【手続補正書】
【提出日】令和2年5月27日(2020.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を発生させるための燃料電池スタック（１２）を備えたアノード再循環ループ（１１）であって、前記燃料電池スタックは、アノード入口およびアノード出口を有するアノードと、カソードとを備えるとともに、前記カソードに供給された酸素を用いて電力を発生させるように構成されており、前記燃料電池スタックの前記アノード出口から燃料および廃ガスを受け取るとともに、改質器出口で改質油を発生させる燃料改質器であり、前記改質器出口における前記改質油は、前記アノード入口へ戻るように再循環される再循環された改質油とスリップ改質油とに分割される、燃料改質器をさらに備えたアノード再循環ループと、
前記アノード再循環ループ（１１）の前記燃料改質器の入口に供給される燃料の燃料流量を測定する流量計（２１）と、
電気負荷によって前記燃料電池スタック（１２）から引き出された電流を測定する電流測定装置（２２）と、
前記再循環された改質油と前記改質油との流量比として定められる、前記アノード再循環ループ（１１）におけるリサイクル率を測定するリサイクル率測定装置（２３）と、
前記測定された燃料流量、前記測定された電流、および前記測定されたリサイクル率に基づいて、前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率を推定するプロセッサ（３）と
を備える燃料電池システム（１００）。
【請求項２】
前記プロセッサ（３）は、前記燃料電池スタック（１２）の前記燃料利用率、前記システムの燃料利用率、および前記アノード再循環ループ（１１）における前記リサイクル率の間でマッピング関係を定める燃料利用率モデル（３１）を備え、前記プロセッサ（３）は、前記測定された燃料流量、前記測定された電流、および前記燃料電池スタック（１２）の燃料電池の個数に基づいて前記システムの前記燃料利用率を計算し、前記システムの前記計算された燃料利用率および前記測定されたリサイクル率に従って前記燃料利用率モデル（３１）から前記燃料電池スタック（１２）の前記燃料利用率を決定するように構成されている、請求項１記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項３】
前記プロセッサ（３）は、前記測定されたリサイクル率および前記燃料電池スタックの所与の燃料利用率上限に従って、燃料利用率モデルから前記システムの燃料利用率上限を予測するように構成されている、請求項２記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項４】
前記プロセッサ（３）は、前記システムの前記燃料利用率と前記アノード再循環ループにおける蒸気／炭素比との間のマッピング関係を定める蒸気／炭素比モデルをさらに備え、
前記プロセッサは、前記アノード再循環ループにおける所与の蒸気／炭素比下限に従って、前記蒸気／炭素比モデルから前記システムの燃料利用率下限を予測するようにさらに構成されている、請求項２記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項５】
前記燃料電池スタック（１２）の前記推定された燃料利用率に基づいて燃料欠乏を防ぐように前記システムを制御するコントローラ（４）
をさらに備える、請求項１記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項６】
燃料流量調節器（１５０）をさらに備え、前記燃料電池スタック（１２）の前記推定された燃料利用率が前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率上限に近いときに、前記コントローラ（４）は、前記アノード再循環ループ（１１）の中に供給された前記燃料流量を増大させるように前記燃料流量調節器（１５０）を制御し、前記燃料電池スタック（１２）の前記推定された燃料利用率が前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率下限に近いときに、前記コントローラ（４）は、前記アノード再循環ループ（１１）の中に供給された前記燃料流量を減少させるように前記燃料流量調節器（１５０）を制御する、請求項５記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項７】
パワーコンディショニング装置（５２）をさらに備え、前記燃料電池スタック（１２）の前記推定された燃料利用率が前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率上限に近いときに、前記コントローラ（４）は、前記燃料電池スタック（１２）から引き出された前記電流を減少させるように前記パワーコンディショニング装置（５２）を制御し、前記燃料電池スタック（１２）の前記推定された燃料利用率が前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率下限に近いときに、前記コントローラ（４）は、前記燃料電池スタック（１２）から引き出された前記電流を増大させるように前記パワーコンディショニング装置（５２）を制御する、請求項５記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項８】
リサイクル率調整装置（５３）をさらに備え、前記燃料電池スタック（１２）の前記推定された燃料利用率が前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率上限に近いときに、前記コントローラ（４）は、前記アノード再循環ループ（１１）における前記リサイクル率を増大させるように前記リサイクル率調整装置（５３）を制御し、前記燃料電池スタック（１２）の前記推定された燃料利用率が前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率下限に近いときに、前記コントローラ（４）は、前記アノード再循環ループ（１１）における前記リサイクル率を減少させるように前記リサイクル率調整装置（５３）を制御する、請求項５記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項９】
燃料電池システム（１００）であって、
アノード再循環ループ（１１）であって、電力を発生させるための燃料電池スタック（１２）と、前記アノード再循環ループ（１１）の中に供給された燃料を受け取り、改質器出口で改質油を発生させる燃料改質器とを備え、前記改質油は、アノード入口へ戻るように再循環される再循環された改質油とスリップ改質油とに分割される、アノード再循環ループ（１１）と、
