JP2004265778A - Power supply system and fuel cell unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に電力を供給する電力供給システム、及び燃料電池ユニットに関する。特に、本発明は燃料電池を有する電力供給システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電力系統の補助電源として各住居における太陽光発電、燃料電池等が考えられている。また、近年の電力需要の増大により、近い将来に電力系統からの電力供給が不足することが予想される。このため、各住居の電力供給において、太陽光発電、燃料電池等に対する依存度が高まると考えられる。つまり、従来補助電源として使用されていた燃料電池等が、各住居の主電源として機能することが予想される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各住居に設置される燃料電池の発電力は、電力系統の発電力に対して限られるため、それぞれの住居における需要電力が燃料電池の発電力を上回り、給電不能となることが、現在の電力系統からの給電に比べ増大すると予想される。このような場合に、現在の電力系統からの給電方法のように、遮断機によって全ての負荷への電力供給を遮断すると、電力供給の遮断頻度が増大して好ましくない。また、給電不能となることを防ぐためには、大容量の燃料電池を設置することが必要であるが、経済性を考慮すると好ましくない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態においては、複数の負荷に電力を供給する電力供給システムであって、直流電力を発電する燃料電池と、複数の負荷のうちいずれかが接続された場合に、当該負荷の消費電力を判定するための情報を当該負荷から受け取る複数の接続部と、複数の負荷のうち少なくとも一つの負荷に電力を供給している状態において、接続部に接続された複数の負荷のうち他の前記負荷から電力供給の要求があった場合に、当該接続部が受け取った情報に基づいて当該負荷の消費電力を算出し、当該消費電力が燃料電池の余剰発電力より大きい場合には当該負荷に電力を供給させず、電力が不足している旨を利用者に通知する制御部とを備えることを特徴とする電力供給システムを提供する。
【0005】
接続部は、接続された負荷を識別する負荷識別情報を当該負荷から受け取り、制御部は、それぞれの負荷の最大の消費電力を判定して、それぞれの負荷の負荷識別情報に対応付けて格納する消費電力格納部と、接続部から負荷識別情報を受け取り、当該負荷識別情報に対応する消費電力を消費電力格納部から抽出する消費電力判定部と、消費電力判定部が抽出した消費電力と燃料電池の余剰発電力とを比較する比較部とを有してよい。
【0006】
接続部に接続された負荷のリスト、それぞれの負荷の消費電力、接続部に接続された負荷のうち燃料電池から電力を供給されている負荷、及び燃料電池の余剰電力を表示する表示部を更に備えてよい。
【0007】
制御部は、他の負荷の消費電力が余剰電力より大きいと判定した場合に、燃料電池から電力が供給されている負荷のうち、いずれの負荷の電力供給を停止すれば、他の負荷に電力が供給できるかを、消費電力格納部が格納した消費電力、及び燃料電池の余剰電力に基づいて判定し、表示部は、制御部の判定結果に基づいて、いずれの負荷の電力供給を停止すれば、他の負荷に電力を供給できるかを表示してよい。
【0008】
燃料電池により充電され、燃料電池より電力供給の応答時間が短い蓄電部を更に備え、制御部は、負荷から電力供給を要求されてから予め定められた応答期間は、蓄電部から負荷に電力を供給させ、応答期間の経過後は、燃料電池から負荷に電力を供給させてよい。
【0009】
駆動条件によって消費電力の異なる負荷であって、消費電力が余剰電力より大きい負荷から、電力供給の要求を受けた場合に、制御部は、余剰電力を当該負荷に供給すると共に、当該負荷を余剰電力に対応する駆動条件で駆動させるための制御信号を当該負荷に送信してよい。
【0010】
制御部が負荷に制御信号を送信した場合に、当該負荷が低電力で駆動している旨を表示する表示部を更に備えてよい。また、接続部と外部の電源とを接続するか否かを切り替える外部切替部を更に備え、制御部は、接続部に接続された負荷の消費電力が燃料電池の余剰発電力より大きい負荷から、電力供給の要求を受けた場合に、外部切替部に接続部と外部の電源とを接続させ、外部の電源から接続部を介して当該負荷に電力を供給させてよい。
【0011】
外部の電源から負荷に電力を供給させた場合に、その旨を表示する表示部を更に備えてよい。既に電力を供給している負荷から、供給電力の増加が要求されたときに、制御部は、供給電力の増加分が余剰電力より小さい場合に、当該負荷に供給する電力を増加させ、供給電力の増加分が余剰電力より大きい場合に、当該負荷に供給する電力を増加させず、電力が不足している旨を利用者に通知してよい。
【0012】
接続部は、負荷に電力を伝送する送電線を介して、負荷識別情報を受け取ってよい。燃料電池が発電した直流電力を所望の電圧に変圧する変圧器と、変圧器と並列に設けられ、燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器と、変圧器又は直流交流変換器のいずれを接続部に接続するかを切り替える直流交流切替部とを更に備え、制御部は、接続部に接続された負荷が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかを判定し、判定結果に基づいて直流交流切替部を制御してよい。
【0013】
接続部は、接続された負荷を識別する負荷識別情報を当該負荷から受け取り、制御部は、それぞれの負荷が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかをそれぞれの負荷の負荷識別情報に対応付けて格納する駆動電力種格納部と、接続部から負荷識別情報を受け取り、当該負荷識別情報に基づいて、負荷が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかを判定する駆動電力種判定部とを有してよい。
【0014】
電力供給システムは、直流電力を発電する外部の電源と接続され、外部の電源の直流電力を、直流交流変換器及び変圧器に供給するか否かを切り替える外部切替部を更に備え、制御部は、接続部に接続された負荷の消費電力が、燃料電池の余剰発電力より大きい場合に、外部切替部を制御して外部の電源の直流電力を直流交流変換器及び変圧器に供給してよい。
【0015】
電力供給システムは、交流電力を発電する外部の電源と接続され、外部の電源の交流電力を直流電力に変換する交流直流変換器と、交流直流変換器が変換した直流電力を変圧器に供給するか否かを切り替える第1スイッチと、外部の電源の交流電源を接続部に供給するか否かを切り替える第2スイッチとを更に備え、制御部は、接続部に接続された負荷の消費電力と燃料電池の余剰発電力との比較結果、及び負荷が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかの判定結果に基づいて、第1スイッチ及び第2スイッチを制御してよい。
