JP2018139082A - 電源システム及び電源システムの制御方法 - Google Patents

電源システム及び電源システムの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の装置を含む電源システムにおいて、ファームウェアを更新する際の利便性を向上させる。【解決手段】電源システムは、電源装置と、電源装置から供給された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、電源装置及びパワーコンディショナを制御するコントローラと、を備える。コントローラ、電源装置及びパワーコンディショナは、定期通信を行う通常モードと、定期通信を行わない更新モードとを有する。コントローラは、コントローラ、電源装置及びパワーコンディショナをまとめて、通常モードから更新モードへ移行させる。【選択図】図1

Description

本開示は、電源システム及び電源システムの制御方法に関する。
燃料電池装置及びパワーコンディショナなどを含む燃料電池システム(電源システム)において、該電源システムを構成する装置は、ファームウェアなどの制御ソフトウェアによって制御されている。
ファームウェアは、機能追加及び機能改善などのためにバージョンアップされることがある。ファームウェアがバージョンアップされると、更新作業が必要となる。
ファームウェアを更新する場合、ファームウェアの更新を必要とする機器は、サーバから、更新用のファームウェアをダウンロードすることが多い。この際、多くの機器からファームウェアのダウンロードの要求が集中すると、サーバへの負荷が大きくなる。そのため、ファームウェアのダウンロードの負荷分散を図る発明が提案されている(特許文献1参照)。
特開2012−118914号公報
燃料電池システムなどの電源システムは、複数の装置を含む。複数の装置のうちの一部の装置のみがファームウェアを更新する場合などに、装置間の通信が断たれることによって、エラーを検出してしまうことがあった。
かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、複数の装置を含む電源システムにおいて、ファームウェアを更新する際の利便性を向上させることができる電源システム及び電源システムの制御方法を提供することにある。
本開示の一実施形態に係る電源システムは、電源装置と、前記電源装置から供給された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記電源装置及び前記パワーコンディショナを制御するコントローラと、を備える。前記コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナは、定期通信を行う通常モードと、定期通信を行わない更新モードとを有する。前記コントローラは、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナをまとめて、前記通常モードから前記更新モードへ移行させる。
本開示の一実施形態に係る電源システムの制御方法は、電源装置と、前記電源装置から供給された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記電源装置及び前記パワーコンディショナを制御するコントローラと、を備える電源システムにおける電源システムの制御方法である。前記コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナは、定期通信を行う通常モードと、定期通信を行わない更新モードとを有する。前記制御方法は、前記コントローラが、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナをまとめて、前記通常モードから前記更新モードへ移行させるステップを含む。
本開示の一実施形態に係る電源システム及び電源システムの制御方法によれば、複数の装置を含む電源システムにおいて、ファームウェアを更新する際の利便性を向上させることができる。
本開示の一実施形態に係る燃料電池システムを含むファームウェア提供システムの概略構成を示す図である。 本開示の一実施形態に係る燃料電池システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 本開示の一実施形態に係る燃料電池システムの動作の他の例を示すシーケンス図である。 本開示の一実施形態に係る燃料電池システムを複数個含むファームウェア提供システムの概略構成を示す図である。 図4に示すファームウェア提供システムの動作の一例を示すフローチャートである。 燃料電池システムにおける課題を説明するための図である。
最初に、複数の装置を含む電源システムにおいて起こりうる課題について、図6を参照して説明する。
図6に、コントローラ100と、燃料電池装置200と、パワーコンディショナ300とを含む燃料電池システム(電源システム)を示す。
コントローラ100は、燃料電池装置200及びパワーコンディショナ300と通信を行い、燃料電池装置200及びパワーコンディショナ300を制御する。コントローラ100は、燃料電池装置200とは通信を行い、パワーコンディショナ300とは燃料電池装置200を介して間接的に通信を行う。
コントローラ100、燃料電池装置200及びパワーコンディショナ300は、通常モード及び更新モードの2つのモードを有する。通常モードは、定期通信を行うモードである。更新モードは、定期通信を行わないモードである。通常、ファームウェアの更新を行う場合、各装置は、ファームウェアの更新を実行する前に更新モードに移行する。
図6(a)に、コントローラ100、燃料電池装置200及びパワーコンディショナ300の全てが、通常モードである状態を示す。
