(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置を有し、燃料電池で電気を生成する燃料電池システムであって、
当該燃料電池システムの各燃料電池は、アノード側、カソード側、および前記アノード側とカソード側の間の電解質を有し、
当該燃料電池システムは、前記燃料電池のアノード側を介して燃料を循環する手段を有し、
前記制御装置は、システム制御器制御プロセスの制御サイクルにおいて、当該燃料電池システムの動作を制御する制御プロセッサ内の、少なくとも一つのシステム制御器を有し、
前記制御装置は、
前記システム制御器制御プロセスの制御サイクルと非同期で、燃料組成および燃料流速のうちの少なくとも一つの、非同期化学反応速度計算プロセスを実施するように適合された第１手段であって、反復プロセスにおいて、少なくともアノードを介した燃料循環の循環比についての情報が得られる第１手段と、
前記システム制御器制御プロセスの制御サイクルと同期する同期プロセスにおいて、前記非同期プロセスによって提供される最新の利用可能な循環比情報を用いて、燃料利用率（FU）情報および炭素形成情報を形成するように適合された第２手段と、
前記FU情報および炭素形成情報を用いて、アクティブサイクリックシステム制御、およびシステムモニタリングプロセスを実施するように適合された第３手段と、
を有し、
前記制御装置は、同じ制御プロセッサに統合された前記３つの手段を有し、
前記第１手段は、前記同期プロセスと同時に、前記非同期プロセスを処理するように適合され、前記アクティブサイクリックシステム制御およびモニタリングプロセスは、最大許容実行インターバル未満で処理されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記システム制御器と同じ制御プロセッサに統合された前記３つの手段を有することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記同期プロセスと同時に、前記非同期プロセスを処理するように適合された手段を有し、
前記手段を用いて、前記同期プロセスの各制御サイクルにおいて、またはそれ未満の頻度において、前記非同期プロセスから前記同期プロセスまで検索された、最新の循環比情報に基づいて、前記同期プロセスの各制御サイクルに対して、少なくともFU情報および炭素形成情報の再計算が実施されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、反復プロセスにおいて、繰り返し実行に適した反復アルゴリズムを用いて、前記非同期プロセスを実施するように適合された手段を有し、
前記同期プロセスの単一の制御サイクルにおいて、限られた量の動作が実行されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御装置は、同期プロセスにおける時間利用を高めるため、非同期プロセスおよび同期プロセスのいくつかの制御サイクルにおいて、化学反応に関する情報を決定することにより、前記同期および非同期プロセスを同時に実行するように適合された手段を有することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御装置は、化学反応に関する前記情報として、化学反応速度を定めることにより、非同期プロセスを実施するように適合された手段を有することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
燃料電池で電気を生成する燃料電池システムの制御方法であって、
当該方法では、前記燃料電池のアノード側を介して燃料が循環され、燃料電池システムの動作は、システム制御プロセスの制御サイクルにおいて制御され、
当該方法では、
システム制御プロセスの制御サイクルと非同期で、燃料組成および燃料流速のうちの少なくとも一つの非同期の化学反応速度計算プロセスが処理され、実質的反復プロセスにおいて、前記アノードを介した燃料循環の少なくとも循環比に関する情報が得られ、
前記非同期プロセスによって提供された最新の利用可能な循環比情報を用いて、前記システム制御プロセスと同期する同期プロセスにおいて、燃料利用率（FU）情報および炭素形成情報が形成され、
