JP2008186726A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は給電システムに関し、詳細には燃料電池と蓄電デバイスを有するハイブリッド電源装置と当該ハイブリッド電源装置に接続された負荷装置の稼動状態に応じて燃料電池の発電状態を制御する技術に関する。 The present invention relates to a power feeding system, and more particularly, to a technology for controlling a power generation state of a fuel cell in accordance with an operating state of a hybrid power supply device having a fuel cell and an electricity storage device and a load device connected to the hybrid power supply device.
現在、燃料電池は負荷装置に対し一旦、発電を開始すると負荷装置の状況(待機状態、稼動状態や負荷が実装されていない状態など)とは無関係に負荷変動に応じて若干の変動はあるものの一定の発電を持続し、負荷状況が軽負荷時でも一定の燃料を消費してしまい燃料の無駄である。 Currently, once a fuel cell starts generating electricity for a load device, there is a slight change depending on the load change regardless of the load device status (standby state, operating state, load mounted state, etc.). Constant power generation is continued, and even when the load is light, a certain amount of fuel is consumed, which is a waste of fuel.
そこで、これらの問題点を解決するために従来よりいくつか提案がなされている。その一つとして、特許文献1によれば、電子機器と燃料電池間の通信はメタノール水溶液の残量及び直接型メタノール燃料電池部の動作状態のみが一方的に燃料電池側に送信されている。
しかしながら、実際、燃料電池に接続される電子機器がプリンタや複写機の場合、省エネルギーの観点からこれらの機器はさまざまな動作モードを有しており、電子機器の状態に応じて発電量を変化させなければ燃料の無駄となる。例えば、電子機器(=負荷装置)が稼動状態にし、ハイブリッド電源の持てる最も効率の良い状態で発電し、電子機器(=負荷装置)が待機状態にあるときなどは負荷装置自身電力を必要としないことから、燃料電池の発電能力を下げたり、長時間の停止状態が継続するようであれば燃料電池は停止させることで燃料電池の無駄な消費を抑える。 However, in fact, when the electronic device connected to the fuel cell is a printer or copier, these devices have various operation modes from the viewpoint of energy saving, and the amount of power generation is changed according to the state of the electronic device. Otherwise, it will be a waste of fuel. For example, when an electronic device (= load device) is in an operating state, power is generated in the most efficient state that a hybrid power supply can have, and when the electronic device (= load device) is in a standby state, the load device itself does not require power. For this reason, if the power generation capacity of the fuel cell is reduced or if a long-term stopped state continues, the fuel cell is stopped to suppress wasteful consumption of the fuel cell.
また、ハイブリッド電源装置は特定の電子機器(=負荷装置)のみが接続されるわけではなく、電子機器(=負荷装置)はハイブリッド電源装置の定格出力条件範囲内であれば負荷とは無関係に電力供給が可能である。しかし、大きな容量を持つ電子機器(=負荷装置)に燃料電池の発電容量を合わせた設計をしようとすると発電モジュール自身が大きな容量を持つ必要があり、大きくなり、高価になってしまう。そのため、一般的に発電モジュールをなるべく小さくし、不足分は二次電池で補うなどの工夫が必要となる。そうすると、大きな電子機器(=負荷装置)使用時には二次電池の容量次第では発電モジュールの発電能力がある程度まで立ち上がっていなければ電子機器(=負荷装置)への供給能力が消費に対し追いつかず不足する可能性があり、電子機器を接続後すぐに使用できないなどの障害が予測される。特に、ハイブリッド電源を一度停止させた後大きな負荷容量を有する電子機器(=負荷装置)が接続された場合など大きな負荷容量を有する電子機器(=負荷装置)は継続してすぐに使用できないなどの障害が予測される。以上のことから実使用では燃料電池は停止させずに負荷交換を行う可能性があると予測され、負荷が無い状態でもハイブリッド電源は発電状態まま放置される可能性が考えられ、燃料が無駄に消費されることが予測される。そこで、電子機器(=負荷装置)の接続の有無を確認して、電子機器(=負荷装置)が接続されていなければ燃料電池の発電能力を下げたり停止させるなどし、無駄な燃料消費を少なくするなどの工夫が必要となるため、特許文献1のように燃料電池の状態情報を負荷装置に一方的に送るだけでは不十分であった。
In addition, the hybrid power supply device is not connected only to a specific electronic device (= load device), and the electronic device (= load device) can be powered regardless of the load as long as it is within the rated output condition range of the hybrid power supply device. Supply is possible. However, if an attempt is made to design an electronic device (= load device) having a large capacity so as to match the power generation capacity of the fuel cell, the power generation module itself needs to have a large capacity, resulting in an increase in size and cost. Therefore, in general, it is necessary to make a power generation module as small as possible and make up for the shortage with a secondary battery. Then, when a large electronic device (= load device) is used, depending on the capacity of the secondary battery, if the power generation capacity of the power generation module does not rise to a certain extent, the supply capability to the electronic device (= load device) cannot keep up with consumption and is insufficient. There is a possibility that a failure such as an electronic device cannot be used immediately after connection is predicted. Especially when an electronic device (= load device) having a large load capacity is connected after the hybrid power supply is stopped once, an electronic device (= load device) having a large load capacity cannot be used immediately. Failure is expected. Based on the above, it is predicted that there is a possibility that the fuel cell will be replaced without actually stopping in actual use.There is a possibility that the hybrid power supply may be left in a power generation state even when there is no load, and fuel is wasted. Expected to be consumed. Therefore, it is confirmed whether or not the electronic device (= load device) is connected, and if the electronic device (= load device) is not connected, the power generation capacity of the fuel cell is reduced or stopped to reduce wasteful fuel consumption. Therefore, it is not sufficient to send the fuel cell status information unilaterally to the load device as in
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、負荷装置の稼動状態が確認でき、負荷装置の稼動状態に応じた低消費発電動作が可能となる給電システムを提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a power feeding system that can confirm the operating state of a load device and can perform low power generation operation according to the operating state of the load device. To do.
前記問題点を解決するために、本発明は、負荷装置と、発電装置と蓄電デバイスを具備し、負荷装置に電力を供給する電源装置と、負荷装置と電源装置との間の情報を送受信する双方向通信手段を有して構築する給電システムである。そして、本発明の給電システムによれば、負荷装置の稼動状態を示す動作モードの信号を双方向通信手段を介して電源装置側が受信すると、発電装置の発電状態を動作モードに応じて可変することに特徴がある。よって、負荷装置の稼動状態に応じた低消費の発電動作が可能となり、発電装置が燃料電池の場合低消費の燃料制御が可能となる。 In order to solve the above problems, the present invention includes a load device, a power generation device, and a power storage device, and transmits and receives information between the power supply device that supplies power to the load device and the load device and the power supply device. This is a power supply system constructed with two-way communication means. According to the power supply system of the present invention, when the power supply device side receives the operation mode signal indicating the operation state of the load device via the bidirectional communication means, the power generation state of the power generation device is varied according to the operation mode. There is a feature. Therefore, low-power generation operation according to the operating state of the load device is possible, and when the power generation device is a fuel cell, low-consumption fuel control is possible.
また、動作モードが省電力モードである信号、又は負荷装置が無い信号を双方向通信手段を介して電源装置側が受信すると、発電装置の発電状態は発電電力を抑制する状態となることにより、無駄な発電を抑えることができる。 In addition, when the power supply device receives a signal whose operation mode is the power saving mode or no load device via the two-way communication means, the power generation state of the power generation device becomes a state where the generated power is suppressed. Power generation can be suppressed.
更に、蓄電デバイスの電圧波形に基づいて蓄電デバイスの出力を監視する監視手段を設け、省電力モードである信号による省電力モード状態が一定時間以上継続した後の蓄電デバイスの出力の監視結果が電圧波形の入力仕様下限値に所定値を加算した値か、または当該値以上の電圧を示した場合、発電装置の発電を停止させる。よって、低消費モードの消費を極限に抑えるために負荷装置が省電力モード状態にあり、蓄電デバイスが一定以上の電圧を有していれば発電装置の発電動作停止状態にすることができる。 Furthermore, monitoring means for monitoring the output of the power storage device based on the voltage waveform of the power storage device is provided, and the monitoring result of the output of the power storage device after the power saving mode state by the signal that is the power saving mode continues for a certain time or more is a voltage. When a value obtained by adding a predetermined value to the input specification lower limit value of the waveform or a voltage equal to or higher than the predetermined value is indicated, the power generation of the power generator is stopped. Therefore, if the load device is in the power saving mode in order to minimize the consumption in the low consumption mode and the power storage device has a voltage higher than a certain level, the power generation device can be stopped.
また、蓄電デバイスの出力が発電装置の発電開始電圧に達すると発電動作を開始することにより、低消費モードの消費を極限に抑えることができる。 Further, by starting the power generation operation when the output of the power storage device reaches the power generation start voltage of the power generation device, consumption in the low consumption mode can be minimized.
更に、省電力モード状態から復帰する復帰開始信号を負荷装置から双方向通信手段を介して電源装置が受信すると、発電装置は発電動作を開始することにより、低消費モードの消費を極限に抑えることができる。 Furthermore, when the power supply device receives the return start signal for returning from the power saving mode state from the load device via the bidirectional communication means, the power generation device starts the power generation operation, thereby suppressing the consumption in the low consumption mode to the limit. Can do.
また、省電力モード状態から復帰する復帰開始信号、又は蓄電デバイスの出力が発電装置の発電開始電圧に達したことを通知する信号を負荷装置から双方向通信手段を介して電源装置が受信すると、発電装置は発電動作を開始する。よって、低消費モードの消費を極限に抑えることができる。 In addition, when the power supply device receives a return start signal for returning from the power saving mode state or a signal notifying that the output of the power storage device has reached the power generation start voltage of the power generation device from the load device via the bidirectional communication means, The power generator starts a power generation operation. Therefore, the consumption in the low consumption mode can be minimized.
