(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池装置と、
該燃料電池装置の運転を制御する制御部と、
該制御部とデータ通信可能に接続され、前記燃料電池装置の運転に関する操作を受け付ける操作部と、
前記制御部と前記操作部とを有線接続する通信ケーブルと、
該通信ケーブルが接続される接続端子と、を備え、
前記制御部は、
前記接続端子に前記通信ケーブルが接続されているか否かに基づいて、前記操作部と通信可能であるか否かを判断し、
通信不能であると判断すると、通信不能であると判断した時刻からの経過時間を計時するとともに、前記操作部と通信可能であるか否かの判断を継続し、
経過時間が予め定める時間を越えるまでに通信可能であると判断しなかったときは、前記燃料電池装置の運転を終了するように制御し、
経過時間が予め定める時間を越えるまでに通信可能であると判断したときは、前記燃料電池装置の運転を継続するように制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池装置は、固体酸化物形燃料電池装置であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記操作部は、第１操作部および第２操作部を含み、
前記通信ケーブルは、前記制御部と前記第１操作部とを有線接続する第１ケーブルおよび前記制御部と前記第２操作部とを有線接続する第２ケーブルを含み、
前記接続端子は、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルとを排他的に接続可能に構成されており、
前記制御部は、前記接続端子に、前記第１操作部と接続された前記第１ケーブルと前記第２操作部と接続された第２ケーブルのいずれが接続されていても、前記操作部と通信可能であると判断することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置の運転に関する操作を受け付ける操作部を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを備える燃料電池システムが提唱されている。
【０００３】
このような、燃料電池システムには、ユーザが操作する操作部が備えられており、この操作部から入力される指示に応答して、燃料電池装置は運転制御される。燃料電池装置の運転制御を行う制御部は、操作部とデータ通信可能に接続されており、操作部との通信が不能となった場合、装置の制御が不可能となってしまうので、制御部は何らかの異常が発生したと判断し、運転停止処理を開始する。
【０００４】
操作部と装置との間で通信異常が発生したときの制御として、例えば、燃料電池システムに関する技術ではないが、特許文献１記載の画像処理装置のような従来例がある。特許文献１記載の画像処理装置では、画像処理装置と操作入力部との間の通信異常が検出されると、通信管理部が、画像処理装置から操作入力部へのコマンドを非送信とし、操作入力部からの応答信号の代わりに予め定める仮応答信号を画像処理装置へ送信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−３９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池システムのメンテナンス作業時や設置時には、サービスマンが操作する操作部を、ユーザ用の操作部の代わりに接続して使用する。このとき、ユーザ用の操作部と制御部とが一時的に通信不能となり、制御部は異常が発生したものと誤って判断し、燃料電池装置の不必要な運転停止処理を開始してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構成で、異常の発生を正確に判断して、効率のよい運転を行なうことができる燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施態様に係る燃料電池システムは、燃料電池装置と、
該燃料電池装置の運転を制御する制御部と、
該制御部とデータ通信可能に接続され、前記燃料電池装置の運転に関する操作を受け付ける操作部と、を備え、
前記制御部は、
前記操作部と通信可能であるか否かを判断し、
通信不能であると判断すると、通信不能であると判断した時刻からの経過時間を計時するとともに、前記操作部と通信可能であるか否かの判断を継続し、
経過時間が予め定める時間を越えるまでに通信可能であると判断しなかったときは、前記燃料電池装置の運転を終了するように制御し、
経過時間が予め定める時間を越えるまでに通信可能であると判断したときは、前記燃料電池の運転を継続するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施態様に係る燃料電池システムによれば、制御部が、操作部との通信が不能であるとの判断のみで運転を終了するのではなく、通信が不能であると判断したのち、予め定める時間が経過しても通信不能であれば、運転を終了し、予め定める時間内に通信が可能となった場合には、運転を継続する。このような制御により、簡単な構成で、異常の発生を正確に判断して効率のよい運転を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態であ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】本実施形態の燃料電池システムにおける通信不能時の運転制御を示すフローチャートである。
