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技術 燃料電池装置、燃料電池システム及び制御方法

出願人 京セラ株式会社
発明者 西海尚伸
出願日 2016年6月24日 (3年3ヶ月経過) 出願番号 2017-524647
公開日 2018年1月18日 (1年9ヶ月経過) 公開番号 WO2016-208201
状態 特許登録済
技術分野 燃料電池(本体)
主要キーワード 交替時期 積算稼働 稼働処理 定格出力値 停止判別 稼動制御 リセット時期 定格電力値
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題・解決手段

複数の燃料電池装置それぞれに自装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を判別情報として他の燃料電池装置に送信させ、複数の燃料電池それぞれに他の燃料電池装置から送信された判別情報を受信させ、自装置の判別情報および他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて複数の燃料電池装置のいずれかをマスター装置として選定する。

概要

背景

需要家施設内の負荷電力を供給する手段として、例えば、燃料電池装置などの出力を調整可能な発電装置が用いられている。発電装置は出力の向上が求められている。1つ方法としては、複数の発電装置を並列運転させる場合がある。

発電装置はそれぞれ対応する制御装置を備えていることが一般的であり、それぞれの制御装置が独自に各発電装置の制御を行なうことが考えられる。そして、複数の発電装置を稼動する場合において、複数の発電装置全体の稼働率の向上および各発電装置の寿命の長期化のために、単一の運転制御装置により複数の発電装置の出力を調整することが提案されている(特許文献1参照)。

概要

複数の燃料電池装置それぞれに自装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を判別情報として他の燃料電池装置に送信させ、複数の燃料電池それぞれに他の燃料電池装置から送信された判別情報を受信させ、自装置の判別情報および他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて複数の燃料電池装置のいずれかをマスター装置として選定する。

目的

効果

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請求項1

一の需要家施設負荷電力を供給する複数の燃料電池装置の中の一の燃料電池装置であって、当該一の燃料電池装置の積算稼働時間を計時する計時部と、当該一の燃料電池装置の定格出力値を記憶する記憶部と、当該一の燃料電池装置とともに、一の需要家施設の負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置のうちの他の燃料電池装置に、前記計時部に計時された積算稼働時間および前記記憶部に記憶された定格出力値の少なくとも一方を判別情報として、送信する送信部と、前記他の燃料電池装置から当該他の燃料電池装置の判別情報としての当該他の燃料電池装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を受信する受信部と、当該一の燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて、前記複数の燃料電池装置のいずれかを前記負荷の消費電力に応じて当該一の装置および他の燃料電池装置を制御するマスター装置として選定する制御部とを備える、燃料電池装置。

請求項2

請求項1において、前記制御部は、前記積算稼働時間が最も短い燃料電池装置を、前記マスター装置に選定し、前記一の燃料電池装置が前記マスター装置として選定された場合に、積算稼働時間が閾値を超えるとき、当該一の燃料電池装置を停止状態切り替え、他の燃料電池装置に当該一の燃料電池装置以外のマスター装置を選定させる制御情報を前記送信部に送信させる、燃料電池装置。

請求項3

請求項1または2において、前記制御部は、前記複数の燃料電池装置を有する燃料電池システム起動時における前記定格出力値が最大である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する、燃料電池装置。

請求項4

請求項1または2において、前記制御部は、前記負荷の消費電力を取得するときに、該消費電力よりも大きく、かつ該消費電力に最も近い定格出力値である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する、燃料電池装置。

請求項5

燃料電池システムであって、一の需要家施設の負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置を備え、前記複数の燃料電池装置は、それぞれ、当該燃料電池装置の積算稼働時間を計時する計時部と、当該燃料電池装置の定格出力値を記憶する記憶部と、前記複数の燃料電池装置から当該燃料電池装置以外の他の燃料電池装置に前記計時部に計時された積算稼働時間および前記記憶部に記憶された定格出力値の少なくとも一方を判別情報として送信する送信部と、前記他の燃料電池装置から前記他の燃料電池装置の判別情報を受信する受信部と、当該燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて前記複数の燃料電池装置のいずれかをマスター装置として選定する制御部とを有する、燃料電池システム。

