(57)【要約】【課題】系統電源から電力が供給されていないときであっても、燃料電池を用いた電源システムの運転を継続させることを目的とする。【解決手段】燃料電池を用いた電源システムないしその制御装置として、系統電源から負荷に電力を供給する電源線路に流れる電流を検知する電力センサ、電源線路を介して電力センサより下流側から負荷に電力を供給する燃料電池、燃料電池と負荷との間で前記電源線路から電力が供給され交流電力を直流電力に変換するコンバータ、電力センサよりも上流側で電源線路と接続しコンバータの出力を交流電力に変換して出力するインバータ、電源線路の電流を検知して系統電源から解列したとき電力センサが燃料電池の駆動に必要な電流量を検知できるように電源線路に蓄電池からインバータを介して電力を供給するように制御する制御部を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源と接続される第１の接続部と、
負荷と接続される第２の接続部と、
前記第１の接続部と前記第２の接続部とを繋ぐ電源線路の途中において燃料電池の出力部と接続される第３の接続部と、
前記第２の接続部と前記第３の接続部との間において前記電源線路と接続され、前記電源線路から分流する電力を出力する第１の回路と、
前記第１の回路が出力する電力によって蓄電池を充電し、かつ蓄電池を放電する充放電制御部と接続される第４の接続部と、
前記第１の接続部と前記第３の接続部との間において前記電源線路と接続され前記第１の回路が出力する電力と、前記充放電制御部によって前記第４の接続部に供給される電力との一方又は双方を前記電源線路に供給する第２の回路と、
前記第３の接続部から供給される前記燃料電池の出力電力と、前記第２の接続部を通して前記負荷で消費される消費電力及び前記第４の接続部を介して接続される前記蓄電池の充電量を検知して、少なくとも前記燃料電池の駆動が維持されるように前記第１の回路、前記第２の回路の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも高いとき、前記第２の回路を介して所定の値以上の電力を前記電源線路に供給する第１の動作モードと、
前記第１の回路を介して前記電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を前記第２の回路を介して前記電源線路に供給する第２の動作モードと、を有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、検知した前記蓄電池の充電量に基づき、前記第１の動作モード又は前記第２の動作モードを設定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力より低いとき、前記第２の回路を介して所定の値の電力を前記電源線路に供給し、前記第１の回路を介して前記電源線路から余剰電力を分流させる第３の動作モードと、
前記負荷の消費電力に対して前記燃料電池の出力電力では賄えない不足電力を前記第２の回路を介して前記電源線路に供給する第４の動作モードと、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記蓄電池の充電量を検知して、前記第３のモード又は前記第４の動作モードを設定することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、前記第２の回路から前記電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、前記第１の回路から当該所定の値の電力を前記電源線路から分流させる第５の動作モードで動作することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第１の回路はコンバータであり、前記第２の回路はインバータであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記第１の回路が第１のスイッチ手段で構成され、前記第２の回路が第２のスイッチ手段で構成され、
前記前記第１のスイッチ手段及び前記第２のスイッチ手段と、前記第４の接続部との間に双方向インバータが設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記第２の接続部に接続される燃料電池と、前記第４の接続部に接続される充放電制御部とを有することを特徴とする電源システム。
【請求項１０】
前記第１の接続部が前記系統電源から切り離されているとき、又は前記第１の接続部が前記系統電源から電力の供給を受けていないとき、前記制御部は少なくとも前記燃料電池の駆動が維持されるように前記第１の回路、前記第２の回路の動作を制御することを特徴とする請求項９に記載の電源システム。
【請求項１１】
燃料電池の接続点を有し負荷に対して電力を供給可能な電源線路と、
前記電源線路に対し前記燃料電池の接続点よりも前記負荷側に接続される第１の回路と、
前記電源線路に対し前記燃料電池の接続点を前記第１の回路の接続点と対になって挟む位置に接続される第２の回路と、
前記第１の回路及び前記第２の回路に接続される蓄電池の充電量と、前記負荷の消費電力と、前記燃料電池の出力電力とを検知し、その検知した結果に基づき、前記第２の回路に対して前記電源線路に所定の値以上の電力を出力させ、前記第１の回路に対して前記電源線路から余剰電力を分流させる制御部と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
系統電源と負荷とをつなぐ電源線路に燃料電池及び／又は蓄電池から電力が供給され、前記電源線路に設けられた電力センサが所定の値の電力を検知するか否かによって前記燃料電池の運転可否が制御される電源システムの制御方法であって、
前記系統電源の電力が遮断されたとき、
前記負荷の消費電力を検知して、
前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも高いとき、少なくとも前記所定の値の電力を前記燃料電池又は前記蓄電池から供給することで前記電力センサに当該所定の値以上の電力を検知させて前記燃料電池の運転を維持させ、
前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも低いとき、前記燃料電池が発電する余剰電力で前記蓄電池を充電することを特徴とする電源システムの制御方法。
【請求項１３】
前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力よりも高いとき、
前記蓄電池を放電させ前記第２の回路を介して前記電源線路に前記所定の値以上の電力を供給することで前記電力センサ部に当該所定の値以上の電力を検知させつつ前記負荷に電力を供給する第１の動作モード、又は、
