WO2006006222A1

WO2006006222A1 - システム全体の電力消費の変動が小さくなる燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物

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Publication number: WO2006006222A1
Application number: PCT/JP2004/009855
Authority: WO
Inventors: Toshiyuki Hino; Katsuya Takahashi; Hiroshi Takahashi; Motohiko Yabutani; Makoto Inoue; Motoyuki Ichikawa; Yutaka Komine; Hiroshi Fukuda; Naoki Mori; Keiji Okagaki; Hisashi Fukuda; Ryoichi Tanikawa; Masami Nomori; Shin-Ichi Nishio; Tetsushi Tanaka; Yoshimichi Okuno
Original assignee: Kajima Corporation; Yokogawa Electric Corporation; Aisin Seiki Co., Ltd.; The Japan Research Institute, Limited; Cosmo Petroleum Gas Co., Ltd.; Taisei Corporation; Marubeni Corporation; Crc Solutions Corporation; Sumitomo Mitsui Construction Co., Ltd.; Meidensha Corporation
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-19
Also published as: JPWO2006006222A1; JP4024829B2

Abstract

　システム全体の電力消費の変動が小さくなる燃料電池システムを提供すること。　燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備え燃料電池制御部は、燃料電池の発電効率を、予め定めた発電効率よりも高くすることができる場合に、負荷制御部へ許可通知を送信する。

Description

明細書

システム全体の電力消費の変動が小さくなる燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物

技術分野

[0001] 本発明は、システム全体の電力消費の変動が小さくなる燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物に関する。特に本発明は、負荷制御部が、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる、燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物に関する。

背景技術

[0002] 従来、電力系統の補助電源として各住宅における太陽光発電、燃料電池等が考えられている。また、近年の電力需要の増大により、近い将来に電力系統からの電力供給が不足することが予想される。このため、各住宅の電力供給において、太陽光発電、燃料電池等の分散型電源に対する依存度が高まると考えられる。つまり、従来補助電源として使用されていた燃料電池等が、各住宅の主電源として機能することが予想される。このようなシステムとしては、例えば、住宅が備える負荷機器が消費する電力を燃料電池が提供し、燃料電池の発電に伴って生成される温水を、住宅が備える貯湯タンクに供給するシステムがある (例えば、特許文献 1参照。）。また、燃料電池の発電効率は、発電電力によって変化する。このため、燃料電池はその発電効率ができるだけ大きくなるように制御されることが好ましレ、。

[0003] 一般に、電力系統から供給される電力を用いて動作する負荷機器は、 10ミリ秒程度の時間で消費電力を変動させる場合がある。一方で、燃料電池の発電量を変動させるには一般に数百ミリ秒程度の時間が必要である。

特許文献 1 :特開 2003-199254号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 従来、燃料電池は、負荷機器が電力を消費する前に、負荷機器が消費するする電力を予め発電しておくことができなかった。このため、燃料電池が、負荷機器の電力需要の時間変動に対応できない場合は、負荷機器が動作を停止する場合や、動作不良に陥る場合があった。これを避けるため、需要電力に対して十分な電力を予め燃料電池で発電しておくことは無駄が多ぐ好ましくない。

[0005] また、複数の負荷機器が電力を同時に消費した場合などには、システム全体の消費電力の変動が大きくなる場合があった。このような場合、燃料電池の発電電力が需要電力に達するまでの間に発電される電力が無駄になる。さらに、燃料電池の発電効率は発電電力に依存する。したがって、需要電力の変動に応じて燃料電池の発電電力を変動させると、発電効率が良くない発電電力で燃料電池を運転する場合があるので、エネルギー効率が悪化する場合があった。

[0006] また、負荷機器は、必要とする電力を燃料電池から受け取ることができない場合には、負荷機器が動作を停止する場合や、動作不良に陥る場合があった。

課題を解決するための手段

[0007] このような課題を解決するために、本発明の第 1の形態における燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備え燃料電池制御部は、燃料電池の発電効率を、予め定めた発電効率よりも高くすることができる場合に、負荷制御部へ許可通知を送信する。

[0008] 要求制御部は電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、消費電力を増加する前に、予め燃料電池の発電量を増加させておくことができる。また負荷制御部は燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させるので、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。燃料電池制御部は、燃料電池の発電効率を予め定めた発電効率よりも高くすることができる場合に負荷制御部へ許可通知を送信するので、燃料電池の発電効率を高く維持することができる。

[0009] 燃料電池制御部は、許容することのできる消費電力の増加量を、負荷制御部へ通知する。負荷制御部は、燃料電池制御部から受け取った、許容された範囲内で消費電力を増加させる。このため、燃料電池が増加することのできる発電量が小さい場合であっても、力、かる発電量を有効に使用することができる。

[0010] また本形態における燃料電池システムは、電力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費電力を示す動作モードテーブルを更に備え要求制御部は、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブルを参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部に送信する。

[0011] このため、電力負荷が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃料電池の発電量を増加させることができる。

[0012] 負荷制御部は、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する。このため、許容される電力の範囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。

[0013] 燃料電池は、複数設けられている。燃料電池制御部は、燃料電池毎に設けられており、それぞれの燃料電池制御部が負荷制御部へ許可通知を送信する。要求制御部は、消費電力を増やす必要がある場合に、電力を要求する電力要求情報を、複数の燃料電池制御部のそれぞれに送信する。このため、各燃料電池に発電余力が存在するか否かを判断するのみで、許可通知を創出することができる。このため、高速に応答をすることができる。

[0014] 燃料電池制御部は、燃料電池の発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持するために駆動をする燃料電池の数を減少させる必要がある場合に、電力負荷の消費電力を下げるベぐ負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行う。燃料電池制御部は、複数の電力負荷の各々の優先度を予め格納しており、優先度の高い電力負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、優先度のより低い電力負荷の負荷制御部に対して消費電力を削減する旨を指示する。

[0015] 負荷制御部は、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる。このため、電力が不足する場合であっても、完全に停止することなく消費電力を低減すること力 Sできる。

[0016] 本発明の他の形態における燃料電池システム制御方法は、燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信する要求制御ステップと、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御ステップと、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップと、電力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費電力を示すステップとを備え負荷制御ステップは、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する。

[0017] 本発明の他の形態における建造物は、燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と、電力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費電力を示す動作モードテーブルとを備え負荷制御部は、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する。

[0018] なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなぐこれらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。

発明の効果

[0019] 本発明によれば、要求制御部は電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、消費電力を増加する前に、予め燃料電池の発電量を増加させておくことができる。また負荷制御部は燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させるので、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。また、燃料電池制御部は、燃料電池の発電効率を予め定めた発電効率よりも高くすることができる場合に負荷制御部へ許可通知を送信するので、燃料電池の発電効率を高く維持すること力 Sできる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の実施形態に係る燃料電池システム 30の構成の一例を示す図である。

[図 2]加温装置 48aの構成の一例を示す図である。

[図 3]電力負荷 44aの構成の一例を示す図である。

[図 4]複数の燃料電池 40における、発電電力と発電効率との関係の一例を示す図である。

[図 5]電力負荷 44が電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。

[図 6]電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフロ一チャートである。

[図 7]燃料電池制御部 50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。

[図 8]燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。

[図 9]消費電力の低下を要求する場合における通信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。

[図 10]消費電力の低下を要求する場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフローチャートである。

[図 11]燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。

[図 12]燃料電池システム 30の構成の他の例を示す図である。

[図 13]電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。

[図 14]燃料電池制御部 50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。

[図 15]電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフローチャートである。

[図 16]選択通知を受け取った場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフロ一チャートである。

[図 17]燃料電池 40が発電する発電電力と、電力負荷 44が消費する消費電力の時間発展の一例を示す図である。

[図 18]電力負荷 44が消費する電力の消費パターンの一例を示す図である。

[図 19]電力負荷 44および蓄電池が消費する電力の時間発展の一例を示す図である

[図 20]電力経路の構成の一例を示す図である。

[図 21]燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれが有するコンピュータ 500の構成の一例を示す図である。

符号の説明

[0021] 40···燃料電池、 42···主貯湯槽、 44···電力負荷、 46· "ヒートポンプ、 48··· 加温装置、 50· · '燃料電池制御部、 52·· 'サブ貯湯槽、 56· · '動作モードテーブル、 58· · '負荷制御部、 60· · '給湯歴管理部、 62· · '在宅判断部、 66· ··要求制御部、 30···燃料電池システム

発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲に力かる発明を限定するものではなぐ又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の開発手段に必須であるとは限らない。

[0023] 図 1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す図である。本実施形態は、システム全体の電力消費の変動が小さくなる燃料電池システムを提供することを目的とする。

[0024] 燃料電池システム 30は、例えば複数の住居（110a— 110c、以下 110と総称する。

)を含む建造物である集合住宅に電力および熱を供給する。ここで、集合住宅とは、一の建築物に複数の住居 110を設けたものであってよぐ異なる領域に設けられた複数の建築物のそれぞれを住居 110としたものであってもよい。

