JP2015076966A - 燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法 - Google Patents
燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015076966A JP2015076966A JP2013211322A JP2013211322A JP2015076966A JP 2015076966 A JP2015076966 A JP 2015076966A JP 2013211322 A JP2013211322 A JP 2013211322A JP 2013211322 A JP2013211322 A JP 2013211322A JP 2015076966 A JP2015076966 A JP 2015076966A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- fuel cell
- circuit
- load
- storage battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】系統電源から電力が供給されていないときであっても、燃料電池を用いた電源システムの運転を継続させることを目的とする。【解決手段】燃料電池を用いた電源システムないしその制御装置として、系統電源から負荷に電力を供給する電源線路に流れる電流を検知する電力センサ、電源線路を介して電力センサより下流側から負荷に電力を供給する燃料電池、燃料電池と負荷との間で前記電源線路から電力が供給され交流電力を直流電力に変換するコンバータ、電力センサよりも上流側で電源線路と接続しコンバータの出力を交流電力に変換して出力するインバータ、電源線路の電流を検知して系統電源から解列したとき電力センサが燃料電池の駆動に必要な電流量を検知できるように電源線路に蓄電池からインバータを介して電力を供給するように制御する制御部を設ける。【選択図】図1
Description
本発明は、燃料電池を用いた電源システムなどに関する。例えば系統電源が停電した場合でも自立して運転することが可能な燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに当該制御装置を用いる電源システム及びその制御方法に関する。
需要者の場所で必要な電力を供給する発電システムが注目されている。戸建て住宅に取り付ける太陽光発電や燃料電池を用いた発電システムはその代表例であり、これらは商用の系統電源に対して分散型発電システムといわれている。
太陽電池や燃料電池により発電する電力は直流であるので、分散型発電システムでは直流電力を交流電力に変換し、系統電源の交流電力に重畳させて需用者の負荷に配電している。このため、直流電力を交流電力に変換するためのインバータを用い、系統電源に対して燃料電池の出力が連系するように制御している。系統電源が停電となったときには、系統電源の配電網側での安全を確保するために、分散型発電システムの動作を停止させ、分散型発電システムを系統電源から電気的に解列するようにされている。
ところで、燃料電池は定格出力で運転するのが最も効率が良いが、家庭内の負荷(消費電力)は変動し時間帯によってその変動幅が大きいので、実際には負荷追従運転をしている。系統電源に接続した燃料電池を用いた電源システムとして、系統電源から負荷に流れる電流を検知して、負荷追従運転機能を有する電源システムが開示されている(特許文献1参照)。
本来分散型発電システムは、災害発生時などにおいて系統電源が停電したときに非常用電源として、あるいは系統電源が得られない場所で使用できることが望まれている。このような要求に対応するために分散型発電システムを自立運転するには、負荷の変動に対応できるようにすることが必要である。
図7(A)に系統電源と連係して動作する燃料電池システムの一例を示す。系統電源304は負荷302と接続され、燃料電池308は、この電源線路306に負荷302と並列に接続されている。燃料電池308は負荷追従運転、すなわち、負荷302の電力消費変動に応じて発電量及びその出力を変化させる。具体的には、燃料電池308は、電源線路に流れる電流を電流センサ320で検知しており、電源線路上を流れる順方向(すなわち系統電源304から負荷302への方向)の電力が一定以下(Px[W])のとき発電を減少させると共に出力を停止することで負荷追従を行っている。つまり、燃料電池308は、系統電源304から負荷に対してPx[W]の電力供給がされていることを条件として発電電力の出力を行っている。従って、系統電源304の停電時には燃料電池308は発電及び出力できない。
ここで、負荷302側からみると、燃料電池308と系統電源304が並列に接続されており、燃料電池308の出力が負荷302の需要を満たさない場合には、その不足分が系統電源304から供給されることになる。また、燃料電池308が出力しているときには、常に、系統電源304から負荷302に対しPx[W]以上の電力が供給されることになる。また、燃料電池308は、通常時、系統電源304から供給される交流電力と同じ電圧及び同じ周波数になるように発電電力を出力しているため、系統側の交流電圧を失うと出力できない。
すなわち、従来の燃料電池システムは、系統電源停電時には運転を継続することができないものとなっている。そうすると、系統電源から電力が供給されないとき(停電時)に、バックアップ電源あるいは非常用電源として使用することを考える需用者の期待を満たすことができないものとなる。
図7(B)に示すように、蓄電池314を設置し、停電時には蓄電池314からベースとなる交流電圧を供給すると共に基準電力(Px[W])分を出力させて燃料電池308を駆動させることが考えられる。しかし、この場合、蓄電池314の残量が無くなると燃料電池308を駆動できないという問題がある。
そこで、本発明は、系統電源から電力が供給されていないときであっても、燃料電池を用いた電源システムの自立運転を可能とすることを目的の一とする。
本発明の一実施形態に係る制御装置は、系統電源と接続される第1の接続部と、負荷と接続される第2の接続部と、第1の接続部と第2の接続部とを繋ぐ電源線路の途中において燃料電池の出力部と接続される第3の接続部と、第2の接続部と第3の接続部との間において電源線路と接続され、電源線路から分流する電力を出力する第1の回路と、第1の回路が出力する電力によって蓄電池を充電し、かつ蓄電池を放電する充放電制御部と接続される第4の接続部と、第1の接続部と第3の接続部との間において電源線路と接続され第1の回路が出力する電力と充放電制御部によって第4の接続部に供給される電力の一方又は双方を電源線路に供給する第2の回路と、第3の接続部から供給される燃料電池の出力電力と、第2の接続部を通して負荷で消費される消費電力及び第4の接続部を介して接続される蓄電池の充電量を検知して、少なくとも燃料電池の駆動が維持されるように第1の回路、第2の回路の動作を制御する制御部とを有する。
この燃料電池を用いた制御装置によれば、系統電源から解列したときであっても、電流センサに一定の電流量を検知させることにより燃料電池を駆動させるように制御することができる。
本発明の一実施形態に係る制御装置において、制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも高いとき、第2の回路を介して所定の値以上の電力を電源線路に供給する第1の動作モードと、第1の回路を介して電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を第2の回路を介して電源線路に供給する第2の動作モードを有していてもよい。この場合において制御部は、検知した蓄電池の充電量に基づき第1の動作モード又は第2の動作モードを設定するようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係る制御装置において、制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力より低いとき、第2の回路を介して所定の値の電力を電源線路に供給し、第1の回路を介して電源線路から余剰電力を分流させる第3の動作モードと、負荷の消費電力に対して燃料電池の出力電力では賄えない不足電力を第2の回路を介して電源線路に供給する第4の動作モードを有していてもよい。この場合において制御部は、蓄電池の充電量を検知して、第3のモード又は第4の動作モードを設定するようにしてもよい。
