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JP2008010176A - Abnormality diagnostic system and abnormality diagnostic method of fuel cell power generation system, fuel cell power generation system, and its operation method - Google Patents

Abnormality diagnostic system and abnormality diagnostic method of fuel cell power generation system, fuel cell power generation system, and its operation method Download PDF

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JP2008010176A JP2006176563A JP2006176563A JP2008010176A JP 2008010176 A JP2008010176 A JP 2008010176A JP 2006176563 A JP2006176563 A JP 2006176563A JP 2006176563 A JP2006176563 A JP 2006176563A JP 2008010176 A JP2008010176 A JP 2008010176A
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abnormality
voltage
power generation
cell stack
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Masahiro Komachiya
昌宏 小町谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain necessary detection information even if monitor portions are reduced in the abnormality diagnosis of a fuel cell power generation system. <P>SOLUTION: Existence or nonexistence of the abnormality in a fuel cell stack or a power generation system containing the fuel cell stack is diagnosed from the magnitude of frequency component in a prescribed frequency range abstracted from voltage detected from a detection part using at least one cell constituting parts of the fuel cell stack. The cell forming the detection part is selected based on the intensity before shipment in the prescribed frequency range. Abnormality is accurately detected before it is grown. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池セルスタックを有する発電システムにおける異常診断システムと異常診断方法に関する。また、異常診断手段を備えた燃料電池発電システムとその運転方法に関する。本発明はPEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell:固体高分子形燃料電池)に適用するのに好適である。   The present invention relates to an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method in a power generation system having a fuel cell stack. The present invention also relates to a fuel cell power generation system including an abnormality diagnosis unit and an operation method thereof. The present invention is suitable for application to PEFC (Polymer Electrolyte Fuel Cell).

燃料電池セルスタックの異常診断に関する従来技術としては、燃料電池セルスタックを構成する多数のセルを複数のセルグループに分けて、セルグループ毎の出力電圧を計測し、出力電圧の平均電圧、電圧ばらつき及びセルグループ毎の出力電圧の値に基づいて運転状態を診断する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   The conventional technology for abnormality diagnosis of fuel cell stacks is to divide a large number of cells that make up the fuel cell stack into multiple cell groups, measure the output voltage for each cell group, and calculate the average output voltage and voltage variation And the method of diagnosing an operation state based on the value of the output voltage for every cell group is known (for example, refer to patent documents 1).

特開2004−127915号公報(要約)JP 2004-127915 A (summary)

特許文献1によれば、燃料電池セルスタック全体に渡る電圧モニタが可能である。しかし、実用的な燃料電池発電システムにおいては、システム簡素化の要求があり、モニタ個所を減らすことが望まれる。モニタ個所を減らすと、検出すべき情報が損なわれるという問題がある。従って、燃料電池発電システムの異常診断では、モニタ個所を減らすことと、検出すべき情報の適切な確保とを、いかに両立させるかが課題である。   According to Patent Document 1, voltage monitoring over the entire fuel cell stack is possible. However, in a practical fuel cell power generation system, there is a demand for simplification of the system, and it is desired to reduce the number of monitor points. If the number of monitor locations is reduced, there is a problem that information to be detected is lost. Therefore, in the abnormality diagnosis of the fuel cell power generation system, the problem is how to achieve both reduction in the number of monitor points and appropriate securing of information to be detected.

本発明の目的は、モニタ個所を減らしても必要な検出情報を得ることができるようにした燃料電池セルスタックの異常診断システムとその異常診断方法、ならびに異常診断手段を備えた燃料電池発電システムとその運転方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis system for a fuel cell stack, an abnormality diagnosis method therefor, and a fuel cell power generation system provided with an abnormality diagnosis means, so that necessary detection information can be obtained even if the number of monitors is reduced. It is to provide a driving method.

本発明は、燃料電池セルスタックの部分をなす少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、前記周波数成分の大きさから、前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにした異常診断システムであって、前記検出部となるセルを前記所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択することを特徴とする燃料電池発電システムにおける異常診断システムにある。   The present invention uses at least one cell that forms part of the fuel cell stack as a detection unit, extracts a frequency component in a predetermined frequency range determined in advance from the voltage detected by the detection unit, and from the magnitude of the frequency component, An abnormality diagnosis system for diagnosing the presence or absence of abnormality of the fuel cell stack or a power generation system including the fuel cell stack, wherein the cell serving as the detection unit is based on the strength before shipment in the predetermined frequency range. The abnormality diagnosis system in the fuel cell power generation system is characterized by being selected.

また、本発明は、燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常診断方法であって、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、その電圧から前記所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにしたことを特徴とする異常診断方法にある。   The present invention also relates to a method for diagnosing an abnormality in a power generation system including a fuel cell stack, and detects a voltage using at least one cell selected based on a pre-shipment strength in a predetermined frequency range as a detection unit. The frequency component in the predetermined frequency range is extracted from the voltage, and the presence or absence of abnormality of the fuel cell stack or the power generation system including the fuel cell stack is diagnosed from the magnitude of the extracted frequency component. An abnormality diagnosis method characterized by the above.

また、本発明は、燃料電池セルスタックを備え、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムにおいて、
予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧から前記所定周波数範囲の周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
前記周波数成分抽出手段により抽出された周波数成分を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された信号強度を、正常時と異常時を相関付ける関数により求めた閾値と比較して異常の有無を診断する信号処理手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電システムにある。
Further, the present invention provides a fuel cell power generation system that includes a fuel cell stack and generates electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell.
Voltage detection means for detecting a voltage using at least one cell selected on the basis of a pre-shipment intensity in a predetermined frequency range as a detection unit;
Frequency component extraction means for extracting a frequency component in the predetermined frequency range from the voltage detected by the voltage detection means;
Amplifying means for amplifying the frequency component extracted by the frequency component extracting means;
A fuel cell power generation system comprising signal processing means for diagnosing the presence or absence of abnormality by comparing the signal intensity amplified by the amplification means with a threshold value obtained by a function correlating normal time and abnormal time is there.

また、本発明は、燃料電池セルスタックを有し、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムの運転方法であって、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにしたことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法にある。   Further, the present invention is a method for operating a fuel cell power generation system having a fuel cell stack and generating an electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell. The voltage is detected using at least one cell selected on the basis of the strength before shipment in the frequency range as a detection unit, and a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from the detected voltage, and the size of the extracted frequency component The fuel cell power generation system is characterized in that the presence or absence of abnormality of the fuel cell stack or the power generation system including the fuel cell stack is diagnosed.

本発明によれば、燃料電池セルスタックを複数のセルグループに分割して、セルグループごとの出力電圧を計測し、平均電圧や電圧ばらつきを調べることなく、セルスタック及び燃料電池システムの異常を、異常の発生が小さいうちから精度よく検出することができる。   According to the present invention, the fuel cell stack is divided into a plurality of cell groups, the output voltage for each cell group is measured, and the abnormality of the cell stack and the fuel cell system can be determined without examining the average voltage and voltage variation. It is possible to detect with high accuracy even when the occurrence of abnormality is small.

本発明は、さらに以下の実施態様を含むことができる。   The present invention can further include the following embodiments.

(イ) 予め定めた所定周波数範囲の出荷前強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲に含まれる少なくとも二つの周波数範囲の周波数成分を抽出し、少なくとも二つの周波数成分の大きさから、燃料電池セルスタックまたは燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断する異常診断システム。   (A) At least two frequency ranges included in a predetermined frequency range determined in advance from the voltage detected by the detection unit, with at least one cell selected on the basis of the strength before shipment in a predetermined frequency range as a reference. An abnormality diagnosis system that extracts the frequency component of the fuel cell and diagnoses the presence or absence of abnormality of the fuel cell stack or the power generation system including the fuel cell stack from the magnitudes of at least two frequency components.

(ロ) 予め定めた所定周波数範囲の出荷前強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲に含まれる少なくとも二つの周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の少なくとも一つから燃料電池セルスタックの異常を診断し、他の少なくとも一つから燃料電池発電システムにおける水素製造装置の異常を診断するようにした異常診断システム。   (B) At least two frequency ranges included in a predetermined frequency range predetermined from the voltage detected by the detection unit, with at least one cell selected on the basis of the strength before shipment in a predetermined frequency range as a reference. An abnormality diagnosis that extracts a frequency component of the fuel cell, diagnoses an abnormality of the fuel cell stack from at least one of the extracted frequency components, and diagnoses an abnormality of the hydrogen production apparatus in the fuel cell power generation system from at least one of the other frequency components system.

(ハ) 燃料電池セルスタックの部分をなす少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、その電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから燃料電池セルスタックまたは燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断する異常診断方法であって、前記所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして電圧検出部となるセルを選択し、選択したセルにより異常診断を行い、燃料電池の運転中に前記所定周波数範囲の強度の閾値を更新するかどうかの判断を行い、閾値の維持或いは更新を行う燃料電池発電システムの異常診断方法。   (C) A voltage is detected by using at least one cell forming a part of the fuel cell stack as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from the voltage, and the fuel cell is calculated from the size of the extracted frequency component. An abnormality diagnosis method for diagnosing the presence or absence of an abnormality in a power generation system including a cell stack or a fuel cell stack, wherein a cell serving as a voltage detection unit is selected and selected based on a strength before shipment in the predetermined frequency range. An abnormality diagnosis method for a fuel cell power generation system that performs abnormality diagnosis by a cell, determines whether or not to update a threshold value of the intensity of the predetermined frequency range during operation of the fuel cell, and maintains or updates the threshold value.

(ニ) 燃料電池セルスタックの部分をなす少なくとも一つのセルを検出部として検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから燃料電池セルスタックまたは燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断する異常診断方法であって、前記所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして電圧検出部となるセルを選択し、このセルにより異常診断を開始し、燃料電池の運転中に検出部を更新すべきであるかどうかを判断して検出部となるセルの続行又は更新を行う燃料電池発電システムの異常診断方法。   (D) Extracting a frequency component in a predetermined frequency range from a voltage detected by using at least one cell forming a part of the fuel cell stack as a detection unit, and then calculating the fuel cell stack or fuel from the size of the extracted frequency component An abnormality diagnosis method for diagnosing presence / absence of an abnormality in a power generation system including a battery cell stack, wherein a cell serving as a voltage detection unit is selected on the basis of intensity before shipment in the predetermined frequency range, and abnormality diagnosis is performed using this cell. An abnormality diagnosis method for a fuel cell power generation system that starts and determines whether or not a detection unit should be updated during operation of the fuel cell, and continues or updates a cell serving as the detection unit.

(ホ) 燃料電池セルスタックを有し、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムの運転方法であって、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、その電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断し、異常が検知されたならば前記燃料電池セルスタックから取り出す電流値を変更する燃料電池発電システムの運転方法。   (E) A method of operating a fuel cell power generation system having a fuel cell stack and generating electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell, and having a predetermined frequency range A voltage is detected using at least one cell selected on the basis of the strength before shipment as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from the voltage, and the fuel cell is calculated from the size of the extracted frequency component. An operation method of a fuel cell power generation system that diagnoses whether or not a cell stack or a power generation system including the fuel cell stack includes an abnormality, and changes a current value taken out from the fuel cell stack when the abnormality is detected.

(ヘ) 燃料電池セルスタックを有し、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムの運転方法であって、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、その電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断し、異常が検知されたならば異常を示す信号が出なくなるまで前記燃料電池セルスタックから取り出す電流値を減少する第一の制御ステップを実施し、その後、異常原因に基づいて異常を回避する第二の制御ステップを実施する燃料電池発電システムの運転方法。   (F) A method of operating a fuel cell power generation system having a fuel cell stack and generating electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell, and having a predetermined frequency range A voltage is detected using at least one cell selected on the basis of the strength before shipment as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from the voltage, and the fuel cell is calculated from the size of the extracted frequency component. First, a diagnosis is made of whether there is an abnormality in a cell stack or a power generation system including the fuel cell stack, and if an abnormality is detected, a current value taken out from the fuel cell stack is decreased until no signal indicating abnormality is output. Operation of the fuel cell power generation system that performs a control step and then performs a second control step that avoids the abnormality based on the cause of the abnormality Law.

