JP2019071170A - 燃料電池制御システム、燃料電池制御方法及び燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ユーザの燃料電池システムが備えられている建物への到着状況に応じて、燃料電池システムを制御する技術を提供することを目的とする。【解決手段】燃料電池及び運転制御部３３を有する燃料電池システム３０と、管理装置２０と、がネットワーク４０を介して接続された燃料電池制御システム１００において、管理装置２０又は運転制御部３３は、燃料電池システム３０と関連づけられているユーザについて、現在時刻とユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を取得し、管理装置２０又は運転制御部３３は、ユーザの現在位置に基づいて、燃料電池システム３０が備えられた建物に到着する到着予定時刻を算出し、管理装置２０又は運転制御部３３は、到着予定時刻までに、貯湯タンクの湯水を増加させるか、又は、燃料電池による発電電力を最大発電電力に近づくように燃料電池システム３０を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池制御システム、燃料電池制御方法及び燃料電池システムに関する。

特許文献１には、ユーザが消費する光熱費が最も安くなるように燃料電池システムの最適運転パターンを予測する管理システムが開示されている。特許文献１の管理システムは、ユーザの家族構成、家族のスケジュール、電化製品の電力容量及び貯湯槽の容量などを保存するユーザ情報データベースと、電気料金及びガス料金の単価及びその変動を保存する光熱費データベースと、気象情報を蓄積する気象情報データベースとを備えている。管理システムは、ユーザ情報データベース、光熱費データベース及び気象情報データベースに蓄積されている情報を用いて、消費される光熱費が最も安くなる最適運転パターンを予測する。
これにより、光熱費の効果的削減、ＣＯ_２排出量の効果的低減が可能である。

特開２００５−１６０２３８号公報

しかし、特許文献１では、ユーザ情報データベース、光熱費データベース及び気象情報データベースに蓄積されている各種情報に基づいて、消費される光熱費が最も安くなる燃料電池システムの最適運転パターンを予測するに過ぎない。よって、特許文献１では、ユーザの燃料電池システムが備えられている建物への到着状況に応じて、燃料電池システムを制御する技術は開示されていない。

そこで、本発明は、ユーザの燃料電池システムが備えられている建物への到着状況に応じて、燃料電池システムを制御する技術を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池制御システムの特徴構成は、
少なくとも一つの燃料電池システムと、管理装置と、がネットワークを介して通信可能に接続された燃料電池制御システムにおいて、
前記燃料電池システムは、燃料の供給を受けて電力を発電する燃料電池と、運転制御部とを有し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記燃料電池システムと関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を、前記ネットワークを介して取得し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置に基づいて、前記燃料電池システムが備えられた建物に到着する到着予定時刻を算出し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、
前記到着予定時刻までに、前記燃料電池システムから生成される熱を湯水として貯める貯湯タンクの貯める湯水を増加するように前記燃料電池システムを制御し、
又は、
前記到着予定時刻までに、前記燃料電池による発電電力を最大発電電力に、あるいは前記最大発電電力に近づくように前記燃料電池システムを制御する点にある。

上記特徴構成によれば、管理装置と燃料電池システムとは、ネットワークを介して接続されており、管理装置又は運転制御部は、燃料電池システムと関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、現在時刻におけるユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を、ネットワークを介して取得する。よって、燃料電池システム外部から取得したユーザ位置情報を利用して燃料電池システムを制御できる。
そして、管理装置又は運転制御部は、ユーザ位置情報に基づいて算出した建物への到着予定時刻までに、貯湯タンクに湯水を確保するように燃料電池システムを制御するか、あるいは、到着予定時刻までに最大発電電力に近づけるように燃料電池システムを制御する。

貯湯タンクに湯水を確保するために、例えば、到着予定時刻と、貯湯タンクに湯水を貯めるのに要する貯湯時間の長さとを考慮して、燃料電池システムを制御する。これにより、貯湯タンクを満水にするのに要する貯湯時間の長さが長くても、到着予定時刻までに貯湯タンクに湯水が確保されるため、ユーザは、建物に到着して即座に湯水を利用することができる。

到着予定時刻までに発電電力が最大に近づくようにするために、例えば、到着予定時刻と、発電電力を最大に近づけるのに要する時間の長さとを考慮して、燃料電池システムを制御する。これにより、発電電力の上昇速度が遅くても、到着予定時刻までに燃料電池システムの発電電力を最大に近づけることができるため、ユーザは、建物に到着して即座に、最大に近づいた発電電力を利用して機器を動作させることができる。

本発明に係る燃料電池制御方法の特徴構成は、
少なくとも一つの燃料電池システムと、管理装置と、がネットワークを介して通信可能に接続された燃料電池制御システムにおける燃料電池制御方法において、
前記燃料電池システムは、燃料の供給を受けて電力を発電する燃料電池と、運転制御部とを有し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記燃料電池システムと関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を、前記ネットワークを介して取得し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置に基づいて、前記燃料電池システムが備えられた建物に到着する到着予定時刻を算出し、
前記管理装置又は前記運転制御部は、
前記到着予定時刻までに、前記燃料電池システムから生成される熱を湯水として貯める貯湯タンクの湯水を増加するように前記燃料電池システムを制御し、
又は、
前記到着予定時刻までに、前記燃料電池による発電電力を最大発電電力に、あるいは前記最大発電電力に近づくように前記燃料電池システムを制御する点にある。

上記特徴構成によれば、上述の通り、燃料電池システム外部から取得したユーザ位置情報を利用して燃料電池システムを制御できる。また、ユーザは、建物に到着して即座に湯水を利用することができ、又は、建物に到着して即座に、最大に近づいた発電電力を利用して機器を動作させることができる。

