(57)【要約】  負荷が変動する時でも、系統から購入する電力を低減することができる燃料電池システムを提供する為、本発明に係る燃料電池システム１００の制御方法は、発電部１０１と、該発電部１０１の制御を行う電力制御装置１０２とを備えた燃料電池システム１００の制御方法であって、電力制御装置１０２による処理手順は、燃料電池システム１００が電力供給を行う負荷機器１２の消費電力を監視する監視ステップと、発電部１０１内の温度を取得する温度取得ステップと、発電部１０１内のガス充填量を取得するガス充填量取得ステップと、消費電力が増加したときに、発電部１０１内の温度と該発電部１０１内のガス充填量とに基づいて、該発電部１０１の出力電圧の変化速度を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
2016006255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部と、該発電部の制御を行う電力制御装置とを備えた燃料電池システムの制御方法であって、前記電力制御装置による処理手順は、
前記燃料電池システムが電力供給を行う負荷機器の消費電力を監視する監視ステップと、
前記発電部内の温度を取得する温度取得ステップと、
前記発電部内のガス充填量を取得するガス充填量取得ステップと、
前記消費電力が増加したときに、前記発電部内の温度と該発電部内のガス充填量とに基づいて、該発電部の出力電圧の変化速度を制御する制御ステップと
を含む、燃料電池システムの制御方法。
【請求項２】
前記出力電圧の変化速度の制御は、前記燃料電池システムの出力電力を変化させることにより行う、請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項３】
前記制御ステップは、前記発電部内の温度が所定温度以上であり、且つ前記発電部内のガス充填量が所定充填量以上であるときに、前記出力電圧の下降速度を大きくするように制御する、請求項１又は２に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項４】
前記ガス充填量取得ステップは、前記消費電力が増加する第１所定時間前からの前記発電部に流入するガス流量と、該発電部内で使用されたガス量とから該発電部内のガス充填量を算出することにより取得する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項５】
前記制御ステップは、前記発電部内の温度が所定温度未満であるときに、前記消費電力が増加してから第２所定時間の間ガス流量を所定流量だけ増加させた後に、前記出力電圧の下降速度を大きくするように制御する、請求項１又は２に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
前記出力電圧の下降速度を大きくする制御は、前記燃料電池システムの出力電力が出力電力目標値又は定格出力電力に達するまで継続させる、請求項３又は５に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項７】
前記発電部内で使用されたガス量は、前記燃料電池システムの出力電力から算出する、請求項４に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項８】
発電部と、該発電部の制御を行う電力制御装置とを備えた燃料電池システムであって、
前記電力制御装置は、前記燃料電池システムが電力供給を行う負荷機器の消費電力が増加したときに、前記発電部内の温度と該発電部内のガス充填量とに基づいて、該発電部の出力電圧の変化速度を制御することを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項９】
発電部の制御を行う電力制御装置であって、
前記電力制御装置は、前記発電部の発電電力を供給する負荷機器の消費電力が増加したときに、前記発電部内の温度と該発電部内のガス充填量とに基づいて、該発電部の出力電圧の変化速度を制御することを特徴とする、電力制御装置。
【請求項１０】
前記電力制御装置の出力電力を変化させることにより前記出力電圧の変化速度の制御を行う、請求項９に記載の電力制御装置。
【請求項１１】
前記発電部内の温度が所定温度以上であり、且つ前記発電部内のガス充填量が所定充填量以上であるときに、前記出力電圧の下降速度を大きくするように制御を行う、請求項９又は１０に記載の電力制御装置。
【請求項１２】
前記消費電力が増加する第１所定時間前からの前記発電部に流入するガス流量と、該発電部内で使用されたガス量とから該発電部内のガス充填量を算出する、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の電力制御装置。
