JP2004048895A - 自家用エネルギ生成システム - Google Patents

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Abstract

【課題】余剰エネルギを無駄にすることなくシステムに与える負担を軽くすることができる。
【解決手段】自家用エネルギ生成システム１０は、自家用負荷９０に供給する電力を出力する定置型発電装置２０と、電気自動車５０に搭載された車載発電装置６０の構成要素であって定置型発電装置２０から出力される電力を蓄積可能なバッテリと、自家用負荷９０の消費電力を検出する電力計とを備えている。電子制御ユニット４０は、定置型発電装置２０が予め定められた電力を出力するよう制御するため負荷追従する場合に比べて装置２０の負担が軽くなり、また、その出力電力が電力計で検出された消費電力に対して過剰なときにはその過剰な電力がバッテリ７０に蓄積されるよう制御するため、発電電力を無駄にすることなく有効に利用することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自家用エネルギ生成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自家用エネルギ生成システムとしては、改質器で都市ガスを水素に変換し、その水素と空気中の酸素とを燃料電池に供給して両者を反応させることにより電力を発生させ、その電力を自家用負荷に供給する一方、燃料電池を冷却すること等により得られる排熱を水に回収させてお湯として給湯器に供給するシステムが知られている。このような自家用エネルギ生成システムでは、自家用負荷の消費電力が変動するのに応じて燃料電池の発電量を追従させる負荷追従制御を行うことが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、負荷追従制御を行うとシステムに与える負担が大きくなるため好ましくない。一方、負荷追従制御を行わないようにすればシステムに与える負担は軽くなるものの、自家用負荷の消費電力は１日の時間帯によって大きく変動するため、時として発電電力が消費電力を上回り電力を無駄にしてしまうことがある。
【０００４】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、余剰エネルギを無駄にすることなくシステムに与える負担を軽くすることができる自家用エネルギ生成システムを提供することを目的とする。
【０００５】
なお、例えば特開２００２−８３６０７には、自家用エネルギ生成システムにおける燃料電池の発電電力を略一定の小電力（０．４ｋＷ）に設定しておき、賄いきれない電力については大電力（２ｋＷ）を発電する電気自動車の燃料電池から供給することが提案されているが、この場合には電気自動車の燃料電池が大型化してしまい車両搭載性に難があるという新たな問題が生じるため好ましくない。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の第１の自家用エネルギ生成システムは、
自家用負荷に供給するエネルギを生成するエネルギ生成手段と、
前記エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう制御するエネルギ生成制御手段と、
前記エネルギ生成手段が生成するエネルギと前記自家用負荷の消費分との差分のエネルギを車両に供給する差分エネルギ供給手段と
を備えたものである。
【０００７】
この自家用エネルギ生成システムでは、エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう制御するため、自家用負荷に追従するよう制御する場合に比べてエネルギ生成手段の負担を軽くすることができる。また、エネルギ生成手段が生成するエネルギが自家用負荷の消費分に対して過剰なときにはその過剰なエネルギを車両に供給するため、その過剰なエネルギを無駄にすることなく有効に利用することができる。
【０００８】
なお、このシステムにおいて、エネルギ生成手段が生成するエネルギが自家用負荷の消費分に対して不足するときには不足するエネルギを車両から受け取るようにしてもよい。こうすれば、エネルギ生成手段が自家用負荷の消費分を賄いきれない場合があったとしても、エネルギ生成手段に負担をかけずに容易に対処することができる。
【０００９】
この自家用エネルギ生成システムにおいて、前記車両は、エネルギ蓄積手段を備えており、前記エネルギ供給手段は、前記車両のエネルギ蓄積手段に前記差分のエネルギを供給してもよい。こうすれば、車両は過剰なエネルギを一旦エネルギ蓄積手段に蓄積しておき、必要が生じたときに利用することができる。
【００１０】
