JP6090600B2 - 燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システム - Google Patents

燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システム Download PDF

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Description

本発明は、燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システムに関し、特に、蓄電池に接続された燃料電池システムに関する。
近年、エネルギー問題および環境問題の解決に大きく貢献する可能性がある電源として、燃料電池システムが普及しつつある。燃料電池システムは、セルスタックと呼ばれる発電部における水素と酸素との電気化学反応により、電力を生成する。
ところで、燃料電池システムの発電部は、その発電電力を急激に変化させることができないという特性を有する。そのために、燃料電池システムでは、余剰電力を、貯湯タンク内の水を加熱する電気ヒーターに供給することで、急激な負荷電力（以下、単に「負荷」ともいう。）の変動に追随した電力供給を実現している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−６８１２５号公報
しかしながら、貯湯タンク内の水は時間とともに冷めるので、余剰電力を電気ヒーターに供給することによる電力調整は効率的な手法とはいえない。
ここで、負荷電力の変動（以下、単に「負荷変動」ともいう）への追随性を向上させるために、発電部で発電される電力（発電電力）の時間変化（つまり、発電電力変化率）を可能な限り大きく設定しておくことが考えられる。しかしながら、発電電力変化率を大きく設定した場合には、燃料電池システムにおける水素ガスの供給速度の問題等により、燃料電池システムの寿命が短くなってしまうという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点および要望に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、急激な負荷変動に対応できる燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る燃料電池システムの一形態は、蓄電池と接続され、負荷に電力を供給する燃料電池システムであって、電力を発電する発電部と、前記蓄電池の蓄電状態を示す電池情報を取得する取得部と、前記負荷の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合において、共に選択可能な、前記蓄電池を充電および放電させずに前記発電部を発電させて前記発電部から前記負荷に電力を供給させる第１の制御モードと、前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させる、または、前記発電部からの電力の少なくとも一部を前記蓄電池に充電させるように前記蓄電池を充電または放電させることにより、前記発電部の発電電力の時間変化である発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくして前記発電部の発電量を増加または減少させる第２の制御モードとのいずれかを選択する制御部とを備え、前記制御部が前記第１の制御モードを選択した場合において、前記蓄電池を充電または放電させることにより決定される前記発電電力変化率は、前記燃料電池システムの寿命に所定の影響を与える最大電力変化率よりも大きくなることが許容され、前記制御部が前記第２の制御モードを選択した場合において、前記発電電力変化率は、前記最大電力変化率よりも小さい。
本態様により、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、急激な負荷変動に追随できる燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システムが提供される。
よって、エネルギー問題および環境問題の解決に貢献する可能性がある燃料電池システムが普及してきた今日における本発明の実用的価値は極めて高い。
図１は、本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図２は、図１におけるＦＣ電力調整部とＳＢ電力調整部の詳細な構成の一例を示すブロック図である。 図３の（ａ）は負荷の需要電力が急激に増加した場合における負荷への電力供給の流れを示す図であり、図３の（ｂ）は負荷の需要電力が急激に減少した場合における発電部からの電力供給の流れを示す図である。 図４は、図３に示された制御による結果としての電力供給の状態を示す図である。 図５は、蓄電池の残存容量と発電部の発電電力変化率との関係の一例を示す図である。 図６は、本実施の形態における燃料電池システムの基本動作を示すフローチャートである。 図７Ａは、第２の制御モードにおける電力系統の利用に関する燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。 図７Ｂは、第２の制御モードにおけるダミー負荷の利用に関する燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。 図８Ａは、負荷の需要電力が増加した場合における燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。 図８Ｂは、図８ＡにおけるステップＳ１３の詳細な手順を示すフローチャートである。 図９は、負荷の需要電力が増加した場合における蓄電池システムの動作を示すフローチャートである。 図１０Ａは、負荷の需要電力が減少した場合における燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。 図１０Ｂは、図１０ＡにおけるステップＳ３３の詳細な手順を示すフローチャートである。 図１１は、負荷の需要電力が減少した場合における蓄電池システムの動作を示すフローチャートである。 図１２は、第１の変形例における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図１３は、第２の変形例における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、急激な負荷変動に追随するという要望を満たすために、蓄電池と連携して動作する燃料電池システムを考案した。つまり、負荷の状況として、いま、燃料電池システムの発電部からの発電電力だけでは足りない場合には、蓄電池からの電力も負荷に供給し（つまり、蓄電池を放電させ）、一方、燃料電池システムの発電部からの発電電力に余剰電力が発生している場合には、その余剰電力を蓄電池に供給する（つまり、蓄電池を充電させる）。これにより、余剰電力を無駄にすることなく、急激な負荷変動に追随した電力供給が可能になる。
このとき、蓄電池の残存容量を監視しておき、その残存容量が、燃料電池システムの起動に必要な電力量を下回ることがないように、蓄電池の放電電力量を制御する。さらに、燃料電池システムの寿命を短くしてしまうことないように、発電部の発電電力変化率が一定の値を超えないように（つまり、発電部で発電させる電力を急激に変化させることがないように）、蓄電池の充放電を制御する。
また、燃料電池システムは、通常、電力系統からの電力供給を受けて起動するので、電力系統からの電力供給が停止しているときは燃料電池システムを起動させることができない。ところが、近年、停電等によって電力系統からの電力供給が停止しているときであっても燃料電池システムを起動（つまり、自立運転）させたいという要望が強くなってきている。そのために、そのような要望に応えることも必要である。
（本発明の概要）
そこで、本発明に係る燃料電池システムの一形態は、蓄電池と接続され、負荷に電力を供給する燃料電池システムであって、電力を発電する発電部と、前記蓄電池の蓄電状態を示す電池情報を取得する取得部と、前記負荷の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合、前記電池情報に基づいて、前記蓄電池を充放電させずに前記発電部を発電させて前記発電部から前記負荷に電力を供給させる第１の制御モードと、前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させる、または、前記発電部からの電力の少なくとも一部を前記蓄電池に充電させるように前記蓄電池を充放電させることにより、前記発電部の発電電力の時間変化である発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくして前記発電部を発電させる第２の制御モードとのいずれかを選択する制御部とを備える。
これにより、負荷電力が変動した場合に、第２の制御モードでは、蓄電池の充放電が利用されるので、第１の制御モードのときよりも、発電電力変化率が小さくて済む。よって、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、急激な負荷変動への追随が可能になる。
ここで、前記電池情報には、前記蓄電池の放電可能電力量が含まれ、前記制御部は、前記負荷電力が第１の負荷電力から前記第１の負荷電力よりも大きい第２の負荷電力に増加する場合、前記放電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、前記第１の制御モードを選択し、前記放電可能電力量が前記しきい値以上のときに、前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させることにより前記発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくする前記第２の制御モードを選択してもよい。
これにより、第２の制御モードにおいては、負荷電力が急激に増加する場合であっても、蓄電池から負荷に電力が供給されるので、第１の制御モードのときよりも、発電電力変化率は小さくて済む。よって、第２の制御モードにおいては、負荷電力が急激に増加した場合であっても、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、急激な負荷変動への追随が可能になる。
また、更に、電力系統と接続され、前記制御部は、前記第２の制御モードを選択した場合、前記蓄電池及び／または前記電力系統から前記負荷に電力を供給させてもよい。このとき、前記制御部は、前記取得部が前記電池情報として取得した前記蓄電池の放電可能電力を参照することで、前記発電電力が前記第２の負荷電力に満たない電力である不足電力が前記放電可能電力以下のときには、前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させ、前記不足電力が前記放電可能電力より大きいときには、前記電力系統からの電力と前記蓄電池からの電力とを前記負荷に供給させてもよい。
