CN114914485A - 燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的燃料电池系统具备多个燃料电池单元、和控制多个燃料电池单元的动作的控制装置。控制装置执行：第1处理，将多个燃料电池单元应发电的总电力的要求值分别分摊给多个燃料电池单元来决定向多个燃料电池单元分别给予的指令值；和第2处理，在总电力的要求值持续恒定达到规定时间时，以多个燃料电池单元中的至少两个的发电电力变化的方式将总电力的要求值再度分别分摊给多个燃料电池单元来更新指令值。
Description
技术领域
本说明书公开的技术涉及燃料电池系统。
背景技术
在日本特开2020-087673中公开有燃料电池系统。该燃料电池系统具备多个燃料电池单元、和控制它们的动作的控制装置。
在上述那样的燃料电池系统中，将多个燃料电池单元应发电的总电力的要求值分摊给各个燃料电池单元，并将各个燃料电池单元控制为输出所分摊的发电电力。若是这样的结构，则在将总电力的要求值长时间地维持恒定时，各个燃料电池单元也持续输出恒定的发电电力。在燃料电池单元的构造上(特别是在燃料电池组的构造上)，若燃料电池单元持续输出恒定的发电电力，则有时在燃料电池组中产生局部的干燥或者排水不良。这样的燃料电池组中局部的干燥或者排水不良可能导致燃料电池组中的发电效率的降低、燃料电池组的局部的劣化。
发明内容
鉴于上述的实际情况，本说明书所记载的技术提供一种具有多个燃料电池单元并能够适当地控制基于各个燃料电池单元的发电电力的燃料电池系统。
根据本说明书公开的技术，燃料电池系统具备多个燃料电池单元、和构成为控制多个燃料电池单元的动作的控制装置。上述控制装置构成为执行第1处理，在该第1处理中，将上述多个燃料电池单元应发电的总电力的要求值分别分摊给上述多个燃料电池单元的每一个，并决定向上述多个燃料电池单元的每一个给予的指令值。上述控制装置构成为执行第2处理，在该第2处理中，在上述总电力的要求值持续恒定达到规定时间时，以上述多个燃料电池单元中的至少两个的发电电力变化的方式将上述总电力的要求值再度分摊给上述多个燃料电池单元的每一个并更新上述指令值。
在上述的燃料电池系统中，基于多个燃料电池单元应发电的总电力的要求值来向各个燃料电池单元分摊应发电的电力，由此决定对各个燃料电池单元的指令值。而且，在总电力的要求值持续恒定达到规定时间时，以至少两个燃料电池单元的发电电力的指令值变化的方式更新分摊给各个燃料电池单元的发电电力的指令值。根据这样的结构，即使在总电力的要求值持续长时间恒定时，也能够避免各个燃料电池单元持续输出恒定的发电电力。由此，能够避免或者抑制燃料电池单元(例如，燃料电池组)中的发电效率的降低、局部的劣化。
以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
附图说明
图1是表示实施例的FC系统的简要结构的图。
图2是表示FC系统中的第1发电动作的一个例子的流程图。
图3是表示图2的第1发电动作中的各FC单元的指令值的图。
图4是表示FC系统中的第2发电动作的一个例子的流程图。
图5是表示图4的第2发电动作中的各FC单元的指令值的图。
图6是表示图4的第2发电动作中的各FC单元的指令值的图。
图7是表示第2发电动作的变形例中的各FC单元的指令值的图。
图8是表示第2发电动作的变形例中的各FC单元的指令值的图。
图9是表示第2发电动作的变形例中的各FC单元的指令值的图。
图10是表示FC系统中的第3发电动作的一个例子的流程图。
图11是表示FC系统中的第3发电动作的一个例子的流程图。
图12是表示FC系统中的第3发电动作的一个例子的流程图。
具体实施方式
也可以构成为：在本技术的一个实施方式的基础上，第2处理包括以多个燃料电池单元中的一个的发电电力增加并且多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新指令值的处理。根据这样的结构，对于一个燃料电池单元，能够使发电电力大幅度地增加，而对于其他的燃料电池单元，能够抑制发电电力的降低。在发电电力的指令值增加的燃料电池单元中，氧化气体(例如，包含氧气的空气)和燃料气体(例如，氢气)的供给量增加。期待这样的氧化气体和燃料气体的供给量的增加消除该燃料电池单元中的局部的排水不良。另一方面，若该燃料电池单元的发电电力增加，则在该单元内生成的水的量增加。由此，期待消除该燃料电池单元中的局部的干燥。与此相对地，对于其他的燃料电池单元，均等地抑制发电电力，因此不会无用地限制一部分的燃料电池单元的动作。因此，例如能够抑制燃料电池单元中的发电效率的降低，并且能够避免或者抑制燃料电池单元(特别是燃料电池组)的局部的劣化。
