特許 7405114 電力供給システム及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】電力供給システム及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/043 20160101AFI20231219BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20231219BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20231219BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20231219BHJP

   H01M 8/04664 20160101ALI20231219BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20231219BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20231219BHJP

   H01M 8/04955 20160101ALI20231219BHJP

   H01M 8/04228 20160101ALI20231219BHJP

   H02J 9/00 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

H01M8/043

H01M8/00 A

H01M8/0432

H01M8/0438

H01M8/04664

H01M8/04858

H01M8/04537

H01M8/04955

H01M8/04228

H02J9/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021058226

(22)【出願日】2021-03-30

(65)【公開番号】P2022154949

(43)【公開日】2022-10-13

【審査請求日】2023-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】丸山 剛

【審査官】大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７７５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４４４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－８３６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－８７８０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

Ｈ０２Ｊ ９／００－９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素及び酸素を反応させて発電し、電気負荷に電力を供給可能な発電装置と、
水素を貯蔵し、前記発電装置に水素を供給する水素貯蔵部と、
前記発電装置と並列に接続され、外部電源から電力を受けて充電可能であり、電気負荷に電力を供給可能な蓄電装置と、
前記発電装置の温度を検出する温度検出器と、
前記水素貯蔵部の内部の圧力を検出する圧力検出器と、
前記発電装置が前記電気負荷に供給する電力を制御する制御部とを備え、前記外部電源の電力低下あるいは喪失時に電力を供給する電力供給システムであって、
前記制御部は、
前記温度検出器で検出される温度が第１温度閾値未満の場合における前記発電装置が供給する電力の上限値を、前記温度検出器で検出される温度が前記第１温度閾値以上の場合における前記電力の上限値よりも高い値に設定し、
前記圧力検出器にて第１圧力閾値以上の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を高くし、
前記圧力検出器にて前記第１圧力閾値よりも小さい第２圧力閾値以下の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を低くする
電力供給システム。

【請求項2】

前記発電装置の出力電圧を検出する電圧検出器をさらに備え、
前記制御部は、
前記圧力検出器で検出される圧力が前記第１圧力閾値以上、且つ、前記電圧検出器で検出される出力電圧が第１電圧閾値以上の場合に、前記発電装置が供給する電力の設定値を高くし、
前記圧力検出器で検出される圧力が前記第２圧力閾値以下、または前記電圧検出器で検出される出力電圧が、前記第１電圧閾値よりも小さい第２電圧閾値以下の場合に、前記発電装置が供給する電力の設定値を低くする
請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項3】

前記発電装置の出力電流を検出する電流検出器をさらに備え、
前記制御部は、
前記圧力検出器で検出される圧力が前記第１圧力閾値以上、且つ、前記電流検出器で検出される出力電流が第１電流閾値以下の場合に、前記発電装置が供給する電力の設定値を高くし、
前記圧力検出器で検出される圧力が前記第２圧力閾値以下、または前記電流検出器で検出される出力電流が、前記第１電流閾値より大きい第２電流閾値以上の場合に、前記発電装置が供給する電力の設定値を低くする
請求項１または２に記載の電力供給システム。

【請求項4】

前記電力の設定値を低下させる場合の変化量が、前記電力の設定値を増加させる場合の変化量より大きい
請求項１から３のいずれか一つに記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記水素貯蔵部は第１水素ボンベと第２水素ボンベを備え、
前記制御部は、前記圧力検出器で検出される前記第１水素ボンベの圧力が、前記第２圧力閾値よりも低い第３圧力閾値以下の場合、前記第１水素ボンベから前記発電装置への水素の供給から、前記第２水素ボンベから前記発電装置への水素の供給に変更する
請求項１から４いずれか一つに記載の電力供給システム。

【請求項6】

前記制御部は、前記温度検出器で検出される温度が、前記第１温度閾値よりも大きい第２温度閾値以上の場合に、前記発電装置での発電を停止させる
請求項１から５のいずれか一つに記載の電力供給システム。

【請求項7】

前記制御部は、前記蓄電装置が放電を開始してから所定時間経過後、または前記蓄電装置の放電能力が所定値以下となった場合に前記発電装置の発電を開始させる
請求項１から６のいずれか一つに記載の電力供給システム。