前記再循環された改質油と前記改質油との流量比として定められる、前記アノード再循環ループ（１１）におけるリサイクル率を測定するリサイクル率測定装置（２３）と、
プロセッサ（３）であって、前記燃料電池スタック（１２）の燃料利用率、前記システムの燃料利用率、および前記アノード再循環ループにおける前記リサイクル率の間でマッピング関係を定める燃料利用率モデル（３１）を備え、前記測定されたリサイクル率および前記燃料電池スタック（１２）の所与の燃料利用率上限に従って、前記燃料利用率モデルから前記システムの燃料利用率上限を予測するように構成されている、プロセッサ（３）と
を備える燃料電池システム（１００）。
【請求項１０】
前記アノード再循環ループ（１１）の前記燃料改質器の入口に供給される前記燃料の燃料流量を測定する流量計（２１）と、
電気負荷によって前記燃料電池スタック（１２）から引き出された電流を測定する電流測定装置（２２）であって、前記プロセッサ（３）は、前記測定された燃料流量、前記測定された電流、および前記燃料電池スタック（１２）の燃料電池の個数に基づいて前記システムの燃料利用率を計算するように構成されている電流測定装置（２２）と、
前記システムの前記予測された燃料利用率上限および前記システムの前記計算された燃料利用率に基づいて燃料欠乏を防ぐように前記システムを制御するコントローラ（４）と
をさらに備える、請求項９記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項１１】
前記プロセッサ（３）は、
前記システムの前記燃料利用率と前記アノード再循環ループ（１１）における蒸気／炭素比との間のマッピング関係を定める蒸気／炭素比モデル（３２）をさらに備え、
前記プロセッサ（３）は、前記アノード再循環ループ（１１）における所与の蒸気／炭素比下限に従って、前記蒸気／炭素比モデル（３２）から前記システムの燃料利用率下限を予測するようにさらに構成されている、請求項９記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項１２】
前記アノード再循環ループ（１１）の中に供給された燃料流量を測定する流量計（２１）と、
前記燃料電池スタック（１２）から引き出された電流を測定する電流測定装置（２２）であって、前記測定された燃料流量、前記測定された電流、および前記燃料電池スタック（１２）の燃料電池の個数に基づいて前記プロセッサ（３）は前記システムの燃料利用率を計算するように構成されている電流測定装置（２２）と、
前記システムの前記予測された燃料利用率上限、前記システムの前記予測された燃料利用率下限、および前記システムの前記計算された燃料利用率に基づいて燃料欠乏および炭素付着を防ぐように前記システムを制御するコントローラ（４）と
をさらに備える、請求項１１記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項１３】
前記プロセッサ（３）は、
前記システムの前記予測された燃料利用率上限、前記システムの前記予測された燃料利用率下限、および前記システムの前記計算された燃料利用率に基づいて燃料流量トリム、電流トリム、およびリサイクル率トリムのうちの１つまたは複数のトリムを決定する燃料利用率制約モジュール（３３）をさらに備え、
前記コントローラ（４）は、前記１つまたは複数の決定されたトリムに基づいて前記システムを制御するように構成されている、請求項１２記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項１４】
前記コントローラ（４）は、前記１つまたは複数の決定されたトリムを用いることによって燃料流量設定点、電流設定点、およびリサイクル率設定点のうちの１つまたは複数の対応する設定点を補正し、１つまたは複数の補正された設定点に基づいて前記システムを制御するように構成されている、請求項１３記載の燃料電池システム（１００）。
【請求項１５】
電力を発生させるための燃料電池スタックを有するアノード再循環ループを備えた燃料電池システムを動作する方法であって、
前記アノード再循環ループへ燃料を補給するステップと、
前記燃料電池スタックのカソードへ酸素を補給するステップと、
前記アノード再循環ループの中に供給される前記燃料の燃料流量を測定するステップと、
前記燃料電池スタックから引き出された電流を測定するステップと、
改質油の流量、再循環された改質油の流量を決定し、前記改質油の流量を前記再循環された改質油の流量と比較してリサイクル率を計算することにより、前記アノード再循環ループにおける前記リサイクル率を測定するステップと、
前記測定された燃料流量、前記測定された電流、および前記測定されたリサイクル率に基づいて、前記燃料電池スタックの燃料利用率を推定するステップと、を含み、
前記燃料電池スタックの前記燃料利用率、前記システムの燃料利用率、および前記アノード再循環ループにおける前記リサイクル率の間でマッピング関係を定める燃料利用率モデルを予め確立するステップをさらに含み、
前記燃料電池スタックの前記燃料利用率を推定するステップは、前記測定された燃料流量、前記測定された電流、および前記燃料電池スタックの燃料電池の個数に基づいて前記システムの燃料利用率を計算するステップと、前記システムの前記計算された燃料利用率および前記測定されたリサイクル率に従って前記燃料利用率モデルから前記燃料電池スタックの前記燃料利用率を決定するステップとを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１６】
前記アノード再循環ループへの燃料流量を増加させることにより、前記燃料電池スタックの前記推定された燃料利用率に基づいて燃料欠乏を防ぐように前記システムを制御するステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記システムを制御するステップは、前記燃料電池スタックの前記推定された燃料利用率が、前記燃料電池スタックの燃料利用率上限または下限に近いときに、警告信号を発生させるかまたは通知を送信するステップを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記システムを制御するステップは、前記燃料電池スタックの前記推定された燃料利用率が、前記燃料電池スタックの燃料利用率上限または下限に近いときに、前記アノード再循環ループの中に供給された前記燃料流量、前記燃料電池スタックから引き出された前記電流、および前記アノード再循環ループにおける前記リサイクル率のうちの１つまたは複数を調整するステップを含む、請求項１６または１７のいずれかに記載の方法。