(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の発電量を増加すべきときに、燃料電池補機における駆動量増加の応答遅れを抑え、充分な応答性で燃料電池の発電量を増加させる。【解決手段】燃料電池システム１２と蓄電器とを備える電源装置１０であって、さらに、負荷要求取得部と、制御部６０と、補機加速分電力導出部と、を備える。補機加速分電力導出部は、燃料電池の発電量を負荷要求に応じた燃料電池出力目標値へと応答時間内に増加させるために、燃料電池補機における負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力を導出する。制御部６０は、燃料電池システム１２から負荷に対して負荷要求に見合った電力を供給する際に、燃料電池補機に対する電力供給量として、燃料電池補機における負荷要求に応じた仕事量に対応する電力に加えて前記補機加速分電力を確保して、出力電力量を制御する。【選択図】図１
2011142033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備えると共に、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に  前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備える燃料電池システムと、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
前記負荷への電力供給量、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた燃料電池出力目標値へと予め定めた応答時間内に増加させるために、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する制御を行なう際に、前記燃料電池補機に対する電力供給量として、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力に加えて前記補機加速分電力を確保して、前記出力電力量を制御する
電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する際に、前記補機加速分電力に相当する電力が前記蓄電器からの出力において確保されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
【請求項３】
請求項２記載の電源装置であって、さらに、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、
前記負荷要求に見合った電力を、前記電源装置から前記負荷に対して前記基準応答時間内に出力させる際に、前記補機加速分電力を前記蓄電器によって賄うために前記蓄電器から出力すべき電力量である蓄電器要求出力を導出する蓄電器要求出力導出部と、
前記蓄電器出力許容値と前記蓄電器要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断し、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力未満の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断する蓄電器出力判断部と、
前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記蓄電器要求出力が前記蓄電器出力許容値以下となるように、前記負荷要求に対応して前記負荷に対して電力供給する際の条件を補正する抑制設定部と
を備え、
前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記抑制設定部が補正した前記条件に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
【請求項４】
請求項３記載の電源装置であって、
前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記基準応答時間をより長く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする
電源装置。
【請求項５】
請求項３記載の電源装置であって、
前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記燃料電池出力目標値を、前記負荷要求に見合った値よりも低く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする
電源装置。
【請求項６】
請求項３ないし５いずれか記載の電源装置であって、さらに、
前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上である状態を維持できる範囲で、前記基準応答時間を、より短い時間に補正する加速量増加設定部を備え、
前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記加速量増加設定部が補正した前記基準応答時間に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
【請求項７】
請求項３ないし５いずれか記載の電源装置であって、
前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合であって、前記負荷要求に見合った電力を前記燃料電池システムから出力することができない場合には、前記蓄電器からの出力の総量が前記蓄電器出力許容値を超えない範囲で、前記蓄電器から前記負荷へと電力供給が行なわれるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
【請求項８】
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池によって充電可能であると共に、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた発電量へと予め定めた応答時間内に増加させる際に、該燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力の最大値である加速用電力最大値と、前記誤差として生じる電力の不足分と、の合計である最大要求出力を導出する最大要求出力導出部と、
前記蓄電器出力許容値と、前記最大要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記最大要求出力未満の場合には、前記燃料電池が前記蓄電器を充電するように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
を備える電源装置。
【請求項９】
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池から前記負荷へと前記負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記燃料電池補機が消費している電力の内、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が消費している電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力が供給されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御すると共に、前記補機加速分電力導出部が導出した前記補機加速分電力が、予め設定した基準値を超える場合には、前記電源装置から前記負荷に対して供給する電力を、前記負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更する制御部と
を備える電源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の電源装置であって、
前記燃料電池補機は、駆動モータを備える
電源装置。
【請求項１１】
請求項１ないし７および９のうちのいずれか記載の電源装置であって、
前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、
前記補機加速分電力導出部は、少なくとも、前記エアコンプレッサまたは前記エアコンプレッサのモータにおける回転数に基づいて、前記補機加速分電力を導出する
電源装置。
【請求項１２】
請求項１ないし７および９のうちのいずれか記載の電源装置であって、
前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、
前記補機加速分電力導出部は、前記エアコンプレッサのモータにおける回転数と、前記基準応答時間と、前記エアコンプレッサおよび前記エアコンプレッサのモータにおけるイナーシャと、に基づいて、前記補機加速分電力を導出する
電源装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２いずれか記載の電源装置であって、
前記蓄電器は、前記燃料電池、前記負荷、および前記燃料電池補機に対して並列に接続された２次電池であり、
前記制御部は、前記燃料電池および前記蓄電器の出力電力を制御する際に、前記燃料電池および前記蓄電器の出力電圧を制御する
電源装置。
【請求項１４】
移動体であって、
前記移動体の駆動用のモータと、
負荷としての前記モータに対して電力を供給する請求項１ないし１３いずれか記載の電源装置と
を備える移動体。
【請求項１５】
燃料電池システムと蓄電器とを備え、前記燃料電池システムが備える燃料電池および前記蓄電器によって負荷に対して電力供給を行なう電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する第１の工程と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた燃料電池出力目標値へと予め定めた応答時間内に増加させるために、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力を導出する第２の工程と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する制御を行なう際に、前記燃料電池補機に対する電力供給量として、前記燃料電池補機における仕事量に対応する電力に加えて前記補機加速分電力を確保して、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する第３の工程と
を備える制御方法。
【請求項１６】
燃料電池システムと蓄電器とを備え、前記燃料電池システムが備える燃料電池および前記蓄電器によって負荷に対して電力供給を行なう電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池によって充電可能であると共に、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する第１の工程と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた発電量へと予め定めた応答時間内に増加させる際に、該燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力の最大値である加速用電力最大値と、前記誤差として生じる電力の不足分と、の合計である最大要求出力を導出する第２の工程と、
前記蓄電器出力許容値と、前記最大要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記最大要求出力未満の場合には、前記燃料電池が前記蓄電器を充電するように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する第３の工程と、
を備える制御方法。
【請求項１７】
燃料電池システムと蓄電器とを備え、前記燃料電池システムが備える燃料電池および前記蓄電器によって負荷に対して電力供給を行なう電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記負荷要求を取得する第１の工程と、
前記燃料電池補機が消費している電力の内、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が消費している電力である補機加速分電力を導出する第２の工程と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力が供給されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御すると共に、前記補機加速分電力導出部が導出した前記補機加速分電力が、予め設定した基準値を超える場合には、前記電源装置から前記負荷に対して供給する電力を、前記負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更する第３の工程と