【請求項8】

前記制御部は、
前記発電装置が供給する電力の設定値を増加させる場合、予め設定される増加率で設定値を高くし、
前記発電装置が供給する電力の設定値を低下させる場合、予め設定される低下率で設定値を低くし、
前記増加率は、所定時間毎に、出力電力を所定の増加量で増加させる割合であり、
前記低下率は、所定時間毎に、出力電力を所定の低下量で低下させる割合である
請求項１から７のいずれか一つに記載の電力供給システム。

【請求項9】

前記制御部は、
前記外部電源の駆動時に、前記外部電源から前記電気負荷に電力を供給させ且つ前記蓄電装置に充電させ、
前記外部電源の停止時に、前記蓄電装置から前記電気負荷に電力を供給させ、
前記蓄電装置による電力供給開始後、所定時間が経過した場合、または前記蓄電装置による電力供給開始後、前記蓄電装置の放電能力が所定値以下となった場合、前記発電装置から前記電気負荷に電力を供給させる
請求項１から８のいずれか一つに記載の電力供給システム。

【請求項10】

水素及び酸素を反応させて発電する発電装置が電気負荷に供給する電力を制御する制御部にて実行可能なコンピュータプログラムであって、
前記制御部に、
前記発電装置の温度が温度閾値未満の場合における前記発電装置が供給する電力の上限値を、前記発電装置の温度が前記温度閾値以上の場合における前記電力の上限値よりも高い値に設定し、
水素貯蔵部の内部の圧力を検出する圧力検出器にて、第１圧力閾値以上の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を高くし、前記圧力検出器にて前記第１圧力閾値よりも小さい第２圧力閾値以下の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を低くする
処理を実行させる
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、水素及び酸素を反応させて発電する発電装置と蓄電装置とを備える電力供給システム及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池と、燃料電池と並列に接続される蓄電装置と、燃料電池の内部の温度を検出する温度検出器と、燃料電池の内部の圧力を検出する圧力検出器と、燃料電池と蓄電装置との電気負荷への出力電力の配分を決定する制御部とを備える電力供給システムが提案されている。制御部は、温度検出器で検出される燃料電池の温度によって、燃料電池の出電力の上限値を変更し、圧力検出器で検出される燃料電池の圧力によって、燃料電池の出力電力の下限値を変更する（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４９８６９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料電池には、例えば水素タンクが接続される。上記電力供給システムは、燃料電池の温度又は圧力に基づき、燃料電池の発電を制御しているが、水素タンクの水素量を考慮していない。そのため、水素タンク内の水素が減少し、水素タンクの交換が必要な状態になっても、燃料電池が発電を続け、その結果、燃料電池による発電が異常停止するおそれがある。

【0005】

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池による発電の異常停止を防止し、水素タンクから水素を可能な限り取り出し、電気負荷への電力供給時間を長くすることができる電力供給システム及びコンピュータプログラム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】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、水素及び酸素を反応させて発電し、電気負荷に電力を供給可能な発電装置と、水素を貯蔵し、前記発電装置に水素を供給する水素貯蔵部と、前記発電装置と並列に接続され、外部電源から電力を受けて充電可能であり、電気負荷に電力を供給可能な蓄電装置と、前記発電装置の温度を検出する温度検出器と、前記水素貯蔵部の内部の圧力を検出する圧力検出器と、前記発電装置が前記電気負荷に供給する電力を制御する制御部とを備え、前記外部電源の電力低下あるいは喪失時に電力を供給する電力供給システムであって、前記制御部は、前記温度検出器で検出される温度が第１温度閾値未満の場合における前記発電装置が供給する電力の上限値を、前記温度検出器で検出される温度が前記第１温度閾値以上の場合における前記電力の上限値よりも高い値に設定し、前記圧力検出器にて第１圧力閾値以上の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を高くし、前記圧力検出器にて前記第１圧力閾値よりも小さい第２圧力閾値以下の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を低くする。