請求項6

請求項5において、前記燃料電池装置は、前記制御部にて前記積算稼働時間が最も短い燃料電池装置が前記マスター装置に選定され、当該燃料電池装置が前記マスター装置として選定された場合に、積算稼働時間が閾値を超えるとき、当該燃料電池装置を停止状態に切り替え、他の燃料電池装置に自装置以外のマスター装置を選定させる制御情報を送信する、燃料電池システム。

請求項7

請求項5または6において、前記燃料電池装置は、前記制御部にて、前記複数の燃料電池装置を有する燃料電池システムの起動時における前記定格出力値が最大である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する制御を実行する、燃料電池システム。

請求項8

請求項5または6において、前記燃料電池装置は、前記制御部にて、前記負荷の消費電力を取得するときに、該消費電力よりも大きく、かつ該消費電力に最も近い定格出力値である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する制御を実行する、燃料電池システム。

請求項9

一の需要家施設の負荷に電力を供給可能な複数の燃料電池装置それぞれに、当該燃料電池装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を判別情報として、他の前記燃料電池装置に向けて送信させる送信ステップと、前記複数の燃料電池装置それぞれに、他の前記燃料電池装置から送信された判別情報を受信させる受信ステップと、前記複数の燃料電池装置それぞれに、当該燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて、前記複数の燃料電池装置のいずれかをマスター装置として選定させる選定ステップとを有する、燃料電池装置の制御方法

請求項10

請求項9において、前記マスター装置は、前記負荷の消費電力に応じて、前記燃料電池装置および他の燃料電池装置を制御する、燃料電池装置の制御方法。

請求項11

請求項9または10において、前記選定ステップにおいて、前記複数の燃料電池装置それぞれに、前記積算稼働時間が最も短い燃料電池装置を、前記マスター装置に選定させる、燃料電池装置の制御方法。

請求項12

請求項11において、前記マスター装置に選定された前記燃料電池装置の積算稼働時間が閾値を超えるとき、前記送信ステップ、前記受信ステップ、および前記選定ステップを実行する、燃料電池装置の制御方法。

請求項13

請求項11または12において、前記マスター装置に選定された前記燃料電池装置の停止状態への切替えを行わせる制御情報を受信するとき、前記送信ステップ、前記受信ステップ、および前記選定ステップを実行する、燃料電池装置の制御方法。

請求項14

請求項9または10において、前記複数の燃料電池装置を有する燃料電池システムの起動時に、前記選定ステップで、前記複数の燃料電池装置それぞれに、前記定格出力値が最大である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定させる、燃料電池装置の制御方法。

請求項15

請求項14において、前記負荷の消費電力を取得する取得ステップを、さらに有し、前記負荷の消費電力を取得するときに、前記選定ステップで、前記複数の燃料電池装置それぞれに、該消費電力よりも大きく、かつ該消費電力に最も近い定格出力値である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定させる、燃料電池装置の制御方法。

関連出願へのクロスリファレンス

0001

本出願は、日本国特許出願2015−127823号(2015年6月25日出願)の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

技術分野

0002

本発明は、燃料電池装置燃料電池システム、及び複数の燃料電池装置を制御する制御方法に関する。

背景技術

0003

需要家施設内の負荷電力を供給する手段として、例えば、燃料電池装置などの出力を調整可能な発電装置が用いられている。発電装置は出力の向上が求められている。1つ方法としては、複数の発電装置を並列運転させる場合がある。

0004

発電装置はそれぞれ対応する制御装置を備えていることが一般的であり、それぞれの制御装置が独自に各発電装置の制御を行なうことが考えられる。そして、複数の発電装置を稼動する場合において、複数の発電装置全体の稼働率の向上および各発電装置の寿命の長期化のために、単一の運転制御装置により複数の発電装置の出力を調整することが提案されている(特許文献1参照)。

先行技術

0005

特開2002−247765号公報

0006

本発明の第1の観点による燃料電池装置は、計時部と、記憶部と、送信部と、受信部と、制御部とを有する。前記計時部は、燃料電池装置の積算稼働時間を計時する。前記記憶部は、当該燃料電池装置の定格出力値を記憶する。前記送信部は、当該燃料装置とともに、一の需要家施設の負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置のうちの他の燃料電池装置に、前記計時部に計時された積算稼働時間および前記記憶部に記憶された定格出力値の少なくとも一方を判別情報として、送信する。前記受信部は、前記他の燃料電池装置から当該他の燃料電池装置の判別情報としての当該他の燃料電池装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を受信する。前記制御部は、当該一の燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて、前記複数の燃料電池装置のいずれかを前記負荷の消費電力に応じて当該一の燃料電池装置および他の燃料電池装置を制御するマスター装置として選定する。