更に、負荷装置が接続されたか否かを検知するユニット検知信号と、負荷装置へ電力を供給する電力供給ラインとを、遮断する手段とを設けたことにより、負荷装置が低消費モード状態にある時、電源装置の蓄電デバイスの消費を抑えることができ、発電装置の停止時間を延ばすことできることで更なる発電消費を抑制できる。 Furthermore, the load device is in the low-consumption mode state by providing a unit detection signal for detecting whether or not the load device is connected and means for shutting off the power supply line for supplying power to the load device. At the same time, it is possible to suppress the consumption of the power storage device of the power supply device, and to further reduce the power generation consumption by extending the stop time of the power generation device.
また、発電装置は燃料電池であることが好ましい。 The power generation device is preferably a fuel cell.
本発明の給電システムによれば、負荷装置の稼動状態が確認でき、負荷装置の稼動状態に応じた低消費発電動作が可能となる給電システムを提供できる。 According to the power feeding system of the present invention, it is possible to provide a power feeding system in which the operating state of the load device can be confirmed and a low power consumption operation according to the operating state of the load device is possible.
図1は本発明の給電システムにおけるハイブリッド電源装置と当該ハイブリッド電源装置を搭載した負荷装置と負荷制御装置のシステム構成の概略を示す斜視図である。同図に示すように、本発明のハイブリッド電源装置を搭載した、例えばプリンタなどの負荷装置100と当該ハイブリッド電源装置の間は、双方向通信ケーブル101を用いて通信路が構築され、当該通信路を用いて互いの動作状況を送受信できるようになっている。なお、負荷装置100には無線用アンテナ102が設けられ、例えばPCなどの負荷制御装置200にもアンテナ(図示せず)が設けられている。よって、負荷装置100とハイブリッド電源装置の互いの動作状況に応じた制御が可能となり、オペレータに対して便利で、かつ燃料電池の低消費燃料制御が可能となる。
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a system configuration of a hybrid power supply apparatus, a load apparatus equipped with the hybrid power supply apparatus, and a load control apparatus in the power supply system of the present invention. As shown in the figure, a communication path is constructed using a
図2は本発明の一実施の形態に係る給電システムにおけるハイブリッド電源装置の構成を示す概略図である。同図において、図1と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す給電装置であるハイブリッド電源装置10は、CPU11、表示手段12、RAM13、ROM14、燃料電池モジュール15、燃料電池電圧監視回路16、サーミスタ17、燃料ポンプ18、ラジエタファン19、循環ポンプ20、水ポンプ21、ブロワー22、燃料電池出力ON/OFFスイッチ23、二次電池24、二次電池電圧監視回路25、充電ON/OFF制御回路26、スイッチ27〜29、制御系用DC-DCコンバータ30及び駆動系用DC-DCコンバータ31を具備している。また、制御系用DC-DCコンバータ30は、制御系電源を介して負荷装置100の制御系回路103に接続され、駆動系用DC-DCコンバータ31は駆動系電源を介して負荷装置100の駆動系回路104に接続されている。更に、ハイブリッド電源装置10は通信手段である双方向通信ケーブル101を介して負荷装置100と通信可能となっており、また負荷装置100は外部のPCなどの負荷制御回路200とも無線通信路300を介して通信可能に接続されている。また、CPU11には燃料電池電圧監視回路16及びサーミスタ17並びに二次電池電圧監視回路25から各検出信号が供給されている。そして、CPU11は燃料ポンプ18、ラジエタファン19、循環ポンプ20、水ポンプ21及びブロワー22の駆動を制御する駆動制御信号を生成し、充電ON/OFF制御回路26を介してスイッチ27を制御する二次電池充電ON/OFF信号、スイッチ28,29をそれぞれ制御する制御系電源ON/OFF信号及び駆動系電源ON/OFF信号を生成し供給する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the hybrid power supply apparatus in the power supply system according to the embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. A
図3は本発明の一実施の形態に係る給電システムにおける負荷装置稼動モード及び負荷装置待機モードの動作を示すフローチャートである。同図において、先ず図1のハイブリッド電源装置10の電源投入後、負荷装置100への電力供給のため、負荷装置100の制御系電源と駆動系電源をONする(ステップS101)。その後、ハイブリッド電源装置10は負荷装置100に対し、負荷情報の要求信号を負荷装置100との通信手段の双方向通信ケーブル101を通じて送出して負荷装置100が接続されたことを確認した後(ステップS102;YES)、負荷装置100の電源がONされ負荷装置100からの省エネルギーモード信号が稼動要求を示す信号と、負荷情報、例えば負荷の消費電力を示す情報などを負荷IDで管理されている情報などを発していて当該情報を入手していれば(ステップS103;YES)、燃料電池を利用したハイブリッド電源装置10は負荷情報に基づいて電源装置内のROM14に予め用意されたパラメータ情報をCPU11に呼び込み設定する(ステップS104;YES、ステップS105)。その後、燃料電池の発電動作に入るために、一旦燃料電池の燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFすることで燃料電池に接続されている負荷への電源供給を遮断し、燃料ポンプ18、ラジエタファン19、循環ポンプ20、水ポンプ21及びブロワー22などの補機類を稼動させる(ステップS106)。なお、これらの補機類が稼動を開始すると、燃料電池モジュール15の表面温度を監視し、その表面温度に応じて燃料を規定時間だけ燃料ポンプを稼動し循環タンクに燃料を供給する。初期の燃料供給が済んだ時点で燃料電池モジュール15の温度が所定の温度に達するまでの十分なる所定の時間(例えば5分間)、燃料電池は待機状態とする。
FIG. 3 is a flowchart showing operations in the load device operation mode and the load device standby mode in the power supply system according to the embodiment of the present invention. In the figure, first, after the hybrid
また、図4に示すように、燃料電池モジュール15の温度が所定の温度に達すると二次電池への充電の有無を判定するために、CPU11は二次電池電圧監視回路25を使用し、二次電池電圧をA/Dを介して呼び込む。もし、二次電池電圧監視回路25の値が充電の必要性を示している状態、すなわちDC-DCコンバータなどの電圧波形整形装置の入力電圧の上限値±第1の許容マージン値を示している状態のようであれば充電を目的とし燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をONさせ、二次電池への充電動作(CHARGE_OPERATING)を実行する。もし、ここで二次電池の電圧が満充電に近い値を示している状態、すなわちDC-DCコンバータなどの電圧波形整形装置の入力電圧の上限値±第1の許容マージン値を示している状態のようであれば充電動作を遮断する。その後は、所定時間経過後、燃料電池モジュール15の温度を監視し、その温度に応じて燃料を所定時間だけ燃料ポンプ18を稼動して燃料タンクから循環タンクに供給する。以降、この一連の動作を周期的に繰り返し行う。
Further, as shown in FIG. 4, when the temperature of the
なお、燃料電池が稼動している間は燃料電池が異常な発熱によりダメージを受けないよう燃料電池モジュール15の表面温度をサーミスタ17で監視し、異常な発熱に至った場合はエラー表示を行うとともに燃料電池の発電動作を停止する(ステップS107;YES、ステップS108)。
While the fuel cell is in operation, the surface temperature of the
次に、燃料電池稼動後、省エネルギーモード信号が待機状態を要求する信号が発生したり、負荷装置交換のために負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離されて負荷装置100との通信ができなくなった場合など負荷無し状態と判断した場合(ステップS104;NO)、負荷装置を使用した後節電のために負荷装置100の電源がOFFされた時、具体的にはOA機器などの省エネルギーモードは負荷装置100を使用後、一定時間経過後、節電のために負荷装置100の駆動用電源と制御用電源の一部が自動的にOFFされると制御回路内の通信線やCPUはON状態を維持しているか、またはCPUはスリープモードの状態で通信は負荷装置100の起動信号を割り込み処理を行なっている場合が一般的となっている。このように負荷装置100が省エネルギーモードに入ると、ハイブリッド電源装置10と負荷装置100は双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100が省エネルギーモードに入ったことを知らせる信号が負荷装置100から送信される。また、この時、双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100からハイブリッド電源装置10の間で周期的に接続信号や通信状態を確認し、通信不可の場合(応答がない場合や信号が「負荷装置無し」を示す信号を発生した場合)、負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離されたものと判断する。その後、ハイブリッド電源装置10は負荷装置100が省エネルギーモードに入ったことや負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離されたことを知らせる信号を受け取るとハイブリッド電源装置10のCPU11は負荷装置100からの省エネルギーモード信号の待機状態要求信号とROM14から予め用意された負荷情報に伴うパラメータ値を確認及び設定し、負荷装置100が待機状態に入ったことを認識する(ステップS109,S110)。その後、CPU11は負荷装置100の駆動系電源への通電を遮断し、制御系電源のみONさせ、二次電池電圧監視回路25の値を監視することで、二次電池の消費状況を監視する(ステップS111)。