【請求項１３】
前記発電部内の温度が所定温度未満であるときに、前記消費電力が増加してから第２所定時間の間ガス流量を所定流量だけ増加させた後に、前記出力電圧の下降速度を大きくするように制御する、請求項９又は１０に記載の電力制御装置。
【請求項１４】
前記出力電圧の下降速度を大きくする制御は、前記出力電力が出力電力目標値又は定格出力電力に達するまで継続させる、請求項１１又は１３に記載の電力制御装置。
【請求項１５】
前記発電部内で使用されたガス量は、前記出力電力から算出する、請求項１２に記載の電力制御装置。  
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年７月１０日に出願された日本国特許出願第２０１４−１４２７４８号に基づく優先権を主張するものであり、これらの特許出願の明細書全体を参照によって本願明細書に引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、燃料電池システムの制御方法、燃料電池システム、及び電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池は、家庭に供給される都市ガス又はプロパンガスなどから改質して取り出された水素と、空気中の酸素との化学反応によって直流電力を発電する。ところが、燃料電池が家庭等の負荷変動が激しい場所で用いられる場合には、消費電力の変化速度に追従してガスの供給量を変化させることは難しい。そして仮に、負荷が増大した時に、ガスが十分に供給されない状態で発電を行うとすれば、必要な電力が得られないばかりでなく、燃料電池の寿命に影響を与える可能性がある。【０００４】
特許文献１は、負荷の消費電力が急激に増大した場合に、燃料電池モジュールの出力電圧の降下速度を所定の値に維持する燃料電池システムが提案されている。これは、負荷が急激に増大した時にガスが十分に供給されないために電圧低下が発生する、いわゆる濃度過電圧を防止するためである。このように直流出力電圧の変化率を一定にして直流電力を取り出すことにより、電圧が急激に下降することなく安定した電力を供給することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８４７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の燃料電池システムにおいても、所定の電圧下降速度を維持して徐々に出力電力を増大させていく過程においては、負荷における消費電力の全てを燃料電池から供給することができない。このため、不足分の電力は系統から供給を受けることになる。このように、特許文献１の燃料電池システムは、適宜系統から買電をする必要があるため、燃料電池の利点を最大限に活かすことができない場合がある。【０００７】
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、負荷が変動する時でも、系統から購入する電力を低減することができる燃料電池システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係る燃料電池システムの制御方法は、発電部と、該発電部の制御を行う電力制御装置とを備えた燃料電池システムの制御方法であって、前記電力制御装置による処理手順は、前記燃料電池システムが電力供給を行う負荷機器の消費電力を監視する監視ステップと、前記発電部内の温度を取得する温度取得ステップと、前記発電部内のガス充填量を取得するガス充填量取得ステップと、前記消費電力が増加したときに、前記発電部内の温度と該発電部内のガス充填量とに基づいて、該発電部の出力電圧の変化速度を制御する制御ステップとを含む。【０００９】
また、本発明の実施形態に係る燃料電池システムは、発電部と、該発電部の制御を行う電力制御装置とを備えた燃料電池システムであって、前記電力制御装置は、前記燃料電池システムが電力供給を行う負荷機器の消費電力が増加したときに、前記発電部内の温度と該発電部内のガス充填量とに基づいて、該発電部の出力電圧の変化速度を制御する。【００１０】