本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
燃料の供給を受けて電力を発電する燃料電池と、運転制御部とを有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池システムと関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を保持する情報収集装置とネットワークを介して通信可能に接続されており、
前記運転制御部は、
前記ユーザ位置情報を前記ネットワークを介して前記情報収集装置から取得し、
前記現在時刻における前記ユーザの現在位置に基づいて、前記燃料電池システムが備えられた建物に到着する到着予定時刻を算出し、
前記到着予定時刻までに、前記燃料電池システムから生成される熱を湯水として溜める貯湯タンクの湯水を増加するように制御し、
又は、
前記到着予定時刻までに、前記燃料電池による発電電力を最大発電電力に、あるいは前記最大発電電力に近づくように制御する点にある。

上記特徴構成によれば、上述の通り、燃料電池システム外部から取得したユーザ位置情報を利用して燃料電池システムを制御できる。また、ユーザは、建物に到着して即座に湯水を利用することができ、又は、建物に到着して即座に、最大に近づいた発電電力を利用して機器を動作させることができる。

燃料電池制御システムの構成図である。 ユーザ位置情報の一例である。 分散電源として燃料電池システムを各家庭に配置した場合の構成図である。 燃料電池システムの構成図である。 家と、配備されている燃料電池システムとの対応関係を示す対応図である。 各ユーザにおける、ユーザ位置情報、到着予定時刻及び到着時間長さの対応関係を示す対応図である。 ユーザ位置情報に基づいた準備制御の流れの一例を示すフローチャートである。

〔実施形態〕
本発明に係る燃料電池制御システムの実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、燃料電池制御システムの構成図である。

（１）燃料電池システムの全体構成
燃料電池制御システム１００は、情報収集サイト１０と、管理装置２０と、複数の燃料電池システム３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・）とが、ネットワーク４０を介して接続されて構成されている。ネットワーク４０は、装置間でデータの通信が可能な通信網であり、例えばＷＡＮ（Wide Area Network）などが挙げられるが、その形態は無線及び有線を問わない。

本発明に係る燃料電池制御システム１００では、管理装置２０が、燃料電池システム３０と関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、現在時刻におけるユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を、ネットワーク４０を介して情報収集サイト１０から取得する。このユーザ位置情報に基づいて燃料電池システム３０が制御される。これにより、燃料電池システム３０外部から取得したユーザ位置情報を利用して、燃料電池システム３０を制御できる。以下に各部について説明する。

（２）各部の構成
（２−１）情報収集サイト
情報収集サイト１０は、情報収集部１１と、記憶部１３とを備えている。
情報収集部１１は、例えば、ユーザの現在位置を取得可能なサービス業者等から、ユーザ位置情報を収集する。

例えば、サービス業者等は、次のようにユーザ位置情報を取得しており、情報収集部１１はサービス業者等が取得したユーザ位置情報を収集する。例えば、電話会社等のサービス業者は、ユーザが移動ともに携帯する可能性の高い携帯電話及びノートパソコン等の携帯端末が発信する電波を受信し、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用して、各ユーザのユーザ位置情報を取得する。その他、サービス業者等は、ユーザが携帯する腕時計及びユーザが運転する車両等から発信される電波を受信し、ＧＰＳ等により各ユーザのユーザ位置情報を取得することもできる。ただし、ユーザ位置情報を取得できるものであればこれらの装置及び方法に限られない。
例えば、ユーザが電車及びバス等に乗るためにユーザ固有のカードを用いた場合に、また、ユーザが会社への出退勤の際に出退勤カードを用いた場合等に、カードが利用された装置は各ユーザのユーザ位置情報を取得する。また、ユーザが所有する機器が、学校への登下校を管理する装置を通過した場合等に、その装置は各ユーザのユーザ位置情報を取得する。

このように収集されたユーザ位置情報には、前述の通り、例えば、燃料電池システム３０と関連づけられている少なくとも一人のユーザについての、現在時刻と、現在時刻におけるユーザの現在位置とが含まれる。
そして、情報収集部１１は、このように取得したユーザ位置情報を記憶部１３に出力しており、記憶部１３は、ユーザ位置情報を記憶している。なお、このユーザ位置情報は、例えば数分起き毎に随時更新されており、情報収集部１１は記憶部１３のユーザ位置情報を随時更新している。

記憶部１３に記憶されている情報の一例について次に説明する。図２は、ユーザ位置情報の一例である。
図２のユーザ位置情報によると、例えば、現在時刻が２０１７．４．１の１５時において、ユーザＡ１が位置Ａ１ａに位置しており、ユーザＡ２が位置Ａ２ａに位置している。また、現在時刻が２０１７．４．１の１６時のユーザ位置情報によると、ユーザＡ１が位置Ａ１ｂに位置しており、ユーザＡ２が位置Ａ２ｂに位置している。２０１７．４．１の１６時のユーザ位置情報は、２０１７．４．１の１５時の位置情報に代えて、あるいは追加的に、記憶部１３に記憶されている。

（２−２）燃料電池システム
以下に、燃料電池システム３０について説明するが、まずは、分散電源として燃料電池システム３０が各家庭に配置されている構成について説明する。図３は、分散電源として燃料電池システムを各家庭に配置した場合の構成図である。

（ａ）燃料電池システムを備える家庭の構成
図３に示すように、各家庭４５には、後述の電力を発電する燃料電池５０を含む電力発電部３００ａと貯湯タンク３００ｂとを備える燃料電池システム３０が設置されている。また、各家庭４５内で使用される設備としては、図３に示すように、例えば、給湯器４５ａ及びお風呂４５ｂなどの給湯設備と、エアコン４５ｃ、照明４５ｄ、テレビ４５ｅ及び冷蔵庫４５ｆなどの家電機器とが挙げられる。給湯器４５ａ及びお風呂４５ｂなどの給湯設備は、燃料電池システム３０の貯湯タンク３００ｂに接続されて、貯湯タンク３００ｂから湯水の供給を受ける。