コントローラ100は、定期的に燃料電池装置200に情報を要求し、その要求に対する応答が返ってくるかを監視している。燃料電池装置200は、コントローラ100からの要求が定期的に来るかを監視している。また、燃料電池装置200は、定期的にパワーコンディショナ300に情報を要求し、その要求に対する応答が返ってくるかを監視している。パワーコンディショナ300は、燃料電池装置200からの要求が定期的に来るかを監視している。
図6(b)に、コントローラ100及び燃料電池装置200が更新モードであり、パワーコンディショナ300が通常モードである状態を示す。例えば、コントローラ100及び燃料電池装置200のファームウェアは更新し、パワーコンディショナ300のファームウェアは更新しない場合などに、図6(b)に示す状態になり得る。
コントローラ100は、更新モードであるため、燃料電池装置200への定期的な情報の要求を行わない。また、コントローラ100は、燃料電池装置200からの応答を監視しない。燃料電池装置200は、更新モードであるため、コントローラ100からの要求が定期的に来るかの監視をしない。また、燃料電池装置200は、パワーコンディショナ300への定期的な情報の要求を行わない。また、燃料電池装置200は、パワーコンディショナ300からの応答を監視しない。
パワーコンディショナ300は、通常モードであるため、燃料電池装置200からの要求が定期的に来るかを監視している。しかしながら、図6(b)に示す状態においては、燃料電池装置200がパワーコンディショナ300に定期的な要求を送信しないため、パワーコンディショナ300は、燃料電池装置200からの定期的な要求を受信しない。その結果、パワーコンディショナ300はエラーを検出してしまう。
このように、電源システムにおいて、一部の装置のみのファームウェアを更新する場合などに、通常モードの装置と更新モードの装置が混在すると、装置間の通信が断たれることによって、エラーを検出してしまうことがあるという課題があった。
本開示の実施形態は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、電源システムのファームウェア更新時におけるエラー検出を低減するものである。以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に、本開示の一実施形態に係る燃料電池システム10を含むファームウェア提供システム1の概略構成を示す。ファームウェア提供システム1は、燃料電池システム(電源システム)10と、サーバ50とを備える。燃料電池システム10及びサーバ50は、ネットワーク60を介して情報を送受信可能である。
燃料電池システム10は、サーバ50からネットワーク60を介して、更新用のファームウェアを受信する。燃料電池システム10は、USB(Universal Serial Bus)メモリなどのメモリから、更新用のファームウェアを取得してもよい。
ファームウェアは、コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40の動作を制御するためのソフトウェアである。ファームウェアには、コントローラ20用のものと、燃料電池装置30用のものと、パワーコンディショナ40用のものとがある。
燃料電池システム10は、コントローラ20と、燃料電池装置(電源装置)30と、パワーコンディショナ40とを備える。コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40は、通常モード及び更新モードの2つのモードを有する。通常モードは、定期通信を行うモードである。更新モードは、定期通信を行わないモードである。ここで、定期通信とは、燃料電池装置30の制御に関する情報等、又は、パワーコンディショナ40の制御に関する情報等を、所定の時間間隔で定期的に通信することをいう。
コントローラ20は、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40の動作を制御する。コントローラ20は、ネットワーク60を介してサーバ50と接続する。コントローラ20は、サーバ50から更新用のファームウェアを受信(ダウンロード)する。コントローラ20は、USBメモリなどのメモリから、更新用のファームウェアを取得してもよい。コントローラ20は、燃料電池装置30と有線又は無線により接続し、燃料電池装置30と通信を行う。コントローラ20は、燃料電池装置30を介して、パワーコンディショナ40と通信を行う。
コントローラ20は、通信部21と、記憶部22と、制御部23とを備える。
通信部21は、ネットワーク60を介してサーバ50とデータの送受信を行う。通信部21は、燃料電池装置30と有線又は無線により接続する。通信部21は、燃料電池装置30とデータの送受信を行う。
記憶部22は、コントローラ20の動作を制御するためのファームウェアを保持(格納)する。
制御部23は、コントローラ20が備える各機能ブロックをはじめとして、コントローラ20の全体を制御及び管理するプロセッサを含む。プロセッサにより実行されるプログラムは、例えば、制御部23が備えるメモリに格納されてもよいし、記憶部22に格納されてもよい。
制御部23は、サーバ50又はUSBメモリなどのメモリから取得したファームウェアのうち、燃料電池装置30用のものを燃料電池装置30に送信し、パワーコンディショナ40用のものを、燃料電池装置30を介してパワーコンディショナ40に送信する。
制御部23は、コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40を、通常モードと更新モードのいずれのモードで動作させるかを制御する。制御部23は、コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40の少なくともいずれか一つにファームウェアの更新があることを検出すると、コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40を、まとめて、通常モードから更新モードに移行させる。ここで、「まとめて」移行させるとは、同時に移行させることに限らず、十分に短い時間の間に移行させることも意味するものとする。十分に短い時間とは、遅れて更新モードに移行する装置が、通常モードの間に他装置との通信断によるエラー検出をしない程度に短い時間、すなわち、少なくとも定期通信の時間間隔よりも短い時間である。制御部23は、ファームウェアの更新があることを、サーバ50から更新用のファームウェアを受信することによって検出してもよいし、USBメモリから更新用のファームウェアを取得することによって検出してもよい。
