JP4986932B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、発電装置を備える電力供給システムに関するものである。

電力供給システムの一例として、特許文献１に記載の燃料電池システムがある。特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池の出力電圧と出力電流とから燃料電池の発電電力特性を演算する。そして、燃料電池システムは、演算した燃料電池の発電電力のうち電気負荷に供給可能な電力である燃料電池システム出力を演算し、燃料電池システム出力と燃料電池における燃料ガスの燃焼エネルギとに基づいて燃料電池システム効率を演算する。さらに、燃料電池システムは、２次電池（充電装置）に充電が行われる際の累積的な２次電池エネルギ効率を演算する。そして、燃料電池システムは、燃料電池システム効率と、燃料電池システム出力と、２次電池エネルギ効率と、燃料電池に対する要求出力とに基づいて全体システム効率を演算する。

続いて、燃料電池システムは、全体システム効率が最大となるように、燃料電池と２次電池（充電装置）との出力電力配分を決定する。すなわち、特許文献１に記載の燃料電池システムは、燃料電池損失と２次電池損失と加えた損失が最小となるように、燃料電池と２次電池（充電装置）との配分を決定する。

特開２００６−１９６２２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、燃料電池損失と２次電池損失と加えた損失が最小となるように、燃料電池と２次電池との出力電力配分を決定するため、２次電池（蓄電装置）の放電の過多が生じてしまうという問題がある。これは、燃料電池損失に対して２次電池損失の方が小さいため、２次電池損失の出力電力配分が大きくなることから生じる問題である。

前記課題に鑑みて、本発明は、蓄電装置の放電の過多を防止することができる電力供給システムを提供することを目的とする。

前記課題に鑑みて、本発明の請求項１に係る発明は、発電装置と、発電装置と並列に接続され、発電装置から電力を受けて充電可能であり、電気負荷に対して電力供給可能な蓄電装置と、電気負荷に対して供給する、発電装置と蓄電装置との出力電力の配分を行う電力分配装置と、出力電力の配分を決定して電力分配装置を制御する制御部と、を備えた電力供給システムであって、制御部は、電力供給システムの出力の頻度分布を決定し、当該電力供給システムの出力の頻度分布において頻度が多い領域では、発電装置から供給される出力電力が、電力供給システムの要求出力に対し、追従して増減するように発電装置と蓄電装置との出力電力の配分を決定し、かつ、電力供給システムの出力の頻度分布において頻度が少ない領域では、蓄電装置から供給される出力電力の配分を増加させるように発電装置と蓄電装置との出力電力の配分を決定することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、過去において、使用頻度の高い電力供給システムの出力では、蓄電装置から供給される出力電力を抑えることができる。その結果、蓄電装置の放電の過多を防止することができ、蓄電装置の電力を効率よく使用することができる。これにより、蓄電装置から電気負荷へのアシスト切れとなる頻度を減少させることができ、発電装置の燃費を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電力供給システムであって、制御部が、電力供給システムの出力の平均値に、出力頻度分布から求められる標準偏差に応じた値を加えた値を追従上限値として設定し、電力供給システムの出力が、追従上限値未満のときを頻度が多い領域とし、電力供給システムの出力が、追従上限値以上のときを頻度が少ない領域とすることを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、電力供給システムの出力の頻度から、平均値および標準偏差を求め、この平均値および標準偏差から、追従上限値を求めるため、時間経過にともなう電力供給システムの出力の変化に対応して、追従上限値を求めることができる。従って、時間経過とともに、電力供給システムの出力における過去の履歴に変化が生じても、確実に使用頻度の高い電力供給システムの出力エリアを特定することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の電力供給システムであって、発電装置は、燃料電池であり、制御部は、燃料電池の稼働時において、燃料電池の出力の効率を算出し、燃料電池の出力の効率が最大となる燃料電池の出力電力、または前記燃料電池の劣化が進む低負荷域における所定の出力電力を追従下限値とし、燃料電池の出力電力が追従下限値以上であるとき、燃料電池から供給される出力電力が、電力供給システムの要求出力に対し、追従して増減するように、燃料電池と蓄電装置との出力電力の配分を決定することを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、稼働中の燃料電池の出力の効率の変化に応じて、燃料電池の発電下限値を設定することで、確実に効率のよい範囲で、燃料電池を発電させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の電力供給システムであって、燃料電池の補機で消費される電力である補機消費電力を検出する補機消費電力検出手段とを備え、制御部が、電圧検出手段によって、検出された燃料電池の電圧、および電流検出手段によって、検出された燃料電池の電流の特性と補機消費電力とに基づいて燃料電池の出力の効率を算出することを特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、検出された燃料電池の電圧および電流の特性と、補機消費電力とに基づいて、追従下限値を求める。これにより、システムの稼動状態を反映して、追従下限値を求めることができ、電力供給システムにおける電力利用の効率を向上させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の電力供給システムであって、制御部が、温度検出手段によって、検出された燃料電池の温度に基づいて、燃料電池の出力電力の効率を算出することを特徴とする。

請求項５に係る発明によれば、追従下限値を求める際に、燃料電池の温度を考慮することができ、電力供給システムにおける電力利用の効率を向上させることができる。

請求項６に係る発明は、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の電力供給システムであって、制御部が、湿度検出手段によって、検出された燃料電池の湿度に基づいて、燃料電池の出力電力の効率を算出することを特徴とする。

請求項６に係る発明によれば、追従下限値を求める際に、燃料電池の湿度を考慮することができ、電力供給システムにおける電力利用の効率を向上させることができる。

請求項７に係る発明は、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の電力供給システムであって、制御部が、圧力検出手段によって、検出された燃料電池の圧力に基づいて、燃料電池の出力電力の効率を算出することを特徴とする。

請求項７に係る発明によれば、追従下限値を求める際に、燃料電池の圧力を考慮することができ、電力供給システムにおける電力利用の効率を向上させることができる。

請求項８に係る発明は、制御部が、燃料電池に対して要求される電力が追従下限値未満であるとき、燃料電池の発電を停止させることを特徴とする。

請求項８に係る発明によれば、追従下限値未満における燃料電池の出力の効率が低い場合に、燃料電池の発電を停止することで、電力供給システムで消費する出力を有効に利用することができる。