この自家用エネルギ生成システムにおいて、前記エネルギは、特にどのようなエネルギであってもよいが、熱エネルギ、電気エネルギ、又は熱及び電気エネルギが好ましい。
【００１１】
この自家用エネルギ生成システムにおいて、前記車両は、動力源の一つとしてモータを有するものであり、前記エネルギ蓄積手段は、前記モータに電気エネルギを供給するバッテリであってもよい。ここで、「車両」は、例えば、モータのみを動力源として有するものでもよいし、エンジンとモータの両方を動力源として有するものでもよい。
【００１２】
この自家用エネルギ生成システムにおいて、前記エネルギ生成手段は、燃料電池、マイクロタービン又は太陽電池であってもよい。これらは自家用負荷にエネルギを供給するのに適しているからである。
【００１３】
本発明の第２の自家用エネルギ生成システムは、
所定のエネルギ源を基にして自家用負荷に供給するエネルギを生成するエネルギ生成手段と、
前記エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう制御するエネルギ生成制御手段と、
前記エネルギ生成手段が生成するエネルギと前記自家用負荷の消費分との差分のエネルギを生成するのに必要となる前記エネルギ源を車両に供給する差分エネルギ源供給手段と
を備えたものである。
【００１４】
この自家用エネルギ生成システムでは、エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう制御するため、自家用負荷に追従するよう制御する場合に比べてエネルギ生成手段の負担を軽くすることができる。また、エネルギ生成手段が生成するエネルギが自家用負荷の消費分に対して過剰なときにはその過剰なエネルギを生成するのに必要となるエネルギ源を車両に供給するため、その過剰なエネルギ源を無駄にすることなく有効に利用することができる。
【００１５】
なお、このシステムにおいて、エネルギ生成手段が生成するエネルギが自家用負荷の消費分に対して不足するときには不足するエネルギを生成するのに必要となるエネルギ源を車両から受け取るようにしてもよい。こうすれば、自家用負荷の消費分を賄いきれない場合があったとしても、エネルギ生成手段に負担をかけずに容易に対処することができる。
【００１６】
この自家用エネルギ生成システムにおいて、前記エネルギ生成手段は、燃料電池、マイクロタービン又は太陽電池であってもよい。これらは自家用負荷にエネルギを供給するのに適しているからである。
【００１７】
この自家用エネルギ生成システムにおいて、前記エネルギ生成手段は、炭化水素系燃料を原料として水素を生成する改質器からの水素を基にして自家用負荷に供給するエネルギを生成する定置型燃料電池であり、前記エネルギ生成制御手段は、前記エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう前記改質器から前記エネルギ生成手段に供給される水素量を制御し、前記差分エネルギ源供給手段は、前記差分エネルギを生成するのに必要となる水素量を、前記車両に搭載された燃料電池へ水素を供給可能な水素蓄積手段に供給してもよい。こうすれば、負荷追従する場合に比べて改質器の負担を軽くすることができ、また、過剰な水素が生じたとしても車両の水素蓄積手段に供給するため、車両において必要なときに有効に利用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の自家用エネルギ生成システム１０の全体構成の概略を表す説明図、図２は定置型発電装置２０の概略構成を表すブロック図、図３は車載発電装置６０の概略構成を表すブロック図である。
【００１９】
本実施形態の自家用エネルギ生成システム１０は、図１に示すように、戸建て住宅の自家用負荷９０に電力を供給したり給湯器９２にお湯を供給したりする定置型発電装置２０と、電気自動車５０に搭載され定置型発電装置２０との間で電力の授受を行う車載発電装置６０とを備えている。なお、電気自動車５０は停車した状態で定置型発電装置２０に接続されているが、定置型発電装置２０との接続を解除すれば走行可能となる。
【００２０】
定置型発電装置２０は、図２に示すように、ガス配管２１から都市ガス（１３Ａ）の供給を受けて都市ガスを水素リッチな改質ガスに改質する改質器２６と、改質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料ガスとするＣＯ選択酸化部２７と、燃料ガスと空気との供給を受けて電気化学反応により発電する燃料電池３０と、燃料電池３０の冷却水と貯湯槽３１の低温水との熱交換を行う熱交換器３２と、燃料電池３０からの直流電力の電圧および電流を調整して所望の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３５と、変換された直流電力を交流電力に変換して自家用負荷９０へ電力を供給するインバータ３７と、自家用負荷９０で消費する消費電力を検出する電力計３８と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備えている。
