(57)【要約】  蓄電装置20の蓄電残量検出部22と、発電装置10の予測発電量及び接続負荷の予測負荷消費電力量を演算して、それらと蓄電残量とに基づいて蓄電残量が最低残量に到達するまでの放電可能時間を演算すると共に、発電装置10の平均発電出力及び接続負荷101〜105の平均負荷消費電力を演算して、平均発電出力が平均負荷消費電力に到達するまでの発電量到達時間を演算する予測演算部42と、放電可能時間が発電量到達時間よりも短い場合に、接続負荷101〜105の消費電力を低減するように制御する制御部43と、を備える。
2013076985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置及び蓄電装置を備える電力供給制御システムであって、
前記蓄電装置の蓄電残量を検出する蓄電残量検出部と、
演算部と、
制御部と、を備え、
前記演算部は、
前記発電装置の予測発電量及び接続負荷の予測負荷消費電力量を演算する処理と、
前記予測発電量、前記予測負荷消費電力量、及び前記蓄電残量検出部で検出される蓄電残量に基づいて、前記蓄電装置の蓄電残量が最低残量に到達するまでの放電可能時間を演算する処理と、
前記発電装置の平均発電出力及び前記接続負荷の平均負荷消費電力を演算する処理と、
前記平均発電出力が前記平均負荷消費電力に到達するまでの発電量到達時間を演算する処理と、を行い、
前記制御部は、
前記演算部が演算した放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短い場合に、前記接続負荷の消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とする電力供給制御システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記電力供給制御システムが系統から自立運転されている状態において、前記演算部が演算した放電可能時間と前記発電量到達時間との比較、および当該比較に基づいた前記接続負荷の制御を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御システム。
【請求項３】
前記制御部は、少なくとも前記演算部が演算した放電可能時間が、前記発電量到達時間よりも短く、かつ、所定運転時間以下の場合に、前記接続負荷の消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記接続負荷として優先度の異なる複数の負荷が接続される状態下で、前記演算部が演算した放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短い場合には、前記接続負荷の中で最も優先度の低い負荷の消費電力を低減した場合の放電可能時間である第１の放電可能時間を前記演算部から取得する処理を行い、
前記制御部は、前記第１の放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短く、かつ、前記所定運転時間以下の場合に、前記接続負荷の中で最も優先度の低い負荷の消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給制御システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記接続負荷について、運転モードを通常運転モードから省電力運転モードに変更することにより消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給制御システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記接続負荷として優先度の異なる複数の負荷が接続される状態下で、前記通常運転モードにおいて、前記接続負荷以外の負荷の中で最も優先度の高い負荷を接続した場合の放電可能時間である第２の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、前記第２の放電可能時間が前記発電量到達時間以上の場合、又は、前記第２の放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第２所定運転時間を超える場合、当該負荷を接続する制御を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載の電力供給制御システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記接続負荷として優先度の異なる複数の負荷が接続される状態下で、前記省電力運転モードにおいて、前記接続負荷の中で最も優先度の低い負荷の消費電力を低減し、更に、接続されていない負荷のうち、前記消費電力を低減した負荷より一段優先度の低い負荷を接続した場合の放電可能時間である第３の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、第３の放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第３所定運転時間を超える場合、当該負荷を接続する制御を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載の電力供給制御システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記通常運転モードにおいて、更に、接続されていない負荷の中で、最も優先度の高いものより優先度の低い負荷が接続されている場合、当該負荷の消費電力を低減し、かつ当該消費電力を低減した負荷とは別の接続されていない負荷の中で、最も優先度の高い負荷を接続した場合の放電可能時間である第４の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、第４の放電可能時間が前記発電量到達時間以上の場合、又は、該放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第４所定運転時間を超える場合、前記対応する負荷を接続する制御を行う、
ことを特徴とする請求項７に記載の電力供給制御システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記省電力運転モードにおいて、前記接続負荷のうち、省電力運転モードにされる負荷が複数存在する場合、当該複数の負荷の中で最も優先度の高い負荷の省電力運転モードを解除した場合の放電可能時間である第５の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、第５の放電可能時間が前記発電量到達時間以上の場合、又は、該放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第５所定運転時間を超える場合、当該最も優先度の高い負荷の省電力運転モードを解除する制御を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載の電力供給制御システム。
【請求項１０】
発電装置及び蓄電装置を備える電力供給制御方法であって、
前記蓄電装置の蓄電残量を蓄電残量検出部により検出する蓄電残量検出ステップと、
演算部により、前記発電装置の予測発電量及び接続負荷の予測負荷消費電力量を演算するステップと、
前記予測発電量、前記予測負荷消費電力量、及び前記蓄電残量検出ステップで検出される蓄電残量に基づいて、前記蓄電装置の蓄電残量が最低残量に到達するまでの放電可能時間を演算するステップと、
前記発電装置の平均発電出力及び前記接続負荷の平均負荷消費電力を演算して、前記平均発電出力が前記平均負荷消費電力に到達するまでの発電量到達時間を演算するステップと、
前記放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短い場合に、制御部により前記接続負荷の消費電力を低減する制御を行う制御ステップと、を含む、
ことを特徴とする電力供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１１年１１月２４日に日本国に特許出願された特願２０１１−２５６４６８の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、電力供給制御システム及び電力供給制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、発電装置として、燃料からのエネルギーを直接的に電気に変換する燃料電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。燃料電池は、薄膜の電解質層を挟むように配置された正極と負極とを有し、補充可能な負極活物質（通常は水素）を負極に、正極活物質となる空気中の酸素等を正極に供給して電気化学反応を生じさせることにより、継続的に電力を取り出す装置である。燃料電池は、正極剤及び負極剤を永続的に充填し続けることができる点において、通常の電池と大きく異なる。【０００４】
