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公開番号2024115302
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-26
出願番号2023020923
出願日2023-02-14
発明の名称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 20160101AFI20240819BHJP(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】燃料電池と補機を各々有する複数の発電装置と、複数の前記発電装置に共通に接続される出力線から外部への供給電力が一定に維持されるように前記燃料電池の出力電力を変化させる指令を、複数の前記発電装置の各々に送信する第1制御装置と、を備え、複数の前記発電装置の各々は、前記指令に従って前記補機を操作することで前記燃料電池の出力電力を変化させる第2制御装置を有する、燃料電池発電システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と補機を各々有する複数の発電装置と、
複数の前記発電装置に共通に接続される出力線から外部への供給電力が一定に維持されるように前記燃料電池の出力電力を変化させる指令を、複数の前記発電装置の各々に送信する第１制御装置と、を備え、
複数の前記発電装置の各々は、前記指令に従って前記補機を操作することで前記燃料電池の出力電力を変化させる第２制御装置を有する、燃料電池発電システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
複数の前記第２制御装置の各々は、前記指令に従って前記補機を操作することで前記燃料電池の出力電力を変化させることによって、前記燃料電池の特性を改善させるリフレッシュ運転を実施する、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記リフレッシュ運転は、前記燃料電池の出力電力を所定の一定電力値よりも一時的に上昇させる第１高負荷運転と、前記燃料電池の出力電力を一時的に零にするアイドリング運転と、前記燃料電池の出力電力を前記一定電力値よりも一時的に上昇させる第２高負荷運転とを、この順に実行してから、前記燃料電池の出力電力を前記一定電力値に戻すことを含む、請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
複数の前記発電装置の台数をｎ、１台の前記発電装置の定格出力をＡ、１台の前記発電装置の平均出力電力をＢ、１台の前記発電装置の前記第１高負荷運転時の出力電力値と前記一定電力値との差をＣ、第１閾値をＤ、前記第１閾値よりも小さい第２閾値をＥとするとき、
ｎは、Ｂ／ＡがＤ以上かつＣ／ＡがＥ以下を満たす台数である、請求項３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記補機は、前記燃料電池を冷却液によって冷却する冷却系統を含み、
前記第２制御装置は、前記リフレッシュ運転を実施していないとき、前記燃料電池又は前記冷却液の温度の検出値に応じて前記冷却系統を制御することで前記冷却液の流量を調整し、前記リフレッシュ運転を実施しているとき、前記リフレッシュ運転の開始前の前記冷却系統の制御状態を保持する、請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
前記第２制御装置は、前記燃料電池、前記冷却液又は外気の温度検出値が基準値よりも低い場合、前記リフレッシュ運転の開始前の前記冷却系統の制御状態を保持したまま前記リフレッシュ運転を開始し、前記温度検出値が前記基準値よりも高い場合、前記冷却系統を制御することで、前記冷却液の温度を低下させるか流量を増加させるかの一方又は両方を行ってから前記リフレッシュ運転を開始する、請求項５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項７】
前記補機は、前記燃料電池を冷却液によって冷却する冷却系統を含み、
前記第２制御装置は、前記燃料電池、前記冷却液又は外気の温度検出値が基準値よりも高い場合、前記冷却系統を制御することで、前記冷却液の温度を低下させるか流量を増加させるかの一方又は両方を行ってから前記リフレッシュ運転を開始する、請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項８】
前記補機は、前記燃料電池を冷却液によって冷却する冷却系統を含み、
前記第２制御装置は、前記リフレッシュ運転を実施しているとき、予め決められた変化パターンに従って前記燃料電池の出力電力を変化させるとともに、前記変化パターンに合わせて前記冷却系統を制御することで前記冷却液の流量を調整する、請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項９】
複数の前記第２制御装置の各々は、前記指令に従って前記補機を操作することで、前記燃料電池の出力電圧もしくは出力電力を一時的に低下させる、または前記燃料電池を一時的に停止する、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１０】
複数の前記発電装置の台数をｎ、１台の前記発電装置の定格出力をＡとするとき、
前記第１制御装置は、前記供給電力がＡ×（ｎ－１）以下の一定電力に維持されるように前記指令を生成する、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
（【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、燃料電池発電システムに関する。
続きを表示（約 1,700 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】
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システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様として、
燃料電池と補機を各々有する複数の発電装置と、
複数の前記発電装置に共通に接続される出力線から外部への供給電力が一定に維持されるように前記燃料電池の出力電力を変化させる指令を、複数の前記発電装置の各々に送信する第１制御装置と、を備え、
複数の前記発電装置の各々は、前記指令に従って前記補機を操作することで前記燃料電池の出力電力を変化させる第２制御装置を有する、燃料電池発電システムが提供される。
【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一定に維持されるように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略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システムを提供できる。
【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１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。
燃料電池発電システムの第２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。
蓄電装置と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。
蓄電装置と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。
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。
燃料電池発電システムの具体的な構成例を詳細に示す図である。
【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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