(57)【要約】【課題】燃料電池発電装置内の機能ごとに、分散制御を行う。【解決手段】水素生成器２の制御を行う水素生成器制御手段２１と、燃料電池スタック５の制御を行うスタック制御手段２２と、インバータ６の制御を行うインバータ制御手段２３と、システム全体の制御を行う主制御手段８と、各制御手段間の情報のやりとりを行う通信手段２５と、ガスや水などの流路の切替えを行う弁２６や、冷却するためのファン２７を有し、主制御手段８は、燃料電池発電装置システムの起動、発電、停止の一連の動作の制御を主制御手段８が決定し、決定した制御情報に基づき、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段は各制御手段に接続されている弁やファンを制御するので、弁やファンからの配線の距離を短くできるので、断線や誤配線といったリスクを大幅に低減することができ、組立て性も向上するので、システム全体の信頼性を向上させることができる。【選択図】図２
2007242330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系原料燃料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器で得られた水素ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックで発電した電気を交流に変換するインバータと、水素生成器の制御を行う水素生成器制御手段と、燃料電池スタックの制御を行うスタック制御手段と、インバータの制御を行うインバータ制御手段と、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段を含めたシステム全体の制御を行う主制御手段と、主制御手段、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段の各制御手段間の情報のやりとりを行う通信手段と、ガスや水などの流路の切替えを行う弁と、燃料電池スタックに酸素を供給するポンプと、水素生成器の温度を上げるためのヒータと、冷却するためのファンととを有し、前記主制御手段は、燃料電池発電装置システムの起動、発電、停止の一連の動作の制御内容を主制御手段が決定し、決定した制御内容に基づき、主制御手段は、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段に前記通信手段を通じて制御情報を送信し、主制御手段を含む各制御手段は主制御手段が決定した制御情報に基づき前記弁とポンプとヒータの制御を行うことを特徴とする燃料電池発電装置システム。
【請求項２】
燃料電池発電装置システム内の所定の箇所の温度を測定する温度計測手段、ガスや水の流量を計測する流量計測手段、インバータの発電量を計測する発電量計測手段と、温度計測手段、流量計測手段、発電量計測手段を含む燃料電池発電装置システム内の各種計測手段の状態情報を計測する状態情報計測手段を有し、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段は、前記状態情報計測手段からの状態情報を通信手段を通じて主制御手段に送信し、前記主制御手段は送信されてきた状態情報と前記主制御手段自身が計測した状態情報から燃料電池発電装置システム全体の状態の判定と制御内容の決定を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項３】
主制御手段、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段の各制御手段間の通信手段は、バス接続形式であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項４】
主制御手段は、燃料電池発電装置システム全体の制御を行う主局制御部であり、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段は、前記主制御手段からの制御命令によって制御を行う従属局制御部であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項５】
バス接続されている従属局制御部は、設計段階において従属局制御部の数が自由に設計可能であることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項６】
主局制御部から、従属局制御部の制御用電源、かつ弁やポンプやヒータや状態情報計測手段の駆動電源を供給することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項７】
主局制御部と従属局制御部間の通信が不通となった場合は、主局制御部は主局制御部から従属局制御部への電源供給を遮断することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項８】
主局制御部と従属局制御部間の通信が不通となった場合、主局制御部は、通信が不通となった従属局制御部への電源供給のみ遮断することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
【請求項９】