本発明において、所定周波数範囲の周波数成分とは、燃料電池発電システムやセルスタックに検出すべき異常が生じた場合に、電圧検出部にて検出した電圧信号に特徴的に現れる、または有意に信号が大きくなる周波数の範囲にある電圧信号成分を意味する。   In the present invention, the frequency component in the predetermined frequency range is a signal that appears characteristically or significantly appears in the voltage signal detected by the voltage detector when an abnormality to be detected occurs in the fuel cell power generation system or the cell stack. Means a voltage signal component in a frequency range in which becomes larger.

本発明では、燃料電池セルスタック全体をモニタセルグループに分割する代わりに、燃料電池セルスタックの部分をなす少なくとも一部のセルを電圧検出部(電圧モニタ)とし、診断に要する構造を簡単にしている。電圧検出部となるセルは、異常の有無を診断するために用いる所定周波数範囲の出荷前の強度を基準に選択する。   In the present invention, instead of dividing the entire fuel cell stack into monitor cell groups, at least a part of the cells constituting the fuel cell stack is used as a voltage detector (voltage monitor) to simplify the structure required for diagnosis. Yes. The cell serving as the voltage detection unit is selected based on the strength before shipment in a predetermined frequency range used for diagnosing the presence or absence of abnormality.

出荷前の強度とは、燃料電池発電システムを顧客に納入する前に行う試験運転、或いは、顧客に納入した後に行う試験運転で得られる強度のように、実運転に入る前に実施した運転テストで得られた強度を意味する。   The strength before shipment refers to the operation test performed before entering the actual operation, such as the strength obtained in the test operation performed before delivery of the fuel cell power generation system to the customer or the test operation performed after delivery to the customer. Means the strength obtained in

電圧検出部の平均電圧や振動成分全体の分散だけではなく、予め定めた特定の周波数範囲に属する周波数成分の大きさを、検出した電圧信号から抽出して診断することで、異常の発生が小さいうちから精度よく検出できるようになる。これにより、検出すべき情報損失防止が可能である。   Not only the average voltage of the voltage detector and the variance of the entire vibration component, but also the magnitude of the frequency component belonging to a specific frequency range set in advance is extracted from the detected voltage signal and diagnosed, so that the occurrence of abnormality is small It will be possible to detect from home accurately. Thereby, information loss to be detected can be prevented.

異常診断を行う装置は、電圧検出部となるセルから電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段と、前記周波数成分抽出手段により抽出された周波数成分を増幅する増幅手段と、増幅された信号強度を正常時と異常時を相関付ける関数により求めた閾値と比較して異常の有無を診断する信号処理手段を含むことが望ましい。   An apparatus for performing abnormality diagnosis includes a voltage detection unit that detects a voltage from a cell serving as a voltage detection unit, and a frequency component extraction unit that extracts a frequency component in a predetermined frequency range determined in advance from the voltage detected by the voltage detection unit. Amplifying means for amplifying the frequency component extracted by the frequency component extracting means, and signal processing for diagnosing the presence or absence of abnormality by comparing the amplified signal intensity with a threshold value obtained by a function correlating normal time and abnormal time It is desirable to include means.

電圧検出部は、燃料電池セルスタックのセパレータに設けることが望ましい。電圧検出に必要な検出端子を予め燃料電池セルスタックのセパレータに設けておくことで、セルスタックの積層方向のサイズを変更せずに診断のための電圧検出ができる。   It is desirable to provide the voltage detector in the separator of the fuel cell stack. By providing a detection terminal necessary for voltage detection in the separator of the fuel cell stack in advance, voltage detection for diagnosis can be performed without changing the size of the cell stack in the stacking direction.

検出部に含まれるセル数は1つでよいが、複数のセル或いは全てのセルを検出部とすることもできる。   The number of cells included in the detection unit may be one, but a plurality of cells or all cells may be used as the detection unit.

電圧検出部から、少なくとも二つの周波数範囲の周波数成分を抽出し、これらの周波数成分の大きさから異常の有無を診断する場合には、以下に述べる効果が得られる。例えば検出信号から、スタック電圧全体のあばれ(振動成分)を抽出し、特に燃料電池システムやセルスタックに特有な複数の周波数成分の大きさを抽出して捉えることで、抽出された周波数成分間の比較や、相関の確認が可能である。これによって、バックグランドの雑音成分と検出すべき周波数領域に属する信号の分離が容易になり、異常診断の精度を向上できる。また、抽出した少なくとも二つの周波数範囲の周波数成分において、少なくとも一つから燃料電池セルスタックの異常を診断し、他の少なくとも一つから水素製造装置の異常を診断することが可能である。水素製造装置は、燃料電池セルスタックに燃料ガスとして供給する水素を製造するために、燃料電池発電システムに備えられている。   When extracting frequency components in at least two frequency ranges from the voltage detection unit and diagnosing the presence or absence of abnormality from the magnitudes of these frequency components, the following effects can be obtained. For example, by extracting the fluctuation (vibration component) of the entire stack voltage from the detection signal, and extracting and capturing the size of a plurality of frequency components specific to the fuel cell system or cell stack, for example, Comparison and confirmation of correlation are possible. This facilitates the separation of the background noise component and the signal belonging to the frequency region to be detected, and improves the accuracy of abnormality diagnosis. In addition, it is possible to diagnose an abnormality of the fuel cell stack from at least one of the extracted frequency components in at least two frequency ranges and to diagnose an abnormality of the hydrogen production apparatus from at least one of the other frequency components. The hydrogen production apparatus is provided in the fuel cell power generation system in order to produce hydrogen supplied as fuel gas to the fuel cell stack.

本発明において、異常の有無を診断するために用いる所定周波数範囲の強度は、運転中に適宜更新することができる。これにより、燃料電池スタックなどの経時劣化等の影響を診断に取り込むことが可能となる。   In the present invention, the intensity of the predetermined frequency range used for diagnosing the presence or absence of abnormality can be updated as appropriate during operation. As a result, the influence of deterioration with time of the fuel cell stack or the like can be taken into the diagnosis.

異常の有無を診断するために用いる所定周波数範囲の運転時に随時更新される強度を基準に、検出部を変更するようにしてもよい。これにより、より精度の高い異常検出が可能となる。   You may make it change a detection part on the basis of the intensity | strength updated at any time at the time of the driving | operation of the predetermined frequency range used in order to diagnose the presence or absence of abnormality. As a result, it is possible to detect an abnormality with higher accuracy.

また、本発明において、燃料電池セルスタックあるいは発電システムの異常が診断により検知された場合には、燃料電池から取り出す電流値を、制御によって所定量変更することが望ましい。異常の発生とともに,燃料電池セルスタックから取り出す電流量を所定量変更することで、セルスタックの劣化につながる負担を速やかに軽減し、発電システムの運転を安定に継続できるようになる。   In the present invention, when an abnormality of the fuel cell stack or the power generation system is detected by diagnosis, it is desirable to change the current value extracted from the fuel cell by a predetermined amount by control. Along with the occurrence of abnormality, the amount of current taken out from the fuel cell stack is changed by a predetermined amount, so that the burden that leads to the deterioration of the cell stack can be quickly reduced and the operation of the power generation system can be continued stably.

図1は、異常診断手段を備えた燃料電池セルスタックの一例を示した概略図である。図中の符号は、100が燃料電池セルスタック、1が診断のための電圧Vdを検出する電圧検出部、2a,2bが電圧検出手段(ここでは、電圧検出用端子)、3a,3bがスタック出力電圧Voutを出力する出力端子である。4は診断用電圧Vdの直流成分を検出する直流成分検出ライン、5a,5bは診断用電圧Vdから予め定めた特定の周波数成分を検出する交流成分検出ラインである。6a,6bは特定の周波数成分を抽出するための特定周波数成分抽出手段であり、ここでは、バンドパスフィルタを用いている。7a,7bは抽出した微小な周波数成分を増幅するための増幅手段(一例として交流増幅回路)、8は異常診断のための信号処理手段(一例としてマイクロコンピュータなどによる処理部)である。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of a fuel cell stack provided with abnormality diagnosis means. In the figure, reference numeral 100 is a fuel cell stack, 1 is a voltage detection unit for detecting a voltage Vd for diagnosis, 2a and 2b are voltage detection means (here, voltage detection terminals), and 3a and 3b are stacks. This is an output terminal for outputting the output voltage Vout. 4 is a DC component detection line for detecting a DC component of the diagnostic voltage Vd, and 5a and 5b are AC component detection lines for detecting a predetermined specific frequency component from the diagnostic voltage Vd. Reference numerals 6a and 6b denote specific frequency component extracting means for extracting specific frequency components, and here, bandpass filters are used. Reference numerals 7a and 7b denote amplification means (amplification circuit as an example) for amplifying the extracted minute frequency components, and reference numeral 8 denotes signal processing means (a processing unit using a microcomputer as an example) for abnormality diagnosis.

特定周波数成分抽出手段6a,6bには、バンドパスフィルタ以外に、ハイパスフィルターやローパスフィルタ、その他の信号フィルタリング手段を用いることができる。具体的には、抽出すべき周波数領域の信号のみを有意に通過させる電気的特性を持つ電気回路を構成すればよい。また、高速フーリエ変換やその他の周波数解析をマイクロコンピュータなどで実施することにより、各周波数成分を抽出し、増幅するようにしてもよい。また、直流以外の周波数成分を、当該周波数成分が微小なうちから検出できるように、診断用電圧Vdを微分処理するようにしてもよい。微分処理した後に、該当する周波数成分を改めて抽出するようにしてもよい。   As the specific frequency component extraction means 6a and 6b, a high-pass filter, a low-pass filter, and other signal filtering means can be used in addition to the band-pass filter. Specifically, it is only necessary to configure an electric circuit having an electrical characteristic that allows only a signal in the frequency domain to be extracted to pass significantly. Further, each frequency component may be extracted and amplified by performing a fast Fourier transform or other frequency analysis with a microcomputer or the like. Alternatively, the diagnostic voltage Vd may be differentiated so that frequency components other than direct current can be detected while the frequency components are very small. After the differentiation process, the corresponding frequency component may be extracted again.

特定周波数成分抽出手段6a,6bは、増幅手段7a,7bや信号処理手段8と合わせて、専用の集積回路にして小型化することができる。   The specific frequency component extraction means 6a, 6b can be miniaturized as a dedicated integrated circuit together with the amplification means 7a, 7b and the signal processing means 8.

各部の機能を説明する。図1の実施例では、燃料電池セルスタック100の部分をなす一組のセル積層部を電圧検出部1とした。一組のセル積層部は本実施例の場合、10セル程度で構成されている。電圧検出部1は、出荷前の試験データに基づいて選択するが、運転中のデータに基づいて、電圧検出部を変更することは可能である。燃料電池セルスタック100の出力電圧は、出力端子3a,3bから取り出すが、診断用電圧Vdは電圧検出手段2a,2bから取り出すようにしている。出力端子3aと電圧検出手段2aを同じ端子で兼用させてもよい。   The function of each part will be described. In the embodiment of FIG. 1, the voltage detection unit 1 is a set of cell stacks that form part of the fuel cell stack 100. In the case of the present embodiment, a set of cell stack parts is composed of about 10 cells. The voltage detector 1 is selected based on test data before shipment, but the voltage detector can be changed based on data during operation. The output voltage of the fuel cell stack 100 is taken out from the output terminals 3a and 3b, while the diagnostic voltage Vd is taken out from the voltage detection means 2a and 2b. The output terminal 3a and the voltage detection means 2a may be shared by the same terminal.

診断用の電圧検出部1を燃料電池セルスタック100の一部分に限定することで、運転中に処理されるデータの割り当てなどの数を少なくできる。その一方、電圧検出部1以外のセルに異常が生じた場合でも、任意の時間間隔で、選択セルの見直しを実施することにより検出可能である。   By limiting the voltage detection unit 1 for diagnosis to a part of the fuel cell stack 100, the number of data to be processed during operation can be reduced. On the other hand, even if an abnormality occurs in cells other than the voltage detection unit 1, it can be detected by reviewing selected cells at arbitrary time intervals.

