(57)【要約】      （修正有）【課題】安全性を確保しつつ、燃料電池発電システムが起動に失敗する頻度を低減する。【解決手段】燃料電池１２を含む機器とセンサとを有する燃料電池システムに自動再起動判断手段１６を備える。自動再起動判断手段１６は、直前の起動シーケンスの開始時のセンサ情報２０のうち安全パラメータが所定の範囲内であって、センサ情報２０のすべてが過去の起動成功の際のセンサ情報２０の範囲内である場合、および、センサ情報２０のすべてが過去の起動失敗の際のセンサ情報２０の範囲内でありかつ過去の起動成功の際のセンサ情報２０の範囲からの逸脱量が所定の範囲内である場合、のいずれかの場合に機器制御部１８に指示して改質器１１などの機器を再起動させる。【選択図】図１
2011124043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を含む機器と、
前記機器の状態に関するセンサ情報を出力するセンサと、
前記機器に起動シーケンスを行わせて前記燃料電池を発電状態に移行させる機器制御部と、
前記燃料電池が発電状態に移行してから所定時間が経過するまで発電状態を維持している場合には起動成功と判定しそれ以外の場合には起動失敗と判定する起動時運転状態監視手段と、
前記センサ情報を収集する起動時状態情報収集手段と、
前記起動シーケンスの開始時および前記燃料電池が発電状態に移行する時に前記起動時状態情報収集手段が収集した前記センサ情報を起動成功および起動失敗のいずれかの情報とともに記憶する起動時状態情報記憶手段と、
前記起動時運転状態監視手段によって起動失敗と判定されたときに、直前の前記起動シーケンスの開始時の前記センサ情報のうち安全パラメータが所定の範囲内であって、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲内である場合、および、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動失敗の際の前記センサ情報の範囲内でありかつ過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲からの逸脱量が所定の範囲内である場合、のいずれかの場合に前記機器制御部に指示して前記機器を再起動させる自動再起動判断手段と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記自動再起動判断手段は、前記過去の起動成功の際の前記センサ情報としてその起動失敗の時から所定期間内の前記センサ情報のみを用い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。
【請求項３】
前記機器および前記センサはそれぞれ複数であって、
前記センサのそれぞれに対してポイントを記憶し、前記起動時運転状態監視手段によって起動失敗と判定されかつ前記再起動判断手段が前記機器を再起動させない場合に、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のうち過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲から逸脱しているものに対応する前記センサに定められた起動時の重要度で重みづけしてその前記センサに対する前記ポイントに加算し、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のうち過去の起動失敗の際の前記センサ情報の範囲から逸脱しているものに対応する前記センサに定められた重要度で重みづけしてその前記センサに対する前記ポイントに加算し、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のうち過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲から逸脱しているものにその逸脱量で重みづけしてその前記センサ情報に対応する前記センサに対する前記ポイントに加算し、前記ポイントに基づいて起動失敗の原因を推定する原因箇所推定手段をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記機器は燃料供給ブロアと改質器と冷却水循環ポンプとを含み、前記安全パラメータは、前記燃料供給ブロアの出力と前記改質器への燃料供給圧力とから判定される内部リークの有無、前記冷却水循環ポンプの出力と前記燃料電池の冷却水温度とから判定される冷却水リークの有無、前記燃料電池の空気極流量と前記燃料電池の出力値とから判定される改質ガスのリークの有無を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池を含む機器と前記機器の状態に関するセンサ情報を出力するセンサとを備えた燃料電池システムの起動方法において、
