JP2015122902A - Power control unit, control method of power control unit, and control program of power control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池と接続可能な電力制御装置、該電力制御装置の制御方法および該電力制御装置を制御するための制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to a power control apparatus connectable to a fuel cell, a control method for the power control apparatus, and a control program for controlling the power control apparatus.
近年、石油に依存しないエネルギーセキュリティの向上、及び排出ガスに窒素酸化物を含まないクリーンエネルギー化等の観点から、ガスの電気化学反応により電気を発生させる燃料電池による発電システムへの期待が高まっている。そして例えば特許文献1のように、燃料電池を利用した数々の燃料電池給電システムが提案されている。
In recent years, from the viewpoints of improving energy security that does not depend on petroleum, and clean energy that does not contain nitrogen oxides in the exhaust gas, expectations for power generation systems using fuel cells that generate electricity through the electrochemical reaction of gas have increased. Yes. For example, as in
この燃料電池は、使用する電解質の種類によって分類することができ、反応温度が300度以下の低温タイプには、固体高分子形(PEFC)、リン酸形(PAFC)などがあり、高温タイプには、溶融炭酸塩形(MCFC)、固体酸化物形(SOFC)などがある。この中で、固体酸化物形は、運転温度が高いために排熱が利用しやすく、高い発電効率が得られるなどの特徴がある。 This fuel cell can be classified according to the type of electrolyte used. The low temperature type with a reaction temperature of 300 degrees C or less includes the polymer electrolyte (PEFC) and phosphoric acid (PAFC) types. Are in molten carbonate form (MCFC), solid oxide form (SOFC) and the like. Among these, the solid oxide form is characterized in that exhaust heat is easy to use because of high operating temperature, and high power generation efficiency is obtained.
この発電効率に優れた固体酸化物形燃料電池では、動作温度として700−1000度程度が必要とされる。また、固体酸化物形燃料電池に含まれる複数のセル(電池部)を積層した燃料電池スタックにはセラミックスなどの高耐熱性の材料が使用されている。このため、燃料電池の発電停止後に十分に時間をかけて発電セルの冷却を行わないと、急激な温度変化又は中央部と周縁部での温度差に起因して熱ストレスが加わり、脆いセラミックス製の発電セルに割れが生じてしまうおそれがある。そのため、現在の固体酸化物形燃料電池では、発電停止後も外部から電力を供給し、十分に時間をかけて冷却を行なっている。 In this solid oxide fuel cell excellent in power generation efficiency, an operating temperature of about 700 to 1000 degrees is required. A high heat-resistant material such as ceramics is used for a fuel cell stack in which a plurality of cells (battery parts) included in a solid oxide fuel cell are stacked. For this reason, if the power generation cell is not cooled sufficiently after the power generation of the fuel cell is stopped, thermal stress is applied due to a rapid temperature change or a temperature difference between the central portion and the peripheral portion. There is a possibility that the power generation cell will be cracked. Therefore, in the current solid oxide fuel cell, electric power is supplied from the outside even after power generation is stopped, and cooling is performed with sufficient time.
しかしながら、停電又は機器の異常温度上昇による出力停止等の理由により、燃料電池のシャットダウン時に外部から電力が供給されない事態が発生すると、上記の冷却過程に支障をきたし、燃料電池スタックに致命的な障害が発生するおそれがあった。 However, if there is a situation where power is not supplied from the outside when the fuel cell shuts down due to a power outage or an abnormal temperature rise of the equipment, the above cooling process will be hindered and a fatal failure will occur in the fuel cell stack. Could occur.
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、停電等の障害が発生しても燃料電池を安全に停止させる手法を提供することである。 An object of the present invention made in view of such a point is to provide a technique for safely stopping a fuel cell even when a failure such as a power failure occurs.