現在、家庭用燃料電池システムは、停電時における自立運転機能を持つものが存在しない。しかし、最近では、停電時の自立運転機能を付加する要望が高まっている。この要望に応え、常時は系統に接続され、非常時に系統から解列して自立運転する燃料電池発電システムを実用化するためには、あるいは、系統から独立した燃料電池発電システムを実用化するためには、負荷追従性の課題を克服する必要がある。【０００５】
燃料電池において生じる電気化学反応の速度は、スタックの温度（反応温度）に強く依存し、温度が高いほど反応速度は増大する。燃料電池から取り出せる電流は、その反応速度により制限される。燃料電池システムにおいて生じる反応過程は、トータルで発熱過程であり、その反応温度は発熱量により決まる。発電出力が大きい場合は発熱量も多く、発電出力が小さい場合は発熱量も小さい。そのため、燃料電池に対する負荷が小さい（電流値が小さい）場合は、発電量が小さくなるため、反応温度及び反応速度は低くなる。【０００６】
反応温度が十分に高くない状態で、負荷が急激に増大した場合、温度はすぐには上昇しない。その結果、反応速度が遅く、電流値が制限されるため、負荷に対して瞬時に追従することができない。出力０．５〜１ｋＷクラスの固体酸化物型燃料電池の場合、スタック温度が上昇し十分に追従できるようになるまでに、数分から数十分程度の時間を要する。また、反応に用いられる活物質の拡散速度も反応速度に依存する。【０００７】
系統連系した燃料電池システムにおいては、負荷追従できない分を系統から受電することにより補完することが可能である。この場合、負荷追従性は問題とならない。しかし、系統から独立して運転するシステム、あるいは系統停電時に自立運転する燃料電池システムでは、追従できない分を補完できないため、負荷追従性が課題となる。【０００８】
そこで、燃料電池の負荷追従性そのものを改善する技術とは別に、燃料電池が追従できない分を、併設した蓄電池を備える蓄電装置からの放電により補うようにしたシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１５７８３号公報
【特許文献２】特開平５−１５１９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、燃料電池を常時最大出力とし、必要に応じて個々の負荷に電力を配分する方式は、接続される個々の負荷の大きさを考慮する必要がある。つまり、負荷は時刻によって変動するので、それに応じて負荷に適切に電力を配分する必要がある。そのため、制御が複雑になる。【００１１】
また、蓄電装置を併設した燃料電池システムにおいては、負荷が供給能力を上回らないように、蓄電装置の充放電や接続される負荷を制御する必要がある。このような制御を行うためには、ある一定時間後までの燃料電池の発電量を予測し、それに基づいた負荷制御及び充放電制御を行う必要がある。しかし、燃料電池は、発電時のスタックの温度等の状態によって、一定時間後までの発電能力が変化する。例えば、スタック温度が低い状態では、高い状態に比べて一定時間後までの発電能力は小さくなる。そのため、発電量を正確に予測することが難しい。その結果、運用時に、不用意に蓄電装置の残容量がなくなる、いわゆるバッテリ切れが生じたり、蓄電装置が過充電されて寿命の低下及び特性劣化を招いたりする場合がある。このような不都合は、発電装置として、燃料電池に限らず、風力発電装置等の負荷追従性の低い他の発電装置を使用する場合にも、同様に生じるものである。【００１２】
したがって、上述した観点に鑑みてなされた本発明の目的は、発電装置と蓄電装置との協働により、蓄電装置を適切に充放電制御しながら、負荷に効率よく電力を供給するようにした電力供給制御システム及び電力供給制御方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明に係る電力供給制御システムは、
発電装置及び蓄電装置を備える電力供給制御システムであって、
前記蓄電装置の蓄電残量を検出する蓄電残量検出部と、
演算部と、
制御部と、を備え、
前記演算部は、
前記発電装置の予測発電量及び接続負荷の予測負荷消費電力量を演算する処理と、
前記予測発電量、前記予測負荷消費電力量、及び前記蓄電残量検出部で検出される蓄電残量に基づいて、前記蓄電装置の蓄電残量が最低残量に到達するまでの放電可能時間を演算する処理と、
前記発電装置の平均発電出力及び前記接続負荷の平均負荷消費電力を演算する処理と、
前記平均発電出力が前記平均負荷消費電力に到達するまでの発電量到達時間を演算する処理と、を行い、
前記制御部は、
前記演算部が演算した放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短い場合に、前記接続負荷の消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００１４】
また、前記制御部は、前記電力供給制御システムが系統から自立運転されている状態において、前記演算部が演算した放電可能時間と前記発電量到達時間との比較、および当該比較に基づいた前記接続負荷の制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００１５】
また、前記制御部は、少なくとも前記演算部が演算した放電可能時間が、前記発電量到達時間よりも短く、かつ、所定運転時間以下の場合に、前記接続負荷の消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００１６】
また、前記制御部は、前記接続負荷として優先度の異なる複数の負荷が接続される状態下で、前記演算部が演算した放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短い場合には、前記接続負荷の中で最も優先度の低い負荷の消費電力を低減した場合の放電可能時間である第１の放電可能時間を前記演算部から取得する処理を行い、
前記制御部は、前記第１の放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短く、かつ、前記所定運転時間以下の場合に、前記接続負荷の中で最も優先度の低い負荷の消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００１７】
また、前記制御部は、前記接続負荷について、運転モードを通常運転モードから省電力運転モードに変更することにより消費電力を低減する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００１８】
また、前記制御部は、前記接続負荷として優先度の異なる複数の負荷が接続される状態下で、前記通常運転モードにおいて、前記接続負荷以外の負荷の中で最も優先度の高い負荷を接続した場合の放電可能時間である第２の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、前記第２の放電可能時間が前記発電量到達時間以上の場合、又は、前記第２の放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第２所定運転時間を超える場合、当該負荷を接続する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００１９】
また、前記制御部は、前記接続負荷として優先度の異なる複数の負荷が接続される状態下で、前記省電力運転モードにおいて、前記接続負荷の中で最も優先度の低い負荷の消費電力を低減し、更に、接続されていない負荷のうち、前記消費電力を低減した負荷より一段優先度の低い負荷を接続した場合の放電可能時間である第３の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、第３の放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第３所定運転時間を超える場合、当該負荷を接続する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００２０】
