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公開番号2025141373
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041271
出願日2024-03-15
発明の名称燃料電池システム
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
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】外部負荷に出力可能な電力の最大値を算出すること。
【解決手段】燃料電池システムは、外部負荷と電気的に接続される燃料電池スタックと、燃料電池スタックの発電電力を利用し動作する補機と、制御部と、を備える。制御部は、燃料電池スタックの最大出力電力と制限値とに基づいて燃料電池スタックの電力制限値を算出する。制御部は、燃料電池スタックの電力制限値と補機の損失との相関に基づくマップM1に基づいて燃料電池システムの電力制限値を求める。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
外部負荷と電気的に接続される燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの発電電力を利用し動作する補機と、
制御部と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックの最大出力電力と制限値とに基づいて前記燃料電池スタックの電力制限値を算出し、
前記燃料電池スタックの電力制限値から前記燃料電池システムの電力制限値を求め、
前記外部負荷からの指令値であって前記燃料電池システムの出力電力を指令する指令値と前記燃料電池システムの電力制限値とのうち小さい値をシステム電力目標値とし、
前記外部負荷に供給される電力と前記システム電力目標値から前記燃料電池スタックの電流目標値を算出し、
前記燃料電池スタックの出力電流が前記電流目標値に追従するように前記燃料電池システムを制御し、
前記燃料電池スタックの電力制限値から前記燃料電池システムの電力制限値を求める際には、前記燃料電池スタックの電力制限値と前記補機の損失との相関に基づくマップ、あるいは、前記燃料電池スタックの電力制限値から前記損失を算出した値に基づいて前記燃料電池システムの電力制限値を求める、燃料電池システム。
続きを表示（約 210 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記燃料電池スタックの電力制限値から前記燃料電池システムの電力制限値を求める際に、前記燃料電池スタックの設計寿命における前記燃料電池スタックの出力電流に基づいて前記燃料電池システムの電力制限値を求める、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記外部負荷に前記燃料電池システムの電力制限値を伝達する、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示の燃料電池システムは、燃料電池スタックと、カソード系と、アノード系と、制御部と、を備える。制御部は、アノード系から燃料電池スタックにアノードガスを供給させる。制御部は、カソード系から燃料電池スタックにカソ－ドガスを供給させる。燃料電池スタックは、カソード系から供給されるカソードガスと、アノード系から供給されるアノードガスとの化学反応によって発電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－４５６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
制御部は、燃料電池スタックの出力電力を制限する場合がある。この際、制御部は、スタック電力制限値を設定する。そして、制御部は、燃料電池スタックの出力電力がスタック電力制限値を上回らないように制御を行う。燃料電池スタックの出力電力を燃料電池システムの外部に設けられた外部負荷に供給している場合、この外部負荷に供給することができる電力を算出したい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する燃料電池システムは、外部負荷と電気的に接続される燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの発電電力を利用し動作する補機と、制御部と、を備えた燃料電池システムであって、前記制御部は、前記燃料電池スタックの最大出力電力と制限値とに基づいて前記燃料電池スタックの電力制限値を算出し、前記燃料電池スタックの電力制限値から前記燃料電池システムの電力制限値を求め、前記外部負荷からの指令値であって前記燃料電池システムの出力電力を指令する指令値と前記燃料電池システムの電力制限値とのうち小さい値をシステム電力目標値とし、前記外部負荷に供給される電力と前記システム電力目標値から前記燃料電池スタックの電流目標値を算出し、前記燃料電池スタックの出力電流が前記電流目標値に追従するように前記燃料電池システムを制御し、前記燃料電池スタックの電力制限値から前記燃料電池システムの電力制限値を求める際には、前記燃料電池スタックの電力制限値と前記補機の損失との相関に基づくマップ、あるいは、前記燃料電池スタックの電力制限値から前記損失を算出した値に基づいて前記燃料電池システムの電力制限値を求める。
【０００６】
燃料電池スタックの出力電力は、補機でも消費される。このため、燃料電池スタックの出力電力のうち補機で消費される電力は、外部負荷に出力することができない。制御部は、燃料電池システムの電力制限値をマップ、又は算出した値に基づいて求める。これにより、燃料電池システムから外部負荷に供給できる最大の電力を求めることができる。
【０００７】
上記燃料電池システムについて、前記制御部は、前記燃料電池スタックの電力制限値から前記燃料電池システムの電力制限値を求める際に、前記燃料電池スタックの設計寿命における前記燃料電池スタックの出力電流に基づいて前記燃料電池システムの電力制限値を求めてもよい。
【０００８】
上記燃料電池システムについて、前記制御部は、前記外部負荷に前記燃料電池システムの電力制限値を伝達してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、負荷に出力可能な電力の最大値を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は燃料電池システムの概略構成図である。
図２は燃料電池スタックの電力制限値の算出ロジックを示す図である。
図３は燃料電池スタックの電流目標値の算出ロジックを示す図である。
図４はスタック電力制限値とシステム電力制限値とを対応付けたマップを示す図である。
図５はスタック電力制限値と劣化後電流との対応関係を示す図である。
図６はスタック電力制限値と圧縮機消費電力との対応関係を示す図である。
図７はスタック電力制限値とＤＣＤＣ消費電力との対応関係を示す図である。
図８はスタック電力制限値とＷＰ消費電力との対応関係を示す図である。
図９はスタック電力制限値とＨＰ消費電力との対応関係を示す図である。
図１０はスタック電力制限値とシステム電力制限値との対応関係を示す図である。
【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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