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、燃料電池と蓄電池とを含む複数の分散電源を接続可能な電力制御装置であって、前記複数の分散電源がそれぞれ接続されて電力供給を行うことが可能な複数の電力供給部と、前記電力制御装置が系統から解列されているか否か、及び前記燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定する制御部を備え、前記制御部は、前記電力制御装置が系統から解列され、且つ前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、前記複数の電力供給部の中で前記燃料電池への電力供給を行わない電力供給部、又は前記電力制御装置に接続された負荷のうち少なくともいずれか一つを停止させる停止処理を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a power control device according to the present invention is a power control device capable of connecting a plurality of distributed power sources including a fuel cell and a storage battery, and the plurality of distributed power sources are connected to each other. A plurality of power supply units capable of supplying power, and a control unit for determining whether or not the power control device is disconnected from the grid and whether or not the fuel cell is being shut down, The control unit does not supply power to the fuel cell among the plurality of power supply units when it is determined that the power control device is disconnected from the grid and the fuel cell is shut down. A stop process for stopping at least one of the power supply unit and the load connected to the power control device is performed.
また、前記制御部は、前記電力制御装置が系統から解列され、且つ前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、前記蓄電池から放電される電力を変換し前記燃料電池への電力の供給を行う一つ又は複数の電力供給部を前記燃料電池のシャットダウン完了まで動作を継続させることが好ましい。 In addition, the control unit converts the power discharged from the storage battery when the power control device is disconnected from the system and the fuel cell is shut down, and the power to the fuel cell is converted. It is preferable to continue the operation of one or a plurality of power supply units that supply power until shutdown of the fuel cell is completed.
また、前記制御部は、前記電力制御装置が系統から解列され、且つ前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合であって、前記燃料電池のシャットダウン完了に必要な電力量を前記燃料電池以外の分散電源から供給可能でない場合に、前記停止処理を行うことが好ましい。 Further, the control unit determines the amount of electric power required for completing the shutdown of the fuel cell when the power control device is disconnected from the system and the fuel cell is determined to be shut down. It is preferable to perform the stop process when it is not possible to supply power from other distributed power sources.
また、前記制御部は、前記燃料電池への電力供給を行う電力供給部を流れる電流の方向により、前記燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定してもよい。 Further, the control unit may determine whether or not the fuel cell is being shut down based on a direction of a current flowing through a power supply unit that supplies power to the fuel cell.
また、前記制御部は、前記燃料電池のシャットダウンが完了したか否かを判定し、前記燃料電池のシャットダウンが完了したと判定した後に、前記燃料電池への電力供給を停止させることが好ましい。 Preferably, the control unit determines whether or not the fuel cell has been shut down, and after determining that the fuel cell has been shut down, stops the power supply to the fuel cell.
また、前記制御部は、前記燃料電池のシャットダウンが完了したか否かを判定し、前記燃料電池のシャットダウンが完了したと判定した後に、前記停止処理を解除することが好ましい。 Preferably, the control unit determines whether or not the shutdown of the fuel cell is completed, and cancels the stop process after determining that the shutdown of the fuel cell is completed.
また、前記制御部は、前記燃料電池がシャットダウン中であるとの判定の後に、前記燃料電池への電力供給を行う電力供給部を流れる電流が停止したか否かによりシャットダウンが完了したか否かを判定してもよい。 In addition, the control unit determines whether or not the shutdown is completed depending on whether or not the current flowing through the power supply unit that supplies power to the fuel cell is stopped after the determination that the fuel cell is being shut down. May be determined.
また、前記燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。 The fuel cell is preferably a solid oxide fuel cell.
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置の制御方法は、燃料電池と蓄電池とを含む複数の分散電源を接続可能な電力制御装置の制御方法であって、前記電力制御装置による処理手順は、前記電力制御装置が系統から解列されているか否かを判定する、系統解列判定ステップと、前記燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定する、シャットダウン実行判定ステップと、前記系統解列判定ステップにおいて前記電力制御装置が系統から解列されたと判定し、且つ前記シャットダウン実行判定ステップにおいて前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、前記燃料電池への電力供給を行わない電力供給部又は前記電力制御装置に接続された負荷のうち少なくともいずれか一つを停止させる、シャットダウン電力量確保ステップとを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a control method for a power control apparatus according to the present invention is a control method for a power control apparatus capable of connecting a plurality of distributed power sources including a fuel cell and a storage battery, The processing procedure by the control device includes a system disconnection determination step that determines whether or not the power control device is disconnected from the system, and a shutdown execution determination that determines whether or not the fuel cell is being shut down. And when determining that the power control device has been disconnected from the system in the system disconnection determination step and determining that the fuel cell is being shut down in the shutdown execution determination step, Shutting off at least one of a power supply unit that does not supply power or a load connected to the power control device Characterized in that it comprises a down power amount secured step.
