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公開番号2024066034
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2022175239
出願日2022-11-01
発明の名称燃料電池制御システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所
主分類H01M 8/0444 20160101AFI20240508BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】価格の低下を図りつつ、燃料ガスの組成に応じて燃料電池による発電電力を制御できる燃料電池制御システムを提供する。
【解決手段】燃料電池制御システム10は、同じ組成の燃料ガスが供給され互いに通信可能な複数の燃料電池システム11を備え、複数の燃料電池システム11は、燃料ガスの組成を推定する燃料ガス組成推定部87を備える1基の親機101と、燃料ガス組成推定部87を備えない少なくとも1基の子機102とを備え、親機101は、燃料ガス組成推定部87により推定された燃料ガスの組成に基づいて燃料電池21による発電電力を制御するとともに、燃料ガス組成推定部87により推定した燃料ガスの組成を子機102に送信し、子機102は、親機101から受信した燃料ガスの組成に基づいて燃料電池21の発電電力を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
同じ組成の燃料ガスが供給されるとともに相互に通信可能な複数の燃料電池システムを備え、
複数の前記燃料電池システムは、供給される前記燃料ガスの組成を推定するように構成される燃料ガス組成推定部を備える１基の親機と、前記燃料ガス組成推定部を備えない１基以上の子機とを含み、
前記親機は、供給された前記燃料ガスにより発電する燃料電池を備え、前記燃料ガス組成推定部により推定された前記燃料ガスの組成に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御するとともに、前記燃料ガス組成推定部により推定された前記燃料ガスの組成を前記子機に送信するように構成され、
前記子機は、供給された前記燃料ガスにより発電する燃料電池を備え、前記親機から受信した前記燃料ガスの組成に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御するように構成される、
燃料電池制御システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池制御システムであって、
前記親機および前記子機は、前記燃料電池に前記燃料ガスを送給する燃料ガスブロアと、前記燃料ガスの組成ごとに前記燃料電池による発電電力と前記燃料ガスブロアの出力との関係が規定された発電マップとを備え、
前記親機は、前記燃料ガス組成推定部により推定された前記燃料ガスの組成に対応する前記発電マップを用いて前記燃料ガスブロアの出力を制御し、
前記子機は、前記親機から受信した前記燃料ガスの組成に対応する前記発電マップを用いて前記燃料ガスブロアの出力を制御する、
燃料電池制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池制御システムであって、
前記親機は、前記燃料ガス組成推定部により推定される前記燃料ガスの組成が変化した場合、変化した前記燃料ガスの組成に応じて前記発電マップを変更するとともに変化した前記燃料ガスの組成を前記子機に送信し、
前記子機は、前記親機から前記燃料ガスの組成を受信した場合、受信した前記燃料ガスの組成に基づいて前記発電マップを変更する、
燃料電池制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池制御システムであって、
前記親機は、前記燃料ガス組成推定部により推定される前記燃料ガスの組成が変化した場合、組成が変化する前の前記燃料ガスにより所定の発電電力を得るための前記燃料ガスブロアの出力と組成が変化した後の前記燃料ガスにより前記所定の発電電力を得るための前記燃料ガスブロアの出力との差分である親機差分を演算し、演算した前記親機差分を前記子機に送信し、
前記子機は、前記親機から前記燃料ガスの組成を受信する前の組成の前記燃料ガスにより所定の発電電力を得るための前記燃料ガスブロアの出力と前記親機から受信した組成の前記燃料ガスにより前記所定の発電電力を得るための前記燃料ガスブロアの出力との差分である子機差分を演算し、前記子機差分の前記親機差分に対する割合が所定の閾値以上である場合、前記子機に異常が発生している可能性があると判定する、
燃料電池制御システム。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池制御システムであって、
前記親機は、前記燃料電池の発電電力が所定の閾値以上であり、かつ、前記燃料電池の発電電力を変化させない特定運転モードを備え、前記特定運転モードである場合に前記親機差分を演算し、演算した前記親機差分を前記子機に送信する、
燃料電池制御システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の燃料電池制御システムであって、
前記子機は、前記燃料電池の発電電力が所定の閾値以上であり、かつ、前記燃料電池の発電電力を変化させない特定運転モードを備え、前記特定運転モードである場合に前記子機差分を演算する、
