JP2014068438A - 給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】構成が複雑化することを防止しつつ、複数の外部給電回路の所望の給電効率を確保する。
【解決手段】第１外部給電装置１２は、燃料電池スタック２１と電圧調整器２３との間に接続可能であり、第２外部給電装置１３は、電圧調整器２３とバッテリ２２との間に接続可能である。ＥＣＵ６１は、燃料電池スタック２１の出力電圧が第１外部給電装置１２の適正電圧に一致するようにして電圧調整器２３の電圧変換を制御する。ＥＣＵ６１は、バッテリ２２の残容量ＳＯＣと出力電圧との対応関係の情報を記憶しており、バッテリ２２の出力電圧が第２外部給電装置１３の適正電圧に一致するようにして残容量ＳＯＣを制御する。ＥＣＵ６１は、燃料電池スタック２１の出力電力と、燃料電池車両１１から第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３へと供給される供給電力とを一致させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、給電システムに関する。

従来、例えば、電圧変換手段を介して並列に接続された燃料電池および２次電池と、燃料電池と電圧変換手段との間に接続された第１電力供給部と、電圧変換手段と２次電池との間に接続された第２電力供給部と、を備える電源システムが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２０１０−２５９２８１号公報 特開２００９−４３５４８号公報

ところで、上記従来技術に係る電源システムにおいては、システムの構成が複雑化することを防止しつつ、２つの第１電力供給部および第２電力供給部の所望の給電効率を確保することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構成が複雑化することを防止しつつ、複数の外部給電回路の所望の給電効率を確保することが可能な給電システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１の発明に係る給電システムは、電動車両（例えば、実施の形態での燃料電池車両１１）と、該電動車両に着脱可能な２つの第１外部給電装置（例えば、実施の形態での第１外部給電装置１２）および第２外部給電装置（例えば、実施の形態での第２外部給電装置１３）と、を備える給電システム（例えば、実施の形態での給電システム１０）であって、前記電動車両は、電源（例えば、実施の形態での燃料電池スタック２１）と、蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ２２）と、前記電源と前記蓄電装置との間で電圧変換可能な電圧変換装置（例えば、実施の形態での電圧調整器２３）と、前記第１外部給電装置の適正電圧を取得する第１適正電圧取得手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ６１）と、前記第２外部給電装置の適正電圧を取得する第２適正電圧取得手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ６１）と、制御手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ６１）と、を備え、前記第１外部給電装置は、前記電源と前記電圧変換装置との間に接続可能であり、前記第２外部給電装置は、前記電圧変換装置と前記蓄電装置との間に接続可能であり、前記制御手段は、前記電源の出力電圧が前記第１適正電圧取得手段によって取得された前記適正電圧に一致するようにして前記電圧変換装置の電圧変換を制御し、前記制御手段は、前記蓄電装置の出力電圧が前記第２適正電圧取得手段によって取得された前記適正電圧に一致するようにして前記蓄電装置の残容量を制御し、前記制御手段は、前記電源の出力電力と、前記電動車両から前記第１外部給電装置および前記第２外部給電装置へと供給される供給電力とを一致させる。

さらに、本発明の第２の発明に係る給電システムでは、前記電源は燃料電池スタックである。

本発明の第１の発明に係る給電システムによれば、電動車両の制御手段による電圧変換装置の制御によって、第１外部給電装置に印加される電源の出力電圧と第２外部給電装置に印加される蓄電装置の出力電圧とを各適正電圧に一致させることができる。
これにより、例えば第１外部給電装置および第２外部給電装置のそれぞれに対応して個別に電圧を制御するための構成を設ける場合などに比べて、給電システムの構成が複雑化することを防止しつつ、２つの第１外部給電装置および第２外部給電装置の所望の給電効率を確保することができる。
また、例えば電動車両の状態の変化などに応じて、電源の状態や蓄電装置の残容量が変化する場合であっても、制御手段による出力電圧や残容量の制御によって、２つの第１外部給電装置および第２外部給電装置の所望の給電効率および給電可能時間を確保することができる。

本発明の第２の発明に係る給電システムによれば、電圧変換装置による電圧変換に加えて、燃料電池スタックのストイキを制御することによって、２つの第１外部給電装置および第２外部給電装置の所望の給電効率を確保することができ、柔軟性および汎用性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る給電システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る給電システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る給電システムにおける燃料電池スタックの出力電圧と第１外部給電装置の給電効率（第１給電効率）との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムにおける燃料電池スタックの通常ストイキ制御および低ストイキ制御における発電電力と出力電圧との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムにおける燃料電池スタックの通常ストイキ制御および低ストイキ制御における出力電圧と出力電流との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る給電システムにおけるバッテリの出力電圧と第２外部給電装置の給電効率（第２給電効率）との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムにおけるバッテリの出力電圧と発電係数との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る給電システムにおける、外部給電の要求電力と外部給電要求フラグと発電電力と燃料電池スタックの目標出力電圧とエアストイキの制御モードを示すフラグと目標バッテリ電圧と残容量ＳＯＣと、の対応関係の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る給電システムについて添付図面を参照しながら説明する。

本実施の形態による給電システム１０は、例えば図１に示すように、燃料電池車両１１と、この燃料電池車両１１とは別体に設けられた複数、例えば２つの第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３と、を備えて構成され、外部の複数、例えば２つの交流機器などの第１外部負荷１４および第２外部負荷１５に対して電力を供給する。

燃料電池車両１１は、例えば、燃料電池車両１１の複数の箇所に、燃料電池車両１１の電源に接続された複数、例えば２つの第１給電口１１ａおよび第２給電口１１ｂを備えている。
第１外部給電装置１２は、例えば、燃料電池車両１１に設けられた第１給電口１１ａに着脱可能に嵌合される給電コネクタ１２ａを備えている。
給電コネクタ１２ａは、例えば、第１給電口１１ａに設けられた複数の端子に電気的に接続可能な複数のコネクタピンを備えている。
第２外部給電装置１３は、例えば、燃料電池車両１１に設けられた第２給電口１１ｂに着脱可能に嵌合される給電コネクタ１３ａを備えている。
給電コネクタ１３ａは、例えば、第２給電口１１ｂに設けられた複数の端子に電気的に接続可能な複数のコネクタピンを備えている。

燃料電池車両１１の電源（例えば、後述する燃料電池スタック２１およびバッテリ２２など）と第１外部給電装置１２とは、燃料電池車両１１の第１給電口１１ａに第１外部給電装置１２の給電コネクタ１２ａが嵌合され、この嵌合に伴って第１給電口１１ａの複数の端子に給電コネクタ１２ａの複数のコネクタピンが接続されることによって、電気的に接続される。
また、第１外部給電装置１２は、例えば、第１外部負荷１４を電気的に接続可能な電力出力部１２ｂを備え、給電コネクタ１２ａから入力された燃料電池車両１１の直流電力を交流電力に変換して、この変換後の交流電力を電力出力部１２ｂから第１外部負荷１４に供給可能である。

燃料電池車両１１の電源（例えば、後述する燃料電池スタック２１およびバッテリ２２など）と第２外部給電装置１３とは、燃料電池車両１１の第２給電口１１ｂに第２外部給電装置１３の給電コネクタ１３ａが嵌合され、この嵌合に伴って第２給電口１１ｂの複数の端子に給電コネクタ１３ａの複数のコネクタピンが接続されることによって、電気的に接続される。
また、第２外部給電装置１３は、例えば、第２外部負荷１５を電気的に接続可能な電力出力部１３ｂを備え、給電コネクタ１２ａから入力された燃料電池車両１１の直流電力を交流電力に変換して、この変換後の交流電力を電力出力部１３ｂから第２外部負荷１５に供給可能である。

