(57)【要約】【課題】燃料電池システムの発電停止を低減することが可能な電源システムを提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、電源システムは、共通の負荷に接続可能な、電圧制御の燃料電池システムおよび電流制御の燃料電池システムと、電圧制御の燃料電池システムから出力される第１電流および第１電圧と、電流制御の燃料電池システムから出力される第２電流および第２電圧と、負荷に供給される第３電流および第３電圧の少なくともいずれかを計測する１つ以上の計測器とを備える。電源システムはさらに、計測器により計測された第１電流、第１電圧、第２電流、第２電圧、第３電流、および第３電圧の少なくともいずれかに基づいて、電流制御の燃料電池システムを制御する制御装置を備え、制御装置は、電圧制御の燃料電池システムの発電出力がその定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、電流制御の燃料電池システムを制御する。【選択図】図１
2020202064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の負荷に接続可能な、電圧制御の燃料電池システムおよび電流制御の燃料電池システムと、
前記電圧制御の燃料電池システムから出力される第１電流および第１電圧と、前記電流制御の燃料電池システムから出力される第２電流および第２電圧と、前記負荷に供給される第３電流および第３電圧の少なくともいずれかを計測する１つ以上の計測器と、
前記計測器により計測された前記第１電流、前記第１電圧、前記第２電流、前記第２電圧、前記第３電流、および前記第３電圧の少なくともいずれかに基づいて、前記電流制御の燃料電池システムを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電圧制御の燃料電池システムの発電出力が、前記電圧制御の燃料電池システムの定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、前記電流制御の燃料電池システムを制御する、電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電圧制御の燃料電池システムの発電出力が、前記定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内の一定値に調整されるように、前記電流制御の燃料電池システムを制御する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記一定値は、前記定格発電出力の５０％である、請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記共通の負荷のトータル負荷量が前記一定値より大きい場合には、前記電流制御の燃料電池システムの発電出力を、前記トータル負荷量から前記一定値を差し引いた値に調整する、請求項２または３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記共通の負荷のトータル負荷量が前記一定値より小さい場合には、前記電流制御の燃料電池システムを停止させる、請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記計測器は、前記第１電流および前記第１電圧の組と、前記第２電流および前記第２電圧の組と、前記第３電流および前記第３電圧の組のうちの少なくとも２組の電流および電圧を計測する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記電圧制御の燃料電池システムから出力される第１電力と、前記電流制御の燃料電池システムから出力される第２電力と、前記負荷に供給される第３電力のうちの少なくとも２つの電力を算出し、算出された電力に基づいて、前記電流制御の燃料電池システムを制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第１電圧、前記第２電圧、または前記第３電圧の増減に基づいて、前記共通の負荷のトータル負荷量の増減を判断し、前記増減の判断結果に基づいて、前記電流制御の燃料電池システムを制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第１電流または前記第３電流の増減に基づいて、前記共通の負荷のトータル負荷量の増減を判断し、前記増減の判断結果に基づいて、前記電流制御の燃料電池システムを制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１０】
