(57)【要約】【課題】複数の燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、システム全体の発電停止を回避する。【解決手段】一実施形態に係る燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池と、複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置と、を備える。複数の制御装置の各々は、複数の燃料電池の発電出力に関する指令を統括する司令部と、複数の制御装置のいずれかの司令部から入力された指令に基づいて、制御対象の燃料電池の発電出力を調整する調整部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池と、
前記複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置と、を備え、
前記複数の制御装置の各々は、
前記複数の燃料電池の発電出力に関する指令を統括する司令部と、
前記複数の制御装置のいずれかの前記司令部から入力された前記指令に基づいて、制御対象の燃料電池の前記発電出力を調整する調整部と、
を有する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記複数の制御装置の各々が、前記指令を出力する前記司令部の故障を検知する故障検知部をさらに有し、前記故障検知部の検知に伴って、他の司令部が前記指令を前記複数の制御装置の各々の前記調整部へ出力する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記指令の出力に関する優先順位が予め設定されており、前記故障検知部が前記故障を検知すると、前記優先順位が最も高い前記司令部が、前記指令を出力する、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記故障検知部は、前記司令部から前記指令が所定時間入力されなかった場合に、前記司令部が故障していると検知する、請求項２または３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記故障検知部は、前記司令部から故障を示す通知が入力された場合に、前記司令部が故障していると検知する、請求項２または３に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置のいずれかが、前記複数の燃料電池の発電出力に関する指令を出力し、
前記指令に基づいて、制御対象の燃料電池の前記発電出力を調整する、
燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、燃料電池システムおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池を備える。燃料電池システムでは、複数の燃料電池が電力系統に接続されている場合がある。この場合、従来の燃料電池システムでは、各燃料電池の発電出力が、燃料電池システムの外部に設けられた司令部によって制御される。そのため、司令部が故障すると、システム全体で発電が停止してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２０１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、複数の燃料電池を備える燃料電池システムおよびその運転方法において、システム全体の発電停止を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に係る燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池と、複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置と、を備える。複数の制御装置の各々は、複数の燃料電池の発電出力に関する指令を統括する司令部と、複数の制御装置のいずれかの司令部から入力された指令に基づいて、制御対象の燃料電池の発電出力を調整する調整部と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本実施形態によれば、複数の燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、システム全体の発電停止を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】燃料電池へのガス供給形態の一例を示す模式図である。
【図３】一実施形態に係る燃料電池システムの運転方法を説明するフローチャートである。
【図４】一実施形態に係る燃料電池システムの他の運転方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
図１は、一実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１に示す燃料電池システム１は、電力系統１００に並列に接続された複数の燃料電池１０と、複数の燃料電池１０をそれぞれ制御する複数の制御装置２０と、を備える。
【００１０】
図２は、各燃料電池１０へのガス供給形態の一例を示す模式図である。図２に示すように、各燃料電池１０には、水素を含む燃料ガス１０１が配管１１を通じて供給されるとともに、酸素を含む酸化剤ガス１０２が配管１２を通じて供給される。燃料ガス１０１および酸化剤ガス１０２の供給により、各燃料電池１０は発電する。各燃料電池１０で発電された電力は、電力系統１００に供給される。
【００１１】
配管１１には、弁１３およびポンプ１４が設置されている。弁１３およびポンプ１４は、制御装置２０の制御に基づいて動作する。また、配管１２には、弁１５およびポンプ１６が設置されている。弁１５およびポンプ１６も、制御装置２０の制御に基づいて動作する。