制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、第2の回路から電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、第1の回路から当該所定の値の電力を電源線路から分流させる第5の動作モードを有していてもよい。
燃料電池の発電量と、負荷の電量消費量及び蓄電池の充電量を検知して、その状態に応じて電力資源の配分を制御することにより、燃料電池の自立運転を維持するように制御することができる。
本発明の一実施形態に係る電源システムは、上記の制御装置と、第2の接続部に接続される燃料電池と、第4の接続部に接続される充放電制御部とを有する。また、係る電源システムは、第1の接続部が系統電源から切り離されているとき、又は第1の接続部が系統電源から電力の供給を受けていないとき、制御部は少なくとも燃料電池の駆動が維持されるように第1の回路、第2の回路の動作を制御するものであってもよい。
この燃料電池を用いた電源システムによれば、系統電源から解列した場合であっても、電力センサの出力信号を正常値として、自立運転をすることができる。
本発明の一実施形態に係る制御装置は、燃料電池の接続点を有し負荷に対して電力を供給可能な電源線路と、電源線路に対し燃料電池の接続点よりも負荷側に接続される第1の回路と、電源線路に対し燃料電池の接続点を第1の回路の接続点と対になって挟む位置に接続される第2の回路と、第1の回路及び第2の回路に接続される蓄電池の充電量と、負荷の消費電力と、燃料電池の出力電力とを検知し、その検知した結果に基づき、第2の回路に対して電源線路に所定の値以上の電力を出力させ、第1の回路に対して電源線路から余剰電力を分流させる制御部とを有する。
この制御部を用いれば、燃料電池を用いて自立型の電源システムを構成することができる。
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法は、系統電源と負荷とをつなぐ電源線路に燃料電池及び/又は蓄電池から電力が供給され、電源線路に設けられた電力センサが所定の値の電力を検知するか否かによって燃料電池の運転可否が制御される電源システムの制御方法であって、系統電源の電力が遮断されたとき、負荷の消費電力を検知して、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも高いとき、少なくとも所定の値の電源線路に燃料電池の運転維持に必要な電力を燃料電池又は蓄電池から供給することで電力センサに当該所定の値以上の電力を検知させて燃料電池の運転を維持させ、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも低いとき、燃料電池が発電する余剰電力で蓄電池を充電する方法である。
この燃料電池を用いた電源システムの制御方法によれば、系統電源から解列したときであっても、電流センサに一定の電流量を検知させることにより電源システムの運転を可能とすることができる。
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法において、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも高いとき、蓄電池を放電させ第2の回路を介して電源線路に所定の値以上の電力を供給することで電力センサ部に当該所定の値以上の電力を検知させつつ負荷に電力を供給する第1の動作モード、又は、第1の回路を介して電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を第2の回路を介して電源線路に供給することで前記電力センサ部に当該所定の値の電力を検知させる第2の動作モードで駆動するようにしてもよい。この場合において、蓄電池の充電量を検出して、第1の動作モード又は第2の動作モードを選択するようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法において、制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力より低いとき、第2の回路を介して蓄電池から所定の値の電力を電源線路に供給し、第1の回路を介して電源線路から余剰電力を分流させ、当該余剰電力を蓄電池に充電させることで電力センサ部に所定の値の電力を検知させる第3の動作モード、負荷の消費電力に対して燃料電池の出力電力では賄えない不足電力がある場合に第2の回路を介して蓄電池から当該不足電力を電源線路に供給する第4の動作モードで駆動するようにしてもよい。この場合において、蓄電池の充電量を検知して、第3のモード又は第4の動作モードを選択するようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法において、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、第1の回路から電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、第2の回路から当該所定の値の電力を電源線路から分流させることにより、電力センサに前記所定の値の電力を検知させる第5の動作モードで駆動するようにしてもよい。
燃料電池を用いた電源システムにおいて、燃料電池の発電量と、負荷の電量消費量及び蓄電池の充電量を検知して、その状態に応じて電力資源の配分を制御することにより、燃料電池の自立運転を維持するように制御することができる。
本発明によれば、系統電源から解列したときであっても、燃料電池の自立運転を長時間維持することができる。
コンバータとインバータ、若しくはこれと同等の機能を有する回路手段(例えば、第1のスイッチ手段、第2のスイッチ手段及び双方向インバータ)を用いて燃料電池の駆動維持に必要な電力を電源線路に供給することで、燃料電池を用いる電源システムの自立運転を可能とすることができる。
本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法によれば、燃料電池の発電量と、負荷の電量消費量及び蓄電池の充電量を検知して、その状態に応じて電力資源の配分を制御することにより、燃料電池の自立運転を維持するように制御することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の内容について、同一部分又は同様な機能を有する部分については同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その場合において特段の事情が無い限り繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システム100の構成を示す。電源システム100は、制御装置102、燃料電池118、充放電制御部130、蓄電池132を含んで構成される。この電源システム100は、制御装置102、充放電制御部130及び蓄電池132によって、系統電源106の停電時においても、燃料電池118の長時間の運転を可能にする。なお、以下では、系統電源106から電気的に切り離された状態で、蓄電池132に系統電源106と同等の働きをさせることで燃料電池118を運転させる場合を自立運転といい、系統電源106と接続された状態で燃料電池118を運転させる場合を連系運転という。
制御装置102は、システムブレーカー138、コンバータ120、インバータ124、制御部134、電源線路116、直流線路210、電力計測器201〜203、第1の接続部108、第2の接続部110、第3の接続部112、第4の接続部114を含んで構成されている。