燃料電池車両１１は、例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２と、電圧調整器（ＶＣＵ）２３と、走行用モータ２４と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２５と、エアポンプ２６と、エアポンプ用インバータ（ＡＰＩＮＶ）２７と、ダウンバータ（ＤＶ）２８と、１２Ｖバッテリ２９と、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、ＦＣプリチャージ部３２およびＦＣコンタクタ部３３と、第１外部給電プリチャージ部３４および第１外部給電コンタクタ部３５と、第２外部給電プリチャージ部３６および第２外部給電コンタクタ部３７と、制御装置３８と、を備えて構成されている。

燃料電池スタック２１は、例えば、陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）２１Ａと、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）２１Ｃとで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。そして、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。

燃料電池スタック２１のカソード２１Ｃには酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアポンプ２６から供給可能であり、アノード２１Ａには水素を含む燃料ガス（反応ガス）が高圧の水素タンク（図示略）などから供給可能である。
そして、反応ガスの供給時に、アノード２１Ａのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソード２１Ｃへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流電力を発生する。このときカソード２１Ｃにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。

バッテリ２２は、例えば、高圧系のリチウムイオン型などの２次電池であり、電圧調整器２３を介して燃料電池スタック２１に接続されている。

電圧調整器２３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、燃料電池スタック２１とバッテリ２２との間での電力の授受に対して電圧調整を行なう。
なお、電圧調整器２３は、例えば、バッテリ２２側に平滑コンデンサ２３ａを備えている。

走行用モータ２４は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のＤＣブラシレスモータであって、パワードライブユニット２５による制御に応じて力行運転および発電運転可能である。
例えば、走行用モータ２４は、各相のコイルに交流の相電流が通電されることで力行運転を行ない、変速機（Ｔ／Ｍ）２４ａを介して駆動輪Ｗを駆動する。また、燃料電池車両１１の減速時などにおいて駆動輪側から駆動力が伝達されることで発電運転（回生運転）を行ない、発電電力（回生電力）を出力する。

パワードライブユニット２５は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるインバータを備えて構成されている。

このインバータは、例えば走行用モータ２４の力行運転時において、制御装置３８から出力されるＰＷＭ信号に基づき、各相毎に対をなす各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、走行用モータ２４の各相のコイルへの通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。

一方、例えば走行用モータ２４の発電運転時において、インバータは、走行用モータ２４のロータの回転角に基づいて同期がとられたゲート信号に応じて各スイッチング素子をオン（導通）／オフ（遮断）させ、走行用モータ２４から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。

エアポンプ２６は、例えば、エアポンプ用インバータ２７から出力される交流電力によって回転駆動されるポンプ駆動用モータ（図示略）を備える電動コンプレッサであって、外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気を反応ガスとして燃料電池スタック２１のカソードに供給する。

エアポンプ用インバータ２７は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどであり、制御装置３８から出力される制御信号に基づき、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力によって、エアポンプ２６のポンプ駆動用モータを回転駆動し、ポンプ駆動用モータの回転数を制御する。

ダウンバータ２８は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、バッテリ２２の高圧の端子間電圧あるいは燃料電池スタック２１から電圧調整器２３を介して印加される高圧の電圧を低圧の所定電圧（１２Ｖ）まで降圧して、降圧後の所定電圧の電力によって１２Ｖバッテリ２９を充電する。

１２Ｖバッテリ２９は、例えば、制御装置３８および各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の所定電圧の電力を出力する。

バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１は、例えば、バッテリ２２と、電圧調整器２３およびダウンバータ２８との間に設けられている。
バッテリプリチャージ部３０は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ４１およびプリチャージ抵抗４２により構成されている。

バッテリコンタクタ部３１は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）においてバッテリ２２の正極端子に接続された正極側バッテリコンタクタ４３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）においてバッテリ２２の負極端子に接続された負極側バッテリコンタクタ４４と、により構成されている。
そして、バッテリプリチャージ部３０は、正極側バッテリコンタクタ４３の両端に（つまり、正極側バッテリコンタクタ４３に並列に）接続されている。

ＦＣプリチャージ部３２およびＦＣコンタクタ部３３は、例えば、燃料電池スタック２１と、電圧調整器２３およびパワードライブユニット２５との間に設けられている。
ＦＣプリチャージ部３２は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ４５およびプリチャージ抵抗４６により構成されている。

ＦＣコンタクタ部３３は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）において燃料電池スタック２１の正極端子に接続された正極側ＦＣコンタクタ４７と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）において燃料電池スタック２１の負極端子に接続された負極側ＦＣコンタクタ４８と、により構成されている。
そして、ＦＣプリチャージ部３２は、正極側ＦＣコンタクタ４７の両端に（つまり、正極側ＦＣコンタクタ４７に並列に）接続されている。

第１外部給電プリチャージ部３４および第１外部給電コンタクタ部３５は、例えば、ＦＣプリチャージ部３２およびＦＣコンタクタ部３３と、第１給電口１１ａとの間に設けられている。
第１外部給電プリチャージ部３４は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ５１およびプリチャージ抵抗５２により構成されている。

第１外部給電コンタクタ部３５は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）において正極側ＦＣコンタクタ４７に接続された正極側第１外部給電コンタクタ５３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）において負極側ＦＣコンタクタ４８に接続された負極側第１外部給電コンタクタ５４と、により構成されている。
そして、第１外部給電プリチャージ部３４は、正極側第１外部給電コンタクタ５３の両端に（つまり、正極側第１外部給電コンタクタ５３に並列に接続されている。

第２外部給電プリチャージ部３６および第２外部給電コンタクタ部３７は、例えば、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、第２給電口１１ｂとの間に設けられている。
第２外部給電プリチャージ部３６は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ５５およびプリチャージ抵抗５６により構成されている。

第２外部給電コンタクタ部３７は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）において正極側バッテリコンタクタ４３に接続された正極側第２外部給電コンタクタ５７と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）において負極側バッテリコンタクタ４４に接続された負極側第２外部給電コンタクタ５８と、により構成されている。
そして、第２外部給電プリチャージ部３６は、正極側第２外部給電コンタクタ５７の両端に（つまり、正極側第２外部給電コンタクタ５７に並列に接続されている。

そして、各コンタクタ４１，４３，４４，４５，４７，４８，５１，５３，５４，５５，５７，５８は、例えば、制御装置３８から出力される制御信号に基づき、導通および遮断を切り替え可能である。

制御装置３８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの電子回路により構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）６１を備えている。

ＥＣＵ６１は、例えば、パワードライブユニット２５の電力変換動作を制御することによって走行用モータ２４の力行運転および発電運転を制御する。
例えば、ＥＣＵ６１は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、走行用モータ２４の目標トルクを算出し、実際に走行用モータ２４から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、走行用モータ２４に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。

ＥＣＵ６１は、例えば、エアポンプ用インバータ２７の電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器２３の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池スタック２１への反応ガスの供給および燃料電池スタック２１の発電量（発電電力）を制御する。

ＥＣＵ６１は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３から出力される信号などに基づき、バッテリ２２を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。