[0025] 住居 110bおよび住居 110cは、住居 110aと同一の構成要素を持つ。住居 110bおよび住居 110cが持つ各構成要素の符号の末尾にそれぞれ bおよび cの符号を付けることにより、いずれの住居 110の構成要素であるかを識別する。すなわち、燃料電池システム 30は、複数の燃料電池 (40a— 40c、以下 40と総称する。）、複数の電力負荷（44a— 44c、以下 44と総称する。）、複数の加温装置（48a— 48c、以下 48と総称する。）、複数の主貯湯槽 (42a— 42c、以下 42と総称する。）、複数の熱負荷（54 a 54c、以下 54と総称する。）、複数の給湯歴管理部（60a 60c、以下 60と総称する。）、および複数の在宅判断部（62a— 62c、以下 62と総称する。）、ならびに、住居 110が有さない単独の加温装置 48dおよびサブ貯湯槽 52、ならびに燃料電池制御部 50を備える。

[0026] 以下、住居 110aの各構成要素の動作について説明する。本実施形態においては、燃料電池 40aは、住居 110aに設けられ、加温装置 48aに電力を供給する。また、燃料電池 40aは、いずれの電力負荷 44に対しても電力が供給可能に設けられている。したがって、一の電力負荷 44の消費する電力を燃料電池 40aが発電すると、燃料電池 40aが部分負荷運転となるような場合でも、他の複数の電力負荷 44に供給する電力をも燃料電池 40aが発電することで、より高い運転効率で燃料電池 40aを駆動すること力 Sできる。また、燃料電池 40aが電力を供給する必要がない場合でも、燃料電池 40aを停止させずに、燃料電池 40a自身の動作のための補機電力のみ発電するホットアイドリング状態で待機させておくことで、電力負荷 44が必要とする電力が増加した場合に、燃料電池 40aを起動する場合に比べて迅速に電力を供給できる。また、他の住居 110の燃料電池 40が故障した場合であっても、燃料電池 40aから電力を供給することができる。このように、燃料電池 40が、複数設けられているので、負荷の幅広い変動に対応することができる。

[0027] また、燃料電池 40aは、例えば固体高分子形燃料電池（PEFC)である。燃料電池 40aは、例えば各住居に供給される都市ガス、プロパンガス等を改質して、燃料となる水素ガスを生成するものであってよぐまた外部から供給される水素ガスを燃料とするものであってもよレ、。また、燃料電池 40aはバッテリを備えており、当該バッテリを、非常時に燃料電池システム 30を機能させるための電源として使用してよぐまた、燃料電池システム 30を立ち上げるときの電源として使用してもよい。

[0028] 主貯湯槽 42aは、燃料電池 40aで生じる熱によって加温された温水、および加温装置 48aによって加温された温水を貯湯する。また、主貯湯槽 42aは、熱負荷 54aに熱を供給する。サブ貯湯槽 52は、加温装置 48dによって温められた温水を貯湯し、主貯湯槽 42aが温水を供給する温水設備とは異なる温水設備に温水を供給する。

[0029] 在宅判断部 62aは、在宅中であるか否かを判断する。在宅判断部 62aは、例えば、住居 110aのドアに設けられた錠の施錠情報を検知して、住居 110aの外部から施錠された場合に非在宅中とし、施錠されていない場合または住居 110aの内部から施錠された場合に在宅中とする。また、在宅判断部 62aは、消費電力や消費熱量の変動量を検知して在宅中であるか否かを判断してもよい。例えば、消費電力の変動量が、予め定められた基準量より大きい場合に在宅中であるとし、消費電力の変動量が予め定められた基準量以下の場合に非在宅中としてもよい。また、在宅判断部 62aは赤外線センサーを備え、人体から放出される赤外線のエネルギーを検出することによつて在宅か否力、を判断してよい。この場合、赤外線センサーは、例えば焦電型赤外線センサーであってよレ、。

[0030] 給湯歴管理部 60aは、温水の消費量および燃料電池 40aによる温水の生産量の履歴を管理する。本実施例では、給湯歴管理部 60aは、主貯湯槽 42aから供給される温水量を、温水の消費量として検出する。また、給湯歴管理部 60aは、主貯湯槽 4 2aに供給された温水量を、燃料電池 40aおよび加温装置 48aが生産する温水の生産量として検出する。さらに、 1日を 1時間ごとの時間帯に分割し、各時間帯における温水の消費量および生産された温水の量の履歴を管理する。

[0031] また、給湯歴管理部 60aは、温水の消費量、および、燃料電池 40aと加温装置 48a による温水の生産量として、温水の量と温度を管理してもよい。すなわち、主貯湯槽 4 2aの温水温度から給水温度を減じたものに、主貯湯槽 42aから供給される温水の体積を乗じたものを、温水の消費量として検出する。

[0032] また、燃料電池 40aから主貯湯槽 42aへ供給される温水の温度から、燃料電池 40a に供給される冷却水による燃料電池 40aの冷却前の温度を減じたものに、燃料電池 40aから主貯湯槽 42aへ供給される温水の体積を乗じたものを、燃料電池 40aによる温水の生産量として検出してよい。また、加温装置 48aから主貯湯槽 42aへ供給される温水の温度から、加温装置 48aに供給される加温前の温水の温度を減じたものに、加温装置 48aから主貯湯槽 42aへ供給される温水の体積を乗じたものを、加温装置 48aによる温水の生産量として検出してよい。

[0033] また、給湯歴管理部 60aは、在宅判断部 62aによって在宅中であると判断されたときの温水の消費量および生産量、ならびに在宅中ではないと判断されたときの温水の消費量および生産量の履歴を、それぞれ管理する。

[0034] 電力負荷 44aは、燃料電池 40が発電した電力により動作する。電力負荷 44aは、電力を消費する前に、予め燃料電池制御部 50に電力を要求する。燃料電池制御部

50は、電力負荷 44aから電力を要求されたとき、予め燃料電池 40の発電電力を増加させる。

[0035] 以上、住居 110aの各構成要素の動作について説明した力住居 110bおよび住居 110cの持つそれぞれの各構成要素の動作は、住居 110aの各構成要素の動作と同一であるので説明を省略する。

[0036] 図 2は、加温装置 48aの構成の一例を示す図である。加温装置 48aは、燃料電池 4 Oaにより作られた余剰電力を用いて水を加温する。加温装置 48aは、外部の熱量を水へ移動することにより水を加温するヒートポンプ 46aである。ヒートポンプ 46aが、外部の熱量を水へ移動することにより水を加温するので、少ない電力で多くの熱量を供給すること力できる。電力需要に対する熱需要の比が、燃料電池 40aが発電する電力に対する、燃料電池 40aが生産する熱量の比より大きいとき、余剰電力を用いてヒートポンプ 46aを駆動することによって効率的に熱を供給できる。このため、電力の需要量と熱量の需要量とを適切に釣り合わせることができる。

[0037] また、住居 110bの加温装置 48b、および住居 110cの加温装置 48cは、加温装置 48aと同一の構成要素を有する。すなわち、加温装置 48bおよび加温装置 48cは、それぞれヒートポンプ 46bおよびヒートポンプ 46cを有する。また、ヒートポンプ 46bおよびヒートポンプ 46cの動作は、ヒートポンプ 46aと同一であるので、説明を省略する

[0038] 図 3は、電力負荷 44aの構成の一例を示す図である。電力負荷 44aは、負荷部 64a 、動作モードテーブル 56a、負荷制御部 58a、および要求制御部 66aを備える。また、住居 110bの電力負荷 44b、および住居 110cの電力負荷 44cは、電力負荷 44aと同一の構成要素を有する。電力負荷 44bの有する各構成要素の符号の末尾に bを、電力負荷 44cの有する各構成要素の符号の末尾に cを付けることにより、いずれの電力負荷 44の構成要素であるかを識別する。

[0039] 以下、電力負荷 44aの各構成要素の動作について説明する。負荷部 64aは燃料電池 40から供給される電力を消費する。動作モードテーブル 56aは、電力負荷 44a の動作モードに応じた、電力負荷 44aの消費電力を示す。動作モードテーブル 56a は、消費電力情報を、動作モード情報に対応づけて格納する。例えば電力負荷 44a が冷房機器であり、急速冷房と通常冷房の動作モードを持つとき、急速冷房と通常冷房のそれぞれの動作モードに対応づけて、それぞれの動作モードで動作するために必要な消費電力を動作モードテーブル 56aに格納する。

[0040] 要求制御部 66aは、電力負荷 44aの消費電力を増やす必要がある場合に、予め燃料電池制御部 50へ電力要求情報を送信する。このとき、増加させる必要のある消費電力を、動作モードテーブル 56aを参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部 50に電力要求情報として送信する。また、要求制御部 66aは、電力を要求する期間を示す期間情報、および電力の消費を開始する期限を示す期限情報を、燃料電池制御部 50に電力要求情報として送信する。このとき、要求制御部 66aは、電力負荷 4 4aを利用する使用者による指示等に基づいて期間情報および期限情報を決定してよい。例えば、電力負荷 44aが冷房機器であるとき、電力負荷 44aの使用者が、目標温度および当該目標温度に達する目標時刻を電力負荷 44aに指示する。このとき要求制御部 66aは、使用者から指示された目標温度、目標時刻、および現在の温度に基づいて、増加する消費電力、電力の消費を開始する期限、および電力を消費する期間とを計算して、それぞれを電力要求情報の消費電力、期限情報、および期間情報として、燃料電池制御部 50に送信する。

