JP2022034394A - 給電制御システム、給電制御方法、およびプログラム - Google Patents

給電制御システム、給電制御方法、およびプログラム Download PDF

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研一 清水
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Abstract

【課題】複数の燃料電池システムをより適切に組み合わせて給電することができる給電制御システム、給電制御方法、およびプログラムを提供すること。【解決手段】実施形態の給電制御システムは、電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムと、前記複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御部と、前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御部と、を備え、前記第２制御部は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得して前記第１制御部へ通知し、前記第１制御部は、前記第２制御部により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、給電制御システム、給電制御方法、およびプログラムに関する。
従来、車両に搭載された燃料電池システムに関する技術として、アクセル踏込量、二次電池の温度、蓄電量に基づいて算出された要求電力に基づいて燃料電池システムの発電を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６－１０３４６０号公報
しかしながら、電力により作動する電動装置に複数の燃料電池システムが搭載された場合の給電制御については考慮されていなかった。したがって、複数の燃料電池システムからの給電を適切に組み合わせることができない場合があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、複数の燃料電池システムをより適切に組み合わせて給電することができる給電制御システム、給電制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る給電制御システム、給電制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る給電制御システムは、電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムと、前記複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御部と、前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御部と、を備え、前記第２制御部は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得して前記第１制御部へ通知し、前記第１制御部は、前記第２制御部により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する、給電制御システムである。
（２）：上記（１）の態様において、前記第１制御部は、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの状態の差が小さくなるように、前記複数の燃料電池システムを制御するものである。
（３）：上記（１）の態様において、前記第１制御部は、前記電動装置からの要求電力量と、前記第２制御部により取得された前記複数の燃料電池システムごとの劣化度合または発電効率のうち一方または双方とに基づいて、前記要求電力量を満たすように、発電させる燃料電池システムの数および燃料電池システムごとの発電量のうち少なくとも一方を決定するものである。
（４）：上記（３）の態様において、前記第１制御部は、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの総発電時間、発電状況ごとの発電時間、起動回数、および停止回数のうち、少なくとも一つに基づいて前記複数の燃料電池システムごとの劣化度合を取得するものである。
（５）：上記（４）の態様において、前記第１制御部は、前記電動装置からの要求電力量に基づいて、前記複数の燃料電池システムの劣化度合、前記総発電時間、前記起動回数、または前記停止回数のうち、少なくとも一つの差が小さくなるように前記複数の燃料電池システムのうち一以上の燃料電池システムを発電させるものである。
（６）：上記（３）の態様において、前記第１制御部は、前記複数の燃料電池システムのうち、前記劣化度合が小さい燃料電池システム、または、前記劣化度合に基づく劣化の進行が遅い燃料電池システムを優先的に発電させるものである。
（７）：上記（１）の態様において、前記電動装置は、複数の補機を備え、前記第１制御部は、前記複数の補機のうち少なくとも一部の補機の異常を検出した場合に、前記複数の燃料電池システムのうち、異常を検出した補機に対応付けられた燃料電池システムの発電を停止させるものである。
（８）：上記（７）の態様において、前記第１制御部は、前記補機と前記燃料電池システムとの対応付けが前記補機の異常が影響する前記燃料電池システムの数に応じて複数の階層またはグループに分けられている場合に、前記階層またはグループに基づいて前記補機の異常検知により停止する燃料電池システムを除く複数の燃料電池システムを取得し、取得した複数の燃料電池システムごとの劣化度合または発電効率のうち一方または双方に基づいて、優先的に発電させる燃料電池システムを決定するものである。
（９）：上記（１）～（８）のうち何れか一つの態様において、前記電動装置は、移動体である。
（１０）：この発明の他の態様に係る給電制御方法は、コンピュータが、電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御を実行し、前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御を実行し、前記第２制御は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得し、前記第１制御は、前記第２制御により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する、給電制御方法である。
（１１）：この発明の他の態様に係るプログラムは、コンピュータに、電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御を実行させ、前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御を実行させ、前記第２制御は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得し、前記第１制御は、前記第２制御により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する、プログラムである。
上記（１）～（１１）の態様によれば、複数の燃料電池システムをより適切に組み合わせて給電することができる。
実施形態の給電制御システムが搭載された電動車両の構成の一例を示す図である。 実施形態に係るＦＣシステム２００の構成の一例を示す図である。 制御装置８０の構成の一例を示す図である。 統括ＥＣＵ１００の構成の一例を示す図である。 状態情報１５２の内容について説明するための図である。 劣化情報１５４の内容について説明するための図である。 ＦＣシステムの数と発電効率との関係を示す図である。 要求電力に基づいてＦＣシステムの数およびＦＣシステムごとの発電量が決定されることについて説明するための図である。 劣化の進行状況に基づいて発電させるＦＣシステムの優先順位が変化することについて説明するための図である。 補機情報１５６の内容について説明するための図である。 実施形態に係る給電制御システムのコンピュータにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の給電制御システム、給電制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。実施形態に係る給電制御システムは、例えば、電力により作動する電動装置に搭載される。電動装置には、例えば、電動車両や鉄道車両、飛行体（例えば、航空機、ドローン等）、船舶、ロボット等の移動体が含まれる。また、電動装置には、定置型や可搬型の装置（例えば、燃料電池システム）が含まれてもよい。以下では、給電制御システムが、電動車両に搭載されている例について説明する。電動車両は、例えば、燃料電池において発電された電力を走行用の電力または車載機器の動作用の電力として用いる燃料電池車両である。電動車両は、二輪や三輪、四輪等の自動車である。また、電動車両は、例えば、後述する燃料電池システムを複数搭載することが可能なバスやトラック等の大型車両であってもよい。