請求項９に係る発明は、前記制御部が、温度検出手段によって、検出された前記燃料電池の温度が低くなるにつれ、追従上限値を上昇させることを特徴とする。

請求項９に係る発明によれば、発電装置の温度が低くなるにつれ、追従上限値を上昇させることで、標準偏差で決まる追従上限値より上の出力での発電装置の発電が期待できるため、発電装置の迅速な暖機ができる。

請求項１０に係る発明は、前記制御部が、残容量検出手段によって、検出された前記蓄電装置の残容量が低くなるにつれ、追従上限値を上昇させることを特徴とする。

請求項１０に係る発明によれば、蓄電装置の残容量が低くなるにつれ、追従上限値を上昇させることで、残容量が低いときに発電装置の出力の範囲を上方に拡大することとなり、蓄電装置における過度の残容量低下を防ぐことができる。

本発明によれば、電力供給システムの出力の頻度分布において頻度が所定値以上である領域において、発電装置から供給される出力電力が電力供給システムの要求電力に対して追従して増減するように出力電力の配分を決定し、かつ、出力の頻度分布において頻度が所定値未満である領域において蓄電装置から供給する出力電力の配分を増加させるように出力電力の配分を決定するため、蓄電装置の放電の過多を防止することができる。

次に、実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る燃料電池システム（電力供給システム）は、例えば、燃料電池を電源として走行する電気自動車や、船舶などに適用される。

図１に示すように、燃料電池システム（ＦＣ（Fuel Cell）システム：以下、適宜、システムと記載）は、燃料電池（ＦＣ）１０１、充電装置（蓄電装置）としてのバッテリ１０２、バッテリ制御部１０３、電力分配装置１０４、複数の補機１０５、補機制御部１０６、電気負荷としてのモータ１０７、モータ制御部１０８および制御部１０９を具備している。

バッテリ１０２と燃料電池１０１とは、並列に接続されている。バッテリ１０２と燃料電池１０１とは、電力分配装置１０４に接続されている。バッテリ制御部１０３は、バッテリ１０２に接続されている。補機制御部１０６は、複数の補機１０５に接続されている。モータ制御部１０８は、モータ１０７に接続されている。複数の補機１０５およびモータ制御部１０８は、電力分配装置１０４に接続されている。燃料電池１０１、バッテリ制御部１０３、電力分配装置１０４、補機制御部１０６およびモータ制御部１０８は、制御部１０９に接続されている。なお、燃料電池１０１は、後記するように、電圧検出器１１０および電流検出器１１１を介して、制御部１０９に接続している。
バッテリ１０２は、Ｌｉ（Lithium）−ｉｏｎバッテリや、ＮｉＨバッテリ（ニッケル水素バッテリ）などの単位セルを組み合わせた組電池からなる高圧バッテリである。

燃料電池１０１は、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電し電気負荷に対し電力供給可能なものである。バッテリ１０２は、燃料電池１０１と並列に接続され燃料電池１０１から出力電力を受けることによって充電可能であるとともに、電気負荷に対して電力供給可能なものである。電力分配装置１０４は、制御部１０９の出力電力の配分の決定に基づいて、モータ１０７へ供給する燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を行う。複数の補機１０５は、燃料電池１０１に発電動作を実行させるために必要な機械である。モータ１０７は、車両を走行させる駆動力を発生させるものである。モータ制御部１０８は、モータ１０７の動作を制御する。制御部１０９は、燃料電池システムの全体の動作を制御する。

また、燃料電池システムは、燃料電池１０１に配設されている電圧検出器１１０および電流検出器１１１を具備している。電圧検出器１１０および電流検出器１１１は、制御部１０９に接続されている。電圧検出器１１０は、燃料電池１０１の電圧を検出して制御部１０９に与える。電流検出器１１１は、燃料電池１０１の電流を検出して制御部１０９に与える。

制御部１０９は、所定期間の燃料電池システムの過去の出力を統計し、当該出力の頻度分布を決定するものである。さらに、制御部１０９は、この出力の頻度分布において頻度が所定値以上である領域において燃料電池１０１から供給される出力電力が燃料電池システムの要求出力に対し、追従して増減するように出力電力の配分を決定するものである。つまり、制御部１０９は、燃料電池１０１の出力電力を燃料電池システムからの要求にあわせて変化させる。さらに、制御部１０９は、燃料電池システムの過去の出力の頻度分布において頻度が所定値未満である領域においてバッテリ１０２から供給される出力電力の配分を増加させるように、燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を決定するものである。
ここで、燃料電池システムの出力（燃料電池システム出力：以下、適宜、ＦＣシステム出力またはシステム出力と記載）は、モータで消費する電力や、補機で消費する電力などの総和と等しくなる。

ここで、モータとは、図１におけるモータ１０７であり、例えば、車両における車輪を駆動したり、船舶におけるスクリュを駆動させるものである。また、補機とは、燃料電池１０１へ空気を送る空気ポンプなどの燃料電池１０１を駆動するための機器である。

電力分配装置１０４は、制御部１０９の出力電力の配分の決定に基づいて、モータ１０７に供給される燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を行うものである。

実施の形態１に係る燃料電池システムによれば、過去において、使用頻度の高い燃料電池システムの出力では、蓄電装置から供給される出力電力を抑えることができる。その結果、蓄電装置の放電の過多を防止することができ、蓄電装置の電力を効率よく使用することができる。これにより、蓄電装置から電気負荷へのアシスト切れとなる頻度を減少させることができ、燃料電池の燃費を向上させることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。図２は、実施の形態２に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２においては、実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、実施の形態２に係る燃料電池システムは、実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、制御部１０９の代わりに制御部２０１を具備する。

制御部２０１は、入力部２０２、演算部２０３および電力分配決定部２０４を具備している。入力部２０２は、モータ消費電力２０２１、補機消費電力２０２２およびＦＣ情報２０２３を受ける。ここで、ＦＣ情報２０２３とは、燃料電池１０１からの電圧および電流の情報である。

演算部２０３は、システム要求出力算出部２０３１、平均値算出部２０３２、システム出力頻度算出部２０３３、ＦＣ効率算出部２０３４、標準偏差算出部２０３５、IＶ推定部２０３６および追従上限値算出部２０３７を具備している。電力分配決定部２０４は、演算部２０３により演算した結果に基づいて、電力分配装置１０４へ出力する燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の分配を決定する。