共通の負荷に接続可能な、電圧制御の燃料電池システムおよび電流制御の燃料電池システムと、
前記電圧制御の燃料電池システムから出力される第１電流および第１電圧と、前記電流制御の燃料電池システムから出力される第２電流および第２電圧と、前記負荷に供給される第３電流および第３電圧の少なくともいずれかを計測する１つ以上の計測器と、
を備える電源システムの制御装置であって、
前記計測器により計測された前記第１電流、前記第１電圧、前記第２電流、前記第２電圧、前記第３電流、および前記第３電圧の少なくともいずれかを受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記第１電流、前記第１電圧、前記第２電流、前記第２電圧、前記第３電流、および前記第３電圧の少なくともいずれかに基づいて、前記電流制御の燃料電池システムを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電圧制御の燃料電池システムの発電出力が、前記電圧制御の燃料電池システムの定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、前記電流制御の燃料電池システムを制御する、電源システムの制御装置。
【請求項１１】
共通の負荷に接続可能な、電圧制御の燃料電池システムおよび電流制御の燃料電池システムと、
前記電圧制御の燃料電池システムから出力される第１電流および第１電圧と、前記電流制御の燃料電池システムから出力される第２電流および第２電圧と、前記負荷に供給される第３電流および第３電圧の少なくともいずれかを計測する１つ以上の計測器と、
を備える電源システムの制御方法であって、
前記計測器により計測された前記第１電流、前記第１電圧、前記第２電流、前記第２電圧、前記第３電流、および前記第３電圧の少なくともいずれかを受信部により受信し、
前記受信部により受信された前記第１電流、前記第１電圧、前記第２電流、前記第２電圧、前記第３電流、および前記第３電圧の少なくともいずれかに基づいて、前記電流制御の燃料電池システムを制御部により制御する、
ことを含み、
前記制御部は、前記電圧制御の燃料電池システムの発電出力が、前記電圧制御の燃料電池システムの定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、前記電流制御の燃料電池システムを制御する、電源システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源システム、電源システムの制御装置、および電源システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の燃料電池システムを備える電源システムとして、電圧制御の燃料電池システム（マスター機）が自立運転を行い、電流制御の燃料電池システム（スレーブ機）が系統連系運転を行う方式のシステムが知られている。この電源システムは、これらの燃料電池システム間で負荷分担しながら自立負荷への電力供給を行う。このように複数の発電システムで特定の負荷に電力を供給する電源システムを、自立運転負荷分担（ロードシェア）システムと呼ぶ。
【０００３】
一般的な商用電力系統でも、電圧源となる発電機に対し、複数台の発電機が連系運転を行っている。この場合、負荷量に対して発電機出力が不足すると、電力の需給バランスが崩れ、電力系統の全停電（ブラックアウト）が発生することがある。そのため、負荷変化に対していかに早く負荷追従させるかということが、自立運転状態におけるロードシェアシステムに求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８７５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態にかかわる電源システムは、各燃料電池システムが高効率の状態で運転するように、電圧制御の燃料電池システムの発電出力と、電流制御の燃料電池システムの発電出力とを制御する。しかし、自立運転状態で急激な負荷変化が発生し、電源システムの負荷が、負荷変化に最初に追従する電圧制御の燃料電池システムの負荷変動範囲を超えると、電圧制御の燃料電池システムは、過負荷状態または無負荷状態により発電を継続することができなくなる場合がある。その結果、電圧制御の燃料電池システムは発電を停止し、これにより、電流制御の燃料電池システムも系統異常を検出し発電を停止する。このような事態の発生を低減することが望ましい。