[電動車両]
図１は、実施形態の給電制御システムが搭載された電動車両の構成の一例を示す図である。図１に示すように、電動車両１０は、例えば、モータ１２と、駆動輪１４と、ブレーキ装置１６と、車両センサ２０と、変換器３２と、ＢＴＶＣＵ（Battery Voltage Control Unit）３４と、バッテリシステム（蓄電装置の一例）４０と、表示装置５０と、制御装置８０と、統括ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、記憶部１５０と、一以上ＦＣ（Fuel Cell）システム２００とを備える。図１の例では、複数のＦＣシステム２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、…が示されているが、それぞれを個別に区別しない場合には、単に「ＦＣシステム２００」と称する場合がある。制御装置８０は、「上位装置」の一例である。なお、上位装置は、例えば、制御装置８０以外の車載機器でもよく、電動車両１０と通信可能な外部機器でもよい。ＦＣシステム２００および統括ＥＣＵ１００を組み合わせたものは、「給電制御システム」の一例である。また、給電制御システムは、上記構成要素に、更に制御装置８０を組み合わせたものであってもよい。統括ＥＣＵ１００は、「第１制御部」の一例である。ＦＣシステム２００は、「燃料電池システム」の一例である。
モータ１２は、例えば、三相交流電動機である。モータ１２のロータは、駆動輪１４に連結される。モータ１２は、ＦＣシステム２００により発電された電力とバッテリシステム４０により蓄電された電力とのうち少なくとも一方を用いて、電動車両１０の走行に用いられる駆動力を駆動輪１４に出力する。また、モータ１２は、車両の減速時に車両の運動エネルギーを用いて発電する。
ブレーキ装置１６は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータとを備える。ブレーキ装置１６は、ブレーキペダルの操作によって発生した油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置１６は、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
車両センサ２０は、例えば、アクセル開度センサと、車速センサと、ブレーキ踏量センサとを備える。アクセル開度センサは、運転者による加速指示を受け付ける操作子の一例であるアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量を検出し、アクセル開度として制御装置８０に出力する。車速センサは、例えば、各車輪に取り付けられた車輪速センサと、速度計算機とを備え、車輪速センサにより検出された車輪速を統合して車両の速度（車速）を導出し、制御装置８０および表示装置５０に出力する。ブレーキ踏量センサは、ブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作量を検出し、ブレーキ踏量として制御装置８０に出力する。
また、車両センサ２０には、電動車両１０の加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、電動車両１０の向きを検出する方位センサ等が含まれてもよい。また、車両センサ２０には、電動車両１０の位置を検出する位置センサが含まれてもよい。位置センサは、例えば、電動車両１０に搭載されたＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置から電動車両１０の位置情報を取得する。また、車両センサ２０には、ＦＣシステム２００の温度を測定する温度センサが含まれてもよい。車両センサ２０により検出された各種情報は、制御装置８０に出力される。
変換器３２は、例えば、ＡＣ－ＤＣ変換器である。変換器３２の直流側端子は、直流リンクＤＬに接続されている。直流リンクＤＬには、ＢＴＶＣＵ３４を介してバッテリシステム４０が接続されている。変換器３２は、モータ１２により発電された交流電圧を直流電圧に変換して直流リンクＤＬに出力する。
ＢＴＶＣＵ３４は、例えば、昇圧型のＤＣ－ＤＣ変換器である。ＢＴＶＣＵ３４は、バッテリシステム４０から供給される直流電圧を昇圧して直流リンクＤＬに出力する。また、ＢＴＶＣＵ３４は、モータ１２から供給される回生電圧、または、ＦＣシステム２００から供給されるＦＣ電圧をバッテリシステム４０に出力する。
バッテリシステム４０は、例えば、バッテリ４２と、バッテリセンサ４４とを備える。バッテリ４２は、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池である。バッテリ４２は、例えば、モータ１２またはＦＣシステム２００において発電された電力を蓄え、電動車両１０の走行のため、または車載機器を動作させるための放電を行う。
バッテリセンサ４４は、例えば、電流センサ、電圧センサ、温度センサを備える。バッテリセンサ４４は、例えば、バッテリ４２の電流値、電圧値、温度を検出する。バッテリセンサ４４は、検出した電流値、電圧値、温度等を制御装置８０に出力する。
また、バッテリシステム４０は、例えば外部の充電設備と接続して充放電装置から供給される電力をバッテリ４２に充電させてもよい。
表示装置５０は、例えば、表示部５２と、表示制御部５４と、を備える。表示部５２は、例えば、メータ内またはインストルメントパネルに設けられた表示部、またはヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）である。表示部５２は、表示制御部５４の制御に応じた各種情報を表示する。表示制御部５４は、バッテリシステム４０により出力される情報や統括ＥＣＵ１００により出力される情報、ＦＣシステム２００により出力される情報に基づく画像を表示部５２に表示させる。また、表示制御部５４は、車両センサ２０や制御装置８０により出力される情報に基づく画像を表示部５２に表示させる。また、表示制御部５４は、車両センサ２０により出力される車速等を示す画像を表示部５２に表示させる。また、表示装置５０は、音声を出力するスピーカを備え、表示部５２に表示された画像に対応付けられた音声または警報等を出力してもよい。
制御装置８０は、電動車両１０における走行および車載機器の動作等を制御する。例えば、制御装置８０は、電動車両１０からの要求電力に応じてバッテリシステム４０に充電された電力やＦＣシステム２００で発電した電力の供給等を制御する。電動車両１０からの要求電力とは、例えば、電動車両１０の負荷が駆動または動作するために要求する総負荷電力である。負荷には、例えば、モータ１２やブレーキ装置１６、車両センサ２０、表示装置５０、その他の車載機器等の補機が含まれる。補機は、複数のＦＣシステムのうち、補機自体に対応付けられたＦＣシステムから供給される電力を消費するものであってもよく、それに加えて（または代えて）、そのＦＣシステムを動作させるために必要な機器（例えば、センサや制御部）であってもよい。また、制御装置８０は、電動車両１０の走行制御等を行ってもよい。制御装置８０の機能の詳細については後述する。
統括ＥＣＵ１００は、複数のＦＣシステム（ＦＣシステム２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、…）を統括して制御する。例えば、統括ＥＣＵ１００は、制御装置８０や他の上位装置からの制御情報（例えば、動作指示情報）等に基づいて、複数のＦＣシステムのそれぞれの発電量を組み合わせて給電量を統括的に制御する。統括ＥＣＵ１００は、複数のＦＣシステムの数に応じた複数の通信インターフェースを備え、それぞれの通信インターフェースが接続先のＦＣシステムとの通信を行う。また、統括ＥＣＵ１００は、補機の異常を検出した場合、異常を検出した補機に対応付けられたＦＣシステムの発電を停止させる等の制御を行ってもよい。統括ＥＣＵ１００の機能の詳細については後述する。
