JP2009135077A - Power supply system and its operation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源システムに関し、特に、アルコールを燃料とする燃料電池を有する電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system, and more particularly to a power supply system having a fuel cell using alcohol as a fuel.
近年、携帯電話、デジタルビデオカメラ、パーソナルコンピュータ(PC)、携帯情報端末(PDA)およびデジタルカメラなどの携帯機器において、ニッケル・カドミウムやニッケル水素電池などの繰り返し使用可能な二次電池が、著しい伸びで普及している。しかしながら、エネルギー利用効率の観点から見た場合、発電所における発電効率や送電損失などを考慮すると、家庭用電源(コンセント)等からの充電は、利用効率が12%程度と低い状況にあるため、エネルギー利用効率は、必ずしも高いとは言えない。 In recent years, rechargeable secondary batteries such as nickel cadmium and nickel metal hydride batteries have been growing significantly in portable devices such as mobile phones, digital video cameras, personal computers (PCs), personal digital assistants (PDAs), and digital cameras. Is popular. However, from the viewpoint of energy use efficiency, considering power generation efficiency and power transmission loss at the power plant, charging from household power sources (outlets) etc. is in a situation where the use efficiency is as low as about 12%. Energy use efficiency is not necessarily high.
そこで、近年、環境への影響が少なく、かつ、エネルギー利用効率の観点からも30〜40%の極めて高い効率が実現できる燃料電池が注目されている。特に、燃料電池は、自動車用電源、家庭用コジェネレーションおよび携帯機器用電源として期待されており、各社において実用化のための研究開発が進められている。 Therefore, in recent years, attention has been focused on fuel cells that have little impact on the environment and that can realize an extremely high efficiency of 30 to 40% from the viewpoint of energy utilization efficiency. In particular, fuel cells are expected to be used as power sources for automobiles, household cogeneration, and portable devices, and research and development for practical use is being promoted by each company.
特に、アルコールを燃料としたダイレクトアルコール燃料電池の技術進展には、めざましいものがあり、メタノールおよびエタノールなどのアルコールを燃料として利用した燃料電池(以下、「アルコール型燃料電池」と称する)およびそのシステムが、既に実在している(例えば、特許文献1)。
将来、アルコール型燃料電池を有する燃料電池システムが普及すると、市場には、複数の種類のアルコール燃料が混在することになると思われる。従って、燃料電池の燃料として、これらのアルコール燃料が一度に陳列され販売された場合、ユーザーがアルコール燃料の種類を間違えて購入し、これを燃料電池システムに使用することも起こり得る。そのような場合、アルコール燃料の種類の違いにより、燃料電池が正常に作動しなかったり、燃料電池が急速に劣化してしまうなどの不具合が生じる可能性がある。 In the future, if a fuel cell system having an alcohol fuel cell becomes widespread, it is expected that a plurality of types of alcohol fuel will be mixed in the market. Therefore, when these alcohol fuels are displayed and sold at a time as fuel for the fuel cell, the user may purchase the wrong type of alcohol fuel and use it for the fuel cell system. In such a case, there is a possibility that problems such as a malfunction of the fuel cell or a rapid deterioration of the fuel cell may occur due to a difference in the type of alcohol fuel.
従って近い将来、アルコール燃料の種類に関わらず、いかなるアルコール燃料であっても、燃料を投入さえすれば、適正に発電を行うことが可能な燃料電池に対する要望が高まることが想定される。 Therefore, in the near future, regardless of the type of alcohol fuel, it is expected that there will be an increasing demand for a fuel cell that can properly generate power as long as it is supplied with any alcohol fuel.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、アルコールの種類に関わらず、各種アルコール燃料を導入することより、適正に発電を行うことが可能なアルコール型燃料電池を含む電源システム、およびそのような電源システムを作動させる方法を提案することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a background, and a power supply system including an alcohol fuel cell capable of appropriately generating power by introducing various alcohol fuels regardless of the type of alcohol, Another object is to propose a method for operating such a power supply system.
本発明では、燃料電池と、内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、を備える電源システムであって、
前記燃料貯蔵手段は、認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、
前記認証情報を読み取る手段と、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段と、
を有することを特徴とする電源システムが提供される。
According to the present invention, there is provided a power supply system comprising a fuel cell, a detachable fuel storage means filled with fuel therein, and a fuel supply path for supplying fuel from the fuel storage means to the fuel cell. ,
The fuel storage means has authentication information,
The power supply system further includes
Means for reading the authentication information;
Means for changing parameters necessary for power generation in the fuel cell based on the read authentication information;
A power supply system is provided.
ここで、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段は、前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段を有しても良い。 Here, the means for changing the parameter necessary for power generation in the fuel cell may include a control means for controlling the amount of fuel supplied to the fuel cell.
また、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
The fuel storage means stores alcohol fuel,
The authentication information may include information on the type of alcohol fuel stored in the fuel storage means.
また、当該電源システムは、さらに、前記燃料電池で充電される二次電池および該二次電池の電圧を測定する手段を有し、
前記二次電池の電圧が所定の値未満の場合、前記二次電池の電圧が所定の値に達するまで、前記燃料電池による充電を継続し、
前記二次電池の電圧が所定の値以上の場合、前記燃料電池による充電を停止しても良い。
The power supply system further includes a secondary battery charged with the fuel cell and a means for measuring the voltage of the secondary battery,
If the voltage of the secondary battery is less than a predetermined value, continue charging by the fuel cell until the voltage of the secondary battery reaches a predetermined value,
When the voltage of the secondary battery is equal to or higher than a predetermined value, charging by the fuel cell may be stopped.
また、当該電源システムは、前記二次電池の電圧が所定の値以上の場合であっても、前記二次電池から、閾値を超える電流が外部に流れる場合は、前記燃料電池による充電を継続しても良い。 In addition, even when the voltage of the secondary battery is equal to or higher than a predetermined value, the power supply system continues charging by the fuel cell when a current exceeding a threshold value flows from the secondary battery to the outside. May be.
あるいは、前記二次電池の電圧を測定する手段による前記二次電池の電圧測定結果が、前記所定の値以上場合、前記二次電池は、前記二次電池の電圧が前記所定の値を下回るまで、前記外部への電力供給を継続しても良い。 Alternatively, when the voltage measurement result of the secondary battery by the means for measuring the voltage of the secondary battery is equal to or greater than the predetermined value, the secondary battery has a voltage until the voltage of the secondary battery falls below the predetermined value. The power supply to the outside may be continued.
また、当該電源システムにおいて、前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段は、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、
両者が異なる場合、前記交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報を、前記新たに設置された燃料貯蔵手段が有する認証情報に更新しても良い。
Further, in the power supply system, based on the read authentication information, means for changing parameters necessary for power generation in the fuel cell,
When the fuel storage means is replaced, the authentication information of the new fuel storage means is compared with the authentication information of the fuel storage means immediately before replacement,
If they are different, the authentication information held by the fuel storage means immediately before the replacement may be updated to the authentication information held by the newly installed fuel storage means.
また、当該電源システムにおいて、前記燃料供給経路の一部は、前記燃料貯蔵手段を含まず前記燃料電池を含む燃料循環経路を構成しており、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路での残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料電池での発電が継続されても良い。
Further, in the power supply system, a part of the fuel supply path constitutes a fuel circulation path including the fuel cell without including the fuel storage means,
When the fuel storage means is replaced, the authentication information of the new fuel storage means is compared with the authentication information of the fuel storage means immediately before replacement, and if the two are different, the residual fuel in the fuel circulation path The power generation in the fuel cell may be continued until a certain concentration is reached.
またこの場合、当該電源システムは、さらに、前記残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料貯蔵手段から前記燃料電池への燃料供給を停止する手段を備えても良い。 In this case, the power supply system may further include means for stopping fuel supply from the fuel storage means to the fuel cell until the residual fuel becomes a certain concentration or less.
さらに、当該電源システムは、前記残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料電池に接続された負荷装置の容量を変化させることのできる回路を備えても良い。 Further, the power supply system may include a circuit capable of changing a capacity of a load device connected to the fuel cell until the residual fuel becomes a certain concentration or less.
あるいは、当該電源システムにおいて、前記燃料供給経路の一部は、前記燃料貯蔵手段を含まず前記燃料電池を含む燃料循環経路を構成しており、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路に含まれる燃料を待避させるタンクを備え、
前記タンクは、燃料の種類に応じて使い分けられるように複数設けられても良い。
Alternatively, in the power supply system, a part of the fuel supply path constitutes a fuel circulation path including the fuel cell without including the fuel storage means,
When the fuel storage means is replaced, the authentication information of the new fuel storage means is compared with the authentication information of the fuel storage means immediately before the replacement, and if they are different, the fuel included in the fuel circulation path Equipped with a tank to evacuate
A plurality of the tanks may be provided so as to be used properly according to the type of fuel.
また当該電源システムは、前記燃料貯蔵手段が交換された際に、該交換された燃料貯蔵手段に含まれる燃料と、交換直前の燃料貯蔵手段に含まれる燃料とが異なる場合、
前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料と等しい種類の燃料が保管された前記タンクから、前記燃料を前記燃料循環経路に戻す手段を備えても良い。
In the power supply system, when the fuel storage means is replaced, the fuel contained in the replaced fuel storage means is different from the fuel contained in the fuel storage means immediately before replacement.
There may be provided means for returning the fuel to the fuel circulation path from the tank in which the same type of fuel as the fuel charged in the new fuel storage means is stored.
またこの場合、前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料を前記燃料電池に供給する前に、前記タンクに保管されている、前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料と同じ種類の燃料が使用されても良い。 Also, in this case, before supplying the fuel filled in the new fuel storage means to the fuel cell, the same type of fuel stored in the tank as the fuel filled in the new fuel storage means May be used.
特に、この場合、前記タンクに保管された燃料が先行して使用される間、前記燃料電池に供給される空気量が徐々に増加しても良い。 In particular, in this case, the amount of air supplied to the fuel cell may gradually increase while the fuel stored in the tank is used in advance.
さらに、当該電源システムは、新しい燃料を前記燃料循環経路内に行き渡らせるため、予備処理として行われるエージング処理の間、前記燃料電池がエージング処理中であることをアナウンスする表示機能を備えても良い。またこれに加えて、当該電源システムは、エージング処理中に、電源をオフにする操作がなされても、その操作が無効となり、当該電源システムが停止されることを回避することが可能な電源のバイパスラインを備えても良い。 Further, the power supply system may include a display function for announcing that the fuel cell is in the aging process during the aging process performed as a preliminary process in order to distribute new fuel in the fuel circulation path. . In addition to this, even if an operation to turn off the power supply is performed during the aging process, the power supply system becomes invalid so that the operation of the power supply system can be avoided. A bypass line may be provided.
また当該電源システムは、さらに、前記燃料貯蔵手段の液量を測定する手段と、前記燃料電池から該燃料電池に接続された負荷装置に供給される電力量を測定する手段とを有し、
両手段において測定された結果から、前記燃料電池の残稼働時間を算出し、該残稼働時間を表示する表示手段を有しても良い。
The power supply system further includes means for measuring the amount of liquid in the fuel storage means, and means for measuring the amount of power supplied from the fuel cell to a load device connected to the fuel cell,
You may have a display means which calculates the remaining operation time of the said fuel cell from the result measured in both means, and displays this remaining operation time.
また当該電源システムにおいて、前記燃料電池による発電中に、前記燃料貯蔵手段が取り外された場合、所定の時間だけ前記燃料電池による発電が継続されても良い。 In the power supply system, when the fuel storage means is removed during power generation by the fuel cell, power generation by the fuel cell may be continued for a predetermined time.
さらに、本発明では、
燃料電池と、内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記燃料貯蔵手段に付された認証情報を読み取るステップと、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更するステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。
Furthermore, in the present invention,
A method of operating a power supply system comprising: a fuel cell; a removable fuel storage means filled with fuel; and a fuel supply path for supplying fuel from the fuel storage means to the fuel cell. ,
Reading authentication information attached to the fuel storage means;
Changing parameters necessary for power generation in the fuel cell based on the read authentication information;
There is provided a method characterized by comprising:
ここで、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
Here, the fuel storage means stores alcohol fuel,
The authentication information may include information on the type of alcohol fuel stored in the fuel storage means.
さらに本発明では、第2の電源システムとして、
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムであって、
当該電源システムは、複数の燃料電池を有し、
前記燃料貯蔵手段は、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、前記認証情報を読み取る手段を有し、
当該電源システムは、前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定し、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されることを特徴とする電源システムが提供される。
Furthermore, in the present invention, as the second power supply system,
A fuel cell;
Removable fuel storage means filled with fuel;
A fuel supply path for supplying fuel in the fuel storage means to the fuel cell;
Control means for controlling the amount of fuel supplied to the fuel cell;
A power supply system comprising:
The power supply system has a plurality of fuel cells,
The fuel storage means has authentication information including the type of fuel stored in the fuel storage means,
The power supply system further includes means for reading the authentication information,
The power supply system selects a fuel cell that supplies fuel contained in the fuel storage means from the plurality of fuel cells based on the read authentication information,
On the basis of the read authentication information, a power supply system is provided in which a supply amount of fuel supplied to the selected fuel cell is controlled by the control means.
第2の電源システムにおいて、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
In the second power supply system, the fuel storage means stores alcohol fuel,
The authentication information may include information on the type of alcohol fuel stored in the fuel storage means.
また、前記燃料貯蔵手段が別の燃料が貯蔵された第2の燃料貯蔵手段に交換された場合、
前記第2の燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報に基づいて、異なる燃料電池が選定され、前記制御手段により、前記異なる燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されても良い。
When the fuel storage means is replaced with a second fuel storage means in which another fuel is stored,
Different fuel cells may be selected based on the authentication information read from the second fuel storage means, and the amount of fuel supplied to the different fuel cells may be controlled by the control means.
あるいは、第2の燃料貯蔵手段は、貯蔵された燃料とは異なる燃料を回収することが可能な回収手段を有し、
前記燃料供給経路と第2の燃料貯蔵手段との間に、切り替えバルブが設置され、
該切り替えバルブは、第2の燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料が前記燃料供給経路に供給される第1の位置と、前記燃料供給経路を前記回収手段に接続する第2の位置とに切り替えることができ、
前記燃料貯蔵手段が第2の燃料貯蔵手段に交換された場合、前記切り替えバルブを第2の位置に切り替えることにより、前記燃料供給経路に含まれる燃料が、前記回収手段に回収されても良い。
Alternatively, the second fuel storage means has a recovery means capable of recovering a fuel different from the stored fuel,
A switching valve is installed between the fuel supply path and the second fuel storage means,
The switching valve switches between a first position where the fuel stored in the second fuel storage means is supplied to the fuel supply path and a second position where the fuel supply path is connected to the recovery means. Can
When the fuel storage means is replaced with the second fuel storage means, the fuel contained in the fuel supply path may be recovered by the recovery means by switching the switching valve to the second position.
また、当該第2の電源システムは、さらに、それぞれの燃料電池用の燃料保管手段を有し、
前記燃料貯蔵手段が別の燃料が貯蔵された第2の燃料貯蔵手段に交換された際に、前記燃料供給経路に含まれる、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料は、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料電池用の燃料保管手段に回収されても良い。
The second power supply system further includes fuel storage means for each fuel cell,
When the fuel storage means is replaced with a second fuel storage means in which another fuel is stored, the fuel storage means replaces the fuel contained in the fuel supply path before the fuel storage means is replaced. The fuel may be collected in the fuel storage means for the fuel cell before being used.
また、前記燃料貯蔵手段が前記第2の燃料貯蔵手段に交換された場合、新たに選定された燃料電池において、発電動作が安定化してから、前記新たに選定された燃料電池が負荷に接続されても良い。 Further, when the fuel storage means is replaced with the second fuel storage means, in the newly selected fuel cell, after the power generation operation is stabilized, the newly selected fuel cell is connected to the load. May be.
ここで、前記新たに選定された燃料電池において、発電動作が安定化するまで、
前記制御手段により、前記新たに選定された燃料電池に供給される燃料濃度が一時的に高くされても良い。
Here, in the newly selected fuel cell, until the power generation operation is stabilized,
The concentration of fuel supplied to the newly selected fuel cell may be temporarily increased by the control means.
