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公開番号2025088627
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2023203439
出願日2023-11-30
発明の名称電力制御方法、及び電力制御システム
出願人日産自動車株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H01M 8/04858 20160101AFI20250604BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】系統電源、燃料電池、蓄電池を電力源とし、蓄電池の容量を小さく設定可能な電力制御方法を提供する。
【解決手段】系統電源11、燃料電池スタック71からの電力を充電可能な蓄電池22と、系統電源11、蓄電池22からの電力により燃料電池スタック71を駆動させる燃料電池補機と、を含み、系統電源11が停電したときに、燃料電池スタック71の停止制御を実行するとともに停止制御の実行中に燃料電池スタック71が発電した電力を燃料電池補機に供給する電力制御方法であって、燃料電池スタック71の現在温度を検出し、現在温度の検出時に停止制御を開始した場合であって停止制御を開始してから完了するまでの燃料電池補機の消費電力量と燃料電池スタック71の発電電力量を推定し、消費電力量から発電電力量を差し引いて得られる差分に基づいて蓄電池22の目標蓄電残量を設定する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
系統電源、及び／又は、燃料電池からの電力を充電可能な蓄電池と、
前記系統電源、及び／又は、前記蓄電池からの電力により前記燃料電池を駆動させる燃料電池補機と、を含み、
前記系統電源が停電したときに、前記燃料電池の停止制御を実行するとともに前記停止制御の実行中に前記燃料電池が発電した電力を前記燃料電池補機に供給する電力制御方法であって、
前記燃料電池の現在温度を検出し、
前記現在温度の検出時に前記停止制御を開始した場合であって前記停止制御を開始してから完了するまでの前記燃料電池補機の消費電力量を推定し、
前記現在温度の検出時に前記停止制御を開始した場合であって前記停止制御を実行中に発電可能な前記燃料電池の発電電力量を推定し、
前記消費電力量から前記発電電力量を差し引いて得られる差分に基づいて前記蓄電池の目標蓄電残量を設定する電力制御方法。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記発電電力量を、前記燃料電池の発電電力と温度との関係を表す発電温度特性と、前記燃料電池の温度が発電下限温度に到達するまでの温度経過を表す温度低下特性と、に基づいて算出する請求項１に記載の電力制御方法。
【請求項３】
前記現在温度の検出の周期を、前記現在温度の検出時に前記停止制御を開始した場合であって前記停止制御の開始時の前記燃料電池の温度の推定低下速度に基づいて設定する請求項１に記載の電力制御方法。
【請求項４】
前記蓄電池が、前記系統電源、及び／又は、前記燃料電池から充電が可能であると判断した場合に、前記蓄電池の蓄電残量が前記目標蓄電残量以上となるように前記蓄電池の充電を行う請求項１に記載の電力制御方法。
【請求項５】
前記蓄電池の前記蓄電残量が前記目標蓄電残量以上である場合において、前記目標蓄電残量から前記目標蓄電残量よりも高い所定の上限値の範囲で外部の要求に基づいて前記蓄電池の充放電を実行する請求項４に記載の電力制御方法。
【請求項６】
前記上限値を、前記現在温度を検出時の前記蓄電池の前記蓄電残量と、前記現在温度の検出時に前記停止制御を開始した場合であって前記停止制御を実行中に発電可能な前記燃料電池の前記発電電力量と、の総和が前記蓄電池に設定された最大蓄電残量を超えないように設定する請求項５に記載の電力制御方法。
【請求項７】
前記系統電源と前記蓄電池とを接続する電圧変換器と、
前記系統電源とともに前記電圧変換器の一方に並列に接続された負荷と、
前記系統電源と前記電圧変換器との間を断接する第１スイッチと、
前記負荷と前記電圧変換器との間を断接する第２スイッチと、をさらに含み、
前記燃料電池が前記蓄電池とともに前記電圧変換器の前記一方とは異なる他方に接続され、
前記燃料電池補機が、前記系統電源及び前記負荷とともに前記電圧変換器の前記一方に接続され、
前記電圧変換器の動作状態が、前記系統電源の出力電圧を調整して前記蓄電池に供給する第１状態と、前記蓄電池の出力電圧、及び／又は、前記燃料電池の出力電圧を調整して前記負荷、及び／又は、前記燃料電池補機に供給する第２状態と、に相互に切り替え可能とされ、
前記系統電源が稼働中に前記電圧変換器の動作状態を前記第１状態に設定し、
前記系統電源が停電したときに前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを非導通状態とし、且つ前記電圧変換器の動作状態を前記第１状態から前記第２状態に切り替える請求項１に記載の電力制御方法。
【請求項８】
系統電源及び燃料電池に接続された蓄電池と、
前記系統電源、及び／又は、前記蓄電池から電力供給を受けて前記燃料電池を駆動させる燃料電池補機と、
前記蓄電池の蓄電残量を制御するコントローラと、を含み、
前記コントローラが、前記系統電源が停電したときに、前記燃料電池の停止制御を実行するとともに前記停止制御の実行中に前記燃料電池が発電した電力を前記燃料電池補機に供給する電力制御システムであって、
前記燃料電池の現在温度を検出する温度検出手段をさらに含み、
前記コントローラは、
前記現在温度の検出時に前記停止制御を開始した場合であって前記停止制御を開始してから完了するまでの前記燃料電池補機の消費電力量を推定し、