或者也可以构成为：在本技术的另一实施方式的基础上，第2处理包括以多个燃料电池单元中的两个以上的发电电力增加并且多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新指令值的处理。这样，使发电电力增加的燃料电池单元的数量、相应地抑制发电电力的燃料电池单元的数量不受特别地限定。
也可以构成为：在本技术的一个实施方式的基础上，第2处理包括以多个燃料电池单元中的一个的发电电力减少并且多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新指令值的处理。或者也可以构成为：在本技术的另一实施方式的基础上，第2处理包括以多个燃料电池单元中的两个以上的发电电力减少并且多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新指令值的处理。根据这样的结构，即使是在总电力的要求值维持恒定达到超过规定时间的长时间时，也能够使各个燃料电池单元输出的发电电力变化。
也可以构成为：在本技术的一个实施方式的基础上，规定时间大约是24个小时。根据这样的结构，能够禁止各个燃料电池单元在超过大约24时间的长时间内持续输出恒定的发电电力。或者也可以构成为：在本技术的另一实施方式的基础上，规定时间大约是1个小时。根据这样的结构，能够使各个燃料电池单元持续输出恒定的发电电力的时间变得更短。
也可以构成为：在本技术的一个实施方式的基础上，多个燃料电池单元的每一个具备至少一个燃料电池组、和构成为基于来自控制装置的对应的指令值来控制燃料电池组的发电电力的单元控制装置。根据这样的结构，上述的控制装置能够使用设置于各个燃料电池单元的单元控制装置来执行本技术所涉及的各种处理。
参照附图，对实施例的燃料电池系统(以下，称为FC系统)10进行说明。FC系统10是搭载于燃料电池车辆(例如，汽车、公共汽车、卡车、电车)、固定用燃料电池装置等并根据要求电力输出电力的发电系统。此外，FC系统10也可以搭载于车辆以外的各种移动体(例如，船舶、飞机)。
如图1所示，FC系统10具备多个燃料电池单元(以下，称为FC单元)FCU。这里，为了便于说明，将FC系统10具备的FC单元FCU的数量设为N(N为2以上的整数)。即，多个FC单元FCU包括第1FC单元FCU1～第NFC单元FCUN。此外，FC系统10具备的多个FC单元FCU的数量(即N)不受特别地限定，能够根据向FC系统10的要求电力来适当地变更。
如图1所示，FC系统10还具备系统控制装置12和电池14。系统控制装置12是控制多个FC单元FCU和电池14的动作的控制装置。电池14例如是锂离子电池、镍氢电池，内置有多个二次电池。系统控制装置12与各个FC单元FCU可通信地连接，如上述那样，控制各个FC单元FCU的动作。例如，系统控制装置12基于对FC系统10的总电力的要求值来向各个FC单元FCU分摊应发电的电力。对FC系统10的总电力的要求值是指多个FC单元FCU应发电的总电力的要求值，例如从外部的装置或者用户给予至FC系统10。系统控制装置12与电池14可通信地连接，如上述那样，控制电池14的动作。电池14与各个FC单元FCU电连接，并构成为能够向各个FC单元FCU供给电力。此外，在该情况下，也可以根据需要在电池14与各个FC单元FCU之间设置有将电力升压或者降压的转换器。
如图1所示，各个FC单元FCU具备燃料电池单元控制装置(以下，称为FC单元控制装置)16、燃料电池组(以下，称为FC组)18、压缩机20以及氢供给阀22。FC单元控制装置16与系统控制装置12可通信地连接，基于来自系统控制装置12的指示来控制FC组18、压缩机20以及氢供给阀22的动作。这样，各个FC单元FCU中的动作被对应的FC单元控制装置16控制。此外，在各个FC单元FCU并不一定需要FC单元控制装置16。例如，系统控制装置12也可以不经由FC单元控制装置16而直接地控制各FC单元FCU的结构元件的每一个。