また、当該第2の電源システムは、前記第2の燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料が、前記燃料供給経路内に行き渡るまで、前記燃料電池がエージング処理中であることをアナウンスする表示機能を備えても良い。 The second power supply system has a display function for announcing that the fuel cell is undergoing an aging process until the fuel stored in the second fuel storage means reaches the fuel supply path. May be.
また、当該第2の電源システムは、前記燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報を保管する保管手段と、前記燃料貯蔵手段が交換された場合、交換前後の燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報を比較する比較手段とを有し、
両方の認証情報が異なる場合、交換後の認証情報が前記保管手段に保管されても良い。
In addition, the second power supply system stores the authentication information read from the fuel storage means and the authentication information read from the fuel storage means before and after the replacement when the fuel storage means is replaced. A comparison means for comparing,
When both authentication information is different, the authentication information after replacement may be stored in the storage means.
また、当該電源システムは、少なくとも2つの前記着脱可能な燃料貯蔵手段を備えても良い。 The power supply system may include at least two detachable fuel storage means.
また、前記複数の燃料貯蔵手段は、同一の形状であっても良い。 The plurality of fuel storage means may have the same shape.
また、当該第2の電源システムは、
一方の燃料貯蔵手段からの燃料が前記燃料供給経路に流れる第1の位置と、他方の燃料貯蔵手段からの燃料が前記燃料供給経路に流れる第2の位置とを切り替える第1の切り替えバルブと、
前記燃料供給経路の燃料を、第1の燃料電池の側と第2の燃料電池の側との間で切り替えることの可能な第2の切り替えバルブと、
を有しても良い。
In addition, the second power supply system
A first switching valve that switches between a first position in which fuel from one fuel storage means flows into the fuel supply path and a second position in which fuel from the other fuel storage means flows into the fuel supply path;
A second switching valve capable of switching the fuel in the fuel supply path between the first fuel cell side and the second fuel cell side;
You may have.
ここで、前記少なくとも2つの燃料貯蔵手段には、同一の燃料が貯蔵されており、
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および/または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第1の切り替えバルブは、前記第1の位置から、前記第2の位置に切り替えられても良い。
Here, the at least two fuel storage means store the same fuel,
When the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is low,
The first switching valve may be switched from the first position to the second position.
あるいは、前記少なくとも2つの燃料貯蔵手段には、異なる燃料が貯蔵されており、
第1の燃料電池に、前記一方の燃料貯蔵手段の燃料が供給されている場合、
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および/または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第1の切り替えバルブは、前記第1の位置から、前記第2の位置に切り替えられ、
第2の切り替えバルブは、第1の燃料電池の側から、第2の燃料電池の側に切り替えられても良い。
Alternatively, different fuels are stored in the at least two fuel storage means,
When the fuel of the one fuel storage means is supplied to the first fuel cell,
When the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is low,
The first switching valve is switched from the first position to the second position;
The second switching valve may be switched from the first fuel cell side to the second fuel cell side.
また本発明では、第2の方法として、
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記電源システムは、複数の燃料電池を有し、
当該方法は、
(a)前記燃料貯蔵手段から、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を読み取るステップと、
(b)前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定するステップと、
(c)前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量を制御するステップと、
を有する方法が提供される。
In the present invention, as the second method,
A fuel cell;
Removable fuel storage means filled with fuel;
A fuel supply path for supplying fuel in the fuel storage means to the fuel cell;
Control means for controlling the amount of fuel supplied to the fuel cell;
A method of operating a power supply system comprising:
The power supply system has a plurality of fuel cells,
The method is
(A) reading authentication information including the type of fuel stored in the fuel storage means from the fuel storage means;
(B) selecting a fuel cell that supplies fuel contained in the fuel storage means from the plurality of fuel cells based on the read authentication information;
(C) controlling the amount of fuel supplied to the selected fuel cell by the control means based on the read authentication information;
Is provided.
ここで、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
Here, the fuel storage means stores alcohol fuel,
The authentication information may include information on the type of alcohol fuel stored in the fuel storage means.
また、前記電源システムは、少なくとも2つの前記着脱可能な燃料貯蔵手段を備え、
前記少なくとも2つの燃料貯蔵手段には、異なる燃料が貯蔵されており、
当該第2の方法は、前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および/または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
(d)一方の燃料貯蔵手段の燃料が第1の燃料電池に供給される状態から、他方の燃料貯蔵手段の燃料が第2の燃料電池に供給される状態に切り替えられるステップ
を有しても良い。
The power system includes at least two removable fuel storage means,
Different fuels are stored in the at least two fuel storage means,
The second method can be used when the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is low.
(D) a step of switching from a state where the fuel of one fuel storage means is supplied to the first fuel cell to a state where the fuel of the other fuel storage means is supplied to the second fuel cell. good.
また、前記電源システムは、第1および第2の燃料電池から排出された燃料を回収し、該燃料を再度第1および第2の燃料電池に供給することが可能な第1および第2の燃料循環タンクを有し、
当該第2のステップは、
(e)dのステップの前に、前記第2の燃料循環タンク内の燃料を使用して、第2の燃料電池の発電を開始するステップ
を有しても良い。
The power supply system collects fuel discharged from the first and second fuel cells and can supply the fuel to the first and second fuel cells again. Has a circulation tank,
The second step is
(E) Before the step d, there may be a step of starting power generation of the second fuel cell using the fuel in the second fuel circulation tank.
ここで、eのステップでは、通常発電時よりも高濃度の燃料が第2の燃料電池に供給されても良い。 Here, in step e, fuel having a higher concentration than that during normal power generation may be supplied to the second fuel cell.
また、当該第2の方法は、前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および/または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
(f)eのステップの前に、前記第1の循環タンクに燃料を回収するステップ
を有しても良い。
In addition, the second method may be performed when the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is reduced.
(F) Before the step e, a step of collecting fuel in the first circulation tank may be included.
本発明では、アルコールの種類に関わらず、各種アルコール燃料を導入することより、適正に発電を行うことが可能なアルコール型燃料電池を含む電源システム、およびそのような電源システムを作動させる方法を提供することが可能になる。 The present invention provides a power supply system including an alcohol fuel cell that can appropriately generate power by introducing various alcohol fuels regardless of the type of alcohol, and a method for operating such a power supply system. It becomes possible to do.
先ず初めに、本発明の構成およびその効果をより良く理解することができるよう、本発明による電源システムの基本的な構成の例について簡単に説明する。 First, an example of a basic configuration of a power supply system according to the present invention will be briefly described so that the configuration and effects of the present invention can be better understood.
図1は、本発明による電源システムのシステム構成の一例を示したものである。本発明による電源システム1は、アルコール型燃料電池300を含む燃料電池発電部301と、CPUおよび制御回路を含む制御部310と、二次電池320とを備える。制御部310は、電源システム1に設けられている各種部材の動作を管理し、これらを制御する役割を果たす。ただし、図1では、図面を見やすくするため、各種部材と制御部310とをつなぐ各配線は、省略されている。
FIG. 1 shows an example of a system configuration of a power supply system according to the present invention. The
燃料電池発電部301において、燃料電池300のアノードには、燃料貯蔵手段330から、燃料供給経路305を形成する各種配管、バルブおよび/またはポンプ等の補機類を介して、燃料が供給される。例えば、図1の例では、燃料供給経路305には、燃料貯蔵装置330、燃料ポンプ340、循環タンク360、および燃料循環ポンプ350が設けられており、これらは、配管を介してこの順に接続されている。燃料ポンプ340は、燃料貯蔵装置330に充填されている燃料を、循環タンク360の方に供給する役割を果たす。また、燃料循環ポンプ350は、循環タンク360に貯蔵されているアルコール燃料を、燃料電池のアノードの方に供給する役割を果たす。なお、図1の例では、燃料供給経路305は、循環経路を構成しており、燃料電池300から排出された、反応に使用されなかった残留燃料は、再度循環タンク360の方に戻される(以下、燃料供給経路305において、循環タンク360〜燃料循環ポンプ350〜燃料電池300〜循環タンク360の経路を、特に「燃料循環経路」305Aと称する)。
In the fuel cell
一方、燃料電池発電部301において、燃料電池300のカソードには、ブロワ410から、酸化剤供給経路405を形成する各種配管等を介して、酸化剤が供給される。燃料電池300から排出された、反応に使用されなかった酸化剤および燃料電池300内での電気化学反応によって生じた水は、ファン430を有するラジエータ440を介して、水タンク450の方に排出される。なお、この水タンク450は、水ポンプ460を介して、配管により循環タンク360と接続されており、水タンク450内の水は、適宜循環タンク360に供給される。
On the other hand, in the fuel cell
この他、制御器310には、表示コントローラ210、ROM220、RAM230、ディレータイマー235、燃料電池補機制御用レジスタ群240等が通信可能に結合されている。また、表示コントローラ210は、表示パネル250と接続されている。
In addition, a
一方、二次電池320は、二次電池充電スイッチ510を介して燃料電池と接続されており、二次電池充電スイッチ510をオンにすることにより、燃料電池300から二次電池への充電を行うことができる。なお、燃料電池からの電力を、二次電池320の充電ではなく、外部の負荷装置520に給電する場合、外部負荷装置接続スイッチ515がオンにされる。
On the other hand, the
なお、上記構成の電源システム1に含まれる燃料電池300の基本的な作動方法は、当業者には明らかであるので、これ以上説明しない。
The basic operation method of the
ここで、燃料電池の燃料としての特性を考慮した場合、一般にアルコールには、触媒活性、化学反応性および反応生成物の性質などが異なる様々な種類のものが存在する。従って、通常、同一の燃料電池で様々なアルコール燃料を使用しても、常に良好な発電性能を得ることができるとは限られない。逆に言えば、様々なアルコール燃料を使用して、同等の発電性能を維持することは極めて難しいと考えられる。 Here, considering the characteristics of the fuel cell as a fuel, there are generally various types of alcohols having different catalytic activities, chemical reactivity, and properties of reaction products. Therefore, usually, even if various alcohol fuels are used in the same fuel cell, good power generation performance cannot always be obtained. Conversely, it is considered extremely difficult to maintain the same power generation performance using various alcohol fuels.
しかしながら、本願発明者らは、使用燃料が変更される度に、燃料電池の発電に必要なパラメータの設定を変更することにより、それぞれの燃料に応じた適正な発電を行うことが可能になるというアイデアを見出し、本願発明に至ったものである。以下、本発明の具体的な態様について説明する。 However, the inventors of the present application can perform appropriate power generation according to each fuel by changing the setting of parameters necessary for power generation of the fuel cell each time the fuel used is changed. The idea was found and the present invention was achieved. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
本発明では、着脱式の燃料貯蔵手段に充填されているアルコール燃料の種類を判断するため、燃料貯蔵手段に設けられた認証情報を利用する。(なお、以下の記載では、燃料貯蔵手段330の代表例として、内部に燃料が充填された燃料カートリッジを例に説明する。)すなわち、本発明では、認証情報に基づいて、燃料カートリッジの仕様(例えば、内部に充填されたアルコール燃料の種類等)を判別する。またこの仕様に応じて、電源システム内の発電パラメータを変化させ、燃料の種類毎に、燃料電池での発電を最適化させる(このような方法では、純正カートリッジとその他のカートリッジの間の識別も可能となる。)。 In the present invention, authentication information provided in the fuel storage means is used to determine the type of alcohol fuel filled in the detachable fuel storage means. (In the following description, as a representative example of the fuel storage means 330, a fuel cartridge filled with fuel will be described as an example.) That is, in the present invention, based on the authentication information, the specification of the fuel cartridge ( For example, the type of alcohol fuel filled therein is determined. Also, according to this specification, the power generation parameters in the power supply system are changed, and the power generation in the fuel cell is optimized for each type of fuel. (In such a method, the distinction between genuine cartridges and other cartridges is also possible. Possible.)