図2は、電圧検出部を燃料電池セルスタックの二箇所に設定した場合である。符号の1aで示す電圧検出部Aは診断のための電圧Vd1を検出し、1bで示す電圧検出部Bは診断のための電圧Vd2を検出するものである。電圧検出部Aの電圧は電圧検出手段2a,2bで検出し、電圧検出部Bの電圧は電圧検出手段2c,2dにて検出する。   FIG. 2 shows a case where the voltage detectors are set at two locations in the fuel cell stack. A voltage detector A indicated by reference numeral 1a detects a voltage Vd1 for diagnosis, and a voltage detector B indicated by 1b detects a voltage Vd2 for diagnosis. The voltage of the voltage detector A is detected by the voltage detectors 2a and 2b, and the voltage of the voltage detector B is detected by the voltage detectors 2c and 2d.

本実施例では、出荷前の測定データにより、電圧検出部A,Bの位置で異常が生じやすいことを確認した。運転の状態によって、電圧検出部A,Bのいずれか一方が排他的に電圧のあばれを生じる場合、すなわち、一方であばれが生じると他方では生じないといった場合には、電圧検出部A,Bの2箇所とすればよい。電圧のあばれが両方同時に生じる場合は、電圧検出部AあるいはBのいずれか一方を電圧検出部とすることができる。図2は、電圧検出部が2組の場合を示しているが、周波数を検出する電圧検出位置と組数については、任意に設定が可能である。   In this example, it was confirmed from the measurement data before shipment that an abnormality is likely to occur at the positions of the voltage detection units A and B. When one of the voltage detection units A and B causes a voltage fluctuation exclusively depending on the operating state, that is, when one of the voltage detection units A and B does not occur in the other, the voltage detection units A and B What is necessary is just two places. When voltage fluctuations occur at the same time, either voltage detection unit A or B can be used as the voltage detection unit. FIG. 2 shows a case where there are two sets of voltage detection units, but the voltage detection position for detecting the frequency and the number of sets can be arbitrarily set.

本発明では、予め定めた特定の周波数領域の信号成分を抽出し、それに基づいて異常診断を行う。燃料電池セルスタックは、正常であれば、運転条件によってほぼ一定の電圧を出力するが、好ましくない運転条件下にあっては、電圧が時間と共に変動するようになる。このとき、電圧を周波数領域に展開してみると、特定の周波数領域の成分が多くなっている場合が多い。測定上のばらつきが大きい場合もあるが、ある周波数の領域についてみると、異常の発生との間に有意な相関を得ることができる。図1の実施例では、こうした周波数領域をバンドパスフィルタなどの手段によって抽出し、これを増幅して、異常診断処理に使用するようにした。もちろん、これ以外の手段によって、当該周波数領域の信号成分を抽出し、処理するようにしてもよい。   In the present invention, signal components in a predetermined specific frequency region are extracted, and abnormality diagnosis is performed based on the extracted signal components. If the fuel cell stack is normal, it outputs a substantially constant voltage depending on the operating conditions, but under unfavorable operating conditions, the voltage varies with time. At this time, when the voltage is developed in the frequency domain, there are many cases where components in a specific frequency domain are increased. Although there may be large variations in measurement, a significant correlation can be obtained with the occurrence of abnormality when looking at a certain frequency region. In the embodiment of FIG. 1, such a frequency region is extracted by means such as a band pass filter, and this is amplified and used for abnormality diagnosis processing. Of course, the signal component in the frequency domain may be extracted and processed by other means.

異常との有意な相関がある特定の周波数成分を抽出すると、相関のないその他の周波数成分が除去されるため、信号のS/N比が向上する。また、微小な周波数成分の発生を増幅手段7によって増幅して捉えるので、検出の精度が向上する。燃料電池セルスタック全体についてみると、特定のセル積層部で異常がより発生しやすいことはあっても、特定のセルだけ異常が全く起こらないということは少ない。なぜなら、燃料電池セルスタックへのガス供給はマニホルドを通じて各セルに流れ、また、電流も直列に取り出すため、異常セルの発生は、影響の大小は別にして他のセルに及ぶからである。従って、異常が発生しはじめた極初期の段階で、これを精度よく捉える検出精度があれば、電圧検出部を燃料電池セルスタックの部分に限定しても正しい異常診断をすることができる。   When a specific frequency component having a significant correlation with the abnormality is extracted, other frequency components having no correlation are removed, so that the S / N ratio of the signal is improved. In addition, since the generation of minute frequency components is captured by the amplification means 7, the detection accuracy is improved. When looking at the entire fuel cell stack, it is rare that an abnormality occurs at a specific cell stack, but an abnormality does not occur at all in a specific cell. This is because the gas supply to the fuel cell stack flows to each cell through the manifold and the current is also taken out in series, so that the occurrence of abnormal cells extends to other cells regardless of the magnitude of the influence. Therefore, if there is a detection accuracy capable of accurately capturing this at the very initial stage where an abnormality has started to occur, a correct abnormality diagnosis can be performed even if the voltage detection unit is limited to the fuel cell stack portion.

本発明では、異常の発生に有意な相関を持つ周波数成分を抽出し、当該成分が小さいうちから検出できるようにしたので、検出精度を向上でき、異常に対する回避処理などを速やかに実施できる。   In the present invention, frequency components having a significant correlation with the occurrence of an abnormality are extracted and can be detected from a small component, so that the detection accuracy can be improved, and an avoidance process for the abnormality can be performed quickly.

診断用電圧Vdの検出にあたっては、燃料電池セルスタックから制御して取り出す電流の値を一定にしておくことが望ましい。なぜなら、異常の有無によらず、燃料電池セルスタック本来の特性によって、電流の変化は診断用電圧Vdを変化させるからである。システム運転では、定格運転や部分負荷運転など所定の運転状態(運転モード)ごとに所定の電流値を設定し、パワーコントローラで制御するようにすれば、システム運転中にほぼ一定の電流制御状態を得ることができる。この状態で診断を実施すればよい。   In detecting the diagnostic voltage Vd, it is desirable to keep the current value controlled and taken out from the fuel cell stack constant. This is because a change in current changes the diagnostic voltage Vd depending on the original characteristics of the fuel cell stack regardless of whether there is an abnormality. In system operation, if a predetermined current value is set for each predetermined operation state (operation mode) such as rated operation or partial load operation and controlled by the power controller, a substantially constant current control state can be obtained during system operation. Obtainable. Diagnosis may be performed in this state.

診断の誤りを回避するために、起動時や停止時、また、各運転モード(定格運転やそれぞれの部分負荷運転など)の変更時などには、信号処理手段8による診断処理を一時的に中断するようにしてもよい。システムがいずれの運転状態にあるかは、システム全体を制御する制御手段が決めるようにできるので、当該運転状態の設定や切り替えに係わる情報を参照して、サンプリングされたデータから、過渡的応答期間に該当するデータを診断の対象としないようにすることができる。   To avoid diagnostic errors, the diagnostic processing by the signal processing means 8 is temporarily interrupted when starting or stopping, or when changing each operation mode (such as rated operation or partial load operation). You may make it do. Since the control means that controls the entire system can determine which operating state the system is in, the transient response period is determined from the sampled data by referring to the information related to the setting and switching of the operating state. It is possible to prevent the data corresponding to 1 from being diagnosed.

診断のための信号処理手段8は、システム全体を制御する制御手段と一体のユニットに構成してもよいし、別のユニットに構成して、相互の通信によって情報をやり取りするようにしてもよい。   The signal processing means 8 for diagnosis may be configured as a unit integrated with the control means for controlling the entire system, or may be configured as a separate unit to exchange information by mutual communication. .

図1の実施例では、二つのバンドパスフィルタ(BPF1とBPF2)によって、少なくとも二つの周波数領域の信号成分を抽出するようにした。本実施例のように二つの周波数領域の信号を使って信号処理する場合には、少なくとも次の二つの効果が得られる。   In the embodiment of FIG. 1, signal components in at least two frequency regions are extracted by two band pass filters (BPF1 and BPF2). When signal processing is performed using signals in two frequency domains as in this embodiment, at least the following two effects can be obtained.

一つは、異なる異常原因によって生じる周波数成分の変化が、それぞれ異なる周波数領域の信号変化として現れる場合の効果である。各周波数領域の信号を図1のBPF1とBPF2によって分離して抽出すれば、精度のよい異常の検出とともに、当該異常の発生原因を周波数領域の違いによって特定することができる。   One is an effect when changes in frequency components caused by different causes of abnormalities appear as signal changes in different frequency regions. If the signals in each frequency domain are separated and extracted by BPF1 and BPF2 in FIG. 1, the cause of the abnormality can be specified by the difference in the frequency domain as well as detecting the abnormality with high accuracy.

他の一つは、一つの異常の発生によって生じる周波数成分の変化が、それぞれ異なる周波数領域の信号変化として同時に現れる場合の効果である。両者の相関をみることで、いずれの周波数領域にも信号変化があった場合のみ、異常が発生したと特定できるので、当該周波数領域の信号成分にノイズ成分が重畳する場合であっても正確な異常診断ができる。一例として、当該周波数領域の信号成分のうち、一つの周波数成分にノイズが重畳した場合、当該周波数成分だけを検出する方法では、これが異常の発生によるものか、ノイズによるものか区別が困難である。しかし、当該周波数領域の信号を二つに分離して抽出すれば、同時にもう一つの周波数領域の信号成分を確認し、当該信号成分が相関をもって増加している場合には異常の発生と判断し、そうでない場合は、ノイズによるものであると判断することができる。   The other is an effect in the case where changes in frequency components caused by the occurrence of one abnormality appear simultaneously as signal changes in different frequency regions. By looking at the correlation between the two, it can be determined that an abnormality has occurred only when there is a signal change in any frequency region, so even if a noise component is superimposed on the signal component in that frequency region, it is accurate. Abnormal diagnosis is possible. As an example, when noise is superimposed on one frequency component among the signal components in the frequency domain, it is difficult to distinguish whether this is due to the occurrence of abnormality or noise due to the method of detecting only the frequency component. . However, if the signal in the frequency domain is separated and extracted, the signal component in the other frequency domain is confirmed at the same time, and if the signal component increases with correlation, it is determined that an abnormality has occurred. Otherwise, it can be determined that it is due to noise.

もちろん、実用的には、検出する周波数は一つの周波数領域の信号成分だけであってもよく、この場合は診断のための信号処理系の構成を簡単にすることができる。   Of course, in practice, the frequency to be detected may be only a signal component in one frequency region, and in this case, the configuration of the signal processing system for diagnosis can be simplified.

いずれの周波数成分に異常が現れやすいかは燃料電池セルスタックごとに異なるが、予め想定される幾つかの運転条件で異常の生じやすい周波数領域を特定しておけば、周波数域での異常診断ができ、異常の原因を周波数域で分離して捉えるようにすることもできる。   Which frequency component is likely to cause an abnormality varies depending on the fuel cell stack, but if a frequency region where abnormality is likely to occur under certain operating conditions is specified in advance, abnormality diagnosis in the frequency region is possible. It is possible to separate the cause of the abnormality in the frequency range.

図3に、検出対象とする代表的な周波数の設定方法を説明する。図10〜17において詳述する方法によって、図中に示すf1,f2,f3のようにバンドパスフィルタにより、特性周波数帯域をブロック化し、各々の信号強度により、正常時の値と比較(実際には、その差を用いる)し、事前に、あるいは運転中に設定された閾値をもとに異常の有無を診断する。例えば、f1ブロックは燃料利用率異常による振動成分、f2ブロックは酸素利用率異常による振動成分、f3ブロックは改質器等からの一酸化炭素(CO)混入異常による振動成分に対応するというように関連づける。   FIG. 3 illustrates a method for setting a representative frequency to be detected. 10 to 17, the characteristic frequency band is blocked by a band pass filter like f1, f2, and f3 shown in the figure, and each signal intensity is compared with a normal value (actually, The difference is used), and the presence or absence of an abnormality is diagnosed in advance or based on a threshold set during operation. For example, the f1 block corresponds to a vibration component due to an abnormality in the fuel utilization rate, the f2 block corresponds to a vibration component due to an abnormality in the oxygen utilization rate, and the f3 block corresponds to a vibration component due to carbon monoxide (CO) mixing abnormality from a reformer or the like. Associate.