例えば、ＥＣＵ６１は、イグニッションスイッチ７１およびパワースイッチ７２などの各指令信号と、速度センサ７３およびアクセルペダル開度センサ７４およびブレーキペダルスイッチ（図示略）などの各検出信号とに基づき、燃料電池車両１１の運転状態を制御する。

なお、イグニッションスイッチ７１は、運転者の操作に応じて燃料電池車両１１の起動および停止を指示する指令信号（ＩＧＳＷ）を出力する。
また、パワースイッチ７２は、運転者の操作に応じて燃料電池スタック２１の起動（例えば、エアポンプ２６の起動など）を指示する指令信号（ＰＳＷ）を出力する。

また、速度センサ７３は、燃料電池車両１１の速度を検出する。
また、アクセルペダル開度センサ７４は、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量（アクセル開度）を検出する。
また、ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。

また、例えば、ＥＣＵ６１は、バッテリ２２の端子間電圧（バッテリ電圧）ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ７５および電流ＩＢを検出するバッテリ電流センサ７６および温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ７７の各検出信号に基づき、残容量ＳＯＣ（State Of Charge）などの各種の状態量を算出する。
そして、算出した各種の状態量に基づいて、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１の導通および遮断を制御することによって、バッテリ２２の充電および放電を制御する。

さらに、ＥＣＵ６１は、燃料電池車両１１に接続された第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３への給電および第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の電力変換動作を制御するとともに、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の異常有無を検知する。
例えば、ＥＣＵ６１は、第１外部給電プリチャージ部３４および第１外部給電コンタクタ部３５と第２外部給電プリチャージ部３６および第２外部給電コンタクタ部３７との導通および遮断を制御することによって、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３への給電を制御する。

なお、ＥＣＵ６１には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池車両１１の各種の状態を表示する計器類からなるメータ７８が接続されている。

第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３は、例えば、同一の構成を有し、互いに異なる所定の各出力電圧（例えば、２００Ｖと１００Ｖとなど）の電力を外部に出力可能であって、それぞれ、少なくとも１つ以上のインバータ８１と、インバータ制御装置８２と、を備えて構成されている。

各インバータ８１は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを備え、インバータ制御装置８２から出力されるスイッチング指令信号に基づき、各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、燃料電池車両１１に設けられた各給電口１１ａ，１１ｂに嵌合された各給電コネクタ１２ａ，１３ａを介して燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を各外部負荷１４，１５に供給可能である。
なお、各インバータ８１は、例えば、平滑コンデンサ８１ａを介して各外部給電コンタクタ部３５，３７に接続されている。

各インバータ制御装置８２は、例えば、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１から供給される制御用電力によって作動し、ＥＣＵ６１から出力される各種の指令信号に応じて、各インバータ８１の電力変換動作および各給電コネクタ１２ａ，１３ａの電磁ロック８３の動作を制御することによって各外部負荷１４，１５への給電を制御する。

なお、各インバータ８１の正極側および負極側の入力端子は、燃料電池車両１１の各給電口１１ａ，１１ｂに各外部給電装置１２，１３の給電コネクタ１２ａ，１３ａが嵌合されることによって、各電磁ロック８３を介して、燃料電池車両１１の正極側および負極側の高圧ライン（ＨＶ＋），（ＨＶ−）に接続可能となる。
各電磁ロック８３は、インバータ制御装置８２の制御によって、インバータ８１の正極側および負極側の入力端子と、燃料電池車両１１の正極側および負極側の高圧ライン（ＨＶ＋），（ＨＶ−）との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。

また、各インバータ制御装置８２は、例えば、インバータ８１の入力電圧（インバータ電圧ＶＩ）を検出するインバータ電圧センサ８４の検出信号に基づき、各外部給電装置１２，１３の状態に係る情報の信号を出力する。

各インバータ制御装置８２は、例えば、給電コネクタ１２ａに備えられた各コネクタピンに接続されている。
また、燃料電池車両１１の各給電口１１ａ，１１ｂは、各給電コネクタ１２ａ，１３ａの各コネクタピンに接続される各端子を備え、制御装置３８のＥＣＵ６１は、適宜の信号線によって各給電口１１ａ，１１ｂの各端子に接続されている。
これらにより、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１と、各インバータ制御装置８２とは、燃料電池車両１１の各給電口１１ａ，１１ｂに各外部給電装置１２，１３の給電コネクタ１２ａ，１３ａが嵌合され、この嵌合に伴って各給電口１１ａ，１１ｂの複数の端子に各給電コネクタ１２ａ，１３ａの複数のコネクタピンが接続された状態において、相互に各種の信号を送受信可能である。

なお、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１と各インバータ制御装置８２との間で送受信される信号は、例えば、各外部給電装置１２，１３から各外部負荷１４，１５への電力の出力要求（外部給電要求）を指示する信号と、各外部給電装置１２，１３から各外部負荷１４，１５への電力の出力許可を指示する信号と、燃料電池車両１１から各外部給電装置１２，１３への給電の許可および禁止を指示する信号と、各給電口１１ａ，１１ｂと各給電コネクタ１２ａ，１３ａとの嵌合有無を示す信号（例えば、嵌合信号など）と、ＥＣＵ６１から各インバータ制御装置８２へと供給される制御用電圧の信号と、各インバータ電圧センサ８４により検出された各インバータ電圧（検出値）ＶＩの検出結果の信号と、各外部給電装置１２，１３が要求する適正電圧を指示する信号と、などである。

なお、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３が要求する各適正電圧は、例えば、燃料電池スタック２１から供給された電力に基づいて第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３から第１外部負荷１４および第２外部負荷１５に所定の各出力電圧を出力する際の給電効率（例えば、電圧変換動作などを含む給電時の動作の効率）が所定値以上となるために要する入力電圧などである。
燃料電池車両１１のＥＣＵ６１は、例えば、各給電口１１ａ，１１ｂと各給電コネクタ１２ａ，１３ａとの嵌合時に各外部給電装置１２，１３から出力される信号などに基づいて、各外部給電装置１２，１３の適正電圧を把握する。

燃料電池スタック２１は、例えば図２に示すように、燃料電池システム１００を構成している。
そして、給電システム１０は、例えば、燃料電池システム１００を備えている。
燃料電池システム１００は、例えば、燃料電池スタック（ＦＣ）２１と、ガス供給系１００ａと、冷却系１００ｂと、を備えている。

ガス供給系１００ａは、例えば、インテイク１０１と、エアポンプ（ＡＰ）２６と、空冷式インタークーラ（ＩＣ）１０３と、加湿器１０４と、圧力制御弁１０５と、インジェクション１０６と、水素タンク１０７と、タンク内水素遮断弁１０８と、第１水素供給弁１０９と、水素遮断弁１１０と、第２水素供給弁１１１と、エゼクタ１１２と、気液分離器１１３と、循環弁１１４と、空気取入弁１１５と、パージ弁１１６と、排気弁１１７と、ドレイン弁１１８と、希釈器１２０と、希釈補助弁１２１と、第１〜第５温度センサ１２２ａ〜１２２ｅと、流量センサ１２３と、第１〜第４圧力センサ１２４ａ〜１２４ｄと、を備えている。

インテイク１０１は、例えば、燃料電池スタック２１のカソード供給口２１ａに一端が接続されたカソードガス流路１００Ａの他端（つまり、ガス流通方向の上流端）に設けられている。
エアポンプ２６は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいてインテイク１０１よりも下流側に設けられ、制御装置３８により駆動制御されるエアーコンプレッサーなどを備えている。
エアポンプ２６は、例えば、インテイク１０１を介して外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気をカソードガス流路１００Ａに排出する。

