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公開番号2024048393
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-08
出願番号2023164821
出願日2023-09-27
発明の名称燃料電池発電装置及び燃料電池発電システム
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04858 20160101AFI20240401BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】略一定の電力供給を確保し、燃料電池の劣化を抑制する燃料電池発電装置及び制御方法を提供すること。
【解決手段】複数の燃料電池ユニットと、前記複数の燃料電池ユニットを制御する制御装置と、を備え、前記複数の燃料電池ユニットは、それぞれ、共通の出力線に接続される燃料電池を含み、前記制御装置は、前記出力線から外部への供給電力が略一定値に維持された状態で、複数の前記燃料電池の各出力電力を増減させる、燃料電池発電装置。
【選択図】図26
特許請求の範囲【請求項１】
複数の燃料電池ユニットと、
前記複数の燃料電池ユニットを制御する制御装置と、を備え、
前記複数の燃料電池ユニットは、それぞれ、共通の出力線に接続される燃料電池を含み、
前記制御装置は、前記出力線から外部への供給電力が略一定値に維持された状態で、複数の前記燃料電池の各出力電力を変化させる、燃料電池発電装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記供給電力が前記略一定値に維持された状態で、前記各出力電力を周期的に変化させる、請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記供給電力が前記略一定値に維持された状態で、前記各出力電力を位相が互いに異なる波形で変化させる、請求項２に記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記供給電力が前記略一定値に維持された状態で、前記各出力電力を階段状、三角波状、又は正弦波状に変化させる、請求項３に記載の燃料電池発電装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記供給電力が前記略一定値に維持された状態で、前記各出力電力を前記燃料電池の定格出力よりも低い電力値に制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記供給電力が前記略一定値に維持された状態で、複数の前記燃料電池の一部の燃料電池の出力を低負荷状態にする、請求項５に記載の燃料電池発電装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記供給電力が前記略一定値に維持された状態で、複数の前記燃料電池のうち、一部の前記燃料電池の出力を低負荷状態にし、他の前記燃料電池の出力を定格出力の８０％以上１００％以下のいずれかの出力にする、請求項６に記載の燃料電池発電装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記各出力電力を前記定格出力よりも低い各固定値に制御する期間の後に、複数の前記燃料電池の一部の燃料電池の出力を低負荷状態にする、請求項６に記載の燃料電池発電装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記供給電力が前記略一定値に維持された状態で、前記燃料電池の特性を改善させるリフレッシュ運転を行う、請求項５に記載の燃料電池発電装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記各出力電力を、前記定格出力よりも低い各固定値から一定時間以上変化させる、請求項５に記載の燃料電池発電装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池発電装置及び燃料電池発電システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池の出力電力が目標電力となるように制御する電力制御モードと、当該燃料電池の出力電圧が目標電圧となるように制御する電圧制御モードとで、制御モードの切換が可能な燃料電池の出力制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１３／０６５１３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池車用の発電装置では、負荷の変動による出力電力の変動が大きいのに対し、定置用などの発電装置では、上述の電力制御モードのように、一定の出力電力で発電することが求められる場合がある。
【０００５】
しかしながら、燃料電池の出力電力が一定の場合、燃料電池のセル面内の湿度分布に偏りが発生し、燃料電池の劣化が促進するおそれがある。例えば、セル面内の湿度分布の偏りにより有効反応面積が低下すると、電流密度が上昇し、電流密度が上昇した部位における電解質膜の劣化が促進するおそれがある。
【０００６】
本開示は、略一定の電力供給を確保し、燃料電池の劣化を抑制する燃料電池発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様として、
複数の燃料電池ユニットと、
前記複数の燃料電池ユニットを制御する制御装置と、を備え、
前記複数の燃料電池ユニットは、それぞれ、共通の出力線に接続される燃料電池を含み、
前記制御装置は、前記出力線から外部への供給電力が略一定値に維持された状態で、複数の前記燃料電池の各出力電力を変化させる、燃料電池発電装置が提供される。
【０００８】
本開示の一態様によれば、出力線から外部への供給電力が略一定値に維持された状態で、複数の燃料電池の各出力電力が変化するので、出力線から外部への一定の電力供給が確保された状態で、複数の燃料電池のセル面内の湿度分布の偏りは、減少する。したがって、略一定の電力供給が確保され、燃料電池の劣化が抑制される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様によれば、略一定の電力供給を確保し、燃料電池の劣化を抑制する燃料電池発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
燃料電池発電システムの第１構成例を示す図である。
燃料電池発電システムの第２構成例を示す図である。
第１条件（許可条件）と第２条件（異常条件）を説明するためのタイミングチャートである。
低負荷状態を許可するフラグ（許可フラグ）の種類を例示する表である。
異常な低負荷状態を判定するフラグ（異常フラグ）の種類を例示する表である。
燃料電池の負荷状態が異常な低負荷状態と判断された後の複数の処理例を示す図である。
異常な低負荷状態を判定するシーケンスの一例を示す図である。
低負荷状態を許可するシーケンスの一例を示す図である。
燃料電池発電システムの第２構成例において、第１制御装置と第２制御装置が各々実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
第１制御装置が実行する指令生成処理の一例を示すフローチャートである。
燃料電池システムの第３構成例を示す図である。
燃料電池発電システムの第３構成例において、第１制御装置と第２制御装置と第３制御装置が各々実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
リフレッシュ運転時の制御処理の一例を示すフローチャートである。
リフレッシュ運転機の設定処理の一例を示すフローチャートである。
リフレッシュ運転処理の一例を示すフローチャートである。
外部への供給電力が一定に維持された状態を例示する図である。
発電装置が４並列の場合のリフレッシュ運転の実施パターンの第１例を示す図である。
発電装置が４並列の場合のリフレッシュ運転の実施パターンの第２例を示す図である。
発電装置と４並列の発電装置を組み合わせた場合のリフレッシュ運転の実施パターンの第１例を示す図である。
発電装置と４並列の発電装置を組み合わせた場合のリフレッシュ運転の実施パターンの第２例を示す図である。
発電装置の並列台数と発電装置の出力電力との関係を例示する表である。
リフレッシュ運転を用いる場合に適した並列台数範囲を例示するデータである。
第１実施形態の燃料電池発電装置を備える燃料電池発電システムの具体的な構成例を示す図である。
第１実施形態の燃料電池発電装置の構成例を詳細に示す図である。
第１実施形態の燃料電池発電装置を備える燃料電池発電システムの構成例（変形例）を示す図である。
第２実施形態の燃料電池発電装置を備える燃料電池発電システムの具体的な構成例を示す図である。
第２実施形態の燃料電池発電装置の構成例を詳細に示す図である。
燃料電池が３並列の場合の電力変動制御パターンの第１例を示す図である。
燃料電池が２並列の場合の電力変動制御パターンの第１例を示す図である。
燃料電池が２並列の場合の電力変動制御パターンの第２例を示す図である。
燃料電池が２並列の場合の電力変動制御パターンの第３例を示す図である。
燃料電池が２並列の場合の電力変動制御パターンの第４例を示す図である。
燃料電池が３並列の場合の電力変動制御パターンの第２例を示す図である。
燃料電池が３並列の場合の電力変動制御パターンの第３例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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