主局制御部に設けられているマイコンの異常を検出するマイコン暴走検出手段を有し、前記マイコン暴走検知手段がマイコンの暴走を検出したときは、主局制御部と従属局制御部の全ての制御電源と、弁やポンプやヒータや状態情報計測手段の駆動電源を遮断することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池発電装置システムの制御機能の分散化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭用燃料電池発電装置システムは、家庭用とはいえ、今までの家電製品、家庭用設備製品とは異なり、非常にシステムも複雑であり、装置内に使用されている、ガスや水の流路を切替える弁や、水や酸素を所定の箇所に供給するポンプや、水素生成器の温度を上昇させるためのヒータなどの数も非常に多い。
【０００３】
また、製品自体も、現在製品のメンテナンス性、施工性などの観点から小型化が行われているが、それでも現在の家電製品と比較すると、比較的大型である。
【０００４】
よって、燃料電池発電装置のような比較的大型で、かつ弁やファンやヒータなどの機器や、温度センサや流量センサなどが多数設置される機器では、1つの制御部（ＣＰＵ）に制御を集中させると、配線の距離が長くなったり、配線が複雑となったりする場合がある。
【特許文献１】特開２００４−３４２４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし上述したように前記従来の構成は、制御機能が一つの制御ブロックに集中しており、弁やポンプやヒータなどの数が非常に多い、燃料電池発電装置システムにおいては、断線や誤接続、製品の組立て製が悪い、といった問題点やトラブルが発生しやすいという課題があった。
【０００６】
また、比較的大型商品である燃料電池発電装置内を非常に多くの配線が縦横無尽に走りまわることになり、トラブル発生の原因になるだけでなく、トラブルが発生したときの解析に時間がかかったり、メンテナンス時の作業性が悪くなるといった課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池発電装置システムは、炭化水素系原料燃料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器で得られた水素ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックで発電した電気を交流に変換するインバータと、水素生成器の制御を行う水素生成器制御手段と、燃料電池スタックの制御を行うスタック制御手段と、インバータの制御を行うインバータ制御手段と、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段を含めたシステム全体の制御を行う主制御手段と、主制御手段、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段の各制御手段間の情報のやりとりを行う通信手段と、ガスや水などの流路の切替えを行う弁と、燃料電池スタックに酸素を供給するポンプと、水素生成器の温度を上げるためのヒータとを有し、前記主制御手段は、燃料電池発電装置システムの起動、発電、停止の一連の動作の制御内容を主制御手段が決定し、決定した制御内容に基づき、主制御手段は、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段に前記通信手段を通じて制御情報を送信し、主制御手段を含む各制御手段は主制御手段が決定した制御情報に基づき、前記弁やポンプやヒータの制御を行うものである。
【０００８】
これによって本発明は、例えば、燃料電池発電措置システムの機能を、システム全体の
制御を行う、主局制御部、水素生成器の制御を行う水素生成器制御部、スタック制御部、インバータ制御部などに大別し、制御機能を機能ごとに分散化することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池発電装置システムは、例えば、燃料電池発電措置システムの機能を、システム全体の制御を行う、主局制御部、水素生成器の制御を行う水素生成器制御部、スタック制御部、インバータ制御部などに大別し、制御機能を機能ごとに分散化することで、弁やポンプやヒータの配線距離を、集中制御型と比較して短く、かつコネクタの接点数も大幅に減少することができるので、断線や誤接続等のリスクを大幅に減少することができる。
【００１０】
