JP2017091922A - 電源システム、および情報処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
他の実施の形態に従う電源システムは、発電電流または発電電力を一定出力するように構成された燃料電池装置と、負荷と燃料電池装置との間に電気的に並列接続されている二次電池と、外部装置と通信可能に構成されており、燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、燃料電池装置の運転状態を示す状態情報の入力を受け付ける入力部と、状態情報に基づいて燃料電池装置の異常を検出した場合に、燃料電池装置に対して再起動するように指示を与える指示部とを含む。
図1は、電源システム1000の全体構成を説明するための図である。図1を参照して、電源システム1000は、燃料電池装置を用いて負荷に電力を供給するように構成されている。具体的には、電源システム1000は、燃料電池装置10と、制御装置20と、二次電池30とを含む。典型的には、燃料電池装置10および制御装置20は、同じ筐体内に設けられている。二次電池30は、当該筐体内に設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。ただし、燃料電池装置10および制御装置20は、同じ筐体内に設けられていない構成であってもよい。
次に、本実施の形態に従う制御装置20の動作について説明する。ここでは、制御装置20による二次電池30の劣化判定方式と、燃料電池装置10および制御装置20自体の再起動方式について説明する。
上述したように、燃料電池装置10は、二次電池30のバッテリ電圧が充電開始電圧(図1中の閾値V1)まで低下した場合に発電を開始し、充電終了電圧(図1中の閾値V2)まで増大した場合に発電を停止する。また、燃料電池装置10は、発電中は一定電流で二次電池30を充電する(すなわち、発電電流を一定出力する)ように構成されている。そのため、発電開始から発電停止までの発電時間は、二次電池30の容量に依存する。また、発電停止から次の発電開始までの待機時間も、電力負荷40が平均的な消費電力を有していることから、二次電池30の容量に依存する。
山間地域等の商用電源設備の利用が困難な場所に設置される電源システム1000では、人が容易にアクセスすることができない場合も多い。そのため、電源システム1000に異常が発生した場合には、自律的に異常を解消することが好ましい。そこで、制御装置20は、燃料電池装置10に異常(エラー)が発生した場合には、当該異常を解消するために再起動を実行するように燃料電池装置10に指示する。本実施の形態において、再起動は、装置の電源を遮断せずに、ソフトウェアを一度終了し再度起動(リブート)することを含む。
(制御装置)
図5は、制御装置20のハードウェア構成例を示すブロック図である。図5には、典型例として、プロセッサがプログラムを実行することで制御装置20を実現する構成を示すが、その全部または一部を専用のハードワイヤード回路やロジック回路を用いて実装してもよい。
燃料電池装置10は、本実施の形態に従う処理を全体として提供できればよく、そのハードウェア構成については公知のものを採用することができる。従って、燃料電池装置10のハードウェア構成の詳細な説明は行なわない。例えば、燃料電池装置10は、各種処理を実行するためのプロセッサと、プロセッサによって実行されるプログラム、データなどを格納するためのメモリと、制御装置20と各種データを送受信するための通信インターフェイスと、燃料電池(スタック)と、各種センサ(充電電流検出センサ、充電電圧検出センサ、異常検出センサ、燃料検出センサなど)と、燃料タンクとを含む。なお、燃料タンクの数は、1つであっても複数であってもよい。燃料タンクが複数である場合には、燃料電池装置10は、燃料検出センサにより検出される燃料残量に応じて、適宜使用する燃料タンクを変更するように構成されていてもよい。
図6は、制御装置20の機能構成を示す機能ブロック図である。図6を参照して、制御装置20は、主たる機能構成として、情報入力部202と、回数算出部204と、劣化判定部206と、残量算出部208と、時期判定部210と、情報送信部212と、情報受信部214と、再起動指示部216と、再起動部218とを含む。これらの機能は、主に、制御装置20のプロセッサ102が二次記憶装置106に格納されたプログラムを実行し、制御装置20の構成要素へ指令を与えることなどにより実現される。なお、これらの機能構成の一部または全部はハードウェアで実現されていてもよい。
(劣化判定処理)