前記第１の回路を介して前記電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を前記第２の回路を介して前記電源線路に供給することで前記電力センサ部に当該所定の値の電力を検知させる第２の動作モードで駆動することを特徴とする請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１４】
前記蓄電池の充電量を検出して、前記第１の動作モード又は前記第２の動作モードを選択することを特徴とする請求項１３に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１５】
前記制御部は、前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力より低いとき、
前記第２の回路を介して前記蓄電池から所定の値の電力を前記電源線路に供給し、前記第１の回路を介して前記電源線路から余剰電力を分流させ、当該余剰電力を前記蓄電池に充電させることで前記電力センサ部に所定の値の電力を検知させる第３の動作モード、
前記負荷の消費電力に対して前記燃料電池の出力電力では賄えない不足電力がある場合に前記第２の回路を介して前記蓄電池から当該不足電力を前記電源線路に供給する第４の動作モードで駆動することを特徴とする請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１６】
前記蓄電池の充電量を検知して、前記第３のモード又は前記第４の動作モードを選択することを特徴とする請求項１５に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１７】
前記負荷の消費電力が前記燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、前記第１の回路から前記電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、前記第２の回路から当該所定の値の電力を前記電源線路から分流させることにより、前記電力センサに前記所定の値の電力を検知させる第５の動作モードで駆動することを特徴とする請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を用いた電源システムなどに関する。例えば系統電源が停電した場合でも自立して運転することが可能な燃料電池を用いた電源システムの制御装置、並びに当該制御装置を用いる電源システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要者の場所で必要な電力を供給する発電システムが注目されている。戸建て住宅に取り付ける太陽光発電や燃料電池を用いた発電システムはその代表例であり、これらは商用の系統電源に対して分散型発電システムといわれている。
【０００３】
太陽電池や燃料電池により発電する電力は直流であるので、分散型発電システムでは直流電力を交流電力に変換し、系統電源の交流電力に重畳させて需用者の負荷に配電している。このため、直流電力を交流電力に変換するためのインバータを用い、系統電源に対して燃料電池の出力が連系するように制御している。系統電源が停電となったときには、系統電源の配電網側での安全を確保するために、分散型発電システムの動作を停止させ、分散型発電システムを系統電源から電気的に解列するようにされている。
【０００４】
ところで、燃料電池は定格出力で運転するのが最も効率が良いが、家庭内の負荷（消費電力）は変動し時間帯によってその変動幅が大きいので、実際には負荷追従運転をしている。系統電源に接続した燃料電池を用いた電源システムとして、系統電源から負荷に流れる電流を検知して、負荷追従運転機能を有する電源システムが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１７５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本来分散型発電システムは、災害発生時などにおいて系統電源が停電したときに非常用電源として、あるいは系統電源が得られない場所で使用できることが望まれている。このような要求に対応するために分散型発電システムを自立運転するには、負荷の変動に対応できるようにすることが必要である。
【０００７】
図７（Ａ）に系統電源と連係して動作する燃料電池システムの一例を示す。系統電源３０４は負荷３０２と接続され、燃料電池３０８は、この電源線路３０６に負荷３０２と並列に接続されている。燃料電池３０８は負荷追従運転、すなわち、負荷３０２の電力消費変動に応じて発電量及びその出力を変化させる。具体的には、燃料電池３０８は、電源線路に流れる電流を電流センサ３２０で検知しており、電源線路上を流れる順方向（すなわち系統電源３０４から負荷３０２への方向）の電力が一定以下（Ｐｘ［Ｗ］）のとき発電を減少させると共に出力を停止することで負荷追従を行っている。つまり、燃料電池３０８は、系統電源３０４から負荷に対してＰｘ［Ｗ］の電力供給がされていることを条件として発電電力の出力を行っている。従って、系統電源３０４の停電時には燃料電池３０８は発電及び出力できない。
【０００８】
ここで、負荷３０２側からみると、燃料電池３０８と系統電源３０４が並列に接続されており、燃料電池３０８の出力が負荷３０２の需要を満たさない場合には、その不足分が系統電源３０４から供給されることになる。また、燃料電池３０８が出力しているときには、常に、系統電源３０４から負荷３０２に対しＰｘ［Ｗ］以上の電力が供給されることになる。また、燃料電池３０８は、通常時、系統電源３０４から供給される交流電力と同じ電圧及び同じ周波数になるように発電電力を出力しているため、系統側の交流電圧を失うと出力できない。
【０００９】
すなわち、従来の燃料電池システムは、系統電源停電時には運転を継続することができないものとなっている。そうすると、系統電源から電力が供給されないとき（停電時）に、バックアップ電源あるいは非常用電源として使用することを考える需用者の期待を満たすことができないものとなる。
【００１０】