以下、図2を参照して、認証情報による燃料カートリッジの仕様の識別方法をより詳しく説明する。図2は、電源システム1に置載される着脱式の燃料カートリッジ20を模式的に示したものである。
Hereinafter, a method for identifying the specification of the fuel cartridge based on the authentication information will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows a
図2(a)および(b)に示すように、認証情報は、例えばバーコード10aまたはRFID(ICタグ)10bなど、識別コード10の形態で、燃料カートリッジ20に設置される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the authentication information is installed in the
なお、「認証情報」には、燃料となるアルコールの種類の他、少なくとも、燃料カートリッジ20の型番、製造メーカ、アルコール燃料濃度、および製造日に関する情報等が含まれていることが好ましい。この場合、電源システム1において、燃料に関する不具合が生じた際に、燃料カートリッジの種類および燃料濃度が適正であったかどうか、あるいは設置された燃料カートリッジが純正品であったかどうかの判断が可能となる。さらに、電源システム1に燃料に起因する故障が生じた際に、燃料の種類、濃度および製造年月日に関する情報を基にして、短時間で原因を特定することが可能となる。
The “authentication information” preferably includes at least information on the model number, manufacturer, alcohol fuel concentration, date of manufacture, and the like of the
燃料カートリッジ20に設置された認証情報を読み取る方式には、シリアルの並びでデータを読み取る方法、またはパラレルの並びでデータを読み取る方法、さらにはシリアルとパラレルの並びでデータを読み取る方法を組み合わせた方法が挙げられる。これらの方法は、電源システムの汎用性を考えた場合、特に望ましい方法であるといえる。例えば、認証情報は、以下の形態で表されていても良い。
MSB(最上位ビット)← →LSB(最下位ビット)
メーカコード 型番 燃料の種類 燃料濃度 製造年月日
ただしこれらの項目は、一例であって、本発明では、必ずしもこれらの全ての項目が含まれている必要はない。例えば、認証情報によって、燃料カートリッジの製造メーカと型番が特定できれば、その情報に基づいて、電源システム1が備える記憶部(例えば、電源をオフにしても情報が残るROM、EEPROMなどが望ましい)に保管されている発電パラメータに関する情報(例えば、燃料循環経路305Aの水および燃料の濃度、燃料循環ポンプ350の回転数およびその回転時間、ブロワ410の回転数およびその回転時間、燃料電池300の温度、燃料カートリッジ20の液量エラーの閾値、ならびに燃料電池の発電動作を安定化させるための、各補機類の各閾値などの情報)を呼び出すことが可能となる。さらに、各補機制御用に設けられた各制御レジスタに、認証情報から読み取られたデータを書き込むことにより、このデータに基づいて、燃料電池300の適正な発電を行うことが可能となる。
The method of reading the authentication information installed in the
MSB (most significant bit) ← → LSB (least significant bit)
Manufacturer code Model number Fuel type Fuel concentration Date of manufacture However, these items are merely examples, and in the present invention, it is not always necessary to include all these items. For example, if the manufacturer and model number of the fuel cartridge can be specified by the authentication information, the storage unit provided in the power supply system 1 (for example, a ROM or EEPROM that retains information even when the power is turned off is desirable) based on the information. Information relating to the stored power generation parameters (for example, the concentration of water and fuel in the
次に、前述の燃料カートリッジ20の認証情報を基にした、本発明による電源システム1の具体的動作について説明する。
Next, a specific operation of the
図3は、燃料カートリッジ20、およびその燃料カートリッジ20が設置される位置近傍にある電源システム1の各種部材を概略的に示したものである。また、図4は、本発明の方式に従って、電源システム1内の燃料電池300を適正に作動させるためのフローチャートを示したものである。
FIG. 3 schematically shows the
図3に示すように、燃料カートリッジ20は、その内部にアルコール燃料19を含む。また燃料カートリッジ20には、燃料19の液面に浮かぶようにフロート部材80が設置されている。このフロート部材80は、例えば、燃料カートリッジ20の内部に、軸方向に延伸するように設置されたガイド部材90に沿って可動することができる。ただし、ガイド部材90は、省略しても良い。一方、電源システム1側には、燃料カートリッジ20の近傍に、3つのセンサ、すなわち、上限位置センサ50、下限位置センサ70、および両センサの間に設置された中間位置センサ60が設けられている。なお下限位置センサ70は、燃料カートリッジ20自身の設置有無の検出機能を兼ね備えている。
As shown in FIG. 3, the
最初に、図3に示すように、認証情報として、前述のバーコードまたはRFID(ICタグ)などの形態の識別コード10を有する燃料カートリッジ20が、電源システム1に設けられた燃料カートリッジの差込穴30に設置される。
First, as shown in FIG. 3, the
次に、電源システムの起動スイッチがオンにされると(図4のステップS410)、CPU200を含む制御回路310が起動する。さらに、表示コントローラ210を介して、表示パネル250に、電源が立ち上がったことを示すパワーランプ254が点灯する。この段階で、CPU200は、下限位置センサ70を用いて、燃料カートリッジ20が電源システム1の所定の位置に適正に設置されたかどうかを判断する(図4のステップS420)。
Next, when the activation switch of the power supply system is turned on (step S410 in FIG. 4), the
燃料カートリッジ20が適正位置に設置されていることが確認された場合、CPU200は、設置された燃料カートリッジ20の仕様を判定するため、認証情報読み取りセンサ100により、燃料カートリッジ20に設置されたコード化された認証情報を読み取る。またCPU200は、読み取られた情報と、予めROM220内に登録されている情報とを比較し、現在設置されている燃料カートリッジ20が、事前にROM220内に登録されている一覧リストに含まれているかどうかを判断する(図4のステップS430)。
When it is confirmed that the
仮に、設置された燃料カートリッジ20がROM220内に登録されているものではなかった場合、CPU200は、表示コントローラ210を介して、表示パネル250に、設置された燃料カートリッジが不適合品であることを表示し、オペレータに適正な燃料カートリッジを設置するよう促す。この表示には、文字(例えば、色彩で強調された文字)、音声またはブザーなどが利用される。ここで、オペレータに対して適正なカートリッジを設置するように促す際に、適正な燃料カートリッジの情報(例えば燃料カートリッジの型番など)を表示しても良い。これにより、オペレータが適正な燃料カートリッジを、カタログまたはマニュアルなどから探す必要がなくなる。
If the installed
なお、設置された燃料カートリッジが適正品であるかどうかを判定する間、燃料電池300がダメージを受けることを防ぐため、二次電池充電スイッチ510および外部負荷装置接続スイッチ515(図1参照)をオフのままにし、燃料電池300を無負荷状態にすることが好ましい。
In order to prevent the
さらに、上記燃料カートリッジの判定において、燃料カートリッジが不適合品であると判定されると、燃料ポンプ340が停止され、燃料ポンプ340から燃料電池300への燃料の供給、さらに発電動作は、行なわれない。この場合、表示パネル250の燃料電池稼働表示ランプ256を点滅させることにより、燃料電池300が停止状態にあることがオペレータに通知されても良い。
Further, in the determination of the fuel cartridge, if it is determined that the fuel cartridge is a nonconforming product, the
一方、前述のステップS430の判定において、適正な燃料カートリッジが設置されていることが確認されると、CPU200は、読み取られた認証情報から、燃料カートリッジ20に充填された燃料の種類を判断し、その燃料に適合する発電パラメータをROM220から呼び出す(図4のステップS440。ただし図4では、ROM220に、アルコールの種類として、エタノールとメタノールに関する情報が含まれている例が示されている)。ROM220には、燃料の種類毎に、燃料電池の発電パラメータに関する情報が予め登録されている。さらにCPU200は、燃料電池の補機類の動作を制御する補機制御用レジスタ群240に、呼び出された発電パラメータを入力する。その後、ディレータイマー235がスタートし、燃料カートリッジ20の燃料残量の確認が行なわれる。
On the other hand, when it is confirmed in step S430 described above that an appropriate fuel cartridge is installed, the
次に、図4のステップS450では、燃料カートリッジ20に含まれる燃料の残量が判定される。燃料カートリッジ20の燃料残量の判断には、図2に示す3つのセンサ50、60、70が用いられる。すなわち、3つのセンサ50、60、70を用いて、燃料カートリッジ20内のフロート部材80の位置を検出することにより、アルコール燃料19の液面の位置が検知される。さらにこの結果に基づいて、燃料カートリッジ20内の燃料の残量を確認することができる。
Next, in step S450 of FIG. 4, the remaining amount of fuel contained in the
CPU200は、3つのセンサによって得られた液量の測定結果を、表示コントローラ210を介して表示パネル250に表示する。例えば、測定の結果、燃料液面が、下限位置センサ70の位置にも達していないと判断された場合、CPU200は、表示コントローラ210を介して、表示パネル250に、液量不足エラー、燃料カートリッジ交換要求、または燃料カートリッジ情報等の表示を行なう。また、図4のステップ450において、燃料の残量が少ないと判断された場合、燃料電池300がダメージを受けることを回避するため、燃料電池は、無負荷状態にされる。
The
その後、ディレータイマー235がフルになるまでの間に、十分な残量の燃料が充填されたカートリッジが適正に設置された場合、前述のエラー表示が消える(ステップS460)。
Thereafter, when a cartridge filled with a sufficient amount of fuel is properly installed before the
次に、図4のステップS470では、二次電池320の容量を確認する動作が行なわれる。二次電池320の容量が十分であると判断されると、燃料電池300による発電は、実行されない。一方、二次電池320の容量が十分でないと判断された場合、前記発電パラメータに応じたシーケンスが実行される。すなわち、各種ポンプ340、350およびブロワ410などが稼動し、燃料電池300への燃料供給および空気供給が開始される。同様に、他の機器も、制御レジスタ群240に書き込まれた発電パラメータに従って、動作を実行する。前述のように、図4のステップS440以降の工程において、電源システム1には、設置された燃料カートリッジ20に含まれる燃料の種類に適合した発電パラメータが呼び出されているため、燃料電池300による発電を適正に開始することができる。
Next, in step S470 of FIG. 4, an operation of confirming the capacity of the
さらに、燃料電池300での発電を開始してから所定の時間経過後、燃料電池からの出力が安定化したことが確認されると、二次電池充電スイッチ510がオンにされ、燃料電池300から二次電池320への充電が開始される(ステップS480)。
Further, when it is confirmed that the output from the fuel cell has stabilized after a lapse of a predetermined time from the start of power generation in the
一方、ディレータイマー235がフルになるまでに、十分な残量の燃料カートリッジが設置されなかった場合(図4のステップS460、ステップS490)、電源システム1による電力供給は不可能であると判断され、電源システム1の供給能力エラー、または燃料カートリッジの交換要求メッセージが表示パネル250のエラー表示部252に表示される。さらに、電源システム1から負荷装置520(例えば、プリンタなど)への電源供給が停止され、電源システム1からの出力が停止されたことを示すメッセージが、表示パネル250に表示される。これらの表示には、文字(例えば、色彩で強調された文字)、音声またはブザーなどが利用されても良い。
On the other hand, if a sufficient amount of fuel cartridge is not installed until the
なお、電源システム1は、さらに負荷装置520に流れる電流と電圧を測定する手段を有することが好ましい。この場合、以下の操作によって、燃料カートリッジのおおまかな交換時期を把握することができる。
The
まず、燃料カートリッジ20に含まれるアルコール燃料19の液量が測定され、残量が把握される。また、負荷装置520へ流れる電流と電圧が測定され、単位時間あたりの電力量が求められる。得られた電力量から単位時間当たりの燃料消費量が算出される。さらに、これと燃料の残量との比較により、稼働可能予測時間が算出され、燃料カートリッジの交換時期が表示パネル250に表示される。例えば、表示パネル250に、「使用可能時間はあと何時間」という表示、あるいはカートリッジイラストによる残量表示、表示ランプの点滅周期の変更等が行われても良い。これにより、オペレータは、燃料カートリッジのおおまかな交換時期を確認することができる。
First, the amount of
以上、本発明による電源システムの基本的動作について説明した。しかしながらこのようなシステムでは、オペレータが誤って異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを設置した場合であっても、電源システムは、その燃料カートリッジの認証情報に基づいて、運転を開始してしまうことが考えられる。 The basic operation of the power supply system according to the present invention has been described above. However, in such a system, even if an operator mistakenly installs a fuel cartridge filled with a different type of fuel, the power supply system starts operation based on the authentication information of the fuel cartridge. It is possible.
そこで、燃料カートリッジを交換する際に、燃料の種類を変更するかどうかを確認することのできる操作を加えることが好ましい。これにより、燃料カートリッジを新しいものに交換するときに、オペレータが誤って異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを設置してしまうことを回避することが可能となる。 Therefore, when replacing the fuel cartridge, it is preferable to add an operation capable of confirming whether or not to change the fuel type. As a result, when the fuel cartridge is replaced with a new one, it is possible to prevent the operator from installing a fuel cartridge filled with a different type of fuel by mistake.
以下、そのようなオペレータによる誤操作を回避するための操作方法について、説明する。図5は、異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジが誤って設置され、これに含まれる燃料による発電が行われることを回避するために、電源システムにおいて実施される動作のフローチャートを示したものである。 Hereinafter, an operation method for avoiding such an erroneous operation by the operator will be described. FIG. 5 shows a flowchart of operations performed in the power supply system in order to avoid that a fuel cartridge filled with a different type of fuel is erroneously installed and power generation using the fuel contained therein is performed. It is.
まず、新しい燃料カートリッジ20が電源システム1に設置されると、前述のように、CPU200は、認証情報読み取りセンサ100を介して、燃料カートリッジ20に設けられた認証情報を読み取る。また、読み取られた情報と、電源システムに登録されている情報(以下、「デフォルト情報」という)とを比較する(ステップS510)。その結果、設置されたカートリッジの燃料の種類がデフォルト情報とは異なる場合は、表示パネル250を介して、デフォルト情報とは異なる種類の燃料カートリッジが設置されたことが通知される。すなわち、オペレータに対して、設置されたカートリッジに充填された燃料で、発電を開始して良いかどうかの判断を求める(ステップS520)。
First, when a
この際に、オペレータによって、確認キー(例えば、後述の図8に示すようなボタン262)が押されると、CPU200は、燃料が故意に変更されたと判断して(ステップS530)、新しい燃料に関する発電パラメータをROM220から読み取り、このパラメータを制御レジスタ群240に入力する。さらに、燃料電池300による発電の前に、燃料電池を新しい燃料に馴染ませるため、予備操作(以下、「エージング処理」という)が実行される。その後、新しい燃料に応じた発電が開始される。
At this time, when the operator presses a confirmation key (for example, a
ここで、オペレータによって確認キーが押された際に、新たに設置された燃料カートリッジに関する情報が、最新のデフォルト情報として更新されることが好ましい。これにより、特に操作しない限り、次回以降の発電を、この燃料に関する発電パラメータに基づいて実施することができる。従って、燃料カートリッジが異なる種類の燃料が充填されたカートリッジに交換されるまで、エージング処理が不要となり、燃料および時間の浪費が回避される。 Here, when the confirmation key is pressed by the operator, the information regarding the newly installed fuel cartridge is preferably updated as the latest default information. As a result, unless otherwise specifically operated, power generation from the next time onward can be performed based on the power generation parameters relating to the fuel. Therefore, the aging process is unnecessary until the fuel cartridge is replaced with a cartridge filled with a different type of fuel, and waste of fuel and time is avoided.
また、エージング処理により、燃料電池300内に新燃料が十分に行き渡る前に、電源システム1の遮断が行われると、次の電源システム1の起動時に、例えば大電流の流れる負荷が接続された場合など、燃料電池300に大きな負担がかかり、燃料電池が故障するおそれがある。このため、エージング処理中に、電源システム1の電源遮断を行わないように、表示パネル250を介して注意が喚起されても良い。
Further, when the
一方、例えば燃料カートリッジが誤って設置された場合など、設置された燃料カートリッジの認証情報に基づく発電パラメータの更新を希望しない場合は、ステップS520において確認要求がなされた際に、キャンセルキーが押される(ステップS540)。この場合、シーケンスは、再び初期の状態に戻り、前述のように、電源システムが起動されていることを確認してから、カートリッジの設置確認動作が実行される(ステップS410〜ステップS420)。その後電源システム1は、適正な燃料カートリッジが設置されるまで、待機した状態となる。
On the other hand, if the power generation parameter is not updated based on the authentication information of the installed fuel cartridge, for example, if the fuel cartridge is installed by mistake, the cancel key is pressed when a confirmation request is made in step S520. (Step S540). In this case, the sequence returns to the initial state again, and as described above, after confirming that the power supply system is activated, the cartridge installation confirmation operation is executed (steps S410 to S420). Thereafter, the
なお、燃料の種類を変更すると、燃料変更の度に、燃料電池による発電の前に燃料電池を新しい燃料に馴染ませるため、エージング処理が必要となる。しかしながら、燃料カートリッジ交換直後は、燃料循環経路305Aを含む燃料供給経路305内に、燃料カートリッジ交換前の燃料がある程度残っている。従って、この状態で、新たな燃料を利用して、エージング処理を行うことは好ましくない。燃料電池の状態を安定に維持するためには、燃料の混在を回避する必要があるからである。
Note that when the fuel type is changed, an aging process is required to acclimate the fuel cell with new fuel before power generation by the fuel cell each time the fuel is changed. However, immediately after the replacement of the fuel cartridge, the fuel before the replacement of the fuel cartridge remains to some extent in the
そこで次に、新しい種類の燃料が燃料供給経路305(燃料循環経路305A)に導入される前に、燃料供給経路305に残存している燃料を使い切るための方法について説明する。
Then, next, a method for using up the fuel remaining in the
まず、図5のステップS530において、確認キーが押されると、デフォルト情報が書き換えられる。次に、燃料供給経路305内に残存している燃料に関する発電パラメータを含む発電シーケンスに従って、燃料電池300の発電が開始される。またCPU200は、外部負荷装置接続スイッチ515をオンにし、負荷装置520への給電を行なう。さらにCPU200は、二次電池320の出力電圧を確認する。ここで、二次電池320の容量が少ない場合(フル電圧判断規定値以下の値の場合)、負荷装置520への給電に加えて、二次電池320への充電が行われる。一方、二次電池320の容量が十分な場合、二次電池320の充電動作(充電スイッチ510のオン)は、実施されない。
First, in step S530 in FIG. 5, when the confirmation key is pressed, the default information is rewritten. Next, power generation of the
二次電池320の充電時には、二次電池320の出力電圧とともに、燃料循環経路305Aの燃料濃度が監視されており、燃料濃度が低濃度になり、二次電池320への充電が不可能となる濃度に達した時点で、燃料電池300から二次電池320への充電が中止される。
When the
次に、残留燃料の消費を促進するため、燃料電池300の接続先が、ダミー負荷(図示されていない)に切り替えられる。ダミー負荷の負荷容量は、燃料循環経路305Aの燃料濃度に応じて変化する(燃料循環経路305Aのクロスオーバで出力電圧が低下しない範囲で燃料濃度が高い時は、燃料電池300の発電能力も大きいため、大きな電流が流れる。一方、濃度が低くなると、燃料電池300の発電能力も小さくなることから、小さな電流が流れる。また燃料電池300の保護のため、燃料濃度が発電限界値に近づいた段階で、ダミー負荷の最大抵抗が無限大(すなわち、抵抗を切り離した状態)となるように制御される)。なお、ダミー負荷への切り替えの際に、二次電池320が既に十分な充電容量に達している場合は、ダミー負荷は、二次電池320に変わる負荷装置としても使用される。また、残留燃料と新しい燃料の混在を防止するため、残留燃料の消費中は、燃料カートリッジ20からの燃料供給が中止される。
Next, in order to promote consumption of residual fuel, the connection destination of the
その後、燃料循環経路内に残留する燃料の濃度が十分に低下したことが確認されると、次に、新規燃料が供給され、エージング処理が行われる。 Thereafter, when it is confirmed that the concentration of the fuel remaining in the fuel circulation path has sufficiently decreased, new fuel is then supplied and an aging process is performed.