Next, after the fuel cell is operated, a signal for requesting a standby state is generated as an energy saving mode signal, or the
図5に示すように、二次電池電圧監視回路25の監視結果が満充電に近いか、またはそれ以上であれば、監視結果が二次電池充電要求値、すなわちDC-DCコンバータの入力電圧の下限値+第2の許容マージン値に達するまで二次電池への充電動作は行わない(ステップS113;NO)。その後も周期的に二次電池の出力電圧を監視し、二次電池の出力電圧監視結果が二次電池充電要求値、すなわちDC-DCコンバータの入力電圧の下限値+第2の許容マージン値に達した時点で二次電池への充電動作を実施するとともに温度に応じた可変補給動作から一定量の燃料を補給する動作を実施し、監視動作周期を稼働時よりも長くすることで循環タンク内の燃料濃度を下げ、発電能力を負荷装置の使用電力と同じか、または同等位置まで下げることで燃料消費の低減を図る。それ以降は、二次電池消費量に応じて燃料供給動作を周期的に行うことで燃料電池を発電させ、その発電電力を二次電池に供給することで燃料電池からの充電動作(CHARGE_OPERATING)を実行する(ステップS113;YES、ステップS102〜S106)。
As shown in FIG. 5, if the monitoring result of the secondary battery
なお、燃料電池が稼動している間は燃料電池が異常な発熱によりダメージを受けないよう燃料電池モジュール15の表面温度を監視し、異常な発熱に至った場合はエラー表示を行うとともに燃料電池の発電動作を停止する。また、稼動時や待機時は負荷装置100から送信される省エネモード信号や負荷装置100の電源がONされたことを知らせるための信号が送られてくることを待ち状態にしておく。その後、上記信号が負荷装置100との双方向通信ケーブル101を通じて送信されてくるとパラメータを再び負荷装置稼動値に戻し(負荷装置稼動時)で説明した内容で復帰する。
While the fuel cell is in operation, the surface temperature of the
図6は本発明の一実施の形態に係る給電システムにおけるハイブリッド電源装置の別の構成を示す概略図である。同図において、図2と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。図2と異なる構成要素としては、負荷装置100の制御系回路103に通信用電源105を具備している。
FIG. 6 is a schematic diagram showing another configuration of the hybrid power supply apparatus in the power supply system according to the embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same components. As a component different from FIG. 2, a
次に、本発明の給電システムにおけるハイブリッド電源装置の燃料電池動作モードについて動作フローを示す図7に従って以下に説明する。この燃料電池動作モードは、稼動モード、待機モード、そして停止モードの3つの動作からなる。先ず、負荷装置100の電源をONすると(ステップS201)、図6のCPU11は負荷装置100から送信される省エネモード信号の状態を確認し、その確認信号が負荷装置稼動状態時に有ることを示しているようであれば前述したような負荷装置稼動モードを実行する(ステップS202,S203)。そして、ハイブリッド電源装置10の電源投入後、負荷装置100への電力供給のため、負荷装置100の駆動系電源と制御系電源をONする。その後、ハイブリッド電源装置10は負荷装置100に対し、負荷情報の要求信号を負荷装置100との通信手段の双方向通信ケーブル101を通じて送出する。その後、負荷装置100の電源がONされ負荷装置100からの省エネルギーモード信号が稼動要求を示す信号と負荷情報、例えば負荷の消費電力を示す情報などを負荷IDで管理されている情報などを発していれば燃料電池を利用したハイブリッド電源装置10は負荷情報に基づいて電源装置内のROM14に予め用意されたパラメータ情報をCPU11に呼び込み設定する(ステップS204;YES、ステップS205)。その後、燃料電池の発電動作に入るために一旦、燃料電池の燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFすることで燃料電池に接続されている負荷への電源供給を遮断し、燃料ポンプ18、ラジエタファン19、循環ポンプ20、水ポンプ21及びブロワー22などの補機類を稼動状態にする(ステップS206)。この時、負荷装置100への電源供給は二次電池24からの供給となる。その後、補機類が稼動を開始すると燃料電池モジュール15の表面温度を監視し、その表面温度に応じて燃料を規定時間だけ燃料ポンプを稼動し循環タンクに燃料を供給する。燃料供給が済んだ時点で燃料電池モジュール15の表面温度が所定の温度に達するまでの時間、暫くの間待機状態にする。燃料電池モジュール15の表面温度が所定の温度に達すると、二次電池24への充電を目的とし燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をONさせ、二次電池24への充電動作(CHAGE_OPERATING)を実行する。なお、この時二次電池電圧監視回路25の監視結果が満充電状態に近い値か、それ以上の電圧値を示しているようであれば充電動作は禁止される。その後、規定時間経過後、燃料電池モジュール15の表面温度を監視する動作を実行し、その時の表面温度に応じて燃料を規定時間だけ燃料ポンプ18を稼動し循環タンクに供給する。この一連の動作は省エネモード信号が待機モードに変化するまで周期的に繰り返し行われる。
Next, the fuel cell operation mode of the hybrid power supply apparatus in the power supply system of the present invention will be described below with reference to FIG. The fuel cell operation mode includes three operations: an operation mode, a standby mode, and a stop mode. First, when the power of the
次に、省エネモード信号が待機モードに変化すると負荷装置待機モードを実行する(ステップS204;NO)。この負荷装置待機モードは、燃料電池稼動後、省エネルギーモード信号が待機状態を要求する信号が発生した場合、あるいは負荷装置交換のために負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離され負荷装置100との通信ができなくなった場合など負荷無し状態と判断した場合、あるいは負荷装置100を使用後、節電のために負荷装置100の電源がOFFされた時、具体的にはOA機器などの省エネルギーモードは負荷装置を使用後、一定時間経過後、節電のために負荷装置100の駆動用電源と制御用電源の一部が自動的にOFFされると制御回路内の通信線やCPUはON状態を維持しているか、または、CPUはスリープモードの状態で通信は負荷装置の起動信号を割り込み処理を行なっている場合が一般的となっている。このように負荷装置が省エネルギーモードに入ると、ハイブリッド電源装置10と負荷装置100は双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100が省エネルギーモードに入ったことを知らせる信号が負荷装置から送信される。また、この時、双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100からハイブリッド電源装置10の間で周期的に接続信号や通信状態を確認し、通信不可の場合(応答がない場合や信号が「負荷装置無し」を示す信号を発生した場合)、負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離されたものと判断する。その後、ハイブリッド電源装置10は負荷装置100が省エネルギーモードに入ったことや負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離されたことを知らせる信号を受け取るとハイブリッド電源装置10のCPU11は負荷装置100からの省エネルギーモード信号の待機状態要求信号とROM14から予め用意された負荷情報に伴うパラメータ値を確認及び設定し(ステップS209)、負荷装置100が待機状態に入ったことを認識する(ステップS210)。その後、CPU11は負荷装置100の駆動系電源への通電を遮断し、制御系電源のみをONさせ、二次電池電圧監視回路25の値を監視することで二次電池の消費状況を監視する(ステップS211)。
Next, when the energy saving mode signal changes to the standby mode, the load device standby mode is executed (step S204; NO). In the load device standby mode, after the fuel cell is operated, when the energy saving mode signal generates a signal requesting the standby state, or the
図8に示すように、二次電池電圧監視回路25の監視結果が満充電に近いか、またはそれ以上であれば、監視結果が二次電池充電要求値、すなわちDC-DCコンバータなどの電圧波形整形装置の入力電圧の下限値+第2の許容マージン値に達するまで二次電池24への充電動作は行わない(ステップS213;NO)。その後も周期的に二次電池24の出力電圧を監視し、二次電池24の出力電圧監視結果が二次電池充電要求値、すなわちDC-DCコンバータなどの電圧波形整形装置の入力電圧の下限値+第2の許容マージン値に達した時点で二次電池24への充電動作を実施するとともに温度に応じた可変補給動作から一定量の燃料を補給する動作を実施し、監視動作周期を稼働時よりも長くすることで循環タンク内の燃料濃度を下げ、発電能力を負荷装置の使用電力と同じかまたは、同等位置まで下げることで燃料消費の低減を図る。それ以降は、二次電池消費量に応じて燃料供給動作を周期的に行うことで燃料電池を発電させ、その発電電力を二次電池に供給することで燃料電池からの充電動作(CHARGE_OPERATING)を実行する(ステップS213;YES、ステップS202〜S206)。なお、燃料電池が稼動している間は燃料電池が異常な発熱によりダメージを受けないよう燃料電池モジュール15の表面温度を監視し、異常な発熱に至った場合は、エラー表示を行うとともに燃料電池の発電動作を停止する。
As shown in FIG. 8, if the monitoring result of the secondary battery
また、稼動時や待機時は負荷装置から送信される省エネモード信号や負荷装置の電源がONされたことを知らせるための信号が送られてくるのを待ち状態にしておく。その後、前記信号が負荷装置との通信ラインを通じて送信されてくるとパラメータを再び負荷装置稼動値に戻し、上記の負荷装置稼動モードに復帰する。 Further, during operation and standby, an energy saving mode signal transmitted from the load device and a signal for notifying that the power supply of the load device is turned on are kept in a waiting state. Thereafter, when the signal is transmitted through the communication line with the load device, the parameter is returned to the load device operating value again, and the load device operating mode is restored.