システム要求出力算出部２０３１は、燃料電池システムの要求出力を算出する。平均値算出部２０３２は、一定期間における過去の燃料電池システムの出力の平均値を算出する。システム出力頻度算出部２０３３は、ＦＣシステムの一定期間における過去の出力の頻度分布を算出する。ＦＣ効率算出部２０３４は、燃料電池の出力電力（燃料電池出力）の効率を算出する。ここで、燃料電池出力の効率は、例えば、式（１）を基に算出される。

燃料電池出力の効率＝（燃料電池の出力−補機消費電力）÷水素燃焼エネルギ・・・（１）

なお、水素燃焼エネルギの求め方は、特許文献１に記載してあるので、ここでは省略する。また、燃料電池出力は、燃料電池からの電圧と、電流とを乗算した値として算出される。
標準偏差算出部２０３５は、ＦＣシステム出力の頻度分布においてＦＣシステム出力の平均値からの標準偏差を算出する。IＶ推定部２０３６は、燃料電池１０１からの電圧および電流の情報に基づいて電流−電圧特性（ＩＶ特性：発電特性）を推定する。電流−電圧特性の推定方法は、特許文献１に記載してあるため、詳細は省略する。追従上限値算出部２０３７は、平均値算出部２０３２で求められる平均値に、標準偏差算出部とで求められる標準偏差を加えた値を追従上限値とし、この追従上限値を算出する。
ここで、システム出力の平均値は、実際には、１次遅れフィルタを用いて、近似してもよい。このようにすることで、メモリの容量の削減することができる。標準偏差もこの１次遅れフィルタの結果を使用して算出してもよい。

次に、図２を参照しつつ、図３および図４に沿って、実施の形態２に係る燃料電池システムの動作を説明する。
図３は、燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。図３において、縦軸は、燃料電池出力の効率および燃料電池システム出力の頻度を示し、横軸は燃料電池の出力（ＦＣ出力）および燃料電池システム出力（システム出力）を示す。特性曲線Ａ１は燃料電池出力の効率を示し、ＦＣ出力に対応している。特性曲線Ｂ１は、燃料電池システムの出力の頻度を表すシステム消費ヒストグラムを示し、システム出力に対応している。

図４は、時間経過に伴う燃料電池システムの出力の例を示す図である。図４において、縦軸は、システム要求出力を示し、横軸は、時間を示す。
図３および図４に示すように、制御部２０１は、燃料電池システムの出力の頻度分布において、過去一定期間の燃料電池システム出力の平均値と標準偏差を求め、求めた平均値に、標準偏差を加えた値を追従上限値として求める。そして、制御部２０１は、燃料電池システムの要求出力が、追従上限値未満（追従領域）であるときは、燃料電池１０１から供給される出力電力が燃料電池システムの要求出力に対し、追従して増減するように、燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を決定する。さらに、制御部２０１は、燃料電池システムの要求出力が追従上限値以上（アシスト領域）であるときは、バッテリから供給される出力電力の配分を増加させるように、燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分（の割合）を決定する。つまり、アシスト領域において制御部２０１は、燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分（の割合）を燃料電池システムの要求出力にあわせて変化させる。さらに、制御部２０１は、決定した出力電力の分配を電力分配装置１０４へ送ることによって、電力分配装置１０４を制御する。

なお、制御部２０１が、出力電力の配分を決定する際、燃料電池１０１から出力される電力が燃料電池システムの要求出力と等しくなるよう決定しなくてもよく、燃料電池から出力される電力にオフセットまたはゲインがかってもよい。

実施の形態２における制御部２０１が、前記したような手順で電力分配装置１０４を制御すると、例えば、燃料電池１０１の出力電力は図４の実線Ｃ１で示すように変化し、バッテリ１０２の出力電力は図４の一点鎖線Ｄ１で示すように変化する。

実施の形態２の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの出力の頻度から、平均値および標準偏差を求め、この平均値および標準偏差から、追従上限値を求めるため、時間経過にともなう燃料電池システムの出力の変化に対応して、追従上限値を求めることができる。従って、時間経過とともに、燃料電池システムの出力における過去の履歴に変化が生じても、確実に使用頻度の高い燃料電池システムの出力エリアを特定することができる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図面を参照して詳細に説明する。図５は、実施の形態３に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。実施の形態３においては、実施の形態１，２と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、実施の形態３に係る燃料電池システムは、実施の形態２に係る燃料電池システムにおいて、制御部２０１の代わりに制御部３０１を具備し、制御部３０１がさらに追従下限値算出部３０１１を具備するものである。

追従下限値算出部３０１１は、燃料電池システムの過去一定期間の出力の頻度分布における平均値と標準偏差を求め、この平均値から、標準偏差を引いた値を追従下限値として求めるものである。

次に、図５を参照しつつ、図６および図７に沿って、実施の形態３に係る燃料電池システムの動作を説明する。
図６は、燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。図６において、縦軸は、燃料電池出力の効率および燃料電池システムの出力の頻度を示し、横軸は燃料電池の出力電力（ＦＣ出力）および燃料電池システムの出力（システム出力）を示す。特性曲線Ａ１および特性曲線Ｂ１については、図３と同様であるため、説明を省略する。
図６に示すように、制御部３０１は、燃料電池システムの要求出力が、追従下限値以上であって、追従上限値未満（追従領域）であるとき、燃料電池１０１から供給される出力電力が燃料電池システムの要求出力に対して追従して増減するように、燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を決定するものである。さらに、制御部３０１は、燃料電池システムの要求出力が、追従上限値以上および追従下限値未満（アシスト領域）であるとき、バッテリ１０２から供給される出力電力の配分を増加させるように、燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を決定するものである。さらに、制御部３０１は、決定した出力電力の分配を電力分配装置１０４へ送ることによって、電力分配装置１０４を制御する。

図７は、時間経過に伴う燃料電池システムの出力の例を示す図である。図７において、縦軸は、システム要求出力を示し、横軸は、時間を示す。
実施の形態３においては、制御部３０１が、前記したような手順で出力分配装置１０４を制御するときに、例えば、燃料電池１０１の出力は図７の実線Ｅ１で示すように変化し、バッテリ１０２の出力は図７の一点鎖線Ｆ１で示すように変化する。なお、ＦＣシステム出力が、追従下限値以下（図７の下方のアシスト領域）にならないようＦＣシステム出力を制御している。また、ＦＣシステム出力が、追従下限値以下のとき、制御部３０１は、ＦＣからの出力のうち、余った出力（破線Ｆ２）をバッテリ１０２に送り、バッテリ１０２の充電を補助することも可能である。