[0041] 負荷制御部 58aは、燃料電池制御部 50から許可通知を受け取ったとき、許容された範囲内で電力負荷 44aの消費電力を増加させる。このとき、負荷制御部 58aは、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテープノレ 56aを用いて判断し、負荷部 64aを制御して当該動作モードに遷移する。負荷制御部 58a、要求制御部 66a、および燃料電池制御部 50は、イーサ一ネット（登録商標）等の通信ネットワークによって結ばれている。また、他の方法としては、負荷制御部 58a、要求制御部 66a、および燃料電池制御部 50との間のデータ通信信号を、電源の周波数より十分に高い高周波に変調し、電源ラインに重畳してもよい。

[0042] 以上、電力負荷 44aの各構成要素の動作を説明したが、電力負荷 44bおよび電力負荷 44bの各構成要素は、電力負荷 44aの各構成要素と同一の動作をするので、説明を省略する。

[0043] 本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66 力要求情報を受け取ったとき、電力を供給することができる場合に、許容することのできる消費電力の増加量を、負荷制御部 58へ許可通知として通知する。また、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40の発電効率を、予め定められた発電効率よりも高くすることができる場合に、負荷制御部 58へ許可通知を送信する。

[0044] 図 4は、複数の燃料電池 40における、発電電力と発電効率との関係の一例を示す図である。一般に、燃料電池 40の発電効率は、燃料電池 40の発電電力に依存する。このため、複数の燃料電池 40を接続したシステムであっても、全体としての発電効率は図 4に示すような発電電力に対する依存性をもつ。複数の燃料電池 40を接続したシステムで、全体としての発電効率の下限となる基準効率を定めると、燃料電池 40 が発電すべき電力量の合計の範囲が定められる。例えば、燃料電池 40が発電する電力の合計が、第一下限電力（P1)から第一上限電力（P2)の間、第二下限電力（P 3)から第二上限電力（P4)の間、または第三下限電力（P5)と第三上限電力（P6)の間のレ、ずれかであれば、発電効率が基準効率以上となる。

[0045] したがって、燃料電池制御部 50は、複数の燃料電池 40が発電する電力の合計が予め定められた電力範囲内となるように、複数の燃料電池 40の発電量を制御することで、全体としての発電効率を予め定められた発電効率以上にすることができる。すなわち、燃料電池制御部 50は、要求される電力が、燃料電池 40が発電できる最大発電電力を下回る場合であって、要求される電力を発電したときに燃料電池 40の発電する電力量の合計が、予め定められた発電効率以上となる電力の範囲内である場合に、燃料電池制御部 50は負荷制御部 58へ許可通知を送信する。

[0046] 図 5は、電力負荷 44が電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。

要求制御部 66bは、電力負荷 44bの消費電力を増やす必要がある場合に、電力要求情報を燃料電池制御部 50に送信する（S200)。

[0047] 燃料電池制御部 50は、要求制御部 66bからの電力要求情報に基づいて要求判定を行う（S202)。 S202で、燃料電池 40bの出力を増加する必要があると判断された場合は、燃料電池 40bの出力を増加させる（S 204)。燃料電池 40bの出力が増加し、要求された電力を供給する準備が完了すると (S206)、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御部 58bへ送信する（S208)。負荷制御部 58bは、許可通知を受信した場合に、許容された範囲内の電力量を消費するよう負荷部 64bを制御することで、電力負荷 44bは電力消費を開始する（S209)。

[0048] 要求制御部 66aは、電力負荷 44aの消費電力を増やす必要がある場合に、電力要求情報を燃料電池制御部 50に送信する（S210)。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66aからの電力要求情報に基づいて要求判定を行う（S212)。 S212で、燃料電池 40aを起動する必要があると判断された場合は、燃料電池 40aを起動させる（S21 4)。燃料電池 40aが起動し、要求された電力を供給する準備が完了すると（S216)、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御部 58aへ送信する（S218 )。負荷制御部 58aは、許可通知を受信した場合に、許容された範囲内の電力量を消費するよう負荷部 64aを制御することで、電力負荷 44aは電力消費を開始する（S2 19)。

[0049] 図 6は、電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフローチャートである。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66からの要求情報に基づき、指定された期間、電力を供給できるかどうかを判定する（S230)。電力を供給できる場合、負荷制御部 58に許可通知を送信し (S234)、処理を終了する。

[0050] S230で電力を供給できない場合には、要求制御部 66からの電力要求情報に基づき、消費開始期限までに予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で電力を供給する準備が整うか否力、を判定する（S232)。 S232において電力を供給する準備が整う場合、燃料電池 40の出力を増加させる（S236)。なお、 S236において燃料電池 40を起動する必要がある場合は、燃料電池 40を起動する。さらに、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40の出力に基づいて、条件付きの許可通知を負荷制御部 5 8に送信する（S238)。 S238において送信する条件付きの許可通知は、燃料電池 4 0が電力を供給できる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、 S236において燃料電池 40を起動させた場合の条件付きの許可通知は、要求された電力を供給できる時刻を含むものであってよぐまた、現時点で供給できる電力量を含むものであってもよい。

[0051] S232において電力を供給する準備が整わない場合、要求された電力より少ない電力であっても電力負荷 44が許容できるか否かを判定する（S240)。 S240において、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66からの電力要求情報に基づいて、要求された電力より少ない電力であっても電力負荷 44が許容できるか否力、を判断する。例えば、要求制御部 66は、要求する電力より低い電力で電力負荷 44が動作できるか否かを示す情報を、要求する電力とともに電力要求情報として燃料電池制御部 50に送信する。また、要求制御部 66は、動作モードテーブル 56を参照して、電力負荷 44 が動作できる下限の電力を、要求する電力とともに電力要求情報として燃料電池制御部 50に送信してもよい。これによつて燃料電池制御部 50は、要求された電力より少ない電力であっても電力負荷 44が許容できるか否かを判定する。

[0052] S240において、要求された電力より少ない電力を電力負荷 44が許容できない場合は、 S236の処理を行レ、、 S238において条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの許可通知を負荷制御部 58に送信し、処理を終了する。 S238におレ、て送信する条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池 40が電力を供給できる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池 40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ要求された電力を供給するときに、電力の供給を開始できる時刻を含んでよぐまた、現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含んでもよい。また、 S238において送信する条件付きの許可通知は、燃料電池 40が電力を供給できる時刻ゃ電力量を表すものを含んでよい。例えば、 S236において燃料電池 40を起動させた場合の条件付きの許可通知は、要求された電力を供給できる時刻を含むものであってよぐまた、現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含むものであってもよい。

[0053] S240において要求された電力より少ない電力であっても電力負荷 44が許容できる場合、 S242において条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの許可通知を負荷制御部 58に送信し、処理を終了する。 S242において送信する条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池 40が電力を供給できる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池 40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ要求された電力を供給するときに、電力の供給を開始できる時刻を含んでよぐまた、燃料電池 40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含んでもよい。また、 S242において送信する条件付きの許可通知は、燃料電池 40が供給できる電力量を表すものを含んでよい。例えば、条件付きの許可通知は、燃料電池 40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含むものであってよレ、。

[0054] なお、負荷制御部 58は、条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの許可通知を燃料電池制御部 50から受け取った場合には、それら許可通知によって通知された許容される電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル 56から判断して当該動作モードに遷移してよい。また負荷制御部 58は、許可通知によって通知された、電力を受け取ることのできる時刻に基づいて、指定された時刻に電力の消費を開始するよう負荷部 64を制御してもよい。

[0055] 図 7は、燃料電池制御部 50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。管理テーブルには、電力負荷 44に関する、状態情報と、時刻情報と、期限情報と、期間情報と、電力情報とを、電力負荷 44に対応づけて格納する。状態情報には、電力負荷 44の電力消費状態を示す、要求または消費のいずれかの状態を格納する。時刻情報には、電力負荷 44へ電力の供給を開始した時刻、または電力負荷 44から電力を要求された時刻を格納する。期限情報には、電力負荷 44から電力を要求されたとき、電力の消費を開始する期限を格納する。期間情報には、電力負荷 44が電力を消費する期間を格納する。電力情報には、電力負荷 44が消費する電力を格納する

[0056] 図 8は、燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。横軸に時刻、縦軸に燃料電池 40が発電する発電電力の合計を示している。電力負荷 44 の要求制御部 66は、消費電力を増加させる必要があるとき、消費電力を増加させる時刻よりも早い時刻（tO)に、電力を消費する旨の要求情報を燃料電池制御部 50に送信する。電力負荷 44の要求制御部 66は、電力消費を開始する期限 (時刻 tl)と、電力を消費する期間（時刻 t2と時刻 tlを減じた期間）と、増加させる電力とを、要求情報として燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66a 力の要求情報に基づいて、指定された期限（時刻 tl)までに、指定された期間（時亥 2と時刻 tlを減じた期間）、指定された電力を供給できるよう、燃料電池 40の発電電力を増加させる。

[0057] 本実施形態の燃料電池システム 30によれば、要求制御部 66が、電力負荷 44の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、電力負荷 4 4は、消費電力を増加する前に、予め燃料電池 40の発電量を増加させておくことができる。また、要求制御部 66が、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブル 56 を参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部 50に送信するので、電力負荷 44 が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃料電池 40の発電量を増加させることができる。また、要求制御部 66が、電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電池制御部 50に送信するので、電力負荷 44の消費電力が増加した後に減少する時刻を燃料電池制御部 50が予め知ることができる。このため、燃料電池 40の発電量を増加または減少させるべきか否力を適切に判断することができる。