【0016】
負荷に供給する電力を発電する燃料電池ユニットであって、直流電力を発電する燃料電池と、負荷の消費電力と、燃料電池の余剰発電力とを比較し、消費電力が余剰発電力より大きい場合には当該負荷に電力を供給させず、電力が不足している旨を利用者に通知する制御部とを備えてよい。
【0017】
尚、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又、発明となりうる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0019】
図1は、本発明の実施形態に係る電力供給システム100の構成の一例を示す。本例における電力供給システム100は、例えば一の住居に設けられた複数の負荷に電力を供給するためのシステムであって、負荷に電力を供給する前に、それぞれの負荷の消費電力に基づいて、負荷に電力を供給できるか否かを判定する。
【0020】
電力供給システム100は、複数の接続部(10a、10b、10c、以下10と総称する)、複数の直流交流切替部(20a、20b、20c、以下20と総称する)、燃料電池ユニット30、直流交流変換器40、複数の変圧器(50a、50b、50c、以下50と総称する)、表示部70、及び外部切替部80を備える。また、燃料電池ユニット30は、直流電力を発電する燃料電池36、燃料電池36により充電され、燃料電池36より電力供給の応答時間が短い蓄電部34、及び電力供給システム100を制御する制御部60を有する。
【0021】
複数の接続部10は、複数の負荷(110a、110b、110c、以下110と総称する)のうちいずれかが接続された場合に、当該負荷110の消費電力を判定するための情報を当該負荷110から受け取る。接続部10は、負荷に電力を供給するために住居に設けられたコンセントである。本例において接続部10は、負荷110に電力を伝送する送電線を介して、それぞれの負荷を識別する負荷識別情報を受け取る。
【0022】
制御部60は、電力供給システム100が複数の負荷110のうち少なくとも一つの負荷110に電力を供給している状態において、接続部10に接続された複数の負荷110のうち、電力を供給していない他の負荷110から電力供給の要求があった場合に、当該他の負荷110が接続された接続部10が受け取った負荷識別情報に基づいて当該負荷110の消費電力を算出する。
【0023】
そして、制御部60は、算出した消費電力が燃料電池36の余剰発電力より大きい場合には当該負荷110に電力を供給させず、電力が不足している旨を利用者に通知する。燃料電池36の余剰発電力は、燃料電池36が現在供給している電力と、燃料電池36の最大発電力との差を算出することにより、容易に求めることができる。また、負荷110の消費電力は、それぞれの負荷110を識別する負荷識別情報に対応付けて予め与えられていることが好ましい。これにより、負荷110の消費電力と燃料電池36の余剰発電力とを容易に比較することができる。このような動作により、電力供給システム100は、新たに電力供給の要求があった場合に、電力を負荷110に供給する前に電力供給の可否を判定することができ、全ての負荷110に対する電力供給の遮断を防ぐことができる。
【0024】
また、制御部60は、表示部70に電力が不足している旨を表示させることにより、その旨を利用者に通知する。これにより利用者は、燃料電池36の余剰発電力が不足していることを容易に認識できる。
【0025】
また、制御部60は、算出した消費電力が燃料電池36の余剰発電力より小さい場合には当該負荷110に電力を供給させる。この場合、制御部60は、燃料電池36の発電量を当該負荷110の消費電力分増加させて、当該負荷110に供給させる。
【0026】
また、電力供給システム100は、負荷110に直流電力又は交流電力の所望の電力種の電力を供給してよい。この場合、制御部60は、それぞれの負荷識別情報に基づいて、それぞれの負荷110が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかを判定する。例えば、制御部60には、直流電力又は交流電力のいずれを選択するべきかが、それぞれの負荷識別情報に対応付けて予め与えられていることが好ましい。
【0027】
直流交流切替部20は、それぞれの接続部10に対応して設けられ、対応する接続部10に接続された負荷110に直流電力又は交流電力のいずれを供給するかを切り替える。制御部60は、直流交流切替部20を制御することにより、それぞれの負荷110に供給するべき電力を供給する。
【0028】
負荷110に直流電力を供給する場合、燃料電池36が発電した直流電力は、変圧器50を介して負荷110に供給される。変圧器50は、それぞれの直流交流切替部20に対応して設けられ、燃料電池36が発電した直流電力を、電力を供給するべき負荷110に応じた所望の電圧に変圧して、直流交流切替部20に供給する。
【0029】
また、負荷110に交流電力を供給する場合、燃料電池36が発電した電力は、直流交流変換器40を介して、負荷110に供給される。直流交流変換器40は、それぞれの変圧器50と並列に設けられ、燃料電池36が発電した直流電力を交流電力に変換して、直流交流切替部20に供給する。
【0030】
制御部60は、接続部10に接続された負荷110が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかを判定し、判定結果に基づいて直流交流切替部20を制御し、それぞれの直流交流切替部20は、対応する変圧器50又は直流交流変換器40のいずれを対応する接続部10に接続するかを切り替える。
【0031】
このような動作により、負荷110に応じて、直流電力又は交流電力のいずれかを選択して負荷110に供給することができる。このため、直流電力で動作する負荷110であっても、負荷110側で交流電力を直流電力に変換する変換器を有する必要がない。また、従来、負荷に直流電力を供給する場合には、商用電源の交流電力を直流電力に変換する必要があったが、電力供給システム100は、このような変換を行う必要がないため、電力の変換ロスを低減することができる。
【0032】
また、制御部60は、負荷110から電力供給を要求されてから予め定められた応答期間は、蓄電部34から負荷110に電力を供給させ、応答期間の経過後は、燃料電池36から負荷110に電力を供給させることが好ましい。ここで、応答期間は、例えば、燃料電池36の起動時間、又は発電量増加に対する燃料電池の応答時間であってよい。これにより、燃料電池36の発電量が消費電力の変化に追従できない期間も、負荷110に安定して電力を供給することができる。
【0033】