以上では、主として燃料電池セルスタックに起因する異常診断について説明したが、改質器(水素製造装置)や冷却水系或いはパワーコンディショナに係わる異常なども、当該異常に特有な周期性に注目することで、同様に診断できる。冷却水系に係わる周期性は流れや熱的な特性で決まることが多いので、比較的長い周期として現れる。また、パワーコンディショナに係わる異常は、電気的な特性で決まることが多いので、比較的短い周期として現れる。   In the above, the abnormality diagnosis mainly caused by the fuel cell stack has been described. However, the abnormality related to the reformer (hydrogen production device), the cooling water system, or the power conditioner should also be paid attention to the periodicity peculiar to the abnormality. And the same diagnosis can be made. Since the periodicity related to the cooling water system is often determined by the flow and thermal characteristics, it appears as a relatively long period. Also, abnormalities related to the inverter are often determined by electrical characteristics, and thus appear as a relatively short cycle.

上記の診断に加え、スタック出力電圧Voutや診断用電圧Vdの直流成分、すなわち振動に係わる成分以外の成分を診断に併用してもよい。   In addition to the above diagnosis, a DC component of the stack output voltage Vout and the diagnostic voltage Vd, that is, a component other than the component related to vibration may be used in the diagnosis.

当該電圧値の大小を異常の判定条件の一つにし、電圧に特定の周波数成分が現れることと、VoutやVdの緩やかな変化(ドリフト)を示すことのAND条件によって、異常の有無を判断するようにしてもよい。   The magnitude of the voltage value is set as one of the abnormality determination conditions, and the presence / absence of abnormality is determined based on an AND condition that a specific frequency component appears in the voltage and a gradual change (drift) in Vout or Vd is indicated. You may do it.

特定の周波数成分に現れる特徴的変化と、直流成分に現れる特徴的変化の両方に基づいて異常診断をすることにより、診断の確度を向上でき、より詳細な原因の特定を容易にできる。   By making an abnormality diagnosis based on both a characteristic change appearing in a specific frequency component and a characteristic change appearing in a direct current component, the accuracy of diagnosis can be improved, and a more detailed cause can be easily identified.

また、上記VoutやVdの値は、正常な燃料電池セルスタックであっても経時的に緩やかな低下を示すので、例えば、当該電圧値に基づいて、異常診断の閾値をマップで呼び出すようにすれば、経時変化による閾値の変化を適正に補正することができ、経時変化を含めた異常診断を実施できる。   In addition, since the values of Vout and Vd show a gradual decrease over time even in a normal fuel cell stack, for example, based on the voltage value, a threshold value for abnormality diagnosis is called on a map. For example, a change in threshold value due to a change with time can be appropriately corrected, and an abnormality diagnosis including a change with time can be performed.

図4は、電圧検出部1の具体的な構成例を説明するためのフレーム図である。図中の101a,101bは燃料電池セルスタックを所定の締め付け条件に維持する端板、102はセパレータ、103a,103b,103cは集電板を示している。ここで、燃料電池セルスタックの出力端子3aと、電圧検出手段2aとは同じもので兼用するようにした。その他、説明に直接係わらない電解質膜、拡散層、シール材、冷却のための手段などは省略している。   FIG. 4 is a frame diagram for explaining a specific configuration example of the voltage detection unit 1. In the figure, reference numerals 101a and 101b denote end plates for maintaining the fuel cell stack under predetermined tightening conditions, reference numeral 102 denotes a separator, and reference numerals 103a, 103b, and 103c denote current collecting plates. Here, the output terminal 3a of the fuel cell stack and the voltage detection means 2a are the same as each other. In addition, electrolyte membranes, diffusion layers, sealing materials, cooling means, and the like that are not directly related to the description are omitted.

電圧検出部1は、集電板103aと集電板(電圧検出用中間板)103bの間にセル積層体として構成した。本来の燃料電池セルスタックの構造との違いについてみると、主として電圧検出用中間板である集電板103bを挿入する程度の少ない変更で、本発明に係わる電圧検出部を構成できることがわかる。また、電圧検出用中間板である集電板103bを使うことによって、経時的な配線接続不良等の発生を低減し、電圧検出を確実にできる。   The voltage detector 1 was configured as a cell stack between the current collector plate 103a and the current collector plate (voltage detection intermediate plate) 103b. Looking at the difference from the structure of the original fuel cell stack, it can be seen that the voltage detector according to the present invention can be configured with a small change that mainly inserts the current collector plate 103b, which is a voltage detecting intermediate plate. In addition, by using the current collector plate 103b, which is a voltage detection intermediate plate, it is possible to reduce the occurrence of wiring connection failure over time and to ensure voltage detection.

図5は、電圧検出部1の具体的な構成例を説明する別のフレーム図である。ここでは、集電板103bを使用せず、電圧検出部1を電圧検出手段2a,2bの間のセル積層体として構成した。特別な集電板を使う代わりに、電圧検出手段2a,2bを通常のセパレータの端部に当該セパレータと一体化して設けるようにした。   FIG. 5 is another frame diagram for explaining a specific configuration example of the voltage detection unit 1. Here, the current collector plate 103b is not used, and the voltage detector 1 is configured as a cell stack between the voltage detectors 2a and 2b. Instead of using a special current collector plate, the voltage detection means 2a and 2b are provided integrally with the separator at the end of a normal separator.

一体化する方法としては、次のような方法がある。モールド成形によるセパレータや金属系のセパレータであれば、予め当該セパレータの図示するような位置に、電圧検出のための端子を一体成形しておくことができる。電圧検出手段である端子には、電気的配線のための孔や、電気的配線等に好ましい構造を設けておくとよい。また、形状の変更が比較的難しい緻密黒鉛系のセパレータであれば、当該セパレータに、電圧検出端子を埋め込むことができる孔を電圧検出手段として設けておくようにしてもよい。本来の燃料電池セルスタックの構造との違いについてみると、主として電圧検出手段2a,2bを所定のセパレータに一体化させて設けるだけであるため、集電板を追加する場合と比べて、セルスタック自体の積層方向の寸法を大きくすることがない。また、電圧検出手段2a,2bを所定のセパレータに予め一体化させておくことができるので、燃料電池セルスタックの積層手順を変更する必要がない。   As a method of integration, there are the following methods. In the case of a molded separator or a metallic separator, a terminal for voltage detection can be integrally formed in advance at a position as shown in the figure of the separator. A terminal which is a voltage detection means may be provided with a structure suitable for a hole for electrical wiring, electrical wiring, or the like. Further, in the case of a dense graphite separator whose shape is relatively difficult to change, a hole capable of embedding a voltage detection terminal may be provided in the separator as a voltage detection means. Looking at the difference from the structure of the original fuel cell stack, the voltage detection means 2a and 2b are mainly integrated with a predetermined separator, so that the cell stack is compared with the case where a current collector plate is added. The dimension in the stacking direction of itself is not increased. Moreover, since the voltage detection means 2a, 2b can be integrated in advance with a predetermined separator, there is no need to change the stacking procedure of the fuel cell stack.

図6は、燃料電池セルスタックの診断用電圧検出部を説明するための模式図である。各部の構成を説明する。図中の105a,105bは一体型MEAであり、106a,106bは電極部である。MEAとは膜/電極接合体のことであり、燃料電池の発電に必要な電解質膜と電極とを一体化したものである。また、一体型MEAとは、電極だけでなく、ガス拡散層やシール材(ガスケット)など、MEAの周辺に位置する部材を一体化したものである。ここでは一体型MEAなどを模式的示している。セパレータや一体型MEAの数は説明に必要なものに限定しており、また、その他の構成部材についても特に説明に必要なものだけを示した。   FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a diagnostic voltage detection unit of the fuel cell stack. The configuration of each part will be described. In the figure, 105a and 105b are integrated MEAs, and 106a and 106b are electrode portions. MEA is a membrane / electrode assembly, which is an integrated electrolyte membrane and electrode necessary for power generation of a fuel cell. The integrated MEA is not only an electrode but also a member located around the MEA, such as a gas diffusion layer and a sealing material (gasket). Here, an integrated MEA or the like is schematically shown. The number of separators and integral MEAs is limited to those necessary for the explanation, and only the other components necessary for the explanation are shown.

ここでは、簡単のために一体型MEAを使用する場合について図示したが,もちろん、一体型でないMEAやその他の部材を組み合わせて使用するようにしてもよい。   Here, for the sake of simplicity, the case of using an integrated MEA is illustrated, but of course, a non-integrated MEA and other members may be used in combination.

図7に、一体型MEAの断面構造例を示す。図中の502はMEAであり、膜状のものである。503はガスケットであり、MEAの上下に配置され、周辺部を取り囲むようにシール可能にしている。504はガス拡散層であり、MEAの上下に配置され、ガスケット503以外の中心部に嵌るようにしている。501はマニホルドであり、通ガスや通水のために設けた孔である。当該孔はガスケット503の部分においてMEA502に設けられているので、ガスケット503によりシールされ、ガスや水のリークは防止されている。   FIG. 7 shows an example of a cross-sectional structure of the integrated MEA. Reference numeral 502 in the figure denotes an MEA, which is a film. Reference numeral 503 denotes a gasket, which is disposed above and below the MEA and can be sealed so as to surround the periphery. Reference numeral 504 denotes a gas diffusion layer, which is arranged above and below the MEA so as to fit in the central portion other than the gasket 503. Reference numeral 501 denotes a manifold, which is a hole provided for passing gas or water. Since the hole is provided in the MEA 502 at the gasket 503 portion, the hole is sealed by the gasket 503 to prevent leakage of gas and water.

続いて、各部の機能を説明する。図6において、電圧検出手段2a,2bの間にセル積層部を構成し、これを電圧検出部1とする構造は、第1実施形態に係わる実施例1と同じであるが、ここでは、電圧検出部1に含まれる少なくとも1つのセルに対して、構造を工夫することにより、診断のための異常検知を精度よくできるようにした。   Subsequently, the function of each unit will be described. In FIG. 6, the structure in which the cell stacking part is formed between the voltage detecting means 2a and 2b and this is used as the voltage detecting part 1 is the same as that of Example 1 according to the first embodiment. By devising the structure of at least one cell included in the detection unit 1, abnormality detection for diagnosis can be accurately performed.

図6では電圧検出部の少なくとも一つのセルが、当該検出部以外の発電部のセルと比べて、電極面積が小さい膜/電極接合体(MEA)を具備するようにしている。具体的には、電極部106aの面積は発電部と同等にしたのに対し、電極部106bの面積はそれより小さくした。セパレータの各流路は、当該電極部をすべて横切るが、電極部106aに対して電極部106bでは限られた面積に電流が集中する。電極面積や電極有効面積の小さいセルは、相対的に高電流密度運転になるので、その他の発電部と比べて常に厳しい運転条件となる。これによって、発電部より先に電圧検出部に異常が発生しやすくなるので、発電部のセルより早い段階で異常の発生を検出できる。このようにして、電圧検出部の感度を向上できる。   In FIG. 6, at least one cell of the voltage detection unit includes a membrane / electrode assembly (MEA) having a smaller electrode area than that of the power generation unit other than the detection unit. Specifically, the area of the electrode part 106a was made equal to that of the power generation part, whereas the area of the electrode part 106b was made smaller than that. Each flow path of the separator crosses all the electrode portions, but current concentrates in a limited area in the electrode portion 106b with respect to the electrode portion 106a. A cell having a small electrode area or electrode effective area is operated at a relatively high current density, so that the operating conditions are always stricter than those of other power generation units. As a result, an abnormality is likely to occur in the voltage detection unit prior to the power generation unit, so that the occurrence of the abnormality can be detected at an earlier stage than the cell of the power generation unit. In this way, the sensitivity of the voltage detector can be improved.