本実施の形態において、系統電源106は例えば単相3線式100/200Vであり、電源線路116は3線(R線、S線、T線)により構成される。電源線路116は一方端に第1の接続部を備え、他方端に第2の接続部を備える。制御装置102において、系統電源106は第1の接続部108に接続され、負荷104は第2の接続部110に接続される。ブレーカー140が閉じているとき、負荷104は電源線路116を通じて系統電源106から電力の供給を受けることができる。
負荷104は電力を消費するものであり、例えば一般家庭内においては冷蔵庫、照明、エアコンディショナーなどの家電製品であり、事業所などにおいては工作機械、コンピュータなどの事業設備を含んでいる。
第1の接続部108と第2の接続部110との間に、燃料電池118の出力部と接続され得る第3の接続部112が設けられている。第3の接続部112は電源線路116と電気的に接続されており、燃料電池118から電力が供給されるとその電力は電源線路116に与えられる。すなわち、燃料電池118は系統電源106と負荷104との間に並列に接続され、電源線路116を通じて負荷104に電力を供給する。系統電源106から電力の供給を受ける場合、すなわち連系運転の場合においては、ブレーカー140とシステムブレーカー138は閉じており、負荷104は系統電源106から、あるいは系統電源106と燃料電池118の双方から電力の供給を受けることが可能である。一方、系統電源106から解列したとき、すなわち、自立運転のときは、ブレーカー140とシステムブレーカー138は開いており、負荷104は蓄電池132から、あるいは蓄電池132と燃料電池118の双方から電力の供給を受けることができる。
燃料電池118は、水素を含有する改質ガスを生成する改質装置(図示せず)、改質装置に供給するための液体燃料から硫黄分を除去する脱硫装置(図示せず)、改質装置によって生成された改質カガスを用いて発電を行う燃料電池スタック(図示せず)、燃料電池を所定の温度まで昇温させるヒータ(図示せず)、燃料を供給するポンプ(図示せず)、発電出力を電源線路116に出力する系統連系用のインバータ(図示せず)、電源線路116の電力を計測する電力センサ(図示せず)などを含んでいる。
電力センサは、電流を計測する電流計測器136と電圧計測器(図示せず)とを含んでいる。系統電源106が単相3線式である場合には、電流計測器136は、電源線路116の中性線(S線)以外の線(すなわちR線及びT線)を流れる電流を計測し、電圧計測器は、燃料電池118の出力位置における中性線とその他の線の線間電圧(すなわちR線S線間の線間電圧とT線S線間の線間電圧)を計測する。なお、電流計測器136は、電源線路116上の燃料電池118の接続点150とインバータ124の接続点151の間に設置され、電源線路116の接続点150と接続点151の間を流れる電流を計測できるように制御装置102内部に取り付けられる。従って、燃料電池118の電力センサは、電源線路116上の、インバータ124の接続点151と燃料電池118の接続点150の間における電力を計測することになる。
燃料電池118のインバータは、上記電圧計測器により計測した電圧信号に基づき発電電力を電源線路116上の電圧周波数に同期させて電源線路116に出力する。
また、燃料電池118は、負荷追従運転を行う。すなわち、燃料電池118は、電力センサにより、電源線路116上のインバータ124の接続点151と燃料電池118の接続点150の区間(以下「検知区間」という)において、順方向(すなわち系統側から負荷側への方向)に基準電力値(Px[W])以上の電力を検知した場合は、発電量を増加させると共に、電圧計測器により計測した電圧瞬時値に基づき出力を決定する。他方、電源線路116上の検知区間において、順方向に基準電力値(Px[W])より小さい電力を検知した場合は、発電量を減少させると共に、出力を停止させる。このように、本発明に係る燃料電池118は、電源線路116の検知区間の電力を検知し、順方向の電力が基準電力値以下になる事を防止するように発電や出力を制御するタイプのものであれば、どのようなタイプのものであっても良く、どのような運転制御方法であっても構わない。
燃料電池118は動作原理上、急激な負荷の変動に追従することはできず、定格出力で運転することが好ましいとされている。定格出力は、通常の場合燃料電池が動作可能な運転範囲において、発電効率が最も高くなる運転状態に設定されている。なお、燃料電池が、給湯などのために熱などを発生させる場合には、発電量のみならず発熱量を考慮し、燃料電池のエネルギー発生の効率が最も高くなる運転状態を意味すると解釈することも可能である。
なお、電流計測器136は、上述のように、燃料電池118の発電出力が上流側(系統側)に向かって流れているか否かを検知する機能(逆電力検出機能)においても使用されるものであり、電源線路116において、燃料電池118から電力が供給される接点よりも上流側に設けられている。
コンバータ120、インバータ124及び充放電制御部130は直流線路210により互いに接続されている。すなわち、直流線路210の一方端がコンバータ120に接続され、他方端がインバータ124に接続され、コンバータ120とインバータ124の間に充放電制御部130が並列接続されるように第4の接続部114が設けられている。充放電制御部130の入出力端子は、第4の接続部114に接続されてコンバータ120及びインバータ124と接続される。また、充放電制御部130には蓄電池132が接続される。
コンバータ120は、燃料電池118から電力が供給される接点よりも下流側(負荷側)で電源線路116と接続されている。コンバータ120としては、AC−DCコンバータにより構成され、制御部134から指示された値の交流電力を電源線路116から取り込み、制御部134から指示された電圧の直流電力に変換して直流線路210に出力する。
インバータ124は、電流計測器136よりも上流側(系統側)で電源線路116と接続されている。インバータ124としては、少なくとも、電圧形インバータにより構成され、制御部134から指示された値の直流電力を直流線路210から取り込み、交流電力に変換し、電圧が所定の周波数、電圧値、及び波形に維持されるように制御して電源線路116に出力する。また、インバータ124は、電源線路116に電力を供給しないときにも、上記一定の電圧を電源線路116に印可し続ける。
なお、燃料電池118に単独運転防止機能が備わっている場合、自立運転時において、その単独運転検出用の信号を吸収する機能又は装置をコンバータ120及び/又はインバータ124に付加する構成としても良い。
電力計測器201〜203は、電流を計測する電流計測器と、電圧を計測する電圧計測器とから構成され、計測した結果を制御部134に出力する機器である。なお、電流計測器と電圧計測器から計測された結果を用いて電力計測器201〜203が電力を算出して制御部134に出力する構成としても良いし、計測された電流値と電圧値をそれぞれ制御部134に出力し、制御部134内部で電力を算出する構成としても良い。電力計測器201は燃料電池118の出力電力を計測する。すなわち、電力計測器201は第3の接続部112と電源線路116の接続点との間に設置され、R線及びT線を流れる電流と、R線S線の線間電圧及びT線S線の線間電圧を計測する。電力計測器202は負荷の消費電力を計測する。すなわち、電力計測器202は第2の接続部110とコンバータ120との間に設置され、R線及びT線を流れる電流と、R線S線の線間電圧及びT線S線の線間電圧を計測する。電力計測器203は蓄電池の充放電電力を計測する。すなわち、電力計測器203は第4の接続部114における正極と負極の電流と、正極負極間電圧を計測する。