なお、例えば、インテイク１０１とエアポンプ２６との間のカソードガス流路１００Ａには第１温度センサ１２２ａおよび流量センサ１２３が備えられ、第１温度センサ１２２ａおよび流量センサ１２３は、エアポンプ２６によって外部から取り込まれる空気の温度Ｔ１および流量Ｇ１を検出し、検出結果の信号を出力する。

空冷式インタークーラ１０３は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいてエアポンプ２６よりも下流側に設けられ、エアポンプ２６から排出された空気を冷却し、冷却後の空気をカソードガス流路１００Ａに排出する。

加湿器１０４は、例えば、空冷式インタークーラ１０３とカソード供給口２１ａとの間でカソードガス流路１００Ａに接続されるとともに、燃料電池スタック２１のカソード排出口２１ｂに一端（つまり、排出ガス流通方向の上流端）が接続されたカソードガス排出流路１００Ｂに接続され、中空糸膜などの水透過膜を備えて構成されている。

加湿器１０４は、例えば、燃料電池スタック２１のカソード２１Ｃから排出された空気などの排出ガス（カソードオフガス）を加湿用のガスとして用いて、カソードガス流路１００Ａの空気（カソードガス）を加湿する。
加湿器１０４は、例えば、エアポンプ２６から供給された空気と燃料電池スタック２１のカソード２１Ｃから排出された湿潤状態の排出ガスとを水透過膜を介して接触させることで、排出ガスに含まれる水分（特に、水蒸気）のうち水透過膜の膜穴を透過した水分を空気（カソードガス）に添加する。

なお、加湿器１０４を迂回するようにしてカソードガス流路１００Ａに接続されたカソードガス迂回流路１００Ｃには第１圧力センサ１２４ａが備えられ、第１圧力センサ１２４ａはカソードガス迂回流路１００Ｃ内の空気の圧力Ｐ１を検出し、検出結果の信号を出力する。
また、カソード排出口２１ｂと加湿器１０４との間のカソードガス排出流路１００Ｂには第２温度センサ１２２ｂが備えられ、第２温度センサ１２２ｂは、カソード排出口２１ｂから排出されたカソードオフガスの温度Ｔ２を検出し、検出結果の信号を出力する。

圧力制御弁１０５は、例えば、カソードガス排出流路１００Ｂにおいて加湿器１０４の下流側と希釈器１２０との間に設けられ、制御装置３８の制御によって、カソードガス排出流路１００Ｂ内のカソードオフガスの圧力を制御する。

インジェクション１０６は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいて空冷式インタークーラ１０３と加湿器１０４との間から分岐する信号ガス流路１００Ｄに設けられ、信号ガス流路１００Ｄ内の空気の圧力を信号圧として第２水素供給弁１１１に供給する。

水素タンク１０７は、例えば、燃料電池スタック２１のアノード供給口２１ｃに一端が接続されたアノードガス流路１００Ｅの他端（つまり、ガス流通方向の上流端）に設けられ、圧縮された水素を貯留し、水素を排出可能である。
タンク内水素遮断弁１０８は、例えば、水素タンク１０７に設けられ、水素タンク１０７からの水素の排出を遮断可能である。

なお、水素タンク１０７とタンク内水素遮断弁１０８との間のアノードガス流路１００Ｅには第３温度センサ１２２ｃが備えられ、第３温度センサ１２２ｃは、水素タンク１０７から排出される水素の温度Ｔ３を検出し、検出結果の信号を出力する。

第１水素供給弁１０９は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいてタンク内水素遮断弁１０８よりも下流側に設けられ、制御装置３８の制御などによって、水素タンク１０７から排出された水素の圧力を減圧し、減圧後の水素をアノードガス流路１００Ｅに排出する。
なお、タンク内水素遮断弁１０８と第１水素供給弁１０９との間のアノードガス流路１００Ｅには第２圧力センサ１２４ｂが備えられ、第２圧力センサ１２４ｂは、第１水素供給弁１０９よりも上流側におけるアノードガス流路１００Ｅ内の水素の圧力Ｐ２を検出し、検出結果の信号を出力する。

水素遮断弁１１０は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいて第１水素供給弁１０９よりも下流側に設けられ、制御装置３８の制御などによって、アノードガス流路１００Ｅ内の水素の流通を遮断可能である。
なお、第１水素供給弁１０９と水素遮断弁１１０との間のアノードガス流路１００Ｅには第３圧力センサ１２４ｃが備えられ、第３圧力センサ１２４ｃは、第１水素供給弁１０９よりも下流側におけるアノードガス流路１００Ｅ内の水素の圧力Ｐ３を検出し、検出結果の信号を出力する。

第２水素供給弁１１１は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいて水素遮断弁１１０の下流側に設けられ、インジェクション１０６から供給される信号圧に応じた圧力の水素を、アノードガス流路１００Ｅに排出し、燃料電池スタック２１のアノード２１Ａとカソード２１Ｃとの間の極間差圧を所定圧に保持する。

エゼクタ１１２は、例えば、アノードガス流路１００Ｅにおいて第２水素供給弁１１１よりも下流側に設けられている。
エゼクタ１１２は、例えば、アノードガス流路１００Ｅの上流側に接続されたノズル１１２ａと、アノードガス流路１００Ｅの下流側に接続された排出管１１２ｂと、燃料電池スタック２１のアノード排出口２１ｄに一端（つまり、排出ガス流通方向の上流端）が接続されたアノードガス排出流路１００Ｆから分岐するアノードガス循環流路１００Ｇに接続された副流導入管１１２ｃと、を備えている。

エゼクタ１１２は、例えば、燃料電池スタック２１のアノード２１Ａを通過してアノード排出口２１ｄから排出された未反応の水素を含む排出ガス（アノードオフガス）の一部を、第２水素供給弁１１１からアノードガス流路１００Ｅに供給された水素に混合して、燃料電池スタック２１のアノード２１Ａに再び供給する。

気液分離器１１３は、例えば、アノードガス排出流路１００Ｆに設けられ、アノードガス排出流路１００Ｆ内の排出ガス（アノードオフガス）に含まれる水分を分離し、分離後の排出ガスをガス排出口１１３ａから排出し、分離後の水分を水分排出口１１３ｂから排出する。
なお、気液分離器１１３には第４温度センサ１２２ｄが備えられ、第４温度センサ１２２ｄは、気液分離器１１３内の排出ガスの温度Ｔ４を検出し、検出結果の信号を出力する。

循環弁１１４は、例えば、気液分離器１１３のガス排出口１１３ａとエゼクタ１１２の副流導入管１１２ｃとを接続するアノードガス循環流路１００Ｇに設けられた逆止弁などである。
循環弁１１４は、例えば、気液分離器１１３からエゼクタ１１２へと向かう方向とされる順方向のガス流通を許容し、エゼクタ１１２から気液分離器１１３へと向かう方向とされる逆方向のガス流通を遮断する。

空気取入弁１１５は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいて空冷式インタークーラ１０３と加湿器１０４との間から分岐してアノードガス流路１００Ｅにおいてエゼクタ１１２とアノード供給口２１ｃとの間に接続される空気取入流路１００Ｈに設けられている。
空気取入弁１１５は、例えば、制御装置３８の制御によって、掃気用などの空気をカソードガス流路１００Ａからアノードガス流路１００Ｅに供給可能である。