図面の簡単な説明

0007

本発明の一実施形態に係る制御方法を実行する電力供給システムの概略的な構成を示す機能ブロック図である。
燃料電池装置の概略的な構成を示す機能ブロック図である。
燃料電池装置の制御部が実行する稼動制御を説明するフローチャートである。
燃料電池装置の制御部が実行する停止判別制御を説明するフローチャートである。
燃料電池装置の制御部が実行する選定制御を説明するフローチャートである。
燃料電池システムの全燃料電池装置の制御部が実行する選定制御を説明するフローチャートである。
燃料電池システムの全燃料電池装置の制御部が実行する選定制御を説明するフローチャートである。

実施例

0008

以下、本発明を適用した制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

0009

図1において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力の流れを表す。また、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを表し、当該破線は有線としてもよいし、無線としてもよい。制御信号または情報の通信には、例えば赤外線通信、ZigBee(登録商標)などの近距離通信方式および電力線搬送通信PLC;Power Line Communication)などの種々の方式を用いることができる。

0010

電力供給システム10は、分電盤11および燃料電池システム12等を含む。

0011

分電盤11は、燃料電池システム12および商用系統13から供給される電力を複数の支幹分岐させて負荷14に分配する。負荷14は、電力を消費する電力負荷であり、例えば、同一の需要家施設内で使用される空調機器照明器具冷蔵機器などの電力を消費する設備である。負荷14は電力センサを有し、自身の消費電力を示す情報を燃料電池システム12に送信する。

0012

燃料電池システム12は、複数の燃料電池装置、例えば、第1の燃料電池装置15a、第2の燃料電池装置15b、および第3の燃料電池装置15cの3つの燃料電池装置を含む。各燃料電池装置は、本開示における「一の燃料電池装置」に対応し得る。第1の燃料電池装置15a、第2の燃料電池装置15b、および第3の燃料電池装置15cは、並列して分電盤11に電力を出力する。第1の燃料電池装置15a、第2の燃料電池装置15b、および第3の燃料電池装置15cは互いに通信可能であり、また、負荷14との通信およびインターネットなどのネットワーク16を介した制御装置17との通信も可能である。制御装置17は燃料電池システム12を制御する機器であり、例えば、特定の燃料電池装置の停止指示などを燃料電池システム12に送信する。

0013

第1の燃料電池装置15aの構成について、図2を用いて説明する。第2の燃料電池装置15bおよび第3の燃料電池装置15cの構成は、第1の燃料電池装置15aと同じであるため、説明を省略する。第1の燃料電池装置15aは、例えば、固体酸化物形燃料電池装置であるが、常時運転を可能な他の種類の燃料電池装置であってもよい。第1の燃料電池装置15aは、停止状態待機状態、および発電状態のいずれかに切替え可能である。

0014

第1の燃料電池装置15aは、発電部18、通信部19(送信部、受信部)、計時部20、記憶部21、および制御部22などを含む。

0015

発電部18は、例えば、リフォーマセルスタックインバータを含む。リフォーマは燃料ガス改質して水素を生成する。セルスタックは水素を用いて直流電力を発電する。インバータは直流電力を交流電力に変換する。発電部18は、インバータにおいて変換した交流電力を分電盤11に出力する。

0016

通信部19は、第1の燃料電池装置15aと外部機器との間で多様な情報の通信、すなわち送信及び受信を行う。例えば、通信部19は、第1の燃料電池装置15aの判別情報を、他の燃料電池装置、第1の実施形態においては、第2の燃料電池装置15bおよび第3の燃料電池装置15cに送信する。判別情報とは、複数の燃料電池装置それぞれがマスター装置およびスレーブ装置の何れであるかを決定するための情報である。例えば、第1の実施形態においては自装置である第1の燃料電池装置15aの積算稼働時間である。また、通信部19は、他の燃料電池装置、第1の実施形態においては、第2の燃料電池装置15bおよび第3の燃料電池装置15cの判別情報を、当該他の燃料電池装置から受信する。