また、各家庭４５は、燃料電池システム３０が発電する発電電力の供給を受けるだけでなく、商用電力系統３５に接続されており商用電力の供給を受ける。よって、各家庭４５のエアコン４５ｃ、照明４５ｄ、テレビ４５ｅ及び冷蔵庫４５ｆなどの家電機器は、燃料電池システム３０の電力発電部３００ａからの発電電力と、商用電力系統３５からの商用電力との少なくともいずれかから電力の供給を受けて駆動される。

（ｂ）燃料電池システム
以下に、各家庭に備えられている燃料電池システム３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・）について説明する。図４は、燃料電池システムの構成図である。
燃料電池システム３０は、前述の通り電力発電部３００ａと貯湯タンク３００ｂとを備えている。電力発電部３００ａは、基本的に、燃料ガス及び酸素ガスを反応させて発電する燃料電池５０と、燃料電池５０から排出される燃焼排ガスの熱を回収する熱交換器６０と、熱交換器６０による熱回収後の燃焼排ガスからの凝縮水を回収して精製する水精製器７０と、水精製器７０により精製された凝縮水を回収する改質水タンク８０と、凝縮水とは独立に、改質水タンク８０へ水を供給可能な水供給部９０とを備えている。

また、各燃料電池システム３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・）は、図１に示すように、それぞれの運転制御部３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ・・・）により制御されて運転される。本実施形態では、運転制御部３３は、管理装置２０の管理制御部２１からユーザ位置情報に関連する情報を受信する。そして、運転制御部３３は、このユーザ位置情報に関連する情報の受信を、管理装置２０から運転制御部３３への指令として、この指令に基づいた準備制御を、自身の記憶部から抽出して燃料電池システム３０を制御する。
以下、燃料電池システム３０の各部の構成について説明する。

燃料電池５０は、原燃料流路５１を介して供給される原燃料（例えば、都市ガス１３Ａ）を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器５２と、燃料ガス流路５３を介して改質器５２で生成された燃料ガスが供給されるアノード５５と、空気流路５４を介して空気（酸素ガスの一例）が供給されるカソード５６と、アノード５５とカソード５６との間に介在させる電解質５７と、を有しており、供給された燃料ガス及び空気を反応させて発電するようになっている。これらアノード５５、カソード５６及び電解質５７により燃料電池セルが構成されており、複数の燃料電池セルによりセルスタックが構成されている。

そして、燃料電池５０は、アノード５５とカソード５６とから発電反応に用いられた後にそれぞれ排出される燃料ガス及び空気が供給される燃焼部５８を備え、この燃焼部５８により燃料ガス中に残存する燃料成分が燃焼されて燃焼排ガスが生じるようになっている。なお、後述するように、改質器５２には水供給路８２を介して改質水タンク８０から水が供給されるようになっており、改質器５２は、改質水タンク８０からの水を用いて原燃料の水蒸気改質を行うようになっている。

熱交換器６０には、燃料電池５０から排出される燃焼排ガスが排ガス供給路６１を介して供給され、熱回収後の燃焼排ガスが排ガス排出路６２を介して排気されるようになっている。そして、熱交換器６０には、湯水を貯える貯湯タンク３００ｂと熱交換器６０との間で湯水を循環させる循環路６３を介して貯湯タンク３００ｂからの湯水が供給されるようになっており、熱交換器６０は、燃料電池５０から排出される燃焼排ガスと湯水とを熱交換させるようになっている。なお、循環路６３には、循環ポンプ６４、放熱ファン６５ａを備えるラジエータ６５、及び、図示しない温度センサ等が設けられている。また、貯湯タンク３００ｂには、貯湯タンク３００ｂ中の湯水を出湯するための出湯路３１、及び、湯水の出湯に応じて貯湯タンク３００ｂに給水するための給水路３２が設けられている。

改質水タンク８０は、燃料電池５０から排出された燃焼排ガスから生じる凝縮水を回収するためのものであり、本実施形態では、熱交換器６０による熱回収後の燃焼排ガスから凝縮水を回収するようになっている。また、本実施形態では、改質水タンク８０に供給される凝縮水を水精製器７０により精製するようになっており、具体的には、排ガス排出路６２を流れる燃焼排ガスから凝縮水回収路７１を介して凝縮水を水精製器７０に回収して、水精製器７０により精製された凝縮水が凝縮水回収路８１を介して改質水タンク８０に回収されるようになっている。また、改質水タンク８０に貯留された凝縮水（及び水供給部９０から供給される水）は、ポンプ８３の運転により、水供給路８２を介して改質器５２に供給可能になっている。また、改質水タンク８０には水位検出器８４が設けられており、改質水タンク８０における水位を検出可能になっている。

また、改質水タンク８０には、凝縮水とは独立に、水供給部９０から水を供給可能になっている。具体的には、水供給部９０は水道水を供給するようになっており、注水運転として、注水指令に応じて運転制御部が弁９２を開動作させることで水供給部９０から補給水供給路９１を介して水が供給されるようになっている。そして、流量計９３により注水運転開始からの注水量を計測して、この注水量が予め定めた目標注水量に達するまで注水が行われるようになっている。また、水道水は凝縮水に比べ不純物が多い可能性が高いため、水供給部９０は、注水運転において、水精製器７０を経由して改質水タンク８０へ水を供給可能にして、不純物が取り除かれた後の水が改質水タンク８０に供給されるようになっている。

燃料電池システム３０は、このような電力発電部３００ａ及び貯湯タンク３００ｂ以外に、図示しない電力変換装置をさらに備えている。電力変換装置は、燃料電池システム３０と商用電力系統３５との間で連系運転可能なように、燃料電池システム３０で発電された直流電力の直流電圧を、商用電力系統３５の商用電力の交流電圧（系統電源）に変換する。