FC组18例如是高分子电解质型燃料电池，具有将多个单电池层叠而成的构造。如上述那样，FC单元控制装置16基于来自系统控制装置12的指示来控制FC组18的动作。例如，FC单元控制装置16控制FC组18的发电的开始、或者发电的休止。虽然并不特别地限定，但FC单元控制装置16基于从系统控制装置12给予的发电电力的指令值来控制基于FC组18的发电电力。
压缩机20压缩从外部导入的空气并向FC组18供给。另一方面，氢供给阀22设置于与FC系统10连接的氢罐24与FC组18之间。如上述那样，FC单元控制装置16基于来自系统控制装置12的指示来控制压缩机20和氢供给阀22的动作。例如，FC单元控制装置16控制压缩机20来将包含氧气的空气向FC组18供给。同样，FC单元控制装置16控制氢供给阀22来调整从氢罐24向FC组18供给的氢气量。这样的压缩机20和氢供给阀22的动作所需的电力可以从电池14供给，也可以从自身或者其他的FC单元FCU供给。此外，压缩机20是向各个FC单元FCU供给空气的设备的一个例子。另外，氢气是燃料气体的一个例子，空气是氧化气体的一个例子。
接下来，对本实施例的FC系统10中的发电动作进行说明。FC系统10的发电动作主要由系统控制装置12、和设置于各个FC单元FCU的FC单元控制装置16执行。如以下说明的那样，本实施例的FC系统10例如能够根据FC系统10的状态来选择性地执行若干发电动作。为了便于说明，这里将FC系统10具备的FC单元FCU的数量设为4，将该四个FC单元FCU1～FCU4应发电的总电力的要求值A设为200kW。其中，这些数值是一个例子，并不限定本技术的应用范围。
首先，参照图2、图3，对FC系统10能够执行的第1发电动作进行说明。在第1发电动作中，与现有技术相同，将对多个FC单元FCU的总电力的要求值A均等地分摊给各个FC单元FCU。在该方面，第1发电动作在与后述的其他的发电动作的关系上能够作为比较例来解释。
沿着图2所示的一系列的处理来执行第1发电动作。如图2所示，系统控制装置12若探测到启动操作(在步骤S10中为是)，则移至步骤S12以后的处理。这里，启动操作例如是指用户将FC系统10的主开关接通。另一方面，在未探测到启动操作的情况下(在步骤S10中为否)，系统控制装置12再次返回至步骤S10。即，在未探测到启动操作的情况下，通过系统控制装置12反复进行步骤S10的处理。
在步骤S12中，系统控制装置12向分别设置于第1FC单元FCU1～第4FC单元FCU4的FC单元控制装置16给予启动指令。接收到启动指令的FC单元控制装置16分别开始用于使对应的FC单元FCU启动的处理。详细而言，压缩机20开始工作，压缩从外部导入的空气并向FC组18供给。此时，同样，也控制氢供给阀22，调整向FC组18供给的氢气量。由此，在各FC单元FCU中，使用从压缩机20供给的空气和从氢罐24供给的氢气来开始发电。
在步骤S14中，系统控制装置12从FC系统10的外部、或者其他的控制装置(未图示)等接受四个FC单元FCU1～FCU4应发电的总电力的要求值A。接着，在步骤S16中，系统控制装置12将总电力的要求值A均等地分摊给各FC单元FCU，由此决定各FC单元FCU的指令值P(参照图3)。如上述那样，应发电的总电力的要求值A是200kW，因此向各FC单元FCU的发电电力的指令值P均为50kW。
在步骤S18中，系统控制装置12将在步骤S16中决定好的指令值P给予至设置于各FC单元FCU的FC单元控制装置16。在步骤S20中，接受到发电电力的指令值P的FC单元控制装置16根据该指令值P来控制FC组18的发电。这里由于向各FC单元FCU的发电电力的指令值P是50kW，因此在各FC单元FCU中，以FC组18的发电电力为50kW的方式控制FC组18的动作。
如以上那样，在图2所示的第1发电动作中，系统控制装置12将对四个FC单元FCU1～FCU4的总电力的要求值A均等地分摊给各FC单元FCU。若是这样的结构，则根据对FC系统10的总电力的要求值A唯一地确定对各FC单元FCU的发电电力的指令值P。在该情况下，在将总电力的要求值A长时间地维持恒定时，各FC单元FCU也持续输出恒定(即指令值P)的发电电力。然而，在FC组18的构造上，若各FC单元FCU持续输出恒定的发电电力，则有时在FC组18产生局部的干燥或者排水不良。这样的FC组18中的局部的干燥或者排水不良可能导致FC组18中的发电效率的降低、燃料电池组的局部的劣化。