図6では、電圧検出部1の構成例を示したが、電圧検出手段2a,2bをそれぞれ出力端子3a,3bとすれば、通常の燃料電池セルスタックの中に、電極面積や電極有効面積の小さいセルを設けた構成とみることもできる。この場合、電極部106bのセルを電圧検出部として、異常診断のための信号処理をするようにしてもよい。   In FIG. 6, the configuration example of the voltage detection unit 1 is shown. However, if the voltage detection means 2a and 2b are output terminals 3a and 3b, respectively, an electrode area and an electrode effective area are included in a normal fuel cell stack. It can also be regarded as a configuration in which small cells are provided. In this case, signal processing for abnormality diagnosis may be performed using the cell of the electrode unit 106b as a voltage detection unit.

図8に、電圧検出部あるいは燃料電池セルスタックの一部に設けた特殊セルに生じる異常を温度で検出する場合の例を示す。108は温度計測手段であり、熱電対や半導体式、その他の温度センサを細いチューブ状の形状の中に配置したものである。チューブは、セパレータ102に設けた孔へ挿入される。チューブの長さを調整することによって、セパレータ内のどの位置に配置するかを決めることができる。チューブの先端の位置に温度検出部を設けておけば、当該セパレータのどの部分の温度を計測するかを調整できる。燃料電池セルスタックの異常は、電圧だけでなく、温度の変化にも現れるので、これを検出するようにした。特に温度の異常な上昇などは安全のために回避すべきであるので、温度の直接計測によって、これを確実にしている。温度だけによる異常検知も可能であるが、電圧による異常検知と組み合わせれば、異常診断がより確実である。   FIG. 8 shows an example in which an abnormality that occurs in a special cell provided in a part of the voltage detector or the fuel cell stack is detected by temperature. Reference numeral 108 denotes a temperature measuring means in which a thermocouple, a semiconductor type, and other temperature sensors are arranged in a thin tube shape. The tube is inserted into a hole provided in the separator 102. By adjusting the length of the tube, the position in the separator can be determined. If a temperature detector is provided at the tip of the tube, it is possible to adjust which part of the separator is to be measured. Abnormalities in the fuel cell stack appear not only in the voltage but also in the temperature change, so this is detected. In particular, an abnormal rise in temperature should be avoided for safety, and this is ensured by direct measurement of temperature. Abnormality detection based only on temperature is possible, but when combined with abnormality detection based on voltage, abnormality diagnosis is more reliable.

以上、第2実施形態に係わる電圧検出部では、電圧検出部の内部の構造や計測法の工夫によって、異常状態の検出精度を上げることができる。   As described above, in the voltage detection unit according to the second embodiment, the detection accuracy of the abnormal state can be increased by devising the internal structure of the voltage detection unit and the measurement method.

一例として、第2実施形態に係わる電圧検出部で、更に当該電圧検出部より検出した電圧から所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、当該周波数成分の大きさから、燃料電池セルスタックまたは当該燃料電池セルスタックを含むシステムの異常の有無を診断するようにすればよい。この場合、発電部のセルより早い段階で生じた電圧検出部の電圧の不安定現象を、特徴的な周波数成分を抽出することによって精度よく検出できるので、異常状態の早期検出において効果が大きい。加えて、周波数領域ごとに信号を分離して診断処理することで、異常原因の特定が容易になる。   As an example, the voltage detection unit according to the second embodiment further extracts a frequency component in a predetermined frequency range from the voltage detected by the voltage detection unit, and determines the fuel cell stack or the fuel cell from the magnitude of the frequency component. What is necessary is just to diagnose the presence or absence of an abnormality in the system including the cell stack. In this case, the voltage instability phenomenon of the voltage detection unit, which occurs at an earlier stage than the cell of the power generation unit, can be accurately detected by extracting characteristic frequency components, so that it is highly effective in early detection of abnormal conditions. In addition, the cause of the abnormality can be easily identified by separating the signal for each frequency region and performing the diagnostic processing.

図9は、第3実施形態に係わる燃料電池発電システムを各家庭に配置する定置型分散電源に適用した場合の例である。図中の符号の700は定置型分散電源であり、本発明に係る燃料電池システムを少なくともその一部に含むものである。コージェネレーションシステムとしての運転を想定した。   FIG. 9 shows an example in which the fuel cell power generation system according to the third embodiment is applied to a stationary distributed power source disposed in each home. Reference numeral 700 in the figure denotes a stationary distributed power source, which includes at least part of the fuel cell system according to the present invention. Operation as a cogeneration system was assumed.

定置型分散電源700において、燃料電池システムの改質器(水素製造装置)では、外部から供給されるガスと空気、それに燃料電池発電の結果として生じる純水や水道水から作られるイオン交換水などを原料として水素を製造する。原料であるガスには、メタンを主成分とする天然ガスや都市ガスなどを使用できる。プロパンガスやその他の燃料をボンベ等により供給するようにしてもよい。都市ガスを使用する場合には、付臭剤に含まれる硫黄成分が触媒を被毒することが知られているので、脱硫器を通して触媒反応部へ供給する。   In the stationary distributed power source 700, in the reformer (hydrogen production device) of the fuel cell system, gas and air supplied from the outside, ion-exchanged water produced from pure water or tap water generated as a result of fuel cell power generation, etc. To produce hydrogen. As the raw material gas, natural gas mainly composed of methane or city gas can be used. Propane gas or other fuel may be supplied by a cylinder or the like. When using city gas, it is known that the sulfur component contained in the odorant poisons the catalyst, so it is supplied to the catalytic reaction section through a desulfurizer.

定置型分散電源に燃料電池を使用する場合の特長は、発電だけでなく、燃料電池排熱によって得られる温水を提供できる点にある。固体高分子形燃焼電池の場合、発電時の温度は70〜80℃程度であり、冷却水などを利用して燃料電池内部の温度を調節する。燃料電池の反応や内部抵抗などで生じる熱を冷却により回収することで温水が得られる。但し、外部から供給する水を燃料電池の冷却に直接使用すると、水に含まれる不純物によって燃料電池に悪影響を及ぼす場合があるので、そうした場合には熱交換機能を有する手段を用いて、外部から供給する水を間接的に昇温すればよい。昇温された温水は、例えば50〜60℃くらいになるので、この温水を貯湯槽に蓄えて使用すれば、台所や風呂あるいは手洗いで使用する温水を給湯器に代って提供できる。加えて、燃料電池において、空気等の酸化ガスと水素等の燃料ガスを電気化学的に反応させて発電させることにより得られた電力は、外部からの供給電力と併せて家庭内の様々な電化製品の駆動に使用できるので、外部からの供給電力量を削減できる。もちろん、充分な発電容量があれば、外部からの供給電力なしに電力を賄うことができる。   A feature of using a fuel cell for a stationary distributed power supply is that it can provide not only power generation but also hot water obtained by exhaust heat from the fuel cell. In the case of a solid polymer combustion cell, the temperature during power generation is about 70 to 80 ° C., and the temperature inside the fuel cell is adjusted using cooling water or the like. Hot water is obtained by recovering the heat generated by the reaction of the fuel cell or internal resistance by cooling. However, if water supplied from the outside is used directly for cooling the fuel cell, it may adversely affect the fuel cell due to impurities contained in the water. In such a case, use means having a heat exchange function from the outside. What is necessary is just to heat up the water to supply indirectly. Since the heated hot water becomes, for example, about 50 to 60 ° C., if this hot water is stored and used in a hot water storage tank, the hot water used in the kitchen, bath or hand-washing can be provided instead of the water heater. In addition, in a fuel cell, the electric power obtained by electrochemically reacting an oxidizing gas such as air and a fuel gas such as hydrogen to generate electricity is combined with a variety of domestic electrifications together with externally supplied power. Since it can be used to drive products, the amount of power supplied from the outside can be reduced. Of course, if there is sufficient power generation capacity, power can be supplied without externally supplied power.

外部から供給する水の温度が低くて昇温が充分でない場合、あるいは貯湯槽内の水温が低下する場合には、別途加熱手段を設けてもよい。当該加熱手段は、例えば、外部から供給される原料ガスの一部を燃焼させて水を昇温するようにできる。加熱量や温水の流速を調節するフィードバック制御などにより、供給水温を所定温度に昇温維持できる。市販のガス追い焚き器と組み合わせて同様のシステムを構成してもよい。   When the temperature of the water supplied from the outside is low and the temperature rise is not sufficient, or when the water temperature in the hot water storage tank is lowered, a separate heating means may be provided. The heating means can raise the temperature of the water by, for example, burning part of the source gas supplied from the outside. The feed water temperature can be maintained at a predetermined temperature by feedback control for adjusting the heating amount and the flow rate of the hot water. A similar system may be configured in combination with a commercially available gas burner.

本発明に係る燃料電池発電システムを家庭用定置型分散電源に適用する場合には、燃料電池および燃料電池システムの異常診断において、モニタ個所を減らしても必要な検出情報を得ることができるため、コンパクトな構成で、コストを低く抑えながら、異常の早期検出と適切な回避制御によって、家庭用システムに期待される長期寿命の確保を容易にできる。   When the fuel cell power generation system according to the present invention is applied to a stationary stationary power source for household use, in the abnormality diagnosis of the fuel cell and the fuel cell system, necessary detection information can be obtained even if the number of monitor points is reduced. With a compact configuration, the long-term life expected for a home system can be easily secured by early detection of abnormalities and appropriate avoidance control while keeping costs low.

本発明に係わる燃料電池システムでは、電圧の変化を精度よく、且つ速やかに検知し、異常診断した後、当該異常状態を速やかに回避するフィードバック制御を行うことで、燃料電池セルスタックを含むシステムの状態を正常な状態に回復させ、電圧検出部を含む燃料電池セルスタック全体の特性劣化を抑制することができる。特に、電圧検出部にあっては、異常を検知しやすくする配置(第1実施形態の一例)や構成(第2実施形態)を採る場合があるが、上記のように精度よい異常検知の後、速やかに当該異常状態を回避するフィードバック制御を実施すれば、電圧検出部に発生した異常が極小さい段階で、これを正常な状態に回復できるので、短期間での有意な劣化をなくすことができる。つまり、適正なフィードバック制御を組み合わせることによって、異常検出部の感度を上げながら、当該検出部の特性劣化を抑制するようにできる。この場合、当該電圧検出部で異常が発生し始めた段階では、他の発電部にほとんど異常は生じないようにしているので、燃料電池セルスタック全体の劣化もない。   In the fuel cell system according to the present invention, the voltage change is accurately and promptly detected, and after abnormality diagnosis is performed, feedback control is performed to quickly avoid the abnormal state. The state can be restored to a normal state, and the characteristic deterioration of the entire fuel cell stack including the voltage detector can be suppressed. In particular, the voltage detection unit may employ an arrangement (an example of the first embodiment) or a configuration (second embodiment) that makes it easy to detect an abnormality. If feedback control that avoids the abnormal state is performed promptly, the abnormality that occurred in the voltage detection unit can be recovered to a normal state at a very small stage, so that significant deterioration in a short period can be eliminated. it can. That is, by combining appropriate feedback control, it is possible to suppress the characteristic deterioration of the detection unit while increasing the sensitivity of the abnormality detection unit. In this case, when the abnormality starts to occur in the voltage detection unit, almost no abnormality occurs in the other power generation units, so that there is no deterioration of the entire fuel cell stack.