【図３】メンテナンス作業時の操作部の挿し換えについて説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態である燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
燃料電池システム１００は、燃料電池装置１、制御部２、記憶部３、表示部４、操作部５および温度センサ６を含む。なお、図１のブロック図には、燃料電池システム１００の主な構成を記載しており、本実施形態の燃料電池システム１００がこれらの構成以外の他の構成を含んでいてもよい。なお、燃料電池装置１、制御部２、記憶部３、表示部４、温度センサ６にて燃料電池本体１０が構成され、操作部５は燃料電池本体１０とは別個に設けられている。
【００１２】
燃料電池装置１は、活物質を外部から連続的に供給する電気化学的発電装置であれば用いることができる。例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、りん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）などの各方式の燃料電池装置を用いることができる。これらの燃料電池は、運転温度がこの順に高くなっており、ＰＥＦＣが最も低く、ＳＯＦＣが最も高い。例えば、これらの方式のうち、本実施形態の効果が最も発揮されるのは、運転温度が高く、停止処理に長時間を要し、停止処理によって燃料電池装置１に破損が生じやすいＳＯＦＣである。
【００１３】
制御部２は、たとえばＣＰＵ（中央演算処理装置）によって構成され、記憶部３に記憶される各種プログラムを実行することによって、燃料電池装置１の運転を制御する。
【００１４】
記憶部３は、不揮発性の大容量の記憶装置、たとえばＳＳＤ（solid state drive）あるいはフラッシュメモリカードなどの半導体メモリ、またはＨＤＤ（hard disk drive）などによって構成される。記憶部３は、制御部２によって実行されるプログラム、および制御部２がプログラムを実行するために必要な情報、燃料電池システム１００の動作に必要な情報を記憶する。記憶部３に記憶される情報は、制御部２によって書き込みおよび読み出しが行われる。
【００１５】
また、記憶部３は、揮発性の半導体メモリを有し、燃料電池システム１００の動作に必要な各種情報を一時的に記憶してもよい。
【００１６】
表示部４は、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置によって構成される。表示部４は、制御部２が生成する画像データに基づいて画像を表示する。画像データの生成は、燃料電池システム１００に特化された専用の制御ソフトウェアによるもの、ＯＳ（Operating System）を利用する場合はＯＳによるもの、ＯＳ上で動作する各種アプリケーションによるものがあり、記憶部３に記憶された画像データに基づき、表示部４の仕様に応じて、表示部で表示可能な画像データが生成される。
【００１７】
具体的には、表示部４は、燃料電池装置１の運転時間や現在の発電量などの各種情報をユーザに提示したり、燃料電池装置１の運転状態を変更するための指示を入力する操作メニュー、燃料電池装置１の運転の設定を入力、変更するための設定メニューなどユーザインターフェイスの一部として機能する。
【００１８】
操作部５は、制御部２とデータ通信可能に接続され、燃料電池装置１の運転に関する操作を受け付ける。操作部５は、制御部２に対して運転制御のための指示を出力するための、例えば、文字、数字および記号などを入力する複数のキーによって構成される。操作部５は、複数のキーがメカニカルキーで構成されるキーボードであってもよく、表示部４と協働して複数のキーがソフトキーで構成されるタッチパネルであってもよい。
【００１９】
本実施形態では、操作部５と制御部２とは、通信ケーブルを介して有線接続されており、操作部５で発生した信号は、通信ケーブルを通って制御部２に入力される。少なくとも通信ケーブルの制御部２側は、制御部２に対して着脱可能に構成されている。ここで、制御部２に対して着脱可能な構成とは、例えば、制御部２に電気的にかつ固定的に接続された接続端子であるジャックまたはレセプタクルと、通信ケーブル先端のピンまたはプラグとを備え、ピンまたはプラグが、ジャックまたはレセプタクルに対して抜き差し可能となっている構成である。なお、通信ケーブルの操作部５側も操作部５に対して着脱可能に構成されていてもよく、着脱可能な構成は、制御部２側と同様の構成である。接続端子であるジャックまたはレセプタクルは、制御部２に直接的に設けられている必要はなく、制御部２およびその他の構成を収納する筐体の外表面に設けられ、配線基板などを介して制御部２と電気的にかつ固定的に接続されていればよい。
【００２０】
制御部２は、操作部５と通信可能であるか否かを判断するように構成される。通信可能であるか否かの判断は、電気的構成を利用するものであってもよく、機械的構成を利用するものであってもよい。電気的構成を利用するものは、例えば、制御部２から操作部５に対して一定間隔で、特定の信号を送信し、その信号に対して操作部５から予め定める応答信号が出力され、制御部２でその応答信号を受信すれば、通信可能であると判断する。特定の信号を送信しても応答信号を受信できないときは、操作部５との通信が不能であると判断する。すなわち、制御部２と操作部５との間で実際に電気信号の送受信を行うことで通信可能であるか否かを判断する。