実施の形態３に係る燃料電池システムによれば、燃料電池システムの出力の頻度から、平均値および標準偏差を求め、この平均値および標準偏差を基に、追従下限値を求めるため、時間経過にともなう燃料電池システムの出力の変化に対応して、追従下限値を求めることができる。従って、時間経過とともに、燃料電池システムの出力における過去の履歴に変化が生じても、確実に使用頻度の高い燃料電池システムの出力エリアを特定することができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について、図面を参照して詳細に説明する。図８は、実施の形態４に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。実施の形態４においては、実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図８に示すように、実施の形態４に係る燃料電池システムは、実施の形態１に係る燃料電池システムにおいて、補機消費電力検出器６０１、温度検出器６０２、圧力検出器６０３および湿度検出器６０４を具備し、制御部１０９の代わりに制御部６０５を具備する。

補機消費電力検出器６０１は、補機制御部１０６に接続され、燃料電池システムの補機１０５（図１参照）で消費される電力である補機消費電力を検出して、制御部６０５に与える。温度検出器６０２は、燃料電池１０１の内部の温度を検出して制御部６０５に与える。圧力検出器６０３は、燃料電池１０１の内部の圧力を検出して制御部６０５に与える。湿度検出器６０４は、燃料電池１０１の内部の湿度を検出して制御部６０５に与える。

制御部６０５は、実施の形態１または実施の形態２と同じように追従上限値を決め、燃料電池システムの稼働時に周期的にモータ１０７への供給電力に対する燃料電池出力の効率を算出し、燃料電池出力の効率が最大となる燃料電池１０１の出力電力を追従下限値とする。さらに、制御部６０５は、燃料電池１０１の出力電力が追従下限値以上であって、燃料電池システムの要求出力が、追従上限値未満であるときに燃料電池１０１から供給される出力電力が燃料電池システムの要求出力に対して追従して増減するように燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を決定する。

この場合に、制御部６０５は、燃料電池１０１の電圧と電流の特性と、補機消費電力とに基づいて、燃料電池出力の効率を算出する。

図９は、実施の形態４に係る燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。図９において、縦軸は、燃料電池出力の効率を示し、横軸は、燃料電池の出力電力（ＦＣ出力）を示す。特性曲線Ｇ１は燃料電池出力の効率を示す。

制御部６０５は、実施の形態１または実施の形態２と同じように追従上限値を決め、図９の特性曲線Ｇ１で燃料電池出力の効率が最大となる燃料電池１０１の出力電力を追従下限値とし、かつ、燃料電池１０１の出力電力が、追従下限値以上であって、燃料電池システムの要求出力が追従上限値未満であるときに燃料電池１０１から供給される出力電力が燃料電池システムの要求出力に対して追従して増減するように、燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の配分を決定する。

なお、制御部６０５は、温度検出器６０２からの湿度、圧力検出器６０３からの圧力、および、湿度検出器６０４からの湿度のいずれか１つに基づいて、燃料電池出力の効率を算出するようにしてもよい。これは、温度検出器６０２からの温度、圧力検出器６０３からの圧力、および、湿度検出器６０４からの湿度のいずれか１つに基づいて燃料電池出力の効率が変化し、かつ、追従下限値を変化させる必要があるためである。

例えば、図１０の特性曲線Ｈ１で示すように、温度検出器６０２からの温度に基づいて追従下限値は変化される。また、図１１の特性曲線I１で示すように、圧力検出器６０３からの圧力に基づいて追従下限値は変化される。また、図１２の特性曲線Ｊ１で示すように湿度検出器６０４からの湿度に基づいて追従下限値は変化される。

なお、制御部６０５は、燃料電池１０１に対して要求される出力が、追従下限値未満であるときに燃料電池１０１の発電を停止するようにしてもよい。

次に、実施の形態４に係る燃料電池システムの制御部について、より詳細に説明する。図１３は、実施の形態４に係る燃料電池システムの制御部の構成を示すブロック図である。

図１３に示すように、制御部３０１は、システム要求出力算出部４０１、平均値算出部４０２、標準偏差算出部４０３、加算部４０４，４１０、上下限フィルタ４０５、減算部４０６，４０８、アシスト保護制御部４０７、アシスト能力不足値決定部４０９、IＶ推定部４１１、ＦＣ効率算出部４１２、下限値出力マップ検索部４１３、アシスト計算値算出部４１４および電力分配決定部２０４を具備している。各部４０１〜４１４の機能は、図１４を参照して後記する。

次に、実施の形態４に係る燃料電池システムの制御部の動作について、図１３と共に図１４を参照して詳細に説明する。図１４は、実施の形態４に係る燃料電池システムの制御部の動作を説明するためのフローチャートである。

図１４に示すように、ステップＳＴ１において、制御部３０１はイグニッションがＯＮであるかを判断する。イグニッションがＯＮではないときに（ステップＳＴ１→ＮＯ）、ステップＳＴ１に戻る。
ステップＳＴ１において、イグニッションがＯＮであるときに（ステップＳＴ１→ＹＥＳ）、システム要求出力算出部４０１は、補機制御部１０６から補機予想電力およびモータ制御部１０８からモータ予想電力を取得し、燃料電池システムの要求出力であるシステム要求出力を算出する。システム要求出力算出部４０１は、図示しない記憶部に算出したシステム要求出力を記憶させる。また、システム要求出力算出部４０１は、電圧検出器１１０や、電流検出器１１１や、補機消費電力検出器６０１などから取得した情報を基に、燃料電池１０１の出力（ＦＣ出力）も算出し、上下限フィルタ４０５へわたす。所定時間後、平均値算出部４０２および標準偏差算出部４０３は、図示しない記憶部から、過去一定期間のシステム要求出力を取得する。さらに、平均値算出部４０２は、システム要求出力算出部４０１から、現在のシステム要求出力を受けて、図示しない記憶部から取得した過去一定期間のシステム要求出力とともに、過去一定期間の燃料電池システムの要求出力（システム要求出力）の平均値を算出する（ステップＳＴ２）。平均値を算出した後、平均値算出部４０２は、図示しない記憶部に取得した現在のシステム要求出力を記憶させる。