【0007】

本開示の一実施形態に係るコンピュータプログラムは、水素及び酸素を反応させて発電する発電装置が電気負荷に供給する電力を制御する制御部にて実行可能なコンピュータプログラムであって、前記制御部に、前記発電装置の温度が温度閾値未満の場合における前記発電装置が供給する電力の上限値を、前記発電装置の温度が前記温度閾値以上の場合における前記電力の上限値よりも高い値に設定し、水素貯蔵部の内部の圧力を検出する圧力検出器にて、第１圧力閾値以上の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を高くし、前記圧力検出器にて前記第１圧力閾値よりも小さい第２圧力閾値以下の圧力が検出された場合、前記発電装置が供給する電力の設定値を低くする処理を実行させる。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムにあっては、発電装置は、出力電力の設定値を水素貯蔵部の圧力によって変更するため、燃料電池による発電の異常停止を防止することができる。また水素貯蔵部から可能な限り水素を取り出し、電力供給システムは、電気負荷に電力を可能な限り長時間供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】スイッチが開いた状態の電力供給システムのブロック図である。

【図2】スイッチが閉じた状態の電力供給システムのブロック図である。

【図3】スタックの内部温度及び収納庫内の温度と、発電装置の出力電力の上限値との関係を示す表の一例である。

【図4】第１水素ボンベ又は第２水素ボンベの１次圧力、発電装置の出力電圧、及びスタックの出力電流と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力の設定値との関係を示す表の一例である。

【図5】第２制御装置による発電装置の出力電力の上限値及びＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力を設定する処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下本発明を電力供給システムに係る図面に基づいて説明する。図１は、スイッチが開いた状態の電力供給システムのブロック図である。電力供給システムは、外部電源１と、蓄電装置２と、発電装置６とを備える。外部電源１は交流電源である。蓄電装置２はＡＣ／ＤＣコンバータ３と、蓄電池４と、第１制御装置５とを備える。第１制御装置５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及び記憶部等を有し、記憶部に記憶した蓄電装置２の制御プログラムをＲＡＭに読み出して実行する。記憶部は、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリである。

【0011】

外部電源１はＡＣ／ＤＣコンバータ３に接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ３は交流電圧を直流電圧に変換し、電気負荷２０に電力を供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ３は蓄電池４に電力を供給する。第１制御装置５は蓄電池４の残容量を検出する。第１制御装置５は、例えばクーロン・カウンタ方式の残容量ＩＣを使用して、蓄電池４の残容量を検出する。第１制御装置５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３から電気負荷２０への電力供給の有無を検出する。

【0012】

発電装置６は、スタック７と、第１温度検出器８と、電圧／電流検出器９と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、内部電源１１と、スイッチ１２と、第２温度検出器１３と、第２制御装置１４と、電力検出器２２とを備える。第２制御装置１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及び記憶部等を有し、記憶部に記憶した発電装置６の制御プログラムをＲＡＭに読み出して実行する。記憶部は、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリである。制御プログラムは、例えば記録媒体２１から記憶部にインストールされ、又はネットワークを介してサーバから記憶部にダウンロードされる。

【0013】

スタック７は水素及び酸素により発電する燃料電池である。スタック７はＤＣ／ＤＣコンバータ１０に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０はスイッチ１２及び電力検出器２２を介して電気負荷２０に電力を供給する。電力検出器２２はスイッチ１２と電気負荷２０の間に設けられている。電力検出器２２は発電装置６の出力電力を検出する。第１温度検出器８はスタック７の温度を検出する。電圧／電流検出器９は、スタック７とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との間に設けられ、スタック７の出力電圧及び出力電流を検出する。内部電源１１は第２制御装置１４に電力を供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ３は内部電源１１に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、内部電源１１及びスイッチ１２は、収納庫１９に収納されている。第２温度検出器１３は収納庫１９内の温度を検出する。

【0014】

スタック７には水素貯蔵部１５から水素が供給される。水素貯蔵部１５は、第１水素ボンベ１６及び第２水素ボンベ１７を備える。圧力検出器１８によって、第１水素ボンベ１６及び第２水素ボンベ１７の内部の圧力が検出される。初期状態において、第１水素ボンベ１６から水素が供給される。