また、本発明の実施形態に係る電力制御装置は、発電部の制御を行う電力制御装置であって、前記電力制御装置は、前記発電部の発電電力を供給する負荷機器の消費電力が増加したときに、前記発電部内の温度と該発電部内のガス充填量とに基づいて、該発電部の出力電圧の変化速度を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、負荷が変動する時でも、系統から購入する電力を低減することができる燃料電池システム等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムと周辺機器等を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの制御フローを示す。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料電池システム内の燃料電池モジュールの出力電流と出力電圧の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る燃料電池システム内の燃料電池モジュールの出力電力の制御例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１において、太い実線は電力が流れる経路を示し、太い破線は燃料ガスが流れる経路を示す。また、細い破線は制御信号又は通信される情報の流れを表す。本実施形態に係る燃料電池システム１００は、燃料電池モジュール（発電部）１０１と、ガス電磁弁２と、ガス流量計３と、ガスポンプ４と、燃料電池制御部７と、電力制御装置１０２と、電流センサ１１とを備える。また、燃料電池システム１００と共に使用されるガスメータ１，負荷（負荷機器）１２，系統１３，ガス機器１４ａ〜１４ｃを図１に併せて示す。本実施形態における燃料電池モジュール１０１は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。なお、本明細書において、「系統」は、商用電源系統の意味で用いるものとする。
【００１４】
燃料電池モジュール１０１は、ガス燃料の供給を受けて発電を行うモジュールである。燃料電池モジュール１０１は、ガスメータ１を経由して供給される燃料ガスと空気を反応させて発電を行うためのセルスタック５と、セルスタック５を加熱して発電に適した温度に保つためのヒータ６等を備える。セルスタック５は、例えばセラミックスなどの高耐熱性の材料で作られた複数の発電セルを積層して構成される。ヒータ６は、燃料電池モジュール１０１又は系統１３から電力の供給を受けてセルスタック５の加熱を行う電気ヒータである。
【００１５】
なお、本実施形態において、ヒータ６は、セルスタック５の温度を上昇させるために配置しているが、燃料電池システム１００の凍結防止ヒータを兼ねるように構成してもよい。
【００１６】
ガス電磁弁２は、燃料電池モジュール１０１へのガス供給路の開閉を行う弁であり、電磁石の力を用いてガスの供給路を開閉する仕組みを持つ。本実施形態においては、ガス電磁弁２は、ガスメータ１を経由して各家庭に供給される燃料ガスの開閉を行う。
【００１７】
ガス流量計３は、ガスメータ１及びガス電磁弁２を経由して燃料電池モジュール１０１に供給される燃料ガスの流量を計測するための流量計である。一定のサンプリング時間ごとに計測されたガス流量情報は、通信により燃料電池制御部７に送信される。
【００１８】
ガスポンプ４は、ポンプヘッド内部に設けたダイアフラムを搖動させることにより、燃料電池モジュール１０１へ供給されるガス流量の調整を行う。後述する燃料電池制御部７は、ガス流量計３から得たガス流量情報に基づきガスポンプ４を制御することにより、燃料電池モジュール１０１に供給されるガス流量の調整を行う。
【００１９】
燃料電池制御部７は、プログラムを実行させるコントローラと、プログラム及び各種情報を記憶するメモリとを備える。ここで、コントローラは、ＣＰＵ(中央演算処理ユニット)、入出力回路、タイマー回路などを一つの集積回路に格納したものである。コントローラは、燃料電池モジュール１０１等から情報の取得を行い、各機能ブロックの制御を行うためのプログラムを実行させる。燃料電池制御部７は、図１において破線で示すように、ガス流量計３、燃料電池モジュール１０１、電力制御装置１０２等から各種情報を取得する。燃料電池制御部７は、例えば燃料電池モジュール１０１内の温度センサから、セルスタック５の温度を取得することができる。また、燃料電池制御部７は、取得したこれらの情報に基づき、同じく破線で示す制御信号を送信し、ガス電磁弁２、ガスポンプ４、燃料電池モジュール１０１等の制御を行う。なお、破線で示す各種信号の伝送は、有線通信によりおこなってもよいし、無線通信を利用してもよい。
【００２０】
電力制御装置１０２は、燃料電池モジュール１０１で発電された電力の変換を行い、負荷１２に供給する。電力制御装置１０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、インバータ９と、電力制御部１０とを備える。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、燃料電池モジュール１０１から供給された直流電力を直流のまま昇圧又は降圧して、インバータ９に出力する。