また、前記制御部は、前記通常運転モードにおいて、更に、接続されていない負荷の中で、最も優先度の高いものより優先度の低い負荷が接続されている場合、当該負荷の消費電力を低減し、かつ当該消費電力を低減した負荷とは別の接続されていない負荷の中で、最も優先度の高い負荷を接続した場合の放電可能時間である第４の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、第４の放電可能時間が前記発電量到達時間以上の場合、又は、該放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第４所定運転時間を超える場合、前記対応する負荷を接続する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００２１】
また、前記制御部は、前記省電力運転モードにおいて、前記接続負荷のうち、省電力運転モードにされる負荷が複数存在する場合、当該複数の負荷の中で最も優先度の高い負荷の省電力運転モードを解除した場合の放電可能時間である第５の放電可能時間を前記予測演算部から取得し、
前記制御部は、第５の放電可能時間が前記発電量到達時間以上の場合、又は、該放電可能時間が前記所定運転時間よりも長い第５所定運転時間を超える場合、当該最も優先度の高い負荷の省電力運転モードを解除する制御を行う、
ことを特徴とするものである。【００２２】
更に、上記目的を達成する本発明に係る電力供給制御方法は、
発電装置及び蓄電装置を備える電力供給制御方法であって、
前記蓄電装置の蓄電残量を蓄電残量検出部により検出する蓄電残量検出ステップと、
演算部により、前記発電装置の予測発電量及び接続負荷の予測負荷消費電力量を演算するステップと、
前記予測発電量、前記予測負荷消費電力量、及び前記蓄電残量検出ステップで検出される蓄電残量に基づいて、前記蓄電装置の蓄電残量が最低残量に到達するまでの放電可能時間を演算するステップと、
前記発電装置の平均発電出力及び前記接続負荷の平均負荷消費電力を演算して、前記平均発電出力が前記平均負荷消費電力に到達するまでの発電量到達時間を演算するステップと、
前記放電可能時間が前記発電量到達時間よりも短い場合に、制御部により前記接続負荷の消費電力を低減する制御を行う制御ステップと、を含む、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発電装置と蓄電装置との協働により、蓄電装置を適切に充放電制御しながら、負荷に効率よく電力を供給できる電力供給制御システム及び電力供給制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電力供給制御システムの要部の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電力供給制御システムによる電力供給制御方法の第１制御例を示すフローチャートである。
【図３】図１の電力供給制御システムによる電力供給制御方法の第２制御例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力供給制御システムの要部の構成を示すブロック図である。この電力供給制御システムは、発電装置である燃料電池部１０、蓄電装置である蓄電池部２０、ＤＣＤＣコンバータ部３０、制御部４０、インバータ部５０、負荷検出部６０、負荷制御部７０、停電検出部８０、系統解列部９０を有し、負荷１０１〜１０５への電力の供給を制御する。負荷１０１〜１０５は、系統連系時は系統から電力が供給されて運転され、系統解列時は本システムによって自立運転される。図１では、５つの負荷１０１〜１０５が接続される場合を例示しているが、接続される負荷の個数及び種別等は任意に設定可能である。
【００２７】
燃料電池部１０は、活物質供給部１１、改質部１２、セルスタック部１３、スタック温度検出部１４を備える。活物質供給部１１は、燃料ガス及び水を改質部１２に送出し、空気をセルスタック部１３に送出するもので、送出する燃料ガス、水及び空気に対応するポンプ、配管、流量検知器等を備えている。
【００２８】
改質部１２は、外部から熱の供給を受けながら、活物質供給部１１からの燃料ガスを改質し、正極剤としての水素及び一酸化炭素を生成し、生成したガスをセルスタック部１３に送出する。
【００２９】
セルスタック部１３は、燃料電池本体部であり、薄膜の電解質を挟み込むようにして配置された多孔質の正極及び負極を備える。セルスタック部１３は、改質部１２からの水素及び一酸化炭素を含んだ燃料ガスを正極に通し、活物質供給部１１からの空気を負極に通すことにより、電極間に電力を発生させる。これにより生じた電力は、ＤＣＤＣコンバータ部３０に給電される。
【００３０】
スタック温度検出部１４は、セルスタック部１３内の温度を検出し、その検出した温度情報を制御部４０に送信する。
【００３１】
蓄電池部２０は、蓄電池２１と蓄電残量検出部であるＳＯＣ（State Of Charge）検出部２２とを有する。蓄電池２１は、セルスタック１２で発電された電力を蓄電し、必要に応じて負荷側に対し放電を行う。蓄電池２１の蓄電容量は、少なくとも燃料電池の負荷追従性による電力不足を補完するに足るものとする。
【００３２】
ＳＯＣ検出部２２は、蓄電池２１の電池残量を検出する。その検出値は、制御部４０に通知される。
【００３３】
ＤＣＤＣコンバータ部３０は、蓄電池部２０に対する充放電制御機能及びインバータ部５０への電力送出機能を有する。そして、ＤＣＤＣコンバータ部３０は、セルスタック部１３において発生した電力及び蓄電池部２０により放電される電力を受け、これらを制御部４０からの制御信号をもとに適正な電圧値に変換してインバータ部５０に適切な電力を送る。また、ＤＣＤＣコンバータ部３０は、セルスタック部１３から出力される電力を、蓄電池部２０に充電のための電力として送る。さらに、ＤＣＤＣコンバータ部３０は、制御部４０より通知される制御信号により、セルスタック部１３、蓄電池部２０、インバータ部５０のそれぞれに対して授受する電力を調整する機能を有する。
【００３４】
制御部４０は、燃料電池部１０、蓄電池部２０、ＤＣＤＣコンバータ部３０、インバータ部５０、負荷検出部６０、停電検出部８０、系統解列部９０より通知される情報をもとに、各部に対して制御信号を送出する。そして、制御部４０は、系統連系時は系統から負荷１０１〜１０５に電力を供給するように制御し、系統から解列した自立運転時は燃料電池部１０と蓄電池部２０との協働により、負荷１０１〜１０５に電力を供給するように制御する。
【００３５】
制御部４０は、データ記憶部４１、予測演算部４２、運転モード制御部４３を有する。データ記憶部４１には、接続される負荷１０１〜１０５の消費電力の情報が記憶される。なお、負荷１０１〜１０５の消費電力情報は、例えば、ＰＬＣ（Power Line Communications）通信を介して、あるいは、ユーザ入力操作により取得される。また、データ記憶部４１には、セルスタック部１３の温度（Ｔstck）に対応する、最大発電出力（Ｐ'stck MAX）と、一定時間（ｔ）までの発電量（Ｇ'stck）との関係を示す発電特性テーブルが記憶される。ただし、変数に添えられるプライム記号は実測値ではなく、計算値を表す。したがって、セルスタック部１３の温度がＴ'stckである場合の最大発電出力Ｐ'stck MAXと、実際の温度測定時の発電出力Ｐstckとは、必ずしも一致するわけではない。なお、以下の説明においても、変数に添えられるプライム記号については、同様である。
【００３６】
予測演算部４２は、データ記憶部４１に記憶された発電特性テーブル、蓄電池部２０（蓄電池２１）の充電量、燃料電池部１０（セルスタック部１３）の検出温度等から発電量を演算するとともに、負荷１０１〜１０５の消費電力情報から消費電力量等を演算し、それらの演算結果を運転モード制御部４３へ送る。
【００３７】
運転モード制御部４３は、予測演算部４２からの演算結果に基づいて運転モードを決定し、各部へ指令を出す。
【００３８】
インバータ部５０は、ＤＣＤＣコンバータ部３０からの電力を、負荷１０１〜１０５あるいは系統にふさわしい電力に変換し、変換した電力を負荷検出部６０へ送る。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ部３０により変換される電力は直流電圧であり、インバータ部５０により商用の交流電圧に変換される。
【００３９】
負荷検出部６０は、インバータ部５０より送られる電力の電圧値及び電流値を検出し、それらの情報を制御部４０へ通知する。
【００４０】