【0015】

外部電源１が駆動している場合、外部電源１から電気負荷２０に電力が供給され、更に、蓄電池４及び内部電源１１に電力が供給される。蓄電池４は定電流定電圧充電方式で充電される。外部電源１が停止した場合、即ち停電した場合、蓄電池４から電気負荷２０に電力が供給され、更に、内部電源１１に電力が供給される。すなわち、電力供給システムは無停電電源装置として機能する。

【0016】

図２は、スイッチ１２が閉じた状態の電力供給システムのブロック図である。外部電源１の停止後、かつ所定時間が経過した場合、又は、外部電源１の停止後、かつ蓄電池４の残容量が所定の閾値以下である場合、第１制御装置５は、第２制御装置１４にスイッチ１２を閉じる閉指令を送信する。所定時間とは、停電後の蓄電池４からの給電時間であって、予め設定された時間である。なお、第１制御装置５はタイマを備え、ＡＣ／ＤＣコンバータ３から電気負荷２０への電力供給が無いことを検出した後、即ち外部電源１の停止後、停止してからの経過時間を計測する。閉指令を受信した第２制御装置１４はスイッチ１２を閉じる。スタック７から電気負荷２０に電力が供給され、更に内部電源１１に電力が供給される。つまり、外部電源１が停止すると無瞬断で蓄電池４から給電が行われ、その後に燃料電池のスタック７の給電が開始される。

【0017】

スイッチ１２が閉じた後、第２制御装置１４は、第１温度検出器８及び第２温度検出器１３の検出結果に基づいて、発電装置６の出力電力の上限値を設定する。第２制御装置１４は、設定された出力電力の上限値を超過しないように、発電装置６の発電量を制御する。スイッチ１２が閉じてからのスタック７の発電初期時において、発電電力が安定しない場合であっても、不足する電力は、蓄電池４から電気負荷２０に供給される。したがって、電気負荷２０への供給電力が不安定になることはない。第２制御装置１４は、発電装置６の出力電力の下限値を設定する。下限値は、発電装置６から内部電源１１に電力が供給できる最低値である。すなわち、発電装置６の出力電力が下限値を下回ると、内部電源１１に電力が供給できなくなる。

【0018】

図３は、スタック７の内部温度及び収納庫１９内の温度と、発電装置６の出力電力の上限値との関係を示す表の一例である。図３の表は第２制御装置１４の記憶部に記憶されている。図３において、Ｔａは第１温度検出器８の検出結果、即ちスタック７の内部温度を示し、Ｔｂは第２温度検出器１３の検出結果、即ち収納庫１９内の温度を示す。Ｔ１～Ｔ４は、スタック７の内部温度Ｔａに対する温度閾値を示し、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４である。Ｔ５～Ｔ８は、収納庫１９内の温度Ｔｂに対する温度閾値を示し、Ｔ５＜Ｔ６＜Ｔ７＜Ｔ８である。Ａ１～Ａ４は、発電装置６の出力電力の上限値を示し、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３＞Ａ４である。温度の単位は℃である。

【0019】

温度Ｔａが温度閾値Ｔ１未満であり、且つ温度Ｔｂが温度閾値Ｔ５未満である場合、第２制御装置１４はＡ１を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。温度Ｔａが上昇し、温度Ｔａが温度閾値Ｔ１以上となるか、又は温度Ｔｂが上昇し、温度Ｔｂが温度閾値Ｔ５以上となった場合、第２制御装置１４はＡ２を発電装置６の出力電力における上限値として設定する。

【0020】

温度Ｔａが上昇し、温度Ｔａが温度閾値Ｔ２以上となるか、又は温度Ｔｂが上昇し、温度Ｔｂが温度閾値Ｔ６以上となった場合、第２制御装置１４はＡ３を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。温度Ｔａが上昇し、温度Ｔａが温度閾値Ｔ３以上となるか、又は温度Ｔｂが上昇し、温度Ｔｂが温度閾値Ｔ７以上となった場合、第２制御装置１４はＡ４を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。