また、配線を短く、かつコネクタ等の接点数が減少することができるので、製品コストも削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第1の発明は、炭化水素系原料燃料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器で得られた水素ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックで発電した電気を交流に変換するインバータと、水素生成器の制御を行う水素生成器制御手段と、燃料電池スタックの制御を行うスタック制御手段と、インバータの制御を行うインバータ制御手段と、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段を含めたシステム全体の制御を行う主制御手段と、主制御手段、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段の各制御手段間の情報のやりとりを行う通信手段と、ガスや水などの流路の切替えを行う弁や、燃料電池スタックに酸素を供給するポンプや、水素生成器の温度を上げるためのヒータを有し、前記主制御手段は、燃料電池発電装置システムの起動、発電、停止の一連の動作の制御内容を、主制御手段が決定し、決定した制御内容に基づき、主制御手段は、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段に前記通信手段を通じて制御情報を送信し、主制御手段を含む各制御手段は主制御手段が決定した制御情報に基づき、前記弁やポンプやヒータの制御を行うことを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００１２】
上記構成、動作によると、各制御手段に弁やポンプやヒータなどが接続されている、燃料電池発電装置システムの一連の動作の制御を、主制御手段が決定する。決定した制御情報を、主制御手段から、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段に送信する。そして、各制御手段ごとに弁の開閉や、ポンプやヒータやファンの駆動を行ういわば、分散制御型であるので、集中制御型と比較し、弁やポンプやヒータやファンなどからの配線距離を短くすることができるので、断線や誤接続等のリスクを大幅に減少することができる。
【００１３】
また、製品の組立て性も向上し、システム価格のコストダウンも図ることができる。
【００１４】
第2の発明は、第1の発明において、燃料電池発電装置システム内の所定の箇所の温度を測定する温度計測手段、ガスや水の流量を計測する流量計測手段、インバータの発電量を計測する発電量計測手段と、温度計測手段、流量計測手段、発電量計測手段を含む、燃料電池発電装置システム内の各種計測手段の状態情報を計測する、状態情報計測手段を有し、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段は、前記状態情報計測手段からの状態情報を、通信手段を通じて主制御手段に送信し、前記主制御手段は、送信されてきた状態情報と、前記主制御手段自身が計測した状態情報から、燃料電池発電装置システム全体の状態の判定と、制御内容の決定を行うことを特徴とする、燃料電池発電装置である。
【００１５】
上記構成、動作によると、燃料電池発電装置内に設置されているセンサ情報（例えば、水素生成器の温度情報や、水素生成器、スタック近傍に設けられているガスや水の流量情報）を、センサ（状態情報計測手段）近傍の制御手段が計測することで、センサから制御手段までの配線距離を短くすることができる。
【００１６】
よって、配線距離を短くすることによって、断線等のリスクを低減することができる。かつ、配線距離を短くできるので、他の電源線などからのノイズの影響を受けにくくすることが可能となるので、システム全体の信頼性も向上させることができる。
【００１７】
第3の発明は、第1の発明、または第2の発明において、主制御手段、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段の各制御手段間の通信手段は、バス接続形式であることを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００１８】
上記構成、動作によると、各制御手段間の通信手段の接続方式を、バス接続方式とすることで、ここでは、主制御手段、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段の４つに大別したが、設計思想に基づき、この機能毎の制御ブロックの分け方の数を減らしたり、増やしたりしても、回路の基本構成をほとんど変えることなく、比較的自由に設計できるので、開発中のシステムの設計変更にもフレキシブルに対応できるシステムを構築することができる。
【００１９】
第4の発明は、第1から第３いずれか１つの発明において、主制御手段は、燃料電池発電装置システム全体の制御を行う、主局制御部であり、水素生成器制御手段、スタック制御手段、インバータ制御手段は、前記主制御手段からの制御命令によって制御を行う、従属局制御部であることを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００２０】
上記構成、動作によると、システム全体の制御を行う主制御手段を主局制御部とし、それ以外の制御手段を従属局制御部とすることで、システム全体の制御を行う主局制御部と、主局制御部からの情報に基づき制御を行う従属局制御部に分けることで、従属局制御部の制御手段は、主局制御部である主制御手段からの情報に基づき、弁やポンプやファンなどの駆動制御を行うだけでよいので、従属局側のソフトウェア構成の共通化を図ることができ、開発効率を向上させることができる。
【００２１】