[0058] また、負荷制御部 58が、燃料電池制御部 50から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷 44の消費電力を増加させるので、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。このため、比較的小さな燃料電池 40 であっても安定して電力を供給することができる。また、負荷制御部 58が、燃料電池制御部 50から受け取った、許容された範囲内で消費電力を増加させるので、燃料電池 40が増加することのできる発電量が小さい場合であっても、かかる発電量を有効に使用することができる。また、負荷制御部 58が、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル 56を用いて判断し、このとき、動作可能な動作モードに遷移するので、許容される電力の範囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。

[0059] さらに、本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、一つの電力負荷 44の消費電力が下がるタイミングで他の電力負荷 44の消費電力を増大させるべぐ他の電力負荷 44の負荷制御部 58に対して許可通知を送信する。このとき、燃料電池制御部 50は、消費電力が下がる旨の通知を、予め要求制御部 66から受け取り、電力負荷 44の消費電力が下がる時に他の電力負荷 44の消費電力を増加させてもよレ、。また他の方法としては、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の消費電力が下がったことを、出力電圧または出力電流が低下したことによって検出し、その場合に他の電力負荷 44に対して許可通知を送信してよい。これにより、システム全体の消費電力の変動を小さくすることができる。このため燃料電池 40による発電量の変動が小さくなり、ひいては、発電量を変更するときに生じるエネルギーのロスを削減することができる。また、燃料電池 40を高い効率で駆動し続けることができる。

[0060] 例えば、消費電力は 10ミリ秒程度の時間で変化する場合がある力燃料電池 40の発電量を変動させるには、一般に数百ミリ秒程度の時間が必要である。したがって、燃料電池 40の発電電力を変動させると、燃料電池 40の発電電力値が需要電力値に達するまでの間に発電される電力が無駄になる。つまり、電力負荷 44の消費電力の増加に対応すべく燃料電池 40の発電する電力を増加させたとき、燃料電池 40の発電する電力が、電力負荷 44が必要とする電力に達するまでの間は、電力負荷 44 はその電力を有効に消費できないため、その間に燃料電池 40が発電する電力が無駄になる。また電力負荷 44の消費電力の低下に対応すべく燃料電池 40の発電する電力を低下させたときにも、燃料電池 40の発電する電力が、低下した消費電力に達するまでの間に発電される電力は、消費されずに無駄になる。また、電力需要の変動に合わせて燃料電池 40を新たに起動する必要がある場合、改質器を有する燃料電池 40が停止状態から起動するまでには、改質器を昇温するためのエネルギーが必要である。したがって、燃料電池 40の発電量の変動が大きいと、エネルギーの無駄が生じることになる。これに対し、本実施形態によれば、予め定められた発電効率を上回るよう燃料電池 40を制御しつつ、燃料電池 40が発電する発電量の変動を小さくすることができるので、発電効率を高く保った状態で燃料電池 40を運転できる。 [0061] また、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66から受け取った期間情報に基づいて、電力負荷 44の消費電力が下がる時刻を予め計算し、この時刻に消費電力を増加させて良い旨を示す許可通知を、他の電力負荷 44の負荷制御部 58へ送信する。また、燃料電池制御部 50は、複数の要求制御部 66から電力要求情報および期間情報を受け取った場合に、出力電力の変動が小さくなるように、電力負荷 44が消費電力を増加させるタイミングをスケジュールし、スケジュールされたタイミングで各電力負荷 ₄₄が消費電力を増加させるように、負荷制御部 58へ許可通知を送信する。このとき、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44へ電力を供給することのできる時刻を示す情報を負荷制御部 58へ通知する。

[0062] 例えば、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66から受信した電力要求情報に基づいて、電力負荷 44が消費する電力量、電力消費の開始時刻、および電力消費期間を、電力負荷 44に対応づけて管理する。これにより、電力負荷 44の消費電力が下がる時刻を予め計算することができるので、燃料電池制御部 50は、出力電力の変動が小さくなるように、電力負荷 44の消費電力を増加させるタイミングをスケジュールできる。スケジュールされたタイミングで各電力負荷 44が消費電力を増加させるように、電力消費を開始する時刻を示す情報を、許可通知とともに負荷制御部 58へ送信する。

[0063] このようにして、燃料電池制御部 50は、負荷が連続して電力を消費するよう制御すること力 Sできる。このため、燃料電池システム 30全体の消費電力の変動が小さくなる。また、消費電力が近似する負荷を連続して動作させることができるため、燃料電池システム 30全体の消費電力の変動がいっそう小さくなる。

[0064] また、燃料電池制御部 50は、負荷制御部 58へ許可通知を送信してから電力負荷 44の消費電力が増加するまでの間、加温装置 48を用いて電力を消費して水を加温する。また、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40を起動し、実際に電力負荷 44へ電力を供給することができるまでの間、加温装置 48を用いて電力を消費して水を加温してよレ、。これにより、電力負荷 44の応答が遅い場合であっても、その間に燃料電池システム 30全体の電力消費量が変動することを防ぐことができる。

[0065] さらに、本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、消費電力の合計値を燃料電池 40の最大発電量よりも小さく維持するために電力負荷 44の消費電力を下げる必要がある場合に、負荷制御部 58に対して消費電力を下げる旨の指示を行う。

[0066] 例えば、通常、消費電力が最大発電量を越える場合、電流制限器によって電力供給を遮断し、電力供給システムの安定を維持する。これに対し、本実施例の燃料電池システム 30では、電力負荷 44からの要求情報によって、消費電力が最大発電量を越えると予め判断されるとき、燃料電池制御部 50は、消費電力が最大発電量を超えないよう電力負荷 44に対して消費電力の低下を要求することで、電力供給システムの安定を維持する。

[0067] 負荷制御部 58は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部 50から受け取つた場合に、消費電力を下げる。このとき、負荷制御部 58は、要求された電力分だけ、消費電力を下げる。また、負荷制御部 58は、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブル 56を参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる。これにより、電力が不足する場合であっても、完全に停止することなく消費電力を低減することができる。このようにして、消費電力の合計値のピークが、燃料電池 40による最大発電量を上回ることを適切に防止することができる。

[0068] さらに、本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40の発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持するために駆動をする燃料電池 40の数を減少させる必要がある場合に、電力負荷 44の消費電力を下げるベぐ負荷制御部 58に対して消費電力を下げる旨の指示を行う。

[0069] 例えば電力負荷 44の消費電力が減少し、発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持するために、ある燃料電池 40の発電を停止する必要があるとき、消費電力に対して総発電量が不足する場合がある。この場合、予め負荷制御部 66に対して消費電力を下げる旨の指示を行うことで発電量に不足が生じないよう消費電力を制御し、発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持することができる。

[0070] 図 9は、消費電力の低下を要求する場合における通信シーケンスの一例を示すシ一ケンス図である。要求制御部 66bは、電力負荷 44bの消費電力を増やすベぐ電力要求情報を燃料電池制御部 50に送信する（S250)。 [0071] 燃料電池制御部 50は、要求制御部 66bからの電力要求情報に基づいて要求判定を行う（S252)。 S252で、電力負荷 44aの消費電力を下げる必要があると判断された場合は、電力負荷 44aの消費電力を下げるよう負荷制御部 58aに指示する（S254 )。このとき、燃料電池制御部 50は、低下させる電力量を示す情報を負荷制御部 58a に送信する。負荷制御部 58aは、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部 50 から受信すると、指定された電力量を低下させるよう負荷部 64aを制御することで、電力負荷 44aの消費電力が低下する（S255)。このとき負荷制御部 58aは、動作モードテーブル 56aを参照して消費電力を低下させても動作できる動作モードを選択して、当該動作モードに電力負荷 44aが遷移するよう制御してよい。電力負荷 44aの消費電力が減少することで、電力負荷 44bの要求する電力を供給する準備が完了すると、燃料電池制御部 50は、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御部 58bに送信する（S256)。負荷制御部 58bは、許可通知を受信すると、負荷部 64 bを制御することで、電力負荷 44bが電力消費を開始する（S258)。

[0072] 図 10は、消費電力の低下を要求する場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフローチャートである。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66bからの要求情報に基づいて、要求制御部 66bから要求された電力を供給した場合に最大発電量を越えるかどうかを判定する（S260)。最大発電量を越える場合、現在供給している電力負荷 44aの消費電力を下げるベぐ最大発電量を越えないように、電力負荷 44a の消費電力を下げるよう負荷制御部 58aに指示する（S264)。電力負荷 44aの消費電力が減少し、電力負荷 44bの要求する電力を供給する準備が完了した時点で、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する（S266)。

[0073] S260で、要求制御部 66bから要求された電力を供給した場合に最大発電量を越えない場合は、予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池 40を運転できるかを判定する（S262)。予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池 40を運転できる場合、燃料電池 40が電力を供給する準備が完了しているかを判定する（S2 68)。燃料電池 40が電力を供給する準備が完了している場合、 S266に処理を移行させる。 S268において、燃料電池 40が電力を供給する準備が完了してない場合、準備が完了するまで S268の処理を実行する。 S262で、予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池 40を運転できない場合は、 S264に処理を移行させる。