【００２２】
インバータ９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８経由で燃料電池モジュール１０１から供給された直流電力を１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力に変換し、負荷１２に供給する。
【００２３】
電力制御部１０は、負荷１２の消費電力に燃料電池システム１００の出力電力を追従させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８及びインバータ９の制御を行う。電力制御部１０は、また燃料電池制御部７と通信し、燃料電池モジュール１０１の運転状態等に関する各種情報を取得する。
【００２４】
ガスメータ１は、各一般家庭に燃料ガスを供給するガス配管に直列に接続される。ガスメータ１を経由した燃料ガスは、複数経路に分岐され、燃料電池システム１００及び他のガス機器１４ａ〜１４ｃへと供給される。ガスメータ１は、この構成により、燃料電池システム１００を含む家庭内で使用される全てのガス機器において消費される全ガス流量を計測する。
【００２５】
ガス機器１４ａ〜１４ｃは、一般家庭で使用されるガス機器であり、例えば、ガスコンロ、ガスストーブ、ガス給湯器等である。なお、本実施形態においては、他のガス機器を３つ例示したが、任意の個数のガス機器を接続することができる。
【００２６】
電流センサ１１は、燃料電池システム１００と系統１３との間を流れる電流を検出するものである。日本では、燃料電池システム１００が発電する電力は売電不可能と規定されているため、電流センサ１１が系統１３側への逆潮流（売電方向の電流）を検出した場合には、燃料電池システム１００は発電を停止する。電流センサ１１が順潮流を検出する間、燃料電池システム１００は負荷１２に自身から電力を供給できるものとして負荷追従運転又は定格運転での発電を実行する。
【００２７】
負荷１２は、家庭で使用される単相交流１００Ｖ又は２００Ｖで動作する負荷である。負荷１２の例としては、冷蔵庫、非常用電灯、給湯システム又は家庭用ネットワークサーバなどの停電を極力回避すべき電気製品の他、ドライヤー、家庭用ゲーム機又は音楽鑑賞用オーディオシステムなどの家庭用一般負荷などが挙げられる。負荷１２は、これらのような任意の数の電気機器とすることができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、単相交流２００Ｖ又は単相交流１００Ｖを負荷１２に出力する構成としているが、本発明はこの形態には限定されない。業務用の冷蔵庫、エアコン、又は工場でのモータ駆動等には三相３線２００Ｖがよく用いられるため、インバータ９に代えて三相２００Ｖに変換するためのインバータを配置してもよい。
【００２９】
なお、本実施形態においては、接続する負荷１２として日本国内で使用可能な電気機器を想定して記載したが、日本国外で使用可能な電気機器の使用も考慮して適宜変更をなし得る。例えば、インバータ９の代わりに交流２２０〜２４０Ｖを出力可能なインバータを配置し、アジア、オセアニア及びヨーロッパ地域で使用可能な電気機器を接続可能に構成することも可能である。
【００３０】
図２において、燃料電池制御部７は、まずヒータ６をオンすると共に、セルスタック５の温度に関する情報を燃料電池モジュール１０１から定期的に取得する。そして燃料電池制御部７は、セルスタック５の温度が、固体酸化物形燃料電池の発電に適した温度（例えば約７００℃）に到達すると、ガス電磁弁２を開いて、燃料電池モジュール１０１への燃料ガスの供給を開始する。これにより燃料電池モジュール１０１は起動し発電を開始する（ステップＳ１０１）。
【００３１】
電力制御装置１０２は、燃料電池モジュール１０１が発電を開始すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ８及びインバータ９の動作を開始させ、インバータ９の出力電圧が交流１００Ｖ又は２００Ｖとなるように制御する。燃料電池制御部７は、インバータ９の出力が所定電圧になると、燃料電池システム１００から負荷１２への電力供給を開始させる（ステップＳ１０２）。
【００３２】