次に、ステップＳＴ３において、標準偏差算出部４０３は、システム要求出力算出部４０１からの現在のシステム要求出力を受けて、図示しない記憶部から取得した過去一定期間のシステム要求出力とともに、過去一定期間の燃料電池システムの要求出力（システム要求出力）の標準偏差値を算出する。次に、ステップＳＴ４において、加算部４０４（図２の追従上限値算出部２０３７に相当）は、平均値算出部４０２からのシステム要求の平均値に、標準偏差算出部４０３からの標準偏差を加えた値である追従上限値を算出する。

次に、ステップＳＴ５において、ＦＣ効率算出部４１２は、電流検出器１１１からの電流と電圧検出器１１０からの電圧とに基づいて燃料電池１０１の出力の効率であるＦＣ出力効率を算出する。次に、ステップＳＴ６において、下限出力マップ検索部４１３は、ＦＣ効率算出部４１２からのＦＣ出力効率で追従下限値をマップ検索して求める。ここで、検索するマップは、図９〜図１２に示すマップである。

次に、ステップＳＴ７において、上下限フィルタ４０５は、システム要求出力算出部４０１からのシステム要求出力を発電基本目標値として受けて、この発電基本目標値を加算部４０４からの追従上限値と、下限値出力マップ検索部４１３からの追従下限値とでリミット処理をしてＦＣ仮目標出力を算出する。ステップＳＴ７の処理は、図１５を用いて後記する。

次に、ステップＳＴ８において、減算部４０６は、システム要求出力算出部４０１からのシステム要求出力から、上下限フィルタ４０５が算出したＦＣ仮目標出力を引いて、アシスト仮計算値を算出する。次に、ステップＳＴ９において、減算部４０８は、減算部４０６からのアシスト仮計算値からアシスト保護制御部４０７からのアシストリミット値を引いてアシスト能力不足仮値を算出する。

次に、ステップＳＴ１０において、アシスト能力不足値決定部４０９は、減算部４０８からのアシスト能力不足仮値を受けて、このアシスト能力不足仮値が０より大きいかを判断する。ステップＳＴ１０においてアシスト能力不足仮値が０より大きいときに（ステップＳＴ１０→ＹＥＳ）、アシスト能力不足値決定部４０９は、このアシスト能力不足仮値をアシスト能力不足値とし（ステップＳＴ１１）、ステップＳＴ１３へ行く。また、ステップＳＴ１０においてアシスト能力不足仮値が０より大きくないときに（ステップＳＴ１０→ＮＯ）、アシスト能力不足値決定部４０９は、アシスト能力不足値を０とし（ステップＳＴ１２）、ステップＳＴ１３へ行く。

ステップＳＴ１３において、加算部４１０は、上下限フィルタ４０５からのＦＣ仮目標出力と、アシスト能力不足値決定部４０９からのアシスト能力不足値とを加えてＦＣ目標出力を求めてアシスト計算値算出部４１４に与える。次に、ステップＳＴ１４において、アシスト計算値算出部４１４は、システム要求出力算出部４０１からのシステム要求出力から加算部４１０からのＦＣ目標出力を引いて、アシスト計算値を算出して電力分配決定部２０４に与える。電力分配決定部２０４は、ＦＣ目標出力とアシスト計算値とに基づいてモータ１０７に供給される燃料電池１０１とバッテリ１０２との出力電力の分配を決定する。

次に、ステップＳＴ１５において、制御部３０１は、イグニッションがＯＦＦであるかを判断し、イグニッションがＯＦＦであるときに（ステップＳＴ１５→ＹＥＳ）動作を終了し、また、イグニッションがＯＦＦでないときに（ステップＳ１５→ＮＯ）ステップＳＴ２に戻る。

なお、図１４のフローにおいて、システム要求出力の平均値から、標準偏差を引くことによって追従下限値を算出し、この追従下限値で発電基本目標値のリミット処理をするステップを追加する場合に、実施の形態３の制御部の動作となる。なお、平均値と、標準偏差とから算出した追従下限値を、ステップＳＴ１６によるマップ検索で補正してもよい。

次に、実施の形態４に係る上下限フィルタ４０５の動作について、図１３と共に図１５を参照して詳細に説明する。図１５は、実施の形態４に係る上下限フィルタの動作を説明するためのフローチャートである。
まず、上下限フィルタ４０５にシステム要求出力が入力される（ＳＴ１０１）。
そして、上下限フィルタ４０５は、入力されたシステム要求出力（入力値）と追従上限値とを比較し、入力値が、追従上限値未満であるか否かを判定する（ＳＴ１０２）。
ステップＳＴ１０２において入力値が追従上限値以上であるとき（ステップＳＴ１０２→Ｎｏ）、上下限フィルタ４０５は、出力値として、追従上限値を算出する（ＳＴ１０３）。
ステップＳＴ１０２において入力値が追従上限値未満であるとき（ステップＳＴ１０２→Ｙｅｓ）、上下限フィルタ４０５は、入力値と、追従下限値とを比較し、入力値が追従下限値より大きいか否かを判定する（ＳＴ１０４）。
ステップＳＴ１０４において入力値が追従下限値以下であるとき（ステップＳＴ１０４→Ｎｏ）、上下限フィルタ４０５は、出力値として追従下限値を算出する（ＳＴ１０５）。
ステップＳＴ１０４において入力値が追従上限値より大きいとき（ステップＳＴ１０４→Ｙｅｓ）、上下限フィルタ４０５は、出力値として入力値（すなわち、システム要求出力）を算出する（ＳＴ１０６）。
そして、上下限フィルタ４０５は、ステップＳＴ１０３，ＳＴ１０５，ＳＴ１０６で算出した出力値をＦＣ仮目標出力として出力する（ＳＴ１０７）。

実施の形態４に係る燃料電池システムによれば、稼働中の燃料電池出力の効率の変化に応じて、燃料電池の発電下限値を設定することで、確実に効率のよい範囲で、燃料電池を発電させることができる。
また、燃料電池１０１の電圧および電流の特性、補機消費電力、燃料電池１０１の温度、圧力、湿度などを考慮することにより、燃料電池１０１の状態に応じた燃料電池出力の効率を算出することができる。
さらに、燃料電池１０１の出力が、追従下限値より小さいときは、燃料電池１０１の発電を停止させることで、燃料電池１０１のエネルギを効率的に使用することができる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５について、図面を参照して詳細に説明する。図１６は、実施の形態５に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１７は、実施の形態５に係る燃料電池システムの制御部の構成を示すブロック図である。実施の形態５においては、実施の形態３と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図１６に示すように、実施の形態５に係る燃料電池システムは、実施の形態３に係る燃料電池システムにおいて、制御部３０１の代わりに制御部５０１を具備している。