図７（Ｂ）に示すように、蓄電池３１４を設置し、停電時には蓄電池３１４からベースとなる交流電圧を供給すると共に基準電力（Ｐｘ［Ｗ］）分を出力させて燃料電池３０８を駆動させることが考えられる。しかし、この場合、蓄電池３１４の残量が無くなると燃料電池３０８を駆動できないという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、系統電源から電力が供給されていないときであっても、燃料電池を用いた電源システムの自立運転を可能とすることを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る制御装置は、系統電源と接続される第１の接続部と、負荷と接続される第２の接続部と、第１の接続部と第２の接続部とを繋ぐ電源線路の途中において燃料電池の出力部と接続される第３の接続部と、第２の接続部と第３の接続部との間において電源線路と接続され、電源線路から分流する電力を出力する第１の回路と、第１の回路が出力する電力によって蓄電池を充電し、かつ蓄電池を放電する充放電制御部と接続される第４の接続部と、第１の接続部と第３の接続部との間において電源線路と接続され第１の回路が出力する電力と充放電制御部によって第４の接続部に供給される電力の一方又は双方を電源線路に供給する第２の回路と、第３の接続部から供給される燃料電池の出力電力と、第２の接続部を通して負荷で消費される消費電力及び第４の接続部を介して接続される蓄電池の充電量を検知して、少なくとも燃料電池の駆動が維持されるように第１の回路、第２の回路の動作を制御する制御部とを有する。
【００１３】
この燃料電池を用いた制御装置によれば、系統電源から解列したときであっても、電流センサに一定の電流量を検知させることにより燃料電池を駆動させるように制御することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る制御装置において、制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも高いとき、第２の回路を介して所定の値以上の電力を電源線路に供給する第１の動作モードと、第１の回路を介して電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を第２の回路を介して電源線路に供給する第２の動作モードを有していてもよい。この場合において制御部は、検知した蓄電池の充電量に基づき第１の動作モード又は第２の動作モードを設定するようにしてもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態に係る制御装置において、制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力より低いとき、第２の回路を介して所定の値の電力を電源線路に供給し、第１の回路を介して電源線路から余剰電力を分流させる第３の動作モードと、負荷の消費電力に対して燃料電池の出力電力では賄えない不足電力を第２の回路を介して電源線路に供給する第４の動作モードを有していてもよい。この場合において制御部は、蓄電池の充電量を検知して、第３のモード又は第４の動作モードを設定するようにしてもよい。
【００１６】
制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、第２の回路から電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、第１の回路から当該所定の値の電力を電源線路から分流させる第５の動作モードを有していてもよい。
【００１７】
燃料電池の発電量と、負荷の電量消費量及び蓄電池の充電量を検知して、その状態に応じて電力資源の配分を制御することにより、燃料電池の自立運転を維持するように制御することができる。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る電源システムは、上記の制御装置と、第２の接続部に接続される燃料電池と、第４の接続部に接続される充放電制御部とを有する。また、係る電源システムは、第１の接続部が系統電源から切り離されているとき、又は第１の接続部が系統電源から電力の供給を受けていないとき、制御部は少なくとも燃料電池の駆動が維持されるように第１の回路、第２の回路の動作を制御するものであってもよい。
【００１９】
この燃料電池を用いた電源システムによれば、系統電源から解列した場合であっても、電力センサの出力信号を正常値として、自立運転をすることができる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る制御装置は、燃料電池の接続点を有し負荷に対して電力を供給可能な電源線路と、電源線路に対し燃料電池の接続点よりも負荷側に接続される第１の回路と、電源線路に対し燃料電池の接続点を第１の回路の接続点と対になって挟む位置に接続される第２の回路と、第１の回路及び第２の回路に接続される蓄電池の充電量と、負荷の消費電力と、燃料電池の出力電力とを検知し、その検知した結果に基づき、第２の回路に対して電源線路に所定の値以上の電力を出力させ、第１の回路に対して電源線路から余剰電力を分流させる制御部とを有する。
【００２１】
この制御部を用いれば、燃料電池を用いて自立型の電源システムを構成することができる。
【００２２】
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法は、系統電源と負荷とをつなぐ電源線路に燃料電池及び／又は蓄電池から電力が供給され、電源線路に設けられた電力センサが所定の値の電力を検知するか否かによって燃料電池の運転可否が制御される電源システムの制御方法であって、系統電源の電力が遮断されたとき、負荷の消費電力を検知して、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも高いとき、少なくとも所定の値の電源線路に燃料電池の運転維持に必要な電力を燃料電池又は蓄電池から供給することで電力センサに当該所定の値以上の電力を検知させて燃料電池の運転を維持させ、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも低いとき、燃料電池が発電する余剰電力で蓄電池を充電する方法である。
【００２３】
この燃料電池を用いた電源システムの制御方法によれば、系統電源から解列したときであっても、電流センサに一定の電流量を検知させることにより電源システムの運転を可能とすることができる。
【００２４】
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法において、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力よりも高いとき、蓄電池を放電させ第２の回路を介して電源線路に所定の値以上の電力を供給することで電力センサ部に当該所定の値以上の電力を検知させつつ負荷に電力を供給する第１の動作モード、又は、第１の回路を介して電源線路から所定の値の電力を分流し、当該分流された所定の値の電力を第２の回路を介して電源線路に供給することで前記電力センサ部に当該所定の値の電力を検知させる第２の動作モードで駆動するようにしてもよい。この場合において、蓄電池の充電量を検出して、第１の動作モード又は第２の動作モードを選択するようにしてもよい。
【００２５】