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置の制御プログラムは、燃料電池と蓄電池とを含む複数の分散電源がそれぞれ接続される複数の電力供給部を有する電力制御装置に、前記電力制御装置が系統から解列されているか否かを判定する系統解列判定ステップと、前記燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定するシャットダウン実行判定ステップと、前記系統解列判定ステップにおいて前記電力制御装置が系統から解列されたと判定し、且つ前記シャットダウン実行判定ステップにおいて前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、前記燃料電池への電力供給を行わない電力供給部又は前記電力制御装置に接続された負荷のうち少なくともいずれか一つを停止させる停止ステップとを実行させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a control program for a power control apparatus according to the present invention is a power control apparatus having a plurality of power supply units to which a plurality of distributed power sources including a fuel cell and a storage battery are respectively connected. A system disconnection determination step for determining whether or not the power control device is disconnected from the system, a shutdown execution determination step for determining whether or not the fuel cell is being shut down, and the system disconnection determination A power supply unit that does not supply power to the fuel cell when it is determined in the step that the power control device has been disconnected from the grid and the fuel cell is determined to be shut down in the shutdown execution determination step Or a stop step of stopping at least one of the loads connected to the power control device. And wherein the door.
本発明によれば、停電等の障害が発生しても燃料電池に電力が供給され続けるので、燃料電池スタックに損傷を与えることなく、燃料電池を安全に停止させることができる。 According to the present invention, even if a failure such as a power failure occurs, power is continuously supplied to the fuel cell. Therefore, the fuel cell can be safely stopped without damaging the fuel cell stack.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置100の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力制御装置100は、複数の電源機器を接続するための電源機器接続部101と、負荷と接続するための負荷接続部102と、各構成要素を制御するための制御部103とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
まず、電源機器接続部101の構成及び動作について説明する。電源機器接続部101は、各電源機器1a〜1cを接続するための電源機器接続端子2a〜2c及び各電源機器接続端子2a〜2cから入力された直流電力を所望の電圧に変換するための電圧変換器3a〜3cを備える。電圧変換器3a〜3cにより昇圧又は降圧された電力は、インバータ4へと出力される。本明細書において、電圧変換器3a〜3cは、各電源機器1a〜1cからの出力電力をインバータ4等に供給する為の電力供給部として機能する。また、電圧変換器3b,3cは、インバータ4又は他の電源機器からの電力を燃料電池又は蓄電池に供給する為の電力供給部として機能する。更に、インバータ4は特定負荷8b又は負荷8cに対して電力を供給する為の電力供給部として機能するものとする。
First, the configuration and operation of the power supply
電源機器接続端子2a〜2cは、各電源機器と本発明の電力制御装置との間で電力の入出力を行うための電力端子の他、制御部103が各電源機器の制御を行うための制御信号端子を備えることができる。本実施形態においては、電源機器接続端子2a〜2cには、それぞれ電源機器1a(太陽電池)、電源機器1b(燃料電池)、電源機器1c(蓄電池)が接続される。
The power supply
太陽電池は太陽光のエネルギーを直流電力に変換するものであり、例えば光電変換セルを多数直列に接続し、太陽光が照射されたときに所定の電流を出力するように構成される。本実施形態において電源機器接続端子2aに接続される太陽電池には、例えばシリコン系多結晶太陽電池を使用することができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコン系単結晶太陽電池、あるいはCIGS等の薄膜太陽電池等、光電変換可能なものであればよい。
A solar cell converts sunlight energy into DC power, and is configured to output a predetermined current when, for example, a large number of photoelectric conversion cells are connected in series and irradiated with sunlight. In the present embodiment, for example, a silicon-based polycrystalline solar cell can be used as the solar cell connected to the power supply
燃料電池は、ガスの電気化学反応により電気を発生させるものである。本実施形態では例えば、固体酸化物形(SOFC)燃料電池を用いることができる。 A fuel cell generates electricity by an electrochemical reaction of gas. In the present embodiment, for example, a solid oxide (SOFC) fuel cell can be used.