【００２１】
改質器２６は、ガス配管２１から調節弁２２と昇圧ポンプ２３と硫黄分を除く脱硫器２４とを介して供給される都市ガスと図示しない配管により供給される水蒸気とによる次式（１）および次式（２）の水蒸気改質反応およびシフト反応により水素リッチな改質ガスを生成する。改質器２６には、こうした反応に必要な熱を供給する燃焼部２８が設けられており、燃焼部２８にはガス配管２１から調節弁２２と昇圧ポンプ２５とを介して都市ガスが供給されるようになっている。また、燃焼部２８には、燃料電池３０のアノード側の排出ガスが供給され、アノードオフガス中の未反応の水素を燃料として用いることができるようになっている。
【００２２】
【数１】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２　　（１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２　　　（２）
【００２３】
ＣＯ選択酸化部２７は、図示しない配管による空気の供給を受けて水素の存在下で一酸化炭素を選択して酸化する一酸化炭素選択酸化触媒（例えば白金とルテニウムの合金による触媒）により、改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化して一酸化炭素濃度が極めて低い（実施例では数ｐｐｍ程度）水素リッチな燃料ガスとする。
【００２４】
燃料電池３０は、電解質膜とこの電解質膜を狭持するアノードおよびカソードとこのアノードおよびカソードに燃料ガスと空気とを供給すると共にセル間の隔壁をなすセパレータとからなる単セルを複数積層してなる固体高分子型の燃料電池として構成されており、ＣＯ選択酸化部２７からの燃料ガス中の水素とブロア２９からの空気中の酸素とによる電気化学反応によって発電する。燃料電池３０には循環する冷却水の流路が形成されており、冷却水を循環させることによって適温（８０〜９０℃程度）に保持される。この冷却水の循環流路には、熱交換器３２が設けられており、燃料電池３０の冷却水との熱交換により貯湯槽３１からポンプ３４により供給される低温水が加温されて貯湯槽３１に貯湯されるようになっている。つまり、貯湯槽３１には燃料電池３０の排熱を回収した熱交換媒体としてのお湯が貯留される。この貯湯槽３１に貯留されたお湯は給湯器９２に供給され、適時、戸建て住宅の蛇口から吐出される。
【００２５】
燃料電池３０の図示しない出力端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５，分配器３６，インバータ５２を介して自家用負荷９０に接続されており、燃料電池３０からの直流電力が分配器３６を経由したあと交流電力に変換されて自家用負荷９０へ供給されたり直流電力のまま車載発電装置６０のバッテリ７０へ供給されたりするようになっている。ここで、車載発電装置６０のバッテリ７０はコネクタ３９にて定置型発電装置２０に着脱自在に接続されている。また、車載発電装置６０のバッテリ７０からの直流電力が分配器３６を経由したあとインバータ５２で交流電力に変換されて自家用負荷９０へ供給されるようにもなっている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５やインバータ３７は一般的なＤＣ／ＤＣコンバータ回路やインバータ回路として構成され、分配器３６も一般的なスイッチング回路として構成されているから、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、各種制御プログラムを記憶するＲＯＭ４２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４３と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備えている。電子制御ユニット４０には、インバータ３７内の図示しない電流センサや電圧センサからの出力電流や出力電圧、電力計３８からの消費電力Ｐｏ、改質器２６やＣＯ選択酸化部２７、燃料電池３０に取り付けられた図示しない温度センサからの各温度などが入力ポートを介して入力される。また、電子制御ユニット４０からは、調節弁２２のアクチュエータや昇圧ポンプ２３，２５、ブロア２９、循環ポンプ３３、ポンプ３４などへの駆動信号や燃焼部２８への点火信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５や分配器３６への制御信号，インバータ３７へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力される。