（２−３）管理装置
次に、管理装置２０について説明する。管理装置２０は、管理制御部２１と、記憶部２３とを備えている。
図５は、家と、配備されている燃料電池システムとの対応関係を示す対応図である。記憶部２３は、図５に示すように、家ごとに、家の所在を示すアドレスと、配備されている燃料電池システムと、燃料電池システムに関連づけられているユーザとを対応づけて記憶している。例えば、アドレスＡで特定される家Ａには、燃料電池システムＡが備えられており、燃料電池システムＡに関連づけられた利用者としてユーザＡ１、Ａ２、Ａ３が対応づけられている。

家のアドレスと、配備されている燃料電池システム３０との関連づけは、例えば、燃料電池システム３０が家に配備される際に、設置者が、家のアドレスと、配備した燃料電池システム３０を識別する識別子とを対応づけ、この対応づけを記憶部２３に出力することで行われる。ただし、この関連付けはこれに限定されない。

また、燃料電池システム３０と、当該燃料電池システム３０を利用するユーザとの関連づけは、例えば、当該燃料電池システム３０の通信部と、ユーザが所有する携帯電話等とが互いに通信することで行われる。例えば、燃料電池システム３０の通信部が、携帯電話等から所有者であるユーザの情報を受信して登録することで、当該燃料電池システム３０と、当該燃料電池システム３０を利用するユーザとが関連づけられる。そして、燃料電池システム３０は、この関連づけを記憶部２３に出力する。ただし、この関連付けはこれに限定されない。
これらの関連づけにより、各家ごとに、アドレス、配備されている燃料電池システムと、ユーザとが対応づけられる。

管理制御部２１は、図５において燃料電池システム３０が備えられている家の各ユーザについて、情報収集サイト１０の記憶部１３から、現在時刻と、現在時刻における各ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を取得する。管理制御部２１は、取得した各ユーザのユーザ位置情報を記憶部２３に記憶させる。さらに、管理制御部２１は、記憶部２３から、各ユーザが利用する家のアドレスを取得し、取得した各ユーザの家のアドレスと現在時刻における各ユーザの現在位置との間の距離から、各ユーザが各家に到着するまでの到着予定時刻を算出する。

この到着予定時刻の算出方法としては、例えば、まず、管理制御部２１は、ユーザＡ１について、図２に示すように２０１７．４．１の１５時での位置Ａ１ａを取得し、さらに、２０１７．４．１の１６時での位置Ａ１ｂを取得する。そして、管理制御部２１は、２０１７．４．１の１５時〜１６時の時間差と、移動距離Ａ１ａ〜Ａ１ｂとに基づいて、ユーザＡ１の移動速度を算出する。そして、管理制御部２１は、算出した移動速度と、ユーザＡ１の家ＡのアドレスＡからユーザの現在位置までの距離と、に基づいて、家Ａへの到着予定時刻を算出する。ただし、到着予定時刻が算出できればよく、到着予定時刻の算出方法は前述の方法に限定されない。例えば、ユーザの移動速度を予め固定に設定しておき、固定の移動速度と家までの距離とに基づいて到着予定時刻を算出してもよい。この場合、ユーザの現在位置から即座に到着予定時刻を算出することができる。

さらに、管理制御部２１は、現在時刻から到着予定時刻までの到着時間長さを算出する。例えば、ユーザＡ１が家Ａに到着する到着予定時刻が２０１７．４．１の２０時であり、現在時刻が２０１７．４．１の１５時である場合、管理制御部２１は、到着時間長さを５時間として算出する。管理制御部２１は、現在時刻及びその時刻でのユーザの現在位置を含むユーザ位置情報と、到着予定時刻と、到着時間長さとを記憶部２３に記憶させる。

図６は、各ユーザにおける、ユーザ位置情報、到着予定時刻及び到着時間長さの対応関係を示す対応図である。例えば、記憶部２３は、図６に示すように、現在時刻が２０１７．４．１の１５時において、ユーザＡ１が位置Ａ１ａに位置しており、家Ａへの到着予定時刻が２０１７．４．１の２０時であり、到着時間長さが５時間と記憶している。これらのユーザ位置情報、到着予定時刻及び到着時間長さの対応関係は、時刻の経過とともに変化する。例えば、図６に示すように、記憶部２３は、現在時刻が２０１７．４．１の１６時になると、ユーザＡ１が位置Ａ１ｂに位置しており、家Ａへの到着予定時刻が２０１７．４．１の２０時であり、到着時間長さが４時間と記憶している。この場合、現在時刻が２０１７．４．１の１５時から１６時に時間が進むことで、到着時間長さが５時間から４時間に変化している。

なお、ユーザの移動速度が変わることで、到着予定時刻が変化する場合もある。例えば、図６に示すように、現在時刻が２０１７．４．１の１５時において、ユーザＡ２が位置Ａ２ａに位置しており、家Ａへの到着予定時刻が２０１７．４．１の１９時であり、到着時間長さが４時間である。そして、現在時刻が２０１７．４．１の１６時になると、ユーザＡ２が位置Ａ２ｂに位置しており、家Ａへの到着予定時刻が２０１７．４．１の１８時となり、到着時間長さが２時間となっている。よって、２０１７．４．１の１５時点では到着予定時刻が２０１７．４．１の１９時であるが、２０１７．４．１の１６時点では到着予定時刻が２０１７．４．１の１８時に変化している。

管理制御部２１は、各ユーザの各到着時間長さに基づいて、各ユーザが利用するそれぞれの燃料電池システム３０を準備制御するように運転制御部３３に指令する。準備制御は、少なくともユーザが家に到着する到着予定時刻から、ユーザが貯湯タンク３００ｂの湯水を即座に利用可能であり、また、ユーザが発電電力を利用して機器を即座に動作可能とするための制御である。運転制御部３３は、指令に基づいて、燃料電池システム３０を準備制御するための処理を自身の記憶部から抽出し、抽出した処理を行う。このように燃料電池システム３０を準備制御することにより、燃料電池システム３０外部から取得したユーザ位置情報を利用して、到着予定時刻までにユーザが貯湯タンク３００ｂの湯水を即座に利用可能なように、またユーザが発電電力を利用して機器を即座に動作可能なように燃料電池システム３０を制御できる。