図7は、制御装置20が実行する劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。典型的には、以下の各ステップは、制御装置20のプロセッサ102が二次記憶装置106に格納されたプログラムを実行することによって実現される。
図8は、制御装置20が実行する再起動処理の一例を示すフローチャートである。図8を参照して、制御装置20は、通信インターフェイス112を介して、燃料電池装置10から状態情報を受信する(ステップS50)。制御装置20は、状態情報に基づいて、燃料電池装置10に異常が発生しているか否かを判断する(ステップS52)。具体的には、制御装置20は、受信した状態情報に含まれる異常関連情報(異常の有無を示す情報)に基づいて、当該判断を行なう。
図9および図10は、通信装置50のユーザインターフェイス画面の一例を示す図である。通信装置50は、制御装置20から送信された情報に基づいて、例えば、図9および図10のような画面をディスプレイに表示する。
次に、上述した実施の形態の変形例や特徴点などについて説明する。
上記では、電源システム1000の外部装置が、通信装置50である構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、電源システム1000の外部装置は、各種データの格納および転送機能等を有するサーバを含んでいてもよい。この場合、制御装置20は、サーバと各種データを送受信する。また、制御装置20は、各種データをサーバに送信し、サーバから通信装置50に転送するような構成であってもよい。すなわち、制御装置20は、サーバを介して、通信装置50と通信するような構成であってもよい。
上記において、制御装置20は、発電回数と基準回数とを比較して二次電池30の劣化の有無を判定する構成について説明した。ここで、一般的に、燃料電池装置10は、その動作時間の経過に伴って発電電力(発電電流)の出力が低下してくる。そのため、二次電池30の劣化状態が同じである場合であっても、燃料電池装置10が二次電池30を充電するために要する時間(発電時間)は、その動作時間に応じて変化する(長くなる)と考えられる。すなわち、二次電池30の劣化状態とは関係なく、燃料電池装置10の動作時間起因で単位時間当たりの発電回数が変化してしまう可能性がある。
上述したように、電源システム1000は、典型的には、山間地域等の商用電源設備の利用が困難な場所に設置される。電源システム1000では、燃料電池装置10の発電電力により充電される二次電池30が電力負荷40に対する電源として利用される。また、典型的には、二次電池30は、制御装置20の電源および燃料電池装置10の電源としても用いられる。そのため、電力負荷40を長期間連続で動作させるには制御装置20および燃料電池装置10の省電力化を図ることも重要となる。
燃料電池装置10から送信されるデータ(例えば、状態情報)が欠落している場合の制御装置20の動作について説明する。なお、データの送信側である燃料電池装置10では、当該データのエラー検知や訂正などを行なうことができないため、データの受信側である制御装置20側でデータ欠落に対処する必要がある。
上述した実施の形態では、制御装置20は、各種情報を少なくとも1つの通信装置50に送信する構成について説明した。ここで、これらの各種情報をすべて送信する構成であってもよいが、受信する側の立場(システム管理者、装置の保守等を行なうサービスパーソン、作業者など)によって必要な情報が異なる場合もある。そのため、制御装置20は、立場ごとに複数(例えば、4つ)の送信先を登録しておき、それぞれの送信先に必要な情報を送信するように構成されていてもよい。また、制御装置20は、新たな送信先の登録、登録の削除、登録状況の照会が可能なように構成されていてもよい。
制御装置20は、外部装置と通信可能に構成されていることから、偶然あるいは故意による不正アクセスなどを防止する必要がある。そこで、制御装置20は、通信装置50からのアクセスに対して、事前に設定されたパスワードを要求するように構成されていてもよい。
上述した実施の形態では、電源システム1000は、発電装置として燃料電池装置10を含む構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、電源システム1000は、他の発電装置として、太陽光発電装置、風力発電装置、小型水力発電装置などの自然エネルギーを利用する発電装置をさらに含んでいてもよい。また、当該他の発電装置は、発電電力を二次電池30に充電可能に構成されているとする。