前記機器に起動シーケンスを行わせて前記燃料電池を発電状態に移行させる工程と、
前記燃料電池が発電状態に移行してから所定の期間が経過するまで発電状態を維持している場合には起動成功と判定しそれ以外の場合には起動失敗と判定する起動時運転状態監視工程と、
前記センサ情報を収集する起動時状態情報収集工程と、
前記起動シーケンスの開始時および前記燃料電池が発電状態に移行する時に前記起動時状態情報収集工程で収集した前記センサ情報を起動成功および起動失敗のいずれかの情報とともに記憶する起動時状態情報記憶工程と、
前記起動時運転状態監視工程で起動失敗と判定された後に、直前の前記起動シーケンスの開始時の前記センサ情報のうち安全パラメータが所定の範囲内であって、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲内である場合、および、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動失敗の際の前記センサ情報の範囲内でありかつ過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲からの逸脱量が所定の範囲内である場合、のいずれかの場合に前記機器を再起動させる自動再起動判断工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムおよびその起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の燃料電池発電システムにおいて、起動制御は改質器の各部温度や、主要なブロアやポンプなどの補機の流量値や温度を監視し、発電に至る各段階で、次の段階に移行する条件を満たしているかを確認している。発電に至る途中で条件未達であれば、何らかの異常があるものとして、保護停止を行う。
【０００３】
発電移行条件とは各段階で必要となる特定のパラメータが満たしていなければならない条件であって、当該段階にて必ずしも必須ではない他のパラメータについては、ある程度の幅が許容されている。通常であれば、燃料電池発電システムが発電状態に移行した後は、他のパラメータを含めて、全パラメータが発電を維持できる状態となる。
【０００４】
しかし、気温の低い設置場所で、長時間停止していた燃料電池発電システムに関しては、凍結などが無くとも起動特性に影響があると考えられる。たとえば、発電状態、つまり燃料電池システムの電池本体の電圧が上がった状態に移行後、その状態を維持出来ず、保護停止する場合がある。
【０００５】
そこで、システムの良好な起動性を確保するため、電池の温度により、起動実施可否を判断し、必要があれば反応ガス流路を掃気するなど、燃料電池の起動に有利な条件を整える方法がある（たとえば特許文献１および２参照）。また、低温下にあった燃料電池の内部温度より、アノード電極／カソード電極側の増圧、空気流量増加などを調整する方法がある（たとえば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２６９２２１号公報
【特許文献２】特開２００８−７７９５９号公報
【特許文献３】特開２００７−２１３８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池発電システムが備えるセンサの数には限りがあり、安全に関わる部位を優先するため、またコストとの兼ね合いから、制御に使用する為のセンサ数は絞られている。また、それらの全てのセンサが、燃料電池システムの起動制御に関わるものではない。発電状態の維持には、改質器や電池本体に十分な数のセンサを備え、温度や圧力の計測をするのが望ましいが、装置が高価となる上、センサ故障時には、場合によっては装置自体を交換する必要がある。