これにより、負荷電力が急激に増加した場合に、第２の制御モードにおいて蓄電池だけでなく電力系統からの電力も負荷に供給される。よって、発電電力変化率がさらに小さくて済むとともに、急激な負荷変動への追随性が向上される。
また、前記第２の制御モードを選択した後で、前記発電部の発電電力が前記第２の負荷電力に満たない場合、前記取得部は、一定時間毎に前記蓄電池の放電可能電力量を取得し、前記制御部は、一定時間毎に取得する前記放電可能電力量が予め定められたしきい値より小さくなったら、前記第１の制御モードを選択してもよい。
これにより、蓄電池の放電可能電力が一定時間毎に繰り返し監視され、蓄電池の状態変化に対応した放電が行われる。
また、前記電池情報には、前記蓄電池の充電可能電力量が含まれ、前記制御部は、前記負荷電力が第１の負荷電力から前記第１の負荷電力よりも小さい第２の負荷電力に減少する場合、前記充電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、前記第１の制御モードを選択し、前記充電可能電力量が前記しきい値以上のときに、前記発電部からの電力の少なくとも一部を前記蓄電池に充電させることにより前記発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくする前記第２の制御モードを選択してもよい。
これにより、第２の制御モードにおいては、負荷電力が急激に減少する場合であっても、発電部からの電力の少なくとも一部が蓄電池に充電されるので、第１の制御モードのときよりも、発電電力変化率は、小さくて済む。よって、第２の制御モードにおいては、負荷電力が急激に減少した場合であっても、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、急激な負荷変動への追随が可能になる。
また、更に、電力を消費するダミー負荷を備え、前記制御部は、前記第２の制御モードを選択した場合、前記発電電力が前記第２の負荷電力を超える電力である余剰電力を前記ダミー負荷と前記蓄電池に供給してもよい。このとき、前記制御部は、前記発電電力が前記第２の負荷電力を超える電力である余剰電力を前記ダミー負荷に供給した後に前記蓄電池に供給し、前記余剰電力を前記蓄電池に供給するときには、前記取得部が前記電池情報として取得した前記蓄電池の充電可能電力量を参照することで、前記余剰電力のうち前記充電可能電力量以下の電力量を前記蓄電池に供給してもよい。
これにより、負荷電力が急激に減少した場合に、第２の制御モードにおいて蓄電池を充電するときには、ダミー負荷への電力供給を利用することで、蓄電池の充電可能電力量以下の電力量、および、充電可能最大電流値以下の電流値で蓄電池に電力が供給される。よって、発電電力変化率がさらに小さくて済むとともに、蓄電池の仕様を考慮した充電が行われる。
また、前記第２の制御モードを選択した後で、前記発電部の発電電力が前記第２の負荷電力より大きい場合、前記取得部は、一定時間毎に前記蓄電池の充電可能電力量を取得し、前記制御部は、一定時間毎に取得する前記充電可能電力量が予め定められたしきい値より小さくなったら、前記第１の制御モードを選択してもよい。
これにより、蓄電池の充電可能電力量以下の電力量、および、充電可能最大電流値が一定時間毎に繰り返し監視され、蓄電池の状態変化に対応した充電が行われる。
ここで、前記制御部が前記第２の制御モードを選択した場合において、前記蓄電池を充放電させることにより決定される前記発電電力変化率は、前記燃料電池システムの寿命に所定の影響を与える最大電力変化率よりも小さくしてもよい。
これにより、第２の制御モードにおける発電電力変化率は、燃料電池システムの寿命に影響を与えない値に設定される。よって、第２の制御モードでは、燃料電池システムの寿命を短くしてしまうことが回避される。
また、前記電池情報には、前記蓄電池の残存容量が含まれ、前記制御部が前記第２の制御モードを選択した場合において、前記制御部は、前記電池情報に含まれる残存容量が前記発電部の起動に必要な電力量未満とならないように、前記蓄電池を充放電させてもよい。
これにより、蓄電池の充放電を利用する第２の制御モードでは、蓄電池の残存容量が発電部の起動に必要な電力量未満とならないように蓄電池の充放電が制御されるので、停電等によって電力系統からの電力供給が停止したときであっても、燃料電池システムを起動（つまり、自立運転）させることができる。
また、更に、取り外し可能な態様で前記蓄電池を前記燃料電池システムに接続する接続部を備えてもよい。
これにより、燃料電池システムに接続する蓄電池の交換が容易になる。
また、本発明に係る燃料電池システムの制御方法の一形態は、蓄電池と接続され、負荷に電力を供給する燃料電池システムの制御方法であって、電力を発電する発電ステップと、前記蓄電池の蓄電状態を示す電池情報を取得する取得ステップと、前記負荷の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合、前記電池情報に基づいて、前記蓄電池を充放電させずに前記発電部を発電させて前記発電部から前記負荷に電力を供給させる第１の制御モードと、前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させる、または、前記発電部からの電力の少なくとも一部を前記蓄電池に充電させるように前記蓄電池を充放電させることにより、前記発電部の発電電力の時間変化である発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくして前記発電部を発電させる第２の制御モードとのいずれかを選択する制御ステップとを含む。
これにより、負荷電力が変動した場合に、第２の制御モードでは、蓄電池の充放電が利用されるので、第１の制御モードのときよりも、発電電力変化率が小さくて済む。よって、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、急激な負荷変動への追随が可能になる。
また、本発明に係る蓄電池システムの一形態は、蓄電池と、前記燃料電池システムと接続される接続部と、前記燃料電池システムが備える制御部による制御の下で、前記蓄電池を放電させる、または、前記蓄電池を充電させる調整を行う電力調整部とを備える。
これにより、本発明に係る特徴的な燃料電池システムと連携して動作できる蓄電池システムが実現される。
なお、本発明は、上記のような燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システムとして実現することもできるだけでなく、その制御方法をプロセッサまたはコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを格納したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現したりすることもできる。
（実施の形態）
以下、本発明に係る燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システムの実施の形態およびその変形例について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態およびその変形例は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態およびその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
図１は、本実施の形態における燃料電池システム１０の構成を示すブロック図である。ここでは、燃料電池システム１０に接続される（つまり、外付けされる）蓄電池システム２０も併せて図示されている。
この燃料電池システム１０は、蓄電池（ここでは、蓄電池システム２０）と接続され、負荷３２に電力を供給する発電装置であり、制御部１２、取得部１４、発電部１６、ヒーター１７、およびＦＣ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）電力調整部１８を備える。
なお、燃料電池システム１０と蓄電池システム２０との接続については、燃料電池システム１０に設けられたコネクタ等の接続部（図示されず）を介して、蓄電池システム２０が取り外し可能な態様で燃料電池システム１０に接続される。これにより、燃料電池システム１０に接続する蓄電池システム２０の交換が容易になる。
発電部１６は、電力を発電する装置であり、例えば、酸素と水素との電気化学反応によって電力を発電するセルスタック等から構成される。
ＦＣ電力調整部１８は、蓄電池システム２０および発電部１６と負荷３２との間に介在し、発電部１６の発電電力、発電部１６から負荷３２に供給する電力、発電部１６から蓄電池システム２０に供給（つまり、充電）する電力、および、蓄電池システム２０から負荷３２に供給（つまり、放電）する電力を調整することによって、負荷３２に電力を供給する回路である。そのために、ＦＣ電力調整部１８は、制御部１２からの制御の下で、発電部１６およびＳＢ電力調整部２８を制御したり、負荷３２への供給電力（あるいは、電流）を監視したりする。
取得部１４は、蓄電池システム２０が有する蓄電池２６の蓄電状態を示す電池情報を取得する通信インターフェイス等である。ここで、蓄電状態とは、蓄電池２６の蓄電に関する状態であり、例えば、蓄電池２６の残存容量、放電可能電力量、充電可能電力量、充電可能最大電流値、放電可能電力、温度、および、寿命の少なくとも一つである。電池情報は、蓄電池２６の残存容量、放電可能電力量、充電可能電力量、充電可能最大電流値、放電可能電力、温度、寿命の少なくとも一つを直接的または間接的に示す情報が含まれる。
ここで、蓄電池２６の残存容量とは、その時点において蓄電池２６に充電されている電力量である。また、蓄電池２６の放電可能電力量とは、その時点から蓄電池２６が放電できる電力量である。また、蓄電池２６の充電可能電力量とは、その時点から蓄電池２６に充電できる電力量である。また、蓄電池２６の充電可能最大電流値とは、その時点で蓄電池２６を充電するときに流し得る電流の最大値である。また、蓄電池２６の放電可能電力とは、その時点で蓄電池２６が放電できる電力の最大値である。また、蓄電池２６の寿命とは、その時点から蓄電池２６を二次電池として使用できる時間または充放電回数である。また、上記のような蓄電状態を間接的に示す情報とは、予め定められた関係式を用いて蓄電状態を導出できるような元となる情報である。たとえば、残存容量、放電可能電力量および充電可能電力量は、予め定められた関係式を用いて、それらのうちの一つのパラメータから他の二つのパラメータを導出できるので、それらのうちの一つのパラメータは、他の二つのパラメータを間接的に示す情報である。