本実施形態に用いられる蓄電池は、例えばリチウムイオン電池を用いることが好ましいが、ニッケル水素電池等の他の種類の蓄電池も使用することができる。また、蓄電池単体の他、電気自動車(EV)又はプラグインハイブリッド車(PHV)に搭載されている蓄電池に対して充電を行うことも可能である。 The storage battery used in the present embodiment is preferably a lithium ion battery, for example, but other types of storage batteries such as a nickel metal hydride battery can also be used. In addition to a single storage battery, it is also possible to charge a storage battery mounted on an electric vehicle (EV) or a plug-in hybrid vehicle (PHV).
電圧変換器3a〜3cは、各電源機器の直流出力電圧が所定の直流電圧値になるようにDC/DC変換を行う。より具体的には、電圧変換器3a〜3cは、DC/DC変換回路を有し、制御部103からの制御信号10に基づき、各電源機器からの直流入力電圧を、所定の目標電圧値まで昇圧してから、インバータ4に出力する。
The
電圧変換器3b,3cは双方向のDC/DC変換を行うことが可能であり、例えば図1の電圧変換器3cは電源機器1c(蓄電池)からの直流出力電力を昇圧又は降圧しインバータ4に出力し、またインバータ4又は他の電圧変換器3a,3bからの直流入力電力を降圧又は昇圧し電源機器1c(蓄電池)に供給することができる。
The
電源機器接続端子2a〜2cに接続される電源機器は、各々からの直流入力電圧が異なるが、本実施形態においては、各直流入力電圧に応じた異なる調節量で電圧変換を行うことにより、同一の目標電圧値まで昇圧される。
The power supply devices connected to the power supply
燃料電池管理部104は、電圧変換器3bにおいて電流が流れる方向についての情報を取得し、制御部103に対して情報を適宜送信する。制御部103は、後述するように、この電流が流れる方向等によって電源機器1b(燃料電池)が起動、発電、シャットダウン、停止のうちいずれの状態であるのかを判定する。
The fuel
電源機器接続端子2aに接続する電源機器は、太陽電池のほか、風力発電機、小型水力発電機など、交流電力を整流して出力するものを含んでもよい。
The power supply device connected to the power supply
次に負荷接続部102の構成及び動作について説明する。負荷接続部102は、各電源機器からの電力を変換するインバータ4及びインバータ4の出力を負荷に接続する負荷接続端子6b、6cを備える。更に負荷接続部102は、商用電源系統7を電力制御装置100と接続するための系統接続端子6aを備える。
Next, the configuration and operation of the
また、負荷接続部102は、商用電源系統7との接続をオン/オフするためのスイッチ5aと、商用電源系統7又はインバータ4からの電力を特定負荷8b又は負荷8cに提供するか否かをそれぞれ選択するためのスイッチ5b、5cと、各電源機器1a〜1cの出力電力をインバータ4に供給するか否かを選択するためのスイッチ5dとを備える。各スイッチはそれぞれリレー、トランジスタなどにより構成され、制御部103からの制御信号10に基づきオン/オフ状態の切り替えを行うように構成される。
In addition, the
インバータ4は、制御部103からの制御信号10を基に、各電源機器1a〜1cからの電圧変換後の電力を、供給する特定負荷8b及び負荷8cに対応した電力に変換する。本実施形態において、インバータ4は、各電源機器1a〜1cからの電圧変換後の電力を交流100Vに変換する。交流100Vに変換された電力は、それぞれ負荷接続端子6b、6cに接続された特定負荷8b及び負荷8cに供給する。
Based on the
負荷接続端子6b、6cは、特定負荷8bおよび負荷8cとの間で電力の入出力を行うための電力端子の他、制御部103が各負荷の制御を行い得るように制御信号端子を備えることができる。本実施形態において、負荷接続端子6b、6cには、それぞれ交流100Vで動作する特定負荷8b及び負荷8cが接続される。交流100Vで動作する特定負荷8bの例としては、冷蔵庫、非常用電灯、給湯システム又は家庭用ネットワークサーバーなど、停電を極力回避すべき電気製品が挙げられる。また負荷8cは、交流100V駆動の家庭用一般負荷であり、例えばドライヤー、家庭用ゲーム機又は音楽鑑賞用オーディオシステムなどが挙げられる。
The
本実施形態において、制御部103が各構成要素を制御するための制御信号10の経路を図1の中で破線により示したが、この制御信号10の伝送は有線による通信を用いてもよいし、無線通信を用いてもよい。
In this embodiment, the path of the
制御部103は、ハードウエアで構成してもよいし、CPUによりプログラムを実行させることにより機能を実現してもよい。
The
本実施形態における電圧変換器3a〜3c及びインバータ4は制御部103により出力電圧の制御を行う旨記載したが、本発明はこれに限定されず、予め決められた出力電圧になるようにセットアップされていてもよい。