关于上述情况，本实施例的FC系统10能够还执行图4、图5所示的第2发电动作。第2发电动作是应用本技术的动作，例如在预料到总电力的要求值A长时间恒定时，代替第1发电动作来执行。或者，也可以在检测到总电力的要求值A长时间恒定时执行第2发电动作。作为另一实施方式，FC系统10例如也可以根据用户、外部装置的指示来选择性地执行第1发电动作和第2发电动作。
沿着图4所示的一系列的处理来执行第2发电动作。此外，图4所示的从步骤S22到步骤S26的处理与图2所示的从步骤S10到步骤S14的处理相同。如图4所示，系统控制装置12若探测到启动操作(在步骤S22中为是)，则移至步骤S24以后的处理。另一方面，在未探测到启动操作的情况下，系统控制装置12再次返回至步骤S22，到探测到启动操作为止反复进行步骤S22的处理。在步骤S24中，系统控制装置12向设置于各FC单元FCU的FC单元控制装置16给予启动指令，FC单元控制装置16开始用于使各FC单元FCU启动的处理。在步骤S26中，对系统控制装置12给予四个FC单元FCU1～FCU4应发电的总电力的要求值A(即200kW)。
在步骤S28中，在预料到在规定时间内总电力的要求值A恒定时，系统控制装置12决定用于每隔规定时间更新对各FC单元FCU的发电电力的指令值P的动作计划(以下，称为更新计划)。而且，系统控制装置12基于决定好的更新计划来执行步骤S30以后的处理，并每隔规定时间更新对各FC单元FCU的发电电力的指令值P。此外，对于在规定时间内总电力的要求值A是否恒定，可以由系统控制装置12判断，也可以从外部的装置、用户向系统控制装置12教导。虽然是一个例子，但是在对FC系统10的总电力的要求值A由超过规定时间的时间序列数据给予的情况下，系统控制装置12也可以基于该时间序列数据来判断是否决定更新计划。
在步骤S30中，系统控制装置12通过将对FC系统10的总电力的要求值A向各FC单元FCU分摊来决定对各FC单元FCU的发电电力的指令值P。此时，虽然是一个例子，但对各FC单元FCU不均等地分摊总电力的要求值A。例如，如图4、图5所示，对第1FC单元FCU1的指令值P可以设定为80kW，对第2FC单元FCU2～第4FC单元FCU4的指令值P也可以设定为40kW。即也可以构成为：对第1FC单元FCU1的指令值P大于作为均等地分摊总电力的要求值A时的指令值P的50kW，对其他的FC单元FCU2～FCU4的指令值P小于50kW。此外，对其他的FC单元FCU2～FCU4的指令值P并不局限于40kW之类的共同的值，也可以设定为相互不同的值。
在步骤S32中，系统控制装置12将在步骤S30中决定好的指令值P给予至设置于各FC单元FCU的FC单元控制装置16。在步骤S34中，接受到发电电力的指令值P的FC单元控制装置16根据该指令值P来控制对应的FC组18的发电。这里，如上述那样，由于对第1FC单元FCU1的指令值P是80kW，因此在第1FC单元FCU1中以FC组18的发电电力变为80kW的方式控制FC组18的动作。同样，在第2FC单元FCU2～第4FC单元FCU4中也以各FC组18的发电电力变为40kW的方式控制FC组18的动作。此外，从步骤S30到步骤S32的处理是本技术中的第1处理的一个例子。
在步骤S36中，在从步骤S34的处理起、即从各FC单元FCU开始发电起经过了规定时间的情况下，系统控制装置12移至步骤S38。换言之，在各FC单元FCU在规定时间内持续了基于恒定的指令值P的发电的情况下，系统控制装置12从步骤S36移至步骤S38。该规定时间是当在步骤S28中决定更新计划时规定的。在该情况下，虽然并不特别地限定，但该规定时间可以是24个小时，也可以是1个小时。
在步骤S38中，系统控制装置12更新分摊给各FC单元FCU的发电电力的指令值P，使得对各FC单元FCU的指令值P(即，在步骤S30中决定好的指令值P)中的至少两个对FC单元FCU的指令值P变化。例如，对四个FC单元FCU1～FCU4的指令值P中的对第1FC单元FCU1和第2FC单元FCU2的指令值P变化。在该情况下，如图4、图6所示，将对第2FC单元FCU2的指令值P更新为80kW，将对其他三个FC单元FCU1、FCU3～FCU4的指令值P更新为40kW。即，在步骤S38中，对第2FC单元FCU2的指令值P从在步骤S30中决定好的40kW增加到80kW。与此相对地，对第1FC单元FCU1的指令值P从在步骤S30中决定好的80kW减少到40kW。将对第3FC单元FCU3和第4FC单元FCU4的指令值P与步骤S30相同地维持为40kW。此外，对第1FC单元FCU1、第3FC单元FCU3以及第4FC单元FCU4的指令值P并不局限于40kW之类的共同的值，也可以以相互不同的方式进行更新。