【０００６】
そこで、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、燃料電池システムの発電停止を低減することが可能な電源システム、電源システムの制御装置、および電源システムの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一の実施形態によれば、電源システムは、共通の負荷に接続可能な、電圧制御の燃料電池システムおよび電流制御の燃料電池システムを備える。前記電源システムはさらに、前記電圧制御の燃料電池システムから出力される第１電流および第１電圧と、前記電流制御の燃料電池システムから出力される第２電流および第２電圧と、前記負荷に供給される第３電流および第３電圧の少なくともいずれかを計測する１つ以上の計測器を備える。前記電源システムはさらに、前記計測器により計測された前記第１電流、前記第１電圧、前記第２電流、前記第２電圧、前記第３電流、および前記第３電圧の少なくともいずれかに基づいて、前記電流制御の燃料電池システムを制御する制御装置を備える。さらに、前記制御装置は、前記電圧制御の燃料電池システムの発電出力が、前記電圧制御の燃料電池システムの定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、前記電流制御の燃料電池システムを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の電源システムの動作を説明するためのグラフである。
【図３】第２実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【図４】第２実施形態の電源システムの動作を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１〜図４において、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【００１１】
図１の電源システムは、電圧制御の燃料電池システムであるマスター機１と、電流制御の燃料電池システムであるスレーブ機２と、スレーブ電流計測器３と、スレーブ電圧計測器４と、負荷電流計測器５と、負荷電圧計測器６と、受信部７ａ、算出部７ｂ、および制御部７ｃを含むＥＭＳ（Energy Management System）７とを備えている。スレーブ電流計測器３、スレーブ電圧計測器４、負荷電流計測器５、および負荷電圧計測器６は、１つ以上の計測器の例である。ＥＭＳ７は、制御装置の例である。
【００１２】
マスター機１とスレーブ機２は共通の負荷１１に接続可能である。図１では、マスター機１の出力部のラインと、スレーブ機２の出力部のラインが、負荷１１の入力部のラインに接続されている。マスター機１とスレーブ機２の各々は、負荷１１に電力を供給することができる。
【００１３】
マスター機１は、電圧制御を行い自立運転が可能な燃料電池システムである。マスター機１は、電圧値が一定値となる電力を出力する。スレーブ機２は、電流制御を行い系統連系運転が可能な燃料電池システムである。スレーブ機２は、電流値が一定値となる電力を出力する。なお、図１の電源システムは、１台のスレーブ機２を備えているが、２台以上のスレーブ機２を備えていてもよい。
【００１４】
スレーブ電流計測器３は、スレーブ機２から出力される電流（以下、スレーブ電流と呼ぶ）を計測し、スレーブ電流の計測結果を示す信号をＥＭＳ７に出力する。スレーブ電圧計測器４は、スレーブ機２から出力される電圧（以下、スレーブ電圧と呼ぶ）を計測し、スレーブ電圧の計測結果を示す信号をＥＭＳ７に出力する。本実施形態のスレーブ電流計測器３とスレーブ電圧計測器４はそれぞれ、スレーブ機２の出力部のライン上でスレーブ電流とスレーブ電圧とを計測する。スレーブ電流は第２電流の例であり、スレーブ電圧は第２電圧の例である。
【００１５】
負荷電流計測器５は、負荷１１に供給される電流（以下、負荷電流と呼ぶ）を計測し、負荷電流の計測結果を示す信号をＥＭＳ７に出力する。負荷電圧計測器６は、負荷１１に供給される電圧（以下、負荷電圧と呼ぶ）を計測し、負荷電圧の計測結果を示す信号をＥＭＳ７に出力する。本実施形態の負荷電流計測器５と負荷電圧計測器６はそれぞれ、負荷１１の入力部のライン上で負荷電流と負荷電圧とを計測する。スレーブ電流は第３電流の例であり、スレーブ電圧は第３電圧の例である。