Although it has been described that the
本実施形態においては、交流電力出力として、単相交流100Vをそれぞれ負荷接続端子6b、6cから出力する構成としているが、業務用の冷蔵庫又はエアコン、工場でのモーター駆動等には三相3線200Vがよく用いられるため、インバータ4に代えて三相200Vに変換するためのインバータ4’を配置してもよい。
In the present embodiment, a single-phase AC 100V is output from the
本実施形態においては、接続する負荷として日本国内で使用可能な電気機器を想定して記載したが、日本国外で使用可能な電気機器の使用も考慮して適宜変更をなし得る。例えば、インバータ4により交流220〜240Vを出力させ、アジア、オセアニア及びヨーロッパ地域で使用可能な電気機器を接続可能に構成することも可能である。 In the present embodiment, the load to be connected is described assuming an electric device that can be used in Japan. However, the load can be appropriately changed in consideration of the use of an electric device that can be used outside of Japan. For example, the inverter 4 can output AC 220 to 240 V and can be configured to be connectable to electrical equipment that can be used in Asia, Oceania, and Europe.
次に本発明の一実施形態に係る電力制御装置が定常運転を行っているときの状態を図2を用いて説明する。図2に示す定常運転状態においては、スイッチ5a〜5dは全てオン状態であり、電圧変換器3a,3b及びインバータ4もオン状態である。太線矢印が電力の流れる経路及び方向を示しており、電源機器1a(太陽電池)及び1b(燃料電池)が共に発電運転をおこない、電圧変換器3a,3bで電圧変換された直流電力がインバータ4で交流電力に変換され、特定負荷8b及び負荷8cに供給される。また、電源機器1a及び1bでは賄えない電力の不足分については商用電源系統7からも特定負荷8b及び負荷8cに電力が提供される。本実施形態における電力制御装置の定常運転状態では、商用電源系統7から不足分の電力の提供を受けており余剰電力がないため、電圧変換器3cはオフ状態とし、蓄電池への充電は行っていない。
Next, a state when the power control apparatus according to the embodiment of the present invention is in steady operation will be described with reference to FIG. In the steady operation state shown in FIG. 2, the
次に、本発明の一実施形態に係る電力制御装置において、燃料電池のシャットダウンを安全に行うための制御フローについて図3を用いて説明する。図3において、制御部103は電力制御装置100が商用電源系統7から解列されているか否かをスイッチ5aの状態に基づいて判定する(S301)。スイッチ5aがオフ状態で商用電源系統7が解列されていると判定されると、制御部103は、電源機器1c(蓄電池)及び電圧変換器3cをオン状態にして蓄電池からの放電を開始させると共に、負荷8cを停止してスイッチ5cをオフ状態にする(S302)。これは、電力制御装置100が商用電源系統7から解列されて自家発電状態にあるため、特定負荷8b(停電を極力回避すべき電気製品)以外の負荷8cについてはオフ状態にして極力電力消費を抑えるためである。図4には、商用電源系統7の解列検知後の電力制御装置100の状態を示す。ステップS301において電力制御装置100が商用電源系統7から解列されていないと判定されると、制御フローは終了する。
Next, a control flow for safely shutting down the fuel cell in the power control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the
次に制御部103は、燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定する(S303)。この判定は、図2における燃料電池管理部104が電圧変換器3bにおける電流の流れる方向を電流センサで監視し、その結果を制御部103に適宜送信することにより行われる。
Next, the
ところで、この例においては、特定負荷ではない一般の負荷8cが負荷接続端子6cに接続されているケースを示したが、異なる構成の場合も有り得る。負荷8cが、系統接続端子6aと商用電源系統7との間に分電盤等を介して接続されている場合も有り得る。このようなケースにおいてはスイッチ5cのような物理的なスイッチにより負荷8cを停止させることは出来ない。しかしながら、電力制御装置100と負荷8cとの間がECHONET Lite(登録商標)規格等の通信により接続されている場合には、電力制御装置100が停止制御信号を負荷8cに送付することにより負荷8cを停止させることができる。