（３）ユーザ位置情報に基づいた準備制御
次に、燃料電池システム３０のユーザ位置情報に基づいた準備制御について説明する。図７は、ユーザ位置情報に基づいた準備制御の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１：管理制御部２１は、現在時刻と、現在時刻におけるあるユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を取得する（図２）。管理制御部２１は、記憶部２３から、当該ユーザが利用する家のアドレスを取得し、取得した当該ユーザの家のアドレスと現在時刻における当該ユーザの現在位置との間の距離から、当該ユーザが各家に到着するまでの到着予定時刻を算出する。さらに、管理制御部２１は、当該ユーザについて、現在時刻から到着予定時刻までの到着時間長さを算出する（図５）。

管理制御部２１は、当該ユーザに関連づけられた、つまり当該ユーザの家に備え付けらえた燃料電池システム３０の運転制御部３３に、到着時間長さを出力する。この到着時間長さは、運転制御部３３に準備制御の実行を命令する指令にも相当する。
なお、管理制御部２１は、その他の各ユーザについても上記と同様の処理を順次または並列的に行う。

運転制御部３３は、管理制御部２１から到着時間長さを指令として受信し、指令に基づいて次のステップＳ２〜Ｓ７の処理を自身の記憶部から抽出し、準備制御を行う。

ステップＳ２：運転制御部３３は、現在時刻において、到着時間長さがＸ時間以内であるか否かを判定する。
Ｘ時間は、貯湯タンク３００ｂに温度の高い湯水を確保するのに要する時間であり、例えば、貯湯タンク３００ｂを温度の高い湯水で満水にするのに要する時間である。Ｘ時間は、例えば貯湯タンク３００ｂを温度の高い湯水で満水にするのに要する平均時間で定義され、例えば４時間と定義されている。

その他、運転制御部３３は、現在時刻において、貯湯タンク３００ｂの温度の高い湯水の量を検出し、貯湯タンク３００ｂが温度の高い湯水で満水になるのに要する時間を算出し、この算出した時間をＸ時間と定義してもよい。この場合、例えば、貯湯タンク３００ｂの複数個所に温度センサが設けられており、運転制御部３３は、温度センサの位置と検出された温度とに基づいて、貯湯タンク３００ｂに貯えられている温度の高い湯水の量を測定できる。そして、運転制御部３３は、貯湯タンク３００ｂの容量に対する温度の高い湯水の量と、貯湯タンク３００ｂに温度の高い湯水が貯まる速度とに基づいて、貯湯タンク３００ｂを温度の高い湯水で満水するのに要する時間を算出する。なお、湯水の貯まる速度としては、例えば、貯湯タンク３００ｂに温度の高い湯水が貯まる平均速度が挙げられる。

現在時刻において到着時間長さがＸ時間以内である場合（ステップＳ２においてＹｅｓ）は、運転制御部３３は、ステップＳ３に処理を進める。一方、そうでない場合（ステップＳ２においてＮｏ）は、運転制御部３３はステップＳ２の処理を継続する。

例えば、ユーザＡ２の到着時間長さが５時間であり、Ｘ時間が４時間であるとする。この場合、運転制御部３３は、到着時間長さ（５時間）が、Ｘ時間（４時間）を超えていると判定する。この場合、運転制御部３３はステップＳ２の処理を繰り返す。

また、例えば、図６に示すように、現在時刻が２０１７．４．１の１５時であり、ユーザＡ２の到着時間長さが４時間であり、Ｘ時間が４時間であるとする。この場合、運転制御部３３は、到着時間長さ（４時間）が、Ｘ時間（４時間）以内であると判定する。この場合、運転制御部３３がステップＳ３、Ｓ４の処理を行うことで、現在時刻から４時間をかけて湯水が貯められていき、現在時刻から４時間（＝Ｘ時間）が経過してユーザＡ２が家Ａに到着する到着予定時刻に、貯湯タンク３００ｂは湯水で満水となる。

また、例えば、ユーザＡ２の到着時間長さが２時間であり、Ｘ時間が４時間であるとする。この場合、運転制御部３３は、到着時間長さ（２時間）が、Ｘ時間（４時間）を以内であると判定する。この場合、運転制御部３３がＳ３、Ｓ４の処理を行うことで、現在時刻から２時間をかけて貯湯タンク３００ｂに湯水が貯められていく。現在時刻から２時間（＜Ｘ時間）が経過してユーザＡ２が家Ａに到着する到着予定時刻では、貯湯タンク３００ｂは満水にはなっていないものの、２時間分の湯水が貯湯タンク３００ｂに貯められている。その後、ユーザＡ２の到着予定時刻の経過後も湯水を貯める処理が継続されてもよい。

ステップＳ３：運転制御部３３は、到着時間長さがＸ時間以内である場合には、貯湯タンク３００ｂ内の温度の高い湯水が貯湯閾値以上であるか否かを判定する。貯湯閾値としては、ユーザが貯湯タンク３００ｂから温度の高い湯水を十分に利用できる量が設定されている。例えば、貯湯閾値としては、貯湯タンク３００ｂの容量に対して、温度の高い湯水の容量を８０％程度に設定でき、また１００％に設定することもできる。なお、温度の高い湯水の量の測定方法は、例えば上述した通りである。
貯湯タンク３００ｂ内の温度の高い湯水の量が貯湯閾値以上である場合（ステップＳ３においてＹｅｓ）は、運転制御部３３は、ステップＳ５に処理を進める。一方、そうでない場合（ステップＳ３においてＮｏ）は、ステップＳ４に処理を進める。