ゲインマップ５０３は、平均値とＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて所定のゲインを加算部５０４に与える。加算部５０４は、システム要求出力算出部４０１からのシステム要求出力にゲインを加えて発電基本目標値を生成して上下限フィルタ４０５と、アシスト計算値算出部４１４とに与える。ゲイン付与部５０５は、加算部４０４からの追従上限値に所定のゲインを加えて上下限フィルタ４０５に与える。

ＳＯＣ補正部５０２は、バッテリ制御部１０３からＳＯＣを受けて、このＳＯＣに基づいて追従下限値を補正するように補正情報を下限値出力マップ検索部４１３に与える。ＳＯＣ補正部５０２は、ＳＯＣが高いときに追従下限値を小さくし、かつ、ＳＯＣが低いときに追従下限値を大きくするように補正する補正情報を生成する。

なお、図１７に示す制御部５０１において、ゲインマップ５０３、加算部５０４およびゲイン付与部５０５は、削除されてもよい。

実施の形態５に係る燃料電池システムによれば、ＳＯＣに適応させて追従下限値を設定できるため、精度の高い燃料電池システムの効率を算出することができる。
また、追従上限値に所定のゲインを加えることにより、追従上限値の値を調節することができ、燃料電池システムの特性に応じた追従上限値を算出することができる。

（実施の形態６）
次に、実施の形態６について、図面を参照して詳細に説明する。図１８は、実施の形態６に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。実施の形態６においては、実施の形態１〜５と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図１８に示すように、実施の形態６に係る燃料電池システムは、実施の形態３に係る燃料電池システムにおいて、制御部３０１の代わりに制御部７０１を具備し、制御部７０１がさらに履歴参照部２０５を具備するものである。さらに、実施の形態６に係る燃料電池システムは、実施の形態３に係る燃料電池システムに加えて、履歴記憶部５１０を具備している。

履歴記憶部５１０は、前回走行時平均値５１１と、前回走行時標準偏差５１２と、平均的走行時の平均値５１３と、平均的走行時の標準偏差５１４とを格納しているものである。ここで、平均値とは、実施の形態２で説明した一定期間における過去の燃料電池システムの出力の平均値である。また、標準偏差とは、実施の形態２で説明したＦＣシステム出力の頻度分布においてＦＣシステム出力の平均値からの標準偏差である。前回走行時平均値５１１とは、前回の走行時において平均値算出部２０３２が算出したシステム要求出力の平均値である。同様に前回走行時標準偏差５１２は、前回の走行時において標準偏差算出部２０３５が算出したシステム要求出力の標準偏差である。前回走行時平均値５１１や前回走行時標準偏差５１２は、例えば、平均値算出部２０３２や標準偏差算出部２０３５が、システム要求出力の平均値や標準偏差を算出する毎に更新される。

また、平均的走行時の平均値５１３および平均的走行時の標準偏差５１４は、実験などで算出された値であり、入力部を介して履歴記憶部５１０に入力されるものである。
なお、本実施形態では、前回走行時平均値５１１と、前回走行時標準偏差５１２とをまとめて学習値と適宜記載する。

履歴参照部２０５は、イグニッションがＯＮになった直後において、履歴記憶部５１０に記憶されているデータを参照して必要なデータ取得し、システム要求出力の平均値や標準偏差の初期値とするものである。

次に、実施の形態６に係る燃料電池システムの制御部の動作について、図１８と共に図１９を参照して詳細に説明する。図１９は、実施の形態６に係る燃料電池システムの制御部の動作を説明するためのフローチャートである。なお、図１９は、図１４に示すステップＳＴ１の処理の後に行われる処理である。

図１９に示すように、ステップＳＴ２０１において、制御部３０１は、現在がイグニッションＯＮ直後であるかを判断する。イグニッションＯＮ直後ではないときに（ステップＳＴ１→ＮＯ）、図１４に示すステップＳＴ２に進む（ステップＳＴ２０２）。
一方、ステップＳＴ２０１において、イグニッションＯＮ直後であるときに（ステップＳＴ２０１→ＹＥＳ）、履歴参照部２０５は、履歴記憶部５１０の学習値（前回走行時平均値５１１および前回走行時標準偏差５１２）が「Ｎｕｌｌ」であるかを判断する（ステップＳＴ２０３）。学習値が「Ｎｕｌｌ」である場合とは、例えば、修理などで１２Ｖバッテリが外された際に、メモリ内の学習値が消えてしまう場合である。

学習値が「Ｎｕｌｌ」でないときに（ステップＳＴ２０３→ＮＯ）、履歴参照部２０５は、システム要求出力の平均値の初期値として履歴記憶部５１０の前回走行時平均値５１１を代入する（ステップＳＴ２０４）。そして、履歴参照部２０５は、システム要求出力の標準偏差の初期値として履歴記憶部５１０の前回走行時標準偏差５１２を代入し（ステップＳＴ２０５）、図１４に示すステップＳＴ２の処理へ進む（ステップＳＴ２０２）。

学習値が「Ｎｕｌｌ」であるときに（ステップＳＴ２０３→ＹＥＳ）、履歴参照部２０５は、システム要求出力の平均値の初期値として履歴記憶部５１０の平均的走行時の平均値５１３を代入する（ステップＳＴ２０６）。そして、履歴参照部２０５は、システム要求出力の標準偏差の初期値として履歴記憶部５１０の平均的走行時の標準偏差５１４を代入し（ステップＳＴ２０６）、図１４に示すステップＳＴ２の処理へ進む（ステップＳＴ２０２）。

実施の形態６に係る燃料電池システムによれば、前回走行時のシステム要求出力の平均値や、標準偏差を学習値として保持しておき、次回走行時の初期値とすることにより、同様な走行パターンが繰り返されるときに走行直後から高効率な発電を行うことができる。

なお、前回走行時に算出した追従上限値や、追従下限値を、前回走行時追従上限値や、前回走行時追従下限値などの学習値として履歴記憶部５１０に保持していてもよい。

（実施の形態７）
次に、実施の形態７について、図面を参照して詳細に説明する。図２０は、実施の形態７に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。実施の形態７において、実施の形態１〜６と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図２０に示すように、実施の形態７に係る燃料電池システムは、実施の形態２に係る燃料電池システムにおいて、制御部２０１の代わりに制御部８０１を具備するものである。