0017

さらに、通信部19は、自装置がマスター装置であるときには、他の燃料電池装置を制御する制御情報を、当該他の燃料電池装置に送信する。また、通信部19は、自装置がスレーブ装置であるときには、マスター装置である燃料電池装置から、自装置の制御情報を受信する。

0018

さらに、通信部19は、負荷14の消費電力を負荷14から受信する。さらに、通信部19は、自装置がマスター装置およびスレーブ装置の何れであるかを示す情報を制御装置17に送信する。また、通信部19は、自装置および他の燃料電池装置の制御情報を、制御装置17から受信する。

0019

計時部20は、例えば、タイマであり、後述する制御部22の制御のもと、後述するリセット時期以降の発電状態にある時間を積算した積算稼働時間を計時する。

0020

記憶部21は、フラッシュメモリ等の任意の記憶資源を用いて構成される。記憶部21は、自装置の定格出力値などの自装置の特性、判別情報と比較する閾値などの制御部22の処理に必要な種々の情報、および制御部22で実行させるプログラムなどを記憶する。

0021

制御部22は、専用のマイクロプロセッサ、または特定の機能を実行させるプログラムを読み込んだ汎用のCPUによって構成され、自装置を構成する各部位、および他の燃料電池装置を制御する。

0022

例えば、制御部22は、燃料電池システム12内の複数の燃料電池装置の中の1つの燃料電池装置をマスター装置に選定する。また、制御部22は、マスター装置以外の燃料電池装置をスレーブ装置として認定する。マスター装置は、燃料電池システム12内の複数の燃料電池装置を一括して制御する。スレーブ装置は、マスター装置の制御に基づいて、稼働する。

0023

制御部22は、マスター装置の選定のために、自装置の積算稼働時間を判別情報として計時部20から取得し、通信部19に当該判別情報を他の燃料電池装置に向けて送信させる。また、制御部22は、他の燃料電池装置それぞれの判別情報を通信部19に受信させる。

0024

制御部22は、他の燃料電池装置から判別情報を受信する。すると、制御部22は、燃料電池システム12内の稼働可能な複数の燃料電池装置の積算稼働時間を比較する。そして、制御部22は、最も積算稼働時間の短い燃料電池装置をマスター装置に選定する。また、制御部22は、自装置がマスター装置に選定されないときは、自装置をスレーブ装置と認定する。制御部22は、自装置をマスター装置に選定するときに、マスター装置であること示す情報を、通信部19を介して、他の燃料電池装置および制御装置17に送信する。

0025

さらに、制御部22は、自装置をマスター装置に選定するときには、周期的に、自装置の判別情報である積算稼働時間と、記憶部21に記憶した閾値とを比較する。制御部22は、積算稼働時間が閾値を超えるとき、自装置を停止状態に切替えることを決定する。

0026

制御部22は、自装置を停止状態に切替えることを決定する。このとき、制御部22は、他の燃料電池装置にマスター装置の選定を行わせる制御情報を、通信部19を介して、送信する。他の燃料電池装置の制御部22は、当該制御情報を受信する。そして、他の燃料電池装置の制御部22は、判別情報の送受信および判別情報に基づく新規なマスター装置の選定を行なう。現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部22は、新規なマスター装置に選定された燃料電池装置が発電状態に切替わるとき、自装置の計時部20の積算稼働時間をゼロにリセットする。または、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部22は、発電状態である場合にはマスター装置に選定されたことを示す情報を受信する。このとき、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部22は自装置の計時部20の積算稼働時間をゼロにリセットする。

0027

さらに、制御部22は、自装置をマスター装置に選定するときには、自装置の停止状態への切替えを行なわせる制御情報を取得する。かかる制御情報は、制御装置17または通信部19などを介して接続される入力装置から得られる。制御部22は、自装置を停止状態に切替える制御情報を受信するとき、他の燃料電池装置にマスター装置の選定を行わせる制御情報を、通信部19を介して、送信させる。他の燃料電池装置の制御部22は、当該制御情報を受信すると、判別情報の送受信および判別情報に基づく新規なマスター装置の選定を行なう。現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部22は、新規なマスター装置に選定された燃料電池装置が発電状態に切替わるとき、自装置の計時部20の積算稼働時間をゼロにリセットする。または、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部22は、発電状態である場合にはマスター装置に選定されたことを示す情報を受信する。このとき、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部22は、自装置の計時部20の積算稼働時間をゼロにリセットする。