負荷制御部７０は、系統から離脱した場合に使用する自立運転用の電力線及び負荷１０１〜１０５を接続するためのコンセント、負荷１０１〜１０５に対する電力の供給を個別に制御する開閉器、異常な負荷が接続された場合にシステム及び負荷を保護する保護装置、負荷１０１〜１０５の消費電力を計測する計測手段、等より構成される。そして、負荷制御部７０は、計測した負荷１０１〜１０５のそれぞれの消費電力値を制御部４０に通知する。通知された消費電力値は、データ記憶部４１に記憶される。また、負荷制御部７０は、系統連系時及び自立運転時に、制御部４０からの制御信号により負荷１０１〜１０５への電力の供給を個別に制御する。制御部４０及び負荷制御部７０の全部あるいは一部は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）などのＥＭＳ（Energy Management System）を構成していてもよい。
【００４１】
停電検出部８０は、系統連系を行っている間、系統の停電を検出し、制御部４０に停電を検知したことを通知する機能を有する。
【００４２】
系統解列部９０は、制御部４０からの制御信号に基づいて動作する開閉器であり、系統連系を行う場合に、本システムを系統に接続し、本システムの停止時又は系統停電等の異常が生じた際に、本システムを系統から遮断する。
【００４３】
図１において、燃料電池部１０及び制御部４０は系統の電力又は本システムから供給される電力により動作する。なお、上記構成において、制御部４０は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成することができる。また、予測演算部４２及び運転モード制御部４３は、専用のプロセッサ（例えば、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成することができる。さらに、インバータ部５０及び負荷検出部６０は、分離して構成することなく、これらをまとめた構成としてもよい。また、インバータ部５０に停電検出部８０、系統解列部９０の機能を持たせて、一つのブロックとして構成してもよい。なお、図１において、太線の実線は電力ラインを示し、破線は制御信号ラインを示し、燃料電池部１０における細線の実線は活物質（反応物質）ラインを示している。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る電力供給制御システムによる自立運転時の電力供給制御方法の２つの制御例について、図２及び図３に示すフローチャートを参照して説明する。ただし、以下に説明する制御例において、蓄電池２１の劣化による容量減少は、考慮しないものとする。また、接続される負荷１０１〜１０５は、ユーザ等によって優先度を任意に変更可能であるが、ここでは、負荷１０１，１０２，１０３，１０４及び１０５の順に優先度が低くなるものとする。
【００４５】
（第１制御例）
図２は、第１制御例を示すフローチャートである。第１制御例は、優先度の高い負荷に対して、優先して電力を割り当てるように制御するものである。以下、負荷１０１及び１０４が運転（接続）状態にあるものとして説明する。先ず、ステップＳ１００において、制御部４０により自立運転を開始し、フローをループさせる。
【００４６】
自立運転が開始すると、ステップＳ１０１において、ＳＯＣ検出部２２は、電池残量を検出して、電池残量の情報を予測演算部４２に通知する。予測演算部４２は、電池残量に関する情報から、電池残量を算出して、その結果を運転モード制御部４３へ通知する。そして、運転モード制御部４３は、電池残量がある一定値以上（例えば、上限又はその近傍）の場合、満充電と判断して、ステップＳ１０２以後の通常運転モードへ処理を移行させる。これに対し、電池残量が一定値以下の場合、運転モード制御部４３は満充電でないと判断して、ステップＳ１０３へ処理を移行させる。
【００４７】
ステップＳ１０２において、ＤＣＤＣコンバータ部３０は、ある一定時間内でのセルスタック部１３の電圧Ｖstck及び電流値Ｉstckを計測する。計測された電圧Ｖstck及び電流値Ｉstckは、データ記憶部４１に記憶される。予測演算部４２は、データ記憶部４１に記憶された電圧Ｖstck及び電流値Ｉstckに基づいて、その時間内の燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckを算出する。
【００４８】
また、負荷検出部６０は、ある一定時間内での運転中の負荷（この場合、負荷１０１及び１０４）の消費電力を計測する。この負荷消費電力は、データ記憶部４１に記憶される。予測演算部４２は、データ記憶部４１に記憶されたある一定時間内での負荷消費電力に基づいて、その時間内の負荷の平均負荷消費電力Ｐcsを算出する。この平均負荷消費電力Ｐcsは、データ記憶部４１に記憶される。
【００４９】
そして、運転モード制御部４３は、平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsと同等又は上回ると判断した場合（Ｐstck≧Ｐcsの場合）、ステップＳ１０４の通常運転モードへ処理を移行させる。それに対し、平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsを下回ると判断した場合（Ｐstck＜Ｐcsの場合）、運転モード制御部４３はステップＳ１０５の通常運転モードへ処理を移行させる。
【００５０】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２と同様に、ＤＣＤＣコンバータ部３０が、ある一定時間内でのセルスタック部１３の電圧Ｖstck及び電流値Ｉstckを計測する。計測された電圧Ｖstck及び電流値Ｉstckは、データ記憶部４１に記憶される。予測演算部４２は、データ記憶部４１に記憶された電圧Ｖstck及び電流値Ｉstckに基づいて、その時間内の燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckを算出する。
【００５１】
また、負荷検出部６０は、ある一定時間内での負荷消費電力を計測する。この負荷消費電力は、データ記憶部４１に記憶される。予測演算部４２は、データ記憶部４１に記憶されたある一定時間内での負荷消費電力に基づいて、その時間内の平均負荷消費電力Ｐcsを算出する。この平均負荷消費電力Ｐcsは、データ記憶部４１に記憶される。
【００５２】
そして、運転モード制御部４３は、平均発電出力Ｐstckと平均負荷消費電力Ｐcsとを比較する。その結果、Ｐstck≧Ｐcsの場合、運転モード制御部４３は、ステップＳ１０６の通常運転モードへ処理を移行させる。それに対し、Ｐstck＜Ｐcsの場合、運転モード制御部４３はステップＳ１０７へ処理を移行させる。
【００５３】
ステップＳ１０７における状態は、燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsに満たさず、蓄電池２１も満充電にない。そこで、運転モード制御部４３は、接続されている負荷１０１及び１０４のいずれも遮断せずに、所定運転時間ｔ１まで、発電電力の不足分を蓄電池２１の放電によって補えるか否かを判断する。つまり、所定運転時間ｔ１以上の連続運転が可能か否かを判断する。所定運転時間ｔ１は、ユーザ等によって適宜設定変更されてもよい。
【００５４】
そのため、予測演算部４２は、データ記憶部４１に記憶されている発電特性テーブルから、セルスタック部１３の温度Ｔstckに基づいて、一定時間ｔまでの予測発電量Ｇ'stckを推算する。また、予測演算部４２は、一定時間ｔまでの予測負荷消費電力量Ｗ'ｔを推算する。予測負荷消費電力量Ｗ'ｔは、負荷１０１及び１０４がほぼ一定であると仮定し、Ｗ'ｔ＝Ｐcsｔとする。
【００５５】
そして、予測演算部４２は、算出した予測発電量Ｇ'stck及び予測負荷消費電力量Ｗ'ｔを用いて、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬ（必ずしも充電率は０％でない）に到達するまでの放電可能時間ｔ’batＬを計算する。ここで、一定時間ｔまでの蓄電池２１の残量Ｅbatは、ＳＯＣ検出部２２で検出される蓄電池２１の初期の残量をＥbat０とすると、以下の（１）式で与えられる。
Ｅbat＝Ｅbat０＋Ｇ'stck−Ｗ'ｔ      ・・・（１）
【００５６】
上記（１）式から、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬに到達する場合、最低残量ＥbatＬは（２）式で与えられる。
ＥbatＬ＝Ｅbat０＋Ｇ'stck−Ｗ'ｔ    ・・・（２）
【００５７】