また、制御部60は、接続部10に接続された負荷110の消費電力が燃料電池36の余剰発電力より大きい負荷110から、電力供給の要求を受けた場合に、外部切替部80に接続部10と外部の電源とを接続させ、外部の電源から接続部10を介して当該負荷110に電力を供給させてよい。外部切替部80は、例えば接続部10と外部の電源とを接続するか否かを切り替えるスイッチである。また本例において外部の電源は、直流電力を発電する他の電力供給システムである。これにより、複数の負荷110の総消費電力が燃料電池36の最大発電力より大きい場合であっても、不足電力を外部から供給することができる。また、外部の電力供給システムと直流電力によって電力の授受を行うため、効率よく電力の授受を行うことができる。
【0034】
図2は、制御部60の構成の一例を示す。制御部60は、消費電力判定部62、消費電力格納部64、比較部66、最大発電力格納部68、駆動電力種判定部72、及び駆動電力種格納部74を備える。
【0035】
消費電力格納部62は、それぞれの負荷110の消費電力をそれぞれの負荷110の負荷識別情報に対応付けて格納する。また、消費電力格納部62は、それぞれの負荷110の最大の消費電力を格納してもよい。これらの消費電力の値は、予め与えられていてよく、消費電力判定部62が測定してもよく、また接続部10に接続されたそれぞれの負荷110から与えられてもよい。
【0036】
消費電力判定部62は、接続部10から当該接続部10に接続された負荷110の負荷識別情報を受け取り、当該負荷識別情報に対応する消費電力を消費電力格納部64から抽出する。比較部66は、消費電力判定部62が抽出した消費電力と燃料電池36の余剰発電力とを比較する。本例において、最大発電力格納部68は、燃料電池36の最大発電力を予め格納し、比較部66は、燃料電池36の発電量を検出し、燃料電池36の発電量と最大発電力との差分に基づいて、燃料電池36の余剰電力を算出する。
【0037】
比較部66は、余剰電力と消費電力との比較結果に基づいて、当該負荷110に電力を供給するか否かを判定する。当該負荷110に電力を供給する場合、前述したように、比較部66は燃料電池36の及び変圧器50を制御する。また、比較部66は、燃料電池36の余剰電力を外部に通知してもよい。
【0038】
駆動電力種格納部74は、それぞれの負荷110が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかをそれぞれの負荷110の負荷識別情報に対応付けて格納する。消費電力格納部64と同様に、駆動電力種格納部74は、それぞれの負荷110が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかを予め与えられていてよく、駆動電力種判定部72が判定してもよく、またそれぞれの負荷110から与えられてもよい。
【0039】
駆動電力種判定部72は、接続部10から負荷識別情報を受け取り、負荷識別情報に対応する電力種を駆動電力種格納部74から抽出し、それぞれの負荷110が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかを判定する。そして、駆動電力種判定部72は、判定結果に基づいてそれぞれの直流交流切替部20を制御する。
【0040】
図3は、表示部70の表示例を示す。図3に示すように、表示部70は、接続部10に接続された負荷110のリスト、それぞれの負荷110の消費電力、接続部10に接続された負荷110のうち燃料電池36から電力を供給されている負荷110、及び燃料電池36の余剰電力を表示する。これにより、利用者は、それぞれの負荷110の稼働状態を容易に認識することができる。また、燃料電池36の余剰電力より大きい消費電力の負荷110を新たに稼働したい場合に、他の負荷110のうちいずれの負荷110の使用を停止すれば、新たな負荷110を使用できるかを容易に判断することができる。
【0041】
また、図3に示すように、表示部70は、いずれの負荷110の電力供給を停止すれば、新たに稼働したい他の負荷110に電力を供給できるかの稼働条件を表示してもよい。この場合、制御部60は、新たに稼働したい他の負荷110の消費電力が燃料電池36の余剰電力より大きいと判定した場合に、燃料電池36から電力が供給されている負荷110のうち、いずれの負荷110の電力供給を停止すれば、他の負荷110に電力が供給できるかを、消費電力格納部64が格納した消費電力、及び燃料電池36の余剰電力に基づいて判定する。そして、表示部70は、制御部60の判定結果に基づいて、稼働条件を表示する。
【0042】
また、接続部10が、駆動条件によって消費電力の異なる負荷110であって、消費電力が燃料電池36の余剰電力より大きい負荷110から電力供給の要求を受けた場合に、制御部60は、燃料電池36の余剰電力より小さい電力を当該負荷110に供給する。この場合、制御部60は、当該負荷110を、供給する電力に対応する駆動条件で駆動させるための制御信号を当該負荷110に送信する。例えば、負荷110は冷暖房器であって、その設定温度によって消費電力量が異なる場合に、制御部60は、供給する電力に応じた設定温度の範囲で冷暖房器を駆動させる制御信号を送信する。
【0043】
このように、制御部60が負荷110に制御信号を送信した場合、表示部70は、当該負荷110が低電力で駆動している旨を表示する。また、表示部70は、例えば、当該負荷110が冷暖房器である場合に、設定できる室内温度範囲を更に表示してもよい。
【0044】
また、表示部70は、図1において説明したように外部の電源から負荷110に電力を供給させた場合、その旨を更に表示してもよい。例えば商用電源から電力を購買している場合には、商用電源の電気単価、月毎の累積電気料金を更に表示してもよい。
【0045】
また、表示部70は、燃料電池36の余剰電力が所定の閾値より小さくなった場合には、その旨を示す警告を表示してもよい。また、表示部70は、それぞれの負荷110の消費電力として、平均消費電力及び最大消費電力を表示してもよい。
【0046】
図4は、電力供給システム100の動作の一例を示すフローチャートである。本例においては、負荷110に電力を供給するか否かを判定する場合の動作を説明する。まず、接続部10は、接続された負荷110から負荷識別情報を受け取る(S200)。
【0047】
次に、制御部60は、接続部10に接続された負荷110の消費電力を判定する(S202)。そして、当該負荷110の消費電力が燃料電池の余剰電力より大きいか否かを判定し(S204)、消費電力が余剰電力より大きい場合には、電力が不足している旨を表示部70に表示させ(S210)、処理を終了する。
【0048】
また、S204において消費電力が余剰電力以下である場合には、制御部60は、当該負荷110が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかを判定し、判定結果に基づいて直流交流切替部20を制御する(S206)。
【0049】