以上の例では、エージング処理の前に、新規燃料とシステムに残留する燃料との混在を回避するため、残留燃料を使い切る方法について説明した。しかしながら、このような残燃料を使い切る方法は、二次電池320がフル充電に近い状態にあることが前提となる。また、残留燃料の濃度に応じて、ダミー負荷の容量を変更する必要がある。さらに、この方法では、燃料が発電に有効に使用されずに浪費されてしまう。
In the above example, the method of using up the remaining fuel in order to avoid mixing the new fuel and the fuel remaining in the system before the aging process has been described. However, such a method of using up the remaining fuel is premised on the
そこで次に、このような燃料の浪費等の問題を避けるため、新規燃料とシステムに残留する燃料との混在を回避する別の方法について説明する。この方法は、将来の再利用に備えて、燃料の種類の変更の際に、前の燃料を一旦待避タンクに退避させることを特徴とするものである。 Next, another method for avoiding mixing of new fuel and fuel remaining in the system will be described in order to avoid such problems as waste of fuel. This method is characterized in that, in preparation for future reuse, when the type of fuel is changed, the previous fuel is temporarily withdrawn to a retreat tank.
図6には、本発明による別の電源システムのシステム構成例を示す。この電源システム2においても、基本的な構成は、前述の図1の電源システム1の場合と同様である。ただし、この電源システム2では、燃料循環経路305Bは、循環タンク360、循環ポンプ350、燃料電池300、3方向弁610、待避タンク620、戻しポンプ630で構成されている点が異なっている。より具体的には、燃料電池300から排出される使用済み燃料用の配管は、2方向、すなわち第1の分岐配管と第2の分岐配管とに分岐される。第1の分岐配管は、第1の3方向弁610Aを介して、循環タンク360に接続されている。第1の3方向弁610Aの別の端部は、配管を介して第1の待避タンク620Aに接続されている。また第1の待避タンク620Aは、配管および第1の戻しポンプ630Aを介して循環タンク360に接続されている。同様に、第2の分岐配管は、第2の3方向弁610Bを介して、循環タンク360に接続されている。第2の3方向弁610Bの別の端部は、配管を介して第2の待避タンク620Bに接続されている。また第2の待避タンク620Bは、配管および第2の戻しポンプ630Bを介して循環タンク360に接続されている。なお、図6の例では、燃料電池300からの使用済み燃料用の配管は、2方向に分岐されているため、これに応じて3方向弁610、待避タンク620および戻しポンプ630が2つずつ存在するが、より多くの分岐方向、ならびにそれに応じた数の3方向弁610、待避タンク620および戻しポンプ630が設けられても良い。
FIG. 6 shows a system configuration example of another power supply system according to the present invention. The basic configuration of the
以下、この電源システム2における特徴的な動作方法を説明する。
Hereinafter, a characteristic operation method in the
前述のように、燃料カートリッジが交換され、図5のステップS530において、オペレータにより確認キーが押されると、デフォルト情報が書き換えられる(図5のステップS550)。この段階で、燃料電池300内で発電反応(すなわち燃料と酸化剤の電気化学的反応)が生じることを回避するため、ブロワ410が停止され、燃料電池300内への酸化剤の供給が停止される。
As described above, when the fuel cartridge is replaced and the confirmation key is pressed by the operator in step S530 in FIG. 5, the default information is rewritten (step S550 in FIG. 5). At this stage, in order to avoid a power generation reaction (that is, an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant) in the
次に、燃料循環ポンプ350が一定時間作動する。この作動時間は、循環タンク360および燃料電池300からほぼ全ての燃料が送出される時間に基づいて、予め定められている。同時に、3方向弁610(例えば610A)を待避タンク620(例えば620A)側に切り替えて、待避タンク620(例えば620A)に燃料を退避させる。なお、待避タンク620は、燃料種毎に別個に設けられている。
Next, the
このような操作により、循環タンク620および燃料電池300内に残留していた燃料は、ほぼ全てが燃料循環ポンプ350により排出され、対応する待避タンク620に貯蔵される。
By such an operation, almost all of the fuel remaining in the circulation tank 620 and the
その後、液面センサを用いて、あるいは重量測定結果を用いて、循環タンク360および燃料電池300内の燃料が完全に排出されたかどうかが確認される。この確認後、新しい燃料を供給する準備のため、排水ポンプ(図示されていない)を用いて、排水タンクに蓄えられた水が循環タンク360に供給される。なお、図6のように、排水タンク以外の別の水タンク450がある場合は、この水タンク450の水を利用しても良い。
Thereafter, whether or not the fuel in the
以上の操作の後、CPU200は、燃料の変更に伴い更新された発電パラメータをROM220から読み取り、これがレジスタ群240に入力される。また燃料カートリッジ20から循環タンク360に燃料が供給される。さらに燃料循環ポンプ350が稼動して、新しい燃料が燃料電池300に行き渡るように、エージング処理が行われる。
After the above operation, the
エージング処理中は、オペレータにより、電源システムの電源がオフにされることを回避するため、表示パネル250に、電源システムがエージング処理中であることを示すメッセージ等が表示されても良い。あるいは、これに加えて、エージング処理中にのみ、電源用のスイッチが設置されている電源ラインをバイパスすることが可能なバイパスラインを設けても良い。これにより、仮にオペレータにより電源システムをオフにする操作がなされても、エージング処理中の電源システムが停止されることを回避することができる。また、エージング処理中は、負荷装置520への電力は、二次電池320から供給される。
During the aging process, a message or the like indicating that the power supply system is in the aging process may be displayed on the
図7には、そのようなバイパスラインの一構成例を示す。図7において、図1および図6に記載の構成部品と同じ部品には、同一の参照符号が付されている。なおこの図では、明確化のため、図1および図6に示したいくつかの部品、例えば、スイッチ515、DCDCコンバータ(駆動系)およびDCDCコンバータ(制御系)等は、省略されていることに留意する必要がある。この図において、電源ライン710の一部には、電源用スイッチ715が設けられている。また、電源ライン710の電源用スイッチ715と並列に、バイパスライン720が設けられており、このバイパスライン720は、バイパスラインスイッチ725を有する。通常、バイパスラインスイッチ725は、オフ状態となっている。従って、オペレータがシステムの電源をオンにすると、電源用スイッチ715がオンにされ、DCDCコンバータ(電源システム制御系)と燃料電池300および二次電池320とをつなぐ電源ライン710が電気的に接続される。逆に、オペレータがシステムの電源をオフにすると、電源用スイッチ715がオフにされ、DCDCコンバータ(電源システム制御系)と燃料電池300および二次電池320とをつなぐ電源ライン710が遮断される。しかしながら、エージング処理中に、オペレータにより電源をオフにする操作がなされた場合には、CUP200(図7には示されていない)により、電源ラインがバイパスライン720に切り替えられる。より具体的にはバイパスラインスイッチ725がオンにされ、DCDCコンバータ(制御系)と燃料電池300および二次電池320とは、バイパスライン720によって接続されるようになる。これにより、誤って電源をオフにする操作がなされても、電源システムが停止されることを回避することができる。なお、ここに示した構成は、一例であって、バイパスラインは、他にも様々な構成とすることが可能であることは、当業者には明らかである。
FIG. 7 shows a configuration example of such a bypass line. In FIG. 7, the same components as those shown in FIGS. 1 and 6 are denoted by the same reference numerals. In this figure, for the sake of clarity, some of the components shown in FIGS. 1 and 6, such as the
エージング処理が完了すると、前述の読み出された発電パラメータに従って、以下のように燃料電池300の初期起動が開始される。
When the aging process is completed, the initial activation of the
まず、燃料電池300が新しい燃料に馴染んだ時点で、燃料ポンプ340が稼動し、新しい燃料が循環タンク360に供給される。これにより、循環タンク360さらには燃料電池300内の燃料濃度が一時的に上昇する。その後、ブロワ(空気ポンプ)410が作動して、燃料電池300に酸化剤(空気)が供給され、燃料電池300による発電が開始される。この状態では、燃料電池300に供給される燃料の濃度が通常の場合よりも高くなっているため、燃料電池300での電気化学反応が促進され、燃料電池300が迅速に定常作動温度(さらには定常発電状態)に到達するようになる。特に、ブロワ410の回転数を徐々に増加させることにより、ブロワ410による酸化剤(空気)の供給量を次第に上昇させても良い。これにより、燃料電池300での電気化学反応がより一層促進され、燃料電池がより迅速に定常作動温度に到達するようになる。なお、燃料電池300が定常作動温度に到達するまでは、燃料電池のダメージを防ぐため、燃料電池は無負荷状態とされる。
First, when the
あるいはこれとは別に、またはこれに加えて、燃料電池300の接続をダミー負荷(図示されていない)に切り替えて、徐々に電流量を増加させても良い。この場合、発電による発熱のため、燃料電池が定常作動温度に至るまでの時間が短縮化される。
Alternatively or in addition to this, the connection of the
その後、燃料カートリッジの交換が行われると、再度前述のステップが繰り返される。特に、読み取りセンサ100による認証情報の読み取りの結果、新たに設置された燃料カートリッジに含まれる燃料の種類が、直前の燃料とは異なる場合であって、いずれかの待避タンクに貯蔵されている燃料と同一の場合、以下の操作が行われる。
Thereafter, when the fuel cartridge is replaced, the above-described steps are repeated again. In particular, as a result of the reading of the authentication information by the reading
前述のように、燃料循環経路に残留するほぼ全ての燃料が、待避タンク620(例えば待避タンク620B)に回収される。 As described above, almost all the fuel remaining in the fuel circulation path is collected in the retreat tank 620 (for example, the retreat tank 620B).
次に、循環タンク360および燃料電池300内の燃料が完全に排出されたことが確認された後、例えば、戻しポンプ630Aが稼働して、待避タンク620Aに貯蔵されている燃料が循環タンク360に戻される。その後、この燃料を用いて、前述のエージング処理が行われる。次に、この貯蔵されていた燃料により、燃料電池300の初期起動が開始される。ここで燃料電池300の初期起動の際に、前述のように、ブロワ410による酸化剤(空気)の供給量を次第に上昇させて、燃料電池に供給される空気量を徐々に増加させても良い。
Next, after it is confirmed that the fuel in the
燃料の種類が変更される度(すなわち、オペレータにより確認キーが押される度)に、このような手順が繰り返される。このような操作により、燃料種の異なる燃料カートリッジが設置されても、燃料の浪費をせずに、適正な発電を行うことが可能となる。 Such a procedure is repeated each time the fuel type is changed (that is, every time the confirmation key is pressed by the operator). By such an operation, even if fuel cartridges of different fuel types are installed, it is possible to perform proper power generation without wasting fuel.
なお、実際の使用環境では、燃料カートリッジ20を他の装置に流用する等の目的で、燃料電池300による発電の間に、燃料カートリッジ20が電源システムから取り外されることが予想される。そこで、以下、図5を参照して、燃料電池の発電中に、燃料カートリッジ20が取り外された場合の対処について説明する。
In an actual use environment, the
燃料電池の発電中に燃料カートリッジ20が取り外された場合、燃料電池300による発電が継続されたまま、制御基板内のディレータイマーのカウントが開始される(ステップS610)。このディレータイマーのカウントがフルになるまでは、燃料残エラーを表す表示が点滅し、オペレータに燃料残量が少ないことがアナウンスされる。
When the
この間に、燃料カートリッジが新しいもの、あるいは燃料液面が下限位置センサ70の位置より上方にあるものと交換されれば、ステップS620の判断において、シーケンスは、ステップS630に進む。しかしながら、燃料カートリッジの交換が行なわれず、ディレータイマーカウントがフル値に達すると(ステップS640)、燃料残エラー表示は、点灯状態となる。また、CPU200は、電源システムから負荷装置520に電力を供給することができなくなったと判断し、表示パネル250には、給電能力エラーまたは燃料供給要求が表示する。さらに、電源システムからの出力を停止したことが表示パネル250に表示され、電源システムから負荷装置520への電源供給が停止される。また、燃料電池300による発電、および二次電池320への充電も停止される。なお、前述のディレータイマーカウントのフル値は、循環タンク360内の燃料濃度が発電限界値に達するまでの予測時間に対応する。
During this time, if the fuel cartridge is replaced with a new one, or if the fuel level is replaced with a fuel level higher than the position of the lower
これに対して、燃料電池300が発電していない状態で、燃料カートリッジ20が取り外された場合は、CPU200により、電源システムから負荷装置520への電力供給が不可能であると判断され、給電能力エラーが点灯し、燃料カートリッジの交換要求が表示される。また、電源システムからの出力が停止したことが表示され、電源システムから負荷装置520への電源供給が停止されるとともに、燃料電池300による発電動作および二次電池320への充電動作も停止される。なお、このような状態からの復帰は、電源スイッチを再度オンにすることにより実施される。
On the other hand, when the
上記説明では、燃料カートリッジが取り外された際に、循環タンク360内の燃料濃度が発電限界値に低下するまで時間を予測して、対応処理を行なう方法を示した。しかしながら、これとは別に、燃料循環経路305Aの燃料濃度を直接検出することにより、対応処理を実施しても良い。この場合、残燃料濃度の測定精度が高まり、発電停止可否判断の精度を高めることができる。
In the above description, when the fuel cartridge is removed, a method for predicting the time until the fuel concentration in the
以下、そのような方法についてより詳しく説明する。 Hereinafter, such a method will be described in more detail.