ヒーター１７は、ダミー負荷の一例であり、本実施の形態では、図示されていない貯湯タンク内の水を加熱する電気ヒーターである。このヒーター１７は、ＦＣ電力調整部１８から電力の供給を受けるか否かを制御するスイッチを有する。
制御部１２は、取得部１４で取得された電池情報（蓄電池２６の残存容量等）に基づいてＦＣ電力調整部１８を制御することにより、発電部１６での発電電力および蓄電池２６の充放電（つまり、蓄電池２６からの放電電力（あるいは放電電力量）および蓄電池２６への充電電力（あるいは充電電力量）の少なくとも一方（本実施の形態では、両方））を制御するプロセッサ等からなるコントローラである。
より詳しくは、制御部１２は、負荷３２の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合、取得部１４で取得された電池情報に基づいて、蓄電池２６を充放電させずに発電部１６を発電させて発電部１６から負荷３２に電力を供給させる第１の制御モードと、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させる、または、発電部１６からの電力の少なくとも一部を蓄電池２６に充電させるように蓄電池２６を充放電させることにより、発電部１６の発電電力の時間変化である発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくして発電部１６を発電させる第２の制御モードとのいずれかを選択する。このとき、制御部１２が第２の制御モードを選択した場合において、蓄電池２６を充放電させることにより決定される発電電力変化率は、燃料電池システム１０の寿命に所定（予め定められた程度）の影響を与える電力変化率として予め定められた値である最大電力変化率よりも小さい。
たとえば、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも大きい第２の負荷電力に増加する場合、制御部１２は、電池情報に含まれる放電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、第１の制御モードを選択し、放電可能電力量がしきい値以上のときに、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させることにより発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくする第２の制御モードを選択する。一方、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも小さい第２の負荷電力に減少する場合、制御部１２は、電池情報に含まれる充電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、第１の制御モードを選択し、充電可能電力量がしきい値以上のときに、発電部１６からの電力の少なくとも一部を蓄電池２６に充電させることにより発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくする第２の制御モードを選択する。
また、制御部１２が第２の制御モードを選択した場合において、制御部１２は、電池情報に含まれる残存容量が発電部１６の起動に必要な電力量未満とならないように、蓄電池２６を充放電させる。
なお、この制御部１２は、燃料電池システムの寿命に影響するパラメータに基づき、ＦＣ電力調整部１８を制御することにより、発電部１６での発電電力を制御することもできる。燃料電池システムの寿命に影響するパラメータには、発電部１６に接する水素ガスの濃度、圧力、発電部１６の温度、発電部１６に接する一酸化炭素の濃度および圧力の少なくとも一つが挙げられる。また、この制御部１２は、ＦＣ電力調整部１８が発電部１６で発電されて余った電力を蓄電池２６に供給できない場合、ヒーター１７がＦＣ電力調整部１８から電力の供給を受けられるように、ヒーター１７内のスイッチを導通させ、ＦＣ電力調整部１８が蓄電池２６に供給できない余った電力をヒーター１７に供給するように制御する。
蓄電池システム２０は、燃料電池システム１０と接続部（図示せず）を介して接続され、燃料電池システム１０との間で電力のやりとりをする蓄電池装置であり、通信部２２、検知部２４、蓄電池２６およびＳＢ（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｂａｔｔｅｒｙ）電力調整部２８を備える。この蓄電池システム２０は、急激な負荷変動に対して燃料電池システム１０からの供給電力を追随させることを可能にするため、および、電力系統３０からの電力供給が停止した場合に燃料電池システム１０を起動するための電力を供給するために用いられる。
蓄電池２６は、充放電が可能な二次電池である。
検知部２４は、上述した蓄電池２６の残存容量等の蓄電状態を検知するセンサ等である。
通信部２２は、検知部２４で検知された蓄電池２６の蓄電状態を示す電池情報を生成し、生成した電池情報を燃料電池システム１０の取得部１４に通知する通信インターフェイス等である。
ＳＢ電力調整部２８は、燃料電池システム１０のＦＣ電力調整部１８と接続され、蓄電池２６から負荷３２に供給する電力（つまり、蓄電池２６から放電される電力）、および、発電部１６から蓄電池２６に供給する電力（つまり、蓄電池２６に充電させる電力）を調整することによって、蓄電池２６の充放電を制御する。つまり、ＳＢ電力調整部２８は、燃料電池システム１０が備える制御部１２による制御の下で、蓄電池２６を放電させる、または、蓄電池２６を充電させる調整を行う電力調整部の一例である。
なお、蓄電池システム２０は、最小限の構成として、蓄電池２６と、燃料電池システム１０と接続される接続部（図示せず）と、ＳＢ電力調整部２８とを備えればよい。この構成によって、燃料電池システム１０が備える制御部１２による制御の下で、蓄電池２６を放電させる、または、蓄電池２６を充電させる調整を行うことが可能になり、燃料電池システム１０と連携して動作できる蓄電池システムが実現される。
図２は、図１におけるＦＣ電力調整部１８およびＳＢ電力調整部２８の詳細な構成の一例を示すブロック図である。
本図に示されるように、ＦＣ電力調整部１８は、発電部１６で発電された直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１８ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８ａからの直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータ１８ｂとから構成される。ＤＣ／ＡＣインバータ１８ｂから出力された交流電力は、負荷３２およびＳＢ電力調整部２８に供給される。
また、ＳＢ電力調整部２８は、ＤＣ／ＡＣインバータ２８ａおよびＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｂから構成される。ＤＣ／ＡＣインバータ２８ａは、ＦＣ電力調整部１８（厳密には、ＤＣ／ＡＣインバータ１８ｂ）からの交流電圧を直流電圧に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｂに出力すること、および、その逆に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｂからの直流電圧を交流電圧に変換してＦＣ電力調整部１８に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｂは、ＤＣ／ＡＣインバータ２８ａからの直流電圧を降圧して蓄電池２６に出力すること、および、その逆に、蓄電池２６からの直流電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ２８ａに出力することを行う。
以上のように構成された本実施の形態における燃料電池システム１０および蓄電池システム２０では、以下のような特徴的な制御が行われる。
制御部１２は、負荷３２の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合、取得部１４で取得された電池情報に基づいて、蓄電池２６を充放電させずに発電部１６を発電させて発電部１６から負荷３２に電力を供給させる第１の制御モードと、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させる、または、発電部１６からの電力の少なくとも一部を蓄電池２６に充電させるように蓄電池２６を充放電させることにより、発電部１６の発電電力の時間変化である発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくして発電部１６を発電させる第２の制御モードとのいずれかを選択する。
このように、燃料電池システム１０の制御部１２は、発電部１６の発電電力が第１の電力から第２の電力に変化する場合に、蓄電池２６の残存容量等の蓄電状態を示す電池情報に基づいて蓄電池システム２０を充電または放電させることにより、発電部１６の発電電力が第１の電力から第２の電力に変化するまでの間における発電電力の時間変化である発電電力変化率を制御する。つまり、急激な負荷変動に対しては、蓄電池２６の充電または放電を利用することで、燃料電池システム１０からの出力電力を負荷３２に追随させている。これにより、急激な負荷変動に追随させる場合であっても、余剰電力を無駄にすることがないうえに、燃料電池システム１０の寿命を短くすることがないように発電部１６における発電電力変化率を一定の値（ゆるやかな傾斜での電力変化）に維持させることができる。
また、制御部１２が第２の制御モードを選択した場合において、制御部１２は、電池情報に含まれる残存容量が発電部１６の起動に必要な電力量未満とならないように、蓄電池２６を充放電させる。つまり、この制御部１２は、発電部１６の発電電力が第１の電力から第２の電力に変化するまでの間において蓄電池２６の残存容量が燃料電池システム１０の起動に必要な電力量を下回ることがないように、発電部１６における発電電力変化率を決定し、決定した発電電力変化率で発電部１６の発電電力を第１の電力から第２の電力に変化させる。これにより、蓄電池２６には、燃料電池システム１０の起動に必要な電力量が常に確保されるので、万一、停電等で電力系統３０からの電力供給が停止した場合であっても、蓄電池システム２０からの電力供給を受けて燃料電池システム１０を起動し自立運転させることができる。
なお、蓄電池２６の充放電については、制御部１２は、ＦＣ電力調整部１８から負荷３２に供給する電力の変化量と蓄電池２６の残存容量等の電池情報とに基づいて、蓄電池２６に充電または放電させる電力を決定し、決定された電力で蓄電池２６を充電または放電させる。