【0021】

温度Ｔａが上昇し、温度Ｔａが温度閾値Ｔ４以上となるか、又は温度Ｔｂが上昇し、温度Ｔｂが温度閾値Ｔ８以上となった場合、第２制御装置１４はスタック７を停止させて、警告を出力させる。温度閾値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と、温度閾値Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７とは第１温度閾値である。温度閾値Ｔ４及びＴ８は第２温度閾値である。

【0022】

温度閾値Ｔ１～Ｔ４には所定の大きさの不感帯が設けられている。例えば、３℃の幅の不感帯が設けられている。なお温度閾値Ｔ１とＴ２の差分、Ｔ２とＴ３の差分、Ｔ３とＴ４の差分は、いずれも３℃以上である。そのため、温度Ｔａが温度Ｔ４以上から温度Ｔ４－３℃以下になったとき、停止が解除され、第２制御装置１４はＡ４を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。温度Ｔａが温度Ｔ３以上から温度Ｔ３－３℃以下になったとき、第２制御装置１４はＡ３を発電装置６の出力電力の上限値として設定し、温度Ｔａが温度Ｔ２以上から温度Ｔ２－３℃以下になったとき、第２制御装置１４はＡ２を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。

【0023】

温度閾値Ｔ５～Ｔ８には所定の大きさの不感帯が設けられている。例えば、３℃の幅の不感帯が設けられている。なお温度閾値Ｔ５とＴ６の差分、Ｔ６とＴ７の差分、Ｔ７とＴ８の差分は、いずれも３℃以上である。そのため、温度Ｔｂが温度Ｔ８以上から温度Ｔ８－３℃以下になったとき、停止が解除され、第２制御装置１４はＡ４を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。温度Ｔｂが温度Ｔ７以上から温度Ｔ７－３℃以下になったとき、第２制御装置１４はＡ３を発電装置６の出力電力の上限値として設定し、温度Ｔａが温度Ｔ６以上から温度Ｔ６－３℃以下になったとき、第２制御装置１４はＡ２を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。

【0024】

温度Ｔａが温度Ｔ１以上から温度Ｔ１－３℃以下になったとき、且つ、温度Ｔｂが温度Ｔ５以上から温度Ｔ５－３℃以下になったとき、第２制御装置１４はＡ１を発電装置６の出力電力の上限値として設定する。

【0025】

スイッチ１２が閉じた後であって、現在の発電装置６の出力電力が、設定された前記出力電力の上限値と許容値（不感帯）との加算値を超えない場合に、第２制御装置１４は、圧力検出器１８及び電圧／電流検出器９の検出結果に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値を設定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、設定値の電力を出力する。

【0026】

図４は、第１水素ボンベ１６又は第２水素ボンベ１７の１次圧力、発電装置６の出力電圧、及びスタック７の出力電流と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値との関係を示す表の一例である。図４の表は第２制御装置１４の記憶部に記憶されている。図４において、Ｐは圧力検出器１８の検出結果、即ち使用中の第１水素ボンベ１６又は第２水素ボンベ１７の１次圧力（以下、単に水素の１次圧力という）を示し、Ｖは電圧／電流検出器９にて検出された電圧、即ちスタック７の出力電圧を示し、Ｉは電圧／電流検出器９にて検出された電流、即ちスタック７の出力電流を示す。圧力の単位はパスカルであり、電圧の単位はボルトであり、電流の単位はアンペアである。

【0027】

Ｐ１及びＰ２は水素の１次圧力Ｐに対する圧力閾値を示し、Ｐ１＞Ｐ２である。Ｐ１は第１圧力閾値であり、Ｐ２は第２圧力閾値である。Ｖ１及びＶ２はスタック７の出力電圧Ｖに対する電圧閾値を示し、Ｖ１＞Ｖ２である。Ｖ１は第１電圧閾値であり、Ｖ２は第２電圧閾値である。Ｉ１及びＩ２はスタック７の出力電流Ｉに対する電流閾値を示し、Ｉ１＜Ｉ２である。Ｉ１は第１電流閾値であり、Ｉ２は第２電流閾値である。

【0028】

水素の１次圧力Ｐが第１圧力閾値Ｐ１以上であり、且つスタック７の出力電圧Ｖが第１電圧閾値Ｖ１以上であり、且つスタック７の出力電流Ｉが第１電流閾値Ｉ１以下である場合、第２制御装置１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力における現在設定された設定値から５Ｗ加算した値を、新たな設定値として設定する。なおＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値は、設定された発電装置６の出力電力の上限値を超えないように、設定される。