制御部134は、電流計測器201〜203の計測結果に基づき、コンバータ120とインバータ124に指示信号を発信して、電源線路116上を流れる電力を制御すると共に、直流線路210上の電圧を制御するためのもの(コンピュータ)であり、予め記憶されたプログラムを実行することで、係る制御を行う。制御部134としては、CPU(Central Processing Unit)により構成してもよいし、アナログIC回路やPLD(Programmable Logic Device)回路により構成してもよい。また、制御部134は記憶部(図示せず)を有する。記憶部は、制御部134が実行するプログラム、電力計測器201〜203による計測結果、後述する燃料電池118の定格出力値や蓄電池132の充放電閾値(所定値α、所定値β)等の必要なデータ、及び制御部134による演算結果を記憶する。なお、記憶部としては、半導体メモリや磁気記憶装置等を用いることができる。
制御部134は、電力計測器203の計測結果に基づき、充放電制御部130への入力電力と充放電制御部130からの出力電力を時系列的に記憶部に記憶させ、蓄電池132の充電残量を演算する。
また、制御部134は、負荷104の消費電力が燃料電池118の出力電力以上の時や、負荷104の消費電力が定格出力値以下であり且つ蓄電池132の充電量が少ない時などに、燃料電池118が発電及び出力を継続できるように、コンバータ120とインバータ124を制御して、基準電力Pxをインバータ124、電源線路116、コンバータ120、直流線路210からなるループに循環させて、燃料電池118の電力センサに基準電力Pxを検知させる。例えば、蓄電池132から基準電力Pxを放電させ、インバータ124を介して電源線路116に交流電力として出力させると共に、コンバータ120により電源線路116上の基準電力Pxを直流電力に変換させて直流線路210に分流させる。この時、コンバータ120から分流された基準電力Pxを更にまたインバータ124を介して電源線路116に出力させても良い。
また、制御部134は、負荷104の消費電力が燃料電池118の出力電力よりも大きく(即ち、電力が不足しており)且つ蓄電池132が放電可能な状態である場合などに、係る不足電力を蓄電池132から放電し、インバータ124を介して電源線路116に出力し、負荷104に供給する処理を行う。他方、負荷104の消費電力が燃料電池118の出力電力よりも小さく(即ち、燃料電池118の出力に余りが生じる場合で)且つ蓄電池132が充電できる状態である時などに、係る余剰電力をコンバータ120により電源線路116から直流線路210に分流させて蓄電池132に充電させる処理を行う。
また、制御部134は、負荷104の消費電力が燃料電池118の定格出力値よりも大きい場合において、蓄電池132が放電できる状態である場合には不足電力を蓄電池132から供給するようにインバータ124を制御し、蓄電池132が放電できない場合には、燃料電池118が運転を維持できるようにコンバータ120とインバータ124を制御する。他方、負荷104の消費電力が燃料電池118の定格出力値よりも小さい場合において、蓄電池132が充電できる状態である場合には、燃料電池118に定格出力運転を行わせると共に余剰電力を蓄電池132に充電させるようコンバータ120とインバータ124を制御し、蓄電池132が充電できない状態である場合には、燃料電池118が負荷追従運転をできるようにコンバータ120とインバータ124を制御する。
なお、蓄電電132への充放電制御は、コンバータ120に対し直流線路210への出力電圧を指示すると共に、インバータ124に対し直流線路210から電力を取得する際の電圧を指示することにより、直流線路210の電圧を制御することで行う。すなわち、充放電制御部130は直流線路210の電圧に基づき蓄電池132への充放電を制御しており、制御部134は係る充放電制御部130の制御ロジックに合うように、直流線路210の電圧を調整して蓄電池132への充放電を制御している。
充放電制御部130は、第4接続部に接続され、直流線路210から蓄電池132への充放電を制御するものである。充放電制御部130としては、例えば、直流線路210の電圧値が一定値以上であれば蓄電池132に充電し、直流線路210の電圧値が一定値未満であれば蓄電池132から放電するものが考えられるが、これに限定するものではない。但し、充放電制御部130及び蓄電池132の入出力特性に応じて、コンバータ120及びインバータ124のスイッチング速度や応答速度等を調整又は選定する必要がある。
蓄電池132は充放電制御部130の動作に基づき充放電を行う。蓄電池132としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池など各種の蓄電池を用いることができる。なお、蓄電池132に代えて、あるいは蓄電池132に付加して発電機を設けてもよい。
なお、図1で示す燃料電池を用いた電源システム100において、制御部134が直接的に充放電制御部130を制御するようにしてもよい。また、図1においては、充放電制御部130と蓄電池132とを別々に記載したが、これらが一体的に構成されていても良い。
なお、制御装置102や燃料電池118、充放電制御部130の駆動電力を別途の電源から供給する構成としても良いし、これらの電源端子を負荷104側に接続し、これらの駆動電力を負荷消費電力に算入する構成としても良い。
なお、以上の説明においては、図1に示すように、制御装置102において、コンバータ120とインバータ124とを有する構成を用いる一例を示したが、本発明はこの構成に限定して解釈されるものではない。例えば、図3に示すように、コンバータ120とインバータ124とに代えて、第1のスイッチ手段122と、第2のスイッチ手段126と、双方向インバータ128とにより構成してもよい。第1のスイッチ手段122と第2のスイッチ手段126により、電源線路116と双方向インバータ128との接続状態を制御することにより、図1で示すコンバータ120とインバータ124とで実現される機能を代替することができる。
図6で示す制御装置102の構成においては、電源線路116から電力を取り込むとき、第1のスイッチ手段122を閉じ、第2のスイッチ手段126を開いた状態で双方向インバータ128から電力を取り込み、電源線路116へ電力を供給するとき、第1のスイッチ手段122を開き、第2のスイッチ手段126を閉じることにより行われる。
次に、図2〜5のフローチャートを参照して、図1で示す電源システムの自立運転時における制御部134の動作の一例について詳細を説明する。制御部134は、燃料電池の定格出力値と負荷の消費電力との関係で、大別すると以下に示すモードで動作する。
(1)負荷の消費電力が燃料電池の定格出力値を上まわっているとき
負荷104の消費電力が燃料電池118の定格出力値を上まわっているとき、制御部134は、蓄電池132をできるだけ放電させるように制御する。まず、制御部134は負荷消費電力と定格出力値とを比較する(S00)。負荷104の消費電力量が燃料電池118の定格出力値を上回っている場合には、まず蓄電池132の充電量(充電残量)が所定値α以上か否かを判断する(S03)。
負荷104の消費電力が燃料電池118の定格出力値を上まわっているとき、制御部134は、蓄電池132をできるだけ放電させるように制御する。まず、制御部134は負荷消費電力と定格出力値とを比較する(S00)。負荷104の消費電力量が燃料電池118の定格出力値を上回っている場合には、まず蓄電池132の充電量(充電残量)が所定値α以上か否かを判断する(S03)。
(1−1)第1の動作モード(蓄電池の充電量が十分であるとき)
図2は、本実施形態に係る第1の動作モードと第5の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。蓄電池132の充電量が所定値α以上であると判断されるときには、制御部134は、負荷消費電力Lと燃料電池118の出力電力Sとの差分φ(φ=L−S)、即ち不足電力φを算出し、不足電力φが基準電力Pxよりも大きいか否かを判定する(S04)。不足電力φが基準電力Pxよりも大きい場合は、コンバータ120が電源線路116から電力を取り込むのを停止させ(S05)、蓄電池132から不足電力φを放電するように制御する(S06)。例えば、基準電力Pxが30Wで、定格出力値が700Wである場合において、負荷消費電力が800W、燃料電池118の出力電力が700Wの時は、蓄電池132から差分の100Wを出力させる。インバータ124は蓄電池132から供給される電力を電源線路116に出力する(S07)。電源線路116に供給される電力は、負荷104が消費する電力のうち燃料電池118の出力のみでは充当することのできない電力である。