なお、空気取入弁１１５とアノードガス流路１００Ｅとの間の空気取入流路１００Ｈには第４圧力センサ１２４ｄが備えられ、第４圧力センサ１２４ｄは、空気取入弁１１５よりも下流側における空気取入流路１００Ｈ内の空気の圧力Ｐ４を検出し、検出結果の信号を出力する。

パージ弁１１６は、例えば、アノードガス排出流路１００Ｆにおいて気液分離器１１３のガス排出口１１３ａと希釈器１２０との間に設けられ、制御装置３８の制御によって、気液分離器１１３のガス排出口１１３ａから排出された排出ガスを希釈器１２０に供給可能である。

排気弁１１７は、例えば、アノードガス排出流路１００Ｆにおいて気液分離器１１３のガス排出口１１３ａとカソードガス排出流路１００Ｂにおいて圧力制御弁１０５と希釈器１２０との間とを接続するガス排出流路１００Ｊに設けられている。
排気弁１１７は、例えば、制御装置３８の制御によって、空気取入弁１１５を介してアノードガス流路１００Ｅに導入された後に気液分離器１１３から排出された掃気用などの空気を、ガス排出流路１００Ｊおよびカソードガス排出流路１００Ｂを介して希釈器１２０に供給可能である。

ドレイン弁１１８は、例えば、気液分離器１１３の水分排出口１１３ｂとアノードガス排出流路１００Ｆにおいてパージ弁１１６と希釈器１２０との間とを接続する水分排出流路１００Ｋに設けられ、制御装置３８の制御によって、気液分離器１１３の水分排出口１１３ｂから排出された水分を希釈器１２０に供給可能である。

希釈器１２０は、例えば、パージ弁１１６から排出された排出ガスの水素濃度を、圧力制御弁１０５から排出された空気と希釈補助弁１２１から排出された空気とにより希釈し、希釈後の水素濃度が所定濃度以下に低減された排出ガスを外部（例えば、大気中など）に排出可能である。

希釈補助弁１２１は、例えば、カソードガス流路１００Ａにおいて空冷式インタークーラ１０３と加湿器１０４との間から分岐する希釈補助流路１００Ｌに設けられ、制御装置３８の制御によって、希釈補助流路１００Ｌ内の空気を希釈器１２０に供給可能である。

冷却系１００ｂは、例えば、ウォーターポンプ（ＷＰ）１３１と、ラジエータ１３２と、ラジエータファン１３３と、サーモスタットバルブ１３４と、熱交換器１３５と、イオン交換器１３６と、を備えている。

ウォーターポンプ１３１は、例えば、エアポンプ２６と同軸であって、エアポンプ２６と同調して回転可能とされ、燃料電池スタック２１内に設けられた冷媒流路を経由する冷媒循環流路１００Ｍにおいて冷媒供給口２１ｅ側に設けられ、冷媒循環流路１００Ｍ内の冷却媒体である冷却水を取り込んで昇圧し、昇圧後の冷却水を冷媒供給口２１ｅへと排出する。

ラジエータ１３２は、例えば、冷媒循環流路１００Ｍにおいて冷媒排出口２１ｆ側に設けられ、冷媒排出口２１ｆから排出された冷却水を、自然送風あるいはラジエータファン１３３による強制送風によって冷却し、冷却後の冷却水を冷媒循環流路１００Ｍに排出する。

なお、例えば、冷媒循環流路１００Ｍにおいて冷媒排出口２１ｆよりも下流側には第５温度センサ１２２ｅが備えられ、第５温度センサ１２２ｅは、冷媒排出口２１ｆから排出される冷却水の温度Ｔ５を検出し、検出結果の信号を出力する。

サーモスタットバルブ１３４は、例えば、内部を流通する冷却水の温度に応じて、燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆから排出された冷却水と、ラジエータ１３２から排出された冷却水と、を切り替えてウォーターポンプ１３１に供給可能である。
サーモスタットバルブ１３４は、例えば、冷却水が所定温度以下の場合には、燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆから排出された冷却水を、ラジエータ１３２を迂回してウォーターポンプ１３１に供給する。一方、例えば、冷却水が所定温度よりも高い場合には、燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆから排出された後にラジエータ１３２を経由した冷却水をウォーターポンプ１３１に供給する。

熱交換器１３５は、例えば、冷媒循環流路１００Ｍにおいてウォーターポンプ１３１と燃料電池スタック２１の冷媒供給口２１ｅとの間から分岐する分岐冷媒流路１００Ｎに設けられ、冷媒循環流路１００Ｍから分岐冷媒流路１００Ｎに流通した一部の冷却水によって、アノードガス流路１００Ｅにおける第２水素供給弁１１１とエゼクタ１１２との間で水素を冷却する。

なお、分岐冷媒流路１００Ｎにおける冷媒流通方向で熱交換器１３５よりも下流側には気液分離器１１３が設けられ、気液分離器１１３は、分岐冷媒流路１００Ｎ内の冷却水によって冷却される。

イオン交換器１３６は、例えば、分岐冷媒流路１００Ｎにおいて気液分離器１１３よりも下流側に設けられ、冷却液中に存在するイオンを除去し、冷却液の導電率を低下させ、イオン除去後の冷却水を、冷媒循環流路１００Ｍにおける燃料電池スタック２１の冷媒排出口２１ｆとラジエータ１３２およびサーモスタットバルブ１３４との間へと排出する。

本実施の形態による給電システム１０は上記構成を備えており、次に、この給電システム１０の動作、特に、ＥＣＵ６１の動作について説明する。

ＥＣＵ６１は、例えば、燃料電池車両１１に接続される第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の各適正電圧を、推定あるいは各外部給電装置１２，１３から出力される信号の受信などによって取得する。
そして、燃料電池スタック２１の出力電圧（発電電圧）が第１外部給電装置１２の適正電圧に一致するようにして電圧調整器２３の動作（電圧変換など）を制御する。

ＥＣＵ６１は、例えば、バッテリ２２の残容量ＳＯＣとバッテリ２２の端子間電圧（バッテリ電圧）との対応関係の情報を記憶しており、バッテリ電圧が第２外部給電装置１３の適正電圧に一致するようにして、バッテリ２２の残容量ＳＯＣを制御する。
なお、バッテリ２２の残容量ＳＯＣとバッテリ電圧との対応関係は、例えば、バッテリ電圧の増大に伴い、残容量ＳＯＣが増大傾向に変化するなどである。

ＥＣＵ６１は、例えば、電圧調整器２３によって燃料電池スタック２１の出力電力を制御することによって、あるいは、燃料電池車両１１に搭載された走行用モータ２４や空調装置などの各種補機類の消費電力を制御することによって、バッテリ２２の充電および放電と残容量ＳＯＣとを制御する。

ＥＣＵ６１は、例えば、燃料電池スタック２１の出力電力が、燃料電池車両１１から第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３へと供給される供給電力に等しくなるようにして、電圧調整器２３の動作（電圧変換など）を制御する。

以下に、ＥＣＵ６１の動作の一例について説明する。
先ず、例えば図３に示すステップＳ０１においては、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の少なくとも何れかから各外部負荷１４，１５への電力の出力要求（外部給電要求）によって外部給電の実施が指示されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０３に進む。

そして、ステップＳ０２においては、走行用モータ２４の駆動による燃料電池車両１１の走行中などの運転状態であると判断して、走行用モータ２４の駆動などに要する要求電力に応じたＰＤＵ電圧（パワードライブユニット２５の１次側の端子間電圧）の目標値を設定する。そして、燃料電池スタック２１の出力電圧（発電電圧）あるいはバッテリ２２の端子間電圧（バッテリ電圧）を電圧変換して得られる電圧調整器２３の出力電圧が、ＰＤＵ電圧の目標値に一致するようにして、電圧調整器２３の電圧変換を制御し、エンドに進む。