次に、燃料電池停止モードの動作について説明する。省エネモード信号の待機モードが所定時間以上継続している場合(ステップS214;YES)、あるいは負荷装置交換のために負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離され負荷装置100との通信ができなくなった場合など負荷無し状態と判断した場合、あるいは負荷装置100を使用後、節電のために負荷装置100の電源がOFFされた時、具体的にはOA機器などの省エネルギーモードは負荷装置100を使用後、一定時間経過後、節電のために負荷装置100の駆動用電源と制御用電源の一部が自動的にOFFされると制御回路内の通信線やCPUはON状態を維持しているか、またはCPUはスリープモードの状態で通信は負荷装置100の起動信号を割り込み処理を行っている場合が一般的となっている。このように負荷装置100が省エネルギーモードに入ると、ハイブリッド電源装置10と負荷装置100は双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100が省エネルギーモードに入ったことを知らせる信号が負荷装置100から送信される。その後、負荷装置100が省エネルギーモードに入った状態で一定時間経過したり、双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100からハイブリッド電源装置10の間で周期的に接続信号や通信状態を確認し、通信不可の場合(応答がない場合や信号が「負荷装置無し」を示す信号を発生した場合)、負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離されたものと判断された場合、以下の燃料電池停止モードを実行し(ステップS215)、更なる燃料消費を抑える動作を行う。
Next, the operation in the fuel cell stop mode will be described. When the standby mode of the energy saving mode signal continues for a predetermined time or longer (step S214; YES), or the
具体的には、図9に示すように上記信号をハイブリッド電源装置が受けると、図6のCPU11は二次電池24の充電状況を監視し、二次電池24の出力電圧がDC_DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値であると判断されると燃料電池を停止させる。燃料電池の停止動作は、最初に燃料ポンプ18、ブロワー22を停止させることで発電動作を停止させる。次に、二次電池24の無駄な電力消費を抑えるために二次電池24から電力供給される燃料ポンプ18、ラジエタファン19、循環ポンプ20、水ポンプ21及びブロワー22などの補機類も全て停止させる。なお、燃料電池が停止した時点で二次電池24の出力電圧監視結果が満充電に近い状態、すなわちDC_DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値であれば燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFすることで燃料電池の出力を遮断し、負荷装置100への電源供給は二次電池24からの供給とする。なお、燃料電池の出力に二次電池24からの回りこみを防止する保護用のダイオードが設けられている場合は燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をONのままでも可とする。そして、停止後も、周期的な燃料電池モジュール15の反応熱監視動作、二次電池24の出力電圧監視動作と負荷装置100の動作モード監視動作を継続して行われる。その後、負荷装置100の動作モード監視動作結果が稼動を示したり、負荷装置100の電源がOFFからONに変化したことを告げる信号を受け取ったり、二次電池24の出力電圧監視結果がDC_DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値に近づくと再び発電は開始される(ステップS217;YES、ステップS202〜S206)。
Specifically, when the hybrid power supply apparatus receives the above signal as shown in FIG. 9, the
燃料電池は発電開始時に燃料電池のオーバーロード防止のために一旦燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFすることで燃料電池に接続されている負荷(二次電池や負荷装置など)への電力供給を遮断し、燃料ポンプ18、ラジエタファン19、循環ポンプ20、水ポンプ21及びブロワー22などの補機類への電力補給を二次電池24から行うことで前述した負荷装置稼動モードに従った燃料電池の発電動作を再び開始する。燃料電池が発電動作を開始すると燃料電池モジュール15の表面温度を監視し、その表面温度に応じて燃料を規定時間だけ燃料ポンプ18を稼動し供給する。燃料供給が済むと燃料電池モジュール15の表面温度が所定の温度に達するまで待機状態となる。その後、燃料電池モジュール15の表面温度が所定の温度に達すると燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をONさせ、二次電池24の出力電圧の監視をしながら二次電池24の充電電圧がDC_DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値に近い値まで充電動作(CHARGE_OPERATING)を実行する。その後も負荷装置稼動モードの一連の動作を継続する(ステップS216;YES、ステップS202〜S206)。なお、燃料電池が稼動している間は燃料電池が異常な発熱によりダメージを受けないよう燃料電池モジュール15の表面温度を監視し、異常な発熱に至った場合はエラー表示を行うとともに燃料電池の発電動作を停止する。
The fuel cell supplies power to a load (secondary battery, load device, etc.) connected to the fuel cell by turning off the fuel cell output ON /
ところで、燃料電池を搭載したハイブリッド電源において、本来であれば、1つの燃料電池モジュールで所定の発電容量を満足できることが理想である。しかし、量産時になると量産効果を考えると複数種の燃料電池モジュールを作製し、管理するよりは少ない燃料電池モジュール種で複数使用し、直列・並列接続にすることで高電圧や高容量のハイブリッド電源を構成するほうが歩留まり、生産ラインの規模の小型化や生産管理の面からトータルコストが安価である。そこで、本発明は複数の燃料電池モジュールを使用した時の負荷装置の稼動状況に応じて燃料消費を最小限に抑え、燃料消費の低減を図る方法を提案する。 By the way, in a hybrid power source equipped with a fuel cell, it is ideal that one fuel cell module can satisfy a predetermined power generation capacity. However, considering the effects of mass production at the time of mass production, multiple types of fuel cell modules are produced, and multiple types of fuel cell modules are used rather than managing them. By connecting them in series and in parallel, high voltage and high capacity hybrid power supply The production cost is lower, and the total cost is lower in terms of downsizing the production line and production management. Therefore, the present invention proposes a method for minimizing fuel consumption and reducing fuel consumption according to the operating condition of the load device when a plurality of fuel cell modules are used.
図10は本発明の一実施の形態に係る給電システムにおけるハイブリッド電源装置の別の構成を示す概略図である。同図において、図2と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。以下、本発明の給電システムにおけるハイブリッド電源装置の動作について当該動作フローを示す図11に従って説明する。 FIG. 10 is a schematic diagram showing another configuration of the hybrid power supply apparatus in the power supply system according to the embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same components. Hereinafter, the operation of the hybrid power supply apparatus in the power supply system of the present invention will be described with reference to FIG. 11 showing the operation flow.
先ず、負荷装置100の電源をONすると(ステップS301)、図11のCPU11は負荷装置100から送信される省エネモード信号の状態を確認し、その確認信号が負荷装置稼動状態時にあることを示しているようであれば前述した負荷装置稼動モードを実行する(ステップS302,S303)。最初に、ハイブリッド電源装置10の電源投入後、負荷装置100への電力供給のため、負荷装置100の駆動系電源と制御系電源をONする。その後、ハイブリッド電源装置10は負荷装置100に対し、負荷情報の要求信号を負荷装置100との通信手段を通じて送出した後、負荷装置100の電源がONされ、負荷装置100からの省エネルギーモード信号が稼動要求を示す信号と負荷情報、つまり負荷の消費電力を示す情報などを負荷IDで管理されている情報などを発していれば燃料電池を利用したハイブリッド電源装置10は負荷情報に基づいて電源装置内のROM14に予め用意されたパラメータ情報をCPU11に呼び込み設定する(ステップS304;YES、ステップS305)。その後、燃料電池の発電動作に入るために、一旦燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFすることで燃料電池に接続されている負荷装置100への電源供給を遮断し、燃料ポンプ18、ラジエタファン19、循環ポンプ20、水ポンプ21及びブロワー22などの補機類を稼動状態にする(ステップS306)。この時、負荷装置100への電源供給は二次電池24からの供給となる。その後、補機類が稼動を開始すると燃料電池モジュール15の表面温度を監視し、その表面温度に応じて燃料を規定時間だけ燃料ポンプ18を稼動し循環タンクに燃料を供給する。なお、本実施の形態では燃料電池モジュール一つに対しそれぞれブロワーや燃料ポンプが設けられているが、もちろん一組のブロワーや燃料ポンプから出力される燃料や空気を、ソレノイドバルブなどを利用し、ON/OFFさせても同様の効果を得ることができる。そして、燃料供給が済んだ時点で燃料電池モジュール15−1,15−2の表面温度が所定の温度に達するまでの時間、暫くの間待機状態にする。それぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の表面温度が所定の温度に達すると二次電池24への充電を目的とし燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をONさせ、規定時間の間、二次電池24への充電動作(CHAGE_OPERATING)を実行する。その後、所定時間経過後、それぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の表面温度の監視動作を実行し、その時の表面温度に応じて燃料を規定時間だけそれぞれの燃料ポンプ18−1,18−2を稼動し循環タンクに供給する。その後、この一連の動作は省エネモード信号が待機モードに変化するまで周期的に繰り返し行われる。
First, when the power supply of the
次に、省エネモード信号が待機モードに変化すると以下の負荷装置待機モードを実行する(ステップS304;NO)。燃料電池稼動後、省エネルギーモード信号が待機状態を要求する信号が発生した場合、負荷装置100の交換のために負荷装置100がハイブリッド電源装置10から分離され負荷装置100との通信ができなくなった場合など負荷無し状態と判断した場合、負荷装置100を使用後、節電のために負荷装置100の電源がOFFされた時、例えば通常OA機器などは装置用電源におけるメイン電源と装置用電源の制御回線が別けられたものが多く、装置用遮断時は制御の通信線やCPU周辺の電源はONのままとなっている場合が一般的であることから負荷装置100とハイブリッド電源装置10の間の通信は可能状態にある時に、負荷装置100との通信手段の双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100の電源がOFFされたことを知らせる信号を受け取った場合はこれらの信号を受け取った時点でハイブリッド電源装置10のCPU11は負荷装置100からの省エネルギーモード信号の待機状態要求信号とROM14から予め用意された負荷情報に伴うパラメータ値を確認及び設定し(ステップS309)、負荷装置100が待機状態に入ったことを認識する(ステップS310)。その後、CPU11は負荷装置100の駆動系電源への通電を遮断し、制御系電源のみをONさせ、二次電池24の消費状況を監視する(ステップS311)。
Next, when the energy saving mode signal changes to the standby mode, the following load device standby mode is executed (step S304; NO). When a signal requesting a standby state is generated after the fuel cell is operated, when the
監視結果が満充電に近いか、またはそれ以上であれば、二次電池24の出力電圧監視結果がDC-DCコンバータの入力電圧の上限値±第2の許容マージン値に達するまで次の二次電池24の充電動作は行わない(ステップS315;NO)。その後、周期的に二次電池24の出力電圧を監視し、電圧監視結果がDC-DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値に達した時点でそれぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2で構成されたハイブリッド電源装置10内のそれぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の温度に応じた燃料補給動作を実施し、燃料電池モジュール15−1,15−2の発電動作を活性化させて燃料電池出力に並列に設けられた二次電池24の充電動作を行う。
If the monitoring result is close to full charge or more, the next secondary until the output voltage monitoring result of the
この時、稼動の燃料電池モジュール数を変動させ、つまり余分な燃料電池モジュールはポンプ類やブロワーから成る補機類を停止させることで、発電動作を止めることができるので発電能力を負荷装置の使用電力の低減や二次電池と同等まで下げることで燃料消費の低減を図れる。 At this time, by changing the number of operating fuel cell modules, that is, the extra fuel cell modules can be stopped by stopping the auxiliary equipment consisting of pumps and blowers, so the power generation operation can be stopped. Fuel consumption can be reduced by reducing power consumption and reducing it to the same level as secondary batteries.