燃料電池の発電中に燃料カートリッジ20が取り外されると、循環タンク360および燃料電池300に設けられた濃度センサにより、燃料濃度の測定が開始される。また、表示パネル250には、燃料残エラーが表示され、オペレータに燃料の残量が少ないことがアナウンスされる。なおこの間も、燃料電池300での発電は継続される。この間に、燃料カートリッジが新しいもの、または燃料液面が下限位置センサ70よりも上方にあるものと交換された場合、燃料電池による発電が継続され、燃料残エラー表示がオフとなる。
When the
これに対して、燃料カートリッジが設置されない状態が続いた場合、循環タンク360および燃料電池300に設けられた濃度センサでの測定値が発電限界値まで低下すると、燃料残エラーが表示される。また、CPU200は、電源システムから負荷装置520に電力を供給することができなくなったと判断し、給電能力エラーまたは燃料供給要求が表示される。さらに、電源システムからの出力を停止したことが表示され、電源システムから負荷装置520への電源供給が停止される。また、燃料電池300による発電および二次電池320への充電も停止される。なお、前述の発電限界値とは、燃料電池にダメージを及ぼすことのない最小燃料濃度をいう。
On the other hand, when the state in which the fuel cartridge is not installed continues, when the measured value by the concentration sensor provided in the
一方、燃料電池300が発電していない状態で、燃料カートリッジ20が取り外された場合は、CPU200により、電源システムから負荷装置520への電力供給が不可能であると判断され、給電能力エラーが表示され、燃料カートリッジの交換要求が表示される。また、電源システムからの出力が停止したことが表示され、電源システムから負荷装置520への電源供給が停止されるとともに、燃料電池300による発電動作および二次電池320への充電動作も停止される。
On the other hand, when the
なお、図1および6に示すように、循環タンク360および水タンク450に、それぞれ液面センサ660および670を設け、これらの液面センサにより、両方のタンク内の液面を直接監視しても良い。これにより、燃料および水の供給不具合、ならびに配管の不具合等を早期に検出することができる。あるいは、燃料循環経路内の燃料濃度を測定することによっても、そのような液面センサ660、670と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIGS. 1 and 6,
ただし、燃料ポンプ340を稼動しても、燃料濃度が低い値を示す場合は、燃料供給系に何らかの異常(例えば、燃料ポンプ340の異常または配管への空気の混入による、燃料供給に関する不具合)が発生したと判断される。従ってこの場合、燃料供給エラーおよびその解除方法が表示パネル250に表示されるとともに、燃料電池300の発電が停止される。同様に、水ポンプ460を稼動しても、燃料濃度が高い値を示す場合は、水供給系に何らかの異常(例えば、水ポンプ460の異常または配管への空気の混入、あるいは水の凍結などによる、水供給に関する不具合)が発生したと判断される。従ってこの場合、水供給エラーおよびその解除方法が表示パネル250に表示されるとともに、燃料電池300の発電が停止される。このような停止状態からの復帰は、不具合の原因となる要因を排除した後に、電源システムの電源を再度オンにすることにより実施される。
However, if the fuel concentration shows a low value even after the
なお、燃料カートリッジの設置直後に燃料の残量が十分であっても、その後の燃料電池の運転により、燃料は、徐々に消費される。そこで、燃料の消費により、燃料の残量が下限位置センサ70の位置を下回った場合にも、表示パネル250に、近い将来、燃料の供給が停止されることを示すワーニングメッセージが表示される。また、この状態で、さらに発電を続けると、燃料カートリッジ内の燃料が尽き、燃料循環経路305Aの燃料濃度は、発電限界以下の値に達する。電源システムがこの状態に至ると、燃料供給エラーが表示される(例えば、表示パネルにエラーが表示される)。またこの状態で、さらに発電を続けると、燃料電池300が故障する危険性がある。そこで、電源システムの発電を停止する動作が実行され、電源供給能力エラーまたは燃料カートリッジ交換要求が表示される。さらに、出力が停止されたことが表示され、電源システムから負荷装置520への電源供給が停止されるとともに、燃料電池300による発電、さらには二次電池320への充電も停止される。
Even if the remaining amount of fuel is sufficient immediately after installation of the fuel cartridge, the fuel is gradually consumed by the subsequent operation of the fuel cell. Therefore, even when the remaining amount of fuel falls below the position of the lower
ただし、燃料電池300からの給電能力は失われても、二次電池320が負荷装置520に対し十分な給電能力を有している場合がある。その場合、システム全体を停止させることは、効率的に好ましくない。
However, even if the power supply capability from the
そこで、システムの効率を高めるため、図1、6に示すように、二次電池320と並列に設けられた電圧計321で二次電池320の電圧を測定し、その測定結果を、CPU200に送信する機能を設けることが好ましい。このような機能を設けることにより、燃料電池300による電力供給ができなくなっても、二次電池320が負荷装置520に対して十分な給電能力を有している場合、二次電池320の電圧が限界値に至るまで、負荷装置への給電が可能となる。さらに、燃料カートリッジの交換などの復旧操作に多少時間がかかっても、電源システムが停止されることはなく、使い勝手のよい電源システムが得られる。
Therefore, in order to increase the efficiency of the system, as shown in FIGS. 1 and 6, the voltage of the
ただし、逆に二次電池320の容量が所定の値を超える場合であっても、負荷装置520として、多量の電流を消費する装置が二次電池320に接続される場合が考えられる。この場合、二次電池の容量は、短時間で急速に低下することが予想される。従って、負荷装置520への供給電流量が予め設定した値を超える場合は、二次電池320の容量が所定の値を超えていても、燃料電池が十分な発電能力を有する限り、燃料電池300による二次電池320の充電を継続することが好ましい。なおこのとき、二次電池が過充電されたり、高温状態になったりすることのないよう、二次電池と直列に直流電圧計321を設け、および/または二次電池表面に温度センサ(図示されていない)を設けても良い。これにより、CPU200でこれらの機器での測定値を監視しながら、二次電池充電スイッチ510を制御することが可能となる。
However, conversely, even when the capacity of the
図8には、本発明による電源システム3(前述の図1の電源システム1または図6の電源システム2である)を、プリンタ521に接続するときの状態を模式的に示す。
FIG. 8 schematically shows a state when the
電源システム3には、前述の特徴を有する燃料カートリッジ20が装着されている。また、電源システム3には、そのような燃料カートリッジの取り出しボタン21が設置されている。さらに電源システムは、図1および6で説明したような表示パネル250を有し、この表示パネル250には、各種エラーやメッセージが表示される。すなわち、表示パネル250には、前述のように、エラー表示ランプ252、パワーランプ254、および燃料電池可動表示ランプ256等が設けられている。さらに、表示パネル250には、確認キー262およびキャンセルキー264、ならびにメッセージを表示するための表示部258、および矢印キー260が設けられている。
The
なお、電源システム3は、例えば、側部に設けられた複数のブラケット5を利用して、プリンタ521の背面と接続される。この際に、電源システム3の側部に設置された電気接続部6がプリンタ521の電子回路と接続される。これにより、電源システム3から、プリンタ521に電力を供給することができる。
(第2の電源システム)
次に、本発明による第2の電源システムについて説明する。図9には、本発明による第2の電源システムの構成の一例を示す。
The
(Second power supply system)
Next, a second power supply system according to the present invention will be described. FIG. 9 shows an example of the configuration of the second power supply system according to the present invention.
本発明による第2の電源システム1001は、基本的には、前述の電源システム1と同様に構成される。従って、図9において、図1と同様の部材には、図1の部材の参照符号に1000を加えた参照符号が付されている。
The second
第2の電源システム1001は、使用燃料の異なる少なくとも2つの燃料電池(スタック)を有することを特徴とする。図9の例では、第2の電源システム1001は、第1燃料電池1300Aおよび第2燃料電池1300Bを有する。また、第2の電源システム1001は、これらの燃料電池を作動させるための補器、および各種部材(配管、バルブ等)を有する(詳細は後述する)。この他、第2の電源システム1001は、CPU1200および制御回路を含む制御部1310と、二次電池1320とを備える。制御部1310は、電源システム1001に設けられている各種部材の動作を管理し、これらを制御する役割を果たす。ただし、図9では、図面を見やすくするため、各種部材と制御部1310とをつなぐ各配線は、省略されている。
The second
電源システム1001では、一つの燃料貯蔵手段(以下の説明では、燃料カートリッジとする)1330から、複数の燃料電池(スタック1300A、スタック1300B)に燃料を供給する必要があるため、燃料供給経路の構成は、前述の電源システムとは大きく異なっている。そこで、まず電源システム1001における燃料供給経路の構成について説明する。
In the
燃料供給経路は、燃料カートリッジ1330のカートリッジ差込穴から始まる主燃料供給経路1305が、途中で第1燃料電池用燃料供給経路1305Aと、第2燃料電池用燃料供給経路1305Bとの二又に分岐されて構成される。第1燃料電池用燃料供給経路1305Aは、最終的に第1燃料電池1300Aのアノードに接続され、第2燃料電池用燃料供給経路1305Bは、最終的に第2燃料電池1300Bのアノードに接続される。主燃料供給経路1305には、燃料吸引3方向切り替えバルブ1905が設置される。第1燃料電池用燃料供給経路1305Aおよび第2燃料電池用燃料供給経路1305Bには、それぞれ、第1燃料バルブ1860Aと第1燃料電池用補器1800A、および第2燃料バルブ1860Bと第2燃料電池用補器1800Bが設置される。なお、第1燃料電池1300Aから排出される燃料は、第1循環経路1306Aにより、第1燃料電池用補器1800Aに戻される。同様に、第2燃料電池1300Bから排出される燃料は、第2循環経路1306Bにより、第2燃料電池用補器1800Bに戻される。
As for the fuel supply path, the main
主燃料供給経路1305に設置された燃料吸引3方向切り替えバルブ1905は、主燃料供給経路1305がカートリッジ1330と接続される第1の位置と、主燃料供給経路1305が燃料回収経路1902と接続される第2の位置とを切り替えることができる。なお、燃料回収経路1902は、一端が燃料吸引3方向切り替えバルブ1905と接続され、他端が燃料カートリッジ1330内に設けられた燃料廃液袋1900と接続されている。燃料回収経路1902の途中には、燃料吸引ポンプ1910が設置されている。
A fuel suction three-
次に、電源システム1001における酸化剤供給経路および酸化剤の排出経路の構成について説明する。
Next, the configuration of the oxidant supply path and the oxidant discharge path in the
酸化剤供給経路は、ブロワ1410から始まる主酸化剤供給経路1405が、3方向切り替えバルブ1406により、第1燃料電池用酸化剤供給経路1405Aと、第2燃料電池用酸化剤供給経路1405Bとの二又に分岐されて構成される。第1燃料電池用酸化剤供給経路1405Aおよび第2燃料電池用酸化剤供給経路1405Bは、それぞれ、第1燃料電池1300Aおよび1300Bのカソードに接続されている。
The main
一方、第1燃料電池1300Aから排出される酸化剤は、第1燃料電池用ラジエタ1440A、第1燃料電池用水タンク1450A、および第1燃料電池用水ポンプ1460Aで構成される排出経路により排出される。なお、この排出経路は、最終的に、第1燃料電池用補器1800Aに接続される。同様に、第2燃料電池1300Bから排出される酸化剤は、第2燃料電池用ラジエタ1440B、第2燃料電池用水タンク1450B、および第2燃料電池用水ポンプ1460Bで構成される排出経路により排出される。なお、この排出経路は、最終的に、第2燃料電池用補器1800Bに接続される。
On the other hand, the oxidant discharged from the
次に、第1燃料電池用補器の構成について説明する。なお、第2燃料電池用補器は、基本的に、第1燃料電池用補器と同様に構成されるため、その構成の説明は、省略する。図10は、第2の電源システム1001の第1燃料電池用補器1800Aおよびその近傍の構成を示した図である。
Next, the configuration of the first fuel cell auxiliary device will be described. Since the second fuel cell auxiliary device is basically configured in the same manner as the first fuel cell auxiliary device, description of the configuration is omitted. FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the first fuel cell
第1燃料電池用補器1800Aは、第1燃料電池用燃料タンク1801Aと、第1燃料電池用燃料循環タンク1360Aと、各種ポンプ類等とで構成される。
The first fuel cell
より具体的に説明すると、前述の主燃料供給経路1305から分岐された第1燃料電池用燃料供給経路1305Aは、主燃料ポンプ1339Aを介して、第1燃料電池用燃料タンク1801Aに接続される。また、第1燃料電池用燃料タンク1801Aは、配管を介して、第1燃料電池用燃料循環タンク1360Aと接続されており、この配管の途中には、第1燃料電池用燃料ポンプ1340Aが設置される。第1燃料電池用燃料循環タンク1360Aは、別の配管を介して、第1燃料電池1300Aと接続されており、この途中には、第1燃料電池用燃料循環ポンプ1350Aが設けられている。また、第1燃料電池用燃料循環タンク1360Aは、第1燃料電池用水ポンプ1460Aを介して、第1燃料電池用水タンク1450Aとも接続されている。
More specifically, the first fuel cell
なお、図10において、1802A、1660Aおよび1670Aは、それぞれ、第1燃料電池用燃料タンク1801A、第1燃料電池用循環タンク1360A、および第1燃料電池用水タンク1450Aの液面センサを示している。これらの機能は、前述の図1および6に示した液面センサ660および670と同様である。
In FIG. 10,
また、電源システム1001には、この他にも、表示パネル1250、ROM1220等の部材が含まれる。しかしながら、これらの部材の構成は、前述の電源システム1と同様であるので、ここではこれ以上説明しない。
In addition, the
次に、図11のフロー図を参照して、このように構成された第2の電源システム1001の動作方法について説明する。図11は、第2の電源システムを作動させるためのフローチャートを示したものである。ただし、第2の電源システム1001の基本的な動作は、前述の電源システム1等と同様である。従って、ここでは、第2の電源システム1001に特有の動作を中心に、第2の電源システム1001の動作を説明する。
Next, an operation method of the second
まず、起動スイッチがオンにされると、電源システム1001のパワーランプ(図8のパワーランプ254参照)が点灯する(ステップS1410)。
First, when the start switch is turned on, the power lamp of the power supply system 1001 (see the
次に、燃料カートリッジ1330の実装の有無が確認される(ステップS1420)。もし、燃料カートリッジ1330が実装されていることが確認できない場合、以降の燃料電池の発電動作は、実施されない。これに対して、燃料カートリッジ1330の実装が確認された場合、読み取りセンサにより、燃料カートリッジ1330に設置された認証情報が読み取られ、これにより燃料カートリッジ1330の情報(燃料の種類、メーカー、型番、製品番号など)が呼び出される。
Next, it is confirmed whether or not the
次に、電源システムのROM1220内に予め保管された情報と、読み取られた情報とが比較される(ステップS1510)。ここで、両者の比較により、設置された燃料カートリッジ1330が正規品であることが確認された場合、CPU1200は、燃料カートリッジ1330に含まれる燃料が、いずれの燃料電池用のものであるかを判断し、適正な燃料電池を選定する。また、ROM1220内に予め保管されている燃料電池の運転に関するパラメータのうち、読み取られた情報(燃料の種類、燃料濃度など)に適合するものが選定される。さらにこのパラメータは、適合する燃料電池に対応する燃料電池用補器のレジスタにセットされる。なお、このパラメータには、例えば、燃料電池に供給される燃料の供給量および酸化剤の供給量等が含まれることは、当業者には明らかである。
Next, the information stored in advance in the
一方、設置された燃料カートリッジが正規品でないことが確認された場合、表示パネル1250を通じて、オペレータに、正規品でない燃料カートリッジがセットされたことがアナウンスされる。この場合、燃料電池の起動はなされない。
On the other hand, when it is confirmed that the installed fuel cartridge is not a genuine product, the operator is notified through the
また、燃料カートリッジの確認動作において、設置された燃料カートリッジに含まれる燃料種類が直前にセットされた燃料カートリッジの燃料種類とは異なる場合、主燃料供給経路1305内で燃料が混合されることを防ぐための処置が実施される。これについては、後述する。
Further, in the fuel cartridge checking operation, when the fuel type included in the installed fuel cartridge is different from the fuel type of the fuel cartridge set immediately before, the fuel is prevented from being mixed in the main
これに対して、燃料カートリッジに含まれる燃料が、前回使用された燃料と同じであることが確認された場合は、そのような処置はなされない。この場合、次のステップにおいて、電圧計1321により、二次電池1320の容量が確認される(ステップS1550)。この際には、負荷オンオフスイッチ1509(図9参照)は、オフにされる。
On the other hand, when it is confirmed that the fuel contained in the fuel cartridge is the same as the fuel used last time, such treatment is not performed. In this case, in the next step, the capacity of the
ここで、燃料カートリッジ1330が設置されない状態で、電源システム1001が長期間放置されていたことなどにより、二次電池1320の残容量が規定値(例えば、燃料電池を起動、維持できる最低容量+マージン)に達していない場合、表示パネル1250を通じて、オペレータに、二次電池の容量が不足していることがアナウンスされる。また、オペレータに対して、既設の二次電池を、ポンプおよびブロワなどを起動することが可能な容量を有する二次電池に交換するように指示される。電源システム1001は、オペレータにより、二次電池が交換され、エラーが解除されるまで、停止状態となる。
Here, the remaining capacity of the
これに対して、二次電池が規定の容量(例えば、燃料電池を起動、維持できる最低容量+マージン)以上になっている場合、以下の燃料カートリッジ1330の液量確認が実施される(ステップS1600)。
On the other hand, when the secondary battery has a specified capacity (for example, minimum capacity for starting and maintaining the fuel cell + margin) or more, the following liquid amount check of the
燃料カートリッジの液量確認は、前述の3つのセンサ50、60、70により実施される。ここで、燃料カートリッジ1330の液量が十分であることが確認されると、電源システム1001は、選定された燃料電池による発電準備に移行する。しかしながら、燃料カートリッジ1330中の燃料が不足している場合、表示パネル1250を介して、オペレータに燃料が不足していることが表示される。燃料カートリッジ1330の交換が行われると、再度燃料カートリッジ1330の液量が確認され、燃料不足の表示が消える。
The liquid amount confirmation of the fuel cartridge is performed by the three
次に、選定された燃料電池の発電準備が実施される。まず負荷スイッチ1509をオフにすることで、燃料電池を無負荷状態にする。また燃料カートリッジ1330からの給液の準備のため、燃料カートリッジ1330から燃料の給液ができるように、3方向切り替えバルブ1905が、燃料カートリッジ1330〜主燃料供給経路1305の方向(前述の第1の位置)に切り替えられる。
Next, power generation preparation for the selected fuel cell is performed. First, the
次に、前述の選定された燃料電池の方に燃料が供給されるように、燃料供給経路が構成される。例えば、燃料カートリッジ1330に含まれる燃料がメタノールであって、第1燃料電池1300Aがメタノール燃料用の燃料電池である場合、第1燃料バルブ1860Aが開放され(第2燃料バルブ1860Bが閉止され)、これにより燃料カートリッジ1330〜主燃料供給経路1305〜第1燃料電池用燃料供給経路1305A〜第1燃料電池1300Aまでの燃料供給路が形成される。一方、燃料カートリッジ1330に含まれる燃料がエタノールであって、第2燃料電池1300Bがエタノール燃料用の燃料電池である場合、第2燃料バルブ1860Bが開放され(第1燃料バルブ1860Aが閉止され)、これにより燃料カートリッジ1330〜主燃料供給経路1305〜第2燃料電池用燃料供給経路1305B〜第2燃料電池1300Bまでの燃料供給路が形成される。(なお、以降の記載では、選定された燃料電池を便宜上、第1燃料電池1300Aとする。)
同様に、3方向切り替えバルブ1406を切り替えることにより、ブロワ1410〜主酸化剤供給経路1405〜第1燃料電池用酸化剤供給経路1405A〜第1燃料電池1300Aまでの酸化剤供給経路が形成される。
Next, the fuel supply path is configured so that the fuel is supplied to the selected fuel cell. For example, when the fuel contained in the
Similarly, by switching the three-
次に、前述のように、適合する第1燃料電池1300Aに対応する第1燃料電池用補器1800Aのレジスタにセットされたパラメータに基づいて、第1燃料電池1300Aの発電が開始される。より具体的には、例えば、第1燃料電池1300Aに供給される燃料供給量が制御される。なお、各図には示されていないが、この動作のため、電源システムは、流量調整バルブなどの各種制御手段を備えており、レジスタにセットされたパラメータに基づいて、これらの部材の状態が制御されることは、当業者には明らかであろう。
Next, as described above, power generation of the
なお、前述のステップS1550において、二次電池が規定の容量(例えば、燃料電池を起動、維持できる最低容量+マージン)以上ではあるものの、フル充電状態にはなっていない場合、二次電池の充電が行われる。また二次電池がフル充電状態になっている場合であっても、電流計1321でモニターされる負荷電流が大きく変化し、単位時間当たりの平均電流が所定値を超えた場合、同様に、二次電池1320の充電が行われる。
In step S1550 described above, if the secondary battery has a specified capacity (for example, the minimum capacity for starting and maintaining the fuel cell + margin) or more, but is not fully charged, the secondary battery is charged. Is done. Even when the secondary battery is in a fully charged state, when the load current monitored by the
第1燃料電池1300Aに導入された燃料は、燃料電池の発電反応に使用される。その後、この燃料電池から、発電反応に使用されなかった未反応の燃料が排出される。排出燃料中に含まれるアルコール燃料は、低濃度であるため、排出燃料が循環タンク1360Aに戻されると、循環タンク1360A内の燃料濃度が低下する。そこで、循環タンク1360A内の燃料濃度は、濃度センサー等を介して、CPU1200によりモニターされ、この濃度が変化すると、必要に応じて、燃料タンク1801Aから循環タンク1360Aに、燃料が供給される。
The fuel introduced into the
なお、循環タンク1360Aへの燃料の供給量は、予めROM内に保管されているポンプ1340Aの稼動時間(=燃料送液量)と循環タンク1360A内の燃料濃度変化の間の関係から、算出される。これにより、循環タンク1360A内のアルコール燃料を、一定濃度に維持することができる。
The amount of fuel supplied to the
一方、第1燃料電池1300Aのカソード側で生成された水は、ラジエタ1440Aで冷却され、水タンク1450Aに回収される。回収された水は、必要に応じて循環タンク1360Aに戻される。
(燃料カートリッジの液量が不足した場合)
なお、第2の電源システム1001において、燃料カートリッジ1330の燃料残量が減少し、液面が最下位のセンサ70を下回るようになると、表示部が点滅状態となる。
On the other hand, the water generated on the cathode side of the
(When the amount of liquid in the fuel cartridge is insufficient)
In the second
そのような状態で、燃料電池の発電を継続すると、カートリッジ内の燃料が尽きることとなる。そこで、この場合、給電能力エラーが点灯し、燃料カートリッジ1330の交換要求が表示される。また、この状態が続くと、電源システムから負荷装置への電源供給が停止され、燃料電池による発電動作および二次電池への充電動作も停止される。これは、表示パネル1250に表示される。
(異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを使用する場合)
前述のように、燃料電池による発電を継続すると、燃料カートリッジ内の燃料が消費されるため、新たな燃料カートリッジへの交換が必要となる。そこで次に、既設の燃料カートリッジが、直前に使用された燃料とは異なる燃料が充填された燃料カートリッジに交換された場合の、電源システム1001の操作法について説明する。
If power generation by the fuel cell is continued in such a state, the fuel in the cartridge will be exhausted. Therefore, in this case, the power supply capacity error is lit and a request for replacement of the
(When using a fuel cartridge filled with different types of fuel)
As described above, if the power generation by the fuel cell is continued, the fuel in the fuel cartridge is consumed, so that a replacement with a new fuel cartridge is required. Next, an operation method of the
図11のフロー図に示すように、まず、起動スイッチがオンにされ、パワーランプが表示される。 As shown in the flowchart of FIG. 11, first, the start switch is turned on and a power lamp is displayed.