予測演算部４２は、上記（２）式について、一定時間ｔまでの予測発電量Ｇ'stck及び予測負荷消費電力量Ｗ'ｔを時間ｔの関数として、最低残量ＥbatＬに到達するまでの放電可能時間ｔ'batＬを計算する。
【００５８】
ここで、ステップＳ１０７においてはステップＳ１０３でＮｏ、つまり平均発電出力Ｐstckと平均負荷消費電力Ｐcsとの間にＰstck＜Ｐcs、の関係が成り立っている。この関係において、燃料電池部１０の出力を徐々に上昇させると、平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsをいずれは上回る。そこで、予測演算部４２は、Ｐstck＝Ｐcsとなるまでの時間、つまり、予測発電量が予測負荷消費電力量に達するまでの発電量到達時間ｔ'eqを算出する。
【００５９】
そして、運転モード制御部４３は、放電可能時間ｔ'batＬと発電量到達時間ｔ'eqとを比較する。その結果、ｔ'batＬ≧ｔ'eqの場合、すなわち、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬまで低下することなく発電量到達時間ｔ'eq が経過する場合は電力が不足する事態は生じない、つまり負荷１０１及び１０４に対して継続的に電力を供給することが可能であることがわかる。すなわちステップＳ１０７においてＹｅｓの場合、運転モード制御部４３は、負荷１０１及び１０４を所定運転時間ｔ１以上の運転が可能であると判断して、ステップＳ１０５の通常運転モードの処理へ移行させる。したがって、この場合、負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力電力と蓄電池２１の放電電力とによって運転される。
【００６０】
これに対し、ｔ'batＬ＜ｔ'eqの場合は、負荷追従が完了する以前に、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬに達してしまうことになる。この場合、運転モード制御部４３は、接続されている負荷１０１及び１０４が所定運転時間ｔ１以上連続して運転可能であるか否かを判断する。
【００６１】
その結果、所定運転時間ｔ１が放電可能時間ｔ'batＬよりも短い（ｔ１＜ｔ'batＬ）場合は、負荷１０１及び１０４を所定運転時間ｔ１以上連続して運転可能と判断（ステップＳ１０７においてＹｅｓ）して、運転モード制御部４３は、ステップＳ１０５の通常運転モードの処理へ移行させる。したがって、この場合も、負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力電力と蓄電池２１の放電電力とによって運転される。
【００６２】
これに対し、所定運転時間ｔ１が放電可能時間ｔ'batＬよりも長い（ｔ１≧ｔ'batＬ）場合、負荷１０１及び１０４を所定運転時間ｔ１以上連続して運転できない（ステップＳ１０７においてＮｏ）と判断して、運転モード制御部４３は、ステップＳ１０８へ処理を移行させる。
【００６３】
次に、ステップＳ１０２，１０３,１０７にて判断された結果として進んだステップＳ１０４，１０５，１０６，１０８について説明する。
【００６４】
まず、ステップＳ１０４の通常運転モードでは、燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsを満たしている。そのため、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して制御に関する変更の指令を出さずに、負荷１０１及び１０４の接続状態を継続する。また、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力を負荷１０１及び１０２の消費電力に合わせる（つまり出力を低下させる）ように、必要な燃料ガス流量、空気流量及び水流量をそれぞれ算出し、それらを指令値として活物質供給部１１に通知する。これにより、活物質供給部１１は、通知された指令値に基づいて各ポンプを制御する。
【００６５】
また、運転モード制御部４３は、蓄電池２１が満充電にあるため、蓄電池２１の充電を停止するようにＤＣＤＣコンバータ部３０を制御する。したがって、この場合、負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力電力によって運転される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１３へ処理を移行させる。
【００６６】
次に、ステップＳ１０５の通常運転モードについて説明する。ステップＳ１０２を経由してステップＳ１０５の通常運転モードに至った場合、燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsに満たないが、蓄電池２１は満充電にある。また、ステップＳ１０７を経由してステップＳ１０５の通常運転モードに至った場合、燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsに満たず、かつ蓄電池２１も満充電にない。これらの場合、蓄電池２１の蓄電量に差はあるものの、いずれも負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力電力と蓄電池２１の放電電力とによって運転可能である。
【００６７】
そのため、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して制御に関する変更の指令を出さず、負荷１０１及び１０４の接続状態を継続する。そして、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力がある一定の割合で増大するように、必要な燃料ガス流量、空気流量及び水流量をそれぞれ算出し、それらを指令値として活物質供給部１１に通知する。これにより、活物質供給部１１は、通知された指令値に基づいて各ポンプを制御する。
【００６８】
また、運転モード制御部４３は、蓄電池２１の充電電流をゼロとし、放電を行うようにＤＣＤＣコンバータ部３０を制御する。これにより、負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力電力と蓄電池２１の放電電力とにより運転される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１３へ処理を移行させる。
【００６９】
ステップＳ１０６の通常運転モードでは、燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckが平均負荷消費電力Ｐcsを満たしている。そのため、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して制御に関する変更の指令を出さずに、負荷１０１及び１０４の接続状態を継続する。しかし、蓄電池２１は満充電でないため、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力がある一定の割合で増大するように、必要な燃料ガス流量、空気流量及び水流量をそれぞれ算出し、それを指令値として活物質供給部１１に通知する。これにより、活物質供給部１１は、通知された指令値に基づいて各ポンプを制御する。
【００７０】
また、運転モード制御部４３は、蓄電池２１の放電電流をゼロとし、充電を行うようにＤＣＤＣコンバータ部３０を制御する。したがって、この場合、負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力電力によって運転される。また、蓄電池２１は、燃料電池部１０の出力電力によって充電される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１３へ処理を移行させる。
【００７１】
次に、ステップＳ１０７においてＮｏ、つまりｔ１≧ｔ'batＬの場合に、負荷１０１及び１０４を所定運転時間ｔ１以上連続して運転できないと判断されてステップＳ１０８へ遷移している場合について説明する。ステップＳ１０８において、運転モード制御部４３は、接続されている負荷１０１及び１０４の中で最も優先度の低い負荷（この例では負荷１０４）を遮断するという仮定で、残りの接続された負荷（負荷１０１）が所定運転時間ｔ１以上連続して運転可能であるか否かを判断する。そのため、予測演算部４２は、ステップＳ１０７で説明したと同様にして、格納されている発電特性テーブルから、セルスタック部１３の温度Ｔstckに基づいて、一定時間ｔまでの予測発電量Ｇ'stckを推算する。また、予測演算部４２は、一定時間ｔまでの負荷１０１の予測負荷消費電力量Ｗ'ｔを推算する。
【００７２】