図2で説明したように、燃料電池装置10は、自律的に、バッテリ電圧が閾値V1に到達した場合に発電を開始し、バッテリ電圧が閾値V2に到達した場合に発電を停止するが、制御装置20は、燃料電池装置10の発電開始動作および発電停止動作を制御可能に構成されていてもよい。
上述した実施の形態では、制御装置20は、燃料電池装置10から取得した情報を加工処理して、通信装置50に送信する構成について説明したが、当該構成に限られない。具体的には、制御装置20の一部の機能を他の装置(サーバ)が有する構成であってもよい。すなわち、燃料電池装置10、制御装置20、二次電池30および電力負荷40を含む電源システムに、サーバ(および通信装置50)を加えた情報処理システムが提供されてもよい。例えば、上述した制御装置20の機能のうち、データの加工処理部分(例えば、回数算出部204、劣化判定部206、残量算出部208、時期判定部210)をサーバが有する構成であってもよい。この場合、制御装置20は、燃料電池装置10から取得した状態情報をサーバに送信する。サーバは、状態情報を制御装置20から受信して、当該状態情報に基づいて、データの加工処理を実行する。そして、サーバは、加工された情報(例えば、発電回数、劣化判定結果など)を外部装置としての通信装置50に送信する。
上述した実施の形態において、コンピュータを機能させて、上述のフローチャートで説明したような制御を実行させるプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、CD−二次記憶装置(Compact Disk Read Only Memory)、二次記憶装置、主記憶装置およびメモリカードなどの一時的でないコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
本実施の形態によると、遠隔地に設けられた二次電池の劣化状況を把握できるため、適切な二次電池の交換時期を判断することができる。そのため、二次電池の劣化度合が低い場合などの無駄な現地へのアクセスや、二次電池への充電ができなくなり負荷への電力供給が停止されるなどの事態を防ぐことができる。特に、山間地域等に電源システムが設置される場合には、コストが高いなどアクセスが非常に困難となるため、合理的で無駄のない二次電池交換タイミングを知る意味合いは大きい。また、本実施の形態によると、燃料電池の燃料消費量も把握することができるため、この点でも現地へのアクセスを効率良く行なうことができる。
Claims (13)
- 発電電流または発電電力を一定出力するように構成された燃料電池装置と、
負荷と前記燃料電池装置との間に電気的に接続されている二次電池と、
外部装置と通信可能に構成されており、前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記燃料電池装置は、前記二次電池の電圧が第1の閾値に到達した場合に発電を開始し、前記二次電池の電圧が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値に到達した場合に発電を停止するように構成されており、
前記制御装置は、
前記燃料電池装置の状態を示す状態情報の入力を受け付ける入力部と、
前記状態情報に基づいて、単位時間当たりの前記燃料電池装置の発電回数を算出する算出部と、
前記発電回数、および前記発電回数に基づく前記二次電池の劣化に関する情報の少なくとも一方を前記外部装置に送信する情報送信部とを含む、電源システム。 - 前記状態情報は、前記燃料電池装置の発電の開始動作を示す開始情報、および当該発電の停止動作を示す停止情報の少なくとも一方を含み、
前記算出部は、前記開始情報および前記停止情報の少なくとも一方に基づいて、前記発電回数を算出する、請求項1に記載の電源システム。 - 前記制御装置は、前記発電回数と基準回数とに基づいて、前記二次電池が劣化しているか否かを判定する劣化判定部をさらに含み、
前記劣化判定部は、前記発電回数が前記基準回数未満である場合には前記二次電池が劣化していないと判定し、前記発電回数が前記基準回数以上である場合には前記二次電池が劣化していると判定し、
前記二次電池の劣化に関する情報は、前記劣化判定部の判定結果を含む、請求項1または2に記載の電源システム。 - 前記状態情報は、前記燃料電池装置の燃料消費量を含み、
前記制御装置は、前記燃料電池装置の燃料タンクの容量と、前記燃料消費量とに基づいて、燃料残量を算出する残量算出部をさらに含み、
前記情報送信部は、前記燃料残量を前記外部装置へさらに送信する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源システム。 - 前記状態情報は、前記燃料電池装置の燃料消費量を含み、