家庭用という特徴から自動車用以上に長い発電時間が求められるため、メンテナンス性や精度の維持に難のある部位のセンサに過度に依存することは回避することが望ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、安全性および経済性を確保しつつ、燃料電池発電システムが起動に失敗する頻度を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明は、燃料電池システムにおいて、燃料電池を含む機器と、前記機器の状態に関するセンサ情報を出力するセンサと、前記機器に起動シーケンスを行わせて前記燃料電池を発電状態に移行させる機器制御部と、前記燃料電池が発電状態に移行してから所定時間が経過するまで発電状態を維持している場合には起動成功と判定しそれ以外の場合には起動失敗と判定する起動時運転状態監視手段と、前記センサ情報を収集する起動時状態情報収集手段と、前記起動シーケンスの開始時および前記燃料電池が発電状態に移行する時に前記起動時状態情報収集手段が収集した前記センサ情報を起動成功および起動失敗のいずれかの情報とともに記憶する起動時状態情報記憶手段と、前記起動時運転状態監視手段によって起動失敗と判定されたときに、直前の前記起動シーケンスの開始時の前記センサ情報のうち安全パラメータが所定の範囲内であって、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲内である場合、および、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動失敗の際の前記センサ情報の範囲内でありかつ過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲からの逸脱量が所定の範囲内である場合、のいずれかの場合に前記機器制御部に指示して前記機器を再起動させる自動再起動判断手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、燃料電池を含む機器と前記機器の状態に関するセンサ情報を出力するセンサとを備えた燃料電池システムの起動方法において、前記機器に起動シーケンスを行わせて前記燃料電池を発電状態に移行させる工程と、前記燃料電池が発電状態に移行してから所定の期間が経過するまで発電状態を維持している場合には起動成功と判定しそれ以外の場合には起動失敗と判定する起動時運転状態監視工程と、前記センサ情報を収集する起動時状態情報収集工程と、前記起動シーケンスの開始時および前記燃料電池が発電状態に移行する時に前記起動時状態情報収集工程で収集した前記センサ情報を起動成功および起動失敗のいずれかの情報とともに記憶する起動時状態情報記憶工程と、前記起動時運転状態監視工程で起動失敗と判定された後に、直前の前記起動シーケンスの開始時の前記センサ情報のうち安全パラメータが所定の範囲内であって、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲内である場合、および、直前の前記起動シーケンスの開始時および発電状態移行時の前記センサ情報のすべてが過去の起動失敗の際の前記センサ情報の範囲内でありかつ過去の起動成功の際の前記センサ情報の範囲からの逸脱量が所定の範囲内である場合、のいずれかの場合に前記機器を再起動させる自動再起動判断工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安全性および経済性を確保しつつ、燃料電池発電システムが起動に失敗する頻度を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る燃料電池システムの第１の実施の形態におけるブロック図である。
【図２】本実施の形態における燃料電池システムの通常起動時の起動方法のフローチャートである。
【図３】本実施の形態における燃料電池システムの失敗時シーケンスのフローチャートである。
【図４】本実施の形態における冷却水温度および改質器温度の再起動可能な範囲を示すグラフである。
【図５】本発明に係る燃料電池システムの第２の実施の形態におけるブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る燃料電池システムの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る燃料電池システムの第１の実施の形態におけるブロック図である。
【００１５】
燃料電池システム１０は、改質器１１と燃料電池１２と制御装置１７とを有している。改質器１１は、燃料、水、および、空気の供給を受けて改質ガスを生成する。改質ガスは、水素リッチなガスである。改質器１１は、その内部または周囲に、触媒容器の温度や流体の流量、圧力などを計測するセンサあるいは設定値を検知するスイッチを備えている。