次に、燃料カートリッジが設置(交換)されたことが確認される。また、燃料カートリッジに設置された認証情報から、本燃料カートリッジには、直前のものとは異なる種類の燃料が充填されていることが確認される。また、この認証情報に基づいて、ROM1220内に保管されている、新たな燃料に対応した適正な運転パラメータが読み出され、これが対応する燃料電池用補器のレジスタにセットされる。
Next, it is confirmed that the fuel cartridge has been installed (replaced). In addition, it is confirmed from the authentication information installed in the fuel cartridge that the fuel cartridge is filled with a different type of fuel from the previous one. Further, based on this authentication information, an appropriate operation parameter corresponding to the new fuel stored in the
なお、前述のように、設置された燃料カートリッジが、非正規品であるなど、不適正なものであった場合は、表示パネル1250を通じて、オペレータに対し、非正規品の燃料カートリッジが設置されたことがアナウンスされる。
As described above, when the installed fuel cartridge is improper, such as a non-genuine product, the non-genuine fuel cartridge is installed to the operator through the
次に、適正な運転パラメータが補器のレジスタにセットされると、主燃料供給配管1305内で燃料が混合されることを防ぐため、以下のように、既存の燃料の回収動作が実施される。
(燃料回収動作)
燃料回収動作は、燃料廃液袋1900と、燃料吸引3方向切り替えバルブ1905と、燃料吸引ポンプ1910とを用いて実施される。
Next, when proper operating parameters are set in the auxiliary register, in order to prevent fuel from being mixed in the main
(Fuel recovery operation)
The fuel recovery operation is performed using a fuel
まず、図9における燃料電池の負荷オンオフスイッチ1509がオフにされる。また、2つの燃料バルブ1860A、1860Bが閉止される。さらに燃料吸引3方向切り替えバルブ1905が第2の位置(すなわち主燃料供給経路1305が燃料回収経路1902と接続される位置)に設定される。
First, the load on / off
次に、燃料吸引ポンプ1910が作動し、主燃料供給配管1305内に残った燃料が吸引される。この吸引された燃料は、燃料カートリッジ1330内に設けられた燃料廃液袋1900内に回収される。
Next, the
次に、燃料カートリッジ1330から主燃料供給配管1305の方向に、燃料を給液できるように、燃料吸引3方向切り替えバルブ1905が第1の位置(主燃料供給経路1305がカートリッジ1330と接続される位置)に設定される。さらに、第2燃料バルブ1860Bが開にされる。
Next, the fuel suction three-
その後、第2燃料電池用補器のレジスタにセットされたパラメータ値に基づいて、第2燃料電池1300Bにより、発電が開始される。なお、発電に先立ち、二次電池1320の容量確認が行われることは、前述の通りである。
(二次電池による発電)
以上、本発明による第2の電源システム1001の基本的な動作を説明した。なお、実際には、燃料カートリッジ1330内の燃料が不足して、選定された燃料電池による発電の継続が難しくなった場合であっても、二次電池1320が十分な容量を有している場合には、電源システム1001による給電が可能な場合がある。このような場合、電源システム1001を停止させてしまうことは、使用効率の点で非効率的である。
Thereafter, power generation is started by the second fuel cell 1300B based on the parameter value set in the register of the second fuel cell auxiliary device. Note that, as described above, the capacity of the
(Power generation by secondary battery)
The basic operation of the second
このため、電源システム1001において、二次電池1320の電圧を電圧計1321によりモニターし、二次電池1320の容量が所定の値に低下するまでは、二次電池1320による給電を行うことが有意である。この場合、オペレータが燃料カートリッジ1330の交換などの動作に時間がかかったとしても、電源システム1001を停止する必要はない。従って、利便性の高い電源システムを提供することが可能になる。
(エージング処理)
次に、第2の電源システム1001におけるエージング処理について説明する。
For this reason, in the
(Aging process)
Next, an aging process in the second
まず、新たに設置された燃料カートリッジに含まれる燃料種がデフォルトとは異なる場合、表示パネル1250を介して、オペレータに、デフォルトの燃料カートリッジとは異なる燃料カートリッジがセットされたことが表示される(ステップS1530:確認キーの押し待ち状態となる)。
First, when the fuel type contained in the newly installed fuel cartridge is different from the default, the operator is informed via the
次に、オペレータにより確認キーが押された場合、デフォルトの情報が、新たに設置された燃料カートリッジの情報に書き換えられる。 Next, when the confirmation key is pressed by the operator, the default information is rewritten to the information of the newly installed fuel cartridge.
ただし、まだこの時点では、主燃料供給経路1305内には、前回の使用燃料が残っている。従って、燃料の混合を避けるため、主燃料供給経路1305内の残燃料を排出する必要がある。
However, at this time, the last used fuel remains in the main
このため、前述のような燃料回収動作が実施される。あるいは、主燃料供給経路1305のいずれかの位置に、空気取り入れバルブ1950(図9参照)を設けても良い。この空気取り入れバルブ1950の他端は、空気取入口となっており、または空気取入口と接続されている。このような構成では、新たな燃料カートリッジが電源システムに設置される前(すなわち、既設の燃料カートリッジが取り外される前)に、燃料吸引3方向切り替えバルブ1905と、第2燃料バルブ1860Bとが閉状態にされ、または閉状態であることが確認される。また、第1燃料バルブ1860Aが開状態にされ、または閉状態であることが確認される。次に、空気取り入れバルブ1950が開にされ、主燃料ポンプ1339Aが稼働される。これにより、主燃料供給経路1305内に残る燃料を、燃料タンク1801Aの方に移動させることができる。
For this reason, the fuel recovery operation as described above is performed. Alternatively, an air intake valve 1950 (see FIG. 9) may be provided at any position in the main
主燃料供給経路1305内の残燃料の排出が完了すると、変更後の発電パラメータに従い、第2燃料電池1300Bによる発電が開始される。
When the discharge of the remaining fuel in the main
なお、第2燃料電池1300Bによる発電の直後は、燃料電池切り替えスイッチ1940は、前の第1燃料電池1300A側のままとなっている。また、負荷オンオフスイッチ1509もオンのままである。従って、第1燃料電池1300Aから負荷装置1320への給電は、しばらくの間続行される。
Note that immediately after the power generation by the second fuel cell 1300B, the fuel
次に、第2燃料電池1300Bの出力電圧および/またはスタック温度から、この燃料電池が安定になったことが確認されると、燃料電池切り替えスイッチ1940は、第2燃料電池1300B側に切り替えられる。なお、負荷スイッチ1509は、オンのままとされ、これにより第2燃料電池1300Bから、負荷装置への給電が可能となる。
Next, when it is confirmed from the output voltage and / or stack temperature of the second fuel cell 1300B that the fuel cell has become stable, the fuel
また、二次電池1320の出力電圧が確認され、二次電池の容量が十分ではない場合(例えば、フル充電以外の状態の場合)、第2燃料電池1300Bが安定発電状態になった際に、二次電池1320への充電が行なわれる。
Further, when the output voltage of the
充電時には、二次電池1320の出力電圧と燃料循環経路1306Bの燃料濃度がモニターされる。そして、二次電池1320への充電が不十分となるような濃度にまで、燃料循環経路1306Bの燃料濃度が低下した際には、二次電池1320への充電が終了される。
During charging, the output voltage of the
なお、燃料電池の立ち上がり時間を短縮するため、ダミー負荷(図示されていない)を用いて、負荷抵抗を変化させ、負荷電流を徐々に増大させても良い。あるいは、通常の発電時に比べて、燃料電池に供給される燃料濃度を高くしても良い。 In order to shorten the rise time of the fuel cell, the load current may be gradually increased by changing the load resistance using a dummy load (not shown). Alternatively, the concentration of fuel supplied to the fuel cell may be made higher than during normal power generation.
また、エージング処理中は、オペレータにより、電源システム1001の電源がオフにされることを回避するため、表示パネル1250に、電源システム1001がエージング処理中であることを示すメッセージ等が表示されても良い。
(燃料カートリッジのデフォルト情報更新機能)
燃料カートリッジ1330を交換したり、電源システム1001の電源を投入したりする度に、前述のような燃料回収動作を実行することは、起動時間の長期化につながる上、燃料の消費上も好ましくない。
Further, during the aging process, even if a message indicating that the
(Fuel cartridge default information update function)
When the
そこで、第2の電源システム1001にも、前述の電源システム1のような、デフォルト情報更新機能を設けることが好ましい。これにより、特に操作しない限り、次回以降の発電を、この燃料に関する発電パラメータに基づいて実施することができる。従って、燃料カートリッジ1330が異なる種類の燃料が充填されたカートリッジに交換されるまで、エージング処理が不要となり、燃料および時間の浪費が回避される。
Therefore, it is preferable that the second
例えば、オペレータが燃料カートリッジ1330を電源システム1001に設置すると、読み取りセンサにより、燃料カートリッジに設けられた認証情報から、燃料種に関する情報が読み取られる。また、ROM1220から不揮発性記憶素子(SRAM)に読み出されたデフォルト指定情報と、燃料カートリッジから読み取られた情報とが比較される。
For example, when the operator installs the
ここで、両情報が一致した場合、直前にレジスタにセットされた発電パラメータがそのまま使用される。すなわち、レジスタにセットされている発電パラメータ情報に従い、選定された燃料電池への燃料供給量や空気供給量などが決定される。 Here, when both pieces of information match, the power generation parameter set in the register immediately before is used as it is. That is, according to the power generation parameter information set in the register, the fuel supply amount, the air supply amount, etc. to the selected fuel cell are determined.
一方、比較の結果、両情報が異なる場合、表示パネル1250を介して、オペレータに、デフォルトの燃料カートリッジとは異なる燃料カートリッジが設置されたことが表示される。また、この際に、オペレータによって、確認キーが押されると、CPU1200は、燃料が故意に変更されたと判断して、新しい燃料に関する発電パラメータがROM1220から読み出され、これが制御レジスタに設定される。以降の動作は、前述の(異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを使用する場合)に示した通りである。一方、意図しない燃料カートリッジが誤って設置された場合は、オペレータにより、確認動作がキャンセルされるようにしても良い。
On the other hand, if the two information are different as a result of comparison, the operator is informed via the
以上、第2の電源システムについて説明した。このような少なくとも2つの燃料電池を備える電源システムでは、例えば、前述の(燃料回収動作)のところで示したような操作により、主燃料供給経路1305の燃料が排出されれば、外部給電用の第1燃料電池1300Aに接続された燃料供給経路1305Aに燃料が残っていても、給電用燃料電池を切り替えることができる。従って、燃料カートリッジの交換の際にも、迅速な給電が可能となる。
(第3の電源システム)
次に、本発明による第3の電源システムについて説明する。図12には、本発明による第3の電源システムの構成の一例を示す。
The second power supply system has been described above. In such a power supply system including at least two fuel cells, for example, if the fuel in the main
(Third power supply system)
Next, a third power supply system according to the present invention will be described. FIG. 12 shows an example of the configuration of the third power supply system according to the present invention.