また、予測演算部４２は、負荷１０４を遮断した場合に、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬまでに到達する放電可能時間ｔ’batＬ、及び、Ｐstck＝Ｐcsとなるまでの発電量到達時間ｔ’eqを、ステップＳ１０７で説明したと同様にして計算する。
【００７３】
そして、運転モード制御部４３は、放電可能時間ｔ'batＬと発電量到達時間ｔ'eqとを比較する。その結果、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも長い（ｔ'batＬ≧ｔ'eq）場合、すなわち、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬに達することなく発電量到達時間ｔ'eq が経過する場合は、負荷１０１に対して継続的に電力を供給することが不可能ではない（ステップＳ１０８においてＮｏ）となる。この場合、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１２の通常運転モードへ処理を移行させる。
【００７４】
これに対し、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも短い（ｔ'batＬ＜ｔ'eq）場合は、負荷追従が完了する以前に、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬに達してしまうことになる。この場合、運転モード制御部４３は、残りの接続されている負荷１０１が所定運転時間ｔ１以上連続して運転可能であるか否かを判断する。
【００７５】
その結果、所定運転時間ｔ１が放電可能時間ｔ'batＬよりも短い（ｔ１＜ｔ'batＬ）場合、運転モード制御部４３は、負荷１０１を所定運転時間ｔ１以上連続して運転が不可能ではない（ステップＳ１０８においてＮｏ）と判断して、ステップＳ１１２の通常運転モードへ処理を移行させる。これに対し、所定運転時間ｔ１が放電可能時間ｔ'batＬよりも長い（ｔ１≧ｔ'batＬ）場合、運転モード制御部４３は、負荷１０１を所定運転時間ｔ１以上連続して運転できない（ステップＳ１０８においてＹｅｓ）と判断して、ステップＳ１０９の省電力運転モードへ処理を移行させる。
【００７６】
ステップＳ１０９において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して、接続されている負荷１０１及び１０４の中で、最も優先度の低い負荷（この場合、負荷１０４）を遮断する指令を出す。これにより、負荷１０４は遮断される。ここでいう遮断とは、完全に電力供給を断ち切るような制御であってもよいが、この例では電力供給を大幅に低減した状態、すなわち省電力運転モードへの遷移とする。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１０へ処理を移行させる。
【００７７】
ステップＳ１１０において、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckと、負荷１０２の遮断後の平均負荷消費電力Ｐcsとを比較する。その結果、平均発電出力Ｐstckが負荷１０２の遮断後の平均負荷消費電力Ｐcsよりも大きい（Ｐstck≧Ｐcs）場合、つまり、燃料電池部１０の出力で負荷１０１を運転できる場合、運転モード制御部４３は、処理をステップＳ１１１へ移行させる。これに対し、平均発電出力Ｐstckが負荷１０２の遮断後の平均負荷消費電力Ｐcsよりも小さい（Ｐstck＜Ｐcs）場合、つまり、燃料電池部１０の出力で負荷１０１を運転できない場合、運転モード制御部４３は、処理をステップＳ１１２へ移行させる。
【００７８】
ステップＳ１１１において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して制御に関する変更の指令を出さず、負荷１０１の接続を継続する。また、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力がある一定の割合で増大するよう、必要な燃料ガス流量、空気流量及び水流量をそれぞれ算出し、それらを指令値として活物質供給部１１に通知する。これにより、活物質供給部１１は、通知された指令値に基づいて各ポンプを制御する。また、運転モード制御部４３は、蓄電池２１の放電電流をゼロとするようにＤＣＤＣコンバータ部３０を制御するとともに、出力増大により生じた余剰電力にて蓄電池２１の充電を行う。したがって、この場合、負荷１０１は、燃料電池部１０の発電出力によって運転される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１５の終了処理を経てステップＳ１０１へ処理を移行させる。
【００７９】
一方、ステップＳ１１２において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して制御に関する変更の指令を出さず、負荷の接続を継続する。また、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力がある一定の割合で増大するよう、必要な燃料ガス流量、空気流量及び水流量をそれぞれ算出し、それらを指令値として活物質供給部１１に通知する。これにより、活物質供給部１１は、通知された指令値に基づいて各ポンプを制御する。また、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力のみでは、現時点で接続されている負荷を運転できないので、蓄電池２１の充電電流をゼロとし、放電を行うようにＤＣＤＣコンバータ部３０を制御する。
【００８０】
したがって、この場合、負荷１０１及び１０４（ステップＳ１０８のＮｏを経由した場合）、あるいは負荷１０１（ステップＳ１１０のＮｏを経由した場合）は、燃料電池部１０の発電出力と蓄電池２１の放電電力とによって運転される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１５の終了処理を経てステップＳ１０１へ処理を移行させる。
【００８１】
一方、ステップＳ１０４，１０５，１０６のいずれかを経由して至ったステップＳ１１３においては、接続されている負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力のみ、あるいは燃料電池部１０の出力と蓄電池２１の放電とによって運転を継続することができている状態である。そこで、運転モード制御部４３は、接続されていない負荷の中で最も優先度の高い負荷（この場合、負荷１０２）を再接続するという仮定で、負荷１０１，１０２及び１０４が所定運転時間ｔ２（第２所定運転時間）以上の連続運転が可能か否かを判断する。所定運転時間ｔ２は、ｔ２＞ｔ１で、ユーザ等によって適宜設定変更されてもよい。
【００８２】
そのため、予測演算部４２は、ステップＳ１０７で説明したと同様にして、格納されている発電特性テーブルから、セルスタック部１３の温度Ｔstckに基づいて、一定時間ｔまでの予測発電量Ｇ'stckを推算する。また、予測演算部４２は、一定時間ｔまでの負荷１０１，１０２及び１０４の予測負荷消費電力量Ｗ'ｔを推算する。その際、負荷１０２は、未接続であるため、その消費電力については、過去に接続されたときの消費電力値をもとに推定するか、もしくは外部からの入力値を参考とする。
【００８３】
また、予測演算部４２は、負荷１０２を接続した場合に、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬまでに到達する放電可能時間ｔ’batＬ、及び、Ｐstck＝Ｐcsとなるまでの発電量到達時間ｔ’eqを、ステップＳ１０７で説明したと同様にして計算する。
【００８４】
そして、運転モード制御部４３は、放電可能時間ｔ'batＬと発電量到達時間ｔ'eqとを比較する。その結果、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも長い（ｔ'batＬ≧ｔ'eq）場合、すなわち、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬに達することなく発電量到達時間ｔ'eq が経過する場合は、負荷１０１，１０２及び１０４に対して連続的に電力を供給することが可能（ステップＳ１１３においてＹｅｓ）となる。この場合、運転モード制御部４３は、負荷１０１，１０２及び１０４を所定運転時間ｔ２以上継続的に運転が可能であると判断して、ステップＳ１１４へ処理を移行させる。
【００８５】
