generating means 16 is in an abnormal state in the commercial power supply, for example, the U-phase and the W-phase which are the two phases of the U-phase, O-phase and W-phase which are single-phase three wires of the system voltage Overvoltage, undervoltage, frequency increase, frequency decrease, and abnormal conditions such as power failure are generated in a pseudo manner.
運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前に、交流直流変換手段14により得られた直流電力を直流交流変換手段12により交流電力に変換し、商用電源異常発生手段16により発生された異常状態を、商用電源に接続された直流交流変換手段12にて検出可能かどうか確認するものである。 The operation control means 15 converts the DC power obtained by the AC / DC conversion means 14 into AC power by the DC / AC conversion means 12 before the power generation by the fuel cell 11, and an abnormal state generated by the commercial power supply abnormality generating means 16. Can be detected by the DC / AC conversion means 12 connected to the commercial power source.
つまり運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前の起動時に、前述した商用電源の異常状態を図2の直流交流変換手段12の内部回路の制御回路b内の系統電圧センサ回路12b−6において検出可能かどうかを、交流電力から得られた直流電力をもとに、模擬的に、しかも短時間に行われるものである。
That is, the operation control means 15 indicates the above-described abnormal state of the commercial power source at the system
かかる構成によれば、燃料電池による発電以前でも、異常検出回路において、商用電源での異常、つまり過電圧、不足電圧や周波数上昇、周波数低下および停電等の異常を検出できるかどうかを確認でき、異常検出できない場合は停止して、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to such a configuration, even before power generation by the fuel cell, it is possible to confirm whether the abnormality detection circuit can detect abnormality in the commercial power source, that is, abnormality such as overvoltage, undervoltage, frequency increase, frequency decrease, power failure, etc. If it cannot be detected, the system is stopped and the startup energy until power generation is not wasted.
また、運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前に、交流直流変換手段14により得られた直流電力を直流交流変換手段12により交流電力に変換し、直流交流変換手段12との間の信号線または通信線での異常の有無を確認するものである。 Further, the operation control means 15 converts the DC power obtained by the AC / DC conversion means 14 into AC power by the DC / AC conversion means 12 before the power generation by the fuel cell 11, and a signal to / from the DC / AC conversion means 12. This is to check whether there is an abnormality in the line or communication line.
運転制御手段15は、直流交流変換手段12との間で、種々のデータのやりとりを行う。例えば、燃料電池11からの直流電力の入力を入/切する接点ON/OFF信号、直流交流変換手段12での発電状態信号、出力電力指令信号、直流電流リミッタ信号、出力電力値、入力電圧値、および入力電流値等のデータを信号線または通信線にてやりとりを行っている。 The operation control means 15 exchanges various data with the DC / AC conversion means 12. For example, a contact ON / OFF signal for turning on / off the input of DC power from the fuel cell 11, a power generation state signal at the DC / AC conversion means 12, an output power command signal, a DC current limiter signal, an output power value, and an input voltage value , And data such as input current values are exchanged via signal lines or communication lines.
つまり運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前の起動時に、交流電力から得られた直流電力をもとに、模擬的に、しかも短時間に発電して、発電中の直流交流変換手段12との間での種々のデータのやりとりでの異常発生の有無を事前に確認できるものである。 In other words, the operation control means 15 generates power in a simulated manner and in a short time based on the DC power obtained from the AC power at the time of startup before the power generation by the fuel cell 11, and the DC / AC conversion means 12 during power generation. It is possible to confirm in advance whether or not an abnormality has occurred in the exchange of various data with the.
かかる構成によれば、燃料電池による発電以前でも、直流交流変換手段への接点信号や通信線での異常を事前に確認することができるようになり、異常であった場合は停止して、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to such a configuration, even before power generation by the fuel cell, it becomes possible to confirm in advance an abnormality in the contact signal to the DC-AC conversion means and the communication line, and if it is abnormal, it stops and generates power. The starting energy up to is not wasted.
また、運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前に、交流直流変換手段14により得られた直流電力を直流交流変換手段12により交流電力に変換し、直流交流変換手段12との間の信号線または通信線に異常状態を発生させ、異常検出可能かどうかを確認するものである。 Further, the operation control means 15 converts the DC power obtained by the AC / DC conversion means 14 into AC power by the DC / AC conversion means 12 before the power generation by the fuel cell 11, and a signal to / from the DC / AC conversion means 12. An abnormal state is generated in the communication line or the communication line, and it is confirmed whether the abnormality can be detected.