【００２７】
電気自動車５０は、図３に示すように、車輪Ｗの駆動源としての走行用モータ５１と、この走行用モータ５１に電力を供給したりバッテリ７０を充電したりする車載発電装置６０とを備えている。
【００２８】
走行用モータ５１は、三相同期モータであり、図３に示すように、燃料電池６１やバッテリ７０の出力する直流電流が分配器７２を経てインバータ５２を介して三相交流に変換されたあと供給される。走行用モータ１１は、このような電力の供給を受けて回転駆動力を発生する。この回転駆動力は、デファレンシャルギヤ５３を介して車輪Ｗの車軸５４に伝えられ電気自動車５０を走行させる動力となる。
【００２９】
車載発電装置６０は、上述した燃料電池３０と同様の固体高分子電解質型の燃料電池６１と、周知の二次電池を複数個直列に接続したバッテリ７０と、電力の分配を行う分配器７２と、各種の制御を行うパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）７４とを備えている。
【００３０】
燃料電池６１は、燃料電池３０と同様、構成単位である単セルを複数積層したスタック構造を有している。燃料電池６１を構成する各単セルでは、図３に示すように、水素タンク６２から水素ガス（燃料ガス）がマスフロコントローラ６３で圧力・流量が調節されたあと加湿されてアノードに供給され、エアコンプレッサ６４から圧力が調節された圧縮空気（酸化ガス）がカソードに供給され、所定の電気化学反応が進行することにより発電し、その発電電力が分配器７２に供給される。また、燃料電池６１の周囲には、燃料電池６１から未反応のまま排出された水素ガスを再び燃料電池６１に供給する水素ガス循環ポンプ６５や、燃料電池６１を冷却するために燃料電池６１に冷却水を循環させるウォータポンプ６６や、ウォータポンプ６６によって循環される冷却水を放熱させる放熱器６７などが設けられている。
【００３１】
バッテリ７０は、ＰＣＵ７４の制御によって、車両の始動時に走行用モータ５１を駆動したり、減速回生時に回生電力を回収したり、加速時に走行用モータ５１をアシストしたり、負荷に応じて燃料電池６１によって充電されたりする。このバッテリ７０は、コネクタ３９を介して定置型発電装置２０の分配器３９に着脱自在に接続されている。なお、このバッテリ７０は充放電可能な電池であればよく、ニッケル水素二次電池に限らず例えばニッカド二次電池やリチウム水素二次電池や鉛蓄電池などであってもよい。
【００３２】
分配器７２は、走行用モータ５１への電力供給を燃料電池６１及びバッテリ７０のいずれか一方又は両方で行ったり燃料電池６１によるバッテリ７０の充電を行ったりするためのスイッチング回路である。
【００３３】
ＰＣＵ７４は、走行用モータ５１の駆動力を制御するものであり、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、図示しないが周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポートから構成されている。このＰＣＵ７４は、アクセルペダルセンサのペダル位置やインバータ５２の出力電流／出力電圧やバッテリ７０の残留容量値や図示しない各種センサの検出値を入力し、入力した各値に基づいて、マスフロコントローラ６３及びエアコンプレッサ６４に供給ガス量を制御するための制御信号を出力したりインバータ５２や分配器７２への制御信号を出力したりする。
【００３４】
次に、こうして構成された自家用エネルギ生成システム１０の動作について説明する。自家用エネルギ生成システム１０における定置型発電装置２０の電子制御ユニット４０は、メイン制御として定常運転制御を実行している。即ち、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、このシステムの図示しないメインスイッチがオンされると、ＲＯＭ４２から図４に示す定常運転制御プログラムを読み出してこれを実行する。まず、ＣＰＵ４１は、各種初期設定を実行する（ステップＳ１１０）。この各種初期設定の中には、予め定められた１日の消費電力パターンを参照し、その消費電力パターンのピーク値に基づいて燃料電池３０の発電電力の目標値（一定値）を設定する処理や、分配器３６と車載発電装置６０のバッテリ７０との電力の授受を遮断する処理などが含まれる。各種初期設定を実行後、定常運転を開始する（ステップＳ１２０）。具体的には、燃料電池３０からの発電電力が目標値となるように、改質器２６から燃料電池３０へ供給する水素ガス量を改質器２６へ供給する都市ガス量によって制御する。その後、運転停止の指令がなされたか否か、即ちこのシステムの図示しないメインスイッチがオンからオフにされたか否かを判定し（ステップＳ１３０）、メインスイッチがオンのままのときには再びステップＳ１２０に戻って定常運転を継続する。一方、メインスイッチがオンからオフにされたときには燃料電池３０の運転を停止し（ステップＳ１４０）、このプログラムを終了する。