步骤S40和步骤S42与在上述中说明的步骤S32和步骤S34的处理相同。详细而言，在步骤S40中，系统控制装置12将在步骤S38中更新的指令值P给予至设置于各FC单元FCU的FC单元控制装置16。在步骤S42中，接受到更新完毕的指令值P的FC单元控制装置16根据该指令值P来控制对应的FC组18的发电。这里，如上述那样，由于对第2FC单元FCU2的指令值P是80kW，因此在第2FC单元FCU2中以FC组18的发电电力变为80kW的方式控制FC组18的动作。同样，在其他三个FC单元FCU1、FCU3～FCU4中也以各FC组18的发电电力变为40kW的方式控制FC组18的动作。此外，步骤S28和步骤S36～步骤S40的处理是本技术中的第2处理的一个例子。
在步骤S42以后，省略图示，但系统控制装置12反复进行步骤S36～步骤S42的处理。在本实施例中，若在步骤S42中各FC单元FCU持续输出恒定(即指令值P)的发电电力的时间超过规定时间，则通过系统控制装置12更新该指令值P。在该情况下，例如，对于该指令值P而言，对于第3FC单元FCU3更新为80kW，对于其他三个FC单元FCU1～FCU2、FCU4更新为40kW。其后，根据通过系统控制装置12给予的指令值P，各FC单元控制装置16控制对应的FC组18的发电。并且，若各FC单元FCU持续输出恒定(即指令值P)的发电电力的时间再次超过规定时间，则通过系统控制装置12更新该指令值P。在该情况下，对于该指令值P而言，对于第4FC单元FCU4更新为80kW，对于其他三个FC单元FCU1～FCU3更新为40kW。其后，同样，根据通过系统控制装置12给予的指令值P，各FC单元控制装置16控制对应的FC组18的发电。此外，上述的步骤S42以后的处理也是本技术中的第2处理的一个例子。
如以上那样，本实施例的FC系统10执行的第2发电动作包括第1处理和第2处理。在第1处理中，基于对四个FC单元FCU1～FCU4的总电力的要求值A来向各个FC单元FCU分摊应发电的电力，由此决定对各个燃料电池单元的指令值P。而且，在第2处理中，在总电力的要求值A恒定达到规定时间时，以至少两个FC单元FCU的发电电力的指令值P变化的方式更新分摊给各个FC单元FCU的发电电力的指令值P。即，每当各FC单元FCU持续输出恒定(即指令值P)的发电电力的时间超过规定时间时，通过系统控制装置12更新对各FC单元FCU的发电电力的指令值P。因此，即使是总电力的要求值A在超过规定时间的长时间内维持恒定时，也能够避免各FC单元FCU超过规定时间地持续输出恒定的发电电力(即指令值P)。由此，例如，能够避免或者抑制FC组18之类的FC单元FCU中的发电效率的降低、局部的劣化。
除此之外，在本实施例中的第2处理中，如图4～图6所示，以一个FC单元FCU的发电电力增加并且其他三个FC单元FCU的发电电力均等的方式更新指令值P。在该情况下，系统控制装置12依次逐一地选择指令值P变为80kW的FC单元FCU。同时，系统控制装置12对其他的FC单元FCU均等地分摊作为要求值A的200kW的其余(即120kW)，由此将其他的FC单元FCU的指令值P设定为40kW。因此，对于一个FC单元FCU，能够使发电电力大幅度地增加，而对于其他的三个FC单元FCU，能够抑制发电电力的降低。
虽然并不特别地限定，但优选对一个FC单元FCU的指令值P有意地大于对其他的FC单元FCU的指令值P。例如，在本实施例中，作为对一个FC单元FCU的指令值P的80kW是作为对其他的FC单元FCU的指令值P的40kW的2倍。此外，对一个FC单元FCU的指令值P并不一定需要是对其他的FC单元FCU的指令值P的2倍。虽然并不特别地限定，但对一个FC单元FCU的指令值P与对其他的FC单元FCU的指令值P比较，例如，也可以是+25％。由此，即使是总电力的要求值A维持恒定的情况，在各个FC单元FCU中，在指令值P中也周期性地出现25％幅度的变动。若能够对指令值P给予25％左右的变动，则能够有意地抑制FC组18中的局部的干燥或者排水不良。