【００１６】
なお、図１の電源システムは、スレーブ電流計測器３または負荷電流計測器５の代わりにマスター電流計測器を備えると共に、スレーブ電圧計測器４または負荷電圧計測器６の代わりにマスター電圧計測器を備えていてもよい。マスター電流計測器は、マスター機１から出力される電流（以下、マスター電流と呼ぶ）を計測し、マスター電流の計測結果を示す信号をＥＭＳ７に出力する。マスター電圧計測器は、マスター機１から出力される電圧（以下、マスター電圧と呼ぶ）を計測し、マスター電圧の計測結果を示す信号をＥＭＳ７に出力する。マスター電流計測器とマスター電圧計測器はそれぞれ、例えばマスター機１の出力部のライン上でマスター電流とマスター電圧とを計測する。マスター電流は第１電流の例であり、マスター電圧は第１電圧の例である。
【００１７】
以下、スレーブ電流、スレーブ電圧、負荷電流、および負荷電圧の計測結果の使用法を種々説明するが、これらの使用法はマスター電流およびマスター電圧の計測結果にも適用可能である。
【００１８】
ＥＭＳ７は、図１の電源システムの種々の動作を制御する装置である。ただし、ＥＭＳ７は、スレーブ機２を直接制御することはできるが、マスター機１を直接制御することはできない。本実施形態のＥＭＳ７は、スレーブ機２の動作を制御することで、マスター機１の動作を間接的に制御する。このような間接制御の詳細については後述する。
【００１９】
受信部７ａは、スレーブ電流計測器３、スレーブ電圧計測器４、負荷電流計測器５、および負荷電圧計測器６から出力された上述の信号を受信する。こうして、受信部７ａは、スレーブ電流、スレーブ電圧、負荷電流、および負荷電圧の計測結果を取得することができる。
【００２０】
算出部７ｂは、受信部７ａにより受信されたスレーブ電流とスレーブ電圧とを用いてスレーブ電力を算出し、受信部７ａにより受信された負荷電流と負荷電圧とを用いて負荷電力を算出する。スレーブ電力は、スレーブ機２から出力される電力であり、スレーブ電流とスレーブ電圧との積で与えられる。負荷電力は、負荷１１に供給される電力であり、負荷電流と負荷電圧との積で与えられる。なお、受信部７ａがマスター電流とマスター電圧とを受信する場合には、算出部７ｂは、マスター機１から出力されるマスター電力（マスター電流とマスター電圧との積）を算出する。マスター電力、スレーブ電力、負荷電力はそれぞれ、第１電力、第２電力、第３電力の例である。マスター電力、スレーブ電力、負荷電力はそれぞれ、マスター機１の発電出力、スレーブ機２の発電出力、負荷１１のトータル負荷量の計算値に相当する。
【００２１】
制御部７ｃは、算出部７ｂにより算出されたスレーブ電力と負荷電力とに基づいて、スレーブ機２の動作を制御する。具体的には、制御部７ｃは、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、スレーブ機２の動作を制御する。このように、制御部７ｃは、スレーブ機２の動作を制御することで、マスター機１の動作を間接的に制御する。
【００２２】
本実施形態の制御部７ｃは、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内の一定値に調整されるように、スレーブ機２の動作を制御する。この一定値は、上記の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内であればどのような値でもよいが、本実施形態では上記の定格発電出力の５０％である。よって、本実施形態の制御部７ｃは、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の５０％に調整されるように、スレーブ機２の動作を制御する。そのため、マスター機１の発電出力はほぼ常に５０％に維持され、マスター機１の発電出力が５０％から増加または減少すると、制御部７ｃは、マスター機１の発電出力を５０％に戻すようにスレーブ機２を制御する。
【００２３】
図２は、第１実施形態の電源システムの動作を説明するためのグラフである。
【００２４】
図２(ａ)は、マスター機１の発電出力（負荷分担量）の時間変化を示している。図２(ｂ)は、スレーブ機２の発電出力（負荷分担量）の時間変化を示している。図２(ｃ)は、負荷１１のトータル負荷量の時間変化を示している。
【００２５】