図３の（ａ）は、発電部１６で発電される電力だけでは負荷３２に必要とされる電力が不足している場合、例えば、負荷３２の需要電力が急激に増加した場合における負荷３２への電力供給の流れを示す図である。なお、ここでは、電力系統３０からの電力供給がないケースが図示されている。
本図に示されるように、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも大きい第２の負荷電力に増加する場合、制御部１２は、電池情報に含まれる放電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、第１の制御モードを選択し、放電可能電力量がしきい値以上のときに、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させることにより発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくする第２の制御モードを選択する。つまり、負荷３２の需要電力が急激に増加したために発電部１６による発電電力だけでは追随できない場合には、蓄電池２６からＳＢ電力調整部２８およびＦＣ電力調整部１８を介して負荷３２に電力が供給される。言い換えると、負荷３２の需要電力の増加に応じて発電部１６の発電電力を第１の電力からより大きな第２の電力に増加させる場合には、制御部１２は、発電部１６の発電電力が第１の電力から第２の電力に変化するまでの間に、ＦＣ電力調整部１８に、蓄電池２６から供給される電力を負荷３２に供給させることにより、発電部１６の発電電力変化率が一定値を超えないように、制御する。これにより、発電部１６による発電電力が急激に増加することによる燃料電池システム１０の寿命の劣化が回避される。
なお、蓄電池２６の残存容量が燃料電池システム１０の起動に必要な電力量に近づいてきたために蓄電池２６からの電力供給を停止しなければならないとか、負荷３２の需要電力が極めて大きく増加した等の理由により、負荷３２の需要電力が発電部１６の発電電力と蓄電池２６からの可能な供給電力との合計を超える事態が発生した場合には、その不足分の電力を、電力系統３０から負荷３２に供給してもよい。
そのために、制御部１２が第２の制御モードを選択した場合において、制御部１２は、取得部１４が電池情報として取得した蓄電池２６の放電可能電力を参照することで、発電部１６の発電電力が第２の負荷電力に満たない電力である不足電力が放電可能電力以下のときには、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させ、不足電力が放電可能電力より大きいときには、電力系統３０からの電力と蓄電池２６からの電力とを負荷３２に供給させてもよい。そのとき、取得部１４は、制御部１２による参照のために、一定時間毎に蓄電池２６の放電可能電力を取得する。つまり、制御部１２は、電力系統３０から負荷３２に電力を供給している状態で蓄電池２６の残存容量が燃料電池システム１０を起動させるのに必要な電力量を下回ることがないように、発電部１６の発電電力変化率を決定し、決定した発電部１６による発電電力の発電電力変化率で発電部１６の発電電力を第１の電力から第２の電力に変化させてもよい。また、第２の制御モードを選択した後で、発電部１６の発電電力が第２の負荷電力に満たない場合、取得部１４は、一定時間毎に蓄電池２６の放電可能電力量を取得し、制御部１２は、一定時間毎に取得する放電可能電力量が予め定められたしきい値より小さくなったら、第１の制御モードを選択してもよい。
一方、図３の（ｂ）は、発電部１６で発電された電力に余剰電力が生じた場合、例えば、負荷３２の需要電力が急激に減少した場合における発電部１６からの電力供給の流れを示す図である。なお、本図においても、電力系統３０からの電力供給がないケースが図示されている。
本図に示されるように、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも小さい第２の負荷電力に減少する場合、制御部１２は、電池情報に含まれる充電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、第１の制御モードを選択し、充電可能電力量がしきい値以上のときに、発電部１６からの電力の少なくとも一部を蓄電池２６に充電させることにより発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくする第２の制御モードを選択する。つまり、負荷３２の需要電力が急激に減少したために発電部１６による発電電力が負荷３２の需要電力を超える状態になった（つまり、余剰電力が生じた）場合には、発電部１６で発電された電力のうち、負荷３２に供給された電力を除く余剰電力がＦＣ電力調整部１８およびＳＢ電力調整部２８を介して蓄電池２６に供給される。言い換えると、負荷３２の需要電力の減少に応じて発電部１６の発電電力を第１の電力からより小さな第２の電力に減少させる場合には、制御部１２は、発電部１６の発電電力が第１の電力から第２の電力に変化するまでの間に、ＦＣ電力調整部１８に、発電部１６が発電する電力を蓄電池２６に供給させることにより、発電部１６の発電電力変化率が一定値を超えないように、制御する。これにより、余剰電力を無駄にすることが回避されるとともに、発電部１６による発電電力が急激に減少することによる燃料電池システム１０の寿命の劣化が回避される。
なお、制御部１２が第２の制御モードを選択した場合において、制御部１２は、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも小さい第２の負荷電力に減少する場合、発電部１６の発電電力が第２の負荷電力を超える電力である余剰電力をダミー負荷（ここでは、ヒーター１７）に供給した後に蓄電池２６に供給してもよい。余剰電力を蓄電池２６に供給するときには、制御部１２は、取得部１４が電池情報として取得した蓄電池２６の充電可能電力量および充電可能最大電流値を参照することで、充電可能電力量以下の電力量、および、充電可能最大電流値以下の電流値で蓄電池２６に余剰電力を供給する。このとき、取得部１４は、制御部１２による参照のために、一定時間毎に蓄電池２６の充電可能電力量および充電可能最大電流値を取得する。つまり、第２の制御モードを選択した後で、発電部１６の発電電力が第２の負荷電力より大きい場合、取得部１４は、一定時間毎に蓄電池２６の充電可能電力量を取得し、制御部１２は、一定時間毎に取得する前記充電可能電力量が予め定められたしきい値より小さくなったら、第１の制御モードを選択してもよい。
図４は、図３に示された制御による結果としての電力供給の状態を示す図である。本図において、横軸は時間を、縦軸は電力を示している。実線は、発電部１６による発電電力の時間変化を示し、破線は、負荷３２の需要電力（つまり、燃料電池システム１０から負荷３２に供給される電力）の時間変化を示している。また、右上がりの斜線で示されるハッチング箇所は、発電部１６から蓄電池２６に供給される電力（つまり、蓄電池２６への充電電力）の時間変化（つまり、充電電力量）を示し、右下がりの斜線で示されるハッチング箇所は、蓄電池２６から負荷３２に供給される電力（つまり、蓄電池２６からの放電電力）の時間変化（つまり、放電電力量）を示している。
本図に示されるように、蓄電池２６からの放電および充電を利用することで、急激な負荷変動に追随した電力供給が実現される。また、蓄電池２６からの放電および充電を利用することで、発電部１６の発電電力変化率が一定の値（緩やかな一定の傾斜での電力変化）に維持され、燃料電池システム１０の寿命の劣化が回避される。さらに、余剰電力で蓄電池２６を充電することにより、余剰電力を無駄にしてしまうことが回避される。
図５は、蓄電池２６の残存容量と発電部１６の発電電力変化率との関係を示す図である。つまり、ここでは、残存容量に応じて制御部１２が発電電力変化率をどのように制御するかの一例が図示されている。
図５の（ａ）は、蓄電池２６の残存容量に関する３つのケース（１）〜（３）を示している。ケース（１）〜（３）は、それぞれ、蓄電池２６の残存容量が、蓄電池２６が完全に充電されたときの電力量の３／４より大きい場合、１／２より大きく３／４以下の場合、１／２以下の場合に対応する。
図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示された残存容量の３つのケース（１）〜（３）における発電部１６の発電電力変化率の一例（ここでは、大小関係）を示している。
図５から分かるように、負荷３２の需要電力が増加する場合には、制御部１２は、ケース（１）では、発電部１６の発電電力変化率が、３つのケースの中で最も小さな値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（２）では、発電部１６の発電電力変化率が、３つのケースの中で真ん中の値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（３）では、発電部１６の発電電力変化率が、３つのケースの中で最も大きな値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御する。
一方、同時に行われる蓄電池２６の放電については、制御部１２は、ケース（１）では、蓄電池２６から負荷３２への供給電力（放電電力）が３つのケースの中で最も大きな値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（２）では、蓄電池２６から負荷３２への供給電力（放電電力）が３つのケースの中で真ん中の値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（３）では、蓄電池２６から負荷３２への供給電力（放電電力）がゼロとなるようにＦＣ電力調整部１８を制御する。
つまり、負荷３２の需要電力が増加する場合には、制御部１２は、燃料電池システム１０の起動に必要な電力量として蓄電池２６が完全に充電されたときの電力量の１／２程度であると考え、蓄電池２６の残存容量が１／２を下回らないように、かつ、発電部１６の発電電力と蓄電池２６の放電可能電力との合計が負荷３２の需要電力（負荷電力）となるように、発電部１６の発電電力変化率および蓄電池２６からの放電電力を制御している。
同様に、負荷３２の需要電力が減少する場合には、制御部１２は、ケース（１）では、発電部１６の発電電力変化率（絶対値としての電力変化率）が、３つのケースの中で最も大きな値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（２）では、発電部１６の発電電力変化率が、３つのケースの中で真ん中の値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（３）では、発電部１６の発電電力変化率が、３つのケースの中で最も小さな値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御する。