を備える制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムを備える電源装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、一般に、燃料電池の発電のために必要であって、燃料電池の発電量に応じて駆動量が変動する補機を備えている。このような燃料電池補機の一つとして、例えば、カソードに対して酸化ガスとしての空気を供給するためのエアコンプレッサを挙げることができる。燃料電池の発電量に応じてエアコンプレッサの駆動量を変動させることによって、発電のために必要な量の酸化ガスを燃料電池に供給することが可能になる。このように燃料電池の発電量に応じて燃料電池補機を駆動する際に、燃料電池の発電量が大きく増加する場合には、燃料電池補機の駆動量を増加させるために、燃料電池補機に供給すべき必要エネルギ量が急激に増加する場合がある。そして、急激に増加した必要エネルギ量を燃料電池補機に供給することができないと、燃料電池補機における駆動量を充分な応答性で増加させることができない場合が生じ得る。このような燃料電池の発電量の増加時における燃料電池補機の必要エネルギ量を賄うための構成としては、従来、燃料電池システムが備えるバッテリを用いて、燃料電池補機であるエアコンプレッサに対して電力を補う構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４５６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃料電池補機に対してバッテリから電力を補う場合であっても、燃料電池補機における必要エネルギ量の増加量が過大である場合や、バッテリにおける充電状態（残存容量）が不十分である場合には、バッテリからの電力補充が不十分となる場合も生じ得た。燃料電池の発電量を増加すべき指示入力があったときに、燃料電池補機に対して充分量のエネルギを供給することができない場合には、燃料電池の発電量を増加させる動作が不十分となる可能性がある。例えば、燃料電池補機が既述したエアコンプレッサである場合には、燃料電池に供給する酸化ガス量が不十分となることにより、上記指示入力に対して充分な応答性で燃料電池の発電量を増加することができなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の発電量を増加すべきときに、燃料電池補機における駆動量増加の応答遅れを抑え、充分な応答性で燃料電池の発電量を増加させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備えると共に、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に  前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備える燃料電池システムと、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
前記負荷への電力供給量、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた燃料電池出力目標値へと予め定めた応答時間内に増加させるために、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する制御を行なう際に、前記燃料電池補機に対する電力供給量として、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力に加えて前記補機加速分電力を確保して、前記出力電力量を制御する
電源装置。
【０００８】
適用例１に記載の電源装置によれば、燃料電池システムから負荷へと電力供給する際に補機加速分電力を求めて、燃料電池補機に供給される電力において補機加速分を確保しているため、電源装置からの出力における補機加速分電力の不足を抑制することができる。そのため、負荷要求の増加時であっても、補機加速分電力の不足に起因する電源装置における不都合の発生を抑え、充分な応答性で燃料電池の発電量を増加させることが可能になる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１記載の電源装置であって、前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する際に、前記補機加速分電力に相当する電力が前記蓄電器からの出力において確保されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例２記載の電源装置によれば、補機加速分電力を蓄電器からの出力において確保するため、補機加速分電力の大きさを考慮することなく、負荷の大きさの範囲に応じて、燃料電池システムの出力電力の上限値を設定することができる。
【００１０】
［適用例３］
適用例２記載の電源装置であって、さらに、前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、前記負荷要求に見合った電力を、前記電源装置から前記負荷に対して前記基準応答時間内に出力させる際に、前記補機加速分電力を前記蓄電器によって賄うために前記蓄電器から出力すべき電力量である蓄電器要求出力を導出する蓄電器要求出力導出部と、前記蓄電器出力許容値と前記蓄電器要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断し、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力未満の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断する蓄電器出力判断部と、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記蓄電器要求出力が前記蓄電器出力許容値以下となるように、前記負荷要求に対応して前記負荷に対して電力供給する際の条件を補正する抑制設定部とを備え、前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記抑制設定部が補正した前記条件に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例３記載の電源装置によれば、補機加速分電力を含む蓄電器要求出力に対して蓄電器出力許容値が不足する場合には、蓄電器要求出力が蓄電器出力許容値以下となるように、負荷要求に対応して負荷に対して電力供給する際の条件を補正するため、補機加速分電力が不足することに起因して出力増加の動作において生じる不都合を抑制することができる。
【００１１】
［適用例４］
適用例３記載の電源装置であって、前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記基準応答時間をより長く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする電源装置。適用例４記載の電源装置によれば、基準応答時間をより長く設定し直すことによって、補機加速分電力の不足を抑制することができる。
【００１２】
［適用例５］
適用例３記載の電源装置であって、前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記燃料電池出力目標値を、前記負荷要求に見合った値よりも低く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする電源装置。適用例５記載の電源装置によれば、燃料電池出力目標値をより低く再設定することによって、補機加速分電力の不足を抑制することができる。
【００１３】
［適用例６］
適用例３ないし５いずれか記載の電源装置であって、さらに、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上である状態を維持できる範囲で、前記基準応答時間を、より短い時間に補正する加速量増加設定部を備え、前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記加速量増加設定部が補正した前記基準応答時間に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例６記載の電源装置によれば、蓄電器の出力に余裕があるときには、基準応答時間をより短く設定することにより、負荷要求に対する応答性を、さらに向上させることができる。
【００１４】
［適用例７］
適用例３ないし５いずれか記載の電源装置であって、前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合であって、前記負荷要求に見合った電力を前記燃料電池システムから出力することができない場合には、前記蓄電器からの出力の総量が前記蓄電器出力許容値を超えない範囲で、前記蓄電器から前記負荷へと電力供給が行なわれるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例７記載の電源装置によれば、燃料電池システムからの出力電力が不足する場合であっても、補機加速分電力を確保しつつ、負荷要求により近い電力を負荷に対して供給することが可能になる。
【００１５】
［適用例８］
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池によって充電可能であると共に、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた発電量へと予め定めた応答時間内に増加させる際に、該燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力の最大値である加速用電力最大値と、前記誤差として生じる電力の不足分と、の合計である最大要求出力を導出する最大要求出力導出部と、
前記蓄電器出力許容値と、前記最大要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記最大要求出力未満の場合には、前記燃料電池が前記蓄電器を充電するように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
を備える電源装置。
【００１６】
適用例８記載の電源装置によれば、燃料電池システムから負荷へと電力を供給する場合に、負荷要求が変動して補機加速分電力が増大する場合であっても、補機加速分電力を蓄電器からの出力において確保することが可能になる。したがって、負荷要求が増大する場合であっても、補機加速分電力の不足に起因する不都合を抑制することができる。
【００１７】
［適用例９］
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池から前記負荷へと前記負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記燃料電池補機が消費している電力の内、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が消費している電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力が供給されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御すると共に、前記補機加速分電力導出部が導出した前記補機加速分電力が、予め設定した基準値を超える場合には、前記電源装置から前記負荷に対して供給する電力を、前記負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更する制御部と
を備える電源装置。
【００１８】
適用例９記載の電源装置によれば、現在消費している補機加速分電力が基準値を超える場合には、電源装置から負荷への供給電力を抑えることによって今後の補機加速分電力を抑制するため、電源装置からの出力において補機加速分電力が不足することに起因して生じる不都合を抑制することができる。
【００１９】
［適用例１０］
適用例１ないし９いずれか記載の電源装置であって、前記燃料電池補機は、駆動モータを備える電源装置。適用例１０記載の電源装置によれば、燃料電池補機の駆動モータにおける慣性力に起因して生じる補機加速分電力が不足することに起因して生じる不都合を抑制することができる。
【００２０】
［適用例１１］
適用例１ないし７および９のうちのいずれか記載の電源装置であって、前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、前記補機加速分電力導出部は、少なくとも、前記エアコンプレッサまたは前記エアコンプレッサのモータにおける回転数に基づいて、前記補機加速分電力を導出する電源装置。適用例１１記載の電源装置によれば、少なくとも、エアコンプレッサまたはエアコンプレッサのモータの回転数に基づくことによって、燃料電池補機であるエアコンプレッサにおける補機加速分電力を導出することができる。
【００２１】
［適用例１２］
適用例１ないし７および９のうちのいずれか記載の電源装置であって、前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、前記補機加速分電力導出部は、前記エアコンプレッサのモータにおける回転数と、前記基準応答時間と、前記エアコンプレッサおよび前記エアコンプレッサのモータにおけるイナーシャと、に基づいて、前記補機加速分電力を導出する電源装置。適用例１２記載の電源装置によれば、エアコンプレッサのモータにおける回転数と、基準応答時間と、エアコンプレッサおよびエアコンプレッサのモータにおけるイナーシャと、に基づくことにより、燃料電池補機であるエアコンプレッサにおける補機加速分電力を、精度良く導出することができる。
【００２２】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の電源装置を駆動用電源として搭載する移動体や、電源装置の制御方法などの形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電源装置１０の概略構成を表わすブロック図である。
【図２】駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図３】エアコンプレッサ３１の消費電力が増加する様子を表わす説明図である。
【図４】燃料電池スタック１５における電流−電圧特性を示す説明図である。
【図５】負荷要求増加時に駆動電力が増加する様子を表わす説明図である。
【図６】駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図７】駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図８】駆動時充電制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
Ａ．装置の全体構成：
図１は、本発明の第１実施例の電源装置１０の概略構成を表わすブロック図である。本実施例では、電源装置１０は、電気自動車に搭載されて、駆動用電源として用いられている。電源装置１０は、燃料電池システム１２と、２次電池５０と、制御部６０と、を備えている。燃料電池システム１２は、燃料電池スタック１５と、燃料ガス給排部２０と、酸化ガス給排部３０と、冷媒給排部４０と、を備えている。さらに、電源装置１０を搭載する電気自動車は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１と、インバータ５２，５４と、駆動モータ５３と、補機用モータ５５と、を備える。