By the way, in this example, although the case where the
図5は、横軸を時間軸とし、縦軸に燃料電池からインバータ4に電流が流れる方向を正としたときの、電圧変換器3bを流れる電流を示す。図5において燃料電池の停止状態(T1)では、電圧変換器3bを流れる電流はゼロであるが、起動状態(T2)になると、燃料電池は外部から電力の供給を受けて(すなわち図5で負の電流が流れる)セルの温度を上昇させる。そして、セル温度が所定の温度に達して発電可能な状態になると、燃料電池は発電を開始する(T3)。次に燃料電池は、例えば保守・点検等の事情で発電を停止させる際には、前述の理由によりシャットダウンモードに移行する(T4)。ここでは、上述のようにセル温度を徐々に冷却するために、外部から電力の供給を受けて一定時間をかけてシャットダウンを完了する。シャットダウンが完了すると、電圧変換器3bを流れる電流はゼロとなる(T5)。
FIG. 5 shows the current flowing through the
制御部103は、電圧変換器3bを流れる電流の方向に関する情報を燃料電池管理部104経由で取得する。制御部103は、図5の電流特性を利用して、電流が正から負に切り換わった時点から、負の電流を検出し続ける限りにおいてシャットダウン中であると判定する。図6は、シャットダウン中の電力制御装置100の動作状態を示す。
The
ステップS303において燃料電池がシャットダウン中であると判定されると、制御部103は燃料電池のシャットダウンに必要な電力量が確保されているか否かを判定する。以下にその手順の一例を示すと、制御部103は、燃料電池のシャットダウンに必要な電力量WS、負荷機器を含む電力制御装置がシャットダウン中に消費する電力量WL、及びシャットダウン中に他の電源機器(太陽電池1a,蓄電池1c)から供給可能な電力量WPを算出する。そして、算出されたWS,WL及びWPが式(1)の関係を満たすか否かの判定を行う。
If it is determined in step S303 that the fuel cell is being shut down, the
WP − WL > WS 式(1) W P - W L> W S-type (1)
ここで式(1)は、他の電源機器から供給可能な電力量WPから、負荷を含む電力制御装置の消費電力量WLを差し引いても、なお燃料電池のシャットダウンに必要な電力量WSを賄うことができることを意味する。式(1)におけるWLは、特定負荷8b、負荷8c及びインバータ4等の電力供給部の消費電力量も含むものとし、各電源機器及び各負荷のオン/オフ状態に対応した値を適用するものとする。
Wherein formula (1), from the power amount W P can be supplied from another power device, it is subtracted power consumption W L of the power control device including the load, yet the amount of power W necessary for the shutdown of the fuel cell It means that S can be covered. W L in the formula (1) is
制御部103は、式(1)を満たすか否かを判定し(S304)、式(1)を満たさないと判定すると、負荷接続端子6bに接続された特定負荷8bのうち、優先度の低い1つ又は複数の特定負荷を停止させる(S305)。そして、ステップS305においていずれかの負荷を停止させた後、制御部103は、再度最新の状態において式(1)を満たすかどうかの判定を行う。
The
制御部103は、特定負荷8bのうちの1つ又は複数を停止させても、なお式(1)を満たさない場合には、更に動作中の特定負荷8b又は電力供給部のうち少なくとも1つを停止させ、式(1)の再確認を行う。図7には、この手順に従った結果、特定負荷8bの全て及びインバータ4を同時にオフ状態としたときの電力制御装置100の動作状態を示す。
If the
図7では、電源機器1a(太陽電池)からの電力を変換する電圧変換器3aを動作させたままとしているが、夜間等太陽電池からの電力供給が期待できない場合には、電圧変換器3aも停止させ、最も優先度の高い電源機器1b(燃料電池)、及び電源機器1c(蓄電池)用の電圧変換器3b,3cのみを動作させるように構成してもよい。
In FIG. 7, the
図3のステップS303においてシャットダウン中ではないと判定された場合、又はS304においてシャットダウン用電力量の残量が十分であると判定された場合、制御部103は電源機器1b(燃料電池)が停止しているか否かを判定する(S306)。この判定は、図5の特性を利用し、電圧変換器3bを流れる電流が継続してゼロになっていることを検知することにより行う。
If it is determined in step S303 in FIG. 3 that the shutdown is not in progress, or if it is determined in S304 that the remaining amount of power for shutdown is sufficient, the