第5の発明は、第4の発明において、バス接続されている従属局制御部は、設計段階において従属局制御部の数が自由に設計可能であることを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００２２】
上記構成、動作によると、システム全体の制御を行う主制御手段を主局制御部とし、それ以外の制御手段を従属局制御部とすることで、仮に開発中に制御手段の数の増減を行いたいときにも、従属局制御部の制御手段の数を変更することで、主局制御部と従属局制御部のパケット内容を変更するなどの最小の変更内容で対応することができる。よって、開発中のシステムの設計変更にもフレキシブルに対応できるシステムを構築することができる。
【００２３】
第6の発明は、第1から第５いずれか1つの発明において、主局制御部から、従属局制御部の制御用電源、かつ弁やポンプやヒータや状態情報計測手段の駆動電源を供給することを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００２４】
上記構成、動作によると、主局制御部から従属局制御部への電源供給を行うことで、前記主局制御部である主制御手段が、従属局制御部である水素生成器制御手段などへの電源供給を制御することができるので、例えば、通信異常が発生して前記主制御手段が、従属
局制御部である水素生成器制御手段への電源供給が危険と判断したときは、水素生成器制御手段への電源供給をストップするなどの制御が可能となる。よって、システムの安全性を向上させることができる。
【００２５】
第７の発明は、第1から第６いずれか1つの発明において、主局制御部と従属局制御部間の通信が不通となった場合は、主局制御部は主局制御部から従属局制御部への電源供給を遮断することを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００２６】
上記構成、動作によると、前記主局制御部である主制御手段が、例えば、従属局制御部である水素生成器制御手段との通信に異常を検出し、かつ、従属局制御部への電源供給は危険と判断したときは、従属局制御部への電源供給をストップするなどの制御が可能となる。よって、システムの安全性を向上させることができる。
【００２７】
第８の発明は、第1から第６いずれか1つの発明において、主局制御部と従属局制御部間の通信が不通となった場合、主局制御部は、通信が不通となった従属局制御部への電源供給のみ遮断することを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００２８】
上記構成、動作によると、前記主局制御部である主制御手段が、例えば、従属局制御部であるスタック制御手段との通信に異常を検出し、かつ、スタック制御手段への電源供給は危険と判断したときは、スタック制御手段のみへの電源供給をストップするなどの制御が可能となる。異常が発生した従属局制御部への電源供給のみを遮断することができるので、そのほかの従属局制御部の制御手段は、例えば、燃料電池発電装置システムに異常負荷がかからない状態でシステムの停止処理を行うなどの制御が可能となる。よって、システムの安全性を向上させることができると共に、システムへの異常時の過負荷を低減させることができる。
【００２９】
第９の発明は、第１から第８いずれか１つの発明において、主局制御部に設けられているマイコンの異常を検出するマイコン暴走検出手段を有し、前記マイコン暴走検知手段がマイコンの暴走を検出したときは、主局制御部と従属局制御部の全ての制御電源と、弁やポンプやヒータや状態情報計測手段の駆動電源を遮断することを特徴とする、燃料電池発電装置システムである。
【００３０】
上記構成、動作によると、システム全体の制御を行う主局制御部である主制御手段の制御が異常であることを検出するする機能を備え、主制御手段のマイコン暴走を検出したときは、システム全体の制御が不能となったと判断し、主局制御部、従属局制御部全ての制御電源と駆動電源を遮断することができる。よって、システムが制御不能状態となったときにも、システム全体への電源供給を遮断することで、システム全体の安全性を向上させることができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第1の実施の形態における燃料電池発電装置システムのシステム全体の構成図の例を示すものである。
【００３３】
本システムの構成例は、燃料電池発電コージェネレーションシステムの例であり、発電の際に発生した熱を廃熱回収し、回収した熱をお湯に変換し、電気とお湯を作り、エネルギー利用効率の向上を目指すシステムである。
【００３４】
図１において、燃料電池発電装置システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタック５と、原料（例えば天然ガスなど）を水蒸気改質し水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成器２と、酸化剤ガスである空気を燃料電池スタック１に供給するためのブロア送風機３と、酸化剤である空気を燃料電池スタックに供給する前に水蒸気改質するための加湿器４と、燃料電池スタックが発電した直流電圧を交流電圧に変換するインバータ６と、燃料電池発電装置が発電ための起動中や発電中に発生する熱を回収するための排熱回収手段７を有している。
【００３５】