【００２５】
燃料電池システム１２を構成する燃料電池スタック１５は、固体高分子型燃料電池であり、単セルが複数積層されたスタック構成を有している。本実施例では、単セルは、ＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）と、ガス拡散層と、ガスセパレータと、を備えている。ここで、ＭＥＡは、電解質膜と、電解質膜の各々の面に形成された電極であるアノードおよびカソードと、によって構成される。このＭＥＡは、ガス拡散層によって挟持されており、ＭＥＡおよびガス拡散層から成るサンドイッチ構造は、さらに両側からガスセパレータによって挟持されている。
【００２６】
ＭＥＡを構成する電解質膜は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。カソードおよびアノードは、電解質膜上に形成された層であり、電気化学反応を進行する触媒金属（例えば白金）を担持するカーボン粒子と、プロトン伝導性を有する高分子電解質と、を備えている。ガス拡散層は、ガス透過性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、発泡金属や金属メッシュなどの金属製部材や、カーボンクロスやカーボンペーパなどのカーボン製部材により形成することができる。
【００２７】
ガスセパレータは、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼などの金属製部材により形成されている。ガスセパレータは、ＭＥＡのアノードとの間に、水素を含有する燃料ガスの流路（セル内燃料ガス流路）を形成し、ＭＥＡのカソードとの間に、酸素を含有する酸化ガスの流路（セル内酸化ガス流路）を形成する。ガスセパレータの表面には、上記したセル内ガス流路を形成するための凹凸を形成しても良く、あるいは、ガスセパレータとガス拡散層との間に、セル内ガス流路を形成するための多孔質体を配置しても良い。
【００２８】
燃料電池スタック１５の内部には、さらに、セル間冷媒流路が形成されている。このような冷媒流路は、例えば、積層されたすべての単セル間、具体的には、異なる単セルを構成する隣接し合うガスセパレータ間に形成することができる。あるいは、単セルを所定数積層する毎に、ガスセパレータ間にセル間冷媒流路を形成しても良い。
【００２９】
さらに、燃料電池スタック１５には、燃料電池スタック１５を、その積層方向に貫通する複数の流路が形成されている。具体的には、各セル内燃料ガス流路へと燃料ガスを分配するための燃料ガス供給マニホールドと、各セル内燃料ガス流路から排出された排出燃料ガスが集合する燃料ガス排出マニホールドが形成されている。また、各セル内酸化ガス流路へと酸化ガスを分配するための酸化ガス供給マニホールドと、各セル内酸化ガス流路から排出された排出酸化ガスが集合する酸化ガス排出マニホールドが形成されている。さらに、各セル間冷媒流路へと冷媒を分配するための冷媒供給マニホールドと、各セル間冷媒流路から排出された冷媒が集合する冷媒排出マニホールドが形成されている。
【００３０】
燃料電池システム１２を構成する燃料ガス給排部２０は、水素を含有する燃料ガスを燃料電池スタック１５に供給すると共に、燃料電池スタック１５から排出された排出燃料ガスをアノードへ再供給する機能を有する。燃料ガス給排部２０は、水素タンク２１と、燃料ガス供給配管２５と、燃料ガス循環配管２６と、水素充填配管２４と、を備える。水素タンク２１は、燃料電池スタック１５に対して燃料ガスとして供給する水素を蓄えるタンクである。本実施例では、水素タンク２１は、高圧の水素ガスを貯蔵するボンベによって構成しているが、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を蓄えるタンクなど、他種のタンクとすることもできる。本実施例の電源装置１０は、水素タンク２１を４本備えているが、水素タンクの数は、電気自動車において確保すべき航続距離や電気自動車において確保できる積載スペース等に応じて、任意に設定することができる。燃料ガス供給配管２５の一端は、分岐して各々の水素タンク２１に接続され、他端は、燃料電池スタック１５（具体的には、既述した燃料ガス供給マニホールドの端部の供給口）に接続されている。
【００３１】
燃料ガス供給配管２５には、調圧バルブ２２が設けられている。この調圧バルブ２２は、調圧バルブ２２よりも下流側における燃料ガス供給配管２５内の圧力を、設定された所定値へと調整するバルブである。発電に伴って燃料電池スタック１５で水素が消費されるときには、発電量に応じた量のガスが調圧バルブ２２を介して水素タンク２１から供給され、調圧バルブ２２よりも下流側における圧力が所定値に保たれる。
【００３２】
燃料ガス循環配管２６の一端は、燃料電池スタック１５（具体的には、既述した燃料ガス排出マニホールドの端部の排出口）に接続され、他端は、燃料ガス供給配管２５の中ほど（具体的には、調圧バルブ２２よりも下流の位置）に接続されている。燃料ガス循環配管２６には、流路内を水素が循環する際の駆動力を発生する燃料ガス循環ポンプ２３が設けられている。燃料電池スタック１５から排出された排出燃料ガスは、燃料ガス循環ポンプ２３を作動させることで、燃料ガス供給配管２５に導入され、再び燃料ガスとして燃料電池スタック１５の電気化学反応に利用される。
【００３３】
なお、燃料ガス循環配管２６には、配管内のガスの一部を配管外部へと排出させるための図示しない開閉弁が設けられている。燃料電池スタック１５の発電に伴って、循環する水素中の不純物（窒素や水蒸気等）が増加したときには、蒸気開閉弁を開弁させて、不純物濃度が増加した水素ガスの一部をシステムの外部に排出させ、循環する水素中の不純物濃度を抑えている。
【００３４】
また、水素充填配管２４は、その一端が分岐して、各々の水素タンク２１に接続すると共に、他端には、水素供給口が設けられている。水素供給口は、水素供給装置に接続可能となっており、水素供給口を介して水素供給装置と接続することにより、各々の水素タンク２１に対して水素を補充・充填可能となっている。
【００３５】
燃料電池システム１２を構成する酸化ガス給排部３０は、酸化ガスとしての空気を燃料電池スタック１５に供給すると共に、燃料電池スタック１５から排出された排出酸化ガスを電源装置１０の外部へ排出する機能を有する。酸化ガス給排部３０は、酸化ガス供給配管３３と、酸化ガス排出配管３４と、エアコンプレッサ３１と、加湿器３２と、を備える。酸化ガス供給配管３３の一端は、電源装置１０の外部に存在する大気に開放され、他端は燃料電池スタック１５（具体的には、既述した酸化ガス供給マニホールドの端部の供給口）に接続されている。酸化ガス供給配管３３には、エアコンプレッサ３１が設けられている。エアコンプレッサ３１は、システム外部からエアクリーナ（図示せず）を介して酸化ガス供給配管３３に取り込んだ酸化ガス（空気）を圧縮する。圧縮された酸化ガスは、燃料電池スタック１５へ供給される。燃料電池スタック１５への酸化ガスの供給量は、エアコンプレッサ３１が備えるモータの回転数を制御部６０により制御することで調整することができる。燃料電池スタック１５の発電時には、燃料電池スタック１５における発電量の目標値（以下、燃料電池出力目標値）を発電するために要する酸化ガス量を燃料電池スタック１５に供給可能となるように、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数を設定して、エアコンプレッサ３１の駆動制御を行なう。
【００３６】
酸化ガス排出配管３４の一端は、燃料電池スタック１５（具体的には、既述した酸化ガス排出マニホールドの端部の排出口）に接続され、燃料電池スタック１５から排出された排出酸化ガスは、酸化ガス排出配管の他端から、システム外部へと放出される。加湿器３２は、燃料電池スタック１５に供給する酸化ガスを加湿するための装置である。加湿器３２は、酸化ガス供給配管３３におけるエアコンプレッサ３１よりも下流側の一部と、酸化ガス排出配管３４の一部とが、内部を通過するように形成されている。加湿器３２の内部では、酸化ガス供給配管３３と酸化ガス排出配管３４とが、水蒸気透過性を有する膜を間に介して接するように配置されている。これによって、加湿器３２では、酸化ガス排出配管３４内の水蒸気濃度が高い排出酸化ガスによって、酸化ガス供給配管３３内の酸化ガスが加湿される。
【００３７】
燃料電池システム１２を構成する冷媒給排部４０は、冷媒（例えば冷却水）を燃料電池スタック１５に供給することで、燃料電池スタック１５の温度を適正に保つ機能を有する。冷媒給排部４０は、冷媒配管４３とラジエータ４１と、を備える。冷媒配管４３は、燃料電池スタック１５内とラジエータ４１との間を循環するように冷媒を導く流路である。冷媒配管４３には、冷媒循環ポンプ４２が設けられており、冷媒循環ポンプ４２は、冷媒が冷媒配管４３内を循環するための駆動力を生じる。冷媒は、このように循環することにより、燃料電池スタック１５で電気化学反応に伴って生じた熱を吸収し、吸収した熱をラジエータ４１において放熱する。
【００３８】
燃料電池スタック１５の出力端子には、配線５６が接続されている。燃料電池スタック１５が発電する際には、既述したように、燃料ガスとしての水素がアノードに供給され、酸化ガスとしての空気がカソードに供給されて、各単セルにおいて電気化学反応が進行する。燃料電池スタック１５により発電された電力は、配線５６を介してインバータ５２に供給され、交流電力に変換されて、車両駆動用の駆動モータ５３に供給される。また、配線５６には、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介して、インバータ５４および２次電池５０が接続されている。インバータ５４では、燃料電池スタック１５から供給された電力が交流電力に変換されて、補機用モータ５５に供給される。補機用モータ５５とは、燃料電池システム１２に備えられて燃料電池スタック１５における発電に伴って駆動される機器であって、燃料電池スタック１５における発電量が多いほど駆動に要する電力が増加する機器である燃料電池補機を駆動するためのモータをいう。具体的には、例えば、エアコンプレッサ３１のモータや、燃料ガス循環ポンプ２３のモータや、冷媒循環ポンプ４２のモータを挙げることができる。２次電池５０は、燃料電池スタック１５の発電電力に不足がある場合は、インバータ５２、５４へ放電を行う。また、２次電池５０は、燃料電池スタック１５によって充電することが可能であり、電気自動車の制動時には、駆動モータ５３が発電機として働くことにより生じた電力を蓄電することもできる。本実施例の電源装置１０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力側の目標電圧値を設定することによって、配線５６における電圧を調節し、これによって燃料電池スタック１５からの出力電圧を調節している。その結果、燃料電池スタック１５および２次電池５０から、所定量の電力が出力される。
【００３９】
なお、２次電池５０には、２次電池５０の残存容量（ＳＯＣ）を検出するための残存容量モニタ５７が併設されている。残存容量モニタ５７は、２次電池５０における充電・放電の電流値と時間とを積算するＳＯＣメータや、電圧センサとすることができる。
【００４０】
また、配線５６には、さらに、インバータ５２，５４と並列に、燃料電池に係る図示しない他の補機が接続されている。これら他の補機としては、例えば、燃料電池スタック１５における発電に伴って用いられ、モータを備える既述した燃料電池補機よりも駆動電圧が低い調圧バルブ２２等のバルブ類を挙げることができる。さらに、配線５６には、燃料電池に係る補機の他に、例えば電気自動車が備える空気調整設備や照明設備、あるいはカーナビゲーションシステムといった車両補機が、インバータ５２，５４と並列に接続されている（図示せず）。
【００４１】
制御部６０は、電源装置１０および電源装置１０を搭載する電気自動車の各部の動きを制御する。制御部６０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵと、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭと、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭと、各種の信号を入出力する入出力ポート等を備える。この制御部６０は、電源装置１０および電気自動車に設けた各種センサの検出信号や、電源装置１０に対する負荷要求に関する情報などを取得する。制御部６０に信号を入力するセンサとしては、例えば、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ、車速センサ、シフトポジションセンサ、ブレーキセンサ、あるいは残存容量モニタ５７等を挙げることができる。また、制御部６０は、電源装置１０が備える既述した補機用モータや他の補機類、あるいは車両補機など、燃料電池スタック１５の発電に関わる各部や車両における動作に関わる各部に駆動信号を出力する。なお、制御部６０は、複数の制御部によって構成することとしても良い。例えば、燃料電池システム１２の動作に係る制御や、車両の駆動に係る制御や、駆動に関わらない車両補機の制御を行なう制御部など、複数の制御部によって制御部６０を構成し、これら複数の制御部間で、必要な情報をやり取りすることとしても良い。
【００４２】
Ｂ．駆動時の制御：
図２は、本実施例の電源装置１０の制御部６０において実行される駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、電源装置１０が起動された後、具体的には、電源装置１０を搭載する車両における所定のスタートスイッチ（例えばイグニションスイッチ）がオンとなった後、電源装置１０が停止されるまでの間、制御部６０のＣＰＵにおいて繰り返し実行される。
【００４３】
本ルーチンが起動されると、制御部６０のＣＰＵは、車両に設けた各種のセンサから検出信号を取得する（ステップＳ１００）。このステップＳ１００においては、車両の駆動に関する負荷要求（以下、単に負荷要求とも呼ぶ）に係る検出信号の他に、車両補機に関する負荷要求に係る信号（例えば、車両補機が現在消費している電力量に係る信号、あるいは、車両補機の動作を変更するために使用者によって入力された指示に係る信号）も取得している。車両の駆動に関する負荷要求に係る検出信号としては、具体的には、アクセル開度センサおよび車速センサが出力する検出信号を挙げることができる。さらに、シフトポジションセンサ、ブレーキセンサ、駆動モータ５３の回転数を検出するレゾルバ、車両が走行する路面の勾配を検出する加速度センサ、車重を検出する車重センサ等の検出信号を挙げることができる。