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法において、制御部は、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力より低いとき、第２の回路を介して蓄電池から所定の値の電力を電源線路に供給し、第１の回路を介して電源線路から余剰電力を分流させ、当該余剰電力を蓄電池に充電させることで電力センサ部に所定の値の電力を検知させる第３の動作モード、負荷の消費電力に対して燃料電池の出力電力では賄えない不足電力がある場合に第２の回路を介して蓄電池から当該不足電力を電源線路に供給する第４の動作モードで駆動するようにしてもよい。この場合において、蓄電池の充電量を検知して、第３のモード又は第４の動作モードを選択するようにしてもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態に係る電源システムの制御方法において、負荷の消費電力が燃料電池の定格出力と釣り合ってあるとき、第１の回路から電源線路に対して所定の値の電力を供給すると共に、第２の回路から当該所定の値の電力を電源線路から分流させることにより、電力センサに前記所定の値の電力を検知させる第５の動作モードで駆動するようにしてもよい。
【００２７】
燃料電池を用いた電源システムにおいて、燃料電池の発電量と、負荷の電量消費量及び蓄電池の充電量を検知して、その状態に応じて電力資源の配分を制御することにより、燃料電池の自立運転を維持するように制御することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、系統電源から解列したときであっても、燃料電池の自立運転を長時間維持することができる。
【００２９】
コンバータとインバータ、若しくはこれと同等の機能を有する回路手段（例えば、第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段及び双方向インバータ）を用いて燃料電池の駆動維持に必要な電力を電源線路に供給することで、燃料電池を用いる電源システムの自立運転を可能とすることができる。
【００３０】
本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システム及びその制御方法によれば、燃料電池の発電量と、負荷の電量消費量及び蓄電池の充電量を検知して、その状態に応じて電力資源の配分を制御することにより、燃料電池の自立運転を維持するように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システムが自立運転をするときにおける第１の動作モード及び第５の動作モードの処理フローを示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システムが自立運転をするときにおける第２の動作モードの処理フローを示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システムが自立運転をするときにおける第３の動作モードの処理フローを示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システムが自立運転をするときにおける第４の動作モードの処理フローを示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システムの構成を示すブロック図。
【図７】系統電源と連係して動作する燃料電池システムの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３３】
なお、以下に説明する発明の内容について、同一部分又は同様な機能を有する部分については同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その場合において特段の事情が無い限り繰り返しの説明は省略する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池を用いた電源システム１００の構成を示す。電源システム１００は、制御装置１０２、燃料電池１１８、充放電制御部１３０、蓄電池１３２を含んで構成される。この電源システム１００は、制御装置１０２、充放電制御部１３０及び蓄電池１３２によって、系統電源１０６の停電時においても、燃料電池１１８の長時間の運転を可能にする。なお、以下では、系統電源１０６から電気的に切り離された状態で、蓄電池１３２に系統電源１０６と同等の働きをさせることで燃料電池１１８を運転させる場合を自立運転といい、系統電源１０６と接続された状態で燃料電池１１８を運転させる場合を連系運転という。
【００３５】
制御装置１０２は、システムブレーカー１３８、コンバータ１２０、インバータ１２４、制御部１３４、電源線路１１６、直流線路２１０、電力計測器２０１〜２０３、第１の接続部１０８、第２の接続部１１０、第３の接続部１１２、第４の接続部１１４を含んで構成されている。
【００３６】
本実施の形態において、系統電源１０６は例えば単相３線式１００／２００Ｖであり、電源線路１１６は３線（Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線）により構成される。電源線路１１６は一方端に第１の接続部を備え、他方端に第２の接続部を備える。制御装置１０２において、系統電源１０６は第１の接続部１０８に接続され、負荷１０４は第２の接続部１１０に接続される。ブレーカー１４０が閉じているとき、負荷１０４は電源線路１１６を通じて系統電源１０６から電力の供給を受けることができる。
【００３７】
負荷１０４は電力を消費するものであり、例えば一般家庭内においては冷蔵庫、照明、エアコンディショナーなどの家電製品であり、事業所などにおいては工作機械、コンピュータなどの事業設備を含んでいる。
【００３８】
第１の接続部１０８と第２の接続部１１０との間に、燃料電池１１８の出力部と接続され得る第３の接続部１１２が設けられている。第３の接続部１１２は電源線路１１６と電気的に接続されており、燃料電池１１８から電力が供給されるとその電力は電源線路１１６に与えられる。すなわち、燃料電池１１８は系統電源１０６と負荷１０４との間に並列に接続され、電源線路１１６を通じて負荷１０４に電力を供給する。系統電源１０６から電力の供給を受ける場合、すなわち連系運転の場合においては、ブレーカー１４０とシステムブレーカー１３８は閉じており、負荷１０４は系統電源１０６から、あるいは系統電源１０６と燃料電池１１８の双方から電力の供給を受けることが可能である。一方、系統電源１０６から解列したとき、すなわち、自立運転のときは、ブレーカー１４０とシステムブレーカー１３８は開いており、負荷１０４は蓄電池１３２から、あるいは蓄電池１３２と燃料電池１１８の双方から電力の供給を受けることができる。
【００３９】