それ以降は、稼動している二次電池の表面温度に応じて燃料供給動作を周期的に行うことで燃料電池を発電させ、その発電電力を二次電池に供給することで燃料電池からの充電動作(CHARGE_OPERATING)を実行する。なお、燃料電池が稼動している間は燃料電池が異常な発熱によりダメージを受けないようそれぞれの燃料電池モジュールの表面温度を監視し、異常な発熱に至った場合は、エラー表示を行うとともに全ての燃料電池モジュールを発電動作停止する。 After that, the fuel cell generates power by periodically performing the fuel supply operation according to the surface temperature of the operating secondary battery, and charging from the fuel cell is performed by supplying the generated power to the secondary battery. Execute the operation (CHARGE_OPERATING). During the operation of the fuel cell, the surface temperature of each fuel cell module is monitored so that the fuel cell is not damaged by abnormal heat generation. The power generation operation of the fuel cell module is stopped.
更に、省エネモード信号の待機モードが所定時間継続されるようであれば以下のような燃料電池停止モードを実行し、更なる燃料消費を抑える動作を行う。 Further, if the standby mode of the energy saving mode signal is continued for a predetermined time, the following fuel cell stop mode is executed to further suppress the fuel consumption.
また、負荷装置100の待機状態が所定時間以上(ステップS316;YES)、稼動モードに変化しない場合や負荷装置接続監視信号が無負荷(負荷装置が接続されていない)場合、負荷装置100の電源スイッチがOFFされたことを知らせる信号が送られてきた時は以下のような燃料電池停止モードを実行する(ステップS317)。
Further, when the standby state of the
負荷装置100の電源をONすると、図11のCPU11は二次電池24の充電状況を監視し、二次電池24の出力電圧がDC_DCコンバータの入力仕様の上限値±第1の許容マージン値であると判断されると全ての燃料電池モジュールの発電動作を停止させる。停止させる場合、最初に燃料ポンプ18−1,18−2、ブロワー22−1,22−2を停止させることで発電動作を停止させる。次に、二次電池24の無駄な電力消費を抑えるために二次電池24から電力供給される燃料ポンプ18−1,18−2、ラジエタファン19−1,19−2、循環ポンプ20−1,20−2、水ポンプ21−1,21−2及びブロワー22−1,22−2などの補機類も全て停止させる。燃料電池が停止した時点で二次電池24の出力電圧監視結果がDC_DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値に近い状態であれば燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFすることで燃料電池の出力を遮断し、負荷装置100への電源供給は二次電池24からの供給とする。なお、それぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の出力に二次電池24や他の燃料電池からの回りこみを防止する保護用のダイオードが設けられている場合は燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をONのままでも可とする。停止後も、それぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の反応熱監視動作、二次電池24の出力電圧監視動作と負荷装置24の動作モード監視動作及び負荷装置100の電源スイッチがOFFからONに変化したことを示す信号が負荷装置100の通信手段の双方向通信ケーブル101を通じて送信されることを監視する動作を継続する。周期的な負荷装置100の動作モード監視動作結果が稼動を示したり、負荷装置100の電源スイッチがOFFからONに変化したり、二次電池24の出力電圧監視結果がDC_DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値に近づくと再び全ての燃料ポンプ18−1,18−2、ラジエタファン19−1,19−2、循環ポンプ20−1,20−2、水ポンプ21−1,21−2及びブロワー22−1,22−2などの補機類が稼動することでそれぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2は発電を開始する(ステップS319;YES、ステップS302〜S306)。
When the power supply of the
再び燃料電池が発電開始する場合は燃料電池のオーバーロード防止のために一旦燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFすることで燃料電池に接続されている負荷(二次電池や負荷装置など)への電力供給を遮断し、燃料ポンプ18−1,18−2、ラジエタファン19−1,19−2、循環ポンプ20−1,20−2、水ポンプ21−1,21−2及びブロワー22−1,22−2などの補機類への電力補給を二次電池24から行うことで前述した負荷装置稼動モードに従った燃料電池の発電動作を開始する。
When the fuel cell starts generating power again, the fuel cell output ON /
そして、燃料電池が発電動作を開始するとそれぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の表面温度を監視し、その表面温度に応じて燃料ポンプ18−1,18−2を稼動し燃料を供給する。燃料供給が済むと燃料電池モジュール15−1,15−2の表面温度が所定の温度に達するまで待機状態となる。その後、それぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の表面温度が所定の温度に達すると二次電池24への充電を目的とし、燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をONさせ、二次電池24の出力電圧の監視をしながら二次電池24のDC_DCコンバータの入力電圧の上限値±第1の許容マージン値に達するまで充電動作(CHARGE_OPERATING)を実行する。その後も負荷装置稼動モードの一連の動作を継続する(ステップS318;YES、ステップS302〜S306)。なお、燃料電池が稼動している間はそれぞれの燃料電池が異常な発熱によりダメージを受けないようそれぞれの燃料電池モジュール15−1,15−2の表面温度を監視し、異常な発熱に至った場合は、エラー表示を行うとともに全ての燃料電池の発電動作を停止する。
When the fuel cell starts a power generation operation, the surface temperature of each of the fuel cell modules 15-1 and 15-2 is monitored, and the fuel pumps 18-1 and 18-2 are operated according to the surface temperature to supply fuel. To do. When the fuel supply is completed, the fuel cell modules 15-1 and 15-2 enter a standby state until the surface temperature of the fuel cell modules 15-1 and 15-2 reaches a predetermined temperature. Thereafter, when the surface temperature of each of the fuel cell modules 15-1 and 15-2 reaches a predetermined temperature, the fuel cell output ON /
ここで、ハイブリッド電源装置は特定の負荷のみが接続されるわけではなく負荷装置はハイブリッド電源装置の定格出力条件範囲内であれば負荷とは無関係に電力供給が可能である。しかし、燃料電池を一度停止させた後に異なる負荷装置を接続し、稼動させようとすると、発電容量に余裕を持たせようとすると燃料電池モジュール自体が大きくなり、高価になってしまうことから一般的に容量はなるべく小さく抑えるように作製しているため、ハイブリッド電源装置は負荷に対しハイブリッド電源装置の持てる最大能力に近い状態で動かす必要が生じる。 Here, only a specific load is not connected to the hybrid power supply device, and the load device can supply power regardless of the load as long as it is within the rated output condition range of the hybrid power supply device. However, if the fuel cell is stopped once and then a different load device is connected and operated, the fuel cell module itself becomes large and expensive if an attempt is made to make room for the power generation capacity. Therefore, the hybrid power supply device needs to be moved in a state close to the maximum capacity of the hybrid power supply device with respect to the load.
しかし、燃料電池を一度停止させた後に異なる負荷装置を接続し、稼動させようとするとハイブリッド電源装置は負荷に対しハイブリッド電源装置の持てる最大能力に近い状態で動かす必要が生じる。そこで、ハイブリッド電源装置の持てる最大能力に近い状態で動かすためには燃料電池がある程度まで発電能力が立ち上がっていることが必要となり、二次電池の容量(二次電池から負荷装置に供給できる能力)次第では直に負荷装置を稼動状態にすることができないなどの障害が予想される。そこで、市場でオペレータの実使用は燃料電池搭載のハイブリッド電源装置の電源を落とさず(燃料電池を停止させずに)ケーブル差し替えのみで対応することが予想される。 However, if the fuel cell is stopped once and a different load device is connected and operated, the hybrid power supply device needs to be moved in a state close to the maximum capacity of the hybrid power supply device with respect to the load. Therefore, in order to operate in a state close to the maximum capacity that the hybrid power supply can have, it is necessary for the fuel cell to have a power generation capacity that has risen to some extent, and the capacity of the secondary battery (the capacity that can be supplied from the secondary battery to the load device) Depending on the situation, a failure such as being unable to immediately bring the load device into operation is expected. Therefore, it is expected that the actual use of the operator in the market will be dealt with only by replacing the cable without turning off the power of the hybrid power supply device equipped with the fuel cell (without stopping the fuel cell).
一方、燃料電池が稼動状態での負荷装置の交換を行おうとするとコネクタは活電状態であることからをコネクタ部において負荷装置とハイブリッド電源装置の端子間でのスパークが発生したり、スパークノイズの影響で装置故障や誤動作やオペレータに不快感を与える原因となってしまう。そこで、各DC-DCコンバータ出力をオペレータが故意にON/OFFさせるための負荷出力ON/OFFスイッチを設けることと、負荷出力ON/OFFスイッチのON/OFFに連動して点灯表示(本実施の形態では負荷出力表示)する表示手段を設けることで、オペレータの視覚に訴えON/OFF管理することで負荷装置とハイブリッド電源間でのスパーク発生に伴うオペレータの不快感やスパークノイズの影響で装置の故障原因を回避することができる。 On the other hand, if the load device is replaced while the fuel cell is in operation, the connector is in a live state, so sparks may occur between the load device and the terminals of the hybrid power supply in the connector section, or spark noise may occur. This can cause device failure, malfunction, and operator discomfort. Therefore, a load output ON / OFF switch is provided for the operator to intentionally turn each DC-DC converter output on and off, and a light display is displayed in conjunction with the ON / OFF of the load output ON / OFF switch. By providing display means to display the load output in the form), the operator's vision is turned ON / OFF to manage the device due to the operator's discomfort and spark noise due to the occurrence of a spark between the load device and the hybrid power supply. The cause of failure can be avoided.
もちろん、ケーブル差し換え時や負荷装置が接続された状態でハイブリッド電源のON/OFFをする場合、負荷出力ON/OFFスイッチで電源装置の出力をON/OFFするためには、本使用に対応できるように下記電源シーケンスと負荷出力表示(本実施の形態では負荷出力表示LEDを示す)を燃料電池搭載のハイブリッド電源装置に搭載することを提案する。 Of course, when the hybrid power supply is turned ON / OFF when the cable is replaced or when the load device is connected, this use can be supported in order to turn the power supply device ON / OFF with the load output ON / OFF switch. In addition, it is proposed that the following power supply sequence and load output display (in the present embodiment, a load output display LED is shown) be mounted on a fuel cell-mounted hybrid power supply.