ステップS306において燃料電池が停止したと判定されると、制御部103はステップS305において停止させた特定負荷8b及びインバータ4の動作を再開させる(S307)。電源機器1b(燃料電池)が無事に停止したため、負荷の中でも動作させる優先度が高い特定負荷8bを再度動作させるためである。図8には、燃料電池がシャットダウン動作を完了し、電圧変換器3bを流れる電流が停止し、ステップ307において特定負荷8bへの電力供給が再開した後の動作状態を示す。図3においてステップ305を実行していない場合には、このステップ307は実行しない。
If it is determined in step S306 that the fuel cell has stopped, the
以上のように、本発明の一実施形態によれば、商用電源系統7が解列してもシャットダウン中の燃料電池に優先的に電力が供給され続けるので、燃料電池スタックに損傷を与えることなく、燃料電池を安全に停止させることができる。
As described above, according to one embodiment of the present invention, even if the commercial
本実施形態において、電力制御装置が系統から解列され、且つ燃料電池がシャットダウン中であると判定された場合に、蓄電池から放電される電力を変換し前記燃料電池への電力の供給を行う電圧変換器3c及び3bを停止させないように構成したが、蓄電池から燃料電池に至る経路に一つの電圧変換器のみを設けてその電圧変換器を停止させないように構成してもよい。
In this embodiment, when the power control device is disconnected from the grid and the fuel cell is determined to be shut down, the voltage for converting the power discharged from the storage battery and supplying the power to the fuel cell Although the
以上、本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each member, each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of means, steps, etc. can be combined into one or divided. Is possible.
1a 電源機器(太陽電池)
1b 電源機器(燃料電池)
1c 電源機器(蓄電池)
2a〜2c 電源機器接続端子
3a〜3c 電圧変換器
4 インバータ
5a〜5d スイッチ
6a 系統接続端子
6b,6c 負荷接続端子
7 商用電源系統
8b 特定負荷
8c 負荷
10 制御信号
100 電力制御装置
101 電源機器接続部
102 負荷接続部
103 制御部
104 燃料電池管理部
1a Power supply device (solar cell)
1b Power supply equipment (fuel cell)
1c Power supply equipment (storage battery)
2a to 2c Power supply
Claims (10)
前記複数の分散電源がそれぞれ接続されて電力供給を行うことが可能な複数の電力供給部と、
前記電力制御装置が系統から解列されているか否か、及び前記燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電力制御装置が系統から解列され、且つ前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、
前記複数の電力供給部の中で前記燃料電池への電力供給を行わない電力供給部、又は前記電力制御装置に接続された負荷のうち少なくともいずれか一つを停止させる停止処理を行うことを特徴とする、電力制御装置。 A power control device capable of connecting a plurality of distributed power sources including a fuel cell and a storage battery,
A plurality of power supply units to which the plurality of distributed power sources are respectively connected and capable of supplying power;
A controller that determines whether the power control device is disconnected from the grid and whether the fuel cell is shut down;
The controller is
When it is determined that the power control device is disconnected from the grid and the fuel cell is shut down,
A power supply unit that does not supply power to the fuel cell among the plurality of power supply units, or a stop process that stops at least one of the loads connected to the power control device is performed. A power control device.
