(57)【要約】【課題】商用電源電圧異常が発生した場合、出力電流計測手段により出力電流を計測しつつ正弦波形に近づけるよう出力電流制御することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】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１４と、直流交流変換手段１２からの出力電流波形を計測する出力電流計測手段１５と、商用電源での電圧波形を計測する商用電源電圧計測手段１６とを備え、商用電源電圧計測手段１６により商用電源での電圧波形を計測し、瞬時電圧低下や電圧歪み等の異常が発生した場合、運転制御手段１４は出力電流計測手段１５により直流交流変換手段１２からの出力電流を計測しながら、出力電流を正弦波形に近づくよう出力制御する。【選択図】図１
2007242331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記直流交流変換手段からの出力電流波形を計測する出力電流計測手段と、商用電源での電圧波形を計測する商用電源電圧計測手段とを備え、前記商用電源電圧計測手段により商用電源での電圧波形を計測し、瞬時電圧低下や電圧歪み等の異常が発生した場合、前記運転制御手段は前記出力電流計測手段により前記直流交流変換手段からの出力電流を計測しながら出力電流を正弦波形に近づくよう出力制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
運転制御手段は、出力電流計測手段により直流交流変換手段からの出力電流の瞬時過電流のピーク値に上限を設けることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
計測されたデータを蓄積するデータ蓄積手段を備え、運転制御手段は出力電流計測手段により直流交流変換手段からの出力電流を計測しながらの出力電流制御のレベルを、前記データ蓄積手段によって蓄積することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
運転制御手段は、出力電流制御の時間をデータ蓄積手段によって蓄積することを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
蓄積されたデータを通信等により転送するデータ転送手段を備え、運転制御手段はデータ転送手段によりデータ蓄積手段において蓄積されていたデータを通信等を利用して遠隔地へ転送することを特徴とする請求項３または４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
運転制御手段は、商用電源電圧計測手段により商用電源が異常と判断された場合は、データ蓄積手段における異常履歴を消去することを特徴とする請求項３または４記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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における故障診断制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムの故障診断制御としては、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５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。
【０００３】
図５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。
【特許文献１】特開平０９−０２２７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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は、出力電流計測手段および商用電源電圧計測手段を備え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。
【０００７】
本構成によって、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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池より後段の直流交流変換手段での故障診断を、燃料電池システムを停止せずに行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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、前記直流交流変換手段からの出力電流波形を計測する出力電流計測手段と、商用電源での電圧波形を計測する商用電源電圧計測手段とを備え、前記商用電源電圧計測手段により商用電源での電圧波形を計測し、瞬時電圧低下や電圧歪み等の異常が発生した場合、前記運転制御手段は前記出力電流計測手段により前記直流交流変換手段からの出力電流を計測しながら出力電流を正弦波形に近づくよう出力制御することを特徴とする燃料電池システムとすることにより、商用電源において、瞬時電圧低下や電圧歪みが生じた場合でも、直流交流変換手段の故障ではないと判断し
て、燃料電池システムを停止せずに、正弦波形に近い電流を出力し続けることができる。
【００１０】
第２の発明は、特に第１の発明の燃料電池システムにおける運転制御手段は、出力電流計測手段により、直流交流変換手段からの出力電流の瞬時過電流のピーク値に上限を設けることにより、商用電源において、瞬時電圧低下や電圧歪みが生じた場合でも、直流交流変換手段からの出力電流の瞬時過電流が大きくなって、直流交流変換手段の内部回路が破壊に至るという可能性が小さくなる。
【００１１】
第３の発明は、特に第１の発明の燃料電池システムに加え、データ蓄積手段を備え、運転制御手段は、出力電流計測手段により、直流交流変換手段からの出力電流を計測しながらの出力電流制御のレベルを、データ蓄積手段によって蓄積することにより、商用電源での瞬時電圧低下や電圧歪みが多発している場合など、その異常レベルは同様であることが多いので、２回目以降も出力制御が容易となる。
【００１２】
第４の発明は、特に第３の発明の燃料電池システムにおける運転制御手段は、出力電流制御の時間を、データ蓄積手段によって蓄積することにより、商用電源での瞬時電圧低下や電圧歪みの継続時間は同様であることが多いので、２回目以降も出力制御が容易となる。
【００１３】
第５の発明は、特に第３あるいは第４の発明の燃料電池システムに加え、データ転送手段を備え、運転制御手段は、データ転送手段により、データ蓄積手段において蓄積されていたデータを通信等を利用して遠隔地へ転送することにより、制御データを一括集中管理でき、燃料電池システム相互間の比較が明確となり、出力制御や故障診断をより総合的、効率的に実施することができる。
【００１４】
第６の発明は、特に第３あるいは第４の発明の燃料電池システムにおける運転制御手段は、商用電源電圧計測手段により、商用電源が異常と判断された場合は、データ蓄積手段における異常履歴を消去することにより、直流交流変換手段の内部回路の故障ではない、不要な履歴の存在による混乱を防止することができるようになる。
【００１５】
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。
【００１６】
（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を示す構成図である。