図2は、本実施形態に係る第1の動作モードと第5の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。蓄電池132の充電量が所定値α以上であると判断されるときには、制御部134は、負荷消費電力Lと燃料電池118の出力電力Sとの差分φ(φ=L−S)、即ち不足電力φを算出し、不足電力φが基準電力Pxよりも大きいか否かを判定する(S04)。不足電力φが基準電力Pxよりも大きい場合は、コンバータ120が電源線路116から電力を取り込むのを停止させ(S05)、蓄電池132から不足電力φを放電するように制御する(S06)。例えば、基準電力Pxが30Wで、定格出力値が700Wである場合において、負荷消費電力が800W、燃料電池118の出力電力が700Wの時は、蓄電池132から差分の100Wを出力させる。インバータ124は蓄電池132から供給される電力を電源線路116に出力する(S07)。電源線路116に供給される電力は、負荷104が消費する電力のうち燃料電池118の出力のみでは充当することのできない電力である。
他方、ステップS04において、不足電力φが基準電力Pxよりも小さいときには、燃料電池118の出力を定格出力に引き上げる又は定格出力を維持させるために、インバータ124から基準電力Pxを出力させつつ、コンバータ120に余分な電力を電源線路116から直流線路210へと分流させる。すなわち、制御部132は、蓄電池132から基準電力Pxを供給するように制御し(S08)、インバータ124は蓄電池132から放電された電力Pxを電源線路116に出力する(S09)。更に、コンバータ120は電源線路116上にて余剰となる電力(Px−φ)を取り込み(S10)、蓄電池132は取り込まれた余剰電力Px−φを充電する。例えば、基準電力Pxが30W、負荷消費電力が710W、燃料電池118の出力電力が700Wの時は、10W分の電力が不足するが、インバータ124から10W出力した場合、燃料電池118の電力センサは10Wしか検出しないため、燃料電池118の出力を落としてしまう事になる。そこで、インバータ124が基準電力30W(Px)を出力し、コンバータ120は余分となる電力20W(Px−φ)を吸い込んで蓄電池132に充電させることで、燃料電池118の電力センサに基準電力分を検知させて出力を維持させる。
(1−2)第2の動作モード
図3は、本実施形態に係る第2の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップS03において、蓄電池132の充電量が所定値α以上ではない場合には、まず、蓄電池132の充電量が所定値β以上であるか否かを判断する(S12)。ここで、βは予め記憶部に記憶された値であり、所定値αよりも小さい値である。すなわち、ステップS12においては、蓄電池132に不足電力を補うだけの電力は残されていないが、基準電力Pxを放電するだけの電力が残されているか否かを判定する。そして蓄電池132の充電量が所定値β以上であるときには、更に、負荷消費電力Lと燃料電池118の出力電力Sとの差分、即ち不足電力φ(負荷消費電力L−出力電力S)を算出し、不足電力φが基準電力Px以上か否かを判定する(S14)。不足電力φが基準電力Px以上のときは、コンバータ120に動作させず(S15)、蓄電池132から基準電力Pxを放電させ(S16)、インバータ124は電源線路116に蓄電池132から与えられた電力Pxを出力する(S17)。これにより、燃料電池118の電力センサは所定の電力を検知することとなり、燃料電池118の駆動を維持することができる。この時、例えば、負荷消費電力Lが800W、燃料電池118の出力電力Sが700W、基準電力Pxが30Wである場合、不足電力φは100Wであるが、インバータ124から電源線路116に供給される電力は基準電力30Wのみであり、以前として負荷消費電力が70W不足する。この場合は、重要負荷を残して、通常負荷のブレーカーを落とすことで対処する等の方法が考えられる。
図3は、本実施形態に係る第2の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップS03において、蓄電池132の充電量が所定値α以上ではない場合には、まず、蓄電池132の充電量が所定値β以上であるか否かを判断する(S12)。ここで、βは予め記憶部に記憶された値であり、所定値αよりも小さい値である。すなわち、ステップS12においては、蓄電池132に不足電力を補うだけの電力は残されていないが、基準電力Pxを放電するだけの電力が残されているか否かを判定する。そして蓄電池132の充電量が所定値β以上であるときには、更に、負荷消費電力Lと燃料電池118の出力電力Sとの差分、即ち不足電力φ(負荷消費電力L−出力電力S)を算出し、不足電力φが基準電力Px以上か否かを判定する(S14)。不足電力φが基準電力Px以上のときは、コンバータ120に動作させず(S15)、蓄電池132から基準電力Pxを放電させ(S16)、インバータ124は電源線路116に蓄電池132から与えられた電力Pxを出力する(S17)。これにより、燃料電池118の電力センサは所定の電力を検知することとなり、燃料電池118の駆動を維持することができる。この時、例えば、負荷消費電力Lが800W、燃料電池118の出力電力Sが700W、基準電力Pxが30Wである場合、不足電力φは100Wであるが、インバータ124から電源線路116に供給される電力は基準電力30Wのみであり、以前として負荷消費電力が70W不足する。この場合は、重要負荷を残して、通常負荷のブレーカーを落とすことで対処する等の方法が考えられる。
ステップS14において、不足電力φが基準電力Pxよりも小さいときは、蓄電池132から基準電力Pxを放電させ(S18)、インバータ124から電源線路116に対して電力Pxが出力される(S19)。そして、コンバータ120は、電源線路116から余剰電力(Px−φ)を取り込み(S20)、係る余剰電力(Px−φ)を蓄電池132に充電させる(S21)。例えば、基準電力Pxが30W、負荷消費電力が710W、燃料電池118の出力電力が700Wの時は、10W分の電力が不足するが、インバータ124から10W出力した場合、燃料電池118の電力センサは10Wしか検出しないため、燃料電池118の出力を落としてしまう事になる。そこで、インバータ124が基準電力30Wを出力し、コンバータ120は余剰電力20Wを電源線路116から吸い込んで蓄電池132に充電させることで、燃料電池118の電力センサに基準電力分を検知させて出力を維持させる。
一方、ステップS12において、蓄電池132の充電量が所定値βより小さいとき、蓄電池132から電力を供給することができないので、コンバータ120は電源線路116から基準電力Px分の電力を取り込む(S13)。インバータ124は、コンバータ120により取り込まれた基準電力Pxを電源線路116に出力する(S17)。このように制御部134は、蓄電池132の充電残量が少なく、且つ、負荷104の消費電力が燃料電池118の出力電力を上回る場合でも、燃料電池118の電力センサに基準電力Pxを検知させ、燃料電池118の発電を維持できるようにする。但し、この場合、負荷104の電力不足は解消されない。この場合は、重要負荷を残して、通常負荷のブレーカーを落とすことで対処する等の方法が考えられる。
(2)燃料電池の出力より負荷の消費電力が低いとき
燃料電池の出力より負荷の消費電力が低いとき、制御部134は、蓄電池132にできるだけ充電させるように全体を制御する。すなわち、ステップS00において、負荷消費電力Lが燃料電池118の定格出力値よりも小さい場合、制御部134は、まず蓄電池132の充電量が所定値α以上か否かを判断する(S22)。
燃料電池の出力より負荷の消費電力が低いとき、制御部134は、蓄電池132にできるだけ充電させるように全体を制御する。すなわち、ステップS00において、負荷消費電力Lが燃料電池118の定格出力値よりも小さい場合、制御部134は、まず蓄電池132の充電量が所定値α以上か否かを判断する(S22)。