前記FU情報および炭素形成情報を用いて、アクティブサイクルシステム制御およびシステムモニタリングプロセスが実施され、
当該方法では、
前記非同期および前記同期方法ステップの実行、ならびに前記アクティブサイクルシステム制御およびシステムモニタリングプロセスの実行は、同じ制御プロセッサで実施されるように統合され、
前記同期プロセスと同時に、前記非同期プロセスが処理され、前記アクティブサイクルシステム制御およびシステムモニタリングプロセスは、最大許容実行インターバル未満で処理されることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記非同期プロセスは、前記同期プロセスと同時に処理され、
前記同期プロセスの各制御サイクルにおいて、またはそれ未満の頻度において、前記非同期プロセスから前記同期プロセスまで検索された、最新の循環比情報に基づいて、前記同期プロセスの各制御サイクルに対して、少なくともFU情報および炭素形成情報の再計算が実施されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記非同期プロセスは、前記反復プロセスにおいて、繰り返し実行に適した反復アルゴリズムを用いて実施され、前記同期プロセスの単一の制御サイクルに関して、限られた量の動作が実施されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
前記同期プロセスおよび非同期プロセスは、前記非同期プロセスおよび同期プロセスのいくつかの制御サイクルにおいて、化学反応に関する情報を定めることにより、同時に実施され、前記同期プロセスにおける時間利用が高められることを特徴とする請求項7に記載の方法。
【請求項１１】
前記非同期プロセスにおいて、前記化学反応に関する情報として、化学反応速度が定められることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
燃料電池は、電気エネルギーを生成するため反応物質が供給される電気化学的装置である。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、高効率かつ環境に優しい方法で電気エネルギーを生成する際に使用され得る電気化学的装置である。燃料電池技術は、エネルギー生成の中で最も将来性のある形態の一つと考えられている。
【０００３】
図1には、アノード側100、カソード側102、および両者の間の電解質104を有する燃料電池を示す。燃料電池装置に供給される反応物質は、発熱反応の結果として、電気エネルギーと水分が生成されるプロセスに供される。固体酸化物型燃料電池（SOFC）において、カソード側に供給される酸素106は、カソードから電子を受容し、すなわち負の酸素イオンに還元され、この酸素イオンは、電解質を介してアノードに移動し、ここで使用燃料108と結合され、これにより、水分と二酸化炭素が生成される。アノード100とカソード102の間には、別個の通路、すなわち外部電気回路111があり、これを介して、電子e−、すなわち電流は、負荷110を通りカソードまで流れる。
【０００４】
図2には、SOFC（固体酸化物型燃料電池）装置が示されており、この装置では、例えば、天然ガス、バイオマス、メタノール、または炭化水素を含む他の化合物が燃料として使用される。図2に示す燃料電池装置配置は、平板状燃料電池を有し、各燃料電池は、図1に示すようなアノード100およびカソード102を有する。図2では、燃料電池は、スタック形成体103（SOFCスタック）に組み立てられる。燃料は、燃料電池のアノード側を通り、フィードバック配置において循環される。
【０００５】
図2に示した燃料電池装置配置は、燃料熱交換器105および改質器107を有する。熱交換器は、燃料電池プロセスの熱バランスの制御に使用される。これらの複数が、燃料電池装置の異なる位置に存在しても良い。循環ガス中の余分な熱エネルギーは、熱交換器で回収され、燃料電池装置の他の場所で使用され、あるいは地域温熱ネットワークで使用される。従って、熱回収する熱交換器は、図2に示した場所とは異なる位置に存在しても良い。改質器は、例えば天然ガスのような燃料を、燃料電池に適した形態に変換する装置であり、燃料は、例えば、1／2の水素と残りのメタン、一酸化炭素、および不活性ガスを含む混合ガスに変換される。しかしながら、改質器は、燃料電池の実施において、必ずしも必要ではなく、燃料電池103に、直接、未処理燃料が供給されても良い。