[0074] なお、 S264では、電力負荷 44aと電力負荷 44bの優先順位を判断し、電力負荷 4 4aの優先順位が低い場合に消費電力を下げるよう負荷制御部 58aに指示するよう制御してもよレ、。電力負荷 44aに比べて電力負荷 44bの優先順位が低い場合には、電力負荷 44bに不許可通知を送信してもよい。

[0075] 図 11は、燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。燃料電池制御部 50は、燃料電池 40が最大発電量で運転している場合に、電力負荷 4 4bから電力を要求されたとき、電力負荷 44aに、電力負荷 44bから要求された電力を削減させ、削減した電力を電力負荷 44bが消費するよう制御する。あるいは、燃料電池 40の発電する発電量を時間的に一定に保っために、燃料電池制御部 50は、優先順位が低い電力負荷 44aの消費電力を削減するように指示し、削減した電力を、優先順位が高い電力負荷 44bが消費するよう制御する。

[0076] また、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の消費電力が予め定められた速度より早く大きくなる場合に、一旦、他の複数の電力負荷 44の負荷制御部 58に対して消費電力を下げる旨を指示し、その後に一部の電力負荷 44に対して、再度消費電力の増加を許可する。

[0077] 例えば、通常、消費電力は 10ミリ秒程度の時間で変化する場合があるのに対し、燃料電池 40の負荷応答性は一般に数百ミリ秒であるので、電力需要に即座に対応できない場合がある。このような場合、一旦、他の複数の電力負荷 44の負荷制御部 5 8へ消費電力を低下するよう指示することで、消費電力の変動速度を予め定められた速度以下にとどめる。必要な電力を供給できるようになった時点で、消費電力を下げる旨指示した電力負荷 44に対して、再度消費電力の増加を許可する。

[0078] また、燃料電池制御部 50は、複数の電力負荷 44の各々の優先度を予め格納しており、優先度の高い電力負荷 44の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に、優先度のより低い電力負荷 44の負荷制御部 58に対して消費電力を削減する旨を指示する。また、燃料電池制御部 50は、各要求制御部 66から受け取った、消費電力の増加必要量および期間情報、ならびに各電力負荷 44に消費電力の増加を開始させた時刻に基づいて、各電力負荷 44が現在消費をしている電力の大きさを判断し、より優先度の高い電力負荷 44の要求制御部 66から新たな要求情報を受け取つた場合に、優先順位の低いいずれかの電力負荷 44の消費電力を削減することによつて新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断する。

[0079] 例えば、燃料電池制御部 50は、電力の消費を許可した複数の電力負荷 44について、消費電力の増加を開始させた時刻と、電力を消費する期間と、消費電力量とを管理することで、任意の時刻に複数の電力負荷 44が消費をしている電力の大きさを判断できる。したがって、優先度の高い電力負荷 44から新たな要求情報を受け取つた場合に、優先順位の低いいずれかの電力負荷 44の消費電力を削減することによつて新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断できる。

[0080] 図 12は、燃料電池システム 30の構成の他の例を示す図である。本実施形態は、第 1の実施形態の構成である図 1と比較して明らかなように、燃料電池制御部 50が、燃料電池 40毎に設けられている点を除いて第 1の実施形態と同じ構成を持つ。すなわち、本実施形態の燃料電池システム 30では、各住居 110が燃料電池制御部（50a— 50c、以下 50と総称する）を備えている。また、本実施形態の説明において、燃料電池制御部 50以外の各構成要素には、第 1の実施形態で用いた符号を用いる。

[0081] 本実施形態では、燃料電池制御部 50と電力負荷 44を除いた、各住居 110の各構成要素の動作は、第 1の実施形態と同一であるので、説明を省略する。本実施形態の電力負荷 44は、電力を消費する前に、予め全ての燃料電池制御部 50に電力を要求する。このとき燃料電池制御部 50は、対応する燃料電池 40の電力を増加させることができる場合に、電力負荷 44に電力を消費してもよい旨を通知する。

[0082] 以下、電力負荷 44aの各構成要素の動作を説明する。要求制御部 66aは、消費電力を増やす必要がある場合に、電力を要求する電力要求情報を、全ての燃料電池制御部 50に送信する。

[0083] 負荷制御部 58aは、複数の燃料電池制御部 50から通知された電力の合計値が、必要な電力を上回ることを条件として、消費電力を増加させる。また、負荷制御部 58 aは、燃料電池制御部 50から許可情報を受け取った場合に、いずれの燃料電池 40 力電力を受け取るかを選択し、選択した 1以上の燃料電池 40の燃料電池制御部 5 0に対して選択通知を送信する。このとき、負荷制御部 58aは、 1以上の燃料電池 40 から受け取る電力の合計値が、必要とする電力に一致するよう、電力を受け取る 1以上の燃料電池 40を選択する。その際、負荷制御部 58aは、電力を受け取る 1以上の燃料電池 40を選択する要件として、最も少数の燃料電池 40から電力を受け取ることを第一の選択要件とし、最も早期に電力を受け取ることを第二の選択要件としてよい。また、負荷制御部 58aは、選択した各々の燃料電池 40から受け取る電力の大きさを決定し、決定した電力の大きさを選択したそれぞれの燃料電池 40の燃料電池制御部 50に通知する。

[0084] 以上、電力負荷 44aの各構成要素の動作を説明したが、電力負荷 44bおよび電力負荷 44cの各構成要素の動作は、電力負荷 44aの各構成要素の動作と同一であるので、説明を省略する。

[0085] 本実施形態における燃料電池制御部 50は、更に負荷制御部 58aから選択通知を受け取つたことを条件として、燃料電池 40の発電量を増加させる。このとき、燃料電池制御部 50は、負荷制御部 58aから通知された電力の大きさだけ、燃料電池 40の発電量を増加させる。したがって、電力負荷 44が必要とする最小限の量だけ燃料電池 40の発電量を増加させることができるので、燃料電池 40を効率よく動作させることができる。また、本実施形態によれば、電力負荷 44が増加させる消費電力を一台の燃料電池 40でまかなうことができない場合であっても、電力負荷 44が動作することができる。また、個々の燃料電池 40に、最小限の電力を予め発電させることができる。

[0086] 以下、本実施形態における燃料電池システム 30の動作を説明する。

[0087] 図 13は、電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。要求制御部 6 6aは、燃料電池制御部 50a、燃料電池制御部 50b、および燃料電池制御部 50cに、増加させる必要のある消費電力、電力を要求する期間を示す期間情報、および消費を開始する期限を示す期限情報を、電力要求情報として送信する（S300)。

[0088] 燃料電池制御部 50aは、受信した電力要求情報に基づいて要求判定を行い（S30 2)、燃料電池 40aの発電量を増加させることができる場合に、負荷制御部 58aに許可通知を送信する（S306)。同様に、燃料電池制御部 50bも、受信した電力要求情報に基づいて要求判定を行い（S303)、燃料電池 40bの発電量を増加させることができる場合に、負荷制御部 58aに許可通知を送信する（S308)。燃料電池制御部 5 Ocは、受信した電力要求情報に基づいて要求判定を行い（S304)、燃料電池 40c の発電量を増加させることができなレ、場合には、許可通知を送信しなレ、。

[0089] 負荷制御部 58aは、受信した許可通知に基づき、いずれの燃料電池 40から電力を受け取るかを選択し、選択した各々の燃料電池 40から受け取る電力の大きさを決定する（S310)。負荷制御部 58aは、選択した燃料電池制御部 50aに、選択通知を送信し (S312)、選択しない燃料電池制御部 50bに取消通知を送信する（S314)。

[0090] 選択通知を受信した燃料電池制御部 50aは、選択通知に基づいて選択処理を行う

(S316)。また、取消通知を受信した燃料電池制御部 50bは、取消通知に基づいて取消処理を行う（S318)。選択通知を受信した燃料電池制御部 50aは、選択通知に基づいて電力を供給する（S320)。負荷制御部 58aは、電力が供給されたことを検知すると、負荷部 64aを制御することで電力負荷 44aが電力消費を開始する（S322)

[0091] S310において、負荷制御部 58は、電力を受け取る燃料電池 40aを選択するとき、例えば、最も少数の燃料電池 40から電力を受け取ることを第一の選択要件とし、最も早く電力を受け取ることを第二の選択要件とする。

[0092] 図 14は、燃料電池制御部 50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。（a )は、燃料電池制御部 50aが管理する管理テーブルを示し、 (b)は、燃料電池制御部 50bが管理する管理テーブルを示す。この管理テーブルには、電力負荷 44に関する、状態情報と、時刻情報と、期限情報と、期間情報と、電力情報とを、電力負荷 4 4に対応づけて格納する。状態情報には、電力負荷 44の電力消費状態を示す、要求または消費のいずれかの状態を格納する。時刻情報には、電力負荷 44へ電力の供給を開始した時刻、または電力負荷 44から電力を要求された時刻を格納する。期限情報には、電力負荷 44から電力を要求されたとき、電力の消費を開始する期限を格納する。期間情報には、電力負荷 44が電力を消費する期間を格納する。電力情報には、電力負荷 44が消費する電力を格納する。これにより、燃料電池制御部 50は、任意の時刻に燃料電池 40が供給できる電力の大きさを判断できる。