燃料電池制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池制御システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、都市ガスを燃料ガス（原燃料ガスと称されることもある）として使用する燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムは、改質器において燃料ガスである都市ガスと水とから改質ガスを生成し、生成した改質ガスを燃料電池に供給することによって発電するように構成される。燃料電池により発電される電力（発電電力）は、燃料ガスの組成および供給量（単位時間当たりの流量）により異なるため、燃料電池により所望の発電電力を得るためには、燃料ガスの組成に応じて供給量を制御する必要がある。
【０００３】
商用ガスである都市ガスは、一般的にはその組成が一定になるように管理されており、成分の変動は殆どない。しかしながら、都市ガスの成分には地域差（供給元による差）があることがある。また、近年、燃料ガスの熱量規制が緩和される傾向にあることから、燃料ガスの組成の管理も緩和される傾向にある。さらに、カーボンニュートラルの観点から燃料ガスに水素ガスを混合することにより炭化水素ガスの混合量を低減させる提案もなされている。このように、燃料電池システムに使用される燃料ガスの組成は多様化が進むものと考えられる。
【０００４】
そして、燃料ガスの組成の多様化が進んだ場合、燃料電池システムにより所望の発電電力を得るためには、供給される燃料ガスの組成に応じて燃料電池を制御することが求められる。この場合、燃料電池コージェネレーションシステムは、燃料ガスの組成を推定（検出）できるように構成される必要がある。燃料ガスの組成を推定できる燃料電池コージェネレーションシステムとして、例えば、特許文献１には、熱式流量計と組成非依存流量計を備え、これらの出力の違いを利用して燃料ガスの組成を推定する燃料電池コージェネレーションシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１３／１１１７７７号
【発明の概要】
【０００６】
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、燃料ガスの組成を推定するためには、特許文献１に記載の燃料電池コージェネレーションシステムのように、熱式流量計や組成非依存流量計などといった、センサや装置が必要になる。このため、このような構成によれば、燃料電池コージェネレーションシステムの部品点数の増加および製造工数の増加により、価格が上昇する。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、燃料ガスの組成を推定するための機構の追加による材料コスト及び製造コストの上昇を抑制しつつ、燃料ガスの組成に応じて燃料電池を制御できる燃料電池制御システムを提供することである。
【０００８】
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池制御システムは、
同じ組成の燃料ガスが供給されるとともに相互に通信可能な複数の燃料電池システムを備え、
複数の前記燃料電池システムは、供給される前記燃料ガスの組成を推定するように構成される燃料ガス組成推定部を備える１基の親機と、前記燃料ガス組成推定部を備えない１基以上の子機とを含み、
前記親機は、供給された前記燃料ガスにより発電する燃料電池を備え、前記燃料ガス組成推定部により推定された前記燃料ガスの組成に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御するとともに、前記燃料ガス組成推定部により推定された前記燃料ガスの組成を前記子機に送信するように構成され、
前記子機は、供給された前記燃料ガスにより発電する燃料電池を備え、前記親機から受信した前記燃料ガスの組成に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御するように構成される。
【０００９】
本発明によれば、子機は、親機から受信した燃料ガスの組成に基づいて燃料電池が発電する電力（以下、「発電電力」と記すことがある）を制御できる。したがって、子機は、燃料ガス組成推定部を備えなくとも、燃料ガスの組成に応じて燃料電池の発電電力を適切に制御できる。そして、子機は燃料ガス組成推定部を備えないから、子機の部品点数の削減および製造工数の削減を図ることができる。このため、子機の低価格化を図ることができる。そして、子機の低価格化を図ることにより、燃料電池制御システムに含まれる複数の燃料電池システムの低価格化を図ることができる。
【００１０】
前記親機および前記子機は、前記燃料電池に前記燃料ガスを送給する燃料ガスブロアと、前記燃料ガスの組成ごとに前記燃料電池による発電電力と前記燃料ガスブロアの出力との関係が規定された発電マップとを備え、
前記親機は、前記燃料ガス組成推定部により推定された前記燃料ガスの組成に対応する前記発電マップを用いて前記燃料ガスブロアの出力を制御し、
前記子機は、前記親機から受信した前記燃料ガスの組成に対応する前記発電マップを用いて前記燃料ガスブロアの出力を制御する、
という構成が適用できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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