記憶部１５０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等により実現される。記憶部１５０には、例えば、状態情報１５２、劣化情報１５４、補機情報１５６、プログラム、およびその他の各種情報が記憶される。状態情報１５２、劣化情報１５４、および補機情報１５６の内容については、後述する。
ＦＣシステム２００は、例えば、燃料電池を含む。燃料電池は、例えば、アノードの燃料とカソードの酸化剤とが反応することによって発電する電池である。燃料電池は、例えば、燃料ガスに燃料として含まれる水素と、空気に酸化剤として含まれる酸素とが反応することによって発電する。ＦＣシステム２００は、統括ＥＣＵ１００の制御により、指示された発電量の発電を行い、発電した電力を、例えば、変換器３２とＢＴＶＣＵ３４との間の直流リンクＤＬに出力して給電を行う。これによって、ＦＣシステム２００により供給される電力は、制御装置８０等の制御により、変換器３２を介してモータ１２に供給されたり、ＢＴＶＣＵ３４を介してバッテリシステム４０に供給され、バッテリ４２に蓄電されたり、ＦＣシステムごとに対応付けられた補機等に必要な電力が供給されたりする。
［ＦＣシステム］
ここで、ＦＣシステム２００について具体的に説明する。図２は、実施形態に係るＦＣシステム２００の構成の一例を示す図である。図２に示す構成は、電動車両１０に搭載される複数のＦＣシステム２００のそれぞれに適用可能である。なお、本実施形態に係るＦＣシステム２００については、以下の構成に限定されるものではなく、例えばアノードとカソードによって発電するシステム構成であれば如何なる構成であってもよい。図２に示すＦＣシステム２００は、例えば、ＦＣスタック２１０と、コンプレッサ２１４と、封止入口弁２１６と、加湿器２１８と、気液分離器２２０と、排気循環ポンプ（Ｐ）２２２と、水素タンク２２６と、水素供給弁２２８と、水素循環部２３０と、気液分離器２３２と、温度センサ（Ｔ）２４０と、コンタクタ２４２と、ＦＣＶＣＵ（Fuel Cell Voltage Control Unit）２４４と、ＦＣ制御装置２４６と、ＦＣ冷却システム２８０とを備える。ＦＣ制御装置２４６は、「第２制御部」の一例である。
ＦＣスタック２１０は、複数の燃料電池セルが積層された積層体（図示略）と、この積層体を積層方向の両側から挟み込む一対のエンドプレート（図示略）とを備える。燃料電池セルは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）と、この膜電極接合体を接合方向の両側から挟み込む一対のセパレータとを備える。膜電極接合体は、例えば、アノード触媒およびガス拡散層からなるアノード２１０Ａと、カソード触媒およびガス拡散層からなるカソード２１０Ｂと、アノード２１０Ａおよびカソード２１０Ｂによって厚さ方向の両側から挟み込まれた陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜２１０Ｃとを備える。
アノード２１０Ａには、燃料として水素を含む燃料ガスが水素タンク２２６から供給される。カソード２１０Ｂには、酸化剤として酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がコンプレッサ２１４から供給される。アノード２１０Ａに供給された水素は、アノード触媒上で触媒反応によりイオン化され、水素イオンは、適度に加湿された固体高分子電解質膜２１０Ｃを介してカソード２１０Ｂへと移動する。水素イオンの移動に伴って発生する電子は直流電流として外部回路（ＦＣＶＣＵ２４４等）に取り出し可能である。アノード２１０Ａからカソード２１０Ｂのカソード触媒上へと移動した水素イオンは、カソード２１０Ｂに供給された酸素と、カソード触媒上の電子と反応して、水を生成する。
コンプレッサ２１４は、ＦＣ制御装置２４６により駆動制御されるモータ等を備え、このモータの駆動力によっ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２１０Ｂに接続された酸化剤ガス供給路２５０に送り込むことで、燃料電池に酸化ガスを圧送する。
封止入口弁２１６は、コンプレッサ２１４と、ＦＣスタック２１０のカソード２１０Ｂに空気を供給可能なカソード供給口２１２ａとを接続する酸化剤ガス供給路２５０に設けられ、ＦＣ制御装置２４６の制御によって開閉される。
加湿器２１８は、コンプレッサ２１４から酸化剤ガス供給路２５０に送り込まれた空気を加湿する。例えば、加湿器２１８は、例えば中空糸膜等の水透過膜を備え、コンプレッサ２１４からの空気を、水透過膜を介して接触させることで水分を空気に添加して空気を加湿する。
気液分離器２２０は、カソード２１０Ｂで消費されることなく、カソード排出口２１２ｂから酸化剤ガス排出路２５２に排出されたカソード排ガスと液水とをカソードの排気路２６２を介して大気中に排出させる。また、気液分離器２２０は、酸化剤ガス排出路２５２に排出されたカソード排ガスと液水とを分離し、分離されたカソード排ガスのみを排気再循環路２５４に流入させてもよい。
排気循環ポンプ２２２は、排気再循環路２５４に設けられ、気液分離器２２０から排気再循環路２５４に流入したカソード排ガスを、封止入口弁２１６からカソード供給口２１２ａに向かい酸化剤ガス供給路２５０を流通する空気と混合し、カソード２１０Ｂに再び供給する。
水素タンク２２６は、水素を圧縮した状態で貯留する。水素供給弁２２８は、水素タンク２２６と、ＦＣスタック２１０のアノード２１０Ａに水素を供給可能なアノード供給口２１２ｃとを接続する燃料ガス供給路２５６に設けられている。水素供給弁２２８は、ＦＣ制御装置２４６の制御によって開弁した場合に、水素タンク２２６に貯留された水素を燃料ガス供給路２５６に供給する。
水素循環部２３０は、例えば、燃料電池に燃料ガスを循環供給するポンプである。水素循環部２３０は、例えば、アノード２１０Ａで消費されることなく、アノード排出口２１２ｄから燃料ガス排出路２５８に排出されたアノード排ガスを、気液分離器２３２に流入する燃料ガス供給路２５６に循環させる。
気液分離器２３２は、水素循環部２３０の作用により燃料ガス排出路２５８から燃料ガス供給路２５６に循環するアノード排ガスと液水とを分離する。気液分離器２３２は、液水から分離されたアノード排ガスを、ＦＣスタック２１０のアノード供給口２１２ｃに供給する。また、気液分離器２３２に排出された液水はドレイン管２６４を介して大気中に排出される。
温度センサ２４０は、ＦＣスタック２１０のアノード２１０Ａおよびカソード２１０Ｂの温度を検出し、検出信号（温度情報）をＦＣ制御装置２４６に出力する。
コンタクタ２４２は、ＦＣスタック２１０のアノード２１０Ａおよびカソード２１０Ｂと、ＦＣＶＣＵ２４４との間に設けられている。コンタクタ２４２は、ＦＣ制御装置２４６からの制御に基づいて、ＦＣスタック２１０とＦＣＶＣＵ２４４との間を電気的に接続させ、または遮断する。
ＦＣＶＣＵ２４４は、例えば、昇圧型のＤＣ―ＤＣコンバータである。ＦＣＶＣＵ２４４は、コンタクタ２４２を介したＦＣスタック２１０のアノード２１０Ａおよびカソード２１０Ｂと電気負荷との間に配置されている。ＦＣＶＣＵ２４４は、電気負荷側に接続された出力端子２４８の電圧を、ＦＣ制御装置２４６によって決定された目標電圧に昇圧する。ＦＣＶＣＵ２４４は、例えば、ＦＣスタック２１０から出力された電圧を目標電圧に昇圧して出力端子２４８に出力する。
ＦＣ制御装置２４６は、複数のＦＣシステムのうち自己が属するＦＣシステムを制御する。例えば、ＦＣ制御装置２４６は、自己が属する燃料電池システムの状態を継続的または統括ＥＣＵ１００からの指示により取得し、取得した情報を統括ＥＣＵ１００に通知する。自己が属する燃料電池システムの状態には、例えば、現在の発電状況（例えば、発電しているか否かの情報や発電量等）、発電状況ごとの発電時間、システムの総発電時間、起動回数（または停止回数）等が含まれる。
また、ＦＣ制御装置２４６は、統括ＥＣＵ１００による発電制御にしたがって、ＦＣシステム２００における発電の開始や終了、発電量等を制御する。また、ＦＣ制御装置２４６は、ＦＣ冷却システム２８０を用いてＦＣシステム２００の温度調整に関する制御を行う。ＦＣ制御装置２４６は、例えばＦＣ－ＥＣＵといった制御装置に置き換えられてもよい。またＦＣ制御装置２４６は、統括ＥＣＵ１００や制御装置８０と連携して電動車両１０の給電制御を行ってもよい。