0028

さらに、制御部22は、自装置をマスター装置に選定するときには、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報を生成する。かかる制御情報は、制御装置17または第1の燃料電池装置15aに接続される入力装置から受信する制御情報に基づいて、生成される。制御部22は、生成した制御情報を、通信部19を介して、各燃料電池装置に送信する。

0029

さらに、制御部22は、自装置をマスター装置に選定するときには、周期的に、負荷14の消費電力を受信する。そして、制御部22は、自装置の発電状態または待機状態を優先的に維持しながら、燃料電池システム12として負荷追従運転を行わせる方法などの所定の方法に応じて、各燃料電池装置の発電量、ならびに停止状態、待機状態、および発電状態の切替えを決定する。そして、制御部22は、当該決定した状態での運転を実行させる制御情報を生成する。制御部22は、生成した制御情報を、通信部19を介して、各燃料電池装置に送信する。

0030

次に、自装置をマスター装置に選定した燃料電池装置の制御部22が実行する燃料電池システム12の稼働制御について図3のフローチャートを用いて説明する。制御部22は、所定の周期、例えば1分毎に、燃料電池システム12の稼働制御を開始する。

0031

テップS100において、制御部22は、制御装置17または入力装置から、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報を受信しているか否かを判別する。当該制御情報を受信しているときには、プロセスはステップS101をスキップして、ステップS102に進む。当該制御情報を受信していないときには、プロセスはステップS101に進む。

0032

ステップS101では、制御部22は、負荷14から消費電力を示す情報を受信するまで待機する。消費電力を示す情報を受信すると、プロセスはステップS102に進む。

0033

ステップS102では、制御部22は、他の燃料電池装置それぞれの発電量および状態の切替えの少なくとも一方を行なわせる制御情報を生成する。かかる制御情報は、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報、または消費電力を示す情報に基づいて、生成される。制御情報が生成されると、プロセスはステップS103に進む。

0034

ステップS103では、制御部22は、ステップS102において生成した制御情報を、通信部19から各燃料電池装置に向けて送信させる。制御情報を送信させると、燃料電池システム12の稼働処理を終了する。

0035

次に、自装置をマスター装置に選定した燃料電池装置の制御部22が実行する自装置の停止判別制御について図4のフローチャートを用いて説明する。制御部22は、所定の周期、例えば10分毎に、停止判別制御を開始する。

0036

ステップS200において、制御部22は、計時部20から積算稼働時間を取得し、記憶部21から閾値を読出す。積算稼働時間の取得および閾値を読出すと、プロセスはステップS201に進む。

0037

ステップS201では、制御部22は、積算稼働時間が閾値を超えるか否かを判別する。積算稼働時間が閾値を超えるとき、プロセスはステップS202をスキップして、ステップS203に進む。積算稼働時間が閾値以下出るとき、プロセスはステップS202に進む。

0038

ステップS202では、制御部22は、制御装置17などからマスター装置である自装置を停止状態に切替えを行わせる制御情報を取得しているか否かを判別する。当該制御情報を取得していないときには、停止判別制御を終了する。当該制御情報を取得しているときには、プロセスはステップS203に進む。

0039

ステップS203では、制御部22は、スレーブ装置である他の燃料電池装置に、マスター装置の選定を行わせる制御情報を生成し、通信部19に送信させる。当該制御情報を送信すると、プロセスはステップS204に進む。

0040

ステップS204では、制御部22は、新規にマスター装置に選定された燃料電池装置が発電状態となるまで待機する。新規にマスター装置に選定された燃料電池装置から発電状態であることを示す情報を受信すると、プロセスはステップS205に進む。

0041

ステップS205では、制御部22は、自装置の計時部20の積算稼働時間をゼロにリセットする。積算稼働時間のリセット後、プロセスはステップS206に進む。

0042

ステップS206では、制御部22は、自装置を停止状態に切替える。停止状態に切替えると、停止判別制御を終了する。

0043

次に、自装置をスレーブ装置であると認定した燃料電池装置の制御部22が実行する新規なマスター装置の選定制御について図5のフローチャートを用いて説明する。制御部22は、マスター装置である燃料電池装置からマスター装置の選定を行わせる制御情報を受信するときに、選定制御を開始する。