そして、ステップＳ１１４において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して負荷１０２を再接続する指令を通知する。これにより、負荷１０２が接続されて、その運転が開始される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１５の終了処理を経てステップＳ１０１へ処理を移行させる。
【００８６】
これに対し、ステップＳ１１３において、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも短い（ｔ'batＬ＜ｔ'eq）場合は、負荷追従が完了する以前に、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬに達してしまうことになる。この場合、運転モード制御部４３は、所定運転時間ｔ２と放電可能時間ｔ'batＬとの比較に基づいて、負荷１０１，１０２及び１０４が所定運転時間ｔ２以上連続して運転可能であるか否かを判断する。
【００８７】
その結果、所定運転時間ｔ２が放電可能時間ｔ'batＬよりも短い（ｔ２＜ｔ'batＬ）場合は、負荷１０１，１０２及び１０４を所定運転時間ｔ２以上連続して運転可能と判断（ステップＳ１１３においてＹｅｓ）して、運転モード制御部４３は、ステップＳ１１４へ処理を移行させる。これに対し、所定運転時間ｔ２が放電可能時間ｔ'batＬよりも長い（ｔ２≧ｔ'batＬ）場合は、負荷１０１，１０２及び１０４を所定運転時間ｔ２以上連続して運転できない（ステップＳ１１３においてＮｏ）と判断する。この場合、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して負荷１０２の接続指令を通知することなく、ステップＳ１１５の終了処理を経てステップＳ１０１へ処理を移行させる。
【００８８】
以上の動作により、自立運転時において、優先度の高い負荷に対して、優先して電力が割り当てられる。
【００８９】
（第２制御例）
図３は、第２制御例を示すフローチャートである。第２制御例は、優先度が高くかつ消費電力の大きい負荷が、容量及び出力不足で使用できない場合に、当該負荷より優先度が低くかつ消費電力の小さい負荷に対して電力を割り当てるようにして、優先度の高い負荷に対して、優先して電力が割り当てられるように制御するものである。以下、第１制御例の場合と同様に、負荷１０１及び１０４が運転（接続）状態にあるものとして説明する。
【００９０】
ステップＳ２００〜Ｓ２０６は、図２のステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理にそれぞれ対応するので、説明を省略する。
【００９１】
ステップＳ２０７では、図２のステップＳ１０７と同様の処理を実行する。そして、運転モード制御部４３は、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも長い（ｔ'batＬ≧ｔ'eq）場合、又は、所定運転時間ｔ１が放電可能時間ｔ'batＬよりも短い（ｔ１＜ｔ'batＬ）場合、負荷１０１及び１０４を所定運転時間ｔ１以上継続的に運転が可能である（ステップＳ２０７においてＹｅｓ）と判断して、ステップＳ２０５の通常運転モードの処理へ移行させる。これに対し、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも短く（ｔ'batＬ＜ｔ'eq）、かつ、所定運転時間ｔ１が放電可能時間ｔ'batＬよりも長い（ｔ１≧ｔ'batＬ）場合は、負荷１０１及び１０４を所定運転時間ｔ１以上連続して運転できない（ステップＳ２０７においてＮｏ）と判断して、運転モード制御部４３はステップＳ２０８の省電力運転モードの処理へ移行させる。ここで、省電力運転モードとは、電力供給を低減した状態の一例であり、完全な電力供給の遮断であってもよい。
【００９２】
ステップＳ２０８において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して、接続されている負荷１０１及び１０４の中で、優先度の最も低い負荷１０４を遮断する指令を通知する。これにより、負荷１０４は遮断され、省電力運転モードとなる。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ２０９へ処理を移行させる。
【００９３】
ステップＳ２０９において、運転モード制御部４３は、ステップＳ２０３と同様に、ステップＳ２０２で算出された燃料電池部１０の平均発電出力Ｐstckと、平均負荷消費電力Ｐcsとを比較する。その結果、平均発電出力Ｐstckが負荷１０２の遮断後の平均負荷消費電力Ｐcsよりも大きい（Ｐstck≧Ｐcs）場合、運転モード制御部４３はステップＳ２１０へ処理を移行させる。それに対し、平均発電出力Ｐstckが負荷１０２の遮断後の平均負荷消費電力Ｐcsよりも小さい（Ｐstck＜Ｐcs）場合、運転モード制御部４３はステップＳ２１１へ処理を移行させる。
【００９４】
ステップＳ２１０において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して制御に関する変更の指令を出さず、負荷１０１の接続を継続する。また、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力がある一定の割合で増大するよう、必要な燃料ガス流量、空気流量及び水流量をそれぞれ算出し、それらを指令値として活物質供給部１１に通知する。これにより、活物質供給部１１は、通知された指令値に基づいて各ポンプを制御する。また、運転モード制御部４３は、蓄電池２１の放電電流をゼロとするようにＤＣＤＣコンバータ部３０を制御するとともに、出力増大により生じた余剰電力にて蓄電池２１の充電を行う。したがって、この場合、負荷１０１は、燃料電池部１０の出力電力によって運転される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１２へ処理を移行させる。
【００９５】
一方、ステップＳ２１１において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して制御に関する変更の指令を出さず、負荷１０１の接続（運転）を継続する。また、運転モード制御部４３は燃料電池部１０出力がある一定の割合で増大するよう、必要な燃料ガス流量、空気流量及び水流量をそれぞれ算出し、それらを指令値として、活物質供給部１１に通知する。これにより、活物質供給部１１は、通知された指令値に基づいて各ポンプを制御する。また、運転モード制御部４３は、燃料電池部１０の出力のみでは、現時点で接続されている負荷を運転できないので、蓄電池２１の充電電流をゼロとし、放電を行うようにＤＣＤＣコンバータ部３０を制御する。したがって、この場合、負荷１０１は、燃料電池部１０の出力電力と蓄電池２１の放電電力とによって運転される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１２へ処理を移行させる。
【００９６】
ステップＳ２１２において、制御部４０は、接続されていない負荷のうち、ステップＳ２０８で遮断した負荷１０４よりも優先度の一段低い負荷（この場合、負荷１０５）を接続（運転）した場合、所定運転時間ｔ３（第３所定運転時間）以上連続して運転可能であるか否かを判断する。所定運転時間ｔ３は、ｔ３＞ｔ１で、第１制御例のｔ２と同じ値でも異なる値でもよく、ユーザ等によって適宜設定変更されてもよい。
【００９７】
そのため、予測演算部４２は、図２のステップＳ１１３と同様の処理により、データ記憶部４１に格納されている発電特性テーブルから、セルスタック部１３の温度Ｔstckに基づいて、一定時間ｔまでの予測発電量Ｇ'stckをテーブルより推算する。また、予測演算部４２は、一定時間ｔまでの負荷１０１及び１０５の消費電力量Ｗ'ｔ（＝Ｐcsｔ）を推算する。
【００９８】
また、予測演算部４２は、算出した予測発電量Ｇ'stck及び予測負荷消費電力量Ｗ'ｔを用いて、蓄電池２１が最低残量ＥbatＬに到達するまでの放電可能時間ｔ’batＬを計算する。そして、予測演算部４２は、平均発電出力Ｐstckと平均負荷消費電力Ｐcsとが等しくなる（Ｐstck＝Ｐcs）までの時間をｔ'eqを算出する。
【００９９】
運転モード制御部４３は、予測演算部４２で算出された放電可能時間ｔ'batＬと発電量到達時間ｔ'eqとを比較する。その結果、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも長い（ｔ'batＬ≧ｔ'eq）場合、負荷１０１及び１０５に対して所定運転時間ｔ３以上連続的に電力を供給することが可能となるので、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１３へ処理を移行させる。