本発明による第3の電源システム2001は、基本的には、前述の第2の電源システム1001と同様に構成される。従って、図12において、図9と同様の部材には、図9の部材の参照符号に1000を加えた参照符号(すなわち2000番台の符号)が付されている。
The third
第3の電源システム2001は、複数の燃料カートリッジを配置することができるという特徴とする。図12の例では、第3の電源システム2001は、第1の燃料カートリッジ2330Aおよび第2の燃料カートリッジ2330Bを有する。なお、第1および第2の燃料カートリッジに含まれる燃料は、同一であっても異なっていても良い。図13には、一例として、2つの燃料カートリッジ差込穴2030A、2030Bのそれぞれに、燃料カートリッジ2330A、2330Bが装着された第3の電源システム2001の模式的な外観図を示す。
The third
なお、燃料カートリッジの形状(特に、差込穴に設置される部分の形状)は、同一であることが好ましい。また各燃料カートリッジ差込穴は、同一の形状であることが好ましい。これにより、燃料カートリッジ毎に、取付位置を確認する必要がなくなる。 In addition, it is preferable that the shape (especially the shape of the part installed in an insertion hole) of a fuel cartridge is the same. Moreover, it is preferable that each fuel cartridge insertion hole is the same shape. This eliminates the need to confirm the mounting position for each fuel cartridge.
以下、燃料供給経路および酸化剤供給経路の構成を中心に、第3の電源システム2001について、詳しく説明する。
Hereinafter, the third
第3の電源システム2001は、2つの燃料カートリッジ差込穴2030A、2030Bに装着された2つの燃料カートリッジ2330A、2330Bを有する。差込穴2030Aと2030Bとは、3方向バルブ2760を介して同一の配管経路2990に接続されている。3方向バルブ2760には、この配管経路2990の他、主燃料供給経路2305が接続されている。すなわち、3方向バルブ2760を介して、第1燃料カートリッジ2330A〜主燃料供給経路2305のライン(第1のライン)と、第2燃料カートリッジ2330B〜主燃料供給経路2305のラインと(第2のライン)とが形成されている。従って、3方向バルブ2760の位置を制御することにより、第1のライン/第2のラインを切り替えることができる。
The third
主燃料供給経路2305は、燃料ポンプ2765を介して、別の3方向バルブ2770と接続されている。また3方向バルブ2770は、第1燃料電池用燃料供給経路2305Aおよび第2燃料電池用燃料供給経路2305Bと接続されている。第1燃料電池用燃料供給経路2305Aは、前述の第2の電源システムと同様に、第1燃料電池用燃料タンク2801A、第1燃料電池用燃料ポンプ2340A、第1燃料電池用燃料循環タンク2360A、第1燃料電池用燃料循環ポンプ2350Aを介して、第1燃料電池2300Aまで延在している。また、第2燃料電池用燃料供給経路2305Bも同様の構成を有する。
The main
従って、3方向バルブ2770の位置を制御することにより、主燃料供給経路2305の接続経路を、第1燃料電池用燃料供給経路2305Aと第2燃料電池用燃料供給経路2305Bの間で切り替えることができる。
Therefore, by controlling the position of the three-
一方、第3の電源システム2001は、酸化剤供給経路として、第1燃料電池用酸化剤供給経路2405Aと、第2燃料電池用酸化剤供給経路2405Bの2つの酸化剤供給経路を備える。第1燃料電池用酸化剤供給経路2405Aは、一端が第1ブロワ2410Aに接続され、他端が第1燃料電池2300Aのカソード側に接続されている。また、第1燃料電池2300Aから排出される酸化剤は、第1燃料電池用ラジエタ2440A、第1燃料電池用水タンク2450A、および第1燃料電池用水ポンプ2460Aで構成される排出経路により排出される。なお、この排出経路は、最終的に、第1燃料電池用燃料循環タンク2360Aに接続される。なお、第2燃料電池用酸化剤供給経路2405B、および第2燃料電池からの酸化剤の排出経路も同様に構成されることは、図12から明らかであろう。
On the other hand, the third
この他、第3の電源システム2001は、CPU2200および制御回路を含む制御部2310と、二次電池2320とを備える(図12には、示されていない)。制御部2310は、電源システム2001に設けられている各種部材の動作を管理し、これらを制御する役割を果たす。ただし、図12では、図面を見やすくするため、各種部材に接続された配線は、省略されている。
(基本動作)
次に、第3の電源システム2001の基本的な動作について説明する。
In addition, the third
(basic action)
Next, a basic operation of the third
第3の電源システム2001は、三方向バルブ2760および2770の切り替えにより、2つの燃料カートリッジ2330A、2330Bと、2つの燃料電池2300A、2300Bとの組み合わせを自由に選択することができる。
The third
以下、代表的な2つのケースを例に、第3の電源システム2001の動作を説明する。
(ケース1)
2つの燃料カートリッジ2330A、2330Bに貯蔵される燃料が同一の場合であって、第1燃料電池2300Aがこの燃料に対応している場合、電源システム2001は、次のように作動する。
Hereinafter, the operation of the third
(Case 1)
When the fuel stored in the two
まず、3方向バルブ2760が、前述の第1のライン(第1の燃料カートリッジ2330A〜主燃料供給経路2305のライン)を形成するように調整される。また、3方向バルブ2770により、主燃料供給経路2305が第1燃料電池用燃料供給経路2305Aに接続される。
First, the three-
以降は、前述の第2の電源システム2001と同様の動作により、第1燃料電池2300Aでの発電が行われる。
Thereafter, the
その後、第1の燃料カートリッジ2330A内の燃料量が低下し、所定のレベル以下となった場合、3方向バルブ2760により、第1のラインが第2のライン(第2の燃料カートリッジ2330B〜主燃料供給経路2305のライン)に切り替えられる。また、表示パネル2258(図13参照)を介して、オペレータに、燃料カートリッジが切り替えられたことがアナウンスされる。これにより、オペレータは、第1の燃料カートリッジ2330Aを、任意のタイミングで交換することができる。
(ケース2)
一方、2つの燃料カートリッジ2330A、2330Bに貯蔵される燃料が異なる場合であって、第1燃料電池2300Aが燃料カートリッジ2330A内の燃料に対応しており、第2燃料電池2300Bが燃料カートリッジ2330B内の燃料に対応している場合、電源システム2001は、次のように作動する。
Thereafter, when the amount of fuel in the
(Case 2)
On the other hand, when the fuel stored in the two
まず、3方向バルブ2760が、前述の第1のライン(第1の燃料カートリッジ2330A〜主燃料供給経路2305のライン)を形成するように調整される。また、3方向バルブ2770により、主燃料供給経路2305が第1燃料電池用燃料供給経路2305Aに接続される。
First, the three-
その後、第1の燃料カートリッジ2330A内の燃料量が低下し、所定のレベル以下となった場合、3方向バルブ2760により、第1のラインが第2のライン(第2の燃料カートリッジ2330B〜主燃料供給経路2305のライン)に切り替えられる。と同時に、主燃料供給経路2305からの燃料が、第2燃料電池用燃料供給経路2305Bに流通するように、3方向バルブ2770が切り替えられる。また、表示パネル2258(図13参照)を介して、オペレータに、燃料カートリッジおよび発電燃料電池が切り替えられたことがアナウンスされる。これにより、オペレータは、第1の燃料カートリッジ2330Aを、任意のタイミングで交換することができる。なお、使用する燃料電池を切り替える前には、負荷オンオフスイッチ(図示されていない)が一旦オフにされても良い。
Thereafter, when the amount of fuel in the
このように、第3の電源システム2001では、いずれのケースにおいても、一方の燃料カートリッジ内の燃料が少なくなっても、燃料電池による発電をそのまま継続することができる。従って、第3の電源システム2001では、発電持続時間が延伸されるとともに、燃料カートリッジの交換のため、電源システムが停止される頻度を低減することができる。
Thus, in any case, the third
なお、ケース2では、燃料カートリッジの切り替えの際に、発電用燃料電池も切り替えられることになるが、新たに使用される燃料電池が安定発電状態になるまでには、ある程度の時間が必要となる。そこで、燃料電池の切り替え時に、電源システム2001の給電が長時間停止されることを回避するため、以下の対応が行われても良い。
In
まず、第1の燃料カートリッジ2330A内の燃料量が低下し、閾値レベル以下となった場合、燃料カートリッジおよび発電燃料電池の切り替えを行わずに、第2燃料電池2300Bでの発電を開始する。
First, when the amount of fuel in the
なお、この段階では、燃料カートリッジ2330Bからの燃料を第2燃料電池2300Bに供給することはできない。そこで、第2燃料電池用燃料循環ポンプ2350Bにより、予め第2燃料電池用燃料循環タンク2360Bに保管されていた燃料が、第2燃料電池2300Bに供給され、発電が行われる。
At this stage, the fuel from the
ここで、このような燃料カートリッジ2330Bからの燃料供給が行われない状態で、第2燃料電池2300Bの発電を長時間行うことができるように、燃料循環タンク2360Bには、その上限位置まで燃料を保管しておくことが好ましい。これは、例えば、次のような方法により実現できる。第2の燃料カートリッジ2330Bからの燃料を用いて、第2燃料電池2300Bの発電が実施されており、その発電が終了した際に、第2の燃料カートリッジ2330Bからの燃料供給を停止させず、しばらくの間、燃料を第2燃料電池2300Bに供給し続ける。この場合、燃料は、未使用のまま第2燃料電池2300Bから排出され、第2燃料電池用燃料循環タンク2360Bに保管される。従って、これにより、燃料循環タンク2360Bに、所定量の燃料を保管しておくことができる。
Here, in a state where the fuel supply from the
次に、第2燃料電池2300Bでの発電が安定化してから、3方向バルブ2760、2770による前述の切り替えが行われる。電源システムの主燃料電池が第2燃料電池2300Bに切り替えられると、第1燃料電池2300Aの発電が停止される。
Next, after the power generation in the
なお、第2燃料電池2300Bでの発電が安定化するまでの時間を短縮するため、前述の第2の電源システムで説明したような動作が行われても良い。すなわち、第2燃料電池2300Bに供給される燃料濃度を高くしたり、ダミー抵抗を接続して、負荷電流を徐々に大きくしたりすることにより、反応を活性化させても良い。
In addition, in order to shorten the time until the power generation in the
また前述のケース2において、主燃料供給経路2305に接続される燃料供給経路を、突然、第1燃料電池用燃料供給経路2305Aから第2燃料電池用燃料供給経路2305Bに切り替えると、それまで主燃料供給経路2305に存在していた燃料が、第2燃料電池用燃料供給経路2305Bの方に供給されてしまう。
Further, in the
そこで、3方向バルブ2760を第1のラインから第2のラインに切り替える前(および3方向バルブ2770を第2燃料電池用燃料供給経路2305B側に切り替える前)に、燃料ポンプ2765を稼動させ、燃料供給経路2305内に残っている燃料を、第1燃料電池用燃料タンク2801Aまでに排出させても良い。これにより、主燃料供給経路2305において、異なる燃料が混合することを回避することができる。
Therefore, before switching the three-
前述のように、第3の電源システム2001では、一方の燃料カートリッジにおいて燃料が不足しても、別の燃料カートリッジを用いて、燃料電池の発電を継続することができる。従って、二次電池の充電動作が途中で中断されることは生じにくく、二次電池は、比較的長い間、充電状態にしておくことができる。従って、この電源システムは、消費電力の大きい負荷装置に接続された場合にも、安定して電力を供給することができる。
(第4の電源システム)
図14には、前述の第3の電源システムの変形例として、第4の電源システム2001Mを示す。この第4の電源システム2001Mは、前述の第3の電源システム2001に比べて、第1の燃料カートリッジ2330A〜第1燃料電池2300Aと、第2の燃料カートリッジ2330B〜第2燃料電池2300Bとの、別個の2系統の燃料供給経路を有する点が異なっている。すなわち、この第4の電源システム2001Mでは、前述の3方向切り替えバルブ2760、2770が排除されている。
As described above, in the third
(Fourth power system)
FIG. 14 shows a fourth
ただし、第4の電源システム2001Mにおいて、その他の構成は、第3の電源システム2001と同様であり、当業者には、前述の第3の電源システム2001における説明から、電源システム2001Mの動作方法を容易に予想することができる。従って、第4の電源システム2001Mの構成および動作についての説明は、省略する。
However, the other configuration of the fourth
第4の電源システム2001Mでは、一方の燃料電池(例えば2300A)を、主発電に利用し、他方の燃料電池(例えば2300B)を、主発電燃料電池用の燃料カートリッジの交換の間の予備発電に利用することが可能となる。
In the fourth
また、このような構成では、以下に示すような利点が得られる。 In addition, such a configuration provides the following advantages.
図15および図16には、第4の電源システム2001Mにおける、燃料電池、二次電池、DC/DCコンバータ、および外部負荷装置の接続ラインの一例を示す。図15では、DC/DCコンバータは、電源システム側に設置されており、図16では、DC/DCコンバータは、負荷装置側に設置されている。
FIGS. 15 and 16 show an example of connection lines of the fuel cell, the secondary battery, the DC / DC converter, and the external load device in the fourth
図15の場合、第1燃料電池2300Aは、負荷スイッチ2515Aがオンにされた際に、DC/DCコンバータ1の入力側と接続される。また、第2燃料電池2300Bは、負荷スイッチ2515Bがオンにされた際に、DC/DCコンバータ2の入力側と接続される。また、第1燃料電池2300Aおよび第2燃料電池2300Bは、切り替えスイッチ2511により、二次電池2320と接続される。
In the case of FIG. 15, the
DC/DCコンバータ1の出力側は、切り替えスイッチ2517+、2517−の両方をDC/DCコンバータ1側に切り替えることにより、外部の負荷装置2520と接続することができる。逆に、切り替えスイッチ2517+、2517−の両スイッチをDC/DCコンバータ2側に切り替えた場合、DC/DCコンバータ2が外部の負荷装置2520と接続される。なお、2つのDC/DCコンバータの間には、切り替えスイッチ2516が介在されており、この切り替えスイッチ2516は、以下の2つの位置に切り替えることができる。一つの位置は、DC/DCコンバータ2の正の出力をスイッチ2517+を介して、外部負荷装置2520の正の入力に接続する位置である。従って、この場合、スイッチ2517−をDC/DCコンバータ2の側に切り替えることにより、DC/DCコンバータ2の出力を外部の負荷装置2520と接続することができる。2つ目の位置は、DC/DCコンバータ1の負の出力と、DC/DCコンバータ2の正の出力を接続する位置であり、この場合、切り替えスイッチ2517+をDC/DCコンバータ1の側に切り替え、スイッチ2517−をDC/DCコンバータ2の側に切り替えることにより、2つのDC/DCコンバータの出力を合わせて、外部の負荷装置2520に入力することができる。
The output side of the DC /
一方、図16の場合は、DC/DCコンバータ3が、外部負荷装置2520側に設けられる。ただし、その他の構成および特徴は、図15の場合と同様である。
On the other hand, in the case of FIG. 16, the DC /
従って、この電源システムでは、同時に2つの燃料電池を使用することが可能となり、電源システムの給電能力が向上する。また、DC/DCコンバータの入出力を自由に(直列/並列に)接続することができるため、外部負荷装置の種類に応じて、電源システムの出力の仕方を変更することにより、対応可能な負荷装置の種類を増すことが可能となる。 Therefore, in this power supply system, it is possible to use two fuel cells at the same time, and the power supply capability of the power supply system is improved. In addition, since the input / output of the DC / DC converter can be freely connected (in series / parallel), the load that can be handled by changing the output method of the power supply system according to the type of the external load device It is possible to increase the types of devices.
なお、図には示さなかったが、本発明による電源システムは、例えば、複数の燃料カートリッジと、単一の燃料電池とを備える構成としても良いことは、当業者には明らかである。この場合も、第3の電源システムのように、電源システムの連続稼働時間を延ばすことが可能となる。 Although not shown in the figure, it will be apparent to those skilled in the art that the power supply system according to the present invention may include, for example, a plurality of fuel cartridges and a single fuel cell. Also in this case, it is possible to extend the continuous operation time of the power supply system as in the third power supply system.
本発明は、燃料電池を備える電源システムに適用することができる。 The present invention can be applied to a power supply system including a fuel cell.