前記現在温度の検出時に前記停止制御を開始した場合であって前記停止制御を実行中に発電可能な前記燃料電池の発電電力量を推定し、
前記消費電力量から前記発電電力量を差し引いて得られる差分に基づいて前記蓄電池の目標蓄電残量を設定する電力制御システム。
【請求項９】
前記系統電源と前記蓄電池とを電気的に接続する第１電圧変換器と、
前記系統電源とともに前記第１電圧変換器の一方に並列に接続された負荷と、
前記系統電源と前記第１電圧変換器との間を断接する第１スイッチと、
前記負荷と前記第１電圧変換器との間を断接する第２スイッチと、
前記系統電源の停電を検知する検知手段と、をさらに含み、
前記燃料電池が前記蓄電池とともに前記第１電圧変換器の前記一方とは異なる他方に接続され、
前記燃料電池補機が、前記系統電源及び前記負荷とともに前記第１電圧変換器の前記一方に接続され、
前記第１電圧変換器の動作状態が、前記系統電源の出力電圧を調整して前記蓄電池に供給する第１状態と、前記蓄電池の出力電圧、及び／又は、前記燃料電池の出力電圧を調整して前記負荷、及び／又は、前記燃料電池補機に供給する第２状態と、に相互に切り替え可能とされ、
前記コントローラは、
前記系統電源が稼働中に前記第１電圧変換器の動作状態を前記第１状態に設定し、
前記検知手段が前記系統電源の停電を検知したときに前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを非導通状態に設定し、且つ前記第１電圧変換器の動作状態を前記第１状態から前記第２状態に切り替える請求項８に記載の電力制御システム。
【請求項１０】
システムを駆動するための特定負荷と、
前記系統電源から供給された電力を一時的に蓄えて前記負荷、前記特定負荷、及び前記燃料電池補機に供給する無停電電源装置と、をさらに含む請求項９に記載の電力制御システム。
（【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、電力制御方法、及び電力制御システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、系統電源、燃料電池、蓄電池を電力源とする電力制御システムにおいて、系統電源の遮断時の燃料電池の停止制御を確実に実行するために蓄電池において停止制御に必要な電力を常に蓄電する内容を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１３／０４６６８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のように、蓄電池に停止制御に必要な電力を常に蓄電させようとすると、相応の蓄電容量が必要となり、蓄電池のサイズやコストが増大する。
【０００５】
本発明は、系統電源、燃料電池、蓄電池を電力源とし、蓄電池の容量を小さく設定可能な電力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電力制御方法は、系統電源、及び／又は、燃料電池からの電力を充電可能な蓄電池と、系統電源、及び／又は、蓄電池からの電力により燃料電池を駆動させる燃料電池補機と、を含み、系統電源が停電したときに、燃料電池の停止制御を実行するとともに停止制御の実行中に燃料電池が発電した電力を燃料電池補機に供給する電力制御方法である。この電力制御方法では、燃料電池の現在温度を検出し、現在温度の検出時に停止制御を開始した場合であって停止制御を開始してから完了するまでの燃料電池補機の消費電力量を推定し、現在温度の検出時に停止制御を開始した場合であって停止制御を実行中に発電可能な燃料電池の発電電力量を推定し、消費電力量から発電電力量を差し引いて得られる差分に基づいて蓄電池の目標蓄電残量を設定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料電池の現在温度を検出したときに燃料電池の停止制御を開始した場合であって停止制御を実行中に燃料電池が発電可能な発電電力量の分だけ蓄電池の容量を小さく設定でき、蓄電池のサイズ・コストの低減が可能となる。また、蓄電残量の上限値から目標蓄電残量を差し引いて得られる許容畜電容量を大きく設定できるので、蓄電池の充放電の自由度を向上させることができる。さらに当該許容蓄電容量の範囲内で夜間電力を充電するなど経済運転することができ、電気代を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施形態の電力制御システムの概略図である。
図２は、無停電電源装置の概略図である。
図３は、本実施形態の電力制御システムにおいて系統電源の停電を検知する前と検知した後の制御を時系列に示したものである。
図４は、本実施形態の電力制御システムの燃料電池システムの停止制御前の制御フローである。
図５は、燃料電池スタックの温度と燃料電池スタックの発電電力との関係を示す図である。
図６は、燃料電池スタックの温度と燃料電池補機の消費電力との関係を示す図である。
図７は、燃料電池スタックの温度と、燃料電池スタックの発電電力と、目標蓄電残量との関係を示す図である。
図８は、蓄電池の蓄電残量を調整するための制御フローである。
図９は、本実施形態の電力制御システムにおける燃料電池システムの停止制御の制御フローである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
［電力制御システムの構成］
図１は、本実施形態の電力制御システムの概略図である。本実施形態の電力制御システムは、系統電源１１、燃料電池システム７、蓄電池２２を電力源として、負荷３１、特定負荷４１、燃料電池補機に電力を供給するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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