図２(ｃ)に示すように、時刻ｔ１にトータル負荷量が急激に増加している。この場合、図１の電源システムでは、スレーブ機２ではなくマスター機１が最初にこの負荷変化に追従する。理由は、マスター機１は、ＥＭＳ７に制御されて動作するのではなく自立運転を行うからであり、負荷変化に素早く追従できるからである。
【００２６】
時刻ｔ１において、マスター機１は負荷変化に素早く追従し、マスター機１の発電出力がその定格発電出力の１００％まで増加している（図２(ａ)）。一方、スレーブ機２は、マスター機１の発電出力を５０％に戻すようにＥＭＳ７により制御される。具体的には、スレーブ機２の発電出力が時刻ｔ２から増加していく（図２(ｂ)）。その結果、時刻ｔ３でマスター機１の発電出力は１００％から５０％に減少する（図２(ａ)）。
【００２７】
その後、時刻ｔ４にトータル負荷量が急激に減少している（図２(ｃ)）。マスター機１はこの負荷変化に素早く追従し、マスター機１の発電出力がその定格発電出力の０％まで減少している（図２(ａ)）。一方、スレーブ機２は、マスター機１の発電出力を５０％に戻すようにＥＭＳ７により制御される。具体的には、スレーブ機２の発電出力が時刻ｔ５から減少していく（図２(ｂ)）。その結果、時刻ｔ６でマスター機１の発電出力は０％から５０％に増加する（図２(ａ)）。
【００２８】
よって、本実施形態によれば、マスター機１の発電出力をほぼ常に５０％に維持することが可能となる。理由は、マスター機１の発電出力が５０％から増加または減少すると、ＥＭＳ７が、マスター機１の発電出力を５０％に戻すようにスレーブ機２を制御するからである。
【００２９】
なお、トータル負荷量が急激に増加した場合には、負荷電圧は低下し、負荷電流は増加する。この場合、マスター機１は、マスター電圧を一定値に維持するために、マスター機１の発電出力を増加させる。図２(ａ)の時刻ｔ１の変化は、この動作を示している。
【００３０】
また、トータル負荷量が急激に減少した場合には、負荷電圧は上昇し、負荷電流は減少する。この場合、マスター機１は、マスター電圧を一定値に維持するために、マスター機１の発電出力を減少させる。図２(ａ)の時刻ｔ４の変化は、この動作を示している。
【００３１】
以下、このような制御の利点について説明する。
【００３２】
図１の電源システムにおいて、マスター機１の発電出力が１００％付近に長時間維持されることは望ましくない。理由は、トータル負荷量がさらに増加したときに、マスター機１がこの負荷変化に追従できなくなるし、スレーブ機２はマスター機１ほど素早くこの負荷変化に追従できないからである。同様に、マスター機１の発電出力が０％付近に長時間維持されることは望ましくない。トータル負荷量がマスター機１の負荷変動範囲を超えると、マスター機１は、過負荷状態または無負荷状態により発電を継続することができなくなる場合がある。その結果、マスター機１は発電を停止し、これにより、スレーブ機２も系統異常を検出し発電を停止する。このような事態の発生は低減することが望ましい。
【００３３】
そこで、本実施形態のＥＭＳ７は、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の５０％に調整されるように、スレーブ機２の動作を制御する。これにより、マスター機１の発電出力が１００％付近や０％付近に長時間維持されることを回避することが可能となる。また、５０％という値は、０％からも１００％からも遠いことから、マスター機１の発電出力が１００％や０％に達する可能性を低減することが可能となる。よって、本実施形態によれば、マスター機１およびスレーブ機２の発電停止を低減することが可能となる。
【００３４】
以下、再び図１を参照し、ＥＭＳ７の制御部７ｃの動作のさらなる詳細を説明する。
【００３５】
上述のように、制御部７ｃは、算出部７ｂにより算出されたスレーブ電力と負荷電力とに基づいて、スレーブ機２の動作を制御する。具体的には、制御部７ｃは、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の５０％に調整されるように、スレーブ機２の動作を制御する。この制御は、例えば以下のように行われる。
【００３６】
制御部７ｃは、トータル負荷量（負荷電力）と、マスター機１の定格発電出力の５０％とを比較する。そして、トータル負荷量が定格発電出力の５０％よりも大きい場合には、制御部７ｃは、スレーブ機２の発電出力を、トータル負荷量から定格発電出力の５０％を差し引いた値に調整する。例えば、トータル負荷量が定格発電出力の７０％の場合には、スレーブ機２の発電出力はこの定格発電出力の２０％に調整される。これにより、マスター機１の発電出力が５０％に調整されることになる。