【０００６】
燃料電池103アノード100で燃焼する燃料の極一部が、アノードを通りフィードバック配置内を循環し、従って、図2には、アノード100からの燃料の残りの排気114が概略的に示されている。測定手段112（例えば燃料フローメータ、電流計、および温度計）を使用することにより、アノード循環ガスを介した、SOFC装置の作動に必要な測定が実施される。従来の制御プロセッサ116は、測定手段112との相互協働に密接に関係する。
【０００７】
通常、SOFCの燃料として、メタンのような天然ガス、およびより多くの炭素化合物を含むガスが使用される。しかしながら、これらのガスは、炭素背形成、すなわちコーキングを抑制するため、燃料電池に供給する前に予備処理を行う必要がある。コーキングが生じると、炭化水素は、熱的に分解し、炭素が形成される。炭素は、燃料電池装置の表面に付着し、ニッケル粒子のような触媒に吸着する。コーキングにより生成する炭素は、燃料電池装置の活性表面の一部を覆い、これにより、燃料電池プロセスの反応性に大きな劣化が生じる。炭素は、燃料通路を完全に閉塞する可能性もある。
【０００８】
コーキングを防止することは、燃料電池の長寿命化にとって極めて重要である。また、コーキングの防止は、触媒、すなわち、反応の加速のため燃料電池において使用される物質（ニッケル、白金等）の節約につながる。ガスの予備処理には、水が必要であり、これは、燃料電池装置に供給される。燃料、すなわちアノード側ガスと、酸素イオンの結合により生成する水は、ガスの予備処理にも使用される。
【０００９】
従来のガスの予備処理では、アノードを通りフィードバック配置で循環されるガスの組成を、十分な精度で把握する必要がある。特に、酸素／炭素（O／C）比は、ある程度の水素／炭素（H／C）比とともに、炭素形成の生じやすい反応環境を避けるように制御する必要がある。
【００１０】
適正作動の燃料電池システムにおいて、燃料利用率（FU）は、システム特性および寿命に影響を及ぼす重要な制御パラメータである。また、炭化水素燃料の改質処理を含むシステムにおいて、ある燃料ストリームのシステム条件は、システム内での炭素形成のリスクが最小限に抑制されるように十分に維持する必要がある。炭素形成を抑制する通常の手段は、酸素対炭素比(OC比)、水素対炭素比（HC比）、およびシステム温度を制御することであり、これらは全て、システムにおける炭素形成の可能性を決める。十分なOC比およびHC比を維持する通常の手段は、アノード排気ガス循環、部分酸化による燃料改質、および予備水分供給の各対応を含む。
【００１１】
燃料利用率（FU）情報と炭素形成情報は、いずれもインライン測定で定めることは難しく、このためこれらの情報は、通常、計算で定められる。燃料組成がシステムへの入口ストリームのみに依存するシステムでは、FU情報および炭素系性情報の計算は、容易である。しかしながら、アノード循環を含むシステムでは、燃料電池アノードから排出される消耗燃料の一部は、アノード入口ストリームに戻されるため、FU情報および炭素形成情報は、循環ループにおけるマスフローと組成に依存する。システムが、通常の多くの高温燃料電池において認められるような、外部へのアノードリークまたはアノードからカソード側へのクロスオーバーリークを含む場合、アノード出口組成、すなわち循環組成は、循環流および組成特性組を把握しなければ、定めることができなくなる。
【００１２】
いかなる所与の循環比、すなわち入口ストリームに戻されるアノード出口ガスの割合に対しても、アノード循環ループ内のアトメトリック（atometric）流は、直接代入により、解析計算することができる。実際のガス成分のモル比は、所与の条件に対する解となるアトメトリック比に基づく。高温のアノード触媒の存在下で、アノード出口組成が対応する熱平衡組成に到達すると仮定すると、アノード出口組成は、前記所与の循環比に対して解くことができる。熱平衡組成を解くには、4次式を満足する、水蒸気改質反応速度を定める必要があり、この係数は、温度と前記原子比の関数となる。燃料組成が平衡に達しない場合、燃料組成は、速度論モデルから定められる。アノード出口組成を定める場合、アノード循環手段（例えばポンプまたは排出装置）の特徴曲線を用いて、あるいは循環流の流測定に基づいて、実際のアノード循環ループの流れが計算される。これは、特定のアノード出口組成に対する循環比を提供する。この循環比が、前記組成を定めるために使用される元の循環比と（適度な範囲で）等しい場合、循環ループ流、さらにはFU情報および炭素形成情報の妥当な解が見出される。そうでない場合、循環の初期値を変えて、妥当な解が見つかるまで、計算を繰り返す必要がある。