前記制御装置は、
前記燃料電池装置の燃料タンクの容量と前記燃料消費量とに基づいて、燃料残量を算出する残量算出部と、
前記燃料残量と基準残量とに基づいて、前記燃料タンクを交換する時期が到来したか否かを判定する時期判定部とをさらに含み、
前記時期判定部は、前記燃料残量が前記基準残量未満である場合には前記燃料タンクを交換する時期が到来したと判定し、前記燃料残量が前記基準残量以上である場合には前記燃料タンクを交換する時期が到来していないと判定し、
前記情報送信部は、前記時期判定部の判定結果を前記外部装置へさらに送信する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源システム。 - 前記状態情報に基づいて前記燃料電池装置の異常を検出した場合に、前記燃料電池装置に対して再起動するように指示を与える指示部とを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記指示部は、予め定められた第1の時刻が到来した場合、または前記燃料電池装置を再起動するように前記外部装置から要求を受け付けた場合に、前記燃料電池装置に前記再起動の指示を与える、請求項6に記載の電源システム。
- 前記制御装置は、前記燃料電池装置の異常内容と、前記燃料電池装置の再起動条件とを関連付けて記憶した記憶部をさらに含み、
前記指示部は、前記検出した異常に基づく異常内容と関連付けられた前記再起動条件に従って、前記燃料電池装置に前記再起動の指示を与える、請求項6または7に記載の電源システム。 - 前記制御装置は、当該制御装置に予め定められた異常が発生した場合に、当該制御装置を再起動する再起動部をさらに含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記再起動部は、予め定められた第2の時刻が到来した場合、または前記制御装置を再起動するように前記外部装置から指示を受け付けた場合に、前記制御装置を再起動する、請求項9に記載の電源システム。
- 前記燃料電池装置は、ダイレクトメタノール型の燃料電池装置である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電源システム。
- 発電電流または発電電力を一定出力するように構成された燃料電池装置と、
負荷と前記燃料電池装置との間に電気的に並列接続されている二次電池と、
外部装置と通信可能に構成されており、前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池装置の運転状態を示す状態情報の入力を受け付ける入力部と、
前記状態情報に基づいて前記燃料電池装置の異常を検出した場合に、前記燃料電池装置に対して再起動するように指示を与える指示部とを含む、電源システム。 - 発電電流または発電電力を一定出力するように構成された燃料電池装置と、
負荷と前記燃料電池装置との間に電気的に並列接続されている二次電池と、
前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置と、
外部装置と通信可能に構成されたサーバとを備え、
前記燃料電池装置は、前記二次電池の電圧が第1の閾値に到達した場合に発電を開始し、前記二次電池の電圧が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値に到達した場合に発電を停止するように構成されており、
前記制御装置は、
前記燃料電池装置の状態を示す状態情報の入力を受け付ける入力部と、
前記状態情報を前記サーバに送信する第1の送信部とを含み、
前記サーバは、
前記状態情報を前記第1の送信部から受信する受信部と、
前記状態情報に基づいて、単位時間当たりの前記燃料電池装置の発電回数を算出する算出部と、
前記発電回数、および前記発電回数に基づく前記二次電池の劣化に関する情報の少なくとも一方を外部装置に送信する第2の送信部とを含む、情報処理システム。
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JP2020137351A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | 株式会社新エネルギー総合研究所 | 風況観測システム、連続給電システム、及び連続給電方法 |
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