前記電力制御装置が系統から解列され、且つ前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、
前記蓄電池から放電される電力を変換し前記燃料電池への電力の供給を行う一つ又は複数の電力供給部を前記燃料電池のシャットダウン完了まで動作を継続させることを特徴とする、請求項1に記載の電力制御装置。 The controller is
When it is determined that the power control device is disconnected from the grid and the fuel cell is shut down,
2. The operation according to claim 1, wherein one or a plurality of power supply units that convert electric power discharged from the storage battery and supply electric power to the fuel cell are continued until the shutdown of the fuel cell is completed. The power control apparatus described.
前記電力制御装置が系統から解列され、且つ前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合であって、
前記燃料電池のシャットダウン完了に必要な電力量を前記燃料電池以外の分散電源から供給可能でない場合に、前記停止処理を行うことを特徴とする、請求項1又は2に記載の電力制御装置。 The controller is
When the power control device is disconnected from the grid and the fuel cell is determined to be shut down;
3. The power control apparatus according to claim 1, wherein the stop process is performed when the amount of power required for completing the shutdown of the fuel cell cannot be supplied from a distributed power source other than the fuel cell. 4.
前記燃料電池のシャットダウンが完了したと判定した後に、前記燃料電池への電力供給を行う電力供給部を停止させることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電力制御装置。 The controller determines whether or not the fuel cell has been shut down;
5. The power control apparatus according to claim 1, wherein after determining that the shutdown of the fuel cell is completed, a power supply unit that supplies power to the fuel cell is stopped. 6. .
前記燃料電池のシャットダウンが完了したと判定した後に、前記停止処理を解除することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電力制御装置。 The controller determines whether or not the fuel cell has been shut down;
The power control apparatus according to claim 1, wherein the stop process is canceled after it is determined that the shutdown of the fuel cell is completed.
前記電力制御装置が系統から解列されているか否かを判定する、系統解列判定ステップと、
前記燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定する、シャットダウン実行判定ステップと、
前記系統解列判定ステップにおいて前記電力制御装置が系統から解列されたと判定し、且つ前記シャットダウン実行判定ステップにおいて前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、前記燃料電池への電力供給を行わない電力供給部又は前記電力制御装置に接続された負荷のうち少なくともいずれか一つを停止させる、シャットダウン電力量確保ステップと、を含むことを特徴とする電力制御装置の制御方法。 A control method of a power control apparatus capable of connecting a plurality of distributed power sources including a fuel cell and a storage battery, the processing procedure by the power control apparatus,
Determining whether or not the power control device is disconnected from the system, a system disconnection determination step;
A shutdown execution determination step of determining whether or not the fuel cell is being shut down;
When it is determined in the system disconnection determination step that the power control device has been disconnected from the system, and in the shutdown execution determination step, it is determined that the fuel cell is being shut down, power supply to the fuel cell is performed. A shutdown power amount securing step of stopping at least one of a power supply unit not to be performed or a load connected to the power control device.
前記電力制御装置が系統から解列されているか否かを判定する系統解列判定ステップと、
前記燃料電池がシャットダウン中であるか否かを判定するシャットダウン実行判定ステップと、
前記系統解列判定ステップにおいて前記電力制御装置が系統から解列されたと判定し、且つ前記シャットダウン実行判定ステップにおいて前記燃料電池がシャットダウン中であると判定した場合に、前記燃料電池への電力供給を行わない電力供給部又は前記電力制御装置に接続された負荷のうち少なくともいずれか一つを停止させる停止ステップとを実行させる制御プログラム。
In a power control apparatus having a plurality of power supply units to which a plurality of distributed power sources including a fuel cell and a storage battery are respectively connected,
System disconnection determination step for determining whether or not the power control device is disconnected from the system;
A shutdown execution determination step of determining whether or not the fuel cell is being shut down;
When it is determined in the system disconnection determination step that the power control device has been disconnected from the system, and in the shutdown execution determination step, it is determined that the fuel cell is being shut down, power supply to the fuel cell is performed. The control program which performs the stop step which stops at least any one among the electric power supply part which is not performed, or the load connected to the said power control apparatus.
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