そして、燃料電池36の発電量を増加させ、当該負荷110に電力を供給し(S208)、当該負荷110に電力を供給している旨を表示部70に表示させる(S210)。
【0050】
また、既に電力を供給している負荷110から、供給電力の増加が要求された場合には、S200において接続部10は、負荷110の供給電力の増加量を更に受け取ってもよい。そして、S204において制御部60は、供給電力の増加分が燃料電池36の余剰電力より大きいか否かを判定する。そして、供給電力の増加分が余剰電力より大きい場合には、当該負荷110に供給する電力を増加させず、S210において電力が不足している旨を利用者に通知する。また、供給電力の増加分が余剰電力より小さい場合には、燃料電池36の発電量を増加させ、当該負荷110に供給する電力を増加させる。
【0051】
図5は、電力供給システム100の構成の他の例を示す。本例において、電力供給システム100は、交流電力を発電する外部の電源と接続され、燃料電池36の発電力が不足した場合に、外部の電源から電力を受け取る。外部の電源は、例えば商用電源である。
【0052】
本例における電力供給システム100は、図1に関連して説明した電力供給システム100の構成に加え、外部の電源の交流電力を直流電力に変換する交流直流変換器90を更に備える。また、本例における外部切替部80は、交流直流変換器90が変換した直流電力をそれぞれの変圧器50に供給するか否かを切り替える第1スイッチ84と、外部の電源の交流電源をそれぞれの接続部10に供給するか否かを切り替える第2スイッチ82とを有する。図5において、図1と同一の符号を付した構成要素は、図1に関連して説明した構成要素と同一又は同様の機能及び構成を有する。
【0053】
本例において、制御部60は、接続部10に接続された負荷110の消費電力と燃料電池36の余剰発電力との比較結果、及び負荷110が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかの判定結果に基づいて、第1スイッチ84及び第2スイッチ82を制御する。例えば、負荷110の消費電力が燃料電池36の余剰発電力より大きい場合、制御部60は、外部の電源から当該負荷110に電力を供給させるべく、外部切替部80を制御する。このとき、制御部60は、負荷110が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかの判定結果に基づいて、第1スイッチ84又は第2スイッチ82のいずれかオン状態とし、他方をオフ状態とする。
【0054】
本例における電力供給システム100によれば、簡易な構成により従来の商用電源をバックアップ電源として使用することができ、電力供給の安定性を向上させることができる。
【0055】
図6は、電力供給システム100の構成の更なる他の例を示す。本例における電力供給システム100は、図1において説明した電力供給システム100の構成に加え、ネットワーク130を更に備え、それぞれの負荷110はネットワーク130に接続され家電ネットワークを構成する。ここで、家電ネットワークとは、それぞれの負荷110の間でそれぞれの負荷110の情報を共有し、一の負荷110を動作させた場合に、他の負荷110をも連動して動作させるためのネットワークである。
【0056】
例えば、家電ネットワークは、一の負荷110に対して、電源をオフする時間を設定した場合、他の任意の負荷110の電源をも同時にオフするように動作させる。本例においてこのような制御を制御部60が行う。
【0057】
本例においては、制御部60は、接続部10に接続されたそれぞれの負荷110の負荷識別情報をネットワーク130を介して受け取る。そして、受け取った負荷識別情報に基づいて、電力供給の要求があった一の負荷110の消費電力を判定する。また、制御部60は、当該電力供給の要求があった負荷110と連動して動作する他の負荷110の消費電力を更に判定してもよい。この場合、制御部60は、一の負荷110の消費電力と他の負荷110の消費電力との和が、燃料電池36の余剰発電力より小さい場合に、それぞれの負荷110に電力を供給させてよい。また、一の負荷110にのみ電力の供給が可能である場合には、表示部70にその旨を表示させ、一の負荷110にのみ電力を供給させてもよい。
【0058】
このように、電力供給の制御と、家電ネットワークの制御とを一元的に行うことにより、より効率よく負荷110、及び電力供給の制御を行うことができる。
【0059】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電力供給を開始する前に、電力供給が可能であるかを判断するため、システム全体のダウンを防ぐことができる。つまり、発電力が限定される燃料電池から複数の負荷に電力を供給する場合であっても、必要な負荷に安定して電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電力供給システム100の構成の一例を示す図である。
【図2】制御部60の構成の一例を示す図である。
【図3】表示部70の表示例を示す図である。
【図4】電力供給システム100の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図5】電力供給システム100の構成の他の例を説明する図である。
【図6】電力供給システム100の構成の更なる他の例を説明する図である。
【符号の説明】
10・・・接続部、20・・・直流交流切替部、30・・・燃料電池ユニット、34・・・蓄電部、36・・・燃料電池、40・・・直流交流変換器、50・・・変圧器、60・・・制御部、70・・・表示部、80・・・外部切替部、82・・・第2スイッチ、84・・・第1スイッチ、100・・・電力供給システム、110・・・負荷、120・・・送電線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply system that supplies power to a load, and a fuel cell unit. In particular, the present invention relates to a power supply system having a fuel cell.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, solar power generation, fuel cells, and the like in each dwelling have been considered as auxiliary power supplies for a power system. In addition, due to an increase in power demand in recent years, it is expected that power supply from the power system will be insufficient in the near future. For this reason, in the power supply of each dwelling, it is considered that the degree of dependence on the solar power generation, the fuel cell, and the like increases. That is, it is expected that a fuel cell or the like that has been conventionally used as an auxiliary power supply will function as a main power supply for each house.