また、燃料電池発電装置１は、燃料電池発電装置の、起動、発電、停止の一連の動作を制御する主制御手段８と、貯湯ユニット１０との通信を行う対貯湯ユニット送受信手段９を有している。燃料電池発電装置１と貯湯ユニット１０は通信ケーブル１４で接続されている。また、排熱回収の経路として、前記燃料電池発電装置１と貯湯ユニット１０の間は排熱回収経路１５が設けられており、この間を冷却水や廃熱回収されたお湯が流れている。
【００３６】
貯湯ユニット１０は、排熱回収したお湯を貯える貯湯槽１１と、家庭内に供給するお湯の温度や湯量などの制御を行う貯湯制御手段１２と、お湯の温度や風呂の湯量などの各種情報を表示する制御リモコン（表示手段）１７との通信を行う、対リモコン送受信手段１６を有している。制御貯湯ユニットとの通信を行う対貯湯ユニット送受信手段９を有している。貯湯ユニット１０と表示手段である制御リモコン１７は通信ケーブル１８で接続されている。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池発電装置の構成図の例を示すものである。
【００３８】
図２において、燃料電池発電装置１は、燃料電池発電装置１の全体の制御を行う主制御手段８と、水素生成器２、または水素生成器２の近傍の弁２６や、ファン２７や、ヒータ２８や、ポンプ２９などの動作を制御する、水素生成器制御手段２１を有している。また、水素生成器制御手段２１は、水素生成器制御手段２１近傍に配置されている、温度計測手段３０やガスや水の流量を計測する流量計測手段３１などの、状態情報計測手段３２の情報を監視している。
【００３９】
同様にして、燃料電池発電装置１は、燃料電池スタック５または、燃料電池スタック５近傍の弁２６や、ファン２７や、ポンプ２９などの動作を制御する、スタック制御手段２２を有している。また、スタック制御手段２２は、スタック制御手段２２の近傍に配置されている、温度計測手段３０などの状態情報計測手段３２の情報を監視している。
【００４０】
ヒータ２８や流量計測手段３１のように、水素生成器制御手段２１では制御・監視しているが、スタック制御手段２２では制御・監視していないという機器・センサもある。
【００４１】
同様にして、燃料電池発電装置１は、インバータの発電制御を行っている、インバータ制御手段２３を有している。インバータ制御手段２３は、自身の発電量を計測する発電量計測手段３３などを有している。
【００４２】
但し、ここで明示した、弁、ファン、ヒータ、温度計測手段などのセンサは、本発明の実施の形態を説明するための一例であり、この他の機器・センサが接続されることもあり、その場合も発明の効果は変らない。
【００４３】
次に、本発明の第１の実施の形態の動作について図２から図５を用いて説明する。
【００４４】
図２において、主局制御部である主制御手段８と、従属局制御部２４である水素生成器制御手段２１と、スタック制御手段２２と、インバータ制御手段２３は、バス接続されている。
【００４５】
図３は、各制御手段間の接続方法について詳細に示す図である。
【００４６】
バス接続の方法には様々な方法があるが、例えば、工業分野において従来からRS-422/485インターフェースが多く使われてきた。図３に示すように、１対のライン上に複数のノードを接続することが可能であり、また、＋の信号線と−の信号線を使って信号を伝達しており、+と−の信号は必ず逆の電気特性となる、差動信号を用いて通信を行っており、差動信号のため雑音を打ち消し、遠距離の通信も可能である。
【００４７】
以後、この差動信号方式による通信を用いた例を示すが、この他の接続方式でも発明の効果は変らない。
【００４８】
図４は、従来の制御システムにおける、集中制御方式による燃料電池発電装置システムの内部配線図の例である。
【００４９】
集中制御方式による燃料電池発電装置は、図４に示すように、弁２６や、ファン２７や、ヒータ２８や、ポンプ２９など、燃料電池発電装置１内に設けられているこれらの機器がすべて主制御手段８に接続されている。また、サーミスタや熱伝対などである、温度計測手段３０や、ガス流量計などである流量計測手段３１などの各種センサの状態情報計測手段３２の情報も、全て主制御手段８に入力される。
【００５０】
主制御手段８は、起動、発電、停止の一連の動作を、これらの状態情報計測手段３２からの入力情報と、装置内に複数設けられている弁２６や、ファン２７、ヒータ２８などの状態から、それぞれの動作モードに従った制御を判断し、燃料電池発電装置の運転を行っている。
【００５１】
例えば、燃料電池発電装置１の発電起動中モードの過程で、『水素生成器の所定の箇所の温度が、６００度になるように、水素生成器２に設けられているヒータと、ファンにより水素生成器２の温度制御を行う』というような、制御を行う場合、図４に示すような従来の集中制御型のシステムの場合は、水素生成器２の温度情報も、ファンの回転数指令値も全て主制御手段８から行われている。それと同時に、逐一、その他の弁や、ヒータの状態、ガス流量に異常がないかなどの判断も全て、主制御手段８に入力され、主制御手段８が判定を行っている。
【００５２】
図５は、本発明の実施の形態１における、分散制御方式による燃料電池発電装置システムの内部配線図の例である。
【００５３】