【0029】

水素の１次圧力Ｐが第２圧力閾値Ｐ２を超過し、第１圧力閾値Ｐ１未満であるか、又はスタック７の出力電圧Ｖが第２電圧閾値Ｖ２を超過し、第１電圧閾値Ｖ１未満であるか、又はスタック７の出力電流Ｉが第１電流閾値Ｉ１を超過し、第２電流閾値Ｉ２未満である場合、第２制御装置１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値を変更せず、維持する。

【0030】

水素の１次圧力Ｐが第２圧力閾値Ｐ２以下であるか、又はスタック７の出力電圧Ｖが第２電圧閾値Ｖ２以下であるか、又はスタック７の出力電流Ｉが第２電流閾値Ｉ２以上である場合、第２制御装置１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値を、現在の設定値に１０Ｗ減算した値にする。なおＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力には最低値が設定されており、減算後の設定値が最低値以下となる場合、設定値は最低値となる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力を設定する処理はリアルタイム処理であり、所定時間が経過する都度、実行される。

【0031】

なお。第２制御装置１４は圧力検出器１８から検出結果を取り込み、第１水素ボンベ１６の圧力が第３圧力閾値Ｐ３以下である場合、スタック７への水素供給源を第１水素ボンベ１６から第２水素ボンベ１７に切り替える。第３圧力閾値Ｐ３は第２圧力閾値Ｐ２よりも低い。

【0032】

図５は、第２制御装置１４による発電装置６の出力電力の上限値及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力を設定する処理を説明するフローチャートである。第２制御装置１４は、第１制御装置５がスイッチ１２を閉じた後に以下の処理を実行する。

【0033】

第２制御装置１４は、第１温度検出器８及び第２温度検出器１３の検出結果を取得し（Ｓ１）、取得した温度Ｔａ、Ｔｂに基づいて、発電装置６の出力電力の上限値を設定する（Ｓ２、図３参照）。なお第２制御装置１４はタイマを有し、ステップＳ１の処理を開始してからの経過時間を測定する。第２制御装置１４は、電力検出器２２の検出結果を取得し、発電装置６の現在の出力電力が、設定された出力電力の上限値と許容値との加算値よりも大きいか否か判定する（Ｓ３）。

【0034】

発電装置６の現在の出力電力が前記加算値よりも大きい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、即ち、発電装置６の現在の出力電力が過大である場合、第２制御装置１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値を、現在の設定値から減算した値に設定する（Ｓ４）。具体的には、第２制御装置１４は、発電装置６の現在の出力電力と設定された出力電力の上限値との差分を演算し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力における現在の設定値から前記差分を減算した値を新たな設定値にする。

【0035】

第２制御装置１４はステップＳ１の処理を開始してから所定時間、例えば２秒が経過したか否か判定する（Ｓ５）。所定時間が経過していない場合（Ｓ５：ＮＯ）、第２制御装置１４はステップＳ５に処理を戻す。所定時間が経過した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、第２制御装置１４はタイマをリセットし、ステップＳ１に処理を戻す。第２制御装置１４は、所定時間毎に所定量の出力電力を増減させることができる。第２制御装置１４は、予め設定される増加率、例えば２秒毎に５Ｗ増加させる割合でＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値を増加させるか、又は、予め設定される低下率、例えば２秒毎に１０Ｗ減少させる割合でＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値を減少させる。なお、前記増加率と前記低下率の値はこの実施形態における一例である。低下率と増加率は変化速度で比べたときに低下率が増加率よりも早く変化するように予め設定してある。これは、出力電力の過剰な供給を早急に是正するためである。その必要がない場合には低下率の変化速度と増加率の変化速度とは同じ値に設定することも可能である。