制御部23は、コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40の更新モードへの移行が完了すると、ファームウェアの更新の対象である装置に、ファームウェアの更新作業を実行させる。
制御部23は、ファームウェアの更新の対象である装置におけるファームウェアの更新作業が完了すると、コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40を、まとめて、更新モードから通常モードに移行(復帰)させる。制御部23は、通常モードに移行後、必要に応じて、各装置を再起動させる。制御部23は、再起動させるか否かを、ファームウェアの更新内容に基づいて、装置毎に決定してよい。
燃料電池装置30は、例えば、固体酸化物形燃料電池装置(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)又は固体高分子形燃料電池装置(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)などである。
燃料電池装置30は、発電部31と、補機32と、通信部33と、記憶部34と、制御部35とを備える。
発電部31は、ガスと空気とを電気化学反応させて発電するセルスタックを備える。発電部31は、発電した直流電力をパワーコンディショナ40に供給する。
補機32は、発電部31を動かすために必要な周辺機器である。補機32は、空気ブロワ、ガスポンプ、改質水ポンプ及びヒータ等を含む。
通信部33は、有線又は無線によってコントローラ20及びパワーコンディショナ40と接続する。通信部33は、コントローラ20及びパワーコンディショナ40とデータの送受信を行う。
記憶部34は、燃料電池装置30の動作を制御するためのファームウェアを保持(格納)する。
制御部35は、燃料電池装置30が備える各機能ブロックをはじめとして、燃料電池装置30の全体を制御及び管理するプロセッサを含む。プロセッサにより実行されるプログラムは、例えば、制御部35が備えるメモリに格納されてもよいし、記憶部34に格納されてもよい。
制御部35は、コントローラ20から、通常モードから更新モードへの移行要求を受信すると、燃料電池装置30を更新モードに移行させる。制御部35は、コントローラ20から、ファームウェアの更新要求を受信すると、燃料電池装置30のファームウェアの更新を実行する。
制御部35は、コントローラ20から、更新モードから通常モードへの移行要求を受信すると、燃料電池装置30を通常モードに移行(復帰)させる。制御部35は、コントローラ20から、再起動の要求を受信すると、燃料電池装置30を再起動させる。
パワーコンディショナ40は、燃料電池装置30から供給された直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ40は、変換後の交流電力を、燃料電池装置30が設置されている需要家施設の負荷機器等に供給する。
パワーコンディショナ40は、電力変換部41と、通信部42と、記憶部43と、制御部44とを備える。
電力変換部41は、燃料電池装置30から供給された直流電力を交流電力に変換する。
通信部42は、有線又は無線によって燃料電池装置30と接続する。通信部42は、燃料電池装置30とデータの送受信を行う。
記憶部43は、パワーコンディショナ40の動作を制御するためのファームウェアを保持(格納)する。
制御部44は、パワーコンディショナ40が備える各機能ブロックをはじめとして、パワーコンディショナ40の全体を制御及び管理するプロセッサを含む。プロセッサにより実行されるプログラムは、例えば、制御部44が備えるメモリに格納されてもよいし、記憶部43に格納されてもよい。
制御部44は、コントローラ20から燃料電池装置30を介して、通常モードから更新モードへの移行要求を受信すると、パワーコンディショナ40を更新モードに移行させる。制御部44は、コントローラ20から燃料電池装置30を介して、ファームウェアの更新要求を受信すると、パワーコンディショナ40のファームウェアの更新を実行する。
制御部44は、コントローラ20から燃料電池装置30を介して、更新モードから通常モードへの移行要求を受信すると、パワーコンディショナ40を通常モードに移行(復帰)させる。制御部44は、コントローラ20から燃料電池装置30を介して、再起動の要求を受信すると、パワーコンディショナ40を再起動させる。
図2に示すシーケンス図を参照して、本開示の一実施形態に係る燃料電池システム10の動作の一例について説明する。図2に示すシーケンス図は、燃料電池装置30のファームウェアのみを更新する場合の例である。
コントローラ20は、サーバ50から更新用のファームウェアを受信することによって、又は、USBメモリから更新用のファームウェアを取得することによって、ファームウェアの更新があることを検出すると(ステップS101)、コントローラ20を更新モードに移行させる(ステップS102)。
コントローラ20は、燃料電池装置30に更新モードへの移行要求を送信する(ステップS103)。燃料電池装置30は、コントローラ20から、更新モードへの移行要求を受信すると、燃料電池装置30を更新モードに移行させる(ステップS104)。