一方、同時に行われる蓄電池２６の充電については、制御部１２は、ケース（１）では、発電部１６から蓄電池２６への供給電力（充電電力）が３つのケースの中で最も小さな値（あるいは、ゼロ）となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（２）では、蓄電池２６から負荷３２への供給電力（放電電力）が３つのケースの中で真ん中の値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御し、ケース（３）では、発電部１６から蓄電池２６への供給電力（充電電力）が３つのケースの中で最も大きな値となるようにＦＣ電力調整部１８を制御する。
つまり、負荷３２の需要電力が減少する場合には、制御部１２は、燃料電池システム１０の起動に必要な電力量として蓄電池２６が完全に充電されたときの電力量の１／２程度であると考え、蓄電池２６の残存容量が１／２を下回らないように、かつ、発電部１６の発電電力から負荷３２の需要電力を差し引いた余剰電力が蓄電池２６に充電されるように、発電部１６の発電電力変化率および蓄電池２６への充電電力を制御している。
以上のように、発電部１６の発電電力が増加する場合には、制御部１２は、負荷３２が蓄電池２６から電力の供給を受けないときには（第１の制御モードでは）、所定の基準増加率で発電部１６の発電電力を増加させ、一方、負荷３２が蓄電池２６から電力の供給を受けるときには（第２の制御モードでは）、蓄電池２６を放電させることで、発電部１６の発電電力を基準増加率よりも小さい発電電力変化率で増加させる。言い換えると、制御部１２は、燃料電池システム１０が蓄電池２６から電力の供給を受けるときには（第２の制御モードでは）、基準増加率で発電部１６の発電電力を変化させるときよりも長い到達時間で発電部１６の発電電力を第１の電力から第２の電力に変化させる。
また、発電部１６の発電電力が減少する場合には、制御部１２は、発電部１６で発電された電力を蓄電池２６に供給しないときには（第１の制御モードでは）、所定の基準減少率で発電部１６の発電電力を減少させ、一方、発電部１６で発電された電力を蓄電池２６に供給するときには（第２の制御モードでは）、発電部１６で発電されて余った電力を蓄電池２６に供給することで、発電部１６の発電電力を基準減少率よりも小さい発電電力変化率で減少させる。言い換えると、制御部１２は、発電部１６で発電された電力を蓄電池２６に供給するときには（第２の制御モードでは）、基準減少率で発電部１６の発電電力を変化させるときよりも長い到達時間で発電部１６の発電電力を第１の電力から第２の電力に変化させる。
このような制御により、蓄電池２６の充放電が可能な場合には（第２の制御モードでは）、蓄電池２６からの放電および充電を利用することで、急激な負荷変動に追随した電力供給が実現されるとともに、発電部１６の発電電力変化率が一定の値（緩やかな一定の傾斜での電力変化）に維持され、燃料電池システム１０の寿命の劣化が回避される。また、蓄電池２６には、その残存容量として、少なくとも、燃料電池システム１０の起動に必要な電力量が確保されるので、停電等で電力系統３０からの電力供給が停止した場合であっても、蓄電池２６からの電力によって燃料電池システム１０を起動して自立運転させることができる。さらに、余剰電力で蓄電池２６を充電することにより、余剰電力を無駄にしてしまうことが回避される。
なお、図５に示される例では、燃料電池システム１０の起動に必要な電力量は、蓄電池２６が完全に充電されたときの電力量の１／２として制御されたが、典型的には、蓄電池２６が完全に充電されたときの放電可能電力量の１／３から２／３までの範囲に属する電力量であればよい。つまり、燃料電池システム１０の起動に必要な電力量と蓄電池２６が完全に充電されたときの放電可能電力量との関係は、燃料電池システム１０の規模および蓄電池２６の容量等を勘案して適宜決定すればよい。
次に、以上のように構成された本実施の形態における燃料電池システム１０の動作について、説明する。
図６は、本実施の形態における燃料電池システム１０の基本動作を示すフローチャートである。ここでは、負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合における燃料電池システム１０の制御部１２における動作手順が示されている。
まず、取得部１４は、蓄電池システム２０から、蓄電池２６の電池情報を取得する（Ｓ５０）。
制御部１２は、取得部１４で取得された電池情報が示す蓄電池２６の蓄電状態に基づいて（Ｓ５１）、蓄電池２６を充放電させずに発電部１６を発電させて発電部１６から負荷３２に電力を供給させる第１の制御モードを選択するか（Ｓ５２）、あるいは、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させる、または、発電部１６からの電力の少なくとも一部を蓄電池２６に充電させるように蓄電池２６を充放電させることにより、発電部１６の発電電力の時間変化である発電電力変化率Ｒ２を第１の制御モードにおける発電電力変化率Ｒ１よりも小さくして発電部１６を発電させる第２の制御モードを選択する（Ｓ５３）。そして、制御部１２は、選択した制御モードによる制御を行う。
たとえば、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも大きい第２の負荷電力に増加する場合には、制御部１２は、電池情報に含まれる放電可能電力量が予め定められたしきい値Ｔｈ１より小さいときに、第１の制御モードを選択し、一方、放電可能電力量がしきい値Ｔｈ１以上のときに、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させることにより発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくする第２の制御モードを選択する。
また、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも小さい第２の負荷電力に減少する場合には、制御部１２は、電池情報に含まれる充電可能電力量が予め定められたしきい値Ｔｈ２より小さいときに、第１の制御モードを選択し、一方、充電可能電力量がしきい値Ｔｈ２以上のときに、発電部１６からの電力の少なくとも一部を蓄電池２６に充電させることにより発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくする第２の制御モードを選択する。
これにより、蓄電池２６の充放電が可能な場合には（第２の制御モードでは）、蓄電池２６からの充電および放電を利用することで、急激な負荷変動に追随した電力供給が実現されるとともに、発電部１６の発電電力変化率が一定の値（緩やかな一定の傾斜での電力変化）に維持され、燃料電池システム１０の寿命の劣化が回避される。
図７Ａは、第２の制御モードにおける電力系統３０の利用に関する燃料電池システム１０の動作を示すフローチャートである。ここでは、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも大きい第２の負荷電力に変化する場合における燃料電池システム１０の制御部１２における動作手順が示されている。
まず、制御部１２は、ダミー負荷（ここでは、ヒーター１７）に電力が供給されているか否かを判断し（Ｓ６０）、供給されている場合には、ＦＣ電力調整部１８を制御することで、ダミー負荷（ここでは、ヒーター１７）への電力供給を停止する（Ｓ６１）。
次に、取得部１４は、蓄電池システム２０から、蓄電池２６の放電可能電力が含まれる電池情報を取得する（Ｓ６２）。
そして、制御部１２は、取得部１４が取得した蓄電池２６の放電可能電力を参照することで、発電部１６の発電電力が第２の負荷電力に満たない電力である不足電力が放電可能電力より大きいか否かを判断する（Ｓ６３）。
その結果、不足電力が放電可能電力より大きい場合には（Ｓ６３でＹｅｓ）、制御部１２は、蓄電池２６からの電力と電力系統３０からの電力とを負荷３２に供給させ（Ｓ６４、Ｓ６５）、一方、不足電力が放電可能電力以下の場合には（Ｓ６３でＮｏ）、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させる（Ｓ６６）。
これにより、負荷電力が急激に増加した場合において、電力系統３０から自動的に不足分の電力が負荷３２に供給され、発電部１６の発電電力変化率が一定の値（緩やかな一定の傾斜での電力変化）に維持され、燃料電池システム１０の寿命の劣化が回避される。
図７Ｂは、第２の制御モードにおけるダミー負荷の利用に関する燃料電池システム１０の動作を示すフローチャートである。ここでは、負荷電力が第１の負荷電力から第１の負荷電力よりも小さい第２の負荷電力に変化する場合における燃料電池システム１０の制御部１２における動作手順が示されている。
まず、制御部１２は、発電部１６の発電電力が第２の負荷電力を超える電力である余剰電力をダミー負荷（ここでは、ヒーター１７）に供給する（Ｓ７０）。
次に、取得部１４は、蓄電池システム２０から、蓄電池２６の充電可能電力量および充電可能最大電流値が含まれる電池情報を取得する（Ｓ７１）。
そして、制御部１２は、取得部１４が電池情報として取得した蓄電池２６の充電可能電力量および充電可能最大電流値を参照することで、余剰電力を蓄電池２６に供給できるか否かを判断する（Ｓ７２）。たとえば、制御部１２は、蓄電池２６の充電可能電力量が所定値以上であり、かつ、充電可能最大電流値が所定値以上である（つまり、蓄電池２６を充電できる）か否かを判断する。
その結果、制御部１２は、余剰電力を蓄電池２６に供給できると判断した場合には（Ｓ７１でＹｅｓ）、余剰電力をダミー負荷（ここでは、ヒーター１７）に供給した後に（あるいは、そのような供給をすることなく）、第２の制御モードとして、余剰電力を蓄電池２６に供給し（Ｓ７３）、一方、余剰電力を蓄電池２６に供給できないと判断した場合には（Ｓ７１でＮｏ）、第１の制御モードとして、余剰電力をダミー負荷（ここでは、ヒーター１７）だけに供給する（Ｓ７４）。
これにより、余剰電力がダミー負荷（ここでは、ヒーター１７）に供給されるので、電力の有効利用を図りつつ、発電部１６の発電電力変化率が一定の値（緩やかな一定の傾斜での電力変化）に維持され、燃料電池システム１０の寿命の劣化が回避される。
図８Ａは、負荷３２の需要電力が増加した場合における燃料電池システム１０の動作を示すフローチャートである。図９は、同様の場合における蓄電池システム２０の動作を示すフローチャートである。
燃料電池システム１０においては、図８Ａに示されるように、まず、取得部１４は、通信部２２を介して、現時点における蓄電池２６の蓄電状態に関する電池情報（本実施の形態では、検知部２４で検知された残存容量を示す電池情報）を取得する（Ｓ１０）。