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the power generated by the fuel cells installed in each house is limited to the power generated by the power system, the demand in each house exceeds the power generated by the fuel cell, and power cannot be supplied. It is expected to increase compared to the power supply from the power system. In such a case, if the power supply to all the loads is cut off by the circuit breaker as in the current power supply method from the power system, the frequency of power supply cutoff is undesirably increased. Further, in order to prevent power supply from becoming impossible, it is necessary to install a large-capacity fuel cell, but this is not preferable in view of economic efficiency.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in a first embodiment of the present invention, there is provided a power supply system for supplying power to a plurality of loads, wherein a fuel cell for generating DC power and one of the plurality of loads are provided. When connected, a plurality of connection units that receive information for determining the power consumption of the load from the load, and a state in which power is supplied to at least one load among the plurality of loads. When there is a request for power supply from another load among the plurality of connected loads, the power consumption of the load is calculated based on the information received by the connection unit, and the power consumption is a surplus of the fuel cell. A power supply system comprising: a control unit that does not supply power to the load when the power is larger than the generated power and notifies a user that power is insufficient.
[0005]
The connection unit receives load identification information for identifying the connected load from the load, the control unit determines the maximum power consumption of each load, and stores the maximum power consumption in association with the load identification information of each load. A power consumption storage unit, a power consumption determination unit that receives load identification information from the connection unit and extracts power consumption corresponding to the load identification information from the power consumption storage unit, and a power consumption and a fuel cell extracted by the power consumption determination unit. And a comparing unit for comparing the excess generated power with the excess generated power.
[0006]
A display unit that displays a list of loads connected to the connection unit, the power consumption of each load, the loads that are supplied with power from the fuel cell among the loads connected to the connection unit, and the surplus power of the fuel cell. May be provided.
