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公開番号2024152354
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2023066499
出願日2023-04-14
発明の名称燃料電池モジュール
出願人株式会社豊田自動織機,トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04858 20160101AFI20241018BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池モジュール全体の残寿命が比較的短くなることを抑制する。
【解決手段】燃料電池スタックFCSと、燃料電池スタックFCSから供給される電力を蓄電する蓄電装置Bと、燃料電池スタックFCSの残寿命及び蓄電装置Bの残寿命に基づき、所定の充電範囲を変更する変更部11と、所定の充電範囲内を変動する蓄電装置Bの充電率SOCに応じて燃料電池スタックFCSの発電電力を制御する制御部11とを備えて燃料電池モジュールFCMを構成する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックから供給される電力を蓄電する蓄電装置と、
前記燃料電池スタックの残寿命及び前記蓄電装置の残寿命に基づき、所定の充電範囲を変更する変更部と、
前記所定の充電範囲内を変動する前記蓄電装置の充電率に応じて前記燃料電池スタックの発電電力を制御する制御部と、
を備える燃料電池モジュール。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記変更部は、
前記燃料電池スタックの残寿命と前記蓄電装置の残寿命とが互いに同じ場合、前記所定の充電範囲を第１充電範囲に変更し、
前記燃料電池スタックの残寿命が前記蓄電装置の残寿命より長い場合、前記所定の充電範囲を前記第１充電範囲より狭い第２充電範囲に変更し、
前記蓄電装置の残寿命が前記燃料電池スタックの残寿命より長い場合、前記所定の充電範囲を前記第１充電範囲より広い第３充電範囲に変更する
燃料電池モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記変更部は、
前記燃料電池スタックの残寿命と前記蓄電装置の残寿命とが互いに同じ場合、前記所定の充電範囲を第１充電範囲に変更するとともに、複数の第１目標発電電力を決定し、
前記燃料電池スタックの残寿命が前記蓄電装置の残寿命より長い場合、前記所定の充電範囲を前記第１充電範囲より狭い第２充電範囲に変更するとともに、前記複数の第１目標発電電力を決定し、
前記蓄電装置の残寿命が前記燃料電池スタックの残寿命より長い場合、前記所定の充電範囲を前記第１充電範囲より広い第３充電範囲に変更するとともに、前記複数の第１目標発電電力より少ない複数の第２目標発電電力を決定し、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックの残寿命と前記蓄電装置の残寿命とが互いに同じ場合、前記複数の第１目標発電電力のうち、前記第１充電範囲内を変動する前記蓄電装置の充電率に対応する第１目標発電電力を選択し、その選択した第１目標発電電力に前記燃料電池スタックの発電電力を追従させ、
前記燃料電池スタックの残寿命が前記蓄電装置の残寿命より長い場合、前記複数の第１目標発電電力のうち、前記第２充電範囲内を変動する前記蓄電装置の充電率に対応する第１目標発電電力を選択し、その選択した第１目標発電電力に前記燃料電池スタックの発電電力を追従させ、
前記蓄電装置の残寿命が前記燃料電池スタックの残寿命より長い場合、前記複数の第２目標発電電力のうち、前記第３充電範囲内を変動する前記蓄電装置の充電率に対応する第２目標発電電力を選択し、その選択した第２目標発電電力に前記燃料電池スタックの発電電力を追従させる
燃料電池モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記変更部は、前記燃料電池スタックの残寿命と前記蓄電装置の残寿命との差に基づき、前記所定の充電範囲を変更する
燃料電池モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュールに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池モジュールとして、燃料電池スタックから供給される電力が蓄電される蓄電装置の能力を十分に発揮させるために、蓄電装置の劣化の進み具合に応じて蓄電装置の充電率（蓄電装置の満充電容量に対する残容量の割合［％］）の変動範囲を狭めていくものがある。関連する技術として、特許文献１がある。
【０００３】
しかしながら、上記燃料電池モジュールでは、蓄電装置の充電率の変動範囲が狭まっていくにつれて燃料電池スタックの電圧が変動する頻度が高くなるため、燃料電池スタックの残寿命が蓄電装置の残寿命より短くなり、燃料電池モジュール全体の残寿命が比較的短くなるおそれがある。
【０００４】
また、他の燃料電池モジュールとして、燃料電池スタックの長寿命化を図るために、蓄電装置の充電率の変動範囲を比較的広くすることで燃料電池スタックの電圧変動回数を低減するものがある。
【０００５】
しかしながら、上記他の燃料電池モジュールでは、蓄電装置の充電率の変動範囲が広くなるほど、蓄電装置の膨張収縮量が増加し、蓄電装置内部の結晶構造が崩れて蓄電装置の残寿命が短くなるおそれがある。また、上記他の燃料電池モジュールでは、蓄電装置の充電率の変動範囲が広くなるほど、蓄電装置に長期的に流れる電流が多くなり、寿命を規定する電流積算値に到達するまでの時間が短くなるおそれがある。また、上記他の燃料電池モジュールでは、蓄電装置の充電率の変動範囲が広くなるほど、蓄電装置に瞬間的に流れる電流が大きくなり、蓄電装置の発熱量増加に伴って蓄電装置の残寿命が短くなるおそれがある。そのため、上記他の燃料電池モジュールでは、蓄電装置の残寿命が燃料電池スタックの残寿命より短くなり、燃料電池モジュール全体の残寿命が比較的短くなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００９－２３１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一側面に係る目的は、燃料電池モジュール全体の残寿命が比較的短くなることを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一つの形態である燃料電池モジュールは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから供給される電力を蓄電する蓄電装置と、前記燃料電池スタックの残寿命及び前記蓄電装置の残寿命に基づき、所定の充電範囲を変更する変更部と、前記所定の充電範囲内を変動する前記蓄電装置の充電率に応じて前記燃料電池スタックの発電電力を制御する制御部とを備える。
【０００９】
これにより、燃料電池スタック及び蓄電装置の両方の残寿命を考慮して燃料電池スタックの発電を制御することができるため、燃料電池スタック及び蓄電装置のうちの一方の残寿命が他方の残寿命より短くなることを抑制することができ、燃料電池モジュール全体の残寿命が比較的短くなることを抑制することができる。
【００１０】
また、前記変更部は、前記燃料電池スタックの残寿命と前記蓄電装置の残寿命とが互いに同じ場合、前記所定の充電範囲を第１充電範囲に変更し、前記燃料電池スタックの残寿命が前記蓄電装置の残寿命より長い場合、前記所定の充電範囲を前記第１充電範囲より狭い第２充電範囲に変更し、前記蓄電装置の残寿命が前記燃料電池スタックの残寿命より長い場合、前記所定の充電範囲を前記第１充電範囲より広い第３充電範囲に変更するように構成してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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