なお、ステップＳ１０２において負荷１２への電力供給を開始した後、電力制御装置１０２は、燃料電池モジュール１０１の出力電圧を監視し、出力電圧の下降速度が所定の値：Ｖ１［Ｖ／ｓｅｃ．］となるように負荷１２への供給電力を徐々に増加させる（ステップＳ１０３）。システムの起動時には燃料電池の動作が不安定になり得ることを考慮して、電圧下降速度を制限するのである。ここで例えば、セルスタック５がセルを３７６個直列接続したものである場合に、Ｖ１の値として、０．５［Ｖ／ｓｅｃ．］を採用することができる。図３は、燃料電池モジュール１０１の出力電流と出力電圧の関係を示す図である。燃料電池モジュール１０１は、出力電力を増加させるために電流を増加させると、徐々に出力電圧が減少していくことが分かる。電力制御装置１０２は、この出力電圧の減少が所定の電圧下降速度Ｖ１となるように、電力制御装置１０２の出力電力を徐々に増加させていく。その時の燃料電池モジュール１０１の出力電力の変化は、例えば図４の区間（１）のような変化となる。区間（１）における出力電力の変化は、１８［Ｗ／ｓｅｃ．］である。なお、区間（１）における負荷１２の消費電力を破線で表しており、燃料電池モジュール１０１の出力で賄うことができない電力については、系統１３から電力の供給を受ける。
【００３３】
電力制御装置１０２の出力電力が負荷１２の消費電力近くまで到達すると、燃料電池システム１００は、負荷追従運転に移行する。負荷追従運転している状態とは、例えば図４の区間（２）のように、負荷１２の消費電力にほぼ等しい電力を出力するように発電電力を制御している状態である。負荷追従運転において、電力制御装置１０２は、電流センサ１１の検出電流を常に監視し、電流センサ１１に僅かに順潮流方向の電流が流れるように燃料電池システム１００の出力電力の制御を行う。そして、燃料電池システム１００から系統１３への逆潮流が発生しないように燃料電池システム１００の出力電力の制限を行う（ステップＳ１０４）。従って、負荷追従運転時において、燃料電池システム１００の出力電力は、負荷１２の消費電力と比べて僅かに小さな値となる。
【００３４】
また、電力制御装置１０２は燃料電池制御部７と通信を行い、燃料電池モジュール１０１内の温度ｔｅ［℃］、供給されるガス流量Ｇｒ［Ｌ／ｓｅｃ．］、出力電力Ｐ［Ｗ］についての情報を取得する（ステップＳ１０５）。
【００３５】
電力制御装置１０２は、燃料電池システム１００の出力電力Ｐが、出力電力目標値Ｐａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、出力電力目標値Ｐａは、負荷における消費電力から決定される。Ｐ≦Ｐａであると判定されると、電力制御装置１０２は、次に燃料電池モジュール内温度ｔｅ［℃］が燃料電池モジュール内温度閾値Ｔｅ１［℃］以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、燃料電池モジュール内温度閾値Ｔｅ１［℃］は、燃料電池を効率良く運転するために必要となる温度の目安である。本実施形態では、例えばＴｅ１に適した温度として７００［℃］を選択することができる。
【００３６】
次に、電力制御装置１０２は、燃料電池モジュール１０１内の燃料の充填量が所定のレベルＧ１［Ｌ］以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。燃料電池モジュール１０１内の燃料の充填量が十分でないうちに発電電力を急激に増加させると（出力電圧の下降速度を急激に大きくすると）、濃度過電圧の問題が生じるからである。濃度過電圧とは、電極における反応物質及び反応生成物の補給・除去が遅く、電極反応が阻害されるため、電圧が下がる現象である。
【００３７】
なお、燃料の充填量は、燃料電池モジュール１０１内に流入する流量Ｇｒ［Ｌ／ｓｅｃ．］に計測時間Ｔｉ［ｓｅｃ．］を乗じたものから、当該時間における燃料電池モジュール１０１の燃料使用量Ｇusedを差し引いた値として算出することができる。なお、この計測時間Ｔｉには、例えば消費電力の増加を検出する１０秒前から検出時までの時間を用いることができる。また、燃料使用量Ｇusedは例えば、当該時間における燃料電池モジュール１０１が発電する電力から算出することができる。
【００３８】
電力制御装置１０２は、ステップＳ１０８において、燃料電池モジュール１０１内の燃料の充填量が所定のレベル以上であると判定すると、燃料電池モジュール１０１の出力電圧の下降速度がＶ２［Ｖ／ｓｅｃ．］となるように負荷１２への供給電力を増加させる（ステップＳ１１３）。ここで、Ｖ２はＶ１よりも大きい値であり、例えば、Ｖ２＝１．０［Ｖ／ｓｅｃ．］とすることができる。電圧下降速度をＶ２とした時の燃料電池モジュール１０１の出力電力の変化は、例えば図４の区間（３），（５）のようになる。依然として、系統１３からの買電は必要になるものの、約２分の１の時間で負荷追従運転に達するため、系統１３からの購入電力を約半分に抑えることができる。