ステップＳ４：運転制御部３３は、貯湯タンク３００ｂの湯水が貯湯閾値以上となるように燃料電池システム３０を準備制御する。例えば、運転制御部３３は、燃料電池５０の発電出力を上げて熱交換器６０に送る燃焼排ガスの温度を上げる。これにより、熱交換器６０において貯湯タンク３００ｂからの水と燃焼排ガスとの間で熱交換が行われ、貯湯タンク３００ｂに温度の高い湯水を貯めることができる。

上記ステップＳ２〜Ｓ４の処理に示すように、到着時間長さと、貯湯タンク３００ｂを満水にするのに要する貯湯時間（Ｘ時間）とを考慮して、燃料電池システム３０を制御する。これにより、貯湯タンク３００ｂを満水又は満水近くにするのに要する貯湯時間の長さが長くても、到着予定時刻までに貯湯タンク３００ｂに湯水が確保される。そのため、ユーザは、建物に到着して即座に湯水を利用することができる。
なお、貯湯タンク３００ｂに湯水を貯めるにはある程度の時間を要するため、貯湯タンク３００ｂに湯水を貯める処理（ステップＳ２〜Ｓ４）は、後述の発電出力を上げる処理（ステップＳ５〜Ｓ７）よりも前に行われているのが好ましい。

なお、上記ステップＳ２では、ユーザの到着時間長さが、Ｘ時間（貯湯タンク３００ｂに温度の高い湯水を確保するのに要する時間）以内であるか否かを判定している。しかし、ステップＳ２において、ユーザの到着時間長さがＸ＋α時間前であるかを判定し、ステップＳ３、Ｓ４の処理を行ってもよい。α時間は、例えばＸ時間よりも短い時間であり、１０分等の時間である。このようにユーザの到着時間長さがＸ＋α時間以内か否かを判定することで、ユーザの到着時間長さがＸ＋α時間となった時点で、ステップＳ３、Ｓ４の処理が行われる。これにより、ユーザの家Ａに到着する到着予定時刻よりもα時間前に、貯湯タンク３００ｂを湯水で満水にできる。

ステップＳ５：次に、運転制御部３３は、現在時刻において、到着時間長さがＹ時間以内であるか否かを判定する。
Ｙ時間は、燃料電池５０の発電出力を出力閾値以上とするのに要する時間である。出力閾値は、例えば、燃料電池システム３０の発電電力を用いてユーザが即座に所望の機器を利用可能である程度の電力値である。例えば、出力閾値は定格出力（最大発電電力）であり、Ｙ時間は３０分である。
なお、ステップＳ４において貯湯タンク３００ｂに湯水を貯める時間よりも、燃料電池５０の発電出力を上げるのに要する時間の方が一般的に早いため、ここでは、一例としてＹ時間はＸ時間よりも短く定義されている。

現在時刻において到着時間長さがＹ時間以内である場合（ステップＳ５においてＹｅｓ）は、運転制御部３３は、ステップＳ６に処理を進める。一方、そうでない場合（ステップＳ５においてＮｏ）は、運転制御部３３はステップＳ５の処理を継続する。

例えば、ユーザＡ１の到着時間長さが２時間であり、Ｙ時間が３０分であるとする。この場合、運転制御部３３は、到着時間長さ（２時間）が、Ｙ時間（３０分）を超えていると判定する。この場合、運転制御部３３はステップＳ５の処理を繰り返す。

また、例えば、ユーザＡ１の到着時間長さが３０分であり、Ｙ時間が３０分であるとする。この場合、運転制御部３３は、到着時間長さ（３０分）が、Ｙ時間（３０分）以内であると判定する。この場合、運転制御部３３がステップＳ６、Ｓ７の処理を行うことで、現在時刻から３０分をかけて発電出力を定格出力（最大発電電力）にするように制御される。よって、現在時刻から３０分（＝Ｙ時間）が経過してユーザＡ１が家Ａに到着する到着予定時刻に、発電出力は定格出力（最大発電電力）となる。

また、例えば、ユーザＡ１の到着時間長さが１５分であり、Ｙ時間が３０分であるとする。この場合、運転制御部３３は、到着時間長さ（１５分）が、Ｙ時間（３０分）以内であると判定する。この場合、運転制御部３３がＳ６、Ｓ７の処理を行うことで、現在時刻から１５分をかけて発電出力を上昇させるように制御される。現在時刻から１５分（＜Ｙ時間）が経過してユーザＡ１が家Ａに到着する到着予定時刻では、発電出力は定格出力（最大発電電力）にはなっていないものの、１５分かけて上昇された発電出力となっている。その後、ユーザＡ１の到着予定時刻の経過後も発電出力を上昇させる処理が継続されてもよい。

ステップＳ６：運転制御部３３は、到着時間長さがＹ時間以内である場合には、燃料電池５０の発電出力が出力閾値以上であるか否かを判定する。燃料電池５０の発電出力が出力閾値以上である場合（ステップＳ６においてＹｅｓ）は、処理を終了する。燃料電池５０の発電出力が出力閾値未満である場合（ステップＳ６においてＮｏ）は、運転制御部３３は、ステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ７：運転制御部３３は、燃料電池の発電出力が出力閾値以上となるように準備制御する。例えば、運転制御部３３は、原燃料流路５１を介して燃料電池５０に供給される原燃料の量の制御、空気流路５４を介して燃料電池５０に供給される空気の量の制御等により、準備抑制を行う。

上記ステップＳ５〜Ｓ７の処理に示すように、ユーザの到着予定時刻までに発電電力が最大に近づくようにするために、例えば、到着時間長さと、発電電力を最大に近づけるのに要する時間の長さ（Ｙ時間）とを考慮して、燃料電池システム３０を制御する。これにより、発電電力の上昇速度が遅くても、ユーザの到着予定時刻までに燃料電池システム３０の発電電力を最大に近づけることができる。そのため、ユーザは、建物に到着して即座に、最大に近づいた発電電力を利用して機器を動作させることができる。