ＦＣ冷却システム２８０は、ＦＣ制御装置２４６による制御にしたがって、例えば、温度センサ２４０により検出されたＦＣスタック２１０の温度が閾値以上である場合に、ＦＣシステム２００を冷却する。例えば、ＦＣ冷却システム２８０は、ＦＣスタック２１０内に設けられた流路に冷媒を巡回させてＦＣスタック２１０の熱を排出することで、ＦＣスタック２１０の温度を冷却する。また、ＦＣ冷却システム２８０は、ＦＣシステム２００が発電中である場合に、温度センサ２４０による温度が所定温度範囲で維持されるように、ＦＣスタック２１０を加熱または冷却させる制御を行ってもよい。
［制御装置］
図３は、制御装置８０の構成の一例を示す図である。制御装置８０は、例えば、モータ制御部８２と、ブレーキ制御部８４と、電力制御部８６と、走行制御部８８とを備える。モータ制御部８２、ブレーキ制御部８４、電力制御部８６、および走行制御部８８は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め電動車両１０のＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで電動車両１０のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。上記の記憶装置は、例えば記憶部１５０である。
モータ制御部８２は、車両センサ２０の出力に基づいて、モータ１２に要求される駆動力を算出し、算出した駆動力を出力させるようにモータ１２を制御する。
ブレーキ制御部８４は、車両センサ２０の出力に基づいて、ブレーキ装置１６に要求される制動力を算出し、算出した制動力を出力させるようにブレーキ装置１６を制御する。
電力制御部８６は、車両センサ２０の出力に基づいて、バッテリシステム４０とＦＣシステム２００に要求される要求電力量を算出する。例えば、電力制御部８６は、アクセル開度と車速に基づいてモータ１２が出力すべきトルクを算出し、トルクとモータ１２の回転数から求められる駆動軸負荷電力と、補機等が要求する電力とを合計して要求電力量を算出する。また、電力制御部８６は、要求電力量を満たす電力を補機等に給電するために、バッテリシステム４０からの給電量やＦＣシステム２００における発電量を調整する。そして、電力制御部８６は、バッテリ４２から調整された電力量を供給させたり、複数のＦＣシステムに所定の電力量を発電させるための動作指示を統括ＥＣＵ１００に出力する。また、電力制御部８６は、バッテリシステム４０の充電状況（蓄電状況）を管理してもよい。この場合、電力制御部８６は、バッテリセンサ４４の出力に基づいて、バッテリ４２のＳＯＣ（State Of Charge；バッテリ充電率）を算出する。電力制御部８６は、例えば、バッテリ４２のＳＯＣが所定値未満である場合には、ＦＣシステム２００による発電によってバッテリ４２を充電させるための制御を実行したり、外部の充電設備からの電力供給による充電を乗員に促す情報を表示装置５０に出力させる。また、電力制御部８６は、バッテリ４２のＳＯＣが所定値より大きい場合に充電制御を停止したり、ＦＣシステム２００で発電された余剰電力を補機等で消費させるための制御を行ってもよい。
走行制御部８８は、例えば車両センサ２０により取得される情報に基づいて、電動車両１０に対する運転制御を実行する。また、走行制御部８８は、車両センサ２０により取得される情報に加えて、地図情報や監視ユニット（不図示）から取得される情報に基づいて電動車両１０の運転制御を実行してもよい。監視ユニットとは、例えば、電動車両１０の外部の空間を撮像するカメラや、電動車両１０の外部を検知範囲とするレーダあるいはＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、これらの出力に基づいてセンサフュージョン処理を行う物体認識装置等を含む。監視ユニットは、電動車両１０の周辺に存在する物体の種類（特に、車両、歩行者、および自転車）を推定し、その位置や速度の情報と共に走行制御部８８に出力する。運転制御とは、例えば、電動車両１０の操舵または加減速のうち一方または双方を制御することで、電動車両１０を走行させるものである。運転制御には、例えば、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）等の運転支援制御が含まれる。ＡＤＡＳには、例えば、ＬＫＡＳ（Lane Keeping Assistance System）や、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control System）、ＣＭＢＳ（Collision Mitigation Brake System）等が含まれる。
［統括ＥＣＵ］
図４は、統括ＥＣＵ１００の構成の一例を示す図である。統括ＥＣＵ１００は、例えば、動作指示取得部１０２と、状態取得部１０４と、劣化度合判定部１０６と、発電制御部１０８と、異常検出部１１０とを備える。動作指示取得部１０２、状態取得部１０４、劣化度合判定部１０６、発電制御部１０８、および異常検出部１１０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め電動車両１０のＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで電動車両１０のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。上記の記憶装置は、例えば記憶部１５０である。動作指示取得部１０２は、「第１取得部」の一例である。状態取得部１０４は、「第２取得部」の一例である。
動作指示取得部１０２は、例えば、制御装置８０と通信する一つの通信インターフェース部を備える。動作指示取得部１０２は、例えば、上記通信インターフェース部により、制御装置８０から出力された複数のＦＣシステム２００の動作指示を取得する。具体的には、動作指示取得部１０２は、制御装置８０により複数のＦＣシステム２００で発電させる要求電力量（例えば、電動車両全体で必要な要求電力量のうちバッテリシステム４０が供給する電力量を除いた電力量）と、その要求電力量を満たすように、発電動作を実行する動作指示を取得する。なお、動作指示取得部１０２は、制御装置８０以外の上位装置から動作指示を取得してもよい。
状態取得部１０４は、例えば、電動車両１０に搭載された複数のＦＣシステム２００の数に応じた複数の通信インターフェース部を備える。状態取得部１０４は、上記複数の通信インターフェース部のそれぞれから、通信インターフェース部に対応付けられたＦＣシステム２００の状態を所定のタイミングまたは周期で取得する。ＦＣシステム２００の状態には、例えば、ＦＣ制御装置２４６から通知された情報が含まれ、より具体的には、総発電時間、発電状況ごとの発電時間、およびＦＣシステムの起動回数（または停止回数）のうち、少なくとも一つの情報が含まれる。また、ＦＣシステム２００の状態には、劣化度合判定部１０６により判定される劣化度合が含まれてもよい。状態取得部１０４は、取得した各ＦＣシステムの状態を記憶部１５０の状態情報１５２に格納する。
図５は、状態情報１５２の内容について説明するための図である。状態情報１５２は、例えば、電動車両１０に搭載されたＦＣシステムごとに、総発電時間、発電状況ごとの発電時間、および起動回数（または停止回数）が対応付けられた情報である。発電状況Ａ、Ｂ…は、それぞれＦＣシステムの温度や負荷領域等が異なることを示している。負荷領域とは、例えば、要求電力の範囲、負荷のジャンル（例えば、走行系、車載機器等）、発電時のＦＣシステムの数等で区別される領域である。
劣化度合判定部１０６は、複数のＦＣシステムのそれぞれの総発電時間、発電状況ごとの発電時間、起動回数、および停止回数のうち、少なくとも一つに基づいて複数のＦＣシステムごとの劣化度合を判定する。例えば、劣化度合判定部１０６は、ＦＣシステムごとの劣化度合を所定のタイミングまたは周期で判定し、判定結果を記憶部１５０の劣化情報１５４に格納する。
図６は、劣化情報１５４の内容について説明するための図である。劣化情報１５４は、例えば、電動車両１０に搭載されたＦＣシステムごとに、判定時刻における劣化度合が対応付けられた情報である。また、図６の例では、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順に時間が進行しているものとする。また、図６の例では、数値が大きいほど、劣化度合が大きいものとする。劣化度合は、数値に代えて文字（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ…）等の度合を表す指標値でもよい。