燃料電池１１８は、水素を含有する改質ガスを生成する改質装置(図示せず)、改質装置に供給するための液体燃料から硫黄分を除去する脱硫装置(図示せず)、改質装置によって生成された改質カガスを用いて発電を行う燃料電池スタック(図示せず)、燃料電池を所定の温度まで昇温させるヒータ（図示せず）、燃料を供給するポンプ（図示せず）、発電出力を電源線路１１６に出力する系統連系用のインバータ（図示せず）、電源線路１１６の電力を計測する電力センサ（図示せず）などを含んでいる。
【００４０】
電力センサは、電流を計測する電流計測器１３６と電圧計測器（図示せず）とを含んでいる。系統電源１０６が単相３線式である場合には、電流計測器１３６は、電源線路１１６の中性線（Ｓ線）以外の線（すなわちＲ線及びＴ線）を流れる電流を計測し、電圧計測器は、燃料電池１１８の出力位置における中性線とその他の線の線間電圧（すなわちＲ線Ｓ線間の線間電圧とＴ線Ｓ線間の線間電圧）を計測する。なお、電流計測器１３６は、電源線路１１６上の燃料電池１１８の接続点１５０とインバータ１２４の接続点１５１の間に設置され、電源線路１１６の接続点１５０と接続点１５１の間を流れる電流を計測できるように制御装置１０２内部に取り付けられる。従って、燃料電池１１８の電力センサは、電源線路１１６上の、インバータ１２４の接続点１５１と燃料電池１１８の接続点１５０の間における電力を計測することになる。
【００４１】
燃料電池１１８のインバータは、上記電圧計測器により計測した電圧信号に基づき発電電力を電源線路１１６上の電圧周波数に同期させて電源線路１１６に出力する。
【００４２】
また、燃料電池１１８は、負荷追従運転を行う。すなわち、燃料電池１１８は、電力センサにより、電源線路１１６上のインバータ１２４の接続点１５１と燃料電池１１８の接続点１５０の区間（以下「検知区間」という）において、順方向（すなわち系統側から負荷側への方向）に基準電力値（Ｐｘ［Ｗ］）以上の電力を検知した場合は、発電量を増加させると共に、電圧計測器により計測した電圧瞬時値に基づき出力を決定する。他方、電源線路１１６上の検知区間において、順方向に基準電力値（Ｐｘ［Ｗ］）より小さい電力を検知した場合は、発電量を減少させると共に、出力を停止させる。このように、本発明に係る燃料電池１１８は、電源線路１１６の検知区間の電力を検知し、順方向の電力が基準電力値以下になる事を防止するように発電や出力を制御するタイプのものであれば、どのようなタイプのものであっても良く、どのような運転制御方法であっても構わない。
【００４３】
燃料電池１１８は動作原理上、急激な負荷の変動に追従することはできず、定格出力で運転することが好ましいとされている。定格出力は、通常の場合燃料電池が動作可能な運転範囲において、発電効率が最も高くなる運転状態に設定されている。なお、燃料電池が、給湯などのために熱などを発生させる場合には、発電量のみならず発熱量を考慮し、燃料電池のエネルギー発生の効率が最も高くなる運転状態を意味すると解釈することも可能である。
【００４４】
なお、電流計測器１３６は、上述のように、燃料電池１１８の発電出力が上流側（系統側）に向かって流れているか否かを検知する機能（逆電力検出機能）においても使用されるものであり、電源線路１１６において、燃料電池１１８から電力が供給される接点よりも上流側に設けられている。
【００４５】
コンバータ１２０、インバータ１２４及び充放電制御部１３０は直流線路２１０により互いに接続されている。すなわち、直流線路２１０の一方端がコンバータ１２０に接続され、他方端がインバータ１２４に接続され、コンバータ１２０とインバータ１２４の間に充放電制御部１３０が並列接続されるように第４の接続部１１４が設けられている。充放電制御部１３０の入出力端子は、第４の接続部１１４に接続されてコンバータ１２０及びインバータ１２４と接続される。また、充放電制御部１３０には蓄電池１３２が接続される。
【００４６】
コンバータ１２０は、燃料電池１１８から電力が供給される接点よりも下流側（負荷側）で電源線路１１６と接続されている。コンバータ１２０としては、ＡＣ−ＤＣコンバータにより構成され、制御部１３４から指示された値の交流電力を電源線路１１６から取り込み、制御部１３４から指示された電圧の直流電力に変換して直流線路２１０に出力する。
【００４７】
インバータ１２４は、電流計測器１３６よりも上流側（系統側）で電源線路１１６と接続されている。インバータ１２４としては、少なくとも、電圧形インバータにより構成され、制御部１３４から指示された値の直流電力を直流線路２１０から取り込み、交流電力に変換し、電圧が所定の周波数、電圧値、及び波形に維持されるように制御して電源線路１１６に出力する。また、インバータ１２４は、電源線路１１６に電力を供給しないときにも、上記一定の電圧を電源線路１１６に印可し続ける。
【００４８】
なお、燃料電池１１８に単独運転防止機能が備わっている場合、自立運転時において、その単独運転検出用の信号を吸収する機能又は装置をコンバータ１２０及び／又はインバータ１２４に付加する構成としても良い。
【００４９】
電力計測器２０１〜２０３は、電流を計測する電流計測器と、電圧を計測する電圧計測器とから構成され、計測した結果を制御部１３４に出力する機器である。なお、電流計測器と電圧計測器から計測された結果を用いて電力計測器２０１〜２０３が電力を算出して制御部１３４に出力する構成としても良いし、計測された電流値と電圧値をそれぞれ制御部１３４に出力し、制御部１３４内部で電力を算出する構成としても良い。電力計測器２０１は燃料電池１１８の出力電力を計測する。すなわち、電力計測器２０１は第３の接続部１１２と電源線路１１６の接続点との間に設置され、Ｒ線及びＴ線を流れる電流と、Ｒ線Ｓ線の線間電圧及びＴ線Ｓ線の線間電圧を計測する。電力計測器２０２は負荷の消費電力を計測する。すなわち、電力計測器２０２は第２の接続部１１０とコンバータ１２０との間に設置され、Ｒ線及びＴ線を流れる電流と、Ｒ線Ｓ線の線間電圧及びＴ線Ｓ線の線間電圧を計測する。電力計測器２０３は蓄電池の充放電電力を計測する。すなわち、電力計測器２０３は第４の接続部１１４における正極と負極の電流と、正極負極間電圧を計測する。
【００５０】
制御部１３４は、電流計測器２０１〜２０３の計測結果に基づき、コンバータ１２０とインバータ１２４に指示信号を発信して、電源線路１１６上を流れる電力を制御すると共に、直流線路２１０上の電圧を制御するためのもの（コンピュータ）であり、予め記憶されたプログラムを実行することで、係る制御を行う。制御部１３４としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成してもよいし、アナログＩＣ回路やＰＬＤ（Programmable Logic Device）回路により構成してもよい。また、制御部１３４は記憶部（図示せず）を有する。記憶部は、制御部１３４が実行するプログラム、電力計測器２０１〜２０３による計測結果、後述する燃料電池１１８の定格出力値や蓄電池１３２の充放電閾値（所定値α、所定値β）等の必要なデータ、及び制御部１３４による演算結果を記憶する。なお、記憶部としては、半導体メモリや磁気記憶装置等を用いることができる。