0044

ステップS300において、制御部22は、計時部20から積算稼働時間を取得する。積算稼働時間を取得すると、プロセスはステップS301に進む。

0045

ステップS301では、制御部22は、ステップS300で取得した積算稼働時間を判別情報として、他の燃料電池装置に送信する。判別情報を送信すると、プロセスはステップS302に進む。

0046

ステップS302では、制御部22は、他の燃料電池装置それぞれからの判別情報を待機する。他の燃料電池装置それぞれから判別情報を受信すると、プロセスはステップS303に進む。

0047

ステップS303では、制御部22は、ステップS300において取得した自装置の積算稼働時間と、ステップS302において受信した判別情報に相当する他の燃料電池装置それぞれの積算稼働時間とに基づいて、マスター装置の選定を行う。選定を行うと、プロセスはステップS304に進む。

0048

ステップS304では、制御部22は、ステップS303において選定したマスター装置が自装置であるか否かを判別する。自装置がマスター装置でないときには、選定制御を終了する。自装置がマスター装置であるときには、プロセスはステップS305に進む。

0049

ステップS305では、制御部22は、自装置が発電状態となったときに、他の燃料電池装置および制御装置17に、マスター装置であることを示す情報を送信し、通知する。自装置が発電状態となったときには、例えば、停止状態および待機状態である場合には発電状態への切替わりが完了したとき、元々発電状態であるときはマスター装置であると選定したときなどが含まれる。当該情報の送信後、選定制御が終了する。

0050

第1の実施形態の燃料電池装置によれば、複数の燃料電池装置の中で積算稼働時間に基づいてマスター装置の選定が行われる。よって、特定の燃料電池装置のみがマスター装置となりにくい。したがって、特定の燃料電池装置のみがマスター装置として用いられている場合に、マスター装置のメンテナンスのために制御部22も含めて停止するときに、他の燃料電池装置も停止しにくくなる。その結果、複数の燃料電池装置全体の稼働率が向上する。また、特定の燃料電池装置のみがマスター装置として用いられている場合には、当該マスター装置のみがメンテナンス時を除いて常時稼働となる。このような場合には、マスター装置の寿命が縮小するが、第1の実施形態においては、当該寿命の縮小が低減される。

0051

さらに、第1の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、積算稼働時間の最も短い燃料電池装置がマスター装置に選定される。すると、複数の燃料電池装置それぞれが平均的にマスター装置に選定されることになるの。よって、さらなる稼働率の向上、および寿命縮小の抑制が達成され得る。

0052

さらに、第1の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置に選定された燃料電池装置の積算稼働時間が閾値を超えるときに、新規なマスター装置の選定を行うので、マスター装置の交替時期が適切化され得る。したがって、マスター装置の急停止などによる稼働率の低下および当該マスター装置の寿命縮小を低減可能である。

0053

さらに、第1の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置に設定された燃料電池装置の停止状態への切替えを行わせる制御情報を燃料電池装置の制御部が受信するときに、新規なマスター装置の選定が行われる。よって、メンテナンスなどにより燃料電池装置を停止する場合においても稼働率の低下を低減可能である。

0054

次に、本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態では判別情報の種類が第1の実施形態と異なっている。以下に、第1の実施形態と異なる点を中心に第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。

0055

第2の実施形態において、電力供給システム10、燃料電池システム12および第1の燃料電池装置15aの構成は、第1の実施形態と同様である。第2の実施形態において、第1の燃料電池装置15a、第2の燃料電池装置15b、および第3の燃料電池装置15cを構成する発電部18、計時部20、および記憶部21の構成は第1の実施形態と同様である。

0056

第2の実施形態において、通信部19は、自装置の定格出力値を判別情報として、第2の燃料電池装置15bおよび第3の燃料電池装置15cに送信する。また、通信部19は、第2の燃料電池装置15bおよび第3の燃料電池装置15cの定格出力値を判別情報として、受信する。また、第2の実施形態において、通信部19は、判別情報以外に、第1の実施形態と同様の情報を送受信する。

0057

第2の実施形態において、制御部22は、燃料電池システム12内の複数の燃料電池装置の中の1つの燃料電池装置をマスター装置に選定し、マスター装置以外の燃料電池装置をスレーブ装置として認定する。