【００１６】
改質器１１が生成した改質ガスは燃料電池１２のアノード極に供給される。燃料電池１２は、アノード極に供給された水素、および、カソード極に供給された空気に含まれる酸素を用いて発電する。発電によって燃料電池１２に発生した熱は、循環する冷却水によって燃料電池１２から取り除かれ、給湯などに用いられる。燃料電池１２は、その本体と周囲に、温度や流体の流量や冷却水の圧力など計測するセンサあるいは設定値を検知するスイッチを備えている。以下、改質器１１あるいは燃料電池１２などの機器の内部または周囲に設けられて、これらの機器の状態に関するセンサ情報を出力するものをまとめてセンサと呼ぶこととする。
【００１７】
制御装置１７は、起動時状態情報収集手段１３と起動時運転状態監視手段１４と起動時状態情報記憶手段１５と自動再起動判断手段１６と機器制御部１８とを有している。機器制御部１８は、改質器１１および燃料電池１２などの燃料電池システム１０を構成する機器に機器制御指令２５をたとえば電気信号として伝達してそれらの機器を制御する。また、機器制御部１８は、燃料電池システム１０の起動開始あるいは燃料電池システム１０の発電状態への移行などの情報を起動時運転状態監視手段１４にたとえば電気信号として伝達する。
【００１８】
起動時状態情報収集手段１３は、改質器１１から改質器センサ情報２１を、燃料電池１２から電池センサ情報２０をたとえば電気信号として受信する。また、起動時状態情報収集手段１３は、燃料電池システム１０に設けられた他のセンサから情報を受信してもよい。このように、起動時状態情報収集手段１３は、改質器１１や燃料電池１２の内部および周囲に備えられたセンサが検知した情報を収集する手段である。起動時状態情報収集手段１３が検知・収集したセンサ情報は、起動時運転状態監視手段１４および起動時状態情報記憶手段１５にたとえば電気信号として伝達される。
【００１９】
起動時運転状態監視手段１４は、起動時状態情報収集手段１３に起動開始時および発電移行時のセンサ情報と日時の収集・記憶を指示する情報収集指令２３を電気信号として伝達する。この情報収集指令２３をトリガーとして、起動時状態情報収集手段１３は、センサ情報の収集・記憶を行う。起動時運転状態監視手段１４の情報収集指令２３は、たとえば１秒間隔の短周期で５分間継続して行われる。
【００２０】
また、起動時運転状態監視手段１４は、起動処理成功判定を行う。起動処理に成功したと判定した場合、起動時運転状態監視手段１４は、センサ情報２０を起動時状態情報記憶手段１５に伝達する。起動時運転状態監視手段１４は、燃料電池システム１０が発電状態に移行しながら起動処理が失敗したと判断した場合、自動再起動判断手段１６にその旨を所定の情報とともに通知する。
【００２１】
起動時状態情報記憶手段１５は、情報を更新する前に、既存情報と最新情報とから、起動処理成功時および起動処理失敗時の各センサ情報の最大値、最小値を算定する。起動時状態情報記憶手段１５は、起動時状態情報収集手段１３から通知されたセンサ情報２０を保存する。起動時状態情報記憶手段１５に記憶されたセンサ情報２０は、必要に応じて起動時運転状態監視手段１４に伝達される。
【００２２】
自動再起動判断手段１６は、燃料電池システム１０の再起動の可否を判断し、その結果を再起動・保護停止命令２６として、機器制御部１８に送出する。再起動の可否は、起動時運転状態監視手段１４が燃料電池システム１０の起動処理が失敗と判断した場合に通知される当該起動時の起動開始時、発電移行時のセンサ情報と、起動時状態情報記憶手段１５に保存されていた直近の起動処理成功時および起動処理失敗時の起動開始時、発電移行時のセンサ情報とに基づいて判定される。自動再起動判断手段１６は、再起動可能と判断した場合は、燃料電池１２の起動開始の信号を機器制御部１８に送出する。自動再起動判断手段１６は、再起動が不可能と判断した場合は、燃料電池１２の保護停止の信号を機器制御部１８に送出する。
【００２３】
発電開始から十分に時間が経過し、システム起動処理が成功したと考えられるタイミングで、起動時運転状態監視手段１４は起動処理成功判定を行う。燃料電池システムが発電状態に移行してかつ一定期間経過後に燃料電池システム１０が適切な状態を維持している場合には、起動処理に成功したと起動時運転状態監視手段１４は判定する。これ以外の場合には、起動処理に失敗したと起動時運転状態監視手段１４は判定する。起動時運転状態監視手段１４は、起動処理に成功したと判定した場合、起動開始時および発電移行時のセンサ情報を起動成功データとして、起動時状態情報記憶手段１５に保存させる。