コントローラ20は、燃料電池装置30から、更新モードへの移行が成功した旨の応答を受信すると、燃料電池装置30を介して、パワーコンディショナ40に更新モードへの移行要求を送信する(ステップS105)。なお、成功した旨の応答については、図示を省略する。また、以後の説明において、コントローラ20からの要求に対する成功した旨の応答については、説明及び図示を省略する。
パワーコンディショナ40は、コントローラ20から、燃料電池装置30を介して、更新モードへの移行要求を受信すると、パワーコンディショナ40を更新モードに移行させる(ステップS106)。
コントローラ20は、燃料電池装置30にファームウェアの更新要求を送信する(ステップS107)。燃料電池装置30は、コントローラ20から、ファームウェアの更新要求を受信すると、燃料電池装置30のファームウェアの更新を実行する(ステップS108)。
コントローラ20は、燃料電池装置30を介して、パワーコンディショナ40に通常モードへの移行要求を送信する(ステップS109)。パワーコンディショナ40は、コントローラ20から、燃料電池装置30を介して、通常モードへの移行要求を受信すると、パワーコンディショナ40を通常モードに移行させる(ステップS110)。
コントローラ20は、燃料電池装置30に通常モードへの移行要求を送信する(ステップS111)。燃料電池装置30は、コントローラ20から、通常モードへの移行要求を受信すると、燃料電池装置30を通常モードに移行させる(ステップS112)。
コントローラ20は、コントローラ20を通常モードに移行させる(ステップS113)。
コントローラ20は、燃料電池装置30を介して、パワーコンディショナ40に再起動の要求を送信する(ステップS114)。パワーコンディショナ40は、コントローラ20から、燃料電池装置30を介して、再起動の要求を受信すると、パワーコンディショナ40を再起動させる(ステップS115)。
コントローラ20は、燃料電池装置30に再起動の要求を送信する(ステップS116)。燃料電池装置30は、コントローラ20から、再起動の要求を受信すると、燃料電池装置30を再起動させる(ステップS117)。
続いて、図3に示すシーケンス図を参照して、本開示の一実施形態に係る燃料電池システム10の動作の他の例について説明する。図3に示すシーケンス図は、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40のファームウェアを更新する場合の例である。
ステップS201〜S206までの処理は、図2のシーケンス図のS101〜S106までの処理と同様であるため、説明を省略する。
コントローラ20は、燃料電池装置30を介して、パワーコンディショナ40にファームウェアの更新要求を送信する(ステップS207)。パワーコンディショナ40は、コントローラ20から、燃料電池装置30を介して、ファームウェアの更新要求を受信すると、パワーコンディショナ40のファームウェアの更新を実行する(ステップS208)。
ステップS209〜S219までの処理は、図2のシーケンス図のS107〜S117までの処理と同様であるため、説明を省略する。
このように、本実施形態によれば、コントローラ20は、コントローラ20、燃料電池装置30及びパワーコンディショナ40をまとめて、通常モードから更新モードへ移行させる。これにより、燃料電池システム10において、更新モードの装置と通常モードの装置とが混在することがなくなるため、燃料電池システム10のファームウェア更新時におけるエラー検出を低減することができる。その結果、複数の装置を含む電源システムにおいて、ファームウェアを更新する際の利便性を向上させることができる。
続いて、図4に示すファームウェア提供システム2を参照して、複数の燃料電池システム10を含む構成について説明する。ファームウェア提供システム2は、複数の燃料電池システム10−1〜10−Nと、サーバ50とを備える。燃料電池システム10−1〜10−N及びサーバ50は、ネットワーク60を介して情報を送受信可能である。
燃料電池システム10−1〜10−Nは、有線又は無線により接続しており、連結運転をしているものとする。
図4に示すファームウェア提供システム2において、燃料電池システム10−1のコントローラ20−1がファームウェアの更新があることを検出した場合のファームウェアの更新処理について、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
コントローラ20−1は、サーバ50から更新用のファームウェアを受信することによって、又は、USBメモリから更新用のファームウェアを取得することによって、ファームウェアの更新があることを検出する(ステップS301)。
コントローラ20−1は、連結運転中であるか否かを確認し、連結運転中である場合、ファームウェアの更新があることを、サーバ50に通知する(ステップS302)。
サーバ50は、燃料電池システム10−1と連結運転中の燃料電池システム10−2〜10−Nのコントローラ20−2〜20−Nに対し、ファームウェアの更新があることを通知する(ステップS303)。
サーバ50は、コントローラ20−1〜20−Nに対し、更新モードへの移行要求を送信する。コントローラ20−1〜20−Nは、更新モードへの移行要求を受信すると、コントローラ20−1〜20−Nと、燃料電池装置30−1〜30−Nと、パワーコンディショナ40−1〜40−Nとを、それぞれ、更新モードに移行させる(ステップS304)。
更新モードへの移行が完了すると、コントローラ20−1〜20−Nは、更新モードへの移行が完了したことを、サーバ50に通知する。サーバ50は、コントローラ20−1〜20−Nに対し、ファームウェアの更新要求を送信する。コントローラ20−1〜20−Nは、ファームウェアの更新要求を受信すると、ファームウェア更新の対象である装置について、更新作業を実行する(ステップS305)。