【００２１】
機械的構成を利用するものは、例えば、ジャック内にメカニカルスイッチを設け、通信ケーブルのピンをジャックに挿入したときにピンがスイッチを押すことでピンがジャックに挿入されたことを検出し、この検出によって操作部５との通信が可能であると判断する。スイッチが押されていない場合は、ピンがジャックに挿入されていないことを検出し、この検出によって操作部５との通信が不能であると判断する。すなわち、制御部２と操作部５との間で電気信号の送受信を行うことなく、通信ケーブルが制御部２側の接続端子に挿入されているか否かに基づいて通信可能であるか否かを判断する。
【００２２】
制御部２と操作部５とが通信不能である場合とは、具体的には、操作部５が故障している、通信ケーブルが断線している、通信ケーブルが接続端子から抜けている、接続端子が故障しているなどである。これらのうち、操作部５の故障、通信ケーブルの断線、接続端子の故障については、操作部５による燃料電池装置１の運転制御が不可能となるなど修理、交換の必要があるため、燃料電池装置１の運転を停止する必要がある。したがって、制御部２が、操作部５との通信が不能であると判断したときには、燃料電池装置１の運転停止処理を開始することが望まれる。これに対して通信ケーブルが接続端子から抜けている場合は、ユーザが誤って抜いてしまった場合があり、挿入しなおせば問題が無い場合が殆んどである。また、詳細は図３に基づいて後述するが、サービスマンによる燃料電池本体１０のメンテナンス作業時や設置作業時には、作業用の操作部（第２操作部）５Ｂを、通常使用しているユーザ操作用の操作部（第１操作部）５Ａと挿し換えて使用する。この場合、ユーザ操作用の第１操作部５Ａに接続された通信ケーブルを制御部２側の接続端子から抜き、作業用の第２操作部５Ｂに接続された通信ケーブルを制御部２側の接続端子に挿入する。
【００２３】
従来の燃料電池システムでは、上記のように誤って、通信ケーブルが抜けてしまった場合も、作業用の第２操作部５Ｂに挿し換える場合も、通信ケーブルが制御部２側の接続端子から抜けたときに、制御部２が操作部５との通信が不能であると判断され、運転停止処理を実行してしまう。
【００２４】
これに対して本実施形態の燃料電池システム１００では、一旦、操作部５との通信が不能であると判断しても、その判断のみでは運転停止処理を開始せず、もう一段階の判断を行う。詳細には、制御部２が、通信不能であると判断した時刻からの経過時間を計時するとともに、操作部５と通信可能であるか否かの判断を継続し、経過時間が予め定める時間を越えるまでに通信可能であると判断しなかったときは、燃料電池装置１の運転を終了するように運転停止処理を開始し、経過時間が予め定める時間を越えるまでに通信可能であると判断したときは、運転停止処理を開始することなく、燃料電池装置１の運転を継続するように制御する。
【００２５】
このように、本実施形態の燃料電池システム１００は、制御部２と操作部５との通信が一旦不能となったあとでも、予め定める時間は運転停止処理を開始せずに待機し、待機中に通信可能な状態に戻れば運転を継続する。予め定める時間である待機時間を適切に設定すれば、誤って通信ケーブルを抜いてしまった場合、作業用の第２操作部５Ｂに挿し換える場合に、不必要な運転停止処理を回避して、燃料電池装置１の運転を継続させることができる。
【００２６】
また、操作部５の故障、通信ケーブルの断線、接続端子の故障の場合には、待機時間を経過しても通信可能となることはないので、運転停止処理を開始することになる。この場合は、必要な運転停止処理であり、正常な制御が行われる。
【００２７】
このように、不必要な運転停止処理を回避することで、異常の発生を正確に判断して、効率よく燃料電池装置１を運転することができる。また従来技術のような仮応答信号の記憶、仮応答信号の送信等に係る構成を必要としないので、簡単な構成で実現することができる。
【００２８】
待機時間については、使用する燃料電池装置１の種類、通信ケーブルの種類、ピン、プラグ、ジャックの種類や大きさなどに応じて適宜設定すればよく、例えば、３分間〜１０分間である。
【００２９】
図２は、本実施形態の燃料電池システムにおける通信不能時の運転制御を示すフローチャートである。本フローチャートは、燃料電池システム１００の運転中に開始されるものである。なおここで言う運転中とは、発電時のみではなく、起動処理時や停止処理時も含むものとする。ステップＳ１では、制御部２が、操作部５との通信が不能であるかどうかを判断する。通信が不能であればステップＳ２に進み、通信が可能であれば待機する。通信が可能な状態は、正常に運転が継続されている状態であり、正常な運転継続時に、上記のように、通信が不能であると判断されると、本フローチャートによる制御が行われるように構成されている。
【００３０】
操作部５との通信が可能か否かの判断は、上記のように示した例のように、電気的構成によるものであっても、機械的構成によるものであってもよく、また上記の例に限定されるものではない。
【００３１】