劣化度合判定部１０６は、例えば、総発電時間が大きいほど劣化度合を大きくする。なお、発電時間における発電状況に応じて劣化度合を大きくする重みを変更してもよい。また、劣化度合判定部１０６は、上述した判定に加えて（または代えて）、ＦＣシステム２００の起動回数や停止回数が多いほど劣化度合を大きくしてもよい。例えば、劣化度合判定部１０６は、総発電時間や起動回数（または停止回数）に、劣化度合が対応付けられたテーブルを予め設けておき、そのテーブルを用いて総発電時間や起動回数に対応付けられた劣化度合を判定してもよい。また、劣化度合判定部１０６は、総発電時間や起動回数（または停止回数）を入力値し、劣化度合を出力値とする関数または学習済みモデルを予め設けておき、その関数や学習済みモデルを用いて、劣化度合を判定してもよい。
発電制御部１０８は、動作指示取得部１０２により取得された動作指示に基づいて、要求電力量を満たすように、複数のＦＣシステムのそれぞれのＦＣシステムの発電を制御する。例えば、発電制御部１０８は、複数のＦＣシステムのシステム効率に基づいて、複数のＦＣシステムのうち一以上のＦＣシステムの発電を制御する。システム効率とは、例えば、ＦＣシステム全体の寿命に基づく効率や、システムごとの発電（または給電）に基づく効率、他の予め設定された指標値に基づく効率等である。
図７は、ＦＣシステムの数と発電効率との関係を示す図である。図７の例において、縦軸は発電効率［％］を示し、横軸は要求電力［ｋＷ］を示している。なお、以下では、１つのＦＣシステムが所定時間に１００［ｋＷ］発電したときにそのＦＣシステムが最適効率であるものとする。なお、最適効率の発電量は、例えば、ＦＣシステムの種類や性能、規模に応じて任意に設定される。例えば、要求電力が１００［ｋＷ］である場合に、１つのＦＣシステム（例えば、ＦＣシステム２００Ａ）のみを発電させると、図７の曲線Ｌ１に示すようにＦＣシステム２００Ａが最適効率（効率ＭＡＸ）である効率Ｅ１［％］にて発電を行うことになる。
一方、複数のＦＣシステムを用いた場合に、単純にそれぞれのＦＣシステムを同じまたは近似した発電量で発電させてしまうと、それぞれの発電量の合計が１００［ｋＷ］となるように制御した場合に、図７の曲線Ｌ２に示すようにそれぞれのＦＣシステムの効率がＥ１よりも小さいＥ２［％］となり、システム効率が悪化する。そのため、発電制御部１０８は、要求電力に応じて複数のＦＣシステムが全体として最適な効率となるように、それぞれの状態や劣化度合等に基づいて、発電させるＦＣシステムの数や発電量（負荷への供給量）を決定する。
例えば、発電制御部１０８は、動作指示の内容を満たしつつ、複数のＦＣシステム２００のそれぞれの状態の差が小さくなるように、複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する。具体的には、発電制御部１０８は、例えば、複数のＦＣシステムから、発電を制御するＦＣシステムを決定する場合に、それぞれのＦＣシステムの劣化度合に基づいて優先順位を決定し、決定した優先順位の高いＦＣシステムから発電させるように制御する。この場合、発電制御部１０８は、記憶部１５０に記憶された劣化情報１５４を参照し、複数のＦＣシステムのうち、劣化度合が小さいＦＣシステムを優先的に発電させる。これにより、より効率的に要求電力を満たす電力量を発電させることができると共に、劣化度合の差を小さくすることができる。
また、発電制御部１０８は、例えば、記憶部１５０に記憶された劣化情報１５４を参照し、ＦＣシステムごとの時間経過に伴う劣化の進行状況に基づき、劣化の進行が遅いシステムを優先的に発電させてもよい。例えば、劣化情報１５４に含まれる時刻ごとの劣化度合の推移から劣化の進行状況（例えば、進行が他のＦＣシステムと比較して早いか遅いか等の状況）を取得し、他のＦＣシステムと比較して劣化の進行が最も遅いＦＣシステムを優先的に発電させる。これにより、劣化の進行を均一に近づけることができ、ＦＣシステム全体の寿命の延ばすことができる。なお、ＦＣシステム全体の寿命を延ばすことは、システム効率を向上させることの一例である。
また、発電制御部１０８は、複数のＦＣシステムのそれぞれの劣化度合を比較し、その差が小さくなるように発電させるＦＣシステムを制御してもよい。また、発電制御部１０８は、複数のＦＣシステムのそれぞれの劣化度合の比較結果（例えば、差）に基づいて発電を制御するＦＣシステムを決定してもよい。
また、発電制御部１０８は、上記の制御に代えて、複数のＦＣシステムのそれぞれの総発電時間の差、起動回数の差、または停止回数の差のうち少なくとも一つの差が小さくなるように発電させるＦＣシステムを制御してもよい。この場合、発電制御部１０８は、状態情報１５２を参照し、総発電時間が他のＦＣシステムよりも少ないもの、または起動回数や停止回数が他のＦＣシステムよりも少ないものを優先的に発電させる。これにより、ＦＣシステム全体の寿命の延ばすことができる。
また、発電制御部１０８は、要求電力量と、状態取得部１０４により取得された複数のＦＣシステムごとの劣化度合または発電効率のうち一方または双方とに基づいて、発電させるＦＣシステムの数およびＦＣシステムごとの発電量を決定してもよい。
図８は、要求電力に基づいてＦＣシステムの数およびＦＣシステムごとの発電量が決定されることについて説明するための図である。図８の例において、縦軸は要求電力を示し、横軸はＦＣシステム数を示している。また、図８の例では、電動車両１０に３つのＦＣシステム２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃが搭載されているものとして説明する。
発電制御部１０８は、要求電力の大きさに基づいて、電動車両１０に搭載された複数のＦＣシステム２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのうち、一以上のＦＣシステムの発電を制御する。例えば、発電制御部１０８は、発電中のＦＣシステムが最適効率に近づいた状態で発電できるように、各ＦＣシステムの発電量を調整する。具体的には、発電制御部１０８は、ＦＣシステムの発電量が１００［ｋＷ］（最適効率）に近づくように制御する。したがって、動作指示取得部１０２により取得された要求電力が１００［ｋＷ］未満である場合は、一つのＦＣシステムで発電させ、１００以上で２００未満である場合は、二つのＦＣシステムで発電させ、２００［ｋＷ］以上の場合は、３つのＦＣシステムで発電させる。
なお、発電制御部１０８は、電動車両１０に搭載されたＦＣシステムの数に応じて最適効率に対応させた要求電力の上限値を設定してもよい。図８の例では、要求電力の上限値として４００［ｋＷ］が設定されている。発電量の上限値を設定することで、ＦＣシステムの高負荷の発電を抑制することができ、システム劣化を抑制することができる。
また、発電制御部１０８は、発電させるＦＣシステムの数を増加させる場合に、発電中のＦＣシステムの発電量を、予め設定された最適効率の発電量（１００［ｋＷ］）よりも所定量を加算した超過電力量の発電を行わせてもよい。最適効率の発電量は、燃料電池システムの数を増加または減少させる基準となる発電量の一例である。つまり、発電制御部１０８は、発電中のＦＣシステムの高負荷時の効率悪化と増加したＦＣシステムの低負荷時の効率向上とに基づいて、システム全体でより最適な効率となるように発電させるＦＣシステム数の切り替えを行う。これにより、増加したＦＣシステムの発電量を、ある程度の電力量から発電させることができるため、増加したＦＣシステムの発電効率が悪化することを抑制することができる。
また、要求電力の大きさに伴って、発電させるＦＣシステムの数を増加させた場合、発電制御部１０８は、増加させる前から発電していたＦＣシステムの発電量が最適効率の発電量（１００［ｋＷ］）に近づいた状態で維持させる。