【００３７】
この場合、制御部７ｃは例えば、スレーブ機２の発電出力の計測値（スレーブ電力）と設定値（マスター機１の定格発電出力の２０％）とを比較し、計測値を設定値に近付けるような出力指令をスレーブ機２に出力する。スレーブ機２は、この出力指令に応じて動作して、発電出力をマスター機１の定格発電出力の２０％に近付ける。このような出力指令は、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御により出力することが可能である。
【００３８】
一方、トータル負荷量が定格発電出力の５０％以下の場合には、制御部７ｃは、スレーブ機２を停止させる。例えば、トータル負荷量が定格発電出力の３０％の場合には、スレーブ機２は停止し、スレーブ機２の発電出力はこの定格発電出力の０％になる。これにより、マスター機１の発電出力は３０％になり、スレーブ機２が停止していない場合に比べてマスター機１の発電出力が５０％に戻りやすくなる。この場合、制御部７ｃは、スレーブ機２を停止させる出力指令をスレーブ機２に出力する。
【００３９】
なお、算出部７ｂがスレーブ電力または負荷電力の代わりにマスター電力を算出する場合にも、以上の制御は実行可能である。例えば、スレーブ電力は、負荷電力からマスター電力を引くことで算出可能である。また、負荷電力は、スレーブ電力にマスター電力を足すことで算出可能である。
【００４０】
以上のように、本実施形態のＥＭＳ７は、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、スレーブ機２を制御する。よって、本実施形態によれば、マスター機１およびスレーブ機２の発電停止を低減することが可能となる。
【００４１】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【００４２】
図３の電源システムは、図１の電源システムと同様に、電圧制御の燃料電池システムであるマスター機１と、電流制御の燃料電池システムであるスレーブ機２と、スレーブ電流計測器３と、スレーブ電圧計測器４と、負荷電流計測器５と、負荷電圧計測器６と、ＥＭＳ７とを備えている。ただし、本実施形態のＥＭＳ７は、受信部７ａおよび制御部７ｃを備えているが、算出部７ｂは備えていない。
【００４３】
受信部７ａは、第１実施形態の場合と同様に、スレーブ電流計測器３、スレーブ電圧計測器４、負荷電流計測器５、および負荷電圧計測器６から出力された信号を受信する。こうして、受信部７ａは、スレーブ電流、スレーブ電圧、負荷電流、および負荷電圧の計測結果を取得することができる。
【００４４】
一方、制御部７ｃは、スレーブ電力および負荷電力ではなく、これらの電流および電圧そのものに基づいて、スレーブ機２の動作を制御する。そのため、本実施形態のＥＭＳ７は、スレーブ電力および負荷電力を算出する必要はない。本実施形態の制御部７ｃも、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、スレーブ機２の動作を制御する。
【００４５】
以下、制御部７ｃの動作のさらなる詳細を説明する。
【００４６】
上述のように、トータル負荷量が急激に増加した場合には、負荷電圧は低下し、負荷電流は増加する。この場合、マスター機１は、マスター電圧を一定値に維持するために、マスター機１の発電出力を増加させる。また、トータル負荷量が急激に減少した場合には、負荷電圧は上昇し、負荷電流は減少する。この場合、マスター機１は、マスター電圧を一定値に維持するために、マスター機１の発電出力を減少させる。
【００４７】
これらの場合、第１実施形態のようにスレーブ電力および負荷電力を算出してからスレーブ機２に出力指令を出力すると、スレーブ電力および負荷電力の計算時間の遅れに起因して、スレーブ機２の応答が遅れる可能性がある。第１実施形態を示す図２のｔ１とｔ２との間およびｔ４とｔ５との間の時間が応答の遅れを示している。そこで、本実施形態では、上述の電流および電圧そのものに基づいてスレーブ機２の動作を制御する。これにより、スレーブ機２の応答を早めることが可能となる。
【００４８】
例えば、制御部７ｃは、スレーブ電圧の計測値が低下した場合には、トータル負荷量が増加する（または既に増加した）と判断し、マスター機１の発電出力は増加する（または既に増加した（以下同様））と判断する。この場合、制御部７ｃは、スレーブ機２の発電出力を増加させることで、マスター機１の発電出力を減少させるように、上記の出力指令を出力する。