【００４４】
その後、制御部６０のＣＰＵは、電源装置１０から駆動モータ５３および車両補機に供給すべき電力である「必要電力」を導出する（ステップＳ１１０）。ここで、「必要電力」のうち、駆動モータ５３に供給すべき電力（以下、駆動モータ所要電力と呼ぶ）は、ステップＳ１００で取得したセンサ検出信号に基づいて駆動モータ５３における要求駆動トルクを導出し、得られた要求駆動トルクに基づいて算出される。すなわち、要求駆動トルクと駆動モータ５３の回転数とを積算することによって、駆動モータ５３に要求される仕事量に対応する電力量を求めることができる。また、「必要電力」のうち、車両補機に供給すべき電力（以下、車両補機所要電力）は、ステップＳ１００で取得した車両補機の使用状態に係る信号に基づいて求められる。これら、駆動モータ所要電力と車両補機所要電力との合計として、「必要電力」が求められる。
【００４５】
次に、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ１１０で求めた「必要電力」と、燃料電池システム１２における最大出力とを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、燃料電池システム１２における最大出力とは、燃料電池スタック１５が所定の温度範囲に昇温した定常状態において発電を行なうときに、燃料電池システム１２から出力することができる電力の最大値をいう。なお、燃料電池スタック１５が発電を行なう際には、既述した燃料電池補機や、燃料電池の発電に係る他の補機が電力を消費する。燃料電池システム１２が出力する電力とは、燃料電池スタック１５の発電量から、上記燃料電池補機や他の補機における消費電力を減算した電力である。
【００４６】
ステップＳ１２０において、「必要電力」が、燃料電池システム１２における最大出力を超えると判断される場合には、電源装置１０から出力すべき電力のすべてを燃料電池システム１２によって賄うことはできないことになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、「必要電力」が燃料電池システム１２における最大出力以下となるように、駆動モータ所要電力の値を、より小さな値へと補正する（ステップＳ１３０）。車両の運転者からの要求により近い走行状態を実現するためには、例えば、「必要電力」と燃料電池システム１２における最大出力とが等しくなるように補正すればよい。具体的には、燃料電池システム１２における最大出力から車両補機所要電力を減算した値を、駆動モータ所要電力として設定すればよい。なお、「必要電力」の値を小さくする方策としては、駆動モータ所要電力ではなく車両補機所要電力を小さくすることも考えられる。しかしながら、車両補機所要電力は、通常は駆動モータ所要電力に比べて遥かに小さいため、本実施例では、駆動モータ所要電力のみを小さくする補正を行なっている。
【００４７】
ステップＳ１３０において駆動モータ所要電力の値を補正した後、あるいは、ステップＳ１２０において「必要電力」が燃料電池システム１２における最大出力以下であると判断した場合には、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム１２からの出力電力が「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する（ステップＳ１４０）。
【００４８】
ここで、「基準応答時間」とは、車両においてアクセルが踏み込まれて駆動動力の増加が要求されてから、要求された動力が実際に出力されるまでの応答時間として、車両に要求される加速性能に基づいて定められているものである。この「基準応答時間」は、「現在の出力状態を反映する値」と、負荷要求に基づいて求められる「目標とする出力状態を反映する値」と、に基づいて、制御を行なうタイミングごとに求められる。本実施例では、現在の車速とアクセル開度とをパラメータとして「基準応答時間」を求めるためのマップが予め制御部６０内に記憶されており、このマップを参照して、「基準応答時間」が求められる。なお、「基準応答時間」は、現在の車速とアクセル開度とをパラメータとするマップの他、例えば、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数とエアコンプレッサ３１のモータの目標回転数とをパラメータとするマップ、エアコンプレッサ３１の現在の回転数とエアコンプレッサ３１の目標回転数とをパラメータとするマップ、現在の供給酸化ガス量と目標供給酸化ガス量とをパラメータとするマップ等を用いることとしても良い。
【００４９】
ステップＳ１４０においては、具体的には、燃料電池システム１２からの出力電力が「基準応答時間」経過時に「必要電力」に達するように、「基準応答時間」経過時における燃料電池スタック１５での発電量の目標値（燃料電池出力目標値）を設定する。また、「基準応答時間」経過時に燃料電池スタック１５が燃料電池出力目標値を発電可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点における燃料電池スタック１５の発電量の目標値を設定すると共に、燃料電池スタック１５が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部２０、酸化ガス給排部３０、および冷媒給排部４０に含まれる各部の駆動量を設定する。また、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」経過時に燃料電池スタック１５が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点におけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の目標電圧値を設定する。なお、ここで設定される酸化ガス給排部３０に含まれる各部の駆動量には、エアコンプレッサ３１の駆動量も含まれる。また、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」経過時に駆動モータ５３が駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、「基準応答時間」内の複数の時点における駆動モータ５３の駆動量を設定する。
【００５０】
図３は、車両の加速時にエアコンプレッサ３１における消費電力が増加する様子を概念的に表わす説明図である。車両の走行中にアクセルが踏み込まれると、燃料電池スタック１５における発電量が、アクセル踏み込み開始時における発電量（以下、当初発電量と呼ぶ）から、「基準応答時間」経過時に既述した燃料電池出力目標値に達するように増加する。このとき、エアコンプレッサ３１における消費電力も、当初発電量を発電するための駆動量に対応する消費電力（図３に示す電力値Ａ）から、燃料電池出力目標値を発電するための駆動量に対応する消費電力（図３に示す電力値Ｂ）へと、「基準応答時間」内に増加する。図３では、エアコンプレッサ３１における仕事量に対応する消費電力が増加する様子を、実線によって示している。
【００５１】
次に、制御部６０のＣＰＵは、補機加速分電力を導出する（ステップＳ１５０）。補機加速分電力とは、「基準応答時間」経過時に燃料電池出力目標値に達するように燃料電池スタック１５の発電量を増加させるために、燃料電池補機の駆動量を増加させる際に、燃料電池補機における仕事量に対応する電力を超えて燃料電池補機、具体的には燃料電池補機用モータ５５が必要とする電力量である。ここで、既述したように、燃料電池補機には、エアコンプレッサ３１の他、燃料ガス循環ポンプ２３や冷媒循環ポンプ４２が含まれる。しかしながら本実施例では、特に、消費電力量が多く、燃料電池スタック１５における発電量の変化に対する駆動量の追従性が高い補機であるエアコンプレッサ３１についての加速分電力を、補機加速分電力としている。
【００５２】
既述した図３では、このようなエアコンプレッサ３１における補機加速分電力を、一点鎖線によって示している。このような補機加速分電力は、エアコンプレッサ３１およびエアコンプレッサ３１を駆動するモータにおいて、回転に伴う慣性力（イナーシャ）が働くことによって生じる。本実施例では、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数（燃料電池スタック１５が燃料電池出力目標値に相当する電力を発電するときに供給すべき酸化ガス量に対応するエアコンプレッサ３１のモータの回転数）と、「基準応答時間」と、をパラメータとして補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して制御部６０内に記憶しており、ステップＳ１５０では、このマップを参照して補機加速分電力が導出される。本実施例では、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数を検出するためのセンサが、エアコンプレッサ３１のモータに設けられており、ステップＳ１５０において、このセンサの検出信号が取得される。なお、エアコンプレッサ３１のモータに回転数センサを設ける代わりに、エアコンプレッサモータに出力した駆動信号に基づいて、エアコンプレッサモータの回転数を導出しても良い。また、エアコンプレッサモータにおける現在の回転数および目標回転数に代えて、エアコンプレッサ３１における現在の回転数および目標回転数を用いて、補機加速分電力を導出することとしても良い。
【００５３】
補機加速分電力を導出すると、制御部６０のＣＰＵは、２次電池５０の現在の出力電力を取得すると共に、２次電池が出力可能な電力の最大値である２次電池許容出力を導出する（ステップＳ１６０）。２次電池５０の現在の出力電力は、２次電池５０の現在の出力電流および現在の出力電圧に基づいて求められる。２次電池５０の出力電流および出力電圧を測定するために、電源装置１０の配線５６には、図示しない電流センサおよび電圧センサが接続されており、制御部６０は、これらのセンサから検出信号を取得する。また、２次電池許容出力は、２次電池５０の残存容量および２次電池５０の温度によって定まるものであり、本実施例の制御部６０には、２次電池５０の残存容量と、２次電池５０の温度と、２次電池許容出力と、の関係を予め調べて作成したマップが記憶されている。また、２次電池５０には、残存容量モニタ５７に加えて、２次電池５０の温度を検出する図示しない温度センサが設けられている。ステップＳ１６０において、制御部６０のＣＰＵは、上記残存容量モニタ５７および温度センサからの検出信号を取得すると共に、上記マップを参照することによって、２次電池許容出力を導出する。
【００５４】
なお、本実施例では、駆動モータ所要電力および車両補機所要電力の合計である必要電力を、原則として燃料電池システム１２から出力することとしているため、補機加速分電力を考慮しなければ、２次電池５０からの出力は理論上無いことになる。しかしながら実際には、燃料電池システム１２からの出力電力と必要電力との間には誤差が生じており、この誤差分の電力が２次電池５０によって吸収されて、電源装置１０全体として、必要電力を供給可能となっている。以下に、誤差分を２次電池５０が吸収する構成の一例として、燃料電池システム１２からの出力では不足となる電力を２次電池５０が供給する構成について説明する。
【００５５】
図４は、燃料電池スタック１５における電流−電圧特性を示す説明図である。燃料電池スタック１５の電流−電圧特性は、燃料電池スタック１５の温度や、燃料電池スタック１５に供給されるガス量の影響を受ける。燃料電池スタック１５の運転ポイントは、そのときの燃料電池スタック１５の電流−電圧特性に基づいて、燃料電池スタック１５に要求される電力を発電可能なポイントとして設定される。図４では、燃料電池スタック１５の電流−電圧特性が、グラフ（Ａ）で表わされると判断され、燃料電池スタック１５に要求される電力が５０００Ｗである時に、燃料電池スタック１５の運転ポイントとして設定されるポイントを、ポイント（ｉ）として示している。このような運転ポイント（ｉ）で発電を行なう際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の目標電圧値が、１００Ｖに設定され、充分量の燃料ガスおよび酸化ガスが燃料電池スタック１５に供給されるように、ガス供給に関わる各部が駆動される。しかしながら、例えば何らかの原因により供給ガス量が不十分になると、燃料電池スタック１５における電流−電圧特性は、グラフ（Ａ）ではなくグラフ（Ｂ）となる。この場合には、燃料電池スタック１５の出力電流をポイント（ｉ）と同じ５０Ａにしようとすると、出力電圧は１００Ｖよりも低くなってしまう。このとき、電源装置１０では、出力電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ５１によって設定されており、さらに２次電池５０が並列に接続されているため、電流−電圧特性がグラフ（Ａ）ではなくグラフ（Ｂ）であった場合には、燃料電池スタック１５の運転ポイントは、グラフ（Ｂ）における設定電圧１００Ｖに対応するポイント（ｉｉ）となる。そして、グラフ（Ｂ）の運転ポイント（ｉｉ）における燃料電池スタック１５の出力電力では不足してしまう分は、２次電池５０から出力されることになる。これとは逆に、燃料電池スタック１５の出力電力が過剰である場合には、過剰分の電力は、２次電池５０に充電される。このように、２次電池５０は、燃料電池スタック１５からの出力電力を制御する際に生じる誤差を入出力するバッファとして機能する。２次電池５０が入出力している誤差分の電力が、ステップＳ１６０において取得される２次電池５０の出力電力である。
【００５６】