ステップＳ２では、制御部２が、計時を開始し、通信不能であると判断した時刻からの経過時間を計時する。制御部２は、経過時間を計時するとともに、操作部５との通信が可能であるか否かの判断を継続して行う。
【００３２】
ステップＳ３では、制御部２が、再度操作部５との通信が可能となったかどうかを判断する。通信が可能となっていれば、ステップＳ６に進み、燃料電池装置１の運転を継続する。通信が可能とならずに不能のままであれば、ステップＳ４に進む。
【００３３】
ステップＳ４では、制御部２が、計時している経過時間が、待機時間を経過したかどうかを判断し、経過していなければステップＳ３に戻って、再度通信が可能となったかどうかの判断を行い、経過していればステップＳ５に進む。
【００３４】
ステップＳ５では、運転停止処理を開始し、燃料電池装置１の運転を停止する。
【００３５】
図３は、メンテナンス作業時等の操作部５の挿し換えについて説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態では、制御部２側のジャックまたはレセプタクルなどの接続端子２ａは、１つのみ設けられており、この１つの接続端子に対して排他的に接続可能な操作部５として、ユーザ操作用の第１操作部５Ａと作業用の第２操作部５Ｂとの２つの操作部がある。燃料電池システム１００の通常動作時には、図３（ｂ）に示すように、ユーザ操作用の第１操作部５Ａが、第１操作部５Ａ接続用の第１通信ケーブル７Ａを介して制御部２に接続されている。サービスマンが燃料電池本体１０のメンテナンス作業や設置作業を行う場合、サービスマンが作業用の第２操作部５Ｂおよび第２操作部５Ｂ接続用の第２通信ケーブル７Ｂを持参し、第２操作部５Ｂを制御部２に接続してメンテナンス作業等を行う。このとき、制御部２側の接続端子２ａは、１つのみであるので、現在接続されている第１操作部５Ａを接続端子２ａから抜き、すなわち、第１通信ケーブル７Ａを接続端子２ａから抜き、第２操作部５Ｂを接続端子２ａに挿す、すなわち、第２通信ケーブル７Ｂを接続端子２ａに挿す（図３（ｃ））。第１操作部５Ａを抜いた時点で制御部２と第１操作部５Ａとの通信が不能となるが、本実施形態では、第１操作部５Ａを抜いたあと、予め定める待機時間内に第２操作部５Ｂを接続端子２ａに挿せば、制御部２と第２操作部５Ｂとの通信が可能と判断されるので、燃料電池装置１の運転停止処理が開始されない。
【００３６】
ユーザ操作用の第１操作部５Ａと、メンテナンス作業用の第２操作部５Ｂとは、例えば
操作可能なメニューの数などの点で構成が異なっている。
【００３７】
本実施形態では、制御部２が、接続端子２ａに接続されたのが第１操作部５Ａであるか第２操作部５Ｂであるかまでは識別していない。第１操作部５Ａと第２操作部５Ｂのいずれが接続されていても、操作部５が接続されていれば通信可能と判断するように構成されており、このような判断で本実施形態の効果は発揮される。
【００３８】
他の実施形態として、制御部２が、接続端子２ａに接続されているのが第１操作部５Ａであるか第２操作部５Ｂであるかを識別するように構成してもよい。この識別では、例えば、制御部２は上記の電気的構成を利用することができる。制御部２から特定の信号を送信したときの応答信号において、ユーザ操作用の第１操作部５Ａであることを示す識別情報、メンテナンス用の第２操作部５Ｂであることを示す識別情報が付加されることにより、制御部２は、応答信号に基づいて、現在接続されている操作部５がどちらの操作部５であるかを識別することができる。
【００３９】
作業用の第２操作部５Ｂが接続されている場合、必ずユーザ操作用の第１操作部５Ａへの挿し換えが発生する。したがって、第２操作部５Ｂが接続されている状態では、制御部２と第２操作部５Ｂとが通信可能であるか否かを判断しなくてもよい。または、通信可能であるか否かを判断し、通信が不能となった場合に、第１操作部５Ａが接続されていた状態から通信が不能となった場合に比べて待機時間を長くしてもよい。第２操作部５Ｂが接続されているということは、サービスマンによる作業中であるので、燃料電池システム１００において、制御部２と操作部５との間に通信異常が発生し、通信不能と判断されても停止処理を開始せずに、サービスマンがその場で対応して異常を解消することが可能である。また、作業時間を短縮するために、作業用の第２操作部５Ｂが接続されたことが認識された時点で、運転モードがメンテナンス用のモードに自動的に切り替わるように設定されていても良い。
【００４０】
本実施形態では、第１操作部５Ａが接続端子２ａに接続されていても、第２操作部５Ｂが接続端子２ａに接続されていても、制御部２との通信が不能となった場合の制御については、上記の図２に示すフローチャートとに示す手順と同じ処理を実行してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１      燃料電池装置
２      制御部
２ａ    接続端子
３      記憶部
４      表示部
５      操作部
５Ａ    第１操作部
５Ｂ    第２操作部
６      温度センサ
７Ａ    第１通信ケーブル
７Ｂ    第２通信ケーブル
１００  燃料電池システム
【図１】
0006685737.tif 000002
【図２】
0006685737.tif 000003
【図３】
0006685737.tif 000004