また、燃料電池システムは、燃料電池１０１に配設されている電圧検出器１１０および電流検出器１１１に加えて、ＦＣ温度検出器１１２を具備している。ＦＣ温度検出器１１２も、電圧検出器１１０および電流検出器１１１と同様に制御部８０１に接続されている。ＦＣ温度検出器１１２は、燃料電池１０１の温度を検出して制御部８０１に与える。

制御部８０１の入力部２０２は、モータ消費電力２０２１、補機消費電力２０２２およびＦＣ情報２０２３’に加えて、バッテリ制御部１０３からＢＡＴ（Battery）情報２０２４を受ける。ここで、ＢＡＴ情報２０２４とは、バッテリ１０２におけるＳＯＣの情報である。また、ＦＣ情報２０２３’は、燃料電池１０１からの電圧および電流の情報に加えて、ＦＣ温度検出器１１２で検出された燃料電池１０１の温度も有する。また、追従上限値算出部２０３７’は、前記した実施形態における構成に加え、図２３で後記するＳＯＣ・温度補正マップ検索部４１５および乗算部４１６を含む構成となっている。

図２１および図２２は、実施の形態７に係る追従上限補正値を説明するための図である。図２１において、縦軸は、追従上限補正値を示し、横軸は、燃料電池１０１（図２０）の温度（ＦＣ温度）を示す。図２１の特性曲線Ｋ１で示すように、燃料電池１０１の温度が低いほど追従上限補正値を高くする。
また、図２２において、縦軸は、追従上限補正値を示し、横軸は、バッテリ１０２（図２０）のＳＯＣを示す。図２２の特性曲線Ｌ１で示すように、バッテリ１０２のＳＯＣが低いほど追従上限補正値を高くする。

図２３は、実施の形態７に係る燃料電池システムの制御部の構成を示すブロック図である。
図２３に示すように、制御部８０１は、図１３に示す構成に加えてＳＯＣ・温度補正マップ検索部４１５（図２０の追従上限値算出部２０３７’に相当）と、乗算部４１６（図２０の追従上限値算出部２０３７’に相当）とを具備している。
平均値算出部４０２および標準偏差算出部４０３が、過去一定期間の燃料電池システムの要求出力（システム要求出力）の平均値および過去一定期間の燃料電池システムの要求出力（システム要求出力）の標準偏差値を算出した後、ＳＯＣ・温度補正マップ検索部４１５は、ＢＡＴ情報２０２４（図２０）のＳＯＣや、ＦＣ情報２０２３’における燃料電池１０１の温度で追従上限補性値をマップ検索して求める。ここで、検索するマップは、図２１および図２２に示すマップである。そして、乗算部４１６が標準偏差算出部４０３で算出された標準偏差にＳＯＣ・温度補正マップ検索部４１５がマップ検索して求めた追従上限補正値を乗算し、さらに加算部４０４が乗算部４１６の結果に平均値算出部４０２が算出した平均値を加算して追従上限値を算出する。これにより、燃料電池１０１の温度が低いほど追従上限値が上がり、またバッテリ１０２のＳＯＣが低いほど追従上限値が上がることとなる。算出された追従上限値は、上下限フィルタ４０５へ送られる。以下の処理は、図１３および図１４における処理と同様であるため説明を省略する。

実施の形態７による燃料電池システムによれば、以下に記述する効果を得ることができる。
まず、図２１に示すように燃料電池１０１（図２０）の温度が低いほど追従上限値を上げることで、標準偏差で決まる追従上限値より上の出力での燃料電池１０１の発電が期待できるため、燃料電池１０１の迅速な暖機が出来る。
例えば、仮に低温環境下において、暖機のために燃料電池１０１の出力自体を上げると余分な発電電力（余剰電力）が多量に存在することになる。そして、この余剰電力はバッテリ１０２（図２０）に充電されることになる。するとバッテリ１０２の残容量が、すぐにいっぱいになってしまい、これ以降の燃料電池１０１の暖機が出来なくなるばかりか、モータ１０７からの回生電力をバッテリ１０２へ回収することもできなくなる。また、バッテリ１０２がいっぱいになっていない状態であっても、発電された電力は、バッテリ１０２に一度蓄電してからモータへ供給されることになり、システム効率の低下が懸念される。
一方、実施の形態７のように燃料電池１０２の温度が低くなるにつれて、追従上限値を上げることにより、燃料電池１０１の追従領域が上方に拡大し、燃料電池１０１の出力（発電電力）が増加することとなる。このため、車両走行に適した燃料電池１０１の発電を行いつつ燃料電池１０１の暖機を行なうことができる。さらに燃料電池１０１の出力自体を上げる場合に比べ、余剰電力によるバッテリ１０２の残容量上昇が、抑制されることとなる。したがってバッテリ１０２がいっぱいになってしまい暖機が出来なくなってしまったり、回生電力が取れなくなってしまったりするような状況を減らすことができ、さらに効率向上も期待できる。

また、図２２に示すようにバッテリ１０２のＳＯＣが低いほど追従上限値を上げることで、ＳＯＣが低いときに燃料電池１０１の追従領域の範囲を上方に拡大することとなり、燃料電池１０１の出力が増加する。増加した出力の一部をバッテリ１０２に充電することにより、バッテリ１０２における過度の残容量低下を防ぐことができる。

なお、図２、図５、図１３、図１７、図２０および図２３に示す各部２０４，２０５，２０３１〜２０３７，２０３７’，３０１１，４０１〜４１６，５０２〜５０５は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置に格納されたプログラムが、ＲＡＭ（Random Access Memory）に展開され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行されることにより具現化する。

（変形例）
本発明は、充電装置の放電の過多を防止することができる効果を有し。車両、船舶、航空機およびポータブル発電機等の移動体発電機または家庭用小型発電機に有用である。
また、本実施形態では、過去一定期間における燃料電池システムの出力の平均値に、標準偏差を加算または減算することによって、追従上限値または追従下限値を算出している。しかしながら、本実施形態では、これに限らず、例えば、標準偏差の値をσとすると、１．５σといった値や、１．９６σといった値や、０．７σといった値など、標準偏差に応じた値を平均値に加算または減算することによって、追従上限値や、追従下限値を算出してもよい。