次に、制御部１２は、負荷３２に供給している電力（図１における「負荷の変動」）をＦＣ電力調整部１８から収集することで（Ｓ１１）、負荷への供給電力が、直前の供給電力から、一定値以上、増加したか否かを判断する（Ｓ１２）。つまり、負荷の需要電力が増加傾向にあるか否かを判断する。この判断は、負荷３２への供給電力が増加するまで繰り返される（Ｓ１２でＮｏ）。
負荷３２への供給電力が増加したと判断すると（Ｓ１２でＹｅｓ）、制御部１２は、取得部１４で取得された電池情報に基づいて、図５の（ｂ）に示されるテーブル等を参照することで、発電部１６の発電電力変化率を決定し、さらに、負荷３２の需要電力（負荷電力）から発電部１６の発電電力を差し引いた不足電力を蓄電池２６の放電電力として決定する（Ｓ１３）。このステップＳ１３の詳細については、図８Ｂで後述する。
制御部１２は、決定した蓄電池２６の放電電力および発電部１６の発電電力変化率となるように、ＦＣ電力調整部１８を介してＳＢ電力調整部２８および発電部１６を制御する（Ｓ１４、Ｓ１５）。その結果、ＦＣ電力調整部１８は、決定した放電電力で蓄電池２６から供給される電力を負荷３２に供給するとともに、決定した発電電力変化率で発電する発電部１６からの電力を負荷３２に供給する。
制御部１２は、発電部１６の発電電力および蓄電池システム２０の放電可能電力の合計が負荷３２の需要電力(負荷電力)を満たせるか否かを判断する（Ｓ１６）。
満たさない場合は（Ｓ１６でＮｏ）、電力系統３０は自動的に不足分の電力を負荷３２に供給する（即ち、負荷３２は不足分の電力が電力系統３０から自動的に供給される。）（Ｓ１７）。
一方、蓄電池システム２０においては、図９に示されるように、まず、検知部２４は、蓄電池２６の残存容量等の蓄電状態を検知する（Ｓ２０）。
そして、通信部２２は、検知部２４で検知された蓄電池２６の蓄電状態を示す電池情報を生成し、生成した電池情報を燃料電池システム１０の取得部１４に通知する（Ｓ２１）。
最後に、ＳＢ電力調整部２８は、ＦＣ電力調整部１８からの要求（放電電力の指示）に応じて、蓄電池２６を放電させ、その放電電力をＦＣ電力調整部１８に出力する（Ｓ２２）。
以上の制御により、負荷３２の需要電力が増加した場合には、蓄電池２６の放電を利用することにより、発電部１６の発電電力を急激に増加させることなく、負荷変動に追随した電力供給が実現される。
なお、この制御例では、蓄電池２６の残存容量に基づいて蓄電池２６の放電電力および発電部１６の発電電力変化率が決定されたが、これに代えて、蓄電池２６の放電可能電力量に基づいて蓄電池２６の放電電力および発電部１６の発電電力変化率を決定してもよい。蓄電池２６の残存容量と放電可能電力量とは、一方から他方を算出できる関係にあるので、いずれの制御であってもよい。
ここで、図８Ｂを参照して、図８ＡのステップＳ１３の詳細について説明する。
本態様において、制御部１２は、燃料電池システムの寿命に影響を与えるパラメータを考慮して発電部１６の発電増加率を決定する。次に、制御部１２は、蓄電池システム２０の残存容量に基づき蓄電池システム２０から負荷３２への放電電力を決定する。なお、以下では燃料電池システム１０の寿命に影響を与えるパラメータが、水素ガスの濃度である場合を例に説明する。
図８Ｂは、燃料電池システム１０から負荷３２への供給電力を増加させる場合に、発電部１６の発電電力の増加率（つまり、発電増加率）と蓄電池システム２０からの放電電力とを決定する処理を示すフローチャートである。
制御部１２は、発電部に接している水素ガスの状態を示すパラメータ（例えば、水素ガスの濃度）を考慮して、基準増加率で発電してもよいか否かを判断する（Ｓ７０１）。燃料電池システム１０の寿命に影響するパラメータには、水素ガスの状態を示すパラメータ以外にも、発電部１６の温度状況を示すパラメータ、一酸化炭素の濃度、或いは、発電部１６に接している水素の圧力などが挙げられる。つまり、燃料電池システム１０の寿命に影響するパラメータとして、発電部１６に接する水素ガスの濃度および圧力、発電部１６の温度、発電部１６に接する一酸化炭素の濃度および圧力の少なくとも一つが挙げられる。
次に、制御部１２は、基準増加率で発電してもよいと判断した場合（Ｓ７０１でＹｅｓ）、例えば、水素濃度が、所定の発電部１６が発電するのに好適な濃度にある場合、発電増加率を基準増加率に決定する（Ｓ７０２）。基準増加率とは、燃料電池システム１０が所定の製品寿命を達成するために必要な電力増加率を基準増加率と呼ぶ。例えば、１Ｗ／ＳＥＣが基準増加率として用いられる。
次に、制御部１２は、基準増加率で発電してもよいと判断しなかった場合（Ｓ７０１でＮｏ）、例えば、水素濃度が、発電部１６が発電するのに好適な濃度でない場合、発電増加率を基準増加率よりも小さくすることを決定する（Ｓ７０３）。水素の濃度が、発電部１６が発電するのに好適な水素の濃度でない場合であるにもかかわらず、基準増加率で発電すると、燃料電池システム１０の寿命が劣化することがある。この場合、発電増加率を基準増加率よりも小さい発電増加率で発電することにより、燃料電池システム１０の寿命が劣化することを防止できる。
また、発電部１６の温度状況を示すパラメータ、一酸化炭素の濃度あるいは発電部の圧力などについても同様の制御がされる。即ち、そのパラメータが、発電部１６が発電するのに好適な範囲にある場合、発電増加率を基準増加率に決定する。発電部１６が発電するのに好適な範囲外にある場合、発電増加率を基準増加率よりも小さい値に決定する。これにより、燃料電池システム１０の寿命が劣化することを防止できる。
次に、制御部１２は蓄電池システム２０の残存容量が燃料電池システム１０の起動に必要な電力量以上であるか否かを判断する（Ｓ７０４）。蓄電池システム２０の残存容量が燃料電池システム１０の起動に必要な電力量以下である場合は（Ｓ７０４でＹｅｓ）、制御部１２は、発電部１６の発電増加率を基準増加率に決定し、蓄電池システム２０からの放電電力をゼロに決定する（Ｓ７０２）。これにより、蓄電池システム２０は燃料電池システム１０の起動に必要な電力量を残存させることができるので、電力系統３０からの電力供給が停止しているときであっても、蓄電池システム２０は燃料電池システム１０が起動に必要な電力量を供給できる。停電時など電力系統３０からの電力供給が停止しているときでも、蓄電池システム２０から起動に必要な電力量の供給を受けることにより、燃料電池システム１０は起動することができる。
一方、蓄電池システム２０の残存容量が燃料電池システム１０の起動に必要な電力量を超える場合（Ｓ７０４でＮｏ）、制御部１２は、発電部１６の発電増加率および蓄電池システム２０から負荷３２への放電電力を決定する（Ｓ７０５）。これにより、発電部１６の発電電力が少なくても、蓄電池システム２０から負荷３２に電力を放電することにより、燃料電池システム１０および蓄電池システム２０が負荷３２に負荷３２が必要とする電力を供給できる可能性が高くなる。
なお、燃料電池システム１０の寿命に影響を与えるパラメータが、発電部１６が発電するのに好適な範囲外にある場合、発電増加率を基準増加率よりも小さい値に決定する代わりに、基準増加率で発電電力を増加させるときよりも長い時間をかけて発電電力を増加させるように決定してもよい。燃料電池システム１０の寿命に影響を与えるパラメータが、発電部１６が発電するのに好適な範囲外にある場合であるにもかかわらず、基準増加率で発電電力を増加させるときと同じ長さの時間で発電を増加すると、燃料電池システム１０の寿命が短くなることがある。この場合、基準増加率で発電電力を増加させるときよりも長い時間をかけて、発電電力を増加させることにより、燃料電池システム１０の寿命が短くなることを防止できる。
次に、負荷３２の需要電力が減少した場合における燃料電池システム１０の動作について説明する。図１０Ａは、負荷３２の需要電力が減少した場合における燃料電池システム１０の動作を示すフローチャートである。図１１は、同様の場合における蓄電池システム２０の動作を示すフローチャートである。
燃料電池システム１０においては、図１０Ａに示されるように、まず、取得部１４は、通信部２２を介して、現時点における蓄電池２６の蓄電状態に関する電池情報（本実施の形態では、検知部２４で検知された残存容量等を示す電池情報）を取得する（Ｓ３０）。
次に、制御部１２は、負荷３２に供給している電力（図１における「負荷の変動」）をＦＣ電力調整部１８から収集することで（Ｓ３１）、負荷への供給電力が、直前の供給電力から、一定値以上、減少した否かを判断する（Ｓ３２）。つまり、負荷の需要電力が減少傾向にあるか否かを判断する。その判断は、負荷３２への供給電力が減少するまで繰り返される（Ｓ３２でＮｏ）。
負荷３２への供給電力が減少したと判断すると（Ｓ３２でＹｅｓ）、制御部１２は、取得部１４で取得された電池情報に基づいて、図５の（ｂ）に示されるテーブル等を参照することで発電部１６の発電電力変化率を決定し、さらに、発電部１６の発電電力から負荷３２の需要電力を差し引いた余剰電力を蓄電池２６への充電電力として決定する（Ｓ３３）。ステップＳ３３の制御の詳細については、図１０Ｂを参照して後述する。
制御部１２は、決定した蓄電池２６への充電電力および発電部１６の発電電力変化率となるように、ＦＣ電力調整部１８を介してＳＢ電力調整部２８および発電部１６を制御する（Ｓ３４、Ｓ３５）。その結果、ＦＣ電力調整部１８は、決定された発電部１６からの余剰電力を蓄電池２６に供給するとともに、決定された発電電力変化率で発電する発電部１６からの電力のうちの需要電力分を負荷３２に供給する。
制御部１２は、発電部１６の発電電力のうちの余剰電力の全てを蓄電池システム２０に充電できるか否かを判断する（Ｓ３６）。充電できない場合（Ｓ３６でＮｏ）、制御部１２はヒーター１７に設けられたスイッチをオンにし、ＦＣ電力調整部１８からヒーター１７に余剰電力、つまり、発電電力のうち蓄電池システム２０に充電できない電力を供給するように、ヒーター１７を制御する（Ｓ３７）。ヒーター１７は電力の供給を受けると、電力を熱エネルギーに変換して熱エネルギーを保存できる。電力を有効に利用することができる。
一方、蓄電池システム２０においては、図１１に示されるように、まず、検知部２４は、蓄電池２６の残存容量等の蓄電状態を検知する（Ｓ４０）。
そして、通信部２２は、検知部２４で検知された蓄電池２６の蓄電状態を示す電池情報を生成し、生成した電池情報を燃料電池システム１０の取得部１４に通知する（Ｓ４１）。
最後に、ＳＢ電力調整部２８は、ＦＣ電力調整部１８から出力される電力（つまり、余剰電力）を受け取って、蓄電池２６に供給（つまり、充電）する（Ｓ４２）。
ここで、図１０Ｂを参照して、図１０ＡにおけるステップＳ３３の詳細について説明する。
本態様において、制御部１２は、燃料電池システムの寿命に影響を与えるパラメータを考慮して発電部１６の発電減少率を決定する。次に、制御部１２は、蓄電池システム２０の残存容量に基づき燃料電池システム１０から蓄電池システム２０への充電電力を決定する。なお、以下では燃料電池システム１０の寿命に影響を与えるパラメータが、水素ガスの濃度である場合を例に説明する。