例えば、図12において負荷装置100が接続された状態でハイブリッド電源装置10をON/OFFする場合、先ず図10のように制御系回路103と駆動系回路104を有している負荷装置100は、この負荷装置100に外部から電源を供給しようとすると、制御系回路103を先に立ち上げた後に駆動系回路104を立ち上げないと負荷装置100内の制御回路が稼動しない状態で駆動系電源が印加され、負荷装置100の誤動作や故障の原因となる。そこで、電源立ち上げ時の問題点を回避するために図10に示すように、負荷装置100と燃料電池搭載のハイブリッド電源装置10の間に制御回路上の通信用電源105で動作する通信手段を設ける。ハイブリッド電源装置10の立ち上げ時は制御系用DC-DCコンバータ30と駆動系用DC-DCコンバータ31の出力と負荷出力表示はOFF状態にしておき、通信信号線を接続すると、負荷装置100は通信手段の双方向通信ケーブル101を通じて負荷装置100から接続されたことを示す負荷接続確認信号や負荷情報を燃料電池搭載のハイブリッド電源装置10に送信する。その後、ハイブリッド電源装置10は負荷装置接続と負荷情報をCPU11で確認し、次にCPU11は、負荷出力表示と制御回路に電力供給するために制御系電源ON/OFF信号をONし、制御系用DC-DCコンバータ30や負荷出力表示をONさせる。次に、駆動系電源ON/OFF信号をONすることで駆動系用DC-DCコンバータ31を出力状態にする。以上のことを行うことで負荷装置の立ち上げのシーケンスを確保し、燃料電池は、負荷情報に応じて正常な発電動作を開始する。もちろん、本動作はケーブル差し換え時に次の負荷交換した後、負荷出力ON/OFFスイッチをONすることでも同様な動作を行う。
For example, when the hybrid
また、負荷装置100が接続された状態で、負荷装置100をハイブリッド電源装置10から外す際には負荷接続確認信号を通じて負荷装置が外されたことを確認し、駆動系用DC-DCコンバータ31をOFFした後に制御系用DC-DCコンバータ30をOFFし、ハイブリッド電源装置10からの出力を停止させると共に負荷出力表示をOFFする。なお、ケーブル差し換え時に負荷交換のために、負荷出力ON/OFFスイッチをOFFする際でも同様な動作を行う。また、本実施の形態では図13に示すように、負荷接続確認信号の供給手段はハイブリッド電源装置10にプルアップ抵抗32を設けて負荷装置100を接続することで、ハイブリッド電源装置10内のCPU11のI/Oポート信号がHレベルから負荷を接続することでLレベルへの変化を確認しているが、制御系電源供給をフォトアイソレートしてもハイブリッド電源装置10のCPU11で確認ができる。また、本実施の形態では、負荷接続確認信号と、負荷装置との通信を利用し、負荷情報と負荷接続の確認を行っているが、負荷接続の確認のみの機能であれば負荷接続確認信号と、負荷装置との通信のどちらか一方でも可能とすることができる。
In addition, when the
更に、本実施の形態では負荷出力ON/OFFスイッチを設けることで、オペレータによる電源のON/OFF管理を行っているが、電源スイッチのON/OFF管理に確実性が無い。そこで、確実性に電力供給ラインのON/OFFを行うために自動で負荷接続確認信号が立ち上がり、確実に負荷との接続が確認された後に電力供給ラインが立ち上がることで負荷接続時のスパークなどを防ぐための遅延時間を設けることが望ましい。 Furthermore, in this embodiment, the load output ON / OFF switch is provided to perform the power ON / OFF management by the operator, but there is no certainty in the power switch ON / OFF management. Therefore, the load connection confirmation signal rises automatically to turn on / off the power supply line with certainty, and when the connection to the load is confirmed reliably, the power supply line rises to prevent sparks at the time of load connection. It is desirable to provide a delay time to prevent it.
具体的な実施の形態としては、図14において、電源供給ラインと負荷接続確認信号ラインを一つの電源プラグ51とし、電源プラグ51をインレットに差す際に負荷接続確認信号ラインが先にグランドに接続され、その信号の変化をCPUが確認後、制御系や駆動系のDC-DCコンバータをONさせ負荷装置への電源供給ラインからの電力供給を行う構造体(負荷接続確認信号端子を他の電力供給ラインより長くすることで実現)にすることで実現することができる。その他の方法としては各電源ラインにスパークが発生しても回路への影響を最小限に抑える方法としてCRスバナ回路を実施してもよい。
As a specific embodiment, in FIG. 14, the power supply line and the load connection confirmation signal line are one
また、負荷出力ON/OFFスイッチがON/OFFされることで負荷装置とハイブリッド電源の電源供給機構がメカ的にロックやロック解除されるロック機構を設けることで、オペレータが確実に電源のON/OFF管理ができるようになる同様の効果を得ることができる。 In addition, the load output ON / OFF switch is turned ON / OFF to provide a lock mechanism that mechanically locks and unlocks the power supply mechanism of the load device and the hybrid power supply, so that the operator can reliably turn the power on / off. The same effect can be obtained that OFF management can be performed.
上述した図14では電源供給ラインと負荷信号との通信ラインは別々のコネクタで接続されているが実際時は一緒にしても束ねても同様の効果が得られる。しかし、束ねる際に電力供給ラインはパワーラインである事から電流変動が大きく電磁波ノイズの発生が懸念される。また、電力供給ラインに負荷信号との通信のための信号ラインを沿わせた状態で実装すると電磁波ノイズの影響で誤動作の危険性がある。そこで、負荷信号との通信ラインと電力供給ラインは別々にシールドを行うことで分離を行うことが望ましい。 In FIG. 14 described above, the power supply line and the communication line for the load signal are connected by separate connectors, but the same effect can be obtained when they are actually bundled or bundled. However, since the power supply line is a power line when bundled, there is a concern that the current fluctuation is large and electromagnetic noise is generated. In addition, if the power supply line is mounted with a signal line for communication with a load signal, there is a risk of malfunction due to electromagnetic noise. Therefore, it is desirable to separate the communication line for the load signal and the power supply line by separately shielding them.
次に、アルコールを燃料とした希釈循環型燃料電池の一連の動作は図10のように高濃度の燃料が保持されている燃料タンク33から燃料ポンプ18で稼動させ循環タンク34に送液する。送液する液量は排水タンクから水ポンプ21で給液した希釈水の量に対し一定濃度となる量とする。送液された燃料と水タンク35から送液される希釈水は循環タンク34に送り込むことで一定の割合の希釈燃料なり循環タンク内に保持される。次に、循環タンク内の希釈燃料は循環ポンプ20によって燃料電池モジュール15に送液、循環され、ブロワー22から送風される空気と反応し、燃料電池モジュール15からは電力や水、熱などを取り出すことができる。燃料電池モジュール15内で燃料と空気が反応して発生する水はこの時点では熱により気体化しているためラジエタ36を通すことで冷やされ生成水として水タンク35に回収される。回収された生成水は再び高濃度燃料の希釈水として再利用される。
Next, a series of operations of the dilution circulation type fuel cell using alcohol as fuel is operated by the
また、燃料電池モジュール15で発生した電力は二次電池の蓄電及び制御系用DC-DCコンバータ30や駆動系用DC-DCコンバータ31の電源として利用され、各DC-DCコンバータは負荷装置100の電源として利用される。以上がメタノールを燃料とした希釈循環型燃料電池(DMFC)の一連動作である。
The electric power generated in the
ところで、もし燃料や希釈水が無い場合など希釈燃料の濃度管理制御が不可能となり、燃料濃度不足状態で負荷をかけるとオーバーロードになったり、クロスオーバーなどが必要以上に発生し、燃料電池モジュールの劣化の原因となる可能性がある。以上のことから、燃料電池発電のための主原料となる高濃度燃料と希釈水が保持されているタンク内の液残量を把握することは本装置においては不可欠技術となる。 By the way, if there is no fuel or dilution water, it becomes impossible to control the concentration of diluted fuel, and if a load is applied when the fuel concentration is insufficient, overload or crossover will occur more than necessary. It may cause deterioration of From the above, it is an indispensable technique in this apparatus to grasp the remaining amount of liquid in the tank in which the high-concentration fuel and dilution water that are the main raw materials for fuel cell power generation are held.
そこで、本発明はハイブリッド電源装置の希釈水や燃料不足からハイブリッド電源の発電電圧出力低下やモジュール劣化を防ぐことを目的とし希釈水や燃料残量検知を行う。 Therefore, the present invention performs dilution water and remaining fuel detection for the purpose of preventing a decrease in power generation voltage output and module deterioration of the hybrid power supply due to a lack of dilution water and fuel in the hybrid power supply device.