また、ステップＳ０３においては、燃料電池車両１１に第１外部給電装置１２が接続されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」場合には、後述するステップＳ０７に進む。

そして、ステップＳ０４においては、燃料電池車両１１に第２外部給電装置１３が接続されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進み、このステップＳ０５においては、第１及び第２外部給電の処理を実行して、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０６に進み、このステップＳ０６においては、第１外部給電の処理を実行して、エンドに進む。

また、ステップＳ０７においては、燃料電池車両１１に第２外部給電装置１３が接続されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進み、このステップＳ０８においては、第２外部給電の処理を実行して、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。

以下に、上述したステップＳ０６における第１外部給電の処理について説明する。
先ず、例えば図４に示すステップＳ１１においては、第１外部給電コンタクタ部３５を遮断状態から接続状態へと切り替える。
次に、ステップＳ１２においては、燃料電池スタック２１を冷却する冷却水の温度（例えば、第５温度センサ１２２ｅにより検出される温度Ｔ５など）は所定温度以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１３に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進む。
なお、所定温度は、例えば、後述する低ストイキ制御に起因する燃料電池スタック２１の温度上昇を許容可能な温度範囲の上限温度などである。

そして、ステップＳ１３においては、燃料電池スタック２１の制御モードとして低ストイキ制御を設定し、燃料電池スタック２１の出力電圧（発電電圧）の目標値（目標発電電圧）として、第１外部給電装置１２の適正電圧（第１適正電圧Ｖ１）を設定し、ステップＳ１５に進む。
また、ステップＳ１４においては、燃料電池スタック２１の制御モードとして通常ストイキ制御を設定し、ステップＳ１５に進む。

なお、第１適正電圧Ｖ１は、例えば図５に示すように、第１外部給電装置１２の給電効率（第１給電効率）が所定値Ｅ１以上となるために要する第１外部給電装置１２の入力電圧（つまり、燃料電池スタック２１の出力電圧）に対する所定の電圧範囲（例えば、下限電圧ＶＦａ以上かつ上限電圧ＶＦｂ以下の電圧範囲）内の電圧などである。
また、第１給電効率は、例えば、燃料電池スタック２１から第１外部給電装置１２に供給される直流電力に基づいて第１外部給電装置１２から第１外部負荷１４に所定の出力電圧（例えば、交流２００Ｖなど）を出力する際の電圧変換動作などを含む第１外部給電装置１２の給電時の動作の効率である。

なお、通常ストイキ制御および低ストイキ制御は、ストイキ（例えば、カソードに供給される空気に対して設定されるエアストイキなど）を制御することによって、燃料電池スタック２１の動作特性、例えば出力電力（発電電力）と出力電圧（発電電圧）と出力電流との対応関係などを制御する制御モードである。
なお、ストイキは、例えば、燃料電池スタック２１に供給される反応ガスの理論消費量に対する供給量の比率を示す。

通常ストイキ制御は、例えば、燃料電池スタック２１の発電効率を優先させるようになどして設定されたストイキ（通常ストイキ）を維持することによって、例えば図６および図７に示すような電力−電圧特性（通常ストイキ）および電流−電圧特性（通常ストイキ）によって燃料電池スタック２１を動作させる制御モードである。
なお、例えば図６に示す電力−電圧特性（通常ストイキ）では、出力電圧の増大に伴って、発電電力が変化率を増大させるようにしつつ低下傾向に変化する。
また、例えば図７に示す電流−電圧特性（通常ストイキ）では、出力電流の増大に伴って、出力電圧が変化率を低下させるようにしつつ低下傾向に変化する。

低ストイキ制御は、例えば、通常ストイキ制御の通常ストイキに比べて、より小さな値のストイキ（低ストイキ）を維持することによって、例えば図６および図７に示すような電力−電圧特性（低ストイキ）および電流−電圧特性（低ストイキ）によって燃料電池スタック２１を動作させる制御モードである。
なお、例えば図６および図７に示す電力−電圧特性（低ストイキ）および電流−電圧特性（低ストイキ）では、出力電圧が通常ストイキ制御の動作特性に比べて低下したように、あるいは出力電圧が通常ストイキ制御の動作特性に比べて所定閾値ＶＴ以下に規制されたようになどして変化する。

そして、ステップＳ１５においては、燃料電池スタック２１の発電電力の目標値（目標発電電力）として、第１外部給電装置１２からの要求に応じて燃料電池車両１１から第１外部給電装置１２へと供給される電力（第１要求電力Ｗ１）を設定する。
そして、燃料電池スタック２１の制御モードに応じて電圧調整器２３の動作（電圧変換など）を制御し、リターンに進む。

このステップＳ１５においては、例えば、燃料電池スタック２１の制御モードに低ストイキ制御が設定されている場合には、燃料電池スタック２１の実際の出力電圧が目標発電電圧に一致するように、かつ燃料電池スタック２１の実際の発電電力が目標発電電力に一致するようにして、電圧調整器２３の動作を制御する。
一方、例えば、燃料電池スタック２１の制御モードに通常ストイキ制御が設定されている場合には、燃料電池スタック２１の実際の発電電力が目標発電電力に一致するようにして、電圧調整器２３の動作を制御する。この場合、燃料電池スタック２１の出力電圧は、例えば図６に示すような通常ストイキの電力−電圧特性によって規定される実際の発電電力に応じた出力電圧になる。

例えば、燃料電池スタック２１は、燃料電池車両１１の走行中における走行用モータ２４への電力供給から各外部給電装置１２，１３への給電に亘る広範囲の電圧範囲での電力供給を行なうように制御される。
そして、燃料電池スタック２１は、例えば、燃料電池車両１１の走行中における走行用モータ２４への電力供給時などのように、外部給電時に比べて、より高い出力電圧が必要とされる場合に発電効率を優先させた動作などが可能になるようにして、動作特性が設定されている。

この燃料電池スタック２１に対して、走行用モータ２４への電力供給時に比べて、より低い出力電圧が必要とされる外部給電時においては、温度の上昇に対する余裕がある状態であれば、低ストイキ制御を実行する。この低ストイキ制御によれば、通常ストイキ制御に比べて発熱量が増大する一方で、発電電力を第１要求電力Ｗ１に一致させた状態で出力電圧を第１外部給電装置１２の適正電圧まで低下させることができるように設定されている。これにより、第１外部給電装置１２の給電効率を所定値Ｅ１以上にすることができる。

一方、温度の上昇に対する余裕がない状態（つまり、温度上昇に起因して燃料電池スタック２１の劣化などの不具合が発生する可能性がある場合など）であれば、通常ストイキ制御を実行する。この通常ストイキ制御によれば、発電電力を第１要求電力Ｗ１に一致させた状態で出力電圧が第１外部給電装置１２の適正電圧よりも高くなることによって、第１外部給電装置１２を給電効率が所定値Ｅ１よりも低い領域で動作させる必要が生じる場合がある。しかしながら、第１外部給電装置１２による電圧変換動作などによって、第１外部負荷１４に所定の出力電圧（例えば、交流２００Ｖなど）を出力可能である。