【００１３】
燃料流組成を定める前述の方法は、複数のネスト状反復ステップで反復する工程を含む。循環比、さらにはFU情報および炭素形成情報の妥当な解の発見は、システム条件および初期の値に依存し、相当量の浮動小数点演算操作が必要となる。産業制御ハードウェアのような限られた計算容量のシステムでは、前述の反復プロセスの完遂に、数秒の時間が必要となる。従って、制御サイクルの全実行時間に影響を及ばさないようにして、計算を、燃料電池制御システムの繰り返しタスクループに含めることは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
燃料組成の正確な決定のための前述の方法の反復計算のため、従来の対策では、単純な手段を使用することにより、計算の必要性が抑制される。しかしながら、精度および／または汎用性が犠牲となる。出願人自身の特許文献PCT／FI2009／050503号には、燃料電池電流、温度、および流量の予備決定組み合わせの予備計算解を用いて、参照表から内挿することにより、循環比、FU比、およびOC比を定める際のリアルタイム計算の必要性を回避する方法が示されている。この方法では、計算の集中は緩和されるものの、参照表のサイズを妥当な範囲にするため、変化可能なパラメータ数は極めて限定され、この方法の適用性は、予め定められたパラメータの範囲に限られる。特に、バイオガスの用途では、入口燃料の可変組成によって、システム内のフロー条件に追加の自由度が導入され、前述のPCT／FI2009／050503号の従来の対策では、不十分となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的は、燃料電池システムを制御することである。システムは、最小限のプロセッサ容量で、高信頼性で作動し、燃料電池システム動作条件の急速な変更に対応することができる。これは、燃料電池で電気を生成する、燃料電池システムの制御配置によって達成され、燃料電池システムにおける各燃料電池は、アノード側、カソード側、およびアノード側とカソード側の間の電解質を有し、燃料電池システムは、燃料電池のアノード側を通る燃料の循環手段、および燃料電池システムの動作を制御する制御プロセッサ内の、少なくとも一つのシステム制御器を有する。制御配置は、燃料組成および燃料流速のうちの少なくとも一つの、実質的に非同期的な化学反応速度計算プロセスを実施する手段であって、実質的に反復性のプロセスにおいて、少なくともアノードを介した燃料循環の循環比についての情報が得られる手段と、前記システム制御器プロセスと実質的に同期するプロセスにおいて、最新の利用可能な循環比情報を用いて、燃料利用率（FU）情報および炭素形成情報を形成する手段と、前記FU情報および炭素形成情報を用いて、アクティブサイクリックシステム制御、およびシステムモニタリングプロセスを実施する手段と、を有し、前記同期プロセスと実質的に同時に、前記非同期プロセスを処理する前記手段により、前記アクティブサイクルシステム制御およびモニタリングプロセスは、最大の許容実行インターバル未満で処理される。
【００１６】
また、本発明は、燃料電池で電気を生成する燃料電池システムの制御方法に関し、当該方法では、前記燃料電池のアノード側を介して燃料が循環される。当該方法では、燃料組成および燃料流速のうちの少なくとも一つの実質的に非同期の化学反応速度計算プロセスが処理され、実質的反復プロセスにおいて、前記アノードを介した燃料循環の少なくとも循環比に関する情報が得られ、最新の利用可能な循環比情報を用いて、システム制御プロセスと実質的に同期するプロセスにおいて、燃料利用率（FU）情報および炭素形成情報が得られ、前記FUおよび炭素形成情報を用いて、アクティブサイクルシステム制御およびシステムモニタリングプロセスが実施され、前記同期プロセスと実質的に同時に、前記非同期プロセスが処理され、前記アクティブサイクルシステム制御およびシステムモニタリングプロセスは、最大許容実行インターバル未満で処理される。