ここで、異常診断に基づく具体的な制御には、以下のような方法がある。まず、電圧検出部の診断用電圧Vdを処理して異常の発生の有無を診断する。異常を検知した場合、燃料電池セルスタック100の電流制御量を速やかに下げる。当該電流値を下げることによって、燃料電池セルスタック100の燃料利用率が相対的に下がるので、異常の発生とともに、当該セルスタックの劣化につながる負担を速やかに軽減し、システムの運転を安定に継続できる。これにより、長寿命のシステム運転ができるようになる。   Here, specific control based on abnormality diagnosis includes the following methods. First, the diagnosis voltage Vd of the voltage detection unit is processed to diagnose whether or not an abnormality has occurred. When an abnormality is detected, the current control amount of the fuel cell stack 100 is quickly reduced. By lowering the current value, the fuel utilization rate of the fuel cell stack 100 is relatively lowered, so that the occurrence of an abnormality and the burden that leads to the deterioration of the cell stack are quickly reduced, and the system operation is continued stably. it can. As a result, a long-life system operation can be performed.

電流量に係わる制御は、所定時間の間、実施するようにし、所定時間の後には元の電流量へ戻すようにしてもよい。あるいは、当該制御の後、異常状態が回避されたことを診断して、元の電流量へ戻すようにしてもよい。   The control related to the current amount may be performed for a predetermined time, and may be returned to the original current amount after the predetermined time. Or after the said control, you may make it diagnose that the abnormal state was avoided and return to the original electric current amount.

上記方法において、電流制御量を下げる理由は、次のとおりである。実用システム運転においては、下記の(一)〜(四)のように種々の異常状態が想定される。(一)改質器からの供給ガス組成や流量が適正でなくなった場合。(二)セルスタック内に水が滞留した場合。(三)電解質膜を介したガスリーク量(クロスリーク)が増えた場合。(四)セルスタックの電極触媒が被毒した場合や劣化した場合。これらに対して、(一)の場合であれば、正味の水素供給量が減るため電流を下げる必要があり、(二)の場合であれば、ガスの流れや拡散が水によって阻害され、セルスタック内部に局所的に水素が供給されなくなる部分が生じるので電流を下げることが望ましい。また、(三)の場合であれば、実効的に発電に寄与する水素量が減るため電流を下げる必要があり、(四)の場合であれば、発電に寄与する触媒が減るため電流を下げることが望ましい。このように、多くの場合において電流量を規程の設定値より下げることによって、当該セルスタックを著しく劣化させる運転状態を速やかに回避できる。   In the above method, the reason for lowering the current control amount is as follows. In practical system operation, various abnormal states are assumed as shown in (1) to (4) below. (1) When the composition and flow rate of gas supplied from the reformer are not appropriate. (2) When water stays in the cell stack. (3) When the amount of gas leak (cross leak) through the electrolyte membrane increases. (4) The cell stack electrode catalyst is poisoned or deteriorated. On the other hand, in the case of (1), it is necessary to reduce the current because the net hydrogen supply amount is reduced. In the case of (2), the flow and diffusion of gas are hindered by water, and the cell It is desirable to reduce the current because a portion where hydrogen is not supplied locally is generated inside the stack. In the case of (3), it is necessary to reduce the current because the amount of hydrogen that effectively contributes to power generation is reduced. In the case of (4), the current is reduced because the catalyst that contributes to power generation is reduced. It is desirable. As described above, in many cases, by lowering the amount of current from the set value in the regulations, it is possible to quickly avoid an operation state that significantly deteriorates the cell stack.

異常が検知された場合、システムのフィードバック制御として、まず緊急避難的に燃料電池セルスタックの電流を所定量下げ、しかる後に、診断された異常原因に従って、異常回避のための個々のフィードバック制御を実施することが望ましい。   When an abnormality is detected, as the feedback control of the system, first, the current of the fuel cell stack is reduced by a predetermined amount in an emergency evacuation, and then individual feedback control for avoiding the abnormality is performed according to the diagnosed cause of the abnormality It is desirable to do.

燃料電池セルスタックの電流制御に続いて実施する異常回避のためのフィードバック制御は、具体的には各システムの構成に依存するが、例えば改質器の改質部温度が適正でない場合であれば投入原燃料量を変更する方法があり、冷却水系の熱回収量が適正でない場合であれば、当該冷却水系の水循環量を変更するなどの方法がある。   The feedback control for avoiding abnormality following the current control of the fuel cell stack specifically depends on the configuration of each system. For example, if the reformer temperature of the reformer is not appropriate, There is a method of changing the input raw fuel amount. If the heat recovery amount of the cooling water system is not appropriate, there is a method of changing the water circulation amount of the cooling water system.

診断された異常原因が、例えば、改質器の温度異常による場合などでは、燃料電池セルスタックの電流を下げ過ぎると、むしろ当該改質器への戻り水素量が増えてシステム運転が不安定になることがある。こうした場合には、診断結果をもって燃料電池セルスタックの電流下げ量を相対的に小さくするように、異常診断の結果を電流制御に適正に反映することができる。   If the diagnosed abnormality is due to, for example, a reformer temperature abnormality, if the current of the fuel cell stack is lowered too much, the amount of hydrogen returned to the reformer will increase and the system operation will become unstable. May be. In such a case, the result of the abnormality diagnosis can be appropriately reflected in the current control so that the current decrease amount of the fuel cell stack is relatively reduced with the diagnosis result.

逆に、改質器の燃焼器温度が上がりすぎるような場合には、電流量を増やすことで、燃焼器への戻り水素量を相対的に減少でき、熱バランスの回復を促すことができる。もちろん、電流量を変えることが望ましくない場合には、変えないようにしてもよい。   On the other hand, when the combustor temperature of the reformer is too high, the amount of hydrogen returned to the combustor can be relatively decreased by increasing the amount of current, and the recovery of the heat balance can be promoted. Of course, if it is not desirable to change the amount of current, it may not be changed.

異常の原因を詳細に特定するために、異常診断結果とともに、改質器や補機、その他の部分から別途検知した温度や圧力などの情報を合わせて参照するようにしてもよい。一例として、電圧検出部の電圧に改質ガス組成の変化に伴う特有の振動周波数成分が発生する場合には、改質ガス中のCO濃度異常が疑われる。そこで、まず、燃料電池セルスタックの電流量を下げる制御を実施し、更に改質器のCO酸化除去部の温度を参照して、これが適正な温度域からはずれかかっているような場合には、CO酸化除去部の反応が適正でなくなりつつあると判断し、CO酸化除去部への供給空気量や供給水量を異常状態が回復する方向へ増加あるいは減少させ、安定な運転状態(正常な状態)に回復するように促す。   In order to specify the cause of the abnormality in detail, information such as the temperature and pressure separately detected from the reformer, the auxiliary machine, and other parts may be referred to together with the abnormality diagnosis result. As an example, when a specific vibration frequency component accompanying a change in the reformed gas composition is generated in the voltage of the voltage detector, a CO concentration abnormality in the reformed gas is suspected. Therefore, first, the control for lowering the amount of current of the fuel cell stack is performed, and further referring to the temperature of the CO oxidation removal unit of the reformer, in the case where this is out of the proper temperature range, Judging that the reaction of the CO oxidation removal unit is no longer appropriate and increasing or decreasing the amount of air and water supplied to the CO oxidation removal unit in a direction to recover the abnormal state, stable operating state (normal state) Prompt to recover.

上記の判断においては、電圧検出部の電圧の直流成分がドリフトするか否かといった情報を更に合わせて判断するようにしてもよい。   In the above determination, information such as whether or not the DC component of the voltage of the voltage detector drifts may be further determined.

以上のように、本発明に係わる燃料電池システムを適用した家庭用定置型分散電源において、燃料電池セルスタックあるいはシステムの異常が診断により検知された場合、当該燃料電池から取り出す電流値を、制御によって所定量変更することで、当該セルスタックの劣化につながる負担を速やかに軽減し、システムの運転を安定に継続できる。   As described above, in the stationary home-use distributed power source to which the fuel cell system according to the present invention is applied, when abnormality of the fuel cell stack or system is detected by diagnosis, the current value taken out from the fuel cell is controlled by the control. By changing the predetermined amount, it is possible to quickly reduce the load that leads to the deterioration of the cell stack, and to continue the operation of the system stably.

また、検知された異常原因ごとに電流量を適正に設定するようにできる。電流量の制御を所定時間のあいだ実施する場合においては、当該所定時間の長さについても、検知された異常原因ごとに適切な値を設定するようにできる。   In addition, the current amount can be set appropriately for each detected cause of abnormality. In the case where the current amount is controlled for a predetermined time, an appropriate value can be set for each detected abnormality cause for the length of the predetermined time.

本発明に係わる燃料電池システムや上記の制御方法は、家庭用以外の燃料電池システムに適用してもよい。家庭用の場合と同様に、コンパクトな構成で、コストを低く抑えながら、異常の早期検出と適切な回避制御によって、安定運転の継続を容易にできると共に、電流量に係わる制御を併用する場合にあっては、異常の検知と共に燃料電池セルスタックの劣化につながる負担を速やかに軽減し、システムの運転を安定に継続できる。   The fuel cell system and the control method according to the present invention may be applied to fuel cell systems other than those for home use. As in the case of home use, it is easy to continue stable operation by detecting abnormalities early and appropriate avoidance control while keeping the cost low with a compact structure. In this case, it is possible to quickly reduce the burden that leads to the deterioration of the fuel cell stack together with the detection of the abnormality, and the system operation can be continued stably.

本実施例では、第1実施形態における信号処理手段8の具体的な内容について、図10を用いて記述する。ある一定間隔で取得した燃料電池スタック電圧を読み込む(801)。ここでは2048個を読み込んでいる。読み込んだ電圧データから振動成分を抽出するために、各セルの平均電圧を求める(802)。各セル電圧より平均の電圧を差し引く(803)。この電圧データに対して、高速フーリエ変換(FFT)を施す(804)。その結果を信号強度スペクトルに変換する(805)。これから、自明なエイリアス及び対称部分を取り除く(806)。n個(本実施例では8個)のブロック(周波数帯域)に分割する(807)。これにより周波数帯域を抽出可能となる。図11に強度スペクトルの模式図を示した。この処理を施すと、各ブロックそれぞれに単一のスカラー値を割り当てることが可能となる。この処理以外に、ハードウェア的に、また、その他の手法による周波数抽出処理を実施しても効果は同じである。全ての測定データ数について、801から807の処理を施す(808)。   In this example, specific contents of the signal processing means 8 in the first embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell stack voltage acquired at a certain interval is read (801). Here, 2048 pieces are read. In order to extract a vibration component from the read voltage data, an average voltage of each cell is obtained (802). The average voltage is subtracted from each cell voltage (803). The voltage data is subjected to a fast Fourier transform (FFT) (804). The result is converted into a signal intensity spectrum (805). From this, trivial aliases and symmetric parts are removed (806). The block is divided into n (eight in this embodiment) blocks (frequency bands) (807). As a result, the frequency band can be extracted. FIG. 11 shows a schematic diagram of the intensity spectrum. When this processing is performed, a single scalar value can be assigned to each block. In addition to this processing, the same effect can be obtained by performing frequency extraction processing by hardware and by other methods. The processing from 801 to 807 is performed for all the measurement data numbers (808).

この基本的な処理を施したデータ(強度スペクトル)をもとに、以後、図12〜17に示す異常診断処理を実施する。   Based on the data (intensity spectrum) subjected to this basic processing, the abnormality diagnosis processing shown in FIGS.