[0007]
If the control unit determines that the power consumption of the other loads is larger than the surplus power, the control unit stops supplying power to any of the loads to which the power is supplied from the fuel cell, and supplies the power to the other loads. Is determined based on the power consumption stored in the power consumption storage unit and the surplus power of the fuel cell, and the display unit stops the power supply to which of the loads based on the determination result of the control unit. For example, whether or not power can be supplied to another load may be displayed.
[0008]
The power storage unit further includes a power storage unit that is charged by the fuel cell and has a shorter response time of power supply than the fuel cell, and the control unit supplies power from the power storage unit to the load for a predetermined response period after the load is requested to supply power. After the response period has elapsed, power may be supplied from the fuel cell to the load.
[0009]
When a request for power supply is received from a load having different power consumption depending on the driving condition and the power consumption is larger than the surplus power, the control unit supplies the surplus power to the load and sets the surplus load to the surplus power. A control signal for driving under the driving condition corresponding to the electric power may be transmitted to the load.
[0010]
When the control unit transmits a control signal to the load, the control unit may further include a display unit that indicates that the load is operating with low power. In addition, the control unit further includes an external switching unit that switches whether to connect the connection unit and an external power supply, and the control unit includes a power consumption of a load connected to the connection unit that is larger than a surplus generated power of the fuel cell. When a request for power supply is received, the connection unit and an external power supply may be connected to the external switching unit, and power may be supplied from the external power supply to the load via the connection unit.
[0011]
When the power is supplied from an external power supply to the load, the power supply may further include a display unit for displaying the fact. When an increase in the supply power is requested from a load that is already supplying power, the control unit increases the power to be supplied to the load when the increase in the supply power is smaller than the surplus power. When the increase of the power is larger than the surplus power, the user may be notified that the power is insufficient without increasing the power supplied to the load.
[0012]
The connection unit may receive the load identification information via a transmission line that transmits power to the load. A transformer for transforming the DC power generated by the fuel cell to a desired voltage, a DC / AC converter provided in parallel with the transformer and converting the DC power generated by the fuel cell to AC power, a transformer or DC / AC A DC / AC switching unit for switching which of the converters is connected to the connection unit, the control unit determines whether the load connected to the connection unit is driven by DC power or AC power, and determines The DC / AC switching unit may be controlled based on the result.
[0013]
The connection unit receives load identification information for identifying the connected load from the load, and the control unit associates whether each load is driven by DC power or AC power with the load identification information of each load. A drive power type storage unit for receiving and storing load identification information from the connection unit, and a drive power type determination unit for determining whether the load is driven by DC power or AC power based on the load identification information. May have.
[0014]
The power supply system is further connected to an external power supply that generates DC power, and further includes an external switching unit that switches whether to supply the DC power of the external power supply to the DC / AC converter and the transformer, and the control unit includes: When the power consumption of the load connected to the connection unit is larger than the surplus generated power of the fuel cell, the external switching unit may be controlled to supply the DC power of the external power supply to the DC / AC converter and the transformer. .
[0015]
The power supply system is connected to an external power supply that generates AC power, and supplies an AC / DC converter that converts AC power of the external power supply to DC power, and DC power that is converted by the AC / DC converter to a transformer. And a second switch for switching whether or not to supply AC power of an external power supply to the connection unit. The control unit is configured to control power consumption of a load connected to the connection unit. The first switch and the second switch may be controlled based on a result of comparison with the surplus generated power of the fuel cell and a result of determining whether the load is driven by DC power or AC power.
[0016]
A fuel cell unit that generates power to be supplied to a load, wherein the fuel cell that generates DC power, the power consumption of the load, and the excess generated power of the fuel cell are compared, and the power consumption is larger than the excess generated power. May be provided with a control unit that does not supply power to the load and notifies the user that power is insufficient.
[0017]
Note that the above summary of the present invention does not list all of the necessary features of the present invention, and a sub-combination of these features may also be an invention.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the present invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all of the combinations of the features described in the embodiments are not limited thereto. It is not always essential to the solution of the invention.