ステップＳ１６０において、２次電池５０の出力を取得すると共に２次電池許容出力を導出すると、制御部６０のＣＰＵは、２次電池許容出力が、ステップＳ１５０で求めた補機加速分電力に制御誤差分電力（α）を加えた値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７０）。ここで、制御誤差分電力（α）とは、既述したように、所望の電力を電源装置１０から出力する際に、燃料電池スタック１５の発電制御における誤差に起因して２次電池から補う必要がある電力である。ステップＳ１７０では、このような制御誤差分電力（α）と補機加速分電力の両方を、２次電池５０から出力可能であるか否かを判断している。ただし、制御誤差分電力（α）の値は、実際に燃料電池システム１２を制御したときに生じる誤差によって定まるため、予め正確に知ることはできない。そのため、本実施例では、一応の目安の値として、ステップＳ１６０で取得した２次電池５０の現在の出力電力を、ステップＳ１７０における制御誤差分電力（α）として用いている。なお、制御誤差分電力電力（α）として、２次電池５０の現在の出力電力とは異なる値、具体的には、より大きな値を用いることとしても良い。例えば、電源装置１０を搭載する本実施例の車両において、２次電池５０から出力することになる制御誤差分電力として想定される最大値を用いるならば、２次電池５０からの出力が不足することに起因する不都合を、充分に抑制することができる。
【００５７】
ステップＳ１７０において、２次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力（α）を加えた値以上であると判断されたときには、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ１３０における駆動モータ所要電力の抑制を行なったか否かを判断する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１８０において、駆動モータ所要電力の抑制を行なっていないと判断したときには、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ１４０で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。具体的には、「基準応答時間」後に「必要電力」を燃料電池システム１２から出力可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点についてステップＳ１４０で設定した駆動量に基づいて、燃料ガス給排部２０、酸化ガス給排部３０、冷媒給排部４０、およびＤＣ／ＤＣコンバータ５１等の各部に対して駆動信号を出力する。また、駆動モータ５３において駆動モータ所要電力が消費され、車両補機において車両補機所要電力が消費される運転状態となるように、インバータ５２や各車両補機に対して、「基準応答時間」内の複数の時点についてステップＳ１４０で設定した駆動量に基づいて駆動信号を出力する。これにより、必要電力は、原則としてすべて燃料電池システム１２から出力される状態となり、このときに必要となる補機加速分電力および制御誤差分電力は、２次電池５０から出力される状態になる。
【００５８】
ステップＳ１８０において、駆動モータ所要電力の抑制を行なったと判断する場合とは、ステップＳ１２０において「必要電力」が燃料電池システム１２における最大出力を超えると判断された場合である。そして、ステップＳ１３０において、「必要電力」が燃料電池システム１２における最大出力以下となるように、駆動モータ所要電力の値を、負荷要求に応じた値よりも小さな値へと補正した場合である。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、２次電池５０における余剰電力（以下、２次電池余剰電力と呼ぶ）によって駆動力のアシストを行なうように、ステップＳ１４０で設定した各部の駆動量を補正する（ステップＳ２００）。ここで、２次電池余剰電力とは、２次電池許容出力から、補機加速分電力および制御誤差分電力を減算した値である。ステップＳ１３０において、駆動モータ所要電力を負荷要求に応じた値よりも小さな値へと補正して駆動制御を行なう場合には、負荷要求に応じた充分な出力動力（車両における加速）が得られなくなるが、本実施例では、２次電池余剰電力がある場合には、２次電池余剰電力を駆動モータ５３に供給することによって、駆動モータ５３からの出力動力を、負荷要求に応じた値に近づけている。ステップＳ２００では、「基準応答時間」経過時の２次電池５０から駆動モータ５３への供給電力が、２次電池余剰電力以下となる範囲で、「基準応答時間」内の複数の時点における駆動モータ５３の駆動量の設定値を補正する。２次電池余剰電力が充分に多い場合には、２次電池余剰電力を駆動モータ５３に供給することによって、駆動モータ５３からの出力動力を、ステップＳ１３０で抑制する前の負荷要求に応じた値にすることもできる。
【００５９】
その後、補正した駆動量に基づいて、各部に対して駆動信号を出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ１９０では、ステップＳ２００で補正した駆動モータ５３の駆動量に基づく駆動信号をインバータ５２に出力すると共に、ステップＳ１３０で補正した結果に基づく駆動信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５１や、燃料電池システム１２の各部に出力する。これにより、燃料電池スタック１５からは、ステップＳ１３０で抑制的に補正して設定された燃料電池出力目標値が発電されると共に、駆動モータ５３は、ステップＳ１３０で抑制された駆動モータ所要電力よりも多くの、ステップＳ２００で補正された電力を消費するように駆動される。これにより、燃料電池システム１２からの出力は、すべて必要電力として消費されると共に、２次電池５０からの出力は、補機加速分電力および制御誤差分電力として用いられることに加えて、駆動モータ５３における駆動力を発生するために用いられる状態になる。
【００６０】
また、ステップＳ１７０において、２次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力（α）を加えた値未満であると判断された場合には、燃料電池システム１２が「必要電力」を出力するように電源装置１０を制御しても、２次電池５０が補機加速分電力を出力することができないために、所望の出力が得られないことになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、燃料電池システム１２からの出力電力を「必要電力」（ステップＳ１３０において補正された場合には、補正された「必要電力」）に増加させる際の補機加速分電力が、２次電池５０によって出力可能な範囲となるように、応答時間を、「基準応答時間」よりも長い時間へと補正する（ステップＳ２１０）。具体的には、まず、２次電池許容出力から制御誤差分電力（α）を減算することによって、補機加速分電力として２次電池５０から出力可能な電力（以下、「加速時使用可能電力」）を求める。また、本実施例では、「加速時使用可能電力」と、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数と、をパラメータとして、許容できる範囲で最も短い応答時間を求めるためのマップを予め作成して制御部６０内に記憶している。ステップＳ２１０では、求めた「加速時使用可能電力」を用いて、このマップを参照して、「基準応答時間」よりも長いものの、許容できる範囲で最も短い時間へと、応答時間を補正する。
【００６１】
次に、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ１４０で設定した各部の駆動量を、ステップＳ２１０で補正した応答時間に基づいて補正する（ステップＳ２２０）。すなわち、燃料電池スタック１５の発電量が、補正した応答時間経過時に燃料電池出力目標値に達するように、補正した応答時間内の複数の時点における燃料電池スタック１５の発電量の目標値を設定すると共に、燃料電池スタック１５が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部２０、酸化ガス給排部３０、および冷媒給排部４０に含まれる各部の駆動量を設定する。また、制御部６０のＣＰＵは、補正した応答時間経過時に燃料電池スタック１５が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、補正した応答時間内の複数の時点におけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の目標電圧値を設定する。また、制御部６０のＣＰＵは、補正した応答時間経過時に駆動モータ５３が駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、補正した応答時間内の複数の時点における駆動モータ５３の駆動量を設定する。
【００６２】
その後、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ２２０で補正した駆動量に基づいて、各部に対して駆動信号を出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。これにより、補正した応答時間経過時に、「必要電力」が燃料電池システム１２から出力されることになる。すなわち、「必要電力」は、原則としてすべて燃料電池システム１２から出力される状態となり、このときに必要となる補機加速分電力および制御誤差分電力は、２次電池５０から出力される状態になる。
【００６３】
なお、既述した説明では、車両のアクセルが踏み込まれて駆動モータ５３から駆動力を出力する必要がある場合について説明したが、異なる運転状態となる場合も考えられる。例えば、ステップＳ１００において各種センサ検出信号を入力したときに、アクセル開度が０である場合には、駆動モータ所要電力が０となる。この場合には、車両補機所要電力を必要電力として、図２に従う制御が行なわれる。なお、このように必要電力が車両補機所要電力のみである場合には、車両補機所要電力が増加中であっても、通常は補機加速分電力は無視することができる。また、アクセル開度が０であって、車両が走行中であり、ブレーキペダルが踏み込まれたときには、駆動モータ５３を発電機として働かせて、回生電力によって２次電池５０を充電することができる。
【００６４】
以上のように構成された本実施例の電源装置１０によれば、燃料電池システム１２から駆動モータ５３へと電力供給する際に、補機加速分電力を求めて、２次電池５０からの出力電力は補機加速分電力を賄うために確保しているため、補機加速分電力が不足することがない。したがって、負荷要求の増加時には、必要量の酸化ガスを支障なく燃料電池スタック１５に供給して、燃料電池システム１２の出力電力を充分な応答性で増加させることができる。特に、本実施例では、２次電池５０からの出力を、原則として駆動モータ５３へは振り分けないこととしている。そのため、２次電池５０によって補機加速分電力を確保する動作の信頼性を、より高めることができる。
【００６５】
図５は、図１の電源装置１０を搭載する車両において、負荷要求増加の指示入力（アクセルの踏み込み）があったときに、本実施例の制御を行なう場合と、比較例の制御を行なう場合と、について、電源装置１０から駆動モータ５３へと入力される電力（駆動電力）が増加する様子の一例についてシミュレーションを行なった結果を示すものである。本実施例の制御とは、燃料電池システム１２の出力の範囲内で「必要電力」（駆動モータ所要電力＋車両補機所要電力）を設定して、２次電池５０からの出力は原則として駆動モータ５３に振り分けず、２次電池５０は、導出された補機加速分電力および制御誤差分電力（α）のみを賄うように行なう制御である。比較例の制御とは、燃料電池システムからの出力だけでは負荷要求に応じた「必要電力」を賄うことができない場合には、２次電池５０からの出力を駆動モータ５３にも振り分けると共に、補機加速分電力は、特に算出等して求めることなく制御誤差分電力（α）に含ませて行なう制御である。図５に示すように、比較例の制御を行なう場合には、負荷要求を増加させる指示入力があった直後には、２次電池５０から駆動モータ５３への電力供給が行なわれることにより駆動電力が速やかに増加する（図５中、Ａ区間と表わされる時間）。しかしながら、その後、補機加速分電力が不足することにより、燃料電池スタック１５の出力電圧が低下する。これにより、燃料電池スタック１５からの出力電力の増加が抑制され、駆動電力の増加も抑制される（図５中、Ｂ区間と表わされる時間）。このように、駆動電力の増加が抑制されて応答時間が長引くことにより、補機加速分も抑制されるため、この後には、駆動電力は再び支障なく増加する（図５中、Ｃ区間と表わされる時間）。これに対して、本実施例の制御を行なう場合には、補機加速分電力を２次電池に振り分ける制御を行なうと共に、２次電池５０から駆動モータ５３への電力供給を原則的に行なわないことによって２次電池において補機加速分電力を確保している。そのため、補機加速分電力の不足に起因する燃料電池出力電圧の低下が起こらず、支障なく駆動電力を増加させることができる。その結果、比較例の制御を行なう場合に比べて、負荷要求増加の指示入力に対する応答性を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施例では、求めた補機加速分電力を、燃料電池システム１２からの出力ではなく、２次電池５０からの出力において確保しているため、補機加速分電力を確保することに起因して、駆動モータ５３からの出力が制限されてしまうことがない。したがって、補機加速分電力の大きさを考慮することなく、駆動モータ５３において要求される出力の範囲に応じて、燃料電池スタック１５の大きさ（燃料電池システム１２の出力電力の上限値）を設定することができる。また、２次電池５０の出力を充分に確保するならば、燃料電池スタック１５の大きさを変更することなく、燃料電池補機であるエアコンプレッサ３１として、より高回転で動作する装置（補機加速分電力がより大きくなる装置）を用いることが可能となり、燃料電池補機を小型化することができる。
【００６７】
また、本実施例では、導出した補機加速分電力に対して、２次電池許容出力が不足する場合には、応答時間を長くすることによって、補機加速分電力を抑制している。これにより、２次電池許容出力が充分ではないと判断される場合であっても、補機加速分電力が不足することに起因して出力増加の動作において生じる不都合を抑制することができる。
【００６８】