【００２４】
起動時運転状態監視手段１４は、燃料電池システムが発電状態に移行しながら起動処理が失敗したと判断した場合、自動再起動判断手段１６にその旨を所定の情報とともに通知する。この所定の情報には、起動時状態情報収集手段１３に記憶されている当該起動時の起動開始時、発電移行時のセンサ情報と、既に起動時状態情報記憶手段１５に保存されている直近の起動処理成功時および起動処理失敗時の起動開始時、発電移行時のセンサ情報とが含まれる。また、起動時状態情報収集手段１３に記憶されている起動開始時および発電移行時のセンサ情報を起動失敗データとして、起動時状態情報記憶手段１５に保存させる。
【００２５】
図２は、本実施の形態における燃料電池システムの通常起動時の起動方法のフローチャートである。
【００２６】
燃料電池システム１０が起動されるときには、機器制御部１８は燃料電池システム１０が起動されることを運転状態情報として起動時運転状態監視手段１４に伝達する。燃料電池システム１０が起動されたことを伝達された起動時運転状態監視手段１４は、情報収集指令２３を起動時状態情報収集手段１３に伝達する。情報収集指令２３を伝達された起動時状態情報収集手段１３は改質器センサ情報２１および電池センサ情報２２などのセンサ情報２０を収集し、収集されたセンサ情報２０は起動時状態情報記憶手段１５に伝達されて記憶される（Ｓ１）。このようにして、燃料電池システム１０の起動前における改質器１１、燃料電池１２の装置内部またはその周囲のセンサより、温度、流量、圧力などのセンサ情報が収集されて、起動前状態として起動日時と対応付けられて記憶される。
【００２７】
起動前状態が記憶された後、燃料電池システム１０は起動シーケンスを実行する（Ｓ２）。起動シーケンスとは、燃料電池１２が発電を開始するための準備手順であり、たとえば改質器１１へ燃料を導入して改質反応により水素リッチガスの生成を始めるなどのステップが含まれる。起動シーケンスの実行の間にも、起動時状態情報収集手段１３は、改質器１１、燃料電池１２の装置内部またはその周囲のセンサより、温度、流量、圧力などのセンサ情報を短周期で収集してセンサ情報として記憶してもよい。
【００２８】
燃料電池システム１０の起動シーケンスが終了し、センサ情報に異常が無い場合には、燃料電池１２は発電を開始する（Ｓ３）。燃料電池１２が状態に移行した時点で、起動時状態情報収集手段１３は、再度、起動時運転状態監視手段１４からの指令により、改質器１１、電池１２の装置内部またはその周囲のセンサより、温度、流量、圧力などのセンサ情報２０を収集する。また、収集されたセンサ情報２０は、起動時状態情報記憶手段１５に発電移行時センサ情報として記憶される。
【００２９】
起動時運転状態監視手段１４は、燃料電池１２の発電移行後にタイマーのカウントを開始する。また、起動時運転状態監視手段１４は、燃料電池１２が発電状態を維持しているかどうかを確認する（Ｓ４）。発電状態を維持している場合には、数分程度の充分な時間、この確認を繰り返す（Ｓ５）。
【００３０】
発電移行後に充分な一定時間が経過したとき、燃料電池システム１０の発電状態が維持されていれば、起動時運転状態監視手段１４は、起動処理成功と判断する。起動時運転状態監視手段１４が起動処理成功と判断した場合、起動時状態情報収集手段１３の記憶している起動時センサ情報と発電移行後センサ情報とを併せて、起動成功情報として、起動時状態情報記憶手段１５に通知し、保存させる（Ｓ６）。起動時状態情報記憶手段１５は、通知された起動成功情報の各センサ情報を、既存の起動成功情報の各センサ情報の最大値、最小値データと比較し、更新が必要であれば最大値、最小値を更新し、その後で起動成功情報の各センサ情報を更新する。
【００３１】
発電移行後に充分な一定時間が経過する前に、すなわち燃料電池システム発電移行後にタイマーのカウント中に、発電状態を維持しなくなった場合には、起動時運転状態監視手段１４は、起動失敗と判断する。起動時運転状態監視手段１４が起動失敗と判断した場合、失敗時シーケンスが実行される（Ｓ１０）。
【００３２】
図３は、本実施の形態における燃料電池システムの失敗時シーケンスのフローチャートである。
【００３３】
起動時運転状態監視手段１４が起動処理成功と判断した場合、起動時状態情報収集手段１３の記憶している起動時センサ情報と発電移行後センサ情報とを併せて、起動失敗情報として、起動時状態情報記憶手段１５に通知し、保存させる（Ｓ１１）。
【００３４】