分散制御方式による燃料電池発電装置は、図５に示すように、弁２６や、ファン２７や、ヒータ２８や、ポンプ２９など、燃料電池発電装置１内に設けられているこれらの機器が、最も近い位置に配置されている制御手段に接続されている。言い換えると、水素生成のための機能に用いられている機器は、水素生成器制御手段２１に接続され、スタックの発電に用いられる機器は、スタック制御手段２２に接続されている。同様にして、サーミスタや熱伝対などである、温度計測手段３０や、ガス流量計などである流量計測手段３１などの各種センサの状態情報計測手段３２の情報も、最も近い位置に配置されている制御手段に接続されている。
【００５４】
但し、各制御手段のマイコンの入出力ポートの数や、ポートの電気的特性の関係から、
離れた場所に配置されている制御手段に接続されている、弁やファンなどの例外もある。
【００５５】
主制御手段８は、従属局制御部２４である、水素生成器制御手段２１、スタック制御手段２２、（図示してはいないが、インバータ制御手段２３）の主局制御部となっている。
【００５６】
従属局制御部２４は、主制御手段８に、各制御手段に接続されている、弁やファンやヒータの状態、温度計測手段３０や流量計測手段３１の測定情報を送信する。
【００５７】
主制御手段８は、起動、発電、停止の一連の動作を、各制御手段から送信されてきた状態情報計測手段３２の情報と、装置内に複数設けられている弁２６や、ファン２７、ヒータ２８などの状態から、それぞれの動作モードに従った制御を判断し、燃料電池発電装置の運転を行っている。
【００５８】
例えば、燃料電池発電装置１の発電起動中モードの過程で、『水素生成器の所定の箇所の温度が、６００度になるように、水素生成器２に設けられているヒータと、ファンにより水素生成器２の温度制御を行う』というような、制御を行う場合、図５に示すような分散制御型のシステムの場合は、水素生成器２の温度情報は一度、水素生成器制御手段２１に入力され、その他の情報と共に、主制御手段８に送信される。
【００５９】
主制御手段８は、水素生成器制御手段２１などの従属局制御部２４から送信されてきた情報に基づき、制御内容を決定し、水素生成器制御手段２１などの従属局制御部２４に指令値を送信する。この指令値を従属局制御部２４である水素生成器制御手段２１が受けて、主制御手段８からの指令値となるように、水素生成器制御手段２１がファンの回転数を制御している。
【００６０】
このように、センサなどの状態情報を一度従属局制御部２４が受けて、主制御手段８に送信し、主制御手段８は送信されてきた情報に基づき制御内容を決定する。そして、従属局に接続されている、弁や、ファンや、ヒータの状態指令値を従属局制御部に送信し、従属局制御部２４が、主制御手段８からの指令値となるように、接続されている機器の制御を行っている。
【００６１】
このように、制御機能を分散させることで、集中制御型の時と比較して、弁やヒータやファンからの制御信号線や電源線や、センサなどの信号線を短くすることが可能となる。また、集中制御型では、配線距離が長くなるので、組立て性を向上させるため、配線の途中を中継コネクタにすることも行われていた。
【００６２】
分散制御型とすることで、配線距離を短くすると共に、不要な中継コネクタなども削減することができるので、断線やコネクタのリード線抜けなどのリスクが大幅に低減できる。また、組立て性もよくなり、システム全体を簡素化できるので、同じく断線や誤配線といったリスクを低減することができる。
【００６３】
これらの利点から、システム全体の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００６４】
また、リード線の短縮、不要コネクタの削除、組立て性の向上などにより、システムコストも大幅に削減することができる。
【００６５】
また、本発明の実施の形態１では、システム全体の制御は主制御手段８が行い、弁やヒータやファンなどの機器の制御は従属局制御部が行うようにし、かつこれらの制御手段をバス接続の形態としている。このような構成とすることで、例えば、設計段階で、更に制御手段（基板）の数を多くして、配線の距離をさらに短くしたいとか、制御手段（基板）
の数を減らして、コストの低減を図りたい、といった変更にも、主制御手段はそのままで、従属局制御部の数を調整することで対応することができるので、フレキシブルな燃料電池発電装置システムを実現することができる。
【００６６】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１に加えて、主制御手段（主局制御部）８から、従属局制御部２４に制御電源や、弁やヒータの駆動電源を供給する場合の実施例であり、その他の構成、動作は実施の形態１と同じである。
【００６７】
そこで以下では実施の形態２の構成、動作について、実施の形態１との相違点を中心に述べ、その他の構成、動作については実施の形態１と同じものとする。
【００６８】
図６は、主制御手段８から、従属局制御部２４に電源を供給し、かつ、主制御手段８により従属局制御部２４への電源供給を制御する機能を備える、燃料電池発電装置のシステム構成の例である。
【００６９】
図６において、主制御手段８は、従属局制御部２４への電源供給を制御する電源供給手段６１と、主制御手段８のマイコンの暴走などのマイコン異常を検出する、マイコン暴走検出手段６２と、主制御手段８に供給する電源６３と、主制御手段８への電源６３の供給を遮断する電源遮断手段６４を備えている。