さらに、本実施例では、原則として２次電池５０から駆動モータ５３へは電力供給しないが、２次電池余剰電力がある場合には、２次電池５０から駆動モータ５３へも電力供給可能にしている。そのため、補機加速分電力が不足することがなく、燃料電池システム１２からの出力だけでは負荷要求に応じた駆動モータ所要電力を賄うことができない場合に、２次電池５０によって駆動電力の一部を出力することができる。これにより、燃料電池システム１２からの出力電力が不足する場合であっても、負荷要求により近い出力動力を得ること、具体的には、車両において負荷要求により近い加速を得ること、が可能になる。なお、本実施例では、燃料電池システム１２からの出力電力が不足するために駆動モータ所要電力を抑制したときに、２次電池許容出力に余裕があると、２次電池５０によって駆動アシストしているが（ステップＳ２００）、駆動アシストは行なわないこととしても良い。この場合であっても、補機加速分電力を導出して、補機加速分電力を２次電池５０において確保する制御を行なうことにより、電源装置１０からの出力を増加させる際の応答時間の遅延を抑制する効果を得ることができる。
【００６９】
Ｃ．第２実施例：
第１実施例では、２次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力（α）を加えた値以上であって（ステップＳ１７０）、ステップＳ１３０における駆動モータ所要電力の抑制を行なっていないと判断された場合には（ステップＳ１８０）、ステップＳ１４０で設定した駆動量に基づいて、各部に対して駆動信号を出力しているが（ステップＳ１９０）、異なる構成としても良い。他の制御を行なう構成を、第２実施例として以下に説明する。第２実施例の制御は、第１実施例と同様の電源装置１０において実行される。図６は、第２実施例の電源装置１０の制御部６０において、図２に示した第１実施例の駆動時制御処理ルーチンに代えて実行される処理を表わすフローチャートである。図６では、図２と共通する工程には同じ工程番号を付して、詳しい説明を省略する。以下、第１実施例とは異なる制御を行なう部分についてのみ説明を行なう。
【００７０】
第２実施例では、２次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力（α）を加えた値以上であって（ステップＳ１７０）、ステップＳ１３０における駆動モータ所要電力の抑制を行なっていないと判断された場合には（ステップＳ１８０）、応答時間を「基準応答時間」よりも短くする補正を行なって、各部の駆動量を設定する（ステップＳ３００）。すなわち、駆動モータ所要電力を燃料電池システム１２によって賄うことができ、駆動モータ所要電力に応じた補機加速分電力を２次電池５０によって賄うことができるときに、２次電池余剰電力を用いて応答時間を短縮させて、負荷要求に対する応答性の更なる向上を図っている。
【００７１】
応答時間をより短くする場合には、エアコンプレッサ３１における補機加速分電力が増大する。この補機加速分電力は、既述したように、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数によって定まる。そのため、本実施例のステップＳ３００では、まず、２次電池許容出力から制御誤差分電力（α）を減算することによって、「加速時使用可能電力」を求める。また、本実施例の制御部６０には、「加速時使用可能電力」と、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数と、をパラメータとして、「基準応答時間」よりも短い応答時間であって、許容できる最も短い応答時間を求めるためのマップが予め作成されて記憶されている。ステップＳ３００では、求めた「加速時使用可能電力」を用いて、このマップを参照して、補機加速分電力が「加速時使用可能電力」を超えない範囲で最も短い時間へと、応答時間を「基準応答時間」から補正する。
【００７２】
ステップＳ３００において、制御部６０のＣＰＵは、上記のように応答時間を短縮補正すると共に、補正した応答時間に基づいて、ステップＳ１４０で設定した各部の駆動量を補正する。すなわち、燃料電池スタック１５の発電量が、補正した応答時間経過時に燃料電池出力目標値に達するように、補正した応答時間内の複数の時点における燃料電池スタック１５の発電量の目標値を設定すると共に、燃料電池スタック１５が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部２０、酸化ガス給排部３０、および冷媒給排部４０に含まれる各部の駆動量を設定する。また、制御部６０のＣＰＵは、補正した応答時間経過時に燃料電池スタック１５が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、補正した応答時間内の複数の時点におけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の目標電圧値を設定する。また、制御部６０のＣＰＵは、補正した応答時間経過時に駆動モータ５３が駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、補正した応答時間内の複数の時点における駆動モータ５３の駆動量を設定する。ステップＳ３００で補正した応答時間に基づいて各部の駆動量を設定した後は、制御部６０のＣＰＵは、補正した駆動量に基づく駆動信号を各部に出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。これにより、短縮補正した応答時間経過時には、必要電力はすべて燃料電池システム１２から出力される状態となり、このときに必要となる補機加速分電力および制御誤差分電力は、２次電池５０から出力される状態になる。
【００７３】
以上のように構成された第２実施例の電源装置１０によれば、第１実施例と同様に補機加速分電力の不足を抑制する効果を得ることができる。さらに、第２実施例の電源装置１０によれば、２次電池５０の出力に余裕があるときには、応答時間を「基準応答時間」よりも短く補正することにより、負荷要求に対する応答性を、さらに向上させることができる。
【００７４】
Ｄ．第３実施例：
第１実施例では、２次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力（α）を加えた値未満の場合には（ステップＳ１７０）、応答時間を「基準応答時間」よりも長い時間へと補正したが、異なる構成としても良い。他の制御を行なう構成を、第３実施例として以下に説明する。第３実施例の制御は、第１実施例と同様の電源装置１０において実行される。図７は、第３実施例の電源装置１０の制御部６０において、図２に示した第１実施例の駆動時制御処理ルーチンに代えて実行される処理を表わすフローチャートである。図７では、図２と共通する工程には同じ工程番号を付して、詳しい説明を省略する。以下、第１実施例とは異なる制御を行なう部分についてのみ説明を行なう。
【００７５】
第３実施例では、２次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力（α）を加えた値未満であると判断された場合には（ステップＳ１７０）、制御部６０のＣＰＵは、応答時間を「基準応答時間」として駆動モータ所要電力を増加させたときに、補機加速分電力が、「加速時使用可能電力」（２次電池許容出力から制御誤差分電力（α）を減算したもの）以下となるように、駆動モータ所要電力を抑制する補正を行なう（ステップＳ４１０）。このステップＳ４１０では、駆動モータ所要電力の補正に先立って、まず、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数を抑制する補正を行なう。すなわち、本実施例では、応答時間と、現在のエアコンプレッサ３１のモータの回転数と、補機加速分電力と、をパラメータとして、応答時間経過時に到達可能な最大値としてのエアコンプレッサ３１のモータ目標回転数を求めるためのマップを予め制御部６０内に記憶している。ステップＳ４２０では、応答時間を「基準応答時間」とし、補機加速分電力を「加速時使用可能電力」として、上記マップを参照することによって、補機加速分電力を２次電池５０によって賄うことが可能な上限値として、エアコンプレッサ３１のモータ目標回転数を補正する。ここで、エアコンプレッサ３１のモータの回転数は、駆動モータ５３の出力によって定まる値であり、両者の対応関係は、予め制御部６０内に記憶されている。そこでステップＳ４１０では、エアコンプレッサ３１のモータ回転数と、駆動モータ５３の出力と、の関係に基づいて、上記補正したエアコンプレッサ３１のモータ目標回転数に対応する値として、補機加速分電力を２次電池５０によって賄うことが可能な上限値としての駆動モータ所要電力を導出する。なお、ステップＳ４１０では、応答時間と、現在のエアコンプレッサ３１のモータの回転数と、補機加速分電力と、をパラメータとして、補機加速分電力を２次電池５０によって賄うことが可能な上限値としての駆動モータ所要電力を直接求めるマップを用いることとしても良い。あるいは、エアコンプレッサ３１における現在の駆動状態を表わすパラメータとして、現在のエアコンプレッサ３１のモータの回転数に代えて、例えば、現在の駆動モータ５３における消費電力を用いても良い。すなわち、応答時間と、現在の駆動モータにおける消費電力と、補機加速分電力と、をパラメータとして、補機加速分電力を２次電池５０によって賄うことが可能な上限値としての駆動モータ所要電力を求めるマップを用いることとしても良い。
【００７６】
次に、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ１４０で設定した各部の駆動量を、ステップＳ４１０で補正した駆動モータ所要電力に基づいて補正する（ステップＳ４２０）。すなわち、燃料電池システム１２からの出力電力が、「基準応答時間」経過時に、抑制的に補正した駆動モータ所要電力と車両補機所要電力とを合わせた「必要電力」となるように、燃料電池出力目標値を設定する。そして、設定した燃料電池出力目標値に基づいて、「基準応答時間」内の複数の時点における燃料電池スタック１５の発電量の目標値を設定する。また、燃料電池スタック１５が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部２０、酸化ガス給排部３０、および冷媒給排部４０に含まれる各部の駆動量を設定する。さらに、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」経過時に燃料電池スタック１５が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点におけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の目標電圧値を設定する。また、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」経過時に、駆動モータ５３が補正した駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、「基準応答時間」内の複数の時点における駆動モータ５３の駆動量を設定する。ステップＳ４１０で補正した駆動モータ所要電力に基づいて各部の駆動量を補正した後は、制御部６０のＣＰＵは、補正した駆動量に基づく駆動信号を各部に出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。これにより、「基準応答時間」経過時には、抑制的に補正された必要電力はすべて燃料電池システム１２から出力される状態となり、このときに必要となる抑制的に補正された補機加速分電力および制御誤差分電力は、２次電池５０から出力される状態になる。
【００７７】
以上のように構成された第３実施例の電源装置１０によれば、第１実施例と同様に補機加速分電力の不足を抑制する効果を得ることができる。さらに、第３実施例の電源装置１０によれば、導出した補機加速分電力に対して、２次電池許容出力が不足する場合には、２次電池５０が補機加速分電力を賄うことができるように、駆動モータ所要電力を減ずる補正を行なっている。これにより、２次電池許容出力が充分ではないと判断される場合であっても、補機加速分電力が不足することに起因して出力増加の動作において生じる不都合を抑制することができる。
【００７８】
Ｅ．第４実施例：
第１ないし第３実施例では、燃料電池システム１２によって「必要電力」を賄う際に、補機加速分電力は２次電池５０から出力するものとして制御を行ない、「必要電力」から導出される補機加速分電力が、２次電池５０から出力できない程度に大きくなる場合には、２次電池５０から出力可能な程度に補機加速分電力が小さくなるように、駆動モータ所要電力や応答時間を補正している。ここで、２次電池許容出力が充分に大きければ、補機加速分電力を小さくするための上記した補正を行なうことなく、補機加速分電力を２次電池５０から出力することが可能になる。このように、２次電池５０における２次電池許容出力を、負荷要求が増加しても補機加速分電力を賄うことができる値に保つような制御を行なう構成を、第４実施例として以下に説明する。第４実施例の制御は、第１実施例と同様の電源装置１０において実行される。
【００７９】
図８は、第４実施例の電源装置１０の制御部６０において、図２に示した第１実施例の駆動時制御処理ルーチンに代えて実行される駆動時充電制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンが起動されると、制御部６０のＣＰＵは、各種のセンサ検出信号を取得する（ステップＳ５００）。この工程は、第１実施例のステップＳ１００と同様の工程である。その後、制御部６０のＣＰＵは、電源装置１０から駆動モータ５３および車両補機に供給すべき電力である「必要電力」を導出する（ステップＳ５１０）。この工程は、第１実施例のステップＳ１１０と同様の工程である。「必要電力」を導出すると、制御部６０のＣＰＵは、２次電池５０の現在の出力電力を取得すると共に、２次電池が出力可能な最大値である２次電池許容出力を導出する（ステップＳ５２０）。この工程は、第１実施例のステップＳ１６０と同様の工程である。
【００８０】