【００３５】
次に、メイン制御とは別に所定の割込タイミング（例えば数ｍｓｅｃごとのタイミング）で開始される割込処理としての余剰電力対応処理について説明する。電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、この割込処理が開始されると、まず、コネクタ３９を介して車載発電装置６０が接続されているか否かを判定し（ステップＳ２００）、接続されていないときにはそのままこのプログラムを終了し、接続されているときには電力計３８からの現在の消費電力Ｐｏを読み込む（ステップＳ２１０）。続いて、燃料電池３０の発電電力が消費電力Ｐｏに対して過剰か不足かを判定し（ステップＳ２２０）、燃料電池３０の発電電力が消費電力Ｐｏに対して過剰なときには、分配器３６を制御してその過剰分が分配器３６から車載発電装置６０のバッテリ７０に蓄積されるようにつまりバッテリ７０が充電されるようにし（ステップＳ２３０）、このプログラムを終了する。また、ステップＳ２２０で燃料電池３０の発電電力が消費電力Ｐｏに対して不足しているときには、分配器３６を制御してその不足分が車載発電装置６０のバッテリ７０から分配器３６を介して自家用負荷９０へ供給されるようにし（ステップＳ２４０）、このプログラムを終了する。なお、電子制御ユニット４０はコネクタ３９を介してバッテリ７０の充電状態をチェックしたり充電を行ったりできるよう電気的に接続されている。更に、ステップＳ２２０で過不足が生じないときには、そのままこのプログラムを終了する。
【００３６】
上述した余剰電力対応処理において、例えば燃料電池３０が５００Ｗの電力を生成するよう制御されている場合、自家用負荷９０の消費電力が４００Ｗだったとすると、差分の１００Ｗが車載発電装置６０のバッテリ７０に蓄積される。逆に、自家用負荷９０の消費分が６００Ｗだったとすると、差分の−１００Ｗを車両に供給する、つまり車両から１００Ｗが供給される。
【００３７】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の定置型発電装置２０の燃料電池３０が本発明のエネルギ生成手段に相当し、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１がエネルギ生成制御手段及び差分エネルギ供給手段に相当し、車載発電装置６０のバッテリ７０がエネルギ蓄積手段に相当する。
【００３８】
以上説明した本実施形態の自家用エネルギ生成システム１０では、定置型発電装置２０における燃料電池３０が予め定められた目標電力を生成するよう制御するため、自家用負荷に追従するよう制御する場合に比べて定置型発電装置２０の負担を軽くすることができる。また、定置型発電装置２０が生成する電力が自家用負荷の消費分に対して過剰なときにはその過剰な電力を電気自動車５０に搭載されたバッテリ７０に供給するため、その過剰な電力を無駄にすることなく有効に利用することができる。逆に、定置型発電装置２０が生成する電力が自家用負荷の消費分に対して不足しているときにはその不足分を電気自動車５０に搭載されたバッテリ７０で補充するため、定置型発電装置２０に負担をかけることなく容易に対処することができる。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４０】
例えば、上述した実施形態を図６のように変形してもよい。即ち、上述した実施形態において、熱エネルギを電気エネルギに変換して車載発電装置６０のバッテリ７０へ供給可能な熱変換器４６を定置型発電装置２０の貯湯槽３１に電磁弁４５を介して接続し、電子制御ユニット４０が貯湯槽３１に取り付けたセンサ３１ａから貯留量及び湯温を検出しその検出結果に応じて電磁弁４５の開閉を制御するようにしてもよい。具体的には、電子制御ユニット４０は、貯留量及び湯温が共に上限に達したときに給湯器９２で利用される湯量に対して貯湯槽３１に貯留される湯量が過剰であると判断して、電磁弁４５を開いて貯湯槽３１内のお湯の熱エネルギを熱変換器４６で電気エネルギに変換したあとバッテリ７０を充電するように制御してもよい。こうすれば、貯湯槽３１に貯留される湯量が過剰なときにはお湯が持つ熱エネルギをバッテリ７０に蓄積するため、燃料電池３０から回収した熱を無駄にすることなく有効に利用することができる。また、上述した実施形態と同様、定置型発電装置２０における燃料電池３０が予め定められた目標電力を生成するよう制御するため、自家用負荷に追従するよう制御する場合に比べて定置型発電装置２０の負担を軽くすることができる。
【００４１】