なお、上記ステップＳ５では、ユーザの到着時間長さが、Ｙ時間（例えば、発電出力を定格出力にするのに要する時間）以内であるか否かを判定している。しかし、ステップＳ５において、ユーザの到着時間長さがＹ＋β時間前であるかを判定し、ステップＳ６、Ｓ７の処理を行ってもよい。β時間は、例えばＹ時間よりも短い時間であり、１０分等の時間である。このようにユーザの到着時間長さがＹ＋β時間以内か否かを判定することで、ユーザの到着時間長さがＹ＋β時間となった時点で、ステップＳ６、Ｓ７の処理が行われる。これにより、ユーザが家に到着する到着予定時刻よりもβ時間前に、発電出力を定格出力（最大発電電力）にできる。

［別実施形態］
（１）上記実施形態では、管理制御部２１は、各ユーザのユーザ位置情報に基づいて到着時間長さを算出している。そして、管理制御部２１は、各ユーザに対応する燃料電池システム３０の運転制御部３３に、到着時間長さに基づいて準備制御するように指令している、ここで、各家に備えられた燃料電池システム３０を利用するユーザが複数人いる場合がある。この場合、この複数人のユーザのうち、最も早く家に到着する人に応じて、燃料電池システム３０を準備制御するようにするのが好ましい。

例えば、図２に示すように、家Ａには燃料電池システムＡが備え付けられており、ユーザＡ１、Ａ２、Ａ３が燃料電池システムＡを利用している。ここで、管理制御部２１は、図２に示すユーザＡ１、Ａ２、Ａ３のユーザ位置情報に基づいて、図６に示すように各ユーザＡ１、Ａ２、Ａ３について到着時間長さを算出している。図６では、現在時刻が２０１７．４．１の１５時のとき、ユーザＡ１、Ａ２、Ａ３それぞれの到着時間長さは、５時間、４時間及び７時間である。管理制御部２１は、各ユーザＡ１、Ａ２、Ａ３の到着時間長さを比較し、最も到着時間長さが短いユーザＡ２の４時間に基づいて燃料電池システムＡの運転制御部３３に準備制御するように指令する。
なお、到着時間長さは、現在時刻が推移するにつれて変化する場合もある。よって、現在時刻の推移ごとに到着時間長さの変化を把握し、複数のユーザの中で最も短い到着時間長さに応じて運転制御部３３に準備制御するように指令するのが好ましい。

（２）上記実施形態では、燃料電池システム３０が生成する湯水及び発電電力を、ユーザの到着予定時刻にユーザが即座に利用可能とするための準備制御において、貯湯タンク３００ｂを貯湯閾値以上にし（図７のステップＳ２〜Ｓ４）、その後、燃料電池５０の発電出力を出力閾値以上にする（図７のステップＳ５〜Ｓ７）。しかし、準備制御において、貯湯タンク３００ｂを貯湯閾値以上にする制御（図７のステップＳ２〜Ｓ４）及び燃料電池５０の発電出力を出力閾値以上にする制御（図７のステップＳ５〜Ｓ７）の少なくともいずれかの制御が行われてもよい。
また、処理の順序は上記順序に限定されず、燃料電池５０の発電出力を出力閾値以上にし（図７のステップＳ５〜Ｓ７）、その後、貯湯タンク３００ｂを貯湯閾値以上にしてもよい（図７のステップＳ２〜Ｓ４）。

（３）上記実施形態では、管理制御部２１が、運転制御部３３に、燃料電池システム３０を準備制御するように指令を行う。つまり、運転制御部３３は、管理制御部２１から到着時間長さを取得し、この到着時間長さを指令として燃料電池システム３０を準備制御するための処理を自身の記憶部から抽出し、抽出した処理を行う。しかし、管理制御部２１が、具体的な準備制御を含む指令を運転制御部３３に行ってもよい。

例えば、管理制御部２１が、図７に示すステップＳ２〜Ｓ４の貯湯タンク３００ｂの湯水を貯湯閾値以上にする処理を、運転制御部３３に具体的に指令する。運転制御部３３は、この指令に基づいてステップＳ２〜Ｓ４の処理を行う。
同様に、管理制御部２１が、図７に示すステップＳ５〜Ｓ７の燃料電池５０の発電出力を出力閾値以上にする処理を、運転制御部３３に具体的に指令する。運転制御部３３は、この指令に基づいてステップＳ５〜Ｓ７の処理を行う。

（４）上記実施形態では、管理制御部２１が到着予定時刻及び到着時間長さを算出し、到着時間長さに基づいて運転制御部３３に準備制御の指令を出す。
しかし、管理制御部２１が到着予定時刻を算出し、到着予定時刻に基づいて運転制御部３３に準備制御の指令を出してもよい。この場合、運転制御部３３は、管理制御部２１から受信した到着予定時刻と現在時刻とから到着時間長さを算出し、到着時間長さに基づいて燃料電池システム３０を準備制御する。具体的な準備制御は上記実施形態と同様であるので省略する。

また、運転制御部３３が、到着予定時刻及び到着時間長さの両方を算出し、到着時間長さに基づいて準備制御を行ってもよい。例えば、運転制御部３３は、各ユーザについて、所定時刻のユーザ位置情報と、所定時刻から時間が経過したある時刻のユーザ位置情報とを情報収集サイト１０の記憶部１３から取得する。これにより、運転制御部３３は、所定時刻と時間が経過したある時刻との時間間隔と、その間のユーザの移動距離とから、ユーザの移動速度を算出する。また、運転制御部３３は、各ユーザが利用する燃料電池システム３０が備えられている家の位置情報を管理装置２０の記憶部２３から取得する。そして、運転制御部３３は、現在時刻のユーザ位置情報と、ユーザの家の位置情報と、ユーザの移動速度とに基づいて、ユーザの家までの到着予定時刻を算出する。また、運転制御部３３は、現在時刻から到着予定時刻までの到着時間長さを算出する。そして、運転制御部３３は、算出した到着時間長さに基づいて燃料電池システム３０を準備制御する。