図８の例において、発電制御部１０８は、要求電力が最適効率の電力量である１００［ｋＷ］未満である場合には、ＦＣシステム２００Ａのみを用いて発電を行う。また、要求電力が１００［ｋＷ］以上である場合には、所定の超過電力量以上となるまでは、ＦＣシステム２００Ａによる発電を継続させ、超過電力量以上になった場合に、ＦＣシステム２００Ａに加えてＦＣシステム２００Ｂによる発電を行う。ＦＣシステム２００Ｂによる発電が開始された場合、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａの発電量が最適効率である１００［ｋＷ］に近づくように制御し、ＦＣシステム２００Ｂの発電量を増加させる。これにより、ＦＣシステム２００Ａの発電効率を最適な状態で継続させることができると共に、二つのＦＣシステム２００Ａ、２００Ｂを最適効率から離れた同じ発電量で発電させるより、制御負担を抑制することができる。また、ＦＣシステム２００Ａの発電量を大きく変動させることによる劣化も抑制することができる。なお、所定の超過電力量は、例えば、ＦＣシステム２００Ｂが安定して発電することが可能な最小発電量に設定してもよい。これにより、ＦＣシステム２００Ｂの起動前後でＦＣシステムの出力変動を抑制することができる。
また、要求電力が２００［ｋＷ］以上である場合、発電制御部１０８は、すぐにＦＣ２００Ｃを起動させずに、ＦＣシステム２００ＡおよびＦＣシステム２００Ｂの合計発電量が所定の超過電力量となるまで、ＦＣシステム２００ＡおよびＦＣシステム２００Ｂのそれぞれの電力量を最適効率である電力量から増加させる。その後、ＦＣシステム２００Ｃによる発電を開始する。発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ｃによる発電の開始を開始すると、ＦＣシステム２００Ａおよび２００Ｂの発電量を１００［ｋＷ］に近づけるように制御し、ＦＣシステム２００Ｃのみを増加させる。また、要求電力が３００［ｋＷ］を超えた場合、要求電力の上限値４００［ｋＷ］までは、ＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃのそれぞれを増加させる。
また、発電制御部１０８は、ＦＣシステムごとの劣化の進行状況に基づいて発電させる発電システムを決定してもよい。図９は、劣化の進行状況に基づいて発電させるＦＣシステムの優先順位が変化することについて説明するための図である。図９の例では、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における複数のＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃの劣化度と、発電制御の関係とを示している。
例えば、時刻Ｔ１の場面において、動作指示取得部１０２により低負荷（例えば、１００［ｋＷ］未満の負荷）の要求電力が取得された場合、発電制御部１０８は、劣化情報１５４を参照し、ＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃのうち、現時点での劣化度合が最も小さい一つのＦＣシステムを発電対象のＦＣシステムとして決定する。図９の例において、時刻Ｔ１におけるＦＣシステム２００Ａの劣化度合は「１０」、ＦＣシステム２００Ｂの劣化度合は「２０」、ＦＣシステム２００Ｃの劣化度合は「３５」である。したがって、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃのうち、ＦＣシステム２００Ａを発電させるＦＣシステムとして決定し、決定したＦＣシステム２００Ａの発電量が、要求電力量を満たすように発電させる。
例えば、時刻Ｔ２の場面において、動作指示取得部１０２により高負荷（例えば、１００［ｋＷ］以上、且つ２００［ｋＷ］未満の負荷）の要求電力が取得された場合、発電制御部１０８は、劣化情報１５４を参照し、ＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃのうち、現時点での劣化度合が小さい方から二つのＦＣシステムを決定する。図９の例では、時刻Ｔ２時点におけるＦＣシステム２００Ａの劣化度合が「２５」、ＦＣシステム２００Ｂの劣化度合が「３０」、ＦＣシステム２００Ｃの劣化度合が「３５」である。したがって、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃのうち、ＦＣシステム２００Ａおよび２００Ｂを発電させるＦＣシステムとして決定し、ＦＣシステム２００Ａおよび２００Ｂの発電量の合計値が、要求電力量を満たすように発電制御を行う。時刻Ｔ２の時点では、既に発電流のＦＣシステム２００Ａに加えて、ＦＣシステム２００Ｂの発電制御が追加されることになる。したがって、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａの発電量を最適な発電効率に近づけた発電量となるように制御し、その発電量と要求電力量との差分電力量をＦＣシステム２００Ｂに発電させるように制御する。
また、時刻Ｔ３の場面において、動作指示取得部１０２により低負荷（例えば、１００［ｋＷ］未満の負荷）の要求電力が取得された場合、発電制御部１０８は、劣化情報１５４を参照し、ＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃのうち、現在の劣化度合が最も小さい一つのＦＣシステムを決定する。図９の例では、時刻Ｔ３時点におけるＦＣシステム２００Ａの劣化度合が「３８」、ＦＣシステム２００Ｂの劣化度合が「４０」、ＦＣシステム２００Ｃの劣化度合が「３５」である。したがって、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａ～２００ＣのうちＦＣシステム２００Ｃを発電させるＦＣシステムとして決定し、決定したＦＣシステム２００Ｃの発電量が、要求電力量を満たすように発電させる。
このように、要求電力量に応じてＦＣシステムを運転させることで、燃費を向上させ全体のシステム効率を向上させることができる。また、劣化の進行度合が均一化されるように制御することで、全体のシステム寿命を延ばすことができ、システム効率（給電効率）を向上させることができる。
また、発電制御部１０８は、上述した発電制御に加えて（または代えて）、動作指示取得部１０２により、制御装置８０から給電する補機に関する情報が取得された場合に、記憶部１５０に記憶された補機情報１５６を参照し、取得された補機に対応付けられたＦＣシステムを優先的に発電させてもよい。
図１０は、補機情報１５６の内容について説明するための図である。補機情報１５６は、例えば、電動車両１０に搭載されたＦＣシステムごとに、電動車両１０が備える複数の補機（例えば補機１～補機７）のうち、どの補機に対して、給電可能か否かが対応付けられた情報である。図１０の例では、複数の補機１～補機７のうち、ＦＣシステムごとに給電が可能な補機には「１」が格納され、給電が不可能な補機には「０」が格納されているが、他の識別情報が格納されていてもよい。例えば、発電制御部１０８は、補機１に給電する場合（補機１からの電力要求の場合）にはＦＣシステム２００Ａで発電させた電力を補機１に供給し、補機４に給電する場合にはＦＣシステム２００ＡまたはＦＣシステム２００Ｂのうち一方または双方で発電させた電力を補機４に供給する。また、発電制御部１０８は、補機７に給電する場合には、ＦＣシステム２００Ａ～２００Ｃのうち一以上のＦＣシステムで発電させた電力を補機７に供給する。複数のＦＣシステムで発電させるか否かについては、上述したように要求電力量に基づいて決定してもよく、ＦＣシステムの状態（例えば、劣化度合）等に基づいて決定してもよい。また、補機情報１５６は、補機の異常が影響するＦＣシステムの数に応じて、補機ごとに対応付けられるＦＣシステムを複数の階層またはグループに分けて管理されてもよい。これにより、補機に必要となる電力量に応じて発電させるＦＣシステムの数や規模を管理することができる。したがって、複数のＦＣシステムをより適切に組み合わせて補機に給電することができる。
また、発電制御部１０８は、異常検出部１１０により少なくとも一部の補機に異常が検出された場合に、その補機に対応付けられたＦＣシステムによる発電を停止させてもよい。「発電を停止させる」には、例えば、これから要求電力量に応じて発電させるＦＣシステムを決定する場面であれば、そのＦＣシステムを発電対象から除外することが含まれ、そのＦＣシステムが既に発電中の場面であれば発電動作を終了させることが含まれてよい。図１０の例において、異常検出部１１０により補機１に異常があることが検出された場合、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａによる発電を停止させる。これにより、異常がある補機１に給電されることを抑制することができる。また、補機１がＦＣシステム２００Ａのセンサ等である場合には、ＦＣシステム２００Ａに異常がある可能性があるため、ＦＣシステム２００Ａを停止させることで、より適切にＦＣシステムを制御することができる。