【００３９】
電力制御装置１０２は、電圧下降速度をＶ２に維持して、燃料電池モジュール１０１の出力電力Ｐが出力電力目標値Ｐａに等しくなるか、出力電力Ｐが定格出力になるまで運転を継続する（ステップＳ１１２）。そして、出力電力Ｐが出力電力目標値Ｐａに等しい、又は出力電力Ｐが定格出力になった場合には、電力制御装置１０２は、電圧下降速度をＶ１に設定し（ステップＳ１１５）、燃料電池が停止していなければ（ステップＳ１１６）、ステップＳ１０４に戻って制御を継続する。一方、ステップＳ１１６において燃料電池が停止状態であれば、本制御フローは終了する。
【００４０】
ステップＳ１０７において、燃料電池モジュール内温度ｔｅ［℃］が燃料電池モジュール内温度閾値Ｔｅ１［℃］未満であった場合には、電力制御装置１０２は、電圧下降速度をＶ１に維持する（ステップＳ１０９）。また、ステップＳ１０８において、燃料電池モジュール１０１内の燃料の充填量が所定のレベルＧ１［Ｌ］未満である場合も同様に、電力制御装置１０２は、電圧下降速度をＶ１に維持する（ステップＳ１０９）。そしてガス流量Ｇｒ［Ｌ／ｓｅｃ．］をＧｒ１からＧｒ２へと増加させて（ステップＳ１１０）、例えば１０秒間経過した後に（ステップＳ１１１）、電圧下降速度をＶ２に設定する（ステップＳ１１３）。それ以降の処理は、先に説明した制御フローと同様である。
【００４１】
ステップＳ１０９乃至Ｓ１１１の制御フローは、燃料電池モジュール１０１内の温度が所定の温度に達していない場合にも、燃料電池モジュール１０１へのガス流量を増加させ、一定時間（上記実施形態では１０秒）経過させることにより、濃度過電圧の問題を回避するための処理である。これらの処理により、燃料電池モジュール１０１内のガス充填量が所定量以上となり、燃料電池モジュール１０１内の温度が一定程度上昇することが見込まれるため、濃度過電圧を回避することができる。
【００４２】
なお、図４の出力電力の制御例において、区間（２），（４）で燃料電池モジュール１０１の出力電力Ｐが出力電力目標値Ｐａに等しくなった後は、負荷追従運転を行うように記載しているが、本実施形態はこの態様には限定されない。区間（２），（４）において燃料電池モジュール１０１が定格出力となるように運転し、負荷で消費されない余剰電力を蓄電池等に充電するように構成しても良い。燃料電池は、一般に負荷に追従して出力を変動させる負荷追従運転よりも、一定の定格出力を出し続ける定格運転を行う方が効率が良い。このため、燃料電池モジュール１０１が定格運転を行う構成とすることにより、更に全体の効率を高めることが可能となる。
【００４３】
以上述べたように、本実施形態によれば、燃料電池システム１００を負荷追従させる際に、燃料電池モジュール１０１内の温度、及びガス充填量が一定以上という条件の下で出力電圧の下降速度を大きくするようにした。この構成により、負荷１２の消費電力が増大した場合にも濃度過電圧の問題を回避しつつ、負荷追従までの時間を短縮することができる。そして燃料電池の利用効率を向上させることができるため、系統１３から購入する電力を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、燃料電池モジュール１０１に流入するガス流量と、燃料電池モジュール１０１内で使用されたガス量とから燃料電池モジュール１０１内のガス充填量を算出するようにした。この構成により燃料電池モジュール１０１内のガス充填量を正確に把握することができるため、燃料電池の寿命に影響を与えることなく利用効率を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、燃料電池システム１００を負荷追従させる際に、燃料電池モジュール１０１内の温度が所定温度に達していない場合にも、所定時間の間ガス流量を増加させてから出力電圧の下降速度を大きくするようにした。この構成により、負荷１２の消費電力が増大した場合にも濃度過電圧の問題を回避しつつ、負荷追従までの時間を短縮することができる。そして燃料電池の利用効率を向上させることができるため、系統１３から購入する電力を抑制することができる。
【００４６】
本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部及びステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００４７】