0058

第2の実施形態において、制御部22は、マスター装置の選定のために、自装置の定格出力値を判別情報として記憶部21から読出し、通信部19に当該判別情報を他の燃料電池装置に向けて送信させる。また、制御部22は、他の燃料電池装置それぞれの定格出力値を判別情報として通信部19に受信させる。

0059

第2の実施形態において、制御部22は、他の燃料電池装置から判別情報を受信すると、燃料電池システム12内の稼働可能な複数の燃料電池装置の定格出力値を比較する。そして、制御部22は、当該比較に基づいて単一の燃料電池装置をマスター装置に選定する。また、第2の実施形態において制御部22は、自装置をマスター装置に選定するときに、マスター装置であること示す情報を、通信部19を介して他の燃料電池装置および制御装置17に送信する。または、制御部22は、自装置がマスター装置に選定されないときは自装置をスレーブ装置と認定する。

0060

第2の実施形態において、制御部22は、燃料電池システム12の起動時には、定格出力値が最大である燃料電池装置をマスター装置に選定する。

0061

さらに、第2の実施形態において、制御部22は、通信部19を介して取得した負荷14の消費電力に基づいて、周期的に、判別情報の送受信を通信部19に実行させる。そして、制御部22は、当該消費電力に対して最適な定格出力値である燃料電池装置を、マスター装置に選定する。消費電力に対して最適な定格出力値は、複数の燃料電池装置の定格出力値の中で、少なくとも当該消費電力よりも大きく、かつ当該消費電力に最も近い定格出力値である。または、消費電力に対して最適な定格出力値は、当該消費電力に所定値を付加した合計値よりも大きく、且つ当該合計値に最も近い定格出力値である。

0062

さらに、第2の実施形態において、制御部22は自装置をマスター装置に選定する場合に、制御装置17または入力装置から自装置を停止状態に切替える制御情報を受信するとき、他の燃料電池装置にマスター装置の選定を行わせる制御情報を、通信部19に、送信させる。第2の実施形態において、他の燃料電池装置の制御部22は、当該制御情報を受信すると、判別情報の送受信および判別情報に基づき、新規なマスター装置の選定を行なう。

0063

さらに、第2の実施形態において、制御部22は、自装置をマスター装置に選定するときには、制御装置17または入力装置から受信する制御情報に基づいて、他の燃料電池装置への制御情報を、通信部19を介して、各燃料電池装置に送信する。他の燃料電池装置への制御情報は、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報である。

0064

さらに、第2の実施形態において、制御部22は、周期的に、負荷14の消費電力を受信する。そして、制御部22は、自装置の発電状態または待機状態を優先的に維持する。そのとき、制御部22は、所定の方法に応じて、各燃料電池装置の発電量、ならびに停止状態、待機状態、および発電状態の切替えを決定する。ここで、所定の方法は、燃料電池システム12として負荷追従運転を行わせる方法などである。そして、制御部22は、当該決定した状態での運転を実行させる制御情報を生成する。所定の方法によれば、定格電力値が大きい程、発電量の最大化および発電状態への切替えの優先順位が高くなるように、制御情報が生成される。

0065

次に、燃料電池システム12の起動時に、全燃料電池装置の制御部22が実行するマスター装置の選定制御について図6のフローチャートを用いて説明する。

0066

ステップS400において、制御部22は、記憶部21から定格出力値を読出す。定格出力値を読出すと、プロセスはステップS401に進む。

0067

ステップS401では、制御部22は、ステップS400で読出した定格出力値を判別情報として、他の燃料電池装置に送信する。判別情報を送信すると、プロセスはステップS402に進む。

0068

ステップS402では、制御部22は、他の燃料電池装置それぞれからの判別情報を待機する。他の燃料電池装置それぞれから判別情報を受信すると、プロセスはステップS403に進む。

0069

ステップS403では、制御部22は、ステップS400において読出した自装置の定格出力値が、ステップS402において受信した判別情報に相当する他の燃料電池装置それぞれの定格出力値との比較で最大であるか否かを判別する。最大でないときには、選定制御を終了する。最大であるときには、プロセスはステップS404に進む。