なお、発電制御部１０８は、一部の補機の異常が検出された場合であっても他の補機に異常が検出されていない場合には、異常が検出されていない補機に対応付けられたＦＣシステムの発電を継続させてもよい。また、発電制御部１０８は、補機とＦＣシステムとの対応付けが、補機の異常が影響するＦＣシステムの数に応じて複数の階層またはグループに分けられている場合に、その階層やグループに基づいて、補機の異常検知により停止するＦＣシステムを除いた残りのＦＣシステムを取得し、取得した複数のＦＣシステムごとの劣化度合または発電効率のうち一方または双方に基づいて、優先的に発電させるＦＣシステムを決定し、決定したＦＣシステムによって発電を継続させてもよい。
図１０の例において、補機１に異常が検出された状態で、且つ補機４に給電する場合、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａが停止状態となるため、ＦＣシステム２００Ｂにより発電させて補機４に電力を供給する。また、補機１に異常が検出された状態で、且つ補機７に給電する場合、発電制御部１０８は、ＦＣシステム２００Ａが停止状態となるため、残りのＦＣシステム２００Ｂ、２００Ｃの劣化度合または発電効率のうち一方または双方に基づいて発電を継続させて補機７に電力を供給する。このように、補機情報１５６を管理しておくことで、補機の少なくとも一部に異常が検出された場合に、より安全なシステム制御（退避制御）を実行することができると共に、なるべく全てのＦＣシステムを停止させずに電動装置の運転を継続させることができる。また、補機の異常が影響するＦＣシステムの数に応じて複数の階層またはグループに分けて管理しておくことで、発電を継続させるＦＣシステムを適切に決定できると共に、発電の継続性を向上させることができる。
なお、発電制御部１０８は、異常検出部１１０により異常の度合（異常ランク）や、異常が検出された個所または数等が検出された場合に、異常ランクや異常個所、異常が検出された数に応じて、停止させるＦＣシステムまたは運転を継続させるＦＣシステムを決定してもよい。
異常検出部１１０は、電動車両１０が備える補機の異常を検出する。例えば、異常検出部１１０は、所定のタイミングまたは周期で補機が正常に動作しているか否かを判定し、正常に動作していないと判定された場合に、その補機が異常であることを検出する。例えば、補機がセンサ類である場合、異常検出部１１０は、センサ類により検出される値が予め設定された所定範囲外である場合や、値が所定時間以上検出できない場合に、そのセンサ類が異常であると判定する。また、異常検出部１１０は、補機からの異常信号を検出した場合に、その補機が異常であると判定してもよい。また、異常検出部１１０は、例えば、異常の度合（異常ランク）や、異常が検出された個所、異常が検出された数等を検出してもよい。異常検出部１１０は、検出結果を、発電制御部１０８に出力する。
［処理フロー］
以下、実施形態に係る給電制御システムのコンピュータにより実行される処理の流れについてフローチャートを用いて説明する。なお、以下の処理では、主に電動車両１０に搭載された複数のＦＣシステムによる給電制御の処理を中心として説明するものとする。図１１は、実施形態に係る給電制御システムのコンピュータにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１の処理は、例えば、電動車両１０が起動している間に、所定のタイミングまたは所定の周期で繰り返し実行される。
図１１の例において、まず、動作指示取得部１０２は、制御装置８０からＦＣシステム２００への動作指示を取得したか否かを判定する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の処理において、動作指示取得部１０２は、例えば電動車両１０の補機に供給するための要求電力量を取得してもよい。動作指示を取得したと判定された場合、状態取得部１０４は、電動車両１０に搭載された複数のＦＣシステムの状態を取得する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の処理において、状態取得部１０４は、取得した状態情報を状態情報１５２として記憶部１５０に記憶させてもよい。また、ステップＳ１０２の処理は、ステップＳ１００が実行される前の所定のタイミングまたは周期で繰り返し実行されてもよい。
次に、劣化度合判定部１０６は、複数のＦＣシステムの状態情報に基づいて、ＦＣシステムごとの劣化度合を判定する（ステップＳ１０４）。次に、発電制御部１０８は、異常検出部１１０による検出結果に基づいて、異常が検出された補機が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。異常が検出された補機が存在すると判定された場合、発電制御部１０８は、補機情報１５６を参照し、異常が検出された補機に対応付けられたＦＣシステムの稼働を停止させる（ステップＳ１０８）。
ステップＳ１０８の処理後、またはステップＳ１０６の処理において、異常が検出された補機が存在しないと判定された場合、発電制御部１０８は、ステップＳ１０８の処理により稼働を停止させたＦＣシステムを除く複数のＦＣシステムにおいて、要求電力量および劣化度合に基づいて、動作指示を満たしつつ、劣化度合の差が小さくなるように、発電させるＦＣシステムを決定する（ステップＳ１１０）。次に、発電制御部１０８は、決定した発電させるＦＣシステムごとの発電量を決定する（ステップＳ１１２）。次に、発電制御部１０８は、ＦＣシステムごとに決定された発電量で発電するようにそれぞれのＦＣシステムを制御する（ステップＳ１１４）。これにより、本フローチャートの処理は終了する。また、ステップＳ１００の処理において、動作指示を取得していないと判定された場合、本フローチャートの処理は終了する。
なお、上述したステップＳ１０８の処理において、異常が検出された補機に対応付けられたＦＣシステムが、電動車両１０に搭載された全てのＦＣシステムである場合には、発電制御部１０８は、全てのＦＣシステムを停止させ、ステップＳ１１０以降の処理を行わずに異常が発生したことを示す情報を、制御装置８０に出力したり、表示部５２に表示させて図１１に示す処理を終了してもよい。
また、上述したステップＳ１１０の処理において、発電制御部１０８は、複数のＦＣシステムのそれぞれの劣化度合の差に代えて（または加えて）、他の状態（例えば、総発電時間、起動回数、または停止回数）の差のうち少なくとも一つが小さくなるように発電させるＦＣシステムを決定してもよい。
以上説明した実施形態によれば、給電制御システムにおいて、電力により作動する電動車両１０（電動装置の一例）に搭載された複数のＦＣシステム２００と、複数のＦＣシステムを統括して制御する統括ＥＣＵ１００（第１制御部の一例）と、複数のＦＣシステムのうち自己が属するＦＣシステムを制御するＦＣ制御装置２４６（第２制御部の一例）と、を備え、ＦＣ制御装置２４６は、自己が属するＦＣシステムの状態を取得して統括ＥＣＵ１００へ通知し、統括ＥＣＵ１００は、ＦＣ制御装置２４６により取得された自己が属するＦＣシステムの状態に基づいて、複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御することにより、複数のＦＣシステムをより適切に組み合わせて給電することができる。
例えば、給電制御システムの販売（例えば、外交販売）等においては、アプリケーションや各機種により、システムの出力やエネルギーストレージ、燃料保持量の要求が様々であるため、それぞれの要求に応じたＦＣシステムの組み合わせも多数存在する可能性が高い。そこで、本実施形態は、複数のＦＣシステムのそれぞれの発電を統合して管理する統括ＥＣＵ１００を備える。また、統括ＥＣＵ１００は、上位装置からの動作指示を受け付ける通信インターフェース部と、統複数のＦＣシステム２００の結合数に応じた複数の通信インターフェースを備えることで、様々な要求に対して、ベースシステムの変更を最小限に抑制しつつ、システム変更に合わせてフレキシブルに対応することができる。
また、実施形態によれば、ＦＣシステムの結合数が増減する場合であっても、統括ＥＣＵ１００へのソフトウェア変更で対応できるため、ソフトウェア変更の影響を最小限に抑制することができる。また、実施形態によれば、ソフトウェアの開発ボリュームを抑制することができ、外部ユニットへの影響も小さくなる。