【００７０】
電源供給手段６１は、主制御手段８と、従属局制御部２４との通信が正常に行われているときは、主制御手段８は電源供給手段６１を制御し、従属局制御部に制御電源や弁やファンの駆動電源を供給する。
【００７１】
一方、主制御手段８からの命令に対し、例えば水素生成器制御手段２１などの従属局制御部２４からの応答がない場合は、通信異常が発生していると判断し、従属局制御部の制御が不可能状態になっていると判断し、従属局制御部２４への電源供給を遮断する。
【００７２】
このとき、ガス流路を変更したり、システムにガスを供給する弁は、電源遮断と同時にガス供給が閉状態となるようなものを使用する。
【００７３】
また、従属局制御部２４のうち、通信異常が発生した制御手段のみへの電源を遮断するようにし、他の従属局制御部２４への電源供給は継続し、システムに負荷をかけないように停止処理を行うようにしても、通信異常が発生し制御不能となっている制御手段への電源供給は停止しているので、安全性の効果は変らない。
【００７４】
また、通信エラーのみではなく、従属局側で重大な異常が発生している場合にも、異常が発生している制御手段のみへの電源供給を遮断することも可能である。
【００７５】
例えば、水素生成器制御手段２１ないに、燃料電池発電装置にガスを供給する大元となるガス供給弁と、水素生成器の温度を上昇するためのバーナーの炎を検出するためのセンサが接続されているとする。
【００７６】
このとき、バーナーの炎が失火しているにも関わらず、ガス供給弁が開状態となっているような場合、ガス供給弁の開閉が不可能状態になっているか、炎の検出が正常に行われていない可能性がある。大元のガスの開閉、または炎の検出が正常に行われていないことは、重大な事故に発生する可能性があるため、そのときは、主制御手段８が危険状態であると判断し、水素生成器制御手段２１への電源供給を遮断することが可能となる。
【００７７】
このように、制御手段間の通信が正常に行われていない場合や、従属局側の制御手段に重大な異常が発生している可能性がある場合は、従属局側の制御手段への電源供給を遮断する機能を備えることで、システムの安全性を向上させることができる。
【００７８】
次に、システム全体の制御を行う、主制御手段８自身が異常になった場合について説明する。
【００７９】
主制御手段８自身に異常、例えば、マイコンが制御不能状態となった場合は、従属局側の制御手段も制御不能となるので、システム全体が制御不能となる。
【００８０】
マイコン暴走の検出の手段は、例えば、マイコン正常動作時は、マイコンの所定の出力ポートからパルス出力を常時出力させておき、パルスが出力されている間は、ハード的に主制御手段に電源が供給されるような回路を構成する方法などがある。
【００８１】
主制御手段８には、自分自身の制御不能状態を検出するマイコン暴走検出手段６２を備え、マイコン暴走を検出したときは、電源６３の供給を遮断する電源遮断手段６３を動作させて、主制御手段８への電源供給を停止させる。従属局制御部２４への電源は主制御手段８から供給されるので、従属局の制御部への電源供給も停止される。
【００８２】
このように、主制御手段８のマイコン暴走時など、主制御手段８自身に重大な異常が発生したときは、主制御手段８かつ従属局制御部２４への電源供給を遮断する機能を備えることで、システム全体の安全性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の燃料電池発電装置システムは、燃料電池発電装置システムを始め、エンジン発電装置システムや、太陽光発電装置システムの家庭内の発電装置全般について、制御機能を分散させることにより、断線や誤配線といったリスクと低減し、組立て性を向上させることが可能であり、システムの信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施の形態１における燃料電池発電装置システムのブロック構成図
【図２】実施の形態１における燃料電池発電装置の内部を示すブロック構成図
【図３】燃料電池発電装置システムの各制御手段間の接続方法について示す図
【図４】集中制御方式による燃料電池発電装置システムの内部配線図
【図５】分散制御方式による燃料電池発電装置システムの内部配線図
【図６】主局制御部から従属局制御部へ電源供給する燃料電池発電装置の構成図
【符号の説明】
【００８５】
１  燃料電池発電装置
２  水素生成器
５  燃料電池スタック
６  インバータ
８  主制御手段（主局制御部）
２１  水素生成器制御手段
２２  スタック制御手段
２３  インバータ制御手段
２４  従属局制御部
２５  通信手段
２６  弁
２７  ファン
２８  ヒータ
２９  ポンプ
３０  温度計測手段
３１  流量計測手段
３２  状態情報計測手段
３３  発電量計測手段
６１  電源供給切替手段
６２  マイコン暴走検出手段
６３  電源
６４  電源供給切断手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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