一方、図６において、貯湯槽３１の湯温が下限を下回ったときに給湯器９２で利用される湯量に対して貯湯槽３１に貯留される湯量が不足していると判断して、電磁弁４５を開いて車載発電装置６０のバッテリ７０からの電気エネルギを熱変換器４６で熱エネルギに交換してお湯を生成させ、そのお湯を貯湯槽３１に供給してもよい。こうすれば、貯湯槽３１に貯留されている油量では給湯器９２の利用量を賄いきれない場合があったとしても改質器２６や燃料電池３０に負担をかけることなく容易に対処することができる。
【００４２】
ここで、図６の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。図６では、例えば燃料電池３０が５００Ｗの電力を生成するよう制御されている場合、その５００Ｗの電力に応じて熱交換器３２で生成する熱量は一義的に決まるため、熱交換器３２で予め定められた熱量が生成するよう制御しているともいえる。したがって、熱交換器３２がエネルギ生成手段に相当し、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１がエネルギ生成制御手段及び差分エネルギ供給手段に相当し、車載発電装置６０のバッテリ７０がエネルギ蓄積手段に相当する。
【００４３】
なお、ここでは熱変換器４６を設けて熱エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ７０へ蓄積したが、その他の熱エネルギの利用形態として、電気エネルギに変換せず温水のまま電気自動車５０の図示しない保温器に供給したり、逆に電気自動車５０から定置型発電装置２０に供給したりして、装置始動時の暖機（例えば燃料電池３０，６１の暖機）や電気自動車５０の暖房などに利用してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態を図７のように変形してもよい。即ち、上述した実施形態において、コネクタ３９を介して定置型発電装置２０と車載発電装置６０とを接続する代わりに、改質器２６で発生した水素リッチな燃料ガスをＣＯ選択酸化部２７を介して燃料電池３０のアノード側に供給する経路の途中から車載発電装置６０の水素タンク６２に繋がる分岐路４７を設け、その分岐路４７の途中に電磁弁４８を設け、電子制御ユニット４０が図５の割込処理のステップＳ２２０で燃料電池３０の発電電力が過剰と判断したときには電磁弁４８を開いてその過剰分に応じた水素ガスを車載発電装置６０の水素タンク６２へ蓄積するよう制御してもよい。こうすれば、自家用負荷９０の消費電力を出力するのに必要な水素量に対して改質器２６が生成する水素量が過剰なときにはその過剰の水素を電気自動車５０に搭載された水素タンク６２に蓄積するため、生成した水素を無駄にすることなく有効に利用することができる。また、自家用負荷に追従するよう制御する場合に比べて改質器２６の負担を軽くすることができる。
【００４５】
一方、図７において、自家用負荷９０の消費電力を出力するのに必要な水素量に対して改質器２６での生成水素量が不足しているときには、車載発電装置６０の水素タンク６２に蓄積された水素を分岐路４７を介して定置型発電装置２０の燃料電池３０のアノード側に供給してもよい。こうすれば、改質器２６に負担をかけることなく容易に対処することができる。
【００４６】
ここで、図７の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の燃料電池３０が本発明のエネルギ生成手段に相当し、電子制御ユニット４０がエネルギ生成制御手段及び差分エネルギ源供給手段に相当し、電気自動車５０に搭載された水素タンク６２が水素蓄積手段に相当する。
【００４７】
更に、上述した実施形態では、燃料電池３０，６１として固体高分子型の燃料電池を採用したが、例えばリン酸型などの別の型の燃料電池を採用してもよいし、燃料電池に代えて例えばマイクロガスタービンや太陽電池などの別の発電装置を採用してもよい。
【００４８】
更にまた、上述した実施形態では、戸建て住宅の自家用負荷９０や給湯器９２に利用する自家用エネルギ生成システム１０について説明したが、マンションなどの集合住宅の各戸、オフィスビルなどの各テナントあるいは事業所などの各建物に取り付けられた自家用負荷や給湯器に利用するものであってもよい。
【００４９】
そしてまた、上述した実施形態では、電気自動車５０として走行用モータ５１のみを動力源とするものを例示したが、走行用モータ５１とエンジンとを動力源とし状況に応じていずれか一方又は両方で走行可能なハイブリッド車であってもよい。あるいは、複数台の電気自動車５０を定置型発電装置２０と接続できるようにしてもよい。
【００５０】
そして更に、上述した実施形態において、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１が車載発電装置６０のバッテリ７０の残留容量値を読み取り、満充電時になったときにはバッテリ７０の充電を停止してもよい。