また、実施形態によれば、例えば、電動装置に搭載された複数のＦＣシステムを結合して発電する場合に、電動装置が必要とする負荷（要求電力）に応じて、各システムのシステム効率および劣化状態に基づいて、各システムの運転の可否や発電量を制御する。また、実施形態によれば、それぞれのＦＣシステムの状態の差が小さくなるように発電制御される。これにより、結合したシステム全体として最適な効率での給電制御が可能となり、ＦＣシステムのシステム効率（発電効率、給電効率等）を、より向上させることができる。したがって、システム全体としての寿命を延ばすことができる。
また、実施形態によれば、電動装置が備える複数の補機のうち一部の補機に異常が検出された場合に、異常が検出された補機に対応付けられたＦＣシステムの運転を停止させ、残りのＦＣシステムで稼働を継続させることで、極力全システムの停止を抑制し、主要な補機の動作を継続させることができる。
［変形例］
なお、上述した実施形態において、給電制御システムは、ＦＣシステム２００ごとの総発電時間、発電状況ごとの発電時間、起動回数、および停止回数のうち、少なくとも一つに基づいて劣化度合等からＦＣシステムごとの発電量等を制御したが、これに代えて（または加えて）、ＦＣシステム２００内の構成要素ごとの制御を行ってもよい。例えば、ＦＣシステム２００には、図２に示す各構成要素（例えば、ＦＣスタック２１０、コンプレッサ２１４、水素タンク２２６、気液分離器２３２、コンタクタ２４２、ＦＣＶＣＵ２４４、ＦＣ冷却システム２８０等）やバッテリ（不図示）等が含まれる。ＦＣ制御装置２４６は、各構成要素の状態を継続的または統括ＥＣＵ１００からの指示により取得し、取得した情報を統括ＥＣＵ１００に通知する。統括ＥＣＵ１００は、ＦＣ制御装置２４６から取得した情報を、状態情報１５２として記憶部１５０に記憶する。この場合、状態情報１５２には、ＦＣシステムごとに各構成要素の状態が格納される。また、統括ＥＣＵ１００は、状態情報１５２等から構成要素ごとの劣化度合を判定し、判定結果に基づいて、各構成要素の稼働を制御したり、その構成要素を含むＦＣシステム２００の稼働を制御する。上述した変形例によれば、構成要素ごとに制御を行うことできると共に、ＦＣシステム２００の状態をより詳細に管理することができる。したがって、複数のＦＣシステムをより適切に組み合わせて給電することができる。
上記実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御を実行し、
前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御を実行し、
前記第２制御は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得し、
前記第１制御は、前記第２制御により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する、
ように構成されている給電制御システム。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
１０…電動車両、１２…モータ、１４…駆動輪、１６…ブレーキ装置、２０…車両センサ、３２…変換器、３４…ＢＴＶＣＵ、４０…バッテリシステム、５０…表示装置、８０…制御装置、８２…モータ制御部、８４…ブレーキ制御部、８６…電力制御部、８８…走行制御部、１００…統括ＥＣＵ、１０２…動作指示取得部、１０４…状態取得部、１０６…劣化度合判定部、１０８…発電制御部、１１０…異常検出部、２００…ＦＣシステム

Claims (11)

  1. 電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムと、
    前記複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御部と、
    前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御部と、を備え、
    前記第２制御部は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得して前記第１制御部へ通知し、
    前記第１制御部は、前記第２制御部により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する、
    給電制御システム。
  2. 前記第１制御部は、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの状態の差が小さくなるように、前記複数の燃料電池システムを制御する、
    請求項１に記載の給電制御システム。
  3. 前記第１制御部は、前記電動装置からの要求電力量と、前記第２制御部により取得された前記複数の燃料電池システムごとの劣化度合または発電効率のうち一方または双方とに基づいて、前記要求電力量を満たすように、発電させる燃料電池システムの数および燃料電池システムごとの発電量のうち少なくとも一方を決定する、
    請求項１に記載の給電制御システム。
  4. 前記第１制御部は、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの総発電時間、発電状況ごとの発電時間、起動回数、および停止回数のうち、少なくとも一つに基づいて前記複数の燃料電池システムごとの劣化度合を取得する、
    請求項３に記載の給電制御システム。
  5. 前記第１制御部は、前記電動装置からの要求電力量に基づいて、前記複数の燃料電池システムの劣化度合、前記総発電時間、前記起動回数、または前記停止回数のうち、少なくとも一つの差が小さくなるように前記複数の燃料電池システムのうち一以上の燃料電池システムを発電させる、
    請求項４に記載の給電制御システム。
  6. 前記第１制御部は、前記複数の燃料電池システムのうち、前記劣化度合が小さい燃料電池システム、または、前記劣化度合に基づく劣化の進行が遅い燃料電池システムを優先的に発電させる、
    請求項３に記載の給電制御システム。
  7. 前記電動装置は、複数の補機を備え、
    前記第１制御部は、前記複数の補機のうち少なくとも一部の補機の異常を検出した場合に、前記複数の燃料電池システムのうち、異常を検出した補機に対応付けられた燃料電池システムの発電を停止させる、
    請求項１に記載の給電制御システム。
  8. 前記第１制御部は、前記補機と前記燃料電池システムとの対応付けが前記補機の異常が影響する前記燃料電池システムの数に応じて複数の階層またはグループに分けられている場合に、前記階層またはグループに基づいて前記補機の異常検知により停止する燃料電池システムを除く複数の燃料電池システムを取得し、取得した複数の燃料電池システムごとの劣化度合または発電効率のうち一方または双方に基づいて、優先的に発電させる燃料電池システムを決定する、
    請求項７に記載の給電制御システム。
  9. 前記電動装置は、移動体である、
    請求項１から８のうち何れか１項に記載の給電制御システム。
  10. コンピュータが、
    電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御を実行し、
    前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御を実行し、
    前記第２制御は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得し、
    前記第１制御は、前記第２制御により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する、
    給電制御方法。
  11. コンピュータに、
    電力により作動する電動装置に搭載された複数の燃料電池システムを統括して制御する第１制御を実行させ、
    前記複数の燃料電池システムのうち自己が属する燃料電池システムを制御する第２制御を実行させ、
    前記第２制御は、前記自己が属する燃料電池システムの状態を取得し、
    前記第１制御は、前記第２制御により取得された前記自己が属する燃料電池システムの状態に基づいて、前記複数の燃料電池システムのそれぞれの発電を制御する、
    プログラム。
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