【００１２】
図１に戻って、複数の制御装置２０の各々は、司令部２１と、調整部２２と、故障検知部２３と、を有する。司令部２１は、各燃料電池１０の発電出力に関する指令を統括する。この指令は、例えば各燃料電池１０の出力電力値を示す。各司令部２１は、他の制御装置２０と相互に接続されており、これらのうちの一つが、上記指令を各制御装置２０の調整部２２へ一斉に出力する。
【００１３】
調整部２２は、司令部２１からの指令に基づいて、制御対象の燃料電池１０の発電出力を調整する。例えば、調整部２２は、弁１３および弁１５の開閉動作を調整することによって、燃料電池１０を起動または停止させる。また、調整部２２は、ポンプ１４およびポンプ１６を制御して燃料ガス１０１および酸化剤ガス１０２の供給量を調整する。これにより、燃料電池１０の発電量が調整される。なお、調整部２２の動作は、上述した弁１３、１５およびポンプ１４、１６の調整に限定されない。
【００１４】
故障検知部２３は、上記指令を出力している司令部２１の故障を検知する。故障検知部２３は、例えば、司令部２１から上記指令が所定時間入力されなかった場合に、その司令部２１が故障していると検知する。また、故障検知部２３は、上記司令部２１から自身の故障を示す通知が入力された場合に、上記司令部２１が故障していると検知してもよい。なお、故障検知部２３による司令部２１の故障検知方法については、上述した内容に限定されない。
【００１５】
次に、図３を参照して上述した燃料電池システム１の運転方法について説明する。図３は、一実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法を説明するフローチャートである。
【００１６】
まず、各制御装置２０に設けられた複数の司令部２１のうち、予め指定された１つの司令部２１が、燃料電池１０の発電出力に関する指令を各調整部２２へ一斉に出力する（ステップＳ１）。このとき、残りの司令部２１は、停止している。
【００１７】
次に、各調整部２２が、司令部２１から入力された指令に基づいて、制御対象の燃料電池１０の発電出力を調整する（ステップＳ２）。このとき発電された電力は、電力系統１００に供給される。
【００１８】
燃料電池１０の発電中に、各制御装置２０に設けられた複数の故障検知部２３は、上記指令を出力する司令部２１が故障しているか否かを検知する（ステップＳ３）。複数の故障検知部２３の少なくとも１つが、上記司令部２１の故障を検知すると、上記指令を出力する司令部２１の切り替えが行われる（ステップＳ４）。
【００１９】
ステップＳ４では、指令を出力する司令部２１の選定方法は特に制限されない。例えば、上記指令を出力する優先順位を予め設定し、故障した司令部２１を除いた残りの司令部２１の中で、優先順位が最も高いものを選定することができる。また、故障を示す通知を最も早く受信した司令部２１が、指令を出力する司令部として選定されてもよい。
【００２０】
ステップＳ４で上記指令を出力する司令部２１が他の司令部２１に切り替わると、その他の司令部２１が、複数の制御装置２０へ新たに指令を出力する（ステップＳ５）。
【００２１】
次に、図４を参照して本実施形態に係る燃料電池システム１の他の運転方法を説明する。
【００２２】
図４は、一実施形態に係る燃料電池システム１の他の運転方法を説明するフローチャートである。図４に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートに加えて、司令部２１の切り替え条件に定期メンテナンス時を判定するステップを有する。図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の動作内容は、図３に示すステップＳ１〜ステップＳ５の動作内容と同様であるため説明を省略する。
【００２３】
燃料電池システムでは、一般的にポンプ等の部品の定期メンテナンスが必要となる。この定期メンテナンス時には、燃料電池システム１の制御装置２０や弁１３やポンプ１４の電源をオフする必要がある。
【００２４】
一方、定期メンテナンス時には、ある一つの燃料電池１０に関わる制御装置２０や弁１３やポンプ１４の電源をオフし、残りの燃料電池１０は、運転状態のままにしておけば、発電出力を止めることなくメンテナンスを実施することができる。その際、メンテナンス対象の燃料電池１０に関わる司令部２１が、出力を指令する司令部２１の場合には、メンテナンス前に指令を出力する司令部２１の切り替えを実施する（ステップＳ１６）。
【００２５】
上述した本実施形態によれば、複数の燃料電池１０の発電出力を統括する司令部２１が、複数の制御装置２０の各々に設けられている。すなわち、司令部２１が冗長的に設けられている。そのため、仮に、指令を出力中の司令部２１が故障したとしても、他の司令部２１に指令出力を切り替えることができる。これにより、指令が継続的に出力されるので、システム全体で発電が停止する事態を回避することができる。
【００２６】
また、上記指令の出力に関し予め優先順位を設定しておくことによって、司令部２１の故障時に、スムーズに司令部２１の切り替えを行うことができる。その結果、システム全体の発電停止をより確実に防ぐことができる。
【００２７】
以上、いくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要ことに含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００２８】
１：燃料電池システム、１０：燃料電池、２０：制御装置、２１：司令部、２２：調整部、２３：故障検知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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