[0093] 図 15は、電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフローチャートである。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66からの電力要求情報に基づき、指定された期限までに電力を供給できるか否力を判定する（S340)。電力を供給できる場合、電力の供給を開始できる期限、電力を供給する期間、供給できる電力を管理テーブルに格納し (S342)、負荷制御部 58に対して許可通知を送信し（S344)、処理を終了する。 S340において電力を供給できない場合は、処理を終了する。

[0094] 図 16は、選択通知を受け取った場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフローチャートである。燃料電池制御部 50は、選択通知を受信したか否かを判定する（S350)。選択通知を受信した場合、電力を供給する準備を開始する（S352)。次に、電力を供給する準備が完了したか否力を判定し (S354)、電力を供給する準備が完了した場合は、電力を供給する（S356)。 S354で電力を供給する準備が完了していない場合は、電力を供給する準備が完了するまで S354の判定を繰り返す。

[0095] S350において、取消通知を受信した場合、燃料電池制御部 50は管理テーブルから該当する電力要求情報を削除し (S360)、処理を終了する。

[0096] 図 17は、燃料電池 40が発電する発電電力と、電力負荷 44が消費する消費電力の時間発展の一例を示す図である。（a)は、燃料電池 40aが発電する発電電力のうち、電力負荷 44bと電力負荷 44aとが消費する電力の一例を示し、 (b)は、燃料電池 40 bが発電する発電電力のうち、電力負荷 44cが消費する電力の一例を示す。燃料電池制御部 50aは、要求制御部 66aからの要求情報に基づき、電力負荷 44aが消費できる電力と、消費を開始できる時刻（時刻 t2)を、許可通知として負荷制御部 58aに通知する（時刻 tO)。燃料電池制御部 50bも、要求制御部 66aからの要求情報に基づき、電力負荷 44aが消費できる電力と、消費を開始できる時刻（時刻 tl)を、許可通知として負荷制御部 58aに通知する（時刻 tO)。負荷制御部 58aは、燃料電池 40a および燃料電池 40bから許可通知を受信したとき、最も少数の燃料電池 40から電力を受け取ることができるように、燃料電池 40aの燃料電池制御部 50aに選択通知を送信し、燃料電池 40aからの電力を受け取り、電力を消費するよう制御する（時刻 t2から時刻 t3)。

[0097] 本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50が、燃料電池 40毎に設けられており、それぞれの燃料電池制御部 50が負荷制御部 58へ許可通知を送信するので、各燃料電池に発電余力が存在するか否かを判断するのみで、許可通知を送出することができる。このため、高速に応答をすることができる。また、複数の燃料電池 40を制御する中央制御部を設けることなぐ電力負荷 44に電力を供給するか否かを各燃料電池 40が独立して判断することができる。このため、システム全体の制御方法を変更することなぐ新たな燃料電池 40を増設することができる。

[0098] また、燃料電池システムの他の変形例は、上記第 1および第 2の実施形態における燃料電池 40を、化石燃料や水素ガスを燃料として発電と熱供給を同時に行う機器としたシステムである。このような機器は、例えば、ガスエンジンやガスタービンである。この変形例においても、上記実施形態で述べた効果と同様の効果が得られることが明らかである。

[0099] 燃料電池システムのさらなる他の変形例では、電力負荷 44の要求制御部 66は、電力負荷 44が目的とする一連の動作を行うために必要とする電力を、燃料電池制御部 50に要求する。第 1の実施形態においては、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の目的とする動作を行うために必要な電力を燃料電池 40が供給できる場合に、負荷制御部 58に電力を消費してもよい旨を示す許可通知を送信する。電力負荷 44は、目的とする動作を行うために必要な電力の消費パターンを、期間および期間ごとの電力値として予め格納してレ、る。

[0100] 図 9は、電力負荷 44が消費する電力の消費パターンの一例を示す図である。図 9 に示される消費パターン 1では、電力負荷 44は、 uOを基準時刻として、時刻 uOから時刻 ulまでの期間、 w2の電力を消費する。さらに時刻 ulにおいて消費電力を変更し、時刻 u2までの期間、 w4の電力を消費する。また、消費パターン 2では、電力負荷 44は、 u3を基準時刻として、時刻 u3から時刻 u4までの期間、 w3の電力を消費する。さらに時刻 u4において消費電力を変更し、時刻 u5まで、 wlの電力を消費する。また、電力負荷 44は、動作モードテーブル 56に、各動作モードにおける、電力の消費パターンを格納してもよい。また、電力負荷 44は、目的とする動作を行うために、一部の動作と他の動作とを、時間を隔てて行うことができる場合には、目的とする動作を行うための複数の消費パターンを格納してよい。例えば、図 9に例示するように、目的とする動作を行うために、一部の動作および他の動作が、それぞれ消費パターン 1および消費パターン 2で示される電力を消費する場合に、一部の動作と他の動作が時間を隔てて行うことができる場合には、消費パターン 1と、消費パターン 2のそれぞれを格納してよい。

[0101] 電力負荷 44が目的とする動作を行う場合に、要求制御部 66は、目的とする動作に必要な消費パターンを選択して、電力の消費パターンを示す要求情報を予め燃料電池制御部 50に送信する。また、要求制御部 66は、消費パターンで示される電力の消費を開始するまでの期限を燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、複数の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に、要求情報で示される期間ごとの消費電力量に基づいて、要求情報によって示される電力の消費パターンに沿つて、要求された期限までに電力の供給を開始した場合に、要求情報によって示されるいずれかの時刻において、電力負荷 44が消費する電力の合計量が、燃料電池 40の供給できる最大の電力量を上回るか否かを判断する。電力負荷 44が消費する電力の合計量力燃料電池 40の供給できる最大の電力量をいずれの時刻においても上回らない場合に、燃料電池制御部 50は、消費パターンで示される電力の消費を開始させる時刻を定める。さらに燃料電池制御部 50は、電力の消費を開始させる時刻を示す許可通知を負荷制御部 58に送信する。電力負荷 44が消費する電力の合計値力燃料電池 40の供給できる最大の電力量をいずれかの時刻において上回る場合には、燃料電池制御部 50は、負荷制御部 58に許可通知を送信しない。

[0102] 負荷制御部 58は、燃料電池制御部 50から許可通知を受け取つたことを条件として、電力の消費を開始する。このとき、燃料電池制御部 50から受け取った、電力の消費を開始させる時刻に、消費パターンで示される電力の消費を開始する。このようにして、電力負荷 44は、目的とする動作を行うための電力を消費することができる。

[0103] また、電力負荷 44が目的とする動作を行うために、一部の動作と他の動作を、時間を隔てて行うことができる場合には、要求制御部 66は、一部の動作を行うために必要な電力の消費パターンを示す要求情報と、他の動作を行うために必要な電力の消費のパターンを示す要求情報を燃料電池制御部 50に送信する。また、要求制御部 66 は、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開始するまでの期限を燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66から複数の消費パターンを示す要求情報を新たに受け取った場合に、要求制御部 66から既に受け取つている要求情報に基づいて、要求情報で示される期間ごとの消費電力量を計算する。さらに燃料電池制御部 50は、電力の消費を開始する期限までに、新たな要求情報によって示される複数の消費パターンに沿って電力の供給を開始した場合に、いずれの時刻においても、消費される電力の合計値が、燃料電池 40の供給できる最大の電力量を上回らないよう、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開始させる時刻を定める。さらに燃料電池制御部 50は、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開始できる時刻を示す許可通知を負荷制御部 58に送信する。

[0104] このようにして電力負荷 44は、時間を隔てて実行できる一部の動作と他の動作のそれぞれで必要とする電力量を、燃料電池 40が供給できる時間帯においてそれぞれ消費することで、目的とする動作を行うことができる。

[0105] また、第 2の実施形態においては、要求制御部 66は、電力の消費パターンを示す要求情報を、予めそれぞれの燃料電池 40の燃料電池制御部 50に送信する。それぞれの燃料電池制御部 50は、要求制御部 66から新たな要求情報を受け取った場合に、電力負荷 44に供給している電力の供給量の合計値の時間変化に基づいて、新たな要求情報で示される期間において電力を供給することができる場合に、新たな要求情報で示される期間において電力を供給できる期間および期間ごとの電力値を示す電力の供給パターンを、許可通知として負荷制御部 58に通知する。

[0106] 負荷制御部 58は、許可通知を受け取った場合に、それぞれの燃料電池制御部 50 力受け取った許可通知によって示される電力の供給パターンの範囲内で、電力負荷 44が必要とする電力の消費パターンで示される電力を受け取るために、それぞれの燃料電池 40から電力を受け取ることのできる、期間および期間ごとの電力値を示す受電パターンを決定する。さらに、それぞれの燃料電池 40から受け取る受電バターンを示す選択通知をそれぞれの燃料電池 40の燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、負荷制御部 58から受け取った選択通知で示される受電パターンに基づいて、燃料電池 40の発電する電力を制御して、電力負荷 44に電力を送信する。

[0107] このような燃料電池システムの変形例によれば、電力負荷 44が目的とした動作を行つている期間に、燃料電池 40の発電する電力が不足することによって、動作を停止することを防げる。