【００４９】
一方、制御部７ｃは、スレーブ電圧の計測値が上昇した場合には、トータル負荷量が減少すると判断し、マスター機１の発電出力は減少すると判断する。この場合、制御部７ｃは、スレーブ機２の発電出力を減少させることで、マスター機１の発電出力を増加させるように、上記の出力指令を出力する。
【００５０】
このような制御は、スレーブ電圧の代わりにマスター電圧または負荷電圧を使用して実行することも可能である。
【００５１】
また、制御部７ｃは、負荷電流の計測値が増加した場合には、トータル負荷量が増加すると判断し、マスター機１の発電出力は増加すると判断する。この場合、制御部７ｃは、スレーブ機２の発電出力を増加させることで、マスター機１の発電出力を減少させるように、上記の出力指令を出力する。
【００５２】
一方、制御部７ｃは、負荷電流の計測値が減少した場合には、トータル負荷量が減少すると判断し、マスター機１の発電出力は減少すると判断する。この場合、制御部７ｃは、スレーブ機２の発電出力を減少させることで、マスター機１の発電出力を増加させるように、上記の出力指令を出力する。
【００５３】
このような制御は、負荷電流の代わりにマスター電流を使用して実行することも可能である。
【００５４】
上述のように、本実施形態の制御部７ｃは、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、スレーブ機２の動作を制御する。このような調整を実現するためには、スレーブ電圧や負荷電流に応じてスレーブ機２の発電出力をどのように変化させるかが問題となる。そこで、本実施形態の制御部７ｃは、スレーブ電圧とスレーブ機２の発電出力との対応関係を示すテーブルや、負荷電流とスレーブ機２の発電出力との対応関係を示すテーブルを予め保持しておく。これらのテーブルには、マスター機１の発電出力が４０％〜６０％の範囲内に調整されるような対応関係を設定しておく。よって、スレーブ電圧や負荷電流に応じてスレーブ機２の発電出力をテーブル通りに変化させることで、このような調整を実現することが可能となる。
【００５５】
図４は、第２実施形態の電源システムの動作を説明するためのグラフである。
【００５６】
図４(ａ)は、負荷１１の負荷電流の時間変化を示している。図４(ｂ)は、スレーブ機２のスレーブ電圧の時間変化を示している。図４(ｃ)は、負荷１１のトータル負荷量の時間変化を示している。トータル負荷量が時刻ｔ７や時刻ｔ８から変化し始めると、スレーブ電圧や負荷電流も変化し始めることが分かる。
【００５７】
以上のように、本実施形態のＥＭＳ７は、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、電流や電圧の計測値そのものに基づいてスレーブ機２を制御する。よって、本実施形態によれば、スレーブ機２の応答を早めつつ、マスター機１およびスレーブ機２の発電停止を低減することが可能となる。
【００５８】
一方、第１実施形態のＥＭＳ７は、マスター機１の発電出力がマスター機１の定格発電出力の４０％〜６０％の範囲内に調整されるように、電力の計算値に基づいてスレーブ機２を制御する。よって、第１実施形態によれば、第２実施形態に比べて正確性の高い制御により、マスター機１およびスレーブ機２の発電停止を低減することが可能となる。
【００５９】
これらの実施形態によれば、トータル負荷量が急激に増加したり急減に減少したりした場合にも、負荷１１への電力供給をマスター機１とスレーブ機２とで負荷分担しながら、負荷１１に電力を安定して供給することが可能となる。
【００６０】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステム、装置、および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステム、装置、および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００６１】
１：マスター機（電圧制御の燃料電池システム）、
２：スレーブ機（電流制御の燃料電池システム）、
３：スレーブ電流計測器、４：スレーブ電圧計測器、
５：負荷電流計測器、６：負荷電圧計測器、
７：ＥＭＳ、７ａ：受信部、７ｂ：算出部、７ｃ：制御部、１１：負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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