(2−1)第3の動作モード
図4は、本実施形態に係る第3の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップS22において、蓄電池132の充電量が所定値αより小さい場合には、制御部134は、更に、負荷消費電力Lと燃料電池118の出力電力Sのいずれが大きいかを判定する(S23)。負荷消費電力Lの方が燃料電池118の出力電力Sよりも小さい場合、即ち、余剰電力φ(=負荷消費電力S−出力電力L)がある場合、係る余剰電力φが基準電力Px以上か否かを判定する(S24)。余剰電力φが基準電力Pxよりも小さい場合、コンバータ120は、余剰電力φを電源線路116から取り込む(S25)。この時、インバータ124から電源線路116に対して基準電力Pxを出力させたいのだが、余剰電力φはPxより小さいため、蓄電池132から差分(Px−φ)を放電させ(S26)、インバータ124は、コンバータ120が取り込んだ電力φと蓄電池132から放電された電力Px−φとに基づき、電源線路116に対して基準電力Pxを出力する(S27)。コンバータ120は、電源線路116上の余分な電力Px−φを取り込み(S28)、蓄電池132に充電させる(S29)。この時、例えば、負荷消費電力が600W、燃料電池118の出力電力が610W、基準電力Pxが30Wの場合、10Wが余剰電力となる。燃料電池118の出力を増加させるためには、インバータ124から基準電力30Wを出力させる必要があるため、蓄電池132から不足分20Wを放電させ、コンバータ120が取り込んだ余剰電力10Wと合わせることで、インバータ124に基準電力を出力させる。
図4は、本実施形態に係る第3の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップS22において、蓄電池132の充電量が所定値αより小さい場合には、制御部134は、更に、負荷消費電力Lと燃料電池118の出力電力Sのいずれが大きいかを判定する(S23)。負荷消費電力Lの方が燃料電池118の出力電力Sよりも小さい場合、即ち、余剰電力φ(=負荷消費電力S−出力電力L)がある場合、係る余剰電力φが基準電力Px以上か否かを判定する(S24)。余剰電力φが基準電力Pxよりも小さい場合、コンバータ120は、余剰電力φを電源線路116から取り込む(S25)。この時、インバータ124から電源線路116に対して基準電力Pxを出力させたいのだが、余剰電力φはPxより小さいため、蓄電池132から差分(Px−φ)を放電させ(S26)、インバータ124は、コンバータ120が取り込んだ電力φと蓄電池132から放電された電力Px−φとに基づき、電源線路116に対して基準電力Pxを出力する(S27)。コンバータ120は、電源線路116上の余分な電力Px−φを取り込み(S28)、蓄電池132に充電させる(S29)。この時、例えば、負荷消費電力が600W、燃料電池118の出力電力が610W、基準電力Pxが30Wの場合、10Wが余剰電力となる。燃料電池118の出力を増加させるためには、インバータ124から基準電力30Wを出力させる必要があるため、蓄電池132から不足分20Wを放電させ、コンバータ120が取り込んだ余剰電力10Wと合わせることで、インバータ124に基準電力を出力させる。
ステップS24において、余剰電力φ(=燃料電池出力電力S−負荷消費電力L)が基準電力Px以上である場合には、コンバータ120は余剰電力φを取り込み(S30)、蓄電池132に余剰電力φから基準電力Pxを差し引いた分(φ―Px)を充電させる(S32)。インバータ124はコンバータ120から取り込まれた余剰電力φのうち、基準電力Px分を電源線路116に出力する(S32)。更に、コンバータ120はインバータ124から電源線路116に出力された電力Pxを吸い込んで分流する(S33)。例えば、負荷消費電力が500W、燃料電池118の出力電力が650W、基準電力Pxが30Wである場合、蓄電池には、650W−500W−30W=120Wが充電されることになる。このように、コンバータ120で余剰電力を取り込みつつ、インバータ124から基準電力を出力させることで、蓄電池132に電力を充電させつつ、燃料電池118の出力を増加又は定格出力を維持させることができる。なお、ステップS33でコンバータ120により分流された基準電力Pxは、蓄電池132に充電されても良いし、更に再びインバータ124を介して電源線路116に出力させる構成としても良い。
続いて、ステップS23において、負荷消費電力Lの方が燃料電池118の出力電力Sよりも大きい場合、即ち、電力不足状態にある場合、制御部134は、第2の動作モードの処理を実行する(図3参照)。蓄電池132の残量が少なく、且つ、負荷消費電力Lが燃料電池118の出力電力Sよりも大きい場合(すなわち、不足電力が大きい場合)は、充電重視の運転ができない為である。
(2−2)第4の動作モード
図5は、本実施形態に係る第4の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップS00にて、負荷消費電力Lが定格出力値よりも小さいと判定され、且つ、ステップS22にて、蓄電池132の充電量が所定値αよりも大きいと判定された場合、蓄電池132に充電する必要がなく、燃料電池118に定格出力の運転をさせる必要がないため、負荷追従運転をさせる。
図5は、本実施形態に係る第4の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップS00にて、負荷消費電力Lが定格出力値よりも小さいと判定され、且つ、ステップS22にて、蓄電池132の充電量が所定値αよりも大きいと判定された場合、蓄電池132に充電する必要がなく、燃料電池118に定格出力の運転をさせる必要がないため、負荷追従運転をさせる。
すなわち、制御部134は、ステップS22において、蓄電池132の充電量が所定値α以上である場合において、負荷消費電力Lが燃料電池118の出力電力S以上か否かを判定し(S34)、負荷消費電力Lが燃料電池118の出力電力Sよりも小さい場合は、コンバータ120には動作させず(S35)、インバータ124から電源線路116に対し交流電圧のみ印可させる(S36)。こうすることで、燃料電池118は、発電量を減少させると共に、出力を減少させ、負荷消費電力とのバランスをとるよう運転される。
他方、ステップS34にて、負荷消費電力Lが燃料電池118の出力電力S以上である場合、コンバータ120に動作させず(S37)、不足電力φ(=負荷消費電力L―出力電力S)分を蓄電池132に放電させ(S38)、インバータ124により係る電力φを電源線路116に出力させる(S39)。この時、例えば、負荷消費電力Lが400W、燃料電池118の出力電力Sが300Wであれば、インバータ124は、燃料電池132から放電される100Wを電源線路116に出力する。この場合、燃料電池118は出力を増加させることになる。他方、負荷消費電力Lが400W、燃料電池118の出力電力Sが380Wの場合は、インバータ124は、蓄電池132から放電される20Wを電源線路116に出力する。この場合、燃料電池118の電力センサは20Wしか検出せず、基準電力Px(30Wとした場合)に満たないため、燃料電池118は発電を低下させることになる。
(3)第5の動作モード(負荷消費電力と定格出力値が釣り合っているとき)
この状態は、燃料電池118の発電量と、負荷104の消費電力量と燃料電池118の運転維持に必要な電力量(Px)の合計電力量が釣り合っている。このとき制御部134は、蓄電池132から基準電力Pxを放電させ、インバータ124を介して電源線路116に係る基準電力Pxを交流電力として出力させる(S01)。更に、コンバータ120に電源電路116から基準電力Px分だけ電力を取り込ませ(S02)、直流電力に変換して直流線路210に出力させる。なお、この後、コンバータ120から直流線路210に出力された基準電力Pxを、蓄電池132を介さずにインバータ124から電源線路116に出力させるように制御し、基準電力Pxを電源線路116からコンバータ120、直流線路210、インバータ124へと循環させても良い。