図１０Ｂは、燃料電池システム１０から負荷３２への供給電力を減少させる場合に、発電部１６の発電電力の減少率と蓄電池システム２０への充電電力とを決定する処理を示すフローチャートである。
制御部１２は、発電部１６に接している水素ガスの状態を示すパラメータ（例えば、水素ガスの濃度）を考慮して、基準減少率で発電してもよいか否かを判断する（Ｓ９０１）。燃料電池システム１０の寿命に影響するパラメータには、水素ガスの状態を示すパラメータ以外にも、発電部１６の温度状況を示すパラメータ、一酸化炭素の濃度、或いは、発電部１６に接している水素の圧力などが挙げられる。
次に、制御部１２は、基準減少率で発電してもよいと判断した場合（Ｓ９０１でＹｅｓ）、例えば、水素濃度が、所定の発電部１６が発電するのに好適な濃度にある場合、発電減少率を基準減少率に決定する（Ｓ９０２）。基準減少率とは、燃料電池システム１０が所定の製品寿命を達成するために必要な電力減少率を基準減少率と呼ぶ。例えば、２Ｗ／ＳＥＣが基準減少率として用いられる。
次に、制御部１２は、基準減少率で発電してもよいと判断しなかった場合（Ｓ９０１でＮｏ）、例えば、水素濃度が、発電部１６が発電するのに好適な濃度でない場合、発電減少率を基準減少率よりも小さくすることを決定する（Ｓ９０３）。水素の濃度が、発電部１６が発電するのに好適な水素の濃度でない場合であるにもかかわらず、基準減少率で発電すると、燃料電池システム１０の寿命が劣化することがある。この場合、発電減少率を基準減少率よりも小さい発電減少率で発電することにより、燃料電池システム１０の寿命が劣化することを防止できる。
また、発電部１６の温度状況を示すパラメータ、一酸化炭素の濃度あるいは発電部の圧力などについても同様の制御がされる。即ち、そのパラメータが、発電部１６が発電するのに好適な範囲にある場合、発電減少率を基準減少率に決定する。発電部１６が発電するのに好適な範囲外にある場合、発電減少率を基準減少率よりも小さい値に決定する。これにより、燃料電池システム１０の寿命が劣化することを防止できる。
次に、制御部１２は蓄電池システム２０の残存容量が満充電であるかを判断する（Ｓ９０４）。蓄電池システム２０の残存容量が満充電である場合は（Ｓ９０４でＹｅｓ）、発電部１６の発電減少率を基準減少率に決定し、蓄電池システム２０への充電電力をゼロに決定する（Ｓ９０２）。これにより、蓄電池システム２０は満充電であるにもかかわらず、充電されることを防止できる。
一方、蓄電池システム２０の残存容量が満充電ではない場合（Ｓ９０４でＮｏ）、制御部１２は、発電部１６の発電減少率および蓄電池システム２０への充電電力を決定する（Ｓ９０５）。燃料電池システム１０で発電される電力を蓄電池システム２０に充電することにより、電力を貯蔵できる。
以上のように、制御部１２は、燃料電池システムの寿命、蓄電池の残存容量の優先順位で両者を考慮して、発電減少率と蓄電池への充電電力を決定する。よって、燃料電池システム１０の寿命を最優先に考慮することにより、燃料電池システム１０の長寿命化ができる。次に蓄電池の残存容量を考慮することにより、逆潮が発生しない範囲で、蓄電池の充電量（残存容量）を最大にできる。
なお、燃料電池システム１０の寿命に影響を与えるパラメータが、発電部１６が発電するのに好適な範囲外にある場合、発電減少率を基準減少率よりも小さい値に決定する代わりに、基準減少率で発電電力を減少させるときよりも長い時間をかけて発電電力を減少させるように決定してもよい。燃料電池システム１０の寿命に影響を与えるパラメータが、発電部１６が発電するのに好適な範囲外にある場合であるにもかかわらず、基準減少率で発電電力を減少させるときと同じ長さの時間で発電を減少すると、燃料電池システム１０の寿命が劣化することがある。この場合、基準減少率で発電電力を減少させるときよりも長い時間をかけて、発電電力を減少させることにより、燃料電池システム１０の寿命が劣化するのを防止できる。
以上の制御により、負荷３２の需要電力が減少した場合には、蓄電池２６への充電を利用することにより、発電部１６の発電電力を急激に減少させることなく、負荷変動に追随した電力供給が実現される。
なお、この制御例では、蓄電池２６の残存容量に基づいて蓄電池２６への充電電力および発電部１６の発電電力変化率が決定されたが、これに代えて、蓄電池２６の充電可能電力量に基づいて蓄電池２６への充電電力および発電部１６の発電電力変化率を決定してもよい。蓄電池２６の残存容量と充電可能電力量とは、一方から他方を算出できる関係にあるので、いずれの制御であってもよい。
また、図８Ａおよび図１０Ａに示される制御は燃料電池システム１０において交互に、または、並行して行われ、同様に、図９および図１１に示される制御は蓄電池システム２０において交互に、または、並行して行われる。
図１２は、上記実施の形態の第１の変形例における燃料電池システム１０ａの構成を示すブロック図である。
この燃料電池システム１０ａは、上述したコネクタ等の接続部を介して接続された蓄電池（ここでは、蓄電池ユニット２０ａ）を内蔵する燃料電池システムであり、制御部１２ａ、発電部１６、ＦＣ電力調整部１８および蓄電池ユニット２０ａを備える。蓄電池ユニット２０ａは、検知部２４、ＳＢ電力調整部２８および蓄電池２６を備える。
この燃料電池システム１０ａは、上記実施の形態における燃料電池システム１０に比べ、取得部１４を備えない（つまり、取得部１４の機能が制御部１２ａに内蔵されている）点、および、蓄電池ユニット２０ａを内蔵している点だけが異なる。また、蓄電池ユニット２０ａは、上記実施の形態における蓄電池システム２０に比べ、通信部２２を備えない（つまり、通信部２２の機能が検知部２４に内蔵されている）点だけが異なる。以下、上記実施の形態と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる点を説明する。
本変形例では、蓄電池ユニット２０ａが燃料電池システム１０ａに内蔵されているために、制御部１２ａは、検知部２４およびＳＢ電力調整部２８と直接、やりとりする（情報交換をする）。つまり、制御部１２ａは、検知部２４で検知された蓄電池２６の蓄電状態に関する電池情報を取得する取得部としての機能を有する。
なお、図示されていないが、制御部１２ａは、負荷３２の需要電力が増加した場合に、決定した蓄電池２６の放電電力量に関する指示（「電力供給指令」）をＳＢ電力調整部２８に、直接、通知したり、蓄電池２６が供給（放電）できる電力量（放電可能電力量）に関する情報をＳＢ電力調整部２８から直接、取得したりしてもよい。
このように、本変形例では、燃料電池システム１０ａと蓄電池ユニット２０ａとは、接続部を介して内部配線等で直接、接続され、通信インターフェイス等を介さずに、直接、情報のやりとりを行う。なお、発電部１６の発電電力変化率および蓄電池２６の充放電の電力量の決定手法および発電制御については、上記実施の形態と同様である。
図１３は、上記実施の形態の第２の変形例における燃料電池システム１０ｂの構成を示すブロック図である。ここでは、燃料電池システム１０ｂと蓄電池システム２０と制御装置３４とから構成される発電システムが図示されている。
制御装置３４は、燃料電池システム１０ｂおよび蓄電池システム２０と情報のやりとりをすることで燃料電池システム１０ｂおよび蓄電池システム２０を制御する中央集中的なコントローラである。
燃料電池システム１０ｂは、ＦＣ制御部１２ｂ、発電部１６、ＦＣ電力調整部１８および通信部１９を備える。蓄電池システム２０は、検知部２４、ＳＢ電力調整部２８および蓄電池２６を備える。この燃料電池システム１０ｂは、上記実施の形態における燃料電池システム１０に比べ、取得部１４に代えて通信部１９を備える点、制御部１２に代えてＦＣ制御部１２ｂを備える点だけが異なる。また、蓄電池システム２０は、上記実施の形態におけるものと同じである。以下、上記実施の形態と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる点を説明する。
本変形例では、上記実施の形態における制御部１２の機能が、制御装置３４とＦＣ制御部１２ｂとに分散されて備えられている。つまり、上記実施の形態における制御部１２の機能のうち、発電部１６の発電電力変化率および蓄電池２６の放電電力または充電電力を決定する処理（図８ＡのＳ１０〜Ｓ１３、図１０ＡのＳ３０〜Ｓ３３）が制御装置３４で行われる。
つまり、検知部２４で検知された蓄電池２６の残存容量が通信部２２を介して制御装置３４に通知され、負荷の変動がＦＣ電力調整部１８、ＦＣ制御部１２ｂおよび通信部１９を介して制御装置３４に通知され、制御装置３４にて負荷の増加または減少が判定され、発電部１６の発電電力変化率、および、蓄電池２６の放電電力または充電電力が決定される。
そして、制御装置３４で決定された発電電力変化率は制御装置３４から通信部１９を介してＦＣ制御部１２ｂに通知され、ＦＣ制御部１２ｂは、その発電電力変化率を実現するために、ＦＣ電力調整部１８を介して発電部１６の発電電力を制御する。
一方、制御装置３４で決定された蓄電池２６の放電電力または充電電力は制御装置３４から通信部２２を介してＳＢ電力調整部２８に通知され、ＳＢ電力調整部２８は、通知された放電電力が蓄電池２６から供給される、または、通知された充電電力が蓄電池２６に供給されるように、電力調整をする。
このように、本変形例における発電システムによれば、制御装置３４による制御の下で燃料電池システム１０ｂおよび蓄電池システム２０が動作することで、蓄電池２６の充放電を利用して発電部１６の発電電力変化率が一定値に維持され、燃料電池システム１０の寿命を劣化することなく、急激な負荷変動に追随した電力供給が実現される。
以上、本発明に係る燃料電池システム、その制御方法および蓄電池システムについて、実施の形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明は、このような実施の形態および変形例に限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、各実施の形態および変形例の構成要素を任意に組み合わせて得られる形態も、本発明に含まれる。
なお、本発明は、以上のような燃料電池システム、蓄電池システムおよび発電システムとして実現できるだけでなく、燃料電池システムの制御方法として実現することもできる。その制御方法は、例えば、蓄電池２６と接続され、負荷３２に電力を供給する燃料電池システム１０の制御方法であって、電力を発電する発電ステップと、蓄電池２６の電池情報を示す電池情報を取得する取得ステップと、負荷３２の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合、電池情報に基づいて、蓄電池２６を充放電させずに発電部１６を発電させて発電部１６から負荷３２に電力を供給させる第１の制御モードと、蓄電池２６から負荷３２に電力を供給させる、または、発電部１６からの電力の少なくとも一部を蓄電池２６に充電させるように蓄電池２６を充放電させることにより、発電部１６の発電電力の時間変化である発電電力変化率を第１の制御モードにおける値よりも小さくして発電部１６を発電させる第２の制御モードとのいずれかを選択する制御ステップとを含む。