参照图7～图9，对本实施例的FC系统10执行的第2处理的三个变形例进行说明。为了便于说明，这里将FC系统10具备的FC单元FCU的数量设为8。其中，这些数值是一个例子，并不限定本技术的应用范围。如图7所示，在本技术的另一实施方式中，第2处理包括以两个FC单元FCU1～FCU2的发电电力增加并且其他的六个FC单元FCU3～FCU8的发电电力均等的方式更新指令值P的处理。这里，与图4～图6相同，每当各FC单元FCU持续输出恒定(即指令值P)的发电电力的时间超过规定时间时，通过系统控制装置12更新对各FC单元FCU的发电电力的指令值P。在该情况下，系统控制装置12以依次选择使发电电力增加的两个FC单元FCU并且其他的六个FC单元FCU的发电电力均等的方式更新指令值P。因此，在本变形例中，即使是将总电力的要求值A在超过规定时间的长时间内维持恒定时，也能够避免各FC单元FCU超过规定时间来持续输出恒定的发电电力。
在本技术的另一实施方式中，如图8所示，第2处理包括以一个FC单元FCU1的发电电力减少并且其他的七个FC单元FCU2～FCU8的发电电力均等的方式更新指令值P的处理。另外，在本技术的另一实施方式中，如图9所示，第2处理包括以两个FC单元FCU1～FCU2的发电电力减少并且其他的六个FC单元FCU3～FCU8的发电电力均等的方式更新指令值P的处理。此外，对于图7和图9所示的各变形例，发电电力增加或者减少的FC单元FCU的发电电力并不一定需要是均等的，也可以相互不同。另外，对于图7和图9所示的各变形例，发电电力增加或者减少的FC单元FCU的数量并不一定需要为两个，也可以是三个以上。并且，对于图7～图9所示的各变形例，对其他的FC单元FCU的发电电力并不一定需要是均等的，也可以以相互不同的方式设定指令值P。
除此之外，本实施例的FC系统10即使当在多个FC单元FCU的一部分产生异常时，通过执行下述的第3发电动作，也能够继续进行基于FC系统10的电力供给。如根据以下的说明理解的那样，在第3发电动作中，在将总电力的要求值A向多个FC单元FCU分摊时，排除产生了异常的FC单元FCU、或者限制产生了异常的FC单元FCU的分摊来决定向各FC单元FCU的指令值P。此外，为了便于说明，这里将FC系统10具备的FC单元FCU的数量设为4个，将该四个FC单元FCU1～FCU4应发电的总电力的要求值A设为200kW。其中，这些数值是一个例子，并不限定本技术的应用范围。
沿着图10所示的一系列的处理执行第3发电动作。此外，图10所示的从步骤S44到步骤S48的处理与图2所示的从步骤S10到步骤S14的处理相同，因此省略说明。在步骤S50中，从设置于某个FC单元FCU的FC单元控制装置16对系统控制装置12发送用于传达该FC单元FCU的异常(例如故障)的信号。例如，将表示第1FC单元FCU1的故障的故障信号从设置于第1FC单元FCU1的FC单元控制装置16向系统控制装置12发送。此外，各FC单元FCU的异常并不限定于故障，例如，也包括为了检查而暂时停止一部分的FC单元FCU中的发电等。
在步骤S52中，基于在步骤S50中给出的故障信号，系统控制装置12将对FC系统10的总电力的要求值A分摊给各FC单元FCU，由此决定各FC单元FCU的指令值P。详细而言，系统控制装置12排除产生了故障的第1FC单元FCU1来将对FC系统10的总电力的要求值A均等地分摊给其他的FC单元FCU2～FCU4。这里，如上述那样，由于FC系统10应发电的总电力的要求值A是200kW，因此向第1FC单元FCU1的发电电力的指令值P为0kW，向其他的FC单元FCU2～FCU4的发电电力的指令值P均为67kW(＝200kW/3units)。
在步骤S54中，系统控制装置12将在步骤S52中决定好的指令值P给予至在各FC单元FCU设置的FC单元控制装置16。在步骤S56中，接受到发电电力的指令值P的FC单元控制装置16根据该指令值P来控制FC组18的发电。这里，如上述那样，由于对第1FC单元FCU1的指令值P是0kW，因此不进行第1FC单元FCU1中的发电。与此相对地，由于向其他的FC单元FCU2～FCU4的发电电力的指令值P均为67kW，因此在各FC单元FCU中，以FC组18的发电电力为67kW的方式控制FC组18的动作。步骤S54和步骤S56与图4的步骤S32和步骤S34相同，因此省略说明。
如以上那样，在图10所示的第3发电动作中，系统控制装置12将对四个FC单元FCU1～FCU4的总电力的要求值A均等地分摊给产生了故障的FC单元FCU以外的FC单元FCU。根据这样的结构，即使是在多个FC单元FCU的一部分产生了故障之类的异常时，也能够使对FC系统10的总电力的要求值A满足来继续电力供给。