【００１７】
本発明は、システム制御器の動作に比べて実質的に非同期な、燃料組成および燃料流速のうちの少なくとも一つの化学反応速度計算プロセスを実施し、実質的に反復プロセスにおいて、少なくとも循環比に関する情報を得ることに基づき、この循環比情報は、システム制御器プロセスに比べて、実質的に同期的なプロセスにおいて利用され、燃料利用率（FU）情報および炭素形成情報が形成される。アクティブサイクルシステム制御、およびシステムモニタリングプロセスは、前記FU情報および炭素形成情報を利用する。また、本発明は、非同期プロセスが同期プロセスと実質的に同時に実施されることに基づき、アクティブサイクルシステム制御およびモニタリングプロセスの最大許容実行インターバルを超えることはない。
【００１８】
本発明では、作動条件の変動の取扱、例えばガスアプリケーションにおける入口燃料ガス組成変動の取扱において、極めて良好なランタイム設定、および機能が提供され、時間のかかる反応平衡計算実施用の、予備計算プロセッサ容量の必要性がなくなる。また、本発明では、システム制御の優れた過渡応答が可能となる。
【００１９】
本発明は、実際の計算が、同じコンピュータプロセッサ容量を用いて、制御アルゴリズムと並行にリアルタイムで実行されるため、動作の所定の窓、または平衡計算用の固定パラメータ組が不要となる点で、有意である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】燃料電池の単セルの構造を示した図である。
【図２】従来のSOFCのフィードバック配置の一実施例を示した図である。
【図３】本発明の好適実施例による燃料電池装置の一実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
燃料電池装置の循環流は、循環される組成に依存するため、アノード組成を解くことは、反復プロセスとなる。本発明による方法では、アノード燃料循環を用いる燃料電池システムにおける制御用の、アノード燃料組成の正確でリアルタイムのフィードバック情報が得られ、時間のかかる平衡計算を実施するための、予備的計算プロセッサ容量は必要ではない。使用燃料は、しばしば、ガスであり、このため、燃料と言う用語の代わりに、ガスという用語が使用され得る。この方法は、計算およびフィードバック形成法を含み、この方法では、計算は、2つのプロセスに分割される；アノード燃料循環における化学反応の熱力学的平衡反応速度と循環比を解くための集中計算反復部、およびシステム制御器用の一次フィードバック情報を提供する、二次的な非計算集中部である。計算集中部は、実質的に、システム制御に対する非同期並行プロセスとして実施され、一方フィードバック形成部は、システム制御と同期して実施される。熱力学的モデルによる熱力学的平衡の代わりに、計算集中反復部の計算は、アノード燃料再循環における燃料原子と分子の速度論的なモデルに基づいて実施されても良い。また、この計算は、その性質上、反復されることが好ましい。
【００２２】
本発明では、リアルタイムFU（燃料利用率）フィードバック情報および炭素形成情報の発生のため、反復アルゴリズムを使用することができ、すなわち所与の水素対炭素比、窒素対炭素比、および温度において、十分なマージンで、最小許容OC比（酸素対炭素比）を得ることができる。前記フィードバック情報は、予備計算プロセッサの不要な、繰り返し実行方式の一部として、限られた計算容量で、システムの制御に利用される。この方法では、各制御サイクルに対して（例えば100ms毎）、制御用の更新されたFU−およびOC−フィードバック信号が提供された状態で、いくつかの制御実行サイクルにわたる反応速度計算ジューティを分離することが可能となり、これにより迅速な制御が可能となる。これは、以下の手段を利用することに基づく：反復アルゴリズムは、ネスト化ホワイル（while-）ループタイプから、サイクルの実行に適したステートフロー（state-flow）タイプ表記に変換される（すなわち、単一サイクルにおいて、限られた動作数のみが実行される）。制御ソフトウェアは、制御動作および全てのルーチン動作後に残された計算時間が、反応速度計算アルゴリズムに使用されるように構成される。反応速度計算は、制御同期サイクル実行方式の一部として、定式化され実行されるものの、実質的に、反応速度計算は、非同期並行プロセスとして実行される。当該制御用のアトメトリック燃料流ならびにFU−およびOC−値は、反応速度計算により検索された最新のRR（循環比）に基づいて、各制御サイクル用に再計算される。