あるいは、その制御方法は、蓄電池システム２０と接続され、負荷３２に電力を供給する燃料電池システム１０の制御方法であって、蓄電池２６の残存容量等の蓄電状態に関する電池情報を取得する取得ステップと、取得された電池情報に基づいて、電力を発電する発電部１６での発電電力および蓄電池２６の充放電を制御する制御ステップとを含み、制御ステップでは、発電部１６の発電電力が第１の電力から第２の電力に変化する場合に、蓄電池２６の電池情報に基づいて蓄電池２６を充電または放電させることにより、発電部１６の発電電力が第１の電力から第２の電力に変化するまでの間における発電電力の時間変化である発電電力変化率を制御する。
また、本発明は、上記制御方法におけるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データまたは信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データおよび信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
さらに、上記ブロック図（図１、図１２、図１３）における処理系の機能ブロック（制御部、ＦＣ制御部等）は、半導体集積回路であるＬＳＩで実現されてもよい。そのＬＳＩは、機能ブロックごとに１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。
本発明は、燃料電池システムとして、特に、燃料電池システムの寿命を犠牲にすることなく、かつ、余剰電力を無駄にすることなく、急激な負荷変動に追随できる燃料電池システムとして、例えば、蓄電池と連携して動作する燃料電池システムとして、利用できる。
１０、１０ａ、１０ｂ 燃料電池システム
１２、１２ａ 制御部
１２ｂ ＦＣ制御部
１４ 取得部
１６ 発電部
１７ ヒーター
１８ ＦＣ電力調整部
１８ａ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１８ｂ ＤＣ／ＡＣインバータ
１９ 通信部
２０ 蓄電池システム
２０ａ 蓄電池ユニット
２２ 通信部
２４ 検知部
２６ 蓄電池
２８ ＳＢ電力調整部
２８ａ ＤＣ／ＡＣインバータ
２８ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ 電力系統
３２ 負荷
３４ 制御装置

Claims (13)

  1. 蓄電池と接続され、負荷に電力を供給する燃料電池システムであって、
    電力を発電する発電部と、
    前記蓄電池の蓄電状態を示す電池情報を取得する取得部と、
    前記負荷の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合において、共に選択可能な、
    前記蓄電池を充電および放電させずに前記発電部を発電させて前記発電部から前記負荷に電力を供給させる第１の制御モードと、
    前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させる、または、前記発電部からの電力の少なくとも一部を前記蓄電池に充電させるように前記蓄電池を充電または放電させることにより、前記発電部の発電電力の時間変化である発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくして前記発電部の発電量を増加または減少させる第２の制御モードと
    のいずれかを選択する制御部と、を備え、
    前記制御部が前記第１の制御モードを選択した場合において、前記蓄電池を充電または放電させることにより決定される前記発電電力変化率は、前記燃料電池システムの寿命に所定の影響を与える最大電力変化率よりも大きくなることが許容され、前記制御部が前記第２の制御モードを選択した場合において、前記発電電力変化率は、前記最大電力変化率よりも小さい
    燃料電池システム。
  2. 前記電池情報には、前記蓄電池の放電可能電力量が含まれ、
    前記制御部は、前記負荷電力が第１の負荷電力から前記第１の負荷電力よりも大きい第２の負荷電力に増加する場合、前記放電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、前記第１の制御モードを選択し、前記放電可能電力量が前記しきい値以上のときに、前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させることにより前記発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくする前記第２の制御モードを選択する
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 更に、
    電力系統と接続され、
    前記制御部は、前記第２の制御モードを選択した場合、前記蓄電池および前記電力系統から前記負荷に電力を供給させる
    請求項２に記載の燃料電池システム。
  4. 前記制御部は、前記取得部が前記電池情報として取得した前記蓄電池の放電可能電力を参照することで、前記発電電力が前記第２の負荷電力に満たない電力である不足電力が前記放電可能電力以下のときには、前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させ、前記不足電力が前記放電可能電力より大きいときには、前記電力系統からの電力と前記蓄電池からの電力とを前記負荷に供給させる
    請求項３に記載の燃料電池システム。
  5. 前記第２の制御モードを選択した後で、前記発電部の発電電力が前記第２の負荷電力に満たない場合、
    前記取得部は、一定時間毎に前記蓄電池の放電可能電力量を取得し、
    前記制御部は、一定時間毎に取得する前記放電可能電力量が予め定められたしきい値より小さくなったら、前記第１の制御モードを選択する
    請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  6. 前記電池情報には、前記蓄電池の充電可能電力量が含まれ、
    前記制御部は、前記負荷電力が第１の負荷電力から前記第１の負荷電力よりも小さい第２の負荷電力に減少する場合、前記充電可能電力量が予め定められたしきい値より小さいときに、前記第１の制御モードを選択し、前記充電可能電力量が前記しきい値以上のときに、前記発電部からの電力の少なくとも一部を前記蓄電池に充電させることにより前記発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくする前記第２の制御モードを選択する
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  7. 更に、
    電力を消費するダミー負荷を備え、
    前記制御部は、前記第２の制御モードを選択した場合、前記発電電力が前記第２の負荷電力を超える電力である余剰電力を前記ダミー負荷と前記蓄電池に供給する
    請求項６に記載の燃料電池システム。
  8. 前記制御部は、前記発電電力が前記第２の負荷電力を超える電力である余剰電力を前記ダミー負荷に供給した後に前記蓄電池に供給し、前記余剰電力を前記蓄電池に供給するときには、前記取得部が前記電池情報として取得した前記蓄電池の充電可能電力量を参照することで、前記余剰電力のうち前記充電可能電力量以下の電力量を前記蓄電池に供給する
    請求項７に記載の燃料電池システム。
  9. 前記第２の制御モードを選択した後で、前記発電部の発電電力が前記第２の負荷電力より大きい場合、
    前記取得部は、一定時間毎に前記蓄電池の充電可能電力量を取得し、
    前記制御部は、一定時間毎に取得する前記充電可能電力量が予め定められたしきい値より小さくなったら、前記第１の制御モードを選択する
    請求項６〜８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  10. 前記電池情報には、前記蓄電池の残存容量が含まれ、
    前記制御部が前記第２の制御モードを選択した場合において、前記制御部は、前記電池情報に含まれる残存容量が前記発電部の起動に必要な電力量未満とならないように、前記蓄電池を充電または放電させる
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  11. 更に、
    取り外し可能な態様で前記蓄電池を前記燃料電池システムに接続する接続部を備える
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  12. 蓄電池と接続され、負荷に電力を供給する燃料電池システムの制御方法であって、
    電力を発電する発電ステップと、
    前記蓄電池の蓄電状態を示す電池情報を取得する取得ステップと、
    前記負荷の需要電力である負荷電力が第１の負荷電力から第２の負荷電力に変化する場合において、共に選択可能な、
    前記蓄電池を充電および放電させずに前記発電部を発電させて前記発電部から前記負荷に電力を供給させる第１の制御モードと、
    前記蓄電池から前記負荷に電力を供給させる、または、前記発電部からの電力の少なくとも一部を前記蓄電池に充電させるように前記蓄電池を充電または放電させることにより、前記発電部の発電電力の時間変化である発電電力変化率を前記第１の制御モードにおける値よりも小さくして前記発電部の発電量を増加または減少させる第２の制御モードと
    のいずれかを選択する制御ステップと、を含み、
    前記制御ステップで前記第１の制御モードが選択された場合において、前記蓄電池を充電または放電させることにより決定される前記発電電力変化率は、前記燃料電池システムの寿命に所定の影響を与える最大電力変化率よりも大きくなることが許容され、前記制御ステップで前記第２の制御モードが選択された場合において、前記発電電力変化率は、前記最大電力変化率よりも小さい
    燃料電池システムの制御方法。
  13. 蓄電池と、
    請求項１記載の燃料電池システムと接続される接続部と、
    前記燃料電池システムが備える制御部による制御の下で、前記蓄電池を放電させる、または、前記蓄電池を充電させる調整を行う電力調整部と、を備える
    蓄電池システム。
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