次に、自動再起動判断手段１６は、安全パラメータが所定の範囲内にあるかどうかを判定する（Ｓ１２）。安全パラメータとは、燃料電池システム１０を起動した場合に安全が損なわれるか否かを判定するためのパラメータである。安全パラメータには、たとえば、燃料供給ブロアの出力と燃料系の圧力がある。燃料供給ブロアの出力が所定の圧力より高いが、燃料系の圧力が所定の圧力より低い場合には、燃料系にリークの可能性があると判断でき、これらのパラメータは安全パラメータである。また、電池冷却水ポンプ出力はあるが、電池冷却水温度が異常に高い場合には、電池冷却水系にリークの可能性があると判断でき、電池冷却水ポンプ出力および電池冷却水温度は安全パラメータである。電池空気極流量が十分あるが、電池出力値が低い場合には、改質ガス系にリークの可能性があると判断でき、電池空気極流量および電池出力値は、安全パラメータである。
【００３５】
安全パラメータの一部に異常値があり、安全パラメータが所定の範囲内にないと判定した場合、自動再起動判断手段１６は機器制御部１８に保護停止の指示を示す再起動・保護停止指令２６を伝達する。保護停止の指示を受けた機器制御部１８は、改質器１１および燃料電池１２などの機器を保護停止状態にするために、これらの機器を所定の手順で停止させる（Ｓ２３）。
【００３６】
安全パラメータが所定の範囲内である場合には、自動再起動判断手段１６は、過去成功データの範囲内かどうかを判定する（Ｓ１３）。つまり、自動再起動判断手段１６は、最新の起動失敗時の発電移行時センサ情報と起動成功時の発電移行時の各センサ最大・最小値データとを比較する。
【００３７】
過去成功データの範囲内でなければ、自動再起動判断手段１６は、最新の起動失敗時の発電移行時センサ情報と過去の起動失敗時の発電移行時の各センサ最大・最小値データとを比較して、過去失敗データの範囲内かどうかを判定する（Ｓ２０）。過去失敗データの範囲内でない場合には、安全パラメータが所定の範囲内にないと判定した場合と同様に、自動再起動判断手段１６は機器制御部１８に保護停止の指示を示す再起動・保護停止指令を伝達する。
【００３８】
保護停止の指示を受けた機器制御部１８は、改質器１１および燃料電池１２などの機器を保護停止状態にするために、これらの機器を所定の手順で停止させる（Ｓ２３）。また、この際、起動時状態情報収集手段１３に記憶している最新の起動時センサ情報と発電移行時センサ情報を起動失敗情報として、起動時状態情報記憶手段１５に通知する。起動失敗情報を通知された起動時状態情報記憶手段１５は、これらの起動失敗情報の各センサ情報を、既存の起動失敗情報の各センサ情報の最大値、最小値データと比較して、更新が必要であれば最大値、最小値を更新する。その後、起動時状態情報記憶手段１５は、起動失敗情報の各センサ情報を更新する。
【００３９】
最新の発電移行時センサ情報が過去失敗データの範囲内である場合には、自動再起動判断手段１６は、成功時データからの逸脱が小さいか否かを判定する（Ｓ２１）。成功時データとしては、周囲環境もさほど隔絶していない、たとえば１ヶ月以内あるいは数週間以内の条件での、起動成功情報の起動時および発電移行時の各センサ情報を用いる。逸脱が小さいか否かの判定は、逸脱量が所定の範囲内か否かを判定する。たとえば空気流量や燃料流量の計測データであれば最大値、最小値からの逸脱量がそれぞれたとえば５％以内か否かを判定する。温度であれば、最大値と最小値とからの逸脱量がたとえば２０℃以内などの基準を満たしているか否かを判定する。
【００４０】
図４は、本実施の形態における冷却水温度および改質器温度の再起動可能な範囲を示すグラフである。図４において、白抜きの丸（○）は成功時データ、黒塗りの丸（●）は失敗時データを示す。また、図４において、白抜きの菱形（◇）および黒塗りの菱形（◆）は、今回の起動時データの例を示す。
【００４１】
たとえば冷却水温度および改質器温度は、安全パラメータの一部であって、安全の確保のための所定の範囲が決められている。図４において、安全の確保のための所定の範囲の上限あるいは下限は、点線で示されている。安全の確保のための所定の範囲は、上限および下限の両方がある場合と、上限および下限の一方のみがある場合とがある。なお、ここで、冷却水温度および改質器温度の所定の範囲は、独立した範囲としているが、他のパラメータに依存した範囲であってもよい。
【００４２】