【００２３】
実際の反応速度計算（およびRR）の解法には、長い時間がかかるにも関わらず、FU値およびOC値は、各制御サイクルにおいて再計算されるため、作動パラメータ（入力流、組成、燃料電池負荷）の変化の際に、直接フィードバック応答が可能となる。入力パラメータの変化は、当然、実際のリサイクル比に影響を及ぼし、古いRRに基づいて計算されるFU値およびOC値は、あまり正確ではない。この迅速応答における潜在的な精度の不足問題にもかかわらず、入力パラメータの変化は、正しい方向においてFUおよびOCに影響を及ぼし、閉ループ制御システムの正しい方向における制御応答が可能になる。閉ループ制御の安定性のため、制御動作とフィードバック応答の間のフィードバック遅延は、できる限り短くして、変化しないようにすることが重要である。これは、作動パラメータの突然の変化に対して、制御器が迅速に動作できるように、フィードバック遅延を最小化することにより行われ、これにより、関連する制御ループにおいて、迅速な応答が可能となる。FUおよびOCの一次応答は、迅速であるため、RRを解く際の変動的で長い遅延のため、あまり顕著な範囲で一時的な応答能を犠牲にする必要がなくなる。
【００２４】
迅速で安定な制御応答により、システムは、例えばバイオガス源からのガス組成または圧力変動のような、突発的な内因的または外因的変化に、高いロバスト性を有するようになる。反応速度計算が変更されると、突発的な条件の変化に対して、新たな条件に対応するRRが更新される。その結果、RRの遅延応答は、FUとOCに影響し、これにより、閉ループ制御器は、過渡的な状況が完了した際に、制御可能なパラメータが設定点と正確に整合するように、出力を微調整する。
【００２５】
本発明は、同じ計算ハードウェアを使用して、リアルタイムで制御アルゴリズムと並行に、実際の計算を実行する際に、反応速度計算のため、所定の作動窓または固定のパラメータ組が必要ではないという利点を有する。計算に影響する全てのパラメータは、リアルタイムに変更され、これに応じて、閉ループ制御ロジックが反応する。本発明は、変動する燃料組成向けに、例えばバイオガス用途に、特に有意である。また、最適応答特性により、例えば燃料電池負荷の突発的な変化により、迅速応答能が必要な用途に適する。
【００２６】
実質的に同期プロセスを実施する手段204、および実質的に非同期のプロセスを実施する手段202は、物理的に、システム制御器200と同じプロセッサ210に配置されても良い。前記手段（202、204）、および燃料電池システムプロセスに関連するシステム制御器（200）の両方によって実施される計算および制御プロセスは、制御コンピュータ210により、プログラム上で実行されても良く、これは、例えば、プログラム可能ロジック（PLC、プログラム化ロジック制御器）または他のプロセッサ系コンピュータである。
【００２７】
図3には、本発明の好適実施例による燃料電池システムにおける制御配置の一実施例を示す。図3の燃料電池システムは、例えば、前述の図2に関して示したような、SOFC（固体酸化物型燃料電池）装置である。燃料電池システムは、フィードバック配置において、燃料電池のアノード100側を通って燃料を循環する手段109を有する。燃料電池システムの制御配置は、燃料電池システムの作動を制御する制御プロセッサ210に、少なくとも一つのシステム制御器200を有する。同じ制御プロセッサに、実質的に非同期の化学反応速度計算プロセスを実施する手段202を配置することが好ましい。前記計算プロセスでは、燃料電池システムに供給される燃料量、入力電流値、リーク値、および循環比が、入力値として利用される。測定は、例えば、測定手段112によって行われ、循環ガスの組成が決定される。また、ガス組成は、計算プロセス、または循環ガス組成の決定に測定と計算の両方が利用されるプロセスにおいて定められても良い。前記非同期の計算プロセスでは、前記ガス組成およびガス流速の少なくとも一つに基づく、少なくとも循環比に関する情報が得られる。この情報は、実質的に反復プロセスにおいて得られ、システム制御器200に提供されることが好ましい。