先ず、図10に示すようにハイブリッド電源装置10の燃料タンク33と水タンク35には上限液面位置を検知する上限液面位置センサ37,40、中間液面位置を検知する中間液面位置センサ38,41、下限液面位置を検知する下限液面位置センサ39,42がそれぞれのタンクに設けられており、それらの信号はハイブリッド電源装置10内のCPU11に取り込まれ常に各タンクの液量の変化を監視し、監視結果をハイブリッド電源装置10に設けられた表示手段12に表示すると共に、負荷装置との通信路である双方向通信ケーブル101を通じ、コマンドとステータスのやり取りで負荷装置100にも各タンクの液量変化の監視結果が送信される。これらの情報を受け取った負荷装置100は負荷装置の表示手段61に上記のハイブリッド電源装置10と同様、各タンクの液量変化を表示する。更に、各タンクの液量変化情報をPC(本実施例では情報装置)の負荷制御装置200に「負荷制御装置と負荷装置の通信路」の(PCの場合はUSBやRS232Cなどの汎用通信インターフェイスやネットワークなどを使用)通信路300を通じて送信し、モニタなどに液量変化情報を表示することでオペレータやサービスマンは燃料電池を搭載したハイブリッド電源装置10の燃料や希釈水の残量を常にどの位置にいても確認でき、燃料電池の停止時間を予測できることから突然の電源停止による負荷装置の故障原因を回避できる。なお、停止時間の予測は各タンクに設けられた下限液面位置センサ39,42を下回るとCPU11は燃料ポンプ18や水ポンプ21の稼働時間の計測・記憶と各ポンプのトータル稼働時間を算術し、予め判っている単位時間当りの各ポンプの送液量から下限液面位置センサ39,42を下回った時点からのトータル送液量を求める。その後、予め判っている下限液面位置センサ39,42からのタンク内液残量からトータル送液量の差を求めることで各タンクの残量を把握でき、燃料電池が停止するまでの時間をリアルタイムに予測できる。下限液面位置センサ39,42を下回った時点からのトータル送液量算術結果はハイブリッド電源装置10の停止後も情報が消えないように制御回路内に設ける記憶部としてのSRAMなどを使用して保存しておく。
First, as shown in FIG. 10, the
また、本実施の形態において、液面センサ位置は各タンクの上、中、下位置に設ける方法を示したが、センサ位置を細かく配置することで更に液面の変化量を細かく検出できる。また、燃料タンクや水タンクは液面センサを使用したが、コストダウンのために各タンクに一つだけ液面センサを設け、そこから前述したように各ポンプのトータル稼働時間を計測し、そこからトータル送液量を算術し、各タンクのセンサ位置からの液残量から差を求める方法や圧力センサを使用し、液量を重量に換算して求める方法でも同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the method of providing the liquid level sensor positions at the upper, middle, and lower positions of each tank has been described. However, the amount of change in the liquid level can be detected more finely by arranging the sensor positions finely. Fuel tanks and water tanks use liquid level sensors. To reduce costs, only one liquid level sensor is provided in each tank, and the total operating time of each pump is measured from there as described above. The same effect can be obtained by calculating the total liquid supply amount from the tank and calculating the difference from the remaining amount of liquid from the sensor position of each tank or by using the pressure sensor and converting the liquid amount to weight. .
次に、前述したように、燃料電池発電のための主原料となる高濃度燃料と希釈水が保持されているタンク内の液残量を把握することは本装置においては不可欠技術である。特に、本発明は冬場などの低温化で使用する場合など生成水(=希釈水)が凍結する危険性がある場合など有効である。以下に給液エラー機能の実現手段について説明を行う。 Next, as described above, it is an indispensable technique in this apparatus to grasp the remaining amount of liquid in the tank in which the high-concentration fuel that is the main raw material for fuel cell power generation and dilution water is held. In particular, the present invention is effective when there is a risk that the generated water (= diluted water) will freeze, such as when used at low temperatures in winter. The means for realizing the liquid supply error function will be described below.
また、図10に示すように本燃料電池には燃料タンク33、循環タンク34、水タンク35のそれぞれには液面位置を確認するためのセンサが設けられている。ポンプ動作、タンクとセンサに関する一連の動作を説明する上では各タンクに設けられたセンサと各タンクに給液するための各ポンプの動作は同じであることからここでは一例として、循環タンクについて説明を加える。
As shown in FIG. 10, the fuel cell is provided with a sensor for confirming the liquid level position in each of the
先ず、燃料電池を搭載したハイブリッド電源装置10はパワーオンスイッチをオンするとPOWER_ON信号をCPU11が確認し、その後CPU11は必ず図10の循環タンク34に設けられた循環タンク上限液面センサ43のオン確認動作を行う。この確認信号がHレベル(センサ位置まで液面が無い状態を表す)に達していない場合、水ポンプ35を稼動させ、信号がLレベルに変化するまで排水タンクからの給水動作を実行する。なお、同時にタンク内が液で満たされるまでの時間がセットされたタイマをスタートさせ、時間内に上限センサ位置まで液面が達しなければ水補給の系統に何らかの障害、例えば冬場であれば凍結の危険性やポンプの焼損の可能性などが発生しているものと判断し、水供給Errorとする。この水供給Errorとはエラーと認識されると、循環ポンプ20、ブロアー22、水ポンプ21、駆動系電源、二次電池充電動作をOFFし、エラーランプはONし、点滅動作となる。なお、このエラーモードからの復帰方法は重要なエラー状態にある可能性があることからサービスマンが確認する意味から自動復帰では無く電源再投入により復帰となる。
First, when the
更に、燃料電池モジュール15の出力電圧が低下した状態で大きな負荷をかけ続けた場合、燃料電池モジュール15はオーバーロード状態になりモジュール自信の劣化につながる危険性がある。その理由としては燃料濃度が薄くなり、思ったように反応が進まないために出力電圧が低下するために生じるものと思われる。そこで、図15のようにこれらの障害を防止するために周期的に燃料電池モジュール15の出力電圧を電圧計や抵抗を分圧した時の電圧の変化をCPU11のA/D端子で監視し、燃料電池モジュール15の下限電圧を下回らないように監視する。もし、燃料電池モジュール15の下限電圧を下回った場合、エラーと判断し、ブロアー、水ポンプ、駆動系電源、循環ポンプ、燃料ポンプ、ラジエタファン、二次電池充電動作をOFFし、エラーランプを点灯する。なお、燃料電池モジュールの出力電圧を測定する場合は燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFFした状態で測定するものとする。
Furthermore, when a large load is continuously applied in a state where the output voltage of the
また、燃料電池モジュール15の表面温度が異常高温状態になった場合、燃料電池モジュール15は自己発熱で内部部品(MEAや触媒など)にダメージを与えモジュール自信の劣化につながる危険性がある。理由としては燃料濃度が濃くなりすぎ予想以上に反応が活性化し、クロスオーバー状態になり、出力電圧が低下すると共にモジュール自身の反応熱で高温状態になるものと思われる。そこで、図16のように、これらの障害を防止するために周期的に燃料電池モジュール15の温度を、サーミスタ17を利用し温度の変化をCPUのA/D端子で監視し、燃料電池モジュールの上限温度を越えないように監視する。もし、燃料電池モジュール15の上限温度を超えてしまった場合、エラーと判断し、最初にブロアー、燃料ポンプ、水ポンプ、駆動系電源、ラジエタファン、二次電池充電動作をOFFし、エラーランプを点灯する。この時、高温状態にあるモジュール内部の燃料が内部で停滞すると内部部品(MEAや触媒など)にダメージを与えモジュール自信の劣化につながる危険性があることから燃料が停滞しないように循環ポンプは稼動状態のままとする。その後、ある程度、燃料温度やモジュール温度が下がった時点で循環ポンプを停止する。
Further, when the surface temperature of the
更に、燃料電池モジュールの温度が低下した状態で大きな負荷をかけ続けた場合、燃料電池モジュールはオーバーロード状態になりモジュール自信の劣化につながる危険性がある。理由としては何らかの原因で燃料濃度が薄くなり、思ったように反応が進まないためにモジュール反応が進まずモジュール温度が低下するために生じるものと思われる。そこで、図17のようにこれらの障害を防止するために周期的に燃料電池モジュール15の温度を、サーミスタ17を利用し、温度の変化をCPUのA/D端子で監視し、燃料電池モジュール15の下限温度を下回らないように監視する。もし、燃料電池モジュール15の下限温度を下回った場合、エラーと判断し、ブロアー、水ポンプ、駆動系電源、循環ポンプ、燃料ポンプ、ラジエタファン、二次電池充電動作をOFFし、エラーランプを点灯する。
Furthermore, when a large load is continuously applied in a state where the temperature of the fuel cell module is lowered, the fuel cell module is overloaded and there is a risk of degrading the module self-confidence. This is probably because the fuel concentration becomes low for some reason and the reaction does not proceed as expected, so the module reaction does not proceed and the module temperature decreases. Therefore, as shown in FIG. 17, the temperature of the
また、燃料電池を搭載したハイブリッド電源装置内の機内ファンが停止し、機内温度が高温状態で大きな負荷をかけ続けた場合、燃料電池モジュールは周囲温度の影響で燃料の化学反応活性化が加速され予想以上高温状態になりモジュール自信の劣化につながったり、ハイブリッド電源の制御基板の誤動作、希釈水や燃料の気化につながり正常な濃度制御ができなくなるなどの危険性がある。そこで、図18のようにこれらの障害を防止するために周期的に燃料電池を搭載したハイブリッド電源装置の機内温度を、サーミスタ44を利用し、機内温度の変化をCPUのA/D端子で監視し、ハイブリッド電源装置の機内温度の上限値を上回らないように監視する。もし、ハイブリッド電源装置の機内温度の上限値を上回る場合、機内ファン停止などの異常が生じたものと判断し、エラーとする。エラーと判断すると、ブロアー、水ポンプ、駆動系電源、循環ポンプ、燃料ポンプ、ラジエタファン、二次電池充電動作をOFFし、エラーランプを点灯する。
In addition, if the in-flight fan in the hybrid power supply equipped with the fuel cell stops and a large load continues to be applied when the in-flight temperature is high, the chemical reaction activation of the fuel is accelerated in the fuel cell module due to the ambient temperature. There is a risk that the module will become hotter than expected, leading to deterioration of module confidence, malfunction of the control board of the hybrid power supply, vaporization of dilution water and fuel, and normal concentration control becoming impossible. Therefore, as shown in FIG. 18, the in-machine temperature of the hybrid power supply apparatus in which the fuel cell is periodically mounted to prevent these obstacles is monitored using the
更に、燃料電池を搭載したハイブリッド電源装置内に蓄電デバイスとして二次電池を使用しているが電池の過充電を行うことで、著しく寿命の低下や場合によっては破損の可能性がある。そこで、図19のようにこれらの障害を防止するために周期的に二次電池を搭載したハイブリッド電源装置の二次電池24の表面温度を、サーミスタ45を利用し、電池の温度変化をCPUのA/D端子で監視し、二次電池24の充電時の電池高温度保護値の上限値を上回らないように監視する。もし、二次電池24の充電時の電池高温度保護値の上限値を上回った場合、二次電池24の充電高温エラーが生じたものと判断し、充電ON/OFFスイッチと燃料電池出力ON/OFFスイッチ23を強制的にOFFすることで、二重スイッチでプロテクトができ、充電を遮断することができる。もし、強制的に充電を停止したにも関らず更に温度上昇を続けるようであれば、電池の破損に伴う液漏れや破裂、発火を防ぐために二次電池24の表面に温度ヒューズ46などを実装し、メカ的に通電を遮断する機構を設ける。メカ的に遮断することで危険な状態に再び自己復帰することを防止でき、三重にプロテクトすることができる。
Furthermore, although a secondary battery is used as a power storage device in a hybrid power supply apparatus equipped with a fuel cell, over-charging of the battery may cause a significant decrease in life and possibly damage. Therefore, as shown in FIG. 19, the surface temperature of the
また、図20に示すように、絶縁性外カバー71、導電性外フレーム72、穴開き平滑絶縁シート部材73、導電性内フレーム74、穴開き絶縁シート部材75の順に外側から覆われ、導電性外フレーム72と導電性内フレーム74を電極とし、これらの電極間の絶縁抵抗76を検知し、基準電圧と比較し、2値信号としてCPUのI/Oポートに渡すコンパレータ77から構成される液漏れ検知回路が設けられている。本回路は導電性外フレーム72、穴開き平滑絶縁シート部材73と導電性内フレーム74を電極としているため、導電性内フレーム74に燃料電池から燃料や生成水(=希釈水)が漏れると、穴開き平滑絶縁シート部材73と導電性内フレーム74間に漏れた液が入りこみ、やがては導電性外カバー72と触れることになる。そうすると導電性外カバー72と導電性内フレーム74間の抵抗値が下がり、コンパレータ77の基準電圧より電圧値が低くなり、コンパレータ出力は反転する。コンパレータ77の反転信号をCPUは感知し、I/Oポートを通じてLEDなどを点灯させる。そのようにすることで、オペレータやサービスマンは液漏れが発生したことを確認でき、迅速な対応と原因究明ができる。
In addition, as shown in FIG. 20, the insulating
更に、燃料電池を搭載したハイブリッド電源装置でエラーが発生するとCPUはエラーの種別を判断し、表示装置(本実施の形態ではLEDなどを例に挙げている)がハイブリッド電源装置に表示装置を設け、エラーコードや略文字表示などを通じてオペレータやサービスマンに対しアナウンスをすることでエラーへの迅速な対応ができる。更に、エラーへの対応を分かりやすくするために表示装置にエラーの発生箇所の位置表示とエラーコード、考えられる対処法など表示する。 Further, when an error occurs in a hybrid power supply device equipped with a fuel cell, the CPU determines the type of error, and a display device (in this embodiment, an LED is taken as an example) provides a display device in the hybrid power supply device. In addition, it is possible to respond quickly to errors by making announcements to operators and service personnel through error codes and abbreviations. Further, in order to make it easy to understand the response to the error, the display device displays the position of the location where the error occurred, the error code, possible countermeasures, and the like.