また、本実施形態では、図９〜図１２に示すグラフを基に追従下限値を決定しているが、これに限らず、図２４で説明する方法で決定されてもよい。
図２４は、実施の形態４に係る燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。図２４において、図９と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
図２４に示すように、特性曲線Ｇ１における低負荷域５０００の範囲から追従下限値を決定してもよい。このときの追従下限値は、実験などによって低負荷域５０００の範囲から最適な値が選択される。低負荷域５０００は、例えは特性曲線Ｇ１においてＦＣ出力の効率が最も高いＦＣ出力以下の領域である。また、実験などによって、以下に記述するような燃料電池１０１の劣化が生じるＦＣ出力を求めておき、この値以下の範囲から追従下限値を決定してもよい。すなわち前記燃料電池の劣化が進む低負荷域における所定の出力電力を追従下限値とする。以下、燃料電池の出力が低負荷である低負荷域について説明する。

燃料電池１０１において、アノードへの水素供給が十分である場合（ＦＣ出力が平均的である場合）では、次の化学式（３）に示すような反応が進んでいる。

Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻・・・（３）

しかしながら、燃料電池１０１の出力が小さく、水素の流量が少ない状況では、アノードへの水素供給が十分ではない状態が生じる。このとき、燃料電池１０１内では、次の化学式（４），（５）に示すような反応が進んでいる。

Ｃ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^＋・・・（４）

Ｐｔ→Ｐｔ_２ ^＋＋２ｅ^＋・・・（５）

化学式（４）の右辺における「Ｃ」は、電極を構成するカーボンであり、化学式（５）の右辺における「Ｐｔ」は触媒である。すなわち、水素供給が十分でない状況では、燃料電池１０１の構成部品から電子を供給してしまう。これにより、燃料電池１０１の劣化が生じる。前記燃料電池の出力が低負荷である低負荷域とは、水素供給量が、燃料電池１０１の劣化を生じさせるような量であるときの出力領域である。

ここで、図２４に示すような方法で、追従下限値を決定することにより、燃料電池１０１への水素の供給が十分ではない低負荷域５０００において、バッテリ１０２から供給される出力電力の配分を増加させたり、または燃料電池１０１を停止したりすることにより、燃料電池１０１の劣化を防ぐことができる。

実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。 実施の形態２に係る時間経過に伴う燃料電池システムの出力の例を示す図である。 実施の形態３に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。 実施の形態３に係る時間経過に伴う燃料電池システムの出力の例を示す図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの動作の他の例を説明するための図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの動作の他の例を説明するための図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの動作の他の例を説明するための図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの制御部の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４に係る上下限フィルタの動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態５に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態５に係る燃料電池システムの制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態６に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態６に係る燃料電池システムの制御部の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態７に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態７に係る追従上限補正値を説明するための図である。 実施の形態７に係る追従上限補正値を説明するための図である。 実施の形態７に係る燃料電池システムの制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る燃料電池システムの動作の一例を説明するための図である。

符号の説明

１０１ 燃料電池（ＦＣ）
１０２ バッテリ
１０３ バッテリ制御部
１０４ 電力分配装置
１０５ 補機
１０６ 補機制御部
１０７ モータ
１０８ モータ制御部
１０９、２０１、３０１、５０１、６０５、７０１、８０１ 制御部
２０５ 履歴参照部

Claims (10)

1. 発電装置と、
   前記発電装置と並列に接続され、前記発電装置から電力を受けて充電可能であり、電気負荷に対して電力供給可能な蓄電装置と、
   前記電気負荷に対して供給する、前記発電装置と前記蓄電装置との出力電力の配分を行う電力分配装置と、
   前記出力電力の配分を決定して前記電力分配装置を制御する制御部と、
   を備えた電力供給システムであって、
   前記制御部は、
   前記電力供給システムの出力の頻度分布を決定し、当該電力供給システムの出力の頻度分布において頻度が多い領域では、前記発電装置から供給される出力電力が、前記電力供給システムの要求出力に対し、追従して増減するように前記発電装置と前記蓄電装置との出力電力の配分を決定し、かつ、前記電力供給システムの出力の頻度分布において頻度が少ない領域では、前記蓄電装置から供給される出力電力の配分を増加させるように前記発電装置と前記蓄電装置との出力電力の配分を決定することを特徴とする電力供給システム。
2. 前記制御部は、
   前記電力供給システムの出力の平均値に、前記出力頻度分布から求められる標準偏差に応じた値を加えた値を追従上限値として設定し、
   前記電力供給システムの出力が、前記追従上限値未満のときを前記頻度が多い領域とし、
   前記電力供給システムの出力が、前記追従上限値以上のときを前記頻度が少ない領域とすることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記発電装置は、燃料電池であり、
   前記制御部は、
   前記燃料電池の稼働時において、前記燃料電池の出力の効率を算出し、前記燃料電池の出力の効率が最大となる前記燃料電池の出力電力、または前記燃料電池の劣化が進む低負荷域における所定の出力電力を追従下限値とし、
   前記燃料電池の出力電力が前記追従下限値以上であるとき、前記燃料電池から供給される出力電力が、前記電力供給システムの要求出力に対し、追従して増減するように、前記燃料電池と前記蓄電装置との出力電力の配分を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記燃料電池の補機で消費される電力である補機消費電力を検出する補機消費電力検出手段と、
   を備え、
   前記制御部は、
   電圧検出手段によって、検出された前記燃料電池の電圧、および電流検出手段によって、検出された前記燃料電池の電流の特性と前記補機消費電力とに基づいて前記燃料電池の出力電力の効率を算出することを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
5. 前記制御部は、
   温度検出手段によって、検出された前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池の出力電力の効率を算出することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電力供給システム。
6. 前記制御部は、
   湿度検出手段によって、検出された前記燃料電池の湿度に基づいて、前記燃料電池の出力電力の効率を算出することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
7. 前記制御部は、
   圧力検出手段によって、検出された前記燃料電池の圧力に基づいて、前記燃料電池の出力電力の効率を算出することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
8. 前記制御部は、
   前記燃料電池に対して要求される電力が前記追従下限値未満であるとき、前記燃料電池の発電を停止させることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の電力供給システム。
9. 前記制御部は、
   温度検出手段によって、検出された前記燃料電池の温度が低くなるにつれ、追従上限値を上昇させることを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
10. 前記制御部は、
    残容量検出手段によって、検出された前記蓄電装置の残容量が低くなるにつれ、追従上限値を上昇させることを特徴とする請求項２または請求項９に記載の電力供給システム。

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