[0019]
FIG. 1 shows an example of a configuration of a
[0020]
The
[0021]
When any one of the plurality of loads (110a, 110b, 110c, hereinafter collectively referred to as 110) is connected, the plurality of
[0022]
The
[0023]
If the calculated power consumption is larger than the surplus power generated by the
[0024]
The
[0025]
When the calculated power consumption is smaller than the surplus power generated by the
[0026]
The
[0027]
The DC /
[0028]
When supplying DC power to the load 110, DC power generated by the
[0029]
When AC power is supplied to the load 110, the power generated by the
[0030]
The
[0031]
By such an operation, either DC power or AC power can be selected and supplied to the load 110 according to the load 110. Therefore, even if the load 110 operates on DC power, it is not necessary to have a converter that converts AC power into DC power on the load 110 side. Conventionally, when supplying DC power to a load, it was necessary to convert AC power of a commercial power supply to DC power. However, the
[0032]
The
[0033]
Further, when the
[0034]
FIG. 2 shows an example of the configuration of the
[0035]
The power
[0036]
The power
[0037]
The comparing
[0038]
The drive power
[0039]
The drive power
[0040]
FIG. 3 shows a display example of the
[0041]
Further, as shown in FIG. 3, the
[0042]
When the
[0043]
As described above, when the
[0044]
In addition, when power is supplied from an external power supply to the load 110 as described with reference to FIG. 1, the
[0045]
Further, when the surplus power of the
[0046]
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
[0047]
Next, the
[0048]
When the power consumption is equal to or less than the surplus power in S204, the
[0049]
Then, the power generation amount of the
[0050]
Further, when an increase in supply power is requested from the load 110 that has already supplied power, the
[0051]
FIG. 5 shows another example of the configuration of the
[0052]
The
[0053]
In this example, the
[0054]
According to the
[0055]
FIG. 6 shows still another example of the configuration of the
[0056]
For example, when setting a power-off time for one load 110, the home appliance network operates to turn off the power of another arbitrary load 110 at the same time. In the present example, such control is performed by the
[0057]
In this example, the
[0058]
As described above, by integrally controlling the power supply and the control of the home electric appliance network, the load 110 and the power supply can be more efficiently controlled.
[0059]
As described above, the present invention has been described using the embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0060]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, before starting the power supply, it is determined whether or not the power can be supplied, so that the entire system can be prevented from being down. That is, even when power is supplied to a plurality of loads from a fuel cell whose power generation is limited, power can be supplied stably to necessary loads.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
FIG. 3 is a diagram showing a display example of a
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of an operation of the
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the configuration of the
FIG. 6 is a diagram illustrating still another example of the configuration of the
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (16)
直流電力を発電する燃料電池と、
前記複数の負荷のうちいずれかが接続された場合に、当該負荷の消費電力を判定するための情報を当該負荷から受け取る複数の接続部と、
前記複数の負荷のうち少なくとも一つの前記負荷に電力を供給している状態において、前記接続部に接続された前記複数の負荷のうち他の前記負荷から電力供給の要求があった場合に、当該接続部が受け取った情報に基づいて当該負荷の前記消費電力を算出し、当該消費電力が前記燃料電池の余剰発電力より大きい場合には当該負荷に電力を供給させず、電力が不足している旨を利用者に通知する制御部と
を備えることを特徴とする電力供給システム。A power supply system for supplying power to a plurality of loads,
A fuel cell that generates DC power,
When any one of the plurality of loads is connected, a plurality of connection units that receives information for determining power consumption of the load from the load,
In a state where power is supplied to at least one of the plurality of loads, when there is a request for power supply from another of the plurality of loads connected to the connection unit, The power consumption of the load is calculated based on the information received by the connection unit. If the power consumption is larger than the surplus generated power of the fuel cell, the power is not supplied to the load and the power is insufficient. And a control unit for notifying the user of the fact.
前記制御部は、
それぞれの前記負荷の最大の前記消費電力を判定して、それぞれの前記負荷の前記負荷識別情報に対応付けて格納する消費電力格納部と、
前記接続部から前記負荷識別情報を受け取り、当該負荷識別情報に対応する前記消費電力を前記消費電力格納部から抽出する消費電力判定部と、
前記消費電力判定部が抽出した前記消費電力と前記燃料電池の前記余剰発電力とを比較する比較部と
を有することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。The connection unit receives load identification information for identifying the connected load from the load,
The control unit includes:
A power consumption storage unit that determines the maximum power consumption of each of the loads and stores the load in association with the load identification information of each of the loads.
A power consumption determining unit that receives the load identification information from the connection unit and extracts the power consumption corresponding to the load identification information from the power consumption storage unit;
The power supply system according to claim 1, further comprising: a comparison unit configured to compare the power consumption extracted by the power consumption determination unit with the surplus power generated by the fuel cell.
前記表示部は、前記制御部の判定結果に基づいて、いずれの前記負荷の電力供給を停止すれば、前記他の負荷に電力を供給できるかを表示することを特徴とする請求項3に記載の電力供給システム。When the control unit determines that the power consumption of the other load is larger than the surplus power, the control unit stops power supply of any of the loads to which power is supplied from the fuel cell. For example, whether power can be supplied to the other load is determined based on the power consumption stored by the power consumption storage unit and the surplus power of the fuel cell,
4. The display unit according to claim 3, wherein, based on a determination result of the control unit, the display unit displays which of the loads can supply power to the other load when power supply to the other load is stopped. 5. Power supply system.
前記制御部は、前記負荷から電力供給を要求されてから予め定められた応答期間は、前記蓄電部から前記負荷に電力を供給させ、前記応答期間の経過後は、前記燃料電池から前記負荷に電力を供給させることを特徴とする請求項3に記載の電力供給システム。The battery further includes a power storage unit that is charged by the fuel cell and has a shorter response time of power supply than the fuel cell,
The control unit causes the load to supply power to the load from the power storage unit for a predetermined response period after the power supply is requested from the load, and after the response period elapses, causes the fuel cell to supply the load to the load. The electric power supply system according to claim 3, wherein electric power is supplied.