【００２８】
図3に示した制御配置は、前記非同期プロセスから、好ましくはシステム制御器200を介して提供された最新の利用可能な循環比情報を用いて、システム制御器200のプロセスと実質的に同期して、燃料利用率（FU）情報、および炭素形成情報を発生する手段204を有する。前記手段202を使用することにより、同期プロセスと実質的に同時に、非同期プロセスが実行され、これにより、同期プロセスの各制御サイクルにおいて、またはそれ未満の頻度において、非同期プロセスから同期プロセスまで検索された、最新の循環比情報に基づいて、同期プロセスの各制御サイクルに対して、少なくともFU情報および炭素形成情報の再計算が実施される。
【００２９】
図3に示した制御配置は、さらに、前記非同期プロセスによって提供される、前記FU情報および炭素形成情報を利用して、アクティブサイクルシステム制御およびシステムモニタリングプロセスを実施する手段206を有する。前記手段202を使用することにより、アクティブサイクルシステム制御およびシステムモニタリングプロセスの実行最大許容実行インターバルが超えないようにして、同期プロセスと実質的に同時に、非同期プロセスが実行される。前記非同期プロセスは、反復プロセスにおいて、繰り返し実行に適した反復アルゴリズムを用いて実施され、前記同期プロセスの単一の制御サイクル中、限られた量の反復動作が実行される。換言すると、各制御サイクル毎には必要ではないが、同期プロセスの必要性のため、前記追加の情報、すなわち少なくとも循環比情報が準備された際には、非同期プロセスは、同期プロセスに追加の情報を提供する。このような同時の非同期および同期プロセスにより、プロセッサ容量の効果的な利用が可能となる。
【００３０】
前述の本発明の好適実施例では、制御配置は、非同期プロセスにおいて、およびいくつかの同期プロセスの制御サイクルにおいて、化学反応に関する情報を得るため、前記非同期および同期プロセスを同時に実施する手段202、204を有し、同期プロセスにおける時間利用が高められる。また、この配置は、化学反応に関する前記情報として、化学反応速度を得ることにより、非同期プロセスを実施する前記手段202を有することが好ましい。前記化学反応速度は、熱力学的平衡モデルに基づくが、本発明は、速度論モデル計算に基づいて利用されても良い。
【００３１】
好適実施例では、手段202、204、206は、同じ制御プロセッサに統合され、システム制御器200と同じ制御プロセッサ210に統合されることがより好ましい。
【００３２】
本発明は、燃料循環を有する、燃料電池装置の多くの異なる種類の用途に適用され得る。例えば、ある実施例では、手段202、204、206は、それぞれ、別個のプロセッサに配置され、有線または無線通信手段により、プロセッサ間で情報伝達がなされてもても良い。
【００３３】
図3に示した実施例では、矢印が示されているが、これらは、好適実施例の一例として、およびこれに関連するものとして示されている。本発明は、多くの実施例に利用することができる。例えば、同期プロセス204は、測定手段112から、情報を直接受信しても良い。同期プロセス204は、非同期プロセス202に追加情報を提供しても良い。また、非同期プロセス202から同期プロセス204への、直接情報リンクが存在しても良く、図3に示すように、必ずしもシステム制御器20を経由しなくても良い。
【００３４】
前述の記載において、本発明を図面を参照して説明したが、本発明は、記載および図面に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に記載された範囲内で、変更が可能である。
【図１】
0005412007.tif 000002
【図２】
0005412007.tif 000003
【図３】
0005412007.tif 000004