以下に、上述したステップＳ０８における第２外部給電の処理について説明する。
先ず、例えば図８に示すステップＳ２１においては、第２外部給電コンタクタ部３７を遮断状態から接続状態へと切り替える。
次に、ステップＳ２２においては、バッテリ電圧は所定電圧範囲内であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２３に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２４に進む。

なお、所定電圧範囲は、例えば図９に示すように、第２外部給電装置１３の給電効率（第２給電効率）が所定値Ｅ２以上となるために要する第２外部給電装置１３の入力電圧（つまり、バッテリ電圧）に対する所定の電圧範囲（例えば、下限電圧ＶＢａ以上かつ上限電圧ＶＢｂ以下の電圧範囲）などである。

そして、ステップＳ２３においては、燃料電池スタック２１の発電電力の目標値（目標発電電力）として、第２外部給電装置１３からの要求に応じて燃料電池車両１１から第２外部給電装置１３へと供給される電力（第２要求電力Ｗ２）を設定する。
そして、燃料電池スタック２１の実際の発電電力が目標発電電力に一致するようにして、電圧調整器２３の動作を制御し、リターンに進む。

また、ステップＳ２４においては、燃料電池スタック２１の発電電力の目標値（目標発電電力）として、第２外部給電装置１３からの要求に応じて燃料電池車両１１から第２外部給電装置１３へと供給される電力（第２要求電力Ｗ２）に所定の発電係数Ｋを乗じて得られる値を設定する。
そして、燃料電池スタック２１の実際の発電電力が目標発電電力に一致するようにして、電圧調整器２３の動作を制御し、リターンに進む。

なお、所定の発電係数Ｋは、例えば、バッテリ２２の充放電に伴う残容量ＳＯＣの変化によってバッテリ電圧を所定の電圧範囲内の値（例えば、第２外部給電装置１３の適正電圧である第２適正電圧Ｖ２など）へと変更するようにして、図１０に示すように、バッテリ電圧に対して所定の対応関係を有している。
この所定の対応関係では、例えば、第２給電効率が所定値Ｅ２以上となる電圧範囲を指定する下限電圧ＶＢａおよび上限電圧ＶＢｂに対して、バッテリ電圧が下限電圧ＶＢａよりも低下することに伴い、発電係数Ｋが「１」から増大傾向に変化し、バッテリ電圧が上限電圧ＶＢｂよりも増大することに伴い、発電係数Ｋが「１」から低下傾向に変化するように設定されている。

すなわち、所定の発電係数Ｋは、バッテリ電圧が所定電圧範囲内から逸脱している場合には、燃料電池車両１１から第２外部給電装置１３へと供給される電力（第２要求電力Ｗ２）を基準として燃料電池スタック２１の発電電力を増減させることによって、バッテリ２２の充放電を制御する。そして、バッテリ２２の充放電に伴う残容量ＳＯＣの変化によって、バッテリ２２の残容量ＳＯＣとバッテリ電圧との所定の対応関係に応じて、バッテリ電圧を所定の電圧範囲内の値（例えば、第２外部給電装置１３の適正電圧である第２適正電圧Ｖ２など）へと変更する。

以下に、上述したステップＳ０５における第１及び第２外部給電の処理について説明する。
先ず、例えば図１１に示すステップＳ３１においては、第１外部給電コンタクタ部３５を遮断状態から接続状態へと切り替える。
次に、ステップＳ３２においては、燃料電池スタック２１を冷却する冷却水の温度（例えば、第５温度センサ１２２ｅにより検出される温度Ｔ５など）は所定温度以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ３３に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３４に進む。
なお、所定温度は、例えば、低ストイキ制御に起因する燃料電池スタック２１の温度上昇を許容可能な温度範囲の上限温度などである。

そして、ステップＳ３３においては、燃料電池スタック２１の制御モードとして低ストイキ制御を設定し、燃料電池スタック２１の出力電圧（発電電圧）の目標値（目標発電電圧）として、第１外部給電装置１２の適正電圧（第１適正電圧Ｖ１）を設定し、ステップＳ３５に進む。
また、ステップＳ３４においては、燃料電池スタック２１の制御モードとして通常ストイキ制御を設定し、ステップＳ３５に進む。

そして、ステップＳ３５においては、第２外部給電コンタクタ部３７を遮断状態から接続状態へと切り替える。
次に、ステップＳ３６においては、バッテリ電圧は所定電圧範囲内であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３７に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ３８に進む。

なお、所定電圧範囲は、例えば図９に示すように、第２外部給電装置１３の給電効率（第２給電効率）が所定値Ｅ２以上となるために要する第２外部給電装置１３の入力電圧（つまり、バッテリ電圧）に対する所定の電圧範囲（例えば、下限電圧ＶＢａ以上かつ上限電圧ＶＢｂ以下の電圧範囲）などである。

そして、ステップＳ３７においては、目標発電電力として、第１要求電力Ｗ１と第２要求電力Ｗ２とを加算して得られる値を設定する。そして、燃料電池スタック２１の制御モードに応じて電圧調整器２３の動作（電圧変換など）を制御し、リターンに進む。

また、ステップＳ３８においては、目標発電電力として、第１要求電力Ｗ１と第２要求電力Ｗ２とを加算して得られる値に所定の発電係数Ｋを乗じて得られる値（（Ｗ１＋Ｗ２）×Ｋ）を設定する。そして、燃料電池スタック２１の制御モードに応じて電圧調整器２３の動作（電圧変換など）を制御し、リターンに進む。

なお、ステップＳ３７およびステップＳ３８においては、例えば、燃料電池スタック２１の制御モードに低ストイキ制御が設定されている場合には、燃料電池スタック２１の実際の出力電圧が目標発電電圧に一致するように、かつ燃料電池スタック２１の実際の発電電力が目標発電電力に一致するようにして、電圧調整器２３の動作を制御する。
一方、例えば、燃料電池スタック２１の制御モードに通常ストイキ制御が設定されている場合には、燃料電池スタック２１の実際の発電電力が目標発電電力に一致するようにして、電圧調整器２３の動作を制御する。この場合、燃料電池スタック２１の出力電圧は、例えば図６に示すような通常ストイキの電力−電圧特性によって規定される実際の発電電力に応じた出力電圧になる。

例えば図１２に示すように、燃料電池車両１１の停止状態で外部給電要求が無い状態（外部給電要求フラグ＝０）である時刻ｔ０から時刻ｔ１においては、各外部給電装置１２，１３から要求される外部給電の要求電力はゼロである。これに伴い、燃料電池スタック２１のエアストイキに係る制御モードは通常ストイキ制御に設定され、燃料電池スタック２１の発電電力はゼロである。そして、目標発電電圧は、例えば通常ストイキ制御での動作特性に応じた発電電力のゼロに対応する所定第１電圧ＶＦ１（例えば、第１外部給電装置１２の適正電圧（第１適正電圧Ｖ１）よりも大きい電圧など）に設定される。さらに、バッテリ電圧の目標値（目標バッテリ電圧）は、例えば、第２外部給電装置１３の適正電圧（第２適正電圧Ｖ２）よりも大きい所定第１目標電圧ＶＢ１とされ、残容量ＳＯＣは所定第１残容量ＳＯＣ１である。