【０１００】
これに対し、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも短い（ｔ'batＬ＜ｔ'eq）場合、運転モード制御部４３は、負荷１０１及び１０５を所定運転時間ｔ３以上連続して運転可能であるか否かを判断する。その結果、放電可能時間ｔ'batＬが所定運転時間ｔ３よりも長い（ｔ３＜ｔ'batＬ）場合は、負荷１０１及び１０５を所定運転時間ｔ３以上連続して運転可能（ステップＳ２１２においてＹｅｓ）と判断して、運転モード制御部４３は、処理をステップＳ２１３に移行させる。
【０１０１】
また、放電可能時間ｔ'batＬが所定運転時間ｔ３よりも短い（ｔ３≧ｔ'batＬ）場合、負荷１０１及び１０５を所定運転時間ｔ３以上連続して運転できない（ステップＳ２１２においてＮｏ）と判断して、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１８の終了処理を経てステップＳ２０１へ処理を移行させる。したがって、この場合は、負荷１０１のみが自立運転されることになる。
【０１０２】
ステップＳ２１３において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して、接続されていない負荷の中で遮断した負荷１０２より優先度の一段低い負荷（この場合、負荷１０５）を接続する指令を出す。これにより、負荷１０５が、負荷１０１とともに自立運転される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１８の終了処理を経てステップＳ２０１へ処理を移行させる。
【０１０３】
以上の動作により、優先度が高くかつ消費電力の大きい負荷が、容量及び出力不足で使用できない場合に、当該負荷より優先度が低くかつ消費電力の小さい負荷に対して電力が割り当てられることになる。
【０１０４】
一方、ステップＳ２１４において、接続されている負荷１０１及び１０４は、燃料電池部１０の出力のみ、あるいは燃料電池部１０の出力と蓄電池２１の放電とによって運転を継続することができる。そこで、運転モード制御部４３は、図２のステップＳ１１３の場合と同様に、接続されていない負荷の中で最も優先度の高い負荷（この場合、負荷１０２）を再接続するという仮定で、負荷１０１，１０２及び１０４が所定運転時間ｔ２（第２所定運転時間）以上の連続運転が可能か否かを判断する。
【０１０５】
その結果、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも長い（ｔ'batＬ≧ｔ'eq）場合、又は、所定運転時間ｔ２が放電可能時間ｔ'batＬよりも短い（ｔ２＜ｔ'batＬ）場合は、運転モード制御部４３は、負荷１０１，１０２及び１０４を所定運転時間ｔ２以上連続的に運転が可能である（ステップＳ２１４においてＹｅｓ）と判断して、ステップＳ２１５へ処理を移行させる。これに対し、所定運転時間ｔ２が放電可能時間ｔ'batＬよりも長い（ｔ２≧ｔ'batＬ）場合は、負荷１０１，１０２及び１０４を所定運転時間ｔ２以上連続して運転できない（ステップＳ２１４においてＮｏ）と判断して、運転モード制御部４３はステップＳ２１６へ処理を移行させる。
【０１０６】
ステップＳ２１５において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対して負荷１０２を再接続する指令を通知する。これにより、負荷１０２が接続されて、その運転が開始される。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１６へ処理を移行させる。
【０１０７】
ステップＳ２１６において、運転モード制御部４３は、接続されていない負荷の中で、最も優先度の高いものより優先度の低い負荷が接続されている場合、その負荷を遮断し、なおかつ当該遮断した負荷とは別の接続されていない負荷の中で、最も優先度の高い負荷を再接続したと仮定した場合、所定運転時間ｔ４（第４所定運転時間）以上の連続運転が可能か否かを判断する。
【０１０８】
つまり、ステップＳ２１４において「Ｎｏ」と判断された場合、負荷１０１及び１０４が運転状態にあるので、負荷１０４を遮断して、負荷１０２を再接続したと仮定した場合に、所定運転時間ｔ４以上の連続運転が可能か否かを判断する。あるいは、ステップＳ２１５を経由した場合は、負荷１０１，１０２及び１０４が運転状態にあるので、負荷１０４を遮断して、負荷１０３を再接続したと仮定した場合に、所定運転時間ｔ４以上の連続運転が可能か否かを判断する。
【０１０９】
そのため、予測演算部４２は、ステップＳ２０７，Ｓ２１２，Ｓ２１４の場合と同様の処理を実行する。そして、運転モード制御部４３は、仮定の負荷の接続状態で、放電可能時間ｔ'batＬが発電量到達時間ｔ'eqよりも長い（ｔ'batＬ≧ｔ'eq）場合、又は、所定運転時間ｔ４が放電可能時間ｔ'batＬよりも短い（ｔ４＜ｔ'batＬ）場合、所定運転時間ｔ４以上連続的に運転が可能である（ステップＳ２１６においてＹｅｓ）と判断して、ステップＳ２１７へ処理を移行させる。これに対し、所定運転時間ｔ４が放電可能時間ｔ'batＬよりも長い（ｔ４≧ｔ'batＬ）場合は、所定運転時間ｔ４以上連続して運転できない（ステップＳ２１６においてＮｏ）と判断して、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１８の終了処理を経てステップＳ２０１へ処理を移行させる。
【０１１０】
ステップＳ２１７において、運転モード制御部４３は、負荷制御部７０に対し、ステップＳ２１６での処理状態に応じて、接続されていない負荷の中で、最も優先度の高いものより優先度の低い負荷を遮断し、かつ当該遮断した負荷とは別の接続されていない負荷の中で、最も優先度の高い負荷を接続する指令を出す。
【０１１１】
つまり、ステップＳ２１４において「Ｎｏ」と判断された場合は、負荷１０４を遮断して、負荷１０２を接続する指令を出す。これにより、負荷１０２が負荷１０１とともに自立運転される。あるいは、ステップＳ２１５を経由した場合は、負荷１０４を遮断して、負荷１０３を接続する指令を出す。これにより、負荷１０３が、負荷１０１及び１０２とともに自立運転される。ただし、ステップＳ２１７は、ステップＳ２１３で負荷が接続されて間もない場合は回避する必要がある。その後、運転モード制御部４３は、ステップＳ２１８の終了処理を経てステップＳ２０１へ処理を移行させる。
【０１１２】
以上の動作により、優先度の高い負荷に対して、優先して電力が割り当てられる。
【０１１３】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、発電装置は、燃料電池に限らず、風力発電装置、エンジン等の動力発電装置等の他の発電装置であってもよい。また、蓄電装置は、蓄電池に限らず、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。また、接続されている負荷自体が省電力モードに切り替え可能な場合は、当該接続されている負荷の運転モードを省電力モードに切り替えることにより、省電力運転モードとしてもよい。この際、接続負荷のうち、省電力運転モードにされる負荷が複数存在する場合、当該複数の負荷の中で最も優先度の高い負荷の省電力運転モードを解除した場合の放電可能時間を予測演算部４２から取得し、該放電可能時間が発電量到達時間以上の場合、又は、該放電可能時間が所定運転時間よりも長い第５所定運転時間を超える場合、当該最も優先度の高い負荷の省電力運転モードを解除するように制御してもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  燃料電池部
１１  活物質供給部
１２  改質部
１３  セルスタック部
１４  スタック温度検出部
２０  蓄電池部
２１  蓄電池
２２  ＳＯＣ検出部
３０  ＤＣＤＣコンバータ部
４０  制御部
４１  データ記憶部
４２  予測演算部
４３  運転モード制御部
５０  インバータ部
６０  負荷検出部
７０  負荷制御部
８０  停電検出部
９０  系統解列部
１０１〜１０５  負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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