ここでは、運転制御手段15は、直流交流変換手段12への信号を発信後、一定時間以内に逆に直流交流変換手段12からの信号を受信しなければ通信異常としている。また燃料電池11からの直流電力の入力を入/切する接点ON/OFF信号を、直流交流変換手段12に発信後に、直流交流変換手段12からの受信信号が、接点のON/OFF状態に反映されていなければ異常としている。 Here, if the operation control means 15 sends a signal to the DC / AC conversion means 12 and does not receive a signal from the DC / AC conversion means 12 within a certain time, a communication abnormality is assumed. Also, after transmitting a contact ON / OFF signal for turning on / off the DC power input from the fuel cell 11 to the DC / AC conversion means 12, the received signal from the DC / AC conversion means 12 is reflected in the ON / OFF state of the contact. If not, it is abnormal.
このように、運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前の起動時に、交流直流変換手段14により交流電力から得られた直流電力をもとに、模擬的に、しかも短時間に発電して、発電中の直流交流変換手段12との間での信号のやりとりに異常状態を発生させ、異常検出可能かどうかを確認するものである。
As described above, the operation control means 15 generates power in a simulated manner and in a short time based on the DC power obtained from the AC power by the AC / DC conversion means 14 at the time of startup before the power generation by the fuel cell 11. An abnormal state is generated in the exchange of signals with the DC /
かかる構成によれば、燃料電池による発電以前でも、直流交流変換手段への接点信号や通信線での異常を、異常検出回路において検出できるかどうかを確認でき、異常検出できない場合は停止して、発電までの起動エネルギーを無駄にすることがなくなる。 According to such a configuration, even before power generation by the fuel cell, it is possible to check whether the abnormality in the contact signal or the communication line to the DC / AC conversion means can be detected in the abnormality detection circuit, and stop if the abnormality cannot be detected, The starting energy until power generation is not wasted.
(実施の形態3)
図6は本発明の実施の形態3における燃料電池システムの故障診断制御装置の構成図である。図6において図1または図5と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a configuration diagram of a failure diagnosis control apparatus for a fuel cell system according to
図6において、異常報知手段17は検出した異常状態を報知するもので、文字や数字、絵文字、シンボル図、音声、通信手段等にて報知するものである。表示素子としては、操作リモコンの液晶表示やLED表示あるいは蛍光表示管等を利用してもよい。 In FIG. 6, the abnormality notification means 17 notifies the detected abnormal state, and is notified by letters, numbers, pictographs, symbol diagrams, voice, communication means, and the like. As the display element, a liquid crystal display of an operation remote controller, an LED display, a fluorescent display tube, or the like may be used.
運転制御手段15は、燃料電池11による発電以前に、検出された異常状態を異常報知手段17にて報知するものである。 The operation control means 15 is for notifying the detected abnormal state by the abnormality notification means 17 before power generation by the fuel cell 11.
運転制御手段15は、異常報知手段17において前述した直流交流変換手段12の入出力および内部回路での異常を表示する。
The
ここでは直流入力電圧低下、直流入力電圧上昇、出力電流異常、線間過電圧異常、U相およびW相での過電圧、不足電圧、周波数上昇、周波数低下、停電検出、信号線または通信線の異常、および直流交流変換手段12の内部回路での異常等である。
Here, DC input voltage drop, DC input voltage rise, output current abnormality, line overvoltage abnormality, U-phase and W-phase overvoltage, undervoltage, frequency rise, frequency drop, power failure detection, signal line or communication line abnormality, And an abnormality in the internal circuit of the DC /
かかる構成によれば、燃料電池による発電以前の起動直後でも、事前に各種の異常を報知できるようになり、使用者に早急に異常内容を知らせることができるようになる。 According to such a configuration, various abnormalities can be notified in advance even immediately after startup before power generation by the fuel cell, and the contents of the abnormality can be notified to the user immediately.
本発明の燃料電池システムの故障診断制御装置は、燃料電池より後段の直流交流変換手段での故障診断を、燃料電池による発電以前に行うことができるものであり、燃料電池を用いて経済的で安全な発電が行われるのに有用である。これはまた他の電池や動力源を用いた発電システムにも応用が可能である。 The failure diagnosis control device for a fuel cell system according to the present invention is capable of performing failure diagnosis in a DC / AC conversion means subsequent to the fuel cell before power generation by the fuel cell, and is economical using the fuel cell. Useful for safe power generation. This can also be applied to power generation systems using other batteries and power sources.
11 燃料電池
12 直流交流変換手段
13 家庭内負荷
14 交流直流変換手段
15 運転制御手段
16 商用電源異常発生手段
17 異常報知手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
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