在本技术的另一实施方式中，沿着图11所示的一系列的处理来执行第3发电动作。例如当在一个FC单元FCU产生了故障并且对另外一个FC单元FCU限制了发电电力的情况下执行本变形例中的第3发电动作。此外，图11所示的从步骤S58到步骤S62的处理与图2所示的从步骤S10到步骤S14的处理相同，因此省略说明。
在步骤S64中，与图10的步骤S50相同，从设置于某个FC单元FCU的FC单元控制装置16对系统控制装置12发送用于传达该FC单元FCU的故障、输出限制之类的异常的信号。例如，将表示第1FC单元FCU1的故障的故障信号从设置于第1FC单元FCU1的FC单元控制装置16向系统控制装置12发送。并且，也将表示限制第2FC单元FCU2的发电电力的输出限制信号从设置于第2FC单元FCU2的FC单元控制装置16向系统控制装置12发送。第2FC单元FCU2的输出限制信号包括第2FC单元FCU2中的能够发电的输出的上限值(即限制值)的信息。第2FC单元FCU2的限制值例如是40kW。
在步骤S66中，基于在步骤S64中给予的故障信号和输出限制信号，系统控制装置12将对FC系统10的总电力的要求值A分摊给各FC单元FCU，由此决定各FC单元FCU的指令值P。详细而言，系统控制装置12排除产生了故障的第1FC单元FCU1来将对FC系统10的总电力的要求值A分摊给其他的FC单元FCU2～FCU4。并且，系统控制装置12将对第2FC单元FCU2的指令值P设为输出的限制值(即40kW)，并且均等地分摊作为对FC系统10的总电力的要求值A的200kW的其余部分(即160kW)，由此将其他的FC单元FCU3～FCU4的指令值P设定为80kW。步骤S68和步骤S70与图4的步骤S32和步骤S34相同，因此省略说明。
如以上那样，在图11所示的第3发电动作中，与图10所示的第3发电动作相同，系统控制装置12将对FC系统10的总电力的要求值A分摊给排除了发生了故障的FC单元FCU的FC单元FCU。除此之外，在图11所示的第3发电动作中，系统控制装置12在将对FC系统10的总电力的要求值A中的对被限制了输出的FC单元FCU的指令值P设为该限制值后将对FC系统10的总电力的要求值A的其余部分均等地分摊给其他的FC单元FCU。根据这样的结构，即使是在多个FC单元FCU的一部分产生了故障、输出限制之类的异常时，也能够使对FC系统10的总电力的要求值A满足来继续电力供给。
在本技术的另一实施方式中，沿着图12所示的一系列的处理执行第3发电动作。例如当在一个FC单元FCU产生了故障并且对另外一个FC单元FCU比较大地限制了发电电力的情况下执行本变形例中的第3发电动作。此外，图12所示的从步骤S72到步骤S76的处理与图2所示的从步骤S10到步骤S14的处理相同，因此省略说明。
在步骤S78中，与图10的步骤S50相同，从设置于某个FC单元FCU的FC单元控制装置16对系统控制装置12发送用于传达该FC单元FCU的故障、输出限制之类的异常的信号。例如，将表示第1FC单元FCU1的故障的故障信号从设置于第1FC单元FCU1的FC单元控制装置16向系统控制装置12发送。并且，也将表示限制了第2FC单元FCU2的发电电力的输出限制信号从设置于第2FC单元FCU2的FC单元控制装置16向系统控制装置12发送。第2FC单元FCU2的输出限制信号包括第2FC单元FCU2中的能够发电的输出的上限值(即输出限制值)的信息。第2FC单元FCU2的输出限制值例如是20kW。
在步骤S80中，在基于在步骤S78中给予的故障信号和输出限制信号判断为FC系统10不能执行满足应发电的总电力的要求值A的发电的情况下，系统控制装置12决定能够从FC系统10发电的输出的上限值(即输出限制值)B。而且，系统控制装置12向在步骤S76中输送总电力的要求值A的FC系统10的外部、或者其他的控制装置(未图示)等通知该输出限制值B。例如，若第3FC单元FCU3和第4FC单元FCU4的输出上限值是80kW，则FC系统10的输出限制值B为180kW。