この状態は、燃料電池118の発電量と、負荷104の消費電力量と燃料電池118の運転維持に必要な電力量(Px)の合計電力量が釣り合っている。このとき制御部134は、蓄電池132から基準電力Pxを放電させ、インバータ124を介して電源線路116に係る基準電力Pxを交流電力として出力させる(S01)。更に、コンバータ120に電源電路116から基準電力Px分だけ電力を取り込ませ(S02)、直流電力に変換して直流線路210に出力させる。なお、この後、コンバータ120から直流線路210に出力された基準電力Pxを、蓄電池132を介さずにインバータ124から電源線路116に出力させるように制御し、基準電力Pxを電源線路116からコンバータ120、直流線路210、インバータ124へと循環させても良い。
以上のように、本発明の一実施形態による燃料電池を用いた電源システムによれば、系統電源から解列したときであっても、制御部134が電力センサに一定の電力を検知させるように制御することで、燃料電池118を駆動させ、当該電源システムの自立運転をすることができる。
なお、系統連係時の場合には、制御部134は、負荷104の消費電力量が燃料電池118の定格出力よりも小さい場合には、系統電源106から電力の供給は受けず、燃料電池を用いた電源システム100から電力を負荷104に供給するように制御する。また、制御部134は、負荷104の消費電力量が、燃料電池118の定格出力よりも上回る場合には、系統電源106から不足分の電力供給を受けるように制御する。
100:電源システム、102:制御装置、104:負荷、106:系統電源、108:第1の接続部、110:第2の接続部、112:第3の接続部、114:第4の接続部、116:電源線路、118:燃料電池、120:コンバータ、122:第1のスイッチ手段、124:インバータ、126:第2のスイッチ手段、128:双方向インバータ、130:充放電制御部、132:蓄電池、134:制御部、136:電力センサ、138:システムブレーカー、140:ブレーカー
Claims (17)
- 系統電源と接続される第1の接続部と、
負荷と接続される第2の接続部と、
前記第1の接続部と前記第2の接続部とを繋ぐ電源線路の途中において燃料電池の出力部と接続される第3の接続部と、
前記第2の接続部と前記第3の接続部との間において前記電源線路と接続され、前記電源線路から分流する電力を出力する第1の回路と、
前記第1の回路が出力する電力によって蓄電池を充電し、かつ蓄電池を放電する充放電制御部と接続される第4の接続部と、
前記第1の接続部と前記第3の接続部との間において前記電源線路と接続され前記第1の回路が出力する電力と、前記充放電制御部によって前記第4の接続部に供給される電力との一方又は双方を前記電源線路に供給する第2の回路と、
前記第3の接続部から供給される前記燃料電池の出力電力と、前記第2の接続部を通して前記負荷で消費される消費電力及び前記第4の接続部を介して接続される前記蓄電池の充電量を検知して、少なくとも前記燃料電池の駆動が維持されるように前記第1の回路、前記第2の回路の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする制御装置。 - 前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも高いとき、前記第2の回路を介して所定の値以上の電力を前記電源線路に供給する第1の動作モードと、
前記第1の回路を介して前記電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を前記第2の回路を介して前記電源線路に供給する第2の動作モードと、を有することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記制御部は、検知した前記蓄電池の充電量に基づき、前記第1の動作モード又は前記第2の動作モードを設定することを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
- 前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力より低いとき、前記第2の回路を介して所定の値の電力を前記電源線路に供給し、前記第1の回路を介して前記電源線路から余剰電力を分流させる第3の動作モードと、
前記負荷の消費電力に対して前記燃料電池の出力電力では賄えない不足電力を前記第2の回路を介して前記電源線路に供給する第4の動作モードと、を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記蓄電池の充電量を検知して、前記第3のモード又は前記第4の動作モードを設定することを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
- 前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、前記第2の回路から前記電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、前記第1の回路から当該所定の値の電力を前記電源線路から分流させる第5の動作モードで動作することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記第1の回路はコンバータであり、前記第2の回路はインバータであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記第1の回路が第1のスイッチ手段で構成され、前記第2の回路が第2のスイッチ手段で構成され、
前記前記第1のスイッチ手段及び前記第2のスイッチ手段と、前記第4の接続部との間に双方向インバータが設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の制御装置。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記第2の接続部に接続される燃料電池と、前記第4の接続部に接続される充放電制御部とを有することを特徴とする電源システム。 - 前記第1の接続部が前記系統電源から切り離されているとき、又は前記第1の接続部が前記系統電源から電力の供給を受けていないとき、前記制御部は少なくとも前記燃料電池の駆動が維持されるように前記第1の回路、前記第2の回路の動作を制御することを特徴とする請求項9に記載の電源システム。
- 燃料電池の接続点を有し負荷に対して電力を供給可能な電源線路と、
前記電源線路に対し前記燃料電池の接続点よりも前記負荷側に接続される第1の回路と、
前記電源線路に対し前記燃料電池の接続点を前記第1の回路の接続点と対になって挟む位置に接続される第2の回路と、
前記第1の回路及び前記第2の回路に接続される蓄電池の充電量と、前記負荷の消費電力と、前記燃料電池の出力電力とを検知し、その検知した結果に基づき、前記第2の回路に対して前記電源線路に所定の値以上の電力を出力させ、前記第1の回路に対して前記電源線路から余剰電力を分流させる制御部と、を有することを特徴とする制御装置。 - 系統電源と負荷とをつなぐ電源線路に燃料電池及び/又は蓄電池から電力が供給され、前記電源線路に設けられた電力センサが所定の値の電力を検知するか否かによって前記燃料電池の運転可否が制御される電源システムの制御方法であって、
前記系統電源の電力が遮断されたとき、
前記負荷の消費電力を検知して、
前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも高いとき、少なくとも前記所定の値の電力を前記燃料電池又は前記蓄電池から供給することで前記電力センサに当該所定の値以上の電力を検知させて前記燃料電池の運転を維持させ、