また、前述の説明ではエラー時はラジエタファンモータや冷却ファンは停止することになっているが、ハイブリッド電源装置内で発生した水が機械内部で気化されラジエタファンや装置の冷却ファンで外部に送出されている状態で突然これらのファンを停止させると結露の原因となる。そこで、結露を防止するためにラジエタファンモータや冷却ファンに印加している電圧を下げることで回転数を落とす方が更に望ましい。 In the above explanation, the radiator fan motor and cooling fan are stopped when an error occurs. However, the water generated in the hybrid power supply is vaporized inside the machine and sent to the outside by the radiator fan or the cooling fan of the device. Suddenly stopping these fans when the fan is on will cause condensation. Therefore, it is more desirable to reduce the rotational speed by reducing the voltage applied to the radiator fan motor and the cooling fan in order to prevent condensation.
更に、エラーの発生は何時発生するか分からない。しかし、ハイブリッド電源装置の表示のみでエラー発生を通知してもオペレータやサービスマンがハイブリッド電源の近傍にいない場合、対処が遅れてしまう。特に液漏れなどの発生では電源が設置されている場所によっては他の機器の故障原因や書類などを汚してしまう危険性がある。そこで、オペレータやサービスマンに対し迅速にエラーが発生したことを告げるためにエラー情報を負荷装置に送信する手段を設ける。図10に示す実施の形態では、負荷装置との通信路である双方向通信ケーブル101を通じてコマンドとステータスの関係を利用して負荷装置100にエラーが発生したことを知らせる。そのようにすることで、ハイブリッド電源装置10の表示手段12だけではなく、負荷装置100の表示部でもハイブリッド電源装置10で表示する情報と同様の表示ができる。但し、燃料電池はエラーが発生するとハイブリッド電源装置10の内部に有している二次電池24の電圧が規定値に達するまでの電源供給となることから負荷装置100とハイブリッド電源10の表示時間は長時間表示できるわけではない。そこで、負荷装置100は燃料電池を搭載したハイブリッド電源装置10からエラー情報を受け取ると、図10の負荷制御装置と負荷装置間の通信路、例えばUSB,RS232Cなどの汎用インターフェイスやネットワークなどの通信路300を利用し、早急に負荷装置100に送られた情報と同じ情報を負荷制御装置200に送る。そのようにすることで、ハイブリッド電源装置10の二次電池24が規定値に達し、負荷装置100への電源供給が不可となって表示手段12が消えてもオペレータやサービスマンは負荷制御装置(PCや負荷装置に情報を与え制御する装置)200中でエラーの発生を確認することができる。なお、エラー発生後、電源供給を止める場合、オペレータやサービスマンに対し、停止までの予測時間などを段階的に負荷装置100に情報を送信し、やがてハイブリッド電源装置10の二次電池24が規定値に達し、負荷装置100への電源供給が不可となって負荷装置100に対し電源供給ができなくなってしまった場合は、ハイブリッド電源装置10はその旨をオペレータやサービスマンに対し通信手段と表示装置を使って段階的な表示アナウンスを行う。そのようにすることで、オペレータなどは負荷装置100に対し、動作(負荷装置がプリンタの場合、印刷情報の送信など)の送信を控えることができる。具体的に段階的な表示は図21のように電池容量が徐々に低下していく様子を図表示にすることでオペレータにわかりやすくアナウンスできる。
Furthermore, it is not known when an error occurs. However, if an operator or service person is not in the vicinity of the hybrid power supply even if an error is notified only by displaying the hybrid power supply apparatus, the countermeasure is delayed. In particular, when a liquid leak occurs, depending on the location where the power supply is installed, there is a risk that the cause of failure of other equipment or documents may be soiled. Therefore, means for transmitting error information to the load device is provided in order to promptly notify the operator or service person that an error has occurred. In the embodiment shown in FIG. 10, the
また、ハイブリッド電源装置内で液漏れが発生した場合、電源が設置されている場所によっては他の機器の故障原因や書類などを汚してしまう危険性がある。そこで、図22に示すように、外部に液が漏れ出さないように複数の孔81を加工したカバー82の設置面と側面の途中位置(液が溢れ出さない高さ=一番容量の大きなタンクの液が漏れても溢れない高さ)の形状を、孔加工などを行わず受け皿形状にすることが望ましい。
Further, when a liquid leak occurs in the hybrid power supply device, there is a risk that the cause of failure of other equipment or documents may be soiled depending on the place where the power supply is installed. Therefore, as shown in FIG. 22, the installation surface and the halfway position of the side surface of the
更に、エラーを理由に発電動作を停止する場合、燃料電池の出力を無負荷にする。ここで言う無負荷にするとは図10に示すCPU11のI/O出力を通じて燃料電池出力ON/OFF信号をOFFさせることで燃料電池出力ON/OFFスイッチ23をOFF状態にすることができ燃料電池を無負荷にすることができる。
Furthermore, when the power generation operation is stopped due to an error, the output of the fuel cell is set to no load. The term "no load" as used herein means that the fuel cell output ON /
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation and substitution are possible if it is description in a claim.
10;ハイブリッド電源装置、11;CPU、12;表示手段、
13;RAM、14;ROM、15;燃料電池モジュール、
16;燃料電池電圧監視回路、17;サーミスタ、
18;燃料ポンプ、19;ラジエタファン、20;循環ポンプ、
21;水ポンプ、22;ブロワー、
23;燃料電池出力ON/OFFスイッチ、24;二次電池、
25;二次電池電圧監視回路、26;充電ON/OFF制御回路、
27〜29;スイッチ、30;制御系用DC-DCコンバータ、
31;駆動系用DC-DCコンバータ、
100;負荷装置、101;双方向通信ケーブル、102;アンテナ、
103;制御系回路、104;駆動系回路、
105;通信用電池、200;負荷制御回路、
300;無線通信路。
10; hybrid power supply device; 11; CPU; 12; display means;
13; RAM, 14; ROM, 15; Fuel cell module,
16; fuel cell voltage monitoring circuit; 17; thermistor;
18; fuel pump, 19; radiator fan, 20; circulation pump,
21; water pump, 22; blower,
23; Fuel cell output ON / OFF switch, 24; Secondary battery,
25; Secondary battery voltage monitoring circuit; 26; Charging ON / OFF control circuit;
27 to 29; switch, 30; DC-DC converter for control system,
31; DC-DC converter for driving system,
100; load device; 101; bidirectional communication cable; 102; antenna;
103; control system circuit; 104; drive system circuit;
105; battery for communication, 200; load control circuit,
300: Wireless communication path.
Claims (8)
前記負荷装置の稼動状態を示す動作モードの信号を前記双方向通信手段を介して前記電源装置側が受信すると、前記発電装置の発電状態を前記動作モードに応じて可変することを特徴とする給電システム。 A load apparatus, a power generation apparatus, and a power storage device are provided, and a power supply apparatus that supplies power to the load apparatus and a bidirectional communication unit that transmits and receives information between the load apparatus and the power supply apparatus are configured. In the power supply system,
When the power supply device side receives an operation mode signal indicating the operation state of the load device via the bidirectional communication means, the power generation state of the power generation device is varied according to the operation mode. .
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A977 | Report on retrieval |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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