本開示内容の多くの側面は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアによって実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、例えば、汎用コンピュータ、ＰＣ(パーソナルコンピュータ)、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣＳ(Personal Communications System、パーソナル移動通信システム)、電子ノートパッド、ラップトップコンピュータ、又はその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。各実施形態では、種々の動作は、プログラム命令(ソフトウェア)で実装された専用回路(例えば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート)又は、１つ以上のプロセッサによって実行される論理ブロック若しくはプログラムモジュール等によって実行されることに留意されたい。論理ブロック又はプログラムモジュール等を実行する１つ以上のプロセッサには、例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、ＣＰＵ(中央演算処理ユニット)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)、ＰＬＤ(Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置及び／又はこれらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード又はこれらいずれかの組合せにより実装される。
【００４８】
ここで用いられる機械読取り可能な非一時的記憶媒体は、更に、ソリッドステートメモリ、磁気ディスク及び光学ディスクの範疇で構成されるコンピュータ読取り可能な有形のキャリア（媒体）として構成することができる。かかる媒体には、ここに開示する技術をプロセッサに実行させるためのプログラムモジュールなどのコンピュータ命令の適宜なセット及び、データ構造が格納される。コンピュータ読取り可能な媒体には、１つ以上の配線を備えた電気的接続、磁気ディスク記憶媒体、その他の磁気及び光学記憶装置(例えば、ＣＤ(Compact Disk)、レーザーディスク（登録商標）、ＤＶＤ（登録商標）(Digital Versatile Disc)及びブルーレイディスク（登録商標))、可搬型コンピュータディスク、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read-Only Memory)、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ若しくはフラッシュメモリ等の書換え可能でプログラム可能なＲＯＭ若しくは情報を格納可能な他の有形の記憶媒体又はこれらいずれかの組合せが含まれる。メモリは、プロセッサ／プロセッシングユニットの内部及び／又は外部に設けることができる。ここで用いられるように、「メモリ」という語は、あらゆる種類の長期記憶用、短期記憶用、揮発性、不揮発性その他のメモリを意味し、特定の種類若しくはメモリの数又は記憶が格納される媒体の種類は限定されない。
【００４９】
ここでは、特定の機能を実行する種々のモジュール及び／又はユニットを有するものとしてのシステムを開示しており、これらのモジュール及びユニットは、その機能性を簡略に説明するために模式的に示されたものであって、必ずしも特定のハードウェア及び／又はソフトウェアを示すものではないことに留意されたい。このように、本開示内容の種々の側面は、多くの異なる態様で実施することができ、それらの態様はすべて本開示内容の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１  ガスメータ
２  ガス電磁弁
３  ガス流量計
４  ガスポンプ
５  セルスタック
６  ヒータ
７  燃料電池制御部
８  ＤＣ／ＤＣコンバータ
９  インバータ
１０  電力制御部
１１  電流センサ
１２  負荷（負荷機器）
１３  系統
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  ガス機器
１００  燃料電池システム
１０１  燃料電池モジュール（発電部）
１０２  電力制御装置
【図１】
2016006255.tif 000003
【図２】
2016006255.tif 000004
【図３】
2016006255.tif 000005
【図４】
2016006255.tif 000006
【国際調査報告】
2016006255.tif 000007
2016006255.tif 000008
2016006255.tif 000009
2016006255.tif 000010