1、2、3 電源システム
10 識別コード
10a バーコード
10b RFID
19 アルコール燃料
20 燃料カートリッジ
50、60、70 センサ
100 読み取りセンサ
200 CPU
210 表示コントローラ
220 ROM
240 補機制御用レジスタ群
250 表示パネル
300 燃料電池
301 発電部
305 燃料供給経路
305A 燃料循環経路
310 制御部
320 二次電池
330 燃料貯蔵手段
340 燃料ポンプ
350 燃料循環ポンプ
360 循環タンク
410 ブロワ
430 ファン
440 ラジエータ
450 水タンク
460 水ポンプ
520 負荷装置
521 プリンタ
610(610A、610B) 3方向弁
620(620A、620B) 待避タンク
630(630A、630B) 戻しポンプ
710 電源ライン
715 電源用スイッチ
720 バイパスライン
725 バイパスラインスイッチ
1001 第2の電源システム
1200 CPU
1300A 第1燃料電池
1300B 第2燃料電池
1305 主燃料供給経路
1305A 第1燃料電池用燃料供給経路
1305B 第2燃料電池用燃料供給経路
1306A 第1循環経路
1306B 第2循環経路
1310 制御部
1320 二次電池
1321 電圧計
1330 燃料貯蔵手段(燃料カートリッジ)
1339A 主燃料ポンプ(第1燃料電池用)
1340A 第1燃料電池用燃料ポンプ
1350A 第1燃料電池用燃料循環ポンプ
1360A 第1燃料電池用循環タンク
1405 主酸化剤供給経路
1405A 第1燃料電池用酸化剤供給経路
1405B 第2燃料電池用酸化剤供給経路
1406 3方向切り替えバルブ
1410 ブロワ
1440A 第1燃料電池用ラジエタ
1440B 第2燃料電池用ラジエタ
1450A 第1燃料電池用水タンク
1450B 第2燃料電池用水タンク
1460A 第1燃料電池用水ポンプ
1460B 第2燃料電池用水ポンプ
1509 負荷オンオフスイッチ
1510 二次電池充電オンオフスイッチ
1800A 第1燃料電池用補器
1800B 第2燃料電池用補器
1801A 第1燃料電池用燃料タンク
1860A 第1燃料バルブ
1860B 第2燃料バルブ
1900 燃料廃液袋
1902 燃料回収経路
1905 燃料吸引3方向切り替えバルブ
1910 燃料吸引ポンプ
1940 燃料電池切り替えスイッチ
1950 空気取り入れバルブ
2001 第3の電源システム
2001M 第4の電源システム
2200 CPU
2300A 第1燃料電池
2300B 第2燃料電池
2305 主燃料供給経路
2305A 第1燃料電池用燃料供給経路
2305B 第2燃料電池用燃料供給経路
2306A 第1循環経路
2306B 第2循環経路
2320 二次電池
2330A 第1の燃料貯蔵手段(燃料カートリッジ)
2330B 第2の燃料貯蔵手段(燃料カートリッジ)
2340A 第1燃料電池用燃料ポンプ
2340B 第2燃料電池用燃料ポンプ
2350A 第1燃料電池用燃料循環ポンプ
2350B 第2燃料電池用燃料循環ポンプ
2360A 第1燃料電池用燃料循環タンク
2360B 第2燃料電池用燃料循環タンク
2405A 第1燃料電池用酸化剤供給経路
2405B 第2燃料電池用酸化剤供給経路
2410A 第1ブロワ
2410B 第2ブロワ
2430A 第1ファン
2430B 第2ファン
2440A 第1燃料電池用ラジエタ
2440B 第2燃料電池用ラジエタ
2450A 第1燃料電池用水タンク
2450B 第2燃料電池用水タンク
2460A 第1燃料電池用水ポンプ
2460B 第2燃料電池用水ポンプ
2515A、2515B 負荷スイッチ
2516 切り替えスイッチ
2517+、2517− 切り替えスイッチ
2520 負荷装置
2760、2770 3方向バルブ
2765、2765A、2765B 燃料ポンプ
2801A 第1燃料電池用燃料タンク
2801B 第2燃料電池用燃料タンク。
1, 2, 3
19
210
240 Auxiliary equipment
1300A 1st fuel cell 1300B
1339A Main fuel pump (for the first fuel cell)
1340A 1st fuel
2300A
2330B Second fuel storage means (fuel cartridge)
2340A 1st fuel
Claims (40)
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
を備える電源システムであって、
前記燃料貯蔵手段は、認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、
前記認証情報を読み取る手段と、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段と、
を有することを特徴とする電源システム。 A fuel cell;
Removable fuel storage means filled with fuel;
A fuel supply path for supplying fuel from the fuel storage means to the fuel cell;
A power supply system comprising:
The fuel storage means has authentication information,
The power supply system further includes
Means for reading the authentication information;
Means for changing parameters necessary for power generation in the fuel cell based on the read authentication information;
A power supply system comprising:
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の電源システム。 The fuel storage means stores alcohol fuel,
3. The power supply system according to claim 1, wherein the authentication information includes information related to a type of alcohol fuel stored in the fuel storage unit.
前記二次電池の電圧が所定の値未満の場合、前記二次電池の電圧が所定の値に達するまで、前記燃料電池による充電を継続し、
前記二次電池の電圧が所定の値以上の場合、前記燃料電池による充電を停止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の電源システム。 And a secondary battery charged by the fuel cell and means for measuring the voltage of the secondary battery,
If the voltage of the secondary battery is less than a predetermined value, continue charging by the fuel cell until the voltage of the secondary battery reaches a predetermined value,
The power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein when the voltage of the secondary battery is equal to or higher than a predetermined value, charging by the fuel cell is stopped.
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、
両者が異なる場合、前記交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報を、前記新たに設置された燃料貯蔵手段が有する認証情報に更新することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の電源システム。 Based on the read authentication information, means for changing parameters necessary for power generation in the fuel cell,
When the fuel storage means is replaced, the authentication information of the new fuel storage means is compared with the authentication information of the fuel storage means immediately before replacement,
The authentication information possessed by the fuel storage means immediately before the replacement is updated to the authentication information possessed by the newly installed fuel storage means when they are different from each other. The described power supply system.
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路での残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料電池での発電が継続されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の電源システム。 A part of the fuel supply path constitutes a fuel circulation path including the fuel cell without including the fuel storage means,
When the fuel storage means is replaced, the authentication information of the new fuel storage means is compared with the authentication information of the fuel storage means immediately before replacement, and if the two are different, the residual fuel in the fuel circulation path The power supply system according to any one of claims 1 to 7, wherein power generation in the fuel cell is continued until a certain concentration or less is reached.
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路に含まれる燃料を待避させるタンクを備え、
前記タンクは、燃料の種類に応じて使い分けられるように複数設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の電源システム。 A part of the fuel supply path constitutes a fuel circulation path including the fuel cell without including the fuel storage means,
When the fuel storage means is replaced, the authentication information of the new fuel storage means is compared with the authentication information of the fuel storage means immediately before the replacement, and if they are different, the fuel included in the fuel circulation path Equipped with a tank to evacuate
The power supply system according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of the tanks are provided so as to be selectively used according to the type of fuel.
前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料と等しい種類の燃料が保管された前記タンクから、前記燃料を前記燃料循環経路に戻す手段を備えることを特徴とする請求項11に記載の電源システム。 When the fuel storage means is replaced, if the fuel contained in the replaced fuel storage means is different from the fuel contained in the fuel storage means immediately before replacement,
12. The power supply system according to claim 11, further comprising means for returning the fuel to the fuel circulation path from the tank in which a fuel of the same type as the fuel charged in the new fuel storage means is stored.
両手段において測定された結果から、前記燃料電池の残稼働時間を算出し、該残稼働時間を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一つに記載の電源システム。 Furthermore, means for measuring the amount of liquid in the fuel storage means, and means for measuring the amount of power supplied from the fuel cell to a load device connected to the fuel cell,
The power source according to any one of claims 1 to 15, further comprising display means for calculating a remaining operation time of the fuel cell from results measured by both means and displaying the remaining operation time. system.
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記燃料貯蔵手段に付された認証情報を読み取るステップと、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更するステップと、
を有することを特徴とする方法。 A fuel cell;
Removable fuel storage means filled with fuel;
A fuel supply path for supplying fuel from the fuel storage means to the fuel cell;
A method of operating a power supply system comprising:
Reading authentication information attached to the fuel storage means;
Changing parameters necessary for power generation in the fuel cell based on the read authentication information;
A method characterized by comprising:
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項18または19に記載の方法。 The fuel storage means stores alcohol fuel,
The method according to claim 18 or 19, wherein the authentication information includes information on a type of alcohol fuel stored in the fuel storage means.
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムであって、
当該電源システムは、複数の燃料電池を有し、
前記燃料貯蔵手段は、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、前記認証情報を読み取る手段を有し、
当該電源システムは、前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定し、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されることを特徴とする電源システム。 A fuel cell;
Removable fuel storage means filled with fuel;
A fuel supply path for supplying fuel in the fuel storage means to the fuel cell;
Control means for controlling the amount of fuel supplied to the fuel cell;
A power supply system comprising:
The power supply system has a plurality of fuel cells,
The fuel storage means has authentication information including the type of fuel stored in the fuel storage means,
The power supply system further includes means for reading the authentication information,
The power supply system selects a fuel cell that supplies fuel contained in the fuel storage means from the plurality of fuel cells based on the read authentication information,
A power supply system, wherein the supply amount of fuel supplied to the selected fuel cell is controlled by the control means based on the read authentication information.
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項21に記載の電源システム。 The fuel storage means stores alcohol fuel,
The power supply system according to claim 21, wherein the authentication information includes information on a type of alcohol fuel stored in the fuel storage means.
前記第2の燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報に基づいて、異なる燃料電池が選定され、前記制御手段により、前記異なる燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されることを特徴とする請求項21または22に記載の電源システム。 When the fuel storage means is replaced with a second fuel storage means in which another fuel is stored,
A different fuel cell is selected based on the authentication information read from the second fuel storage means, and the supply amount of fuel supplied to the different fuel cell is controlled by the control means. The power supply system according to claim 21 or 22.
前記燃料供給経路と第2の燃料貯蔵手段との間に、切り替えバルブが設置され、
該切り替えバルブは、第2の燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料が前記燃料供給経路に供給される第1の位置と、前記燃料供給経路を前記回収手段に接続する第2の位置とに切り替えることができ、
前記燃料貯蔵手段が第2の燃料貯蔵手段に交換された場合、前記切り替えバルブを第2の位置に切り替えることにより、前記燃料供給経路に含まれる燃料が、前記回収手段に回収されることを特徴とする請求項23に記載の電源システム。 The second fuel storage means has a recovery means capable of recovering a fuel different from the stored fuel,
A switching valve is installed between the fuel supply path and the second fuel storage means,
The switching valve switches between a first position where the fuel stored in the second fuel storage means is supplied to the fuel supply path and a second position where the fuel supply path is connected to the recovery means. Can
When the fuel storage means is replaced with the second fuel storage means, the fuel contained in the fuel supply path is recovered by the recovery means by switching the switching valve to the second position. The power supply system according to claim 23.
前記燃料貯蔵手段が別の燃料が貯蔵された第2の燃料貯蔵手段に交換された際に、前記燃料供給経路に含まれる、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料は、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料電池用の燃料保管手段に回収されることを特徴とする請求項23に記載の電源システム。 The power supply system further includes fuel storage means for each fuel cell,
When the fuel storage means is replaced with a second fuel storage means in which another fuel is stored, the fuel storage means replaces the fuel contained in the fuel supply path before the fuel storage means is replaced. 24. The power supply system according to claim 23, wherein the power supply system is recovered by a fuel storage means for the fuel cell before being used.
前記制御手段により、前記新たに選定された燃料電池に供給される燃料濃度が一時的に高くされることを特徴とする請求項26に記載の電源システム。 In the newly selected fuel cell, until the power generation operation is stabilized,
27. The power supply system according to claim 26, wherein the concentration of fuel supplied to the newly selected fuel cell is temporarily increased by the control means.
両方の認証情報が異なる場合、交換後の認証情報が前記保管手段に保管されることを特徴とする請求項21乃至28のいずれか一つに記載の電源システム。 The power supply system includes: a storage unit that stores authentication information read from the fuel storage unit; and a comparison unit that compares authentication information read from the fuel storage unit before and after replacement when the fuel storage unit is replaced. Have
29. The power supply system according to any one of claims 21 to 28, wherein authentication information after replacement is stored in the storage unit when both authentication information is different.
前記燃料供給経路の燃料を、第1の燃料電池の側と第2の燃料電池の側との間で切り替えることの可能な第2の切り替えバルブと、
を有することを特徴とする請求項30または31に記載の電源システム。 A first switching valve that switches between a first position in which fuel from one fuel storage means flows into the fuel supply path and a second position in which fuel from the other fuel storage means flows into the fuel supply path;
A second switching valve capable of switching the fuel in the fuel supply path between the first fuel cell side and the second fuel cell side;
32. The power supply system according to claim 30 or 31, characterized by comprising:
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および/または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第1の切り替えバルブは、前記第1の位置から、前記第2の位置に切り替えられることを特徴とする請求項32に記載の電源システム。 The at least two fuel storage means store the same fuel,
When the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is low,
The power supply system according to claim 32, wherein the first switching valve is switched from the first position to the second position.
第1の燃料電池に、前記一方の燃料貯蔵手段の燃料が供給されている場合、
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および/または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第1の切り替えバルブは、前記第1の位置から、前記第2の位置に切り替えられ、
第2の切り替えバルブは、第1の燃料電池の側から、第2の燃料電池の側に切り替えられることを特徴とする請求項32に記載の電源システム。 Different fuels are stored in the at least two fuel storage means,
When the fuel of the one fuel storage means is supplied to the first fuel cell,
When the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is low,
The first switching valve is switched from the first position to the second position;
The power supply system according to claim 32, wherein the second switching valve is switched from the first fuel cell side to the second fuel cell side.
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記電源システムは、複数の燃料電池を有し、
当該方法は、
(a)前記燃料貯蔵手段から、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を読み取るステップと、
(b)前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定するステップと、
(c)前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量を制御するステップと、
を有する方法。 A fuel cell;
Removable fuel storage means filled with fuel;
A fuel supply path for supplying fuel in the fuel storage means to the fuel cell;
Control means for controlling the amount of fuel supplied to the fuel cell;
A method of operating a power supply system comprising:
The power supply system has a plurality of fuel cells,
The method is
(A) reading authentication information including the type of fuel stored in the fuel storage means from the fuel storage means;
(B) selecting a fuel cell that supplies fuel contained in the fuel storage means from the plurality of fuel cells based on the read authentication information;
(C) controlling the amount of fuel supplied to the selected fuel cell by the control means based on the read authentication information;
Having a method.
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項35に記載の方法。 The fuel storage means stores alcohol fuel,
36. The method according to claim 35, wherein the authentication information includes information on a type of alcohol fuel stored in the fuel storage means.
前記少なくとも2つの燃料貯蔵手段には、異なる燃料が貯蔵されており、
当該方法は、前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および/または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
(d)一方の燃料貯蔵手段の燃料が第1の燃料電池に供給される状態から、他方の燃料貯蔵手段の燃料が第2の燃料電池に供給される状態に切り替えられるステップ
を有することを特徴とする請求項35または36に記載の方法。 The power system includes at least two removable fuel storage means,
Different fuels are stored in the at least two fuel storage means,
The method may be used when the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is low.
(D) switching from a state in which the fuel in one fuel storage means is supplied to the first fuel cell to a state in which the fuel in the other fuel storage means is supplied to the second fuel cell. The method according to claim 35 or 36.
当該ステップは、
(e)dのステップの前に、前記第2の燃料循環タンク内の燃料を使用して、第2の燃料電池の発電を開始するステップ
を有することを特徴とする請求項37に記載の方法。 The power supply system collects fuel discharged from the first and second fuel cells, and can supply the fuel to the first and second fuel cells again. First and second fuel circulation tanks Have
This step is
The method according to claim 37, further comprising: (e) starting power generation of the second fuel cell using the fuel in the second fuel circulation tank before the step d. .
(f)eのステップの前に、前記第1の循環タンクに燃料を回収するステップ
を有することを特徴とする請求項38または39に記載の方法。 When the one fuel storage means is removed and / or when the amount of fuel contained in the one fuel storage means is low,
40. The method according to claim 38 or 39, further comprising: (f) collecting fuel in the first circulation tank before step e.
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