【００５１】
制御部１３４は、電力計測器２０３の計測結果に基づき、充放電制御部１３０への入力電力と充放電制御部１３０からの出力電力を時系列的に記憶部に記憶させ、蓄電池１３２の充電残量を演算する。
【００５２】
また、制御部１３４は、負荷１０４の消費電力が燃料電池１１８の出力電力以上の時や、負荷１０４の消費電力が定格出力値以下であり且つ蓄電池１３２の充電量が少ない時などに、燃料電池１１８が発電及び出力を継続できるように、コンバータ１２０とインバータ１２４を制御して、基準電力Ｐｘをインバータ１２４、電源線路１１６、コンバータ１２０、直流線路２１０からなるループに循環させて、燃料電池１１８の電力センサに基準電力Ｐｘを検知させる。例えば、蓄電池１３２から基準電力Ｐｘを放電させ、インバータ１２４を介して電源線路１１６に交流電力として出力させると共に、コンバータ１２０により電源線路１１６上の基準電力Ｐｘを直流電力に変換させて直流線路２１０に分流させる。この時、コンバータ１２０から分流された基準電力Ｐｘを更にまたインバータ１２４を介して電源線路１１６に出力させても良い。
【００５３】
また、制御部１３４は、負荷１０４の消費電力が燃料電池１１８の出力電力よりも大きく（即ち、電力が不足しており）且つ蓄電池１３２が放電可能な状態である場合などに、係る不足電力を蓄電池１３２から放電し、インバータ１２４を介して電源線路１１６に出力し、負荷１０４に供給する処理を行う。他方、負荷１０４の消費電力が燃料電池１１８の出力電力よりも小さく（即ち、燃料電池１１８の出力に余りが生じる場合で）且つ蓄電池１３２が充電できる状態である時などに、係る余剰電力をコンバータ１２０により電源線路１１６から直流線路２１０に分流させて蓄電池１３２に充電させる処理を行う。
【００５４】
また、制御部１３４は、負荷１０４の消費電力が燃料電池１１８の定格出力値よりも大きい場合において、蓄電池１３２が放電できる状態である場合には不足電力を蓄電池１３２から供給するようにインバータ１２４を制御し、蓄電池１３２が放電できない場合には、燃料電池１１８が運転を維持できるようにコンバータ１２０とインバータ１２４を制御する。他方、負荷１０４の消費電力が燃料電池１１８の定格出力値よりも小さい場合において、蓄電池１３２が充電できる状態である場合には、燃料電池１１８に定格出力運転を行わせると共に余剰電力を蓄電池１３２に充電させるようコンバータ１２０とインバータ１２４を制御し、蓄電池１３２が充電できない状態である場合には、燃料電池１１８が負荷追従運転をできるようにコンバータ１２０とインバータ１２４を制御する。
【００５５】
なお、蓄電電１３２への充放電制御は、コンバータ１２０に対し直流線路２１０への出力電圧を指示すると共に、インバータ１２４に対し直流線路２１０から電力を取得する際の電圧を指示することにより、直流線路２１０の電圧を制御することで行う。すなわち、充放電制御部１３０は直流線路２１０の電圧に基づき蓄電池１３２への充放電を制御しており、制御部１３４は係る充放電制御部１３０の制御ロジックに合うように、直流線路２１０の電圧を調整して蓄電池１３２への充放電を制御している。
【００５６】
充放電制御部１３０は、第４接続部に接続され、直流線路２１０から蓄電池１３２への充放電を制御するものである。充放電制御部１３０としては、例えば、直流線路２１０の電圧値が一定値以上であれば蓄電池１３２に充電し、直流線路２１０の電圧値が一定値未満であれば蓄電池１３２から放電するものが考えられるが、これに限定するものではない。但し、充放電制御部１３０及び蓄電池１３２の入出力特性に応じて、コンバータ１２０及びインバータ１２４のスイッチング速度や応答速度等を調整又は選定する必要がある。
【００５７】
蓄電池１３２は充放電制御部１３０の動作に基づき充放電を行う。蓄電池１３２としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池など各種の蓄電池を用いることができる。なお、蓄電池１３２に代えて、あるいは蓄電池１３２に付加して発電機を設けてもよい。
【００５８】
なお、図１で示す燃料電池を用いた電源システム１００において、制御部１３４が直接的に充放電制御部１３０を制御するようにしてもよい。また、図１においては、充放電制御部１３０と蓄電池１３２とを別々に記載したが、これらが一体的に構成されていても良い。
【００５９】
なお、制御装置１０２や燃料電池１１８、充放電制御部１３０の駆動電力を別途の電源から供給する構成としても良いし、これらの電源端子を負荷１０４側に接続し、これらの駆動電力を負荷消費電力に算入する構成としても良い。
【００６０】
なお、以上の説明においては、図１に示すように、制御装置１０２において、コンバータ１２０とインバータ１２４とを有する構成を用いる一例を示したが、本発明はこの構成に限定して解釈されるものではない。例えば、図３に示すように、コンバータ１２０とインバータ１２４とに代えて、第１のスイッチ手段１２２と、第２のスイッチ手段１２６と、双方向インバータ１２８とにより構成してもよい。第１のスイッチ手段１２２と第２のスイッチ手段１２６により、電源線路１１６と双方向インバータ１２８との接続状態を制御することにより、図１で示すコンバータ１２０とインバータ１２４とで実現される機能を代替することができる。
【００６１】
図６で示す制御装置１０２の構成においては、電源線路１１６から電力を取り込むとき、第１のスイッチ手段１２２を閉じ、第２のスイッチ手段１２６を開いた状態で双方向インバータ１２８から電力を取り込み、電源線路１１６へ電力を供給するとき、第１のスイッチ手段１２２を開き、第２のスイッチ手段１２６を閉じることにより行われる。
【００６２】
次に、図２〜５のフローチャートを参照して、図１で示す電源システムの自立運転時における制御部１３４の動作の一例について詳細を説明する。制御部１３４は、燃料電池の定格出力値と負荷の消費電力との関係で、大別すると以下に示すモードで動作する。
【００６３】
（１）負荷の消費電力が燃料電池の定格出力値を上まわっているとき
負荷１０４の消費電力が燃料電池１１８の定格出力値を上まわっているとき、制御部１３４は、蓄電池１３２をできるだけ放電させるように制御する。まず、制御部１３４は負荷消費電力と定格出力値とを比較する（Ｓ００）。負荷１０４の消費電力量が燃料電池１１８の定格出力値を上回っている場合には、まず蓄電池１３２の充電量（充電残量）が所定値α以上か否かを判断する（Ｓ０３）。
【００６４】
（１−１）第１の動作モード（蓄電池の充電量が十分であるとき）