更新作業が完了すると、コントローラ20−1〜20−Nは、更新作業が完了したことを、サーバ50に通知する。サーバ50は、コントローラ20−1〜20−Nに対し、通常モードへの移行要求を送信する。コントローラ20−1〜20−Nは、通常モードへの移行要求を受信すると、コントローラ20−1〜20−Nと、燃料電池装置30−1〜30−Nと、パワーコンディショナ40−1〜40−Nとを、それぞれ、通常モードに移行させる(ステップS306)。
通常モードへの移行が完了すると、コントローラ20−1〜20−Nは、通常モードへの移行が完了したことを、サーバ50に通知する。サーバ50は、コントローラ20−1〜20−Nに対し、再起動の要求を送信する。コントローラ20−1〜20−Nは、再起動の要求を受信すると、再起動が必要と判定した装置について、再起動を実行させる(ステップS307)。
このように、複数の燃料電池システム10が連結運転している場合、ファームウェアの更新があることを検出したコントローラ20は、サーバ50にファームウェアの更新があることを通知する。そして、サーバ50は、連結運転している他の燃料電池システム10のコントローラ20にファームウェアの更新があることを通知する。これにより、連結運転中の全ての燃料電池システム10が、同じバージョンのファームウェアに更新することができる。
本発明の一実施形態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及び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、これらの変形及び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、各構成部、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、複数の構成部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。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置の各構成部が実行するステップを含む方法、装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
上述の実施形態において、電源装置として燃料電池装置30を例に挙げて説明した。しかしながら、燃料電池装置30は、ファームウェアの更新が必要な他の電源装置であってよい。他の電源装置として、例えば、太陽光発電装置及び蓄電装置などが挙げられる。したがって、燃料電池システム10は、燃料電池装置30でない他の電源装置を備える電源システムであってよい。
1、2 ファームウェア提供システム
10 燃料電池システム(電源システム)
20 コントローラ
21 通信部
22 記憶部
23 制御部
30 燃料電池装置(電源装置)
31 発電部
32 補機
33 通信部
34 記憶部
35 制御部
40 パワーコンディショナ
41 電力変換部
42 通信部
43 記憶部
44 制御部
50 サーバ
60 ネットワーク

Claims (5)

  1. 電源装置と、
    前記電源装置から供給された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、
    前記電源装置及び前記パワーコンディショナを制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナは、定期通信を行う通常モードと、定期通信を行わない更新モードとを有し、
    前記コントローラは、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナをまとめて、前記通常モードから前記更新モードへ移行させる、電源システム。
  2. 請求項1に記載の電源システムにおいて、
    前記コントローラは、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナの少なくともいずれか一つのファームウェアを更新する前に、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナをまとめて、前記通常モードから前記更新モードへ移行させる、電源システム。
  3. 請求項1又は2に記載の電源システムにおいて、
    前記コントローラは、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナのファームウェアの更新が完了すると、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナをまとめて、前記更新モードから前記通常モードへ移行させる、電源システム。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
    複数の前記電源システムが連結運転している場合、前記コントローラは、ファームウェアの更新があることを検出すると、ネットワークを介して接続している外部のサーバにファームウェアの更新があることを通知し、前記外部のサーバに、連結運転している他の電源システムにファームウェアの更新があることを通知させる、電源システム。
  5. 電源装置と、前記電源装置から供給された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記電源装置及び前記パワーコンディショナを制御するコントローラと、を備える電源システムにおける電源システムの制御方法であって、
    前記コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナは、定期通信を行う通常モードと、定期通信を行わない更新モードとを有し、
    前記コントローラが、該コントローラ、前記電源装置及び前記パワーコンディショナをまとめて、前記通常モードから前記更新モードへ移行させるステップを含む、電源システムの制御方法。
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