その後、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ５２０で導出した２次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力（α）とを合計した値未満であるか否かを判断する（ステップＳ５３０）。ここで、「補機加速分電力の最大値」とは、実施例の電源装置１０において想定されるあらゆる運転条件下において、補機加速分電力の値として取り得る値の最大値である。ここで、補機加速分電力は、エアコンプレッサ３１のモータの出力増加前の回転数と、出力増加後の目標回転数と、応答時間と、に基づいて求めることができる。本実施例では、車両において考えられる走行状態および負荷要求の範囲において、車速とアクセル開度とをパラメータとして定められる「基準応答時間」と、エアコンプレッサ３１のモータの取り得る回転数とに基づいて、「補機加速分電力の最大値」が、予め算出されて、制御部６０内に記憶されている。また、ステップＳ５３０において用いられる制御誤差分電力（α）とは、既述したように、燃料電池スタック１５の発電制御における誤差に起因して２次電池５０から補う必要がある電力である。本実施例では、第１実施例と同様に、制御誤差分電力（α）として、ステップＳ５２０で取得した２次電池５０の現在の出力電力を用いている。
【００８１】
ステップＳ５３０において、２次電池許容出力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力（α）とを合計した値以上であると判断されるときには、負荷要求が増大して補機加速分電力が最大値となる場合であっても、補機加速分電力を２次電池５０によって賄うことができることになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ５１０で求めた「必要電力」と、燃料電池システム１２における最大出力と、を比較する（ステップＳ５４０）。この工程は、第１実施例のステップＳ１２０と同様の工程である。
【００８２】
ステップＳ５４０において、燃料電池システム１２における最大出力が「必要電力」以上であると判断された場合には、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための「必要電力」を、燃料電池システム１２から出力することができることになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム１２からの出力電力が「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する（ステップＳ５５０）。この工程は、第１実施例のステップＳ１４０と同様の工程である。
【００８３】
その後、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ５５０で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終了する。この工程は、第１実施例のステップＳ１９０と同様の工程である。このとき、「必要電力」はすべて燃料電池システム１２から出力され、補機加速分電力および制御誤差分電力は２次電池５０から出力されるように、制御が行なわれる状態となる。
【００８４】
また、ステップＳ５４０において、燃料電池システム１２における最大出力が「必要電力」未満であると判断された場合には、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための「必要電力」を、燃料電池システム１２から出力することができないことになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、「必要電力」が、燃料電池システム１２における最大出力以下となるように、駆動モータ所要電力の値を、より小さな値へと補正する（ステップＳ５７０）。この工程は、第１実施例のステップＳ１３０と同様の工程である。その後、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム１２からの出力電力が、ステップＳ５７０で補正した「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する（ステップＳ５５０）。そして、ステップＳ５５０で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終了する。このとき、より小さな値に補正された「必要電力」はすべて燃料電池システム１２から出力され、補機加速分電力および制御誤差分電力（α）は２次電池５０から出力されるように、制御が行なわれる状態となる。
【００８５】
また、ステップＳ５３０において、２次電池許容出力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力（α）とを合計した値未満であると判断されるときには、負荷要求の増大と共に補機加速分電力が増大するときに、補機加速分電力を２次電池５０によって賄うことができない場合が生じ得ることになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、燃料電池システム１２によって２次電池５０を充電する制御を行なう。具体的には、制御部６０のＣＰＵは、まず、２次電池５０における必要充電量を導出する（ステップＳ５８０）。ここで、２次電池５０における必要充電量は、２次電池許容出力から、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力（α）とを減算した値として求めることができる。必要充電量を導出すると、制御部６０のＣＰＵは、「必要電力」について、上記必要充電量を加算する補正を行なう（ステップＳ５９０）。そして、補正した「必要電力」と、燃料電池システム１２における最大出力と、を比較する（ステップＳ６００）。
【００８６】
ステップＳ６００において、燃料電池システム１２における最大出力が、補正した「必要電力」以上であると判断される場合には、燃料電池システム１２が、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための電力と共に、２次電池５０を充電するための電力を出力することができることになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム１２からの出力電力が、ステップＳ５９０で補正した「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する（ステップＳ５５０）。そして、制御部６０のＣＰＵは、ステップＳ５５０で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終了する。このとき、負荷要求に応じた駆動モータ所要電力と、車両補機所要電力と、必要充電量と、の合計である補正した「必要電力」が燃料電池システム１２から出力され、２次電池５０は、燃料電池システム１２によって充電される状態となる。
【００８７】
ステップＳ６００において、燃料電池システム１２における最大出力が、補正した「必要電力」未満であると判断される場合には、燃料電池システム１２は、必要充電量に相当する電力を２次電池５０に供給しようとすると、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための電力を出力することができないことになる。この場合には、制御部６０のＣＰＵは、必要充電量を加算した「必要電力」が、燃料電池システム１２における最大出力以下となるように、「必要電力」中の駆動モータ所要電力の値を、より小さな値へと補正する（ステップＳ６１０）。具体的には、例えば、上記必要充電量を加えた「必要電力」と、燃料電池システム１２における最大出力と、が等しくなるように、駆動モータ所要電力を設定すればよい。その後、制御部６０のＣＰＵは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム１２からの出力電力が、ステップＳ６１０で補正した「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する（ステップＳ５５０）。そして、ステップＳ５５０で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終了する。このとき、より小さい値に補正された駆動モータ所要電力と、車両補機所要電力と、必要充電量と、の合計である補正した「必要電力」が燃料電池システム１２から出力され、２次電池５０は、燃料電池システム１２によって充電される状態となる。
【００８８】
以上のように構成された第４実施例の電源装置１０によれば、２次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力（α）とを合計した値以上である状態を維持するように、２次電池５０を充電する制御を行なう。そのため、駆動モータ所要電力と車両補機所要電力との合計である「必要電力」を燃料電池システム１２からの出力によって確保する制御を行なう際に、２次電池５０によって補機加速分電力を賄うことが可能となり、負荷要求の増大時における補機加速分電力の不足を抑制することができる。すなわち、２次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力（α）とを合計した値以上である状態が維持されていれば、負荷要求が増大する場合であっても、補機加速分電力を２次電池５０からの出力において確保することができる。これにより、必要量の酸化ガスを支障なく燃料電池スタック１５に供給して、燃料電池システム１２の出力電力を充分な応答性で増加させることができる。また、２次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力（α）とを合計した値未満となる場合があっても、燃料電池システム１２によって２次電池５０の充電が行なわれることにより、２次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力（α）とを合計した値以上となる状態を、速やかに回復することができる。
【００８９】
特に、本実施例では、２次電池許容出力によって「補機加速分電力の最大値」を賄うことができるように２次電池５０の充電制御を行なうため、負荷要求がどのように増大する場合であっても、２次電池許容出力において補機加速分電力を確保することが可能になる。ここで、電源装置１０を搭載する車両では、通常の運転状態の範囲で負荷要求を増加させる限りにおいては、補機加速分電力が必ずしも「補機加速分電力の最大値」程度にまで大きくならない場合がある。また、「補機加速分電力の最大値」を基準として、燃料電池システム１２による２次電池５０の充電を行なって、２次電池５０の残存容量が比較的大きい状態を常に維持する場合には、回生電力による２次電池５０の充電の余地が少なくなり、車両におけるエネルギ効率を充分に高めることが困難になる場合がある。そのため、燃料電池システム１２によって２次電池５０を充電すべきか否かを判断するために用いる値として、実施例の「補機加速分電力の最大値」に代えて、より小さい値を用いても良い。より小さい値としては、例えば、車両の通常の走行モードにおける補機加速分電力の最大値を用いても良い。このような値は、例えば、通常の走行モードを予め仮想的に設定して、その範囲において発生する補機加速分電力を、理論的に算出することによって求めても良い。あるいは、実施例の電源装置１０と同様の構成を有する装置を搭載する車両を、設定した通常の走行モードで実際に運転させて、実験値として求めても良い。
【００９０】
なお、ステップＳ５８０では、２次電池５０における必要充電量は、２次電池許容出力から、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力（α）とを減算した値として求めたが、さらに他の要素を考慮しても良い。例えば、ブレーキペダルが踏み込まれて回生電力が得られるときには、回生電力をさらに減算して、必要充電量を求めても良い。
【００９１】
第４実施例では、ステップＳ５３０において、２次電池許容出力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力（α）とを合計した値未満であると判断されるときには、ステップＳ５８０で導出した必要充電量と、負荷要求に応じた駆動モータ所要電力とに基づいて求められる「必要電力」を出力するように、燃料電池システム１２が制御される。しかしながら、この場合には、実際に２次電池５０を充電するために用いられる電力は、必要充電量から補機加速分電力を減算した電力となる。そのため、２次電池５０の充電を行なう際には、補機加速分電力も考慮して「必要電力」を補正して、実際に２次電池５０の充電に用いられる電力を確保することとしても良い。この場合には、具体的には、ステップＳ５９０で「必要電力」を補正する際に、必要充電量に加えて、第１実施例のステップＳ１５０と同様にして求めた補機加速分を加算すればよい。
【００９２】
また、第４実施例では、負荷要求に応じた駆動力を出力することよりも、２次電池許容電力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力（α）とを合計した値以上となる状態を確保することを優先する制御を行なったが、異なる構成としても良い。すなわち、ステップＳ６００において、燃料電池システム１２における最大出力が、補正した「必要電力」未満であると判断される場合に、「必要電力」に含まれる駆動モータ所要電力の値だけを小さな値へと補正するのではなく、必要充電量も小さな値に補正することとしても良い。例えば、車両の走行状態を学習して、２次電池許容電力に余裕がある走行状態の場合には、負荷要求に応じた走行を優先し、２次電池許容電力に余裕が無い走行状態の場合には、充電を優先する制御を行なうことができる。具体的には、アクセル開度の微分を積分し、あるいは、アクセル開度の微分の頻度を確率化して、アクセル開度の微分が多いほど、２次電池許容電力に余裕が無い走行状態であると判断して、２次電池許容電力の確保を優先する制御を行なうこととすればよい。また、上記アクセル開度の微分が少ないほど、２次電池許容電力に余裕がある走行状態であると判断して、負荷要求に応じた駆動力の出力を優先する制御を行なうこととすればよい。
【００９３】
Ｆ．補機加速分電力の導出方法の変形例：
Ｆ１．変形例１：
第１ないし第３実施例では、補機加速分電力は、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出したが、異なる構成としても良い。