在步骤S82中，基于在步骤S78中给予的故障信号和输出限制信号，系统控制装置12将在步骤S80中决定的FC系统10的输出限制值B(即180kW)分摊给各FC单元FCU，由此决定各FC单元FCU的指令值P。详细而言，系统控制装置12排除产生了故障的第1FC单元FCU1来将FC系统10的输出限制值B分摊给其他的FC单元FCU2～FCU4。并且，系统控制装置12将对第2FC单元FCU2的指令值P设为该FC单元的输出的限制值(即20kW)，并且均等地分摊FC系统10的输出限制值B(即180kW)的其余部分(即160kW)，由此将其他的FC单元FCU3～FCU4的指令值P设定为80kW。步骤S84和步骤S86与图4的步骤S32及步骤S34相同，因此省略说明。
如以上那样，在图12所示的第3发电动作中，在通过系统控制装置12决定各FC单元FCU的指令值P前，决定来自FC系统10的输出限制值B。其后，系统控制装置12排除发生了故障的FC单元FCU，并且将对被限制输出的FC单元FCU的指令值P设为该限制值，之后将FC系统10的输出限制值B的其余部分均等地分摊给其他的FC单元FCU。如本变形例那样，当在多个FC单元FCU的一部分中产生了故障、输出限制之类的异常时，也可以代替对FC系统10的总电力的要求值A而将FC系统10的输出限制值B分摊给各FC单元。
以上，对若干具体例详细地进行了说明，但这些只不过是例示，并不限定权利要求书。权利要求书所记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更后的技术。在本说明书或者附图中说明的技术元件单独地或者通过组合发挥技术有用性。
Claims (8)
1.一种燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统具备：
多个燃料电池单元；和
控制装置，构成为控制所述多个燃料电池单元的动作，
其中，所述控制装置构成为执行第1处理，在该第1处理中，将所述多个燃料电池单元应发电的总电力的要求值分摊给所述多个燃料电池单元的每一个，并决定向所述多个燃料电池单元的每一个给予的指令值，
其中，所述控制装置构成为执行第2处理，在该第2处理中，在所述总电力的要求值持续恒定达到规定时间时，以所述多个燃料电池单元中的至少两个的发电电力变化的方式将所述总电力的要求值再度分摊给所述多个燃料电池单元的每一个并更新所述指令值。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述第2处理包括以所述多个燃料电池单元中的一个的发电电力增加并且所述多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新所述指令值的处理。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述第2处理包括以所述多个燃料电池单元中的两个以上的发电电力增加并且所述多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新所述指令值的处理。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述第2处理包括以所述多个燃料电池单元中的一个的发电电力减少并且所述多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新所述指令值的处理。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述第2处理包括以所述多个燃料电池单元中的两个以上的发电电力减少并且所述多个燃料电池单元中的其余的发电电力均等的方式更新所述指令值的处理。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述规定时间是约24个小时。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述规定时间是约1个小时。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述多个燃料电池单元的每一个具备至少一个燃料电池组、和构成为基于来自所述控制装置的对应的所述指令值来控制所述至少一个燃料电池组的发电电力的单元控制装置。
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| CN104852066A (zh) * | 2014-02-14 | 2015-08-19 | 波音公司 | 用于燃料电池劣化管理的系统和方法 |
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