[0108] 燃料電池システムのさらなる他の変形例では、燃料電池システム 30は、燃料電池 4 0が発電する電力を蓄積し、電力負荷 44に電力を供給する蓄電池をさらに備える。集合住宅は一の蓄電池を備えてよぐ複数の住居 110のそれぞれが蓄電池を備えてもよレ、。また、それぞれの燃料電池 40が蓄電池を備えてもよい。第 1の実施形態においては、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の要求制御部 66から要求情報を受け取ったとき、要求された電力量を燃料電池 40が供給できない場合に、燃料電池 40 が供給できない電力量を、蓄電池が供給できることを条件として、許可通知を負荷制御部 58に送信する。

[0109] また、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44が必要とする電力量を、要求制御部 66 力要求された期限までに供給できない場合に、蓄電池が、燃料電池 40が電力を供給できるようになるまでの間の電力量を、期限内に供給できることを条件として、燃料電池 40が電力を供給できるようになるまでの期間、蓄電池から電力を供給するよう制御する。さらに燃料電池制御部 50は、電力を消費してよい旨を示す許可通知を負荷制御部 58に送信する。

[0110] また、蓄電池は要求制御部 66および負荷制御部 58を備え、蓄電池が蓄積した蓄電量が予め定めた蓄電量を下回る場合に、電力を要求する旨の要求情報を燃料電池制御部 50に送信する。このとき、蓄電池が充電するために必要な電力量を燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、蓄電池の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に、電力負荷 44の要求制御部 66から受け取った、電力負荷 44が消費する電力量および電力を消費する期間に基づいて、電力負荷 44の消費電力が減少する時刻を判断して、いずれの時刻に蓄電池に充電のための電力を供給するかを決定する。すなわち、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の消費電力が減少する時刻に、蓄電池に充電するための許可通知を送信する。また、燃料電池制御部 50は、蓄電池の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に、電力負荷 4 4の要求制御部 66から受け取った、電力負荷 44が消費する電力量および電力を消費する期間に基づいて、電力負荷 44の消費する電力が減少する時刻を判断し、電力負荷 44の消費する電力が減少する時刻に蓄電池に充電を行うことによって燃料電池 40の発電効率が予め定めた効率より高くなる場合に、蓄電池に電力を供給する旨の許可通知を蓄電池の負荷制御部 58に送信する。このような制御によって、燃料電池 40の発電する電力が時間的に略一定となるようスケジュールすることができるので、燃料電池 40を効率良く運転することができる。また予め定めた効率よりも高い効率で燃料電池 40を運転することができる。

[0111] 図 10は、電力負荷 44および蓄電池が消費する電力の時間発展の一例を示す図である。電力負荷 44cは時亥 Iju6において電力 P7を消費している。また、電力負荷 44 bと電力負荷 44cが、時刻 u6において消費する電力量の合計値 P8は、燃料電池 40 が発電することのできる電力量の最大値である。電力負荷 44bは、時刻 u6よりも後の時亥 iju7において、一旦電力の消費を停止して、その後の時刻 u9から、時刻 u7において消費していた電力量と同量の電力の消費を再開するようスケジュールされている。また、電力負荷 44aは、時刻 u6を期限として、電力負荷 44bが時亥 Iju6において消費している電力量と同じ量の電力を要求している。この場合、燃料電池 40は、少なくとも時刻 u6から時刻 u7の期間、電力負荷 44aに電力を供給することができなレ、。このとき燃料電池制御部 50は、蓄電池から電力負荷 44aに電力を供給するよう制御する。また、燃料電池制御部 50は、蓄電池が放電する電力量が最小となるよう、放電を開始する時刻を時刻 u6に設定して、時刻 u6から電力の消費を開始する旨を示す許可通知を負荷制御部 58aに送信する。

[0112] また、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66aから受け取った要求情報に基づいて、電力負荷 44aが時刻 u9より以前の時刻 u8に電力の消費を終了するよう予めスケジユールされているので、時刻 u8から時刻 u9の間に、蓄電池を充電するよう、蓄電池の負荷制御部 58に電力を消費してよい旨を示す許可通知を送信する。このようにして、燃料電池 40が発電する電力量を電力 P8で略一定に維持させる。

[0113] また、第 2の実施形態においては、蓄電池は更に、燃料電池 40の燃料電池制御部 50と同様の機能をもつ制御部を備える。

[0114] 電力負荷 44の要求制御部 66は、燃料電池制御部 50、および蓄電池の制御部に電力の要求情報を送信する。蓄電池の制御部は、電力負荷 44の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に、供給できる電力量を示す許可通知を電力負荷 44 の負荷制御部 58に送信する。電力負荷 44の負荷制御部 58は、複数の燃料電池制御部 50または蓄電池の制御部から許可通知を受け取った場合に、いずれの燃料電池 40または蓄電池から電力を受け取るか判断する。この場合、負荷制御部 58は、蓄電池から受け取る電力量が最小となるよう、燃料電池 40および蓄電池から受け取る電力量を決定して、それぞれの燃料電池 40または蓄電池から受け取る電力量を示す選択通知を、燃料電池制御部 50または蓄電池の制御部に送信する。

[0115] また、蓄電池の要求制御部 66は、蓄電池が蓄積した蓄電量が予め定めた蓄電量を下回る場合に、蓄電池を充電する電力を要求する旨の要求情報を燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、供給できる電力量を示す許可通知を、蓄電池の負荷制御部 58に送信する。蓄電池の負荷制御部 58は、燃料電池制御部 50 力受け取った許可通知で示される電力量に基づいて、電力を受け取る燃料電池 4 0を選択して、選択した燃料電池 40の燃料電池制御部 50に、燃料電池 40から受け取る電力量を示す選択通知を送信する。燃料電池制御部 50は、蓄電池からの選択通知を受け取った場合に、選択通知で示される電力量を蓄電池に供給する。

[0116] このような燃料電池システムの変形例によれば、電力負荷 44が必要とする電力を燃料電池 40が供給できない場合であっても、蓄電池から電力を供給することで、電力負荷 44は動作することができる。また、第 1の実施形態における燃料電池制御部 5 0、または第 2の実施形態における蓄電池の制御部は、電力負荷 44の必要とする電力を蓄電池が供給できるか否かを予め判断できるので、電力負荷 44が無駄に蓄電池の電力を消費することを防げる。また、第 1の実施形態における燃料電池制御部 5 0、または第 2の実施形態における電力負荷 44の負荷制御部 58は、蓄電池から電力負荷 44に供給する電力量が最小となるよう、蓄電池から電力負荷 44に供給する電力量を決定するので、蓄電池の容量を削減することができる。

[0117] 燃料電池システムのさらなる他の変形例では、燃料電池制御部 50が要求情報を受け取った場合に、燃料電池 40から電力負荷 44への電力経路での送電ロスが最小となるよう、燃料電池 40が発電する電力量を決定する。

[0118] 図 11は、電力経路の構成の一例を示す図である。燃料電池 40および電力負荷 44 は、それぞれ電力線 74に接続される。電力中継装置 76は、複数の電力線 74を接続する。また電力中継装置 76は、接続された複数の電力線 74の間で電力を伝達する。電力線 74および電力中継装置 76によって、燃料電池 40からいずれの電力負荷 4 4へも電力が供給できるよう電力経路が形成される。電力中継装置 76は、例えばトランス等のように、複数の電力線 74を接続するものである。また、電力中継装置 76は、電力の損失率が異なる電力線 74を接続するものである。

[0119] 燃料電池制御部 50は、燃料電池 40および電力中継装置 76の電力経路上の位置情報を予め記憶する。すなわち、燃料電池制御部 50は、それぞれの燃料電池 40に接続された電力線 74を識別する情報を燃料電池 40に対応付けて記憶する。また燃料電池制御部 50は、電力中継装置 76に接続されている全ての電力線 74を識別する情報と、電力中継装置 76における電力の損失率とを、電力中継装置 76に対応付けて記憶する。燃料電池制御部 50は更に、全ての電力線 74における電力の損失率を、電力線 74に対応付けて記憶する。

[0120] このように燃料電池制御部 50は、燃料電池 40および電力中継装置 76の電力経路上の位置情報を予め記憶することによって、電力負荷 44に接続された電力線 74が与えられた場合に、燃料電池 40から電力負荷 44までの電力経路を知ることができる。例えばカーナビゲーシヨンシステムの経路探索においては、周知のように、道路と道路の接続点を示すノード情報と、各ノード間を接続する道路を示すリンク情報に基づいて、出発点から目的地までの経路を検索する。同様に燃料電池制御部 50は、燃料電池 40 (出発地）から電力負荷 44 (目的地)までの電力経路を、予め記憶した電力中継装置 76 (ノード）と、電力線 74 (リンク）を迪ることで検索できる。さらに燃料電池制御部 50は、検索した電力経路上の電力線 74と電力中継装置 76における電力の損失率と、送電する電力量とから、送電ロスの量を計算することができる。