過去に起動が成功した際の冷却水温度および改質器温度のデータすなわち過去成功データの最大値および最小値は、図４において破線で示されている。過去に起動が失敗した際の冷却水温度および改質器温度のデータすなわち過去失敗データの最大値および最小値は、図４において一点鎖線で示されている。また、図４において、過去失敗データからの許容する逸脱量は、二点鎖線で示した。
【００４３】
今回の起動時のデータが白抜きの菱形または黒塗りの菱形で表わされる場合、安全確保のための所定の範囲に入っているため、自動再起動判定手段１６は、再起動の可否を判定する。
【００４４】
また、今回の起動時のデータが黒塗りの菱形で表わされる場合、今回の起動時のデータは、過去成功データの範囲内ではなく、また、過去成功データの範囲から許容する逸脱の範囲の内部に入っていない。この場合には、自動再起動判定手段１６は、成功時データからの逸脱が小さくないと判定する。
【００４５】
今回の起動時のデータが白抜きの菱形で表わされる場合、今回の起動時のデータは、過去成功データの範囲内ではない。しかし、過去成功データの範囲から許容する逸脱の範囲の内部に入っている。この場合には、自動再起動判定手段１６は、成功時データからの逸脱が小さいと判定する。
【００４６】
成功時データからの逸脱が小さくない場合、自走再起動判断手段１６は、起動時状態情報記憶手段１５に失敗データを蓄積させる（Ｓ２２）。その後、自走再起動判断手段１６は、機器制御部１８に保護停止の指示を示す再起動・保護停止指令２６を伝達する（Ｓ２３）。
【００４７】
過去成功データの範囲内であった場合、あるいは、過去成功データの範囲外であっても過去失敗データの範囲内であって成功時データからの逸脱が小さい場合には、余熱がある内に燃料電池システム１０は再起動される。この場合、自動再起動判断手段１６は、一定時間待機した（Ｓ１４）後、機器制御部１８に燃料電池１２に発電を再開させるために再起動の指示を示す再起動・保護停止命令２６を伝達する。
【００４８】
再起動の指示を受けた機器制御部１８は、改質器１１などの機器に起動シーケンスを実行させる（Ｓ１５）。起動シーケンス（Ｓ１５）が実行された後、センサ情報に異常が無い場合には、機器制御部１８は燃料電池１２に発電を開始させる（Ｓ１６）。なお、ここで再起動後の起動シーケンス（Ｓ１５）は、最初の起動シーケンス（Ｓ２）と同じでもよいが、最初の起動によって改質器１１が温められていることなどから、一部のシーケンスを省略するなどの違いがあってもよい。
【００４９】
発電が開始（Ｓ１６）されたら、起動時運転状態監視手段１４は、再度、タイマーのカウントを開始する。また、起動時運転状態監視手段１４は、燃料電池１２が発電状態を維持しているかどうかを確認する（Ｓ１７）。発電状態を維持している場合には、数分程度の充分な時間、この確認を繰り返す（Ｓ１８）。
【００５０】
発電移行後に充分な一定時間が経過したとき、燃料電池システム１０の発電状態が維持されていれば、起動時運転状態監視手段１４は、起動処理成功と判断する。起動時運転状態監視手段１４が起動処理成功と判断した場合、起動時状態情報収集手段１３の記憶している起動時センサ情報と発電移行後センサ情報とを併せて、起動成功情報として、起動時状態情報記憶手段１５に通知し、保存させる（Ｓ１９）。起動時状態情報記憶手段１５は、通知された起動成功情報の各センサ情報を、既存の起動成功情報の各センサ情報の最大値、最小値データと比較し、更新が必要であれば最大値、最小値を更新し、その後で起動成功情報の各センサ情報を更新する。
【００５１】
本実施の形態では、燃料電池１２が発電状態となった後で発電状態を維持できない事象が発生しても、安全に関わるパラメータに異常が無く、監視対象となっている全パラメータのバラつきが過去の起動成功の実績値と比較して許容範囲内であれば、再起動可能な状態にあると判断し、自動再起動を行う。これにより、外気温や水温などに影響を受け、燃料電池システム１０そのものに故障が無いにも拘わらず、保護停止と判断される可能性が小さくなる。
【００５２】
このように、一度起動に失敗した場合でも、一定条件のもとで再起動をしているため、起動に失敗する頻度を低減することができる。この際、燃料電池システム１０自体に故障がある場合など安全パラメータが所定の範囲内でない場合には、再起動をしないため、安全性も確保できる。また、センサの数を増加させる必要がないため、経済性が損なわれることがない。
【００５３】