出荷前の正常運転及び運転異常下における各燃料電池セル、あるいは各燃料電池セルブロックのデータに対して、図10の801から808に示す処理を施し、正常運転及び運転異常下における各々の信号強度スペクトルを得る(809)。正常運転時に対するスタック全体の発電セル平均の信号強度を求め、異常運転時に対する信号強度スペクトルとの差FFTスペクトルを求める(810)。診断基準(812)に従って、異常診断用センサセルを選択する(811)。診断基準(812)において、Ufは燃料利用率異常、Uoは酸素利用率異常、CO濃度は一酸化炭素異常を表す。一酸化炭素異常は主に改質器に異常がある場合に生じる。正常運転時の信号強度FFTスペクトルと異常運転時の信号強度差FFTスペクトルを関連づける特性係数行列(あるいは、特性近似係数行列)を求める(813)。811で選択したセルのうち、815に示される各種異常に対応する周波数ブロックに対し、これら行列の適応により、正常運転時信号強度FFTスペクトルから、異常運転時信号強度差FFTスペクトルを推定する。815に示す周波数ブロックの値から、閾値を決定する(816)。この閾値をもとに、全セル、全警告条件でマップを作成する(817)。このマップは、まず、燃料電池スタック出荷前検査において、セル電圧を計測して作成される。さらに、運転中に、適宜、この異常診断用マップを更新することにより、燃料電池スタックの経時変化等の履歴を含んだ情報を、該マップに取り込むことが可能となり、より高精度の燃料電池システム異常診断が可能となる。   The processing shown in 801 to 808 in FIG. 10 is performed on the data of each fuel cell or fuel cell block under normal operation and abnormal operation before shipment, and the signal strength under normal operation and abnormal operation is shown. A spectrum is obtained (809). An average signal strength of the power generation cells of the entire stack with respect to the normal operation is obtained, and a difference FFT spectrum with respect to the signal strength spectrum with respect to the abnormal operation is obtained (810). According to the diagnostic criteria (812), an abnormality diagnosis sensor cell is selected (811). In the diagnostic criteria (812), Uf represents an abnormal fuel utilization rate, Uo represents an abnormal oxygen utilization rate, and CO concentration represents an abnormal carbon monoxide. Carbon monoxide abnormality mainly occurs when there is an abnormality in the reformer. A characteristic coefficient matrix (or characteristic approximation coefficient matrix) that correlates the signal intensity FFT spectrum during normal operation and the signal intensity difference FFT spectrum during abnormal operation is obtained (813). Of the cells selected in 811, the abnormal operation signal strength difference FFT spectrum is estimated from the normal operation signal strength FFT spectrum by applying these matrices to the frequency blocks corresponding to various abnormalities shown in 815. A threshold value is determined from the value of the frequency block indicated at 815 (816). Based on this threshold, a map is created for all cells and all warning conditions (817). This map is first created by measuring the cell voltage in the fuel cell stack pre-shipment inspection. Further, by appropriately updating this abnormality diagnosis map during operation, it is possible to capture information including a history of changes in the fuel cell stack over time, etc. into the map, and a highly accurate fuel cell system Abnormal diagnosis is possible.

図13及び図16に、図12で作成した異常診断用マップを用いた異常診断フローを示す。図13は閾値の更新を実施する必要があるかどうかの判断を含む異常診断フローであり、図16は検出部セルの更新を実施する必要があるかどうかの判断を含む異常診断フローである。   13 and 16 show an abnormality diagnosis flow using the abnormality diagnosis map created in FIG. FIG. 13 is an abnormality diagnosis flow including determination of whether or not the threshold value needs to be updated, and FIG. 16 is an abnormality diagnosis flow including determination of whether or not the detection unit cell needs to be updated.

最初に閾値の更新を実施するかどうかの判断を含む場合の異常診断フローについて、図13を用いて説明する。図12の801から807の手順を実施(818)したならば、更新間隔に達しているかどうかをカウンタチェック(819)により確認する。設定されたN回電圧計測回数に満たない場合は、異常診断マップ内閾値を用いて診断(824)を実施する。設定されたN回電圧計測回数に達した場合は、閾値を更新する必要があるかどうかを判断する(820)。   An abnormality diagnosis flow in the case of including a determination whether or not to update the threshold value first will be described with reference to FIG. When the steps 801 to 807 in FIG. 12 are performed (818), it is confirmed by the counter check (819) whether or not the update interval has been reached. When the set number of times of voltage measurement is less than N, diagnosis (824) is performed using the threshold value in the abnormality diagnosis map. When the set number of times of voltage measurement is reached, it is determined whether the threshold needs to be updated (820).

閾値を更新するかどうかの判断は、図15のパラメータ(感度と判定範囲パラメータから求めた値)の大小判断を実施し、異常の有無を見極めることにより行う。閾値の見直しが必要になったら、閾値の大小の調整(821)を行う。(M/L)<K−Jの場合には、設定した診断感度パラメータより鈍感なので、誤診が多くても良いから、異常診断信号が出てくるように閾値を調整(通常は小さく)する。K+J<(M/L)の場合には、設定した診断感度パラメータより敏感なので、誤診が少なくなるように閾値を調整(通常は大きく)する。この処理は、図14の手順により実施する。   Whether or not to update the threshold value is determined by determining the size of the parameter shown in FIG. 15 (value obtained from the sensitivity and the determination range parameter) and determining whether there is an abnormality. When it is necessary to review the threshold value, the threshold value is adjusted (821). In the case of (M / L) <K−J, since it is insensitive to the set diagnostic sensitivity parameter, there may be many misdiagnosis, so the threshold value is adjusted (usually small) so that an abnormal diagnosis signal is output. In the case of K + J <(M / L), the threshold value is adjusted (usually increased) so as to reduce misdiagnosis because it is more sensitive than the set diagnostic sensitivity parameter. This process is performed according to the procedure shown in FIG.

閾値を調整して異常信号が発生した場合、異常診断が正しいかどうかをマニュアルで判断するか、運転条件等のデータと比較して判断する(826)。異常信号が発生した回数をカウンタLに保存する(827)。また、誤診の回数をエラーカウンタMに保存する(828)。次に、診断感度パラメータKを設定する(829)。このパラメータは最初から固定でも良いし、運転中に見直しても良い。ここでの診断感度パラメータは、0.5を中心として閾値更新の感度が変わり、1に近いと感度は鈍くなり、ゼロに近いと感度は敏感になる。パラメータが1に近い場合は、誤診が多くても閾値の見直しは行わず、ゼロに近い場合は誤診が少なくても頻繁に閾値の更新を実施する。その後、更新判定範囲パラメータJを設定する(829)。この後、異常診断用閾値データを更新(822)する。   When an abnormal signal is generated by adjusting the threshold value, it is determined manually whether the abnormality diagnosis is correct or compared with data such as operating conditions (826). The number of occurrences of the abnormal signal is stored in the counter L (827). Further, the number of misdiagnosis is stored in the error counter M (828). Next, a diagnostic sensitivity parameter K is set (829). This parameter may be fixed from the beginning or may be reviewed during operation. Here, the sensitivity of the threshold update changes with 0.5 as the center, and the sensitivity becomes dull when it is close to 1, and the sensitivity becomes sensitive when it is close to zero. When the parameter is close to 1, the threshold is not reviewed even if there are many misdiagnosis, and when the parameter is close to zero, the threshold is frequently updated even if there are few misdiagnosis. Thereafter, an update determination range parameter J is set (829). Thereafter, the threshold value data for abnormality diagnosis is updated (822).

閾値データの更新の必要がないと判断した場合には、そのまま、カウンタをリセット(823)し、異常診断(824)を実施する。最後に、運転終了かどうかを判断(825)して、異常診断ルーチンの継続・終了を決定する。   If it is determined that there is no need to update the threshold data, the counter is reset as it is (823), and abnormality diagnosis (824) is performed. Finally, it is determined whether or not the operation has ended (825), and the continuation / end of the abnormality diagnosis routine is determined.

次に、検出部セルの更新を実施するかどうかの判断を含む場合の異常診断フローについて、図16と図17を用いて説明する。   Next, the abnormality diagnosis flow in the case where the determination as to whether or not to update the detection unit cell is performed will be described with reference to FIGS. 16 and 17.

まず、図13の場合と同様に、801から808の手順を実施(918)したならば、カウンタチェック(919)を行い、設定されたN回電圧計測回数に満たない場合には、異常診断マップ内閾値を用いて診断(924)を実施する。設定されたN回電圧計測回数に達した場合には、検出部の更新を実施する必要があるかどうかを判断する(920)。この判断は図17に示すフローに従って実施する。   First, as in the case of FIG. 13, if the steps 801 to 808 are performed (918), a counter check (919) is performed, and if the set number of times of voltage measurement is less than N, the abnormality diagnosis map is displayed. Diagnosis (924) is performed using the inner threshold. When the set number of times of voltage measurement N is reached, it is determined whether or not the detection unit needs to be updated (920). This determination is performed according to the flow shown in FIG.

まず、取り付けている電圧検出部の全部について必要時間電圧を測定する(926)。各々の電圧に対して図10の801から807の手順でFFT解析等を行う(927)。特性係数行列(Uf,Uo,CO濃度)を用い、各々の予想強度スペクトルを求める(928)。最も感度が高いと考えられる検出部、例えば、着目する周波数範囲の強度が閾値を超え易いと考えられる検出部を選択する(929)。選択した検出部が現在の検出部と同じかどうかを判断する(930)。   First, the required time voltage is measured for all of the attached voltage detectors (926). For each voltage, FFT analysis or the like is performed in the procedure from 801 to 807 in FIG. 10 (927). Using the characteristic coefficient matrix (Uf, Uo, CO concentration), each predicted intensity spectrum is obtained (928). A detection unit that is considered to have the highest sensitivity, for example, a detection unit in which the intensity of the frequency range of interest is considered to easily exceed the threshold is selected (929). It is determined whether the selected detection unit is the same as the current detection unit (930).

現在の検出部と違う場合には、図16に戻り、閾値マップから、新しい検出部の閾値を引用する(921)。次に、検出部番号と診断用閾値データを更新する(922)。   If the current detection unit is different from the current detection unit, the process returns to FIG. 16, and the threshold value of the new detection unit is cited from the threshold map (921). Next, the detection unit number and diagnostic threshold data are updated (922).

現在の検出部と同じ場合及び検出部の更新を終えた場合は、カウンタをリセット(923)し、異常の診断を実施する(924)。最後に運転終了かどうかを判断(925)し、終了と判断されたならば、診断を終了する。   When it is the same as the current detection unit and when the update of the detection unit is completed, the counter is reset (923), and abnormality diagnosis is performed (924). Finally, it is determined whether or not the operation has ended (925). If it is determined that the operation has ended, the diagnosis is ended.

これらの診断フローは、燃料電池システム起動・終了時、運転パラメータの急激な変化時など、別途異常診断方法が確保されている場合等には、診断をスキップすることが可能である。   These diagnosis flows can be skipped when a separate abnormality diagnosis method is secured, such as when the fuel cell system is started / finished or when an operating parameter changes suddenly.

異常診断手段を備えた燃料電池セルスタックの概略図である。It is the schematic of the fuel cell stack provided with the abnormality diagnosis means. 電圧検出部を燃料電池セルスタックの中ほどに二箇所設けた燃料電池セルスタックの斜視図である。It is a perspective view of a fuel cell stack in which two voltage detection units are provided in the middle of the fuel cell stack. 検出対象とする代表的な周波数の設定方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the setting method of the typical frequency made into a detection target. 電圧検出部の具体的な構成例を説明するフレーム図である。It is a frame diagram explaining the specific structural example of a voltage detection part. 電圧検出部の具体的な構成例を説明する別のフレーム図である。It is another frame figure explaining the specific structural example of a voltage detection part. 燃料電池セルスタックの診断用電圧検出部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the voltage detection part for a diagnosis of a fuel cell stack. 一体型MEAの一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of integrated MEA. 電圧検出部あるいは燃料電池セルスタックの一部に設けた特殊セルに生じる異常を温度で検出する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of detecting the abnormality which arises in the special cell provided in the voltage detection part or a part of fuel cell stack by temperature. 燃料電池発電システムを家庭用の定置型分散電源に適用した場合の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example at the time of applying a fuel cell electric power generation system to the stationary stationary power supply for household use. 電圧信号中の周波数成分の詳細を示したフロー図である。It is the flowchart which showed the detail of the frequency component in a voltage signal. 電圧振動成分強度スペクトルの模式図である。It is a schematic diagram of a voltage vibration component intensity spectrum. 燃料利用率、酸素利用率及び一酸化炭素に起因する異常を診断するための運転前計測および運転中更新における診断マップの作成フローを示した図である。It is the figure which showed the preparation flow of the diagnostic map in the measurement before driving | operation for diagnosing the abnormality resulting from a fuel usage rate, an oxygen usage rate, and carbon monoxide, and the update during driving | operation. 燃料電池システム運転中における異常診断フローの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the abnormality diagnosis flow during a fuel cell system driving | operation. 閾値の更新を実施する必要があるかどうかを判断する例を示した図である。It is the figure which showed the example which judges whether it is necessary to implement the update of a threshold value. 閾値の見直しを行うフローを示した図である。It is the figure which showed the flow which performs the review of a threshold value. 燃料電池システム運転中における異常診断フローの他の例を示した図である。It is the figure which showed the other example of the abnormality diagnosis flow during a fuel cell system driving | operation. 検出部の更新を実施する必要があるかどうかを判断するフローを示した図である。It is the figure which showed the flow which judges whether the update of a detection part needs to be implemented.