【００５１】
そして更にまた、上述した実施形態では、図４に示した燃料電池運転制御では、燃料電池３０の発電電力の目標値を常時一定に設定したが、目標値を時間に応じて切り替わるように設定してもよい。この場合も、負荷追従制御を行う場合に比べて負担は軽くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の自家用エネルギ生成システム１０の全体構成の概略を表す説明図である。
【図２】定置型発電装置２０の概略構成を表すブロック図である。
【図３】車載発電装置６０の概略構成を表すブロック図である。
【図４】定置型発電装置２０の電子制御ユニット４０が実行する定常運転制御プログラムのフローチャートである。
【図５】定置型発電装置２０の電子制御ユニット４０が実行する割込処理のフローチャートである。
【図６】別の実施形態の主要な構成の概略を表す説明図である。
【図７】別の実施形態の主要な構成の概略を表す説明図である。
【符号の説明】
１０…自家用エネルギ生成システム、１１…走行用モータ、２０…定置型発電装置、２１…ガス配管、２２…調節弁、２３…昇圧ポンプ、２４…脱硫器、２５…昇圧ポンプ、２６…改質器、２７…ＣＯ選択酸化部、２８…燃焼部、２９…ブロア、３０…燃料電池、３１…貯湯槽、３２…熱交換器、３３…循環ポンプ、３４…ポンプ、３５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３６…分配器、３７…インバータ、３８…電力計、３９…コネクタ、４０…電子制御ユニット、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＯＭ、４３…ＲＡＭ、４４…タイマ、４５…電磁弁、４６…熱交換器、４６…熱変換器、４７…分岐路、４８…電磁弁、５０…電気自動車、５１…走行用モータ、５２…インバータ、５３…デファレンシャルギヤ、５４…車軸、５８…電力計、６０…車載発電装置、６０…分配器、６１…燃料電池、６２…水素タンク、６３…マスフロコントローラ、６４…エアコンプレッサ、６５…水素ガス循環ポンプ、６６…ウォータポンプ、６７…放熱器、７０…バッテリ、７２…分配器、９０…自家用負荷、９２…給湯器。

Claims (7)

  1. 自家用負荷に供給するエネルギを生成するエネルギ生成手段と、
    前記エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう制御するエネルギ生成制御手段と、
    前記エネルギ生成手段が生成するエネルギと前記自家用負荷の消費分との差分のエネルギを車両に供給する差分エネルギ供給手段と
    を備えた自家用エネルギ生成システム。
  2. 前記車両は、エネルギ蓄積手段を備えており、
    前記エネルギ供給手段は、前記車両のエネルギ蓄積手段に前記差分のエネルギを供給する
    請求項１に記載の自家用エネルギ生成システム。
  3. 前記エネルギは、熱エネルギ、電気エネルギ、又は熱及び電気エネルギである
    請求項１又は２に記載の自家用エネルギ生成システム。
  4. 前記車両は、動力源の一つとしてモータを有するものであり、前記エネルギ蓄積手段は、前記モータに電気エネルギを供給するバッテリである
    請求項１〜３のいずれかに記載の自家用エネルギ生成システム。
  5. 所定のエネルギ源を基にして自家用負荷に供給するエネルギを生成するエネルギ生成手段と、
    前記エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう制御するエネルギ生成制御手段と、
    前記エネルギ生成手段が生成するエネルギと前記自家用負荷の消費分との差分のエネルギを生成するのに必要となる前記エネルギ源を車両に供給する差分エネルギ源供給手段と
    を備えた自家用エネルギ生成システム。
  6. 前記エネルギ生成手段は、燃料電池、マイクロタービン又は太陽電池である
    請求項１〜５のいずれかに記載の自家用エネルギ生成システム。
  7. 前記エネルギ生成手段は、炭化水素系燃料を原料として水素を生成する改質器からの水素を基にして自家用負荷に供給するエネルギを生成する定置型燃料電池であり、
    前記エネルギ生成制御手段は、前記エネルギ生成手段が予め定められた大きさのエネルギを生成するよう前記改質器から前記定置型燃料電池に供給される水素量を制御し、
    前記差分エネルギ源供給手段は、前記差分エネルギを生成するのに必要となる水素量を、前記車両に搭載された燃料電池へ水素を供給可能な水素蓄積手段に供給する
    請求項５に記載の自家用エネルギ生成システム。
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