燃料電池システム１０が過去に起動成功した運転条件からの逸脱が小さい場合には再起動を許しているため、過去の成功事例に近い状態で何らかの小さな原因で一回起動に失敗したとしても再起動が成功する可能性が高い。しかし、その燃料電池システム１０が過去に起動成功した運転条件からの逸脱が大きい場合や、過去に経験していない状況での起動失敗の場合には、再起動を許していないため、想定外の状態に陥ったまま再起動をして燃料電池システム１０に不具合が生じる可能性は小さい。
【００５４】
よって、本実施の形態の燃料電池システム１０では、燃料電池システム自体に故障が無く、システム側で管理できない起動時の気温や水温などの環境条件により、起動に失敗する事例を低減し、復旧に要する作業を省力化できる。また、システム停止時間を低減することができる。
【００５５】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明に係る燃料電池システムの第２の実施の形態におけるブロック図である。
【００５６】
本実施の形態の燃料電池システム１０は、第１の実施の形態の制御装置１７に原因箇所推定手段１９を付加したものである。原因箇所推定手段１９は、起動時運転状態監視手段１４によって燃料電池システムが起動失敗と判断され、自動再起動判断手段１６によって再起動条件を満たせなかったと判断された場合に、原因となった部位を保存されているセンサ情報２０より推定し、外部へ出力する。
【００５７】
本実施の形態において、それぞれのセンサは、起動時の重要度に応じて重み付けがなされている。原因箇所推定手段１９は、起動失敗と判断されかつ再起動条件満たせなかった場合、まず、その時の起動時および発電移行時のセンサ情報２０と、過去の起動成功時のセンサ情報２０の最大値、最小値とを比較する。最大値、最小値範囲内から逸脱しているセンサ情報２０に対しては、そのセンサに対応するポイントにそれぞれの重み付けに応じてポイントが加算される。たとえば、電池冷却水温度やＣＯ変成器触媒温度などのパラメータについては、逸脱した場合は３ポイント、外気温や脱硫器温度などについては、逸脱した場合１ポイントを加算する。
【００５８】
次に、原因箇所推定手段１９は、その時の起動時および発電移行時のセンサ情報２０と、起動失敗時のセンサ情報の最大値、最小値とを比較する。最大値、最小値範囲内から逸脱しているセンサ情報２０に対応するセンサのポイントには、重み付けされたポイントが加算される。
【００５９】
さらに、原因箇所推定手段１９は、その時の起動時および発電移行時のセンサ情報２０と起動時状態情報記憶手段１５に保存されている直近の起動成功情報の起動時および発電移行時のセンサ情報２０と比較する。ここで、直近の起動成功情報の起動時および発電移行時とは、たとえば１ヶ月以内あるいは数週間以内で、周囲環境がさほど隔絶していない条件での起動成功時のことをいう。たとえば空気流量や燃料流量の計測データであれば最大値、最小値からの逸脱がそれぞれ３％以上、温度であれば、最大値と最小値との差の１０％以上逸脱していた場合、逸脱しているセンサ情報２０に対応するセンサのポイントにそれぞれ重み付けしたポイントを加算する。
【００６０】
その後、原因箇所推定手段１９は、ポイントの多いセンサ情報２０とこれに関わる機器を、起動失敗の原因を推定する。起動失敗の原因である機器は、故障または特性低下の可能性がある部位と推定され、リモコンなどの外部インターフェース装置に出力される。
【００６１】
このような本実施の形態では、自動再起動の条件を満たすことが出来なかった場合についても、燃料電池システム１０自体によって、環境条件が類似していると想定される直近の起動成功、起動失敗時の実績値と比較して、大きく逸脱している部位を外部に報知することができる。つまり、問題部位の特定が支援されるため、問題部位の調査に関わる作業を低減できる。その結果、復旧に要する作業量の最少化が図られる。
【００６２】
［他の実施の形態］
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…燃料電池システム、１１…改質器、１２…燃料電池、１３…起動時状態情報収集手段、１４…起動時運転状態監視手段、１５…起動時状態情報記憶手段、１６…自動再起動判断手段、１７…制御装置、１８…機器制御部、１９…原因箇所推定手段、２０…センサ情報、２１…改質器センサ情報、２２…電池センサ情報、２３…情報収集指令、２４…運転状態情報、２５…機器制御指令、２６…再起動・保護停止指令
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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