前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも低いとき、前記燃料電池が発電する余剰電力で前記蓄電池を充電することを特徴とする電源システムの制御方法。 - 前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも高いとき、
前記蓄電池を放電させ前記第2の回路を介して前記電源線路に前記所定の値以上の電力を供給することで前記電力センサ部に当該所定の値以上の電力を検知させつつ前記負荷に電力を供給する第1の動作モード、又は、
前記第1の回路を介して前記電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を前記第2の回路を介して前記電源線路に供給することで前記電力センサ部に当該所定の値の電力を検知させる第2の動作モードで駆動することを特徴とする請求項12に記載の電源システムの制御方法。 - 前記蓄電池の充電量を検出して、前記第1の動作モード又は前記第2の動作モードを選択することを特徴とする請求項13に記載の電源システムの制御方法。
- 前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力より低いとき、
前記第2の回路を介して前記蓄電池から所定の値の電力を前記電源線路に供給し、前記第1の回路を介して前記電源線路から余剰電力を分流させ、当該余剰電力を前記蓄電池に充電させることで前記電力センサ部に所定の値の電力を検知させる第3の動作モード、
前記負荷の消費電力に対して前記燃料電池の出力電力では賄えない不足電力がある場合に前記第2の回路を介して前記蓄電池から当該不足電力を前記電源線路に供給する第4の動作モードで駆動することを特徴とする請求項12に記載の電源システムの制御方法。 - 前記蓄電池の充電量を検知して、前記第3のモード又は前記第4の動作モードを選択することを特徴とする請求項15に記載の電源システムの制御方法。
- 前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、前記第1の回路から前記電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、前記第2の回路から当該所定の値の電力を前記電源線路から分流させることにより、前記電力センサに前記所定の値の電力を検知させる第5の動作モードで駆動することを特徴とする請求項12に記載の電源システムの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013211322A JP2015076966A (ja) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | 燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013211322A JP2015076966A (ja) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | 燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015076966A true JP2015076966A (ja) | 2015-04-20 |
Family
ID=53001433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013211322A Pending JP2015076966A (ja) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | 燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015076966A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017103868A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社東芝 | 電力制御装置および電力制御方法 |
JP2018137094A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置 |
-
2013
- 2013-10-08 JP JP2013211322A patent/JP2015076966A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017103868A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社東芝 | 電力制御装置および電力制御方法 |
JP2018137094A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5327407B2 (ja) | 蓄電池システム及びその制御方法 | |
US8976034B2 (en) | Apparatus for reporting fault of battery management storage system using the same | |
JP5903622B2 (ja) | 電力供給システムおよび充放電用パワーコンディショナ | |
US9583943B2 (en) | Power supply system, power distribution apparatus, and power control method | |
US9124100B2 (en) | Power supply system, control device of power supply system, operation method of power supply system, and control method of power supply system | |
WO2012049915A1 (ja) | 電力管理システム | |
JP6174410B2 (ja) | 電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システム | |
JPWO2013015225A1 (ja) | 制御装置及び電力制御方法 | |
JP6655805B2 (ja) | エネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法 | |
JP2005237121A (ja) | 電力貯蔵機能を備えた太陽光発電システム | |
JP2017118598A (ja) | 電力供給システム | |
JP6475945B2 (ja) | 電力供給機器、電力供給方法、及び電力供給システム | |
KR20150085227A (ko) | 에너지 저장 시스템 및 그의 제어 방법 | |
JP6252927B2 (ja) | 配電システムおよびそれに用いられる配線器具 | |
JP6054670B2 (ja) | 電力供給システム | |
JP5450685B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2015076966A (ja) | 燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法 | |
JP6391473B2 (ja) | 蓄電池システム | |
JP2013243794A (ja) | 電力供給システムおよび電力供給方法 | |
JP2014121151A (ja) | 蓄電システム及び電力供給システム | |
US10916946B2 (en) | Energy storage apparatus | |
JP2016158496A (ja) | 分散型電源システム | |
JP6507294B2 (ja) | 電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システム | |
JP2015084625A (ja) | 電力供給システム及び電力供給方法 | |
JP2019033601A (ja) | 分散型電源システム |