符号の説明Explanation of symbols

1…電圧検出部、2a…電圧検出手段、2b…電圧検出手段、3a…出力端子、3b…出力端子、4…直流成分検出ライン、5a…交流成分検出ライン、5b…交流成分検出ライン、6a…特定周波数成分抽出手段、6b…特定周波数成分抽出手段、7a…増幅手段、7b…増幅手段、8…信号処理手段、100…燃料電池セルスタック、101a…端板、101b…端板、102…セパレータ、103a…集電板、105a…一体型MEA、106a…電極部、108…温度計測手段、501…マニホルド、502…MEA、503…ガスケット、504…ガス拡散層、700…定置型分散電源。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Voltage detection part, 2a ... Voltage detection means, 2b ... Voltage detection means, 3a ... Output terminal, 3b ... Output terminal, 4 ... DC component detection line, 5a ... AC component detection line, 5b ... AC component detection line, 6a ... specific frequency component extracting means, 6b ... specific frequency component extracting means, 7a ... amplifying means, 7b ... amplifying means, 8 ... signal processing means, 100 ... fuel cell stack, 101a ... end plate, 101b ... end plate, 102 ... Separator, 103a ... current collector plate, 105a ... integrated MEA, 106a ... electrode section, 108 ... temperature measuring means, 501 ... manifold, 502 ... MEA, 503 ... gasket, 504 ... gas diffusion layer, 700 ... stationary distributed power source.

Claims (12)

燃料電池セルスタックの部分をなす少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、前記周波数成分の大きさから、前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにした異常診断システムであって、前記検出部となるセルを前記所定周波数範囲の出荷前の強度を基準に選択したことを特徴とする燃料電池発電システムにおける異常診断システム。   Using at least one cell forming a part of the fuel cell stack as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from a voltage detected by the detection unit, and the fuel cell from the magnitude of the frequency component An abnormality diagnosis system for diagnosing the presence or absence of an abnormality in a power generation system including a stack or the fuel cell stack, wherein the cell serving as the detection unit is selected based on the strength before shipment in the predetermined frequency range An abnormality diagnosis system in a fuel cell power generation system characterized by the above. 請求項1において、前記所定周波数範囲は、異常が生じた場合に電圧信号に特徴的に周波数成分が現れる周波数範囲又は電圧信号が特異的に大きくなる周波数範囲であることを特徴とする燃料電池発電システムにおける異常診断システム。   2. The fuel cell power generation according to claim 1, wherein the predetermined frequency range is a frequency range in which a frequency component characteristically appears in the voltage signal when an abnormality occurs or a frequency range in which the voltage signal specifically increases. Abnormality diagnosis system in the system. 請求項1において、前記検出部から電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された電圧から前記所定周波数範囲の周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段と、前記周波数成分抽出手段により抽出された周波数成分を増幅する増幅手段と、増幅された信号強度を正常時と異常時を相関付ける関数により求めた閾値と比較して異常の有無を診断する信号処理手段を含むことを特徴とする燃料電池発電システムにおける異常診断システム。   2. The voltage detection unit according to claim 1, wherein the voltage detection unit detects a voltage from the detection unit, the frequency component extraction unit extracts a frequency component in the predetermined frequency range from the voltage detected by the voltage detection unit, and the frequency component extraction unit. Amplifying means for amplifying the extracted frequency component, and signal processing means for diagnosing the presence or absence of abnormality by comparing the amplified signal intensity with a threshold value obtained by a function correlating normal time and abnormal time, An abnormality diagnosis system for a fuel cell power generation system. 燃料電池セルスタックの部分をなすセルのうち、予め定めた所定周波数範囲の出荷前強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から前記所定周波数範囲に含まれる少なくとも二つの周波数範囲の周波数成分を抽出し、少なくとも二つの周波数成分の大きさから、前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにしたことを特徴とする燃料電池発電システムにおける異常診断システム。   Of the cells forming the fuel cell stack, at least one cell selected on the basis of a pre-shipment strength in a predetermined predetermined frequency range is set as a detection unit, and the voltage detected by the detection unit is changed to the predetermined frequency range. The frequency components in at least two frequency ranges included are extracted, and the presence or absence of abnormality of the fuel cell stack or the power generation system including the fuel cell stack is diagnosed from the magnitude of the at least two frequency components. An abnormality diagnosis system in a fuel cell power generation system characterized by the above. 燃料電池セルスタックの部分をなすセルのうち、予め定めた所定周波数範囲の出荷前強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から前記所定周波数範囲に含まれる少なくとも二つの周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の少なくとも一つから燃料電池セルスタックの異常を診断し、他の少なくとも一つから燃料電池発電システムにおける水素製造装置の異常を診断するようにしたことを特徴とする燃料電池発電システムにおける異常診断システム。   Of the cells forming the fuel cell stack, at least one cell selected on the basis of a pre-shipment strength in a predetermined predetermined frequency range is set as a detection unit, and the voltage detected by the detection unit is changed to the predetermined frequency range. Extract frequency components in at least two frequency ranges included, diagnose an abnormality in the fuel cell stack from at least one of the extracted frequency components, and detect an abnormality in the hydrogen production device in the fuel cell power generation system from at least one other An abnormality diagnosis system for a fuel cell power generation system, characterized in that a diagnosis is made. 燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常診断方法において、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして電圧検出部となる少なくとも一つのセルを選択し、選択したセルにより検出した電圧から前記所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにしたことを特徴とする燃料電池発電システムの異常診断方法。   In an abnormality diagnosis method for a power generation system including a fuel cell stack, at least one cell serving as a voltage detection unit is selected on the basis of a pre-shipment strength in a predetermined frequency range, and a voltage detected by the selected cell is used. A fuel characterized by extracting frequency components in the predetermined frequency range and diagnosing the presence or absence of abnormality of the fuel cell stack or the power generation system including the fuel cell stack from the magnitude of the extracted frequency components Abnormality diagnosis method for battery power generation system. 燃料電池セルスタックの部分をなす少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、前記周波数成分の大きさから、前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにした異常診断方法であって、前記所定周波数範囲の出荷前の強度を基準に電圧検出部となるセルを選択し、選択したセルにより異常診断を実施し、燃料電池の運転中に前記所定周波数範囲の強度の閾値を更新すべきかどうかを判断して閾値の維持又は更新を行うことを特徴とする燃料電池発電システムの異常診断方法。   Using at least one cell forming a part of the fuel cell stack as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from a voltage detected by the detection unit, and the fuel cell from the magnitude of the frequency component An abnormality diagnosis method for diagnosing the presence or absence of an abnormality in a power generation system including a stack or the fuel cell stack, wherein a cell serving as a voltage detection unit is selected on the basis of strength before shipment in the predetermined frequency range, An abnormality diagnosis is performed with the selected cell, and whether or not the threshold value of the intensity in the predetermined frequency range should be updated during the operation of the fuel cell, and the threshold value is maintained or updated. Abnormal diagnosis method. 燃料電池セルスタックの部分をなす少なくとも一つのセルを検出部として、前記検出部より検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、前記周波数成分の大きさから、前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにした異常診断方法であって、前記所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして検出部となるセルを選択し、このセルにより異常診断を開始し、燃料電池の運転中に検出部を更新すべきかどうかを判断して検出部となるセルの続行又は更新を行うことを特徴とする燃料電池発電システムの異常診断方法。   Using at least one cell forming a part of the fuel cell stack as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from a voltage detected by the detection unit, and the fuel cell from the magnitude of the frequency component An abnormality diagnosis method for diagnosing the presence or absence of an abnormality in a power generation system including a stack or the fuel cell stack, wherein a cell to be a detection unit is selected on the basis of strength before shipment in the predetermined frequency range, An abnormality diagnosis method for a fuel cell power generation system, wherein abnormality diagnosis is started by the cell, and whether or not the detection unit should be updated during operation of the fuel cell is determined and the cell serving as the detection unit is continued or updated . 燃料電池セルスタックを備え、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムにおいて、
予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧から前記所定周波数範囲の周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
前記周波数成分抽出手段により抽出された周波数成分を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された信号強度を、正常時と異常時を相関付ける関数により求めた閾値と比較して異常の有無を診断する信号処理手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
In a fuel cell power generation system comprising a fuel cell stack and generating electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell,
Voltage detecting means for detecting a voltage using at least one cell selected on the basis of an intensity before shipment in a predetermined frequency range as a reference;
Frequency component extraction means for extracting a frequency component in the predetermined frequency range from the voltage detected by the voltage detection means;
Amplifying means for amplifying the frequency component extracted by the frequency component extracting means;
A fuel cell power generation system comprising signal processing means for diagnosing the presence or absence of an abnormality by comparing the signal intensity amplified by the amplifying means with a threshold value obtained by a function correlating normal time and abnormal time.
燃料電池セルスタックを有し、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムの運転方法であって、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断するようにしたことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。   An operation method of a fuel cell power generation system having a fuel cell stack and generating electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell, and is a pre-shipment in a predetermined frequency range A voltage is detected using at least one cell selected on the basis of intensity as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from the detected voltage, and the fuel cell stack is extracted from the size of the extracted frequency component Alternatively, a fuel cell power generation system operating method is characterized in that the presence or absence of abnormality in a power generation system including the fuel cell stack is diagnosed. 燃料電池セルスタックを有し、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムの運転方法であって、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、検出した電圧から前記所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断し、異常を検知したならば前記燃料電池セルスタックから取り出す電流値を変更することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。   An operation method of a fuel cell power generation system having a fuel cell stack and generating electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell, and is a pre-shipment in a predetermined frequency range A voltage is detected using at least one cell selected on the basis of intensity as a detection unit, a frequency component in the predetermined frequency range is extracted from the detected voltage, and the fuel cell stack or the A method for operating a fuel cell power generation system, comprising: diagnosing the presence or absence of an abnormality in a power generation system including a fuel cell stack and changing a current value taken out from the fuel cell stack when the abnormality is detected. 燃料電池セルスタックを有し、酸化ガスと燃料ガスをセルにて電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システムの運転方法であって、予め定めた所定周波数範囲の出荷前の強度を基準にして選択した少なくとも一つのセルを検出部として電圧を検出し、検出した電圧から予め定めた所定周波数範囲の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさから前記燃料電池セルスタックまたは前記燃料電池セルスタックを含む発電システムの異常の有無を診断し、異常を検知したならば異常を示す信号が出なくなるまで前記燃料電池セルスタックから取り出す電流値を減少する第一の制御ステップを実施し、その後、異常原因に基づいて異常を回避する第二の制御ステップを実施することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。   An operation method of a fuel cell power generation system having a fuel cell stack and generating electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas and a fuel gas in the cell, and is a pre-shipment in a predetermined frequency range A voltage is detected using at least one cell selected on the basis of intensity as a detection unit, a frequency component in a predetermined frequency range is extracted from the detected voltage, and the fuel cell stack is extracted from the size of the extracted frequency component Alternatively, a first control step of diagnosing the presence or absence of an abnormality in the power generation system including the fuel cell stack and reducing a current value taken out from the fuel cell stack until no signal indicating abnormality is output when the abnormality is detected And then performing a second control step for avoiding the abnormality based on the cause of the abnormality. Beam method of operation.
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