【００９４】
第１ないし第３実施例では、「基準応答時間」は、「負荷要求にかかる指示が入力されてから、負荷要求に応じた動力を実際に出力するまでの時間」として設定したが、より短い時間を応答時間に設定して制御を行なっても良い。すなわち、応答時間を極めて短い時間に設定して、現在のエアコンプレッサモータの回転数と、エアコンプレッサモータの目標回転数とがほぼ同じ値となるような状態で制御を繰り返すこととしても良い。この場合には、補機加速分電力を求めるために、エアコンプレッサモータの回転数の微分値を用いることができる。例えば、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数の微分値と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出してもよい。あるいは、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数の微分値と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出してもよい。
【００９５】
Ｆ２．変形例２：
補機加速分電力は、既述したようにエアコンプレッサモータの回転数を参照する動作に代えて、エアコンプレッサ３１の回転数を同様に参照して求めることとしても良い。例えば、エアコンプレッサ３１の現在の回転数と、エアコンプレッサ３１の目標回転数と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出してもよい。
【００９６】
また、エアコンプレッサ３１の駆動量は、燃料電池スタック１５に供給すべき酸化ガス量に基づいて定められるものである。したがって、補機加速分電力は、エアコンプレッサ３１のモータの回転数に代えて、エアコンプレッサ３１から燃料電池スタック１５に供給する酸化ガス量（以下、エア量と呼ぶ）を参照することとしても良い。例えば、現在のエア量と、目標エア量と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。あるいは、エア量に加えて、エアコンプレッサ３１から燃料電池スタック１５に供給する酸化ガスの圧力（以下、エア圧力と呼ぶ）を参照することとしても良い。具体的には、例えば、現在のエア量と、現在のエア圧力と、目標エア量と、目標エア圧力と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。エア量に加えてエア圧力をパラメータに加えることにより、エアコンプレッサ３１における圧縮仕事をさらに考慮することができるため、より正確に補機加速分電力を導出することが可能になる。ここで、現在のエア量や現在のエア圧力は、例えば、酸化ガス供給配管３３に流量センサや圧力センサを設けて、実測値として求めることができる。あるいは、現在のエア量やエア圧力は、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数や、エアコンプレッサ３１の現在の回転数や、エアコンプレッサ３１のモータに対する駆動の指令値に基づいて、導出することとしても良い。また、エア圧力に代えて、外気圧とエアコンプレッサ３１の出口部における圧力との比であるエア圧力比を用いることとしても良い。
【００９７】
Ｆ３．変形例３：
燃料電池スタック１５に供給する酸化ガス量（エア量）は、燃料電池スタック１５が発電すべき電力量に基づいて定められるものである。したがって、補機加速分電力は、エア量に代えて、燃料電池スタック１５の出力を参照することとしても良い。例えば、現在の燃料電池スタック１５の出力と、「基準応答時間」経過時における燃料電池スタック１５での発電量の目標値（燃料電池出力目標値）と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。あるいは、燃料電池出力目標値と、燃料電池出力目標値の微分値と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。
【００９８】
また、上記の様に補機加速分電力を導出する際に用いるパラメータとして、燃料電池出力目標値に代えて、この燃料電池出力目標値を導出する基となる、燃料電池システム１２に対する要求出力、すなわち、「必要電力」を用いても良い。あるいは、この「必要電力」を導出する基となる、駆動モータ所要電力を用いても良い。あるいは、この駆動モータ所要電力を導出する基となる、アクセル開度を用いても良い。
【００９９】
Ｆ４．変形例４：
また、補機加速分電力は、既述したパラメータに基づいて作成されたマップを参照することによって導出する構成に代えて、論理的にその都度算出することとしても良い。補機加速分電力ＷA_motor（ｋＷ）は、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数Ｎmotor（ｒｐｍ）と、エアコンプレッサ３１のモータのモータ効率ηmotorと、エアコンプレッサ３１の応答に必要なトルクＴA_ACP（Ｎ・ｍ）と、に基づいて、（１）式により算出することができる。
【０１００】
【数１】
2011142033.tif 000003
【０１０１】
この（１）式において、エアコンプレッサ３１の応答に必要なトルクＴA_ACP（Ｎ・ｍ）を求める式を、以下に、（２）式として示す。トルクＴA_ACPは、エアコンプレッサイナーシャＪL_ACP（ｋｇ・ｍ2）と、モータイナーシャＪmotor（ｋｇ・ｍ2）と、エアコンプレッサ機械効率ηACP_mechと、モータ機械効率ηmotor_mechと、エアコンプレッサ３１のモータの目標回転数Ｎmotor_ref（ｒｐｍ）と、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数Ｎmotor（ｒｐｍ）と、応答時間ｔA（ｓｅｃ）と、に基づいて求めることができる。
【０１０２】
【数２】
2011142033.tif 000004
【０１０３】
（２）式において、エアコンプレッサイナーシャＪL_ACPは、エアコンプレッサ３１に固有の値であり、モータイナーシャＪmotorは、エアコンプレッサ３１のモータに固有の値であって、それぞれ、予め求められて制御部６０内に記憶されている。また、エアコンプレッサ機械効率ηACP_mechは、エアコンプレッサ３１に固有の値として、モータ機械効率ηmotor_mechは、エアコンプレッサ３１のモータに固有の値として、それぞれ予め求められて制御部６０内に記憶されている。なお、エアコンプレッサ機械効率ηACP_mechとモータ機械効率ηmotor_mechとは、固有の値として記憶するのではなく、異なる構成としても良い。すなわち、エアコンプレッサあるいはエアコンプレッサモータの回転数とトルクとをパラメータとして各々の機械効率を求めるためのマップを予め作成して記憶しておき、このマップを参照することによって、より正確な値を導出することとしても良い。
【０１０４】
また、（１）式におけるエアコンプレッサ３１の応答に必要なトルクＴA_ACP（Ｎ・ｍ）は、（２）式に代えて、（３）〜（７）式のいずれかの式に基づいて求めることとしても良い。ここで、既述した各実施例において、駆動制御を行なう際には、応答時間ＴA内の複数の時点において各部の駆動量を設定している。（３）式では、このような応答時間内の分割された期間をΔｔとしたときの、時間Δｔ後の指令値としてのエアコンプレッサモータの目標回転数を、Ｎmotor_setとしている。また、（４）式から（７）式では、それぞれ、エアコンプレッサ３１のモータの現在の回転数Ｎmotor、エアコンプレッサ３１のモータの応答時間ｔA後の目標回転数Ｎmotor_ref、エアコンプレッサモータの期間Δｔ後の目標回転数を、Ｎmotor_set、応答時間ｔA後の燃料電池出力目標値ＰFC、についての微分値を用いている。なお、（７）式におけるＣは、補正定数である。
【０１０５】
【数３】
2011142033.tif 000005
【数４】
2011142033.tif 000006
【数５】
2011142033.tif 000007
【数６】
2011142033.tif 000008
【数７】
2011142033.tif 000009
【０１０６】
Ｇ．その他の変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１０７】
Ｇ１．変形例１：
第１ないし第４実施例では、補機加速分電力として、エアコンプレッサ３１についての加速分電力を求めて制御を行なったが、異なる構成としても良い。エアコンプレッサ３１に加えて、あるいは、エアコンプレッサ３１に代えて、他の燃料電池補機について、加速分電力を賄うための制御において本願発明を適用しても良い。燃料電池の発電量の増減に伴って消費エネルギが増減する燃料電池補機を駆動するために要する電力に基づく制御に本発明を適用するならば、実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
Ｇ２．変形例２：
第１ないし第４実施例では、負荷に対して電力を供給可能な蓄電器を２次電池としたが、異なる構成としても良い。例えば、蓄電器として、２次電池に代えて、あるいは２次電池に加えて、キャパシタを用いることとしても良い。
【０１０９】
また、第１ないし第４実施例では、燃料電池スタック１５に供給される燃料ガスとしての水素ガスが、燃料ガス供給配管２５の一部と燃料ガス循環配管２６とを循環しているが、異なる構成としても良い。燃料電池スタック１５から排出された排出燃料ガスを、循環させることなく燃料電池システム１２外に排出させる構成や、アルコールや炭化水素などの燃料を改質して得た改質ガスを燃料ガスとして用いる構成など、種々の変形が可能である。
【０１１０】
Ｇ３．変形例３：
第１ないし第３実施例では、負荷要求に応じてエアコンプレッサ３１の駆動量を増加させたときに必要となる補機加速分電力を導出して、この補機加速分電力を２次電池５０から出力可能となるように制御を行なったが、現在消費中の補機加速分電力を導出する制御を行なっても良い。現在電源装置１０から出力している電力のうちの補機加速分電力を導出して、現在の補機加速分電力が予め定めた基準値を超える場合には、この後も補機加速分電力が大きい状態が続くと推定して、燃料電池システム１２から駆動モータ５３に対して供給する電力を、負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更することとすれば良い。燃料電池システム１２から駆動モータ５３に対して供給する電力を、負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更するとは、具体的には、例えば第１実施例のように、応答時間を「基準応答時間」よりも長い時間に補正すればよい。あるいは、第３実施例のように、駆動モータ所要電力を、より小さい値に補正すればよい。そして、現在の補機加速分電力が上記基準値以下の場合には、補機加速分電力が充分に小さく、補機加速分電力に起因して２次電池５０の残存容量が低下しすぎる可能性が低いと判断して、「基準応答時間」経過時に負荷要求に応じた出力が得られるように、制御を行なえばよい。このとき、補機加速分電力は、制御誤差分電力（α）と共に、２次電池５０から出力されることになる。このような制御を行なう場合には、実施例と同様に、２次電池５０から駆動モータ５３に対する電力供給を原則として行なわないこととしても良く、図５に示した比較例のように、２次電池５０によって駆動モータ５３が要する電力を補うこととしても良い。いずれの場合であっても、現在の補機加速分電力に基づいて、２次電池５０における残存容量低下を抑制する制御を行なうことにより、２次電池許容出力の低下を抑制し、電源装置１０における補機加速分電力に起因する電力不足を抑制することができる。
【０１１１】
なお、現在の補機加速分電力は、例えば、現在のエア量と、現在のエア圧力と、現在エアコンプレッサ５１に供給している電力と、をパラメータとするマップを予め作成して記憶しておき、このマップを参照することにより、導出することができる。あるいは、現在のエア量と現在のエア圧力とをパラメータとするマップに基づいて、現在エアコンプレッサ３１が行なっている仕事量に対応する電力を求め、求めた電力と、実際にエアコンプレッサ３１が消費している電力とを比較して、両者の差分を、現在の補機加速分電力としても良い。あるいは、現在の燃料電池スタック１５の出力の微分値をパラメータとするマップを予め作成して、このマップを参照することにより、現在の補機加速分電力を導出することとしても良い。
【０１１２】
Ｇ４．変形例４：
第１内次第４実施例では、電源装置１０を、車両の駆動用電源として用いたが、異なる構成としても良い。例えば、自動車以外の他の移動体の駆動用電源として用いたり、あるいは、定置型の電源装置において、本願を適用しても良い。家庭用、産業用等、種々の目的のために用いる電源装置であって、負荷要求に応じて出力が変動する燃料電池を備える電源装置であれば、本願発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…電源装置
１２…燃料電池システム
１５…燃料電池スタック
２０…燃料ガス給排部
２１…水素タンク
２２…調圧バルブ
２３…燃料ガス循環ポンプ
２４…水素充填配管
２５…燃料ガス供給配管
２６…燃料ガス循環配管
３０…酸化ガス給排部
３１…エアコンプレッサ
３２…加湿器
３３…酸化ガス供給配管
３４…酸化ガス排出配管
４０…冷媒給排部
４１…ラジエータ
４２…冷媒循環ポンプ
４３…冷媒配管
５０…２次電池
５１…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５２，５４…インバータ
５３…駆動モータ
５５…燃料電池補機用モータ
５６…配線
５７…残存容量モニタ
６０…制御部
【図１】
2011142033.tif 000010
【図２】
2011142033.tif 000011
【図３】
2011142033.tif 000012
【図４】
2011142033.tif 000013
【図５】
2011142033.tif 000014
【図６】
2011142033.tif 000015
【図７】
2011142033.tif 000016
【図８】
2011142033.tif 000017