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公開番号2025017206
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-05
出願番号2023120175
出願日2023-07-24
発明の名称ハイブリッド移動体制御システム、制御方法および制御プログラム
出願人国立大学法人東京海洋大学,関西電力株式会社,岩谷産業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250129BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】燃料電池および二次電池を有するハイブリッド移動体の安定的な移動を可能とする。
【解決手段】ハイブリッド移動体制御システム1は、燃料電池11および二次電池12を備えるハイブリッド移動体10と、燃料ガスを供給する供給部21および充電電力を供給する供給部22を有する補給ステーション20と、管理サーバ30とを備え、移動体情報に基づいてハイブリッド移動体10が補給ステーション20に到達するのに必要なエネルギーを推定するエネルギー推定部182と、補給ステーション情報および滞在時間情報に基づいて燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定する供給可能量推定部312と、移動体情報、推定されたエネルギーおよび供給可能量に基づいて燃料電池11および二次電池12の消費の比率を決定する消費比率決定部313と、決定された消費の比率に基づいて燃料電池11の発電電力を制御する燃料電池制御部183とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、二次電池と、前記燃料電池および／または前記二次電池から電力を供給される推進モータとを備えるハイブリッド移動体と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する第１の供給部と、前記二次電池を充電する電力を供給する第２の供給部とを有する補給ステーションと、
前記ハイブリッド移動体および前記補給ステーションに通信可能に接続された管理サーバと、を備えるハイブリッド移動体制御システムであって、
前記ハイブリッド移動体の消費電力に関する情報を含む移動体情報に基づいて、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到達するのに必要なエネルギーを推定するエネルギー推定部と、
前記第１の供給部および前記第２の供給部による補給に係る制約条件を含む補給ステーション情報と、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに滞在する予定に関する滞在時間情報とに基づいて、前記ハイブリッド移動体に対する燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定する供給可能量推定部と、
前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報と、前記推定されたエネルギーと、前記推定された供給可能量とに基づいて、前記燃料電池および前記二次電池の消費の比率を決定する消費比率決定部と、
前記決定された消費の比率に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御する燃料電池制御部と、
を備える、ハイブリッド移動体制御システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報は、前記燃料電池と前記二次電池の使用比率、前記燃料電池と前記二次電池の各電池の残量、および／または、前記燃料電池と前記二次電池の各電池の発電量を含む、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項３】
前記補給ステーション情報は、前記燃料電池に供給するための燃料ガスの貯蔵量、および前記二次電池に供給するための充電可能電力量に関する情報を含む、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項４】
前記補給ステーション情報は、前記燃料電池に燃料ガスを供給するのに要する時間、前記二次電池を充電するのに要する時間、および前記燃料ガスの圧縮に要する時間のうち少なくともいずれか一つの時間を示す情報を含む、請求項３に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項５】
前記滞在時間情報は、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到着する時刻、および前記補給ステーションを出発する時刻を示す情報である、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項６】
前記エネルギー推定部は、前記ハイブリッド移動体の消費電力を変動させる要因を考慮して前記エネルギーを推定する、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項７】
前記ハイブリッド移動体は船舶であり、前記要因は風、潮流および風浪のうち少なくともいずれか一つである、請求項６に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項８】
前記供給可能量推定部は、前記ハイブリッド移動体の次に前記補給ステーションに到着する別のハイブリッド移動体への補給を考慮して前記供給可能量を推定する、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項９】
前記消費比率決定部は、前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の残量と、前記推定されたエネルギーとから、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到着したときにおける前記燃料電池および前記二次電池の残量をそれぞれ算出し、前記推定された各電池の残量と、前記ハイブリッド移動体がその次の補給ステーションまで移動するのに必要となるエネルギーとから、前記次の補給ステーションに到達するのに必要な補給エネルギーを推定し、前記補給ステーションの前記供給可能量が前記補給エネルギー以上となるように前記燃料電池と前記二次電池の消費の比率を決定する、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。
【請求項１０】
前記ハイブリッド移動体は、所定の移動ルートを移動する船舶、車両または飛行体である、請求項１～９のいずれかに記載のハイブリッド移動体制御システム。
（【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】
本発明は、ハイブリッド移動体制御システム、制御方法および制御プログラム、より詳しくは、燃料電池および二次電池をエネルギーストレージとするハイブリッド移動体を制御するためのシステム、方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
水素、アンモニアを利用する燃料電池は、輸送、発電、産業といった多様な分野の脱炭素化に寄与するカーボンニュートラルに必要不可欠なエネルギー源とされている。我が国のエネルギー基本計画に基づいて策定された「水素・燃料電池戦略ロードマップ」において、「燃料電池船については、導入に向けた実証事業の推進等について検討していく」と明記されている。
【０００３】
さらに、２０１７年の水素基本戦略再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議において、モビリティでの利用のなかで燃料電池船（ＦＣ船）の開発、導入が示されている。２０２１年に閣議決定されたエネルギー基本計画においても、２０３０年の電源構成に初めて燃料電池が位置づけられるなど、２０５０年のカーボンニュートラル達成に向け、その社会実装の加速化が求められている。なお、船舶については、短～中距離用に水素、長距離用にアンモニアを利用することが想定されている。
【０００４】
しかし、水素（７０ＭＰａに圧縮したもの）の体積エネルギー密度はガソリンの約１／８であるため、燃料電池をエネルギーストレージとする船舶は化石燃料を搭載した船舶に比べて頻繁に補給（バンカリング）を行うことが必要となる。
【０００５】
また、リチウムイオン二次電池（Lithium Ion Battery：ＬＩＢ）によりモータを駆動して推進する船舶も知られている。そのエネルギー密度はガソリンの約１／３０であり、燃料電池の場合と同様に頻繁な補給が必要となる。
【０００６】
特許文献１には、船舶航行中に蓄電池の電池切れを防止することを目的とした船舶用電気推進装置が記載されている。この船舶では、陸上の電源から船内の蓄電池を充電し、その電力で航行するように構成されている。そして、目的地までの距離、速度または消費電力と、電池残量とに基づいて推進モータを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１３－１４２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃料電池および二次電池をエネルギーストレージとして備えるハイブリッド船舶が本願出願人により検討されている。ハイブリッド船舶の補給ステーションには、燃料電池に水素を補給する設備、および二次電池を充電する設備が設けられる。
【０００９】
補給ステーションによる燃料ガスおよび電力の供給には、諸々の制約がある。たとえば、水素燃料電池への補給については、タンクにおける水素ガスの貯蔵量、水素ガスの圧縮に要する時間および電力が制約要因となる。二次電池への充電については、使用可能な総電力の制約がある。その他、船舶の滞在時間（すなわち、水素の充填、二次電池の充電を行える時間）の制約などもある。
【００１０】
このような補給ステーションの制約条件が考慮されない場合、補給ステーションに到着したハイブリッド船舶に必要な補給を行うことができず、ハイブリッド船舶が安定的に運航することは困難となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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