【0036】

ステップＳ３において、発電装置６の現在の出力電力が前記加算値よりも大きくない場合（Ｓ３：ＮＯ）、第２制御装置１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力の設定値を更新する（Ｓ６）。具体的には、第２制御装置１４は、圧力検出器１８の検出結果、並びに、電圧／電流検出器９にて検出された電圧及び電流に基づいて、現在の設定値から１０Ｗ減算した値、現在の設定値に５Ｗ加算した値、又は現在の設定値そのままの値を、新たな設定値として設定する（図４参照）。

【0037】

なおステップＳ２において、温度Ｔａが温度閾値Ｔ４以上となるか、又は温度Ｔｂが温度閾値Ｔ８以上となった場合、即ち、スタック７を停止させる場合、この処理を強制的に終了させる。

【0038】

以上のように、本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、水素及び酸素を反応させて発電し、電気負荷２０に電力を供給可能な発電装置６と、水素を貯蔵し、前記発電装置６に水素を供給する水素貯蔵部１５と、前記発電装置６と並列に接続され、外部電源１から電力を受けて充電可能であり、電気負荷２０に電力を供給可能な蓄電装置２と、前記発電装置６の温度を検出する温度検出器と、前記水素貯蔵部１５の内部の圧力を検出する圧力検出器１８と、前記発電装置６が前記電気負荷２０に供給する電力を制御する制御部とを備え、前記外部電源１の電力低下あるいは喪失時に電力を供給する電力供給システムであって、前記制御部は、前記温度検出器で検出される温度が第１温度閾値未満の場合における前記発電装置６が供給する電力の上限値を、前記温度検出器で検出される温度が前記第１温度閾値以上の場合における前記電力の上限値よりも高い値に設定し、前記圧力検出器１８にて第１圧力閾値以上の圧力が検出される都度、前記発電装置６が供給する電力の設定値を高くし、前記圧力検出器１８にて前記第１圧力閾値よりも小さい第２圧力閾値以下の圧力が検出される都度、前記発電装置６が供給する電力の設定値を低くする。

【0039】

本開示の一実施形態にあっては、発電装置６は、出力電力の設定値を水素貯蔵部１５の圧力によって変更するため、燃料電池による発電の異常停止を防止することができる。また水素貯蔵部１５から可能な限り水素を取り出し、電力供給システムは、電気負荷２０に電力を可能な限り長時間供給することができる。

【0040】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記発電装置６の出力電圧を検出する電圧検出器をさらに備え、前記制御部は、前記圧力検出器１８で検出される圧力が前記第１圧力閾値以上、且つ、前記電圧検出器で検出される出力電圧が第１電圧閾値以上の場合に、前記発電装置６が供給する電力の設定値を増加させ、前記圧力検出器１８で検出される圧力が前記第２圧力閾値以下、または前記電圧検出器で検出される出力電圧が、前記第１電圧閾値よりも小さい第２電圧閾値以下の場合に、前記発電装置６が供給する電力の設定値を低下させる。

【0041】

本開示の一実施形態にあっては、発電装置６の電力の設定値が発電装置６の出力電圧によっても変更されるため、発電装置６の出力電圧が過小になり、故障することを抑制することができる。

【0042】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記発電装置６の出力電流を検出する電流検出器をさらに備え、前記制御部は、前記圧力検出器１８で検出される圧力が前記第１圧力閾値以上、且つ、前記電流検出器で検出される出力電流が第１電流閾値以下の場合に、前記発電装置６が供給する電力の設定値を増加させ、前記圧力検出器１８で検出される圧力が前記第２圧力閾値以下、または前記電流検出器で検出される出力電流が、前記第１電流閾値より大きい第２電流閾値以上の場合に、前記発電装置６が供給する電力の設定値を低下させる。

【0043】

本開示の一実施形態にあっては、発電装置６の電力の設定値が発電装置６の出力電流によっても変更されるため、発電装置６の出力電流が過大になり、故障することを抑制することができる。

【0044】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記電力の設定値を低下させる場合の変化量が、前記電力の設定値を増加させる場合の変化量より大きい。

【0045】

本開示の一実施形態にあっては、出力電力を低下させる場合の変化量が大きいため、発電装置６が供給する電力が過大の場合に、出力電力を急激に抑えることができ、発電装置６が故障することを抑制することができる。