そして、例えば時刻ｔ１において、第２外部給電装置１３から第２外部負荷１５への出力要求を示す信号が発生した状態（外部給電要求フラグ＝１）になると、第２外部給電装置１３から要求される外部給電の要求電力は第２要求電力Ｗ２になる。
これに伴い、目標バッテリ電圧は所定第１目標電圧ＶＢ１から第２適正電圧Ｖ２に向かい徐々に低下させられ、残容量ＳＯＣは放電により低下傾向に変化する。
そして、燃料電池スタック２１の発電電力は所定の第１発電電力ＰＦ１とされ、目標発電電圧は、例えば通常ストイキ制御での動作特性に応じた第１発電電力ＰＦ１に対応する所定第２電圧ＶＦ２（例えば、所定第１電圧ＶＦ１よりも小さい電圧など）に設定される。
これらによって、バッテリ２２の放電と燃料電池スタック２１の発電とによって、燃料電池車両１１から第２外部給電装置１３へと第２要求電力Ｗ２が供給される。

そして、例えば時刻ｔ２において、目標バッテリ電圧が第２適正電圧Ｖ２に到達し、残容量ＳＯＣが所定第２残容量ＳＯＣ２に到達すると、燃料電池スタック２１の発電電力は第２要求電力Ｗ２に等しくされる。そして、目標発電電圧は、例えば通常ストイキ制御での動作特性に応じた第２要求電力Ｗ２に対応する所定第３電圧ＶＦ３（例えば、所定第２電圧ＶＦ２よりも小さい電圧など）に設定される。これらによって、燃料電池スタック２１の発電によって、燃料電池車両１１から第２外部給電装置１３へと第２要求電力Ｗ２が供給される。

そして、例えば時刻ｔ３において、第２外部給電装置１３から第２外部負荷１５への出力要求を示す信号に加えて、第１外部給電装置１２から第１外部負荷１４への出力要求を示す信号が発生した状態（外部給電要求フラグ＝３）になると、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３から要求される外部給電の要求電力は第１要求電力Ｗ１と第２要求電力Ｗ２との和（Ｗ１＋Ｗ２）になる。これに伴い、燃料電池スタック２１のエアストイキに係る制御モードは低ストイキ制御に設定され、目標発電電圧は第１適正電圧Ｖ１
に設定され、燃料電池スタック２１の発電電力は第１要求電力Ｗ１と第２要求電力Ｗ２との和（Ｗ１＋Ｗ２）に等しくされる。

なお、例えば時刻ｔ４以降において、燃料電池スタック２１の発電電力が所定電力を超えた場合には、燃料電池スタック２１のエアストイキに係る制御モードは低ストイキ制御から通常ストイキ制御に切り替えられる。
なお、所定電力は、例えば、図６に示す所定電力ＷＴのように低ストイキ制御と通常ストイキ制御との動作特性が一致する領域の下限電力などであって、第１要求電力Ｗ１と第２要求電力Ｗ２との和（Ｗ１＋Ｗ２）などである。
そして、目標発電電圧は、例えば通常ストイキ制御での動作特性に応じた実際の発電電力に対応する電圧などに設定される。

上述したように、本実施の形態による給電システム１０によれば、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１による電圧調整器２３の制御によって、第１外部給電装置１２に印加される燃料電池スタック２１の出力電圧と第２外部給電装置１３に印加されるバッテリ２２の出力電圧とを第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の各適正電圧に一致させることができる。
これにより、例えば第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３のそれぞれに対応して個別に電圧を制御するための構成を設ける場合などに比べて、給電システム１０の構成が複雑化することを防止しつつ、２つの第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の所望の給電効率を確保することができる。
また、例えば燃料電池車両１１の状態の変化などに応じて、燃料電池スタック２１の状態やバッテリ２２の残容量ＳＯＣが変化する場合であっても、ＥＣＵ６１による燃料電池スタック２１およびバッテリ２２の各出力電圧や残容量ＳＯＣの制御によって、２つの第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の所望の給電効率および給電可能時間を確保することができる。

さらに、電圧調整器２３の制御に加えて、燃料電池スタック２１のストイキを制御することによって、２つの第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の所望の給電効率を確保することができ、給電システム１０の柔軟性および汎用性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態において、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３はインバータ８１を備え、交流機器である第１外部負荷１４および第２外部負荷１５に対して、燃料電池車両１１の直流電力を交流電力に変換して供給するとしたが、これに限定されず、例えば、第１外部負荷１４および第２外部負荷１５が直流機器である場合、あるいは、第１外部負荷１４および第２外部負荷１５がインバータを備える場合などにおいて、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３のインバータ８１およびインバータ制御装置８２は省略されてもよい。
この場合には、例えば、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の各適正電圧は、第１外部負荷１４および第２外部負荷１５の各適正電圧に一致させればよい。

なお、上述した実施の形態において、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１と、インバータ制御装置８２とは、例えば、外部の通信機器（例えば、無線通信の携帯端末など）との間で無線通信可能とされてもよい。この場合、ＥＣＵ６１と、インバータ制御装置８２とは、外部の通信機器から送信される制御信号によって制御可能である。
例えば、ＥＣＵ６１は、携帯端末などから無線送信される外部給電要求および第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３の各適正電圧を受信して、燃料電池スタック２１およびバッテリ２２の各出力電圧が各適正電圧に一致するようにして、電圧調整器２３の動作を制御可能である。

なお、上述した実施の形態において、給電システム１０は燃料電池車両１１を備えるとしたが、これに限定されず、燃料電池車両１１の代わりに、例えばハイブリッド車両などの他の電動車両を備えてもよい。
これに伴い、第１外部給電装置１２および第２外部給電装置１３に給電する車両側の電源は、燃料電池スタック２１やバッテリ２２の他に、電動車両に搭載されたキャパシタや内燃機関により駆動される発電機などであってもよい。

以上、説明した本実施形態は、本発明を実施するうえでの一例を示すものであり、本発明が前記した実施形態に限定して解釈されるものではないことは言うまでもない。

１０ 給電システム
１１ 燃料電池車両（電動車両）
１２ 第１外部給電装置
１３ 第２外部給電装置
２１ 燃料電池スタック（電源）
２２ バッテリ（蓄電装置）
２３ 電圧調整器（電圧変換装置）
２５ 走行用モータ
３６ 制御装置
６１ ＥＣＵ（制御手段、第１適正電圧取得手段、第２適正電圧取得手段）
８１ インバータ

Claims (2)

1. 電動車両と、該電動車両に着脱可能な２つの第１外部給電装置および第２外部給電装置と、を備える給電システムであって、
   前記電動車両は、
   電源と、
   蓄電装置と、
   前記電源と前記蓄電装置との間で電圧変換可能な電圧変換装置と、
   前記第１外部給電装置の適正電圧を取得する第１適正電圧取得手段と、
   前記第２外部給電装置の適正電圧を取得する第２適正電圧取得手段と、
   制御手段と、を備え、
   前記第１外部給電装置は、前記電源と前記電圧変換装置との間に接続可能であり、
   前記第２外部給電装置は、前記電圧変換装置と前記蓄電装置との間に接続可能であり、
   前記制御手段は、前記電源の出力電圧が前記第１適正電圧取得手段によって取得された前記適正電圧に一致するようにして前記電圧変換装置の電圧変換を制御し、
   前記制御手段は、前記蓄電装置の出力電圧が前記第２適正電圧取得手段によって取得された前記適正電圧に一致するようにして前記蓄電装置の残容量を制御し、
   前記制御手段は、前記電源の出力電力と、前記電動車両から前記第１外部給電装置および前記第２外部給電装置へと供給される供給電力とを一致させることを特徴とする給電システム。
2. 前記電源は燃料電池スタックであることを特徴とする請求項１に記載の給電システム。

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