前記制御部は、前記余剰電力を当該負荷に供給すると共に、当該負荷を前記余剰電力に対応する駆動条件で駆動させるための制御信号を当該負荷に送信することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。In the case of a load having different power consumption depending on driving conditions, the power consumption is greater than the surplus power.
The said control part supplies the said surplus electric power to the said load, and transmits the control signal for driving the said load on the drive condition corresponding to the said surplus electric power to the said load, The said control part is characterized by the above-mentioned. Power supply system.
前記制御部は、前記接続部に接続された前記負荷の前記消費電力が前記燃料電池の前記余剰発電力より大きい前記負荷から、電力供給の要求を受けた場合に、前記外部切替部に前記接続部と前記外部の電源とを接続させ、前記外部の電源から前記接続部を介して当該負荷に電力を供給させることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。An external switching unit that switches whether to connect the connection unit and an external power supply is further provided,
The control unit, when the power consumption of the load connected to the connection unit is greater than the surplus generated power of the fuel cell, a request for power supply, the connection to the external switching unit 2. The power supply system according to claim 1, wherein the unit is connected to the external power supply, and power is supplied from the external power supply to the load via the connection unit. 3.
前記変圧器と並列に設けられ、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器と、
前記変圧器又は前記直流交流変換器のいずれを前記接続部に接続するかを切り替える直流交流切替部と
を更に備え、
前記制御部は、前記接続部に接続された前記負荷が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかを判定し、判定結果に基づいて前記直流交流切替部を制御することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。A transformer for transforming the DC power generated by the fuel cell to a desired voltage,
A DC / AC converter that is provided in parallel with the transformer and converts DC power generated by the fuel cell into AC power;
A DC / AC switching unit for switching which of the transformer and the DC / AC converter is connected to the connection unit,
The control unit determines whether the load connected to the connection unit is driven by DC power or AC power, and controls the DC / AC switching unit based on a determination result. 2. The power supply system according to 1.
前記制御部は、
それぞれの前記負荷が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかをそれぞれの前記負荷の前記負荷識別情報に対応付けて格納する駆動電力種格納部と、
前記接続部から前記負荷識別情報を受け取り、当該負荷識別情報に基づいて、前記負荷が直流電力又は交流電力のいずれで駆動するかを判定する駆動電力種判定部と
を有することを特徴とする請求項12に記載の電力供給システム。The connection unit receives load identification information for identifying the connected load from the load,
The control unit includes:
A drive power type storage unit that stores whether each of the loads is driven by DC power or AC power in association with the load identification information of each load,
A drive power type determination unit that receives the load identification information from the connection unit and determines whether the load is driven by DC power or AC power based on the load identification information. Item 13. An electric power supply system according to item 12.
前記外部の電源の直流電力を、前記直流交流変換器及び前記変圧器に供給するか否かを切り替える外部切替部を更に備え、
前記制御部は、前記接続部に接続された前記負荷の前記消費電力が、前記燃料電池の前記余剰発電力より大きい場合に、前記外部切替部を制御して前記外部の電源の直流電力を前記直流交流変換器及び前記変圧器に供給することを特徴とする請求項12に記載の電力供給システム。The power supply system is connected to an external power supply that generates DC power,
An external switching unit that switches whether to supply the DC power of the external power supply to the DC / AC converter and the transformer,
The control unit controls the external switching unit to reduce the DC power of the external power supply when the power consumption of the load connected to the connection unit is larger than the surplus generated power of the fuel cell. The power supply system according to claim 12, wherein the power is supplied to a DC / AC converter and the transformer.
前記外部の電源の交流電力を直流電力に変換する交流直流変換器と、
前記交流直流変換器が変換した直流電力を前記変圧器に供給するか否かを切り替える第1スイッチと、
前記外部の電源の交流電源を前記接続部に供給するか否かを切り替える第2スイッチと
を更に備え、
前記制御部は、前記接続部に接続された前記負荷の前記消費電力と前記燃料電池の前記余剰発電力との比較結果、及び前記負荷が直流電力又は交流電力のいずれによって駆動するかの判定結果に基づいて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御することを特徴とする請求項12に記載の電力供給システム。The power supply system is connected to an external power supply that generates AC power,
An AC / DC converter for converting AC power of the external power supply into DC power,
A first switch for switching whether to supply the DC power converted by the AC / DC converter to the transformer,
A second switch that switches whether to supply the AC power of the external power supply to the connection unit,
The control unit is configured to compare the power consumption of the load connected to the connection unit with the surplus generated power of the fuel cell, and determine whether the load is driven by DC power or AC power. The power supply system according to claim 12, wherein the first switch and the second switch are controlled on the basis of the following.
直流電力を発電する燃料電池と、
前記負荷の消費電力と、前記燃料電池の余剰発電力とを比較し、前記消費電力が前記余剰発電力より大きい場合には当該負荷に電力を供給させず、電力が不足している旨を利用者に通知する制御部と
を備えることを特徴とする燃料電池ユニット。A fuel cell unit that generates electric power to be supplied to a load,
A fuel cell that generates DC power,
The power consumption of the load is compared with the surplus generated power of the fuel cell, and when the power consumption is larger than the surplus generated power, the power is not supplied to the load and the fact that the power is insufficient is used. A fuel cell unit comprising: a control unit for notifying a user.
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