【0046】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記水素貯蔵部１５は第１水素ボンベ１６と第２水素ボンベ１７を備え、前記制御部は、前記圧力検出器１８で検出される前記第１水素ボンベ１６の圧力が、前記第２圧力閾値よりも低い第３圧力閾値以下の場合、前記第１水素ボンベ１６から前記発電装置６への水素の供給から、前記第２水素ボンベ１７から前記発電装置６への水素の供給に変更する。

【0047】

本開示の一実施形態にあっては、第１水素ボンベ１６が第３圧力閾値以下の場合に、発電装置６への水素の供給が第１水素ボンベ１６から第２水素ボンベ１７へと切り替わるため、発電装置６を異常停止させることなく、第１水素ボンベ１６に貯蔵される水素を可能な限り取り出すことができる。

【0048】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記制御部は、前記温度検出器で検出される温度が、前記第１温度閾値よりも大きい第２温度閾値以上の場合に、前記発電装置６での発電を停止させる。

【0049】

本開示の一実施形態にあっては、発電装置６の高温による故障を抑制することができる。

【0050】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記制御部は、前記蓄電装置２が放電を開始してから所定時間経過後、または前記蓄電装置２の放電能力が所定値以下となった場合に前記発電装置６の発電を開始させる。

【0051】

本開示の一実施形態にあっては、蓄電装置２の放電を発電装置６の発電に先行させるので、長時間給電が可能となり、発電装置６の発電初期の低電力時であっても電気負荷２０に所定電力を供給することができる。

【0052】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記制御部は、前記発電装置６が供給する電力の設定値を増加させる場合、予め設定される増加率で設定値を増加させ、前記発電装置６が供給する電力の設定値を低下させる場合、予め設定される低下率で設定値を低下させ、前記増加率は、所定時間毎に、出力電力を所定の増加量で増加させる割合であり、前記低下率は、所定時間毎に、出力電力を所定の低下量で低下させる割合である。

【0053】

本開示の一実施形態にあっては、所定時間毎に所定量の出力電力を増減させることで、出力電力を急激な増減を抑えることができ、発電装置６が故障することを抑制することができる。

【0054】

本開示の一実施形態に係る電力供給システムは、前記制御部は、前記外部電源１の駆動時に、前記外部電源１から前記電気負荷２０に電力を供給させ且つ前記蓄電装置２に充電させ、前記外部電源１の停止時に、前記蓄電装置２から前記電気負荷２０に電力を供給させ、前記蓄電装置２による電力供給開始後、所定時間が経過した場合、または前記蓄電装置２による電力供給開始後、前記蓄電装置２の放電能力が所定値以下となった場合、前記発電装置６から前記電気負荷２０に電力を供給させる。

【0055】

本開示の一実施形態にあっては、外部電源１の停止時に、蓄電装置２から電気負荷２０に電力を供給する。その後、発電装置６から電気負荷２０に電力を供給する。そのため、電力供給システムは、外部電源１の停止後、電気負荷２０に電力を可能な限り長時間供給することができる。

【0056】

本開示の一実施形態に係るコンピュータプログラムは、水素及び酸素を反応させて発電する発電装置６が電気負荷に供給する電力を制御する制御部にて実行可能なコンピュータプログラムであって、前記制御部に、前記発電装置６の温度が第１温度閾値未満の場合における前記発電装置６が供給する電力の上限値を、前記発電装置６の温度が前記第１温度閾値以上の場合における前記電力の上限値よりも高い値に設定させ、水素貯蔵部１５の内部の圧力を検出する圧力検出器１８にて第１圧力閾値以上の圧力が検出される都度、前記発電装置６が供給する電力の設定値を高くし、前記圧力検出器１８にて前記第１圧力閾値よりも小さい第２圧力閾値以下の圧力が検出される都度、前記発電装置６が供給する電力の設定値を低くする。

【0057】

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0058】

１ 外部電源
２ 蓄電装置
５ 第１制御装置
６ 発電装置
８ 第１温度検出器
１２ スイッチ
１３ 第２温度検出器
１４ 第２制御装置
１５ 水素貯蔵部
１６ 第１水素ボンベ
１７ 第２水素ボンベ
１８ 圧力検出器
２０ 電気負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】