図２は、本実施形態に係る第１の動作モードと第５の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。蓄電池１３２の充電量が所定値α以上であると判断されるときには、制御部１３４は、負荷消費電力Ｌと燃料電池１１８の出力電力Ｓとの差分φ（φ＝Ｌ−Ｓ）、即ち不足電力φを算出し、不足電力φが基準電力Ｐｘよりも大きいか否かを判定する（Ｓ０４）。不足電力φが基準電力Ｐｘよりも大きい場合は、コンバータ１２０が電源線路１１６から電力を取り込むのを停止させ（Ｓ０５）、蓄電池１３２から不足電力φを放電するように制御する（Ｓ０６）。例えば、基準電力Ｐｘが３０Ｗで、定格出力値が７００Ｗである場合において、負荷消費電力が８００Ｗ、燃料電池１１８の出力電力が７００Ｗの時は、蓄電池１３２から差分の１００Ｗを出力させる。インバータ１２４は蓄電池１３２から供給される電力を電源線路１１６に出力する（Ｓ０７）。電源線路１１６に供給される電力は、負荷１０４が消費する電力のうち燃料電池１１８の出力のみでは充当することのできない電力である。
【００６５】
他方、ステップＳ０４において、不足電力φが基準電力Ｐｘよりも小さいときには、燃料電池１１８の出力を定格出力に引き上げる又は定格出力を維持させるために、インバータ１２４から基準電力Ｐｘを出力させつつ、コンバータ１２０に余分な電力を電源線路１１６から直流線路２１０へと分流させる。すなわち、制御部１３２は、蓄電池１３２から基準電力Ｐｘを供給するように制御し（Ｓ０８）、インバータ１２４は蓄電池１３２から放電された電力Ｐｘを電源線路１１６に出力する（Ｓ０９）。更に、コンバータ１２０は電源線路１１６上にて余剰となる電力（Ｐｘ−φ）を取り込み（Ｓ１０）、蓄電池１３２は取り込まれた余剰電力Ｐｘ−φを充電する。例えば、基準電力Ｐｘが３０Ｗ、負荷消費電力が７１０Ｗ、燃料電池１１８の出力電力が７００Ｗの時は、１０Ｗ分の電力が不足するが、インバータ１２４から１０Ｗ出力した場合、燃料電池１１８の電力センサは１０Ｗしか検出しないため、燃料電池１１８の出力を落としてしまう事になる。そこで、インバータ１２４が基準電力３０Ｗ（Ｐｘ）を出力し、コンバータ１２０は余分となる電力２０Ｗ（Ｐｘ−φ）を吸い込んで蓄電池１３２に充電させることで、燃料電池１１８の電力センサに基準電力分を検知させて出力を維持させる。
【００６６】
（１−２）第２の動作モード
図３は、本実施形態に係る第２の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ０３において、蓄電池１３２の充電量が所定値α以上ではない場合には、まず、蓄電池１３２の充電量が所定値β以上であるか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、βは予め記憶部に記憶された値であり、所定値αよりも小さい値である。すなわち、ステップＳ１２においては、蓄電池１３２に不足電力を補うだけの電力は残されていないが、基準電力Ｐｘを放電するだけの電力が残されているか否かを判定する。そして蓄電池１３２の充電量が所定値β以上であるときには、更に、負荷消費電力Ｌと燃料電池１１８の出力電力Ｓとの差分、即ち不足電力φ（負荷消費電力Ｌ−出力電力Ｓ）を算出し、不足電力φが基準電力Ｐｘ以上か否かを判定する（Ｓ１４）。不足電力φが基準電力Ｐｘ以上のときは、コンバータ１２０に動作させず（Ｓ１５）、蓄電池１３２から基準電力Ｐｘを放電させ（Ｓ１６）、インバータ１２４は電源線路１１６に蓄電池１３２から与えられた電力Ｐｘを出力する（Ｓ１７）。これにより、燃料電池１１８の電力センサは所定の電力を検知することとなり、燃料電池１１８の駆動を維持することができる。この時、例えば、負荷消費電力Ｌが８００Ｗ、燃料電池１１８の出力電力Ｓが７００Ｗ、基準電力Ｐｘが３０Ｗである場合、不足電力φは１００Ｗであるが、インバータ１２４から電源線路１１６に供給される電力は基準電力３０Ｗのみであり、以前として負荷消費電力が７０Ｗ不足する。この場合は、重要負荷を残して、通常負荷のブレーカーを落とすことで対処する等の方法が考えられる。
【００６７】
ステップＳ１４において、不足電力φが基準電力Ｐｘよりも小さいときは、蓄電池１３２から基準電力Ｐｘを放電させ（Ｓ１８）、インバータ１２４から電源線路１１６に対して電力Ｐｘが出力される（Ｓ１９）。そして、コンバータ１２０は、電源線路１１６から余剰電力（Ｐｘ−φ）を取り込み（Ｓ２０）、係る余剰電力（Ｐｘ−φ）を蓄電池１３２に充電させる（Ｓ２１）。例えば、基準電力Ｐｘが３０Ｗ、負荷消費電力が７１０Ｗ、燃料電池１１８の出力電力が７００Ｗの時は、１０Ｗ分の電力が不足するが、インバータ１２４から１０Ｗ出力した場合、燃料電池１１８の電力センサは１０Ｗしか検出しないため、燃料電池１１８の出力を落としてしまう事になる。そこで、インバータ１２４が基準電力３０Ｗを出力し、コンバータ１２０は余剰電力２０Ｗを電源線路１１６から吸い込んで蓄電池１３２に充電させることで、燃料電池１１８の電力センサに基準電力分を検知させて出力を維持させる。
【００６８】
一方、ステップＳ１２において、蓄電池１３２の充電量が所定値βより小さいとき、蓄電池１３２から電力を供給することができないので、コンバータ１２０は電源線路１１６から基準電力Ｐｘ分の電力を取り込む（Ｓ１３）。インバータ１２４は、コンバータ１２０により取り込まれた基準電力Ｐｘを電源線路１１６に出力する（Ｓ１７）。このように制御部１３４は、蓄電池１３２の充電残量が少なく、且つ、負荷１０４の消費電力が燃料電池１１８の出力電力を上回る場合でも、燃料電池１１８の電力センサに基準電力Ｐｘを検知させ、燃料電池１１８の発電を維持できるようにする。但し、この場合、負荷１０４の電力不足は解消されない。この場合は、重要負荷を残して、通常負荷のブレーカーを落とすことで対処する等の方法が考えられる。
【００６９】
（２）燃料電池の出力より負荷の消費電力が低いとき
燃料電池の出力より負荷の消費電力が低いとき、制御部１３４は、蓄電池１３２にできるだけ充電させるように全体を制御する。すなわち、ステップＳ００において、負荷消費電力Ｌが燃料電池１１８の定格出力値よりも小さい場合、制御部１３４は、まず蓄電池１３２の充電量が所定値α以上か否かを判断する（Ｓ２２）。
【００７０】
（２−１）第３の動作モード