[0121] 第 1の実施形態においては、電力負荷 44は、自身の電力経路上の位置情報として、自身が接続された電力線 74を識別する情報を格納する。要求制御部 66は、電力負荷 ₄₄の消費する電力を増加させる場合に、消費する電力の増加量を示す要求情報とともに、電力負荷 44の電力経路上の位置情報を燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、要求情報および電力負荷 44の位置情報を要求制御部 66 力受け取った場合に、それぞれの燃料電池 40から、電力負荷 44に電力を供給する電力経路を検索し、電力経路を形成する電力線 74と電力中継装置 76を判断することで、電力経路における電力の損失率を計算する。燃料電池制御部 50は、電力経路における電力の損失率と、要求制御部 66から受け取った電力の増加量に基づいて、電力経路における送電ロスの量を計算する。燃料電池制御部 50は、電力経路上における送電ロスの量の総和が最も小さくなるように、複数の燃料電池 40が発電する電力量を増加させる。

[0122] また、燃料電池制御部 50は、要求情報および電力負荷 44の電力経路上の位置を示す位置情報を要求制御部 66から受け取った場合に、要求制御部 66から要求された電力量と、電力経路上の送電ロスとの合計量だけ、燃料電池 40の発電する電力を増加させる。

[0123] また、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40から電力負荷 44に電力を供給する複数の電力経路がある場合には、それぞれの電力経路を用いて送電した場合の送電ロスを計算して、送電ロスが最小となる電力経路を選択する。例えば、長距離を送電する場合などに、電圧の高い電力経路を用いて送電することによって送電ロスを最小にできる場合には、電圧の高い経路を使って送電する。

[0124] また、第 2の実施形態においては、電力負荷 44の要求制御部 66は、燃料電池 40 のそれぞれに備えられた燃料電池制御部 50に電力の要求情報を送信する。このとき、電力負荷 44の要求制御部 66は、電力負荷 44の電力経路上の位置情報を、それぞれの燃料電池制御部 50に送信する。それぞれの燃料電池制御部 50は、それぞれの燃料電池 40の電力経路上の位置情報を格納しており、燃料電池 40の位置情報と、要求制御部 66から受け取った電力負荷 44の位置情報とに基づいて、電力負荷 44に電力を供給する電力経路を判断する。さらに燃料電池制御部 50は、電力経路での電力の損失率と、許容できる電力の増加量を、負荷制御部 58に通知する。負荷制御部 58は、それぞれの燃料電池制御部 50から受け取った、燃料電池 40が供給することのできる電力量と、電力の損失率とから、電力の送電ロスが最小となる組み合わせの燃料電池 40を選択して、選択した燃料電池 40の燃料電池制御部 50に、それぞれを増加させる電力量を示す選択通知を送信する。燃料電池制御部 50は、選択通知を受け取った場合に、選択通知で示される電力の増加量と、電力経路での電力の損失率から送電ロスの量を計算し、電力の増加量と送電ロスの量との和で示される電力量を発電すべく燃料電池 40の発電量を制御する。

[0125] このような燃料電池システムの変形例によれば、燃料電池 40から電力負荷 44への送電ロスを削減できる。また、電力負荷 44が受け取る電力量が、送電ロスによって不足することを防げ'る。

[0126] 図 21は、燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれが有するコンピュータ 500の構成の一例を示す図である。本例において、コンビユータ 500は、燃料電池システムを図 1から図 20において説明した、燃料電池システム 3 0として機能させるプログラムを格納する。

[0127] コンピュータ 500は、 CPU700と、 ROM702と、 RAM704と、通信インターフエ一ス 706と、ハードディスクドライブ 710と、フレキシブルディスクドライブ 712と、 CD—R OMドライブ 714とを備える。 CPU700は、 ROM702, RAM704、ハードディスクドライブ 710、フレキシブルディスク 720、及び/又は CD—ROM722に格納されたプログラムに基づいて動作する。

[0128] 例えば、燃料電池システム 30を機能させるプログラムは、コンピュータ 500を、図 1 力図 20に関連して説明した燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58として機能させ、燃料電池システムを機能させる。また、燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれが有するコンピュータ 500が、対応する燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれを機能させるプログラムを格納していてもよい。

[0129] 通信インターフェース 706は、例えば燃料電池 40、電力負荷 44、加温装置 48、熱負荷 54、主貯湯槽 42、給湯歴管理部 60、在宅判断部 62、およびサブ貯湯槽 52と通信し、それぞれの状態等に関する情報を受信し、またそれぞれを制御する制御信号を送信する。格納装置の一例としてのハードディスクドライブ 710、 R〇M702、又は RAM704は、設定情報、及び CPU700を動作させるためのプログラム等を格納する。また、当該プログラムは、フレキシブルディスク 720、 CD— ROM722等の記録媒体に格納されてレ、てもよレ、。 [0130] フレキシブルディスクドライブ 712は、フレキシブルディスク 720がプログラムを格納している場合、フレキシブルディスク 720からプログラムを読み取り CPU700に提供する。 CD— ROMドライブ 714は、 CD— ROM722がプログラムを格納している場合、 CD—ROM722からプログラムを読み取り CPU700に提供する。

[0131] また、プログラムは記録媒体から直接 RAMに読み出されて実行されても、ー且ハードディスクドライブ 710にインストールされた後に RAM704に読み出されて実行されてもよレ、。更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒体に格納されても良レ、。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティングシステムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。

[0132] プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、 CD—ROMの他にも、 DVD、 PD等の光学記録媒体、 MD等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、フラッシュメモリ、 ICカード、ミニチュア一カードなどの半導体メモリー等を用レ、ることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたは RAM等の格納装置を記録媒体として使用してもよい。

[0133] 以上の説明から明らかなように、第 1または第 2の実施形態によれば、要求制御部 6 6は電力負荷 44の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、消費電力を増加する前に、予め燃料電池 40の発電量を増加させておくことができる。また負荷制御部 58は燃料電池制御部 50から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷 44の消費電力を増加させるので、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。

[0134] 負荷制御部 58は燃料電池制御部 50から受け取った、許容された範囲内で消費電力を増加させるので、燃料電池 40が増加することのできる発電量が小さい場合であつても、力、かる発電量を有効に使用することができる。要求制御部 66は動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブル 56を参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部 50に送信するので、電力負荷 44が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃料電池 40の発電量を増加させることができる。

[0135] 負荷制御部 58は許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル 56を用いて判断し、当該動作モードに遷移するので、許容される電力の範囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。負荷制御部 58は要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブル 56を参照して判断し、当該動作モードへ遷移させるので、電力が不足する場合であっても、完全に停止することなく消費電力を低減することができる。

[0136] また、第 2の実施形態によれば、燃料電池 40は複数設けられているので、負荷の幅広い変動に対応することができる。また燃料電池制御部 50は燃料電池 40毎に設けられており、それぞれの燃料電池制御部 50が負荷制御部 58へ許可通知を送信するので、各燃料電池に発電余力が存在するか否かを判断するのみで、許可通知を創出すること力 Sできる。このため、高速に応答をすることができる。

[0137] 以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良をカ卩えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、請求の範囲の記載から明らかである。

Claims

請求の範囲

[1] 燃料電池と、

前記燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、

前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信する要求制御部と、

前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、

前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と

を備え、

前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の発電効率を、予め定めた発電効率よりも高くすることができる場合に、前記負荷制御部へ前記許可通知を送信する燃料電池システム。

[2] 前記燃料電池制御部は、許容することのできる消費電力の増加量を、前記負荷制御部へ通知し、

前記負荷制御部は、前記燃料電池制御部から受け取った、許容された範囲内で消費電力を増加させる請求項 1に記載の燃料電池システム。

[3] 前記電力負荷の動作モードに応じた、前記電力負荷の消費電力を示す動作モードテーブルを更に備え、

前記要求制御部は、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、増加必要量を前記燃料電池制御部に送信する請求項 2に記載の燃料電池システム。

[4] 前記負荷制御部は、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、前記動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する請求項 3に記載の燃料電池システム。

[5] 前記燃料電池は、複数設けられており、前記燃料電池制御部は、前記燃料電池毎に設けられており、それぞれの前記燃料電池制御部が前記負荷制御部へ前記許可通知を送信し、

前記要求制御部は、消費電力を増やす必要がある場合に、電力を要求する電力要求情報を、複数の前記燃料電池制御部のそれぞれに送信する請求項 4に記載の燃料電池システム。

[6] 前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持するために駆動をする前記燃料電池の数を減少させる必要がある場合に、前記電力負荷の消費電力を下げるベぐ前記負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行う請求項 5に記載の燃料電池システム。

[7] 前記燃料電池制御部は、複数の前記電力負荷の各々の優先度を予め格納しており、優先度の高い前記電力負荷の前記要求制御部から要求情報を受け取った場合に、優先度のより低い前記電力負荷の前記負荷制御部に対して消費電力を削減する旨を指示する請求項 6に記載の燃料電池システム。

[8] 前記負荷制御部は、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる請求項 7に記載の燃料電池システム。

[9] 燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、要求制御部が予め電力要求情報を送信する要求制御ステップと、

前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、燃料電池制御部が消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御ステップと、前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップと、前記電力負荷の動作モードに応じた、前記電力負荷の消費電力を示す動作モードテーブルを管理するステップと

を備え、

前記負荷制御ステップは、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、前記動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する燃料電池システム制御方法。

燃料電池と、

前記燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、

前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と、

前記電力負荷の動作モードに応じた、前記電力負荷の消費電力を示す動作モードテープノレと

を備え、

前記負荷制御部は、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、前記動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する建造物。