0070

ステップS404では、制御部22は、自装置をマスター装置に選定する。自装置をマスター装置に選定するときに、制御部22は、さらに、他の燃料電池装置の発電量の最大化および発電状態への切替えの優先順位を定めてもよい。マスター装置に選定すると、プロセスはステップS405に進む。

0071

ステップS405では、制御部22は、他の燃料電池装置および制御装置17に、マスター装置であることを示す情報を送信し、通知する。当該情報の送信後、選定制御を終了する。

0072

次に、燃料電池システム12の起動中に、全燃料電池装置の制御部22が実行するマスター装置の選定制御について図7のフローチャートを用いて説明する。制御部22は、所定の周期、例えば1時間毎に、または現在のマスター装置を停止状態に切替えさせる制御情報を現在のマスター装置が受信するときに、燃料電池システム12の起動中の選定制御を開始する。

0073

ステップS500からS502では、制御部22は、燃料電池システム12の起動時の選定制御におけるステップS400からS402と同様の処理を行う。他の燃料電池装置それぞれから判別情報を受信すると、プロセスはステップS503に進む。

0074

ステップS503では、制御部22は、通信部19を介して取得した最新の負荷14の消費電力に基づいて、最適な定格出力値である燃料電池装置をマスター装置に選定する。マスター装置の選定後、プロセスはステップS504に進む

0075

ステップS504では、制御部22は、ステップS503において選定したマスター装置が自装置であるか否かを判別する。自装置がマスター装置でないときには、選定制御を終了する。自装置がマスター装置であるときには、プロセスはステップS505に進む。

0076

ステップS505では、制御部22は、自装置が発電状態となったときに、他の燃料電池装置および制御装置17に、マスター装置であることを示す情報を送信し、通知する。自装置が発電状態となったときには、例えば、停止状態および待機状態である場合には発電状態への切替わりが完了したとき、または元々発電状態であるときはマスター装置であると選定したときが含まれる。さらに、制御部22は、他の燃料電池装置の発電量の最大化および発電状態への切替えの優先順位を定めてもよい。制御部22は、当該情報の送信後、選定制御を終了する。

0077

以上のような構成の第2の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、複数の燃料電池装置の中で定格出力値に基づいてマスター装置の選定が行われる。よって、特定の燃料電池装置のみがマスター装置となることが防がれる。したがって、複数の燃料電池装置全体の稼働率が向上する。また、第2の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置の寿命の縮小が抑制される。また、第2の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置に設定された燃料電池装置の停止状態への切替えを行わせる制御情報を受信するときに、制御部にて新規なマスター装置の選定を行う。よって、メンテナンスなどにより燃料電池装置を停止する場合においても稼働率の低下を抑制可能である。

0078

さらに、第2の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、燃料電池システム12の起動時に、定格出力値が最大である燃料電池装置がマスター装置に選定される。燃料電池システム12の起動時においては、消費電力が不明な負荷14に対して電力を最大に供給可能となるように、定格出力値が大きな燃料電池装置の起動などが優先されることが一般的である。それゆえ、負荷14の消費電力が不明であっても、発電状態に切替えられると考えられる燃料電池装置が、マスター装置に選定され得る。

0079

さらに、第2の実施形態の燃料電池の制御方法によれば、負荷14の消費電力に対して最適な定格出力値を有する燃料電池装置がマスター装置に選定される。よって、負荷14の消費電力に対して効率の良い燃料電池装置を優先的に発電させながら、発電状態にある燃料電池装置をマスター装置に選定可能である。

0080

本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

0081

例えば、第1の実施形態において積算稼働時間が判別情報として用いられ、第2の実施形態において定格出力値が判別情報として用いられるが、両者の組合せを判別情報として用いて、マスター装置を選定することも可能である。

0082

また、第1の実施形態および第2の実施形態において、負荷14が電力センサを有し、自身の消費電力を燃料電池システム12に送信するが、本開示の技術的範囲はこのような構成に限定されない。例えば、分電盤11の主幹などに電力センサを設け、負荷14全体の消費電力を検出して燃料電池システム12に送信する構成も可能である。

0083

10電力供給システム
11分電盤
12燃料電池システム
13商用系統
14負荷
15a 第1の燃料電池装置
15b 第2の燃料電池装置
15c 第3の燃料電池装置
16ネットワーク
17制御装置
18発電部
19通信部
20 計時部
21 記憶部
22 制御部

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