図４は、本実施形態に係る第３の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ２２において、蓄電池１３２の充電量が所定値αより小さい場合には、制御部１３４は、更に、負荷消費電力Ｌと燃料電池１１８の出力電力Ｓのいずれが大きいかを判定する（Ｓ２３）。負荷消費電力Ｌの方が燃料電池１１８の出力電力Ｓよりも小さい場合、即ち、余剰電力φ（＝負荷消費電力Ｓ−出力電力Ｌ）がある場合、係る余剰電力φが基準電力Ｐｘ以上か否かを判定する（Ｓ２４）。余剰電力φが基準電力Ｐｘよりも小さい場合、コンバータ１２０は、余剰電力φを電源線路１１６から取り込む（Ｓ２５）。この時、インバータ１２４から電源線路１１６に対して基準電力Ｐｘを出力させたいのだが、余剰電力φはＰｘより小さいため、蓄電池１３２から差分（Ｐｘ−φ）を放電させ（Ｓ２６）、インバータ１２４は、コンバータ１２０が取り込んだ電力φと蓄電池１３２から放電された電力Ｐｘ−φとに基づき、電源線路１１６に対して基準電力Ｐｘを出力する（Ｓ２７）。コンバータ１２０は、電源線路１１６上の余分な電力Ｐｘ−φを取り込み（Ｓ２８）、蓄電池１３２に充電させる（Ｓ２９）。この時、例えば、負荷消費電力が６００Ｗ、燃料電池１１８の出力電力が６１０Ｗ、基準電力Ｐｘが３０Ｗの場合、１０Ｗが余剰電力となる。燃料電池１１８の出力を増加させるためには、インバータ１２４から基準電力３０Ｗを出力させる必要があるため、蓄電池１３２から不足分２０Ｗを放電させ、コンバータ１２０が取り込んだ余剰電力１０Ｗと合わせることで、インバータ１２４に基準電力を出力させる。
【００７１】
ステップＳ２４において、余剰電力φ（＝燃料電池出力電力Ｓ−負荷消費電力Ｌ）が基準電力Ｐｘ以上である場合には、コンバータ１２０は余剰電力φを取り込み（Ｓ３０）、蓄電池１３２に余剰電力φから基準電力Ｐｘを差し引いた分（φ―Ｐｘ）を充電させる（Ｓ３２）。インバータ１２４はコンバータ１２０から取り込まれた余剰電力φのうち、基準電力Ｐｘ分を電源線路１１６に出力する（Ｓ３２）。更に、コンバータ１２０はインバータ１２４から電源線路１１６に出力された電力Ｐｘを吸い込んで分流する（Ｓ３３）。例えば、負荷消費電力が５００Ｗ、燃料電池１１８の出力電力が６５０Ｗ、基準電力Ｐｘが３０Ｗである場合、蓄電池には、６５０Ｗ−５００Ｗ−３０Ｗ＝１２０Ｗが充電されることになる。このように、コンバータ１２０で余剰電力を取り込みつつ、インバータ１２４から基準電力を出力させることで、蓄電池１３２に電力を充電させつつ、燃料電池１１８の出力を増加又は定格出力を維持させることができる。なお、ステップＳ３３でコンバータ１２０により分流された基準電力Ｐｘは、蓄電池１３２に充電されても良いし、更に再びインバータ１２４を介して電源線路１１６に出力させる構成としても良い。
【００７２】
続いて、ステップＳ２３において、負荷消費電力Ｌの方が燃料電池１１８の出力電力Ｓよりも大きい場合、即ち、電力不足状態にある場合、制御部１３４は、第２の動作モードの処理を実行する（図３参照）。蓄電池１３２の残量が少なく、且つ、負荷消費電力Ｌが燃料電池１１８の出力電力Ｓよりも大きい場合（すなわち、不足電力が大きい場合）は、充電重視の運転ができない為である。
【００７３】
（２−２）第４の動作モード
図５は、本実施形態に係る第４の動作モードの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ００にて、負荷消費電力Ｌが定格出力値よりも小さいと判定され、且つ、ステップＳ２２にて、蓄電池１３２の充電量が所定値αよりも大きいと判定された場合、蓄電池１３２に充電する必要がなく、燃料電池１１８に定格出力の運転をさせる必要がないため、負荷追従運転をさせる。
【００７４】
すなわち、制御部１３４は、ステップＳ２２において、蓄電池１３２の充電量が所定値α以上である場合において、負荷消費電力Ｌが燃料電池１１８の出力電力Ｓ以上か否かを判定し（Ｓ３４）、負荷消費電力Ｌが燃料電池１１８の出力電力Ｓよりも小さい場合は、コンバータ１２０には動作させず（Ｓ３５）、インバータ１２４から電源線路１１６に対し交流電圧のみ印可させる（Ｓ３６）。こうすることで、燃料電池１１８は、発電量を減少させると共に、出力を減少させ、負荷消費電力とのバランスをとるよう運転される。
【００７５】
他方、ステップＳ３４にて、負荷消費電力Ｌが燃料電池１１８の出力電力Ｓ以上である場合、コンバータ１２０に動作させず（Ｓ３７）、不足電力φ（＝負荷消費電力Ｌ―出力電力Ｓ）分を蓄電池１３２に放電させ（Ｓ３８）、インバータ１２４により係る電力φを電源線路１１６に出力させる（Ｓ３９）。この時、例えば、負荷消費電力Ｌが４００Ｗ、燃料電池１１８の出力電力Ｓが３００Ｗであれば、インバータ１２４は、燃料電池１３２から放電される１００Ｗを電源線路１１６に出力する。この場合、燃料電池１１８は出力を増加させることになる。他方、負荷消費電力Ｌが４００Ｗ、燃料電池１１８の出力電力Ｓが３８０Ｗの場合は、インバータ１２４は、蓄電池１３２から放電される２０Ｗを電源線路１１６に出力する。この場合、燃料電池１１８の電力センサは２０Ｗしか検出せず、基準電力Ｐｘ（３０Ｗとした場合）に満たないため、燃料電池１１８は発電を低下させることになる。
【００７６】
（３）第５の動作モード（負荷消費電力と定格出力値が釣り合っているとき）
この状態は、燃料電池１１８の発電量と、負荷１０４の消費電力量と燃料電池１１８の運転維持に必要な電力量（Ｐｘ）の合計電力量が釣り合っている。このとき制御部１３４は、蓄電池１３２から基準電力Ｐｘを放電させ、インバータ１２４を介して電源線路１１６に係る基準電力Ｐｘを交流電力として出力させる（Ｓ０１）。更に、コンバータ１２０に電源電路１１６から基準電力Ｐｘ分だけ電力を取り込ませ（Ｓ０２）、直流電力に変換して直流線路２１０に出力させる。なお、この後、コンバータ１２０から直流線路２１０に出力された基準電力Ｐｘを、蓄電池１３２を介さずにインバータ１２４から電源線路１１６に出力させるように制御し、基準電力Ｐｘを電源線路１１６からコンバータ１２０、直流線路２１０、インバータ１２４へと循環させても良い。
【００７７】
以上のように、本発明の一実施形態による燃料電池を用いた電源システムによれば、系統電源から解列したときであっても、制御部１３４が電力センサに一定の電力を検知させるように制御することで、燃料電池１１８を駆動させ、当該電源システムの自立運転をすることができる。
【００７８】
なお、系統連係時の場合には、制御部１３４は、負荷１０４の消費電力量が燃料電池１１８の定格出力よりも小さい場合には、系統電源１０６から電力の供給は受けず、燃料電池を用いた電源システム１００から電力を負荷１０４に供給するように制御する。また、制御部１３４は、負荷１０４の消費電力量が、燃料電池１１８の定格出力よりも上回る場合には、系統電源１０６から不足分の電力供給を受けるように制御する。
【符号の説明】
【００７９】
１００：電源システム、１０２：制御装置、１０４：負荷、１０６：系統電源、１０８：第１の接続部、１１０：第２の接続部、１１２：第３の接続部、１１４：第４の接続部、１１６：電源線路、１１８：燃料電池、１２０：コンバータ、１２２：第１のスイッチ手段、１２４：インバータ、１２６：第２のスイッチ手段、１２８：双方向インバータ、１３０：充放電制御部、１３２：蓄電池、１３４：制御部、１３６：電力センサ、１３８：システムブレーカー、１４０：ブレーカー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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