（５）上記実施形態では、情報収集サイト１０が、各ユーザの携帯電話等から、所定時刻のユーザ位置情報と、所定時刻から時間が経過したある時刻のユーザ位置情報とを取得している。そして、管理装置２０が情報収集サイト１０からこれらのユーザ位置情報を取得している。しかし、管理装置２０が、情報収集サイト１０を介さずに、各ユーザの携帯電話等から直接にこれらのユーザ位置情報を取得してもよい。
同様に、燃料電池システム３０の運転制御部３３が、各ユーザの携帯電話等からユーザ位置情報を取得してもよい。この場合、運転制御部３３が、到着予定時刻及び到着時間長さの両方を算出してもよい。

（６）上記実施形態では、管理装置２０は、燃料電池システム３０が備えられている家の各ユーザについて、情報収集サイト１０の記憶部１３から、現在時刻と、現在時刻における各ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を取得する。この場合、管理装置２０は、燃料電池システム３０にユーザが接近しているか否かに関わらずユーザ位置情報を取得している。

しかし、燃料電池システム３０に、当該燃料電池システム３０が備えられている家の各ユーザが接近した場合に、当該接近しているユーザのユーザ位置情報を取得するようにしてもよい。例えば、燃料電池システム３０は、当該燃料電池システム３０が備えられている家のユーザが所有する携帯電話等から、電波を受信する。電波は、携帯電話等と、当該燃料電池システム３０との距離が所定距離に接近した場合に受信可能になるものとする。

燃料電池システム３０は、当該ユーザからの電波を例えば数回受信した場合には、当該ユーザが燃料電池システム３０に接近したと判断する。そして、燃料電池システム３０は、管理装置２０に、当該ユーザについてユーザ位置情報を取得するように通知する。管理装置２０は、情報収集サイト１０から当該ユーザのユーザ位置情報を取得する。これにより、管理装置２０は、当該燃料電池システム３０に関係づけられているユーザのうち、当該燃料電池システム３０に接近しているユーザについてのみユーザ位置情報を取得できる。つまり、当該燃料電池システム３０を利用する可能性の高いユーザについてのみユーザ位置情報を取得すればいいため、処理すべき情報量を削減できる。
なお、管理装置２０が燃料電池システム３０に接近しているユーザのユーザ位置情報を取得するのではなく、当該燃料電池システム３０そのものが、当該ユーザについて、携帯電話等又は情報収集サイト１０からユーザ位置情報を取得してもよい。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

１０ ：情報収集サイト
１１ ：情報収集部
１３ ：記憶部
２０ ：管理装置
２１ ：管理制御部
２３ ：記憶部
３０ ：燃料電池システム
３３ ：運転制御部
３５ ：商用電力系統
４０ ：ネットワーク
５０ ：燃料電池
１００ ：燃料電池制御システム

Claims (3)

1. 少なくとも一つの燃料電池システムと、管理装置と、がネットワークを介して通信可能に接続された燃料電池制御システムにおいて、
   前記燃料電池システムは、燃料の供給を受けて電力を発電する燃料電池と、運転制御部とを有し、
   前記管理装置又は前記運転制御部は、前記燃料電池システムと関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を、前記ネットワークを介して取得し、
   前記管理装置又は前記運転制御部は、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置に基づいて、前記燃料電池システムが備えられた建物に到着する到着予定時刻を算出し、
   前記管理装置又は前記運転制御部は、
   前記到着予定時刻までに、前記燃料電池システムから生成される熱を湯水として貯める貯湯タンクの湯水を増加するように前記燃料電池システムを制御し、
   又は、
   前記到着予定時刻までに、前記燃料電池による発電電力を最大発電電力に、あるいは前記最大発電電力に近づくように前記燃料電池システムを制御する、燃料電池制御システム。
2. 少なくとも一つの燃料電池システムと、管理装置と、がネットワークを介して通信可能に接続された燃料電池制御システムにおける燃料電池制御方法において、
   前記燃料電池システムは、燃料の供給を受けて電力を発電する燃料電池と、運転制御部とを有し、
   前記管理装置又は前記運転制御部は、前記燃料電池システムと関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を、前記ネットワークを介して取得し、
   前記管理装置又は前記運転制御部は、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置に基づいて、前記燃料電池システムが備えられた建物に到着する到着予定時刻を算出し、
   前記管理装置又は前記運転制御部は、
   前記到着予定時刻までに、前記燃料電池システムから生成される熱を湯水として貯める貯湯タンクの湯水を増加するように前記燃料電池システムを制御し、
   又は、
   前記到着予定時刻までに、前記燃料電池による発電電力を最大発電電力に、あるいは前記最大発電電力に近づくように前記燃料電池システムを制御する、燃料電池制御方法。
3. 燃料の供給を受けて電力を発電する燃料電池と、運転制御部とを有する燃料電池システムであって、
   前記燃料電池システムは、前記燃料電池システムと関連づけられている少なくとも一人のユーザについて、現在時刻と、前記現在時刻における前記ユーザの現在位置とを含むユーザ位置情報を保持する情報収集装置とネットワークを介して通信可能に接続されており、
   前記運転制御部は、
   前記ユーザ位置情報を前記ネットワークを介して前記情報収集装置から取得し、
   前記現在時刻における前記ユーザの現在位置に基づいて、前記燃料電池システムが備えられた建物に到着する到着予定時刻を算出し、
   前記到着予定時刻までに、前記燃料電池システムから生成される熱を湯水として溜める貯湯タンクの湯水を増加するように制御し、
   又は、
   前記到着予定時刻までに、前記燃料電池による発電電力を最大発電電力に、あるいは前記最大発電電力に近づくように制御する、燃料電池システム。

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