【００１７】
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。運転制御手段１４は起動から発電までの一連の動作を制御する。また出力電流計測手段１５は直流交流変換手段１２の出力端に接続され、直流交流変換手段１２より出力される交流電力の出力電流を計測する。また商用電源電圧計測手段１６は商用電源での電圧波形を計測するものである。
【００１８】
ここで、商用電源電圧計測手段１６により、商用電源での電圧波形を逐一計測し、瞬時電圧低下や電圧歪み等の異常が発生した場合、運転制御手段１４は、出力電流計測手段１５により、直流交流変換手段１２から出力される出力電流を逐一計測しながら、出力電流を正弦波形に近づけるように出力制御するものである。
【００１９】
図２の電流波形は、直流交流変換手段１２からの出力電流波形の一例を示す。ここで通
常の出力電流Ｉａｃの実効値は、Ｉａｃ(rms)＝５．５Ａであり、ピーク値はその√２倍でＩａｃ（peak）＝７．８Ａであるが、ピーク値Ｉａｃ（peak）の１５０％の相当する１１．７Ａ以上の過電流ピークＩａｃｏを出力して、直流交流変換手段１２が出力停止した場合の一例を示している。
【００２０】
これに至る原因としては、商用電源での瞬時電圧低下あるいは電圧歪みが想定されるが、本実施例では、商用電源電圧計測手段１６により商用電源での異常であることが明確であるので、運転制御手段１４は、直流交流変換手段１２からの出力電流を、過電流を出力しないような正弦波に近い形で出力するように制御するものである。
【００２１】
かかる構成によれば、商用電源において、瞬時電圧低下や電圧歪みが生じた場合でも、直流交流変換手段の故障ではないと判断して、燃料電池システムを停止せずに、正弦波形に近い電流を出力し続けることができる
また、運転制御手段１４は、出力電流計測手段１５により、直流交流変換手段１２からの出力電流の瞬時過電流のピーク値に上限を設けるものである。
【００２２】
図２に示す電流波形におけるように、過電流ピークＩａｃｏを、電流波形のピーク値であるＩａｃ（peak）の１５０％に相当する１１．７Ａとする。さらに上限をゆるくして、Ｉａｃ（peak）の２００％に相当する１５．６Ａとしてもよい。
【００２３】
かかる構成によれば、商用電源において、瞬時電圧低下や電圧歪みが生じた場合でも、直流交流変換手段からの出力電流の瞬時過電流が大きくなって、直流交流変換手段の内部回路が破壊に至るという可能性が小さくなる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３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を示す構成図である。図３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。
【００２５】
図３において、データ蓄積手段１７は、出力電流計測手段１５あるいは商用電源電圧計測手段１６において計測された波形データおよび直流交流変換手段１２からの出力電流の制御データを蓄積するもので、不揮発性メモリやＥ２ＲＯＭ等のメモリで構成され、いつでも読み出し書込み可能である。
【００２６】
ここで、運転制御手段１４は、出力電流計測手段１５により、直流交流変換手段１２からの出力電流を計測しながらの出力電流制御のレベルをデータ蓄積手段１７において蓄積するものである。
【００２７】
出力電流計測手段１５により、逐次直流交流変換手段１２からの出力電流を監視して、例えば出力電流の１０％つまり０．５５Ａ以上もの電流が、正弦波形からのずれとして生じれば、補正対象としてデータ蓄積する。
【００２８】
かかる構成によれば、商用電源での瞬時電圧低下や電圧歪みが多発している場合など、その異常レベルは同様であることが多いので、２回目以降も出力制御が容易となる。
【００２９】
また、運転制御手段１４は、出力電流計測手段１５により、直流交流変換手段１２からの出力電流を計測しながら、出力電流制御の制御時間をデータ蓄積手段１７において蓄積するものである。
【００３０】
出力電流計測手段１５により、逐次直流交流変換手段１２からの出力電流を監視して、例えば２ｍｓ以上もの時間、正弦波形からずれる時間が生じれば、補正対象としてデータ
蓄積するものである
かかる構成によれば、商用電源での瞬時電圧低下や電圧歪みの継続時間は同様であることが多いので、２回目以降も出力制御が容易となる。
【００３１】
（実施の形態３）
図４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を示す構成図である。図４において図１および図３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。
【００３２】
図４において、データ転送手段１８は、データ蓄積手段１７において蓄積されていた波形データや制御データを通信等により転送するもので、電話回線や無線回線等を利用して遠隔地へデータを転送する。
【００３３】
ここで、運転制御手段１４は、データ転送手段１８により、データ蓄積手段１７において蓄積されていたデータを通信等を利用して遠隔地へ転送するものである。
【００３４】
燃料電池システムが、各一般家庭において運転している状況を遠隔地からでも把握でき、故障時におけるデータ解析のための確認はもとより、定期点検時においてもサービスマンが現地に行くことなく確実に実施することが可能となる。
【００３５】
かかる構成によれば、制御データを一括集中管理でき、燃料電池システム相互間の比較が明確となり、出力制御や故障診断をより総合的、効率的に実施することができる。
【００３６】
また、運転制御手段１４は、商用電源電圧計測手段１６により、商用電源が異常と判断された場合は、データ蓄積手段１７における異常履歴を消去するものである。
【００３７】
かかる構成によれば、直流交流変換手段の内部回路の故障ではない、不要な履歴の存在による混乱を防止することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の燃料電池システムは、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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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を示すブロック構成図
【図２】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を示す異常停止時の出力電流波形の一例を示す図
【図３】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を示すブロック構成図
【図４】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を示すブロック構成図
【図５】従来の燃料電池システムの故障診断制御装置のブロック構成図
【符号の説明】
【００４０】
１１  燃料電池
１２  直流交流変換手段
１３  家庭内負荷
１４  運転制御手段
１５  出力電流計測手段
１６  商用電源電圧計測手段
１７  データ蓄積手段
１８  データ転送手段
【図１】
2007242331.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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